(57)【要約】  【課題】方向依存性のある傷や異物等も精度良く短時間に検出することができる傷検出装置等を提供する。  【解決手段】Ｒ暗視野照明装置１ａ、Ｇ暗視野照明装置１ｂ、Ｂ暗視野照明装置１ｃによる各暗視野照明光を、被検体であるフィルム９に対してそれぞれ異なる方向から同時に照射し、被検体の暗視野像をＲＧＢ３板式の撮像素子を備えた透過画像撮影カメラ４により撮像し、画像処理部５により撮像されたカラーの暗視野画像を各色毎のモノクロ画像データに分離し、各モノクロ画像にトップハット変換を各適用して３枚の傷画像データを抽出し、各画素について３枚の傷画像データの中から最大値となるものを該画素の応答値とする１枚の統合傷画像データを抽出し、この統合傷画像データに基づきフィルム９についた傷やゴミなどの異物等を検出するようにした傷検出装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体についた異物や傷等を検出するための傷検出装置であって、
被検体に対して複数種類の波長域の照明光を照射する照明手段と、
上記照明手段により照明された被検体を暗視野像として撮像する撮像手段と、
を具備したことを特徴とする傷検出装置。
【請求項２】
上記照明手段は、波長域同士が重なるオーバラップ領域が各波長域に対して十分狭い領域となるような、複数種類の波長域の照明光を照射するものであることを特徴とする請求項１に記載の傷検出装置。
【請求項３】
上記複数種類の波長域は、赤色を表現する波長域、緑色を表現する波長域、青色を表現する波長域、の内の少なくとも２つの波長域を含むことを特徴とする請求項２に記載の傷検出装置。
【請求項４】
上記照明手段は、上記複数種類の波長域に各対応する複数の光源を、上記被検体に対して互いに異なる方向から照明光を照射するように配置してなり、
上記撮像手段は、上記複数の光源から同時に照射された複数種類の波長域の照明光により照明された被検体を、同時に撮像し得るように構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の傷検出装置。
【請求項５】
上記被検体は、上記撮像手段による撮像方向を法線とする平面に沿った一方向に、該撮像手段に対して相対的に搬送されるものであり、
上記複数の光源の内の少なくとも１つは、被検体を照明する方向を上記平面に射影した方向が、上記搬送の方向と独立した方向であることを特徴とする請求項４に記載の傷検出装置。
【請求項６】
上記複数種類の波長域は、少なくとも赤色を表現する波長域を含み、
この赤色を表現する波長域の照明光を照射する光源は、被検体を照明する方向を上記平面に射影した方向が上記搬送の方向と独立した方向となる光源であることを特徴とする請求項５に記載の傷検出装置。
【請求項７】
上記被検体は、上記撮像手段による撮像方向を法線とする平面に沿った一方向に、該撮像手段に対して相対的に搬送されるものであり、
上記複数の光源の内の少なくとも１つは、被検体を照明する方向を上記平面に射影した方向が、上記搬送の方向に従属する方向であることを特徴とする請求項４に記載の傷検出装置。
【請求項８】
上記複数種類の波長域は、少なくとも赤色を表現する波長域を含み、
この赤色を表現する波長域の照明光を照射する光源は、被検体を照明する方向を上記平面に射影した方向が上記搬送の方向に従属する方向となる光源であることを特徴とする請求項７に記載の傷検出装置。
【請求項９】
被検体に対して白色の照明光を照射する第２の照明手段をさらに具備し、
上記撮像手段は、上記第２の照明手段により照明された被検体を明視野像として撮像し得るように構成されたものであることを特徴とする請求項４に記載の傷検出装置。
【請求項１０】
上記撮像手段は、上記複数種類の波長域の照明光により照明された被検体を撮像可能なカラーカメラを含むことを特徴とする請求項４に記載の傷検出装置。
【請求項１１】
上記撮像手段は、上記複数種類の波長域の照明光により照明された被検体と、上記白色の照明光により照明された被検体と、を撮像可能なカラーカメラを含むことを特徴とする請求項９に記載の傷検出装置。
【請求項１２】
上記撮像手段が撮像することにより得られた画像データから、上記複数種類の波長域毎の暗視野画像を抽出して記録する暗視野画像記録手段と、
上記暗視野画像記録手段に記録された暗視野画像の輝度平均値を算出し、この輝度平均値により該暗視野画像を規格化して、規格化した暗視野画像の画像データに基づき、画素値の局所的な変化量データを傷画像データとして抽出する傷画像抽出処理手段と、
上記傷画像抽出処理手段により抽出された上記複数種類の波長域毎の傷画像データに基づき、画素毎の最大値を抽出して、１つの統合的な傷画像データを生成する傷画像統合処理手段と、
上記傷画像統合処理手段により生成された傷画像データに基づき、画素値を所定の閾値と比較して、所定の閾値以上である場合に、被検体についた異物や傷等であると判定する傷判定手段と、
をさらに具備したことを特徴とする請求項４に記載の傷検出装置。
【請求項１３】
上記撮像手段が上記照明手段により照明された被検体を撮像することにより得られた画像データから、上記複数種類の波長域毎の暗視野画像を抽出して記録する暗視野画像記録手段と、
上記撮像手段が上記第２の照明手段により照明された被検体を撮像することにより得られた画像データを、明視野画像として記録する明視野画像記録手段と、
上記暗視野画像記録手段に記録された暗視野画像の輝度平均値を算出し、この輝度平均値により該暗視野画像を規格化して、規格化暗視野画像データを生成するとともに、上記明視野画像記録手段に記録された明視野画像の輝度平均値を算出し、この輝度平均値により該明視野画像を規格化して、規格化明視野画像データを生成し、前記規格化暗視野画像データから前記規格化明視野画像データを差し引いた差画像データをさらに算出して、該差画像データに基づき、画素値の局所的な変化量データを傷画像データとして抽出する傷画像抽出処理手段と、
上記傷画像抽出処理手段により抽出された上記複数種類の波長域毎の傷画像データに基づき、画素毎の最大値を抽出して、１つの統合的な傷画像データを生成する傷画像統合処理手段と、
上記傷画像統合処理手段により生成された傷画像データに基づき、画素値を所定の閾値と比較して、所定の閾値以上である場合に、被検体についた異物や傷等であると判定する傷判定手段と、
をさらに具備したことを特徴とする請求項９に記載の傷検出装置。
【請求項１４】
被検体についた異物や傷等を検出するための傷検出装置であって、
可視光であるところの略白色の照明光を出射する光源を、上記被検体の表面に対して略直交する方向から照明光を照射するように配置してなる照明手段と、
上記光源からの照明光により照明された被検体を暗視野像として撮像し得るように構成された少なくとも１つの暗視野画像用カメラと、
を具備したことを特徴とする傷検出装置。
【請求項１５】
上記光源からの照明光により照明された被検体を明視野像として撮像し得るように構成された明視野画像用カメラをさらに具備したことを特徴とする請求項１４に記載の傷検出装置。
【請求項１６】
上記被検体は、上記照明手段による照明方向を法線とする平面に沿った一方向に、該照明手段に対して相対的に搬送されるものであり、
上記暗視野画像用カメラの内の少なくとも１つは、被検体を撮像する方向を上記平面に射影した方向が、上記搬送の方向と独立した方向であることを特徴とする請求項１４に記載の傷検出装置。
【請求項１７】
上記被検体は、上記照明手段による照明方向を法線とする平面に沿った一方向に、該照明手段に対して相対的に搬送されるものであり、
上記暗視野画像用カメラの内の少なくとも１つは、被検体を撮像する方向を上記平面に射影した方向が、上記搬送の方向に従属する方向であることを特徴とする請求項１４に記載の傷検出装置。
【請求項１８】
上記暗視野画像用カメラは複数設けられていて、これら複数の暗視野画像用カメラは被検体を撮像する方向が異なるように構成されており、
上記複数の暗視野画像用カメラが撮像することにより得られた異なる撮像方向毎の複数の暗視野画像データを記録する暗視野画像記録手段と、
上記明視野画像用カメラが撮像することにより得られた明視野画像データを記録する明視野画像記録手段と、
上記暗視野画像記録手段に記録された暗視野画像の輝度平均値を算出し、この輝度平均値により該暗視野画像を規格化して、規格化暗視野画像データを生成するとともに、上記明視野画像記録部に記録された明視野画像の輝度平均値を算出し、この輝度平均値により該明視野画像を規格化して、規格化明視野画像データを生成し、上記規格化暗視野画像データから上記規格化明視野画像データを差し引いた差画像データをさらに算出して、該差画像データに基づき、画素値の局所的な変化量データを傷画像データとして抽出する傷画像抽出処理手段と、
上記傷画像抽出処理手段により抽出された上記複数の傷画像データに基づき、画素毎の最大値を抽出して、１つの統合的な傷画像データを生成する傷画像統合処理手段と、
上記傷画像統合処理手段により生成された傷画像データに基づき、画素値を所定の閾値と比較して、所定の閾値以上である場合に、被検体についた異物や傷等であると判定する傷判定手段と、
をさらに具備したことを特徴とする請求項１５に記載の傷検出装置。
【請求項１９】
上記被検体は、平面状の表面を有するフィルム状の物体であり、
上記暗視野画像用カメラは、上記被検体の光学像を結像するための光学手段と、この光学手段により撮像面上に結像される光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を有して構成されたものであって、
上記撮像素子は、その撮像面が上記被検体の平面状の表面と略平行となるように配置されるとともに、
上記光学手段は、上記撮像面と上記被検体の平面状の表面とが共役な関係となるように作用するものであり、
上記被検体の平面状の表面から上記撮像面に至る光線の内の、該撮像面の中心を通る主光線は、上記光学手段の光軸と交差するように構成されたものであることを特徴とする請求項１４に記載の傷検出装置。
【請求項２０】
上記被検体は、平面状の表面を有するフィルム状の物体であり、
上記暗視野画像用カメラは、上記被検体の光学像を結像するための光学手段と、この光学手段により撮像面上に結像される光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を有して構成されたものであって、
上記撮像素子は、その撮像面が上記被検体の平面状の表面と略平行となるように配置されるとともに、
上記光学手段は、上記撮像面と上記被検体の平面状の表面とが共役な関係となるように作用するものであり、
上記被検体の平面状の表面から上記撮像面に至る光線の内の、該撮像面の中心を通る主光線は、上記光学手段の光軸と交差するように構成されたものであることを特徴とする請求項１５に記載の傷検出装置。
【請求項２１】
上記明視野画像用カメラは、上記光源からの照明光により照明された被検体の透過光を明視野像として撮像し得るような位置に配置されていて、上記被検体の光学像を結像するための第２の光学手段と、この第２の光学手段により撮像面上に結像される光学像を電気的な信号に変換する第２の撮像素子と、を有して構成されたものであり、
上記第２の撮像素子は、その撮像面が上記被検体の平面状の表面と略平行となるように配置されるとともに、
上記第２の光学手段は、該第２の撮像素子の撮像面と上記被検体の平面状の表面とが共役な関係となるように作用するものであり、
上記被検体の平面状の表面から該第２の撮像素子の撮像面に至る光線の内の、該撮像面の中心を通る主光線は、上記第２の光学手段の光軸と略平行となるように構成されたものであることを特徴とする請求項２０に記載の傷検出装置。
【請求項２２】
被検体についた異物や傷等を検出するための傷検出プログラムであって、
コンピュータに、
光源からの照明光により照明された被検体の複数方向からの暗視野画像を読み込む第１の手順と、
上記第１の手順で読み込んだ複数の暗視野画像の内の輝度値の高い部分を、被検体についた異物や傷等として認識する第２の手順と、
を実行させるための傷検出プログラム。
【請求項２３】
上記第２の手順は、
上記第１の手順で読み込んだ複数の暗視野画像を各暗視野画像の輝度平均値によりそれぞれ規格化する第３の手順と、
上記第３の手順で規格化された複数画像の各画素毎に、画素近傍での局所変化量から高周波ピークであるトップハット値を抽出する第４の手順と、
上記第４の手順で抽出された複数画像に係るトップハット値の内の最大値を選択して、選択した最大値を用いて複数画像から１枚の画像を生成する第５の手順と、
上記第５の手順で生成された１枚の画像中のトップハット値と所定の閾値とを比較して、異物や傷等の画素部分を選択する第６の手順と、
を含むことを特徴とする請求項２２に記載の傷検出プログラム。
【請求項２４】
上記第２の手順は、
上記第１の手順で読み込んだ複数の暗視野画像を各暗視野画像の輝度平均値によりそれぞれ規格化する第７の手順と、
光源からの照明光により照明された被検体の明視野画像を読み込む第８の手順と、
上記第８の手順で読み込んだ明視野画像を該明視野画像の輝度平均値により規格化する第９の手順と、
上記第７の手順で規格化した各暗視野画像から上記第９の手順で規格化した明視野画像の輝度値を減算する第１０の手順と、
上記第１０の手順で得られた減算結果の複数画像の各画素毎に、画素近傍での局所変化量から高周波ピークであるトップハット値を抽出する第１１の手順と、
上記第１１の手順で抽出された複数画像に係るトップハット値の内の最大値を選択して、選択した最大値を用いて複数画像から１枚の画像を生成する第１２の手順と、
上記第１２の手順で生成された１枚の画像中のトップハット値と所定の閾値とを比較して、異物や傷等の画素部分を選択する第１３の手順と、
を含むことを特徴とする請求項２２に記載の傷検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傷検出装置および傷検出プログラム、より詳しくは、被検体についた傷やゴミなどの異物等を検出する傷検出装置および傷検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルム等の被検体についた傷やゴミなどの異物等を検出する装置（傷検出装置）は、従来より、種々のものが提案されている。例えばゴミなどの異物は、照明光を散乱する性質のものが多く、周囲よりも明るい点として検出されるために、傷検出装置に暗視野照明法を採用する技術が知られている。
【０００３】
例えば、特公平６−４３９６８号公報には、透過明視野照明によって黒点として検出され、かつ、透過暗視野照明によって白点として検出されているものを、異物として判定する技術が記載されている。
【０００４】
しかし、このような暗視野照明法によって、異物や傷等を周囲より明るい点として検出するためには、散乱光の方向に注意する必要がある。なぜならば、どの方向からも検知される傷もあれば、ある特定の方向からしか検知されない傷も存在するためである。
【０００５】
後者のような方向依存性のある傷をも精度良く検知するために、複数の方向から照明光を照射することによって、方向による死角をなくすように工夫した装置が提案されている。このような技術を用いた例として、特許２７０５７６４号には、被検体である透明ガラス基板に対して、該基板の法線と１０°〜４０°の角度をなす光を、少なくとも３方位から同時に照射するようにした透明ガラス基板の欠陥検出装置が記載されている。これは、死角をなくすための工夫が施された、優れた欠陥検出装置となっている。
【０００６】
また、特開２００２−３１０９３５号公報には、異なる照明位置で撮影された複数の撮影画像を、画素毎に輝度平均を算出して合成する外観検査方法が記載されている。
【０００７】
しかし、上記特許２７０５７６４号や特開２００２−３１０９３５号公報に記載の技術では、光の重ね合わせや信号の平均化により、方向依存性のある欠陥の応答信号が弱まってしまうという課題がある。そこで、複数方向からの光を単純に重ね合せるのではなく、時間を異ならせて独立に照射し、順次撮影する技術が提案されている。このような技術の例として、特開平７−１０３９０５号公報には、水平方向に互いに約９０°ずれた位置に配置された３台の照明と、その間に配置された２台の撮影手段と、を備えた半透明ガラス製品の傷検出装置が記載されており、動作時には、方向の異なる暗視野像を時系列的に順番に撮影するようになっている。
【特許文献１】特公平６−４３９６８号公報
【特許文献２】特許２７０５７６４号
【特許文献３】特開２００２−３１０９３５号公報
【特許文献４】特開平７−１０３９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、上記特許２７０５７６４号に記載のものでは、複数方向の光を単純に重ね合せているために、方向依存性のある傷などの応答信号を弱めることになり、検出感度が低下してしまうという課題がある。これは、仮にリング状の照明光源を用いた場合でも、同様である。
【０００９】
また、上記特開２００２−３１０９３５号公報に記載のものでは、輝度の平均を用いているために、上記光の重ね合せの場合と同様に、方向依存性のある欠陥の応答信号を弱めてしまい、やはり傷の検出感度が低下してしまう。
【００１０】
一方、上記特開平７−１０３９０５号公報に記載のものでは、複数枚の撮影を時系列的に行うために撮影時間が長くなり、処理が遅くなってしまうという課題が発生する。従って、この技術は、高速な傷検出機能および傷補正機能を搭載することが望ましいフィルムデジタイズ装置等に適用するのは困難である。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、方向依存性のある傷も精度良く短時間に検出することができる傷検出装置および傷検出プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、第１の発明による傷検出装置は、被検体についた異物や傷等を検出するための傷検出装置であって、被検体に対して複数種類の波長域の照明光を照射する照明手段と、上記照明手段により照明された被検体を暗視野像として撮像する撮像手段と、を具備したものである。
【００１３】
また、第２の発明による傷検出装置は、上記第１の発明による傷検出装置において、上記照明手段が、波長域同士が重なるオーバラップ領域が各波長域に対して十分狭い領域となるような、複数種類の波長域の照明光を照射するものである。
【００１４】
さらに、第３の発明による傷検出装置は、上記第２の発明による傷検出装置において、上記複数種類の波長域が、赤色を表現する波長域、緑色を表現する波長域、青色を表現する波長域、の内の少なくとも２つの波長域を含んでいる。
【００１５】
第４の発明による傷検出装置は、上記第１の発明による傷検出装置において、上記照明手段が、上記複数種類の波長域に各対応する複数の光源を、上記被検体に対して互いに異なる方向から照明光を照射するように配置してなり、上記撮像手段は、上記複数の光源から同時に照射された複数種類の波長域の照明光により照明された被検体を、同時に撮像し得るように構成されたものである。
【００１６】
第５の発明による傷検出装置は、上記第４の発明による傷検出装置において、上記被検体が、上記撮像手段による撮像方向を法線とする平面に沿った一方向に、該撮像手段に対して相対的に搬送されるものであり、上記複数の光源の内の少なくとも１つは、被検体を照明する方向を上記平面に射影した方向が、上記搬送の方向と独立した方向である。
【００１７】
第６の発明による傷検出装置は、上記第５の発明による傷検出装置において、上記複数種類の波長域が、少なくとも赤色を表現する波長域を含み、この赤色を表現する波長域の照明光を照射する光源は、被検体を照明する方向を上記平面に射影した方向が上記搬送の方向と独立した方向となる光源である。
【００１８】
第７の発明による傷検出装置は、上記第４の発明による傷検出装置において、上記被検体が、上記撮像手段による撮像方向を法線とする平面に沿った一方向に、該撮像手段に対して相対的に搬送されるものであり、上記複数の光源の内の少なくとも１つは、被検体を照明する方向を上記平面に射影した方向が、上記搬送の方向に従属する方向である。
【００１９】
第８の発明による傷検出装置は、上記第７の発明による傷検出装置において、上記複数種類の波長域が、少なくとも赤色を表現する波長域を含み、この赤色を表現する波長域の照明光を照射する光源は、被検体を照明する方向を上記平面に射影した方向が上記搬送の方向に従属する方向となる光源である。
【００２０】
第９の発明による傷検出装置は、上記第４の発明による傷検出装置において、被検体に対して白色の照明光を照射する第２の照明手段をさらに具備し、上記撮像手段は、上記第２の照明手段により照明された被検体を明視野像として撮像し得るように構成されたものである。
【００２１】
第１０の発明による傷検出装置は、上記第４の発明による傷検出装置において、上記撮像手段が、上記複数種類の波長域の照明光により照明された被検体を撮像可能なカラーカメラを含んでいる。
【００２２】
第１１の発明による傷検出装置は、上記第９の発明による傷検出装置において、上記撮像手段が、上記複数種類の波長域の照明光により照明された被検体と、上記白色の照明光により照明された被検体と、を撮像可能なカラーカメラを含んでいる。
【００２３】
第１２の発明による傷検出装置は、上記第４の発明による傷検出装置において、上記撮像手段が撮像することにより得られた画像データから上記複数種類の波長域毎の暗視野画像を抽出して記録する暗視野画像記録手段と、上記暗視野画像記録手段に記録された暗視野画像の輝度平均値を算出しこの輝度平均値により該暗視野画像を規格化して規格化した暗視野画像の画像データに基づき画素値の局所的な変化量データを傷画像データとして抽出する傷画像抽出処理手段と、上記傷画像抽出処理手段により抽出された上記複数種類の波長域毎の傷画像データに基づき画素毎の最大値を抽出して１つの統合的な傷画像データを生成する傷画像統合処理手段と、上記傷画像統合処理手段により生成された傷画像データに基づき画素値を所定の閾値と比較して所定の閾値以上である場合に被検体についた異物や傷等であると判定する傷判定手段と、をさらに具備したものである。
【００２４】
第１３の発明による傷検出装置は、上記第９の発明による傷検出装置において、上記撮像手段が上記照明手段により照明された被検体を撮像することにより得られた画像データから上記複数種類の波長域毎の暗視野画像を抽出して記録する暗視野画像記録手段と、上記撮像手段が上記第２の照明手段により照明された被検体を撮像することにより得られた画像データを明視野画像として記録する明視野画像記録手段と、上記暗視野画像記録手段に記録された暗視野画像の輝度平均値を算出しこの輝度平均値により該暗視野画像を規格化して規格化暗視野画像データを生成するとともに上記明視野画像記録手段に記録された明視野画像の輝度平均値を算出しこの輝度平均値により該明視野画像を規格化して規格化明視野画像データを生成し前記規格化暗視野画像データから前記規格化明視野画像データを差し引いた差画像データをさらに算出して該差画像データに基づき画素値の局所的な変化量データを傷画像データとして抽出する傷画像抽出処理手段と、上記傷画像抽出処理手段により抽出された上記複数種類の波長域毎の傷画像データに基づき画素毎の最大値を抽出して１つの統合的な傷画像データを生成する傷画像統合処理手段と、上記傷画像統合処理手段により生成された傷画像データに基づき画素値を所定の閾値と比較して所定の閾値以上である場合に被検体についた異物や傷等であると判定する傷判定手段と、をさらに具備したものである。
【００２５】
第１４の発明による傷検出装置は、被検体についた異物や傷等を検出するための傷検出装置であって、可視光であるところの略白色の照明光を出射する光源を上記被検体の表面に対して略直交する方向から照明光を照射するように配置してなる照明手段と、上記光源からの照明光により照明された被検体を暗視野像として撮像し得るように構成された少なくとも１つの暗視野画像用カメラと、を具備したものである。
【００２６】
第１５の発明による傷検出装置は、上記第１４の発明による傷検出装置において、上記光源からの照明光により照明された被検体を明視野像として撮像し得るように構成された明視野画像用カメラをさらに具備したものである。
【００２７】
第１６の発明による傷検出装置は、上記第１４の発明による傷検出装置において、上記被検体が、上記照明手段による照明方向を法線とする平面に沿った一方向に、該照明手段に対して相対的に搬送されるものであり、上記暗視野画像用カメラの内の少なくとも１つは、被検体を撮像する方向を上記平面に射影した方向が、上記搬送の方向と独立した方向である。
【００２８】
第１７の発明による傷検出装置は、上記第１４の発明による傷検出装置において、上記被検体が、上記照明手段による照明方向を法線とする平面に沿った一方向に、該照明手段に対して相対的に搬送されるものであり、上記暗視野画像用カメラの内の少なくとも１つは、被検体を撮像する方向を上記平面に射影した方向が、上記搬送の方向に従属する方向である。
【００２９】
第１８の発明による傷検出装置は、上記第１５の発明による傷検出装置において、上記暗視野画像用カメラが複数設けられていて、これら複数の暗視野画像用カメラは被検体を撮像する方向が異なるように構成されており、上記複数の暗視野画像用カメラが撮像することにより得られた異なる撮像方向毎の複数の暗視野画像データを記録する暗視野画像記録手段と、上記明視野画像用カメラが撮像することにより得られた明視野画像データを記録する明視野画像記録手段と、上記暗視野画像記録手段に記録された暗視野画像の輝度平均値を算出しこの輝度平均値により該暗視野画像を規格化して規格化暗視野画像データを生成するとともに上記明視野画像記録部に記録された明視野画像の輝度平均値を算出しこの輝度平均値により該明視野画像を規格化して規格化明視野画像データを生成し上記規格化暗視野画像データから上記規格化明視野画像データを差し引いた差画像データをさらに算出して該差画像データに基づき画素値の局所的な変化量データを傷画像データとして抽出する傷画像抽出処理手段と、上記傷画像抽出処理手段により抽出された上記複数の傷画像データに基づき画素毎の最大値を抽出して１つの統合的な傷画像データを生成する傷画像統合処理手段と、上記傷画像統合処理手段により生成された傷画像データに基づき画素値を所定の閾値と比較して所定の閾値以上である場合に被検体についた異物や傷等であると判定する傷判定手段と、をさらに具備したものである。
【００３０】
第１９の発明による傷検出装置は、上記第１４の発明による傷検出装置において、上記被検体が、平面状の表面を有するフィルム状の物体であり、上記暗視野画像用カメラは、上記被検体の光学像を結像するための光学手段と、この光学手段により撮像面上に結像される光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を有して構成されたものであって、上記撮像素子は、その撮像面が上記被検体の平面状の表面と略平行となるように配置されるとともに、上記光学手段は、上記撮像面と上記被検体の平面状の表面とが共役な関係となるように作用するものであり、上記被検体の平面状の表面から上記撮像面に至る光線の内の該撮像面の中心を通る主光線は、上記光学手段の光軸と交差するように構成されたものである。
【００３１】
第２０の発明による傷検出装置は、上記第１５の発明による傷検出装置において、上記被検体が、平面状の表面を有するフィルム状の物体であり、上記暗視野画像用カメラは、上記被検体の光学像を結像するための光学手段と、この光学手段により撮像面上に結像される光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を有して構成されたものであって、上記撮像素子は、その撮像面が上記被検体の平面状の表面と略平行となるように配置されるとともに、上記光学手段は、上記撮像面と上記被検体の平面状の表面とが共役な関係となるように作用するものであり、上記被検体の平面状の表面から上記撮像面に至る光線の内の該撮像面の中心を通る主光線は、上記光学手段の光軸と交差するように構成されたものである。
【００３２】
第２１の発明による傷検出装置は、上記第２０の発明による傷検出装置において、上記明視野画像用カメラが、上記光源からの照明光により照明された被検体の透過光を明視野像として撮像し得るような位置に配置されていて、上記被検体の光学像を結像するための第２の光学手段と、この第２の光学手段により撮像面上に結像される光学像を電気的な信号に変換する第２の撮像素子と、を有して構成されたものであり、上記第２の撮像素子は、その撮像面が上記被検体の平面状の表面と略平行となるように配置されるとともに、上記第２の光学手段は、該第２の撮像素子の撮像面と上記被検体の平面状の表面とが共役な関係となるように作用するものであり、上記被検体の平面状の表面から該第２の撮像素子の撮像面に至る光線の内の該撮像面の中心を通る主光線は、上記第２の光学手段の光軸と略平行となるように構成されたものである。
【００３３】
第２２の発明による傷検出プログラムは、被検体についた異物や傷等を検出するための傷検出プログラムであって、コンピュータに、光源からの照明光により照明された被検体の複数方向からの暗視野画像を読み込む第１の手順と、上記第１の手順で読み込んだ複数の暗視野画像の内の輝度値の高い部分を被検体についた異物や傷等として認識する第２の手順と、を実行させるためのプログラムである。
【００３４】
第２３の発明による傷検出プログラムは、上記第２２の発明による傷検出プログラムにおいて、上記第２の手順が、上記第１の手順で読み込んだ複数の暗視野画像を各暗視野画像の輝度平均値によりそれぞれ規格化する第３の手順と、上記第３の手順で規格化された複数画像の各画素毎に画素近傍での局所変化量から高周波ピークであるトップハット値を抽出する第４の手順と、上記第４の手順で抽出された複数画像に係るトップハット値の内の最大値を選択して選択した最大値を用いて複数画像から１枚の画像を生成する第５の手順と、上記第５の手順で生成された１枚の画像中のトップハット値と所定の閾値とを比較して異物や傷等の画素部分を選択する第６の手順と、を含んでいる。
【００３５】
第２４の発明による傷検出プログラムは、上記第２２の発明による傷検出プログラムにおいて、上記第２の手順が、上記第１の手順で読み込んだ複数の暗視野画像を各暗視野画像の輝度平均値によりそれぞれ規格化する第７の手順と、光源からの照明光により照明された被検体の明視野画像を読み込む第８の手順と、上記第８の手順で読み込んだ明視野画像を該明視野画像の輝度平均値により規格化する第９の手順と、上記第７の手順で規格化した各暗視野画像から上記第９の手順で規格化した明視野画像の輝度値を減算する第１０の手順と、上記第１０の手順で得られた減算結果の複数画像の各画素毎に画素近傍での局所変化量から高周波ピークであるトップハット値を抽出する第１１の手順と、上記第１１の手順で抽出された複数画像に係るトップハット値の内の最大値を選択して選択した最大値を用いて複数画像から１枚の画像を生成する第１２の手順と、上記第１２の手順で生成された１枚の画像中のトップハット値と所定の閾値とを比較して異物や傷等の画素部分を選択する第１３の手順と、を含んでいる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の傷検出装置および傷検出プログラムによれば、方向依存性のある傷も精度良く短時間に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００３８】
図１から図３は本発明の実施例１を示したものであり、図１は傷検出装置の構成の概略を示す（Ａ）斜視図，（Ｂ）平面図である。
【００３９】
本実施例は、被検体として、光透過性を有する略透明なフィルム状の物体を対象としている。すなわち、フィルム９についた傷やゴミなどの異物等を検出するための傷検出装置に関する実施例となっている。
【００４０】
まず、図１を参照して、この傷検出装置の構成の概要について説明する。
【００４１】
平面状に展開されたフィルム９の主面に垂直な方向をＺ軸方向、該フィルムの主面内における一方向をＸ軸方向、該主面内におけるＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００４２】
このとき、該フィルム９を挟んで対向する位置、例えばＺが正となる空間領域に暗視野照明を行うための照明手段が配置され、Ｚが負となる空間領域に該照明手段により照明されたフィルム９の像を撮像するための撮像手段が配置されている。
【００４３】
上記照明手段は、赤色（Ｒ）を表現する波長域の照明光を照射する光源たるＲ暗視野照明装置１ａ、緑色（Ｇ）を表現する波長域の照明光を照射する光源たるＧ暗視野照明装置１ｂ、青色（Ｂ）を表現する波長域の照明光を照射する光源たるＢ暗視野照明装置１ｃ、を有して構成されており、これらの各暗視野照明装置１ａ，１ｂ，１ｃは、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、照明光を照射する光軸がＸＹ平面から４５度の仰角をなすように、Ｚ軸周りの３等分位置に配置されている。すなわち、Ｒ暗視野照明装置１ａは、照明光の光軸２ａをＸＹ平面に投影したときの線がＸ軸に一致する（方位０度）ように、ＸＹ平面から４５度の仰角をもって配置されている。また、Ｇ暗視野照明装置１ｂは、照明光の光軸２ｂをＸＹ平面に投影したときの線がＸ軸から１２０度の角度の線に一致する（方位１２０度）ように、ＸＹ平面から４５度の仰角をもって配置されている。そして、Ｂ暗視野照明装置１ｃは、照明光の光軸２ｃをＸＹ平面に投影したときの線がＸ軸から２４０度の角度の線に一致する（方位２４０度）ように、ＸＹ平面から４５度の仰角をもって配置されている。上記各暗視野照明装置１ａ，１ｂ，１ｃは、波長域同士が重なるオーバラップ領域が各波長域に対して十分狭い領域となるようなＲ，Ｇ，Ｂの波長域の照明光をそれぞれ照射するものである。
【００４４】
また、上記撮像手段は、上述したように背面から照明されるフィルム９についた傷やゴミなどの異物の像をデジタイズするための透過画像撮影カメラ４を有して構成されており、この透過画像撮影カメラ４は、Ｚ軸上の負の位置に、撮影光軸が該Ｚ軸と一致するように配置されている。さらに、該透過画像撮影カメラ４と被検体であるフィルム９との位置関係は、上記撮影光軸と一致するＺ軸が、フィルム９の中央に立てた法線に一致するような位置関係となっている。そして、該透過画像撮影カメラ４は、本実施例では、ＲＧＢのカラー３板型撮像素子を備えたカラーカメラとして構成されている。
【００４５】
この透過画像撮影カメラ４は、画像処理部５に接続されている。この画像処理部５は、該透過画像撮影カメラ４により撮像され出力される画像データに基づいて、フィルム９についた傷やゴミなどの異物等を検出する処理を行うためのものである。
【００４６】
このような傷検出装置の動作は、以下のようになっている。
【００４７】
まず、ＲＧＢ暗視野照明装置１ａ，１ｂ，１ｃから、光軸２ａで示される赤の照明光、光軸２ｂで示される緑の照明光、光軸２ｃで示される青の照明光を、上記フィルム９へ向けて斜め方向から同時に照射する。
【００４８】
これらの照明光は、透明なフィルム９のフィルム面上に傷や異物等が何も無い場合には、そのまま透過する。一方、フィルム９上に傷や埃などの異物等があった場合には、これらにより照明光が散乱されて散乱光３となり、該散乱光３の一部が透過画像撮影カメラ４に入射される。
【００４９】
入射された散乱光３は、上記透過画像撮影カメラ４のＲＧＢのカラー３板型撮像素子により、各照明光のそれぞれの波長域に係る画像として取り込まれる。
【００５０】
こうして３枚の撮像素子により各取り込まれた暗視野画像を、各波長毎の画像データとして分離することにより、各方向の暗視野照明光により検出された３枚のモノクロ画像を取り出すことができる。
【００５１】
このように、空間的に異なる複数の位置から同時に照明されたフィルム９は、１つのカメラに光学像として入射され、画像データが同時に取得される。その後、撮影された画像は、画像処理部５に入力されて、波長域に応じて３枚の画像に分離され、傷の存在する画素が判定されることになる。
【００５２】
次に、図２は、画像処理部の構成の概略を主として示すブロック図である。
【００５３】
上記画像処理部５は、上記透過画像撮影カメラ４から入力されるカラー画像データをキャプチャする暗視野画像取得部１１と、この暗視野画像取得部１１により取得されたカラー画像データをＲ画像データ，Ｇ画像データ，Ｂ画像データにそれぞれ分離して各波長域に係るモノクロ画像情報として記録する暗視野画像記録手段たる暗視野画像記録部１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、これらの暗視野画像記録部１２ａ，１２ｂ，１２ｃに記録された画像に基づいて傷や異物等を検出する傷検出処理部１３と、を有して構成されている。
【００５４】
上記暗視野画像記録部１２ａ，１２ｂ，１２ｃに記録される画像は、上述したように、異なる方向からＲ，Ｇ，Ｂ暗視野照明された各Ｒ，Ｇ，Ｂ暗視野画像を、各色毎に分離してデジタル化し、各波長域の輝度情報にされたモノクロ画像情報である。
【００５５】
次に、上記傷検出処理部１３は、上記暗視野画像記録部１２ａ，１２ｂ，１２ｃに記録された各情報に基づいて各画素の応答信号（透過画像撮影カメラ４が撮像した信号）を演算することにより傷画像をそれぞれ抽出する傷画像抽出処理手段たる傷画像抽出処理部１４ａ，１４ｂ，１４ｃと、これらの傷画像抽出処理部１４ａ，１４ｂ，１４ｃにより抽出された傷画像に基づいて各画素の最大応答値（すなわち、この例ではＲＧＢに対応して３枚のモノクロ画像が撮像されるために、１つの画素位置に３つの応答値が存在し、これらの内の最大応答値を採用する。）を求めることにより１つに統合された傷画像を生成する傷画像統合処理手段たる傷画像統合処理部１５と、この傷画像統合処理部１５により生成された傷画像に基づいて傷位置を判定する傷判定手段たる傷判定部１６と、を有して構成されている。
【００５６】
続いて、図３は、画像処理部５により行われる傷検出処理を示すフローチャートである。
【００５７】
図３（Ａ）に示すような処理を開始すると、まず、上記暗視野画像取得部１１が、異なる３方向からのＲＧＢ暗視野照明に各係る暗視野画像データの読み込みを行い、読み込んだ画像を上記暗視野画像記録部１２ａ，１２ｂ，１２ｃにそれぞれ記録する（ステップＳ１）。
【００５８】
次に、傷画像抽出処理部１４ａ，１４ｂ，１４ｃが、３つの暗視野画像の輝度平均値をそれぞれ算出し、算出した輝度平均値により３つの暗視野画像を規格化することで規格化暗視野画像データを作成する（ステップＳ２）。
【００５９】
そして、傷画像統合処理部１５が、上記傷画像抽出処理部１４ａ，１４ｂ，１４ｃにより生成された３枚の規格化暗視野画像データにトップハット（ＴＨ）変換（トップハット処理）を行うことで、傷ＴＨ画像を生成する（ステップＳ３）。
【００６０】
ここで、上記トップハット処理は、図３（Ｂ）に示すような２つのステップを含んでいる。
【００６１】
すなわち、まず、モルフォロジーにおける基本演算の１つであるオープニング処理を規格化暗視野画像データに対して行う（ステップＳ１１）。これは、大まかに言って、オープニング処理を行う際の構造要素（structuring element）よりも小さな形状部分を取り除く処理である。
【００６２】
次に、オープニング処理を行う前の元画像の輝度値から、オープニング処理を行った後の輝度値を減算することにより、トップハット変換の値を算出する（ステップＳ１２）。これにより、大まかに言って、上記構造要素（structuring element）よりも小さな形状部分のみが抽出されることになる。
【００６３】
このようなトップハット処理を、３つの規格化暗視野画像データのそれぞれについて行うことにより、３つの傷ＴＨ画像が生成される。
【００６４】
なお、ここでは、輝度の凸部を検出する場合を想定して説明したが、輝度の凹部を検出するように構成することも可能である。このためには、上述したオープニング処理をクロージング処理で置き換えたトップハット変換を施すようにすれば良い。
【００６５】
再び図３（Ａ）に示す処理に戻って、続いて、３つの傷ＴＨ画像における同一画素位置のトップハット値の中の最も大きなトップハット値を該画素のトップハット値として選択する処理を、全ての画素に対して行うことにより、１つの傷最大応答画像データを生成して、これを統合された傷画像データとする（ステップＳ４）。
【００６６】
ここで、もし、傷画像抽出処理部１４ａ，１４ｂ，１４ｃで生成された３枚の画像を単純に加算したり平均値をとったりする等の処理を行うと、方向依存性のある傷の場合などには傷応答信号が弱められることになり、傷部分のコントラストが低くなって検出が困難になる場合がある。従って、ここでは、３方位からの照明に係る各画像を単純に加算するのではなく、最大応答値を画素値として選択することによって画像合成するようにしている。
【００６７】
次に、傷判定部１６は、上記ステップＳ４の処理で求められた傷最大応答画像データを、予め調整済みの閾値と比較して（ステップＳ５）、該閾値よりも大きい場合には、その画素を傷画素と判定して、該画素の位置情報を傷検出画像データとして図示しないメモリ等に記録する（ステップＳ６）。
【００６８】
このステップＳ６が終了するか、または上記ステップＳ５において閾値以下であると判定された場合には、全ての画素についての処理が終了したか否かを判断し（ステップＳ７）、終了していない場合には、上記ステップＳ５へ行って、次の画素について上述したような処理を繰り返して行う。
【００６９】
こうして、上記ステップＳ７において全画素についての処理が終了したと判断された場合には、フィルム上の傷の画素位置が記録された傷検出画像データを生成し終えたことになるために、この傷検出の処理を終了する。
【００７０】
なお、上記ステップＳ５で用いた閾値は、その測定対象である被検体の傷やゴミなどによる散乱光の強度に対応する信号レベルに対して、０から１の間の規格化された範囲の値が設定される。一般に、散乱光の小さい傷（浅い傷や、細かな傷など）を精度良く検出したいときには、閾値として０に近い値が設定される。しかし、傷最大応答画像データには散乱光による応答信号以外のノイズなども含まれているために、予めノイズのレベルを測定して、ノイズを拾わない程度以上の値に閾値を設定する必要がある。また、散乱光の大きい傷（深い傷や、大きな傷など）だけを検出することができれば良い場合には、閾値をより大きな数値に設定することにより、細かな傷を拾うのを抑制することができ、処理時間を短縮することも可能となる。
【００７１】
また、上記ステップＳ１１のオープニング処理を行う際の構造要素（structuring element）は、検出の対象とする傷や異物の形状や大きさに応じて、適切な形状や大きさのものを選択すると良い。一般に、小さい傷まで検出したいときには小さい構造要素を用いるが、それほど小さい傷を検出しなくても良い場合には、適宜の大きさの構造要素を用いることになる。
【００７２】
なお、上述では、傷や異物の検出をトップハット変換により行うようにしているが、これに限るものではなく、その他の画像処理等を用いて傷や異物を検出するようにしても構わない。
【００７３】
また、上述した各実施例においては、暗視野照明光を３つの方向から照射するようにしているが、これに限るものではなく、２つ、あるいは４つ以上の方向から照射するようにしても構わない。暗視野照明光を照射する方向を多くすれば、より未検出の傷が少ない傷画像を得ることができる。
【００７４】
そして、上述では、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の波長域の光を用いて傷や異物等の検出を行っているが、これらの内の２色のみを用いて上述したように２方向から検出するようにしても構わないし、波長域同士が重ならないような、より多色の波長域の光を用いてより多方向から検出するようにしても良い。このときには、必ずしも可視光域の光を用いるに限るものではなく、赤外領域の光や、紫外領域の光を用いるようにしても構わないことは勿論である。
【００７５】
さらに、本実施例では、ＲＧＢのカラー３板型撮像素子を備えたカメラを用いる例を挙げたが、これに限るものではなく、例えばＲＧＢ３原色モザイクフィルタ等を利用した単板式のカメラを用いても構わない。この場合には、暗視野モノクロ画像の解像度が低下するが、各色の画素が規則的に配列されているために、簡単な処理で画像処理を行うことができるとともに、単板式であるためにより安価に装置を構成することが可能となる。
【００７６】
あるいは、透過画像を撮影するためのカメラとして、３台のモノクロカメラを用いるとともに、各モノクロカメラの撮像素子の前側にＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタをそれぞれ配置するようにしても構わない。暗視野撮影においては、これらの３台のモノクロカメラによって、Ｒ，Ｇ，Ｂ暗視野照明による被検体の暗視野画像をそれぞれ撮像することにより、各色の暗視野画像を別々のカメラから得ることができる。また、明視野撮影においては、３台のカメラで撮像した各色の画像を合成することにより、１枚のカラー原画像を得ることができる。ただし、この場合には、各カメラの撮像光学系の相違や、取付位置の相違および誤差、取付角度の相違および誤差などに起因する画素位置のずれを補正するために、あるカメラの画素位置が、他のカメラではどの画素位置に対応するかを示す画素対応マップや画素対応テーブル等を作成して、キャリブレーション処理や画素間補正処理を行う必要がある。
【００７７】
このような実施例１によれば、異なる方位の暗視野画像を分離して取得した後に、傷の応答値の最大を算出して検出に用いるようにしているために、方向依存性のある傷も感度を低下させることなく良好に検出することが可能となる。そして、異なる波長域の光を用いることにより、複数方向から照明された被検体像を、１回の撮像で取得することができるために、３回の撮像で画像を取得する場合に比して、画像を高速に取り込むことが可能となる。従って、高速な傷検出機能等を搭載することが望ましいフィルムデジタイズ装置等にも良好に適用することが可能である。
【実施例２】
【００７８】
図４から図６は本発明の実施例２を示したものであり、図４は傷検出装置の構成の概略を示す斜視図である。この実施例２において、上述の実施例１と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【００７９】
本実施例は、被検体として、複数の画像がコマ単位（図４における撮影領域２９ａ）で連続的に記録された現像済のフィルム２９を例にとり、このフィルム２９についた傷やゴミなどの異物等を検出するための傷検出装置に関する実施例となっている。この実施例の傷検出装置は、さらに、光学的なフィルム画像をデジタル画像に変換するためのフィルムデジタイズ装置を兼ねたものとなっている。
【００８０】
まず、図４を参照して、この傷検出装置の構成の概要について説明する。
【００８１】
ここでは、平面状に展開されたフィルム２９の主面に垂直な方向をＺ軸方向、該フィルムの主面内における一方向となる走行方向をＸ軸方向、該主面内におけるＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００８２】
この傷検出装置は、上記ＲＧＢ暗視野照明装置１ａ，１ｂ，１ｃと上記透過画像撮影カメラ４とが、上述した実施例１と同様に、フィルム２９を挟んで配置されているとともに、さらに、可視の白色光を照明光として照射する第２の照明手段たる明視野照明装置２６が、配置されている。
【００８３】
この明視野照明装置２６は、照明光の光軸２７が、被検体であるフィルム２９の撮影領域２９ａの中央に立てた法線（Ｚ軸）に一致するように配置されていて、該光軸２７は、透過画像撮影カメラ４の撮影光軸とも一致している。
【００８４】
また、透過画像撮影カメラ４から出力される画像を処理する画像処理部５Ａは、後で図５を参照して説明するように、実施例１の画像処理部５とはやや異なる構成となっている。
【００８５】
さらに、上記フィルム２９は、例えば一般的なカラーのプリントフィルムであって、フィルムの基盤となるベース層と、画像を形成する画像記録層と、この画像記録層を保護する保護層と、を積層することにより構成されている。上記画像記録層は、さらに、赤色の光に感光する層、緑色の光に感光する層、青色の光に感光する層を積層して構成されており、各層に含まれている銀塩粒子の密度によって、各色の画像が形成されている。
【００８６】
次に、このような傷検出装置の動作について説明する。
【００８７】
上記フィルム２９は、図示しない搬送装置によって、該フィルム２９の長尺方向となるＸ軸方向にコマ送りされながら、撮影コマである撮影領域２９ａの中心が透過画像撮影カメラ４の撮影光軸に一致し、つまり明視野照明装置２６の光軸２７上に位置するように、位置決めされる。
【００８８】
次に、上記明視野照明装置２６から、可視の白色光でなる明視野照明光（光軸２７で示される）を、フィルム２９の撮影領域２９ａに向けて照射する。
【００８９】
この照射光は、該撮影領域２９ａに記録された画像により輝度を変調されて透過し、そのまま直進する光２３が透過画像撮影カメラ４に入射される。これにより、フィルム２９に記録されたカラー画像情報が、明視野画像として取得される。
【００９０】
続いて、上記ＲＧＢ暗視野照明装置１ａ，１ｂ，１ｃから、光軸２ａで示される赤の照明光、光軸２ｂで示される緑の照明光、光軸２ｃで示される青の照明光を、上記フィルム２９へ向けて斜め方向から同時に照射する。
【００９１】
これらの光軸２ａ，２ｂ，２ｃで示される暗視野照明光は、光軸２７で示される上記明視野照明光とは異なるタイミングで照射されるが、その作用は上述した実施例１と同様であり、フィルム２９上の傷や埃などの異物等によって散乱され、その散乱光の一部が透過画像撮影カメラ４へ光２３となって入射される。
【００９２】
散乱光として入射された光２３は、上記透過画像撮影カメラ４のＲＧＢのカラー３板型撮像素子により、各照明光のそれぞれの波長域に係る画像として取り込まれる。
【００９３】
こうして３枚の撮像素子により各取り込まれた暗視野画像を、各波長毎の画像データとして分離することにより、各方向の暗視野照明光により検出された３枚のモノクロ画像を取り出すことができる。
【００９４】
上述したような２回の撮像動作により取得された４枚の画像（１枚のカラー画像と３枚のモノクロ画像）は、上記画像処理部５Ａに入力されて、後述するように、傷の存在する画素が判定されることになる。
【００９５】
次に、図５は、画像処理部の構成の概略を主として示すブロック図である。
【００９６】
上記画像処理部５Ａは、上記透過画像撮影カメラ４から入力される明視野画像データおよび暗視野画像データをキャプチャする明／暗視野画像取得部１１Ａと、この明／暗視野画像取得部１１Ａにより取得された暗視野画像データをＲ画像データ，Ｇ画像データ，Ｂ画像データにそれぞれ分離して各波長域に係るモノクロ画像情報として記録する暗視野画像記録部１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、上記明／暗視野画像取得部１１Ａにより取得された明視野画像データを記録する明視野画像記録手段たる明視野画像記録部２１と、上記暗視野画像記録部１２ａ，１２ｂ，１２ｃに記録された画像と上記明視野画像記録部２１に記録された画像とに基づいて傷や異物等を検出する傷検出処理部１３と、この傷検出処理部１３により生成された傷検出画像データに基づいて上記明視野画像記録部２１に記録されたフィルムの原画像データを補正する傷補正処理部２２と、を有して構成されている。
【００９７】
なお、上記傷検出処理部１３の構成は、上述した実施例１と同様である。
【００９８】
また、取込タイミング発生器２４は、光源を発光させるタイミングと画像を取り込むタイミングとを同期させる信号を発生させるためのものであり、具体的には、後述する光源切換え機２５と、上記明／暗視野画像取得部１１Ａとへ、ステータス情報とコマンド等の信号とを転送するようになっている。
【００９９】
上記光源切換え機２５は、上記取込タイミング発生器２４からの信号に応じて、明視野照明装置２６と、ＲＧＢ暗視野照明装置１ａ，１ｂ，１ｃと、を交互に切り換える処理を行う。
【０１００】
上記取込タイミング発生器２４からの信号は、さらに、上記明／暗視野画像取得部１１Ａにより画像キャプチャを行う際のトリガ信号となっており、該トリガ信号に係るステータス信号に応じて、カラー画像をそのまま上記明視野画像記録部２１へ転送するか、あるいはモノクロ画像情報として各色毎に分離して上記暗視野画像記録部１２ａ，１２ｂ，１２ｃへ転送するかを制御するようになっている。
【０１０１】
続いて、図６は傷検出装置による処理内容を各示すフローチャートであり、図６（Ａ）は傷検出装置のシステム動作を示すフローチャートである。
【０１０２】
この傷検出装置のシステムの動作は、図６（Ａ）に示すように、次のような３つの処理に大きく分類される。
【０１０３】
まず、図示しない搬送装置によって、フィルム２９のコマを撮影領域に移動する。そして、フィルム２９に記録されている光学的な画像を、デジタル化された電子的な画像データに変換するために、画像取り込み処理を行う（ステップＳ２１）。
【０１０４】
次に、取り込まれたフィルム原画像と３つの暗視野画像とを用いて、フィルム原画像中の傷画素位置を検出するための傷検出処理を行い、傷検出画像データを作成する（ステップＳ２２）。
【０１０５】
その後、この傷検出画像データに傷情報が含まれている場合には、該情報に基づいて、原画像データの傷を補正するための傷補正処理を行う（ステップＳ２３）。
【０１０６】
このような、フィルムのコマ送りから、画像の取り込み、画像処理までの一連の処理は、フィルム２９に記録されているコマが終了するまで、繰り返して行われる。ただし、予め全てのコマに対してフィルムのコマ送りと画像の取り込みとを行ってから、その後に、記録された各画像のそれぞれに対して画像処理をまとめて行うように処理することも可能である。
【０１０７】
次に、図６（Ｂ）は、上記ステップＳ２１における画像取り込み処理の詳細を示すフローチャートである。
【０１０８】
この画像取り込み処理は、以下に説明するように、明視野照明による画像取得と、暗視野照明による画像取得と、の２つの処理を上記画像処理部５Ａにおいて順に行うようになっている。
【０１０９】
まず、搬送装置により搬送されたフィルム２９の撮影領域２９ａを、明視野照明装置２６により照明する。このときには、暗視野照明装置１ａ，１ｂ，１ｃは消灯されているか、あるいは上記光軸２ａ，２ｂ，２ｃで示される暗視野照明光が全て遮光されるかしており、照明は光軸２７で示される明視野照明光のみで行われる（ステップＳ３１）。
【０１１０】
次に、明視野照明光により照明された撮影領域２９ａの光学像が、透過画像撮影カメラ４により電子画像に変換されて出力され、画像処理部５Ａの明／暗視野画像取得部１１Ａによりキャプチャ処理されて、明視野画像記録部２１に記録される（ステップＳ３２）。このとき、照明装置の切り換えやキャプチャのタイミングは、上述したように、上記取込タイミング発生器２４が発生させるステータス信号に同期して行われる。
【０１１１】
続いて、明視野照明装置２６を消灯させるか、あるいは光軸２７で示される明視野照明光を遮光し、暗視野照明装置１ａ，１ｂ，１ｃを同時に点灯する（ステップＳ３３）。
【０１１２】
その後、これらの暗視野照明光の散乱光となる光２３の光学像が、上述と同様に、透過画像撮影カメラ４により電子画像に変換されて出力され、画像処理部５Ａの明／暗視野画像取得部１１Ａによりキャプチャ処理されて、暗視野画像記録部１２ａ，１２ｂ，１２ｃにそれぞれ分離して記録される（ステップＳ３４）。
【０１１３】
次に、図６（Ｃ）は、上記ステップＳ２２における傷検出処理の詳細を示すフローチャートである。
【０１１４】
この傷検出処理を開始すると、まず、上記明視野画像記録部２１に記録されている明視野カラー画像データと、上記暗視野画像記録部１２ａ，１２ｂ，１２ｃに各記録されている３方位からの暗視野モノクロ画像データと、を読み込む（ステップＳ４１）。
【０１１５】
ここで、フィルム２９を暗視野撮影した場合に、傷や埃などの異物等の部分で光の散乱が生じて、他の部分よりも強い散乱光が取得されることは、上記実施例１で述べたような透明フィルムの場合と同様である。しかし、本実施例のフィルム２９の場合には、透明フィルムと違って画像が記録されているために、傷や異物などがない部分であっても、フィルム２９の内部の画像記録層における銀塩粒子等によって微弱な散乱光が発生してしまい、暗視野画像に、輝度の低い原画像が重畳された画像が取得されてしまう。
【０１１６】
そこで、傷画像抽出処理部１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、３つの暗視野画像の輝度平均値をそれぞれ算出し、算出した輝度平均値により該３つの暗視野画像をそれぞれ規格化して、規格化暗視野画像データを作成する（ステップＳ４２）。
【０１１７】
この規格化暗視野画像データには、上述したように輝度の低い原画像が写り込んでいるために、続いて、明視野照明光によるカラー画像データのＲＧＢ輝度平均値を算出して、該ＲＧＢ輝度平均値によりカラー画像データを規格化し、規格化明視野画像データを作成する。そして、規格化暗視野画像データから規格化明視野画像データを減算することにより、暗視野画像データから輝度の低い原画像を取り除く処理を行う（ステップＳ４３）。こうして、輝度の低い原画像が取り除かれた規格化暗視野画像データが、差画像データとなる。なお、この処理を行う際に、減算値が負となるものについては０（ゼロ）とすることにする。
【０１１８】
ここまでの処理を行ったところで初めて、３方位方向からの傷画像が各抽出された３枚の傷抽出画像データが得られる。
【０１１９】
その後の処理は、上述した実施例１の上記図３に示したステップＳ３〜Ｓ７の処理と同様である。
【０１２０】
図７は、３方向からの照明によりフィルムをそれぞれ撮影して得られた暗視野画像とこれらの暗視野画像を２通りに処理して得られる処理画像とを示す図である。
【０１２１】
図７（Ａ）は０度方向、図７（Ｂ）は１２０度方向、図７（Ｃ）は２４０度方向からそれぞれフィルムを照明して撮影し得られた暗視野画像を示している。
【０１２２】
これらの暗視野画像における白い筋状の部分が散乱反射による傷画像の部分である。これらの傷画像は、図示のように、照明の方位によってコントラストが変化しており、特に、左下の傷画像部分が照明の方位によって大きく変化していることがわかる。
【０１２３】
また、フィルムは画像が記録されたものであるために、該フィルムが完全な透明体である場合には真っ暗になる部分（暗視野画像面全体）に、記録画像が低いコントラストで（薄っすらとして）観察されている。
【０１２４】
図７（Ｄ）は、上記図７（Ａ），図７（Ｂ），図７（Ｃ）に示したような暗視野画像を単純に加算（重畳）して、加算された画像にトップハット変換（ＴＨ変換）処理を施し、その後に二値化した結果の処理画像を示している。
【０１２５】
また、図７（Ｅ）は、図７（Ａ），図７（Ｂ），図７（Ｃ）に示したような暗視野画像にそれぞれトップハット変換処理を施し、その後に最大値画像として合成し、その最大値画像を二値化した結果の処理画像を示している。
【０１２６】
図７（Ｄ）の処理画像と図７（Ｅ）の処理画像とを比較すると、図７（Ｄ）の処理画像は、左下の傷部分が未検出となっているのに対して、図７（Ｅ）の処理画像は該左下の傷部分も含めた全ての傷が良好に検出されていることがわかる。
【０１２７】
このように、傷には散乱光の応答成分に方位依存性があるものがあるために、こうした傷を含む画像を単純に重畳加算してしまうと、該応答成分が弱められてしまうことになる。これに対して、上述したように最大値処理を行えば、応答信号が弱められることがなくなるために、全ての傷画像をより高精度に検出することが可能となる。
【０１２８】
なお、上述したトップハット変換処理の代わりに、単純な微分処理を行うことによっても傷部分を検出することが可能であるが、微分処理を行う場合には、画素ずれに対応する必要があったり、微分値の設定などのパラメータ調整が必要となったりする。これに対して、上述したようなトップハット変換は、大まかな調整でもロバストな処理結果を得ることができる利点がある。
【０１２９】
また、上記ステップＳ２３における傷補正処理は、傷補正処理部２２による、傷の位置情報（傷検出画像データ）に基づいた傷領域を修復する処理であり、フィルム２９に記録されている注目コマの前後のコマの画像情報を用いて修復したり、あるいは、傷の近傍の画素データを用いて補間することにより行ったりするなどが例として挙げられるが、公知の各種の技術を用いることができるために、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１３０】
なお、フィルムは、その走行方向に多くの傷が発生し易いが、こうした傷は、原画像に影響を及ぼさないコントラストの低い細かな傷である場合が多い。従って、この方向の傷が過剰に検出される傾向となり、傷判定の処理に多くの時間を要してしまうことがある。よって、照明光の光軸をフィルム面に投影した線がフィルム走行方向に直交する方向（より広くは、フィルム走行方向と独立した方向）とならないような暗視野照明装置の配置を取ることにより（すなわち、例えば照明光の光軸をフィルム面に投影した線がフィルム走行方向に従属する方向（フィルム走行方向と同じ方向または逆方向）となるような暗視野照明装置の配置を取ることにより）、傷検出の処理速度を向上させることができる。
【０１３１】
また、これとは逆に、処理は遅くても構わないが、傷が未検出になるのを防止したい場合には、照明光の光軸をフィルム面に投影した線がフィルムの走行方向に直交するような方向（より広くは、フィルム走行方向と独立した方向）となるように暗視野照明装置を配置すれば、該走行方向の傷を高い精度で検出することができ、傷検出の性能を向上させることができる。
【０１３２】
さらに、フィルムの傷検出の感度は、どの波長域でも同じなのではなく、実際にはＲ＞Ｇ＞Ｂの感度順となっている。従って、暗視野照明光としては、ＲＧＢの平均的な感度である白色光を用いるよりも、赤色（Ｒ）の波長域の光だけを用いる方が、傷の検出感度が向上する。そこで、複数の暗視野画像の中で特に検出感度を高めたい方向に赤色（Ｒ）の波長域の光を照射する暗視野照明装置を配置することにより、傷検出の性能を効果的に向上することができる。効果的な配置の具体例としては、上述したような、照明光の光軸をフィルム面に投影した線がフィルムの走行方向に直交する方向となるように、赤色（Ｒ）の波長域の光を照射する暗視野照明装置を配置することが挙げられる。このような配置をとることにより、フィルム走行方向につく傷をさらに高精度に検出することが可能となる。
【０１３３】
そして、この実施例２では、暗視野照明光と明視野照明光とを切り換えているために、照明を切り換えて撮影するなどの処理時間を要しているが、傷検出用の画像の取り込みと、フィルム画像の取り込みと、を１台のカメラで行うことができるために、光源を切り換えるための機構が必要になる分を含めて考えても、非常に簡単な構成で装置を実現することができる。
【０１３４】
これに対して、例えば、明視野画像用カメラと暗視野画像用カメラとをそれぞれ別個に設置する構成の場合には、上記実施例１においても述べたように、検出に用いる撮像光学系が異なるだけでなく、該撮像光学系の倍率や画像の歪み（ディストーション）、取付位置の相違および誤差、回転位置の相違および誤差などが生じるために、これらを予め測定しておく必要がある。さらに、この測定結果を用いて、暗視野画像用カメラの画像から傷と判定された画素位置が、明視野画像用カメラのどこの画素位置に相当するかを正確に対応付けするための、カメラ間の画素対応マップや画素対応テーブル等を作成するための前処理が必要となるために、さらに傷検出処理時にその補正情報を用いた処理も必要となる。
【０１３５】
しかし、この実施例２では、１つの透過画像撮影カメラにより明視野画像と暗視野画像との両方を撮像する構成としているために、このような課題が生じることはなく、傷等が補正されたフィルムスキャン画像を、簡単な構成の装置で比較的短い時間に取得することが可能となる。
【０１３６】
このような実施例２によれば、上述した実施例１とほぼ同様の効果を奏するとともに、フィルムの傷を検出することができると共に、フィルムの画像を取得して傷の影響を補正することができる。従って、高速な傷検出機能および傷補正機能等を搭載することが望ましいフィルムデジタイズ装置等にも良好に適用することが可能である。
【０１３７】
そして、フィルムに画像が記録されている場合でも、規格化した暗視野画像から規格化した明視野画像を減算することにより、画像の影響を除去して、正確な傷測定を行うことが可能である。
【０１３８】
さらに、明視野画像を撮像するカメラと、暗視野画像を撮像するカメラとを、共通としているために、簡単な構成で、フィルム画像のデジタル画像化を行うことができる。カラー原画像を構成するＲＧＢの各波長域の光により、暗視野画像の取得を行うようにしているために、このようなカメラの共通化が可能となっている。
【実施例３】
【０１３９】
図８から図１２は本発明の実施例３を示したものであり、図８は傷検出装置の構成の概略を底面側から示す斜視図、図９は傷検出装置におけるフィルム面とレンズと撮像面との配置を示す底面図および側面図、図１０はフィルム面とレンズと撮像面との位置関係の例を示す図、図１１は画像処理部の構成の概略を主として示すブロック図、図１２は傷検出装置による処理内容を各示すフローチャートである。
【０１４０】
この実施例３において、上述の実施例１，２と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【０１４１】
本実施例は、上述した実施例２と同様に、被検体として、複数の画像がコマ単位（図８における撮影領域２９ａ）で連続的に記録された現像済のフィルム２９を例にとり、このフィルム２９についた傷やゴミなどの異物等を検出するための傷検出装置に関する実施例となっている。この実施例の傷検出装置は、さらに、光学的なフィルム画像をデジタル画像に変換するためのフィルムデジタイズ装置を兼ねたものとなっている。
【０１４２】
上述した実施例１や実施例２の傷検出装置は、撮像手段であるカメラが１つであって、異なる波長の照明光を発光する照明手段たる暗視野照明装置をフィルムを挟んだ反対側において複数の方向に配置したものであったが、この実施例３の傷検出装置は、照明手段たる照明装置は１つであって、フィルムを挟んだ反対側において撮像手段たる複数の暗視野画像用カメラを複数の方向に配置したものとなっている。
【０１４３】
図８を参照して、この傷検出装置の構成の概要について説明する。
【０１４４】
この実施例３においても、上述した実施例１，２と同様に、平面状に展開されたフィルム２９の主面に垂直な方向をＺ軸方向、該フィルム２９の主面内における一方向であって該フィルム２９の長尺方向をＸ軸方向、該主面内におけるＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とし、さらに、照明装置が配置されている側をＺ軸の正方向としている。
【０１４５】
すなわち、フィルム２９の撮影領域２９ａの中心を通りフィルム面に垂直なＺ軸の正方向に、照明手段たる照明装置３１が配置されていて、この照明装置３１は、略白色の照明光を出射する光源となっている。
【０１４６】
また、照明装置３１とフィルム２９を挟んで反対となる側には、例えばＲＧＢカラーフィルタを備えたカラーカメラでなる明視野画像用カメラ３５と、例えばモノクロカメラでなる３つの暗視野画像用カメラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃと、が配設されている。ここに、明視野画像用カメラ３５は、フィルム２９のカラー情報をデジタイズする必要があるためにカラーカメラとして構成されているが、暗視野画像用カメラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、傷の散乱光の強度とその位置とが取得できれば良いためにモノクロカメラとして構成されている。
【０１４７】
上記明視野画像用カメラ３５は、上記撮影領域２９ａの光学像を結像するための第２の光学手段たる撮像光学系３５ａと、この撮像光学系３５ａにより撮像面３８ａ（図９（Ｂ）参照）に結像された光学像を光電変換してカラーの画像信号を出力するための撮像素子３８（図９（Ｂ）参照）（第２の撮像素子）と、を備えて構成され、フィルム２９の撮影領域２９ａに記録された画像をデジタイズするためのものである。そして、この明視野画像用カメラ３５は、上記撮像光学系３５ａの光軸が上述したＺ軸と一致するように、Ｚ軸方向の負方向に配置されている。
【０１４８】
上記暗視野画像用カメラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、上記撮影領域２９ａの光学像を後述するように結像するための光学手段たる検出光学系３７ａ，３７ｂ，３７ｃと、これらの検出光学系３７ａ，３７ｂ，３７ｃにより各々の撮像面３９ａ（図９（Ｂ）参照）に結像された光学像を光電変換してモノクロの画像信号を出力するための撮像素子３９（図９（Ｂ）参照）と、を備えて構成され、フィルム２９の撮影領域２９ａによる散乱光を暗視野画像として取得するためのものである。
【０１４９】
これらの各暗視野画像用カメラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、図８および図９に示すように、フィルム２９による散乱光を受光する角度がＺ軸の負方向に対して略４５度をなすように、Ｚ軸周りの３等分位置に配置されている。
【０１５０】
すなわち、暗視野画像用カメラ３６ａは、撮像素子３９の撮像面３９ａの中心に入射してくる散乱光３４ａの主光線をＸＹ平面に投影したときの線がＸ軸に一致する（方位０度）ように、Ｚ軸の負方向に対して略４５度の角度をもって配置されている。また、暗視野画像用カメラ３６ｂは、撮像面３９ａの中心に入射してくる散乱光３４ｂの主光線をＸＹ平面に投影したときの線がＸ軸から１２０度の角度の線に一致する（方位１２０度）ように、Ｚ軸の負方向に対して略４５度の角度をもって配置されている。そして、暗視野画像用カメラ３６ｃは、撮像面３９ａの中心に入射してくる散乱光３４ｃの主光線をＸＹ平面に投影したときの線がＸ軸から２４０度の角度の線に一致する（方位２４０度）ように、Ｚ軸の負方向に対して略４５度の角度をもって配置されている。
【０１５１】
また、上記検出光学系３７ａ，３７ｂ，３７ｃは、後述するようにシフト光学系として構成されており、フィルム２９における平面状に展開された画像領域２９ａの全域を、焦点ずれすることなく、かつ歪みを生じさせることなく、各暗視野画像用カメラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃの撮像素子３９に結像させるものとなっている。
【０１５２】
上記明視野画像用カメラ３５および上記暗視野画像用カメラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、画像処理部５Ｂに接続されている。この画像処理部５Ｂは、明視野画像用カメラ３５から出力される明視野画像と暗視野画像用カメラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃから出力される暗視野画像とに基づいて、フィルム２９についた傷やゴミなどの異物等を検出し、検出した情報に基づいて明視野画像を傷補正するなどの画像処理を行うものである。
【０１５３】
次に、このような傷検出装置の動作について説明する。
【０１５４】
上記フィルム２９は、図示しない搬送装置によって、該フィルム２９の長尺方向となるＸ軸方向にコマ送りされながら、撮影コマである撮影領域２９ａの中心が明視野画像用カメラ３５の撮影光軸に一致するように位置決めされる。
【０１５５】
次に、上記照明装置３１から、可視光であるところの略白色の照明光３２をフィルム２９の撮影領域２９ａに向けて照射する。
【０１５６】
この照射光は、該撮影領域２９ａに記録された画像により輝度を変調されて透過し、そのまま直進する透過光３３が明視野画像用カメラ３５に入射される。これにより、フィルム２９に記録されたカラー画像情報が、明視野画像として取得される。
【０１５７】
これと同時に、フィルム２９についた傷やホコリ等の異物によって光の散乱が生じる。この光の散乱は、各種の方向へ行われるが、それらの内のＺ軸に対して略４５度の角度をなす散乱光３４ａ，３４ｂ，３４ｃが、検出光学系３７ａ，３７ｂ，３７ｃに対して各入射され、各暗視野画像用カメラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃの撮像素子３９にそれぞれ結像される。
【０１５８】
このように、明視野画像用カメラ３５と暗視野画像用カメラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃとの４つのカメラが、互いに空間的に分離して配置されているために、明視野画像の取得と、複数方向の暗視野画像の取得とを、同時に行うことが可能となっている。
【０１５９】
こうして撮影された１枚の明視野画像および３枚の暗視野画像が、上記画像処理部５Ｂに入力されて、傷の存在する画素の判定や、傷補正の処理などが行われる。
【０１６０】
次に、上記検出光学系３７ａ，３７ｂ，３７ｃの構成について、図１０を参照してより詳細に説明する。
【０１６１】
まず、図１０（Ａ）、図１０（Ｃ）、図１０（Ｅ）の何れにも共通する構成として、照明装置３１の光軸が、上述したように、フィルム面Ｆの中心（フィルム２９の撮影領域２９ａの中心）を通って、該フィルム面Ｆの法線と並行となることが挙げられる。さらに、ここでは暗視野画像用カメラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃの配置に付いて説明しているために、図示のようなレンズＬ０〜Ｌ３および撮像面Ｇが、フィルム２９からの散乱光による暗視野像を受光することができ、かつ明視野像に係る光を入射しないような位置、すなわち、フィルム面Ｆをある程度以上の斜め方向（すなわち、該フィルム面Ｆに立てた法線に対してある所定以上の角度をなす方向）から望むような配置となっている。また、撮像素子の撮像面Ｇとピント面Ｐとは、互いに共役な関係となっている。
【０１６２】
まず、図１０（Ａ）は、レンズＬ０の主要面と撮像面Ｇとが並行となっていて、かつ、レンズＬ０の光軸と、撮像面Ｇの中心を通る主光線Ｏとが一致するような一般的な撮像光学系の構成を示す例である。このような光学系では、フィルム面Ｆとピント面Ｐは一致せず、交点（３次元的には交線）をもって交わるようになっている。
【０１６３】
この図１０（Ａ）に示すような配置の光学系では、フィルム面Ｆの中心をピント面Ｐに一致させたとしても、被写界深度内に入る範囲、つまりピントが合ってコントラストが高い画像を得られる範囲は、図１０（Ｂ）の点線で挟まれた領域に示すように、撮像面Ｇ上の結像部分の一部（中央付近の水平方向に沿った一部）となってしまう。そして、該点線で挟まれた領域の外側となる上下の領域は、ピントが合わず、コントラストの低い画像しか得られない。さらに、フィルム２９上の矩形をなす観察領域２９も、この光学系を用いると、該図１０（Ｂ）に示すような、下側よりも上側が相対的に縮小されたような略等脚台形として撮像面Ｇに結像されてしまい、画像の幾何的な歪みが発生することになる。
【０１６４】
従って、この図１０（Ａ）に示したような光学系は、観察対象となる領域が小さく、該領域が光学系の被写界深度内に入り、かつ、像の歪みをほぼ無視することができるような場合でないと、使い易いとはいえない。
【０１６５】
次に、図１０（Ｃ）は、レンズＬ１の主要面と、撮像面Ｇと、ピント面Ｐとが交点（３次元的には交線）をもって交わり、かつ、被検体であるフィルム面Ｆとピント面Ｐとが一致するように配置されたいわゆるティルト光学系の構成を示す例である。このときには、レンズＬ１の光軸と、撮像面Ｇの中心を通る主光線Ｏとは一致していない。
【０１６６】
この図１０（Ｃ）に示すような配置の光学系を用いれば、フィルム面Ｆの全面に合焦したコントラストの高い画像を、撮像面Ｇ上に結像することができる。しかしこのときでも、図１０（Ｄ）に示すように、矩形の被検体が略等脚台形に結像されるような画像の幾何的な歪みは依然として発生することになる。
【０１６７】
従って、この図１０（Ｃ）に示したような光学系は、撮像して得られた画像の幾何補正を行うことを前提としないと、使うことができず、幾何補正回路等の構成が必要となってコストが高くなるとともに、処理時間が長くなってしまうことになる。
【０１６８】
さらに、図１０（Ｅ）は、レンズＬ２の主要面と、撮像面Ｇと、ピント面Ｐとが互いに平行であり、かつ、被検体であるフィルム面Ｆとピント面Ｐとが一致するように配置されたいわゆるシフト光学系の構成を示す例である。従って、レンズＬ２は、撮像素子の撮像面Ｇと被検体の平面状の表面であるフィルム面Ｆとが共役な関係となるように作用するものとなっている。このときにも、レンズＬ２の光軸と、撮像面Ｇの中心を通る主光線Ｏとは一致していない。
【０１６９】
この図１０（Ｅ）に示すような配置の光学系を用いれば、フィルム面Ｆの全面に合焦したコントラストの高い画像を、撮像面Ｇ上に結像することができる。さらにこのときには、図１０（Ｆ）に示すように、矩形状の被検体が矩形状に結像され、光学系の傾きに由来するような画像の幾何的な歪みは発生していない。
【０１７０】
従って、この図１０（Ｅ）に示したような光学系が、上記暗視野画像用カメラ３６ａ〜３６ｃの検出光学系３７ａ〜３７ｃに用いるのに適しているといえる。
【０１７１】
こうして、上記図８や図９にも示したように、上記検出光学系３７ａ〜３７ｃに適用されているのは、このシフト光学系となっている。
【０１７２】
すなわち、明視野画像用カメラ３５の撮影光軸の周りに略円周状に沿って配置された暗視野画像用カメラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、図９（Ａ）に示すように、１２０度方位間隔で３等分位置に配置されていて、検出光学系３７ａ，３７ｂ，３７ｃは、該カメラ内の撮像素子３９の各撮像面３９ａの中心と、フィルム２９の撮影領域２９ａの中心と、を結ぶ線上に各配置されている。これにより、各検出光学系３７ａ，３７ｂ，３７ｃは、図９（Ｂ）に示すように、各対応する撮像素子３９よりもＺ軸に近接した側にシフトして配置されていることになる。ここに図９（Ｂ）は、明視野画像用カメラ３５の撮影光軸と、暗視野画像用カメラ３６ｂへ入射する散乱光３４ｂの主光線と、を含む面を側方から見た図である。
【０１７３】
このような光学系により、各暗視野画像用カメラ３６ａ〜３６ｃに結像されるフィルム２９の像は、全面に合焦した、光学系の傾きに由来するような画像の幾何的な歪みがほぼない像となる。
【０１７４】
次に、上記画像処理部５Ｂの構成について、図１１を参照して説明する。
【０１７５】
この画像処理部５Ｂは、上記明視野画像用カメラ３５から入力される明視野画像データをキャプチャするための明視野画像取得部１１Ｂと、上記暗視野画像用カメラ３６ａ〜３６ｃからの暗視野画像データをそれぞれキャプチャするための暗視野画像取得部１１ａ〜１１ｃと、を有して構成されている。
【０１７６】
上記明視野画像取得部１１Ｂは明視野画像記録部２１へ、上記暗視野画像取得部１１ａ〜１１ｃは暗視野画像記録部１２ａ〜１２ｃへ、取得した画像をデジタル化された電子的な画像データとしてそれぞれ記録するようになっている。
【０１７７】
上記暗視野画像記録部１２ａ〜１２ｃに各記録された暗視野画像は、傷画像抽出処理部１４ａ〜１４ｃへそれぞれ転送されるとともに、上記明視野画像記録部２１に記録された明視野画像は、傷画像抽出処理部１４ａ〜１４ｃの全てに転送される。これらの傷画像抽出処理部１４ａ〜１４ｃは、受け取った暗視野画像と明視野画像とをそれぞれの輝度平均値により各規格化し、規格化された各暗視野画像から規格化された明視野画像をそれぞれ減算して傷画像を抽出する処理を行うが、これらの処理は上述した実施例２で説明したものとほぼ同様である。ただし、この実施例３では明視野画像と暗視野画像とは異なるカメラから入力された画像データとなるために、傷画像抽出処理部１４ａ〜１４ｃは、カメラ間の画素位置の対応付けを後述するように行ってから、規格化画像同士の減算処理を実行するようになっている。
【０１７８】
さらに、傷検出処理部１３のその他の構成や傷補正処理部２２の構成についても、上述した実施例２と同様である。
【０１７９】
続いて、図１２を参照して、フィルムデジタイズ装置を兼ねたこの傷検出装置による処理の流れについて説明する。
【０１８０】
図１２（Ａ）は、傷検出装置のシステム動作を示すフローチャートである。
【０１８１】
この傷検出装置のシステムの動作は、図１２（Ａ）に示すように、次のような４つの処理に大きく分類される。
【０１８２】
まず、最初は、明視野画像用カメラ３５と、暗視野画像用カメラ３６ａ，３６ｂ，１０４ｃと、の４つのカメラに対して、各カメラ間のキャリブレーションを行う処理である（ステップＳ２０）。このキャリブレーション処理を行うことにより、後述するように、傷画素補正テーブルが作成される。この処理は、このシステムを動作させるときに一度だけ行なえば良い。
【０１８３】
続く、ステップＳ２１からステップＳ２３の処理は、フィルム２９の各コマ毎に繰り返して行なわれる処理である。
【０１８４】
すなわち、まず、図示しない搬送装置によって、フィルム２９の撮影コマである撮影領域２９ａの中心が上記Ｚ軸上に位置するように移動する。そして、フィルム２９に記録されている光学的な画像を、明視野画像および暗視野画像として取り込む（ステップＳ２１）。
【０１８５】
次に、取り込まれた明視野画像（フィルム原画像）および３つの暗視野画像と、上記ステップＳ２０のキャリブレーション処理により作成された傷画素補正テーブルと、を用いて、フィルム原画像中の傷画素位置を検出するための傷検出処理を行い、傷検出画像データを作成する（ステップＳ２２）。
【０１８６】
その後、この傷検出画像データに傷情報が含まれている場合には、該情報に基づいて、明視野画像（フィルム原画像）の傷を補正するための傷補正処理を行う（ステップＳ２３）。
【０１８７】
このような、フィルムのコマ送りから、画像の取り込み、画像処理までの一連の処理は、フィルム２９に記録されている撮影コマが終了するまで、繰り返して行われる。ただし、予め全ての撮影コマに対してフィルムのコマ送りと画像の取り込みとを行ってから、その後に、記録された各画像のそれぞれに対して画像処理をまとめて行うように処理することも可能であるのは、上述した実施例２と同様である。
【０１８８】
次に、図１２（Ｂ）は、上記ステップＳ２０における各カメラ間のキャリブレーション処理の詳細を示すフローチャートである。
【０１８９】
このキャリブレーション処理は、暗視野画像用カメラ３６ａ〜３６ｃの画像に基づいて傷であると判定された画素位置が、明視野画像用カメラ３５により得られた画像のどの画素位置になるかを正確に対応付けするための、カメラ間の画素対応マップを作成する処理である。
【０１９０】
つまり、各カメラ３５，３６ａ〜３６ｃには、撮像光学系３５ａと各検出光学系３７ａ〜３７ｃとの間、あるいは検出光学系３７ａ〜３７ｃ同士の間、に、倍率や画像の歪み（ディストーション）などの違いがあり得る。
【０１９１】
さらに、各カメラ３５，３６ａ〜３６ｃに対する撮像光学系３５ａまたは検出光学系３７ａ〜３７ｃの取り付け時の位置や回転位置の誤差、あるいは傷検出装置における各カメラ３５，３６ａ〜３６ｃ自体の取り付け位置や回転位置の誤差などもあり得る。
【０１９２】
従って、このキャリブレーション処理、つまり、予めこれらの誤差量等を測定して補正を行うのに必要な補正量を求めておく処理、を行うことにより、これらの誤差を補正することができるようになっている。
【０１９３】
該キャリブレーション処理を開始すると、まず、基準チャートの中心が上記Ｚ軸上に位置するようにセットする（ステップＳ５１）。この基準チャートは、フィルムや石英板などにマッピング処理用の基準画像を記録したものである。
【０１９４】
次に、各カメラ３５，３６ａ〜３６ｃで基準チャートの画像を撮像し、得られた各画像内において、該基準チャート上の同一点に対応する各カメラ座標値を求める（ステップＳ５２）。
【０１９５】
そして、求めた各カメラ座標値に基づいて、暗視野画像用カメラ３６ａ〜３６ｃの全画素位置に対応する明視野画像用カメラ３５の画素位置のマップを、各暗視野画像用カメラ３６ａ〜３６ｃ毎に作成する（ステップＳ５３）。
【０１９６】
その後、全ての暗視野画像用カメラ３６ａ〜３６ｃについて、マッピングテーブルとしての傷画素補正テーブルを作成してから（ステップＳ５４）、このキャリブレーション処理を終了する。
【０１９７】
続いて、図１２（Ｃ）は、上記ステップＳ２１における画像取り込み処理の詳細を示すフローチャートである。
【０１９８】
この処理を開始すると、上述したように、フィルム２９の撮影コマである撮影領域２９ａの中心を上記Ｚ軸上に位置するように移動させてから、照明装置３１をオンすることにより、略白色の照明光３２を該撮影領域２９ａへ向けて照射する（ステップＳ６１）。
【０１９９】
こうして照明された撮影領域２９ａを、上記明視野画像用カメラ３５および各暗視野画像用カメラ３６ａ〜３６ｃで同時に撮像することにより画像をキャプチャし、画像処理部５Ｂへ転送する。画像処理部５Ｂは、各画像取得部１１Ｂ，１１ａ〜１１ｃにより、転送された各画像データをデジタル化された電子的な画像データとして、上述した各画像記録部２１，１２ａ〜１２ｃへ記録してから（ステップＳ６２）、この画像取り込み処理を終了する。
【０２００】
さらに、上記ステップＳ２２における傷検出処理は、上述した実施例２において、図６（Ｃ）を参照して説明したものとほぼ同様である。
【０２０１】
ただし、上記ステップＳ４３において、規格化暗視野画像データから規格化明視野画像データを減算する際に、上記ステップＳ２０のキャリブレーション処理で作成した傷画素補正テーブルを用いて、各規格化暗視野画像データの画素位置と規格化明視野画像の画素位置とが対応するように補正を行なってから、各対応画素毎の輝度値の減算処理を行うようになっている。これにより、上述したようなカメラ毎の固体差、つまり、各画像データの画素位置のずれを補正して、正確な減算処理を行うことができる。
【０２０２】
また、上記ステップＳ２３における傷補正処理は、上述した実施例２と同様である。
【０２０３】
なお、上述では、３つの方向から暗視野画像を撮像するようにしているが、これに限るものではなく、２つ、あるいは４つ以上の方向から撮像するようにしても構わない。暗視野画像を撮像する方向を多くすれば、より未検出の傷が少ない傷画像を得ることが可能となる。
【０２０４】
なお、上述した実施例２でも説明したように、フィルムは、その走行方向に多くの傷が発生し易いが、こうした傷は、原画像に影響を及ぼさないコントラストの低い細かな傷である場合が多い。従って、この方向の傷が過剰に検出される傾向となり、傷判定の処理に多くの時間を要してしまうことがある。よって、暗視野画像用カメラに入射する主光線をフィルム面に投影した線がフィルム走行方向に直交する方向（より広くは、フィルム走行方向と独立した方向）とならないような暗視野画像用カメラの配置を取ることにより（すなわち、例えば暗視野画像用カメラへの主光線をフィルム面に投影した線がフィルム走行方向に従属する方向（フィルム走行方向と同じ方向または逆方向）となるような暗視野画像用カメラの配置を取ることにより）、傷検出の処理速度を向上させることができる。
【０２０５】
また、これとは逆に、処理は遅くても構わないが、傷が未検出になるのを防止したい場合には、暗視野画像用カメラへの主光線をフィルム面に投影した線がフィルムの走行方向に直交するような方向（より広くは、フィルム走行方向と独立した方向）となるように暗視野画像用カメラを配置すれば、該走行方向の傷を高い精度で検出することができ、傷検出の性能を向上させることができる。
【０２０６】
さらに、この実施例３においては、明視野画像と暗視野画像との両方の画像を用いて傷検出を行っているが、上述した実施例１において図２を参照して説明したのと同様に、暗視野画像のみを用いた傷検出処理を行うことも可能である。具体的には、図８に示した暗視野画像用カメラ３６ａ〜３６ｃによって撮像して得られた暗視野画像情報を用いて、図３に示すような傷検出プログラムに基づき傷検出を行うようにしても良い。
【０２０７】
このような実施例３によれば、略白色の照明光を発光する１台の照明装置と、照明された被検体を撮像する１台の明視野画像用カメラおよび１台以上（この実施例３では３台）の暗視野画像用カメラを用いることによっても、上述した実施例１，２とほぼ同様の効果を奏することができる。
【０２０８】
そして、明視野画像と暗視野画像とを１回の撮像動作で同時に取得することができるために、画像の取り込みが高速となり、高速な傷検出機能等を搭載することが望ましいフィルムデジタイズ装置等にも良好に適用することが可能となる。
【０２０９】
なお、上述した各実施例においては、透過光を利用する方式についてを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、反射光を利用して傷を検出する方式にも適用することが可能である。ただし、この場合には、被検体の表および裏の反射光をそれぞれ別個に撮影する必要が生じ、被検体の形状によってはさらに異なる方向からの撮影も必要になるために、システムが複雑になって処理に要する時間も増大する。さらに、透過光よりも反射光の方が、傷の断面による正反射光を拾い易いために、傷を過剰に検出してしまう傾向にある。従って、被検体がフィルム等の透過性物体である場合には、透過光を利用する方式の方が合理的であると考えられる。このように、被検体に応じて、透過光を利用する方式のシステムを用いるか、あるいは反射光を利用する方式のシステムを用いるかを、適切に選択することが望ましい。
【０２１０】
このとき、透過光および反射光の両方を用いることができるようなシステムを構築して、各種の被検体に応じた検出を可能とするようにしても構わない。
【０２１１】
そして、被検体は、透明フィルムや画像が記録されたフィルムに限るものではなく、ガラス基板や光学レンズ等の光透過性を有する被検体であっても良いし、金属部品や塗装部品、シリコンウェハース等の光透過性を有しない各種の被検体であっても構わない。
【０２１２】
被検体には色がついたものもあるために、照射する光の波長域は、被検体の色に応じて適切なものを選択するようにすると良い。また、検査対象とする傷や異物のサイズに応じても、照射する光の波長域を選択するようにすると良い。
【０２１３】
また、検出対象とするのは、被検体についた傷、被検体に付着したゴミなどの異物、に限るものではなく、例えば、複数のパーツを接合して構成された被検体の場合には、その接合部分の不整合等を検出するのに用いることも可能である。このように、傷や異物に限らず、照明光を照射したときに光学的な陰影や像を生じる原因となる対象について、広く検出することが可能である。
【０２１４】
そして、上述では、図３、図６、図１２などに示した処理は、傷検出装置における動作として説明したが、コンピュータにおける傷検出プログラムとして実行することも可能である。
【０２１５】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０２１６】
本発明は、被検体についた傷や異物等を検査するのに用いることができ、特に、フィルム等の透過性を有する被検体についた方向依存性のある傷や異物等を検査するのに効果的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１７】
【図１】本発明の実施例１における傷検出装置の構成の概略を示す（Ａ）斜視図，（Ｂ）平面図。
【図２】上記実施例１における画像処理部の構成の概略を主として示すブロック図。
【図３】上記実施例１の画像処理部により行われる傷検出処理を示すフローチャート。
【図４】本発明の実施例２における傷検出装置の構成の概略を示す斜視図。
【図５】上記実施例２における画像処理部の構成の概略を主として示すブロック図。
【図６】上記実施例２の傷検出装置による処理内容を各示すフローチャート。
【図７】上記実施例２において、３方向からの照明によりフィルムをそれぞれ撮影して得られた暗視野画像とこれらの暗視野画像を２通りに処理して得られる処理画像とを示す図。
【図８】本発明の実施例３における傷検出装置の構成の概略を底面側から示す斜視図。
【図９】上記実施例３の傷検出装置におけるフィルム面とレンズと撮像面との配置を示す底面図および側面図。
【図１０】上記実施例３において、フィルム面とレンズと撮像面との位置関係の例を示す図。
【図１１】上記実施例３における画像処理部の構成の概略を主として示すブロック図。
【図１２】上記実施例３の傷検出装置による処理内容を各示すフローチャート。
【符号の説明】
【０２１８】
１ａ…Ｒ暗視野照明装置（照明手段、光源）
１ｂ…Ｇ暗視野照明装置（照明手段、光源）
１ｃ…Ｂ暗視野照明装置（照明手段、光源）
４…透過画像撮影カメラ（撮像手段、カラーカメラ）
５，５Ａ，５Ｂ…画像処理部
９，２９…フィルム（被検体）
１１…暗視野画像取得部
１１Ａ…明／暗視野画像取得部
１１Ｂ…明視野画像取得部
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…暗視野画像取得部
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…暗視野画像記録部（暗視野画像記録手段）
１３…傷検出処理部
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…傷画像抽出処理部（傷画像抽出処理手段）
１５…傷画像統合処理部（傷画像統合処理手段）
１６…傷判定部（傷判定手段）
２１…明視野画像記録部（明視野画像記録手段）
２２…傷補正処理部
２４…取込タイミング発生器
２５…光源切換え機
２６…明視野照明装置（第２の照明手段）
３１…照明装置（照明手段）
３５…明視野画像用カメラ
３５ａ…撮像光学系（第２の光学手段）
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ…暗視野画像用カメラ
３７ａ，３７ｂ，３７ｃ…検出光学系（光学手段）
３８…撮像素子（第２の撮像素子）
３９…撮像素子
代理人    弁理士      伊    藤      進
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図７】
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