(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーで文字が印刷され、かつタイミングマーカが形成された検査対象物を撮像したとき、前記タイミングマーカの検出に伴って前記検査対象物のＲ、Ｇ、Ｂ画像信号をＲＧＢ画像入力手段が入力し、これらの画像信号がホワイトバランスパラメータで調整された前記Ｒ、Ｇ、Ｂ画像信号を色変換部が入力して色変換して表示部に表示する欠陥検査装置であって、
前記検査対象物を搬送する搬送手段と、
この前記搬送手段に隣接して配置され、表面が分割されて白領域並びに黒領域が設けられた基準部材と、
前記検査対象物並びに前記基準部材を撮像し、赤、緑、青画像を撮像する３種のラインセンサを有するカメラと、
このカメラからの前記画像信号から前記基準部材の前記白領域の赤、緑、青のそれぞれの第１の画像信号及び前記黒領域の赤、緑、青のそれぞれの第２の画像信号のみを抽出する基準板画像入力部と、
前記第１の画像信号の前記白領域の輝度の平均レベル及び前記第２の画像信号の前記黒領域の輝度の平均レベル並びに目標レベルに基づいて前記赤、緑、青のホワイトバランスパラメータを算出するホワイトバランスパラメータ算出処理部と、
前記ＲＧＢ画像入力手段からの前記検査対象物の画像信号を、前記ホワイトバランスパラメータに基づいて濃度変換した出力信号を前記色変換部に送出するＲＧＢ濃度変換部と
を具備することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
ＲＧＢ濃度変換部は、
前記ホワイトバランスパラメータ算出処理部により得られたパラメータ信号並びに前記３種のセンサからの検査対象の画像データが入力された各画像データの濃度を変換することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーラインセンサカメラを用いた欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種部品の素材表面状況、模様や文字等の印刷状況、素材表面への焼き付けや塗装状況等の良否を検査するに当たり、検査対象の表面をカメラで撮像して、得られた画像を処理することにより光学的に欠陥を検査する装置が普及している。検査対象の良否判断は、表面の汚れ、傷、色等について行われ、通常検査対象の物品を移動させた状態で検査が行われる。特に、従来の撮像画像は白黒画像が主流であったが、カラーカメラを使用した色の検査も検査項目となってきており、更に、表面模様等の複雑化、高精度の検査仕様要求に応じた検査装置が求められている。このような要請に沿った装置として、３板型ＣＣＤラインセンサカメラを使用したシート表面の欠陥を検査する検査装置例を図３に示す。
【０００３】
図３に示す検査装置は、まず、検査対象として矢印３１の方向へ搬送されているシート３２の表面を、３板型ＣＣＤラインセンサカメラ３３により撮像する。シート３２の表面にはカラーで印刷された文字３４とタイミングマーク３５が形成されている。３板型ＣＣＤラインセンサカメラ３３は、受光用レンズ３６と、光軸の調整された位置に配置された分光プリズム３７と、分光プリズム３７によって分けられた赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の光成分を受光するＲ−ＣＣＤ３８Ｒ、Ｇ−ＣＣＤ３８Ｇ、Ｂ−ＣＣＤ３８Ｂを有している。分光プリズム３７の各反射面はバンドパスフィルタとなっており、ＲＧＢそれぞれの色の光成分のみを反射させる。
【０００４】
各ＣＣＤ３８Ｒ、３８Ｇ、３８Ｂからの出力信号は、Ｒ画像入力部３９Ｒ、Ｇ画像入力部３９Ｇ、Ｂ画像入力部３９Ｂに入力される。このＲ、Ｇ、Ｂ各画像入力部３９Ｒ、３９Ｇ、３９Ｂには、シート３２に形成されているタイミングマーク３５を検出するマークセンサ４０からのタイミングマーク検出信号が入力され、このタイミングマーク検出信号をトリガーとして各ＣＣＤ３８Ｒ、３８Ｇ、３８Ｂからの撮像信号を取り込む機能を有している。
【０００５】
さて、精密に色の検査を行う場合には、検査対象の実際の色を正確に取り込むことが重要であるが、各ＣＣＤの特性等により出力となる色信号にばらつきが生じることがある。この結果、検査対象の色と異なる色が出力されることになり、正しい検査結果が得られないことになる。このため、いわゆるホワイトバランス調整といわれる色補正が行われる。即ち、標準的な色を構成するＲＧＢ成分からのずれを各色の出力信号に対して補正することにより、色再現性を向上させている。図３のＲＧＢ各画像入力部３９Ｒ、３９Ｇ、３９Ｂからの出力信号は、赤色を対象としたＲ濃度変換部４１Ｒ、緑色を対象としたＧ濃度変換部４１Ｇ、青色を対象としたＢ濃度変換部４１Ｂにてホワイトバランス調整が行われる。このホワイトバランス調整は、各色成分毎に設定されている固定ホワイトバランスパラメータを用いて行われ、各色毎の固定ホワイトバランスパラメータは、ホワイトバランスパラメータ設定部４２に保存されている値を用いる。
【０００６】
ホワイトバランスが調整された各色の信号は色変換部４３に入力される。この色変換部４３では、ＲＧＢ信号をいわゆるＨＳＩ信号に変換する。ＨＳＩ信号は、色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）、明度（Ｉ）を表しており、以後の検査のための画像処理はこのＨＳＩ信号を用いて行われ、各ＨＳＩ信号はＨフレームメモリ４４Ｈ、Ｓフレームメモリ４４Ｓ、Ｉフレーム４４Ｉにそれぞれ格納される。また、ＲＧＢ濃度変換部４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂからの各色信号を利用して、撮像画像を表示装置４５により観察することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の検査装置では、ホワイトバランス調整を固定ホワイトバランスパラメータに依存して行っている。このことは、カメラを最初に使用する前に、予め当該カメラ固有のホワイトバランスパラメータを求め、このパラメータを設定しておく方式である。カメラ内のＣＣＤ等の各種部品や回路がホワイトバランス変動に経時的に影響を与えないのであればこの固定方式で問題ないが、実際には種々の変動が経時的に発生する。即ち、温度等の使用環境の変化による変動、カメラ内部品等の諸特性の経時的変動等によりホワイトバランス状況は変化する。このため、固定パラメータによる調整のみでは、ＲＧＢ画像入力部３９Ｒ、３９Ｇ、３９Ｂからの画像のホワイトバランスが当初の値から変動していると、正しいホワイトバランス調整が行われないことになり、検査精度の悪化要因となる。
【０００８】
本発明は、このような従来の欠点を解決するためになされたもので、簡単な構成により経時的に変動するホワイトバランスに十分対応でき、常に正しい調整を可能としたカラーラインセンサカメラを用いた欠陥検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、カラーで文字が印刷され、かつタイミングマーカが形成された検査対象物を撮像したとき、前記タイミングマーカの検出に伴って前記検査対象物のＲ、Ｇ、Ｂ画像信号をＲＧＢ画像入力手段が入力し、これらの画像信号がホワイトバランスパラメータで調整された前記Ｒ、Ｇ、Ｂ画像信号を色変換部が入力して色変換して表示部に表示する欠陥検査装置であって、
前記検査対象物を搬送する搬送手段と、
この前記搬送手段に隣接して配置され、表面が分割されて白領域並びに黒領域が設けられた基準部材と、
前記検査対象物並びに前記基準部材を撮像し、赤、緑、青画像を撮像する３種のラインセンサを有するカメラと、
このカメラからの前記画像信号から前記基準部材の前記白領域の赤、緑、青のそれぞれの第１の画像信号及び前記黒領域の赤、緑、青のそれぞれの第２の画像信号のみを抽出する基準板画像入力部と、
前記第１の画像信号の前記白領域の輝度の平均レベル及び前記第２の画像信号の前記黒領域の輝度の平均レベル並びに目標レベルに基づいて前記赤、緑、青のホワイトバランスパラメータを算出するホワイトバランスパラメータ算出処理部と、
前記ＲＧＢ画像入力手段からの前記検査対象物の画像信号を、前記ホワイトバランスパラメータに基づいて濃度変換した出力信号を前記色変換部に送出するＲＧＢ濃度変換部と
を備えたことを要旨とする。
【００１０】
本発明においては、搬送手段が検査対象を搬送すると、３種のラインセンサを有するカメラが搬送手段に隣接して配置された基準部材と、検査対象とを撮像する。
【００１１】
そして、ホワイトバランスパラメータ算出処理部がカメラによって撮像されたた基準部材の白領域並びに黒領域の各々の色のホワイトバランスパラメータを算出する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例の主要構成を示す図であり、図３と同一な個所は同一符号を付し、かつ重複した説明は原則的に省略した。表面に文字３４がカラー印刷された検査対象であるシート３２は矢印の方向に搬送されるが、このカラー印刷された文字３４は３板型ＣＣＤラインセンサカメラ３３により検査のために撮像される。撮像された画像の各色成分信号はＲＧＢ各ＣＣＤ３８Ｒ、３８Ｇ、３８ＢからＲＧＢ各画像入力部３９Ｒ、３９Ｇ、３９Ｂに入力され、ホワイトバランス調整を行うＲＧＢ各濃度変換部４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂにて補正処理が行われる。ホワイトバランス補正処理がなされた各ＲＧＢ信号は、色変換部４３にてＨ（色相）、Ｓ（彩度）、Ｉ（明度）方式に変換される。そして、以後の検査処理はこのＨＳＩ信号を使用して行われる。
【００１３】
次に本発明の特徴であるホワイトバランスの調整について説明する。先ず、検査対象であるシート３２の搬送路の近傍であって、３板型ＣＣＤラインセンサカメラ３３による撮像範囲内に基準板１１を配置する。このように配置することにより、検査対象の物品が順次検査処理が行われ搬送されていく場合であっても、基準板１１は、カメラによって検査範囲を撮像する場合、検査対象の画像とともに基準板１１の白並びに黒領域１１ｗ、１１ｂの画像も撮像されることになる。即ち、経時的に検査対象画像が撮像されると同時に基準板１１の画像も経時的に撮像され続けることになる。
【００１４】
この基準板１１は、中央から上下に２つの領域に区分されており、一方が白領域１１ｗで他方が黒領域１１ｂに形成されている。白領域１１ｗ並びに黒領域１１ｂとも光学的に基準となる白並びに黒にされている。即ち、白領域１１ｗは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）成分はいずれも等しい有意な値になるように形成されており、黒領域１１ｂは、ＲＧＢ各色の成分はいずれもゼロになるように形成されている。
【００１５】
今、３板型ＣＣＤラインセンサカメラ３３により検査範囲を撮像した場合、シート３２の表面に印刷されたカラーの文字３４を含むシート３２の画像とともに基準板１１の白領域１１ｗ、黒領域１１ｂの画像も撮像される。この結果、ＲＧＢに対応するＣＣＤ３８Ｒ、３８Ｇ、３８Ｂからは、文字３４の画像と基準板１１の画像が併せて出力されることになる。そこで、検査対象である文字３４の画像信号は、ＲＧＢ画像入力部３９Ｒ、３９Ｇ、３９Ｂに入力される如くし、基準板１１の画像信号は、基準板画像入力部１２に入力される。基準板画像入力部１２に入力された基準板１１の白領域１１ｗ並びに黒領域１１ｂの画像は、ＲＧＢの各ＣＣＤ３８Ｒ、３８Ｇ、３８ＢにてＲＧＢ成分毎に出力されたものである。
【００１６】
基準板画像入力部１２のデータは、ホワイトバランスパラメータ算出処理部１３に入力され、ＲＧＢ毎に算出されたホワイトバランスパラメータはＲ濃度変換部４１Ｒ、Ｇ濃度変換部４１Ｇ、Ｂ濃度変換部４１Ｂにそれぞれ入力して、ホワイトバランス補正が行われる。このように、検査対象を検査の目的で所定範囲撮像する際に、同時に基準板も撮像され白領域１１ｗ、黒領域１１ｂの画像を抽出することができ、この結果を用いてホワイトバランスパラメータを作成することができることから、検査環境の変化があってもリアルタイムでそのときに最適なホワイトバランスを補正することができるようになった。
【００１７】
さて、基準板画像入力部１２に入力された基準板１１の黒領域１１ｂ並びに白領域１１ｗから赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）成分の色信号を抽出して、ホワイトバランスパラメータ算出処理部１３にて各色成分毎のホワイトバランスパラメータが算出される。これらのホワイトバランスパラメータは、ＲＧＢ各濃度変換部４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂに提供される。図２は、ホワイトバランスパラメータ算出動作を概略的に示したもので、いずれも赤色（Ｒ）を例に説明する。
【００１８】
図２（ａ）は、基準板１１からの黒信号Ｒｂ並びに白信号Ｒｗが、全くホワイトバランス補正の必要のない最適状態の場合を示したものである。入力信号（Ｒ
【外１】
0004028654.tif 000002
の場合が理想的な黒であることからして、適正な黒を取り込んでいることを表し
【外２】
0004028654.tif 000003
に相当するレベルとなっており、出力信号Ｒ´としては何らホワイトバランス補正を必要としていないことを示している。なお、黒信号、白信号の平均値は、基準板の黒領域１１ｂ並びに白領域１１ｗにおいて一定の矩形領域が設定されており、この矩形領域内の平均輝度をいうものである。
【００１９】
【外３】
0004028654.tif 000004
からずれていることになる。このため、黒信号は３０ほど下げるように補正し、白信号は５５ほど上げるように補正することにより、適正な色信号として取り込むことができる。ここでは、赤（Ｒ）のみを例に説明したが、同様な補正処理を他の緑（Ｇ）、青（Ｂ）についても行うことにより、各色信号が適正な信号として取り込むことができる。
【００２０】
以上の関係を数式で表現すると、次のようになる。ここで、Ｒは入力信号、
【外４】
0004028654.tif 000005
平均レベル、Ｌｔは目標レベル（基準板の白領域がこのラベルに変換される）である。なお、上記は赤（Ｒ）の例であるが、式中、緑はＧ、青はＢであって、それぞれ上記の意味と同一である。
【００２１】
【数１】
0004028654.tif 000006
【数２】
0004028654.tif 000007
【数３】
0004028654.tif 000008
上記各数式に各色毎の数値を代入してその結果を該当する濃度変換部に設定することによって、適切なホワイトバランス調整が行われる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、検査対象が搭載される位置の近傍に白領域並びに黒領域からなる基準板を設け、検査対象を撮像すると同時にこの基準板の白領域並びに黒領域を撮像し、これら基準板からの信号に基づいてホワイトバランス調整を実施することができるようになり、このためリアルタイムでホワイトバランスの調整を行うことができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の動作を説明するためのグラフである。
【図３】従来技術を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１１  基準板
１１ｗ  白領域
１１ｂ  黒領域
１２  基準板画像入力部
１３  ホワイトバランスパラメータ算出処理部
３２  シート
３３  ３板型ＣＣＤラインセンサカメラ
３８Ｒ  Ｒ−ＣＣＤ
３８Ｇ  Ｇ−ＣＣＤ
３８Ｂ  Ｂ−ＣＣＤ
３９Ｒ  Ｒ画像入力部
３９Ｇ  Ｇ画像入力部
３９Ｂ  Ｂ画像入力部
４１Ｒ  Ｒ濃度変換部
４１Ｇ  Ｇ濃度変換部
４１Ｂ  Ｂ濃度変換部
４３  色変換部
【図１】
0004028654.tif 000009
【図２】
0004028654.tif 000010
【図３】
0004028654.tif 000011