(57)【要約】【課題】コンパクトで鏡面光沢を有する被検査物に好適な表面欠陥検査装置を提供する。【解決手段】被検査物に対して対向し、被検査物に対して暗視野となるように配設される第１のＣＩＳ（Contact Image Sensor）と、被検査物に対して対向し、被検査物に対して明視野となるように配設される第２のＣＩＳと、第１のＣＩＳから被検査物の暗視野条件下での画像情報を取得し、第２のＣＩＳから被検査物の明視野条件下での画像情報を取得して、被検査物の表面欠陥を抽出する画像処理部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物に対して対向し、被検査物に対して暗視野となるように配設される第１のＣＩＳ（Contact Image Sensor）と、
被検査物に対して対向し、被検査物に対して明視野となるように配設される第２のＣＩＳと、
前記第１のＣＩＳから被検査物の暗視野条件下での画像情報を取得し、前記第２のＣＩＳから被検査物の明視野条件下での画像情報を取得して、被検査物の表面欠陥を抽出する画像処理部と
を備える表面欠陥検査装置。
【請求項２】
前記画像処理部における表面欠陥の抽出処理は、
前記第２のＣＩＳからの画像情報の反転処理と、
前記反転処理後の前記第２のＣＩＳからの画像情報を、前記第１のＣＩＳからの画像情報と位置合わせするシフト処理と、
前記第１のＣＩＳからの画像情報および前記シフト処理後の前記第２のＣＩＳからの画像情報から、それぞれ背景部を抜出し、双方の前記背景部の輝度を平均化する輝度合わせ処理と、
輝度合わせ処理後の、前記第１のＣＩＳからの画像情報および前記第２のＣＩＳからの画像情報間で差分演算を行う差分処理
である請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項３】
前記第１のＣＩＳの受光部と前記第２のＣＩＳの受光部は、両者の前記受光部間の距離ｄが、前記第１のＣＩＳおよび前記第２のＣＩＳの物理的な大きさで決定されるｄとなるように配置されている請求項１又は請求項２に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項４】
前記第１のＣＩＳの照明部からの光の出射方向と、前記第２のＣＩＳの照明部からの光の出射方向とが、反対方向となるように配置されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項５】
前記第１のＣＩＳの上面が、被検査物と平行に配置され、前記第２のＣＩＳの上面が、被検査物と平行な水平面に対して傾き角θだけ傾いて配置されている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項６】
前記第１のＣＩＳの照明部からの照明光の中心が、前記受光部直下で被検査物と交差するときの高さをｈとしたとき、前記第１のＣＩＳの照明部と前記受光部間の距離ｄ３、前記照明部が水平面となす角度φは前記第１のＣＩＳの物理的な大きさで決定され、前記ｈは前記ｄ３と前記φから決定される請求項３に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項７】
前記反転処理の前処理として平滑化処理を行う請求項２に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項８】
前記差分処理の後処理として、２値化処理を行う請求項２又は請求項７に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項９】
前記輝度合わせ処理の後処理として平滑化処理を行い、さらに、前記差分処理の前処理として平滑化処理を行う請求項２、請求項７、請求項８のいずれか１項に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１０】
前記第１のＣＩＳおよび前記第２のＣＩＳ、または、被検査物のいずれか一方、もしくは前記第１のＣＩＳ、前記第２のＣＩＳ、および被検査物の両方を回転可能な機構を備える請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の表面欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、表面欠陥検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鏡面光沢を有する被検査物において、その表面の凹凸欠陥、例えば、打痕やキズの有無、大きさ、位置等の検査が行われている。
【０００３】
従来、鏡面光沢を有する被検査物に対して、幾何学パターンを投影することで、表面形状を取得する手法が提案されている。
【０００４】
しかしながら、係る手法は、大きな検査装置が必要であり、また、被検査物と検査系との距離（ワーキング・ディスタンス）が大きくなるとの問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０９１０６号公報
【特許文献２】特開２０１４−２０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、コンパクトで鏡面光沢を有する被検査物に好適な表面欠陥検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の表面欠陥検査装置は、被検査物に対して対向し、被検査物に対して暗視野となるように配設される第１のＣＩＳ（Contact Image Sensor）と、被検査物に対して対向し、被検査物に対して明視野となるように配設される第２のＣＩＳと、前記第１のＣＩＳから被検査物の暗視野条件下での画像情報を取得し、前記第２のＣＩＳから被検査物の明視野条件下での画像情報を取得して、被検査物の表面欠陥を抽出する画像処理部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係わる表面欠陥検査装置の概略構成例を示す構成図である。
【図２】表面欠陥の抽出処理における処理画像の一例を示す図である。
【図３】第２の実施形態に係わる表面欠陥検査装置の要部を示す模式図である。
【図４】第２の実施形態に係わる表面欠陥検査装置によって取得した画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。
【００１０】
本実施形態に係る表面欠陥検査装置は、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）を用いて、鏡面光沢を有する被検査物の凹凸欠陥等による反射光を観測するものである。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係わる表面欠陥検査装置の概略構成例を示す図である。図１に示すように、表面欠陥検査装置１は、大別すると、第１のＣＩＳ（Contact Image Sensor）１０と、第２のＣＩＳ２０と、画像処理部３０を備えている。
【００１２】
第１のＣＩＳ（Contact Image Sensor）１０は、光源としての照明部１１と、受光部１２から構成されている。照明部１１は、例えば、ＬＥＤが好適である。受光部１２は、柱状のロッドレンズと呼ばれる受光レンズ１２１と、イメージセンサー１２２で構成されている。イメージセンサー１２２は、ＣＭＯＳイメージセンサーが好適である。
【００１３】
第２のＣＩＳ２０は、第１のＣＩＳ１０と同様に、光源としての照明部２１と、受光部２２から構成されている。受光部２２は、受光レンズ２２１と、イメージセンサー２２２で構成されている。
【００１４】
本実施形態においては、第１のＣＩＳ１０、第２のＣＩＳ２０を被検査物に対して対向して配設し、第１のＣＩＳ１０、第２のＣＩＳ２０を被検査物に密着させることなく、非接触状態で使用する。本実施形態では、第１のＣＩＳ１０と、第２のＣＩＳ２０の配置に特徴がある。まず、第１のＣＩＳ１０と第２のＣＩＳ２０は、両者の受光部１２、２２間の距離がｄとなるように配置されている。尚、ｄの値は、第１のＣＩＳ１０および第２のＣＩＳ２０の物理的な大きさで決定されるものである。さらに、第１のＣＩＳ１０と、第２のＣＩＳ２０を上方から見たとき、両者の照明部１１、２１からの光の出射方向が反対（両者の出射方向のなす角度が１８０度）となるように配置されている。係る配置により、双方の照明部１１、２１による干渉を抑止するものである。
【００１５】
さらに、第１のＣＩＳ１０は、その上面が、被検査物と平行に配置されているのに対し、第２のＣＩＳ２０は、その上面が、被検査物と平行な水平面に対して傾き角θだけ傾いて配置されている。
【００１６】
図１に示すように、第１のＣＩＳ１０の照明部１１からの照明光の中心が、受光部１２直下で被検査物と交差するときの高さはｈとなっている。第１のＣＩＳ１０の照明部１１と受光部１２間の距離をｄ３、照明部１１が水平面となす角度をφとすると、ｄ３とφは第１のＣＩＳ１０の物理的な大きさ（例えば、カタログスペックによる）で決定され、ｈはｄ３とφから決定することができる。
【００１７】
上述してきたように、第１のＣＩＳ１０、第２のＣＩＳ２０が配設されていることから、第２のＣＩＳ２０は、被検査物表面からの反射光を直に受光レンズ２２１で受光し、被検査物の明視野条件下での画像情報をイメージセンサー２２２で読み取るものである。一方、第１のＣＩＳ１０は、被検査物表面からの反射光が直に受光レンズ１２１に入射せず、被検査物表面の凹凸欠陥等での反射光を受光レンズ１２１で受光し、被検査物の暗視野条件下での画像情報をイメージセンサー１２２で読み取るものである。
【００１８】
画像処理部３０は、イメージセンサー２２２から被検査物の明視野条件下での画像情報、およびイメージセンサー１２２から被検査物の暗視野条件下での画像情報をそれぞれ取り込み、被検査物の表面欠陥を抽出する。
【００１９】
＜表面欠陥の抽出＞
以上のように構成された本実施形態の画像処理部３０における、表面欠陥の抽出処理について詳述する。図２は、表面欠陥の抽出処理における処理画像の一例を示す図である。表面欠陥の抽出手法は、大略すると、（１）画像情報の反転処理、（２）シフト処理、（３）輝度合わせ処理、（４）差分処理、に分けることができる。
【００２０】
（１）画像情報の反転処理
本実施形態では、第１のＣＩＳ１０と第２のＣＩＳ２０は、両者の照明部１１、２１からの光の出射方向が反対（両者の出射方向のなす角度が１８０度）となるように配置されている。そのため、イメージセンサー１２２による画像情報（図２（ａ）参照。）と、イメージセンサー２２２による画像情報（図２（ｂ）参照。）とは、逆方向の関係にある。そこで、例えれば、イメージセンサー２２２からの画像情報を左右反転する。
【００２１】
（２）シフト処理
イメージセンサー１２２による画像情報と、イメージセンサー２２２による画像情報とでは、第２のＣＩＳ２０のスキャン方向にズレＤが生じている。ここで、第２のＣＩＳ２０のスキャン速度をｓ［ｍ／ｓｅｃ］、スキャンレートをｐ［ｐｉｘｅｌ／ｓｅｃ］とすると、ズレの量は、Ｄ＝ｄｐ／ｓである。そこで、左右反転処理後のイメージセンサー２２２からの画像情報を、ズレ量Ｄが解消するように、上下方向にシフトさせる（図２（ｃ）参照。）。
【００２２】
（３）輝度合わせ処理
イメージセンサー１２２による暗視野条件下での画像と、イメージセンサー２２２による明視野条件下での画像は、輝度に大きな差がある。両者の輝度が合うように調整する（図２（ｄ）、（ｅ）参照。）。例えば、両者の画像情報から背景部を抜出し、両者の背景部の輝度が平均化するように調整する。ここで、背景部は、被対象物を写した、面積の大きな領域とするのが好適である。
【００２３】
（４）差分処理
輝度合わせ処理後の、イメージセンサー１２２からの画像情報およびイメージセンサー２２２からの画像情報間で差分演算を行う（図２（ｆ）参照。）。演算した差分画像によって、被対象物の表面欠陥を顕在化させることができる。
【００２４】
＜変形例１＞
上記した（１）画像情報の反転処理の前処理として平滑化処理を行うのが好適である。平滑化とは、画像に載ったランダムなノイズを除去したり、画素ごとの濃度値の細かい変化を少なくし、見やすい画像を得るために、滑らかな画像にする処理である。例えば、ローパスフィルタ、移動平均フィルタ、あるいは加重平均フィルタなどによる全ての濃度値の変動を一様に平滑化する手法や、エッジや線などの大きな濃度変化を保存しながら微少変動のみを平滑化する手法がある。
【００２５】
＜変形例２＞
上記した（４）差分処理の後処理として、２値化処理を行うのが好適である。画像の２値化は、連続階調で表された濃淡画像を画素ごとに画素値を閾値と比較し、小さければ０、大きければ１とし、表面欠陥抽出の際の余分なノイズを除去するものである。
【００２６】
＜変形例３＞
上記した（３）輝度合わせ処理の後処理として平滑化処理を行い、さらに、（４）差分処理の前処理として平滑化処理を行うのが好適である。
【００２７】
上述したように、本実施形態によれば、鏡面光沢を有する被検査物の表面欠陥を的確に把握することができる。
【００２８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態に係わる表面欠陥検査装置の要部を示す模式図である。第２の実施形態では、第１のＣＩＳ１０および第２のＣＩＳ２０、または、被検査物のいずれか一方、もしくは第１のＣＩＳ１０、第２のＣＩＳ２０、および被検査物の両方を回転可能な機構を備える。
【００２９】
図４は、第２の実施形態に係わる表面欠陥検査装置によって取得した画像の一例を示す図である。ひっかき傷のような長さを持っている欠陥であっても、ＣＩＳの長手方向が傷と平行、すなわち、ＣＩＳによるスキャン方向が傷と９０度の方向になるように調整することで高コントラストな画像を取得することができる。
【００３０】
図４に示すように、ＣＩＳによるスキャン方向が傷と０度の方向で取得した画像（図４（ａ）参照。）に比べ、ＣＩＳによるスキャン方向が傷と９０度の方向で取得した画像（図４（ｂ）参照。）は、高コントラストな画像となっている。
【００３１】
第２の実施形態によれば、鏡面光沢を有する被検査物の表面における、長さを持っている欠陥を的確に把握することができる。
【００３２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・表面欠陥検査装置
１０・・・第１のＣＩＳ
１１・・・照明部
１２・・・受光部
１２１・・・受光レンズ
１２２・・・イメージセンサー
２０・・・第２のＣＩＳ
２１・・・照明部
２２・・・受光部
２２１・・・受光レンズ
２２２・・・イメージセンサー
３０・・・画像処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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