(57)【要約】【課題】微少高さの形状不良をより確実に検出する。【解決手段】検査装置は、検査光を検査対象物に照射する照明装置と、検査対象物の検査面により反射された検査光を受光して撮像する撮像装置と、撮像画像を構成する画素の輝度値に基づいて不良候補領域を抽出する第１抽出部と、抽出された不良候補領域のそれぞれの中心領域を抽出する第２抽出部と、中心領域のうち所定の条件を満たす中心領域を不良領域として検出する検出部と、を備える。【選択図】図１
2017067740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査光を検査対象物に照射する照明装置と、
検査対象物の検査面により反射された前記検査光を受光して撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された撮像画像を構成する画素の輝度値に基づいて不良候補領域を抽出する第１抽出部と、
前記抽出された不良候補領域のそれぞれの中心領域を抽出する第２抽出部と、
前記中心領域のうち所定の条件を満たす前記中心領域を不良領域として検出する検出部と、
を備えた検査装置。
【請求項２】
前記第２抽出部は、縮小処理により前記中心領域を抽出する、
請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
前記第１抽出部は、拡大縮小処理により前記不良候補領域を抽出する、
請求項１又は請求項２記載の検査装置。
【請求項４】
前記照明装置は、カラー画像を形成可能なｎ種（ｎは、３以上の整数）の原色にそれぞれ対応するｎ種の原色検査光を第１方向に延在する線分状の検査光としてそれぞれ出射するｎ種の光源が、前記第１方向と交差する第２方向に沿って順番に繰り返し配置され、検査対象物の検査面のいずれにおいても少なくとも２種の原色検査光を照射可能とされている、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の検査装置。
【請求項５】
検査光を検査対象物に照射する照明装置と、検査対象物の検査面により反射された前記検査光を受光して撮像する撮像装置と、を備えた検査装置で実行される方法であって、
前記撮像装置により撮像された撮像画像を構成する画素の輝度値に基づいて不良候補領域を抽出する過程と、
前記抽出された不良候補領域のそれぞれの中心領域を抽出する過程と、
前記中心領域のうち所定の条件を満たす前記中心領域を不良領域として検出する過程と、
を備えた方法。
【請求項６】
検査光を検査対象物に照射する照明装置と、検査対象物の検査面により反射された前記検査光を受光して撮像する撮像装置と、を備えた検査装置をコンピュータにより制御するためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記撮像装置により撮像された撮像画像を構成する画素の輝度値に基づいて不良候補領域を抽出する手段と、
前記抽出された不良候補領域のそれぞれの中心領域を抽出する手段と、
前記中心領域のうち所定の条件を満たす前記中心領域を不良領域として検出する手段と、
して機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、検査面に検査光を照射し、検査面からの反射光を受光し、受光した反射光に基づいて周辺比較処理を行い、当該検査面の形状異常を検出する検査装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５４４２７２号公報
【特許文献２】特開平５−３２２５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の検査装置では、不良としての凹凸を含む不良候補領域の輝度値と、当該不良候補領域周辺の領域（周辺領域）の輝度値と、を比較する処理が行われるが、不良候補領域は検査面の正常領域（背景領域）を含む場合があり、明確な差が見いだせず、微少高さの形状不良、例えば、いわゆるブツ不良等が見逃されてしまう虞があった。
【０００５】
そこで、本発明は、微少高さの形状不良をより確実に検出可能な検査装置、方法及びプログラムを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態にかかる検査装置は、検査光を検査対象物に照射する照明装置と、検査対象物の検査面により反射された検査光を受光して撮像する撮像装置と、撮像装置により撮像された撮像画像を構成する画素の輝度値に基づいて不良候補領域を抽出する第１抽出部と、抽出された不良候補領域のそれぞれの中心領域を抽出する第２抽出部と、中心領域のうち所定の条件を満たす中心領域を不良領域として検出する検出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、比較的簡素な処理で検査面の全域にわたって微少高さの形状不良を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態の検査装置の概要構成説明図である。
【図２】図２は、検査面における検査光の照射状態説明図(部分)である。
【図３】図３は、検査装置における検査光Ｌの照射状態の説明図（全体）である。
【図４】図４は、実施形態の検査装置の処理フローチャートである。
【図５】図５は、色分解画像及び最大値画像の一部拡大説明図である。
【図６】図６は、平均差分処理の説明図である。
【図７】図７は、膨張縮小処理及び膨張縮小処理後の縮小処理についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態の検査装置の概要構成説明図である。
本実施形態の検査装置１０は、図１に示すように、検査物１１に対し、検査光Ｌを照射し、検査物１１の検査面１１Ａにより反射された検査光Ｌを受光して撮像を行う検査ユニット１２と、検査ユニット１２に対し検査物１１を相対的に矢印Ａ方向（第１方向；図１中、左右方向）に移動させる検査物駆動部１３と、検査装置１０全体の制御を行うともに、検査ユニット１２から出力された撮像画像データＧに基づいて、検査物１１の検査面１１Ａにおける凹状形状異常（例えば、傷など）及び凸状形状異常（例えば、突起あるいは付着物）を検出する制御演算部１４と、制御演算部１４の制御下で検査ユニット１２を検査物駆動部１３の動作に同期させて駆動する検査ユニット駆動部１５と、を備えている。
【００１０】
検査ユニット１２は、検査光Ｌを出射する照明装置１２Ａと、検査物１１の検査面１１Ａにより反射された検査光Ｌを受光して撮像を行う撮像装置１２Ｂと、を備えている。
また、制御演算部１４は、ＭＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等の外部記憶装置、各種入出力インタフェースを備えたコンピュータとして構成されており、ＲＡＭ上に展開された制御プログラムに基づいて検査装置１０全体の制御を行っている。
【００１１】
ここで、本実施形態においては、検査光Ｌは、赤色（Ｒ）の検査光ＬＲと、緑色（Ｇ）の検査光ＬＧと、青色（Ｂ）の検査光ＬＢと、を含んでいる。
そして、照明装置１２Ａは、検査物１１の検査面１１Ａ側から見ると、矢印Ａ方向（第１方向）に沿って延在する線分状の３種類の検査光（原色検査光）ＬＲ、ＬＧ、ＬＢをそれぞれ出射する、光源（赤色ダイオード）ＬＴ−Ｒ、光源（緑色ダイオード）ＬＴ−Ｇ及び光源（青色ダイオード）ＬＴ−Ｂが、矢印Ａ方向（第１方向）と交差する矢印Ｂ方向（第２方向）に沿って順番に繰り返し配置されている（図３参照）。
【００１２】
なお、以下の説明においては、検査光Ｌとして、Ｒ、Ｇ、Ｂの三色（ｎ＝３）の原色偏差光を用いる場合について説明するが、検査光Ｌとして四色（ｎ＝４）以上の原色検査光を用いても同様に適用が可能である。
【００１３】
撮像装置１２Ｂは、例えば、ラインＣＣＤカメラとして構成されており、矢印Ａ方向に検査物駆動部１３により移動されている検査物１１の検査面１１Ａを、検査物１１の移動に同期して、検査面１１Ａの全域にわたって満遍なく撮像できるように、１ライン（あるいはマルチラインＣＣＤカメラの場合は、複数ライン）ずつ撮像して撮像画像データＧを出力する。
【００１４】
図２は、検査面における検査光の照射状態説明図(部分)である。
図２（ａ）は、検査物１１の検査面１１Ａにおける検査光の照射状態であり、矢印Ａ方向に延在する線分状であって、検査光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢがそれぞれ照射され、当該領域における検査光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢのそれぞれの光量が所定のしきい値ＴＨ１以上となる照射領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢが存在する。
さらに、中間領域ＡＩにおいても、図２（ａ）に示すように、光量は少ないものの検査光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢのうち、２種類の検査光が照射されように設定されている。
ここで、照射領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢの幅Ｗ１は、光源ＬＴ−Ｒ、ＬＴ−Ｇ、ＬＴ−Ｂの光量によって適宜設定されるとともに、中間領域ＡＩの幅Ｗ２は、２種類の検査光が照射され、他の１種類の検査光の光量が無視できるように適宜設定されている。
【００１５】
図３は、検査装置における検査光Ｌの照射状態の説明図（全体）である。
図３に示すように、照明装置１２Ａから出射される検査光Ｌは、検査物１１の幅方向（図３では、矢印Ｂ方向）の全域にわたって照射されており、撮像装置１２Ｂにより、検査物１１の幅方向が一度に撮像されることとなる。
【００１６】
次に実施形態の検査装置の動作について説明する。
図４は、第１実施形態の検査装置の処理フローチャートである。
まず、検査装置１０は、検査物１１が所定の位置にセットされ、検査の開始が指示されると、撮像処理を行い、画像取り込みを行う（ステップＳ１１）。
【００１７】
具体的には、制御演算部１４は、検査物駆動部１３を制御して、検査物１１を所定方向である矢印Ａ方向に駆動する。この検査物１１の矢印Ａ方向への駆動と並行して、制御演算部１４は、照明装置１２Ａを制御して、検査光Ｌを出射させて、照射する。続いて、制御演算部１４は、撮像装置１２Ｂを制御して、検査物駆動部１３の検査物１１の矢印Ａ方向への駆動に同期して、撮像を行い、撮像画像データＧを出力させる。
【００１８】
そして、制御演算部１４は、所定量だけ検査物１１を移動させるとともに、検査物１１の検査面１１Ａの全域にわたって撮像が完了したか否かを判別し、未だ検査物１１の検査面１１Ａの全域にわたって撮像が完了していない場合には、以下同様の手順で撮像処理を行う。
【００１９】
そして、検査物１１の検査面１１Ａの全域の撮像処理が完了した場合には、次に制御演算部１４は、撮像した画像のＲＧＢ成分分解処理（色分解処理）を行い、Ｒ画像、Ｇ画像及びＢ画像を生成する（ステップＳ１２）。
この場合において、制御演算部１４は、Ｒ画像、Ｇ画像及びＢ画像を生成するに際し、それぞれの輝度範囲が、白飛びや黒つぶれを抑制できる輝度範囲となるように輝度補正を行っている。
【００２０】
続いて、制御演算部１４は、撮像画像データＧに対応する画像の同一画素位置についてＲ画像、Ｇ画像あるいはＢ画像のうち最大輝度値を当該画素位置の輝度値とする最大値画像を生成する（ステップＳ１３）。このように最大値画像を生成する理由は、検査対象物の材質の色、表面の着色等の影響を受けずに、検査を行うためである。
【００２１】
図５は、色分解画像及び最大値画像の一部拡大説明図である。
図５の例においては、画像を構成している画素の輝度を２５６段階に分類し、画像を拡大した４×４画素の領域を例として説明している。
色分解画像であるＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像を構成するそれぞれの画素には、図５に示すように輝度値がそれぞれ割り当てられている。
【００２２】
そして、図５の上部には、撮像画像データＧに対応する画像の同一の領域に対応するＲ画像、Ｇ画像及びＢ画像の輝度値の一例を示している。
これにより、制御演算部１４は、Ｒ画像、Ｇ画像及びＢ画像の同一位置の画素に対応する輝度値のうち、最も高い輝度値を判別し、それらに基づいて、画素毎に最大（輝度）値を有する画像、すなわち最大値画像として再構成する。
【００２３】
具体的には、図５に示す、４×４画素領域において左上角の画素に着目すると、Ｒ画像の画素の輝度値＝５４であり、Ｇ画像の画素の輝度値＝１５であり、Ｂ画像の画素の輝度値＝４７である。
したがって、左上角の画素について、最大（輝度）値は、Ｒ画像の画素の輝度値＝５４であるので、最大値画像の当該画素位置の値とする。
【００２４】
同様にして、図５の上部においては、対応する画素において最大（輝度）値以外の画素については、ハッチングで示している。
この結果、背景が白地の画素の輝度値である最大（輝度）値を画素毎に割り当てて得られる画像は、図５の下部に示す最大値画像となる。
【００２５】
続いて制御演算部１４は、最大値画像を構成する画素のそれぞれについて、周囲画素との輝度差の平均値を求める平均差分処理を所定回数（本実施形態では、２回）繰り返す（ステップＳ１４）。
【００２６】
図６は、平均差分処理の説明図である。
輝度Ｌ０の注目画素ＰＸＴＧについて、第１回目の平均差分処理により得られる周囲画素との輝度差の平均値ＬＶは、平均差分処理前の周囲画素の輝度Ｌ１〜Ｌ８に基づいて次式により算出される。
【００２７】
ＬＶ＝［（Ｌ０−Ｌ１）＋（Ｌ０−Ｌ２）＋（Ｌ０−Ｌ３）
＋（Ｌ０−Ｌ４）＋（Ｌ０−Ｌ５）＋（Ｌ０−Ｌ６）
＋（Ｌ０−Ｌ７）＋（Ｌ０−Ｌ８）］／８
【００２８】
次に制御演算部１４は、平均差分処理画像のそれぞれについて、第１回目の二値化処理である第１二値化処理を行う（ステップＳ１５）。これにより凹凸形状不良が含まれる可能性がある領域が明（高輝度値）領域として抽出可能な状態となる。
【００２９】
図７は、膨張縮小処理及び膨張縮小処理後の縮小処理についての説明図である。
次に制御演算部１４は、第１二値化処理がなされた最大値画像について、ノイズを除去するため第１膨張縮小処理を行う（ステップＳ１６）。
【００３０】
詳細には、所定回数の平均差分処理がなされた最大値画像について、注目画素に隣接している八つの画素のうちいずれかが白（明：高輝度値）であったら当該注目画素を白（明）に置き換える膨張処理を全ての画素について行って膨張画像を得た後、膨張画像について、注目画素に隣接している八つ画素のうちいずれかが黒（暗：低輝度値）であったら当該注目画素を黒（暗）に置き換える縮小処理を全ての画素について行う。
【００３１】
本実施形態においては、画素が白い領域であって、所定の基準面積を超える領域は、不良候補領域とするので、制御演算部１４は、第１抽出部として機能し、白い画素が連続している領域について、第１回目の面積判定処理である第１面積判定処理を行い（ステップＳ１７）、不良候補領域を絞り込む（ステップＳ１８）。
【００３２】
続いて制御演算部１４は、不良候補領域の輪郭を明確にするため、エッジ強調処理を行う（ステップＳ１９）。
ここで、エッジ強調された画像は、エッジ強調処理により二値画像から再び多値画像（グレースケール画像）となるので、制御演算部１４は、エッジ強調された画像に対し、再び二値化処理（第２二値化処理）を行い（ステップＳ２０）、ノイズを除去するため再び膨張縮小処理（第２膨張縮小処理）を行う（ステップＳ２１）。
【００３３】
そして、再び不良候補領域を検出するために、第２回目の面積判定処理である第２面積判定処理を行う（ステップＳ２２）。
さらに制御演算部１４は、第２抽出部として機能し、不良候補領域として判定される領域のうち、正常な背景領域を含む領域を除いて、検出精度を向上させるため、注目画素に隣接している八つの画素のうちいずれかが黒（暗）であったら当該注目画素を黒（暗）に置き換える縮小処理を全ての画素について行う（ステップＳ２３）。
この結果、実効的に不良候補領域を縮小して、不良候補領域の中心領域付近の輝度値に絞り込むことができ、ノイズを抑制することができる。
【００３４】
続いて、制御演算部１４は、撮像画像データＧに相当する画像に対応する全ての縮小された不良候補領域に含まれる全ての画素の輝度値に基づいて、最小輝度値および輝度値の範囲（輝度値レンジ）を判定する（ステップＳ２４）。
【００３５】
これにより、制御演算部１４は、判定した最小輝度値および輝度値の範囲（輝度値レンジ）を用いて、平均差分処理後の画像において、不良候補領域以外の領域である周辺領域を取得する（ステップＳ２５）。
【００３６】
続いて制御演算部１４は、検出部として機能し、不良候補領域を構成している画素の輝度値標準偏差及び画素数を用いた多変量解析を行い、不良候補領域から不良領域を決定する（ステップＳ２６）。
具体的には、多変量解析の一例として、ＭＴ法（マハラノビス・タグチ法）が用いられる。ＭＴ法で用いられる基準空間を規定する基準空間データは、予め制御演算部１４が記憶しているものとする。
【００３７】
基準空間データは、良品（正常品）の表面を撮像して得た良品画像データに基づいて生成されたものであり、制御演算部１４は、不良候補領域を構成している画素の輝度値標準偏差、画素数及び基準空間に基づいて、マハラノビス距離を算出する。
【００３８】
そして、制御演算部１４は、算出したマハラノビス距離と所定の閾値とを比較し、算出したマハラノビス距離が閾値よりも大きい場合、当該不良候補領域は不良領域であると判定する。一方、制御演算部１４は、算出したマハラノビス距離が閾値以下の場合、当該不良候補領域は、不良領域ではないと判定する。
なお、多変量解析としては、ＭＴ法以外の他の公知のものであってもよい。
【００３９】
以上の説明のように、本実施形態によれば、後処理によってＳ／Ｎが向上しているため、比較的簡素な処理で検査面の全域にわたって凹凸形状異常の不良検出性能を向上しつつ、過検出を抑制することが可能となる。
【００４０】
したがって、検査物の検査面における凹状形状異常及び凸状形状異常をより確実に把握することができ、製品管理、製造工程管理等に有効に利用できる。
【００４１】
以上の説明においては、凹状形状異常及び凸状形状異常を並行して検出するために、光源として、光源ＬＴ−Ｒ、ＬＴ−Ｇ、ＬＴ−Ｂの３種類の光源を用いていたが、複数種類の光源を用いるのであれば、同様に適用が可能である。
【００４２】
以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態はあくまで一例である。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、組み合わせ、変更を行うことができる。また、実施形態の構成や形状は、部分的に他の構成や形状と入れ替えて実施することも可能である。また、各構成や形状等のスペック（構造や、種類、方向、角度、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０    検査装置
１１    検査物
１１Ａ  検査面
１２    検査ユニット
１２Ａ  照明装置
１２Ｂ  撮像装置
１３    検査物駆動部
１４    制御演算部
Ｇ      撮像画像データ
Ｌ      検査光
ＬＴ−Ｒ、ＬＴ−Ｇ、ＬＴ−Ｂ    光源
【図１】
2017067740.tif 000003
【図２】
2017067740.tif 000004
【図３】
2017067740.tif 000005
【図４】
2017067740.tif 000006
【図５】
2017067740.tif 000007
【図６】
2017067740.tif 000008
【図７】
2017067740.tif 000009