JP2010175281A - 外観面画像生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、検査対象物の外観面の状態を表わした画像を生成することができるようにする。
【解決手段】駆動部１２によって、回転対称形状の金属部材である検査対象物を回転させる。ライン照明１４によって線状スリット光を照射して、反射光をエリアカメラ１８によって撮像する。画像処理部３２によって、検査対象物の所定の回転量毎に撮像された複数の撮像画像の各々から、線状スリット光の反射光を表わす部分の周辺の所定領域を切り出して、切り出された所定領域の画像データを並べて合成して、検査対象物の外観面の状態を表わす外観面画像を生成する。欠陥検出部３４によって、外観面画像から、輝度値が所定値以上となる部分を欠陥候補として検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、外観面画像生成装置に係り、特に、検査対象物の外観面の状態を表わす画像を生成する外観面画像生成装置に関する。

従来より、短時間に且つ信頼性の高い測定をすることができるようにした３次元曲面形状の測定方法が知られている（特許文献１）。この測定方法では、複数の線状スリット光を被測定対象の全面に亘って同時に回転走査し、スリット光の回転走査角度を測定し、被測定対象表面を撮像して得られるビデオ信号の画面内の各画素に対応する被測定対象表面の各位置毎に、その点を一本乃至複数本のスリット光が通過した瞬間の回転走査角度又はそれに相当する値の中の１つをその画素の値とする画像を合成している。また、合成画像に基づいて被測定対象の３次元曲面形状を測定している。

特開平７−２６０４４３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、スリット光を回転走査する構成、及び回転走査角度を検出する構成が必要となるため、装置構成が複雑となってしまう、という問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、簡易な構成で、検査対象物の外観面の状態を表わした画像を生成することができる外観面画像生成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明に係る外観面画像生成装置は、検査対象物の外観面に線状の光を照射する光照射手段と、前記検査対象物の外観面からの前記線状の光の透過光又は反射光を含む領域を撮像する撮像手段と、前記検査対象物を移動又は回転させる駆動手段と、前記検査対象物の所定の移動量毎又は所定の回転量毎に前記撮像手段により撮像された複数の撮像画像の各々から、前記透過光又は前記反射光を表わす部分の周辺の所定領域を切り出す切り出し手段と、前記切り出し手段により切り出された前記所定領域の画像データを並べて合成して、前記検査対象物の外観面の状態を表わす外観面画像を生成する合成手段とを含んで構成されている。

本発明に係る外観面画像生成装置によれば、駆動手段によって、検査対象物を移動又は回転させる。切り出し手段によって、検査対象物の所定の移動量毎又は所定の回転量毎に撮像手段により撮像された複数の撮像画像の各々から、透過光又は反射光を表わす部分の周辺の所定領域を切り出す。

そして、合成手段によって、切り出し手段により切り出された所定領域の画像データを並べて合成して、検査対象物の外観面の状態を表わす外観面画像を生成する。

このように、複数の撮像画像の各々から、透過光又は反射光を表わす部分の周辺の所定領域を切り出して、切り出された所定領域の画像データを並べて合成することにより、簡易な構成で、検査対象物の外観面の状態を表わした画像を生成することができる。

本発明に係る外観面画像生成装置は、合成手段によって生成された外観面画像から、所定輝度以上となる部分を、欠陥部分として検出する欠陥検出手段を更に含むことができる。これによって、簡易な構成で、検査対象物の外観面の欠陥部分を検出することができる。

本発明の検査対象物を、回転対称形状の金属部材又は樹脂部材とし、撮像手段は、検査対象物の外観面からの線状の光の反射光を含む領域を撮像し、駆動手段は、回転対称形状の回転中心軸を回転軸として検査対象物を回転させることができる。

本発明の検査対象物を、板状の透明部材とし、撮像手段は、検査対象物の外観面からの線状の光の透過光を含む領域を撮像し、駆動手段は、検査対象物を、板状の面に平行な方向に移動させることができる。

上記の検査対象物を回転対称形状の金属部材又は樹脂部材とした場合の切り出し手段は、撮像画像の回転軸と直交する各ラインについて、輝度が所定値以下となった画素から、反射光を表わす部分と反対側の所定数の画素を切り出すことにより、所定領域を切り出すことができる。

また、上記の切り出し手段は、検査対象物の半径又は直径と所定の回転量とに基づいて各ラインについて決定される所定数の画素を切り出すことにより、所定領域を切り出すことができる。

また、上記の切り出し手段は、各ラインに対して、切り出す画素の位置及び切り出す画素の所定数について前後のラインとの移動平均を求めることにより、切り出す画素の位置及び切り出す画素の所定数を決定することができる。

上記の検査対象物を板状の透明部材とした場合の切り出し手段は、複数の撮像画像の各々について、透過光を表わす部分を特定し、特定された部分を膨張させ、膨張された領域のうち、透過光を表わす部分でない領域を、該撮像画像から、所定領域として切り出すことができる。

以上説明したように、本発明の外観面画像生成装置によれば、複数の撮像画像の各々から、透過光又は反射光を表わす部分の周辺の所定領域を切り出して、切り出された所定領域の画像データを並べて合成することにより、簡易な構成で、検査対象物の外観面の状態を表わした画像を生成することができる、という効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態に係る外観面検査システムの構成を示すブロック図である。 検査対象物、エリアカメラ、ライン照明、及びバック照明を配置した様子を示すイメージ図である。 面によって反射光の角度が変化する様子を示すイメージ図である。 画素ラインの輝度の変化を示すグラフである。 （Ａ）検査対象物を撮像した画像を示すイメージ図、及び（Ｂ）外観面画像を示すイメージ図である。 本発明の第１の実施の形態に係る外観面検査システムにおける欠陥検出処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る外観面検査システムにおける撮像画像取得処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 （Ａ）Ｒ平均画像の例を示す図、（Ｂ）Ｇ平均画像の例を示す図、及び（Ｃ）外観面画像と欠陥候補を示す画面の例を示す図である。 検査対象物、駆動ステージ、エリアカメラ、及びライン照明を配置した様子を示すイメージ図である。 検査対象物を撮像した画像を示すイメージ図である。 切り出し領域を合成する際のフレーム間のピッチを説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態に係る外観面検査システムにおける欠陥検出処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 （Ａ）検査対象物であるレンズを撮像した画像の例を示す図、及び（Ｂ）外観面画像と欠陥候補を示す画面の例を示す図である。 （Ａ）検査対象物であるタッチパネルを撮像した画像の例を示す図、及び（Ｂ）外観面画像と欠陥候補を示す画面の例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、回転対称形状の検査対象物の外観面から３次元的な欠陥を検出する外観面検査システムに本発明を適用した場合を例に説明する。

図１に示すように、第１の実施の形態に係る外観面検査システム１０は、検査対象物である回転対称形状（例えば、円柱形）の金属部材を、回転対称形状の回転中心軸を回転軸として回転させる駆動部１２と、検査対象物の外観面に対して、緑色の線状スリット光を照射するライン照明１４と、検査対象物に対して、ライン照明１４と反対側から、赤色の光を照射するバック照明１６と、ライン照明１４からの線状スリット光の反射光、及びバック照明１６からの光を含む領域を撮像するエリアカメラ１８と、エリアカメラ１８により撮像された撮像画像に基づいて、検査対象物の外観面の状態を表わす外観面画像を生成すると共に、外観面の欠陥候補を検出して、表示装置２２に表示させるコンピュータ２０とを備えている。

図２に示すように、検査対象物２４の回転軸に対して平行な線状スリット光が検査対象物２４の外観面に照射されるように、ライン照明１４が配置され、線状スリット光の反射光を含む領域が撮像されるようにエリアカメラ１８が配置されている。また、バック照明１６からの光が、検査対象物２４越しに撮像されるように、バック照明１６及びエリアカメラ１８が配置されている。ライン照明１４、バック照明１６、及びエリアカメラ１８は固定され、また、検査対象物２４のみ回転させるように検査対象物２４が駆動部１２の駆動ステージ上に設置される。

なお、撮像する検査対象物によって、キズやダコン等の欠陥が最もよく光るカメラの撮像方向の角度、照明の種類、照明の当て方、及び照明の角度が異なるため、検査対象物の種類毎に、カメラの撮像方向の角度、照明の種類、当て方、及び角度を予め求めておき、検査対象物の種類に応じて、エリアカメラ１８、ライン照明１４、及びバック照明１６が設置される。

エリアカメラ１８は、２次元に配列された複数の画素の各々に入射された可視光に応じた信号を出力する複数の受光素子を備え、複数の受光素子から出力された信号をデジタル信号に変換して、カラー画像を生成する。

ライン照明１４は、照射する線状スリット光の長さ方向に一列に配列された複数のＬＥＤと、ＬＥＤの配列方向に長尺であるシリンドリカルレンズとを備え、複数のＬＥＤから発光された光が、シリンドリカルレンズを介して、線状スリット光として照射される。

コンピュータ２０は、ＣＰＵ、後述する欠陥検出処理ルーチンのプログラムを記憶したＲＯＭ、データ等を記憶するＲＡＭ、及びこれらを接続するバスを含んで構成されている。このコンピュータ２０をハードウエアとソフトウエアとに基づいて定まる機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、上記図１に示すように、コンピュータ２０は、駆動部１２による検査対象物２４の回転を制御する駆動制御部２８と、検査対象物２４の回転に応じてエリアカメラ１８による撮像を制御すると共にエリアカメラ１８から連続して出力される複数のカラー画像を取得する画像取得部３０と、複数のカラー画像に対して画像処理を行って検査対象物２４の外観面の凹凸状態を表わす外観面画像を生成する画像処理部３２と、外観面画像から３次元的な欠陥の候補を検出して、外観面画像及び検出結果を表示装置２２に出力する欠陥検出部３４とを備えている。

駆動制御部２８は、エリアカメラ１８による撮像が行われる毎に、予め決定された回転量分だけ検査対象物を回転させるように駆動部１２を制御する。なお、検査対象物の１回転で撮像すべきフレーム数を決めておき、フレーム数より以下の（１）式に従って、回転量（回転角度）が予め決定される。
回転量ａ［ｄｅｇ／ｆｒａｍｅ］＝３６０°／フレーム数 ・・・（１）

画像取得部３０は、駆動部１２による駆動が停止している時に、エリアカメラ１８による撮像を行うように制御する。また、画像取得部３０は、例えば、Ａ／Ｄコンバータや画像データを記憶する画像メモリ等を備え、エリアカメラ１８から出力される複数のカラー画像を取得して保存する。

次に、本発明に係る実施の形態の原理について説明する。

上述したように、ライン照明１４とエリアカメラ１８とを設置し、検査対象物が設置された駆動ステージを一定距離移動させながら、連続的に画像を取る。

ここで、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示すように、面によって反射光がエリアカメラに入る角度が変わる。したがって、得られた画像データにおける、ライン照明によって明暗が分かれる境界の部分が、３次元的な欠陥（キズやダコン等）に関して最も確認しやすい部分である。連続撮像した画像から、その明暗が分かれる部分をスリット画像として抽出し、スリット画像を並べて繋ぎ合わせて、プレーン画像を生成することで、その検査対象物の外観面の凹凸状態を表わす画像を得ることができる。

そこで、本実施の形態では、画像処理部３２によって、以下に説明するように、複数のカラー画像に基づいて、外観面画像を生成する。

まず、取得したカラー画像の各々について、ｙ軸方向が回転軸方向になるように画像を回転させる。例えば、取得したカラー画像において回転軸がｘ軸方向である場合に、縦軸（ｙ軸）方向が回転軸方向になるように画像を２７０°回転させる。

また、カラー画像の各画素について、２４ｂｉｔからＲ、Ｇの８ｂｉｔに減色させて、Ｒ画像及びＧ画像に変換する。

次に、回転軸のぶれを最小限に抑えるためにスムージングを行って、ノイズを減らした画像を生成する。例えば、１００フレームの全撮像画像から得られる１００フレームのＲ画像から、０フレーム目、１０フレーム目、２０フレーム目、３０フレーム目、・・・と所定フレーム間隔で複数枚選択し、選択されたＲ画像の平均を取って、Ｒ平均画像を生成する。また同様にＧ平均画像も生成する。

次に、以下に説明するように、画像の回転軸と直交する方向である各ラインについて、切り出しスタート位置と切り出し長とを決定する。

まず、Ｒ平均画像とＧ平均画像とから各ラインの輝度値を調べる。例えば、同一のラインをＲ平均画像及びＧ平均画像の各々から切り出し、輝度の高いものを優先として重ね合わせて、図４に示すような、該ラインの輝度値の変化を抽出する。

また、Ｘ方向に対する輝度の変化に基づいて、反射光を表わす部分（高輝度部分）から輝度値が輝度の平均値より下がったところを切り出しスタート位置Ｘｓとして特定する。また、バック照明１６により輝度が高くなっている部分を２箇所抽出して、抽出された部分の間隔から、検査対象物の直径又は半径ｒを特定する。そして、上記で決定された回転量（回転角度）ａを用いて、以下の（２）式に従って、切り出し長を決定する。
切り出し長Ｌｅｎｇｔｈ［ピクセル数］＝２＊π＊ｒ＊ａ／３６０ ・・・（２）

全ラインについて切り出しスタート位置と切り出し長とを決定した後に、各ラインについて決定された切り出しスタート位置の変化を、前後のラインとの移動平均によって滑らかにする。例えば、以下の（３）式に従って、注目ラインの切り出しスタート位置について、前後のラインとの移動平均Ｘｓ’を計算する。
Ｘｓ’ ＝ （Ｘ（ｓ−１）＋２Ｘｓ＋Ｘ（ｓ＋１））／４ ・・・（３）

ただし、Ｘｓは、注目ラインの切り出しスタート位置であり、Ｘ（ｓ−１）は、注目ラインより１つ前のラインの切り出しスタート位置であり、Ｘ（ｓ＋１）は、注目ラインより１つ後のラインの切り出しスタート位置である。

また、以下の（４）式に従って、注目ラインの切り出し長について、前後のラインとの移動平均Ｌｓ’を計算する。
Ｌｓ’ ＝ （Ｌ（ｓ−１）＋２Ｌｓ＋Ｌ（ｓ＋１））／４ ・・・（４）

ただし、Ｌｓは、注目ラインの切り出し長であり、Ｌ（ｓ−１）は、注目ラインより１つ前のラインの切り出し長であり、Ｌ（ｓ＋１）は、注目ラインより１つ後のラインの切り出し長である。

なお、上記の移動平均の幅は、パラメータで設定するようにしてもよい。

以上のように各ラインについて決定された２つの値（切り出しスタート位置Ｘｓ’、切り出し長Ｌｅｎｇｔｈ）を保持する。

また、各ラインについて、切り出しスタート位置を任意に調整する。上述したように決定された切り出しスタート位置を基準として、スタート位置を遅らせるために予め設定された調整パラメータαを用いて、各ラインｓについて、切り出しスタート位置Ｘｓ’＋αを決定する。

そして、各ラインについて、上述したように決定された切り出しスタート位置及び切り出し長を読み込み、全撮像画像から、図５（Ａ）に示すように、各ラインの切り出しスタート位置及び切り出し長から特定される領域（切り出しスタート位置から、反射光を表わす部分と反対側に、切り出し長だけ離れた位置までの各ラインの画素列からなる領域）を切り出す。切り出された領域を、全撮像画像について並べるように繋ぎ合わせて、図５（Ｂ）に示すように、回転対称形状を展開したような平面画像（プレーン画像）を、外観面画像として生成する。

以上説明したように、画像処理部３２は、画像処理を行うことにより、検査対象物の外観面全体の凹凸状態を表わす外観面画像を生成する。なお、切り出しスタート位置及び切り出し長から特定される領域が、本発明の反射光を表わす部分の周辺の所定領域の一例である。

欠陥検出部３４は、生成された外観面画像から、輝度値が指定輝度（パラメータで調整可能な値）以上となる部分を欠陥候補として検出する。また、欠陥検出部３４は、検出された欠陥候補の各々について、明るさ、大きさ、及び形状に基づいて、欠陥を種別する。例えば、明るさが小さい場合には、汚れや指紋の可能性があると種別され、明るさが大きく、且つ、丸い形状である場合には、ダコンや気泡の可能性があると種別される。

次に、本実施の形態に係る外観面検査システム１０の作用について説明する。検査対象物として、回転対称形状の金属部材が駆動ステージ上に設置される。また、コンピュータ２０に対して、検査対象物を１回転する間に撮像すべきフレーム数がオペレータによって入力設定されると、上記（１）式に従って、回転量が決定される。また、コンピュータ２０において、図６に示す欠陥検出処理ルーチンが実行される。

まず、ステップ１００において、複数の撮像画像を取得する。上記ステップ１００は、図７に示す撮像画像取得処理ルーチンによって実現される。

ステップ１２０において、撮像する画像のフレーム番号を識別するための変数ｎを初期値の１に設定し、ステップ１２２において、エリアカメラ１８による撮像を行うように制御すると共に、エリアカメラ１８から出力されるカラー画像を取得する。

次のステップ１２４では、上記ステップ１２２で取得したカラー画像をビットマップ（ＢＭＰ）ファイルとしてメモリ（図示省略）に保存する。

そして、ステップ１２６において、予め決定された回転量分だけ検査対象物を回転させるように駆動部１２を制御して、検査対象物を回転量分だけ回転させる。次のステップ１２８では、変数ｎが、１回転する間に撮像すべきフレーム数を表わす定数Ｎ未満であるか否かを判定し、変数ｎが定数Ｎ未満である場合には、ステップ１３０で、変数ｎをインクリメントして、ステップ１２２へ戻る。一方、１回転する間に撮像すべきフレーム数分だけカラー画像が撮像され、変数ｎが定数Ｎに到達した場合には、撮像画像取得処理ルーチンを終了する。

そして、欠陥検出処理ルーチンのステップ１０２において、上記ステップ１００で取得したカラー画像の各々から、Ｒ画像及びＧ画像に変換し、所定フレーム間隔で選択されるＲ画像から、図８（Ａ）に示すような、Ｒ平均画像を生成する。また、所定フレーム間隔で選択されるＧ画像から、図８（Ｂ）に示すような、Ｇ平均画像を生成する。

次のステップ１０４では、上記ステップ１０２で生成されたＲ平均画像及びＧ平均画像から、各ラインの輝度値の変化を抽出し、各ラインについて切り出しスタート位置及び切り出し長を決定して、切り出し領域を決定する。

そして、ステップ１０６において、上記ステップ１００で取得した全てのカラー画像の各々から、上記ステップ１０４で決定された切り出し領域を読み込み、ステップ１０８において、上記ステップ１０６で読み込んだ切り出し領域の画像データを並べて合成することにより、外観面画像を生成する。

そして、ステップ１１０では、上記ステップ１０８で生成された外観面画像から、輝度値が所定値以上である部分を欠陥候補として検出すると共に、欠陥候補の各々について欠陥を種別する。

次のステップ１１２では、上記ステップ１０８で生成された外観面画像と上記ステップ１１０で検出された欠陥候補とを表示装置２２に出力し、図８（Ｃ）に示すような画面を表示装置２２に表示させて、欠陥検出処理ルーチンを終了する。

以上説明したように、第１の実施の形態に係る外観面検査システムによれば、複数の撮像画像の各々から、反射光を表わす部分の周辺の、切り出しスタート位置及び切り出し長により特定される領域を切り出して、切り出された領域の画像データを並べて合成することにより、簡易な構成で、検査対象物の外観面の凹凸状態を表わした外観面画像を生成することができる。また、輝度が所定値以上となる領域を検出することにより、簡易な構成で、検査対象物の外観面の欠陥部分を検出することができる。

なお、上記の実施の形態では、画素ラインにおける輝度の変化から、輝度値が平均値以下に下がった位置を、切り出しスタート位置として決定した場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、他の手法で、切り出しスタート位置を決定するようにしてもよい。例えば、検査対象物の直径からｎ％の位置（パラメータで設定可能）を切り出しスタート位置として決定するようにしてもよい。

また、回転対称形状の金属部材を検査対象物とした場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、回転対称形状の光反射性を有する部材を検査対象物とすればよく、例えば、樹脂部材や透明部材を検査対象物としてもよい。

次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態に係る外観面検査システムの構成は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

第２の実施の形態では、板状の透明部材を検査対象物としている点と、エリアカメラによって検査対象物からの線状スリット光の透過光を撮像している点とが、第１の実施の形態と主に異なっている。

第２の実施の形態に係る外観面検査システムでは、検査対象物を、板状の透明部材とし、たとえば、レンズやタッチパネルを、検査対象物とする。なお、板状の透明部材は、平面と一部球状とで形成される形状のレンズも含むものとする。

駆動部１２は、検査対象物である板状の透明部材を、平面軸方向（検査対象物の面に平行な方向）に移動させる。たとえば、図９に示すように、検査対象物２２４が、駆動部１２の透明な駆動ステージ上に設置され、検査対象物２２４の平面軸方向に駆動ステージが移動することにより、検査対象物２２４が移動する。

また、検査対象物２２４の平面に対して平行な線状スリット光を検査対象物２２４の外観面に照射するように、ライン照明１４が配置され、線状スリット光の透過光を含む領域を撮像するようにエリアカメラ１８が配置されている。ライン照明１４及びエリアカメラ１８は固定されている。

駆動制御部２８は、エリアカメラ１８による撮像が行われる毎に、予め任意に決定された移動量分だけ検査対象物を移動させるように駆動部１２を制御する。

画像取得部３０は、駆動部１２による駆動が停止している時に、エリアカメラ１８による撮像を行うように制御する。また、画像取得部３０は、エリアカメラ１８から出力されるカラー画像を取得して保存する。なお、撮像する検査対象物の長さ、及び任意に決定された撮像間の移動量に基づいて、撮像すべきフレーム枚数が決定される。また、画素サイズが移動分解能の倍数になるように、エリアカメラ１８を調整することが好ましい。

画像処理部３２は、以下に説明するように、複数のカラー画像に基づいて、外観面画像を生成する。

まず、複数のカラー画像の各々に対して、以下の処理を行う。

対象のカラー画像から、予め定められた輝度値以上となる高輝度部分を抽出し、ラベリング処理を行って、抽出された高輝度部分のうち、最も大きい領域を特定する。この特定された領域が、線状スリット光の透過光を表わす部分であるライン部として決定される。また、スムージング処理のために、図１０に示すように、指定量分だけライン部の膨張を行い、膨張された領域を、ライン部として決定する。

次に、上述したように決定されたライン部に対して、予め定められた量だけ膨張を行って、関心領域ＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）を決定する。このとき、有効な画像データが得られる部分まで関心領域ＲＯＩの範囲を広げる。そして、図１０に示すように、関心領域ＲＯＩから上記のライン部を除いた領域を、検査に有効な領域、すなわち凹凸が最もわかる部分とし、切り出し領域として決定する。この切り出し領域が検査エリアとなる。

上記の処理により、複数のカラー画像の各々について、切り出し領域が決定される。なお、切り出し領域が、本発明の透過光を表わす部分の周辺の所定領域の一例である。

次に、全てのカラー画像の各々から、対応する切り出し領域を切り出す。切り出された切り出し領域の画像データを、全カラー画像について図１１に示すように所定ピッチずらしながら重ね合わせるように合成して、外観面画像を生成する。なお、合成する際に重ね合わさる画素は、輝度の高い方を優先する。また、合成する際のフレーム間のピッチは、撮像した際のパラメータ移動量と、画素サイズとに基づいて、以下の（５）式に従って決まる。
フレーム間のピッチ＝移動量［ｕｍ］／画素サイズ［ｕｍ］ ・・・（５）

以上説明したように、画像処理部３２は、上記の画像処理を行うことにより、検査対象物の外観面全体の凹凸状態を表わす外観面画像を生成する。

次に、第２の実施の形態に係る欠陥検出処理ルーチンについて、図１２を用いて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。また、検査対象物としてレンズを用いた場合を例に説明する。

まず、ステップ２５０において、複数の撮像画像を取得する。上記ステップ２５０は、撮像画像取得処理ルーチンによって実現される。

本実施の形態に係る撮像画像取得ルーチンでは、まず、エリアカメラ１８による撮像を行うように制御すると共に、エリアカメラ１８から出力される図１３（Ａ）に示すようなカラー画像を取得し、取得したカラー画像をビットマップ（ＢＭＰ）ファイルとしてメモリ（図示省略）に保存する。

そして、予め決定された移動量分だけ検査対象物を移動させるように駆動部１２を制御して、検査対象物を移動量分だけ移動させる。

上記の処理を、撮像すべきフレーム数分だけカラー画像が撮像されるまで繰り返し行って、撮像画像取得処理ルーチンを終了する。

そして、撮像画像取得処理ルーチンのステップ２５２において、上記ステップ２５０で取得したカラー画像の各々から、線状スリット光の透過光を表わすライン部を決定する。

次のステップ２５４では、上記ステップ２５２で決定された各カラー画像のライン部を、予め定められた量だけ各々膨張させて、関心領域を各々決定し、ステップ２５６において、カラー画像の各々について、上記ステップ２５４で決定された関心領域から、上記ステップ２５２で決定されたライン部を除いて、切り出し領域を各々決定する。

そして、ステップ２５８において、上記ステップ２５０で取得した全てのカラー画像の各々から、上記ステップ２５６で決定された、対応する切り出し領域を読み込み、ステップ２６０において、上記ステップ２５８で読み込んだ切り出し領域の画像データを、所定ピッチずらしながら合成し、外観面画像を生成する。

そして、ステップ１１０では、上記ステップ２６０で生成された外観面画像から、輝度値が所定値以上である部分を欠陥候補として検出すると共に、欠陥候補の各々について欠陥を種別する。

次のステップ１１２では、上記ステップ２６０で生成された外観面画像と上記ステップ１１０で検出された欠陥候補とを表示装置２２に出力し、図１３（Ｂ）に示すような画面を表示装置２２に表示させて、欠陥検出処理ルーチンを終了する。

検査対象物としてタッチパネルを用いた場合には、上記欠陥検出処理ルーチンが実行されることにより、図１４（Ａ）に示すようなカラー画像が撮像され、生成された外観面画像と検出された欠陥候補とが表示装置２２に出力されて、図１４（Ｂ）に示すような画面が表示装置２２に表示される。

以上説明したように、第２の実施の形態に係る外観面検査システムによれば、複数の撮像画像の各々から、関心領域からライン部を除いた、線状スリット光の透過光を表わす部分の周辺の切り出し領域を切り出して、切り出された領域の画像データを並べて合成することにより、簡易な構成で、検査対象物の外観面の凹凸状態を表わした外観面画像を生成することができる。また、輝度が所定値以上となる領域を検出することにより、簡易な構成で、検査対象物の外観面の欠陥部分を検出することができる。

次に、第３の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態に係る外観面検査システムの構成は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

第３の実施の形態では、板状の樹脂部材を検査対象物としている点と、エリアカメラによって検査対象物からの線状スリット光の反射光を撮像している点とが、第２の実施の形態と主に異なっている。

第３の実施の形態に係る外観面検査システムでは、検査対象物を、板状の樹脂部材とする。

駆動部１２は、検査対象物である板状の樹脂部材を、平面軸方向に移動させる。また、検査対象物２２４の平面に対して平行な線状スリット光を検査対象物２２４の外観面に照射するように、ライン照明１４が配置され、線状スリット光の反射光を含む領域を撮像するようにエリアカメラ１８が配置されている。

画像処理部３２は、以下に説明するように、複数のカラー画像に基づいて、外観面画像を生成する。

まず、複数のカラー画像の各々に対して、以下の処理を行う。

対象のカラー画像から、予め定められた輝度値以上となる高輝度部分を抽出し、ラベリング処理を行って、抽出された高輝度部分のうち、最も大きい領域を特定する。この特定された領域が、線状スリット光の反射光を表わす部分であるライン部として決定される。また、スムージング処理のために、指定量分だけライン部の膨張を行い、膨張された領域を、ライン部として決定する。

次に、上述したように決定されたライン部に対して、予め定められた量だけ膨張を行って、関心領域ＲＯＩを決定する。そして、関心領域ＲＯＩから上記のライン部を除いた領域を、切り出し領域として決定する。

上記の処理により、複数のカラー画像の各々について、切り出し領域が決定される。なお、切り出し領域が、本発明の反射光を表わす部分の周辺の所定領域の一例である。

次に、全てのカラー画像の各々から、対応する切り出し領域を切り出す。切り出された切り出し領域の画像データを、全カラー画像について所定ピッチずらしながら重ね合わせるように合成して、外観面画像を生成する。なお、合成する際に重ね合わさる画素は、輝度の高い方を優先する。

以上説明したように、画像処理部３２は、上記の画像処理を行うことにより、検査対象物の外観面全体の凹凸状態を表わす外観面画像を生成する。

なお、第３の実施の形態に係る外観面検査システムの他の構成及び作用については、第２の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

このように、複数の撮像画像の各々から、関心領域からライン部を除いた、線状スリット光の反射光を表わす部分の周辺の切り出し領域を切り出して、切り出された領域の画像データを並べて合成することにより、簡易な構成で、検査対象物の外観面の凹凸状態を表わした外観面画像を生成することができる。

なお、上記の実施の形態では、板状の樹脂部材を検査対象物とした場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、板状の光反射性を有する部材を検査対象物とすればよく、例えば、金属部材や透明部材を検査対象物としてもよい。

なお、上記の第１の実施の形態〜第３の実施の形態では、検査対象物を一定量移動させる毎に、エリアカメラによる撮像を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、駆動ステージを動かしながら連続的に撮像を行って、所定フレーム数分の撮像画像を得るようにしてもよい。この場合には、移動量（例えば、検査対象物の長さ）を参考に、駆動ステージの速度とエリアカメラのフレームレートとを算出し、算出された所定速度で検査対象物を移動させると共に、算出された所定のフレームレートで連続撮像を行う。そして、撮像すべきフレーム数分撮像されると、撮像を終了すると共に、移動を終了させ、得られた各撮像画像をビットマップファイルで保存する。

１０ 外観面検査システム
１２ 駆動部
１４ ライン照明
１６ バック照明
１８ エリアカメラ
２０ コンピュータ
２２ 表示装置
２４、２２４ 検査対象物
２８ 駆動制御部
３０ 画像取得部
３２ 画像処理部
３４ 欠陥検出部

Claims (10)

1. 検査対象物の外観面に線状の光を照射する光照射手段と、
   前記検査対象物の外観面からの前記線状の光の透過光又は反射光を含む領域を撮像する撮像手段と、
   前記検査対象物を移動又は回転させる駆動手段と、
   前記検査対象物の所定の移動量毎又は所定の回転量毎に前記撮像手段により撮像された複数の撮像画像の各々から、前記透過光又は前記反射光を表わす部分の周辺の所定領域を切り出す切り出し手段と、
   前記切り出し手段により切り出された前記所定領域の画像データを並べて合成して、前記検査対象物の外観面の状態を表わす外観面画像を生成する合成手段と、
   を含む外観面画像生成装置。
2. 前記合成手段によって生成された外観面画像から、所定輝度以上となる部分を、欠陥部分として検出する欠陥検出手段を更に含む請求項１記載の外観面画像生成装置。
3. 前記検査対象物を、回転対称形状の光反射性を有する部材とし、
   前記撮像手段は、前記検査対象物の外観面からの前記線状の光の反射光を含む領域を撮像し、
   前記駆動手段は、前記回転対称形状の回転中心軸を回転軸として前記検査対象物を回転させる請求項１又は２記載の外観面画像生成装置。
4. 前記検査対象物を、板状の透明部材とし、
   前記撮像手段は、前記検査対象物の外観面からの前記線状の光の透過光を含む領域を撮像し、
   前記駆動手段は、前記検査対象物を、板状の面に平行な方向に移動させる請求項１又は２記載の外観面画像生成装置。
5. 前記検査対象物を、板状の光反射性を有する部材とし、
   前記撮像手段は、前記検査対象物の外観面からの前記線状の光の反射光を含む領域を撮像し、
   前記駆動手段は、前記検査対象物を、板状の面に平行な方向に移動させる請求項１又は２記載の外観面画像生成装置。
6. 前記切り出し手段は、前記撮像画像の回転軸と直交する各ラインについて、輝度が所定値以下となった画素から、前記反射光を表わす部分と反対側の所定数の画素を切り出すことにより、前記所定領域を切り出す請求項３記載の外観面画像生成装置。
7. 前記切り出し手段は、前記検査対象物の半径又は直径と前記所定の回転量とに基づいて各ラインについて決定される前記所定数の画素を切り出すことにより、前記所定領域を切り出す請求項６記載の外観面画像生成装置。
8. 前記切り出し手段は、各ラインに対して、切り出す画素の位置及び切り出す画素の前記所定数について前後のラインとの移動平均を求めることにより、切り出す画素の位置及び切り出す画素の前記所定数を決定する請求項７記載の外観面画像生成装置。
9. 前記切り出し手段は、前記複数の撮像画像の各々について、前記透過光を表わす部分を特定し、前記特定された部分を膨張させ、前記膨張された領域のうち、前記透過光を表わす部分でない領域を、該撮像画像から、前記所定領域として切り出す請求項４記載の外観面画像生成装置。
10. 前記切り出し手段は、前記複数の撮像画像の各々について、前記反射光を表わす部分を特定し、前記特定された部分を膨張させ、前記膨張された領域のうち、前記反射光を表わす部分でない領域を、該撮像画像から、前記所定領域として切り出す請求項５記載の外観面画像生成装置。