JP7396374B2 - 欠陥検査装置および欠陥検査方法 - Google Patents

欠陥検査装置および欠陥検査方法 Download PDF

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Description

本発明は、欠陥検査装置および欠陥検査方法に関する。
従来、レーザ干渉法を用いた欠陥検査装置が知られている。このような欠陥検査装置は、たとえば、特開２０１７－２１９３１８号公報に開示されている。
上記特開２０１７－２１９３１８号公報に記載の欠陥検査装置は、被検査物体に弾性波を励起する励振部と、被検査物体の表面の測定領域にストロボ照明の照射を行う照明部と、変位測定部と、を備える。変位測定部は、弾性波の位相とストロボ照明のタイミングとを制御することにより、弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相において測定領域各点の前後方向の変位を一括測定するように構成されている。また、上記特開２０１７－２１９３１８号公報に記載の欠陥検査装置は、弾性波の各位相においてレーザ光源によるストロボ照明の位相をシフトさせて、少なくとも３つの異なる位相シフト量において、レーザ干渉法を用いて測定領域各点の前後方向の変位を測定する。そして、測定された変位に基づいて測定領域各点の振動状態（振幅および位相）を測定する。測定された測定領域各点の振動状態（振幅および位相）に基づいて、振動による変位の相違を画像の明暗の相違で表した画像を作成し、作成された画像を検査者が目視で確認することにより、振動状態の不連続部分を欠陥として検出する構成が開示されている。ここで、レーザ干渉法とは、レーザ光源からレーザ光を照射し、測定領域の各点において反射されたレーザ光と、同じレーザ光源から照射されたのち異なる光路を経た参照レーザ光とを干渉させ、その干渉光の強度を測定することによって測定領域の各点の変位を検出する方法である。レーザ干渉法には、参照レーザ光として、レーザ光源から照射されたレーザ光を分岐させて用いる方法や、測定領域の異なる点または領域から反射されたレーザ光を用いる方法がある。
特開２０１７－２１９３１８号公報
しかしながら、上記特開２０１７－２１９３１８号公報に記載の欠陥検査装置のように、レーザ干渉法を用いて測定領域各点の前後方向（測定領域各点の面外方向）の変位を測定する場合には、測定領域の各点における変位を測定するために、干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させることによって少なくとも３つの異なる位相差において干渉させたレーザ光を測定する。そして、弾性波の１つの位相において変位を測定するために少なくとも３つの異なる位相差において干渉させたレーザ光を測定するため、弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相の各々において変位を測定する場合には、レーザ光の位相差を変化させながら少なくとも９回の測定を行う必要がある。このため、レーザ光の位相差を変化させながら少なくとも９回の測定を行うので、欠陥検査を行うために時間を要する。そのため、レーザ干渉法に基づいて欠陥検査を行う際の検査に要する時間を短縮化することが可能な欠陥検査装置および欠陥検査方法の開発が望まれている。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、測定領域において反射されたレーザ光を干渉させた干渉光に基づいて欠陥検査を行う際の検査に要する時間を短縮化することが可能な欠陥検査装置および欠陥検査方法を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における欠陥検査装置は、検査対象の測定領域に弾性波を励起する励振部と、測定領域にレーザ光を照射する照射部と、測定領域において反射されたレーザ光をレーザ干渉法により干渉させる干渉部と、干渉されたレーザ光を撮像する撮像部と、励振部の制御と、撮像部による干渉されたレーザ光の撮像の制御とを行う制御部と、を備え、制御部は、弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相の各々において撮像部によって撮像された少なくとも３つの撮像画像における画素値と、撮像画像とは別個の基準画像の画素値との差分値または差分値の絶対値を、波形を表す関数である近似関数に対応するように近似を行うことによって、撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を取得するように構成されている。
この発明の第２の局面における欠陥検査方法は、検査対象の測定領域に弾性波を励起するステップと、測定領域にレーザ光を照射するステップと、測定領域において反射されたレーザ光をレーザ干渉法により干渉させるステップと、干渉されたレーザ光を撮像するステップと、弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相の各々において撮像された少なくとも３つの撮像画像における画素値と、撮像画像とは別個の基準画像の画素値との差分値または差分値の絶対値を、波形を表す前記関数である前記近似関数に対応するように近似を行うことによって、撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を取得するステップと、を備える。
上記第１の局面における欠陥検査装置、および、上記第２の局面における欠陥検査方法では、弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相の各々において撮像部によって撮像された少なくとも３つの撮像画像における画素値と、撮像画像とは別個の基準画像の画素値との差分値または差分値の絶対値に対して近似を行うことによって、撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を取得する。これにより、撮像画像の画素値に基づいて欠陥検査用の近似値を取得するため、測定領域において反射されたレーザ光を干渉させた干渉光に基づいて欠陥検査を行う場合においても、測定領域の面外方向の変位を測定することなく欠陥検査を行うことができる。すなわち、測定領域の変位を測定することなく、測定領域に励起されている弾性波の状態を近似的に検出することによって欠陥検査を行うことができる。そのため、干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させることなく近似的に検出された弾性波の状態に基づいて欠陥検査を行うことができるため、弾性波の１つの位相においてレーザ光の位相差を変化させながら複数回の測定を行う必要がなくなる。すなわち、弾性波の位相ごとに干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させながら複数回（少なくとも９回）の測定を行うことに比べて、少ない回数（少なくとも３回）の測定によって欠陥検査を行うことができる。その結果、測定領域において反射されたレーザ光を干渉させた干渉光に基づいて欠陥検査を行う際の検査に要する時間を短縮化することができる。
第１実施形態による欠陥検査装置の構成を説明するための図である。 第１実施形態による撮像画像を撮像するタイミングについて説明するための図である。 第１実施形態による近似値画像を説明するための図である。 第１実施形態による欠陥検査方法について説明するための図（フローチャート）である。 第２実施形態による欠陥検査装置の構成を説明するための図である。 第２実施形態による第２検出制御によって生成される表層検査用画像について説明するための図である。 第２実施形態による第１検出制御と第２検出制御との選択のための表示部の表示を説明するための図である。 第２実施形態による近似値画像が表示されている状態における第２検出制御を開始するための表示について説明するための図である。 第２実施形態による表層検査用画像の表示について説明するための図である。 第２実施形態による欠陥検査方法について説明するための図（フローチャート）である。 第３実施形態による欠陥検査装置の構成を説明するための図である。 第３実施形態による第１検出制御と第２検出制御とを説明するための図である。 第３実施形態による表示部の表示について説明するための図である。 第３実施形態による近似値画像および表層検査用画像の表示について説明するための図である。 第３実施形態による第１検出制御と第２検出制御とを並行して行う制御処理について説明するための図（フローチャート）である。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
（欠陥検査装置の全体構成）
図１～図３を参照して、第１実施形態による欠陥検査装置１００について説明する。
第１実施形態による欠陥検査装置１００は、図１に示すように、振動子１と、照射部２と、スペックル・シェアリング干渉計３と、制御部４と、信号発生器５と、表示部６と、を備える。なお、振動子１は、請求の範囲の「励振部」の一例であり、スペックル・シェアリング干渉計３は、請求の範囲の「干渉部」の一例である。
振動子１および照射部２は、信号発生器５にケーブルを介して接続されている。
振動子１は、検査対象Ｐの測定領域Ｐａに弾性波を励起する。具体的には、振動子１は、検査対象Ｐに接触するように配置され、信号発生器５からの交流信号を機械的振動に変換し、測定領域Ｐａに弾性波を励起する。
照射部２は、検査対象Ｐの測定領域Ｐａにレーザ光を照射する。照射部２は、図示しないレーザ光源を含んでいる。レーザ光源から照射されたレーザ光は、照明光レンズ２１によって検査対象Ｐの表面の測定領域Ｐａ全体に拡げてられて照射される。また、照射部２は、信号発生器５からの電気信号に基づいて、所定のタイミングにおいてレーザ光を照射する。つまり、照射部２は、振動子１による弾性波に対応して、レーザ光を検査対象Ｐに照射する。レーザ光源は、たとえば、レーザダイオードであり、波長が７８５ｎｍのレーザ光（近赤外光）を照射する。
スペックル・シェアリング干渉計３は、測定領域Ｐａにおいて反射されたレーザ光をレーザ干渉法により干渉させるように構成されている。スペックル・シェアリング干渉計３は、振動子１により励振された測定領域Ｐａの互いに異なる２点において反射されたレーザ光をレーザ干渉法により干渉させる。また、スペックル・シェアリング干渉計３は、ビームスプリッタ３１、第１反射鏡３２ａ、第２反射鏡３２ｂ、集光レンズ３３、および、イメージセンサ３４を含む。なお、イメージセンサ３４は、請求の範囲の「撮像部」の一例である。
ビームスプリッタ３１は、ハーフミラーを含む。ビームスプリッタ３１は、検査対象Ｐの測定領域Ｐａにおいて反射されたレーザ光が入射する位置に配置されている。また、ビームスプリッタ３１は、入射したレーザ光を、図１中の直線Ｓ１で示す光路のように、第１反射鏡３２ａ側に反射させるとともに、図１中の破線Ｓ２で示す光路のように、第２反射鏡３２ｂ側に透過させる。また、ビームスプリッタ３１は、図１中の直線Ｓ１で示す光路のように、第１反射鏡３２ａにより反射されて入射するレーザ光をイメージセンサ３４側に透過させるとともに、図１中の破線Ｓ２で示すように、第２反射鏡３２ｂによって反射されたレーザ光をイメージセンサ３４側に反射させる。
第１反射鏡３２ａは、ビームスプリッタ３１によって反射されたレーザ光の光路上において、ビームスプリッタ３１の反射面に対して、４５度の角度となるように配置されている。第１反射鏡３２ａは、ビームスプリッタ３１により反射されたレーザ光をビームスプリッタ３１側に反射させる。
第２反射鏡３２ｂは、ビームスプリッタ３１を透過するレーザ光の光路上において、ビームスプリッタ３１の反射面に対して、４５度の角度からわずかに傾斜した角度になるように配置されている。第２反射鏡３２ｂは、ビームスプリッタ３１を透過して入射してくるレーザ光をビームスプリッタ３１側に反射させる。
集光レンズ３３は、ビームスプリッタ３１とイメージセンサ３４の間に配置され、ビームスプリッタ３１を透過したレーザ光（図１中の直線Ｓ１）とビームスプリッタ３１で反射されたレーザ光（図１中の破線Ｓ２）とを集光させる。
イメージセンサ３４は、干渉されたレーザ光を撮像する。イメージセンサ３４は、検出素子を多数有し、ビームスプリッタ３１において反射された後に第１反射鏡３２ａで反射されてビームスプリッタ３１を透過するレーザ光（図１中の直線Ｓ１）と、ビームスプリッタ３１を透過した後に第２反射鏡３２ｂで反射されてビームスプリッタ３１で反射されるレーザ光（図１中の破線Ｓ２）と、の光路上に配置される。イメージセンサ３４は、たとえば、ＣＭＯＳイメージセンサ、または、ＣＣＤイメージセンサなどを含む。
スペックル・シェアリング干渉計３では、たとえば、測定領域Ｐａの表面上の位置Ｐａ１および第１反射鏡３２ａで反射されるレーザ光（図１中の直線Ｓ１）と、測定領域Ｐａの表面上の位置Ｐａ２および第２反射鏡３２ｂで反射されるレーザ光（図１中の破線Ｓ２）とが、互いに干渉し、イメージセンサ３４の同一箇所に入射する（同一素子において検出される）。位置Ｐａ１および位置Ｐａ２は、微小距離分だけ互いに離間した位置である。測定領域Ｐａの各々の領域における、互いに異なる位置から反射されたレーザ光は、スペックル・シェアリング干渉計３により導光されて、それぞれ、イメージセンサ３４に入射する。
制御部４は、欠陥検査装置１００の各部の制御を行う。制御部４は、振動子１の制御と、イメージセンサ３４による干渉されたレーザ光の撮像の制御とを行う。制御部４は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含むコンピュータである。なお、制御部４の制御についての詳細は後述する。
表示部６は、制御部４によって生成された検査対象Ｐの測定領域Ｐａに励起される弾性波の振動状態を表す画像を表示する。表示部６は、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどを含む。
検査対象Ｐは、鋼板に塗膜が塗装された塗装鋼板である。不良部位Ｑは、測定領域Ｐａのうち内部（表層・表面）に発生している不良部位であり、亀裂や剥離などを含む。また、不良部位Ｒは、測定領域Ｐａのうち外表面に発生している不良部位であり、外表面に付着している汚れや付着物、微小な凹凸などである。
（制御部による制御について）
制御部４は、信号発生器５を制御することによって、振動子１の振動を制御する。すなわち、制御部４は、信号発生器５を制御することによって、検査対象Ｐの測定領域Ｐａに励起される弾性波の周波数および位相を制御する。そして、制御部４は、同様に、信号発生器５を制御することによって、照射部２の動作を制御する。すなわち、制御部４は、信号発生器５を制御することによって、照射部２によるレーザ光の照射のタイミングを制御する。制御部４は、振動子１によって励起された弾性波の位相と照射部２によるレーザ光を照射するタイミングとを制御することによって、所定の弾性波の位相において、検査対象Ｐの測定領域Ｐａにレーザ光を照射部２に照射させる。
そして、制御部４は、検査対象Ｐの測定領域Ｐａにおいて反射したレーザ光がスペックル・シェアリング干渉計３によって干渉された光をイメージセンサ３４によって撮像する。すなわち、測定領域Ｐａの各点において反射されたレーザ光を干渉させた光がイメージセンサ３４の検出素子の各々によって検出される。制御部４は、イメージセンサ３４の検出素子の各々によって検出された干渉されたレーザ光の強度信号に基づいて、複数の撮像画像Ａを生成する。
制御部４は、撮像画像Ａに含まれる画素の各々の画素値に基づいて、測定領域Ｐａに励起されている弾性波の振動の状態を取得する。ここで、撮像画像Ａにおける画素値とは、イメージセンサ３４に含まれる複数の検出素子が検出した干渉されたレーザ光の強度を示す値である。具体的には、撮像画像Ａにおける画素値とは、撮像画像Ａに含まれる画素の各々の輝度値を示す。制御部４は、撮像画像Ａにおける画素値に基づいて、弾性波の振動の状態を表す画像を生成する。
具体的には、第１実施形態では、制御部４は、弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相の各々においてイメージセンサ３４によって撮像された少なくとも３つの撮像画像Ａにおける輝度値Ｉと、撮像画像Ａとは別個の基準画像Ａａｖｅの輝度値Ｉａｖｅとの差分値の絶対値Ｉαに対して近似を行うことによって、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を取得するように構成されている。なお、輝度値Ｉおよび輝度値Ｉａｖｅは、請求の範囲における「画素値」の一例である。また、振幅Ｄは、請求の範囲における「近似値」の一例である。
たとえば、制御部４は、各検出素子からの検出信号を下記の手順によって処理を行い、弾性波の振動の状態を近似的に表す画像（振動状態の空間分布画像）である近似値画像Ｆ（図３参照）を生成する。
制御部４は、図２に示すように、弾性波の周期Ｔに基づいて、弾性波の位相がＴ／８ずつ異なるタイミングｊ（ｊ＝０～３）における４つの撮像画像Ａｊ（Ａ０～Ａ３）を取得する。そして、取得した４つの異なる弾性波の位相における撮像画像Ａｊ（Ａ０～Ａ３）の各々の輝度値Ｉｊ（Ｉ０～Ｉ３）から、式（１）により差画像Ｂｊ（Ｂ０～Ｂ３）を取得する。
Ｉαｊ＝｜（Ｉｊ－Ｉａｖｅ）／Ｉａｖｅ｜ （ｊ＝０～３）・・・（１）
なお、Ｉα（Ｉαｊ）は、差画像Ｂｊの各々の輝度値を示す。また、Ｉａｖｅは４つの撮像画像Ａｊ（Ａ０～Ａ３）の平均の画像である基準画像Ａａｖｅにおける輝度値Ｉａｖｅを示す。そして、輝度値Ｉａｖｅは、式（２）に示すように輝度値Ｉｊ（Ｉ０～Ｉ３）を加算平均することによって取得される。
Figure 0007396374000001
 すなわち、Ｉα（Ｉαｊ）は、撮像画像Ａにおける輝度値Ｉと、撮像画像Ａとは別個の基準画像Ａａｖｅの輝度値Ｉａｖｅとの差分値の絶対値である。
そして、制御部４は、取得された４つの差画像Ｂｊの輝度値（Ｉαｊ）に対して、波形を表す関数である近似関数に対応するように近似を行う。たとえば、制御部４は、弾性波の周期Ｔの半分の周期の正弦波を表す関数を近似関数として、最小二乗法により正弦波近似を行うことによって、式（３）における近似係数としてＤ、θ、Ｃを取得する。
Ｉαｊ＝Ｄｃｏｓ（θ＋ｊπ／２）＝Ｅｅｘｐ（ｊπ／２）＋Ｃ・・・（３）
ただし、Ｅは、複素振幅であり、式（４）のように表される。
Ｅ＝Ｄｅｘｐ（ｉθ）＝（Ｉα０－Ｉα２）＋ｉ（Ｉα３－Ｉα１）・・・（４）
なお、ｉは虚数単位を示す。ここで、複素振幅Ｅは、振動状態を表す画像を出力するための画像情報（複素振幅の二次元空間情報）である。制御部４は、式（４）によって取得された複素振幅Ｅに基づいて、式（３）から定数項Ｃを除いた近似式によって振幅Ｄを取得する。振幅Ｄは、撮像画像Ａｊ（Ａ０～Ａ３）の各々の輝度値Ｉｊ（Ｉ０～Ｉ３）の変化量に対応する欠陥検査用の近似値である。なお、上記過程において、ノイズ除去のため複素振幅Ｅについて適宜空間フィルタが適用されてもよい。また、レーザ光を照射するタイミングｊのステップ（上記例ではＴ／８）はこれに限らない。この場合、計算式は上記式（１）～式（４）とは異なる式になる。また、取得された撮像画像Ａｊ（Ａ０～Ａ３）に対して、予めダウンサンプリングを行うことによって。画像サイズを縮小して（画素値の個数を減らした状態で）、上記の処理を行うようにしてもよい。
そして、制御部４は、図３に示すように、撮像画像Ａの各々の画素に対して、上記の処理を行うことによって、撮像画像Ａの画素の各々における輝度値Ｉの変化量の分布の様子を近似的に示した近似値画像Ｆを生成する。近似値画像Ｆは、撮像画像Ａの各々の画素において、取得された欠陥検査用の近似値である振幅Ｄに基づいて生成される。具体的には、制御部４は、振幅Ｄの大小を色の違い（値が大きいものは赤、値が小さいものは青）によって表すことによって、撮像画像Ａの画素の各々における振幅Ｄの大小を視覚的に認識可能なように示した近似値画像Ｆを生成する。たとえば、図３の近似値画像Ｆにおいて、領域Ｆａは比較的振幅Ｄが小さい部分である。また、領域Ｆｂは、比較的振幅Ｄが大きい部分であり、欠陥（不良部位Ｑ）の位置を近似的に示す部分である。
このように、制御部４は、上記の処理によって、干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させずに、撮像画像Ａにおける画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値である振幅Ｄを視覚的に表示した画像である近似値画像Ｆを生成する。そして、制御部４は、振幅Ｄの値が大きい領域を検査対象Ｐの内部に発生している不良部位Ｑとして視覚的に認識可能なように、近似値画像Ｆを表示部６に表示する。
（第１実施形態による欠陥検査方法について）
次に、図４を参照して、本実施形態による欠陥検査装置１００を用いた欠陥検査方法について説明する。
まず、ステップ１０１において、振動子１によって、検査対象Ｐの測定領域Ｐａに弾性波が励起される。
次に、ステップ１０２において、照射部２によって、測定領域Ｐａにレーザ光が照射される。
次に、ステップ１０３において、イメージセンサ３４によって、干渉されたレーザ光が弾性波の異なる４つの位相において撮像され、４つの撮像画像Ａ０～Ａ３が生成される。
次に、ステップ１０４において、撮像された４つの撮像画像Ａ０～Ａ３の輝度値Ｉ０～Ｉ３に基づいて、近似値画像Ｆが生成される。
次に、ステップ１０５において、振動子１の振動が停止され、ステップ１０４において作成された弾性波の振動状態を表す画像である近似値画像Ｆが表示部６に表示される。
［第１実施形態による欠陥検査装置の効果］
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第１実施形態の欠陥検査装置１００では、上記のように、弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相の各々においてイメージセンサ３４（撮像部）によって撮像された少なくとも３つの撮像画像Ａにおける輝度値Ｉ（画素値）と、撮像画像Ａとは別個の基準画像Ａａｖｅの輝度値Ｉａｖｅ（画素値）との差分値または差分値の絶対値Ｉαに対して近似を行うことによって、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を取得する。これにより、撮像画像Ａの輝度値Ｉに基づいて欠陥検査用の振幅Ｄを取得するため、測定領域Ｐａにおいて反射されたレーザ光を干渉させた干渉光に基づいて欠陥検査を行う場合においても、測定領域Ｐａの面外方向の変位を測定することなく欠陥検査を行うことができる。すなわち、測定領域Ｐａの変位を測定することなく、測定領域Ｐａに励起されている弾性波の状態を近似的に検出することによって欠陥検査を行うことができる。そのため、干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させることなく近似的に検出された弾性波の状態に基づいて欠陥検査を行うことができるため、弾性波の１つの位相においてレーザ光の位相差を変化させながら複数回の測定を行う必要がなくなる。すなわち、弾性波の位相ごとに干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させながら複数回（少なくとも９回）の測定を行うことに比べて、少ない回数（少なくとも３回）の測定によって欠陥検査を行うことができる。その結果、測定領域Ｐａにおいて反射されたレーザ光を干渉させた干渉光に基づいて欠陥検査を行う際の検査に要する時間を短縮化することができる。
また、第１実施形態では、以下のように構成したことによって、更なる効果が得られる。
すなわち、第１実施形態では、上記のように、スペックル・シェアリング干渉計３（干渉部）は、測定領域Ｐａの互いに異なる位置において反射されたレーザ光をレーザ干渉法により干渉させるように構成されており、制御部４は、干渉させる２つのレーザ光の位相差は変化させずに、少なくとも３つの撮像画像Ａにおける輝度値Ｉ（画素値）と、撮像画像Ａとは別個の基準画像Ａａｖｅの輝度値Ｉａｖｅ（画素値）との差分値または差分値の絶対値Ｉαに対して近似を行うことによって、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を取得するように構成されている。このように構成すれば、干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させることなく、欠陥検査を行うために近似的に検出された弾性波の状態を取得することができる。そのため、レーザ光の位相差を変化させるための構成を備える必要がない分、部品点数の増加および装置構成の複雑化を抑制することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、制御部４は、少なくとも３つの撮像画像Ａにおける輝度値Ｉ（画素値）と、撮像画像Ａとは別個の基準画像Ａａｖｅの輝度値Ｉａｖｅ（画素値）との差分値または差分値の絶対値Ｉαを、波形を表す関数である近似関数に対応するように近似を行うことによって、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を取得するように構成されている。このように構成すれば、波形を表す関数である近似関数に対応するように近似を行うことによって、波形である弾性波の状態を近似的に取得することができる。そのため、波形を表す関数以外の近似関数を用いる場合に比べて、近似を行った際の誤差を少なくすることができる。その結果、弾性波の状態を精度よく近似することができるので、欠陥を検出する際の精度を向上させることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、近似関数は、弾性波の周期の半分の周期の波形を表す関数であり、制御部４は、少なくとも３つの撮像画像Ａにおける輝度値Ｉ（画素値）と、撮像画像Ａとは別個の基準画像Ａａｖｅの輝度値Ｉａｖｅ（画素値）との差分値の絶対値Ｉαを、弾性波の周期の半分の周期の波形を表す関数に対応するように近似することによって、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を取得するように構成されている。ここで、弾性波の状態を近似的に表すために、少なくとも３つの撮像画像Ａにおける輝度値Ｉと、撮像画像Ａとは別個の基準画像Ａａｖｅの輝度値Ｉａｖｅとの差分値に対して近似を行う場合、差分値の絶対値Ｉαを取得するとともに、取得された差分値の絶対値Ｉαに対して、波形を表す関数に対応するように近似を行う。ここで、波形を表す関数の絶対値を取得した場合には、絶対値を表す関数は、波形を表す関数の半分の周期の周期関数で表すことができる。そのため、取得された差分値の絶対値Ｉαは、弾性波の周期の半分の周期の周期関数として表すことができる。この点を考慮して、第１実施形態のように、取得された差分値の絶対値Ｉαに対して、弾性波の周期の半分の周期の波形を表す関数に対応するように近似することによって、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を取得するように構成すれば、弾性波の状態をより精度よく近似的に表すことができる。
また、第１実施形態では、上記のように、近似関数は、正弦波を表す関数であり、制御部４は、少なくとも３つの撮像画像Ａにおける輝度値Ｉ（画素値）と、撮像画像Ａとは別個の基準画像Ａａｖｅの輝度値Ｉａｖｅ（画素値）との差分値または差分値の絶対値Ｉαを、正弦波を表す関数に対応するように近似することによって、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を取得するように構成されている。このように構成すれば、近似関数として正弦波を表す関数を用いることによって、少なくとも３つの撮像画像Ａにおける輝度値Ｉと、撮像画像Ａとは別個の基準画像Ａａｖｅの輝度値Ｉａｖｅとの差分値または差分値の絶対値Ｉαを、正弦関数（余弦関数）を用いて近似的に表すことができる。そのため、周期的に変化する弾性波の状態に伴って変化する差分値または差分値の絶対値Ｉαを周期的な関数である正弦関数（余弦関数）として近似することによって、差分値または差分値の絶対値Ｉαの変化の大きさを正弦波の振幅として近似的に表すことができる。これにより、近似的に表された正弦波の振幅に基づいて、測定領域Ｐａに励起された弾性波の状態を示すことができる。その結果、差分値または差分値の絶対値Ｉαを正弦波に近似することによって弾性波の状態を取得することができるため、差分値または差分値の絶対値Ｉαから容易に弾性波の状態を表すことができる。
また、第１実施形態では、上記のように、基準画像Ａａｖｅは、少なくとも３つの撮像画像Ａの平均の画像であり、制御部４は、少なくとも３つの撮像画像Ａにおける輝度値Ｉ（画素値）と、少なくとも３つの撮像画像Ａの平均の画像の輝度値Ｉａｖｅ（画素値）との差分値または差分値の絶対値Ｉαに基づいて、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を取得するように構成されている。このように構成すれば、少なくとも３つの撮像画像Ａにおける輝度値Ｉと基準画像Ａａｖｅの輝度値Ｉａｖｅとの差分値または差分値の絶対値Ｉαを取得する際に、少なくとも３つの撮像画像Ａの平均の画像を基準画像Ａａｖｅとすることができる。その結果、基準画像Ａａｖｅを取得するために、撮像された少なくとも３つの撮像画像Ａとは別個に新たな画像を撮像する必要がないので、基準画像Ａａｖｅを取得するための手間が増大することを抑制するとともに、欠陥検査を行う際の検査に要する時間を短縮化することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、撮像画像Ａの輝度値Ｉ（画素値）の変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を示す近似値画像Ｆを生成するように構成されている。このように構成すれば、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する振幅Ｄについて、視覚的に認識することができる。そのため、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する振幅Ｄの様子から、測定領域Ｐａに励起された弾性波の近似的な状態を視覚的に認識することができる。その結果、検査対象Ｐの測定領域Ｐａにおける欠陥（不良部位Ｑ）を容易に認識することができる。
［第１実施形態による欠陥検査方法の効果］
第１実施形態の欠陥検査方法では、以下のような効果を得ることができる。
第１実施形態の欠陥検査では、上記のように構成することにより、弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相の各々においてイメージセンサ３４（撮像部）によって撮像された少なくとも３つの撮像画像Ａにおける輝度値Ｉ（画素値）と、撮像画像Ａとは別個の基準画像Ａａｖｅの輝度値Ｉａｖｅ（画素値）との差分値または差分値の絶対値Ｉαに対して近似を行うことによって、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を取得する。これにより、撮像画像Ａの輝度値Ｉに基づいて欠陥検査用の振幅Ｄを取得するため、測定領域Ｐａにおいて反射されたレーザ光を干渉させた干渉光に基づいて欠陥検査を行う場合においても、測定領域Ｐａの面外方向の変位を測定することなく欠陥検査を行うことができる。すなわち、測定領域Ｐａの変位を測定することなく、測定領域Ｐａに励起されている弾性波の状態を近似的に検出することによって欠陥検査を行うことができる。そのため、干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させることなく近似的に検出された弾性波の状態に基づいて欠陥検査を行うことができるため、弾性波の１つの位相においてレーザ光の位相差を変化させながら複数回の測定を行う必要がなくなる。すなわち、弾性波の位相ごとに干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させながら複数回（少なくとも９回）の測定を行うことに比べて、少ない回数（少なくとも３回）の測定によって欠陥検査を行うことができる。その結果、測定領域Ｐａおいて反射されたレーザ光を干渉させた干渉光に基づいて欠陥検査を行う際の検査に要する時間を短縮化することができる。
［第２実施形態］
次に、図５～図９を参照して、本発明の第２実施形態による欠陥検査装置２００の構成について説明する。この第２実施形態では、干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させずに測定領域Ｐａに励起された弾性波の振動の状態を取得するように構成されていた第１実施形態と異なり、第１実施形態と同様に干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させずに振動の状態を取得する第１検出制御と、干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させながら測定領域Ｐａの表面変位を測定する第２検出制御とを、切り替える制御を行うように構成されている。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
第２実施形態による欠陥検査装置２００は、図５に示すように、スペックル・シェアリング干渉計２０３と、制御部２０４と、操作部２０７とを含む。
スペックル・シェアリング干渉計２０３は、第１実施形態と同様に、振動子１により励振された測定領域Ｐａの互いに異なる２点において反射されたレーザ光を干渉させる。また、第２実施形態では、スペックル・シェアリング干渉計２０３は、位相シフタ２３５を含む。
位相シフタ２３５は、ビームスプリッタ３１と第１反射鏡３２ａとの間に配置され、制御部２０４の制御により、透過するレーザ光（図５の直線Ｓ１）の位相を変化（シフト）させる。すなわち、位相シフタ２３５は、干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させる。
操作部２０７は、検査対象Ｐの測定領域Ｐａに対して欠陥検査を行う際に、第１検出制御によって欠陥検査を行うことと、第２検出制御によって欠陥検査を行うこととを選択する入力操作を受け付ける。また、操作部２０７は、第１検出制御と第２検出制御とを切り替えるための入力操作を受け付ける。操作部２０７は、たとえば、キーボードおよびマウスなどのポインティングデバイスである。
制御部２０４は、第１実施形態による制御部４と同様に、欠陥検査装置２００の各部の制御を行う。また、第２実施形態では、制御部２０４は、第１実施形態と同様に、干渉させる２つのレーザ光の位相差は変化させずに、弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相においてイメージセンサ３４によって撮像された少なくとも３つの撮像画像Ａにおける輝度値Ｉに基づいて、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を取得する第１検出制御と、第１実施形態とは異なり、位相シフタ２３５によって干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させながらイメージセンサ３４によって撮像された干渉されたレーザ光の強度パターンに基づいて測定領域Ｐａの変位を測定する第２検出制御と、の２つの制御を切り替える制御を行うように構成されている。
（第１検出制御）
制御部２０４は、第１検出制御において、第１実施形態と同様の処理を行うことによって、近似値画像Ｆを生成する。すなわち、位相シフタ２３５によるレーザ光の位相シフトを行わず、干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させずに、弾性波の位相をＴ／８ずつずらしたタイミングｊ（ｊ＝０～３）において撮像された撮像画像Ａ０～Ａ３に基づいて、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する欠陥検査用の近似値である振幅Ｄの分布を表した近似値画像Ｆを表示部６に表示させる制御を行う。
（第２検出制御について）
制御部２０４は、第２検出制御において、スペックル・シェアリング干渉計２０３内に配置された位相シフタ２３５を、図示しないアクチュエータによって稼働させ、透過するレーザ光の位相を変化させる。これにより、点Ｐａ１において反射されたレーザ光と点Ｐａ２において反射されたレーザ光の位相差が変化する。これら２つのレーザ光が干渉した干渉光の強度をイメージセンサ３４の各検出素子は検出する。
制御部２０４は、第２検出制御において、信号発生器５を介して、振動子１の振動と照射部２によって照射されるレーザ光の照射のタイミングとを制御し、位相シフト量を変化させながら、撮像画像Ａを生成する。制御部２０４は、位相シフト量をλ／４ずつ変化させ、各位相シフト量（０、λ／４、λ／２、３λ／４）において、弾性波の位相がＴ／８ずつ異なるタイミングｋ（ｋ＝０～７）分の３２枚の画像と各位相シフト量（０、λ／４、λ／２、３λ／４）前後の５枚の消灯時の画像との合計３７枚の画像を撮影する。なお、λは、レーザ光の波長である。また、Ｔは、測定領域Ｐａに励起される弾性波の周期である。
制御部２０４は、第２検出制御において、イメージセンサ３４の検出素子の各々において検出された検出信号を下記の手順によって処理し、振動の状態を表す画像（振動状態の空間分布画像）である表層検査用画像Ｇを生成する。
制御部２０４は、第２検出制御において、弾性波の位相のタイミングｋ（ｋ＝０～７）が同じで、レーザ光の位相シフト量がλ／４ずつ異なる４枚の撮像画像Ａｋ（Ａｋ０～Ａｋ３）の輝度値Ｉｋ０～Ｉｋ３から、式（５）により、光位相（位相シフト量ゼロの時の、２光路間の位相差）Φｋを求める。
Φｋ＝－ａｒｃｔａｎ｛（Ｉｋ３－Ｉｋ１）／（Ｉｋ２－Ｉｋ０）｝・・・（５）
また、制御部２０４は、光位相Φｋに対して、最小二乗法により正弦波近似を行い、式（６）における近似係数Ｘ、φ、Ｚを求める。
Φｋ＝Ｘｃｏｓ（φ＋ｋπ／４）＋Ｚ＝Ｙｅｘｐ（ｋπ／４）＋Ｚ・・・（６）
ただし、Ｙは、複素振幅であり、式（７）のように、表される。
Ｙ＝Ｘｅｘｐ（ｉφ）：複素振幅・・・（７）
また、制御部２０４は、式（６）から定数項Ｚを除いた近似式より、弾性波の振動の各位相時刻ξ（０≦ξ＜２π）における光位相変化を表示する動画像（３０～６０フレーム）として表層検査用画像Ｇを生成する。なお、上記過程において、ノイズ除去のため複素振幅Ｙについて適宜空間フィルタが適用される。また、位相シフト量やレーザ光を照射するタイミングのステップはこれに限らない。この場合、計算式は上記式（５）～式（７）と異なる式になる。
制御部２０４は、第２検出制御において、図６に示すように、振動状態の不連続領域Ｇａを検査対象Ｐの内部に発生している不良部位Ｑとして視覚的に認識可能なように、表層検査用画像Ｇを表示部６に表示する。ここで、検査対象Ｐ自体の形状が凹凸などを含む場合、平面部と凹凸部の境界でも、振動状態の不連続が発生する場合がある。そのため、制御部２０４を、それらを欠陥として検出しないように検査対象Ｐの形状情報に基づいて、内部に発生している不良部位Ｑを検出するように構成してもよい。
（第１検出制御と第２検出制御を切り替える制御について）
制御部２０４は、操作部２０７による入力操作に基づいて、第１検出制御によって近似値画像Ｆを生成する制御と、第２検出制御によって表層検査用画像Ｇを生成する制御とのいずれかの制御を行う。たとえば、図７に示すように、制御部２０４は、第１検出制御と第２検出制御とのいずれの制御によって、検査対象Ｐに対して欠陥検査を行うかの選択を受け付けるための表示を表示部６に表示する。そして、制御部２０４は、操作部２０７による入力操作に基づいて、第１検出制御と第２検出制御とのいずれかの制御によって、欠陥検査を行う。
また、制御部２０４は、操作部２０７に対する入力操作に基づいて、第１検出制御と第２検出制御とを切り替える制御を行う。たとえば、図８に示すように、制御部２０４は、第１検出制御によって取得された近似値画像Ｆを表示部６に表示している状態において、操作部２０７に対する入力操作に基づいて、第２検出制御を開始するように構成されている。そして、図９に示すように、第２検出制御によって、生成された表層検査用画像Ｇを表示部６に表示する。
また、制御部２０４は、操作部２０７に対する入力操作に基づいて、近似値画像Ｆおよび表層検査用画像Ｇの表示を終了する。
なお、第２実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
（第２実施形態による欠陥検査方法について）
次に、図１０を参照して、本実施形態による欠陥検査装置２００を用いた欠陥検査方法について説明する。なお、第１実施形態と同様の方法（制御処理）については同一のステップ番号を付して説明を省略する。
まず、ステップ４０１において、第１検出制御と第２検出制御とのいずれの制御によって、検査対象Ｐに対して欠陥検査を行うかの選択を受け付けるための表示が表示部６に表示される。
次に、ステップ４０２において、第１検出制御と第２検出制御とのいずれの制御によって欠陥検査を行うことを選択する入力操作を受け付けたか否かが判断される。第１検出制御によって欠陥検査を行うことを選択する入力操作を受け付けたと判断された場合は、ステップ４０３に進む。また、第２検出制御によって欠陥検査を行うことを選択する入力操作を受け付けたと判断された場合には、ステップ４０６に進む。
ステップ４０３では、第１検出制御によって、検査対象Ｐの測定領域Ｐａの欠陥検査が行われる。そして、第１検出制御によって、近似値画像Ｆが生成される。
次に、ステップ４０４において、第１検出制御によって生成された近似値画像Ｆが、表示部６に表示される。
次にステップ４０５において、第２検出制御によって欠陥検査を行うことと、表示を終了することと、のいずれかを行うための入力操作が受け付けられたかが判断される。第２検出制御によって欠陥検査を行うための入力操作が受け付けられたと判断された場合には、ステップ４０６に進む。また、表示を終了するための入力操作が受け付けられたと判断された場合には、欠陥検査装置２００による制御が終了される。
ステップ４０６では、第２検出制御によって、検査対象Ｐの測定領域Ｐａの欠陥検査が行われる。そして、第２検出制御によって、表層検査用画像Ｇが生成される。
次に、ステップ４０７において、第２検出制御によって生成された表層検査用画像Ｇが、表示部６に表示される。
次にステップ４０８において、表示を終了するための入力操作が受け付けられたかが判断される。表示を終了するための入力操作が受け付けられたと判断された場合には、欠陥検査装置２００による制御が終了される。
［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第２実施形態では、上記のように、スペックル・シェアリング干渉計２０３（干渉部）は、レーザ光の位相を変化させる位相シフタ２３５（光学部材）を含み、制御部２０４は、干渉させる２つのレーザ光の位相差は変化させずに、弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相においてイメージセンサ３４（撮像部）によって撮像された少なくとも３つの撮像画像Ａにおける輝度値Ｉ（画素値）に基づいて、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を取得する第１検出制御と、位相シフタ２３５によって干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させながらイメージセンサ３４によって撮像された干渉されたレーザ光の強度パターンに基づいて測定領域Ｐａの変位を測定する第２検出制御と、の２つの制御を切り替える制御を行うように構成されている。このように構成すれば、第１検出制御では、干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させずに、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を取得することができる。そのため、第２検出制御に比べて欠陥の検出に要する検査時間を短縮化することができる。また、第２検出制御では、干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させることによって測定領域Ｐａの変位を測定することができる。そのため、測定された変位に基づいて弾性波の各位相における振動の状態を検出することができるので、第１検出制御に比べて欠陥の検出精度を高くすることができる。そして、第２実施形態では、干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させずに、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を取得する第１検出制御と、干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させながら、測定領域Ｐａの変位を測定する第２検出制御と、を切り替える制御を行うように構成されている。このように構成すれば、検査時間と検出精度とを考慮に入れて第１検出制御と第２検出制御とを切り替えながら欠陥の検出作業を行うことができる。そのため、検査作業者の所望の制御を選択して行うことができるため、第１検出制御および第２検出制御のうちの一方の制御のみを行う場合に比べて、検査作業者に対する作業負担を軽減することができる。
また、第２実施形態では、上記のように、欠陥検査装置２００は、第１検出制御と第２検出制御とを切り替えるための入力操作を受け付ける操作部２０７をさらに備える。そして、制御部２０４は、第１検出制御によって撮像画像Ａの輝度値Ｉ（画素値）の変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を示す近似値画像Ｆを表示している状態において、操作部２０７に対する入力操作に基づいて、第２検出制御を開始するように構成されている。このように構成すれば、欠陥の検出に時間を要する第２検出制御を開始する前に、第１検出制御を行うことによって、測定領域Ｐａに励起されている弾性波の振動の状態を視覚的に認識することができる。そのため、第２検出制御を開始する前に、第１検出制御を行うことによって、弾性波の振動の状態（周波数および振幅）が、欠陥の検査を行うために適切であることを確認することができる。その結果、第１検出制御を行うことによって、第２検出制御に比べて短い期間において弾性波の振動の状態を確認することができるため、適切な弾性波の振動の状態であることを確認するために要する時間を短縮化することができる。
なお、第２実施形態によるその他の効果は、第１実施形態と同様である。
［第３実施形態］
次に、図１１～図１４を参照して、本発明の第３実施形態による欠陥検査装置３００の構成について説明する。この第３実施形態では、第１検出制御と第２検出制御とを切り替える制御を行うように構成されていた第２実施形態と異なり、第１検出制御と第２検出制御とを、並行して行うように構成されている。なお、上記第１および第２実施形態と同一の構成については、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
第３実施形態による欠陥検査装置３００は、図１１に示すように、制御部３０４を含む。
制御部３０４は、第２実施形態による制御部２０４と同様に、欠陥検査装置３００の各部の制御を行う。また、第３実施形態では、制御部３０４は、干渉させる２つのレーザ光の位相差は変化させずに、弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相においてイメージセンサ３４によって撮像された少なくとも３つの撮像画像Ａにおける輝度値Ｉに基づいて、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を取得する第１検出制御と、位相シフタ２３５によって干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させながらイメージセンサ３４によって撮像された干渉されたレーザ光の強度パターンに基づいて測定領域Ｐａの変位を測定する第２検出制御と、の２つの制御を並行して行うように構成されている。すなわち、制御部３０４は、近似値画像Ｆを表示部６に表示する第１検出制御と、表層検査用画像Ｇを表示部６に表示する第２検出制御とを並行して行うように構成されている。
具体的には、制御部３０４は、操作部２０７に対する入力操作に基づいて第１検出制御と第２検出制御とを並行して行う。制御部３０４は、図１２に示すように、第２検出制御によって、位相シフト量を変化させながら、撮像画像Ａを生成する。すなわち、第２実施形態による第２検出制御と同様に、位相シフト量をλ／４ずつ変化させ、各位相シフト量（０、λ／４、λ／２、３λ／４）において、弾性波の位相がＴ／８ずつ異なるタイミングｋ（ｋ＝０～７）分の３２枚の画像と各位相シフト量（０、λ／４、λ／２、３λ／４）前後の５枚の消灯時の画像との合計３７枚の画像を撮影する。また、制御部３０４は、第２検出制御と並行して、第１検出制御によって、４つの位相シフト量の各々において撮像された４つの撮像画像Ａを用いて近似値画像Ｆ（Ｆ１～Ｆ４）を生成する。すなわち、４つの位相シフト量の各々におけるタイミングｋ（ｋ＝０～４）において撮像された撮像画像Ａを用いて、近似値画像Ｆ（Ｆ１～Ｆ４）を生成する。そして、制御部３０４は、第２検出制御による制御処理と並行して、位相シフト量の各々において生成された近似値画像Ｆ（Ｆ１～Ｆ４）を表示部６に表示する。また、制御部３０４は、図１３に示すように、第２検出制御によって撮像画像Ａが撮像されるごとに、撮像された撮像画像Ａを表示部６に表示する。
また、制御部３０４は、図１４に示すように、第２検出制御によって生成された表層検査用画像Ｇと、第１検出制御によって生成された近似値画像Ｆとを、表示部６に表示する。
なお、第３実施形態のその他の構成は、第２実施形態と同様である。
（第１検出制御と第２検出制御とを並行して行う制御処理）
次に、図１５を参照して、第３実施形態の欠陥検査装置３００による第１検出制御と第２検出制御とを並行して行う制御処理をフローチャートに基づいて説明する。なお、第１検出制御と第２検出制御とを並行して行う制御処理は、制御部３０４により、行われる。
図１５に示すように、まず、ステップ５０１において、照射部２によるレーザ光の照射が行われずに（照射部２が消灯した状態で）、撮像画像ＡＡが撮像される。
次に、ステップ５０２において、位相シフタ２３５を稼働させずに（位相シフト量が０の状態で）、弾性波の位相がＴ／８ずつ異なるタイミングｋ（ｋ＝０～７）の各々において、レーザ光を照射することによって、撮像画像Ａ０～Ａ７が撮像される。
次に、ステップ５０３において、照射部２によるレーザ光の照射が行われずに（照射部２が消灯した状態で）、撮像画像Ａ８が撮像される。
次に、ステップ５０４において、撮像画像Ａ０～Ａ４に基づいて生成された近似値画像Ｆ１が表示部６に表示される。また、位相シフタ２３５によって位相を変化させ位相シフト量がλ／４の状態で、弾性波の位相がＴ／８ずつ異なるタイミングｋ（ｋ＝０～７）の各々において、レーザ光を照射することによって、撮像画像Ａ９～Ａ１６が撮像される。
次に、ステップ５０５において、照射部２によるレーザ光の照射が行われずに（照射部２が消灯した状態で）、撮像画像Ａ１７が撮像される。
次に、ステップ５０６において、撮像画像Ａ９～Ａ１２に基づいて生成された近似値画像Ｆ２が表示部６に表示される。また、位相シフタ２３５によって位相を変化させ位相シフト量がλ／２の状態で、弾性波の位相がＴ／８ずつ異なるタイミングｋ（ｋ＝０～７）の各々において、レーザ光を照射することによって、撮像画像Ａ１８～Ａ２５が撮像される。
次に、ステップ５０７において、照射部２によるレーザ光の照射が行われずに（照射部２が消灯した状態で）、撮像画像Ａ２６が撮像される。
次に、ステップ５０８において、撮像画像Ａ１８～Ａ２１に基づいて生成された近似値画像Ｆ３が表示部６に表示される。また、位相シフタ２３５によって位相を変化させ位相シフト量が３λ／４の状態で、弾性波の位相がＴ／８ずつ異なるタイミングｋ（ｋ＝０～７）の各々において、レーザ光を照射することによって、撮像画像Ａ２７～Ａ３４が撮像される。
次に、ステップ５０９において、照射部２によるレーザ光の照射が行われずに（照射部２が消灯した状態で）、撮像画像Ａ３５が撮像される。
次に、ステップ５１０において、撮像画像Ａ２７～Ａ３０に基づいて生成された近似値画像Ｆ４が表示部６に表示される。また、撮像画像ＡＡ、Ａ０～Ａ３５に基づいて、表層検査用画像Ｇが表示部６に表示される。
［第３実施形態の効果］
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第３実施形態では、上記のように、スペックル・シェアリング干渉計２０３（干渉部）は、レーザ光の位相を変化させる位相シフタ２３５（光学部材）を含み、制御部３０４は、干渉させる２つのレーザ光の位相差は変化させずに、弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相においてイメージセンサ３４（撮像部）によって撮像された少なくとも３つの撮像画像Ａにおける輝度値Ｉ（画素値）に基づいて、撮像画像Ａの輝度値Ｉの変化量に対応する欠陥検査用の振幅Ｄ（近似値）を取得する第１検出制御と、位相シフタ２３５によって干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させながらイメージセンサ３４によって撮像された干渉されたレーザ光の強度パターンに基づいて測定領域Ｐａの変位を測定する第２検出制御と、の２つの制御を並行して行うように構成されている。このように構成すれば、第２検出制御を行っている最中に、第１検出制御を行うことができる。そのため、撮像枚数が多く、制御に時間を要する第２検出制御を行っている最中に、第１検出制御を行うことによって、弾性波の状態を近似的に示した近似値画像Ｆを取得することができる。その結果、第２検出制御によって表層検査用画像Ｇが生成されるよりも前に、弾性波の状態を取得することができるので、より迅速に弾性波の状態を取得することができる。これにより、弾性波を励起するための振動子１の振動が適切であることを迅速に確認することができる。そのため、振動子１の振動が不適切であった場合においても、迅速に検査作業のやり直しを行うことができるため、検査作業に要する時間が増大することを抑制することができる。また、第２検出制御を行っている最中に取得した撮像画像Ａを用いることによって第１検出制御を行うことができる。そのため、第１検出制御と第２検出制御との両方の制御を行う場合においても、第１検出制御を行うために新たな撮像画像Ａを取得する必要がなくなる。その結果、第１検出制御と第２検出制御との両方の制御を行う場合に検査時間が増大することを抑制することができる。
なお、第３実施形態によるその他の効果は、第１および第２実施形態と同様である。
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
たとえば、上記第１～第３実施形態では、スペックル・シェアリング干渉計（干渉部）は、測定領域の互いに異なる位置において反射されたレーザ光をレーザ干渉法により干渉させるように構成されており、制御部は、干渉させる２つのレーザ光の位相差は変化させずに、少なくとも３つの撮像画像における輝度値（画素値）と、撮像画像とは別個の基準画像の輝度値との差分値または差分値の絶対値に対して近似を行うことによって、撮像画像の輝度値の変化量に対応する欠陥検査用の振幅（近似値）を取得するように構成されている例を示したが、本発明は、これに限られない。たとえば、干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させながら撮像した撮像画像に基づいて、撮像画像の輝度値の変化量に対応する近似値を取得するようにしてもよい。
また、上記第１～第３実施形態では、制御部は、少なくとも３つの撮像画像における輝度値（画素値）と、撮像画像とは別個の基準画像の輝度値（画素値）との差分値または差分値の絶対値を、波形を表す関数である近似関数に対応するように近似を行うことによって、撮像画像の輝度値の変化量に対応する欠陥検査用の振幅（近似値）を取得するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、取得された輝度値の実測値に基づいて、近似関数を用いて近似せずに撮像画像の輝度値の変化量に対応する欠陥検査用の振幅（近似値）を取得するようにしてもよい。
また、上記第１～第３実施形態では、近似関数は、弾性波の周期の半分の周期の波形を表す関数であり、制御部は、少なくとも３つの撮像画像における輝度値（画素値）と、撮像画像とは別個の基準画像の輝度値との差分値の絶対値を、弾性波の周期の半分の周期の波形を表す関数に対応するように近似することによって、撮像画像の輝度値の変化量に対応する欠陥検査用の振幅（近似値）を取得するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、弾性波と同じ周期をもつ周期関数を近似関数としてもよい。
また、上記第１～第３実施形態では、近似関数は、正弦波を表す関数であり、制御部は、少なくとも３つの撮像画像における輝度値（画素値）と、撮像画像とは別個の基準画像の輝度値（画素値）との差分値または差分値の絶対値を、正弦波を表す関数に対応するように近似することによって、撮像画像の輝度値の変化量に対応する欠陥検査用の振幅（近似値）を取得するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、正弦波を表す関数ではない周期関数を近似関数としてもよい。たとえば、三角波を表す関数を近似関数としてもよい。
また、上記第１～第３実施形態では、基準画像は、少なくとも３つの撮像画像の平均の画像であり、制御部は、少なくとも３つの撮像画像における輝度値（画素値）と、少なくとも３つの撮像画像の平均の画像の輝度値との差分値または差分値の絶対値に基づいて、撮像画像の輝度値の変化量に対応する欠陥検査用の振幅（近似値）を取得するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、撮像された少なくとも３つの撮像画像とは別個に、新たに撮像した撮像画像を基準画像としてもよい。また、撮像された少なくとも３つの撮像画像のうちの２つの撮像画像の平均の画像を基準画像としてもよい。また、予め定められた所定の画像を基準画像としてもよい。
また、上記第１～第３実施形態では、制御部は、撮像画像の輝度値（画素値）の変化量に対応する欠陥検査用の振幅（近似値）を示す近似値画像を生成するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、近似値が所定の値より大きい領域を示す撮像画像の座標を示すようにしてもよい。
また、上記第２実施形態では、スペックル・シェアリング干渉計（干渉部）は、レーザ光の位相を変化させる位相シフタ（光学部材）を含み、制御部は、干渉させる２つのレーザ光の位相差は変化させずに、弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相においてイメージセンサ（撮像部）によって撮像された少なくとも３つの撮像画像における輝度値（画素値）に基づいて、撮像画像の輝度値の変化量に対応する欠陥検査用の振幅（近似値）を取得する第１検出制御と、位相シフタによって干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させながらイメージセンサによって撮像された干渉されたレーザ光の強度パターンに基づいて測定領域の変位を測定する第２検出制御と、の２つの制御を切り替える制御を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１検出制御において、干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させて、撮像画像の輝度値の変化量に対応する近似値を取得するようにしてもよい。また、第１検出制御と第２検出制御とを切り替えずに、同時に行うようにしてもよい。
また、上記第２実施形態では、第１検出制御と第２検出制御とを切り替えるための入力操作を受け付ける操作部をさらに備え、制御部は、第１検出制御によって撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を示す近似値画像を表示している状態において、操作部に対する入力操作に基づいて、第２検出制御を開始するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第２検出制御によって取得された表層検査用画像を表示している状態において、第１検出制御を開始するようにしてもよい。
また、上記第３実施形態では、スペックル・シェアリング干渉計（干渉部）は、レーザ光の位相を変化させる位相シフタ（光学部材）を含み、制御部は、干渉させる２つのレーザ光の位相差は変化させずに、弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相においてイメージセンサ（撮像部）によって撮像された少なくとも３つの撮像画像における輝度値（画素値）に基づいて、撮像画像の輝度値の変化量に対応する欠陥検査用の振幅（近似値）を取得する第１検出制御と、位相シフタによって干渉させる２つのレーザ光の位相差を変化させながらイメージセンサによって撮像された干渉されたレーザ光の強度パターンに基づいて測定領域の変位を測定する第２検出制御と、の２つの制御を並行して行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１検出制御を行う制御部と、第２検出制御を行う制御部とをそれぞれ別個の制御部によって制御処理するように構成されていてもよい。
また、上記第１～第３実施形態では、励振部に、検査対象に機械的な振動を付与する振動子を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、スピーカなどを用いて音声を出力することによって、検査対象を励振するように構成されていてもよい。
また、上記第１～第３実施形態では、スペックル・シェアリング干渉計（干渉部）を、ビームスプリッタ、第１反射鏡、第２反射鏡、集光レンズ、および、イメージセンサを含むように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、スペックル・シェアリング干渉計を、検査対象からの反射光がイメージセンサへ入射するまでの光路上に、光学部品の保護や装置のＳＮ比の向上等を目的として、ウィンドウや、種々の光学フィルタを含むように構成してもよい。
また、上記第１～第３実施形態では、干渉部に、ハーフミラーを用いたスペックル・シェアリング干渉計を用いたが、本発明はこれに限られない。たとえば、他の光干渉計によって干渉部を構成してもよい。
また、上記第１～第３実施形態では、制御部を、弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相の各々において撮像部によって撮像された少なくとも３つの撮像画像における画素値と、撮像画像とは別個の基準画像の画素値との差分値の絶対値に対して近似を行うことによって、撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を取得するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。制御部を、少なくとも３つの撮像画像における画素値と、撮像画像とは別個の基準画像の画素値との差分値に対して近似を行うことによって、撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を取得するように構成してもよい。
［態様］
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
（項目１）
検査対象の測定領域に弾性波を励起する励振部と、
前記測定領域にレーザ光を照射する照射部と、
前記測定領域において反射された前記レーザ光をレーザ干渉法により干渉させる干渉部と、
干渉された前記レーザ光を撮像する撮像部と、
前記励振部の制御と、前記撮像部による前記干渉されたレーザ光の撮像の制御とを行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相の各々において前記撮像部によって撮像された少なくとも３つの撮像画像における画素値と、前記撮像画像とは別個の基準画像の画素値との差分値または差分値の絶対値に対して近似を行うことによって、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を取得するように構成されている、欠陥検査装置。
（項目２）
前記干渉部は、前記測定領域の互いに異なる位置において反射された前記レーザ光をレーザ干渉法により干渉させるように構成されており、
前記制御部は、干渉させる２つの前記レーザ光の位相差は変化させずに、少なくとも３つの前記撮像画像における画素値と、前記撮像画像とは別個の基準画像の画素値との差分値または差分値の絶対値に対して近似を行うことによって、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を取得するように構成されている、項目１に記載の欠陥検査装置。
（項目３）
前記制御部は、少なくとも３つの前記撮像画像における画素値と、前記撮像画像とは別個の前記基準画像の画素値との差分値または差分値の絶対値を、波形を表す関数である近似関数に対応するように近似を行うことによって、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を取得するように構成されている、項目２に記載の欠陥検査装置。
（項目４）
前記近似関数は、前記弾性波の周期の半分の周期の波形を表す関数であり、
前記制御部は、少なくとも３つの前記撮像画像における画素値と、前記撮像画像とは別個の前記基準画像の画素値との差分値の絶対値を、前記弾性波の周期の半分の周期の波形を表す関数に対応するように近似することによって、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を取得するように構成されている、項目３に記載の欠陥検査装置。
（項目５）
前記近似関数は、正弦波を表す関数であり、
前記制御部は、少なくとも３つの前記撮像画像における画素値と、前記撮像画像とは別個の前記基準画像の画素値との差分値または差分値の絶対値を、前記正弦波を表す関数に対応するように近似することによって、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を取得するように構成されている、項目３または４に記載の欠陥検査装置。
（項目６）
前記基準画像は、少なくとも３つの前記撮像画像の平均の画像であり、
前記制御部は、少なくとも３つの前記撮像画像における画素値と、少なくとも３つの前記撮像画像の平均の画像の画素値との差分値または差分値の絶対値に基づいて、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を取得するように構成されている、項目２～５のいずれか１項に記載の欠陥検査装置。
（項目７）
前記制御部は、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を示す近似値画像を生成するように構成されている、項目１～６のいずれか１項に記載の欠陥検査装置。
（項目８）
前記干渉部は、前記レーザ光の位相を変化させる光学部材を含み、
前記制御部は、干渉させる２つの前記レーザ光の位相差は変化させずに、前記弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相において前記撮像部によって撮像された少なくとも３つの前記撮像画像における画素値に基づいて、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を取得する第１検出制御と、前記光学部材によって干渉させる２つの前記レーザ光の位相差を変化させながら前記撮像部によって撮像された干渉された前記レーザ光の強度パターンに基づいて前記測定領域の変位を測定する第２検出制御と、の２つの制御を切り替える制御を行うように構成されている、項目１～７のいずれか１項に記載の欠陥検査装置。
（項目９）
前記第１検出制御と前記第２検出制御とを切り替えるための入力操作を受け付ける操作部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１検出制御によって前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を示す近似値画像を表示している状態において、前記操作部に対する入力操作に基づいて、前記第２検出制御を開始するように構成されている、項目８に記載の欠陥検査装置。
（項目１０）
前記干渉部は、前記レーザ光の位相を変化させる光学部材を含み、
前記制御部は、干渉させる２つの前記レーザ光の位相差は変化させずに、前記弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相において前記撮像部によって撮像された少なくとも３つの前記撮像画像における画素値に基づいて、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を取得する第１検出制御と、前記光学部材によって干渉させる２つの前記レーザ光の位相差を変化させながら前記撮像部によって撮像された干渉された前記レーザ光の強度パターンに基づいて前記測定領域の変位を測定する第２検出制御と、の２つの制御を並行して行うように構成されている、項目１～７のいずれか１項に記載の欠陥検査装置。
（項目１１）
検査対象の測定領域に弾性波を励起するステップと、
前記測定領域にレーザ光を照射するステップと、
前記測定領域において反射された前記レーザ光をレーザ干渉法により干渉させるステップと、
干渉された前記レーザ光を撮像するステップと、
前記弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相の各々において撮像された少なくとも３つの撮像画像における画素値と、前記撮像画像とは別個の基準画像の画素値との差分値または差分値の絶対値に対して近似を行うことによって、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を取得するステップと、を備える、欠陥検査方法。
１ 振動子（励振部）
２ 照射部
３、２０３ スペックル・シェアリング干渉計（干渉部）
４、２０４、３０４ 制御部
３４ イメージセンサ（撮像部）
１００、２００，３００ 欠陥検査装置
２０７ 操作部
２３５ 位相シフタ（光学部材）

Claims (10)

  1. 検査対象の測定領域に弾性波を励起する励振部と、
    前記測定領域にレーザ光を照射する照射部と、
    前記測定領域において反射された前記レーザ光をレーザ干渉法により干渉させる干渉部と、
    干渉された前記レーザ光を撮像する撮像部と、
    前記励振部の制御と、前記撮像部による前記干渉されたレーザ光の撮像の制御とを行う制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相の各々において前記撮像部によって撮像された少なくとも３つの撮像画像における画素値と、前記撮像画像とは別個の基準画像の画素値との差分値または差分値の絶対値を、波形を表す関数である近似関数に対応するように近似を行うことによって、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を取得するように構成されている、欠陥検査装置。
  2. 前記干渉部は、前記測定領域の互いに異なる位置において反射された前記レーザ光をレーザ干渉法により干渉させるように構成されており、
    前記制御部は、干渉させる２つの前記レーザ光の位相差は変化させずに、少なくとも３つの前記撮像画像における画素値と、前記撮像画像とは別個の前記基準画像の画素値との差分値または差分値の絶対値を、波形を表す前記関数である前記近似関数に対応するように近似を行うことによって、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の前記近似値を取得するように構成されている、請求項１に記載の欠陥検査装置。
  3. 前記近似関数は、前記弾性波の周期の半分の周期の波形を表す前記関数であり、
    前記制御部は、少なくとも３つの前記撮像画像における画素値と、前記撮像画像とは別個の前記基準画像の画素値との差分値の絶対値を、前記弾性波の周期の半分の周期の波形を表す前記関数に対応するように近似することによって、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の前記近似値を取得するように構成されている、請求項１に記載の欠陥検査装置。
  4. 前記近似関数は、正弦波を表す前記関数であり、
    前記制御部は、少なくとも３つの前記撮像画像における画素値と、前記撮像画像とは別個の前記基準画像の画素値との差分値または差分値の絶対値を、前記正弦波を表す前記関数に対応するように近似することによって、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の前記近似値を取得するように構成されている、請求項１に記載の欠陥検査装置。
  5. 前記基準画像は、少なくとも３つの前記撮像画像の平均の画像であり、
    前記制御部は、少なくとも３つの前記撮像画像における画素値と、少なくとも３つの前記撮像画像の平均の画像の画素値との差分値または差分値の絶対値に基づいて、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の前記近似値を取得するように構成されている、請求項２に記載の欠陥検査装置。
  6. 前記制御部は、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の前記近似値を示す近似値画像を生成するように構成されている、請求項１に記載の欠陥検査装置。
  7. 前記干渉部は、前記レーザ光の位相を変化させる光学部材を含み、
    前記制御部は、干渉させる２つの前記レーザ光の位相差は変化させずに、前記弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相において前記撮像部によって撮像された少なくとも３つの前記撮像画像における画素値に基づいて、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の前記近似値を取得する第１検出制御と、前記光学部材によって干渉させる２つの前記レーザ光の位相差を変化させながら前記撮像部によって撮像された干渉された前記レーザ光の強度パターンに基づいて前記測定領域の変位を測定する第２検出制御と、の２つの制御を切り替える制御を行うように構成されている、請求項１に記載の欠陥検査装置。
  8. 前記第１検出制御と前記第２検出制御とを切り替えるための入力操作を受け付ける操作部をさらに備え、
    前記制御部は、前記第１検出制御によって前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の前記近似値を示す近似値画像を表示している状態において、前記操作部に対する入力操作に基づいて、前記第２検出制御を開始するように構成されている、請求項７に記載の欠陥検査装置。
  9. 前記干渉部は、前記レーザ光の位相を変化させる光学部材を含み、
    前記制御部は、干渉させる２つの前記レーザ光の位相差は変化させずに、前記弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相において前記撮像部によって撮像された少なくとも３つの前記撮像画像における画素値に基づいて、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の前記近似値を取得する第１検出制御と、前記光学部材によって干渉させる２つの前記レーザ光の位相差を変化させながら前記撮像部によって撮像された干渉された前記レーザ光の強度パターンに基づいて前記測定領域の変位を測定する第２検出制御と、の２つの制御を並行して行うように構成されている、請求項１に記載の欠陥検査装置。
  10. 検査対象の測定領域に弾性波を励起するステップと、
    前記測定領域にレーザ光を照射するステップと、
    前記測定領域において反射された前記レーザ光をレーザ干渉法により干渉させるステップと、
    干渉された前記レーザ光を撮像するステップと、
    前記弾性波の互いに異なる少なくとも３つの位相の各々において撮像された少なくとも３つの撮像画像における画素値と、前記撮像画像とは別個の基準画像の画素値との差分値または差分値の絶対値を、波形を表す関数である近似関数に対応するように近似を行うことによって、前記撮像画像の画素値の変化量に対応する欠陥検査用の近似値を取得するステップと、を備える、欠陥検査方法。
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