JP2010112941A - 表面検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検査体表面の欠陥部を迅速且つ簡単に高精度で検出する表面検査装置及び表面状態検査方法を提供する。
【解決手段】表面検査装置１は、波長域が互いに異なる複数の光源１２、１３、１４を有する照射部２と、照射部２の複数の光源１２、１３、１４から照射されて検査面Ｗａで反射した反射光を波長域別に分光して撮像する撮像部３とを有し、照射部２は、複数の光源１２、１３、１４が検査面Ｗａに面して順番に隣接して並ぶ構成を有することを特徴としている。これにより、反射光を撮像可能な角度範囲を拡大し、検査面Ｗａに対する照射部２または撮像部３の相対角度の許容誤差範囲を広げて、欠陥部の検出能力を向上させる。
【選択図】図８

Description

本発明は、例えば自動車ボディの塗膜表面等、平滑に広がる表面部分に、微細な凹凸状の欠陥部等が存在するか否かを検査する表面検査装置に関する。

例えば、自動車工場の生産ラインでは、自動車ボディの塗膜表面に微細な凹凸からなる欠陥部が存在しないかを検査する作業がおこなわれており、かかる作業は、作業者が塗膜表面を直接視認することによって実施されていた。

また、上記の表面形状を検査する方法として、１．拡散フラット照明による検査、２．平行光照明による検査、３．パターン付き拡散フラット照明による検査、４．複数配列された小さな照明による検査の４つの方法が実施されていた。

そして、下記の特許文献１には、塗装品質を定量的に評価する表面性状評価装置が開示されている。特許文献１によれば、表面性状評価装置は、被測定物に対する照明光の照射角度がそれぞれ異なるように配置された複数の照明を有する照明手段と、これら複数の照明から被測定物に対して順番に照明光を照射するように照明手段を時系列的に切り換える制御手段と、被測定物からの反射光を撮像する撮像手段と、照明光の入射変化に基づき被測定物表面の反射特性に相当する評価値を算出する評価値算出手段を備えている。

更に、下記の特許文献２には、カメラによる撮像データを用いて検査対象物の欠陥検査を行う検査装置が開示されている。特許文献２によれば、検査装置は、入射光を３つの異なる波長域に応じて異なる方向に分光する分光光学系と、その分光された各波長域の光を撮像する撮像装置と、分光光学系によって分光される３つの異なる波長域が割り当てられた３つの照明を有する照明手段と、これらの照明を同時に点灯させて撮像装置で撮像し、その撮像データに基づいて検査対象物の欠陥検査を行う検査手段を備えている。

特開２００３−２８８０５号公報 特開平１１−２３７２１０号公報

しかしながら、作業者による視認作業は、作業者の肉体的な負担が大きく、長時間の作業は困難であり、生産性の向上を図ることは困難であった。また、このような視認作業は、作業者個人の能力によるところが大きく、作業者が異なることによって検査品質にバラツキを生じやすく、一定品質を保つことが難しい。

また、１．拡散フラット照明による検査の場合、照明を大きくすると、塗装表面のぶつ部分のような微少な凹凸部分では、光が全方向にまわり込み、特徴点として現れず、検査能力が低下する。また、光の回り込みを回避すべく、照明を小さくすると、１回の検査範囲が非常に狭くなり、自動車ボディのように広い面積範囲（例えば約１０平方メートル程度）を有する塗装表面の検査を、搬送コンベアのタクトタイム（例えば約６０秒程度）内で完了することはできない。

そして、２．平行光照明による検査の場合は、光の指向性を制御できるので、上記１．の欠点である、光のまわり込みを防ぐことができるが、被検査体が曲面形状を有する場合、正反射が受光部に入り込むエリアが小さくなるので、１回の検査視野が非常に狭くなり、１．と同様に、自動車ボディのように広い面積範囲を有する表面の検査を、搬送コンベアのタクトタイム内で完了することはできない。また、塗料内のメタリックや雲母の配向によっては、欠陥部として誤検出されるおそれがある。

それから、３．パターン付き拡散フラット照明による検査の場合は、１．に対して検出能力の向上が図られ、２．に対して検査速度の向上が実現されているが、明暗パターンの境界部の検査精度に問題がある。この問題を解決するために、１ユニットに複数台のカメラを取り付けて、明暗パターンの位相をずらすことが行われているが、カメラ、画像処理ボード、パソコン、レンズ等の機器がカメラの台数分だけ必要となり、投資コストが増大するという問題がある。

そして、４．複数配列された小さな照明による検査の場合は、１ポイントに対して、複数の照明を１つずつ点灯してカメラで撮影する必要がある。従って、その都度、移動動作等を止める必要があり、検査速度が遅いという問題がある。また、高速撮影すると、光量が低下するため、ＳＮ比が低下するという問題もある。

それから、特許文献１に記載された技術の場合、１つのポイントに対して複数の照明を時系列的に切り換えて、その都度、撮像手段により撮像する必要があることから、撮影に時間がかかり、検査速度が遅いという問題がある。

そして、特許文献２に記載された検査装置の場合、各照明の配置の仕方により、検査対象物の欠陥部からの反射光を撮像手段で撮像することができない状態が発生し、検査精度が低いという問題がある。

また、検査対象物と照明手段との角度位置、あるいは検査対象物と撮像装置との角度位置が変化した場合に、検査対象物からの正反射光を撮像手段で撮像することができなくなるおそれがあり、傾きに弱く、検査対象物に対して照明手段及び撮像手段を高い位置決め精度で正対させることが要求される。

従って、例えば自動車ボディのように広範な面積を有する被検査体に対して、照明手段や撮像装置の正確な角度位置を維持した状態で、被検査体の表面全体を検査することは困難であり、微細な凹凸の欠陥部の検出に適用することはできない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被検査体表面の欠陥部を迅速且つ簡単に高精度で検出する表面検査装置を提供することである。

上記課題を解決する本発明の表面検査装置は、被検査体の検査面を照明して撮像し、その撮像した画像に基づいて検査面の表面を検査する表面検査装置において、波長域が互いに異なる複数の照明光を互いに隣接させて検査面に沿って順番に並べた状態で検査面に照射する照射部と、照射部から照射されて検査面で反射した反射光を撮像して、各波長域別の画像データを得る撮像部と、撮像部で得た各波長域別の画像データから検出対象を検出する画像処理を行う画像処理部を有することを特徴としている（請求項１）。

本発明によれば、照射部は、波長域が互いに異なる複数の照明光を互いに隣接させて検査面に沿って順番に並べた状態で検査面に照射する構成を有しているので、撮像部による反射光の撮像可能な角度範囲を広げることができ、検査面に対する照明部または撮像部の相対角度の許容誤差範囲を広げることができる。従って、各光源から照射される照明光の配列方向の幅を狭くしても、反射光を撮像することができ、検出対象の検出能力を向上させることができる。

本発明の具体的な態様の一例として、各照明光の配列方向幅は、検出対象の大きさに応じて決定される（請求項２）。このように、各照明光の配列方向幅を検出対象の大きさに応じた幅にすることによって、欠陥部にコントラストを発生させて、欠陥部を明瞭に表すことができる。

また、検出対象に検査面上の凹凸欠陥部が含まれる場合に、照明光の配列方向幅は、照射部から検査面までの距離と、検査面を基準とした凹凸欠陥部の最大傾斜角度とに基づいて決定される（請求項３）。例えば、照射部から検査面までの距離をａとし、凹凸欠陥部の最大傾斜角度をαとした場合に、各照明光の配列方向幅を２ａ×ｔａｎ２α以下の大きさに設定する（請求項４）。これにより、凹凸欠陥部に対向する照明光の反射光のうち、凹凸欠陥部の傾斜部分で正反射した反射光が撮像部で撮像されるのを防ぐことができ、欠陥部にコントラストを発生させて、欠陥部を明瞭に表すことができる。

また、照射部は、各照明光を出力する光源をそれぞれ有しており、各光源を互いに隣り合う照明光の波長域の差がより大きくなる順番に配列させた構成とすることが好ましい（請求項５）。これにより、撮像部が厳密な分光精度を持たない場合でも、隣接する光源の影響を受け難くすることができ、高い検出精度を得ることができる。

そして、照射部は、互いに隣り合う２つの光源の間に、２つの光源の波長域を有する照明光を出力する中間光源を有する構成としてもよい（請求項６）。これによれば、検査面と照射部との相対角度、あるいは検査面と撮像部との相対角度によっては、互いに隣り合う２つの光源の境界部分の反射光が撮像部に撮像される場合があるが、中間光源から波長域の安定した反射光を撮像部で撮像させることができ、凹凸欠陥部の検出精度が低下するのを防ぐことができる。

また、光源は、波長域が同一の発光体を複数集合させることによって構成され、中間光源は、２つの光源のうち、一方の光源の波長域を有する発光体と、他方の光源の波長域を有する発光体とを混合して配置することによって構成してもよい（請求項７）。

そして、照射部は、各光源から照射された照明光をそのまま透過させて照射する単色照射領域と、各単色照射領域の間に設けられ、互いに隣り合う２つの光源の一方の光源から照射された照明光と他方の光源から照射された照明光とを混合させて中間色とし、その中間色を照射する中間照射領域とを有する拡散板を有する構成としてもよい（請求項８）。

そして、本発明によれば、画像処理部は、撮像部により撮像した反射光の各波長域別の正反射量と拡散反射量に基づいて検出対象を識別する構成を有することが好ましい（請求項９）。反射光の各波長域別の正反射量は表面形状と正反射率によって変化し、拡散反射量は、検査面の色等の影響による拡散反射率によって変化する。従って、正反射量と拡散反射量のパターンを解析することによって、検出対象を簡単に識別することができる。

本発明の具体的な態様の一例として、画像処理部は、複数種類の検出対象と各検出対象に対する反射光の波長域別の正反射量及び拡散反射量との関係を設定したパターン解析表を用いて検出対象の識別を行う構成としてもよい（請求項１０）。そして、検出対象は、凹凸欠陥部、検査面の色欠陥部、検査面に付着した異物、検査面の形状の少なくとも一つを含むことが好ましい。

本発明によれば、照射部は、波長域が互いに異なる複数の照明光を互いに隣接させて検査面に沿って順番に並べた状態で検査面に照射する構成を有しているので、撮像部による反射光の撮像可能な角度範囲を広げることができ、検査面に対する照明部または撮像部の相対角度の許容誤差範囲を広げることができる。従って、各光源から照射される照明光の配列方向の幅を狭くしても、反射光を撮像することができ、検出対象の検出能力を向上させることができる。

本実施の形態における表面検査装置の全体構成を説明するブロック図。 センサ部の構成を説明する概念図。 表面検査装置による表面形状の検査方法を模式的に示す図。 各照明の並び順を説明する図。 照明の幅を設定する方法を説明する図。 凹凸欠陥部をコントラストとして浮かび上がらせる原理を示す図。 図６に示す状態で撮像部によって撮像された画像の模式図。 本実施の形態における作用効果を説明する図。 図８との対比例を示す図。 第２実施の形態を説明する概念図。 具体例１を説明する図。 具体例２を説明する図。 検出対象を検出して識別する方法を説明するフローチャート。 パターン解析表を示す図。 （ａ）は、凹凸欠陥部の検出方法を説明する原理図、（ｂ）は、（ａ）に示す状態で撮像されたカラー画像を示す模式図。 （ａ）は、図１５（ｂ）のカラー画像を分光した各波長域別の画像データを示す模式図、（ｂ）は、各画像の明るさ分布データを示す図。 （ａ）は、色欠陥部（淡彩色に濃彩色の欠陥）の検出方法を説明する原理図、（ｂ）は、撮像部で撮像されたカラー画像を示す模式図。 （ａ）は、図１７（ｂ）のカラー画像を分光した各波長域別の画像データを示す模式図、（ｂ）は、各画像の明るさ分布データを示す図。 （ａ）は、色欠陥部（濃彩色に淡彩色の欠陥）の検出方法を説明する原理図、（ｂ）は、撮像部で撮像されたカラー画像を示す模式図。 （ａ）は、図１９（ｂ）のカラー画像を分光した各波長域別の画像データを示す模式図、（ｂ）は、各画像の明るさ分布データを示す図。 （ａ）は、異物（ゴミ、カス、ホコリ等）の検出方法を説明する原理図、（ｂ）は、撮像部で撮像されたカラー画像を示す模式図。 （ａ）は、図２１（ｂ）のカラー画像を分光した各波長域別の画像データを示す模式図、（ｂ）は、各画像の明るさ分布データを示す図。 （ａ）は、検査面の形状（穴、エッジ、段差等）の検出方法を説明する原理図、（ｂ）は、撮像部で撮像されたカラー画像を示す模式図。 （ａ）は、図２３（ｂ）のカラー画像を分光した各波長域別の画像データを示す模式図、（ｂ）は、各画像の明るさ分布データを示す図。 エリアカメラと比較的大きな照明とを用いた場合について説明する図。 エリアカメラと比較的小さな照明とを用いた場合について説明する図。 ラインカメラと比較的小さな照明とを用いた場合について説明する図。 従来の課題について説明する図。

次に、本発明の実施の形態について図面を用いて以下に説明する。

まず、図２５から図２８を用いて、本発明の前提となる欠陥部Ｗｂの検出能力と検査速度の関係について説明する。

図２５から図２８は、被検査体Ｗの検査面Ｗａに面するように照明手段を配置し、照明手段によって検査面Ｗａを照明して、検査面Ｗａで反射した反射光を撮像手段で撮像することによって、欠陥部Ｗｂを検出する原理を示す図である。

例えば、図２５に示すように、エリアカメラ２０１と照明サイズが比較的大きな照明手段２０２との組み合わせとした場合、エリアカメラ２０１では所定の面積範囲内を一度に撮影することができるので、単位時間あたりの撮影範囲を大きくすることができる。

しかしながら、照明手段２０２のように欠陥部Ｗｂに対して照明サイズが比較的大きいと、エリアカメラ２０１には、欠陥部Ｗｂ以外の検査面Ｗａで正反射した反射光Ｃ１が入力されるとともに、欠陥部Ｗｂの傾斜部分で正反射した反射光Ｃ２が入力される。従って、欠陥部Ｗｂが反射光Ｃ１、Ｃ２の中に埋もれてしまい、欠陥部Ｗｂが明瞭に表れないおそれがある。

この点に対して、例えば、図２６に示すように、照明手段２０３の場合は、欠陥部Ｗｂに対して照明サイズが比較的小さいので、欠陥部Ｗｂの傾斜部分で正反射した反射光Ｃ３がエリアカメラ２０１で撮像されるのを防ぐことができる。

従って、欠陥部Ｗｂで反射されてエリアカメラ２０１で撮像される反射光の光量を、欠陥部Ｗｂ以外の検査面Ｗａで反射されてエリアカメラ２０１で撮像される反射光の光量よりも少なくすることができ、欠陥部Ｗｂ以外の検査面Ｗａに対して欠陥部Ｗｂを暗くすることができる。従って、欠陥部Ｗｂにコントラストを発生させることができ、欠陥部Ｗｂを明瞭に表すことができる。

しかしながら、照明手段２０３は、照明手段２０２と比較して照明範囲が狭いので、単位時間あたりの撮影可能範囲も小さく、例えば自動車ボディのように広範な面積を有する被検査体Ｗの検査面Ｗａから微細な凹凸状の欠陥部Ｗｂを検出するには、時間がかかりすぎて、実用的ではないということが問題としてあげられる。

この点に対して、例えば、図２７に示すように、エリアカメラ２０１の代わりにラインカメラ２１１を用いて照明手段２０３と組み合わせて、図２７（ａ）〜（ｃ）に示すように、被検査体Ｗに対して相対的に移動させて被検査体Ｗの検査面Ｗａを走査する構成とした場合、上記したエリアカメラ２０１との組み合わせと比較すると、一般にエリアカメラ２０１よりもラインカメラ２１１の方がフレームレイトが大きく、短時間で画像データを取り込むことができるので、単位時間あたりの撮影範囲を大きくすることができる。従って、比較的短時間で欠陥部Ｗｂを検出することができる。

しかしながら、ラインカメラ２１１は、移動方向側の撮像範囲が極端に狭く、例えば図２８に示すように、検査面Ｗａに対するラインカメラ２１１及び照明手段２０３の角度が予め設定された基準角度からずれた場合に、正反射光Ｃ４をラインカメラ２１１で撮像することができなくなる。

従って、被検査体Ｗの検査面Ｗａに対するラインカメラ２１１及び照明手段２０３の傾きの尤度が小さい。すなわち、被検査体Ｗの検査面Ｗａに対するラインカメラ２１１及び照明手段２０３の角度の変化に弱く、これらの角度の変化に対する許容範囲が狭いという問題を有している。

本実施の形態における表面検査装置１は、被検査体Ｗの検査面Ｗａに対するラインカメラ２１１及び照明手段２０３の傾きの尤度が大きいことを特徴としている。

図１は、本実施の形態における表面検査装置１の全体構成を説明するブロック図、図２は、センサ部６の構成を説明する概念図、図３は、表面検査装置１による表面形状の検査方法を模式的に示す図である。

表面検査装置１は、図１に示すように、互いに異なる波長域を有する複数の照明光Ｒ、Ｇ、Ｂを照射する照射部２と、照射部２からの照明光Ｒ、Ｇ、Ｂによって照明される被検査体Ｗの検査面Ｗａを撮像する撮像部３と、撮像部３によって撮像した画像データに基づいて検査面Ｗａの欠陥部Ｗｂを検出する制御を行う制御部４と、制御部４による検出結果を表示する結果表示部７を有している。

照射部２と撮像部３は、ロボットアーム５の先端に取り付けられたセンサ部６に一体に固定されて設けられている。センサ部６は、ロボットアーム５の制御により、図２に示すように、被検査体Ｗの検査面Ｗａとの間に一定の間隔を保ちながら、検査面Ｗａに沿って予め設定されたセンサ移動方向Ｆに移動される。

照射部２は、図１に示すように、照明手段１１と拡散板１５を備えている。照明手段１１は、図２に示すように、センサ移動方向Ｆに沿って順番に並べられた３つの光源１２、１３、１４を有している。

各光源１２、１３、１４は、波長域が互いに異なる複数の照明光を出力するものであり、本実施の形態では、光源１２が赤色、光源１３が青色、光源１４が緑色とされ、光の３原色であるＲＧＢ（Ｒ：赤、Ｇ：緑、Ｂ：青）の照明光を出力するようになっている。

各光源１２、１３、１４は、互いに隣り合う照明光の波長域が大きく異なる順番となるように配置されている。図４は、各光源１２、１３、１４の並び順を説明する図であり、図４（ａ）は本実施の形態、図４（ｂ）は、比較例の構成を示す図である。

各光源１２、１３、１４から出力される照明光のうち、赤色光Ｒは約６４０ｎｍ、青色光Ｂは約４７０ｎｍ、緑色光Ｇは約５３０ｎｍの波長を有している。従って、図４（ｂ）の比較例に示すように、互いに隣り合う光源の波長域が近い配置にした場合（センサ移動方向Ｆ前方から後方に向かって赤色光源１２、緑色光源１４、青色光源１３の順番にした場合）、光を分光する際に隣の照明光の影響を受けて検出力が低下することが懸念される。

これに対して、本実施の形態では、図４（ａ）に示すように、センサ移動方向Ｆ前方から後方に向かって赤色光源１２、青色光源１３、緑色光源１４の順番で並べられている。従って、撮像部３が厳密な分光精度を持たない場合でも、隣の照明光の影響を受け難くすることができ、高い検出力を得ることができる。

各光源１２、１３、１４は、特に図示していないが、センサ移動方向Ｆに直交する左右方向に沿って所定長さに亘って一直線状に延在するように構成されており、本実施の形態では、各色のＬＥＤを用いたライン照明が用いられている。

拡散板１５は、図１に示すように、照明手段１１と被検査体Ｗとの間に介在されており、照明手段１１の各光源１２、１３、１４から出力された照明光を透過させてその指向性を制御する。

撮像部３は、図１に示すように、ラインカメラ２１と、レンズ系２４と、プリズム２５（図３を参照）を備えている。ラインカメラ２１は、カラー画像を撮像するリニアアレイセンサによって構成されており、図３に示すように、赤用、青用、緑用の３つのＣＣＤ２１ａ、２１ｂ、２１ｃを有している。

ラインカメラ２１の各ＣＣＤ２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、センサ移動方向Ｆに直交する左右方向に沿って所定長さに亘って一直線状に延在し、各光源１２、１３、１４と平行に並ぶように設けられている。そして、センサ部６を被検査体Ｗの検査面Ｗａに対して予め設定された姿勢状態で正対させた場合に、各光源１２、１３、１４から照射されて検査面Ｗａで正反射した各反射光をそれぞれ受光するようにその角度位置が設定されている。そして、各光源１２、１３、１４で照明された検査面Ｗａを撮像して、画像データとして取得する。

レンズ系２４は、図１に示すように、検査面Ｗａに対するラインカメラ２１の焦点調整を行う。プリズム２５は、図３に示すように、検査面Ｗａで正反射した反射光を３つの異なる波長域に対応して異なる方向に分光する機能を有しており、反射光のうち、赤色光Ｒを赤色用のＣＣＤ２１ａに受光させ、青色光Ｂを青色用のＣＣＤ２１ｂに受光させ、緑色光Ｇを緑色用のＣＣＤ２１ｃに受光させるようになっている。

制御部４は、図示していない制御盤内に収容されたコンピュータや電子回路機器等によって構成されている。そして、制御プログラムの実行により、光源制御手段３１、カメラ制御手段３２、画像処理手段３３、レンズ絞り制御手段３４が、その内部機能として実現される。

光源制御手段３１は、照明手段１１の各光源１２、１３、１４の点灯を制御し、カメラ制御手段３２は、ラインカメラ２１の撮像を制御する処理を行う。そして、画像処理手段３３は、ラインカメラ２１により撮像した画像データを処理して、検査面Ｗａの凹凸状の欠陥部Ｗｂを抽出する処理を行い、レンズ絞り制御手段３４は、レンズ系２４の絞り値を調整する処理を行う。

図５は、照明手段の各光源の幅を設定する方法を説明する図である。各光源１２、１３、１４のセンサ移動方向幅（配列方向幅）Ｄは、各光源１２、１３、１４と検査面Ｗａとの離間距離によって決定される。例えば、図５に示すように、青色光源１３と検査面Ｗａとの離間距離が距離ａの場合、センサ移動方向幅Ｄの半分の距離ｄ（＝Ｄ／２）、すなわち青色光源１３の光源センタＬｃから照明端部までの距離ｄは、以下の式（１）によって幾何学的に求められる。
ｄ＝ａ×ｔａｎ２α・・・（１）

そして、この距離ｄを２倍することによって、青色光源１３のセンサ移動方向幅Ｄを求めることができる（Ｄ＝２ａ×ｔａｎ２α）。そして、赤色光源１２、緑色光源１４の場合も同様の方法によって求めることができる。

尚、上記した式（１）のαは、欠陥部Ｗｂの最大傾斜角度である。例えば、図５に示すように、検査面Ｗａに凸状の欠陥部Ｗｂ（例えば幅が約０．２ミリメートル、高さが約３ミクロン）が形成されている場合、その立ち上がり部分の傾斜が最大傾斜角度αとなる。

このように、各光源１２、１３、１４の幅Ｄは、各光源１２、１３、１４と検査面Ｗａとの間の距離ａによって決定される。従って、例えば距離ａを小さい値に設定した場合には、幅Ｄを狭くすることができ、各光源１２、１３、１４の小型化が図れ、照明設備の費用を低く抑えることができる。

次に、上記構成を有する表面検査装置１を用いた検査方法について説明する。
まず、被検査体Ｗの検査面Ｗａが有する色情報（光の反射特性）が制御部４に入力されると、光源制御手段３１により、照明手段１１の各光源１２、１３、１４の発光時間と電流値が調整され、各光源１２、１３、１４が同時に点灯された状態とされる。そして、カメラ制御手段３２により、ラインカメラ２１の露光時間とゲインが調整され、レンズ絞り制御手段３４により、レンズ系２４の絞り値が調整される。

そして、ロボットアーム５が、被検査体Ｗとの間に任意の距離を保ちながら、センサ部６を予め教示したポイントまで到達させると、カメラ制御手段３２に撮影開始信号が入力され、撮像部３による撮像が開始される。

センサ部６は、ロボットアーム５によって検査面Ｗａとの間に一定のカメラ距離を保ちながらセンサ移動方向Ｆに沿って移動される。撮像部３は、赤色光源１２、青色光源１３、緑色光源１４からの光で照明された検査面Ｗａの撮像を行う。

赤色光源１２、青色光源１３、緑色光源１４からの光で照明された検査面Ｗａの像は、プリズム２５によってＲＧＢの各波長域の光に分光され、これら分光されたＲＧＢの各波長域の像がラインカメラ２１の各ＣＣＤ２１ａ、２１ｂ、２１ｃに撮像される。

各ＣＣＤ２１ａ、２１ｂ、２１ｃで撮像された像は、画像処理手段３３で画像処理が行われ、反射光が撮像部３に入射されない部分が暗く表示され、その暗い部分が欠陥部Ｗｂとして抽出される。そして、結果表示部７によって、その欠陥部Ｗｂの位置や画像等が表示される。

図６は、撮像された画像中に欠陥部Ｗｂをコントラストとして表す原理を示す図であり、図７は、図６に示す状態で、撮像部によって撮像された画像の模式図である。

図７（ａ）は、プリズム２５によって分光される前のカラー画像、図７（ｂ）は、赤色用のＣＣＤ２１ａで撮像した画像、図７（ｃ）は、青色用のＣＣＤ２１ｂで撮像した画像、図７（ｄ）は、緑色用のＣＣＤ２１ｃで撮像した画像を模式的に示したものである。

図６に示すように、例えば被検査体Ｗの欠陥部Ｗｂに対して照明手段１１の青色光源１３を正対させた状態で、欠陥部Ｗｂのセンサ移動方向Ｆ前方に位置する傾斜部分４３及びセンサ移動方向Ｆ後方に位置する傾斜部分４４で正反射した青色光Ｂは、撮像部３に受光されない。

一方、欠陥部Ｗｂのセンサ移動方向Ｆ前方に位置する傾斜部分４３で正反射した赤色光源１２の赤色光Ｒが撮像部３に受光され、また、欠陥部Ｗｂのセンサ移動方向Ｆ後方に位置する傾斜部分４４で正反射した緑色光源１４の緑色光Ｇが撮像部３に受光される。

従って、カラー画像では、図７（ａ）に示すように、欠陥部Ｗｂの頂部４１及び欠陥部Ｗｂ以外の平滑部分４２は青色Ｂ、欠陥部Ｗｂの傾斜部分４３は赤色Ｒ、欠陥部Ｗｂの傾斜部分４４は緑色Ｇになる。

そして、赤色用のＣＣＤ２１ａで撮像したモノクロ画像では、図７（ｂ）に示すように、欠陥部Ｗｂの傾斜部分４３が明るく表示され、傾斜部分４３以外は暗く表示される。また、青色用のＣＣＤ２１ｂで撮像したモノクロ画像では、図７（ｃ）に示すように、欠陥部Ｗｂの傾斜部分４３、４４が暗く表示され、傾斜部分４３、４４以外は明るく表示される。そして、緑色用のＣＣＤ２１ｃで撮像したモノクロ画像では、図７（ｄ）に示すように、欠陥部Ｗｂの傾斜部分４４が明るく表示され、傾斜部分４４以外は暗く表示される。従って、欠陥部Ｗｂにコントラストを発生させることができ、画像処理手段３３において欠陥部Ｗｂを簡単に抽出することができる。

次に、本実施の形態における表面検査装置１の奏する作用効果について以下に説明する。図８は、本実施の形態における作用効果を説明する図、図９は、図８との対比例を示す図である。

本実施の形態における表面検査装置１は、図８（ｂ）に示すように、センサ部６が被検査体Ｗの検査面Ｗａに対して予め設定された姿勢状態で正対されている場合、青色光源１３から出力された青色光Ｂが検査面Ｗａで正反射し、その反射光を青色用のＣＣＤ２１ｂで受光することができる。そして、欠陥部Ｗｂが存在する場合には、青色用のＣＣＤ２１ｂで撮像されたモノクロ画像には、図７に示すように、欠陥部Ｗｂの傾斜部分４３、４４が暗く表示される。従って、欠陥部Ｗｂを明瞭に認識することができる。

そして、例えば、図８（ａ）に示すように、センサ部６が正対姿勢状態から傾いて、センサ部６と検査面Ｗａとの間隔が、センサ移動方向Ｆ前方よりも後方が狭くなった場合には、赤色光源１２から出力された赤色光Ｒが検査面Ｗａで正反射し、その反射光を赤色用のＣＣＤ２１ａで受光することができる。そして、欠陥部Ｗｂが存在する場合には、赤色用のＣＣＤ２１ａで撮像したモノクロ画像には、欠陥部Ｗｂの傾斜部分が暗く表示される。従って、検査面Ｗａに対してセンサ部６が図８（ａ）に示すように傾斜した場合でも、欠陥部Ｗｂにコントラストを発生させ、欠陥部Ｗｂを明瞭に表すことができる。

また、例えば図８（ｃ）に示すように、センサ部６が正対姿勢状態から傾いて、センサ部６と検査面Ｗａとの間隔が、センサ移動方向Ｆ後方よりも前方が狭くなった場合には、緑色光源１４から出力された緑色光Ｇが検査面Ｗａで正反射し、その反射光を緑色用のＣＣＤ２１ｃで受光することができる。そして、欠陥部Ｗｂが存在する場合には、緑色用のＣＣＤ２１ｃで撮像したモノクロ画像には、欠陥部Ｗｂの傾斜部分が暗く表示される。従って、検査面Ｗａに対してセンサ部６が図８（ｃ）に示すように傾斜した場合でも、欠陥部Ｗｂにコントラストを発生させることができ、欠陥部Ｗｂを明瞭に表すことができる。

図９に示す対比例では、表面検査装置１００は、本実施の形態における各光源１２、１３、１４の代わりに、センサ部１０６が互いに同一の波長域を有する３つの照明１１２、１１３、１１４を有し、各照明１１２、１１３、１１４を時系列的に切り換えて、単一のＣＣＤからなるラインカメラ１２１で撮像する構成を有している。

対比例では、例えば図９（ａ）、（ｃ）に示すように、被検査面Ｗａに対してセンサ部６が傾斜した場合に、照明１１２または照明１１４からの反射光をラインカメラ１２１で受光することができる。

しかしながら、１つのポイントに対して各照明１１２、１１３、１１４を時系列的に切り換えて、その都度、撮像する必要がある。従って、撮像に時間がかかり、検査速度が遅くなるという問題を有する。

これに対して、本実施の形態における表面検査装置１によれば、各光源１２、１３、１４を同時に点灯させて撮像することができるので、撮像時間を短くすることができ、検査速度を速くすることができる。

上記した表面検査装置１によれば、光源１２、１３、１４が互いに異なる波長域を有し、所定幅をもってセンサ移動方向に並べて配置されており、検査面Ｗａで反射した反射光を分光してラインカメラ２１で受光する構成を有する。

従って、反射光を撮像可能な角度範囲を広げることができ、検査面Ｗａに対する照射部２または撮像部３の相対角度の許容誤差範囲を広げることができる。従って、検査面Ｗａとセンサ部６との相対的な角度の変化に強く、検出面Ｗａとセンサ部６との傾きの尤度を大きくすることができる。

従って、例えばロボットアーム５の動きのブレ等に起因して、例えば検査面Ｗａに対するセンサ部６の角度、すなわち検査面Ｗａに対する照射部２または撮像部３の相対角度が傾いてしまった場合でも、複数の光源からの反射光のうち、少なくとも一つを撮像部３で受光させることができ、欠陥部Ｗｂを迅速且つ正確に検出することができる。

また、本実施の形態における表面検査装置１によれば、検査面Ｗａで反射した反射光を分光して撮像部３で受光する構成を有するので、各光源１２、１３、１４を同時に点灯させてラインカメラ２１で同時に撮像することができる。従って、撮像部３の撮像時間を短くすることができ、検査速度を速くすることができる。

尚、本発明は、上述の第１実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、互いに異なる波長域を有する複数の照明の例として、赤色光源１２、青色光源１３、緑色光源１４の場合を例に説明したが、波長域が異なるものであればよく、これらの各光源１２、１３、１４に限定されるものではない。

また、本実施の形態では、センサ移動方向Ｆ前側から後側に向かって光源１２、１３、１４の順番で並ぶ場合を例に説明したが、互いに隣り合う照明の波長域が大きく異なる並び順であればよく、例えばセンサ移動方向Ｆ前側から後側に向かって光源１４、１３、１２の順番としてもよい。

［第２実施の形態］
次に、第２実施の形態について図１０〜図１２を用いて説明する。
図１０は、第２実施の形態を説明する概念図である。尚、第１実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

本実施の形態は、第１実施の形態における照明手段１１を改良したものである。例えば、第１実施の形態において検査面Ｗａとセンサ部６との相対角度が予め設定された正対姿勢状態から傾いて、図１０（ｂ）に示すように、赤色光源１２と青色光源１３との境界部分の反射光が撮像部３に受光された場合に、反射光の波長域が不安定になり、欠陥部の検出精度が低下するおそれがある。

これに対して、本実施の形態では、図１０（ａ）に示すように、互いに隣り合う光源１２、１３の間に光源１２、１３の両方の波長域を有する中間光源１６を設け、光源１３、１４の間に光源１３、１４の両方の波長域を有する中間光源１７を設けている。

これによれば、検査面Ｗａとセンサ部６との相対角度が上記した特異な傾斜状態となった場合でも、波長域の安定した反射光を撮像部３で受光することができ、欠陥部Ｗｂの検出精度が低下するのを防ぐことができる。

図１１、図１２は、第２実施の形態を実現する具体的な構成の一例をそれぞれ示すものである。具体例１は、照明手段１１の照明に用いられるＬＥＤ発光体１２ａ、１３ａ、１４ａの配列を利用した例である。赤色光源１２は複数の赤色ＬＥＤ１２ａを並べて形成され、青色光源１３は複数の青色ＬＥＤ１３ａを並べて形成され、緑色光源１４は複数の緑色ＬＥＤ１４ａを並べて形成されている。

そして、赤色光源１２と青色光源１３との間には、赤色ＬＥＤ１２ａと青色ＬＥＤ１３ａを交互に並べることによって中間光源１６が形成されており、青色光源１３と緑色光源１４との間には、青色ＬＥＤ１３ａと緑色光源１４ａを交互に並べることによって中間光源１７が形成されている。

従って、中間光源１６から赤色光Ｒと青色光Ｂの両方の波長域を有する照明光を出力させることができ、中間光源１７から青色光Ｂと緑色光Ｇの両方の波長域を有する照明光を出力させることができる。

従って、検査面Ｗａとセンサ部６との相対角度が予め設定された正対姿勢状態から傾いて、赤色光源１２と青色光源１３との間、もしくは青色光源１３と緑色光源１４との間の反射光が撮像部３で受光される状況においても、中間光源１６、もしくは中間光源１７から安定した波長域の反射光を撮像部３に受光させることができ、欠陥部Ｗｂの検出精度が低下するのを防ぐことができる。

具体例２は、ＬＥＤ発光体１２ａ、１３ａ、１４ａと拡散板１５を利用した例である。照射部２の照明手段１１は、図１２に示すように、複数の赤色ＬＥＤ１２ａを並べて赤色光源１２が形成され、複数の青色ＬＥＤ１３ａを並べて青色光源１３が形成され、複数の緑色ＬＥＤ１４ａを並べて緑色光源１４が形成されている。そして、互いに隣り合う照明の照明光が所定範囲に亘って重なり合うように照射される拡散板１５を有している。

そして、拡散板１５は、各光源１２、１３、１４の照明光を透過させることができ、その透過によって各照明光の指向性を制御して発光させる構成を有している。

具体的には、各光源１２、１３、１４から照射された照明光をそのまま透過させることによって、赤色光Ｒのみで発光する赤発光領域１５Ｒと、青色光Ｂのみで発光する青発光領域１５Ｂと、緑色光Ｇのみで発光する緑発光領域１５Ｇが形成されている。

そして、赤発光領域１５Ｒと青発光領域１５Ｂとの間には、赤色光Ｒと青色光Ｂの両方の色で発光する中間発光領域１５ＲＢが形成され、また、互いに隣り合う青発光領域１５Ｂと緑発光領域１５Ｇとの間には、青色光Ｂと緑色光Ｇの混合色で発光する中間発光領域１５ＢＧが形成される。

上記構成によれば、中間発光領域１５ＲＢから赤色光Ｒと青色光Ｂの両方の波長域を有する照明光を発光させ、また、中間発光領域１５ＢＧから青色光Ｂと緑色光Ｇの両方の波長域を有する照明光を発光させることができる。

従って、検査面Ｗａとセンサ部６との相対角度が上記した特異な傾斜状態となった場合でも、中間光源領域１５ＲＢ、１５ＢＧから波長域の安定した反射光を撮像部３で受光することができ、欠陥部Ｗｂの検出精度が低下するのを防ぐことができる。

本発明は、上記した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述の各実施の形態では、互いに波長域が異なる複数の照明の例として、赤色光源１２、青色光源１３、緑色光源１４の３種類の場合を例に説明したが、互いに波長域が異なる複数のものであればよく、例えば５種類の波長域を有する照明を用いてもよい。

［第３実施の形態］
次に、第３実施の形態について図１４〜図２４を用いて説明する。尚、上述の各実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

本実施の形態では、画像処理手段３３で検出したものが、凹凸欠陥部Ｗｂと、色欠陥部Ｗｃ１、Ｗｃ２と、検査面Ｗａに付着したゴミなどの異物Ｗｄと、検査面Ｗａに穿設された穴Ｗｅや段差、エッジなどの意匠面とのいずれであるか、その識別が行われる。

色欠陥部とは、例えば単一色あるいはほぼ同一の色彩を有する検査面Ｗａに形成された、検査面Ｗａの色とは異なる色の点等をいい、淡彩色パネルに濃彩色の点状部分が形成された濃彩色欠陥部Ｗｃ１や、濃彩色パネルに淡彩色の点状部分が形成された淡彩色欠陥部Ｗｃ２が含まれる。

制御部４の画像処理手段３３は、ラインカメラ２１により撮像した反射光の各波長域別の正反射量と拡散反射量に基づいて検出対象を識別する処理を行う。反射光の正反射量は、検査面Ｗａの表面形状の状態によって変化し、反射光の拡散反射量は、検査面Ｗａの色によって変化する。画像処理手段３３は、各波長域の明るさ分布に基づいて、正反射量と拡散反射量のパターンを解析し、その解析結果を予め設定されたパターン解析表のパターンに分類して、識別を行う。

図１３は、検出対象を検出して識別する方法を説明するフローチャート、図１４は、パターン解析表の一例を示す図である。図１４のパターン解析表には、各検出対象に対して波長域が赤、青、緑の各画像における正反射量及び拡散反射量が示されている。

まず、上述の第１実施の形態で説明したように、照射部２の照明手段１１を発光させて検査面Ｗａに照射させる（ステップＳ１０１）。そして、検査面Ｗａで反射した反射光をラインカメラ２１で受光し（ステップＳ１０２）、検査面Ｗａのカラー画像を得る（ステップＳ１０３）。そして、カラー画像を分光した各波長域別の画像データである赤画像、青画像、緑画像を得る（ステップＳ１０４）。

得られた各画像（波長域別画像）にて、反射光の各波長域別の明るさ分布データを取得する（ステップＳ１０５）。検出対象のパターン（種類）毎に正反射率と拡散反射率が異なることに着目して各波長域の明るさ分布データのパターン解析を行い（ステップＳ１０６）、そのパターン解析の結果に基づき、検出対象を識別する（ステップＳ１０７）。

ステップＳ１０６のパターン解析では、例えば図１４に示すパターン解析表を用いて、適合するパターンを探索する処理が行われる。なお、パターン解析表は、予め制御部４内に記憶されている。そして、適合するパターンを見つけた場合には、そのパターンに割り当てられている検出対象を検出したと判断し、適合するパターンを見つけることができなかった場合には、検出対象の識別ができなかったと判断する。これらの判断結果は、制御部４によって結果表示部７に表示される。

（１．凹凸欠陥部の識別方法）
図１５（ａ）に示すように、例えば検査面Ｗａの凹凸欠陥部Ｗｂを撮像部３で撮像したときのカラー画像は、図１５（ｂ）に示すように、欠陥部Ｗｂの頂部４１及び欠陥部Ｗｂ以外の平滑部分４２は青色Ｂ、欠陥部Ｗｂの傾斜部分４３は赤色Ｒ、欠陥部Ｗｂの傾斜部分４４は緑色Ｇになる。

そして、図１６（ａ）−１に示すように、赤色用のＣＣＤ２１ａで撮像したモノクロ画像では、欠陥部Ｗｂの傾斜部分４３が明るく表示され、傾斜部分４３以外は暗く表示される。従って、図１６（ａ）−１のＡ−Ａ’線断面における明るさ分布は、図１６（ｂ）−１に示すように、傾斜部分４３に対応する位置だけが明るく、他よりも突出した明るさ分布となる。従って、赤の波長域では、正反射量が大、拡散反射量が極小となる。

そして、図１６（ａ）−２に示すように、青色用のＣＣＤ２１ｂで撮像したモノクロ画像では、欠陥部Ｗｂの傾斜部分４３、４４が暗く表示され、傾斜部分４３、４４以外は明るく表示される。従って、図１６（ａ）−２のＡ−Ａ’線断面における明るさ分布は、図１６（ｂ）−２に示すように、傾斜部分４３、４４に対応する位置が暗く、他よりも落ち込んだ明るさ分布となる。従って、青の波長域では、正反射量は小、拡散反射量も極小となる。

また、図１６（ａ）−３に示すように、緑色用のＣＣＤ２１ｃで撮像したモノクロ画像では、欠陥部Ｗｂの傾斜部分４４が明るく表示され、傾斜部分４４以外は暗く表示される。従って、図１６（ａ）−３のＡ−Ａ’線断面における明るさ分布は、図１６（ｂ）−３に示すように、傾斜部分４４に対応する位置だけが明るく、他よりも突出した明るさ分布となる。従って、緑の波長域では、正反射量が大、拡散反射量が極小となる。

従って、これら赤、青、緑の各波長域における正反射量と拡散反射量を用いて、図１４に示すパターン解析表を参照することにより、検出対象は凹凸欠陥部Ｗｂであると識別することができる。

（２−１．濃彩色欠陥部の識別方法）
例えば検査面Ｗａが淡彩色である白色で塗装された塗装面であり、その検査面Ｗａに濃彩色である黒色の塗料が点状に付着して濃彩色欠陥部Ｗｃ１となっている検査面Ｗａを、図１７（ａ）に示すように撮像部３で撮像した場合に、そのカラー画像は、図１７（ｂ）に示すように、濃彩色欠陥部Ｗｃ１以外の部分が青色Ｂになる。

そして、図１８（ａ）−１に示すように、赤色用のＣＣＤ２１ａで撮像したモノクロ画像では、画像全体が暗く表示され、濃彩色欠陥部Ｗｃ１がさらに暗く表示される。従って、図１８（ａ）−１のＡ−Ａ’線断面における明るさ分布は、図１８（ｂ）−１に示すように、全体が暗い値であり、濃彩色欠陥部Ｗｃ１に対応する部分がさらに暗い値の明るさ分布となる。従って、赤の波長域では、正反射量が小、拡散反射量が極小となる。

そして、図１８（ａ）−２に示すように、青色用のＣＣＤ２１ｂで撮像したモノクロ画像では、全体が明るく表示され、濃彩色欠陥部Ｗｃ１が暗く表示される。従って、図１８（ａ）−２のＡ−Ａ’線断面における明るさ分布は、図１８（ｂ）−２に示すように、全体が明るい値であり、濃彩色欠陥部Ｗｃ１に対応する部分だけが暗い値の明るさ分布となる。従って、青の波長域では、正反射量が大、拡散反射量が極小となる。

また、図１８（ａ）−３に示すように、緑色用のＣＣＤ２１ｃで撮像したモノクロ画像では、赤色用の場合と同様に、画像全体が暗く表示され、濃彩色欠陥部Ｗｃ１がさらに暗く表示される。従って、図１８（ａ）−３のＡ−Ａ’線断面における明るさ分布は、図１８（ｂ）−３に示すように、全体が暗い値であり、濃彩色欠陥部Ｗｃ１に対応する部分がさらに暗い値の明るさ分布となる。従って、緑の波長域では、正反射量が小、拡散反射量が極小となる。

従って、これらの明るさ分布の結果を用いて、図１４に示すパターン解析表を参照することによって、検出対象は濃彩色欠陥部Ｗｃ１であると識別することができる。

（２−２．淡彩色欠陥部の識別方法）
例えば検査面Ｗａが濃彩色である黒色で塗装された塗装面であり、その検査面Ｗａに淡彩色である白色の塗料が点状に付着して形成されて淡彩色欠陥部Ｗｃ２となっている検査面Ｗａを、図１９（ａ）に示すように撮像部３で撮像した場合に、そのカラー画像は、図１９（ｂ）に示すように、淡彩色欠陥部Ｗｃ２以外の部分が青色Ｂになる。

そして、図２０（ａ）−１に示すように、赤色用のＣＣＤ２１ａで撮像したモノクロ画像では、画像全体が暗く表示され、淡彩色欠陥部Ｗｃ２が他よりも若干明るく表示される。従って、図２０（ａ）−１のＡ−Ａ’線断面における明るさ分布は、図２０（ｂ）−１に示すように、全体が暗い値であり、淡彩色欠陥部Ｗｃ２に対応する部分が他よりも若干明るい値の明るさ分布となる。従って、赤の波長域では、正反射量が小であり、拡散反射量が中となる。

そして、図２０（ａ）−２に示すように、青色用のＣＣＤ２１ｂで撮像したモノクロ画像では、全体が明るく表示され、淡彩色欠陥部Ｗｃ２がさらに明るく表示される。従って、図２０（ａ）−２のＡ−Ａ’線断面における明るさ分布は、図２０（ｂ）−２に示すように、全体が明るい値であり、淡彩色欠陥部Ｗｃ２に対応する部分がさらに明るい値の明るさ分布となる。従って、青の波長域では、正反射量が大で、拡散反射量が中となる。

また、図２０（ａ）−３に示すように、緑色用のＣＣＤ２１ｃで撮像したモノクロ画像では、赤色用の場合と同様に、画像全体が暗く表示され、淡彩色欠陥部Ｗｃ２が他よりも若干明るく表示される。従って、図２０（ａ）−３のＡ−Ａ’線断面における明るさ分布は、図２０（ｂ）−３に示すように、全体が暗い値であり、淡彩色欠陥部Ｗｃ２に対応する部分が他よりも若干明るい値の明るさ分布となる。従って、緑の波長域では、正反射量が小、拡散反射量が中となる。

従って、これらの明るさ分布の結果を用いて、図１４に示すパターン解析表を参照することによって、検出対象は淡彩色欠陥部Ｗｃ２であると識別することができる。

（３．異物の識別方法）
例えば検査面Ｗａにゴミ、カス、ホコリ等の異物Ｗｄが付着している状態で、図２１（ａ）に示すように、検査面Ｗａを撮像部３で撮像した場合に、そのカラー画像は、図２１（ｂ）に示すように、異物Ｗｄ以外の部分が青色Ｂになる。

そして、図２２（ａ）−１に示すように、赤色用のＣＣＤ２１ａで撮像したモノクロ画像では、全体が暗く表示され、異物Ｗｄが他よりもさらに暗く表示される。従って、図２２（ａ）−１のＡ−Ａ’線断面における明るさ分布は、図２２（ｂ）−１に示すように、全体が暗い値であり、異物Ｗｄに対応する部分が他よりもさらに暗い値の明るさ分布となる。従って、赤の波長域では、正反射量が小であり、拡散反射量も小となる。

そして、図２２（ａ）−２に示すように、青色用のＣＣＤ２１ｂで撮像したモノクロ画像では、全体が明るく表示され、異物Ｗｄが暗く表示される。従って、図２２（ａ）−２のＡ−Ａ’線断面における明るさ分布は、図２２（ｂ）−２に示すように、全体が明るい値であり、淡彩色欠陥部Ｗｃ２に対応する部分が暗い値の明るさ分布となる。従って、青の波長域では、正反射量が小で、拡散反射量が極小となる。

また、図２２（ａ）−３に示すように、緑色用のＣＣＤ２１ｃで撮像したモノクロ画像では、赤色用の場合と同様に、画像全体が暗く表示され、異物Ｗｄが他よりもさらに暗く表示される。従って、図２２（ａ）−３のＡ−Ａ’線断面における明るさ分布は、図２２（ｂ）−３に示すように、全体が暗い値であり、異物Ｗｄに対応する部分が他よりもさらに暗い値の明るさ分布となる。従って、緑の波長域では、正反射量が小であり、拡散反射量も小となる。

従って、これらの明るさ分布の結果を用いて、図１４に示すパターン解析表を参照することによって、検出対象は異物Ｗｄであると識別することができる。

（４．穴（意匠面）の識別方法）
例えば検査面Ｗａに部品取り付け用の穴Ｗｅが形成されている場合、図２３（ａ）に示すように撮像部３で撮像したカラー画像は、図２３（ｂ）に示すように、異物Ｗｄ以外の部分が青色Ｂになる。

そして、図２４（ａ）−１に示すように、赤色用のＣＣＤ２１ａで撮像したモノクロ画像では、全体が暗く表示され、穴Ｗｅは黒く表示される。従って、図２４（ａ）−１のＡ−Ａ’線断面における明るさ分布は、図２４（ｂ）−１に示すように、全体が暗い値であり、穴Ｗｅに対応する部分は明るさがゼロの明るさ分布となる。従って、赤の波長域では、正反射量が極小であり、拡散反射量も極小となる。

そして、図２４（ａ）−２に示すように、青色用のＣＣＤ２１ｂで撮像したモノクロ画像では、穴Ｗｅ以外の部分が明るく表示され、穴Ｗｅは黒く表示される。従って、図２４（ａ）−２のＡ−Ａ’線断面における明るさ分布は、図２４（ｂ）−２に示すように、全体が明るい値であり、穴Ｗｅに対応する部分は明るさがゼロの明るさ分布となる。従って、青の波長域でも、正反射量が極小で、拡散反射量も極小となる。

また、図２４（ａ）−３に示すように、緑色用のＣＣＤ２１ｃで撮像したモノクロ画像では、赤色用の場合と同様に、画像全体が暗く表示され、穴Ｗｅは黒く表示される。従って、図２４（ａ）−３のＡ−Ａ’線断面における明るさ分布は、図２４（ｂ）−３に示すように、全体が暗い値であり、穴Ｗｅに対応する部分は明るさがゼロの明るさ分布となる。従って、緑の波長域では、正反射量が極小であり、拡散反射量も極小となる。

従って、これらの明るさ分布の結果を用いて、図１４に示すパターン解析表を参照することによって、検出対象は穴Ｗｅであると識別することができる。なお、上述の実施例では、穴Ｗｅの場合を例に説明したが、エッジや段差などの他の意匠面についても同様に識別することができる。

本発明によれば、制御部４の画像処理手段３３は、撮像部３により撮像した反射光の各波長域別の正反射量と拡散反射量に基づいて検出対象を識別する。反射光の各波長域別の正反射量は表面形状と正反射率によって変化し、拡散反射量は、検査面の色等の影響による拡散反射率によって変化する。従って、正反射量と拡散反射量のパターンを解析することによって、検出対象を簡単に識別することができる。

１ 表面検査装置
２ 照射部
３ 撮像部
４ 制御部
５ ロボットアーム
６ センサ部
７ 結果表示部
１１ 照明手段
１５ 拡散板
１２ 光源（赤色光源）
１３ 光源（青色光源）
１４ 光源（緑色光源）
１６、１７ 中間光源
２１ ラインカメラ
２１ａ 赤色用ＣＣＤ
２１ｂ 青色用ＣＣＤ
２１ｃ 緑色用ＣＣＤ
Ｗ 被検査体
Ｗａ 検査面
Ｗｂ 凹凸欠陥部
Ｗｃ 色欠陥部
Ｗｃ１ 濃彩色欠陥部
Ｗｃ２ 淡彩色欠陥部
Ｗｄ 異物
Ｗｅ 穴（形状）
Ｆ センサ移動方向
Ｄ 光源の幅（並び方向幅）

Claims (11)

1. 被検査体の検査面を照明して撮像し、該撮像した画像に基づいて前記検査面の表面を検査する表面検査装置において、
   波長域が互いに異なる複数の照明光を互いに隣接させて前記検査面に沿って順番に並べた状態で前記検査面に照射する照射部と、
   該照射部から照射されて前記検査面で反射した反射光を撮像して、各波長域別の画像データを得る撮像部と、
   該撮像部で得た各波長域別の画像データから検出対象を検出する画像処理を行う画像処理部を有することを特徴とする表面検査装置。
2. 前記各照明光の配列方向幅は、前記検出対象の大きさに応じて決定されることを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
3. 前記検出対象に前記検査面上の凹凸欠陥部が含まれる場合に、前記各照明光の配列方向幅は、前記照射部から前記検査面までの距離と、前記検査面を基準とした前記凹凸欠陥部の最大傾斜角度とに基づいて決定されることを特徴とする請求項２に記載の表面検査装置。
4. 前記各照明光の配列方向幅は、前記照射部から前記検査面までの距離をａとし、前記凹凸欠陥部の最大傾斜角度をαとした場合に、２ａ×ｔａｎ２α以下の大きさに設定されることを特徴とする請求項３に記載の表面検査装置。
5. 前記照射部は、前記各照明光を出力する光源をそれぞれ有しており、該各光源を互いに隣り合う照明光の波長域の差がより大きくなる順番に配列させたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の表面検査装置。
6. 前記照射部は、互いに隣り合う２つの光源の間に、該２つの光源の波長域を有する照明光を出力する中間光源を有することを特徴とする請求項５に記載の表面検査装置。
7. 前記光源は、波長域が同一の発光体を複数集合させることによって構成され、
   前記中間光源は、前記２つの光源のうち、一方の光源の波長域を有する発光体と、他方の光源の波長域を有する発光体とを混合して配置することによって構成されたことを特徴とする請求項６に記載の表面検査装置。
8. 前記照射部は、前記各光源から出力された照明光をそのまま透過させて照射する複数の単色照射領域と、該各単色照射領域の間に設けられ、互いに隣り合う２つの光源の一方の光源から出力された照明光と他方の光源から出力された照明光とを混合させて中間色とし、該中間色を照射する中間色照射領域とを有する拡散板を有することを特徴とする請求項５に記載の表面検査装置。
9. 前記画像処理部は、前記撮像部により撮像した反射光の各波長域別の正反射量と拡散反射量に基づいて前記検出対象を識別することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の表面検査装置。
10. 前記画像処理部は、複数種類の検出対象と該各検出対象に対する前記反射光の波長域別の正反射量及び拡散反射量との関係を設定したパターン解析表を用いて前記検出対象の識別を行うことを特徴とする請求項９に記載の表面検査装置。
11. 前記検出対象は、
    凹凸欠陥部と、
    色欠陥部、異物、意匠面の少なくとも一つと、
    を含むことを特徴とする請求項１０に記載の表面検査装置。

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