JP2020003343A - 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リング状の照明光を用い、被検査物の種類に応じて照明光を切り替える必要なく、被検査物の欠陥を高精度に検出する。【解決手段】フラットパネルディスプレイ装置１０は、光を透過させる透明又は半透明な被検査物１へ照射される、リング状の照明光の一部を表示する。制御装置８０は、リング状の照明光を複数の区画に分割し、分割した各区画を、フラットパネルディスプレイ装置１０に順番に表示させる。画像取得装置（カメラ４０）は、フラットパネルディスプレイ装置１０から、リング状の照明光の分割された各区画の光が照射された、被検査物１の画像を取得して、画像信号を出力する。画像処理装置５０は、画像取得装置（カメラ４０）から出力された各画像信号を処理して、被検査物１の複数の画像を合成し、合成した画像から、被検査物１の欠陥を検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、被検査物の表面又は内部に、傷や異物等の欠陥が存在するか否かを検査する欠陥検査装置及び欠陥検査方法に係り、特に、暗視野照明としてリング状の照明光を用いた欠陥検査装置及び欠陥検査方法に関する。

例えば、めがねレンズは、その用途やデザイン性から、形状、曲率、屈折率、透過率、グラデーションコーティング等が異なり、それらの組合せで仕様が決まるため、少量多品種の製品である。従来、めがねレンズの表面又は内部に、傷、異物、コーティングむら等の欠陥が存在するか否かの検査は、検査員による目視検査が主流となっていた。しかしながら、目視検査は、検査員の経験や勘に頼る部分が大きいため精度にばらつきが発生し、また、検査員の人件費がレンズのコストアップの原因となり、検査の自動化が望まれていた。

めがねレンズの欠陥検査を、カメラ等の画像取得装置を用いて自動化しようとすると、レンズの種類毎に、照明装置及び画像取得装置の設定を変更する必要があった。これに対し、特許文献１には、複数のＬＥＤと少なくとも２種類の異なる偏光方向を有する複数の偏光子を含み、複数のＬＥＤを、複数のＬＥＤ群に分割して駆動することにより、被測定物の状態によらず、高い検出感度を得るための調整が容易であり、検出感度の劣化要因となる照明光の発生を防ぐことが可能な照明装置、および光学装置が開示されている。

特開２０１２−２３４０８１号公報

特許文献１の段落０００２及び０００３に記載されている様に、光学顕微鏡、光学測定機、画像観測装置等の光学装置では、観測方向、検出方向に対して斜めの方向から照明光を被測定物に照射する方式として、リング照明装置がよく用いられている。被検査物からの散乱光を観察する、リング照明装置を用いた暗視野観察は、レンズの傷や異物等の欠陥を検出する際にも、欠陥を高精度に検出するために非常に有効である。しかしながら、レンズの曲面の角度によっては、レンズの表面で照明光の反射が発生することがあり、反射光が発生した部分については、別の照明装置を使って検査を行うか、あるいは特許文献１に記載されている様に、複数のＬＥＤ群の中から駆動するＬＥＤ群を選択する必要があった。

本発明の課題は、リング状の照明光を用い、被検査物の種類に応じて照明光を切り替える必要なく、被検査物の欠陥を高精度に検出することである。

本発明の欠陥検査装置は、光を透過させる透明又は半透明な被検査物へ照射される、リング状の照明光の一部を表示するフラットパネルディスプレイ装置と、リング状の照明光を複数の区画に分割し、分割した各区画を、フラットパネルディスプレイ装置に順番に表示させる制御装置と、フラットパネルディスプレイ装置から、リング状の照明光の分割された各区画の光が照射された、被検査物の画像を取得して、画像信号を出力する画像取得装置と、画像取得装置から出力された各画像信号を処理して、被検査物の複数の画像を合成し、合成した画像から、被検査物の欠陥を検出する画像処理装置とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の欠陥検査方法は、リング状の照明光を複数の区画に分割し、分割した各区画を、フラットパネルディスプレイ装置に順番に表示して、各区画の光を、光を透過させる透明又は半透明な被検査物へ順番に照射し、画像取得装置により、リング状の照明光の分割した各区画の光を照射した、被検査物の画像を取得して、画像信号を出力し、画像取得装置が出力した各画像信号を処理して、被検査物の複数の画像を合成し、合成した画像から、被検査物の欠陥を検出することを特徴とする。

リング状の照明光を複数の区画に分割し、分割した各区画を、フラットパネルディスプレイ装置に順番に表示して、各区画の光を、被検査物へ順番に照射し、画像取得装置により、リング状の照明光の分割した各区画の光を照射した、被検査物の画像を取得して、画像信号を出力するので、被検査物の種類に応じて照明光を切り替える必要はない。そして、画像取得装置が出力した各画像信号を処理して、被検査物の複数の画像を合成し、合成した画像から、被検査物の欠陥を検出するので、リング状の照明光を用い、被検査物の欠陥が高精度に検出される。

また、リング状の照明光の分割した各区画をフラットパネルディスプレイ装置に表示するので、リング状に配置したＬＥＤ群と拡散板とを用いる場合に比べ、分解能が高くなり、かつ、拡散板から漏れた光が画像の合成の際に重複して加算されるのが防止され、被検査物の欠陥がより高精度に検出される。

あるいは、本発明の欠陥検査装置は、光を透過させる透明又は半透明な被検査物へ照射される光を発生する、リング状に配置された複数のＬＥＤ群と、ＬＥＤ群から発生した光を拡散させる拡散板と、ＬＥＤ群を複数の区画に分割し、分割した各区画のＬＥＤを順番に点灯させる制御装置と、ＬＥＤ群の分割された各区画のＬＥＤの光が拡散板を通して照射された、被検査物の画像を取得して、画像信号を出力する画像取得装置と、画像取得装置から出力された各画像信号を処理して、被検査物の複数の画像を合成し、合成した画像から、被検査物の欠陥を検出する画像処理装置とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の欠陥検査方法は、複数のＬＥＤ群をリング状に配置し、リング状に配置したＬＥＤ群を複数の区画に分割し、分割した各区画のＬＥＤを順番に点灯させて、各区画のＬＥＤの光を、拡散板を通して、光を透過させる透明又は半透明な被検査物へ順番に照射し、画像取得装置により、分割した各区画のＬＥＤの光を拡散板を通して照射した、被検査物の画像を取得して、画像信号を出力し、画像取得装置が出力した各画像信号を処理して、被検査物の複数の画像を合成し、合成した画像から、被検査物の欠陥を検出することを特徴とする。

複数のＬＥＤ群をリング状に配置し、リング状に配置したＬＥＤ群を複数の区画に分割し、分割した各区画のＬＥＤを順番に点灯させて、各区画のＬＥＤの光を、拡散板を通して、被検査物へ順番に照射し、画像取得装置により、分割した各区画のＬＥＤの光を拡散板を通して照射した、被検査物の画像を取得して、画像信号を出力するので、被検査物の種類に応じて照明光を切り替える必要はない。そして、画像取得装置が出力した各画像信号を処理して、被検査物の複数の画像を合成し、合成した画像から、被検査物の欠陥を検出するので、リング状に配置されたＬＥＤ群によるリング状の照明光を用い、被検査物の欠陥が高精度に検出される。

さらに、本発明の欠陥検査装置は、画像処理装置が、画像取得装置から出力された各画像信号について、同じ位置の画素毎に、各画像信号を大きさ順に並べたとき、大きい方からｍ番目（ｍ≧２）以降の各画像信号を加算して、被検査物の複数の画像を合成することを特徴とする。

また、本発明の欠陥検査方法は、画像取得装置が出力した各画像信号について、同じ位置の画素毎に、各画像信号を大きさ順に並べたとき、大きい方からｍ番目（ｍ≧２）以降の各画像信号を加算して、被検査物の複数の画像を合成することを特徴とする。

画像取得装置が出力した各画像信号について、同じ位置の画素毎に、各画像信号を大きさ順に並べたとき、大きい方からｍ番目（ｍ≧２）以降の各画像信号を加算して、被検査物の複数の画像を合成するので、リング状の照明光のいずれかの区画の光の照射、あるいは、リング状に配置したＬＥＤ群のいずれかの区画のＬＥＤの光の照射で、被検査物から透過光又は反射光が発生し、信号強度の非常に大きい画素が発生しても、信号強度の非常に大きい画素の画像信号は加算されず、透過光又は反射光の影響が除去される。従って、別の照明装置を用いる必要なく、被検査物の欠陥が検出される。

さらに、本発明の欠陥検査装置は、フラットパネルディスプレイ装置を用いる場合に、画像処理装置が、画像取得装置から出力された各画像信号から、信号強度が所定値以上である画素を検出し、制御装置が、リング状の照明光の内径を、被検査物から透過光が発生する大きさに設定し、画像処理装置の検出結果に基づき、信号強度が所定値以上である画素がなくなるまで、設定したリング状の照明光の内径を拡大することを特徴とする。

また、本発明の欠陥検査方法は、フラットパネルディスプレイ装置を用いる場合に、リング状の照明光の内径を、被検査物から透過光が発生する大きさに設定し、画像取得装置が出力した各画像信号から、信号強度が所定値以上である画素を検出し、信号強度が所定値以上である画素がなくなるまで、設定したリング状の照明光の内径を拡大した後、被検査物の複数の画像を合成することを特徴とする。

リング状の照明光は、被検査物から透過光が発生しない範囲で、被検査物から散乱光がより多く発生する様に、被検査物に近い位置に設けることが望ましい。リング状の照明光の内径を、被検査物から透過光が発生する大きさに設定し、画像取得装置が出力した各画像信号から、信号強度が所定値以上である画素を検出し、信号強度が所定値以上である画素がなくなるまで、設定したリング状の照明光の内径を拡大するので、リング状の照明光が、被検査物から透過光が発生しない範囲で、被検査物に近い位置に設けられる。

本発明によれば、リング状の照明光を用い、被検査物の種類に応じて照明光を切り替える必要なく、被検査物の欠陥を高精度に検出することができる。

さらに、リング状の照明光の分割した各区画をフラットパネルディスプレイ装置に表示すると、リング状に配置したＬＥＤ群と拡散板とを用いる場合に比べ、分解能を高くすることができ、かつ、拡散板から漏れた光が画像の合成の際に重複して加算されるのを防止することができるので、被検査物の欠陥をより高精度に検出することができる。

さらに、画像取得装置が出力した各画像信号について、同じ位置の画素毎に、各画像信号を大きさ順に並べたとき、大きい方からｍ番目（ｍ≧２）以降の各画像信号を加算して、被検査物の複数の画像を合成することにより、リング状の照明光のいずれかの区画の光の照射、あるいは、リング状に配置したＬＥＤ群のいずれかの区画のＬＥＤの光の照射で、被検査物から透過光又は反射光が発生し、信号強度の非常に大きい画素が発生しても、信号強度の非常に大きい画素の画像信号を加算しないで、透過光又は反射光の影響を除去することができる。従って、別の照明装置を用いる必要なく、被検査物の欠陥を検出することができる。

さらに、フラットパネルディスプレイ装置を用いる場合に、リング状の照明光の内径を、被検査物から透過光が発生する大きさに設定し、画像取得装置が出力した各画像信号から、信号強度が所定値以上である画素を検出し、信号強度が所定値以上である画素がなくなるまで、設定したリング状の照明光の内径を拡大することにより、リング状の照明光を、被検査物から透過光が発生しない範囲で、被検査物に近づけ、被検査物から散乱光をより多く発生させて、被検査物の欠陥をより高精度に検出することができる。

本発明の一実施の形態による欠陥検査装置の概略構成を示す図である。 リング状の照明光の一例を示す図である。 リング状の照明光の各区画の例を示す図である。 移動装置の動作を説明する図である。 被検査物からの散乱光の発生を説明する図である。 リング状の照明光の各区画の光が照射された被検査物の画像の例を示す図である。 本発明の一実施の形態による欠陥検査装置の動作の一例を示すフローチャートである。 画像の合成処理を説明する図である。 合成した画像の一例を示す図である。 本発明の一実施の形態による欠陥検査装置の動作の他の例を示すフローチャートである。 図１１（ａ）は本発明の他の実施の形態による欠陥検査装置の照明装置の上面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ部断面図である。 分割された各区画のＬＥＤの例を示す図である。 本発明の他の実施の形態による欠陥検査装置の動作を示すフローチャートである。

［実施の形態］
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態による欠陥検査装置の概略構成を示す図である。欠陥検査装置１００は、ホルダー２、フラットパネルディスプレイ装置１０、移動装置２０、集光レンズ３０、カメラ４０、画像処理装置５０、メモリ６０、表示装置７０、及び制御装置８０を含んで構成されている。ホルダー２は、光を透過させる透明又は半透明な被検査物１の縁を、３つ以上の方向から挟み込んで保持する。なお、ホルダー２は、複数の被検査物１を保持し、集光レンズ３０及びカメラ４０に対して移動する構成であってもよい。あるいは、ホルダー２が複数の被検査物１を保持し、集光レンズ３０及びカメラ４０がホルダー２に対して移動する構成であってもよい。

フラットパネルディスプレイ装置１０は、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ装置、プロジェクタ等からなり、制御装置８０の制御により、リング状の照明光の一部を表示する。図２は、リング状の照明光の一例を示す図である。図２においては、黒色の背景に浮んだリング状の白い部分が、リング状の照明光１１である。なお、リング状の照明光は、外周及び内周が円形のものに限らず、被検査物１の形状に応じて、外周及び内周が楕円形又は矩形、あるいは被検査物１の形状に合わせたものであってもよい。

図１において、制御装置８０は、リング状の照明光を複数の区画に分割し、分割した各区画を、フラットパネルディスプレイ装置１０に順番に表示させる。図３は、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示された、リング状の照明光の各区画の例を示す図である。本例は、図２に示したリング状の照明光１１を、周方向に、図３（ａ）〜（ｈ）の８つの区画に均等に分割した場合を示している。区画数は本例に限らず、リング状の照明光を７つ以下又は９つ以上に分割してもよい。また、分割の形態は、リング状の照明光を周方向に分割する場合に限らず、各区画の光が、被検査物１に対して異なる方向から入射し、又は異なる角度で入射する様に分割すればよい。

図１において、移動装置２０は、フラットパネルディスプレイ装置１０を上下に移動する。図４は、移動装置の動作を説明する図である。移動装置２０は、テーブル２１、ガイド２２、及び昇降機構２３を含んで構成されている。テーブル２１は、フラットパネルディスプレイ装置１０を搭載し、ガイド２２に沿って図面上下方向へ移動する。昇降機構２３は、テーブル２１を上下させて、フラットパネルディスプレイ装置１０を、被検査物１に近づく方向又は被検査物１から遠ざかる方向へ移動させる。これにより、図４（ａ），（ｂ）に示す様に、フラットパネルディスプレイ装置１０と被検査物１との距離Ｄが変化する。

図１において、集光レンズ３０は、フラットパネルディスプレイ装置１０から照射されて、被検査物１を透過した光を集光する。集光レンズ３０には、入射瞳が無限遠にあり、主光線が光軸に対して平行なレンズが使用されている。カメラ４０は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の２次元センサーを有し、集光レンズ３０により集光された光を受光して、被検査物１の画像を取得し、取得した画像の画像信号を出力する。

なお、図１に示した実施の形態では、フラットパネルディスプレイ装置１０を、被検査物１を挟んでカメラ４０と反対側（被検査物１の下方）に設けている。しかしながら、フラットパネルディスプレイ装置１０をカメラ４０と同じく被検査物１の上方に設け、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示されたリング状の照明光の一部を反射するミラーを、被検査物１の下方に設けてもよい。

画像処理装置５０は、制御装置８０の制御により、カメラ４０から出力された画像信号を処理して、カメラ４０により取得された被検査物１の複数の画像を合成し、合成した画像から、被検査物１の欠陥を検出する。メモリ６０は、カメラ４０から出力された画像信号、画像処理装置５０により処理された画像信号、及び画像処理装置５０により検出された、被検査物１の欠陥の情報を記憶する。表示装置７０は、カメラ４０により取得された画像、画像処理装置５０により処理された画像、及び画像処理装置５０により検出された、被検査物１の欠陥の位置、大きさ、形状等を表示する。制御装置８０は、フラットパネルディスプレイ装置１０、移動装置２０、画像処理装置５０、メモリ６０、及び表示装置７０を制御する。

図５は、被検査物からの散乱光の発生を説明する図である。フラットパネルディスプレイ装置１０に表示されたリング状の照明光の各区画からの光Ｒは、被検査物１の図面斜め下側から、被検査物１へ入射する。そして、被検査物１の内部へ透過した光は、被検査物１の内部で反射を繰り返す度に、その一部が散乱光Ｓとして被検査物１の外部へ放出される。散乱光Ｓは、リング状の照明光の各区画からの光Ｒが被検査物１へ入射した位置から、被検査物１の中心を通る中心線Ｃを挟んだ反対側で、多く発生する傾向にある。

図６は、リング状の照明光の各区画の光が照射された被検査物の画像の例を示す図である。図６（ａ）〜（ｈ）は、図３（ａ）〜（ｈ）に対応して、図３（ａ）〜（ｈ）に示すリング状の照明光の各区画の光が照射されたとき、カメラ４０により取得されて表示装置７０に表示された被検査物１の画像を、模式的に示したものでる。散乱光は、リング状の照明光の各区画からの光が被検査物１へ入射した位置の反対側で、多く発生する傾向にあるため、図６（ａ）〜（ｈ）の各画像は、図３（ａ）〜（ｈ）に示すリング状の照明光の各区画に対し、被検査物１の中心を挟んだ反対側でやや明るくなっている。

図７は、本発明の一実施の形態による欠陥検査装置の動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御装置８０は、リング状の照明光全体を、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示させる（ステップ１０１）。そして、制御装置８０は、移動装置２０により、フラットパネルディスプレイ装置１０を上下に移動し、被検査物１の大きさや焦点距離に応じて、フラットパネルディスプレイ装置１０と被検査物１との距離を調節する（ステップ１０２）。

次に、制御装置８０は、リング状の照明光の１つの区画を、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示させる（ステップ１０３）。カメラ４０は、被検査物１の画像を取得して、画像信号を出力する（ステップ１０４）。続いて、制御装置８０は、リング状の照明光の全ての区画を、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示させ終ったか否かを判断し（ステップ１０５）、終っていない場合は、区画を変更して（ステップ１０６）、ステップ１０３へ戻る。

全ての区画の表示が終了した場合、画像処理装置５０は、制御装置８０の制御により、カメラ４０から出力された各画像信号を処理して、被検査物１の複数の画像を合成する（ステップ１０７）。このとき、画像処理装置５０は、カメラ４０から出力された各画像信号について、同じ位置の画素毎に、各画像信号を大きさ順に並べたとき、大きい方からｍ番目（ｍ≧２）以降の各画像信号を加算して、被検査物１の複数の画像を合成する。

図８は、画像の合成処理を説明する図である。リング状の照明光を、図３（ａ）〜（ｈ）に示す８つの区画に分割して、各区画の光を被検査物１へ順番に照射したとき、ある位置の画素の信号強度が、図８のｎ＝１〜８に示す値であったとする。画像処理装置５０は、これらの値を大きさ順に並べ変えて、ｍ番目（ｍ≧２）以降の各画像信号の値を加算する。例えば、ｍ＝４の場合は、（Ａ）の式の通りとなる。

カメラ４０が出力した各画像信号について、同じ位置の画素毎に、各画像信号を大きさ順に並べたとき、大きい方からｍ番目（ｍ≧２）以降の各画像信号を加算して、被検査物１の複数の画像を合成するので、リング状の照明光のいずれかの区画の光の照射で、被検査物１から透過光又は反射光が発生し、信号強度の非常に大きい画素が発生しても、信号強度の非常に大きい画素の画像信号は加算されず、透過光又は反射光の影響が除去される。従って、別の照明装置を用いる必要なく、被検査物１の欠陥が検出される。

なお、図８において、例えば、ｍ＝４のとした理由は、リング状の照明光の分割したいずれかの区画の光の照射で透過光又は反射光が発生した場合、その区画に隣接する左右の区画の光の照射によっても、信号強度の大きい画素が発生する恐れがあるので、隣接する左右の区画を含む３つの区画の光を照射したときの画像の画素の画像信号を、除外するためである。しかしながら、ｍは、２、３、又は５以上であってもよい。

また、カメラ４０から出力された各画像信号について、同じ位置の画素毎に、各画像信号を大きさ順に並べたとき、小さい方から所定数の画像信号も加算しない様にすると、カメラ４０の各画像信号に発生するノイズの影響を除去することができる。従って、被検査物１の欠陥をさらに高精度に検出することができる。

図７において、次に、画像処理装置５０は、合成した画像から、被検査物１の欠陥を検出する（ステップ１０８）。制御装置８０は、画像処理装置５０の検出結果を、表示装置に表示する（ステップ１０９）。

図９は、合成した画像の一例を示す図である。図９は、図６（ａ）〜（ｈ）に示した被検査物１の各画像を合成した画像を、図６と同様に模式的に示したものである。なお、図９では、被検査物１の丸い形が白っぽく表示されているが、実際の暗視野の画像では、黒色の背景に対して、少し明度の高い灰色（グレー）として観察される。そして、図９には、被検査物１の欠陥が表示されていないが、被検査物１の表面又は内部に傷、異物等の欠陥が存在すると、欠陥の存在する位置で散乱光の強度が他の部分より強くなり、その位置の画素の輝度が高くなる。画像処理装置５０は、合成した画像の画像信号から、信号強度が所定のしきい値以上である画像信号を検出することにより、被検査物１の欠陥の位置、大きさ、形状等を検出する。

リング状の照明光を複数の区画に分割し、分割した各区画を、フラットパネルディスプレイ装置１０に順番に表示して、各区画の光を、被検査物１へ順番に照射し、カメラ４０により、リング状の照明光の分割した各区画の光を照射した、被検査物１の画像を取得して、画像信号を出力するので、被検査物１の種類に応じて照明光を切り替える必要はない。そして、カメラ４０が出力した各画像信号を処理して、被検査物１の複数の画像を合成し、合成した画像から、被検査物１の欠陥を検出するので、リング状の照明光を用い、被検査物１の欠陥が高精度に検出される。

また、リング状の照明光の分割した各区画をフラットパネルディスプレイ装置１０に表示するので、リング状に配置したＬＥＤ群と拡散板とを用いる第２の実施の形態に比べ、分解能が高くなり、かつ、拡散板から漏れた光が画像の合成の際に重複して加算されるのが防止され、被検査物１の欠陥がより高精度に検出される。

図１０は、本発明の一実施の形態による欠陥検査装置の動作の他の例を示すフローチャートである。まず、制御装置８０は、移動装置２０により、フラットパネルディスプレイ装置１０を上下に移動し、被検査物１の大きさや焦点距離に応じて、フラットパネルディスプレイ装置１０と被検査物１との距離を調節する（ステップ２０１）。次に制御装置８０は、リング状の照明光の内径を設定する（ステップ２０２−１）。このとき、制御装置８０は、リング状の照明光の内径を、被検査物１から透過光が発生する大きさに設定する。

次に、制御装置８０は、リング状の照明光全体を、フラットパネルディスプレイ装置１０に表示させる（ステップ２０２−２）。画像処理装置５０は、制御装置８０の制御により、カメラ４０から出力された画像信号から、信号強度が所定値以上である画素を検出し、制御装置８０は、画像処理装置５０の検出結果から、信号強度が所定値以上である画素が存在したか否かを判断する（ステップ２０２−３）。

信号強度が所定値以上である画素が存在した場合、制御装置８０は、ステップ２０２−１で設定したリング状の照明光の内径を一定値だけ拡大して（ステップ２０２−４）、ステップ２０２−１へ戻る。そして、信号強度が所定値以上である画素がなくなるまで、ステップ２０２−１からステップ２０２−４を繰り返す。

信号強度が所定値以上である画素が存在しなくなると、それ以降のステップ２０３〜２０９の処理は、図７のステップ１０３〜１０９の処理と同様である。

リング状の照明光は、被検査物１から透過光が発生しない範囲で、被検査物１から散乱光がより多く発生する様に、被検査物１に近い位置に設けることが望ましい。リング状の照明光の内径を、被検査物１から透過光が発生する大きさに設定し、カメラ４０が出力した各画像信号から、信号強度が所定値以上である画素を検出し、信号強度が所定値以上である画素がなくなるまで、設定したリング状の照明光の内径を拡大するので、リング状の照明光が、被検査物１から透過光が発生しない範囲で、被検査物１に近い位置に設けられる。

（第１の実施の形態の効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、次の効果を奏する。
（１）リング状の照明光を用い、被検査物１の種類に応じて照明光を切り替える必要なく、被検査物１の欠陥を高精度に検出することができる。

（２）さらに、リング状の照明光の分割した各区画をフラットパネルディスプレイ装置１０に表示することにより、リング状に配置したＬＥＤ群と拡散板とを用いる第２の実施の形態に比べ、分解能を高くすることができ、かつ、拡散板から漏れた光が画像の合成の際に重複して加算されるのを防止することができるので、被検査物１の欠陥をより高精度に検出することができる。

（３）さらに、カメラ４０が出力した各画像信号について、同じ位置の画素毎に、各画像信号を大きさ順に並べたとき、大きい方からｍ番目（ｍ≧２）以降の各画像信号を加算して、被検査物１の複数の画像を合成することにより、リング状の照明光のいずれかの区画の光の照射で、被検査物１から透過光又は反射光が発生し、信号強度の非常に大きい画素が発生しても、信号強度の非常に大きい画素の画像信号を加算しないで、透過光又は反射光の影響を除去することができる。従って、別の照明装置を用いる必要なく、被検査物１の欠陥を検出することができる。

（４）さらに、リング状の照明光の内径を、被検査物１から透過光が発生する大きさに設定し、カメラ４０が出力した各画像信号から、信号強度が所定値以上である画素を検出し、信号強度が所定値以上である画素がなくなるまで、設定したリング状の照明光の内径を拡大することにより、リング状の照明光を、被検査物１から透過光が発生しない範囲で、被検査物１に近づけ、被検査物１から散乱光をより多く発生させて、被検査物１の欠陥をより高精度に検出することができる。

（第２の実施の形態）
本発明の他の実施の形態として、図１のフラットパネルディスプレイ装置１０の代わりに、リング状に配置したＬＥＤ群と拡散板とを有する照明装置を用いてもよい。図１１（ａ）は本発明の他の実施の形態による欠陥検査装置の照明装置の上面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ部断面図である。照明装置９０は、ケース９１、複数のＬＥＤ９２群、及び拡散板９３を含んで構成されている。

図１１（ａ）において、ケース９１は、上方から見てリング形状であり、ケース９１内には、破線で示す複数のＬＥＤ９２群が、リング状に配置されている。図１１（ｂ）において、ケース９１の内壁には、複数のＬＥＤ９２群が発生する光を反射するために、ミラー加工が施されている。そして、ケース９１の上面には、凹面９３ａを有する拡散板９３が取り付けられている。拡散板９３は、複数のＬＥＤ９２群が発生する光を拡散させ、これにより、被検査物１の表面に各ＬＥＤ９２の形状が写り込むのが防止される。

図１の制御装置８０は、リング状に配置された複数のＬＥＤ９２群を複数の区画に分割し、分割した各区画のＬＥＤ９２を順番に点灯させる。図１２は、分割された各区画のＬＥＤの例を示す図である。本例は、図１２（ａ）に破線で示したリング状に配置された複数のＬＥＤ９２群を、リングの周方向に、９０ａ〜９０ｈの８つの区画に均等に分割した場合を示している。区画数は本例に限らず、リング状に配置された複数のＬＥＤ９２群を、７つ以下又は９つ以上に分割してもよい。また、分割の形態は、リング状に配置された複数のＬＥＤ９２群を、リングの周方向に分割する場合に限らず、各区画のＬＥＤの光が、被検査物１に対して異なる方向から入射し、又は異なる角度で入射する様に分割すればよい。

図１３は、本発明の他の実施の形態による欠陥検査装置の動作を示すフローチャートである。まず、制御装置８０は、リング状に配置されたＬＥＤ９２群全体を、点灯させる（ステップ３０１）。そして、制御装置８０は、移動装置２０により、照明装置９０を上下に移動し、被検査物１の大きさや焦点距離に応じて、照明装置９０と被検査物１との距離を調節する（ステップ３０２）。

次に、制御装置８０は、ＬＥＤ９２群の分割した１つの区画のＬＥＤ９２を点灯させる（ステップ３０３）。カメラ４０は、被検査物１の画像を取得して、画像信号を出力する（ステップ３０４）。続いて、制御装置８０は、全ての区画のＬＥＤ９２を、点灯させ終ったか否かを判断し（ステップ３０５）、終っていない場合は、区画を変更して（ステップ３０６）、ステップ３０３へ戻る。

全ての区画のＬＥＤ９２の点灯が終了した場合、画像処理装置５０は、制御装置８０の制御により、カメラ４０から出力された各画像信号を処理して、被検査物１の複数の画像を合成する（ステップ３０７）。合成処理の方法は、図８を用いて説明した、第１の実施の形態と同様である。

カメラ４０が出力した各画像信号について、同じ位置の画素毎に、各画像信号を大きさ順に並べたとき、大きい方からｍ番目（ｍ≧２）以降の各画像信号を加算して、被検査物１の複数の画像を合成するので、リング状に配置したＬＥＤ９２群のいずれかの区画のＬＥＤ９２の光の照射で、被検査物１から透過光又は反射光が発生し、信号強度の非常に大きい画素が発生しても、信号強度の非常に大きい画素の画像信号は加算されず、透過光又は反射光の影響が除去される。従って、別の照明装置を用いる必要なく、被検査物１の欠陥が検出される。

次に、画像処理装置５０は、合成した画像から、被検査物１の欠陥を検出する（ステップ３０８）。制御装置８０は、画像処理装置５０の検出結果を、表示装置に表示する（ステップ３０９）。

複数のＬＥＤ９２群をリング状に配置し、リング状に配置したＬＥＤ９２群を複数の区画に分割し、分割した各区画のＬＥＤ９２を順番に点灯させて、各区画のＬＥＤ９２の光を、拡散板９３を通して、被検査物１へ順番に照射し、カメラ４０により、分割した各区画のＬＥＤ９２の光を拡散板９３を通して照射した、被検査物１の画像を取得して、画像信号を出力するので、被検査物１の種類に応じて照明光を切り替える必要はない。そして、カメラ４０が出力した各画像信号を処理して、被検査物１の複数の画像を合成し、合成した画像から、被検査物１の欠陥を検出するので、リング状に配置されたＬＥＤ９２群によるリング状の照明光を用い、被検査物１の欠陥が高精度に検出される。

（第２の実施の形態の効果）
以上説明した第２の実施の形態によれば、次の効果を奏する。
（１）リング状に配置されたＬＥＤ９２群によるリング状の照明光を用い、被検査物１の種類に応じて照明光を切り替える必要なく、被検査物１の欠陥を高精度に検出することができる。

（２）さらに、カメラ４０が出力した各画像信号について、同じ位置の画素毎に、各画像信号を大きさ順に並べたとき、大きい方からｍ番目（ｍ≧２）以降の各画像信号を加算して、被検査物１の複数の画像を合成することにより、リング状に配置したＬＥＤ９２群のいずれかの区画のＬＥＤ９２の光の照射で、被検査物１から透過光又は反射光が発生し、信号強度の非常に大きい画素が発生しても、信号強度の非常に大きい画素の画像信号を加算しないで、透過光又は反射光の影響を除去することができる。従って、別の照明装置を用いる必要なく、被検査物１の欠陥を検出することができる。

本発明は、レンズ等の光学部品の欠陥検査に限らず、パイプやガラス等の、光を透過させる透明又は半透明な被検査物の欠陥検査にも適用することができる。

１ 被検査物
２ ホルダー
１０ フラットパネルディスプレイ装置
１１ リング状の照明光
２０ 移動装置
２１ テーブル
２２ ガイド
２３ 昇降機構
３０ 集光レンズ
４０ カメラ
５０ 画像処理装置
６０ メモリ
７０ 表示装置
８０ 制御装置
９０ 照明装置
９１ ケース
９２ ＬＥＤ
９３ 拡散板
１００ 欠陥検査装置

Claims (10)

1. 光を透過させる透明又は半透明な被検査物へ照射される、リング状の照明光の一部を表示するフラットパネルディスプレイ装置と、
   前記リング状の照明光を複数の区画に分割し、分割した各区画を、前記フラットパネルディスプレイ装置に順番に表示させる制御装置と、
   前記フラットパネルディスプレイ装置から、前記リング状の照明光の分割された各区画の光が照射された、前記被検査物の画像を取得して、画像信号を出力する画像取得装置と、
   前記画像取得装置から出力された各画像信号を処理して、前記被検査物の複数の画像を合成し、合成した画像から、前記被検査物の欠陥を検出する画像処理装置とを備えた
   ことを特徴とする欠陥検査装置。
2. 前記画像処理装置は、前記画像取得装置から出力された各画像信号について、同じ位置の画素毎に、各画像信号を大きさ順に並べたとき、大きい方からｍ番目（ｍ≧２）以降の各画像信号を加算して、前記被検査物の複数の画像を合成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
3. 前記画像処理装置は、前記画像取得装置から出力された各画像信号から、信号強度が所定値以上である画素を検出し、
   前記制御装置は、前記リング状の照明光の内径を、前記被検査物から透過光が発生する大きさに設定し、前記画像処理装置の検出結果に基づき、信号強度が所定値以上である画素がなくなるまで、設定した前記リング状の照明光の内径を拡大する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の欠陥検査装置。
4. 光を透過させる透明又は半透明な被検査物へ照射される光を発生する、リング状に配置された複数のＬＥＤ群と、
   前記ＬＥＤ群から発生した光を拡散させる拡散板と、
   前記ＬＥＤ群を複数の区画に分割し、分割した各区画のＬＥＤを順番に点灯させる制御装置と、
   前記ＬＥＤ群の分割された各区画のＬＥＤの光が前記拡散板を通して照射された、前記被検査物の画像を取得して、画像信号を出力する画像取得装置と、
   前記画像取得装置から出力された各画像信号を処理して、前記被検査物の複数の画像を合成し、合成した画像から、前記被検査物の欠陥を検出する画像処理装置とを備えた
   ことを特徴とする欠陥検査装置。
5. 前記画像処理装置は、前記画像取得装置から出力された各画像信号について、同じ位置の画素毎に、各画像信号を大きさ順に並べたとき、大きい方からｍ番目（ｍ≧２）以降の各画像信号を加算して、前記被検査物の複数の画像を合成する
   ことを特徴とする請求項４に記載の欠陥検査装置。
6. リング状の照明光を複数の区画に分割し、
   分割した各区画を、フラットパネルディスプレイ装置に順番に表示して、各区画の光を、光を透過させる透明又は半透明な被検査物へ順番に照射し、
   画像取得装置により、前記リング状の照明光の分割した各区画の光を照射した、前記被検査物の画像を取得して、画像信号を出力し、
   前記画像取得装置が出力した各画像信号を処理して、前記被検査物の複数の画像を合成し、合成した画像から、前記被検査物の欠陥を検出する
   ことを特徴とする欠陥検査方法。
7. 前記画像取得装置が出力した各画像信号について、同じ位置の画素毎に、各画像信号を大きさ順に並べたとき、大きい方からｍ番目（ｍ≧２）以降の各画像信号を加算して、前記被検査物の複数の画像を合成する
   ことを特徴とする請求項６に記載の欠陥検査方法。
8. 前記リング状の照明光の内径を、前記被検査物から透過光が発生する大きさに設定し、
   前記画像取得装置が出力した各画像信号から、信号強度が所定値以上である画素を検出し、
   信号強度が所定値以上である画素がなくなるまで、設定した前記リング状の照明光の内径を拡大した後、
   前記被検査物の複数の画像を合成する
   ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の欠陥検査方法。
9. 複数のＬＥＤ群をリング状に配置し、
   リング状に配置した前記ＬＥＤ群を複数の区画に分割し、
   分割した各区画のＬＥＤを順番に点灯させて、各区画のＬＥＤの光を、拡散板を通して、光を透過させる透明又は半透明な被検査物へ順番に照射し、
   画像取得装置により、分割した各区画のＬＥＤの光を前記拡散板を通して照射した、前記被検査物の画像を取得して、画像信号を出力し、
   前記画像取得装置が出力した各画像信号を処理して、前記被検査物の複数の画像を合成し、合成した画像から、前記被検査物の欠陥を検出する
   ことを特徴とする欠陥検査方法。
10. 前記画像取得装置が出力した各画像信号について、同じ位置の画素毎に、各画像信号を大きさ順に並べたとき、大きい方からｍ番目（ｍ≧２）以降の各画像信号を加算して、前記被検査物の複数の画像を合成する
    ことを特徴とする請求項９に記載の欠陥検査方法。

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