在汽车或家电产品等重视外观效果的产品中，使其表面的光泽和色彩均 匀是在提高商品价值的方面的重要因素。
这种产品的壳体是由被着色的树脂或金属等成形的，而在该成形体的表 面上有时会出现凹凸缺陷和色彩缺陷。
凹凸缺陷主要是由于成形时不周全而导致表面发生隆起或凹陷。此外， 成形后出现的划伤也包含在凹凸缺陷中。色彩缺陷是由于成形工序时附着了 周边的涂料等而出现的缺陷。
作为利用图像处理的手法来检测出如上所述缺陷的方法，有在下述的专 利文献1中所公开的方法。在此专利文献1中的装置，对检查对象的成形体 (以下称为“工件”)的表面，进行同轴反射照明与从倾斜的方向的照明， 同时，设置有拍摄工件对同轴反射照明的镜面反射光的第一拍摄机构、和拍 摄工件对从倾斜方向的照明的漫反射光的第二拍摄机构。此外，利用由第一 拍摄机构生成了的图像来检测出工件表面的凹凸缺陷，并利用由第二拍摄机 构生成的图像来检测出工件表面的色彩缺陷。
专利文献1：JP特开2003-75363号公报。
但是，在上述专利文献1的方法中，由于设置了两个拍摄机构，所以成 本变高。此外，光学系统所占的空间变大，并且，由于需要分别单独地控制 各拍摄机构，所以控制变得复杂。
此外，在专利文献1中，将圆筒状的工件作为检查对象，并使此工件旋 转的同时让各拍摄机构拍摄整个外周面，但对于一个一个的拍摄对象区域是 依次执行了两种照明以及拍摄。这样的方法会加长处理时间，而不能高效地 处理大量的工件。

本发明是着眼于上述问题而提出的，其目的在于，通过仅拍摄一次检查 对象的成形体，就能够检测出表面的凹凸缺陷和色彩缺陷两种。
本发明的缺陷检查方法以及缺陷检查装置，将由规定的材料制成的成形 体作为检查对象，并检查在其表面是否出现有缺陷。
作为成形体的材料可以采用树脂或金属等镜面反射率高的材料。此外， 这些材料有时会由涂料而进行了着色，但不仅限于此，例如金属等，也有以 无着色状态成形的。此外，也有在被成形之后，在表面形成有由涂料等构成 的覆膜(不透明但镜面反射率高的膜)。
本发明的缺陷检查方法的特征在于，以使来自从规定方向对检查对象的 成形体实施照明时的上述成形体的镜面反射光入射的方式设置彩色图像生 成用的拍摄机构，并对上述成形体同时执行第一照明与第二照明的同时，执 行由上述拍摄机构进行的拍摄，上述第一照明照射来自上述规定方向的R、 G、B三种光线中的任意一种光线，而上述第二照明从相对上述拍摄机构的 光轴形成倾斜的方向照射在上述第一照明中没有使用的一种或二种光线，利 用通过上述拍摄所获得的彩色图像，来检测出在上述成形体表面上的凹凸缺 陷以及色彩缺陷。
另外，在此所谓的R、G、B指的是与由彩色图像生成用的拍摄机构所 生成的图像数据对应的色彩，一般来说，R为红色，G为绿色，B为蓝色。
在上述的方法中，例如使拍摄机构的光轴朝向相对成形体的表面垂直的 方向而设置，并作为第一照明而执行沿上述拍摄机构的光轴的照明(同轴反 射照明)，作为第二照明而执行从相对成形体的表面形成倾斜的方向入射的 照明(以下，称为“斜入射照明”)。另外，在拍摄对象区域内的平面不是 平坦表面的情况下，也可以使拍摄机构的光轴垂直于相对于该区域内的规定 位置(例如中心位置)的切线方向。
但是，光学系统的配置并不仅限于上述方式，例如，也可以对拍摄对象 的平面，从倾斜方向实施第一照明，并使拍摄机构的光轴朝向能够接受上述 照明光的镜面反射光的方向。
根据上述方法，对于第一照明，来自成形体表面的镜面反射光入射到拍 摄机构，但是在表面存在凹凸缺陷的情况下，来自该缺陷的镜面反射光向与 拍摄机构不同的方向传播。因此，当拍摄了相对于第一照明的来自成形体的 反射光时，在通过该拍摄所生成的图像上，凹凸缺陷作为比周围暗的区域而 呈现出来。
另外，对于第二照明，在来自成形体表面的漫反射光中向拍摄机构的光 轴方向反射了的光线会入射到拍摄机构。由于色彩缺陷是与周围色彩不同的 区域，所以其漫反射率也与周围不同。因此，如果拍摄相对于第二照明的来 自成形体的漫反射光，则在通过该拍摄所生成的图像上，生成有色彩缺陷变 成比周围更暗的区域或者更亮的区域的图像。
在上述方法中，虽然同时执行第一、第二照明的同时进行拍摄，但是， 在第一照明中使用R、G、B中的任意一种光线，而在第二照明中使用在第 一照明中没有使用的一种或者两种光线。即使是通用的拍摄机构，由于也具 有将R、G、B各色彩光分光到与各个光线相对应的拍摄元件上并进行受光 的能力，所以与第一照明对应的色彩(例如R)的图像反映来自成形体的镜 面反射光，而与第二照明对应的色彩(例如G和B)的图像反映来自成形体 的漫反射光。由此，即使在成形体的表面存在凹凸缺陷和色彩缺陷两种，通 过一次拍摄也能够生成使两种缺陷以分别与周围不同的状态呈现的图像。
另外，即使使用相同色彩光(例如白色光)来进行上述两种照明，也能 够同时执行各照明的同时进行拍摄，从而生成可检测出两种缺陷的图像。但 是，在这种情况下，由于所生成的图像的亮度为与两种照明对应的反射光的 亮度之和，所以，如果提高各照明的强度，则图像上的亮度可能会饱和。由 此，很难调整各照明的强度以使对缺陷的检测稳定进行。
相对于此，在本发明中，在各照明中不使用共通色彩的光线，而且任一 图像数据都反映了相对于任意一种照明的反射光，所以能够将各照明的强度 分别调整为适合于缺陷的检测的强度。由此，对于凹凸缺陷、色彩缺陷均都 能够确保检测精度。
通过上述方法检测缺陷时，例如，预先以与检测时相同的条件拍摄成形 品的合格模型，并将该图像作为模型图像而进行登录，然后对作为检查对象 的成形体的彩色图像进行与上述模型图像的差分运算处理。
上述方法的优选形式中，第一照明以及第二照明的至少一方能够变更照 明光的色彩。由此，使对应于成形体的色彩与缺陷部分的色彩的缺陷检查成 为可能。
在更优选的检测处理中，将通过拍摄处理所获得的彩色图像，区分为与 第一照明的照明色对应的色彩的图像、和与第二照明的照明色对应的色彩的 图像，并利用前者的图像来检测出凹凸缺陷，另一方面，利用后者的图像来 检测出色彩缺陷。通过这样分别单独地处理相对于第一照明的图像和相对于 第二照明的图像，能够确定缺陷的种类。
另外，对于利用第二照明的色彩缺陷的检测，根据照明色，产生没有缺 陷的部分与缺陷部分在图像上成为同色系的色彩的反射。因此，也可以根据 成形体本身的色彩和可能会发生的缺陷的色彩，来选择第二照明所使用的色 彩光，并将其他的色彩光使用在第一照明中。此外，也可以根据成形体的色 彩，选择使漫反射光变小的色彩光来作为第一照明用色彩光，另外，将其他 颜色的色彩光作为第二照明用色彩光。
在上述方法的优选方式中，在检查之前，对作为检查对象的成形体的良 品模型同时实施上述第一以及第二照明的同时进行拍摄，并调整各照明所使 用的光源的强度、或者上述拍摄机构的灵敏度，以使通过该拍摄所获得的图 像的亮度达到规定的目标等级。
由于在合格品的模型上没有出现缺陷，所以拍摄模型而得到的图像的亮 度可以认为是表现相对于缺陷的背景的亮度。在此，在使图像上的缺陷作为 比其他的部分更暗的区域而呈现出来的情况下，如果背景的亮度等级过低， 则很难区别缺陷和背景。此外，在使图像上的缺陷作为比其他的部分更明亮 的区域而呈现出来的情况下，如果背景的亮度等级过高，则缺陷的亮度达到 饱和，从而变成很难提取缺陷与背景的差异的状态。
上述方式的发明是考虑到这些问题而提出的，通过事前利用合格品的模 型调整背景等级，而在作为检查对象的工件上出现有缺陷的情况下，能够生 成使该缺陷作为亮度不同的区域而明显地呈现出来的图像。此外，由于能够 将相对于第一、第二照明的反射光的像分成分别与各照明色对应的图像来生 成，所以，能够同时执行两种照明的同时进行拍摄，并通过调整以使各色彩 的图像分别变为适当的等级，而对于凹凸、色彩的任何缺陷，均都能够获得 适于检测的亮度等级的图像。
本发明的缺陷检查装置，具备：第一照明机构，其用于对检查对象的成 形体实施来自规定方向的照明；拍摄机构，其以使相对于由上述第一照明机 构进行的照明的、来自上述成形体的镜面反射光能够入射的方式被配备，并 生成彩色图像；第二照明机构，其用于从相对于上述拍摄机构的光轴而形成 倾斜的方向对上述成形体进行照明；控制机构，其控制各个上述第一、第二 照明机构的照明动作，同时，使拍摄机构在这些照明机构的照明状态下进行 动作；检测机构，其利用通过由上述控制机构控制的拍摄机构而生成的彩色 图像，来检测出上述成形体表面的凹凸缺陷以及色彩缺陷；输出机构，其输 出上述检测机构的检测结果。
上述第一、第二照明机构分别具备分别单独地发出R、G、B各颜色光 线的三种光源。此外，上述控制机构使第一照明机构点亮上述三种光源中的 任意一种光源，同时，使第二照明机构点亮在第一照明机构中没有点亮的一 种或者二种光源。
在上述中，在各个第一、第二照明机构中，对每个R、G、B能够设置 多个例如由LED等构成的光源。此外，在第一照明机构中，为了使照明光 的光轴与拍摄机构的光轴一致，也可以包含半透半反镜等机构。
控制机构以及检测机构，例如分别由储存有用于执行该机构的处理的程 序的计算机构成。输出机构作为例如显示检测机构的检测结果的机构(监视 装置等)、或将表示检测结果的信息输出到外部装置的机构(例如，如果没 有缺陷则输出“OK”信号，如果有缺陷则输出“NG”信号)而被构成。此 外，当显示检查结果的时候，也可以显示出标识了在工件上检测出的缺陷的 图像。
上述缺陷检查装置的一个优选的方式中，在上述第一照明机构以及第二 照明机构中的至少一方，以能够变更照明光的色彩的方式构成。根据此方式， 能够进行对应于成形体的色彩与缺陷部分的色彩的缺陷检查。
此外，在其他优选的方式中，上述检测机构将由上述拍摄机构生成的彩 色图像，区分为与上述第一照明机构点亮的光源对应的色彩的图像、和与上 述第二照明机构点亮的光源对应的色彩的图像，并利用前者的图像来检测出 上述凹凸缺陷，另一方面，利用后者的图像来检测出上述色彩缺陷。根据此 方式，能够区分检测成形体表面的凹凸缺陷和色彩缺陷。
其他不同方式的缺陷检查装置，还具备：调整机构，其用于分别单独地 调整上述第一以及第二照明机构的各光源的光量或者拍摄机构相对于R、G、 B的灵敏度；存储器，其用于登录使由上述拍摄机构生成的图像的亮度达到 规定的目标等级所需的上述调整机构的调整值。此外，在进行检测时，上述 控制机构向上述调整机构提供上述存储器的登录信息，而使各光源的光量或 者拍摄机构的灵敏度得以调整。
根据上述方式的缺陷检查装置，通过在检查之前将适当的调整值登录在 上述存储器中，而在进行检查时自动调整照明光量或者拍摄机构的灵敏度， 从而能够生成适于检测两种缺陷的亮度的图像。将调整值登录在存储器中时 的照明光量或者拍摄机构的灵敏度的调整、和决定最佳调整值的处理，可以 由人来进行，但是，也可以通过上述调整机构以及控制机构来自动执行。
根据本发明，通过仅拍摄一次成形体，就能够生成适于检测出在表面的 凹凸缺陷以及色彩缺陷两种的图像，从而能够高精度地检测出各缺陷。此外， 由于能够将拍摄次数设定为1次，因此，即使在连续接受多个成形体并进行 检查的情况下，也能够进行高效率的检查。
附图说明
图1是表示缺陷检查装置的结构的框图。
图2是表示缺陷检查装置的光学系统的结构的说明图。
图3是表示在具有涂层的工件上出现的具有代表性的缺陷的说明图。
图4是表示检测出凹凸缺陷的原理以及问题的说明图。
图5是表示检测出色彩缺陷的原理的说明图。
图6是对于同轴反射照明以及斜入射照明归纳出各自可检测出的缺陷和 优选照明色的表格。
图7A、图7B、图7C是表示背景等级的设定不适当的例子的说明图。
图8A、图8B是表示背景等级的设定适当的例子的说明图。
图9是对于涂层和工件主体归纳出测定了反射率的结果的表格。
图10是对于生成检查用图像的三种方法归纳出该方法的内容的表格。
图11是表示光源的组合和危险色的关系的表格。
图12是表示进行示教处理的顺序的流程图。
图13是表示进行检查的顺序的流程图。
图14是表示用于检测出没有涂层的工件的凹凸缺陷的原理的说明图。
图15A、图15B是表示用于检测出没有涂层的工件的色彩缺陷的原理的 说明图。

图1表示本发明的一个实施例的缺陷检查装置的电气结构。
该缺陷检查装置，是将具有由着色树脂成形且在其表面形成有透明涂层 的结构的成形体作为检查对象物(工件)，来检测出现在涂层表面、和涂层 与工件主体之间的缺陷的装置。
上述缺陷检查装置由以下部分构成：作为拍摄机构的彩色照相机1；两 个照明部2A、2B；将计算机作为控制主体的计测处理部3等。照明部2A、 2B均都具备作为光源的多个LED，其中一方的照明部2A对工件执行同轴反 射照明，而另一方的照明部2B执行斜入射照明。
在上述计测处理部3中，除了包含有CPU31和存储程序的存储器32之 外，还包含输入部33、输出部34、照明控制部35、照相机控制部36、计测 图像存储器37、模型图像存储器38、存储参数用存储器39等。输入部33 是用于输入检查所需的条件和参数等的，且由键盘和鼠标组成。输出部34 是用于输出检查结果的，且由对于没有图示的外部装置或监视器装置的接口 电路构成。
照明控制部35基于来自CPU31的指令，来控制各照明部2A、2B的光 源的开/关和出射光量。照相机控制部36也基于来自CPU31的指令，来控 制上述彩色照相机1(以下，简称为“照相机1”)的动作，并执行生成检 查对象的彩色图像的处理。
另外，在此虽然没有图示，但是上述照相机1以及照明部2A、2B，由 共通的定位机构被设置成能够移动。CPU31通过控制此定位机构的动作，将 照相机1以及照明部2A、2B定位于规定的拍摄对象区域之后，驱动上述照 相机控制部36以及照明控制部35生成检查用的彩色图像。但是，对工件的 拍摄方法并不仅限于此，也可以固定照相机1以及照明部2A、2B，并利用 机械臂等调整工件的位置和姿势的同时进行拍摄。
上述照相机1根据来自照相机控制部36的驱动信号来工作，并分别生 成R、G、B各色彩的数字图像数据(以下，称为“(各)色彩的图像数据”)。 另外，在照相机1是模拟照相机1的情况下，在计测处理部3中设置有用于 对来自此照相机1的图像信号进行数字变换的A/D变换电路。
在计测图像存储器37中，存储有由上述各色彩的图像数据得到的有关 检查对象的工件的彩色图像。在另一方的模型图像存储器38中，作为模型 图像而储存有检查之前拍摄合格工件时所生成的彩色图像。
在存储参数用存储器39中，存储有检查所需的各种参数。例如，存储 有用于对后述的差分运算图像进行二值化的二值化阈值、用于判断有无缺陷 的判定用阈值、对照明部2A、2B的照明光量的调整值等。这些参数值均都 与上述模型图像同样，在检查之前的示教模式中被确定下来。
图2表示上述缺陷检查装置的光学系统的结构。
在工件W的上方使光轴朝向铅垂方向地配备有此实施例的照相机1。在 此照相机1的光轴上设置有半透半反镜20，并在其侧方设置有同轴反射照明 用的照明部2A。此照明部2A是在规定大小的筐体23内内置有发光R、G、 B各色彩光的光源21R、21G、21B(具体来说是LED。下面，分别称为“红 色光源21R”、“绿色光源21G”、“蓝色光源21B”。)的机构。各光源 21R、21G、21B被配置成其各自的光轴朝向上述半透半反镜20。
在半透半反镜20的下方设有斜入射照明用的照明部2B。此照明部2B 具有以下构成：在上面形成有上述照相机1的观察孔25的筐体24的内部， 使光轴朝向铅垂方向地、且环状地排列有分别多个红色光源21R、绿色光源 21G、蓝色光源21B。上述筐体24的下部被开口，并在该开口部嵌入有扩散 板22。扩散板22以向筐体24的外侧方向板面逐渐下降的方式被设定。由此， R、G、B各色彩光在筐体24内混合，并经由扩散板22出射到上述观察孔 25的下方。
上述照相机1被配备成将该光轴对准了照明部2B的观察孔25的中心轴 的状态。图中的L表示设定在工件W上的照相机1的视场范围。由上述半 透半反镜20确定的同轴反射照明光的宽度、由扩散板22确定的斜入射照明 光的宽度，也以与此视场的范围L对应的方式被调整。在通过上述定位机构 将视场对准到工件W上的规定的拍摄对象区域的状态下，对照相机1以及 各照明部2A、2B进行定位，并生成检查用的图像。
另外，在本实施例的缺陷检查装置中，在检查之前，在工件W上设定 多个拍摄对象区域，并对这些每个拍摄对象区域，能够以使照相机1以及照 明部2A、2B被定位于各自的区域的方式确定上述定位机构的控制量。在此 所确定的控制量被登录到上述存储参数用存储器39等中，并在检查时被使 用。由此，通过在工件W的表面上没有遗漏地设定拍摄对象区域，使执行 对工件W的整个表面的检查变为可能。
以下，详细的说明上述缺陷检查装置中采用的缺陷检查方法。
图3表示出现在上述工件上的具有代表性的缺陷。图中的100是工件的 主体部，101是上述的涂层(以下，将100称为“工件主体”)。
首先，图3(1)所示的缺陷102是涂层101表面上的凹凸缺陷，它是由 于涂敷工序的不周全而出现的。图3(2)所示的是出现在工件主体100表面 上的色彩缺陷103。此缺陷103是在进行成形工序时附着周边的涂料等而出 现的。与此相对，图3(3)所示的是在涂层101的表面上出现的色彩缺陷。
发明者对于图3所示的三种缺陷，分别提出了多个可检测出其缺陷的照 明方法，并分析了由这些方法得到的缺陷检测精度。图4以及图5是归纳了 此分析结果的。
另外，此分析是将利用上述图2所示结构的光学系统来进行照明以及拍 摄作为前提。
图4是关于涂层101的表面上的凹凸缺陷102的检测的分析结果。在该 图4中，根据工件以及缺陷的结构来分成A、B、C的三种例子，并表示各 个例子中的检测的原理和问题。
首先，在例子A中，以提高工件主体100的漫反射光量的方式调整照明， 以使光线从斜上方照射该工件(以下，将该照明称为“斜入射照明”)。在 没有凹凸缺陷102的情况下，该照明光通过了涂层101之后，在工件主体100 的表面发生漫反射。在这些漫反射光线当中，沿着照相机1的光轴传播的光 (即沿着垂直方向传播的光线)入射到照相机1中。
此外，上述照射光在涂层101的表面上发生镜面反射，但由于照明光对 工件倾斜地入射，所以，如后所述的例子C等所示，镜面反射光向斜上方反 射，而不会入射到照相机1中。由此，对于没有缺陷的部分，能够得到基于 由工件主体100产生的漫反射光的相对明亮的图像。
在此，如果在涂层101的表面上有凹凸缺陷102，则从上述工件主体100 沿着垂直方向传播的反射光由凹凸缺陷102的曲面漫反射。由此，由于向照 相机1的上述反射光的入射被得到抑制，所以图像上的凹凸缺陷102作为比 正常部分更暗的区域而呈现出来。因此，在例子A的情况下，能够根据图像 上的光亮度和色彩的不同来检测出凹凸缺陷102。
但是，如果凹凸缺陷102的曲率变大而成为接近平坦面的状态，则如例 子A的下图所示那样，来自工件主体100的反射光就会通过凹凸缺陷102。 在这种情况下，凹凸缺陷102的亮度变得与其他部分没有多大差别，从而缺 陷的检测变得困难。
在例子B中，对于工件实施从沿着照相机1的光轴的方向照射光线的照 明、即同轴反射照明。如果涂层101的表面是不存在凹凸缺陷的平坦面，则 上述照明光的镜面反射光沿着垂直方向传播，并入射到照相机1。另一方面， 如果在涂层101的表面上存在凹凸缺陷102，则被照射到该凹凸面上的照明 光，向与垂直方向不同的方向反射，而不会入射到照相机1中的可能性很高。
由此，对于没有凹凸缺陷102的部分，虽然通过由照明光的照射范围的 镜面反射光能够得到明亮的图像，但是，由于没有拍摄到来自该缺陷部分的 镜面反射光，所以凹凸缺陷102作为比正常部分暗的区域而呈现出来。此外， 在只有光的波长程度大小的微小的凹凸缺陷中，不会发生镜面反射而只发生 漫反射，从而，同样无法拍摄到来自该缺陷部分的镜面反射光，所以作为比 正常部分更暗的区域而呈现出来。另外，在该例子B中，照明光的一部分通 过涂层101而在工件主体100的表面发生漫反射，并且，也与例子A同样地， 沿着垂直方向传播的漫反射光入射到照相机1，但是，一般地，因为与来自 成形体表面的漫反射光相比，来自涂层101表面的镜面反射光更强，所以能 够充分检测出凹凸缺陷102与其他部分的亮度差异。并且，如果将照明光的 色彩设定为能够抑制由工件主体100的漫反射光量的色彩(例如，与工件主 体100的色彩具有补色关系的光)，则能够抑制由上述漫反射光的影响，从 而使生成高精度地反映了从涂层101表面的镜面反射光的入射状态的图像变 为可能。
在例子C中，以缩小由工件主体100的漫反射光量的方式调整照明，以 使拍摄来自涂层101的镜面反射光。
在这个方法中，与例子A同样地，从斜方向对工件进行照明，但是，由 于来自工件主体100的漫反射光小，且来自涂层101表面的镜面反射光也不 会入射到照相机1中，所以没有凹凸缺陷102的部分的图像变为相对暗的图 像。另一方面，在存在凹凸缺陷102的情况下，如果照明光由缺陷的镜面反 射光沿着垂直方向传播，则该镜面反射光入射到照相机1中。由此，在此情 况下的图像，上述凹凸缺陷102作为比正常部分明亮的区域而呈现出来。
但是，能够用此例子C所示的方法检测出的，仅仅是缺陷表面的倾斜能 够将镜面反射光导向照相机1的状态的情况下而已，如下图，来自凹凸缺陷 102的倾斜面的镜面反射光不会入射到照相机1中的情况，会变成无法检测 出该凹凸缺陷102的状态。此外，比照明光的波长更小且不发生镜面反射光 的凹凸缺陷也是检测对象之外。
如果归纳上述的分析结果，则可知在检测出涂层101表面的凹凸缺陷102 时的最佳照明是例子B所示的同轴反射照明。在例子B中，因为并不是利用 来自工件主体100的漫反射光，而是利用来自涂层101表面的镜面反射光， 所以，如例子A所示，也不会发生由凹凸的曲率导致图像上的缺陷的亮度变 动的情况。此外，正常时的镜面反射光处于入射到照相机1中的状态，从而 能够高精度地检测出由凹凸缺陷导致的镜面反射方向的变化，所以，如例子 C那样，也不会将可检测出的缺陷的倾斜角度限定在特定范围内。此外，即 使在凹凸小且不发生镜面反射的情况下，也能够从没有入射镜面反射光的状 态判别为存在凹凸缺陷。
因此，例如，能够在进行同轴反射照明的同时拍摄工件，并在所得到的 图像中，将亮度在规定的阈值之下的区域作为缺陷而检测出。
接着，在图5中，对于在涂层101和工件主体100之间、以及在涂层101 的表面发生的色彩缺陷103，分别设定多个例子，并表示每个例子的检测原 理。
图中的例子D以及E是有关涂层101与工件主体100之间的色彩缺陷 103的检测的例子。例子D假设的是工件主体100的漫反射相对强、且出现 了比该例子的主体100更暗色彩的缺陷103的情况。在不存在色彩缺陷103 的情况下，与上述图4中的例子A同样地，来自工件主体100的漫反射光入 射到照相机1，并生成相对明亮的图像。另一方面，如果出现色彩缺陷103， 则在该部分漫反射光会受到抑制，所以图像上的色彩缺陷103会变成比正常 部分更暗的区域。
图中的例子E假设的是工件主体100的漫反射相对弱、且出现了比该例 子的主体100更亮色彩缺陷103的情况。在不存在色彩缺陷103的部分中， 因为向照相机1的入射光受到抑制，所以会生成相对暗的图像。但是，在色 彩缺陷103中，因为与周围相比漫反射光量更大，所以向照相机1的入射光 量也会增加。其结果，图像上的色彩缺陷103作为比周围更亮的区域而呈现 出来。
就这样，对于在涂层101与工件主体100之间的色彩缺陷103，通过斜 入射照明使来自涂层101表面的镜面反射光不要入射到照相机1中，从而能 够生成反映了由工件主体100的漫反射状态的图像。由此，无论在与工件主 体100相比缺陷103更暗的情况下，还是在与工件主体100相比缺陷103更 亮的情况下，通过斜入射照明都能够检测出该缺陷103。
接着，例子F以及G假设的是检测出在涂层101表面上的暗的色彩缺陷 103的情况。在例子F中，与上述例子A同样地，进行斜入射照明，并利用 来自工件主体100的漫反射光的透过受到缺陷103的阻碍的现象来检测出缺 陷103。此外，在例子G中，与例子B同样地，进行同轴反射照明，并利用 镜面反射光在缺陷部分受到抑制的现象来检测出缺陷。
无论是F，G中的哪一种情况，都能够生成将出现色彩缺陷103的部分 作为比其他部分更暗的区域而呈现出来的图像。但是，在缺陷具有透光性相 对高的色彩(例如黄色)的情况下，与例子A中的问题相同地，来自工件主 体100的漫反射光可能将其透过并入射到照相机1中。由此，应优选采用例 子G中的同轴反射照明。
例子H表示检测出与涂层101相比更明亮的色彩缺陷103的情况。但是， 实际上，因为无法确定比透明的树脂层更明亮的色彩，所以没有必要考虑此 例子H的检测原理。
如果归纳上述图4、图5所示的分析结果，则可知同轴反射照明适宜于 检测涂层101的凹凸缺陷102和色彩缺陷103，而在检测涂层101与工件主 体100之间的色彩缺陷103中，应优选采用斜入射照明。
在上述图1所示的缺陷检查装置中基于上述图4，5的分析，对于在涂 层101表面的凹凸缺陷102以及色彩缺陷103，利用对上述照明部2A的同 轴反射照明的镜面反射光来进行检测，而对于在涂层101与工件主体100之 间的色彩缺陷103，利用对上述照明部2B的斜入射照明的漫反射光来进行 检测。
在执行利用上述两种照明的缺陷检查时，为了高精度地检测出各种缺 陷，应优选正确地设定各照明的色彩以及照明光量。以下，按顺序说明这些 理想的设定条件A、B。
条件A：关于照明色
图6是对于同轴反射照明以及斜入射照明归纳出以在各自的照明下的图 像可检测出的缺陷的种类、以及适于检测的照明色的表格。此外，作为工件 主体100的色彩的代表例，举出了白色、灰色、黄色，并表示适合于各自色 彩的照明色以及构成该照明色的光源的组合(括号内的记载)(但是，在工 件主体100为白色的情况下，由于无法假设比白色更明亮的色彩，所以此情 况的事例作为归纳的对象之外)。
首先，在同轴反射照明中，如上所述，能够检测出涂层101表面的凹凸 缺陷102和色彩缺陷103。此检测是因为利用来自涂层101的镜面反射光来 进行的，所以应优选照射能够抑制来自工件主体100的漫反射光的光线。
因此，最理想的照明色应为与工件主体100的色彩具有补色关系的色彩。 例如，在工件主体100的色彩是黄色的情况下，应该只点亮蓝色光源21B， 来实施具有补色关系的蓝色照明。
但是，在工件主体100的色彩是白色或灰色等无彩色的情况下，因为无 法适用上述的原理，所以无论实施白色照明、R、G、B中的任何一种色彩的 照明，也获得相同的灵敏度。
接着，斜入射照明的目的在于检测出在涂层101与工件主体100之间的 色彩缺陷103。但是，如上述图4中的例子A、C和图5中的例子G所示， 涂层101表面的凹凸缺陷102和色彩缺陷103也可能会通过斜入射照明而被 检测出。
在将比工件主体100更暗的色彩的缺陷作为检测对象的情况下，如上述 图5中的例子D所示，应优选照射使来自工件主体100的漫反射光量变大的 光线。具体来说，最好是照射与工件主体100的色彩相同颜色的光线。
例如，如果工件主体100是黄色，则应优选以1∶1的强度比点亮红色 光源以及绿色光源，而生成黄色的照明光。但是，在工件主体100的色彩是 白色或灰色等无彩色的情况下，因为无法适用上述的原理，所以优选进行白 色照明。
另一方面，在将比工件主体100更明亮的色彩的缺陷作为检测对象的情 况下，如上述图5中的例子E所示，应优选照射能够抑制来自工件主体100 的漫反射光的光线。由此，与同轴反射照明的情况相同地，最理想的是照射 与工件主体100的色彩具有补色关系的色彩的光线。
如果基于上述图6所示的条件来将两种照明的照明色设定成与检查对象 的工件主体100的色彩对应的色彩，则能够使各种缺陷呈现与正常部分不同 的色彩，从而能够进行高精度的检测。但是，在实际的照明采取从三种光源 当中选择点亮的光源的方法，所以能够生成的照明色具有局限性。此外，对 于斜入射照明，因为既存在出现比工件主体100更暗的缺陷的可能性，又存 在出现比工件主体100更亮的缺陷的可能性，所以不能一概地决定其照明色。 因此，需要考虑上述的条件和可推测的缺陷的同时，要选择适于高精度地检 测出各种缺陷的光源组合。
条件B：关于照明强度
如上所述，在本实施例的缺陷检查中所生成的图像，具有缺陷部分作为 比正常的部分更暗的区域而呈现出来的情况，和缺陷部分作为比正常的部分 更亮的区域而呈现出来的情况。在此，如果将图像上的正常的部分看作缺陷 的“背景”，则若背景部分的亮度等级(以下，称为“背景等级”)不适当， 则变成无法将缺陷高精度地检测出的状态。
图7以及图8表示在仅执行斜入射照明并进行了拍摄的情况下的图像上 的1条线上的亮度分布状态。图7是不适合于缺陷检测的例子，而图8是适 合于缺陷检测的例子。
如果仅执行斜入射照明来进行拍摄，则所生成图像的背景等级是由来自 工件主体100的正常部分的漫反射光量来决定。因此，在斜入射照明的照明 光量不充分的情况下，因为漫反射光量也变小，所以图像的背景等级也降低。 为此，如图7A所示，即使在存在比背景更暗的缺陷而漫反射光不会入射的 情况下，也因为其处于与背景等级几乎没什么变化的状态，所以不易检测出 背景等级与缺陷部分的亮度等级之差。此外，即使在存在比背景更亮的缺陷 的情况下，也因为该缺陷部分中的漫反射光量的增加量变少，所以如图7B 所示，其处于缺陷部分的亮度等级与背景等级之差较小的状态。
此外，即使加强照明光量而提高背景等级，在该等级接近饱和等级的情 况下，如图7C所示，来自比背景更亮的缺陷的漫反射光被饱和，从而该缺 陷的检测变得困难。
由上述内容可知，对比背景更暗的缺陷以及更亮的缺陷的任一缺陷，均 都需要调整背景等级，以使在该缺陷部分的亮度等级与背景等级之间产生规 定值或其以上的差别(以下，将满足此条件的背景等级称为“最佳背景等 级”)。根据发明者的计测结果，如图8A、图8B所示，能够通过调整照明 光量以使背景等级变为饱和等级的约0.7～0.8倍，来设定能够同时检测出暗 的缺陷以及亮的缺陷的状态。但是，因为最佳背景等级根据缺陷判别处理的 算法等不同而会发生变化，所以图8中的值只不过是一个例子而已。
在利用同轴反射照明而得到的图像中，虽然没有必要考虑对于比背景更 亮的缺陷的检测，但是由于检测的是比背景更暗的缺陷，所以优选利用与图 8A同样的条件来调整背景等级。
另外，由于在涂层101表面的镜面反射率与在工件主体100的漫反射率 之间存在很大的差异，因此，当调整图像的背景等级时，对各自的每个照明， 调整各照明的光量，以使与该照明对应的图像的亮度变为最佳状态。
图9是表示测定了检查对象工件的反射率的结果的表格。此例中，在工 件主体100的色彩为白色、灰色、黄色的情况下，分别测定在涂层101以及 工件主体100的各表面的反射率。另外，各测定结果将在白色的工件中的工 件主体100的漫反射率作为基准并进行了标准化。此外，对于白色、灰色的 各工件，因为对于R、G、B各色彩光的反射率大致相同，所以作为共通的 数据而表示成一列。另一方面，对于黄色的工件，因为R、G、B每种色彩 光的反射率不同，所以分别独立地表示每种色彩光的反射率。
根据上述的表格可知，无论哪一个工件，来自涂层101的镜面反射率光 量都强于在工件主体100上的漫反射光量。
该实施例的缺陷检查装置以如下的方式被设定：在考虑上述A、B条件 的同时，选择在图10所示的三种方法，从而能够生成检查用的图像。根据 用户的选择，而能够自由地变更所执行的方法。
在图10的方法1中，连续两次拍摄相同拍摄对象区域，，并在第一次 拍摄时执行同轴反射照明，而在第二次拍摄时执行斜入射照明。此外，在方 法2中，将拍摄次数设定为1次，并同时执行同轴反射照明和斜入射照明。
在执行方法1、2的情况下，能够考虑上述图6所示的条件，并根据工 件主体100的色彩来设定各照明的照明色。但是在执行同轴反射照明的情况 下，如果能够得到与来自工件主体100的漫反射光量相比充分大的镜面反射 光，则也可以不考虑条件而进行任意色彩的照明。此外，在工件主体100的 色彩为无彩色、或者不可能出现颜色看起来与工件主体100相同的缺陷的情 况下等，所有的照明也可以都采用白色照明。
在方法1中，因为对各个两种照明生成图像，所以无论对哪种照明均都 能够调整照明光量，以得到上述最佳背景等级的图像。但是，因为需要进行 两次拍摄，所以很难进行高速处理，从而存在不适合于检测多个工件的用途 的问题。
因为方法2能够通过一次拍摄来生成包含所有缺陷的图像，所以能够实 现处理的高速化。但是，由于所生成的图像的亮度为两种照明的反射光的亮 度之和，所以无法按照每种照明进行将上述最佳背景等级作为基准的调整。 由此，不适合于检测出与工件主体100的亮度之差较小的色彩缺陷103的用 途。
另外，在执行方法1的情况下，应该优选在检查之前，与进行检查时相 同地、分别单独执行各种照明并进行拍摄，并调整正在点亮中的光源强度， 以使在各自的照明下得到的图像的亮度变为上述最佳背景等级。此外，在执 行方法2的情况下，也应该优选在调整照明光量时，分别单独地执行同轴反 射照明以及斜入射照明，并调整正在点亮中的光源强度，以使在各自的照明 下的背景等级变为规定的基准值(比上述最佳背景等级更小的值)。
接着，方法3也与方法2相同，是一种一边同时执行同轴反射照明以及 斜入射照明，一边进行一次拍摄的方法。但是在此方法3中，以在各照明不 使用共通色彩的光源的方式进行调整。具体来说，在同轴反射照明中使用红 色光源21R、绿色光源21G、蓝色光源21B中的任一一种，另一方面，在斜 入射照明中使用在同轴反射照明中没有使用的两种光源。
例如，在同轴反射照明中仅点亮红色光源21R，则在斜入射照明中就变 成要点亮绿色光源21G以及蓝色光源21B。
已被确认到，通用的彩色照相机1具有能够将R、G、B各色彩光分光 到与各自相对应的拍摄元件并进行受光的能力。因此，如果采用第三种方法， 则在构成彩色图像的三原色图像数据中，在与同轴反射照明所选择的光源相 对应的色彩的图像数据(例如，R的图像数据)中包含有涂层101表面的缺 陷，而在与斜入射照明所选择的光源相对应的色彩的图像数据(例如，G以 及B的图像数据)中包含有在涂层101与工件主体100之间的色彩缺陷103。 由此，通过对一个拍摄对象区域进行一次拍摄，而能够得到检查所需的图像。
并且，在此方法中，各色彩的图像数据分别反映了对于同轴反射照明以 及斜入射照明中的任意一方照明的反射光。因此，当调整照明强度时，只要 同时执行同轴反射照明以及斜入射照明，并调整正在点亮的光源的强度，以 使各色彩的图像数据分别变为上述最佳背景等级就可。根据这样的设定，能 够满足上述条件B，所以能够提高缺陷的检测精度。
但是，在此方法中，因为可使用的光源的组合具有限限性，所以，特别 是对于斜入射照明，存在发生无法检测出的色彩的问题(以下，将此无法检 测出的色彩称为“危险色”)。但是，在制造工件的现场，能够推测从周围 环境等附着的可能性很少的缺陷的色彩。此时，如果选择光源以使该附着的 可能性低的色彩成为危险色，则能够确保对色彩缺陷103的检测精度。
下面，说明危险色的导出原理。另外，在此说明中，将对R、G、B各 色彩光的反射率设为(r，g，b)。
例如，当对于工件主体100是黄色、且(r，g，b)＝(1，1，0)的工件进行 了利用R、B各色彩光的斜入射照明时，在工件主体100仅发生对红色光R 的反射。因此，图像上的工件成为红色。
另一方面，当存在红色的色彩缺陷103时，如果将此缺陷的反射率假设 为(r，g，b)＝(1，0，0)，则对于上述照明仅发生对红色光R的反射。由此， 红色的色彩缺陷103与工件主体100的色彩变为相同，从而无法检测出缺陷 103。即，在进行斜入射照明时选择了红色光源21R以及蓝色光源21B的情 况下，红色就成为危险色。
此外，当对上述工件进行了由R、G各色彩光的斜入射照明时，发生对 R、G双方的反射。由此，图像上的工件变为实际色彩的黄色。但是，若假 设在此工件上附着有白色缺陷、且其反射率是(r，g，b)＝(1，1，1)，则与工 件主体100同样地，在缺陷部分也发生对R、G各光线的反射。因此，图像 上的白色缺陷变为与工件主体100相同的黄色，从而处于无法检测出的状态。
由此，在进行斜入射照明时选择了红色光源21R以及绿色光源21G的情 况下，白色成为危险色(黄色是工件主体100的色彩，所以认为不会成为危 险色)。
实际的工件主体100对每种色彩的反射率，并不只是单纯地分为1和0， 而是会出现各种数值的组合，但是对任意情况均都能够用上述原理来导出危 险色。即，以与照明合格工件时相同的颜色表示的色彩、以及其附近的色彩 成为危险色。此外，用与本来相同的色彩或者其附近的色彩来表示图像上的 工件的情况下，白色成为危险色。由此，在存在出现具有与所导出的危险色 或者与其接近的色彩的缺陷的可能性的情况下，应优选选择其他光源组合。
图11对于工件主体100的色彩为白(包含银色)色、黄色、蓝色、绿 色、红色的情况，将分别执行上述方法3时的光源组合的例子，与该组合的 危险色建立对应关系并表示。如果将这样的关系事先向用户公开，则用户就 能够对斜入射照明选择使被检测出的可能性最低的缺陷的色彩成为危险色 的光源组合，并选择剩余的光源作为同轴反射照明用的光源。
另外，当选择光源时，根据用户的检测目的，也能够优先选择同轴反 射照明的光源。此时，基于上述条件A，选择来自工件主体100的漫反射光 受到抑制的色彩光的光源来作为同轴反射照明用的光源，并将剩余的光源作 为斜入射照明用的光源。此时，在存在多个成为同轴反射照明的候补的光源 的情况下，应优选以由剩余的两种光源导出的危险色成为缺陷色彩的可能性 最低为条件来选择光源。另外，虽然成为危险色的色彩变多，但是即使将斜 入射照明用的光源只采用一种，也能够执行色彩缺陷的检测。
图12表示在上述缺陷检查装置中为了进行检查而实施的示教处理的顺 序。另外，此顺序是考虑了实施方法3的情况时的处理顺序，而实施方法1、 2时，可以省略步骤1。
在步骤1中，接受对工件主体100的色彩的输入，并将所输入的色彩登 录到存储参数用存储器39中。接着，在步骤2中，接受选择使各照明部2A、 2B点亮的光源的操作。在此所接受的选择结果也被登录到存储参数用存储 器39中。
另外，也可以在白色照明下拍摄合格工件，并从得到的图像中自动提取 工件的色彩，以替代在步骤1中对色彩的输入。在这种情况，还能够使在步 骤2中对光源的选择处理实现自动化。
此外，在实施上述方法3的情况下，如果事先在上述存储器32中登录 上述图11所示的表格，则在上述步骤2中，能够对每个光源组合，在监视 器上显示基于在步骤1中输入的工件主体100的色彩的危险色。用户能够参 照该显示来选择最佳的光源组合。
接着，在步骤3中，将照相机1以及各照明部2A、2B定位于合格工件 上，并设定各照明部2A、2B的光量。在执行方法1、2的情况下，分别单独 地驱动各照明部2A、2B的同时，分别点亮在上述步骤2中选择的光源，并 在该照明下进行拍摄。并且，确认所生成的图像上的工件亮度是否上述最佳 背景等级(在执行方法2的情况下，比最佳背景等级低的规定的基准等级)， 并且，如果不是最佳背景等级，则调整正在点亮中的光源的光量并重新执行 拍摄。如果重复进行该处理，以使图像上的工件亮度与最佳背景等级一致， 则将该时刻的照明光量登录到上述存储参数用存储器39中。
在执行方法3的情况下，如上所述，能够同时执行各照明并进行调整。 此外，对任一方法均都可以替代照明光量而调整照相机1的灵敏度。
接着，在步骤4中，利用上述调整后的照明部2A、2B，用与在检查时 执行的方法相同的方法进行拍摄。在步骤5中，将通过该拍摄得到的图像作 为模型图像，并登录到上述模型图像存储器38中。
另外，当多个拍摄对象区域被设定在上述工件上时，对这些每个拍摄对 象区域执行上述步骤4、5的处理。
图13表示结束了上述示教处理之后进行检查的顺序。另外，该顺序从 步骤11开始。此外，为了使说明简洁，假设拍摄对象区域为一个。
在最初的步骤11中，将上述照相机1以及各照明部2A、2B定位于检查 对象工件的拍摄对象区域上，并执行由所选择的方法的拍摄。在进行该拍摄 中，基于在上述示教处理中登录的条件，来调整各照明部2A、2B的光量。 此外，在此所生成的图像数据被储存在上述计测图像存储器37中。
在接下来的步骤12中，从上述模型图像存储器38中读取模型图像，并 针对在上述步骤11中生成的图像，生成对此模型图像的差分灰白图像。具 体来说，对每个R、G、B的各组成数据求出具有对应关系的像素之间的浓 度值之差之后，对各组成数据计算出所求出差值的平均值。由此，生成表示 对模型图像的色彩或者亮度之差的程度的灰白图像数据。
在步骤13中，利用规定的二值化阈值，对由上述步骤12得到的差分灰 白图像进行二值化。在步骤14中，对进行二值化后的图像实施标示处理。 通过这两个步骤，区分并检测出呈现与模型图像不同色彩的区域。
在步骤15中，对每个带有标示的区域，计测出该区域的面积，并将面 积等于规定值或其以上的区域识别为缺陷。并且，基于该识别结果，最终判 定有无缺陷。并且，在存在缺陷的情况下，根据上述标示处理的结果，能够 计测出缺陷的位置和大小。
之后，进入步骤16，将上述判别结果显示在监视器上或者输出到外部， 并结束处理。
另外，由于在执行方法1时会生成2枚图像，所以，对每个所生成的图 像执行步骤13～15的处理。此外，在执行方法3时，能够将检查对象的彩 色图像以及模型图像，区分为分别与同轴反射照明对应的色彩的图像、和与 斜入射照明对应的色彩的图像，并对这些每个图像执行步骤13～15。此时， 能够将从对应于同轴反射照明的图像中检测出的缺陷，确定为在涂层101表 面的凹凸缺陷102或者色彩缺陷103。此外，根据从对应于斜入射照明的图 像中检测出的缺陷，来除去在对应于同轴反射照明的图像的检测结果中重复 的部份，由此能够确定在涂层101与主体部之间的色彩缺陷103。
但是，在上述实施例中，将表面形成有涂层的工件作为对象，但是对于 没有涂层的成形品，也能够进行与上述同样的检测。
在没有涂层的工件的情况，在工件主体100表面的凹凸缺陷和色彩缺陷 成为检测的对象。此时，如图14、图15所示，来自照明部2A的同轴反射 照明适用于凹凸缺陷的检测，而来自照明部2B的斜入射照明适用于色彩缺 陷的检测。
图14表示对存在凹凸缺陷102的工件主体100照射来自照明部2A的同 轴反射照明光的例子。此时，来自正常部分的镜面反射光向照相机1的方向 传播，与此相对，来自凹凸缺陷102的镜面反射光向与照相机1的方向不同 的方向传播。由此，图像上的凹凸缺陷102变成比周围更暗的区域。
图15A表示在漫反射性能相对高的工件主体100上出现暗的色彩缺陷的 情况下进行了斜入射照明的例子。此时，由于在正常部分的漫反射光变强， 所以也有相当量的光线入射到照相机1中，从而图像上的背景部分变亮。与 此相对，由于在色彩缺陷103的漫反射受到抑制，所以入射到照相机1中的 漫反射光变少。由此，图像上的色彩缺陷103成为比周围更暗的区域。
图15B表示在漫反射性能相对低的工件主体100上出现亮的色彩缺陷 103的情况下进行斜入射照明的例子。此时，由于在正常部分的漫反射光变 小，所以图像上的背景部分变暗。与此相对，由于在色彩缺陷103的漫反射 增强，所以入射到照相机1中的入反射光量也增加。由此，图像上的色彩缺 陷103成为比周围更亮的区域。
就这样，对于没有涂层101的工件，能够利用由照明部2A的同轴反射 照明来检测表面的凹凸缺陷102，并能够利用由照明部2B的斜入射照明来 检测表面的色彩缺陷103，所以能够适用上述方法1～3来检测出各种缺陷。 另外，在利用方法3的情况下，与对具有涂层101的工件进行的说明同样地， 对于斜入射照明发生危险色，所以应优选根据工件的色彩和色彩缺陷103可 采取的色彩来选择使照明部2A、2B点亮的光源。