(57)【要約】【課題】測定対象物の高さについて検査の正確性を向上させることを可能にする検査装置を提供する。【解決手段】照明部１１０Ａ，１１０Ｂは撮像部１２０を挟んで対向し、照明部１１０Ｃ，１１０Ｄは撮像部１２０を挟んで対向する。照明部１１０Ａ〜１００Ｄから測定対象物Ｓに順次構造化光が照射される。測定対象物Ｓから反射される構造化光に基づいて、照明部１１０Ａ〜１００Ｄに対応する複数の高さデータが生成される。照明部１１０Ａ，１００Ｄに対応する第１対の高さデータが合成されて、第１の中間高さデータが生成される。照明部１１０Ｂ，１００Ｃに対応する第２対の高さデータが合成されて、第２の中間高さデータが生成される。高さ画像の複数の部分について、第１および第２の中間高さデータの第１および第２の信頼度が算出される。第１および第２の信頼度に基づいて第１および第２の中間高さデータが合成される。【選択図】図６
2020128933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に向けて構造化光を複数の方向において照射する複数の照射部と、
前記複数の照射部からそれぞれ照射される複数の構造化光を受光することにより測定対象物の画像を示す複数のパターン画像データを順次生成する一の撮像部と、
前記複数の照射部の各々に対応して生成されたパターン画像データに基づいて、前記複数の照射部についての測定対象物の高さ画像をそれぞれ示す複数の高さデータを生成するデータ生成部と、
前記複数の照射部についての前記複数の高さデータを合成することにより合成高さデータを生成する画像処理部とを備え、
前記複数の照射部は、
第１の方向において前記一の撮像部を挟んで対向するように配置される第１対の照射部と、
前記第１の方向に交差する第２の方向において前記一の撮像部を挟んで対向するように配置される第２対の照射部とを含み、
前記画像処理部は、
前記第１対の照射部についてそれぞれ生成される第１対の高さデータを合成することにより第１の中間高さデータを生成する第１の中間高さデータ生成部と、
高さ画像の複数の部分の各々について、生成された第１の中間高さデータの信頼度を第１の信頼度として算出する第１の信頼度算出部と、
前記第２対の照射部についてそれぞれ生成される第２対の高さデータを合成することにより第２の中間高さデータを生成する第２の中間高さデータ生成部と、
高さ画像の複数の部分の各々について、生成された第２の中間高さデータの信頼度を第２の信頼度として算出する第２の信頼度算出部と、
高さ画像の複数の部分の各々について、互いに対応する前記第１および第２の信頼度に基づいて、互いに対応する前記第１および第２の中間高さデータのうちいずれか一方を選択する選択処理または互いに対応する前記第１および第２の中間高さデータの重み付けを伴う重み付け処理を行うことにより前記合成高さデータを生成する合成高さデータ生成部とを含む、検査装置。
【請求項２】
前記第１の中間高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、前記第１対の高さデータを平均化して合成することにより前記第１の中間高さデータを生成し、
前記第２の中間高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、前記第２対の高さデータを平均化して合成することにより前記第２の中間高さデータを生成する、請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
前記第１の信頼度算出部は、高さ画像の複数の部分の各々について、前記第１対の高さデータの差分に関する値を当該部分についての第１の信頼度として算出し、
前記第２の信頼度算出部は、高さ画像の複数の部分の各々について、前記第２対の高さデータの差分に関する値を当該部分についての第２の信頼度として算出する、請求項１または２記載の検査装置。
【請求項４】
前記複数の照射部の各々に対応して生成されたパターン画像データに基づいて当該照射部についての高さ画像の複数の部分の高さデータが予め定められた許容条件を満たすか否かを判定する許容条件判定部をさらに備え、
前記第１の中間高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、前記第１対の高さデータがともに前記許容条件を満たす場合にそれらの高さデータの平均化し、前記第１対の高さデータのうち一方が前記許容条件を満たしかつ他方が前記許容条件を満たさない場合に前記一方の高さデータを選択し、前記第１対の高さデータのいずれもが前記許容条件を満たさない場合に当該部分の高さデータを無効とすることにより前記第１の中間高さデータを生成し、
前記第２の中間高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、前記第２対の高さデータがともに前記許容条件を満たす場合にそれらの高さデータの平均化し、前記第２対の高さデータのうち一方が前記許容条件を満たしかつ他方が前記許容条件を満たさない場合に前記一方の高さデータを選択し、前記第２対の高さデータのいずれもが前記許容条件を満たさない場合に当該部分の高さデータを無効とすることにより前記第２の中間高さデータを生成する、請求項１記載の検査装置。
【請求項５】
前記第１の信頼度算出部は、高さ画像の複数の部分の各々について、前記第１対の高さデータがともに前記許容条件を満たす場合にそれらの高さデータの差分に関する値を当該部分の第１の信頼度として算出し、前記第１対の高さデータのうち少なくとも一方が前記許容条件を満たさない場合に当該部分の信頼度が最も低いことを示す値を第１の信頼度として決定し、
前記第２の信頼度算出部は、高さ画像の複数の部分の各々について、前記第２対の高さデータがともに前記許容条件を満たす場合にそれらの高さデータの差分に関する値を当該部分の第２の信頼度として算出し、前記第２対の高さデータのうち少なくとも一方が前記許容条件を満たさない場合に当該部分の信頼度が最も低いことを示す値を第２の信頼度として決定する、請求項４記載の検査装置。
【請求項６】
高さ画像の複数の部分の各々について、第１および第２の信頼度算出部によりそれぞれ算出された第１および第２の信頼度が予め定められた信頼度条件を満たすか否かを判定する信頼度条件判定部をさらに備え、
前記合成高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第１および第２の信頼度が前記信頼度条件を満たす場合に前記第１および第２の中間高さデータの平均化処理を行い、第１および第２の信頼度が前記信頼度条件を満たさない場合に前記選択処理を行うことにより合成高さデータを生成し、
前記信頼度条件は、互いに対応する第１および第２の信頼度の差分が予め定められた差分範囲内にあるかまたは互いに対応する第１および第２の信頼度がともに予め定められた基準信頼度よりも高いことである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項７】
前記合成高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第１および第２の信頼度に基づく第１および第２の中間高さデータの重み付け平均化処理を行うことにより合成高さデータを生成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項８】
測定対象物に構造化光を照射する一の照射部と、
測定対象物から反射される構造化光を複数の方向において受光することにより測定対象物の画像を示す複数のパターン画像データをそれぞれ生成する複数の撮像部と、
前記複数の撮像部の各々に対応して生成されたパターン画像データに基づいて、前記複数の撮像部についての測定対象物の高さ画像をそれぞれ示す複数の高さデータを生成するデータ生成部と、
前記複数の撮像部についての前記複数の高さデータを合成することにより合成高さデータを生成する画像処理部とを備え、
前記複数の撮像部は、
第１の方向において前記一の照明部を挟んで対向するように配置される第１対の撮像部と、
前記第１の方向に交差する第２の方向において前記一の照明部を挟んで対向するように配置される第２対の撮像部とを含み、
前記画像処理部は、
前記第１対の撮像部についてそれぞれ生成される第１対の高さデータを合成することにより第１の中間高さデータを生成する第１の中間高さデータ生成部と、
高さ画像の複数の部分の各々について、生成された第１の中間高さデータの信頼度を第１の信頼度として算出する第１の信頼度算出部と、
前記第２対の撮像部についてそれぞれ生成される第２対の高さデータを合成することにより第２の中間高さデータを生成する第２の中間高さデータ生成部と、
高さ画像の複数の部分の各々について、生成された第２の中間高さデータの信頼度を第２の信頼度として算出する第２の信頼度算出部と、
高さ画像の複数の部分の各々について、互いに対応する前記第１および第２の信頼度に基づいて、互いに対応する前記第１および第２の中間高さデータのうちいずれか一方を選択する選択処理または互いに対応する前記第１および第２の中間高さデータの重み付けを伴う重み付け処理を行うことにより前記合成高さデータを生成する合成高さデータ生成部とを含む、検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の高さを検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
三角測距方式の検査装置においては、例えば投光部により測定対象物の表面に構造化光が照射され、その反射光が１次元または２次元に配列された画素を有する受光部により受光される。受光部により得られる受光量分布のデータに基づいて、測定対象物の高さ画像を示す高さデータが生成される。
【０００３】
高さデータの生成に関して、測定対象物に対する構造化光の照射方向、測定対象物から反射する構造化光を受ける受光方向または測定対象物の形状によっては、測定対象物の表面上で測定不可能な部分が生じる可能性がある。
【０００４】
そこで、測定対象物に向けて構造化光を複数の方向において順次照射するとともに測定対象物により一方向に反射される構造化光を順次受光することにより複数の照射方向にそれぞれ対応する複数の高さデータを生成し、それらを合成する方法がある。あるいは、測定対象物に向かう一方向に構造化光を照射するとともに測定対象物から複数の方向に反射する構造化光をそれぞれ受光することにより複数の受光方向にそれぞれ対応する複数の高さデータを生成し、それらを合成する方法がある。複数の方向にそれぞれ対応する複数の高さデータが合成されることにより、測定不可能な部分が低減された高さデータが生成される。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載された三次元計測装置においては、一のプロジェクタから測定対象物に構造化光が照射される。構造化光が照射された測定対象物が複数の位置に配置された複数の撮像手段により撮像される。各撮像手段により得られた画像を用いて測定対象物の三次元点群（高さデータ）が計測される。複数の撮像手段にそれぞれ対応する複数の三次元点群の計測結果が統合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５６３３０５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
複数の三次元点群の計測結果の統合時には、複数の三次元点群の間で、互いに対応する画素ごとに信頼度が比較され、信頼度の高い計測結果が当該画素についての最終的な計測結果の候補として残される。画素ごとに残された計測結果から最終的な計測結果が得られる。
【０００８】
特許文献１に記載された技術において、信頼度の比較は構造化光を用いた位相解析時に得られる各画素の輝度の振幅を比較することにより行われる。具体的には、ある画素について、複数の撮像手段のうち輝度の振幅が大きいと判定された撮像手段に対応する計測結果が残される。
【０００９】
この場合、例えばハレーションの発生に起因して飽和した計測値が採用されることおよび影の発生に起因してノイズレベルの計測値が採用されることが低減される。しかしながら、上記のように画素ごとの輝度の振幅を用いても、適切な信頼度の比較を行うことができない可能性がある。
【００１０】
例えば、測定対象物の形状、表面状態および材料によっては、測定対象物への構造化光の照射時にその表面上で多重反射が発生する場合がある。この場合、多重反射の発生部分においては、輝度の振幅が小さくならない（減衰しない）可能性がある。そのため、当該部分について多重反射の成分を含む計測結果が最終的な計測結果の候補として残されると、測定対象物の検査の正確性が低下する。
【００１１】
本発明の目的は、測定対象物の高さについて検査の正確性を向上させることを可能にする検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）第１の発明に係る検査装置は、測定対象物に向けて構造化光を複数の方向において照射する複数の照射部と、複数の照射部からそれぞれ照射される複数の構造化光を受光することにより測定対象物の画像を示す複数のパターン画像データを順次生成する一の撮像部と、複数の照射部の各々に対応して生成されたパターン画像データに基づいて、複数の照射部についての測定対象物の高さ画像をそれぞれ示す複数の高さデータを生成するデータ生成部と、複数の照射部についての複数の高さデータを合成することにより合成高さデータを生成する画像処理部とを備え、複数の照射部は、第１の方向において一の撮像部を挟んで対向するように配置される第１対の照射部と、第１の方向に交差する第２の方向において一の撮像部を挟んで対向するように配置される第２対の照射部とを含み、画像処理部は、第１対の照射部についてそれぞれ生成される第１対の高さデータを合成することにより第１の中間高さデータを生成する第１の中間高さデータ生成部と、高さ画像の複数の部分の各々について、生成された第１の中間高さデータの信頼度を第１の信頼度として算出する第１の信頼度算出部と、第２対の照射部についてそれぞれ生成される第２対の高さデータを合成することにより第２の中間高さデータを生成する第２の中間高さデータ生成部と、高さ画像の複数の部分の各々について、生成された第２の中間高さデータの信頼度を第２の信頼度として算出する第２の信頼度算出部と、高さ画像の複数の部分の各々について、互いに対応する第１および第２の信頼度に基づいて、互いに対応する第１および第２の中間高さデータのうちいずれか一方を選択する選択処理または互いに対応する第１および第２の中間高さデータの重み付けを伴う重み付け処理を行うことにより合成高さデータを生成する合成高さデータ生成部とを含む。
【００１３】
その検査装置においては、測定対象物に向けて構造化光が複数の方向において複数の照射部により照射され、測定対象物により反射される各構造化光が一の撮像部により受光される。それにより、複数の照射部についての測定対象物の複数の高さデータが生成される。各照射部について生成された高さデータには、構造化光の照射または受光の方向と測定対象物の形状および表面状態等とに起因する誤差成分が含まれる。
【００１４】
複数の高さデータのうち第１対の高さデータが合成され、第１の中間高さデータが生成される。第１対の照射部は、測定対象物に向けて互いに逆方向に構造化光をそれぞれ照射する。それにより、第１の中間高さデータの生成時には、第１対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が互いに打ち消される。そのため、第１の中間高さデータは、各照射部について生成された高さデータよりも高い正確性を有する。また、高さ画像の複数の部分の各々について第１の中間高さデータの信頼度が第１の信頼度として算出される。第１の信頼度は、第１対の高さデータに基づいて算出することができる。それにより、第１対の照射部のうちいずれか一方について生成される高さデータのみを用いて信頼度を算出する場合に比べて、より有効な第１の信頼度を算出することができる。
【００１５】
複数の高さデータのうち第２対の高さデータが合成され、第２の中間高さデータが生成される。第２対の照射部は、測定対象物に向けて互いに逆方向に構造化光をそれぞれ照射する。それにより、第２の中間高さデータの生成時には、第２対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が互いに打ち消される。そのため、第２の中間高さデータは、各照射部について生成された高さデータよりも高い正確性を有する。また、高さ画像の複数の部分の各々について第２の中間高さデータの信頼度が第２の信頼度として算出される。第２の信頼度は、第２対の高さデータに基づいて算出することができる。それにより、第２対の照射部のうちいずれか一方について生成される高さデータのみを用いて信頼度を算出する場合に比べて、より有効な第２の信頼度を得ることができる。
【００１６】
高さ画像の複数の部分の各々について、有効に算出された互いに対応する第１および第２の信頼度に基づいて、互いに対応する第１および第２の中間高さデータの選択処理または重み付け処理が行われる。これにより、高さ画像の複数の部分の各々について高い正確性を有する第１および第２の中間高さデータが適切に合成され、合成高さデータが生成される。その結果、生成された合成高さデータを用いることにより、測定対象物の高さについて検査の正確性を向上させることが可能になる。
【００１７】
（２）第１の中間高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第１対の高さデータを平均化して合成することにより第１の中間高さデータを生成し、第２の中間高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第２対の高さデータを平均化して合成することにより第２の中間高さデータを生成してもよい。
【００１８】
この場合、第１の中間高さデータの生成時に第１対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が適切に打ち消される。また、第２の中間高さデータの生成時に第２対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が適切に打ち消される。したがって、第１および第２の中間高さデータの正確性がより向上する。
【００１９】
（３）第１の信頼度算出部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第１対の高さデータの差分に関する値を当該部分についての第１の信頼度として算出し、第２の信頼度算出部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第２対の高さデータの差分に関する値を当該部分についての第２の信頼度として算出してもよい。
【００２０】
高さ画像の複数の部分の各々について、第１対の高さデータは、それらの高さデータの差分が小さいほど正確性が高く、それらの高さデータの差分が大きいほど少なくとも一方の正確性が低いと考えられる。このように、第１対の高さデータの差分に関する値は、第１対の高さデータの正確性を示す評価値として利用することができる。同様に、高さ画像の複数の部分の各々について、第２対の高さデータは、それらの高さデータの差分が小さいほど正確性が高く、それらの高さデータの差分が大きいほど少なくとも一方の正確性が低いと考えられる。このように、第２対の高さデータの差分に関する値は、第２対の高さデータの正確性を示す評価値として利用することができる。したがって、上記の構成によれば、有効な第１の信頼度および有効な第２の信頼度を簡単な処理で適切に算出することができる。
【００２１】
（４）検査装置は、複数の照射部の各々に対応して生成されたパターン画像データに基づいて当該照射部についての高さ画像の複数の部分の高さデータが予め定められた許容条件を満たすか否かを判定する許容条件判定部をさらに備え、第１の中間高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第１対の高さデータがともに許容条件を満たす場合にそれらの高さデータの平均化し、第１対の高さデータのうち一方が許容条件を満たしかつ他方が許容条件を満たさない場合に一方の高さデータを選択し、第１対の高さデータのいずれもが許容条件を満たさない場合に当該部分の高さデータを無効とすることにより第１の中間高さデータを生成し、第２の中間高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第２対の高さデータがともに許容条件を満たす場合にそれらの高さデータの平均化し、第２対の高さデータのうち一方が許容条件を満たしかつ他方が許容条件を満たさない場合に一方の高さデータを選択し、第２対の高さデータのいずれもが許容条件を満たさない場合に当該部分の高さデータを無効とすることにより第２の中間高さデータを生成してもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、第１対の高さデータがともに許容条件を満たす場合、第１の中間高さデータの生成時に第１対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が適切に打ち消される。また、第２対の高さデータがともに許容条件を満たす場合、第２の中間高さデータの生成時に第２対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が適切に打ち消される。一方、第１対の高さデータがともに許容条件を満たさない場合には、第１対の高さデータのうち許容条件を満たさない成分が第１の中間高さデータに含まれることが防止される。また、第２対の高さデータがともに許容条件を満たさない場合には、第２対の高さデータのうち許容条件を満たさない成分が第２の中間高さデータに含まれることが防止される。これらの結果、より高い正確性を有する合成高さデータが生成される。
【００２３】
（５）第１の信頼度算出部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第１対の高さデータがともに許容条件を満たす場合にそれらの高さデータの差分に関する値を当該部分の第１の信頼度として算出し、第１対の高さデータのうち少なくとも一方が許容条件を満たさない場合に当該部分の信頼度が最も低いことを示す値を第１の信頼度として決定し、第２の信頼度算出部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第２対の高さデータがともに許容条件を満たす場合にそれらの高さデータの差分に関する値を当該部分の第２の信頼度として算出し、第２対の高さデータのうち少なくとも一方が許容条件を満たさない場合に当該部分の信頼度が最も低いことを示す値を第２の信頼度として決定してもよい。
【００２４】
この場合、許容条件を満たさない高さデータの成分が合成高さデータに含まれることが低減される。したがって、より高い正確性を有する合成高さデータを得ることができる。
【００２５】
（６）検査装置は、高さ画像の複数の部分の各々について、第１および第２の信頼度算出部によりそれぞれ算出された第１および第２の信頼度が予め定められた信頼度条件を満たすか否かを判定する信頼度条件判定部をさらに備え、合成高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第１および第２の信頼度が信頼度条件を満たす場合に第１および第２の中間高さデータの平均化処理を行い、第１および第２の信頼度が信頼度条件を満たさない場合に選択処理を行うことにより合成高さデータを生成し、信頼度条件は、互いに対応する第１および第２の信頼度の差分が予め定められた差分範囲内にあるかまたは互いに対応する第１および第２の信頼度がともに予め定められた基準信頼度よりも高いことであってもよい。
【００２６】
互いに対応する第１および第２の信頼度の差分が予め定められた差分範囲内にある場合、当該第１および第２の信頼度に対応する第１および第２の中間高さデータの正確性はほぼ等しいと考えられる。また、互いに対応する第１および第２の信頼度が予め定められた基準信頼度よりも高い場合、当該部分についての第１および第２の中間高さデータの正確性はいずれも高いと考えられる。したがって、第１および第２の信頼度が信頼度条件を満たす場合に第１および第２の中間高さデータが平均化されることにより、当該部分についての合成高さデータの正確性が向上する。
【００２７】
一方、互いに対応する第１および第２の信頼度が信頼度条件を満たさない場合には、当該第１および第２の信頼度に対応する第１および第２の中間高さデータのうち高い正確性を有する一方のデータが合成高さデータとして選択される。それにより、低い正確性を有する高さデータの成分が合成高さデータに含まれることが低減される。
【００２８】
（７）合成高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第１および第２の信頼度に基づく第１および第２の中間高さデータの重み付け平均化処理を行うことにより合成高さデータを生成してもよい。
【００２９】
この場合、第１および第２の信頼度に応じて第１および第２の中間高さデータが適切に合成される。それにより、合成高さデータの正確性が向上する。
【００３０】
（８）第２の発明に係る検査装置は、測定対象物に構造化光を照射する一の照射部と、測定対象物から反射される構造化光を複数の方向において受光することにより測定対象物の画像を示す複数のパターン画像データをそれぞれ生成する複数の撮像部と、複数の撮像部の各々に対応して生成されたパターン画像データに基づいて、複数の撮像部についての測定対象物の高さ画像をそれぞれ示す複数の高さデータを生成するデータ生成部と、複数の撮像部についての複数の高さデータを合成することにより合成高さデータを生成する画像処理部とを備え、複数の撮像部は、第１の方向において一の照明部を挟んで対向するように配置される第１対の撮像部と、第１の方向に交差する第２の方向において一の照明部を挟んで対向するように配置される第２対の撮像部とを含み、画像処理部は、第１対の撮像部についてそれぞれ生成される第１対の高さデータを合成することにより第１の中間高さデータを生成する第１の中間高さデータ生成部と、高さ画像の複数の部分の各々について、生成された第１の中間高さデータの信頼度を第１の信頼度として算出する第１の信頼度算出部と、第２対の撮像部についてそれぞれ生成される第２対の高さデータを合成することにより第２の中間高さデータを生成する第２の中間高さデータ生成部と、高さ画像の複数の部分の各々について、生成された第２の中間高さデータの信頼度を第２の信頼度として算出する第２の信頼度算出部と、高さ画像の複数の部分の各々について、互いに対応する第１および第２の信頼度に基づいて、互いに対応する第１および第２の中間高さデータのうちいずれか一方を選択する選択処理または互いに対応する第１および第２の中間高さデータの重み付けを伴う重み付け処理を行うことにより合成高さデータを生成する合成高さデータ生成部とを含む。
【００３１】
その検査装置においては、測定対象物に向けて構造化光が一の照射部により照射され、測定対象物により反射される各構造化光が複数の方向において複数の撮像部により受光される。それにより、複数の撮像部についての測定対象物の複数の高さデータが生成される。各撮像部について生成された高さデータには、構造化光の照射または受光の方向と測定対象物の形状および表面状態等とに起因する誤差成分が含まれる。
【００３２】
複数の高さデータのうち第１対の高さデータが合成され、第１の中間高さデータが生成される。第１対の撮像部は、定対象物から互いに逆方向に反射される構造化光をそれぞれ受光する。それにより、第１の中間高さデータの生成時には、第１対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が互いに打ち消される。そのため、第１の中間高さデータは、各撮像部について生成された高さデータよりも高い正確性を有する。また、高さ画像の複数の部分の各々について第１の中間高さデータの信頼度が第１の信頼度として算出される。第１の信頼度は、第１対の高さデータに基づいて算出することができる。それにより、第１対の撮像部のうちいずれか一方について生成される高さデータのみを用いて信頼度を算出する場合に比べて、より有効な第１の信頼度を算出することができる。
【００３３】
複数の高さデータのうち第２対の高さデータが合成され、第２の中間高さデータが生成される。第２対の撮像部は、測定対象物から互いに逆方向に反射される構造化光をそれぞれ受光する。それにより、第２の中間高さデータの生成時には、第２対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が互いに打ち消される。そのため、第２の中間高さデータは、各撮像部について生成された高さデータよりも高い正確性を有する。また、高さ画像の複数の部分の各々について第２の中間高さデータの信頼度が第２の信頼度として算出される。第２の信頼度は、第２対の高さデータに基づいて算出することができる。それにより、第２対の撮像部のうちいずれか一方について生成される高さデータのみを用いて信頼度を算出する場合に比べて、より有効な第２の信頼度を得ることができる。
【００３４】
高さ画像の複数の部分の各々について、有効に算出された互いに対応する第１および第２の信頼度に基づいて、互いに対応する第１および第２の中間高さデータの選択処理または重み付け処理が行われる。これにより、高さ画像の複数の部分の各々について高い正確性を有する第１および第２の中間高さデータが適切に合成され、合成高さデータが生成される。その結果、生成された合成高さデータを用いることにより、測定対象物の高さについて検査の正確性を向上させることが可能になる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、測定対象物の高さについて検査の正確性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の実施の形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の各照明部の構成の一例を示す図である。
【図４】三角測距方式の原理を説明するための図である。
【図５】図１の検査装置により実行される検査処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】測定対象物の検査時における図２の複数の照明部および撮像部と測定対象物との位置関係を示す模式的斜視図である。
【図７】（ａ）は図６の一の照明部から測定対象物に構造化光が照射される状態を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の構造化光の照射により取得される高さ画像を示す図である。
【図８】（ａ）は図６の他の照明部から測定対象物に構造化光が照射される状態を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の構造化光の照射により取得される高さ画像を示す図である。
【図９】第１の実施の形態に係る演算部の詳細な構成を説明するためのブロック図である。
【図１０】第１の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。
【図１１】第２の実施の形態に係る演算部の詳細な構成を説明するためのブロック図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。
【図１３】第３の実施の形態に係る演算部の詳細な構成を説明するためのブロック図である。
【図１４】第３の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。
【図１５】第４の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。
【図１６】他の実施の形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態に係る検査装置について図面を参照しながら説明する。
【００３８】
［１］第１の実施の形態
（１）検査装置の構成
図１および図２は、第１の実施の形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。図１および図２に示すように、検査装置３００は、ヘッド部１００、コントローラ部２００、操作部３１０および表示部３２０を備える。コントローラ部２００は、プログラマブルロジックコントローラ等の外部機器４００に接続される。
【００３９】
図１に太い矢印で示すように、複数の測定対象物Ｓが、ヘッド部１００の下方の空間を通過するようにベルトコンベア３０１により順次搬送される。各測定対象物Ｓがヘッド部１００の下方の空間を通過する際には、当該測定対象物Ｓがヘッド部１００の下方の所定の位置で一時的に静止するように、ベルトコンベア３０１が一定時間停止する。
【００４０】
ヘッド部１００は、例えば投受光一体の撮像デバイスであり、複数の照明部１１０、撮像部１２０および演算部１３０を含む。なお、図２においては、演算部１３０の図示が省略されている。本実施の形態においては、４個の照明部１１０が９０度間隔で撮像部１２０を取り囲むように設けられている。
【００４１】
各照明部１１０は、任意のパターンを有する赤色、青色、緑色または白色の光を斜め上方から測定対象物Ｓに位相シフトさせつつ照射可能に構成される。また、各照明部１１０は、パターンを有しない赤色、青色、緑色または白色の一様な光を斜め上方から測定対象物Ｓに照射可能に構成される。以下、任意のパターンを有する光を構造化光と呼び、一様な光を一様光と呼ぶ。
【００４２】
また、４個の照明部１１０を区別する場合は、４個の照明部１１０をそれぞれ照明部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄと呼ぶ。照明部１１０Ａと照明部１１０Ｂとは撮像部１２０を挟んで対向する。また、照明部１１０Ｃと照明部１１０Ｄとは撮像部１２０を挟んで対向する。照明部１１０の構成については後述する。
【００４３】
撮像部１２０は、図１に示すように、撮像素子１２１および受光レンズ１２２，１２３を含む。受光レンズ１２２，１２３のうち少なくとも受光レンズ１２２は、テレセントリックレンズである。測定対象物Ｓにより上方に反射された構造化光は、撮像部１２０の受光レンズ１２２，１２３により集光および結像された後、撮像素子１２１により受光される。撮像素子１２１は、例えばモノクロＣＣＤ（電荷結合素子）であり、各画素から受光量に対応するアナログの電気信号を出力することにより画像データを生成する。撮像素子１２１は、ＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサ等の他の撮像素子であってもよい。
【００４４】
以下の説明では、構造化光が測定対象物Ｓに照射された状態で撮像部１２０により生成される測定対象物Ｓの画像を示す画像データをパターン画像データと呼ぶ。これに対し、一様光が測定対象物Ｓに照射された状態で撮像部１２０により生成される測定対象物Ｓの画像を示す画像データをテクスチャ画像データと呼ぶ。
【００４５】
演算部１３０は、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）により実現され、撮像処理部１３１、演算処理部１３２、画像処理部１３３、記憶部１３４および出力処理部１３５を含む。本実施の形態においては、演算部１３０はＦＰＧＡにより実現されるが、本発明はこれに限定されない。演算部１３０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）により実現されてもよいし、マイクロコンピュータにより実現されてもよい。
【００４６】
撮像処理部１３１は、４個の照明部１１０および撮像部１２０の動作を制御する。演算処理部１３２は、４個の照明部１１０の各々について、複数のパターン画像データに基づいて測定対象物Ｓの高さ画像を示す高さデータを生成する。
【００４７】
画像処理部１３３は、演算処理部１３２により複数の照明部１１０にそれぞれ対応して生成された複数の高さデータを合成することにより、合成高さデータを生成する。また、画像処理部１３３は、複数の照明部１１０にそれぞれ対応して撮像部１２０により生成された複数のテクスチャ画像データを合成することにより、合成テクスチャ画像データを生成する。画像処理部１３３の詳細については後述する。
【００４８】
記憶部１３４は、演算部１３０における作業領域として用いられるとともに、撮像部１２０、演算処理部１３２および画像処理部１３３により生成されたパターン画像データ、高さデータ、合成高さデータ、テクスチャ画像データおよび合成テクスチャ画像データを一時的に記憶する。出力処理部１３５は、記憶部１３４に記憶された合成高さデータまたは合成テクスチャ画像データを出力する。
【００４９】
コントローラ部２００は、ヘッド制御部２１０、画像メモリ２２０および検査部２３０を含む。ヘッド制御部２１０は、外部機器４００により与えられる指令に基づいて、ヘッド部１００の動作を制御する。画像メモリ２２０は、演算部１３０により出力された合成高さデータまたは合成テクスチャ画像データを記憶する。
【００５０】
検査部２３０は、使用者により指定された検査内容に基づいて、画像メモリ２２０に記憶された合成高さデータまたは合成テクスチャ画像データに基づいてエッジ検出または寸法計測等の処理を実行する。また、検査部２３０は、計測値を所定のしきい値と比較することにより、測定対象物Ｓの良否を判定し、判定結果を外部機器４００に与える。
【００５１】
コントローラ部２００には、操作部３１０および表示部３２０が接続される。操作部３１０は、キーボード、ポインティングデバイスまたは専用のコンソールを含む。ポインティングデバイスとしては、マウスまたはジョイスティック等が用いられる。使用者は、操作部３１０を操作することにより、コントローラ部２００に所望の検査内容を指定することができる。
【００５２】
表示部３２０は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）パネルまたは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルにより構成される。表示部３２０は、画像メモリ２２０に記憶された合成高さデータに基づく高さ画像等を表示する。また、表示部３２０は、検査部２３０による測定対象物Ｓの判定結果を表示する。
【００５３】
図３は、図１の各照明部１１０の構成の一例を示す図である。図３に示すように、各照明部１１０は、光源１１１，１１２，１１３、ダイクロイックミラー１１４，１１５、照明レンズ１１６、ミラー１１７、パターン生成部１１８および投光レンズ１１９を含む。光源１１１，１１２，１１３は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）であり、緑色光、青色光および赤色光をそれぞれ出射する。各光源１１１〜１１３はＬＥＤ以外の他の光源であってもよい。
【００５４】
ダイクロイックミラー１１４は、光源１１１により出射された緑色光と光源１１２により出射された青色光とを重ね合わせ可能に配置される。ダイクロイックミラー１１５は、ダイクロイックミラー１１４により重ね合わされた光と光源１１３により出射された赤色光とを重ね合わせ可能に配置される。これにより、光源１１１〜１１３によりそれぞれ出射された光が共通の光路上で重ね合わされ、白色光が生成可能となる。
【００５５】
照明レンズ１１６は、ダイクロイックミラー１１５を通過または反射した光を集光する。ミラー１１７は、照明レンズ１１６により集光された光をパターン生成部１１８に反射する。パターン生成部１１８は、例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）であり、入射した光に任意のパターンを付与する。パターン生成部１１８は、ＬＣＤまたはＬＣＯＳ（反射型液晶素子)であってもよい。投光レンズ１１９は、パターン生成部１１８の光生成面からの光を拡大しつつ図１の測定対象物Ｓに照射する。なお、投光レンズ１１９は、パターン生成部１１８からの光を平行化して測定対象物Ｓに照射可能に構成されてもよい。
【００５６】
図１の撮像処理部１３１は、光源１１１〜１１３による光の出射を制御するとともに、パターン生成部１１８により光に付与されるパターンを制御する。これにより、赤色、青色、緑色または白色の構造化光と赤色、青色、緑色または白色の一様光とを選択的に照明部１１０から出射することが可能となる。なお、本実施の形態では、白色の構造化光または一様光が、各照明部１１０から測定対象物Ｓに選択的に照射される。
【００５７】
（２）高さデータの生成
検査装置３００においては、ヘッド部１００に固有の三次元座標系（以下、装置座標系と呼ぶ。）が定義される。本例の装置座標系は、原点と互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とを含む。以下の説明では、装置座標系のＸ軸に平行な方向をＸ方向と呼び、Ｙ軸に平行な方向をＹ方向と呼び、Ｚ軸に平行な方向をＺ方向と呼ぶ。Ｘ方向およびＹ方向は、ベルトコンベア３０１の上面（以下、基準面と呼ぶ。）に平行な面内で互いに直交する。Ｚ方向は、基準面に対して直交する。
【００５８】
ヘッド部１００においては、三角測距方式により測定対象物Ｓの高さ画像を示す高さデータが生成される。図４は、三角測距方式の原理を説明するための図である。図４には、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向がそれぞれ矢印で示される。図４に示すように、照明部１１０から出射される光の光軸と撮像部１２０に入射する光の光軸との間の角度αが予め設定される。角度αは、０度よりも大きく９０度よりも小さい。
【００５９】
ヘッド部１００の下方に測定対象物Ｓが存在しない場合、照明部１１０から出射される光は、基準面Ｒの点Ｏにより反射され、撮像部１２０に入射する。一方、ヘッド部１００の下方に測定対象物Ｓが存在する場合、照明部１１０から出射される光は、測定対象物Ｓの表面の点Ａにより反射され、撮像部１２０に入射する。これにより、測定対象物Ｓが撮像され、測定対象物Ｓの画像を示す画像データが生成される。
【００６０】
点Ｏと点Ａとの間のＸ方向における距離をｄとすると、基準面Ｒに対する測定対象物Ｓの点Ａの高さｈは、ｈ＝ｄ÷ｔａｎ（α）により与えられる。演算部１３０は、撮像部１２０により生成される画像データに基づいて、距離ｄを算出する。また、演算部１３０は、算出された距離ｄに基づいて、測定対象物Ｓの表面の点Ａの高さｈを算出する。測定対象物Ｓの表面の全ての点の高さを算出することにより、光が照射された全ての点について装置座標系で表される座標を特定することができる。それにより、測定対象物Ｓの高さデータが生成される。
【００６１】
測定対象物Ｓの表面の全ての点に光を照射するために、各照明部１１０から種々の構造化光が出射される。本実施の形態においては、Ｙ方向に平行でかつＸ方向に並ぶような直線状の断面を有する縞状の構造化光（以下、縞状光と呼ぶ。）が、その空間位相が変化されつつ各照明部１１０から複数回出射される。また、Ｙ方向に平行な直線状の断面を有しかつ明部分と暗部分とがＸ方向に並ぶコード状の構造化光（以下、コード状光と呼ぶ。）が、その明部分および暗部分がグレイコード状に変化されつつ各照明部１１０から複数回出射される。
【００６２】
（３）検査処理の基本的なフロー
図５は、図１の検査装置３００により実行される検査処理の一例を示すフローチャートである。本例の検査処理においては、合成高さデータおよび合成テクスチャ画像データがこの順で生成される。図５に示すように、まず撮像処理部１３１は、照明部１１０Ａ〜１１０Ｄのうち、いずれか１つの照明部１１０を選択する（ステップＳ１１）。次に、撮像処理部１３１は、所定のパターンを有する白色の構造化光を出射するように、ステップＳ１１または後述するステップＳ１９で選択された照明部１１０を制御する（ステップＳ１２）。
【００６３】
また、撮像処理部１３１は、ステップＳ１２における構造化光の出射と同期して測定対象物Ｓを撮像するように撮像部１２０を制御する（ステップＳ１３）。これにより、測定対象物Ｓのパターン画像データが撮像部１２０により生成される。その後、撮像処理部１３１は、ステップＳ１３で生成されたパターン画像データを記憶部１３４に記憶させる（ステップＳ１４）。続いて、撮像処理部１３１は、所定の回数撮像が実行されたか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００６４】
ステップＳ１５で、所定の回数撮像が実行されていない場合、撮像処理部１３１は、構造化光のパターンを変更するように図３のパターン生成部１１８を制御し（ステップＳ１６）、ステップＳ１２に戻る。所定の回数撮像が実行されるまで、ステップＳ１２〜Ｓ１６が繰り返される。これにより、パターンが変化されつつ縞状光およびコード状光が測定対象物Ｓに順次照射されたときの複数のパターン画像データが記憶部１３４に記憶される。なお、縞状光とコード状光とは、いずれが先に出射されてもよい。
【００６５】
ステップＳ１５で、所定の回数撮像が実行された場合、演算処理部１３２は、記憶部１３４に記憶された複数のパターン画像データについて演算を行うことにより、高さデータを生成する（ステップＳ１７）。次に、演算処理部１３２は、複数の照明部１１０にそれぞれ対応する所定数（本例では４個）の高さデータが生成されたか否かを判定する（ステップＳ１８）。所定数の高さデータが生成されていない場合、撮像処理部１３１は、他の照明部１１０を選択し（ステップＳ１９）、ステップＳ１２に戻る。所定数の高さデータが生成されるまで、ステップＳ１２〜Ｓ１９が繰り返される。
【００６６】
ステップＳ１８で、所定数の高さデータが生成された場合、画像処理部１３３は、生成された所定数の高さデータを合成する合成処理を行う（ステップＳ２０）。これにより、合成高さデータが生成される。合成処理の詳細については後述する。また、出力処理部１３５は、ステップＳ２０で生成された合成高さデータをコントローラ部２００に出力する（ステップＳ２１）。これにより、コントローラ部２００の画像メモリ２２０に合成高さデータが蓄積される。
【００６７】
続いて、ヘッド部１００においてテクスチャ生成処理が実行される（ステップＳ２２）。テクスチャ生成処理においては、撮像処理部１３１は、白色の一様光が順次出射されるように複数の照明部１１０を制御する。また、撮像処理部１３１は、各一様光の出射と同期して測定対象物Ｓを撮像するように撮像部１２０を制御する。それにより、複数の照明部１１０にそれぞれ対応する複数のテクスチャ画像データが生成される。さらに、画像処理部１３３は、生成された複数のテクスチャ画像データを合成する。それにより、合成テクスチャ画像データが生成される。また、出力処理部１３５は、生成された合成テクスチャ画像データをコントローラ部２００に出力する。これにより、コントローラ部２００の画像メモリ２２０に合成テクスチャ画像データが蓄積される。
【００６８】
その後、コントローラ部２００において判定処理が実行される（ステップＳ２３）。判定処理においては、検査部２３０は、画像メモリ２２０に蓄積された合成高さデータまたは合成テクスチャ画像データと画像メモリ２２０に予め設定された各種しきい値とに基づいて測定対象物Ｓの良否を判定（検査）する。なお、検査部２３０は、ステップＳ２３における判定結果を表示部３２０に表示してもよいし、外部機器４００に与えてもよい。
【００６９】
上記のステップＳ１１〜Ｓ２１までの一連の処理とステップＳ２２のテクスチャ生成処理とは、いずれが先に実行されてもよいし、部分的に並列して実行されてもよい。
【００７０】
（４）高さデータの正確性
本実施の形態においては、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、ある基準面に対する当該部分の真の高さに対する当該部分に対応する高さデータの値（高さ）の一致度を高さデータの正確性と呼ぶ。真の高さに対して高さデータの値が一致しているかほぼ一致している場合に、高さデータの正確性は高いとされる。一方、真の高さに対して高さデータの値が大きく外れている場合に、高さデータの正確性は低いとされる。
【００７１】
図６は、測定対象物Ｓの検査時における図２の複数の照明部１１０および撮像部１２０と測定対象物Ｓとの位置関係を示す模式的斜視図である。図６では、複数の照明部１１０と撮像部１２０との位置関係の把握を容易にするために、図２の４個の照明部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄおよび撮像部１２０が丸印で示される。また、撮像部１２０を通ってＸ方向およびＹ方向にそれぞれ平行に延びる２本の直線が一点鎖線で示される。
【００７２】
図６の例では、撮像部１２０は、撮像視野が下方に向くようにかつ撮像部１２０の光学系（図１の受光レンズ１２２，１２３）の光軸がＺ方向に平行となるようにベルトコンベア３０１の上方に配置される。一方、照明部１１０Ａ，１１０Ｂは、Ｚ方向における撮像部１２０と同じかまたはほぼ同じ高さ位置で、Ｘ方向において撮像部１２０を挟むように対称に配置される。また、照明部１１０Ｃ，１１０Ｄは、Ｚ方向における撮像部１２０と同じかまたはほぼ同じ高さ位置で、Ｙ方向において撮像部１２０を挟むように対称に配置される。
【００７３】
測定対象物Ｓの検査時には、例えば測定対象物Ｓの中心が撮像部１２０の光学系の光軸上に位置する状態でベルトコンベア３０１が一時停止する。また、上記の検査処理におけるステップＳ１１〜Ｓ１９の処理により、図６に太い実線の矢印で示すように、各照明部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄから測定対象物Ｓに一連の構造化光が順次照射される。このとき、図６に太い二点鎖線の矢印で示すように、測定対象物Ｓから反射されて上方に進行する各構造化光が、撮像部１２０の図１の撮像素子１２１により受光される。それにより、照明部ごとに一連の構造化光に対応する一連のパターン画像データが生成される。
【００７４】
ここで、各照明部１１０から測定対象物Ｓに照射される構造化光の進行方向は、撮像部１２０の光学系の光軸に対して傾斜している。そのため、測定対象物Ｓの形状によっては、構造化光の照射方向ごとに、測定対象物Ｓの表面上で構造化光が照射されない部分（以下、影部分と呼ぶ。）が生じる可能性がある。あるいは、測定対象物Ｓの表面状態によっては、構造化光の照射方向ごとに測定対象物Ｓの表面上で構造化光の多重反射が発生する部分（以下、多重反射部分と呼ぶ。）が生じる可能性がある。これらの部分については、高い正確性を有する高さデータを得ることができない。
【００７５】
図６の測定対象物Ｓは、板状部Ｓ０、一方壁部Ｓ１および他方壁部Ｓ２を有する。板状部Ｓ０は、正方形の平坦な板状部材で構成されている。一方壁部Ｓ１および他方壁部Ｓ２は、板状部Ｓ０の互いに対向する一対の側辺から上方に一定高さ分延びるように形成されている。一方壁部Ｓ１および他方壁部Ｓ２は、共通の高さを有する平坦な上端面を有するとともに、互いに対向する内側面を有する。
【００７６】
図７（ａ）は図６の一の照明部１１０Ａから測定対象物Ｓに構造化光が照射される状態を示す側面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の構造化光の照射により取得される高さ画像を示す図である。図７（ａ）では、照明部１１０Ａから測定対象物Ｓに照射される構造化光の照射可能範囲がドットパターンで示される。また、図７（ｂ）および後述する図８（ｂ）に示される高さ画像においては、平面視した測定対象物Ｓの表面上の各部の高さがハッチングの濃度で表されるものとする。ハッチングの濃度が高いほど対応する部分の高さが低いことを示し、ハッチングの濃度が低いほど対応する部分の高さが高いことを示す。さらに、図７（ｂ）および後述する図８（ｂ）に示される高さ画像においては、高さデータを取得することができなかった高さデータの欠落部分が無効なデータ部分として空白で表されるものとする。
【００７７】
図７（ａ）に示すように、板状部Ｓ０の表面（上面）に向かう光のうち一部の構造化光は一方壁部Ｓ１により遮光される。それにより、板状部Ｓ０の表面のうち一方壁部Ｓ１の近傍部分は、影部分ａｓとなる。また、図７（ａ）に二点鎖線の矢印で示すように、他方壁部Ｓ２に照射される構造化光のうち一部の構造化光はその内側面（他方壁部Ｓ２のうち一方壁部Ｓ１に対向する面）により反射される。この反射光は、板状部Ｓ０の表面のうち他方壁部Ｓ２の近傍部分に入射する。それにより、板状部Ｓ０の表面のうち他方壁部Ｓ２の近傍部分は、多重反射部分ａｒとなる。その結果、照明部１１０Ａについての高さ画像においては、図７（ｂ）に示すように、本来単一濃度のハッチングで表されるべき板状部Ｓ０の画像部分Ｓ０ｉが、複数の濃度のハッチングと空白とで表される。画像部分Ｓ０ｉのうち白抜きの矢印ａａで示される空白部分は影部分ａｓに対応する。また、画像部分Ｓ０ｉのうち白抜きの矢印ａｂで示される部分は多重反射部分ａｒに対応する。このように、照明部１１０Ａについて取得される高さデータは、全体的に低い正確性を有する。なお、図７（ｂ）において、画像部分Ｓ０ｉの両側部に位置する画像部分Ｓ１ｉ，Ｓ２ｉは、測定対象物Ｓの一方壁部Ｓ１および他方壁部Ｓ２の上端面に対応する。
【００７８】
照明部１１０Ｂは、測定対象物Ｓの中心を通るＹＺ平面を基準として照明部１１０Ａに対称な位置に配置される。また、測定対象物Ｓは測定対象物Ｓの中心を通るＹＺ平面を基準として対称な構造を有する。そのため、照明部１１０Ｂについて取得される高さデータは、照明部１１０Ａの例と同様に、全体的に低い正確性を有することになる。
【００７９】
図８（ａ）は図６の他の照明部１１０Ｃから測定対象物Ｓに構造化光が照射される状態を示す側面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の構造化光の照射により取得される高さ画像を示す図である。図８（ａ）では、図７（ａ）の例と同様に、照明部１１０Ｄから測定対象物Ｓに照射される構造化光の照射可能範囲がドットパターンで示される。
【００８０】
図８（ａ）の例では、測定対象物Ｓ上に、照明部１１０Ｃから板状部Ｓ０の表面（上面）に向かう構造化光を遮光する要素が存在しない。また、測定対象物Ｓ上に、板状部Ｓ０の表面（上面）に向かって構造化光を反射する要素が存在しない。それにより、板状部Ｓ０の表面上には、影部分ａｓおよび多重反射部分ａｒが発生しない。その結果、照明部１１０Ｄについての高さ画像においては、図８（ｂ）に示すように、板状部Ｓ０の画像部分Ｓ０ｉが、全体に渡って単一濃度のハッチングで表される。そのため、照明部１１０Ｃについて取得される高さデータは、全体的に高い正確性を有する。なお、図８（ｂ）において画像部分Ｓ０ｉの両側部に位置する画像部分Ｓ１ｉ，Ｓ２ｉは、測定対象物Ｓの一方壁部Ｓ１および他方壁部Ｓ２の上端面の高さを表す。
【００８１】
照明部１１０Ｄは、測定対象物Ｓの中心を通るＸＺ平面を基準として照明部１１０Ｃに対称な位置に配置される。また、測定対象物Ｓは測定対象物Ｓの中心を通るＸＺ平面を基準として対称な構造を有する。そのため、照明部１１０Ｄについて取得される高さデータは、照明部１１０Ｃの例と同様に、全体的に高い正確性を有することになる。
【００８２】
上記のように、測定対象物Ｓにおいては、構造化光の照射方向に応じた影部分ａｓおよび多重反射部分ａｒが発生する。そのため、各照明部１１０について生成される高さデータの正確性は測定対象物Ｓの複数の部分で互いに異なる。複数の照明部１１０について生成される複数の高さデータを合成する場合に、正確性の低い高さデータの成分が合成高さデータに多量に含まれると、合成高さデータの全体的な正確性が低下する。そこで、本実施の形態では、より高い正確性を有する合成高さデータを得るための合成処理が行われる。以下、図５のステップＳ２０で実行される合成処理の詳細について説明する。
【００８３】
（５）高さデータの合成処理
図９は第１の実施の形態に係る演算部１３０の詳細な構成を説明するためのブロック図である。図９においては、図１の演算部１３０のうち主として画像処理部１３３の詳細な構成が示される。
【００８４】
図９に示すように、本実施の形態に係る画像処理部１３３は、第１の中間高さデータ生成部１１、第１の信頼度算出部１２、第２の中間高さデータ生成部１３、第２の信頼度算出部１４および合成高さデータ生成部１５を含む。
【００８５】
第１の中間高さデータ生成部１１は、Ｘ方向において撮像部１２０を挟んで対向する照明部１１０Ａ，１１０Ｂについて生成された第１対の高さデータを合成して第１の中間高さデータを生成する。第１の信頼度算出部１２は、高さ画像の複数の部分（本例では画素）の各々について、第１の中間高さデータの信頼度を第１の信頼度として算出する。第２の中間高さデータ生成部１３は、Ｙ方向において撮像部１２０を挟んで対向する照明部１１０Ｃ，１１０Ｄについて生成された第２対の高さデータを合成して第２の中間高さデータを生成する。第２の信頼度算出部１４は、高さ画像の複数の部分（本例では画素）の各々について、第２の中間高さデータの信頼度を第２の信頼度として算出する。第１および第２の信頼度については後述する。合成高さデータ生成部１５は、高さ画像の複数の画素の各々について、第１および第２の信頼度に基づいて第１および第２の中間高さデータを合成することにより合成高さデータを生成する。
【００８６】
図１０は第１の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。合成処理の開始時点では、図３のステップＳ１５の処理により、演算処理部１３２において予め４個の照明部１１０Ａ〜１１０Ｄについてそれぞれ４個の高さデータが生成されているものとする。
【００８７】
基本的に、４個の照明部１１０Ａ〜１１０Ｄについて生成される４個の高さデータには、構造化光の照射方向に起因する誤差成分が含まれる。測定対象物Ｓを基準として互いに対称な方向に構造化光を照射する一対の照明部について生成される一対の高さデータを平均化して合成する。この場合、その合成により得られる高さデータにおいては合成前の一対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が互いに打ち消される。
【００８８】
そこで、合成処理が開始されると、第１の中間高さデータ生成部１１は、まずＸ方向において撮像部１２０を挟んで対向する第１対の照明部１１０Ａ，１１０Ｂについて生成された第１対の高さデータを取得する。また、第１の中間高さデータ生成部１１は、高さ画像の複数の画素の各々について、第１対の高さデータを平均化して合成することにより第１の中間高さデータを生成する（ステップＳ３１）。より具体的には、第１の中間高さデータ生成部１１は、互いに対応する高さ画像の画素ごとに当該画素に対応する第１対の高さデータの値の平均値を算出する。なお、ステップＳ３１において、第１対の高さデータのうち一方のみが欠落している画素については、有効な他方の高さデータの値が選択される。また、第１対の高さデータの両方が欠落している画素については、当該部分の高さデータは無効なものとされる。
【００８９】
高さ画像の複数の画素の各々について、第１対の高さ画像データは、それらの高さデータの差分が小さいほど正確性が高く、それらの高さデータの差分が大きいほど少なくとも一方の正確性が低いと考えられる。そこで、第１の信頼度算出部１２は、高さ画像の複数の画素の各々について、第１対の高さデータの差分に関する値を当該部分の第１の信頼度として算出する（ステップＳ３２）。より具体的には、第１の信頼度算出部１２は、高さ画像の複数の画素の各々について、第１対の高さデータの差分の絶対値を第１の信頼度として算出する。この場合、第１の信頼度の値は、当該信頼度が高い（第１の中間高さデータの正確性が高い）ほど小さい。また、当該信頼度が低い（第１の中間高さデータの正確性が低い）ほど大きい。
【００９０】
次に、第２の中間高さデータ生成部１３は、Ｙ方向において撮像部１２０を挟んで対向する第２対の照明部１１０Ｃ，１１０Ｄについて生成された第２対の高さデータを取得する。また、第２の中間高さデータ生成部１３は、高さ画像の複数の画素の各々について、第２対の高さデータを平均化して合成することにより第２の中間高さデータを生成する（ステップＳ３３）。より具体的には、第２の中間高さデータ生成部１３は、互いに対応する高さ画像の画素ごとに当該画素に対応する第２対の高さデータの値の平均値を算出する。なお、ステップＳ３３において、第２対の高さデータのうち一方のみが欠落している画素については、有効な他方の高さデータの値が選択される。また、第２対の高さデータの両方が欠落している画素については、当該部分の高さデータは無効なものとされる。
【００９１】
高さ画像の複数の画素の各々について、第２対の高さ画像データは、それらの高さデータの差分が小さいほど正確性が高く、それらの高さデータの差分が大きいほど少なくとも一方の正確性が低いと考えられる。そこで、第２の信頼度算出部１４は、高さ画像の複数の画素の各々について、第２対の高さデータの差分に関する値を当該部分の第２の信頼度として算出する（ステップＳ３４）。より具体的には、第２の中間高さデータ生成部１３は、高さ画像の複数の画素の各々について、第２対の高さデータの差分の絶対値を第２の信頼度として算出する。この場合、第２の信頼度の値は、当該信頼度が高い（第２の中間高さデータの正確性が高い）ほど小さい。また、当該信頼度が低い（第２の中間高さデータの正確性が低い）ほど大きい。
【００９２】
最後に、合成高さデータ生成部１５は、高さ画像の複数の画素の各々について、第１および第２の中間高さデータのうちより高い信頼度を有する中間高さデータを選択することにより合成高さデータを生成する（ステップＳ３５）。例えば、合成高さデータ生成部１５は、互いに対応する高さ画像のある画素について、第１の信頼度の値が第２の信頼度の値よりも小さい場合に、第１の中間高さデータを選択する。また、合成高さデータ生成部１５は、互いに対応する高さ画像のある画素について、第２の信頼度の値が第１の信頼度の値よりも小さい場合に、第２の中間高さデータを選択する。
【００９３】
上記の合成処理においては、ステップＳ３１〜Ｓ３４の処理は、上記の順に限らず、上記の順とは逆の順序で行われてもよいし、その他の順序で行われてもよい。さらに、ステップＳ３１〜Ｓ３４の処理は、少なくとも一部が同時に行われてもよい。
【００９４】
（６）第１の実施の形態の効果
上記の検査装置３００においては、照明部１１０Ａ，１１０Ｂに対応する第１対の高さデータが合成され、第１の中間高さデータが生成される。照明部１１０Ａ，１１０Ｂは測定対象物Ｓを基準として互いに対称な方向に構造化光を照射する。それにより、第１の中間高さデータの生成時には、平均化により第１対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が互いに打ち消される。そのため、第１の中間高さデータは高い正確性を有する。また、高さ画像の複数の部分の各々について第１の中間高さデータの信頼度が第１の信頼度として算出される。第１の信頼度は、第１対の高さデータに基づいて算出される。それにより、照明部１１０Ａ，１１０Ｂのうちいずれか一方について生成される高さデータのみを用いて信頼度を算出する場合に比べて、より有効な第１の信頼度を算出することができる。
【００９５】
照明部１１０Ｃ，１１０Ｄに対応する第２対の高さデータが合成され、第２の中間高さデータが生成される。照明部１１０Ｃ，１１０Ｄは測定対象物Ｓを基準として互いに対称な方向に構造化光を照射する。それにより、第２の中間高さデータの生成時には、平均化により第２対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が互いに打ち消される。そのため、第２の中間高さデータは高い正確性を有する。また、高さ画像の複数の部分の各々について第２の中間高さデータの信頼度が第２の信頼度として算出される。第２の信頼度は、第２対の高さデータに基づいて算出される。それにより、照明部１１０Ｃ，１１０Ｄのうちいずれか一方について生成される高さデータのみを用いて信頼度を算出する場合に比べて、より有効な第２の信頼度を算出することができる。
【００９６】
高さ画像の複数の部分の各々について、第１および第２の信頼度に基づいて、互いに対応する第１および第２の中間高さデータが適切に合成され、合成高さデータが生成される。その結果、生成された合成高さデータを用いることにより、測定対象物Ｓの高さについて検査の正確性を向上させることが可能になる。
【００９７】
［２］第２の実施の形態
第２の実施の形態に係る検査装置は、演算部１３０の構成および演算部１３０により実行される合成処理を除いて、第１の実施の形態に係る検査装置３００と同じ構成および動作を有する。
【００９８】
図１１は第２の実施の形態に係る演算部１３０の詳細な構成を説明するためのブロック図である。図１１に示すように、本実施の形態に係る演算部１３０は、第１の実施の形態に係る演算部１３０の構成に加えて、許容条件判定部２１を含む。許容条件判定部２１は、４個の照明部１１０の各々に対応して生成された複数のパターン画像データに基づいて当該照明部１１０についての高さ画像の複数の画素の高さデータが予め定められた許容条件を満たすか否かを判定する。
【００９９】
許容条件は、高さ画像の複数の画素の各々について、高さデータが許容される程度のデータに基づいて生成されているか否かを判定するための条件であり、予め記憶部１３４に記憶される。なお、検査装置３００は、使用者または製造者による図１の操作部３１０の操作に基づいて上記の許容条件を設定可能に構成されてもよい。
【０１００】
一の照明部１１０について生成される複数のパターン画像データの互いに対応する各画素の輝度値のばらつきの大きさが所定のしきい値以下であることは、例えば当該画素に対応する測定対象物Ｓの部分に光が到達しないことを意味する（影の発生）。または、一の照明部１１０について生成される複数のパターン画像データの互いに対応する各画素の輝度値のばらつきの大きさが所定のしきい値以下であることは、例えば当該画素に対応する測定対象物Ｓの部分からの反射光が撮像部１２０に入射しないことを意味する。あるいは、一の照明部１１０について生成される複数のパターン画像データの互いに対応する各画素の輝度値のばらつきの大きさが所定のしきい値以下であることは、例えば当該画素に対応する測定対象物Ｓの部分からの撮像部１２０に入射する構造化光の光量が著しく高いことを意味する（ハレーションの発生）。そこで、本実施の形態においては、許容条件は、高さ画像の複数の画素の各々について、対応する画素の複数のパターン画像データの輝度値のばらつきの大きさ（振幅）が所定のしきい値よりも大きいこととされる。
【０１０１】
本実施の形態に係る第１および第２の中間高さデータ生成部１１，１３は、許容条件判定部２１による許容条件の判定結果に基づいて第１および第２の中間高さデータを生成する。具体的には、第１および第２の中間高さデータ生成部１１，１３は、許容条件を満たす高さデータを有効な高さデータとして取り扱い、許容条件を満たさない高さデータを無効な高さデータとして取り扱う。
【０１０２】
図１２は第２の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。合成処理の開始時点では、図３のステップＳ１５の処理により、演算処理部１３２において予め４個の照明部１１０Ａ〜１１０Ｄに対応する４個の高さデータが生成されているものとする。また、本例では、４個の高さデータの各々を生成するために用いられた複数のパターン画像データが、各高さデータに対応付けられた状態で記憶部１３４に記憶されているものとする。
【０１０３】
合成処理が開始されると、許容条件判定部２１は、まず高さ画像の複数の画素の各々について、第１対の高さデータが許容条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ４１）。
【０１０４】
次に、第１の中間高さデータ生成部１１は、許容条件の判定結果に基づいて第１の中間高さデータを生成する（ステップＳ４２）。より具体的には、第１の中間高さデータ生成部１１は、高さ画像の複数の画素の各々について、第１対の高さデータの両方が許容条件を満たす場合に有効な第１対の高さデータの値の平均値を算出する。一方、第１の中間高さデータ生成部１１は、高さ画像の複数の画素の各々について、第１対の高さデータの一方が許容条件を満たさない場合に有効な他方の高さデータの値を選択する。他方、第１の中間高さデータ生成部１１は、高さ画像の複数の画素の各々について、第１対の高さデータの両方が許容条件を満たさない場合に当該画素に対応する高さデータを無効とする。
【０１０５】
次に、第１の信頼度算出部１２は、第１の実施の形態に係る図１０のステップＳ３２の処理と同様に、第１の信頼度を算出する（ステップＳ４３）。
【０１０６】
次に、許容条件判定部２１は、高さ画像の複数の画素の各々について第２対の高さデータが許容条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ４４）。
【０１０７】
次に、第２の中間高さデータ生成部１３は、許容条件の判定結果に基づいて第２の中間高さデータを生成する（ステップＳ４５）。より具体的には、第２の中間高さデータ生成部１３は、高さ画像の複数の画素の各々について、第２対の高さデータの両方が許容条件を満たす場合に有効な第２対の高さデータの値の平均値を算出する。一方、第２の中間高さデータ生成部１３は、高さ画像の複数の画素の各々について、第２対の高さデータの一方が許容条件を満たさない場合に有効な他方の高さデータの値を選択する。他方、第２の中間高さデータ生成部１３は、高さ画像の複数の画素の各々について、第２対の高さデータの両方が許容条件を満たさない場合に当該画素に対応する高さデータを無効とする。
【０１０８】
次に、第２の信頼度算出部１４は、第１の実施の形態に係る図１０のステップＳ３４の処理と同様に、第２の信頼度を算出する（ステップＳ４６）。
【０１０９】
最後に、合成高さデータ生成部１５は、第１の実施の形態に係る図１０のステップＳ３５の処理と同様に、合成高さデータを生成する（ステップＳ４７）。
【０１１０】
第２の実施の形態に係る合成処理によれば、許容条件を満たさない高さデータの成分が第１および第２の中間高さデータに含まれることが低減される。その結果、より高い正確性を有する合成高さデータが生成される。
【０１１１】
なお、本実施の形態においては、第１および第２の中間高さデータ生成部１１，１３は、許容条件を満たす高さデータを有効な高さデータとし、許容条件を満たさない高さデータを無効な高さデータとして取り扱うが、本発明はこれに限定されない。
【０１１２】
第１および第２の中間高さデータ生成部１１，１３が許容条件を満たさない高さデータを無効な高さデータとして取り扱う代わりに、第１および第２の信頼度算出部１２，１４が以下のように第１および第２の信頼度を算出してもよい。
【０１１３】
例えば、第１の信頼度算出部１２は、第１対の高さデータのうち少なくとも一方が無効と判定された画素について第１の中間高さデータの第１の信頼度を最も低くする（第１の信頼度の値を最大値にする。）。すなわち、第１の信頼度算出部１２は、当該画素の第１の中間高さデータの正確性は最も低いということが示されるように第１の信頼度の値を決定する。また、第２の信頼度算出部１４は、第２対の高さデータのうち少なくとも一方が無効と判定された画素について第２の中間高さデータの第２の信頼度を最も低くする（第２の信頼度の値を最大値にする。）。すなわち、第２の信頼度算出部１４は、当該画素の第２の中間高さデータの正確性は最も低いということが示されるように第２の信頼度の値を決定する。この場合、ステップＳ４７の処理において、許容条件を満たさない高さデータが選択されることが抑制され、第１および第２対の高さデータのうち許容条件を満たさない成分が合成高さデータに含まれることが低減される。
【０１１４】
上記の合成処理においては、ステップＳ４２，Ｓ４３，Ｓ４５，Ｓ４６の処理は、上記の順に限らず、上記の順とは逆の順序で行われてもよいし、その他の順序で行われてもよい。さらに、ステップＳ４２，Ｓ４３，Ｓ４５，Ｓ４６の処理は、少なくとも一部が同時に行われてもよい。
【０１１５】
［３］第３の実施の形態
第３の実施の形態に係る検査装置は、演算部１３０の構成および演算部１３０により実行される合成処理を除いて、第１の実施の形態に係る検査装置３００と同じ構成および動作を有する。
【０１１６】
図１３は第３の実施の形態に係る演算部１３０の詳細な構成を説明するためのブロック図である。図１３に示すように、本実施の形態に係る演算部１３０は、第１の実施の形態に係る演算部１３０の構成に加えて、信頼度条件判定部２２を含む。信頼度条件判定部２２は、高さ画像の複数の画素の各々について、第１および第２の信頼度が予め定められた信頼度条件を満たすか否かを判定する。
【０１１７】
信頼度条件は、下記の第１の条件および第２の条件のうち少なくとも一方が満たされることである。第１の条件は、互いに対応する第１および第２の信頼度の差分が予め定められた差分範囲内にあることである。また、第２の条件は、互いに対応する第１および第２の信頼度がともに予め定められた基準信頼度よりも高いことである。ここで、第１の条件の差分範囲は、例えば第１および第２の信頼度が同じかまたは同程度であるとみなすことが可能となるように定められる。また、第２の条件の基準信頼度は、例えば測定対象物Ｓの検査に関して許容することができる高さデータの信頼度の最大値となるように定められる。
【０１１８】
本実施の形態に係る合成高さデータ生成部１５は、信頼度条件判定部２２による信頼度条件の判定結果に基づいて合成高さデータを生成する。具体的には、合成高さデータ生成部１５は、高さ画像の複数の画素の各々について、第１および第２の信頼度が信頼度条件を満たす場合に、第１および第２の中間高さデータを平均化して合成高さデータを生成する。一方、合成高さデータ生成部１５は、高さ画像の複数の画素の各々について、第１および第２の信頼度が信頼度条件を満たさない場合に、第１の実施の形態と同様に、第１および第２の中間高さデータのうちより高い信頼度を有する中間高さデータを選択することにより合成高さデータを生成する。
【０１１９】
図１４は、第３の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。合成処理の開始時点では、図３のステップＳ１５の処理により、演算処理部１３２において予め４個の照明部１１０Ａ〜１１０Ｄについてそれぞれ４個の高さデータが生成されているものとする。
【０１２０】
本実施の形態においては、第１の中間高さデータ生成部１１、第１の信頼度算出部１２、第２の中間高さデータ生成部１３および第２の信頼度算出部１４は、第１の実施の形態に係る合成処理のステップＳ３１〜Ｓ３４の処理と同様の処理を行う。すなわち、第１の中間高さデータ生成部１１は第１の中間高さデータを生成し（ステップＳ５１）、第１の信頼度算出部１２は第１の信頼度を算出する（ステップＳ５２）。また、第２の中間高さデータ生成部１３は第２の中間高さデータを生成し（ステップＳ５３）、第２の信頼度算出部１４は第２の信頼度を算出する（ステップＳ５４）。
【０１２１】
次に、信頼度条件判定部２２は、高さ画像の複数の画素の各々について、第１および第２の信頼度が予め定められた信頼度条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ５５）。
【０１２２】
その後、合成高さデータ生成部１５は、高さ画像の複数の画素の各々について、第１の信頼度、第２の信頼度および信頼度条件の判定結果に基づいて平均化または選択を行うことにより合成高さデータを生成する（ステップＳ５６）。具体的には、合成高さデータ生成部１５は、高さ画像の複数の画素の各々について、第１および第２の信頼度が信頼度条件を満たす場合に平均化を行い、第１および第２の信頼度が信頼度条件を満たさない場合に第１および第２の信頼度に基づく選択を行う。それにより、合成高さデータが生成される。
【０１２３】
高さ画像のある画素について、互いに対応する第１および第２の信頼度の差分が予め定められた差分範囲内にある場合、それらの第１および第２の中間高さデータの正確性はほぼ等しいと考えられる。また、高さ画像のある画素について、第１および第２の信頼度がともに予め定められた基準信頼度よりも高い場合、それらの第１および第２の中間高さデータの正確性はいずれも高いと考えられる。
【０１２４】
したがって、第１および第２の信頼度が信頼度条件を満たす場合に第１および第２の中間高さデータが平均化されることにより、当該画素についての合成高さデータの正確性が向上する。
【０１２５】
また、第１および第２の信頼度が信頼度条件を満たさない場合には、第１および第２の中間高さデータのうち高い正確性を有する一方のデータが合成高さデータとして選択される。それにより、低い正確性を有する高さデータの成分が合成高さデータに含まれることが低減される。
【０１２６】
上記の合成処理においては、ステップＳ５１，Ｓ５２，Ｓ５３，Ｓ５４の処理は、上記の順に限らず、上記の順とは逆の順序で行われてもよいし、その他の順序で行われてもよい。さらに、ステップＳ５１，Ｓ５２，Ｓ５３，Ｓ５４の処理は、少なくとも一部が同時に行われてもよい。
【０１２７】
［４］第４の実施の形態
第３の実施の形態に係る検査装置は、演算部１３０により実行される合成処理を除いて、第１の実施の形態に係る検査装置３００と同じ構成および動作を有する。
【０１２８】
本実施の形態に係る検査装置３００においては、演算部１３０の合成高さデータ生成部１５による合成高さデータの生成方法が第１の実施の形態とは異なる。本実施の形態に係る合成高さデータ生成部１５は、高さ画像の複数の部分の各々について、第１および第２の信頼度に基づく第１および第２の中間高さデータの重み付け平均化処理を行うことにより合成高さデータを生成する。合成高さデータ生成部１５による重み付け平均化処理の具体例を説明する。
【０１２９】
高さ画像の複数の画素の各々について、第１の中間高さデータの値をＨ１とし、第２の中間高さデータの値をＨ２とする。また、第１の信頼度の値（本例では第１対の高さデータの差分の絶対値）をＰ１とし、第２の信頼度の値（本例では第２対の高さデータの差分の絶対値）をＰ２とする。
【０１３０】
この場合、合成高さデータ生成部１５は、高さ画像の複数の画素の各々について、下記式（１）に従って当該画素についての合成高さデータの値Ｈ０を算出する。
Ｈ０＝Ｈ１×｛Ｐ２／（Ｐ１＋Ｐ２）｝＋Ｈ２×｛Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２）｝…（１）
上記の算出方法によれば、第１および第２の中間高さデータのうち信頼度の高い高さデータを重視した重み付け平均化処理が行われる。
【０１３１】
図１５は、第４の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。本実施の形態においては、第１の中間高さデータ生成部１１、第１の信頼度算出部１２、第２の中間高さデータ生成部１３および第２の信頼度算出部１４は、第１の実施の形態に係る合成処理のステップＳ３１〜Ｓ３４の処理と同様の処理を行う。すなわち、第１の中間高さデータ生成部１１は第１の中間高さデータを生成し（ステップＳ６１）、第１の信頼度算出部１２は第１の信頼度を算出する（ステップＳ６２）。また、第２の中間高さデータ生成部１３は第２の中間高さデータを生成し（ステップＳ６３）、第２の信頼度算出部１４は第２の信頼度を算出する（ステップＳ６４）。
【０１３２】
その後、合成高さデータ生成部１５は、高さ画像の複数の画素の各々について、第１および第２の信頼度に基づく重み付け平均化により合成高さデータを生成する（ステップＳ６５）。
【０１３３】
この場合、第１および第２の信頼度に応じて第１および第２の中間高さデータが適切に合成される。それにより、合成高さデータの正確性が向上する。
【０１３４】
上記の合成処理においては、ステップＳ６１，Ｓ６２，Ｓ６３，Ｓ６４の処理は、上記の順に限らず、上記の順とは逆の順序で行われてもよいし、その他の順序で行われてもよい。さらに、ステップＳ６１，Ｓ６２，Ｓ６３，Ｓ６４の処理は、少なくとも一部が同時に行われてもよい。
【０１３５】
本実施の形態においては、上記のステップＳ６１〜Ｓ６４の処理に代えて、第２の実施の形態に係るステップＳ４１〜Ｓ４６の処理が行われてもよい。
【０１３６】
［５］他の実施の形態
（ａ）上記実施の形態においては、ヘッド部１００は２対の照明部１１０および１個の撮像部１２０を含むが、本発明はこれに限定されない。ヘッド部１００は、１個の照明部１１０に対して、複数対の撮像部１２０が設けられた構成を有してもよい。
【０１３７】
図１６は、他の実施の形態に係る検査装置３００の構成を示すブロック図である。図１６に示すように、本例におけるヘッド部１００は、４個の撮像部１２０を含む。なお、図１６においては、演算部１３０の図示が省略されている。また、図１６では、ヘッド部１００の内部において当該検査装置３００に定義される装置座標系が示される。
【０１３８】
以下の説明では、４個の撮像部１２０を区別する場合は、４個の撮像部１２０をそれぞれ撮像部１２０Ａ〜１２０Ｄと呼ぶ。撮像部１２０Ａ〜１２０Ｄは、互いに同一の構造を有し、９０度間隔で照明部１１０を取り囲むように設けられる。具体的には、撮像部１２０Ａと撮像部１２０Ｂとは、Ｘ方向において照明部１１０を挟んで対向するように配置される。また、撮像部１２０Ｃと撮像部１２０Ｄとは、Ｙ方向において照明部１１０を挟んで対向するように配置される。
【０１３９】
この構成においては、４個の撮像部１２０Ａ〜１２０Ｄにより測定対象物Ｓに対して互いに異なる４つの方向から測定対象物Ｓを撮像することができる。それにより、Ｘ方向において照明部１１０を挟んで対向する第１対の撮像部１２０Ａ，１２０Ｂについて第１対の高さデータを取得することができる。また、Ｙ方向において照明部１１０を挟んで対向する第２対の撮像部１２０Ｃ，１２０Ｄについて第２対の高さデータを取得することができる。
【０１４０】
これにより、図示しない演算部１３０は、第１〜第４のいずれかの実施の形態に係る合成処理を行うことができる。その結果、上記実施の形態と同様に、高い正確性を有する第１および第２の中間高さデータが適切に合成され、合成高さデータが生成される。その結果、生成された合成高さデータを用いることにより、測定対象物Ｓの高さについて検査の正確性を向上させることが可能になる。
【０１４１】
（ｂ）上記実施の形態に係る検査装置３００は、１個の撮像部１２０に対して第１対の照明部１１０Ａ，１１０Ｂおよび第２対の照明部１１０Ｃ，１１０Ｄを有するが、本発明はこれに限定されない。検査装置３００は、Ｘ方向およびＹ方向とは異なる一の方向に撮像部１２０を挟んで対向するように配置される第３対の照明部１１０を有してもよい。さらに、検査装置３００は、Ｘ方向およびＹ方向とは異なる他の方向に撮像部１２０を挟んで対向するように配置される第４対の照明部１１０を有してもよい。
【０１４２】
この場合、３以上の複数対の照明部１１０についてそれぞれ３以上の複数の中間高さデータを生成するとともに３以上の複数の信頼度を算出する。それにより、３以上の複数の信頼度に基づいて３以上の複数の中間高さデータを適切に合成することができる。それにより、合成高さデータの正確性がさらに向上する。
【０１４３】
（ｃ）第１対および第２対の高さデータの合成時には、高さ画像の画素ごとに第１〜第４のいずれかの実施の形態に係る合成処理が繰り返されてもよい。例えば、高さ画像が１番目からｎ番目の画素で構成される場合に、画素単位で図１０の一連の処理がｎ回繰り返されることにより、高さ画像の全体（撮像部１２０の撮像視野の全体）に対応する合成高さデータが生成されてもよい。
【０１４４】
（ｄ）上記実施の形態においては、第１の信頼度算出部１２は、高さ画像の複数の画素の各々について、第１対の高さデータの差分の絶対値を第１の信頼度として算出するが、本発明はこれに限定されない。第１の信頼度算出部１２は、当該差分の絶対値に予め定められた演算処理（一定値の加算等）を施すことにより得られる値を第１の信頼度として算出してもよいし、当該差分の絶対値の逆数を第１の信頼度として算出してもよい。
【０１４５】
また、第２の信頼度算出部１４は、高さ画像の複数の画素の各々について、第２対の高さデータの差分の絶対値を第２の信頼度として算出するが、本発明はこれに限定されない。第２の信頼度算出部１４は、当該差分の絶対値に予め定められた演算処理（一定値の加算等）を施すことにより得られる値を第２の信頼度として算出してもよいし、当該差分の絶対値の逆数を第２の信頼度として算出してもよい。
【０１４６】
［６］請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明する。上記実施の形態においては、測定対象物Ｓが測定対象物の例であり、第１〜第４の実施の形態に係る４つの照明部１１０Ａ〜１１０Ｄが複数の照明部の例であり、他の実施の形態に係る４つの撮像部１２０Ａ〜１２０Ｄが複数の撮像部の例であり、第１〜第４の実施の形態に係る１つの撮像部１２０が一の撮像部の例であり、他の実施の形態に係る１つの照明部１１０が一の照明部の例である。
【０１４７】
また、撮像処理部１３１および演算処理部１３２がデータ生成部の例であり、画像処理部１３３が画像処理部の例であり、Ｘ方向が第１の方向の例であり、第１〜第４の実施の形態に係る照明部１１０Ａ，１１０Ｂが第１対の照明部の例であり、他の実施の形態に係る撮像部１２０Ａ，１２０Ｂが第１対の撮像部の例であり、第１〜第４の実施の形態に係る照明部１１０Ｃ，１１０Ｄが第２対の照明部の例であり、他の実施の形態に係る撮像部１２０Ｃ，１２０Ｄが第２対の撮像部の例である。
【０１４８】
また、第１の中間高さデータ生成部１１が第１の中間高さデータ生成部の例であり、第１の信頼度算出部１２が第１の信頼度算出部の例であり、第２の中間高さデータ生成部１３が第２の中間高さデータ生成部の例であり、第２の信頼度算出部１４が第２の信頼度算出部の例である。
【０１４９】
また、合成高さデータ生成部１５が合成高さデータ生成部の例であり、許容条件判定部２１が許容条件判定部の例であり、信頼度条件判定部２２が信頼度条件判定部の例である。
【０１５０】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【符号の説明】
【０１５１】
１１…第１の中間高さデータ生成部，１２…第１の信頼度算出部，１３…第２の中間高さデータ生成部，１４…第２の信頼度算出部，１５…合成高さデータ生成部，２１…許容条件判定部，２２…信頼度条件判定部，１００…ヘッド部，１１０，１１０Ａ〜１１０Ｄ…照明部，１１１〜１１３…光源，１１４，１１５…ダイクロイックミラー，１１６…照明レンズ，１１７…ミラー，１１８…パターン生成部，１１９…投光レンズ，１２０，１２０Ａ〜１２０Ｄ…撮像部，１２１…撮像素子，１２２，１２３…受光レンズ，１３０…演算部，１３１…撮像処理部，１３２…演算処理部，１３３…画像処理部，１３４…記憶部，１３５…出力処理部，２００…コントローラ部，２１０…ヘッド制御部，２２０…画像メモリ，２３０…検査部，３００…検査装置，３０１…ベルトコンベア，３１０…操作部，３２０…表示部，４００…外部機器，ａｒ…多重反射部分，ａｓ…影部分，Ｓ…測定対象物，Ｓ０…板状部，Ｓ０ｉ，Ｓ１ｉ，Ｓ２ｉ…画像部分，Ｓ１…一方壁部，Ｓ２…他方壁部
【図１】
2020128933.tif 000003
【図２】
2020128933.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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