(57)【要約】【課題】高い信頼度で測定対象物の高さを検査するための調整作業を容易にする検査装置を提供する。【解決手段】複数の照明部１１０により複数の方向から測定対象物Ｓに向けて構造化光照射され、測定対象物Ｓにより反射される各構造化光が一の撮像部１２０により受光される。構造化光の照射方向ごとに複数のパターン画像データが生成され、生成された複数のパターン画像データに基づいて当該方向に対応する高さデータが生成される。複数の照射方向にそれぞれ対応して生成された複数の高さデータが合成されることにより合成高さデータが生成される。測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、複数の照射方向のうち、合成高さデータの生成に寄与する方向の数に基づく合成高さデータの信頼度が識別可能に表示部３２０に表示される。【選択図】図１
2020128932.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明部と、
測定対象物により反射される構造化光を受光する一の受光部と、
複数の照射方向の各々に対応して前記一の受光部により得られる出力信号に基づく複数のパターン画像データを生成する画像データ生成部と、
前記複数の照射または受光の方向の各々に対応して前記画像データ生成部により生成された複数のパターン画像データに基づいて、照射方向ごとに測定対象物の高さ画像を示す高さデータを生成し、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高さデータ生成部と、
測定対象物の複数の部分の各々について、前記複数の照明部にそれぞれ対応する複数の照射方向のうち、前記高さデータ生成部による合成高さデータの生成に寄与する方向の数に基づく合成高さデータの信頼度を、識別可能に表示部に表示させる表示制御部とを備えた、検査装置。
【請求項２】
前記合成高さデータの信頼度を判定する信頼度判定部をさらに備え、
前記画像データ生成部は、前記信頼度判定部による前記合成高さデータの信頼度の判定時に、前記複数の照射方向にそれぞれ対応しかつ前記合成高さデータの信頼度を判定するための複数の判定光が測定対象物に順次照射されるとともに測定対象物から反射される複数の判定光がそれぞれ受光されることにより得られる出力信号に基づく複数の判定画像データを生成し、
前記信頼度判定部は、測定対象物の複数の部分の各々について、前記画像データ生成部により生成された複数の判定画像データに基づいて前記合成高さデータの信頼度を判定し、
前記表示制御部は、測定対象物を示す画像を前記表示部に表示させるとともに、測定対象物の複数の部分の各々について、判定された信頼度に応じた態様を有する指標を測定対象物の当該部分を示す画像上に重畳表示させる、請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
前記信頼度判定部は、測定対象物の複数の部分の各々について、各判定画像データの示す情報が予め定められた条件を満たすか否かを判定し、前記予め定められた条件を満たす判定画像データの数を前記信頼度として判定する、請求項２記載の検査装置。
【請求項４】
前記複数の判定光の各々は、一様光である、請求項２または３記載の検査装置。
【請求項５】
前記画像データ生成部は、前記複数の照射方向にそれぞれ対応しかつ前記合成高さデータの信頼度を判定するための複数の判定光が測定対象物に同時に照射されるとともに測定対象物から反射される複数の判定光がそれぞれ受光されることにより得られる出力信号に基づく単一判定画像データを生成し、
前記複数の判定光は、互いに異なる態様を有し、
前記表示制御部は、測定対象物上の前記複数の判定光の重畳関係が前記合成高さデータの信頼度として識別可能となるように、前記画像データ生成部により生成された単一判定画像データに基づく画像を前記表示部に表示させる、請求項１記載の検査装置。
【請求項６】
前記画像データ生成部は、前記複数の照射方向にそれぞれ対応しかつ前記合成高さデータの信頼度を判定するための複数の判定光が測定対象物に順次照射されるとともに測定対象物から反射される複数の判定光がそれぞれ受光されることにより得られる出力信号に基づく複数の判定画像データを生成し、
前記複数の判定光は、互いに異なる態様を有し、
前記表示制御部は、前記複数の判定画像データに基づく複数の測定対象物の画像上の前記複数の判定光の重畳関係が前記合成高さデータの信頼度として識別可能となるように、前記画像データ生成部により生成された複数の判定画像データを合成し、合成された複数の判定画像データに基づく画像を前記表示部に表示させる、請求項１記載の検査装置。
【請求項７】
測定対象物に構造化光を照射する一の照明部と、
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複数の受光部と、
複数の受光方向の各々に対応して前記複数の受光部により得られる出力信号に基づく複数のパターン画像データを生成する画像データ生成部と、
前記複数の照射または受光の方向の各々に対応して前記画像データ生成部により生成された複数のパターン画像データに基づいて、受光方向ごとに測定対象物の高さ画像を示す高さデータを生成し、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高さデータ生成部と、
測定対象物の複数の部分の各々について、前記複数の受光部にそれぞれ対応する複数の受光方向のうち、前記高さデータ生成部による合成高さデータの生成に寄与する方向の数に基づく合成高さデータの信頼度を、識別可能に表示部に表示させる表示制御部とを備えた、検査装置。
【請求項８】
前記合成高さデータの信頼度を判定する信頼度判定部をさらに備え、
前記画像データ生成部は、前記信頼度判定部による前記合成高さデータの信頼度の判定時に、受光方向ごとに前記合成高さデータの信頼度を判定するための複数の判定光が測定対象物に順次照射されるとともに測定対象物から反射される複数の判定光がそれぞれ受光されることにより得られる出力信号に基づく複数の判定画像データを生成し、
前記複数の判定光の各々は、構造化光であり、
前記信頼度判定部は、測定対象物の複数の部分の各々について、前記データ生成部により受光方向ごとに生成された複数の判定画像データに基づいて前記合成高さデータの信頼度を判定し、
前記表示制御部は、測定対象物を示す画像を前記表示部に表示させるとともに、測定対象物の複数の部分の各々について、判定された信頼度に応じた態様を有する指標を測定対象物の当該部分を示す画像上に重畳表示させる、請求項７記載の検査装置。
【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、投光部により測定対象物の表面に光が照射され、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。このような高さデータは、工場等の生産現場において、生産された測定対象物の高さを検査するために用いられることがある。
【０００３】
例えば、特許文献１の三次元画像処理装置においては、測定対象物がベルトコンベアにより搬送され、所定の位置で投光手段により測定対象物に構造化光が多数回照射される。また、測定対象物からの各反射光が撮像部で受光されることにより測定対象物が撮像される。測定対象物の複数の画像データに基づいて、測定対象物の高さデータ（高さ画像）が生成される。生成された高さ画像に基づいて所定の検査が実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−４５５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１には、三次元画像処理装置の一部の構成として、一の撮像部が測定対象物に対して鉛直姿勢に保持されつつ、撮像部の両側方に２つの投光部が配置された構成が記載されている。この構成においては、一方の投光部から測定対象物に向けて複数の構造化光が照射されるとともに測定対象物が撮像される。また、他方の投光部から測定対象物に向けて複数の構造化光が照射される。
【０００６】
この場合、一方の投光部から測定対象物に構造化光が照射されることにより測定対象物の一部分に影が形成される場合でも、他方の投光部から照射される構造化光が当該一部分に到達することにより当該一部分の高さを測定することが可能になる。しかしながら、測定対象物の一部分に両方の投光部から照射される構造化光が到達しない場合、当該一部分について高さ測定を行うことはできない。
【０００７】
また、測定対象物の一部分に２個の投光部のうち一の投光部から照射される構造化光のみが到達する場合には、２個の投光部によりそれぞれ得られる測定値を平均化したり比較したりすることができない。そのため、高さ測定の信頼度が低くなる。
【０００８】
これらの場合、使用者は、測定対象物の広い範囲に渡って高い信頼度で高さ測定を行うことが可能となるように、測定対象物の位置および姿勢を調整しつつ測定対象物の高さ測定を繰り返す必要がある。このような調整作業は、作業者にとって面倒であり、熟練を要する。
【０００９】
本発明の目的は、高い信頼度で測定対象物の高さを検査するための調整作業を容易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】
【００１０】
（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明部と、測定対象物により反射される構造化光を受光する一の受光部と、複数の照射方向の各々に対応して一の受光部により得られる出力信号に基づく複数のパターン画像データを生成する画像データ生成部と、複数の照射または受光の方向の各々に対応して画像データ生成部により生成された複数のパターン画像データに基づいて、照射方向ごとに測定対象物の高さ画像を示す高さデータを生成し、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高さデータ生成部と、測定対象物の複数の部分の各々について、複数の照明部にそれぞれ対応する複数の照射方向のうち、高さデータ生成部による合成高さデータの生成に寄与する方向の数に基づく合成高さデータの信頼度を、識別可能に表示部に表示させる表示制御部とを備える。
【００１１】
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明部により照射され、測定対象物により反射される各構造化光が一の受光部により受光される。それにより、照射方向ごとに複数のパターン画像データが生成され、生成された複数のパターン画像データに基づいて当該方向に対応する高さデータが生成される。複数の照射方向にそれぞれ対応して生成された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合成高さデータが生成される。生成された合成高さデータを用いて測定対象物の広範囲に渡る部分を容易に検査することができる。
【００１２】
また、上記の構成によれば、測定対象物の複数の部分の各々について、複数の照射方向のうち、合成高さデータの生成に寄与する方向の数に基づく合成高さデータの信頼度が識別可能に表示部に表示される。この場合、使用者は、表示部に表示される合成高さデータの信頼度を視認することにより、高い信頼度で測定対象物の高さを検査するために適切な測定対象物の位置および姿勢を容易に把握することができる。したがって、高い信頼度で測定対象物の高さを検査するための調整作業が容易になる。
【００１３】
（２）検査装置は、合成高さデータの信頼度を判定する信頼度判定部をさらに備え、画像データ生成部は、信頼度判定部による合成高さデータの信頼度の判定時に、複数の照射方向にそれぞれ対応しかつ合成高さデータの信頼度を判定するための複数の判定光が測定対象物に順次照射されるとともに測定対象物から反射される複数の判定光がそれぞれ受光されることにより得られる出力信号に基づく複数の判定画像データを生成し、信頼度判定部は、測定対象物の複数の部分の各々について、画像データ生成部により生成された複数の判定画像データに基づいて合成高さデータの信頼度を判定し、表示制御部は、測定対象物を示す画像を表示部に表示させるとともに、測定対象物の複数の部分の各々について、判定された信頼度に応じた態様を有する指標を測定対象物の当該部分を示す画像上に重畳表示させてもよい。
【００１４】
この場合、複数の判定光が複数の照明部から測定対象物に順次照射される。また、測定対象物から反射される複数の判定光が一の受光部により順次受光される。それにより、複数の照射方向にそれぞれ対応する複数の判定画像データが生成される。各判定画像データに基づいて、当該判定画像データに対応する方向について、測定対象物上の測定不可能または測定困難な部分を把握することが可能になる。
【００１５】
測定対象物の複数の部分の各々について、生成された複数の判定画像データに基づいて合成高さデータの信頼度が判定される。また、測定対象物の画像が表示部に表示されるとともに、測定対象物の複数の部分の各々について、判定された信頼度に応じた態様を有する指標が、測定対象物の当該部分を示す画像上に重畳表示される。これにより、使用者は、測定対象物の複数の部分の各々について、合成高さデータの信頼度を直感的に把握することが可能になる。
【００１６】
（３）信頼度判定部は、測定対象物の複数の部分の各々について、各判定画像データの示す情報が予め定められた条件を満たすか否かを判定し、予め定められた条件を満たす判定画像データの数を信頼度として判定してもよい。
【００１７】
この場合、測定対象物の複数の部分の各々について、予め定められた条件を満たす判定画像データの数が信頼度として判定される。したがって、予め定められた条件が適切に設定されることにより、適切な信頼度の判定が行われる。
【００１８】
（４）複数の判定光の各々は、一様光であってもよい。
【００１９】
この場合、測定対象物においては、一様光が照射されることにより光が到達する部分と光が到達しない部分とを、照射方向ごとに明確かつ高い精度で識別することが可能になる。そのため、合成高さデータの信頼度の判定精度が向上する。
【００２０】
（５）画像データ生成部は、複数の照射方向にそれぞれ対応しかつ合成高さデータの信頼度を判定するための複数の判定光が測定対象物に同時に照射されるとともに測定対象物から反射される複数の判定光がそれぞれ受光されることにより得られる出力信号に基づく単一判定画像データを生成し、複数の判定光は、互いに異なる態様を有し、表示制御部は、測定対象物上の複数の判定光の重畳関係が合成高さデータの信頼度として識別可能となるように、画像データ生成部により生成された単一判定画像データに基づく画像を表示部に表示させてもよい。
【００２１】
この場合、互いに異なる態様を有する複数の判定光が複数の照明部から測定対象物に同時に照射される。また、測定対象物から反射される複数の判定光が一の受光部により同時に受光される。それにより、複数の方向から互いに異なる態様の判定光が照射された測定対象物を示す単一判定画像データが生成される。
【００２２】
測定対象物上の複数の判定光の重畳関係が合成高さデータの信頼度として識別可能となるように、単一判定画像データに基づく画像が表示部に表示される。これにより、煩雑な演算処理等を必要とすることなく合成高さデータの信頼度が使用者に提示される。
【００２３】
（６）画像データ生成部は、複数の照射方向にそれぞれ対応しかつ合成高さデータの信頼度を判定するための複数の判定光が測定対象物に順次照射されるとともに測定対象物から反射される複数の判定光がそれぞれ受光されることにより得られる出力信号に基づく複数の判定画像データを生成し、複数の判定光は、互いに異なる態様を有し、表示制御部は、複数の判定画像データに基づく複数の測定対象物の画像上の複数の判定光の重畳関係が合成高さデータの信頼度として識別可能となるように、画像データ生成部により生成された複数の判定画像データを合成し、合成された複数の判定画像データに基づく画像を表示部に表示させてもよい。
【００２４】
この場合、互いに異なる態様を有する複数の判定光が複数の照明部から測定対象物に順次照射される。また、測定対象物から反射される複数の判定光が一の受光部により順次受光される。それにより、複数の方向から互いに異なる態様の判定光が照射された測定対象物を示す複数の判定画像データが生成される。
【００２５】
複数の測定対象物の画像上の複数の判定光の重畳関係が合成高さデータの信頼度として識別可能となるように、複数の判定画像データが合成される。合成された複数の判定画像データに基づく画像が表示部に表示される。これにより、複数の判定画像データを合成する簡単な処理で合成高さデータの信頼度が使用者に提示される。
【００２６】
（７）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明部と、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複数の受光部と、複数の受光方向の各々に対応して複数の受光部により得られる出力信号に基づく複数のパターン画像データを生成する画像データ生成部と、複数の照射または受光の方向の各々に対応して画像データ生成部により生成された複数のパターン画像データに基づいて、受光方向ごとに測定対象物の高さ画像を示す高さデータを生成し、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高さデータ生成部と、測定対象物の複数の部分の各々について、複数の受光部にそれぞれ対応する複数の受光方向のうち、高さデータ生成部による合成高さデータの生成に寄与する方向の数に基づく合成高さデータの信頼度を、識別可能に表示部に表示させる表示制御部とを備える。
【００２７】
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明部により照射され、測定対象物により反射される構造化光が複数の方向において複数の受光部により受光される。それにより、受光方向ごとに複数のパターン画像データが生成され、生成された複数のパターン画像データに基づいて当該方向に対応する高さデータが生成される。複数の受光方向にそれぞれ対応して生成された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合成高さデータが生成される。生成された合成高さデータを用いて測定対象物の広範囲に渡る部分を容易に検査することができる。
【００２８】
また、上記の構成によれば、測定対象物の複数の部分の各々について、複数の受光方向のうち、合成高さデータの生成に寄与する方向の数に基づく合成高さデータの信頼度が識別可能に表示部に表示される。この場合、使用者は、表示部に表示される合成高さデータの信頼度を視認することにより、高い信頼度で測定対象物の高さを検査するために適切な測定対象物の位置および姿勢を容易に把握することができる。したがって、高い信頼度で測定対象物の高さを検査するための調整作業が容易になる。
【００２９】
（８）検査装置は、合成高さデータの信頼度を判定する信頼度判定部をさらに備え、画像データ生成部は、信頼度判定部による合成高さデータの信頼度の判定時に、受光方向ごとに合成高さデータの信頼度を判定するための複数の判定光が測定対象物に順次照射されるとともに測定対象物から反射される複数の判定光がそれぞれ受光されることにより得られる出力信号に基づく複数の判定画像データを生成し、複数の判定光の各々は、構造化光であり、信頼度判定部は、測定対象物の複数の部分の各々について、データ生成部により受光方向ごとに生成された複数の判定画像データに基づいて合成高さデータの信頼度を判定し、表示制御部は、測定対象物を示す画像を表示部に表示させるとともに、測定対象物の複数の部分の各々について、判定された信頼度に応じた態様を有する指標を測定対象物の当該部分を示す画像上に重畳表示させてもよい。
【００３０】
この場合、受光方向ごとに複数の判定光が測定対象物に順次照射される。また、測定対象物から反射される複数の判定光がそれぞれ受光される。それにより、受光方向ごとに複数の判定画像データが生成される。
【００３１】
ここで、複数の判定光の各々は構造化光である。それにより、各受光方向に対応する複数の判定画像データに基づいて、当該受光方向について、測定対象物上の測定不可能または測定困難な部分を把握することが可能になる。
【００３２】
測定対象物の複数の部分の各々について、受光方向ごとに生成された複数の判定画像データに基づいて合成高さデータの信頼度が判定される。また、測定対象物の画像が表示部に表示されるとともに、測定対象物の複数の部分の各々について、判定された信頼度に応じた態様を有する指標が、測定対象物の当該部分を示す画像上に重畳表示される。これにより、使用者は、測定対象物の複数の部分の各々について、合成高さデータの信頼度を直感的に把握することが可能になる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、高い精度で測定対象物の高さを検査するための調整作業が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【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】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６】信頼度表示処理における一連の動作を示すフローチャートである。
【図７】信頼度表示機能により複数の照明部から図５の測定対象物にそれぞれ一様光が照射される状態の一例を示す図である。
【図８】信頼度表示機能により複数の照明部から図５の測定対象物にそれぞれ一様光が照射される状態の他の例を示す図である。
【図９】図７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示される複数の影を測定対象物上に識別可能に重畳表示した図である。
【図１０】図８（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示される複数の影を測定対象物上に識別可能に重畳表示した図である。
【図１１】図９の例に対応する信頼度指標の具体的な表示例を示す図である。
【図１２】図１０の例に対応する信頼度指標の具体的な表示例を示す図である。
【図１３】図５の２個の照明部から測定対象物に互いに異なるパターンを有する光が同時に照射された状態で得られる測定対象物の平面画像である。
【図１４】第２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１５】測定対象物の検査時における図１４の照明部および複数の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１６】第２の実施の形態に係る検査装置が有する信頼度表示機能を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
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。
【００３６】
［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。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。
【００３７】
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。
【００３８】
各照明部１１０は、任意のパターンを有する光（以下、構造化光と呼ぶ。）を斜め上方から測定対象物Ｓに照射可能に構成される。以下の説明では、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を挟んで対向し、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。
【００３９】
撮像部１２０は、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。
【００４０】
演算部１３０は、各照明部１１０および撮像部１２０の動作を制御するとともに、撮像部１２０により生成された複数の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。本実施の形態においては、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）により実現される。演算部１３０の詳細については後述する。
【００４１】
コントローラ部２００は、使用者により指定された検査内容に基づいて、演算部１３０により生成された高さデータにつ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、コントローラ部２００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の良否を検査する。
【００４２】
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。
【００４３】
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。コントローラ部２００は、表示制御部２０１を含む。表示部３２０は、コントローラ部２００の表示制御部２０１による制御に基づいて、演算部１３０により生成された高さデータに基づく高さ画像を表示する。また、表示部３２０は、コントローラ部２００による測定対象物Ｓの検査結果を表示する。さらに、表示部３２０は、表示制御部２０１による制御に基づいて、測定対象物Ｓの平面画像等を表示する。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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光生成面を有する。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。
【００４７】
図１の演算部１３０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、白色の構造化光を照明部１１０から出射することが可能となる。
【００４８】
（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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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においては測定対象物Ｓに種々の構造化光が順次出射される。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。
【００５３】
一の照明部１１０から構造化光が照射されるごとに測定対象物Ｓが撮像されることにより、照射された複数の構造化光にそれぞれ対応する複数の画像データ（以下、パターン画像データと呼ぶ。）が生成される。複数のパターン画像データに基づいて、当該一の照明部１１０から複数の構造化光が照射された測定対象物Ｓについて高さデータが生成される。
【００５４】
ここで、本実施の形態においては、複数の照明部１１０により測定対象物Ｓに対して互いに異なる複数（本例では４つ）の方向から構造化光が照射される。それにより、いずれかの照明部１１０から出射される光により測定不可能な部分がある場合でも、その測定不可能な部分の形状を他の照明部１１０から出射される光を用いて測定することができる。複数の照明部１１０に対応して生成された高さデータを合成することにより、測定不可能な部分が低減された合成高さデータが生成される。
【００５５】
（３）演算部
図１に示すように、演算部１３０は、撮像処理部１３１、演算処理部１３２、および記憶部１３３を含む。本実施の形態においては、撮像処理部１３１、演算処理部１３２および記憶部１３３はＦＰＧＡにより実現されるが、本発明はこれに限定されない。撮像処理部１３１および演算処理部１３２は、１または複数のＣＰＵ（中央演算処理装置）等の処理装置により実現されてもよい。また、記憶部１３３は、撮像処理部１３１および演算処理部１３２とは別体のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等により実現されてもよい。
【００５６】
撮像処理部１３１は、測定対象物Ｓの検査時に、複数種類の縞状光および複数種類のコード状光（以下、一連の構造化光と呼ぶ。）を順次出射するように各照明部１１０を制御する。また、撮像処理部１３１は、各照明部１１０による一連の構造化光の出射と同期して測定対象物Ｓを順次撮像することにより複数のパターン画像データを生成するように撮像部１２０を制御する。さらに、撮像処理部１３１は、撮像部１２０により生成された複数のパターン画像データを取得し、記憶部１３３に記憶させる。
【００５７】
演算処理部１３２は、測定対象物Ｓの検査時に、記憶部１３３に記憶された複数のパターン画像データに関する演算を行うことにより高さデータを生成し、生成された高さデータを当該記憶部１３３に記憶させる。また、演算処理部１３２は、複数の高さデータを合成することにより、測定不可能な部分が低減された合成高さデータを生成する。
【００５８】
本実施の形態に係る検査装置３００は、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について生成されることになる合成高さデータの信頼度を使用者に提示するための信頼度表示機能を有する。信頼度表示機能およびその使用時における演算部１３０の各部の動作の詳細については後述する。
【００５９】
（４）測定対象物Ｓの検査のための調整作業
図５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５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。
【００６０】
図５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、４個の照明部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄは、撮像部１２０を含むＸＹ平面内で撮像部１２０を取り囲むようにベルトコンベア３０１の上方に配置される。
【００６１】
具体的には、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を挟むように配置されている。
【００６２】
測定対象物Ｓの検査時には、測定対象物Ｓ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、図５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５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、照明部ごとに構造化光に対応するパターン画像データが生成される。
【００６３】
ここで、測定対象物Ｓに照射される各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、照明部ごとに測定対象物Ｓの表面上で構造化光が照射されない測定不可能な部分が生じる可能性がある。
【００６４】
例えば、図５の測定対象物Ｓは、正方形の板部材の中央部にＬ字型の突起部が形成された構成を有する。このような測定対象物Ｓにおいては、複数の照明部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄから光が順次照射されることにより、互いに異なる影が発生する。このとき、複数の照明部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄにそれぞれ対応して発生する影の部分は、複数の照明部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄにそれぞれ対応する測定不可能な部分に相当する。
【００６５】
また、測定対象物Ｓの形状および表面状態と構造化光の照射方向との関係によっては、構造化光が照射される部分であっても、当該部分から撮像部１２０に向かって十分な量の光が反射しない可能性がある。このとき複数の照明部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄにそれぞれ対応する十分な量の光が反射しない部分は、複数の照明部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄにそれぞれ対応する測定不可能な部分に相当する。
【００６６】
上記の点を考慮すると、測定対象物Ｓの複数の部分の各々において、構造化光が適切に照射されかつ受光される方向の数は、合成高さデータの生成に寄与する方向の数として、当該部分の合成高さデータの信頼度を意味するといえる。
【００６７】
使用者は、測定対象物Ｓのより広い範囲に渡って、複数の方向から照射される構造化光のうちより多くの方向から構造化光が適切に照射されかつ受光されるように測定対象物Ｓの位置および姿勢を調整する必要がある。
【００６８】
本実施の形態に係る検査装置３００は、使用者による上記の調整作業を容易にするための機能として信頼度表示機能を有する。以下、信頼度表示機能について説明する。
【００６９】
（５）信頼度表示機能
使用者は、図１の操作部３１０を操作することにより、信頼度表示機能の使用を指令することができる。図１の演算部１３０およびコントローラ部２００は、使用者による信頼度表示機能の使用の指令に応答して、以下に示す信頼度表示処理を行う。
【００７０】
図６は、信頼度表示処理における一連の動作を示すフローチャートである。まず、演算部１３０の撮像処理部１３１は、白色、赤色、青色または緑色の一様光を判定光として出射するように、ｎ（本例ではｎ＝４）個の照明部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄのうちｉ（ｉは自然数）番目の照明部を制御する（ステップＳ１１）。ここで、本例では、ｎは４であり、ｉは自然数である。また、一様光とは、パターンを有しない光であり、ベルトコンベア３０１上の撮像部１２０の撮像領域全体に渡って略均一な強度で照射される光をいう。
【００７１】
また、演算部１３０の撮像処理部１３１は、一様光の照射に同期して測定対象物Ｓを撮像することにより画像データを生成するとともに、生成した画像データを記憶部１３３に記憶するように、撮像部１２０を制御する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において生成される画像データは、後続のステップにおいて合成高さデータの信頼度を判定するために用いられる。本実施の形態では、ステップＳ１２の処理で生成される画像データを判定画像データと呼ぶ。
【００７２】
次に、演算部１３０の撮像処理部１３１は、変数ｉの値がｎであるか否かを判定する（ステップＳ１３）。撮像処理部１３１は、変数ｉの値がｎでない場合、変数ｉに１を加算し（ステップＳ２１）、ステップＳ１１の処理に戻る。一方、撮像処理部１３１は、変数ｉの値がｎである場合、変数ｉの値を１とする（ステップＳ１４）。
【００７３】
その後、演算部１３０の演算処理部１３２は、直前のステップＳ１１〜Ｓ１３で生成されたｎ個の判定画像データを合成することにより、測定対象物Ｓの表面の画像を示す合成テクスチャ画像データを生成する（ステップＳ１５）。生成された合成テクスチャ画像データは、コントローラ部２００に出力される。
【００７４】
次に、演算処理部１３２は、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、予め定められた条件を満たす判定画像データの数に基づいて合成高さデータの信頼度を判定する（ステップＳ１６）。
【００７５】
具体的には、演算処理部１３２は、ステップＳ１６において、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、各判定画像データの示す情報（本例では、輝度値）が予め定められた条件を満たすか否かを判定する。その後、演算処理部１３２は、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、予め定められた条件を満たす判定画像データの数をカウントする。さらに、演算処理部１３２は、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、予め定められた条件を満たす判定画像データの数に基づく信頼度を判定する。この場合、カウントされた数が大きいほど信頼度は高く、カウントされた数が小さいほど信頼度は低い。
【００７６】
ここで、予め定められた条件は、判定画像データの示す輝度値が予め定められた許容範囲内にあることである。許容範囲は、例えば輝度値として表現可能な下限値（例えば０）および上限値（例えば２５５）を含まないように設定される。この場合、輝度値が許容範囲よりも小さいことは、例えば当該輝度値に対応する測定対象物Ｓの部分に一様光が到達しないかまたは当該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。また、輝度値が許容範囲よりも大きいことは、例えば当該輝度値が飽和しているかまたはほぼ飽和している状態を意味する。なお、予め定められた条件は、判定画像データの示す輝度値が下限値（例えば０）でないことであってもよいし、判定画像データの示す輝度値が上限値（例えば２５５）でないことであってもよい。
【００７７】
次に、演算処理部１３２は、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について判定された信頼度を示す信頼度データを生成する（ステップＳ１７）。生成された信頼度データは、コントローラ部２００に出力される。
【００７８】
次に、コントローラ部２００の表示制御部２０１は、合成テクスチャ画像データに基づく測定対象物Ｓの画像（以下、合成テクスチャ画像と呼ぶ。）を表示部３２０に表示させる。また、表示制御部２０１は、信頼度データに基づいて、測定対象物Ｓの各部分に対応する合成テクスチャ画像の部分に、信頼度に応じた態様を有する指標（画像）を重畳表示させる（ステップＳ１８）。態様には、色、明るさまたはパターン等が含まれる。それにより、使用者は、合成テクスチャ画像上の指標を視認することにより、現在の測定対象物Ｓの位置および姿勢で生成されることになる合成高さデータの信頼度を測定対象物Ｓの部分ごとに容易に把握することができる。以下の説明では、信頼度に応じた態様を有する指標を信頼度指標と呼ぶ。
【００７９】
信頼度表示機能の使用を指令した後、使用者は、図１の操作部３１０を操作することにより、信頼度表示機能の停止を指令することができる。そこで、ステップＳ１８の処理後、演算部１３０の撮像処理部１３１は、信頼度表示機能の停止の指令を受けたか否かを判定する（ステップＳ１９）。信頼度表示機能の停止の指令を受けない場合、撮像処理部１３１は、ステップＳ１１の処理に戻る。一方、信頼度表示機能の停止の指令を受けた場合、撮像処理部１３１は、信頼度表示処理を終了する。
【００８０】
なお、上記の信頼度指標は、例えば半透明の状態で合成テクスチャ画像上に重畳表示されることが好ましい。それにより、使用者は、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、表面状態とともに合成高さデータの信頼度を認識することができる。この場合、信頼度指標を測定対象物Ｓの画像（本例では合成テクスチャ画像）上に重畳表示することには、測定対象物Ｓの画像の各部分に当該部分に対応する信頼度のレベルに応じた画像処理を施すことも含まれる。
【００８１】
（６）信頼度表示機能による信頼度指標の具体的な表示例
図７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、信頼度表示機能により照明部１１０Ａ，１００Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄから図５の測定対象物Ｓにそれぞれ一様光が照射される状態の一例を示す図である。図８（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、信頼度表示機能により照明部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄから図５の測定対象物Ｓにそれぞれ一様光が照射される状態の他の例を示す図である。
【００８２】
図７（ａ）〜（ｄ）の例と図８（ａ）〜（ｄ）の例との間では、ベルトコンベア３０１上に載置される測定対象物Ｓの姿勢（向き）が異なる。図７（ａ）〜（ｄ）、図８（ａ）〜（ｄ）ならびに後述する図９および図１０においては、測定対象物Ｓの形状が太い実線で示される。
【００８３】
図７（ａ）および図８（ａ）に示すように、照明部１１０Ａから一様光が照射される際には、突起部から測定対象物Ｓを基準としてＸ方向における照明部１１０Ａとは反対側の方向に延びる影ｓａが形成される。図７（ｂ）および図８（ｂ）に示すように、照明部１１０Ｂから図５の測定対象物Ｓに一様光が照射される際には、突起部から測定対象物Ｓを基準としてＸ方向における照明部１１０Ｂとは反対側の方向に延びる影ｓｂが形成される。図７（ｃ）および図８（ｃ）に示すように、照明部１１０Ｃから図５の測定対象物Ｓに一様光が照射される際には、突起部から測定対象物Ｓを基準としてＹ方向における照明部１１０Ｃとは反対側の方向に延びる影ｓｃが形成される。図７（ｄ）および図８（ｄ）に示すように、照明部１１０Ｄから図５の測定対象物Ｓに一様光が照射される際には、突起部から測定対象物Ｓを基準としてＹ方向における照明部１１０Ｄとは反対側の方向に延びる影ｓｄが形成される。
【００８４】
図９は、図７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示される複数の影ｓａ，ｓｂ，ｓｃ，ｓｄを測定対象物Ｓ上に識別可能に重畳表示した図である。図１０は、図８（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示される複数の影ｓａ，ｓｂ，ｓｃ，ｓｄを測定対象物Ｓ上に識別可能に重畳表示した図である。図９および図１０においては、影ｓａ，ｓｂ，ｓｃ，ｓｄが互いに異なるパターンで示される。
【００８５】
図９の例では、影が形成されない部分と、１つの影が形成される部分と、２つの影が重畳して形成される部分とが存在する。そのため、図９の姿勢で合成高さデータが生成される場合、その合成高さデータの信頼度は、影が形成されない部分で最も高く、２つの影が重畳して形成される部分で最も低い。
【００８６】
図１０の例では、影が形成されない部分と、１つの影が形成される部分と、２つの影が重畳して形成される部分と、３つの影が重畳して形成される部分とが存在する。そのため、図１０の姿勢で合成高さデータが生成される場合、その合成高さデータの信頼度は、影が形成されない部分で最も高い。一方、合成高さデータの信頼度は、３つの影が重畳して形成される部分で最も低い。
【００８７】
図１１は図９の例に対応する信頼度指標の具体的な表示例を示す図であり、図１２は図１０の例に対応する信頼度指標の具体的な表示例を示す図である。図１１および図１２では、測定対象物Ｓの合成テクスチャ画像ＳＩ上に、信頼度指標が重畳表示されている。
【００８８】
図１１および図１２に示される信頼度指標は、信頼度が高いほど明るく、信頼度が低いほど暗い態様を有する。この場合、図１１および図１２の合成テクスチャ画像ＳＩおよび信頼度指標を対比すると、図１０の姿勢で生成される合成高さデータに比べて、図９の姿勢で生成される合成高さデータの方が、全体的に信頼度が高いことを容易に把握することができる。
【００８９】
したがって、使用者は、信頼度指標を視認することにより、測定対象物Ｓの所望の部分について信頼度の高い合成高さデータを得るために適切な測定対象物Ｓの位置および姿勢を容易に把握することができる。
【００９０】
（７）第１の実施の形態の効果
本実施の形態に係る検査装置３００においては、信頼度表示機能が使用されることにより、複数の照明部１１０から測定対象物Ｓに一様光が順次照射される。また、一様光が照射されるごとに測定対象物Ｓが撮像され、判定画像データが生成される。それにより、複数の照射方向にそれぞれ対応する複数の判定画像データが生成される。これにより、各判定画像データに基づいて、当該判定画像データに対応する一様光の照射方向について、測定対象物上の測定不可能または測定困難な部分を把握することが可能になる。
【００９１】
測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、生成された複数の判定画像データに基づいて合成高さデータの信頼度が判定される。また、測定対象物Ｓの合成テクスチャ画像が表示部３２０に表示される。さらに、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、判定された信頼度に応じた態様を有する信頼度指標が、測定対象物Ｓの当該部分を示す画像上に重畳表示される。
【００９２】
これにより、使用者は、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、合成高さデータの信頼度を直感的に把握することが可能になる。したがって、高い信頼度で測定対象物の高さを検査するための調整作業が容易になる。その結果、高い精度で測定対象物Ｓの高さ検査を行うことができる。
【００９３】
また、上記の信頼度表示機能においては、複数の判定画像データを得るために複数の照明部１１０の各々から一様光が測定対象物Ｓに照射される。この場合、測定対象物Ｓにおいては、一様光が照射されることにより光が到達する部分と光が到達しない部分とを、照射方向ごとに明確かつ高い精度で識別することが可能になる。したがって、合成高さデータの信頼度の判定精度が向上する。
【００９４】
（８）第１の実施の形態における変形例
（ａ）上記の例では、複数の照明部１１０から測定対象物Ｓにそれぞれ一連の構造化光が照射されることにより４つの高さデータが生成され、４つの高さデータから合成高さデータが生成されるが、本発明はこれに限定されない。合成高さデータを生成するために使用する照明部１１０の数は、使用者により選択可能であってもよい。この場合、使用者は、信頼度表示機能により表示される信頼度指標を視認することにより、合成高さデータを生成するために使用する照明部１１０の数を決定することも可能になる。
【００９５】
（ｂ）上記の例では、図６のステップＳ１１，Ｓ１２の処理で、複数の照明部１１０から測定対象物Ｓに一様光が照射され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判定画像データが生成される。上記の例に限らず、各判定画像データは、以下のように生成されてもよい。
【００９６】
例えば、高さデータを得る場合と同様に、パターン投影法により照明部１１０Ａから測定対象物Ｓに複数の構造化光を順次照射する。また、構造化光の照射に同期して測定対象物Ｓを撮像する。それにより、照明部１１０Ａに対応する複数のパターン画像データを生成するとともに、生成された複数のパターン画像データの平均化処理または積算処理等を行う。それにより、照明部１１０Ａの照射方向に対応する判定画像データを生成する。照明部１１０Ａの例と同様に、他の照明部１１０Ｂ〜１００Ｄの照射方向の各々に対応する判定画像データを生成する。この場合、生成される各判定画像データにおいては、外乱光に起因するノイズ成分が低減される。
【００９７】
あるいは、照明部１１０Ａから測定対象物Ｓに一様光を照射する。また、一様光の照射に同期して測定対象物Ｓを撮像することにより一の画像データを生成する。この画像データを第１の画像データとする。また、測定対象物Ｓに全ての照明部１１０Ａ〜１１０Ｄから光が照射されない状態で測定対象物Ｓを撮像することにより他の画像データを生成する。この画像データを第２の画像データとする。その後、第１の画像データから第２の画像データを減算することにより照明部１１０Ａの照射方向に対応する判定画像データを生成する。照明部１１０Ａの例と同様に、他の照明部１１０Ｂ〜１００Ｄの照射方向の各々に対応する判定画像データを生成する。この場合、生成される各判定画像データにおいては、測定対象物Ｓ周辺の光（いわゆる環境光）の影響が除去される。
【００９８】
（ｃ）上記の例では、図６のステップＳ１６の処理で、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、予め定められた条件を満たす判定画像データの数に基づいて合成高さデータの信頼度が判定されるが、本発明はこれに限定されない。測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、合成高さデータの信頼度は、以下の方法で判定されてもよい。
【００９９】
例えば、位相シフト法により照明部１１０Ａから測定対象物Ｓに複数の構造化光（正弦波状測定光）を順次照射するとともに、複数の構造化光の照射に同期して測定対象物Ｓを撮像することにより複数のパターン画像データを生成する。測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、生成された複数のパターン画像データの輝度値のばらつきを求めるとともに、ばらつきの大きさ（振幅）が予め定められたしきい値よりも大きいか否かを判定する。この場合、輝度値のばらつきの大きさがしきい値以下であることは、例えば当該輝度値に対応する測定対象物Ｓの部分に光が到達しないか、当該部分からの反射光が撮像部１２０に入射しないか、または輝度値が飽和していることを意味する。他の照明部１１０Ｂ〜１１０Ｃに関しても、照明部１１０Ａの例と同様の処理を行う。
【０１００】
その後、照明部１１０Ａ〜１００Ｄにそれぞれ対応する複数の判定結果に基づいて、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、合成高さデータの信頼度を判定する。例えば、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、輝度値のばらつきの大きさがしきい値よりも大きいと判定された数が大きいほど合成高さデータの信頼度が高いと判定する。一方、輝度値のばらつきの大きさがしきい値よりも大きいと判定された数が小さいほど合成高さデータの信頼度が低いと判定する。
【０１０１】
あるいは、照明部１１０Ａから測定対象物Ｓに明るさが異なる２種類の一様光を照射するとともに、２種類の一様光の照射に同期して測定対象物Ｓを撮像することにより２個の画像データを生成する。測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、一様光の明るさが変更されることにより変化する複数の画像データの輝度値の変動量を求めるとともに、変動量が予め定められたしきい値よりも大きいか否かを判定する。この場合、輝度値の変動量がしきい値以下であることは、例えば当該輝度値に対応する測定対象物Ｓの部分に光が到達しないか、当該部分からの反射光が撮像部１２０に入射しないか、または輝度値が飽和していることを意味する。他の照明部１１０Ｂ〜１１０Ｃに関しても、照明部１１０Ａの例と同様の処理を行う。
【０１０２】
その後、照明部１１０Ａ〜１００Ｄにそれぞれ対応する複数の判定結果に基づいて、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、合成高さデータの信頼度を判定する。例えば、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、輝度値の変動量がしきい値よりも大きいと判定された数が大きいほど合成高さデータの信頼度が高いと判定する。一方、輝度値の変動量がしきい値よりも大きいと判定された数が小さいほど合成高さデータの信頼度が低いと判定する。
【０１０３】
（ｄ）上記の信頼度表示機能においては、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、各判定画像データの示す輝度値が予め定められた許容範囲よりも大きいか否かが判定されてもよい。この場合、信頼度指標が表示される際に、全ての判定画像データにおいて輝度値が許容範囲よりも大きい部分を示す指標を信頼度指標とは異なる態様で合成テクスチャ画像上に重畳表示させる。これにより、使用者は、輝度値が飽和する部分（ハレーションの発生部分）を考慮しつつ測定対象物Ｓの位置および姿勢の調整を行うことができる。
【０１０４】
（ｅ）上記の信頼度表示機能においては、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、各判定画像データの示す輝度値が予め定められた許容範囲よりも小さいか否かが判定されてもよい。この場合、信頼度指標が表示される際に、全ての判定画像データにおいて輝度値が許容範囲よりも小さい部分を示す指標を信頼度指標とは異なる態様で合成テクスチャ画像上に重畳表示させる。これにより、使用者は、合成高さデータを得るために十分な輝度値を得ることができない部分を考慮しつつ測定対象物Ｓの位置および姿勢の調整を行うことができる。
【０１０５】
（ｆ）上記の信頼度表示機能においては、合成テクスチャ画像上に測定対象物Ｓの複数の部分の各々についての合成高さデータの信頼度として信頼度指標が重畳表示されるが、本発明はこれに限定されない。合成高さデータの信頼度を示す画像の他の例として、以下の画像が表示部３２０に表示されてもよい。
【０１０６】
例えば、照明部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄから互いに異なる態様を有する複数の光を同時に照射させる。ここで、互いに異なる態様を有する複数の光は、例えば色または明るさが互いに異なる複数の一様光であってもよいし、互いに異なるパターンを有する複数の光であってもよい。
【０１０７】
この状態で測定対象物Ｓを撮像することにより画像データを生成する。この画像データは、単一判定画像データに相当する。単一判定画像データにより示される測定対象物Ｓの平面画像においては、４方向から光が照射される部分、３方向から光が照射される部分、２方向から光が照射される部分、１方向から光が照射される部分、全く光が照射されない部分とが互いに異なる色またはパターンで表示される。
【０１０８】
図１３は、図５の２個の照明部１１０Ａ，１１０Ｂから測定対象物Ｓに互いに異なるパターンを有する光が同時に照射された状態で得られる測定対象物Ｓの平面画像である。なお、本例では、測定対象物Ｓを取り囲む空間が十分暗い状態に維持されているものとする。
【０１０９】
図１３の平面画像ＳＪにおいては、２個の照明部１１０Ａ，１１０Ｂから光が照射される部分が網目状のパターンで示される。また、照明部１１０Ａのみから光が照射される部分と照明部１１０Ｂのみから光が照射される部分とが互いに異なる向きのハッチングパターンで示される。さらに、光が照射されない部分が黒色で示される。
【０１１０】
この場合、平面画像ＳＪ上の複数の部分間の表示態様の相違は、上記の信頼度の相違に相当する。したがって、使用者は、表示部３２０に表示される平面画像ＳＪを視認することにより、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、合成高さデータの信頼度を容易に把握することができる。本例では、信頼度データを生成する必要がないため、煩雑な演算処理等を必要とすることなく合成高さデータの信頼度が使用者に提示される。
【０１１１】
なお、本例においては、互いに異なる態様を有する複数の光を測定対象物Ｓに同時に照射させる代わりに、照明部１１０Ａ〜１１０Ｄから互いに異なる態様を有する複数の光を測定対象物Ｓに順次照射させてもよい。この場合、複数の光にそれぞれ対応する複数の画像データを生成するとともに合成することにより、合成された画像データに基づいて上記の例（図１３の例）と同様の画像を表示部３２０に表示させることができる。
【０１１２】
（ｇ）合成高さデータの信頼度を示す画像のさらに他の例として、以下の画像が表示部３２０に表示されてもよい。
【０１１３】
例えば、上記の例と同様に、複数の照射方向にそれぞれ対応する複数の判定画像データを生成する。また、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、各判定画像データの示す輝度値が予め定められた条件を満たすか否かを判定する。その後、輝度値が予め定められた条件を満たさない部分が識別可能となるように、複数の判定画像データに基づく複数の画像を表示部３２０上に一覧表示または切替表示させる。
【０１１４】
この場合、表示部３２０には、図７（ａ）〜（ｄ）または図８（ａ）〜（ｄ）に示される複数の画像とほぼ同様の画像が一覧表示または切替表示されることになる。それにより、使用者は、複数の画像を対比しつつ視認することにより、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、合成高さデータの信頼度を容易に把握することができる。
【０１１５】
なお、本例において複数の画像が切替表示される際には、その切替タイミングおよび切替順序は、検査装置３００において自動的に定められてもよいし、使用者による操作部３１０の操作に基づいて定められてもよい。
【０１１６】
（ｈ）上記の信頼度表示機能においては、合成テクスチャ画像上に信頼度指標が重畳表示されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、信頼度指標は、合成高さデータに基づく測定対象物Ｓの三次元画像上に重畳表示されてもよい。
【０１１７】
（ｉ）上記の信頼度表示機能においては、各照射方向に対応する判定画像データの全体的な信頼度として、判定画像データのうち予め定められた条件を満たす輝度値を示す画素の数が有効画素数として算出されてもよい。この場合、算出された有効画素数が表示部３２０に表示されてもよい。
【０１１８】
さらに、信頼度表示機能においては、各判定画像データの部分的な信頼度として、使用者により指定された領域内の判定画像データのうち予め定められた条件を満たす輝度値を示す画素の数が領域内有効画素数として算出されてもよい。この場合、算出された領域内有効画素数が表示部３２０に表示されてもよい。
【０１１９】
［２］第２の実施の形態
第２の実施の形態に係る検査装置３００について、第１の実施の形態に係る検査装置３００と異なる点を説明する。図１４は、第２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１４に示すように、第２の実施の形態に係る検査装置３００においては、ヘッド部１００に１個の照明部１１０および４個の撮像部１２０が設けられる。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，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄと呼ぶ。撮像部１２０Ａと撮像部１２０Ｂとは照明部１１０を挟んで対向し、撮像部１２０Ｃと撮像部１２０Ｄとは照明部１１０を挟んで対向する。
【０１２０】
本実施の形態に係る照明部１１０は基本的に第１の実施の形態に係る照明部１１０（図３）と同じ構成を有する。また、本実施の形態に係る４個の撮像部１２０の各々は基本的に第１の実施の形態に係る撮像部１２０（図１）と同じ構成を有する。
【０１２１】
図１５は、測定対象物Ｓの検査時における図１４の照明部１１０および複数の撮像部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１５では、照明部１１０と複数の撮像部１２０との位置関係の把握を容易にするために、図１４の照明部１１０および４個の撮像部１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄが丸印で示される。また、照明部１１０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。
【０１２２】
本実施の形態においては、照明部１１０は、光の出射方向が下方に向くようにかつ当該照明部１１０の光学系の光軸が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、４個の撮像部１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄは、照明部１１０を含むＸＹ平面内で照明部１１０を取り囲むようにベルトコンベア３０１の上方に配置される。
【０１２３】
測定対象物Ｓの検査時には、測定対象物Ｓが照明部１１０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、図１５に太い実線の矢印で示すように、照明部１１０から測定対象物Ｓに、複数の撮像部１２０の各々に対応する一連の構造化光が順次照射される。
【０１２４】
撮像部１２０Ａに対応する一連の構造化光が順次照射される際には、測定対象物Ｓから斜め上方に反射される一連の構造化光を受光するように撮像部１２０Ａにより測定対象物Ｓが撮像される。それにより、撮像部１２０Ａに対応する複数のパターン画像データが生成される。生成された複数のパターン画像データに基づいて撮像部１２０Ａに対応する測定対象物Ｓの高さデータが生成される。撮像部１２０Ｂ〜１２０Ｄに対応する測定対象物Ｓの高さデータも、撮像部１２０Ａに対応する測定対象物Ｓの高さデータと同様に生成される。
【０１２５】
複数の撮像部１２０Ａ〜１２０Ｄにおいてそれぞれ生成された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合成高さデータが生成される。コントローラ部２００においては、複数の撮像部１２０のいずれかにより生成された高さデータまたは合成高さデータに基づいて測定対象物Ｓの良否が検査される。
【０１２６】
本実施の形態に係る検査装置３００においても、信頼度表示機能が設けられる。図１６は、第２の実施の形態に係る検査装置３００が有する信頼度表示機能を説明するための図である。本実施の形態に係る信頼度表示機能について、主として照明部１１０と撮像部１２０Ａとの位置関係に基づいて説明する。
【０１２７】
図１６（ａ）に白抜きの矢印で示すように、照明部１１０から測定対象物Ｓに構造化光が照射される際には、測定対象物Ｓの表面およびベルトコンベア３０１の表面で斜め上方に反射する構造化光が撮像部１２０Ａに入射する。しかしながら、測定対象物Ｓの形状によっては、測定対象物Ｓの表面上で撮像部１２０Ａに向けて反射される構造化光の一部が撮像部１２０Ａに到達しない可能性がある。図１６（ａ）の例では、測定対象物Ｓの表面のうち点線で取り囲まれる部分から撮像部１２０Ａに向けて反射される構造化光は、撮像部１２０Ａに到達しない。一方、点線で取り囲まれる部分から撮像部１２０Ａ以外の撮像部１２０Ｂ〜１２０Ｄに向けて反射される構造化光は、撮像部１２０Ｂ〜１２０Ｄにそれぞれ到達する可能性がある。
【０１２８】
この点を考慮すると、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、反射された構造化光が撮像部１２０Ａ〜１２０Ｄにより受光される方向の数は、合成高さデータの生成に寄与する方向の数として、当該部分の合成高さデータの信頼度を意味するといえる。そこで、本実施の形態に係る信頼度表示機能においては、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、構造化光を受光可能な方向の数が信頼度として算出されることにより、信頼度データが生成される。
【０１２９】
信頼度データは、例えば以下のように生成される。まず、照明部１１０のパターン生成部１１８の光生成面を受光面と仮定し、各撮像部１２０の撮像素子１２１の受光面を構造化光の投光面と仮定する。その上で、各撮像素子１２１の受光面の複数の部分からそれぞれ出射されて、測定対象物Ｓにより反射される光がパターン生成部１１８の光生成面上の複数の部分のうちいずれの部分に入射するのかが判定される。
【０１３０】
図１６（ｂ）の例では、点線の白抜き矢印で示すように、撮像部１２０Ａの撮像素子１２１の受光面から測定対象物Ｓに光が照射され、反射された光が照明部１１０のパターン生成部１１８の光生成面に入射すると仮定されている。この場合、ハッチングで示すように、パターン生成部１１８の光生成面の一部には、撮像部１２０Ａから測定対象物Ｓに光を照射して影になる部分から光が入射しない。そこで、図１６（ｃ）に示すように、例えば格子状に複数の部分に分割された光生成面を平面視した状態を仮定し、分割された部分ごとに光が入射するか否かを判定する。図１６（ｃ）においては、丸印が光が入射する部分であることを示し、×印が光が入射しない部分であることを示す。
【０１３１】
次に、図１６（ｃ）の光生成面の複数の部分の各々について、光が入射すると判定される場合には信頼度のレベルをインクリメントする（投票処理）。他の撮像部１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０Ｄについても撮像部１２０Ａの例と同様の方法で、光生成面の複数の部分の各々について投票処理を行う。これにより、最終的に、パターン生成部１１８の光生成面の複数の部分にそれぞれ対応する測定対象物Ｓの複数の部分の各々について信頼度が判定され、判定された信頼度を示す信頼度データが生成される。生成された信頼度データは、コントローラ部２００に出力される。それにより、生成された信頼度データに基づいて、測定対象物Ｓの画像上に信頼度指標が重畳表示される。
【０１３２】
その結果、使用者は、合成テクスチャ画像上の信頼度指標を視認することにより、現在の測定対象物Ｓの位置および姿勢で生成されることになる合成高さデータの信頼度を測定対象物Ｓの部分ごとに容易に把握することができる。
【０１３３】
なお、上記の投票処理を行う際には、測定対象物Ｓの高さ方向の情報を得る必要がある。そのため、本実施の形態に係る信頼度表示機能においては、投票処理を行う際に、撮像部１２０ごとに当該撮像部１２０に対応する一連の構造化光が測定対象物Ｓに照射され、複数のパターン画像データが生成される。このとき測定対象物Ｓに照射される一連の構造化光は、受光方向ごとの複数の判定光に相当する。また、このとき生成される複数のパターン画像データは、受光方向ごとの複数の判定画像データに相当する。その後、撮像部１２０ごとに、生成された複数のパターン画像データに基づいて上記の投票処理が行われる。
【０１３４】
［３］他の実施の形態
（１）上記実施の形態に係る検査装置３００においては、１または複数の照明部１１０および１または複数の撮像部１２０の一部または全てがベルトコンベア３０１に対して位置調整可能および姿勢調整可能に構成されてもよい。この場合、使用者は、信頼度表示機能により表示部３２０に表示される信頼度指標を視認しつつ、１または複数の照明部１１０の位置および姿勢を調整することもできる。あるいは、使用者は、信頼度表示機能により表示部３２０に表示される信頼度指標を視認しつつ、１または複数の撮像部１２０の位置および姿勢を調整することもできる。
【０１３５】
（２）第１の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４個の照明部１１０を有するが、本発明はこれに限定されない。検査装置３００は、１個の撮像部１２０に対して２個または３個の照明部１１０を有してもよい。この場合においても、検査装置３００が第１の実施の形態の例と同様の信頼度表示機能を有することにより、高い信頼度で測定対象物の高さを検査するための調整作業が容易になる。
【０１３６】
［４］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。第１の実施の形態においては、複数の照明部１１０，１１０Ａ〜１１０Ｄが複数の照明部の例であり、一の撮像部１２０が一の受光部の例であり、撮像処理部１３１が画像データ生成部の例である。
【０１３７】
また、第２の実施の形態においては、一の照明部１１０が一の照明部の例であり、複数の撮像部１２０，１２０Ａ〜１２０Ｄが複数の受光部の例であり、撮像処理部１３１が画像データ生成部の例である。
【０１３８】
また、第１および第２の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、演算処理部１３２および記憶部１３３が高さデータ生成部の例であり、表示部３２０が表示部の例であり、表示制御部２０１が表示制御部の例であり、検査装置３００が検査装置の例である。
【０１３９】
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】
【０１４０】
１００…ヘッド部，１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ…照明部，１１１，１１２，１１３…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，１２０Ｂ，１２０Ｃ，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…記憶部，２００…コントローラ部，２０１…表示制御部，３００…検査装置，３０１…ベルトコンベア，３１０…操作部，３２０…表示部，Ｓ…測定対象物，ｓａ，ｓｂ，ｓｃ，ｓｄ…影，ＳＩ…合成テクスチャ画像，ＳＪ…平面画像
【図１】
2020128932.tif 000003
【図２】
2020128932.tif 000004
【図３】
2020128932.tif 000005
【図４】
2020128932.tif 000006
【図５】
2020128932.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020128932.tif 000009
【図８】
2020128932.tif 000010
【図９】
2020128932.tif 000011
【図１０】
2020128932.tif 000012
【図１１】
2020128932.tif 000013
【図１２】
2020128932.tif 000014
【図１３】
2020128932.tif 000015
【図１４】
2020128932.tif 000016
【図１５】
2020128932.tif 000017
【図１６】
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