(57)【要約】【課題】  検査対象に対するパターン照明の向きと幅を任意に変更することができ、しかも照明パターン１３を迅速に描画することができる表面検査用照明装置を提供する。【解決手段】  明るい帯状部１３ａと暗い帯状部１３ｂとが交互に配列された照明パターン１３をラスター走査方式をもって描画する液晶描画部１０と、この液晶描画部１０に照明パターン１３を描画するためのＦＰＧＡ１２（制御デバイス）とを備えている。ＦＰＧＡ１２は、あらかじめ設定された描画パラメータに応じて、液晶描画部１０に照明パターン１３を描画するための各走査線ごとの描画データを逐次算出する処理回路を構成し、当該逐次算出された各走査線ごとの描画データにより、液晶描画部１０に照明パターン１３を描画する。【選択図】      図４
2020122662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
明度の異なる明るい帯状部と暗い帯状部とが交互に配列されたパターン照明を検査対象の表面に照射し、当該検査対象の表面を撮像して得られた画像を用いて、当該検査対象の表面状態を検査する表面検査装置に組み込まれ、
前記パターン照明を前記検査対象の表面に照射するための表面検査用照明装置であって、
前記明るい帯状部と前記暗い帯状部とが交互に配列された照明パターンをラスター走査方式をもって描画する描画部と、この描画部に前記照明パターンを描画するための制御デバイスとを備え、
前記制御デバイスは、あらかじめ設定された描画パラメータに応じて、前記描画部に前記照明パターンを描画するための各走査線ごとの描画データを逐次算出する処理回路を構成し、当該逐次算出された各走査線ごとの描画データにより、前記描画部に前記照明パターンを描画することを特徴とした表面検査用照明装置。
【請求項２】
前記制御デバイスは、
前記描画パラメータとして、前記照明パターンを形成する前記明るい帯状部の走査方向への幅寸法と、前記暗い帯状部の走査方向への幅寸法と、前記各帯状部を傾斜して描画するための各走査線ごとの当該各帯状部の走査方向へのシフト量と、があらかじめ設定され、
これらの各設定値を含む前記描画パラメータに基づき、前記描画部に前記照明パターンを描画するための、各走査線ごとの描画データを逐次生成していくことを特徴とする請求項１に記載の表面検査用照明装置。
【請求項３】
前記制御デバイスは、
前記描画パラメータとして、さらに前記各帯状部を幅方向へ移動させるためのシフト量を走査方向に変換した値があらかじめ設定され、
この設定値を含む前記描画パラメータに基づき、前記描画部に前記照明パターンを描画するための、各走査線ごとの描画データを逐次生成していくことを特徴とする請求項２に記載の表面検査用照明装置。
【請求項４】
前記制御デバイスを、ＦＰＧＡで構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表面検査用照明装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表面検査用照明装置を、光源として組み込んだことを特徴とする表面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、明るい帯状部と暗い帯状部とが交互に配列されたパターン照明を検査対象の表面に照射するための表面検査用照明装置と、同装置を組み込んだ表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
滑らかな表面を有する製品（ガラス製品、フィルム製品、表面にメッキや塗装等が施された製品等々）を検査対象として、その表面に凹凸や傷などの欠陥が有るか否かを検査する方法として、明るい帯状部と暗い帯状部とが交互に配列されたパターン照明を用いた表面検査装置が広く知られている（例えば、特許文献１を参照）。
表面検査装置には、パターン照明を照射するための光源としては、照明パターンを液晶描画部に描画することができる液晶照明装置が組み込まれている。
【０００３】
この種の表面検査装置は、検査対象の表面に上記パターン照明のパターンの明暗をシフトさせながら照射して当該検査対象の表面を撮像して得られた複数の画像を用いて、反射光量の差や輝度の変化に基づき、表面における欠陥の有無を検査する（検査方法の原理については、例えば、非特許文献１及び２を参照）。
【０００４】
検査対象が複雑な形状でしかも多岐にわたるような場合（たとえばクルマのボデーであって複数の車種が流れてくる検査ラインなど）、正常な表面部分と凹凸や傷などの欠陥がある部分とで、反射光量や輝度の差が大きくなるように、パターン照明における明暗の各帯状部の幅や、検査対象の表面に対するそれら各帯状部の向きを変更する必要がある。
【０００５】
そこで、従来の表面検査装置には、パターン照明を照射するための光源（照明装置）をロボットアームに取り付けて、ロボットアームの駆動によりパターン照明の向き（具体的には、明暗の各帯状の向き）を変更する構成を採用するものがある。
また、液晶照明装置の制御部にフレームメモリを搭載し、当該メモリに様々なバリエーションの照明パターンの要素データを記憶させておき、検査対象に応じて最適な照明パターンの要素データを読み出して使用する構成を採用する従来装置も知られている。
【０００６】
しかし、ロボットアームの駆動によりパターン照明の向きを変更する構成の従来装置にあっては、ロボットアームの制御が煩雑であり、装置全体が大形化し、かつ設備コストが高価格となる欠点があった。
また、フレームメモリに様々なバリエーションの照明パターンの要素データを記憶させておく構成をした従来の照明装置にあっては、大容量のフレームメモリが必要となって制御部が大形化し、且つ製造コストが高価格となるばかりか、フレームメモリからの要素データの読み出しに時間がかかるため、照明パターンを迅速に描画することができず、そのことが表面検査の高速化を妨げる要因となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実用新案登録第３１９７７６６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】広瀬修、外３名、「パターン照明を用いたフィルム表面凹凸欠陥の検出」、精密工学会誌、VOL.66,No.7、2000年、P1098-1102
【非特許文献２】楜澤信、外１名、「移動パターン光源を用いた欠陥検出技術の開発」、精密工学会誌、VOL.67,No.11、2001年、P1839-1843
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、ロボットアーム等の補助設備を必要とせず、検査対象に対するパターン照明の向きを任意に変更することができ、しかも照明パターンを迅速に描画することができる表面検査用照明装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、明度の異なる明るい帯状部と暗い帯状部とが交互に配列されたパターン照明を検査対象の表面に照射し、当該検査対象の表面を撮像して得られた画像を用いて、当該検査対象の表面状態を検査する表面検査装置に組み込まれ、パターン照明を検査対象の表面に照射するための表面検査用照明装置であって、次の構成を備えたことを特徴としている。
すなわち、本発明に係る表面検査用照明装置は、明るい帯状部と暗い帯状部とが交互に配列された照明パターンをラスター走査方式をもって描画する描画部と、この描画部に照明パターンを描画するための制御デバイスとを備え、この制御デバイスは、あらかじめ設定された描画パラメータに応じて、描画部に照明パターンを描画するための各走査線ごとの描画データを逐次算出する処理回路を構成し、当該逐次算出された各走査線ごとの描画データにより、描画部に照明パターンを描画することを特徴とする。
【００１１】
このように本発明に係る表面検査用照明装置は、制御デバイスにより逐次算出された各走査線ごとの描画データにより、描画部に照明パターンを描画する構成であるため、フレームメモリに様々なバリエーションの照明パターンの要素データを記憶させておく必要がなく、しかも照明パターンを迅速に描画することができる。
【００１２】
ここで、制御デバイスは、描画パラメータとして、照明パターンを形成する明るい帯状部の走査方向への幅寸法と、暗い帯状部の走査方向への幅寸法と、各帯状部を傾斜して描画するための各走査線ごとの当該各帯状部の走査方向へのシフト量と、があらかじめ設定され、これらの各設定値を含む描画パラメータに基づき、描画部に照明パターンを描画するための、各走査線ごとの描画データを逐次生成していく構成とすることができる。
【００１３】
さらに、上述した制御デバイスは、描画パラメータとして、各帯状部を幅方向へ移動させるためのシフト量を走査方向に変換した値があらかじめ設定され、この設定値を含む描画パラメータに基づき、描画部に照明パターンを描画するための、各走査線ごとの描画データを逐次生成していく構成とすることもできる。
【００１４】
なお、上述した制御デバイスは、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成することができる。
【００１５】
また、本発明に係る表面検査装置は、上述した表面検査用照明装置を光源として組み込んだことを特徴とする
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明に係る表面検査用照明装置は、制御デバイスにより逐次算出された各走査線ごとの描画データにより、描画部に照明パターンを描画する構成であるため、フレームメモリに様々なバリエーションの照明パターンの要素データを記憶させておく必要がなく、しかも照明パターンを迅速に描画することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る表面検査装置の概要を示す模式図、（ｂ）〜（ｅ）は本発明の実施形態に係る表面検査用照明装置において液晶描画部に描画される照明パターンの具体例を示す図である。
【図２】一般的な液晶描画部の構成と、液晶描画部に照明パターンを描画するための信号を説明するための図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態に係る表面検査用照明装置において、照明パターンを生成するために必要な設定要素を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態に係る表面検査用照明装置が備えるＦＰＧＡの内部に構成された、照明パターンを描画するための処理回路の概要を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る表面検査用照明装置による液晶描画部の走査線に出力する描画データを説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態に係る表面検査用照明装置による液晶描画部の走査線に出力する他の描画データを説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態に係る表面検査用照明装置による液晶描画部の走査線に出力するさらに他の描画データを説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態に係る表面検査用照明装置による液晶描画部の走査線に出力するさらに他の描画データを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態に係る表面検査用装置は、ガラス製品、フィルム製品、表面にメッキや塗装等が施された製品など、滑らかな表面を有する各種製品を検査対象４として、その表面に凹凸や傷などの欠陥が有るか否かを検査する機能を備えている。
【００１９】
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る表面検査装置の概要を示す模式図である。
表面検査装置は、表面検査用照明装置（以下、単に照明装置ということもある）１、撮像装置２及びコンピュータ３を含む構成となっている。
照明装置１は、表面検査用のパターン照明を検査対象４の表面に照射するための光源となる構成要素であり、本実施形態では液晶描画部１０を備えた液晶照明装置を採用している。液晶照明装置は、描画データに応じて種々の照明パターンを液晶描画部１０に描画することができ、バックライト１１からの光線を液晶描画部１０を通して検査対象４へ照射する構成となっている。
【００２０】
撮像装置２は、検査対象４の表面を撮像して、その表面画像を得るための構成要素である。この撮像装置２には、例えば、デジタルビデオカメラなどを採用することができる。
コンピュータ３は、照明装置１と撮像装置２とを同期して制御するための中央制御部としての機能を備えるとともに、撮像装置２によって取得した検査対象４の表面画像を用いて、欠陥の有無を検査する機能も備えている。なお、コンピュータ３により処理される表面検査の原理については、既に周知となっているため、詳細な説明は省略する（例えば、特許文献１、非特許文献１及び２を参照）。
【００２１】
照明装置１は、液晶描画部１０に照明パターンを描画するための制御デバイスを内蔵している。具体的には、制御デバイスとしてＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）１２を採用している。
ＦＰＧＡ１２は、演算プログラムをハードウエアにより構築できる半導体集積回路であって、演算プログラム回路をユーザが自由に設定できるとともに、その後も自由に設定変更できることを特徴としている。さらに、ＦＰＧＡ１２は、ハードウエアで構築された演算プログラムをもって演算処理を実行するために、ソフトウエアによる演算プログラムを読み出して演算処理を実行するマイコンに比べて、きわめて高速な演算処理を実現できる特徴を有している。
本実施形態に係る照明装置１は、このＦＰＧＡ１２により液晶描画部１０への照明パターンの描画処理を実行することで、照明パターンの高速な描画処理を実現している。
【００２２】
図１（ｂ）〜（ｅ）は、本実施形態に係る照明装置において液晶描画部に描画される照明パターンの具体例を示す図である。
本実施形態において、表面検査に用いる照明パターン１３には、明度の異なる明るい帯状部１３ａと暗い帯状部１３ｂとが交互に配列された縞模様の照明パターンを採用している。各帯状部１３ａ，１３ｂは、明度が相違すればどのような色に描画してもよいが、本実施形態では明るい帯状部を白色帯状部１３ａに、暗い帯状部を黒色帯状部１３ｂにしている。
【００２３】
例えば、図１（ｂ）及び（ｃ）の照明パターン１３は、液晶描画部１０の横軸（走査方向）に対して各帯状部１３ａ，１３ｂの向きを傾斜させた形態としてあり、同図（ｄ）の照明パターン１３は、液晶描画部１０の横軸に対して各帯状部１３ａ，１３ｂを垂直に配置して縦縞模様を形成しており、同図（ｅ）の照明パターン１３は、液晶描画部１０の横軸に対して各帯状部１３ａ，１３ｂを平行に配置して横縞模様を形成している。
本実施形態に係る照明装置１は、このような各種の照明パターン１３を、ＦＰＧＡ１２による演算処理をもって、液晶描画部１０に高速に描画する構成としてある。
【００２４】
図２は、一般的な液晶描画部の構成と、液晶描画部に照明パターンを描画するための信号を説明するための図である。
液晶描画部１０は、描画領域１４とその周囲の非描画領域１５で構成されており、垂直同期信号（ＶＳ）と水平同期信号（ＨＳ）とによりこの全体領域を同期制御している。さらに、ＤＥ信号（ＤＥ：Data Enable）により描画領域１４と同期して、ビデオ信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を出力し、これにより描画領域１４に所望の照明パターン１３を描画する構成となっている。
なお、上述した信号による液晶描画部１０の制御方式は一例であって、その他にも種々の制御方式が既に周知となっており、本発明の照明装置１はそれらを適宜選択して採用できることは勿論である。
【００２５】
本実施形態に係る照明装置１は、ラスター走査（Raster scan）方式をもって液晶描画部１０に照明パターン１３を描画している。
液晶描画部１０は、多数の画素が横一列に配列されて走査線(scan line)を形成しており、さらに第１ラインから最終ラインまでの多数本の走査線が上から下に向かって縦方向に配列されて、二次元のフレーム（画面）を構成している。
ラスター走査方式では、液晶描画部１０の横軸と平行配置された走査線に対して、通常は図２の左から右に向かって描画データを出力し、これを下側の走査線に逐次移動しながら繰り返して、二次元の照明パターン１３を液晶描画部１０に描画していく。
【００２６】
このようにして最初のフレーム（第１フレーム）に照明パターン１３を描画した後、次のフレーム（第２フレーム）の描画に移行して、引き続き同じ照明パターン１３を描画し、この描画処理をフレームを変えて繰り返し実行する。これにより特に条件を変えない限りは所定の照明パターンが固定された状態で液晶描画部１０に描かれ続ける。
【００２７】
図３は、照明パターンを生成するために必要な設定要素を説明するための図である。
同図（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る照明装置１は、走査線の向きと平行な横軸に対する各帯状部１３ａ，１３ｂの傾斜角度θを任意に設定して照明パターン１３を形成することで、各帯状部１３ａ，１３ｂの向きをさまざまな方向へ自由に変更できるようにしてある。これによりロボットアーム等の外部機構を利用することなく、検査対象の表面に対する照明パターン１３の向きを変更することができる。
また、白色帯状部１３ａの幅寸法Ｗａと黒色帯状部１３ｂの幅寸法Ｗｂも、任意に設定することができるようにしてある。
【００２８】
既述したように、本実施形態に係る照明装置１では、ラスター走査方式をもって液晶描画部１０に照明パターン１３を描画するので、各帯状部１３ａ，１３ｂが走査方向（すなわち、横軸と平行な方向）に対して傾斜しているときは、白色帯状部１３ａの幅寸法Ｗａと黒色帯状部１３ｂの幅寸法Ｗｂを走査方向の寸法値に変換する必要がある。
図３（ｄ）に示すように、白色帯状部１３ａの走査方向の幅寸法Ｈａは、Ｈａ＝Ｗａ／ｓｉｎθの式をもって算出することができる。同様に、黒色帯状部１３ｂの走査方向の幅寸法Ｈｂは、Ｈｂ＝Ｗｂ／ｓｉｎθの式をもって算出することができる。
【００２９】
また、各帯状部１３ａ，１３ｂの傾斜角度θの設定値に応じて、各帯状部１３ａ，１３ｂを傾斜して描画するための各走査線ごとの各帯状部１３ａ，１３ｂの走査方向へのシフト量（ライン間シフト量）ｃを算出する必要がある。このライン間シフト量ｃは、ｃ＝１／ｔａｎθの式をもって算出することができる。
各走査線の描画処理に際して、このライン間シフト量が加味されることによって、液晶描画部１０に各帯状部１３ａ，１３ｂが傾斜した二次元の照明パターン１３を描画することができる。
【００３０】
また、本実施形態では、液晶描画部１０に描画される照明パターン１３について、各帯状部１３ａ，１３ｂを幅方向へ逐次移動させるためのシフト量Ｌをあらかじめ設定することもできる。これは検査を行う際、照明パターン１３をシフトさせて画像を取得するためのものである。例えば、非特許文献２に記載されたような原理をもって表面検査を実施する場合に、照明パターン１３をフレーム間でシフトして描画することが必要となる。
【００３１】
このシフト量Ｌが設定されている場合は、当該シフト量Ｌを走査方向へのシフト量（フレーム間シフト量）ｓに変換する必要がある。図３（ｄ）に示すように、このフレーム間シフト量ｓは、ｓ＝Ｌ／ｓｉｎθの式をもって算出することができる。
なお、フレーム間シフト量ｓは、白色帯状部１３ａの走査方向の幅寸法Ｈａと黒色帯状部１３ｂの走査方向の幅寸法Ｈｂのうち、いずれか小さい方の幅寸法よりも小さい値に設定される。
【００３２】
なお、本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、走査方向に対する各帯状部１３ａ，１３ｂの傾斜角度θを、横軸と平行な角度を０゜とし、これを原点に時計方向の傾斜を正（＋）、反時計方向の傾斜を負（−）と規定している。また、走査方向への移動（図３（ｄ）の左から右）を正（＋）、その逆方向（同じく右から左）を負（−）と規定している。
【００３３】
図４は、ＦＰＧＡの内部に構成された照明パターンを描画するための処理回路の概要を示すブロック図である。
照明パターン１３を描画するための処理回路は、ビデオタイミング生成部２０と、照明パターン生成部２１とを含んでいる。
【００３４】
ビデオタイミング生成部２０には、描画対象となる液晶描画部１０の仕様に基づき、当該液晶描画部１０の水平総ピクセル数、水平アクティブピクセル数、垂直総ライン数、垂直アクティブライン数、水平ピクセルオフセット量、垂直ラインオフセット量の各情報が、あらかじめ設定されている。水平総ピクセル数は、図２に示した液晶描画部１０において横方向に延びる走査線を構成する画素数である。水平アクティブピクセル数は、走査線を構成する画素のうち、同図の描画領域１４に配置された画素数である。垂直総ライン数は、同図の液晶描画部１０において縦方向に配列された走査線の総本数である。垂直アクティブライン数は、走査線の総本数のうち、同図の描画領域１４に配置された走査線の本数である。
【００３５】
これらの設定値は、描画対象となる液晶描画部１０を変更した際には、変更後の液晶描画部１０の仕様に基づいて書き換えられる。ビデオタイミング生成部２０を、後述する照明パターン生成部２１と分けて構成することで、液晶描画部１０の仕様変更（例えば、解像度の変更）に対して、ビデオタイミング生成部２０だけの設定値の変更で対応できるため、当該仕様変更への対応が容易となる。
【００３６】
ビデオタイミング生成部２０は、これらの設定情報に基づき、図２に示した垂直同期信号（ＶＳ）、水平同期信号（ＨＳ）及びＤＥ信号と、描画初期値の計算タイミング信号とを、クロック信号にタイミングを合わせて出力する。これらの出力信号のうち、垂直同期信号（ＶＳ）と水平同期信号（ＨＳ）は、液晶描画部１０に送られる。また、ＤＥ信号は、照明パターン生成部２１と液晶描画部１０にそれぞれ送られる。そして、描画初期値の計算タイミング信号は、照明パターン生成部２１に送られる。
【００３７】
照明パターン生成部２１には、液晶描画部１０に描画する照明パターン１３に関する設定値が、描画パラメータとしてあらかじめ設定される。
本実施形態では、図３（ｄ）に示した白色帯状部１３ａの走査方向の幅寸法Ｈａ、黒色帯状部１３ｂの走査方向の幅寸法Ｈｂ、ライン間シフト量ｃ、フレーム間シフト量ｓの各設定値が、描画パラメータとして、照明パターン生成部２１にあらかじめ設定される。これらの設定値は、任意に書き換えることができる。
【００３８】
照明パターン生成部２１は、ビデオタイミング生成部２０からフレーム初期値を入力したとき、これらの描画パラメータに基づき、液晶描画部１０に描画する各フレームの最初の走査線（第１ライン）を描画するための描画データを生成して、液晶描画部１０に出力する。さらに引き続き、ビデオタイミング生成部２０から入力したＤＥ信号に同期して、各走査線ごとの描画データ（ビデオ信号）を逐次生成していく。
【００３９】
上述した各描画パラメータは、符号のない固定小数点フォーマットをもって照明パターン生成部２１に設定される。
例えば、描画対象となる液晶描画部１０を、１９２０×１０８０ピクセルの画面解像度を備えたフルＨＤの液晶ディスプレイで構成した場合、この液晶描画部１０に少なくとも各帯状部１３ａ，１３ｂがそれぞれ１本以上描画されることを前提とすれば、各帯状部１３ａ，１３ｂの幅寸法Ｗａ，Ｗｂの最大値は、１９２０ピクセルの半分の寸法幅（９６０ピクセル）に設定すれば十分である。そして、傾斜角度θを１゜に設定したとき、各帯状部１３ａ，１３ｂの走査方向の幅寸法Ｈａ，Ｈｂが最大値となる。
そのときの各帯状部１３ａ，１３ｂの走査方向の幅寸法Ｈａ，Ｈｂは、Ｈａ＝Ｈｂ＝９６０／ｓｉｎ１゜＝５５００６．７４１となる。当該数値の整数部分５桁を２進数で演算処理するには１６ビットが少なくとも必要となり、同様に当該数値の小数点部分３桁を２進数で演算処理するには少なくとも１２ビットが必要となる。
【００４０】
そこで、本実施形態では、整数部分に１６ビット、小数点部分に１２ビットを割り当てた固定小数点フォーマットを採用している。
ここで、照明パターン生成部２１は、演算処理は小数点部分も含めて実行するが、演算処理により得られた結果は、整数部分のみを用いて照明パターン１３の描画データを作成するようにしている。これにより、ＦＰＧＡ１２に構築する処理回路の構成を簡素化でき、照明パターン１３をいっそう高速に描画できるようになる。上述した説明において、各帯状部１３ａ，１３ｂの走査方向の幅寸法Ｈａ，Ｈｂに関する最大値を求める際に、各帯状部１３ａ，１３ｂの傾斜角度θを１゜に設定したのも、整数部分のみで検討したからに他ならない。
なお、ＦＰＧＡ１２に構築される照明パターン生成部２１の仕様は、これに限定されないことは勿論である。
【００４１】
さて、上述したように照明パターン生成部２１が、固定小数点フォーマットの整数部分のみで照明パターン１３の描画データを作成する場合、各帯状部１３ａ，１３ｂの傾斜角度θが０゜、すなわち図１（ｅ）に示したような横縞模様の照明パターン１３を描画する場合に、演算処理に不都合が生じるおそれがある。
すなわち、ライン間シフト量ｃは、ｃ＝１／ｔａｎ０゜＝∞となってしまうため、１６ビットの二進数で処理される整数部分で、正確に傾斜角度θ＝０゜の横縞模様の照明パターン１３を描画することができない。
【００４２】
そこで、本実施形態では、傾斜角度θ＝０゜の横縞模様の照明パターン１３を描画する場合のみ、固定小数点フォーマットの整数部分の容量を大きく（例えば、１６ビットから２８ビットに変更）することで対応するようにしている。これにより、傾斜角度θ＝０゜の横縞模様に近似させ、視覚的には横縞模様に見える照明パターン１３を描画することが可能となる。ただしこの場合、θ＝０°に対応した回路をＦＰＧＡ１２内に構築する必要がある。
あるいはまた、θ＝０°を含むすべての角度について最初から整数部２８ビットで対応するモードを用意してもよい。この場合はＦＰＧＡ１２内において同一の回路ですべての角度の描画を行うことができる。
【００４３】
また、傾斜角度θ＝０゜の横縞模様の照明パターン１３を描画する場合のみ、アルゴリズムを変更して、あらかじめ用意した傾斜角度θ＝０゜の横縞模様の照明パターン１３の描画データをメモリから読み出して液晶描画部１０に出力する構成としてもよい。
【００４４】
次に上述した照明パターン生成部２１による液晶描画部１０への照明パターン１３の描画方法について説明する。
図５及び図６は、液晶描画部１０の走査線に出力する描画データを説明するための図である。
各帯状部１３ａ，１３ｂが走査方向に対して傾斜した照明パターン１３（例えば、図１（ｂ）又は（ｃ）の照明パターン）を描画するには、各走査線ごとに所定のオフセット量を加味して描画処理が実行される。なお、図５及び図６に基づく以下の描画方法では、シフト量Ｌ（フレーム間シフト量ｓ）は設定せず、照明パターン１３が静止した状態で液晶描画部１０に描かれ続ける。
【００４５】
本実施形態では、各帯状部１３ａ，１３ｂの走査線に対する傾斜角度θが正（＋）の値の照明パターン１３を描画する場合は、図５に示す手順で描画処理を実行する。
【００４６】
まず、液晶描画部１０の最初のフレーム（初期フレーム）における最初の走査線（第１ライン）は、最初の帯状部をオフセット部Ａに設定し、このオフセット部Ａを、次のように描画する。すなわち、一方の帯状部１３ａ又は１３ｂの全幅をオフセット量ｅ１に設定するとともに、当該一方の帯状部１３ａ又は１３ｂの色をオフセット色（本実施例の場合は黒か白であり、隣接する帯状部の色と同じにならないように選択される）に設定して、オフセット部Ａを描画する。その後は、連続して他方の帯状部１３ｂ又は１３ａと一方の帯状部１３ａ又は１３ｂとを交互に描画していく。
【００４７】
図５に示す具体例では、第１ラインにおけるオフセット部Ａについて、白色帯状部１３ａの全幅Ｈａをオフセット量ｅ１に設定して描画する。さらに、オフセット部Ａに連続して、黒色帯状部１３ｂと白色帯状部１３ａとを交互に描画していく。
【００４８】
次に、初期フレームにおけるｎライン目の走査線（第ｎライン、ｎは自然数）については、原則として、オフセット部Ａ（最初の帯状部）からライン間シフト量ｃを逐次減算していく。すなわち、第２ラインでは、第１ラインで設定したオフセット量ｅ１からライン間シフト量ｃを減算して、オフセット部Ａを描画する。続く第３ラインでは、第２ラインで設定したオフセット量ｅ２からライン間シフト量ｃを減算して、オフセット部分Ａを描画する。
各ラインのオフセット部Ａの次には、異なる色の帯状部１３ａ，１３ｂを交互に配置するように描画していく。
【００４９】
ここで、オフセット部Ａの次に描画した帯状部（二番目の帯状部）の幅をａ、さらにその次に描画した帯状部（三番目の帯状部）の幅をｂとする。
【００５０】
そして、第ｎ−１ラインのオフセット量ｅｎ−１が、ライン間シフト量ｃよりも小さくなった場合（ｅｎ−１＜ｃ）には、第ｎ−１ラインにおける上記二番目の帯状部の幅ａを使用して、次の第ｎラインのオフセット量ｅｎを算出して設定する。このオフセット量ｅｎは、ａ−｜ｅｎ−１−ｃ｜となる。
【００５１】
具体的には、図５の第３ラインに示すように、オフセット量ｅ３がライン間シフト量ｃよりも小さくなった場合（ｅ３＜ｃ）には、この第３ラインにおける二番目の帯状部の幅ａを使用して、次の第４ラインのオフセット量ｅ４を算出して設定する。この第４ラインのオフセット量ｅ４は、ａ−｜ｅ３−ｃ｜となる。このように最終ラインまで描画を終えた後、また第１ラインから描画を行うが、その際オフセット量を初期の設定値ｅ１に戻す。こうすることで特に初期条件を変えない限りは所定の照明パターンが固定された状態で液晶描画部１０に描かれ続ける。
【００５２】
次に、各帯状部１３ａ，１３ｂの走査線に対する傾斜角度θが負（−）の値の照明パターン１３を描画する場合には、図６に示す手順で描画処理を実行する。
【００５３】
まず、液晶描画部１０の最初のフレーム（初期フレーム）における最初の走査線（第１ライン）には、オフセット量をゼロに設定し、一方の帯状部１３ａ又は１３ｂから描画を開始して、引き続き、隣接する帯状部が同じ色にならないように、交互に各帯状部１３ａ及び１３ｂを描画していく。
【００５４】
図６に示す具体例では、第１ラインを、白色帯状部１３ａから描画し、さらに連続して黒色帯状部１３ｂと白色帯状部１３ａとを交互に描画していくようにしてある。
【００５５】
次に、初期フレームにおけるｎライン目の走査線（第ｎライン、ｎは自然数）については、原則として、最初の帯状部をオフセット部Ａに設定し、このオフセット部Ａにライン間シフト量ｃを逐次加算していく。
【００５６】
図６に示す具体例では、第２ラインのオフセット部Ａは、第１ラインの最初の帯状部（白色帯状部１３ａ）とは異なる黒色で描画している。なお、第１ラインはオフセット量がゼロだったので、第２ラインのオフセット量ｅ２はライン間シフト量ｃとなる。続く第３ラインでは、第２ラインで設定したオフセット量ｅ２にライン間シフト量ｃを同じ色で加算して、オフセット部分Ａを描画する。
各ラインのオフセット部の次には、異なる色の帯状部１３ａ，１３ｂを交互に配置するように描画していく。
【００５７】
ここでも、オフセット部分Ａの次に描画した帯状部（二番目の帯状部）の幅をａ、さらにその次に描画した帯状部（三番目の帯状部）の幅をｂとする。
【００５８】
そして、第ｎ−１ラインのオフセット量ｅｎ−１にライン間シフト量ｃを加算した値が、第ｎ−１ラインにおける上記三番目の帯状部の幅ｂよりも大きくなった場合（ｅｎ−１＋ｃ＞ｂ）には、第ｎ−１ラインにおける当該三番目の帯状部の幅ｂを使用して、次の第ｎラインのオフセット量ｅｎを算出して設定する。このオフセット量ｅｎは、ｅｎ−１＋ｃ−ｂとなる。そして、そのオフセット部Ａの色は別の色に変更する。
【００５９】
具体的には、図６の第３ラインに示すように、オフセット量ｅ３にライン間シフト量ｃを加算した値が、第３ラインにおける三番目の帯状部の幅ｂよりも大きくなった場合（ｅ３＋ｃ＞ｂ）に、この第３ラインにおける三番目の帯状部の幅ｂを使用して、次の第４ラインのオフセット量ｅ４を算出して設定する。すなわち、次の第４ラインのオフセット量ｅ４は、ｅ３＋ｃ−ｂとなる。この第４ラインのオフセット部Ａの色は、白に変更する。このように最終ラインまで描画を終えた後、また第１ラインから描画を行うが、その際オフセット量を初期の設定値（ゼロ）に戻す。こうすることで特に初期条件を変えない限りは所定の照明パターンが固定された状態で液晶描画部１０に描かれ続ける。
【００６０】
次に、シフト量Ｌを設定した場合の照明パターン１３の描画方法について、図７及び図８を参照して説明する。
液晶描画部１０に描画される照明パターン１３についてシフト量Ｌをあらかじめ設定した場合には、図３（ｄ）に示したフレーム間シフト量ｓだけ走査方向又はその逆方向へ移動させた照明パターン１３を、各フレームごとに描画していく。
【００６１】
例えば、図７に示すように、照明パターン１３を４枚のフレームによって１周期分を走査方向へ移動させて初期フレームの位置に戻す場合は、次のように各フレームを描画すればよい。
すなわち、初期フレームの各ライン（第ｎライン）について、先端から１周期分の画像Ｂを４分割した分割画像Ｂ１〜Ｂ４を想定し、それら各分割画像Ｂ１〜Ｂ４に相当する画像を後ろから、各フレームにおける同じラインの先端に逐次追加して、照明パターンを描画する。各分割画像Ｂ１〜Ｂ４の幅は、フレーム間シフト量ｓとなる。
【００６２】
具体的には、図７に示すように、第２フレームにおける同じライン（第ｎライン）の先端には、後ろから１つ目の分割画像Ｂ１（幅ｓ）に相当する画像を追加して、照明パターン１３を描画し、同様に、第３フレームでは後ろから２つ目までの分割画像Ｂ１＋Ｂ２（幅２ｓ）に相当する画像を追加し、第４フレームでは後ろから３つ目までの分割画像Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３（幅３ｓ）に相当する画像を追加し、第５フレームでは後ろから４つ目までの分割画像Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４（幅４ｓ）に相当する画像を追加して、それぞれ照明パターン１３を描画していく。
【００６３】
次の周期のフレーム、すなわち第６フレーム以降は、図７に示した第２フレームから第５フレームまでの手順を繰り返して、移動する照明パターン１３を描画していけばよい。
【００６４】
また、図８に示すように、照明パターン１３を４枚のフレームによって１周期分を走査方向と逆の方向へ移動させて初期フレームの位置に戻す場合は、次のように各フレームを描画すればよい。
【００６５】
すなわち、初期フレームの各ライン（第ｎライン）について、先端から１周期分の画像Ｂを４分割した分割画像Ｂ１〜Ｂ４を想定し、それらの各分割画像Ｂ１〜Ｂ４に相当する画像を前から切り取って、各フレームにおける同じラインの描画を実行する。
【００６６】
具体的には、図８に示すように、第２フレームにおける同じライン（第ｎライン）では、前から１つ目の分割画像Ｂ４（幅ｓ）に相当する画像を切り取って照明パターン１３を描画する。同様に、第３フレームでは前から２つ目までの分割画像Ｂ４＋Ｂ３（幅２ｓ）に相当する画像を切り取り、第４フレームでは前から３つ目までの分割画像Ｂ４＋Ｂ３＋Ｂ２（幅３ｓ）に相当する画像を切り取り、第５フレームでは前から４つ目までの分割画像Ｂ４＋Ｂ３＋Ｂ２＋Ｂ１（幅４ｓ）に相当する画像を切り取って、それぞれ同じライン（第ｎライン）を描画していく。
【００６７】
次の周期のフレーム、すなわち第６フレーム以降は、図８に示した第２フレームから第５フレームまでの手順を繰り返して、移動する照明パターン１３を描画していけばよい。
【００６８】
図７及び図８に示した描画方法では、照明パターン１３を４枚のフレームによって１周期分を走査方向へ移動させる描画方法を示したが、任意の枚数のフレームによって１周期分を走査方向へ移動させることもできる。その場合は、先端から１周期分の画像をフレームの枚数に対応する数の画像に分割して、上述した実施形態と同様に、それらの分割画像を各フレームごとに追加又は切り取っていけばよい。
【００６９】
また、移動する照明パターン１３を描画する各フレームの間に、静止した照明パターン１３を描画するフレームを適宜挿入することで、照明パターン１３が間欠的に移動する画像を描画することも可能である。
【００７０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の応用実施例や変形実施が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７１】
１：照明装置、２：撮像装置、３：コンピュータ、４：検査対象、
１０：液晶描画部、１１：バックライト、１２：ＦＰＧＡ（制御デバイス）、１３：照明パターン、１３ａ：白色帯状部（明るい帯状部）、１３ｂ：黒色帯状部（暗い帯状部）、１４：描画領域、１５：非描画領域、
２０：ビデオタイミング生成部、２１：照明パターン生成部、
Ａ：オフセット部、Ｂ：最初から１周期分の画像、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４：分割画像
【図１】
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【図２】
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【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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