(57)【要約】【課題】対象物を最適に照明した状態で複数のカメラによる撮影が可能であるとともに小型化が可能な画像検査装置を提供する。【解決手段】画像検査装置は、対象物を撮影する複数の撮影部と、対象物と複数の撮影部との間に配置され、対象物に向かう方向に光を照射するように構成されるとともに透光性を有する照明部と、複数の撮影部および照明部を制御する制御部とを備える。照明部は、マトリクス状に配置され、かつ、独立に点灯させることが可能な複数の照明要素を含む。制御部は、複数の照明要素を制御して複数の撮影部の視野に対応した対象物の領域を照明部に照明させる。【選択図】図１
2019158393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影画像を用いて対象物を検査する画像検査装置であって、
前記対象物を撮影する複数の撮影部と、
前記対象物と前記複数の撮影部との間に配置され、前記対象物に向かう方向に光を照射するように構成されるとともに透光性を有する照明部と、
前記複数の撮影部および前記照明部を制御する制御部とを備え、
前記照明部は、マトリクス状に配置され、かつ、独立に点灯させることが可能な複数の照明要素を含み、
前記制御部は、前記複数の照明要素の点灯および消灯を制御して前記光の照射位置を制御することにより、前記複数の撮影部の視野に対応した前記対象物の領域を前記照明部に照明させて、前記複数の撮影部に前記対象物を撮影させる、画像検査装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記複数の照明要素の点灯および消灯を時分割で制御することにより、前記照明部から前記対象物に対して第１の照射パターンの光を照射させ、次に、前記照明部から前記対象物に対して第２の照射パターンの光を照射させ、
前記制御部は、前記第１の照射パターンの光が前記対象物に照射されるときに、前記複数の撮影部のうちの第１の撮影部に前記対象物を撮影させて第１の画像データを取得し、前記第２の照射パターンの光が前記対象物に照射されるときに、前記複数の撮影部のうちの第２の撮影部に前記対象物を撮影させて第２の画像データを取得する、請求項１に記載の画像検査装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１の画像データおよび前記第２の画像データを少なくとも含む複数の画像データを用いて、前記対象物についての画像計測処理を実行し、
前記第１の画像データは、前記第１の撮影部の撮影視野内の第１の注目位置に対応付けられており、
前記第２の画像データは、前記第２の撮影部の撮影視野内の第２の注目位置に対応付けられており、
前記第１の照射パターンは、前記第１の注目位置に応じて決定され、
前記第２の照射パターンは、前記第２の注目位置に応じて決定される、請求項２に記載の画像検査装置。
【請求項４】
前記照明部から前記第１の注目位置へ照射される光の入射方向が、前記照明部から前記第２の注目位置へ照射される光の入射方向と実質的に同一となるように、前記第１の照射パターンおよび前記第２の照射パターンが決定される、請求項３に記載の画像検査装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記照明部から前記対象物に対して照射する光の照射パターンを順次変更するとともに、当該照射パターンの順次変更に対応して、前記複数の撮影部に前記対象物を順次撮影させる、請求項３または請求項４に記載の画像検査装置。
【請求項６】
前記複数の撮影部の各々は、撮影視野内に含まれる光を画像信号に変換する複数の受光素子のうち一部の受光素子から当該画像信号を読み出す読出回路を含む、請求項１〜請求項５のうちいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項７】
前記複数の受光素子のうちの一部である第１の受光素子から画像信号を読み出す処理の少なくとも一部と、前記照明部から光を照射させた状態で、前記複数の受光素子のうちの一部である第２の受光素子を露光させる処理の少なくとも一部とは、同時に実行される、請求項６に記載の画像検査装置。
【請求項８】
前記照明部は、
マトリクス状に配列され、選択的に発光可能に構成された複数の発光部と、
前記複数の発光部の各々から発せられる前記光の照射方向を、各前記複数の発光部の位置に対応した方向に制御するように構成された光学系とを含む、請求項１に記載の画像検査装置。
【請求項９】
前記光学系は、
前記複数の発光部にそれぞれ対向して設けられた複数のマイクロレンズを含む、請求項８に記載の画像検査装置。
【請求項１０】
前記複数のマイクロレンズのうちの少なくとも一部のマイクロレンズの光軸が、前記少なくとも一部のマイクロレンズに対向する発光部の光軸とずれるように、前記複数のマイクロレンズが配置されている、請求項９に記載の画像検査装置。
【請求項１１】
前記複数の照明要素のうちの少なくとも１つの照明要素において、前記少なくとも一部のマイクロレンズが、前記発光部のピッチよりも小さいピッチで配置されている、請求項１０に記載の画像検査装置。
【請求項１２】
前記複数のマイクロレンズのうちの少なくとも一部のマイクロレンズの光軸が、前記少なくとも一部のマイクロレンズに対向する発光部の光軸に対して傾けられるように、前記複数のマイクロレンズが配置されている、請求項９に記載の画像検査装置。
【請求項１３】
前記照明部は、
前記複数の発光部から出射される光のうち前記複数のマイクロレンズのそれぞれの周囲から漏れる光を遮るように構成された遮光部をさらに含む、請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項１４】
前記照明部は、非平面となる発光面を有する、請求項１に記載の画像検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、撮影画像を用いて対象物を検査する画像検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＡ（Factory Automation）分野などにおいては、対象物（以下、「ワーク」とも称す。）を照明装置からの光による照明下で撮影し、生成された画像データからワークに関する情報を取得する画像処理技術が利用されている。
【０００３】
ステレオカメラのような一部の３Ｄセンサを除き、従来の画像センサは、カメラと照明装置とが１対１の関係、あるいは１対多の関係となる構成を有している。１台のカメラに対して複数の照明が設けられた構成を有する画像センサが、たとえば特開２００７−２０６７９７号公報（特許文献１）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０６７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
撮影の対象となるワークの形状あるいは大きさによっては、死角の発生を避けるために、複数のカメラが必要になる場合がある。従来の画像センサの場合、複数のカメラを用いる場合においても、各々の照明装置は、必ずいずれか１つのカメラに帰属させる使い方が一般的であった。つまり、カメラと照明の関係は、１対１、または、１対多の関係となっていた。ある照明が帰属しないカメラによる撮影時において、その照明による影響が及ばないようにするため、照明の発光タイミングを意図的にずらすなどの工夫が必要であった。
【０００６】
また、１対１、１対多の関係の場合、複数のカメラに対して照明装置をそれぞれ割り当てなければならないので、複数の照明装置同士が物理的に干渉する可能性がある。特に、面発光タイプの照明装置では、照明のサイズが大きいため、干渉が発生しやすくなる。
【０００７】
なお、１つの照明を常時点灯させて対象物を照明し複数のカメラで撮影する使い方も存在した。この例ではカメラと照明の関係は多対１となる。ただし、この場合は、カメラごとに最適な照明条件を設定できないため、利用可能なアプリケーションが限定されるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、対象物を最適に照明した状態で複数のカメラによる撮影が可能であるとともに小型化が可能な画像検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一例によれば、撮影画像を用いて対象物を検査する画像検査装置であって、対象物を撮影する複数の撮影部と、対象物と複数の撮影部との間に配置され、対象物に向かう方向に光を照射するように構成されるとともに透光性を有する照明部と、複数の撮影部および照明部を制御する制御部とを備える。照明部は、マトリクス状に配置され、かつ、独立に点灯させることが可能な複数の照明要素を含む。制御部は、複数の照明要素の点灯および消灯を制御して光の照射位置を制御することにより、複数の撮影部の視野に対応した対象物の領域を照明部に照明させて、複数の撮影部に対象物を撮影させる。
【００１０】
この開示によれば、対象物を最適に照明した状態で複数のカメラによる撮影が可能であるとともに小型化が可能な画像検査装置を提供することができる。撮影部ごとに照明部を設ける場合には、複数の照明部が必要である。しかし、複数の照明部同士が互いに物理的に干渉する可能性がある。干渉が生じないように複数の照明部を互いに離した場合には、たとえば画像検査装置が大型化するという問題が発生する。これに対して上記の開示によれば、照明部は、投光性を有するマルチ照明装置を実現できる。したがって任意の照射立体角で対象物の各部位を照明することができるとともに、各撮影部は対象物の部位を撮影できる。したがって小型化された画像検査装置を提供することができる。照明部による対象物の各部位の照明は、順次実行されてもよく、同時に実行されてもよい。
【００１１】
上述の開示において、制御部は、複数の照明要素の点灯および消灯を時分割で制御することにより、照明部から対象物に対して第１の照射パターンの光を照射させ、次に、照明部から対象物に対して第２の照射パターンの光を照射させる。制御部は、第１の照射パターンの光が対象物に照射されるときに、複数の撮影部のうちの第１の撮影部に対象物を撮影させて第１の画像データを取得し、第２の照射パターンの光が対象物に照射されるときに、複数の撮影部のうちの第２の撮影部に対象物を撮影させて第２の画像データを取得する。
【００１２】
この開示によれば、シンプルな構成によって、任意の照射立体角での照明を実現することができる。
【００１３】
上述の開示において、制御部は、第１の画像データおよび第２の画像データを少なくとも含む複数の画像データを用いて、対象物についての画像計測処理を実行する。第１の画像データは、第１の撮影部の撮影視野内の第１の注目位置に対応付けられている。第２の画像データは、第２の撮影部の撮影視野内の第２の注目位置に対応付けられている。第１の照射パターンは、第１の注目位置に応じて決定される。第２の照射パターンは、第２の注目位置に応じて決定される。
【００１４】
この開示によれば、各撮影部の撮影視野内の注目位置ごとに照射パターンが決定されるため、注目位置に応じた照明環境を提供することができる。その結果、画像計測の精度を高めることができる。
【００１５】
上述の開示において、発光部から第１の注目位置へ照射される光の入射方向が、発光部から第２の注目位置へ照射される光の入射方向と実質的に同一となるように、第１の照射パターンおよび第２の照射パターンが決定される。
【００１６】
この開示によれば、撮影視野内の各注目位置に入射される光の入射方向が、注目位置ごとに実質的に同一となるため、各注目位置における照明環境を実質的に同じにすることができる。
【００１７】
上述の開示において、制御部は、発光部から対象物に対して照射する光の照射パターンを順次変更するとともに、当該照射パターンの順次変更に対応して、複数の撮影部に対象物を順次撮影させる。
【００１８】
この開示によれば、異なる照射パターンの下で撮影された画像データを順次取得することができ、順次取得された複数の画像データに基づいて画像計測を実行することができる。
【００１９】
上述の開示において、複数の撮影部の各々は、撮影視野内に含まれる光を画像信号に変換する複数の受光素子のうち一部の受光素子から当該画像信号を読み出す読出回路を含む。
【００２０】
この開示によれば、照射された注目位置に対応する受光素子から画像信号を読み出すことができるため、全ての受光素子から画像信号を読み出す場合に比べて、画像信号の読み出しに要する時間を短縮することができる。
【００２１】
上述の開示において、複数の受光素子のうちの一部である第１の受光素子の信号を読み出す処理の少なくとも一部と、発光部から光を照射させた状態で、複数の受光素子のうちの一部である第２の受光素子を露光させる処理の少なくとも一部とは、同時に実行される。
【００２２】
この開示によれば、信号を読み出す処理の一部と、受光素子を露光させる処理の一部とを同時に実行することができるため、画像処理に利用する画像データを得るために必要な時間を短縮することができる。
【００２３】
上述の開示において、照明部は、マトリクス状に配列され、選択的に発光可能に構成された複数の発光部と、複数の発光部の各々から発せられる光の照射方向を、各複数の発光部の位置に対応した方向に制御するように構成された光学系とを含む。
【００２４】
この開示によれば、発光位置および照射方向を制御可能な照明部がマルチ照明装置を実現できる。対象物の各部位に、任意の照射立体角での照明を同時に実行することができる。
【００２５】
上述の開示において、光学系は、複数の発光部にそれぞれ対向して設けられた複数のマイクロレンズを含む。
【００２６】
この開示によれば、小型化が可能な画像検査装置を実現できる。
上述の開示において、複数のマイクロレンズのうちの少なくとも一部のマイクロレンズの光軸が、少なくとも一部のマイクロレンズに対向する発光部の光軸とずれるように、複数のマイクロレンズが配置されている。
【００２７】
この開示によれば、シンプルな構成により、光の照射方向を制御することができる。
上述の開示において、複数の照明要素のうちの少なくとも１つの照明要素において、少なくとも一部のマイクロレンズが、発光部のピッチよりも小さいピッチで配置されている。
【００２８】
この開示によれば、シンプルな構成により、光の照射方向を制御することができる。
上述の開示において、複数のマイクロレンズのうちの少なくとも一部のマイクロレンズの光軸が、少なくとも一部のマイクロレンズに対向する発光部の光軸に対して傾けられるように、複数のマイクロレンズが配置されている。
【００２９】
この開示によれば、シンプルな構成により、光の照射方向を制御することができる。
上述の開示において、照明部は、複数の発光部から出射される光のうち複数のマイクロレンズのそれぞれの周囲から漏れる光を遮るように構成された遮光部をさらに含む。
【００３０】
この開示によれば、発光部からの光が意図しない方向に漏れる可能性を低減することができる。
【００３１】
上述の開示において、照明部は、非平面となる発光面を有する。
この開示によれば、対象物を取り囲むように複数の撮影部を配置する場合に複数の撮影部を好適に配置することができる。さらに、曲面を有する対象物を最適に照明した状態で複数の撮影部によるカメラによる撮影が可能である。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、対象物を最適に照明した状態で複数のカメラによる撮影が可能であるとともに小型化が可能な画像検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施の形態に係る画像検査装置の概要を示す模式図である。
【図２】本実施の形態に係る照明装置の一部を拡大した模式平面図である。
【図３】１台のカメラによってワークを撮影するときに生じ得る課題を説明するための図である。
【図４】複数のカメラによってワークを撮影するための構成を示した図である。
【図５】複数のカメラと複数の照明部とを有する画像検査装置の構成を示した図である。
【図６】本実施の形態に係る画像検査装置が備える照明装置によるワークの照明を示した図である。
【図７】照明装置の時分割制御による任意の照射立体角での照明を説明するための図である。
【図８】複数のカメラの視野と、照明装置の発光領域との配置とを模式的に説明した平面図である。
【図９】照明装置によって形成される照射パターンの一例を説明するための図である。
【図１０】検査画像データの生成方法の一例を説明するための図である。
【図１１】ＣＭＯＳイメージセンサを示す模式図である。
【図１２】フォトダイオードから画像信号を読み出すタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１３】注目位置ごとの照射パターンの決定方法を説明するための模式図である。
【図１４】キャリブレーション結果の一例を説明するための図である。
【図１５】照射パターンの補正について説明するための図である。
【図１６】実施の形態２に係る画像検査装置に含まれる照明装置の構成を示した図である。
【図１７】実施の形態２に係る照明装置の一例の一部断面を示す模式図である。
【図１８】実施の形態２に係る照明装置の一部を拡大した模式平面図である。
【図１９】照明装置の構成要素である照明要素の構造の一例を模式的に示した平面図である。
【図２０】レンズの周囲から漏れる光の対策のための構成を示す模式平面図である。
【図２１】図２０に示された構成の模式断面図である。
【図２２】図２０に示された構成の１つの変形例を示した模式平面図である。
【図２３】図２０に示された構成の別の変形例を示した模式断面図である。
【図２４】光切断法を実施する際のパターン照明を説明するための図である。
【図２５】光切断法のための照明装置の照明パターンを説明するための図である。
【図２６】図２５に示した照明パターンの変形例を説明するための図である。
【図２７】拡散反射面に対して位相シフト法を実施する際のパターン照明を説明するための図である。
【図２８】図２７に示した位相シフト法（拡散反射）のための照明装置の照明パターンの例を説明するための図である。
【図２９】拡散反射面に対して位相シフト法を実施する際のパターン照明の別の例を説明するための図である。
【図３０】図２９に示した位相シフト法（拡散反射）のための照明装置の照明パターンの別の例を説明するための図である。
【図３１】拡散反射面に対して位相シフト法を実施する際のパターン照明の変形例を説明するための図である。
【図３２】図３１に示した位相シフト法（拡散反射）のための照明装置の照明パターンの別の例を説明するための図である。
【図３３】光が正反射するワーク表面に対して位相シフト法を実施する際のパターン照明を説明するための図である。
【図３４】図３３に示した位相シフト法（正反射）のための照明装置の照明パターンの例を説明するための図である。
【図３５】光の出射方向または発光領域を制限する照明パターンの例を説明するための図である。
【図３６】照度差ステレオ法を実施する際のパターン照明を説明するための図である。
【図３７】図３６に示した光照射のための照明パターンの例を説明するための図である。
【図３８】照度差ステレオ法を実施する際の他のパターン照明を説明するための図である。
【図３９】図３８に示した光照射のための照明パターンの例を説明するための図である。
【図４０】変形例１に係る照明装置の一部断面を示す模式図である。
【図４１】変形例２に係る照明装置の一部断面を示す模式図である。
【図４２】変形例３に係る照明装置３２０の一部断面を示す模式図である。
【図４３】平面部分とテーパ部分とを備えるワークＷを照明および撮影するための照明装置および複数のカメラの配置を説明するための図である。
【図４４】図４３に示したワークを複数のカメラで撮影する場合における、複数のカメラの視野と、照明装置の発光領域との配置とを模式的に説明した平面図である。
【図４５】実施の形態１に係る照射パターンの補正方法の他の例を説明するための図である。
【図４６】非平面の表面を備えるワークＷを撮影するための画像検査装置の構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３５】
＜Ａ．適用例＞
まず、図１を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、本実施の形態に係る画像検査装置１の概要を示す模式図である。
【００３６】
本実施の形態に係る画像検査装置１は、工業製品の生産ラインなどにおいて、対象物（以下、「ワークＷ」とも称す。）を照明しながら撮影し、得られた撮影画像を用いてワークＷの外観検査（傷、汚れ、異物などの検査）を行う装置に適用される。画像検査装置１は、ワークＷによって反射された光を検出することで検査するものである。そのため、ワークＷには、光を反射する表面を有するものが適用可能である。
【００３７】
図１に示すように、画像検査装置１は、カメラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、照明装置２０と、制御装置１００とを備える。カメラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、複数の撮影部の一例である。照明装置２０は照明部の一例である。制御装置１００は制御部の一例である。
【００３８】
制御装置１００は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、表示コントローラと、システムコントローラと、Ｉ／Ｏ（Input Output）コントローラと、ハードディスクと、カメラインターフェイスと、入力インターフェイスと、発光インターフェイスと、通信インターフェイスと、メモリカードインターフェイスとを含む。これらの各部は、システムコントローラを中心として、互いにデータ通信可能に接続される。
【００３９】
カメラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々は、撮影視野に存在する被写体を撮影して、撮影画像である画像データを生成するものである。カメラ１０Ａ〜１０Ｃは、被写体として、外観検査の対象であるワークＷを照明装置２０越しに撮影する。図１に示した例では、複数のカメラ１０Ａ〜１０Ｃは、その光軸が平行となるように配置される。なお、本実施の形態において、カメラの数は複数であれば特に限定されるものではない。しかしながら図示を容易にする観点から、以下の開示においては、主として、カメラの数が２あるいは３である例が示される。
【００４０】
照明装置２０は、ワークＷとカメラ１０Ａ〜１０Ｃとの間に配置され、ワークＷに向けて光ＬＴを照射するとともに、透光性を有している。したがってカメラ１０Ａ〜１０Ｃの各々は、照明装置２０越しにワークＷを撮影することができる。
【００４１】
照明装置２０は、その発光面３５における発光位置および光の照射方向を制御可能に構成される。照明装置２０は、カメラ１０Ａ〜１０Ｃの各々の撮影視点に対して最適な照射立体角でワークＷの表面に光を照射することができる。図１に示すように、照明装置２０は、カメラ１０Ａ〜１０Ｃのそれぞれの撮影のために、発光面３５における複数の領域３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃを発光させる。カメラ１０Ａは、照明装置２０の領域３５Ａによって照らされたワークＷの部分を撮影する。カメラ１０Ｂは、照明装置２０の領域３５Ｂによって照らされたワークＷの部分を撮影する。カメラ１０Ｃは、照明装置２０の領域３５Ｃによって照らされたワークＷの部分を撮影する。
【００４２】
図２は、本実施の形態に係る照明装置の一部を拡大した模式平面図である。図１５に示すように、照明装置２０は、マトリクス状に配置された複数の照明要素２１を含む。すなわち照明装置２０は、複数の照明要素２１に区画される。
【００４３】
各々の照明要素２１は、発光領域と透明領域とを含む。発光領域を発光させることによって照明要素２１全体を発光させることができる。一方、各照明要素２１は、透明領域を備えることによって、透光性を有する。
【００４４】
図１に戻り、制御装置１００は、カメラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃおよび照明装置２０を制御する制御部である。制御装置１００は、複数の照明要素２１の点灯および消灯を制御して、ワークＷの表面における光ＬＴの照射位置、および光ＬＴの照射角度を制御する。これにより、制御装置１００は、複数のカメラ１０Ａ〜１０Ｃの視野に対応したワークＷの領域を照明装置２０に照明させ、複数のカメラ１０Ａ〜１０Ｃにワークを撮影させる。
【００４５】
図３は、１台のカメラによってワークＷを撮影するときに生じ得る課題を説明するための図である。図３に示すように、ワークＷの表面には、たとえば突起（突起５１Ａ，５１Ｂにより示される）あるいは窪み（窪み５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃにより示される）が存在する。カメラ１０がワークＷの表面を撮影する際に、視野の中央付近では死角が発生する可能性が小さい。一方で、カメラ１０の視野の周辺では死角が発生する可能性が高くなる。
【００４６】
図３に示す例では、窪み５２Ａが視線１１の方向に存在する。この方向にはカメラ１０の死角がないので、カメラ１０は、窪み５２Ｂを撮影することができる。視線１２の方向には、窪み５２Ｃが存在する。しかし、カメラ１０の死角があるため、窪み５２Ｃを正確に撮影できない可能性がある。
【００４７】
さらに、視線１１の方向および視線１１の方向から理解されるように、カメラ１０の視野の中心と、視野の周辺とでは、視線角度が変化する。たとえば突起５１Ａ，５１Ｂに例示されるような傾斜面を有する部位の場合、視野の位置によっては、撮影された形状が、実際の形状と異なる可能性がある。
【００４８】
このように、ワークＷの大きさあるいは形状によっては、死角の発生等を回避するために複数のカメラが必要になる場合がある。図４は、複数のカメラによってワークＷを撮影するための構成を示した図である。
【００４９】
図４に示すように、複数のカメラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが、光軸が互いに平行になるように配置されている。カメラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃによって視野を分割（分担）することにより、死角が発生するリスクを低減することができる。また、突起５１Ａ，５１Ｂのように傾斜した面を有する部位を撮影した場合に、実際の形状と撮影時の形状との間の違いを小さくすることができる。
【００５０】
従来の構成のように、透過型照明装置とカメラとの関係が１対１の場合、以下に説明する課題が生じ得る。図５は、複数のカメラと複数の照明部とを有する画像検査装置の構成を示した図である。図５に示した例では、画像検査装置は、カメラ１０Ａ，１０Ｂと、カメラ１０Ａ，１０Ｂにそれぞれ割り当てられた照明部２０Ａ，２０Ｂとを備える。照明部２０Ａ，２０Ｂの各々は、透過型の照明装置である。このように、カメラと透過型照明装置との組が複数用意される。
【００５１】
しかしながら透過型照明装置はカメラの視野を包含するために、発光面の面積がある程度大きいことが求められる、このため、カメラと照明装置とが１対１の関係にある場合、図４に示すように照明部２０Ａ，２０Ｂが互いに物理的に干渉する。また、通常の透過型照明装置によってワークＷを照らした場合に、ワークＷの各部位を任意の照射立体角で照明することが困難である。
【００５２】
図６は、本実施の形態に係る画像検査装置が備える照明装置２０によるワークＷの照明を示した図である。図６に示すように、照明装置２０は、発光面３５における領域３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃから光を照射する。照明装置２０は、各領域から同じ照射立体角θで光を発することができる。
【００５３】
本実施の形態によれば、発光位置および照射方向を制御可能な照明装置２０がマルチ照明装置を実現できる。複数のカメラが１つの透過型マルチ照明装置を共有する。したがって複数の透過型照明装置の干渉の問題を回避することができる。また、部材の無駄を防ぐことができる。
【００５４】
さらに、ワークＷの各部位を照明することによる反射光を複数のカメラによって同時に露光することで、各カメラでシリアルに撮影するよりも撮影時間を短縮することができる。
【００５５】
同じ照射立体角θで光を発するための方法として、本実施の形態では、照明装置２０を時分割で制御することによって、任意の照射立体角照明を実現する方法、および、微小光学デバイスを用いて任意の照射立体角照明を実現する方法を適用することができる。これらの方法について以下に詳細に説明する。
【００５６】
＜Ｂ．第１の実施形態：照明装置の時分割制御による任意の照射立体角での照明＞
図７は、照明装置の時分割制御による任意の照射立体角での照明を説明するための図である。図７に示すように、照明装置２０は、制御装置１００からの指示に従って照射パターンを変更する。照射パターンとは、照明装置２０からワークＷに照射される光の濃淡パターンであって、本実施の形態においては、発光面３５の発光強度の分布のパターンをいう。なお、「発光強度」は、光を発する程度や光の強さを一例とし、たとえば、輝度（ｃｄ／ｍ２）、光度（ｃｄ）などが挙げられる。
【００５７】
制御装置１００は、各照射パターンの下で撮影されるようにカメラ１０Ａ，１０Ｂを制御する。たとえば制御装置１００は、照明装置２０からワークＷに対して第１照射パターンの光を照射させるとともに、第１照射パターンが照射された状態でカメラ１０ＡにワークＷを撮影させて第１の画像データを取得する。また、制御装置１００は、照明装置２０からワークＷに対して第２照射パターンの光を照射させるとともに、第２照射パターンが照射された状態でカメラ１０ＢにワークＷを撮影させて第２の画像データを取得する。制御装置１００は、第１の画像データおよび第２の画像データを少なくとも含む複数の画像データを用いて、ワークＷについての画像計測処理を実行する。
【００５８】
制御装置１００は、複数の照明要素２１の点灯および消灯を制御することにより照明装置２０から照射される光の照射パターンを制御するとともに、各照射パターンの下で撮影して画像データを取得することができる。そのため、ワークＷの局所表面の形状に応じて照射パターンを変えることができる。したがって、どのようなワークに対しても使用することのできる汎用性の高い画像検査装置を提供することができる。たとえば、照射パターンを変えることができないような照明装置においては、生産ラインに載せるワークの種類が変わる度に照明の位置を調整して、照射する光のパターンを変える必要がある。一方、本実施の形態に係る画像検査装置は、制御装置１００によって照射パターンを変えることができる。また、各照射パターンの下で撮影して画像データを取得できるため、ワークの種類が変わった場合には、照射パターンを変えるだけでよく、照明装置２０の位置などを調整する必要がない。
【００５９】
図７に示した構成によれば、画像検査装置の全体の構成をシンプルにすることができる。複数のカメラによる順次撮影では、全体の撮影時間が長くなりやすい。仮に図５に示したように、画像検査装置がカメラと透過型照明との組を複数有し、かつ、各組の間で発光タイミングを異ならせる場合、全体の撮影時間がさらに長くなる。一方、図７に示す構成によれば、複数のカメラが１台のマルチ照明装置を共有するので、全体の撮影時間を短縮することができる。
【００６０】
特に、以下の例に説明するような、複数のカメラの配置において、視野同士の共通部分が大きい場合、あるいは視野同士が近接しかつ照射立体角が広いような場合に、本実施の形態は有利である。図８は、複数のカメラの視野と、照明装置の発光領域との配置とを模式的に説明した平面図である。図８には、照明装置２０およびワークＷを上方から見た状態が示されている。視野１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、それぞれ、カメラ１０Ａの視野、カメラ１０Ｂの視野、カメラ１０Ｃの視野である。領域３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，３６Ｅは、発光面３５の中の発光する領域を示している。
【００６１】
図８の例では、視野１１Ａの一部と、領域３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｄの各々の一部とが重なっている。視野１１Ｂの一部と、領域３６Ｃの一部とが重なっている。視野１１Ｃの一部と、領域３６Ｄ，３６Ｅの各々の一部とが重なっている。さらに、視野１１Ａの一部と視野１１Ｃの一部とが互いに重なりあうとともに、視野１１Ｂの一部と視野１１Ｃの一部とが互いに重なりあう。視野１１Ａ，１１Ｂの互いに重なりあう部分は、領域３６Ｄにも重なっている。
【００６２】
本実施の形態によれば、このような場合においても、複数のカメラが１台の透過型マルチ照明装置（照明装置２０）を共有することによる効果が発揮される。したがって複数のカメラによる複数の撮影視点を有しながら、全体の撮影時間を大幅に増大させることを回避できる。
【００６３】
（照射パターンの例）
図９は、照明装置２０によって形成される照射パターンの一例を説明するための図である。照射パターンＬは、カメラ１０Ａ，１０Ｂの撮影視野内の注目位置ａごとに設定されている。外観検査に利用する検査画像データ６１は、各照射パターンＬの下でそれぞれ撮影して得られた複数の画像データ６２から生成される。検査画像データ６１内の注目位置ａに対応する位置の画像データは、注目位置ａに対応付けて設定された照射パターンＬの下で撮影された画像データ６２から生成される。
【００６４】
照射パターンＬは、注目位置ａに入射する光の入射角θが、いずれの注目位置ａでも実質的に同一となるように決定される。たとえば、注目位置ａ１を含む微小平面に入射する光の入射角の範囲がθ１〜θ２となるように照射パターンＬ１が設定されている場合、照射パターンＬ２は、注目位置ａ２を含む微小平面に入射する光の入射角の範囲がθ１〜θ２となるよう設定される。本実施の形態によれば、注目位置ごとに照明環境を実質的に同一にすることができる。
【００６５】
（検査画像データの生成方法の例）
図１０は、検査画像データ６１の生成方法の一例を説明するための図である。図１０の例では、撮影視野８１内の注目位置ａとして、注目位置ａ１〜注目位置ａｎが設定されている。照射パターンＬは、注目位置ａごとに設定されている。制御装置１００（図８を参照）は、たとえばカメラ１０Ａの撮影視野８１内で注目位置ごとに照射パターンＬを変化させて、複数の画像データ６２−１〜６２−ｎを取得する。図１０は、この処理を示す。同様に、カメラ１０Ｂの撮影視野８１内で注目位置ごとに照射パターンＬを変化させて、複数の画像データが取得される。したがって、カメラ１０Ａの撮影視野内の注目位置に対応付けられた１または複数の第１の画像データと、カメラ１０Ｂの撮影視野内の注目位置に対応付けられた１または複数の第２の画像データとが得られる。
【００６６】
制御装置１００は、カメラ１０Ａ，１０Ｂから取得した複数の画像データから検査画像データ６１を生成する。図１０には、代表的に、カメラ１０Ａから取得した複数の画像データから検査画像データ６１を生成する例が示される。制御装置１００は、検査画像データ６１内の注目位置ａ１に対応する位置ａ’１の画像データを、画像データ６２−１内の注目位置ａ１に対応する位置ａ’１を含む部分画像データ６３−１に基づいて生成する。同様に、制御装置１００は、検査画像データ５１内の注目位置ａ２に対応する位置ａ’２の画像データを部分画像データ６３−２に基づいて、検査画像データ６１内の注目位置ａｎに対応する位置ａ’ｎの画像データを部分画像データ６３−ｎに基づいて生成する。
【００６７】
部分画像データ６３に含まれる画素は、１画素であっても、複数画素であってもよい。部分画像データ６３の範囲は、注目位置ａと当該注目位置ａに隣接する注目位置との距離に応じて設定され、部分画像データ６３−１〜部分画像データ６３−ｎから一の検査画像データ６１が生成されるように設定される。
【００６８】
部分画像データ６３に含まれる画素が、複数画素である場合、撮影回数および照射パターンの変更回数を減らすことができる。なお、部分画像データ６３同士が互いに重なるように部分画像データ６３の範囲を設定してもよい。この場合にあっては、重なる部分の画素情報は、部分画像データ６３に基づいて生成される。
【００６９】
このように、注目位置ごとに照射パターンが決定され、各照射パターンの下で撮影された複数の画像データを用いて画像計測に利用する検査画像データ６１を生成する。すなわち、各照射パターンの下で撮影された複数の画像データを用いて画像計測が行われる。そのため、注目位置に応じた照明環境の下で撮影された画像データを用いることができ、画像計測の精度を向上させることができる。
【００７０】
また、照射パターンを決定するにあたって、注目位置ａ１を含む微小平面に入射する光の入射角の範囲がθ１〜θ２となるように照射パターンＬ１が設定されている場合、照射パターンＬ２は、注目位置ａ２を含む微小平面に入射する光の入射角の範囲がθ１〜θ２となるよう設定される。そのため、注目位置ごとに照明環境を実質的に同一にすることができる。
【００７１】
なお、本実施の形態においては、制御装置１００は、撮影視野８１内全体を示す画像データ６２を生成するための画像信号を各カメラから取得せずに、部分画像データ６３を生成するための画像信号のみを各カメラから取得してもよい。すなわち、制御装置１００は、各照射パターンＬ１〜Ｌｎの下で撮影された部分画像データ６３−１〜６３−ｎだけを取得するようにしてもよい。
【００７２】
（部分読み出し機能）
制御装置１００が各カメラから特定の画像データに対応する画像信号のみを読み出す部分読み出し機能について説明する。図１１は、ＣＭＯＳイメージセンサを示す模式図である。カメラは、部分読み出し方式を採用可能なＣＭＯＳイメージセンサ８２と、ＣＭＯＳイメージセンサ８２の部分領域を読み出す読出回路８４とを備える。ＣＭＯＳイメージセンサ８２は、複数のフォトダイオード８３を備える。ＣＭＯＳイメージセンサ８２の部分領域には、１または複数のフォトダイオード８３が含まれる。また、ＣＭＯＳイメージセンサ８２の部分領域を読み出すとは、具体的には、部分領域に含まれる１または複数のフォトダイオード８３から画像信号を読み出すことを意味する。また、フォトダイオードは「受光素子」の一例であって、光エネルギーを電荷に変換する機能を有するものであれば、フォトダイオードに限られない。
【００７３】
制御装置１００は、光が照射されている状態ですべてのフォトダイオード８３に光を受光させる。その後、照射されている光の照射パターンに対応する部分画像データ６３を取得するため、部分画像データに対応するフォトダイオード８３から画像信号を読み出す処理を行なう。部分読出し機能を備えることにより、全フォトダイオード８３から画像信号を読み出す場合に比べて、読み出しに要する時間を短縮することができる。
【００７４】
なお、部分読出し機能を有するカメラとして、ＣＭＯＳイメージセンサ８２を備えるカメラを例に挙げたが、読出回路８４を備えていれば、ＣＣＤイメージセンサのような他のイメージセンサを備えるカメラであってもよい。
【００７５】
（照射パターンの切り替えタイミングと画像信号の読み出しタイミング）
カメラが、画像信号の読み出しを行なっている間に次の露光を開始することができる場合、制御装置１００は、特定のフォトダイオード８３から画像信号を読み出す処理の少なくとも一部と、フォトダイオード８３に光を受光させる処理の少なくとも一部とを同時に行なってもよい。これにより、読み出し処理を行っている間に露光をすることができるため、全てのフォトダイオード８３から画像信号を取得するのに要する時間を短縮することができる。
【００７６】
具体的に、図１２を参照して、読み出し処理を行っている間に露光をすることについて説明する。図１２は、フォトダイオード８３から画像信号を読み出すタイミングを示すタイミングチャートである。図１２中のフォトダイオード８３−１（からは、部分画像データ６３−１を生成するための画像信号が読み出され、フォトダイオード８３−２からは、部分画像データ６３−２を生成するための画像信号が読み出されるものとする。また、部分画像データ６３−１は、照射パターンＬ１に対応し、部分画像データ６３−２に対応するものとする。制御装置１００は、照射パターンＬ１、Ｌ２、…Ｌｎの順で照射パターンＬを切り替えるものとする。
【００７７】
図１２に示す複数のラインは、紙面の上から順に、照明装置２０から照射される光の照射パターンを示すライン、露光しているか否かを示すライン、画像信号を読み出しているか否かを示すラインである。露光しているとは、フォトダイオード８３が光を受光して電荷を蓄積していることを意味する。
【００７８】
制御装置１００は、照射パターンＬ１の光が照射されている状態で、フォトダイオード８３に光を照射し、露光を開始したタイミングｔ１から予め定められた露光時間が経過したタイミングｔ２で、フォトダイオード８３−１から画像信号を読み出す処理を開始する。次に、照射パターンＬ１を照射パターンＬ２に切り替えて、フォトダイオード８３に光を照射し、露光を開始したタイミングｔ３から予め定められた露光時間が経過したタイミングｔ５で、フォトダイオード８３−２から画像信号を読み出す処理を開始する。このように、複数の受光素子のうちの一部である第１の受光素子から画像信号を読み出す処理の少なくとも一部と、照明装置２０から光を照射させた状態で、複数の受光素子のうちの一部である第２の受光素子を露光させる処理の少なくとも一部とが同時に実行される。
【００７９】
なお、画像信号の読み出し中に露光を開始させる機能を有していないＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサを備えるカメラを用いる場合は、読み出す処理が完了した後に、露光を開始すればよい。具体的には、フォトダイオード８３−１から画像信号を読み出す処理が完了したタイミングｔ３から、露光を開始するようにすればよい。
【００８０】
また、一部のフォトダイオード８３のみに電荷を蓄積させることができるようなイメージセンサを備えるカメラ１０を用いる場合は、照射されている光のパターンに対応するフォトダイオード８３に電荷を蓄積させるようにし、全てのフォトダイオード８３に電荷が蓄積されたタイミングで、全てのフォトダイオード８３から画像信号を読み出すようにしてもよい。また、照射されている光のパターンに対応するフォトダイオード８３に電荷を蓄積させた後、そのフォトダイオード８３から画像信号を読み出す処理と、次の照射パターンに切り替える処理と、次の照射パターンに対応するフォトダイオード８３に電荷を蓄積させる処理とを実行するようにしてもよい。
【００８１】
（照射パターンの決定方法）
図１３は、注目位置ごとの照射パターンの決定方法を説明するための模式図である。注目位置ａに入射する光の入射角θの範囲が、いずれの注目位置ａでも実質的に同一となるようにするため、本実施形態においては、注目位置ａを含む微小平面の垂線ｎを中心とした照射パターンＬ０が、注目位置ａごとに共通するように照射パターンＬを決定する。
【００８２】
制御装置１００は、注目位置ａｒに対応する照射パターンＬｒを決定する。注目位置ａｒがカメラ１０の撮影視野８１を規定するカメラ座標系（ｘ，ｙ）において定義され、注目位置ａｒのカメラ座標系内の位置は（ｘｒ，ｙｒ）である。なお、図１３および図１４では、説明を簡単にするため、１台のカメラ１０のみを示す。
【００８３】
注目位置ａｒを含む微小平面の垂線ｎｒと発光面３５との交点Ａは、照射パターンを規定する照明座標系（Ｘ，Ｙ）において定義され、交点Ａの照明座標系内の位置は（Ｘｒ，Ｙｒ）である。
【００８４】
注目位置ａｒのカメラ座標系内の位置は（ｘｒ，ｙｒ）と、交点Ａの照明座標系内の位置は（Ｘｒ，Ｙｒ）との間には、たとえば、式（１）の関係が成立する。そのため、カメラ座標系内の位置から、照明座標系内の位置に変換することができる。
【００８５】
【数１】
2019158393.tif 000003
【００８６】
係数Ａ、Ｂは、キャリブレーションパラメータであって、カメラ１０と照明装置２０との位置を固定した後に、カメラ１０と照明装置２０との位置関係に基づいて計算によって算出するか、あるいは、キャリブレーション操作を行なうことで求めることができる。なお、照明装置２０の発光面３５と、カメラ１０の光軸とが直交しない場合は、式（１）の替わりに、透視変換などの既知の方法を用いればよい。
【００８７】
照射パターンＬｒは、（Ｘｒ，Ｙｒ）を中心に照射パターンＬ０が作られるように決定される。具体的には、基準となる基準照射パターンＬ０の形状を示す関数をＬ０（ｉ，ｊ）と定義した場合に、照射パターンＬｒは、式（２）のように表現することができる。
【００８８】
【数２】
2019158393.tif 000004
【００８９】
よって、注目位置ａｒにおける照射パターンＬｒは、式（１）と式（２）とから求めることができる。カメラ座標系（ｘｒ，ｙｒ）は、カメラのＣＭＯＳイメージセンサに含まれる複数のフォトダイオード（図示せず）と対応関係にある。制御装置１００は、カメラ座標系（ｘｒ，ｙｒ）を含む部分画像データを生成するための画像信号を得るために、照射パターンＬｒの光を照射させるように照明装置２０を制御するとともに、フォトダイオードを露光させるようにカメラ１０を制御する。このとき、制御装置１００は、カメラ座標系（ｘｒ，ｙｒ）と、基準照射パターンＬ０とから照明装置２０に指示する照射パターンＬｒを特定することができる。
【００９０】
なお、テレセントリックレンズを採用しているものとしたが、テレセントリックレンズ以外の光学系を用いたカメラであってもよい。この場合には、カメラ視線とカメラの光軸とが平行ではないため、キャリブレーションを行なってキャリブレーションパラメータを設定することが好ましい。
【００９１】
図１４は、キャリブレーション結果の一例を説明するための図である。図１４に示す例は、テレセントリックレンズ以外のレンズを備えるカメラ１０を対象にキャリブレーションを行なったものとする。基準対象物が拡散反射物体である場合は、カメラ座標位置Ｂ（ｘ，ｙ）に位置する注目位置ａｂに対応する照明要素の位置は、注目位置ａｂの略真上に位置することとなる。
【００９２】
一方、基準対象物が鏡面反射物体である場合は、カメラ座標位置Ｂ（ｘ，ｙ）に位置する注目位置ａｂに対応する照明要素の位置は、注目位置ａｂの真上からずれた位置となる。このズレ量は、カメラの光軸から離れた位置となればなるほど、大きくなる。
【００９３】
テレセントリックレンズ以外のレンズを備えるカメラ１０において、カメラ１０とワークＷの表面の注目点との位置関係によっては、カメラ視線が、カメラの光軸と平行にならない。また、鏡面反射物体においては、注目位置ａｂを含む平面に反射した光の反射角と、注目位置ａｂを含む平面に入射した光の入射角とがほぼ等しくなる。そのため、注目位置ａｂにおけるカメラ視線と注目位置ａｂにおける法線との交わりによって作られる角度が、カメラ座標位置Ｂ（ｘ，ｙ）に位置する注目位置ａｂに対応する照明要素の位置から照射される光の反射光の角度と一致するように、照明要素の位置は決定される。その結果、注目位置ａｂに対応する照明要素の位置は、注目位置ａｂの真上からずれた位置となる。
【００９４】
なお、注目位置ａｂに対応する照明要素の位置は、注目位置ａｂの真上からずれた位置となる場合には、注目位置ａｂの真上から照射する場合の照射パターンとは異なる照射パターンで照射するように、基準照射パターンＬ０を補正してもよい。図１５は、照射パターンの補正について説明するための図である。注目位置ａ１に対応する照明要素の位置を位置Ａ１とし、注目位置ａ２に対応する照明要素の位置を位置Ａ２とする。位置Ａ１は、注目位置ａ１のほぼ真上に位置するものとする。位置Ａ２は、注目位置ａ２のほぼ真上の位置Ａ’２からずれたところに位置しているものとする。
【００９５】
また、位置Ａ１と注目位置ａ１との位置関係のように、位置Ａが注目位置ａのほぼ真上（発光面３５の鉛直方向）にある場合の、位置Ａを原点として規定される照射パターンの形状を基準照射パターンＬ０とする。
【００９６】
この場合に、位置Ａ２を中心に基準照射パターンＬ０が作られるような照射パターンでワークを照射した場合、注目位置ａ２に入射する光の照射角は、位置Ａ１を中心に基準照射パターンＬ０が作られるような照射パターンでワークを照射した場合に注目位置ａ１に入射する光の照射角と異なってしまう。そこで、照明要素の位置Ａと注目位置ａとの位置関係に応じて、基準照射パターンＬ０を補正して、基準照射パターンＬ’０とすることで、注目位置ごとの照明条件を同じにすることができる。
【００９７】
具体的には、位置Ａと注目位置ａとを結ぶ直線を中心に注目位置ａに入射する光のパターンが各注目位置で等しくなるように基準照射パターンＬ０を照明要素の位置Ａと注目位置ａとの位置関係に応じて補正する。なお、注目位置ａ１に基準照射パしたときに注目位置ａ１に入射する光の強度と、注目位置ａ２に基準照射パターンＬ’０で照射させたときに注目位置ａ２に入射する光の強度とが実質的に等しくなるように、照明装置２０から照射する光の強度についても補正してもよい。
【００９８】
＜Ｃ．第２の実施形態：微小光学系による任意の照射立体角での同時照明＞
図１６は、実施の形態２に係る画像検査装置に含まれる照明装置２０の構成を示した図である。照明装置２０は、面光源３０と、光学系の一例であるマイクロレンズアレイ４０とを含む。
【００９９】
面光源３０は、ワークＷ側の発光面３５からワークＷに向けて光を放射する。面光源３０の発光面３５のうち、マトリクス状に配置された複数の発光領域から光が放射される。ワークＷからの反射光は、面光源３０のうち発光領域以外の透光領域を透過する。各発光領域は、発光部３１を含む。
【０１００】
一例では、発光部３１は、有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと呼ぶ）により構成された部材を含む。複数の発光部３１は、選択的に発光可能に構成されている。一例として面光源３０は、有機ＥＬを用いた光源である。しかし、本実施の形態に適用可能な照明装置２０は、有機ＥＬを用いた光源に限定されるものではない。透過性を有する照明装置であって、マトリクス状に配列され選択的に発光可能に構成された複数の発光部を有する照明装置であれば、この実施の形態に適用可能である。
【０１０１】
マイクロレンズアレイ４０は、面光源３０の発光面３５に対向して配置される。マイクロレンズアレイ４０は、複数の発光部３１にそれぞれ対向して設けられた複数のレンズ４１を含む。一例では、レンズ４１は凸レンズである。レンズ４１は、対応する発光部３１から発せられる光を所望の方向に導くように構成される。すなわち、マイクロレンズアレイ４０は、複数の発光部３１の各々から発せられる光の照射方向を、各発光部３１の位置に対応した方向に制御するように構成されている。
【０１０２】
複数の発光部３１の中から発光させるべき発光部を選択することによって、照射立体角を任意に変更することができる。発光させるべき発光部は、視野の場所に応じて選択される。したがって、視野の場所ごとに照射立体角を任意に設定可能な画像検査装置１を実現できる。さらに、照射立体角を任意に変更することができるので、たとえばスリットあるいはハーフミラーといった光学部品を不要とすることができる。したがって照明装置２０を小型化することができる。
【０１０３】
図１７および図１８を参照して、本実施の形態に係る照明装置の構成の一例を説明する。図１７は、実施の形態２に係る照明装置の一例の一部断面を示す模式図である。図１８は、実施の形態２に係る照明装置の一部を拡大した模式平面図である。
【０１０４】
面光源３０は、発光面３５に沿ってマトリクス状に配列された複数の発光部を含む。図１７には、発光部３１Ａ〜３１Ｅが代表的に示されている。各々の発光部３１Ａ〜３１Ｅは、対向する一対の電極（図示せず）を有する。一対の電極間に電圧が印加されることにより、これらの発光部は発光する。複数の電極対の中から電圧が印加されるべき電極対を選択することによって、発光すべき発光部を選択することができる。
【０１０５】
発光部３１Ａ〜３１Ｅの各々が発する光の色は限定されない。たとえば複数の発光部３１は同色の光を発するのでもよい。あるいは、赤色光を発する発光部と、緑色光を発する発光部と、青色光を発する発光部とを組み合わせることにより、光の色を異ならせることができる発光部を実現することができる。
【０１０６】
マイクロレンズアレイ４０は、複数の発光部３１にそれぞれ対向して配置された複数のマイクロレンズである、複数のレンズ４１を含む。複数のレンズ４１は、発光面３５に沿ってマトリクス状に配置される。図１７には、発光部３１Ａ〜３１Ｅにそれぞれ対向するレンズ４１Ａ〜４１Ｅが代表的に示されている。一例ではレンズ４１Ａ〜４１Ｅの各々は、平凸レンズである。平凸レンズの平面は発光面３５に向けられている。たとえば平凸レンズは半球レンズであってもよい。
【０１０７】
各々のレンズは、対応する発光部から発せられる光の照射方向を制御するためのものである。一実施形態では、レンズ４１Ａ〜４１Ｅの間では、発光部の光軸に対するレンズの光軸の相対的な位置が異なっている。発光部の光軸に対するレンズの光軸のずれの方向およびずれ量に従って、レンズから出射される光の方向が決定される。なお、この実施の形態において、発光部の光軸とは、発光領域の中心点を通り発光領域に対して垂直な軸を意味し、レンズの光軸とは、レンズの中心を通り、レンズの主面に対して垂直な軸を意味する。
【０１０８】
発光部３１Ｃの光軸３２Ｃと、レンズ４１Ｃの光軸４２Ｃとは実質的に一致している。発光部３１Ａの光軸３２Ａに対して、レンズ４１Ａの光軸４２Ａは、紙面右方向（＋Ｘ方向）にずれている。同様に、発光部３１Ｂの光軸３２Ｂに対して、レンズ４１Ｂの光軸４２Ｂも＋Ｘ方向にずれている。発光部３１Ａおよびレンズ４１Ａの対のほうが、発光部３１Ｂおよびレンズ４１Ｂの対よりも、発光部の光軸に対するレンズの光軸のずれの大きさ（以下では「ずれ量」とも呼ぶ）が大きい。
【０１０９】
一方、発光部３１Ｄの光軸３２Ｄに対して、レンズ４１Ｄの光軸４２Ｄは、紙面左方向（−Ｘ方向）にずれている。同様に、発光部３１Ｅの光軸３２Ｅに対して、レンズ４１Ｅの光軸４２Ｅも−Ｘ方向にずれている。発光部３１Ｅおよびレンズ４１Ｅの対のほうが、発光部３１Ｄおよびレンズ４１Ｄの対よりも、ずれ量が大きい。
【０１１０】
図１７から理解されるように、図１７に示す発光部３１Ａ〜発光部３１Ｅのいずれかを選択的に発光させることにより、照射立体角を異ならせることができる。照射立体角を異ならせることが可能であるので、照明装置２０の照明のパターンの制約が小さくなる。言い換えると、任意のパターンに従う照明を照明装置２０によって実現することができる。
【０１１１】
図１８に示すように、照明装置２０は、マトリクス状に配置された複数の照明要素２１を含む。すなわち照明装置２０は、複数の照明要素２１に区画される。各々の照明要素２１は、複数の発光部３１および複数のレンズ４１を含む。たとえば各々の照明要素２１は、図１７に示す発光部３１Ａ〜発光部３１Ｅおよびレンズ４１Ａ〜４１Ｅを含むことができる。図示の都合上、図１８では、各々の照明要素２１に含まれる１つの発光部３１および、対応する１つのレンズ４１が示される。
【０１１２】
各々の照明要素２１は、発光領域と透明領域とを含む。発光領域を発光させることによって照明要素２１全体を発光させることができる。一方、各照明要素２１は、透明領域を備えることによって、透光性を有する。
【０１１３】
複数の照明要素２１のうち、発光されるべき発光部３１を含む照明要素２１（すなわち、点灯させるべき照明要素２１）によって、照明装置２０による光の照射パターンが決定される。各照明要素２１から照射される光の波長を変えることができる照明装置２０においては、照射パターンは、複数の照明要素２１のうちの点灯させる照明要素２１と、点灯させる各照明要素２１から照射させる光の波長とによって決定されてもよい。
【０１１４】
図１９は、照明装置２０の構成要素である照明要素の構造の一例を模式的に示した平面図である。図１９では、撮影部側（照明装置２０の上方）からの照明要素の平面視図が示されている。
【０１１５】
照明要素２１は、マトリクス状に配置された複数のセル２２を含む。以下の説明では「行」はＸ方向を意味し、「列」はＹ方向を意味する。図１９では、５行５列（＝５×５）に配置された２５個のセル２２からなる照明要素２１が示されている。しかし、照明要素２１を構成するセル２２の個数は特に限定されない。たとえば照明要素２１は、１１行１１列（＝１１×１１）に配置された１２１個のセル２２によって構成されてもよい。セル２２の個数が多いほど、照明要素２１の照射方向の分解能を向上させることができる一方で発光位置の分解能が低下する。照明要素２１を構成するセル２２の個数は、照射方向の分解能と発光位置の分解能とから決定することができる。
【０１１６】
各々のセル２２は、発光部３１と、レンズ４１と、透明領域２４とを含む。発光部３１の発光面は、セル２２において発光領域を構成する。
【０１１７】
複数の発光部３１は、第１のピッチＰ１でＸ方向およびＹ方向に配置される。複数のレンズ４１は、第２のピッチＰ２でＸ方向およびＹ方向に配置される。第２のピッチＰ２が第１のピッチＰ１よりも小さい（Ｐ２＜Ｐ１）ので、Ｘ方向（行方向）に沿って並べられた複数のセル２２について、発光部３１の光軸３２とレンズ４１の光軸４２との間のＸ方向のずれ量が、公差（Ｐ１−Ｐ２）の等差数列に従う。同様に、Ｙ方向（列方向）に沿って並べられた複数のセル２２について、発光部３１の光軸３２とレンズ４１の光軸４２との間のＹ方向のずれ量が公差（Ｐ１−Ｐ２）の等差数列に従う。
【０１１８】
図１９において、セル２２Ｃは、照明要素２１の中心に位置するセルである。セル２２Ｃは、発光部３１Ｃとレンズ４１Ｃとを含む。発光部３１Ｃの光軸３２Ｃとレンズ４１Ｃの光軸４２Ｃとは平面視において重なる。すなわち、光軸３２Ｃと光軸４２Ｃとの間では、Ｘ方向のずれ量およびＹ方向のずれ量は、ともに０である。
【０１１９】
照明要素２１内の各セルにおいて、発光部３１の光軸３２とレンズ４１の光軸４２との間のＸ方向のずれ量およびＹ方向のずれ量は、そのセルと、中央のセル２２Ｃとの間のＸ方向の距離およびＹ方向の距離に従って決定される。これにより、セル２２ごとに光の照射方向を異ならせることができる。照明要素２１は、複数の方向からワークに光を照射することができる。さらに、複数のセルのうち、点灯させるセルを選択することによって、照明要素２１からの光の照射方向を制御することができる。
【０１２０】
図１９に示した構造では、Ｘ方向とＹ方向とで発光部３１のピッチおよびレンズ４１のピッチが同じである。しかしながら、Ｘ方向とＹ方向とで発光部３１のピッチを異ならせてもよい。同様にＸ方向とＹ方向とでレンズ４１のピッチを異ならせてもよい。
【０１２１】
発光部３１の光軸３２に対するレンズ４１の光軸４２のずれ量（変位量）が大きい場合、発光部３１から出射された光の一部がレンズ４１の周囲から漏れる可能性がある。図２０は、レンズ４１の周囲から漏れる光の対策のための構成を示す模式平面図である。図２１は、図２０に示された構成の模式断面図である。図２０および図２１に示されるように、レンズ４１の周辺を囲むように遮光部４４が設けられてもよい。遮光部４４は光を通さない部材、あるいは光を減衰させる部材からなる。遮光部４４によって、発光部３１からの光が意図しない方向に漏れる可能性を低減することができる。
【０１２２】
図２２は、図２０に示された構成の１つの変形例を示した模式平面図である。図２２に示された例では、図２０に示された構成に比べて、遮光部４４の面積が大きい。これにより、発光部３１からの光が意図しない方向に漏れる可能性をさらに低減することができる。
【０１２３】
図２３は、図２０に示された構成の別の変形例を示した模式断面図である。図２３に示された例では、遮光部４４は、図２１に示した構成に加えて、レンズ４１の高さ（厚み）方向に沿った十分な高さでレンズ４１の周囲を囲む構成を有する。図２３に示された構成によれば、レンズ４１の周囲から漏れる光を低減する効果をさらに高めることができる。
【０１２４】
（パターン照明の一例）
照明装置２０は、複数のカメラの各々による撮影のために、以下に例示したいずれかのパターン照明でワークＷの部位に光を照射することができる。なお、以下では、複数のカメラのうちの１つのカメラを代表的に示している。また、以下に説明する図に示された照明パターンは、照明装置２０の発光面全体による照明パターンであってもよく、一部の領域による照明パターンでもよい。
【０１２５】
図２４は、光切断法を実施する際のパターン照明を説明するための図である。図２５は、光切断法のための照明装置の照明パターンを説明するための図である。光切断法は、たとえば測定対象となるワークの部位が樹脂あるいは金属からなる場合に適用される。図２４および図２５に示されるように、照明装置２０は、ライン状の照射パターンの光ＬＴを所定方向からワークＷに照射して、カメラ１０は、ワークＷの表面を撮影する。当該画像に三角測量を応用することにより、高さ情報を得ることができる。
【０１２６】
図２５および、以下に説明される図に示した照明要素２１の構成は、基本的に図１９に示された構成と同じであるので、詳細な説明は繰り返さない。図２５に示されるように、照明装置２０は、Ｙ方向に沿って並ぶ複数の照明要素２１を点灯させる。各照明要素２１では、特定の列（たとえば列Ｃ２）に配置された発光部３１が発光する。これにより、照明装置２０は、所望方向から、Ｙ方向に沿ったライン状の光を、ワークＷの表面の所望の場所に照射することができる。上述の説明において、Ｙ方向をＸ方向に置き換えてもよい。この場合には、照明装置２０は、Ｘ方向に沿ったライン状の光を、ワークＷの表面の所望の場所に照射することができる。
【０１２７】
図２６は、図２５に示した照明パターンの変形例を説明するための図である。図２６に示されるように、照明装置２０は、たとえばＸ方向およびＹ方向に対して４５°の方向に沿って並ぶ複数の照明要素２１を点灯させる。各照明要素２１において、Ｘ方向およびＹ方向に対して４５°の方向に沿って並ぶ複数の発光部３１が発光する。これにより、Ｘ方向およびＹ方向に対して４５°の方向に傾いたライン状の光を、ワークＷに照射することができる。
【０１２８】
なお、光が照射されるワーク表面上の位置、および光の照射方向を組み合わせた複数の照射パターンの光をワークＷに照射してもよい。これにより、カメラ１０の撮影において死角を減らすことができるので、検査のロバスト性を向上させることができる。すなわち検査の精度を向上させることができる。
【０１２９】
図２７は、拡散反射面に対して位相シフト法を実施する際のパターン照明を説明するための図である。図２８は、図２７に示した位相シフト法（拡散反射）のための照明装置の照明パターンの例を説明するための図である。位相シフト法は、たとえば測定対象となるワークの部位が樹脂あるいは金属からなる場合に適用される。図２７に示されるように、照明装置２０は、縞状の照射パターンの光ＬＴを所定方向から照射し、カメラ１０は、ワークＷの表面を撮影する。照明装置２０は、光を照射する際に、縞状のパターンの位相を変化させるように、該当の照明要素を点灯および消灯する。
【０１３０】
図２８に示されるように、照明装置２０は、Ｘ方向に沿って明暗が交互に生じるように、複数の列の照明要素２１を点灯させる。各照明要素２１において、特定の列（図２８の例では列Ｃ４）に配置された複数の発光部３１が発光する。これにより照明装置２０は、Ｙ方向に沿った直線状の照射パターンの光を発することができる。
【０１３１】
図２９は、拡散反射面に対して位相シフト法を実施する際のパターン照明の別の例を説明するための図である。図３０は、図２９に示した位相シフト法（拡散反射）のための照明装置の照明パターンの別の例を説明するための図である。図２９および図３０に示された例では、図２７および図２８に示された照射パターンを９０°回転させる。したがって図３０に示されるように、特定の行（図３０の例では行Ｒ４）に配置された発光部３１が発光する。これにより照明装置２０は、Ｘ方向に沿った直線状の照射パターンの光を発することができる。
【０１３２】
なお、発光の強度が正弦波に従って変化するように、発光部を制御してもよい。
図３１は、拡散反射面に対して位相シフト法を実施する際のパターン照明の変形例を説明するための図である。図３２は、図３１に示した位相シフト法（拡散反射）のための照明装置の照明パターンの別の例を説明するための図である。図３１および図３２に示された例では、特定の列（たとえば列Ｃ５）に配置された発光部３１が発光する。列Ｃ５は、図２８に示した列Ｃ４よりも外側（＋Ｘの方向）に位置する。したがって撮影部（カメラ１０）の光軸に対する光の出射角度が大きくなる。言い換えると、図２７および図２８に示された照射パターンよりも、照明装置２０の発光面に対する光の出射角度は小さい。
【０１３３】
なお、光切断法と同様に、位相シフト（拡散反射）の場合にも、出射方向を複数組み合わせてもよい。カメラ１０の撮影における死角を減らすことができるので、検査のロバスト性を向上させることができる。
【０１３４】
図３３は、光が正反射するワーク表面に対して位相シフト法を実施する際のパターン照明を説明するための図である。図３４は、図３３に示した位相シフト法（正反射）のための照明装置の照明パターンの例を説明するための図である。たとえばワークＷの表面が鏡面あるいはガラス面である場合に、正反射を利用した位相シフト法が適用される。図３３および図３４に示すように、照明装置２０は、縞状の照射パターンの光を所定方向から照射し、カメラ１０は、ワークＷの表面を撮影する。図３４に示された例では、各照明要素２１において、すべての発光部３１が発光する。これにより、複数の方向（全ての方向とみなしてもよい）からワークの表面に光を照射することができる。
【０１３５】
各照明要素２１において、光の出射方向または発光領域を制限してもよい。この場合にはワークＷの表面で拡散反射する成分を減少させることができるので、カメラ１０の撮影においてＳ／Ｎ比を向上させることができる。図３５は、光の出射方向または発光領域を制限する照明パターンの例を説明するための図である。図３５に示されるように、２５個の発光部のうち、紙面左上に特定された領域２３に属する１２個（＝４×３）の発光部３１のみが発光するのでもよい。
【０１３６】
図３６は、照度差ステレオ法を実施する際のパターン照明を説明するための図である。照度差ステレオ法では、照明方向を切り替えて撮影した複数の画像から、ワークＷの表面の法線を推定する。たとえば照明装置２０は、ワークＷの表面に対して左斜め上からワークＷに光ＬＴを照射する。図３７は、図３６に示した光照射のための照明パターンの例を説明するための図である。図３７に示すように、照明装置２０のすべての照明要素２１を発光させる。各照明要素２１において、中央のセル２２Ｃに対して左隣（−Ｘ方向に１つ隣のセル）のセル２２Ｌの発光部３１が発光する。他の照明要素２１において発光するセルについても同じである。したがってワークＷの表面に対して左斜め上から光ＬＴが照射される。
【０１３７】
図３８は、照度差ステレオ法を実施する際の他のパターン照明を説明するための図である。上述したように、照度差ステレオ法では、照明方向を切り替えて撮影する。図３８に示した例では、照明装置２０は、ワークＷの表面に対して右斜め上からワークＷに光ＬＴを照射する。
【０１３８】
図３９は、図３８に示した光照射のための照明パターンの例を説明するための図である。図３９に示すように、照明装置２０のすべての照明要素２１を発光させる。各照明要素２１において、中央のセル２２Ｃに対して右隣（＋Ｘ方向に１つ隣のセル）のセル２２Ｒの発光部３１が発光する。他の照明要素２１において発光するセルについても同じである。したがって、ワークＷの表面に対して右斜め上から光ＬＴが照射される。
【０１３９】
なお、図３６あるいは図３８に示した光照射の方向に対して９０°回転させた方向からワークＷを照射する場合についても上記と同様である。各照明要素２１において、中央のセル２２Ｃに対して上側（＋Ｙ方向に１つ隣のセル）のセルの発光部３１が発光する。あるいは、１２２Ｃに対して下側（−Ｙ方向に１つ隣のセル）のセルの発光部３１が発光する。
【０１４０】
上記方法によれば、理想的な平行光をワークＷに照射することが可能となる。これによりワークＷの表面の法線の推定の精度を高めることができる。したがってワークＷの表面形状の測定精度を高めることができる。
【０１４１】
（照明装置の変形例）
図４０は、変形例１に係る照明装置１２０の一部断面を示す模式図である。図１７に示す照明装置２０と比較して、照明装置１２０は、マイクロレンズアレイ４０に替えてマイクロレンズアレイ１４０を備える。マイクロレンズアレイ１４０は、複数の発光部３１にそれぞれ対向して配置された複数のマイクロレンズである、複数のレンズ１４１を含む。図４０には、発光部３１Ａ〜３１Ｅにそれぞれ対向するレンズ１４１Ａ〜１４１Ｅが代表的に示されている。
【０１４２】
レンズ１４１Ａ〜１４１Ｅの各々は、ロッドレンズである。レンズ１４１Ａ〜１４１Ｅの間では、発光部３１の光軸（光軸３２Ａ〜３２Ｅ）に対するレンズの光軸（光軸１４２Ａ〜１４２Ｅ）の角度が異なっている。ロッドレンズの入射面に対する光の入射角度を異ならせることによって、ロッドレンズの出射面から出射される光の出射角度（レンズの光軸に対する角度）を異ならせることができる。したがって、照明装置１２０では、発光部ごとに光の出射方向を異ならせることができる。ロッドレンズを利用することにより、ワークＷの形状の検査を実施可能な、ワークＷと照明装置１２０との間の距離を大きくすることができる。
【０１４３】
図４１は、変形例２に係る照明装置２２０の一部断面を示す模式図である。図１７に示す照明装置２０と比較して、照明装置２２０は、マイクロレンズアレイ４０に替えてマイクロレンズアレイ２４０を備える。マイクロレンズアレイ２４０は、複数の発光部３１にそれぞれ対向して配置された複数のマイクロレンズである、複数のレンズ２４１を含む。図４１には、発光部３１Ａ〜３１Ｅにそれぞれ対向するレンズ２４１Ａ〜２４１Ｅが代表的に示されている。
【０１４４】
レンズ２４１Ａ〜２４１Ｅの各々は、凹レンズである。図４０に示された変形例と同様に、レンズ２４１Ａ〜２４１Ｅの間では、発光部３１の光軸に対するレンズの光軸の角度が異なっている。発光部の光軸（光軸３２Ａ〜３２Ｅ）に対するレンズの光軸（光軸２４２Ａ〜２４２Ｅ）の角度を異ならせることによって、凹レンズから出射される光の出射角に対する角度）を異ならせることができる。
【０１４５】
図４２は、変形例３に係る照明装置３２０の一部断面を示す模式図である。図１７に示す照明装置２０と比較して、照明装置３２０は、マイクロレンズアレイ４０に替えてマイクロレンズアレイ３４０を備える。マイクロレンズアレイ３４０は、複数の発光部３１にそれぞれ対向して配置された複数のマイクロレンズである、複数のレンズ３４１を含む。図４２には、発光部３１Ａ〜３１Ｅにそれぞれ対向するレンズ３４１Ａ〜３４１Ｅが代表的に示されている。
【０１４６】
変形例３では、図１７の構成におけるレンズ４１Ａ〜４１Ｅが、レンズ３４１Ａ〜３４１Ｅに置き換えられ、光軸４２Ａ〜４２Ｅが、光軸３４２Ａ〜３４２Ｅに置き換えられている。レンズ３４１Ａ〜３４１Ｅの各々は凸レンズである。ただし、レンズ３４１Ａ〜３４１Ｅの各々の形状は、レンズ４１Ａ〜４１Ｅの形状とは異なる。図１７に示された例と同じく、発光部の光軸（光軸３２Ａ〜３２Ｅ）に対するレンズの光軸（光軸３４２Ａ〜３４２Ｅ）の相対的な位置を異ならせることにより、発光部から発せられる光の照射方向をレンズによって制御することができる。
【０１４７】
なお図４０および図４１に示された照明装置において、照明要素はマトリクス状に配置された複数のセル２２を含む（図１７を参照）。複数のセル２２の間では、そのセルの位置に応じて、発光部の光軸に対するレンズの光軸の傾きの角度を異ならせることができる。さらに、Ｘ軸に対するレンズの光軸の角度および、Ｙ軸に対するレンズの光軸の角度がせるごとに異なり得る。
【０１４８】
また、図４０〜図４２に示されたマイクロレンズアレイ１４０，２４０，３４０において、レンズの周囲に遮光部４４（図１７〜図２０を参照）を配置してもよい。
【０１４９】
＜Ｄ．ワークの他の形状の例＞
上記の説明では、ワークＷの形状は直方体であるとしたが、ワークＷの形状はこれに限るものではない。たとえば、ワークＷは、平面部分とテーパ部分とを備えてもよい。
【０１５０】
図４３は、平面部分とテーパ部分とを備えるワークＷを照明および撮影するための照明装置および複数のカメラの配置を説明するための図である。図４３に示すように、ワークＷはテーパ部分（傾斜面）を有する。カメラ１０Ａは、ワークＷの傾斜面、およびその傾斜面に存在する窪み５２Ａを撮影するために、カメラ１０Ａの光軸を傾けて配置される。一方、カメラ１０Ｂは、ワークＷの平面部分（上面）を撮影する。図４３に示した配置では、カメラ１０Ａの光軸とカメラ１０Ｂの光軸とは非平行である。ワークＷの傾斜面を照明するために、発光面３５の領域３５Ａから光が出射され、ワークＷの平面部分を照明するために、発光面３５の領域３５Ｂから光が出射される。
【０１５１】
図４４は、図４３に示したワークを複数のカメラで撮影する場合における、複数のカメラの視野と、照明装置の発光領域との配置とを模式的に説明した平面図である。視野１１Ａ，１１Ｂは、それぞれ、カメラ１０Ａ，１０Ｂの視野である。視野１１Ａの一部と視野１１Ｂの一部とは互いに重なりあう。ワークの平面部分を撮影する場合（図８を参照）と同様に、視野の一部同士が重なるようにカメラ１０Ａ，１０Ｂが配置されてもよい。領域３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄは、発光面３５の中の発光する領域である。領域３６Ａ，３６Ｃは、ワークＷの傾斜面を照明するための領域である。一方、領域３６Ｂ，３６Ｄは、ワークＷの上面を照明するための領域である。
【０１５２】
ワークＷを構成する面のうち、発光面に対して平行な面と、発光面に対して平行ではない面とで、共通する照射パターンで光を照射した場合、平行な面に入射する光と、平行ではない面に入射する光とでは、その入射角が互いに異なり、各面で照明条件が変わってしまう。実施の形態１，２においては、照射パターンを変えることができるため、ワークＷを構成する表面の局所表面ごとに同じ照明条件にすることができる。その結果、計測精度を向上させることができる。
【０１５３】
なお、このような形状のワークに対して、実施の形態１に係る照明装置の制御を適用する場合、たとえば以下のように照明パターンを補正することができる。
【０１５４】
図４５は、実施の形態１に係る照射パターンの補正方法の他の例を説明するための図である。たとえば、図４５に示す例では、キャリブレーションを行う際に平板状の基準対象物を利用し、注目位置ａ１に対応する照明要素の位置が位置Ａ１であったとする。検査対象のワークＷにおける注目位置ａ１に対応する注目位置ａ１を含む平面が発光面３５に対して平行でない場合は、平面の傾きθと、注目位置ａ１と照明装置２０との距離とに応じて、照明要素の位置を補正して、照明要素の位置を位置Ａ’１としてもよい。
【０１５５】
さらに、本実施の形態に係る画像検査装置は以下に説明する構成を採用してもよい。図４６は、非平面の表面を備えるワークＷを撮影するための画像検査装置の構成を説明するための図である。図４６に示すように、カメラ１０Ａ，１０Ｂは、ワークＷの表面を撮影するために、各々の光軸の角度が調整される。照明装置２０の発光面３５は、非平面である。たとえばワークＷの表面に沿うように照明装置２０の外形が曲げられているのでもよい。照明装置２０の発光面３５が非平面であることにより、ワークＷを複数のカメラで取り囲むように設置する場合において、複数のカメラを好適に配置することができる。
【０１５６】
発光面３５の非平面の形態については種々のバリエーションを採用することができる。たとえば非平面は、１つの平面を折り曲げたような形状を有する、異なる平面の組合せであってもよい。あるいは、非平面は図４６に示すような曲面であってもよく、異なる曲面の組合せであってもよい。あるいは非平面は、曲面と平面の組合せであってもよい。曲面の種類は特に限定されるものではないが、たとえば円筒面、円錐面、あるいは球面であってもよい。あるいは曲面は、双曲面、放物面、あるいは楕円体の表面等であってもよい。
【０１５７】
なお、限定されないが、非平面の発光面３５は、各カメラの光軸に対して垂直に近い角度をなすことが望ましい。また、発光面３５（すなわち照明装置２０）は、ワークＷあるいは複数のカメラと物理的に干渉しない配置とされる。
【０１５８】
このように、複数のカメラの光軸は非平行であってもよい。また、照明装置２０の発光面３５は平面に限定されず、非平面であってもよい。
【０１５９】
＜Ｅ．付記＞
以上のように、本実施の形態は以下のような開示を含む。
【０１６０】
（構成１）
撮影画像を用いて対象物（Ｗ）を検査する画像検査装置（１）であって、
前記対象物（Ｗ）を撮影する複数の撮影部（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）と、
前記対象物（Ｗ）と前記複数の撮影部（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）との間に配置され、前記対象物（Ｗ）に向かう方向に光を照射するように構成されるとともに透光性を有する照明部（２０，１２０，２２０，３２０）と、
前記複数の撮影部（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）および前記照明部（２０，１２０，２２０，３２０）を制御する制御部（１００）とを備え、
前記照明部（２０，１２０，２２０，３２０）は、マトリクス状に配置され、かつ、独立に点灯させることが可能な複数の照明要素（２１）を含み、
前記制御部（１００）は、前記複数の照明要素（２１）の点灯および消灯を制御して前記光の照射位置を制御することにより、前記複数の撮影部（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）の視野（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ）に対応した前記対象物（Ｗ）の領域を前記照明部（２０，１２０，２２０，３２０）に照明させて、前記複数の撮影部（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）に前記対象物（Ｗ）を撮影させる、画像検査装置（１）。
【０１６１】
（構成２）
前記制御部（１００）は、前記複数の照明要素（２１）の点灯および消灯を時分割で制御することにより、前記照明部（２０，１２０，２２０，３２０）から前記対象物（Ｗ）に対して第１の照射パターン（Ｌ１）の光を照射させ、次に、前記照明部（２０，１２０，２２０，３２０）から前記対象物（Ｗ）に対して第２の照射パターン（Ｌ２）の光を照射させ、
前記制御部（１００）は、前記第１の照射パターン（Ｌ１）の光が前記対象物（Ｗ）に照射されるときに、前記複数の撮影部（１０Ａ，１０Ｂ）のうちの第１の撮影部（１０Ａ）に前記対象物（Ｗ）を撮影させて第１の画像データを取得し、前記第２の照射パターン（Ｌ２）の光が前記対象物（Ｗ）に照射されるときに、前記複数の撮影部（１０Ａ，１０Ｂ）のうちの第２の撮影部（１０Ｂ）に前記対象物（Ｗ）を撮影させて第２の画像データを取得する、構成１に記載の画像検査装置（１）。
【０１６２】
（構成３）
前記制御部（１００）は、前記第１の画像データおよび前記第２の画像データを少なくとも含む複数の画像データを用いて、前記対象物（Ｗ）についての画像計測処理を実行し、
前記第１の画像データは、前記第１の撮影部の撮影視野（８１）内の第１の注目位置（ａ１）に対応付けられており、
前記第２の画像データは、前記第２の撮影部の撮影視野（８１）内の第２の注目位置（ａ２）に対応付けられており、
前記第１の照射パターン（Ｌ１）は、前記第１の注目位置（ａ１）に応じて決定され、
前記第２の照射パターン（Ｌ２）は、前記第２の注目位置（ａ２）に応じて決定される、構成２に記載の画像検査装置（１）。
【０１６３】
（構成４）
前記照明部（２０，１２０，２２０，３２０）から前記第１の注目位置（ａ１）へ照射される光の入射方向（θ）が、前記照明部（２０，１２０，２２０，３２０）から前記第２の注目位置（ａ２）へ照射される光の入射方向（θ）と実質的に同一となるように、前記第１の照射パターンおよび前記第２の照射パターンが決定される、構成３に記載の画像検査装置（１）。
【０１６４】
（構成５）
前記制御部（１００）は、前記照明部（２０，１２０，２２０，３２０）から前記対象物（Ｗ）に対して照射する光の照射パターンを順次変更するとともに、当該照射パターンの順次変更に対応して、前記複数の撮影部（１０Ａ，１０Ｂ）に前記対象物を順次撮影させる、構成３または構成４に記載の画像検査装置（１）。
【０１６５】
（構成６）
前記複数の撮影部（１０Ａ，１０Ｂ）の各々は、撮影視野（８１）内に含まれる光を画像信号に変換する複数の受光素子（８３）のうち一部の受光信号を読み出す読出回路（８４）を含む、構成１〜構成５のうちのいずれかに記載の画像検査装置（１）。
【０１６６】
（構成７）
前記複数の受光素子（８３）のうちの一部である第１の受光素子（８３−１）から画像信号を読み出す処理の少なくとも一部と、前記発光部から光を照射させた状態で、前記複数の受光素子（８３）のうちの一部である前記第２の受光素子（８３−２）を露光させる処理の少なくとも一部とは、同時に実行される、構成６に記載の画像検査装置（１）。
【０１６７】
（構成８）
前記照明部（２０，１２０，２２０，３２０）は、
マトリクス状に配列され、選択的に発光可能に構成された複数の発光部（３１，３１Ａ−３１Ｅ）と、
前記複数の発光部（３１，３１Ａ−３１Ｅ）の各々から発せられる前記光の照射方向を、各前記複数の発光部の位置に対応した方向に制御するように構成された光学系（４０，１４０，２４０，３４０）とを含む、構成１に記載の画像検査装置（１）。
【０１６８】
（構成９）
前記光学系（４０，１４０，２４０，３４０）は、
前記複数の発光部（３１，３１Ａ−３１Ｅ）にそれぞれ対向して設けられた複数のマイクロレンズ（４１，４１Ａ−４１Ｅ，１４１Ａ−１４１Ｅ，２４１Ａ−２４１Ｅ，３４１Ａ−３４１Ｅ）を含む、構成８に記載の画像検査装置（１）。
【０１６９】
（構成１０）
前記複数のマイクロレンズ（４１，４１Ａ−４１Ｅ，１４１Ａ−１４１Ｅ，２４１Ａ−２４１Ｅ，３４１Ａ−３４１Ｅ）のうちの少なくとも一部のマイクロレンズの光軸（４２，４２Ａ−４２Ｅ，１４２４２Ａ−２４２Ｅ，３４２Ａ−３４２Ｅ）が、前記少なくとも一部のマイクロレンズに対向する発光部の光軸（３２，３２Ａ−３２Ｅ）とずれるように、前記複数のマイクロレンズが配置されている、構成９に記載の画像検査装置（１）。
【０１７０】
（構成１１）
前記複数の照明要素（２１）のうちの少なくとも１つの照明要素において、前記少なくとも一部のマイクロレンズ（４１，４１Ａ−４１Ｅ，３４１Ａ−３４１Ｅ）が、前記発光部（３１，３１Ａ−３１Ｅ）のピッチ（Ｐ１）よりも小さいピッチ（Ｐ２）で配置されている、構成１０に記載の画像検査装置（１）。
【０１７１】
（構成１２）
前記複数のマイクロレンズ（１４１Ａ−Ａ−２４１Ｅ）のうちの少なくとも一部のマイクロレンズの光軸（１４２Ａ−１４２Ｅ，２４２Ａ−２４２Ｅ）が、前記少なくとも一部のマイクロレンズに対向する発光部の光軸に対して傾けられるように、前記複数のマイクロレンズ（１４１Ａ−１４１Ｅ，２４１Ａ−２４１Ｅ）が配置されている、構成９に記載の画像検査装置（１）。
【０１７２】
（構成１３）
前記照明部（２０，１２０，２２０，３２０）は、
前記複数の発光部（３１，３１Ａ−３１Ｅ）から出射される光のうち前記複数のマイクロレンズのそれぞれの周囲から漏れる光を遮るように構成された遮光部（４４）をさらに含む、構成９から構成１２のいずれかに記載の画像検査装置（１）。
【０１７３】
（構成１４）
前記照明部（２０，１２０，２２０，３２０）は、非平面となる発光面（３５）を有する、構成１に記載の画像検査装置（１）。
【０１７４】
今回開示された各実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、実施の形態および各変形例において説明された発明は、可能な限り、単独でも、組み合わせても、実施することが意図される。
【符号の説明】
【０１７５】
１  画像検査装置、１０，１０Ａ〜１０Ｃ  カメラ、１１，１２  視線、１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ  視野、２０，１２０，２２０，３２０  照明装置、２０Ａ，２０Ｂ  照明部、２１  照明要素、Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５  列、２２，２２Ｃ，２２Ｌ，２２Ｒ  セル、２３，３５Ａ〜３５Ｃ，３６Ａ〜３６Ｅ  領域、２４  透明領域、３０  面光源、３１，３１Ａ−３１Ｅ  発光部、３２，３２Ａ−３２Ｅ  光軸（発光部）、３５  発光面、４０，１４０，２４０，３４０  マイクロレンズアレイ、４１，４１Ａ−４１Ｅ，１４１，１４１Ａ−１４１Ｅ，２４１，２４１Ａ−２４１Ｅ，３４１，３４１Ａ−３４１Ｅ  レンズ、４２，４２Ａ−４２Ｅ，１４２Ａ−１４２Ｅ，２４２Ａ−２４２Ｅ，３４２Ａ−３４２Ｅ  光軸（レンズ）、４４  遮光部、５１Ａ，５１Ｂ  突起、５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ  窪み、６１  検査画像データ、６２  画像データ、６３  部分画像データ、８１  撮影視野、８２  イメージセンサ、８３  フォトダイオード、８４  読出回路、１００  制御装置、３００  ステージ、ＬＴ  光、Ｐ１  第１のピッチ、Ｐ２  第２のピッチ、Ｒ４  行、Ｗ  ワーク。
【図１】
2019158393.tif 000005
【図２】
2019158393.tif 000006
【図３】
2019158393.tif 000007
【図４】
2019158393.tif 000008
【図５】
2019158393.tif 000009
【図６】
2019158393.tif 000010
【図７】
2019158393.tif 000011
【図８】
2019158393.tif 000012
【図９】
2019158393.tif 000013
【図１０】
2019158393.tif 000014
【図１１】
2019158393.tif 000015
【図１２】
2019158393.tif 000016
【図１３】
2019158393.tif 000017
【図１４】
2019158393.tif 000018
【図１５】
2019158393.tif 000019
【図１６】
2019158393.tif 000020
【図１７】
2019158393.tif 000021
【図１８】
2019158393.tif 000022
【図１９】
2019158393.tif 000023
【図２０】
2019158393.tif 000024
【図２１】
2019158393.tif 000025
【図２２】
2019158393.tif 000026
【図２３】
2019158393.tif 000027
【図２４】
2019158393.tif 000028
【図２５】
2019158393.tif 000029
【図２６】
2019158393.tif 000030
【図２７】
2019158393.tif 000031
【図２８】
2019158393.tif 000032
【図２９】
2019158393.tif 000033
【図３０】
2019158393.tif 000034
【図３１】
2019158393.tif 000035
【図３２】
2019158393.tif 000036
【図３３】
2019158393.tif 000037
【図３４】
2019158393.tif 000038
【図３５】
2019158393.tif 000039
【図３６】
2019158393.tif 000040
【図３７】
2019158393.tif 000041
【図３８】
2019158393.tif 000042
【図３９】
2019158393.tif 000043
【図４０】
2019158393.tif 000044
【図４１】
2019158393.tif 000045
【図４２】
2019158393.tif 000046
【図４３】
2019158393.tif 000047
【図４４】
2019158393.tif 000048
【図４５】
2019158393.tif 000049
【図４６】
2019158393.tif 000050