(57)【要約】【課題】対象物の各点に照射される光の照射立体角を均一化するとともに、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。【解決手段】画像検査装置は、対象物を撮影する撮影部と、対象物と撮影部との間に配置された照明部とを備える。照明部は、面光源と、面光源の光出射面に沿って配列された、第１〜第ｎの光学部材からなる複数のセットとを含む。ｎは２以上の整数である。第１〜第ｎの光学部材は、光出射面に対向して配置され、光出射面から出射された光を対象物に向けて透過させる。第１〜第ｎの光学部材から対象物に向けて出射する光の波長および立体角は互いに異なる。【選択図】図１
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【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撮影部と、
前記対象物と前記撮影部との間に配置された照明部とを備え、
前記照明部は、
面光源と、
前記面光源の光出射面に沿って配列された、第１〜第ｎの光学部材からなる複数のセットとを含み、
ｎは２以上の整数であり、
前記第１〜第ｎの光学部材は、前記光出射面に対向して配置され、前記光出射面から出射された光を前記対象物に向けて透過させ、
前記第１〜第ｎの光学部材から前記対象物に向けて出射する光の波長および立体角は互いに異なる、画像検査装置。
【請求項２】
前記面光源は、白色光を放射し、
前記第１〜第ｎの光学部材は、透過する光の波長が互いに異なる第１〜第ｎのフィルタをそれぞれ有する、請求項１に記載の画像検査装置。
【請求項３】
前記面光源は、放射する光の波長が互いに異なる第１〜第ｎの発光部を含み、
前記第１〜第ｎの発光部は、前記第１〜第ｎの光学部材にそれぞれ対向して配置される、請求項１に記載の画像検査装置。
【請求項４】
前記第１〜第ｎの光学部材は、焦点距離が互いに異なる第１〜第ｎのレンズをそれぞれ有する、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項５】
前記第１〜第ｎの光学部材は、焦点距離が同一の第１〜第ｎのレンズをそれぞれ有し、
前記第１〜第ｎのレンズは、前記光出射面からの距離が互いに異なる、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項６】
前記第１〜第ｎの光学部材は、前記光出射面に垂直な方向を軸とする筒状の遮光壁によって囲まれた第１〜第ｎの透光部をそれぞれ有し、
前記第１〜第ｎの透光部における前記光出射面に平行な面で切ったときの断面積は互いに異なる、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項７】
ｎは３であり、
前記第１〜第３の光学部材から出射する光は、それぞれ赤色、緑色、青色である、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の前記照明部を含む照明装置。
【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および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＡ（Factory Automation）分野などにおいては、対象物を照明しながら撮影し、得られた撮影画像を用いて対象物の外観を検査することが知られている。
【０００３】
たとえば、特開２０１７−６２１２０号公報（特許文献１）は、面光源と、面光源と検査対象との間に配置された、レンズ、遮光マスクおよびフィルタとを備えた照明装置を用いる検査システムを開示している。このシステムでは、レンズ、遮光マスクおよびフィルタにより、検査対象の各点に照射される検査光の照射立体角が略均一に形成される。これにより、視野全体を均一に照射することができ、対象物の検査精度が向上する。さらに、特許文献１には、青色光，緑色光、赤色光の立体角を異ならせることにより、検査対象の傾き角によって観察光の色を変化させる技術も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−６２１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の照明装置では、面光源と検査対象との間に配置されたレンズは、テレセントリック光学系を構成するために、撮影装置の視野よりも大きいサイズを有する必要がある。そのため、照明装置が大型にならざるを得ない。
【０００６】
本発明は、対象物の各点に照射される光の照射立体角を均一化するとともに、小型化が可能な画像検査装置および照明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】
【０００７】
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が提供される。画像検査装置は、対象物を撮影する撮影部と、対象物と撮影部との間に配置された照明部とを備える。照明部は、面光源と、面光源の光出射面に沿って配列された、第１〜第ｎの光学部材からなる複数のセットとを含む。ｎは２以上の整数である。第１〜第ｎの光学部材は、光出射面に対向して配置され、光出射面から出射された光を対象物に向けて透過させる。第１〜第ｎの光学部材から対象物に向けて出射する光の波長および立体角は互いに異なる。
【０００８】
この開示によれば、第１〜第ｎの光学部材からの出射光の波長および立体角が互いに異なるため、対象物から反射され撮影部に入射する光は、対象物の表面の傾斜度合に応じた波長を有する。そのため、撮影画像を確認することにより、対象物の局所的な表面の傾斜度合を把握することができる。
【０００９】
さらに、第１〜第ｎの光学部材からなる複数のセットが面光源の光出射面に沿って配列されているため、対象物の表面の各点における照射光の立体角は実質的に同一となる。そのため、撮影部は、対象物の各点を同一の照射条件で撮影することができる。その結果、撮影画像に基づいて、撮影範囲内の対象物の表面状態を精度良く検査することができる。
【００１０】
さらに、複数のセットのサイズは、撮影部の視野と同程度であればよい。その結果、従来のように撮影装置の視野よりも大きいサイズのテレセントリック光学系を有する必要がなく、画像検査装置を小型化することができる。
【００１１】
以上により、対象物の各点に照射される光の立体角を均一化するとともに、小型化が可能な画像検査装置を実現できる。
【００１２】
上述の開示において、面光源は、白色光を放射する。第１〜第ｎの光学部材は、透過する光の波長が互いに異なる第１〜第ｎのフィルタをそれぞれ有する。
【００１３】
この開示によれば、簡単な構成により、第１〜第ｎの光学部材からの出射光の波長を互いに異ならせることができる。
【００１４】
上述の開示において、面光源は、放射する光の波長が互いに異なる第１〜第ｎの発光部を含む。第１〜第ｎの発光部は、第１〜第ｎの光学部材にそれぞれ対向して配置される。
【００１５】
この開示によっても、簡単な構成により、第１〜第ｎの光学部材からの出射光の波長を互いに異ならせることができる。
【００１６】
上述の開示において、第１〜第ｎの光学部材は、焦点距離が互いに異なる第１〜第ｎのレンズをそれぞれ有する。
【００１７】
この開示によれば、簡単な構成により、第１〜第ｎの光学部材からの出射光の立体角を互いに異ならせることができる。
【００１８】
上述の開示において、第１〜第ｎの光学部材は、焦点距離が同一の第１〜第ｎのレンズをそれぞれ有する。第１〜第ｎのレンズは、光出射面からの距離が互いに異なる。
【００１９】
この開示によっても、簡単な構成により、第１〜第ｎの光学部材からの出射光の立体角を互いに異ならせることができる。
【００２０】
上述の開示において、第１〜第ｎの光学部材は、光出射面に垂直な方向を軸とする筒状の遮光壁によって囲まれた第１〜第ｎの透光部をそれぞれ有する。第１〜第ｎの透光部における光出射面に平行な面で切ったときの断面積は互いに異なる。
【００２１】
この開示によっても、簡単な構成により、第１〜第ｎの光学部材からの出射光の立体角を互いに異ならせることができる。
【００２２】
上述の開示において、ｎは３であり、第１〜第３の光学部材から出射する光は、それぞれ赤色光、緑色光、青色光である。
【００２３】
この開示によれば、撮影画像において、面光源の光出射面に平行な表面を有する箇所は白色を示す。僅かに傾斜した表面を有する箇所は、赤色、緑色、青色のうちの２色を合わせた色を示す。さらに傾斜した表面を有する箇所は、赤色、緑色、青色のいずれかを示す。さらに傾斜した表面を有する箇所は、黒色を示す。このように、対象物の表面の傾斜度合に応じて撮影画像の色が変化する。その結果、撮影画像の色を確認することにより、対象物の表面の傾斜度合を把握することができる。
【００２４】
本開示の一例によれば、上述の開示において提供される画像検査装置が備える照明部を含む照明装置が提供される。
【００２５】
この開示によれば、対象物の各点に照射される光の照射立体角を均一化するとともに、小型化が可能な照明装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、対象物の各点に照射される光の照射立体角を均一化するとともに、小型化が可能な画像検査装置および照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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】ワーク上の点における照射光の立体角を示す図である。
【図３】ワークの表面がわずかに傾斜したときにカメラへ入射する光を示す図である。
【図４】ワークＷの表面がさらに傾斜したときにカメラへ入射する光を示す図である。
【図５】ワークＷの任意の２点における照射光の立体角を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る画像検査装置が適用される生産ラインの一例を示す模式図である。
【図７】本実施の形態に係る照明装置の一例の断面を示す模式図である。
【図８】図７に示す照明装置に含まれるホルダの上面を示す模式図である。
【図９】変形例１に係る照明装置の断面を示す模式図である。
【図１０】図９に示す照明装置に含まれる面光源の上面を示す模式図である。
【図１１】変形例２に係る照明装置の断面を示す模式図である。
【図１２】変形例３に係る照明装置の断面を示す模式図である。
【図１３】変形例４に係る照明装置の断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
＜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。
【００３０】
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、液晶ディスプレイなどの光を反射するものが適用される。
【００３１】
図１に示すように、画像検査装置１は、撮影部の一例であるカメラ１０と、照明部の一例である照明装置２０とを備える。
【００３２】
カメラ１０は、撮影視野に存在する被写体を撮影して画像データを生成するものであり、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。なお、本実施の形態におけるカメラ１０は、テレセントリックレンズを採用しているものとする。これにより、カメラ１０の視線は、ワークＷ上のどの位置においてもカメラ１０の光軸と平行となる。
【００３３】
照明装置２０は、カメラ１０がワークＷを撮影する度にワークＷの表面を照明する。照明装置２０は、ワークＷとカメラ１０との間に配置され、ワークＷに向けて光を照射するとともに、透光性を有している。そのため、照明装置２０から放射された光は、ワークＷで反射し、照明装置２０を透過して、カメラ１０に到達する。照明装置２０は、面光源３０とホルダ４０とを含む。
【００３４】
面光源３０は、ワークＷ側の光出射面３５からワークＷに向けて光を放射する。面光源３０の光出射面３５のうちたとえば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。面光源３０は、たとえば有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと呼ぶ）、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）などを用いて構成される部材である。
【００３５】
ホルダ４０は、面光源３０の光出射面３５に対向して配置される。ホルダ４０は、光出射面３５から出射された光をワークＷに向けて透過させる光学部材４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂからなる複数のセット４１を支持する。複数のセット４１は、たとえば光出射面３５に沿ってマトリクス状に配列される。複数のセット４１の各々のサイズは、カメラ１０によるワークＷの撮影画像において１画素分で示されるワークＷの領域のサイズ以下に設定される。
【００３６】
複数のセット４１の各々に含まれる光学部材４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂは、面光源３０の発光領域に対向して配置される。光学部材４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂは、ワークＷに向けて出射する光の波長および立体角が互いに異なる。たとえば、光学部材４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂからの出射光４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂは、それぞれ赤色，緑色，青色に対応する波長を有する。さらに、光学部材４２Ｒからの出射光４３Ｒの立体角θＲと光学部材４２Ｇからの出射光４３Ｇの立体角θＧと光学部材４２Ｂからの出射光４３Ｂの立体角θＢとは、たとえばθＲ＜θＧ＜θＢを満たす。
【００３７】
図２は、ワークＷ上の点Ｐにおける照射光の立体角を示す図である。光学部材４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂから出射する光の立体角が異なるため、点Ｐにおける光学部材４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂからの照射光の立体角も異なる。具体的には、点Ｐにおける光学部材４２Ｒからの照射光５１Ｒの立体角は、光学部材４２Ｒからの出射光４３Ｒの立体角θＲ（図１参照）と同一である。点Ｐにおける光学部材４２Ｇからの照射光５１Ｇの立体角は、光学部材４２Ｇからの出射光４３Ｇの立体角θＧと同一である。点Ｐにおける光学部材４２Ｂからの照射光５１Ｂの立体角は、光学部材４２Ｂからの出射光４３Ｂの立体角θＢと同一である。θＲ＜θＧ＜θＢを満たす場合、図２に示されるように、照射光５１Ｂの立体角が照射光５１Ｇの立体角よりも大きく、照射光５１Ｇの立体角が照射光５１Ｒの立体角よりも大きくなる。
【００３８】
図２に示すように、ワークＷの表面がカメラ１０の光軸に対して直交する場合、点Ｐで反射してカメラ１０に入射する光（以下、「入射光」と称する）Ｌは、照射光５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂをすべて含む。照射光５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂがそれぞれ赤色，緑色，青色に対応する波長を有する場合、点Ｐからカメラ１０への入射光Ｌは、赤色光、緑色光、青色光を合わせた白色光となる。そのため、撮影画像において点Ｐに対応する画素は白色を示す。
【００３９】
図３は、ワークＷの表面がわずかに傾斜したときにカメラ１０へ入射する光を示す図である。図３に示す例では、点Ｐからカメラ１０への入射光Ｌは、照射光５１Ｇ，５１Ｂを含む。照射光５１Ｇ，５１Ｂがそれぞれ緑色，青色に対応する波長を有する場合、入射光Ｌは、緑色と青色とを合わせた色の光となる。そのため、撮影画像において点Ｐに対応する画素は緑色と青色とを合わせた色を示す。
【００４０】
図４は、ワークＷの表面がさらに傾斜したときにカメラ１０へ入射する光を示す図である。図４に示す例では、点Ｐからカメラ１０への入射光Ｌは、照射光５１Ｂのみを含む。照射光５１Ｂが青色に対応する波長を有する場合、入射光Ｌは青色光となる。そのため、撮影画像において点Ｐに対応する画素は青色を示す。
【００４１】
図４よりもさらにワークＷの表面が傾斜すると、照射光５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂのいずれも点Ｐで反射してカメラ１０へ入射しなくなる。そのため、撮影画像において点Ｐに対応する画素は黒色を示す。
【００４２】
このように、撮影画像の色を確認することにより、ワークＷの局所的な表面の傾斜度合を把握することができる。
【００４３】
図５は、ワークＷの任意の２点Ｐ１，Ｐ２における照射光５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂの立体角を示す図である。光学部材４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂからなる複数のセット４１が面光源３０の光出射面３５に沿って繰り返し配列されているため、ワークＷの任意の２点Ｐ１，Ｐ２における照射光５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂの立体角は実質的に同一である。すなわち、ワークＷの各点に照射される光の立体角が均一化され、カメラ１０は、ワークＷの各点を同一の照射条件で撮影することができる。その結果、撮影画像に基づいて、撮影範囲内のワークＷ全域の表面状態を精度良く検査することができる。
【００４４】
さらに、光学部材４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂからなるセット４１のサイズは、カメラ１０によるワークＷの撮影画像において１画素分で示されるワークＷの領域のサイズ以下に設定される。そのため、光学部材４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂからなる複数のセット４１を支持するホルダ４０のサイズは、カメラ１０の視野と同程度（たとえばワークＷのサイズ）であればよい。その結果、従来のように撮影装置の視野よりも大きいサイズのテレセントリック光学系を有する必要がなく、照明装置２０および画像検査装置１を小型化することができる。
【００４５】
以上により、ワークＷの各点に照射される光の立体角を均一化するとともに、小型化が可能な画像検査装置１を実現できる。
【００４６】
＜Ｂ．画像検査装置が適用される生産ラインの一例＞
次に、図６を参照しながら、画像検査装置１が適用される生産ラインの一例を説明する。図６は、本実施の形態に係る画像検査装置１が適用される生産ラインの一例を示す模式図である。
【００４７】
図６に示すように、本実施の形態に係る画像検査装置１は、連続的に搬入されるワークＷを撮影するカメラ１０と、ワークＷを照明する照明装置２０と、照明装置２０およびカメラ１０を制御する制御装置１００とを備える。カメラ１０は、主たる構成要素として、レンズや絞りなどの光学系と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの受光素子とを含む。画像検査装置１は、工業製品の生産ラインなどにおいて、制御装置１００の制御によって照明装置２０でワークＷを照明しながらカメラ１０で撮影し、得られた撮影画像を用いてワークＷの外観検査を行う装置である。
【００４８】
具体的には、検査対象となるワークＷは、移動可能なステージ３００によって、カメラ１０および照明装置２０が固定された検査位置まで移動する。ワークＷは、検査位置まで移動すると、画像検査装置１による外観検査が終了するまでその場で停止する。このとき、制御装置１００は、照明装置２０によってワークＷを照明しながらカメラ１０でワークＷを撮影し、撮影画像をモニタに表示する。これにより、作業者は、モニタ画面に表示された撮影画像の色を見ながらワークＷの外観を検査する。もしくは、制御装置１００は、撮影画像に対して所定の画像処理を行ない、画像処理結果に基づいてワークＷの異常判定を行なってもよい。
【００４９】
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。
【００５０】
＜Ｃ．照明装置の構成の一例＞
図７および図８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７は、本実施の形態に係る照明装置の一例の断面を示す模式図である。図８は、図７に示す照明装置に含まれるホルダの上面を示す模式図である。
【００５１】
照明装置１２０は、図１に示す照明装置２０の一例となる透過型のシート照明装置であり、図７に示されるように、面光源１３０とホルダ１４０とを含む。
【００５２】
面光源１３０は、図１に示す面光源３０の一例であり、光出射面１３５から白色光を放射する。面光源１３０は、導光板３１と、導光板３１の周囲に配置された複数のＬＥＤ３２と、導光板３１に内在する複数の反射板３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂとを含む。
【００５３】
導光板３１は、その周囲に配置された複数のＬＥＤ３２からの光を内部に導入し、導入した光を内部で拡散させながら移動させて光出射面１３５から放射することで、複数のＬＥＤ３２からの光をワークＷに導く平板状の部材である。図７に示す例の導光板３１の形状は、平面視矩形である。導光板３１には、導光性に優れたアクリルなどの部材が適用される。
【００５４】
複数のＬＥＤ３２は、白色で発光する。複数のＬＥＤ３２は、平板状の導光板３１の辺に沿って配置されている。
【００５５】
反射板３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂは、導光板３１に内在する平板状の部材であり、ＬＥＤ３２からの光を反射させることで、光出射面１３５へとＬＥＤ３２からの光を導くように、その形状および位置が設計されている。反射板３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂは、カメラ１０の光軸方向から見たときに、ホルダ１４０に支持される光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂとそれぞれ重なるように配置される。さらに、光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２ＢへとＬＥＤ３２からの光を反射させる傾斜角度となるように、反射板３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂはそれぞれ傾斜して配置される。
【００５６】
これにより、反射板３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂによって反射された光は、光出射面３５から放射して、ワークＷに導かれる。すなわち、反射板３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂが配置された領域が発光領域となる。反射板３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂが配置されていない領域（透光領域）では、ワークＷによって反射された光が透過し、光出射面３５とは反対側の面３６から出射する。
【００５７】
ホルダ１４０は、図１に示すホルダ４０の一例であり、図８に示されるように、光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂからなるセット１４１を複数個支持する透明な部材である。複数のセット１４１は、面光源１３０の光出射面１３５に沿ってマトリクス状に配列される。光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂからなるセット１４１のサイズは、カメラ１０によるワークＷの撮影画像において１画素分で示されるワークＷの領域のサイズ以下であればよい。上述したように、反射板３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂは、光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂとそれぞれ重なるように配置される。そのため、ホルダ１４０に支持されるセット１４１と同数の反射板３３Ｒが導光板３１内に配置される。同様に、ホルダ１４０に支持されるセット１４１と同数の反射板３３Ｇおよび反射板３３Ｂが導光板３１内に配置される。
【００５８】
図７に示されるように、光学部材１４２Ｒは、フィルタ４４Ｒとレンズ４５Ｒとを含む。光学部材１４２Ｇは、フィルタ４４Ｇとレンズ４５Ｇとを含む。光学部材１４２Ｂは、フィルタ４４Ｂとレンズ４５Ｂとを含む。
【００５９】
フィルタ４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂは、透過する光の波長が互いに異なる。具体的には、フィルタ４４Ｒは、赤色に対応する波長の光を透過させるフィルタである。そのため、面光源１３０の光出射面３５から放射された白色光のうち赤色光以外の光はフィルタ４４Ｒに吸収され、赤色光がフィルタ４４Ｒを透過する。フィルタ４４Ｇは、緑色に対応する波長の光を透過させるフィルタである。そのため、面光源１３０の光出射面３５から放射された白色光のうち緑色光以外の光はフィルタ４４Ｇに吸収され、緑色光がフィルタ４４Ｇを透過する。フィルタ４４Ｂは、青色に対応する波長の光を透過させるフィルタである。そのため、面光源１３０の光出射面３５から放射された白色光のうち青色光以外の光はフィルタ４４Ｂに吸収され、青色光がフィルタ４４Ｂを透過する。
【００６０】
レンズ４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂは、焦点距離が互いに異なる凸レンズである。レンズ４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂの厚みおよび表面の曲率が互いに異なることにより、レンズ４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂの焦点距離が互いに異なる。図７に示す例では、レンズ４５Ｒからの出射光１４３Ｒの立体角θＲとレンズ４５Ｇからの出射光１４３Ｇの立体角θＧとレンズ４５Ｂからの出射光１４３Ｂの立体角θＢとがθＲ＜θＧ＜θＢを満たすように、レンズ４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂの焦点距離が設定される。これにより、レンズ４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂからのそれぞれの出射光１４３Ｒ，１４３Ｇ，１４３Ｂの立体角を互いに異ならせることができる。
【００６１】
＜Ｄ．作用効果＞
以上のように、画像検査装置は、ワークＷを撮影するカメラ１０と、ワークＷとカメラ１０との間に配置された照明装置１２０とを備える。照明装置１２０は、面光源１３０と、面光源１３０の光出射面３５に沿って配列された、光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂからなる複数のセット１４１とを含む。光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂは、光出射面１３５に対向して配置され、光出射面３５から出射された光をワークＷに向けて透過させる。光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２ＢからワークＷに向いた出射光１４３Ｒ，１４３Ｇ，１４３Ｂの波長および立体角は互いに異なる。
【００６２】
光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂからのそれぞれの出射光１４３Ｒ，１４３Ｇ，１４３Ｂの波長および立体角が互いに異なるため、ワークＷから反射されカメラ１０に入射する光は、ワークＷの表面の傾斜度合に応じた波長を有する。そのため、撮影画像の色を確認することにより、ワークＷの局所的な表面の傾斜度合を把握することができる。
【００６３】
さらに、光学部材１４１Ｒ，１４１Ｇ，１４１Ｂからなる複数のセット１４１が面光源３０の光出射面３５に沿って繰り返し配列されているため、ワークＷの表面の各点に照射される光の立体角は実質的に同一である（図５参照）。そのため、カメラ１０は、ワークＷの各点を同一の照射条件で撮影することができる。その結果、撮影画像に基づいて、撮影範囲内のワークＷ全域の表面状態を精度良く検査することができる。
【００６４】
さらに、光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂからなるセット１４１のサイズは、カメラ１０によるワークＷの撮影画像において１画素分で示されるワークＷの領域のサイズ以下であればよい。そのため、複数のセット４１を支持するホルダ４０のサイズは、カメラ１０の視野と同程度であればよい。その結果、従来のように撮影装置の視野よりも大きいサイズのテレセントリック光学系を有する必要がなく、照明装置１２０および画像検査装置１を小型化することができる。
【００６５】
以上により、ワークＷの各点に照射される光の立体角を均一化するとともに、小型化が可能な画像検査装置１を実現できる。
【００６６】
面光源１３０は、白色光を放射する。光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂは、透過する光の波長が互いに異なるフィルタ４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂをそれぞれ有する。これにより、光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂからのそれぞれの出射光１４３Ｒ，１４３Ｇ，１４３Ｂの波長を互いに異ならせることができる。
【００６７】
光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂは、焦点距離が互いに異なるレンズ４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂをそれぞれ有する。これにより、光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂからのそれぞれの出射光１４３Ｒ，１４３Ｇ，１４３Ｂの立体角を互いに異ならせることができる。
【００６８】
光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂからの出射光１４３Ｒ，１４３Ｇ，１４３Ｂは、それぞれ赤色光，緑色光，青色光である。これにより、ワークＷの撮影画像において、カメラ１０の光軸に直交する表面を有する箇所は白色を示す。僅かに傾斜した表面を有する箇所は、出射光１４３Ｒ，１４３Ｇ，１４３Ｂのうち立体角が大きい２つの出射光の色を合わせた色を示す。さらに傾斜した表面を有する箇所は、出射光１４３Ｒ，１４３Ｇ，１４３Ｂのうち立体角が最も大きい出射光の色を示す。さらに傾斜した表面を有する箇所は、黒色を示す。このように、ワークＷの表面の傾斜度合に応じて撮影画像の色が変化する。その結果、撮影画像の色を確認することにより、ワークＷの表面の局所的な傾斜度合を把握することができる。
【００６９】
＜Ｅ．照明装置の構成の変形例１＞
照明装置の構成は、図７に示される構成に限定されない。図９および図１０を参照して、変形例１に係る照明装置２２０の構成を説明する。図９は、変形例１に係る照明装置２２０の断面を示す模式図である。図１０は、図９に示す照明装置２２０に含まれる面光源２３０の上面を示す模式図である。
【００７０】
照明装置２２０は、図７に示す照明装置１２０と比較して、面光源１３０の代わりに面光源２３０を備え、ホルダ１４０の代わりにホルダ２４０を備える。
【００７１】
面光源２３０は、有機ＥＬを用いた光源である。図１０に示されるように、面光源２３０は、発光部３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ，３４Ｋからなる複数のセット３７を含む。複数のセット３７は、光出射面２３５に沿ってマトリクス状に配列される。セット３７のサイズは、カメラ１０によるワークＷの撮影画像において１画素分で示されるワークＷの領域のサイズ以下に設定される。
【００７２】
発光部３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ，３４Ｋの各々は、対向する一対の電極を有する。一対の電極間に電圧が印加されることにより、発光部３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ，３４Ｋは発光する。ただし、面光源２３０では、発光部３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂのみが発光領域として利用され、発光部３４Ｋの一対の電極間には電圧が印加されず、発光部３４Ｋは発光領域として利用されない。
【００７３】
発光部３４Ｒにおける一対の電極間には赤色光を発する発光層が配置される。そのため、発光部３４Ｒは赤色光を発する。発光部３４Ｇにおける一対の電極間には緑色光を発する発光層が配置される。そのため、発光部３４Ｇは緑色光を発する。発光部３４Ｂにおける一対の電極間には青色光を発する発光層が配置される。そのため、発光部３４Ｂは青色光を発する。このように、発光部３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂから放射される光の波長は互いに異なる。
【００７４】
ホルダ２４０は、光学部材２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂからなるセット２４１を複数個支持する透明な部材である。複数のセット２４１は、面光源２３０の光出射面２３５に沿ってマトリクス状に配列される。光学部材２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂは、発光部３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂにそれぞれ対向して配置される。すなわち、光学部材２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂは、カメラ１０の光軸方向から見たときに、発光部３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂとそれぞれ重なるように配置される。上述したように、発光部３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂから放射される光の波長が互いに異なるため、光学部材２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂからのそれぞれの出射光４３Ｒ，４３Ｇ，４３Ｂの波長も互いに異なる。
【００７５】
光学部材２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂは、焦点距離が互いに異なるレンズ４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂをそれぞれ含む。これにより、図７に示す光学部材４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂと同様に、光学部材２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂからのそれぞれの出射光２４３Ｒ，２４３Ｇ，２４３Ｂの立体角も互いに異なる。図９に示す例では、レンズ４５Ｒからの出射光２４３Ｒの立体角θＲとレンズ４５Ｇからの出射光２４３Ｇの立体角θＧとレンズ４５Ｂからの出射光２４３Ｂの立体角θＢとがθＲ＜θＧ＜θＢを満たすように、レンズ４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂの焦点距離が設定される。
【００７６】
本変形例に係る照明装置２２０によれば、面光源２３０は、放射する光の波長が互いに異なる発光部３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂを含む。発光部３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂは、光学部材２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂにそれぞれ対向して配置される。これにより、光学部材２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂからのそれぞれの出射光２４３Ｒ，２４３Ｇ，２４３Ｂの波長および立体角を互いに異ならせることができる。
【００７７】
＜Ｆ．照明装置の構成の変形例２＞
図１１は、変形例２に係る照明装置３２０の断面を示す模式図である。照明装置３２０は、図７に示す照明装置１２０と比較して、ホルダ１４０の代わりにホルダ３４０を備える点で異なる。
【００７８】
ホルダ３４０は、ホルダ１４０と比較して、光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂからなるセット１４１の代わりに、光学部材３４２Ｒ，３４２Ｇ，３４２Ｂからなるセット３４１を含む点で異なる。光学部材３４２Ｒ，３４２Ｇ，３４２Ｂは、光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂと比較して、レンズ４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂの代わりにレンズ４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂを含む点でそれぞれ異なる。
【００７９】
レンズ４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂは、同一の焦点距離を有する凸レンズである。ただし、レンズ４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂは、面光源１３０の光出射面３５からの距離が互いに異なる。図１１に示す例では、レンズ４６Ｒからの出射光３４３Ｒの立体角θＲとレンズ４６Ｇからの出射光３４３Ｇの立体角θＧとレンズ４６Ｂからの出射光３４３Ｂの立体角θＢとがθＲ＜θＧ＜θＢを満たすように、光出射面１３５からレンズ４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂの距離が設定される。これにより、レンズ４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂからのそれぞれの出射光３４３Ｒ，３４３Ｇ，３４３Ｂの立体角を互いに異ならせることができる。
【００８０】
＜Ｇ．照明装置の構成の変形例３＞
図１２は、変形例３に係る照明装置４２０の断面を示す模式図である。照明装置４２０は、図９に示す照明装置２２０と比較して、ホルダ２４０の代わりにホルダ４４０を備える点で異なる。
【００８１】
ホルダ４４０は、ホルダ２４０と比較して、光学部材２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂからなるセット２４１の代わりに、光学部材４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂからなるセット４４１を含む点で異なる。光学部材４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂは、光学部材２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂと比較して、レンズ４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂの代わりにレンズ４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂを含む点でそれぞれ異なる。
【００８２】
変形例２と同様に、レンズ４６Ｒからの出射光４４３Ｒの立体角θＲとレンズ４６Ｇからの出射光４４３Ｇの立体角θＧとレンズ４６Ｂからの出射光４４３Ｂの立体角θＢとがθＲ＜θＧ＜θＢを満たすように、光出射面２３５からレンズ４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂの距離が設定される。これにより、レンズ４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂからのそれぞれの出射光４４３Ｒ，４４３Ｇ，４４３Ｂの立体角を互いに異ならせることができる。
【００８３】
＜Ｈ．照明装置の構成の変形例４＞
図１３は、変形例４に係る照明装置５２０の断面を示す模式図である。照明装置５２０は、図７に示す照明装置１２０と比較して、ホルダ１４０の代わりにホルダ５４０を備える点で異なる。
【００８４】
ホルダ５４０は、ホルダ１４０と比較して、光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂからなるセット１４１の代わりに、光学部材５４２Ｒ，５４２Ｇ，５４２Ｂからなるセット５４１を含む点で異なる。光学部材５４２Ｒ，５４２Ｇ，５４２Ｂは、光学部材１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂと比較して、レンズ４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂの代わりに遮光壁４９で囲まれた透光部４７Ｒ，４７Ｇ，４７Ｂを含む点でそれぞれ異なる。
【００８５】
透光部４７Ｒ，４７Ｇ，４７Ｂは、光出射面１３５に垂直な方向を軸とする筒状の遮光壁４９で囲まれる。透光部４７Ｒ，４７Ｇ，４７Ｂにおける光出射面１３５に平行な面で切ったときの断面積は互いに異なる。図１３に示す例では、透光部４７Ｒの断面積は透光部４７Ｇの断面積より小さく、透光部４７Ｇの断面積は透光部４７Ｂの断面積よりも小さい。これにより、透光部４７Ｒからの出射光５４３Ｒの立体角θＲと透光部４７Ｇからの出射光５４３Ｇの立体角θＧと透光部４７Ｂからの出射光５４３Ｂの立体角θＢとがθＲ＜θＧ＜θＢを満たす。その結果、光学部材５４２Ｒ，５４２Ｇ，５４２Ｂからのそれぞれの出射光５４３Ｒ，５４３Ｇ，５４３Ｂの立体角を互いに異ならせることができる。
【００８６】
なお、照明装置５２０が面光源１３０の代わりに面光源２３０（図９参照）を備える場合には、ホルダ５４０は、フィルタ４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂを含まなくてもよい。この場合、透光部４７Ｒ，４７Ｇ，４７Ｂは、面光源２３０の発光部３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂとそれぞれ対向するように配置される。
【００８７】
＜Ｉ．照明装置の他の変形例＞
上記の説明では、ホルダ１４０，２４０，３４０，４４０，５４０にそれぞれ含まれるセット１４１，２４１，３４１，４４１，５４１の各々は、３つの光学部材を含むものとした。しかしながら、セット１４１，２４１，３４１，４４１，５４１の各々は、２つまたは４つ以上の光学部材を含んでもよい。各セットに含まれるｎ個（ｎは２以上の整数）の光学部材からの出射光の波長および立体角は互いに異なる。これにより、ワークＷの各点に照射される光の立体角を均一化するとともに、小型化が可能な画像検査装置１を実現できる。
【００８８】
＜Ｊ．付記＞
以上のように、本実施の形態および変形例は以下のような開示を含む。
【００８９】
（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）を撮影する撮影部（１０）と、
前記対象物（Ｗ）と前記撮影部（１０）との間に配置された照明部（２０，１２０，２２０，３２０，４２０，５２０）とを備え、
前記照明部（２０，１２０，２２０，３２０，４２０，５２０）は、
面光源（３０，１３０，２３０）と、
前記面光源（３０，１３０，２３０）の光出射面（３５，１３５，２３５）に沿って配列された、第１〜第ｎの光学部材（４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ，１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂ，２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂ，３４２Ｒ，３４２Ｇ，３４２Ｂ，４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂ，５４２Ｒ，５４２Ｇ，５４２Ｂ）からなる複数のセット（４１，１４１，２４１，３４１，４４１，５４１）とを含み、
ｎは２以上の整数であり、
前記第１〜第ｎの光学部材（４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ，１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂ，２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂ，３４２Ｒ，３４２Ｇ，３４２Ｂ，４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂ，５４２Ｒ，５４２Ｇ，５４２Ｂ）は、前記光出射面（３５，１３５，２３５）に対向して配置され、前記光出射面（３５，１３５，２３５）から出射された光を前記対象物（Ｗ）に向けて透過させ、
前記第１〜第ｎの光学部材（４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ，１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂ，２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂ，３４２Ｒ，３４２Ｇ，３４２Ｂ，４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂ，５４２Ｒ，５４２Ｇ，５４２Ｂ）から前記対象物（Ｗ）に向けて出射する光の波長および立体角は互いに異なる、画像検査装置（１）。
【００９０】
（構成２）
前記面光源（１３０）は、白色光を放射し、
前記第１〜第ｎの光学部材（４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ，１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂ，３４２Ｒ，３４２Ｇ，３４２Ｂ，５４２Ｒ，５４２Ｇ，５４２Ｂ）は、透過する光の波長が互いに異なる第１〜第ｎのフィルタ（４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂ）をそれぞれ有する、構成１に記載の画像検査装置（１）。
【００９１】
（構成３）
前記面光源（２３０）は、放射する光の波長が互いに異なる第１〜第ｎの発光部（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ）を含み、
前記第１〜第ｎの発光部（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ）は、前記第１〜第ｎの光学部材（２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂ，４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂ）にそれぞれ対向して配置される、構成１に記載の画像検査装置（１）。
【００９２】
（構成４）
前記第１〜第ｎの光学部材（１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂ，２４２Ｒ，２４２Ｇ，２４２Ｂ）は、焦点距離が互いに異なる第１〜第ｎのレンズ（４５Ｒ，４５Ｇ，４５Ｂ）をそれぞれ有する、構成１〜構成３のいずれか１項に記載の画像検査装置（１）。
【００９３】
（構成５）
前記第１〜第ｎの光学部材（３４２Ｒ，３４２Ｇ，３４２Ｂ，４４２Ｒ，４４２Ｇ，４４２Ｂ）は、焦点距離が同一の第１〜第ｎのレンズ（４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂ）をそれぞれ有し、
前記第１〜第ｎのレンズ（４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂ）は、前記光出射面（１３５，２３５）からの距離が互いに異なる、構成１〜構成３のいずれか１項に記載の画像検査装置（１）。
【００９４】
（構成６）
前記第１〜第ｎの光学部材（５４２Ｒ，５４２Ｇ，５４２Ｂ）は、厚み方向を軸とする筒状の遮光壁４９によって囲まれた第１〜第ｎの透光部（４７Ｒ，４７Ｇ，４７Ｂ）をそれぞれ有し、
前記第１〜第ｎの透光部（４７Ｒ，４７Ｇ，４７Ｂ）における前記光出射面（１３５，２３５）に平行な面で切ったときの断面積は互いに異なる、構成１〜構成３のいずれか１項に記載の画像検査装置（１）。
【００９５】
（構成７）
ｎは３であり、
前記第１〜第３の光学部材（４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ，１４２Ｒ，１４２Ｇ，１４２Ｂ，３４２Ｒ，３４２Ｇ，３４２Ｂ，５４２Ｒ，５４２Ｇ，５４２Ｂ）から出射する光は、それぞれ赤色、緑色、青色である、構成１〜構成６のいずれか１項に記載の画像検査装置（１）。
【００９６】
（構成８）
構成１〜構成７のいずれか１項に記載の前記照明部を含む照明装置（２０，１２０，２２０，３２０，４２０，５２０）。
【００９７】
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】
【００９８】
１  画像検査装置、１０  カメラ、２０，１２０，２２０，３２０，４２０，５２０  照明装置、３０，１３０，２３０  面光源、３１  導光板、３２  ＬＥＤ、３３Ｂ，３３Ｇ，３３Ｒ  反射板、３４Ｂ，３４Ｇ，３４Ｋ，３４Ｒ  発光部、３５，１３５，２３５  光出射面、３６  面、３７，４１，１４１，２４１，３４１，４４１，５４１  セット、４０，１４０，２４０，３４０，４４０，５４０  ホルダ、４１Ｂ，４１Ｇ，４１Ｒ，４２Ｂ，４２Ｇ，４２Ｒ，１４１Ｂ，１４１Ｇ，１４１Ｒ，１４２Ｂ，１４２Ｇ，１４２Ｒ，２４２Ｂ，２４２Ｇ，２４２Ｒ，３４２Ｂ，３４２Ｇ，３４２Ｒ，４４２Ｂ，４４２Ｇ，４４２Ｒ，５４２Ｂ，５４２Ｇ，５４２Ｒ  光学部材、４３Ｂ，４３Ｇ，４３Ｒ，１４３Ｂ，１４３Ｇ，１４３Ｒ，２４３Ｂ，２４３Ｇ，２４３Ｒ，３４３Ｂ，３４３Ｇ，３４３Ｒ，４４３Ｂ，４４３Ｇ，４４３Ｒ，５４３Ｂ，５４３Ｇ，５４３Ｒ  出射光、４４Ｂ，４４Ｇ，４４Ｒ  フィルタ、４５Ｂ，４５Ｇ，４５Ｒ，４６Ｂ，４６Ｇ，４６Ｒ  レンズ、４７Ｂ，４７Ｇ，４７Ｒ  透光部、４９  遮光壁、５１Ｂ，５１Ｇ，５１Ｒ  照射光、１００  制御装置、３００  ステージ、Ｌ  入射光、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２  点、Ｗ  ワーク。
【図１】
2019138682.tif 000003
【図２】
2019138682.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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