(57)【要約】【課題】入射光を散乱する性質を有する対象面において周囲に対して凸状または凹状となる欠陥を容易に精度よく検出する。【解決手段】欠陥検出装置１は、板金加工物である対象物９の対象面９１上にフラッシュ光である光束８１を導く光照射部２、光の照射方向とは反対側に配置されて対象面９１を撮像する撮像部３、および、対象物９を光照射部２および撮像部３に対して相対的かつ連続的に移動する移動機構４を備え、対象物９が連続的に移動する間に光の照射および撮像が繰り返される。光照射部２の光軸Ｊ１と撮像領域の法線Ｎとのなす角θ１は７０°以上９０°未満とされ、撮像部３の光軸Ｊ２と法線Ｎとのなす角θ２は０°以上４２°以下とされる。さらに、撮像領域の各位置に入射する光の入射方向の範囲の半角が０°以上３°以下とされる。これにより、撮像部３により取得された画像中の影として対象面９１上の欠陥を容易に精度よく検出することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を散乱する性質を有する対象面において周囲に対して凸状または凹状となる欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
点光源から導かれる光束を前記対象面上の撮像領域に照射する光照射部と、
前記光照射部の光軸および前記撮像領域の中心における前記対象面の法線を含む第１平面に垂直であって前記法線を含む第２平面に関して前記光照射部とは反対側の空間から前記撮像領域を撮像する、または、前記第２平面に沿って前記撮像領域を撮像する撮像部と、
を備え、
前記光照射部の前記光軸と前記撮像領域の前記中心における前記法線とのなす角が７０°以上９０°未満であり、
前記撮像領域の各位置に入射する光の入射方向の範囲の半角が０°以上３°以下であり、
前記撮像部の光軸と前記撮像領域の前記中心における前記法線とのなす角が０°以上４２°以下であることを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の欠陥検出装置であって、
前記光照射部の前記光軸と前記撮像領域の前記中心における前記法線とのなす角が７５°以上８５°以下であることを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の欠陥検出装置であって、
前記撮像領域の各位置に入射する光の入射方向の範囲の半角が０°以上１°以下であることを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、
前記撮像部の前記光軸と前記撮像領域の前記中心における前記法線とのなす角が０°以上２０°以下であることを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、
前記光照射部と同様のもう１つの光照射部をさらに備え、
前記撮像領域における前記光照射部による光の照射範囲と前記もう１つの光照射部による光の照射範囲とが接することを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、
前記対象面を有する対象物を前記光照射部および前記撮像部に対して相対的に移動する移動機構をさらに備え、
前記対象物が前記光照射部および前記撮像部に対して相対的かつ連続的に移動する間にフラッシュ光である前記光束が前記撮像領域に繰り返し照射されるとともに照射に同期して前記撮像部により撮像が繰り返されることを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、
前記点光源が発光ダイオードであることを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、
前記対象物が板金加工物であることを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項９】
入射光を散乱する性質を有する対象面において周囲に対して凸状または凹状となる欠陥を検出する欠陥検出方法であって、
ａ）光照射部により、点光源から導かれる光束を前記対象面上の撮像領域に照射する工程と、
ｂ）撮像部により、前記光照射部の光軸および前記撮像領域の中心における前記対象面の法線を含む第１平面に垂直であって前記法線を含む第２平面に関して前記光照射部とは反対側の空間から前記撮像領域を撮像する、または、前記第２平面に沿って前記撮像領域を撮像する工程と、
を備え、
前記光照射部の前記光軸と前記撮像領域の前記中心における前記法線とのなす角が７０°以上９０°未満であり、
前記撮像領域の各位置に入射する光の入射方向の範囲の半角が０°以上３°以下であり、
前記撮像部の光軸と前記撮像領域の前記中心における前記法線とのなす角が０°以上４２°以下であることを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の欠陥検出方法であって、
ｃ）前記対象面を有する対象物を前記光照射部および前記撮像部に対して相対的かつ連続的に移動する工程をさらに備え、
前記ｃ）工程の間に、フラッシュ光である前記光束を前記撮像領域に照射する前記ａ）工程が繰り返されるとともに前記ａ）工程に同期して前記撮像領域を撮像する前記ｂ）工程が繰り返されることを特徴とする欠陥検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象面上の凸状または凹状の欠陥を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電製品や自動車等に用いられる金属の様々な板状部品は、多くの場合、プレス加工により表面が滑らかな平面または曲面とされる。これらの部品をプレスする際に微小な異物が挟まってしまうと、部品の表面に微小な傷や凹凸が生じてしまう。部品の表面が最終的に鏡面に塗装または研磨される場合、凹部や凸部は非常に微細あるいは高さが低いものであっても人の目に認識される欠陥となってしまう。そこで、このような欠陥の検出に関連する様々な技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、高輝度発光ダイオードである光源からの光を集光レンズにより平行光に変換して被検査試料の表面に導き、試料表面における微小な凹凸や傷を陰影として検出して作業効率を向上する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では研磨面であるワーク表面の凸状欠陥を凹状欠陥から識別する光学式外観検査装置が開示されており、この検査装置では、ワーク表面の垂線方向から平行光を照射することにより、凹凸状の欠陥がグレーから黒色の部分として写ったワーク表面画像が取得され、さらに、ワーク表面に平行な方向から平行光を照射して凸状欠陥部分のみが白く光ったワーク表面画像が取得される。
【０００５】
特許文献３では、ある程度表面粗さの粗い被検査対象物の表面に９０°に近い入射角にて平行光を照射し、対象物の表面で強制的に鏡面反射された反射光を半透明のスクリーン上へと導くことにより、表面上の凹凸性疵の存在を検出する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−５８０３２号公報
【特許文献２】特開平１１−１３２９５６号公報
【特許文献３】特開２０００−２９８１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
対象物の表面が鏡面でない場合、特許文献１のように平行光を利用して欠陥に影を生じさせて欠陥を確認する手法が好ましい。ところが、目視では対象物を光源に対して自在に回転したり、見る方向を様々に変化させて容易に欠陥を検出することができるが、検査の自動化は実際には容易ではない。特に、塗装等の後工程の後に目立つ微小あるいは高さの低い欠陥をプレス加工直後に精度よく検出することは実現されていない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、周囲に対して凸状または凹状となる対象面上の欠陥を撮像部を介して容易に精度よく検出することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、入射光を散乱する性質を有する対象面において周囲に対して凸状または凹状となる欠陥を検出する欠陥検出装置であって、点光源から導かれる光束を前記対象面上の撮像領域に照射する光照射部と、前記光照射部の光軸および前記撮像領域の中心における前記対象面の法線を含む第１平面に垂直であって前記法線を含む第２平面に関して前記光照射部とは反対側の空間から前記撮像領域を撮像する、または、前記第２平面に沿って前記撮像領域を撮像する撮像部とを備え、前記光照射部の前記光軸と前記撮像領域の前記中心における前記法線とのなす角が７０°以上９０°未満であり、前記撮像領域の各位置に入射する光の入射方向の範囲の半角が０°以上３°以下であり、前記撮像部の光軸と前記撮像領域の前記中心における前記法線とのなす角が０°以上４２°以下である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の欠陥検出装置であって、前記光照射部の前記光軸と前記撮像領域の前記中心における前記法線とのなす角が７５°以上８５°以下である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の欠陥検出装置であって、前記撮像領域の各位置に入射する光の入射方向の範囲の半角が０°以上１°以下である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、前記撮像部の前記光軸と前記撮像領域の前記中心における前記法線とのなす角が０°以上２０°以下である。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、前記光照射部と同様のもう１つの光照射部をさらに備え、前記撮像領域における前記光照射部による光の照射範囲と前記もう１つの光照射部による光の照射範囲とが接する。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、前記対象面を有する対象物を前記光照射部および前記撮像部に対して相対的に移動する移動機構をさらに備え、前記対象物が前記光照射部および前記撮像部に対して相対的かつ連続的に移動する間にフラッシュ光である前記光束が前記撮像領域に繰り返し照射されるとともに照射に同期して前記撮像部により撮像が繰り返される。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、前記点光源が発光ダイオードである。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、前記対象物が板金加工物である。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、入射光を散乱する性質を有する対象面において周囲に対して凸状または凹状となる欠陥を検出する欠陥検出方法であって、ａ）光照射部により、点光源から導かれる光束を前記対象面上の撮像領域に照射する工程と、ｂ）撮像部により、前記光照射部の光軸および前記撮像領域の中心における前記対象面の法線を含む第１平面に垂直であって前記法線を含む第２平面に関して前記光照射部とは反対側の空間から前記撮像領域を撮像する、または、前記第２平面に沿って前記撮像領域を撮像する工程とを備え、前記光照射部の前記光軸と前記撮像領域の前記中心における前記法線とのなす角が７０°以上９０°未満であり、前記撮像領域の各位置に入射する光の入射方向の範囲の半角が０°以上３°以下であり、前記撮像部の光軸と前記撮像領域の前記中心における前記法線とのなす角が０°以上４２°以下である。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の欠陥検出方法であって、ｃ）前記対象面を有する対象物を前記光照射部および前記撮像部に対して相対的かつ連続的に移動する工程をさらに備え、前記ｃ）工程の間に、フラッシュ光である前記光束を前記撮像領域に照射する前記ａ）工程が繰り返されるとともに前記ａ）工程に同期して前記撮像領域を撮像する前記ｂ）工程が繰り返される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、対象面上の欠陥を容易に精度よく検出することができる。また、請求項２の発明では、対象面が緩やかに凸状となっている場合であっても欠陥を適切に検出することができ、請求項４の発明では、撮像部により取得される画像の歪みやぼけを抑えることができる。
【００１９】
請求項５の発明では、複数の光照射部を設けることにより、対象面上の広い範囲に十分な光量の光を照射することができる。請求項６の発明では、対象面上の広い範囲を速やかに撮像することができる。請求項７の発明では、発光ダイオードを点光源として利用することにより、光照射部の構造を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明の一の実施の形態に係る欠陥検出装置１を示す図である。欠陥検出装置１は、板金加工物の表面に存在する傷や凹凸等の周囲に対して凸状または凹状となる欠陥を検出する装置である。以下の説明では、検査対象となる板金加工物を対象物９と呼び、その表面を対象面９１と呼ぶ。対象面９１は板金加工後の表面であり、入射光を散乱する性質を有する粗面となっている。
【００２１】
欠陥検出装置１は、対象面９１に光束８１を照射する光照射部２、対象面９１を撮像する撮像部３、および、対象面９１（対象物９）を光照射部２および撮像部３に対して相対的に移動する移動機構４を備える。
【００２２】
光照射部２は、点光源である発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）２２およびレンズ２３を備え、ＬＥＤ２２は基板２１上に実装されている。基板２１は電源５１に接続されており、基板２１に電力が供給されることによりＬＥＤ２２が発光し、ＬＥＤ２２からの光がレンズ２３により平行光である光束８１となって光軸Ｊ１に沿って対象面９１上に導かれる。
【００２３】
撮像部３は、ＣＣＤ等の２次元の撮像デバイスおよび光学系を内部に有し、撮像デバイスの各受光素子は、対象面９１上において５００μｍ四方の領域に対応する。撮像部３の光軸Ｊ２は対象面９１上の照射領域のほぼ中央を通り、光照射部２の光軸Ｊ１と光軸Ｊ２とは対象面９１上にて交差する。撮像部３は制御部５２に接続されており、光照射部２からの光の照射と撮像とが同期可能とされる。また、撮像部３は演算部５３にも接続され、撮像により得られた画像が演算部５３に転送される。
【００２４】
移動機構４は、対象物９が載置されるステージ４１、ステージ４１を図１中のＸ方向に移動するＸ方向移動機構４２、および、Ｙ方向に移動するＹ方向移動機構４３を備える。Ｘ方向移動機構４２はモータ４２１にボールネジ（図示省略）が接続され、モータ４２１が回転することにより、Ｙ方向移動機構４３がガイドレール４２２に沿って図１中のＸ方向に移動する。Ｙ方向移動機構４３もＸ方向移動機構４２と同様の構成となっており、モータ４３１が回転するとボールネジ（図示省略）によりステージ４１がガイドレール４３２に沿ってＹ方向に移動する。これにより、対象物９が光照射部２および撮像部３に対して相対的に移動可能とされ、対象面９１の所望の領域に光束８１が照射可能とされる。
【００２５】
図２は、欠陥検出装置１の一部を示す平面図である。図２に示すように、撮像部３の光軸Ｊ２は、撮像部３が撮像を行う対象面９１上の矩形の撮像領域３１の中心３２を通り、光照射部２の光軸Ｊ１も中心３２を通る（ただし、正確に中心３２を通る必要はない。）。ここで、光照射部２の光軸Ｊ１および撮像領域３１の中心３２における対象面９１の法線Ｎ（図１参照、正確には、対象面９１の中心３２に欠陥が存在しないと想定した場合の法線）を含む第１平面６１（すなわち、Ｘ方向およびＺ方向に延びる平面）と、第１平面６１に垂直であって法線Ｎを含む第２平面６２（すなわち、Ｙ方向およびＺ方向に延びる平面）とを想定した場合、撮像部３は第２平面６２に関して（換言すれば、第２平面６２を挟んで）光照射部２とは反対側の空間に配置され、かつ、第１平面６１上に配置される。さらに、図１に示す光照射部２の光軸Ｊ１と法線Ｎとのなす角θ１（すなわち、対象面９１の上側における光軸Ｊ１と法線Ｎとの間の角）は７０°以上９０°未満とされ、撮像部３の光軸Ｊ２と法線Ｎとのなす角θ２（すなわち、対象面９１の上側における光軸Ｊ２と法線Ｎとの間の角）は０°以上４２°未満とされる。なお、角θ２が０°の場合は、撮像部３は第２平面６２に沿って撮像領域３１を撮像することとなる。
【００２６】
図３は撮像領域３１における凸状の欠陥９２上の一点９２１に光８１１が入射する様子を示す図である。もちろん、実際には撮像領域３１の各位置（ただし、欠陥により影となる部分を除く）に同様に光が入射する。光８１１の入射方向の範囲である広がり角の半角φ、換言すれば、点９２１に向かって入射する光８１１が形成する点９２１を頂点とする円錐の中心軸と母線とのなす角が０°以上３°以下とされる。この半角φは点光源の大きさに依存し、例えば、ＬＥＤ２２の発光領域の直径をＤ、レンズ２３の焦点距離（すなわち、図１に示すＬＥＤ２２とレンズ２３との間の距離）をｆとすると、これらの値は数１に示す関係を満たす。
【００２７】
【数１】
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【００２８】
したがって、半角φを０°以上（事実上０°を超える。）３°以下とするためには、発光領域の直径Ｄは数２を満たす必要がある。
【００２９】
【数２】
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【００３０】
図４は、凸状の欠陥９２が照明されることにより生じる影９２２を例示する図である。既述のように、欠陥９２を含む撮像領域３１の各位置に入射する光は、入射方向が非常に限定されるため、光束８１の入射方向に沿って明瞭な影９２２が形成される。
【００３１】
図５は、欠陥９２に平行光である光束８１が照射される様子を示す断面図であり、対象面９１に垂直、かつ、光束８１に平行な断面を示す。また、欠陥９２の影の長さに符号Ｌ、撮像領域３１（または、水平方向）と光束８１とのなす角に符号ψ、欠陥９２の高さに符号Ｈを付している。
【００３２】
欠陥９２の検出は、撮像部３が取得する画像中に周囲に対して暗い画素が存在するか否かにより行われ、撮像部３の１つの受光素子に対応する撮像領域３１中の領域に存在する影の割合により欠陥検出の限界が決まる。ここで、影の長さＬは、欠陥９２の高さＨおよび撮像領域３１と光束８１とのなす角ψに対して数３の関係を有することから、検出可能な欠陥の高さＨは、角ψと撮像部３の空間分解能とに依存することとなる。
【００３３】
【数３】
2008139126.tif 000005
【００３４】
例えば、図５における欠陥９２の高さＨを検出する際に、１画素当たり１０％光量が減少すると欠陥が存在すると判定される場合、空間分解能（１画素に対応する対象面９１上の長さ）が５００μｍの撮像デバイスでは、通常、影の長さＬが５０μｍ以上であると欠陥として検出されることとなる。さらに、角ψが１０°の場合は、検出可能な欠陥の高さＨは８．８μｍ（＝５０μｍ×ｔａｎ１０°）以上となり、２０°の場合は１８．２μｍ以上となる。すなわち、角ψが２０°以下であれば、高さが１０〜２０μｍ程度の欠陥であっても検出可能となる。
【００３５】
図６は、凹状の欠陥９３に平行光である光束８１が照射される様子を示す断面図である。欠陥９３を検出する場合、図６に示すように影の長さＬが欠陥９３の幅Ｗ（紙面において左右方向の幅）より小さい場合は上述した凸状の欠陥９２の高さＨに深さＤを当てはめることにより同様に検出可能な欠陥の最小深さＤが定められる。ただし、幅Ｗが検出可能な影の長さの下限よりも小さい場合は本来検出可能な深さの欠陥であっても影の長さがＷとなることから、検出可能な凹状の欠陥が制限されることとなる。なお、以上の説明における影の長さや光束８１の角ψ等は例示にすぎず、撮像部３の倍率により空間分解能は変更可能であることから、検出精度をさらに高めることは容易に可能である。
【００３６】
図７は、欠陥検出装置１の動作の流れを示す図である。欠陥検出装置１では、まず、ステージ４１に対象物９が載置され、移動機構４により対象物９のＸ方向への移動が開始される（ステップＳ１）。次に、対象物９が連続的に移動している間に、光照射部２のＬＥＤ２２が極短時間だけ発光し、ＬＥＤ２２から導かれる光束８１が対象面９１の撮像領域３１に照射される。また、制御部５２の制御により、光の照射に同期して撮像部３が撮像領域３１を撮像する（ステップＳ２）。光照射部２による光の照射では、制御部５２および電源５１によりＬＥＤ２２に定格電流よりも大きな電流が微小時間だけ与えられ、これにより、十分な光量のであって数μ〜１００μ秒のフラッシュ光である光束８１が撮像領域３１に照射される。その結果、例えば、対象物９が１ｍ／秒にて移動する場合、光が照射される間に対象物９がの移動する距離は０．１ｍｍ以下とされ、撮像部３にて取得される画像のぶれが十分に防止され、欠陥の検出精度の低下が防止される。
【００３７】
その後、次の撮像を行うか否かが確認され（ステップＳ３）、次の撮像を行う場合には、ステップＳ２が繰り返される。以上の動作が実行されることにより、対象物９が光照射部２および撮像部３に対して相対的かつ連続的に移動する間に、フラッシュ光である光束８１が撮像領域３１に繰り返し照射されるとともに照射に同期して撮像部３により撮像が繰り返される。その結果、撮像領域３１のＹ方向の幅に等しい幅にてＸ方向に伸びる帯状の領域の画像が複数の画像として取得される。対象物９が一定の距離だけ移動すると、光の照射および撮像が停止され（ステップＳ３）、対象物９の移動も停止される（ステップＳ４）。なお、必要に応じて対象物９が撮像領域３１のＹ方向に幅だけＹ方向に移動して（−Ｘ）方向に移動しつつステップＳ２，Ｓ３が実行されることにより、既に撮像された帯状の領域に隣接する帯状の領域の画像がさらに取得されてもよい。
【００３８】
撮像部３により撮像された画像は演算部５３に入力され、演算部５３により既述のように画像中の暗い領域が欠陥として検出される。対象物９が連続移動する間に複数の画像を取得することにより、対象面９１上の広い範囲を速やかに撮像することができ、広い範囲に対して欠陥を速やかに検出することが実現される。
【００３９】
以上、欠陥検出装置１の構成および動作について説明したが、欠陥検出装置１では光照射部２の光軸Ｊ１と法線Ｎとのなす角θ１（図１参照）が７０°以上９０°未満とされることにより、欠陥により形成される影の長さを十分に長くすることができる。なお、図１に示すように対象面９１が緩やかに凸状となっている対象物９に対しても欠陥を適切に検出するためには、角θ１は７５°以上８５°以下とされることが好ましい。
【００４０】
また、対象面９１に光を照射する光源として、撮像領域３１の各位置に入射する光の入射方向の範囲の半角φ（図３参照）が０°以上３°以下となる点光源を利用することにより、欠陥により形成される影が撮像領域３１全体において明瞭とされ、欠陥をさらに容易に検出することができる。より好ましくは、半角φは０°以上１°以下とされる。さらに、欠陥検出装置１では、ＬＥＤ２２を点光源として利用することにより、光照射部２の構造の簡素化も実現されている。なお、半角φが０°以上（事実上０°を超える。）１°以下とされる場合は、レンズ２３の焦点距離をｆとして点光源の発光領域の直径Ｄは数４の範囲とされる。
【００４１】
【数４】
2008139126.tif 000006
【００４２】
欠陥検出装置１では撮像部３が図２に示す第２平面６２に関して光照射部２とは反対側の空間に配置されて欠陥の撮像を影側から行い、さらに、撮像部３の光軸Ｊ２と法線Ｎとのなす角θ２が０°以上４２°以下とされることにより、画像中に容易に影を映し出すことができるとともに対象面９１上で正反射した光が撮像部３に入射してしまうことが防止される。その結果、欠陥の影をより適切に検出することができる。より好ましくは、角θ２は０°以上２０°以下とされ、これにより、撮像部３により取得される画像の歪みやぼけを抑えることができる。さらに好ましくは、角θ２は０°以上１０°以下とされる。
【００４３】
なお、通常、撮像デバイスの短辺と長辺との長さの比が３対４であるため、撮像部３の光軸Ｊ２と法線Ｎとのなす角θ２を４２°とし、短辺をＹ方向に平行とすることにより、撮像領域３１がほぼ正方形となり、演算部５３での各種処理に都合のよい画像を取得することができる。
【００４４】
以上に説明したように、欠陥検出装置１では光束８１の入射角および撮像部３が撮像領域３１を撮像する角度が最適化されるため、画像中の影として対象面９１上の欠陥を容易に精度よく検出することができる。これにより、微小な、あるいは、高さや深さが小さい欠陥であっても検出が可能となり、自動化された欠陥検出の精度を容易に向上することができる。
【００４５】
図８は光照射部の他の例を示す図である。図８に示す光照射部２ａでは、光源２２ａとしてハロゲンランプ等のある程度の大きさを有するものが利用される。
【００４６】
光照射部２ａは、光源２２ａ、レンズ２４、ピンホール板２５およびレンズ２３を備え、レンズ２４により光源２２ａの像がピンホール板２５の開口２５１上に形成され、開口２５１を通過した光がレンズ２３により平行光である光束８１（図１参照）とされる。また、ピンホール板２５近傍にはシャッタ２６が配置され、短時間の光の出射が可能とされる。光照射部２ａでは、光源２２ａ、レンズ２４およびピンホール板２５が点光源としての役割を果たし、レンズ２３の焦点距離ｆに対して開口２５１の直径Ｄが数２を満たすことにより、既述のように、撮像領域３１の各位置に入射する光の入射方向の範囲の半角が０°以上３°以下とされる。その結果、図１の光照射部２の場合と同様に照明光の入射角および撮像方向の限定と相俟って適切な欠陥検出が実現される。
【００４７】
図９は光照射部のさらに他の例を示す図である。図９に示す光照射部２ｂは、基板２１上に配列されるようにして実装された複数のＬＥＤ２２および複数のレンズ２３を備え、各ＬＥＤ２２に１つのレンズ２３が対応し、複数のレンズ２３からの光束８１は同方向に導かれる。換言すれば、光照射部２ｂは、図１に示す光照射部２と同様の複数の光照射部（以下、「光照射要素」という。）２０を有する構造とされ、各レンズ２３の光軸Ｊ１が図１の光軸Ｊ１に対応する。
【００４８】
複数のＬＥＤ２２および複数のレンズ２３は図１中のＹ方向に等間隔で配置され、各ＬＥＤ２２から導かれる平行光である光束８１が互いに接して撮像領域３１へと照射され、これにより、撮像領域３１において１つの光照射要素２０による光の照射範囲と他の光照射要素２０による光の照射範囲とが接するため、対象面９１上の広い範囲に隙間なく十分な光量の光を照射することができる。なお、図９では図示を省略しているが、実際には複数の照射範囲を隣接させるために、ＬＥＤ２２とレンズ２３との間に矩形の絞りが配置され、レンズ２３も外形が矩形のものが使用される。また、照射範囲同士は実質的に接しているのであれば、僅かに重なり合っていてもよい。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００５０】
上記実施の形態では、撮像部３は第１平面６１上に位置するが（図２参照）、撮像部３は第１平面６１上に限らず、第２平面６２に関して光照射部２とは反対側の空間であって、光軸Ｊ２および法線Ｎとのなす角θ２が０°以上４２°以下（より好ましくは、０°以上２０°以下）とされのであれば、第１平面６１から離れた位置に配置されてもよい。
【００５１】
上記実施の形態では、対象物９が光照射部２および撮像部３に対して相対的かつ連続的に移動する間に光の照射および撮像が繰り返されるが、撮像が行われる毎に対象物９の移動が停止してもよい。また、対象物９が移動するのではなく、光照射部２および撮像部３が対象物９に対して移動してもよい。さらに、光照射部２からの光が検査すべき領域の全体に照射され、この領域全体が一度に撮像可能である場合は、移動機構４は省略されてもよい。
【００５２】
フラッシュ光を発する光源としては他の様々なものが採用されてよく、例えば、図８の光照射部２ａからシャッタ２６を省略してキセノンフラッシュランプが光源２２ａとして利用されてもよい。また、図１、図８および図９では光照射部２，２ａ，２ｂの構造は簡略化して示されており、例えば、レンズ２３，２４は複数のレンズを組み合わせた光学系とされてよい。さらに、凹面鏡等の他の光学素子により光束８１が生成されてもよい。
【００５３】
上記実施の形態では、光照射部２からの光束８１が平行光とされるが、点光源から導かれるのであれば、光束８１は漸次広がる発散光（この場合、凸状の欠陥では影は欠陥から遠ざかるほど広がる。）または収束光（この場合、凸状の欠陥では影は欠陥から遠ざかるほど狭まるる。）であってもよい。すなわち、点光源から散乱することなく光束８１が導かれて撮像領域３１の各位置に入射する方向の範囲が限定的であるならば、様々な手法により点光源から撮像領域３１へと光束８１が導かれてよい。
【００５４】
欠陥検出装置１は、微小な、あるいは、高さや深さの小さい欠陥が生じやすい板金加工物の欠陥検出に適しているが、対象面が入射光を散乱する性質を有するのであれば、研削面、放電加工面、粗面となる塗装面等を有する様々な他の部材の欠陥検出に利用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】欠陥検出装置を示す正面図である。
【図２】欠陥検出装置の一部を示す平面図である。
【図３】撮像領域の一点に入射する光の様子を示す図である。
【図４】凸状の欠陥に光が照射されて影が形成される様子を示す図である。
【図５】凸状の欠陥に光が照射される様子を示す断面図である。
【図６】凹状の欠陥に光が照射される様子を示す断面図である。
【図７】欠陥検出装置の動作の流れを示す図である。
【図８】光照射部の他の例を示す図である。
【図９】光照射部のさらに他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１    欠陥検出装置
２，２ａ    光照射部
３    撮像部
４    移動機構
９    対象物
２０    光照射要素（光照射部）
２２    ＬＥＤ
２２ａ    光源
２５    ピンホール板
３１    撮像領域
３２    （撮像領域の）中心
６１    第１平面
６２    第２平面
８１    光束
９１    対象面
９２，９３    欠陥
８１１    光
Ｊ１，Ｊ２    光軸
Ｎ    法線
Ｓ１〜Ｓ４    ステップ
θ１，θ２    角
φ    半角
【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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【図９】
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