(57)【要約】【課題】輝度むらの補正を最小限に留めることにより、測定時間の短縮を図り得る厚み測定装置、厚み測定システム、及び厚み測定方法を提供する。【解決手段】厚み測定装置１は、照明装置と、撮像装置３と、撮像された画像データから測定面の厚み分布を算出する画像処理部１０とを備える。被測定対象物の測定面を複数の分割領域に分割された該分割領域毎に照明装置４からの光の輝度ムラを補正する補正係数を設定する分割領域補正係数設定部と、少なくとも２つ以上の分割領域を統合して、統合された統合領域の補正係数を設定する統合領域補正係数設定部とを備える。画像処理部１０は分割領域の補正係数及び統合領域の補正係数の少なくとも統合領域の補正係数を用いて測定面の厚み分布を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象物に光を照射する照明手段と、該被測定対象物の測定面における透過光の画像を撮像する撮像手段と、上記測定面における透過光強度と厚みとの対応関係から上記撮像手段にて撮像された画像データから測定面の厚み分布を算出する画像処理手段とを備えた厚み測定装置において、
上記被測定対象物の測定面を複数の分割領域に分割された該分割領域毎に上記照明手段からの光の輝度ムラを補正する補正係数を設定する分割領域補正係数設定手段と、
少なくとも２つ以上の分割領域を統合して、統合された統合領域の補正係数を設定する統合領域補正係数設定手段とを備え、
上記画像処理手段は、分割領域補正係数設定手段にて設定された分割領域の補正係数及び統合領域補正係数設定手段にて設定された統合領域の補正係数のうちの少なくとも統合領域の補正係数を用いて測定面の厚み分布を算出することを特徴とする厚み測定装置。
【請求項２】
前記被測定対象物における測定面は、撮像画像における各分割領域の大きさが等しくなるように、縦ｍ個×横ｎ個(ｍ，ｎは自然数、かつｍ，ｎの一方は２以上)に分割されていることを特徴とする請求項１記載の厚み測定装置。
【請求項３】
前記被測定対象物の測定面における１以上の前記分割領域を、さらに縦ｉ個×横ｊ個(ｉ，ｊは自然数、かつｉ，ｊの一方は２以上)の細分割領域に分割して細分割領域毎の補正係数を設定した後、分割領域ないで統合を行って補正係数を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の厚み測定装置。
【請求項４】
前記被測定対象物は、開口を有する立体構造物からなっていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の厚み測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の厚み測定装置を備えた厚み測定システムであって、
上記厚み測定装置によって求められた被測定対象物の厚み分布に基づいて、被測定対象物の厚みのばらつきが許容範囲内であるか否かを判定する判定手段が設けられていることを特徴とする厚み測定システム。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の厚み測定装置を用いた厚み測定方法であって、
被測定対象物の測定面を複数の分割領域に分割された該分割領域毎に照明手段からの光の輝度ムラを補正する補正係数を設定する分割領域補正係数設定工程と、
少なくとも２つ以上の分割領域を統合して、統合された統合領域の補正係数を設定する統合領域補正係数設定工程と、
分割領域補正係数設定工程にて設定された分割領域の補正係数及び統合領域補正係数設定工程にて設定された統合領域の補正係数のうちの少なくとも統合領域の補正係数を用いて測定面の厚み分布を算出する厚み分布算出工程とを含むことを特徴とする厚み測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定面の透過光強度から厚みを換算する厚み測定装置、厚み測定システム、及び厚み測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製品の厚みを測定し、測定した面の厚み分布を検査しておくことは、製品の歩留まり改善及び製造工程の改善等において重要である。例えば、真空成形法によって樹脂成形品を製造する場合において、原材料となる樹脂シートが均一な厚みであっても、成形時に同一面内でも厚みの分布が生じ、薄肉部はその後の工程(例えば、保管時又は加工時)での破損の原因となる。そこで、予め、測定対象物の厚み分布を測定しておくことによって、このような破損がなくなるだけでなく、製品設計及び成形条件の改善にも有用な情報を得ることができる。
【０００３】
そこで、製品の肉厚を管理すべく、製品の肉厚を測定する方法として、従来、例えば特許文献１又は特許文献２に開示されているものが知られている。
【０００４】
上記特許文献１に開示されている厚み測定方法では、図１６（ａ）に示すように、成形前のシート１０２に、予め格子パターン１０１を形成しておく。シート１０２が例えば真空成形により成形されると、図１６（ｂ）に示すように、そのシート１０２の形状に沿って格子パターン１０１が変形する。すなわち、真空成形時においてシート１０２の一部が隆起して格子パターン１０１が引き延ばされることにより、その部分の格子パターン１０１が変形し、同時にその部分のシート１０２の肉厚が変化する。
【０００５】
この成形前後の格子パターン１０１を撮像し、成形前領域１０３の面積及び成形後領域１０４の面積から面積変化率を求め、体積一定の仮定の下に、成形後のシート１０２の厚みを算出する。
【０００６】
また、上記特許文献２に開示されている肉厚検査装置２００は、図１７に示すように、樹脂成形品２０１の凹部２０１ａに対して光を投射する光源２１１及び電源２１２を備えた照明部２１０と、凹部２０１ａを撮像する撮像部２３０と、撮像部２３０にて撮像した画像データを解析する解析部２４０とを備えている。解析部２４０には、凹部形成材料の厚みを変化させて、照明部２１０から透過された光の透過光強度を測定する等して、厚みと透過光強度との対応関係のデータを予め格納しておく。そして、解析部２４０において、撮像部２３０にて撮像した画像データ上で凹部２０１ａの領域を特定し、格納された凹部厚みと透過光強度との対応関係のデータから透過光強度を厚みに換算し、凹部２０１ａの厚みが許容内にあるか否かを判断することによって、凹部２０１ａの厚み検査を行っている。
【０００７】
上記肉厚検査装置２００では非接触検査方法を採用しており、測定時に樹脂成形品に傷をつける恐れがなく、製品の価値を損ねることがないものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１３９４５７号公報（２０１０年６月２４日公開）
【特許文献２】特開２００５−３３１２９９号公報（２００５年１２月２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記従来の特許文献１又は特許文献２に開示されているように、透過光強度から厚みを換算する方法を採用する厚み測定方法では、測定領域における厚みと透過光強度との対応関係のデータが必要である。
【００１０】
ここで、特許文献１又は特許文献２に開示された厚み測定方法における被測定対象物はシート１０２又は樹脂成形品２０１であり、いずれもシ−ト状となっている。このため、被測定対象物が立体物や大きな凹凸を含んでいる場合には、内部での反射又は散乱等により、測定面内で生じる輝度ムラ等を考慮することができない。
【００１１】
また、シート状の測定対象であっても、広い範囲を正確に測定するためには、輝度ムラを発生させない照明配置が必要となる。すなわち、測定面内で輝度ムラがある場合には、同一厚みの領域でも透過光強度が異なるため、正確な厚み測定が困難である。
【００１２】
この問題を解決するためには、測定領域を細かく分割し、測定表面内のどの分割領域でも、同一厚みに対して同一の輝度値になるように輝度ムラの補正を行う必要がある。
【００１３】
しかしながら、分割領域数を多く設定すると、厚み測定精度は向上するが、処理数が増加し、透過光強度の厚み換算に時間がかかることになってしまう。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、輝度むらの補正を最小限に留めることにより、測定時間の短縮を図り得る厚み測定装置、厚み測定システム、及び厚み測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の厚み測定装置は、上記課題を解決するために、被測定対象物に光を照射する照明手段と、該被測定対象物の測定面における透過光の画像を撮像する撮像手段と、上記測定面における透過光強度と厚みとの対応関係から上記撮像手段にて撮像された画像データから測定面の厚み分布を算出する画像処理手段とを備えた厚み測定装置において、上記被測定対象物の測定面を複数の分割領域に分割された該分割領域毎に上記照明手段からの光の輝度ムラを補正する補正係数を設定する分割領域補正係数設定手段と、少なくとも２つ以上の分割領域を統合して、統合された統合領域の補正係数を設定する統合領域補正係数設定手段とを備え、上記画像処理手段は、分割領域補正係数設定手段にて設定された分割領域の補正係数及び統合領域補正係数設定手段にて設定された統合領域の補正係数のうちの少なくとも統合領域の補正係数を用いて測定面の厚み分布を算出することを特徴としている。
【００１６】
本発明の厚み測定方法は、上記課題を解決するために、前記記載の厚み測定装置を用いた厚み測定方法であって、被測定対象物の測定面を複数の分割領域に分割された該分割領域毎に照明手段からの光の輝度ムラを補正する補正係数を設定する分割領域補正係数設定工程と、少なくとも２つ以上の分割領域を統合して、統合された統合領域の補正係数を設定する統合領域補正係数設定工程と、分割領域補正係数設定工程にて設定された分割領域の補正係数及び統合領域補正係数設定工程にて設定された統合領域の補正係数のうちの少なくとも統合領域の補正係数を用いて測定面の厚み分布を算出する厚み分布算出工程とを含むことを特徴としている。
【００１７】
上記の発明によれば、厚み測定装置は、被測定対象物に光を照射する照明手段と、該被測定対象物の測定面における透過光の画像を撮像する撮像手段と、上記測定面における透過光強度と厚みとの対応関係から上記撮像手段にて撮像された画像データから測定面の厚み分布を算出する画像処理手段とを備えている。
【００１８】
この種の透過光強度から厚みを換算する方法を採用する厚み測定装置では、測定面内で輝度ムラがある場合には、同一厚みの領域でも透過光強度が異なるため、正確な厚み測定が困難である。
【００１９】
このため、本発明では、被測定対象物の測定面を複数の分割領域に分割し、測定面内のどの分割領域でも、同一厚みに対して同一の輝度値になるように輝度ムラの補正を行っている。具体的には、分割領域補正係数設定工程において、分割領域補正係数設定手段は、被測定対象物の測定面を複数の分割領域に分割された該分割領域毎に上記照明手段からの光の輝度ムラを補正する補正係数を設定する。したがって、画像処理手段は、分割領域補正係数設定手段にて設定された分割領域の補正係数を用いて測定面の厚み分布を算出することが可能である。
【００２０】
しかしながら、分割領域数を多く設定すると、厚み測定精度は向上するが、処理数が増加し、透過光強度の厚み換算に時間がかかることになってしまう。
【００２１】
そこで、本発明では、少なくとも２つ以上の分割領域を統合して、統合された統合領域の補正係数を設定する統合領域補正係数設定手段を備えている。そして、画像処理手段は、分割領域補正係数設定手段にて設定された分割領域の補正係数及び統合領域補正係数設定手段にて設定された統合領域の補正係数のうちの少なくとも統合領域の補正係数を用いて測定面の厚み分布を算出する。
【００２２】
これにより、分割領域毎に求めた補正係数から、少なくとも２つ以上の分割領域を統合して、統合領域の補正係数を新規に求め、分割領域の個数よりも少ない補正係数を用いて測定面の厚み分布を算出する。このため必要最低限の補正係数を用いて測定面の厚み分布を算出するので、輝度値の厚み換算に有する時間を短縮することが可能となる。
【００２３】
尚、最初から統合領域の大きさにて補正係数を求めるよりも統合領域よりも小さい分割領域にて補正係数を求めた後、該分割領域を統合して補正係数を設定し直す方が、精度を損なうことなく高速な厚み測定を実現することができる。
【００２４】
したがって、輝度むらの補正を最小限に留めることにより、測定時間の短縮を図り得る厚み測定装置、及び厚み測定方法を提供することができる。
【００２５】
本発明の厚み測定装置では、前記被測定対象物における測定面は、撮像画像における各分割領域の大きさが等しくなるように、縦ｍ個×横ｎ個(ｍ，ｎは自然数、かつｍ，ｎの一方は２以上)に分割されていることが好ましい。
【００２６】
すなわち、測定面内の凹凸又は被測定対象物の形状によって、同一の画像内においても撮像手段と測定面との距離が異なる面が存在することが考えられる。この場合、撮像倍率の異なる領域が存在すると、実際の被測定対象物上で等しい大きさになるように分割を行ったときには画像上で分割領域の大きさに差が生じるという課題がある。
【００２７】
そこで、本発明では、被測定対象物における測定面は、撮像画像における各分割領域の大きさが等しくなるように、縦ｍ個×横ｎ個(ｍ，ｎは自然数、かつｍ，ｎの一方は２以上)に分割されている。
【００２８】
これにより、凹凸等が存在する測定面に対して輝度ムラの補正を行う場合には、補正領域を設定すべく測定面を分割するときに、実際の被測定対象物ではなく、撮像した画像を基準として分割領域の大きさを決定する。この結果、画像上の測定位置と被測定対象物の測定位置の対応関係が正確になり、厚み換算処理を簡易化することができる。
【００２９】
本発明の厚み測定装置では、前記被測定対象物の測定面における１以上の前記分割領域を、さらに縦ｉ個×横ｊ個(ｉ，ｊは自然数、かつｉ，ｊの一方は２以上)の細分割領域に分割して細分割領域毎の補正係数を設定した後、分割領域内で統合を行って補正係数を設定することが好ましい。
【００３０】
すなわち、測定面の凹凸、測定面の形状、又は分割領域内での厚みの急激な変化等によって、正確な補正のためにより細かい分割が望ましい場合がある。その場合には、その領域内で分割領域をさらに細かく分割し、各細分割領域で補正係数を決定した後、細分割領域の統合を行い、元の分割領域と等しい大きさの分割領域を得て補正係数を再設定する。これによって、輝度ムラ補正の精度を向上させることができる。
【００３１】
本発明の厚み測定装置では、前記被測定対象物は、開口を有する立体構造物からなっているとすることができる。
【００３２】
すなわち、開口を有する立体構造物においては、光の照射条件が測定面によって異なる。このため、測定面内での輝度値ムラが大きく、透過光強度の厚み換算を正確に行うためには、同一厚みに対して同一の透過光強度になるように輝度ムラを補正する必要がある。
【００３３】
この点、本発明では、複雑な輝度ムラを有する立体構造物に対しても、正確な厚み測定が可能となる。
【００３４】
本発明の厚み測定システムは、上記課題を解決するために、前記記載の厚み測定装置を備えた厚み測定システムであって、上記厚み測定装置によって求められた被測定対象物の厚み分布に基づいて、被測定対象物の厚みのばらつきが許容範囲内であるか否かを判定する判定手段が設けられていることを特徴としている。
【００３５】
上記の発明によれば、判定手段によって、厚み測定装置によって求められた被測定対象物の厚み分布に基づいて、被測定対象物の厚みのばらつきが許容範囲内であるか否かが判定される。このため、被測定対象物の厚みのばらつきが許容範囲内であるか否かを容易に区別することが可能となる。
【００３６】
したがって、輝度むらの補正を最小限に留めることにより、測定時間の短縮を図り得る厚み測定装置を備えた厚み測定システムを提供することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の厚み測定装置は、以上のように、被測定対象物の測定面を複数の分割領域に分割された該分割領域毎に上記照明手段からの光の輝度ムラを補正する補正係数を設定する分割領域補正係数設定手段と、少なくとも２つ以上の分割領域を統合して、統合された統合領域の補正係数を設定する統合領域補正係数設定手段とを備え、上記画像処理手段は、分割領域補正係数設定手段にて設定された分割領域の補正係数及び統合領域補正係数設定手段にて設定された統合領域の補正係数のうちの少なくとも統合領域の補正係数を用いて測定面の厚み分布を算出するものである。
【００３８】
本発明の厚み測定システムは、以上のように、厚み測定装置によって求められた被測定対象物の厚み分布に基づいて、被測定対象物の厚みのばらつきが許容範囲内であるか否かを判定する判定手段が設けられているものである。
【００３９】
本発明の厚み測定方法は、以上のように、被測定対象物の測定面を複数の分割領域に分割された該分割領域毎に照明手段からの光の輝度ムラを補正する補正係数を設定する分割領域補正係数設定工程と、少なくとも２つ以上の分割領域を統合して、統合された統合領域の補正係数を設定する統合領域補正係数設定工程と、分割領域補正係数設定工程にて設定された分割領域の補正係数及び統合領域補正係数設定工程にて設定された統合領域の補正係数のうちの少なくとも統合領域の補正係数を用いて測定面の厚み分布を算出する厚み分布算出工程とを含む方法である。
【００４０】
それゆえ、輝度むらの補正を最小限に留めることにより、測定時間の短縮を図り得る厚み測定装置、厚み測定システム、及び厚み測定方法を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明における厚み測定装置の実施の一形態を示すものであって、厚み測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は撮像装置を備えた上記厚み測定装置を示す構成図であり、（ｂ）は複数の撮像装置を備えた上記厚み測定装置の構成を示す斜視図である。
【図３】上記厚み測定装置にて用いられる被測定対象物の一例を示す斜視図である。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は上記被測定対象物に対する複数の線光源における各種の配設例を示す斜視図であり、（ｄ）は上記被測定対象物に対する面光源の配設例を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は上記被測定対象物と複数の線光源との間に拡散板を設けた厚み測定装置を示す平面図であり、（ｂ）は上記被測定対象物と複数の線光源との間に拡散板を設けた厚み測定装置を示す正面図であり、（ｃ）は上記被測定対象物と複数の線光源との間に拡散板を設けた厚み測定装置を示す側面図である。
【図６】（ａ）は基準被測定対象物の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は基準被測定対象物の段差のある測定面を撮像したときの撮像画像示す正面図であり、（ｃ）は（ａ）に示す基準被測定対象物の測定面における底面１及び底面２の撮像画像において、分割領域が同じ大きさとなるように分割したときの測定面の撮像画像示す正面図である。
【図７】上記厚み測定装置における予備工程での補正係数を算出する工程の流れを示すフローチャートである。
【図８】上記厚み測定装置における予備工程での統合前の補正係数を算出する工程の流れを示すフローチャートである。
【図９】（ａ）は基準被測定対象物の測定面を分割した分割領域での補正係数を示す説明図であり、（ｂ）は分割領域を統合したときの補正係数を示す説明図である。
【図１０】基準被測定対象物の測定面における各分割領域について補正することなく、厚みと輝度値とを実測したときの関係を示すチャートである。
【図１１】基準被測定対象物の測定面における分割領域の２×２マスを１つの領域として統合したときの補正値に基づいて、厚みと輝度値とを実測したときの関係を示すチャートである。
【図１２】基準被測定対象物の測定面における分割領域の４×４マスを１つの領域として統合したときの補正値に基づいて、厚みと輝度値とを実測したときの関係を示すチャートである。
【図１３】上記厚み測定装置における厚み測定処理の流れを示すメインフローチャートである。
【図１４】上記厚み測定装置における厚み測定処理の流れを示すサブルーチンフローチャートである。
【図１５】上記被測定対象物における厚み分布画像の一例を示す図である。
【図１６】（ａ）は従来の厚み測定方法を示すものであって、被測定対象物である内箱の成形前の格子パターンを示す平面図であり、（ｂ）は内箱の成形後の格子パターンを示す斜視図である。
【図１７】従来の他の厚み測定方法を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の一実施形態について図１〜図１５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００４３】
（厚み測定装置の構成）
本実施の形態における厚み測定装置の構成について、図２（ａ）（ｂ）〜図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に基づいて説明する。図２（ａ）（ｂ）は、厚み測定装置の概略構成の一例を示す図である。図３は、厚み測定装置にて用いられる被測定対象物の一例を示す斜視図である。図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は被測定対象物に対する複数の線光源における各種の配設例を示す斜視図であり、図４（ｄ）は上記被測定対象物に対する面光源の配設例を示す斜視図である。
【００４４】
本実施の形態における厚み測定装置１は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、光を透過する立体構造からなる被測定対象物６の厚み分布を測定するものであり、画像処理手段としての画像処理部１０、撮像手段としての撮像装置３、照明手段としての照明装置４、及び測定台５を備えている。
【００４５】
画像処理部１０は、照明装置４から出射された光が、被測定対象物６の内部から外部へと透過しているときに、撮像装置３によって撮像された被測定対象物６の撮像画像における輝度値に基づいて、被測定対象物６の厚み分布の測定を行うものである。画像処理部１０の具体的構成については後述する。
【００４６】
撮像装置３は、測定台５に載置された被測定対象物６の表面を撮像するものであり、例えばカメラ等で実現されている。カメラとしては、入射光によって、低輝度の部分を高め、高輝度の部分を低くする画像処理を行う例えば所謂デジタルカメラよりも、所謂ＦＡカメラ（Factory Automation カメラ：産業用カメラ）と呼ばれるものが好適である。
【００４７】
上記撮像装置３は、特に、照明装置４により被測定対象物６に照射された光が、被測定対象物６を透過しているときに、被測定対象物６への光の照射方向とは異なる所定の方向から、被測定対象物６を撮像するものである。撮像装置３は、光透過状態の被測定対象物６を撮像した撮像画像に対して、画像形状歪み補正等を行ってもよい。
【００４８】
尚、所定の方向とは、例えば照射方向に対向する方向等の照射方向以外の方向を示すものであり、被測定対象物６における、照明装置４からの光を透過する側の面つまり入射する側の面とは異なる面を撮像可能な方向である。
【００４９】
ここで、照射方向とは異なる所定の方向として、図２（ａ）に示すように、撮像装置３が被測定対象物６の１つの面を撮像するように配置されているとすることができる。また、図２（ｂ）に示すように、被測定対象物６を形成する複数の面のそれぞれに対して複数の撮像装置３が配置されており、各撮像装置３が、該面のそれぞれを撮像する構成とすることも可能である。
【００５０】
ここで、いずれの場合においても、被測定対象物６の各面と撮像装置３とが一対一に対応している必要はない。すなわち、１つの撮像装置３が被測定対象物６の２つ以上の面を撮像可能となるように、少なくとも１つの撮像装置３が測定台５の周囲に配置されていてもよい。換言すれば、撮像装置３が、被測定対象物６の各面の垂線上に配置されている形態に限らず、その垂線上でなくても、その面、又はその面を含む複数の面を撮像可能な位置に配置されていてもよい。結論的には、被測定対象物６の各面と撮像装置３との配置関係がどのような関係であっても、光透過状態にある面を撮像して、その面の撮像画像に対して画像処理を行うことにより、該面の厚み分布を測定することが可能であればよい。
【００５１】
また、撮像装置３が撮像するタイミングは、照明装置４から光が照射された直後つまり点灯直後である。しかし、必ずしもこれに限らず、点灯してから所定の時間経過した後であってもよい。所定の時間経過した後とすることにより、照明装置４の温度が安定してから、撮像を行うことが可能となる。
【００５２】
さらに、撮像装置３は、撮像した被測定対象物６の撮像画像のデータを画像処理部１０に送信する。この送信処理は、無線媒体、有線媒体のいずれで実現されてもよい。また、撮像画像のデータを記録媒体に保存して、画像処理部１０がそのデータを読み出す構成であってもよい。
【００５３】
測定台５は、被測定対象物６の厚み分布の測定時に、被測定対象物６を載置するものである。
【００５４】
被測定対象物６は、厚み測定装置１において厚み分布の測定が実施される物体であり、照明装置４から出射された光を透過するものである。これにより、画像処理部１０は、撮像装置３が撮像した、光透過状態にある被測定対象物６の撮像画像の輝度に基づいて、該厚み分布の測定を行うことができる。ここで、本実施の形態の被測定対象物６は、平面形状の物体ではなく、光を透過する立体構造からなる物体であり、例えば、冷蔵庫の内タブ（一般に、「ライナー」と称される）等である。
【００５５】
被測定対象物６は、図３に示すように、例えば箱型立体構造からなっており、開口としての開口面６Ｂを有すると共に、所定の厚みを有する５個の測定面６Ａを有している。この場合、被測定対象物６は、開口面６Ｂが測定台５の表面と対向するように、例えば、ガラス等の透明板を有する測定台５の上に載置される。そのように載置することにより、照明装置４から出射された光を、開口面６Ｂから被測定対象物６の内部に進入させ、複数の測定面６Ａのそれぞれから透過させることができる。
【００５６】
尚、本実施の形態の被測定対象物６は、例えば箱型立体構造からなっているが、本発明においては、必ずしもこれに限らず、被測定対象物６は光を透過する立体構造又は板状からなっていれば足りる。また、被測定対象物６は、箱型でなく、例えば中実型の立体構造であってもよい。さらに、被測定対象物６は、必ずしも図３に示す直方体に限らず、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、部分的に凹凸があってもよい。
【００５７】
（照明装置の構成）
次に、本実施の形態の照明装置４における構成の一例について説明する。本実施の形態の照明装置４は、被測定対象物６に光を照射するものであり、図２（ａ）（ｂ）に示すように、例えば、測定台５において、所定の方向としての、被測定対象物６が載置される面に対向する面側に配置される。具体的には、例えば、被測定対象物６の底面側に配置される。尚、撮像装置３と照明装置４との相対的な位置関係は、撮像装置３が、上記所定の方向から、光透過状態にある被測定対象物６を撮像可能な位置関係であればよい。例えば、撮像装置３が測定台５に配置され、照明装置４が被測定対象物６の周囲に配置されてもよい。また、照明装置４は、撮像装置３が撮像した撮像画像、又はその透過状態つまり被測定対象物６の分光特性に応じて、出射する光の波長を変更してもよい。この場合、撮像装置３は、厚み分布の測定に適した撮像画像を画像処理部１０に提供することができる。
【００５８】
ここで、本実施の形態では、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、照明装置４は、例えば、被測定対象物６に対して１方向から光を照射する複数の線光源からなっている。上記線光源は、例えば、直管型の直管蛍光灯型ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を使用することが好ましい。ＬＥＤを使用する理由としては、低消費電力、長寿命、照度の安定化、電源ＯＮからＭＡＸ出力までの時間が短い、及び低温安定駆動等が挙げられる。尚、線光源は、必ずしも直管蛍光灯型ＬＥＤに限らず、例えば、一般的な直管型の蛍光灯でもよい。しかし、短寿命、消費電力が大きい、電源ＯＮからＭＡＸ出力までの時間が長い、今後の安定供給、紫外線を多く含む等の問題があり、その結果、画像処理部１０のキャリブレーション又はメンテナンスが頻繁に必要となるという問題がある。この点を、考慮すると、上記の長所を有する直管蛍光灯型ＬＥＤを使用することが好ましい。
【００５９】
上記複数の線光源としての直管蛍光灯型ＬＥＤの配設方法について、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に基づいて説明する。
【００６０】
まず、図４（ａ）に示すように、箱型立体構造の被測定対象物６における一対の対向側面６ａ・６ｂに平行にそれぞれ直管蛍光灯型ＬＥＤ４１ａ・４１ａを２個配設することができる。また、図４（ｂ）に示すように、一対の対向側面６ａ・６ｂに垂直に複数の直管蛍光灯型ＬＥＤ４１ｂ…を配設することが可能である。さらに、図４（ｃ）に示すように、箱型立体構造からなる被測定対象物６における一対の対向側面６ａ・６ｂに平行にそれぞれ直管蛍光灯型ＬＥＤ４１ａ・４１ａを２個配設し、かつ上記各直管蛍光灯型ＬＥＤ４１ａ・４１ａの間に、一対の対向側面６ａ・６ｂに垂直に複数の直管蛍光灯型ＬＥＤ４１ｂ…を配設することも可能である。
【００６１】
すなわち、直管蛍光灯型ＬＥＤは、直線方向に発光面積を有しており、被測定対象物６の長手方向と短手方向とを均一に照明することはできない。そこで、図４（ａ）に示すように、主に被測定対象物６の長手方向を照明する複数の直管蛍光灯型ＬＥＤ４１ａを配置するか、図４（ｂ）に示すように、主に被測定対象物６の短手方向を照明する複数の直管蛍光灯型ＬＥＤ４１ｂ…を梯子状に配置するか、又は図４（ｃ）に示すように、その両方を配置する。これによって、箱型立体構造の被測定対象物６における一対の対向側面６ａ・６ｂと、それ以外の底面、天面等を均一に照明することができる。ただし、照明の均一性を向上させためには、直管蛍光灯型ＬＥＤの本数を増加させれば対応できるが、コスト削減の観点から最小限の本数で設計することも可能である。
【００６２】
この場合、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、複数の直管蛍光灯型ＬＥＤ４１ａ・４１ａ及び直管蛍光灯型ＬＥＤ４１ｂ…と被測定対象物６との間に拡散板７を設けることが可能である。すなわち、複数の直管蛍光灯型ＬＥＤから被測定対象物６に対して直接照射してもよいが、均一照射とするために複数の直管蛍光灯型ＬＥＤと被測定対象物６との間隔を一定以上確保することが必要である。そこで、複数の直管蛍光灯型ＬＥＤと被測定対象物６との間に拡散板７を設けることによって、被測定対象物６と拡散板７とによって囲まれた領域において反射した光がミキシングされてより均一に照射することも可能となる。また、被測定対象物６の外周において直管蛍光灯型ＬＥＤに近い領域への照射が可能となり、間隔を狭くすることができ、照明装置４の小型化を図ることができる。
【００６３】
一方、上述した図４（ｃ）に示す線光源としての複数の直管蛍光灯型ＬＥＤ４１ａ・４１ａ及び直管蛍光灯型ＬＥＤ４１ｂ…を並べる代わりに、図４（ｄ）に示すように、被測定対象物６の１方向から光を照射する面光源４１ｃとすることも可能である。この面光源４１ｃは、例えば、ＬＥＤチップを複数並べたもの又は電球型ＬＥＤを複数並べたものから構成することが可能である。これにより、箱型立体構造からなる被測定対象物６における照明装置４の光強度をさらに均一にすることができる。
【００６４】
（画像処理部の構成）
次に、本実施の形態の画像処理部１０における構成の一例について、図１に基づいて説明する。図１は、画像処理部１０の構成の一例を示すブロック図である。
【００６５】
画像処理部１０は、図１に示すように、被測定対象物６の厚み分布の測定を実現するために、制御部１１、記憶部１２及び表示部１３を備えている。
【００６６】
制御部１１は、例えば制御プログラムを実行することにより、画像処理部１０を構成する部材を制御するものである。制御部１１は、記憶部１２に格納されているプログラムを、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成される図示しない一次記憶部に読み出して実行することにより、例えば、撮像画像の輝度値の算出、厚み分布画像の生成等の各種処理を行う。
【００６７】
記憶部１２は、制御部１１が実行する各部の制御プログラム、ＯＳプログラム、アプリケーションプログラム、及びこれらプログラムを実行するときに読み出す各種データを記録するものである。制御部１１は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置によって構成されるものである。尚、上述した一次記憶部は、ＲＡＭ等の揮発性の記憶装置によって構成されているが、本実施の形態では、記憶部１２が一次記憶部の機能も備えているものとして説明する場合もある。記憶部１２は、例えば撮像装置３から受信した、光透過状態にある被測定対象物６の撮像画像、該撮像画像の輝度値、厚み分布画像等の各種データを格納している。
【００６８】
表示部１３は、表示制御部１６の制御により画像を表示するものであり、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等で実現されている。表示部１３は、特に、上記撮像画像に基づいて生成された厚み分布画像を表示する。尚、本実施の形態では、画像処理部１０が表示部１３を備えているが、外部の表示装置によって表示部１３が実現されていてもよい。
【００６９】
次に、制御部１１の構成について説明する。制御部１１は、画像取得部１４、測定手段である測定部１５、及び表示制御部１６を備えている。
【００７０】
画像取得部１４は、撮像装置３が撮像した、光透過状態にある被測定対象物６の各測定面６Ａの撮像画像を、撮像装置３から取得し、記憶部１２に記憶する。ここで、予め、被測定対象物６の設置位置と形状とを入力しておくことによって、被測定対象物６以外の領域のトリミングを行い、後述する工程でトリミング後の画像を用いることによって、厚み測定領域以外の処理を無くし、処理時間を短縮することができる。
【００７１】
また、画像取得部１４は、撮像画像の取得通知を測定部１５に送信する。
【００７２】
測定部１５は、輝度値測定部１５ａ、輝度値補正部１５ｂ、輝度値厚み換算部１５ｃ、厚み分布変換部１５ｄ及び画像生成部１５ｅから構成されている。
【００７３】
上記測定部１５では、輝度値測定部１５ａが、画像取得部１４にて画像が取り込まれたという信号を受け、記憶部１２から各測定面６Ａの撮像画像を読み出し、各撮像画像における全画素の輝度値測定を行い、撮像画像内の座標と、座標に対応する画素の輝度値のデータとを記憶部１２に記憶する。
【００７４】
輝度値補正部１５ｂは、予め入力されている被測定対象物６の各分割領域における補正係数に基づいて、輝度値測定部１５ａにて測定された画像の輝度値に補正を行う。補正を行うために画像を分割する方法としては、例えば被測定対象物６の大きさを予め入力しておき、分割領域の大きさに対応する画素数を算出して分割領域の範囲を指定する方法が可能である。これにより、撮像画像から測定した輝度値に対する輝度ムラの影響を補正し、厚み換算精度を向上させることが可能となる。
【００７５】
輝度値厚み換算部１５ｃは、輝度値測定部１５ａにて測定し、かつ輝度値補正部１５ｂにて補正を行った各画像の輝度値と、予め入力されている輝度値の厚み換算式（式２）に基づいて、各画素に対応する厚みの換算を行い、撮像画像内における座標と厚みの対応関係を記憶部１２に記憶する。
【００７６】
厚み分布変換部１５ｄと画像生成部１５ｅとは、輝度値厚み換算部１５ｃにて記録された撮像画像における座標と厚みの対応関係に基づいて、厚み分布を示す画像を生成し、記憶部１２に記録する。例えば、撮像装置３にて撮像した画像の画素を、例えば、０ｍｍ以上０．１ｍｍ未満では赤、０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ未満ではオレンジというように、各画素が対応する厚みを表す色の画素で置換することにより、厚み分布図を生成することができる。ここで、例えば被測定対象物６の展開図と、各測定面６Ａに対応する厚み分布図を１つの画像として生成することで、全ての面の厚み検査を一枚の画像で表示可能にしてもよい。
【００７７】
画像生成部１５ｅは、生成した厚み分布画像を記憶部１２に記憶し、生成処理の完了通知を表示制御部１６に送信する。
【００７８】
表示制御部１６は、表示部１３への画像表示の制御を行うものである。表示制御部１６は、特に、上記完了通知を受信したときに、記憶部１２から厚み分布画像を読み出し、例えば液晶モニターのような表示部１３に表示させる。これにより、被測定対象物６の検査者が、その厚みの具合を一目で確認することができ、良品判定等を行うことができる。また、記憶部１２に記録された厚み分布図を解析することによって、被測定対象物６の厚み分布の変化、又は設計、製造工程における改善部分を調べることも可能となる。
【００７９】
（厚み測定方法）
次に、本実施の形態における厚み測定装置１における基準被測定対象物６’を用いた厚み測定方法の一例について、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）〜図１２に基づいて説明する。図６（ａ）は基準被測定対象物６’の構成を示す斜視図であり、図６（ｂ）は、基準被測定対象物６’の段差のある測定面６Ａを撮像したときの撮像画像を示す正面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示す基準被測定対象物６’の測定面６Ａにおける底面１及び底面２の撮像画像において、分割領域が同じ大きさとなるように分割したときの測定面６Ａの撮像画像を示す正面図である。図７は、基準被測定対象物６’における（式２）の定数Ａ，Ｂを求める工程の一例を示すフローチャートである。図８は、厚み測定装置１における予備工程である補正係数を算出する工程の流れを示すフローチャートである。図９（ａ）は基準被測定対象物の測定面を分割した分割領域での補正係数を示す説明図であり、図９（ｂ）は分割領域を統合したときの補正係数を示す説明図である。図１０は、基準被測定対象物の測定面における各分割領域について補正することなく、厚みと輝度値とを実測したときの関係を示すチャートである。図１１は、基準被測定対象物の測定面における分割領域の２×２マスを１つの領域として統合したときの補正値に基づいて、厚みと輝度値とを実測したときの関係を示すチャートである。図１２は、基準被測定対象物の測定面における分割領域の４×４マスを１つの領域として統合したときの補正値に基づいて、厚みと輝度値とを実測したときの関係を示すチャートである。
【００８０】
＜輝度値厚み換算の原理＞
最初に、撮像装置３にて撮像した撮像画像における透過光強度の厚み換算原理について説明する。
【００８１】
ランベルト・ベールの法則より、入射光強度Ｉ０の光が光吸収係数α（ｃｍ−１）、厚みｔ（ｃｍ）の板を透過する場合、透過光強度Ｉは（式１）で表されることが知られている。
【００８２】
【数１】
2013190363.tif 000003
【００８３】
また、式（１）を変形することによって、透過光強度Ｉから厚みｔ（ｃｍ）を換算する（式２）が得られる。尚、Ａ，Ｂは係数である。
【００８４】
【数２】
2013190363.tif 000004
【００８５】
撮像装置３にて撮像した被測定対象物６の撮像画像における輝度値の分布を透過光強度として測定し、予め、格納された輝度値の厚み換算式(式２)を使用して各輝度値の厚み換算を行い、厚み分布の測定を行う。被測定対象物６の各測定面６Ａについて、後述する方法にて（式２）に示される定数Ａ，Ｂを決定することによって測定面の輝度値から厚み換算が可能となる。
【００８６】
＜厚み換算式の算出方法＞
次に、透過光強度Ｉの厚み換算式(式２)を決定する方法の一例について、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）及び図７に基づいて説明する。
【００８７】
まず、厚み換算式(式２)は、被測定対象物６と同一形状の基準となる基準被測定対象物６’を用いて算出し、同種の被測定対象物６に対して適用するものとする。基準となる基準被測定対象物６’の各測定面６Ａにおいて厚みｔ（ｃｍ）と透過光強度Ｉとの対応関係を測定することによって、各測定面６Ａにおける厚み換算式（式２）をそれぞれ決定することが可能となる。
【００８８】
厚みｔ（ｃｍ）と透過光強度Ｉとの対応関係を算出するためには、厚み測定と輝度値測定との測定位置を一致させる必要がある。このため、図６（ａ）に示すように、基準被測定対象物６’の各測定面６Ａに例えば正方形のマス目を書き込み、その中心で厚み測定と輝度値測定とを行うことによって、測定位置を一致させることが可能となる。
【００８９】
ここで、マス目の形状は必ずしも正方形である必要はなく、基準被測定対象物６’の各測定面６Ａを隙間なく分割し易い形状、例えば測定面６Ａが三角形の場合は三角形にて分割してもよい。また、測定面６Ａの形状によって、分割領域内で急激な厚みの変化がある等、より精度の高い測定が必要な領域においては、分割をより細かくしてもよい。細かく分割した領域は、後述する分割領域の統合の際、元の分割領域と同じ大きさになるよう統合を行ってもよい。
【００９０】
また、図６（ａ）に示すように、凹凸が存在する基準被測定対象物６’においては、底面側から撮像する場合、測定面６Ａに段差が生じる。このため、図６（ｂ）に示すように、撮像装置３にて撮像した画像に撮像倍率の異なる領域が存在する。詳細には、撮像装置３から近距離の底面２は大きく写り、撮像装置３から遠距離の底面１は小さく写る。この結果、図６（ａ）に示す基準被測定対象物６’における測定面６Ａでは、底面１及び底面２に形成したマスの大きさが等しくても、撮像画像においては図６（ｂ）に示すように、底面１のマスの大きさが底面２のマスよりも小さくなる。
【００９１】
そこで、このような場合には、図６（ｃ）に示すように、撮像画像において分割領域の大きさが等しくなるようにマス目の大きさを決定することが望ましい。一般的には、測定面６Ａは、撮像画像における各分割領域の大きさが等しくなるように、縦ｍ個×横ｎ個(ｍ，ｎは自然数、かつｍ，ｎの一方は２以上)に分割されている。
【００９２】
すなわち、図６（ａ）に示すように、測定面６Ａの表面上でマス目の大きさを等しくした場合、図６（ｂ）に示すように、倍率の異なる領域(図６（ｂ）の上部と下部)でマス目の大きさが異なる。このため、後述する輝度ムラ補正の際に、撮像画像の分割数を領域毎に変化させる必要があるが、倍率が小さく撮像される領域のマス目の大きさを大きくすることによって、図６（ｃ）に示すように、撮像画像での分割領域の大きさを等しくする。これによって、撮像倍率毎に分割数を変化させることなく補正が行うことができるので、厚み換算処理を簡易化することができる。
【００９３】
次に、透過光強度Ｉの厚み換算式（式２）を決定する方法の一例について、図７のフローチャートに基づいて説明する。
【００９４】
図７に示すように、まず、基準被測定対象物６’の各測定面６Ａに書き込まれたマス目の中心の厚み測定を行い、各測定面６Ａの厚み分布を測定し、各マス目の値を記録する（Ｓ１）。厚み測定は、例えば、超音波厚さ計又は磁気式厚さ計等を用いることによって実現できる。厚みの記録は、例えば分割領域の左下のマス目を基準として、縦軸、横軸にマス目の個数を取り、各マス目の厚みを記録することによって、測定面６Ａの厚み分布として記録することが可能となる。ここで、厚み測定位置と測定位置の厚みとの対応関係が記録できるならば、必ずしも上記の記録方法でなくてもよい。
【００９５】
次に、照明装置４を用いて基準被測定対象物６’の内部を照明した状態で、撮像装置３を用いて測定面６Ａの撮像を行い、撮像画像の透過光強度測定を行う（Ｓ２，Ｓ３）。透過光強度は、画像処理部１０によって撮像画像を解析することによって得た該撮像画像における画素の輝度値を透過光強度Ｉとして扱う。透過光強度Ｉの記録は、厚み測定と同様に、例えば分割領域の左下のマス目を基準として、縦軸及び横軸にマス目の個数を取り、各マス目の厚みを記録することによって測定面６Ａの輝度値分布として記録することが可能となる。ここで、輝度値測定位置と該測定位置の輝度値の対応関係とが記録できるならば、必ずしも上記の記録方法でなくてもよい。
【００９６】
次に、Ｓ１及びＳ３の測定結果から得られたデータを基に、各測定位置における厚みと輝度値との対応関係のプロットを作成し、厚みと輝度値との対応関係を表すグラフを作成する（Ｓ４）。ここで、測定面６Ａの輝度ムラが原因で、同一厚みに対して異なる輝度値を示すプロットが存在するため、例えば最小２乗法を用いてＳ４で作成したグラフが従う（式２）の形の近似曲線を算出し、定数Ａ，Ｂを求める（Ｓ５）。次いで、Ｓ５にて算出した（式２）を、基準被測定対象物６’の対象とする測定面６Ａにおける厚みと輝度値との対応関係式とし、（式２）の定数Ａ，Ｂを、画像処理部１０に予め入力しておく。これによって、測定面６Ａの輝度値から厚み換算を行うことが可能になる。
【００９７】
ここで、Ｓ５において、例えば測定面６Ａの表面に凹凸が存在することによって、凸部壁面から透過光が凸部周辺に照射され、照明装置４から出射される光の透過光以外に起因する光が撮像されると予想される領域については、測定不能点として排除して近似を行うのが望ましい。これは、測定面６Ａの凹凸部に限らず、透過光以外の光が撮像画像の輝度値に影響を与えていると考えられる領域については、厚みと輝度値との対応関係が（式２）に従わないと考えられるためである。
【００９８】
＜輝度ムラの補正方法＞
本実施の形態の厚み測定装置１における基準被測定対象物６’の測定面６Ａの輝度ムラ補正方法について図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００９９】
すなわち、立体構造からなる被測定対象物６及び基準被測定対象物６’の厚み測定を行うに際して、前記図４（ａ）〜（ｄ）に示す「背面１」、底面、対向側面６ａにおける透過光の輝度分布は、バラつきが大きい。例えば、照明装置４である直管蛍光灯型ＬＥＤ４１ａ・４１ａ、直管蛍光灯型ＬＥＤ４１ｂ…、又は面光源４１ｃの近傍等では照明強度が大きいが、遠くの背面１の近傍では照明強度は小さい。そこで、撮像装置３にて撮像された基準被測定対象物６’又は被測定対象物６における撮像画像の輝度に基づいて、輝度ムラが無いと仮定して求めた厚みと輝度値の対応関係に対して、算出した対応関係と一致するように、撮像装置３にて撮像した撮像画像の輝度値に補正を行う必要がある。
【０１００】
本実施の形態では、この補正を行うために、図８に示すように、まず、基準被測定対象物６’を用いて、厚み換算式算出工程における前記図７に示すフローチャートの（Ｓ１）〜（Ｓ３）にて測定した厚みと輝度値の対応関係のプロットを作成し（Ｓ１１）、例えば最小２乗法を用いて（式１）の形の近似曲線を算出する（Ｓ１２）。これにより、Ｓ１２にて算出した（式１）の形の近似曲線を輝度ムラがない場合の厚みと輝度値との対応関係とすることによって、対象とする測定面６Ａにおいて、輝度ムラがないと仮定した場合の厚みに対応する輝度値を算出することが可能となる。
【０１０１】
次いで、前記図７に示すＳ１にて測定した各マス目の実測厚みをｔｍとし、ｔｍと図８においてＳ１２にて算出した厚みと輝度値の対応関数から求められる輝度値をＩＣとすると、輝度ムラが無い場合の厚みに対応する輝度値は（式３）にて求めることができる（Ｓ１３）。
【０１０２】
【数３】
2013190363.tif 000005
【０１０３】
この値より、実測輝度値をＩｍとし、補正係数をＡとしたとき、ＩＣ＝Ａ・Ｉｍとなるように（式４）に示す補正係数Ａを定める（Ｓ１４）。
【０１０４】
【数４】
2013190363.tif 000006
【０１０５】
ここで、厚み換算式算出工程（Ｓ１１）においては、基準被測定対象物６’の測定表面を分割した各マス目に対して補正係数を算出し、後述する画像処理部に予め入力しておき、撮像装置３にて撮像した画像から測定した輝度値に対して補正係数を乗算することによって同一厚みに対して同一輝度値になるよう輝度値が補正され、測定面の厚み換算式に代入することによって正確な厚み測定が可能となる。
【０１０６】
ここで、補正係数は基準被測定対象物６’の各マス目に対して算出され、マス目内の各画素の輝度値に対して同じ補正係数が乗算される。このため、マス目内における輝度ムラを補正することはできないが、基準被測定対象物６’の測定面６Ａを分割する際に、分割数を多くすることによって、１つのマス目の大きさが小さくなり、マス目内の輝度ムラが小さくなり、厚み測定精度を向上させることが可能である。
【０１０７】
＜分割領域統合方法＞
本実施の形態の厚み測定装置１において、要求される厚み測定精度に応じて、分割領域を統合する方法について、図９（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。
【０１０８】
前述したように、図８に示す工程にて算出した補正係数を用いて撮像画像から測定した輝度値に対して補正を行うことによって、輝度ムラの影響を無視して正確な厚み測定が可能となる。
【０１０９】
しかし、測定領域が大きい場合等、マス目の数が膨大な場合は、厚み換算に長時間を要する。その場合、複数のマス目に共通する補正係数を用いて補正することによって、計算時間を短縮でき、厚み換算に必要な時間を短縮することが可能である。
【０１１０】
例えば、補正領域統合方法の一例として、隣り合うマス目の統合し、補正係数の平均値を共通の補正係数として用いる方法をとることが可能である。
【０１１１】
すなわち、図９（ａ）に示すようにマス目が並んでいる場合、２×２個のマス目（例えばＡ１〜Ａ４）を一つの領域として統合し、図９（ｂ）に示すように、４マスの補正係数の平均値を統合したマス目の補正係数（例えばＡ＝（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）／４）として補正を行うことができる。
【０１１２】
ここで、実際に解析した箱形成形品の厚み−輝度値相関を示した図１０〜図１２に基づいて分割領域統合について説明する。
【０１１３】
まず、測定面６Ａの表面を図９（ａ）に示す正方形のマス目状に分割して厚み及び輝度値の測定を行ってプロットを作成した場合、図１０に示すように、近似曲線に対して±０．１ｍｍの範囲で厚み誤差が生じている。
【０１１４】
そこで、図９（ａ）に示す正方形の各マス目において補正を行った場合、補正後の厚み−輝度値プロットと厚み換算式（式２）は略等しくなる（厚み換算誤差：０ｍｍ）。
【０１１５】
しかしながら、本例では約３３０個の補正係数を計算して処理しているので、かなりの時間を要することになる。
【０１１６】
そこで、例えば、２×２マスを一つの補正領域として統合し、４マスの平均値を統合後のマス目の補正係数として用いて厚み換算を行う。その結果、図１１に示すように、厚み換算誤差は±０．０５ｍｍとなり、統合なしの分割領域での厚み換算誤差：０ｍｍに比べて少し悪くなるが、算出すべき補正係数を約８０個まで減少させることができる。
【０１１７】
さらに、分割領域における４×４個のマスを一つの統合領域とし、１６マスの補正係数の平均値を用いて補正した場合には、図１２に示すように、厚み換算誤差は±０．０７ｍｍとなるが、補正係数は２５個で済む。
【０１１８】
このように、必要な測定精度に応じて分割領域を統合し、共通の補正係数を用いて補正することによって、補正係数の数を減らし、広い領域を一括して補正を行うことがきる。その結果、厚み換算処理が簡易化され、処理を高速化することができる。
【０１１９】
尚、上記の説明では、分割領域を統合して統合領域とし、その統合領域にて新たな補正係数を求めた。
【０１２０】
しかし、必ずしもこれに限らず、例えば、被測定対象物６及び基準被測定対象物６’の測定面６Ａにおける１以上の分割領域を、さらに縦ｉ個×横ｊ個(ｉ，ｊは自然数、かつｉ，ｊの一方は２以上)の細分割領域に分割して細分割領域毎の補正係数を設定した後、分割領域ないで統合を行って補正係数を設定することも可能である。
【０１２１】
すなわち、測定面６Ａの凹凸、測定面の形状、又は分割領域内での厚みの急激な変化等によって、正確な補正のためにより細かい分割が望ましい場合がある。その場合には、その領域内で分割領域をさらに細かく分割し、各細分割領域で補正係数を決定した後、細分割領域の統合を行い、元の分割領域と等しい大きさの分割領域を得て補正係数を再設定する。これによって、輝度ムラ補正の精度を向上させることができる。
【０１２２】
＜実際の被測定対象物の厚み分布測定＞
上述した予備工程を行った後における厚み未知の被測定対象物６の厚み測定方法について、図１３及び図１４に基づいて説明する。図１３は、厚み測定装置１における厚み測定処理の流れを示すメインフローチャートである。図１４は、厚み測定装置１における厚み測定処理の流れを示すサブルーチンフローチャートである。
【０１２３】
厚み測定装置１にて被測定対象物６の厚み測定を行うときには、図１３に示すように、まず、光照射工程として、照明装置４によって被測定対象物６に一定方向から光が照射される（Ｓ２１）。このとき、照明装置４における被測定対象物６への照射条件は、前記基準被測定対象物６’への照射条件と同一である。
【０１２４】
次に、撮像工程として、被測定対象物６に光が照射された状態で、撮像装置３によって、上記所定の方向から被測定対象物６が撮像される（Ｓ２２）。そして、測定工程として、撮像装置３によって撮像された被測定対象物６の撮像画像の輝度に基づいて、被測定対象物６の厚み分布が測定される（Ｓ２３）。
【０１２５】
上記Ｓ２３の測定工程での具体的処理について、図１４に示す厚み分布の測定工程におけるサブルーチンフローチャートに基づいて説明する。
【０１２６】
図１４に示すように、まず、前記画像取得部１４によって、前記撮像装置３から撮像画像が取得された後（Ｓ３１）、輝度値測定工程として、輝度値測定部１５ａによって、撮像画像の全画素の輝度値が算出される（Ｓ３２）。
【０１２７】
次いで、被測定対象物厚み測定工程として、厚み分布変換部１５ｂが、Ｓ３２で算出された、予め厚みが測定された分割領域Ｄの測定位置に対応する輝度値と該測定位置の厚みとから、前記予備工程にて作成した分割領域Ｄにおける補正係数を用いて、撮像画像の全画素の輝度値を厚み分布に変換する（Ｓ３３）。すなわち、撮像された被測定対象物６における基準被測定対象物６’の分割領域Ｄと同じ位置での撮像画像の輝度に対して、補正係数算出工程にて算出された補正係数により厚みを補正して、被測定対象物６の分割領域Ｄ毎の厚み分布を求める。次いで、画像生成工程として、画像生成部１５ｅによって、Ｓ３３で変換された厚み分布に基づいて、厚み分布画像が生成され（Ｓ３４）、表示制御部１６によって、該厚み分布画像が表示部１３に表示される（Ｓ３５）。
【０１２８】
具体的には、図１５に示すような厚み分布画像が生成され、表示される。図１５においては、濃い色の部分ほど厚みが薄いことを示すように画像処理がなされており、この被測定対象物６では、対向側面６ｂが薄くなっていることがわかる。
【０１２９】
ここで、本実施の形態では、図１に示すように、厚み測定装置１によって求められた被測定対象物６の厚み分布に基づいて、被測定対象物６の厚みのばらつきが許容範囲内であるか否かを判定する判定手段としての判定部２０を設けて、厚み測定システムを形成することが好ましい。これにより、被測定対象物６の厚みのばらつきが許容範囲内であるか否かを容易に判断することができる。
【０１３０】
このように、本実施の形態の厚み測定装置１は、被測定対象物６に光を照射する照明装置４と、被測定対象物６の測定面６Ａにおける透過光の画像を撮像する撮像装置３と、測定面６Ａにおける透過光強度Ｉと厚みｔ（ｃｍ）との対応関係から撮像装置３にて撮像された画像データから測定面の厚み分布を算出する画像処理部１０とを備えている。そして、被測定対象物６の測定面６Ａを複数の分割領域に分割された該分割領域毎に照明装置４からの光の輝度ムラを補正する補正係数を設定する分割領域補正係数設定部と、少なくとも２つ以上の分割領域を統合して、統合された統合領域の補正係数を設定する統合領域補正係数設定部とを備え、画像処理部１０は、分割領域補正係数設定部にて設定された分割領域の補正係数及び統合領域補正係数設定部にて設定された統合領域の補正係数のうちの少なくとも統合領域の補正係数を用いて測定面の厚み分布を算出する。
【０１３１】
また、本実施の形態の厚み測定方法は、本実施の形態の厚み測定装置１を用いた厚み測定方法であって、被測定対象物６の測定面６Ａを複数の分割領域に分割された該分割領域毎に照明装置４からの光の輝度ムラを補正する補正係数を設定する分割領域補正係数設定工程と、少なくとも２つ以上の分割領域を統合して、統合された統合領域の補正係数を設定する統合領域補正係数設定工程と、分割領域補正係数設定工程にて設定された分割領域の補正係数及び統合領域補正係数設定工程にて設定された統合領域の補正係数のうちの少なくとも統合領域の補正係数を用いて測定面の厚み分布を算出する厚み分布算出工程とを含む。
【０１３２】
上記の構成によれば、厚み測定装置１は、被測定対象物６に光を照射する照明装置４と、被測定対象物６の測定面６Ａにおける透過光の画像を撮像する撮像装置３と、測定面６Ａにおける透過光強度Ｉと厚みｔ（ｃｍ）との対応関係から撮像装置３にて撮像された画像データから測定面の厚み分布を算出する画像処理部１０とを備えている。
【０１３３】
この種の透過光強度Ｉから厚みｔ（ｃｍ）を換算する方法を採用する厚み測定装置１では、測定面６Ａ内で輝度ムラがある場合には、同一厚みの領域でも透過光強度Ｉが異なるため、正確な厚み測定が困難である。
【０１３４】
このため、本実施の形態では、被測定対象物６の測定面６Ａを複数の分割領域に分割し、測定面６Ａ内のどの分割領域でも、同一厚みに対して同一の輝度値になるように輝度ムラの補正を行っている。具体的には、分割領域補正係数設定工程において、分割領域補正係数設定部は、被測定対象物６の測定面６Ａを複数の分割領域に分割された該分割領域毎に照明装置４からの光の輝度ムラを補正する補正係数を設定する。したがって、画像処理部１０は、分割領域補正係数設定部にて設定された分割領域の補正係数を用いて測定面６Ａの厚み分布を算出することが可能である。
【０１３５】
しかしながら、分割領域数を多く設定すると、厚み測定精度は向上するが、処理数が増加し、透過光強度Ｉの厚み換算に時間がかかることになってしまう。
【０１３６】
そこで、本実施の形態では、少なくとも２つ以上の分割領域を統合して、統合された統合領域の補正係数を設定する統合領域補正係数設定部を備えている。そして、画像処理部１０は、分割領域補正係数設定部にて設定された分割領域の補正係数及び統合領域補正係数設定部にて設定された統合領域の補正係数のうちの少なくとも統合領域の補正係数を用いて測定面の厚み分布を算出する。
【０１３７】
これにより、分割領域毎に求めた補正係数から、少なくとも２つ以上の分割領域を統合して、統合領域の補正係数を新規に求め、分割領域の個数よりも少ない補正係数を用いて測定面６Ａの厚み分布を算出する。このため必要最低限の補正係数を用いて測定面６Ａの厚み分布を算出するので、輝度値の厚み換算に有する時間を短縮することが可能となる。
【０１３８】
尚、最初から統合領域の大きさにて補正係数を求めるよりも統合領域よりも小さい分割領域にて補正係数を求めた後、該分割領域を統合して補正係数を設定し直す方が、精度を損なうことなく高速な厚み測定を実現することができる。
【０１３９】
したがって、輝度むらの補正を最小限に留めることにより、測定時間の短縮を図り得る厚み測定装置１、及び厚み測定方法を提供することができる。すなわち、本実施の形態の厚み測定装置１を用いることによって、輝度ムラを補正するときに、複数の分割領域を統合することによって、測定面６Ａの輝度ムラ補正に必要な時間を短縮でき、かつ、精度よく測定面６Ａの厚み分布を求めることが可能となる。尚、統合する領域を自由に設定できるので、複数の分割領域の統合時には、被測定対象物６の形状等に応じて、適宜、設定することが可能である。
【０１４０】
例えば、輝度ムラの程度が大きい部分については、分割領域毎に求めた補正係数を用いて補正することによって、精度よく厚みを測定することができる。一方、輝度ムラの程度が小さい部分については、分割領域を統合した統合領域での補正係数による補正を行うことによって、測定演算時間を短縮することができる。この場合、輝度ムラの程度が小さい部分であるので、統合領域での補正係数による補正を行っても実用的に必要な厚み精度は保証される。
【０１４１】
また、本実施の形態の厚み測定装置１では、被測定対象物６及び基準被測定対象物６’における測定面６Ａは、撮像画像における各分割領域の大きさが等しくなるように、縦ｍ個×横ｎ個(ｍ，ｎは自然数、かつｍ，ｎの一方は２以上)に分割されている。
【０１４２】
すなわち、測定面６Ａ内の凹凸又は被測定対象物の形状によって、同一の画像内においても撮像装置３と測定面６Ａとの距離が異なる面が存在することが考えられる。この場合、撮像倍率の異なる領域が存在すると、実際の被測定対象物上で等しい大きさになるように分割を行ったときには画像上で分割領域の大きさに差が生じるという課題がある。
【０１４３】
そこで、本実施の形態では、被測定対象物６及び基準被測定対象物６’における測定面６Ａは、撮像画像における各分割領域の大きさが等しくなるように、縦ｍ個×横ｎ個(ｍ，ｎは自然数、かつｍ，ｎの一方は２以上)に分割されている。
【０１４４】
これにより、凹凸等が存在する測定面６Ａに対して輝度ムラの補正を行う場合には、補正領域を設定すべく測定面６Ａを分割するときに、実際の被測定対象物６又は基準被測定対象物６’ではなく、撮像した画像を基準として分割領域の大きさを決定する。この結果、画像上の測定位置と被測定対象物６又は基準被測定対象物６’の測定位置の対応関係が正確になり、厚み換算処理を簡易化することができる。
【０１４５】
また、本実施の形態の厚み測定装置１では、被測定対象物６及び基準被測定対象物６’の測定面６Ａにおける１以上の分割領域を、さらに縦ｉ個×横ｊ個(ｉ，ｊは自然数、かつｉ，ｊの一方は２以上)の細分割領域に分割して細分割領域毎の補正係数を設定した後、分割領域内で統合を行って補正係数を設定することが可能である。これによって、輝度ムラ補正の精度を向上させることができる。
【０１４６】
また、本実施の形態の厚み測定装置１では、被測定対象物６及び基準被測定対象物６’は、開口面６Ｂを有する立体構造物からなっているとすることができる。
【０１４７】
すなわち、開口面６Ｂを有する立体構造物においては、光の照射条件が測定面６Ａによって異なる。このため、測定面６Ａ内での輝度値ムラが大きく、透過光強度Ｉの厚み換算を正確に行うためには、同一厚みに対して同一の透過光強度Ｉになるように輝度ムラを補正する必要がある。
【０１４８】
この点、本実施の形態では、複雑な輝度ムラを有する立体構造物に対しても、正確な厚み測定が可能となる。
【０１４９】
また、本実施の形態の厚み測定装置１では、被測定対象物６及び基準被測定対象物６’は板材であるとすることが可能である。すなわち、板材においては、板材に対して照明が十分な照明範囲を持たない場合、測定面６Ａ内での輝度値ムラが生じる。このため、透過光強度Ｉの厚み換算を正確に行うためには、同一厚みに対して同一の透過光強度Ｉになるよう、輝度ムラを補正する必要がある。
【０１５０】
この点、本実施の形態では、輝度ムラを有する板材に対しても、正確な厚み測定が可能となる。
【０１５１】
また、本実施の形態の厚み測定システムは、本実施の形態の厚み測定装置１を備えた厚み測定システムであって、厚み測定装置１によって求められた被測定対象物６の厚み分布に基づいて、被測定対象物６の厚みのばらつきが許容範囲内であるか否かを判定する判断部５が設けられている。
【０１５２】
上記の構成によれば、判断部５によって、厚み測定装置１によって求められた被測定対象物６の厚み分布に基づいて、被測定対象物６の厚みのばらつきが許容範囲内であるか否かが判定される。このため、被測定対象物６の厚みのばらつきが許容範囲内であるか否かを容易に区別することが可能となる。
【０１５３】
したがって、輝度むらの補正を最小限に留めることにより、測定時間の短縮を図り得る厚み測定装置１備えた厚み測定システムを提供することができる。
【０１５４】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、本実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本発明は、立体構造を有する物体の厚み分布を、短時間に、かつ容易に測定できるので、その厚み分布よって物体の検査を行う検査システム等に好適である。
【符号の説明】
【０１５６】
１        厚み測定装置
３        撮像装置（撮像手段）
４        照明装置（照明手段）
６        被測定対象物
６Ａ      測定面
６Ｂ      開口面（開口）
６’      基準被測定対象物
１０        画像処理部（画像処理手段）
１２        記憶部
１３        表示部
１４        画像取得部
１５        測定部
１５ａ      輝度値測定部
１５ｂ      輝度値補正部
１５ｃ      輝度値の厚み換算部
１５ｄ      厚み分布変換部
１５ｅ      画像生成部
２０        判定部（判定手段）
Ｉ        透過光強度
ｔ        厚み
【図１】
2013190363.tif 000007
【図２】
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【図３】
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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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【図１４】
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【図１６】
2013190363.tif 000020
【図１７】
2013190363.tif 000021
【図４】
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【図１５】
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