(57)【要約】【課題】ワークの側面のキズや汚れ等を検査することができる小型化された外観検査装置を提供する。【解決手段】カメラで撮像された画像を処理することにより、ワークの外観を検査する外観検査装置であって、レンズを有するカメラと、回転中心軸１０２がカメラの光軸１０１と一致するように配置された円筒状のミラー１４とを備え、ミラー１４は、レンズの主点を交点とし、カメラの光軸１０１と所定の角度で交わる軸を中心軸（直線１０４）とする第１の二葉双曲面において、カメラの光軸１０１と第１の二葉双曲面の中心軸とを含む平面における第１の二葉双曲面の一方の双曲面の断面形状の一部を回転中心軸１０２周りに回転させることにより得られる形状の凸部を反射面とし、第１の二葉双曲面の他方の双曲面の焦点は、レンズの主点と同一位置にある。【選択図】図３
2009058452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラで撮像された画像を処理することにより、ワークの外観を検査する外観検査装置であって、
レンズを有するカメラと、
回転中心軸が前記カメラの光軸と一致するように配置された円筒状の第１ミラーとを備え、
前記第１ミラーは、前記レンズの主点を交点とし、前記カメラの光軸と所定の角度で交わる軸を中心軸とする第１の二葉双曲面において、前記カメラの光軸と前記第１の二葉双曲面の中心軸とを含む平面における前記第１の二葉双曲面の一方の双曲面の断面形状の一部を前記回転中心軸周りに回転させることにより得られる形状の凸部を反射面とし、
前記第１の二葉双曲面の他方の双曲面の焦点は、前記レンズの主点と同一位置にある
ことを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
さらに、前記第１ミラーと前記ワークとの間に、回転中心軸が前記カメラの光軸と一致するように配置された円筒状の第２ミラーを備え、
前記第２ミラーは、（数１）で示される楕円のうち、Ｘが負となる領域の一部を前記回転中心軸周りに回転されることにより得られる形状の凹部を反射面とし、
前記回転中心軸は、ｘ軸であり、
前記楕円の焦点（−ｆ，０）および（ｆ，０）（ｆ＞０）のうち、前記楕円の焦点（ｆ，０）は、前記レンズの主点と同一位置にある
ことを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
【数１】
2009058452.tif 000004
【請求項３】
さらに、前記第１ミラーと前記カメラとの間に、回転中心軸が前記カメラの光軸と一致するように配置された円筒状の第３ミラーを備え、
前記第３ミラーは、前記レンズの主点を交点とし、前記カメラの光軸と所定の角度で交わる軸を中心軸とする第２の二葉双曲面において、前記カメラの光軸と前記第２の二葉双曲面の中心軸とを含む平面における前記第２の二葉双曲面の一方の双曲面の断面形状の一部を前記回転中心軸周りに回転させることにより得られる形状の凸部を反射面とし、
前記第２の二葉双曲面の他方の双曲面の焦点は、前記レンズの主点と同一位置であり、
前記第１の二葉双曲面の一方の双曲面の焦点と、前記第２の二葉双曲面の一方の双曲面の焦点とは異なる位置である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の外観検査装置。
【請求項４】
カメラで撮像された画像を処理することにより、ワークの外観を検査する外観検査装置で用いられるミラーであって、
回転中心軸がカメラの光軸と一致するように配置された円筒状であり、前記カメラのレンズの主点を交点とし、前記カメラの光軸と所定の角度で交わる軸を中心軸とする第１の二葉双曲面において、前記カメラの光軸と前記第１の二葉双曲面の中心軸とを含む平面における前記第１の二葉双曲面の一方の双曲面の断面形状の一部を前記回転中心軸周りに回転させることにより得られる形状の凸部を反射面とし、前記第１の二葉双曲面の他方の双曲面の焦点は、前記レンズの主点と同一位置にある第１のミラーを含む、
ことを特徴とするミラー。
【請求項５】
さらに、前記第１ミラーと前記ワークとの間に、回転中心軸が前記カメラの光軸と一致するように配置された円筒状の第２ミラーを備え、
前記第２ミラーは、（数２）で示される楕円のうち、Ｘが負となる領域の一部を前記回転中心軸周りに回転されることにより得られる形状の凹部を反射面とし、
前記回転中心軸は、ｘ軸であり、
前記楕円の焦点（−ｆ，０）および（ｆ，０）（ｆ＞０）のうち、前記楕円の焦点（ｆ，０）は、前記レンズの主点と同一位置にある
ことを特徴とする請求項４に記載のミラー。
【数２】
2009058452.tif 000005
【請求項６】
さらに、前記第１ミラーと前記カメラとの間に、回転中心軸が前記カメラの光軸と一致するように配置された円筒状の第３ミラーを備え、
前記第３ミラーは、前記レンズの主点を交点とし、前記カメラの光軸と所定の角度で交わる軸を中心軸とする第２の二葉双曲面において、前記カメラの光軸と前記第２の二葉双曲面の中心軸とを含む平面における前記第２の二葉双曲面の一方の双曲面の断面形状の一部を前記回転中心軸周りに回転させることにより得られる形状の凸部を反射面とし、
前記第２の二葉双曲面の他方の双曲面の焦点は、前記レンズの主点と同一位置であり、
前記第１の二葉双曲面の一方の双曲面の焦点と、前記第２の二葉双曲面の一方の双曲面の焦点とは異なる位置である
ことを特徴とする請求項４または５に記載のミラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外観検査装置に関し、特に、ワークの側面のキズや汚れ等を検査する外観検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の外観検査装置として、ワークの側面を一度に撮像することができる検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１に開示されている検査装置は、カメラとワークとの間に円筒形でかつその反射面が凹型のミラーを設けている。ワークの側面からの光は、凹型ミラーで反射され、カメラの撮像面に入射する。この検査装置は、凹型ミラーを用いているため、ワークを拡大して撮像をすることができるという効果がある。
【特許文献１】特開２００２−２５７５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、凹型ミラーを用いた場合には、高さが高いワークを撮像しようとした場合には、凹型ミラーの高さを高くしなければならず、検査装置が大型化してしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、ワークの側面のキズや汚れ等を検査することができる小型化された外観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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る外観検査装置は、カメラで撮像された画像を処理することにより、ワークの外観を検査する外観検査装置であって、レンズを有するカメラと、回転中心軸が前記カメラの光軸と一致するように配置された円筒状の第１ミラーとを備え、前記第１ミラーは、前記レンズの主点を交点とし、前記カメラの光軸と所定の角度で交わる軸を中心軸とする第１の二葉双曲面において、前記カメラの光軸と前記第１の二葉双曲面の中心軸とを含む平面における前記第１の二葉双曲面の一方の双曲面の断面形状の一部を前記回転中心軸周りに回転させることにより得られる形状の凸部を反射面とし、前記第１の二葉双曲面の他方の双曲面の焦点は、前記レンズの主点と同一位置にあることを特徴とする。
【０００６】
この構成によると、第１ミラーを用いることにより、ワークの側面の画像を同時に撮影することができる。第１ミラーの反射面は凸形状をしている。このため、ワークの側面は縮小されてカメラに撮像される。よって、大きいワークを撮像する場合であっても、ミラーの高さを低くすることができ、ミラーを小型化することができ、ひいては外観検査装置を小型化することができる。
【０００７】
また、二葉双曲面を利用してミラーを構成している。このため、カメラによって撮像された画像を、人間が見やすい画像に変換することができる。
【０００８】
好ましくは、上述の外観検査装置は、さらに、前記第１ミラーと前記ワークとの間に、回転中心軸が前記カメラの光軸と一致するように配置された円筒状の第２ミラーを備え、前記第２ミラーは、式（１）で示される楕円のうち、Ｘが負となる領域の一部を前記回転中心軸周りに回転されることにより得られる形状の凹部を反射面とし、前記回転中心軸は、ｘ軸であり、前記楕円の焦点（−ｆ，０）および（ｆ，０）（ｆ＞０）のうち、前記楕円の焦点（ｆ，０）は、前記レンズの主点と同一位置にあることを特徴とする。
【０００９】
【数１】
2009058452.tif 000003
【００１０】
小さいワークを拡大して撮像するために、凹形状の第２ミラーを利用している。第２ミラーは、小さいワーク専用である。このため、第２ミラーの高さを高くすることなく、ワークを拡大することができる。よって、第２ミラーの高さを低くすることができ、ひいては外観検査装置を小型化することができる。
【００１１】
また、楕円の一部を回転させることにより第２ミラーを構成している。このため、幾何学的変換によりワークの側面の画像を一方の焦点から見た画像に変換することが可能である。
【００１２】
さらに好ましくは、上述の外観検査装置は、さらに、前記第１ミラーと前記カメラとの間に、回転中心軸が前記カメラの光軸と一致するように配置された円筒状の第３ミラーを備え、前記第３ミラーは、前記レンズの主点を交点とし、前記カメラの光軸と所定の角度で交わる軸を中心軸とする第２の二葉双曲面において、前記カメラの光軸と前記第２の二葉双曲面の中心軸とを含む平面における前記第２の二葉双曲面の一方の双曲面の断面形状の一部を前記回転中心軸周りに回転させることにより得られる形状の凸部を反射面とし、前記第２の二葉双曲面の他方の双曲面の焦点は、前記レンズの主点と同一位置であり、前記第１の二葉双曲面の一方の双曲面の焦点と、前記第２の二葉双曲面の一方の双曲面の焦点とは異なる位置であることを特徴とする。
【００１３】
第１ミラーおよび第３ミラーは焦点位置が異なる。このため、第１ミラーおよび第３ミラーに反射されたワークの欠陥位置から三角測量の原理を用いて、三次元空間中におけるワークの位置を計測することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、ワークの側面のキズや汚れ等を検査することができる小型化された外観検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係る外観検査装置について説明を行なう。
【００１６】
図１は、外観検査装置の構成を示す外観図である。
【００１７】
外観検査装置１００は、カメラ２０と、ミラー１０と、検査装置３０と、基台４０と、支持体５０とを備える。
【００１８】
カメラ２０は、レンズ２１および撮像面２２を含むカメラであり、通常のＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等である。
【００１９】
ミラー１０は、円筒状であり、円筒状の内部に反射面を有するミラーであり、３層のミラー１２、１４および１６が一体形成されることにより構成されている。各層のミラーの形状については後述する。
【００２０】
基台４０は、検査の対象となる円筒状のワーク４２を載置するための台である。
【００２１】
支持体５０は、ミラー１０の回転中心軸とカメラ２０の光軸とが一致し、かつミラー１０がワーク４２とカメラ２０との間に位置するように、ミラー１０およびカメラ２０を固定するための治具である。
【００２２】
なお、ワーク４２は、その中心軸がミラー１０の回転中心軸と一致する位置に配置される。
【００２３】
検査装置３０は、カメラ２０に接続されており、カメラ２０で撮像された画像を処理することにより、ワーク４２の側面のキズや汚れ等の欠陥箇所を検査する装置であり、例えば、コンピュータ上でプログラムを実行することにより構成される。
【００２４】
図２は、図１に示したミラー１０のＡ−Ａ断面図である。
【００２５】
図２に示す断面図は、ミラー１０の回転中心軸を含む面の断面図である。
【００２６】
ミラー１２、１４および１６のそれぞれの内側の面１２ａ、１４ａおよび１６ａが反射面であり、ワーク４２の側面からの光を反射し、レンズ２１を介してカメラ２０の撮像面２２に導く。
【００２７】
面１２ａは、凹形状をしており、面１４ａおよび１４ｂは、凸形状をしている。
【００２８】
通常は、第２層のミラー１４で反射されたワーク４２の側面の画像から欠陥箇所を検出するが、第２層のミラー１４の反射面は凸形状である。このため、ワーク４２の側面が縮小されてカメラ２０に取り込まれる。よって、サイズが小さいワーク４２は、さらに小さく映ってしまうため、キズ等の見落としにつながりかねない。このため、小さいワーク４２について外観検査を行なうために、第１層のミラー１２が設けられている。第１層のミラー１２は凹形状である。このため、ワーク４２の側面が拡大されてカメラ２０に取り込まれ、良好に外観検査を行なうことができる。
【００２９】
また、第３層のミラー１６は、第２層のミラー１４と併せて用いられる。２つのミラー１６およびミラー１４で反射された画像を用いることにより、三角測量の原理を用いて、ワーク４２の位置を算出することができる。
【００３０】
図３は、第２層のミラー１４の形状を説明するための図である。
【００３１】
ミラー１４は、ワーク４２と撮像面２２との間に配置される。カメラ２０の光軸１０１と、ミラー１４の回転中心軸１０２と、ワーク４２の中心軸１０３とは同一の軸である。ここで、ミラー１４の回転中心軸１０２と角度αで交わる直線１０４を想定する。なお、当該直線とミラー１４の回転中心軸１０２との交点はレンズ２１の主点とする。当該直線１０４を回転中心軸（ｚ軸）とする二葉双曲面を考える。
【００３２】
図４は、二葉双曲面を説明するための図である。
【００３３】
図４に示すように、座標原点をＯとするＸＹＺ座標軸系において、双曲面１および２のそれぞれの焦点をＯＭ１およびＯＣ１とする。また、座標原点から各焦点ＯＭ１、ＯＣ１までの距離をＣ１とする。
【００３４】
二葉双曲面は、式（１）により示される。
【００３５】
（Ｘ2＋Ｙ2）／ａ2−Ｚ2／ｂ2＝−１      …（２）
【００３６】
ただし、ａ、ｂは、二葉双曲面の形状を定義する係数である。
【００３７】
二葉双曲面はＸ2／ａ2−Ｚ2／ｂ2＝−１で表される双曲線をＺ軸周りに回転させることにより得られる（この双曲線をＸ軸の回りに回転させると一葉双曲面になる）。従って、その形状には以下に示す特徴がある。
【００３８】
即ち、Ｚ軸に平行な平面による２通りの双曲面の切り口は双曲線となり、ＸＹ平面に平行な平面による切り口は円であり、ＸＹ平面で対称な２つの曲面を有している。
【００３９】
再度図３を参照し、光軸１０１と直線１０４とを含む平面を想定し、当該平面による二葉双曲面の切り口の一部、つまり、双曲線の一部を取り出す。取り出された双曲線の一部を回転中心軸１０２周りに回転させることによりミラー１４が形成される。なお、ミラー１４は、その内側である凸部が反射面となっている。同図に示すように、ワーク４２の側面からの光は、矢印の方向に進み、ミラー１４によって反射され、撮像面２２に到達する。
【００４０】
図５は、第３層のミラー１６の形状を説明するための図である。
【００４１】
ミラー１６は、ミラー１４と同様に、双曲線の一部を回転中心軸１０２の周りに回転させた形状の内側（凸部）を反射面とすることにより形成される。ミラー１６とミラー１４との違いは、式（１）で示される二葉双曲面の係数ａ、ｂの違いで表される。このため、ミラー１４の形状を定義付ける二葉双曲面の焦点とミラー１６を定義付ける二葉双曲面の焦点とは異なる。また、ミラー１４およびミラー１６の回転中心軸１０２は同一の軸である。
【００４２】
図６は、第１層のミラー１２の形状を説明するための図である。
【００４３】
同図に示されるように、式（２）で示される楕円１１０を想定する。また、楕円の焦点を（−ｆ，０）および（ｆ，０）とする。ここで、ｆ＞０とする。また、レンズ２１の主点は、楕円の（ｆ，０）と一致するものとする。
【００４４】
このとき、ｘが負となる領域において、楕円１１０の一部を切り出し、切り出された楕円１１０の一部をｘ軸（ミラー１２の回転中心軸）周りに回転させることにより、ミラー１２が形成される。なお、ミラー１２は、その内側である凹面が反射面となっている。同図に示すように、ワーク４２の側面からの光は、矢印の方向に進み、ミラー１２によって反射され、撮像面２２に到達する。
【００４５】
図７は、検査装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【００４６】
検査装置３０は、画像取得部３１と、画像変換部３２と、欠陥検査部３３と、表示制御部３４とを備えている。
【００４７】
画像取得部３１は、カメラ２０に接続され、カメラ２０で撮像された画像を取得する処理部である。
【００４８】
画像変換部３２は、画像取得部３１において取得された画像を人間が見やすい画像に変換する処理部である。
【００４９】
欠陥検査部３３は、画像取得部３１において取得された画像、または画像変換部３２において変換された後の画像を用いて、ワーク４２の側面にキズや汚れ等があるか否かを検査する処理部である。欠陥検査部３３の行なう欠陥検査は、本願発明の主眼ではないため、その詳細な説明は省略する。
【００５０】
なお、欠陥検査部３３は、ワーク４２の欠陥箇所の位置を特定する。
【００５１】
表示制御部３４は、画像取得部３１において取得された画像、または画像変換部３２において変換された後の画像をディスプレイ３５に表示するとともに、欠陥検査部３３での検査結果をディスプレイ３５に表示する。
【００５２】
図８は、外観検査装置１００による、ワーク４２の外観検査の流れを示すフローチャートである。
【００５３】
カメラ２０は、ミラー１０の反射面を撮像することにより、ワーク４２の側面を撮像する（Ｓ２）。
【００５４】
図９は、カメラ２０から取得された画像の一例を示す図である。
【００５５】
同図の中央には円筒形のワーク４２が映っており、そのワークを囲むリング状のミラー１０の反射面には、ワーク４２の側面が映し出されている。ワーク４２の側面は、図１に示すように縦縞模様であるが、ミラー１０で反射されると、その模様が放射状になる。
【００５６】
検査装置３０の画像取得部３１は、カメラ２０が撮像した画像を、検査装置３０の内部に取り込む（Ｓ４）。
【００５７】
画像変換部３２は、画像取得部３１において取得された画像を人間が見やすい画像に変換する（Ｓ６）。画像変換部３２が実行する処理の詳細については後述する。
【００５８】
図１０は、画像変換部３２における変換後の画像を示した図である。同図は、円筒形状のワーク４２の側面を展開した図になっている。これにより、もともとのワーク４２の縦縞が再現される。
【００５９】
欠陥検査部３３は、画像取得部３１において取得された画像、または画像変換部３２において変換された後の画像を用いて、ワーク４２の側面にキズや汚れ等の欠陥箇所があるか否かを検査する（Ｓ８）。上述のように、欠陥検査部３３の行なう欠陥検査は、本願発明の主眼ではないため、その詳細な説明は省略する。例えば、ワーク４２の側面の画像に微分フィルタを掛け、微分値の絶対値が所定のしきい値よりも大きい箇所を欠陥の箇所として特定するようにしてもよい。
【００６０】
欠陥検査部３３は、画像取得部３１において取得された画像を用いて、ワーク４２の欠陥箇所の位置を特定する（Ｓ１０）。位置の特定方法については後述する。
【００６１】
表示制御部３４は、図９に示したような画像取得部３１において取得された画像、または図１０に示したような画像変換部３２において変換された後の画像をディスプレイ３５に表示する。それとともに、表示制御部３４は、欠陥検査部３３における検査結果をディスプレイ３５に表示する。
【００６２】
次に、画像変換処理（Ｓ６）について説明する。
【００６３】
まず、図３を参照して、ミラー１４の反射面に映し出されたワーク４２の側面の画像を、人間が見やすい画像に変換する処理について説明する。
【００６４】
同図に示すように、ミラー１４の回転中心軸１０２と、二葉双曲面の回転中心軸である直線１０４とを含む平面を考える。円筒状のワーク４２の側面像は、双曲面ミラーの一部であるミラー１４により反射され、撮像面２２に到達する。双曲面ミラーを回転中心軸１０２（ワーク４２の中心軸１０３）の回りに回転させることで、ワーク４２の側面全周の画像が得られる。
【００６５】
つまり、双曲面ミラーの回転する軌跡を連続させると円筒状のミラー１４が形成される。円筒状のミラー１４に映る像はワーク４２の側面全周であり、その像はカメラ２０で撮影される。これにより、円筒状のワーク４２の側面全周を１台のカメラ２０で、ワーク４２やカメラ２０を動かすことなく観察することができる。
【００６６】
双曲面ミラーをワーク４２の中心軸１０３周りに回転させることは、固定した双曲面ミラーの周りにワーク４２を自転させることなく公転させることと等価であり、これは双曲面ミラーの周囲に円筒状のワーク４２の側面展開図を静置することと同一である。
【００６７】
双曲面ミラーに映ずる画像を視覚上見易い画像に変換するには、例えば特開２００５−３４５６３１号公報に示される方法を用いればよい。ただし、本手法の撮像面は、特開２００５−３４５６３１号公報で想定する撮像面と角度αだけ傾いており、所定の式により変換を施す必要がある。以下、その変換式について説明する。
【００６８】
同図に示すように、特開２００５−３４５６３１号公報に示される双曲面ミラーを用いた撮像系における撮像面を、仮想撮像面１２０と定義する。また、ワーク４２の側面のある点の光が、仮想撮像面１２０に入射した際の結像点を仮定した場合、仮想撮像面１２０の中心から結像点までの距離をＲと定義する。また、レンズ２１の主点から仮想撮像面１２０までの距離をＬと定義する。また、レンズ２１の主点から撮像面２２までの距離をｌと定義する。また、ミラー１４の回転中心軸１０２と、仮想撮像面１２０に入射する光のなす角度をβと定義する。図の撮像面２２上で中心からｒの距離にある点は、仮想撮像面１２０において中心からの距離Ｒの位置に変換される。
【００６９】
ここで、
Ｒ＝Ｌｔａｎ（α−β）
なる関係が成り立つ。この式を加法定理より展開すると、
Ｒ＝Ｌ＊（ｔａｎα−ｔａｎβ）／（１＋ｔａｎα＊ｔａｎβ）
となる。ここで、ｔａｎβ＝ｒ／ｌであるので、上述の式は、
Ｒ＝Ｌ＊（ｌ＊ｔａｎα−ｒ）／（ｌ＋ｒ＊ｔａｎα）と変形され、
距離Ｒが求められる。以上のようにして、仮想撮像面１２０上の点が求められる。このため、特開２００５−３４５６３１号公報に開示されている方法を用いて、カメラ２０が撮影した画像を人間が見やすい画像に変換することができる。
【００７０】
次に、図６を参照して、ミラー１２の反射面に映し出されたワーク４２の側面像を、人間が見やすい画像に変換する処理について説明する。
【００７１】
同図に示すように、ワーク４２の中心軸１０３を含む平面を考える。
【００７２】
観察対象物の点Ｐから出る光線は、焦点Ａ（−ｆ，０）と点Ｐとを結ぶ直線が楕円１１０と交わる点Ｑ（Ｘ０，Ｙ０）で反射し、焦点Ｂ（ｆ，０）を通り、焦点ＢからＬだけ離れ，Ｘ軸に直交する撮像面２２で、撮像面２２の中心からＹ軸方向にｒ離れた位置に結像する。ここで、焦点Ｂ（ｆ，０）から撮像面２２までの距離をＬとする。また、焦点（−ｆ，０）と点Ｑ（Ｘ０，Ｙ０）とを結ぶ直線とＹ軸とがなす角をαとする。さらに、点Ｑ（Ｘ０，Ｙ０）と焦点Ｂ（ｆ，０）とを結ぶ直線とＸ軸とがなす角をβとする。
【００７３】
ｒ、Ｌ、ｆおよび楕円１１０の方程式は既知である。このため点Ｑ（Ｘ０，Ｙ０）の座標は，焦点Ａ（−ｆ，０）を通り、傾きがｔａｎβの直線と楕円との交点として求められる。また、ワーク４２の側面の点Ｐの焦点Ａからの視線角度αは、焦点Ａ（−ｆ，０）と点Ｑ（Ｘ０，Ｙ０）とを結ぶ直線の傾きとして求められる。したがって、カメラ２０により撮影された画像は、焦点Ａ（−ｆ，０）から見た物体の表面の画像として変換が可能であり、ワーク４２の側面を展開した画像を作ることができる。
【００７４】
なお、同図に示すように、ワーク４２の大きさに応じてワークを置く位置を変えるようにすれば、適切な倍率でワーク４２の側面を撮像することができる。すなわち、ワーク４２を撮像面２２から遠い位置（同図の左柄）に置くほど、ワーク４２をより拡大して撮影することができる。このため、小さいワーク４２ほど撮像面２２から遠い位置に置くようにすればよい。
【００７５】
次に、図５を参照して位置特定処理（Ｓ１０）について説明する。
【００７６】
欠陥検査部３３は、第２層のミラー１４に映ったワークの画像（以下、「第２層画像」という。）と、第３層のミラー１６に映ったワーク４２の側面の画像（以下、「第３層画像」という。）とを用いて、第２層画像における欠陥位置と第３層画像における欠陥位置とを対応付け、三角測量の原理を用いて、三次元空間中での欠陥の位置を特定する。
【００７７】
図５に示されるように、ミラー１４およびミラー１６の回転中心軸１０２と、二葉双曲面の回転中心である直線１０４とを含む平面を考える。
【００７８】
同図に示されるように、焦点距離の異なる２つのミラー１４および１６の各々について、当該ミラーの形状を特定する二葉双曲面の一方の焦点がレンズ２１の主点と一致するように、ミラーが配置されている。また、ミラー１４およびミラー１６の回転中心軸１０２と、カメラ２０の光軸１０１と、ワーク４２の中心軸１０３とは同一の軸である。
【００７９】
ミラー１４を特定付ける二葉双曲面の他方の焦点とワーク４２上の点Ｐとを結ぶ線と、直線１０４とのなす角度をαとする。また、ミラー１６を特定付ける二葉双曲面の他方の焦点とワーク４２上の点Ｐとを結ぶ線と、直線１０４とのなす角度をβとする。
【００８０】
また、ワーク４２の中心軸１０３と、直線１０４（Ｚ軸）のなす角をγと定義する。また、ミラー１４の回転中心軸１０２と、仮想撮像面１２０に入射する光のなす角度をδと定義する。さらに、距離Ｌ、距離ｌ、距離Ｒおよび距離ｒの定義は、図３に示したものと同様である。
【００８１】
ここでは、ミラー１４を特徴付ける二葉双曲面のうち、レンズ２１の主点とは異なる方の焦点を有する双曲面を双曲面Ａと呼び、ミラー１６を特徴付ける二葉双曲面のうち、レンズ２１の主点とは異なる方の焦点を有する双曲面を双曲面Ｂと呼ぶ事とする。
【００８２】
点Ｐのｙ座標をＹとし、点Ｐのｚ座標をＺとする。また、双曲面ＡおよびＢの焦点間距離をＤと定義する。
【００８３】
ミラー１４およびミラー１６は、ワーク４２の中心軸１０３と一致する回転中心軸１０２を持つ円筒の内面の断面を双曲線形状にしている。このため、ワーク４２の外側全周が観察可能となる。
【００８４】
このときワーク４２の特定の一点Ｐが双曲面Ａから角度α方向、双曲面Ｂから角度β方向に観測されたとすると、
ｔａｎα＝Ｙ／Ｚ
ｔａｎβ＝Ｙ／（Ｄ＋Ｚ）
なる関係が成り立つ。
【００８５】
このため、
Ｚ＝Ｄ＊ｔａｎβ／（ｔａｎα−ｔａｎβ）
Ｙ＝Ｄ＊ｔａｎα＊ｔａｎβ／（ｔａｎα−ｔａｎβ）
となり、これによりワーク４２上の特定の点Ｐの位置が求められる。なお、ここでは、点Ｐのｘ座標の値は０としている。
【００８６】
これにより、円筒状のワーク４２の側面全周を１台のカメラで観察しかつ側面の位置情報を取得することができる。
【００８７】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る外観検査装置によると、第２層のミラー１４を用いることにより、ワーク４２の側面の画像を同時に撮影することができる。ミラー１４の反射面は凸形状をしている。このため、ワーク４２の側面は縮小されてカメラ２０に撮像される。よって、大きいワーク４２を撮像する場合であっても、ミラー１４の高さを低くすることができ、ミラー１０を小型化することができ、ひいては外観検査装置１００を小型化することができる。
【００８８】
また、二葉双曲面を利用してミラー１４および１６を構成している。このため、カメラ２０によって撮像された画像を、人間が見やすい画像に変換することができる。
【００８９】
さらに、小さいワーク４２を拡大して撮像するために、凹形状のミラー１２を利用している。ミラー１２は、小さいワーク４２専用である。このため、ミラー１２の高さを高くすることなく、ワーク４２を拡大することができる。よって、ミラー１２の高さを低くすることができ、ひいては外観検査装置１００を小型化することができる。
【００９０】
また、楕円の一部を回転させることによりミラー１２を構成している。このため、幾何学的変換によりワーク４２の側面の画像を一方の焦点から見た画像に変換することが可能である。
【００９１】
また、ミラー１４および１６は焦点位置が異なる。このため、ミラー１４および１６に反射されたワーク４２の欠陥位置から三角測量の原理を用いて、三次元空間中におけるワーク４２の位置を計測することができる。
【００９２】
以上、本発明の実施の形態に係る外観検査装置について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
【００９３】
例えば、ミラー１２、１４および１６は一体形成されていてもよいし、分離形成されていてもよい。
【００９４】
また、ミラー１４のみを用いて外観検査を行なうようにしてもよい。これにより、外観検査装置１００をより小型化することができる。
【００９５】
また、ミラー１４および１６のみを用いて外観検査を行なうようにしてもよい。これにより、外観検査装置１００をより小型化することができる。
【００９６】
さらに、ミラー１４およびミラー１２のみを用いて外観検査を行なうようにしてもよい。これにより、外観検査装置１００をより小型化することができる。
【００９７】
また、被写界深度が深いカメラ２０を用いることにより、ワーク４２の側面の外観検査を行なうと同時に、ワーク４２の正面をカメラ２０で直接撮像し、外観検査するようにしてもよい。
【００９８】
今回開示された実施の形態はすべ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すべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、外観検査装置等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】外観検査装置の構成を示す外観図である。
【図２】図１に示したミラー１０のＡ−Ａ断面図である。
【図３】第２層のミラー１４の形状を説明するための図である。
【図４】二葉双曲面を説明するための図である。
【図５】第３層のミラー１６の形状を説明するための図である。
【図６】第１層のミラー１２の形状を説明するための図である。
【図７】検査装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図８】外観検査装置１００による、ワーク４２の外観検査の流れを示すフローチャートである。
【図９】カメラ２０から取得された画像の一例を示す図である。
【図１０】画像変換部３２における変換後の画像を示した図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０、１２、１４、１６  ミラー
１２ａ、１４ａ、１６ａ  面
２０  カメラ
２１  レンズ
２２  撮像面
３０  検査装置
３１  画像取得部
３２  画像変換部
３３  欠陥検査部
３４  表示制御部
３５  ディスプレイ
４０  基台
４２  ワーク
５０  支持体
１００  外観検査装置
１０１  光軸
１０２  回転中心軸
１０３  中心軸
１０４  直線
１１０  楕円
１２０  仮想撮像面
【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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【図１０】
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