計測対象物を撮影する撮影装置と、曲面状に配設されて前記計測対象物を覆うフィルタ膜と、前記フィルタ膜の曲面状に沿って周期的な強度分布を持つ曲面状強度分布のパターン光を投影し、前記フィルタ膜を介して前記計測対象物に投影する曲面パターン光投影手段と、前記撮影装置により撮影された画像に対し、前記曲面状強度分布を直線状強度分布に変換するデコード処理を行うことで、前記計測対象物の表面の三次元的欠陥を検出する欠陥検出手段とを含む三次元表面検査装置。前記曲面パターン光投影手段は、前記フィルタ膜の曲面状に沿って複数本配置された線状光源と、前記複数本の線状光源を制御して前記フィルタ膜の表面形状に沿って周期的な強度分布を持つ曲面状強度分布のパターン光を構成する投影パターン光制御手段とを含むものである請求項1記載の三次元表面検査装置。前記曲面状強度分布のパターン光は、正弦波状、矩形波状または台形波状の周期的な強度分布である請求項1または2に記載の三次元表面検査装置。曲面状に配設されて計測対象物を覆うフィルタ膜に対し、前記フィルタ膜の曲面状に沿って周期的な強度分布を持つ曲面状強度分布のパターン光を投影し、前記フィルタ膜を介して前記計測対象物に投影すること、前記計測対象物を撮影装置により撮影し、撮影された画像に対し、前記曲面状強度分布を直線状強度分布に変換するデコード処理を行うことで、前記計測対象物の表面の三次元的欠陥を検出することを含む三次元表面検査方法。ところが、特許文献3の手法では、二次元式の画像計測技術を用いるので、自動車の表面疵等の二次元的な計測は可能であるものの、凹みの深さなどの三次元的な検査を行うことができない。また、特許文献4の手法は、パターンの境界点を主に用いた解析手法であり、二値化画像解析に似た解析手法であるため、凹凸の深さを精密に計測することが困難である。また、境界線のないところの凹凸の計測は困難である。そこで、本発明においては、鏡面反射が酷い計測対象物であっても、簡単な構造により低コストで高精度かつ高速に表面の凹みや大きな疵などの三次元的欠陥を検査することが可能な三次元表面検査装置および三次元表面検査方法を提供することを目的とする。本発明の三次元表面検査装置は、計測対象物を撮影する撮影装置と、曲面状に配設されて計測対象物を覆うフィルタ膜と、フィルタ膜の曲面状に沿って周期的な強度分布を持つ曲面状強度分布のパターン光を投影し、フィルタ膜を介して計測対象物に投影する曲面パターン光投影手段と、撮影装置により撮影された画像に対し、曲面状強度分布を直線状強度分布に変換するデコード処理を行うことで、計測対象物の表面の三次元的欠陥を検出する欠陥検出手段とを含むものである。また、本発明の三次元表面検査方法は、曲面状に配設されて計測対象物を覆うフィルタ膜に対し、フィルタ膜の曲面状に沿って周期的な強度分布を持つ曲面状強度分布のパターン光を投影し、フィルタ膜を介して計測対象物に投影すること、計測対象物を撮影装置により撮影し、撮影された画像に対し、曲面状強度分布を直線状強度分布に変換するデコード処理を行うことで、計測対象物の表面の三次元的欠陥を検出することを含むことを特徴とする。これらの発明によれば、計測対象物に対してパターン光は直接投影されず、フィルタ膜を介して投影されるので、鏡面反射が酷い計測対象物であっても、その表面にパターン光の光源が直接映り込まないため、この計測対象物を普通に撮影することで、この撮影された画像から容易に計測対象物の表面欠陥を検出することができる。このとき、投影されるパターン光は、フィルタ膜の曲面状に沿って周期的な強度分布を持つが、この撮影された画像に対し、曲面状強度分布を直線状強度分布にデコード処理により変換すると、計測対象物の表面の三次元的欠陥部分は直線状強度分布から外れるので、この三次元的欠陥部分を検出することが可能となる。本発明によれば、鏡面反射が酷い計測対象物であっても、その表面にパターン光の光源が直接映り込まないため、この計測対象物を普通に撮影することで、この撮影された画像から容易に計測対象物の表面欠陥を検出することができ、計測対象物表面の凹みや大きな疵などの三次元的欠陥部分を低コストで高精度かつ高速に検出することが可能となる。以下、本発明の実施の形態における三次元表面検査装置について、図面を用いて説明する。図1は本発明の実施の形態における三次元表面検査装置の全体構成図、図2は図1の三次元表面検査装置の詳細な構成を示すブロック図である。図1に示すように、本発明の実施の形態における三次元表面検査装置は、自動車のボディーやその部品などの計測対象物Xの表面の疵や凹みなどの三次元的欠陥を非接触で検査する装置であり、線状光源1と、線状光源1と計測対象物Xとの間に配置され、線状光源1の光が計測対象物Xに直接当たらないように前記線状光源1の光を均一に減光するフィルタ膜2と、計測対象物Xを撮影する撮影装置としてのカメラ装置3と、線状光源1およびカメラ装置3が接続されるコンピュータ4とから構成される。線状光源1は、普通の市販されている例えば、蛍光灯やLEDなどの線状の照明機器である。フィルタ膜2は、半透明な材料によりドーム状やトンネル状などの曲面状に形成されたものであり、線状光源1からの光を減光および拡散するものである。線状光源1は、このフィルタ膜2の曲面状に沿って複数本配置されている。フィルタ膜2の透過率は、線状光源1の光量および計測対象物Xの表面反射率に応じて適切に選ばれるが、一般的には5から95までの範囲である。カメラ装置3はデジタル式カメラである。カメラ装置3は画像のデジタルデータを取得可能な撮影装置であればよく、8ビット、10ビット、12ビットや16ビット等のもの、3CCD、1CCDやCMOS等のイメージセンサを用いたもの、静止画カメラ、動画カメラやビデオカメラ等のどのようなものでもよい。コンピュータ4は、線状光源1およびカメラ装置3を接続するためのインターフェース図示せず。を備えており、図示しない検査プログラムの実行により、図2に示す記憶手段10、投影パターン光制御手段11、写真撮影手段12、欠陥検出手段13、寸法推定手段14、検査結果表現手段15および出力手段16として機能する。投影パターン光制御手段11は、複数本の線状光源1を制御、例えばオン-オフ制御することにより、フィルタ膜2の曲面状に沿って周期的な強度分布を持つ曲面状強度分布のパターン光を投影するものである。この投影パターン光制御手段11による線状光源1の制御データは、記憶手段10に記憶されている。写真撮影手段12は、検査に適用できる画像を撮影するために必要な最適なパラメータ以下、撮影パラメータと称す。でカメラ装置3を制御して、計測対象物Xの表面の撮影を行い、撮影された画像データを記憶装置10に記憶させるものである。このカメラ装置3の制御に必要な撮影パラメータ等は、記憶手段10に記憶されている。また、記憶手段10には、後述する各手段により算出された結果のデータ等も記憶される。欠陥検出手段13は、写真撮影手段12により入力された画像データの解析により、計測対象物Xの表面にある凹みや大きな疵等の三次元的欠陥を検出するものである。寸法推定手段14は、検出された三次元的欠陥の寸法径や深さ等を画像解析により推定するものである。検査結果表現手段15は、三次元的欠陥の位置、形状やサイズ等の検査結果を、ユーザが分かりやすい方法でコンピュータ4のモニタ上で表現するものである。また、検査結果表現手段15は、必要に応じてモニタ上で検査結果を拡大表示、縮小表示、全体表示や部分表示等させる機能を備えている。出力手段16は、写真撮影した画像や検査結果等を、画像、テキストファイル、表、グラフや数値などの方式で、各種のメディアに保存したり、出力したりするものである。なお、図2に示すように、曲面パターン光投影手段5は、線状光源1と投影パターン光制御手段11により構成される。なお、線状光源1は、必要とする投影パターン光を生成するために、予め、その総合的な位置関係と、互いの間隔と、フィルタ膜2との間の距離を調整しておく。次に、本実施形態における三次元表面検査装置による計測対象物Xの表面の凹み等の三次元的欠陥部分の検査処理について説明する。図3は本実施形態における三次元表面検査装置による検査処理のフロー図である。本表面検査装置を使用する前に、線状光源1を設定する。設定は、まず線状光源1の位置、各線状光源1の間隔、すなわち各線状光源1間の距離を調節するS101。続いて、線状光源1とフィルタ膜2との間の距離を調節し、曲面状強度分布パターン光の生成のための環境を備えるS102。上記の設定は、毎回計測の前に行う必要はなく、表面検査装置の構築の際に一回だけ行えば良い。続いて、コンピュータ4の投影パターン光制御手段11の指令により、各線状光源1のオン-オフを制御し、計測のための曲面状空間強度分布パターン光を生成するS103。図4は曲面状強度分布パターン光の生成のイメージ図であり、aは線状光源1の配置と、フィルタ膜2の表面の曲面状に沿って周辺に生成したパターン光の強度分布のイメージ図、bはaのフィルタ膜2を平面上に展開円弧Rを直線化した際のパターン光の強度分布のイメージ図である。図4bに示すように、同図aの曲面状強度分布のパターン光の強度分布は、平面上に展開すると強度分布が正弦波となるパターン光である。次に、コンピュータ4の写真撮影手段12がカメラ装置3の撮影パラメータを調節し、計測対象物Xから反射された曲面状強度分布パターン光をカメラ装置3により撮影し、画像をコンピュータ4に入力するS104。写真撮影手段12は入力した画像の強度分布を解析し、欠陥検出に理想的な画像かどうかを判断する。理想的な画像であれば次の処理に進むが、理想的な画像でなければ、理想的な画像が撮れるまで繰り返しカメラ装置3の撮影パラメータを調節し、撮影するS105。理想的な画像が撮影されたら、欠陥検出手段13により曲面状強度分布のパターン光である正弦波を直線状強度分布に変換するデコード処理を行うS106。このとき、計測対象物Xの表面に凹みなどの形状変化がなければ、撮影された画像の強度分布は図6aに示すような綺麗な正弦波分布なので、デコードの結果は同図bに示すような直線状の強度分布になる。一方、計測対象物Xの表面に凹みなどの形状変化があれば、図7aに示すように凹みなどの欠陥部分の画像の強度の位相分布に変化が生じ、綺麗な正弦波分布は得られなくなる。そのため、デコードすると、同図bに示すように、この欠陥部分は直線から外れるので、この直線から外れた部分に凹みなどの欠陥が存在すると判定できるS107。また、寸法推定手段14により凹みの寸法および深さを推定する。図7bに示す直線から外れた範囲は凹みの寸法と比例し、直線から外れた程度は凹みの深さと比例するため、寸法推定手段14は、直線から外れた範囲と程度より、凹みの寸法と深さを推定できるS108。この検査結果は、検査結果表現手段15によりコンピュータ4のモニタ上でコンピュータグラフィックスによる表現ができS109、出力手段16により各種の記憶メディアに保存したり、出力したりすることができるS110。なお、上記実施形態では、曲面状強度分布のパターン光として正弦波状の強度分布を持つパターン光を用いたが、その他のパターン光として、図5に示すような台形波状や矩形波状等の周期的な強度分布を持つパターン光を使用することも可能である。本実施形態における三次元表面検査装置では、計測対象物Xに対してパターン光は直接投影されず、フィルタ膜2を介して投影され、フィルタ膜2により減光および拡散されるので、鏡面反射が酷い計測対象物Xであっても、その表面にパターン光の光源が直接映り込まないため、この計測対象物Xを普通に撮影することで、この撮影された画像から容易に計測対象物Xの表面欠陥を検出することが可能となっており、数秒から数十秒の短時間で処理することが可能である。また、計測対象物Xに投影されるパターン光は、フィルタ膜2の曲面状に沿って周期的な強度分布を持ち、撮影された画像に対し、曲面状強度分布を直線状強度分布にデコード処理により変換すると、計測対象物Xの表面の三次元的欠陥部分は直線状強度分布から外れるので、この三次元的欠陥部分を容易に検出することが可能となっており、数秒から数十秒で、凹み等の三次元的欠陥の検査を行うことが可能である。