JP7257162B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、測定対象物の高さを検査する検査装置に関する。

三角測距方式の検査装置においては、投光部により測定対象物の表面に光が照射され、その反射光が１次元または２次元に配列された画素を有する受光部により受光される。受光部により得られる受光量分布のデータに基づいて、測定対象物の高さ画像を示す高さデータが生成される。このような高さデータは、工場等の生産現場において、生産された測定対象物の高さを検査（インライン検査）するために用いられることがある。

ところで、上記の検査装置においては、高さデータに加えて測定対象物の画像を示すテクスチャ画像データを取得することができれば、測定対象物についてより多くの情報を把握することが可能になる。

例えば、特許文献１に記載された検査装置においては、三次元計測用照射手段により測定対象物に三次元計測用の光が照射された状態で、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラにより測定対象物が撮像される。この撮像により得られる画像データに基づいて測定対象物の三次元データが生成される。また、その検査装置においては、二次元撮像用照射手段により測定対象物に撮像用の光が照射された状態で、ＣＣＤカメラにより測定対象物が撮像される。この撮像により得られる画像データに基づいて測定対象物の表面を表す二次元データが生成される。

三次元データに対して二次元データがマッピングされることにより、濃淡情報を有する高さ画像が表示手段に表示される。このようにして表示される高さ画像によれば、測定対象物の質感および現実感の把握がしやすくなる。

特開２００６－２８４２１５号公報

特許文献１に記載された検査装置を例えばベルトコンベアを流れる測定対象物の検査に用いるためには、ベルトコンベアの上方に三次元計測用照射手段、二次元計測用照射手段およびＣＣＤカメラの設置スペースを確保する必要がある。この場合、検査装置のレイアウトの自由度を向上させるために、検査装置の小型化が望まれる。

また、上記の検査装置においては、三次元データを得るための撮像と二次元データを得るための撮像とが、互いに異なる２つの照射手段を用いて個別に行われる。そのため、一方の照射手段と他方の照射手段との間で測定対象物の表面上の照射可能な領域に差が生じる可能性がある。この場合、生成された三次元データにおける測定不可能な領域と二次元データにおける撮像不可能な領域との整合が取れない。それにより、測定対象物の形状および表面状態について正確な情報を把握することが難しい。

本発明の目的は、小型化を実現しつつ測定対象物の形状および表面状態の正確な把握を容易にする検査装置を提供することである。

（１）本発明に係る検査装置は、互いに異なる波長を有する複数の光をそれぞれ出射するとともに、出射された複数の光が予め定められた共通の光路を進行するように設けられた複数の光源と、共通の光路上に設けられ、共通の光路を進行する光を受けるとともに、受けた光に基づいて構造化光および一様光を選択的に生成し、生成された構造化光または一様光が共通の光路を進行して測定対象物に照射されるように構成されたパターン生成部と、をそれぞれ有するとともに、測定対象物に対して互いに異なる方向から光を出射する複数の照明部と、複数の照明部のそれぞれが有する複数の光源のうち少なくとも１つの光源から光を出射させるとともに、少なくとも１つの光源から出射された光を用いて位相シフトさせつつ複数の構造化光が生成されるように複数の光源およびパターン生成部を制御し、複数の光源から複数の波長をそれぞれ有する複数の一様光が順次生成されるように複数の光源およびパターン生成部を制御する投光制御部と、測定対象物から反射される複数の構造化光を順次受光することにより測定対象物の画像を示す複数のパターン画像データを順次生成し、測定対象物から反射される複数の一様光を順次受光することにより測定対象物の画像を示す複数のテクスチャ画像データを順次生成する撮像部と、複数の照明部のそれぞれから出射され、測定対象物から反射された複数の構造化光を順次受光して、撮像部により生成された複数のパターン画像データに基づいて、当該複数の照明部のそれぞれに対応して生成された測定対象物の高さ画像を示す複数の高さデータを生成し、当該複数の高さデータを合成することにより合成高さデータを生成するとともに、当該複数の照明部のそれぞれから出射され、測定対象物から反射された複数の一様光を順次受光して、撮像部により生成された複数のテクスチャ画像データを合成することにより、当該複数の照明部のそれぞれに対応して生成された測定対象物の画像を複数の波長に対応する複数の色で示す複数のカラーテクスチャ画像データを生成し、当該複数のカラーテクスチャ画像データを合成することにより合成カラーテクスチャ画像データを生成する画像データ生成部と、合成高さデータに基づいて測定対象物の高さ方向であるＺ方向に関する検査を実行し、合成カラーテクスチャ画像データに基づいて測定対象物のＸ方向またはＹ方向に関する検査を実行する検査部とを備える。

その検査装置においては、複数の光源のうち少なくとも１つの光源から光が出射される。出射された少なくとも１つの光がパターン生成部に入射することにより、位相シフトされつつ生成される複数の構造化光が測定対象物に順次照射される。このとき、測定対象物から反射される複数の構造化光が撮像部により順次受光され、複数のパターン画像データが順次生成される。複数の照明部のそれぞれに対応して生成された複数のパターン画像データに基づいて複数の高さデータが生成される。複数の高さデータが合成され、合成高さデータが生成される。

また、複数の照明部のそれぞれにおいて、複数の光源から互いに異なる波長を有する複数の光が順次出射されてパターン生成部に入射する。それにより、互いに異なる波長を有する複数の一様光がパターン生成部から測定対象物に順次照射される。測定対象物から反射される複数の一様光が撮像部により順次受光され、各照明部から複数の一様光が出射されるごとに、当該照明部に対応する複数のテクスチャ画像データが順次生成される。各照明部から複数の一様光が出射されるごとに、生成された複数のテクスチャ画像データが合成されることにより当該照明部に対応する複数のカラーテクスチャ画像データが生成される。複数のカラーテクスチャ画像データが合成され、合成テクスチャ画像データが生成される。合成高さデータと合成カラーテクスチャ画像データとに基づいて測定対象物の検査が実行される。

この場合、パターン生成部および撮像部は、高さデータおよびカラーテクスチャ画像データを生成するために共通に用いられる。それにより、高さデータを生成するための構成と、カラーテクスチャ画像データを生成するための構成とを個別に用意する必要がない。具体的には、測定対象物に構造化光を照射する投光系と、測定対象物に一様光を照射する投光系とを個別に用意する必要がない。また、測定対象物から反射する構造化光を受光する受光系と、測定対象物から反射する一様光を受光する受光系とを個別に用意する必要がない。それにより、高さデータおよびカラーテクスチャ画像データを生成するための複数の投受光系の部品点数を低減することができる。したがって、検査装置の小型化および低コスト化が可能になる。

また、上記の構成によれば、高さデータの生成に用いられる構造化光と、カラーテクスチャ画像データの生成に用いられる一様光とは、共通の光路を進行して測定対象物に照射される。それにより、高さデータの生成時とカラーテクスチャ画像データの生成時との間で、測定対象物上に形成される影等の領域に差が生じない。したがって、高さデータにおける測定不可能な領域とカラーテクスチャ画像データにおける測定不可能な領域とは、整合が取れた状態で維持される。その結果、高さデータおよびカラーテクスチャ画像データに基づいて、測定対象物の形状および表面状態について正確な情報を容易に把握することが可能になる。

（２）複数の光源は、緑色光を出射する光源、青色光を出射する光源および赤色光を出射する光源を含み、投光制御部は、複数の光源から緑色光、青色光および赤色光を出射させるとともに、出射された緑色光、青色光および赤色光から得られる白色光を用いて位相シフトさせつつ複数の構造化光が生成されるように複数の光源およびパターン生成部を制御してもよい。

測定対象物の色によっては、当該測定対象物に特定の波長の光が照射されても、照射された光が測定対象物の表面で吸収される場合がある。この場合、複数の構造化光を測定対象物に照射しても、測定対象物において反射される構造化光の量が小さいことにより高さデータを得ることができない可能性がある。

上記の構成によれば、高さデータを生成する際に、複数の波長の成分を含む白色の複数の構造化光が測定対象物に照射される。それにより、測定対象物の色によらず、少なくとも一部の波長の成分を測定対象物の表面で反射させることができる。その結果、高さデータを生成可能な測定対象物上の範囲が拡大される。

（３）検査装置は、上下方向に延びる光軸を有する受光レンズを含み、測定対象物から上方に反射される構造化光または一様光を撮像部へ導く受光光学系をさらに備え、複数の照明部のそれぞれは、複数の光源からそれぞれ出射される複数の光が共通の光路を上方から下方に進行するように複数の光源を保持する保持部材と、複数の光源からそれぞれ出射されて上方から下方に進行する複数の光を受光レンズの光軸から遠ざかるように斜め上方へ反射する反射部材とをさらに有し、複数の照明部のそれぞれにおいて、パターン生成部は、反射部材により反射される複数の光の少なくとも一部を受光レンズの光軸に近づくように斜め下方に反射することにより構造化光および一様光を選択的に生成する光生成面を有してもよい。

この場合、複数の照明部のそれぞれにおいて、保持部材により保持される複数の光源から出射される複数の光の各々は、共通の光路を上方から下方に進行し、反射部材により受光レンズの光軸から遠ざかるように斜め上方に反射される。反射部材により反射された光の少なくとも一部は、光生成面により受光レンズの光軸に近づくように斜め下方に反射される。このとき、光生成面において反射される光は、構造化光または一様光として測定対象物に照射される。測定対象物から上方に反射される構造化光または一様光は、受光光学系を通して撮像部に入射する。

上記の構成によれば、複数の照明部のそれぞれにおいて、複数の光に共通の光路が折り返されている。それにより、測定対象物に構造化光および一様光を照射するための構成が、その照射方向に大型化することが抑制される。また、上記の構成によれば、受光光学系の光軸に対して直交する方向において、複数の光源、保持部材および反射部材は、パターン生成部と受光光学系の光軸との間に位置する。それにより、受光光学系の光軸に対して直交する方向におけるパターン生成部と受光光学系の光軸との間の空間を有効利用することができる。

したがって、複数の照明部、受光光学系および撮像部を含む複数の投受光系の構成をよりコンパクト化することができる。

（４）複数の照明部のそれぞれは、受光レンズの光軸に近づくように斜め下方に延びる光軸を有する投光レンズを含み、光生成面により生成された構造化光または一様光を測定対象物へ導く投光光学系をさらに有し、測定対象物は予め定められた載置面上に載置され、複数の照明部のそれぞれにおいて、パターン生成部および投光光学系は、パターン生成部の光生成面と載置面とが投光光学系の主平面に関してシャインプルーフの原理に従うように配置されてもよい。

この場合、光生成面において生成された構造化光または一様光は、投光光学系を通して測定対象物に照射される。ここで、パターン生成部の光生成面と載置面とが、投光光学系の主平面に関してシャインプルーフの原理に従うので、載置面上に光生成面の全体の焦点を合わせることができる。したがって、投光レンズのｆ値を小さくする場合でも載置面上に光生成面全体の焦点が合うので、より明るくなるように照明を設計することができる。

（５）検査装置は、複数の照明部、受光光学系および撮像部を収容するケーシングをさらに備えてもよい。

この場合、複数の照明部、受光光学系および撮像部を含む複数の投受光系を、ケーシング内にコンパクトに収容することができる。したがって、ケーシングの小型化が可能となり、ケーシングの設置スペースを低減することができる。さらに、検査装置の設置等の取り扱いが容易になる。

本発明によれば、検査装置の小型化が実現されるとともに測定対象物の形状および表面状態の正確な把握が容易になる。

本発明の一実施の形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。 図１のヘッド部の基本的な内部構成を説明するための模式図である。 三角測距方式の原理を説明するための図である。 図１の検査装置により実行される検査処理の一例を示すフローチャートである。 構造化光の照射方向および一様光の照射方向と測定対象物上の測定不可能な領域との関係を説明するための図である。 パターン生成部および投光レンズの好ましい位置関係を示す図である。 第１の変形例に係る検査装置の構成を示すブロック図である。 第２の変形例に係る検査装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る検査装置について図面を参照しながら説明する。

（１）検査装置の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、検査装置３００は、ヘッド部１００、コントローラ部２００、操作部３１０および表示部３２０を備える。コントローラ部２００は、プログラマブルロジックコントローラ等の外部機器４００に接続される。

図１に太い矢印で示すように、複数の測定対象物Ｓが、ヘッド部１００の下方の空間を通過するようにベルトコンベア３０１により順次搬送される。各測定対象物Ｓがヘッド部１００の下方の空間を通過する際には、当該測定対象物Ｓがヘッド部１００の下方の所定の位置で一時的に静止するように、ベルトコンベア３０１が一定時間停止する。

ヘッド部１００は、例えば投受光一体の撮像デバイスであり、照明部１１０、撮像部１２０および演算部１３０がヘッドケーシング１００ｃ内に収容された構成を有する。照明部１１０は、赤色、青色、緑色または白色の光であって、かつ、任意のパターンを有する光とパターンを有しない一様な光とを、選択的に斜め上方から測定対象物Ｓに照射可能に構成される。以下、任意のパターンを有する光を構造化光と呼び、一様な光を一様光と呼ぶ。照明部１１０の構成については後述する。

撮像部１２０は、撮像素子１２１および受光レンズ１２２，１２３を含む。受光レンズ１２２，１２３のうち少なくとも受光レンズ１２２は、テレセントリックレンズである。測定対象物Ｓにより上方に反射された構造化光または一様光は、撮像部１２０の受光レンズ１２２，１２３により集光および結像された後、撮像素子１２１により受光される。撮像素子１２１は、例えばモノクロＣＣＤ（電荷結合素子）であり、各画素から受光量に対応するアナログの電気信号を出力することにより画像データを生成する。撮像素子１２１は、ＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサ等の他の撮像素子であってもよい。

本実施の形態においては、構造化光が測定対象物Ｓに照射されたときの測定対象物Ｓの画像を示す画像データをパターン画像データと呼ぶ。これに対し、赤色、青色または緑色のいずれかの波長を有する一様光が測定対象物Ｓに照射されたときの測定対象物Ｓの画像を示す画像データをテクスチャ画像データと呼ぶ。

演算部１３０は、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）により実現され、撮像処理部１３１、画像データ生成部１３２、記憶部１３３および出力処理部１３４を含む。本実施の形態においては、演算部１３０はＦＰＧＡにより実現されるが、本発明はこれに限定されない。演算部１３０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）により実現されてもよいし、マイクロコンピュータにより実現されてもよい。

撮像処理部１３１は、照明部１１０および撮像部１２０の動作を制御する。画像データ生成部１３２は、複数のパターン画像データに基づいて測定対象物Ｓの高さ画像を示す高さデータを生成する。また、画像データ生成部１３２は、赤色、青色および緑色の一様光により生成された赤色、青色および緑色のテクスチャ画像データを合成することにより、測定対象物Ｓのカラー画像を示すカラーテクスチャ画像データを生成する。記憶部１３３は、撮像部１２０により生成された複数のパターン画像データおよびテクスチャ画像データを一時的に記憶する。また、記憶部１３３は、画像データ生成部１３２により生成された高さデータおよびカラーテクスチャ画像データを一時的に記憶する。出力処理部１３４は、記憶部１３３に記憶された高さデータまたはカラーテクスチャ画像データを出力する。演算部１３０の詳細については後述する。

コントローラ部２００は、ヘッド制御部２１０、画像メモリ２２０および検査部２３０を含む。ヘッド制御部２１０は、外部機器４００により与えられる指令に基づいて、ヘッド部１００の動作を制御する。画像メモリ２２０は、演算部１３０により出力された高さデータまたはカラーテクスチャ画像データを記憶する。

検査部２３０は、使用者により指定された検査内容に基づいて、画像メモリ２２０に記憶された高さデータまたはカラーテクスチャ画像データについてエッジ検出または寸法計測等の処理を実行する。また、検査部２３０は、計測値を所定のしきい値と比較することにより、測定対象物Ｓの良否を判定し、判定結果を外部機器４００に与える。

コントローラ部２００には、操作部３１０および表示部３２０が接続される。操作部３１０は、キーボード、ポインティングデバイスまたは専用のコンソールを含む。ポインティングデバイスとしては、マウスまたはジョイスティック等が用いられる。使用者は、操作部３１０を操作することにより、コントローラ部２００に所望の検査内容を指定することができる。

表示部３２０は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）パネルまたは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルにより構成される。表示部３２０は、画像メモリ２２０に記憶された高さデータに基づく高さ画像を表示する。また、表示部３２０は、画像メモリ２２０に記憶されたカラーテクスチャ画像データに基づく測定対象物Ｓのカラー画像を表示する。さらに、表示部３２０は、検査部２３０による測定対象物Ｓの判定結果を表示する。

（２）ヘッド部１００の基本的な内部構成
図２は、図１のヘッド部１００の基本的な内部構成を説明するための模式図である。図２に示すように、撮像部１２０は、ヘッドケーシング１００ｃの内部で受光レンズ１２２，１２３の共通の光軸ａｘ０が上下方向に延びるように固定されている。撮像素子１２１は、受光レンズ１２２，１２３の共通の光軸ａｘ０上で下方から上方に進行する光を受けるように、受光レンズ１２２，１２３の上方に固定されている。また、本例では、演算部１３０は、基板に実装された状態で撮像部１２０の上方に位置するように、ヘッドケーシング１００ｃ内で固定されている。

ヘッドケーシング１００ｃ内では、水平方向において撮像部１２０に隣り合うように照明部１１０が設けられている。照明部１１０は、光源１１１，１１２，１１３、ダイクロイックミラー１１４，１１５、照明レンズ１１６、ミラー１１７、パターン生成部１１８、投光レンズ１１９、第１の保持部材１１０ａおよび第２の保持部材１１０ｂを含む。

第１の保持部材１１０ａは、光源１１１，１１２，１１３、ダイクロイックミラー１１４，１１５および照明レンズ１１６を一体的に保持する。第２の保持部材１１０ｂは、ミラー１１７、パターン生成部１１８および投光レンズ１１９を一体的に保持する。第１の保持部材１１０ａは、第２の保持部材１１０ｂの上方に位置するように第２の保持部材１１０ｂに接続される。第１の保持部材１１０ａおよび第２の保持部材１１０ｂは、互いに接続された状態で、撮像部１２０と一定の位置関係を有するように、ヘッドケーシング１００ｃ内で固定されている。

光源１１１，１１２，１１３は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）であり、緑色光、青色光および赤色光をそれぞれ出射する。各光源１１１～１１３はＬＥＤ以外の他の光源であってもよい。

ダイクロイックミラー１１４は、光源１１１により出射された緑色光と光源１１２により出射された青色光とが重ね合わせ可能となるように第１の保持部材１１０ａにより保持される。ダイクロイックミラー１１５は、ダイクロイックミラー１１４により重ね合わされた光と光源１１３により出射された赤色光とが重ね合わせ可能となるように第１の保持部材１１０ａにより保持される。これにより、光源１１１～１１３から緑色光、青色光および赤色光が同時に出射される際には、それらの光が共通の光路上で重ね合わされ、白色光が生成される。

また、本実施の形態において、光源１１１～１１３およびダイクロイックミラー１１４，１１５は、光源１１１～１１３によりそれぞれ出射される複数の光が共通の光路を上方から下方に進行するように、第１の保持部材１１０ａにより保持される。

照明レンズ１１６は、ダイクロイックミラー１１５の下方の位置で、ダイクロイックミラー１１５を通過または反射した光を集光するように、第１の保持部材１１０ａにより保持される。ヘッドケーシング１００ｃ内において、照明レンズ１１６により集光される光はさらに上方から下方に向かって進行する。

ミラー１１７は、照明レンズ１１６を通過した光を撮像部１２０の光軸ａｘ０から遠ざけつつ斜め上方へ反射するように第２の保持部材１１０ｂにより保持される。パターン生成部１１８は、ミラー１１７により反射される光を受けるように、第２の保持部材１１０ｂにより保持される。パターン生成部１１８は、例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）であり、受けた光の少なくとも一部を撮像部１２０の光軸ａｘ０に近づくように斜め下方に反射することにより構造化光および一様光を選択的に生成する光生成面を有する。パターン生成部１１８は、ＬＣＤまたはＬＣＯＳ（反射型液晶素子)であってもよい。

投光レンズ１１９は、当該投光レンズ１１９の光軸ａｘ１が撮像部１２０の光軸ａｘ０に近づきつつ斜め下方に延びるように第２の保持部材１１０ｂにより保持される。本実施の形態においては、投光レンズ１１９は、パターン生成部１１８からの光を拡大しつつ図１の測定対象物Ｓに照射する。なお、投光レンズ１１９は、テレセントリック光学系を含んでもよく、パターン生成部１１８からの構造化光または一様光を拡大するとともに平行化して測定対象物Ｓに照射可能に構成されてもよい。

上記の構成によれば、光源１１１，１１２，１１３から出射される複数の光に共通の光路が折り返されて測定対象物Ｓに照射される。それにより、第１の保持部材１１０ａにより保持される各光学系が、第２の保持部材１１０ｂに保持される投光レンズ１１９の光軸ａｘ１上に並ばない。したがって、測定対象物Ｓに構造化光および一様光を照射するための構成が、その照射方向に大型化することが抑制されている。

また、上記の構成によれば、撮像部１２０の光軸ａｘ０に直交する方向において、第１の保持部材１１０ａにより保持される各光学系は、パターン生成部１１８と撮像部１２０の光軸ａｘ０との間に位置する。それにより、撮像部１２０の光軸ａｘ０に直交する方向におけるパターン生成部１１８と撮像部１２０の光軸ａｘ０との間の空間を有効利用することができる。したがって、ヘッドケーシング１００ｃ内で照明部１１０および撮像部１２０がコンパクトに配置されるので、ヘッド部１００の小型化が実現されるとともにヘッド部１００のレイアウトの自由度が向上する。

図１の演算部１３０の撮像処理部１３１は、後述する検査処理のフローに従って、光源１１１～１１３による光の出射を個別に制御する。また、照明部１１０から出射される光に所望のパターンが付与されるようにパターン生成部１１８を制御する。これにより、照明部１１０は、白色でかつ所定のパターンを有する構造化光と、緑色、青色または赤色の一様光とを選択的に出射する。さらに、撮像処理部１３１は、後述する検査処理のフローに従って、照明部１１０における構造化光または一様光の出射に同期して測定対象物Ｓを撮像するように撮像部１２０を制御する。

（３）高さデータの生成
検査装置３００においては、ヘッド部１００に固有の三次元座標系（以下、装置座標系と呼ぶ。）が定義される。本例の装置座標系は、原点と互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とを含む。以下の説明では、装置座標系のＸ軸に平行な方向をＸ方向と呼び、Ｙ軸に平行な方向をＹ方向と呼び、Ｚ軸に平行な方向をＺ方向と呼ぶ。Ｘ方向およびＹ方向は、ベルトコンベア３０１の上面（以下、基準面と呼ぶ。）に平行な面内で互いに直交する。Ｚ方向は、基準面に対して直交する。

ヘッド部１００においては、三角測距方式により測定対象物Ｓの高さ画像を示す高さデータが生成される。図３は、三角測距方式の原理を説明するための図である。図３には、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向がそれぞれ矢印で示される。図３に示すように、照明部１１０の光学系（図２の投光レンズ１１９）の光軸ａｘ１と撮像部１２０の光学系（図２の受光レンズ１２２，１２３）の光軸ａｘ０との間の角度αが予め設定される。角度αは、０度よりも大きく９０度よりも小さい。

ヘッド部１００の下方に測定対象物Ｓが存在しない場合、照明部１１０から出射される光は、基準面Ｒの点Ｏにより反射され、撮像部１２０に入射する。一方、ヘッド部１００の下方に測定対象物Ｓが存在する場合、照明部１１０から出射される光は、測定対象物Ｓの表面の点Ａにより反射され、撮像部１２０に入射する。これにより、測定対象物Ｓが撮像され、測定対象物Ｓの画像を示す画像データが生成される。

点Ｏと点Ａとの間のＸ方向における距離をｄとすると、基準面Ｒに対する測定対象物Ｓの点Ａの高さｈは、ｈ＝ｄ÷ｔａｎ（α）により与えられる。演算部１３０は、撮像部１２０により生成される画像データに基づいて、距離ｄを算出する。また、演算部１３０は、算出された距離ｄに基づいて、測定対象物Ｓの表面の点Ａの高さｈを算出する。測定対象物Ｓの表面の全ての点の高さを算出することにより、光が照射された全ての点について装置座標系で表される座標を特定することができる。それにより、測定対象物Ｓの高さデータが生成される。

測定対象物Ｓの表面の全ての点に光を照射するために、照明部１１０から種々の構造化光が出射される。本実施の形態においては、Ｙ方向に平行でかつＸ方向に並ぶような直線状の断面を有する縞状の構造化光（以下、縞状光と呼ぶ。）が、その空間位相が変化されつつ照明部１１０から複数回出射される。また、Ｙ方向に平行な直線状の断面を有しかつ明部分と暗部分とがＸ方向に並ぶコード状の構造化光（以下、コード状光と呼ぶ。）が、その明部分および暗部分がグレイコード状に変化されつつ照明部１１０から複数回出射される。

（４）検査処理
図４は、図１の検査装置３００により実行される検査処理の一例を示すフローチャートである。以下、図１に示される検査装置３００の各構成要素および図４のフローチャートを用いて検査処理を説明する。まず、ヘッド部１００において、撮像処理部１３１は、所定のパターンを有する白色の構造化光を出射するように照明部１１０を制御する（ステップＳ１）。また、撮像処理部１３１は、ステップＳ１における構造化光の出射と同期して測定対象物Ｓを撮像するように撮像部１２０を制御する（ステップＳ２）。これにより、測定対象物Ｓのパターン画像データが撮像部１２０により生成される。

次に、撮像処理部１３１は、直前のステップＳ２で生成されたパターン画像データを記憶部１３３に記憶させる（ステップＳ３）。また、撮像処理部１３１は、所定の回数撮像が実行されたか否かを判定する（ステップＳ４）。所定の回数撮像が実行されていない場合、撮像処理部１３１は、構造化光のパターンを変更するように図２のパターン生成部１１８を制御し（ステップＳ５）、ステップＳ１に戻る。ここで、構造化光のパターンを変更することには、構造化光のパターンの位相をシフトさせることも含まれる。所定の回数撮像が実行されるまで、ステップＳ１～Ｓ５が繰り返される。これにより、パターンが変化されつつ縞状光およびコード状光が測定対象物Ｓに順次照射されたときの複数のパターン画像データが記憶部１３３に記憶される。なお、縞状光とコード状光とは、いずれが先に出射されてもよい。

ステップＳ４で、所定の回数撮像が実行された場合、画像データ生成部１３２は、記憶部１３３に記憶された複数のパターン画像データについて演算を行うことにより、高さデータを生成する（ステップＳ６）。その後、出力処理部１３４は、ステップＳ６で生成された高さデータをコントローラ部２００に出力する（ステップＳ７）。これにより、コントローラ部２００の画像メモリ２２０に高さデータが蓄積される。

次に、撮像処理部１３１は、図２の複数の光源１１１，１１２，１１３のうち一の光源を選択するとともに選択された一の光源に対応する色の一様光を出射するように照明部１１０を制御する（ステップＳ８）。また、撮像処理部１３１は、ステップＳ８における一様光の出射と同期して測定対象物Ｓを撮像するように撮像部１２０を制御する（ステップＳ９）。これにより、一の光源に対応する色のテクスチャ画像データが撮像部１２０により生成される。

続いて、撮像処理部１３１は、直前のステップＳ９で生成されたテクスチャ画像データを記憶部１３３に記憶させる（ステップＳ１０）。また、撮像処理部１３１は、全光源１１１～１１３を用いた撮像が実行されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。全光源１１１～１１３を用いた撮像が実行されていない場合、撮像処理部１３１は、直前のステップＳ７の処理後で光が出射されていない１または複数の光源から光を出射する光源を決定し（ステップＳ１２）、ステップＳ８に戻る。全光源１１１～１１３を用いた撮像が実行されるまで、ステップＳ８～Ｓ１２が繰り返される。これにより、測定対象物Ｓに照射される光の色が変化されつつ一様光が測定対象物Ｓに順次照射されたときの複数のテクスチャ画像データが記憶部１３３に記憶される。

ステップＳ１１で、全光源１１１～１１３を用いた撮像が実行された場合、画像データ生成部１３２は、記憶部１３３に記憶された複数のテクスチャ画像データを合成することにより、カラーテクスチャ画像データを生成する（ステップＳ１３）。その後、出力処理部１３４は、ステップＳ１３で生成されたカラーテクスチャ画像データをコントローラ部２００に出力する（ステップＳ１４）。これにより、コントローラ部２００の画像メモリ２２０にカラーテクスチャ画像データが蓄積される。

次に、コントローラ部２００において、検査部２３０は、ステップＳ７，Ｓ１４で画像メモリ２２０に蓄積された高さデータおよびカラーテクスチャ画像データに画像処理を実行する（ステップＳ１５）。これにより、使用者により予め指定された検査内容に基づいて、高さデータまたはカラーテクスチャ画像データにおける所定部分の計測が実行される。具体的には、高さ方向（Ｚ方向）に関する計測は高さデータを用いて行われ、Ｘ方向またはＹ方向に関する計測はカラーテクスチャ画像データを用いて行われる。

続いて、検査部２３０は、ステップＳ１５で得られた計測値を所定のしきい値と比較することにより測定対象物Ｓの良否を判定し（ステップＳ１６）、計測処理を終了する。

ここで、検査部２３０は、ステップＳ１６における判定結果を表示部３２０に表示してもよいし、外部機器４００に与えてもよい。また、検査部２３０は、上記ステップＳ６の処理で生成される高さデータに基づく高さ画像を表示部３２０に表示させることができる。さらに、表示部３２０は、上記ステップＳ１３で生成されるカラーテクスチャ画像データに基づく測定対象物Ｓのカラー画像を表示部３２０に表示させることができる。

上記の検査処理においては、ステップＳ１～Ｓ７が実行された後にステップＳ８～Ｓ１４が実行されるが、本発明はこれに限定されない。ステップＳ８～Ｓ１４が実行された後にステップＳ１～Ｓ７が実行されてもよい。また、ステップＳ７，Ｓ１４は、計測が実行される前におけるいずれの時点で実行されてもよく、他の処理と並列的に実行されてもよい。

（５）実施の形態の効果
（ａ）上記のヘッド部１００においては、複数の光源１１１，１１２，１１３から緑色光、青色光および赤色光が出射され、白色光が生成される。生成された白色光がパターン生成部１１８に入射することにより、生成される複数の構造化光が測定対象物Ｓに順次照射される。このとき、測定対象物Ｓから反射される複数の構造化光が撮像部１２０により順次受光され、複数のパターン画像データが順次生成される。生成された複数のパターン画像データに基づいて高さデータが生成される。

また、複数の光源１１１，１１２，１１３から緑色光、青色光および赤色光が順次出射されてパターン生成部１１８に入射する。このときパターン生成部１１８が入射した緑色光、青色光および赤色光を反射することにより、緑色光、青色光および赤色光の一様光が測定対象物Ｓに順次照射される。測定対象物Ｓから反射される複数の一様光が撮像部１２０により順次受光され、複数のテクスチャ画像データが順次生成される。生成された複数のテクスチャ画像データが合成されることによりカラーテクスチャ画像データが生成される。高さデータとカラーテクスチャ画像データとに基づいて測定対象物Ｓの検査が実行される。

この場合、パターン生成部１１８および撮像部１２０は、高さデータおよびカラーテクスチャ画像データを生成するために共通に用いられる。それにより、高さデータを生成するための構成と、カラーテクスチャ画像データを生成するための構成とを個別に用意する必要がない。具体的には、測定対象物Ｓに構造化光を照射する投光系と、測定対象物Ｓに一様光を照射する投光系とを個別に用意する必要がない。また、測定対象物Ｓから反射する構造化光を受光する受光系と、測定対象物Ｓから反射する一様光を受光する受光系とを個別に用意する必要がない。それにより、高さデータおよびカラーテクスチャ画像データを生成するための複数の投受光系の部品点数を低減することができる。したがって、検査装置３００のヘッド部１００の小型化および低コスト化が可能になる。

（ｂ）また、上記の構成によれば、高さデータの生成に用いられる構造化光と、カラーテクスチャ画像データの生成に用いられる一様光とは、共通の光路を進行して測定対象物Ｓに照射される。これにより得られる効果について説明する。

図５は、構造化光の照射方向および一様光の照射方向と測定対象物Ｓ上の測定不可能な領域との関係を説明するための図である。図５（ａ）に、参考例として測定対象物Ｓに構造化光を照射する照明部１１０Ｐと、測定対象物Ｓに一様光を照射する照明部１１０Ｑとを個別に用いて高さデータおよびテクスチャ画像データを生成する例が示される。

図５（ａ）の例では、照明部１１０Ｐ，１１０Ｑおよび撮像部１２０が互いに干渉することを防止するために、照明部１１０Ｐ，１１０Ｑおよび撮像部１２０が、水平方向に並ぶように配置されている。このような構成によれば、測定対象物Ｓの形状によっては、測定対象物Ｓに対して構造化光が照射される場合と、測定対象物Ｓに対して一様光が照射される場合とで、測定対象物Ｓ上に形成される影の領域が異なることになる。この場合、高さデータにおける測定不可能な領域とカラーテクスチャ画像データにおける測定不可能な領域との整合が取れない。

図５（ｂ）に、本実施の形態に係る検査装置３００において、測定対象物Ｓに構造化光および一様光を選択的に照射する照明部１１０を用いて高さデータおよびテクスチャ画像データを生成する例が示される。図５（ｂ）に示されるように、本実施の形態に係る照明部１１０によれば、構造化光および一様光を測定対象物Ｓにそれぞれ照射する構成が共通化されている。それにより、測定対象物Ｓに対する構造化光および一様光の照射方向が一致する。このような構成によれば、測定対象物Ｓの形状によらず、測定対象物Ｓに対して構造化光が照射される場合と、測定対象物Ｓに対して一様光が照射される場合とで、測定対象物Ｓ上に形成される影の領域が一致することになる。したがって、高さデータにおける測定不可能な領域とカラーテクスチャ画像データにおける測定不可能な領域とは、整合が取れた状態で維持される。その結果、高さデータおよびカラーテクスチャ画像データに基づいて、測定対象物Ｓの形状および表面状態について正確な情報を容易に把握することが可能になる。

（ｃ）上記の照明部１１０においては、高さデータの生成時に白色光の構造化光が測定対象物Ｓに照射される。

測定対象物Ｓの色によっては、当該測定対象物Ｓに特定の波長の光が照射されても、照射された光が測定対象物Ｓの表面で吸収される場合がある。この場合、特定の波長の構造化光を測定対象物Ｓに照射しても、測定対象物Ｓにおいて反射される構造化光の量が小さいことにより高さデータを得ることができない可能性がある。

上記の構成によれば、高さデータを生成する際に、複数の波長の成分を含む白色の複数の構造化光が測定対象物Ｓに照射される。それにより、測定対象物Ｓの色によらず、少なくとも一部の波長の成分を測定対象物Ｓの表面で反射させることができる。その結果、高さデータを生成可能な測定対象物Ｓ上の範囲が拡大される。

（ｄ）上記のヘッド部１００においては、高さデータおよびカラーテクスチャ画像データを生成するための複数の投受光系が、ヘッドケーシング１００ｃ内にコンパクトに収容される。したがって、ヘッド部１００の小型化が可能となり、ヘッド部１００の設置スペースを低減することができる。さらに、ヘッド部１００の設置等の取り扱いが容易になる。

（６）パターン生成部１１８および投光レンズ１１９の好ましい位置関係
以下の説明では、ベルトコンベア３０１の上面に測定対象物Ｓが載置されていない状態で、照明部１１０から構造化光または一様光が照射されるベルトコンベア３０１の上面上の領域を照射領域と呼ぶ。

ヘッド部１００においては、三角測距方式の形状測定を行うために、照明部１１０の光軸ａｘ１が撮像部１２０の光軸ａｘ０に対して傾斜する。このような構成においては、投光レンズ１１９の像側および物側の焦点面がその光軸ａｘ１に対して直交していると、ベルトコンベア３０１の上面上にパターン生成部１１８の光生成面全体の焦点を合わせることができない。

そこで、上記のヘッド部１００においては、パターン生成部１１８および投光レンズ１１９は、測定対象物Ｓが載置されるベルトコンベア３０１の上面に対してシャインプルーフの原理に従って配置されることが好ましい。

図６は、パターン生成部１１８および投光レンズ１１９の好ましい位置関係を示す図である。図６の例では、シャインプルーフの原理に従ってパターン生成部１１８の光生成面１１８Ｓ、投光レンズ１１９およびベルトコンベア３０１の上面の配置が定められている。

具体的には、投光レンズ１１９の主平面を含む面ＰＰ、パターン生成部１１８の光生成面１１８Ｓを含む面ＩＳおよびベルトコンベア３０１の上面を含む面ＳＳが共通の直線ＬＰ上で互いに交差するように、パターン生成部１１８および投光レンズ１１９が配置されている。

光生成面１１８Ｓが投光レンズ１１９の像側の焦点面に含まれかつベルトコンベア３０１の上面が投光レンズ１１９の物側の焦点面に含まれる場合、ベルトコンベア３０１の上面の照射領域３０１Ｓに光生成面１１８Ｓ全体の焦点が合う。したがって、投光レンズ１１９のｆ値を小さくする場合でも照射領域３０１Ｓに光生成面１１８Ｓ全体の焦点が合うので、より明るくなるように照明を設計することができる。

（７）変形例
（ａ）ヘッド部１００は１個の照明部１１０および１個の撮像部１２０を含むが、本発明はこれに限定されない。図７は、第１の変形例に係る検査装置３００の構成を示すブロック図である。図７に示すように、第１の変形例におけるヘッド部１００は、４個の照明部１１０を含む。なお、図７においては、演算部１３０の図示が省略されている。

以下の説明では、４個の照明部１１０を区別する場合は、４個の照明部１１０をそれぞれ照明部１１０Ａ～１１０Ｄと呼ぶ。照明部１１０Ａ～１１０Ｄは、互いに同一の構造を有し、９０度間隔で撮像部１２０を取り囲むように設けられる。具体的には、照明部１１０Ａと照明部１１０Ｂとは、撮像部１２０を挟んで対向するように配置される。また、照明部１１０Ｃと照明部１１０Ｄとは、撮像部１２０を挟んで対向するように配置される。さらに、４個の照明部１１０Ａ～１１０Ｄおよび撮像部１２０は、演算部１３０とともにヘッドケーシング１００ｃ内に収容されている。

この構成においては、４個の照明部１１０Ａ～１１０Ｄにより測定対象物Ｓに対して互いに異なる４つの方向から光を出射することができる。それにより、いずれかの照明部１１０から出射される光により測定不可能な部分がある場合でも、その測定不可能な部分の形状を他の照明部１１０から出射される光を用いて測定することができる。そこで、４個の照明部１１０Ａ～１１０Ｄにそれぞれ対応して生成された高さデータを合成することにより、測定不可能な部分がより低減された合成高さデータを生成することができる。また、４個の照明部１１０Ａ～１１０Ｄにそれぞれ対応して生成されたカラーテクスチャ画像データを合成することにより、測定不可能な部分がより低減されたカラーテクスチャ画像データを生成することができる。

（ｂ）上記のヘッド部１００においては、撮像部１２０の光軸ａｘ０が上下方向に延び、照明部１１０の光軸ａｘ１が光軸ａｘ０に対して傾斜するが、本発明はこれに限定されない。ヘッド部１００は、照明部１１０および撮像部１２０の位置関係が上記の例とは逆になるように構成されてもよい。すなわち、ヘッド部１００は、照明部１１０の光軸ａｘ１が上下方向に延び、撮像部１２０の光軸ａｘ０が光軸ａｘ１に対して傾斜するように構成されてもよい。

また、この場合、１個の照明部１１０に対して、複数の撮像部１２０が設けられてもよい。図８は、第２の変形例に係る検査装置３００の構成を示すブロック図である。図８に示すように、第２の変形例におけるヘッド部１００は、４個の撮像部１２０を含む。なお、図８においては、演算部１３０の図示が省略されている。

以下の説明では、４個の撮像部１２０を区別する場合は、４個の撮像部１２０をそれぞれ撮像部１２０Ａ～１２０Ｄと呼ぶ。撮像部１２０Ａ～１２０Ｄは、互いに同一の構造を有し、９０度間隔で照明部１１０を取り囲むように設けられる。具体的には、撮像部１２０Ａと撮像部１２０Ｂとは、照明部１１０を挟んで対向するように配置される。また、撮像部１２０Ｃと撮像部１２０Ｄとは、照明部１１０を挟んで対向するように配置される。さらに、４個の撮像部１２０Ａ～１２０Ｄおよび照明部１１０は、演算部１３０とともにヘッドケーシング１００ｃ内に収容されている。

この構成においては、４個の撮像部１２０Ａ～１２０Ｄにより測定対象物Ｓに対して互いに異なる４つの方向から測定対象物Ｓを撮像することができる。それにより、いずれかの撮像部１２０から撮像不可能な部分がある場合でも、その撮像不可能な部分を他の撮像部１２０により撮像することができる。そこで、４個の撮像部１２０Ａ～１２０Ｄにそれぞれ対応して生成された高さデータを合成することにより、測定不可能な部分がより低減された合成高さデータを生成することができる。また、４個の撮像部１２０Ａ～１２０Ｄにそれぞれ対応して生成されたカラーテクスチャ画像データを合成することにより、測定不可能な部分がより低減されたカラーテクスチャ画像データを生成することができる。

（８）他の実施の形態
（ａ）上記実施の形態においては、高さデータを生成するために白色の構造化光が測定対象物Ｓに照射されるが、本発明はこれに限定されない。高さデータを生成するための構造化光として、白色の構造化光に限らず、赤色、青色、緑色またはそれらのうち２つが組み合わされた色の構造化光が用いられてもよい。この場合、構造化光の色は、使用者により選択可能であってもよい。これにより、使用者は、測定対象物Ｓの色、表面状態および形状等に応じて、適切な波長を有する光を用いて測定対象物Ｓの高さを検査することができる。

このように、構造化光の色を選択可能とする場合には、選択された色に応じて検査装置３００のキャリブレーションが行われることが好ましい。それにより、色収差等の影響が除去された高さデータを生成することが可能になる。

（ｂ）上記実施の形態に係る照明部１１０においては、光源１１１，１１２，１１３に共通の光路が、ミラー１１７およびパターン生成部１１８により折り曲げられるが、本発明はこれに限定されない。

光源１１１，１１２，１１３に共通の光路は、折り曲げられることなく直線状に延びてもよい。この場合、上記の照明部１１０からミラー１１７が不要となる。また、この場合、パターン生成部１１８としてＬＣＤ等の透過型の素子を用いる。それにより、照明部１１０の構造が単純化する。

（９）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明する。上記実施の形態においては、測定対象物Ｓが測定対象物の例であり、光源１１１，１１２，１１３が複数の光源の例であり、パターン生成部１１８がパターン生成部の例であり、撮像処理部１３１が投光制御部の例であり、撮像部１２０が撮像部の例であり、画像データ生成部１３２が画像データ生成部の例であり、検査部２３０が検査部の例であり、検査装置３００が検査装置の例である。

また、受光レンズ１２２，１２３が受光レンズおよび受光光学系の例であり、第１の保持部材１１０ａが保持部材の例であり、ミラー１１７が反射部材の例であり、パターン生成部１１８の光生成面１１８Ｓが光生成面の例であり、投光レンズ１１９が投光レンズおよび投光光学系の例であり、ベルトコンベア３０１の上面が載置面の例であり、ヘッドケーシング１００ｃがケーシングの例であり、複数の照明部１１０，１１０Ａ～１１０Ｄが複数の照明部の例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
（１０）参考形態
（１０－１）本参考形態に係る検査装置は、互いに異なる波長を有する複数の光をそれぞれ出射するとともに、出射された複数の光が予め定められた共通の光路を進行するように設けられた複数の光源と、共通の光路上に設けられ、共通の光路を進行する光を受けるとともに、受けた光に基づいて構造化光および一様光を選択的に生成し、生成された構造化光または一様光が共通の光路を進行して測定対象物に照射されるように構成されたパターン生成部と、複数の光源のうち少なくとも１つの光源から光を出射させるとともに、少なくとも１つの光源から出射された光を用いて位相シフトさせつつ複数の構造化光が生成されるように複数の光源およびパターン生成部を制御し、複数の光源から複数の波長をそれぞれ有する複数の一様光が順次生成されるように複数の光源およびパターン生成部を制御する投光制御部と、測定対象物から反射される複数の構造化光を順次受光することにより測定対象物の画像を示す複数のパターン画像データを順次生成し、測定対象物から反射される複数の一様光を順次受光することにより測定対象物の画像を示す複数のテクスチャ画像データを順次生成する撮像部と、複数のパターン画像データに基づいて測定対象物の高さ画像を示す高さデータを生成するとともに、複数のテクスチャ画像データを合成することにより測定対象物の画像を複数の波長に対応する複数の色で示すカラーテクスチャ画像データを生成する画像データ生成部と、高さデータとカラーテクスチャ画像データとに基づいて測定対象物の検査を実行する検査部とを備える。
その検査装置においては、複数の光源のうち少なくとも１つの光源から光が出射される。出射された少なくとも１つの光がパターン生成部に入射することにより、位相シフトされつつ生成される複数の構造化光が測定対象物に順次照射される。このとき、測定対象物から反射される複数の構造化光が撮像部により順次受光され、複数のパターン画像データが順次生成される。生成された複数のパターン画像データに基づいて高さデータが生成される。
また、複数の光源から互いに異なる波長を有する複数の光が順次出射されてパターン生成部に入射する。それにより、互いに異なる波長を有する複数の一様光がパターン生成部から測定対象物に順次照射される。測定対象物から反射される複数の一様光が撮像部により順次受光され、複数のテクスチャ画像データが順次生成される。生成された複数のテクスチャ画像データが合成されることによりカラーテクスチャ画像データが生成される。高さデータとカラーテクスチャ画像データとに基づいて測定対象物の検査が実行される。
この場合、パターン生成部および撮像部は、高さデータおよびカラーテクスチャ画像データを生成するために共通に用いられる。それにより、高さデータを生成するための構成と、カラーテクスチャ画像データを生成するための構成とを個別に用意する必要がない。具体的には、測定対象物に構造化光を照射する投光系と、測定対象物に一様光を照射する投光系とを個別に用意する必要がない。また、測定対象物から反射する構造化光を受光する受光系と、測定対象物から反射する一様光を受光する受光系とを個別に用意する必要がない。それにより、高さデータおよびカラーテクスチャ画像データを生成するための複数の投受光系の部品点数を低減することができる。したがって、検査装置の小型化および低コスト化が可能になる。
また、上記の構成によれば、高さデータの生成に用いられる構造化光と、カラーテクスチャ画像データの生成に用いられる一様光とは、共通の光路を進行して測定対象物に照射される。それにより、高さデータの生成時とカラーテクスチャ画像データの生成時との間で、測定対象物上に形成される影等の領域に差が生じない。したがって、高さデータにおける測定不可能な領域とカラーテクスチャ画像データにおける測定不可能な領域とは、整合が取れた状態で維持される。その結果、高さデータおよびカラーテクスチャ画像データに基づいて、測定対象物の形状および表面状態について正確な情報を容易に把握することが可能になる。
（１０－２）複数の光源は、緑色光を出射する光源、青色光を出射する光源および赤色光を出射する光源を含み、投光制御部は、複数の光源から緑色光、青色光および赤色光を出射させるとともに、出射された緑色光、青色光および赤色光から得られる白色光を用いて位相シフトさせつつ複数の構造化光が生成されるように複数の光源およびパターン生成部を制御してもよい。
測定対象物の色によっては、当該測定対象物に特定の波長の光が照射されても、照射された光が測定対象物の表面で吸収される場合がある。この場合、複数の構造化光を測定対象物に照射しても、測定対象物において反射される構造化光の量が小さいことにより高さデータを得ることができない可能性がある。
上記の構成によれば、高さデータを生成する際に、複数の波長の成分を含む白色の複数の構造化光が測定対象物に照射される。それにより、測定対象物の色によらず、少なくとも一部の波長の成分を測定対象物の表面で反射させることができる。その結果、高さデータを生成可能な測定対象物上の範囲が拡大される。
（１０－３）検査装置は、上下方向に延びる光軸を有する受光レンズを含み、測定対象物から上方に反射される構造化光または一様光を撮像部へ導く受光光学系と、複数の光源からそれぞれ出射される複数の光が共通の光路を上方から下方に進行するように複数の光源を保持する保持部材と、複数の光源からそれぞれ出射されて上方から下方に進行する複数の光を受光レンズの光軸から遠ざかるように斜め上方へ反射する反射部材とをさらに備え、パターン生成部は、反射部材により反射される複数の光の少なくとも一部を受光レンズの光軸に近づくように斜め下方に反射することにより構造化光および一様光を選択的に生成する光生成面を有してもよい。
この場合、保持部材により保持される複数の光源から出射される複数の光の各々は、共通の光路を上方から下方に進行し、反射部材により受光レンズの光軸から遠ざかるように斜め上方に反射される。反射部材により反射された光の少なくとも一部は、光生成面により受光レンズの光軸に近づくように斜め下方に反射される。このとき、光生成面において反射される光は、構造化光または一様光として測定対象物に照射される。測定対象物から上方に反射される構造化光または一様光は、受光光学系を通して撮像部に入射する。
上記の構成によれば、複数の光に共通の光路が折り返されている。それにより、測定対象物に構造化光および一様光を照射するための構成が、その照射方向に大型化することが抑制される。また、上記の構成によれば、受光光学系の光軸に対して直交する方向において、複数の光源、保持部材および反射部材は、パターン生成部と受光光学系の光軸との間に位置する。それにより、受光光学系の光軸に対して直交する方向におけるパターン生成部と受光光学系の光軸との間の空間を有効利用することができる。
したがって、複数の光源、保持部材、反射部材、パターン生成部、受光光学系および撮像部を含む複数の投受光系の構成をよりコンパクト化することができる。
（１０－４）検査装置は、受光レンズの光軸に近づくように斜め下方に延びる光軸を有する投光レンズを含み、光生成面により生成された構造化光または一様光を測定対象物へ導く投光光学系をさらに備え、測定対象物は予め定められた載置面上に載置され、パターン生成部および投光光学系は、パターン生成部の光生成面と載置面とが投光光学系の主平面に関してシャインプルーフの原理に従うように配置されてもよい。
この場合、光生成面において生成された構造化光または一様光は、投光光学系を通して測定対象物に照射される。ここで、パターン生成部の光生成面と載置面とが、投光光学系の主平面に関してシャインプルーフの原理に従うので、載置面上に光生成面の全体の焦点を合わせることができる。したがって、投光レンズのｆ値を小さくする場合でも載置面上に光生成面全体の焦点が合うので、より明るくなるように照明を設計することができる。
（１０－５）検査装置は、複数の光源、保持部材、反射部材、パターン生成部、投光光学系、受光光学系および撮像部を収容するケーシングをさらに備えてもよい。
この場合、複数の光源、保持部材、反射部材、パターン生成部、投光光学系、受光光学系および撮像部を含む複数の投受光系を、ケーシング内にコンパクトに収容することができる。したがって、ケーシングの小型化が可能となり、ケーシングの設置スペースを低減することができる。さらに、検査装置の設置等の取り扱いが容易になる。

１００…ヘッド部，１００ｃ…ヘッドケーシング，１１０，１１０Ａ～１１０Ｄ，１１０Ｐ，１１０Ｑ…照明部，１１０ａ…第１の保持部材，１１０ｂ…第２の保持部材，１１１，１１２，１１３…光源，１１４，１１５…ダイクロイックミラー，１１６…照明レンズ，１１７…ミラー，１１８…パターン生成部，１１８Ｓ…光生成面，１１９…投光レンズ，１２０，１２０Ａ～１２０Ｄ…撮像部，１２１…撮像素子，１２２，１２３…受光レンズ，１３０…演算部，１３１…撮像処理部，１３２…画像データ生成部，１３３…記憶部，１３４…出力処理部，２００…コントローラ部，２１０…ヘッド制御部，２２０…画像メモリ，２３０…検査部，３００…検査装置，３０１…ベルトコンベア，３０１Ｓ…照射領域，３１０…操作部，３２０…表示部，４００…外部機器，ａｘ０，ａｘ１…光軸，Ｓ…測定対象物

Claims (5)

1. 互いに異なる波長を有する複数の光をそれぞれ出射するとともに、出射された複数の光が予め定められた共通の光路を進行するように設けられた複数の光源と、前記共通の光路上に設けられ、前記共通の光路を進行する光を受けるとともに、受けた光に基づいて構造化光および一様光を選択的に生成し、生成された構造化光または一様光が前記共通の光路を進行して測定対象物に照射されるように構成されたパターン生成部と、をそれぞれ有するとともに、測定対象物に対して互いに異なる方向から光を出射する複数の照明部と、
   前記複数の照明部のそれぞれが有する前記複数の光源のうち少なくとも１つの光源から光を出射させるとともに、前記少なくとも１つの光源から出射された光を用いて位相シフトさせつつ複数の構造化光が生成されるように前記複数の光源および前記パターン生成部を制御し、前記複数の光源から前記複数の波長をそれぞれ有する複数の一様光が順次生成されるように前記複数の光源および前記パターン生成部を制御する投光制御部と、
   測定対象物から反射される前記複数の構造化光を順次受光することにより測定対象物の画像を示す複数のパターン画像データを順次生成し、測定対象物から反射される前記複数の一様光を順次受光することにより測定対象物の画像を示す複数のテクスチャ画像データを順次生成する撮像部と、
   前記複数の照明部のそれぞれから出射され、測定対象物から反射された前記複数の構造化光を順次受光して、前記撮像部により生成された前記複数のパターン画像データに基づいて、当該複数の照明部のそれぞれに対応して生成された測定対象物の高さ画像を示す複数の高さデータを生成し、当該複数の高さデータを合成することにより合成高さデータを生成するとともに、当該複数の照明部のそれぞれから出射され、測定対象物から反射された前記複数の一様光を順次受光して、前記撮像部により生成された前記複数のテクスチャ画像データを合成することにより、当該複数の照明部のそれぞれに対応して生成された測定対象物の画像を複数の波長に対応する複数の色で示す複数のカラーテクスチャ画像データを生成し、当該複数のカラーテクスチャ画像データを合成することにより合成カラーテクスチャ画像データを生成する画像データ生成部と、
   前記合成高さデータに基づいて測定対象物の高さ方向であるＺ方向に関する検査を実行し、前記合成カラーテクスチャ画像データに基づいて測定対象物のＸ方向またはＹ方向に関する検査を実行する検査部とを備える、検査装置。
2. 前記複数の光源は、緑色光を出射する光源、青色光を出射する光源および赤色光を出射する光源を含み、
   前記投光制御部は、前記複数の光源から緑色光、青色光および赤色光を出射させるとともに、出射された緑色光、青色光および赤色光から得られる白色光を用いて位相シフトさせつつ複数の構造化光が生成されるように前記複数の光源および前記パターン生成部を制御する、請求項１記載の検査装置。
3. 上下方向に延びる光軸を有する受光レンズを含み、測定対象物から上方に反射される構造化光または一様光を前記撮像部へ導く受光光学系をさらに備え、
   前記複数の照明部のそれぞれは、
   前記複数の光源からそれぞれ出射される複数の光が前記共通の光路を上方から下方に進行するように前記複数の光源を保持する保持部材と、
   前記複数の光源からそれぞれ出射されて上方から下方に進行する複数の光を前記受光レンズの光軸から遠ざかるように斜め上方へ反射する反射部材とをさらに有し、
   前記複数の照明部のそれぞれにおいて、前記パターン生成部は、前記反射部材により反射される複数の光の少なくとも一部を前記受光レンズの光軸に近づくように斜め下方に反射することにより構造化光および一様光を選択的に生成する光生成面を有する、請求項１または２記載の検査装置。
4. 前記複数の照明部のそれぞれは、前記受光レンズの光軸に近づくように斜め下方に延びる光軸を有する投光レンズを含み、前記光生成面により生成された構造化光または一様光を測定対象物へ導く投光光学系をさらに有し、
   測定対象物は予め定められた載置面上に載置され、
   前記複数の照明部のそれぞれにおいて、前記パターン生成部および前記投光光学系は、前記パターン生成部の前記光生成面と前記載置面とが前記投光光学系の主平面に関してシャインプルーフの原理に従うように配置される、請求項３記載の検査装置。
5. 前記複数の照明部、前記受光光学系および前記撮像部を収容するケーシングをさらに備える、請求項４記載の検査装置。

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