JP2021086121A - 撮像装置及び表面検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面の検査に適した高品質な画像を撮像できる撮像装置及び表面検査装置を提供する。【解決手段】撮像装置１０は、被写体を撮像するカメラ３０及び被写体に照明光を照射する照明装置４０を備える。カメラ３０は、画像取得面が合焦面である光学系を備え、撮像範囲内の被写体を被写界深度内に収めて斜めから撮像して画像データを取得する。照明装置４０は、光源部の位置が可変であり、被写体に対する照明光の当て方を変更できる。【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像装置及び表面検査装置に関する。

ワークの表面をカメラで撮像し、撮像された画像を用いて、ワークの表面を検査する装置が知られている。

特許文献１には、検査用の画像を撮像する方法として、ワークを斜めから撮像する方法が提案されている。ワークを斜めに撮像すると、画像に歪み（射影歪み）が生じる。特許文献１では、撮像された画像を透視変換することで、歪みを解消している。

また、ワークを斜めに撮像すると、画像内で分解能に差が生じる。特許文献２には、各カメラの撮像領域を重複させて、複数のカメラでワークを斜めから撮像する方法が提案されている。

特開２０１４−１６７４５６号公報 特開２０１８−１４６４４２号公報

本開示の技術に係る１つの実施形態は、表面の検査に適した高品質な画像を撮像できる撮像装置及び表面検査装置を提供する。

（１）画像取得面が合焦面である結像光学系を備え、撮像範囲内の被写体を被写界深度内に収めて斜めから撮像して画像データを取得する撮像部と、被写体に照射する照明光の主光線の向き及び／又は照明光の光源部の位置が可変である照明部と、を備えた撮像装置。

（２）画像データに画像処理を施す画像処理部を更に備え、画像処理部は、照明光の主光線の向き及び／又は照明光の光源部の位置を変えることで生じる画像データの差異を強調する処理を行う、（１）の撮像装置。

（３）照明部は、光源部と、光源部の移動機構と、を備え、移動機構で光源部を移動させて、照明光の光源部の位置を変える、（１）又は（２）の撮像装置。

（４）照明部は、光源部の首振り機構を更に備え、首振り機構で光源部の向きを変えて、照明光の主光線の向きを変える、（３）の撮像装置。

（５）照明部は、光源部と、光源部の首振り機構と、を備え、首振り機構で光源部の向きを変えて、照明光の主光線の向きを変える、（１）又は（２）の撮像装置。

（６）照明部は、複数の光源部を備え、点灯させる光源部を変えて、照明光の光源部の位置を変える、（１）又は（２）の撮像装置。

（７）照明部は、光源部の首振り機構を更に備え、首振り機構で光源部の向きを変えて、照明光の主光線の向きを変える、（６）の撮像装置。

（８）複数の光源部がマトリクス状に配置される、（６）又は（７）の撮像装置。

（９）複数の光源部が円弧状に配置される、（６）から（８）のいずれか一の撮像装置。

（１０）撮像範囲が重複して設定された複数の撮像部を備えた、（１）から（９）のいずれか一の撮像装置。

（１１）被写体を保持する保持部と、保持部の回転機構と、を更に備えた（１）から（１０）のいずれか一の撮像装置。

（１２）画像取得面が合焦面である結像光学系を備え、撮像範囲内の被写体を被写界深度内に収めて斜めから撮像して画像データを取得する撮像部と、被写体に照明光を照射する照明部と、被写体を保持する保持部と、撮像部及び保持部を連動して移動又は傾斜させる駆動部と、を備えた撮像装置。

（１３）画像データに画像処理を施す画像処理部を更に備え、画像処理部は、照明光の主光線の向き及び／又は照明光の光源部の位置を変えることで生じる画像データの差異を強調する処理を行う、（１２）の撮像装置。

（１４）撮像部の結像光学系は、物体側から順に、正のパワーを有する１つのミラーと、複数のレンズからなり正のパワーを有する光学系と、を有し、ミラーと光学系との間に中間像を結像する、（１）から（１３）のいずれか一の撮像装置。

（１５） ミラー及び光学系は、共通の光軸を有し、かつ、光軸を回転軸とする回転対称な形状を有する、（１４）の撮像装置。

（１６）（１）から（１５）のいずれか一の撮像装置と、撮像部で取得される画像データを用いて、ワークの表面を検査する検査部と、を備えた表面検査装置。

表面検査装置の概略構成を示す図 撮像装置の概略構成を示す図 カメラの概略構成を示す断面図 結像光学系の構成を示す断面図 結像光学系の構成を示す断面図 照明装置の平面図 検査装置本体のハードウェア構成の一例を示すブロック図 検査装置本体が実現する機能のブロック図 照明光の当て方を変えて撮像して得られる画像の一例を示す図 最適な照明位置を決定する処理の手順を示すフローチャート 照明装置の側面図 照明装置の平面図 照明装置の変形例を示す側面図 照明装置の平面図 照明装置の側面図 照明装置の平面図 照明装置の側面図 表面検査装置の概略構成を示す図 表面検査装置の概略構成を示す図 カメラの配置を示す斜視図 表面検査装置の変形例を示す図 撮像装置の構成を示す概略図 帯状のワークを検査する場合の撮像装置の構成の一例を示す図

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

［第１の実施の形態］
平面若しくは緩やかな曲面に存在する微小な溝、キズ、気泡、膜のムラなどの微小な凹凸は、通常の撮像手法（通常のカメラを用いて、被写体に正対して撮像する手法）で撮像しても写らない。若しくは、写ったとしても、うっすらと写る程度である。

斜めから撮像することで、これらの微小な凹凸を見つけ易くできる。人間が平面内の微小な凹凸を確認する際、目を近づけて斜めから見る行動を行うことからも、この方法が直感的に有用であることが分かる。

しかし、通常のカメラで斜めから撮像すると、画像に歪み（射影歪み）が生じたり、画像内で分解能に差が生じたりする。

本実施の形態の表面検査装置は、斜めから撮像しても焦点の合う範囲が広い特殊なカメラを使用することで、検査に適した高品質な画像を撮像する。更に、本実施の形態の表面検査装置は、照明光の当て方を変えられる照明装置（照明光の当て方が可変である照明装置）を使用することで、最適な照明環境を作り出して撮像する。

以下においては、シート状のワークの表面を検査する場合を例に説明する。

［表面検査装置の構成］
図１は、本実施の形態の表面検査装置の概略構成を示す図である。

同図に示すように、本実施の形態の表面検査装置１は、ワークＷの表面を撮像する撮像装置１０、及び、撮像装置１０を制御し、かつ、撮像装置１０で撮像された画像を用いて、ワークＷの表面を検査する検査装置本体１００を備える。検査装置本体１００は、ワーク表面の欠陥、特に、微小な溝、キズ、気泡、膜のムラなどの微小な凹凸等の有無を検査する。

［撮像装置］
図２は、撮像装置の概略構成を示す図である。

撮像装置１０は、ワークＷを載置するステージ２０、ステージ２０に載置されたワークＷを撮像するカメラ３０、及び、ステージ２０に載置されたワークＷに照明光を照射する照明装置４０を備える。

［ステージ］
ステージ２０は、平坦なワーク載置面２０ａを有する。ワークＷは、ワーク載置面２０ａの上に載置される。本実施の形態では、ステージ２０が水平に設置される。したがって、ワークＷは水平に保持される。ステージ２０には、必要に応じてワークＷを吸着保持する機構等を備えることが好ましい。ステージ２０は、保持部の一例である。

ステージ２０は、そのワーク載置面２０ａをカメラ３０の撮像範囲内に収めて設置される。したがって、ワーク載置面２０ａに載置されたワークＷの全体（全面）を撮像できる。

［カメラ］
カメラ３０は、いわゆる斜視型カメラであり、撮像範囲内の被写体（ワークＷ）を被写界深度内に収めて斜めから撮像し、その画像データを取得する。この種のカメラは、結像光学系の光軸を含まない領域に撮像範囲を設定することで実現できる。すなわち、結像光学系の光軸を含まない領域に撮像範囲を設定することにより、撮像範囲内の被写体（主要被写体）をすべて被写界深度内に収めて、被写体に正対する画像を斜めから撮像できる。本実施の形態のカメラ３０は、ワーク載置面２０ａの上に水平に載置されたワークＷを、ワークＷの斜め上方から撮像する。カメラ３０は、撮像部の一例である。ワークＷは、その表面が主要被写体となる。

図３は、カメラの概略構成を示す断面図である。

同図に示すように、カメラ３０は、筐体３１の内部に結像光学系３２及び撮像素子３３を備える。筐体３１は、角柱形状を有し、水平面上に載置して自立可能に構成される。筐体３１は、正面に撮像窓３１ａを有する。カメラ３０は、撮像窓３１ａから被写体（ワークＷ）を斜め下側に臨んで撮像する。

結像光学系３２は、物体側から順に、正のパワーを有する１つのミラーＭ１と、複数のレンズからなり正のパワーを有する光学系ＲＯと、有する。

図４及び図５は、結像光学系の構成を示す断面図である。図４及び図５では、光束として、光軸Ｚの近傍の光束Ａ及び最大画角の光束Ｂを併せて記入している。また、図４では、光軸Ｚに沿って、ミラーＭ１側を物体側、結像面Ｓｉｍ側を像側として記載している。また、図５は、図４における結像光学系部分を拡大して示したものである。なお、図４及び図５に示す中間像Ｉ及び開口絞りＳｔは、形状を示しているのではなく、光軸上の位置を示している。

同図に示すように、本実施の形態のカメラ３０の結像光学系３２は、物体側から順に、正のパワーを有する１つのミラーＭ１と、複数のレンズからなり正のパワーを有する光学系ＲＯと、を有し、ミラーＭ１と光学系ＲＯとの間に中間像Ｉを結像する。このように、結像光学系内で中間像Ｉを形成することにより、結像光学系内で光束が拡大するのを抑制できる。これにより、小型かつ広角の結像光学系を構成できる。

一例として、本実施の形態の光学系ＲＯは、物体側から順に、４枚のレンズＬ１〜Ｌ４（第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４）からなる前群ＧＦと、開口絞りＳｔと、３枚のレンズＬ５〜Ｌ７（第５レンズＬ５、第６レンズＬ６及び第７レンズＬ７）からなる後群ＧＲと、を有する。

本実施の形態のミラーＭ１及び光学系ＲＯは、共通の光軸Ｚを有し、かつ、光軸Ｚを回転軸とする回転対称な形状を有する。このように構成することにより、結像光学系３２の設計が容易となる。また、結像光学系３２を構成する光学素子の加工性及び組立性を向上できる。これにより、結像光学系のコストを抑えつつ、性能を向上できる。なお、本実施の形態の結像光学系３２では、ミラーＭ１及び光学系ＲＯについて、結像に利用しない領域を部分的に切断している。このように結像に利用しない領域を部分的に切断した形状についても、光軸Ｚを回転軸とする回転対称な形状に含まれるものとする。

本実施の形態のミラーＭ１は、非球面形状を有する。このように、最も物体側に配置され、かつ、有効径の大きいミラーＭ１を非球面形状とすることにより、像面湾曲、コマ収差、非点収差及び歪曲収差の補正に有利となる。

本実施の形態の光学系ＲＯは、第１レンズＬ１（光学系ＲＯの最も物体側のレンズ）が、物体側に凹面を向けた正レンズで構成される。このように、第１レンズＬ１の物体側を凹面とすることにより、第１レンズＬ１の径を抑えつつ、画角を広く取ることができる。また、第１レンズＬ１を正レンズとすることにより、ミラーＭ１から入射した光束が収束して出射する。このため、次の第２レンズＬ２の径を小さくでき、また、光学系ＲＯの全長の短縮化につながる。そのため、結像光学系３２を小型化できる。

このように、本実施形態の結像光学系３２は、小型かつ広角の結像光学系を構成できる。したがって、本実施の形態の結像光学系３２を備えたカメラ３０も、小型で、かつ、広範囲を撮像できるカメラとして構成できる。

上記構成の結像光学系３２は、ミラーＭ１の反射面から結像面Ｓｉｍまでの光軸Ｚ上の距離をＴＴＬ、ミラーＭ１の反射面から物体面Ｏｂｊ（画像取得面）までの光軸Ｚ上の距離をＺＯＢ、第１レンズＬ１の物体側の面から結像面Ｓｉｍまでの光軸Ｚ上の距離をＬＬ０、最大像高をＹｍａｘとした場合、下記の条件式（１）及び（２）を満足することが好ましい。なお 、最大像高Ｙｍａｘとは、光軸Ｚから最も離れた像点と光軸Ｚとの距離を意味する。

０．８＜ＴＴＬ／ＺＯＢ＜１ …（１）
６＜ＬＬ０／Ｙｍａｘ＜１５ …（２）
たとえば、カメラ３０をステージ２０のワーク載置面２０ａと同じ高さの面（物体面Ｏｂｊ）に設置するには、入射光の光束を折り曲げるミラーＭ１が必要となる。条件式（１）の下限以下とならないようにすることにより、結像光学系３２の全長が短くなり過ぎず、収差の補正に有利となる。条件式（１）の上限以上とならないようにすることにより、装置の小型化に有利となる。

条件式（２）の下限以下とならないようにすることにより、最大像高Ｙｍａｘに対して光学系ＲＯの全長が短くなり過ぎず、収差の補正に有利となる。条件式（２）の上限以上とならないようにすることにより、装置の小型化に有利となる
なお、条件式（１）及び（２）を満足した上で、下記の条件式（１−１）及び（２−１）の少なくとも一方を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。

０．８５＜ＴＴＬ／ＺＯＢ＜０．９５ …（１−１）
７＜ＬＬ０／Ｙｍａｘ＜１３ …（２−１）
また、第１レンズの焦点距離をｆＬ１、光学系ＲＯの焦点距離をｆＬ０とした場合、下記の条件式（３）を満足することが好ましい。

３＜ｆＬ１／ｆＬ０＜５０ …（３）
第１レンズＬ１の有効径を大きくしつつ、光学系ＲＯを小型化させるためには、第１レンズＬ１に適切な正のパワーが必要である。ただし、第２レンズＬ２も有効径が大きい方が収差補正に有利であるため、第１レンズＬ１の正のパワーは大きくし過ぎない必要がある。条件式（３）の下限以下とならないようにすることにより、第１レンズＬ１の正のパワーが大きくなり過ぎないようにできる。下記の条件式（３）の上限以上とならないようにすることにより、第１レンズＬ１に適切な正のパワーを確保することができる。

なお、下記の条件式（３−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。

４＜ｆＬ１／ｆＬ０＜２５ …（３−１）
また、光学系ＲＯは、物体側から順に、正のパワーを有する前群ＧＦと、開口絞りＳｔと、正のパワーを有する後群ＧＲと、を有する構成とし、かつ、前群ＧＦは、物体側から順に、第１レンズＬ１と、負のパワーを有する第２レンズＬ２と、正のパワーを有する第３レンズＬ３と、を有する構成とすることが好ましい。このように、第２レンズＬ２のパワーを負とすることにより、光線が急に収束することを避け、更に、比較的有効径の大きな第１レンズＬ１、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３の３枚のレンズのパワー配置を正負正の構成として、正、負の作用を分散することにより、コマ収差及び像面湾曲の補正に有利となる。

また、後群ＧＲは、次の構成の接合レンズＣ１を最も像側に備えることが好ましい 。すなわち、正レンズと負レンズとからなり、全体として正のパワーを有する接合レンズであって、正レンズのアッベ数が５０以上であり、かつ、負レンズのアッベ数が４０以下である接合レンズである。本実施形態の結像光学系３２では、正レンズである第６レンズＬ６及び負レンズである第７レンズＬ７により、この接合レンズＣ１が構成される。このように、開口絞りＳｔより像側で、かつ、軸外主光線の高さが高くなる位置に、上記構成の接合レンズＣ１を配置することにより、倍率色収差の補正に有利となる。また、前群ＧＦが正レンズと負レンズとを備える場合、開口絞りＳｔより像側の後群ＧＲにも正レンズと負レンズとを備えることにより、像面湾曲及び歪曲収差の補正に有利となる。

なお 、接合レンズＣ１を構成する正レンズ及び負レンズのアッベ数が、上記条件を満足した上で、接合レンズＣ１を構成する正レンズのアッベ数が５５以上、及び、接合レンズＣ１を構成する負レンズのアッベ数が３０以下の少なくとも一方を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。

また、光学系ＲＯは、第１レンズＬ１を非球面レンズで構成する一方、第１レンズＬ１以外のレンズは、球面レンズで構成することが好ましい。このように、光学系ＲＯの最も物体側に位置し、有効径が大きく、かつ、異なる像高に対する光束の重なりが小さい第１レンズＬ１を非球面形状とすることにより、収差を効果的に補正できる。また、光学系ＲＯの残りのレンズを全て球面レンズとすることにより、結像光学系を構成する光学素子の加工性及び組立性の向上に有利となる。その結果、結像光学系３２のコストを抑えつつ、性能向上に有利となる。

撮像素子３３は、結像光学系３２の結像面に配置される。上記のように、本実施の形態のカメラ３０は、結像光学系の光軸を含まない領域に撮像範囲が設定される。このため、撮像素子３３は、結像光学系３２のイメージサークル内において、結像光学系３２の光軸Ｚを含まない領域に配置される。すなわち、その受光領域内に結像光学系３２の光軸Ｚが含まれないように配置される。これにより、結像光学系の光軸を含まない領域に撮像範囲が設定される。

なお、結像光学系３２の光軸上に撮像素子３３を配置し、撮像により得られる画像の一部を切り出して、必要な領域の画像データを取得する構成とすることも可能である。

撮像素子３３には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の公知のエリアイメージセンサを使用できる。

以上の構成のカメラ３０によれば、結像光学系３２は、画像取得面が合焦面となり、撮像範囲内の被写体（ワークＷ）をすべて被写界深度内に収めて斜めから撮像できる。また、被写体に正対する画像を斜めから撮像できる。

なお、本実施の形態の撮像装置１０では、ステージ２０のワーク載置面２０ａが画像取得面に設定される。したがって、ワーク載置面２０ａが合焦面とされる。また、本実施の形態の撮像装置１０では、ステージ２０のワーク載置面２０ａが撮像範囲内に設定される。したがって、ワーク載置面２０ａの上にシート状のワークＷを載置して撮像することにより、ワークＷの全体を被写界深度内に収めて撮像できる。ワーク載置面２０ａは、少なくともカメラ３０の撮像範囲内に設定されていればよい。本実施の形態では、ワーク載置面２０ａとほぼ同じ範囲にカメラ３０の撮像範囲が設定される。

［照明装置］
図６は、照明装置の平面図である。図６に示すように、照明装置４０は、光源ユニット４２と、その光源ユニット４２の移動機構４４と、を有する。照明装置４０は、照明部の一例である。

光源ユニット４２は、ワークＷに向けて照明光を照射する。光源ユニット４２は、光源部の一例である。光源ユニット４２は、ステージ２０の上方に設置され、ワークＷに対して上方から照明光を照射する。光源ユニット４２は、主光線の向きがワーク載置面２０ａに対して垂直に設定され、ワークＷに対して垂直に照明光を照射する。

光源ユニット４２は、ライン状の光源４３を有する。本実施の形態では、複数の発光素子４３ａ（たとえば、発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）等）をライン状に配置して、ライン状の光源４３が構成される。光源ユニット４２は、必要に応じてリフレクタ、レンズ及び拡散板等が使用され、照射角及び配光特性等が調節される。

光源ユニット４２は、ライン状の光源４３がワーク載置面２０ａと平行に配置される。また、光源ユニット４２は、ライン状の光源４３が、ｘ軸に沿って配置される。ｘ軸はワーク載置面２０ａと平行な軸である。

移動機構４４は、光源ユニット４２をワーク載置面２０ａに沿って水平に移動させる。本実施の形態では、図２に示すように、光源ユニット４２をｙ軸に沿って移動させる。ｙ軸は、ワーク載置面２０ａと平行、かつ、ｘ軸と直交する軸である。

移動機構４４は、光源ユニット４２の移動をガイドするガイド部、及び、光源ユニット４２を移動させるスライド駆動部を有する。

ガイド部は、ガイドレール４６ａを有する。ガイドレール４６ａは、ｙ軸に沿って配置される。光源ユニット４２は、スライダ４６ｂを介して、ガイドレール４６ａにスライド自在に支持される。

スライド駆動部は、主として、送りネジ４８ａ及びモータ４８ｂで構成される。送りネジ４８ａは、ｙ軸に沿って配置され、その両端を軸受で回転自在に支持される。モータ４８ｂは、送りネジ４８ａに連結され、送りネジ４８ａを回転駆動する。光源ユニット４２は、送りネジ４８ａに備えられたナット４８ｃに接続される。これにより、モータ４８ｂで送りネジ４８ａを回転させると、光源ユニット４２がガイドレール４６ａに沿ってスライド移動する。すなわち、ｙ軸に沿ってスライド移動する。

以上の構成の照明装置４０によれば、移動機構４４によって光源ユニット４２を移動させると、ワークＷに対する光源ユニット４２の相対的な位置が変化する。これにより、ワークＷに対する照明光の当たり方が切り替わる。

［検査装置本体］
図７は、検査装置本体のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

同図に示すように、検査装置本体１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０４、操作部（たとえば、キーボード及びマウス等）１０５、表示部（たとえば、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display；ＬＣＤ）、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（Organic Electro-Luminescence Display；ＯＥＬＤ）等）１０６、入出力インターフェース（interface；Ｉ／Ｆ）１０７及び通信部１０８等を備えたコンピューターで構成される。撮像装置１０を構成するカメラ３０及び照明装置４０は、入出力インターフェース１０７を介して検査装置本体１００と接続される。

図８は、検査装置本体が実現する機能のブロック図である。

同図に示すように、検査装置本体１００は、カメラ制御部１１１、照明制御部１１２、画像入力部１１３、画像処理部１１４、照明条件決定部１１５、検査部１１６、表示制御部１１７、記録制御部１１８及び通信制御部１１９の機能を実現する。これらの機能は、プロセッサであるＣＰＵ１０１が所定のプログラムを実行することにより実現される。プログラムは、たとえば、ＲＯＭ１０３又はＨＤＤ１０４に記憶される。

カメラ制御部１１１は、カメラ３０を制御して、カメラ３０による撮像を制御する。撮像は、照明光の当て方の変更に連動して行われる。撮像により、カメラ３０から画像データが出力される。

照明制御部１１２は、照明装置４０を制御して、照明光の発光を制御する。発光の制御には、照明光の当て方の制御も含まれる。本実施の形態では、光源ユニット４２の移動を制御して、照明光の当て方を制御する。すなわち、ワークＷに対する光源ユニット４２の位置を制御して、照明光の当て方を制御する。

画像入力部１１３は、カメラ３０から出力される画像データを入力する。画像データは、入出力インターフェース１０７を介して検査装置本体１００に入力される。

画像処理部１１４は、入力された画像データに画像処理を施す。画像処理部１１４は、照明光の当て方を変えることで生じる画像データの差異を強調する処理を行う。本実施の形態では、この処理として、画像のコントラストを強調する処理を行う。コントラストを強調することにより、欠陥の影を強調でき、欠陥を見つけ易くできる。画像のコントラストを強調する処理については、公知の手法を用いてもよい。したがって、ここでは、その詳細についての説明は省略する。たとえば、フィルタ処理によって、画像のコントラストを強調する方法等が採用される。

照明条件決定部１１５は、撮影により得られた画像データに基づいて、最適な照明条件を決定する。本実施の形態では、最適な照明位置（光源ユニット４２の位置）を決定する。照明条件決定部１１５は、照明光の当て方を変えて撮像した複数の画像データに基づいて、最適な照明位置を決定する。具体的には、照明光の当て方を変えて撮像した複数の画像データから欠陥の影のコントラストが最もはっきりと現れる光源ユニット４２の位置を特定する。

図９は、照明光の当て方を変えて撮像して得られる画像の一例を示す図である。同図（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ異なる照明位置で得られるワークＷの撮像画像ＷＩ１〜ＷＩ４を示している。また、同図において、符号ＳＩ１〜ＳＩ３は、ワーク表面の欠陥（微小な凹凸）を示している。より正確には、照明によって現れる欠陥の影を示している。同図に示すように、照明位置が変わることにより、欠陥の影の出方（コントラスト）が変化する。

照明条件決定部１１５は、欠陥の影のコントラストが最もはっきりと現れる画像データを特定し、その画像データを撮像した際の光源ユニット４２の位置を最適な照明位置として決定する。照明条件決定部１１５は、画像処理部１１４による画像処理後の画像データに基づいて、最適な照明条件を決定する。これにより、最適な照明条件を特定し易くできる。

検査部１１６は、画像処理後の画像データを用いて、欠陥の有無を検査する。本実施の形態では、微小な溝、キズ、気泡、膜のムラなどの微小な凹凸等の有無を検査する。これらの微小な凹凸等（欠陥）の検出には、公知の手法をはじめ、いかなるアルゴリズムを用いてもよい。したがって、ここでは、その詳細についての説明は省略する。一例として、機械学習、深層学習等により生成した画像認識モデルを用いて、微小な凹凸等を認識（検出）する手法等を採用できる。検査部１１６は、欠陥の位置及びサイズを特定して、欠陥を検出する。

表示制御部１１７は、検査結果の表示を制御する。検査結果は、あらかじめ定められた形式で表示部１０６に表示される。

記録制御部１１８は、検査結果の記録を制御する。検査結果は、あらかじめ定められた形式でＨＤＤ１０４に記録される。

通信制御部１１９は、外部機器への検査結果の送信を制御する。検査結果は、通信部１０８を介して、外部機器に送信される。通信の形態は、特に限定されない。

［表面検査装置の作用］
［最適な照明位置の決定］
まず、最適な照明位置が決定される。

図１０は、最適な照明位置を決定する処理の手順を示すフローチャートである。

まず、照明位置決定用のワークをステージ２０にセットする（ステップＳ１１）。このワークは、表面に既知の欠陥（微小な凹凸）を有するワークである。ワークは、ワーク載置面２０ａに載置することで、ステージ２０にセットされる。ワークをワーク載置面２０ａに載置することにより、カメラ３０の撮像範囲内にワークがセットされる。

ワークのセットが完了すると、次に、光源ユニット４２がオンされ、照明光が点灯される（ステップＳ１２）。なお、前提として、この時点で光源ユニット４２は、あらかじめ定められた始点位置に位置しているものとする。

次に、カメラ３０が駆動され、撮像が行われる（ステップＳ１３）。撮像により得られた画像データは、検査装置本体１００に出力される。画像データは、検査装置本体１００に取り込まれて、ＲＡＭ１０２に格納される。

次に、光源ユニット４２の移動機構４４が駆動され、光源ユニット４２が、１ステップ分移動する（ステップＳ１４）。この移動力（１ステップ分の移動距離）は、あらかじめ定められた距離である。

次に、光源ユニット４２が終端位置に到達したか否かが判定される（ステップＳ１５）。終端位置は、光源ユニット４２の可動範囲内で設定される。

光源ユニット４２が、終端位置に到達していないと判定されると、ステップＳ１３に戻り、再度、撮像が行われる。撮像は、光源ユニット４２が終端位置に到達するまで繰り返し行われる。このように、光源ユニット４２を移動させながら、複数回撮像が行われる。これにより、照明の当たり方が変わりながら、ワークＷが複数回撮像される。

光源ユニット４２が、終端位置に到達したと判定されると、光源ユニット４２がオフされ、照明光が消灯される（ステップＳ１６）。

以上一連の工程でワークＷの撮像が終了する。次いで、撮像により得られた画像データを用いて、光源ユニット４２を最適な位置に設定する処理が行われる。

まず、撮像により得られた複数の画像データに対し、画像処理が施される（ステップＳ１７）。画像処理は、照明光の当て方を変えることで生じる画像データの差異を強調する処理が行われる。具体的には、コントラストを強調する処理が行われる。

次に、画像処理された複数の画像データに基づいて、最適な照明位置が決定される（ステップＳ１８）。具体的には、欠陥の影のコントラストが最もはっきりと現れる画像データを特定し、その画像データを撮像した際の光源ユニット４２の位置を最適な照明位置として決定する。

次に、光源ユニット４２の移動機構４４が駆動され、決定した最適な照明位置に光源ユニット４２が移動する。

以上一連の工程で最適な照明条件に設定される。すなわち、欠陥を検出するのに最適な位置（欠陥の影のコントラストが最もはっきりと現れる位置）に光源ユニット４２が設定される。この後、実際の検査が行われる。

実際の検査は、次の手順で行われる。まず、検査対象のワークＷをステージ２０にセットする。次いで、光源ユニット４２をオンして、ワークＷに照明光を照射する。次に、カメラ３０でワークＷを撮像する。撮像により得られた画像データを用いて、欠陥の有無を検査する。なお、光源ユニット４２は、常にオンした状態であってもよい。

本実施の形態の表面検査装置１によれば、ワークＷを斜めから撮像するので、微小な凹凸等の欠陥を良好に検出できる。また、照明光の当て方を変えられる（可変である）ことにより、最適な照明環境下で検査用の画像を撮像できる。また、本実施の形態の表面検査装置１によれば、撮像装置１０において、ワークＷの全体を被写界深度内に収めて１回で撮像できるので、効率よく検査できる。更に、本実施の形態の表面検査装置１によれば、撮像装置１０において、ワークＷに正対した画像を撮像できるので、画像の歪みを解消する処理等を行うことなく検査できる。

［変形例］
本実施の形態では、光源ユニット４２を直線状に移動させているが、円弧状に移動させてもよい。これにより、主光線の向きも変えることができる。

また、照明光の光源部（光源ユニット４２）の位置を変える場合、連続的に変える構成とすることもできるし、断続的に変える構成とすることもできる。被写体に照射する照明光の主光線の向きを変える場合も同様であり、連続的に変える構成とすることもできるし、断続的に変える構成とすることもできる。

光源ユニット４２は、発光する照明光の強度を変えられるように構成してもよい。

また、上記実施の形態では、事前に照明位置を最適化して、ワークを検査する構成としているが、照明位置を変えながら連続的にワークを撮像し、得られた画像データを利用して、ワークを検査する構成とすることもできる。

［第２の実施の形態］
上記実施の形態の表面検査装置では、光源部（光源ユニット４２）を移動させることにより、ワークに対する光源部の相対的な位置を変えて、照明光の当て方を変えている。

本実施の形態の表面検査装置では、光源部を複数配置し、点灯させる光源部を変えることにより、照明光の当て方を変える。

なお、照明装置以外の構成は、上記実施の形態の表面検査装置と同じなので、ここでは、照明装置の構成についてのみ説明する。

図１１は、本実施の形態の照明装置の側面図である。図１２は、照明装置の平面図である。

照明装置４０は、複数の光源ユニット４２ａ〜４２ｊを有する。各光源ユニット４２ａ〜４２ｊの構成は、上記第１の実施の形態の照明装置４０の光源ユニット４２と同じである。すなわち、複数の発光素子４３ａをライン状に配置したライン状の光源４３を有する。

光源ユニット４２ａ〜４２ｊは、ステージ２０の上方に配置され、かつ、ｙ軸に沿って一定の間隔で配置される。各光源ユニット４２ａ〜４２ｊは、主光線の向きがワーク載置面２０ａに対して垂直に設定される。したがって、ワークＷに対して垂直に照明光を照射する。

各光源ユニット４２ａ〜４２ｊは、その光源４３の発光が個別に制御される。発光の制御は、表面検査装置本体で行われる。すなわち、照明制御部１１２によって、その光源４３の発光が個別に制御される。

以上の構成の照明装置４０によれば、点灯させる光源ユニット４２ａ〜４２ｊを変えることにより、ステージ２０に載置されたワークＷに対して、照明光の当て方を変えることができる。

最適な照明条件を決定する場合は、次の手順で行われる。まず、順番に光源ユニット４２ａ〜４２ｊを点灯させて照明位置決定用のワークを撮像する。得られた画像データの中から欠陥の影のコントラストが最もはっきりと現れる画像データを特定する。その画像データを撮像した際に点灯した光源ユニット４２ａ〜４２ｊの位置を最適な照明位置として決定する。

なお、複数の光源ユニット４２ａ〜４２ｊは、組み合わせて点灯させてもよい。すなわち、光源ユニット４２ａ〜４２ｊは、必ずしも１つだけを点灯させるのではなく、一度に複数の光源ユニット４２ａ〜４２ｊを点灯さて使用する構成としてもよい。欠陥の影のコントラストが最もはっきりと現れる条件を特定して、点灯させることが好ましい。

また、本実施の形態においても、撮像により得られた画像データに対し、適宜画像処理を行って、最適な照明条件を決定することが好ましい。

［変形例］
図１３は、本実施の形態の照明装置の変形例を示す側面図である。

同図に示すように、本例の照明装置４０は、複数の光源ユニット４２ａ〜４２ｊが円弧状に配置される。このように、複数の光源ユニット４２ａ〜４２ｊを円弧状に配置することにより、照明光の光源部の位置を変えると同時に、照明光の主光線の向きを変えて、照明光を照射できる。

［第３の実施の形態］
本実施の形態の表面検査装置も照明装置の構成が、上記第１の実施の形態の表面検査装置と相違する。本実施の形態の照明装置は、点状又は面状の光源部をマトリクス状に配置し、点灯させる光源部を変えることにより、ワークに対する光源部の相対的な位置を変えて、照明光の当て方を変える。

なお、照明装置以外の構成は、上記実施の形態の表面検査装置と同じなので、ここでは、照明装置の構成についてのみ説明する。

図１４は、本実施の形態の照明装置の平面図である。

照明装置４０は、複数の光源ユニット４２［ｉｊ］（ｉ＝１、２、…、ｊ＝１、２、…）を有する。各光源ユニット４２［ｉｊ］は、点状の光源を有する。本実施の形態では、複数の発光素子４３ａが集合的に配置されて、点状の光源４３が構成される。

複数の光源ユニット４２［ｉｊ］は、ワーク載置面２０ａと平行な面（ｘｙ平面）に沿って、マトリクス状に配置される。各光源ユニット４２［ｉｊ］は、それぞれ主光線の向きがワーク載置面２０ａに対して垂直に設定される。したがって、各光源ユニット４２［ｉｊ］は、ワークＷに対して垂直に照明光を照射する。

各光源ユニット４２［ｉｊ］は、その光源４３の発光が個別に制御される。発光の制御は、表面検査装置本体で行われる。すなわち、照明制御部１１２によって、その光源４３の発光が個別に制御される。

最適な照明条件を決定する場合は、次の手順で行われる。まず、順番に光源ユニット４２［ｉｊ］を点灯させて照明位置決定用のワークを撮像する。得られた画像データの中から欠陥の影のコントラストが最もはっきりと現れる画像データを特定する。その画像データを撮像した際に点灯した光源ユニット４２［ｉｊ］の位置を最適な照明位置として決定する。

なお、複数の光源ユニット４２［ｉｊ］は、組み合わせて点灯させてもよい。たとえば、列単位又は行単位で光源ユニット４２ａを点灯させて使用してもよい。

［変形例］
本実施の形態の照明装置についても、複数の光源ユニットを円弧状に配置した構成を採用できる。特に、本実施の形態の照明装置については、ドーム状に配置した構成を採用できる。すなわち、半球状の面に複数の光源ユニットをマトリクス状に配置した構成を採用できる。

［第４の実施の形態］
本実施の形態の表面検査装置も照明装置の構成が、上記第１の実施の形態の表面検査装置と相違する。本実施の形態の照明装置は、光源部の主光線の向きを変えて、ワークに対する照明光の当て方を変える。

なお、照明装置以外の構成は、上記実施の形態の表面検査装置と同じなので、ここでは、照明装置の構成についてのみ説明する。

図１５は、本実施の形態の照明装置の側面図である。図１６は、本実施の形態の照明装置の平面図である。

本実施の形態の照明装置４０は、光源ユニット４２が、首振り可能に設けられ、光源ユニット４２の向きを変えることにより、主光線の向きを変えて、照明光の当て方を変える。

本実施の形態の照明装置４０は、光源ユニット４２と、その光源ユニット４２の首振り機構５０と、を有する。

光源ユニット４２の構成は、上記第１の実施の形態の照明装置４０の光源ユニット４２と同じである。すなわち、複数の発光素子４３ａをライン状に配置したライン状の光源４３を有する。

首振り機構５０は、光源ユニット４２を揺動自在（首振り自在）に支持する支持部と、光源ユニット４２を揺動させる揺動駆動部と、を有する。支持部は、光源ユニット４２の両端に備えられた軸５２と、その軸５２を支持する軸受５４と、で構成される。揺動駆動部は、軸５２を回転駆動するモータ５６で構成される。モータ５６は、正逆回転可能に構成される。モータ５６で軸５２を回転させると、その回転量に応じて光源ユニット４２が傾斜する。これにより、光源ユニット４２から照射される照明光の向き（主光線の向き）が切り替わる。

以上の構成の照明装置４０によれば、光源ユニット４２の角度を変えることにより、光源ユニット４２から照射される照明光の向き（主光線の向き）が変わり、ワークに対する照明光の当たり方が変わる。

最適な照明条件を決定する場合は、次の手順で行われる。まず、光源ユニット４２の角度を変えながら、角度決定用のワークを撮像する。角度決定用のワークは、照明位置決定用のワークと同じである。得られた画像データの中から欠陥の影のコントラストが最もはっきりと現れる画像データを特定する。その画像データを撮像した際の角度を最適な照明角度（光源ユニット４２の角度）として決定する。

［変形例］
本実施の形態では、一定位置からワークに照明光を照射する構成としているが、照射位置を変えられるようにしてもよい。すなわち、上記第１の実施の形態の照明装置のように、光源ユニットの位置を変えられるようにしてもよい。この場合、光源ユニットを直線状に移動させる構成としてもよいし、円弧上に移動させる構成としてもよい。

［第５の実施の形態］
本実施の形態の表面検査装置も照明装置の構成が、上記第１の実施の形態の表面検査装置と相違する。照明装置以外の構成は、上記実施の形態の表面検査装置と同じなので、ここでは、照明装置の構成についてのみ説明する。

図１７は、本実施の形態の照明装置の側面図である。

本実施の形態の照明装置は、上記第２の実施の形態の照明装置（図１２及び図１３参照）において、個々の光源ユニット４２ａ〜４２ｊの向きを変更可能としたものである。個々の光源ユニット４２ａ〜４２ｊは、支持部及び揺動駆動部を首振り可能（揺動可能）に支持される。

本実施の形態の照明装置４０によれば、点灯させる光源ユニット４２ａ〜４２ｊを変えることにより、ワークに対する照明光の光源の位置を変えることができる。また、点灯させた光源ユニット４２ａ〜４２ｊの向き（角度）を変えることにより、ワークに照射する照明光の主光線の向きを変えることができる。

このように、本実施の形態の照明装置では、照明光の光源部の位置と主光線の向きの両方を調整できる。これにより、より細やかな照明の設定が可能になる。

［変形例］
点状又は面状の光源ユニットをマトリクス状に配置する場合についても、個々の光源ユニットの角度を変えられるようにしてもよい。すなわち、ここの光源ユニットを首振り可能に構成してもよい。この場合、一方向だけでなく多方向に首振り可能とすることが好ましい。

［第６の実施の形態］
図１８は、本実施の形態の表面検査装置の概略構成を示す図である。

本実施の形態の表面検査装置１は、ステージ２０の回転機構を備え、ステージ２０が回転する。ステージ以外の構成は、上記第１の実施の形態の表面検査装置１と同じである。したがって、以下においては、ステージ２０の構成、及び、ステージ２０が回転することの作用効果についてのみ説明する。

図１８に示すように、ステージ２０は、中央に回転軸２２を有し、その回転軸２２が軸受２４を介して、ステージ２０の設置部に回転自在に支持される。回転軸２２には、モータ２６が連結される。このモータ２６を駆動することにより、ステージ２０が回転する。

本実施の形態の表面検査装置１によれば、複数の方向からワークＷを撮像して、ワークＷを検査できる。具体的には、まず、第１の方向からワークＷを撮像して、１回目の検査を実施する。その後、ステージ２０を１８０°回転させて、第２の方向からワークを撮像し、２回目の検査を実施する。このように、本実施の形態の表面検査装置１によれば、ワークＷをステージ２０に載せたまま、異なる方向からワークＷを複数回撮像して、複数回検査できる。これにより、より正確な検査ができる。

［第７の実施の形態］
図１９は、本実施の形態の表面検査装置の概略構成を示す図である。

本実施の形態の表面検査装置１は、ワークＷを撮像するカメラ３０ａ、３０ｂを複数台有する。カメラ３０ａ、３０ｂを複数台有する点以外は、上記第１の実施の形態の表面検査装置１と同じである。したがって、以下においては、カメラの配置及びカメラを複数台有することによる作用効果についてのみ説明する。

図２０は、カメラの配置を示す斜視図である。

本実施の形態の表面検査装置１は、２台のカメラ３０ａ、３０ｂ（第１のカメラ３０ａ及び第２のカメラ３０ｂ）を有する。各カメラ３０ａ、３０ｂの構成は、上記第１の実施の形態のカメラ３０と同じである。

２台のカメラ３０ａ、３０ｂは、矩形状を有するステージ２０の対向する辺に配置される。具体的には、図２０に示すように、第１のカメラ３０ａは、ステージ２０の図中右側の辺の中央に配置され、第２のカメラ３０ｂは、図中左側の辺の中央に配置される。第１のカメラ３０ａは、図１９に示すように、右斜め上方向からワークＷを撮像する。第２のカメラ３０ｂは、図１９に示すように、左斜め上方向からワークＷを撮像する。第１のカメラ３０ａ及び第２のカメラ３０ｂは、共に同じ範囲（実質的に同じと認められる範囲を含む）を撮像する。すなわち、第１のカメラ３０ａ及び第２のカメラ３０ｂは、撮像範囲が重複して設定される。本実施の形態では、ワーク載置面２０ａが撮像範囲として設定される。

以上のように構成される本実施の形態の表面検査装置１によれば、１度に複数の方向からワークＷを撮像できる。これにより、効率よくワークＷを検査できる。

図２１は、本実施の形態の表面検査装置の変形例を示す図である。

本例は、４台のカメラ３０ａ〜３０ｄを使用する例である。各カメラ３０ａ〜３０ｄは、矩形状のステージ２０の各辺に配置される。これにより、１度に４方向からワークを撮像できる。更に複数台のカメラを使用することもできる。

［第８の実施の形態］
上記実施の形態では、照明装置側において、光源部の向き（主光線の向き）、及び／又は、光源部の位置を変えることで、照明光の当て方を変える構成としている。

本実施の形態では、照明装置側は一定位置から照明光を照射する構成とし、ステージ及びカメラを連動して動かして、照明光の当て方を変える。

図２２は、本実施の形態の撮像装置の構成を示す概略図である。

同図に示すように、ステージ２０及びカメラ３０は、同じベースフレーム６０の上に設置される。ベースフレーム６０は、矩形の平板形状を有し、ｙ軸方向の一端にｘ軸と平行な軸６２を有する。ベースフレーム６０は、その軸６２を介して軸受６４に揺動自在に支持される。ベースフレーム６０は、ｙ軸方向の他端が、シリンダ６６で支持される。ベースフレーム６０は、シリンダ６６のシャフトを伸縮させることにより、軸６２を中心に揺動する。これにより、ステージ２０及びカメラ３０が連動して傾斜する。すなわち、ステージ２０及びカメラ３０が一体となって傾斜する。シリンダ６６は、駆動部の一例である。なお、本実施の形態のステージ２０には、ワークＷを吸着保持する機構（真空吸着機構、静電吸着機構等）が備えられる。

照明装置４０は、ステージ上のワークに対して、一定位置から照明光を照射する。本実施の形態では、図２２に示すように、光源ユニット４２が、ステージ２０の左斜め上の位置に設置され、左斜め上のから斜めに照明光を照射する。光源ユニット４２の構成は、上記第１の実施の形態の照明装置４０の光源ユニット４２と同じである。

以上のように構成される本実施の形態の表面検査装置１によれば、シリンダ６６を駆動して、ベースフレーム６０を傾斜させると、ステージ２０及びカメラ３０が連動して傾斜する。これにより、光源ユニット４２から照射される照明光の当たり方が変わる。最適な傾斜角度を特定し、その角度でワークの検査を実施する。

このように、ステージ２０及びカメラ３０を連動して動かして、照明光の当て方を変える構成とすることもできる。

なお、本実施の形態では、ステージ２０及びカメラ３０を連動して傾斜させて、照明光の当て方を変える構成としているが、この他、ステージ２０及びカメラ３０を連動して移動させて、照明光の当て方を変える構成とすることもできる。

また、上記実施の形態では、一方向にのみ傾斜させているが、多方向に傾斜させて、照明光の当て方を変える構成としてもよい。

また、上記実施の形態では、一定位置から照明光を照射する構成としているが、照明装置側も移動又は傾斜できる構成としてもよい。

［その他の実施の形態］
［検査対象］
上記実施の形態では、枚葉のワークを検査する場合を例に説明したが、帯状のワークを検査する場合にも本発明は適用できる。

図２３は、帯状のワークを検査する場合の撮像装置の構成の一例を示す図である。

帯状のワークＷは、水平な姿勢で一方向に一定の速度で連続的に搬送される（たとえば、ロールツーロール方式で搬送される。）。

カメラ３０は、ワークＷの表面と同じ高さの位置に設置され、ワークＷの表面（画像取得面）が合焦面に設定される。カメラ３０の撮像範囲ＰＡは、ワークＷの幅方向（搬送方向と直交する方向）の全域が一度に撮像できる範囲に設定されることが好ましい。

検査の際は、照明装置４０を最適な照明状態に設定して、ワークＷを撮像する。撮像は、ワークＷの搬送に同期して行われ、搬送方向の一部をオーバーラップさせながら連続的にワークＷを撮像する。

また、上記実施の形態では、シート状のワークの表面を検査する場合を例に説明したが、本発明の表面検査装置は、立体物の表面を検査する場合にも適用できる。この場合、検査対象とする面に合わせて合焦面が設定される。

［カメラ］
カメラについては、焦点調節機構を備えてもよい。この場合、たとえば、結像光学系の全体を光軸Ｚに沿って全体移動させて、焦点調節を行う。あるいは、撮像素子３３を光軸に沿って前後移動させて、焦点調節を行う。

［照明装置］
上記実施の形態では、光源としてＬＥＤを使用する場合を例に説明したが、光源の種類は、これに限定されるものではない。光源は、検査対象等に応じて、適宜選択できる。

１ 表面検査装置
１０ 撮像装置
２０ ステージ
２０ａ ワーク載置面
２２ 回転軸
２４ 軸受
２６ モータ
３０ カメラ
３０ａ〜３０ｄ カメラ
３１ 筐体
３１ａ 撮像窓
３２ 結像光学系
３３ 撮像素子
４０ 照明装置
４２ 光源ユニット
４２ａ〜４２ｊ 光源ユニット
４２［ｉｊ］ 光源ユニット
４３ 光源
４３ａ 発光素子
４４ 移動機構
４６ａ ガイドレール
４６ｂ スライダ
４８ａ 送りネジ
４８ｂ モータ
４８ｃ ナット
５０ 首振り機構
５２ 軸
５４ 軸受
５６ モータ
６０ ベースフレーム
６２ 軸
６４ 軸受
６６ シリンダ
１００ 検査装置本体
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＡＭ
１０３ ＲＯＭ
１０４ ＨＤＤ
１０６ 表示部
１０７ 入出力インターフェース
１０８ 通信部
１１１ カメラ制御部
１１２ 照明制御部
１１３ 画像入力部
１１４ 画像処理部
１１５ 照明条件決定部
１１６ 検査部
１１７ 表示制御部
１１８ 記録制御部
１１９ 通信制御部
Ａ 光軸の近傍の光束
Ｂ 最大画角の光束
Ｃ１ 接合レンズ
ＧＦ 光学系の前群
ＧＲ 光学系の後群
Ｉ 中間像
Ｌ１ レンズ（第１レンズ）
Ｌ２ レンズ（第２レンズ）
Ｌ３ レンズ（第３レンズ）
Ｌ４ レンズ（第４レンズ）
Ｌ５ レンズ（第５レンズ）
Ｌ６ レンズ（第６レンズ）
Ｌ７ レンズ（第７レンズ）
Ｍ１ ミラー
Ｏｂｊ 物体面
ＰＡ 撮像範囲
ＲＯ 光学系
Ｓｉｍ 結像面
Ｓｔ 開口絞り
ＳＩ１〜ＳＩ３ ワークの撮像画像に写るワーク表面の欠陥
Ｗ ワーク
ＷＩ１ ワークの撮像画像
ＷＩ２ ワークの撮像画像
ＷＩ３ ワークの撮像画像
ＷＩ４ ワークの撮像画像
Ｙｍａｘ 最大像高
Ｚ 光軸
Ｓ１１〜Ｓ１８ 最適な照明位置を決定する処理の手順

Claims (16)

1. 画像取得面が合焦面である結像光学系を備え、撮像範囲内の被写体を被写界深度内に収めて斜めから撮像して画像データを取得する撮像部と、
   前記被写体に照射する照明光の主光線の向き及び／又は前記照明光の光源部の位置が可変である照明部と、
   を備えた撮像装置。
2. 前記画像データに画像処理を施す画像処理部を更に備え、
   前記画像処理部は、前記照明光の主光線の向き及び／又は前記照明光の光源部の位置を変えることで生じる前記画像データの差異を強調する処理を行う、
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記照明部は、
   光源部と、
   前記光源部の移動機構と、
   を備え、前記移動機構で前記光源部を移動させて、前記照明光の前記光源部の位置を変える、
   請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記照明部は、前記光源部の首振り機構を更に備え、前記首振り機構で前記光源部の向きを変えて、前記照明光の主光線の向きを変える、
   請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記照明部は、
   光源部と、
   前記光源部の首振り機構と、
   を備え、前記首振り機構で前記光源部の向きを変えて、前記照明光の主光線の向きを変える、
   請求項１又は２に記載の撮像装置。
6. 前記照明部は、複数の光源部を備え、点灯させる前記光源部を変えて、前記照明光の前記光源部の位置を変える、
   請求項１又は２に記載の撮像装置。
7. 前記照明部は、前記光源部の首振り機構を更に備え、前記首振り機構で前記光源部の向きを変えて、前記照明光の主光線の向きを変える、
   請求項６に記載の撮像装置。
8. 複数の前記光源部がマトリクス状に配置される、
   請求項６又は７に記載の撮像装置。
9. 複数の前記光源部が円弧状に配置される、
   請求項６から８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記撮像範囲が重複して設定された複数の前記撮像部を備えた、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 前記被写体を保持する保持部と、
    前記保持部の回転機構と、
    を更に備えた請求項１から１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 画像取得面が合焦面である結像光学系を備え、撮像範囲内の被写体を被写界深度内に収めて斜めから撮像して画像データを取得する撮像部と、
    前記被写体に照明光を照射する照明部と、
    前記被写体を保持する保持部と、
    前記撮像部及び前記保持部を連動して移動又は傾斜させる駆動部と、
    を備えた撮像装置。
13. 前記画像データに画像処理を施す画像処理部を更に備え、
    前記画像処理部は、前記照明光の主光線の向き及び／又は前記照明光の光源部の位置を変えることで生じる前記画像データの差異を強調する処理を行う、
    請求項１２に記載の撮像装置。
14. 前記撮像部の前記結像光学系は、物体側から順に、正のパワーを有する１つのミラーと、複数のレンズからなり正のパワーを有する光学系と、を有し、前記ミラーと前記光学系との間に中間像を結像する、
    請求項１から１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
15. 前記ミラー及び前記光学系は、共通の光軸を有し、かつ、前記光軸を回転軸とする回転対称な形状を有する、
    請求項１４に記載の撮像装置。
16. 請求項１から１５のいずれか１項に記載の撮像装置と、
    前記撮像部で取得される前記画像データを用いて、ワークの表面を検査する検査部と、
    を備えた表面検査装置。

Images