JP2022003325A - 表面検査装置および表面検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】 表面の湾曲によっておこる光の屈折の影響に関わらず、湾曲した透光性部材の表面欠陥を検出可能とする。【解決手段】 表面検査装置（１００）は、ラインセンサ（２２）を有し、第１の方向に延在するライン状領域を撮像するカメラ（２０）と、カメラ（２０）と対向して配置され、第１の方向と平行に延在するライン照明（１０）と、カメラ（２０）とライン照明（１０）との間に被検査体（９０）を保持する治具（４０）と、画像データに基づいて被検査体の表面欠陥を検出する検査部（５０）とを備え、第１の方向に直交する第２の方向の断面において、ライン照明（１０）とカメラ（２０）が２つの異なる配置を遷移しうるように構成して、それぞれの配置における被検査体の画像データを取得し、検査部（５０）は、第１のおよび第２の配置における画像データから光スジに対応する部分を除去して、統合した画像に基づいて、被検査体表面の欠陥を検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用前照灯カバーなどの透光性部材の表面の疵や汚れ等の欠陥を検査するための検査装置および検査システムに関する。

従来、射出成形品やロール成形品などの被検査体の表面欠陥の検査装置として、光電変換素子を一次元に配列して構成されるラインセンサを用いたＣＣＤカメラ等のカメラを使用するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、自動車用前照灯カバー等の透光性樹脂部材の表面欠陥の検査装置として、光電変換素子を二次元に配列して構成されるエリアセンサを用いたカメラを用い、被検査体の反対側から照明装置で照射して、欠陥を検出可能としたものが知られている（特許文献２参照）。

特許第４２５００７６号明細書 特開２０２０−９１１４３号公報

発明者は、ラインセンサを用い、被検査体の反対側からライン状に発光するライン照明の照明光を投影する検査装置を検討した。その結果、自動車用前照灯カバーのような湾曲した形状を有する透光性樹脂部材では、曲率の大きい部分では光が屈折してしまい、光スジが発生し、光スジに重なる部分の欠陥が検出できないという問題があることが分かった。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、表面の湾曲によっておこる光の屈折の影響に関わらず、湾曲した透光性部材の表面欠陥を検出可能な表面検査装置および検査システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の１つの態様に係る透光性樹脂部材の表面検査装置は、ラインセンサを有し、第１の方向に延在するライン状の領域を撮像して、画像データを取得するカメラと、前記カメラと対向して配置され、前記第１の方向と平行に延在するライン照明と、前記カメラと前記ライン照明との間に被検査体を保持する治具と、前記画像データに基づいて前記被検査体の表面の欠陥を検出する検査部と、を備え、前記第１の方向に直交する第２の方向の断面において、前記ライン照明が前記カメラの光軸からオフセットされた第１の配置、または前記ライン照明が前記カメラの光軸の反対側になるようにオフセットされた第２の配置、を維持しながら、前記カメラおよび前記ライン照明を、前記第２の方向に前記被検査体に対して相対移動させることにより、前記カメラで前記被検査体を走査して、前記第１のおよび前記第２の配置における、前記ライン照明の点灯状態での、前記被検査体の前記画像データをそれぞれ取得するように構成され、前記検査部は、前記第１のおよび前記第２の配置における前記画像データから光スジに対応する部分を除去して、統合した画像に基づいて、前記被検査体の表面の欠陥を検出する。

上記構成では、ライン照明とカメラとの位置関係が一定であれば、湾曲した被検査体に生じる光スジの位置は一定であるが、ライン照明とカメラとの位置関係が変わると、湾曲した被検査体に生じる光スジの位置が変位するという特性を利用して、２つの異なる配置から照明した被検査体の画像データから、その被検査体についてのそれぞれの配置における光スジの位置情報に基づいて、光スジに対応する部分を削除し、削除して得られる画像データを統合して、光スジの影響を除去した画像を生成する。その画像を用いて、欠陥を検出することにより、湾曲した被検査体に生じる、光スジの影響を受けることなく、欠陥を検出することができる。

なお、上記構成において、第２の方向の断面において、ライン照明がカメラと対向して配置されるとは、ライン照明の照射面がカメラのレンズ（光学系）に向けられている状態であり、第２の方向の断面において、ライン照明の光軸がカメラの光軸と平行になるように配置される場合と、ライン照明の光軸がカメラの光軸に対して傾斜している場合を含む。

上記態様において、前記第２の配置では、前記ライン照明が前記カメラの光軸に対して前記第１の配置の線対称となるようにオフセットされていることも好ましい。

また、上記態様において、前記ライン照明は、その光軸が前記カメラの光軸と平行になるように配置され、前記ライン照明は、前記被検査体を透過する照明光が前記カメラに入射する範囲で、前記カメラの光軸からオフセットされていることも好ましい。

また、上記態様において、前記カメラが前記ライン照明に対して第２の方向に平行移動することにより、前記第１の配置と、前記第２の配置とを遷移しうるようになっていることも好ましい。

また、上記態様において、前記ライン照明は、その光軸が前記カメラの光軸に対して傾斜するように配置されていることも好ましい。

また、上記態様において、前記カメラおよび前記ライン照明が、前記被検査体との相対位置を反転させることにより前記第１の配置と、前記第２の配置を遷移しうるようになっていることも好ましい。

上記態様において、前記ライン照明は、前記第１の配置に配置された第１のライン照明装置、および前記第２の配置に配置された第２のライン照明装置を備えることも好ましい。

また、上記態様において、前記治具は、前記被検査体の平面視形状と略相似し、かつ等倍以上の寸法を有する開口を有する平板状の基部と、前記開口の周縁部の少なくとも一部に設けられ、前記開口の前記周縁部から前記少なくとも1つのカメラの方向へと立設されて前記被検査体の周縁部を少なくとも３点で支持する支持部とを備え、前記第１の方向の断面において、前記少なくとも１つのカメラのうち第１のカメラが、前記開口の内方に配置され、前記支持部のうち前記第１のカメラの視野に入る部分は、前記第１のカメラのレンズの中心と、前記被検査体の検査領域の外縁を通る直線よりも外方に配置されていることも好ましい。

また、上記態様において、前記治具は、前記被検査体の平面視形状と略相似し、かつ等倍以上の寸法を有する開口を有する平板状の基部と、前記開口の周縁部の少なくとも一部に設けられ、前記開口の前記周縁部から前記少なくとも１つのカメラの方向へと立設されて前記被検査体の周縁部を少なくとも３点で支持する支持部とを備え、前記第１の方向の断面において、前記少なくとも１つのカメラのうち第１のカメラが前記開口の外方に配置されている場合、前記支持部うち前記第１のカメラから遠い方の部分であり、かつ前記第１のカメラの視野に含まれる部分は、前記第１のカメラのレンズの中心と、前記被検査体の検査領域の外縁とを通る直線よりも外方に配置されていることも好ましい。

また、上記態様において、前記支持部は、少なくとも一部が、前記基部に向かうに従って、前記延長線よりも前記治具の外方に向かうように傾斜することも好ましい。

また、上記態様において、前記支持部は、少なくとも一部が、前記ワークとの係合部から基部と平行に、前記治具の外方に向かって延在し、屈曲して前記開口の前記周縁部まで延在することも好ましい。

また、上記態様において、前記支持部は、前記開口の前記周縁部に、連続せずに設けられていることを特徴とすることも好ましい。

また、本発明の別の態様に係る表面検査システムは、上記態様において前記ライン照明は、その光軸が前記カメラの光軸と平行になるように配置され、前記ライン照明は、前記被検査体を透過する照明光が前記カメラに入射する範囲で、前記カメラの光軸からオフセットされている表面検査装置と、上記態様において、前記ライン照明は、その光軸が前記カメラの光軸に対して傾斜するように配置されている表面検査装置とを備える。

なお、本明細書において、「カメラがライン照明に対向するように配置される」とは、ライン照明の出射面である正面が、カメラの入射面である正面に向かうように配置されていることを意味し、位置が多少ずれる状態や、ライン照明の正面が、カメラの正面に対して傾斜している状態も含んでいる。

上記態様によれば、光スジの影響を受けずに、湾曲した透光性部材の表面欠陥を検出可能な表面検査装置および検査システムを提供することができる。

第１の実施の形態に係る表面検査装置の全体構成を示す図であり、ワークを設置している状態を示す。 同表面検査装置の、ワークを設置しない状態を示す斜視図である。 同表面検査装置における、横断面におけるライン照明とカメラとの位置関係を説明する図であり、（Ａ）は、ライン照明とカメラとの第１の配置を示し、（Ｂ）は第２の配置を示す。 同表面検査装置における、欠陥検出の原理を説明する図である。 同表面検査装置における、欠陥検出の原理を説明する図である。 同表面検査装置における、欠陥検出の原理を説明する図である。 同表面検査装置の表面検査実行の動作のフローチャートである。 第２の実施の形態に係る表面検査装置の全体構成を示す図であり、ワークを設置している状態を示す。 同表面検査装置における、ライン照明とカメラとの位置関係を説明する図である。 同表面検査装置による欠陥検出の原理を説明する図である。 同表面検査装置による欠陥検出の原理を説明する図である。 上記実施の形態の変形例に係る表面検査装置の斜視図である。 同変形例に係る表面検査装置の動作を説明する図である。 上記実施の形態の別の変形例に係る表面検査装置の斜視図である。 第３の実施の形態に係る表面検査システムの斜視図である。 同表面検査システムの平面図である。 比較例１に係る表面検査装置を説明する図である。 比較例２に係る表面検査装置を説明する図である。 第４の実施の形態にかかる表面検査装置を説明する図である。 上記実施の形態の変形例にかかる表面検査装置を説明する図である。 第５の実施の形態にかかる表面検査装置を説明する図である。 第６の実施の形態にかかる表面検査装置を説明する図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。また、以下の説明において、同じもの、同等のものについては同じ符号を付し、対応するものについては、同じ名称を付して重複する説明は適宜省略する。なお、各図において、構成要素は、発明の主題を変更しない範囲で簡略化して図示されている。また、説明の便宜のため、部材間の寸法比は必ずしも正確ではない。

（第１の実施の形態）
（表面検査装置１００の構成）
第１の実施の形態に係る表面検査装置１００の構成を図１〜３を参照して説明する。

表面検査装置１００は、本発明を、車両用前照灯の前面カバーを被検査体（ワーク９０）として、ワーク９０の表面の欠陥を検査する装置として適用したものである。欠陥としては、例えば、表面についた疵や気泡、または糸くず等が挙げられる。ワーク９０は、箱状のランプボディ（図示せず）の開口を覆う蓋状の形状を有し、ポリカーボネートやポリメタクリル酸メチル等の透光性樹脂で構成された、透光性樹脂部材である。

説明の便宜上、表面検査装置１００の正面視左右方向をｘ方向とする。また、ｘ方向と直交する、表面検査装置１００の正面視奥行方向をｙ方向とする。また、ｘｙ平面と直交する、表面検査装置１００の上下方向をｚ方向とする。

表面検査装置１００は、概略として、ライン照明１０、カメラ２０、治具４０、および検査部５０を備える。

ライン照明１０は、図１の中央下部に拡大して示すように、光源１２と、ボディ１４と、カバー１６とを備える照明装置である。光源１２は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ・Ｅｍｉｔｔｉｎｇ・Ｄｉｏｄｅ）であり、ｙ方向に延在するライン状光源である。ボディ１４は、金属または樹脂で構成され、ｙ方向に長尺で、ｚ方向上側が開口する直方体形状を有する。

カバー１６は、平板状の透光性樹脂またはガラス部材であり、ボディ１４の上面開口を閉塞して灯室を画成する。この結果、ライン照明１０は、ｙ方向に長尺の照明光により、ワーク９０を下から照明するようになっている。また、ライン照明１０は、後述する制御演算部５１により点消灯が制御される。

カメラ２０は、ｙ方向に延びる帯状の（ライン状）の領域を撮像するデジタルカメラである。カメラ２０は、少なくともレンズ２１と、ｙ方向に延在するラインセンサ２２を備える。ラインセンサ２２は、フォトダイオードを直線状に配列した、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ・Ｃｏｕｐｌｅｄ・Ｄｅｖｉｃｅ）や、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒ・Ｍｅｔａｌ・Ｏｘｉｄｅ・Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の固体撮像素子で構成されている。カメラ２０は、ライン照明１０により、ｚ方向の下方から照明されたワーク９０の表面９１の、ｙ方向に長尺な照明領域を上方から撮像する。また、カメラ２０は、湾曲するワーク９０の表面が、カメラの焦点の範囲に入るように設けられている。

治具４０は、ｚ方向における、カメラ２０と、ライン照明１０との間に、ワーク９０を検査対象である表面９１が上方（カメラ２０）を向くように保持する。図２に示すように、治具４０は、平面視で、概略として矩形平板のフレーム形状の基部４０ａと、基部４０ａの中央に形成された開口４１とを備える。開口４１は、ワーク９０の平面視形状と略相似する形状を有する。また、治具４０は、開口４１の周縁部の前後、および左右の４か所に、開口４１から外側にオフセットされ、開口４１に沿って延在する凸部４２が、ワーク９０を位置決め・保持するための支持部として立設されている。この結果、ワーク９０の外周壁下端部を、開口４１の周縁部に載置可能になっている。なお、本例では、治具４０は４個の凸部４２を備えるが、ワーク９０を位置決め・保持するためには少なくとも３個備えていればよい。

凸部４２は、ワーク９０を、その表面９１が開口４１と合致するように治具４０上に設置したときに、ワーク９０の外周壁９２に当接して、ワーク９０を開口４１の周縁部に位置決め保持する。凸部４２は、この形状に限らず、例えば、開口４１の周縁部を囲む矩形の突条（凸部）であってもよく、開口４１の周縁部に互いに対向して立設された一組のコの字状の突条（凸部）であってもよい。

なお、図示の例ではワーク９０の形状を平面視矩形とし、開口４１をワーク９０の平面視の外形に沿う（略相似形状の）矩形としている。しかし、開口４１は、必ずしもワークＷの外形に沿う形状である必要はなく、ワーク９０の検査領域全体が開口４１に対向するようになっていれば任意の形状とすることができる。

本実施の形態において、治具４０は、例えば、図示しないステージに固定されている。ライン照明１０およびカメラ２０は、ｙ方向の断面がコの字状の支持部材３０に取り付けられている。

支持部材３０は、ｚ方向に延在する柱部３１と、柱部３１の上端でｙ方向に前方に向かって延在する同幅の上梁部３２と、柱部３１の下端でｙ方向に前方に向かって延在する拡幅された下梁部３３を備える。

カメラ２０は、上梁部３２の底面にスライドレール２５を介して、ｚ方向下向きに取り付けられている。ライン照明１０は、下梁部３３のｘ方向中央に、ｚ方向上向きに、カメラ２０と対向するように取りつけられている。

カメラ２０とスライドレール２５との間には、例えば、ボールねじおよびサーボモータからなるカメラ移動機構（図示せず）が介装されている。これにより、カメラ２０は、スライドレール２５に対して、図３に矢印βで示すように、ｘ方向に移動可能になっている。

支持部材３０は、例えば、ボールねじ・リニアガイド・サーボモータからなる支持部材移動機構（図示せず）に接続されており、図３に矢印αで示すように、治具４０に対して、ｘ方向に移動可能に構成されている。これにより、ライン照明１０とカメラ２０は、ｘ方向に、一体的に移動可能となっている。この結果、ライン照明１０とカメラ２０とが一定の位置関係を保持して、カメラ２０は、ライン照明１０に照明されるワーク９０をｘ方向に走査することができる。

検査部５０は、制御演算部５１と、記憶部５２と、表示部５３と、操作部５４とを備える。

制御演算部５１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）等のプロセッサと、ＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）とを集積回路に実装したマイクロコンピュータである。制御演算部５１は、ＲＡＭや記憶部５２に記憶されたプログラムおよびデータを読み出してＲＡＭにロードするとともに、ＲＡＭから読み出されたプログラムのコマンドに基づいて表面検査のための各種処理を実行する。制御演算部５１は、ライン照明１０の点消灯を制御し、支持部材３０およびカメラ２０の移動を制御し、また、カメラ２０で取得した画像データに基づいてワーク９０の欠陥を検出する。

記憶部５２は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の１以上の不揮発性記憶装置を含んで構成される。記憶部５２は、制御演算部５１が処理を実行するための各種プログラムおよびデータを記憶する。また、記憶部５２には、光スジの位置情報を記憶されている。

表示部５３は、例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイであり、画像データ、検査結果、操作画面等を表示する。

操作部５４は、例えば、キーボード等であり、ユーザからの操作を受け付ける。

（ライン照明１０とカメラ２０との配置）
次に、ライン照明１０とカメラ２０との配置（位置関係）について、図３を参照しながら説明する。ライン照明１０とカメラ２０は、カメラ２０が、スライドレール２５を矢印βで示す、x方向に平行移動することにより、図３（Ａ）に示す第１の配置と、図３（Ｂ）に示す第２の配置とを遷移しうるように構成されている。

図３（Ａ）に示す第１の配置では、カメラ２０はスライドレール２５の左側に位置する。ライン照明１０はｘ方向縦断面におけるカメラ２０の光軸に対して、ライン照明１０の照明光の光軸が、平行となるように、かつ所定距離ｄ１だけオフセットして配置されている。

一方、図３（Ｂ）に示す第２の配置では、カメラ２０は、スライドレール２５の右側に位置する。ライン照明１０は、表面検査装置のｘ方向縦断面におけるカメラ２０の光軸Ｃに対して、ライン照明１０の照明光の光軸Ｌが、第１の配置とは反対側（右側）に、平行となるように、かつ所定距離ｄ２だけオフセットしてされている。

すなわち、第１の配置と、第２の配置において、ライン照明１０は、カメラ２０の光軸Ｃに対して反対側になるようになっている。本形態において、距離ｄ１と距離ｄ２は等しくなっている。したがって、第１の配置と第２の配置における、カメラ２０とライン照明１０との関係は、カメラ２０の光軸Ｃに対して線対称となる。

距離ｄ１と距離ｄ２は、必ずしも等しくなくてもよく、ライン照明１０から照射され、ワーク９０を透過する照明光がカメラ２０に入射する範囲で適宜設定することができる。しかし、距離ｄ１と距離ｄ２が等しくなるようにすることで装置の設計が容易となる。また、距離ｄ１と距離ｄ２の和が大きいと、光スジの位置の変位は大きくなるが、装置が大きくすることにもなる。距離ｄ１と距離ｄ２を等しくすることで、装置を最もコンパクトにすることができる。

(表面欠陥の検出原理)
次に表面検査装置１００による表面欠陥の検出原理について説明する。カメラによる画像データの取得は、カメラ２０とライン照明１０を、位置関係を保持しながらワーク９０の表面をｘ方向に走査することにより行う。

図４は、カメラ２０とライン照明１０を第１の配置に固定した状態で、ワーク９０をｘ方向に走査した場合の、表面検査装置１００の欠陥検出の原理を説明する図である。１段目は、ワーク９０の表面９１の曲率が小さい位置Ｐ１での動作を模式的に示し、２段目は、ワーク９０の表面９１の曲率が大きい位置Ｐ２での動作を模式的に示す。３段目および４段目は、それぞれワーク９０全体をｘ方向に走査して得られる画像データおよび輝度プロファイルであり、位置Ｐ１および位置Ｐ２付近を破線の矩形で囲んで示す。また、左欄は、ワーク９０に欠陥がなく正常な場合を示し、右欄は、同じワーク９０に欠陥９５，９６がある場合を示す。

正常なワーク９０を検査する場合、位置Ｐ１のようにワーク９０の曲率が小さい部分では、ライン照明１０から照射される照明光はｚ方向に進行し、ワーク９０に入射して、わずかに屈折するか、ほとんど屈折することなく進行し、カメラ２０に入射する（左１段目）。ライン照明１０の光軸と、カメラ２０の光軸はオフセットされているため、カメラ２０は、ライン照明１０の光軸の中心からやや外れた周辺光に照明される部分を撮像する。したがって、位置Ｐ１付近では、全体が比較的輝度の高い明るい像が取得される。

位置Ｐ２のようにワーク９０の曲率が大きく、湾曲した部分では、ライン照明１０から照射される照明光は、ｚ方向に進行し、ワーク９０の裏面から入射して表面９１で大きく屈折して集光される場合がある(左２段目)。この場合、カメラ２０で取得される画像データには、極端に明るい部分、いわゆる光スジ６１が生じる。

一方、表面に欠陥がある不良のワーク９０を検査する場合、位置Ｐ１では、ライン照明１０から照射される照明光は、ｚ方向に進行し、ワークＷの裏面から入射するが、欠陥９５で光が歪む（右１段目）。このため、カメラ２０で取得される画像データにおいて、欠陥に対応する箇所６２は、比較的明るい全体に対して、輝度の低い暗い部分として表れる。輝度プロファイルにおいて、全体の平均値に対して、所定の値だけ輝度が小さくなる閾値Ｔｈ１を設定し、閾値Ｔｈ１より輝度が低い部分を欠陥として検出することができる。

位置Ｐ２のように、ワーク９０の曲率が大きく、湾曲した部分では、ライン照明１０からの照明光はｚ方向に進行し、ワーク９０の裏面から入射して表面９１で大きく屈折するので、集光される部分ができ、光スジ６１が生じる（左２段目）。このとき、同じ位置に欠陥があると、欠陥部分で光が多少歪んだとしても、集光された部分の輝度が高いため、その影響は相殺される。このため、欠陥部分が検出されない場合がある。すなわち、第１の配置のみで画像データを取得した場合、ワーク９０の曲率の大きい位置では光スジの影響により欠陥が検出されない場合がある。

図５は、カメラ２０とライン照明１０を第２の配置に固定した状態で、ワーク９０をｘ方向に走査した場合の、表面検査装置１００の欠陥検出の原理を説明する図である。１〜４段目の各図は、第１の配置にかかる図４の１〜４段目の各図に対応する。

正常なワーク９０を検査する場合、位置Ｐ１のようにワーク９０の曲率が小さい部分では、第１の配置と同様に、ライン照明１０から照射される照明光は、ｚ方向に進行し、ワーク９０に入射して、わずかに屈折するか、ほとんど屈折することなく進行し、カメラ２０に入射する（左１段目）。ライン照明１０の光軸と、カメラ２０の光軸はオフセットされているため、カメラ２０は、ライン照明１０の光軸の中心からやや外れた周辺光に照明される部分を撮影する。したがって、位置Ｐ１付近では、第１の配置の場合と同様に、全体が比較的輝度の高い明るい像が取得される。

位置Ｐ２のようにワーク９０の曲率が大きく、湾曲した部分では、ライン照明１０から照射される照明光は、ｚ方向に進行し、ワーク９０の裏面から入射して表面９１で屈折する（左２段目）。この結果、第１の配置の場合と同様に、カメラ２０で取得される画像データには、光スジ６４が生じる。しかし、第１の配置と第２の配置とで、カメラ２０が同じ位置を撮像するときのライン照明１０の位置が異なるため、照明光の屈折方向が異なる。この結果、第２の配置で撮像した場合の光スジ６４は、第１の配置で撮像した場合の光スジ６１とは位置が異なる。

一方、表面に欠陥がある不良のワーク９０を検査する場合、位置Ｐ１では、第１の配置と同様に、ライン照明１０から照射される照明光は、ｚ方向に進行し、ワークＷの裏面から入射するが、欠陥９５で光が歪む（右１段目）。このため、カメラ２０で取得される画像データにおいて、欠陥９５に対応する箇所６２は、比較的明るい全体に対して、輝度の低い暗い部分として表れる。したがって、第２の配置でも、第１の配置と同様に、曲率が小さい部分の欠陥９５を検出することができる。

位置Ｐ２のように、ワーク９０の曲率が大きく、湾曲した部分では、ライン照明１０からの照明光は、ｚ方向に進行し、ワーク９０の裏面から入射して表面９１で屈折するので、集光される部分ができ、光スジ６４が生じる（右２段目）。しかし、光スジ６４の位置は、光スジ６１の位置とは異なるため、欠陥９６とは重ならず、欠陥９６の位置では、光が歪み、カメラには入射しない。このため、カメラ２０で取得される画像データにおいて、欠陥９６に対応する箇所６５は、比較的明るい全体に対して、輝度の低い暗い部分として表れる。このように、第１の配置では検出できなかった曲率が大きい部分の欠陥９６も、第２配置では検出することができる。

なお、図４および図５からもわかるように、同一形状のワーク９０については、ライン照明１０とカメラ２０との位置関係(配置)が同じであれば、光スジの生じる位置は同じである。そこで、検査の際に、予めワーク９０について、第１の配置および第２の配置において、ワーク９０を走査して撮像を行い、図６（１）上段に示す、それぞれの配置での光スジ６１，６４の位置情報を記憶部５２に記憶させておく。なお、光スジの位置情報は、図６（１）下段に示す、それぞれの撮像データの輝度プロファイルにおいて、輝度が、所定の閾値Ｔｈ２を超える部分を光スジと判断して、光スジの位置情報を取得して、記憶部５２に記憶しておく。

そして、上記説明の通り、第１の配置および第２の配置でワーク９０を撮像し、図６（２）に示す画像データをそれぞれ取得する。そして、図６（３）に示すように、第１の配置で取得した画像データから、第１の配置における光スジに対応する部分を、第２の配置における光スジに対応する部分をそれぞれ削除する。そして、制御演算部５１は、図６（４）に示すように、図６（３）の画像データを統合する。この統合画像データに基づいて、閾値Ｔｈ１を用いた欠陥の判定を行い、欠陥を検出する。この結果、光スジの影響を除去して、透光性部材の表面欠陥を検出することができる。

（表面検査方法）
図７は、表面検査実行時の表面検査装置１００の動作のフローチャートである。

ワーク９０は治具４０に設置しておく。検査を開始すると、ステップＳ０１で、制御演算部５１は、カメラ移動機構を制御して、カメラ２０を第１の配置に設定する。また、同時に、支持部材移動機構を制御して、支持部材３０を、第１の端部（左端）に設定する。この配置は、初期設定となっていてもよい。

次に、ステップＳ０２で、制御演算部５１は、ライン照明１０を点灯し、第１の配置での点灯状態で、支持部材移動機構を制御して支持部材３０を、第１の端部から第２の端部（右端）に向けてｘ方向に移動させ、カメラ２０でワーク９０を走査して、第１の配置における撮像を行う。第２の端部までの走査が完了すると、取得された画像データは記憶部５２に保存される。

ステップＳ０３で、制御演算部５１は、カメラ移動機構を制御して、カメラ２０を第２の配置に遷移させる。

次に、ステップＳ０４で、制御演算部５１は、第２の配置での点灯状態で、支持部材移動機構を制御して、支持部材３０を、第２の端部から第１の端部に向けて移動させ、カメラ２０でワーク９０を走査して、第２の配置における撮像を行う。第２の端部までの走査が完了すると、取得された画像データは記憶部５２に保存される。また、制御演算部５１はライン照明１０を消灯する。

次に、ステップＳ０５で、制御演算部５１は、予め記憶部５２に記憶された光スジの位置情報に基づいて、第１の配置で撮像された画像データ、および第２の配置で撮像された画像データから、それぞれの配置での光スジに対応する部分を削除する。

次に、ステップＳ０６で、制御演算部５１は、それぞれの光スジを削除した第１の配置および第２の配置における画像データを統合する。

次にステップＳ０７で、制御演算部５１は、統合された画像データの輝度プロファイルにおいて、所定の閾値Ｔｈ１よりも輝度の小さくなる部分を欠陥として検出し、処理を終了する。

このように、実施の形態に係る表面検査装置１００では、ライン照明１０と、カメラ２０との位置関係が一定の場合、湾曲した被検査体に生じる光スジの位置は一定であるが、ライン照明１０とカメラ２０との位置関係が変わると、湾曲した被検査体に生じる光スジの位置が変位するという特性を利用して、２つの異なる配置から照明した被検査体の画像データから、予め記憶しておいた光スジの位置情報に基づいて、光スジに対応する部分を削除し、削除して得られる画像データを統合して、光スジの影響を除去した画像を生成する。その画像を用いて、欠陥を検出することにより、湾曲した被検査体に生じる、光スジの影響を受けることなく、欠陥を検出することができる。

なお、本実施の形態に係る表面検査装置１００は、カメラ２０がライン照明１０に照射された明るい被検査体表面の画像を正常な表面として検出するので、裏面から入射した光を歪めることによって、画像データにおける輝度を低下させる原因となる、気泡や傷といった点状の欠陥を検出するのに有利である。

また、本実施の形態に係る表面検査装置１００によれば、カメラ２０が移動して、第１の配置と第２の配置を遷移するように構成されている。上記構成によれば、カメラ２０とライン照明１０をそれぞれ１つ用いるだけで２つの配置を達成することができるので、構成要素を少なくすることが可能となる。

（第２の実施の形態）
（表面検査装置２００の構成）
次に、第２の実施の形態に係る表面検査装置２００の構成を図８，９を参照しながら説明する。

表面検査装置２００は、表面検査装置１００と、同様の構成を備えるが、以下の点で異なる。

カメラ２０は、支持部材３０にスライドレール２５を介して取り付けられておらず、上梁部３２に直接固定されている。

また、ライン照明１０に代えて、ライン照明２１０を備え、ライン照明２１０は、第１のライン照明装置２１０ａと、第２のライン照明装置２１０ｂとを備える。第１のおよび第２のライン照明装置２１０ａ，２１０ｂは、それぞれライン照明１０と同一の構成を備える（図８の中央下部には、第１のライン照明装置２１０ａの拡大図を代表して示す）。

しかし、図９に示すように、第１のおよび第２のライン照明装置２１０aおよび２１０ｂは、ｘ方向断面において、支持部材３０のｘ方向中央にあるカメラ２０の光軸に対して、互いに反対側に配置されている。また、第１のおよび第２のライン照明装置２１０aおよび２１０ｂは、ｘ方向断面において、支持部材３０のｘ方向中央にあるカメラ２０の光軸に対して、それぞれ所定距離ｄ３、ｄ４だけオフセットされているとともに、それぞれの光軸Ｌ_a，Ｌ_ｂが、カメラ２０の光軸Ｃに対して所定角度θ１，θ２だけ傾斜するように配置されている。具体的には、ライン照明装置２１０ａ，２１０ｂの光軸の角度θ１，θ２は、ワーク９０を透過したライン照明２１０の照明光の中心光束が、カメラ２０に直接入射しない範囲で設定される。

したがって、表面検査装置２００では、第１のライン照明装置２１０ａを点灯し、第２のライン照明装置２１０ｂを消灯したときに、カメラ２０とライン照明２１０が第１の配置をとるようになっている。また、第２のライン照明装置２１０ｂを点灯し第１のライン照明装置２１０ａを消灯したときに、カメラ２０とライン照明２１０とが第２の配置をとるようになっている。

なお、本実施の形態において距離ｄ３と距離ｄ４、角度θ１と角度θ２はそれぞれ等しくなっており、したがって、第１の配置と、第２の配置は、カメラ２０の光軸に対して、線対称となっている。

距離ｄ３と距離ｄ４、角度θ１と角度θ２は、必ずしもそれぞれ等しくなくてもよい。しかし、距離ｄ３と距離ｄ４、角度θ１と角度θ２がそれぞれ等しくなるようにすることで装置の設計が容易となる。また、距離ｄ３と距離ｄ４の和、角度θ１と角度θ２の和が大きいと、光スジの位置の変位は大きくなるが、装置を大きくすることにもなるが、距離ｄ３と距離ｄ４、角度θ１と角度θ２がそれぞれ等しくなるようにすることで装置を最もコンパクトにすることができる。

このように、表面検査装置２００では、ライン照明２１０が、第１のライン照明装置２１０ａと、第２のライン照明装置２１０ｂとを備える。そして、上記のように２つのライン照明装置２１０ａ，２１０ｂの点消灯を制御することで、第１の配置と、第２の配置とを遷移しうるように構成されている。

(表面欠陥の検出原理)
次に表面検査装置２００による表面欠陥の検出原理について説明する。カメラによる画像データの取得は、表面検査装置１００と同様に、カメラ２０とライン照明２１０を、位置関係を保持しながらワーク９０の表面をｘ方向に走査することにより行う。

図１０は、カメラ２０とライン照明２１０を、第１のライン照明装置２１０ａを点灯し、第２のライン照明装置２１０ｂを消灯した、第１の配置に固定した状態で、ワーク９０をｘ方向に走査した場合の、表面検査装置２００の欠陥検出の原理を説明する図である。１段目は、ワーク９０の表面９１の曲率が小さい位置Ｐ１での動作を模式的に示し、２段目は、ワーク９０の表面９１の曲率が大きい位置Ｐ２での動作を模式的に示す。３段目および４段目は、それぞれワーク９０全体をｘ方向に走査して得られる画像データおよび輝度プロファイルであり、位置Ｐ１および位置Ｐ２付近を破線の矩形で囲んで示す。また、左欄は、ワーク９０に欠陥がなく正常な場合を示し、右欄は、同じワーク９０に欠陥９７，９８がある場合を示す。なお、ここで、欠陥９７，９８は、例えば、ワーク９０の表面に付着した糸くずである。

正常なワーク９０を検査する場合、位置Ｐ１のようにワーク９０の曲率が小さい部分では、第１のライン照明装置２１０ａから照射される照明光は、ｚ方向から傾斜した光軸方向に進行し、ワーク９０に入射して、わずかに屈折するか、ほとんど屈折することなく進行し、大部分がカメラ２０に入射しない（左１段目）。したがって、位置Ｐ１付近では、全体が比較的輝度の低い暗い像が画像データ６０として取得される。

位置Ｐ２のようにワーク９０の曲率が大きく、湾曲した部分では、第１のライン照明装置２１０ａから照射される照明光は、ｚ方向から傾斜した光軸方向に進行し、ワーク９０の裏面から入射して表面９１で大きく屈折して集光される場合がある(左２段目)。この場合、カメラ２０で取得される画像データ６０には、極端に明るい部分（いわゆる光スジ）６６が生じる。

一方、表面に欠陥がある不良のワーク９０を検査する場合、位置Ｐ１では、第１のライン照明装置２１０ａから照射される照明光は、ｚ方向から傾斜した光軸方向に進行し、ワーク９０の裏面から入射するが、欠陥９７の表面で光が反射しその一部がカメラ２０に入射する（右１段目）。このため、カメラ２０で取得される画像データにおいて、欠陥に対応する箇所６７は、比較的暗い全体に対して、輝度の高い明るい部分として表れる。輝度プロファイルにおいて、全体の平均値に対して、所定の値だけ輝度が大きくなる閾値Ｔｈ３を設定し、閾値Ｔｈ３より輝度が大きい部分を欠陥として検出することができる。

位置Ｐ２のように、ワーク９０の曲率が大きく、湾曲した部分では、左２段目と同様に、第１のライン照明装置２１０ａからの照明光は、ワーク９０に入射した曲率の高い部分で大きく屈折するので、集光される部分ができ、光スジ６６が生じる（右２段目）。このとき、同じ位置に欠陥があり、欠陥９８部分で光が多少歪んだとしても、集光された部分の輝度が高いため、その影響は相殺される。このため、欠陥９８が検出されない場合がある。すなわち、第１の配置のみで画像データを取得した場合、ワーク９０の曲率の大きい位置では光スジの影響により欠陥が検出されない場合がある。

図１１は、カメラ２０とライン照明２１０を、第２のライン照明装置２１０ｂを点灯し、第１のライン照明装置２１０ａを消灯した、第２の配置に固定した状態で、ワーク９０をｘ方向に走査した場合の、表面検査装置２００の欠陥検出の原理を説明する図である。１〜４段目の各図は、第１の配置にかかる図１０の１〜４段目の各図に対応する。

正常なワーク９０を検査する場合、位置Ｐ１のようにワーク９０の曲率が小さい部分では、第１の配置と同様に、第２のライン照明装置２１０ｂから照射される照明光は、ｚ方向に対して傾斜した光軸方向に進行し、ワーク９０に入射して、わずかに屈折するか、ほとんど屈折することなく進行する。第２のライン照明装置２１０ｂの光軸は、カメラ２０の光軸に対して傾斜しているため、照明光の大部分はカメラ２０に入射しない（左１段目）。したがって、位置Ｐ１付近では、全体が比較的輝度の低い暗い像が、画像データとして得られる。

位置Ｐ２のようにワーク９０の曲率が大きく、湾曲した部分では、第２のライン照明装置２１０ｂから照射される照明光は、ｚ方向から傾斜した光軸方向に進行し、ワーク９０の裏面から入射して表面９１で大きく屈折する（左２段目）。この結果、第１の配置の場合と同様に、カメラ２０で取得される画像データには、光スジ６８が生じる。しかし、第１の配置と第２の配置とで、カメラ２０が同じ位置を撮像するときのライン照明２１０の位置が異なるため、照明光の屈折方向が異なる。この結果、第２の配置で撮像した場合の光スジ６８は、第１の配置で撮像した場合の光スジ６６とは位置が異なる。

一方、表面に欠陥がある不良のワーク９０を検査する場合、位置Ｐ１では、第１の配置と同様に、第２のライン照明装置２１０ｂから照射される照明光は、ｚ方向から傾斜した光軸方向に進行し、ワーク９０の裏面から入射するが、欠陥９７で光が反射する（右１段目）。このため、カメラ２０で取得される画像データにおいて、欠陥９７に対応する箇所６７は、比較的暗い全体に対して、輝度が高く明るい部分として表れる。したがって、第２の配置でも、第１の配置と同様に、曲率が小さい部分の欠陥９７を検出することができる。

位置Ｐ２のように、ワーク９０の曲率が大きく、湾曲した部分では、第２のライン照明装置２１０ｂからの照明光は大きく屈折するので、集光される部分ができ、左２段目と同様に光スジ６８が生じる（右２段目）。しかし、光スジ６８の位置は、光スジ６６の位置とは異なるため、欠陥９８とは重ならず、欠陥９８の位置では、光が反射して、一部がカメラ２０に入射する。このため、カメラ２０で取得される画像データにおいて、欠陥９８に対応する箇所６９は、比較的暗い全体に対して、輝度が高く明るい部分として表れる。このように、第１の配置では検出できなかった曲率が大きい部分の欠陥９８も、第２配置では検出することができる。

なお、第１の実施の形態に係る表面検査装置１００の場合と同様に、同一形状のワーク９０については、ライン照明２１０とカメラ２０との位置関係(配置)が同じであれば、光スジの生じる位置は同じである。したがって、表面検査装置２００においても、表面検査装置１００と同様に、あらかじめ各配置における光スジの位置情報を取得して、記憶部５２に記憶しておき、検査の際に各配置でそれぞれ取得した画像データから、それぞれの配置における光スジに対応する部分を削除して統合画像データを生成し、その統合画像データに基づいて欠陥を検出する。この結果、表面検査装置１００と同様に、光スジの影響を除去して、透光性部材の表面欠陥を検出することが可能となる。

特に、本実施の形態に係る表面検査装置２００は、カメラの光軸に対して、ライン照明の光軸が傾斜された傾斜配置となっている。上記構成によれば、照明光の大部分はカメラには入射せず、やや暗い被検査体表面の画像を正常な表面として検出するので、裏面から入射した光を反射することによって、画像データにおける輝度を増大させる原因となる、塗装表面に付着した糸くずのような線状の欠陥を検出するのに有利である。

（変形例１）
図１２は、本実施の形態の１つの変形例にかかる、表面検査装置２００Ａの斜視図である。図１３（Ａ）〜（Ｄ）は、表面検査装置２００Ａの検査実行時の動作を説明する図であり、表面検査装置２００Ａを上から見ている。また、ワーク９０は省略されている。表面検査装置２００Ａは、概略として、表面検査装置２００と同様の構成を有するが、以下の点で異なる。図中、方向を認識する便宜のため、治具４０Ａの４つの凸部４２のうち、前方に配置される凸部４２を破線で示す。

治具４０と同様の構成を有する治具４０Ａが、治具回転機構４３に接続されており、治具回転機構４３により、矢印γで示すように、ｘ方向に反転（１８０°回転）可能に構成されている。治具回転機構４３は制御演算部５１により駆動を制御される。

ライン照明２１０Ａは、第２のライン照明装置２１０ｂを備えず、第１のライン照明装置２１０ａのみを備える。

そして、図１２で示す配置を第１の配置とすると、まず図１３（Ａ）で示すように、カメラ２０およびライン照明２１０を、第１の配置を維持して、第１の端部（左端）から第２の端部（右端）に向けてｘ方向に走査して撮像する。

次に、治具回転機構４３を制御して、図１３（Ｂ）に矢印で示すようにワーク９０を、ｘ方向に反転（１８０°回転）させる。これにより、ワーク９０に対するカメラ２０およびライン照明２１０Ａの位置関係は、反転し、表面検査装置２００における第２の配置と同じ配置となる。したがって、表面検査装置２００Ａでは、治具４０Ａをｘ方向に反転させることにより、カメラ２０とライン照明２１０Ａを第１の配置から第２の配置へと遷移する。

そして、図１３（Ｃ），（Ｄ）に示すように、第２の配置を維持して、第２の端部（右端）から第１の端部（左端）に向けてｘ方向に走査して撮像する。

このように、第１の配置と、第２の配置との遷移を、治具４０Ａをｘ方向に反転させることによっても、表面検査装置２００と同様に、光スジの影響を除去して、透光性部材の表面欠陥を検出することが可能となる。同様の変形は、第１の実施の形態に係る表面検査装置１００にも適用することができる。

（変形例２）
図１４は、本実施の形態の１つの変形例にかかる、表面検査装置２００Ｂの斜視図である。表面検査装置２００Ｂは、概略として、表面検査装置２００と同様の構成を有するが、以下の点で異なる。

支持部材３０Ｂが、支持部材移動機構を備えず、治具４０Ｂに治具移動機構４４を備え、治具４０Ｂを矢印δで示すｘ方向に移動させることにより、ワーク９０をカメラ２０で走査する。すなわち、カメラ２０およびライン照明２１０を支持する支持部材３０Ｂは固定されており、治具４０Ｂが、矢印δで示すように、ｘ方向に移動可能に構成されることによって、カメラ２０およびライン照明２１０が、位置関係を保持したまま、ワーク９０に対して相対移動するようになっていてもよい。治具移動機構４４は、例えば、ボールねじ、リニアガイド、サーボモータで構成される、直線移動装置である。

このように、カメラ２０およびライン照明２１０と、ワーク９０を設置する治具４０Ｂとは、相対的に平行移動するようになっていれば、表面検査装置２００と同様の効果を奏することができる。このような変形は、表面検査装置１００にも適用することができる。

なお、上記説明において、便宜上、カメラは１つとして説明したが、これに限らず、カメラの数は、ｙ方向の視野角に応じて任意に設定することができる。

（第３の実施の形態）
図１５は、第３の実施の形態に係る表面検査システム１の斜視図、図１６は同平面図である。図１５は一部を透過させている。表面検査システム１は、円形ステージ２と、表面検査装置１００と、表面検査装置２００とを備える。

円形ステージ２には、周方向４か所に等間隔に治具取付位置が設けられて、治具４０が取り付けられている。

円形ステージ２の外周には、表面検査装置１００と表面検査装置２００とが周方向に隣りあって配置されている。円形ステージ２に取り付けられた４つの治具が、それぞれ、ワーク搬入位置４、表面検査装置１００、表面検査装置２００、ワーク搬出位置６に対応している。

円形ステージ２は、中央部にモータを備える回転機構３を備え、ワーク搬入位置４から表面検査装置１００、表面検査装置２００、ワーク搬出位置６に向けて、図１６の矢印で示す方向に、１／４周ずつ間歇回転するようになっている。

表面検査装置１００の検査部５０と、表面検査装置２００の検査部５０とは、共通のコンピュータとして構成されている。また、制御演算部５１は、回転ステージの回転を制御する。

そして、
（１） ワーク搬入位置４に第１のワーク９０を設置する。
（２） 円形ステージ２を１／４回転させる。
（３） 表面検査装置１００による第１のワーク９０の検査を行うと同時に、ワーク搬入位置４に第２のワーク９０を設置する。
（４） 円形ステージ２を１／４回転させる。表面検査装置２００による第１のワーク９０の検査を行うと同時に、表面検査装置１００による第１のワーク９０の検査を行い、ワーク搬入位置４に第２のワーク９０を設置する。
（５） 円形ステージ２を１／４回転させる。
（６） ワーク搬出位置６で、第１のワーク９０を搬出する。表面検査装置２００による第２のワーク９０の検査を行うと同時に、表面検査装置１００による第３のワーク９０の検査を行い、ワーク搬入位置４に第４のワーク９０を設置する。
（７） 円形ステージ２を１／４回転させる。
という動作を繰り返すことにより、表面検査装置１００による表面検査と、表面検査装置２００による表面検査とを並行して行うことができるようになっている。

上記の通り、表面検査装置１００は、気泡や点疵のように点状の欠陥を検出するのに有利であり、表面検査装置２００は、付着した糸くず等の線状の欠陥を検出するのに有利である。本システムでは、検出原理の異なる２つの検査装置を備える構成としたので、気泡や点疵、または糸くず等のように異なる種類の欠陥に対応することができ、検査精度を向上することが可能となる。

表面検査装置１００による表面検査と、表面検査装置２００による表面検査とを並行して連続に行うことができるので、複数個のワーク９０の検査を行う際の、作業時間を短縮することができる。

特に、表面検査装置１００と、表面検査装置２００とは、第１の配置での撮像、第１の配置から第２の配置への遷移、第２の配置での撮像という、同等の工程により表面検査を実行する。このため、表面検査装置１００と表面検査装置２００とで、検査所要時間が等しい。したがって、各検査における所要時間の差に起因する円形ステージ２の回転による搬送の待ち時間が発生しない。この結果、検査全体のサイクルタイムを短縮することができる。

なお、表面検査装置１００、表面検査装置２００の配置および、円形ステージ２は単なる例示である。ベルトコンベアのように一方向に進行するステージを用いて、表面検査装置１００と表面検査装置２００とを直列に設置するような構成とすることもできる。

（比較例１）
ところで、上記第１〜第３の実施の形態においては、治具４０として矩形のフレーム状の基部４０ａと、基部４０ａに設けられた、ワーク９０の外観形状に沿う形状の開口４１、および開口４１の周縁部に形成された凸部４２を備えるものを用いた。また、ワーク９０は一例として図１に示す外観形状を有するもの、図５に示すｘ−ｘ方向の断面形状を有するものとして模式的に説明した。

しかし、ワークである車両用前照灯の前面カバーは、車種や型式によって形状が様々である。また、上記実施の形態の表面検査装置１００，２００，２００Ａ，２００Ｂは、単一のワーク９０に専用のものではなく、ワークに応じて構成した専用の治具を用いることで、様々なワークに共通に使用可能となる。この時、ワークの表面が、カメラ２０の焦点位置に合致するように、ワークを配置する必要がある。また、ワークは、全体にわたりカメラ２０から表面までの距離の変化ができるだけ小さくなるような姿勢で配置されることが好ましい。このため、ワークの形状によっては、治具の基部からカメラ方向の上方でワーク９０を支持すること好ましい場合がある。

図１７は、ワーク９０Ａを治具９４０の基部９４０ａの上方で支持するように構成した比較例１に係る表面検査装置９００Ａを示す。図１７（Ａ）は、比較例１に係る表面検査装置９００の平面図である。図１７（Ｂ１），図１７（Ｂ２）は、それぞれ、表面検査装置９００における治具９４０の、図１７（Ａ）のＢＩ−ＢＩ線，ＢＩＩ−ＢＩＩ線に沿う端面であり、カメラ２０がそれぞれＢＩ−ＢＩ線，ＢＩＩ−ＢＩＩ線を通過するときの端面を示す。図１７（Ｃ）は、カメラ２０をｘ−ｘ方向に走査して得られる画像データのイメージを示す。

表面検査装置９００は、概略として、第１の実施の形態に係る表面検査装置１００と同じ構成を有する。ただし、治具４０に代えて、治具９４０を備える点で異なる。治具９４０は、略三角形の平面視形状を有するワーク９０Ａに対応して構成されている。治具９４０は、矩形のフレーム状の基部９４０ａを備え、基部９４０ａの中央に、ワーク９０Ａの外形に沿う形状の開口９４１を有する。開口９４１の周縁部には、開口９４１の周縁部からカメラ２０に向けて（上方に向けて）鉛直に延在する支持部９４３が、立壁状に立設されている。支持部９４３の上端部には、ワーク９０Ａの外縁部と係合する係合溝９４４が設けられており、ワーク９０Ａを位置決め保持している。

図１７（Ｂ１）に示すように、カメラ２０が、ｙ−ｙ方向の断面における対向する支持部９４３の間、すなわち、開口９４１の内方に位置する場合、被検査領域の外縁Ｄよりも内方であってもワーク９０Ａを介して立壁状の支持部９４３が、カメラ２０の視野に入り、支持部９４３の映り込む領域が生じる。この結果、図１７（Ｃ）に示すように、取得される画像データ９６０に、表面検査が不可能な検査不可能領域９７１が生じる。

また、図１７（Ｂ２）に示すように、カメラ２０が、ｙ−ｙ方向の断面における対向する支持部９４３の外方、すなわち、開口９４１の外方に位置する場合、カメラに近い方の支持部９４３では、支持部９４３にワーク９０Ａを介してカメラの視野に入る部分がないため、支持部９４３の映り込む領域は生じない。一方、カメラ２０から遠い方の支持部９４３では、被検査領域の外縁Ｄよりも内方であっても、ワーク９０Ａを介して支持部９４３がカメラ２０の視野に入り、着色して示す、支持部９４が映り込む領域が生じる。この結果、取得される画像データ９６０に検査不可能領域９７１が生じることになる。したがって、カメラ２０により取得される画像データ９６０は図１７（Ｃ）に示すようになる。

（比較例２）
図１８は、ワーク９０Ａを治具９４０の基部９４０ａの上方で支持するように構成した比較例２に係る表面検査装置９００Ａを示す。図１８（Ａ）は、比較例２に係る表面検査装置９００Ａの平面図である。図１８（Ｂ１），図１８（Ｂ２）は、それぞれ、治具９４０の、図１８（Ａ）のＢＩ−ＢＩ線，ＢＩＩ−ＢＩＩ線に沿う端面図であり、カメラがそれぞれＢＩ−ＢＩ線，ＢＩＩ−ＢＩＩ線を通過するときの端面を示す。図１８（Ｃ）は、カメラ２０ａ，２０ｂをｘ−ｘ方向に走査して得られる画像データのイメージを示す。

表面検査装置９００Ａは、比較例１に係る表面検査装置９００と基本的に同一の構成を有する。しかし、１台のカメラ２０に代えて、カメラ２０ａ，２０ｂが、ｙ−ｙ方向に直列に２つ設けられている点で異なる。カメラ２０ａ，２０ｂは、基本的にカメラ２０と同一の構成を有する。また、カメラ２０ａ，２０ｂは、スライドレール２５Ａに沿ってｘ−ｘ方向に一体に移動可能に構成されている。図１８（Ａ）において、Ｃａ，Ｃｂはそれぞれカメラ２０ａ，２０ｂのレンズの中心をとおる光軸を示し、領域Ａ１は、カメラ２０ａのみの視野の範囲、領域Ａ２は、カメラ２０ｂのみの視野の範囲、領域Ａ３は、両方のカメラ２０ａ，２０ｂの視野の範囲を示す。

図１８（Ｂ１）に示すように、カメラ２０ａ，２０ｂが、ｙ−ｙ方向の端面における対向する１対の支持部９４３ａ，９４３ｂの外方、すなわち開口９４１の外方にあって、１対の支持部９４３ａ，９４３ｂが、概ね両方のカメラ２０ａ，２０ｂの視野の範囲である領域Ａ３にあるとする。

この時、第１のカメラ２０ａに着目すると、第１のカメラ２０ａに近い方の支持部９４３ａは、被検査領域内、すなわち外縁Ｄよりも内方に、ワーク９０Ａを介して第１のカメラ２０ａの視野に入る領域がない。一方、カメラ２０ａから遠い方の支持部９４３ｂでは、被検査領域の外縁Ｄよりも内方に、ワーク９０Ａを介して第１のカメラ２０ａの視野に入る領域（図において着色した領域）が生じる。この結果、取得される画像データに支持部９４３ｂが映り込む検査不可能領域９７１が生じることになる。カメラ２０ｂに着目した場合にも同じことが言える。

一方、図１８（Ｂ２）に示すように、カメラ２０ａ，２０ｂが、ｙ−ｙ方向の断面における対向する１対の支持部９４３ａ，９４３ｂの外方、すなわち、開口９４１の外方にあって、第１のカメラ２０ａに近い方の支持部９４３ａが、第１のカメラ２０ａの視野の範囲であるが、第２のカメラ２０ｂの視野外である領域Ａ１にあり、遠い方の支持部９４３ｂが第１のカメラ２０ａの視野外であり、第２のカメラの２０ｂの視野の範囲にある領域Ａ２にあるとする。

この時、第１のカメラ２０ａに着目すると、第１のカメラ２０ａに近い方の支持部９４３ａは、被検査領域の外縁Ｄよりも内方に、ワーク９０Ａを介して第１のカメラ２０ａの視野に入る部分がない。一方、第１のカメラ２０ａから遠い方の支持部９４３ｂは、第１のカメラ２０ａの視野に入らない。したがって、第１のカメラ２０ａには、ワーク９０Ａを介して支持部９４３ａ，９４３ｂが映り込まず、第１のカメラ２０aで取得される画像データには、検査不可能領域９７１は生じない。第２のカメラ２０ｂに着目した場合にも同じことが言える。したがって、第１のカメラ２０ａと第２のカメラ２０ｂから得られる画像データは、図１８（Ｃ）の通りとなる。なお、この場合において、第１のカメラ２０ａと第２のカメラ２０ｂのいずれかに映り込みがあった場合は、その部分は検査不可能領域９７１とする。

なお、図示の例では該当はないが、カメラが２つある場合であっても、カメラが、ｙ−ｙ方向の断面における対向する支持部９４３の間、すなわち、開口９４１の内方に位置する場合には、図１７（Ｂ１）の場合と同様に支持部９４３が視野に入る限り、そのカメラに関して検査不可能領域９７１が生じることになる。

（第４の実施の形態）
図１９（Ａ）は、第４の実施の形態に係る表面検査装置４００の平面図である。図１９（Ｂ１），図１９（Ｂ２）は、それぞれ表面検査装置４００の図１９（Ａ）のＢＩ−ＢＩ線、ＢＩＩ−ＢＩＩ線に沿う断面図である。表面検査装置４００は、治具４４０を除き、第１の実施の形態に係る表面検査装置１００と同様の構成を備える。

治具４４０は、比較例１，２で説明したものと同じワーク９０Ａのために構成された治具である。治具４４０は、矩形のフレーム形状の基部４４０ａを有し、中央にワーク９０Ａの平面視形状と略相似する形状の開口４４１を備える。開口４４１の周縁部には、前記周縁部からカメラ２０の方向、すなわち上方へと向けて延在する支持部４４３，４４６が立設されている。支持部４４３，４４６には、ワーク９０Ａの外縁部を位置決め保持するための係合溝４４４が形成されている。

図１９（Ｂ１）では、カメラ２０は、ｙ−ｙ方向の断面において、カメラ２０は開口４４１の内方に位置する。この位置において、支持部４４６は、基部４４０ａに向かうに従って、外方に向かうように傾斜することにより、カメラ２０の光軸Ｃが通る、レンズ２１の中心と、ワーク９０Ａにおける被検査領域の外縁Ｄとを通る直線Ｅよりも外方に配置されている。このようにすることで、比較例１とは対照的に、ワーク９０Ａを介してカメラ２０の視野に、支持部４４６が映り込むのを防止することができる。

一方、図１９（Ｂ２）に示すように、カメラ２０が、ｙ−ｙ方向の断面において、平面視で開口４４１の外方に位置する位置では、対向する支持部４４６，４４３のうちカメラから遠い方の部分であり、かつカメラの視野に含まれる支持部４４６の部分は、基部４４０ａに向かうに従って、外方に向かうように傾斜することにより、カメラ２０の光軸Ｃが通るレンズ２１の中心と、ワーク９０Ａにおける被検査領域の外縁Ｄとを通る直線Ｅよりも外方に配置される。このように構成することにより、比較例１とは対照的に、被検査領域内で、ワーク９０Ａを介してカメラ２０の視野に支持部４４６が映り込み、検査不可能領域６７１が生じるのを防止することができる。なお、上記構成のために、開口４４１は、ワーク９０Ａの平面視形状に沿う略相似形状を有し、かつ等倍以上の寸法を有するようになっている。本明細書において、「略相似」という場合には、完全な相似であることを必要とせず、部分的に拡大縮小されていてもよい。また、相似という場合には、略相似であるという意味も含む。

なお、しかし、図１７（Ｂ２）からわかるように、カメラの近い方の支持部４４３の映り込みは生じない。このため、支持部４４３は、開口４４１の周縁部から上方に向けて鉛直に立設されていても、支持部４４３の映り込みは生じない。このように、映り込みの問題が生じない限り、カメラ２０の光軸Ｃが通るレンズ２１の中心と、ワーク９０Ａにおける被検査領域の外縁Ｄとを通る直線Ｅよりも外方に配置される支持部４４６は、開口４４１の周縁部の全周にわたって設けられている必要はなく、少なくとも、映り込みの心配のない領域を除いて設けられていればよい。ただし、このことは、開口４４１の周縁部を全て傾斜した支持部４４６で構成することを妨げるものではない。

（変形例３）
図２０（Ａ）は、本実施の形態の１つの変形例に係る表面検査装置４００Ａの平面図である。図２０（Ｂ１），図２０（Ｂ２）は、それぞれ表面検査装置４００Ａの図２０（Ａ）のＢＩ−ＢＩ線，ＢＩＩ−−ＢＩＩ線に沿う断面図である。表面検査装置４００Ａは、比較例１，２の関係と同様に、第４の実施の形態に係る表面検査装置４００の、１台のカメラ２０に代えて、カメラ２０ａ，２０ｂをｙ−ｙ方向に直列に２つ設けたものである。また、治具４４０に代えて、治具４４０Ａを備える。

治具４４０Ａは、治具４４０と同様にワーク９０Ａのために構成された治具である。治具４４０Ａは、矩形のフレーム形状の基部４４０ａを有し、中央にワーク９０Ａの平面視形状と略相似する形状の開口４４１を備える。開口４４１の周縁部には、前記周縁部から上方へと向けて延在する支持部４４６Ａ，立設されている。支持部４４３Ａ，４４６Ａには、ワーク９０Ａの外縁部を位置決め保持するための係合溝４４４Ａが形成されている。

図２０（Ｂ１）に示すように、カメラ２０ａ，２０ｂが、開口９４１の外方にあって、１対の支持部９４３ａ，９４３ｂが、概ね両方のカメラ２０ａ，２０ｂの視野の範囲である領域Ａ３にある。

第１のカメラ２０ａから遠い方の支持部４４６Ａｂは、基部４４０Ａａに向かうに従って、外方に向かうように傾斜することにより、第１のカメラ２０ｂの光軸Ｃｂが通るレンズ２１の中心と、ワーク９０Ａにおける被検査領域の外縁Ｄとを通る直線Ｅよりも外方に配置される。

第２のカメラ２０ｂから遠い方の支持部４４６Ａａは、基部４４０Ａａに向かうに従って、外方に向かうように傾斜することにより、第２のカメラ２０ｂの光軸Ｃａが通るレンズ２１の中心と、ワーク９０Ａにおける被検査領域の外縁Ｄとを通る直線Ｅよりも外方に配置される。

一方、図２０（Ｂ２）に示すように、カメラ２０ａ，２０ｂが、ｙ−ｙ方向の断面における対向する１対の支持部４４３ａ，４４３ｂの外方、すなわち、開口９４１の外方にあって、第１のカメラ２０ａに近い方の支持部４４３Ａａが、第１のカメラ２０ａの視野の範囲であるが、第２のカメラ２０ｂの視野外である領域Ａ１にあり、遠い方の支持部４４３Ａｂが第１のカメラ２０ａの視野外であり、第２のカメラの２０ｂの視野の範囲にある領域Ａ２にあるとする。

この場合には、図１８からも理解されるように、支持部４４３Ａａ，４４３Ａｂのいずれも映り込みが生じないため、支持部４４３Ａａ，４４３Ａｂは、開口４４１の外縁部から上方に向かって鉛直に立設されている。

（第５の実施の形態）
図２１（Ａ）は、第５の実施の形態に係る表面検査装置５００の平面図である。図２１（Ｂ１），図２１（Ｂ２）は、それぞれ表面検査装置５００の図２１（Ａ）のＢＩ−ＢＩ線、ＢＩＩ−ＢＩＩ線に沿う断面図である。表面検査装置５００は、治具５４０を除き、第４の実施の形態に係る表面検査装置４００と同様の構成を備える。治具５４０では、支持部４４６に代えて支持部５４６が備えられている。

支持部５４６は基部５４０ａから、ワーク９０Ａを支持する係合溝５４４の高さまで鉛直に上方に向かって立設され、直角に屈曲して、係合溝５４４まで平行に延在するようになっている。この結果、支持部５４３が、カメラ２０の中心Ｃを通る、レンズ２１の中心と、被検査領域の外縁Ｄとを結ぶ直線Ｅよりも外方に配置されるようになっている。このようにすることで、ワーク９０Ａを介するカメラ２０の視野に支持部５４３が映り込むのを防止することができる。

（第６の実施の形態）
第４〜５の実施の形態に係る支持部は、図２２に示すように組み合わせて用いてもよい。図２２（Ａ）は、第６の実施の形態に係る表面検査装置６００の平面図である。図２２（Ｂ１），図２２（Ｂ２）は、それぞれ表面検査装置６００の図２２（Ａ）のＢＩ−ＢＩ線、ＢＩＩ−ＢＩＩ線に沿う断面図である。

図２２（Ｂ１）に示すように、ｙ−ｙ断面において、対向する支持部の一方の支持部６４６ａは、基部６４０ａから、ワーク９０Ａを支持する係合溝６４４の高さまで鉛直に上方に向かって立設され、直角に屈曲して、係合溝６４４まで平行に延在するようになっていることにより、第１のカメラ２０ａの中心Ｃａを通る、レンズ２１の中心と、被検査領域の外縁Ｄとを結ぶ直線Ｅよりも外方に配置されるようになっている。また、他方の支持部６４６ｂは、基部６４０ａに向かうに従って、外方に向かうように傾斜することにより、第２のカメラ２０ｂの光軸Ｃｂが通る、レンズ２１の中心と、ワーク９０Ａにおける被検査領域の外縁Ｄとを通る直線Ｅよりも外方に配置されている。このようにすることで、ワーク９０Ａを介するカメラ２０の視野に支持部５４３が映り込むのを防止することができる。

また、映り込みの生じない部分については、図２２（Ｂ２）に示すように、開口４４１の周縁部から上方に向かって鉛直に延在する支持部６４３ｂを用いてもよい。

あるいは、図２２（Ｂ２）の第１のカメラ２０ａ側に示すように、ワーク９０Ａの保持に影響のない場合は、映り込みが起こる支持部を取り除いてもよい。物体は、一般に少なくとも３点を支持することにより安定して支持することができるからである。このように構成することで、治具６４０の軽量化を図ることが可能となる。

また、その他の変形として、例えば、図２２（Ｂ１）の支持部６４６ａ，６４６ｂを、図示したような、壁状に構成するのではなく、橋脚構造等で実現することも可能である。

なお、第４〜６に係る実施の形態における、治具についての変形は、第１の実施の形態のみならず、第２の実施の形態およびそれらの変形例に係る表面検査装置に適用することができることは言うまでもない。

１ ：表面検査システム
１０ ：ライン照明
２０ ：カメラ
２２ ：ラインセンサ
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４４０，４４０Ａ，５４０，６４０ ：治具
４４０ａ，４４０Ａａ，５４０ａ，６４０ａ ：（治具の）基部
４４１ ：開口
４４３，４４３ａ，４４３ｂ，４４３Ａ，４４３Ａａ，４４３Ａｂ，４４６，４４６Ａ，４４６Ａａ，４４６Ａｂ，５４３，６４３ｂ，６４６ａ，６４６ｂ ：支持部
５０ ：検査部
９０ ：ワーク（被検査体）
９１ ：表面
１００，２００，２００Ａ，２００Ｂ，４００，４００Ａ，５００，６００ ：表面検査装置
２１０，２１０Ａ ：ライン照明
２１０ａ ：第１のライン照明装置
２１０ｂ ：第２のライン照明装置
Ｃ ：カメラの光軸
Ｌ ：ライン照明の光軸

Claims (13)

1. ラインセンサを有し、第１の方向に延在するライン状の領域を撮像して、画像データを取得する少なくとも１つのカメラと、
   前記カメラと対向して配置され、前記第１の方向と平行に延在するライン照明と、
   前記カメラと前記ライン照明との間に被検査体を保持する治具と、
   前記画像データに基づいて前記被検査体の表面の欠陥を検出する検査部と、を備え
   前記第１の方向に直交する第２の方向の断面において、前記ライン照明が前記カメラの光軸からオフセットされた第１の配置、または前記ライン照明が前記カメラの光軸に対して前記第１の配置の反対側になるようにオフセットされた第２の配置、を維持しながら、前記カメラおよび前記ライン照明を、前記第２の方向に前記被検査体に対して相対移動させることにより、前記カメラで前記被検査体を走査して、前記第１のおよび前記第２の配置における、前記ライン照明の点灯状態での、前記被検査体の前記画像データをそれぞれ取得するように構成され、
   前記検査部は、前記第１のおよび前記第２の配置における前記画像データから光スジに対応する部分を除去して、統合した画像に基づいて、前記被検査体の表面の欠陥を検出することを特徴とする表面検査装置。
2. 前記第２の配置では、前記ライン照明が前記カメラの光軸に対して前記第１の配置から線対称となるようにオフセットされていることを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
3. 前記ライン照明は、その光軸が前記カメラの光軸と平行になるように配置され、
   前記ライン照明は、前記被検査体を透過する照明光が前記カメラに入射する範囲で、
   前記カメラの光軸からオフセットされていることを特徴とする請求項１または２に記載の表面検査装置。
4. 前記カメラが前記ライン照明に対して第２の方向に平行移動することにより、前記第１の配置と、前記第２の配置とを遷移しうるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の表面検査装置。
5. 前記ライン照明は、その光軸が前記カメラの光軸に対して傾斜するように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の表面検査装置。
6. 前記カメラおよび前記ライン照明が、前記被検査体との相対位置を反転させることにより前記第１の配置と、前記第２の配置を遷移しうるようになっていることを特徴とする請求項５に記載の表面検査装置。
7. 前記ライン照明は、前記第１の配置に配置された第１のライン照明装置、および前記第２の配置に配置された第２のライン照明装置を備えることを特徴とする請求項１、２、３および５のいずれかに記載の表面検査装置。
8. 前記治具は、
   前記被検査体の平面視形状と略相似し、かつ等倍以上の寸法を有する開口を有する平板状の基部と、
   前記開口の周縁部の少なくとも一部に設けられ、前記開口の前記周縁部から前記少なくとも1つのカメラの方向へと立設されて前記被検査体の周縁部を少なくとも３点で支持する支持部とを備え、
   前記第１の方向の断面において、
   前記少なくとも１つのカメラのうち第１のカメラが、前記開口の内方に配置され、
   前記支持部のうち前記第１のカメラの視野に入る部分は、前記第１のカメラのレンズの中心と、被検査領域の外縁とを通る直線よりも外方に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の表面検査装置。
9. 前記治具は、
   前記被検査体の平面視形状と略相似し、かつ等倍以上の寸法を有する開口を有する平板状の基部と、
   前記開口の周縁部の少なくとも一部に設けられ、前記開口の前記周縁部から前記少なくとも１つのカメラの方向へと立設されて前記被検査体の周縁部を少なくとも３点で支持する支持部とを備え、
   前記第１の方向の断面において、
   前記少なくとも１つのカメラのうち第１のカメラが前記開口の外方に配置されている場合、
   前記支持部うち前記第１のカメラから遠い方の部分であり、かつ前記第１のカメラの視野に含まれる部分は、前記第１のカメラのレンズの中心と、前記被検査体の検査領域の外縁とを通る直線よりも外方に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の表面検査装置。
10. 前記支持部は、少なくとも一部が、前記基部に向かうに従って、前記延長線よりも前記治具の外方に向かうように傾斜することを特徴とする請求項８または９に記載の表面検査装置。
11. 前記支持部は、少なくとも一部が、ワークとの係合部から基部と平行に、前記治具の外方に向かって延在し、屈曲して前記開口の前記周縁部まで延在することを特徴とする請求項８または９に記載の表面検査装置。
12. 前記支持部は、前記開口の前記周縁部に、連続せずに設けられていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の表面検査装置。
13. 請求項３または４に記載の表面検査装置、および請求項５または６に記載の表面検査装置を備える表面検査システム。

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