CN110118776A - 图像检查装置以及照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够针对视野的每个场所来设定照射立体角，并且可实现小型化的图像检查装置以及照明装置。图像检查装置包括：拍摄部，拍摄对象物；以及照明部，配置在对象物与拍摄部之间，构成为向朝着对象物的方向照射光，并且具有透光性。照明部包括：多个发光部，排列成矩阵状，且构成为可选择性地发光；以及光学系统，构成为，将从多个发光部各自发出的光的照射方向控制为与各多个发光部的位置对应的方向。

Description

图像检查装置以及照明装置
技术领域
本发明涉及一种使用拍摄图像来检查对象物的图像检查装置以及照明装置。
背景技术
在工厂自动化(Factory Automation，FA)领域等中，已知一边对于对象物进行照明一边进行拍摄，并使用所获得的拍摄图像来检查对象物的外观。
例如，日本专利特开2017-62120号公报(专利文献1)揭示了一种使用照明装置的检查系统，所述照明装置包括面光源、以及配置在面光源与检查对象之间的透镜(lens)、遮光罩(mask)及滤光片(filter)。此系统中，通过透镜、遮光罩及滤光片，大致均匀地形成对检查对象的各点照射的检查光的照射立体角。由此，能够均匀地照射整个视野，对象物的检查精度提高。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开2017-62120号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
在所述以往的照明装置中，配置在面光源与检查对象之间的透镜为了构成远心(telecentric)光学系统，而必须具有比拍摄装置的视野大的尺寸。因此，照明装置不得不变得大型。除此以外，所述照明装置无法针对视野的每个场所来设定照射立体角。
本发明的目的在于提供一种能够针对视野的每个场所来设定照射立体角，并且可实现小型化的图像检查装置以及照明装置。
[解决问题的技术手段]
根据本揭示的一例，提供一种使用拍摄图像来检查对象物的图像检查装置。图像检查装置包括：拍摄部，拍摄对象物；以及照明部，配置在对象物与拍摄部之间，构成为向朝着对象物的方向照射光，并且具有透光性。照明部包括：多个发光部，排列成矩阵状，且构成为可选择性地发光；以及光学系统，构成为，将从多个发光部各自发出的光的照射方向控制为与各多个发光部的位置对应的方向。
根据本揭示，通过从多个发光部中选择应发光的发光部，从而能够任意变更照射立体角。应发光的发光部可根据视野的场所来选择。因此，能够实现可针对视野的每个场所来任意设定照射立体角的图像检查装置。进而，由于能够任意变更照射立体角，因此能够不需要例如狭缝(slit)或者半透反射镜(half mirror)等光学部件。因此，能够实现照明装置的小型化。其结果，能够实现可针对视野的每个场所来设定照射立体角，并且可小型化的图像检查装置。
在所述揭示中，光学系统包含与多个发光部分别相向地设置的多个微透镜(microlens)。
根据本揭示，能够实现可小型化的图像检查装置。
在所述揭示中，多个微透镜被配置成，多个微透镜中的至少一部分微透镜的光轴与跟至少一部分微透镜相向的发光部的光轴偏离。
根据本揭示，能够通过简单的结构来控制光的照射方向。
在所述揭示中，照明部被划分为多个照明要素，在多个照明要素中的至少一个照明要素中，至少一部分微透镜以比发光部的间距小的间距而配置。
根据本揭示，能够通过简单的结构来控制光的照射方向。
在所述揭示中，至少一部分微透镜以打乱规则性的方式而配置。
根据本揭示，关于从拍摄部观察时的透过特性，能够降低发生未意图的周期性的可能性。
在所述揭示中，多个微透镜被配置成，多个微透镜中的至少一部分微透镜的光轴相对于跟至少一部分微透镜相向的发光部的光轴而倾斜。
根据本揭示，能够通过简单的结构来控制光的照射方向。
在所述揭示中，照明部还包括遮光部，所述遮光部构成为，遮挡从多个发光部出射的光中的、从多个微透镜各自的周围泄漏的光。
根据本揭示，能够降低来自发光部的光朝未意图的方向泄漏的可能性。
在所述揭示中，照明部还包括遮光部，所述遮光部配置在多个微透镜中的至少一部分微透镜、与跟至少一部分微透镜相向的发光部之间。遮光部具有针孔，所述针孔形成在相对于至少一部分微透镜的光轴而偏移的位置。
根据本揭示，能够通过微透镜来对通过针孔的光的行进方向进行控制。其结果，能够实现一种可针对视野的每个场所来设定照射立体角，并且可实现小型化的图像检查装置。
在所述揭示中，照明部还包括使来自多个发光部的光扩散的光扩散部。
根据本揭示，能够使发光部的亮度均匀。
根据本揭示的一例，提供一种照明装置，其包含在所述揭示中提供的图像检查装置所具备的照明部。
根据本揭示，能够提供一种可针对视野的每个场所来设定照射立体角，并且可实现小型化的照明装置。
[发明的效果]
根据本发明，能够提供一种可针对视野的每个场所来设定照射立体角，并且可实现小型化的图像检查装置以及照明装置。
附图说明
图1是表示本实施方式的图像检查装置的概要的示意图。
图2是表示适用本实施方式的图像检查装置的生产线的一例的示意图。
图3是表示本实施方式的照明装置的一例的局部剖面的示意图。
图4是将本实施方式的照明装置的一部分放大的示意平面图。
图5是示意性地表示照明装置的构成要素即照明要素的结构的一例的平面图。
图6是说明对图5所示的结构进行变形的方法的一例的示意平面图。
图7是示意性地表示依据图6所示的方法而构成的、照明要素的结构的变形例的平面图。
图8是表示用于应对从透镜周围泄漏的光的结构的示意平面图。
图9是图8所示的结构的示意剖面图。
图10是表示图8所示的结构的一个变形例的示意平面图。
图11是表示图8所示的结构的另一变形例的示意剖面图。
图12是示意性地表示本实施方式的图像检查装置的图形照明的一个应用例的图。
图13是用于说明实施光切法时的图形照明的图。
图14是用来说明用于光切法的照明装置的照明图形的图。
图15是用于说明图14所示的照明图形的变形例的图。
图16是用于说明对漫反射面实施相移法时的图形照明的图。
图17是用来说明用于图16所示的相移法(漫反射)的照明装置的照明图形的示例的图。
图18是用于说明对漫反射面实施相移法时的图形照明的另一例的图。
图19是用来说明用于图18所示的相移法(漫反射)的照明装置的照明图形的另一例的图。
图20是用于说明对漫反射面实施相移法时的图形照明的变形例的图。
图21是用来说明用于图20所示的相移法(漫反射)的照明装置的照明图形的另一例的图。
图22是用于说明对光发生正反射的工件表面实施相移法时的图形照明的图。
图23是用来说明用于图22所示的相移法(正反射)的照明装置的照明图形的示例的图。
图24是用于说明对光的出射方向或发光区域进行限制的照明图形的示例的图。
图25是用于说明实施照度差立体(stereo)法时的图形照明的图。
图26是用来说明用于图25所示的光照射的照明图形的示例的图。
图27是用于说明实施照度差立体法时的另一图形照明的图。
图28是用来说明用于图27所示的光照射的照明图形的示例的图。
图29是表示变形例1的照明装置的局部剖面的示意图。
图30是表示变形例2的照明装置的局部剖面的示意图。
图31是表示变形例3的照明装置的局部剖面的示意图。
图32是示意性地表示变形例4的照明装置的构成要素即照明要素的结构的一例的平面图。
图33是表示变形例4的照明装置的局部剖面的示意图。
图34是表示变形例4的照明装置的所追加的结构的局部剖面的示意图。
符号的说明
1：图像检查装置
10：摄像机
20、120、220、320：照明装置
C2、C3、C4、C5：列
21：照明要素
22、22A、22B、22C、22L、22R：单元
23：区域
24：透明区域
30：面光源
31、31A-31E：发光部
32、32A-32E：光轴(发光部)
35：光出射面
40、140、240、340：微透镜阵列
41、41A-41E、141、141A-141E、241、241A-241E、341、341A-341E、441、441A-441E：透镜
42、42A-42E、142A-142E、242A-242E、342A-342E：光轴(透镜)
44、45：遮光部
46：针孔
47：光扩散部
100：控制装置
300：载台
LT：光
P1：第1间距
P2：第2间距
R1、R4：行
W：工件
具体实施方式
参照附图来详细说明本发明的实施方式。另外，对于附图中的相同或相当的部分，标注相同的符号并不再重复其说明。
＜A.适用例＞
首先，参照图1来说明适用本发明的场景的一例。图1是表示本实施方式的图像检查装置1的概要的示意图。
本实施方式的图像检查装置1适用于下述装置，即，在工业产品的生产线等上，一边对于对象物(以下也称作“工件(work)W”)进行照明一边进行拍摄，并使用所获得的拍摄图像来进行工件W的外观检查(划痕、污垢、异物等的检查)。图像检查装置1是通过对由工件W所反射的光进行检测来进行检查者。因此，对于工件W，可适用具有反射光的表面者。
如图1所示，图像检查装置1包括：作为拍摄部的一例的摄像机10、及作为照明部的一例的照明装置20。
摄像机10对位于拍摄视野内的被摄物进行拍摄而生成作为拍摄图像的图像数据。摄像机10隔着照明装置20来拍摄作为被摄物的外观检查对象即工件W。
每当摄像机10拍摄工件W时，照明装置20对工件W的表面进行照明。照明装置20被配置在工件W与摄像机10之间，朝向工件W照射光，并且具有透光性。因此，从照明装置20放射的光被工件W反射，并透过照明装置20而到达摄像机10。照明装置20包含面光源30、与作为光学系统的一例的微透镜阵列40。
面光源30从工件W侧的光出射面35朝向工件W放射光。从面光源30的光出射面35中的配置成矩阵状的多个发光区域放射光。来自工件W的反射光透过面光源30中的发光区域以外的透光区域。各发光区域包含发光部31。在一例中，发光部31包括包含有机电致发光(Electroluminescence)(以下称作有机EL)元件的构件。多个发光部31构成为可选择性地发光。作为一例，面光源30是使用有机EL的光源。但是，可适用于本实施方式的照明装置20并不限定于使用有机EL的光源。只要是具有透过性的照明装置、且具有排成矩阵状并构成为可选择性地发光的多个发光部的照明装置，便能够适用于本实施方式。
微透镜阵列40是与面光源30的发光面35相向地配置。微透镜阵列40包含与多个发光部31分别相向地设置的多个透镜41。在一例中，透镜41为凸透镜。透镜41构成为，将从对应的发光部31发出的光导向所期望的方向。即，微透镜阵列40构成为，将从多个发光部31各自发出的光的照射方向控制为与各发光部31的位置对应的方向。
通过从多个发光部31中选择应发光的发光部，从而能够任意地变更照射立体角。应发光的发光部是根据视野的场所来选择。因此，能够实现可针对视野的每个场所来任意设定照射立体角的图像检查装置1。进而，由于能够任意变更照射立体角，因此能够不需要例如狭缝或者半透反射镜等光学部件。因此，能够实现照明装置20的小型化。
根据以上，能够实现可针对视野的每个场所来设定照射立体角，并且可小型化的图像检查装置1。
＜B.适用图像检查装置的生产线的一例＞
接下来，一边参照图2，一边说明适用图像检查装置1的生产线的一例。图2是表示适用本实施方式的图像检查装置1的生产线的一例的示意图。
如图2所示，本实施方式的图像检查装置1包括：摄像机10，对连续搬入的工件W进行拍摄；照明装置20，对工件W进行照明；以及控制装置100，对照明装置20及摄像机10进行控制。摄像机10包含透镜或光圈等光学系统、及电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)影像传感器或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)影像传感器等受光元件，以作为主要的构成元件。图像检查装置1是如下所述的装置，即，在工业产品的生产线等上，通过控制装置100的控制，一边利用照明装置20来对工件W进行照明一边利用摄像机10进行拍摄，并使用所获得的拍摄图像来进行工件W的外观检查。
具体而言，成为检查对象的工件W通过可移动的载台(stage)300而移动至摄像机10及照明装置20已被固定的检查位置为止。当工件W移动至检查位置时，在此处停止，直至借助图像检查装置1的外观检查结束为止。此时，控制装置100一边通过照明装置20来对工件W进行照明，一边利用摄像机10来拍摄工件W，并将拍摄图像显示于监视器。由此，作业者能够一边观察显示在监视器画面上的拍摄图像的颜色，一边检查工件W的外观。或者，控制装置100也可对拍摄图像进行规定的图像处理，并基于图像处理结果来进行工件W的异常判定。
控制装置100例如包含中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或微处理器(Micro-Processing Unit，MPU)等处理器、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、显示控制器、系统控制器、输入/输出(Input Output，I/O)控制器、硬盘(hard disk)、摄像机接口(interface)、输入接口、发光接口、通信接口及存储卡(memory card)接口。所述各部是以系统控制器为中心，彼此可进行数据通信地连接。
＜C.照明装置的结构的一例＞
参照图3及图4来说明本实施方式的照明装置的结构的一例。图3是表示本实施方式的照明装置的一例的局部剖面的示意图。图4是将本实施方式的照明装置的一部分放大的示意平面图。
照明装置20是透过型的薄片(sheet)照明装置，包含面光源30与微透镜阵列40。面光源30包含沿着光出射面35而排列成矩阵状的多个发光部。图3中代表性地示出了发光部31A～31E。
各个发光部31A～31E具有相向的一对电极(未图示)。通过对一对电极间施加电压，从而这些发光部发光。通过从多个电极对中选择应施加电压的电极对，从而能够选择应发光的发光部。发光部31A～31E各自发出的光色并无限定。例如多个发光部31也可发出同色的光。或者，通过将发出红色光的发光部、发出绿色光的发光部及发出蓝色光的发光部予以组合，从而能够实现可使光色不同的发光部。
微透镜阵列40包含与多个发光部31分别相向地配置的多个微透镜即多个透镜41。多个透镜41沿着光出射面35而配置成矩阵状。图3中，代表性地示出了与发光部31A～31E分别相向的透镜41A～41E。在一例中，透镜41A～41E各自为平凸透镜。平凸透镜的平面朝向光出射面35。例如平凸透镜也可为半球透镜。
各个透镜用于控制从对应的发光部发出的光的照射方向。一实施方式中，在透镜41A～41E之间，透镜的光轴相对于发光部的光轴的相对位置不同。通过透镜的光轴相对于发光部的光轴的偏离方向及偏离量，来决定从透镜出射的光的方向。另外，本实施方式中，所谓发光部的光轴，是指通过发光区域的中心点且相对于发光区域而垂直的轴，所谓透镜的光轴，是指通过透镜的中心且相对于透镜的主面而垂直的轴。
发光部31C的光轴32C与透镜41C的光轴42C实质上一致。相对于发光部31A的光轴32A，透镜41A的光轴42A朝纸面右方向(+X方向)偏离。同样地，相对于发光部31B的光轴32B，透镜41B的光轴42B也朝+X方向偏离。较之发光部31B及透镜41B的对，发光部31A及透镜41A的对中，透镜的光轴相对于发光部的光轴的偏离的大小(以下也称作“偏离量”)更大。
另一方面，相对于发光部31D的光轴32D，透镜41D的光轴42D朝纸面左方向(-X方向)偏离。同样地，相对于发光部31E的光轴32E，透镜41E的光轴42E也朝-X方向偏离。较之发光部31D及透镜41D的对，发光部31E及透镜41E的对的偏离量更大。
由图3可理解的是，通过使图3所示的发光部31A～发光部31E中的任一个选择性地发光，从而能够使照射立体角不同。由于能够使照射立体角不同，因此照明装置20的照明图形的限制变小。换言之，能够通过照明装置20来实现遵循任意图形的照明。
如图4所示，照明装置20包含配置成矩阵状的多个照明要素21。即，照明装置20被划分为多个照明要素21。各个照明要素21包含多个发光部31及多个透镜41。例如，各个照明要素21能够包含图3所示的发光部31A～发光部31E及透镜41A～41E。为了便于图示，在图4中，示出了各个照明要素21中所含的一个发光部31及对应的一个透镜41。
各个照明要素21包含发光区域与透明区域。通过使发光区域发光，从而能够使照明要素21整体发光。另一方面，各照明要素21具备透明区域，由此而具有透光性。
照明装置20能够使多个照明要素21彼此独立地点亮。通过多个照明要素21中的、包含应发光的发光部31的照明要素21(即，应点亮的照明要素21)，来决定照明装置20的光的照明图形。在能够改变从各照明要素21照射的光的波长的照明装置20中，照明图形也可由多个照明要素21中的点亮的照明要素21、与从点亮的各照明要素21照射的光的波长来决定。
图5是示意性地表示照明装置20的构成元件即照明要素的结构的一例的平面图。图5中表示了从摄像部侧(照明装置20的上方)观察的照明要素的俯视图。
照明要素21包含配置成矩阵状的多个单元(cell)22。以下的说明中，“行”是指X方向，“列”是指Y方向。图5中，表示了包含配置成5行5列(＝5×5)的25个单元22的照明要素21。但是，构成照明要素21的单元22的个数并无特别限定。例如，照明要素21也可包含配置成11行11列(＝11×11)的121个单元22。单元22的个数越多，越能够提高照明要素21的照射方向的分辨率，另一方面，发光位置的分辨率越下降。构成照明要素21的单元22的个数可根据照射方向的分辨率与发光位置的分辨率来决定。
各个单元22包含发光部31、透镜41及透明区域24。发光部31的发光面在单元22中构成发光区域。
多个发光部31是以第1间距P1而沿X方向及Y方向配置。多个透镜41是以第2间距P2而沿X方向及Y方向配置。由于第2间距P2小于第1间距P1(P2＜P1)，因此对于沿着X方向(行方向)排列的多个单元22，发光部31的光轴32与透镜41的光轴42之间的X方向偏离量遵循公差(P1-P2)的等差数列。同样，对于沿着Y方向(列方向)排列的多个单元22，发光部31的光轴32与透镜41的光轴42之间的Y方向偏离量遵循公差(P1-P2)的等差数列。
在图5中，单元22C是位于照明要素21的中心的单元。单元22C包含发光部31C与透镜41C。发光部31C的光轴32C与透镜41C的光轴42C在俯视时重合。即，在光轴32C与光轴42C之间，X方向的偏离量及Y方向的偏离量均为0。
在照明要素21内的各单元中，发光部31的光轴32与透镜41的光轴42之间的X方向偏离量及Y方向偏离量是根据所述单元与中央单元22C之间的X方向的距离及Y方向的距离而决定。由此，能够使每个单元22的光的照射方向不同。照明要素21能够从多个方向朝工件照射光。进而，通过选择多个单元中的进行点亮的单元，能够对来自照明要素21的光的照射方向进行控制。
图5所示的结构中，在X方向与Y方向上，发光部31的间距及透镜41的间距相同。但是，也可在X方向与Y方向上使发光部31的间距不同。同样，也可在X方向与Y方向上使透镜41的间距不同。
根据图5所示的结构，能够使照明要素21的设计变得简单。但是，关于从拍摄部(摄像机10)观察时的透过特性，有可能发生未意图的周期性。为了降低此种可能性，也可对图5所示的结构进行变形。
图6是说明对图5所示的结构进行变形的方法的一例的示意平面图。如图6所示，在图5所示的照明要素21中，将某部分与另一部分予以调换。例如，也可将属于某行的多个单元与属于另一行的多个单元予以调换。或者，也可将属于某列的多个单元与属于另一列的多个单元予以调换。或者，也可将一个单元与另一单元予以调换。既可将整行与另一整行进行调换，也可将行的一部分与另一行的一部分进行调换。同样，既可将整列与另一整列进行调换，还可将列的一部分与另一列的一部分进行调换。图6中，表示了将行R1与行R4予以调换的示例、将列C3的一部分与列C5的一部分予以调换的示例、将单元22A与单元22B予以调换的示例。
图7是示意性地表示依据图6所示的方法而构成的、照明要素的结构的变形例的平面图。图7所示的结构相当于图6所示的行R1与行R4经调换的结构。在各列(例如列C3)中所含的5个单元22之间，发光部31的光轴32与透镜41的光轴42之间的Y方向偏离量的变化不遵循公差(P1-P2)的等差数列。这样，能够依据将在图5的结构中成立的规则性打乱的图形来配置多个单元22。由此，关于从拍摄部(摄像机10)观察时的透过特性，能够降低发生未意图的周期性的可能性。
另外，图6所例示的调换图形并不限定于在所有照明要素21中都一样。也可使位于某场所的照明要素21中的调换图形、与位于其相邻处的照明要素21中的调换图形不同。
在透镜41的光轴42相对于发光部31的光轴32的偏离量(位移量)大的情况下，从发光部31出射的光的一部分有可能从透镜41的周围泄漏。图8是表示用于应对从透镜41的周围泄漏的光的结构的示意平面图。图9是图8所示的结构的示意剖面图。如图8及图9所示，也可以包围透镜41的周边的方式而设有遮光部44。遮光部44包含不使光通过的构件或者使光衰减的构件。通过遮光部44，能够降低来自发光部31的光朝未意图的方向泄漏的可能性。
图10是表示图8所示的结构的一个变形例的示意平面图。图10所示的示例中，与图8所示的结构相比，遮光部44的面积大。由此，能够进一步降低来自发光部31的光朝未意图的方向泄漏的可能性。
图11是表示图8所示的结构的另一变形例的示意剖面图。图11所示的示例中，遮光部44除了图10所示的结构以外，还具有下述结构，即，以沿着透镜41的高度(厚度)方向的充分高度来包围透镜41的周围。根据图10所示的结构，能够进一步提高降低从透镜41的周围泄漏的光的效果。
＜D.图形照明的一例＞
图12是示意性地表示本实施方式的图像检查装置的图形照明的一个应用例的图。如图12所示，控制装置100从照明装置20对工件W照射某照射图形的光，并且在照射有此照射图形的状态下，使摄像机10拍摄工件W而获取图像数据。图12中例示了均为环(ring)状图形的第1照射图形及第2照射图形。此种图形例如能够通过在图3所示的结构中使发光部31A、31E点亮而实现。
根据本实施方式，例如对于包含复合材料的工件(镜、玻璃、树脂、金属等)，能够针对此工件的每个部位适用最佳的原理来实施测量及检查。
图13是用于实施光切法时的图形照明的图。图14是用来说明用于光切法的照明装置的照明图形的图。光切法例如适用于作为测定对象的工件的部位包含树脂或者金属的情况。如图13及图14所示，照明装置20将线状的照射图形的光LT从规定方向照射至工件W，摄像机10拍摄工件W的表面。通过对所述图像应用三角测量，从而能够得到高度信息。
图14及以下说明的图中所示的照明要素21的结构基本上与图5所示的结构相同，因此不再重复其详细说明。另外，以下说明的图中，通过影线来表示在照明装置20中正在发光的区域、及在照明要素中正在发光的发光部。
如图14所示，照明装置20使沿着Y方向排列的多个照明要素21点亮。各照明要素21中，配置于特定列(例如列C2)的发光部31发光。由此，照明装置20从所期望的方向将沿着Y方向的线状的光照射至工件W表面的所期望的场所。在所述说明中，也可将Y方向替换为X方向。在此情况下，照明装置20能够将沿着X方向的线状的光照射至工件W表面的所期望的场所。
图15是用于说明图14所示的照明图形的变形例的图。如图15所示，照明装置20例如使沿着相对于X方向及Y方向为45°的方向而排列的多个照明要素21点亮。在各照明要素21中，沿着相对于X方向及Y方向为45°的方向而排列的多个发光部31发光。由此，能够将朝相对于X方向及Y方向为45°的方向倾斜的线状的光照射至工件W。
另外，也可对工件W照射将光所照射的工件表面上的位置及光的照射方向予以组合的多个照射图形的光。由此，能够在摄像机10的拍摄中减少死角，因此能够提高检查的鲁棒性(robustness)。即，能够提高检查的精度。
图16是用于说明对漫反射面实施相移法时的图形照明的图。图17是用来说明用于图16所示的相移法(漫反射)的照明装置的照明图形的示例的图。相移法例如适用于作为测定对象的工件的部位包含树脂或者金属的情况。如图16所示，照明装置20从规定方向照射条纹状的照射图形的光LT，摄像机10拍摄工件W的表面。照明装置20在照射光时，以使条纹状图形的相位发生变化的方式，来使所述照明要素点亮及熄灭。
如图17所示，照明装置20以沿着X方向而交替地产生明暗的方式，来使多列照明要素21点亮。在各照明要素21中，配置于特定列(图17的示例中为列C4)的多个发光部31发光。由此，照明装置20能够发出沿着Y方向的直线状的照射图形的光。
图18是用于说明对漫反射面实施相移法时的图形照明的另一例的图。图19是用来说明用于图18所示的相移法(漫反射)的照明装置的照明图形的另一例的图。图18及图19所示的示例中，使图16及图17所示的照射图形旋转90°。因此，如图19所示，配置于特定行(图19的示例中为行R4)的发光部31发光。由此，照明装置20能够发出沿着X方向的直线状的照射图形的光。
另外，也可以发光强度依照正弦波而变化的方式来控制发光部。
图20是用于说明对漫反射面实施相移法时的图形照明的变形例的图。图21是用来说明用于图20所示的相移法(漫反射)的照明装置的照明图形的另一例的图。图20及图21所示的示例中，配置于特定列(例如列C5)的发光部31发光。列C5较图17所示的列C4而位于外侧(+X的方向)。因此，光相对于摄像部(摄像机10)的光轴的出射角度变大。换言之，光相对于照明装置20的发光面的出射角度比图16及图17所示的照射图形小。
另外，与光切法同样地，在相移(漫反射)的情况下，也可将多个出射方向予以组合。由于能够减少摄像机10的拍摄中的死角，因此能够提高检查的鲁棒性。
图22是用于说明对光发生正反射的工件表面实施相移法时的图形照明的图。图23是用来说明用于图22所示的相移法(正反射)的照明装置的照明图形的示例的图。例如，在工件W的表面为镜面或者玻璃面的情况下，适用利用了正反射的相移法。如图22及图23所示，照明装置20从规定方向照射条纹状的照射图形的光，摄像机10拍摄工件W的表面。在图23所示的示例中，在各照明要素21中，所有发光部31发光。由此，能够从多个方向(也可视为所有方向)对工件的表面照射光。
在各照明要素21中，也可限制光的出射方向或发光区域。在此情况下，能够使在工件W的表面发生漫反射的成分减少，因此能够在摄像机10的拍摄中提高信噪(Signal/Noise，S/N)比。图24是用于说明对光的出射方向或发光区域进行限制的照明图形的示例的图。如图24所示，也可仅有25个发光部中的、属于被特定为纸面左上的区域23中的12个(＝4×3)发光部31发光。
图25是用于说明实施照度差立体法时的图形照明的图。在照度差立体法中，根据切换照明方向而拍摄的多个图像，来推测工件W表面的法线。例如照明装置20相对于工件W的表面而从左斜上对工件W照射光LT。图26是用来说明用于图25所示的光照射的照明图形的示例的图。如图26所示，使照明装置20的所有照明要素21发光。在各照明要素21中，相对于中央的单元22C而左邻(在-X方向上相邻的一个单元)的单元22L的发光部31发光。对于在其他照明要素21中发光的单元也同样。因此，相对于工件W的表面而从左斜上照射光LT。
图27是用于说明实施照度差立体法时的另一图形照明的图。如上所述，在照度差立体法中，切换照明方向来拍摄。图27所示的示例中，照明装置20相对于工件W的表面而从右斜上对工件W照射光LT。
图28是用来说明用于图27所示的光照射的照明图形的示例的图。如图28所示，使照明装置20的所有照明要素21发光。在各照明要素21中，相对于中央的单元22C而右邻(在+X方向上相邻的一个单元)的单元22R的发光部31发光。对于在其他照明要素21中发光的单元也同样。因此，相对于工件W的表面而从右斜上照射光LT。
另外，从相对于图25或图27所示的光照射方向而旋转了90°的方向照射工件W的情况下，也与所述同样。在各照明要素21中，相对于中央的单元22C为上侧(在+Y方向上相邻的一个单元)的单元的发光部31发光。或者，相对于中央的单元22C为下侧(在-Y方向上相邻的一个单元)的单元的发光部31发光。
根据所述方法，能够将理想的平行光照射至工件W。由此，能够提高工件W表面的法线的推测精度。因此，能够提高工件W的表面形状的测定精度。
＜E.照明装置的结构的变形例＞
图29是表示变形例1的照明装置120的局部剖面的示意图。与图3所示的照明装置20相比较，照明装置120取代微透镜阵列40而具备微透镜阵列140。微透镜阵列140包含与多个发光部31分别相向地配置的多个微透镜即多个透镜141。在图29中，代表性地示出了与发光部31A～31E分别相向的透镜141A～141E。
透镜141A～141E各自为棒透镜(rod lens)。在透镜141A～141E之间，透镜的光轴(光轴142A～142E)相对于发光部31的光轴(光轴32A～32E)的角度不同。通过使光相对于棒透镜的入射面的入射角度不同，能够使从棒透镜的出射面出射的光的出射角度(相对于透镜的光轴的角度)不同。因此，在照明装置120中，能够使每个发光部的光的出射方向不同。通过利用棒透镜，能够加大可实施工件W的形状检查的、工件W与照明装置120之间的距离。
图30是表示变形例2的照明装置220的局部剖面的示意图。与图3所示的照明装置20相比较，照明装置220取代微透镜阵列40而具备微透镜阵列240。微透镜阵列240包含与多个发光部31分别相向地配置的多个微透镜即多个透镜241。在图30中，代表性地示出了与发光部31A～31E分别相向的透镜241A～241E。
透镜241A～241E各自为凹透镜。与图29所示的变形例同样地，在透镜241A～241E之间，透镜的光轴相对于发光部31的光轴的角度不同。通过使透镜的光轴(光轴242A～242E)相对于发光部的光轴(光轴32A～32E)的角度不同，能够使从凹透镜出射的光的出射角度(相对于透镜的光轴的角度)不同。
图31是表示变形例3的照明装置320的局部剖面的示意图。与图3所示的照明装置20相比较，照明装置320取代微透镜阵列40而具备微透镜阵列340。微透镜阵列340包含与多个发光部31分别相向地配置的多个微透镜即多个透镜341。在图31中，代表性地示出了与发光部31A～31E分别相向的透镜341A～341E。
变形例3中，图3的结构中的透镜41A～41E被替换为透镜341A～341E，光轴42A～42E被替换为光轴342A～342E。透镜341A～341E各自为凸透镜。但是，透镜341A～341E各自的形状与透镜41A～41E的形状不同。与图3所示的示例同样地，通过使透镜的光轴(光轴342A～342E)相对于发光部的光轴(光轴32A～32E)的相对位置不同，能够通过透镜来控制从发光部发出的光的照射方向。
另外，在图29及图30所示的照明装置中，照明要素包含配置成矩阵状的多个单元22(参照图5)。在多个单元22之间，能够根据所述单元的位置来使透镜的光轴相对于发光部的光轴的倾斜角度不同。进而，透镜的光轴相对于X轴的角度、及透镜的光轴相对于Y轴的角度可在每个单元中不同。
而且，在图29～图31所示的微透镜阵列140、240、340中，也可在透镜的周围配置遮光部44(参照图8～图11)。
图32是示意性地表示变形例4的照明装置420的构成要素即照明要素的结构的一例的平面图。如图32所示，多个发光部31与多个透镜441(微透镜)以彼此相同的间隔而沿X方向及Y方向配置。因此，发光部的光轴位置与透镜的光轴位置之间的关系在多个单元22之间彼此相等。
图33是表示变形例4的照明装置420的局部剖面的示意图。图33中，代表性地表示发光部31A的光轴32A与透镜441A的光轴442A之间的关系。图33所示的示例中，发光部的光轴与透镜的光轴一致。但是，变形例4并不限定为微透镜的光轴与发光部的光轴一致。变形例4中，只要发光部的光轴位置与透镜的光轴位置之间的关系在多个单元22之间彼此相等即可。
照明装置420还包括遮光部45。遮光部45是配置在多个透镜441中的至少一部分微透镜、与跟所述至少一部分微透镜相向的发光部之间。遮光部45包含不使光通过的构件或者使光衰减的构件。在遮光部45，开设有针孔46。因此，从发光部31发出的光通过针孔46而入射至透镜441。
多个针孔46是以与多个透镜441的间距不同的间距而配置。由此，遮光部45的针孔46相对于透镜441的光轴的相对位置而变化。因此，在至少一部分透镜441中，遮光部45的针孔46相对于透镜441的光轴的位置而偏移。但是，并不需要所有针孔46相对于对应的透镜441的光轴而偏移。
根据变形例4，能够获得与实施方式及所述变形例1～变形例3同样的效果。能够通过微透镜来对通过针孔46的光的行进方向进行控制。由此，能够使通过针孔46的光朝向透镜的入射方向针对每个单元而不同。因此，照明要素21能够从多个方向对工件照射光。进而，通过选择多个单元中的要点亮的单元，能够控制来自照明要素21的光的照射方向。
遮光部45例如能够通过薄膜来实现。作为另一例，遮光部45例如也可通过以仅在所需部分使光透过或者遮光的方式而形成的一片板来实现。
透镜441的种类并无特别限定。因此，既可将透镜41适用于照明装置420，也可将图29至图31的各图中所示的微透镜适用于照明装置420。
照明装置420的结构并不如图32及图33所示那样受到限定。如图34所示，照明装置420能够还具有配置在发光部31(31A～31E)与遮光部45之间的光扩散部47。光扩散部47使来自发光部的光扩散，以使发光部的亮度均匀。发光部与发光部的间隙必须不使光扩散而使其透过。因此，光扩散部47仅配置在发光部之前。由此，摄像机10能够拍摄工件W。
＜F.附注＞
如上所述，本实施方式包含如下所述的揭示。
(结构1)
一种图像检查装置1，使用拍摄图像来检查对象物W，所述图像检查装置1包括：
拍摄部10，拍摄所述对象物W；以及
照明部20、120、220、320，配置在所述对象物W与所述拍摄部10之间，构成为向朝着所述对象物W的方向照射光，并且具有透光性，
所述照明部20、120、220、320包括：
多个发光部31、31A-31E，排列成矩阵状，且构成为可选择性地发光；以及
光学系统40、140、240、340，构成为，将从所述多个发光部31、31A-31E各自发出的所述光的照射方向控制为与各所述多个发光部31、31A-31E的位置对应的方向。
(结构2)
根据结构1所述的图像检查装置1，其中，
所述光学系统40、140、240、340包含多个微透镜41、41A-41E、141A-141E、241A-241E、341A-341E，所述多个微透镜41、41A-41E、141A-141E、241A-241E、341A-341E是与所述多个发光部31、31A-31E分别相向地设置。
(结构3)
根据结构2所述的图像检查装置1，其中，
所述多个微透镜41、41A-41E、341A-341E被配置成，所述多个微透镜41、41A-41E、341A-341E中的至少一部分微透镜的光轴42、42A-42E、342A-342E与跟所述至少一部分微透镜相向的发光部31、31A-31E的光轴32、32A-32E偏离。
(结构4)
根据结构3所述的图像检查装置1，其中，
所述照明部20、120、220、320被划分为多个照明要素21，
在所述多个照明要素21中的至少一个照明要素中，所述至少一部分微透镜41、41A-41E、341A-341E以比所述发光部31、31A-31E的间距P1小的间距P2而配置。
(结构5)
根据结构4所述的图像检查装置1，其中，
所述至少一部分微透镜41、41A-41E、341A-341E是以打乱规则性的方式而配置。
(结构6)
根据结构2所述的图像检查装置1，其中，
所述多个微透镜141A-141E、241A-241E被配置成，所述多个微透镜141A-141E、241A-241E中的至少一部分微透镜的光轴142A-142E、242A-242E相对于跟所述至少一部分微透镜相向的发光部32、32A-32E的光轴而倾斜。
(结构7)
根据结构2至结构6中任一项所述的图像检查装置1，其中，
所述照明部20、120、220、320还包括遮光部44，所述遮光部44构成为，遮挡从所述多个发光部31、31A-31E出射的光中的、从所述多个微透镜41、41A-41E、141A-141E、241A-241E、341A-341E各自的周围泄漏的光。
(结构8)
根据结构2所述的图像检查装置1，其中，
所述照明部还包括遮光部45，所述遮光部45配置在所述多个微透镜中的至少一部分微透镜、与跟所述至少一部分微透镜相向的发光部之间，
所述遮光部45具有针孔46，所述针孔46形成在相对于所述至少一部分微透镜的光轴而偏移的位置。
(结构9)
根据结构8所述的图像检查装置1，其中，
所述照明部还包括使来自所述多个发光部的光扩散的光扩散部47。
(结构10)
一种照明装置20、120、220、320，其包括结构1至结构9中任一项所述的所述照明部。
应认为，此次揭示的各实施方式在所有方面仅为例示，并非限制者。本发明的范围是由权利要求而非所述说明所示，且意图包含与权利要求均等的含义及范围内的所有变更。而且，在实施方式及各变形例中所说明的发明意图尽可能单独或组合实施。

Claims (10)

1.一种图像检查装置，使用拍摄图像来检查对象物，所述图像检查装置的特征在于，包括：
拍摄部，拍摄所述对象物；以及
照明部，配置在所述对象物与所述拍摄部之间，构成为向朝着所述对象物的方向照射光，并且具有透光性，
所述照明部包括：
多个发光部，排列成矩阵状，且构成为可选择性地发光；以及
光学系统，构成为，将从所述多个发光部各自发出的所述光的照射方向控制为与各所述多个发光部的位置对应的方向。
2.根据权利要求1所述的图像检查装置，其特征在于，
所述光学系统是包含多个微透镜的微透镜阵列，所述多个微透镜是与所述多个发光部分别相向地设置。
3.根据权利要求2所述的图像检查装置，其特征在于，
所述多个微透镜被配置成，所述多个微透镜中的至少一部分微透镜的光轴与跟所述至少一部分微透镜相向的发光部的光轴偏离。
4.根据权利要求3所述的图像检查装置，其特征在于，
所述照明部被划分为多个照明要素，
在所述多个照明要素中的至少一个照明要素中，所述至少一部分微透镜以比所述发光部的间距小的间距而配置。
5.根据权利要求4所述的图像检查装置，其特征在于，
所述至少一部分微透镜是以打乱规则性的方式而配置。
6.根据权利要求2所述的图像检查装置，其特征在于，
所述多个微透镜被配置成，所述多个微透镜中的至少一部分微透镜的光轴相对于跟所述至少一部分微透镜相向的发光部的光轴而倾斜。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的图像检查装置，其特征在于，
所述照明部还包括遮光部，所述遮光部构成为，遮挡从所述多个发光部出射的光中的、从所述多个微透镜各自的周围泄漏的光。
8.根据权利要求2所述的图像检查装置，其特征在于，
所述照明部还包括遮光部，所述遮光部配置在所述多个微透镜中的至少一部分微透镜、与跟所述至少一部分微透镜相向的发光部之间，
所述遮光部具有针孔，所述针孔形成在相对于所述至少一部分微透镜的光轴而偏移的位置。
9.根据权利要求8所述的图像检查装置，其特征在于，
所述照明部还包括使来自所述多个发光部的光扩散的光扩散部。
10.一种照明装置，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的所述照明部。
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