CN110248056A - 图像检查装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像检查装置，可在对于对象物进行最佳照明的状态下进行多个摄像机的拍摄，并且可实现小型化。图像检查装置包括：多个拍摄部，拍摄对象物；照明部，配置在对象物与多个拍摄部之间，构成为向朝着对象物的方向照射光，并且具有透光性；以及控制部，控制多个拍摄部及照明部。照明部包含多个照明单元，所述多个照明单元配置成矩阵状，且可独立地点亮。控制部控制多个照明单元，以使照明部对与多个拍摄部的视野对应的对象物的区域进行照明。

Description

图像检查装置
技术领域
本技术涉及一种使用拍摄图像来检查对象物的图像检查装置。
背景技术
在工厂自动化(Factory Automation，FA)领域等中，利用有图像处理技术，所述图像处理技术是在来自照明装置的光的照明下拍摄对象物(以下也称作“工件(workpiece)”)，并根据所生成的图像数据来获取与工件相关的信息。
除了立体摄像机(stereo camera)之类的一部分三维(Three Dimensional，3D)传感器(sensor)以外，现有的图像传感器具有摄像机与照明装置为一对一关系或者一对多关系的结构。具有相对于一台摄像机而设有多个照明的结构的图像传感器例如在日本专利特开2007-206797号公报(专利文献1)中有所揭示。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2007-206797号公报
发明内容
发明所要解决的问题
根据成为拍摄对象的工件的形状或者大小，为了避免死角的发生，有时需要多个摄像机。在现有的图像传感器的情况下，一般的用法是：即使在使用多个摄像机的情况下，各个照明装置也必然归属于任一个摄像机。即，摄像机与照明的关系为一对一或者一对多的关系。在某照明所不属的摄像机的拍摄时，为了避免受到此照明的影响，必须致力于使照明的发光时机(timing)有意识地错开等。
而且，在一对一、一对多关系的情况下，必须对多个摄像机分别分配照明装置，因此多个照明装置彼此有可能发生物理干涉。尤其，在面发光型照明装置中，由于照明的尺寸大，因此容易发生干涉。
另外，也存在下述用法，即，使一个照明始终点亮来对于对象物进行照明，以利用多个摄像机进行拍摄。本例中，摄像机与照明的关系为多对一。但是，在此情况下，无法对每个摄像机设定最佳的照明条件，因此存在可利用的应用(application)受到限定的问题。
本发明的目的在于提供一种图像检查装置，可在对于对象物进行最佳照明的状态下进行多个摄像机的拍摄，并且可实现小型化。
解决问题的技术手段
根据所述揭示的一例，一种图像检查装置，其使用拍摄图像来检查对象物，且包括：多个拍摄部，拍摄对象物；照明部，配置在对象物与多个拍摄部之间，构成为向朝着对象物的方向照射光，并且具有透光性；以及控制部，控制多个拍摄部及照明部。照明部包含多个照明单元，所述多个照明单元配置成矩阵状，且可独立地点亮。控制部控制多个照明单元的点亮及熄灭，以控制光的照射位置，由此，使照明部对与多个拍摄部的视野对应的对象物的区域进行照明，以使多个拍摄部拍摄对象物。
根据所述揭示，能够提供一种图像检查装置，可在对于对象物进行最佳照明的状态下进行多个摄像机的拍摄，并且可实现小型化。在针对每个拍摄部来设置照明部的情况下，需要多个照明部。然而，多个照明部彼此有可能相互发生物理干涉。若使多个照明部彼此隔开以免产生干涉，则例如会产生图像检查装置大型化的问题。与此相对，根据所述揭示，照明部能够实现具有投光性的多照明装置。因此，能够以任意的照射立体角来对于对象物的各部位进行照明，并且各拍摄部能够拍摄对象物的部位。因此，能够提供一种经小型化的图像检查装置。照明部对于对象物的各部位的照明既可依序执行，也可同时执行。
在所述揭示中，控制部通过对多个照明单元的点亮及熄灭进行分时控制，从而从照明部对于对象物照射第1照射图形的光，接下来，从照明部对于对象物照射第2照射图形的光。控制部在将第1照射图形的光照射至对象物时，使多个拍摄部中的第1拍摄部拍摄对象物而获取第1图像数据，在将第2照射图形的光照射至对象物时，使多个拍摄部中的第2拍摄部拍摄对象物而获取第2图像数据。
根据所述揭示，通过简单的结构，能够实现任意照射立体角的照明。
在所述揭示中，控制部使用至少包含第1图像数据及第2图像数据的多个图像数据，来执行关于对象物的图像测量处理。第1图像数据关联于第1拍摄部的拍摄视野内的第1目标位置。第2图像数据关联于第2拍摄部的拍摄视野内的第2目标位置。第1照射图形是根据第1目标位置而决定。第2照射图形是根据第2目标位置而决定。
根据所述揭示，对应于各拍摄部的拍摄视野内的每个目标位置而决定照射图形，因此能够提供与目标位置相应的照明环境。其结果，能够提高图像测量的精度。
在所述揭示中，第1照射图形及第2照射图形被决定为，从照明部向第1目标位置照射的光的入射方向与从照明部向第2目标位置照射的光的入射方向实质上相同。
根据所述揭示，向拍摄视野内的各目标位置入射的光的入射方向与每个目标位置实质上相同，因此能够使各目标位置处的照明环境实质上相同。
在所述揭示中，控制部依序变更从照明部对于对象物照射的光的照射图形，并且，对应于所述照射图形的依序变更，而使多个拍摄部依序拍摄对象物。
根据所述揭示，能够依序获取在不同的照射图形下拍摄的图像数据，并能够基于依序获取的多个图像数据来执行图像测量。
在所述揭示中，多个拍摄部的各个包含读出电路，所述读出电路从将拍摄视野内所含的光转换为图像信号的多个受光元件中的一部分受光元件读出图像信号。
根据所述揭示，能够从与被照射的目标位置对应的受光元件读出图像信号，因此与从所有受光元件读出图像信号的情况相比，能够缩短图像信号的读出所需的时间。
在所述揭示中，对多个受光元件中的一部分即第1受光元件的信号进行读出的处理的至少一部分、与在从照明部照射有光的状态下使多个受光元件中的一部分即第2受光元件曝光的处理的至少一部分是同时执行。
根据所述揭示，能够同时执行读出信号的处理的一部分、与使受光元件曝光的处理的一部分，因此能够缩短获得用于图像处理的图像数据所需的时间。
在所述揭示中，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。
根据所述揭示，可控制发光位置及照射方向的照明部能够实现多照明装置。能够对于对象物的各部位同时执行任意的照射立体角的照明。
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。
根据所述揭示，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。
根据所述揭示，能够通过简单的结构来控制光的照射方向。
在所述揭示中，在多个照明单元中的至少一个照明单元中，至少一部分微透镜以比发光部的间距小的间距而配置。
根据所述揭示，能够通过简单的结构来控制光的照射方向。
在所述揭示中，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。
根据所述揭示，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。
根据所述揭示，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，照明部具有呈非平面的发光面。
根据所述揭示，在以围绕对象物的方式来配置多个拍摄部的情况下，能够较佳地配置多个拍摄部。进而，能够在对具有曲面的对象物进行最佳照明的状态下实施多个拍摄部的拍摄。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种图像检查装置，可在对于对象物进行最佳照明的状态下进行多个摄像机的拍摄，并且可实现小型化。
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是将本实施方式的照明装置的一部分放大的示意平面图。
图3是用于说明通过一台摄像机来拍摄工件时可能产生的问题的图。
图4是表示用于通过多个摄像机来拍摄工件的结构的图。
图5是表示具有多个摄像机与多个照明部的图像检查装置的结构的图。
图6是表示本实施方式的图像检查装置所具备的照明装置对工件的照明的图。
图7是用于说明通过照明装置的分时控制而实现的任意照射立体角的照明的图。
图8是示意性地说明多个摄像机的视野与照明装置的发光区域的配置的平面图。
图9是用于说明由照明装置所形成的照射图形的一例的图。
图10是用于说明检查图像数据的生成方法的一例的图。
图11是表示互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)影像(image)传感器的示意图。
图12是表示从光电二极管(photo diode)读出图像信号的时机的时间图。
图13是用于说明每个目标位置的照射图形的决定方法的示意图。
图14是用于说明校准结果的一例的图。
图15是用于对照射图形的修正进行说明的图。
图16是表示实施方式2的图像检查装置中所含的照明装置的结构的图。
图17是表示实施方式2的照明装置的一例的局部剖面的示意图。
图18是将实施方式2的照明装置的一部分放大的示意平面图。
图19是示意性地表示照明装置的构成单元即照明单元的结构的一例的平面图。
图20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21是图20所示的结构的示意剖面图。
图22是表示图20所示的结构的一个变形例的示意平面图。
图23是表示图20所示的结构的另一变形例的示意剖面图。
图24是用于说明实施光切法时的图形照明的图。
图25是用来说明用于光切法的照明装置的照明图形的图。
图26是用于说明图25所示的照明图形的变形例的图。
图27是用于说明对漫反射面实施相移法时的图形照明的图。
图28是用来说明用于图27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29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30是用来说明用于图29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31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32是用来说明用于图31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33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34是用来说明用于图33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35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36是用于说明实施照度差立体法时的图形照明的图。
图37是用来说明用于图36所示的光照射的照明图形的示例的图。
图38是用于说明实施照度差立体法时的另一图形照明的图。
图39是用来说明用于图38所示的光照射的照明图形的示例的图。
图40是表示变形例1的照明装置的局部剖面的示意图。
图41是表示变形例2的照明装置的局部剖面的示意图。
图42是表示变形例3的照明装置的局部剖面的示意图。
图43是用来说明用于对具备平面部分与锥形(taper)部分的工件W进行照明及拍摄的照明装置及多个摄像机的配置的图。
图44是示意性地说明利用多个摄像机来拍摄图43所示的工件时的、多个摄像机的视野与照明装置的发光区域的配置的平面图。
图45是用于说明实施方式1的照射图形的修正方法的另一例的图。
图46是用来说明用于拍摄具备非平面表面的工件的图像检查装置的结构的图。
符号的说明
1：图像检查装置
10、10A～10C：摄像机
11、12：视线
11A、11B、11C：视野
20、120、220、320：照明装置
20A、20B：照明部
21：照明单元
C2、C4、C5：列
22、22C、22L、22R：单元
23、35A～35C、36A～36E：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：发光面
40、140、240、340：微透镜阵列
41、41A-41E、141、141A-141E、241、241A-241E、341、341A-341E：透镜
42、42A-42E、142A-142E、242A-242E、342A-342E：光轴(透镜)
44：遮光部
51A、51B：突起
52A、52B、52C：凹陷
61：检查图像数据
62：图像数据
63：部分图像数据
81：拍摄视野
82：影像传感器
83：光电二极管
84：读出电路
100：控制装置
LT：光
P1：第1间距
P2：第2间距
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包括摄像机10A、10B、10C、照明装置20以及控制装置100。摄像机10A、10B、10C是多个拍摄部的一例。照明装置20是照明部的一例。控制装置100是控制部的一例。
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(processor)、随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、显示控制器、系统控制器、输入/输出(Input Output，I/O)控制器、硬盘(harddisk)、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。
摄像机10A、10B、10C的各个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10A～10C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。图1所示的示例中，多个摄像机10A～10C是以其光轴呈平行的方式而配置。另外，本实施方式中，摄像机的数量只要为多个，则并无特别限定。但是，考虑到便于图示的观点，在以下的揭示中，主要表示摄像机的数量为两个或者三个的示例。
照明装置20被配置在工件W与摄像机10A～10C之间，朝向工件W照射光LT，并且具有透光性。因此，摄像机10A～10C的各个能够隔着照明装置20来拍摄工件W。
照明装置20构成为，能够对所述发光面35上的发光位置及光的照射方向进行控制。照明装置20能够以相对于摄像机10A～10C各自的拍摄视点为最佳的照射立体角来对工件W的表面照射光。如图1所示，照明装置20使发光面35上的多个区域35A、35B、35C发光，以便进行摄像机10A～10C各自的拍摄。摄像机10A对由照明装置20的区域35A所照亮的工件W的部分进行拍摄。摄像机10B对由照明装置20的区域35B所照亮的工件W的部分进行拍摄。摄像机10C对由照明装置20的区域35C所照亮的工件W的部分进行拍摄。
图2是将本实施方式的照明装置的一部分放大的示意平面图。如图2所示，照明装置20包含配置成矩阵状的多个照明单元21。即，照明装置20被划分为多个照明单元21。
各个照明单元21包含发光区域与透明区域。通过使发光区域发光，能够使照明单元21整体发光。另一方面，各照明单元21具备透明区域，由此具有透光性。
返回图1，控制装置100是对摄像机10A、10B、10C及照明装置20进行控制的控制部。控制装置100控制多个照明单元21的点亮及熄灭，以控制工件W表面上的光LT的照射位置及光LT的照射角度。由此，控制装置100使照明装置20对与多个摄像机10A～10C的视野对应的工件W的区域进行照明，从而使多个摄像机10A～10C拍摄工件。
图3是用于说明通过一台摄像机来拍摄工件W时可能产生的问题的图。如图3所示，在工件W的表面，例如存在突起(由突起51A、51B所示)或者凹陷(由凹陷52A、52B、52C所示)。当摄像机10拍摄工件W的表面时，在视野的中央附近产生死角的可能性小。另一方面，在摄像机10的视野的周边，产生死角的可能性变高。
图3所示的示例中，凹陷52A位于视线11的方向上。在此方向上无摄像机10的死角，因此摄像机10能够拍摄凹陷52B。在视线12的方向上，存在凹陷52C。然而，由于存在摄像机10的死角，因此有可能无法准确地拍摄凹陷52C。
进而，如根据视线11的方向及视线12的方向所理解的，在摄像机10的视野中心与视野周边，视线角度发生变化。例如在如突起51A、51B所例示般的具有倾斜面的部位的情况下，根据视野的位置，所拍摄的形状有可能与实际的形状不同。
这样，根据工件W的大小或者形状，为了避免死角的产生等，有时需要多个摄像机。图4是表示用于通过多个摄像机来拍摄工件W的结构的图。
如图4所示，多个摄像机10A、10B、10C以光轴彼此平行的方式而配置。通过由摄像机10A、10B、10C来分割(分担)视野，从而能够降低产生死角的风险。而且，在对如突起51A、51B般具有倾斜面的部位进行拍摄的情况下，能够减小实际形状与拍摄时的形状之间的差异。
在如现有的结构般，透射型照明装置与摄像机的关系为一对一的情况下，可能产生以下说明的问题。图5是表示具有多个摄像机与多个照明部的图像检查装置的结构的图。图5所示的示例中，图像检查装置包括摄像机10A、10B与对摄像机10A、10B分别分配的照明部20A、20B。照明部20A、20B分别为透射型的照明装置。这样，准备多个摄像机与透射型照明装置的组。
但是，由于透射型照明装置要包含摄像机的视野，因而要求发光面的面积大到一定程度，因此，在摄像机与照明装置处于一对一关系的情况下，如图4所示，照明部20A、20B会彼此发生物理干涉。而且，在通过通常的透射型照明装置来照亮工件W时，难以以任意的照射立体角来对工件W的各部位进行照明。
图6是表示本实施方式的图像检查装置所具备的照明装置20对工件W的照明的图。如图6所示，照明装置20从发光面35上的区域35A、35B、35C照射光。照明装置20能够从各区域以相同的照射立体角θ来发光。
根据本实施方式，可控制发光位置及照射方向的照明装置20能够实现多照明装置。多个摄像机共用一个透射型多照明装置。因此，能够避免多个透射型照明装置的干涉问题。而且，能够防止构件的浪费。
进而，通过利用多个摄像机来对于对工件W的各部位进行照明引起的反射光同时曝光，能够较以各摄像机来连续拍摄的情况而缩短拍摄时间。
作为用于以相同的照射立体角θ来发光的方法，本实施方式中，可使用：通过对照明装置20进行分时控制，从而实现任意的照射立体角照明的方法；以及使用微小光学元件来实现任意的照射立体角照明的方法。以下详细说明这些方法。
＜B.第1实施方式：通过照明装置的分时控制而实现的任意照射立体角的照明＞
图7是用于说明通过照明装置的分时控制而实现的任意照射立体角的照明的图。如图7所示，照明装置20依照来自控制装置100的指示来变更照射图形。所谓照射图形，是指从照明装置20照射至工件W的光的浓淡图形，本实施方式中，是指发光面35的发光强度的分布图形。另外，“发光强度”是将发出光的程度或光的强度作为一例，例如可列举亮度(cd/m2)、光度(cd)等。
控制装置100对摄像机10A、10B进行控制，以使它们在各照射图形下进行拍摄。例如，控制装置100从照明装置20对工件W照射第1照射图形的光，并且在照射有第1照射图形的状态下使摄像机10A拍摄工件W，以获取第1图像数据。而且，控制装置100从照明装置20对工件W照射第2照射图形的光，并且在照射有第2照射图形的状态下使摄像机10B拍摄工件W，以获取第2图像数据。控制装置100使用至少包含第1图像数据及第2图像数据的多个图像数据，来执行关于工件W的图像测量处理。
控制装置100通过控制多个照明单元21的点亮及熄灭，从而能够控制从照明装置20照射的光的照射图形，并且，能够在各照射图形下进行拍摄而获取图像数据。因此，能够根据工件W的局部表面的形状来改变照射图形。因此，能够提供对于任何工件均能使用的通用性高的图像检查装置。例如，在无法改变照射图形的照明装置中，每当载放于生产线上的工件的种类发生变化时，必须调整照明的位置，以改变所照射的光的图形。另一方面，本实施方式的图像检查装置能够通过控制装置100来改变照射图形。而且，由于能够在各照射图形下进行拍摄而获取图像数据，因此在工件种类发生了变化的情况下，只要改变照射图形即可，无须调整照明装置20的位置等。
根据图7所示的结构，能够使图像检查装置的整体结构变得简单。在借助多个摄像机的依序拍摄中，整体的拍摄时间容易变长。假设如图5所示，图像检查装置具有多个摄像机与透射型照明装置的组，且在各组之间使发光时机不同的情况下，整体的拍摄时间将变得更长。另一方面，根据图7所示的结构，由于多个摄像机共用一台多照明装置，因此能够缩短整体的拍摄时间。
尤其，在如以下的示例所说明的、在多个摄像机的配置中，视野彼此的共同部分大的情况下，或者，在视野彼此靠近且照射立体角广的情况下，本实施方式有利。图8是示意性地说明多个摄像机的视野与照明装置的发光区域的配置的平面图。图8中，表示了从上方观察照明装置20及工件W的状态。视野11A、11B、11C分别为摄像机10A的视野、摄像机10B的视野、摄像机10C的视野。区域36A、36B、36C、36D、36E表示发光面35中的发光的区域。
图8的示例中，视野11A的一部分与区域36A、36B、36D各自的一部分重合。视野11B的一部分与区域36C的一部分重合。视野11C的一部分与区域36D、36E各自的一部分重合。进而，视野11A的一部分与视野11C的一部分彼此重合，并且视野11B的一部分与视野11C的一部分彼此重合。视野11A、11C的彼此重合的部分也重合于区域36D。
根据本实施方式，在此种情况下，也能发挥多个摄像机共用一台透射型多照明装置(照明装置20)带来的效果。因此，既能具有多个摄像机的多个拍摄视点，又能避免整体的拍摄时间大幅增大。
(照射图形的示例)
图9是用于说明由照明装置20所形成的照射图形的一例的图。照射图形L是针对摄像机10A、10B的拍摄视野内的每个目标位置a而设定。用于外观检查的检查图像数据61是根据在各照射图形L下分别拍摄所得的多个图像数据62而生成。与检查图像数据61内的目标位置a对应的位置的图像数据，是根据在与目标位置a相关联地设定的照射图形L下拍摄的图像数据62而生成。
照射图形L被决定为，入射至目标位置a的光的入射角θ在任何目标位置a处均实质上相同。例如，在照射图形L1被设定为，入射至包含目标位置a1的微小平面的光的入射角范围为θ1～θ2的情况下，照射图形L2被设定为，入射至包含目标位置a2的微小平面的光的入射角范围为θ1～θ2。根据本实施方式，能够使每个目标位置的照明环境实质上相同。
(检查图像数据的生成方法的示例)
图10是用于说明检查图像数据61的生成方法的一例的图。图10的示例中，作为拍摄视野81内的目标位置a，设定有目标位置a1～目标位置an。照射图形L是针对每个目标位置a而设定。控制装置100(参照图8)例如在摄像机10A的拍摄视野81内针对每个目标位置而使照射图形L发生变化，以获取多个图像数据62-1～62-n。图10表示此处理。同样，在摄像机10B的拍摄视野81内针对每个目标位置而使照射图形L发生变化，以获取多个图像数据。因此，可获得与摄像机10A的拍摄视野内的目标位置关联的一个或多个第1图像数据、及与摄像机10B的拍摄视野内的目标位置关联的一个或多个第2图像数据。
控制装置100根据从摄像机10A、10B获取的多个图像数据来生成检查图像数据61。图10中，代表性地表示了根据从摄像机10A获取的多个图像数据来生成检查图像数据61的示例。控制装置100基于图像数据62-1内的包含与目标位置a1对应的位置a'1的部分图像数据63-1，来生成与检查图像数据61内的目标位置a1对应的位置a'1的图像数据。同样地，控制装置100基于部分图像数据63-2来生成与检查图像数据61内的目标位置a2对应的位置a'2的图像数据，并基于部分图像数据63-n来生成与检查图像数据61内的目标位置an对应的位置a'n的图像数据。
部分图像数据63中所含的像素既可为一个像素，也可为多个像素。部分图像数据63的范围是根据目标位置a与跟所述目标位置a邻接的目标位置的距离而设定，且被设定为，根据部分图像数据63-1～部分图像数据63-n来生成一个检查图像数据61。
在部分图像数据63中所含的像素为多个像素的情况下，能够减少拍摄次数及照射图形的变更次数。另外，也可以部分图像数据63彼此相互重合的方式来设定部分图像数据63的范围。在此情况下，重合部分的像素信息是基于部分图像数据63而生成。
这样，针对每个目标位置来决定照射图形，使用在各照射图形下拍摄的多个图像数据来生成用于图像测量的检查图像数据61。即，使用在各照射图形下拍摄的多个图像数据来进行图像测量。因此，能够使用在与目标位置相应的照明环境下拍摄的图像数据，从而能够提高图像测量的精度。
而且，当决定照射图形时，在照射图形L1被设定为，入射至包含目标位置a1的微小平面的光的入射角范围为θ1～θ2的情况下，照射图形L2被设定为，入射至包含目标位置a2的微小平面的光的入射角范围为θ1～θ2。因此，能够使每个目标位置的照明环境实质上相同。
另外，本实施方式中，控制装置100也可不从各摄像机获取用于生成表示拍摄视野81内整体的图像数据62的图像信号，而是从各摄像机仅获取用于生成部分图像数据63的图像信号。即，控制装置100也可仅获取在各照射图形L1～Ln下拍摄的部分图像数据63-1～63-n。
(部分读出功能)
对控制装置100从各摄像机仅读出与特定的图像数据对应的图像信号的部分读出功能进行说明。图11是表示CMOS影像传感器的示意图。摄像机包括可采用部分读出方式的CMOS影像传感器82、及读出CMOS影像传感器82的部分区域的读出电路84。CMOS影像传感器82具备多个光电二极管83。在CMOS影像传感器82的部分区域，包含一个或多个光电二极管83。而且，所谓读出CMOS影像传感器82的部分区域，具体是指从部分区域中所含的一个或多个光电二极管83读出图像信号。而且，光电二极管是“受光元件”的一例，只要具有将光能量转换为电荷的功能，则并不限于光电二极管。
控制装置100在照射有光的状态下使所有的光电二极管83接收光。随后，为了获取与所照射的光的照射图形对应的部分图像数据63，进行从与部分图像数据对应的光电二极管83读出图像信号的处理。通过具备部分读出功能，从而与从所有光电二极管83读出图像信号的情况相比，能够缩短读出所需的时间。
另外，作为具有部分读出功能的摄像机，是举具备CMOS影像传感器82的摄像机为例，但只要具备读出电路84，则也可为具备CCD影像传感器之类的其他影像传感器的摄像机。
(照射图形的切换时机与图像信号的读出时机)
若摄像机能够在进行图像信号的读出的期间开始下次曝光，则控制装置100也可同时进行从特定的光电二极管83读出图像信号的处理的至少一部分、与使光电二极管83接收光的处理的至少一部分。由此，能够在进行读出处理的期间进行曝光，因此能够缩短从所有光电二极管83获取图像信号所需的时间。
具体而言，参照图12来说明在进行读出处理的期间进行曝光的情况。图12是表示从光电二极管83读出图像信号的时机的时间图。从图12中的光电二极管83-1读出用于生成部分图像数据63-1的图像信号，从光电二极管83-2读出用于生成部分图像数据63-2的图像信号。而且，部分图像数据63-1对应于照射图形L1，且部分图像数据63-2对应于照射图形L2。控制装置100依照照射图形L1、L2、…Ln的顺序来切换照射图形L。
图12所示的多个线从纸面上方开始，依序为表示从照明装置20照射的光的照射图形的线、表示是否经曝光的线、表示是否已读出图像信号的线。所谓经曝光，是指光电二极管83接收光并蓄积有电荷。
控制装置100在照射有照射图形L1的光的状态下，对光电二极管83照射光，在从开始曝光的时机t1经过了预定的曝光时间的时机t2，开始从光电二极管83-1读出图像信号的处理。接下来，将照射图形L1切换为照射图形L2，对光电二极管83照射光，在从开始曝光的时机t3开始经过了预定的曝光时间的时机t5，开始从光电二极管83-2读出图像信号的处理。这样，同时执行从多个受光元件中的一部分即第1受光元件读出图像信号的处理的至少一部分、与在从照明装置20照射有光的状态下使多个受光元件中的一部分即第2受光元件曝光的处理的至少一部分。
另外，当使用具备不具有在图像信号的读出中开始曝光的功能的、CMOS影像传感器或CCD影像传感器的摄像机时，只要在读出处理完成后开始曝光即可。具体而言，只要从自光电二极管83-1读出图像信号的处理完成的时机t5开始曝光即可。
而且，当使用具备能够仅在一部分光电二极管83中蓄积电荷的影像传感器的摄像机10时，也可使电荷蓄积在与所照射的光的图形对应的光电二极管83中，并在所有光电二极管83中蓄积有电荷的时机，从所有光电二极管83读出图像信号。而且，也可在与所照射的光的图形对应的光电二极管83中蓄积电荷后，执行从所述光电二极管83读出图像信号的处理、切换到下个照射图形的处理、及在与下个照射图形对应的光电二极管83中蓄积电荷的处理。
(照射图形的决定方法)
图13是用于说明每个目标位置的照射图形的决定方法的示意图。为了使得入射至目标位置a的光的入射角θ的范围在任何目标位置a处均实质上相同，在本实施方式中，将照射图形L决定为，以包含目标位置a的微小平面的垂线n为中心的照射图形L0对于每个目标位置a而共用。
控制装置100决定与目标位置ar对应的照射图形Lr。目标位置ar是在规定摄像机10的拍摄视野81的摄像机坐标系(x、y)中进行定义，目标位置ar在摄像机坐标系内的位置为(xr、yr)。另外，图13及图14中，为了便于说明，仅示出一台摄像机10。
包含目标位置ar的微小平面的垂线nr与发光面35的交点A是在规定照射图形的照明坐标系(X、Y)中进行定义，交点A在照明坐标系内的位置为(Xr、Yr)。
在目标位置ar于摄像机坐标系内的位置(xr、yr)、与交点A于照明坐标系内的位置(Xr、Yr)之间，例如有式(1)的关系成立。因此，能够由摄像机坐标系内的位置转换为照明坐标系内的位置。
数1
系数A、B为校准参数，能够在将摄像机10与照明装置20的位置固定后，基于摄像机10与照明装置20的位置关系而通过计算来算出，或者，通过进行校准操作而求出。另外，在照明装置20的发光面35与摄像机10的光轴不正交的情况下，只要取代式(1)，而使用透视转换等已知的方法即可。
照射图形Lr被决定为，以(Xr、Yr)为中心来制作照射图形L0。具体而言，当将表示作为基准的基准照射图形L0的形状的函数定义为L0(i、j)时，照射图形Lr能够如式(2)般表达。
数2
Lr(X-Xr,Y-Yr)＝L0(i,j)…(2)
因而，目标位置ar处的照射图形Lr能够根据式(1)与式(2)而求出。摄像机坐标系(xr、yr)与摄像机的CMOS影像传感器中所含的多个光电二极管(未图示)存在对应关系。控制装置100为了获得用于生成包含摄像机坐标系(xr、yr)的部分图像数据的图像信号，而控制照明装置20以使照射图形Lr的光进行照射，并且控制摄像机10以使光电二极管曝光。此时，控制装置100能够根据摄像机坐标系(xr、yr)与基准照射图形L0，来确定对照明装置20指示的照射图形Lr。
另外，采用的是远心透镜(telecentric lens)，但也可为使用远心透镜以外的光学系统的摄像机。在此情况下，摄像机视线与摄像机的光轴不平行，因此优选的是进行校准而设定校准参数。
图14是用于说明校准结果的一例的图。图14所示的示例是将具备远心透镜以外的透镜的摄像机10为对象来进行校准。在基准对象物为漫反射物体的情况下，与位于摄像机坐标位置B(x、y)的目标位置ab对应的照明单元的位置将位于目标位置ab的大致正上方。
另一方面，在基准对象物为镜面反射物体的情况下，与位于摄像机坐标位置B(x、y)的目标位置ab对应的照明单元的位置处于从目标位置ab的正上方偏离的位置。位置距离摄像机的光轴越远，则此偏离量越大。
在具备远心透镜以外的透镜的摄像机10中，根据摄像机10与工件W表面的目标点的位置关系，摄像机视线会变得与摄像机的光轴不平行。而且，在镜面反射物体中，在包含目标位置ab的平面上反射的光的反射角、与入射至包含目标位置ab的平面的光的入射角大致相等。因此，照明单元的位置被决定为，由目标位置ab处的摄像机视线与目标位置ab处的法线的相交所形成的角度，与从跟位于摄像机坐标位置B(x、y)的目标位置ab对应的照明单元的位置照射的光的反射光的角度一致。其结果，与目标位置ab对应的照明单元的位置处于从目标位置ab的正上方偏离的位置。
另外，在与目标位置ab对应的照明单元的位置处于从目标位置ab的正上方偏离的位置的情况下，也可修正基准照射图形L0，以利用与从目标位置ab的正上方照射时的照射图形不同的照射图形来进行照射。图15是用于对照射图形的修正进行说明的图。将与目标位置a1对应的照明单元的位置设为位置A1，将与目标位置a2对应的照明单元的位置设为位置A2。位置A1位于目标位置a1的大致正上方。位置A2位于从目标位置a2的大致正上方的位置A'2偏离之处。
而且，将如位置A1与目标位置a1的位置关系般，位置A位于目标位置a的大致正上方(发光面35的铅垂方向)时的、将位置A规定为原点的照射图形的形状设为基准照射图形L0。
此时，当利用以位置A2为中心而制作基准照射图形L0般的照射图形来照射工件时入射至目标位置a2的光的照射角，与当利用以位置A1为中心而制作基准照射图形L0般的照射图形来照射工件时入射至目标位置a1的光的照射角不同。因此，通过根据照明单元的位置A与目标位置a的位置关系来修正基准照射图形L0而设为基准照射图形L'0，从而能够使每个目标位置的照明条件相同。
具体而言，根据照明单元的位置A与目标位置a的位置关系来修正基准照射图形L0，以使以连结位置A与目标位置a的直线为中心而入射至目标位置a的光的图形在各目标位置处变得相等。另外，也可也对从照明装置20照射的光的强度进行修正，以使以基准照射图形L0照射至目标位置a1时入射至目标位置a1的光的强度、与以基准照射图形L'0照射至目标位置a2时入射至目标位置a2的光的强度变得实质上相等。
＜C.第2实施方式：通过微小光学系统而实现的任意照射立体角的同时照明＞
图16是表示实施方式2的图像检查装置中所含的照明装置20的结构的图。照明装置20包括面光源30、及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(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20的小型化。
参照图17及图18来说明本实施方式的照明装置的结构的一例。图17是表示实施方式2的照明装置的一例的局部剖面的示意图。图18是将实施方式2的照明装置的一部分放大的示意平面图。
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17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沿着发光面35而配置成矩阵状。图17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发光面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17可理解的是，通过使图17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18所示，照明装置20包含配置成矩阵状的多个照明单元21。即，照明装置20被划分为多个照明单元21。各个照明单元21包含多个发光部31及多个透镜41。例如，各个照明单元21能够包含图17所示的发光部31A～发光部31E及透镜41A～41E。为了便于图示，在图18中，示出了各个照明单元21中所含的一个发光部31及对应的一个透镜41。
各个照明单元21包含发光区域与透明区域。通过使发光区域发光，从而能够使照明单元21整体发光。另一方面，各照明单元21具备透明区域，由此而具有透光性。
通过多个照明单元21中的、包含应发光的发光部31的照明单元21(即，应点亮的照明单元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单元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单元21中的点亮的照明单元21、与从点亮的各照明单元21照射的光的波长来决定。
图19是示意性地表示照明装置20的构成元件即照明单元的结构的一例的平面图。图19中表示了从摄像部侧(照明装置20的上方)观察的照明单元的俯视图。
照明单元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19中，表示了包含配置成5行5列(＝5×5)的25个单元22的照明单元21。但是，构成照明单元21的单元22的个数并无特别限定。例如，照明单元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，越能够提高照明单元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。构成照明单元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19中，单元22C是位于照明单元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。
在照明单元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。照明单元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，能够对来自照明单元21的光的照射方向进行控制。
图19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。
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20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21是图20所示的结构的示意剖面图。如图20及图21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22是表示图20所示的结构的一个变形例的示意平面图。图22所示的示例中，与图20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23是表示图20所示的结构的另一变形例的示意剖面图。图23所示的示例中，遮光部44除了图21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23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。
(图形照明的一例)
照明装置20能够利用以下所例示的任一图形照明来对工件W的部位照射光，以便进行多个摄像机各自的拍摄。另外，以下，代表性地表示了多个摄像机中的一个摄像机。而且，以下所说明的图中所示的照明图形既可为借助照明装置20的发光面整体的照明图形，也可为借助一部分区域的照明图形。
图24是用于实施光切法时的图形照明的图。图25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24及图25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25及以下说明的图中所示的照明单元21的结构基本上与图19所示的结构相同，因此不再重复其详细说明。如图25所示，照明装置20使沿着Y方向排列的多个照明单元21点亮。各照明单元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26是用于说明图25所示的照明图形的变形例的图。如图26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单元21点亮。在各照明单元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27是用于说明对漫反射面实施相移法时的图形照明的图。图28是用来说明用于图27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27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，来使所述照明单元点亮及熄灭。
如图28所示，照明装置20以沿着X方向而交替地产生明暗的方式，来使多列照明单元21点亮。在各照明单元21中，配置于特定列(图28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29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30是用来说明用于图29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29及图30所示的示例中，使图27及图28所示的照射图形旋转90°。因此，如图30所示，配置于特定行(图30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31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32是用来说明用于图31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31及图32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28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27及图28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33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34是用来说明用于图33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，适用利用正反射的相移法。如图33及图34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34所示的示例中，在各照明单元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。
在各照明单元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35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35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36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37是用来说明用于图36所示的光照射的照明图形的示例的图。如图37所示，使照明装置20的所有照明单元21发光。在各照明单元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。对于在其他照明单元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38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38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39是用来说明用于图38所示的光照射的照明图形的示例的图。如图39所示，使照明装置20的所有照明单元21发光。在各照明单元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。对于在其他照明单元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36或图38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。在各照明单元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122C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。
(照明装置的变形例)
图40是表示变形例1的照明装置120的局部剖面的示意图。与图17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40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41是表示变形例2的照明装置220的局部剖面的示意图。与图17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41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40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42是表示变形例3的照明装置320的局部剖面的示意图。与图17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42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17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17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40及图41所示的照明装置中，照明单元包含配置成矩阵状的多个单元22(参照图19)。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轴的角度可不同。
而且，在图40～图42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20～图23)。
＜D.工件的其他形状的示例＞
所述说明中，工件W的形状是设为长方体，但工件W的形状并不限于此。例如，工件W也可具备平面部分与锥形部分。
图43是用来说明用于对具备平面部分与锥形部分的工件W进行照明及拍摄的照明装置及多个摄像机的配置的图。如图43所示，工件W具有锥形部分(倾斜面)。摄像机10A为了对工件W的倾斜面、及位于此倾斜面上的凹陷(图未示出)进行拍摄，而使摄像机10A的光轴倾斜地配置。另一方面，摄像机10B拍摄工件W的平面部分(上表面)。在图43所示的配置中，摄像机10A的光轴与摄像机10B的光轴不平行。为了对工件W的倾斜面进行照明，从发光面35的区域35A出射光，为了对工件W的平面部分进行照明，从发光面35的区域35B出射光。
图44是示意性地说明利用多个摄像机来拍摄图43所示的工件时的、多个摄像机的视野与照明装置的发光区域的配置的平面图。视野11A、11B分别为摄像机10A、10B的视野。视野11A的一部分与视野11B的一部分彼此重合。与拍摄工件的平面部分时(参照图8)同样，也可以视野的一部分彼此重合的方式来配置摄像机10A、10B。区域36A、36B、36C、36D是发光面35中的发光的区域。区域36A、36C是用于对工件W的倾斜面进行照明的区域。另一方面，区域36B、36D是用于对工件W的上表面进行照明的区域。
当在构成工件W的面中的、相对于发光面为平行的面与相对于发光面不平行的面上，以共同的照射图形来照射光时，在入射至平行面的光与入射至不平行的面的光中，其入射角互不相同，从而在各面上，照明条件发生变化。在实施方式1、实施方式2中，由于能够改变照射图形，因此能够针对构成工件W的表面的每个局部表面而设为相同的照明条件。其结果，能够提高测量精度。
另外，在对此种形状的工件适用实施方式1的照明装置的控制的情况下，例如能够如以下那样修正照明图形。
图45是用于说明实施方式1的照射图形的修正方法的另一例的图。例如，在图45所示的示例中，在进行校准时利用平板状的基准对象物，与目标位置a1对应的照明单元的位置为位置A1。在检查对象工件W中的与目标位置a1对应的包含目标位置a1的平面相对于发光面35不平行的情况下，也可根据平面的斜率θ和目标位置a1与照明装置20的距离来修正照明单元的位置，以将照明单元的位置设为位置A'1。
进而，本实施方式的图像检查装置也可采用以下说明的结构。图46是用来说明用于拍摄具备非平面表面的工件W的图像检查装置的结构的图。如图46所示，摄像机10A、10B各自的光轴角度经调整，以便拍摄工件W的表面。照明装置20的发光面35为非平面。例如，照明装置20的外形也可以沿着工件W表面的方式而弯曲。通过使照明装置20的发光面35为非平面，从而在以利用多个摄像机来围绕工件W的方式而设置的情况下，能够较佳地配置多个摄像机。
对于发光面35的非平面形态，能够采用各种变形(variation)。例如非平面也可为具有将一个平面弯折而成的形状的、不同平面的组合。或者，非平面也可为图46所示的曲面，还可为不同曲面的组合。或者，非平面也可为曲面与平面的组合。曲面的种类并无特别限定，例如也可为圆筒面、圆锥面或者球面。或者，曲面也可为双曲面、抛物面或者椭圆体的表面等。
另外，虽无限定，但理想的是，非平面的发光面35相对于各摄像机的光轴而呈接近垂直的角度。而且，发光面35(即照明装置20)采用不会与工件W或者多个摄像机发生物理干涉的配置。
这样，多个摄像机的光轴也可为非平行。而且，照明装置20的发光面35并不限定于平面，也可为非平面。
＜E.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：
多个拍摄部10A、10B、10C，拍摄所述对象物W；
照明部20、120、220、320，配置在所述对象物W与所述多个拍摄部10A、10B、10C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；以及
控制部100，控制所述多个拍摄部10A、10B、10C及所述照明部20、120、220、320，
所述照明部20、120、220、320包含多个照明单元21，所述多个照明单元21配置成矩阵状，且可独立地点亮，
所述控制部100控制所述多个照明单元21的点亮及熄灭，以控制所述光的照射位置，由此，使所述照明部20、120、220、320对与所述多个拍摄部10A、10B、10C的视野11A、11B、11C对应的所述对象物W的区域进行照明，以使所述多个拍摄部10A、10B、10C拍摄所述对象物W。
结构2
根据结构1所述的图像检查装置1，其中，
所述控制部100通过对所述多个照明单元21的点亮及熄灭进行分时控制，从而从所述照明部20、120、220、320对所述对象物W照射第1照射图形L1的光，接下来，从所述照明部20、120、220、320对所述对象物W照射第2照射图形L2的光，
所述控制部100在将所述第1照射图形L1的光照射至所述对象物W时，使所述多个拍摄部10A、10B中的第1拍摄部10A拍摄所述对象物W而获取第1图像数据，在将所述第2照射图形L2的光照射至所述对象物W时，使所述多个拍摄部10A、10B中的第2拍摄部10B拍摄所述对象物W而获取第2图像数据。
结构3
根据结构2所述的图像检查装置1，其中，
所述控制部100使用至少包含所述第1图像数据及所述第2图像数据的多个图像数据，来执行关于所述对象物W的图像测量处理，
所述第1图像数据关联于所述第1拍摄部的拍摄视野81内的第1目标位置a1，
所述第2图像数据关联于所述第2拍摄部的拍摄视野81内的第2目标位置a2，
所述第1照射图形L1是根据所述第1目标位置a1而决定，
所述第2照射图形L2是根据所述第2目标位置a2而决定。
结构4
根据结构3所述的图像检查装置1，其中，
所述第1照射图形及所述第2照射图形被决定为，从所述照明部20、120、220、320向所述第1目标位置a1照射的光的入射方向θ与从所述照明部20、120、220、320向所述第2目标位置a2照射的光的入射方向θ实质上相同。
结构5
根据结构3或结构4所述的图像检查装置1，其中，
所述控制部100依序变更从所述照明部20、120、220、320对所述对象物W照射的光的照射图形，并且，对应于所述照射图形的依序变更，而使所述多个拍摄部10A、10B依序拍摄所述对象物。
结构6
根据结构1至结构5中任一结构所述的图像检查装置1，其中，
所述多个拍摄部10A、10B的各个包含读出电路84，所述读出电路84读出将拍摄视野81内所含的光转换为图像信号的多个受光元件83中的一部分的受光信号。
结构7
根据结构6所述的图像检查装置1，其中，
从所述多个受光元件83中的一部分即第1受光元件83-1读出图像信号的处理的至少一部分、与在从所述照明部照射有光的状态下使所述多个受光元件83中的一部分即第2受光元件83-2曝光的处理的至少一部分是同时执行。
结构8
根据结构1所述的图像检查装置1，其中，
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的位置对应的方向。
结构9
根据结构8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10
根据结构9所述的图像检查装置1，其中，
所述多个微透镜被配置成，所述多个微透镜41、41A-41E、141A-141E、241A-241E、341A-341E中的至少一部分微透镜的光轴42、42A-42E、142A-142E、242A-242E、342A-342E与跟所述至少一部分微透镜相向的发光部的光轴32、32A-32E偏离。
结构11
根据结构10所述的图像检查装置1，其中，
在所述多个照明单元21中的至少一个照明单元中，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12
根据结构9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的光轴而倾斜。
结构13
根据结构9至结构12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、从所述多个微透镜各自的周围泄漏的光。
结构14
根据结构1所述的图像检查装置1，其中，
所述照明部20、120、220、320具有呈非平面的发光面35。
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 (14)

1.一种图像检查装置，使用拍摄图像来检查对象物，所述图像检查装置包括：
多个拍摄部，拍摄所述对象物；
照明部，配置在所述对象物与所述多个拍摄部之间，构成为向朝着所述对象物的方向照射光，并且具有透光性；以及
控制部，控制所述多个拍摄部及所述照明部，
所述照明部包含多个照明单元，所述多个照明单元配置成矩阵状，且可独立地点亮，
所述控制部控制所述多个照明单元的点亮及熄灭，以控制所述光的照射位置，由此，使所述照明部对与所述多个拍摄部的视野对应的所述对象物的区域进行照明，以使所述多个拍摄部拍摄所述对象物。
2.根据权利要求1所述的图像检查装置，
所述控制部通过对所述多个照明单元的点亮及熄灭进行分时控制，从而从所述照明部对所述对象物照射第1照射图形的光，接下来，从所述照明部对所述对象物照射第2照射图形的光，
所述控制部在将所述第1照射图形的光照射至所述对象物时，使所述多个拍摄部中的第1拍摄部拍摄所述对象物而获取第1图像数据，在将所述第2照射图形的光照射至所述对象物时，使所述多个拍摄部中的第2拍摄部拍摄所述对象物而获取第2图像数据。
3.根据权利要求2所述的图像检查装置，
所述控制部使用至少包含所述第1图像数据及所述第2图像数据的多个图像数据，来执行关于所述对象物的图像测量处理，
所述第1图像数据关联于所述第1拍摄部的拍摄视野内的第1目标位置，
所述第2图像数据关联于所述第2拍摄部的拍摄视野内的第2目标位置，
所述第1照射图形是根据所述第1目标位置而决定，
所述第2照射图形是根据所述第2目标位置而决定。
4.根据权利要求3所述的图像检查装置，
所述第1照射图形及所述第2照射图形被决定为，从所述照明部向所述第1目标位置照射的光的入射方向与从所述照明部向所述第2目标位置照射的光的入射方向实质上相同。
5.根据权利要求3或4所述的图像检查装置，
所述控制部依序变更从所述照明部对所述对象物照射的光的照射图形，并且，对应于所述照射图形的依序变更，而使所述多个拍摄部依序拍摄所述对象物。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的图像检查装置，
所述多个拍摄部的各个包含读出电路，所述读出电路从将拍摄视野内所含的光转换为图像信号的多个受光元件中的一部分受光元件读出所述图像信号。
7.根据权利要求6所述的图像检查装置，
从所述多个受光元件中的一部分即第1受光元件读出图像信号的处理的至少一部分、与在从所述照明部照射有光的状态下使所述多个受光元件中的一部分即第2受光元件曝光的处理的至少一部分是同时执行。
8.根据权利要求1所述的图像检查装置，
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。
9.根据权利要求8所述的图像检查装置，
所述光学系统包含多个微透镜，所述多个微透镜是与所述多个发光部分别相向地设置。
10.根据权利要求9所述的图像检查装置，
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。
11.根据权利要求10所述的图像检查装置，
在所述多个照明单元中的至少一个照明单元中，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。
12.根据权利要求9所述的图像检查装置，
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。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的图像检查装置，
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。
14.根据权利要求1所述的图像检查装置，
所述照明部具有呈非平面的发光面。
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