JP2014085220A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大きいサイズの被検査物についても外観検査を行うことができ、且つ微小な外観欠陥についても十分に検出することができ、さらに透明な被検査物や黒色の被検査物についても容易に外観欠陥を検出することができる外観検査装置を提供する。
【解決手段】 各々ほぼ１／４球状である一対のドーム片３１から成るほぼ半球状のドームユニット３が被検査物Ｓの配置位置を覆っており、外側に均等配置された複数の光源４１，４２からの光が各ドーム片３１で散乱又は拡散されて被検査物Ｓを均一に照明する。一対のドーム片３１は、向かい合う端面が離間した状態で配置され、互いの端面はドーム片３１の頂部から両側に伸びて下端に達し、頂部から両側の下端まで隙間３０が形成され、間隙３０を通してラインカメラ２が被検査物Ｓを撮像する。ラインカメラ２の一列の画素２２が延びる方向は、平面視において直線状に延びる隙間３０の方向に一致している。
【選択図】 図１

Description

本願の発明は、物品の外観を検査する外観検査装置に関するものであり、物品の表面に傷、クラック又は凹凸などの欠陥が無いかどうか検査する装置に関するものである。

各種製品の製造現場において、出荷検査などの際に製品の外観を検査することが行われている。外観検査は、傷、クラック又は凹凸などの欠陥（以下、外観欠陥と総称する）が無いかどうか検査する工程である。外観検査は、作業者の目視による場合も多いが、熟練度によるばらつきが大きいこと、微小な外観欠陥については発見が難しいこと、作業者の目に対する負担が大きいこと、といった問題がある。このため、外観検査装置が用いられることも多い。
外観検査装置は、光学的な手法によるものが一般的であり、物品の外観を撮像手段で撮像し、得られた画像を処理して外観欠陥の有無を判断している。多くの場合、検査対象の物品（以下、被検査物と呼ぶ）をドーム状のカバー（以下、ドーム体と呼ぶ）で覆って内部を均一に照明し、照明された被検査物の表面の画像をカメラで撮影することで外観検査が行われる。

このような光学的な手法による外観検査は、明視野法と暗視野法に大別される。明視野法は、被検査物を様々な方向から均一に照明して外観欠陥を検出する方法である。照明により被検査物の表面は明るく照らし出されるが、傷やクラックなどがあった場合、その部分で照明のされ方が異常となるから、それを検出するようにする。
一方、暗視野法は、同様に被検査物を照明するものの、正常な場合には被検査物に反射してカメラに入射する光が実質的に無い状態で照明する方法である。カメラに入射する光が実質的にないので、カメラから被検査物を見ると、正常な場合、暗く見える。被検査物の表面に外観欠陥があると、その部分で光が異常反射し、その光がカメラに捉えられる。即ち、異常反射した光は、正常であれば反射しない方向に反射し、この光がカメラに捉えられる。このため、暗い画像の中に外観欠陥の部分が明るく光って見えることになり、外観欠陥を検出することができる。以下、このように外観欠陥によって異常反射した光を、不正常光線と呼ぶ。

このうち、特許文献１には、明視野法の装置が開示されている。ここでは、ドーム体としてドーム状の減光板が用いられている。減光板内には、自動車のような被検査物が配置されており、減光板の外側には複数の光源が配置されている。減光板の内面には、カメラが幾つか取り付けられている。光源からの光は減光板を透過する際に減光されて均一に被検査物を照明し、照明された被検査物の表面が各カメラで撮像され、外観欠陥がないかどうか検査される。

また、特許文献２には、暗視野法の装置が開示されている。特許文献２では、ドーム体として積分球（厳密には半積分球）が使用されている。この装置は、積分球の中心位置に被検査物を配置する。そして、出射端がリング状に束ねられた光ファイバで光を導き、出射端から光を出射させ積分球の内面で反射させながら被検査物を照明する構造となっている。積分球の頂部には開口が設けられていてそこにカメラが填め込まれており、照明された被検査物の表面の映像が撮像されるようになっている。カメラは積分球の頂部に配置されているので、被検査物の表面が正常な状態であれば（正常な平坦面であれば）、表面に反射した光がカメラに向かうことはない。しかし、表面に傷などの外観欠陥があると、その部分で異常反射して光がカメラに向かう。この光がカメラで捉えられることで、その外観欠陥が検出される。

特開２０１０‐１８５８２０号公報 特開平５−３０７００７号公報

特許文献１のような明視野法による装置では、微小な外観欠陥が検出しにくいという課題がある。明視野法は、前述したように被検査物の表面を明るく照明した上で外観欠陥による不正常光線を捉えるものである。明るい画像の中に異常な光り方をする部分を見つけるものであるので、微小な欠陥については発見しづらい。
また、明視野法による場合、表面が鏡面加工された面や金属の表面である場合、特に外観検査が難しくなる。鏡面加工された面や金属の表面の場合、光源の像が表面に映り込んでしまい、光源による明暗と外観欠陥による明暗との見分けが難しくなる。

一方、特許文献２の装置では、暗視野法によるため、明視野法に比べると微小な欠陥の発見が容易である。バックグラウンドの視野が暗いため、微小な欠陥による小さな輝点や弱い輝点も発見し易いからである。しかしながら、暗視野法の装置では、透明な物体や黒色の物体については検査が特に難しくなるという問題がある。透明な物体や黒色（特につや消し）の物体では、反射が元々少ないので、外観欠陥があってもカメラに入射する不正常光線の量が少なく、このため外観欠陥の検出は難しい。特に暗視野法では、正常反射する場合には光がカメラに入射しない角度で被検査物を照明する。したがって、明視野法に比べると、被検査物を照明する光線の全体量が少ない。このため、透明な物体や黒色の物体については外観欠陥の検出が特に難しくなる。特許文献２の装置は、ドーム体の頂部に大きなカメラを取り付けており、この部分からは光が被検査物を照明しない。したがって、特許文献２の装置では、全体の光量が少ない問題はより深刻である。

さらに、特許文献２の装置には、小さい被検査物しか対象とすることができないという欠点がある。以下、この点について図１６を使用して説明する。図１６は、従来の暗視野法の装置の欠点について示した図である。このうち、図１６（１）は、特許文献２の装置における光線の状態について示した正面概略図であり、図１６（２）は、被検査物が置かれる面の照明状態を示した平面概略図である。
特許文献２の装置において、光源（光ファイバの出射端）４００から出た光は、ドーム体３００に反射し、被検査物Ｓ又はその載置面を照明する。このうち、図１６（１）に示すように、カメラ２００の直下の領域では被検査物Ｓ又は載置面に反射してカメラ２００に入射し得る光は実質的に存在しない。その外側の領域で反射した光がカメラ２００に入射し得るのみである。したがって、カメラ２００から載置面を見ると、図１６（２）に示すように、直下に円形の暗い領域Ａ１があり、その周囲が円環状に明るく光っている領域Ａ２がある（明るく光る領域がカメラ２００の視野の範囲内である場合）。図１６（２）において、カメラ２００の視野の輪郭を線Ｂで示す。

図１６（２）において、中央の暗い領域Ａ１内に被検査物Ｓが載置される限り、そしてその被検査物Ｓの表面が載置面と平行な平坦面である限り、表面に存在する傷などの欠陥を光の異常反射によって検出することができる。しかしながら、図１６（２）に破線で示すように、被検査物Ｓが大きいもので、中央の暗い領域Ａ１からはみ出してしまう場合、そのはみ出した部分では暗視野法による外観欠陥の検出はできない。即ち、特許文献２の装置では、小さい被検査物を対象とする場合に限られてしまう。

図１７は、図１６に示す特許文献２の装置の欠点を解消した構造として考えられる構造の一例を示した正面概略図である。図１６に示した欠点を解消した構造として、図１７に示すように、ドーム体３００の頂部の開口を大きくし、外周部の低い領域でのみ光が反射する構造のドーム体３００を使用することが考えられる。このようにすると、図１６（２）に示す中央の暗い領域Ａ１は大きく広がるので、より大きな被検査物Ｓについても暗視野法で外観検査を行うことができる。しかしながら、図１７のような構造だと、被検査物Ｓに照射される光線の量がさらに低下するため、外観欠陥の発見がしづらくなる問題がさらに顕著になる。

また、図１７のような構造だと、被検査物Ｓに対して小さな入射角で入射する光が実質的に無くなる。このため、比較的浅い傷について検出が難しくなるという欠点もある。即ち、図１６（１）のように広い角度領域で被検査物Ｓを覆うドーム体の場合、図１７中に破線で示すように小さな入射角θで被検査物Ｓに入射する光Ｌがあるため、浅い傷Ｄでも傷Ｄの斜面に反射した光Ｌがカメラ２００の方向に向かう。しかし、図１７のようにドーム体３００の頂部開口を大きくしてしまうと、小さい入射角θで入射する光Ｌが無くなるため、浅い傷Ｄについては検出が難しくなる。

本願発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、大きいサイズの被検査物についても外観検査を行うことができ、且つ微小な外観欠陥についても十分に検出することができ、さらに透明な被検査物や黒色の被検査物についても容易に外観欠陥を検出することができる外観検査装置を提供する意義を有するものである。

上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、被検査物に光を照射する照射機構と、ラインカメラとを備えており、
照射機構は、被検査物の配置位置を覆うドームユニットを備えており、ドームユニットは、内面の各点から光を出射させて被検査物の表面に照射するものであり、
ドームユニットは、一対のドーム片より成るものであって、各ドーム片は、向かい合う端面が離間した状態で配置されており、互いの向かい合う端面は、ドーム片の頂部から両側に伸びて下端に達していて、一対のドーム片によって頂部から両側の下端まで隙間が形成されており、この隙間は、平面視において直線状に延びており、
ラインカメラは、被検査物の配置位置から見て一対のドーム片の頂部の先方の位置であって、一対のドーム片が成す間隙を通して被検査物を見通せる位置に配置されており、ラインカメラの一列の画素が延びる方向は、前記平面視において直線状に延びる隙間の方向に一致しているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記照射機構及び前記ラインカメラに対して前記被検査物を相対的に移動させる移動機構が設けられており、この移動機構は、前記被検査物の表面に沿った方向であって、前記平面視において直線状に延びる間隙の方向に垂直な方向に、前記被検査物を相対的に移動させる機構であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記照射機構及び前記ラインカメラに対して前記被検査物を相対的に回転させる回転機構が設けられており、この回転機構は、前記平面視において直線状に延びる間隙の方向に平行な軸の回りに前記被検査物を相対的に回転させる機構であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項１、２又は３の構成において、前記ドーム片は、１／４球体状又はほぼ１／４球体状を成しており、前記ドームユニットは、ほぼ半球状を成して前記被検査物を覆うものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項１乃至４いずれかの構成において、前記間隙の幅が前記ラインカメラの各画素の幅以上となるよう前記一対のドーム片を保持する部材が設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項１乃至５いずれかの構成において、前記一対のドーム片は、光を透過しつつ内面から光を散乱又は拡散させる材質で形成されており、前記一対のドーム片の外側には、前記被検査物の配置位置に対して均等な位置に複数の光源が配置されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項６の構成において、前記複数の光源を内部に配置しつつ前記一対のドーム片を覆う遮光カバーが設けられており、遮光カバーにはスリットが形成されており、このスリットが延びる方向は、前記平面視において直線状に延びる間隙の方向に一致しており、
前記ラインカメラは、このスリット及び前記間隙を通して被検査物を見通せる位置に配置されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、前記請求項１乃至７いずれかの構成において、前記ラインカメラは、多数の画素が一列のみ配置されたものであるか、又は多数の画素が複数列配置されていて各列の読み出し信号を平均して一列のみの画素の信号として出力するものであるという構成を有する。

以下に説明する通り、本願の請求項１記載の発明によれば、一対のドーム片が成す間隙の方向に一致させてラインカメラが配置され、間隙を通して被検査物をラインカメラが撮像するので、被検査物の照明する光線の角度範囲をより広くでき、様々な外観欠陥について漏れなく検出ができる。また、照射光量をより多くすることができるので、透明な物体や黒色の物体についても容易に外観検査が行える。さらに、間隙は一対のドーム片の頂部から両端部まで延びているので、不正常光線のコントラストが低下して外観欠陥の検出がしにくくなる問題が避けられる。
また、請求項２記載の発明によれば、移動機構が設けられているので、被検査物のサイズに関係なく上記請求項１の効果を得ることができる。
また、請求項３記載の発明によれば、回転機構が設けられているので、表面が曲面である被検査物についても上記各効果を得ることができる。
また、請求項４記載の発明によれば、上記効果に加え、ドームユニットがほぼ半球状を成しているので、被検査物を効率良く照明することができ、また不正常光線のコントラストをより高くすることができる。このため、透明体や黒色体の被検査物を検査する場合や、微小な外観欠陥を検出する場合により有利である。
また、請求項５記載の発明によれば、上記効果に加え、間隙の幅がラインカメラの各画素の幅以上であるので、ラインカメラの各画素の視野が遮蔽されることで効率が低下する問題がない。
また、請求項６記載の発明によれば、上記効果に加え、撮像エリアをより均一に照明することができるので、照明不足の箇所が出来ることにより外観欠陥を見逃してしまうような問題が防止できる。
また、請求項７記載の発明によれば、上記効果に加え、遮光カバーが設けられているので、光源からの直射光がラインカメラに入射してしまうことが抑制される。このため、不正常光線のコントラストの低下がさらに抑制され、より微小な外観欠陥についても十分に検出することができる。
また、請求項８記載の発明によれば、上記効果に加え、ラインカメラの幅方向の視野が十分に狭くなるので、視野の周辺部で不正常光線のコントラストが低下してしまう問題が抑制され、被検査物の表面が曲面である場合も不正常光線のコントラストの低下の問題は生じない。このため、微小な外観欠陥の検出可能性向上の効果が著しい。

本願発明の第一の実施形態に係る外観検査装置の正面断面概略図である。 図１に示す外観検査装置の斜視概略図である。 各ドーム片の形状について示した斜視概略図である。 一対のドーム片の保持構造について示した斜視概略図である。 光源の配置について示した平面概略図である。 ラインカメラの撮像部の概略図である。 ラインカメラによる撮像エリアについて示した斜視概略図である。 ドームユニットの構造とラインカメラの配置について示した平面概略図である。 被検査物の移動速度とラインカメラにおける信号の読み出し周期との関係について示した平面概略図である。 実施形態の装置において、被検査物に入射することがない光の角度範囲について示した正面概略図である。 ラインカメラの各画素の配列方向とドーム間隙の方向との一致について示した平面概略図である。 図３に示すドームユニットの構造の意義について示した正面概略図である。 本願発明の第二の実施形態の外観検査装置の正面概略図である。 図１３に示す第二の実施形態の装置において撮像エリアを狭くすることの意義について示した正面概略図である。 各実施形態の装置におけるドーム間隙の形状の意義を説明するための比較例を示した側面断面概略図であり、図１とは９０度異なる方向での断面図である。 従来の暗視野法の装置の欠点について示した図である。 図１６に示す特許文献２の装置の欠点を解消した構造として考えられる構造の一例を示した正面概略図である。

次に、本願発明を実施するための形態（以下、実施形態）について説明する。
図１は、本願発明の第一の実施形態に係る外観検査装置の正面断面概略図、図２は図１に示す外観検査装置の斜視概略図である。図１及び図２に示すように、実施形態の外観検査装置は、照射機構１と、ラインカメラ２とを備えている。
照射機構１は、外観検査のために被検査物Ｓに光を照射する機構である。照射機構１は、被検査物Ｓの配置位置を覆うドームユニット３を備えている。ドームユニット３は、一対のドーム片３１で形成されている。

各ドーム片３１は、本実施形態では、ほぼ１／４球体の形状となっている。各ドーム片３１の形状について、図３を使用してより詳しく説明する。図３は、各ドーム片３１の形状について示した斜視概略図である。
各ドーム片３１は、図３に示すように、半球体Ｈについて頂部を含む一定の幅の領域を取り除くことで形成した形状を有する。より具体的に説明すると、一定の肉厚を有する半球体Ｈについて頂点を通る鉛直な面（以下、頂部鉛直面と呼ぶ）を観念する。そして、図３に示すように、頂部鉛直面と平行であって頂部鉛直面から距離ｄだけ左側に離間した鉛直面（以下、左鉛直面）Ｐ１を観念する。また、頂部鉛直面と平行であって頂部鉛直面から距離ｄだけ右側に離間した鉛直面（以下、右鉛直面）Ｐ２を観念する。半球体Ｈを左鉛直面Ｐ１及び右鉛直面Ｐ２で切断すると、半円環状の部材が取り出される。この部材を取り除いて得られた二つの部材が、本実施形態の一対のドーム片３１の形状に相当している。一対のドーム片３１は、２ｄ分の間隙を形成しつつ端面が向かい合う状態となる。

このような形状であるドーム片３１は、全体として光拡散性を有する材料で形成されている。例えば、乳白色のアクリル樹脂で形成され、射出成型などの方法により図３に示す形状で製作されたものが使用される。
このような一対のドーム片３１の保持について、図４を使用して説明する。図４は、一対のドーム片３１の保持構造について示した斜視概略図である。一対のドーム片３１は、フランジ３２によって保持されている。図４に示すように、各ドーム片３１は、下端部において外側に突出した鍔部３１１を有している。フランジ３２は、各鍔部３１１の内縁が成す円弧とほぼ同径の円形の開口３２０を有している。

図４に示すように、開口３２０の縁に沿って段差が形成されている。一対のドーム片３１は、鍔部３１１を開口３２０の縁の段差に載せた状態でフランジ３２に保持されている。フランジ３２は、一対のドーム片３１を固定するクランプ等の不図示の固定具を備えている。固定具は、一対のドーム片３１が所定の大きさの間隙を成した状態で一対のドーム片３１をフランジ３２に固定するものである。所定の間隙とは、図３に示す２ｄ分の間隙である。２ｄ分の間隙とすることで、一対のドーム片３１は同心の状態で固定されたことになる。

照射機構１は、このような一対のドーム片３１から成るドームユニット３を介して光を照射することで、様々な方向から均一に被検査物Ｓを照明するものとなっている。より具体的に説明すると、照射機構１は、ドームユニット３の外側に配置された複数の光源４１，４２を備えている。
本実施形態では、各光源４１，４２としてＬＥＤが用いられている。例えば、（３０）Ｗ程度の照明用の高輝度白色ＬＥＤが使用できる。本実施形態では、角型のＬＥＤを光源４１，４２として使用しているが、丸型であっても良いことは勿論である。
複数の光源４１，４２は、保持板４３によって保持されている。保持板４３は一対のものであり、下端がフランジ３２に固定されて上方に延びている。各保持板４３は、図１及び図２に示すように途中で折れ曲がっており、ドームユニット３の斜め上に被さっている。各光源４１，４２は、ドームユニット３に向けて光を放出する姿勢でいずれかの保持板４３に固定されている。本実施形態では、片側の（一つの）保持板４３に四つの光源４１，４２が固定されており、合計で八つの光源４１，４２が使用されている。

図５は、複数の光源４１，４２の配置について示した平面概略図である。図１、図２及び図５に示すように、各ドーム片３１の頂部とほぼ同じ高さの位置に六つの光源（以下、中腹部光源）４１が固定されており、それより高い位置に二つの光源（以下、高所部光源）４２が固定されている。図５に示すように、中腹部光源４１は、ドームユニット３の中心軸Ｃに対して６０度間隔で（即ち、均等間隔で）配置されている。高所部光源４２は、ドームユニット３の中心軸Ｃに対して１８０度間隔で（即ち、均等間隔で）配置されている。尚、ドームユニット３の中心軸Ｃとは、ドームユニット３を成す一対のドーム片３１の中心（球面の中心）を通る鉛直な仮想線を指す。

ラインカメラ２は、一対のドーム片３１の頂部の上方に配置されている。図６は、ラインカメラの撮像部の概略図である。図６に拡大して示すように、ラインカメラ２は、一列のみの画素２２から成る撮像部２１を有するカメラである。例えば、一つの画素２２が５５μｍ角〜１０μｍ角程度の大きさで、これが例えば８０００個程度、一列に並べられた撮像部２１を有するものがラインカメラ２として使用できる。このようなラインカメラ２としては、例えばダルサ社製のＰ３−８０−０８Ｋ４０が使用できる。
図７は、ラインカメラによる撮像エリアについて示した斜視概略図である。この実施形態では、ラインカメラ２の撮像部２１に比べて大きな被検査物Ｓを対象とすることを想定しており、図７に示すように、撮像エリアＩは、撮像部２１よりも大きくなっている。尚、ラインカメラ２は不図示のレンズを装着しており、撮像エリアＩの像を縮小又は拡大しながら撮影することができるようになっている。

このようなラインカメラ２は、ドームユニット３の構造との関係で配置が最適化されている。この点について、図８を使用して説明する。図８は、ドームユニット３の構造とラインカメラ２の配置について示した平面概略図である。図８に示すように、ラインカメラ２の撮像部２１の長さ方向（画素２２が一列に並んでいる方向）は、一対のドーム片３１が成す間隙（以下、ドーム間隙と呼ぶ）３０が平面視において延びる方向に沿ったものとなっている。撮像部２１の中心は、ドームユニット３の中心軸Ｃに一致している。そして、撮像部２１の長さ方向は、ドーム間隙３０の方向に平面視において一致している。以下、平面視におけるこの方向を基準方向と呼ぶ。

このように配置されたドームユニット３とラインカメラ２の間には、図１及び図２に示すように、遮光カバー５が配置されている。遮光カバー５は、一対のドーム片３１の外面からの直射光がラインカメラ２に入射するのを防止するものである。
図２に示すように、遮光カバー５は、直方体の箱状であり、開口を下方に向けた状態で配置されている。遮光カバー５の大きさはフランジ３２より少し小さい程度であり、フランジ３２の上面に固定されている。
遮光カバー５の上板部には、図２に示すようにスリット５１が形成されている。スリット５１は図２に示すように細長い長方形である。スリット５１が延びる方向は、ドーム間隙３０の方向に平面視において一致している。従って、スリット５１の方向は、ラインカメラ２の画素２２の配列方向に一致している。尚、スリット５１の中心は、ドームユニット３の中心軸Ｃ上にある。

図１に示すように、本実施形態の外観検査装置は、照射機構１による照射位置に対して所定位置で被検査物Ｓを保持する保持機構６を備えている。この保持機構６は、照射機構１及びラインカメラ２に対して被検査物Ｓを相対的に移動させる機構となっている。
具体的に説明すると、保持機構６は、被検査物Ｓが載置されるステージ６１と、ステージを移動させる移動機構６２とを備えている。ステージ６１は、水平な姿勢で配置されており、フランジ３２よりも少し大きい。移動機構６２は、ステージ６１を水平方向に直線移動させる機構である。この際の移動方向は、図８に示すように、基準方向に対して直交する方向である。従って、移動方向は、スリット５１が延びる方向に直交し、ラインカメラ２の画素配列方向に直交している。

移動機構６２の詳細は図示が省略されているが、例えば、両側にリニアガイドを設け、中央にボールネジを設け、ボールネジをサーボモータで回転させて直線運動に変換する構成が採用できる。ステージ６１の下面の両端部にリニアガイドに連結されるスライダを取り付け、下面中央にボールネジに螺合される被駆動部を取り付ける。
尚、図１に示すように、装置は、全体の動作を制御する制御部７を有している。制御部７は、ラインカメラ２や移動機構６２などの各部の動作を最適に制御するものである。また、本実施形態の装置は、必要に応じ、画像データを処理するコンピュータや画像を表示するモニタなどに接続される。

次に、上記構成に係る本実施形態の外観検査装置の動作について説明する。
本実施形態の装置により外観検査される被検査物Ｓは、表面が平坦で一様な反射をするものであることが好ましい。また、後述するように、本実施形態の装置では、従来検査が難しかった透明体についても好適に検査が可能である。このようなことから、被検査物Ｓとしては例えば平板状のガラスを対象とすることができ、携帯電話用のカバーガラスなどを被検査物Ｓとすることができる。

このような被検査物Ｓが、ステージ６１上の所定位置に載置される。制御部７は、各光源４１，４２を点灯させ、ドームユニット３を介して被検査物Ｓを照明する。各光源４１，４２からの光は、各ドーム片３１を透過する際に散乱ないし拡散し、各ドーム片３１の内面から様々な方向に出射する。この光は、被検査物Ｓの表面や被検査物Ｓで覆われていないステージ６１の表面に照射され、これら表面で反射する。反射した光は、各ドーム片３１の内面に達し、この光の一部は内面で再び散乱ないし拡散し、再び被検査物Ｓに照射される。

このように被検査物Ｓに光照射がされた際、被検査物Ｓの表面に外観欠陥が無い場合、光は平坦な表面に正常反射し、反射の法則に従った方向に進む。この際、図１に示すように、ドームユニット３は頂部から両端部に延びるドーム間隙３０を有しているので、撮像エリアにおいては被検査物Ｓの表面に垂直又は垂直に近い角度で入射する光（入射角がゼロ又はゼロに近い光）は実質的に無い。このため、撮像エリアで反射する光についても反射角がゼロ又はゼロに近い光は実質的に無い。そして、ドーム間隙３０の上方位置にラインカメラ２が配置されており、ドーム間隙３０を通して撮像エリアを見込む状態になっているので、被検査物Ｓの表面が正常な平坦面であれば、ラインカメラ２に対して入射する反射光は実質的にない。このため、ラインカメラ２が撮像した画像は、暗い画像となる。

一方、撮像エリアに位置した被検査物Ｓの表面に傷などの外観欠陥があると、その部分で光が異常反射する。このため、反射光がラインカメラ２に向かって進む状態となり、この光がラインカメラ２で捉えられることになる。したがって、外観欠陥が存在する状態では、ラインカメラ２が捉えた画像は、欠陥が存在する所が明るく光った状態になり、その形状は欠陥の形状に応じたものとなる。

このように被検査物Ｓに光照射しつつ被検査物Ｓの表面をラインカメラ２で撮影する際、制御部７は、移動機構６２に制御信号を送り、ステージ６１を所定の速度で移動させる。このため、撮像エリアに被検査物の表面の各領域が順次位置して撮像が行われる。移動の方向は、前述したように基準方向に垂直な水平方向である。
移動機構６２による移動の速度は、ラインカメラ２における信号の読み出し周期との関係で最適化される。この点について、図９を使用して説明する。図９は、被検査物Ｓの移動速度とラインカメラ２における信号の読み出し周期との関係について示した平面概略図である。

本実施形態において、ラインカメラ２は、各画素（撮像素子）にＣＣＤを使用したものとなっている。図９において、ラインカメラ２による撮像エリアＩを実線で示す。ある時刻ｔにおいて、ＣＣＤより成るラインカメラ２の各画素に光線が入射し、電荷が蓄積されたとする。ラインカメラ２は、時刻ｔから電荷の読み出しを始め、所定の読み出し周期Ｔで１フレームの画像信号の読み出しを完了する。１フレームの画像信号とは、一列に並んだ多数の画素の出力信号から成る一つの画像の信号である。

この際、時刻ｔからＴだけ経過した時刻ｔ＋Ｔの時点で、一つの撮像エリアＩの分だけ被検査物Ｓの移動が進んでいれば、撮像の重なりも不足もなく、被検査物Ｓの表面の隣接する領域について連続して撮像ができたことになる。即ち、撮像エリアの幅をｗ、読み出し周期をＴとすると、ｗ／Ｔが移動速度Ｖになる（読み出しに同期させた移動の速度）。図９において、時刻ｔにおける被検査物Ｓを実線で示し、時刻ｔ＋Ｔにおける被検査物Ｓを破線で示す。例えば８０００画素程度のラインカメラの読み出し周期は２０〜３０μ秒程度で、撮像エリアの幅がラインカメラ２の各画素の幅と同程度で１０μｍ程度の場合、移動速度を毎秒０．３〜０．５ｍ程度にしておけば、読み出しに同期させた被検査物Ｓの移動ということになる。

尚、移動速度ＶがＶ＞ｗ／Ｔの場合、１フレームの読み出しが完了する前に次の領域が撮像エリアに入ってきてしまうので、撮像の不足（撮像されない領域）が生じてしまう。一方、Ｖ＜ｗ／Ｔの場合、１フレームの読み出しが終了した後にタイムラグがあって次の領域が撮像エリアに達することになるので、部分的に重なって撮像されることになる。前者の場合には外観欠陥の検出ミスにつながるので好ましくはないが、後者の場合にはそのような問題はなく、許容できる。つまり、Ｖ≦ｗ／Ｔとすることが好ましい。

このようにしてラインカメラ２で撮像された被検査物Ｓの画像は、不図示の出力部を介して出力され、適宜利用される。例えば、画像処理プログラムがインストールされたコンピュータに送られ、外観欠陥の検出に利用される。画像処理プログラムは、画像データに対し一定の基準値を適用し、基準値以上に明るい部分がないかどうか判断する。明るい部分があれば、外観欠陥が存在する場所であるので、その場所の情報を出力し、コンピュータの記憶部に記憶する。

外観欠陥が存在する場所の情報については、移動機構６２による被検査物Ｓの移動情報が利用される。制御部７には、１フレームの撮像エリアの幅が記憶されており、この情報が画像データとともに出力される。画像処理プログラムは、外観欠陥が存在すると判断された画像が何フレームめであるか判断し、撮像エリアの幅とフレーム番号に従って移動方向における外観欠陥の位置（座標）を特定する。移動方向に垂直な方向（基準方向）の位置（座標）については、その外観欠陥が発見されたフレーム内の位置（列の何番目の画素であるか）から直接特定する。このように、本実施形態の外観検査装置の出力を利用すれば、外観欠陥の有無を判断し、存在する場合にはその位置を特定することができる。尚、外観検査装置からの出力をモニタに映し出し、オペレータ（人間）が目で監視する場合もあり得る。

上述した実施形態の装置によれば、暗視野法によるものであるため、微小な欠陥についても見逃すことなく検出できる。その上、図１から解るように、一対のドーム片３１の内面は、ほぼ半球状を成しており、より広い角度範囲で被検査物Ｓを覆っている。このため、様々な深さや形状の傷や凹凸などの欠陥を見逃すことなく検出することができる。ほぼ半球状とは、ドーム間隙３０がある点で完全な半球ではないという意味である。
図１０は、実施形態の装置において、被検査物Ｓに入射することがない光の角度範囲について示した正面概略図である。図１０に示すように、本実施形態では、ドーム間隙３０の部分と、各ドーム片３１の下端とステージ６１との隙間（以下、下側間隙と呼ぶ）６０の部分については、光が出てこない。したがって、この角度範囲の光は被検査物Ｓに入射しない。しかしながら、この角度範囲の入射光によって検出される欠陥は、垂直に近い角度の側面を有する傷であったり、水平に近い角度の斜面を有する非常の浅い凹部であったりするに過ぎず、これらの欠陥が検出できなくても実用上問題になることはない。

とは言うものの、間隙は小さい方が好ましい。間隙が小さい方が、検出できなくなる外観欠陥がより少なくなるからである。下側間隙６０は、移動機構６２の精度（移動の直線性の限界）を考慮すると、０．５ｍｍ以上とすることが好ましいものの、５．０ｍｍ以上になると、外観欠陥の検出に影響が出てくる。したがって、下側間隙６０は０．５ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下とすることが好ましい。

一方、ドーム間隙３０は、ラインカメラ２の画素の幅によって規定される。通常は、ドーム間隙３０は、ラインカメラ２の画素の幅よりも少し大きい程度とされる。ドーム間隙３０は、ラインカメラ２の画素の幅よりも小さいと、各ドーム片３１が各画素を遮蔽する状態になる。この状態でも外観検査は可能であるが、撮像可能な領域のうちの一部を使っていないことになり、無駄に信号の読み出しを行っていることになる（効率の低下）。また、一般的なラインカメラは、画素の幅方向には殆ど視野は広がらない。したがって、ドーム間隙３０をラインカメラ２の画素の幅よりも少し大きい程度としておけば、視野を遮らずに十分に狭いものとすることができる。また、ラインカメラ２の画素の幅にドーム間隙３０の幅を一致させても良く、この場合でも外観検査に支障はない。つまり、ドーム間隙３０は、画素の幅以上としておけば良い。一例を示すと、一般的なラインカメラ２の各画素の幅は５μｍ〜１０μｍ程度なので、ドーム間隙３０は１０μｍ以上とすることが好ましい。また、ドーム間隙３０が大きくなると、前述したように外観欠陥の検出に影響が出てくるので、ドーム間隙３０は１ｍｍ以下とすることが好ましい。

ドーム間隙３０を狭くすることは、上述したように、被検査物Ｓに対して様々な角度で光を入射させ、形状や深さの点で様々に異なる外観欠陥をすべて検出できるようにする意義がある。この際、ラインカメラ２ではなく、エリアカメラを使用することも可能である。エリアカメラとは、多数の画素が縦横に配列されたカメラである。
エリアカメラを使用した場合でも、ドーム間隙３０を通して被検査物Ｓを撮像することになるので、撮像領域は細長い領域となる。この場合、エリアカメラの縦横に並んだ多数の画素から所定の周期で信号が読み出されるものの、被検査物Ｓの表面状態を示している信号は、中央の細長い領域の画素のみとなる。つまり、１フレームの画像信号のうち、ごく僅かしか検査には利用していない。このため、効率が悪くなり、無駄に信号の読み出しを行っていることになる。ラインカメラによる場合、１フレームの信号読み出し周期がエリアカメラに比べて非常に短く、上記読み出しに同期させた移動の速度も非常に高速にできる（高スループット性）。また、エリアカメラはラインカメラに比べて一般的に解像度が低い。つまり、ラインカメラ２を使用する本実施形態の装置は、無駄な信号の読み出しが無くて高速・高効率であり、高分解能の撮像によって微小な外観欠陥の検出が可能になるという長所がある。

尚、ラインカメラ２の各画素の配列の方向は、ドーム間隙３０が延びる平面視方向に一致している必要があるが、この一致は、外観検査に支障が無い範囲の一致ということであり、幾何学的に完全な一致のみを意味する訳ではない。支障が無い範囲の一例について、図１１を使用して説明する。図１１は、ラインカメラ２の各画素の配列方向とドーム間隙３０の方向との一致について示した平面概略図である。
前述したように、ラインカメラ２は、ドーム間隙３０を通して被検査物Ｓを撮影する。したがって、図１１に示すように、ラインカメラ２の各画素の配列方向がドーム間隙３０の方向に対して多少斜めになっていても、平面視でドーム間隙３０の間に収まっていれば、撮像は可能であり、外観検査に支障はない。また、ラインカメラ２の一部の画素がドーム間隙３０をはみ出した状態であっても、そのはみ出した部分で効率は低下するものの、外観欠陥の検出は可能である。したがって、このような状態であっても「一致」と言い得る。はみ出した部分が例えば全体の３割（より好ましくは２割）を超えるようであれば、効率の低下は無視し得なくなるので、「一致」とは言えないとすることができる。

また、上述したようにラインカメラ２が被検査物Ｓを撮像する際、遮光カバー５は、ドームユニット３の外面からの光がラインカメラ２に直接入射するのを防止している。各光源４１，４２が動作した際、各ドーム片３１に達した光は、各ドーム片３１を透過して内面から散乱又は拡散しながら出射する他、各ドーム片３１の外面で散乱又は拡散したり、各ドーム片３１の内部で散乱又は拡散したりする。これらの光は、各ドーム片３１の外面から様々な方向に出射するが、遮光カバー５が無いと、一部がラインカメラ２に入射してしまうことがあり得る。これが生じると、外観欠陥を捉えた被検査物Ｓからの光に、各ドーム片３１からの直射光が混ざる状態となり、外観欠陥の検出がしにくくなってしまう。即ち、暗いバックグラウンド画像の中に外観欠陥を示す明るい部分が確認される筈が、バックグラウンド画像が明るくなってしまうため、外観欠陥の部分のコントラストが低下してしまい、検出がしにくくなる。遮光カバー５は、このような直射光のラインカメラ２への入射を抑制するものであり、外観欠陥の部分のコントラスト低下を防止することで外観欠陥の検出をより容易にしたり、微小な外観欠陥についても確実に検出したりすることができるようにする意義を有している。

直射光の入射を抑制する観点では、遮光カバー５のスリット５１はなるべく狭いものとすることが好ましい。但し、スリット５１をあまり狭くしてしまうと、ドーム間隙３０を通過してきた光（外観欠陥を捉えた光）まで遮蔽することになってしまうので、注意を要する。ラインカメラ２の視野の広がりが幅方向では殆ど無いとすると、ドーム間隙３０と同様、スリット５１は、ラインカメラ２の画素の幅と同じかそれより少し大きい幅としておけば良い。

上述した実施形態の装置において、図３に示すドームユニット３の構造は、ラインカメラ２の撮像エリアの照度を高くすることで外観欠陥の検出をより容易にする意義を有している。以下、この点について図１２を使用して説明する。図１２は、図３に示すドームユニット３の構造の意義について示した正面概略図である。
ドームユニット３の構造としては、各ドーム片３１を１／４球体（完全な１／４球体）とすることが考えられる。この例が図１２（２）に示されている。一対の１／４球体を、図１２（２）に示すように、ドーム間隙３０を形成しながら向かい合わせて配置する。このようにしても本願発明の実施は可能であるが、図３に示す構造と比較すると、撮像エリアをより高い照度で照明するという点では、図３に示す構造に劣る。

図１２（１）には、図３に示すドームユニット３による撮像エリアの照明状態が概略的に示されている。本実施形態において、撮像エリアは、前述したように、ラインカメラ２の各画素がドーム間隙３０を通して見込む非常に狭い領域である。撮像エリアは、中心軸Ｃ上にある。以下、撮像エリアにおける中心軸Ｃ上の点を、撮像中心と呼ぶ。
この場合、図１２（１）に示すように、半球体について頂部から両端部にかけて一定幅の領域を取り除いたような構造のドームユニット３であると、各ドーム片３１の内面は、半球面に沿ったままとなる。この場合、光源から放射された光Ｌが一方のドーム片３１中で散乱又は拡散しながら透過し、内面の一点から撮像中心に向けて出射したとする。この光Ｌが撮像中心に達し、撮像中心で正常反射すると、この光Ｌは他方の側のドーム片３１の内面に達する。この光の一部はドーム片３１の内面で反射して戻ってくるが、この光Ｌは、ドーム片３１の内面が撮像中心を中心とする球面の一部であるため、撮像中心に再び達することになる。つまり、本実施形態のドームユニット３は、撮像中心を照射する光が相対的に多くなる構造となっている。各ドーム片３１の内面は幾何学的に完全な球面という訳ではなく、また各ドーム片３１の配置も、内面の中心が撮像中心に完全に一致するという訳ではないから、撮像中心を含むある程度の領域（即ち、撮像エリア）に光が入射し易い構造であると言うことができる。

一方、図１２（２）に示すような構造であると、一方のドーム片３１の内面から出てたまたま撮像中心に達した光Ｌが撮像中心で正常反射して他方のドーム片３１の内面に達した場合、他方のドーム片３１の内面は撮像中心に対して同心ではないため、撮像中心に戻ってくることはない。つまり、図１２（２）の構造に比べると、撮像エリアに光が集まりにくくなっていると言える。図１２（１）の構造の場合、撮像エリアに照射される光線の量が多いため、外観欠陥が存在してそこで異常反射する光線の量も多くなる。したがって、外観欠陥の検出がより容易になる。

尚、前述したように。本実施形態では複数の光源４１，４２がドームユニット３の外側に均等に配置されている。このため、被検査物Ｓがより均一に照明され、部分的に照明不足になるような箇所がない。部分的に照明不足の箇所があると、その箇所に被検査物Ｓの外観欠陥がたまたま位置していた場合、見逃されてしまうことがあり得るが、本実施形態ではそのような問題はない。

以上の外観検査装置の説明において、被検査物Ｓは表面が平坦なものであることを前提にした。本願発明の外観検査装置は、このような被検査物以外の物についても対象とすることができ、そのために最適化された構成を採用することもできる。以下、この点について説明する。
図１３は、本願発明の第二の実施形態の外観検査装置の正面概略図である。第二の実施形態の装置は、照射機構１については第一の実施形態と同様である。第二の実施形態の装置では、移動機構６２は設けられておらず、その代わりに回転機構が設けられている。

回転機構は、被検査物Ｓを基準方向と平行な回転軸の回りに回転させる機構である。本実施形態では、回転機構としてロボット６３が用いられている。ロボット６３は、各種工作機械などで用いられているものと同様のもので、多関節アームを備え、アームの先端のハンド６３１において被検査物Ｓを保持するものである。尚、この実施形態ではステージ６１は設けられていない。
ロボット６３は、ドームユニット３に対して所定位置に被検査物Ｓを配置し、その位置で被検査物Ｓを回転させるようティーチングされている。所定位置とは、ドームユニット３の中心軸Ｃ上の位置であり、例えば一対のドーム片３１の下端が属する水平面と中心軸Ｃが交わる位置である。ロボット６３は、この位置に被検査物Ｓにおいて外観検査すべき箇所の表面を位置させる。

この実施形態では、被検査物Ｓとしては、例えば車のバンパーのように、表面が曲面となっている物が想定されている。照射機構１が動作している状態で、ロボット６３は被検査物Ｓを保持し、所定位置で回転させる。被検査物Ｓの表面には、各ドーム片３１からの光が照射され、ラインカメラ２が被検査物Ｓの表面を撮像する。ラインカメラ２の各画素には、回転する被検査物Ｓの表面からの光が入射し得る状態となる。このため、表面に外観欠陥が存在して光が異常反射すると、その光が捉えられ、外観欠陥が検出されることになる。

第二の実施形態においても、ドーム間隙３０が狭いものである点は、一対のドーム片３１の角度範囲を可能な限り広くして様々外観欠陥について漏れなく検出できるようにする意義があり、ドーム間隙３０の方向に撮像部２１が沿っているラインカメラ２を使用することは、効率や解像度の点で優れた撮像を可能にする意義がある。この第二の実施形態では、狭いドーム間隙３０を通して狭い視野で撮像を行うことは、さらに別の意義も有する。以下、この点について、図１４を使用して説明する。図１４は、図１３に示す第二の実施形態の装置において視野を狭くすることの意義について示した正面概略図である。

図１４（１）に示すように、ドーム間隙３０を広くし、視野の広いエリアカメラを使用しても外観検査は可能である。しかしながら、表面が曲面である被検査物Ｓに対して広い視野で撮像を行ってしまうと、図１４（１）に示すように、正常反射した光線Ｌがエリアカメラ２００に入射してしまうことになり、不正常光線のコントラストが低下する。一方、図１４（２）に示すように、ラインカメラ２を用いて視野を狭くし、狭い撮像エリアで撮影するようにすると、その狭い撮像エリアの幅内では、被検査物Ｓの表面は平坦面とみなすことができる。正常反射した光線がラインカメラ２に入射することがないので、不正常光線のコントラストが低下することはなく、外観欠陥を容易に検出することができる。

この第二の実施形態において、ロボット６３による被検査物Ｓの回転速度は、水平移動の場合と同様、画像信号の読み出し同期との関係で最適化される。即ち、１フレームの画像信号の読み出しが終わった際、そのタイミングで当該１フレーム分の撮像エリアの幅分だけ回転が進んでいる状態とする。このようにすれば、被検査物Ｓの表面について過不足なく連続して撮像を行って外観欠陥の検出を行うことができる。重複部分ができて良いのであれば、読み出し周期よりも遅い速度で回転させても良い。

また、本願発明の実施において、被検査物Ｓについて水平移動と回転移動とを組み合わせた移動を行わせる機構が採用されることもある。例えば円筒状のような表面が単純な曲面である被検査物Ｓの場合には回転だけで足りる場合もあるが、曲面の部分があったり平坦面の部分があったりする複雑な表面形状の被検査物Ｓの場合、被検査物Ｓを回転させたり水平移動させたりしながら照射機構１により光照射して外観検査する構成が採用される。このような機構としては、例えばロボット６３であれば、アームを水平に移動させながらある箇所でアームを止めてハンドを回転させるといった動きをティーチングすることで達成できる。別の構成として、水平移動する架台上に回転機構を搭載し、被検査物Ｓに対し水平移動と回転とを組み合わせた動きをするよう各機構を制御しても良い。
いずれにしても、被検査物Ｓの表面が平坦面であると見なせる程度に狭い撮像エリアを設定して撮像を行い、その撮像エリアに被検査物Ｓの表面が順次位置するように被検査物Ｓの移動ないし回転を行うようにすることで、色々な表面形状の被検査物Ｓについて容易に外観検査が行えることになる。

また、上記各実施形態の装置において、ドーム間隙３０は、一対のドーム片３１の頂部から下端部まで延びている。つまり、ドームユニット３は、離間して配置された一対のドーム片３１によって形成されている。この点も、撮像エリアにおいて不正常光線のコントラストを高くし、外観欠陥の検出をより容易にする意義を有している。以下、この点について図１５を参照して説明する。図１５は、各実施形態の装置におけるドーム間隙３０の形状の意義を説明するための比較例を示した側面断面概略図であり、図１とは９０度異なる方向での断面概略図である。

図１５に示すように、この比較例では、ドーム間隙３０は頂部から両側に延びてはいるものの、下端までは達していない。このような構造であっても、ドーム間隙３０を通してラインカメラ２は撮像エリアを見通すことができるので、被検査物Ｓの表面の外観欠陥の検出は可能である。
しかしながら、ドーム間隙３０が途中の高さで途切れた箇所から下の部位（以下、裾部という）３３は、他の部位と同様に内面から光が出射する部位である。したがって、この裾部３３から出た光Ｌが、図１５（１）に示すように、被検査物Ｓの表面（又はステージ６の表面）に正常反射してラインカメラ２に向かう場合が出てくる。ラインカメラ２の基準方向の視野の大きさにもよるが、この光Ｌが視野内であれば、ラインカメラ２によって捉えられることになる。この結果、不正常光線を捉えた際のコントラストが低下し、外観欠陥の検出がしにくくなる。

図１５（１）は被検査物Ｓの表面が平坦面である場合を想定しているが、この問題は、被検査物Ｓの表面が曲面である場合、より顕在化し易い。即ち、図１５（２）に示すように、被検査物Ｓの表面が曲面であると、ドーム間隙３０をより長くしても、裾部３３から出た光Ｌが曲面に反射し、ラインカメラ２に向かって進む場合が出てくる。
一方、前述した各実施形態のように、ドーム間隙３０が下端まで達していると、図１５（１）（２）に示すような裾部３３は存在しないので、不正常光線のコントラストが低下することはなく、撮像エリアの各点において外観欠陥を容易に検出することができる。
上記各実施形態の装置において、光源４１，４２としてはＬＥＤが用いられたが、ＬＥＤ以外の光源（蛍光灯やフィラメントランプ等）を用いても良い。また、特許文献２のように、ドームユニット３を半積分球の構成とし、被検査物の側から光を導入するようにしても良い。このように被検査物側から光を導入する場合、一対のドーム片３１は散乱性又は拡散性の材質で形成されたものではなく、遮光性であって内面が散乱面又は拡散面になっている構造のものであっても良い。内面が反射面である一対のドーム片３１を使用して半積分球とし、被検査物側から光を導入してステージや被検査物を介した多重反射によって均一な照明を行うようにすることも可能である。但し、各実施形態のように外側に複数の光源４１，４２を均等配置して各ドーム片での光透過・散乱（拡散）作用を利用して照明する方が、より強力で均一な照明が行える。

また、一対のドーム片３１として導光性と拡散性を備えたものを採用し、端面から光を導入する構造とすることも可能である。即ち、一対のドーム片３１の外面を反射面とし、内面を拡散面とし、下端面から光を導入する構造であっても良い。もしくは、面状の光源装置を採用し、前述した実施形態のようにほぼ１／４球面状又は１／４球面状の光出射面としても良い。これらの構造の場合、ドーム間隙３０を形成する一対のドーム片３１の端面は、遮光面（光が出射しない面）とすることが好ましい。ラインカメラ２への直射光の入射を防止するためである。

上述した各実施形態では、ドームユニット３は、一対のドーム片３１がほぼ半球状を成す構造のものであったが、他の構造のものも採用し得る。例えば、回転楕円面を半分にした形状のドームであっても良いし、断面が半円又は半楕円であって一方向に長い形状（いわゆる樋状）のドームを形成していても良い。但し、ドームユニットがほぼ半球状を成す構造の方が、中央に配置された被検査物Ｓに対して光が集まり易く、効率良く照明することができるし、不正常光線のコントラストを高くする効果の点でも優れている。このため、透明体や黒色体の被検査物を検査する場合や、微小な外観欠陥を検出する場合には有利である。

上述したように、各実施形態の装置はラインカメラ２を備えているが、ラインカメラ２は、ラインセンサカメラの名称で販売されている場合もある。また、ラインカメラ２と言った場合、通常はレンズを備えていて被検査物Ｓを拡大ないし縮小しながら撮像することが可能になっているが、本願発明において被検査物Ｓを拡大ないし縮小しながら撮像することは必ずしも必須の要素ではなく、レンズを備えていないものもラインカメラの概念に含まれる。
ラインカメラ２がレンズを備えている場合、前述したように縮小しながら撮像を行う場合の他、拡大しながら撮像を行う場合もある。即ち、被検査物Ｓ自体が小さい場合に拡大して外観検査を行ったり、被検査物Ｓの特定の部位を拡大して検査を行ったりする場合もある。

また、各実施形態では、ラインカメラ２は、多数の画素が一列のみに配列されたものであったが、複数列の画素配列を有するラインカメラ２も市販されており、それが使用されることもある。このようなラインカメラ２は、各列の出力信号を列間で平均化して出力し、あくまでも一列分のみの画素データを出力信号とするものが多いが、そのようなものをラインカメラ２として使用することもできる。尚、ラインカメラ２としては、画素にＣＣＤを採用したものの他、ＣＭＯＳを画素としたものであっても良い。また、カラー画像を撮像するラインカメラも市販されており、色の観点での外観欠陥を検出する際など、カラーのラインカメラが使用されることもある。尚、カラーのラインカメラが使用される場合、各色（ＲＧＢ）毎に画素が配列されるため、当然ながら撮像部は複数列の画素を有するものということになる。

尚、外観欠陥といった場合、欠陥が表面に存在する場合の他、内部に存在する場合もあり得る。例えば透明な物体の場合、内部に気泡のような欠陥が生じ得る場合があり、それを検出する場合にも、各実施形態の装置を使用することができる。
上述した第一の実施形態では、照射機構１及びラインカメラ２の位置は固定であり、被検査物Ｓが移動機構６２により移動したが、移動は相対的であれば足りるので、被検査物Ｓの位置が固定され、照射機構１及びラインカメラ２が一体に移動しても良いことは勿論である。また、相対性は第二の実施形態における回転機構についても同様であり、被検査物Ｓの姿勢が固定され、照射機構１及びラインカメラ２が一体に回転しても良い。

また、上記各実施形態では、ドームユニット３は被検査物Ｓを上側で覆うものであり、ラインカメラ２はその上方に位置したが、これは必ずしも必須要件ではない。被検査物Ｓの表面が鉛直な状態とされ、被検査物Ｓをその側方においてドームユニット３が覆う場合もある。この場合、ラインカメラ２は、一対のドーム片３１の頂部の側方に位置することになる。いずれの場合も、ラインカメラ２は、被検査物Ｓの配置位置から見た際、一対のドーム片２１の頂部のその先（先方）に位置しているということができる。

１ 照射機構
２ ラインカメラ
２１ 撮像部
２２ 画素
３ ドームユニット
３０ ドーム間隙
３１ ドーム片
４１ 光源
４２ 光源
５ 遮光カバー
５１ スリット
６ 保持機構
６１ ステージ
６２ 移動機構
６３ ロボット
７ 制御部
Ｓ 被検査物
Ｉ 撮像エリア

Claims (8)

1. 被検査物に光を照射する照射機構と、ラインカメラとを備えており、
   照射機構は、被検査物の配置位置を覆うドームユニットを備えており、ドームユニットは、内面の各点から光を出射させて被検査物の表面に照射するものであり、
   ドームユニットは、一対のドーム片より成るものであって、各ドーム片は、向かい合う端面が離間した状態で配置されており、互いの向かい合う端面は、ドーム片の頂部から両側に伸びて下端に達していて、一対のドーム片によって頂部から両側の下端まで隙間が形成されており、この隙間は、平面視において直線状に延びており、
   ラインカメラは、被検査物の配置位置から見て一対のドーム片の頂部の先方の位置であって、一対のドーム片が成す間隙を通して被検査物を見通せる位置に配置されており、ラインカメラの一列の画素が延びる方向は、前記平面視において直線状に延びる隙間の方向に一致していることを特徴とする外観検査装置。
2. 前記照射機構及び前記ラインカメラに対して前記被検査物を相対的に移動させる移動機構が設けられており、この移動機構は、前記被検査物の表面に沿った方向であって、前記平面視において直線状に延びる間隙の方向に垂直な方向に、前記被検査物を相対的に移動させる機構であることを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
3. 前記照射機構及び前記ラインカメラに対して前記被検査物を相対的に回転させる回転機構が設けられており、この回転機構は、前記平面視において直線状に延びる間隙の方向に平行な軸の回りに前記被検査物を相対的に回転させる機構であることを特徴とする請求項１又は２記載の外観検査装置。
4. 前記ドーム片は、１／４球体状又はほぼ１／４球体状を成しており、前記ドームユニットは、ほぼ半球状を成して前記被検査物を覆うものであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の外観検査装置。
5. 前記間隙の幅が前記ラインカメラの各画素の幅以上となるよう前記一対のドーム片を保持する部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の外観検査装置。
6. 前記一対のドーム片は、光を透過しつつ内面から光を散乱又は拡散させる材質で形成されており、前記一対のドーム片の外側には、前記被検査物の配置位置に対して均等な位置に複数の光源が配置されていることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の外観検査装置。
7. 前記複数の光源を内部に配置しつつ前記一対のドーム片を覆う遮光カバーが設けられており、遮光カバーにはスリットが形成されており、このスリットが延びる方向は、前記平面視において直線状に延びる間隙の方向に一致しており、
   前記ラインカメラは、このスリット及び前記間隙を通して被検査物を見通せる位置に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の外観検査装置。
8. 前記ラインカメラは、多数の画素が一列のみ配置されたものであるか、又は多数の画素が複数列配置されていて各列の読み出し信号を平均して一列のみの画素の信号として出力するものであることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の外観検査装置。

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