JP2014222155A

JP2014222155A - 凹凸検査装置

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Publication number: JP2014222155A
Application number: JP2013101059A
Authority: JP
Inventors: 三高　良介; Ryosuke Mitaka; 良介三高
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2014-11-27
Anticipated expiration: 2033-05-13
Also published as: JP6229968B2

Abstract

【課題】より小型化が可能な凹凸検査装置を提供する。
【解決手段】ラインセンサカメラ１と、ラインセンサカメラ１が撮影する被検査物ＴＯのライン状の検査面１０ａと一致したライン状の光を所定の俯角δで照射する照明装置２と、ラインセンサカメラ１のライン状の長手方向と垂直な方向に沿ってラインセンサカメラ１と被検査物ＴＯとを相対的に移動させる移動装置３と、ラインセンサカメラ１が撮影した被検査物ＴＯの検査面１０ａを画像処理し凹凸１０ｂを検知する凹凸検知部４とを備えた凹凸検査装置１０であり、照明装置２は、照明装置２が照射するライン状の光がラインセンサカメラ１のライン状の長手方向から照射する平行光線ＢＰである。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検査物の表面における突起や窪みなどの凹凸を検知可能な凹凸検査装置に関する。

従来から、製品の生産工程には、生産工程上の部品や製品の表面についた疵やへこみなどの欠陥を検査し、欠陥がある部品や製品と、欠陥のない部品や製品とを弁別することが行われている。製品の生産工程では、欠陥となる凹凸がある部品や製品などの被検査物を弁別するため、被検査物の表面の凹凸を検知する凹凸検査装置が利用されている。

この種の凹凸検査装置としては、図１４に示す、平行光束１０５を照射する照明装置１０２と、被検査物たる対象物１０１の検査面１１０を撮像する撮像手段１０３とを備えた欠陥検査装置１００が知られている（たとえば、特許文献１）。

欠陥検査装置１００の照明装置１０２は、検査面１１０に対して法線方向と斜めに交差する方向から平行光束１０５を照射する。図１４に示す欠陥検査装置１００では、平行光束１０５を検査面１０に対して入射角度αで照射している。欠陥検査装置１００の照明装置１０２は、検査面１１０の法線方向に沿って直線状に配置されたレーザ発振装置１２１を備えている。照明装置１０２は、レーザ発振装置１２１から発射されたレーザ光を照射領域に絞る集光用のコンデンサレンズ１２２を備えている。照明装置１０２は、コンデンサレンズ１２２からの光を扇状の光束に変換する凹シリンドリカルレンズ１２３を備えている。照明装置１０２は、凹シリンドリカルレンズ１２３からの扇形の光束を、直線状の平行光束１０５に変換する凸シリンドリカルレンズ１２４を備えている。照明装置１０２は、凸シリンドリカルレンズ１２４からの直線状の平行光束１０５を反射するミラー１２５を備えている。特許文献１の欠陥検査装置１００は、撮像手段１０３が検査面１１０の法線方向から検査視野１１１を撮像する。欠陥検査装置１００は、撮像手段１０３が撮像した検査画像（図示していない）に基づいて欠陥を検出する欠陥検出装置１０４を備えている。

なお、欠陥検出装置１０４は、撮像手段１０３から入力された画像信号を記憶する画像メモリ１４１を備えている。欠陥検出装置１０４は、画像メモリ１４１に記憶された画像信号から検査面１１０の検査画像を生成し、検査画像から欠陥を検出する画像処理部１４２を備えている。欠陥検出装置１０４は、検査画像における欠陥を識別するための閾値が記憶された閾値メモリ１４３を備えている。

特許文献１の欠陥検査装置１００では、対象物１０１の表面における模様やツヤによらず、対象物１０１の表面の欠陥を検出することができる、としている。

特開２０１０−２２３９１４号公報

ところで、凹凸検査装置では、より小型化可能なものが求められており、上述の特許文献１における凹凸検査装置の構成だけでは十分ではなく、更なる改良が求められている。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、より小型化が可能な凹凸検査装置を提供することにある。

本発明の凹凸検査装置は、被検査物をライン状に撮影するラインセンサカメラと、当該ラインセンサカメラが撮影する上記被検査物のライン状の検査面と一致したライン状の光を上記検査面に対し所定の俯角で照射する照明装置と、上記検査面における上記ラインセンサカメラのライン状の長手方向と垂直な方向に沿って上記ラインセンサカメラと上記被検査物とを相対的に移動させる移動装置と、上記ラインセンサカメラが撮影した上記被検査物の上記検査面における凹凸の陰影を画像処理し上記凹凸を検知する凹凸検知部とを備えた凹凸検査装置であって、上記照明装置は、上記照明装置が照射するライン状の光が上記ラインセンサカメラのライン状の長手方向から照射する平行光線であることを特徴とする。

この凹凸検査装置において、上記ラインセンサカメラと上記照明装置とは、上記ラインセンサカメラの光軸と、上記照明装置が照射する平行光線とのなす角が８５度以上、且つ９０度未満で配置していることが好ましい。

この凹凸検査装置において、上記照明装置は、平行光線の光源として赤外線のレーザ光を発光するレーザ発振器を備えていることが好ましい。

この凹凸検査装置において、上記照明装置は、平行光線の光源としてピーク波長が４５０ｎｍ以下のレーザ光を発光するレーザ発振器を備えていることが好ましい。

この凹凸検査装置において、上記ラインセンサカメラと上記照明装置との組を少なくとも一対備えており、上記ラインセンサカメラと上記照明装置との組の一対は、上記移動装置により上記ラインセンサカメラと上記被検査物とを相対的に移動させる移動方向に対して、ライン状の上記検査面を互いに異なる角度にすることが好ましい。

本発明の凹凸検査装置は、ラインセンサカメラのライン状の長手方向から平行光線を照射する照明装置を備えることにより、より小型化することが可能となる。

図１（ａ）は、実施形態１の凹凸検査装置を示す斜視説明図であり、図１（ｂ）は、実施形態１の凹凸検査装置が検査する被検査物の一部分を示す平面図である。図２は、実施形態１の凹凸検査装置における要部の構成を示す模式構成図である。図３は、実施形態１の凹凸検査装置を示す正面説明図である。図４は、実施形態１の凹凸検査装置を示す側面説明図である。図５は、実施形態１の凹凸検査装置における動作説明図である。図６は、実施形態１と比較のための凹凸検査装置を示す斜視説明図である。図７は、実施形態１と比較のための凹凸検査装置を示す正面説明図である。図８は、実施形態１と比較のための凹凸検査装置を示す側面説明図である。図９は、実施形態１と比較のための凹凸検査装置における動作説明図である。図１０は、実施形態１の凹凸検査装置における平行光線の反射を説明する正面説明図である。図１１は、実施形態１の凹凸検査装置における別の平行光線の反射を説明する正面説明図である。図１２は、実施形態４の凹凸検査装置を示す斜視説明図である。図１３は、実施形態４と比較のための凹凸検査装置の平面説明図である。図１４は、従来の欠陥検査装置の全体構成を示す概略斜視図である。

（実施形態１）
以下では、本実施形態の凹凸検査装置１０を図１ないし図５を用いて説明する。なお、図１ないし図５において同じ部材に対しては、同じ番号を付して重複する説明を省略している。

本実施形態の凹凸検査装置１０は、図１（ａ）に示すように、被検査物ＴＯをライン状に撮影するラインセンサカメラ１を備えている。凹凸検査装置１０は、ラインセンサカメラ１が撮影する被検査物ＴＯのライン状の検査面１０ａと一致したライン状の光を照射する照明装置２を備えている。照明装置２は、ライン状の光を検査面１０ａに対し所定の俯角δで照射する。凹凸検査装置１０は、検査面１０ａにおけるラインセンサカメラ１のライン状の長手方向と垂直な方向に沿ってラインセンサカメラ１と被検査物ＴＯとを相対的に移動させる移動装置３を備えている。凹凸検査装置１０は、ラインセンサカメラ１が撮影した被検査物ＴＯの検査面１０ａにおける凹凸１０ｂ（図１（ｂ）を参照）の陰影を画像処理し凹凸１０ｂを検知する凹凸検知部４を備えている。照明装置２は、照明装置２が照射するライン状の光がラインセンサカメラ１のライン状の長手方向から照射する平行光線ＢＰである。

これにより、本実施形態の凹凸検査装置１０は、より小型化することが可能となる。

以下、より具体的な本実施形態の凹凸検査装置１０の構成について説明する。

本実施形態の凹凸検査装置１０は、たとえば、フローリング材など長尺の板状の建材を被検査物ＴＯとして、被検査物ＴＯの表面にある突起や窪みなどの凹凸１０ｂを検知可能なものである。すなわち、本実施形態の凹凸検査装置１０は、フローリング材の外観検査などに利用することができる。

本実施形態の凹凸検査装置１０は、ラインセンサカメラ１を備えている。ラインセンサカメラ１は、被検査物ＴＯのライン状の検査面１０ａを撮影可能なものである。ラインセンサカメラ１は、外部の凹凸検知部４に撮影した画像１０ａａのデータを出力可能に構成している。ラインセンサカメラ１は、図示していないが、複数個の受光素子がライン状に一列に並んだＣＣＤイメージセンサ（Charge Coupled Device Image Sensor）を内蔵している。本実施形態の凹凸検査装置１０では、複数個の受光素子がライン状に一列に並んだ方向が、ラインセンサカメラ１のライン状の長手方向となる。ラインセンサカメラ１は、レンズ１ａを介して、上記ＣＣＤイメージセンサにより長尺の被検査物ＴＯの短手方向に沿って被検査物ＴＯのライン状の検査面１０ａを撮影可能としている。凹凸検査装置１０は、ラインセンサカメラ１のライン状の検査面１０ａの撮影と同期して被検査物ＴＯを移動させる移動装置３を備えている。移動装置３は、たとえば、一対の搬送ローラ３１，３１と、搬送ローラ３１の回転に伴って被検査物ＴＯを搬送可能に移動する搬送ベルト３２とを備えた構成とすることができる。本実施形態の凹凸検査装置１０では、移動装置３は、搬送ローラ３１の回転速度を制御して搬送ローラ３１を回動可能な駆動モータ（図示していない）を備えている。

移動装置３は、ラインセンサカメラ１が撮影するライン状の検査面１０ａと垂直な方向（図１の白抜きの矢印を参照）に沿って、被検査物ＴＯを所定の移動速度で搬送可能に構成している。凹凸検査装置１０は、移動装置３が所定の距離だけ被検査物ＴＯを移動させるごとに、ラインセンサカメラ１が被検査物ＴＯを撮影する。凹凸検査装置１０は、ラインセンサカメラ１のライン状の検査面１０ａの撮影と、移動装置３による被検査物ＴＯの移動とを同期させることにより、長尺の被検査物ＴＯ全域の画像１０ａを得ることが可能となる。凹凸検査装置１０は、被検査物ＴＯの表面にある凹凸１０ｂを検知する凹凸検知部４を備えている。凹凸検知部４は、ラインセンサカメラ１が撮影した検査面１０ａに基づく画像１０ａａのデータを画像処理する。

本実施形態の凹凸検査装置１０では、被検査物ＴＯの検査面１０ａを撮影できるように、板状の被検査物ＴＯの表面に対して法線方向にラインセンサカメラ１を配置している。凹凸検査装置１０は、図示していない支持体がラインセンサカメラ１を支持している。支持体は、被検査物ＴＯの検査面１０ａに対して、検査面１０ａの法線方向にラインセンサカメラ１を移動できるように構成している。すなわち、支持体は、ラインセンサカメラ１と被検査物ＴＯとの距離を調整することができるように、ラインセンサカメラ１を支持している。図１（ａ）に示す凹凸検査装置１０では、ラインセンサカメラ１が板状の被検査物ＴＯの上面側（図１の紙面の上側）から下向きに撮影するように配置している。

本実施形態の凹凸検査装置１０は、被検査物ＴＯの検査面１０ａに対して、平行光線ＢＰを所定の俯角δで照射する照明装置２を備えている。照明装置２は、ラインセンサカメラ１が撮影するライン状の検査面１０ａを平行光線ＢＰで照射可能としている。照明装置２は、図２に示すように、光源として、レーザ発振器２１たるレーザダイオードを備えている。レーザダイオードは、たとえば、発光層にＡｌＩｎＧａＰなどの半導体材料を用いたレーザダイオードを利用することができる。照明装置２は、レーザ発振器２１から放射される光を平行光線に変換するコリメータレンズ２２を備えている。コリメータレンズ２２は、凹レンズ２２ａと、両凸レンズ２２ｂとを備えている。また、照明装置２は、コリメータレンズ２２からの平行光線を扇状のライン光に変換するロッドレンズ２３と、ロッドレンズ２３からの扇状のライン光をライン状の平行光線ＢＰに変換するシリンドリカルレンズ２４とを備えている。本実施形態の凹凸検査装置１０では、照明装置２は、シリンドリカルレンズ２４を対物レンズとして用いている。

照明装置２は、ラインセンサカメラ１が撮影する被検査物ＴＯのライン状の検査面１０ａと一致するように、ラインセンサカメラ１のライン状の長手方向から平行光線ＢＰを照射する。本実施形態の凹凸検査装置１０では、正面視において、ラインセンサカメラ１のライン状の長手方向であって、移動装置３と重ならないように照明装置２を配置している（図３を参照）。凹凸検査装置１０は、図示していない保持部が、照明装置２を保持している。凹凸検査装置１０は、被検査物ＴＯの検査面１０ａに対し所定の俯角δを維持するように、保持部が照明装置２の角度を調整して照明装置２を保持している。

本実施形態の凹凸検査装置１０は、照明装置２が被検査物ＴＯの検査面１０ａに対し所定の俯角δでライン状の光を照射する。凹凸検査装置１０は、照明装置２からのライン状の平行光線ＢＰを、ラインセンサカメラ１の視野と一致させている。本実施形態の凹凸検査装置１０は、平行光線ＢＰを水平な被検査物ＴＯの検査面１０ａに照射できるように、水平方向から所定の俯角δだけ鉛直方向の下方向に向けて照明装置２を配設している。凹凸検査装置１０は、照明装置２が被検査物ＴＯの検査面１０ａに対して所定の俯角δで平行光線ＢＰを照射し、ラインセンサカメラ１が被検査物ＴＯの表面を法線方向から撮影している。被検査物ＴＯでは、照明装置２が被検査物ＴＯの検査面１０ａに対して所定の俯角δで平行光線ＢＰを照射しているので、たとえば、凹凸１０ｂとして窪みがある場合、窪みの照明装置２側において照明装置２からの平行光線ＢＰが届かず影になる傾向にある。

また、被検査物ＴＯでは、照明装置２が被検査物ＴＯの検査面１０ａに対して所定の俯角δで平行光線ＢＰを照射しているので、窪みの照明装置２と反対側の面において平行光線ＢＰが反射する反射光の光量が多くなる傾向にある。したがって、凹凸検査装置１０は、ラインセンサカメラ１と照明装置２とを用いて、被検査物ＴＯの凹凸１０ｂにより反射光の光量が大きく異なる画像１０ａａを取得することが可能となる。凹凸検査装置１０では、ラインセンサカメラ１が撮影した画像１０ａａのデータを凹凸検知部４の画像データ記憶装置４１に転送する。画像データ記憶装置４１は、画像１０ａａのデータを記憶する。凹凸検査装置１０は、画像処理装置４２が画像データ記憶装置４１に記憶された画像１０ａａのデータに対しパターンマッチング処理を行うことにより、反射光の光量が大きく異なる部位を検出する。凹凸検査装置１０は、反射光の光量が大きく異なる部位を検出することにより、被検査物ＴＯの検査面１０ａにおける凹凸１０ｂを検知することができる。

凹凸検知部４は、たとえば、画像データ記憶装置４１に記憶されたライン毎の撮影信号に基づいて、画像処理装置４２が検査する画像１０ａａを生成する。凹凸検査装置１０は、検査する画像１０ａａの全画素について、各画素の出力値と予め閾値データ記憶装置４３に記憶しておいた第１閾値とを比較して、第１閾値よりも出力値が低い画素の集まりを低光出力領域とする。凹凸検査装置１０は、検査する画像１０ａａの全画素について、各画素の出力値と予め閾値データ記憶装置４３に記憶しておいた第２閾値とを比較して、第２閾値よりも出力値が高い画素の集まりを高光出力領域とする。なお、第２閾値は、第１閾値よりも所定値だけ値を大きく設定している。凹凸検査装置１０は、検査する画像１０ａａの全画素について、低光出力領域や高光出力領域以外の領域を正常部として抽出する。次に、本実施形態の凹凸検査装置１０は、各高光出力領域と各低光出力領域とのうち、高光出力領域と低光出力領域とが連続して存在する領域を凹凸１０ｂとして検知することができる。

凹凸検査装置１０は、検知した凹凸１０ｂの平面視の寸法を、予め閾値データ記憶装置４３に記憶させている被検査物ＴＯの良否判定の基準値となる凹凸１０ｂの寸法と照合することにより、凹凸１０ｂの検査判定を行うことができる。凹凸検査装置１０は、凹凸１０ｂの検査判定の結果、たとえば、凹凸１０ｂの寸法が上記基準値よりも大きく被検査物ＴＯたるフローリング材が傷物の不良品であると判定すれば、不良品のフローリング材を検査済みのフローリング材から分別すればよい。

以下、本実施形態の凹凸検査装置１０と、比較のための凹凸検査装置５０とを比べて説明する。

本実施形態の凹凸検査装置１０では、照明装置２がライン状の平行光線ＢＰをラインセンサカメラ１のライン状の検査面１０ａ全体に照射して、移動装置３により移動する被検査物ＴＯの全面を撮影する。凹凸検査装置１０は、ラインセンサカメラ１が撮影する被検査物ＴＯのライン状の検査面１０ａと一致したライン状の光を照明装置２が照射している。言い換えれば、凹凸検査装置１０は、照明装置２から照射する平行光線ＢＰがライン状をしており、ライン状の平行光線ＢＰがラインセンサカメラ１の視野がなす面と一致している。

ところで、凹凸検査装置１０では、被検査物ＴＯの移動中における搬送ベルト３２の振動などにより、搬送ベルト３２上の被検査物ＴＯが上下に変動する場合がある（図３および図５を参照）。凹凸検査装置１０は、被検査物ＴＯが所定の基準となる基準面Ｈ２１に対して、法線方向の上側の上側面Ｈ２２まで変動する場合がある。凹凸検査装置１０は、被検査物ＴＯが基準面Ｈ２１に対して、法線方向の下側の下側面Ｈ２３まで変動する場合がある。凹凸検査装置１０は、被検査物ＴＯの移動中に、被検査物ＴＯが上側面Ｈ２２や下側面Ｈ２３まで上下に変動しても、ラインセンサカメラ１のライン状の検査面１０ａを撮影できるように、照明装置２からライン状の平行光線ＢＰを照射する必要がある。

図３に示す凹凸検査装置１０は、ラインセンサカメラ１が撮影可能なライン状の視野の大きさ(以下、視野幅ともいう)をＷとし、水平に配置した被検査物ＴＯの法線方向に沿った上下方向の変動幅を２ｄとし、照明装置２が被検査物ＴＯを照射するのに必要なライン状の平行光線ＢＰのライン長をＷ_１とする場合、ライン長Ｗ_１は次式（１）で表すことができる。

凹凸検査装置１０は、照明装置２が照射する平行光線ＢＰのライン幅をｔ_１とし、ラインセンサカメラ１の画素分解能をｒとすると、ライン幅ｔ_１がラインセンサカメラ１のライン状の長手方向と垂直な方向における画素分解能ｒより大きいことが好ましい（図４を参照）。

なお、照明装置２が照射する平行光線ＢＰのライン幅ｔ_１とは、平行光線ＢＰのライン状の長手方向と垂直な方向の大きさをいう。画像分解能ｒは、ラインセンサカメラ１における受光素子の数と、ラインセンサカメラ１が撮影するライン状の長手方向の大きさ(以下、視野幅Ｗともいう)とで決定することができる。凹凸検査装置１０は、ｎ個の受光素子を備えたｎ画素のラインセンサカメラ１で視野幅Ｗを撮影し、正方格子状の画像１０ａａを取得しようとする場合、ライン幅ｔ_１は次式（２）に示す通りとなる。なお、正方格子状の画像１０ａａとは、ラインセンサカメラ１のライン状の長手方向とライン状の長手方向に垂直な方向との画像分解能が略同一である画像をいう。

本実施形態の凹凸検査装置１０では、たとえば、視野幅Ｗを３００ｍｍとし、被検査物ＴＯの上下の変動幅２ｄを６ｍｍとし、平行光線ＢＰの俯角δを３度とし、ラインセンサカメラ１の画素数を２０００画素として構成することができる。本実施形態の凹凸検査装置１０は、上述の寸法の場合、式（１）および式（２）により、凹凸検査装置１０に要求される平行光線ＢＰのライン長Ｗ_１とライン幅ｔ_１とは、ライン長Ｗ_１が２１.７ｍｍで、ライン幅ｔ_１が０.１５ｍｍとなる。そのため、本実施形態の凹凸検査装置１０では、被検査物ＴＯ上にできる光芒の面積をＳ１（図示していない）とすると、面積Ｓ１が（Ｗ_１／ｓｉｎδ）×ｔ_１＝７７.７ｍｍ^２となる。

次に、本実施形態の凹凸検査装置１０と比較する凹凸検査装置５０を、図６ないし図９を用いて説明する。

図６に示す凹凸検査装置５０は、ラインセンサカメラ１が撮影する被検査物ＴＯのライン状の検査面１０ａ全体を照射する照明装置５２を備えている。凹凸検査装置５０は、ラインセンサカメラ１のライン状の長手方向と垂直な方向から被検査物ＴＯにライン状の平行光線ＢＰを照射する。凹凸検査装置５０は、照明装置５２が被検査物ＴＯにおける検査面１０ａを照射するのに必要な平行光線ＢＰのライン長をＷ_２とすると、平行光線ＢＰのライン長Ｗ_２を視野幅Ｗ以上とする必要がある（図７を参照）。すなわち、本実施形態と比較のために示す凹凸検査装置５０では、照明装置５２が被検査物ＴＯを照射するのに必要な平行光線ＢＰのライン長Ｗ_２と、ラインセンサカメラ１が撮影する視野幅Ｗとの関係を次式（３）で表すことができる。

凹凸検査装置５０では、本実施形態の凹凸検査装置１０と同様に、被検査物ＴＯの移動中における搬送ベルト３２の振動などにより、搬送ベルト３２上の被検査物ＴＯが上下に変動する場合がある（図８および図９を参照）。凹凸検査装置５０は、被検査物ＴＯが所定の基準となる基準面Ｈ５１に対して、法線方向の上側の上側面Ｈ５２まで変動する場合がある。凹凸検査装置５０は、被検査物ＴＯが基準面Ｈ５１に対して、法線方向の下側の下側面Ｈ５３まで変動する場合がある。凹凸検査装置５０は、照明装置５２が被検査物ＴＯの長手方向に沿って、水平な検査面１０ａに対して斜めから所定の俯角θで平行光線ＢＰを照射している。凹凸検査装置５０では、図９に示すように、被検査物ＴＯの上下の変動に伴い被検査物ＴＯにおいて、ラインセンサカメラ１が撮影する被検査物ＴＯのライン状の検査面１０ａと、照明装置５２が照射するライン状の平行光線ＢＰとが一致しなくなる虞れがある。そのため、凹凸検査装置５０は、ラインセンサカメラ１のライン状の長手方向と垂直な方向が被検査物ＴＯの上下の変動幅２ｄを超えるような大きさの平行光線ＢＰを照射する必要がある。凹凸検査装置５０は、照明装置５２がラインセンサカメラ１のライン状の長手方向と垂直な方向に光を照射する平行光線ＢＰのライン幅をｔ_２（図８を参照）とすると、ライン幅ｔ_２と被検査物ＴＯの上下方向の変動幅２ｄとの関係は、次式（４）で表すことができる。

凹凸検査装置５０では、上述の凹凸検査装置１０と同じ、視野幅Ｗを３００ｍｍ、変動幅２ｄを６ｍｍ、俯角θを３度、画素数を２０００画素として構成する場合、式（３）および式（４）より、ライン長Ｗ_２に３００ｍｍ、ライン幅ｔ_２に６ｍｍが必要となる。そのため、凹凸検査装置５０は、被検査物ＴＯ上にできる光芒の面積をＳ２（図示していない）とすると、面積Ｓ２がＷ_２×ｔ_２／ｓｉｎδ＝３４．３９３ｍｍ^２となる。

したがって、凹凸検査装置５０では、本実施形態の凹凸検査装置１０と同じ光出力を得るために、凹凸検査装置１０の照明装置２に対し、照明装置５２から４４３倍の光出力を出力させる必要がある。本実施形態の凹凸検査装置１０が、たとえば、照明装置２の光源に出力１０ｍＷのレーザ発振器２１を用いる場合、凹凸検査装置５０は、検査面１０ａにおいて照明装置２と同じ光出力を得ようとすると、照明装置５２に５Ｗ級の大出力のレーザ発振器が必要となる。ここでは、凹凸検査装置５０は、レンズ等の光学素子の光損失が本実施形態の凹凸検査装置１０と同じと仮定している。しかしながら、凹凸検査装置５０は、大出力のレーザ発振器を用いる場合、発光点が大きくなるため実際には光損失がより大きくなり、照明装置５２のレーザ発振器に必要な出力もさらに大きくなる傾向にある。また、凹凸検査装置５０では、レーザ発振器が大出力になるとレーザ発振器自体の発熱により、レーザ発振器が焼損する虞もある。凹凸検査装置５０は、レーザ発振器が焼損することを抑制するため、レーザ発振器を冷却するペルチェ素子などを利用した冷却装置（図示していない）が必要となる場合もある。凹凸検査装置５０は、照明装置５２のレーザ発振器に冷却装置を設けると、照明装置５２の構造が複雑となる。凹凸検査装置５０は、照明装置５２のレーザ発振器に冷却装置を設けると、照明装置５２を小型化することが難しくなる傾向にある。また、大出力のレーザ発振器は、低出力のレーザ発振器と比較して、寿命が短い傾向にある。そのため、凹凸検査装置５０は、照明装置５２に大出力のレーザ発振器を用いると、凹凸検査装置５０の保守点検の頻度を高める必要もある。さらに、凹凸検査装置５０では、大出力のレーザ発振器を使用する場合、出力が大きい分だけ取扱が難しくなる傾向もある。

凹凸検査装置５０では、本実施形態の凹凸検査装置１０の照明装置２と同様に、ライン状の平行光線ＢＰを生成するため、対物レンズとなるシリンドリカルレンズ（図示していない）を備えた構成とすることができる。凹凸検査装置５０では、シリンドリカルレンズを、ラインセンサカメラ１の視野幅Ｗ以上の大きさとする必要がある。シリンドリカルレンズは、シリンドリカルレンズを大きくするほど材料費が高くなる。シリンドリカルレンズは、シリンドリカルレンズを大きくするほどレンズ加工に高い精度が必要となる傾向にある。そのため、シリンドリカルレンズは、均一な光学特性を確保したまま大きなシリンドリカルレンズを作ることが難しい傾向にある。また、シリンドリカルレンズは、大径のレンズとするほど収差も大きくなり、非球面化が必要となる。シリンドリカルレンズは、シリンドリカルレンズの大きさが大きくなるにつれ、レンズの製造コストが等比級数的に上昇する傾向にある。そのため、凹凸検査装置５０では、被検査物ＴＯの大きさに合わせて、視野幅Ｗを大きくしようとすると、照明装置５２の製造コストが高くなる傾向にある。

これに対して、本実施形態の凹凸検査装置１０は、照明装置２から照射するライン状の光の長手方向と、ラインセンサカメラ１のライン状の視野とを同一の方向としている。言い換えれば、本実施形態の凹凸検査装置１０は、照明装置２が、ラインセンサカメラ１が撮影する被検査物ＴＯのライン状の検査面１０ａと一致したライン状の光を、ラインセンサカメラ１のライン状の長手方向から照射する。本実施形態の凹凸検査装置１０は、平行光線ＢＰのライン長Ｗ_１自体が短くても、照明装置２がライン状の平行光線ＢＰを検査面１０ａに対し浅い俯角δで照射することにより、被検査物ＴＯの検査面１０ａ上で長く延びてラインセンサカメラ１の視野幅Ｗに対応することが可能となる（図３を参照）。また、凹凸検査装置１０は、ライン長Ｗ_１を視野幅Ｗよりも大きくすることにより、被検査物ＴＯが上下に変動しても被検査物ＴＯの変動幅２ｄに対応することが可能となる。したがって、本実施形態の凹凸検査装置１０は、凹凸検査装置５０における平行光線ＢＰのライン幅ｔ_２と比較して、照明装置２から照射する平行光線ＢＰのライン幅ｔ_１をより狭くすることが可能となる。これによって、本実施形態の凹凸検査装置１０は、凹凸検査装置５０と比較して、より小さい出力のレーザ発振器２１を用いて同等の照度を得ることが可能となる。本実施形態の凹凸検査装置１０は、凹凸検査装置５０と比較して、低出力のレーザ発振器２１を用いることにより、小型化や低コスト化を図ることも可能となる。

本実施形態の凹凸検査装置１０は、照明装置２からのライン状の光がラインセンサカメラ１が撮影する被検査物ＴＯのライン状の検査面１０ａと一致している。本実施形態の凹凸検査装置１０は、平行光線ＢＰのライン幅ｔ_１が、凹凸検査装置５０の照明装置５２から照射される平行光線ＢＰのライン幅ｔ_２と比較して狭くてよく、照明装置２の出力も低くすることが可能となる。また、本実施形態の凹凸検査装置１０は、照明装置２が照射する平行光線ＢＰをラインセンサカメラ１のライン状の長手方向から所定の俯角δで照射している。本実施形態の凹凸検査装置１０は、ラインセンサカメラ１のライン状の長手方向から所定の俯角δで平行光線ＢＰを照射することにより、ライン状の平行光線ＢＰが被検査物ＴＯの検査面１０ａに対して長く伸びて照射する。本実施形態の凹凸検査装置１０は、平行光線ＢＰのライン長Ｗ_１を、凹凸検査装置５０の照明装置５２から照射された平行光線ＢＰのライン長Ｗ_２と比較して短くできるため、照明装置２の対物レンズを構成するシリンドリカルレンズ２４を小さくすることが可能となる。

ところで、本実施形態の凹凸検査装置１０では、たとえば、木材や意匠を印刷した板材などを被検査物ＴＯとして凹凸１０ｂの検知に用いる場合もある。凹凸検査装置１０は、検査面１０ａに模様を有する被検査物ＴＯを検査の対象とする場合、被検査物ＴＯの検査面１０ａの模様が凹凸１０ｂの検査に影響することを抑えることが好ましい。本実施形態の凹凸検査装置１０は、被検査物ＴＯの検査面１０ａの凹凸１０ｂによって生じる反射光を主として検知できれば、凹凸１０ｂの検知を比較的に精度よく行うことが可能となる。

そのため、本実施形態の凹凸検査装置１０では、ラインセンサカメラ１と照明装置２とは、ラインセンサカメラ１の光軸Ａ１と、照明装置２が照射する平行光線ＢＰとのなす角が８５度以上、且つ９０度未満で配置することが、より好ましい。

凹凸検査装置１０では、照明装置２から平行光線ＢＰを照射すると、被検査物ＴＯの検査面１０ａで、正反射成分、乱反射成分や表面散乱の反射成分の反射光となる。凹凸検査装置１０は、ラインセンサカメラ１の光軸Ａ１と、照明装置２からの平行光線ＢＰとのなす角が９０度に近くなればなるほど、ラインセンサカメラ１に入射する反射光のうち、被検査物ＴＯの検査面１０ａで表面散乱した反射成分が正反射成分や乱反射成分よりも優勢となる傾向にある。なお、被検査物ＴＯの検査面１０ａでの表面散乱は、被検査物ＴＯの検査面１０ａに入射する光が散乱することにより、角度によらず光出力が同じランバート反射となっている。凹凸検査装置１０では、表面散乱する反射成分は、反射成分の強度が被検査物ＴＯの色による影響を受けにくい傾向にある。言い換えれば、凹凸検査装置１０は、表面散乱する反射成分の光を検出することで、波長ごとの反射率差を生じさせる被検査物ＴＯの色の影響を抑制することが可能となる。したがって、凹凸検査装置１０は、ラインセンサカメラ１の光軸Ａ１と平行光線ＢＰとのなく角度を特定の範囲とすることにより、模様を有する被検査物ＴＯを検査する場合であっても、被検査物ＴＯの凹凸１０ｂを精度よく検知することが可能となる。

以下、図１０および図１１では、平行光線ＢＰを被検査物ＴＯの検査面１０ａに照射した場合の反射について、より詳細に説明する。

本実施形態の凹凸検査装置１０では、照明装置２から照射された平行光線ＢＰが被検査物ＴＯの検査面１０ａに当たり光の透過、吸収や反射が生ずる。本実施形態の凹凸検査装置１０において、被検査物ＴＯの検査面１０ａに当たった光は、正反射成分の光Ｌ１と、乱反射成分の光Ｌ２と、表面散乱成分の光Ｌ３との３つの反射成分に大きく分けられる（図１０および図１１を参照）。

ここで、正反射成分の光Ｌ１は、被検査物ＴＯの検査面１０ａにより、検査面１０ａの法線方向に対し、入射光と反対方向であって、検査面１０ａの法線方向と入射光がなす角（入射角）と同じ角度だけずれた角（反射角）度で反射される。正反射成分の光Ｌ１は、被検査物ＴＯの色に影響されず、照明装置２からの光の波長分布を維持する傾向にある。また、乱反射成分の光Ｌ２は、被検査物ＴＯの内部に一度入り込んで再び外部に放出されたものである。乱反射成分の光Ｌ２は、反射角の方向を軸として、ｃｏｓ分布の強度となる傾向にある。乱反射成分の光Ｌ２は、被検査物ＴＯの色により照明装置２からの光と異なる波長分布に変化する場合がある。表面散乱成分の光Ｌ３は、被検査物ＴＯの内部に入らず、被検査物ＴＯの検査面１０ａから全方向に均一な強度で散乱する。表面散乱成分の光Ｌ３は、ランバート反射成分を構成している。表面散乱成分の光Ｌ３は、被検査物ＴＯの色に影響されず照明装置２からの光の波長分布を維持する傾向にある。

本実施形態の凹凸検査装置１０では、照明装置２からの平行光線ＢＰの俯角δが小さいと、ラインセンサカメラ１の光軸Ａ１と照明装置２の平行光線ＢＰとのなす角は９０度に近くなる。凹凸検査装置１０では、図１０に示すように、３種類の反射成分の光のうち正反射成分の光Ｌ１および乱反射成分の光Ｌ２の反射方向はラインセンサカメラ１の光軸Ａ１の方向とは異なる。凹凸検査装置１０は、正反射成分の光Ｌ１および乱反射成分の光Ｌ２の反射方向と、ラインセンサカメラ１の光軸Ａ１の方向とが異なるので、正反射成分の光Ｌ１および乱反射成分の光Ｌ２がラインセンサカメラ１に入射することが少ない。そのため、凹凸検査装置１０は、主として、表面散乱成分の光Ｌ３がラインセンサカメラ１に入射することになる。

凹凸検査装置１０では、照明装置２の平行光線ＢＰを浅い俯角δで照射することにより、被検査物ＴＯの色の影響を受けがたい表面散乱成分の光Ｌ３を主として検出することが可能となる。凹凸検査装置１０は、表面散乱成分の光Ｌ３を主として検出することで、撮影される画像１０ａａの光出力値の変化が被検査物ＴＯの表面の模様に影響されることを抑制することができる。凹凸検査装置１０は、画像１０ａａの光出力値の変化が、被検査物ＴＯの表面の模様に影響されることを抑制することにより、被検査物ＴＯの検査面１０ａの凹凸１０ｂによる光出力値の変化を顕在化させることが可能となる。その結果、凹凸検査装置１０は、凹凸１０ｂを、より精度よく検知することが可能となる。ただし、乱反射成分の光Ｌ２は、被検査物ＴＯの検査面１０ａが粗面であるほど反射角方向から離れた方向まで拡がって放出されてしまう傾向にある。そのため、凹凸検査装置１０は、ラインセンサカメラ１における光軸Ａ１と平行光線ＢＰとのなす角を、より９０度に近づけることが好ましい。凹凸検査装置１０では、たとえば、被検査物ＴＯの検査面１０ａが木目模様を有する粗面の木材を検査する場合、俯角δを５度以内とすることが、より好ましい。

本実施形態の凹凸検査装置１０では、俯角δを５度以内として、ラインセンサカメラ１の光軸Ａ１と、照明装置２の平行光線ＢＰとのなす角度とを、８５度以上、且つ９０度未満のほぼ直交する構成としている。本実施形態の凹凸検査装置１０では、照明装置２が照射する平行光線ＢＰとのなす角が８５度以上、且つ９０度未満となるように照明装置２を配置していることにより、被検査物ＴＯに染みこんで被検査物ＴＯの色を帯びた状態になる「乱反射光」がラインセンサカメラ１に届きにくくなる。本実施形態の凹凸検査装置１０では、被検査物ＴＯの色を帯びることなく被検査物ＴＯの検査面１０ａで散乱した「表面散乱光」を主に撮影することができる。本実施形態の凹凸検査装置１０は、被検査物ＴＯの検査面１０ａに模様がある場合でも模様の影響を抑制して、検査面１０ａの凹凸１０ｂに伴う光出力値の変化を顕在化させた画像１０ａａを取得することができる。そのため、本実施形態の凹凸検査装置１０は、検査性能を飛躍的に向上させることが可能となる。

次に、本実施形態の凹凸検査装置１０において、照明装置２が照射するライン状の光の波長によって、被検査物ＴＯの検査面１０ａの模様の影響を、より抑制することが可能となることを説明する。

本実施形態の凹凸検査装置１０は、たとえば、可視光のうち、６００ｎｍから７００ｎｍの長波長の赤色系の光を照明装置２から照射する凹凸検査装置１０を図１０に示している。また、本実施形態の凹凸検査装置１０は、たとえば、可視光のうち、４００ｎｍから４５０ｎｍの短波長の青色系の光を照明装置２から照射する凹凸検査装置１０を図１１に示している。図１０および図１１は、本実施形態の凹凸検査装置１０において、照明装置２から照射する赤色系の光と、照明装置２から照射する青色系の光との反射特性の違いを示している。

正反射成分の光Ｌ１は、被検査物ＴＯの色や照明装置２から照射する光の色には依存せず、被検査物ＴＯの平滑性に依存して光出力の強度が決まる傾向にある。ところで、本実施形態の凹凸検査装置１０において、照明装置２が赤色系の光を照射する場合、赤色の光は、木材などの被検査物ＴＯに吸収されやすい特性がある。そのため、照明装置２が赤色系の光を照射する凹凸検査装置１０では、乱反射成分の光Ｌ２が多く表面散乱成分の光Ｌ３が相対的に少なくなる傾向を示す。これに対し本実施形態の凹凸検査装置１０において、照明装置２が青色系の光を照射する場合、青色系の光は、赤色系の光と比較して、木材などの被検査物ＴＯに吸収されにくい。照明装置２が青色系の光を照射する凹凸検査装置１０では、乱反射成分の光Ｌ２が少なく表面散乱成分の光Ｌ３が相対的に多くなる傾向を示す（図１０および図１１を参照）。

凹凸検査装置１０は、照明装置２が平行光線ＢＰの光源としてピーク波長が４５０ｎｍ以下の光を照射することで、色の変動が激しい模様の意匠が印刷された被検査物ＴＯを検査する場合であっても、被検査物ＴＯの検査面１０ａの模様の影響を、より抑制することが可能となることを説明する。

以下、本実施形態の凹凸検査装置１０の各構成について、より詳細に説明する。

ラインセンサカメラ１は、受光素子を横一列に並ばせ一次元的な画像１０ａａの撮影を行うことが可能な固体撮像装置により構成することができる。受光素子は、たとえば、シリコン半導体を用いたものが挙げられる。ラインセンサカメラ１は、たとえば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor)などを用いたものが挙げられる。ラインセンサカメラ１は、被検査物ＴＯの移動方向と垂直な方向に沿って設置している。ラインセンサカメラ１は、被検査物ＴＯのライン状の検査面１０ａを、移動装置３の移動速度に同期して、所定の時間間隔で連続して撮影することができる。ラインセンサカメラ１は、撮影した１ライン分の画像信号を凹凸検知部４に出力する。本実施形態の凹凸検査装置１０は、検査面１０ａにおけるラインセンサカメラ１のライン状の長手方向と垂直な方向に沿ってラインセンサカメラ１と被検査物ＴＯとを相対的に移動させればよい。したがって、ラインセンサカメラ１は、被検査物ＴＯの長手方向に移動できるように移動装置３と協働するものでもよい。また、凹凸検査装置１０は、検査面１０ａにおけるラインセンサカメラ１のライン状の長手方向と垂直な方向に沿って、ラインセンサカメラ１と被検査物ＴＯとを相対的に移動するものだけに限られない。凹凸検査装置１０は、ラインセンサカメラ１のライン状の長手方向と垂直な方向に沿って、ラインセンサカメラ１と被検査物ＴＯとを相対的に移動することに加え、ライン状の長手方向に移動可能なものであってもよい。

ラインセンサカメラ１は、受光素子を縦横に並ばせ二次元的な画像１０ａａの撮影を行うエリアセンサカメラ（図示していない）と比較して、比較的に大きな視野を確保することを容易に行うことが可能となる。また、ラインセンサカメラ１は、被検査物ＴＯに曲面がある場合でも、エリアセンサカメラと比較して、凹凸１０ｂを検知する精度を高めることが容易となる。さらに、ラインセンサカメラ１は、エリアセンサカメラと比較して、高分解能および高解像度な画像１０ａａを得ることが比較的簡単に行うことができる。

したがって、本実施形態の凹凸検査装置１０では、被検査物ＴＯとして、板状の物体の凹凸１０ｂを検査するものだけに限られない。本実施形態の凹凸検査装置１０では、被検査物ＴＯとして、円柱状の物体の凹凸１０ｂを検査することも可能となる。

照明装置２は、ラインセンサカメラ１が撮影する被検査物ＴＯのライン状の検査面１０ａと一致したライン状の光を検査面１０ａに対し所定の俯角δで照射可能なものである。また、照明装置２は、ラインセンサカメラ１のライン状の長手方向から平行光線ＢＰを照射するものである。照明装置２は、たとえば、被検査物ＴＯの検査面１０ａの法線方向に沿って直線状に配置されたレーザ発振器２１と、コリメータレンズ２２と、ロッドレンズ２３と、シリンドリカルレンズ２４とを好適に備えた構成することができる。照明装置２では、レーザ発振器２１から放射されるレーザ光を、コリメータレンズ２２によって平行光線に変換する。照明装置２は、コリメータレンズ２２によって平行光線に変換したレーザ光をロッドレンズ２３に入射する。照明装置２は、ロッドレンズ２３によって、コリメータレンズ２２からの平行光線を扇状のライン光に変換する。照明装置２は、ロッドレンズ２３によって扇状に変換したライン光を、ロッドレンズ２３と所定の距離を隔てて設けられたシリンドリカルレンズ２４に入射する。照明装置２は、シリンドリカルレンズ２４により、ライン状の平行光線ＢＰに変換する。照明装置２は、ライン状に変換した平行光線ＢＰを、被検査物ＴＯの検査面１０ａに照射することができる。照明装置２は、対物レンズとなるシリンドリカルレンズ２４から照射した平行光線ＢＰを直接被検査物ＴＯに照射するものだけに限られない。照明装置２は、適宜のミラーを介して、ライン状の検査面１０ａに照射してもよい。

なお、凹凸検査装置１０では、ラインセンサカメラ１が撮影するライン状の検査面１０ａの両端において、被検査物ＴＯが大きくなると照明装置２からの距離が大きく異なる場合もある。凹凸検査装置１０は、照明装置２の光源として、拡散光を照射する発光ダイオードや蛍光灯を用いた場合、照明装置２からの距離が遠くなるほど光が拡散し光出力が低下する傾向にある。したがって、本実施形態の凹凸検査装置１０は、照明装置２からの距離が遠くとも光の拡散が少ない平行光線ＢＰを照射する光源として、レーザ発振器２１を用いることが、より好ましい。本実施形態の凹凸検査装置１０は、光源としてレーザ発振器２１を備えた照明装置２を用いることにより、検査面１０ａの両端側でも同等の光出力を得ることが容易となる。

移動装置３は、検査面１０ａにおけるラインセンサカメラ１と被検査物ＴＯとを相対的に移動可能なものである。移動装置３は、たとえば、一対の搬送ローラ３１，３１と、搬送ローラ３１の回転に伴って被検査物ＴＯを搬送可能に移動する搬送ベルト３２とを備えた構成とすることができる。移動装置３は、搬送ローラ３１を回転可能な駆動モータを備えた構成としている。移動装置３は、搬送ベルト３２の代わりに、複数個の搬送ローラ３１を備えたものでもよい。移動装置３は、被検査物ＴＯに応じて種々のものを利用することができ、たとえば、単軸駆動ロボットにより構成するものでもよい。移動装置３は、ラインセンサカメラ１と被検査物ＴＯとを相対的に移動可能であればよく、ラインセンサカメラ１を支持する支持体を移動するものなど種々の構造のものを用いることができる。

凹凸検知部４は、ラインセンサカメラ１から入力された画像１０ａａを画像処理して凹凸１０ｂを判別可能なものである。凹凸検知部４は、たとえば、ラインセンサカメラ１から入力された画像信号を記憶するための画像データ記憶装置４１を備えた構成とすることができる。凹凸検知部４は、画像データ記憶装置４１に記憶された画像信号から被検査物ＴＯの検査面１０ａの検査する画像１０ａａを生成し、凹凸１０ｂを検知する画像処理装置４２を備えた構成とすることができる。凹凸検知部４は、画像１０ａａにおける凹凸１０ｂを識別するための閾値が記憶された閾値データ記憶装置４３を備えた構成とすることができる。画像データ記憶装置４１は、被検査物ＴＯの検査面１０ａの全体もしくは一部の画像を記憶できればよい。画像データ記憶装置４１は、たとえば、揮発性のＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）により構成することができる。閾値データ記憶装置４３は、凹凸１０ｂの判定に用いる閾値を記憶することが可能なものである。閾値データ記憶装置４３は、たとえば、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）などの不揮発性のメモリにより構成することができる。

（実施形態２）
本実施形態の凹凸検査装置１０は、実施形態１の照明装置２の光源に赤色のレーザ光を発光するレーザ発振器２１を用いる代わりに、赤外線のレーザ光を発光するレーザ発振器２１を備えた点が主として相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。

本実施形態の凹凸検査装置１０では、照明装置２は、平行光線ＢＰの光源として赤外線のレーザ光を発光するレーザ発振器２１を備えている。

実施形態１の凹凸検査装置１０では、天然木などを被検査物ＴＯとする場合、照明装置２から照射される光の反射率が被検査物ＴＯの場所により大きく変化する場合がある。

これに対し本実施形態の凹凸検査装置１０では、天然木などを被検査物ＴＯとする場合でも、赤外線の反射率は、被検査物ＴＯの場所によらず一様に近い特徴を持つ。そのため、本実施形態の凹凸検査装置１０では、天然木などの素材において、照明装置２の光源として赤外線のレーザ光を発光するレーザ発振器２１を用いることで、被検査物ＴＯの表面における模様の影響を低減し、被検査物ＴＯの表面の凹凸１０ｂによる陰影をより鮮明に撮影することが可能となる。

本実施形態の凹凸検査装置１０では、天然の木材を被検査物ＴＯとして、被検査物ＴＯの凹凸１０ｂを検査することができる。被検査物ＴＯは、天然の木材の場合、天然の木材全体に濃淡があるものの総じて色調が赤っぽい色をしている傾向にある。被検査物ＴＯが天然の木材である場合、被検査物ＴＯの色の違いは、可視光域の短波長側における反射率の差が主因となる。これに対し、赤外線の反射率は、被検査物ＴＯの材種や部位による差が小さい傾向にある。本実施形態の凹凸検査装置１０は、可視光域の短波長側の反射率が小さい反射特性を持つ物体を被検査物ＴＯとする場合、赤外線レーザを照明装置２の光源として用いることで、被検査物ＴＯの検査面１０ａにある模様の影響を軽減することが可能となる。

本実施形態の凹凸検査装置１０は、検査面１０ａが高光沢を有する被検査物ＴＯの場合、正反射成分の光Ｌ１および乱反射成分の光Ｌ２が表面散乱成分の光Ｌ３と比較して、相対的に多くなる。本実施形態の凹凸検査装置１０は、被検査物ＴＯの検査面１０ａが高光沢を有する場合、表面散乱成分の光Ｌ３が正反射成分の光Ｌ１および乱反射成分の光Ｌ２と比較して、相対的に少なくなるため、撮影輝度が暗くなる傾向にある。ラインセンサカメラ１は、一般に、シリコン半導体のＣＣＤを用いる場合、赤から赤外域のセンサ感度が高い傾向にある。本実施形態の凹凸検査装置１０は、ラインセンサカメラ１の感度ピークに合致する赤外線レーザを照明装置２の光源として用いることで、被検査物ＴＯの表面の凹凸１０ｂを、より精度よく検知することが可能となる。

（実施形態３）
本実施形態の凹凸検査装置１０は、実施形態２の照明装置２の光源に赤外線のレーザ光を発光するレーザ発振器２１を用いる代わりに、ピーク波長が４５０ｎｍ以下のレーザ光を発光するレーザ発振器２１を備えた点が主として相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。

本実施形態の凹凸検査装置１０は、たとえば、照明装置２は、平行光線ＢＰの光源としてピーク波長が４５０ｎｍ以下のレーザ光を発光するレーザ発振器２１を備えている。

凹凸検査装置１０では、人工的に彩色されている塗装品など赤色でも赤外線の光でも反射率の変化が大きい被検査物ＴＯを検査する場合、表面散乱を起こしやすい短波長の光を光源に使用することが好ましい。本実施形態の凹凸検査装置１０では、被検査物ＴＯの検査面１０ａにおいて表面散乱を起こしやすい短波長の光として、ピーク波長が４５０ｎｍ以下のレーザ光を発光するレーザ発振器２１を光源に使用している。

本実施形態の凹凸検査装置１０は、ピーク波長が４５０ｎｍ以下のレーザ光を発光するレーザ発振器２１を使用することで、被検査物ＴＯの表面における反射率の変化の影響を低減して、被検査物ＴＯの表面の凹凸１０ｂを、より精度よく検知することが可能となる。

（実施形態４）
本実施形態の凹凸検査装置１０は、図１の実施形態１のようにラインセンサカメラ１と照明装置２との組を１組だけ備えたものの代わりに、ラインセンサカメラ１と照明装置２との組を一対備え、互いに異なる角度にした点が主として相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。

本実施形態の凹凸検査装置１０は、たとえば、図１２に示すように、ラインセンサカメラ１と照明装置２との組を少なくとも一対備えている。凹凸検査装置１０は、ラインセンサカメラ１と照明装置２との組の一対は、移動装置３によりラインセンサカメラ１と被検査物ＴＯとを相対的に移動させる移動方向に対して、ライン状の検査面１０ａを互いに異なる角度にしている。

凹凸検査装置１０では、種々の形状や大きさの凹凸１０ｂを、精度よく検知できることが好ましい。ところで、ラインセンサカメラ１と照明装置２との組を１組だけ備えた図１３（ａ）に示す凹凸検査装置１０は、照明装置２から照射する平行光線ＢＰと長手方向が直交する凹凸１０ｂ（図１３（ｂ）を参照）を検知する場合、凹凸１０ｂを精度よく検知できる。しかしながら、図１３（ａ）に示す凹凸検査装置１０では、照明装置２から照射する平行光線ＢＰと長手方向が平行な凹凸１０ｂ（図１３（ｃ）を参照）を検知することが難しい傾向にある。そのため、凹凸検査装置１０では、同じ大きさの凹凸１０ｂであっても、図１３（ｂ）の凹凸１０ｂと比較して、図１３（ｃ）の凹凸１０ｂを検知する精度が低下する場合がある。

本実施形態の凹凸検査装置１０では、ラインセンサカメラ１と照明装置２との組それぞれは、移動装置３によりラインセンサカメラ１と被検査物ＴＯとを相対的に移動させる移動方向に対して異なる角度に配置することで、凹凸１０ｂの検知漏れを抑制可能となる。

本実施形態の凹凸検査装置１０では、たとえば、照明装置２が照射する平行光線ＢＰのライン長Ｗ_１を、ラインセンサカメラ１の視野幅Ｗの大きさの数十分の一にすることができる。本実施形態の凹凸検査装置１０は、被検査物ＴＯの移動方向に対してラインセンサカメラ１を斜めに配置することで、ラインセンサカメラ１の視野幅Ｗが大きくなる場合でも、比較的簡単に視野幅Ｗに対応する平行光線ＢＰを照射する照明装置２を設けることができる。なお、本実施形態の凹凸検査装置１０は、実施形態１の照明装置２を用いるだけに限られず、実施形態２の照明装置２や実施形態３の照明装置２を適宜に組み合わせて構成することもできる。

Ａ１光軸
ＢＰ平行光線
ＴＯ被検査物
δ 俯角
１ラインセンサカメラ
２照明装置
３移動装置
４凹凸検知部
１０凹凸検査装置
１０ａ検査面
１０ｂ凹凸
２１レーザ発振器
２２光学素子

Claims

被検査物をライン状に撮影するラインセンサカメラと、該ラインセンサカメラが撮影する前記被検査物のライン状の検査面と一致したライン状の光を前記検査面に対し所定の俯角で照射する照明装置と、前記検査面における前記ラインセンサカメラのライン状の長手方向と垂直な方向に沿って前記ラインセンサカメラと前記被検査物とを相対的に移動させる移動装置と、前記ラインセンサカメラが撮影した前記被検査物の前記検査面における凹凸の陰影を画像処理し前記凹凸を検知する凹凸検知部とを備えた凹凸検査装置であって、
前記照明装置は、前記照明装置が照射するライン状の光が前記ラインセンサカメラのライン状の長手方向から照射する平行光線であることを特徴とする凹凸検査装置。
前記ラインセンサカメラと前記照明装置とは、前記ラインセンサカメラの光軸と、前記照明装置が照射する平行光線とのなす角が８５度以上、且つ９０度未満で配置していることを特徴とする請求項１記載の凹凸検査装置。
前記照明装置は、平行光線の光源として赤外線のレーザ光を発光するレーザ発振器を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の凹凸検査装置。
前記照明装置は、平行光線の光源としてピーク波長が４５０ｎｍ以下のレーザ光を発光するレーザ発振器を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の凹凸検査装置。
前記ラインセンサカメラと前記照明装置との組を少なくとも一対備えており、前記ラインセンサカメラと前記照明装置との組の一対は、前記移動装置により前記ラインセンサカメラと前記被検査物とを相対的に移動させる移動方向に対して、ライン状の前記検査面を互いに異なる角度にすることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の凹凸検査装置。