JP6178138B2 - ３次元形状計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、錠剤やカプセル等の医薬品、食品、電子部品、機械部品、鋼材、建材およびその他の物品（以下、「対象物」という）の表面形状（３次元形状）を計測する３次元形状計測装置に関するものである。

従来、対象物の３次元形状を計測する方法として光切断法が知られている。光切断法とは、スリット光を対象物の表面に照射し、その表面に現れるスリット光の反射光をエリアセンサ等のカメラで撮像し、取得した画像上で見られるスリット光の形を三角測量の原理に基づいて解析することによって対象物の３次元形状を計測する手法である。そして、計測された３次元形状は、その特徴を認識し、当該認識した特徴からその３次元形状についての適否（例えば、欠損の有無や、刻印が付されている場合にはその良否）等を判定するために供される。このような光切断法を用いた３次元形状の計測においては、対象物からの反射光を１方向からのみ取得すると、対象物によっては撮像方向の死角となる部位が発生し、その部位の反射光を取得することができないために正確な計測を行うことができなくなることがある。

そこで、対象物の表面に現れるスリット光の反射光を２以上の視点で捉えて撮像することにより、計測の死角を低減する（以下、多視点化と称する）手法が採用されることがある。例えば特許文献１にはかかる多視点化の手法を採用した外観検査装置が開示され、その図４には、帯状のスリット光を対象物の表面に照射するスリット光照射部と、スリット光の画像を撮像するエリアセンサカメラと、スリット光の反射光を搬送方向の下流側および上流側のそれぞれから受光してエリアセンサカメラに導く第１および第２光学機構と、エリアセンサカメラにより撮像された２つの画像に基づいて対象物の表面の適否を判定する形状判定部と、を含む表面形状検査手段を備えた構成が記載されている。

しかしながら、本発明者らは、特許文献１に開示されたような多視点化の手法を用いてもなお、形状測定を正確に行うには不十分な場合があるとの知見を得た。すなわち、対象物搬送方向の上下両流側に光学機構が配置されていても、対象物の形状によっては死角部位（スリット光が照射されない断線部分）や照射光量が不十分となる部位が生じ、それらの部位からは好ましい反射光が得られないために対象物の正確な形状測定が行い得なくなる場合があるという知見を得たのである。

特開２０１１−２４２３１９号公報

よって本発明は、多視点化の利点を減殺する上記した不都合の発生を抑制し、対象物の形状測定をより正確に行い得るようにすることを目的とする。また、本発明は、そのための構造を簡単且つ低廉に提供することを他の目的とする。

そのために、本発明は、相対的に搬送される対象物に対し、前記搬送の方向と交差する方向に長手方向の軸を有するスリット光を照射し、その反射光をカメラ部で撮像して取得した画像に基づいて前記対象物の表面形状を計測する３次元形状計測装置において、
前記対象物に複数のスリット光セグメントを入射させることで前記スリット光が形成されるようにする入射系と、
前記軸を挟んで前記搬送の方向の上流側および下流側に配置され、前記形成されたスリット光の反射光をそれぞれ受光して前記カメラ部に導く出射系と、
を備え、
前記入射系は、スリット光を出射する単一の光源部（２０）と、当該出射されるスリット光の長手方向の中央部に相当するスリット光セグメントを直接的に前記対象物に入射させるとともに、前記出射されるスリット光の長手方向の端部に相当するスリット光セグメントを反射させて前記対象物に入射させることで前記スリット光が前記対象物上に形成されるようにする光学部（２１）と、を有し、
前記出射系は、前記入射系の前記光学部によって前記対象物に照射されたスリット光の反射光を、前記上流側および下流側で受容して前記カメラ部に向かうように反射する第２光学部（２２）を有し、
前記光学部および前記第２光学部は、
前記光源部および前記対象物に対向する上面および下面と、前記光源部が出射するスリット光の長手方向に交差して対向する２側面と、前記照射されたスリット光の反射光が前記カメラ部に向かうようにするために傾いた状態で対向する他の２側面と、を含む一体のプリズムによって構成されており、
前記端部に対応するスリット光セグメントは、前記２側面に配置されたミラーまたは前記２側面とそれぞれの雰囲気とが形成する界面によって反射されて前記対象物に入射し、
前記対象物上に形成されたスリット光の反射光は前記他の２側面に配置されたミラーまたは前記他の２側面とそれぞれの雰囲気とが形成する界面によって前記カメラ部に向かうように反射される、
ことを特徴とする。

本発明によれば、対象物には複数のスリット光セグメントの入射によってスリット光が形成されることで、一のスリット光セグメントの死角部位に対しては他のスリット光セグメントによる補完、また光量不足となる部位に対してはスリット光セグメント同士の重畳が行われるので、多視点化の利点と相俟って対象物の形状測定をより正確に行うことができるようになる。

また、対象物に向けて出射された複数のスリット光セグメントのそれぞれが空間に占める面（光線面）を同一平面内に収めることで対象物上に重畳したスリット光が形成されるようにする場合に、複数の光源部を用いる方法に比べ、検査装置の大型化および高価格化を抑制し、且つ照射される複数のスリット光同士の長手方向のアライメントを確保するべく複数の光源部を厳密に調整して配置することも不要とすることができる。

本発明の一実施形態に係る３次元形状計測装置の全体構成を示す模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、光源部が出射するスリット光と搬送系との関係の２例を説明するための模式的斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１の構成のうち、それぞれ、対象物に対するスリット光の入射系を説明するための模式的な側面図および正面図である。 図１の構成のうち、対象物で反射されたスリット光の出射系の構成を示す模式的側面図である。 図４に示した出射系を構成する第３光学部の構成を説明するための模式的平面図である。 図４に示した出射系を構成する第４光学部の変形例の構成を説明するための模式的側面図である。 図４に示した出射系を構成する第５光学部の構成を説明するための模式的正面図である。 図１の構成のうち、カメラ部および画像処理部の構成を示す模式図である。 図１の構成に従って画像処理部に入力されるスリット光の反射光の画像を説明するための模式図である。 図１の第１光学部を用いない場合に対象物の表面に現れる光切断線を示す模式図である。 図１の第１光学部を用いた場合に対象物の表面に現れる光切断線を示す模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図１の第５光学部を用いない場合および用いた場合に画像処理部に入力されるスリット光の反射光の画像を説明するための模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の他の実施形態に係る３次元形状計測装置の主要部の構成を説明するための模式的な側面図および正面図である。

以下、図面を参照して本発明３次元形状計測装置を詳細に説明する。なお、参照される図面において、便宜上、Ｘは３次元形状が計測される対象物の搬送方向に対応した軸、Ｙは搬送方向を含む搬送面（水平面）内においてＸ軸に直交する軸、ＺはＸ軸およびＹ軸に直交する方向（鉛直方向）の軸を示すものとして定義する。そして、本発明３次元形状計測装置またはその構成要素をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸に沿って見た場合の図を、それぞれ、正面図、側面図および平面図と称する。また、各図中のＵおよびＤは、それぞれ、搬送方向Ｃの上流側および下流側で捉えられて導かれる反射光の代表的な主光線およびその軸（以下、主光線軸と称する）を示すものとする。

（実施形態の全体構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る３次元形状計測装置の全体構成を示す模式的な側面図である。本実施形態の３次元形状計測装置は、概して、３次元形状計測の対象となる錠剤の形態の対象物Ｔを搬送する搬送部１と、対象物Ｔの表面形状を計測する３次元形状計測部２と、で構成される。

図示の例による搬送部１は、タイミングプーリ１０および１１と、タイミングベルト１２と、で構成される。タイミングプーリ１０および１１は、それぞれ、対象物Ｔの搬送方向Ｃの上流側および下流側に配置され、タイミングベルト１２は、それらのタイミングプーリ１０および１１に張架された無端式ベルトコンベアの形態を有している。タイミングプーリ１０または１１に接続された不図示のモータが作動すると、そのタイミングプーリを介してタイミングベルト１２が駆動されることで、タイミングベルト１２に担持された対象物ＴがＸ軸に沿って搬送方向Ｃに搬送される。

３次元形状計測部２は、対象物Ｔに対するスリット光の入射系を構成する光源部２０および第１光学部２１と、対象物Ｔで反射されたスリット光の出射系を構成する第２光学部２２〜第５光学部２５と、カメラ部２６と、画像処理部２７と、を備える。

入射系の構成要素である光源部２０は、対象物Ｔに対して照射すべきスリット光を出射する。また、同じく第１光学部２１は、光源部２０から出射されたスリット光を直接および間接的に対象物Ｔに照射する。

出射系は、対象物Ｔに照射されたスリット光の反射光を搬送方向Ｃの上流側および下流側の２視点でスリット光の反射光を捉えてカメラ部２６に向かわせるよう構成されている。第２光学部２２は、対象物Ｔの表面に現れるスリット光の反射光を搬送方向Ｃの上流側および下流側で受光し、その反射光を第３光学部２３に向ける。第３光学部２３は、第２光学部２２から向けられたスリット光の上流側および下流側の反射光をそれぞれ主光線軸Ｕおよび主光線軸Ｄの軸周りに９０°回転させ、回転させたスリット光の反射光を第４光学部２４に向ける。第４光学部２４は、第３光学部２３が回転させたスリット光の反射光を第５光学部２５に向ける。第５光学部２５は、第４光学部２４からのスリット光の反射光を光軸に対して直交する方向にアナモルフィック変倍し、アナモルフィック変倍されたスリット光の反射光をカメラ部２６に向ける。

カメラ部２６は、第５光学部２５から導かれたスリット光の反射光の画像を取得する。画像処理部２７は、カメラ部２６が取得した画像を画像処理し、対象物Ｔの３次元形状データを算出する。

（入射系）
図２（ａ）および（ｂ）は、入射系の構成のうち、光源部２０の構成の２例を示す模式図である。光源部２０は、光を発する光源Ｓ０と、その光のビーム形状を変換してスリット光の形状とするレンズ系Ｌ０と、で構成される。例えば、レンズ系Ｌ０は、搬送方向Ｃに対して交差する方向、例えば直交する方向（Ｙ軸の方向）が長手方向となるスリット光を、同図（ａ）に示すようにシングルライン、または、同図（ｂ）に示すように互いに平行なマルチラインなどの形態に変換することができる。なお、本実施形態では、搬送方向Ｃに対して直交する方向（Ｙ軸の方向）が長手方向となるように対象物Ｔ上に形成されるスリット光としてシングルラインのスリット光を用いる例を説明するが、マルチラインのスリット光を用いて対象物Ｔの表面に現れるスリット光の反射光を複数本とすることで、対象物の３次元形状をさらに高精度に計測するようにすることもできる。

また、次に述べるように、本実施形態では単一の光源部２０を用いるとともに、そのスリット光から対象物Ｔに直接的に照射されるスリット光セグメントおよび間接的に照射されるスリット光セグメントを生成し、それらのスリット光セグメントを互いに異なる方向から対象物Ｔに入射させることで対象物Ｔにスリット光が照射されるようにするための第１光学部２１を用いている。すなわち、本実施形態では見かけ上の多光源化を図ることで、対象物Ｔに対するスリット光の照射の死角部位や光量不足部位の発生を抑制する。しかし、本実施形態のようにシングルラインのスリット光を形成する場合には、図２（ａ）に示すように、光源部２０のほか、そのスリット光の光線面と同一平面内に各々の光線面が収まるように複数の位置（例えばＲ１，Ｒ２で示す位置）からそれぞれ対象物Ｔにスリット光を直接入射させる光源部を設けてもよい。すなわち、実際に配設された複数の光源部により複数のスリット光セグメントが対象物Ｔに入射され、それらが対象物Ｔ上でシングルラインのスリット光を形成できるように構成されていてもよい。

図３（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本実施形態による第１光学部２１の構成例を示す模式的な側面図および正面図である。第１光学部２１は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸にそれぞれ直交する対向２面をもつ直方体形状のプリズムＰ１と、Ｙ軸すなわち光源部２０が出射して対象物Ｔ上に形成されるシングルラインのスリット光の長手方向に直交して対向する２側面に配置されたミラーＭ１ＡおよびＭ１Ｂと、で構成される。プリズムＰ１は、光源部２０に対向する上面を介して、光源部２０から出射されたスリット光の長手方向の中央部をそのまま透過させ、対象物Ｔに対向する下面を介して、当該透過させたスリット光部分（スリット光セグメントＬＳＭ）を対象物Ｔに対し言わば直接的に入射させる。一方、ミラーＭ１ＡおよびＭ１Ｂは、光源部２０から出射されたスリット光の長手方向の両端部を反射させ、反射させたスリット光部分（スリット光セグメントＬＳＡ，ＬＳＢ）を対象物Ｔに対し言わば間接的に入射させる。そして、これらのスリット光セグメントがＹ軸の方向に長手方向を有するシングルラインのスリット光を対象物Ｔ上に形成するよう、プリズムＰ１、ミラーＭ１ＡおよびミラーＭ１Ｂの寸法、形状および配設状態は適切に定められる。

例えば、ミラーＭ１ＡおよびＭ１Ｂは、Ｙ軸に交差するプリズムＰ１の２側面の全面をカバーするように配置されていなくてもよく、その配置範囲は、対象物Ｔに入射させるスリット光セグメントの所要の寸法や対象物Ｔに対する入射方向などに応じて適宜定め得るものである。また、ミラーＭ１ＡおよびＭ１Ｂの配設部位であるプリズムＰ１の側面に対するスリット光セグメントＬＳＡ，ＬＳＢの入射角が屈折の臨界角を超えている場合には、スリット光セグメントＬＳＡ，ＬＳＢはプリズムと雰囲気とが形成する界面で全反射されて対象物Ｔに向かうので、ミラーＭ１ＡおよびＭ１Ｂを設ける必要はなく、第１光学部２１をプリズムＰ１のみで構成することもできる。さらに、スリット光セグメントＬＳＭ、ＬＳＡおよびＬＳＢのそれぞれの光線面が同一平面内に収まり、これらのスリット光セグメントによってＹ軸の方向に長手方向を有するシングルラインのスリット光が対象物Ｔ上に形成されるようにするものであれば、プリズムＰ１の上記２側面ないしはミラーＭ１ＡおよびＭ１Ｂの回転角度についても適宜定め得るものである。例えば、直方体形状のプリズムＰ１を用いる代わりに、Ｙ−Ｚ平面に平行な断面が台形となる形状のプリズムを用い、その台形の斜辺に対応した側面が、スリット光の長手方向に交差して対向する２側面をなすようにしてもよい。つまり、図３（ｂ）に示されたプリズムＰ１に対し、Ｘ軸周りに回転角度のついた（例えば「ハ」の字状となっている）２側面を有するプリズムが用いられてもよい。

（出射系）
図４〜図８を用いて本実施形態の出射系およびその構成要素を説明する。

図４は、図１の構成のうち出射系のみを示した模式的側面図である。第２光学部２２は、対象物Ｔに照射されたスリット光の反射光を搬送方向Ｃの上流側および下流側の２視点でスリット光の反射光を捉えてカメラ部２６に向かわせるよう構成されている。第２光学部２２は、搬送方向Ｃの上流側および下流側に配され、対象物Ｔの表面に現れるスリット光の反射光を搬送方向Ｃの上流側および下流側で受光して反射し、第３光学部２３に導くミラーＭ２ＡおよびＭ２Ｂを有する。

第３光学部２３は、図４および図５に示すように、搬送方向Ｃの上流側および下流側にそれぞれ配されたプリズムＰ３ＡおよびＰ３Ｂを有する。プリズムＰ３ＡおよびＰ３Ｂは、それぞれ、第２光学部２２のミラーＭ２ＡおよびＭ２Ｂから来たスリット光の反射光を第４光学部２４の方向に屈折および反射させ、当該屈折および反射させた光を主光線軸ＵおよびＤのそれぞれの周りに９０°回転させる。図４に示した構成例では、プリズムＰ３ＡおよびＰ３Ｂにはダブ（ドーブ）プリズムの形態を有している。一般的に、ダブプリズムは像の面内回転を行うものであり、像の回転角度はダブプリズムをその長手方向を軸に回転させたときの角度Ｒの２倍になる。本実施形態では、第２光学部２２から来たスリット光の反射光を主光線軸Ｕおよび主光線軸Ｄの周りに９０°回転させるので、ダブプリズムの回転角度Ｒを４５°としている。

第４光学部２４は、搬送方向Ｃの上流側に配されたミラーＭ４ＡおよびＭ４Ｃと、下流側に配されたミラーＭ４ＢおよびＭ４Ｄと、を有する。ミラーＭ４ＡおよびＭ４Ｂは、第３光学部２３のプリズムＰ３ＡおよびＰ３Ｂからそれぞれ導かれたスリット光の反射光をミラーＭ４ＣおよびＭ４Ｄの方向に反射させ、ミラーＭ４ＣおよびＭ４Ｄは当該反射光を第５光学部２５の方向に反射させる。なお、ミラーＭ４ＣおよびＭ４Ｄの基板を、図４に示したように二等辺三角形（例えば直角二等辺三角形）の断面形状を有するプリズムＰ４の隣り合う斜面の形態とすることができる。または、図６に示すように、ミラーＭ４ＡおよびＭ４Ｃの基板を、四角形（例えば平行四辺形）の断面形状を有するプリズムＰ４Ａの対向する側面の形態とするとともに、ミラーＭ４ＢおよびＭ４Ｄの基板についても、同様のプリズムＰ４Ｂの対向する側面の形態とすることができる。

第５光学部２５はプリズムＰ５ＡおよびＰ５Ｂを有する。プリズムＰ５Ａは第４光学部２３のミラーＭ４ＣおよびＭ４Ｄから来たスリット光の反射光をプリズムＰ５Ｂの方向に屈折させ、プリズムＰ５ＢはプリズムＰ５Ａから来たスリット光の反射光をカメラ部２６の方向に屈折させる。プリズムＰ５ＡおよびＰ５Ｂは、図７に示すようにアナモルフィックプリズムペアを構成し、第４光学部２４から来たスリット光の反射光を光軸に対して直交する方向にアナモルフィック変倍することで、Ｙ軸に平行な方向（画像の高さ方向すなわち縦方向）の解像度をＸ軸に平行な方向（画像の横方向）の解像度よりも高くする。

（カメラ部および画像処理部）
図８は、図１の構成のうち、カメラ部２６および画像処理部２７の構成例を示す模式図である。カメラ部２６は、撮像面を有するカメラＣ６と、フォーカス，アイリス，倍率などを調節する機能を有するレンズ系Ｌ６と、を含む。スリット光の反射光が第５光学部２５を介してカメラ部２６に導かれて撮像されることで、搬送方向Ｃの上流側および下流側におけるスリット光の反射光のそれぞれの画像が取得される。そして、その画像は画像処理部２７により画像処理され、搬送方向Ｃの上流側および下流側で得た対象物Ｔの３次元形状データが算出される。

図９は、画像処理部２７に入力されるスリット光の反射光の画像の模式図であり、左側部分および右側部分がそれぞれ搬送方向Ｃの上流側および下流側におけるスリット光の反射光の画像、すなわち対象物Ｔの表面に現れる光切断線ＥおよびＦに対応している。画像処理部２７は、２つの光切断線ＥおよびＦに対応したデータを相補的に用いながら光切断線のシフト量Ｈを三角測量の原理に基づいて解析することにより、対象物Ｔの３次元形状データを算出する。

（実施形態の効果）
以上の構成を有する本実施形態の効果を説明する。

まず、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、光源部２０が出射するスリット光の長手方向の中央部（スリット光セグメントＬＳＭ）をそのまま透過させて対象物Ｔに入射させる一方、光源部２０から出射されたスリット光の長手方向の両端部（スリット光セグメントＬＳＡ，ＬＳＢ）をミラーＭ１ＡおよびＭ１Ｂで反射させて対象物Ｔに入射させる第１光学部２１を用いることで、見かけ上の多光源化を実現している。

図１０は、かかる第１光学部２１を用いない場合に対象物Ｔの表面に現れる光切断線Ｊを表す模式図である。同図に示すように、単一の光源部２０に対し第１光学部２１を用いない場合には、光源部２０が出射する放射中心が１点の単一のスリット光が光切断線Ｊの形成に関与するために、対象物Ｔの側面にスリット光の死角となる部位や光量不足となる部位が生じやすい。この場合は、対象物搬送方向の上下両流側に光学機構を配置して多視点化を図り、撮像された２つの画像に基づいて３次元形状を測定しようとしても、そもそも好ましいスリット光が照射されておらず、処理に必要な反射光画像が得られていないことから、対象物Ｔの側面の表面形状を正確に計測できなくなることがある。

これに対し、図１１に示すように、第１光学部２１を用いた場合には、スリット光セグメント（ＬＳＭ，ＬＳＡ，ＬＳＢ）同士が断線部位を補完し合うことによって、あるいは重畳によって光量不足を補い合うことによって、好ましい光切断線Ｋを対象物Ｔ上に形成できるようになる。この結果、多視点化の利点を損なうことなく、対象物Ｔの側面の表面形状をより正確に計測できるようになる。

なお、本実施形態では、光源部２０が出射するスリット光の端部を反射して対象物Ｔに入射させることで、見かけ上の多光源化を実現した構成を採用した。しかし本発明は、図２（ａ）について説明したように、同一平面内に光線面が収まるように複数の位置からそれぞれ対象物Ｔにスリット光を直接的に入射させる複数の光源部を実際に配設する構成を排除するものではなく、かかる構成も本発明の範囲に包含される。しかしながら、複数の光源部を配設する場合に比して検査装置の構成の低廉化および小型化を可能とし、且つ、スリット光セグメントをアライメントすることで好ましいスリット光が対象物上に形成されるよう、複数の光源部を厳密に配置する作業をなくす観点からは、本実施形態のような第１光学部２１を用いることが好ましい。

次に、本実施形態においては、第４光学部２４とカメラ部２６との間に、画像の縦方向の解像度と画像の横方向の解像度とを異ならせることが可能な解像度変更部としての第５光学部２５が配設されている。

図１２（ａ）は、第５光学部２５を用いない場合に画像処理部２７に入力されるスリット光の反射光の画像の模式図である。第５光学部２５を用いない場合には、第４光学部２４から来たスリット光の反射光が光軸に対して直交する方向にアナモルフィック変倍されないので、Ｙ軸に平行な方向（画像の縦方向）の解像度が画像のＸ軸に平行な方向（画像の横方向）の解像度と等しくなる。これに対し、第５光学部２５を用いた場合には、第４光学部２４から来たスリット光の反射光は光軸に対して直交する方向にアナモルフィック変倍されるので、図１２（ｂ）に示すように、画像の縦方向の解像度が画像の横方向の解像度よりも高くなり、対象物Ｔの凹凸を強調することができる。その結果、対象物Ｔの３次元形状の計測において、画像の縦方向の計測精度が画像の横方向の計測精度よりも高くなり、計測された３次元形状についての適否（例えば、欠損の有無や、刻印が付されている場合にはその良否）等の判定がより正確に行えるようになる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は、上述した実施形態ないしはその変形例に限られることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採用することができる。

例えば、上述した実施形態においては、第１光学部２１と第２光学部２２とが別体のユニットとして構成されているが、これらを一体のユニットとして構成することもできる。

図１３（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、かかる実施形態の主要部の構成を説明するための模式的な側面図および正面図である。これらの図において、第１光学部と第２光学部とを一体化した光学部２１２は、台形（例えば等脚台形）の側断面形状を有するプリズムＰ１２と、光源部２０が出射するスリット光の長手方向の端部（スリット光セグメントＬＳＡ，ＬＳＢ）を反射して対象物Ｔに入射させるミラーＭ１ＡおよびＭ１Ｂと、対象物Ｔの表面に現れるスリット光の反射光を搬送方向Ｃの上流側および下流側で受光して反射するミラーＭ２ＡおよびＭ２Ｂと、を有する。ミラーＭ１ＡおよびＭ１ＢはＹ軸すなわち光源部２０が出射して対象物Ｔ上に形成されるシングルラインのスリット光の長手方向に直交して対向するプリズムＰ１２の２側面に配置される一方、ミラーＭ２ＡおよびＭ２Ｂはスリット光の反射光が第３光学部２３ないしはカメラ部２６に向かうようにするために傾いた状態で対向する２側面（台形の斜辺部分に対応した２側面）に配置される。また、プリズムＰ１２は、図３（ａ）および（ｂ）について上述したプリズムＰ１と同様、光源部２０から出射されたスリット光の長手方向の中央部（スリット光セグメントＬＳＭ）をそのまま透過させて対象物Ｔに入射させる。

かかる構成には、第１光学部２１および第２光学部２２を各別に設置する必要性を廃することができるために、３次元形状計測部を構築する際の作業性が向上するとともに、スリット光の光路を画成する光学系としての精度を向上できるという利点がある。なお、上述と同様、ミラーＭ１ＡおよびＭ１Ｂの配設部位となるプリズムＰ１２の側面に対するスリット光セグメントＬＳＡ，ＬＳＢの入射角が屈折の臨界角を超えている場合には、光学部２１２へのミラーＭ１ＡおよびＭ１Ｂの配設を不要とすることができる。同様に、ミラーＭ２ＡおよびＭ２Ｂの配設部位となるプリズムＰ１２の側面に対する対象物Ｔからの反射光の入射角が屈折の臨界角を超えている場合には、光学部２１２へのミラーＭ２ＡおよびＭ２Ｂの配設を不要とすることができる。さらに、ミラーＭ１ＡおよびＭ１Ｂが配置され得る２側面についても上述した実施形態と同様に構成することが可能である。

また、上述した第２〜第４光学部は、図９に示したように、画像の縦方向を図１におけるＹ軸方向、画像の横方向をＸ軸方向に一致させて切断線Ｅ，Ｆの画像を横並びで得るための構成および配置としたが、対象物の形状や形状計測時の姿勢あるいは抽出したい特徴に応じて形状測定を正確に行う観点から、取得する画像の構成および配置、並びにそのためのそれらの光学部の構成および配置は適宜定めることができる。

さらに、上例では解像度変更部である第５光学部２５としてアモルフィックプリズムペアを用い、Ｙ軸に平行な方向（画像の縦方向）の解像度をＸ軸に平行な方向（画像の横方向）の解像度よりも高くするようにした。しかし所望であれば、画像の横方向の解像度を画像の縦方向の解像度よりも高くすることも可能であり、その場合は第５光学部２５のアモルフィックプリズムペアの光軸まわりの回転角度あるいは第３光学部２３のダブプリズムの回転角度を変更することで対応可能である。また、解像度変更のためにアモルフィックプリズムペアの採用を必須とするものではなく、例えばシリンドリカルレンズなどが採用されてもよい。加えて、解像度変更の必要がない場合には第５光学部２５の採用は不要である。

また、上述の実施形態では、本願発明の３次元形状計測の対象となる対象物Ｔとして錠剤を例示したが、その形状は図１等に示されたようなものや図９等に示されたようなものに限られず、種々の形状のものを対象物とすることができる。さらに、本発明の検査対象物としては、そのような錠剤だけでなく、その他の医薬品（カプセル等）や、食品、電子部品、機械部品、鋼材および建材等も挙げられるが、これらに限定されるものでもない。すなわち、上述したように照射されるスリット光の死角部位や光量不足となる部位が生じにくい構成を採用することにより、３次元形状計測の対象となる対象物の範囲を拡大することができるからである。

１ 搬送部
２ ３次元形状計測部
２０ 光源部
２１、２２、２３、２４、２５ 第１、第２、第３、第４、第５光学部
２６ カメラ部
２７ 画像処理部
Ｃ 対象物搬送方向
Ｍ１Ａ、Ｍ１Ｂ、Ｍ２Ａ、Ｍ２Ｂ、Ｍ４Ａ〜Ｍ４Ｄ ミラー
Ｐ１、Ｐ３Ａ、Ｐ３Ｂ、Ｐ４、Ｐ４Ａ、Ｐ４Ｂ、Ｐ５Ａ、Ｐ５Ｂ、Ｐ１２ プリズム
Ｔ 対象物

Claims (2)

1. 相対的に搬送される対象物に対し、前記搬送の方向と交差する方向に長手方向の軸を有するスリット光を照射し、その反射光をカメラ部で撮像して取得した画像に基づいて前記対象物の表面形状を計測する３次元形状計測装置において、
   前記対象物に複数のスリット光セグメントを入射させることで前記スリット光が形成されるようにする入射系と、
   前記軸を挟んで前記搬送の方向の上流側および下流側に配置され、前記形成されたスリット光の反射光をそれぞれ受光して前記カメラ部に導く出射系と、
   を備え、
   前記入射系は、スリット光を出射する単一の光源部（２０）と、当該出射されるスリット光の長手方向の中央部に相当するスリット光セグメントを直接的に前記対象物に入射させるとともに、前記出射されるスリット光の長手方向の端部に相当するスリット光セグメントを反射させて前記対象物に入射させることで前記スリット光が前記対象物上に形成されるようにする光学部（２１）と、を有し、
   前記出射系は、前記入射系の前記光学部によって前記対象物に照射されたスリット光の反射光を、前記上流側および下流側で受容して前記カメラ部に向かうように反射する第２光学部（２２）を有し、
   前記光学部および前記第２光学部は、
   前記光源部および前記対象物に対向する上面および下面と、前記光源部が出射するスリット光の長手方向に交差して対向する２側面と、前記照射されたスリット光の反射光が前記カメラ部に向かうようにするために傾いた状態で対向する他の２側面と、を含む一体のプリズムによって構成されており、
   前記端部に対応するスリット光セグメントは、前記２側面に配置されたミラーまたは前記２側面とそれぞれの雰囲気とが形成する界面によって反射されて前記対象物に入射し、
   前記対象物上に形成されたスリット光の反射光は前記他の２側面に配置されたミラーまたは前記他の２側面とそれぞれの雰囲気とが形成する界面によって前記カメラ部に向かうように反射される、
   ことを特徴とする３次元形状計測装置。
2. 前記出射系は、前記カメラ部に対する光軸上に、前記画像の縦方向の解像度と横方向の解像度とが異なるようにする解像度変更部を有することを特徴とする請求項１に記載の３次元形状計測装置。

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