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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6954142
(24)【登録日】2021年10月4日
(45)【発行日】2021年10月27日
(54)【発明の名称】画像検査装置および照明装置
(51)【国際特許分類】
G01N 21/84 20060101AFI20211018BHJP
G01N 21/88 20060101ALI20211018BHJP
G01B 11/30 20060101ALI20211018BHJP
【ＦＩ】
G01N21/84 E
G01N21/88 Z
G01B11/30 A
【請求項の数】12
【全頁数】26
(21)【出願番号】特願2018-5814(P2018-5814)
(22)【出願日】2018年1月17日
(65)【公開番号】特開2019-124600(P2019-124600A)
(43)【公開日】2019年7月25日
【審査請求日】2020年3月5日
(73)【特許権者】
【識別番号】000002945
【氏名又は名称】オムロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】加藤 豊
【審査官】
赤木 貴則
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２００７／００１９１８６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２００２／００９３８０９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２００２−２１４１４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−１６０５９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１６−１４２５２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
中国実用新案第２０６３６２７１７（ＣＮ，Ｕ）
【文献】
特開平０３−１４２３０３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｎ ２１／８４ − Ｇ０１Ｎ ２１／９５８
Ｇ０１Ｂ １１／００ − Ｇ０１Ｂ １１／３０
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象物の表面状態を検出する画像検査装置であって、
前記対象物を撮影する撮影部と、
前記対象物と前記撮影部との間に配置され、前記対象物に対向して配置された発光面を有する、透光性の照明部と、
前記照明部の前記発光面上に配置され、前記照明部が発する光を前記対象物に向けて透過させる光学部材とを備え、
前記光学部材は、前記撮影部の光軸を中心とする前記発光面の中心領域を囲むように配置され、前記対象物に向けて出射する光の色特性が互いに異なるように構成された、複数の光学領域を含み、
前記光学部材は、前記照明部が発する光の一部を前記中心領域を透過させ、前記対象物に対して前記光軸の方向に照射する、画像検査装置。
前記対象物を撮影する撮影部と、
前記対象物と前記撮影部との間に配置され、前記対象物に対向して配置された発光面を有する、透光性の照明部と、
前記照明部の前記発光面上に配置され、前記照明部が発する光を前記対象物に向けて透過させる光学部材とを備え、
前記光学部材は、前記撮影部の光軸を中心とする前記発光面の中心領域を囲むように配置され、前記対象物に向けて出射する光の色特性が互いに異なるように構成された、複数の光学領域を含み、
前記光学部材は、前記照明部が発する光の一部を前記中心領域を透過させ、前記対象物に対して前記光軸の方向に照射する、画像検査装置。
【請求項2】
前記複数の光学領域は、前記発光面上において、前記光軸を中心として同心円状に配置される、請求項１に記載の画像検査装置。
【請求項3】
前記複数の光学領域は、前記発光面上において、前記光軸を中心とした周方向に沿って配置される、請求項１に記載の画像検査装置。
【請求項4】
前記複数の光学領域は、前記発光面上において、マトリクス状に配置される、請求項１に記載の画像検査装置。
【請求項5】
前記照明部は、白色光を発し、
前記光学部材は、前記複数の光学領域にそれぞれ配置され、透過する光の波長が互いに異なる複数のカラーフィルタを含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像検査装置。
前記光学部材は、前記複数の光学領域にそれぞれ配置され、透過する光の波長が互いに異なる複数のカラーフィルタを含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項6】
前記照明部は、励起光を発し、
前記光学部材は、前記複数の光学領域にそれぞれ配置され、前記励起光を互いに異なる波長の光に変換する複数の蛍光体を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像検査装置。
前記光学部材は、前記複数の光学領域にそれぞれ配置され、前記励起光を互いに異なる波長の光に変換する複数の蛍光体を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項7】
前記光学部材は、前記複数の光学領域を囲むように配置され、前記照明部が前記対象物に向けて発する光を遮光する遮光領域をさらに含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項8】
前記光学部材を前記撮影部側から見た平面視において、前記対象物は前記中心領域内に位置しており、
前記対象物によって反射された光は、前記中心領域および前記照明部を透過して前記撮影部に到達する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像検査装置。
前記対象物によって反射された光は、前記中心領域および前記照明部を透過して前記撮影部に到達する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項9】
前記複数の光学領域は、前記撮影部の撮影波長域内における互いに異なる色特性の光を前記対象物に向けて出射する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項10】
前記照明部における前記発光面と反対側の面上に配置され、前記照明部の外部から入射される光を遮光する遮光部材をさらに備え、
前記遮光部材は、前記撮影部の前記光軸から見た平面視において少なくとも一部分が前記中心領域と重なるように形成された開口部を有する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の画像検査装置。
前記遮光部材は、前記撮影部の前記光軸から見た平面視において少なくとも一部分が前記中心領域と重なるように形成された開口部を有する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項11】
前記遮光部材は、前記照明部が発する光を前記発光面に向けて反射させるように構成される、請求項１０に記載の画像検査装置。
【請求項12】
ステージに載置された対象物を照射する照明装置であって、
前記対象物に対向して配置された発光面を有する、透光性の照明部と、
前記照明部の前記発光面上に配置され、前記照明部が発する光を前記対象物に向けて透過させる光学部材とを備え、
前記光学部材は、前記発光面の中心領域を囲むように配置され、前記対象物に向けて出射する光の色特性が互いに異なるように構成された、複数の光学領域を含み、
前記光学部材は、前記照明部が発する光の一部を前記中心領域を透過させ、前記対象物に対して前記ステージの法線方向に照射する、照明装置。
前記対象物に対向して配置された発光面を有する、透光性の照明部と、
前記照明部の前記発光面上に配置され、前記照明部が発する光を前記対象物に向けて透過させる光学部材とを備え、
前記光学部材は、前記発光面の中心領域を囲むように配置され、前記対象物に向けて出射する光の色特性が互いに異なるように構成された、複数の光学領域を含み、
前記光学部材は、前記照明部が発する光の一部を前記中心領域を透過させ、前記対象物に対して前記ステージの法線方向に照射する、照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本技術は、対象物の表面状態を検査する画像検査装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ＦＡ（Factory Automation）分野などにおいては、対象物を照明しながら撮影し、得られた撮影画像を用いて対象物の表面状態を検査する技術が知られている。
【0003】
たとえば、特公平６−１１７３号公報（特許文献１）および特開２００２−２９６１９８号公報（特許文献２）には、カラーハイライト方式の画像検査装置が開示されている。カラーハイライト方式の画像検査装置においては、互いに異なる色の光を発する複数の光源を、対象物の表面への照射角度が互いに異なるように配置して構成された照明装置が用いられる。そして、上記照明装置によって対象物を照明しながら、対象物の表面からの反射光を撮影部で撮影し、撮影画像を用いて対象物の表面の傾斜の状態を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特公平６−１１７３号公報
【特許文献2】特開２００２−２９６１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記の従来の画像検査装置において、照明装置は、たとえば、複数の円環状の光源を、対象物が載置される基準面からの高さが互いに異なるように配置することによって、複数の色相光の間で対象物の表面への照射角度を互いに異ならせている。そのため、照明装置は、撮影部の光軸方向における寸法が大きくなってしまい、その改善が求められていた。
【0006】
また、従来の照明装置においては、その中心部に撮影部の覗き穴を形成し、この覗き穴を取り囲むように複数の光源を配置している。そして、光軸を覗き穴の中心に合わせた状態で撮影部を配置している。そのため、構造上、撮影部の光軸方向の光を照射することが難しくなり、ワークの表面における平坦に近い面を検出できないという課題を有していた。なお、この課題には、照明装置と撮影部との間に、同軸落射照明をさらに配置することで、光軸方向の光を照射することが可能となるが、照明装置の更なる大型化に繋がることが懸念される。
【0007】
本発明は、照明装置の薄型化および小型化が可能な画像検査装置および照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の一例によれば、対象物の表面状態を検出する画像検査装置が提供される。画像検査装置は、対象物を撮影する撮影部と、透光性の照明部と、光学部材とを備える。照明部は、対象物と撮影部との間に配置され、対象物に対向して配置された発光面を有する、光学部材は、照明部の発光面上に配置され、照明部が発する光を対象物に向けて透過させる。光学部材は、複数の光学領域を含む。複数の光学領域は、撮影部の光軸を中心とする発光面の中心領域を囲むように配置され、対象物に向けて出射する光の色特性が互いに異なるように構成される。
【0009】
この開示によれば、照明部の発光面上に上記構成の光学部材を配置することで、光学部材から対象物に向けて、撮影部の光軸の方向の光（照明光）と、複数の色相光とを出射することができる。また、複数の色相光は、対象物の表面への照射角度および照射方向の少なくとも一方を互いに異ならせることができる。従来の照明装置のように、複数の光源を基準面からの高さが互いに異なるように立体的に配置することが不要となるため、照明部の光軸方向における寸法を短くすることができる。よって、照明部を、薄型のフラット照明装置で構成することが可能となる。また、対象物に光軸方向の光を照射するための同軸落射照明の設置も不要となる。したがって、照明装置の薄型化および小型化を実現することができる。
【0010】
上述の開示において、複数の光学領域は、発光面上において、光軸を中心として同心円状に配置される。
【0011】
この開示によれば、光学部材から対象物の表面に対して、複数の色相光を互いに異なる角度で照射することができる。したがって、撮影画像に基づいて、対象物の表面がどのような傾斜角度を有しているかを検出することができる。
【0012】
上述の開示において、複数の光学領域は、発光面上において、光軸を中心とした周方向に沿って配置される。
【0013】
この開示によれば、光学部材から対象物の表面に対して、複数の色相光を互いに異なる方向から照射することができる。したがって、撮影画像に基づいて、対象物の表面がどの方向に傾斜しているかを検出することができる。
【0014】
上述の開示において、複数の光学領域は、発光面上において、マトリクス状に配置される。
【0015】
この開示によれば、光学部材から対象物の表面に対して、複数の色相光を、照射角度および照射方向の少なくとも一方が異なる態様で照射することができる。したがって、撮影画像に基づいて、対象物の表面がどの方向に傾斜しているか、およびどのような傾斜角度を有しているかを検出することができる。
【0016】
上述の開示において、照明部は、白色光を発する。光学部材は、複数の光学領域にそれぞれ配置され、透過する光の波長が互いに異なる複数のカラーフィルタを含む。
【0017】
この開示によれば、光学部材を薄型の形状とすることができるため、照明装置の薄型化および小型化に貢献する。
【0018】
上述の開示によれば、照明部は、励起光を発する。光学部材は、複数の光学領域にそれぞれ配置され、励起光を互いに異なる波長の光に変換する複数の蛍光体を含む。
【0019】
この開示によれば、光学部材を薄膜の形状とすることができるため、照明装置の薄型化および小型化に貢献する。
【0020】
上述の開示において、光学部材は、複数の光学領域を囲むように配置され、照明光を遮光する遮光領域をさらに含む。
【0021】
この開示によれば、照明光および複数の色相光以外の光が対象物に照射され、その反射光が撮影部に入り込むことを抑制することができる。これにより、撮影画像の鮮明度を向上させることができるため、対象物の外観検査の精度を高めることができる。
【0022】
上述の開示において、光学部材を撮影部側から見た平面視において、対象物は中心領域内に位置する。
【0023】
この開示によれば、中心領域は、光軸方向の照明光を透過させるように構成されている。そのため、光学部材を撮影部側から見た平面視において、中心領域内に対象物が位置していることにより、光軸方向の照明光を対象物の表面全体に照射することができる。また、対象物の表面で反射された光が、中心領域および照明部を透過して撮影部に到達する際に、反射光は光学領域を通らずに、中心領域を通るため、反射光の色が変更されるのを防止できる。
【0024】
上述の開示において、複数の光学領域は、撮影部の撮影波長域内における互いに異なる色特性の光を対象物に向けて出射する。
【0025】
この開示によれば、各光学領域から出射される色相光が撮影部の撮影波長域内に含まれている限りにおいて、光学部材は、より多くの光学領域を有することができる。これにより、撮影されるカラー画像を用いて、より詳細に対象物の表面状態を検査することが可能となる。
【0026】
上述の開示において、画像検査装置は、照明部における発光面と反対側の面上に配置され、照明部の外部から入射される光を遮光する遮光部材をさらに備える。遮光部材は、撮影部の光軸から見た平面視において少なくとも一部分が中心領域と重なるように形成された開口部を有する。
【0027】
この開示によれば、遮光部材によって、透光性を有する照明部に外部から入射した光が、照明部を透過して対象物に照射されることを防止することができる。また、遮光部材には、対象物からの反射光が撮影部に到達するのを妨げないための開口部が形成されている。これにより、撮影画像の鮮明度を向上させることができるため、対象物の外観検査の精度を高めることができる。
【0028】
上述の開示において、遮光部材は、照明光を前記発光面に向けて反射させるように構成される。
【0029】
この開示によれば、照明部が発する光を無駄なく対象物に照射させることができるため、照明部の発光効率を向上させることができる。
【0030】
本開示の一例によれば、上述の開示において提供される照明部および光学部材を含む照明装置が提供される。
【0031】
この開示によれば、画像検査装置に用いられる照明装置の薄型化および小型化を実現することができる。
【発明の効果】
【0032】
本開示によれば、照明装置の薄型化および小型化が可能な画像検査装置および照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本実施の形態に係る画像検査装置に含まれる照明装置の横断面を示す模式図である。
【図3】本実施の形態に係る画像検査装置が適用される生産ラインの一例を示す模式図である。
【図4】本実施の形態に係る画像検査装置の全体構成を示すブロック図である。
【図5】本実施の形態に係る画像検査装置における外観検査の原理を説明するための図である。
【図6】本実施の形態に係る画像検査装置における外観検査の原理を説明するための図である。
【図7】本実施の形態の変形例に係る画像検査装置に含まれる照明装置の横断面を示す模式図である。
【図10】光学部材に含まれる２つの光学領域と、ワークの表面との位置関係を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
本実施の形態に係る画像検査装置１００は、工業製品の生産ラインなどにおいて、対象物（以下、「ワーク１」とも称す）を照明しながら撮影し、得られた撮影画像を用いて対象物の外観検査（傷、汚れ、異物などの検査）を行なうための装置に適用され得る。画像検査装置１００は、対象物によって反射された光を検出することで、対象物の表面状態を検査するものであるため、対象物には液晶ディスプレイなどの鏡面反射性を有するものが適用される。
【0036】
図１を参照して、本実施の形態に係る画像検査装置１００は、ワーク１の表面状態を検査するための装置であって、照明部１０と、光学部材２０と、撮影部３０と、ステージ４０とを備える。
【0037】
撮影部３０は、ワーク１を撮影する。具体的には、撮影部３０は、その光軸Ｘがステージ４０の法線方向に一致するように配置されており、照明部１０および光学部材２０越しにステージ４０上のワーク１を撮影する。
【0038】
照明部１０は、撮影部３０とワーク１との間に配置され、ワーク１を照明する。照明部１０は、透光性を有する。照明部１０の発光面１０Ａは、ワーク１に対向して配置される。本実施の形態では、照明部１０は、照明光として白色光を出力する。
【0039】
光学部材２０は、照明部１０の発光面１０Ａ上に配置される。光学部材２０は、照明部１０が発する照明光（白色光）をワークに向けて透過させるように構成される。このような構成とすることにより、ワーク１には、光学部材２０を透過した照明光が照射されることになる。この照明光は、図１に示すように、ワーク１の表面で反射されると、その反射光が光学部材２０および照明部１０を透過して撮影部３０に入射される。
【0040】
照明部１０は「照明部」の一実施例に対応し、光学部材２０は「光学部材」の一実施例に対応する。そして、照明部１０および光学部材２０は「照明装置」の一実施例を構成する。
【0042】
図２を参照して、光学部材２０は、複数の光学領域２４ａ〜２４ｃと、遮光領域２６とを有する。
【0043】
光学部材２０は、撮影部３０の光軸Ｘと中心とする発光面１０Ａの中心領域２２が形成されている。図２の例では、中心領域２２は円形領域となっている。この中心領域２２は、無色透明の領域であって、照明部１０が発する光（白色光）を、その色を変化させずにそのまま透過させるように構成されている。なお、中心領域２２には、白色光を透過する無色のフィルタを設けてもよい。無色のフィルタに代えて、中心領域２２に相当する光学部材２０の一部を開口としてもよい。
【0044】
なお、中心領域２２は、光学部材２０を撮影部３０側から見た平面視において、中心領域２２内にワーク１が位置するように形成されている。これによると、照明部１０が発する照明光の一部は、中心領域２２を透過してワーク１の表面全体に照射される。この一部の照明光は、ワーク１に対して、概ね光軸Ｘの方向に照射される。また、ワーク１によって反射された光は、中心領域２２および照明部１０を透過して撮影部３０に到達する。このとき、反射光は光学領域２４ａ〜２４ｃを通らずに、中心領域２２を通るため、光学部材２０を透過することで反射光の色が変化されることがない。
【0045】
複数の光学領域２４ａ〜２４ｃは、中心領域２２を囲むように配置される。図２の例では、複数の光学領域２４ａ〜２４ｃは、円環状を有しており、中心領域２２を囲むように同心円状に配置される。複数の光学領域２４ａ〜２４ｃは、ワーク１に向けて出射する光の色特性が互いに異なるように構成される。複数の光学領域２４ａ〜２４ｃは、たとえば、透過する光の波長が互いに異なる複数のカラーフィルタにより構成することができる。これによると、照明部１０の発光面１０Ａから出射された光（白色光）は、複数のカラーフィルタを透過することによって、互いに色特性が異なる複数の色相光に分解される。
【0046】
遮光領域２６は、複数の光学領域２４ａ〜２４ｃを囲むように配置され、照明光を遮光する。これにより、照明光および複数の光学領域２４ａ〜２４ｃからそれぞれ出射される複数の色相光以外の光が対象物に照射され、その反射光が撮影部３０に入り込むことを抑制することができる。
【0047】
このような構成とすることにより、ワーク１には、撮影部３０の光軸Ｘを中心とする中心領域２２から出射される照明光（白色光）と、中心領域２２を囲む複数の光学領域２４ａ〜２４ｃから出射される複数の色相光とで構成された光が照射されることになる。このとき、照明光および複数の色相光は、ワーク１の表面に対して互いに異なる角度で照射される。
【0048】
このような照明下でのワーク１を撮影することにより、ワーク１の表面について、平坦に近い面（すなわち、撮影部３０の光軸Ｘに垂直に近い面）が照明光の色（白色）となり、傾斜した面がその傾斜状態に応じて複数の色相光のうちいずれかの色相光の色相となるようなカラー画像が生成される。したがって、撮影画像におけるワーク１の部分の色相パターンを観測することにより、ワーク１の表面の傾斜の状態を検出することができる。
【0049】
このように、本実施の形態に係る画像検査装置１００によれば、照明部１０から光学部材２０の中心領域２２を通って、撮影部３０の光軸Ｘの方向の照明光をワーク１に照射することができる。これにより、撮影画像を用いて、ワーク１の表面における平坦に近い面を検出することができる。
【0050】
また、本実施の形態に係る画像検査装置１００によれば、照明部１０の発光面１０Ａ上に配置された複数の光学領域２４ａ〜２４ｃによって、互いに色特性が異なる複数の色相光を、互いに異なる照射角度でワーク１に照射することができる。これにより、撮影画像を用いて、ワーク１の表面の傾斜の状態を検出することができる。
【0051】
ここで、従来の画像検査装置においては、複数の色相光をそれぞれ発する複数の光源を、ワークの表面への照射角度が互いに異なるように配置された照明装置を用いていた。この照明装置では、複数の円環状の光源をワークが載置される基準面からの高さが互いに異なるように配置することで、ワークの表面への複数の色相光の照射角度を互いに異ならせている。そのため、照明装置は、撮影部の光軸方向における寸法が大きくなってしまい、その改善が求められていた。
【0052】
また、上記の従来の照明装置においては、その中心部に撮影部の覗き穴を形成し、この覗き穴を取り囲むように複数の光源を配置するとともに、光軸を覗き穴の中心に合わせた状態で撮影部を配置している。そのため、構造上、撮影部の光軸方向の光を照射することが難しくなり、ワークの表面における平坦に近い面を検出できないという課題を有していた。この課題には、照明装置と撮影部との間に、同軸落射照明をさらに配置することで、光軸方向の光を照射することができる。しかしながら、照明装置の更なる大型化に繋がることが懸念される。
【0053】
本実施の形態に係る画像検査装置１００では、単色光を発する照明部１０の発光面１０Ａ上に、上述した構成を有する光学部材２０を配置することで、実質的に、光軸Ｘの方向の光（照明光）と、ワーク１の表面への照射角度が互いに異なる複数の色相光とをワーク１に対して照射することができる。
【0054】
これによれば、複数の光源を基準面からの高さが互いに異なるように立体的に配置することが不要となるため、照明部１０の光軸方向における寸法を短くすることができる。したがって、照明部１０を、薄型のフラット照明装置で構成することが可能となる。また、撮影部の光軸方向の光を照射するための同軸落射照明の設置も不要となる。したがって、照明装置の薄型化および小型化を実現することができる。
【0055】
§２ 構成例以下、本実施の形態に係る画像検査装置１００の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【0057】
図３を参照して、画像検査装置１００は、連続的に搬入されるワーク１を撮影する撮影部３０と、ワーク１を照明する照明部１０と、照明部１０および撮影部３０を制御する制御装置５０とを備える。画像検査装置１００は、工業製品の生産ラインなどにおいて、制御装置５０の制御によって照明部１０でワーク１を照明しながら撮影部３０で撮影し、得られた撮影画像を用いてワーク１の外観検査を行なう装置である。
【0058】
具体的には、ワーク１は、移動可能なステージ４０によって、撮影部３０および照明部１０が固定された検査位置まで移動する。ワーク１は、検査位置まで移動すると、画像検査装置１００による外観検査が終了するまでその場で停止する。このとき、制御装置５０は、照明部１０でワーク１を照明しながら撮影部３０でワーク１を撮影する。画像検査装置１００は、撮影画像を用いてワーク１の表面状態を検査する。
【0060】
図４を参照して、画像検査装置１００は、照明部１０と、光学部材２０と、撮影部３０と、ステージ４０と、照明部１０、撮影部３０およびステージ４０を制御する制御装置５０とを備える。制御装置５０は、典型的には、汎用的なコンピュータアーキテクチャに従う構造を有しており、予めインストールされたプログラムをプロセッサが実行することで、各種の処理を実現する。
【0061】
＜Ｂ．照明部の構成例＞図１に戻って、照明部１０は、ワーク１および撮影部３０の間に配置された導光板１１と、導光板１１の周囲に配置された複数の発光部１２と、導光板１１に内在する複数の反射部１６とを有する。なお、図１では、説明の便宜上、導光板１１において、撮影部３０側に位置する面の側を「上面側」と規定し、ワーク１側に位置する面の側を「底面側」と規定する。
【0062】
導光板１１は、その周囲に配置された複数の発光部１２の光を内部に導入し、導入した光を内部で拡散させながら移動させて外部に出射することで、複数の発光部１２の光をワーク１に導く。すなわち、導光板１１の底面側は、照明部１０の発光面１０Ａを構成する。
【0063】
複数の発光部１２には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）または陰極管を用いた蛍光灯などを適用可能である。また、複数の発光部１２の発光色は、白色に限らず、赤色、緑色、青色などであってもよい。
【0064】
導光板１１の形状は、上面側あるいは底面側から見て四角形または三角形などの多角形、あるいは円形または楕円形などを適用可能である。本実施の形態では、導光板１１の形状として上面側あるいは底面側から見て四角形を例示する。導光板１１には、導光性に優れたアクリルなどの部材が適用されることが好ましい。
【0065】
導光板１１には、複数の反射部１６が内在している。複数の反射部１６の各々は、発光部１２からの光を反射させることでワーク１が位置する方向（底面側の方向）へと光を導くように、その形状および位置が設計されている。なお、反射部１６は、発光部１２からの光を反射させることでワーク１が位置する方向へと光を導くものであれば、矩形または三角形の形状であってもよいし、板状のものであってもよい。反射部１６は、導光板１１の一部をレーザ加工などで切り抜いて形成されてもよい。
【0066】
導光板１１は、ワーク１と撮影部３０との間に配置されている。このため、ワーク１および照明部１０からの光を撮影部３０の光軸Ｘ上に置くことができる。このような構成としたことにより、導光板１１から出射された光は、ワーク１によって反射され、その反射光が再び導光板１１の内部を通過して撮影部３０に到達することができる。
【0067】
＜Ｃ．光学部材の構成例＞光学部材２０は、照明部１０が発する光をワーク１に向けて透過させるものであり、ワーク１に向けて、互いに色特性が異なる複数の色相光を出射するように構成される。本実施の形態では、光学部材２０は、ワーク１に向けて第１から第３の色相光を出射するように構成されている。
【0068】
具体的には、図２を参照して、光学部材２０は、導光板１１の形状に相似した形状を有する。すなわち、光学部材２０の形状は、上面側あるいは底面側から見て四角形を有する。図１に示すように、光学部材２０は、導光板１１の底面（発光面１０Ａに相当）上に配置される。
【0069】
光学部材２０は、第１の光学領域２４ａ、第２の光学領域２４ｂ、第３の光学領域２４ｃ、および遮光領域２６を有する。
【0070】
光学部材２０には、撮影部３０の光軸と中心する円形状の中心領域２２が形成されている。この中心領域２２は、無色透明であって、導光板１１から出射された光（白色光）を、その色を変化させずに透過させる。なお、中心領域２２は、光学部材２０において光軸Ｘ方向に貫通するように形成された開口部で構成することができる。あるいは、円形状の無色のフィルタで構成することもできる。
【0071】
第１から第３の光学領域２４ａ〜２４ｃは、円環状を有しており、円形状の中心領域２２を囲むように同心円状に配置される。第１から第３の光学領域２４ａ〜２４ｃは、照明部１０が発する照明光（白色光）の色を変化させるためのものである。第１から第３の光学領域２４ａ〜２４ｃは、照明部１０が発する照明光（白色光）を互いに異なる色特性の色相光に変化させるように構成される。
【0072】
具体的には、第１の光学領域２４ａは、照明光（白色光）を第１の色相光に変化させる。第２の光学領域２４ｂは、照明光（白色光）を第２の色相光に変化させる。第３の光学領域２４ｃは、照明光（白色光）を第３の色相光に変化させる。第１から第３の色相光はいずれも、撮影部３０の撮影波長域内に含まれる。たとえば、第１の色相光は青色光であり、第２の色相光は緑色光であり、第３の色相光は赤色光である。なお、各光学領域から出射される色相光が撮影部３０の撮影波長域内に含まれている限りにおいて、光学部材２０は、より多数の光学領域を有することができる。
【0073】
遮光領域２６は、複数の光学領域２４ａ〜２４ｂを囲むように同心円状に配置され、照明光を遮光する。これにより、白色光および第１から第３の色相光以外の光がワーク１に照射され、その反射光が撮影部３０に入り込むことを抑制することができる。
【0074】
以上の構成とすることにより、ワーク１には、撮影部３０の光軸Ｘを中心とする円形状の白色光、および同心円状に配置された、円環状の第１から第３の色相光で構成された光が照射されることになる。
【0075】
このとき、白色光および第１から第３の色相光は、ワーク１の表面に対して互いに異なる角度で照射されることになる。具体的には、白色光は、光軸Ｘの方向から照射される。第１の色相光（青色光）は、光軸Ｘに対する角度が最も小さい角度で照射される。第３の色相光（赤色光）は、光軸Ｘに対する角度が最も大きい角度で照射される。第２の色相光（緑色光）は、第１および第３の色相光の中間にあたる角度で照射される。
【0076】
このような照明下でのワーク１を撮影することにより、ワーク１の表面のうち、平坦に近い要素（すなわち、光軸Ｘに垂直に近い面）が白色となり、傾斜が緩やかな要素が第１の色相（青色）となり、傾斜が急な要素が第３の色相（赤色）となり、これら２つの要素の中間の傾斜状態の要素が第２の色相（緑色）となるようなカラー画像が生成される。したがって、撮影画像におけるワーク１の部分の色相パターンを観測することにより、ワーク１の表面の傾斜の状態を検出することができる。
【0077】
光学部材２０において、第１の光学領域２４ａ、第２の光学領域２４ｂおよび第３の光学領域２４ｃの各々は、たとえば、カラーフィルムなどのカラーフィルタを用いて形成することができる。カラーフィルタは、特定の波長の光のみを透過させるフィルタである。
【0078】
第１から第３の光学領域２４ａ〜２４ｃには、透過させる波長が互いに異なる第１から第３の色相のカラーフィルムがそれぞれ配置される。第１の色相のカラーフィルムは、第１の色相光（青色光）を透過し、第２の色相のカラーフィルムは、第２の色相光（緑色光）を透過し、第３の色相のカラーフィルムは、第３の色相光（赤色光）を透過する。
【0079】
より具体的には、照明部１０の発光面１０Ａに対して、第１の色相のカラーフィルム、第２の色相のカラーフィルムおよび第３の色相のカラーフィルムを光軸Ｘに対して同心円状に貼り付けることにより、第１から第３の光学領域２４ａ〜２４ｃを形成することができる。また、第１の色相のカラーフィルムの内周側には、中心領域２２を形成することができる。なお、中心領域２２に無色のフィルムを貼り付けてもよい。第１から第３の色相のカラーフィルムを透過した照明光は、第１から第３の色相に着色される。
【0080】
あるいは、照明部１０のおける発光部１２を、励起光を発する発光素子で構成するとともに、第１から第３の光学領域２４ａ〜２４ｃの各々を蛍光体で形成することも可能である。たとえば、発光部１２には、紫外光（励起光）を発する紫外光ＬＥＤを用いることができる。第１の光学領域２４ａは、紫外光を吸収して第１の色相の蛍光を発する第１の蛍光体層で形成される。第２の光学領域２４ｂは、紫外光を吸収して第２の色相の蛍光を発する第２の蛍光体層で形成される。第３の光学領域２４ｃは、紫外光を吸収して第３の色相の蛍光を発する第３の蛍光体層で形成される。第１から第３の蛍光体層は、たとえば、照明部１０の発光面１０Ａの対応する領域に、各々の蛍光体の粒子を塗布することによって形成することができる。
【0081】
＜Ｄ．撮影部の構成例＞撮影部３０は、たとえばカメラである。カメラは、主たる構成要素として、レンズおよび絞りなどの光学系と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの受光素子とを含む。
【0082】
＜Ｅ．制御装置の構成例＞図４に戻って、制御装置５０は、画像入力部６０と、撮影制御部６２と、照明制御部６４と、ステージ駆動部６６と、制御部６８と、入力部７０と、表示部７２と、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７４とを含む。
【0083】
画像入力部６０は、撮影部３０から出力された画像信号を受け付けるインターフェイス回路、および画像信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路などを含む。撮影制御部６２は、撮影部３０の撮影タイミングを制御する。照明制御部６４は、照明部１０の複数の発光部１２の光量および点灯タイミングなどを制御する。
【0084】
ステージ駆動部６６は、ステージ４０を駆動して、ワーク１を撮影部３０および照明部１０が固定された検査位置まで移動させる。入力部７０は、ティーチングなどの設定操作を行なうためのものであって、専用の操作ボタン、マウスまたはキーボードなどにより構成される。表示部７２は、検査用の画像および検査結果などを表示するためのものであって、液晶パネルなどにより構成される。通信インターフェイス７４は、検査結果を外部の装置に送信するために使用される。
【0085】
制御部６８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリとを含む。メモリには、制御および検査に関するプログラムのほか、検査に用いられる各種設定データを登録した検査データファイルが格納される。この検査データファイルには、ワーク１を撮影部３０の視野に収めるのに必要なステージ４０の移動量、およびワーク１の外観を検査して得た特徴量の適否を判定するための判定基準などが含まれる。
【0086】
制御部６８は、これらのプログラムおよび設定データを用いて、撮影部３０とワーク１との位置関係を定めて撮影部３０に撮影を行なわせ、撮影画像を画像入力部６０を介して取り込む。画像入力部６０から入力される画像データは、白色および第１から第３の色相の各々の階調データの組み合わせにより色彩を表現するものである。制御部６８は、入力された画像を用いて、ワーク１の外観検査を実行し、検査結果に基づいて、ワーク１が良品であるか不良品であるかを判定する。検査結果は表示部７２に表示されるほか、通信インターフェイス７４を介して図示しない外部機器に出力される。
【0087】
＜Ｆ．画像検査装置における外観検査の原理＞次に、本実施の形態に係る画像検査装置１００における外観検査の原理について説明する。
【0088】
図５は、光学部材２０に含まれる１つの光学領域（たとえば第１の光学領域２４ａとする）と、ワーク１の表面との位置関係を模式的に示している。
【0089】
図５に示すように、ワーク１の表面の一要素（以下、表面要素とも称する）に対して、第１の光学領域２４ａから第１の色相光が入射角θ（表面要素の法線とのなす角に相当）で照射された場合、入射角θに等しい反射角の反射光が真上に置かれた撮影部３０に入射して検出される。これにより、この表面要素は、基準面に対してθの角度を成して傾斜していることが分かる。
【0090】
図５において、第１の光学領域２４ａの半径をｒ１とし、基準面から第１の光学領域２４ａまでの高さをｈとすると、ワーク１の表面要素の傾斜角θについて、次式のように近似することができる。
【0091】
ｃｏｓ２θ＝ｈ／（ｒ１２＋ｈ２）１／２ …（１）なお、第１の光学領域２４ａの半径方向における幅ｗに応じて、第１の色相光の入射角はθ＋Δθからθ−Δθまでの範囲を有している。そのため、この入射角の範囲に応じた範囲を有する反射光が撮影部３０により検出される。よって、基準面に対して、θ＋Δθからθ−Δθまでの範囲の傾斜角度を有する表面要素を検出することができる。
【0092】
また、図２に示したように、第１の光学領域２４ａは円環状を有しているため、ワーク１が基準面の法線に対してどのような回転角をもっていても、第１の光学領域２４ａとワーク１との距離は一定となる。したがって、ワーク１の表面要素の回転角方向の配向性は消去されるので、基準面に対する傾斜角だけが検出されることになる。
【0093】
さらに、図６に示すように、光学部材２０を、同心円状に配置された第１から第３の光学領域２４ａ〜２４ｃで構成することによって、ワーク１の各表面要素には、第１から第３の色相光が互いに異なる入射角で照射される。したがって、撮影部３０では、それぞれの入射角に対応する表面要素の群が撮影部３０により検出されることになる。
【0094】
なお、第２の光学領域２４ｂおよび第３の光学領域２４ｃにおいても、図５に示した第１の光学領域２４ａと同様に、各々の半径ｒおよび半径方向における幅ｗ、およびステージ４０からの高さｈに応じて、検出できる表面要素の傾斜角度の範囲が決まる。第１から第３の光学領域２４ａ〜２４ｃは、少なくとも半径（図中のｒ１，ｒ２，ｒ３に相当）が互いに異なることから、検出できる傾斜角度の範囲も異なるものとなる。これにより、撮影されたカラー画像を用いて、ワーク１の各表面要素のどのような傾斜角を有しているか、すなわち、ワーク１の表面がどのような形状であるかを検出することができる。
【0095】
なお、図６において、光軸Ｘを中心として形成された中心領域２２からは照明部１０が発する照明光（白色光）が光軸Ｘの方向、すなわちステージ４０の法線方向に照射される。ワーク１の表面には、照明光が入射角θがほぼ９０°で照射されるため、この照明光の反射光が撮影部３０に入射して検出されることで、対応する一要素がステージ４０に対してほぼ９０°となる面、すなわち平坦に近い面であることを検出することができる。
【0096】
このように光学部材２０に複数の光学領域を設けることによって、それぞれの光学領域からの光の入射角に対応した配向をもつ表面要素を検出することができる。したがって、光学領域の数をさらに増やすことで、ワーク１の表面状態をより詳細に検査することが可能となる。ただし、撮影部３０において複数の光学領域に対応して複数の色相光を検出するためには、複数の光学領域の各々から出射される光がいずれも、撮影部３０の撮影波長域に含まれていることが必要となる。
【0097】
＜Ｇ．変形例＞以下、本実施の形態に係る画像検査装置１００の変形例について説明する。
【0098】
（変形例１）本実施の形態においては、照明部１０が透光性を有していることで、撮影部３０は照明部１０越しにワーク１を撮影することができる。ただし、照明部１０においては、導光板１１の上面側に入射される、他の照明装置（たとえば、工場内の室内灯など）の光をも透過させて、ワーク１に照射させてしまう可能性がある。これにより、ワーク１の表面状態の検査精度を低下させることが懸念される。
【0099】
変形例１では、他の照明装置の光の侵入を抑制することが可能な照明装置の構成について説明する。
【0100】
図７は、変形例１に係る画像検査装置１００に含まれる照明装置の横断面を示す模式図である。
【0102】
遮光部材１５は、照明部１０における発光面１０Ａと反対側の面（上面）上に配置される。図７の例では、遮光部材１５は、導光板１１の上面上に配置される。
【0104】
図８を参照して、遮光部材１５は、導光板１１の形状に相似した形状を有する。すなわち、遮光部材１５の形状は、上面側から見て四角形を有する。遮光部材１５は、たとえば板状の形状を有しており、導光板１１の上面を覆うことで、他の照明装置の光が導光板１１の上面側に入射することを遮断することができる。これにより、他の照明装置の光がワーク１に照射されることを防ぐことができる。
【0105】
ただし、遮光部材１５には、光軸Ｘを中心とした円形状を有する開口部１５ａが形成されている。開口部１５ａは、光軸Ｘから見た平面視において少なくとも一部分が中心領域２２と重なる。このようにすると、ワーク１で反射された光を、遮光部材１５によって遮断することなく、撮影部３０に到達させることができる。なお、開口部１５ａの形状は円形状に限らず、四角形状であってもよい。
【0106】
本変形例において、遮光部材１５は、反射部材で構成されていることが好ましい。反射部材は、発光部１２が発する光をワーク１が位置する方向（底面側の方向）に向けて反射させるように構成されている。これによれば、発光部１２が発する光を無駄なくワーク１に照射させることができるため、照明部１０の発光効率を向上させることができる。
【0107】
（変形例２）変形例２から７では、光学部材２０の変形例について説明する。なお、変形例２から７に係る画像検査装置の構成は、光学部材２０の構成を除いて、図１に示した画像検査装置１００と同じである。
【0109】
図９を参照して、本変形例に係る光学部材２０は、第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄと、遮光領域２６とを有する。光学部材２０には、撮影部３０の光軸Ｘを中心とする中心領域２２が形成されている。図９の例では、図２と同様、中心領域２２は円形領域となっている。
【0110】
第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄは、中心領域２２を囲むように配置される。図９の例では、第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄは、光軸Ｘを中心とする１／４円弧形状を有しており、光軸Ｘを中心とした周方向に沿って配置される。すなわち、本変形例に係る光学部材２０は、図２に示した光学部材２０と比較して、光学領域の数、光学領域の形状および光学領域の配置が異なる。
【0111】
ここで、照明部１０の発光面１０Ａを、光軸Ｘを中心とする二次元の極座標平面と仮定すると、第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄは、動径（光軸Ｘからの距離）の範囲が同じであるが、偏角（光軸Ｘを通る半直線からの角度）の範囲が互いに異なる領域である。一方、図２に示した第１から第３の光学領域２４ａ〜２４ｃは、極座標平面において、偏角の範囲が同じであるが、動径の範囲が互いに異なる領域である。
【0112】
第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄは、照明部１０が発する照明光（白色光）を、互いに異なる色特性の色相光に変化させる。具体的には、第１の光学領域２４ａは、照明光を第１の色相光（青色光）に変化させる。第２の光学領域２４ｂは、照明光を第２の色相光（緑色光）に変化させる。第３の光学領域２４ｃは、照明光を第３の色相光（赤色光）に変化させる。第４の光学領域２４ｄは、照明光を第４の色相光（黄色光）に変化させる。
【0113】
遮光領域２６は、第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄを囲むように配置され、照明光を遮光する。
【0114】
このような構成とすることにより、ワーク１には、中心領域２２から出射される照明光（白色光）と、中心領域２２を囲む第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄからそれぞれ出射される第１から第４の色相光とで構成された光が照射されることになる。
【0115】
図１０は、光学部材２０に含まれる２つの光学領域（たとえば第１の光学領域２４ａおよび第３の光学領域２４ｃとする）と、ワーク１の表面との位置関係を模式的に示している。
【0116】
本変形例では、照明光および第１から第４の色相光は、ワーク１の表面に向けて互いに異なる方向から出射される。具体的には、白色光は、光軸Ｘの方向から出射される。第２の色相光は、第１の色相光に対して、光軸Ｘを中心とした周方向に沿って略９０°ずれた方向から出射される。第３の色相光は、第２の色相光に対して、光軸Ｘを中心とした周方向に沿って略９０°ずれた方向から出射される。第４の色相光は、第３の色相光に対して、光軸Ｘを中心とした周方向に沿って略９０°ずれた方向から出射される。第１の色相光は、第４の色相光に対して、光軸Ｘを中心とした周方向に沿って略９０°ずれた方向から出射される。図１０には、第１の色相光と第３の色相光とが光軸１に対して線対称となる方向から照射される様子が示されている。図１０では、第１の色相光と第３の色相光とは、ワーク１の表面に対してほぼ等しい照射角度で照射されるが、照射する方向が異なる。
【0117】
このような照明下でのワーク１を撮影することにより、ワーク１の表面のうち、平坦に近い要素（すなわち、光軸Ｘに垂直に近い要素）が白色となり、法線が第１の色相光の出射方向に近付くように傾斜している要素が第１の色相（青色）となり、法線が第２の色相光の出射方向に近付くように傾斜している要素が第２の色相（緑色）となり、法線が第３の色相光の出射方向に近付くように傾斜している要素が第３の色相（赤色）となり、法線が第４の色相光の出射方向に近付くように傾斜している要素が第４の色相（黄色）となるようなカラー画像が生成される。したがって、撮影画像におけるワーク１の部分の色相パターンを観測することにより、ワーク１の表面の傾斜の状態を検出することができる。
【0118】
なお、図２に示した光学部材２０を用いた場合、第１から第３の色相光はワーク１の表面に対して互いに異なる角度で照射されるため、カラー画像に基づいて、ワーク１の各表面要素がどのような傾斜角度を有しているかを検出することができるが、その一方で、各表面要素がどの方向に傾斜しているかを検出することが困難である。これは、上述したように、図２の光学部材２０では、第１から第３の光学領域２４ａ〜２４ｃは、円環形状からなり、極座標平面において偏角の範囲が同じであるため、複数の表面要素の傾斜角度が互いに等しければ、各々がどの方向に傾斜していても、カラー画像上では同じ色相となることによる。したがって、図２の光学部材２０は、ワーク１の表面の傾斜角度の検出に好適であるといえる。
【0119】
これに対して、図９に示した光学部材２０を用いた場合には、第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄは、極座標平面において偏角の範囲が異なるため、複数の表面要素の傾斜方向が互いに異なれば、カラー画像上では異なる色相となるため、各表面要素がどの方向に傾斜しているかを検出することができる。その反面、図９の光学部材２０では、第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄの各々は、極座標平面上、動径が変化しても色相は同じであるため、複数の表面要素の傾斜方向が互いに等しければ、傾斜角度が異なっていても、カラー画像上では同じ色相となる。そのため、カラー画像に基づいて、各表面要素がどのような傾斜角度を有しているかを検出することは困難である。したがって、図９の光学部材２０は、ワーク１の表面の傾斜方向の検出に好適であるといえる。
【0121】
図１１を参照して、本変形例に係る光学部材２０は、第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄと、遮光領域２６とを有する。光学部材２０には、撮影部３０の光軸Ｘを中心とする中心領域２２が形成されている。図１１の例では、図２と同様、中心領域２２は円形領域となっている。
【0122】
第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄは、中心領域２２を囲むように配置される。第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄは、照明部１０が発する照明光（白色光）を、互いに異なる色特性の色相光に変化させる。図１１の例では、第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄは、四角形に近い形状を有しており、光軸Ｘを中心とした周方向に沿って配置される。すなわち、本変形例に係る光学部材２０は、図９に示した光学部材２０と比較して、光学領域の数および配置が同じであるが、光学領域の形状が異なる。
【0123】
したがって、本変形例では、上述した変形例２と同様に、照明光および第１から第４の色相光は、ワーク１の表面に向けて互いに異なる方向から出射される。このような照明下でのワーク１を撮影することにより、撮影されたカラー画像に基づいて、ワーク１の各表面要素がどの方向に傾斜しているかを検出することができる。
【0124】
なお、上述した変形例２および本変形例に係る光学部材２０においては、光学領域の形状は、光軸Ｘを中心として周方向に配置される光学領域の数などに応じて多様な形状とすることができる。
【0126】
図１２を参照して、本変形例に係る光学部材２０は、第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈと、遮光領域２６とを有する。光学部材２０には、撮影部３０の光軸Ｘを中心とする中心領域２２が形成されている。図１２の例では、図２と同様、中心領域２２は円形領域となっている。
【0127】
第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈは、中心領域２２を囲むように配置される。第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈは、光軸Ｘを中心とする１／４円弧形状を有しており、光軸Ｘを中心とした周方向に沿って配置される。本変形例に係る光学部材２０は、図９に示した光学部材２０と比較して、第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄの外周側に、第５から第８の光学領域２４ｅ〜２４ｈがさらに配置されている点が異なる。
【0128】
ここで、照明部１０の発光面１０Ａを、光軸Ｘを中心とする二次元の極座標平面と仮定すると、第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄは、動径（光軸Ｘからの距離）の範囲が同じであるが、偏角（光軸Ｘを通る半直線からの角度）の範囲が互いに異なる。第５の光学領域２４ｅは、第１の光学領域２４ａに対して、偏角の範囲が同じであるが、動径の範囲が異なる。第６の光学領域２４ｆは、第２の光学領域２４ｂに対して、偏角の範囲が同じであるが、動径の範囲が異なる。第７の光学領域２４ｇは、第３の光学領域２４ｃに対して、偏角の範囲が同じであるが、動径の範囲が異なる。第８の光学領域２４ｈは、第４の光学領域２４ｄに対して、偏角の範囲が同じであるが、動径の範囲が異なる。
【0129】
第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈは、照明部１０が発する照明光（白色光）を、互いに異なる色特性の色相光に変化させる。具体的には、第１の光学領域２４ａは、照明光を第１の色相光（青色光）に変化させる。第２の光学領域２４ｂは、照明光を第２の色相光（緑色光）に変化させる。第３の光学領域２４ｃは、照明光を第３の色相光（赤色光）に変化させる。第４の光学領域２４ｄは、照明光を第４の色相光（黄色光）に変化させる。第５の光学領域２４ｅは、照明光を第５の色相光（マゼンタ色光）に変化させる。第６の光学領域２４ｆは、照明光を第６の色相光（ライトマゼンタ色光）に変化させる。第７の光学領域２４ｇは、照明光を第７の色相光（ライトシアン色光）に変化させる。第８の光学領域２４ｈは、照明光を第８の色相光（シアン色光）に変化させる。第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈの各々は、たとえば、カラーフィルムなどのカラーフィルタを用いて形成することができる。
【0130】
遮光領域２６は、第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈを囲むように配置され、照明光を遮光する。
【0131】
このような構成とすることにより、ワーク１には、中心領域２２から出射される照明光（白色光）と、中心領域２２を囲む第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈからそれぞれ出射される第１から第８の色相光とで構成された光が照射されることになる。
【0132】
本変形例では、照明光および第１から第４の色相光は、ワーク１の表面に向けて互いに異なる方向から出射される。第１から第４の色相光が出射される方向は、図９に示した光学部材２０における第１から第４の色相光が出射される方向と同じである。
【0133】
第５から第８の色相光は、第１から第４の色相光と同様に、ワーク１の表面に向けて互いに異なる方向から出射される。
【0134】
第５の色相光は、第１の色相光と同じ方向から出射される。ただし、第５の色相光と第１の色相光とは、ワーク１の表面に対して互いに異なる角度で照射される。第５の色相光は、第１の色相光に比べて、光軸Ｘに対する角度がより大きい角度で照射される。
【0135】
第６の色相光は、第２の色相光と同じ方向から出射される。ただし、第６の色相光と第２の色相光とは、ワーク１の表面に対して互いに異なる角度で照射される。第６の色相光は、第２の色相光に比べて、光軸Ｘに対する角度がより大きい角度で照射される。
【0136】
第７の色相光は、第３の色相光と同じ方向から出射される。ただし、第７の色相光と第３の色相光とは、ワーク１の表面に対して互いに異なる角度で照射される。第７の色相光は、第３の色相光に比べて、光軸Ｘに対する角度がより大きい角度で照射される。
【0137】
第８の色相光は、第４の色相光と同じ方向から出射される。ただし、第８の色相光と第４の色相光とは、ワーク１の表面に対して互いに異なる角度で照射される。第８の色相光は、第４の色相光に比べて、光軸Ｘに対する角度がより大きい角度で照射される。
【0138】
このような照明下でのワーク１を撮影することにより、ワーク１の表面のうち、平坦に近い要素（すなわち、光軸Ｘに垂直に近い要素）が白色となり、法線が第１および第５の色相光の出射方向に近付くように傾斜している要素が第１の色相（青色）または第５の色相（マゼンタ色）となり、法線が第２および第６の色相光の出射方向に近付くように傾斜している要素が第２の色相（緑色）または第６の色相（ライトマゼンタ色）となり、法線が第３および第７の色相光の出射方向に近付くように傾斜している要素が第３の色相（赤色）または第７の色相（ライトシアン色）となり、法線が第４および第８の色相光の出射方向に近付くように傾斜している要素が第４の色相（黄色）または第８の色相（シアン色）となるようなカラー画像が生成される。
【0139】
上記カラー画像において、第１の色相の表面要素と第５の色相の表面要素とでは、傾斜している方向が同じであるが、第５の色相の表面要素の方が傾斜がより急であることが分かる。同様に、第２の色相の表面要素と第６の色相の表面要素とでは、傾斜している方向が同じであるが、第６の色相の表面要素の方が傾斜がより急であることが分かる。このように、撮影画像におけるワーク１の部分の色相パターンを観測することにより、ワーク１の表面の傾斜の状態を検出することができる。
【0140】
図１２に示した光学部材２０を用いた場合、第１から第８の色相光は、照射の方向および角度の少なくとも一方が互いに異なる態様でワーク１の表面に照射される。そのため、カラー画像に基づいて、ワーク１の各表面要素がどのような傾斜角度を有しているかを検出することができるとともに、各表面要素がどの方向に傾斜しているかを検出することが可能となる。これは、図９の光学部材２０において、第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈは、極座標平面において動径の範囲および偏角の範囲の少なくとも一方が互いに異なっていることによる。
【0141】
なお、図１２の光学部材２０において、光軸Ｘを中心とする周方向に並べる光学領域の数および、径方向に並べる光学領域の数の少なくとも一方をさらに増やすことで、ワーク１の表面状態をより詳細に検査することが可能となる。ただし、撮影部３０において複数の光学領域に対応して複数の色相光を検出するためには、複数の光学領域の各々から出射される光がいずれも、撮影部３０の撮影波長域に含まれていることが必要となる。
【0143】
図１３を参照して、本変形例に係る光学部材２０は、第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈと、遮光領域２６とを有する。光学部材２０には、撮影部３０の光軸Ｘを中心とする中心領域２２が形成されている。図１３の例では、図２と同様、中心領域２２は四角形状の領域となっている。
【0144】
第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈは、中心領域２２を囲むように配置される。第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈは、四角形状をしており、マトリクス状に配置される。したがって、照明部１０の発光面１０Ａを、光軸Ｘを中心とする二次元のＸＹ標平面と仮定すると、第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈは、Ｘ座標の範囲およびＹ座標の範囲の少なくとも一方が互いに異なっている。このように、本変形例に係る光学部材２０は、図１２に示した光学部材２０と比較して、第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈの形状および配置が異なる。
【0145】
第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈは、照明部１０が発する照明光（白色光）を、互いに異なる色特性の色相光に変化させる。第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈの各々は、たとえば、カラーフィルムなどのカラーフィルタを用いて形成することができる。
【0146】
遮光領域２６は、第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈを囲むように配置され、照明光を遮光する。
【0147】
このような構成とすることにより、ワーク１には、中心領域２２から出射される照明光（白色光）と、中心領域２２を囲む第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈからそれぞれ出射される第１から第８の色相光とで構成された光が照射されることになる。
【0148】
本変形例では、照明光および第１から第８の色相光は、照射の方向および角度の少なくとも一方が互いに異なる態様でワーク１の表面に照射される。したがって、図１２の光学部材２０と同様に、カラー画像に基づいて、ワーク１の各表面要素がどのような傾斜角度を有しているかを検出することができるとともに、各表面要素がどの方向に傾斜しているかを検出することが可能となる。
【0149】
なお、図１３の光学部材２０では、マトリクス状に配置される光学領域の数をさらに増やすことで、ワーク１の表面状態をより詳細に検査することが可能となる。ただし、撮影部３０において複数の光学領域に対応して複数の色相光を検出するためには、複数の光学領域の各々から出射される光がいずれも、撮影部３０の撮影波長域に含まれていることが必要となる。
【0151】
図１４を参照して、本変形例に係る光学部材２０は、第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄを有する。本変形例に係る光学部材２０の基本的構成は、図１１に示した光学部材２０と同じである。相違点は、第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄのサイズが拡大され、遮光領域２６を有していない点である。
【0152】
本変形例は、第１から第４の光学領域２４ａ〜２４ｄ全体の形状が、照明部１０の発光面１０Ａの形状と同じ四角形であることから、光学領域全体２４ａ〜２４ｄと発光面１０Ａとを同じ大きさとしたものである。これによると、発光面１０Ａから出射される光をすべてワーク１の表面状態の検査に用いることができるため、遮光領域２６が不要となる。
【0154】
図１５を参照して、本変形例に係る光学部材２０は、第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈを有する。本変形例に係る光学部材２０の基本的構成は、図１３に示した光学部材２０と同じである。相違点は、第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈのサイズが拡大され、遮光領域２６を有していない点である。
【0155】
本変形例は、第１から第８の光学領域２４ａ〜２４ｈ全体の形状が、照明部１０の発光面１０Ａの形状と同じ四角形であることから、光学領域全体２４ａ〜２４ｈと発光面１０Ａとを同じ大きさとしたものである。これによると、発光面１０Ａから出射される光をすべてワーク１の表面状態の検査に用いることができるため、遮光領域２６が不要となる。
【0156】
［付記］以上のように、本実施形態および変形例は以下のような開示を含む。
【0157】
（構成１）対象物（１）の表面状態を検出する画像検査装置（１００）であって、
前記対象物を撮影する撮影部（３０）と、
前記対象物と前記撮影部との間に配置され、前記対象物に対向して配置された発光面（１０Ａ）を有する、透光性の照明部（１０）と、
前記照明部の前記発光面上に配置され、前記照明部が発する光を前記対象物に向けて透過させる光学部材（２０）とを備え、
前記光学部材は、前記撮影部の光軸（Ｘ）を中心とする発光面の中心領域（２２）を囲むように配置され、対象物に向けて出射する光の色特性が互いに異なるように構成された、複数の光学領域（２４ａ〜２４ｈ）を含む、画像検査装置。
【0158】
（構成２）前記複数の光学領域は、前記発光面上において、前記光軸を中心として同心円状に配置される、構成１に記載の画像検査装置。
【0159】
（構成３）前記複数の光学領域は、前記発光面上において、前記光軸を中心とした周方向に沿って配置される、構成１に記載の画像検査装置。
【0160】
（構成４）前記複数の光学領域は、前記発光面上において、マトリクス状に配置される、構成１に記載の画像検査装置。
【0161】
（構成５）前記照明部は、白色光を発し、
前記光学部材は、前記複数の光学領域にそれぞれ配置され、透過する光の波長が互いに異なる複数のカラーフィルタを含む、構成１から構成４のいずれかに記載の画像検査装置。
【0162】
（構成６）前記照明部は、励起光を発し、
前記光学部材は、前記複数の光学領域にそれぞれ配置され、前記励起光を互いに異なる波長の光に変換する複数の蛍光体を含む、構成１から構成４のいずれかに記載の画像検査装置。
【0163】
（構成７）前記光学部材は、前記複数の光学領域を囲むように配置され、前記照明部が発する光を遮光する遮光領域（２６）をさらに含む、構成１から構成６のいずれかに記載の画像検査装置。
【0164】
（構成８）前記光学部材を前記撮影部側から見た平面視において、前記対象物は前記中心領域内に位置する、構成１から構成７のいずれかに記載の画像検査装置。
【0165】
（構成９）前記複数の光学領域は、前記撮影部の撮影波長域内における互いに異なる色特性の光を前記対象物に向けて出射する、構成１から構成８のいずれかに記載の画像検査装置。
【0166】
（構成１０）前記照明部における前記発光面と反対側の面上に配置され、前記照明部の外部から入射される光を遮光する遮光部材（１５）をさらに備え、
前記遮光部材は、前記撮影部の前記光軸から見た平面視において少なくとも一部分が前記中心領域と重なるように形成された開口部（１５ａ）を有する、構成１から構成９のいずれかに記載の画像検査装置。
【0167】
（構成１１）前記遮光部材は、前記照明光を前記発光面に向けて反射させるように構成される、構成１０に記載の画像検査装置。
【0168】
（構成１２）構成１から構成１１のいずれかに記載の前記照明部および前記光学部材を含む照明装置。
【0169】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0170】
１ ワーク、１０ 照明部、１０Ａ 発光面、１１ 導光板、１２ 発光部、１５ 遮光部材、１５ａ 開口部、１６ 反射部、２０ 光学部材、２２ 中心領域、２４ａ〜２４ｈ 光学領域、２６ 遮光領域、３０ 撮影部、４０ ステージ、５０ 制御装置、６０ 画像入力部、６２ 撮影制御部、６４ 照明制御部、６６ ステージ駆動部、６８ 制御部、７０ 入力部、７２ 表示部、７４ 通信インターフェイス、１００ 画像検査装置。