(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】
(24)【登録日】2022-11-14
(45)【発行日】2022-11-22
(54)【発明の名称】検査装置
(51)【国際特許分類】
G01B 11/24 20060101AFI20221115BHJP
G06T 7/521 20170101ALI20221115BHJP
G06T 7/00 20170101ALI20221115BHJP
【ＦＩ】
G01B11/24 K
G06T7/521
G06T7/00 610Z
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2019021807
(22)【出願日】2019-02-08
(65)【公開番号】P2020128929
(43)【公開日】2020-08-27
【審査請求日】2021-12-20
(73)【特許権者】
【識別番号】000129253
【氏名又は名称】株式会社キーエンス
(74)【代理人】
【識別番号】100098305
【弁理士】
【氏名又は名称】福島 祥人
(74)【代理人】
【識別番号】100108523
【弁理士】
【氏名又は名称】中川 雅博
(74)【代理人】
【識別番号】100187931
【弁理士】
【氏名又は名称】澤村 英幸
(72)【発明者】
【氏名】小中 敏寛
(72)【発明者】
【氏名】大野 修平
【審査官】仲野 一秀
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－４５５８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１５６２４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１５１１６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－３５１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２６７０３１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０
Ｇ０６Ｔ ７／００－７／９０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
周期的なパターンを有する構造化光を位相シフトさせつつ測定対象物に複数回照射する構造化照明部と、一様光を測定対象物に照射する一様照明部と、
測定対象物により反射された構造化光を順次受光することにより測定対象物の画像を示す複数のパターン画像データを順次生成するとともに、測定対象物により反射された一様光を受光することにより測定対象物の画像を示すテクスチャ画像データを生成する撮像部と、
前記構造化照明部、前記一様照明部および前記撮像部の動作を制御する撮像処理部と、
前記撮像部により生成された複数のパターン画像データに基づいて測定対象物の高さ画像を示す高さデータを生成する演算処理部と、
前記演算処理部により生成された高さデータおよび前記撮像部により生成されたテクスチャ画像データを出力する出力処理部と、
前記構造化照明部、前記一様照明部、前記撮像部、前記撮像処理部、前記演算処理部および前記出力処理部により構成されるヘッド部と、
前記ヘッド部に接続されるコントローラ部とを備え、
前記コントローラ部は、
前記ヘッド部により出力された高さデータまたはテクスチャ画像データを取得し、取得された高さデータまたはテクスチャ画像データに基づいて測定対象物の検査を実行する検査部と、
第１のトリガ信号を前記ヘッド部に出力する第１のトリガ信号出力部とを含み、
前記ヘッド部は、複数のパターン画像データおよびテクスチャ画像データを生成するための処理が完了した時点で第１のトリガ信号を受け付け可能なトリガレディ状態に移行し、トリガレディ状態時に前記コントローラ部により出力された第１のトリガ信号を受け付けた場合、複数のパターン画像データおよびテクスチャ画像データを順次生成する処理を実行する、検査装置。
【請求項2】
前記撮像処理部は、前記演算処理部による高さデータの生成と並行してテクスチャ画像データが生成されるように前記構造化照明部、前記一様照明部および前記撮像部を制御し、
前記出力処理部は、前記演算処理部による高さデータの生成が終了する前にテクスチャ画像データを出力する、請求項１に記載の検査装置。
【請求項3】
前記ヘッド部は、前記演算処理部により生成された高さデータおよび前記撮像部により生成されたテクスチャ画像データを記憶するメモリをさらに含み、前記コントローラ部は、第１のトリガ信号とは異なる第２のトリガ信号を出力する第２のトリガ信号出力部をさらに含み、
前記ヘッド部は、前記コントローラ部により出力された第２のトリガ信号を受け付けた場合、記憶された高さデータまたはテクスチャ画像を前記コントローラ部に出力する、請求項２記載の検査装置。
【請求項4】
前記一様照明部は、赤色領域の波長を有する第１の一様光、緑色領域の波長を有する第２の一様光および青色領域の波長を有する第３の一様光を測定対象物に照射可能に構成され、前記撮像処理部は、前記演算処理部による高さデータの生成と並行して、前記一様照明部に第１、第２および第３の一様光を順次出射させ、前記撮像部に第１、第２および第３の一様光にそれぞれ対応する第１、第２および第３のテクスチャ画像データを生成させ、生成された第１、第２および第３テクスチャ画像データを前記メモリに記憶させ、
前記出力処理部は、前記演算処理部による高さデータの生成が終了する前に、前記メモリに記憶された第１、第２および第３のテクスチャ画像データを前記コントローラ部に出力する、請求項３記載の検査装置。
【請求項5】
前記メモリは、第１および第２のバッファメモリを含み、前記撮像処理部は、前記構造化照明部に構造化光を出射させ、前記撮像部に複数のパターン画像データを生成させ、生成された複数のパターン画像データを前記第１のバッファメモリに記憶させるパターン撮像処理を実行し、
前記演算処理部は、前記パターン撮像処理において前記第１のバッファメモリに記憶された複数のパターン画像データに関する演算を行うことにより高さデータを生成する演算処理を実行し、
前記撮像処理部は、前記演算処理と並行して、前記一様照明部に一様光を出射させ、前記撮像部にテクスチャ画像データを生成させ、生成されたテクスチャ画像データを前記第２のバッファメモリに記憶させるテクスチャ撮像処理を実行し、
前記出力処理部は、前記演算処理が終了する前に前記第２のバッファメモリに記憶されたテクスチャ画像データを前記コントローラ部に出力し、前記演算処理が終了した後に前記第１のバッファメモリに記憶された高さデータを前記コントローラ部に出力する、請求項３または４記載の検査装置。
【請求項6】
前記構造化照明部は、互いに異なる第１および第２の方向から測定対象物に構造化光をそれぞれ照射する第１および第２の構造化照明部を含み、前記メモリは、第１および第２のバッファメモリを含み、
前記撮像処理部は、前記第１の構造化照明部に構造化光を出射させ、前記撮像部に複数のパターン画像データとして複数の第１の画像データを生成させ、生成された複数の第１のパターン画像データを前記第１のバッファメモリに記憶させる第１のパターン撮像処理を実行し、
前記演算処理部は、前記第１のパターン撮像処理において前記第１のバッファメモリに記憶された複数の第１のパターン画像データに関する演算を行うことにより前記第１の方向に対応する高さデータとして第１の高さデータを生成する第１の演算処理を実行し、
前記撮像処理部は、前記第１の演算処理と並行して、前記第２の構造化照明部に構造化光を出射させ、前記撮像部に複数のパターン画像データとして複数の第２のパターン画像データを生成させ、生成された複数の第２のパターン画像データを前記第２のバッファメモリに記憶させる第２のパターン撮像処理を実行し、
前記演算処理部は、前記第２のパターン撮像処理において前記第２のバッファメモリに記憶された複数の第２のパターン画像データに関する演算を行うことにより前記第２の方向に対応する高さデータとして第２の高さデータを生成する第２の演算処理を実行し、
前記撮像処理部は、前記第２の演算処理と並行して、前記一様照明部に一様光を出射させ、前記撮像部にテクスチャ画像データを生成させ、生成されたテクスチャ画像データを前記第１のバッファメモリに記憶させるテクスチャ撮像処理を実行し、
前記出力処理部は、前記第２の演算処理が終了する前に、前記第１のバッファメモリに記憶されたテクスチャ画像データを前記コントローラ部に出力する、請求項３または４記載の検査装置。
【請求項7】
前記演算処理部は、前記第２の演算処理において、第１および第２の高さデータを合成することにより測定不可能な部分が低減された合成高さデータをさらに生成し、前記出力処理部は、前記第２の演算処理が終了した後に、生成された合成高さデータを前記コントローラ部に出力する、請求項６記載の検査装置。
【請求項8】
前記演算処理部は、前記第１のパターン撮像処理と前記第２のパターン撮像処理との間に、前記第１のバッファメモリに記憶された複数の第１のパターン画像データを前記第２のバッファメモリに記憶させ、
前記第２の演算処理において、前記第２のバッファメモリに記憶された複数の第１のパターン画像データと複数の第２のパターン画像データとを合成することにより合成高さデータを生成する、請求項７記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、測定対象物の高さを検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【0002】
三角測距方式の検査装置においては、投光部により測定対象物の表面に光が照射され、その反射光が１次元または２次元に配列された画素を有する受光部により受光される。受光部により得られる受光量分布のデータに基づいて、測定対象物の高さ画像を示す高さデータが生成される。このような高さデータは、工場等の生産現場において、生産された測定対象物の高さを検査（インライン検査）するために用いられることがある。
【0003】
例えば、特許文献１の三次元画像処理装置においては、測定対象物がベルトコンベアにより搬送され、所定の位置で投光手段により測定対象物に光が多数回照射される。また、測定対象物からの各反射光が撮像部で受光されることにより測定対象物が撮像される。測定対象物の複数の画像データに基づいて、測定対象物の高さデータ（高さ画像）が生成される。生成された高さ画像に基づいて所定の検査が実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１５－４５５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のインライン検査においては、測定対象物が所定の位置で静止するようにベルトコンベアによる測定対象物の搬送が一定時間停止された状態で、測定対象物に光が多数回照射されるとともに、測定対象物が多数回撮像される。これにより、高さデータが生成され、生成された高さ画像に基づいて所定の検査が実行される。ここで、検査に長時間を要すると、測定対象物の搬送の停止時間が長期化し、測定対象物の生産効率が低下する。そのため、検査を短時間で実行することが可能な検査装置が望まれる。
【0006】
本発明の目的は、測定対象物の検査を短時間で実行することが可能な検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
（１）本発明に係る検査装置は、周期的なパターンを有する構造化光を位相シフトさせつつ測定対象物に複数回照射する構造化照明部と、一様光を測定対象物に照射する一様照明部と、測定対象物により反射された構造化光を順次受光することにより測定対象物の画像を示す複数のパターン画像データを順次生成するとともに、測定対象物により反射された一様光を受光することにより測定対象物の画像を示すテクスチャ画像データを生成する撮像部と、構造化照明部、一様照明部および撮像部の動作を制御する撮像処理部と、撮像部により生成された複数のパターン画像データに基づいて測定対象物の高さ画像を示す高さデータを生成する演算処理部と、演算処理部により生成された高さデータおよび撮像部により生成されたテクスチャ画像データを出力する出力処理部とを備え、撮像処理部は、演算処理部による高さデータの生成と並行してテクスチャ画像データが生成されるように構造化照明部、一様照明部および撮像部を制御し、出力処理部は、演算処理部による高さデータの生成が終了する前にテクスチャ画像データを出力する。
【0008】
この検査装置においては、構造化照明部により周期的なパターンを有する構造化光が位相シフトされつつ測定対象物に複数回照射される。測定対象物により反射された構造化光が順次受光されることにより測定対象物の画像を示す複数のパターン画像データが撮像部により順次生成される。また、一様照明部により一様光が測定対象物に照射される。測定対象物により反射された一様光が受光されることにより測定対象物の画像を示すテクスチャ画像データが撮像部により生成される。
【0009】
撮像部により生成された複数のパターン画像データに基づいて測定対象物の高さ画像を示す高さデータが演算処理部により生成される。演算処理部により生成された高さデータおよび撮像部により生成されたテクスチャ画像データが出力処理部により出力される。ここで、演算処理部による高さデータの生成と撮像部によるテクスチャ画像の生成とが並行して行われるように構造化照明部、一様照明部および撮像部の動作が撮像処理部により制御される。また、出力処理部によるテクスチャ画像データの出力は、演算処理部による高さデータの生成が終了する前に行われる。
【0010】
この場合、高さデータの生成と並行してテクスチャ画像データの生成および出力が行われる。そのため、一様照明部および撮像部は高さデータの生成が終了するまで一様光の照射およびテクスチャ画像データの生成を待機する必要がない。また、出力処理部は、高さデータの生成が終了するまでテクスチャ画像データの出力を待機する必要がない。さらに、高さデータの生成の終了後、高さデータが出力されることにより直ちに高さデータまたはテクスチャ画像を用いて測定対象物を検査することが可能となる。これにより、測定対象物の検査を短時間で実行することができる。
【0011】
（２）検査装置は、構造化照明部、一様照明部、撮像部、撮像処理部、演算処理部および出力処理部により構成されるヘッド部と、ヘッド部に接続されるコントローラ部とを備え、コントローラ部は、ヘッド部により出力された高さデータまたはテクスチャ画像データを取得し、取得された高さデータまたはテクスチャ画像データに基づいて測定対象物の検査を実行する検査部と、第１のトリガ信号をヘッド部に出力する第１のトリガ信号出力部とを含み、ヘッド部は、複数のパターン画像データおよびテクスチャ画像データを生成するための処理が完了した時点で第１のトリガ信号を受け付け可能なトリガレディ状態に移行し、トリガレディ状態時にコントローラ部により出力された第１のトリガ信号を受け付けた場合、複数のパターン画像データおよびテクスチャ画像データを順次生成する処理を実行してもよい。
【0012】
この場合、ヘッド部により高さデータおよびテクスチャ画像データが生成され、コントローラ部に出力される。コントローラ部により高さデータまたはテクスチャ画像データに基づいて測定対象物の検査が実行される。ここで、ヘッド部は、複数のパターン画像データおよびテクスチャ画像データを生成するための処理が完了した時点でトリガレディ状態に移行する。
【0013】
そのため、ヘッド部は、高さデータの生成、テクスチャ画像データの出力および高さデータの出力が終了する前でも、コントローラ部から次の第１のトリガ信号を受け付けることにより、複数のパターン画像データおよびテクスチャ画像データを順次生成することが可能となる。したがって、高さデータの生成、テクスチャ画像データの出力または高さデータの出力と並行して、次の第１のトリガ信号に対応するパターン画像データまたはテクスチャ画像データの生成を行うことが可能となる。これにより、複数の測定対象物の検査を短時間で順次実行することができる。
【0014】
（３）ヘッド部は、演算処理部により生成された高さデータおよび撮像部により生成されたテクスチャ画像データを記憶するメモリをさらに含み、コントローラ部は、第１のトリガ信号とは異なる第２のトリガ信号を出力する第２のトリガ信号出力部をさらに含み、ヘッド部は、コントローラ部により出力された第２のトリガ信号を受け付けた場合、記憶された高さデータまたはテクスチャ画像をコントローラ部に出力してもよい。
【0015】
この場合、第２のトリガ信号により高さデータまたはテクスチャ画像を所望のタイミングで出力することが可能になる。これにより、演算処理部による高さデータの生成が終了する前にテクスチャ画像データを容易に出力することができる。
【0016】
（４）一様照明部は、赤色領域の波長を有する第１の一様光、緑色領域の波長を有する第２の一様光および青色領域の波長を有する第３の一様光を測定対象物に照射可能に構成され、撮像処理部は、演算処理部による高さデータの生成と並行して、一様照明部に第１、第２および第３の一様光を順次出射させ、撮像部に第１、第２および第３の一様光にそれぞれ対応する第１、第２および第３のテクスチャ画像データを生成させ、生成された第１、第２および第３テクスチャ画像データをメモリに記憶させ、出力処理部は、演算処理部による高さデータの生成が終了する前に、メモリに記憶された第１、第２および第３のテクスチャ画像データをコントローラ部に出力してもよい。
【0017】
この場合、第１、第２および第３のテクスチャ画像データを用いることにより、測定対象物をより正確に検査することが可能になる。ここで、第１、第２および第３のテクスチャ画像データの生成および出力は、演算処理部による高さデータの生成と並行して行われる。そのため、第１、第２および第３のテクスチャ画像データを生成および出力する場合でも、検査工程の時間は変化しない。これにより、測定対象物の検査を短時間でより正確に実行することができる。
【0018】
（５）メモリは、第１および第２のバッファメモリを含み、撮像処理部は、構造化照明部に構造化光を出射させ、撮像部に複数のパターン画像データを生成させ、生成された複数のパターン画像データを第１のバッファメモリに記憶させるパターン撮像処理を実行し、演算処理部は、パターン撮像処理において第１のバッファメモリに記憶された複数のパターン画像データに関する演算を行うことにより高さデータを生成する演算処理を実行し、撮像処理部は、演算処理と並行して、一様照明部に一様光を出射させ、撮像部にテクスチャ画像データを生成させ、生成されたテクスチャ画像データを第２のバッファメモリに記憶させるテクスチャ撮像処理を実行し、出力処理部は、演算処理が終了する前に第２のバッファメモリに記憶されたテクスチャ画像データをコントローラ部に出力し、演算処理が終了した後に第１のバッファメモリに記憶された高さデータをコントローラ部に出力してもよい。
【0019】
この場合、演算処理とテクスチャ撮像処理とが、それぞれ異なる第１および第２のバッファメモリを用いて実行されるので、撮像処理部および演算処理部の各々の処理速度が低下することがない。これにより、高さデータおよびテクスチャ画像データがより短時間で生成される。その結果、測定対象物の検査をより短時間で実行することができる。
【0020】
（６）構造化照明部は、互いに異なる第１および第２の方向から測定対象物に構造化光をそれぞれ照射する第１および第２の構造化照明部を含み、メモリは、第１および第２のバッファメモリを含み、撮像処理部は、第１の構造化照明部に構造化光を出射させ、撮像部に複数のパターン画像データとして複数の第１の画像データを生成させ、生成された複数の第１のパターン画像データを第１のバッファメモリに記憶させる第１のパターン撮像処理を実行し、演算処理部は、第１のパターン撮像処理において第１のバッファメモリに記憶された複数の第１のパターン画像データに関する演算を行うことにより第１の方向に対応する高さデータとして第１の高さデータを生成する第１の演算処理を実行し、撮像処理部は、第１の演算処理と並行して、第２の構造化照明部に構造化光を出射させ、撮像部に複数のパターン画像データとして複数の第２のパターン画像データを生成させ、生成された複数の第２のパターン画像データを第２のバッファメモリに記憶させる第２のパターン撮像処理を実行し、演算処理部は、第２のパターン撮像処理において第２のバッファメモリに記憶された複数の第２のパターン画像データに関する演算を行うことにより第２の方向に対応する高さデータとして第２の高さデータを生成する第２の演算処理を実行し、撮像処理部は、第２の演算処理と並行して、一様照明部に一様光を出射させ、撮像部にテクスチャ画像データを生成させ、生成されたテクスチャ画像データを第１のバッファメモリに記憶させるテクスチャ撮像処理を実行し、出力処理部は、第２の演算処理が終了する前に、第１のバッファメモリに記憶されたテクスチャ画像データをコントローラ部に出力してもよい。
【0021】
この場合、第１および第２の高さデータを用いることにより、測定対象物のより広範囲に渡る部分を検査することが可能となる。ここで、第１の演算処理と第２のパターン撮像処理とが、それぞれ異なる第１および第２のバッファメモリを用いて実行される。また、第２の演算処理とテクスチャ撮像処理とが、それぞれ異なる第２および第１のバッファメモリを用いて実行される。そのため、撮像処理部および演算処理部の各々の処理速度が低下することがない。これにより、第１の高さデータ、第２の高さデータおよびテクスチャ画像データが短時間で生成される。その結果、測定対象物のより広範囲に渡る部分を短時間で検査することができる。
【0022】
（７）演算処理部は、第２の演算処理において、第１および第２の高さデータを合成することにより測定不可能な部分が低減された合成高さデータをさらに生成し、出力処理部は、第２の演算処理が終了した後に、生成された合成高さデータをコントローラ部に出力してもよい。この場合、合成高さデータを用いて測定対象物の広範囲に渡る部分を容易に検査することができる。
【0023】
（８）演算処理部は、第１のパターン撮像処理と第２のパターン撮像処理との間に、第１のバッファメモリに記憶された複数の第１のパターン画像データを第２のバッファメモリに記憶させ、第２の演算処理において、第２のバッファメモリに記憶された複数の第１のパターン画像データと複数の第２のパターン画像データとを合成することにより合成高さデータを生成してもよい。
【0024】
この場合、第２のバッファメモリを用いて合成高さデータが生成される。すなわち、合成高さデータを生成するために、第１のバッファメモリを用いる必要がない。そのため、撮像処理部および演算処理部の各々の処理速度を低下させることなく、第２のバッファメモリを用いた合成高さデータの生成と、次の第１のトリガ信号に対応する第１のバッファメモリを用いた第１のパターン撮像処理とを並行して実行することが可能となる。これにより、合成高さデータを短時間で生成することができる。
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、測定対象物の検査を短時間で実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の第１の実施の形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。
【図3】三角測距方式の原理を説明するための図である。
【図4】主として演算部の構成を示すブロック図である。
【図6】本実施の形態における検査のタクトタイムを説明するための図である。
【図7】本実施の形態における検査のタクトタイムを説明するための図である。
【図8】比較例１に係る検査装置の基本動作を示すタイムチャートである。
【図9】比較例２に係る検査装置の基本動作を示すタイムチャートである。
【図10】比較例１，２における検査のタクトタイムを説明するための図である。
【図11】参考例に係る検査装置の基本動作を示すタイムチャートである。
【図12】本発明の第２の実施の形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。
【図14】本発明の第３の実施の形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、本発明の実施の形態に係る検査装置について図面を参照しながら説明する。
【0028】
［１］第１の実施の形態
（１）検査装置の構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、検査装置３００は、ヘッド部１００、コントローラ部２００、操作部３１０および表示部３２０を備える。コントローラ部２００は、プログラマブルロジックコントローラ等の外部機器４００に接続される。
（１）検査装置の構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、検査装置３００は、ヘッド部１００、コントローラ部２００、操作部３１０および表示部３２０を備える。コントローラ部２００は、プログラマブルロジックコントローラ等の外部機器４００に接続される。
【0029】
図１に太い矢印で示すように、複数の測定対象物Ｓが、ヘッド部１００の下方の空間を通過するようにベルトコンベア３０１により順次搬送される。各測定対象物Ｓがヘッド部１００の下方の空間を通過する際には、当該測定対象物Ｓがヘッド部１００の下方の所定の位置で一時的に静止するように、ベルトコンベア３０１が一定時間停止する。
【0030】
ヘッド部１００は、例えば投受光一体の撮像デバイスであり、照明部１１０、撮像部１２０および演算部１３０を含む。照明部１１０は、赤色、緑色、青色または白色の光であって、かつ、任意のパターンを有する光とパターンを有しない一様な光とを、選択的に斜め上方から測定対象物Ｓに照射可能に構成される。以下、任意のパターンを有する光を構造化光と呼び、一様な光を一様光と呼ぶ。照明部１１０の構成については後述する。
【0031】
撮像部１２０は、撮像素子１２１および受光レンズ１２２，１２３を含む。測定対象物Ｓにより上方に反射された光は、撮像部１２０の受光レンズ１２２，１２３により集光および結像された後、撮像素子１２１により受光される。撮像素子１２１は、例えばモノクロＣＣＤ（電荷結合素子）であり、各画素から受光量に対応するアナログの電気信号を出力することにより画像データを生成する。撮像素子１２１は、ＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサ等の他の撮像素子であってもよい。
【0032】
以下の説明では、構造化光が測定対象物Ｓに照射されたときの測定対象物Ｓの画像を示す画像データをパターン画像データと呼ぶ。これに対し、一様光が測定対象物Ｓに照射されたときの測定対象物Ｓの画像を示す画像データをテクスチャ画像データと呼ぶ。
【0033】
演算部１３０は、照明部１１０および撮像部１２０の動作を制御するとともに、撮像部１２０により生成された複数のパターン画像データに基づいて測定対象物Ｓの高さ画像を示す高さデータを生成する。本実施の形態においては、演算部１３０は、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）により実現される。演算部１３０の詳細については後述する。
【0034】
コントローラ部２００は、撮像トリガ出力部２１０、画像取得専用トリガ出力部２２０、画像メモリ２３０および検査部２４０を含む。撮像トリガ出力部２１０は、外部機器４００により与えられる指令に基づいて、撮像を開始させるためのトリガ信号として撮像トリガ信号を演算部１３０に与える。画像取得専用トリガ出力部２２０は、高さデータまたはテクスチャ画像データを出力させるためのトリガ信号として、撮像トリガ信号とは異なる画像取得専用トリガ信号を演算部１３０に与える。
【0035】
画像メモリ２３０は、演算部１３０により出力された高さデータまたはテクスチャ画像データを記憶する。検査部２４０は、使用者により指定された検査内容に基づいて、画像メモリ２３０に記憶された高さデータまたはテクスチャ画像データについてエッジ検出または寸法計測等の処理を実行する。また、検査部２４０は、計測値を所定のしきい値と比較することにより、測定対象物Ｓの良否を判定し、判定結果を検査結果として外部機器４００に与える。
【0036】
コントローラ部２００には、操作部３１０および表示部３２０が接続される。操作部３１０は、キーボード、ポインティングデバイスまたは専用のコンソールを含む。ポインティングデバイスとしては、マウスまたはジョイスティック等が用いられる。使用者は、操作部３１０を操作することにより、コントローラ部２００に所望の検査内容を指定することができる。
【0037】
表示部３２０は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）パネルまたは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルにより構成される。表示部３２０は、画像メモリ２３０に記憶された高さデータに基づく高さ画像またはテクスチャ画像データに基づくテクスチャ画像等を表示する。また、表示部３２０は、検査部２４０による測定対象物Ｓの検査結果を表示する。
【0038】
図２は、図１の照明部１１０の構成の一例を示す図である。図２に示すように、照明部１１０は、光源１１１，１１２，１１３、ダイクロイックミラー１１４，１１５、照明レンズ１１６、ミラー１１７、パターン生成部１１８および投光レンズ１１９を含む。光源１１１，１１２，１１３は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）であり、緑色光、青色光および赤色光をそれぞれ出射する。各光源１１１～１１３はＬＥＤ以外の他の光源であってもよい。
【0039】
ダイクロイックミラー１１４は、光源１１１により出射された緑色光と光源１１２により出射された青色光とを重ね合わせ可能に配置される。ダイクロイックミラー１１５は、ダイクロイックミラー１１４により重ね合わされた光と光源１１３により出射された赤色光とを重ね合わせ可能に配置される。これにより、光源１１１～１１３によりそれぞれ出射された光が共通の光路上で重ね合わされ、白色光が生成可能となる。
【0040】
照明レンズ１１６は、ダイクロイックミラー１１５を通過または反射した光を集光する。ミラー１１７は、照明レンズ１１６により集光された光をパターン生成部１１８に反射する。パターン生成部１１８は、例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）であり、入射した光に任意のパターンを付与する。パターン生成部１１８は、ＬＣＤまたはＬＣＯＳ（反射型液晶素子)であってもよい。投光レンズ１１９は、パターン生成部１１８からの光を平行化し、図１の測定対象物Ｓに照射する。
【0041】
図１の演算部１３０は、光源１１１～１１３による光の出射を個別に制御する。これにより、照明部１１０は、赤色、緑色、青色または白色の光を選択的に出射することができる。また、演算部１３０は、照明部１１０から出射される光に所望のパターンが付与されるようにパターン生成部１１８を制御する。これにより、照明部１１０は、構造化光と一様光とを選択的に出射することができる。
【0042】
（２）高さデータの生成
検査装置３００においては、ヘッド部１００に固有の三次元座標系（以下、装置座標系と呼ぶ。）が定義される。本例の装置座標系は、原点と互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とを含む。以下の説明では、装置座標系のＸ軸に平行な方向をＸ方向と呼び、Ｙ軸に平行な方向をＹ方向と呼び、Ｚ軸に平行な方向をＺ方向と呼ぶ。Ｘ方向およびＹ方向は、ベルトコンベア３０１の上面（以下、基準面と呼ぶ。）に平行な面内で互いに直交する。Ｚ方向は、基準面に対して直交する。
検査装置３００においては、ヘッド部１００に固有の三次元座標系（以下、装置座標系と呼ぶ。）が定義される。本例の装置座標系は、原点と互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とを含む。以下の説明では、装置座標系のＸ軸に平行な方向をＸ方向と呼び、Ｙ軸に平行な方向をＹ方向と呼び、Ｚ軸に平行な方向をＺ方向と呼ぶ。Ｘ方向およびＹ方向は、ベルトコンベア３０１の上面（以下、基準面と呼ぶ。）に平行な面内で互いに直交する。Ｚ方向は、基準面に対して直交する。
【0043】
ヘッド部１００においては、三角測距方式により測定対象物Ｓの高さ画像を示す高さデータが生成される。図３は、三角測距方式の原理を説明するための図である。図３には、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向がそれぞれ矢印で示される。図３に示すように、照明部１１０から出射される光の光軸と撮像部１２０に入射する光の光軸との間の角度αが予め設定される。角度αは、０度よりも大きく９０度よりも小さい。
【0044】
ヘッド部１００の下方に測定対象物Ｓが存在しない場合、照明部１１０から出射される光は、基準面Ｒの点Ｏにより反射され、撮像部１２０に入射する。一方、ヘッド部１００の下方に測定対象物Ｓが存在する場合、照明部１１０から出射される光は、測定対象物Ｓの表面の点Ａにより反射され、撮像部１２０に入射する。これにより、測定対象物Ｓが撮像され、測定対象物Ｓの画像を示す画像データが生成される。
【0045】
点Ｏと点Ａとの間のＸ方向における距離をｄとすると、基準面Ｒに対する測定対象物Ｓの点Ａの高さｈは、ｈ＝ｄ÷ｔａｎ（α）により与えられる。演算部１３０は、撮像部１２０により生成される画像データに基づいて、距離ｄを算出する。また、演算部１３０は、算出された距離ｄに基づいて、測定対象物Ｓの表面の点Ａの高さｈを算出する。測定対象物Ｓの表面の全ての点の高さを算出することにより、光が照射された全ての点について装置座標系で表される座標を特定することができる。それにより、測定対象物Ｓの高さデータが生成される。
【0046】
測定対象物Ｓの表面の全ての点に光を照射するために、照明部１１０から種々の構造化光が出射される。本実施の形態においては、Ｙ方向に平行でかつＸ方向に並ぶような直線状の断面を有する縞状の構造化光（以下、縞状光と呼ぶ。）が、その空間位相が変化されつつ照明部１１０から複数回出射される。また、Ｙ方向に平行な直線状の断面を有しかつ明部分と暗部分とがＸ方向に並ぶコード状の構造化光（以下、コード状光と呼ぶ。）が、その明部分および暗部分がグレイコード状に変化されつつ照明部１１０から複数回出射される。
【0047】
（３）演算部
図４は、主として演算部１３０の構成を示すブロック図である。図４に示すように、演算部１３０は、撮像処理部１３１、演算処理部１３２、出力処理部１３３およびバッファメモリ１３４，１３５を含む。本実施の形態においては、撮像処理部１３１、演算処理部１３２およびバッファメモリ１３４，１３５はＦＰＧＡにより実現されるが、本発明はこれに限定されない。撮像処理部１３１と演算処理部１３２とは、別個のＣＰＵ（中央演算処理装置）等の処理装置により実現されてもよい。また、バッファメモリ１３４とバッファメモリ１３５とは、別個のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等のメモリにより実現されてもよい。
図４は、主として演算部１３０の構成を示すブロック図である。図４に示すように、演算部１３０は、撮像処理部１３１、演算処理部１３２、出力処理部１３３およびバッファメモリ１３４，１３５を含む。本実施の形態においては、撮像処理部１３１、演算処理部１３２およびバッファメモリ１３４，１３５はＦＰＧＡにより実現されるが、本発明はこれに限定されない。撮像処理部１３１と演算処理部１３２とは、別個のＣＰＵ（中央演算処理装置）等の処理装置により実現されてもよい。また、バッファメモリ１３４とバッファメモリ１３５とは、別個のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等のメモリにより実現されてもよい。
【0048】
ヘッド部１００において、撮像処理部１３１が撮像トリガ出力部２１０から撮像トリガ信号を受け付け可能な状態をトリガレディ状態と呼ぶ。本実施の形態においては、ヘッド部１００は、撮像を行っていないとき、または撮像を終了したときにトリガレディ状態に移行する。撮像処理部１３１は、撮像トリガ出力部２１０から撮像トリガ信号を受け付けることに応答して、以下の一連の動作を実行する。
【0049】
撮像処理部１３１は、複数種類の縞状光、複数種類のコード状光、赤色の一様光、緑色の一様光および青色の一様光を順次出射するように照明部１１０を制御する。また、撮像処理部１３１は、照明部１１０による上記の一連の光の出射と同期して測定対象物Ｓを順次撮像することにより複数のパターン画像データまたは複数のテクスチャ画像データを生成するように撮像部１２０を制御する。さらに、撮像処理部１３１は、撮像部１２０により生成された複数のパターン画像データまたは複数のテクスチャ画像データを取得し、バッファメモリ１３４またはバッファメモリ１３５に記憶させる。
【0050】
演算処理部１３２は、バッファメモリ１３４またはバッファメモリ１３５に記憶された複数のパターン画像データに関する演算を行うことにより高さデータを生成し、生成された高さデータを当該バッファメモリ１３４，１３５に記憶させる。出力処理部１３３は、画像取得専用トリガ出力部２２０により出力された画像取得専用トリガ信号を受け付けることに応答して、バッファメモリ１３４，１３５に記憶された高さデータまたはテクスチャ画像データを画像メモリ２３０に出力する。
【0051】
なお、後述するように、一部の画像データは、画像取得専用トリガ信号ではなく、撮像用トリガ信号に対応して出力処理部１３３により画像メモリ２３０に出力される。そこで、撮像用トリガ信号に対応する画像データと、撮像用トリガ信号に対応する画像データとが混信することを防止するために、撮像トリガ出力部２１０は、出力処理部１３３による画像データの出力を一時中断および再開させるサスペンド・レジューム機能を有する。
【0052】
また、撮像部１２０により生成された画像データと、出力処理部１３３により出力される画像データ（高さデータを含む。）とが混信しないように、これらの画像データには異なる画像情報が付与されている。画像情報は、例えばＧｅｎＩＣａｍ（Generic Interface for Cameras）規格におけるＷｉｄｔｈ（横ピクセル数）、Ｈｅｉｇｈｔ（縦ピクセル数）またはピクセルフォーマットを含む。
【0053】
撮像トリガ出力部２１０または画像取得専用トリガ出力部２２０は、出力処理部１３３により出力される画像データの画像情報に基づいて、画像メモリ２３０における記憶領域を予め確保する。これにより、出力処理部１３３により出力された順に画像データが画像メモリ２３０における確保された記憶領域に記憶される。
【0054】
演算部１３０において、撮像処理部１３１および演算処理部１３２の両方が同時にバッファメモリ１３４またはバッファメモリ１３５にアクセスすると、撮像処理部１３１および演算処理部１３２の各々の処理速度が低下する。そこで、本実施の形態においては、撮像処理部１３１および演算処理部１３２とバッファメモリ１３４，１３５との接続関係が、例えばＤＭＡＣ（Direct Memory Access Controller）により動的に切り替えられる。
【0055】
具体的には、撮像処理部１３１および演算処理部１３２の一方がバッファメモリ１３４にアクセスしているときには、撮像処理部１３１および演算処理部１３２の他方がバッファメモリ１３４にアクセスすることができないように接続関係が切り替えられる。同様に、撮像処理部１３１および演算処理部１３２の一方がバッファメモリ１３５にアクセスしているときには、撮像処理部１３１および演算処理部１３２の他方がバッファメモリ１３５にアクセスすることができないように接続関係が切り替えられる。
【0056】
一方、出力処理部１３３の処理量はそれほど大きくない。したがって、出力処理部１３３が撮像処理部１３１または演算処理部１３２と同時にバッファメモリ１３４またはバッファメモリ１３５にアクセスしても、撮像処理部１３１または演算処理部１３２の処理速度はほとんど低下しない。そのため、本実施の形態においては、出力処理部１３３は、撮像処理部１３１と同時にバッファメモリ１３４またはバッファメモリ１３５にアクセスすることが許容される。同様に、出力処理部１３３は、演算処理部１３２と同時にバッファメモリ１３４またはバッファメモリ１３５にアクセスすることが許容される。
【0057】
（４）検査装置の動作
図５は、図１の検査装置３００の基本動作を示すタイムチャートである。以下、図４および図５を用いて図１の検査装置３００の基本動作を説明する。図５に示すように、ヘッド部１００は、初期時点ｔ０においては撮像を行っていないため、トリガレディ状態にある。この場合、撮像処理部１３１は、ヘッド部１００がトリガレディ状態にあることを示すトリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。また、後述する時点ｔ６で、ヘッド部１００は撮像を終了する。この場合にも、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。
図５は、図１の検査装置３００の基本動作を示すタイムチャートである。以下、図４および図５を用いて図１の検査装置３００の基本動作を説明する。図５に示すように、ヘッド部１００は、初期時点ｔ０においては撮像を行っていないため、トリガレディ状態にある。この場合、撮像処理部１３１は、ヘッド部１００がトリガレディ状態にあることを示すトリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。また、後述する時点ｔ６で、ヘッド部１００は撮像を終了する。この場合にも、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。
【0058】
撮像トリガ出力部２１０は、撮像処理部１３１により出力されたトリガレディ信号を受け付けることに応答して、時点ｔ１で、外部機器４００により与えられる指令に基づいて撮像処理部１３１に撮像トリガ信号を出力する。これにより、時点ｔ１～ｔ６の期間に、以下に詳述される複数撮像、Ｒ撮像、Ｇ撮像およびＢ撮像が順次実行されるとともに、時点ｔ３で、Ｒ画像データの出力が実行される。
【0059】
具体的には、時点ｔ１で、撮像処理部１３１は、撮像トリガ出力部２１０により出力された撮像トリガ信号を受け付けることに応答して、複数種類の縞状光および複数種類のコード状光を順次出射するように照明部１１０を制御する。また、撮像処理部１３１は、照明部１１０によるこれらの光の出射と同期して複数のパターン画像データを順次生成するように撮像部１２０を制御する。さらに、撮像処理部１３１は、生成された複数のパターン画像データをバッファメモリ１３４に記憶させる。撮像処理部１３１によるこれらの一連の処理を複数撮像と呼ぶ。
【0060】
時点ｔ２で、複数撮像が終了すると、撮像処理部１３１は、赤色の一様光を出射するように照明部１１０を制御する。また、撮像処理部１３１は、照明部１１０による赤色の一様の光の出射と同期して赤色のテクスチャ画像データ（以下、Ｒ画像データと呼ぶ。）を生成するように撮像部１２０を制御する。さらに、撮像処理部１３１は、生成されたＲ画像データをバッファメモリ１３５に記憶させる。撮像処理部１３１によるこれらの一連の処理をＲ撮像と呼ぶ。
【0061】
時点ｔ３で、Ｒ撮像が終了すると、撮像処理部１３１は、緑色の一様光を出射するように照明部１１０を制御する。また、撮像処理部１３１は、照明部１１０による緑色の一様の光の出射と同期して緑色のテクスチャ画像データ（以下、Ｇ画像データと呼ぶ。）を生成するように撮像部１２０を制御する。さらに、撮像処理部１３１は、生成されたＧ画像データをバッファメモリ１３５に記憶させる。撮像処理部１３１によるこれらの一連の処理をＧ撮像と呼ぶ。
【0062】
時点ｔ４で、Ｇ撮像が終了すると、撮像処理部１３１は、青色の一様光を出射するように照明部１１０を制御する。また、撮像処理部１３１は、照明部１１０による青色の一様の光の出射と同期して青色のテクスチャ画像データ（以下、Ｂ画像データと呼ぶ。）を生成するように撮像部１２０を制御する。さらに、撮像処理部１３１は、生成されたＢ画像データをバッファメモリ１３５に記憶させる。撮像処理部１３１によるこれらの一連の処理をＢ撮像と呼ぶ。時点ｔ６でＢ撮像が終了することにより、ヘッド部１００はトリガレディ状態に移行する。
【0063】
時点ｔ２で、複数撮像が終了すると、演算処理部１３２は、バッファメモリ１３４に記憶された複数のパターン画像データに基づいて高さデータの生成を開始する。高さデータを生成するためには、多数の演算が行われるので、高さデータの生成が終了するまでに比較的長時間を要する。
【0064】
そこで、上記の撮像処理部１３１によるバッファメモリ１３５を用いたＲ撮像、Ｇ撮像およびＢ撮像は、演算処理部１３２によるバッファメモリ１３４を用いた高さデータの生成と並行して実行される。また、高さデータの生成が終了する前に、高さデータの生成と並行して、時点ｔ３～ｔ９の期間に、以下に詳述されるＲ画像データ、Ｇ画像データおよびＢ画像データの出力が順次実行される。
【0065】
時点ｔ３で、Ｒ撮像が終了すると、出力処理部１３３はバッファメモリ１３５に記憶されたＲ画像データを画像メモリ２３０に出力する。これにより、画像メモリ２３０にＲ画像データが記憶される。なお、上記のように、Ｒ画像データの出力は画像取得専用トリガ信号ではなく、撮像トリガ信号に対応して実行される。
【0066】
画像メモリ２３０にＲ画像データが記憶されることにより、時点ｔ５で、画像取得専用トリガ出力部２２０は、Ｇ画像データを出力するための画像取得専用トリガ信号を出力処理部１３３に出力する。出力処理部１３３は、画像取得専用トリガ出力部２２０により出力された画像取得専用トリガ信号を受け付けることに応答して、バッファメモリ１３５に記憶されたＧ画像データを画像メモリ２３０に出力する。これにより、画像メモリ２３０にＧ画像データが記憶される。
【0067】
画像メモリ２３０にＧ画像データが記憶されることにより、時点ｔ８で、画像取得専用トリガ出力部２２０は、Ｂ画像データを出力するための画像取得専用トリガ信号を出力処理部１３３に出力する。出力処理部１３３は、画像取得専用トリガ出力部２２０により出力された画像取得専用トリガ信号を受け付けることに応答して、バッファメモリ１３５に記憶されたＢ画像データを画像メモリ２３０に出力する。これにより、画像メモリ２３０にＢ画像データが記憶される。本例では、時点ｔ９で、出力処理部１３３によるＢ画像データの出力が終了するとともに、演算処理部１３２による高さデータの生成が終了する。
【0068】
そこで、画像メモリ２３０にＢ画像データが記憶されることにより、時点ｔ１０で、画像取得専用トリガ出力部２２０は、高さデータを出力するための画像取得専用トリガ信号を出力処理部１３３に出力する。出力処理部１３３は、画像取得専用トリガ出力部２２０により出力された画像取得専用トリガ信号を受け付けることに応答して、バッファメモリ１３４に記憶された高さデータを画像メモリ２３０に出力する。これにより、画像メモリ２３０に高さデータが記憶される。
【0069】
画像メモリ２３０に記憶された画像データ群に基づいて、検査部２４０により測定対象物Ｓの計測および判定が行われることにより、測定対象物Ｓが検査される。なお、画像データ群は、Ｒ画像データ、Ｇ画像データ、Ｂ画像データおよび高さデータからなる。
【0070】
図６および図７は、本実施の形態における検査のタクトタイムを説明するための図である。図５の例においては、時点ｔ６で、ヘッド部１００がトリガレディ状態に移行し、撮像処理部１３１はトリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。そこで、図６の例では、撮像トリガ出力部２１０は、撮像処理部１３１により出力されたトリガレディ信号を受け付けることに応答して、時点ｔ６と時点ｔ８との間における時点ｔ７で、外部機器４００により与えられる指令に基づいて撮像処理部１３１に撮像トリガ信号を再度出力する。
【0071】
この場合、撮像トリガ出力部２１０により再度出力された撮像トリガ信号に対応して、時点ｔ７以降に複数撮像等の処理が再度繰り返される。これにより、画像メモリ２３０には、第１回目の撮像トリガ信号に対応する画像データ群に加えて、第２回目の撮像トリガ信号に対応する画像データ群が記憶されることとなる。撮像トリガ出力部２１０による同様の撮像トリガ信号の出力が繰り返されることにより、図７に示すように、ヘッド部１００において撮像、高さデータの生成および画像データ群の出力が繰り返される。また、コントローラ部２００において、画像データ群を用いた検査（計測および判定）が繰り返される。
【0072】
ここで、撮像、高さデータの生成、画像データ群の出力および検査のうち、一部または全部の処理を並行して実行可能である。図７では、全部の処理が並行して実行されている期間が太い枠により囲まれている。これにより、測定対象物Ｓの検査に要するタクトタイムを短縮し、検査を短時間で実行することができる。なお、本実施の形態においては、数十回の撮像が行われるため、撮像に要する時間が他の処理に要する時間よりも長い。したがって、撮像に要する時間が最短のタクトタイムとなる。
【0073】
（５）効果
本実施の形態に係る検査装置３００においては、照明部１１０により周期的なパターンを有する構造化光が位相シフトされつつ測定対象物Ｓに複数回照射される。測定対象物Ｓにより反射された構造化光が順次受光されることにより測定対象物Ｓの画像を示す複数のパターン画像データが撮像部１２０により順次生成される。
本実施の形態に係る検査装置３００においては、照明部１１０により周期的なパターンを有する構造化光が位相シフトされつつ測定対象物Ｓに複数回照射される。測定対象物Ｓにより反射された構造化光が順次受光されることにより測定対象物Ｓの画像を示す複数のパターン画像データが撮像部１２０により順次生成される。
【0074】
また、照明部１１０により赤色、緑色および青色の一様光が測定対象物Ｓに照射される。測定対象物Ｓにより反射された赤色、緑色および青色の一様光が順次受光されることにより、測定対象物Ｓの画像を示すＲ画像データ、Ｇ画像データおよびＢ画像データが撮像部１２０により生成される。
【0075】
撮像部１２０により生成された複数のパターン画像データに基づいて測定対象物Ｓの高さ画像を示す高さデータが演算処理部１３２により生成される。撮像部１２０により生成されたＲ画像データ、Ｇ画像データおよびＢ画像データならびに演算処理部１３２により生成された高さデータが出力処理部１３３によりコントローラ部２００に出力される。
【0076】
ここで、演算処理部１３２による高さデータの生成と撮像部１２０によるＲ画像データ、Ｇ画像データおよびＢ画像データの生成とが並行して行われるように照明部１１０および撮像部１２０の動作が撮像処理部１３１により制御される。また、出力処理部１３３によるＲ画像データ、Ｇ画像データおよびＢ画像データの出力は、演算処理部１３２による高さデータの生成が終了する前に行われる。
【0077】
この場合、高さデータの生成と並行してテクスチャ画像データの生成および出力が行われる。そのため、ヘッド部１００は高さデータの生成が終了するまで一様光の照射およびテクスチャ画像データの生成を待機する必要がない。また、ヘッド部１００は、高さデータの生成が終了するまでテクスチャ画像データの出力を待機する必要がない。さらに、高さデータの生成の終了後、高さデータがコントローラ部２００に出力されることにより直ちに高さデータまたはテクスチャ画像を用いて測定対象物Ｓを検査することが可能となる。これにより、測定対象物Ｓの検査を短時間で実行することができる。
【0078】
また、Ｒ画像データ、Ｇ画像データおよびＢ画像データを用いることにより、測定対象物Ｓをより正確に検査することが可能になる。ここで、上記のように、Ｒ画像データ、Ｇ画像データおよびＢ画像データの生成および出力は、演算処理部１３２による高さデータの生成と並行して行われる。そのため、Ｒ画像データ、Ｇ画像データおよびＢ画像データを生成および出力する場合でも、検査工程の時間は変化しない。これにより、測定対象物Ｓの検査を短時間でより正確に実行することができる。
【0079】
また、ヘッド部１００は、複数撮像、Ｒ撮像、Ｇ撮像およびＢ撮像が完了した時点でトリガレディ状態に移行する。そのため、ヘッド部１００は、高さデータの生成、テクスチャ画像データの出力および高さデータの出力が終了する前でも、コントローラ部２００から次の撮像トリガ信号を受け付けることにより、複数撮像、Ｒ撮像、Ｇ撮像およびＢ撮像を順次実行することが可能となる。
【0080】
したがって、高さデータの生成、テクスチャ画像データの出力または高さデータの出力と並行して、次の撮像トリガ信号に対応する複数撮像、Ｒ撮像、Ｇ撮像およびＢ撮像を行うことが可能となる。これにより、複数の測定対象物Ｓの検査を短時間で順次実行することができる。
【0081】
また、ヘッド部１００は、コントローラ部２００により出力された画像取得専用トリガ信号を受け付けた場合、高さデータまたはテクスチャ画像をコントローラ部２００に出力する。この場合、画像取得専用トリガ信号により高さデータまたはテクスチャ画像を所望のタイミングで出力することが可能になる。これにより、演算処理部１３２による高さデータの生成が終了する前にテクスチャ画像データを容易に出力することができる。
【0082】
また、高さデータの生成とＲ撮像、Ｇ撮像およびＢ撮像とが、それぞれ異なるバッファメモリ１３４，１３５を用いて実行されるので、撮像処理部１３１および演算処理部１３２の各々の処理速度が低下することがない。これにより、高さデータ、Ｒ画像データ、Ｇ画像データおよびＢ画像データがより短時間で生成される。その結果、測定対象物Ｓの検査をより短時間で実行することができる。
【0083】
（６）比較例
以下、比較例として、画像取得専用トリガ信号が用いられない検査装置について説明する。図８は、比較例１に係る検査装置の基本動作を示すタイムチャートである。図８に示すように、ヘッド部１００は、初期時点ｔ２０においてはトリガレディ状態にある。この場合、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。
以下、比較例として、画像取得専用トリガ信号が用いられない検査装置について説明する。図８は、比較例１に係る検査装置の基本動作を示すタイムチャートである。図８に示すように、ヘッド部１００は、初期時点ｔ２０においてはトリガレディ状態にある。この場合、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。
【0084】
撮像トリガ出力部２１０は、撮像処理部１３１により出力されたトリガレディ信号を受け付けることに応答して、時点ｔ２１で、外部機器４００により与えられる指令に基づいて、複数撮像および高さデータの出力を実行するためのトリガ信号を撮像処理部１３１に出力する。これにより、時点ｔ２１～ｔ２２の期間に、複数撮像、高さデータの生成および高さデータの出力が順次実行され、画像メモリ２３０に高さデータが記憶される。
【0085】
時点ｔ２２において、ヘッド部１００はトリガレディ状態に移行する。この場合、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。撮像トリガ出力部２１０は、撮像処理部１３１により出力されたトリガレディ信号を受け付けることに応答して、時点ｔ２３で、外部機器４００により与えられる指令に基づいて、Ｒ撮像およびＲ画像データの出力を実行するためトリガ信号を撮像処理部１３１に出力する。これにより、時点ｔ２３～ｔ２４の期間に、Ｒ撮像およびＲ画像データの出力が順次実行され、画像メモリ２３０にＲ画像データが記憶される。
【0086】
時点ｔ２４において、ヘッド部１００はトリガレディ状態に移行する。この場合、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。撮像トリガ出力部２１０は、撮像処理部１３１により出力されたトリガレディ信号を受け付けることに応答して、時点ｔ２５で、外部機器４００により与えられる指令に基づいて、Ｇ撮像およびＧ画像データの出力を実行するためのトリガ信号を撮像処理部１３１に出力する。これにより、時点ｔ２５～ｔ２６の期間に、Ｇ撮像およびＧ画像データの出力が順次実行され、画像メモリ２３０にＧ画像データが記憶される。
【0087】
時点ｔ２６において、ヘッド部１００はトリガレディ状態に移行する。この場合、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。撮像トリガ出力部２１０は、撮像処理部１３１により出力されたトリガレディ信号を受け付けることに応答して、時点ｔ２７で、外部機器４００により与えられる指令に基づいて、Ｂ撮像およびＢ画像データの出力を実行するためのトリガ信号を撮像処理部１３１に出力する。これにより、時点ｔ２７～ｔ２８の期間に、Ｂ撮像およびＢ画像データの出力が順次実行され、画像メモリ２３０にＢ画像データが記憶される。
【0088】
図９は、比較例２に係る検査装置の基本動作を示すタイムチャートである。図９に示すように、ヘッド部１００は、初期時点ｔ３０においてはトリガレディ状態にある。この場合、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。
【0089】
撮像トリガ出力部２１０は、撮像処理部１３１により出力されたトリガレディ信号を受け付けることに応答して、時点ｔ３１で、外部機器４００により与えられる指令に基づいて、複数撮像、Ｒ撮像、Ｇ撮像、Ｂ撮像および高さデータの出力を実行するためのトリガ信号を撮像処理部１３１に出力する。これにより、時点ｔ３１～ｔ３２の期間に、複数撮像、Ｒ撮像、Ｇ撮像、Ｂ撮像、高さデータの生成および高さデータの出力が順次実行され、画像メモリ２３０に高さデータが記憶される。
【0090】
時点ｔ３２において、ヘッド部１００はトリガレディ状態に移行する。この場合、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。撮像トリガ出力部２１０は、撮像処理部１３１により出力されたトリガレディ信号を受け付けることに応答して、時点ｔ３３で、外部機器４００により与えられる指令に基づいて、Ｒ画像データの出力を実行するためのトリガ信号を撮像処理部１３１に出力する。これにより、時点ｔ３３～ｔ３４の期間に、Ｒ画像データの出力が実行され、画像メモリ２３０にＲ画像データが記憶される。
【0091】
時点ｔ３４において、ヘッド部１００はトリガレディ状態に移行する。この場合、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。撮像トリガ出力部２１０は、撮像処理部１３１により出力されたトリガレディ信号を受け付けることに応答して、時点ｔ３５で、外部機器４００により与えられる指令に基づいて、Ｇ画像データの出力を実行するためのトリガ信号を撮像処理部１３１に出力する。これにより、時点ｔ３５～ｔ３６の期間に、Ｇ画像データの出力が実行され、画像メモリ２３０にＧ画像データが記憶される。
【0092】
時点ｔ３６において、ヘッド部１００はトリガレディ状態に移行する。この場合、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。撮像トリガ出力部２１０は、撮像処理部１３１により出力されたトリガレディ信号を受け付けることに応答して、時点ｔ３７で、外部機器４００により与えられる指令に基づいて、Ｂ画像データの出力を実行するためのトリガ信号を撮像処理部１３１に出力する。これにより、時点ｔ３７～ｔ３８の期間に、Ｂ画像データの出力が実行され、画像メモリ２３０にＢ画像データが記憶される。
【0093】
図１０は、比較例１，２における検査のタクトタイムを説明するための図である。比較例１，２において、撮像トリガ出力部２１０による撮像トリガ信号の出力が繰り返されることにより、図１０に示すように、ヘッド部１００において撮像、高さデータの生成および画像データ群の出力が繰り返される。また、コントローラ部２００において、画像データ群を用いた検査が繰り返される。
【0094】
ここで、撮像、高さデータの生成および画像データ群の出力と検査とを並行して実行可能である。しかしながら、撮像、高さデータの生成および画像データ群の出力は、順次実行されることとなり、並行して実行されない。この場合、撮像に要する時間、高さデータの生成に要する時間および画像データ群の出力に要する時間の総和が測定対象物Ｓの検査に要する最短のタクトタイムとなる。そのため、タクトタイムを十分に短縮することができず、検査を短時間で実行することができない。
【0095】
（７）参考例
参考例に係る検査装置においては、画像取得専用トリガ信号が用いられない。また、測定対象物Ｓに一様光が照射されず、テクスチャ画像データが生成されない。以下、参考例に係る検査装置の基本動作を説明する。図１１は、参考例に係る検査装置の基本動作を示すタイムチャートである。図１１に示すように、ヘッド部１００は、初期時点ｔ４０においてはトリガレディ状態にある。この場合、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。
参考例に係る検査装置においては、画像取得専用トリガ信号が用いられない。また、測定対象物Ｓに一様光が照射されず、テクスチャ画像データが生成されない。以下、参考例に係る検査装置の基本動作を説明する。図１１は、参考例に係る検査装置の基本動作を示すタイムチャートである。図１１に示すように、ヘッド部１００は、初期時点ｔ４０においてはトリガレディ状態にある。この場合、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。
【0096】
撮像トリガ出力部２１０は、撮像処理部１３１により出力されたトリガレディ信号を受け付けることに応答して、時点ｔ４１で、外部機器４００により与えられる指令に基づいて、複数撮像および高さデータの出力を実行するための第１回目の撮像トリガ信号を撮像処理部１３１に出力する。これにより、複数撮像、高さデータの生成および高さデータの出力が順次実行され、画像メモリ２３０に第１回目の撮像トリガ信号に対応する高さデータが記憶される。
【0097】
ここで、第１回目の撮像トリガ信号に対応して複数撮像により生成された複数のパターン画像データは、バッファメモリ１３４に記憶される。したがって、第１回目の撮像トリガ信号に対応する高さデータは、バッファメモリ１３４に記憶された複数のパターン画像データに基づいて生成される。時点ｔ４２で複数撮像が終了することにより、ヘッド部１００はトリガレディ状態に移行する。
【0098】
時点ｔ４２で、複数撮像が終了すると、演算処理部１３２が上記のバッファメモリ１３４を用いた第１回目の撮像トリガ信号に対応する高さデータの生成を開始する。また、同時点ｔ４２で、撮像処理部１３１がトリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。
【0099】
撮像トリガ出力部２１０は、撮像処理部１３１により出力されたトリガレディ信号を受け付けることに応答して、時点ｔ４３で、外部機器４００により与えられる指令に基づいて、複数撮像および高さデータの出力を実行するための第２回目の撮像トリガ信号を撮像処理部１３１に出力する。これにより、複数撮像、高さデータの生成および高さデータの出力が順次実行され、画像メモリ２３０に第２回目の撮像トリガ信号に対応する高さデータが記憶される。
【0100】
ここで、第２回目の撮像トリガ信号に対応して複数撮像により生成された複数のパターン画像データは、バッファメモリ１３４ではなくバッファメモリ１３５に記憶される。したがって、第２回目の撮像トリガ信号に対応する高さデータは、バッファメモリ１３５に記憶された複数のパターン画像データに基づいて生成される。時点ｔ４４で複数撮像が終了することにより、ヘッド部１００はトリガレディ状態に移行する。
【0101】
時点ｔ４４で、複数撮像が終了すると、演算処理部１３２が上記のバッファメモリ１３５を用いた第２回目の撮像トリガ信号に対応する高さデータの生成を開始する。また、同時点ｔ４４で、撮像処理部１３１がトリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。
【0102】
撮像トリガ出力部２１０は、撮像処理部１３１により出力されたトリガレディ信号を受け付けることに応答して、時点ｔ４５で、外部機器４００により与えられる指令に基づいて、複数撮像および高さデータの出力を実行するための第３回目の撮像トリガ信号を撮像処理部１３１に出力する。以下、同様の処理が繰り返される。
【0103】
この構成によれば、任意の撮像トリガ信号に対応する高さデータの生成と、次の撮像トリガ信号に対応する複数撮像とが、互いに異なるバッファメモリ１３４，１３５を用いて行われる。この場合、任意の撮像トリガ信号に対応する高さデータの生成と、次の撮像トリガ信号に対応する複数撮像とを並行して実行することができる。これにより、各高さ画像データが短時間で生成される。また、任意の撮像トリガ信号に対応する高さデータの出力は、次の撮像トリガ信号に対応する複数撮像と並行して実行される。これらの結果、検査を短時間で実行することができる。
【0104】
［２］第２の実施の形態
（１）検査装置の構成
第２の実施の形態に係る検査装置３００について、第１の実施の形態に係る検査装置３００と異なる点を説明する。図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る検査装置３００の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、本実施の形態におけるヘッド部１００は、２個の照明部１１０を含む。以下の説明では、２個の照明部１１０を区別する場合は、２個の照明部１１０をそれぞれ照明部１１０Ａ，１１０Ｂと呼ぶ。照明部１１０Ａと照明部１１０Ｂとは、互いに同一の構造を有し、撮像部１２０を挟んで対向するように配置される。
（１）検査装置の構成
第２の実施の形態に係る検査装置３００について、第１の実施の形態に係る検査装置３００と異なる点を説明する。図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る検査装置３００の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、本実施の形態におけるヘッド部１００は、２個の照明部１１０を含む。以下の説明では、２個の照明部１１０を区別する場合は、２個の照明部１１０をそれぞれ照明部１１０Ａ，１１０Ｂと呼ぶ。照明部１１０Ａと照明部１１０Ｂとは、互いに同一の構造を有し、撮像部１２０を挟んで対向するように配置される。
【0105】
この構成においては、２個の照明部１１０Ａ，１１０Ｂにより測定対象物Ｓに対して互いに異なる２つの方向から光を出射することができる。それにより、一方の照明部１１０から出射される光により測定不可能な部分がある場合でも、その測定不可能な部分の形状を他方の照明部１１０から出射される光を用いて測定することができる。そこで、２個の照明部１１０Ａ，１１０Ｂにそれぞれ対応して生成された第１および第２の高さデータを合成することにより、測定不可能な部分が低減された合成高さデータを生成することができる。
【0106】
（２）検査装置の動作
図１３は、図１２の検査装置３００の基本動作を示すタイムチャートである。以下、図４および図１３を用いて図１２の検査装置３００の基本動作を説明する。図１３に示すように、ヘッド部１００は、初期時点ｔ５０においては、トリガレディ状態にある。この場合、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。また、後述する時点ｔ５７で、ヘッド部１００は撮像を終了する。この場合にも、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。
図１３は、図１２の検査装置３００の基本動作を示すタイムチャートである。以下、図４および図１３を用いて図１２の検査装置３００の基本動作を説明する。図１３に示すように、ヘッド部１００は、初期時点ｔ５０においては、トリガレディ状態にある。この場合、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。また、後述する時点ｔ５７で、ヘッド部１００は撮像を終了する。この場合にも、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。
【0107】
撮像トリガ出力部２１０は、撮像処理部１３１により出力されたトリガレディ信号を受け付けることに応答して、時点ｔ５１で、外部機器４００により与えられる指令に基づいて撮像処理部１３１に撮像トリガ信号を出力する。これにより、時点ｔ５１～ｔ５７の期間に、以下に詳述される第１の複数撮像、第２の複数撮像、Ｒ撮像、Ｇ撮像およびＢ撮像が順次実行されるとともに、時点ｔ５４で、Ｒ画像データの出力が実行される。
【0108】
具体的には、時点ｔ５１で、撮像処理部１３１は、撮像トリガ出力部２１０により出力された撮像トリガ信号を受け付けることに応答して、複数種類の縞状光および複数種類のコード状光を順次出射するように照明部１１０Ａを制御する。また、撮像処理部１３１は、照明部１１０Ａによるこれらの光の出射と同期して複数のパターン画像データを順次生成するように撮像部１２０を制御する。さらに、撮像処理部１３１は、生成された複数のパターン画像データをバッファメモリ１３４に記憶させる。撮像処理部１３１によるこれらの一連の処理を第１の複数撮像と呼ぶ。
【0109】
時点ｔ５２で、第１の複数撮像が終了すると、撮像処理部１３１は、複数種類の縞状光および複数種類のコード状光を順次出射するように照明部１１０Ｂを制御する。また、撮像処理部１３１は、照明部１１０Ｂによるこれらの光の出射と同期して複数のパターン画像データを順次生成するように撮像部１２０を制御する。さらに、撮像処理部１３１は、生成された複数のパターン画像データをバッファメモリ１３４ではなくバッファメモリ１３５に記憶させる。撮像処理部１３１によるこれらの一連の処理を第２の複数撮像と呼ぶ。
【0110】
時点ｔ５３で、第２の複数撮像が終了すると、撮像処理部１３１はＲ撮像を実行する。時点ｔ５４で、Ｒ撮像が終了すると、撮像処理部１３１はＧ撮像を実行する。時点ｔ５５で、Ｇ撮像が終了すると、撮像処理部１３１はＢ撮像を実行する。ここで、Ｒ撮像、Ｇ撮像およびＢ撮像は、照明部１１０Ａ，１１０Ｂのいずれを用いて行われてもよい。また、生成されたＲ画像データ、Ｇ画像データおよびＢ画像データは、バッファメモリ１３５ではなくバッファメモリ１３４に記憶される。時点ｔ５７でＢ撮像が終了することにより、ヘッド部１００はトリガレディ状態に移行する。
【0111】
時点ｔ５２で、第１の複数撮像が終了すると、演算処理部１３２は、バッファメモリ１３４に記憶された照明部１１０Ａに対応する複数のパターン画像データに基づいて第１の高さデータの生成を開始する。第１の高さデータの生成が終了するまでに比較的長時間を要するので、上記の撮像処理部１３１によるバッファメモリ１３５を用いた第２の複数撮像は、演算処理部１３２によるバッファメモリ１３４を用いた第１の高さデータの生成と並行して実行される。
【0112】
時点ｔ５３で、第１の高さデータの生成が終了すると、演算処理部１３２は、バッファメモリ１３５に記憶された照明部１１０Ｂに対応する複数のパターン画像データに基づいて第２の高さデータの生成を開始する。第２の高さデータの生成が終了するまでに比較的長時間を要するので、上記の撮像処理部１３１によるバッファメモリ１３４を用いたＲ撮像、Ｇ撮像およびＢ撮像は、演算処理部１３２によるバッファメモリ１３５を用いた第２の高さデータの生成と並行して実行される。
【0113】
時点ｔ５９で、第２の高さデータの生成が終了すると、演算処理部１３２は、バッファメモリ１３４，１３５にそれぞれ記憶された第１および第２の高さデータを合成することにより合成高さデータを生成し、バッファメモリ１３４またはバッファメモリ１３５に記憶させる。ここで、時点ｔ６０で合成高さデータの生成が終了する前に、第２の高さデータおよび合成高さデータの生成と並行して、時点ｔ５３～ｔ６０の期間に、以下のＲ画像データ、Ｇ画像データおよびＢ画像データの出力が順次実行される。
【0114】
時点ｔ５４で、Ｒ撮像が終了すると、出力処理部１３３はバッファメモリ１３４に記憶されたＲ画像データを画像メモリ２３０に出力する。これにより、画像メモリ２３０にＲ画像データが記憶される。なお、上記のように、Ｒ画像データの出力は画像取得専用トリガ信号ではなく、撮像トリガ信号に対応して実行される。
【0115】
画像メモリ２３０にＲ画像データが記憶されることにより、時点ｔ５６で、画像取得専用トリガ出力部２２０は、Ｇ画像データを出力するための画像取得専用トリガ信号を出力処理部１３３に出力する。出力処理部１３３は、画像取得専用トリガ出力部２２０により出力された画像取得専用トリガ信号を受け付けることに応答して、バッファメモリ１３４に記憶されたＧ画像データを画像メモリ２３０に出力する。これにより、画像メモリ２３０にＧ画像データが記憶される。
【0116】
画像メモリ２３０にＧ画像データが記憶されることにより、時点ｔ５８で、画像取得専用トリガ出力部２２０は、Ｂ画像データを出力するための画像取得専用トリガ信号を出力処理部１３３に出力する。出力処理部１３３は、画像取得専用トリガ出力部２２０により出力された画像取得専用トリガ信号を受け付けることに応答して、バッファメモリ１３４に記憶されたＢ画像データを画像メモリ２３０に出力する。これにより、画像メモリ２３０にＢ画像データが記憶される。
【0117】
画像メモリ２３０にＢ画像データが記憶されることにより、時点ｔ６０で、画像取得専用トリガ出力部２２０は、合成高さデータを出力するための画像取得専用トリガ信号を出力処理部１３３に出力する。出力処理部１３３は、画像取得専用トリガ出力部２２０により出力された画像取得専用トリガ信号を受け付けることに応答して、バッファメモリ１３４またはバッファメモリ１３５に記憶された合成高さデータを画像メモリ２３０に出力する。これにより、画像メモリ２３０に合成高さデータが記憶される。
【0118】
（３）効果
本実施の形態に係る検査装置３００においては、第１および第２の高さデータを用いることにより、測定対象物Ｓのより広範囲に渡る部分を検査することが可能となる。ここで、照明部１１０Ａに対応する第１の高さデータの生成と、照明部１１０Ｂに対応する複数撮像とが、それぞれ異なるバッファメモリ１３４，１３５を用いて実行される。また、照明部１１０Ｂに対応する第２の高さデータの生成とＲ撮像、Ｇ撮像およびＢ撮像とが、それぞれ異なるバッファメモリ１３５，１３４を用いて実行される。
本実施の形態に係る検査装置３００においては、第１および第２の高さデータを用いることにより、測定対象物Ｓのより広範囲に渡る部分を検査することが可能となる。ここで、照明部１１０Ａに対応する第１の高さデータの生成と、照明部１１０Ｂに対応する複数撮像とが、それぞれ異なるバッファメモリ１３４，１３５を用いて実行される。また、照明部１１０Ｂに対応する第２の高さデータの生成とＲ撮像、Ｇ撮像およびＢ撮像とが、それぞれ異なるバッファメモリ１３５，１３４を用いて実行される。
【0119】
この場合、撮像処理部１３１および演算処理部１３２の各々の処理速度が低下することがない。これにより、第１の高さデータ、第２の高さデータ、Ｒ撮像、Ｇ撮像およびＢ撮像が短時間で生成される。また、第１および第２の高さデータが合成されることにより合成高さデータが生成される。その結果、合成高さデータを用いて測定対象物Ｓのより広範囲に渡る部分を短時間でかつ容易に検査することができる。
【0120】
本実施の形態において、第１の高さデータが生成された後、演算処理部１３２は、バッファメモリ１３４に記憶された第１の高さデータをバッファメモリ１３５に複製（移動でもよい。）してもよい。なお、複製が行われる期間には、撮像処理部１３１は、バッファメモリ１３４，１３５にアクセスすることができないため、撮像を停止する。
【0121】
この場合、バッファメモリ１３５に記憶された第１および第２の高さデータが合成されることにより合成高さデータが生成されるので、合成高さデータの生成時にバッファメモリ１３４を用いる必要がない。そのため、時点ｔ５７以降にヘッド部１００がトリガレディ状態になった場合、撮像処理部１３１は、撮像トリガ出力部２１０から次の撮像トリガ信号を受け付けることにより、バッファメモリ１３４を用いた次の第１の複数撮像を直ちに実行することができる。
【0122】
したがって、撮像トリガ出力部２１０による撮像トリガ信号の出力が繰り返されることにより、撮像、高さデータ（合成高さデータを含む。）の生成、画像データ群の出力、および検査が繰り返される。ここで、撮像、高さデータの生成、画像データ群の出力および検査のうち、一部または全部の処理を並行して実行可能である。これにより、検査を短時間で実行することができる。
【0123】
［３］第３の実施の形態
第３の実施の形態に係る検査装置３００について、第２の実施の形態に係る検査装置３００と異なる点を説明する。図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る検査装置３００の構成を示すブロック図である。図１４に示すように、本実施の形態におけるヘッド部１００は、４個の照明部１１０を含む。なお、図１４においては、演算部１３０の図示が省略されている。
第３の実施の形態に係る検査装置３００について、第２の実施の形態に係る検査装置３００と異なる点を説明する。図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る検査装置３００の構成を示すブロック図である。図１４に示すように、本実施の形態におけるヘッド部１００は、４個の照明部１１０を含む。なお、図１４においては、演算部１３０の図示が省略されている。
【0124】
以下の説明では、４個の照明部１１０を区別する場合は、４個の照明部１１０をそれぞれ照明部１１０Ａ～１１０Ｄと呼ぶ。照明部１１０Ａ～１１０Ｄは、互いに同一の構造を有し、９０度間隔で撮像部１２０を取り囲むように設けられる。具体的には、照明部１１０Ａと照明部１１０Ｂとは、撮像部１２０を挟んで対向するように配置される。また、照明部１１０Ｃと照明部１１０Ｄとは、撮像部１２０を挟んで対向するように配置される。
【0125】
この構成においては、４個の照明部１１０Ａ～１１０Ｄにより測定対象物Ｓに対して互いに異なる４つの方向から光を出射することができる。それにより、いずれかの照明部１１０から出射される光により測定不可能な部分がある場合でも、その測定不可能な部分の形状を他の照明部１１０から出射される光を用いて測定することができる。そこで、４個の照明部１１０～１１０Ｄにそれぞれ対応して生成された第１～第４の高さデータを合成することにより、測定不可能な部分がより低減された合成高さデータを生成することができる。
【0126】
図１５は、図１４の検査装置３００の基本動作を示すタイムチャートである。以下、図４および図１５を用いて図１４の検査装置３００の基本動作を説明する。図１５に示すように、ヘッド部１００は、初期時点ｔ７０においては、トリガレディ状態にある。この場合、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。また、後述する時点ｔ８１で、ヘッド部１００は撮像を終了する。この場合にも、撮像処理部１３１は、トリガレディ信号を撮像トリガ出力部２１０に出力する。
【0127】
撮像トリガ出力部２１０は、撮像処理部１３１により出力されたトリガレディ信号を受け付けることに応答して、時点ｔ７１で、外部機器４００により与えられる指令に基づいて撮像処理部１３１に撮像トリガ信号を出力する。これにより、時点ｔ７１～ｔ８１の期間に、以下に詳述される第１～第４の複数撮像、Ｒ撮像、Ｇ撮像およびＢ撮像が順次実行されるとともに、時点ｔ７８で、Ｒ画像データの出力が実行される。
【0128】
具体的には、時点ｔ７１で、撮像処理部１３１は、撮像トリガ出力部２１０により出力された撮像トリガ信号を受け付けることに応答して、第２の実施の形態と同様に、照明部１１０Ａおよびバッファメモリ１３４を用いた第１の複数撮像を実行する。時点ｔ７２で、第１の複数撮像が終了すると、撮像処理部１３１は、第２の実施の形態と同様に、照明部１１０Ｂおよびバッファメモリ１３５を用いた第２の複数撮像を実行する。
【0129】
時点ｔ７３で、第２の複数撮像が終了すると、撮像処理部１３１は、時点ｔ７３～ｔ７４の短期間だけ撮像を停止する。時点ｔ７４で、撮像処理部１３１は、複数種類の縞状光および複数種類のコード状光を順次出射するように照明部１１０Ｃを制御する。また、撮像処理部１３１は、照明部１１０Ｃによるこれらの光の出射と同期して複数のパターン画像データを順次生成するように撮像部１２０を制御する。さらに、撮像処理部１３１は、生成された複数のパターン画像データをバッファメモリ１３４に記憶させる。撮像処理部１３１によるこれらの一連の処理を第３の複数撮像と呼ぶ。
【0130】
時点ｔ７５で、第３の複数撮像が終了すると、撮像処理部１３１は、複数種類の縞状光および複数種類のコード状光を順次出射するように照明部１１０Ｄを制御する。また、撮像処理部１３１は、照明部１１０Ｄによるこれらの光の出射と同期して複数のパターン画像データを順次生成するように撮像部１２０を制御する。さらに、撮像処理部１３１は、生成された複数のパターン画像データをバッファメモリ１３５に記憶させる。撮像処理部１３１によるこれらの一連の処理を第４の複数撮像と呼ぶ。
【0131】
時点ｔ７６で、第４の複数撮像が終了すると、撮像処理部１３１は、時点ｔ７６～ｔ７７の短期間だけ撮像を停止する。時点ｔ７７で、撮像処理部１３１はＲ撮像を実行する。時点ｔ７８で、Ｒ撮像が終了すると、撮像処理部１３１はＧ撮像を実行する。時点ｔ７９で、Ｇ撮像が終了すると、撮像処理部１３１はＢ撮像を実行する。ここで、Ｒ撮像、Ｇ撮像およびＢ撮像は、照明部１１０Ａ～１１０Ｄのいずれを用いて行われてもよい。また、生成されたＲ画像データ、Ｇ画像データおよびＢ画像データは、バッファメモリ１３４に記憶される。時点ｔ８１でＢ撮像が終了することにより、ヘッド部１００はトリガレディ状態に移行する。
【0132】
時点ｔ７２で、第１の複数撮像が終了すると、演算処理部１３２は、バッファメモリ１３４に記憶された照明部１１０Ａに対応する複数のパターン画像データに基づいて第１の高さデータの生成を開始する。第２の実施の形態と同様に、上記の撮像処理部１３１によるバッファメモリ１３５を用いた第２の複数撮像は、演算処理部１３２によるバッファメモリ１３４を用いた第１の高さデータの生成と並行して実行される。
【0133】
時点ｔ７３で、第１の高さデータの生成が終了すると、時点ｔ７３～ｔ７４の短期間に、演算処理部１３２は、バッファメモリ１３４に記憶された第１の高さデータをバッファメモリ１３５に複製（移動でもよい。）する。この期間には、撮像処理部１３１は、バッファメモリ１３４，１３５にアクセスすることができないため、上記のように、撮像を停止する。
【0134】
時点ｔ７４で、第１の高さデータの複製が終了すると、演算処理部１３２は、バッファメモリ１３５に記憶された照明部１１０Ｂに対応する複数のパターン画像データに基づいて第２の高さデータの生成を開始する。第２の高さデータの生成が終了するまでに比較的長時間を要するので、上記の撮像処理部１３１によるバッファメモリ１３４を用いた第３の複数撮像は、演算処理部１３２によるバッファメモリ１３５を用いた第２の高さデータの生成と並行して実行される。
【0135】
時点ｔ７５で、第２の高さデータの生成が終了すると、演算処理部１３２は、バッファメモリ１３４に記憶された照明部１１０Ｃに対応する複数のパターン画像データに基づいて第３の高さデータの生成を開始する。第３の高さデータの生成が終了するまでに比較的長時間を要するので、上記の撮像処理部１３１によるバッファメモリ１３５を用いた第４の複数撮像は、演算処理部１３２によるバッファメモリ１３４を用いた第３の高さデータの生成と並行して実行される。
【0136】
時点ｔ７６で、第３の高さデータの生成が終了すると、時点ｔ７６～ｔ７７の短期間に、演算処理部１３２は、バッファメモリ１３４に記憶された第３の高さデータをバッファメモリ１３５に複製（移動でもよい。）する。この期間には、撮像処理部１３１は、バッファメモリ１３４，１３５にアクセスすることができないため、上記のように、撮像を停止する。
【0137】
時点ｔ７７で、第３の高さデータの複製が終了すると、演算処理部１３２は、バッファメモリ１３５に記憶された照明部１１０Ｄに対応する複数のパターン画像データに基づいて第４の高さデータの生成を開始する。第４の高さデータの生成が終了するまでに比較的長時間を要するので、上記の撮像処理部１３１によるバッファメモリ１３４を用いたＲ撮像、Ｇ撮像およびＢ撮像は、演算処理部１３２によるバッファメモリ１３５を用いた第４の高さデータの生成と並行して実行される。
【0138】
時点ｔ８１で、第４の高さデータの生成が終了すると、演算処理部１３２は、バッファメモリ１３５に記憶された第１～第４の高さデータを合成することにより合成高さデータを生成し、バッファメモリ１３５に記憶させる。ここで、時点ｔ８３で合成高さデータの生成が終了する前に、第４の高さデータおよび合成高さデータの生成と並行して、時点ｔ７８～ｔ８３の期間に、以下のＲ画像データ、Ｇ画像データおよびＢ画像データの出力が順次実行される。
【0139】
時点ｔ７８で、Ｒ撮像が終了すると、出力処理部１３３はバッファメモリ１３４に記憶されたＲ画像データを画像メモリ２３０に出力する。これにより、画像メモリ２３０にＲ画像データが記憶される。なお、上記のように、Ｒ画像データの出力は画像取得専用トリガ信号ではなく、撮像トリガ信号に対応して実行される。
【0140】
画像メモリ２３０にＲ画像データが記憶されることにより、時点ｔ８０で、画像取得専用トリガ出力部２２０は、Ｇ画像データを出力するための画像取得専用トリガ信号を出力処理部１３３に出力する。出力処理部１３３は、画像取得専用トリガ出力部２２０により出力された画像取得専用トリガ信号を受け付けることに応答して、バッファメモリ１３４に記憶されたＧ画像データを画像メモリ２３０に出力する。これにより、画像メモリ２３０にＧ画像データが記憶される。
【0141】
画像メモリ２３０にＧ画像データが記憶されることにより、時点ｔ８２で、画像取得専用トリガ出力部２２０は、Ｂ画像データを出力するための画像取得専用トリガ信号を出力処理部１３３に出力する。出力処理部１３３は、画像取得専用トリガ出力部２２０により出力された画像取得専用トリガ信号を受け付けることに応答して、バッファメモリ１３４に記憶されたＢ画像データを画像メモリ２３０に出力する。これにより、画像メモリ２３０にＢ画像データが記憶される。
【0142】
画像メモリ２３０にＢ画像データが記憶されることにより、時点ｔ８３で、画像取得専用トリガ出力部２２０は、合成高さデータを出力するための画像取得専用トリガ信号を出力処理部１３３に出力する。出力処理部１３３は、画像取得専用トリガ出力部２２０により出力された画像取得専用トリガ信号を受け付けることに応答して、バッファメモリ１３５に記憶された合成高さデータを画像メモリ２３０に出力する。これにより、画像メモリ２３０に合成高さデータが記憶される。
【0143】
上記の構成によれば、時点ｔ８１～ｔ８３の期間に、バッファメモリ１３４が用いられることなく合成高さデータが生成される。そのため、時点ｔ８１以降にヘッド部１００がトリガレディ状態になった場合、撮像処理部１３１は、撮像トリガ出力部２１０から次の撮像トリガ信号を受け付けることにより、バッファメモリ１３４を用いた次の第１の複数撮像を直ちに実行することができる。
【0144】
したがって、撮像トリガ出力部２１０による撮像トリガ信号の出力が繰り返されることにより、撮像、高さデータ（合成高さデータを含む。）の生成、画像データ群の出力、および検査が繰り返される。ここで、撮像、高さデータの生成、画像データ群の出力および検査のうち、一部または全部の処理を並行して実行可能である。これにより、検査を短時間で実行することができる。
【0145】
［４］他の実施の形態
（１）上記実施の形態において、構造化光を出射する構造化照明部と一様光を出射する一様照明部とが共通の照明部１１０により実現されるが、本発明はこれに限定されない。構造化照明部と一様照明部とが別個の照明部により実現されてもよい。
（１）上記実施の形態において、構造化光を出射する構造化照明部と一様光を出射する一様照明部とが共通の照明部１１０により実現されるが、本発明はこれに限定されない。構造化照明部と一様照明部とが別個の照明部により実現されてもよい。
【0146】
（２）上記実施の形態において、Ｒ画像データ、Ｇ画像データおよびＢ画像データがテクスチャ画像データとして生成されるが、本発明はこれに限定されない。Ｒ画像データ、Ｇ画像データおよびＢ画像データのうち少なくとも１つがテクスチャ画像データとして生成されてもよい。
【0147】
あるいは、白色の一様光が測定対象物Ｓに照射されたときのテクスチャ画像データとして白色画像データが生成されてもよい。白色画像データは、モノクロの撮像素子ではなくカラーの撮像素子を含む撮像部１２０により生成されてもよいし、Ｒ画像データ、Ｇ画像データおよびＢ画像データが合成されることにより生成されてもよい。
【0148】
（３）第２および第３の実施の形態において、複数の高さデータが合成されることにより合成高さデータが生成されるが、本発明はこれに限定されない。合成高さデータが生成されず、複数の高さデータが個別にコントローラ部２００の画像メモリ２３０に出力されてもよい。
【0149】
［５］請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明する。上記実施の形態においては、測定対象物Ｓが測定対象物の例であり、照明部１１０が構造化照明部および一様照明部の例であり、撮像部１２０が撮像部の例である。撮像処理部１３１が撮像処理部の例であり、演算処理部１３２が演算処理部の例であり、出力処理部１３３が出力処理部の例であり、検査装置３００が検査装置の例である。
請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明する。上記実施の形態においては、測定対象物Ｓが測定対象物の例であり、照明部１１０が構造化照明部および一様照明部の例であり、撮像部１２０が撮像部の例である。撮像処理部１３１が撮像処理部の例であり、演算処理部１３２が演算処理部の例であり、出力処理部１３３が出力処理部の例であり、検査装置３００が検査装置の例である。
【0150】
ヘッド部１００がヘッド部の例であり、コントローラ部２００がコントローラ部の例であり、検査部２４０が検査部の例であり、撮像トリガ出力部２１０および画像取得専用トリガ出力部２２０がそれぞれ第１および第２のトリガ信号出力部の例である。バッファメモリ１３４がメモリおよび第１のバッファメモリの例であり、バッファメモリ１３５がメモリおよび第２のバッファメモリの例であり、照明部１１０Ａ，１１０Ｂがそれぞれ第１および第２の構造化照明部の例である。
【符号の説明】
【0151】
１００…ヘッド部，１１０，１１０Ａ～１１０Ｄ…照明部，１１１～１１３…光源，１１４，１１５…ダイクロイックミラー，１１６…照明レンズ，１１７…ミラー，１１８…パターン生成部，１１９…投光レンズ，１２０…撮像部，１２１…撮像素子，１２２，１２３…受光レンズ，１３０…演算部，１３１…撮像処理部，１３２…演算処理部，１３３…出力処理部，１３４，１３５…バッファメモリ，２００…コントローラ部，２１０…撮像トリガ出力部，２２０…画像取得専用トリガ出力部，２３０…画像メモリ，２４０…検査部，３００…検査装置，３０１…ベルトコンベア，３１０…操作部，３２０…表示部，４００…外部機器，Ｒ…基準面、Ｓ…測定対象物
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】