【技術分野】

【0001】

【背景技術】

【0002】

【0003】

【0004】

【0005】

【先行技術文献】

【発明の概要】

複数の三次元点群の計測結果の統合時には、複数の三次元点群の間で、互いに対応する画素ごとに信頼度が比較され、信頼度の高い計測結果が当該画素についての最終的な計測結果の候補として残される。画素ごとに残された計測結果から最終的な計測結果が得られる。 特許文献１に記載された技術において、信頼度の比較は構造化光を用いた位相解析時に得られる各画素の輝度の振幅を比較することにより行われる。具体的には、ある画素について、複数の撮像手段のうち輝度の振幅が大きいと判定された撮像手段に対応する計測結果が残される。 この場合、例えばハレーションの発生に起因して飽和した計測値が採用されることおよび影の発生に起因してノイズレベルの計測値が採用されることが低減される。しかしながら、上記のように画素ごとの輝度の振幅を用いても、適切な信頼度の比較を行うことができない可能性がある。 例えば、測定対象物の形状、表面状態および材料によっては、測定対象物への構造化光の照射時にその表面上で多重反射が発生する場合がある。この場合、多重反射の発生部分においては、輝度の振幅が小さくならない（減衰しない）可能性がある。そのため、当該部分について多重反射の成分を含む計測結果が最終的な計測結果の候補として残されると、測定対象物の検査の正確性が低下する。 本発明の目的は、測定対象物の高さについて検査の正確性を向上させることを可能にする検査装置を提供することである。

（１）本発明に係る検査装置は、互いに異なる４方向から構造化光を複数のパターンに変化させつつ測定対象物に照射する第１の照明部、第２の照明部、第３の照明部および第４の照明部と、測定対象物から反射される構造化光を受光することにより、第１の照明部に対応する複数の第１のパターン画像データを生成し、第２の照明部に対応する複数の第２のパターン画像データを生成し、第３の照明部に対応する複数の第３のパターン画像データを生成し、第４の照明部に対応する複数の第４のパターン画像データを生成する撮像部と、複数の第１のパターン画像データに基づいて測定対象物の第１の高さ画像データを生成し、複数の第２のパターン画像データに基づいて測定対象物の第２の高さ画像データを生成し、複数の第３のパターン画像データに基づいて測定対象物の第３の高さ画像データを生成し、複数の第４のパターン画像データに基づいて測定対象物の第４の高さ画像データを生成するデータ生成部と、第１〜第４の高さ画像データを合成することにより合成高さ画像データを生成する画像処理部とを備え、画像処理部は、第１〜第４の高さ画像データにおける互いに対応する各同一の画素位置の高さデータから予め定められた条件に従う２つの高さデータを抽出してそれらの差分を算出するとともに、算出された差分が予め定められた許容範囲内にあるか否かを判定し、算出された差分が許容範囲内にある場合に差分の算出に用いられた２つの高さデータのうち少なくとも一方の高さデータに基づいて合成高さ画像データの当該画素位置の高さデータを決定し、算出された差分が許容範囲内にない場合に合成高さ画像データの当該画素位置の高さデータを無効値に設定する。 その検査装置においては、第１〜第４の照明部の各々から構造化光が複数のパターンに変化されつつ測定対象物に複数回照射される。撮像部において、測定対象物から反射される構造化光が受光される。それにより、第１の照明部に対応する複数の第１パターン画像データが生成され、複数の第１パターン画像データに基づいて第１の高さ画像データが生成される。また、第２の照明部に対応する複数の第２のパターン画像データが生成され、複数の第２パターン画像データに基づいて第２の高さ画像データが生成される。また、第３の照明部に対応する複数の第３のパターン画像データが生成され、複数の第３パターン画像データに基づいて第３の高さ画像データが生成される。また、第４の照明部に対応する複数の第４のパターン画像データが生成され、複数の第４パターン画像データに基づいて第４の高さ画像データが生成される。 第１〜第４の高さ画像データが合成され、合成高さ画像データが生成される。この合成時には、第１〜第４の高さ画像データにおける互いに対応する各同一の画素位置の高さデータから予め定められた条件に従う２つの高さデータが抽出され、それらの差分が算出される。また、算出された差分が許容範囲内にあるか否かが判定される。 ここで、算出された差分が許容範囲内にある場合、差分の算出に用いられた２つの高さデータは当該画素位置に対応する測定対象物の部分の真の高さに対して許容誤差範囲内にある高さを示す正確性の高いデータである。そこで、算出された差分が許容範囲内にある場合には、差分の算出に用いられた２つの高さデータのうち少なくとも一方の高さデータに基づいて、合成高さ画像データの当該画素位置の高さデータが決定される。 一方、算出された差分が許容範囲内にない場合、差分の算出に用いられた２つの高さデータは真の高さに対して許容誤差範囲から外れた高さを示す正確性の低いデータである可能性が高い。そこで、算出された差分が許容範囲内にない場合には、合成高さ画像データにおいて当該画素位置の高さデータが無効値に設定される。 これにより、合成高さ画像データの各画素位置においては、正確性の高い高さデータの値が示されるが、正確性の低い高さデータの値は示されない。したがって、生成された合成高さ画像データを用いることにより、測定対象物の高さについて検査の正確性を向上させることが可能になる。 （２）予め定められた条件は、各同一の画素位置の高さデータのうち各２つの高さデータの差分がそれぞれ算出された場合に、算出された複数の差分のうち最小の差分の算出に用いられた２つの高さデータを抽出することであってもよい。 上記の条件に従って抽出される２つの高さデータは、各同一の画素位置の高さデータのうち特に高い正確性を有すると考えられる。したがって、合成高さ画像データの正確性がより向上する。 （３）画像処理部は、各同一の画素位置の高さデータのうち予め定められた条件に従う２つの高さデータの差分が許容範囲内にある場合に差分の算出に用いられた２つの高さデータの平均値、または２つの高さデータのうち一方の値を合成高さ画像データの当該画素位置の高さデータの値として決定してもよい。 この場合、合成高さ画像データの各画素位置の高さデータの値が容易かつ適切に算出される。 （４）第１の照明部と第２の照明部とは、第１の方向において撮像部を挟んで互いに対向するように配置され、第３の照明部と第４の照明部とは、第１の方向に交差する第２の方向において撮像部を挟んで互いに対向するように配置されてもよい。 この場合、測定対象物の表面の広い範囲に渡って構造化光を照射することができる。したがって、測定対象物の表面の広い範囲に渡って高い正確性を有する合成高さ画像データを取得することができる。 （５）データ生成部は、第１〜第４の高さ画像データの各々の生成時に、当該照明部に対応して生成される複数のパターン画像データと予め定められた受光判定条件とに基づいて、生成されるべき高さ画像データの各画素位置に対応する測定対象物の部分が構造化光を撮像部に反射することが不可能な照明不可能部分であるか否かを判定し、照明不可能部分に対応する画素位置の高さデータを照明無効値に設定し、画像処理部は、予め定められた条件に従う２つの高さデータの差分の算出に照明無効値を用いなくてもよい。 この場合、第１〜第４の高さ画像データにおいて照明不可能部分を示す画素位置の高さデータの値が、合成高さ画像データの生成に用いられない。それにより、照明不可能部分に起因する不安定な高さの成分が合成高さ画像データに残ることが防止される。 （６）画像処理部は、各画素位置の４つの高さデータのうち１つの高さデータのみが照明無効値以外の値を示しかつ他の高さデータが照明無効値に設定されている場合に、当該画素位置の高さデータとして１つの高さデータを設定するかまたは当該画素位置の高さデータの値を無効値に設定するかをさらに選択可能に構成されてもよい。 この場合、測定対象物の形状、材質および表面状態等に応じて適切な合成高さ画像データを生成することが可能になる。

本発明によれば、測定対象物の高さについて検査の正確性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の一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2】本発明の一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】図１の各照明部の構成の一例を示す図である。

【図4】三角測距方式の原理を説明するための図である。

【図5】図１の検査装置により実行される検査処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】（ａ）は高さ画像データの正確性を説明するための測定対象物の一例を示す外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の測定対象物Ｓの平面図であり、（ｃ）は（ａ）の測定対象物の端面図である。

【図7】図６の測定対象物の検査時における図２の複数の照明部および撮像部と測定対象物との位置関係の一例を示す模式的斜視図である。

【図8】（ａ）は図７の一の照明部から測定対象物に構造化光が照射される状態を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の構造化光の照射により取得される高さ画像を示す図である。

【図9】（ａ）は図７の他の照明部から測定対象物に構造化光が照射される状態を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の構造化光の照射により取得される高さ画像を示す図である。

【図10】（ａ）は図７のさらに他の照明部から測定対象物に構造化光が照射される状態を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の構造化光の照射により取得される高さ画像を示す図である。

【図11】（ａ）は図７のさらに他の照明部から測定対象物に構造化光が照射される状態を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の構造化光の照射により取得される高さ画像を示す図である。

【図12】本発明の一実施の形態に係る合成処理の概念を示す図である。

【図13】本発明の一実施の形態に係る合成処理により生成される合成高さ画像データに基づく高さ画像の一例を示す図である。

【図14】本発明の一実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。

【図15】他の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

以下、本発明の一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。

［１］検査装置の構成
図１および図２は、本発明の一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および図２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。

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。

ヘッド部１００は、例えば投受光一体の撮像デバイスであり、複数の照明部１１０、撮像部１２０および演算部１３０を含む。なお、図２においては、演算部１３０の図示が省略されている。本実施の形態においては、４個の照明部１１０が９０度間隔で撮像部１２０を取り囲むように設けられている。

各照明部１１０は、任意のパターンを有する赤色、青色、緑色または白色の光を斜め上方から測定対象物Ｓに照射可能に構成される。また、各照明部１１０は、パターンを有しない赤色、青色、緑色または白色の一様な光を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。

また、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，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄと呼ぶ。照明部１１０Ａと照明部１１０Ｂとは撮像部１２０を挟んで対向する。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。照明部１１０の構成については後述する。

撮像部１２０は、図１に示すように、撮像素子１２１および受光レンズ１２２，１２３を含む。受光レンズ１２２，１２３のうち少なくとも受光レンズ１２２は、テレセントリックレンズである。測定対象物Ｓにより上方に反射された構造化光は、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。

以下の説明では、構造化光が測定対象物Ｓに照射された状態で撮像部１２０により生成される測定対象物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に照射された状態で撮像部１２０により生成される測定対象物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。

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、撮像処理部１３１、演算処理部１３２、画像処理部１３３、記憶部１３４および出力処理部１３５を含む。本実施の形態においては、演算部１３０はＦＰＧＡにより実現されるが、本発明はこれに限定されない。演算部１３０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）により実現されてもよいし、マイクロコンピュータにより実現されてもよい。

撮像処理部１３１は、４個の照明部１１０および撮像部１２０の動作を制御する。演算処理部１３２は、４個の照明部１１０の各々について、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画像データを生成する。高さ画像データは、複数の画素位置にそれぞれ対応する測定対象物Ｓの複数の部分の高さを示す複数の高さデータにより構成される。

画像処理部１３３は、演算処理部１３２により複数の照明部１１０にそれぞれ対応して生成された複数の高さ画像データを合成することにより、合成高さ画像データを生成する。また、画像処理部１３３は、複数の照明部１１０にそれぞれ対応して撮像部１２０により生成された複数のテクスチャ画像データを合成することにより、合成テクスチャ画像データを生成する。画像処理部１３３の詳細については後述する。

記憶部１３４は、演算部１３０における作業領域として用いられるとともに、撮像部１２０、演算処理部１３２および画像処理部１３３により生成されたパターン画像データ、高さ画像データ、合成高さ画像データ、テクスチャ画像データおよび合成テクスチャ画像データを一時的に記憶する。出力処理部１３５は、記憶部１３４に記憶された合成高さ画像データまたは合成テクスチャ画像データを出力する。

コントローラ部２００は、ヘッド制御部２１０、画像メモリ２２０および検査部２３０を含む。ヘッド制御部２１０は、外部機器４００により与えられる指令に基づいて、ヘッド部１００の動作を制御する。画像メモリ２２０は、演算部１３０により出力された合成高さ画像データまたは合成テクスチャ画像データを記憶する。

検査部２３０は、使用者により指定された検査内容と、画像メモリ２２０に記憶された合成高さ画像データまたは合成テクスチャ画像データとに基づ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２３０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、判定結果を外部機器４００に与える。

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。

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２２０に記憶された合成高さ画像データに基づく高さ画像等を表示する。また、表示部３２０は、検査部２３０による測定対象物Ｓの判定結果を表示する。

図３は、図１の各照明部１１０の構成の一例を示す図である。図３に示すように、各照明部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。

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。

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の光生成面からの光を拡大しつつ図１の測定対象物Ｓに照射する。なお、投光レンズ１１９は、パターン生成部１１８からの光を平行化して測定対象物Ｓに照射可能に構成されてもよい。

図１の撮像処理部１３１は、光源１１１〜１１３による光の出射を制御するとともに、パターン生成部１１８により光に付与されるパターンを制御する。これにより、赤色、青色、緑色または白色の構造化光と赤色、青色、緑色または白色の一様光とを選択的に照明部１１０から出射することが可能となる。なお、本実施の形態では、白色の構造化光または一様光が、各照明部１１０から測定対象物Ｓに選択的に照射される。

［２］高さ画像データの生成
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。

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画像データが生成される。図４は、三角測距方式の原理を説明するための図である。図４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４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。

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。

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の高さ画像データが生成される。

測定対象物Ｓの表面の全ての点に光を照射するために、各照明部１１０から種々のパターンを有する構造化光が順次出射される。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各照明部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各照明部１１０から複数回出射される。

［３］検査処理の基本的なフロー
図５は、図１の検査装置３００により実行される検査処理の一例を示すフローチャートである。本例の検査処理においては、合成高さ画像データおよび合成テクスチャ画像データがこの順で生成される。図５に示すように、まず撮像処理部１３１は、照明部１１０Ａ〜１１０Ｄのうち、いずれか１つの照明部１１０を選択する（ステップＳ１１）。次に、撮像処理部１３１は、所定のパターンを有する白色の構造化光を出射するように、ステップＳ１１または後述するステップＳ１９で選択された照明部１１０を制御する（ステップＳ１２）。

また、撮像処理部１３１は、ステップＳ１２における構造化光の出射と同期して測定対象物Ｓを撮像するように撮像部１２０を制御する（ステップＳ１３）。これにより、測定対象物Ｓのパターン画像データが撮像部１２０により生成される。その後、撮像処理部１３１は、ステップＳ１３で生成されたパターン画像データを記憶部１３４に記憶させる（ステップＳ１４）。続いて、撮像処理部１３１は、所定の回数撮像が実行されたか否かを判定する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１５で、所定の回数撮像が実行されていない場合、撮像処理部１３１は、構造化光のパターンを変更するように図３のパターン生成部１１８を制御し（ステップＳ１６）、ステップＳ１２に戻る。所定の回数撮像が実行されるまで、ステップＳ１２〜Ｓ１６が繰り返される。これにより、パターンが変化されつつ縞状光およびコード状光が測定対象物Ｓに順次照射されたときの複数のパターン画像データが記憶部１３４に記憶される。なお、縞状光とコード状光とは、いずれが先に出射されてもよい。

ステップＳ１５で、所定の回数撮像が実行された場合、演算処理部１３２は、記憶部１３４に記憶された複数のパターン画像データについて演算を行うことにより、高さ画像データを生成する（ステップＳ１７）。

ここで、一の照明部１１０について生成される複数のパターン画像データの互いに対応する同一の画素位置の複数の画素の値（輝度値）のばらつきの大きさが所定のしきい値以下であることは、当該複数の画素に対応する測定対象物Ｓの部分に光が到達せずに影が発生していることを意味する。または、一の照明部１１０について生成される複数のパターン画像データの互いに対応する同一の画素位置の複数の画素の値のばらつきの大きさが所定のしきい値以下であることは、当該複数の画素に対応する測定対象物Ｓの部分からの反射光が撮像部１２０に入射しないことを意味する。

そこで、演算処理部１３２は、高さ画像データの生成時に、構造化光を撮像部１２０へ反射することが不可能な測定対象物Ｓの部分（以下、照明不可能部分と呼ぶ。）に対応する画素位置の高さデータの値を予め定められた照明無効値に設定する。

具体的には、演算処理部１３２は、ステップＳ１２〜Ｓ１６で生成された複数のパターン画像データの互いに対応する同一の画素位置の複数の画素について、複数の画素データの値のばらつきの大きさが所定のしきい値以下であるか否かを判定する。そこで、演算処理部１３２は、複数の値のばらつきの大きさが所定のしきい値以下である場合に、高さ画像データにおいて複数のパターン画像データの互いに対応する同一の画素位置の複数の画素に対応する高さデータの値を照明無効値に設定する。このようにして、高さ画像データにおいて照明不可能部分に対応する画素位置の高さデータの値が照明無効値に設定される。照明無効値は、例えば０である。複数の値のばらつきの大きさを判定するための上記のしきい値は、測定対象物Ｓの検査前に、受光判定条件として予め図１の記憶部１３４に記憶される。

次に、演算処理部１３２は、複数の照明部１１０にそれぞれ対応する所定数（本例では４個）の高さ画像データが生成されたか否かを判定する（ステップＳ１８）。所定数の高さ画像データが生成されていない場合、撮像処理部１３１は、他の照明部１１０を選択し（ステップＳ１９）、ステップＳ１２に戻る。所定数の高さ画像データが生成されるまで、ステップＳ１２〜Ｓ１９が繰り返される。

ステップＳ１８で、所定数の高さ画像データが生成された場合、画像処理部１３３は、生成された所定数の高さ画像データを合成する合成処理を行う（ステップＳ２０）。これにより、合成高さ画像データが生成される。合成処理の詳細については後述する。また、出力処理部１３５は、ステップＳ２０で生成された合成高さ画像データをコントローラ部２００に出力する（ステップＳ２１）。これにより、コントローラ部２００の画像メモリ２２０に合成高さ画像データが蓄積される。

続いて、ヘッド部１００においてテクスチャ生成処理が実行される（ステップＳ２２）。テクスチャ生成処理においては、撮像処理部１３１は、白色の一様光が順次出射されるように複数の照明部１１０を制御する。また、撮像処理部１３１は、各一様光の出射と同期して測定対象物Ｓを撮像するように撮像部１２０を制御する。それにより、複数の照明部１１０にそれぞれ対応する複数のテクスチャ画像データが生成される。さらに、画像処理部１３３は、生成された複数のテクスチャ画像データを合成する。それにより、合成テクスチャ画像データが生成される。また、出力処理部１３５は、生成された合成テクスチャ画像データをコントローラ部２００に出力する。これにより、コントローラ部２００の画像メモリ２２０に合成テクスチャ画像データが蓄積される。

その後、コントローラ部２００において判定処理が実行される（ステップＳ２３）。判定処理においては、検査部２３０は、画像メモリ２２０に蓄積された合成高さ画像データおよび合成テクスチャ画像データのうち少なくとも一方と画像メモリ２２０に予め設定された各種しきい値とに基づいて測定対象物Ｓの良否を判定（検査）する。なお、検査部２３０は、ステップＳ２３における判定結果を表示部３２０に表示してもよいし、外部機器４００に与えてもよい。

上記のステップＳ１１〜Ｓ２１までの一連の処理とステップＳ２２のテクスチャ生成処理とは、いずれが先に実行されてもよいし、部分的に並列して実行されてもよい。

［４］高さ画像データの正確性
本実施の形態においては、測定対象物Ｓの複数の部分の各々について、当該部分の真の高さに対する当該部分に対応する高さ画像データの画素が示す値（高さデータが示す値）の一致度を高さ画像データの正確性と呼ぶ。真の高さに対して高さ画像データの値が一致しているかほぼ一致している場合に、高さ画像データの正確性は高いとされる。一方、真の高さに対して高さ画像データの値が大きく外れている場合に、高さ画像データの正確性は低いとされる。

高さ画像データの正確性について具体例を参照しつつ説明する。図６（ａ）は高さ画像データの正確性を説明するための測定対象物Ｓの一例を示す外観斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の測定対象物Ｓの平面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）の測定対象物Ｓの端面図である。

図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、本例の測定対象物Ｓは、例えば表面に光沢がある金属材料により形成され、ベース部ｓ０および壁部Ｗを有する。ベース部ｓ０は、一方向に延びる矩形板状に形成され、一端面ｓ０１、他端面ｓ０２、上面および下面を有する。壁部Ｗは、ベース部ｓ０の上面の一部から上方に突出するように形成され、ベース部ｓ０の上面に平行な略Ｕ字形状の断面を有する。壁部Ｗの内側の空間ＧＳは、ベース部ｓ０における他端面ｓ０２から一端面ｓ０１に向く方向に開放されている。ベース部ｓ０の上面は、ベース部ｓ０の下面を基準として均一な高さを有する。また、壁部Ｗの上面も、ベース部ｓ０の下面を基準として均一な高さを有する。

図７は、図６の測定対象物Ｓの検査時における図２の複数の照明部１１０および撮像部１２０と測定対象物Ｓとの位置関係の一例を示す模式的斜視図である。図７では、複数の照明部１１０と撮像部１２０との位置関係の把握を容易にするために、図２の４個の照明部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄおよび撮像部１２０が丸印で示される。また、撮像部１２０を通ってＸ方向およびＹ方向にそれぞれ平行に延びる２本の直線が一点鎖線で示される。

撮像部１２０は、撮像視野が下方に向くようにかつ撮像部１２０の光学系（図１の受光レンズ１２２，１２３）の光軸がＺ方向に平行となるようにベルトコンベア３０１の上方に配置されている。一方、照明部１１０Ａ，１１０Ｂは、Ｚ方向における撮像部１２０と同じかまたはほぼ同じ高さ位置で、Ｘ方向において撮像部１２０を挟むように対称に配置されている。照明部１１０Ｃ，１１０Ｄは、Ｚ方向における撮像部１２０と同じかまたはほぼ同じ高さ位置で、Ｙ方向において撮像部１２０を挟むように対称に配置されている。

測定対象物Ｓは、撮像部１２０の下方でかつ撮像部１２０の光学系の光軸上に位置する。また、測定対象物Ｓは、一端面ｓ０１が照明部１１０Ａの方向に向きかつ他端面ｓ０２が照明部１１０Ｂの方向に向くように、ベルトコンベア３０１上でＸ方向に平行に配置されている。

測定対象物Ｓの検査時には、図７に示すように、測定対象物Ｓの中心が撮像部１２０の光学系の光軸上に位置する状態でベルトコンベア３０１が一時停止する。また、上記の検査処理におけるステップＳ１１〜Ｓ１９の処理により、図７に太い実線の矢印で示すように、各照明部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄから測定対象物Ｓに複数のパターンを含む一連の構造化光が順次照射される。このとき、図７に太い二点鎖線の矢印で示すように、測定対象物Ｓから反射されて上方に進行する各構造化光が、撮像部１２０の図１の撮像素子１２１により受光される。それにより、照明部ごとに一連の構造化光に対応する一連のパターン画像データが生成される。

ここで、各照明部１１０から測定対象物Ｓに照射される構造化光の進行方向は、撮像部１２０の光学系の光軸に対して傾斜している。そのため、測定対象物Ｓの形状によっては、構造化光の照射方向ごとに、上記の照明不可能部分が生じる可能性がある。あるいは、測定対象物Ｓの表面状態によっては、構造化光の照射方向ごとに撮像部１２０の撮像視野内で構造化光の多重反射が発生する部分（以下、多重反射部分と呼ぶ。）が生じる可能性がある。これらの部分については、高い正確性を有する高さ画像データを得ることができない。

図８（ａ）は図７の一の照明部１１０Ａから測定対象物Ｓに構造化光が照射される状態を示す側面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の構造化光の照射により取得される高さ画像を示す図である。

図８（ａ）ならびに後述する図９（ａ）、図１０（ａ）および図１１（ａ）では、各照明部１１０Ａ〜１１０Ｄから測定対象物Ｓに照射される構造化光の照射範囲がハッチングにより示される。また、図８（ｂ）ならびに後述する図９（ｂ）、図１０（ｂ）および図１１（ｂ）に示される高さ画像においては、測定対象物Ｓの表面上の各部の高さがドットパターンの濃度で表される。本例では、ドットパターンの濃度が高いほど対応する部分の高さが低いことを示し、ドットパターンの濃度が低いほど対応する部分の高さが高いことを示す。さらに、図８（ｂ）ならびに後述する図９（ｂ）、図１０（ｂ）および図１１（ｂ）に示される高さ画像においては、上記の照明不可能部分に対応する部分が濃いハッチングにより表され、上記の多重反射部分に対応する部分が空白で表される。本例の照明不可能部分は、影の発生部分である。

図８（ａ）に示すように、照明部１１０Ａからベース部ｓ０の他端面ｓ０２に向かって進行する構造化光は、壁部Ｗにより遮光される。それにより、図８（ａ）に太い実線で示すように、ベース部ｓ０の他端面ｓ０２の近傍には照明不可能部分ｓｓが発生する。

また、図８（ａ）に二点鎖線の矢印ａ１で示すように、照明部１１０Ａからベース部ｓ０の一端面ｓ０１に向かって進行する構造化光は、その一端面ｓ０１により反射され、ベルトコンベア３０１の上面のうち当該一端面ｓ０１の近傍部分に入射する。さらに、図８（ａ）に二点鎖線の矢印ａ２で示すように、照明部１１０Ａから壁部Ｗの内側の空間ＧＳに向かって進行する構造化光の一部は、その壁部Ｗの内面の一部により反射され、ベース部ｓ０の上面の一部に入射する。それにより、ベルトコンベア３０１およびベース部ｓ０の上面の一部分には、多重反射部分ｒｒが発生する。

その結果、図８（ｂ）に示すように、照明部１１０Ａについての高さ画像には、壁部Ｗ、ベース部ｓ０およびベルトコンベア３０１の上面の高さをそれぞれ示す壁画像ｗｉ、ベース画像ｓ０ｉおよびコンベア画像３０１ｉとともに、照明不可能部分ｓｓおよび多重反射部分ｒｒをそれぞれ示す照明不可能画像ｓｓｉおよび多重反射画像ｒｒｉが含まれる。照明不可能画像ｓｓｉを構成する各画素の値は、上記の照明無効値に設定されている。照明不可能画像ｓｓｉおよび多重反射画像ｒｒｉの表示部分は、本来的に壁部Ｗ、ベース部ｓ０およびベルトコンベア３０１の上面のいずれかの高さが表されるべき部分である。そのため、照明部１１０Ａについて取得される高さ画像データは、局部的に低い正確性を有する。

図９（ａ）は図７の他の照明部１１０Ｂから測定対象物Ｓに構造化光が照射される状態を示す側面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）の構造化光の照射により取得される高さ画像を示す図である。図１０（ａ）は図７のさらに他の照明部１１０Ｃから測定対象物Ｓに構造化光が照射される状態を示す側面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の構造化光の照射により取得される高さ画像を示す図である。図１１（ａ）は図７のさらに他の照明部１１０Ｄから測定対象物Ｓに構造化光が照射される状態を示す側面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の構造化光の照射により取得される高さ画像を示す図である。

図９（ａ）、図１０（ａ）および図１１（ａ）の例においても、図８（ａ）の例と同様に、各照明部１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄから測定対象物Ｓに構造化光が照射されることにより、ベルトコンベア３０１およびベース部ｓ０の上面の一部分には、照明不可能部分ｓｓおよび多重反射部分ｒｒが発生する。図９（ａ）、図１０（ａ）および図１１（ａ）では、照明不可能部分ｓｓが太線または太い点線で示される。また、多重反射部分ｒｒの発生要因となる構造化光の進行経路が二点鎖線の矢印で示される。

それにより、図９（ｂ）、図１０（ｂ）および図１１（ｂ）に示すように、各照明部１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄについての高さ画像には、壁画像ｗｉ、ベース画像ｓ０ｉおよびコンベア画像３０１ｉとともに、照明不可能画像ｓｓｉおよび多重反射画像ｒｒｉが含まれる。そのため、各照明部１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄについて取得される高さ画像データは、照明部１１０Ａについて取得される高さ画像データと同様に、局部的に低い正確性を有する。

ここで、照明不可能部分ｓｓおよび多重反射部分ｒｒの発生位置は、構造化光の照射方向に応じて異なる。したがって、４つの照明部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄにそれぞれ対応する４つの高さ画像データを比較した場合、照明不可能画像ｓｓｉおよび多重反射画像ｒｒｉの画素位置は互いに異なる。

複数の照明部１１０について生成される複数の高さ画像データを合成する場合に、正確性の低い高さ画像データの成分が合成高さ画像データに残留すると、合成高さ画像データの全体的な正確性が低下する。すなわち、照明不可能画像ｓｓｉおよび多重反射画像ｒｒｉを構成する複数の画素の値が合成高さ画像データの生成に用いられると、合成高さ画像データの全体的な正確性が低下する。そこで、本実施の形態では、より高い正確性を有する合成高さ画像データを得るための合成処理が行われる。以下、図５のステップＳ２０で実行される合成処理の詳細について説明する。

［５］高さ画像データの合成処理
図１２は本発明の一実施の形態に係る合成処理の概念を示す図である。図１２に示すように、本実施の形態に係る合成処理では、まず４つの照明部１１０Ａ〜１１０Ｄにそれぞれ対応して生成された４つの高さ画像データが用意される。

４つの高さ画像データは、共通の一の撮像部１２０を用いて生成される。そのため、４つの高さ画像データは、互いに対応する同一の画素位置の４つの画素ｐｉの組を複数有する。図１２の上段には、互いに対応する４つの画素ｐｉの複数組のうちの一部の組ｐｇ１，ｐｇ２，ｐｇ３，…，ｐｇｎ（ｎは、一の高さ画像データの画素の総数）がそれぞれ太い一点鎖線と白抜きの矢印とで示される。

次に、各組ｐｇ１〜ｐｇｎの互いに対応する同一の画素位置の４つの画素ｐｉの値のうち予め定められた組み合わせ条件に従う２つの値が抽出される。本例の組み合わせ条件は、第１の抽出条件および第２の抽出条件を含み、測定対象物Ｓの検査前に、予め図１の記憶部１３４に記憶される。

第１の抽出条件は、各組ｐｇ１〜ｐｇｎの複数の画素ｐｉの値から照明無効値を除く高さデータを抽出することである。これにより、複数の画素ｐｉの値から、照明無効値の成分を排除することができる。

第２の抽出条件は、第１の抽出条件で複数の高さデータの値が抽出された場合に使用される条件であり、抽出された複数の高さデータのうち各２つの高さの差分がそれぞれ算出された場合に、算出された複数の差分のうち最小の差分の算出に用いられた２つの高さデータを抽出することである。これにより、複数の画素ｐｉの高さデータから、正確性が高いと考えられる２つの高さデータを抽出することができる。

例えば、図１２の中段に示すように、各組ｐｇ１〜ｐｇｎの互いに対応する４つの画素ｐｉに、４つの照明部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄにそれぞれ対応する４つの高さデータの値ｖａ，ｖｂ，ｖｃ，ｖｄが設定されている場合に、それらの値ｖａ，ｖｂ，ｖｃ，ｖｄが昇順または降順に並べられる。

次に、第１の抽出条件に従って、各組ｐｇ１〜ｐｇｎについて値ｖａ，ｖｂ，ｖｃ，ｖｄのうち照明無効値を除く値が高さを示すものとして抽出される。照明無効値が０であるとすると、図１２の中段の例では、組ｐｇ１について値ｖａ，ｖｂ，ｖｃが抽出され、組ｐｇ２について値ｖｂ，ｖｃ，ｖｄが抽出され、組ｐｇ３について値ｖａ，ｖｂ，ｖｃ，ｖｄが抽出される。

次に、第２の抽出条件に従って、各組ｐｇ１〜ｐｇｎについて昇順または降順で互いに隣り合う各２つの高さの差分ｄｉが算出され、最も小さい差分ｄｉの算出に用いられた２つの高さデータの値が抽出される。図１２の中段の例では、太い点線で示すように、組ｐｇ１について値ｖａ，ｖｂが抽出され、組ｐｇ２について値ｖｃ，ｖｄが抽出され、組ｐｇ３について値ｖｃ，ｖｄが抽出される。

続いて、各組ｐｇ１〜ｐｇｎについて抽出された２つの高さデータの差分が、予め定められた許容範囲内の値であるか否かが判定される。許容範囲は、測定対象物Ｓの検査に要求される精度等を考慮して定められ、測定対象物Ｓの検査前に、予め図１の記憶部１３４に記憶される。

この場合、一の組について抽出された２つの高さデータの差分が許容範囲内にある場合には、それらの２つの高さデータが示す値は当該組に対応する測定対象物Ｓの部分の真の高さに対して許容誤差範囲内にあり、正確性が高いと考えられる。そこで、各組ｐｇ１〜ｐｇｎについて抽出された２つの高さデータの差分が許容範囲内の値である場合には、２つの高さデータから予め定められた方法に従って求められる高さデータが決定される。また、決定された高さデータの値が、合成高さ画像データにおいて当該組の複数の画素に対応する対象画素が示す合成有効値として設定される。予め定められた方法は、２つの高さデータから平均高さを算出する方法であってもよいし、２つの高さデータのうち一方の高さを選択する方法であってもよい。

一方、一の組について抽出された２つの高さデータの差分が許容範囲内にない場合には、それらの２つの高さデータのうち少なくとも一方は当該組に対応する測定対象物Ｓの部分の真の高さに対して許容誤差範囲から外れ、正確性が低いと考えられる。そこで、各組ｐｇ１〜ｐｇｎについて抽出された２つの高さデータの差分が許容範囲内にない場合には、合成高さ画像データにおいて当該組に対応する対象画素の高さデータの値が、予め定められた合成無効値に設定される。これにより、多重反射部分ｒｒに起因する正確性の低い成分が合成高さ画像データに残留することが低減される。合成無効値は、例えば０である。

図１２の下段の例では、太い実線の矢印で示すように、組ｐｇ１の値ｖａ，ｖｂの差分が許容範囲内であることにより、値ｖａ，ｖｂに基づく合成有効値が組ｐｇ１に対応する合成高さ画像データの対象画素ｔｐｉの高さデータの値として設定される。また、太い二点鎖線の矢印で示すように、組ｐｇ２の値ｖｃ，ｖｄの差分が許容範囲外であることにより、合成無効値が組ｐｇ２に対応する合成高さ画像データの対象画素ｔｐｉの高さデータの値として設定される。さらに、太い点線の矢印で示すように、組ｐｇ３の値ｖｃ，ｖｄの差分が許容範囲内であることにより、値ｖｃ，ｖｄに基づく合成有効値が組ｐｇ３に対応する合成高さ画像データの対象画素ｔｐｉの高さデータの値として設定される。

上記のようにして、全ての組ｐｇ１〜ｐｇｎにそれぞれ対応する合成高さ画像データの全ての対象画素ｔｐｉの値が設定されることにより、合成高さ画像データの生成が完了し、合成処理が終了する。

なお、図１２の例では、各組ｐｇ１〜ｐｇｎの複数の画素ｐｉが示す複数の高さのうち予め定められた組み合わせ条件に従って２つの高さデータが抽出されている。しかしながら、例えば一の組の複数の画素ｐｉの全ての高さデータが照明無効値に設定されている場合には、高さデータについての上記の差分の算出を行うことができない。また、一の組の複数の画素ｐｉの高さデータうちの１つの高さデータのみが照明無効値以外の値（有効な高さの値）を示す場合にも、高さデータについての上記の差分の算出を行うことができない。そこで、本実施の形態では、一の組の複数の画素ｐｉの高さデータの全てが照明無効値に設定されている場合、および一の組の複数の画素ｐｉの高さデータのうちの１つの高さデータのみが照明無効値以外の値を示す場合にも、合成高さ画像データにおいて当該一の組に対応する対象画素の値が予め定められた合成無効値に設定される。

図１３は、本発明の一実施の形態に係る合成処理により生成される合成高さ画像データに基づく高さ画像の一例を示す図である。図１３の高さ画像は、図８（ｂ）、図９（ｂ）、図１０（ｂ）および図１１（ｂ）の高さ画像を示す複数の高さ画像データを合成することにより得られた合成高さ画像データが示す高さ画像である。図１３に示すように、本実施の形態に係る合成処理により生成される高さ画像においては、図８（ｂ）、図９（ｂ）、図１０（ｂ）および図１１（ｂ）の高さ画像に現れる多重反射画像ｒｒｉが排除されている。また、高さ画像全体に対する照明不可能画像ｓｓｉの割合も十分に低減されている。

図１４は、本発明の一実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。合成処理の開始時点では、図５のステップＳ１１〜Ｓ１９の処理により、演算処理部１３２において予め複数（本例では４つ）の照明部１１０Ａ〜１１０Ｄについてそれぞれ複数（本例では４つ）の高さ画像データが生成されているものとする。

図１４に示すように、合成処理が開始されると、図１の画像処理部１３３は、複数の高さ画像データの互いに対応する同一の画素位置の複数の画素ｐｉの複数の組ｐｇ１〜ｐｇｎのうち一の組を注目組として選択する（ステップＳ３１）。

次に、画像処理部１３３は、注目組の複数（本例では４つ）の画素ｐｉの複数の高さデータのうち予め定められた組み合わせ条件に従う２つの高さデータを抽出する（ステップＳ３２）。この場合、上記のように、複数の画素ｐｉの高さデータの全てが照明無効値に設定されている場合、および一の組の複数の画素ｐｉのうちの１つの画素の高さデータのみが照明無効値以外の値（有効な高さの値）を示す場合には、２つの高さを抽出することができない。

そこで、画像処理部１３３は、ステップＳ３２の処理で２つの高さデータが抽出されたか否かを判定する（ステップＳ３３）。２つの高さデータが抽出された場合、画像処理部１３３は、抽出された２つの高さデータの差分が予め定められた許容範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ３４）。

抽出された２つの高さデータの差分が許容範囲内にある場合、画像処理部１３３は、予め定められた方法に従って、検出された２つの高さデータから合成有効値を決定する（ステップＳ３５）。また、画像処理部１３３は、決定された合成有効値を、注目組に対応する対象画素の高さデータの値として設定する（ステップＳ３６）。

上記のステップＳ３３において２つの高さデータが抽出されない場合、または上記のステップＳ３４において抽出された２つの高さデータの差分が許容範囲内にない場合、画像処理部１３３は、注目組に対応する対象画素の高さデータの値を合成無効値に設定する（ステップＳ３７）。

ステップＳ３６およびステップＳ３７のいずれかの処理後、画像処理部１３３は、複数の組ｐｇ１〜ｐｇｎの全てが注目組として選択されたか否かを判定する（ステップＳ３８）。複数の組ｐｇ１〜ｐｇｎの全てが注目組として選択されたことは、合成高さ画像データにおける全ての対象画素の高さデータの値が設定されたこと、すなわち合成高さ画像データの生成が完了したことを意味する。それにより、合成処理が終了する。一方、複数の組ｐｇ１〜ｐｇｎの全てが注目組として選択されていない場合、画像処理部１３３は、複数の組ｐｇ１〜ｐｇｎのうち注目組とされていない他の組を新たに注目組として選択し（ステップＳ３９）、ステップＳ３２の処理に進む。

［６］実施の形態の効果
（１）上記の検査装置３００においては、複数の照明部１１０の各々から構造化光が複数のパターンに変化されつつ測定対象物Ｓに複数回照射される。撮像部１２０において、測定対象物Ｓから反射される構造化光が受光されることにより、各照明部１１０に対応する複数のパターン画像データが生成される。各照明部１１０について、当該照明部１１０に対応する複数のパターン画像に基づいて高さ画像データが生成される。

複数の照明部１１０についての複数の高さ画像データが合成され、合成高さ画像データが生成される。この合成時には、複数の高さ画像データの互いに対応する同一の画素位置の複数の画素ｐｉの各組ｐｇ１〜ｐｇｎについて、複数の画素ｐｉが示す複数の高さデータのうち組み合わせ条件に従う２つの高さデータの差分が算出される。また、算出された差分が許容範囲内にあるか否かが判定される。

算出された差分が許容範囲内にある場合、差分の算出に用いられた２つの高さデータは当該画素位置に対応する測定対象物Ｓの部分の真の高さに対して許容誤差範囲内にある高さを示す正確性の高いデータである。そこで、算出された差分が許容範囲内にある場合には、差分の算出に用いられた２つの高さデータから予め定められた方法に従って求められる高さデータが決定される。また、決定された高さデータが、合成高さ画像データにおいて当該画素位置に対応する対象画素が示す合成有効値として設定される。

一方、算出された差分が許容範囲内にない場合、差分の算出に用いられた２つの高さデータは真の高さに対して許容誤差範囲から外れた高さを示す正確性の低いデータである可能性が高い。そこで、算出された差分が許容範囲内にない場合には、合成高さ画像データにおいて当該画素位置に対応する対象画素の高さデータの値が予め定められた合成無効値に設定される。

これにより、最終的に生成された合成高さ画像データにおいては、対象画素ごとに正確性の高い高さデータの値が合成有効値で示されるが、正確性の低い高さデータの値は示されない。したがって、生成された合成高さ画像データを用いることにより、測定対象物の高さについて検査の正確性を向上させることが可能になる。

（２）本実施の形態では、図１４の合成処理におけるステップＳ３２の処理で、予め定められた組み合わせ条件に従って２つの値が抽出される。上記の組み合わせ条件は、各組ｐｇ１〜ｐｇｎに対応する複数の画素ｐｉの値から照明無効値の成分が排除されるようにかつ複数の画素ｐｉの高さデータから正確性が高いと推定される２つの高さデータが抽出されるように定められている。したがって、抽出された２つの高さデータに基づいて合成有効値が決定されることにより合成高さ画像データの正確性がより向上する。

（３）本実施の形態では、照明部１１０Ａ，１１０ＢはＸ方向において撮像部１２０を挟んで互いに対向するように配置されている。また、照明部１１０Ｃ，１１０ＤはＹ方向において撮像部１２０を挟んで互いに対向するように配置されている。

この場合、測定対象物Ｓの表面の広い範囲に渡って構造化光を照射することができる。したがって、測定対象物Ｓの表面の広い範囲に渡って高い正確性を有する合成高さ画像データを取得することができる。

［７］他の実施の形態
（１）上記の実施の形態に係る合成処理においては、注目組の複数の画素ｐｉが示す複数の高さのうち組み合わせ条件に従う２つの高さデータが抽出されない場合に、注目組に対応する合成高さ画像データの対象画素の値（高さデータの値）が合成無効値に設定されるが、本発明はこれに限定されない。

注目組における複数の画素ｐｉの複数の高さデータのうち組み合わせ条件に従う２つの高さデータが抽出されない場合でも、注目組の複数の画素ｐｉのうち１つの高さデータの値が正確性の高い有効な値を示す場合には、その１つの画素の高さデータの値が合成有効値として決定されてもよい。

図１５は、他の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。図１５の他の実施の形態に係る合成処理について、上記実施の形態に係る図１４の合成処理と異なる点を説明する。

図１５の合成処理においては、ステップＳ３３の処理で２つの高さデータが抽出されない場合に、画像処理部１３３は、注目組の全ての画素の高さデータの値が照明無効値に設定されているか否かを判定する（ステップＳ４１）。

ステップＳ４１において注目組の全ての画素の高さデータの値が照明無効値に設定されている場合には、画像処理部１３３は、上記実施の形態と同様に、ステップＳ３７に進む。それにより、注目組に対応する対象画素の高さデータの値が合成無効値に設定される（ステップＳ３７）。

一方、ステップＳ４１において、注目組の全ての画素の高さデータの値が照明無効値に設定されていない場合には、注目組の複数の画素のうち１つの画素の高さデータの値は、その注目組に対応する測定対象物Ｓの部分の高さを正確に示している可能性がある。例えば、ゴム等で形成された測定対象物Ｓは、多重反射が発生しにくい表面状態を有する場合がある。このような測定対象物Ｓに関しては、注目組の各画素の値は、照明無効値でない限り、その注目組に対応する測定対象物Ｓの部分の高さを正確に示している可能性が高い。

そこで、本例では、ステップＳ４１において注目組の全ての画素の値が照明無効値に設定されていない場合に、画像処理部１３３は、注目組の複数の画素のうち１つの画素の高さデータの値を合成有効値として決定する（ステップＳ４２）。その後、画像処理部１３３は、ステップＳ３６の処理に進む。

上記の図１５の合成処理によれば、合成高さ画像データにおいて合成無効値が設定される対象画素の数を低減することができる。

本例の検査装置３００は、演算部１３０において実行されるべき合成処理として、図１４の合成処理と図１５の合成処理とが使用者により選択可能に構成されてもよい。この場合、例えば図１のコントローラ部２００は、使用者による操作部３１０の操作に応答して、図１４および図１５の合成処理のうち実行されるべき合成処理の選択を受け付ける。また、画像処理部１３３は、測定対象物Ｓの検査時に、使用者により選択された合成処理を実行する。これにより、測定対象物Ｓの形状、材質および表面状態等に応じて適切な合成高さ画像データを生成することが可能になる。

（２）上記実施の形態に係る合成処理においては、各組ｐｇ１〜ｐｇｎの複数の画素ｐｉの値のうち組み合わせ条件に従う２つ高さデータの値が抽出される。ここで、組み合わせ条件は、各組ｐｇ１〜ｐｇｎの複数の画素ｐｉの値から特定の２つの照明部１１０に対応する２つの高さデータの値を抽出することであってもよい。

例えば、検査装置３００において互いに対向する一対の照明部１１０が複数設けられる場合に、予め定められた一方向において互いに対向する２つの照明部１１０に対応する２つの画素ｐｉの高さデータの値が抽出されてもよい。または、検査装置３００において互いに対向する一対の照明部１１０が複数対設けられる場合に、各対の照明部１１０にそれぞれ対応する２つ画素ｐｉの高さデータの値の差分を算出し、差分が最小となる２つの画素ｐｉの高さデータの値が抽出されてもよい。

このような組み合わせ条件において、抽出される２つ高さデータの値の間に、当該組に属する他の高さデータの値が存在する場合には、抽出された２つの高さデータの値に加えて、他の高さデータの値を用いることにより合成有効値が決定されてもよい。この場合、合成有効値は、３つの高さデータの値に基づいて決定される。このように、合成有効値は、２以上の複数の高さデータの値に基づいて決定されてもよい。

（３）上記実施の形態に係る検査装置３００は、１個の撮像部１２０に対して４個の照明部１１０を有するが、本発明はこれに限定されない。検査装置３００は、１個の撮像部１２０に対して４つ以上の照明部１１０を有していればよい。したがって、検査装置３００は、５つまたは６つの照明部１１０を有してもよい。この場合においても、上記実施の形態の例と同様に合成処理が行われることにより、測定対象物の高さについて検査の正確性を向上させることが可能になる。

［８］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１１０Ａが第1の照明部の例であり、照明部１１０Ｂが第２の照明部の例であり、照明部１１０Ｃが第３の照明部の例であり、照明部１１０Ｄが第４の照明部の例である。

また、撮像部１２０が撮像部の例であり、撮像処理部１３１および演算処理部１３２がデータ生成部の例であり、画像処理部１３３が画像処理部の例であり、Ｘ方向（またはＹ方向）が第１の方向の例であり、Ｙ方向（またはＸ方向）が第２の方向の例であり、組み合わせ条件が予め定められた条件の例であり、合成無効値が無効値の例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。

【符号の説明】

【0131】

【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】