JP2009168581A - 被検査体の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検査体における被検査面の立体形状を高速かつ高精度に把握することが可能な被検査体の検査装置を提供する。
【解決手段】基板検査システムにおいて、第１走査ユニット３０のラインセンサ３８は、テレセントリックレンズ４０を介して基板２の被検査面を垂直に見た映像を走査する。第２走査ユニット３２のラインセンサ３８は、被検査面と垂直な方向から第１角度αだけ第１方向側に傾いた角度で基板２の被検査面を見た映像を走査する。第３走査ユニット３４のラインセンサ３８は、被検査面と垂直な方向から第２角度βだけ第２方向側に傾いた角度で基板２の被検査面を見た映像を走査する。判定部は、第１走査ユニット３０、第２走査ユニット３２、および第３走査ユニット３４によって取得された画像データを利用して基板２の被検査面の高さを算出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、被検査体の検査装置に関し、特に撮像して得られた被検査体の画像を利用して被検査体を検査する被検査体の検査装置に関する。

近年、あらゆる機器に電子基板が実装されるようになっている。これらの電子基板が実装される機器においては、小型化や薄型化および低価格化が常に課題とされており、このため、高集積度設計が広く行われている。この高集積度設計を実現する要素の一つとして高密度実装技術が挙げられる。この高密度実装のポイントは製造技術および検査技術にあり、この部品実装後のプリント基板（以下「基板」という）の検査として、プリント基板を撮像することにより得られる光学画像を利用する検査技術が知られている。このような光学画像を利用した検査技術として、２つのカメラアレイによって撮像されたステレオ画像を利用して基板のプロファイルを取得する自動検査システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特表２００３−５２２３４７号公報

電子部品には足がある場合があり、この足と基板との間に異物が挟まる場合がある。このような異物は例えば０．１ｍｍなど非常に薄い場合があり、このような異物が挟まっているか否かを判定するためには、基板上の部品の高さを精度良く把握することが要求される。しかしながら、上述の特許文献に記載された技術では、２つのカメラアレイによって撮像された画像は視差の影響が大きいものとなる。視差の影響が大きい場合、基板上の部品の高さを把握するための画像の解析が困難となり、基板上の部品の高さの測定精度が低下するおそれがある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検査体における被検査面の立体形状を高速かつ高精度に把握することが可能な被検査体の検査装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の被検査体の検査装置は、非検査体からの反射光をレンズ光軸に対して平行に集光する光学系を介して被検査体の映像を走査して第１画像データを生成する第１ラインセンサと、非検査体からの反射光をレンズ光軸に対して平行に集光する光学系を介して、第１ラインセンサが走査する映像と異なる角度から見た被検査体の映像を走査して第２画像データを生成する第２ラインセンサと、第１画像データおよび第２画像データを利用して被検査体の被検査面の高さを算出する高さ算出部と、を備える。この態様によれば、視差の影響が少ないステレオ画像を利用することができるため、被検査体における被検査面の立体形状を高速かつ高精度に把握することが可能となる。

第１ラインセンサまたは第２ラインセンサは、テレセントリックレンズを介して被検査体の映像を走査してもよい。この態様によれば、画角が非常に小さいテレセントリックレンズを介して画像を得ることで、視差の影響が非常に小さい画像を得ることができる。

第１ラインセンサまたは第２ラインセンサは、等倍光学系を介して被検査体の映像を走査してもよい。この態様によれば、通常の縮小光学系を通過した被検査体の反射光を走査する場合に比べ、視差の影響が非常に小さい画像を得ることができる。

第１ラインセンサは、被検査体の被走査面を垂直に見た映像を走査してもよい。この態様によれば、被検査体の被検査面を垂直に見た画像を得ることができる。このため、例えばすべてのラインセンサが被検査体の被走査面を垂直以外の角度で見た映像を走査する場合に比べて死角となる範囲を低減させることができる。

視差の影響を低減させる光学系を介して、第１ラインセンサが走査する映像および第２ラインセンサが走査する映像と異なる角度から見た被検査体の映像を走査する第３ラインセンサをさらに備えてもよい。この態様によれば、第１・第２ラインセンサのみによって被検査体の画像を取得する場合に比べて検査の死角となる範囲を低減させることができる。

被検査体に対して第１ラインセンサおよび第２ラインセンサによって走査される走査ラインの向く方向を変更する走査方向変更手段をさらに備えてもよい。例えば基板に実装される部品は、基板の幅方向および長さ方向に並んで配設される場合が多い。このように被検査体に対する主走査方向を変更することにより、実装される部品が並ぶ方向に対して主走査方向を変更することができる。このため、実装される部品が並ぶことにより検査の死角となる範囲を低減させるよう、基板に対する主走査方向を変更することができる。

走査方向変更手段は、被検査体に対して走査ラインの向く方向を４５度変化させてもよい。基板などの被検査体をラインセンサによって走査する場合、一般的に基板の幅方向または長さ方向に走査する。このように主走査方向を４５度変化させることにより、基板の幅方向または長さ方向に並んで実装された部品の間など、検査の死角となる範囲を低減させることができる。

本発明に係る被検査体の検査装置によれば、被検査体における被検査面の立体形状を高速かつ高精度に把握することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る基板検査システム１０の構成を示す図である。基板検査システム１０は、基板搬送機構１２、撮像システム１４、および後述する画像処理部、スレーブＰＣ、マスターＰＣなどを有している。基板搬送機構１２は、支持プレート１８および２本の搬送レール２０を有している。搬送レール２０は、支持プレート１８により支持される。

搬送レール２０はモータ（図示せず）を駆動することにより基板２を搬送する搬送ベルト（図示せず）を有し、搬送ベルトに載置された基板２を基板搬送機構１２の略中央まで搬送する。搬送レール２０の上方であって検査テーブルの略中央には、基板２の搬送を検知する光センサなどの搬送センサ（図示せず）が設けられている。この搬送センサが基板２の端面や基板２に設けられた検知孔を検知すると、基板検査システム１０は、基板２が基板搬送機構１２の略中央に搬送されたと判定し、搬送レール２０による基板２の搬送を停止させる。

基板搬送機構１２の下方には、搬送レール２０の延在方向と直行する方向に延在するボールネジ２２が設けられている。ボールネジ２２は、搬送モータ（図示せず）によって駆動される。ボールネジ２２が回転することにより、支持プレート１８と共に基板搬送機構１２が、搬送レール２０の延在方向と垂直な方向に移動される。基板検査システム１０は、搬送レール２０によって搬送された基板２をこうして撮像システム１４の下方に搬送する。

所定の位置まで基板２が移動すると、基板検査システム１０は、搬送モータを逆転させてボールネジ２２を逆回転させ、もとの位置まで基板搬送機構１２を移動させる。基板検査システム１０は、このように移動された基板２を搬送レール２０によって次の工程へと搬送する。次に検査を行う基板がある場合は、再び搬送レール２０によって次の検査対象となる基板２を基板搬送機構１２の略中央まで搬送し、上述の動作を繰り返す。なお、本図手前側の搬送レール２０には、搬送レール２０上の載置された基板２を上方から押圧して基板２の形状を矯正するクランプが設けられている。基板搬送機構１２の略中央に搬送された基板２は、このクランプによりゆがみが矯正された状態で撮像システム１４へ搬送される。

撮像システム１４は、撮像ユニット２４および回転機構２６を有する。撮像ユニット２４は、基板２へ光を照射すると共に基板２を撮像し、画像データを生成する。回転機構２６はユニット回転モータ（図示せず）および減速機構（図示せず）を有しており、ユニット回転モータが作動することにより減速機構を介して基板２の被検査面と垂直な軸を中心に撮像ユニット２４を回転させる。

図２は、第１の実施形態に係る撮像ユニット２４の内部の構成を示す斜視図である。撮像ユニット２４は、第１走査ユニット３０、第２走査ユニット３２、および第３走査ユニット３４を有する。なお、撮像ユニット２４は、撮像時に基板２に光を照射する照明ユニットも有しているが、照明ユニットの構成は公知であるため説明を省略する。第１走査ユニット３０、第２走査ユニット３２、および第３走査ユニット３４は同様に構成され、各々が支持プレート３６上にラインセンサ３８、レンズ３９、テレセントリックレンズ４０、およびミラー４２を備える。なお、コストダウンなどのために第３走査ユニット３４が削除され、第１走査ユニット３０および第２走査ユニット３２によって撮像ユニット２４が構成されてもよい。

図３は、第１の実施形態に係る撮像ユニット２４の構成を模式的に表した図である。図３において、基板２は左側から右側へと搬送されている間に撮像ユニット２４によって基板２の撮像処理が実施される。以下、図３の右方向を第１方向、図３の左方向を第２方向として説明する。なお、撮像ユニット２４は、基板２が第２方向に搬送されている間に基板２の撮像処理を実施してもよい。

第１走査ユニット３０、第２走査ユニット３２、および第３走査ユニット３４の各々のラインセンサ３８は、ミラー４２によって反射され、テレセントリックレンズ４０、およびレンズ３９を通過した基板２の走査ライン上の映像を走査する。このとき、各々のラインセンサ３８は、同一の走査ライン上の映像を走査する。これにより、走査ラインに光を照射するタイミングで各々のラインセンサ３８が同時に走査することができ、効率的に画像データを取得することが可能となる。

以下、この走査ラインが基板２の搬送方向と垂直に向くときの撮像ユニット２４の位置を「初期位置」として説明する。また、「走査する」は、対象物の映像を示す光の量をラインセンサ３８内の受光素子が電気信号に変換して出力する動作をいう。また、「撮像する」は、一走査単位を走査することをいう。一走査単位とは、例えば基板の一方の端部から他方の端部までの１回の一方向の走査や１回の往復の走査など、ラインセンサ３８の走査の単位をいう。

第１走査ユニット３０のラインセンサ３８は、基板２の被検査面を垂直に見た映像を走査する。第２走査ユニット３２のラインセンサ３８は、被検査面と垂直な方向から第１角度αだけ第１方向側に傾いた角度で基板２の被検査面を見た映像を走査する。第３走査ユニット３４のラインセンサ３８は、被検査面と垂直な方向から第２角度βだけ第２方向側に傾いた角度で基板２の被検査面を見た映像を走査する。第１の実施形態では、第１角度αと第２角度βは同一の角度（第１の実施形態ではともに１０度）に設定されている。ただし、第１角度αと第２角度βとが異なる角度に設定されていてもよい。

なお、第１走査ユニット３０、第２走査ユニット３２、および第３走査ユニット３４の各々のラインセンサ３８が異なる走査ライン上の映像を走査してもよい。この場合、各々のラインセンサ３８は相互に平行な走査ライン上の映像を走査してもよい。

図４は、第１走査ユニット３０、第２走査ユニット３２、および第３走査ユニット３４の主光線の光路を示す図である。なお、図４においてミラー４２による主光線の反射の図示は省略している。

ラインセンサ３８は、テレセントリックレンズ４０を介して基板２の映像を走査する。テレセントリックレンズ４０は、基板２からの反射光をレンズ光軸に対して平行に集光する。このため、テレセントリックレンズ４０と基板２との間では、主光線は光軸に対して平行、すなわち画角が実質的にゼロ度となる。テレセントリックレンズ４０を使用した場合、画角がゼロ度であるため、被写体の像が光軸中心にあっても光軸から離れた周辺位置にあっても視差による影響を受けず、原理的には視差による歪みのない画像を撮影することができる。視差による歪みがある画像を利用して基板２に実装された部品の高さを算出しようとすると、視差による歪みを考慮した複雑な計算工程を経る必要があり、また、精度の高い算出結果を期待することも困難である。このように視差による歪みのないステレオ画像を利用することにより、シンプルな計算工程によって基板２に実装された部品などの高さを正確に算出することが可能となる。

図５は、初期位置にあるときの撮像ユニット２４と、回転機構２６により初期位置から回転された位置にあるときの撮像ユニット２４とを示す上面図である。図５において、撮像ユニット２４が初期位置にあるときに第１走査ユニット３０、第２走査ユニット３２、および第３走査ユニット３４が走査する走査ラインを第１主走査ラインＬ１とする。また、撮像ユニット２４が初期位置から回転したときの走査ラインを第２主走査ラインＬ２とする。第１主走査ラインＬ１と第２主走査ラインＬ２とがなす角度は、撮像ユニット２４が初期位置から回転した角度となる。以下、この角度を走査角度θとする。このように回転機構２６は、基板２の搬送方向と基板２上の走査ラインとの角度を変更する走査方向変更手段として機能する。撮像ユニット２４を回転させることにより、基板２の搬送方向と直行する方向（以下、「基板幅方向」という）の解像度が１／ｃｏｓθだけ向上し、高精細な画像を得ることが可能となる。

図６は、第１の実施形態に係る基板検査システム１０の機能ブロック図である。図６に示すように、基板検査システム１０は、基板搬送機構１２および撮像システム１４の他に、第１スレーブＰＣ５４、第２スレーブＰＣ５６、第３スレーブＰＣ５８、マスターＰＣ７０、およびディスプレイ８６を有する。なお図４において第１スレーブＰＣ５４、第２スレーブＰＣ５６、第３スレーブＰＣ５８、およびマスターＰＣ７０は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭなどのハードウェア、およびソフトウェアの連携によって実現される機能ブロックが描かれている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェアおよびソフトウェアの組合せによって様々な形で実現することができる。

第１走査ユニット３０のラインセンサ３８によって撮像され生成された画像データは、画像処理部５２によって画像処理が施された後、第１スレーブＰＣ５４に出力される。第２走査ユニット３２のラインセンサ３８によって撮像され生成された画像データは、画像処理部５２によって画像処理が施された後、第２スレーブＰＣ５６に出力される。第３走査ユニット３４のラインセンサ３８によって撮像され生成された画像データは、画像処理部５２によって画像処理が施された後、第３スレーブＰＣ５８に出力される。

第１スレーブＰＣ５４、第２スレーブＰＣ５６、および第３スレーブＰＣ５８の各々は、メモリ６０、解析部６２、記憶部６４、および送受信部６６を有する。メモリ６０は、受信した画像データを保持する。

解析部６２は、メモリ６０に保持された画像データを解析し、まず基準データを取得する。ここで基準データとは、例えば基板２に設けられた、基板２の位置を示す認識マークの位置データ、基板２に設けられたバーコードなどの識別マークを解析することにより得られる基板２シリアルナンバーや製造年月日などの識別データ、別々のラインセンサ３８にまたがって撮像された部品の画像、その他、基板２の検査に必要なデータをいう。

また、解析部６２は、メモリ６０に保持された画像データを解析し、さらに取得した基準データを利用して、基板２に実装される各部品やハンダ個所の位置を示す位置情報データを取得する。記憶部６４はハードディスクにより構成されており、基板検査に利用される判定基準データが予め格納されている。解析部６２は、記憶部６４に格納された判定基準データを利用して、平面画像で検査可能な範囲で基板２の部品の実装状態を検査する。なお、部品の実装状態とは、被検査体としての基板２に実装される素子など部品の有無、位置、適正な部品か等だけではなく、ハンダの有無、ハンダの量、ブリッジの有無等を含む。

記憶部６４は、検査結果を検査結果データとして保持する。第１スレーブＰＣ５４、第２スレーブＰＣ５６、および第３スレーブＰＣ５８は、それぞれ送受信部６６およびハブ６８を介して、基準データ、位置情報データ、および検査結果データをマスターＰＣ７０に送信する。このとき第１スレーブＰＣ５４、第２スレーブＰＣ５６、および第３スレーブＰＣ５８は、各々が受信した基板２の画像もマスターＰＣ７０に送信する。

マスターＰＣ７０は、送受信部７２、搬送制御部７４、回転制御部７６、撮像制御部７８、記憶部８０、判定部８２、および表示制御部８４を有する。送受信部７２は、第１スレーブＰＣ５４、第２スレーブＰＣ５６、および第３スレーブＰＣ５８から基準データ、位置情報データ、および検査結果データを受信する。記憶部８０はハードディスクにより構成されており、受信したこれらのデータは記憶部８０に格納される。

基板２を第１方向および第２方向に搬送する搬送モータ５０は、マスターＰＣ７０に接続されている。搬送制御部７４は、搬送モータ５０に駆動信号を供給することにより搬送モータ５０を作動させて基板搬送機構１２を移動させることにより、基板２を第１方向および第２方向に移動させる。したがって搬送制御部７４および基板搬送機構１２は、基板２を移動させる移動手段として機能する。

回転機構２６内に設けられたユニット回転モータは、マスターＰＣ７０に接続されている。回転制御部７６は、ユニット回転モータに供給する駆動信号を制御することにより、撮像ユニット２４の回転角度を制御する。

第１走査ユニット３０、第２走査ユニット３２、および第３走査ユニット３４の各々のラインセンサ３８はマスターＰＣ７０に接続されている。撮像制御部７８は、照明ユニットが基板２に光を照射するタイミングで基板２の映像を走査するよう、ラインセンサ３８の各々の撮像を制御する。

判定部８２は、第１スレーブＰＣ５４、第２スレーブＰＣ５６、および第３スレーブＰＣ５８から受信した基準データおよび位置情報データを利用して、基板２に実装される部品の高さを算出する。このため、判定部８２は高さ算出部として機能する。

具体的には、第１走査ユニット３０、第２走査ユニット３２、および第３走査ユニット３４は、それぞれ異なる視点で見た基板２の被検査面を走査するため、被検査面の高さがゼロの平面を基準とすると、高さがある部分はそれぞれの走査ユニットにより得られる画像の位置が異なることになる。第２走査ユニット３２および第３走査ユニット３４が走査するときの斜めの視点の角度は予め決まっているため、判定部８２は、第１スレーブＰＣ５４、第２スレーブＰＣ５６、および第３スレーブＰＣ５８の各々から受信した位置情報データが示す部品位置の各々のずれ量に基づいて、基板２に実装される部品の高さを算出する。記憶部８０には、基板２の被検査面の部品などの高さに関する検査基準データが予め格納されている。判定部８２は、記憶部８０に格納された検査基準データを利用して、例えば検査基準データが示す正常範囲の高さに各部品の高さが入っているか否かを判定する異常判定を実施する。これにより、例えば電子部品の足と基板との間に異物が挟まっているかなどを検出することが可能となる。なお、判定部８２が、第１スレーブＰＣ５４、第２スレーブＰＣ５６、および第３スレーブＰＣ５８から受信した画像を利用して、基準データや位置情報データを取得してもよい。

表示制御部８４は、異常判定の結果を含む判定部８２による基板２の検査結果、および受信した検査結果データが示す基板２の検査結果をディスプレイ８６に表示させる。このとき表示制御部８４は、例えば第１スレーブＰＣ５４から受信した、基板２を鉛直上方から見た画像を異常がある部品の位置を明示してディスプレイ８６に表示させてもよい。

図７は、第１の実施形態に係る基板検査システム１０の基板検査処理の工程を示すフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、基板検査システム１０に設けられたスタートボタンがユーザによって押されたときに開始する。

ユーザはマウスやキーボードなどの入力装置を用いてマスターＰＣ７０に走査角度θを入力することができる。ユーザによって入力された走査角度θを示す情報は、マスターＰＣ７０のＲＡＭに格納される。スタートボタンがユーザによって押されると、回転制御部７６は、ＲＡＭを参照することにより、ユーザによって走査角度θが入力されたか否かを判定する（Ｓ１０）。走査角度θが入力されている場合（Ｓ１０のＹ）、回転制御部７６は、回転機構２６のユニット回転モータに駆動信号を供給して、初期位置から走査角度θだけ撮像ユニット２４を回転させる（Ｓ１２）。走査角度θの入力がない場合（Ｓ１０のＮ）、回転制御部７６はＳ１２の処理をスキップする。

なお、ユーザは、マウスやキーボードなどの入力装置を用いてマスターＰＣ７０に、基板２に対して走査ラインの向く方向を変化させるか否かを選択することができてもよい。ユーザによって走査ラインの向く方向を変化させるよう選択された場合、その旨を示す情報はマスターＰＣ７０のＲＡＭに格納される。スタートボタンがユーザによって押されると回転制御部７６はＲＡＭを参照し、ユーザによって走査ラインの向く方向を変化させるよう選択されているか否かを判定する。選択されている場合、回転制御部７６は、初期位置から４５度だけ撮像ユニット２４を回転させ、基板２に対する走査ラインの向く方向を４５度変化させる。これにより、基板２の幅方向または長さ方向に並んで実装された部品の間など、検査の死角となる範囲を低減させることができる。

次に撮像制御部７８は、基板撮像処理を実施する（Ｓ１４）。基板撮像処理では、搬送制御部７４は基板２を第１方向に搬送し、撮像制御部７８は、基板２が第１方向に搬送されているときにラインセンサ３８に基板２の撮像を開始させる。このとき搬送制御部７４は、ＲＡＭを参照して、搬送方向における各走査ラインの間隔がＬ＊ｃｏｓθになるよう基板２を搬送する。ここでＬは、基板２が初期位置にあるときの基板２の被検査面における各走査ラインの間隔を示す。これにより、基板２が初期位置にあるときに比べ、搬送方向の解像度を１／ｃｏｓθに高めることができる。走査角度θが設けられている場合、基板幅方向における解像度は上述したように１／ｃｏｓθとなる。このように搬送速度を調整することにより、搬送方向の解像度を基板幅方向の解像度に合わせることができる。

基板撮像処理が終了すると、第１スレーブＰＣ５４、第２スレーブＰＣ５６、および第３スレーブＰＣ５８の各々の解析部６２は、取得した画像データを解析して、上述のように位置情報データなどを取得する。送受信部６６は取得した位置情報データなどをマスターＰＣ７０に送信する（Ｓ１６）。判定部８２は、受信した位置情報データなどを利用して基板２の被検査面上の各部品の高さを算出し（Ｓ１８）、それに基づいて基板２の異常判定を実施する（Ｓ２０）。異常判定が終了すると、表示制御部８４は、基板２の検査結果をディスプレイ８６に表示し（Ｓ２２）、本フローチャートにおける処理を終了する。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る撮像ユニット１００を示す図である。第２の実施形態に係る基板検査システムの構成は、撮像ユニット２４に代えて撮像ユニット１００が設けられている以外は、第１の実施形態に係る基板検査システム１０と同様である。したがって、第２の実施形態では、回転機構２６は基板２の被検査面と垂直な軸を中心に撮像ユニット１００を回転させる。

撮像ユニット１００は、第１走査ユニット１０２、第２走査ユニット１０４、および第３走査ユニット１０６を有する。第１走査ユニット１０２、第２走査ユニット１０４、および第３走査ユニット１０６の各々は、ラインセンサ１０８およびレンズアレイ１１０を有する。なお、コストダウンなどのために第３走査ユニット１０６が削除され、第１走査ユニット１０２および第２走査ユニット１０４によって撮像ユニット１００が構成されてもよい。

第１走査ユニット１０２、第２走査ユニット１０４、および第３走査ユニット１０６の各々のラインセンサ１０８は、基板２の被検査面における同一の走査ライン上の映像を走査する。第２の実施形態においても、この走査ラインが基板２の搬送方向と垂直に向くときの撮像ユニット１００の位置を「初期位置」とする。なお、第１走査ユニット１０２、第２走査ユニット１０４、および第３走査ユニット１０６の各々のラインセンサ１０８が異なる走査ライン上の映像を走査してもよい。この場合、各々のラインセンサ３８は相互に平行な走査ライン上の映像を走査してもよい。

第１走査ユニット１０２のラインセンサ１０８は、被検査面を垂直に見た映像を走査する。第２走査ユニット１０４のラインセンサ１０８は、被検査面と垂直な方向から第１角度αだけ第１方向側に傾いた角度から見た基板２の映像を走査する。第３走査ユニット１０６のラインセンサ１０８は、被検査面と垂直な方向から第２角度βだけ第２方向側に傾いた角度で見た基板２の映像を走査する。第２の実施形態では、第１角度αと第２角度βは同一の角度（第２の実施形態ではともに１０度）に設定されている。ただし、第１角度αと第２角度βとが異なる角度に設定されていてもよい。

図９は、第１走査ユニット１０２を搬送方向に見た図である。なお、第２走査ユニット１０４および第３走査ユニット１０６の構成は第１走査ユニット１０２と同様であるため、第１走査ユニット１０２の構成を説明することにより第２走査ユニット１０４および第３走査ユニット１０６の構成の説明は省略する。

レンズアレイ１１０はいわゆる等倍光学系であり、超小型のロッドレンズを配列したロッドレンズアレイとして構成される。なお、ロッドレンズアレイの構成は公知であるため説明を省略する。ラインセンサ１０８は、受光素子が基板２の幅方向全域に対応する長さに一列に配列されて構成される。ラインセンサ１０８は、レンズアレイ１１０を介して基板２の被検査面の映像を走査する。

等倍光学系もまた、基板２からの反射光をレンズ光軸に対して実質的に平行に集光する。このため、このように等倍光学系を採用することにより、ラインセンサ１０８によって取得される基板２の画像の視差による影響を大幅に低減させることができる。第２の実施形態では、第１走査ユニット１０２、第２走査ユニット１０４、および第３走査ユニット１０６のすべてに等倍光学系が採用されているため、異なる角度から走査した画像を、視差による影響の少ない状態で取得することができる。このため、基板２の被検査面の立体形状を高速かつ高精度に把握することが可能となる。

なお、レンズアレイ１１０としてセルフォック（登録商標）レンズアレイ（ＳＬＡ）が採用されてもよい。このようなレンズアレイは焦点距離が非常に短いため、レンズアレイを基板２の検査面から５〜１０ミリメートルの至近距離まで近づけて設置する必要がある。そのため、背の高い部品が搭載された基板２の検査には使うことができない。また、このようなレンズアレイを使うと隣のレンズによる像による干渉があり、解像度は４０〜５０ミクロン（マイクロメートル）が限界となる。

本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。

ある変形例では、ユーザは、基板２の被検査面の高さの検査を実施するか否かをマウスやキーボードなどを用いてマスターＰＣ７０に入力することができる。基板２の被検査面の高さの検査を実施しない基板検査がユーザによって選択された場合、第１の実施形態では、撮像制御部７８は、第２走査ユニット３２および第３走査ユニット３４によって基板２を撮像せず、第１走査ユニット３０によってのみ基板２を撮像する。第２の実施形態では、撮像制御部７８は、第２走査ユニット１０４および第３走査ユニット１０６によって基板２を撮像せず、第１走査ユニット１０２によってのみ基板２を撮像する。このように基板２の被検査面の高さの検査をユーザによって選択可能とすることにより、第２スレーブＰＣ５６、第３スレーブＰＣ５８、およびマスターＰＣ７０における検査処理の負荷を軽減させることができる。

また、このように第１走査ユニット３０によってのみ基板２を撮像する場合においても、ユーザによって走査角度θが入力された場合、第１の実施形態では回転制御部７６は撮像ユニット２４を、第２の実施形態では撮像ユニット１００を走査角度θだけ回転させる。これにより、撮像ユニット２４または撮像ユニット１００が初期位置のまま基板２を撮像するときよりも高い解像度で基板２を撮像することができる。

ある別の変形例では、搬送レール２０上にターンテーブルが設けられる。ターンテーブルはモータが作動することにより回転するよう構成されている。ユーザによってマスターＰＣ７０に走査角度θが入力された後スタートボタンが押されると、回転制御部７６は、このモータを作動させてターンテーブルを走査角度θだけ回転させる。このように撮像ユニット２４や撮像ユニット１００を回転させる代わりに基板２を回転させることによっても、走査角度θを変更することができる。

ある別の変形例では、撮像ユニット２４または撮像ユニット１００は、走査角度θがゼロ以上の値になる位置で固定されている。このとき、走査角度θは４５度であってもよい。このように基板２の搬送方向に対して走査ラインの向く方向を予め傾けて固定しておくことにより、撮像ユニット２４または撮像ユニット１００を回転させるための機構のコストや、撮像ユニット２４または撮像ユニット１００を回転させる時間を削減することができる。

第１の実施形態に係る基板検査システムの構成を示す図である。 第１の実施形態に係る撮像ユニットの内部の構成を示す斜視図である。 第１の実施形態に係る撮像ユニットの構成を模式的に表した図である。 第１走査ユニット、第２走査ユニット、および第３走査ユニットの主光線の光路を示す図である。 初期位置にあるときの撮像ユニットと、回転機構により初期位置から回転された位置にあるときの撮像ユニットとを示す上面図である。 第１の実施形態に係る基板検査システムの機能ブロック図である。 第１の実施形態に係る基板検査システムの基板検査処理の工程を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る撮像ユニットを示す図である。 第１走査ユニットを搬送方向に見た図である。

符号の説明

１０ 基板検査システム、 １４ 撮像システム、 ２４ 撮像ユニット、 ２６ 回転機構、 ３０ 第１走査ユニット、 ３２ 第２走査ユニット、 ３４ 第３走査ユニット、 ３８ ラインセンサ、 ４０ テレセントリックレンズ、 ７０ マスターＰＣ、 ７４ 搬送制御部、 ７６ 回転制御部、 ７８ 撮像制御部、 １００ 撮像ユニット、 １０２ 第１走査ユニット、 １０４ 第２走査ユニット、 １０６ 第３走査ユニット、 １０８ ラインセンサ、 １１０ レンズアレイ。

Claims (7)

1. 非検査体からの反射光をレンズ光軸に対して平行に集光する光学系を介して被検査体の映像を走査して第１画像データを生成する第１ラインセンサと、
   非検査体からの反射光をレンズ光軸に対して平行に集光する光学系を介して、前記第１ラインセンサが走査する映像と異なる角度から見た被検査体の映像を走査して第２画像データを生成する第２ラインセンサと、
   第１画像データおよび第２画像データを利用して被検査体の被検査面の高さを算出する高さ算出部と、
   を備えることを特徴とする被検査体の検査装置。
2. 前記第１ラインセンサまたは前記第２ラインセンサは、テレセントリックレンズを介して被検査体の映像を走査することを特徴とする請求項１に記載の被検査体の検査装置。
3. 前記第１ラインセンサまたは前記第２ラインセンサは、等倍光学系を介して被検査体の映像を走査することを特徴とする請求項１に記載の被検査体の検査装置。
4. 前記第１ラインセンサは、被検査体の被走査面を垂直に見た映像を走査することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の被検査体の検査装置。
5. 視差の影響を低減させる光学系を介して、前記第１ラインセンサが走査する映像および前記第２ラインセンサが走査する映像と異なる角度から見た被検査体の映像を走査する第３ラインセンサをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の被検査体の検査装置。
6. 被検査体に対して前記第１ラインセンサおよび前記第２ラインセンサによって走査される走査ラインの向く方向を変更する走査方向変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の被検査体の検査装置。
7. 前記走査方向変更手段は、被検査体に対して走査ラインの向く方向を４５度変化させることを特徴とする請求項６に記載の被検査体の検査装置。

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