JP2010107254A - Ｌｅｄチップ検査装置、ｌｅｄチップ検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤチップの光取出面の傷の有無を精度よく判断することで歩留り向上につなげることができるＬＥＤチップ検査装置、ＬＥＤチップ検査方法を提供する。
【解決手段】第１の処理手段２３は、同軸落射照明装置１０からの光で撮像された第１の撮像画像を２値化処理し、ＬＥＤチップ２の光取出面の傷を明画素領域として抽出する。第２の処理手段２４は、斜光照明装置１１からの光で撮像された第２の撮像画像を２値化処理し、ＬＥＤチップ２の光取出面の傷を暗画素領域として抽出する。判定手段２５は、第１の処理手段２３で抽出された明画素領域と第２の処理手段２４で抽出された暗画素領域との光取出面内での位置を比較し、両者の位置が合致した場合に当該領域を傷により凹凸が欠損している欠陥領域と判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多数の微小突起からなる凹凸が全域に亘って形成された光取出面を有するＬＥＤチップを対象として、光取出面の傷の有無を検査するＬＥＤチップ検査装置、ＬＥＤチップ検査方法に関するものである。

従来から、ＬＥＤチップの外観検査においては、ＬＥＤチップに光を照射した状態で撮像し、得られた撮像画像を画像処理することが一般的に行われている。

一方、近年では、ＬＥＤ（発光ダイオード）チップとして、発光層で発生した光の全反射を防止して光取出効率を良くするために、多数の微小突起からなる凹凸が全域に形成された光取出面を有するものが提供されている。この種のＬＥＤチップは、光取出面に傷（たとえば擦り傷）がつくと、前記微小突起が削れたり潰れたりすることで光取出面の凹凸が欠損して平坦になる。

ところで、この種のＬＥＤチップの外観検査を行うＬＥＤチップ検査装置１としては、図１４に示すように、検査対象のＬＥＤチップ２の光取出面を含む撮像範囲を撮像するカメラ９と、光取出面に対してカメラ９の光軸と同軸方向から光を照射する同軸落射照明装置１０と、光取出面に対してカメラ９の光軸と交差する方向から光を照射する斜光照明装置１１と、カメラ９で撮像された撮像画像を画像処理して良否判定を行う画像処理・演算手段１２’とを備えたものが提案されている（たとえば特許文献１参照）。なお、図１４の例では透過照明（バックライト照明）２８を制御手段２９にて点灯させることにより、ＬＥＤチップ２のシルエット画像を取得し、当該シルエット画像を用いてＬＥＤチップ２の外形検査を行うことが可能である。ここで、透過照明２８は駆動手段３０により上下に駆動可能である。

特許文献１に記載のＬＥＤチップ検査装置１では、同軸落射照明装置１０と斜光照明装置１１との両方を点灯させることで光取出面にて光を拡散反射させ、得られた撮像画像において、濃淡値（輝度）が既定の基準範囲を外れた領域を欠陥領域として抽出する。すなわち、光取出面に異物付着などの欠陥があると当該欠陥部分での光反射率が変化するため、撮像画像の濃淡値から前記欠陥を抽出することが可能である。
特開２００６−１６２４２７号公報（図１）

しかし、光取出面にて光を拡散反射させた状態での光取出面における光反射率の変化は、光取出面についた傷だけでなく光取出面の微小突起の寸法によっても生じるため、特許文献１に記載の発明では、光取出面に傷がついている不良品を判別することは困難である。つまり、光取出面の微小突起の寸法は、製造ばらつき等によりＬＥＤチップごとにばらつくことがあるが、光取出面にて光を拡散反射させた状態で撮像される撮像画像では、微小突起の寸法ばらつきが良品の範囲内であっても欠陥領域として抽出されてしまうことがあり、光取出面に傷がついている不良品のみを検出することは困難である。そのため、特許文献１に記載の発明を用いて光取出面に傷のある不良品を検出しようとすると、製造ばらつき等により光取出面に傷がない良品であっても不良品と誤って判断されてしまういわゆる「無駄はね」が発生し、歩留り低下につながる可能性がある。

本発明は上記事由に鑑みてなされたものであって、ＬＥＤチップの光取出面の傷の有無を精度よく判断することで歩留り向上につなげることができるＬＥＤチップ検査装置、ＬＥＤチップ検査方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、多数の微小突起からなる凹凸が全域に亘って形成された光取出面を有するＬＥＤチップを対象として光取出面の傷の有無を検査するＬＥＤチップ検査装置であって、検査対象のＬＥＤチップの光取出面を含む撮像範囲を撮像するカメラと、光取出面に対してカメラの光軸と同軸方向から光を照射する同軸落射照明装置と、光取出面に対してカメラの光軸と交差する方向から光を照射する斜光照明装置と、カメラで撮像された撮像画像を画像処理する画像処理部とを備え、画像処理部が、同軸落射照明装置からの光で撮像された第１の撮像画像をカメラへの入射光強度について２値化して、前記入射光強度が閾値以上である明画素領域を抽出する第１の処理手段と、斜光照明装置からの光で撮像された第２の撮像画像をカメラへの入射光強度について２値化して、前記入射光強度が閾値未満である暗画素を抽出する第２の処理手段と、光取出面内での前記明画素領域の位置と前記暗画素領域の位置とを比較し、重複する領域を欠陥領域と判定する判定手段とを有することを特徴とする。

この構成によれば、同軸落射照明装置からの光は光取出面のうち傷のある領域で正反射されるため、光取出面に傷があると、第１の撮像画像を２値化した画像の光取出面内に明画素領域が生じることとなる。一方、斜光照明装置からの光は光取出面のうち傷のある領域での反射率が低下するため、光取出面に傷があれば、第２の撮像画像を２値化した画像の光取出面内に暗画素領域が生じることとなる。そして、判定手段においては、第１の処理手段で抽出される明画素領域と第２の処理手段で抽出される暗画素領域との両方から欠陥領域を判定するので、第１の撮像画像と第２の撮像画像とのいずれか一方から欠陥領域を判定する場合に比べて、ＬＥＤチップの光取出面の傷の検出精度が向上し、光取出面に傷がない良品を不良品と誤って判断するいわゆる「無駄はね」を大幅に低減することができ、歩留りの向上につながるという利点がある。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記カメラが、前記ＬＥＤチップを搬送するためのキャリアテープとなるフィルムの表面上に貼り付けられた状態のＬＥＤチップを周囲のフィルムと共に撮像し、前記画像処理部が、前記第２の撮像画像を用いてＬＥＤチップの輪郭を抽出するエッジ抽出手段を有し、前記第１の処理手段が、エッジ抽出手段で抽出されたＬＥＤチップの輪郭に基づいて前記光取出面内での前記明画素領域の位置を識別し、前記第２の処理手段が、エッジ抽出手段で抽出されたＬＥＤチップの輪郭に基づいて光取出面内での前記暗画素領域の位置を識別することを特徴とする。

この構成によれば、エッジ抽出手段は、同軸落射照明装置からの光に比べてフィルム表面で拡散反射が生じにくい斜光照明装置からの光を用いて撮像された第２の撮像画像からＬＥＤチップの輪郭を抽出するので、第１の撮像画像からＬＥＤチップの輪郭を抽出する場合に比べて、ＬＥＤチップとフィルムとの境界が認識されやすく、ＬＥＤチップの輪郭を精度よく抽出できる。その結果、光取出面内での明画素領域または暗画素領域の位置を精度よく識別することができる。また、特許文献１の発明のように透過照明を用いて外形を抽出する構成に比べると、透過照明が不要であるから構成を簡略化することができ、且つ、処理する画像数を少なくできることから検査処理の高速化を図ることができる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記斜光照明装置が、光を拡散透過させる光拡散透過板を有し、光拡散透過板を通した光を照射することを特徴とする。

この構成によれば、斜光照明装置からの光は光拡散透過板にて拡散されるので、光拡散透過板がない場合に比べて、フィルム表面での拡散反射が生じにくく、エッジ抽出手段においては、ＬＥＤチップとフィルムとの境界が認識されやすくなって、ＬＥＤチップの輪郭をより精度よく抽出できるという利点がある。

請求項４の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記斜光照明装置が、赤色ないし赤外線の波長域の光を照射することを特徴とする。

この構成によれば、斜光照明装置からの光は比較的長波長となるので、青色ないし紫外線の波長域の光に比べて、フィルム表面での拡散反射が生じにくいため、エッジ抽出手段においては、ＬＥＤチップとフィルムとの境界が認識されやすくなって、ＬＥＤチップの輪郭をより精度よく抽出できる。

請求項５の発明は、請求項２ないし請求項４のいずれかの発明において、前記斜光照明装置が、前記フィルムの表面での拡散反射が抑制されるように、前記光取出面に対して所定角度以上の入射角度から光を照射することを特徴とする。

この構成によれば、斜光照明装置からの光はフィルム表面での拡散反射が生じにくいため、エッジ抽出手段においては、ＬＥＤチップとフィルムとの境界が認識されやすくなって、ＬＥＤチップの輪郭をより精度よく抽出できるという利点がある。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかの発明において、前記カメラがカラー画像を撮像可能であって、前記同軸落射照明装置と前記斜光照明装置とが互いに異なる波長の光を照射し、前記第１および第２の各処理手段が、同軸落射照明装置と斜光照明装置との両方を点灯した状態で撮像されたカラー画像から、波長に基づいて前記第１および第２の各撮像画像をそれぞれ抽出することを特徴とする。

この構成によれば、第１および第２の各処理手段が、同軸落射照明装置と斜光照明装置との両方を点灯した状態で撮像されたカラー画像から、第１および第２の各撮像画像をそれぞれ抽出するので、カメラによる撮像処理を１回で済ますことができ、第１の撮像画像と第２の撮像画像とを別々に撮像する場合に比べて、検査にかかる時間を短縮することができる。

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかの発明において、前記同軸落射照明装置が、光を拡散透過させる光拡散透過板を有し、光拡散透過板を通した光を照射することを特徴とする。

この構成によれば、同軸落射照明装置からの光は光拡散透過板にて拡散されるので、光拡散透過板がない場合に比べて、光取出面の凹凸での拡散反射が生じやすくなり、微小突起の大小の影響を受けずに傷による微小突起の欠損のみを検出することができ、光取出面の傷の有無をより精度よく判断できる。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかの発明において、前記同軸落射照明装置が、青色ないし紫外線の波長域の光を照射することを特徴とする。

この構成によれば、同軸落射照明装置からの光は比較的短波長となるので、赤色ないし赤外線の波長域の光に比べて、光取出面の凹凸での拡散反射が生じやすくなり、微小突起の大小の影響を受けずに傷による微小突起の欠損のみを検出することができ、光取出面の傷の有無をより精度よく判断できる。

請求項９の発明は、多数の微小突起からなる凹凸が全域に亘って形成された光取出面を有するＬＥＤチップを対象として、当該ＬＥＤチップの光取出面を含む撮像範囲を撮像するカメラと、光取出面に対してカメラの光軸と同軸方向から光を照射する同軸落射照明装置と、光取出面に対してカメラの光軸と交差する方向から光を照射する斜光照明装置とを使用し、光取出面の傷の有無を検査するＬＥＤチップ検査方法であって、同軸落射照明装置からの光で撮像された第１の撮像画像をカメラへの入射光強度について２値化して、前記入射光強度が閾値以上である明画素領域を抽出する第１の処理過程と、斜光照明装置からの光で撮像された第２の撮像画像をカメラへの入射光強度について２値化して、前記入射光強度が閾値未満である暗画素を抽出する第２の処理過程と、光取出面内での前記明画素領域の位置と前記暗画素領域の位置とを比較し、重複する領域を欠陥領域と判定する判定過程とを有することを特徴とする。

この発明によれば、第１の処理過程で抽出される明画素領域と第２の処理過程で抽出される暗画素領域との両方から欠陥領域を判定するので、第１の撮像画像と第２の撮像画像とのいずれか一方から欠陥領域を判定する場合に比べて、ＬＥＤチップの光取出面の傷の検出精度が向上し、光取出面に傷がない良品を不良品と誤って判断するいわゆる「無駄はね」を大幅に低減することができ、歩留りの向上につながるという利点がある。

本発明は、第１の撮像画像と第２の撮像画像とのいずれか一方から欠陥領域を判定する場合に比べて、ＬＥＤチップの光取出面の傷の有無を精度よく判断することで歩留り向上につなげることができるという利点がある。

以下の各実施形態で説明する本発明のＬＥＤチップ検査装置１（図１参照）は、図２に示すように一表面（図２の上面）側に光を取り出すための光取出面３が形成されたＬＥＤ（発光ダイオード）チップ２を検査対象とするものである。

当該ＬＥＤチップ２は、たとえばＧａＮからなる基板４の一表面（図２の上面）を光取出面３とし、基板４の他表面（図２の下面）側に、ｎ型層、活性層、ｐ型層からなる多層構造の発光層５が形成された構成を有する。ここで、基板４は可視光領域の光に対して透明であって、発光層５で発生した光（可視光）は基板４を通して光取出面３からＬＥＤチップ２外に取り出されることとなる。図２の例では、基板４の前記一表面の一部にＡｕからなるカソード電極６が所定のパターン（図７参照）で形成され、発光層５における基板４と反対側に、Ａｇからなり発光層５からの光を基板４側に反射する光反射層７と、発光層５に給電するためのアノード電極８とが順に積層されており、アノード電極８−カソード電極６間に電圧を印加することでＬＥＤチップ２が発光する。

ここにおいて、ＬＥＤチップ２の光取出面３は、発光層５で発生した光の基板３表面での全反射を防止して光取出効率を良くするために、その全域に凹凸が形成されている。光取出面３の凹凸は、たとえば四角錐状の微小突起３ａが狭ピッチで多数個形成されて成る。ただし、各微小突起３ａの形状は四角錐状に限るものではなく、円錐状や三角錐状など他の形状であってもよい。

この種のＬＥＤチップ２は、光取出面３に傷（たとえば擦り傷）がつくと、前記微小突起３ａが削れたり潰れたりすることで光取出面３の凹凸が欠損して平坦になるので、本発明のＬＥＤチップ検査装置１では、光取出面３の微小突起（凹凸）３ａの欠損の有無を検査することで光取出面３の傷の有無を検査するものとする。

なお、以下の各実施形態では、基板４の板面（光取出面３）が１〜２ｍｍ角の正方形状（図７参照）に形成され、微小突起３ａが高さ５μｍ、ピッチ５μｍ程度に形成されたＬＥＤチップ２を検査対象の一例として説明する。

（実施形態１）
本実施形態のＬＥＤチップ検査装置１は、図１に示すように、光取出面３を含む撮像範囲を撮像するカメラ（エリアセンサカメラ）９と、光取出面３に対してカメラ９の光軸と同軸方向から光を照射する同軸落射照明装置１０と、光取出面３に対してカメラ９の光軸と交差する方向から光を照射する斜光照明装置１１と、カメラ９で撮像された撮像画像を画像処理する画像処理部１２と、同軸落射照明装置１０および斜光照明装置１１のそれぞれに電力供給する照明用電源１３，１４とを備えている。さらに、検査対象（ＬＥＤチップ２）を載せるステージ１５と、カメラ９の視野（撮像範囲）内に検査対象が位置するようにステージ１５を移動させる駆動手段１６とが備わっており、検査対象のＬＥＤチップ２は、光取出面３を上方（カメラ９側）に向け、帯状のフィルム１７（図７参照）の一面（図１の上面）側に複数個並べて貼り付けられた状態でステージ１５上に載置される。フィルム１７は、検査対象をステージ１５上に供給するためのキャリアテープとして機能する。

カメラ９は、ステージ１５上面に光軸が直交するようにステージ１５の直上に配置され、ステージ１５上の撮像範囲を撮像することで撮像範囲の濃淡画像を得る。ここでいう濃淡画像は、カメラ９への入射光の強度が高い部位（白く映る部位）ほど値が高くなる濃淡値を画素値とする画像である。

同軸落射照明装置１０は、カメラ９の光軸と直交する光軸を持つ光源（ここではＬＥＤとする）１８を具備し、カメラ９とステージ１５との間において鏡面をカメラ９の光軸に対して４５度傾けて配置されたハーフミラー１９を利用して、光源１８からの光が検査対象（ＬＥＤチップ２）側に反射されるように構成されている。すなわち、ハーフミラー１９は、光源１８からの光を検査対象のＬＥＤチップ２に向けて反射するとともに、ＬＥＤチップ２での反射光をカメラ９側に透過させる機能を有している。ここで、ハーフミラー１９とステージ１５との間には光学レンズ２０が配設されている。なお、図１では、光源１８からＬＥＤチップ２に照射する光を実線矢印で示し、ＬＥＤチップ２での反射光を破線矢印で示す。

斜光照明装置１１は、同軸落射照明装置１０とステージ１５との間に配置され、中央部に矩形開口の開口部２１ａを有するフレーム２１と、当該フレーム２１に保持されフレーム２１の下面側から光を照射する光源（ここではＬＥＤとする）２２とを具備している。ここで、カメラ９は、斜光照明装置１１の上方からフレーム２１の開口部２１ａを通してＬＥＤチップ２を撮像し、視野の中心に検査対象のＬＥＤチップ２の中心が位置するように位置決めされている。フレーム２１の開口部２１ａに臨む各部位には、それぞれ下方に向けて傾斜した傾斜面２１ｂが形成されており、斜光照明装置１１の光源２２は、カメラ９の視野（撮像範囲）に光を照射するように各傾斜面２１ｂにそれぞれ複数個ずつ配設されている。なお、斜光照明装置１１は、フレーム２１の開口部２１ａを円形開口としたリング照明であってもよい。

画像処理部１２は、同軸落射照明装置１０からの光で撮像された第１の撮像画像を処理する第１の処理手段２３と、斜光照明装置１１からの光で撮像された第２の撮像画像を処理する第２の処理手段２４と、第１および第２の両撮像画像に基づいて検査対象（ＬＥＤチップ２）の良否を判定する判定手段２５とを有している。第１および第２の各処理手段２３，２４は、第１および第２の各撮像画像について、それぞれ閾値以上の濃淡値を持つ画素を明画素、閾値未満の濃淡値を持つ画素を暗画素として２値化する２値化処理を行う。

ここにおいて、同軸落射照明装置１０からの光は、ＬＥＤチップ２の光取出面３に傷がない場合（つまり、ＬＥＤチップ２が良品である場合）、図３に示すように光取出面３の表面（微小突起３ａの表面）で拡散反射されるため、第１の撮像画像は、光取出面３の全域において濃淡値が閾値を下回ることとなり、２値化されることで光取出面３の全域が暗画素となる。これに対して、ＬＥＤチップ２の光取出面３に傷がある場合（つまり、ＬＥＤチップ２が不良品である場合）、同軸落射照明装置１０からの光は図４に示すように光取出面３の傷部分（平坦部分）を透過し、ＬＥＤチップ２の内部（基板４と発光層５との境界面）で正反射されるため、第１の撮像画像は、光取出面３の傷に対応する箇所に輝点が生じて濃淡値が高くなり、２値化されることで光取出面３の一部に明画素を生じる。なお、図３および図４では、ＬＥＤチップ２に照射する光を実線矢印で示し、ＬＥＤチップ２での反射光を破線矢印で示す。

ただし、光取出面３に傷がついていなくても、製造ばらつき等により微小突起３ａの寸法に個体差が生じることで、光取出面３の一部において微小突起３ａが低くなったり光取出面３の全域において微小突起３ａが低くなったりすることがあり、この場合にも、第１の撮像画像では光取出面３の濃淡値が高くなって、光取出面３の一部に明画素を生じる可能性がある。したがって、同軸落射照明装置１０を用いて撮像された第１の撮像画像のみから、光取出面３の傷の有無を判断することは困難である。

一方、斜光照明装置１１からの光は、ＬＥＤチップ２の光取出面３に傷がない場合（つまり、ＬＥＤチップ２が良品である場合）、図５に示すように光取出面３の表面（微小突起３ａの表面）で拡散反射されるため、第２の撮像画像は、光取出面３の全域において濃淡値が閾値を上回ることとなり、２値化されることで光取出面３の全域が明画素となる。これに対して、ＬＥＤチップ２の光取出面３に傷がある場合（つまり、ＬＥＤチップ２が不良品である場合）、斜光照明装置１１からの光の一部は図６に示すように光取出面３の傷部分（平坦部分）を透過するため、第２の撮像画像は、光取出面３の傷に対応する箇所に影が生じて濃淡値が低くなり、２値化されることで光取出面３の一部に暗画素を生じる。なお、図５および図６では、ＬＥＤチップ２に照射する光を実線矢印で示し、ＬＥＤチップ２での反射光を破線矢印で示す。

ただし、斜光照明装置１１からの光の少なくとも一部は図６に示すように光取出面３の平坦部分でも拡散反射されるので、第２の撮像画像では、製造ばらつき等により光取出面３の微小突起３ａが低くなっているものと、光取出面３に傷がついているものとで濃淡値の差が小さく、両者を区別して光取出面３に傷がついている不良品を検出することは困難である。したがって、斜光照明装置１１を用いて撮像された第２の撮像画像のみから、光取出面３の傷の有無を判断することは困難である。

そこで、本実施形態では、画像処理部１２の判定手段２５が、第１の処理手段２３による第１の撮像画像に基づく判定結果と、第２の処理手段２４による第２の撮像画像に基づく判定結果との両方に基づいて、光取出面３の傷の有無を判定するように構成されている。すなわち、判定手段２５は、第１の処理手段２３にて第１の撮像画像を２値化して抽出された明画素と、第２の処理手段２４にて第２の撮像画像を２値化して抽出された暗画素との光取出面３内での位置を比較し、両者の位置が合致した場合に当該画素を傷により凹凸が欠損している箇所と判定する。

上述した明画素および暗画素の光取出面３内での位置比較を行うためには、光取出面３内での明画素および暗画素の位置をそれぞれ認識する必要があるので、本実施形態では各画素の光取出面３内での位置をそれぞれ２次元の直交座標位置（以下、アドレスという）として識別する。ここでは、図７に示すように板面矩形状のＬＥＤチップ２を検査対象としているので、光取出面３の左上角部の画素のアドレスを（ｘ、ｙ）＝（０、０）として、光取出面３内の各画素を直交座標（ｘ、ｙ）で表すものとする。このとき、第１および第２の各撮像画像内でのＬＥＤチップ２の位置を認識する必要があるので、画像処理部１２には、各撮像画像からそれぞれＬＥＤチップ２の輪郭（エッジ）を抽出するエッジ抽出手段（図示せず）が備わっている。

ここで、検査対象のＬＥＤチップ２は、上述したようにフィルム１７の一面側に貼り付けられた状態で撮像されるので、撮像画像においては、図７に示すようにＬＥＤチップ２の周囲にフィルム１７が映り込むこととなる。フィルム１７は表面に凹凸があるため、同軸落射照明装置１０にて照明した状態では、フィルム１７表面で光が拡散反射（乱反射）するが、斜光照明装置１１にて照明した状態では、フィルム１７表面での拡散反射が抑制される。そのため、エッジ抽出手段は、第１および第２の撮像画像のうち第２の撮像画像を用いてＬＥＤチップ２の輪郭を抽出するものとする。

以下、本実施形態のＬＥＤチップ検査装置１を用いたＬＥＤチップ検査方法について図８のフローチャートを参照して説明する。ここでは、カメラ９の視野内に検査対象のＬＥＤチップ２が配置されているものとする。

まず、照明用電源１４から斜光照明装置１１に電力供給することで斜光照明装置１１を点灯し（Ｓ０）、この状態でカメラ９にて撮像範囲を撮像し第２の撮像画像を得る（Ｓ１）。その後、画像処理部１２の第２の処理手段２４によって、第２の撮像画像からＬＥＤチップ２の輪郭を抽出し、画像内でのＬＥＤチップ２の位置を認識する（Ｓ２）。そして、第２の処理手段２４は、ＬＥＤチップ２の表面上の平均光量（濃淡値の平均値）ｖ１を算出し（Ｓ３）、当該平均光量ｖ１が所定の光量（濃淡値）以上であるか否かを判断する（Ｓ４）。

平均光量ｖ１が所定光量以上であれば（Ｓ４：Ｙｅｓ）、２値化処理のための閾値（＝ｖ１＋α）を設定し（Ｓ５）、当該閾値を用いて第２の撮像画像の２値化処理を行い２値画像を生成する（Ｓ６）。ここで、αは予め定められている定数である。第２の処理手段２４は、ステップＳ６で生成された２値画像から暗画素を抽出し、抽出された暗画素の集合（以下、暗画素領域という）についてアドレスを取得する（Ｓ７）。その後、照明用電源１４から斜光照明装置１１への電力供給を停止し斜光照明装置１１を消灯する（Ｓ８）。上記ステップＳ０〜Ｓ８の処理（第２の処理過程）により、光取出面３に傷がある場合には、傷に対応する領域（暗画素領域）のアドレスが取得されることとなる。

続いて、照明用電源１３から同軸落射照明装置１０に電力供給することで同軸落射照明装置１０を点灯し（Ｓ９）、この状態でカメラ９にて撮像範囲を撮像し第１の撮像画像を得る（Ｓ１０）。このとき、画像内でのＬＥＤチップ２の位置は、ステップＳ２での輪郭抽出結果を用いて認識される。そして、第１の処理手段２３は、ＬＥＤチップ２の表面上の平均光量（濃淡値の平均値）ｖ２を算出し（Ｓ１１）、当該平均光量ｖ２が所定の光量（濃淡値）以上であるか否かを判断する（Ｓ１２）。

平均光量ｖ２が所定光量以上であれば（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、２値化処理のための閾値（＝ｖ２＋γ）を生成し（Ｓ１３）、当該閾値を用いて第１の撮像画像の２値化処理を行い２値画像を生成する（Ｓ１４）。ここで、γは予め定められている定数である。第１の処理手段２３は、ステップＳ１４で生成された２値画像から明画素を抽出し、抽出された明画素の集合（以下、明画素領域という）についてアドレスを取得する（Ｓ１５）。それから、照明用電源１３から同軸落射照明装置１０への電力供給を停止し同軸落射照明装置１０を消灯する（Ｓ１６）。上記ステップＳ９〜Ｓ１６の処理（第１の処理過程）により、光取出面３に傷がある場合には、傷に対応する領域（明画素領域）のアドレスが取得されることとなる。

その後、画像処理部１２の判定手段２５にて、ステップＳ７で取得された暗画素領域のアドレスとステップＳ１５で取得された明画素領域のアドレスとを比較し、アドレス（つまり光取出面３内での直交座標位置）が一致する領域（以下、欠陥領域という）を抽出する（Ｓ１７）。判定手段２５は、ステップＳ１７の処理（判定過程）で抽出された欠陥領域が所定の面積・寸法以上であるか否かを判断する（Ｓ１８）ことにより、検査対象のＬＥＤチップ２の良否を判定する。すなわち、欠陥領域が所定の面積・寸法以上であれば（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、光取出面３に傷がついている不良品と判断し（Ｓ１９）、欠陥領域が所定の面積・寸法未満であれば（Ｓ１８：Ｎｏ）、光取出面３に傷のない良品と判断する（Ｓ２０）。なお、カソード電極６のパターンやＬＥＤチップ２の輪郭（エッジ）のように、光取出面３における傷の有無に関わらず暗画素領域あるいは明画素領域として抽出される部位のアドレスについては、予め登録しておくことにより、ステップＳ１８の判断対象から除外するものとする。

ところで、本実施形態では、上記ステップＳ４において平均光量ｖ１が所定光量未満と判断されれば（Ｓ４：Ｎｏ）、２値化処理のための閾値（ｖ１＋β）を設定し（Ｓ２１）、当該閾値を用いて第２の撮像画像の２値化処理を行い２値画像を生成するものとする（Ｓ２２）。ここで、βは予め定められている定数である。第２の処理手段２４は、ステップＳ２２で生成された２値画像から暗画素を抽出し、暗画素の集合（暗画素領域）を求め（Ｓ２３）、暗画素領域が所定の面積・寸法以上であるか否かを判断する（Ｓ２４）。暗画素領域が所定の面積・寸法以上であれば（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、光取出面３に欠陥がある不良品と判断し（Ｓ２５）、斜光照明装置１１を消灯して検査を終了する（Ｓ２６）。また、暗画素領域が所定の面積・寸法未満であれば（Ｓ２４：Ｎｏ）、ステップＳ５の処理に移行する。

また、上記ステップＳ１２において平均光量ｖ２が所定光量未満と判断されれば（Ｓ１２：Ｎｏ）、２値化処理のための閾値（ｖ２＋δ）を設定し（Ｓ２７）、当該閾値を用いて第１の撮像画像の２値化処理を行い２値画像を生成する（Ｓ２８）。ここで、δは予め定められている定数である。第２の処理手段は、ステップＳ２８で生成された２値画像から明画素を抽出し、明画素の集合（明画素領域）を求め（Ｓ２９）、明画素領域が所定の面積・寸法以上であるか否かを判断する（Ｓ３０）。明画素領域が所定の面積・寸法以上であれば（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、光取出面３に欠陥がある不良品と判断し（Ｓ３１）、同軸落射照明装置１０を消灯して検査を終了する（Ｓ３２）。一方、明画素領域が所定の面積・寸法未満であれば（Ｓ３０：Ｎｏ）、ステップＳ１３の処理に移行する。

以上説明した本実施形態のＬＥＤチップ検査装置１によれば、たとえば図９に示すように同軸落射照明装置１０を用いて撮像された第１の撮像画像Ａ１の２値画像Ａ２と、斜光照明装置１１を用いて撮像された第２の撮像画像Ｂ１の２値画像Ｂ２とを合成して得られる合成画像Ｃにおいて、２値画像Ａ２内の明画素（輝点）領域Ｚ１と２値画像Ｂ２内の暗画素（暗点）領域Ｚ２とが重複している場合に、当該重複部位を欠陥領域（光取出面３の傷）Ｚ３と判定し、欠陥領域Ｚ３が所定の面積・寸法以上であれば当該ＬＥＤチップ２を不良品と判断する。一方、図１０に示すように第１の撮像画像Ａ１の２値画像Ａ２と、第２の撮像画像Ｂ１の２値画像Ｂ２とを合成して得られる合成画像Ｃにおいて、２値画像Ａ２内の明画素（輝点）領域Ｚ１と２値画像Ｂ２内の暗画素（暗点）領域Ｚ２とが重複していなければ、たとえいずれかの２値画像Ａ２，Ｂ２に輝点あるいは暗点が生じていても、光取出面３に傷はないと判定し、当該ＬＥＤチップ２を良品と判断する。

すなわち、このＬＥＤチップ検査装置１は、同軸落射照明装置１０を用いて撮像された第１の撮像画像と、斜光照明装置１１を用いて撮像された第２の撮像画像との両方の判定結果に基づいて、光取出面３の傷の有無を判定するので、第１の撮像画像と第２の撮像画像とのいずれか一方のみから光取出面３の傷の有無を判定する場合に比べて、ＬＥＤチップ２の良否判断の確度が向上するという利点がある。

ところで、本実施形態では、同軸落射照明装置１０の光源１８として、波長が５００ｎｍ以下の光（青色ないし紫外線領域の光）を出力するものを選択する。ここに、光取出面３での光の散乱率は光色（波長）によって異なり、たとえば赤色光（波長６６０ｎｍ）の散乱率を１倍とすると、緑色光（波長５２５ｎｍ）の散乱率は２．５倍、青色光（波長４７０ｎｍ）の散乱率は４倍となる。そのため、同軸落射照明装置１０の照明光を青色ないし紫外線領域の光とすることで、同軸落射照明装置１０からの光が光取出面３の凹凸（微小突起３ａ）に照射したときに光の拡散（散乱）が生じやすくなり、微小突起３ａの大きさの影響を受けずに傷部分（平坦部分）のみを検出することが容易になるため、ＬＥＤチップ２の良否判断精度の更なる向上を図ることができる。

一方、斜光照明装置１１の光源２２としては、波長が６００ｎｍ以上の光（赤色ないし赤外線領域の光）を出力するものを選択する。これにより、斜光照明装置１１からの光がＬＥＤチップ２の周囲のフィルム１７表面で拡散（散乱）しにくくなり、第２の撮像画像においてＬＥＤチップ２とフィルム１７との境界が認識しやすくなる。そのため、エッジ抽出手段でのＬＥＤチップ２の輪郭を抽出する処理がより精確に行えるようになる。さらに、ＬＥＤチップ２が貼り付けられるフィルム１７としては青色のフィルム１７を用いることが多く、フィルム１７の青色と補色関係にある赤色光を斜光照明装置１１に用いることで、斜光照明装置１１からの光はフィルム１７表面で一層反射しにくくなり、ＬＥＤチップ２の輪郭抽出精度がより向上する。

さらにまた、フィルム１７表面での光の拡散（散乱）を抑制するには、フィルム１７に対する斜光照明装置１１からの光の入射角度（つまり、カメラ９の光軸に対する斜光照明装置１１の光軸の傾斜角度）を大きくすることも有効である。すなわち、斜光照明装置１１がフィルム１７を比較的浅い角度から照明するようにすれば、フィルム１７表面での光の拡散が抑えられ、第２の撮像画像においてＬＥＤチップ２の輪郭をより抽出しやすくなる。ここで、フィルム１７に対する斜光照明装置１１からの光の入射角度は、ＬＥＤチップ２の基板４の材質やフィルム１７の材質など種々のパラメータに応じて決定されるが、本実施形態の条件下では、３０度と６０度とを比較した結果６０度の方がフィルム１７表面での拡散が大幅に抑制されることが確認されており、少なくとも４５度以上とすることが望ましい。

本実施形態の他の構成例として、図１１に示すように同軸落射照明装置１０の光源１８とハーフミラー１９との間に、光源１８からの光を拡散透過させる光拡散透過板２６を配設することも考えられる。このように同軸落射照明装置１０に光拡散透過板２６を付加することで、同軸落射照明装置１０からの光が光取出面３の凹凸（微小突起３ａ）に照射したときに光の拡散（散乱）が生じやすくなり、微小突起３ａの大きさの影響を受けずに傷部分（平坦部分）のみを検出することが容易になるため、ＬＥＤチップ２の良否判断精度の更なる向上を図ることができる。また、光源１８としてＬＥＤを用いている場合、白熱電球などを用いる場合に比べて光源１８からの光の直進性が高くなるため、光拡散透過板２６がなければ、光源１８の僅かな傾きであっても検査対象へ照射する光強度が大きく異なるが、光拡散透過板２６を設けたことで、光源１８からの光の照射角度が広がり、光源１８の傾きに対する検査対象への照射光強度の変化が小さくなるという利点がある。なお、図１１では、斜光照明装置１１の図示を省略している。

さらにまた、図１２に示すように斜光照明装置１１の光源２２とステージ１５との間に、光源２２からの光を拡散透過させる光拡散透過板２７を配設することも考えられる。このように斜光照明装置１１に光拡散透過板２７を付加することで、斜光照明装置１１からの光がＬＥＤチップの周囲のフィルム１７表面で拡散（散乱）しにくくなり、第２の撮像画像においてＬＥＤチップ２とフィルム１７との境界が認識しやすくなる。そのため、エッジ抽出手段でのＬＥＤチップ２の輪郭（エッジ）を抽出する処理がより精確になる。

（実施形態２）
本実施形態のＬＥＤチップ検査装置１は、カメラ９としてカラー画像を撮像可能なカメラ９を使用し、互いに照射光の波長が異なる同軸落射照明装置１０と斜光照明装置１１とを同時に点灯して撮像された撮像画像から第１および第２の各撮像画像をそれぞれ抽出する点が実施形態１のＬＥＤチップ検査装置１と相違する。

本実施形態では、一例として同軸落射照明装置１０の照射光を青色（波長４７０ｎｍ）、斜光照明装置１１の照射光を赤色（波長６６０ｎｍ）とし、同軸落射照明装置１０と斜光照明装置１１とを同時に点灯させた状態でカメラ９にて撮像領域を撮像する。そして、第１の処理手段２３は、得られた撮像画像から周知の画像処理技術を用いて青色成分を抽出する（図１３のステップＳ１０’）ことで、同軸落射照明装置１０を使用して撮像された第１の撮像画像を取得し、第２の処理手段２４は、得られた撮像画像から周知の画像処理技術を用いて赤色成分を抽出する（図１３のステップＳ１’）ことで、斜光照明装置１１を使用して撮像された第２の撮像画像を取得する。

そのため、本実施形態のＬＥＤチップ検査装置１を用いたＬＥＤチップ検査方法においては、図１３に示すように同軸落射照明装置１０と斜光照明装置１１とを同時に点灯し（Ｓ０’）、この状態で撮像画像を撮像する（Ｓ１）ことにより、同軸落射照明装置１０および斜光照明装置１１の消灯（Ｓ８’）後、撮像画像から第２の処理手段２４にて赤色成分を抽出する（Ｓ１’）ことが可能である。このようにして得られた第２の撮像画像は実施形態１と同様に処理される。また、撮像画像から第１の処理手段２３にて青色成分を抽出する（Ｓ１０’）ことで、得られる第１の撮像画像についても、実施形態１と同様に処理される。結果的に、撮像処理を１回で済ませることができ、検査の高速化を図ることができるという利点がある。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

本発明の実施形態１のＬＥＤチップ検査装置を示す概略構成図である。 同上の検査対象となるＬＥＤチップの要部を示す概略断面図である。 同上の同軸落射照明装置からの光がＬＥＤチップで反射される様子を示す概略断面図である。 同上の同軸落射照明装置からの光がＬＥＤチップで反射される様子を示す概略断面図である。 同上の斜光照明装置からの光がＬＥＤチップで反射される様子を示す概略断面図である。 同上の斜光照明装置からの光がＬＥＤチップで反射される様子を示す概略断面図である。 同上の検査対象となるＬＥＤチップを示す概略上面図である。 同上のＬＥＤチップ検査方法を示すフローチャートである。 同上のＬＥＤチップ検査方法の判定例を示す説明図である。 同上のＬＥＤチップ検査方法の他の判定例を示す説明図である。 同上の他の構成例の要部を示す概略構成図である。 同上のさらに他の構成例の要部を示す概略構成図である。 本発明の実施形態２のＬＥＤチップ検査方法を示すフローチャートである。 従来例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ ＬＥＤチップ検査装置
２ ＬＥＤチップ
３ 光取出面
３ａ 微小突起
９ カメラ
１０ 同軸落射照明装置
１１ 斜光照明装置
１２ 画像処理部
１７ フィルム
２３ 第１の処理手段
２４ 第２の処理手段
２５ 判定手段
２６，２７ 光拡散透過板

Claims (9)

1. 多数の微小突起からなる凹凸が全域に亘って形成された光取出面を有するＬＥＤチップを対象として光取出面の傷の有無を検査するＬＥＤチップ検査装置であって、検査対象のＬＥＤチップの光取出面を含む撮像範囲を撮像するカメラと、光取出面に対してカメラの光軸と同軸方向から光を照射する同軸落射照明装置と、光取出面に対してカメラの光軸と交差する方向から光を照射する斜光照明装置と、カメラで撮像された撮像画像を画像処理する画像処理部とを備え、画像処理部は、同軸落射照明装置からの光で撮像された第１の撮像画像をカメラへの入射光強度について２値化して、前記入射光強度が閾値以上である明画素領域を抽出する第１の処理手段と、斜光照明装置からの光で撮像された第２の撮像画像をカメラへの入射光強度について２値化して、前記入射光強度が閾値未満である暗画素を抽出する第２の処理手段と、光取出面内での前記明画素領域の位置と前記暗画素領域の位置とを比較し、重複する領域を欠陥領域と判定する判定手段とを有することを特徴とするＬＥＤチップ検査装置。
2. 前記カメラは、前記ＬＥＤチップを搬送するためのキャリアテープとなるフィルムの表面上に貼り付けられた状態のＬＥＤチップを周囲のフィルムと共に撮像し、前記画像処理部は、前記第２の撮像画像を用いてＬＥＤチップの輪郭を抽出するエッジ抽出手段を有し、前記第１の処理手段は、エッジ抽出手段で抽出されたＬＥＤチップの輪郭に基づいて前記光取出面内での前記明画素領域の位置を識別し、前記第２の処理手段は、エッジ抽出手段で抽出されたＬＥＤチップの輪郭に基づいて光取出面内での前記暗画素領域の位置を識別することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤチップ検査装置。
3. 前記斜光照明装置は、光を拡散透過させる光拡散透過板を有し、光拡散透過板を通した光を照射することを特徴とする請求項２記載のＬＥＤチップ検査装置。
4. 前記斜光照明装置は、赤色ないし赤外線の波長域の光を照射することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＬＥＤチップ検査装置。
5. 前記斜光照明装置は、前記フィルムの表面での拡散反射が抑制されるように、前記光取出面に対して所定角度以上の入射角度から光を照射することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のＬＥＤチップ検査装置。
6. 前記カメラはカラー画像を撮像可能であって、前記同軸落射照明装置と前記斜光照明装置とは互いに異なる波長の光を照射し、前記第１および第２の各処理手段は、同軸落射照明装置と斜光照明装置との両方を点灯した状態で撮像されたカラー画像から、波長に基づいて前記第１および第２の各撮像画像をそれぞれ抽出することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のＬＥＤチップ検査装置。
7. 前記同軸落射照明装置は、光を拡散透過させる光拡散透過板を有し、光拡散透過板を通した光を照射することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のＬＥＤチップ検査装置。
8. 前記同軸落射照明装置は、青色ないし紫外線の波長域の光を照射することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のＬＥＤチップ検査装置。
9. 多数の微小突起からなる凹凸が全域に亘って形成された光取出面を有するＬＥＤチップを対象として、当該ＬＥＤチップの光取出面を含む撮像範囲を撮像するカメラと、光取出面に対してカメラの光軸と同軸方向から光を照射する同軸落射照明装置と、光取出面に対してカメラの光軸と交差する方向から光を照射する斜光照明装置とを使用し、光取出面の傷の有無を検査するＬＥＤチップ検査方法であって、同軸落射照明装置からの光で撮像された第１の撮像画像をカメラへの入射光強度について２値化して、前記入射光強度が閾値以上である明画素領域を抽出する第１の処理過程と、斜光照明装置からの光で撮像された第２の撮像画像をカメラへの入射光強度について２値化して、前記入射光強度が閾値未満である暗画素を抽出する第２の処理過程と、光取出面内での前記明画素領域の位置と前記暗画素領域の位置とを比較し、重複する領域を欠陥領域と判定する判定過程とを有することを特徴とするＬＥＤチップ検査方法。