JP2014142339A - 検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の検査装置は、撮像対象に光を照射する照明装置と、前記光の照射に基づく、前記撮像対象からの反射光を、受光する撮像装置と、前記撮像装置の中に存在し、前記反射光を受光する撮像素子とを有している。また、検査装置は、前記撮像対象の2次元画像、3次元画像のいずれかまたは双方を取得する検査装置である。前記照明装置と前記撮像対象の間に偏光子を設置し、前記撮像対象と前記撮像装置の間に検光子を設置している。前記2次元画像、前記3次元画像のいずれかまたは双方における、識別困難領域の発生を抑制する。
【選択図】図18
Description
はんだ印刷検査装置に関して、例えば特許文献1では、2次元画像を取得するために赤(以下、「R」という。)、緑(以下、「G」という。)、青(以下、「B」という。)のLED光を用い、3次元画像を取得するためにレーザ光を用いている。LED光、レーザ光に対し、それぞれ撮像領域を撮像素子に用意し走査させることにより、2次元画像、3次元画像を同時に取得し2次元画像、3次元画像について同時に検査を行っている。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、新規な検査装置を提供することを目的とする。
本発明の検査装置は、撮像対象に光を照射する照明装置と、前記光の照射に基づく、前記撮像対象からの反射光を、受光する撮像装置と、前記撮像装置の中に存在し、前記反射光を受光する撮像素子と、を有し、前記撮像対象の2次元画像、3次元画像のいずれかまたは双方を取得する検査装置において、前記照明装置と前記撮像対象の間に偏光子を設置し、前記撮像対象と前記撮像装置の間に検光子を設置し、前記2次元画像、前記3次元画像のいずれかまたは双方における、識別困難領域の発生を抑制するので、新規な検査装置を提供することができる。
まず、検査装置にかかる第1の発明を実施するための形態について説明する。
本発明の検査装置は、撮像対象に光を照射する照明装置と、前記光の照射に基づく、前記撮像対象からの反射光を、受光する撮像装置と、前記撮像装置の中に存在し、前記反射光を受光する撮像素子と、を有し、前記撮像対象の2次元画像、3次元画像のいずれかまたは双方を取得する検査装置において、前記照明装置と前記撮像対象の間に偏光子を設置し、前記撮像対象と前記撮像装置の間に検光子を設置し、前記2次元画像、前記3次元画像のいずれかまたは双方における、識別困難領域の発生を抑制する検査装置である。
図1は、本発明の一実施の形態に係る検査装置の1例である、はんだ印刷検査装置の全体構成を示す斜視図である。このはんだ印刷検査装置1は、撮像対象である基板100に印刷されているクリーム半田(以下、「はんだ」という)の2次元測定及び3次元測定を行って、はんだを検査する機能を備えている。はんだ印刷検査装置1は、照明装置2、撮像装置3、制御装置4、テーブル5等を備えている。
2次元用ライン照明装置20a,20b,30a,30b,40a,40bのそれぞれと基板100の間には偏光子が設置されている(図示していない)。
3次元用ライン照明装置10a,10bのそれぞれと基板100の間には偏光子が設置されている(図示していない)。
基板100と撮像装置3の間には、検光子が設置されている(図示していない)。
なお、検査装置は、撮像対象の2次元画像、3次元画像の双方を取得する場合に限定されない。検査装置は、撮像対象の2次元画像、3次元画像のいずれか一方のみを取得することもできる。
なお、レーザ光の振動方向とレーザライン光の方向の関係は、固定して設定してある。そのため、レーザ光の振動方向と、撮像レンズ側の検光子の透過軸との関係を調整し、その後に、その撮像レンズ側の検光子の透過軸の方向に対し、LED照明装置側の偏光子の透過軸の方向を調整する。
本発明の検査装置は、2次元画像、3次元画像のいずれかまたは双方における、識別困難領域の発生を抑制する検査装置である。
識別困難領域としては、液体の表面に、発生する場合がある識別困難領域、また、固体の表面の形状が変化する前記表面に、発生する場合がある識別困難領域、また、固体の表面と、粉末組成物の表面との間に、発生する場合がある識別困難領域、また、固体の表面のうち、表面の粗さの異なる領域の間に、発生する場合がある識別困難領域のいずれかを含む。
図5を用いて、液体の表面に、発生する場合がある識別困難領域に対する、適用例を説明する。具体的には、液体の表面の形状が変化する場所、すなわち液体の凸表面に発生する場合がある識別困難領域に対する、適用例を説明する。さらに具体的には、はんだに含まれる透明物質または半透明物質に起因する識別困難領域に対する、適用例を説明する。
本発明の検査装置の偏光照明光学系により、フラックス等のはんだに含まれる透明物質または半透明物質に起因する識別困難領域を消去することが出来る。無偏光照明光学系の場合、識別困難領域は白くなり、はんだ上で白色シルク印刷やバーコードシールといった白い部分と画像処理上同じように見える領域となり、画像処理の情報としてノイズ成分となっている。図5におけるCの領域が識別困難領域である。この識別困難領域を除去する従来方法としては、撮像カメラの露光時間を変化させ、複数回画像を取得し補間する方法などがあるが、複数回画像を取得しなければならないという問題点がある。本発明の検査装置では、一度の撮像で識別困難領域のない画像を取得することができるため、検査タクトの短縮や、画像処理の簡易化が可能である。
ソルダーレジストという透明物質または半透明物質の切欠き部分のエッジ、すなわちソルダーレジストの厚さが急激に変化する場所に識別困難領域が発生する場合がある。図6におけるDの領域が識別困難領域である。この識別困難領域も、上述の適用例と同様に画像処理の情報としてノイズ成分となる。本発明の検査装置の偏光照明光学系においては、識別困難領域を消去できる。これにより、画像処理の情報としてノイズ成分が生じるのを防止できる。
従来の検査装置の無偏光照明光学系では、はんだレベラー処理された基板のはんだ検査において、部品を実装するための金属の表面と、はんだの表面との間で識別困難領域が発生する場合がある。なお、はんだレベラー処理された基板とは、プリント基板上のソルダーレジストがかかっていない銅箔部分の表面に、リフロー済みはんだをコーティングする表面処理を行った基板である。
本発明の検査装置の偏光照明光学系から得られる画像は、はんだ部分では無偏光照明光学系と同等な反射光がえられ、銀色パッド部分では反射光が大部分カットされるために、明るさに差が生じ、画像認識が容易となる。
透明物質または半透明物質が塗布された基板については、無偏光照明光学系を採用する検査装置を用いて、基板上の透明物質または半透明物質の塗布の具合を見る検査、また電子部品が正確な位置に実装されているかを測定する検査、また電子部品の印字を読み取ることにより正しい部品が実装されているかを見る検査を行っていた。
この識別困難領域は、部品形状を正確に計測するためにはノイズ成分となるという問題点がある。
本発明の検査装置の偏光照明光学系においては、このコーティング層の凸表面や凹表面に、またコーティング層が存在する領域の淵部付近の表面に発生する場合がある識別困難領域を消去できる。これにより、画像処理の情報としてノイズ成分が生じるのを防止できる。
無偏光照明光学系で照らした時に刻印の溝の入り口や底面の形状を覆い隠すように識別困難領域が発生する場合がある。そのため、刻印の溝の入り口の欠けや底面の穴などを検査する際に識別困難領域が認識画像のノイズ成分となる。
しかし、メタルマスクの表面は、艶がある銀色を呈している。そのため、無偏光照明光学系の検査装置を用いて、メタルマスク上の銀色のはんだペーストを検査すると、はんだペーストとメタルマスクが画像上で同化してしまい識別が困難になる。
これに対して、偏光照明光学系で撮像した場合、傷の部分は、面精度がメタルマスクの表面に比べ粗いので、無偏光照明光学系で撮像した時と同等の明るさで撮像される。そのため、傷の部分は、灰色に撮像される。これに対して、メタルマスクの傷のついていない表面は、反射光が大部分カットされ黒色に撮像される。そのため、メタルマスクの傷のついていない表面と、傷の部分とで明るさに画像処理に十分な差が生じ、識別が可能となる。その結果、メタルマスク上の傷を検出することができる。
なお、メタルマスク上の傷を検出する場合、3次元画像を取得する必要はない。
2次元画像を取得する方法は、この方法に限定されない。すなわち、撮像対象を2次元的に広く照射する面照射照明を用いて、カメラで撮像対象の面画像を撮像してもよい。
2次元画像を取得する場合、このRGBの3波長を用いる方法に限定されない。すなわち、RGBのいずれか1波長のみを用いてもよい。
また、波長は、カメラで撮像可能な波長であり、かつ偏光素子で偏光可能な波長であれば、可視光の波長範囲380〜780nmに限定されない。すなわち、紫外レーザ、紫外LED、近赤外レーザ、近赤外LED等の可視光波長に近い波長の光源を用いてもよい。
ここで、液体としては、粘度の大きさを問わない。また、液体としては、透明または半透明であるかを問わない。
ここで、錠剤としては、光沢が出るような糖衣コーティングをされた錠剤、糖衣の剥離による露出した錠剤内部等も含まれる。また、カプセル剤としては、光沢のあるカプセル剤も含まれる。
また、固体としては、透明または半透明であるかを問わない。
なお、本発明は上述の発明を実施するための形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
本発明の検査装置は、撮像素子に撮像領域を設け、前記撮像領域は反射光を受光し、前記撮像領域の上にバンドパスフィルタを設ける検査装置である。
最初の適用例の検査装置は、3つの撮像領域を有する、2次元画像用の撮像領域グループが存在し、前記3つの撮像領域の上に、前記3つの撮像領域にそれぞれ対応する3つのバンドパスフィルタを設け、前記3つのバンドパスフィルタは、それぞれ赤、緑、青の波長のみを透過する検査装置である。
特許文献1においては、撮像素子のCMOSセンサ上に複数の撮像領域を設けている。同時に複数波長の2次元画像や3次元画像を取得する場合、図10のような走査用のライン形状をした撮像領域をCMOSセンサ上に設けている。2次元画像を取得するためにRGBの異なる照明光を撮像対象に照射し、RGB用の撮像領域で反射光を受光している。3次元画像を取得するためにレーザ光を撮像対象に照射し、レーザ用の撮像領域で反射光を受光している。
また、この検査装置は、複数の撮像領域グループに対応する照明装置が存在し、個々の前記照明装置は、明るさが相互に異なる検査装置である。
カラー画像を撮像する中で物質の反射率が異なるために、識別が困難な領域が発生したり、暗くて映らない部分が発生したりする。これらを解消しようと、たとえば識別が困難な領域の発生を防ごうと撮像感度や照明照度を下げると、暗く映らない場所が、撮像感度や照明照度の変更前に比べて、増加してしまう。その逆もあり、暗い部分を明るく撮像しようと、撮像感度を上げたり照明照度を上げたりすると、識別が困難な領域が増加してしまう。
図16(A)の照明装置には、R1、G1、B1のグループのLEDとR2、G2、B2のグループのLEDがリング状に実装されている。R1とR2、G1とG2、B1とB2の各同色のLEDどうしは、波長を20nm以上ずれるようにバンドパスフィルタを用い照射させている。R1、G1、B1は、画像の識別が困難な領域の発生を防止するために暗めの照明ボリュームにして照射している。R2、G2、B2は、ラインのエッジをシャープに撮像するために明るめの照明ボリュームにして照射している。
また、この検査装置は、複数の撮像領域グループに対応する照明装置が存在し、個々の前記照明装置から撮像対象に照射される光は、偏光の振動方向が相互に異なる検査装置である。ここで、一部の照明装置は、撮像対象との間に偏光子を設置しない場合がある。
従来、偏光画像と無偏光画像の双方を取得しようとする場合、偏光した状態の画像取得と偏光しない状態の画像取得では、光学系の切り替え作業が必要となり、切り替え作業と切り替えた前後での2倍以上の撮像時間、操作時間により撮像タクトがかかってしまうという問題点がある。
R1,G1,B1の照明装置の偏光子の透過軸を設定する。例えば、R1,G1,B1の照明装置から照射された偏光が撮像対象で反射し、反射した偏光が検光子に達する際に、反射した偏光の振動方向が検光子の透過軸と垂直になるように設定する。
R2,G2,B2の照明装置の偏光子の透過軸を設定する。例えば、R2,G2,B2の照明装置から照射された偏光が撮像対象で反射し、反射した偏光が検光子に達する際に、反射した偏光の振動方向が検光子の透過軸と平行になるように設定する。
また、R2,G2,B2の照明装置に偏光子を設置しない場合もある。
偏光した画像は、反射した偏光の振動方向が検光子の透過軸と垂直になるように、偏光子を設定した場合に取得できる。
偏光していない画像は、反射した偏光の振動方向が検光子の透過軸と平行になるように、偏光子を設定した場合に取得できる。また、偏光していない画像は、照明装置に偏光子を設置しない場合に取得できる。
本発明の検査装置の照明装置は、図18のようなスポット照明装置に限定されない。全周照明装置を採用してもよい。
また、図20の光切断法のほかに、光を利用して高さを計測する他のレーザ式変位センサや位相シフト法においても同様の効果が得られる。
Claims (6)
- 撮像対象に光を照射する照明装置と、
前記光の照射に基づく、前記撮像対象からの反射光を、受光する撮像装置と、
前記撮像装置の中に存在し、前記反射光を受光する撮像素子と、を有し、
前記撮像対象の2次元画像、3次元画像のいずれかまたは双方を取得する検査装置において、
前記照明装置と前記撮像対象の間に偏光子を設置し、
前記撮像対象と前記撮像装置の間に検光子を設置し、
前記2次元画像、前記3次元画像のいずれかまたは双方における、識別困難領域の発生を抑制し、
前記識別困難領域としては、以下の(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)のいずれかを含む
(イ)液体の表面に、発生する場合がある前記識別困難領域
(ロ)固体の表面の形状が変化する前記表面に、発生する場合がある前記識別困難領域
(ハ)固体の表面と、粉末組成物の表面との間に、発生する場合がある前記識別困難領域
(ニ)固体の表面のうち、表面の粗さの異なる領域の間に、発生する場合がある前記識別困難領域
ことを特徴とする検査装置。 - 固体の表面の形状が変化する前記表面は、凸表面、凹表面、角部付近の表面、固体が存在する領域の淵部付近の表面のいずれかを含む
ことを特徴とする請求項1記載の検査装置。 - 識別困難領域は、液体の表面の形状が変化する前記表面に、発生する場合がある
ことを特徴とする請求項1記載の検査装置。 - 液体の表面の形状が変化する前記表面は、凸表面、凹表面、角部付近の表面、液体が存在する領域の淵部付近の表面のいずれかを含む
ことを特徴とする請求項3記載の検査装置。 - 撮像対象に光を照射する照明装置と、
前記光の照射に基づく、前記撮像対象からの反射光を、受光する撮像装置と、
前記撮像装置の中に存在し、前記反射光を受光する撮像素子と、を有し、
前記撮像対象の2次元画像、3次元画像のいずれかまたは双方を取得する検査装置において、
前記照明装置と前記撮像対象の間に偏光子を設置し、
前記撮像対象と前記撮像装置の間に検光子を設置し、
前記2次元画像、前記3次元画像のいずれかまたは双方における、識別困難領域の発生を抑制し、
前記識別困難領域としては、以下の(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)のいずれかを含む
(イ)液体の表面の形状が変化する場所に、発生する場合がある前記識別困難領域
(ロ)固体の表面の形状が変化する場所に、発生する場合がある前記識別困難領域
(ハ)金属の表面と、金属粉末組成物の表面との間に、発生する場合がある前記識別困難領域
(ニ)金属の表面のうち、表面の粗さの異なる領域の間に、発生する場合がある前記識別困難領域
ことを特徴とする検査装置。 - 撮像対象に光を照射する照明装置と、
前記光の照射に基づく、前記撮像対象からの反射光を、受光する撮像装置と、
前記撮像装置の中に存在し、前記反射光を受光する撮像素子と、を有し、
前記撮像対象の2次元画像、3次元画像のいずれかまたは双方を取得する検査装置において、
前記照明装置と前記撮像対象の間に偏光子を設置し、
前記撮像対象と前記撮像装置の間に検光子を設置し、
前記2次元画像、前記3次元画像のいずれかまたは双方における、識別困難領域の発生を抑制し、
識別困難領域としては、以下の(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)、(ヘ)、(ト)のいずれかを含む
(イ)はんだに含まれる透明物質または半透明物質に起因する識別困難領域
(ロ)基板上に設けたソルダーレジストの表面の形状が変化する場所に、発生する場合がある識別困難領域
(ハ)部品を実装するための金属の表面と、はんだの表面との間で発生する場合がある識別困難領域
(ニ)基板上に設けたコーティング層の表面の形状が変化する場所に、発生する場合がある識別困難領域
(ホ)錠剤の表面の形状が変化する場所に、発生する場合がある識別困難領域
(ヘ)メタルマスクの表面と、はんだの表面との間で発生する場合がある識別困難領域
(ト)メタルマスクの傷に起因する識別困難領域
ことを特徴とする検査装置。
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