JP2022003315A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】湾曲面を有する対象物の外観検査を適正に実施すること。【解決手段】検査装置は、湾曲面を有する対象物を支持するテーブルと、テーブルに支持された対象物を照明光で照明する照明装置と、光学系及びイメージセンサを有する撮像装置と、光学系の視野範囲に配置されている湾曲面の調整用画像を前記撮像装置に撮像させる撮像制御部と、テーブルを傾けて、調整用画像の輝度を調整するテーブル制御部と、を備える。撮像制御部は、調整用画像の輝度が調整された後に、視野範囲に配置されている湾曲面の検査用画像を撮像装置に撮像させる。【選択図】図７

Description

本開示は、検査装置及び検査方法に関する。

電子デバイスの生産工程において、特許文献１に開示されているような、部品実装装置（被実装物作業装置）が使用される。部品を実装された基板の外観は、自動光学検査装置（ＡＯＩ：Automated Optical Inspection）と呼ばれる検査装置で検査される。

国際公開第２０１９／１１１３８８号

検査装置を用いて、様々な対象物の外観検査を実施したいという要望がある。例えば湾曲面を有する対象物の外観検査を適正に実施したいという要望がある。

本開示は、湾曲面を有する対象物の外観検査を適正に実施することを目的とする。

本開示に従えば、湾曲面を有する対象物を支持するテーブルと、前記テーブルに支持された前記対象物を照明光で照明する照明装置と、光学系及びイメージセンサを有する撮像装置と、前記光学系の視野範囲に配置されている前記湾曲面の調整用画像を前記撮像装置に撮像させる撮像制御部と、前記テーブルを傾けて、前記調整用画像の輝度を調整するテーブル制御部と、を備え、前記撮像制御部は、前記調整用画像の輝度が調整された後に、前記視野範囲に配置されている前記湾曲面の検査用画像を前記撮像装置に撮像させる、検査装置が提供される。

本開示によれば、湾曲面を有する対象物の外観検査を適正に実施することができる。

図１は、実施形態に係る検査装置を模式的に示す図である。 図２は、実施形態に係る制御装置を示す機能ブロック図である。 図３は、実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。 図４は、実施形態に係るテーブルに支持された対象物を上方から見た図である。 図５は、実施形態に係る光学系の視野範囲に湾曲面の第１範囲が配置されている状態を模式的に示す図である。 図６は、実施形態に係る湾曲面の第１範囲の調整用画像を模式的に示す図である。 図７は、実施形態に係るテーブル制御部の処理を説明するための図である。 図８は、実施形態に係るテーブルが傾けられた後の湾曲面の第１範囲の調整用画像を模式的に示す図である。 図９は、実施形態に係る表示装置に表示された第１範囲の検査用画像を模式的に示す図である。 図１０は、実施形態に係る光学系の視野範囲に湾曲面の第２範囲が配置されている状態を模式的に示す図である。 図１１は、実施形態に係るコンピュータシステムを示すブロック図である。 図１２は、その他の実施形態に係るテーブル制御部の処理を説明するための図である。

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

実施形態においては、ＸＹＺ直交座標系を規定し、ＸＹＺ直交座標系を参照しながら各部の位置関係について説明する。水平面内のＸ軸と平行な方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸と直交する水平面内のＹ軸と平行な方向をＹ軸方向とする。水平面と直交するＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＸ方向とする。Ｙ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＹ方向とする。Ｚ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＺ方向とする。Ｘ軸及びＹ軸を含む平面を適宜、ＸＹ平面、と称する。ＸＹ平面は、水平面と平行である。Ｚ軸は鉛直線と平行である。Ｚ軸方向は上下方向である。＋Ｚ方向は上方向であり、−Ｚ方向は下方向である。Ｚ軸は、ＸＹ平面と直交する。

［検査装置］
図１は、実施形態に係る検査装置１を模式的に示す図である。実施形態において、検査装置１は、外観検査装置の一種である自動光学検査装置（ＡＯＩ：Automated Optical Inspection）である。

検査装置１は、対象物２を支持するテーブル３と、テーブル３を傾けるテーブル駆動装置４と、テーブル３に支持された対象物２を照明光で照明する照明装置５と、光学系６及びイメージセンサ７を有する撮像装置８と、撮像装置８を移動する撮像移動装置９と、コンピュータシステムを含む制御装置１０と、表示データを表示する表示装置１１とを備える。

対象物２は、検査装置１の検査対象物である。対象物２は、湾曲面１２を有する。湾曲面１２を有する対象物２として、ミラー、レンズ、及び板金が例示される。湾曲面１２は、検査装置１の検査対象である。検査装置１は、湾曲面１２の外観検査を実施する。

テーブル３は、対象物２の少なくとも一部を支持する支持面１３を有する。テーブル３の支持面１３は、＋Ｚ方向を向く。支持面１３は、ＸＹ平面と平行である。なお、支持面１３は、ＸＹ平面に対して傾斜してもよい。対象物２は、湾曲面１２が上方を向くように、テーブル３に支持される。対象物２がテーブル３に支持されている状態で、湾曲面１２は、上方に突出する。

テーブル駆動装置４は、テーブル３をθＸ方向及びθＹ方向のそれぞれに傾けることができる。テーブル３が傾くことにより、テーブル３に支持されている対象物２がθＸ方向及びθＹ方向のそれぞれに傾く。テーブル駆動装置４は、テーブル３を傾ける動力を発生する複数のアクチュエータ１４と、複数のアクチュエータ１４を介してテーブル３を支持するベース部材１５とを有する。

照明装置５は、テーブル３に支持された対象物２の湾曲面１２を照明光で照明する。照明装置５は、テーブル３よりも上方に配置される。照明装置５は、傾斜照明装置１６と、同軸照明装置１７とを有する。

傾斜照明装置１６は、円環状の複数の光源１８と、複数の光源１８を支持する支持部材１９とを有する。光源１８として、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が例示される。光源１８は、照明光として白色光を射出する。

実施形態において、光源１８は、第１の内径を有する第１光源１８Ａと、第１の内径よりも大きい第２の内径を有する第２光源１８Ｂと、第２の内径よりも大きい第３の内径を有する第３光源１８Ｃとを含む。複数の光源１８のうち、第１光源１８Ａがテーブル３から最も遠い位置に配置され、第１光源１８Ａに次いで第２光源１８Ｂがテーブル３から遠い位置に配置され、第３光源１８Ｃがテーブル３に最も近い位置に配置される。すなわち、複数の光源１８のうち、第１光源１８Ａが最も高い位置に配置され、第１光源１８Ａに次いで第２光源１８Ｂが高い位置に配置され、第３光源１８Ｃが最も低い位置に配置される。テーブル３に対象物２が支持されていない場合、第１光源１８Ａから射出された照明光は、第１入射角度で支持面１３に入射する。第２光源１８Ｂから射出された照明光は、第２入射角度で支持面１３に入射する。第３光源１８Ｃから射出された照明光は、第３入射角度で支持面１３に入射する。第１入射角度と第２入射角度と第３入射角度とは、異なる。

同軸照明装置１７は、撮像装置８の光学系６の入射面２０の周囲に配置される光源２１と、光源２１を支持する支持部材２２とを有する。光源２１は、光学系６の入射面２０の周囲に間隔をあけて複数配置される。光源２１として、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が例示される。光源２１は、照明光として白色光を射出する。

光源２１は、光学系６の光軸ＡＸと平行な方向に照明光を射出する。実施形態において、光学系６の光軸ＡＸは、Ｚ軸と平行である。テーブル３に対象物２が支持されてなく、支持面１３がＸＹ平面と平行である場合、光源２１から射出された照明光は、支持面１３に垂直に入射する。

撮像装置８は、照明装置５で照明された対象物２の湾曲面１２を撮像する。撮像装置８は、テーブル３よりも上方に配置される。撮像装置８は、テーブル３に支持されている対象物２の湾曲面１２を上方から撮像する。

撮像装置８は、光学系６とイメージセンサ７とを有する。光学系６の光軸ＡＸは、円環状の光源１８の内側に配置される。イメージセンサ７は、光学系６を介して対象物２の画像３４を取得する。イメージセンサ７として、ＣＣＤ（Couple Charged Device）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが例示される。撮像装置８により撮像される画像３４は、カラー画像である。なお、撮像装置８により撮像される画像３４は、モノクロ画像でもよい。

撮像移動装置９は、光学系６の光軸ＡＸと直交するＸＹ平面内において撮像装置８を移動させる。撮像移動装置９は、撮像装置８のボディを保持する保持部材２３と、保持部材２３を介して撮像装置８を移動させる動力を発生するアクチュエータ２４とを有する。撮像装置８がＸＹ平面内において移動することにより、照明装置５も、撮像装置８と一緒にＸＹ平面内において移動する。

ＸＹ平面内において撮像装置８が移動することにより、光学系６の視野範囲２５が対象物２に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する。光学系６の視野範囲２５は、撮像装置８の撮像可能範囲である。光学系６の視野範囲２５は、湾曲面１２よりも小さい。ＸＹ平面内において光学系６の視野範囲２５と湾曲面１２との相対位置が調整されることにより、撮像装置８は、湾曲面１２の複数の範囲４０のそれぞれを撮像することができる。

制御装置１０は、テーブル駆動装置４、照明装置５、撮像装置８、及び撮像移動装置９を制御する。制御装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリ及びストレージを含む記憶装置とを有する。演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施する。なお、制御装置１０は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）のような集積回路により構成されてもよい。

表示装置１１は、表示データを表示させる表示画面を有する。表示装置１１として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electroluminescence Display）のようなフラットパネルディスプレイが例示される。表示装置１１に表示される表示データは、湾曲面１２の画像３４を含む。作業者は、表示装置１１の表示画面で湾曲面１２の状態を確認することができる。

［制御装置］
図２は、実施形態に係る制御装置１０を示す機能ブロック図である。制御装置１０は、照明制御部２６と、撮像位置制御部２７と、撮像制御部２８と、画像取得部２９と、画像処理部３０と、テーブル制御部３１と、表示制御部３２と、記憶部３３とを有する。

照明制御部２６は、照明装置５に制御指令を出力して、テーブル３に支持されている対象物２を照明光で照明させる。実施形態において、照明制御部２６は、同軸照明装置１７に制御指令を出力して、テーブル３に支持されている対象物２を照明光で照明させる。

撮像位置制御部２７は、撮像移動装置９に制御指令を出して、ＸＹ平面内において撮像装置８を移動させる。撮像位置制御部２７は、撮像移動装置９に制御指令を出力して、ＸＹ平面内における光学系６の視野範囲２５とテーブル３に支持されている対象物２との相対位置を調整する。

撮像制御部２８は、撮像装置８に制御指令を出力して、光学系６の視野範囲２５に配置されている湾曲面１２の画像３４を撮像させる。撮像制御部２８は、撮像装置８に制御指令を出力して、湾曲面１２を撮像させるタイミング、シャッター速度、及び光学系６の絞りの少なくとも一つを含む撮像条件を制御する。

画像取得部２９は、光学系６の視野範囲２５に配置されている湾曲面１２の画像３４を撮像装置８から取得する。

実施形態において、撮像装置８により撮像される画像３４は、調整用画像３４Ａと、検査用画像３４Ｂとを含む。画像取得部２９が取得する画像３４は、調整用画像３４Ａと、検査用画像３４Ｂとを含む。

画像処理部３０は、画像取得部２９により取得された湾曲面１２の画像３４を処理する。画像処理部３０は、画像３４の輝度を算出する。画像３４は、複数の画素３５により構成される。実施形態において、画像処理部３０は、画像３４を構成する複数の画素３５のそれぞれの輝度を算出する。

テーブル制御部３１は、テーブル駆動装置４に制御指令を出力して、テーブル３を傾ける。テーブル制御部３１は、画像処理部３０により算出された調整用画像３４Ａの輝度に基づいて、テーブル３を傾ける。テーブル制御部３１は、テーブル３を傾けて、調整用画像３４Ａの輝度を調整する。

実施形態において、テーブル制御部３１は、画像処理部３０の算出結果に基づいて、調整用画像３４Ａを構成する複数の画素３５のそれぞれの輝度が予め定められている輝度閾値３６以上になるように、テーブル３を傾ける。また、テーブル制御部３１は、画像処理部３０の算出結果に基づいて、調整用画像３４Ａにおける画素３５の輝度の最大値と最小値との差が予め定められている差分閾値３７以下になるように、テーブル３を傾ける。

表示制御部３２は、画像取得部２９により取得された湾曲面１２の画像３４を表示装置１１に表示させる。

記憶部３３は、予め定められている輝度閾値３６及び差分閾値３７を記憶する。記憶部３３は、画像取得部２９により取得された湾曲面１２の画像３４を記憶する。

［検査方法］
図３は、実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。対象物２がテーブル３の支持面１３に設置される。対象物２は、湾曲面１２と撮像装置８とが対向するように、テーブル３に支持される（ステップＳ１）。

図１に示したように、実施形態において、検査対象である湾曲面１２は、上方に突出する。すなわち、実施形態において、検査対象である湾曲面１２は、撮像装置８に向かって突出する凸面である。

図４は、実施形態に係るテーブル３に支持された対象物２を上方から見た図である。図４に示すように、湾曲面１２に複数の範囲４０が設定される。１つの範囲４０の外形及び寸法は、視野範囲２５の外形及び寸法と実質的に等しい。

照明制御部２６は、同軸照明装置１７に制御指令を出力して、テーブル３に支持されている対象物２の湾曲面１２の照明を開始する。対象物２の湾曲面１２は、同軸照明装置１７の光源２１から射出された照明光で照明される（ステップＳ２）。

カウンタｉが初期値である「１」に設定される（ステップＳ３）。

撮像位置制御部２７は、撮像装置８の光学系６の視野範囲２５に湾曲面１２の第ｉ範囲４０が配置されるように、撮像移動装置９に制御指令を出力する（ステップＳ４）。

カウンタｉが「１」である場合、撮像位置制御部２７は、撮像装置８の光学系６の視野範囲２５に湾曲面１２の第１範囲４１が配置されるように、撮像移動装置９に制御指令を出力する。

図５は、実施形態に係る光学系６の視野範囲２５に湾曲面１２の第１範囲４１が配置されている状態を模式的に示す図である。図５に示すように、撮像位置制御部２７は、撮像装置８をＸＹ平面内において移動させて、光学系６の視野範囲２５に湾曲面１２の第１範囲４１が配置されるように、ＸＹ平面内における光学系６の視野範囲２５と湾曲面１２との相対位置を調整する。

撮像制御部２８は、光学系６の視野範囲２５に配置されている湾曲面１２の調整用画像３４Ａを撮像装置８に撮像させる。画像取得部２９は、撮像装置８から第１範囲４１の調整用画像３４Ａを取得する（ステップＳ５）。

図６は、実施形態に係る湾曲面１２の第１範囲４１の調整用画像３４Ａを模式的に示す図である。図６に示すように、第１範囲４１の調整用画像３４Ａにおいて、輝度が低い第１領域５１と、輝度が高い第２領域５２とが存在する場合がある。

図５に示すように、光軸ＡＸに対する第１範囲４１の角度により、第１範囲４１の第１部分６１に入射した照明光は撮像装置８に反射されず、第１範囲４１の第２部分６２に入射した照明光は撮像装置８に反射される可能性がある。湾曲面１２の第１部分６１は、調整用画像３４Ａの第１領域５１に対応する。湾曲面１２の第２部分６２は、調整用画像３４Ａの第２領域５２に対応する。

画像処理部３０は、画像取得部２９により取得された第１範囲４１の調整用画像３４Ａの輝度を算出する。調整用画像３４Ａは、複数の画素３５により構成される。実施形態において、画像処理部３０は、調整用画像３４Ａを構成する複数の画素３５のそれぞれの輝度を算出する（ステップＳ６）。

テーブル制御部３１は、画像処理部３０により算出された調整用画像３４Ａの輝度に基づいて、テーブル３を傾ける。実施形態において、テーブル制御部３１は、画像処理部３０の算出結果に基づいて、調整用画像３４Ａを構成する複数の画素３５のそれぞれの輝度が予め定められている輝度閾値３６以上になるように、テーブル３を傾ける（ステップＳ７）。

すなわち、テーブル制御部３１は、画像処理部３０の算出結果を監視しながら、調整用画像３４Ａの全体が明るい白色になるように、テーブル３に支持されている対象物２を傾ける。

図７は、実施形態に係るテーブル制御部３１の処理を説明するための図である。図７に示すように、テーブル制御部３１は、第１範囲４１の調整用画像３４Ａにおいて第１領域５１の輝度が高くなるように、テーブル３を傾ける。

例えば、第１範囲４１の調整用画像３４Ａにおいて輝度が輝度閾値３６未満の第１領域５１と輝度閾値３６以上の第２領域５２とが存在する場合、テーブル制御部３１は、第１領域５１に対応する湾曲面１２の第１部分６１が撮像装置８に接近するように、すなわち、第１部分６１が＋Ｚ方向に移動するように、テーブル３を傾ける。なお、テーブル制御部３１は、第２領域５２に対応する湾曲面１２の第２部分６２が撮像装置８から離隔するように、すなわち、第２部分６２が−Ｚ方向に移動するように、テーブル３を傾けてもよい。

図８は、実施形態に係るテーブル３が傾けられた後の湾曲面１２の第１範囲４１の調整用画像３４Ａを模式的に示す図である。図８に示すように、テーブル３が傾けられることにより、輝度が低い第１領域５１が無くなり、調整用画像３４Ａの全体が明るい白色になる。すなわち、第１範囲４１の調整用画像３４Ａを構成する複数の画素３５のそれぞれの輝度が輝度閾値３６以上になる。

また、テーブル制御部３１は、画像処理部３０の算出結果に基づいて、調整用画像３４Ａにおける画素３５の輝度の最大値と最小値との差が予め定められている差分閾値３７以下になるように、テーブル３を傾ける（ステップＳ８）。

すなわち、テーブル制御部３１は、画像処理部３０の算出結果を監視しながら、調整用画像３４Ａの輝度の分布が均一になるように、テーブル３に支持されている対象物２を傾ける。

ステップＳ７及びステップＳ８の処理により、調整用画像３４Ａを構成する複数の画素３５のそれぞれの輝度が輝度閾値３６以上になり、且つ、調整用画像３４Ａの輝度の分布が均一になるように、テーブル３が傾けられる。

撮像制御部２８は、ステップＳ７及びステップＳ８において調整用画像３４Ａの輝度が調整された後に、光学系６の視野範囲２５に配置されている湾曲面１２の検査用画像３４Ｂを撮像装置８に撮像させる。撮像制御部２８は、調整用画像３４Ａの輝度が調整された後のテーブル３の傾きを維持した状態で、検査用画像３４Ｂを撮像装置８に撮像させる。すなわち、検査装置１は、調整用画像３４Ａを構成する複数の画素３５のそれぞれの輝度が輝度閾値３６以上になり、且つ、調整用画像３４Ａの輝度の分布が均一になるように、テーブル３を傾けた後、そのテーブル３の傾きを維持した状態で、検査用画像３４Ｂの撮像に移行する。検査用画像３４Ｂは、ステップＳ７及びステップＳ８において輝度が調整された後の調整用画像３４Ａと同一の画像３４である。画像取得部２９は、撮像装置８から第１範囲４１の検査用画像３４Ｂを取得する（ステップＳ９）。

ステップＳ９において取得された第１範囲４１の検査用画像３４Ｂは、湾曲面１２の外観検査用の画像３４である。表示制御部３２は、ステップＳ９において取得された第１範囲４１の検査用画像３４Ｂを表示装置１１に表示させる（ステップＳ１０）。

図９は、実施形態に係る表示装置１１に表示された第１範囲４１の検査用画像３４Ｂを模式的に示す図である。第１範囲４１に異常が存在しない場合、第１範囲４１の検査用画像３４Ｂは、白色で表示される。第１範囲４１に異常が存在する場合、第１範囲４１の検査用画像３４Ｂにおいて、異常部分３８は、黒色で表示される。第１範囲４１の異常として、第１範囲４１に対する異物の付着又は第１範囲４１の一部の損傷が例示される。異常部分３８が存在する場合、異常部分３８に入射した照明光は、撮像装置８に反射されない。その結果、画像３４において、異常部分３８は、黒色になる。作業者は、表示装置１１に表示された検査用画像３４Ｂを確認することにより、第１範囲４１の異常の有無を判定することができる。

なお、画像処理部３０が、ステップＳ９において取得された検査用画像３４Ｂを画像処理して、第１範囲４１の異常の有無を判定してもよい。

撮像位置制御部２７は、湾曲面１２の検査が終了したか否かを判定する（ステップＳ１１）。

ステップＳ１１において、湾曲面１２の検査が終了していないと判定された場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、カウンタｉがインクリメントされる（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２において、カウンタｉがインクリメントされた後、ステップＳ４の処理に戻る。

カウンタｉが「２」に設定された場合、撮像位置制御部２７は、撮像装置８の光学系６の視野範囲２５に湾曲面１２の第２範囲４２が配置されるように、撮像移動装置９に制御指令を出力する（ステップＳ４）。

図１０は、実施形態に係る光学系６の視野範囲２５に湾曲面１２の第２範囲４２が配置されている状態を模式的に示す図である。図１０に示すように、撮像位置制御部２７は、撮像装置８をＸＹ平面内において移動させて、光学系６の視野範囲２５に湾曲面１２の第２範囲４２が配置されるように、ＸＹ平面内における光学系６の視野範囲２５と湾曲面１２との相対位置を調整することができる。

以下、湾曲面１２の第２範囲４２について、上述のステップＳ５からステップＳ１０の処理が実施される。すなわち、撮像制御部２８は、光学系６の視野範囲２５に配置されている湾曲面１２の第２範囲４２の調整用画像３４Ａを撮像装置８に撮像させる。テーブル制御部３１は、画像処理部３０の算出結果に基づいて、テーブル３を傾けて、第２範囲４２の調整用画像３４Ａの輝度を調整する。撮像制御部２８は、第２範囲４２の調整用画像３４Ａの輝度が調整された後に、光学系６の視野範囲２５に配置されている第２範囲４２の検査用画像３４Ｂを撮像装置８に撮像させる。表示制御部３２は、第２範囲４２の検査用画像３４Ｂを表示装置１１に表示させる。

湾曲面１２の第２範囲４２について、ステップＳ４からステップＳ１０までの処理が終了した後、撮像位置制御部２７は、湾曲面１２の検査が終了したか否かを判定する（ステップＳ１１）。

図４を参照して説明したように、湾曲面１２に複数の範囲４０が設定される。複数の範囲４０のそれぞれについて、ステップＳ４からステップＳ１０までの処理が終了することにより、湾曲面１２の検査が終了したと判定される（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）。

このように、実施形態において、撮像制御部２８は、湾曲面１２の第１範囲４１の調整用画像３４Ａの輝度が調整された後に、第１範囲４１の検査用画像３４Ｂを撮像装置８に撮像させ、湾曲面１２の第２範囲４２の調整用画像３４Ａの輝度が調整された後に、第２範囲４２の検査用画像３４Ｂを撮像装置８に撮像させる。湾曲面１２にＮ個の範囲４０が設定されている場合、Ｎ個の範囲４０のそれぞれについて、ステップＳ４からステップＳ１０の処理が実施される。Ｎ個の範囲４０のそれぞれについて、調整用画像３４Ａの輝度の調整と検査用画像３４Ｂの取得とが終了するまで、対象物２は、テーブル３に支持され続ける。このように、複数の範囲４０のそれぞれについて、調整用画像３４Ａの輝度の調整と検査用画像３４Ｂの取得とが、ステップアンドリピート方式で実施される。

［コンピュータシステム］
図１１は、実施形態に係るコンピュータシステム１０００を示すブロック図である。上述の制御装置１０は、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。制御装置１０の機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、コンピュータプログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、コンピュータプログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。

コンピュータプログラムは、上述の実施形態に従って、コンピュータシステム１０００に、湾曲面１２を有する対象物２を照明光で照明することと、撮像装置８の光学系６の視野範囲２５に配置されている湾曲面１２の調整用画像３４Ａを撮像させることと、対象物２を傾けて、調整用画像３４Ａの輝度を調整することと、調整用画像３４Ａの輝度が調整された後に、視野範囲２５に配置されている湾曲面１２の検査用画像３４Ｂを撮像させることと、を実行させることができる。

［効果］
以上説明したように、実施形態によれば、湾曲面１２の検査用画像３４Ｂが取得される前に、湾曲面１２の調整用画像３４Ａが取得される。テーブル３を傾けることにより、調整用画像３４Ａの輝度が調整される。実施形態においては、調整用画像３４Ａの全体が明るい白色になるように、テーブル３が傾けられる。調整用画像３４Ａの輝度が調整された後、湾曲面１２の検査用画像３４Ｂが取得される。これにより、湾曲面１２を有する対象物２の外観検査が適正に実施される。上述のように、湾曲面１２の異常部分３８は、画像３４において黒色になる。実施形態においては、検査用画像３４Ｂを取得する前に、調整用画像３４Ａの全体が明るい白色になるように、対象物２の傾きが調整される。輝度が調整された後の調整用画像３４Ａは、検査用画像３４Ｂと同一の画像３４である。検査用画像３４Ｂに異常部分３８が存在する場合、白色と黒色とのコントラストにより、検査用画像３４Ｂから異常部分３８が高精度に発見される。これにより、湾曲面１２の外観検査が適正に実施される。

実施形態において、テーブル制御部３１は、調整用画像３４Ａの輝度を監視しながら、調整用画像３４Ａの全体が明るい白色になるように、テーブル３を傾ける。例えば傾斜センサの検出データに基づいてテーブル３が傾けられる場合、テーブル３と対象物２との位置決めを高精度に実施する必要がある。実施形態によれば、調整用画像３４Ａの輝度に基づいて、調整用画像３４Ａの全体が明るい白色になるようにテーブル３を傾けるフィードバック制御が実施される。そのため、テーブル３と対象物２との位置決めが高精度に実施されなくても、テーブル制御部３１は、調整用画像３４Ａの全体が明るい白色になるように、テーブル３を傾けることができる。

テーブル制御部３１は、調整用画像３４Ａを構成する複数の画素３５のそれぞれの輝度が予め定められている輝度閾値３６以上になるように、テーブル３を傾ける。これにより、テーブル制御部３１は、調整用画像３４Ａの全体を明るい白色にすることができる。

テーブル制御部３１は、調整用画像３４Ａにおける画素３５の輝度の最大値と最小値との差が差分閾値３７以下になるように、テーブル３を傾ける。これにより、テーブル制御部３１は、調整用画像３４Ａの輝度の分布を均一にすることができる。

撮像制御部２８は、調整用画像３４Ａの輝度が調整された後のテーブル３の傾きを維持した状態で、検査用画像３４Ｂを撮像装置８に撮像させる。すなわち、調整用画像３４Ａの全体が明るい白色になるようにテーブル３が傾けられた後、テーブル３の傾きが維持された状態で、検査用画像３４Ｂが撮像される。これにより、湾曲面１２の外観検査は、適正に且つ効率良く実施される。

照明装置５は、光学系６の入射面２０の周囲に配置される光源２１を有する同軸照明装置１７を含む。同軸照明装置１７の光源２１は、光学系６の光軸ＡＸと平行なＺ軸方向に照明光を射出する。これにより、画像３４の輝度が十分に高くなる。すなわち、画像３４の全体が明るい白色になる。

対象物２は、湾曲面１２と撮像装置８とが対向するように、テーブル３に支持される。検査対象の湾曲面１２は、撮像装置８に向かって突出する。調整用画像３４Ａにおいて輝度が輝度閾値３６未満の第１領域５１と輝度閾値３６以上の第２領域５２とが存在する場合、テーブル制御部３１は、第１領域５１に対応する湾曲面１２の第１部分６１が撮像装置８に接近するように、又は、第２領域５２に対応する湾曲面１２の第２部分６２が撮像装置８から離隔するように、テーブル３を傾ける。これにより、テーブル制御部３１は、調整用画像３４Ａの輝度に基づいて、調整用画像３４Ａの全体が明るい白色になるように、テーブル３を適正に傾けることができる。

テーブル３と撮像装置８とは、光学系６の光軸ＡＸと直交するＸＹ平面内において相対移動可能である。撮像制御部２８は、湾曲面１２の第１範囲４１の調整用画像３４Ａの輝度が調整された後に、第１範囲４１の検査用画像３４Ｂを撮像装置８に撮像させ、湾曲面１２の第２範囲４２の調整用画像３４Ａの輝度が調整された後に、第２範囲４２の検査用画像３４Ｂを撮像装置８に撮像させる。すなわち、湾曲面１２に設定された複数の範囲４０のそれぞれについて、ステップアンドリピート方式で、調整用画像３４Ａを用いる輝度の調整、及び検査用画像３４Ｂを用いる湾曲面１２の外観検査が効率良く実施される。また、湾曲面１２が視野範囲２５より大きくても、湾曲面１２の全体の外観検査が円滑に実施される。

撮像装置８により撮像された湾曲面１２の検査用画像３４Ｂは、表示装置１１に表示される。これにより、作業者は、表示装置１１の表示画面を確認して、湾曲面１２の異常の有無を確認することができる。

［その他の実施形態］
上述の実施形態においては、検査対象である湾曲面１２は、撮像装置８に向かって突出する凸面であることとした。検査対象である湾曲面１２は、撮像装置８に対して窪む凹面でもよい。

図１２は、その他の実施形態に係るテーブル制御部３１の処理を説明するための図である。図１２に示すように、検査対象である湾曲面１２は、撮像装置８に対して窪む凹面である。範囲４０の調整用画像３４Ａにおいて輝度が輝度閾値３６未満の第１領域５１と輝度閾値３６以上の第２領域５２とが存在する場合、テーブル制御部３１は、第１領域５１に対応する湾曲面１２の第１部分６１が撮像装置８から離隔するように、テーブル３を傾ける。これにより、テーブル制御部３１は、調整用画像３４Ａの全体を明るい白色にすることができる。なお、テーブル制御部３１は、第２領域５２に対応する湾曲面１２の第２部分６２が撮像装置８に接近するように、テーブル３を傾けてもよい。

上述の実施形態においては、撮像移動装置９により撮像装置８がＸＹ平面内において移動することによって、視野範囲２５と湾曲面１２との相対位置が変更されることとした。テーブル３がＸＹ平面内において移動してもよいし、テーブル３及び撮像装置８の両方がＸＹ平面内において移動してもよい。テーブル３と撮像装置８とは、光学系６の光軸ＡＸと直交するＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに相対移動可能であればよい。

上述の実施形態においては、同軸照明装置１７が湾曲面１２を照明することとした。傾斜照明装置１６が湾曲面１２を照明してもよい。

１…検査装置、２…対象物、３…テーブル、４…テーブル駆動装置、５…照明装置、６…光学系、７…イメージセンサ、８…撮像装置、９…撮像移動装置、１０…制御装置、１１…表示装置、１２…湾曲面、１３…支持面、１４…アクチュエータ、１５…ベース部材、１６…傾斜照明装置、１７…同軸照明装置、１８…光源、１８Ａ…第１光源、１８Ｂ…第２光源、１８Ｃ…第３光源、１９…支持部材、２０…入射面、２１…光源、２２…支持部材、２３…保持部材、２４…アクチュエータ、２５…視野範囲、２６…照明制御部、２７…撮像位置制御部、２８…撮像制御部、２９…画像取得部、３０…画像処理部、３１…テーブル制御部、３２…表示制御部、３３…記憶部、３４…画像、３４Ａ…調整用画像、３４Ｂ…検査用画像、３５…画素、３６…輝度閾値、３７…差分閾値、３８…異常部分、４０…範囲、４１…第１範囲、４２…第２範囲、５１…第１領域、５２…第２領域、６１…第１部分、６２…第２部分、１０００…コンピュータシステム、１００１…プロセッサ、１００２…メインメモリ、１００３…ストレージ、１００４…インターフェース、ＡＸ…光軸。

Claims (10)

1. 湾曲面を有する対象物を支持するテーブルと、
   前記テーブルに支持された前記対象物を照明光で照明する照明装置と、
   光学系及びイメージセンサを有する撮像装置と、
   前記光学系の視野範囲に配置されている前記湾曲面の調整用画像を前記撮像装置に撮像させる撮像制御部と、
   前記テーブルを傾けて、前記調整用画像の輝度を調整するテーブル制御部と、を備え、
   前記撮像制御部は、前記調整用画像の輝度が調整された後に、前記視野範囲に配置されている前記湾曲面の検査用画像を前記撮像装置に撮像させる、
   検査装置。
2. 前記テーブル制御部は、前記調整用画像を構成する複数の画素のそれぞれの輝度が輝度閾値以上になるように、前記テーブルを傾ける、
   請求項１に記載の検査装置。
3. 前記テーブル制御部は、前記調整用画像における前記輝度の最大値と最小値との差が差分閾値以下になるように、前記テーブルを傾ける、
   請求項１又は請求項２に記載の検査装置。
4. 前記撮像制御部は、前記調整用画像の輝度が調整された後の前記テーブルの傾きを維持した状態で、前記検査用画像を前記撮像装置に撮像させる、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の検査装置。
5. 前記照明装置は、前記光学系の入射面の周囲に配置される光源を有し、
   前記光源は、前記光学系の光軸と平行な方向に前記照明光を射出する、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の検査装置。
6. 前記対象物は、前記湾曲面と前記撮像装置とが対向するように、前記テーブルに支持され、
   前記湾曲面は、前記撮像装置に向かって突出し、
   前記調整用画像において前記輝度が輝度閾値未満の第１領域と輝度閾値以上の第２領域とが存在する場合、前記テーブル制御部は、前記第１領域に対応する前記湾曲面の第１部分が前記撮像装置に接近するように、又は、前記第２領域に対応する前記湾曲面の第２部分が前記撮像装置から離隔するように、前記テーブルを傾ける、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の検査装置。
7. 前記対象物は、前記湾曲面と前記撮像装置とが対向するように、前記テーブルに支持され、
   前記湾曲面は、前記撮像装置に対して窪み、
   前記調整用画像において前記輝度が輝度閾値未満の第１領域と輝度閾値以上の第２領域とが存在する場合、前記テーブル制御部は、前記第１領域に対応する前記湾曲面の第１部分が前記撮像装置から離隔するように、又は、前記第２領域に対応する前記湾曲面の第２部分が前記撮像装置に接近するように、前記テーブルを傾ける、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の検査装置。
8. 前記テーブルと前記撮像装置とは、前記光学系の光軸と直交する方向に相対移動可能であり、
   前記撮像制御部は、前記湾曲面の第１範囲の前記調整用画像の輝度が調整された後に、前記第１範囲の前記検査用画像を前記撮像装置に撮像させ、前記湾曲面の第２範囲の前記調整用画像の輝度が調整された後に、前記第２範囲の前記検査用画像を前記撮像装置に撮像させる、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の検査装置。
9. 前記検査用画像を表示装置に表示させる表示制御部を備える、
   請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の検査装置。
10. 湾曲面を有する対象物を照明光で照明することと、
    撮像装置の光学系の視野範囲に配置されている前記湾曲面の調整用画像を撮像させることと、
    前記対象物を傾けて、前記調整用画像の輝度を調整することと、
    前記調整用画像の輝度が調整された後に、前記視野範囲に配置されている前記湾曲面の検査用画像を撮像させることと、を含む、
    検査方法。

Images