JP2024022413A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】正反射光によって物品を明視野観察で撮像し、しかも凹み、割れ又は隆起などを見つけ易い検査装置を提供する【解決手段】この検査装置１は、互いに隙間を有して所定の配列パターンで基板２０に搭載された複数個の光源２１が設けられ、前記配列パターンに対応して複数個の光源２１に対応する光パターン明部分と複数個の光源２１間の前記隙間に対応する光パターン暗部分を有する光パターンＰを放射して物品Ｍに照射する照明器２と、物品Ｍからの正反射光パターン明部分と正反射光パターン暗部分を有する正反射光パターンＱを撮像する撮像器３と、撮像器３が撮像した正反射光パターンＱの画像ＱＩを処理する画像処理器４と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、物品に光を照射しそれを撮像器で撮像することにより物品を検査する検査装置及び検査方法に関する。
従来から、工場で生産された物品（製品）について、物品に光を照射しそれを撮像器（イメージセンサ）で撮像することにより検査を行う検査装置が用いられてきた。検査装置は、物品の種類及び異常の種類（凹み（欠陥など）、割れ、隆起、表面のキズ、表面の汚れなど）に対応して様々なものが有る。その中には、一定の方向から光を物品に照射し、その物品からの正反射光が撮像器に入射することによって物品を明視野観察で撮像する検査装置がある。
例えば、特許文献１及び特許文献２には、光軸を撮像器の光軸と一致させるようにした光を物品に照射し、その物品からの正反射光を撮像器に入射させる同軸落射照明型の照明器を備えた検査装置が開示されている。なお、特許文献１及び特許文献２の検査装置では他の型の照明器も併用されているが、一般的に、同軸落射照明型の照明器は単一の照明器として用いることも可能である。
特開２００６－１５３５８０号公報 特開２０２０－２０４４７０号公報
このような正反射光によって物品を明視野観察で撮像する検査装置は、物品の表面がはっきりと見えて、表面のキズや表面の汚れを見つけ易い。しかし、凹み（欠陥など）、割れ又は隆起などを見つけにくい場合が少なくない。
本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、正反射光によって物品を明視野観察で撮像し、しかも凹み、割れ又は隆起などを見つけ易い検査装置及び検査方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項１に記載の検査装置は、互いに隙間を有して所定の配列パターンで基板に搭載された複数個の光源が設けられ、前記配列パターンに対応して前記複数個の光源に対応する光パターン明部分と前記複数個の光源間の前記隙間に対応する光パターン暗部分を有する光パターンを放射して物品に照射する照明器と、前記物品からの正反射光パターン明部分と正反射光パターン暗部分を有する正反射光パターンを撮像する撮像器と、該撮像器が撮像した前記正反射光パターンの画像を処理する画像処理器と、を備える。
請求項２に記載の検査装置は、請求項１に記載の検査装置において、前記照明器は、前記光パターンを前記物品の表面に垂直になるように照射する同軸落射照明型である。
請求項３に記載の検査装置は、請求項１に記載の検査装置において、前記照明器は、前記光パターンを前記物品の表面に所定の入射角で入射されるように照射し、前記複数個の光源の前記配列パターンが直線状のバー照明型である。
請求項４に記載の検査装置は、請求項１～３のいずれか１項に記載の検査装置において、前記複数個の光源は、互いに波長が異なる第１の光と第２の光を発光可能であり、前記照明器は、波長が長い方の前記第１の光に対して拡散率が低く波長が短い方の前記第２の光に対して拡散率が高い拡散板が設けられ、前記第１の光の前記光パターンを前記拡散板を通過させて前記物品に照射し、前記第２の光を前記拡散板により拡散させて前記物品に照射する。
請求項５に記載の検査装置は、請求項１～３のいずれか１項に記載の検査装置において、前記複数個の光源は、互いに波長が異なる第１の光と第２の光のうち波長が長い方の前記第１の光を発光可能であり、前記照明器は、波長が短い方の前記第２の光を発光可能な他の複数個の光源が設けられ、更に、前記第１の光に対して拡散率が低く前記第２の光に対して拡散率が高い拡散板が設けられ、前記第１の光の前記光パターンを前記拡散板を通過させて前記物品に照射し、前記第２の光を前記拡散板により拡散させて前記物品に照射する。
請求項６に記載の検査装置は、請求項１又は２に記載の検査装置において、前記複数個の光源は、互いに波長が異なる第１の光と第２の光のうち前記第１の光を発光可能であり、前記照明器は、前記第２の光を発光可能な他の複数個の光源が設けられ、更に、ハーフミラーと前記第２の光に対して拡散率が高い拡散板が設けられ、前記第１の光の前記光パターンを前記ハーフミラーにより反射又は前記ハーフミラーを透過させて前記物品に照射し、前記第２の光を前記拡散板により拡散させ、前記ハーフミラーを透過又は前記ハーフミラーにより反射させて前記物品に照射する。
請求項７に記載の検査方法は、複数個の光源に対応する光パターン明部分と前記複数個の光源間の隙間に対応する光パターン暗部分を有する光パターンを放射して物品に照射し、前記物品からの正反射光パターン明部分と正反射光パターン暗部分を有する正反射光パターンを撮像し、撮像した前記正反射光パターンの画像を処理し該正反射光パターンの歪みを検査する。
本発明の検査装置及び検査方法によれば、正反射光によって物品を明視野観察で撮像し、しかも凹み、割れ又は隆起などを見つけ易くすることが可能になる。
本発明の実施形態に係る検査装置を示すものであって、照明器は断面図で示し、物品と撮像器と画像処理器は模式図又はブロック図で示すものである。 図１に光の様子を示す線を加えた図である。 同上の検査装置の照明器を示すものであって、（ａ）は基板の正面図、（ｂ）は放射する光パターンである。 同上の検査装置の正反射光パターンの歪みを説明するものであって、（ａ）は凹みを有する物品の例の平面図、（ｂ）はその正反射光パターン（及びその画像）の図である。 同上の検査装置の実験を示すものであって、（ａ）は物品の写真、（ｂ）は正反射光パターンの画像の写真である。 同上の検査装置の照明器の変形例の断面図である。 同上の検査装置の照明器の更なる変形例の断面図である。 同上の検査装置の図７の基板の正面図である。 同上の検査装置の図６及び図７の照明器において第２の光を用いた場合の実験の画像の写真である。 同上の検査装置の照明器の更に別な形の変形例の断面図である。 図１０に光の様子を示す線を加えた図である。 本発明の実施形態に係る他の検査装置を示すものであって、照明器は断面図で示し、物品と撮像器と画像処理器は模式図又はブロック図で示すものである。 図１２に光の様子を示す線を加えた図である。 同上の他の検査装置の照明器を示すものであって、（ａ）は基板の正面図、（ｂ）は放射する光パターンである。 同上の他の検査装置の正反射光パターンの歪みを説明するものであって、（ａ）は凹みを有する物品の例の平面図、（ｂ）はその正反射光パターンの画像の図である。 本発明の実施形態に係る更に他の検査装置を示すものであって、照明器は断面図で示し、物品と撮像器と画像処理器は模式図又はブロック図で示すものである。 図１６に光の様子を示す線を加えた図である。 同上の更に他の検査装置の照明器を示すものであって、（ａ）は基板の正面図、（ｂ）は放射する光パターンである。
以下、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施形態に係る検査装置１は、図１に示すように、照明器２と撮像器３と画像処理器４を備えている。検査装置１では、図２に示すように、照明器２により物品Ｍに光を照射し、物品Ｍを撮像器３で撮像し、撮像器３が撮像した画像を画像処理器４により処理することにより検査が行われる。
照明器２は、筐体２ａの中に、基板２０に搭載された複数個の光源２１が設けられている。光源２１は、可視光（白色、青色、緑色、赤色など）や赤外光などを発光する。光源２１は、通常、ＬＥＤであるが、ＥＬなども可能である。光源２１は、砲弾型であっても表面実装型であってもよい。複数個の光源２１は、互いに隙間を有して所定の配列パターンで搭載されている。所定の配列パターンは、規則的なものである。
照明器２は、同軸落射照明型である。また、照明器２における複数個の光源２１の配列パターンは、図３（ａ）に示すように、２次元マトリックス状である。図３（ａ）に示すものは縦１８×横１８の配列パターンであるが、縦横の光源２１の数は、特に限定されるものではない。
照明器２は、図３（ｂ）に示すように、光パターンＰを放射する。光パターンＰは、複数個の光源２１の配列パターンに対応して複数個の光源２１に対応する明るい光パターン明部分Ｐａと複数個の光源２１間の上記隙間に対応する暗い光パターン暗部分Ｐｂを有する離散的かつ規則的な光のパターンである。
光パターンＰは、物品Ｍに照射される。照明器２では、光パターンＰは、図２の矢印付実線で示すように、透明板２２を通過し、ハーフミラー２３で反射されて、光軸が撮像器３の光軸と一致するように物品Ｍの表面に垂直になるように照射される。なお、透明板２２は、塵埃などの異物が光源２１などに付着するのを防止することができるが、省略することも可能である。
物品Ｍに照射された光パターンＰは、物品Ｍにより正反射されて正反射光パターンＱとなる。正反射光パターンＱの光は、撮像器３に向かう。照明器２では、正反射光パターンＱの光は、光パターンＰの逆向きに進みハーフミラー２３を通過して、図２の矢印付実線で示すように、撮像器３に向かう。
正反射光パターンＱは、光パターン明部分Ｐａに対応する明るい正反射光パターン明部分Ｑａと光パターン暗部分Ｐｂに対応する暗い正反射光パターン暗部分Ｑｂを有する。物品Ｍの表面が平坦であると、正反射光パターンＱは、光パターンＰと同様に離散的かつ規則的である。
これに対して、物品Ｍの表面に、例えば図４（ａ）に示すような凹み（欠陥など）（図４（ａ）中、破線で囲った部分）、割れ又は隆起などがあると、それに当たった光パターンＰの一部の光は散乱して、上記の平坦な場合のようには撮像器３に向かわなくなる。そうすると、正反射光パターンＱには、例えば図４（ｂ）に示すように、一部に歪み（規則的でない部分）が生じる。
撮像器３は、正反射光パターンＱを撮像する。撮像器３が撮像した正反射光パターンＱの画像ＱＩは、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａと正反射光パターン暗部分Ｑｂの画像ＱＩｂを有する。正反射光パターンＱの画像ＱＩは、物品Ｍの表面が平坦であると、光パターンＰと同様な規則性を有する。一方、物品Ｍの表面に凹み（欠陥など）、割れ又は隆起などがあると、図４（ｂ）に示した正反射光パターンＱのように一部に歪みが生じることになる。なお、撮像器３は、エリアカメラを用いることができる。
図５は、図４に対応するものであり、本願発明者が実験で撮像した物品Ｍの写真であって、（ａ）は実験室での通常の写真、（ｂ）は正反射光パターンＱの画像ＱＩの写真である。物品Ｍは、透明なプラスチック板である。図５（ａ）には、図４（ａ）の凹みに対応する部分に凹みがある。図５（ｂ）に示すように、物品Ｍの凹みにより正反射光パターンＱの画像ＱＩに歪みが実際に生じるのが分かる。なお、物品Ｍは略正四角形であるが、図５（ａ）では、透明な物品Ｍを明瞭に示すように斜め上方から写しているために輪郭は正四角形には写っていない。
画像処理器４は、撮像器３が撮像した正反射光パターンＱの画像ＱＩを処理する。画像処理器４は、例えば、物品Ｍの表面が完全に平坦な場合を基準として正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのずれの割合を算出したり、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのエッジの強調などをして正反射光パターンＱの画像ＱＩを表示装置に表示したりすることができる。
画像処理器４は、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのずれの割合から正反射光パターンＱの歪みを検査し、不良品の判定などを行うことが可能である。また、検査者は、表示装置に表示された正反射光パターンＱの画像ＱＩから正反射光パターンＱの歪みを検査し、不良品の判定などを行うことが可能である。
このようにして、検査装置１及び上記のようにして行う検査方法は、正反射光によって物品を明視野観察で撮像し、しかも凹み、割れ又は隆起などを見つけ易くすることが可能になる。
検査装置１は、照明器２を変形して図６に示すような照明器２Ａ又は図７に示すような照明器２Ａ’に置き換えることも可能である。
照明器２Ａでは、光源２１は、互いに波長が異なる第１の光と第２の光（例えば、赤外光と可視光）を発光可能なものであり、どちらかの発光に切り替えて用いられる。また、照明器２Ａでは、上記透明板２２に代えて又は追加して拡散板２２Ａが設けられている（図６参照）。追加する場合は、拡散板２２Ａは、透明板２２に平行にして設けることができる。照明器２Ａのその他の構造は、照明器２と同じにすることができる。
この拡散板２２Ａは、波長が長い方の第１の光（例えば、赤外光）に対して拡散率が低く波長が短い方の第２の光（例えば、可視光）に対して拡散率が高いものである。拡散板２２Ａは、例えば、半透明のアクリル製のものなどを用いることができる。一般的に、拡散板は、光の散乱を引き起こす物質を均一に含むようにすると、光を拡散する。光の散乱強度は、レイリー散乱の法則によると、波長の４乗に反比例する。そうすると、例えば、波長が９５０ｎｍの赤外光は、波長が５２５ｎｍの可視光（緑色光）に対し散乱強度が約９．３％となる。これにより、拡散板２２Ａは、波長が短い方の第２の光を適切に（高い拡散率で）拡散し、波長が長い方の第１の光の拡散（散乱）を適切に小さく（低い拡散率に）することができる。
照明器２Ａ’は、図７及び図８に示すように、互いに波長が異なる第１の光と第２の光のうち波長が長い方の第１の光（例えば、赤外光）を発光可能な複数個の光源２１の他に、波長が短い方の第２の光（例えば、可視光）を発光可能な他の複数個の光源２４（図７では断面で示している）が設けられている。照明器２Ａ’では、複数個の光源２１を発光させるか複数個の光源２４を発光させるかどちらかに切り替えて用いられる。複数個の光源２４は、通常、複数個の光源２１の間に設けられる。また、照明器２Ａ’では、照明器２Ａの場合と同様の拡散板２２Ａが設けられている。照明器２Ａ’のその他の構造は、照明器２と同じにすることができる。
照明器２Ａ又は２Ａ’は、波長が長い方の第１の光（例えば、赤外光）の光パターンＰが放射された場合、拡散板２２Ａの拡散率が低いので、その光パターンＰを拡散板２２Ａを通過させて（つまり、光パターン明部分Ｐａと光パターン暗部分Ｐｂを有した状態で）物品Ｍに照射する。一方、波長が短い方の第２の光（例えば、可視光）の光パターンＰが放射された場合、拡散板２２Ａの拡散率が高いので、第２の光を拡散板２２Ａにより拡散させて（つまり、光パターン明部分Ｐａと光パターン暗部分Ｐｂの区別が無視できる状態で）物品Ｍに照射する。
撮像器３は、物品Ｍを撮像する。撮像器３が撮像した画像は、波長が長い方の第１の光（例えば、赤外光）の場合は、正反射光パターンＱの画像ＱＩであり、物品Ｍの表面が平坦であると、上記のように、光パターンＰと同様な規則性を有する。一方、物品Ｍに凹み（欠陥など）、割れ又は隆起などがあると、図４（ｂ）に示した正反射光パターンＱのような歪みが生じる。また、撮像器３が撮像した画像は、波長が短い方の第２の光（例えば、可視光）の場合、物品Ｍの表面の画像ＱＩ’であり、キズや表面の汚れなどが写り易くなっている。例えば、図９に示すものは図５（ａ）で示した物品Ｍの表面の画像ＱＩ’であるが、物品Ｍの表面のキズや表面の汚れが良く写っている。
このように照明器２Ａ又は照明器２Ａ’を備える検査装置１は、切り替えにより波長が長い方の第１の光（例えば、赤外光）と波長が短い方の第２の光（例えば、可視光）を放射させることにより、物品Ｍの凹み、割れ又は隆起などを見つけ易くできるとともに、表面のキズや表面の汚れなども見つけ易くなる。
検査装置１は、照明器２を更に別な形に変形して図１０に示すような照明器２Ｂに置き換えることも可能である。
照明器２Ｂでは、互いに波長が異なる第１の光と第２の光のうち第１の光（例えば、赤色光）を発光可能な複数個の光源２１とそれを搭載した基板２０の他に、第２の光（例えば、青色光）を発光可能な他の複数個の光源２４とそれを搭載した基板２５が設けられている。第１の光と第２の光は、特に限定されるものではなく、また、どちらの波長が長くてもよい。また、照明器２の場合と同様のハーフミラー２３の他に、ハーフミラー２６が設けられている。また、複数個の光源２４には、拡散板２７が設けられている。この拡散板２７は、照明器２Ａ（及び２Ａ’）の拡散板２２Ａのようには第１の光を通過させるものではないので、第１の光に対する拡散率は考慮する必要がなく、第２の光に対する拡散率が高いものであればよい。
照明器２Ｂでは、複数個の光源２１から第１の光（例えば、赤色光）の光パターンＰが放射され、複数個の光源２４から第２の光（例えば、青色光）が放射される。第１の光の光パターンＰはハーフミラー２６で反射され（図１１参照）、かつ、第２の光は拡散板２７により拡散されてからハーフミラー２６を透過して、ともにハーフミラー２３で反射されて、光軸が撮像器３の光軸と一致するように物品Ｍの表面に垂直になるように照射される。なお、図１１においては、第２の光の図示は省略している。
また、図１０では、上下方向のサイズが大きくならないように、図において複数個の光源２１を上側に配置して、かつ、上記の透明板２２を省略し、複数個の光源２４を右側に配置している。図における上下方向のサイズが大きくなるが、複数個の光源２１と複数個の光源２４（及び拡散板２７）の位置を入れ替えて、第１の光がハーフミラー２６を透過し、かつ、第２の光がハーフミラー２６で反射されるようにすることも可能である。
照明器２Ｂでは、第１の光と第２の光を同時に放射されるようにでき、或いは、切り替えて放射されるようにもできる。第１の光と第２の光が同時に放射される場合は、物品Ｍを撮像する撮像器３は、第１の光についての上記の画像ＱＩ（正反射光パターンＱの画像ＱＩ）と第２の光についての上記の画像ＱＩ’（物品Ｍの表面の画像ＱＩ’）を同時に取得できるもの（典型的には、カラー対応の撮像器）である。そうすると、１回の撮像で、物品Ｍの凹み、割れ又は隆起などを見つけ、更に、表面のキズや表面の汚れなども見つけることが可能になる。第１の光と第２の光が切り替えて放射される場合は、撮像器３は、照明器２（及び２Ａ及び２Ａ’）の場合と同様のものでよい。
次に、本発明の実施形態に係る他の検査装置５を説明する。検査装置５は、図１２に示すように、照明器６と撮像器７と画像処理器８を備えている。検査装置５では、図１３に示すように、照明器６により物品Ｍ’に光を照射し、物品Ｍ’を撮像器７で撮像し、撮像器７が撮像した画像を画像処理器８により処理することにより検査が行われる。物品Ｍ’は、例えば、シート状のものとし、照明器６により照射される部分が連続的に移動するものとすることができる。
照明器６は、筐体６ａの中に、基板６０に搭載された複数個の光源６１が設けられている。光源６１は、可視光（白色、青色、緑色、赤色など）や赤外光などを発光する。光源６１は、通常、ＬＥＤであるが、ＥＬなども可能である。光源６１は、砲弾型であっても表面実装型であってもよい。複数個の光源６１は、互いに隙間を有して所定の配列パターンで搭載されている。所定の配列パターンは、規則的なものである。
照明器６は、同軸落射照明型である。また、照明器６における複数個の光源６１の配列パターンは、図１４（ａ）に示すように、直線状である。図１４（ａ）に示すものは縦１×横１８の配列パターンであるが、縦横の光源６１の数は、特に限定されるものではない。
照明器６は、図１４（ｂ）に示すように、光パターンＰを放射する。光パターンＰは、複数個の光源６１の配列パターンに対応して複数個の光源６１に対応する明るい光パターン明部分Ｐａと複数個の光源６１間の上記隙間に対応する暗い光パターン暗部分Ｐｂを有する離散的かつ規則的な光のパターンである。
光パターンＰは、物品Ｍ’に照射される。照明器６では、光パターンＰは、図１３の矢印付実線で示すように、透明板６２を通過し、ハーフミラー６３で反射されて、光軸が撮像器７の光軸と一致するように物品Ｍ’の表面に垂直になるように照射される。なお、透明板６２は、塵埃などの異物が光源６１などに付着するのを防止することができるが、省略することも可能である。
物品Ｍ’に照射された光パターンＰは、物品Ｍ’により正反射されて正反射光パターンＱとなる。正反射光パターンＱの光は、撮像器７に向かう。照明器６では、正反射光パターンＱの光は、光パターンＰの逆向きに進みハーフミラー６３を通過して、図１３の矢印付実線で示すように、撮像器７に向かう。
正反射光パターンＱは、光パターン明部分Ｐａに対応する明るい正反射光パターン明部分Ｑａと光パターン暗部分Ｐｂに対応する暗い正反射光パターン暗部分Ｑｂを有する。物品Ｍ’の表面が平坦であると、正反射光パターンＱは、光パターンＰと同様に離散的かつ規則的である。
これに対して、物品Ｍ’の表面に、例えば図１５（ａ）に示すような凹み（欠陥など）（図１５（ａ）中、破線で囲った部分）、割れ又は隆起などがあると、それに当たった光パターンＰの一部の光は散乱して、上記の平坦な場合のようには撮像器７に向かわなくなる。そうすると、正反射光パターンＱには、一部に歪み（規則的でない部分）が生じる。
撮像器７は、正反射光パターンＱを撮像する。撮像器７が撮像した正反射光パターンＱの画像ＱＩは、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａと正反射光パターン暗部分Ｑｂの画像ＱＩｂを有する。正反射光パターンＱの画像ＱＩでは、照明器６により照射される部分が連続的に移動する物品Ｍ’の場合、正反射光パターン明部分Ｑａは連続して線状の画像ＱＩａになっており、正反射光パターン暗部分Ｑｂは連続して線状の画像ＱＩｂになっている。正反射光パターンＱの画像ＱＩは、物品Ｍ’の表面が平坦な部分では、図１５（ｂ）の左半分に示すような規則性を有する。一方、物品Ｍ’の表面に凹み（欠陥など）、割れ又は隆起などがあると、その部分では、図１５（ｂ）の右半分に示すように一部に歪みが生じることになる。なお、撮像器７は、ラインカメラを用いることができる。
画像処理器８は、撮像器７が撮像した正反射光パターンＱの画像ＱＩを処理する。画像処理器８は、例えば、物品Ｍ’の表面が完全に平坦な場合を基準として正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのずれの割合を算出したり、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのエッジの強調などをして正反射光パターンＱの画像ＱＩを表示装置に表示したりすることができる。
画像処理器８は、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのずれの割合から正反射光パターンＱの歪みを検査し、不良品の判定などを行うことが可能である。また、検査者は、表示装置に表示された正反射光パターンＱの画像ＱＩから正反射光パターンＱの歪みを検査し、不良品の判定などを行うことが可能である。
このようにして、検査装置５及び上記のようにして行う検査方法は、正反射光によって物品を明視野観察で撮像し、しかも凹み、割れ又は隆起などを見つけ易くすることが可能になる。
検査装置５は、上記の検査装置１の照明器２を照明器２Ａ又は照明器２Ａ’に変形したように照明器６を変形することも可能である。そうすることで、検査装置１と同様に、検査装置５は、切り替えにより波長が長い方の第１の光（例えば、赤外光）と波長が短い方の第２の光（例えば、可視光）を放射させることにより、物品Ｍ’の凹み、割れ又は隆起などを見つけ易くできるとともに、表面のキズや表面の汚れなども見つけ易くなる。
また、検査装置５は、上記の検査装置１の照明器２を照明器２Ｂに変形したように照明器６を変形することも可能である。そうすることで、検査装置１と同様に、検査装置５は、同時に又は切り替えにより第１の光（例えば、赤色光）と第２の光（例えば、青色光）を放射させることにより、物品Ｍ’の凹み、割れ又は隆起などを見つけ易くできるとともに、表面のキズや表面の汚れなども見つけ易くなる。
次に、本発明の実施形態に係る更に他の検査装置９を説明する。検査装置９は、図１６に示すように、照明器１０と撮像器１１と画像処理器１２を備えている。検査装置９では、図１７に示すように、照明器１０により物品Ｍ’に光を照射し、物品Ｍ’を撮像器１１で撮像し、撮像器１１が撮像した画像を画像処理器１２により処理することにより検査が行われる。物品Ｍ’は、上記と同様に、例えば、シート状のものとし、照明器１０により照射される部分が連続的に移動するものとすることができる。
照明器１０は、筐体１０ａの中に、基板１００に搭載された複数個の光源１０１が設けられている。光源１０１は、可視光（白色、青色、緑色、赤色など）や赤外光などを発光する。光源１０１は、通常、ＬＥＤであるが、ＥＬなども可能である。光源１０１は、砲弾型であっても表面実装型であってもよい。複数個の光源１０１は、互いに隙間を有して所定の配列パターンで搭載されている。所定の配列パターンは、規則的なものである。
照明器１０は、バー照明型であり、照明器１０における複数個の光源１０１の配列パターンは、図１８（ａ）に示すように、直線状である。図１８（ａ）に示すものは縦１×横１８の配列パターンであるが、縦横の光源１０１の数は、特に限定されるものではない。
照明器１０は、図１８（ｂ）に示すように、光パターンＰを放射する。光パターンＰは、複数個の光源１０１の配列パターンに対応して複数個の光源１０１に対応する明るい光パターン明部分Ｐａと複数個の光源１０１間の上記隙間に対応する暗い光パターン暗部分Ｐｂを有する離散的かつ規則的な光のパターンである。
光パターンＰは、物品Ｍ’に照射される。照明器１０では、光パターンＰは、図１７の矢印付実線で示すように、透明板１０２を通過し、物品Ｍ’の表面に所定の入射角で入射されるように照射される。なお、透明板１０２は、塵埃などの異物が光源１０１などに付着するのを防止することができるが、省略することも可能である。
物品Ｍ’に照射された光パターンＰは、物品Ｍ’により所定の反射角で正反射されて正反射光パターンＱとなる。正反射光パターンＱの光は、撮像器１１に向かう。
正反射光パターンＱは、光パターン明部分Ｐａに対応する明るい正反射光パターン明部分Ｑａと光パターン暗部分Ｐｂに対応する暗い正反射光パターン暗部分Ｑｂを有する。物品Ｍ’の表面が平坦であると、正反射光パターンＱは、光パターンＰと同様に離散的かつ規則的である。
これに対して、物品Ｍ’の表面に、例えば前述した図１５（ａ）に示すような凹み（欠陥など）（図１５（ａ）中、破線で囲った部分）、割れ又は隆起などがあると、それに当たった光パターンＰの一部の光は散乱して、上記の平坦な場合のようには撮像器１１に向かわなくなる。そうすると、正反射光パターンＱには、一部に歪み（規則的でない部分）が生じる。
撮像器１１は、正反射光パターンＱを撮像する。撮像器１１が撮像した正反射光パターンＱの画像ＱＩは、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａと正反射光パターン暗部分Ｑｂの画像ＱＩｂを有する。正反射光パターンＱの画像ＱＩでは、照明器１０により照射される部分が連続的に移動する物品Ｍ’の場合、正反射光パターン明部分Ｑａは連続して線状の画像ＱＩａになっており、正反射光パターン暗部分Ｑｂは連続して線状の画像ＱＩｂになっている。正反射光パターンＱの画像ＱＩは、物品Ｍ’の表面が平坦な部分では、前述した図１５（ｂ）の左半分に示すような規則性を有する。一方、物品Ｍ’の表面に凹み（欠陥など）、割れ又は隆起などがあると、その部分では、前述した図１５（ｂ）の右半分に示すように一部に歪みが生じることになる。なお、撮像器１１は、ラインカメラを用いることができる。
画像処理器１２は、撮像器１１が撮像した正反射光パターンＱの画像ＱＩを処理する。画像処理器１２は、例えば、物品Ｍ’の表面が完全に平坦な場合を基準として正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのずれの割合を算出したり、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのエッジの強調などをして正反射光パターンＱの画像ＱＩを表示装置に表示したりすることができる。
画像処理器１２は、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのずれの割合から正反射光パターンＱの歪みを検査し、不良品の判定などを行うことが可能である。また、検査者は、表示装置に表示された正反射光パターンＱの画像ＱＩから正反射光パターンＱの歪みを検査し、不良品の判定などを行うことが可能である。
このようにして、検査装置９及び上記のようにして行う検査方法は、正反射光によって物品を明視野観察で撮像し、しかも凹み、割れ又は隆起などを見つけ易くすることが可能になる。
検査装置９は、上記の検査装置１の照明器２を照明器２Ａ又は照明器２Ａ’に変形したように照明器１０を変形することも可能である。そうすることで、検査装置１と同様に、検査装置９は、切り替えにより波長が長い方の第１の光（例えば、赤外光）と波長が短い方の第２の光（例えば、可視光）を放射させることにより、物品Ｍ’の凹み、割れ又は隆起などを見つけ易くできるとともに、表面のキズや表面の汚れなども見つけ易くなる。
以上、本発明の実施形態に係る検査装置及び検査方法について説明したが、本発明は、実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。
１、５、９ 検査装置
２、２Ａ、２Ａ’、２Ｂ、６、１０ 照明器
２ａ、６ａ、１０ａ 筐体
２０、６０、１００ 基板
２１、６１、１０１ 光源
２２、６２、１０２ 透明板
２２Ａ 拡散板
２３、６３，１０３ ハーフミラー
２４ 他の光源
２５ 他の基板
２６ 他のハーフミラー
２７ 拡散板
３、７、１１ 撮像器
４、８、１２ 画像処理器
Ｍ、Ｍ’ 物品
Ｐ 光パターン
Ｐａ 光パターン明部分
Ｐｂ 光パターン暗部分
Ｑ 正反射光パターン
Ｑａ 正反射光パターン明部分
Ｑｂ 正反射光パターン暗部分
ＱＩ 正反射光パターンの画像
ＱＩａ 正反射光パターン明部分の画像
ＱＩｂ 正反射光パターン暗部分の画像
ＱＩ’ 物品の表面の画像
上記目的を達成するために、請求項１に記載の検査装置は、互いに隙間を有して所定の配列パターンで基板に搭載された複数個のＬＥＤが設けられ、前記配列パターンに対応して前記複数個のＬＥＤに対応する光パターン明部分と前記複数個のＬＥＤ間の前記隙間に対応する光パターン暗部分を有する光パターンを放射して物品に照射する照明器と、前記物品からの正反射光パターン明部分と正反射光パターン暗部分を有する正反射光パターンを撮像する撮像器と、該撮像器が撮像した前記正反射光パターンの画像を処理する画像処理器と、を備える。
請求項３に記載の検査装置は、請求項１に記載の検査装置において、前記照明器は、前記光パターンを前記物品の表面に所定の入射角で入射されるように照射し、前記複数個のＬＥＤの前記配列パターンが直線状のバー照明型である。
請求項４に記載の検査装置は、互いに隙間を有して所定の配列パターンで基板に搭載された複数個の光源が設けられ、前記配列パターンに対応して前記複数個の光源に対応する光パターン明部分と前記複数個の光源間の前記隙間に対応する光パターン暗部分を有する光パターンを放射して物品に照射する照明器と、前記物品からの正反射光パターン明部分と正反射光パターン暗部分を有する正反射光パターンを撮像する撮像器と、該撮像器が撮像した前記正反射光パターンの画像を処理する画像処理器と、を備え、前記複数個の光源は、互いに波長が異なる第１の光と第２の光を発光可能であり、前記照明器は、波長が長い方の前記第１の光に対して拡散率が低く波長が短い方の前記第２の光に対して拡散率が高い拡散板が設けられ、前記第１の光の前記光パターンを前記拡散板を通過させて前記物品に照射し、前記第２の光を前記拡散板により拡散させて前記物品に照射する。
請求項５に記載の検査装置は、互いに隙間を有して所定の配列パターンで基板に搭載された複数個の光源が設けられ、前記配列パターンに対応して前記複数個の光源に対応する光パターン明部分と前記複数個の光源間の前記隙間に対応する光パターン暗部分を有する光パターンを放射して物品に照射する照明器と、前記物品からの正反射光パターン明部分と正反射光パターン暗部分を有する正反射光パターンを撮像する撮像器と、該撮像器が撮像した前記正反射光パターンの画像を処理する画像処理器と、を備え、前記複数個の光源は、互いに波長が異なる第１の光と第２の光のうち波長が長い方の前記第１の光を発光可能であり、前記照明器は、波長が短い方の前記第２の光を発光可能な他の複数個の光源が設けられ、更に、前記第１の光に対して拡散率が低く前記第２の光に対して拡散率が高い拡散板が設けられ、前記第１の光の前記光パターンを前記拡散板を通過させて前記物品に照射し、前記第２の光を前記拡散板により拡散させて前記物品に照射する。
請求項６に記載の検査装置は、互いに隙間を有して所定の配列パターンで基板に搭載された複数個の光源が設けられ、前記配列パターンに対応して前記複数個の光源に対応する光パターン明部分と前記複数個の光源間の前記隙間に対応する光パターン暗部分を有する光パターンを放射して物品に照射する照明器と、前記物品からの正反射光パターン明部分と正反射光パターン暗部分を有する正反射光パターンを撮像する撮像器と、該撮像器が撮像した前記正反射光パターンの画像を処理する画像処理器と、を備え、前記複数個の光源は、互いに波長が異なる第１の光と第２の光のうち前記第１の光を発光可能であり、前記照明器は、前記第２の光を発光可能な他の複数個の光源が設けられ、更に、ハーフミラーと前記第２の光に対して拡散率が高い拡散板が設けられ、前記第１の光の前記光パターンを前記ハーフミラーにより反射又は前記ハーフミラーを透過させて前記物品に照射し、前記第２の光を前記拡散板により拡散させ、前記ハーフミラーを透過又は前記ハーフミラーにより反射させて前記物品に照射する。
請求項７に記載の検査方法は、請求項１～６のいずれか１項に記載の検査装置を用いて、前記光パターン明部分と前記光パターン暗部分を有する前記光パターンを放射して前記物品に照射し、前記物品からの前記正反射光パターン明部分と前記正反射光パターン暗部分を有する前記正反射光パターンを撮像し、撮像した前記正反射光パターンの前記画像を処理し該正反射光パターンの歪みを検査する。
本発明は、物品に光を照射しそれを撮像器で撮像することにより物品を検査する検査装置及び検査方法に関する。
従来から、工場で生産された物品（製品）について、物品に光を照射しそれを撮像器（イメージセンサ）で撮像することにより検査を行う検査装置が用いられてきた。検査装置は、物品の種類及び異常の種類（凹み（欠陥など）、割れ、隆起、表面のキズ、表面の汚れなど）に対応して様々なものが有る。その中には、一定の方向から光を物品に照射し、その物品からの正反射光が撮像器に入射することによって物品を明視野観察で撮像する検査装置がある。
例えば、特許文献１及び特許文献２には、光軸を撮像器の光軸と一致させるようにした光を物品に照射し、その物品からの正反射光を撮像器に入射させる同軸落射照明型の照明器を備えた検査装置が開示されている。なお、特許文献１及び特許文献２の検査装置では他の型の照明器も併用されているが、一般的に、同軸落射照明型の照明器は単一の照明器として用いることも可能である。
特開２００６－１５３５８０号公報 特開２０２０－２０４４７０号公報
このような正反射光によって物品を明視野観察で撮像する検査装置は、物品の表面がはっきりと見えて、表面のキズや表面の汚れを見つけ易い。しかし、凹み（欠陥など）、割れ又は隆起などを見つけにくい場合が少なくない。
本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、正反射光によって物品を明視野観察で撮像し、しかも凹み、割れ又は隆起などを見つけ易い検査装置及び検査方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項１に記載の検査装置は、互いに隙間を有して所定の配列パターンで基板に搭載された複数個の光源が設けられ、前記配列パターンに対応して前記複数個の光源に対応する光パターン明部分と前記複数個の光源間の前記隙間に対応する光パターン暗部分を有する光パターンを放射して物品に照射する照明器と、前記物品からの正反射光パターン明部分と正反射光パターン暗部分を有する正反射光パターンを撮像する撮像器と、該撮像器が撮像した前記正反射光パターンの画像を処理する画像処理器と、を備え、前記複数個の光源は、互いに波長が異なる第１の光と第２の光を発光可能であり、前記照明器は、波長が長い方の前記第１の光に対して拡散率が低く波長が短い方の前記第２の光に対して拡散率が高い拡散板が設けられ、前記第１の光の前記光パターンを前記拡散板を通過させて前記物品に照射し、前記第２の光を前記拡散板により拡散させて前記物品に照射する。
請求項２に記載の検査装置は、互いに隙間を有して所定の配列パターンで基板に搭載された複数個の光源が設けられ、前記配列パターンに対応して前記複数個の光源に対応する光パターン明部分と前記複数個の光源間の前記隙間に対応する光パターン暗部分を有する光パターンを放射して物品に照射する照明器と、前記物品からの正反射光パターン明部分と正反射光パターン暗部分を有する正反射光パターンを撮像する撮像器と、該撮像器が撮像した前記正反射光パターンの画像を処理する画像処理器と、を備え、前記複数個の光源は、互いに波長が異なる第１の光と第２の光のうち波長が長い方の前記第１の光を発光可能であり、前記照明器は、波長が短い方の前記第２の光を発光可能な他の複数個の光源が設けられ、更に、前記第１の光に対して拡散率が低く前記第２の光に対して拡散率が高い拡散板が設けられ、前記第１の光の前記光パターンを前記拡散板を通過させて前記物品に照射し、前記第２の光を前記拡散板により拡散させて前記物品に照射する。
請求項３に記載の検査装置は、互いに隙間を有して所定の配列パターンで基板に搭載された複数個の光源が設けられ、前記配列パターンに対応して前記複数個の光源に対応する光パターン明部分と前記複数個の光源間の前記隙間に対応する光パターン暗部分を有する光パターンを放射して物品に照射する照明器と、前記物品からの正反射光パターン明部分と正反射光パターン暗部分を有する正反射光パターンを撮像する撮像器と、該撮像器が撮像した前記正反射光パターンの画像を処理する画像処理器と、を備え、前記複数個の光源は、互いに波長が異なる第１の光と第２の光のうち前記第１の光を発光可能であり、前記照明器は、前記第２の光を発光可能な他の複数個の光源が設けられ、更に、ハーフミラーと前記第２の光に対して拡散率が高い拡散板が設けられ、前記第１の光の前記光パターンを前記ハーフミラーにより反射又は前記ハーフミラーを透過させて前記物品に照射し、前記第２の光を前記拡散板により拡散させ、前記ハーフミラーを透過又は前記ハーフミラーにより反射させて前記物品に照射する。
請求項４に記載の検査方法は、請求項１～３のいずれか１項に記載の検査装置を用いて、前記光パターン明部分と前記光パターン暗部分を有する前記光パターンを放射して前記物品に照射し、前記物品からの前記正反射光パターン明部分と前記正反射光パターン暗部分を有する前記正反射光パターンを撮像し、撮像した前記正反射光パターンの前記画像を処理し該正反射光パターンの歪みを検査する。
本発明の検査装置及び検査方法によれば、正反射光によって物品を明視野観察で撮像し、しかも凹み、割れ又は隆起などを見つけ易くすることが可能になる。
本発明の実施形態に係る検査装置を示すものであって、照明器は断面図で示し、物品と撮像器と画像処理器は模式図又はブロック図で示すものである。 図１に光の様子を示す線を加えた図である。 同上の検査装置の照明器を示すものであって、（ａ）は基板の正面図、（ｂ）は放射する光パターンである。 同上の検査装置の正反射光パターンの歪みを説明するものであって、（ａ）は凹みを有する物品の例の平面図、（ｂ）はその正反射光パターン（及びその画像）の図である。 同上の検査装置の実験を示すものであって、（ａ）は物品の写真、（ｂ）は正反射光パターンの画像の写真である。 同上の検査装置の照明器の変形例の断面図である。 同上の検査装置の照明器の更なる変形例の断面図である。 同上の検査装置の図７の基板の正面図である。 同上の検査装置の図６及び図７の照明器において第２の光を用いた場合の実験の画像の写真である。 同上の検査装置の照明器の更に別な形の変形例の断面図である。 図１０に光の様子を示す線を加えた図である。 本発明の実施形態に係る他の検査装置を示すものであって、照明器は断面図で示し、物品と撮像器と画像処理器は模式図又はブロック図で示すものである。 図１２に光の様子を示す線を加えた図である。 同上の他の検査装置の照明器を示すものであって、（ａ）は基板の正面図、（ｂ）は放射する光パターンである。 同上の他の検査装置の正反射光パターンの歪みを説明するものであって、（ａ）は凹みを有する物品の例の平面図、（ｂ）はその正反射光パターンの画像の図である。 本発明の実施形態に係る更に他の検査装置を示すものであって、照明器は断面図で示し、物品と撮像器と画像処理器は模式図又はブロック図で示すものである。 図１６に光の様子を示す線を加えた図である。 同上の更に他の検査装置の照明器を示すものであって、（ａ）は基板の正面図、（ｂ）は放射する光パターンである。
以下、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施形態に係る検査装置１は、図１に示すように、照明器２と撮像器３と画像処理器４を備えている。検査装置１では、図２に示すように、照明器２により物品Ｍに光を照射し、物品Ｍを撮像器３で撮像し、撮像器３が撮像した画像を画像処理器４により処理することにより検査が行われる。
照明器２は、筐体２ａの中に、基板２０に搭載された複数個の光源２１が設けられている。光源２１は、可視光（白色、青色、緑色、赤色など）や赤外光などを発光する。光源２１は、通常、ＬＥＤであるが、ＥＬなども可能である。光源２１は、砲弾型であっても表面実装型であってもよい。複数個の光源２１は、互いに隙間を有して所定の配列パターンで搭載されている。所定の配列パターンは、規則的なものである。
照明器２は、同軸落射照明型である。また、照明器２における複数個の光源２１の配列パターンは、図３（ａ）に示すように、２次元マトリックス状である。図３（ａ）に示すものは縦１８×横１８の配列パターンであるが、縦横の光源２１の数は、特に限定されるものではない。
照明器２は、図３（ｂ）に示すように、光パターンＰを放射する。光パターンＰは、複数個の光源２１の配列パターンに対応して複数個の光源２１に対応する明るい光パターン明部分Ｐａと複数個の光源２１間の上記隙間に対応する暗い光パターン暗部分Ｐｂを有する離散的かつ規則的な光のパターンである。
光パターンＰは、物品Ｍに照射される。照明器２では、光パターンＰは、図２の矢印付実線で示すように、透明板２２を通過し、ハーフミラー２３で反射されて、光軸が撮像器３の光軸と一致するように物品Ｍの表面に垂直になるように照射される。なお、透明板２２は、塵埃などの異物が光源２１などに付着するのを防止することができるが、省略することも可能である。
物品Ｍに照射された光パターンＰは、物品Ｍにより正反射されて正反射光パターンＱとなる。正反射光パターンＱの光は、撮像器３に向かう。照明器２では、正反射光パターンＱの光は、光パターンＰの逆向きに進みハーフミラー２３を通過して、図２の矢印付実線で示すように、撮像器３に向かう。
正反射光パターンＱは、光パターン明部分Ｐａに対応する明るい正反射光パターン明部分Ｑａと光パターン暗部分Ｐｂに対応する暗い正反射光パターン暗部分Ｑｂを有する。物品Ｍの表面が平坦であると、正反射光パターンＱは、光パターンＰと同様に離散的かつ規則的である。
これに対して、物品Ｍの表面に、例えば図４（ａ）に示すような凹み（欠陥など）（図４（ａ）中、破線で囲った部分）、割れ又は隆起などがあると、それに当たった光パターンＰの一部の光は散乱して、上記の平坦な場合のようには撮像器３に向かわなくなる。そうすると、正反射光パターンＱには、例えば図４（ｂ）に示すように、一部に歪み（規則的でない部分）が生じる。
撮像器３は、正反射光パターンＱを撮像する。撮像器３が撮像した正反射光パターンＱの画像ＱＩは、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａと正反射光パターン暗部分Ｑｂの画像ＱＩｂを有する。正反射光パターンＱの画像ＱＩは、物品Ｍの表面が平坦であると、光パターンＰと同様な規則性を有する。一方、物品Ｍの表面に凹み（欠陥など）、割れ又は隆起などがあると、図４（ｂ）に示した正反射光パターンＱのように一部に歪みが生じることになる。なお、撮像器３は、エリアカメラを用いることができる。
図５は、図４に対応するものであり、本願発明者が実験で撮像した物品Ｍの写真であって、（ａ）は実験室での通常の写真、（ｂ）は正反射光パターンＱの画像ＱＩの写真である。物品Ｍは、透明なプラスチック板である。図５（ａ）には、図４（ａ）の凹みに対応する部分に凹みがある。図５（ｂ）に示すように、物品Ｍの凹みにより正反射光パターンＱの画像ＱＩに歪みが実際に生じるのが分かる。なお、物品Ｍは略正四角形であるが、図５（ａ）では、透明な物品Ｍを明瞭に示すように斜め上方から写しているために輪郭は正四角形には写っていない。
画像処理器４は、撮像器３が撮像した正反射光パターンＱの画像ＱＩを処理する。画像処理器４は、例えば、物品Ｍの表面が完全に平坦な場合を基準として正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのずれの割合を算出したり、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのエッジの強調などをして正反射光パターンＱの画像ＱＩを表示装置に表示したりすることができる。
画像処理器４は、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのずれの割合から正反射光パターンＱの歪みを検査し、不良品の判定などを行うことが可能である。また、検査者は、表示装置に表示された正反射光パターンＱの画像ＱＩから正反射光パターンＱの歪みを検査し、不良品の判定などを行うことが可能である。
このようにして、検査装置１及び上記のようにして行う検査方法は、正反射光によって物品を明視野観察で撮像し、しかも凹み、割れ又は隆起などを見つけ易くすることが可能になる。
検査装置１は、照明器２を変形して図６に示すような照明器２Ａ又は図７に示すような照明器２Ａ’に置き換えることも可能である。
照明器２Ａでは、光源２１は、互いに波長が異なる第１の光と第２の光（例えば、赤外光と可視光）を発光可能なものであり、どちらかの発光に切り替えて用いられる。また、照明器２Ａでは、上記透明板２２に代えて又は追加して拡散板２２Ａが設けられている（図６参照）。追加する場合は、拡散板２２Ａは、透明板２２に平行にして設けることができる。照明器２Ａのその他の構造は、照明器２と同じにすることができる。
この拡散板２２Ａは、波長が長い方の第１の光（例えば、赤外光）に対して拡散率が低く波長が短い方の第２の光（例えば、可視光）に対して拡散率が高いものである。拡散板２２Ａは、例えば、半透明のアクリル製のものなどを用いることができる。一般的に、拡散板は、光の散乱を引き起こす物質を均一に含むようにすると、光を拡散する。光の散乱強度は、レイリー散乱の法則によると、波長の４乗に反比例する。そうすると、例えば、波長が９５０ｎｍの赤外光は、波長が５２５ｎｍの可視光（緑色光）に対し散乱強度が約９．３％となる。これにより、拡散板２２Ａは、波長が短い方の第２の光を適切に（高い拡散率で）拡散し、波長が長い方の第１の光の拡散（散乱）を適切に小さく（低い拡散率に）することができる。
照明器２Ａ’は、図７及び図８に示すように、互いに波長が異なる第１の光と第２の光のうち波長が長い方の第１の光（例えば、赤外光）を発光可能な複数個の光源２１の他に、波長が短い方の第２の光（例えば、可視光）を発光可能な他の複数個の光源２４（図７では断面で示している）が設けられている。照明器２Ａ’では、複数個の光源２１を発光させるか複数個の光源２４を発光させるかどちらかに切り替えて用いられる。複数個の光源２４は、通常、複数個の光源２１の間に設けられる。また、照明器２Ａ’では、照明器２Ａの場合と同様の拡散板２２Ａが設けられている。照明器２Ａ’のその他の構造は、照明器２と同じにすることができる。
照明器２Ａ又は２Ａ’は、波長が長い方の第１の光（例えば、赤外光）の光パターンＰが放射された場合、拡散板２２Ａの拡散率が低いので、その光パターンＰを拡散板２２Ａを通過させて（つまり、光パターン明部分Ｐａと光パターン暗部分Ｐｂを有した状態で）物品Ｍに照射する。一方、波長が短い方の第２の光（例えば、可視光）の光パターンＰが放射された場合、拡散板２２Ａの拡散率が高いので、第２の光を拡散板２２Ａにより拡散させて（つまり、光パターン明部分Ｐａと光パターン暗部分Ｐｂの区別が無視できる状態で）物品Ｍに照射する。
撮像器３は、物品Ｍを撮像する。撮像器３が撮像した画像は、波長が長い方の第１の光（例えば、赤外光）の場合は、正反射光パターンＱの画像ＱＩであり、物品Ｍの表面が平坦であると、上記のように、光パターンＰと同様な規則性を有する。一方、物品Ｍに凹み（欠陥など）、割れ又は隆起などがあると、図４（ｂ）に示した正反射光パターンＱのような歪みが生じる。また、撮像器３が撮像した画像は、波長が短い方の第２の光（例えば、可視光）の場合、物品Ｍの表面の画像ＱＩ’であり、キズや表面の汚れなどが写り易くなっている。例えば、図９に示すものは図５（ａ）で示した物品Ｍの表面の画像ＱＩ’であるが、物品Ｍの表面のキズや表面の汚れが良く写っている。
このように照明器２Ａ又は照明器２Ａ’を備える検査装置１は、切り替えにより波長が長い方の第１の光（例えば、赤外光）と波長が短い方の第２の光（例えば、可視光）を放射させることにより、物品Ｍの凹み、割れ又は隆起などを見つけ易くできるとともに、表面のキズや表面の汚れなども見つけ易くなる。
検査装置１は、照明器２を更に別な形に変形して図１０に示すような照明器２Ｂに置き換えることも可能である。
照明器２Ｂでは、互いに波長が異なる第１の光と第２の光のうち第１の光（例えば、赤色光）を発光可能な複数個の光源２１とそれを搭載した基板２０の他に、第２の光（例えば、青色光）を発光可能な他の複数個の光源２４とそれを搭載した基板２５が設けられている。第１の光と第２の光は、特に限定されるものではなく、また、どちらの波長が長くてもよい。また、照明器２の場合と同様のハーフミラー２３の他に、ハーフミラー２６が設けられている。また、複数個の光源２４には、拡散板２７が設けられている。この拡散板２７は、照明器２Ａ（及び２Ａ’）の拡散板２２Ａのようには第１の光を通過させるものではないので、第１の光に対する拡散率は考慮する必要がなく、第２の光に対する拡散率が高いものであればよい。
照明器２Ｂでは、複数個の光源２１から第１の光（例えば、赤色光）の光パターンＰが放射され、複数個の光源２４から第２の光（例えば、青色光）が放射される。第１の光の光パターンＰはハーフミラー２６で反射され（図１１参照）、かつ、第２の光は拡散板２７により拡散されてからハーフミラー２６を透過して、ともにハーフミラー２３で反射されて、光軸が撮像器３の光軸と一致するように物品Ｍの表面に垂直になるように照射される。なお、図１１においては、第２の光の図示は省略している。
また、図１０では、上下方向のサイズが大きくならないように、図において複数個の光源２１を上側に配置して、かつ、上記の透明板２２を省略し、複数個の光源２４を右側に配置している。図における上下方向のサイズが大きくなるが、複数個の光源２１と複数個の光源２４（及び拡散板２７）の位置を入れ替えて、第１の光がハーフミラー２６を透過し、かつ、第２の光がハーフミラー２６で反射されるようにすることも可能である。
照明器２Ｂでは、第１の光と第２の光を同時に放射されるようにでき、或いは、切り替えて放射されるようにもできる。第１の光と第２の光が同時に放射される場合は、物品Ｍを撮像する撮像器３は、第１の光についての上記の画像ＱＩ（正反射光パターンＱの画像ＱＩ）と第２の光についての上記の画像ＱＩ’（物品Ｍの表面の画像ＱＩ’）を同時に取得できるもの（典型的には、カラー対応の撮像器）である。そうすると、１回の撮像で、物品Ｍの凹み、割れ又は隆起などを見つけ、更に、表面のキズや表面の汚れなども見つけることが可能になる。第１の光と第２の光が切り替えて放射される場合は、撮像器３は、照明器２（及び２Ａ及び２Ａ’）の場合と同様のものでよい。
次に、本発明の実施形態に係る他の検査装置５を説明する。検査装置５は、図１２に示すように、照明器６と撮像器７と画像処理器８を備えている。検査装置５では、図１３に示すように、照明器６により物品Ｍ’に光を照射し、物品Ｍ’を撮像器７で撮像し、撮像器７が撮像した画像を画像処理器８により処理することにより検査が行われる。物品Ｍ’は、例えば、シート状のものとし、照明器６により照射される部分が連続的に移動するものとすることができる。
照明器６は、筐体６ａの中に、基板６０に搭載された複数個の光源６１が設けられている。光源６１は、可視光（白色、青色、緑色、赤色など）や赤外光などを発光する。光源６１は、通常、ＬＥＤであるが、ＥＬなども可能である。光源６１は、砲弾型であっても表面実装型であってもよい。複数個の光源６１は、互いに隙間を有して所定の配列パターンで搭載されている。所定の配列パターンは、規則的なものである。
照明器６は、同軸落射照明型である。また、照明器６における複数個の光源６１の配列パターンは、図１４（ａ）に示すように、直線状である。図１４（ａ）に示すものは縦１×横１８の配列パターンであるが、縦横の光源６１の数は、特に限定されるものではない。
照明器６は、図１４（ｂ）に示すように、光パターンＰを放射する。光パターンＰは、複数個の光源６１の配列パターンに対応して複数個の光源６１に対応する明るい光パターン明部分Ｐａと複数個の光源６１間の上記隙間に対応する暗い光パターン暗部分Ｐｂを有する離散的かつ規則的な光のパターンである。
光パターンＰは、物品Ｍ’に照射される。照明器６では、光パターンＰは、図１３の矢印付実線で示すように、透明板６２を通過し、ハーフミラー６３で反射されて、光軸が撮像器７の光軸と一致するように物品Ｍ’の表面に垂直になるように照射される。なお、透明板６２は、塵埃などの異物が光源６１などに付着するのを防止することができるが、省略することも可能である。
物品Ｍ’に照射された光パターンＰは、物品Ｍ’により正反射されて正反射光パターンＱとなる。正反射光パターンＱの光は、撮像器７に向かう。照明器６では、正反射光パターンＱの光は、光パターンＰの逆向きに進みハーフミラー６３を通過して、図１３の矢印付実線で示すように、撮像器７に向かう。
正反射光パターンＱは、光パターン明部分Ｐａに対応する明るい正反射光パターン明部分Ｑａと光パターン暗部分Ｐｂに対応する暗い正反射光パターン暗部分Ｑｂを有する。物品Ｍ’の表面が平坦であると、正反射光パターンＱは、光パターンＰと同様に離散的かつ規則的である。
これに対して、物品Ｍ’の表面に、例えば図１５（ａ）に示すような凹み（欠陥など）（図１５（ａ）中、破線で囲った部分）、割れ又は隆起などがあると、それに当たった光パターンＰの一部の光は散乱して、上記の平坦な場合のようには撮像器７に向かわなくなる。そうすると、正反射光パターンＱには、一部に歪み（規則的でない部分）が生じる。
撮像器７は、正反射光パターンＱを撮像する。撮像器７が撮像した正反射光パターンＱの画像ＱＩは、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａと正反射光パターン暗部分Ｑｂの画像ＱＩｂを有する。正反射光パターンＱの画像ＱＩでは、照明器６により照射される部分が連続的に移動する物品Ｍ’の場合、正反射光パターン明部分Ｑａは連続して線状の画像ＱＩａになっており、正反射光パターン暗部分Ｑｂは連続して線状の画像ＱＩｂになっている。正反射光パターンＱの画像ＱＩは、物品Ｍ’の表面が平坦な部分では、図１５（ｂ）の左半分に示すような規則性を有する。一方、物品Ｍ’の表面に凹み（欠陥など）、割れ又は隆起などがあると、その部分では、図１５（ｂ）の右半分に示すように一部に歪みが生じることになる。なお、撮像器７は、ラインカメラを用いることができる。
画像処理器８は、撮像器７が撮像した正反射光パターンＱの画像ＱＩを処理する。画像処理器８は、例えば、物品Ｍ’の表面が完全に平坦な場合を基準として正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのずれの割合を算出したり、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのエッジの強調などをして正反射光パターンＱの画像ＱＩを表示装置に表示したりすることができる。
画像処理器８は、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのずれの割合から正反射光パターンＱの歪みを検査し、不良品の判定などを行うことが可能である。また、検査者は、表示装置に表示された正反射光パターンＱの画像ＱＩから正反射光パターンＱの歪みを検査し、不良品の判定などを行うことが可能である。
このようにして、検査装置５及び上記のようにして行う検査方法は、正反射光によって物品を明視野観察で撮像し、しかも凹み、割れ又は隆起などを見つけ易くすることが可能になる。
検査装置５は、上記の検査装置１の照明器２を照明器２Ａ又は照明器２Ａ’に変形したように照明器６を変形することも可能である。そうすることで、検査装置１と同様に、検査装置５は、切り替えにより波長が長い方の第１の光（例えば、赤外光）と波長が短い方の第２の光（例えば、可視光）を放射させることにより、物品Ｍ’の凹み、割れ又は隆起などを見つけ易くできるとともに、表面のキズや表面の汚れなども見つけ易くなる。
また、検査装置５は、上記の検査装置１の照明器２を照明器２Ｂに変形したように照明器６を変形することも可能である。そうすることで、検査装置１と同様に、検査装置５は、同時に又は切り替えにより第１の光（例えば、赤色光）と第２の光（例えば、青色光）を放射させることにより、物品Ｍ’の凹み、割れ又は隆起などを見つけ易くできるとともに、表面のキズや表面の汚れなども見つけ易くなる。
次に、本発明の実施形態に係る更に他の検査装置９を説明する。検査装置９は、図１６に示すように、照明器１０と撮像器１１と画像処理器１２を備えている。検査装置９では、図１７に示すように、照明器１０により物品Ｍ’に光を照射し、物品Ｍ’を撮像器１１で撮像し、撮像器１１が撮像した画像を画像処理器１２により処理することにより検査が行われる。物品Ｍ’は、上記と同様に、例えば、シート状のものとし、照明器１０により照射される部分が連続的に移動するものとすることができる。
照明器１０は、筐体１０ａの中に、基板１００に搭載された複数個の光源１０１が設けられている。光源１０１は、可視光（白色、青色、緑色、赤色など）や赤外光などを発光する。光源１０１は、通常、ＬＥＤであるが、ＥＬなども可能である。光源１０１は、砲弾型であっても表面実装型であってもよい。複数個の光源１０１は、互いに隙間を有して所定の配列パターンで搭載されている。所定の配列パターンは、規則的なものである。
照明器１０は、バー照明型であり、照明器１０における複数個の光源１０１の配列パターンは、図１８（ａ）に示すように、直線状である。図１８（ａ）に示すものは縦１×横１８の配列パターンであるが、縦横の光源１０１の数は、特に限定されるものではない。
照明器１０は、図１８（ｂ）に示すように、光パターンＰを放射する。光パターンＰは、複数個の光源１０１の配列パターンに対応して複数個の光源１０１に対応する明るい光パターン明部分Ｐａと複数個の光源１０１間の上記隙間に対応する暗い光パターン暗部分Ｐｂを有する離散的かつ規則的な光のパターンである。
光パターンＰは、物品Ｍ’に照射される。照明器１０では、光パターンＰは、図１７の矢印付実線で示すように、透明板１０２を通過し、物品Ｍ’の表面に所定の入射角で入射されるように照射される。なお、透明板１０２は、塵埃などの異物が光源１０１などに付着するのを防止することができるが、省略することも可能である。
物品Ｍ’に照射された光パターンＰは、物品Ｍ’により所定の反射角で正反射されて正反射光パターンＱとなる。正反射光パターンＱの光は、撮像器１１に向かう。
正反射光パターンＱは、光パターン明部分Ｐａに対応する明るい正反射光パターン明部分Ｑａと光パターン暗部分Ｐｂに対応する暗い正反射光パターン暗部分Ｑｂを有する。物品Ｍ’の表面が平坦であると、正反射光パターンＱは、光パターンＰと同様に離散的かつ規則的である。
これに対して、物品Ｍ’の表面に、例えば前述した図１５（ａ）に示すような凹み（欠陥など）（図１５（ａ）中、破線で囲った部分）、割れ又は隆起などがあると、それに当たった光パターンＰの一部の光は散乱して、上記の平坦な場合のようには撮像器１１に向かわなくなる。そうすると、正反射光パターンＱには、一部に歪み（規則的でない部分）が生じる。
撮像器１１は、正反射光パターンＱを撮像する。撮像器１１が撮像した正反射光パターンＱの画像ＱＩは、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａと正反射光パターン暗部分Ｑｂの画像ＱＩｂを有する。正反射光パターンＱの画像ＱＩでは、照明器１０により照射される部分が連続的に移動する物品Ｍ’の場合、正反射光パターン明部分Ｑａは連続して線状の画像ＱＩａになっており、正反射光パターン暗部分Ｑｂは連続して線状の画像ＱＩｂになっている。正反射光パターンＱの画像ＱＩは、物品Ｍ’の表面が平坦な部分では、前述した図１５（ｂ）の左半分に示すような規則性を有する。一方、物品Ｍ’の表面に凹み（欠陥など）、割れ又は隆起などがあると、その部分では、前述した図１５（ｂ）の右半分に示すように一部に歪みが生じることになる。なお、撮像器１１は、ラインカメラを用いることができる。
画像処理器１２は、撮像器１１が撮像した正反射光パターンＱの画像ＱＩを処理する。画像処理器１２は、例えば、物品Ｍ’の表面が完全に平坦な場合を基準として正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのずれの割合を算出したり、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのエッジの強調などをして正反射光パターンＱの画像ＱＩを表示装置に表示したりすることができる。
画像処理器１２は、正反射光パターン明部分Ｑａの画像ＱＩａのずれの割合から正反射光パターンＱの歪みを検査し、不良品の判定などを行うことが可能である。また、検査者は、表示装置に表示された正反射光パターンＱの画像ＱＩから正反射光パターンＱの歪みを検査し、不良品の判定などを行うことが可能である。
このようにして、検査装置９及び上記のようにして行う検査方法は、正反射光によって物品を明視野観察で撮像し、しかも凹み、割れ又は隆起などを見つけ易くすることが可能になる。
検査装置９は、上記の検査装置１の照明器２を照明器２Ａ又は照明器２Ａ’に変形したように照明器１０を変形することも可能である。そうすることで、検査装置１と同様に、検査装置９は、切り替えにより波長が長い方の第１の光（例えば、赤外光）と波長が短い方の第２の光（例えば、可視光）を放射させることにより、物品Ｍ’の凹み、割れ又は隆起などを見つけ易くできるとともに、表面のキズや表面の汚れなども見つけ易くなる。
以上、本発明の実施形態に係る検査装置及び検査方法について説明したが、本発明は、実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。
１、５、９ 検査装置
２、２Ａ、２Ａ’、２Ｂ、６、１０ 照明器
２ａ、６ａ、１０ａ 筐体
２０、６０、１００ 基板
２１、６１、１０１ 光源
２２、６２、１０２ 透明板
２２Ａ 拡散板
２３、６３，１０３ ハーフミラー
２４ 他の光源
２５ 他の基板
２６ 他のハーフミラー
２７ 拡散板
３、７、１１ 撮像器
４、８、１２ 画像処理器
Ｍ、Ｍ’ 物品
Ｐ 光パターン
Ｐａ 光パターン明部分
Ｐｂ 光パターン暗部分
Ｑ 正反射光パターン
Ｑａ 正反射光パターン明部分
Ｑｂ 正反射光パターン暗部分
ＱＩ 正反射光パターンの画像
ＱＩａ 正反射光パターン明部分の画像
ＱＩｂ 正反射光パターン暗部分の画像
ＱＩ’ 物品の表面の画像

Claims (7)

  1. 互いに隙間を有して所定の配列パターンで基板に搭載された複数個の光源が設けられ、前記配列パターンに対応して前記複数個の光源に対応する光パターン明部分と前記複数個の光源間の前記隙間に対応する光パターン暗部分を有する光パターンを放射して物品に照射する照明器と、
    前記物品からの正反射光パターン明部分と正反射光パターン暗部分を有する正反射光パターンを撮像する撮像器と、
    該撮像器が撮像した前記正反射光パターンの画像を処理する画像処理器と、
    を備える検査装置。
  2. 請求項１に記載の検査装置において、
    前記照明器は、前記光パターンを前記物品の表面に垂直になるように照射する同軸落射照明型である検査装置。
  3. 請求項１に記載の検査装置において、
    前記照明器は、前記光パターンを前記物品の表面に所定の入射角で入射されるように照射し、前記複数個の光源の前記配列パターンが直線状のバー照明型である検査装置。
  4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の検査装置において、
    前記複数個の光源は、互いに波長が異なる第１の光と第２の光を発光可能であり、
    前記照明器は、波長が長い方の前記第１の光に対して拡散率が低く波長が短い方の前記第２の光に対して拡散率が高い拡散板が設けられ、前記第１の光の前記光パターンを前記拡散板を通過させて前記物品に照射し、前記第２の光を前記拡散板により拡散させて前記物品に照射する検査装置。
  5. 請求項１～３のいずれか１項に記載の検査装置において、
    前記複数個の光源は、互いに波長が異なる第１の光と第２の光のうち波長が長い方の前記第１の光を発光可能であり、
    前記照明器は、波長が短い方の前記第２の光を発光可能な他の複数個の光源が設けられ、更に、前記第１の光に対して拡散率が低く前記第２の光に対して拡散率が高い拡散板が設けられ、前記第１の光の前記光パターンを前記拡散板を通過させて前記物品に照射し、前記第２の光を前記拡散板により拡散させて前記物品に照射する検査装置。
  6. 請求項１又は２に記載の検査装置において、
    前記複数個の光源は、互いに波長が異なる第１の光と第２の光のうち前記第１の光を発光可能であり、
    前記照明器は、前記第２の光を発光可能な他の複数個の光源が設けられ、更に、ハーフミラーと前記第２の光に対して拡散率が高い拡散板が設けられ、前記第１の光の前記光パターンを前記ハーフミラーにより反射又は前記ハーフミラーを透過させて前記物品に照射し、前記第２の光を前記拡散板により拡散させ、前記ハーフミラーを透過又は前記ハーフミラーにより反射させて前記物品に照射する検査装置。
  7. 複数個の光源に対応する光パターン明部分と前記複数個の光源間の隙間に対応する光パターン暗部分を有する光パターンを放射して物品に照射し、
    前記物品からの正反射光パターン明部分と正反射光パターン暗部分を有する正反射光パターンを撮像し、
    撮像した前記正反射光パターンの画像を処理し該正反射光パターンの歪みを検査する検査方法。
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