JP2024030213A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像対象物上での照明光のデッドスポットを少なくし、計測精度を向上させることができる検査装置を提供する。【解決手段】検査装置１０は、被検査体１２を垂直方向から撮像する第１撮像部２１と、第１撮像部２１と被検査体１２との間に配置され、第１撮像部２１側と被検査体１２側とにそれぞれ開口部２３３～２３６を持つ複数のドーム型形状の反射板２３０ａ～２３０ｃと、それぞれの反射板２３０ａ～２３０ｃを照明する複数の環状の光源２３ａ～２３ｃと、反射板２３０ａ～２３０ｃの外側にあって、被検査体１２に対して撮像又は光の照射を行うことが可能な検査用機器（第２撮像部２２、投射部２４）と、を有し、検査用機器の光軸は、反射板２３０ａ～２３０ｃに設けられた貫通孔２３７，２３８を通るように配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、検査装置に関する。

電子部品等が実装された基板等の被検査体を撮像し、撮像された画像データを用いて被検査体の外観を検査する検査装置において、撮像対象物である被検査体を照明する方法として、この撮像対象物を垂直方向から覆うように配置されたドーム型形状の反射板を有する照明ユニットを用い、光源からの光を反射板で反射させて撮像対象物に照明光を照射する構成がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０－２３７０３４号公報

上述した構成の場合、撮像対象物を垂直方向から撮像する主撮像部に加えて、撮像対象物を斜め方向から撮像する傾斜撮像部や、撮像対象物にパターン縞を投射する投射部等の検査用機器を設けるために、照明ユニットの反射板に貫通孔を開けて光路を通す必要があるが、この貫通孔の径が大きくなると、撮像対象物に照明光が照射されない領域（この領域を「デッドスポット」と呼ぶ）が生じて、計測精度が悪化してしまうという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、撮像対象物上での照明光のデッドスポットを少なくし、計測精度を向上させることができる検査装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る検査装置は、撮像対象物を垂直方向から撮像する主撮像部と、前記主撮像部と前記撮像対象物との間に配置され、前記主撮像部側と前記撮像対象物側とにそれぞれ開口部を持つ複数のドーム型形状の反射板と、それぞれの前記反射板を照明する複数の環状の光源と、前記反射板の外側にあって、前記撮像対象物に対して撮像又は光の照射を行うことが可能な検査用機器と、を有し、前記検査用機器の光軸は、前記反射板に設けられた貫通孔を通るように配置されている。

本発明の検査装置によれば、撮像対象物上での照明光のデッドスポットを少なくし、計測精度を向上させることができる。

検査装置の構成を説明するための説明図である。 照明部の構成を説明するための説明図であって、（ａ）は第１撮像部側から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ－Ａ断面図である。 撮像ユニットにおける照明部と第１撮像部、第２撮像部及び投射部との配置を示す説明図である。 検査用機器と貫通孔との関係を説明する説明図である。 照明部の投射角度とその反射光の検出との関係を説明するための説明図であって、（ａ）は照明部の各光源の投射角度を示し、（ｂ）は被検査体の検査面の状態の一例を示す。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて本実施形態に係る検査装置１０の構成について説明する。この検査装置１０は、被検査体１２を撮像して得られる被検査体画像データを使用して被検査体１２を検査する検査装置である。被検査体１２は例えば、多数の電子部品が実装されている電子回路基板である。検査装置１０は、電子部品の実装状態の良否を被検査体画像データに基づいて特定する。この検査は通常、各部品に対し複数の検査項目について行われる。検査項目とはすなわち良否の特定を要する項目である。検査項目には例えば、部品そのものの欠品や位置ずれ、極性反転などの部品配置についての検査項目と、はんだ付け状態や部品のリードピンの浮きなどの部品と基板との接続部についての検査項目とが含まれる。

検査装置１０は、被検査体１２を保持するための検査テーブル１４と、被検査体１２を照明し撮像する撮像ユニット２０と、検査テーブル１４に対し撮像ユニット２０を移動させるＸＹステージ１６と、撮像ユニット２０及びＸＹステージ１６の作動を制御するための制御ユニット３０と、を含んで構成される。なお説明の便宜上、図１に示すように、検査テーブル１４の被検査体載置面をＸＹ平面とし、その載置面に垂直な方向（すなわち撮像ユニット２０による撮像方向（第１撮像部２１の撮像軸（第１撮像部２１の光学系の光軸方向）））をＺ方向とする。

撮像ユニット２０は、ＸＹステージ１６の移動テーブル（図示せず）に取り付けられており、ＸＹステージ１６によりＸ方向及びＹ方向のそれぞれに移動可能である。ＸＹステージ１６は例えばいわゆるＨ型のＸＹステージである。よってＸＹステージ１６は、Ｙ方向に延びるＹ方向ガイドに沿って移動テーブルをＹ方向に移動させるＹ駆動部と、Ｙ方向ガイドをその両端で支持しかつ移動テーブルとＹ方向ガイドとをＸ方向に移動可能に構成されている２本のＸ方向ガイド及び２個のＸ駆動部と、を備える。なおＸＹステージ１６は、撮像ユニット２０をＺ方向に移動させるＺ移動機構をさらに備えてもよいし、撮像ユニット２０を回転させる回転機構をさらに備えてもよい。検査装置１０は、検査テーブル１４を移動可能とするＸＹステージをさらに備えてもよく、この場合、撮像ユニット２０を移動させるＸＹステージ１６は省略されてもよい。また、Ｘ駆動部及びＹ駆動部には、リニアモータやボールねじを用いることができる。

撮像ユニット２０は、撮像対象物である被検査体１２を垂直方向から撮像する主撮像部である第１撮像部２１と、被検査体１２を斜め方向から撮像する傾斜撮像部である第２撮像部２２と、被検査体１２を照明する照明部２３と、被検査体１２に対して三次元計測用のパターン縞を投射する投射部２４と、を含んで構成される。本実施形態に係る検査装置１０においては、第１撮像部２１、第２撮像部２２、照明部２３、及び投射部２４は一体の撮像ユニット２０として構成されており、この一体の撮像ユニット２０において、第１撮像部２１、第２撮像部２２、照明部２３、及び投射部２４の相対位置は固定されているが、各部が相対移動可能に構成されていてもよい。また、第１撮像部２１、第２撮像部２２、照明部２３、及び投射部２４は別体とされ、別々に移動可能に構成されていてもよい。

第１撮像部２１は、撮像対象物の２次元画像データを生成する撮像素子と、その撮像素子に画像を結像させるための光学系（例えばレンズ）とを含む。第１撮像部２１は例えばＣＭＯＳカメラやＣＣＤカメラである。第１撮像部２１の最大視野は、検査テーブル１４の被検査体載置区域よりも小さくてもよい。この場合、第１撮像部２１は、複数の部分画像に分割して被検査体１２の全体を撮像する。制御ユニット３０は、第１撮像部２１が部分画像を撮像して部分画像データを出力するたびに次の撮像位置へと第１撮像部２１が移動されるようＸＹステージ１６を制御する。制御ユニット３０は、部分画像データを合成して被検査体１２の全体画像データを生成する。

なお、第１撮像部２１は、２次元の撮像素子に代えて、１次元画像を生成する撮像素子を備えてもよい。この場合、第１撮像部２１により被検査体１２を走査することにより、被検査体１２の全体画像を取得することができる。

照明部２３は、第１撮像部２１及び第２撮像部２２による撮像のための照明光を被検査体１２の表面に投射するよう構成されている。照明部２３は、第１撮像部２１及び第２撮像部２２の撮像素子により検出可能である波長域から選択された波長または波長域の光を発する１つまたは複数の光源を備える。照明光は可視光には限らず、紫外光やＸ線等を用いてもよい。光源が複数設けられている場合には、各光源は異なる波長の光（例えば、赤色、青色、及び緑色）を異なる投光角度で被検査体１２の表面に投光するよう構成される。

本実施形態に係る検査装置１０において、照明部２３は、側方照明源（本実施形態では、上位光源２３ａ、中位光源２３ｂ及び下位光源２３ｃからなる）と、この側方照明源２３ａ～２３ｃから出射した光を反射して被検査体１２の検査面（すなわち撮像ユニット２０に対する面（Ｘ－Ｙ面））に対して斜め方向から照明光を投射する反射板２３０とを備えている（側方照明源２３ａ～２３ｃ及び反射板２３０の詳細については後述する）。ここで、本実施形態に係る検査装置１０においては、側方照明源２３ａ、２３ｂ、２３ｃはそれぞれ環状の光源（リング照明源）であり、第１撮像部２１の光軸を囲み、反射板２３０により被検査体１２の検査面に対し斜めに照明光を投射するように構成されている。なお、これらの側方照明源である上位光源２３ａ，中位光源２３ｂ及び下位光源２３ｃの各々は、複数の光源が円環状に配置されて構成されていてもよい。また、上位光源２３ａ、中位光源２３ｂ及び下位光源２３ｃは、それぞれ、反射板２３０を介して検査面に対して異なる角度で照明光を投射するように構成されている。

また、側方照明源である上位光源２３ａ、中位光源２３ｂ及び下位光源２３ｃの各々は、１つのリング照明源で構成してもよいし、複数のリング照明源を含んでもよい。例えば、側方照明源のうち、上位光源２３ａは１つのリング照明ユニットとして構成され、中位光源２３ｂ及び下位光源２３ｃが一体になった１つのリング照明ユニットとして構成することができる。また、側方照明源のうち、上位光源２３ａ及び下位光源２３ｃを赤色照明源とし、側方照明源のうち、中位光源２３ｂを緑色照明源、青色照明源及び赤色照明源で構成してもよい。また、上位光源２３ａ及び下位光源２３ｃを緑色や青色の照明源で構成してもよい。

このように、本実施形態の説明では、被検査体１２に異なる角度から照明光を照射する３種類の光源（側方照明源２３ａ～２３ｃ）を用いる場合について説明するが、光源の種類（数）は３つに限定されることはなく、２又は４以上の光源でもよい。例えば、側方照明源２３ａ～２３ｂに加えて、第１撮像部２１の光軸に沿って被検査体１２に照明光を照射する落射照明源を組み合わせてもよい。あるいは、側方照明源２３ａ～２３ｃのうちのいくつかだけでもよい。また、光源２３ａ～２３ｃのいずれか一つの光源でもよく、その場合、単色の光源によるモノクロの画像を取得するように構成してもよい。

図１においては参考のため、側方照明源２３ａ～２３ｃのうち、上位光源２３ａから出射して反射板２３０で反射して被検査体１２に投射され、さらに、被検査体１２の検査面で反射して第１撮像部２１に入射する光束を破線の矢印で示している。また、側方照明源のうち、中位光源２３ｂ、下位光源２３ｃ及び投射部２４から出射した光と、第２撮像部２２に入射する光も同様に破線の矢印で示している。ここで、被検査体１２の表面は説明の便宜上、平面として図示しているが、実際には一般の被検査体のように、部位により傾斜や高さを有している。

また、第２撮像部２２は、被検査体１２の検査面（基板面）に対して斜め方向から撮像するように構成されている。この第２撮像部２２も、第１撮像部２１と同様に、例えばＣＭＯＳカメラやＣＣＤカメラである。なお、図示される実施例においては中位光源２３ｂと下位光源２３ｃとの間に第２撮像部２２が設けられているが、第２撮像部２２の配置はこれに限らず、例えば下位光源２３ｃの外側に第２撮像部２２が設けられてもよい。

なお、第２撮像部２２は、第１撮像部２１の周囲に複数設けられていてもよい。複数の第２撮像部２２は、それぞれ異なる方向から被検査体１２を撮像するよう配置されている。このようにすれば、検査面における高さ差によって遮られ撮像されない領域を小さくすることができる。

投射部２４は、被検査体１２の検査面にパターンを投射する。パターンが投射された被検査体１２は、第１撮像部２１により撮像される。なお、図示される実施例においては上位光源２３ａと中位光源２３ｂとの間に投射部２４が設けられているが、投射部２４の配置はこれに限らず、例えば下位光源２３ｃの外側に投射部２４が設けられてもよい。

検査装置１０は、投射部２４からパターンが投射された状態で撮像された被検査体１２のパターン画像データに基づいて被検査体１２の検査面の高さマップを作成する。制御ユニット３０は、投射パターンに対するパターン画像の局所的な不一致を検出し、その局所的な不一致に基づいてその部位の高さを求める。つまり、投射パターン（投射部２４から被検査体１２に投射されるパターン）に対する撮像パターン（被検査体１２に投射され第１撮像部２１で撮像されたパターン）の変化が、検査面上の高さ変化に対応する。

ここで、投射パターンは、明線と暗線とが交互に周期的に繰り返される１次元の縞パターンであることが好ましい。投射部２４は、被検査体１２の検査面に対し斜め方向から縞パターンを投影するよう配置されている。被検査体１２の検査面における高さの非連続は、縞パターン画像においてパターンのずれとして表れる。よって、パターンのずれ量から高さ差を求めることができる。本実施形態に係る検査装置１０においては、サインカーブに従って明るさが変化する縞パターンを用いるＰＭＰ（Ｐｈａｓｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｒｙ）法により制御ユニット３０は高さマップを作成する。ＰＭＰ法においては縞パターンのずれ量がサインカーブの位相差に相当する。

投射部２４は、パターン形成装置と、パターン形成装置を照明するための光源と、パターンを被検査体１２の検査面に投影するための光学系と、を含んで構成される。パターン形成装置は例えば、液晶ディスプレイ等のように所望のパターンを動的に生成しうる可変パターニング装置であってもよいし、ガラスプレート等の基板上にパターンが固定的に形成されている固定パターニング装置であってもよい。パターン形成装置が固定パターニング装置である場合には、固定パターニング装置を移動させる移動機構を設けるか、あるいはパターン投影用の光学系に調整機構を設けることにより、パターンの投影位置を可変とすることが好ましい。また、投射部２４は、異なるパターンをもつ複数の固定パターニング装置を切替可能に構成されていてもよい。

投射部２４は、第１撮像部２１の周囲に複数設けられていてもよい。複数の投射部２４は、それぞれ異なる投射方向から被検査体１２にパターンを投影するよう配置されている。このようにすれば、検査面における高さ差によって影となりパターンが投影されない領域を小さくすることができる。

図１に示す制御ユニット３０は、本装置全体を統括的に制御するもので、ハードウエアとしては、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現され、ソフトウエアとしてはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図１には、制御ユニット３０の構成の一例が示されている。制御ユニット３０は、検査制御部３１と記憶部であるメモリ３５とを含んで構成される。検査制御部３１は、高さ測定部３２と検査データ処理部３３と検査部３４とを含んで構成される。また、検査装置１０は、ユーザまたは他の装置からの入力を受け付けるための入力部３６と、検査に関連する情報を出力するための出力部３７とを備えており、入力部３６及び出力部３７はそれぞれ制御ユニット３０に接続されている。入力部３６は例えば、ユーザからの入力を受け付けるためのマウスやキーボード等の入力手段や、他の装置との通信をするための通信手段を含む。出力部３７は、ディスプレイやプリンタ等の公知の出力手段を含む。

検査制御部３１は、入力部３６からの入力及びメモリ３５に記憶されている検査関連情報に基づいて、検査のための各種制御処理を実行するよう構成されている。検査関連情報には、被検査体１２の２次元画像データ、被検査体１２の高さマップ、及び基板検査データ（検査データ）が含まれる。検査に先立って、検査データ処理部３３は、すべての検査項目に合格することが保証されている被検査体１２の２次元画像データ及び高さマップを使用して基板検査データを作成する。検査部３４は、作成済みの基板検査データと、検査されるべき被検査体１２の２次元画像データ及び高さマップとに基づいて検査を実行する。

基板検査データは基板の品種ごとに作成される検査データである。基板検査データはいわば、その基板に実装された部品ごとの検査データの集合体である。各部品の検査データは、その部品に必要な検査項目、各検査項目についての画像上の検査区域である検査ウインドウ、及び各検査項目について良否特定の基準となる検査基準を含む。検査ウインドウは各検査項目について１つまたは複数設定される。例えば部品のはんだ付けの良否を特定する検査項目においては通常、その部品のはんだ付け領域の数と同数の検査ウインドウがはんだ付け領域の配置に対応する配置で設定される。また、被検査体画像データに所定の画像処理をした画像データを使用する検査項目については、その画像処理の内容も検査データに含まれる。

検査データ処理部３３は、基板検査データ作成処理として、その基板に合わせて検査データの各項目を設定する。例えば検査データ処理部３３は、その基板の部品レイアウトに適合するように各検査ウインドウの位置及び大きさを各検査項目について自動的に設定する。検査データ処理部３３は、検査データのうち一部の項目についてユーザの入力を受け付けるようにしてもよい。例えば、検査データ処理部３３は、ユーザによる検査基準のチューニングを受け入れるようにしてもよい。検査基準は高さ情報を用いて設定されてもよい。

検査制御部３１は、基板検査データ作成の前処理として被検査体１２の撮像処理を実行する。この被検査体１２はすべての検査項目に合格しているものが用いられる。撮像処理は上記のように、照明部２３により被検査体１２を照明しつつ撮像ユニット２０と検査テーブル１４との相対移動を制御し、第１撮像部２１及び第２撮像部２２により、被検査体１２の部分画像を順次撮像して部分画像データを取得することにより行われる。被検査体１２の全体がカバーされるように複数の部分画像データが撮像される。検査制御部３１は、これら複数の部分画像データを合成し、被検査体１２の検査面全体を含む基板全面画像データを生成する。検査制御部３１は、メモリ３５に基板全面画像データを記憶する。

また、検査制御部３１は、高さマップ作成のための前処理として、投射部２４により被検査体１２にパターンを投射しつつ撮像ユニット２０と検査テーブル１４との相対移動を制御し、第１撮像部２１により、被検査体１２のパターン画像を分割して順次撮像してパターンが投射されたときの分割画像データを取得する。投射されるパターンは好ましくは、ＰＭＰ法に基づきサインカーブに従って明るさが変化する縞パターンである。検査制御部３１は、撮像により得られた分割画像データを合成し、被検査体１２の検査面全体の画像データであるパターン画像データを生成する。検査制御部３１は、メモリ３５にパターン画像データを記憶する。なお、全体ではなく検査面の一部についてパターン画像データを生成するようにしてもよい。

高さ測定部３２は、パターン画像データの撮像パターンに基づいて被検査体１２の検査面全体の高さマップを作成する。高さ測定部３２はまず、パターン画像データと基準パターン画像データとの局所的な位相差を画像全体について求めることにより、被検査体１２の検査面の位相差マップを求める。基準パターン画像データとは、投射部２４により投射されたパターン画像（つまり投射部２４に内蔵されているパターン形成装置が生成した画像データ）である。高さ測定部３２は、高さ測定の基準となる基準面と位相差マップとに基づいて被検査体１２の高さマップを作成する。基準面は例えば、検査される電子回路基板の基板表面である。基準面は必ずしも平面ではなくてもよく、基板の反り等の変形が反映された曲面であってもよい。基準面は、ユーザの入力等により予め指定されてもよいし、例えば後述の基板表面高さ測定方法により個々の基板ごとに求めてもよい。

高さ測定部３２は、具体的には、撮像パターン画像データの各画素と、当該画素に対応する基準パターン画像データの画素とで縞パターンの位相差を求める。高さ測定部３２は、位相差を高さに換算する。高さへの換算は、当該画素近傍における局所的な縞幅を用いて行われる。撮像パターン画像データ上の縞幅が場所により異なるのを補間するためである。検査面上での位置により投射部２４からの距離が異なるために、基準パターンの縞幅が一定であっても、検査面のパターン投影領域の一端から他端へと線形に縞幅が変化してしまうからである。高さ測定部３２は、換算された高さと基準面とに基づいて基準面からの高さを求め、被検査体１２の高さマップを作成する。

検査制御部３１は、被検査体１２の高さマップが有する高さ情報を被検査体１２の２次元画像の各画素に対応づけることにより、高さ分布を有する被検査体画像データを作成してもよい。また、検査制御部３１は、高さ分布付き被検査体画像データに基づいて被検査体１２の３次元モデリング表示を行うようにしてもよい。また、検査制御部３１は、２次元の被検査体画像データに高さ分布を重ね合わせて出力部３７に表示してもよい。例えば、被検査体画像データを高さ分布により色分け表示するようにしてもよい。なお、本実施形態に係る検査装置１０において、投射部２４及びこの投射部２４による被検査体１２の高さ測定処理は実装しなくてもよい。

それでは、本実施形態に係る検査装置１０において、第１撮像部２１及び第２撮像部２２により被検査体１２の画像データを取得するときの、撮像ユニット２０の照明部２３による、被検査体１２の照明方法について説明する。

図２及び図３に示すように、撮像ユニット２０の照明部２３は、上述した側方照明源（上位光源２３ａ、中位光源２３ｂ及び下位光源２３ｃ）と、第１撮像部２１と被検査体１２との間に配置されたドーム型形状の反射板２３０とを有している。この反射板２３０は、第１撮像部２１側と被検査体１２側にそれぞれ開口部２３３，２３６が形成されている。

さらに詳細に説明すると、反射板２３０は、第１撮像部２１側から順に、各々がドーム型形状の上位反射板２３０ａ、中位反射板２３０ｂ及び下位反射板２３０ｃの３つの部分に分割されて構成されており、互いに開口部２３４，２３５を接して接続されている。なお、以降の説明では反射板２３０を構成する上位反射板２３０ａ、中位反射板２３０ｂ及び下位反射板２３０ｃを分割部とも呼ぶこととする。

上位反射板２３０ａは、第１撮像部２１側に開口部２３３が形成されており、また、被検査体１２側の端部に内側に延びる環状の突出部２３１ａが形成されており、この突出部２３１ａの内周が開口部２３４となっている。上位反射板２３０ａの内周面２３２ａは、光を反射する反射面となっており、突出部２３１ａの第１撮像部２１側に上位光源２３ａが配置されている。そのため、上位光源２３ａから放射された光は上位反射板２３０ａの内周面２３２ａを照明し、さらにこの内周面２３２ａで反射され、開口部２３４を通って被検査体１２に照射される。

中位反射板２３０ｂは、第１撮像部２１側に開口部２３４が形成されており、また、被検査体１２側の端部に内側に延びる環状の突出部２３１ｂが形成されており、この突出部２３１ｂの内周が開口部２３５となっている。中位反射板２３０ｂの内周面２３２ｂは、光を反射する反射面となっている。上位反射板２３０ａの突出部２３１ａの被検査体１２側の面も中位反射板２３０ｂの内周面２３２ｂの一部であり、反射面となっている。そして、中位反射板２３０ｂの突出部２３１ｂの第１撮像部２１側に中位光源２３ｂが配置されている。そのため、中位光源２３ｂから放射された光は中位反射板２３０ｂの内周面２３２ｂを照明し、さらにこの内周面２３２ｂで反射され、開口部２３５を通って被検査体１２に照射される。

下位反射板２３０ｃは、第１撮像部２１側に開口部２３５が形成されており、また、被検査体１２側の端部に内側に延びる環状の突出部２３１ｃが形成されており、この突出部２３１ｃの内周が開口部２３６となっている。下位反射板２３０ｃの内周面２３２ｃは、光を反射する反射面となっている。中位反射板２３０ｂの突出部２３１ｂの被検査体１２側の面も下位反射板２３０ｃの内周面２３２ｃの一部であり、反射面となっている。そして、下位反射板２３０ｃの突出部２３１ｃの第１撮像部２１側に下位光源２３ｃが配置されている。そのため、下位光源２３ｃから放射された光は下位反射板２３０ｃの内周面２３２ｃを照明し、さらにこの内周面２３２ｃで反射され、開口部２３６を通って被検査体１２に照射される。

なお、図３は、照明部２３における側方照明源２３ａ～２３ｃと反射板２３０との関係、及び照明部２３と第１撮像部２１、第２撮像部２２及び投射部２４との関係を説明するための図である。したがって、実際の製品では、例えば、上位反射板２３０ａ、中位反射板２３０ｂ及び下位反射板２３０ｃと、側方照明源２３ａ～２３ｃの各々が搭載された光源ユニットとを別体として用意し、これらを組み立てることで照明部２３を製造してもよい。

このように、本実施形態に係る検査装置１０における撮像ユニット２０の照明部２３においては、上位反射板２３０ａ、中位反射板２３０ｂ及び下位反射板２３０ｃは、垂直方向に開口部２３４、２３５を接して接続されている。すなわち、上位反射板２３０ａの被検査体１２側の開口部と中位反射板２３０ｂの第１撮像部２１側の開口部は開口部２３４であるため、その半径は同寸である。また、中位反射板２３０ｂの被検査体１２側の開口部と下位反射板２３０ｃの第１撮像部２１側の開口部は開口部２３５であるため、その半径は同寸である。

上位反射板２３０ａには、開口部２３３を囲むように、互いに間隔を隔てて環状に配列された貫通孔２３７が形成されている。そして、この上位反射板２３０ａの外側には、検査用機器である投射部２４が、その光軸が貫通孔２３７のそれぞれを通るように環状に配列されている。なお、ここでは、Ｘ方向及びＹ方向に、開口部２３３を挟んで対向するように配列された、すなわち、９０°の間隔を隔てて配列された４個の貫通孔２３７が形成され、それぞれの貫通孔２３７に対して４個の投射部２４が配列されている場合について示しているが、貫通孔２３７及び投射部２４の組は４個に限定されることはなく、例えば、互いに１２０°の間隔を隔てて配列された３組の貫通孔２３７及び投射部２４で構成してもよいし、５組以上の貫通孔２３７及び投射部２４で構成してもよい。

中位反射板２３０ｂには、上位反射板２３０ａを囲むように、互いに間隔を隔てて環状に配列された貫通孔２３８が形成されている。そして、この中位反射板２３０ｂの外側には、検査用機器である第２撮像部２２が、その光軸が貫通孔２３８を通るように環状に配列されている。なお、ここでは、Ｘ方向及びＹ方向に、上位反射板２３０ａを挟んで対向するように配列された、すなわち、９０°の間隔を隔てて配列された４個の貫通孔２３８が形成され、それぞれの貫通孔２３８に対して４個の第２撮像部２２が配列されている場合について示しているが、貫通孔２３８及び第２撮像部２２の組は４個に限定されることはなく、例えば、互いに１２０°の間隔を隔てて配列された３組の貫通個２３８及び第２撮像部２２で構成してもよいし、５組以上の貫通孔２３８及び第２撮像部２２で構成してもよい。

なお、下位反射板２３０ｃに貫通孔を設けてもよく、その貫通孔を光軸が通るように検査用機器を配列してもよい。ここで、検査用機器としては、上述した傾斜撮像部である第２撮像部２２や、投射部２４に加えて、特定波長の照明光を被検査体１２に照射する特定波長照射部を配置することができる。

以上のように、反射板２３０に貫通孔２３７，２３８を設けて、これらの貫通孔２３７，２３８を光軸が通るように検査用機器を配置することにより、図３に示すように、主撮像部である第１撮像部２１の撮像軸に対して異なる角度で被検査体１２にパターン縞や特定波長の照明光を照射し、あるいは、被検査体１２を撮像することができる。また、検査用機器は、主撮像部である第１撮像部２１の撮像軸と検査用機器の光軸とのなす角度が、配置されている反射板２３０が撮像対象物側に近いほど（上位反射板２３０ａ、中位反射板２３０ｂ、下位反射板２３０ｃの順で）大きくなるように構成することができる。なお、検査用機器として、傾斜撮像部である第２撮像部２２と投射部２４とを反射板２３０に配置するときは、投射部２４を第２撮像部２２よりも主撮像部である第１撮像部２１側に配置することが望ましい。投射部２４の投射角度を主撮像部である第１撮像部２１の光軸に近づけることで、被検査体１２上の影になる部分を少なくすることができる。特に、チップ部品のように、隣接するピッチの距離が短いときに有効である。

また、照明部２３に設けられた光源（上位光源２３ａ、中位光源２３ｂ及び下位光源２３ｃ）は、制御ユニット３０により、光源毎に、点灯タイミング及び発色光を制御可能であることが望ましい。

また、照明部２３に設けられた光源（上位光源２３ａ、中位光源２３ｂ及び下位光源２３ｃ）は、環状の光源（リング照明源）であるが、複数の部分に分割して構成することが可能であり（例えば、４分割）、この構成の場合、制御ユニット３０により、部分毎に点灯及び消灯を制御可能である（分割点灯が可能である）ことが望ましい。この構成によると、光源（上位光源２３ａ、中位光源２３ｂ及び下位光源２３ｃ）の各々において、全ての部分を点灯することにより、被検査体１２に対して０°～３６０°の全ての方位からの照明が可能となり、一部の部分を点灯する（残りの部分を消灯する）ことにより、特定の方位から被検査体１２を照明することができる。この場合、上位光源２３ａ、中位光源２３ｂ及び下位光源２３ｃの全てを分割点灯可能に構成してもよいし、いずれか１つの光源またはいずれか２つの光源を分割点灯可能に構成してもよい。

このように、本実施形態に係る検査装置１０は、ドーム型形状の反射板２３０により光源２３ａ～２３ｃからの照明光を反射させて被検査体１２に照射することにより、従来のように光源からの光を直接被検査体１２に照射する構成に比べて、斜め方向に取り付けた検査用機器（第２撮像部２２や投射部２４）を撮像対象物である被検査体１２に近づけることができるため、カメラの分解能や縞微細化による高さ再現性を向上させることができ、結果として検査精度を向上させることができる。

また、ドーム型形状の反射板２３０を用いることにより、光源２３ａ～２３ｃからの照明光を拡散させる拡散板を用いる必要がないので、光量のロスを少なくすることができる。

また、図３において、二点鎖線は、第１撮像部２１、第２撮像部２２及び投射部２４の光軸（撮像軸）を示している。また、破線は、上位光源２３ａ、中位光源２３ｂ及び下位光源２３ｃの各々から出射し、上位反射板２３０ａ、中位反射板２３０ｂ及び下位反射板２３０ｃの各々で反射して被検査体１２に照射される照明光の光束を示している。図３から明らかなように、上位反射板２３０ａ、中位反射板２３０ｂ及び下位反射板２３０ｃの内周面２３２ａ～２３２ｃは、突出部２３１ａ、２３１ｂの被検査体１２側の面も反射面となっているため、上位反射板２３０ａから被検査体１２に照射される照明光の光束ＬＦａと中位反射板２３０ｂから被検査体１２に照射される照明光の光束ＬＦｂとは切れ目がほとんどなく、また、中位反射板２３０ｂから被検査体１２に照射される照明光の光束ＬＦｂと下位反射板２３０ｃから被検査体１２に照射される照明光の光束ＬＦｃとは切れ目がほとんどない。そのため、被検査体１２上では照明光が照射されない領域（上述した「デッドスポット」）をなくすことができ、この状態で撮像された被検査体１２の画像データによる計測精度を向上させることができる。

また、本実施形態に係る検査装置１０の照明部２３は、上述したように光源２３ａ～２３ｃから出射した照明光を直接被検査体１２に照射するのではなく、反射板２３０で反射させて被検査体１２に照射している。光源２３ａ～２３ｃからの照明光を直接被検査体１２に照射した状態でこの被検査体１２を撮像すると、撮像された画像データの輝度にばらつきが大きくなるが、一旦反射板２３０で反射させて照射することにより、画像データにおける輝度のばらつきを抑えることができ、この画像データによる計測精度を向上させることができる。

また、上述したように、第１撮像部２１や、第２撮像部２２、投射部２４等の検査用機器は、反射板２３０に形成された開口部２３３、貫通孔２３７，２３８をその光軸が通るように配置されている。反射板２３０は、薄型の構造とすることができるので、このような開口部２３３、貫通孔２３７，２３８を小さくすることが可能であり、その結果として、反射板２３０の内周面における反射面を広くすることができ、被検査体１２上で照明光が照射されない領域（デッドスポット）を小さくすることができる。

なお、検査用機器の視野又は照野は、検査用機器から離れるほど広がるため、視野又は照野に沿って貫通孔２３７，２３８の内周面を、反射板２３０において、テーパー形状を有するように構成することが望ましい。例えば、図４（ａ）に示すように、検査用機器２２，２４の光軸に沿って、貫通孔２３７，２３８の内周面が光軸と略並行となるようなテーパー形状にしてもよいし、図４（ｂ）に示すように、検査用機器２２，２４側から被検体１２側に向かって広がるようなテーパー形状にしてもよい。貫通孔２３７，２３８をこのようなテーパー形状とすることにより、貫通孔２３７，２３８を小さくすることが可能であり、被検査体１２上で照明光が照射されない領域（デッドスポット）を小さくすることができる。

また、以上の説明では、照明部２３の光源を上位光源２３ａ、中位光源２３ｂ及び下位光源２３ｃで構成し、それぞれの光源を反射板２３０の分割部である上位反射板２３０ａ、中位反射板２３０ｂ及び下位反射板２３０ｃのそれぞれに配置した場合について説明したが、光源及び反射板の分割部は３組に限定されることがなく、２又は４以上の組で構成してもよい。

最後に、照明部２３を用いて撮像した画像データの処理方法について説明する。上述したように、本実施形態に係る検査装置１０において、照明部２３を構成する光源（上位光源２３ａ、中位光源２３ｂ及び下位光源２３ｃ）は、図５（ａ）に示すように、第１撮像部２１の光軸（撮像軸）Ｌに対して斜めであって、被検査体１２の基準面（被検査体１２の検査面であって、検査装置１０の設置面に対して略平行な面）に対して、異なる投射角度になるように配置されている。具体的には、上位光源２３ａ、中位光源２３ｂ及び下位光源２３ｃの順序で、投射角度が水平方向に近づくように投射される。

照明部２３の各光源２３ａ～２３ｃの各々から出射し、反射板２３０の分割部２３０ａ～２３０ｃの各々で反射されて被検査体１２に投射され、この被検査体１２で反射した光のうち、被検査体１２で反射して直接第１撮像部２１に入射する光以外の強度は、測定対象物の状態によって変化するが、例えば、反射率が１００％に近い構成の場合、理想的には０になる、すなわち、被検査体１２の検査面の基準面に対する角度（傾斜状態）と、照明部２３の各光源２３ａ～２３ｃから出射した光のうち、この検査面で反射した光が第１撮像部２１に直接入射する光源による反射光の強度は大きくなり、それ以外の光源による反射光の強度は０になる。例えば、被検査体１２の検査面に、図５（ｂ）に示す断面のはんだが形成されていた場合、そのはんだの表面の基準面に対する角度に応じて、第１撮像部２１の撮像素子により検出される、照明部２３の各光源２３ａ～２３ｃによる照明光の反射光の強度が変化する。

したがって、図５（ａ）の場合、第１撮像部２１で検出される光の強度は、基準面に近い傾斜の面は、上位光源２３ａからの光が強くなり、傾斜面の基準面からの傾きが大きくなるに従って、中位光源２３ｂ、下位光源２３ｃの順で検出される光の強度が変化する。そのため、第１撮像部２１で撮像された画像データにおいて、どの光源からの光の強度が強いかを判断することにより、被検査体１２上においてその光が反射した場所の傾斜面の角度を推定することができる。

以上のような照明部２３（光源２３ａ～２３ｃと反射板２３０の分割部２３０ａ～２３０ｃ）による照明により第１撮像部２１で撮像された画像データから推定される被検査体１２の傾斜面の角度（例えば、はんだ面の角度）は、照明の中心角度と照明範囲とにより決定することができる。但し、第１撮像部２１の視野（ＦＯＶ）内の位置による照明角度の変化や第１撮像部２１の設定値等も考慮する必要がある。

なお、照明部２３の各光源２３ａ～２３ｃと、被検査体１２の傾斜面の角度との関係は一例であり、この構成に限定されることはない。例えば、光源を４以上とする（光源と反射板の分割部の組を４以上とする）と、光源毎の照明範囲が狭くなり、光源が増えるほど、撮像された画像データから被検査体１２の傾斜面の角度（例えば、はんだ面の角度）を推定するときの分解能が大きくなる。また、被検査体１２が金属球のような反射率が高い検査対象の場合、０°～９０°の範囲で測定することができない。

以上より、照明部２３の各光源２３ａ～２３ｃの各々を点灯して第１撮像部２１で撮像して得られた画像データの各々の画素の強度は、上述した傾斜面の角度と一致しているときに大きくなり、一致していないときは０に近い値になる。また、第１撮像部２１の光軸と異なる角度でその光軸が配置された第２撮像部２２で撮像された画像データも同様であり、第１撮像部２１で撮像された画像データから推定できる傾斜面の角度の範囲とは異なる角度の範囲を推定することができる。そのため、本実施形態に係る検査装置１０では、照明部２３の各光源２３ａ～２３ｃのそれぞれからの光を反射板２３０（分割部２３０ａ～２３０ｃ）で反射させて被検査体１２に対して投射して第１撮像部２１及び第２撮像部２２で撮像して得られた画像データから、画素毎に、その強度に基づいて被検査体１２の傾斜面の角度（例えば、はんだの角度）を推定するように構成されている。

また、光源２３ａ～２３ｃは、順次点灯して第１撮像部２１及び第２撮像部２２で被検査体１２の画像を撮像してもよいし、第１撮像部２１及び第２撮像部２２を、カラー画像データを取得できるカメラで構成して、光源２３ａ～２３ｃを異なる色で同時に点灯して、被検査体１２の画像を一度で撮像してもよい。この場合、１枚のカラー画像データから、Ｒ（赤色）成分の画像データ、Ｇ（緑色）成分の画像データ及びＢ（青色）成分の画像データを取得することより、それぞれの光源２３ａ～２３ｃに対応する画像データを取得することができる。

また、このような第１撮像部２１及び第２撮像部２２で撮像された画像データにより被検査体１２の傾斜面の角度を推定する検査対象は、上述したはんだ面に限定されることはなく、ＩＣリード先端の形状やチップ電極の形状にも適用することができる。

１０ 検査装置
１２ 被検査体（撮像対象物）
２０ 撮像ユニット（撮像部）
２１ 第１撮像部（主撮像部）
２２ 第２撮像部（検査用機器、傾斜撮像部）
２３ 照明部
２３ａ～２３ｃ 光源
２４ 投射部（検査用機器）
３０ 制御ユニット
２３０ 反射板
２３０ａ～２３０ｃ 分割部
２３３，２３４，２３５，２３６ 開口部
２３７，２３８ 貫通孔

Claims (9)

1. 撮像対象物を垂直方向から撮像する主撮像部と、
   前記主撮像部と前記撮像対象物との間に配置され、前記主撮像部側と前記撮像対象物側とにそれぞれ開口部を持つ複数のドーム型形状の反射板と、
   それぞれの前記反射板を照明する複数の環状の光源と、
   前記反射板の外側にあって、前記撮像対象物に対して撮像又は光の照射を行うことが可能な検査用機器と、を有し、
   前記検査用機器の光軸は、前記反射板に設けられた貫通孔を通るように配置されている
   検査装置。
2. 複数の前記反射板は、垂直方向に前記開口部を接して接続され、
   前記主撮像部側の反射板の、前記撮像対象物側の開口部の半径と、前記撮像対象物側の反射板の、前記主撮像部側の開口部の半径と、が同寸である
   請求項１に記載の検査装置。
3. 複数の前記光源は、前記光源毎に、点灯タイミング及び発光色を制御可能である
   請求項１または２に記載の検査装置。
4. 前記検査用機器は、前記撮像対象物を斜め方向から撮像する傾斜撮像部、三次元計測用のパターン縞を投射可能な投射部、及び、特定波長の照明光を照射する特定波長照射部の少なくとも何れかを含む
   請求項１または２に記載の検査装置。
5. 前記検査用機器は、前記反射板において、互いに間隔を隔てて環状に配列される
   請求項１または２に記載の検査装置。
6. 前記検査用機器は、前記主撮像部の撮像軸と前記検査用機器の光軸とのなす角度が、配置されている前記反射板が前記撮像対象物側に近いほど大きくなるように構成されている
   請求項１または２に記載の検査装置。
7. 前記貫通孔は、前記反射板において、テーパー形状を有する
   請求項１または２に記載の検査装置。
8. 前記貫通孔は、前記反射板において、互いに間隔を隔てて環状に配列されている
   請求項１または２に記載の検査装置。
9. 複数の前記光源の少なくとも１つは、前記光源毎に複数の部分に分割されており、前記部分毎に点灯及び消灯を制御可能である
   請求項１または２に記載の検査装置。

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