JP3366211B2 - 鏡面対象物の撮像方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＴＣＰの裏
面などの鏡面対象物を検査する検査装置に係り、特に鏡
面対象物を撮像する撮像方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＩＣ、ＬＳＩの多ピン化要求
に適した実装技術として、ＴＣＰ（Tape Carrier Packa
ge）が知られている。ＴＣＰは、ＴＡＢ（Tape Automat
ed Bonding）の技術を利用したフィルム・キャリア・タ
イプのパッケージであり、ポリイミド製のフィルムキャ
リア（ＴＡＢテープ）上にエッチングによって形成され
た銅箔パターンをＩＣチップの電極に接合して外部リー
ドとする。図１２はＴＣＰの断面図である。ＴＣＰは、
フィルムキャリア２１、フィルムキャリア２１上に形成
された銅箔パターン２２、ＩＣチップ２３、チップ２３
のパッド上に形成されたＡｕ等からなるバンプ２４、銅
箔パターン２２のインナリードとなる部分やチップ２３
を外部力や湿気、汚染物などから保護するための樹脂２
５から構成されている。

【０００３】ＴＣＰでは、製造時に銅箔パターン２２の
短絡あるいは欠け等の欠陥が生じることがある。これら
の欠陥の有無は、従来は人手により目視検査されてい
た。ところが、生産量の増大と高密度化による微細パタ
ーン化により目視検査には多くの人手が必要となったた
め、近年急速に自動化の要求が高まっており、フィルム
キャリアの銅箔パターンをＴＶカメラで撮像して自動的
に検査する技術が提案されている（例えば、特開平６−
３４１９６０号公報）。

【０００４】このようなＴＣＰの表面に関わる検査とは
別に、ＴＣＰの裏面（図１２の下面）に関わる検査とし
て、樹脂２５の不足やはみ出し、フィルムキャリア２１
あるいはＩＣチップ２３への樹脂２５の付着（図１２で
は、フィルムキャリア２１あるいはＩＣチップ２３の下
面への付着を意味する）、ＩＣチップ２３の未実装等を
検査する必要がある。よって、表面と同様にＴＣＰ裏面
の検査の自動化が望まれるが、これには以下のような問
題があった。

【０００５】図１３にＴＣＰの裏面を示す。ＴＣＰの中
央にある白色部がＩＣチップ２３、その周囲の黒色部が
樹脂２５、その他の灰色部がフィルムキャリア２１であ
る。フィルムキャリア２１の裏面は、滑らかなテクスチ
ャで、非常に強い光沢性を持っている。さらに、ＩＣチ
ップ２３の実装、樹脂２５の塗布および樹脂２５の硬化
等の影響によってフィルムキャリア２１は、歪みやうね
りを有している。一方、樹脂２５は、ベーク炉を経て乾
燥した状態で半光沢性である。また、ＩＣチップ２３の
裏面は樹脂コーティングされておらず、金属性の光沢を
持っている。

【０００６】このように、ＴＣＰの裏面は強光沢性のた
め、一種の鏡面として考えることが必要である。鏡面状
の物体は照射される可視光を高効率に正反射するため、
観測者は鏡面状物体に映り込んだ映像（物体から正反射
された可視光）を観測している。したがって、鏡面状物
体の観測は、物体表面に観測条件を満足するようなもの
を映し込むことが前提となる。ＴＣＰ裏面の観測におい
て照明に直接光を用いた場合、観測位置によっては正反
射した直接光そのものを観測することになる。直接光の
正反射を避けて観測した場合は、ＴＣＰ面に照射される
光量が非常に少なく満足な観測結果を得ることができな
い。このような理由から、鏡面反射を起こすＴＣＰ裏面
に直接光を照射する照明方法は得策ではない。

【０００７】ＴＣＰ裏面に対する有効な照明法として、
拡散間接光を用いる方法が考えられる。図１４にハーフ
ミラーと拡散板を用いた従来のＴＣＰ外観検査装置の撮
像系のブロック図を示す。この検査装置では、光源３１
からの光を拡散板３２によって拡散光にして、拡散光を
ハーフミラー３３によってＴＣＰ３４に照射する。そし
て、ＴＣＰ３４からの反射光はハーフミラー３３を透過
してカメラ３１に入射する。図１４のような照明方法に
よれば、擬似的に均一面光源を作り、完全な落射照明と
して照射することが可能である。さらに、拡散板３２に
よって拡散光が生成されるため、鏡面状の物体であるＴ
ＣＰ３４の裏面に対する照明として非常に有効である。
ハーフミラー３３によって得られる拡散光は単一の指向
性を持った光であるので、平坦な鏡面部分に均等な光束
の照射ができるからである。

【０００８】しかし、ＴＣＰ３４の裏面は、歪みやうね
りのために平坦な鏡面状態とは程遠く、様々な方向への
傾き成分を持っている。カメラ３５は、ＴＣＰ３４の傾
斜面に対する照射光の反射成分とは正対関係にないた
め、ハーフミラー３３によって傾斜部分に対する均等な
照明効果を得ることは不可能である。この場合、カメラ
３５はＴＣＰ３４の傾斜面に映り込んだ照明以外の物体
を観測する結果になる。映り込む物体が黒ければ、取り
込まれる画像も映り込んだ部分の輝度レベルが低いもの
となり、誤検出を起こす要因となり得る。このような状
態を避けるためには、ＴＣＰに対する光源がＴＣＰの傾
斜面にも均等に照射可能なものでなくてはならないが、
ハーフミラーを用いた従来の撮像方法ではＴＣＰの傾斜
に対する対応力がない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の検
査装置の撮像方式では、ＴＣＰのような歪曲した鏡面対
象物を適切に撮像して検査することができないという問
題点があった。本発明は、上記課題を解決するためにな
されたもので、歪曲した鏡面対象物を正しく撮像するこ
とができる撮像方式を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載のように、反射光が鏡面対象物に入射するように鏡面
対象物と対向する位置に配設された、半球状の内面に拡
散面を備えると共に半球の頂点から外れた位置に窓を備
える拡散半球と、この拡散半球の拡散面を照らすための
照明手段と、鏡面対象物からの反射光が拡散半球に設け
られた窓を通って入射するように鏡面対象物に対して所
定の角度だけ傾いて配設された、鏡面対象物を撮像する
ためのカメラとを有してなり、鏡面対象物の長辺に沿う
方向をｘ方向、鏡面対象物の短辺に沿う方向をｙ方向、
鏡面対象物上の観測エリアのｘ方向の長さをＷｘｗｏｒ
ｋ、観測エリアのｙ方向の長さをＷｙｗｏｒｋ、カメラ
の撮像素子のｘ方向の長さをＷｘｃｃｄ、撮像素子のｙ
方向の長さをＷｙｃｃｄ、拡散半球の縁と鏡面対象物と
の距離をＷｄ、拡散半球の半径をｒ、鏡面対象物とカメ
ラとの距離をｄとしたとき、窓のｘ方向の大きさＷｘ
を、Ｗｘ＝Ｗｘｗｏｒｋ−｛（Ｗｘｗｏｒｋ−Ｗｘｃｃ
ｄ）×（Ｗｄ＋ｒ）／ｄ｝によって定めると共に、窓の
ｙ方向の大きさＷｙを、Ｗｙ＝Ｗｙｗｏｒｋ−｛（Ｗｙ
ｗｏｒｋ−Ｗｙｃｃｄ）×（Ｗｄ＋ｒ）／ｄ｝によって
定め、拡散半球に射影される観測エリアのエッジと拡散
半球の中心を結ぶ直線と、拡散半球の頂点と中心を結ぶ
直線との成す角θ１を、θ１＝ａｒｃｓｉｎ｛Ｗｙｗｏ
ｒｋ／（２×ｒ）｝によって定め、拡散半球の頂点から
窓の中心までの円周距離ｄｓ１を、ｄｓ１＝（θ１／１
８０）×π×ｒ＋（１／２）×Ｗｙによって定めるよう
にしたものである。このように、拡散半球を用いて拡散
間接光を生成し、この拡散間接光で鏡面対象物を照らす
と、拡散半球で得られる拡散間接光が鏡面対象物に対し
て様々な方向から入射するので、鏡面対象物に歪みが存
在しても、この鏡面対象物の多様に歪曲した面を均等に
照らすことができる。

【００１１】また、請求項２に記載のように、カメラ
は、ｙ方向に所定の角度だけ傾いて配設されたものであ
る。このように、カメラを鏡面対象物に対して所定の角
度だけ傾いて配設し、拡散半球の窓をカメラの傾斜に応
じて拡散半球の頂点から外れた位置に設けることによ
り、拡散半球の窓が鏡面対象物に映り込むことを防止す
ることができる。また、請求項３に記載のように、カメ
ラは、鏡面対象物の中心と拡散半球の窓の中心を結ぶ直
線上の合焦点位置に配設されたものである。 また、本発
明は、請求項４に記載のように、鏡面対象物の裏面を照
射するための面光源を鏡面対象物の裏面側に設けたもの
である。 また、本発明は、請求項５に記載のように、標
準の分解能をＰＩＸorg 、カメラの傾角をθとし、δｄ
＝（Ｗｙ×ｓｉｎθ）／２としたとき、カメラで撮像し
た画像について、観測エリアの一方のエッジにおける画
素の分解能ＰＩＸP1を、ＰＩＸP1＝ＰＩＸorg ×（ｄ−
δｄ）／ｄによって補正すると共に、観測エリアの他方
のエッジにおける画素の分解能ＰＩＸP2を、ＰＩＸP2＝
ＰＩＸorg ×（ｄ＋δｄ）／ｄによって補正するもので
ある。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
を示すＴＣＰ外観検査装置の撮像系のブロック図であ
り、１はカメラ、２ａ、２ｂはそれぞれ複数本の光ファ
イバからなり、図示しないハロゲンランプから放出され
た光を伝搬させる光ガイド、３ａ、３ｂは光ガイド２
ａ，２ｂの先端を固定するためのアタッチメント、４は
内壁が半球状の拡散面となっている拡散半球、５は観測
面が鏡面状となっているワーク（本実施の形態では、裏
面が鏡面状となっているＴＣＰ）である。

【００１３】次に、このようなＴＣＰ外観検査装置の撮
像系の動作を説明する。図示しないハロゲンランプから
発せられた光は、光ガイド２ａ、２ｂの先端から拡散半
球４の拡散面に照射される。なお、光ガイド２ａ、２ｂ
を使って２方向から斜方照射するのは、拡散半球４の拡
散面に陰ができないようにするためである。拡散半球４
は、内壁が半球状の反射型拡散面となっており、この拡
散面は、照明の正反射成分の発生を防止するために白色
ノングレア（艶消し）処理が施されている。

【００１４】こうして、拡散半球４を少なくとも２方向
から照らし、かつ光ガイド２ａ、２ｂから放射される光
束の広がり角度が大きいため、拡散半球４の拡散面は均
一に照らされる。このように拡散半球４の拡散面に均一
に光を照射することにより、この拡散面の反射光は拡散
間接光となる。

【００１５】拡散半球４によって生成される間接光は、
原理的に、拡散半球４に対して平行な面から（ここでの
平行とは、拡散半球４の頂点と中心を通る半球４の中心
軸に対して垂直になることを言う）、垂直（上記中心軸
に平行）直前まで傾斜するすべての面に、均等に光を照
射することが可能である。したがって、従来のハーフミ
ラーを用いた照明では照らすことのできない歪んだ部分
にも、効果的に光を照射することができる。

【００１６】一方、ワーク５をカメラ１で撮像するため
には、ワーク５からの反射光を得る必要があるが、拡散
半球４そのものは有色であり、不透明なため、その頂点
にワーク５を観測するための窓（以下、観測ウインドウ
という）１４を設けることが不可欠となる。これによ
り、ワーク５からの反射光が観測ウインドウ１４を通っ
てカメラ１に入射する。

【００１７】なお、図１では、拡散半球４の中心軸がワ
ーク５に対して垂直となるように半球４を配置すると共
に、カメラ１の取込軸がワーク５に対して垂直となるよ
うにカメラ１を配置し、観測ウインドウ１４を半球４の
頂点に設けているが、実際の検査では、ワーク５の観測
面が鏡面状であるために、観測ウインドウ１４がワーク
５に映り込み、検査を行う上での障害となる。

【００１８】そこで、この観測ウインドウ１４を観測視
野範囲から除外するために、ウインドウ１４を拡散半球
４の頂点から映り込まない位置までずらして設置し、カ
メラ１の取込軸をワーク５に対して垂直な位置から適当
な角度で傾斜させ、ワーク５の画像を取り込む。この方
法によって、ワーク５上へ観測ウインドウ１４が映り込
む現象を防止することができる。

【００１９】次に、以上のような撮像系の詳細な計算に
ついて説明する。まず、図１に示すワーク５とカメラ１
（正確には、カメラ１の撮像素子）との距離（以下、ワ
ークディスタンスという）ｄは、カメラ１のレンズの焦
点距離および分解能によって決定される。また、拡散半
球４の縁とワーク５との距離Ｗｄ、拡散半球４の半径ｒ
は、分解能やワーク５上の観測エリア（検査範囲）の大
きさ、ワーク５の歪み等の要素によって決定される。

【００２０】分解能や観測エリアサイズは仕様によって
決定されるが、ワーク５の歪み等は不確定要素である。
したがって、距離Ｗｄや半径ｒは、ワーク５の歪み等を
現実的な範囲に限定した上で実験を行い、理想的な照明
状態を実現する条件を実験値として確定する。

【００２１】続いて、図２に示すように、カメラ１の撮
像素子１１（例えばＣＣＤ素子）のｘ方向の長さをＷｘ
ｃｃｄ、ｙ方向の長さをＷｙｃｃｄとし、観測ウインド
ウ１４のｘ方向の長さをＷｘ、ｙ方向の長さをＷｙと
し、ワーク５上の観測エリア１５のｘ方向の長さをＷｘ
ｗｏｒｋ、ｙ方向の長さをＷｙｗｏｒｋとすると、撮像
素子１１、観測ウインドウ１４、観測エリア１５の位置
関係は、図３のように設定される。

【００２２】なお、ｘ方向、ｚ方向については図１に示
したとおりであるが、ｙ方向とは図１において紙面に垂
直な方向を意味し、ＴＣＰにおいては搬送方向となる。
そして、図３の位置関係から、拡散半球４に設ける観測
ウインドウ１４の大きさＷｘ、Ｗｙを次式によって求め
ることができる。

【００２３】 Ｗｘ＝Ｗｘｗｏｒｋ−｛（Ｗｘｗｏｒｋ−Ｗｘｃｃｄ）×（Ｗｄ＋ｒ）／ｄ｝ ・・・（１） Ｗｙ＝Ｗｙｗｏｒｋ−｛（Ｗｙｗｏｒｋ−Ｗｙｃｃｄ）×（Ｗｄ＋ｒ）／ｄ｝ ・・・（２）

【００２４】上述のようにカメラ１を傾斜させると、取
込画像に若干の歪みを生じることは回避できないため、
カメラ１の傾きを最小限にする必要がある。また、カメ
ラ１を傾斜させる方向は、歪みを最小限にするために長
さの短いｙ方向とする。次いで、観測ウインドウ１４の
位置及びカメラ１の傾角θ３の計算について説明する。
図４はこの計算方法を説明するための図である。

【００２５】図４において、拡散半球４に射影される観
測エリア１５のエッジＥと拡散半球４の中心Ｏを結ぶ直
線と、ワーク５の垂線との成す角θ１は、次式で求める
ことができる。 θ１＝ａｒｃｓｉｎ｛Ｗｙｗｏｒｋ／（２×ｒ）｝ ・・・（３） 拡散半球４の頂点Ｐに観測ウインドウ１４を設けて、ワ
ーク５に対して垂直な位置から画像を取り込む場合、ワ
ーク５上のＫ１の位置に観測ウインドウ１４が映り込ん
でしまう。

【００２６】これに対して、ワーク５上の観測エリア１
５に映り込まない位置に観測ウインドウ１４を設定した
場合の、拡散半球４の頂点Ｐから観測ウインドウ１４の
中心Ｑまでの円周距離ｄｓ１は次式で求めることができ
る。 ｄｓ１＝（θ１／１８０）×π×ｒ＋（１／２）×Ｗｙ ・・・（４）

【００２７】よって、観測ウインドウ１４は、拡散半球
４の頂点Ｐから円周距離ｄｓ１だけずれた位置Ｑを中心
として、ｘ方向にＷｘ、ｙ方向にＷｙの大きさを有す
る。また、この距離ｄｓ１によって、拡散半球４の中心
Ｏと観測ウインドウ１４の中心Ｑを結ぶ直線と、ワーク
５の垂線との成す角θ２は次式で求められる。 θ２＝｛１８０／（π×ｒ）｝×ｄｓ１ ・・・（５）

【００２８】したがって、観測エリア１５の中心と観測
ウインドウ１４の中心Ｑを結ぶ直線と、ワーク５の垂線
との成す角、すなわちカメラ１の傾角θ３は次式によっ
て計算できる。 θ３＝ａｒｃｔａｎ｛ｒ×ｓｉｎθ２／（ｒ×ｃｏｓθ２＋Ｗｄ）｝ ・・・（６）

【００２９】以上の計算により、観測ウインドウ１４が
映るワーク５上の位置をＫ２に移動させることができ、
観測ウインドウ１４の映り込まない観測エリア１５の画
像をカメラ１で取り込むことが可能となる。次に、カメ
ラ１を角度θ３だけで単純に傾け、観測エリア１５を取
り込む位置に動かした場合、ワーク５と撮像素子１１間
の距離が上記ワークディスタンスｄよりも長くなる。ワ
ークディスタンスｄは、分解能によって決定された値で
あるので、カメラ１の傾き如何に関わらず一定にしなけ
ればならない。

【００３０】そこで、ワークディスタンスｄを保つため
に、カメラ１のｙ方向のシフト量ｄｙ、ｚ方向のシフト
量ｄｚを次式によって算出する。 ｄｙ＝ｄ×ｓｉｎθ３ ・・・（７） ｄｚ＝ｄ×（１−ｃｏｓθ３） ・・・（８）

【００３１】こうして、図４に示すように、撮像素子１
１（カメラ１）をθ３だけ傾けて、ｙ方向にｄｙ及びｚ
方向にｄｚだけシフトさせることにより、分解能を変化
させることなく、観測ウインドウ１４の映り込みの無い
画像を取り込むことが可能となる。

【００３２】また、カメラ１を傾けて画像を取り込む
と、前述のように取込画像に歪みが生じる。図５は取込
画像の歪みの補正方法を説明するための図である。図５
に示すように、ワークディスタンスｄを不変としてカメ
ラ１をθ３だけ傾けた場合、ワーク５上の観測エリア１
５のエッジＰ１、Ｐ２における一画素の分解能ＰＩＸP
1、ＰＩＸP2は次式のように計算される。

【００３３】 ＰＩＸP1＝ＰＩＸorg ×（ｄ−δｄ）／ｄ ・・・（９） ＰＩＸP2＝ＰＩＸorg ×（ｄ＋δｄ）／ｄ ・・・（１０） 式（９）、（１０）において、ＰＩＸorg は標準の分解
能、δｄ＝（Ｗｙ×ｓｉｎθ３）／２である。こうし
て、式（９）、（１０）に基づいて、取込画像に対する
分解能を補正し実際の検査を行う。

【００３４】実際の検査では、カメラ１によって撮像さ
れたワーク５の濃淡画像を図示しないＡ／Ｄ変換回路で
ディジタル化し、このディジタル画像データを図示しな
い２値化回路によって２値化して、２値化パターンを例
えば基準となるマスタパターンと比較することにより、
ワーク５を検査することができる。

【００３５】例えば、ＴＣＰの裏面には、ＩＣチップや
フィルムキャリア等の強い反射が生じる部分と樹脂等の
弱い反射が生じる部分が存在する。後述のように、本発
明の撮像方式によれば、このような濃淡を適切に取り込
むことができるので、ＩＣチップやフィルムキャリアの
濃度と樹脂の濃度の間の値を２値化のためのしきい値に
設定して、取り込んだ画像データを２値化すれば、ＩＣ
チップやフィルムキャリアが例えば「１」となり、樹脂
が「０」となる２値化パターンが得られる。

【００３６】このとき、ＩＣチップやフィルムキャリア
上に樹脂が付着していれば、本来「１」となるべきチッ
プあるいはフィルムキャリアの部分が「０」となる。よ
って、この２値化パターンをマスタパターンと比較すれ
ば、樹脂の付着を容易に検出することができる。逆に、
樹脂が不足していると、本来「０」となるべき部分が
「１」となる。これにより、樹脂の不足を容易に検出す
ることができる。

【００３７】同様に、ＩＣチップが実装されていない場
合、本来「１」となるべきチップの部分が「０」とな
る。これにより、ＩＣチップの未実装を容易に検出する
ことができる。

【００３８】以上のようにして、ワーク５が正常かどう
かを検査することができる。なお、ＴＣＰでは、フィル
ムキャリアに穴があいており、拡散半球４による反射照
明（観測側から照射する照明）だけでは穴部分が黒く抜
けた状態で取り込まれる。その結果、輝度レベルが樹脂
と同一となり、誤検出を起こす要因となる。穴部分をフ
ィルムの輝度レベルにすることで、このような問題は未
然に防ぐことができる。

【００３９】そこで、ＴＣＰの裏面のような穴の開いて
いるワーク５に対しては、観測面の反対（つまり、図１
の下側）から面光源を照射し、穴部分の輝度レベルをフ
ィルムのレベルまで高く設定する。このような照明を構
成することで、検査を行うための安定した画像を得るこ
とが可能になる。

【００４０】図６、図７に図１４の従来の撮像系で取り
込んだＴＣＰ裏面の写真を示し、図８〜図１０に本実施
の形態の撮像系で取り込んだＴＣＰ裏面の写真を示す。
図６〜図１０は、ＴＣＰの裏面を撮像して得られた画像
を写真として出力（ビデオプリンタによる出力）したも
のである

【００４１】また、図１１は、図６〜図１０を説明する
ための図である。図１１に示すように、図６〜図１０に
おいて灰色のフィルムキャリア２１を横切る箱状の白い
部分はＩＣチップ２３、このＩＣチップ２３の周辺にあ
る黒い部分は樹脂２５、フィルムキャリア２１を縦に横
切る箱状の白い部分はテープガイドの金属反射面Ｇであ
る。

【００４２】また、右端の黒い部分はビデオプリンタの
メニュー表示部Ｍ、ｘ軸線Ｌｘとｙ軸線Ｌｙが交わる点
が輝度分布の計測を行っている位置を示すクロスカーサ
Ｃ、クロスカーサ近傍の曲線Ｒｘ，Ｒｙはそれぞれクロ
スカーサＣが示すＸ座標，ｙ座標の輝度を表している。
なお、曲線Ｒｘが示す輝度は、上側に行くほど高く、曲
線Ｒｙが示す輝度は、右側に行くほど高い。

【００４３】図６、図７から分かるように、ＴＣＰの裏
面を従来の撮像系で取り込むと、フィルムキャリア２１
と樹脂２５との輝度差（コントラスト）が十分に得られ
ていない。また、フィルムキャリア２１のエッジ近辺に
はシェーディング（陰）が発生している。コントラスト
が得られない要因としては、ハーフミラーの構造上、乳
白色アクリル板によって拡散された間接光の色が白色か
ら若干変化しているため、ＴＣＰに映り込んだ時にフィ
ルムキャリア２１の輝度レベルを十分に高められないこ
とが挙げられる。

【００４４】さらに、ＴＣＰはベーク炉で受ける熱の影
響によって歪みを生じフィルム面がさまざまな角度を持
っているため、ハーフミラーから照射される単一方向の
光束ではフィルム面の角度に対応できない。その結果、
フィルムキャリア２１のエッジ部分にシェーディングを
生じているものと結論づけられる。したがって、樹脂２
５の不足やはみ出し、フィルムキャリア２１上の樹脂付
着を検出することは非常に困難である。

【００４５】一方、図８、図９から分かるように、ＴＣ
Ｐの裏面を本実施の形態の撮像系で取り込むと、フィル
ムキャリア２１と樹脂２５との輝度差が十分に得られて
いることが分かる。また、フィルムキャリア２１の両エ
ッジ近傍の歪曲によるシェーディングも発生していな
い。これは、拡散半球４を用いることによって、ＴＣＰ
の歪みで傾いたフィルム面に拡散光を照射することが可
能になったためである。

【００４６】したがって、図１０に示すように、フィル
ムキャリア２１上に樹脂２５が付着した（図１０では、
ＩＣチップ２３の下側にある楕円形の黒い点）ＴＣＰを
本実施の形態の撮像系で取り込むと、付着した樹脂とフ
ィルムキャリアとの間にコントラストがあることから、
この欠陥を容易に検出することが可能である。なお、本
実施の形態では、ＴＣＰの裏面を撮像しているが、他の
物体に本発明を適用してもよいことは言うまでもない。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、請求項１に記載のよう
に、拡散半球を用いて拡散間接光を生成し、この拡散間
接光で鏡面対象物を照らすことにより、鏡面対象物に歪
みが存在しても、この鏡面対象物の多様に歪曲した面を
均等に照らすことができ、歪曲した鏡面対象物を正しく
撮像することが可能となる。その結果、撮像した画像を
鏡面対象物を検査する検査装置に使用すれば、鏡面対象
物を正しく検査することができる。

【００４８】また、請求項２に記載のように、カメラを
鏡面対象物に対して所定の角度だけ傾いて配設し、拡散
半球の窓をカメラの傾斜に応じて拡散半球の頂点から外
れた位置に設けることにより、拡散半球の窓がカメラの
観測エリア内の鏡面対象物に映り込むことを防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態を示すＴＣＰ外観
検査装置の撮像系のブロック図である。

【図２】 カメラの撮像素子、観測ウインドウ及び観測
エリアの大きさを説明するための図である。

【図３】 撮像素子、観測ウインドウ及び観測エリアの
位置関係を示す図である。

【図４】 観測ウインドウの位置及びカメラの傾角の計
算方法を説明するための図である。

【図５】 取込画像の歪みの補正方法を説明するための
図である。

【図６】 従来の撮像系で取り込んだＴＣＰ裏面の写真
である。

【図７】 従来の撮像系で取り込んだＴＣＰ裏面の写真
である。

【図８】 図１の撮像系で取り込んだＴＣＰ裏面の写真
である。

【図９】 図１の撮像系で取り込んだＴＣＰ裏面の写真
である。

【図１０】 図１の撮像系で取り込んだＴＣＰ裏面の写
真である。

【図１１】 図６〜図１０を説明するための図である。

【図１２】 ＴＣＰの断面図である。

【図１３】 ＴＣＰの下面図である。

【図１４】 従来のＴＣＰ外観検査装置の撮像系のブロ
ック図である。

【符号の説明】

１…カメラ、２ａ、２ｂ…光ガイド、４…拡散半球、５
…ワーク、１１…撮像素子、１４…観測ウインドウ、１
５…観測エリア。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射光が鏡面対象物に入射するように鏡
   面対象物と対向する位置に配設された、半球状の内面に
   拡散面を備えると共に半球の頂点から外れた位置に窓を
   備える拡散半球と、 この拡散半球の拡散面を照らすための照明手段と、前記 鏡面対象物からの反射光が前記拡散半球に設けられ
   た窓を通って入射するように前記鏡面対象物に対して所
   定の角度だけ傾いて配設された、前記鏡面対象物を撮像
   するためのカメラとを有してなり、 前記鏡面対象物の長辺に沿う方向をｘ方向、前記鏡面対
   象物の短辺に沿う方向をｙ方向、鏡面対象物上の観測エ
   リアのｘ方向の長さをＷｘｗｏｒｋ、前記観測エリアの
   ｙ方向の長さをＷｙｗｏｒｋ、前記カメラの撮像素子の
   ｘ方向の長さをＷｘｃｃｄ、前記撮像素子のｙ方向の長
   さをＷｙｃｃｄ、前記拡散半球の縁と前記鏡面対象物と
   の距離をＷｄ、前記拡散半球の半径をｒ、前記鏡面対象
   物と前記カメラとの距離をｄとしたとき、 前記窓のｘ方向の大きさＷｘを、 Ｗｘ＝Ｗｘｗｏｒｋ−｛（Ｗｘｗｏｒｋ−Ｗｘｃｃｄ）×（Ｗｄ＋ｒ）／ｄ｝ によって定めると共に、前記窓のｙ方向の大きさＷｙ
   を、 Ｗｙ＝Ｗｙｗｏｒｋ−｛（Ｗｙｗｏｒｋ−Ｗｙｃｃｄ）×（Ｗｄ＋ｒ）／ｄ｝ によって定め、 前記拡散半球に射影される前記観測エリアのエッジと前
   記拡散半球の中心を結ぶ直線と、前記拡散半球の頂点と
   中心を結ぶ直線との成す角θ１を、 θ１＝ａｒｃｓｉｎ｛Ｗｙｗｏｒｋ／（２×ｒ）｝ によって定め、 前記拡散半球の頂点から前記窓の中心までの円周距離ｄ
   ｓ１を、 ｄｓ１＝（θ１／１８０）×π×ｒ＋（１／２）×Ｗｙ によって定める ことを特徴とする鏡面対象物の撮像方
   式。
2. 【請求項２】 請求項１記載の鏡面対象物の撮像方式に
   おいて、 前記カメラは、前記ｙ方向に所定の角度だけ傾いて配設
   されたものであることを特徴とする鏡面対象物の撮像方
   式。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の鏡面対象物の撮像
   方式において、 前記カメラは、前記鏡面対象物の中心と
   前記拡散半球の窓の中心を結ぶ直線上の合焦点位置に配
   設されたものであることを特徴とする鏡面対象物の撮像
   方式。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の鏡面
   対象物の撮像方式において、 前記鏡面対象物の裏面を照射するための面光源を前記鏡
   面対象物の裏面側に設けたことを特徴とする鏡面対象物
   の撮像方式。
5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載の鏡面
   対象物の撮像方式において、 標準の分解能をＰＩＸorg 、前記カメラの傾角をθと
   し、δｄ＝（Ｗｙ×ｓｉｎθ）／２としたとき、前記カ
   メラで撮像した画像について、前記観測エリアの一方の
   エッジにおける画素の分解能ＰＩＸP1を、 ＰＩＸP1＝ＰＩＸorg ×（ｄ−δｄ）／ｄ によって補正すると共に、前記観測エリアの他方のエッ
   ジにおける画素の分解能ＰＩＸP2を、 ＰＩＸP2＝ＰＩＸorg ×（ｄ＋δｄ）／ｄ によって補正することを特徴とする鏡面対象物の撮像方
   式。