JP4118365B2 - 画像入力装置 - Google Patents
画像入力装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4118365B2 JP4118365B2 JP19851497A JP19851497A JP4118365B2 JP 4118365 B2 JP4118365 B2 JP 4118365B2 JP 19851497 A JP19851497 A JP 19851497A JP 19851497 A JP19851497 A JP 19851497A JP 4118365 B2 JP4118365 B2 JP 4118365B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spectrum
- image
- light
- optical system
- image input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Image Input (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像入力装置に関し、特に最適なスペクトルを有する照明光で照明された対象物の光学像を入力する画像入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板等の電子部品の傷、シミ、汚れ等の欠陥を検出する外観検査装置において、見落としの無い検出のために必要なことは、より良い光学画像を入力することである。この場合、より良い光学画像としては、コントラストの高いことが求められている。例えば特開平８−２１９７１６号公報は、任意の色での照明が可能な照明装置を有する入力画像コントラスト処理装置を開示している。この処理装置では、上述の照明装置で照明された電子部品等の対照物の画像を画像撮像手段で撮像し、得られた画像データを所定の基準値と比較して基準値以下の場合には、背景に対して注目部分（電子部品上の基準マークなど）のコントラストが高くなるように、照明制御装置によって照明装置からの照明光の色を変化させている。このようにして常に背景に対して注目部分のコントラストが高い画像を得るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開平８−２１９７１６号公報においては、画像撮像手段で取り込まれる画像毎に画像データと基準値とを比較して、その結果に基づいて照明手段を制御している。従って、画像を取込む毎にフィードバック制御を繰り返して行う必要があるので、高速な処理が実現できない問題点がある。
【０００４】
また、プリント基板等の電子部品には金メッキされたボンディングパッド等の反射率の高い部分と、レジスト等の反射率の低い部分とが存在しており、これらを同時に検査するには輝度が違いすぎるという問題がある。上記した特開平８−２１９７１６号公報は注目部位のコントラストを高くする技術については開示しているが、複数の材質の異なる部位の光強度の差を小さくする技術については開示していない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、非注目部位に対する注目部位のコントラストを高く、または、種類の異なる複数の注目部位同士のコントラストを低くして光学像を短時間で入力することができる画像入力装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る画像入力装置は、材質の異なる複数の部位からなる対象物の光学像を入力する画像入力装置において、前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、前記照明光学系を通して照明された前記対象物の注目部位および非注目部位の像を結像する第１の結像光学系と、前記第１の結像光学系によって結像された前記対象物の注目部位および非注目部位における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、前記分光スペクトル取得手段によって取得された前記対象物の注目部位および非注目部位の各分光スペクトルに基づいて、前記非注目部位に対して前記注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、前記スペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記照明光のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、前記第１の結像光学系と波長感度特性が同等で、前記スペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の注目部位および非注目部位の像を結像する第２の結像光学系と、前記第２の結像光学系により結像された前記対象物の光学像を入力する画像入力手段と、を備える。
【０００７】
また、本発明の第２の態様に係る画像入力装置は、材質の異なる複数の部位からなる対象物の光学像を入力する画像入力装置において、前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、前記照明光学系を通して照明された前記対象物の注目部位および非注目部位の像を結像する第１の結像光学系と、前記第１の結像光学系によって結像された前記材質の異なる複数の注目部位における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、前記分光スペクトル取得手段によって取得された前記各分光スペクトルに基づいて、前記各注目部位同士が低いコントラストで観察され、しかも前記各注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、前記スペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記照明光のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、前記第１の結像光学系と波長感度特性が同等で、前記スペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の注目部位および非注目部位の像を結像する第２の結像光学系と、前記第２の結像光学系により結像された前記対象物の光学像を入力する画像入力手段と、を備える。
【０００８】
また、本発明の第３の態様に係る画像入力装置は、第１または第２の態様に係る画像入力装置において、前記スペクトル算出手段は、前記注目部位のＳ／Ｎが高く、かつ前記非注目部位の光強度との差が大きく観察されるスペクトルを決定する。
【０００９】
また、本発明の第４の態様に係る画像入力装置は、第１または第２の態様に係る画像入力装置において、前記照明光発生手段は、白色光源からなり、前記スペクトル変換手段は、前記白色光源から出射された照明光を平行光にコリメートする第 1 の凹面鏡と、前記第 1 の凹面鏡で反射された前記平行光を回折する回折格子と、前記回折格子により特定方向に回折された回折光を結像させる第 2 の凹面鏡と、前記第 2 の凹面鏡の結像位置に配置され各波長の光の透過率を任意に設定する液晶フィルタと、を備えることを特徴とする請求項１または２記載の画像入力装置。
また、本発明の第５の態様に係る画像入力装置は、第１または第２の態様に係る画像入力装置において、前記照明光発生手段は、３つの白色光源からなり、前記スペクトル変換手段は、前記各白色から出射された各照明光を平行光にコリメートする第 1 のレンズと、前記各第１のレンズでコリメートされた前記平行光をそれぞれ青色成分、赤色成分、緑色成分のみ透過させるバンドパス色フィルタと、前記各バンドパス色フィルタを透過した平行光を重ね合わせるダイクロイックミラーと、前記ダイクロイックミラーで重ね合わされた平行光を結像させる第２のレンズと、を備える。
また、本発明の第６の態様に係る画像入力装置は、第１または第２の態様に係る画像入力装置において、前記照明光発生手段は、３つの白色光源からなり、前記スペクトル変換手段は、前記各白色光源から出射された各照明光を平行光にコリメートする第 1 のレンズと、前記各第１のレンズでコリメートされた前記平行光をそれぞれ青色成分、、赤色成分、緑色成分のみ透過させ所定のスペクトルに変換するバンドパス色フィルタと、前記各バンドパス色フィルタを透過した平行光を集光させる第２のレンズと、前記各第２のレンズにより集光されたそれぞれ所定のスペクトルに変換された各光を導くライトガイドと、前記各ライトガイドから導かれた各光を混ぜ合わせるコネクタと、を備える。
また、本発明の第７の態様に係る画像入力装置は、第１または第２の態様に係る画像入力装置において、前記スペクトル取得手段は、前記照明光発生手段から出力される照明光をそのまま前記対象物に照射した状態で、前記対象物の注目部位または非注目部位の各分光スペクトルを複数回取得する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。まず、第１実施形態について説明する。第１実施形態は、白色光照明下で対象物の複数の部分の像における分光スペクトルをそれぞれ取得し、これら分光スペクトルを統計的手法で処理して、注目部位のコントラストが高くすなわち注目部位と非注目部位との光強度の差が大きく、かつ注目部位のＳ／Ｎが高く観察されるための最適なスペクトルを算出する最適スペクトル算出手段と、算出された最適なスペクトルに基づいて画像入力を行なう画像入力装置に関する。ここでは、最適なスペクトルを算出するまでの過程を学習モードと呼び、算出された最適なスペクトルに基づいて画像入力を行なう過程を検査モードと呼ぶ。
【００１１】
まず、最適なスペクトルを決定する統計的な手法について説明する。対象物は材質の異なる複数種類の部材で構成されることを想定するが、説明を容易にするために、以降は２種類で構成されている場合を説明する。ここでは２種類の異なる材質からなる部位を、例えば全行程を経て最終的に作成された図１３に示すようなプリント基板１２上の金メッキされたボンディングパッド部１０とレジスト部１１とする。このときレジスト部１１に対してボンディングパッド部１０ではコントラストが高く、且つボンディングパッド部１０のＳ／Ｎが高く観察されるように照明光のスペクトルを最適化することを考える。
【００１２】
光源光により照明された対象物の反射光が画像入力装置に撮像されるまでのプロセスによる分光スペクトル特性の変遷をモデル化する。対象物中のボンディングパッド部１０及びレジスト部１１の反射スペクトルをそれぞれ複数回測定したときの集合を｛ｆ1 （λ）｝，｛ｆ2 （λ）｝とし、さらに次のようなスペクトルを仮定する。
【００１３】
ｅ（λ）：光源のスペクトル、
ｔ（λ）：光学伝達系の特性スペクトル、
ｋ（λ）：撮像装置の感度スペクトル、
ｓ（λ）：スペクトル変換手段の透過スペクトル。
このとき撮像される各材質の観測信号の平均強度ｇi （ｉ＝１，２）は次式で表わされる。
【００１４】
【数３】
【００１５】
ここで、ｈi は観測スペクトルであり、ｎi は信号に依存しない加法ノイズである。また、（Ｓ）はスペクトル変換手段により制限される波長領域としての積分範囲を示す。
次に、ボンディングパッド部１０とレジスト部１１の平均強度ｇ1 とｇ2 の差として検出される画像強度ｂを考える。
【００１６】
【数４】
加法ノイズｎi （ｉ＝１，２）が平均０、標準偏差σのガウシアンノイズであると考え、次のような表記をする。
【００１７】
【数５】
この場合（２）式で定義した差分画像のノイズｎ12はガウシアン分布の再生性により次のように定義できる。
【００１８】
【数６】
【００１９】
（５）式の分母はノイズの平均振幅であるので、（４）式に定義されるノイズｎ12の性質から＜｜ｎ12｜＞＝１．４１σとなる。
一方、ｈ1 ＞ｈ2 の関係が成立する場合には、｜Δ｜＝Δとして（５）式の分子を定義すればよい。このような仮定によると、（５）式は次のように書き改めることができる。
【００２０】
【数７】
（５）式の分子に定義した＜｜Δ｜＞は差分画像のコントラストを表すので、（６）式によれば、Ｓ／Ｎの向上はコントラストの向上と等価であると考えられる。
【００２１】
（６）式に含まれる各スペクトルのうち、変更可能なのはスペクトル変換手段の透過スペクトルｓ（λ）だけであり、他のｋ（λ），ｔ（λ）は変更できないものであると考えられる。そこで、（６）式を次のように再定義する。
【００２２】
【数８】
ただし、以下のような定義を行う。
【００２３】
【数９】
さらに（７）式の積分項だけをピックアップする。
【００２４】
【数１０】
次に解析しやすくするために、（９）式を離散系に変換する。
【００２５】
【数１１】
ここで、ｓ及びΔはベクトルであり、添え字ｔは転置行列を表す。（１０）式はスペクトル変換手段の透過スペクトルを表すベクトルｓと各材質における観測スペクトルの平均の差
【００２６】
【数１２】
との内積を表す。
【００２７】
ここで、コントラストを向上させるために、（９）または（１０）式のｑを最大にすることを考える。ｑを最大にすることは（７），（９）式よりＳ／Ｎを最大にすることにほかならない。ここで、統計的なパターン分類の指標として次式で定義されるFisher Ratioを考える。なおFisher Ratioについては、文献“An Optical Set of Discriminate Vectors”，IEEE Trans.Comp.C-24,(1975)pp.281-289 に詳述されている。
【００２８】
【数１３】
（１１）式は２つのクラスに属するベクトル｛ｘ｝，｛ｙ｝を分類するのに最適な空間を構成するベクトルｄを求めるために定義される指標であり、各統計量は以下のように定義される。
【００２９】
【数１４】
（１１）式の定義を考察するとFisher Ratio Ｒ（ｄ）を最大にすることは、２つのクラスに属するベクトルの分散を考慮しながら平均差ベクトルωとの内積が最大になるようなベクトルｄを求めることになる。そのような条件を満足するベクトルは次式のように導かれることがわかっている。
【００３０】
ｄ＝αＣ2 -1Δ α：正規化係数 （12）
従って、ベクトルｄ，ｘ，ｙをそれぞれベクトルｓ，ｐ1 ，ｐ2 で置き換えることにより、コントラストを向上させるのに最適なスペクトルｓが求められる。
【００３１】
【数１５】
（１３）式を（１０）式に代入すると最大コントラストの期待値は次式で表される。
【００３２】
ｑmax ＝ｓt Δ＝α（Ｃ2 -1Δ）t Δ＝αΔt Ｃ2 -1Δ （14）
もし、ベクトルｐ1 ，ｐ2 の分散が波長に依存せずに一定、つまり均質であればＣ2 は単位行列になるので、（１４）式は次式のようになる。
【００３３】
【数１６】
【００３４】
以上の解析により、Ｃ2 -1ΔまたはΔにより、コントラスト及びＳ／Ｎを向上させるのに最適なスペクトルｓが定義できる。
図１は本発明の第１実施形態の構成を示す図であり、照明光を発生する照明光発生手段（スペクトル光源）１００と、照明光のスペクトルを変換するスペクトル変換手段１０１と、このスペクトル変換手段１０１によってスペクトルが変換された照明光を対象物１４２に導く照明光学系１４０と、前記照明された対象物１４２からの光学像の光路の向きを切り替える可動式ミラー１４９と、前記照明された対象物１４２の画像を結像させる第１の結像光学系１４６と、この第１の結像光学系１４６によって結像された対象物１４２の複数の部分の像における分光スペクトルを得る分光スペクトル取得手段１４７と、この得られた複数の分光スペクトルに基づいて、前記対象物１４２中の注目部位のＳ／Ｎが高く、かつ注目部位において観測される光強度値と、非注目部位において観測される光強度値の差が大きく観測されるための最適なスペクトルを算出するスペクトル算出手段としてのプロセッサ１４８と、前記照明された対象物１４２の画像を結像させる第２の結像光学系１４４と、この第２の結像光学系１４４によって結像された前記対象物１４２の光学像を入力する画像入力手段１４５とからなる。対象物１４２としては上記した図１３に示すボンディングパッド部１０及びレジスト部１１とを対象にする。
【００３５】
以下に上記した構成の作用を説明する。
学習モードにおいて最適なスペクトルを求めるために、まず、照明光発生手段１００から出力される白色光をそのまま（後述する図２の液晶フィルタ２０８が開放位置にある）対象物１４２に照射する。対象物１４２からの反射光の光路の向きを可動式ミラー１４９を用いて変更して分光スペクトル取得手段１４７に導き、まず対象物１４２中のレジスト部１１におけるスペクトルを取得してプロセッサ１４８内のメモリに蓄える。ノイズ等の影響を低減する為に、これを数回繰り返しレジスト部１１のスペクトルを複数取得する。同様にボンディングパッド部１０からのスペクトルも複数取得し、プロセッサ１４８内のメモリに蓄える。次にこれら蓄えたレジスト部１１及びボンディングパッド部１０のそれぞれ複数のスペクトルの集合を｛ｆ1 （λ）｝，｛ｆ2 （λ）｝とし、上記した（９）もしくは（１０）式のｑを最大にするようなスペクトル変換手段１０１の透過スペクトルｓを（１３）式により求める。
【００３６】
最適なスペクトルｓが求まったら次に検査モードに移行して、この最適なスペクトルｓに基づいて画像入力を行なう。すなわち、可動式ミラー１４９を光路外に移動させ、プロセッサ１４８の制御により、スペクトル変換手段１０１の透過スペクトルが最適なスペクトルｓと同じになるように変更する。そしてこのスペクトル変換手段１０１によりスペクトル変換された照明光を対象物１４２に照射する。対象物１４２からの光学像は第２の結像光学系１４４により結像されて、画像入力手段１４５によりプロセッサ１４８に入力される。
【００３７】
任意のスペクトル分布を有する光を出射できるように照明光発生手段１００及びスペクトル変換手段１０１を例えば図２のような構成にする。この構成では、白色光源２０１から出た光はレンズ２０２によっていったん平行光にコリメートされた後レンズ２０３によって集光される。前記レンズ２０３の焦点面にはスリット２０４が設置され、これによって入射光の大きさが適当に調整される。前記スリット２０４を通過した白色光は凹面鏡２０５によって平行光にコリメートされ、回折格子２０６に導かれる。前記回折格子２０６において波長に応じて特定の方向に回折された１次回折光が凹面鏡２０７によって結像される。前記凹面鏡２０７の結像面には液晶フィルタ２０８が設置され、液晶フィルタ２０８は各波長の光の結像位置における透過率を任意に設定できるようになっている。前記液晶フィルタ２０８は前記プロセッサ１４８により制御される液晶フィルタドライバ２０９により動作される。
【００３８】
前記液晶フィルタ２０８を通過した光はレンズ２１０により集光され、入射端側コネクタ２１１から、光ファイバ束で構成されるライトガイド２４０に導かれる。たとえば黄色い光を照射したい場合、凹面鏡２０７の結像位置で青色の波長の光が透過できないように液晶フィルタ２０８を液晶フィルタドライバ２０９から操作すると、入射端側コネクタ２１１において緑色と赤色の光が混ぜ合わされ、その結果、黄色の光がライトガイド２４０を介して照射されるようになる。
【００３９】
ところで学習モードにおいて算出された最適なスペクトルデータは、概して図３（ａ）のように正値と負値を持ったものになる。しかしマイナスの演算を光学的に実現することはできないので、プロセッサ１４８の内部で電気信号処理によりマイナス演算を実現する。そこで図３（ａ）の適正スペクトルデータを図３（ｂ）と図３（ｃ）の２つに分け、図３（ｂ）のスペクトル光による対象物１４２の画像から図３（ｃ）のスペクトル光による対象物１４２の画像を引くことでマイナスの演算を実現することとする。
【００４０】
このマイナスの演算を実現するためにプロセッサ１４８には図４の構成が設けられる。ＣＰＵ４０６は図３（ｂ）のスペクトル光で対象物１４２を照明するように照明光発生手段１００を制御し、このときに画像入力手段１４５によって撮像される信号をセレクタ４０２を介してメモリ４０３−１にいったん蓄える。次に図３（ｃ）のスペクトル光で対象物１４２を照明するように照明光発生手段１００を制御し、このときに画像入力手段１４５によって撮像される信号を前記セレクタ４０２を介してメモリ４０３−２に蓄える。メモリ４０３−１，４０３−２に蓄えられた画像信号は数値演算回路（ＡＬＵ）４０４に送られる。前記数値演算回路（ＡＬＵ）４０４はメモリ４０３−１の画像信号からメモリ４０３−２の画像信号を引いた後、その結果をメモリ４０５に送る。メモリ４０５に蓄えられた画像信号はその後の検査等に用いられる。こうしてマイナスの演算が実現できるようになる。
【００４１】
上記したように、第１実施形態では、プリント基板１２を白色光で予め照明して、プリント基板１２の複数の材質（ボンディングパッド部１０、レジスト部１１）の分光スペクトルデータを個々に測定し、このスペクトルデータに基づいて、光学像の注目部位のＳ／Ｎが高くかつ非注目部位の光強度との差が大きく観測されるための最適なスペクトルを決定する。そして、この最適なスペクトルを持つ照明光でプリント基板１２を照明するようにしている。このような方法によれば、プリント基板１２の全域にわたって最適なコントラストの画像を得ることができるようになり、非注目部位における誤検出等を特別なアルゴリズム無しに防ぐことができる。
【００４２】
またプリント基板１２全域で照明光は同じであるので、画像の入力時間を短縮できる。従って同一種類の電子部品の画像ならば、短時間で画像を取り込むことができる。
【００４３】
なお、上記した第１の結像光学系１４６と第２の結像光学系１４４とは本実施形態では、その一部を共用しているが、全く同じ光学系としてもよい。また画像の光量が充分得られるならば、可動式のミラーでなく固定のハーフミラーを用いてもかまわない。
【００４４】
次に、上記した第１実施形態の変形例を図５（ａ）、５（ｂ）を用いて説明する。この変形例は第１実施形態の最適なスペクトルを算出する構成と、画像入力を行なう構成とをそれぞれ別個の装置で構成したものである。
【００４５】
最適スペクトル算出装置は図５（ａ）に示すように、照明光発生手段５００、ライトガイド５０１、照明装置５０２、結像光学系５０４、分光計５０５、プロセッサ５０６によって構成され、最適なスペクトルを決定する統計的な処理を行う。５０３はプリント基板などの対象物である。また、画像入力装置は図５（ｂ）に示すように、照明光発生手段５１０、スペクトル変換手段５１１、照明光学系５１２、結像光学系５１４、撮像装置５１５、プロセッサ５１６によって構成され、決定された最適なスペクトル分布の照明光で照明された対象物５０３の画像を取り込む。
【００４６】
図５（ａ），（ｂ）の作用は第１実施形態とほぼ同じである。すなわち、最適スペクトル算出装置は対象物５０３を構成する各材質のスペクトルデータを測定し、これらのデータから上述した原理に基づいて最適なスペクトルを決定する。ただし、最適なスペクトルを算出する際には最適スペクトル算出装置と画像入力装置の波長伝達特性の違いを補正する為の機能をプロセッサ５０６に持たせている。画像入力装置では、プロセッサ５１６がスペクトル変換手段５１１を制御して最適なスペクトルを出力させて対象物５０３を照明する。この対象物５０３からの光学像は、結像光学系５１４によって結像され撮像装置５１５によってプロセッサ５１６に入力される。
【００４７】
こうすることによって画像入力装置のスペクトル変換手段５１１のスペクトルは可変にする必要がなくなるので、構成を簡単にすることができる。対象物５０３の種類が変わるときには最適スペクトル算出装置でその対象物５０３に最適なスペクトル分布を決定し直して、画像入力装置のスペクトル変換手段５１１の透過スペクトルを変更すればよい。
【００４８】
図６は上記したスペクトル変換手段１０１の別の具体的な構成を示す図である。
白色光源６２０ａから出た白色光は、レンズ６２１ａにより平行光にコリメートされ、ＮＤフィルタ６２２ａに導かれる。前記平行光は前記ＮＤフィルタ６２２ａにより適当に明るさが調整された後、バンドパス色フィルタ６２３ａによって所望の青色成分のみが透過される。バンドパス色フィルタ６２３ａを透過した前記平行光は青色成分のみを反射するダイクロイックミラー６２５により青色成分のみが反射され、レンズ６２６に導かれる。
【００４９】
また、白色光源６２０ｂから出た白色光はレンズ６２１ｂにより平行光にコリメートされ、ＮＤフィルタ６２２ｂに導かれる。前記平行光は前記ＮＤフィルタ６２２ｂにより適当に明るさが調整された後、バンドパス色フィルタ６２３ｂによって所望の赤色成分のみが透過される。前記バンドパス色フィルタ６２３ｂを透過した前記平行光はダイクロイックミラー６２４，６２５をまっすぐ通過し、前記レンズ６２６に導かれる。
【００５０】
また、白色光源６２０ｃから出た白色光はレンズ６２１ｃにより平行光にコリメートされ、ＮＤフィルタ６２２ｃに導かれる。前記平行光は前記ＮＤフィルタ６２２ｃにより適当に明るさが調整された後、バンドパス色フィルタ６２３ｃによって所望の緑色成分のみが透過される。前記バンドパス色フィルタ６２３ｃを透過した前記平行光は赤色より波長の短い光を反射するダイクロイックミラー６２４により反射され、ダイクロイックミラー６２５を通過し、前記レンズ６２６に導かれる。
【００５１】
このようにして、前記レンズ６２６には光源６２０ａ，６２０ｂ，６２０ｃからの平行光が各々所定のスペクトルを持って入射される。重ね合わされた平行光は前記レンズ６２６により集光され、入射端側コネクタ６２７を介し、光ファイバ束で構成されるライトガイド６４０に導かれる。尚、ＮＤフィルタ６２２ａ，ｂ，ｃ及びバンドパス色フィルタ６２３ａ，ｂ，ｃは着脱自在に配置しても良いし、異なる特性のものをターレットに装着し、回転させることで交換可能としてもよい。
【００５２】
図７はスペクトル変換手段１０１の他の構成を示す図である。
白色光源７３０ａから出た白色光は、レンズ７３１ａにより平行光にコリメートされ、バンドパス色フィルタ７３２ａを透過し、レンズ７３３ａにより集光されてライトガイド７３４ａに導かれる。白色光源７３０ｂから出た白色光は、レンズ７３１ｂにより平行光にコリメートされ、バンドパス色フィルタ７３２ｂを透過し、レンズ７３３ｂにより集光されてライトガイド７３４ｂに導かれる。白色光源７３０ｃから出た白色光は、レンズ７３１ｂにより平行光にコリメートされ、バンドパス色フィルタ７３２ｃを透過し、レンズ７３３ｃにより集光されてライトガイド７３４ｃに導かれる。入射端側コネクタ７３５にはそれぞれの白色光源７３０ａ，ｂ，ｃから出た光が各々所定のスペクトルをもって入射される。前記入射端側コネクタ７３５では、所定のスペクトルを持った光が混ぜ合わされライトガイド７４０によって図示せぬ照明装置へ導かれる。尚、バンドパス色フィルタ７３２ａ、ｂ、ｃは着脱自在に配置してもよいし、異なる特性のものをターレットに装着し、回転させることで交換可能としてもよい。
【００５３】
以下に本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態は、反射スペクトルの異なる複数の部位における光強度の差をできるだけ小さく観測するための最適スペクトル算出手段とそれを用いた画像入力装置に関する。
【００５４】
対象物は第１実施形態と同様に、プリント基板１２（図１３）上の金メッキされたボンディングパッド部１０と半透明のレジスト部１１とから構成されているものとする。ボンディングパッド部１０とレジスト部１１にはそれぞれ欠陥が存在し、これら両方の欠陥はすべて検出されなければならない。これをなるべく短時間で行うには、ボンディングパッド部１０とレジスト部１１とを同時に検査しなければならないことになる。しかし、金属光沢を有するボンディングパッド部１０と半透明なレジスト部１１とでは反射率が大きく異なり、通常は両方のＳ／Ｎが高い状態でそれらを同時に観測することは難しい。
【００５５】
そこで第２実施形態では以下に述べる原理に基づいて、複数の注目部位における光強度の差をできるだけ小さくする最適なスペクトルを算出し、算出されたスペクトルに基づいて光学像のスペクトルを変換して、ボンディングパッド部１０とレジスト部１１との光強度の差が小さい画像を得るものである。
第１実施形態と同様な定義によれば、材質ｉ（ｉ＝１，２）の観測スペクトルｈi は次式で表される。
【００５６】
【数１７】
ここで、（Ｓ）は所定の波長範囲を示す。解析を容易にするために観測スペクトルｈi を離散データで表現すると（１７）式は次式のように表される。
【００５７】
ｈi ＝ｓt ｇi （17）
ただし、ｓ，ｇはベクトルであり、ｔは転置行列を表す。
第２実施形態では材質の異なる２種類の部材からの観測光強度ｈ1 ，ｈ2 の差をできるだけ小さくすることが目的であるから、本実施形態での問題を次のように式で表すことができる。
【００５８】
【数１８】
目的：ε2 ＝｜ｈ1 −ｈ2 ｜2 →ｍｉｎ （19）
この（１９）式を次のように展開する。
【００５９】
【数１９】
ただし、Λ2 ＝ΔΔt とする。また、（２０）、（２１）式においてΔはベクトルである。
【００６０】
条件（１８）式の下で（２１）式を最小化するようなベクトルｓを求める問題は、例えば２次計画問題に対するBeale 法を応用することにより解くことが可能である。
【００６１】
第２実施形態の構成は、第１実施形態と全く同様なので図示は省略する。ただし（１８）式で示す条件より光源のスペクトル分布はすべて正となるため、プロセッサ１４８の構成として図４に示すようなマイナス演算のための構成は必要としない。
【００６２】
以下に第２実施形態の作用を説明する。図１において、まず照明光発生手段１００からの白色光を対象物１４２に照射し、照明された対象物１４２からの反射光を可動式ミラー１４９によって第１の結像光学系１４６を経由させて分光スペクトル取得手段１４７に導き、対象物１４２を構成するレジスト部１１の分光スペクトルを測定して、プロセッサ１４８の内部にあるメモリに蓄える。これを数回繰り返しレジスト部１１のスペクトルを複数取得する。同様にしてボンディングパッド部１０からのスペクトルも複数取得し、プロセッサ１４８内のメモリに蓄える。次に、これら蓄えたレジスト部１１及びボンディングパッド部１０のそれぞれの複数のスペクトルの集合を｛ｆ1 （λ）｝，｛ｆ2 （λ）｝とし、（１８）式の条件の下で（２１）式のε2 が最小になるような最適なスペクトルｓをBeale 法を応用して求める。
【００６３】
このようにして最適なスペクトルｓが求まったら、可動式ミラー１４９を光路からはずれた位置に移動させ、プロセッサ１４８の制御により、スペクトル変換手段１０１の透過スペクトルが求めた最適なスペクトルｓと同じになるように照明光のスペクトルを変換して対象物１４２に照射する。対象物１４２からの光学像は第２の結像光学系１４４により結像されて、画像入力手段１４５によりプロセッサ１４８に入力される。
【００６４】
上記した第２実施形態によれば、材質の異なる部材で構成される対象物であっても、複数の注目部位における光強度の差を小さくして観測できるので対象物全体を同時に検査できる。これによって１つの対象物に対する検査時間を大幅に短縮することができる。
【００６５】
以下に本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態は、適切な中心波長と帯域幅（バンド幅）を有する１個の色フィルタと白色光源を有する照明光源を備えた画像入力装置に関する。
【００６６】
第３実施形態の全体構成は図１に示される第１実施形態の構成とほぼ同様である。ただし、スペクトル変換手段１０１の内部構成とプロセッサ１４８の内部構成は異なる。
【００６７】
図８は本発明の第３実施形態におけるスペクトル変換手段１０１の内部構成を示す図である。光源８５０から出力された白色光はレンズ８５１によってコリメートされた後、バンドパス色フィルタ８５２によって所定のスペクトル光に変換される。前記バンドパス色フィルタ８５２を通過した前記スペクトル光はレンズ８５３により入射端側コネクタ８５４に集光されてライトガイド８４０に導かれる。前記スペクトル光は前記ライトガイド８４０によって図示しない照明装置へ導かれる。
【００６８】
本実施形態では、バンドパス色フィルタ８５２を１枚のみ用いて照明光のスペクトルを変化させて対象物１４２を照明するため、プロセッサ１４８の構成として図４に示すようなマイナス演算のための構成は必要としない。
【００６９】
以下に上記した構成の作用を説明する。
複数の材質の異なる部材から構成される対象物１４２にバンドパス色フィルタ８５２によるスペクトル光を照射することによって、注目部位の光強度と非注目部位の光強度との差が大きくなる、または複数の注目部位における光強度の差が小さくなる作用が得られる。
【００７０】
以下、１枚のバンドパス色フィルタ８５２を用いた場合の上記目的を達成するための手段について説明する。
上記した第１実施形態と同様な定義によれば、材質１，２において観測される光強度は次式で表される。
【００７１】
【数２０】
【００７２】
ここで中心波長λp 、半値幅λh を有するバンドパス色フィルタ８５２によるスペクトル光を照射して得られる輝度値をそれぞれｈ1 （λp ，λh ），ｈ2 （λp ，λh ）とする。
このとき材質１に対する材質２の観測強度比γを次式で定義する。
【００７３】
【数２１】
また材質１に対する材質２の観測強度比と材質の絶対強度つまりＳ／Ｎとを同時に評価する指標として、指標Ｃ（λp ，λh ）を次式に定義する。
【００７４】
【数２２】
【００７５】
材質１に対して材質２をコントラストよく観測するには、（２４）式の観測強度比γができるだけ１よりはなれ、かつ材質２の絶対強度が大きくなる半値幅λh と中心波長λp を見つければよい。
【００７６】
材質１と材質２の光強度の差をできるだけ小さくするには、（２４）式の観測強度比γができるだけ１に近く、かつ（２５）式の指標Ｃが大きくなる半値幅λh と中心波長λp を見つければよい。
【００７７】
以下に図を用いて具体的に説明する。図１３に示すレジスト部１１を材質１、ボンディングパッド部１０を材質２として扱う。ボンディングパッド部１０、レジスト部１１の反射スペクトルが図９に示すようなものであった場合の観測強度比γと指標Ｃをそれぞれ図１０，１１に示す。ただし、図１０はバンドパス色フィルタ８５２の半値幅λh の変更に伴う観測強度比γの中心波長λp に対する特性の変化を表し、図１１はバンドパス色フィルタ８５２の半値幅λh の変更に伴う指標Ｃの中心波長λp に対する特性の変化を表す。また図１２にバンドパス色フィルタ８５２の半値幅λh の変更に伴うボンディングパッド部１０の観測光強度スペクトルを示す。第３実施形態では、これらの図を総合的に判断して、所望の効果が得られるバンドパス色フィルタ８５２の特性を推定する。
【００７８】
また、レジスト部１１に対してボンディングパッド部１０をコントラスト良く観測するには、観測強度比γができるだけ１よりはなれ、かつボンディングパッド部１０の絶対強度が大きくなる中心波長と半値幅を持つフィルタを使用すればよい。図の例では、図１０と図１２とから中心波長λ4 、半値幅４０ｎｍであるフィルタが適していると推定できる。
【００７９】
レジスト部１１における光強度とボンディングパッド部１０における光強度との差をできるだけ小さくするには、観測強度比γができるだけ１に近く、かつ指標Ｃができるだけ大きくなる中心波長と半値幅を持つフィルタを使用すればよい。具体的には、図１０と図１１とから中心波長λ5 、半値幅６０ｎｍのフィルタが適していると推定できる。
【００８０】
第３実施形態では、スペクトル算出手段としてのプロセッサ１４８において対象物１４２のボンディングパッド部１０及びレジスト部１１のスペクトルデータを測定し、以上述べた手法に基づいて、注目部位の光強度と非注目部位の光強度との差をできるだけ大きくする、または複数の注目部位の光強度の差を小さくするバンドパス色フィルタ８５２の特性を算出し、求めた中心波長と半値幅を持つバンドパス色フィルタ８５２を図８で示す位置にセットして、光源８５０からの光線により対象物１４２を照明し所望の光学像を得るようにする。
【００８１】
第３実施形態によれば、スペクトル変換手段を複雑な構成にしなくても、第１，２実施形態と同様な効果が得られる光学検査装置を提供できる。
なお、本発明は上述の実施形態の構成に限るものではなく、たとえば上記の実施形態では照明光源からの照明光の色を変化させるように構成されているが、画像を取り込む画像撮像素子の前面に色フィルタなどの色変換素子を設け、算出された適正スペクトル分布に基づいて色フィルタを交換するように構成してもよい。また入力画像をその場で判断して、蓄積装置に蓄積する必要がなければ撮像素子を省いて、直接観察するようにしてもよい。
【００８２】
さらに、上記した具体的実施形態から以下のような構成の発明が導き出され、各構成の作用、効果、対応する実施形態は次の通りである。
（１）
種類の異なる複数の部位からなる対象物の光学像を入力する画像入力装置において、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記照明された対象物の像を結像する第１の結像光学系と、
この第１の結像光学系によって結像された、対象物の注目部位の像とこの注目部位に隣接する非注目部位の像における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、
この分光スペクトル取得手段によって取得された複数の分光スペクトルに基づいて、前記非注目部位に対して前記注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観測されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
このスペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記対象物の光学像のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、
前記第１の結像光学系と波長感度特性が同等で、前記スペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の像を結像するための第２の結像光学系と、
この第２の結像光学系により結像された前記対象物の光学像を入力する画像入力手段と、
を備えたことを特徴とする画像入力装置。
（１）’
前記スペクトル変換手段は、前記照明光発生手段からの照明光が前記対象物に照射される前に、前記最適なスペクトルに基づいて前記照明光のスペクトルを変換し、このスペクトル変換された照明光が前記対象物に照射されることを特徴とする構成（１）に記載の画像入力装置。
（作用）
分光スペクトル取得手段によって注目部位とそれに隣接する非注目部位における分光スペクトルを取得し、両部位の各分光スペクトルに基づいて、非注目部位に対して注目部位が高いコントラストで観察され、しかも注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出する。そしてこのスペクトルに基づいて、入力される対象物の光学像のスペクトルを変換し、画像入力装置によって光学像を入力する。スペクトル変換手段は例えば、照明光発生手段からの照明光が対象物に照射される前に、当該照明光のスペクトルを変換し、このスペクトル変換された照明光が前記対象物に照射される。
（効果）
高いコントラスト及び高いＳ／Ｎで注目部位の光学像を入力する画像入力装置を提供できる。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第１及び第３実施形態に対応する。
（２）
種類の異なる複数の部位を含む対象物の光学像を入力する画像入力装置において、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記照明された対象物の像を結像する第１の結像光学系と、
この第１の結像光学系によって結像された前記種類の異なる複数の注目部位の像における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、
この分光スペクトル取得手段によって取得された複数の分光スペクトルに基づいて、前記注目部位同士が低いコントラストで観察され、しかも前記各注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
このスペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記対象物の光学像のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、
前記第１の結像光学系と波長感度特性が同等で、前記スペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の像を結像するための第２の結像光学系と、
この第２の結像光学系により結像された前記対象物の光学像を入力する画像入力手段と、
を備えたことを特徴とする画像入力装置。
（作用）
分光スペクトル取得手段によって対象物の注目部位における分光スペクトルを取得し、これら複数部位の各分光スペクトルに基づいて、種類の異なる注目部位同士が低いコントラストで、かつＳ／Ｎが高く観察されるためのスペクトルを算出する。そして、このスペクトルに基づいて、入力される対象物の光学像のスペクトルを変換し、画像入力装置によって光学像を入力する。
（効果）
対象物の注目部位の分光スペクトルに基づいて算出された、種類の異なる注目部位同士が低いコントラストで、かつ注目部位のＳ／Ｎが高く観察されるためのスペクトルにより入力される対象物の光学像のスペクトルを変換しているので、種類の異なる注目部位同士が低いコントラストで、かつ注目部位のＳ／Ｎが高い光学像を得ることができる。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第２，３実施形態に対応する。
（３）
前記スペクトル算出手段は、
前記対象物の各部位から得られる光強度を算出し、その光強度に基づいて前記スペクトルを算出するものであり、且つ、その光強度は、
【００８３】
【数２３】
の式で定義され、
ｓ（λ）：前記スペクトル変換手段の透過スペクトル、
ｅ（λ）：光源スペクトル、
ｔ（λ）：光学伝達系の特性スペクトル、
ｋ（λ）：前記画像入力手段の感度スペクトル、
ｆ（λ）：前記対象物の反射スペクトル、
であることを特徴とする構成（１）又は（２）に記載の画像入力装置。
（作用）
対象物の各部位から得られる光強度を算出し、この光強度に基づいて、注目部位と非注目部位の光強度差が大きくかつ注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるスペクトルあるいは、種類の異なる注目部位の光強度差が小さく、かつ注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるスペクトルを算出する。
（効果）
所望のコントラスト及び高いＳ／Ｎで注目部位の光学像を入力する画像入力装置を提供できる。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第１〜第３実施形態に対応する。
（４）
前記スペクトル変換手段は、バンドパス色フィルタで構成され、前記スペクトル算出手段は、部位ごとに異なる部材で構成される対象物に対して、注目部位を示す光強度値と非注目部位を示す光強度値の比と、この光強度値の比と前記注目部位を示す光強度値の積とで定義される指標値に基づいて、前記バンドパス色フィルタの中心波長と半値幅を算出する
ことを特徴とする構成（１）に記載の画像入力装置。
（作用）
スペクトル変換手段はバンドパス色フィルタで構成され、スペクトル算出手段は部位ごとに異なる部材で構成される対象物に対して、注目部位を示す光強度値と非注目部位を示す光強度値の比と、この光強度値の比と前記注目部位を示す光強度値の積とで定義される指標値に基づいて前記バンドパス色フィルタの中心波長と半値幅を算出する。
（効果）
スペクトル変換手段がバンドパス色フィルタで構成されるため、装置構成が簡単になる。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第３実施形態に対応する。
（５）
前記スペクトル変換手段は、前記照明光発生手段から前記対象物へ至る光路中に設置される
ことを特徴とする構成（１）乃至（４）のいずれか１つに記載の画像入力装置。
（作用）
照明光発生手段から対象物へ至る光路中にスペクトル変換手段を設置して色変換を行う。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第１，２，３実施形態に対応する。
（６）
前記スペクトル変換手段は、前記対象物から前記画像入力手段に至る光路中に設けられる
ことを特徴とする構成（１）乃至（４）のいずれか１つに記載の画像入力装置。
（作用）
対象物から画像入力手段に至る光路中にスペクトル変換手段を設置して色変換を行う。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第１，２，３実施形態に対応する。
（７）
種類の異なる複数の部位からなる対象物の光学像の観察に適したスペクトルを算出するスペクトル算出装置において、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記照明された対象物の像を結像する結像光学系と、
この結像光学系によって結像された、対象物の注目部位の像とこの注目部位に隣接する非注目部位の像における各分光スペクトルを得る分光スペクトル取得手段と、
この分光スペクトル取得手段によって取得された複数の分光スペクトルに基づいて、前記非注目部位に対して前記注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
を備えたことを特徴とする最適スペクトル算出装置。
（作用）
分光スペクトル取得手段により対象物の注目部位と非注目部位の像における各分光スペクトルを取得し、この各分光スペクトルに基づいてスペクトル算出手段が、前記非注目部位に対して前記注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出する。
（効果）
対象物の観察に適したスペクトルを算出しており、このスペクトルを、対象物の非注目部位に対して注目部位が高いコントラストとなると共に、前記注目部位が高いＳ／Ｎを持つような画像を入力する場合に用いることができる。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第１及び第３実施形態に対応する。
（８）
対象物の光学像を入力する画像入力装置において、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記対象物の光学像のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、
このスペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の像を結像するための結像光学系と、
この結像光学系により結像された前記対象物の像を入力する画像入力手段と、
を備え
前記スペクトル変換手段は、
前記対象物の注目部位とこの注目部位に隣接する非注目部位の分光スペクトル像から算出された、前記対象物の非注目部位に対して注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルに基づいて前記対象物の光学像のスペクトルを変換する
ことを特徴とする画像入力装置。
（作用）
対象物の注目部位と非注目部位の分光スペクトルから対象物の非注目部位に対して注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを予め算出しておき、このスペクトルにより対象物の光学像のスペクトルを変換し、画像入力装置により光学像を入力する。
（効果）
対象物の光学像を良好に得るのに適したスペクトルを学習する部分を画像入力装置の外に設けるので、画像入力装置の構成が複雑にならない。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第１及び第３実施形態に対応する。
（９）
種類の異なる複数の部位からなる対象物の光学像の観察に適したスペクトルを算出するスペクトル算出装置と、算出された前記スペクトルに基づいて前記対象物のスペクトルを変換して前記対象物の光学像を入力する画像入力装置とからなる画像入力システムであって、
前記スペクトル算出装置は、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記照明された対象物の像を結像する結像光学系と、
この結像光学系によって結像された、対象物の注目部位の像とこの注目部位に隣接する非注目部位の像における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、
この分光スペクトル取得手段によって取得された複数の分光スペクトルに基づいて、前記非注目部位に対して前記注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
を備え、
前記画像入力装置は、
前記対象物を照明する照明光を発生する第２の照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物に導く第２の照明光学系と、
前記スペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記対象物のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、
前記スペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の像を結像するための第２の結像光学系と、
この第２の結像光学系により結像された前記対象物の光学像を入力する画像入力手段と、
を備えたことを特徴とする画像入力システム。
（作用）
スペクトル算出装置の分光スペクトル取得手段が、対象物の注目部位の像とこの注目部位に隣接する非注目部位の像における各分光スペクトルを取得し、スペクトル算出手段が、取得した各分光スペクトルに基づいて、前記対象物の前記非注目部位に対して前記注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出する。そして、画像入力装置は、スペクトル変換手段により、前記スペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記対象物のスペクトルを変換して光学像を入力する。
（効果）
高いコントラスト及び高いＳ／Ｎで注目部位の光学像を短時間で入力する画像入力システムを提供できる。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第１及び第３実施形態に対応する。
（１０）
種類の異なる複数の注目部位を含む対象物の光学像の観察に適したスペクトルを算出するスペクトル算出装置において、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記照明された対象物の像を結像する第１の結像光学系と、
この第１の結像光学系によって結像された前記種類の異なる複数の注目部位の像における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、
この分光スペクトル取得手段によって取得された複数の分光スペクトルに基づいて、前記注目部位同士が低いコントラストで観察され、しかも前記各注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
を備えたスペクトル算出装置。
（効果）
対象物の観察に適したスペクトルを算出でき、このスペクトルは注目部位同士が低いコントラストとなると共に、前記各注目部位が高いＳ／Ｎを持つような画像を入力する場合に用いることができる。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第２、第３実施形態に対応する。
（１１）
種類の異なる複数の注目部位を含む対象物の光学像を入力する画像入力装置において、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記対象物の光学像のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、
このスペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の像を結像するための結像光学系と、
この結像光学系により結像された前記対象物の光学像を入力する画像入力手段とを備え、
前記スペクトル変換手段は、
前記複数の注目部位の分光スペクトルから前記注目部位同士が低いコントラストで観察され、しかも前記各注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルに基づいて前記対象物の光学像のスペクトルを変換することを特徴とする画像入力装置。
（効果）
対象物の良好な光学像を得るのに適したスペクトルを学習する部分を画像入力装置の外に設けるので、画像入力装置の構成が複雑にならない。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第２、第３実施形態に対応する。
（１２）
種類の異なる複数の注目部位を含む対象物の光学像の観察に適したスペクトルを算出するスペクトル算出装置と、算出された前記スペクトルに基づいて前記対象物のスペクトルを変換して前記対象物の光学像を入力する画像入力装置とからなる画像入力システムにおいて、
前記スペクトル算出装置は、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記照明された対象物の像を結像する第１の結像光学系と、
この第１の結像光学系によって結像された前記種類の異なる複数の注目部位の像における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、
この分光スペクトル取得手段によって取得された複数の分光スペクトルに基づいて、前記注目部位同士が低いコントラストで観察され、しかも前記各注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、を備え、
前記画像入力装置は、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記スペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記対象物の光学像のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、
このスペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の像を結像するための結像光学系と、
この結像光学系により結像された前記対象物の光学像を入力する画像入力手段とを備えたことを特徴とする画像入力システム。
（効果）
注目部位同士が低いコントラストとなると共に、前記各注目部位が高いＳ／Ｎを持つ光学像を短時間で入力する画像入力システムを提供できる。
（対応する実施形態）
この構成は少なくとも上記した第２、第３実施形態に対応する。
（１３）
種類の異なる複数の部位からなる検査用対象物の光学像を入力する画像入力装置において、
前記検査用対象物と同じ構造を持つ学習用対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記学習用対象物へ導く照明光学系と、
前記照明された学習用対象物の像を結像する第１の結像光学系と、
この第１の結像光学系によって結像された、前記学習用対象物の注目部位の像とこの注目部位に隣接する非注目部位の像における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、
この分光スペクトル取得手段によって取得された複数の分光スペクトルに基づいて、前記非注目部位に対して前記注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
このスペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記検査用対象物の光学像のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、
前記第１の結像光学系と波長感度特性が同等で、前記スペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記検査用対象物の像を結像するための第２の結像光学系と、
この第２の結像光学系により結像された前記検査用対象物の光学像を入力する画像入力手段と、
を備えたことを特徴とする画像入力装置。
（効果）
学習動作により検査用対象物の観察に適したスペクトルを用意し、これを用いて高いコントラスト及び高いＳ／Ｎで注目部位の光学像を短時間で入力する画像入力装置を提供できる。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第１及び第３実施形態に対応する。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、高いコントラスト及び高いＳ／Ｎで注目部位の光学像を短時間で入力することができる画像入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１〜第３実施形態の構成を示す図である。
【図２】図１に示す照明光発生手段及びスペクトル変換手段の具体的構成を示す図である。
【図３】負値を含むスペクトルデータに対して電気信号処理によりマイナス演算を行なう方法を説明するための図である。
【図４】マイナス演算を実現するためのプロセッサの構成を示す図である。
【図５】第１実施形態の変形例を示す構成図である。
【図６】図１に示すスペクトル変換手段の別の具体的構成を示す図である。
【図７】図１に示すスペクトル変換手段の他の構成を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態におけるスペクトル変換手段の内部構成を示す図である。
【図９】ボンディングパッド部及びレジスト部の反射スペクトルの一例を示す図である。
【図１０】バンドパス色フィルタの半値幅λh の変更に伴う観測強度比γの中心波長λp に対する特性の変化を表す図である。
【図１１】バンドパス色フィルタの半値幅λh の変更に伴う指標Ｃの中心波長λp に対する特性の変化を表す図である。
【図１２】バンドパス色フィルタの半値幅λh の変更に伴うボンディングパッド部の観測光強度スペクトルを示す図である。
【図１３】対象物としての、プリント基板上の金メッキされたボンディングパッド部とレジスト部を示す図である。
【符号の説明】
１０…ボンディングパッド部、
１１…レジスト部、
１２…プリント基板
１００…照明光発生手段、
１０１…スペクトル変換手段、
１４０…照明光学系、
１４２…対象物、
１４４…第２の結像光学系、
１４５…画像入力手段、
１４６…第１の結像光学系、
１４７…分光スペクトル取得手段、
１４８…プロセッサ、
１４９…可動式ミラー
【発明の属する技術分野】
本発明は画像入力装置に関し、特に最適なスペクトルを有する照明光で照明された対象物の光学像を入力する画像入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板等の電子部品の傷、シミ、汚れ等の欠陥を検出する外観検査装置において、見落としの無い検出のために必要なことは、より良い光学画像を入力することである。この場合、より良い光学画像としては、コントラストの高いことが求められている。例えば特開平８−２１９７１６号公報は、任意の色での照明が可能な照明装置を有する入力画像コントラスト処理装置を開示している。この処理装置では、上述の照明装置で照明された電子部品等の対照物の画像を画像撮像手段で撮像し、得られた画像データを所定の基準値と比較して基準値以下の場合には、背景に対して注目部分（電子部品上の基準マークなど）のコントラストが高くなるように、照明制御装置によって照明装置からの照明光の色を変化させている。このようにして常に背景に対して注目部分のコントラストが高い画像を得るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開平８−２１９７１６号公報においては、画像撮像手段で取り込まれる画像毎に画像データと基準値とを比較して、その結果に基づいて照明手段を制御している。従って、画像を取込む毎にフィードバック制御を繰り返して行う必要があるので、高速な処理が実現できない問題点がある。
【０００４】
また、プリント基板等の電子部品には金メッキされたボンディングパッド等の反射率の高い部分と、レジスト等の反射率の低い部分とが存在しており、これらを同時に検査するには輝度が違いすぎるという問題がある。上記した特開平８−２１９７１６号公報は注目部位のコントラストを高くする技術については開示しているが、複数の材質の異なる部位の光強度の差を小さくする技術については開示していない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、非注目部位に対する注目部位のコントラストを高く、または、種類の異なる複数の注目部位同士のコントラストを低くして光学像を短時間で入力することができる画像入力装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る画像入力装置は、材質の異なる複数の部位からなる対象物の光学像を入力する画像入力装置において、前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、前記照明光学系を通して照明された前記対象物の注目部位および非注目部位の像を結像する第１の結像光学系と、前記第１の結像光学系によって結像された前記対象物の注目部位および非注目部位における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、前記分光スペクトル取得手段によって取得された前記対象物の注目部位および非注目部位の各分光スペクトルに基づいて、前記非注目部位に対して前記注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、前記スペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記照明光のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、前記第１の結像光学系と波長感度特性が同等で、前記スペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の注目部位および非注目部位の像を結像する第２の結像光学系と、前記第２の結像光学系により結像された前記対象物の光学像を入力する画像入力手段と、を備える。
【０００７】
また、本発明の第２の態様に係る画像入力装置は、材質の異なる複数の部位からなる対象物の光学像を入力する画像入力装置において、前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、前記照明光学系を通して照明された前記対象物の注目部位および非注目部位の像を結像する第１の結像光学系と、前記第１の結像光学系によって結像された前記材質の異なる複数の注目部位における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、前記分光スペクトル取得手段によって取得された前記各分光スペクトルに基づいて、前記各注目部位同士が低いコントラストで観察され、しかも前記各注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、前記スペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記照明光のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、前記第１の結像光学系と波長感度特性が同等で、前記スペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の注目部位および非注目部位の像を結像する第２の結像光学系と、前記第２の結像光学系により結像された前記対象物の光学像を入力する画像入力手段と、を備える。
【０００８】
また、本発明の第３の態様に係る画像入力装置は、第１または第２の態様に係る画像入力装置において、前記スペクトル算出手段は、前記注目部位のＳ／Ｎが高く、かつ前記非注目部位の光強度との差が大きく観察されるスペクトルを決定する。
【０００９】
また、本発明の第４の態様に係る画像入力装置は、第１または第２の態様に係る画像入力装置において、前記照明光発生手段は、白色光源からなり、前記スペクトル変換手段は、前記白色光源から出射された照明光を平行光にコリメートする第 1 の凹面鏡と、前記第 1 の凹面鏡で反射された前記平行光を回折する回折格子と、前記回折格子により特定方向に回折された回折光を結像させる第 2 の凹面鏡と、前記第 2 の凹面鏡の結像位置に配置され各波長の光の透過率を任意に設定する液晶フィルタと、を備えることを特徴とする請求項１または２記載の画像入力装置。
また、本発明の第５の態様に係る画像入力装置は、第１または第２の態様に係る画像入力装置において、前記照明光発生手段は、３つの白色光源からなり、前記スペクトル変換手段は、前記各白色から出射された各照明光を平行光にコリメートする第 1 のレンズと、前記各第１のレンズでコリメートされた前記平行光をそれぞれ青色成分、赤色成分、緑色成分のみ透過させるバンドパス色フィルタと、前記各バンドパス色フィルタを透過した平行光を重ね合わせるダイクロイックミラーと、前記ダイクロイックミラーで重ね合わされた平行光を結像させる第２のレンズと、を備える。
また、本発明の第６の態様に係る画像入力装置は、第１または第２の態様に係る画像入力装置において、前記照明光発生手段は、３つの白色光源からなり、前記スペクトル変換手段は、前記各白色光源から出射された各照明光を平行光にコリメートする第 1 のレンズと、前記各第１のレンズでコリメートされた前記平行光をそれぞれ青色成分、、赤色成分、緑色成分のみ透過させ所定のスペクトルに変換するバンドパス色フィルタと、前記各バンドパス色フィルタを透過した平行光を集光させる第２のレンズと、前記各第２のレンズにより集光されたそれぞれ所定のスペクトルに変換された各光を導くライトガイドと、前記各ライトガイドから導かれた各光を混ぜ合わせるコネクタと、を備える。
また、本発明の第７の態様に係る画像入力装置は、第１または第２の態様に係る画像入力装置において、前記スペクトル取得手段は、前記照明光発生手段から出力される照明光をそのまま前記対象物に照射した状態で、前記対象物の注目部位または非注目部位の各分光スペクトルを複数回取得する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。まず、第１実施形態について説明する。第１実施形態は、白色光照明下で対象物の複数の部分の像における分光スペクトルをそれぞれ取得し、これら分光スペクトルを統計的手法で処理して、注目部位のコントラストが高くすなわち注目部位と非注目部位との光強度の差が大きく、かつ注目部位のＳ／Ｎが高く観察されるための最適なスペクトルを算出する最適スペクトル算出手段と、算出された最適なスペクトルに基づいて画像入力を行なう画像入力装置に関する。ここでは、最適なスペクトルを算出するまでの過程を学習モードと呼び、算出された最適なスペクトルに基づいて画像入力を行なう過程を検査モードと呼ぶ。
【００１１】
まず、最適なスペクトルを決定する統計的な手法について説明する。対象物は材質の異なる複数種類の部材で構成されることを想定するが、説明を容易にするために、以降は２種類で構成されている場合を説明する。ここでは２種類の異なる材質からなる部位を、例えば全行程を経て最終的に作成された図１３に示すようなプリント基板１２上の金メッキされたボンディングパッド部１０とレジスト部１１とする。このときレジスト部１１に対してボンディングパッド部１０ではコントラストが高く、且つボンディングパッド部１０のＳ／Ｎが高く観察されるように照明光のスペクトルを最適化することを考える。
【００１２】
光源光により照明された対象物の反射光が画像入力装置に撮像されるまでのプロセスによる分光スペクトル特性の変遷をモデル化する。対象物中のボンディングパッド部１０及びレジスト部１１の反射スペクトルをそれぞれ複数回測定したときの集合を｛ｆ1 （λ）｝，｛ｆ2 （λ）｝とし、さらに次のようなスペクトルを仮定する。
【００１３】
ｅ（λ）：光源のスペクトル、
ｔ（λ）：光学伝達系の特性スペクトル、
ｋ（λ）：撮像装置の感度スペクトル、
ｓ（λ）：スペクトル変換手段の透過スペクトル。
このとき撮像される各材質の観測信号の平均強度ｇi （ｉ＝１，２）は次式で表わされる。
【００１４】
【数３】
ここで、ｈi は観測スペクトルであり、ｎi は信号に依存しない加法ノイズである。また、（Ｓ）はスペクトル変換手段により制限される波長領域としての積分範囲を示す。
次に、ボンディングパッド部１０とレジスト部１１の平均強度ｇ1 とｇ2 の差として検出される画像強度ｂを考える。
【００１６】
【数４】
【００１７】
【数５】
【００１８】
【数６】
（５）式の分母はノイズの平均振幅であるので、（４）式に定義されるノイズｎ12の性質から＜｜ｎ12｜＞＝１．４１σとなる。
一方、ｈ1 ＞ｈ2 の関係が成立する場合には、｜Δ｜＝Δとして（５）式の分子を定義すればよい。このような仮定によると、（５）式は次のように書き改めることができる。
【００２０】
【数７】
【００２１】
（６）式に含まれる各スペクトルのうち、変更可能なのはスペクトル変換手段の透過スペクトルｓ（λ）だけであり、他のｋ（λ），ｔ（λ）は変更できないものであると考えられる。そこで、（６）式を次のように再定義する。
【００２２】
【数８】
【００２３】
【数９】
【００２４】
【数１０】
【００２５】
【数１１】
【００２６】
【数１２】
【００２７】
ここで、コントラストを向上させるために、（９）または（１０）式のｑを最大にすることを考える。ｑを最大にすることは（７），（９）式よりＳ／Ｎを最大にすることにほかならない。ここで、統計的なパターン分類の指標として次式で定義されるFisher Ratioを考える。なおFisher Ratioについては、文献“An Optical Set of Discriminate Vectors”，IEEE Trans.Comp.C-24,(1975)pp.281-289 に詳述されている。
【００２８】
【数１３】
【００２９】
【数１４】
【００３０】
ｄ＝αＣ2 -1Δ α：正規化係数 （12）
従って、ベクトルｄ，ｘ，ｙをそれぞれベクトルｓ，ｐ1 ，ｐ2 で置き換えることにより、コントラストを向上させるのに最適なスペクトルｓが求められる。
【００３１】
【数１５】
【００３２】
ｑmax ＝ｓt Δ＝α（Ｃ2 -1Δ）t Δ＝αΔt Ｃ2 -1Δ （14）
もし、ベクトルｐ1 ，ｐ2 の分散が波長に依存せずに一定、つまり均質であればＣ2 は単位行列になるので、（１４）式は次式のようになる。
【００３３】
【数１６】
以上の解析により、Ｃ2 -1ΔまたはΔにより、コントラスト及びＳ／Ｎを向上させるのに最適なスペクトルｓが定義できる。
図１は本発明の第１実施形態の構成を示す図であり、照明光を発生する照明光発生手段（スペクトル光源）１００と、照明光のスペクトルを変換するスペクトル変換手段１０１と、このスペクトル変換手段１０１によってスペクトルが変換された照明光を対象物１４２に導く照明光学系１４０と、前記照明された対象物１４２からの光学像の光路の向きを切り替える可動式ミラー１４９と、前記照明された対象物１４２の画像を結像させる第１の結像光学系１４６と、この第１の結像光学系１４６によって結像された対象物１４２の複数の部分の像における分光スペクトルを得る分光スペクトル取得手段１４７と、この得られた複数の分光スペクトルに基づいて、前記対象物１４２中の注目部位のＳ／Ｎが高く、かつ注目部位において観測される光強度値と、非注目部位において観測される光強度値の差が大きく観測されるための最適なスペクトルを算出するスペクトル算出手段としてのプロセッサ１４８と、前記照明された対象物１４２の画像を結像させる第２の結像光学系１４４と、この第２の結像光学系１４４によって結像された前記対象物１４２の光学像を入力する画像入力手段１４５とからなる。対象物１４２としては上記した図１３に示すボンディングパッド部１０及びレジスト部１１とを対象にする。
【００３５】
以下に上記した構成の作用を説明する。
学習モードにおいて最適なスペクトルを求めるために、まず、照明光発生手段１００から出力される白色光をそのまま（後述する図２の液晶フィルタ２０８が開放位置にある）対象物１４２に照射する。対象物１４２からの反射光の光路の向きを可動式ミラー１４９を用いて変更して分光スペクトル取得手段１４７に導き、まず対象物１４２中のレジスト部１１におけるスペクトルを取得してプロセッサ１４８内のメモリに蓄える。ノイズ等の影響を低減する為に、これを数回繰り返しレジスト部１１のスペクトルを複数取得する。同様にボンディングパッド部１０からのスペクトルも複数取得し、プロセッサ１４８内のメモリに蓄える。次にこれら蓄えたレジスト部１１及びボンディングパッド部１０のそれぞれ複数のスペクトルの集合を｛ｆ1 （λ）｝，｛ｆ2 （λ）｝とし、上記した（９）もしくは（１０）式のｑを最大にするようなスペクトル変換手段１０１の透過スペクトルｓを（１３）式により求める。
【００３６】
最適なスペクトルｓが求まったら次に検査モードに移行して、この最適なスペクトルｓに基づいて画像入力を行なう。すなわち、可動式ミラー１４９を光路外に移動させ、プロセッサ１４８の制御により、スペクトル変換手段１０１の透過スペクトルが最適なスペクトルｓと同じになるように変更する。そしてこのスペクトル変換手段１０１によりスペクトル変換された照明光を対象物１４２に照射する。対象物１４２からの光学像は第２の結像光学系１４４により結像されて、画像入力手段１４５によりプロセッサ１４８に入力される。
【００３７】
任意のスペクトル分布を有する光を出射できるように照明光発生手段１００及びスペクトル変換手段１０１を例えば図２のような構成にする。この構成では、白色光源２０１から出た光はレンズ２０２によっていったん平行光にコリメートされた後レンズ２０３によって集光される。前記レンズ２０３の焦点面にはスリット２０４が設置され、これによって入射光の大きさが適当に調整される。前記スリット２０４を通過した白色光は凹面鏡２０５によって平行光にコリメートされ、回折格子２０６に導かれる。前記回折格子２０６において波長に応じて特定の方向に回折された１次回折光が凹面鏡２０７によって結像される。前記凹面鏡２０７の結像面には液晶フィルタ２０８が設置され、液晶フィルタ２０８は各波長の光の結像位置における透過率を任意に設定できるようになっている。前記液晶フィルタ２０８は前記プロセッサ１４８により制御される液晶フィルタドライバ２０９により動作される。
【００３８】
前記液晶フィルタ２０８を通過した光はレンズ２１０により集光され、入射端側コネクタ２１１から、光ファイバ束で構成されるライトガイド２４０に導かれる。たとえば黄色い光を照射したい場合、凹面鏡２０７の結像位置で青色の波長の光が透過できないように液晶フィルタ２０８を液晶フィルタドライバ２０９から操作すると、入射端側コネクタ２１１において緑色と赤色の光が混ぜ合わされ、その結果、黄色の光がライトガイド２４０を介して照射されるようになる。
【００３９】
ところで学習モードにおいて算出された最適なスペクトルデータは、概して図３（ａ）のように正値と負値を持ったものになる。しかしマイナスの演算を光学的に実現することはできないので、プロセッサ１４８の内部で電気信号処理によりマイナス演算を実現する。そこで図３（ａ）の適正スペクトルデータを図３（ｂ）と図３（ｃ）の２つに分け、図３（ｂ）のスペクトル光による対象物１４２の画像から図３（ｃ）のスペクトル光による対象物１４２の画像を引くことでマイナスの演算を実現することとする。
【００４０】
このマイナスの演算を実現するためにプロセッサ１４８には図４の構成が設けられる。ＣＰＵ４０６は図３（ｂ）のスペクトル光で対象物１４２を照明するように照明光発生手段１００を制御し、このときに画像入力手段１４５によって撮像される信号をセレクタ４０２を介してメモリ４０３−１にいったん蓄える。次に図３（ｃ）のスペクトル光で対象物１４２を照明するように照明光発生手段１００を制御し、このときに画像入力手段１４５によって撮像される信号を前記セレクタ４０２を介してメモリ４０３−２に蓄える。メモリ４０３−１，４０３−２に蓄えられた画像信号は数値演算回路（ＡＬＵ）４０４に送られる。前記数値演算回路（ＡＬＵ）４０４はメモリ４０３−１の画像信号からメモリ４０３−２の画像信号を引いた後、その結果をメモリ４０５に送る。メモリ４０５に蓄えられた画像信号はその後の検査等に用いられる。こうしてマイナスの演算が実現できるようになる。
【００４１】
上記したように、第１実施形態では、プリント基板１２を白色光で予め照明して、プリント基板１２の複数の材質（ボンディングパッド部１０、レジスト部１１）の分光スペクトルデータを個々に測定し、このスペクトルデータに基づいて、光学像の注目部位のＳ／Ｎが高くかつ非注目部位の光強度との差が大きく観測されるための最適なスペクトルを決定する。そして、この最適なスペクトルを持つ照明光でプリント基板１２を照明するようにしている。このような方法によれば、プリント基板１２の全域にわたって最適なコントラストの画像を得ることができるようになり、非注目部位における誤検出等を特別なアルゴリズム無しに防ぐことができる。
【００４２】
またプリント基板１２全域で照明光は同じであるので、画像の入力時間を短縮できる。従って同一種類の電子部品の画像ならば、短時間で画像を取り込むことができる。
【００４３】
なお、上記した第１の結像光学系１４６と第２の結像光学系１４４とは本実施形態では、その一部を共用しているが、全く同じ光学系としてもよい。また画像の光量が充分得られるならば、可動式のミラーでなく固定のハーフミラーを用いてもかまわない。
【００４４】
次に、上記した第１実施形態の変形例を図５（ａ）、５（ｂ）を用いて説明する。この変形例は第１実施形態の最適なスペクトルを算出する構成と、画像入力を行なう構成とをそれぞれ別個の装置で構成したものである。
【００４５】
最適スペクトル算出装置は図５（ａ）に示すように、照明光発生手段５００、ライトガイド５０１、照明装置５０２、結像光学系５０４、分光計５０５、プロセッサ５０６によって構成され、最適なスペクトルを決定する統計的な処理を行う。５０３はプリント基板などの対象物である。また、画像入力装置は図５（ｂ）に示すように、照明光発生手段５１０、スペクトル変換手段５１１、照明光学系５１２、結像光学系５１４、撮像装置５１５、プロセッサ５１６によって構成され、決定された最適なスペクトル分布の照明光で照明された対象物５０３の画像を取り込む。
【００４６】
図５（ａ），（ｂ）の作用は第１実施形態とほぼ同じである。すなわち、最適スペクトル算出装置は対象物５０３を構成する各材質のスペクトルデータを測定し、これらのデータから上述した原理に基づいて最適なスペクトルを決定する。ただし、最適なスペクトルを算出する際には最適スペクトル算出装置と画像入力装置の波長伝達特性の違いを補正する為の機能をプロセッサ５０６に持たせている。画像入力装置では、プロセッサ５１６がスペクトル変換手段５１１を制御して最適なスペクトルを出力させて対象物５０３を照明する。この対象物５０３からの光学像は、結像光学系５１４によって結像され撮像装置５１５によってプロセッサ５１６に入力される。
【００４７】
こうすることによって画像入力装置のスペクトル変換手段５１１のスペクトルは可変にする必要がなくなるので、構成を簡単にすることができる。対象物５０３の種類が変わるときには最適スペクトル算出装置でその対象物５０３に最適なスペクトル分布を決定し直して、画像入力装置のスペクトル変換手段５１１の透過スペクトルを変更すればよい。
【００４８】
図６は上記したスペクトル変換手段１０１の別の具体的な構成を示す図である。
白色光源６２０ａから出た白色光は、レンズ６２１ａにより平行光にコリメートされ、ＮＤフィルタ６２２ａに導かれる。前記平行光は前記ＮＤフィルタ６２２ａにより適当に明るさが調整された後、バンドパス色フィルタ６２３ａによって所望の青色成分のみが透過される。バンドパス色フィルタ６２３ａを透過した前記平行光は青色成分のみを反射するダイクロイックミラー６２５により青色成分のみが反射され、レンズ６２６に導かれる。
【００４９】
また、白色光源６２０ｂから出た白色光はレンズ６２１ｂにより平行光にコリメートされ、ＮＤフィルタ６２２ｂに導かれる。前記平行光は前記ＮＤフィルタ６２２ｂにより適当に明るさが調整された後、バンドパス色フィルタ６２３ｂによって所望の赤色成分のみが透過される。前記バンドパス色フィルタ６２３ｂを透過した前記平行光はダイクロイックミラー６２４，６２５をまっすぐ通過し、前記レンズ６２６に導かれる。
【００５０】
また、白色光源６２０ｃから出た白色光はレンズ６２１ｃにより平行光にコリメートされ、ＮＤフィルタ６２２ｃに導かれる。前記平行光は前記ＮＤフィルタ６２２ｃにより適当に明るさが調整された後、バンドパス色フィルタ６２３ｃによって所望の緑色成分のみが透過される。前記バンドパス色フィルタ６２３ｃを透過した前記平行光は赤色より波長の短い光を反射するダイクロイックミラー６２４により反射され、ダイクロイックミラー６２５を通過し、前記レンズ６２６に導かれる。
【００５１】
このようにして、前記レンズ６２６には光源６２０ａ，６２０ｂ，６２０ｃからの平行光が各々所定のスペクトルを持って入射される。重ね合わされた平行光は前記レンズ６２６により集光され、入射端側コネクタ６２７を介し、光ファイバ束で構成されるライトガイド６４０に導かれる。尚、ＮＤフィルタ６２２ａ，ｂ，ｃ及びバンドパス色フィルタ６２３ａ，ｂ，ｃは着脱自在に配置しても良いし、異なる特性のものをターレットに装着し、回転させることで交換可能としてもよい。
【００５２】
図７はスペクトル変換手段１０１の他の構成を示す図である。
白色光源７３０ａから出た白色光は、レンズ７３１ａにより平行光にコリメートされ、バンドパス色フィルタ７３２ａを透過し、レンズ７３３ａにより集光されてライトガイド７３４ａに導かれる。白色光源７３０ｂから出た白色光は、レンズ７３１ｂにより平行光にコリメートされ、バンドパス色フィルタ７３２ｂを透過し、レンズ７３３ｂにより集光されてライトガイド７３４ｂに導かれる。白色光源７３０ｃから出た白色光は、レンズ７３１ｂにより平行光にコリメートされ、バンドパス色フィルタ７３２ｃを透過し、レンズ７３３ｃにより集光されてライトガイド７３４ｃに導かれる。入射端側コネクタ７３５にはそれぞれの白色光源７３０ａ，ｂ，ｃから出た光が各々所定のスペクトルをもって入射される。前記入射端側コネクタ７３５では、所定のスペクトルを持った光が混ぜ合わされライトガイド７４０によって図示せぬ照明装置へ導かれる。尚、バンドパス色フィルタ７３２ａ、ｂ、ｃは着脱自在に配置してもよいし、異なる特性のものをターレットに装着し、回転させることで交換可能としてもよい。
【００５３】
以下に本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態は、反射スペクトルの異なる複数の部位における光強度の差をできるだけ小さく観測するための最適スペクトル算出手段とそれを用いた画像入力装置に関する。
【００５４】
対象物は第１実施形態と同様に、プリント基板１２（図１３）上の金メッキされたボンディングパッド部１０と半透明のレジスト部１１とから構成されているものとする。ボンディングパッド部１０とレジスト部１１にはそれぞれ欠陥が存在し、これら両方の欠陥はすべて検出されなければならない。これをなるべく短時間で行うには、ボンディングパッド部１０とレジスト部１１とを同時に検査しなければならないことになる。しかし、金属光沢を有するボンディングパッド部１０と半透明なレジスト部１１とでは反射率が大きく異なり、通常は両方のＳ／Ｎが高い状態でそれらを同時に観測することは難しい。
【００５５】
そこで第２実施形態では以下に述べる原理に基づいて、複数の注目部位における光強度の差をできるだけ小さくする最適なスペクトルを算出し、算出されたスペクトルに基づいて光学像のスペクトルを変換して、ボンディングパッド部１０とレジスト部１１との光強度の差が小さい画像を得るものである。
第１実施形態と同様な定義によれば、材質ｉ（ｉ＝１，２）の観測スペクトルｈi は次式で表される。
【００５６】
【数１７】
【００５７】
ｈi ＝ｓt ｇi （17）
ただし、ｓ，ｇはベクトルであり、ｔは転置行列を表す。
第２実施形態では材質の異なる２種類の部材からの観測光強度ｈ1 ，ｈ2 の差をできるだけ小さくすることが目的であるから、本実施形態での問題を次のように式で表すことができる。
【００５８】
【数１８】
この（１９）式を次のように展開する。
【００５９】
【数１９】
【００６０】
条件（１８）式の下で（２１）式を最小化するようなベクトルｓを求める問題は、例えば２次計画問題に対するBeale 法を応用することにより解くことが可能である。
【００６１】
第２実施形態の構成は、第１実施形態と全く同様なので図示は省略する。ただし（１８）式で示す条件より光源のスペクトル分布はすべて正となるため、プロセッサ１４８の構成として図４に示すようなマイナス演算のための構成は必要としない。
【００６２】
以下に第２実施形態の作用を説明する。図１において、まず照明光発生手段１００からの白色光を対象物１４２に照射し、照明された対象物１４２からの反射光を可動式ミラー１４９によって第１の結像光学系１４６を経由させて分光スペクトル取得手段１４７に導き、対象物１４２を構成するレジスト部１１の分光スペクトルを測定して、プロセッサ１４８の内部にあるメモリに蓄える。これを数回繰り返しレジスト部１１のスペクトルを複数取得する。同様にしてボンディングパッド部１０からのスペクトルも複数取得し、プロセッサ１４８内のメモリに蓄える。次に、これら蓄えたレジスト部１１及びボンディングパッド部１０のそれぞれの複数のスペクトルの集合を｛ｆ1 （λ）｝，｛ｆ2 （λ）｝とし、（１８）式の条件の下で（２１）式のε2 が最小になるような最適なスペクトルｓをBeale 法を応用して求める。
【００６３】
このようにして最適なスペクトルｓが求まったら、可動式ミラー１４９を光路からはずれた位置に移動させ、プロセッサ１４８の制御により、スペクトル変換手段１０１の透過スペクトルが求めた最適なスペクトルｓと同じになるように照明光のスペクトルを変換して対象物１４２に照射する。対象物１４２からの光学像は第２の結像光学系１４４により結像されて、画像入力手段１４５によりプロセッサ１４８に入力される。
【００６４】
上記した第２実施形態によれば、材質の異なる部材で構成される対象物であっても、複数の注目部位における光強度の差を小さくして観測できるので対象物全体を同時に検査できる。これによって１つの対象物に対する検査時間を大幅に短縮することができる。
【００６５】
以下に本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態は、適切な中心波長と帯域幅（バンド幅）を有する１個の色フィルタと白色光源を有する照明光源を備えた画像入力装置に関する。
【００６６】
第３実施形態の全体構成は図１に示される第１実施形態の構成とほぼ同様である。ただし、スペクトル変換手段１０１の内部構成とプロセッサ１４８の内部構成は異なる。
【００６７】
図８は本発明の第３実施形態におけるスペクトル変換手段１０１の内部構成を示す図である。光源８５０から出力された白色光はレンズ８５１によってコリメートされた後、バンドパス色フィルタ８５２によって所定のスペクトル光に変換される。前記バンドパス色フィルタ８５２を通過した前記スペクトル光はレンズ８５３により入射端側コネクタ８５４に集光されてライトガイド８４０に導かれる。前記スペクトル光は前記ライトガイド８４０によって図示しない照明装置へ導かれる。
【００６８】
本実施形態では、バンドパス色フィルタ８５２を１枚のみ用いて照明光のスペクトルを変化させて対象物１４２を照明するため、プロセッサ１４８の構成として図４に示すようなマイナス演算のための構成は必要としない。
【００６９】
以下に上記した構成の作用を説明する。
複数の材質の異なる部材から構成される対象物１４２にバンドパス色フィルタ８５２によるスペクトル光を照射することによって、注目部位の光強度と非注目部位の光強度との差が大きくなる、または複数の注目部位における光強度の差が小さくなる作用が得られる。
【００７０】
以下、１枚のバンドパス色フィルタ８５２を用いた場合の上記目的を達成するための手段について説明する。
上記した第１実施形態と同様な定義によれば、材質１，２において観測される光強度は次式で表される。
【００７１】
【数２０】
ここで中心波長λp 、半値幅λh を有するバンドパス色フィルタ８５２によるスペクトル光を照射して得られる輝度値をそれぞれｈ1 （λp ，λh ），ｈ2 （λp ，λh ）とする。
このとき材質１に対する材質２の観測強度比γを次式で定義する。
【００７３】
【数２１】
【００７４】
【数２２】
材質１に対して材質２をコントラストよく観測するには、（２４）式の観測強度比γができるだけ１よりはなれ、かつ材質２の絶対強度が大きくなる半値幅λh と中心波長λp を見つければよい。
【００７６】
材質１と材質２の光強度の差をできるだけ小さくするには、（２４）式の観測強度比γができるだけ１に近く、かつ（２５）式の指標Ｃが大きくなる半値幅λh と中心波長λp を見つければよい。
【００７７】
以下に図を用いて具体的に説明する。図１３に示すレジスト部１１を材質１、ボンディングパッド部１０を材質２として扱う。ボンディングパッド部１０、レジスト部１１の反射スペクトルが図９に示すようなものであった場合の観測強度比γと指標Ｃをそれぞれ図１０，１１に示す。ただし、図１０はバンドパス色フィルタ８５２の半値幅λh の変更に伴う観測強度比γの中心波長λp に対する特性の変化を表し、図１１はバンドパス色フィルタ８５２の半値幅λh の変更に伴う指標Ｃの中心波長λp に対する特性の変化を表す。また図１２にバンドパス色フィルタ８５２の半値幅λh の変更に伴うボンディングパッド部１０の観測光強度スペクトルを示す。第３実施形態では、これらの図を総合的に判断して、所望の効果が得られるバンドパス色フィルタ８５２の特性を推定する。
【００７８】
また、レジスト部１１に対してボンディングパッド部１０をコントラスト良く観測するには、観測強度比γができるだけ１よりはなれ、かつボンディングパッド部１０の絶対強度が大きくなる中心波長と半値幅を持つフィルタを使用すればよい。図の例では、図１０と図１２とから中心波長λ4 、半値幅４０ｎｍであるフィルタが適していると推定できる。
【００７９】
レジスト部１１における光強度とボンディングパッド部１０における光強度との差をできるだけ小さくするには、観測強度比γができるだけ１に近く、かつ指標Ｃができるだけ大きくなる中心波長と半値幅を持つフィルタを使用すればよい。具体的には、図１０と図１１とから中心波長λ5 、半値幅６０ｎｍのフィルタが適していると推定できる。
【００８０】
第３実施形態では、スペクトル算出手段としてのプロセッサ１４８において対象物１４２のボンディングパッド部１０及びレジスト部１１のスペクトルデータを測定し、以上述べた手法に基づいて、注目部位の光強度と非注目部位の光強度との差をできるだけ大きくする、または複数の注目部位の光強度の差を小さくするバンドパス色フィルタ８５２の特性を算出し、求めた中心波長と半値幅を持つバンドパス色フィルタ８５２を図８で示す位置にセットして、光源８５０からの光線により対象物１４２を照明し所望の光学像を得るようにする。
【００８１】
第３実施形態によれば、スペクトル変換手段を複雑な構成にしなくても、第１，２実施形態と同様な効果が得られる光学検査装置を提供できる。
なお、本発明は上述の実施形態の構成に限るものではなく、たとえば上記の実施形態では照明光源からの照明光の色を変化させるように構成されているが、画像を取り込む画像撮像素子の前面に色フィルタなどの色変換素子を設け、算出された適正スペクトル分布に基づいて色フィルタを交換するように構成してもよい。また入力画像をその場で判断して、蓄積装置に蓄積する必要がなければ撮像素子を省いて、直接観察するようにしてもよい。
【００８２】
さらに、上記した具体的実施形態から以下のような構成の発明が導き出され、各構成の作用、効果、対応する実施形態は次の通りである。
（１）
種類の異なる複数の部位からなる対象物の光学像を入力する画像入力装置において、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記照明された対象物の像を結像する第１の結像光学系と、
この第１の結像光学系によって結像された、対象物の注目部位の像とこの注目部位に隣接する非注目部位の像における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、
この分光スペクトル取得手段によって取得された複数の分光スペクトルに基づいて、前記非注目部位に対して前記注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観測されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
このスペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記対象物の光学像のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、
前記第１の結像光学系と波長感度特性が同等で、前記スペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の像を結像するための第２の結像光学系と、
この第２の結像光学系により結像された前記対象物の光学像を入力する画像入力手段と、
を備えたことを特徴とする画像入力装置。
（１）’
前記スペクトル変換手段は、前記照明光発生手段からの照明光が前記対象物に照射される前に、前記最適なスペクトルに基づいて前記照明光のスペクトルを変換し、このスペクトル変換された照明光が前記対象物に照射されることを特徴とする構成（１）に記載の画像入力装置。
（作用）
分光スペクトル取得手段によって注目部位とそれに隣接する非注目部位における分光スペクトルを取得し、両部位の各分光スペクトルに基づいて、非注目部位に対して注目部位が高いコントラストで観察され、しかも注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出する。そしてこのスペクトルに基づいて、入力される対象物の光学像のスペクトルを変換し、画像入力装置によって光学像を入力する。スペクトル変換手段は例えば、照明光発生手段からの照明光が対象物に照射される前に、当該照明光のスペクトルを変換し、このスペクトル変換された照明光が前記対象物に照射される。
（効果）
高いコントラスト及び高いＳ／Ｎで注目部位の光学像を入力する画像入力装置を提供できる。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第１及び第３実施形態に対応する。
（２）
種類の異なる複数の部位を含む対象物の光学像を入力する画像入力装置において、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記照明された対象物の像を結像する第１の結像光学系と、
この第１の結像光学系によって結像された前記種類の異なる複数の注目部位の像における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、
この分光スペクトル取得手段によって取得された複数の分光スペクトルに基づいて、前記注目部位同士が低いコントラストで観察され、しかも前記各注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
このスペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記対象物の光学像のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、
前記第１の結像光学系と波長感度特性が同等で、前記スペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の像を結像するための第２の結像光学系と、
この第２の結像光学系により結像された前記対象物の光学像を入力する画像入力手段と、
を備えたことを特徴とする画像入力装置。
（作用）
分光スペクトル取得手段によって対象物の注目部位における分光スペクトルを取得し、これら複数部位の各分光スペクトルに基づいて、種類の異なる注目部位同士が低いコントラストで、かつＳ／Ｎが高く観察されるためのスペクトルを算出する。そして、このスペクトルに基づいて、入力される対象物の光学像のスペクトルを変換し、画像入力装置によって光学像を入力する。
（効果）
対象物の注目部位の分光スペクトルに基づいて算出された、種類の異なる注目部位同士が低いコントラストで、かつ注目部位のＳ／Ｎが高く観察されるためのスペクトルにより入力される対象物の光学像のスペクトルを変換しているので、種類の異なる注目部位同士が低いコントラストで、かつ注目部位のＳ／Ｎが高い光学像を得ることができる。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第２，３実施形態に対応する。
（３）
前記スペクトル算出手段は、
前記対象物の各部位から得られる光強度を算出し、その光強度に基づいて前記スペクトルを算出するものであり、且つ、その光強度は、
【００８３】
【数２３】
ｓ（λ）：前記スペクトル変換手段の透過スペクトル、
ｅ（λ）：光源スペクトル、
ｔ（λ）：光学伝達系の特性スペクトル、
ｋ（λ）：前記画像入力手段の感度スペクトル、
ｆ（λ）：前記対象物の反射スペクトル、
であることを特徴とする構成（１）又は（２）に記載の画像入力装置。
（作用）
対象物の各部位から得られる光強度を算出し、この光強度に基づいて、注目部位と非注目部位の光強度差が大きくかつ注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるスペクトルあるいは、種類の異なる注目部位の光強度差が小さく、かつ注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるスペクトルを算出する。
（効果）
所望のコントラスト及び高いＳ／Ｎで注目部位の光学像を入力する画像入力装置を提供できる。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第１〜第３実施形態に対応する。
（４）
前記スペクトル変換手段は、バンドパス色フィルタで構成され、前記スペクトル算出手段は、部位ごとに異なる部材で構成される対象物に対して、注目部位を示す光強度値と非注目部位を示す光強度値の比と、この光強度値の比と前記注目部位を示す光強度値の積とで定義される指標値に基づいて、前記バンドパス色フィルタの中心波長と半値幅を算出する
ことを特徴とする構成（１）に記載の画像入力装置。
（作用）
スペクトル変換手段はバンドパス色フィルタで構成され、スペクトル算出手段は部位ごとに異なる部材で構成される対象物に対して、注目部位を示す光強度値と非注目部位を示す光強度値の比と、この光強度値の比と前記注目部位を示す光強度値の積とで定義される指標値に基づいて前記バンドパス色フィルタの中心波長と半値幅を算出する。
（効果）
スペクトル変換手段がバンドパス色フィルタで構成されるため、装置構成が簡単になる。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第３実施形態に対応する。
（５）
前記スペクトル変換手段は、前記照明光発生手段から前記対象物へ至る光路中に設置される
ことを特徴とする構成（１）乃至（４）のいずれか１つに記載の画像入力装置。
（作用）
照明光発生手段から対象物へ至る光路中にスペクトル変換手段を設置して色変換を行う。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第１，２，３実施形態に対応する。
（６）
前記スペクトル変換手段は、前記対象物から前記画像入力手段に至る光路中に設けられる
ことを特徴とする構成（１）乃至（４）のいずれか１つに記載の画像入力装置。
（作用）
対象物から画像入力手段に至る光路中にスペクトル変換手段を設置して色変換を行う。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第１，２，３実施形態に対応する。
（７）
種類の異なる複数の部位からなる対象物の光学像の観察に適したスペクトルを算出するスペクトル算出装置において、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記照明された対象物の像を結像する結像光学系と、
この結像光学系によって結像された、対象物の注目部位の像とこの注目部位に隣接する非注目部位の像における各分光スペクトルを得る分光スペクトル取得手段と、
この分光スペクトル取得手段によって取得された複数の分光スペクトルに基づいて、前記非注目部位に対して前記注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
を備えたことを特徴とする最適スペクトル算出装置。
（作用）
分光スペクトル取得手段により対象物の注目部位と非注目部位の像における各分光スペクトルを取得し、この各分光スペクトルに基づいてスペクトル算出手段が、前記非注目部位に対して前記注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出する。
（効果）
対象物の観察に適したスペクトルを算出しており、このスペクトルを、対象物の非注目部位に対して注目部位が高いコントラストとなると共に、前記注目部位が高いＳ／Ｎを持つような画像を入力する場合に用いることができる。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第１及び第３実施形態に対応する。
（８）
対象物の光学像を入力する画像入力装置において、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記対象物の光学像のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、
このスペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の像を結像するための結像光学系と、
この結像光学系により結像された前記対象物の像を入力する画像入力手段と、
を備え
前記スペクトル変換手段は、
前記対象物の注目部位とこの注目部位に隣接する非注目部位の分光スペクトル像から算出された、前記対象物の非注目部位に対して注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルに基づいて前記対象物の光学像のスペクトルを変換する
ことを特徴とする画像入力装置。
（作用）
対象物の注目部位と非注目部位の分光スペクトルから対象物の非注目部位に対して注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを予め算出しておき、このスペクトルにより対象物の光学像のスペクトルを変換し、画像入力装置により光学像を入力する。
（効果）
対象物の光学像を良好に得るのに適したスペクトルを学習する部分を画像入力装置の外に設けるので、画像入力装置の構成が複雑にならない。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第１及び第３実施形態に対応する。
（９）
種類の異なる複数の部位からなる対象物の光学像の観察に適したスペクトルを算出するスペクトル算出装置と、算出された前記スペクトルに基づいて前記対象物のスペクトルを変換して前記対象物の光学像を入力する画像入力装置とからなる画像入力システムであって、
前記スペクトル算出装置は、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記照明された対象物の像を結像する結像光学系と、
この結像光学系によって結像された、対象物の注目部位の像とこの注目部位に隣接する非注目部位の像における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、
この分光スペクトル取得手段によって取得された複数の分光スペクトルに基づいて、前記非注目部位に対して前記注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
を備え、
前記画像入力装置は、
前記対象物を照明する照明光を発生する第２の照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物に導く第２の照明光学系と、
前記スペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記対象物のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、
前記スペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の像を結像するための第２の結像光学系と、
この第２の結像光学系により結像された前記対象物の光学像を入力する画像入力手段と、
を備えたことを特徴とする画像入力システム。
（作用）
スペクトル算出装置の分光スペクトル取得手段が、対象物の注目部位の像とこの注目部位に隣接する非注目部位の像における各分光スペクトルを取得し、スペクトル算出手段が、取得した各分光スペクトルに基づいて、前記対象物の前記非注目部位に対して前記注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出する。そして、画像入力装置は、スペクトル変換手段により、前記スペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記対象物のスペクトルを変換して光学像を入力する。
（効果）
高いコントラスト及び高いＳ／Ｎで注目部位の光学像を短時間で入力する画像入力システムを提供できる。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第１及び第３実施形態に対応する。
（１０）
種類の異なる複数の注目部位を含む対象物の光学像の観察に適したスペクトルを算出するスペクトル算出装置において、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記照明された対象物の像を結像する第１の結像光学系と、
この第１の結像光学系によって結像された前記種類の異なる複数の注目部位の像における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、
この分光スペクトル取得手段によって取得された複数の分光スペクトルに基づいて、前記注目部位同士が低いコントラストで観察され、しかも前記各注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
を備えたスペクトル算出装置。
（効果）
対象物の観察に適したスペクトルを算出でき、このスペクトルは注目部位同士が低いコントラストとなると共に、前記各注目部位が高いＳ／Ｎを持つような画像を入力する場合に用いることができる。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第２、第３実施形態に対応する。
（１１）
種類の異なる複数の注目部位を含む対象物の光学像を入力する画像入力装置において、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記対象物の光学像のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、
このスペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の像を結像するための結像光学系と、
この結像光学系により結像された前記対象物の光学像を入力する画像入力手段とを備え、
前記スペクトル変換手段は、
前記複数の注目部位の分光スペクトルから前記注目部位同士が低いコントラストで観察され、しかも前記各注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルに基づいて前記対象物の光学像のスペクトルを変換することを特徴とする画像入力装置。
（効果）
対象物の良好な光学像を得るのに適したスペクトルを学習する部分を画像入力装置の外に設けるので、画像入力装置の構成が複雑にならない。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第２、第３実施形態に対応する。
（１２）
種類の異なる複数の注目部位を含む対象物の光学像の観察に適したスペクトルを算出するスペクトル算出装置と、算出された前記スペクトルに基づいて前記対象物のスペクトルを変換して前記対象物の光学像を入力する画像入力装置とからなる画像入力システムにおいて、
前記スペクトル算出装置は、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記照明された対象物の像を結像する第１の結像光学系と、
この第１の結像光学系によって結像された前記種類の異なる複数の注目部位の像における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、
この分光スペクトル取得手段によって取得された複数の分光スペクトルに基づいて、前記注目部位同士が低いコントラストで観察され、しかも前記各注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、を備え、
前記画像入力装置は、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記スペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記対象物の光学像のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、
このスペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の像を結像するための結像光学系と、
この結像光学系により結像された前記対象物の光学像を入力する画像入力手段とを備えたことを特徴とする画像入力システム。
（効果）
注目部位同士が低いコントラストとなると共に、前記各注目部位が高いＳ／Ｎを持つ光学像を短時間で入力する画像入力システムを提供できる。
（対応する実施形態）
この構成は少なくとも上記した第２、第３実施形態に対応する。
（１３）
種類の異なる複数の部位からなる検査用対象物の光学像を入力する画像入力装置において、
前記検査用対象物と同じ構造を持つ学習用対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記学習用対象物へ導く照明光学系と、
前記照明された学習用対象物の像を結像する第１の結像光学系と、
この第１の結像光学系によって結像された、前記学習用対象物の注目部位の像とこの注目部位に隣接する非注目部位の像における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、
この分光スペクトル取得手段によって取得された複数の分光スペクトルに基づいて、前記非注目部位に対して前記注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
このスペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記検査用対象物の光学像のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、
前記第１の結像光学系と波長感度特性が同等で、前記スペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記検査用対象物の像を結像するための第２の結像光学系と、
この第２の結像光学系により結像された前記検査用対象物の光学像を入力する画像入力手段と、
を備えたことを特徴とする画像入力装置。
（効果）
学習動作により検査用対象物の観察に適したスペクトルを用意し、これを用いて高いコントラスト及び高いＳ／Ｎで注目部位の光学像を短時間で入力する画像入力装置を提供できる。
（対応する実施形態）
この構成は、少なくとも上記した第１及び第３実施形態に対応する。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、高いコントラスト及び高いＳ／Ｎで注目部位の光学像を短時間で入力することができる画像入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１〜第３実施形態の構成を示す図である。
【図２】図１に示す照明光発生手段及びスペクトル変換手段の具体的構成を示す図である。
【図３】負値を含むスペクトルデータに対して電気信号処理によりマイナス演算を行なう方法を説明するための図である。
【図４】マイナス演算を実現するためのプロセッサの構成を示す図である。
【図５】第１実施形態の変形例を示す構成図である。
【図６】図１に示すスペクトル変換手段の別の具体的構成を示す図である。
【図７】図１に示すスペクトル変換手段の他の構成を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態におけるスペクトル変換手段の内部構成を示す図である。
【図９】ボンディングパッド部及びレジスト部の反射スペクトルの一例を示す図である。
【図１０】バンドパス色フィルタの半値幅λh の変更に伴う観測強度比γの中心波長λp に対する特性の変化を表す図である。
【図１１】バンドパス色フィルタの半値幅λh の変更に伴う指標Ｃの中心波長λp に対する特性の変化を表す図である。
【図１２】バンドパス色フィルタの半値幅λh の変更に伴うボンディングパッド部の観測光強度スペクトルを示す図である。
【図１３】対象物としての、プリント基板上の金メッキされたボンディングパッド部とレジスト部を示す図である。
【符号の説明】
１０…ボンディングパッド部、
１１…レジスト部、
１２…プリント基板
１００…照明光発生手段、
１０１…スペクトル変換手段、
１４０…照明光学系、
１４２…対象物、
１４４…第２の結像光学系、
１４５…画像入力手段、
１４６…第１の結像光学系、
１４７…分光スペクトル取得手段、
１４８…プロセッサ、
１４９…可動式ミラー
Claims (7)
- 材質の異なる複数の部位からなる対象物の光学像を入力する画像入力装置において、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記照明光学系を通して照明された前記対象物の注目部位および非注目部位の像を結像する第１の結像光学系と、
前記第１の結像光学系によって結像された前記対象物の注目部位および非注目部位における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、
前記分光スペクトル取得手段によって取得された前記対象物の注目部位および非注目部位の各分光スペクトルに基づいて、前記非注目部位に対して前記注目部位が高いコントラストで観察され、しかも前記注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
前記スペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記照明光のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、
前記第１の結像光学系と波長感度特性が同等で、前記スペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の注目部位および非注目部位の像を結像する第２の結像光学系と、
前記第２の結像光学系により結像された前記対象物の光学像を入力する画像入力手段と、
を備えたことを特徴とする画像入力装置。 - 材質の異なる複数の部位からなる対象物の光学像を入力する画像入力装置において、
前記対象物を照明する照明光を発生する照明光発生手段と、
前記照明光を前記対象物へ導く照明光学系と、
前記照明光学系を通して照明された前記対象物の注目部位および非注目部位の像を結像する第１の結像光学系と、
前記第１の結像光学系によって結像された前記材質の異なる複数の注目部位における各分光スペクトルを取得する分光スペクトル取得手段と、
前記分光スペクトル取得手段によって取得された前記各分光スペクトルに基づいて、前記各注目部位同士が低いコントラストで観察され、しかも前記各注目部位が高いＳ／Ｎで観察されるためのスペクトルを算出するスペクトル算出手段と、
前記スペクトル算出手段によって算出された前記スペクトルに基づいて、前記照明光のスペクトルを変換するスペクトル変換手段と、
前記第１の結像光学系と波長感度特性が同等で、前記スペクトル変換手段によってスペクトル変換された前記対象物の注目部位および非注目部位の像を結像する第２の結像光学系と、
前記第２の結像光学系により結像された前記対象物の光学像を入力する画像入力手段と、
を備えたことを特徴とする画像入力装置。 - 前記スペクトル算出手段は、前記注目部位のＳ／Ｎが高く、かつ前記非注目部位の光強度との差が大きく観察されるスペクトルを決定することを特徴とする請求項１または２記載の画像入力装置。
- 前記照明光発生手段は、白色光源からなり、前記スペクトル変換手段は、前記白色光源から出射された照明光を平行光にコリメートする第1の凹面鏡と、前記第1の凹面鏡で反射された前記平行光を回折する回折格子と、前記回折格子により特定方向に回折された回折光を結像させる第2の凹面鏡と、前記第2の凹面鏡の結像位置に配置され各波長の光の透過率を任意に設定する液晶フィルタと、を備えることを特徴とする請求項１または２記載の画像入力装置。
- 前記照明光発生手段は、３つの白色光源からなり、前記スペクトル変換手段は、前記各白色から出射された各照明光を平行光にコリメートする第1のレンズと、前記各第１のレンズでコリメートされた前記平行光をそれぞれ青色成分、赤色成分、緑色成分のみ透過させるバンドパス色フィルタと、前記各バンドパス色フィルタを透過した平行光を重ね合わせるダイクロイックミラーと、前記ダイクロイックミラーで重ね合わされた平行光を結像させる第２のレンズと、を備えることを特徴とする請求項１または２記載の画像入力装置。
- 前記照明光発生手段は、３つの白色光源からなり、前記スペクトル変換手段は、前記各白色光源から出射された各照明光を平行光にコリメートする第1のレンズと、前記各第１のレンズでコリメートされた前記平行光をそれぞれ青色成分、、赤色成分、緑色成分のみ透過させ所定のスペクトルに変換するバンドパス色フィルタと、前記各バンドパス色フィルタを透過した平行光を集光させる第２のレンズと、前記各第２のレンズにより集光されたそれぞれ所定のスペクトルに変換された各光を導くライトガイドと、前記各ライトガイドから導かれた各光を混ぜ合わせるコネクタと、を備えることを特徴とする請求項１または２記載の画像入力装置。
- 前記スペクトル取得手段は、前記照明光発生手段から出力される照明光をそのまま前記対象物に照射した状態で、前記対象物の注目部位または非注目部位の各分光スペクトルを複数回取得することを特徴とする請求項１または２記載の画像入力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19851497A JP4118365B2 (ja) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | 画像入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19851497A JP4118365B2 (ja) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | 画像入力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1139458A JPH1139458A (ja) | 1999-02-12 |
| JP4118365B2 true JP4118365B2 (ja) | 2008-07-16 |
Family
ID=16392412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19851497A Expired - Fee Related JP4118365B2 (ja) | 1997-07-24 | 1997-07-24 | 画像入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4118365B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0724769U (ja) * | 1993-10-06 | 1995-05-12 | 邦啓 堀内 | 袋入包装用詰物 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5016202B2 (ja) * | 2005-05-23 | 2012-09-05 | 株式会社ミツトヨ | 照明装置および画像処理装置 |
| CN104798102B (zh) * | 2012-05-14 | 2017-07-28 | 欧姆龙株式会社 | 用于保证机器视觉系统的最小对比度的方法与装置 |
-
1997
- 1997-07-24 JP JP19851497A patent/JP4118365B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0724769U (ja) * | 1993-10-06 | 1995-05-12 | 邦啓 堀内 | 袋入包装用詰物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1139458A (ja) | 1999-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5199539B2 (ja) | 焦点ずれ検出のためのマルチスペクトル技術 | |
| US9134121B2 (en) | Determining material properties using speckle statistics | |
| US9217687B2 (en) | Image analysis system and methods for IR optics | |
| CN111336932B (zh) | 测量纳米薄膜厚度的显微式差分反射光谱测量系统及方法 | |
| Chao et al. | Chicken heart disease characterization by multi-spectral imaging | |
| EP1126255A2 (en) | An imaging spectral device | |
| US10067058B1 (en) | Auto-focus system | |
| JP7321391B2 (ja) | ジェムストーン鑑別のための撮像支援走査型分光法 | |
| JP2008281513A (ja) | 文化財検査装置 | |
| JP2017198491A (ja) | 膜厚測定装置及び膜厚測定方法 | |
| JPH0829259A (ja) | 明度測定装置 | |
| JP6918395B1 (ja) | 撮像装置 | |
| JPH11101944A (ja) | 光源装置 | |
| US7583419B2 (en) | System for capturing graphical images using hyperspectral illumination | |
| JP5789786B2 (ja) | 画像計測装置および画像計測方法 | |
| US20080034833A1 (en) | Optical Spectroscopy Instrument Response Correction | |
| JP4118365B2 (ja) | 画像入力装置 | |
| WO2011046378A2 (ko) | 파장 검출기 및 이를 갖는 광 간섭 단층 촬영 장치 | |
| JPH09105673A (ja) | 分光装置 | |
| WO2018128146A1 (ja) | 分光測定方法および分光測定装置 | |
| JP2012189342A (ja) | 顕微分光測定装置 | |
| WO2017026296A1 (ja) | 試料測定装置 | |
| JP2006300615A (ja) | 外観検査装置及び外観検査方法 | |
| CN110793942B (zh) | 基于彩色相机的二维材料形貌快速表征系统和方法 | |
| JP3454881B2 (ja) | 色彩計測装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040723 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071002 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071016 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071217 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080122 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080324 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080415 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080423 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110502 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120502 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130502 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |