JP6339849B2

JP6339849B2 - 検査装置

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Publication number: JP6339849B2
Application number: JP2014089011A
Authority: JP
Inventors: 健二柳詰
Original assignee: Saki Corp
Current assignee: Saki Corp
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2034-04-23
Also published as: JP2015206752A

Description

本発明は、被検査体の外観を検査する検査装置に関する。

近年では、様々な機器に電子基板が実装されるようになってきているが、この種の電子基板が実装される機器においては、小型化、薄型化等が常に課題になっており、この点から、電子基板の実装の高密度化を図ることが要求されている。そして、電子基板における高密度実装を実現する上では、基板における部品の実装状態を高精度に検査することが重要となり、従来、部品実装後のプリント基板（以下「基板」という）を高精度に検査するために、画像認識技術を用いた検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特公平７−１２０４２１号公報

しかしながら、このような検査装置では、検査の精度を向上させるために、検査対象である基板の画像を取得する撮像部の解像度を上げると、この撮像部の焦点が合っている面（例えば、基板の表面）はより詳細な（高解像度の）画像を取得することができるが、この基板上に配置された背の高い部品の上面に印字されている文字等には焦点が合わず、ぼけた画像になっ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、基板の所定の位置（例えば基板の表面）に焦点が合っている画像だけでなく、この位置とは異なる位置（例えば、基板上に実装された部品の上面）に焦点が合っている画像も取得して検査をす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、被検査体の画像データを取得する撮像部と、この撮像部で取得された画像データに基づき被検査体の検査を行う検査部と、被検査体を支持可能であり、被検査体を撮像部に対して相対移動させる搬送部と、被検査体に対して照射される照明光の光路から被検体で反射した反射光を撮像部に導く光路を分岐する光路分岐部材と、撮像部の光軸と光路分部材の光路分岐面とが交わる位置、角度、及び、撮像部と光路分岐面との距離の少なくとも１つを変化させることにより、前記被検査体の異なる複数の位置の画像データを取得し、前記撮像部で取得された位置の異なる複数の前記画像データに基づき前記被検査体の複数の位置の検査を行うことを可能にする撮像部調整機構と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る検査装置は、被検査体の画像データを取得する第１の撮像部及び第２の撮像部と、この第１の撮像部又は第２の撮像部で取得された画像データに基づき被検査体の検査を行う検査部と、被検査体を支持可能であり、被検査体を第１の撮像部及び第２の撮像部に対して相対移動させる搬送部と、被検査体に対して照射される照明光の光路から被検査体で反射した反射光を第１の撮像部に導く光路を分岐する第１の光路分岐部材と、第１の光路分岐部材と第１の撮像部との間の光路上に配置されて、反射光を第２の撮像部に導く第２の光路分岐部材と、第２の撮像部の光軸と第２の光路分岐部材の光路分岐面とが交わる位置、角度、及び、第２の撮像部と光路分岐面との距離の少なくとも１つを変化させることにより、前記第２の撮像部で撮像される位置を、前記第１の撮像部で撮像される位置と異なる位置とすることが可能な撮像部調整機構と、を有することを特徴とする。

また、このような本発明に係る検査装置において、撮像部調整機構は、第２の撮像部の光軸と第２の光路分岐部材の光路分岐面とがなす角度が変化するように第２の光路分岐部材を回転させるように構成されていることが好ましい。

また、このような本発明に係る検査装置において、撮像部は、画像データを取得するためのラインセンサを有していることが好ましい。

本発明によれば、基板の所定の位置（例えば基板の表面）に焦点が合っている画像だけでなく、この位置とは異なる位置（例えば、基板上に実装された部品の上面）に焦点が合っている画像も取得して検査をすることができる検査装置を提供することができる。

本実施形態に係る検査装置の構成を示す説明図である。検査位置に置いて基板を保持する機構を説明するための説明図であって、（ａ）は基板の保持を解除した状態を示し、（ｂ）は基板を保持した状態を示す。上記検査装置に含まれる撮像ユニットを示す説明図である。撮像ユニットの主光線の光路を示す説明図である。上記撮像ユニットに含まれる照明部を示す説明図である。上記検査装置の制御ブロックを示す説明図である。上記検査装置により被検査体の外観検査を行う処理のフローチャートである。基板の画像を取得するときの制御のタイミングを示す説明図である。撮像ユニットによる撮像位置や角度を変化させるための第１の実施形態を示す説明図である。撮像ユニットによる撮像位置や角度を変化させるための第２の実施形態を示す説明図である。上記第２の実施形態の変形例を示す説明図である。

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〜図６を用いて、本実施形態に係る検査装置の構成について説明する。この検査装置１は、図１に示すように、基板搬送ユニット１０及び撮像ユニット２０を有して構成されている。また、この検査装置１は、図６に示すように、基板搬送ユニット１０及び撮像ユニット２０の作動を制御する制御部５０を有している。基板搬送ユニット１０は、検査対象である被検査体を所定の位置で保持し、撮像ユニット２０に対してこの被検査体を相対移動させることにより、被検査体の上面を走査して画像を取得し、この画像を用いて被検査体の検査を行う装置である。なお、以降の説明において、検査装置１で検査される被検査体は、ＩＣチップやコネクタといった各種電子部品が実装された電子基板（以下、「基板２」と称する）であるものとして説明するが、本発明の検査対象がこのような電子基板に限定されることはない。また、図１に示すように、この検査装置１の設置面と略平行な平面において、基板２を基板搬送ユニット１０上の所定の位置に位置決めするときのこの基板２の移動方向をＸ軸方向とし、基板搬送ユニット１０により保持された基板２を撮像ユニット２０に対して相対移動させてこの基板２の表面を走査する方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向（設置面と直交する方向）をＺ軸方向とする。また、ここでは、静止している撮像ユニット２０に対して基板搬送ユニット１０により基板２を走査方向（Ｙ軸方向）に移動させるように構成した場合について説明するが、静止している基板２に対して撮像ユニット２０を移動させるように構成してもよい。

この検査装置１において、基板搬送ユニット１０は、支持プレート１１、及び、この支持プレート１１により支持されてＸ軸方向に延びる２本の搬送レール１２を有している。これらの２本の搬送レール１２の各々には、位置決めモータ１３（図６に示す）を駆動することにより基板２を搬送レール１２に沿ってＸ軸方向に移動させる搬送ベルト１４を有し、この搬送ベルト１４上に載置された基板２を、基板搬送ユニット１０の略中央まで移動させる。ここで、以降の説明において、検査対象の基板２を搬送レール１２の搬送ベルト１４上に載置する位置を「待機位置Ｐ１」と呼び、略中央に移動された位置を「検査位置Ｐ２」と呼ぶ。搬送レール１２の検査位置Ｐ２には、図示しないストッパが上下方向に移動可能に設けられており、検査位置Ｐ２に基板２を位置決めするときに、このストッパを基板２の進行方向に突出させ、搬送ベルト１４により移動されている基板２をこのストッパに当接させてこの基板２を正確に位置決めするように構成されている。また、このとき、制御部５０は、基板２がストッパに当接するための時間を考慮して位置決めモータ１３の作動を停止させる。なお、検査が終了したときは、ストッパを下方に移動させることにより、基板２のＸ軸方向の移動の制限が解除される。あるいは、このようなストッパの代わりに基板２を検知する光センサなどの搬送センサ（図示せず）を設け、この搬送センサが基板２の端面や基板２に設けられた検知孔を検知すると、制御部５０が、基板２が基板搬送ユニット１０の略中央に搬送されたと判定し、位置決めモータ１３による基板２の移動を停止させるように構成してもよい。

基板搬送ユニット１０の下部には、搬送レール１２の延在方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に延在するボールネジ１５が設けられている。このボールネジ１５は、搬送モータ１６（図６に示す）によって駆動される。この搬送モータ１６によりボールネジ１５が回転することにより、支持プレート１１がＹ軸方向（ボールネジ１５が延在する方向）に移動される。このとき、搬送レール１２もまた支持プレート１１とともに移動するため、検査装置１は、基板２を撮像ユニット２０の下方に搬送し、この撮像ユニット２０により基板２の表面を撮像することができる。

また、搬送レール１２の検査位置Ｐ２には、図２に示すように、２本の搬送ベルト１４の各々の内側沿って、上下に移動可能な可動保持部１８が設けられている。また、２本の搬送レール１２の各々の上端部には、可動保持部１８の上方で、検査位置Ｐ２にある基板２の端部（Ｙ軸方向の端部）を上方から覆うように、クランプ１９が設けられている。ここで、位置決めモータ１３を作動させて搬送ベルト１４により搬送レール１２に沿って（Ｘ軸方向に）基板２を移動させるときは、図２（ａ）に示すように、可動保持部１８は下方に位置し、移動する基板２と接触しないように構成されている（図２（ａ）に示す基板２の位置を「第２の位置」と呼ぶ）。また、基板２が検査位置Ｐ２に位置決めされたときは、図２（ｂ）に示すように、可動保持部１８が上方に移動し、基板２の下面側からこの基板２を持ち上げ、基板２の表面（上面）をクランプ１９に当接させることにより、この基板２を可動保持部１８とクランプ１９とにより挟持するように構成されている（図２（ｂ）に示す基板２の位置を「第１の位置」と呼ぶ）。このように、検査位置Ｐ２にある基板２を、可動保持部１８とクランプ１９とにより挟持することにより、基板２の撓みを矯正し、基板２の表面を平面に保つことができるため、この基板２の表面の精度の高い画像を取得することができる。また、基板２を可動保持部１８とクランプ１９とにより挟持することにより、撮像ユニット２０に対して基板２を相対移動させて走査するときに、基板２の振動を抑えることができ、より精度の高い画像を取得することができる。なお、撮像ユニット２０の光学系の焦点面（走査ライン）は、基板２が可動保持部１８とクランプ１９とで挟持されたときに（図２（ｂ）に示すように、クランプ１９の下面に基板２の表面（上面）が当接して基板２が第１の位置にあるときに）、この基板２の表面と略一致するように構成されている。この可動保持部１８及びクランプ１９をバックアップ機構１７と呼ぶ。

なお、以上の説明では搬送レール１２上の待機位置Ｐ１から検査位置Ｐ２に基板２を移動させる位置決めモータ１３を用いていたが、このような位置決めモータ１３を設けず、検査位置Ｐ２に直接基板２を取り付けるように構成してもよい

撮像ユニット２０は、撮像部３０及び照明部４０を有し、照明部４０により基板２へ照明光を照射すると共に、撮像部３０で基板２を撮像して、この基板２の表面側の画像データを生成するものである。また、撮像部３０は、図３に示すように、支持部材３４上に、ラインセンサ３１、結像レンズ３２、及び、テレセントリックレンズ３３を備えている。図５において、基板２は、図面の左側から右側へ移動されている間に、撮像ユニット２０によってこの基板２の表面の撮像処理が実施される。また、ラインセンサ３１は、ライン状のセンサ列を内部に含み、後述する照明部４０のハーフミラー４５によって反射されてテレセントリックレンズ３３及び結像レンズ３２を通過した基板２における走査ライン上の映像を走査する。このラインセンサ３１のセンサ列は、赤色光を検出するＲセンサ列、緑色光を検出するＧセンサ列及び青色光を検出するＢセンサ列が略平行に並んで配置されている。ここで、「走査ライン」とは、テレセントリックレンズ３３及び結像レンズ３４からなる光学系により、ラインセンサ３１の撮像面（センサの受光面）と共役な位置のことをいう。

なお、テレセントリックレンズ３３及び結像レンズ３２からなる光学系の光軸は、照明部４０のハーフミラー４５により折り曲げられており、ラインセンサ３１側はＹ軸方向に延び、基板２に対しては略垂直方向（Ｚ軸方向）に延びるように構成されている。

また、ラインセンサ３１に代えて、エリアセンサを用いてもよい。この場合、エリアセンサによって撮像された画像のうち、エリアセンサに含まれるライン状のセンサ列のいずれかによって撮像された部分の画像を用いて基板２の検査を実施する。

図４に示すように、この撮像部３０の光学系において、テレセントリックレンズ３３は、基板２からの反射光をレンズ光軸に対して略平行に集光する。このため、テレセントリックレンズ３３と基板２との間では、主光線は光軸に対して平行であるため、基板２の表面（走査ライン）に対する画角が実質的にゼロとなる。そのため、ラインセンサ３１で取得される画像には視差による歪みが発生しないため、この検査装置１で取得された画像に基づいて、基板２に実装された部品の高さ等の算出も可能となる。

また、図５に示すように、照明部４０は、撮像部３０により基板２の表面を撮像するための照明光を照射するものであり、第１光源４１、２つの第２光源４２、２つの第３光源４３、２つのアクリルシート４４、及び、ハーフミラー４５を有しており、第１光源４１はハーフミラー４５の上方に配置され、第２光源４２及び第３光源４３は、ハーフミラー４５を挟むように配置されている。

このような照明部４０の第１光源４１は、ラインセンサ３１の走査ラインが延びる方向（Ｘ軸方向）に並設された緑色ＬＥＤ（発光ダイオード）群により構成され、この緑色ＬＥＤ群の並設長さは、被検査体である基板２のＸ軸方向の幅以上とされている。この第１光源４１は、撮像ユニット２０（撮像部３０）の走査ラインの真上に配置されており、ハーフミラー４５を透過して、基板２の走査ライン上に対して照明光を上から下に概ね垂直に照射するように構成されている。このように、第１光源４１からの照明光（落射光）は、ハーフミラー４５を透過して基板２の検査面（走査ライン）に対して入射角がほぼゼロとなるように照射される。本実施形態においては、第１光源４１に幅（Ｙ軸方向長さ）を持たせてあり、基板２が反っている場合であっても入射角がゼロになるような落射光成分が存在するように構成されている。

このように、第１光源４１からいわゆる落射光を基板２に照射し、これをラインセンサ３１で検出することにより、基板２上の部品の位置ずれ、欠品、ハンダのヌレの判定などを行うことが可能となる。なお、効率的に走査ラインへ照明光を照射するためには、ＬＥＤ群のための基板を中央で２つのサブ基板に分割し、それぞれのサブ基板にＬＥＤ群を並設してもよい。

また、照明部４０の第２光源４２は、ラインセンサ３１の走査ラインが延びる方向（Ｘ軸方向）に並設された白色ＬＥＤ群により構成され、その並設長さは基板２のＸ軸方向の幅以上とされている。２つの第２光源４２は、それぞれの照明光が、第１光源４１から走査ラインへの光路と干渉しないように、第１光源４１を挟んで走査ラインの両側に１体ずつ配置されている。そのため、これらの第２光源４２からの照明光は、基板２の走査ラインに対して斜めに入射する偏射光となっている。

また、照明部４０の第３光源４３は、ラインセンサ３１の走査ラインが延びる方向（Ｘ軸方向）に並設された青色ＬＥＤ群により構成され、その並設長さは基板２のＸ軸方向の幅以上とされている。２つの第３光源４３は、それぞれの照明光が、第１光源４１から走査ラインへの光路と干渉しないように、第１光源４１を挟んで走査ラインの第２光源４２のさらに外側の両側に１体ずつ配置されている。そのため、これらの第３光源４３からの照明光も、基板２の走査ラインに対して斜めに入射する偏射光となっている。

上述したように、本実施形態においては、第１光源４１は緑色の照明光を照射し、第２光源４２は白色の照明光を照射し、第３光源４３は青色の照明光を照射する。従って、撮像ユニット２０の照明部４０は被検査体である基板２に対して複数の色の光を照射する複合光源として機能する。緑色ＬＥＤや青色ＬＥＤは、白色ＬＥＤよりも明るい光を発することから、第１光源４１を緑色光源とすると共に第３光源４３を青色光源とすることにより、ＳＮ比のよいクリアな画像を得ることができる。また、プリント基板は一般に緑色に着色されていることが多いので、第１光源４１を緑色光源とすれば、落射光により平面を明るく照射することができる。更に、第３光源４３を青色光源とすることにより、基板２に実装されたＩＣチップやコネクタ等の部品に低い角度から青い光を照射して部品にレーザー印字された文字等を良好に認識することが可能となる。

また、本実施形態では、第２光源４２及び第３光源４３と走査ラインとの間に、これらの光源４２，４３からの光を拡散するアクリルシート４４が配置されている。これにより、第２光源４２及び第３光源４３として点光源であるＬＥＤの集合体を用いても、アクリルシート４４の拡散作用により、スポット的な光が画像データに写り込んで検査精度を損なうことを抑制できる。

このような照明部４０により照射された照明光は、基板２の表面（走査ライン上の表面）で反射し、この反射光は、ハーフミラー４５で反射してテレセントリックレンズ３３及び結像レンズ３２で集光されてラインセンサ３１で検出される。なお、本実施形態においては、白色光源である第２光源４２、緑色光源である第１光源４１、青色光源である第３光源４３の順に、それぞれの光源が独立に一つの走査ラインについて３回点灯され、１回の点灯ごとにラインセンサ３１で基板２の表面を撮像する。これにより、基板２に第１〜第３の光源４１，４２，４３の各々が照明光を照射した状態での画像を得ることができる（白色光が照射された基板２の表面全体の画像、緑色光が照射された基板２の表面全体の画像及び青色光が照射された基板２の表面全体の画像をそれぞれ独立して取得することができる）。なお、上述したように、ラインセンサ３１は、Ｒセンサ列、Ｇセンサ列及びＢセンサ列から構成されているため、緑色光である第１光源４１が点灯しているときは、Ｇセンサ列で画像を撮像し、白色光である第２光源４２が点灯しているときは、Ｒセンサ列、Ｇセンサ列及びＢセンサ列で画像を撮像し、青色光である第３光源４３が点灯しているときは、Ｂセンサ列で画像を撮像するように構成されている。すなわち、第２光源４２が点灯しているときの画像はカラーであるが、第１光源４１及び第３光源４３が点灯しているときの画像は単色（例えば、白黒）として表現される。

以上のように、本実施形態に係る検査装置１において、撮像ユニット２０は、被検査体の画像データを取得する撮像部としての機能を有し、基板搬送ユニット１０は、作業者によって待機位置Ｐ１に載置された被検査体を撮像部である撮像ユニット２０により画像が取得される位置（検査位置Ｐ２）に移動させるとともに、この検査位置Ｐ２において被検査体を撮像部に対して走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させて被検査体を走査する（被検査体を撮像する）ための搬送部としての機能を有している。また、ハーフミラー４５は、照明部４０により基板２に照射される照明光の光路からこの基板２で反射した反射光を撮像部３０に導く光路を分岐する光路分岐部材としての機能を有している。

図６に示すように、制御部５０は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ等のハードウェア及びソフトウェアの連携によって実現される。

この制御部５０は、搬送制御部５１、照明制御部５２、撮像制御部５３、記憶部５４、画像処理部５５、メモリ５６、検査部５７、及び、表示制御部５８を有して構成されている。

搬送レール１２（搬送ベルト１４）上の待機位置Ｐ１に載置された基板２を検査位置Ｐ２に移動させる位置決めモータ１３、及び、検査位置Ｐ２にある基板２を撮像ユニット２０に対して移動させる搬送モータ１６は制御部５０に接続されている。搬送制御部５１は、位置決めモータ１３及び搬送モータ１６に駆動信号を供給することにより、位置決めモータ１３及び搬送モータ１６を作動させるように構成されている。また、搬送制御部５１は、可動保持部１８の作動も制御する。

照明制御部５２は、照明部４０の光源（第１光源４１、第２光源４２及び第３光源４３）の点灯・消灯を制御するものであり、撮像制御部５３は、撮像部３０のラインセンサ３１による被検査体の走査（撮像）を制御する。そして、搬送制御部５１は、上述したように、位置決めモータ１３、可動保持部１８及び搬送モータ１６の作動を制御することにより、搬送レール１２（搬送ベルト１４）上に載置された被検査体である基板２の位置決め方向（Ｘ軸方向）への移動や、基板２の走査方向（撮像ユニット２０に対する基板２の搬送方向であるＹ軸方向）への移動、及び、バックアップ機構１７による基板２の保持等が行われる。

また、記憶部５４はハードディスク等の記憶装置により構成されており、基板２の検査に利用される判定基準データが格納されている。また、検査部５７による検査結果等も記憶部５４に格納される。

撮像部３０のラインセンサ３１で取得された信号は画像処理部５５で加工処理等が施された画像データに変換され、メモリ５６に格納される。そして、検査部５７は、メモリ５６に格納された画像データを用いて解析及び検査を実行するように構成されている。具体的には、検査部５７は、メモリ５６に格納された画像データを解析し、まず基準データを取得する。ここで、基準データは、例えば基板２に設けられた、この基板２の位置を示す認識マークの位置データ、基板２に設けられたバーコードなどの認識マークを解析することにより得られる基板２のシリアルナンバーや製造年月日等の識別データを含む。また、検査部５７は、メモリ５６に格納された画像データを解析し、さらに上記の処理により取得した基準データを利用して、基板２に実装される各部品やハンダ個所の位置を示す位置情報データを取得する。そして、検査部５７は、記憶部５４に格納された判定基準データを利用して、基板２の部品の実装状態に関する総合的な検査を実施する。なお、部品の実装状態とは、被検査体としての基板２に実装される素子等の部品の有無、位置、適正な部品であるか等だけではなく、ハンダの有無、ハンダの量、ブリッジの有無、部品の高さ等を含む。このとき、検査部５７は、記憶部５４に保持された基準データ及び位置情報データを利用して、基板２に実装されている部品の高さを算出するように構成してもよい。

また、この制御部５０には、ディスプレイ６０が接続されており、表示制御部５８により、最終的な検査結果がディスプレイ６０に表示される。また、制御部５０には、図示されないキーボードやマウスといった入力手段が接続され、これらのキーボード等を介して、ユーザは、データ入力や、検査装置１の操作を実行することができる。

次に、図７及び図８を参照しながら、上述の検査装置１による被検査体である基板２の外観検査の手順について説明する。ここで、図７に示すフローチャートは、表面のリフロー工程と裏面のＤＩＰ工程とを経てＩＣチップやコネクタ等の部品が実装された基板２の表面を検査する手順を示すものである。

まず、図７に示すように、基板２の検査を実行するに際して、作業者が搬送レール１２の搬送ベルト１４上の待機位置Ｐ１に基板２を載置し、この検査装置１の制御部５０に検査の開始を指示すると（図８の時刻ｔ１）、制御部５０は、搬送制御部５１により、位置決めモータ１３を作動させて搬送ベルト１４により基板２を待機位置Ｐ１から検査位置Ｐ２に移動させて、この基板２の搬送レール１２上のＸ軸方向の位置決めを行う。すなわち、基板２が撮像ユニット２０の撮像範囲内を通過することができる位置である検査位置Ｐ２に、この基板２を移動させる（ステップＳ１００）。なお、制御部５０に対する検査の開始の指示は、作業者がこの制御部５０に接続されているキーボード等の入力手段から入力するように構成してもよいし、センサ等により搬送レール１２の搬送ベルト１４上に基板２が載置されたことを検出することで、制御部５０がこの検出を検査の開始の指示と判断するように構成してもよい。

制御部５０の搬送制御部５１は、基板２が検査位置Ｐ２に移動したと判断すると（図８の時刻ｔ２）、上述したように、可動保持部１８を上方に移動させて基板２を上方に持ち上げ、この可動保持部１８とクランプ１９とで基板２を挟持することにより、バックアップ機構１７で基板２を保持する（ステップＳ１１０）。そして、ステップＳ１１０において基板２の保持が完了すると、搬送制御部５１は、搬送モータ１６を作動させて搬送レール１２を走査方向（Ｙ軸方向）に移動させ、上述したように、撮像ユニット２０の光学系の焦点面（走査ライン）が基板２の表面に略一致している状態（基板２を第１の位置に支持した状態）でこの基板２の表面を走査して、この基板２の表面の画像を取得する（ステップＳ１２０）。

撮像ユニット２０による基板２の走査（撮像）を具体的に説明すると、搬送制御部５１は、搬送モータ１６を作動させ（図８の時刻ｔ２）、撮像ユニット２０のラインセンサ３１による撮像範囲であるスタート位置（走査ライン）まで基板２が移動したと判断すると（図８の時刻ｔ３）、所定の時間間隔で照明部４０による照明と撮像部３０による撮像を繰り返す。すなわち、まず、白色光を照射する第２光源４２を点灯させるとともにラインセンサ３１のＲセンサ列、Ｇセンサ列及びＢセンサ列で一走査単位（１ライン）の撮像を開始し（図８の時刻ｔ３）、撮像が終了すると第２光源４２を消灯する。次に、緑色光を照射する第１光源４１を点灯させるとともにラインセンサ３１のＧセンサ列で一走査単位（１ライン）の撮像を開始し（図８の時刻ｔ４）、撮像が終了すると第１光源４１を消灯する。また、青色光を照射する第３光源４３を点灯させるとともにラインセンサ３１のＢセンサ列で一走査単位（１ライン）の撮像を開始し（図８の時刻ｔ５）、撮像が終了すると第３光源４３を消灯する。このように構成することにより、照明部４０によって基板２の表面に照明光が照射された際に、撮像部３０のラインセンサ３１は、テレセントリックレンズ３３及び結像レンズ３２を介して走査ライン上の画像を取得することができる。また、ラインセンサ３１を用いることにより、エリアセンサを用いて検査面を二次元的に移動・停止させ、これをくり返して順次スポット撮像をする構成に比較して、機構を単純化すると共に、検査時間を短縮化することが可能となる。なお、図８は、一走査単位毎に第２光源４２、第１光源４１、第３光源４３の順序で点灯して撮像する場合を示しているが、本発明がこの順序に限定されることはない。

このように、制御部５０は、搬送制御部５１により搬送モータ１６を作動させて基板２を撮像部３０に対して移動させながら、照明制御部５２による照明部４０の作動の制御と、撮像制御部５３による撮像部３０の作動の制御により、所定の時間間隔で一走査単位（１ライン）毎に基板２の表面の撮像を繰り返し、基板２の表面の全体の画像を撮像することができる。そして、制御部５０は、基板２の終端部が走査ラインを超えたと判断すると（例えば、図８の時刻ｔ６）、搬送モータ１６の作動、並びに、撮像部３０及び照明部４０の作動を停止する。なお、基板２の終端部の判断は、予め検査対象の基板２の大きさ（Ｙ軸方向の長さ）をメモリ５６に設定しておくことにより、搬送モータ１６の作動量（作動時間）に基づいて判断してもよいし、センサ等を設けて基板２の終端部を検出してもよい。

このように、本実施形態に示す検査装置１の撮像ユニット２０により得られる画像データの解像度のうち、走査ラインの方向（Ｘ軸方向）の解像度はラインセンサ３１の解像度で決定され、走査方向（Ｙ軸方向）の解像度は、一走査単位毎の搬送レール１２の移動量（移動時間）で決定される。なお、図８は各タイミングを時間で説明したが、所定の間隔で出力されるクロック信号をカウントしてもよい。

このようにして、ラインセンサ３１が基板２の走査方向（Ｙ軸方向）における全長について撮像すると、基板２の表面の撮像が１回の基板搬送工程中で実行されることになる。すなわち、基板２は、基板搬送ユニット１０により、撮像ユニット２０に対して走査方向（Ｙ軸方向）に移動させられ、この間、撮像ユニット２０が基板２の表面を１回の基板搬送工程の中で撮像する。なお、１回の基板搬送工程とは、基板２の一方向における搬送工程でもよく、基板２の往復搬送工程であってもよいが、ここでは、一方向における搬送工程として説明する。

以上のステップＳ１２０により、基板２の表面の画像が取得されると、制御部５０の検査部５７は、上述した方法で画像データの解析を行い、さらにこの解析結果に基づいて基板２の検査を行い（ステップＳ１３０）、表示制御部５８がその検査結果をディスプレイ６０に表示する（ステップＳ１４０）。なお、制御部５０の搬送制御部５１は、このステップＳ１３０及びＳ１４０の実行と並行して、搬送モータ１６を作動させて搬送レール１２を、走査を開始する前の位置まで戻すように構成されている（図８の時刻ｔ７からｔ８）。そして、搬送制御部５１は、可動保持部１８を下方に移動させてバックアップ機構１７による基板２の保持を解除し（ステップＳ１５０）、位置決めモータ１３を作動させてこの基板２を検査位置Ｐ２から待機位置Ｐ１に移動させる（ステップＳ１６０）。なお、このステップＳ１５０及びＳ１６０も、上述したステップＳ１３０及びＳ１４０の処理と並行して実行するように構成してもよい。また、ここでは、検査が終了した基板２を、搬送レール１２上の検査位置Ｐ２から待機位置Ｐ１に戻すように構成した場合について説明したが、検査に合格した基板２を待機位置Ｐ２とは反対側に移動させることにより、この検査済みの基板２を次工程に送るように構成してもよい。

以上のような構成の検査装置１は、基板搬送ユニット１０のバックアップ機構１７により保持された状態の基板２に対して撮像ユニット２０を構成する撮像部３０の焦点位置（走査ライン）が固定されている。そのため、例えば、背の高い部品（例えば、コンデンサ等）の上面に印刷されている型番等も検査の対象とする場合、撮像部３０の焦点が合わずにぼけた画像になり、検査の精度が低くなる可能性がある。また、基板２に対する撮像部３０の光軸も固定されている（基板２の上面に対して略垂直に延びている）ため、部品やハンダ（フィレット）に対して角度を付けた画像を得ることができず、検査の精度が限定されてしまう可能性もある。そこで、基板２に対する撮像部３０の焦点位置や画像を取得する角度を変更する構成について説明する。

（第１の実施形態）
まず、図９を用いて第１の実施形態について説明する。この図９は、上述した検査装置１の撮像ユニット２０の光学系について説明している。なお、撮像部３０は、上述したように、ラインセンサ３１、結像レンズ３２及びテレセントリックレンズ３３から構成されているものとする。

図９（ａ）に示すように、撮像部３０の光軸Ａは、ハーフミラー４５でＹ軸方向に折り曲げられ、照明部４０の光路から分岐されている。また、このとき、撮像部３０の焦点（走査ライン）Ｆ０は、基板搬送ユニット１０のバックアップ機構１７により保持された状態の基板２の表面と略一致するように構成されている。

ここで、撮像部３０を光軸Ａに沿ってＹ軸方向に移動させると、この撮像部３０の焦点も、略垂直に延びる光軸に沿って移動する。具体的には、図９（ｂ）に示すように、撮像部３０をハーフミラー４５から離すように移動させると、その焦点（走査ライン）はＦ１の位置に移動する。そのため、このような状態で基板２の走査を行うと、基板２の表面から上方にある部品にピントがあった画像を取得することができる。

撮像部３０を移動させて焦点位置を変化させる方法としては、例えば、上述したラインセンサ３１、結像レンズ３２及びテレセントリックレンズ３３が取り付けられた支持部材３４を光軸Ａに沿って移動させる撮像部調整機構３６を設け、制御部５０の撮像制御部５３でその作動を制御するように構成することができる。ここで、基板搬送ユニット１０で保持された基板２を撮像ユニット２０に対して往復移動させる場合の、復路において、ステップＳ１３０及びＳ１４０の処理を実行すると同時に、図９（ｂ）で示す焦点位置（位置Ｆ１）に調整した状態で基板２の画像を取得することにより、往路で基板２の表面に焦点が合った画像データを取得し、復路で基板２の表面よりも上方に焦点が合った画像データを取得することができ、それぞれの画像データを用いて、基板２の表面の状態だけでなく、背の高い部品の上面の画像も検査対象とすることができる。この際、復路における画像データは、部品の上面に印字された文字等を検出するために用いるため、画像データの解像度が要求されないことから、一走査単位の間隔（照明及び撮像を繰り返す時間間隔）を、往路よりも広くするように構成してもよい。

また、図９（ｃ）に示すように、撮像部３０の光軸Ａとハーフミラー４５の光路分岐面との交わる位置（位置Ｃ）及び角度と、撮像部３０（例えば、ラインセンサ３１の撮像面）と光路分岐面との距離を調整することにより、基板２の表面に対する撮像部３０の光軸の角度を変化させることができる。

このように、制御部５０の撮像制御部５３により撮像部調整機構３６を作動させて、撮像部３０の光軸Ａとハーフミラー４５の光路分岐面との交わる位置、角度、及び、撮像部３０と光路分岐面との距離の少なくとも１つを変化させることにより、基板２に対する撮像部３０の焦点位置や、基板２に対する撮像部３０の光軸の角度を変化させることができ、異なる焦点位置の画像や、異なる角度の画像を取得して、検査精度を向上させることができる。

（第２の実施形態）
図１０は、上述した撮像ユニット２０において、撮像部３０とハーフミラー４５との間に、別のハーフミラー（以下、「第２のハーフミラー３５」と呼ぶ）を配置し、この第２のハーフミラー３５で分岐された光路上に第２の撮像部７０を配置した構成を示している。なお、以降の説明において、撮像部３０を「第１の撮像部３０」と呼び、ハーフミラー４５を「第１のハーフミラー４５」と呼ぶ。このとき、第２のハーフミラー３５は、第１の撮像部３０の光軸と第２の撮像部７０の光軸とが交差する点に配置されている。

図１０（ａ）に示すように、第１の撮像部３０の焦点（走査ライン）を基板搬送ユニット１０のバックアップ機構１７により保持された基板２の表面に略一致させた状態で、第２の撮像部７０の焦点をこの基板２の上方（位置Ｆ１）に位置するように配置することにより、一回の走査で、第１の撮像部３０による基板２の表面に焦点が合った画像データと、第２の撮像部７０による基板２の表面より高い位置に焦点が合った画像データとを同時に取得することが可能となる。

このような第２の実施形態において、例えば、図１０（ａ）の矢印で示すように、第２の撮像部７０を光軸Ｂに沿って移動させることにより、この第２の撮像部７０の基板２に対する焦点の位置を上下方向に変化させることができる（図９（ｂ）と同じ）。また、図１０（ｂ）に示すように、第２の撮像部７０の光軸Ｂと第２のハーフミラー３５の光路分岐面との交わる位置（位置Ｃ′）、角度、及び、第２の撮像部７０と光路分岐面との距離の少なくとも１つを変化させることにより、結果として、第２の撮像部７０の光軸Ｂと第１のハーフミラー４５の光路分岐面との交わる位置（位置Ｃ）、角度、及び、第２の撮像部７０と光路分岐面との距離の少なくとも１つが変化することになるため、基板２に対する第２の撮像部７０の焦点位置や、基板２に対する第２の撮像部７０の光軸Ｂの角度を変化させることができ、異なる焦点位置の画像データや、異なる角度の画像データを取得して、検査精度を向上させることができる。

また、図１１に示すように、第２の撮像部７０を移動させる代わりに、第２のハーフミラー３５を、走査ラインと略平行に延びる軸Ｏ（第１の撮像部３０の光軸と第２の撮像部７０の光軸とが交差する点を通る軸Ｏ）を中心に回転させて、この第２のハーフミラー３５と第２の撮像部７０の光軸Ｂとがなす角度を変化させても、結果として、第２の撮像部７０の光軸Ｂと第１のハーフミラー４５の光路分岐面との交わる位置、角度、及び、第２の撮像部７０と光路分岐面との距離の少なくとも１つが変化することになるため、基板２に対する第２の撮像部７０の焦点位置や、基板２に対する第２の撮像部７０の光軸Ｂの角度を変化させることができる。例えば、図１１（ａ）に示すように、第２のハーフミラー３５を反時計回りに回転させることにより、第２の撮像部７０の焦点を、基板２の上方であって、第２の撮像部７０に近づく方向（点Ｆ２の位置）に移動させることができる。反対に、図１１（ｂ）に示すように、第２のハーフミラー３５を時計回りに回転させることにより、第２の撮像部７０の焦点を、基板２の上方であって、第２の撮像部７０から離れる方向（点Ｆ２′の位置）に移動させることができる。また、第２の撮像部７０の移動と、第２のハーフミラー３５の回転を組み合わせてもよい。

１検査装置
２基板（被検査体）
１０基板搬送ユニット（搬送部）
２０撮像ユニット
３０撮像部（第１の撮像部）
３５第２のハーフミラー（第２の光路分岐部材）
３６撮像部調整機構
４０照明部
４５ハーフミラー（第１のハーフミラー、光路分岐部材、第１の光路分岐部材）
５０制御部
５７検査部
７０第２の撮像部

Claims

被検査体の画像データを取得する撮像部と、
前記撮像部で取得された前記画像データに基づき前記被検査体の検査を行う検査部と、
前記被検査体を支持可能であり、前記被検査体を前記撮像部に対して相対移動させる搬送部と、
前記被検査体に対して照射される照明光の光路から前記被検査体で反射した反射光を前記撮像部に導く光路を分岐する光路分岐部材と、
前記撮像部の光軸と前記光路分岐部材の光路分岐面とが交わる位置、角度、及び、前記撮像部と前記光路分岐面との距離の少なくとも１つを変化させることにより、前記被検査体の異なる複数の位置の画像データを取得し、前記撮像部で取得された位置の異なる複数の前記画像データに基づき前記被検査体の複数の位置の検査を行うことを可能にする撮像部調整機構と、を有することを特徴とする検査装置。
被検査体の画像データを取得する第１の撮像部及び第２の撮像部と、
前記第１の撮像部又は前記第２の撮像部で取得された前記画像データに基づき前記被検査体の検査を行う検査部と、
前記被検査体を支持可能であり、前記被検査体を前記第１の撮像部及び第２の撮像部に対して相対移動させる搬送部と、
前記被検査体に対して照射される照明光の光路から前記被検査体で反射した反射光を前記第１の撮像部に導く光路を分岐する第１の光路分岐部材と、
前記第１の光路分岐部材と前記第１の撮像部との間の光路上に配置されて、前記反射光を前記第２の撮像部に導く第２の光路分岐部材と、
前記第２の撮像部の光軸と前記第２の光路分岐部材の光路分岐面とが交わる位置、角度、及び、前記第２の撮像部と前記光路分岐面との距離の少なくとも１つを変化させることにより、前記第２の撮像部で撮像される位置を、前記第１の撮像部で撮像される位置と異なる位置とすることが可能な撮像部調整機構と、を有することを特徴とする検査装置。
前記撮像部調整機構は、前記第２の撮像部の光軸と前記第２の光路分岐部材の前記光路分岐面とがなす角度が変化するように前記第２の光路分岐部材を回転させるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
前記撮像部は、前記画像データを取得するためのラインセンサを有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の検査装置。