JPH0829138A

JPH0829138A - パターン検査装置及び方法

Info

Publication number: JPH0829138A
Application number: JP6168273A
Authority: JP
Inventors: Satoru Sakai; 覚酒井; Moritoshi Ando; 護俊安藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】微細配線構造を有するプリント基板であって
も、十分な画像検出が行えるパターン検出装置及び方法
を提供する。【構成】近年開発された青色発光のＬＥＤが短波長を
有し、微細配線パターンの検出に最適であることに着目
し、光源にこの青色ＬＥＤを使用する。光源１から被検
査物ＳＰへ照射された光の反射光により当該被検査物Ｓ
Ｐの形状検査を行う画像検査装置において、複数の青色
ＬＥＤ１が光源として用いられる。そして、被検査物Ｓ
Ｐを中心として半球面形状のフレーム１０にこれら青色
ＬＥＤ１を配置する。被検査物ＳＰに対してあらゆる反
射面に対して照射光の照射が行われ、パターン検出の精
度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆるパターン検査
装置に係り、特に、プリント基板等の製造工程における
品質検査として用いるパターン検査装置及び方法に関す
る。

【０００２】近年、電子機器の高密度化に伴い、内部の
プリント基板も高密度配線を目的として多層薄膜構造の
パターンの開発が盛んになっている。この製造工程にお
いては、配線パターンの欠け、断線や短絡等の製造中に
発生する二次的な欠陥を検出するため、パターン検査が
必須のものとなっている。この検査は、配線パターンの
微細化に伴い、もはや作業者の目視による検査の限界を
越える程に困難となっている。

【０００３】そこで、微細な配線パターンを有するプリ
ント基板に対して、非接触でかつ高速に自動検査が行え
る画像検査装置の開発が強く求められている。

【０００４】

【従来の技術】従来行われていた画像検査を図９に基づ
いて説明する。図９（Ａ）は従来のパターン検査装置で
ある。図９（Ａ）に示すように、検査対象となるプリン
ト基板等の被検査物ＳＰは、ステージ９の上に置かれて
いる。照明１１は照度が経時変化に強い光源、例えば水
銀ランプ、等が用いられている。ビームスプリッタ１２
は、照明１１の発した光を反射し、対物レンズ３が集光
し、被検査物ＳＰに照射される。被検査物ＳＰにより反
射された光は、再び対物レンズ３、ビームスプリッタ１
２を通り、結像レンズ４で集光され、電子シャッタ５で
適当な間隔でサンプリングされ、ＣＣＤカメラ６にて結
像する。ＣＤＤカメラ６の出力は画像処理回路７で輪郭
抽出、２値化等の公知の画像処理が施されて、被検査物
ＳＰの仕上がり状態の適否が判断される。

【０００５】被検査物ＳＰの明るさに対応して、ＣＣＤ
カメラ６から出力される検知信号のレベルが変化する。
プリント基板等を被検査物とする場合、一般に銅等の金
属で構成される配線パターン部分の反射光は明るく、樹
脂等の素材で構成される基材部分は暗く認識される。こ
の明暗の差の情報を有する検知信号を、画像処理回路７
により適当なスライスレベルで２値化することによっ
て、２値信号、つまりパターンの二次元画像が得られ
る。この２値信号の輪郭を検査することにより、被検査
物の不良、つまり、プリント基板の欠け、断線又は断線
等の欠陥を発見できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のパターン検査装置では、基板の表面に存在する微細
な凹凸形状によっては正確な画像の検出ができない場合
があるという問題があった。また、微細構造の配線パタ
ーンを有する基板に従来の光の波長を用いると十分なコ
ントラストが得られない、という問題もあった。以下に
その理由を説明する。

【０００７】近年用いられてきている多層からなるプリ
ント配線板は、パターン表面に別の層にあるパターンと
電気的に接続するためのバイアホール（Via Hole）が設
けられている。図９（Ｂ）はバイアホールの断面図であ
る。図９（Ｂ）に示すように、バイアホールの形状は、
側面が水平からの傾斜が大きく、垂直落射照明（真上か
らの照明）では反射光の反射方向が大きく変化する。そ
のため、従来のパターン検査装置で用いられる垂直な光
では、反射光がレンズから外れてしまい、ＣＣＤカメラ
は反射光を有効に検出できず、十分な二次元パターンが
得られないという現象が生じていた。

【０００８】また、微細な配線構造を有する基板は、銅
等を組成成分とするパターン部と樹脂等で組成される基
材部とを有する。画像検出では、この微細なパターン部
と基材部とのコントラストをはっきりさせることが重要
であるが、従来用いられていた光源では、波長の関係か
ら十分なコントラストを得るまでに至っていなかった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、微細な被写体、
特に、微細配線構造を有するプリント基板であっても、
十分な画像検出が行えるパターン検出装置及び方法を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検査物であ
るプリント基板の基材部に用いられる樹脂の反射率が特
に低いことから、近年開発された青色発光のＬＥＤが短
波長を有し、これら微細配線パターンの検出に最適であ
ることに着目し、光源にこの青色ＬＥＤを使用する。併
せて、微細配線パターンを有する基板上に凹凸が生じて
も、誤検出されないためのＬＥＤ光源の光源配置、パタ
ーン検査装置及び方法を提供している。

【００１１】請求項１記載の発明は、光源から被検査物
へ照射された光の反射光により当該被検査物の形状検査
を行うパータン検査装置において、複数の光源は当該被
検査物を中心として半球面形状に配列されていること、
を特徴とする。

【００１２】請求項２記載の発明は、光源から被検査物
へ照射された光の反射光により当該被検査物の形状検査
を行うパータン検査装置において、複数の光源は当該被
検査物を中心軸に含んでなる半円柱形状に配列されてい
ること、を特徴とする。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載のパータン検査装置において、被検査物からの
反射光を検出する検出手段と、検出手段の検出した出力
から画像の明暗状態を検出する画像処理手段と、複数の
光源を個々に又は複数のブロック毎に駆動する光源制御
手段と、を備え、光源制御手段は、画像処理手段の検出
した明暗状態に基づいて光源の照度を個々に又は複数の
ブロック毎に変化させること、を特徴とする。

【００１４】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３記載のパータン検査装置において、光源のそれぞれ
は、光を拡散させるためのレンズを照射面に配置して構
成される。

【００１５】請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求
項４記載のパータン検査装置において、光源として短波
長の光を発光する青色ＬＥＤを用いたこと、を特徴とす
る。請求項６記載の発明は、光源から被検査物へ照射さ
れた光の反射光により当該被検査物の形状検査を行うパ
ータン検査方法であって当該被検査物を移動させて検査
するパータン検査方法において、光源を短時間駆動する
ことにより瞬間的に発光させ、当該瞬間的な発光による
反射光を検出することにより得られた静止画を用いて、
移動中の被検査物の検査を行うこと、を特徴とする。

【００１６】

【作用】請求項１記載の発明によれば、半球面形状に配
列した光源があらゆる方角から被検査物を照射する。

【００１７】請求項２記載の発明によれば、被検査物を
特定の線上に沿って検査する際に、その線を中心軸とし
て円柱形状に配置された光源から、常に均等な光が照射
される。

【００１８】請求項３記載の発明によれば、検出手段は
被検査物からの反射光を検出し、画像処理手段はこれか
ら画像の明暗状態を検出する。光源制御手段は、画像処
理手段の検出した明暗状態に基づいて、被検査物を異な
る方角から照射している複数の光源の照度を個々に又は
複数のブロック毎に変化させる。被検査物に照度が不足
している面が存在する場合には、この面に対応する光を
照射する光源の駆動出力を増大して光量を上げ、また照
度が相対的に高すぎる面が存在する場合には、対応する
光源の駆動出力を下げる。この制御により、被検査物の
同一表面材質のあらゆる面で反射する照度が均一に保た
れる。

【００１９】請求項４記載の発明によれば、レンズは光
源を発した光を集光させ、画像処理に適する光線状態と
する。請求項５記載の発明によれば、光源として短波長
の光を発光する青色ＬＥＤを用いたので、青色の短波長
光線が配線パターンと基材部とのコントラストを高め
る。

【００２０】請求項６記載の発明によれば、製造ライン
上で被検査物が連続して移動を続けていても、光源の瞬
間的な発光により、得られる結像は静止画と同じものと
なる。

【００２１】

【実施例】本発明のパターン検査装置に係る好適な実施
例を図面を参照して説明する。（ｉ）第１実施例本発明の第１実施例は、被検査物の周りに光源であるＬ
ＥＤを半球面形状に配列したものである。

【００２２】図１に第１実施例の構成を示す。図１に示
すように、第１実施例の画像検査装置は、青色ＬＥＤ１
がレンズ２とともに配置されたフレーム１０と、被検査
物ＳＰからの反射光を屈折させる対物レンズ３と、対物
レンズ３で屈折した平行光線を結像させる結像レンズ４
と、電子シャッタ５を有するＣＣＤカメラ６と、ＣＣＤ
カメラ６の検知信号を画像処理する画像処理回路７と、
複数の青色ＬＥＤ１を駆動するＬＥＤ用電源８と、被対
象物ＳＰを乗せるステージ９と、を備えて構成される。

【００２３】図２は本実施例に採用するＬＥＤの配置図
である。図２（Ａ）は側面図（断面図）であり、図２
（Ｂ）は俯瞰図である。図２（Ａ）（Ｂ）に示すよう
に、フレーム１０は二重の半球形状フレームを有してい
る。外側にフレームには青色ＬＥＤ１がほぼ均等な密度
となるような配置で取り付けられ、これら青色ＬＥＤ１
の発光前面にはレンズ２が取り付けられている。被検査
物ＳＰの置かれるべき照明光の焦点は、フレーム１０に
より形成される半球の中心点である。青色ＬＥＤ１は、
被検査物ＳＰに存在するいかなる反射面においてもほぼ
同等の照度が得られるよう、ほぼ均一な密度にフレーム
１０上に配置される。図２では、フレーム１０上の３つ
の同心円上に設けられた列Ｌ₁〜Ｌ₃上に、青色ＬＥＤ
１及びレンズ２からなるセットが設けられている。

【００２４】なお、フレーム１０に設ける列は必要に応
じてさらに多段にしてもよいし、また少なくてもよい。
則ち、取り付けるべき青色ＬＥＤ１の個数は、画像処理
に適する照度となるようにＬＥＤの発光強度とＬＥＤ１
と被検査物ＳＰ間の距離との関係により定められる。

【００２５】次に動作を説明する。検査時、ＬＥＤ用電
源８は青色ＬＥＤ１に電力を供給する。各ＬＥＤには発
光に適する電流が供給される（例えば、５〔ｍＡ〕）。
青色ＬＥＤ１は短波長の光（青色系統）を発する。レン
ズ２は青色ＬＥＤの光を集光する働きをする。通常ＬＥ
Ｄの発光特性はある程度広がりのある指向性を有してい
るので、レンズを配置することで照明光を集光するのが
好ましい。レンズ２としては、両面とも凸構造の凸レン
ズ、ＬＥＤ側が凸構造の平凸レンズ構造、シリンドリカ
ルレンズ等が使用できる。フレーム１０の上部には観察
窓Ｗが空けられているため、観察窓Ｗの上部に配置され
た対物レンズ３は被検査物ＳＰで反射された光を平行光
線とする。結像レンズ４は平行光線をＣＣＤカメラ６に
結像させる。電子シャッタ５は撮像タイミングで集光さ
れた光を通過させる。ＣＣＤカメラ６は受光した画像を
電気的な検知信号に変換し、画像処理回路７は検知信号
を２値化する。被検査物ＳＰの欠陥の有無は、画像処理
回路７等により、基準となる正しい輪郭パターンと取り
込んだ検出信号の輪郭パターンとに基づいて演算し、被
検査物ＳＰから得られた輪郭パターンが正しい形状を有
しているかを検査等することにより得られる（パターン
マッチング）。輪郭抽出、２値化、パターンマッチング
等の手法は通常行われている公知の技術を適用する。

【００２６】図４は、本実施例の半球面状に配置された
ＬＥＤによるバイアホールでの光の反射の様子を示す。
図４に示すように、被検査物ＳＰにバイアホール１２等
の凹凸構造が存在していても、例えば、バイアホール１
２の反射面１３に対しては、半球面状に配列されたＬＥ
ＤのうちＬＥＤ１４の照明光が反射面１３にて反射さ
れ、対物レンズ３方向に放出される。同じように、反射
面１５に対しては、ＬＥＤ１６の照明光が反射面１５に
て反射され、対物レンズ３の方向に放出される。

【００２７】上記第１実施例によれば、青色ＬＥＤ１は
被検査物ＳＰを取り囲むように配列されているので、反
射面１３や１５のように照射光に乱反射させるような凹
凸が存在していても、ＣＣＤカメラ６は同一材質に対し
て均等な光を検出することができる。（ii）第２実施例本発明の第２実施例は、第１実施例の画像検査装置にお
いて、ＬＥＤ検査の変形例を提供するものである。

【００２８】図３は本実施例に採用するＬＥＤの配置図
である。図３（Ａ）は側面図（断面図）であり、図３
（Ｂ）は俯瞰図である。図３（Ａ）（Ｂ）に示すよう
に、フレーム１１は、二重構造になった半円柱型（蒲鉾
型）のフレーム構造を有している。外側のフレームには
青色ＬＥＤ１、内側のフレームにはレンズ２が、第１実
施例と同様に配置されている。このフレーム１１は、第
１実施例におけるフレーム１０の代わりにそのまま適用
される。フレーム１１の上部には、縦に長い被検査物
（ＳＰ’とする。）から反射された光を上部に放出でき
るように、縦に長い観察窓Ｗ’が空いている。対物レン
ズ３、結像レンズ４に使用するレンズとしては、縦長の
凸レンズ構造を有する（対物レンズ３’及び結像レンズ
４’とする。）。ＣＣＤカメラ６は、縦に長い物体の撮
像に適するラインセンサを有するカメラ（ＣＣＤカメラ
６’とする。）であることが好ましい。

【００２９】第２実施例の半円柱型フレーム構造は、パ
ターンの中で縦方向に長く半球面には収まらない形状の
被検査物（ＳＰ’とする。）を検査するときに適する。
各青色ＬＥＤ１は短波長の照明光を発光し、レンズ２は
これを適度に集光し、被検査物ＳＰ’に集光した照明光
が照射される。対物レンズ３’は縦に長い被検査物Ｓ
Ｐ’の各検査線の上で反射された光を平行光線とし、結
像レンズ４’が集光し、ラインセンサであるＣＣＤカメ
ラ６’が検知信号を出力する。

【００３０】第２実施例によれば、被検査物ＳＰ’の長
辺の各部は、均等に配置された青色ＬＥＤ１及びレンズ
２によりほぼ照度が均一に保たれる。また、被検査物Ｓ
Ｐ’の短辺方向に対しては、半円形に配置される青色Ｌ
ＥＤ１により半円周上の全方向から均等な光が放出され
るので、被検査物ＳＰ’上に配線パターンによる凹凸や
Ｖカット等の溝形状が存在しても、それぞれの異なる反
射面に対し光の照射が行われ、誤検出されることがな
い。（iii ）第３実施例本発明の第３実施例は、半球面形状又は半円柱形状に配
置されたＬＥＤの駆動電流を被検査物に応じて変化さ
せ、より正確なパターン検査を行うものである。

【００３１】図５に第３実施例のパターン検査装置を示
す。図５に示すように、本実施例では、画像検出回路７
の生成した２値信号がコントローラ２０に供給される。
コントローラ２０は電源２１〜２３を制御し、各青色Ｌ
ＥＤ１を駆動する。駆動モータ２６はステージ９を駆動
し、被検査物ＳＰを図５の前後方向に移動させる。その
他の構成部材は、第１実施例と同様のものを用いるの
で、同じ構成部材には第１実施例と同じ符号を付し、そ
の説明は省略する。

【００３２】次に動作を説明する。画像処理回路７は、
被検査物ＳＰの反射光により得られた検知信号より２値
信号を生成する。２値信号（或いは輪郭情報）は、照明
光の光量が十分であって正確なコントラストが得られた
場合は輪郭の“途切れ”がない。しかし、照射光量が足
りないと輪郭抽出が十分に行われない。バイアホール等
の被検査物上の凹凸は、その反射面の形状・材質により
反射光の光量が変化する。そのため、ＬＥＤの配置位置
により照明光量を上げたり、また、下げたりすること
で、ＣＣＤカメラ６に検知される反射光を反射面の形
状、向きによらず同一表面材質内で均一なものにするこ
とができる。

【００３３】コントローラ２０は、あらかじめ正常な被
検査物を検査したときの画像処理回路７の生成する２値
信号に基づいて、上記ＬＥＤの各照明光量（駆動電流）
の調整を行う。各電源２１〜２３は、フレーム１０に固
定された青色ＬＥＤ１をブロック毎に駆動する。ブロッ
クはステージ９と平行な面でＬＥＤの設けられた半球面
をスライスしてできる同心円上に並ぶ青色ＬＥＤ１の集
合を単位とする。例えば、図２において、フレーム１０
は三つの同心円Ｌ₁〜Ｌ₃が存在する。同心円Ｌ₁は最
も被検査物ＳＰに対する角度が浅く、バイアホール等の
側面を照らす青色ＬＥＤ１の集合である。同心円Ｌ₂は
ほぼ４５°程度の角度から被検査物ＳＰを照らす。同心
円Ｌ₃はほぼ半球面の天頂付近から被検査物ＳＰを照ら
す。図５では、電源２１は同心円Ｌ₁の青色ＬＥＤ１の
集合を駆動し、電源２２は同心円Ｌ₂の青色ＬＥＤ１の
集合を駆動し、電源２３は同心円Ｌ₃の青色ＬＥＤ１の
集合を駆動する。

【００３４】コントローラ２０は２値信号を検査し、正
常な被検査物ＳＰの側面（例えば、図４のバイアホール
１２の反射面１３及び１５）の照度が足りない場合は、
電源２１及び２２の駆動電流を増大させて同心円Ｌ₁及
びＬ₂の比較的浅い角度の青色ＬＥＤ１から放出される
光量を上げ、反射面１３及び１５の法線方向からより多
くの光が放射されるようにする。また、バイアホールの
上面からの光が弱い場合は、コントローラ２０は電源２
３を駆動し、同心円Ｌ₃の青色ＬＥＤ１の集合による照
明光の照度を上げる。

【００３５】これらコントローラ２０が行う動作は、人
間が画像処理回路７による輪郭線の抽出状況をモニタ等
して電源２１〜２３に対する駆動電流を調整するように
してもよいし、また、マイクロコンピュータ等の制御に
より自動的に正常な被検査物ＳＰの輪郭線の情報を判断
し（例えば、抽出された輪郭線の欠損状況又は輪郭線の
太さ等を正確な場合の輪郭と比較して判断する。）電源
２１〜２３に対する駆動電流の増減を調整するように構
成してもよい。

【００３６】本実施例は、第２実施例に採用した半円柱
状のＬＥＤ配置に対しても適用できる。則ち、図３にお
いて、被検査物ＳＰ’に対する照明光線の角度の浅い順
にＬＥＤが配置された列Ｌ₁’〜Ｌ₃’が並んでいる。
列Ｌ₁’を電源２１に、列Ｌ ₂’を電源２２に、列
Ｌ₃’を電源２３に接続し、上記と同様に駆動すれば、
線状の被検査物ＳＰ’の側面部分の照明を列Ｌ₁’が受
け持ち、上部からの照明を列Ｌ₃’が受け持つ。列
Ｌ₂’はほぼ４５°程度の角度からの照明を受け持つ。

【００３７】なお、フレーム１０及び１１上に設ける列
の数は、３列より多くても少なくてもよい。電源は列の
数に対応した数だけ設ける。また、コントローラ２０が
駆動する電源の数、則ち、駆動するブロックは上記のよ
うに列を単位とする他、ＬＥＤを個々に駆動してもよ
い。また、特定の方角の面毎にまとめて駆動すべきブロ
ックを設定し、方角毎に照射光量の調整を行ってもよ
い。

【００３８】さらに、適用するフレーム形状は上記のフ
レーム１０の代わりに、第２実施例で適用した半円柱状
のフレームを用いてもよい。その際、列Ｌ₁’〜Ｌ₃’
の各列に電源２１〜２３をそれぞれ配線して、制御する
列のブロックとする。

【００３９】上記したように第３実施例によれば、常に
同一表面材質内で一定の反射光の光量が得られるよう光
源の駆動電流を調整するので、被検査物ＳＰの形状によ
らず精度の高い画像処理が行える。特に、単体では照度
の少ない青色ＬＥＤであっても、複数の青色ＬＥＤの駆
動を有機的に連携させることができる。例えば、多数の
ＬＥＤを駆動する場合には、当然ＬＥＤの不良や経時変
化による照度の低下、断線等が考えられる。しかし、本
実施例では一つや二つのＬＥＤの不良が生じても、あら
かじめコントローラが正常な被検査物の検査を行い、照
射光量調整のためのデータを得ることによって他のＬＥ
Ｄの駆動電流を上昇させるように調整するので、引き続
き問題なく検査の実施が続けられる。（iv）第４実施例本発明の第４実施例は、製造ライン等で常に移動してい
る被検査物を、移動を止めることなく正確に検査するた
めの検査方法である。移動する被検査物を静止画として
画像を取り込むために、本実施例はＬＥＤをストロボ発
光させる。

【００４０】第４実施例のパターン検査方法は、第３実
施例と同じ構成のパターン検査装置において行われる。
但し、コントローラ２０は図６に示すフローチャートに
従って動くものとする。また、駆動モータ２６は常に回
転し、ステージ９及びステージ９上の被検査物ＳＰを図
面の手前又は向こう側に移動させているものとする。

【００４１】次に動作を図６のフローチャートに基づい
て説明する。ステップＳ１はストロボ発光をさせるため
のタイマーとして働くステップである。被検査物ＳＰが
駆動モータ２６の駆動により移動して、フレーム１０に
備えられた青色ＬＥＤ１の光の集中点、つまり、ＣＣＤ
カメラ６により撮影すべき位置に移動したタイミングの
時、ＬＥＤの発光が行われる。発光タイミングがまだ来
ないときは（ステップＳ１：Ｎｏ）、引き続き待ち時間
となる。発光タイミングが来たとき（ステップＳ１：Ｙ
ｅｓ）、コントローラ２０は電源２１〜２３を瞬間的に
駆動し青色ＬＥＤ１を発光させる（ステップＳ２）。

【００４２】青色ＬＥＤ１は、コントローラ２０の瞬間
的な駆動により極短時間のみ発光し、この照明光が被検
査物ＳＰの表面各部で反射し、反射光がＣＣＤカメラ６
に達する。青色ＬＥＤ１は短時間（例えば数ミリセカン
ド）だけ発光するため、駆動モータ２６によるステージ
９の移動速度に比べ、発光中の被検査物ＳＰの動きは事
実上静止しているとみなせる。このため、システムはこ
の瞬間的な発光により取り込まれた画像を静止画として
取り扱うことができる。

【００４３】ＣＣＤカメラ６は、電子シャッタ５のタイ
ミングにも同期させて画像を取り込む（ステップＳ
３）。画像処理回路７はＣＣＤカメラ６の出力する検知
信号を２値化する画像処理を行う（ステップＳ４）。通
常の検査時及びＬＥＤ照明の調整を行う場合（ステップ
Ｓ５：Ｙｅｓ）、コントローラ２０は、この２値信号を
元に受光状態の判断を行う（ステップＳ６）。

【００４４】明暗状態が良好のとき（ステップＳ６：Ｎ
ｏ）、つまり、２値信号が含む輪郭情報が欠損等なく完
全なときはこの照明状態を続ければよいので、電源２１
〜２３を駆動するコントローラ２０内部の出力ポートの
内容を更新することなくステップＳ８に進む。

【００４５】明暗状態が良好でないとき（ステップＳ
６：Ｙｅｓ）、つまり、取り込んだ画像情報に照明不良
が存在するとき、第３実施例で説明したように、ＬＥＤ
の照度の調整を行う（ステップＳ７）。この調整は、第
３実施例で説明したように操作者の調整により照度調整
を行ってもよいし、また、コントローラ２０が２値信号
の状態により何れの位置のＬＥＤの照明光が不足してい
るのか又は多過ぎるのかを検知して、対応する電源の出
力を上昇させるようにしてもよい。このような光状態が
不良の場合の照度調整（ステップＳ７）は、製造ライン
を止めることなく発光毎に取り込んで処理した画像の２
値情報に基づいて駆動電流を増減する微調整を続け、最
終的に最良のＬＥＤの駆動状態に収束させていってもよ
い。以上のコントローラ２０の調整は実際の製品検査に
先立って、あらかじめ正常製品に対してだけ行われ、調
整された状態で、実際の製品検査が行われる。

【００４６】ステップＳ８では、操作者等により終了が
指定されているのか否かを判断し、終了しない場合（ス
テップＳ８：Ｎｏ）はステップＳ１に戻り次の発光に備
える。また、終了する場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）は
パターン検査処理を終了する。

【００４７】上記第４実施例によれば、被検査物が移動
中であっても、青色ＬＥＤ１を瞬間的に発光させ、静止
画として画像を取り込むので、画像処理回路７及びコン
トローラ２０は静止画の画像処理及び輪郭線の状態に対
応する処理が行える。そのため、種々の演算処理も発光
時間単位で行えば十分であるので、処理時間に余裕を持
って複雑な制御も可能となる。（ｖ）第５実施例本発明の第５実施例は、青色ＬＥＤ１を高密度に配置す
るための実施例に関する。

【００４８】第５実施例の青色ＬＥＤを図７に基づいて
説明する。図７（Ａ）は、通常の青色ＬＥＤ１と本実施
例で使用する側面をカットしたＬＥＤ（以下「カットＬ
ＥＤ」という。）１’とを示している。図７（Ａ）に示
すように、本実施例のカットＬＥＤ１’は側面を所定の
角度αの傾斜角を持って所定数の面（例えば、６面）が
カットされている。

【００４９】このようにカットされたＬＥＤはカットし
た面同士を合わせて配列することができる。角度αがあ
るために、配列されるカットＬＥＤ１’は全体として所
定の半径を有する半球を形成する（図７（Ｂ））。この
半球面の形状は、例えば、カットＬＥＤ１’の低部の長
さをｌとし、半円周上に並ぶカットＬＥＤ１’の個数を
Ｎとすると、 π＝２α×Ｎｌ×Ｎ＝πＲの関係式より、大体の半径が計算できることになる。逆
にいえば、必要な半径に合わせて、カットする角度αを
調整するようにしてもよい。

【００５０】更に、カットＬＥＤ１’が６面にカットさ
れていれば、カットＬＥＤ１’の各面を互いに合わせて
接着することができ、そのときの配列を上部、例えば、
半球面の内部から観察すれば、図７（Ｃ）のようにＬＥ
Ｄが隙間なく敷きつめられているように見えることにな
る。

【００５１】上記のような形状のカットＬＥＤ１’は製
造工程により製造するか、又は、通常の形状のＬＥＤを
再びカット工程により加工することで、カットＬＥＤ
１’を一定数製造することとなる。また、ＬＥＤ自体は
極めて軽量物であるため、接着によるカットＬＥＤ１’
の構造のみで、半球面等の一定形状を構成することが可
能である。

【００５２】上記のように、第５実施例によれば、特殊
形状のフレームやレンズを設けることなく、被検査物Ｓ
Ｐに半球面の全面から放射される理想的な検査用照明光
の光線を得ることができる。（vi）第６実施例第６実施例は、更に従来の水銀ランプと組み合わせて使
用するものである。

【００５３】図８に第６実施例のパターン検査装置を示
す。図８に示すように、本実施例のパターン検査装置は
図９（Ａ）に示す従来のパターン検査装置の対物レンズ
３と被検査物ＳＰとの間にフレーム構造を有する第１実
施例のＬＥＤ配列の照明を組み合わせたものとなってい
る。各構成部材の働きは従来例及び第１実施例の構成部
材と同じものなので説明は省略する。

【００５４】本実施例では、照明１１は白色光を発光
し、ビームスプリッタ１２がこの光線を反射する。反射
した光はフレーム１０の観察窓Ｗを通して被検査物ＳＰ
に照射される。一方、フレーム１０に設けられた青色Ｌ
ＥＤ１は浅い角度から被検査物ＳＰを照射する。照明１
１又は青色ＬＥＤ１のいずれの照射光であっても、反射
光は、対物レンズ３、ビームスプリッタ１２、結像レン
ズ４を経てＣＣＤカメラ６に届く。

【００５５】上記のように第６実施例によれば、主たる
光源を水銀ランプ等に任せ、反射面の角度が変則的な被
検査物ＳＰの凹凸部分の照明のバラツキを青色ＬＥＤ１
が補うように構成できる。また、本実施例によれば、被
検査物ＳＰの真上からの照射光（垂直落射照明）も得る
ことができるので、理想的な光線状態を有するパターン
検出装置を提供できる。また、主たる光源を安定度の高
い水銀ランプ等に任せることができれば、ＬＥＤに対す
る駆動電流を低下させることができるので、青色ＬＥＤ
１自体の寿命を伸ばすことが期待できる。その他の変形例本発明の上記実施例に限らず種々の変形が可能である。

【００５６】例えば、上記各実施例は照明として青色Ｌ
ＥＤを使用していたが、これに拘束されるものではな
く、他の発色をするＬＥＤであってもよい。つまり、被
検査物の有する物性に応じて、コントラストを良好に得
るのに適する波長のＬＥＤを選べばよい。

【００５７】また、ＬＥＤの配列構造は第１実施例の半
球形状、第２実施例の半円柱形状によらず、楕円形状、
その他の形状であってもよい。

【００５８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、半球面形
状に配列した光源があらゆる方角から被検査物を照射す
るので、被検査物の表面に凹凸があっても、十分な反射
光を得ることができる。

【００５９】請求項２記載の発明によれば、縦長の被検
査物であってラインセンサ等を利用して検査を行う場合
であっても、その線を中心軸として円柱形状に配置され
た光源から常に均等な光が照射されるので、検査線上に
凹凸があっても、十分な反射光を得ることができる。

【００６０】請求項３記載の発明によれば、請求項１又
は請求項２記載の照明配列を用いて、あらゆる反射面か
ら均一な反射光を得ることができる一方、反射光の量に
変化があっても、また、被検査物が毎回変わるような検
査ラインであっても、最適の光源の光量を調整すること
ができる。

【００６１】請求項４記載の発明によれば、レンズは光
源を発した光を集光させるので、光源に広がった指向性
があっても、適度の照射光に与えることができる。請求
項５記載の発明によれば、光源として短波長の光を発光
する青色ＬＥＤを用いたので、青色の短波長光線が配線
パターンと基材部とのコントラストを高める。これによ
り、反射光も明暗差がはっきりしたものとなるので、よ
り正確に画像処理が行える。

【００６２】請求項６記載の発明によれば、製造ライン
上で被検査物が連続して移動を続けていても、光源の瞬
間的な発光により、得られる結像は静止画と同じものと
なる。この静止画を用いて画像処理を行えば、移動物体
であっても静止した被検査物と同じようにパターン検査
が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のパターン検査装置を示す
説明図である。

【図２】第１実施例のＬＥＤ配置を示す説明図であり、
（Ａ）は側面図、（Ｂ）は俯瞰図である。

【図３】第２実施例のＬＥＤ配置を示す説明図であり、
（Ａ）は側面図、（Ｂ）は俯瞰図である。

【図４】実施例の反射光の様子を示す説明図である。

【図５】本発明の第３実施例のパターン検査装置を示す
説明図である。

【図６】本発明の第４実施例の動作を示すフローチャー
トである。

【図７】本発明の第５実施例のＬＥＤを示す説明図であ
り、（Ａ）はカットの様子、（Ｂ）は配列の様子、
（Ｃ）は上部からの観察図である。

【図８】本発明の第６実施例のパターン検査装置を示す
説明図である。

【図９】従来のパターン検査の説明図であり、（Ａ）は
従来のパターン検査装置、（Ｂ）は従来の反射光の様子
である。

【符号の説明】

１…青色ＬＥＤ１’…カットＬＥＤ２…レンズ３、３’…対物レンズ４、４’…結像レンズ５…電子シャッター６、６’…ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）カメラ７…画像処理回路８…ＬＥＤ用電源９…ステージ１０…半球形状フレーム１１…半円柱形状フレーム２０…コントローラ２１〜２３…電源２６…駆動モータＬ₁〜Ｌ₃…半球面フレーム上のＬＥＤ配列Ｌ₁’〜Ｌ₃’…半円柱フレーム上のＬＥＤ配列

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から被検査物へ照射された光の反射
光により当該被検査物の形状検査を行う画像検査装置に
おいて、複数の前記光源は当該被検査物を中心として半球面形状
に配列されていること、を特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】光源から被検査物へ照射された光の反射
光により当該被検査物の形状検査を行うパターン検査装
置において、複数の前記光源は当該被検査物を中心軸に含んでなる半
円柱形状に配列されていること、を特徴とするパターン検査装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載のパターン検
査装置において、前記被検査物からの反射光を検出する検出手段と、前記検出手段の検出した出力から画像の明暗状態を検出
する画像処理手段と、前記複数の光源を個々に又は複数のブロック毎に駆動す
る光源制御手段と、を備え、前記光源制御手段は、前記画像処理手段の検出した明暗
状態に基づいて前記光源の照度を個々に又は前記複数の
ブロック毎に変化させること、を特徴とするパターン検査装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３記載のパターン検
査装置において、前記光源のそれぞれは、光を集光させるためのレンズを
照射面に配置してなること、を特徴とするパターン検査装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４記載のパターン検
査装置において、前記光源として短波長の光を発光する青色ＬＥＤを用い
たこと、を特徴とするパターン検査装置。
【請求項６】光源から被検査物へ照射された光の反射
光により当該被検査物の形状検査を行うパターン検査方
法であって当該被検査物を移動させて検査するパターン
検査方法において、前記光源を短時間駆動することにより瞬間的に発光さ
せ、当該瞬間的な発光による反射光を検出することによ
り得られた静止画を用いて、移動中の前記被検査物の検
査を行うこと、を特徴とするパターン検査方法。