JPWO2014196010A1 - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

この外観検査装置（１００）は、主撮像部（３１）と、光源（５５）と、撮像位置を覆うように設けられ、光源の照明光を反射させて撮像対象物に照射する反射部（５１）とを含む間接照明部（３２）とを備える。反射部は、主撮像部の配置位置とは異なる位置に、反射部の外部から撮像対象物に対して撮像または光の照射を行うための開口部（５３）を有する。

Description

この発明は、外観検査装置に関し、特に、光源と撮像部とを備えた外観検査装置に関する。

従来、光源と撮像部とを備えた外観検査装置が知られている。このような外観検査装置は、たとえば、特開平０８−２９１２１号公報に開示されている。

上記特開平０８−２９１２１号公報には、撮像位置の垂直上方に配置されたトップカメラと、トップカメラの回りに環状に配置された上方照明とを備えるとともに、さらに、撮像位置の斜め上方に配置された４つのサイドカメラと、それぞれのサイドカメラの近傍に配置された４つの斜方照明とを備える外観検査装置が開示されている。上方照明および斜方照明は、撮像対象物である回路基板（回路基板上の電子部品）に対して直接照明光を照射するように構成されている。

また、従来では、光源の光を反射させて撮像対象物に照射する間接照明を行う外観検査装置が知られている。間接照明を行う場合には、撮像位置を覆う反射部が設けられ、反射部内に配置された光源の光を反射部の内面で反射させることにより、撮像対象物の周囲から照明光を照射させる。この場合、主撮像部は、反射部の頂部に形成される撮像用の開口部から撮像を行う。

特開平０８−２９１２１号公報

ここで、上記特開平０８−２９１２１号公報の外観検査装置のように、主撮像部の他に、他の検査用機器（サイドカメラおよび斜方照明）を複数設けている外観検査装置で間接照明を行う場合には、反射部がサイドカメラおよび斜方照明の光軸を遮ることとなる。そのため、この場合には、たとえば反射部の内部に検査用機器（サイドカメラおよび斜方照明）を配置するといった構成を採用する必要があると考えられる。しかしながら、そのような構成では、反射部の内部に光を遮る障害物（検査用機器）が配置される結果、反射部の反射面積が大きく減少してしまうとともに、影ができて一様で均一な照明を行うことが困難になるという不都合が生じる。そのため、サイドカメラおよび斜方照明などの主撮像部以外の検査用機器を追加的に設ける場合に間接照明を行う場合には、間接照明の均一性（撮像対象物に陰や輝点などが映り込まず、輝度ムラが少ないこと）が低下するという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、主撮像部以外の検査用機器を設置可能に構成する場合でも、間接照明の均一性が低下するのを抑制することが可能な外観検査装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における外観検査装置は、撮像位置に配置された撮像対象物を略垂直上方から撮像する主撮像部と、光源と、撮像位置を覆うように設けられ、光源の照明光を反射させて撮像対象物に照射する反射部とを含む間接照明部とを備え、反射部は、主撮像部の配置位置とは異なる位置に、反射部の外部から撮像対象物に対して撮像または光の照射を行うための開口部を有する。

この発明の一の局面による外観検査装置では、上記のように、反射部の主撮像部の配置位置とは異なる位置に、反射部の外部から撮像対象物に対して撮像または光の照射を行うための開口部を設けることによって、主撮像部以外の他の検査用機器（撮像部や照明部など）を反射部の外部に配置することができる。この結果、反射部の内部に検査用機器を配置する構成のように反射部の内部に光を遮る障害物（検査用機器）が配置されることにより反射部の反射面積が大きく減少することがなく、間接照明の均一性の低下を、反射部に設けた撮像または光の照射を行うための開口部の部分だけに抑えることができる。また、撮像または光の照射を行うための開口部の面積を検査用機器（撮像部や照明部など）に必要な分に抑えることができるので、これによっても、間接照明の均一性の低下を抑制することができる。これらの結果、本発明によれば、主撮像部以外の検査用機器を設置可能に構成する場合でも、間接照明の均一性が低下するのを抑制することができる。

上記一の局面による外観検査装置において、好ましくは、反射部の開口部を閉塞する閉塞部をさらに備える。ここで、撮像対象物によっては、主撮像部以外の検査用機器を使用したい場合がある一方で、主撮像部のみでも十分である場合もある。そのため、検査用機器を使用（設置）しない場合には、本発明のように反射部の開口部を閉塞する閉塞部を設けることによって、閉塞部により開口部を閉塞することができるので、実際に使用する開口部のみを開口させた状態にすることができる。その結果、必要最小限の開口面積に抑えることができるので、開口部を介する光漏れを最小限に抑えることができ、これによっても間接照明の均一性の低下を抑制することができる。また、開口部を閉塞する閉塞部を設けることによって、反射部の内部（撮像位置）への異物やほこり、その他の検査の信頼性を低下させる物質の侵入を抑制することができる。

この場合において、好ましくは、閉塞部は、開口部を閉塞した状態で開口部を塞ぐ部分に、光を反射する第１反射面部を有する。このように構成すれば、閉塞部により開口部を閉塞する場合に、閉塞部の第１反射面部を反射部の反射面の一部として機能させることができる。これにより、反射部に開口部を設ける場合でも、閉塞部により開口部を閉塞する場合（検査用機器を使用しない場合）には、間接照明の均一性が低下するのを効果的に抑制することができる。

上記閉塞部を備える構成において、好ましくは、閉塞部は、反射部の開口部の縁部と係合する係合部を有し、開口部に着脱可能なように構成されている。このように構成すれば、検査用機器を使用（設置）しない場合には閉塞部を開口部に簡単に装着することができるとともに、後から検査用機器を使用（設置）する場合にも閉塞部を簡単に取り外すことができる。

上記一の局面による外観検査装置において、好ましくは、開口部は、反射部において、撮像位置を中心とする放射状で、かつ、主撮像部の撮像軸から斜めに傾斜した複数の位置に形成されている。このように構成すれば、主撮像部とは異なる斜め方向の複数の開口部を介して、それぞれ他の検査用機器を撮像位置に対して撮像または光の照射を行うことができる。この際、撮像位置を中心とする放射状の位置に開口部を配置することによって、撮像位置と検査用機器とを結ぶ線上に開口部を配置することができるので、ミラーなどを用いて光軸を曲げる必要がないとともに、開口部の開口面積を必要最小限に抑制することができる。

この場合、好ましくは、複数の開口部は、反射部において、平面視で撮像位置回りに互いに間隔を隔てて周状に配列されている。ここで、本発明における周状とは、一定の半径で同心円状に周状に配列される場合のみならず、異なる半径で周に沿って配列されている場合も含む広い概念である。このように構成すれば、複数の検査用機器を平面視で撮像位置を取り囲むように配置して使用することができる。これにより、たとえば検査用機器として撮像部を用いる場合、撮像対象物を取り囲むように複数の角度から撮像することができるようになるなど、検査用機器の配置位置の自由度を高めることができる。この結果、検査用機器の用途や種類、撮像対象物の形状や検査対象部位の位置などに応じて、検査用機器の配置位置を設定可能な利便性の高い外観検査装置を提供することができる。

上記一の局面による外観検査装置において、好ましくは、反射部の外部から開口部を介して撮像対象物に対して撮像または光の照射を行うことが可能な状態で、種類の異なる検査用機器を取り付け可能な共通の支持部材をさらに備える。このように構成すれば、検査対象（撮像対象物）に応じて検査用機器を支持部材に取り付けて、検査対象に応じた最適な装置構成を構築することができる。この際、使用される検査用機器として様々なものがあるが、支持部材の構造を共通化することができるので、検査対象に応じた最適な装置構成を、容易に構築することができる。

この場合、好ましくは、検査用機器は、撮像対象物を斜め方向から撮像する傾斜撮像部、三次元計測用のパターン光を投影可能な投影部、レーザポインタ、および、特定波長の照明光を照射する特定波長照明部の少なくともいずれかを含む。このように構成すれば、斜め方向からの外観検査、パターン投影またはレーザ投影による三次元形状検査、紫外光や赤外光などの特定波長の照明光を用いた外観検査などの各種検査を、検査対象に応じて、主撮像部を用いた略垂直上方の二次元画像検査と組み合わせて実施することができる。

上記検査用機器が傾斜撮像部、投影部、レーザポインタおよび特定波長照明部の少なくともいずれかを含む構成において、好ましくは、検査用機器は、投影部であり、投影部は、間接照明部による照明光を用いて撮像対象物の撮像を行う場合に、開口部を介して撮像対象物に一様な照明光を照射するように構成されている。このように構成すれば、投影部を用いてパターン投影による三次元形状検査を行うだけでなく、間接照明部を用いて主撮像部による二次元画像検査を行う場合に、投影部からの一様な照明光によって間接照明部の照明光を補うことができる。すなわち、反射部のうち開口部の部分では、間接照明部の照明光を反射させることができないため、この開口部を介して間接照明部の照明光と同じ一様な照明光を投影部から入射させることによって、開口部で反射されなかった照明光の一部を補うことができる。この結果、主撮像部以外の検査用機器（投影部）を設置するための開口部に起因して間接照明の均一性が低下するのをより効果的に抑制することができる。

上記検査用機器が傾斜撮像部、投影部、レーザポインタおよび特定波長照明部の少なくともいずれかを含む構成において、好ましくは、検査用機器は、開口部側の端面部に、光を反射する第２反射面部を有する。このように構成すれば、たとえば検査用機器が傾斜撮像部や投影部の場合には、撮像用（結像用）の鏡筒部が開口部側に配置されるので、この鏡筒部の開口部側の端面部に第２反射面部を設けることによって、開口部で反射されなかった照明光の一部を、反射部の代わりに第２反射面部によって反射させることができる。この結果、開口部の実効上の開口面積（反射できない領域の面積）を小さくする効果が得られるので、検査用機器を使用する場合でも間接照明の均一性が低下するのを抑制することができる。

上記検査用機器を取り付け可能な支持部材を備える構成において、好ましくは、検査用機器の開口部側の端面部と、開口部の縁部との隙間を塞ぐように設けられた環状のシール部材をさらに備え、シール部材は、開口部側に露出する部分に、光を反射する第３反射面部を有する。このように構成すれば、間接照明部の照明光のうち、検査用機器と開口部の縁部との隙間から漏れる照明光を、反射部の代わりにシール部材の第３反射面部によって反射させることができる。この結果、開口部の実効上の開口面積を小さくする効果が得られるので、検査用機器を使用する場合でも間接照明の均一性が低下するのを抑制することができる。

上記一の局面による外観検査装置において、好ましくは、開口部は閉塞可能に構成されており、主撮像部の撮像画像を画像処理する画像処理部をさらに備え、画像処理部は、開状態の開口部の位置情報に基づいて、間接照明部の照明光を用いて主撮像部により撮像された撮像画像中から開状態の開口部に対応する照明ムラ部分を検出し、検出した撮像画像中の照明ムラを補正する処理を行うように構成されている。このように構成すれば、非反射領域である開口部に起因して間接照明部の照明ムラ部分（開口部に対応する暗部）が撮像画像中に映り込んでしまう場合にも、この照明ムラ部分を補正することができる。これにより、検査用機器を使用する場合の開口部に起因する間接照明の均一性の低下を、画像処理により事後的に抑制することができる。

本発明によれば、上記のように、主撮像部以外の検査用機器を設置可能に構成する場合でも、間接照明の均一性が低下するのを抑制することができる。

本発明の一実施形態による外観検査装置の全体構成を概略的に示した模式図である。 本発明の一実施形態による外観検査装置の反射部を示した斜視図である。 本発明の一実施形態による外観検査装置の反射部および検査用機器を上方から見た場合の配置を示した模式的な平面図である。 本発明の一実施形態による外観検査装置の撮像ヘッド部の概略構成を示した正面図である。 本発明の一実施形態による外観検査装置のキャップを示した斜視図である。 図５に示したキャップを開口部に装着した状態を模式的に示した反射部の部分断面図である。 本発明の一実施形態による外観検査装置の支持部材および取付部材を上方から見た場合の配置を模式的に示した平面図である。 検査用機器の第２反射面部を説明するための鏡筒部の模式的な斜視図である。 本発明の一実施形態による外観検査装置においてシール部材を取り付けた状態を示した反射部の模式的な部分断面図である。 図９に示したシール部材を示した斜視図である。 本発明の一実施形態による外観検査装置の画像処理部による画像補正処理の具体例を説明するための間接照明部の模式図である。 画像処理部による画像補正処理の具体例を説明するための撮像画像の模式図である。 図１２に示した撮像画像において開口部に起因する暗領域が映り込んだ場合の一例を示した撮像画像の模式図である。 図１２に示した撮像画像において開口部に起因する暗領域が映り込んだ場合の他の一例を示した撮像画像の模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１〜図１４を参照して、本発明の一実施形態による外観検査装置１００の構造について説明する。

図１に示すように、本実施形態による外観検査装置１００は、基板製造プロセスにおける製造中または製造後のプリント基板（以下、「基板」という）１１０を撮像対象物として撮像し、基板１１０および基板１１０上の電子部品１２０に対する各種検査を行う装置である。外観検査装置１００は、電子部品１２０を基板１１０に実装して回路基板を製造するための基板製造ラインの一部を構成している。なお、基板１１０は、本発明の「撮像対象物」の一例である。

基板製造プロセスの概要としては、まず、配線パターンが形成された基板１１０上に、ハンダ印刷装置（図示せず）によって所定のパターンでハンダ（ハンダペースト）１３０の印刷（塗布）が行われる（ハンダ印刷工程）。続いて、ハンダ印刷後の基板１１０に、表面実装機（図示せず）によって電子部品１２０が搭載（実装）される（実装工程）ことにより、電子部品１２０の端子部がハンダ１３０上に配置される。その後、実装済み基板１１０がリフロー炉（図示せず）に搬送されてハンダ１３０の溶融および硬化（冷却）が行われる（リフロー工程）ことにより、電子部品１２０の端子部が基板１１０の配線に対して半田接合される。これにより、電子部品１２０が配線に対して電気的に接続された状態で基板１１０上に固定され、基板製造が完了する。

外観検査装置１００は、たとえば、ハンダ印刷工程後の基板上のハンダの印刷状態の検査や、実装工程後における電子部品の実装状態の検査、または、リフロー工程後における電子部品の実装状態の検査などに用いられる。したがって、外観検査装置１００は、基板製造ラインにおいて１または複数設けられる。ハンダの印刷状態としては、設計上の印刷位置に対する印刷位置ずれ、ハンダの形状、体積および高さ（塗布量）、ブリッジ（短絡）の有無などの検査が行われる。電子部品の実装状態としては、電子部品の種類および向き（極性）が適正か否か、電子部品の設計上の実装位置に対する位置ずれの量が許容範囲内か、端子部の半田接合状態が正常か否かなどの検査が行われる。また、各工程間での共通の検査内容として、ゴミやその他の付着物などの異物の検出も行われる。

図１に示すように、外観検査装置１００は、基板１１０を搬送するための基板搬送コンベア１０と、基板搬送コンベア１０の上方をＸＹ方向（水平方向）およびＺ方向（上下方向）に移動可能なヘッド移動機構２０と、ヘッド移動機構２０によって保持された撮像ヘッド部３０と、外観検査装置１００の制御を行う制御装置４０とを備えている。以下、外観検査装置１００の具体的な構造を説明する。

基板搬送コンベア１０は、基板１１０をＸ方向に搬送するとともに、所定の検査位置で基板１１０を停止させて保持することが可能なように構成されている。また、基板搬送コンベア１０は、検査が終了した基板１１０を所定の検査位置からＸ方向に搬送して、外観検査装置１００から基板１１０を搬出することが可能なように構成されている。

また、ヘッド移動機構２０は、基板搬送コンベア１０の上方（矢印Ｚ１方向）に設けられ、たとえばボールネジ軸とサーボモータとを用いた直交３軸（ＸＹＺ軸）ロボットにより構成されている。直交３軸ロボットの構成自体は公知であるので、詳細な説明は省略する。ヘッド移動機構２０は、これらのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の駆動を行うためのＸ軸モータ２１、Ｙ軸モータ２２およびＺ軸モータ２３を備えている。これらのＸ軸モータ２１、Ｙ軸モータ２２およびＺ軸モータ２３により、ヘッド移動機構２０は、撮像ヘッド部３０を、基板搬送コンベア１０（基板１１０）の上方（矢印Ｚ１方向）でＸＹ方向（水平方向）およびＺ方向（上下方向）に移動させることが可能なように構成されている。

また、撮像ヘッド部３０は、主撮像部３１と、間接照明部３２と、後述する検査用機器６０を取り付け可能な支持部材３３（図４参照）とを備えている。この撮像ヘッド部３０がヘッド移動機構２０によって基板１１０の上方の所定位置に移動されるとともに、主撮像部３１や検査用機器６０などを用いることによって、撮像ヘッド部３０が基板１１０および基板１１０上の電子部品１２０などの外観検査のための撮像を行うように構成されている。

主撮像部３１は、レンズを保持する鏡筒部３１ａが設けられたＣＣＤカメラなどから構成されている。また、主撮像部３１は、撮像位置Ｐに配置された基板１１０の上面の２次元（平面）画像を略垂直上方の位置から撮像するように構成されている。すなわち、主撮像部３１の直下の位置が撮像位置Ｐに設定されている。この主撮像部３１により、後述する白色ＬＥＤ光源による照明光の下では、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂに対応したＲＧＢの各画像（カラー画像）が得られる。

間接照明部３２は、複数の光源（５４、５５および５６）と、撮像位置Ｐを覆うように設けられたドーム状（半球殻状）形状の反射部５１とを含む。反射部５１は、光源を保持するとともに、光源の照明光を反射させて基板１１０に照射するために設けられている。また、反射部５１は、頂部に形成された主開口５２と、主開口５２とは異なる位置に形成された複数の小型の開口部５３とを一体的に含んでいる。図２および図３に示すように、複数の開口部５３は、主開口５２の周囲を取り囲むように配置されている。図１に示すように、主開口５２の上方（矢印Ｚ１方向）には主撮像部３１が配置され、この主開口５２を介して主撮像部３１が基板１１０の撮像を行う。

間接照明部３２の光源は、ドーム状の反射部５１の内面側に複数設けられている。具体的には、間接照明部３２の光源は、反射部５１の内面側において頂点側（主開口５２側）から順に設けられた上段光源５４と、中段光源５５と、下段光源５６とにより構成されている。具体的には、上段光源５４は、間接照明部３２において最も上方（矢印Ｚ１方向）の位置に、主開口５２の外周を取り囲むように環状に複数設けられている。中段光源５５は、上段光源５４よりも下方（矢印Ｚ２方向）の位置であって、下段光源５６よりも上方（矢印Ｚ１方向）の位置で、平面視で上段光源５４を取り囲むように環状に複数設けられている。そして、下段光源５６が、中段光源５５よりも下方（矢印Ｚ２方向）の位置で、中段光源５５を取り囲むように環状に複数設けられている。これらの上段光源５４と、中段光源５５と、下段光源５６とは、それぞれ白色ＬＥＤにより構成されている。なお、中段光源５４は、本発明の「光源」の一例である。

上段光源５４は、基板１１０に対して上方から照明光を照射するように構成されている。中段光源５５は、反射部５１の内面側に向けて照明光を照射するように構成された間接照明用光源である。中段光源５５は、照明光が反射部５１の内面で反射されることにより、撮像対象に対して斜め約４５度上方から周方向に一様かつ均一な照明光を照射するように構成されている。下段光源５６は、撮像対象に対して横方向に近い照射角度（斜め約３０度上方）で照明光を照射するように構成されている。上段光源５４および下段光源５６は、直接照明であるが、図示しない光拡散板を介して基板１１０に照明光を照射するように構成されている。これにより、主撮像部３１は、同一の撮像対象に対して、異なる高さ（角度）から照射された照明光を使い分けて撮像を行うことが可能である。

図２に示すように、反射部５１は、たとえばアルミ等の金属材料からなり、ドームの内表面につや消しの白色塗装が施されている。これにより、反射部５１の内表面が、照明光を拡散反射させる反射面となっている。

また、反射部５１の主開口５２の縁部には、上方に延びる筒状部５２ａ（図１では図示省略）が形成されている。図４に示すように、この筒状部５２ａの内側に主撮像部３１の鏡筒部３１ａが挿入される。また、反射部５１は、この筒状部５２ａが支持部材３３に取り付けられることにより、支持部材３３に保持されている。

また、反射部５１の開口部５３は、主撮像部３１の配置位置とは異なる位置で、検査用機器６０が反射部５１の外部から基板１１０に対して撮像または光の照射を行うために設けられている。図３に示すように、開口部５３は、複数（合計８つ）設けられており、これらの複数の開口部５３は、反射部５１において、平面視で撮像位置Ｐ回りに互いに間隔を隔てて周状に配列されている。本実施形態では、８つの開口部５３は、撮像中心から距離Ｄの位置に、略等角度間隔（角度α＝４５度）で配列されている。また、これらの開口部５３は、図１に示すように、反射部５１において、撮像位置Ｐを中心とする放射状で、かつ、主撮像部３１の撮像軸（撮像位置Ｐを通るＺ軸）から角度βで斜めに傾斜した位置に形成されている。このため、検査用機器６０を開口部５３と対面するように配置すれば、開口部５３を介して正面に撮像位置Ｐが位置するように検査用機器６０が配置される。これらの開口部５３の形成位置は、中段光源５５の上側に位置している。なお、個々の開口部５３は、円形状に形成されている。

また、図５および図６に示すように、本実施形態では、反射部５１の開口部５３には、開口部５３を閉塞するキャップ５７が装着されるように構成されており、開口部５３は閉塞可能に構成されている。なお、キャップ５７は、本発明の「閉塞部」の一例である。

キャップ５７は、円形の開口部５３に対応させた円形状の蓋部５７ａおよび側壁部５７ｂと、側壁部５７ｂに設けられた係合凸部５７ｃとを一体的に含んでいる。なお、係合凸部５７ｃは、本発明の「係合部」の一例である。蓋部５７ａは、側面視で、なだらかに円弧状に湾曲した表面を有するとともに、開口部５３よりも一回り大きい円板状形状を有する。キャップ５７は、この蓋部５７ａによって開口部５３を塞ぐことが可能なように構成されている。また、キャップ５７は、つや消し白色の合成樹脂などからなる。これにより、キャップ５７は、開口部５３を閉塞した状態で開口部５３を塞ぐ蓋部５７ａの表面が、光を反射する第１反射面部５７ｄとして機能するように構成されている。側壁部５７ｂは、開口部５３に嵌り込む円筒状形状を有しており、側壁部５７ｂの端部近傍に、係合凸部５７ｃが外周面に沿って外側に突出するように形成されている。このキャップ５７を反射部５１の内側から開口部５３に嵌め込むことにより、係合凸部５７ｃが開口部５３の縁部と係合して、開口部５３が塞がれるとともにキャップ５７が固定される。これにより、キャップ５７は、開口部５３に着脱可能なように構成されている。すなわち、キャップ５７を反射部５１の外側から押し込めば、キャップ５７を取り外すことが可能である。なお、キャップ５７を開口部５３に取り付けた状態で、蓋部５７ａ（すなわち、第１反射面部５７ｄ）は、反射部５１の内表面から僅かに内側に突出する。

支持部材３３は、図４に示すように、反射部５１の上方に配置されており、反射部５１の外部から開口部５３を介して基板１１０に対して撮像または光の照射を行うことが可能な状態で、検査用機器６０を取り付けるために設けられている。図７に示すように、支持部材３３は、平面視において、内部に円形の孔部３３ａを有するとともに、多角形状の外表面の各面からなる取付面３３ｂを有するように形成された支持ブロックである。この支持部材３３は、種類の異なる検査用機器６０を取付面３３ｂに取り付け可能な共通の支持部材として構成されている。なお、図７では、支持部材３３および後述する取付部材３４について、ハッチングを付して示している。孔部３３ａには、主撮像部３１の鏡筒部３１ａが配置される。また、支持部材３３の取付面３３ｂは、反射部５１の開口部５３の数および各開口部５３の撮像位置Ｐ回りの位置と対応するように形成されている。したがって、本実施形態では、支持部材３３の外表面は八角形状に形成され、支持部材３３は合計８つの取付面３３ｂを有する。そして、図３および図４に示すように、各取付面３３ｂの正面に、反射部５１の開口部５３がそれぞれ位置するように、支持部材３３と反射部５１との撮像位置Ｐ回りの相対位置が設定されている。

また、本実施形態では、支持部材３３には、検査用機器６０を交換可能に取り付けるための共通の取付部材３４が取り付けられている。取付部材３４は、たとえばＬ字状のブラケットからなり、支持部材３３の８つの取付面３３ｂにそれぞれ固定されている。取付部材３４は、支持部材３３の取付面３３ｂに固定される第１部分３４ａと、取付面３３ｂから半径方向外側に延びて、検査用機器６０を支持する第２部分３４ｂとを有する。そして、第２部分３４ｂに、種類の異なる検査用機器６０毎に用意された個別ブラケットを介して、検査用機器６０が取り付けられる。なお、図４および図７では実線で示した４箇所に取付部材３４および検査用機器６０を設置した例を示しており、図７の他の４カ所には取付部材３４および検査用機器６０が設置可能であることを２点鎖線で示している。一方、図３では、設置可能な検査用機器６０の最大数を示すため、８カ所全てに検査用機器６０を設置した例を示している。

図７に示すように、検査用機器６０は、撮像対象物を斜め方向から撮像する傾斜撮像部６１、三次元計測用のパターン光を投影可能な投影部（プロジェクタ）６２、レーザポインタ６３、および、特定波長の照明光を照射する特定波長照明部６４などが含まれる。図４および図７では、傾斜撮像部６１と投影部６２とを支持部材３３に取り付けた例を示している。

図４に示すように、傾斜撮像部６１は、主撮像部３１と同様にレンズを保持する鏡筒部６１ａが設けられたＣＣＤカメラなどから構成されている。傾斜撮像部６１は、個別ブラケット６１ｂを介して取付部材３４の第２部分３４ｂに取り付けられるように構成されている。個別ブラケット６１ｂと第２部分３４ｂとの間、および、個別ブラケット６１ｂと傾斜撮像部６１との間で取付角度の調整が可能であるとともに、個別ブラケット６１ｂは傾斜撮像部６１を撮像軸方向にスライドさせることが可能である。これにより、傾斜撮像部６１は、撮像位置Ｐに対して正対して、角度βの斜め方向から基板１１０の斜め画像の撮像を行うことが可能である。また、傾斜撮像部６１を４つ、または８つ周状に配置すれば、基板１１０を取り囲むように各方向からの斜め画像を一度に取得することが可能である。この場合には、たとえば基板１１０または撮像ヘッド部３０を上下軸回りに回転させて各方向からの斜め画像を取得する必要がなくなるため、回転機構を省略することができ、撮像に要する時間も短縮することが可能となる。また、基板１１０の種類によっては、基板１１０に対して特定方向からのみ撮像を行えば十分な場合もある。この場合にも、８つの取付部材３４により角度α間隔の任意の位置に傾斜撮像部６１を設置することが可能であるので、撮像対象に応じた自由度の高い外観検査を行うことが可能となる。

図４に示すように、投影部６２は、所定の明暗パターン（模様）の照明光を撮像対象物に投影可能なプロジェクタユニットである。投影部６２は、たとえば、内部に設けられた白色ＬＥＤなどの光源（図示せず）およびＭＥＭＳミラー装置（図示せず）と、結像用のレンズを保持する鏡筒部６２ａとから主として構成されている。ＭＥＭＳミラー装置は、個別駆動可能な多数の可動マイクロミラーをアレイ状に配列したもので、所定の反射方向への光の反射を任意の階調で、個々のマイクロミラー単位でオンオフすることが可能となっている。これにより、投影部６２は、ＭＥＭＳミラー装置の制御によって、任意の明暗パターンの光を投影することが可能である。投影部６２は、個別ブラケット６２ｂを介して取付部材３４の第２部分３４ｂに取り付けられるように構成されている。この投影部６２を用いて、たとえば正弦波状の光強度分布を有する等間隔の格子状の明暗パターンを基板１１０に投影し、この明暗パターンの位置（位相）をシフトさせた複数の画像を主撮像部３１に撮像させる。これにより、位相シフト法による三次元形状計測用画像を得ることが可能となる。詳細は省略するが、得られた複数枚の三次元形状計測用画像における同一部分の画素値の差異に基づいて、撮像対象物（基板１１０）の立体形状（高さ）を算出することが可能である。

なお、投影部６２は、ＭＥＭＳミラー装置の制御によって、明暗のない一様な（プレーンパターンの）照明光を照射することも可能である。これを利用して、本実施形態では、投影部６２は、三次元形状計測を行う場合以外にも用いられる。すなわち、投影部６２は、間接照明部３２による照明光を用いて基板１１０の撮像を行う場合に、開口部５３を介して基板１１０に一様な照明光を照射するように構成されている。これにより、反射部５１における開口部５３の形成部分で反射されない照明光（中段光源５５の照明光）を、投影部６２の一様な照明光によって補うことが可能である。

レーザポインタ６３は、レーザ光源を内蔵し、撮像対象物に光点を付与する。レーザ光を角度β（図１参照）で照射して、基板１１０上に光点を付与した画像を主撮像部３１により撮像すれば、光点の高さ位置に応じて画像中の光点の位置が変化する。この光点位置に基づいて、撮像対象物（基板１１０）の立体形状（高さ）を算出することが可能である。特定波長照明部６４は、たとえば、紫外光や赤外光などの特定の波長領域の照明光を撮像対象物に照射する。特定波長照明部６４を用いることにより、検査対象に応じて、紫外線画像や赤外線画像を用いた検査が可能となる。

ここで、本実施形態では、図４に示すように、これらの検査用機器６０は、開口部５３側の端面部に、光を反射する第２反射面部６５を有する。一例として、傾斜撮像部６１では、図８に示すように、開口部５３側に配置された鏡筒部６１ａ（図４参照）の端面部に、第２反射面部６５（ハッチング部分参照）が形成されている。第２反射面部６５は、たとえば、つや消しの白色塗装面からなり、開口部５３を通過する間接照明部３２の照明光を反射部５１内に拡散反射させる（図９参照）ように構成されている。なお、検査用機器６０が投影部６２である場合にも、同様に鏡筒部６２ａ（図８参照）の開口部５３側の端面部に第２反射面部６５が形成される。その他、説明は省略するが、レーザポインタ６３および特定波長照明部６４においても、開口部５３側の端面部であって、特に開口部５３から漏れる光が照射される部分に、第２反射面部が形成される。

また、本実施形態では、図９および図１０に示すように、検査用機器６０の開口部５３側の端面部と、開口部５３の縁部との隙間を塞ぐように、環状（筒状）のシール部材６６が設けられている。なお、図４では、便宜的に、シール部材６６を取り外した状態を示しているとともに、検査用機器６０と開口部５３との間を実際以上に離間させて示している。

シール部材６６は、円形の開口部５３の縁部に沿って円筒状に形成されているとともに、検査用機器６０の側面に沿って形成される。たとえば検査用機器６０が傾斜撮像部６１の場合には、シール部材６６は、鏡筒部６１ａの外径に対応させて、なるべくシール部材６６の内周面と鏡筒部６１ａとの間の隙間が生じないように形成される。また、シール部材６６は、検査用機器６０（傾斜撮像部６１）の開口部５３側の端面部に、光を反射する第３反射面部６６ａを有している。具体的には、シール部材６６の開口部５３側の一端部６６ｂは、内周側および外周側にそれぞれ突出するフランジ形状を有しており、一端部６６ｂの内径ｄ１が開口部５３の内径ｄ２よりも小さくなるように形成されている。そして、一端部６６ｂの開口部５３側の端面部の全面に、第３反射面部６６ａが形成されている。本実施形態では、第３反射面部６６ａは、つや消し白色塗装が施されることにより形成されている。これにより、第３反射面部６６ａは、開口部側に露出する部分（内径ｄ１と内径ｄ２との差分に相当する部分）において、開口部５３を通過する間接照明部３２の照明光を反射部５１内に拡散反射させるように構成されている。その他、説明は省略するが、投影部６２、レーザポインタ６３および特定波長照明部６４においても、シール部材６６がそれぞれの開口部５３側の端面部に適応した形状に形成され、開口部５３側に露出する部分に第３反射面部が形成される。なお、第３反射面部６６ａを除いて、シール部材６６の筒状部分の内周面６６ｃを含むシール部材６６の全体には、黒色塗装などの照明光を反射し難くする表面処理が施されている。これにより、特に内周面６６ｃにおいて、不所望の入射光（いわゆる迷光）が検査用機器６０（傾斜撮像部６１）に入射するのを抑制している。

また、シール部材６６の筒状部の開口部５３とは反対側の他端部６６ｄまでの長さ（シール部材６６の高さ）は、図９の長さＬにより示したように、検査用機器６０の配置位置側に寸法上の余裕をもって形成されている。すなわち、焦点合わせのために検査用機器６０を光軸方向にスライドさせる場合の調整量や組み付け誤差などを考慮して、検査用機器６０と開口部５３との間の光軸方向の位置ずれを吸収可能なようにシール部材６６の筒状部の長さ余裕Ｌが設定されている。また、光軸方向と直交する横方向における検査用機器６０の光軸と開口部５３の中心との位置ずれは、フランジ形状の一端部６６ｂに寸法状の余裕を持たせることにより、吸収可能となっている。このように、シール部材６６は、検査用機器６０と開口部５３との位置ずれ（光軸方向および光軸と直交する横方向の位置ずれ）を吸収することが可能なように構成されている。

また、図１に示すように、外観検査装置１００は、制御装置４０によって制御されるように構成されている。制御装置４０は、制御部４１と、記憶部４２と、画像処理部４３と、撮像制御部４４と、投影制御部４５と、照明制御部４６と、モータ制御部４７とを含んでいる。

制御部４１は、論理演算を実行するＣＰＵ、ＣＰＵを制御するプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）および装置の動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などから構成されている。制御部４１は、ＲＯＭに記憶されているプログラムや、記憶部４２に格納されたソフトウェア（プログラム）に従って、画像処理部４３、撮像制御部４４、投影制御部４５、照明制御部４６およびモータ制御部４７を介して、外観検査装置１００の各部を制御するように構成されている。そして、制御部４１は、主撮像部３１や検査用機器６０としての傾斜撮像部６１などを用いて、基板１１０に対する上述した各種の外観検査を行う。なお、外観検査に伴う処理の内容は、公知であるので説明を省略する。

記憶部４２は、各種データの記憶および制御部４１による読み出しが可能な不揮発性の記憶装置からなる。記憶部４２には、主撮像部３１や傾斜撮像部６１によって撮像された撮像画像データ、基板１１０に実装される電子部品１２０の設計上の位置情報を定めた基板データ、基板１１０に実装される電子部品１２０の形状を定めた部品形状データベース、投影部６２が生成する投影パターン（三次元計測用の明暗パターンや、プレーンパターン）の情報などが記憶されている。制御部４１は、主撮像部３１と、間接照明部３２（および投影部６２のプレーンパターン照明）または特定波長照明部６４とを用いて撮像した２次元画像を用いた２次元画像検査、主撮像部３１と投影部６２またはレーザポインタ６３とを用いた三次元形状計測による３次元（立体形状）検査、および、傾斜撮像部６１と間接照明部３２とを用いて撮像した斜め画像を用いた斜め画像検査などを組み合わせて、基板１１０上のハンダ１３０の検査や、基板１１０に実装された電子部品１２０の実装状態検査、および、完成状態の基板１１０の検査などを行う。

また、本実施形態では、記憶部４２には、それぞれの間接照明部３２（反射部５１）に設けられた８つの開口部５３に対応した、検査用機器６０の取付情報４２ａが記憶されている。取付情報４２ａは、８つの開口部５３のうち、どの開口部５３の位置に、どのような検査用機器６０が取り付けられているか（各開口部５３が使用されているか）、および、どの開口部５３が使用されていないかを示す情報である。取付情報は、検査用機器６０の設置時に設定情報として予め入力しておいてもよいし、検査用機器６０と制御装置４０との制御ラインの接続状態（入出力ポートの使用状況）を検出するなどにより取得することもできる。この取付情報４２ａを参照することによって、開状態の開口部５３（すなわち、検査用機器６０が設置されてキャップ５７が取り外されている開口部５３）の位置を取得することができる。この取付情報４２ａは、本発明の「開口部の位置情報」の一例である。

画像処理部４３は、主撮像部３１および傾斜撮像部６１によって撮像された撮像画像（撮像信号）を画像処理して、基板１１０の電子部品１２０や半田接合部（ハンダ１３０）を認識（画像認識）するのに適した画像データを生成するように構成されている。ここで、本実施形態では、画像処理部４３は、主撮像部３１と間接照明部３２とを用いて２次元画像の撮像を行う際、開状態の開口部５３の位置情報（検査用機器６０の取付情報４２ａ）に基づいて、間接照明部３２の照明光を用いて主撮像部３１により撮像された撮像画像中から開口部５３に対応する照明ムラ部分を検出するように構成されている。そして、画像処理部４３は、検出した撮像画像中の照明ムラを補正する処理を行うように構成されている。

ここで、照明ムラの補正処理について具体的に説明する。たとえば図１１に示すように、基板１１０上において、物体Ａの撮像を主撮像部３１と間接照明部３２とを用いて行うとする。物体Ａは、頂部に向けてなだらかに盛り上がった円板状形状を有するとともに、金属表面などの鏡面反射する物体表面を有する。この場合、開口部５３が存在しない場合には、中段光源５５の光を反射部５１で反射させた間接照明部３２の照明光（間接照明）を用いた主撮像部３１の撮像画像は、図１２に示すようになる。この場合、斜め約４５度上方からの照明光（間接照明）が周方向の全周から照射される（図１１参照）ため、この照明光が物体Ａの表面で反射されて主撮像部３１に入射されることにより、撮像画像中の物体Ａに環状の明領域７１が形成される。一方、物体Ａの頂部Ａ１および周縁部Ａ２で反射された照明光は、照射角度の関係から主撮像部３１に入射されにくく、相対的に暗くなる。ここで、反射部５１の開口部５３が８つ全て開状態にある場合（検査用機器６０が設置されている場合）、開口部５３の形成領域では照明光が反射されない（図１１の破線矢印参照）ため、図１３に示すように環状の明領域７１中に、開口部５３に対応する暗領域７２が形成されることになる。なお、ここでは理解の容易化のため、第２反射面部６５および第３反射面部６６ａの作用を考慮せず、反射部５１の開口部５３の形成領域では光が反射されないものとする。暗領域７２は、本発明の「照明ムラ部分」の一例である。

この暗領域７２は開状態の開口部５３に起因するため、図３に示すようにそれぞれの開口部５３の位置をＱ１〜Ｑ８とすれば、図１３に示す環状の明領域７１中の対応位置Ｑ１〜Ｑ８に暗領域７２が形成される。たとえば斜め方向の４つの開口部５３（Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６およびＱ８）がキャップ５７により塞がれている場合（検査用機器６０が設置されない場合）には、図１４に示すようにそれらの４つの開口部５３に対応する暗領域が形成されず、開状態の残り４つの開口部５３に対応する暗領域７２（Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５およびＱ７）のみが形成される。また、画像中の暗領域７２の位置は、それぞれ反射部５１における開口部５３の形成位置に対応しており、周状で概ね角度α（図３参照）の等角度間隔になる。このように、間接照明部３２の間接照明（中段光源５５）を用いた撮像画像において、暗領域７２が、環状の明領域７１中に、開状態の開口部５３に対応する数および配置位置で形成されていた場合に、これらの暗領域７２を開口部５３に起因する照明ムラ部分であると判断することができる。

そこで、画像処理部４３は、間接照明部３２の間接照明（中段光源５５）を用いた撮像画像の処理を行う際、内部に暗領域７２を有する環状の明領域７１を撮像画像中に検出する。そのような明領域７１の検出は、明度（画素濃度値）に基づく公知の画像認識により行うことができる。画像処理部４３は、明領域７１を検出した場合、記憶部４２に記憶された検査用機器６０の取付情報４２ａに基づいて、開口部５３に対応する暗領域７２（照明ムラ部分）であるか否かを判断する。そして、明領域７１中の暗領域７２の数および配置位置が、取付情報４２ａから得られる開状態の開口部５３の数および配置位置と一致（対応）する場合には、それらの暗領域７２を開口部５３に起因した暗領域（照明ムラ部分）であると判断して、画像処理部４３は、周囲の明領域７１の画像（画素値）を用いて暗領域７２を補正（補間処理）する。これにより、開口部５３に起因する暗領域７２を含む撮像画像（図１３および図１４参照）を、図１２に示すように照明ムラのない撮像画像として補正した上で、検査処理を行うことが可能となる。

図１に示すように、撮像制御部４４は、制御部４１から出力される制御信号に基づいて、主撮像部３１や傾斜撮像部６１から所定のタイミングで撮像信号の読み出しを行うとともに、読み出した撮像信号を画像処理部４３に出力するように構成されている。投影制御部４５は、制御部４１から出力される制御信号に基づいて、投影部６２による照明の制御を行う。投影部６２を用いた三次元形状計測を行う場合には、投影制御部４５は、記憶部４２に記憶された投影パターンデータを用いて、位相をシフトさせた複数の投影パターンの照明光で複数回の投影を行うように投影部６２を制御する。また、投影制御部４５は、間接照明部３２を用いて撮像を行う際には、プレーンパターン照明を用いて間接照明部３２による照明光を補う制御を行う。

照明制御部４６は、制御部４１から出力される制御信号に基づいて、間接照明部３２の上段光源５４、中段光源５５および下段光源５６の各光源を所定のタイミングで点灯させるように構成されている。モータ制御部４７は、制御部４１から出力される制御信号に基づいて、外観検査装置１００の各サーボモータ（ヘッド移動機構２０のＸ軸モータ２１、Ｙ軸モータ２２およびＺ軸モータ２３、基板搬送コンベア１０を駆動するためのモータ（図示せず）など）の駆動を制御するように構成されている。また、モータ制御部４７は、各サーボモータのエンコーダ（図示せず）からの信号に基づいて、撮像ヘッド部３０および基板１１０などの位置を取得するように構成されている。

本実施形態では、上記のように、反射部５１の主撮像部３１の配置位置とは異なる位置に、反射部５１の外部から撮像対象物（基板１１０）に対して撮像または光の照射を行うための開口部５３を設けることによって、主撮像部３１以外の他の検査用機器６０を反射部５１の外部に配置することができる。この結果、反射部５１の内部に光を遮る障害物（検査用機器６０）が配置されることにより反射部５１の反射面積が大きく減少することがなく、間接照明の均一性の低下を、反射部５１に設けた撮像または光の照射を行うための開口部５３の部分だけに抑えることができる。また、撮像または光の照射を行うための開口部５３の面積を検査用機器６０に必要な分に抑えることができるので、これによっても、間接照明の均一性の低下を抑制することができる。これらの結果、本実施形態の外観検査装置１００によれば、主撮像部３１以外の検査用機器６０を設置可能に構成する場合でも、間接照明の均一性が低下するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、反射部５１の開口部５３を閉塞するキャップ５７を設ける。これにより、実際に使用する開口部５３のみを開口させた状態にすることができる。その結果、必要最小限の開口面積に抑えることができるので、開口部５３を介する光漏れを最小限に抑えることができ、これによっても間接照明の均一性の低下を抑制することができる。また、開口部５３を閉塞するキャップ５７を設けることによって、検査用機器６０を使用（設置）しない場合には、反射部５１の内部（撮像位置Ｐ）への異物やほこり、その他の検査の信頼性を低下させる物質の侵入を抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、キャップ５７のうち、開口部５３を閉塞した状態で開口部５３を塞ぐ部分（蓋部５７ａ）に、光を反射する第１反射面部５７ｄを形成する。これにより、キャップ５７により開口部５３を閉塞する場合に、キャップ５７の第１反射面部５７ｄを反射部５１の反射面の一部として機能させることができる。その結果、反射部５１に開口部５３を設ける場合でも、キャップ５７により開口部５３を閉塞する場合（検査用機器６０を使用しない場合）には、間接照明の均一性が低下するのを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、反射部５１の開口部５３の縁部と係合する係合凸部５７ｃをキャップ５７に設け、開口部５３に着脱可能なようにキャップ５７を構成する。これにより、キャップ５７を開口部５３に簡単に装着することができるとともに、後から検査用機器６０を使用（設置）する場合にもキャップ５７を簡単に取り外すことができる。

また、本実施形態では、上記のように、反射部５１において、撮像位置Ｐを中心とする放射状で、かつ、主撮像部３１の撮像軸から角度β傾斜した複数の位置に開口部５３を形成する。これにより、主撮像部３１とは異なる斜め方向の複数の開口部５３を介して、それぞれ検査用機器６０を撮像位置Ｐに対して撮像または光の照射を行うことができる。この際、撮像位置Ｐを中心とする放射状の位置に開口部５３を配置することによって、撮像位置Ｐと検査用機器６０とを結ぶ線上に開口部５３を配置することができるので、ミラーなどを用いて光軸を曲げる必要がないとともに、開口部５３の開口面積を必要最小限に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、反射部５１において、複数の開口部５３を平面視で撮像位置Ｐ回りに互いに角度αだけ間隔を隔てて周状に配列する。これにより、複数の検査用機器６０を平面視で撮像位置Ｐを取り囲むように配置して使用することができる。その結果、検査用機器６０の配置位置の自由度を高めることができるので、検査用機器６０の用途や種類、撮像対象物の形状や検査対象部位の位置などに応じて検査用機器６０の配置位置を設定可能な、利便性の高い外観検査装置１００を提供することができる。

また、本実施形態では、上記のように、反射部５１の外部に種類の異なる検査用機器６０を取り付け可能な共通の支持部材３３を設ける。これにより、検査対象（撮像対象物）に応じて検査用機器６０を支持部材３３に取り付けて、検査対象に応じた最適な装置構成を構築することができる。この際、様々な検査用機器６０に対して支持部材３３の構造を共通化することができるので、検査対象に応じた最適な装置構成を、容易に構築することができる。

また、本実施形態では、上記のように、検査用機器６０として、傾斜撮像部６１、投影部６２、レーザポインタ６３、および、特定波長照明部６４の少なくともいずれかを設ける。これにより、斜め方向からの外観検査、パターン投影またはレーザ投影による三次元形状検査、紫外光や赤外光などの特定波長の照明光を用いた外観検査などの各種検査を、検査対象に応じて、主撮像部３１を用いた略垂直上方の二次元画像検査と組み合わせて実施することができる。

また、本実施形態では、上記のように、投影部６２を、間接照明部３２による照明光を用いて撮像対象物（基板１１０）の撮像を行う場合に、開口部５３を介して基板１１０に一様な照明光を照射するように構成する。これにより、投影部６２を用いてパターン投影による三次元形状検査を行うだけでなく、間接照明部３２を用いて主撮像部３１による二次元画像検査を行う場合に、投影部６２からの一様な照明光によって間接照明部３２の照明光を補うことができる。この結果、検査用機器６０として投影部６２を設置する場合に、開口部５３に起因して間接照明の均一性が低下するのをより効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、検査用機器６０の開口部５３側の端面部に、光を反射する第２反射面部６５を設ける。これにより、開口部５３で反射されなかった照明光の一部を第２反射面部６５によって反射させることができる。この結果、開口部５３の実効上の開口面積（反射できない領域の面積）を小さくする効果が得られるので、検査用機器６０を使用する場合でも間接照明の均一性が低下するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、検査用機器６０の開口部５３側の端面部と、開口部５３の縁部との隙間を塞ぐようにシール部材６６を設けるとともに、一端部６６ｂの開口部５３側に露出する部分に、光を反射する第３反射面部６６ａを設ける。これにより、検査用機器６０と開口部５３の縁部との隙間から漏れる照明光を第３反射面部６６ａによって反射させることができるので、検査用機器６０を使用する場合でも間接照明の均一性が低下するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、取付情報４２ａに基づいて、撮像画像中から開状態の開口部５３に対応する暗領域７２を検出し、検出した暗領域７２を補正する処理を行うように画像処理部４３を構成する。これにより、暗領域７２を補正することができるので、検査用機器６０を使用する場合の開口部５３に起因する間接照明の均一性の低下を、画像処理により事後的に抑制することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、間接照明部の中段光源により間接照明を行うとともに、上段光源および下段光源では直接照明を行うように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、間接照明部に間接照明を行う光源が設けられていればよい。そのため、上段光源および下段光源を設けなくともよい。また、上段光源および下段光源のいずれかにより間接照明を行うように構成してもよく、その場合、中段光源では直接照明を行うように構成してもよい。

また、上記実施形態では、ドーム状（半球殻状）形状の反射部を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、半球殻状以外の形状の反射部を設けてもよい。内部に配置した光源の光を反射するためには、反射部の内面形状が重要であり、反射部の外形形状は任意である。反射部の内面形状は、撮像対象物への照明光の照射方向や光源の配置などを総合考慮して決定すればよい。

また、上記実施形態では、反射部に８つの開口部を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。開口部は少なくとも１つ設ければよい。すなわち、開口部は７つ以下でもよいし、９つ以上設けてもよい。開口部の数は外観検査装置における検査用機器６０の設置可能数に対応するため、開口部の数が多い程、装置構成の自由度を向上させて検査対象に応じた適切な装置構成を実現させやすくすることができる。一方、開口部の数が多い程、開口部に起因して間接照明の均一性が低下しやすくなる。そのため、開口部の数が多いほど、上記第１反射面部５７ｄ、第２反射面部６５、第３反射面部６６ａを設ける構成や、投影部６２によるプレーンパターン照明の投影や、画像処理部４３による事後的な画像補正を行う構成による間接照明の均一性の低下抑制の効果が、より一層効果的に作用する。

また、上記実施形態では、８つの開口部を撮像位置Ｐ回りに等角度間隔（角度α）で周状に配列した例を示したが、本発明はこれに限られない。開口部は、周状に配列しなくともよい。つまり、開口部の撮像位置Ｐからの距離Ｄを一定にしなくともよい。逆に、開口部を周状に配列する場合に、複数列の開口部を同心円状に配置してもよい。また、開口部を等角度間隔で配列する必要はなく、複数の開口部が互いに異なる角度間隔で配列されてもよい。

また、上記実施形態では、反射部に円形状の開口部を形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、開口部は円形状以外の形状であってよい。ただし、上記のように開口部は間接照明の均一性を低下させる一因となるので、開口部の形状は、設置される検査用機器の動作を妨げない範囲内で、できるだけ開口面積が小さくなる形状が望ましい。たとえば上記実施形態では、傾斜撮像部６１や投影部６２の円筒状の鏡筒部（６１ａ、６２ａ）に対応させて開口部５３を円形状に形成しており、必要最小限の開口面積で済むように開口部５３の形状が設定されている。

また、上記実施形態では、本発明の「閉塞部」の一例としてキャップ５７を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。上記実施形態で説明したキャップ５７とは異なる閉塞部を設けてもよい。たとえば、閉塞部として、非透光性のシール（シート状部材）を、開口部を覆うように貼付してもよい。また、たとえば開口部５３をねじ穴として形成して、雄ねじ部を有するキャップを螺合させてもよい。また、たとえば反射部５１に蓋部材を設けてもよい。たとえば、反射部の外表面に沿ってスライドさせるスライド式の蓋部材や、ヒンジを介して回動させる回動式の蓋部材により開口部を塞ぐように構成してもよい。この他、キャップを２部材で構成し、反射部の内側の第１部材と反射部の外側の第２部材とを開口部を介して係合させることにより、開口部を塞ぐとともにキャップを反射部に固定するような構成を採用してもよい。

また、上記実施形態では、開口部５３を塞ぐキャップ５７の蓋部５７ａに第１反射面部５７ｄを形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。キャップには、蓋部以外の部分に第１反射面部を設けてもよい。たとえば、図６のキャップ５７を反射部５１の外側から開口部５３に嵌め込むようにして、側壁部５７ｂの端面（蓋部５７ａとは反対側の端面）に第１反射面部を形成してもよい。この場合には、側壁部５７ｂの端面（第１反射面部）が、反射部５１の内表面と略面一になるようにキャップを構成するのが好ましい。このように構成すれば、キャップを開口部に取り付けた状態で、キャップの第１反射面部を反射部５１の内表面（反射面）と連続させて反射部５１の反射面と一体化させることができるので、開口部に起因して間接照明の均一性が低下するのを、より一層効果的に抑制することができる。

また、上記実施形態では、異なる種類の検査用機器６０に対して共通の支持部材３３と取付部材３４とを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、支持部材に、検査用機器に応じた個別の（検査用機器ごとに異なる）取付部材を設けてもよい。たとえば、取付部材３４の第１部分３４ａは各検査用機器６０に対して共通のままで、第２部分３４ｂについて検査用機器６０毎に個別の形状を有するように、取付部材を構成してもよい。また、支持部材に、取付部材を介さずに検査用機器を直接取り付けてもよい。この他、装着する検査用機器に対応させた支持部材を検査用機器ごとに設けてもよい。

また、上記実施形態では、検査用機器として、傾斜撮像部６１、投影部６２、レーザポインタ６３および特定波長照明部６４を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、検査用機器として、傾斜撮像部６１、投影部６２、レーザポインタ６３および特定波長照明部６４以外の検査用機器を設けてもよい。

また、上記実施形態では、間接照明部３２による照明光を用いて撮像対象物（基板１１０）の撮像を行う場合に、開口部５３を介して基板１１０にプレーンパターンの照明光を照射するように投影部６２を構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。プレーンパターンの照明光を照射しなくともよい。

また、上記実施形態では、検査用機器６０の開口部５３側の端面部に第２反射面部６５を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２反射面部を設けなくともよい。

また、上記実施形態では、検査用機器６０の開口部５３側の端面部と、開口部５３の縁部との隙間を塞ぐシール部材６６を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、シール部材を設けなくともよい。

また、上記実施形態では、取付情報４２ａに基づいて、撮像画像中から開口部５３に対応する照明ムラ部分を検出して補正するように画像処理部４３を構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、画像補正を行わなくともよい。

３１ 主撮像部
３２ 間接照明部
３３ 支持部材
４３ 画像処理部
５１ 反射部
５３ 開口部
５５ 中段光源（光源）
５７ キャップ（閉塞部）
５７ｃ 係合凸部（係合部）
５７ｄ 第１反射面部
６０ 検査用機器
６１ 傾斜撮像部
６２ 投影部
６３ レーザポインタ
６４ 特定波長照明部
６５ 第２反射面部
６６ シール部材
６６ａ 第３反射面部
７２ 暗領域（照明ムラ部分）
１００ 外観検査装置
１１０ 基板（撮像対象物）
Ｐ 撮像位置

【０００２】
撮像部の他に、他の検査用機器（サイドカメラおよび斜方照明）を複数設けている外観検査装置で間接照明を行う場合には、反射部がサイドカメラおよび斜方照明の光軸を遮ることとなる。そのため、この場合には、たとえば反射部の内部に検査用機器（サイドカメラおよび斜方照明）を配置するといった構成を採用する必要があると考えられる。しかしながら、そのような構成では、反射部の内部に光を遮る障害物（検査用機器）が配置される結果、反射部の反射面積が大きく減少してしまうとともに、影ができて一様で均一な照明を行うことが困難になるという不都合が生じる。そのため、サイドカメラおよび斜方照明などの主撮像部以外の検査用機器を追加的に設ける場合に間接照明を行う場合には、間接照明の均一性（撮像対象物に陰や輝点などが映り込まず、輝度ムラが少ないこと）が低下するという問題点がある。
［０００７］
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、主撮像部以外の検査用機器を設置可能に構成する場合でも、間接照明の均一性が低下するのを抑制することが可能な外観検査装置を提供することである。
課題を解決するための手段
［０００８］
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における外観検査装置は、撮像位置に配置された撮像対象物を略垂直上方から撮像する主撮像部と、光源と、撮像位置を覆うように設けられ、光源の照明光を反射させて撮像対象物に照射する反射部とを含む間接照明部とを備え、反射部は、主撮像部の配置位置とは異なる位置に、反射部の外部から撮像対象物に対して撮像または光の照射を行うための開口部を有し、反射部の開口部を閉塞する閉塞部をさらに備え、閉塞部は、開口部を閉塞した状態で開口部を塞ぐ部分に、光を反射する第１反射面部を有する。
［０００９］
この発明の一の局面による外観検査装置では、上記のように、反射部の主撮像部の配置位置とは異なる位置に、反射部の外部から撮像対象物に対して撮像または光の照射を行うための開口部を設けることによって、主撮像部以外の他の検査用機器（撮像部や照明部など）を反射部の外部に配置することができる。この結果、反射部の内部に検査用機器を配置する構成のように反射部の内部に光を遮る障害物（検査用機器）が配置されることにより反射部

【０００３】
の反射面積が大きく減少することがなく、間接照明の均一性の低下を、反射部に設けた撮像または光の照射を行うための開口部の部分だけに抑えることができる。また、撮像または光の照射を行うための開口部の面積を検査用機器（撮像部や照明部など）に必要な分に抑えることができるので、これによっても、間接照明の均一性の低下を抑制することができる。これらの結果、本発明によれば、主撮像部以外の検査用機器を設置可能に構成する場合でも、間接照明の均一性が低下するのを抑制することができる。また、閉塞部により開口部を閉塞することができるので、実際に使用する開口部のみを開口させた状態にすることができる。その結果、間接照明の均一性の低下を抑制することができる。また、開口部を閉塞する閉塞部を設けることによって、反射部の内部（撮像位置）への異物やほこり、その他の検査の信頼性を低下させる物質の侵入を抑制することができる。また、閉塞部により開口部を閉塞する場合に、閉塞部の第１反射面部を反射部の反射面の一部として機能させることができる。これにより、反射部に開口部を設ける場合でも、閉塞部により開口部を閉塞する場合（検査用機器を使用しない場合）には、間接照明の均一性が低下するのを効果的に抑制することができる。
［００１０］
［００１１］
［００１２］
上記閉塞部を備える構成において、好ましくは、閉塞部は、反射部の開口部の縁部と係合する係合部を有し、開口部に着脱可能なように構成されてい

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における外観検査装置は、撮像位置に配置された撮像対象物を略垂直上方から撮像する主撮像部と、光源と、撮像位置を覆うように設けられ、光源の照明光を反射させて撮像対象物に照射する反射部と、を含む間接照明部とを備え、反射部は、主撮像部の配置位置とは異なる位置に、反射部の外部から撮像対象物に対して撮像または光の照射を行うための開口部を有し、反射部の外部から開口部を介して撮像対象物に対して撮像または光の照射を行うことが可能な検査用機器をさらに備え、検査用機器の開口部側の端面部、および、検査用機器の開口部側の端面部と開口部の縁部との隙間部分の少なくとも一方には、光を反射する光反射面部が設けられている。

この発明の一の局面による外観検査装置では、上記のように、反射部の主撮像部の配置位置とは異なる位置に、反射部の外部から撮像対象物に対して撮像または光の照射を行うための開口部を設けることによって、主撮像部以外の他の検査用機器（撮像部や照明部など）を反射部の外部に配置することができる。この結果、反射部の内部に検査用機器を配置する構成のように反射部の内部に光を遮る障害物（検査用機器）が配置されることにより反射部の反射面積が大きく減少することがなく、間接照明の均一性の低下を、反射部に設けた撮像または光の照射を行うための開口部の部分だけに抑えることができる。また、撮像または光の照射を行うための開口部の面積を検査用機器（撮像部や照明部など）に必要な分に抑えることができるので、これによっても、間接照明の均一性の低下を抑制することができる。これらの結果、本発明によれば、主撮像部以外の検査用機器を設置可能に構成する場合でも、間接照明の均一性が低下するのを抑制することができる。

上記一の局面による外観検査装置において、好ましくは、反射部の開口部を閉塞する閉塞部をさらに備える。ここで、撮像対象物によっては、主撮像部以外の検査用機器を使用したい場合がある一方で、主撮像部のみでも十分である場合もある。そのため、検査用機器を使用（設置）しない場合には、本発明のように反射部の開口部を閉塞する閉塞部を設けることによって、閉塞部により開口部を閉塞することができるので、実際に使用する開口部のみを開口させた状態にすることができる。その結果、必要最小限の開口面積に抑えることができるので、開口部を介する光漏れを最小限に抑えることができ、これによっても間接照明の均一性の低下を抑制することができる。また、開口部を閉塞する閉塞部を設けることによって、反射部の内部（撮像位置）への異物やほこり、その他の検査の信頼性を低下させる物質の侵入を抑制することができる。

この場合において、好ましくは、閉塞部は、開口部を閉塞した状態で開口部を塞ぐ部分に、光を反射する第１反射面部を有する。このように構成すれば、閉塞部により開口部を閉塞する場合に、閉塞部の第１反射面部を反射部の反射面の一部として機能させることができる。これにより、反射部に開口部を設ける場合でも、閉塞部により開口部を閉塞する場合（検査用機器を使用しない場合）には、間接照明の均一性が低下するのを効果的に抑制することができる。

上記検査用機器が傾斜撮像部、投影部、レーザポインタおよび特定波長照明部の少なくともいずれかを含む構成において、好ましくは、光反射面部は、開口部側の端面部に、光を反射する第２反射面部を含む。このように構成すれば、たとえば検査用機器が傾斜撮像部や投影部の場合には、撮像用（結像用）の鏡筒部が開口部側に配置されるので、この鏡筒部の開口部側の端面部に第２反射面部を設けることによって、開口部で反射されなかった照明光の一部を、反射部の代わりに第２反射面部によって反射させることができる。この結果、開口部の実効上の開口面積（反射できない領域の面積）を小さくする効果が得られるので、検査用機器を使用する場合でも間接照明の均一性が低下するのを抑制することができる。

上記検査用機器を取り付け可能な支持部材を備える構成において、好ましくは、検査用機器の開口部側の端面部と、開口部の縁部との隙間を塞ぐように設けられた環状のシール部材をさらに備え、光反射面部は、シール部材の開口部側に露出する部分に、光を反射する第３反射面部を含む。このように構成すれば、間接照明部の照明光のうち、検査用機器と開口部の縁部との隙間から漏れる照明光を、反射部の代わりにシール部材の第３反射面部によって反射させることができる。この結果、開口部の実効上の開口面積を小さくする効果が得られるので、検査用機器を使用する場合でも間接照明の均一性が低下するのを抑制することができる。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における外観検査装置は、撮像位置に配置された撮像対象物を略垂直上方から撮像する主撮像部と、光源と、撮像位置を覆うように設けられ、光源の照明光を反射させて撮像対象物に照射する反射部と、を含む間接照明部とを備え、反射部は、主撮像部の配置位置とは異なる位置に、反射部の外部から撮像対象物に対して撮像または光の照射を行うための開口部を有し、反射部の外部から開口部を介して撮像対象物に対して撮像または光の照射を行うことが可能な検査用機器をさらに備え、検査用機器の開口部側の端面部、および、検査用機器の開口部側の端面部と開口部の縁部との隙間部分の少なくとも一方には、反射部の内部側に向けて光を反射する光反射面部が設けられている。

Claims (12)

1. 撮像位置に配置された撮像対象物を略垂直上方から撮像する主撮像部（３１）と、
   光源（５５）と、前記撮像位置を覆うように設けられ、前記光源の照明光を反射させて撮像対象物に照射する反射部（５１）と、を含む間接照明部（３２）とを備え、
   前記反射部は、前記主撮像部の配置位置とは異なる位置に、前記反射部の外部から前記撮像対象物に対して撮像または光の照射を行うための開口部（５３）を有する、外観検査装置。
2. 前記反射部の前記開口部を閉塞する閉塞部（５７）をさらに備える、請求項１に記載の外観検査装置。
3. 前記閉塞部は、前記開口部を閉塞した状態で前記開口部を塞ぐ部分に、光を反射する第１反射面部（５７ｄ）を有する、請求項２に記載の外観検査装置。
4. 前記閉塞部は、前記反射部の前記開口部の縁部と係合する係合部（５７ｃ）を有し、前記開口部に着脱可能なように構成されている、請求項２に記載の外観検査装置。
5. 前記開口部は、前記反射部において、前記撮像位置を中心とする放射状で、かつ、前記主撮像部の撮像軸から斜めに傾斜した複数の位置に形成されている、請求項１に記載の外観検査装置。
6. 複数の前記開口部は、前記反射部において、平面視で前記撮像位置回りに互いに間隔を隔てて周状に配列されている、請求項５に記載の外観検査装置。
7. 前記反射部の外部から前記開口部を介して前記撮像対象物に対して撮像または光の照射を行うことが可能な状態で、種類の異なる検査用機器（６０）を取り付け可能な共通の支持部材（３３）をさらに備える、請求項１に記載の外観検査装置。
8. 前記検査用機器は、前記撮像対象物を斜め方向から撮像する傾斜撮像部（６１）、三次元計測用のパターン光を投影可能な投影部（６２）、レーザポインタ（６３）、および、特定波長の照明光を照射する特定波長照明部（６４）の少なくともいずれかを含む、請求項７に記載の外観検査装置。
9. 前記検査用機器は、前記投影部であり、
   前記投影部は、前記間接照明部による照明光を用いて前記撮像対象物の撮像を行う場合に、前記開口部を介して前記撮像対象物に一様な照明光を照射するように構成されている、請求項８に記載の外観検査装置。
10. 前記検査用機器は、前記開口部側の端面部に、光を反射する第２反射面部（６５）を有する、請求項８に記載の外観検査装置。
11. 前記検査用機器の前記開口部側の端面部と、前記開口部の縁部との隙間を塞ぐように設けられた環状のシール部材（６６）をさらに備え、
    前記シール部材は、前記開口部側に露出する部分に、光を反射する第３反射面部（６６ａ）を有する、請求項７に記載の外観検査装置。
12. 前記開口部は閉塞可能に構成されており、
    前記主撮像部の撮像画像を画像処理する画像処理部（４３）をさらに備え、
    前記画像処理部は、開状態の前記開口部の位置情報に基づいて、前記間接照明部の照明光を用いて前記主撮像部により撮像された撮像画像中から前記開状態の開口部に対応する照明ムラ部分（７２）を検出し、検出した前記撮像画像中の照明ムラを補正する処理を行うように構成されている、請求項１に記載の外観検査装置。

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