JP2008164565A - 撮像ユニット及びこれを用いた外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな被検体に対しても装置を大型化することなく対応でき、撮像部や投光部に不具合が生じた場合においても容易に交換可能な外観検査装置及びこれを用いた外観検査方法を提供する。
【解決手段】投光部３２から被検体２の表面に照明光が線状に照射され、照明光の被検体２からの反射光を受光し、これを集光する少なくとも１つのレンズ３２ｄと、レンズ３２ｄにより集光された光を結像する線状に配された複数の撮像素子３２ｃとからなる撮像部３２を分離可能な筐体に納めた撮像ユニット２２とされ、撮像ユニット２２を被検体２の幅寸法に合わせて複数連結して一つの連結撮像ユニットに構成する。
【選択図】図８

Description

本発明は、例えばウェハ基板やフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）基板等の被検体の検査に用いられる撮像ユニット及びこれを用いた外観検査装置に関する。

従来、ＦＰＤ基板に比べて小さなウェハ基板等（被検体）の外観検査では、被検体表面に平行光束の照明光を所定の角度で照射し、その反射光の光学的変化に応じた表面の画像を取り込み、これを画像処理することによって、表面に塗布されたレジストの膜むら、ピンホールなどの欠陥や、塵埃付着の有無などを確認している。

近年、例えばＦＰＤの一種である液晶ディスプレイの製造工程では、生産性を向上させるために複数のディスプレイを一括して製造できるマザーガラス基板が用いられている。このマザーガラス基板は、最近では一辺の長さが２０００ｍｍ、３０００ｍｍを超えるものが出現している。このマザーガラス基板は、液晶テレビや、カメラ用液晶モニタなどサイズの異なる多種の液晶ディスプレイを効率よく生産できる基板サイズが採用されている。外観検査装置では、各種サイズのマザーガラス基板に対応することが求められている。

大きな被検体の外観検査に対応した外観検査装置としては、例えば図１９に示すような装置１が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この外観検査装置１には、被検体２を載置するステージ部３を備えたベース４と、ベース４の上面４ａに直立された門型の支柱５と、この支柱５の先端５ａにベース４と平行して延出された支持アーム６とが設けられている。

ステージ部３は、ベース４の上面４ａに沿って１軸方向（例えば矢印ａ方向）に移動可能とされ、ステージ部３に載置される被検体２がこれに従動する。

支柱５には、その高さ方向の略中央に投光部７が取り付けられており、この投光部７は、例えばハロゲンランプなどの図示せぬ光源と、この光源から発せられる光束を導く図示せぬファイバ束とを主な構成要素とし、ファイバ束は、被検体２の移動方向（矢印ａ方向）に対し直交方向に、被検体２の幅より若干長い範囲で並べられ、被検体２表面に線状に光を照明することができる。

支持アーム６には、その先端側に設けられたミラー８ａと、後端側に設けられたラインセンサカメラ（撮像素子）８ｂと、このラインセンサカメラ８ｂのミラー８ａ側に取り付けられた結像レンズ８ｃと、ミラー８ａと結像レンズ８ｃの間に配された干渉フィルタ８ｄとにより構成されている。ここで、ラインセンサカメラ８ｂと結像レンズ８ｃとを合わせて、撮像部８とされる。

この構成において、投光部７により被検体２表面に入射角θ１で照射された線状の光束（照明光）は、被検体２表面にて反射角θ２で反射され、この反射光はミラー８ａによって偏向され、干渉フィルタ８ｄおよび結像レンズ８ｃを介してラインセンサカメラ８ｂに入射される。これにより、被検体２表面の線状の画像がラインセンサカメラ８ｂに取り込まれるとともに、ステージ部３により被検体２を１軸方向に一定速度で移動させることで、順次被検体２表面の画像を取り込むことができ、取り込まれた画像を処理することによって被検体２全表面の欠陥の有無を検査することができる。

この外観検査装置１では、被検体２と外観検査装置１とを１軸方向に相対移動させることで、被検体２全表面の画像取得が可能なため、大きな被検体２に対応することができる。また、被検体２で反射した光束（反射光）がミラー８ａによって被検体２と平行する方向に折り曲げられるため、高さが低く抑えられ外観検査装置１の小型化を図ることができる。

大きな被検体の外観検査に対応した装置には、図２０から図２１に示すようなものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。図２０は外観検査装置１０を示したものであり、図２１は図２０のＡ−Ａ線矢視図である。
図２０から図２１に示すように、この外観検査装置１０は投光部１１と撮像部１２とにより構成されており、適宜手段によって支持された投光部１１から被検体２表面に照明光が照射されるとともに反射される反射光を、適宜手段によって支持された撮像部１２によって受光し結像して被検体２表面の画像取得を行うものである。また、外観検査装置１０と被検体２とを１軸方向（矢印ａ方向）に相対移動させることにより被検体２の全表面の画像取得を行うものである。

投光部１１は、端面１１ｂが線状に２列並べられたファイバ束１１ａと、この端面１１ｂに平行に離間したシリンドリカルレンズ１１ｃとにより構成されている。

撮像部１２は、ロッドレンズアレイ（レンズ）１２ａとリニアイメージセンサ（撮像素子）１２ｂとからなり、ロッドレンズアレイ１２ａは、被検体２表面に線状に照射される照明光の反射光を受光するとともにこれを集光し、被検体２表面の照射領域（撮像範囲）の等倍像をリニアイメージセンサ１２ｂに結像させるものである。

この構成において、投光部１１から照射された線状の照明光は、被検体２表面に入射角θ１で照射され、被検体２表面で反射した反射光は反射角θ２で撮像部１２に入射される。これにより、反射光がリニアイメージセンサ１２ｂに取り込まれるとともに画像化され、被検体２と外観検査装置１０とが被検体２の１軸方向に一定速度で相対移動されることによって、順次被検体２表面の画像取得が行われ、被検体２の全表面の検査を行うことができる。

この外観検査装置１０では、被検体２と、投光部１１と撮像部１２との相対移動により被検体２の全表面の画像取得が可能なため、大きな被検体２に対応することができる。また、投光部１１にシリンドリカルレンズ１１ｃを使用し、撮像部１２にロッドレンズアレイ１２ａを使用しているため、投光部１１と撮像部１２とを被検体２表面に近づけることができ、装置１０の小型化を図ることができる。
特開２０００−２６６６８２号公報 特開平９−６１３６５号公報

しかしながら、上記の外観検査装置では、マザーガラス基板（被検体）のサイズに応じた投光部および撮像部に換えて、光学系を再設計する必要があり設計の自由度に問題があった。このように、被検体の大きさに合わせて、その都度光学設計をやり直していたのでは、生産性に多大な負担が強いられるばかりか、被検体の大きさに合わせた各種部材を保有する必要性から経済的にも大きな負担が強いられるという問題があった。

また、投光部や撮像部に不具合が生じた場合などにおいても、１つの投光部と１つの撮像部とにより構成されていると、これらの取り外し、取り付ける作業に複数の作業員が必要になるばかりか、ＦＰＤ製造ラインでは、マザーガラス基板を搬送するバスラインが１５００ｍｍと高いために、２０００ｍｍ、３０００ｍｍと長尺の投光部を交換することが困難な状況になっている。

さらに、大きなマザーガラス基板を１組の投光部及び撮像部で検査する場合には、被検体の幅方向に照射された細長いスリット状の照明領域、例えば２０００ｍｍの長さの照射領域を一括して撮像するには、特許文献１のように非常に長い撮像距離が必要となり、外観検査装置が大型化するという問題があった。また、同じ分解能の撮像素子を用いた場合には、被検体からの撮像離間が長くなることに伴い、撮像部で撮像された画像の画質が低下するために検出精度が低下するという問題が生ずる。

また、大きな被検体に対する検出精度を高めるために、結像レンズを広角にして被検体と撮像部の離間を短くすると、撮像中心に対して周辺の画像が歪んでしまい、欠陥検出に悪影響を及ぼすおそれがある。

製造ラインの歩留まりを向上させるためには、被検体の表面にレジストを塗布した後、できる限り早い段階で外観検査を行い、異常が認められる場合には、その結果を製造装置にフィードバックすることが求められている。このため、外観検査装置は、できうる限り製造ラインに直結させることが求められている。しかし、従来の場合には、外観検査装置を製造装置に組み込むことができず、製造ラインの最後の製造工程である現像装置の下流側に外観検査装置を配置するしかなかった。このため、最初の製造工程であるレジスト塗布装置で欠陥が発生した場合、各製造装置内や各製造装置間の搬送ライン中に多数のマザーガラス基板が流れているため、レジスト塗布装置から搬出された不良基板が検査装置に到達するまでに長い時間が掛かり、早期に対応することができなくなっている。この外観検査装置に不良基板が到達したときには、レジスト塗布装置と検査装置との間に大量の不良基板が流されるために、製造の歩留まりが低下するという問題が生ずる。
また、このマザーガラス基板の全面の画像を取り込むマクロ検査装置と、このマクロ検査装置で検出された欠陥を詳細に観察する顕微鏡を搭載したミクロ検査装置を統合して複合検査装置に構成した場合、特許文献１に示すようにマクロ検査装置の占有スペースが大きく、複合検査装置全体が大型化するという問題も生ずる。

本発明は、上記事情を鑑み、大きな被検体に対しても装置を大型化することなく対応でき、撮像部や投光部に不具合が生じた場合においても容易に交換可能な撮像ユニット及びこれを用いた外観検査装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本願発明の撮像ユニットは、投光部から被検体の表面に照明光が線状に照射され、該照明光の前記被検体からの反射光を受光し、これを集光する少なくとも１つのレンズと、該レンズにより集光された光を結像する線状に配された複数の撮像素子とからなる撮像部を分離可能な筐体に納めた撮像ユニットとされ、該撮像ユニットを前記被検体の幅寸法に合わせて複数連結して一つの連結撮像ユニットに構成することを特徴とする。

本願発明の外観検査装置は、被検体の表面に線状の照明光を照射する投光部と、該照明光の前記被検体からの反射光を受光し、これを集光するレンズと、該レンズにより集光された光を受光するとともに、これを結像する撮像部と、該撮像部にて結像された画像を処理する画像処理手段と、前記投光部と前記撮像部に対して前記被検体を１軸方向に相対移動するように保持するステージ部とを備える外観検査装置において、投光部から被検体の表面に照明光が線状に照射され、該照明光の前記被検体からの反射光を受光し、これを集光する少なくとも１つのレンズと、該レンズにより集光された光を結像する線状に配された複数の撮像素子とからなる撮像部を分離可能な筐体に納めた撮像ユニットとされ、この撮像ユニットを前記被検体の幅寸法に合わせて複数連結して一つの連結撮像ユニットを備えたことを特徴とする。

上記の発明によれば、被検体の検査範囲以上となるように連結された複数の撮像ユニットを備えることによって、撮像ユニットの連結、取り外しの簡易な操作で検査範囲を大小変化させることができる。また、被検体と撮像ユニットとを相対移動させることにより被検体表面の一面画像が確実に取得できる。これにより、各種サイズの被検体に光学系を変更することなく柔軟に対応することができるとともに、外観検査装置を小型化することができ、省スペースで検査を行うことができる。

以下、図１から図１０を参照し、本発明の第１実施形態に係る撮像ユニット及び外観検査装置について説明する。

本発明の第１実施形態は、例えば半導体ウェハ基板やフラットパネルディスプレイ用のガラス基板等の被検体表面をマクロ的に検査する外観検査装置に関するものである。

図１から図２に示す外観検査装置２０は、例えば液晶ディスプレイを複数製造するためのマザーガラス基板である被検体２を載置するステージ部３と、ステージ部３を１軸方向（Ｘ方向）に移動可能に支持するベース４と、ベース４の中央にステージ部３の移動方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に取り付けられた連結撮像ユニット２１とから構成されている。

ベース４は、矩形盤状に形成され、その上面４ａにステージ部３をＸ方向に移動させるための２条の軌道４ｂ、４ｃが設けられており、この２条の軌道４ｂ、４ｃはステージ部３が連結撮像ユニット２１の下方を通過するようベース４のＸ方向の一端部４ｄから他端部４ｅまで平行して設けられている。また、このベース４は、ベース４のＸ方向の幅寸法Ｈが、ステージ部３のＸ方向の幅寸法Ｌの２倍の長さに、連結撮像ユニット２１のＸ方向の幅寸法Ｔを加えた寸法以上となるように形成されている。

ステージ部３は、矩形板状に形成され、その下面３ａのＸ方向両端側に連結ブロック３ｂが設けられており、この連結ブロック３ｂを介して、ベース２の軌道４ｂ、４ｃ上を移動可能とされている。また、上面３ｃには、被検体２が載置されている。

連結撮像ユニット２１は、図３及び図４に示すように、そのＹ方向の全長Ｃが被検体２の幅寸法Ｂ（Ｙ方向の長さ寸法）よりも長くなるように、複数の撮像ユニット２２を連結して構成されている。また、連結撮像ユニット２１のＹ方向の両端側面２１ａ、２１ｂには、Ｌ字形状の固定金具（固定手段）２３が取り付けられている。この固定金具２３は、例えば撮像ユニット２２に形成された詳細は後述する嵌合ピン３０ｈと嵌合孔３０ｊに係合するピンと孔をそれぞれ固定金具２３に設けるなど適宜手段によって取り付けられるものであり、検査時に被検体２表面と連結撮像ユニット２１の下面が接触しないように、被検体２表面から離れた上方で連結撮像ユニット２１を保持するように構成されている。また、この固定金具２３は、それぞれの撮像ユニット２２を連結することによって一直線上に配される後述の撮像素子３２ｃの被検体２に対する相対角度を一定に保持する。

撮像ユニット２２は、図７に示すように、略凹型の筐体３０と、この筐体３０の一方の内壁に沿って取り付けられた被検体２表面に線状の照明光を照射する投光部３１と、この投光部３１と対峙する筐体３０の他方の内壁に取り付けられ被検体２表面を反射した反射光を受光し結像する撮像部３２とからなる。筐体３０の下方には開口部３０ａが形成されており、この開口部３０ａを被検体２表面に対向させることにより投光部３１からの照射光を被検体２表面に照射させ、被検体２で反射した反射光を撮像部３２により受光できるようになっている。撮像部３２は、例えば１５０ｍｍ〜５００ｍｍの撮像範囲を撮像可能で、撮像距離が短いものが好ましい。この撮像部３２により、投光部３１の長さＡ１と撮像ユニット２２の長さＡ２が決まる。投光部３１にＬＥＤ素子を線状に配置して構成する場合、ＬＥＤ素子を筐体３０の端部まで配置することが可能になり、投光部３２の照明範囲（撮像範囲）の長さＡ１と筐体３０の長さＡ２とを略同じ長さにすることができる。また、投光部３１の各ＬＥＤ素子から出射される光線をシリンドリカルレンズ３６により平行なライン照明光に成形させるとともに、各ＬＥＤ素子のライン照明光が若干広げられ隣接するＬＥＤ素子のライン照明光が互いに重なり合うようにする。本実施の形態では、４０ｍｍの撮像範囲を撮像できるものとし、撮像ユニット２２のＹ方向の長さＡ２を４００ｍｍに設定したもので説明する。
この撮像ユニット２２は、被検体２のＹ方向の長さ寸法が例えば２０００ｍｍの場合には５個連結し、１５００ｍｍの場合には４個連結し、１０００ｍｍの場合には３個連結することにより、各サイズの適合した連結撮像ユニット２１に構成することができる。
この連結撮像ユニット２１は、被検体２に対してＸ方向に相対移動させ、各撮像ユニット２２の撮像部３２で結像した画像を画像処理手段３３でつなぎ合わせることにより、被検体２の幅寸法Ｂより小さなパターン領域全体を撮像できるものである。

筐体３０は、例えばアルミニウムなどの軽量で耐腐食性に優れた金属で形成され、上壁部３０ｂの外周側には側壁部３０ｃ、３０ｄと平行してＹ方向に延びた２条の係合溝３４が設けられている。また、両側壁部３０ｃ、３０ｄの外周側には、その高さ方向（Ｚ方向）の略中央に上壁部３０ｂと平行してＹ方向に延びたそれぞれ１条の係合溝３５が設けられている。これらの係合溝３４、３５は、断面がＴ字形状に形成され、図１０に示すように、例えば複数の撮像ユニット２２を連結させる際に、各撮像ユニット２２を一体化させる嵌合部材の挿入溝として使用されるものであり、図５、図６に示すように筐体３０の先端部３０ｅから後端部３０ｆまで連続して設けられている。

さらに、筐体３０には、先端部３０ｅ側の側面３０ｇに、この側面３０ｇに対して垂直に突出する３本の嵌合ピン３０ｈが平行に設けられ、後端部３０ｆ側の側面３０ｉには、先端部３０ｅ側の側面３０ｇに突設された嵌合ピン３０ｈとの対向位置に、嵌合ピン３０ｈと係合する嵌合孔３０ｊが設けられている。ここで、嵌合ピン３０ｈは、例えば円柱状もしくは三角柱状を呈するものであり、嵌合孔３０ｊは嵌合ピン３０ｈが嵌合可能な形状とされている。

また、筐体３０の内周側には、詳細は後述する投光部３１が保持される平板状の投光部保持部材３１ａの両端を取り付ける嵌合溝３１ｃを形成した取付け部３１ｂと、詳細は後述する撮像部３２が保持されるＹ矢視で略円弧状の撮像部保持部材３２ａを取り付ける嵌合溝３１ｃを形成した取付け部３２ｂとが設けられている。取付け部３１ｂは、側壁部３０ｃ側と上壁部３０ｂとにそれぞれ設けられており、それぞれの嵌合溝３１ｃ、３１ｃのライン状の開口部が一致するように斜設されている。撮像部保持部材３２ａの両端を取り付ける取付け部３２ｂは、上壁部３０ｂと側壁部３０ｄにそれぞれ嵌合溝が形成されている。

投光部３１は、例えばＬＥＤ素子をＹ方向に線状に配列したものや、光源からの光束を導くファイバ束の端面をＹ方向に線状に配列したものがある。本実施の形態では、ＬＥＤ素子をＹ方向に線状に配列したライン照明光源を使用した例で説明する。図７に示すように、投光部３１の出射側には、各ＬＥＤ素子から出射される光線を平行光束に成形するシリンドリカルレンズ３６が取り付けられている。この投光部３１は、投光部保持部材３１ａに保持され、この投光部保持部材３１ａの両端が嵌合溝３１ｃ、３１ｃに嵌合されて固定される。このとき、投光部保持部材３１ａは、投光部３１から照射された線状の照明光が所定の入斜角θ１で被検体２表面に照射されるよう固定される。また、投光部３１から被検体２の表面に照射される照射範囲のＸ方向の幅は、撮像部３２で要求される撮像領域のＸ方向の長さよりもやや広く照射される。

撮像部３２は、図８及び図９に示すように、照射領域で反射した反射光を集光する、例えばマイクロレンズやシリンドリカルレンズなどの撮像レンズ３２ｄと、この撮像レンズ３２ｄにより集光された反射光を撮像する撮像素子３２ｃとにより構成されたものである。ここで、撮像素子３２ｃは、Ｙ方向に線状に配列されている。この撮像部３２は、図７に示すように、撮像部保持部材３２ａに保持され、撮像部保持部材３２ａの両端が取付け部３２ｂ、３２ｂの嵌合溝に嵌合されて固定される。このとき、被検体２表面を反射角θ２で反射した反射光が確実に受光可能とされる位置に固定されるとともに、撮像部３２で撮像するＹ方向の撮像範囲Ｂが、照明範囲の長さＡ１と略同じ長さになる撮像距離に設定されている。
本実施の形態では、被検体２表面で反射した撮像範囲Ｂの正反射光（干渉光）を捉えるように照明光の入射角θ１と反射角θ２が等しい角度となる位置に撮像部３２が固定されている。被検体２からの回折光を撮像する場合には、ｎ次回折光の反射角度となる位置に撮像部３２を固定してもよく、干渉光と回折光のそれぞれの反射角度となる位置に撮像部３２を固定してもよい。また、撮像部３２として撮像素子３２ｃを二次元に曲面状に配置し、Ｙ方向のラインに配置された撮像素子３２ｃにより干渉光と回折光を同時に撮像できるようにすることも可能である。

上記の撮像ユニット２２は、図１０に示すように、筐体３０の先端部３０ｅ側の側面３０ｇに突設された嵌合ピン３０ｈを、他の撮像ユニット２２の後端部３０ｆ側の側面３０ｉに設けられた嵌合孔３０ｊに嵌合することによって連結することができ、これにより、複数の撮像ユニット２２を連結し連結撮像ユニット２１とすることができる。ここで、隣り合う撮像ユニット２２は、それぞれの撮像ユニット２２が撮像した画像に重複部分が無く、且つ各撮像ユニット２２で撮像した画像がつなぎ合わされて１ラインの画像が取得できるよう連結される。また、筐体３０の上壁部３０ｂおよび両側壁部３０ｃ、３０ｄに設けられた係合溝３４、３５に嵌合部材を挿入することによって、複数の撮像ユニット２２が確実に一体化される。この一体化された連結撮像ユニット２１のＹ方向の長さ寸法は、被検体２のＹ方向の長さ寸法に応じて長さ４００ｍｍの撮像ユニット２２を複数、例えば２０００ｍｍの場合には５個連結することにより容易に調整することができる。

また、各撮像ユニット２２は、機械的に連結される際に電気的に接続され、一つの連結撮像ユニット２１として構成される。この連結撮像ユニット２１は、図１に示すように、画像処理手段３３及び表示手段３３ａに電気的に接続される。

ついで、図１から図２を参照し、上記の構成からなる外観検査装置２０を用い被検体２の検査を行う方法について説明する。

ステージ部３の上面３ｃに被検体２を載置し、このステージ部３を軌道４ｂ、４ｃに沿って図示せぬ搬送機構によって１軸方向（Ｘ方向）に一定速度で移動させる。被検体２の先端部２ａが、連結撮像ユニット２１の各撮像ユニット２２の投光部３１から照射された照明光の照明領域（撮像領域）に到達すると、被検体２表面の照明領域が撮像部３２により撮像される。被検体２が連結撮像ユニット２１に対して一定速度で移動しているため、連結撮像ユニット２１の各撮像部で被検体２の表面を所定ピッチのタイミングで撮像することになり、被検体２の後端部２ｂが照明光の撮像範囲Ｂを通過した時点で、被検体２の全面の画像が取り込まれる。これらライン状の画像データを画像処理手段３３で張り合わせることにより、被検体２全面のマクロ画像が取得される。

この複数の撮像部３２によって取得された画像データは、画像処理手段３３に送られ被検体２上の膜むらやパターン欠陥、傷などの欠陥が検出されるとともに、表示手段３３ａに表示され検査者により目視検査される。

したがって、上記の外観検査装置２０によれば、被検体２のＹ方向の幅寸法Ｂに応じて撮像ユニット２２の連結数を変更することで、被検体２のサイズの大小に対して最適な長さに連結撮像ユニット２１を容易に構成することができ、光学系を設計変更することなく柔軟に対応することができる。また、撮像部３２や投光部３１に不具合が生じた場合においても、不具合が生じた撮像ユニット２２のみ取り外して交換することができ、メンテナンスを容易に行なうことが可能になる。また、撮像ユニット２２を作業員が持ちやすい１５０ｍｍから５００ｍｍの長さに設定することにより、一人で撮像ユニット２２の取付け、取り外しが可能になり、作業性が向上する。

さらに、上記の外観検査装置２０によれば、撮像部３２の撮像範囲を被検体２の検査範囲の１／ｎにすることによって、１つの撮像部３２が担う撮像範囲を小さくすることができるため、被検体２と撮像部３２との間の撮像距離が短くなり、連結撮像ユニット２１の小型化を図ることができるとともに、外観検査装置２０を小型化することができる。これにより、外観検査装置２０の占有スペースの省スペース化を図ることが可能になり、製造ラインの各製造装置間の搬送路や、各製造装置の被検体搬入出口や、製造装置内に配置することが可能になる。よって、各製造装置から搬出された被検体２を検査することができるため、製造装置で発生した欠陥要因の判明が早くなり、製造工程の修正を迅速に行うことが可能になる。そして、大量の欠陥品を出すことが防止され、経済的にも大きな利点を有するものとなる。また、複数の撮像部３２によって被検体２の一面画像を取得できるため、撮像部３２の数に略比例した解像度を有する画像が得られ、欠陥検出精度を格段に向上させることができる。ここで、被検体２全表面の画像が、従来の解像度で満足される場合には、撮像素子３２ｃの性能を低下させることができ、外観検査装置２０の低コスト化を図ることができる。

また、上記の外観検査装置２０によれば、連結撮像ユニット２１を固定金具（固定手段）２３で固定し、連結撮像ユニット２１の下方に被検体２を通過させることによって被検体２の一面画像が取得できるため、製造ラインに組み込み、既存の搬送手段を利用して検査を行うことも可能となる。この場合には、既存の搬送手段において搬送以外の用途に使用されていない部分に外観検査装置２０を設けることができ、省スペース化に大きく寄与することとなる。

ついで、図１１から図１２を参照し、本発明の第２実施形態に係る撮像ユニット及び外観検査装置について説明する。

本発明の第２実施形態は、第１実施形態で示した図３から図１０と同様の連結撮像ユニット２１を用いて、被検体２の検査を行うものである。本実施形態の説明において、第１実施形態に係る外観検査装置２０と共通する構成に対して同一符号を付し、詳細についての説明を省略する。

図１１から図１２に示す外観検査装置４０は、ベース４の中央に搭載されたステージ部３の上面３ｃに被検体２が載置され、この場合にはステージ部３が静置されており、被検体２は、例えば搬送ロボットを使用してステージ部３に載置されるものである。両端側面２１ａ、２１ｂに固定金具（固定手段）２３が設けられた連結撮像ユニット２１は、第１実施形態と同様にステージ部３に載置された被検体２の幅寸法（検査範囲）よりも長くなるように撮像ユニット２２が連結されており、被検体２の１軸方向（Ｘ方向）に移動可能とされ、被検体２表面に線状の照明光を照射可能とされている。また、第１実施形態と同様に、固定金具２３は、検査時に被検体２表面と連結撮像ユニット２１が接触しないように、被検体２表面の上方で連結撮像ユニット２１を保持可能なものとされている。また、ベース４は、ベース４のＸ方向の幅寸法Ｈが、ステージ部３のＸ方向の幅寸法Ｌに、連結撮像ユニット２１のＸ方向の幅寸法Ｔの２倍の長さを加えた幅寸法以上となるように形成されている。

この連結撮像ユニット２１は、ベース４に、ステージ部３を間にして平行に設けられた２条の軌道４ｂ、４ｃ上を移動可能とされている。このとき、連結撮像ユニット２１は、固定金具２３に固定ブロック２３ａが取り付けられ、これを介して軌道４ｂ、４ｃ上に設置されており、例えば、図示せぬ駆動手段に固定ブロック２３ａが接続されることによって、連結撮像ユニット２１の軌道４ｂ、４ｃ上での移動を可能とするとともに、一定速度で移動される。

したがって、上記の外観検査装置４０によれば、被検体２ではなく、連結撮像ユニット２１を移動することにより、被検体２表面の一面画像が取得できるため、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

なお、本発明は上記の第１実施形態および第２実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態において、撮像ユニット２２の筐体３０に納められる投光部３１および撮像部３２を、それぞれ投光部保持部材３１ａ、撮像部保持部材３２ａに保持させるものとしたが、投光部３１および撮像部３２を直接筐体３０にビスで固定してもよいものである。また、投光部保持部材３１ａ、撮像部保持部材３２ａは嵌合溝に嵌合されて固定されるものとしたが、特に固定手段が限定されるものではない。さらに、筐体３０の上壁部３０ｂと側壁部３０ｃ、３０ｄに形成されたＴ字形状の係合溝３４、３５は、複数の撮像ユニット２２を連結し一体化する際に、嵌合部材が挿入されるものとしたが、ガントリーの水平アーム部に蟻溝を設け、この蟻溝に嵌合する蟻部を筐体３０の上壁部３０ｂに形成し、各撮像ユニット２２をそれぞれ着脱可能に設けるようにしてもよい。

また、上記の第１実施形態および第２実施形態では、撮像ユニット２２が１つの筐体３０に被検体２からの反射光を集光する１つのレンズ３２ｄと、この集光された反射光を結像する複数の撮像素子３２ｃとからなる１つの撮像部３２と、１つの投光部３１とを納めるものとしたが、この撮像ユニット２２は、図１３から図１４に示すように、１つの投光部３１と、複数のレンズ３２ｄとこれに対応した複数の撮像素子３２ｃとから構成された複数の撮像部３２を備えるものであってもよい。この場合には、撮像ユニット２２内で隣り合うレンズ３２ｄがそれぞれ担う撮像範囲が重複しない、且つ撮像された画像をそのままつなぎ合わせて一面画像が得られるように配されている。

さらに、上記の第１実施形態および第２実施形態では、撮像ユニット２２が１つの筐体３０に反射光を集光する１つのレンズ３２ｄと、この集光された反射光を結像する複数の撮像素子３２ｃとからなる１つの撮像部３２と、１つの投光部３１とを納めるものとしたが、この撮像ユニット２２は、図１５から図１６に示すように、被検体２からの反射光を集光する１つのレンズ３２ｄと、この集光された反射光を結像する複数の撮像素子３２ｃとからなる１つの撮像部３２のみを筐体３０に納めて構成されてもよい。この場合には、別途撮像ユニット２２外に設けられた投光部３１から被検体２表面に線状の照明光が照射され、撮像ユニット２２は、被検体２表面を反射した反射光を受光可能で、所定の撮像範囲を撮像できる位置に設けられる。

また、投光部３１を納めていない撮像ユニット２２の１つの筐体３０には、図１７から図１８に示すように、複数のレンズ３２ｄと、各レンズ３２ｄに対応する複数の撮像素子３２ｃとを備えた複数の撮像部３２が納められてもよい。この場合には、撮像ユニット２２内で隣り合うレンズ３２ｄがそれぞれ担う撮像範囲Ｂが重複しない、且つ撮像された画像をそのままつなぎ合わせて一面画像が得られるように配されている。

本発明の第１実施形態に係る外観検査装置の平面図である。 図１に示した外観検査装置の側面図である。 図１に示した外観検査装置の連結撮像ユニットを示す平面図である。 図３に示した連結撮像ユニットの側面図である。 本発明に係る撮像ユニットを示す平面図である。 図５に示した撮像ユニットの側面図である。 図５に示した撮像ユニットの断面図である。 図５に示した撮像ユニットによる撮像状態を示す平面図である。 図８の側面図である。 図５に示した撮像ユニットの連結状態を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る外観検査装置の平面図である。 図１１に示した外観検査装置の側面図である。 投光部と複数の撮像部を備えた撮像ユニットによる撮像状態を示す平面図である。 図１３の側面図である。 投光部を備えていない撮像ユニットによる撮像状態を示す平面図である 図１５の側面図である。 複数の撮像部を備えた撮像ユニットによる撮像状態を示す平面図である 図１７の側面図である。 従来の外観検査装置の例を示す図である。 従来の外観検査装置の例を示す図である。 図２０に示した従来の外観検査装置のＡ−Ａ線矢視図である。

符号の説明

２ 被検体
３ ステージ部
４ ベース
２０ 外観検査装置
２１ 連結撮像ユニット
２２ 撮像ユニット
２３ 固定金具（固定手段）
３０ 筐体
３１ 投光部
３２ 撮像部
３２ｃ 撮像素子
３２ｄ レンズ
３３ 画像処理手段
４０ 外観検査装置

Claims (5)

1. 投光部から被検体の表面に照明光が線状に照射され、該照明光の前記被検体からの反射光を受光し、これを集光する少なくとも１つのレンズと、該レンズにより集光された光を結像する線状に配された複数の撮像素子とからなる撮像部を分離可能な筐体に納めた撮像ユニットとされ、該撮像ユニットを前記被検体の幅寸法に合わせて複数連結して一つの連結撮像ユニットに構成することを特徴とする撮像ユニット。
2. 請求項１記載の撮像ユニットにおいて、
   前記筐体に、少なくとも１つの前記投光部が線状に納められていることを特徴とする撮像ユニット。
3. 請求項１または請求項２記載の撮像ユニットにおいて、
   前記筐体は、他の前記筐体と、それぞれの前記撮像素子が一直線上に配されるように連結されることを特徴とする撮像ユニット。
4. 請求項１から請求項３のいずれか記載の撮像ユニットにおいて、
   前記撮像素子を結ぶ直線と交差する前記筐体の側面に、前記被検体に対する前記撮像素子の相対角度を一定に保持する固定手段が設けられていることを特徴とする撮像ユニット。
5. 被検体の表面に線状の照明光を照射する投光部と、該照明光の前記被検体からの反射光を受光し、これを集光するレンズと、該レンズにより集光された光を受光するとともに、これを結像する撮像部と、該撮像部にて結像された画像を処理する画像処理手段と、前記投光部と前記撮像部に対して前記被検体を１軸方向に相対移動するように保持するステージ部とを備える外観検査装置において、
   投光部から被検体の表面に照明光が線状に照射され、該照明光の前記被検体からの反射光を受光し、これを集光する少なくとも１つのレンズと、該レンズにより集光された光を結像する線状に配された複数の撮像素子とからなる撮像部を分離可能な筐体に納めた撮像ユニットとされ、この撮像ユニットを前記被検体の幅寸法に合わせて複数連結して一つの連結撮像ユニットを備えたことを特徴とする外観検査装置。

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