JP2008268055A - 異物検査装置及び異物検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固体撮像素子と光学部品の組み立てラインで異物の有無を検査可能であると共に、異物が混入した組み立て品を後工程に送らない。
【解決手段】光学部品２の接合面２ａを撮像する第一撮像カメラ１５と固体撮像素子１の接合面１ａを撮像する第二撮像カメラ２８とを備えている。調整台１３に載置した固体撮像素子１に対し、把持機構部３２で把持した光学部品２をＵＶ樹脂等の接着剤で仮硬化状態にして固体撮像素子１と接合する。この状態で、固体撮像素子１と光学部品２との接合面を固体撮像素子１で撮像する。得られた各画像データは記憶手段４３に記憶し、画像処理部４４で各画素毎の異物により生じる濃淡と分布状況を階調情報と分布情報として検出して予め設定した規定の輝度データとの関係から異物の有無を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像素子とレンズ等の光学部品の組立て時に於けるゴミや塵や埃などの異物を検査する異物検査装置及び異物検査方法に関する。

従来、内視鏡やその他の光学製品において、固体撮像素子とその周辺の光学レンズ等の光学部品とが接合等の組み立てられた状態で撮像ユニットとして用いられることがある。例えば、図１１においては、固体撮像素子１と例えば平板レンズ等からなる光学部品２とをＵＶ樹脂等の接着剤による接着剤層によって接着することで撮像ユニット３が得られる。
これら撮像ユニット３の組み立て工程においては、組み立て工程の途中で混入するゴミ・塵・埃などの規格が厳しく決められている。万一、光学部品と接合した固体撮像素子自体の出力画像上にこれらのゴミや塵や埃などが写っていたとすると、組み立てた撮像ユニットは不良品となり、その撮像ユニットを不良品として廃棄するか、分解して混入しているゴミ・塵・埃を除去した後に再度組み立て直す必要が有る。
そのため、撮像ユニットを組み立てる前後にこれらの異物検査を行なう技術は必須であり、様々な異物検査の手法が採用されている。

このような異物検査装置や方法として、例えば下記特許文献１に記載されたものがある。図１２に示す特許文献１に記載された異物検査装置１００では、レールに沿って搬送される披検物１０１の表面に照明手段１０２により照明を照射し、ゴミや塵や埃などの異物を外部の撮像手段１０３により撮像する。撮像手段１０３で取り込まれた画像は制御装置１０４における記憶手段１０５に一旦記憶しておく。必要時に記憶手段１０５から読み出し、画像処理部１０６によって撮像画像における画素毎の濃淡情報を読み出して異物の有無を検出し、異物がある場合には異物の大きさや位置を検出するようにしている。
この異物検査装置１００では、撮像手段１０３や画像処理部１０６の１ピクセルあたりの分解能分の大きさ以上の異物を記憶手段１０５や画像処理部１０６の濃淡レベルの階調分の精度で検出できる。異物の検査の合否は制御装置１０４で判定され、合否結果に基づいて、排出切り替え部１０７で良品と不良品に仕分けされて、不良品は排除される。異物検査装置１００は被検物１０１単体について組み立てラインとは別個に検査を行うオフライン検査装置であるといえる。

一方、特許文献２は固体撮像素子の欠陥検査装置であり、固体撮像素子自体の画素単位での濃淡出力を所定の濃淡レベルと比較し、欠陥画素の数と位置を検出するという技術である。この欠陥検査装置はゴミや塵等の異物の検査にも適用できる技術である。
この欠陥検査方法も、特許文献１と同様に、固体撮像素子自体の１ピクセルあたりの分解能分の大きさ以上の異物を濃淡レベルの階調分の精度で検出でき、一般的には組み立てた物品の最終評価または部品単体での検査の際に行われるものである。
特開平７−２８０７３８ 特開平６−３１５１１２

しかしながら、上述した従来技術のように外部の撮像手段による異物検査も固体撮像素子による異物検査も、光学部品の組立て前か組立て後に光学部品の組み立てラインとは別個に行なう検査である。仮に、組み立て装置へ組み立て用の光学部品を投入する前に光学部品単体で上述したような異物検査を行ったとしても、その後、組み立て装置へ光学部品を搬入した際にゴミなどの異物が混入する危険性があり、光学部品の搬入時に異物が混入・付着した場合、検出手段がないため異物が混入した状態で組立て作業が行なわれてしまうことになる。
このような場合、組立て後の光学部品のユニットについて異物検査を行なうことでしか光学部品の接合部に異物が混入したことを検出できなかった。そのため、組み立てた光学部品のユニットを分解して異物除去をした上で、再度組立て直す必要があり、組み立て時間のロスが大きい上に、分解した際に固体撮像素子やレンズ等の光学部品を傷つけたり破壊させるおそれがあり、損害額が膨大になってしまうという欠点があった。

本発明は、このような実情に鑑みて、固体撮像素子と光学部品の組み立てラインで異物の有無を検査可能であると共に、異物が混入した組み立て品を後工程に送らないようにした異物検査装置及び異物検査方法を提供することを目的とする。

本発明による異物検査装置は、固体撮像素子と光学部品の接合面における異物の有無を検査する異物検査装置であって、接合前の固体撮像素子と光学部品の各接合面をそれぞれ第一被処理画像、第二被処理画像として撮像する撮像手段と、分離可能に接合された固体撮像素子と光学部品との接合面を第三被処理画像として撮像する固体撮像素子と、第一被処理画像、第二被処理画像及び第三被処理画像を記憶する記憶手段と、該記憶手段から読み出した第一被処理画像、第二被処理画像及び第三被処理画像のそれぞれについて画像処理によって異物を検出する画像処理部とを備えていることを特徴とする。
また、本発明による異物検査方法は、固体撮像素子と光学部品の接合面における異物の有無を検査する異物検査方法であって、接合前の固体撮像素子と光学部品の各接合面をそれぞれ第一被処理画像、第二被処理画像として撮像する第一撮像工程と、第一被処理画像、第二被処理画像に基づいて画像処理によって異物を検出する第一検査工程と、固体撮像素子と光学部品を各接合面で分離可能に接合する組み立て工程と、接合された固体撮像素子と光学部品との接合面を当該固体撮像素子によって第三被処理画像として撮像する第二撮像工程と、第三被処理画像に基づいて画像処理によって異物を検出する第二検査工程とを備えていることを特徴とする。

本発明による異物検査装置と異物検査方法によれば、接合前の固体撮像素子と光学部品の各接合面をそれぞれ撮像して、画像処理部によってこれら接合面に異物があるか否かをそれぞれ検査し、異物を検出した場合には除去する。そして、これら固体撮像素子と光学部品の各接合面を分離可能に接合した状態で当該固体撮像素子によって接合面に異物が含まれる否かを検出し、異物を検出した場合には接合された固体撮像素子と光学部品を分離して異物を除去して再度接合することで接合面に異物を含まないユニットを異物の検査をしながら製造できる。
なお、本発明による異物検査方法において、固体撮像素子と光学部品を撮像する第一撮像工程と、第一被処理画像及び第二被処理画像に基づいて画像処理によって異物を検出する第一検査工程とは、固体撮像素子と光学部品について撮像と画像処理による異物検査を個々に連続して行ってもよいし、第一撮像工程の次に第一検査工程を行ってもよい。

本発明による異物検査装置と異物検査方法では、画像処理部は、第一被処理画像、第二被処理画像及び第三被処理画像のそれぞれについて各画素毎に異物による濃淡及びその分布状況を階調情報及び分布情報として検出して異物の有無を検出することが好ましい。
第一被処理画像、第二被処理画像及び第三被処理画像のそれぞれについて、異物によって生じた影の濃淡とその分布状況を画素毎に階調情報及び分布情報として検出した濃淡情報（輝度データ）を、予め規定した輝度値との関係で異物として検出できる。これにより、各画素毎に精度のよい異物検査を行える。

また、本発明による異物検査装置と異物検査方法では、画像処理部は、第一被処理画像、第二被処理画像及び第三被処理画像のそれぞれについて、画像全体または複数に分割された画像エリアの輝度累積値情報に基づいて異物の検出を行なうようにしてもよい。
この場合には、１つまたは分割された画像エリア毎に輝度累積値情報を検出して予め規定した輝度累積値情報との関係で画像エリア毎に異物を検出できる。画像エリア毎に異物を検出するから画素毎に検出するよりも短時間で異物検査を行える。

また、画像処理部は、第一被処理画像、第二被処理画像のそれぞれについて各画素の濃淡画像に基づいて固体撮像素子と光学部品の位置情報を検出し、これらの位置情報に基づいて固体撮像素子と光学部品を接合面で分離可能に接合するようにしてもよい。
接合に際して、各画素の濃淡画像から固体撮像素子と光学部品の位置情報を検出することで各接合面の接合位置を精度よく設定して組み立てることができる。

また、本発明による異物検査方法は、組み立て工程において固体撮像素子と光学部品を分離可能に接合した状態に保持して、第二撮像工程と第二検査工程を処理し、その後に固体撮像素子と光学部品が分離しないように固定することにした。
第二撮像工程及び第二検査工程の前段階で、例えばＵＶ樹脂等の接着剤によって固体撮像素子と光学部品を分離可能に接合し、固体撮像素子と光学部品の接合面に異物が混入していないことを確認した後で分離しないように固定するから、万一、異物が混入していた場合には固体撮像素子と光学部品を損傷するおそれなく分離して除去できる。

また、第二撮像工程において、透光性の光学部品を通して固体撮像素子との接合面を照明手段で照射し、この状態で固体撮像素子によって焦点深度を光学部品の接合面に対向する面を含まない深さに設定して撮像するようにしてもよい。
光学部品の固体撮像素子との接合面と反対側の面を通して照明光を接合面に照射し、固体撮像素子による接合面の撮像に際しては焦点深度を浅くすることで光学部品の反対側の面に異物が付着していても撮像画像に含まれることはない。

本発明による異物検査装置及び異物検査方法によれば、固体撮像素子と光学部品の各接合面について接合前と接合状態とでそれぞれ撮像することができ、接合前に固体撮像素子と光学部品の各接合面にそれぞれ異物が検出された場合には異物を取り除き、接合状態で接合面に異物が検出された場合には接合状態から固体撮像素子と光学部品を分離して異物を取り除いて再度接合することができ、異物の混入した固体撮像素子と光学部品のユニットを後工程に搬送しないようにすることができる。これによって、固体撮像素子と光学部品が接合・固化された後に分離して異物を排除して組み立て直すという手間や、その際の固体撮像素子や光学部品の損傷等を確実に防止でき、不良ユニットの発生を格段に低減できる。
また、本発明による異物検査装置や方法を組み立てラインで採用して効率的なユニットの製造と異物検査を行えて製造コストを抑制できて歩留まりを向上できる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の第一実施形態による異物検査装置を図１乃至図９により説明する。
図１は本第一実施形態による異物検査装置の全体構成を示す説明図、図２は異物検査装置の第二撮像部で固体撮像素子を撮像する第二撮像部側の第一撮像工程を示す図、図３（ａ）は固体撮像素子の斜視図、（ｂ）は異物が付着した有効画素部を示す図、図４は固体撮像素子の第一被処理画像におけるｍ列画素上にある異物を含む輝度分布を示す図、図５は同じくｎ行画素上にある異物を含む輝度分布を示す図、図６〜図９は第一撮像部で光学部品を撮像する第一撮像部側の第一撮像工程、接着剤塗布工程、組み立て工程、第二撮像工程を示す図１と同様な異物検査装置の要部を示す図である。
図１において、固体撮像素子１とその周辺に位置する平板レンズや各種レンズ等を含む光学部品２とを接合して撮像ユニット３を製造する（図１１参照）ための組み立てライン上に設けられた異物検査装置１０の全体概略構成が示されている。異物検査装置１０は、例えば四角形枠形状のフレーム本体１１が設けられ、異物検査機構と組み立て機構とを含んでいる。なお、図１に示す紙面に直交する方向に組み立てラインが配設されているものとする。

図１に示す異物検査装置１０において、フレーム本体１１上にはベース部１２が設けられ、ベース部１２上には固体撮像素子１を載置して吸着手段等で吸着固定状態に支持する調整台１３が設けられている。調整台１３は垂直軸線に対して水平回転可能とし、更に水平面に対して多自由度方向に固体撮像素子１の接合面１ａの角度を調整可能とされている。ここで、多自由度方向とは例えば接合面１ａと調整台１３の回転軸線との交点を支点としたときに該支点を中心として３６０度の範囲で接合面１ａが傾斜する方向、即ち固体撮像素子１の表面である接合面１ａの水平面に対する上下方向傾斜角度（俯仰角）の方向をいい、上下方向傾斜角度（俯仰角）とはあおり角である。
なお、組み立てライン上を搬送される固体撮像素子１は図示しない自動搬送機構または作業員によって調整台１３に載置されることになる。
調整台１３に隣接して、ベース部１２上には第一撮像部１４が設けられている。第一撮像部１４では後述する光学部品２の接合面２ａを撮像するための第一撮像手段として第一撮像カメラ１５が設けられ、第一撮像カメラ１５の上方側にはその撮像光路の外側に配設されていて撮像光路の周囲を囲う例えばリング状の照明手段１６が配設されている。この照明手段１６によって、図のハッチングで示す切頭円錐状方向に照明光が出射される。

ベース部１２の両端側にはそれぞれ支柱１８ａ、１８ｂが起立状態に固定され、各支柱１８ａ，１８ｂの上端部を連結して搬送ステージ１９が設けられている。搬送ステージ１９には支持ユニット２０が摺動可能に保持されている。支持ユニット２０は搬送ステージ１９によって３次元方向に移動可能とされている。ここで、３次元方向とは本実施形態ではＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（紙面に直交するＹ方向）、Ｚ軸（上下方向）方向の３次元方向をいう。
また、支持ユニット２０には、固体撮像素子１の接合面１ａを上方側から撮像するための第二撮像部２２と、個体撮像素子１と組み立てられる適宜種類の光学レンズ（ここでは平板レンズとする）等を含む光学部品２を保持するための光学部品保持部２３と、固体撮像素子１と光学部品２を接合する接着剤を供給するための接着剤供給手段２４と、分離可能な接合状態にある固体撮像素子１及び光学部品２の接合面を撮像する異物検査部２５とが設けられ、これらはそれぞれ直動のリニアガイド２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄおよび固定プレート２７，３１，３４、３６によって上下方向（Ｚ軸方向）に進退可能に支持されている。

第二撮像部２２ではリニアガイド２６ａによって上下動可能に支持された固定プレート２７に第二撮像手段として第二撮像カメラ２８が設けられ、第二撮像カメラ２８はその下方に位置する固体撮像素子１をその位置確認と異物検査のために撮影する。第２撮像カメラ２８の下側には調整台１３に支持された固体撮像素子１の接合面１ａを照明するための例えばリング状の照明手段２９が設けられている。この照明手段２９によって、図にハッチングで示す切頭円錐状方向に照明光が出射される。
光学部品保持部２３ではリニアガイド２６ｂによって上下動可能に支持された固定プレート３１に把持機構部３２が取り付けられ、把持機構部３２の先端（下端）には光学部品２を吸着保持する吸着部３２ａが設けられている。なお、組み立てライン上を搬送される光学部品２は図示しない自動搬送機構または作業員によって供給されて吸着部３２ａに吸着されることになる。
また、接着剤供給手段２４ではリニアガイド２６ｃによって上下動可能に支持された固定プレート３４に接着剤塗布手段として接着剤塗布用シリンジ３５が設けられている。接着剤塗布シリンダ３５から固体撮像素子１の接合面１ａ上に塗布する接着剤ｓとして例えばＵＶ樹脂等の紫外線硬化性樹脂が用いられる。接着剤ｓは紫外線の照射時間（照射量）によって、接合面１ａと接合面２ａとが分離可能に硬化した仮硬化状態と分離できないように硬化した状態とに設定できる。
異物検査部２５ではリニアガイド２６ｄによって上下動可能に固定プレート３６が支持されている。この固定プレート３６の上方側には透過型の照明手段として例えば面照明手段３７が取り付けられ、面照明手段３７の下方側には例えば透明または半透明の拡散板（またはガラスチャート）３８が取り付けられている。この面照明手段３７によって、図にハッチングで示す切頭円錐状方向に照明光が出射される。

なお、支持ユニット２０において、各リニアガイド２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄによってそれぞれ上下動可能に支持された固定プレート２７，３１，３４、３６は図示しないエアシリンダ等の駆動機構によっておのおの独立して上下方向に移動可能とされている。
また、本実施形態による異物検査装置１０において、第一撮像カメラ１５と第二撮像カメラ２８とで光学部品２の接合面２ａと固体撮像素子１の接合面１ａとをそれぞれ接合前に撮像するだけでなく、接着剤Ｓによる接合状態における固体撮像素子１と光学部品２の仮硬化状態の接合面１ａ、２ａを当該固体撮像素子１によって撮像するように構成されている。そのため、調整台１３上に支持された固体撮像素子１に対して給電するための給電機構４０が配設されている。
そして、第一撮像カメラ１５，第二撮像カメラ２８、固体撮像素子１のそれぞれで撮像された各撮像画像はそれぞれ被処理画像として制御コントローラ４２内のキャプチャーボード等の記憶手段４３に入力されて一旦記憶される。
制御コントローラ４２内には画像処理部４４が配設され、画像処理部４４によって第二撮像カメラ２８と第一撮像カメラ１５でそれぞれ撮像された接合前の固体撮像素子１の接合面１ａと光学部品２の接合面２ａの各撮像画像を、第一被処理画像、第二被処理画像としてそれぞれ画像処理する。また、画像処理部４４では、固体撮像素子１で撮像された当該個体撮像素子１と光学部品２との接合面１ａ，２ａの撮像画像を第三被処理画像として画像処理する。
また、制御コントローラ４２には表示モニタ４５が接続されており、記憶手段４３に保存された画像情報や画像処理を施された被処理画像の表示を行い、また制御指示や動作モニタ用に用いられる。

ここで、画像処理部４４では、記憶手段４３に記憶された第一被処理画像、第二被処理画像を適宜読み出して、固体撮像素子１の接合面１ａと光学部品２の接合面２ａの外形エッジ位置または撮像エリアのエッジ位置または各接合面１ａ、２ａに各々設けられた位置決め用マーク位置の検出等によりパターンマッチングを行い、位置認識画像アルゴリズムを通して精密な位置認識を行ない、位置情報を得る。
また、第一被処理画像、第二被処理画像及び第三被処理画像の各被処理画像ファイルまたは各被処理画像データを記憶手段４３より読み出して、各画素毎の濃淡画像を順に読み出し、ゴミや塵や埃等の異物により生じた影の濃淡とその分布状況を階調情報と分布情報として検出し、これら各画素毎の濃淡の階調情報と分布情報に基づいて異物の位置や大きさを検出することができる。
制御コントローラ４２では、画像処理部４４で検出した各接合面の外形エッジ位置または位置決め用マーク位置から得られた位置情報に基づいて、調整台１３で支持された固体撮像素子１に対して把持機構部３２で吸着保持された光学部品２の位置決めと接着剤塗布シリンジ３５による接着剤供給動作を制御する。
ここで、異物検査装置１０は異物検査機構と撮像ユニット３の組み立て機構とを有するが、特に第一撮像部１４，第二撮像部２２、異物検査部２５、記憶手段４３、画像処理部４４等は主として異物検査機構を構成し、光学部品保持部２３、接着剤供給手段２４等は主として組み立て機構を構成する。

本実施の形態による異物検査装置１０は上述の構成を備えており、次に異物検査装置１０を用いた異物検査方法について説明する。
まず、図１に示す異物検査装置１０において、組み立て部品である固体撮像素子１をフレーム本体１１内の調整台１３上に自動搬送機構または人手によって載置し、支持させる。次に、制御コントローラ４２の指令に基づいて、搬送ステージ１９に沿って支持ユニット２０をＸ−Ｙ軸方向に移動させて第二撮像部２２の第二撮像カメラ２８を固体撮像素子１の真上に移動させ、更に図示しない上下駆動機構によってＺ軸方向下方に支持ユニット２０を移動させる。
これと同時に支持ユニット２０に設けられた第二撮像部２２において、図示しないエアシリンダ等の駆動機構によって固定プレート２７をリニアガイド２６ａに沿って降下させて第二撮像カメラ２８を降下させ、図２に示すように第二撮像カメラ２８のワーキングディスタンス高さに固体撮像素子１の接合面１ａが位置するように、第二撮像カメラ２８の高さ位置を設定する。
この状態で、第二撮像部２２の照明手段２９が点灯制御され、固体撮像素子１の接合面１ａを照射する（図でハッチングで示す切頭円錐状方向を照射する。）。

そして、調整台１３上の固体撮像素子１の接合面１ａを第二撮像カメラ２８で撮像する（第二撮像カメラ２８による第一撮像工程）。撮像された画像は第一被処理画像として制御コントローラ４２内の記憶手段４３に送信され、第一被処理画像ファイルまたは画素単位での二次元濃淡配列データとしてメモリ保存させられる。
次に、第一検査工程として、記憶手段４３に保存された第一被処理画像を第一被処理画像ファイルまたは画素単位の二次元濃淡配列データとして読み出し、画像処理部４４で固体撮像素子１の接合面１ａの外形または撮像エリアのエッジを検出し、或いは接合面１ａに設けられた位置決め用マーク位置をパターンマッチングなどの位置認識画像アルゴリズムを通して精密な検出して固体撮像素子１の位置認識を行ない、位置情報として検出する（固体撮像素子１の第一検査工程）。
その後、記憶手段４３に保存した第一被処理画像に対応した第一被処理画像ファイルまたは画素単位での二次元濃淡配列データを再度読み出し、画像処理部４４で各画素毎の濃淡情報から固体撮像素子１上の接合面１ａにゴミ・塵・埃などの異物ｅがあるかどうか、異物ｅ（図３参照）がある場合は異物ｅの大きさや位置を検出する。万一、異物ｅが検出された場合は組み立て動作を一旦終了し、表示モニター４５に異物ｅが検出された旨の表示を行い、異物ｅの除去を作業者に委ねる。異物ｅを除去した後で組み立て作業を再開させる。

次に、画像処理部４４で行われる上述した固体撮像素子１の接合面１ａでの異物検出のためのアルゴリズムについて説明する。
図３は固体撮像素子１を示すものであり、同図（ａ）、（ｂ）において接合面１ａ（表面）には例えば四角形枠状のフレーム部１ｂが設けられ、フレーム部１ｂ内に有効画素部１ｃが設けられている。ここで、図３（ｂ）に示す固体撮像素子１の有効画素部１ｃに（ｉ列×ｊ行）のマトリクス状に配列された画素において、異物ｅが座標位置（ｍ、ｎ）（ただし、ｍ≦ｉ；ｎ≦ｊ）の画素に付着しているものとする。
図４、図５は、このような固体撮像素子１の第一被処理画像における輝度分布を示すものであり、図４はｍ列目の濃淡画素データを横軸として、縦軸を濃淡情報（輝度データ）とした輝度分布の図である。図４では異物ｅの位置中心であるｎ行目を中心として、輝度分布が異物ｅのない有効画素部１ｃの通常輝度値から谷状に落ち込んだ状態になる。落ち込み部分の幅ｅａは縦方向の異物径と一致する。
また、図５ではｎ行目の濃淡画素データを横軸として、縦軸を濃淡情報（輝度データ）とした輝度分布の図である。図５では異物ｅの位置中心であるｍ列目を中心として輝度分布が通常輝度値から谷状に落ち込んだ状態になる。この場合、落ち込み部分の幅ｅｂは横方向の異物ｅの径と一致する。
ただし、異物検出を行なうエリアとしては、取り込んだ接合面１ａの画像全体ではなく、固体撮像素子１の接合面１ａの外形位置を認識した上でその内部である有効画素部１ｃのみの領域の検出を行うようなマスキング処理を施しておくものとする。

そして、画像処理部４４では、記憶手段４３から読み出した第一被処理画像に対応した輝度データの濃淡分布を列方向や行方向にスキャンし、図４，図５に示すように、要求される検出精度に基づいて予め設定した基準となる規定輝度値ｐｉ，ｐｊより輝度値が小さい箇所を異物ｅの箇所と判断する。そして、規定輝度値ｐｉ，ｐｊ以下の部分の画素幅ｅａ，ｅｂをそれぞれ縦，横方向の異物ｅの径として検出し、異物ｅと判定した画素位置の列方向および行方向の画素幅ｅａ，ｅｂの中点を検出して異物ｅの中心座標と認識する。
ここで、異物ｅの座標（ｍ，ｎ）については、画像処理部４４で粒子解析を行い、検出された粒子の重心位置を座標とするか、第一被処理画像に対応した輝度データの濃淡分布を列方向や行方向にスキャンし、規定の輝度値以下で異物ｅの箇所と判断された領域のうち、輝度値が最低となる位置を座標とする。
異物検査終了後、制御コントローラ４２の指令により照明手段２９を消灯する。
なお、上述の説明では、固体撮像素子１の接合面１ａについての第一被処理画像における画像処理部４４による異物検出の手法について説明したが、同一の手法によって後述する光学部品２の接合面２ａの第二被処理画像における異物検出や、接合した固体撮像素子１及び光学部品２の接合面１ａ、２ａの第三被処理画像における異物検出にも適用するものとする。

そして、制御コントローラ４２の指令に基づき、組立て対象の光学部品２を把持機構部３２により吸着把持して、搬送ステージ１９に対して光学部品２が第一撮像カメラ１５の真上に来る位置まで支持ユニット２０を移動させる。次に、図６に示すように、図示しない上下駆動機構によって支持ユニット２０を降下させ、更に、支持ユニット２０に対して固定プレート３１を図示しないエアシリンダ等の駆動機構によりリニアガイド２６ｂに沿って下降させて、最終的に第一撮像カメラ１５のワーキングディスタンス高さに光学部品２の接合面２ａ（下面）が来るような高さ位置に、把持機構部３２を降下させる。
この状態で、照明手段１６を点灯して光学部品２の接合面２ａを照明する。そして、把持機構部３２に吸着把持された光学部品２を第一撮像カメラ１５で撮像（第一撮像カメラ１５による第一撮像工程）し、撮像された画像は第二被処理画像として、固体撮像素子１の第一被処理画像と同様に、制御コントローラ４２内の記憶手段４３に送信され、第二被処理画像ファイルまたは画素単位での二次元濃淡配列データとしてメモり保存する。

そして、第二被処理画像に対応した第二被処理画像ファイルまたは画素単位での二次元濃淡配列データ（第二被処理画像データ）を記憶手段４３から読み出し、画像処理部４４で、上述した固体撮像素子１の撮像画像の画像処理部４４による画像処理と同様に、光学部品２の接合面２ａの外形のエッジ検出やパターンマッチングなどの位置認識画像アルゴリムを通して光学部品の精密な位置認識を行ない、位置情報として検出する。また、位置認識後に、第二被処理画像ファイルまたは画素単位での二次元濃淡配列データを再度、記憶手段４３から読み出し、画素毎の濃淡情報に基づいて光学部品２上の接合面２ａにゴミなどの異物ｅがないかどうかを検出し、異物ｅがある場合には異物ｅの大きさや位置を濃淡情報から検出する（光学部品２の第一検査工程）。
ここでの異物検出のアルゴリズムについては、上述した固体撮像素子１の接合面１ａでの異物検査と同じである。この場合でも、異物検査を行なうエリアは取り込んだ画像全体ではなく、光学部品２の接合面２ａの外形位置を認識した上で固体撮像素子１の接合面１ａと接着する領域だけ検出を行うようにマスキングの処理を施しておくものとする。
この場合も、異物ｅが検出された場合には、その段階で組み立て動作を一旦終了し、表示装置４５に異物ｅが検出された旨の表示を行うと共に、異物ｅの除去を作業者に委ねる。その後で、組み立てを再開させる。
光学部品２の異物検査終了後に照明手段１６を消灯する。

次に、接着剤塗布工程として、制御コントローラ４２の指令に基づき、搬送ステージ１９に対して支持ユニット２０を移動させて接着剤供給手段２４の接着剤塗布用シリンジ３５を固体撮像素子１の接合面１ａの真上に位置させる。そして、支持ユニット２０を図示しない上下駆動機構により下方に移動すると同時に、支持ユニット２０上で固定プレート３４をリニアガイド２６ｃに沿って図示しないエアシリンダ等の駆動機構により下降させる。
最終的に接着剤塗布用シリンジ３５のニードル先端を固体撮像素子１の接合面１ａ上でＵＶ樹脂等の接着剤ｓの塗布量に応じて微小のクリアランスを保った位置に来るような高さ位置に移動させる。そして、図７に示すように、一定量の接着剤ｓが接合面１ａ上に塗布される。
次に、制御コントローラ４２の指令により、搬送ステージ１９に対して支持ユニット２０を移動させて、光学部品保持部２３の把持機構部３２を光学部品２を吸着保持させた状態で固体撮像素子１の接合面１ａの真上に位置させる。そして、支持ユニット２０を図示しない上下駆動機構により下方に移動すると同時に、支持ユニット２０上で固定プレート３１をリニアガイド２６ｂに沿って図示しないエアシリンダ等の駆動機構により下降させる。
そして、図８に示すように、把持機構部３２で吸着保持された光学部品２は接合面２ａで固体撮像素子１の接合面１ａと接着剤ｓによって接着される。このようにして固体撮像素子１と光学部品２との組み立て作業を行う（組み立て工程）。

固体撮像素子１と光学部品２との組み立て作業において、制御コントローラ４２は、把持機構部３２の降下による光学部品２と固体撮像素子１との接合位置の設定だけでなく、調整台１３によって固体撮像素子１のあおり角を調整することで固体撮像素子１と光学部品２との各接合面１ａ、２ａの平行度を調整する。
これによって、 固体撮像素子１と光学部品２の両接合面１ａ，２ａに接着剤ｓがほぼ均一に塗布された状態となる。そして接着剤ｓに対する紫外線照射の照射量を少なくする等によって、接着剤ｓを塗布された固体撮像素子１と光学部品２を再び分離可能な仮硬化状態にする。
その後、把持機構部３２による光学部品２への吸着を解除して光学部品２の保持を開放にした上で、把持機構部３２を配置した固定プレート３１をリニアガイド２６ｂに沿って上昇させる。更に支持ユニット２０を上昇させることで、固体撮像素子１と光学部品２との組み立て動作が一応完了する。

そして、制御コントローラ４２の指令に基づき、搬送ステージ１９に対して支持ユニット２０を移動させて異物検査部２５を、組み立て作業後の仮硬化状態の固体撮像素子１及び光学部品２の真上に位置させる。支持ユニット２０を図示しない上下駆動機構により下方に移動すると同時に、支持ユニット２０上でリニアガイド２６ｄに沿って固定プレート３６を図示しないエアシリンダ等の駆動機構により所定高さ位置に下降させる。
次に、図９に示すように、面照明手段３７の照明光を、仮硬化状態の固体撮像素子１と光学部品２の接合面１ａ、２ａに集光しないよう拡散板３８を透過して拡散させることで接着状態の接合面１ａ、２ａに均一に照明する。

次に、第二撮像工程として、仮硬化状態の撮像ユニット３の固体撮像素子１に給電機構４０により電源供給を行なうことで固体撮像素子１によってこの固体撮像素子１と光学部品２との接合面１ａ、２ａを撮像する（固体撮像素子１による撮像工程）。その際、光学部品２の接合面２ａとは反対側の面に異物が付着している可能性があり、この面の異物を撮像しないように撮像ユニット３の焦点深度を反対側の面に到達しない程度に浅く設定する。
撮像ユニット３の固体撮像素子１で撮像された撮像画像は第三被処理画像として制御コントローラ４２内の記憶手段４３に第三被処理画像ファイルまたは画素単位での二次元濃淡配列データとして記憶手段４３に保存される。
次に、第二検査工程として、記憶手段４３から第三被処理画像ファイルまたは画素単位での二次元濃淡配列データを読み出し、各画素毎の濃淡情報から撮像ユニット３の接合面１ａ，２ａにゴミなどの異物ｅがないかどうかを検出し、異物ｅがある場合には異物ｅの大きさや位置を検出する。

この異物検出のアルゴリズムは、上述した固体撮像素子１の接合面１ａの撮像画像から異物を検出するアルゴリズムと同様のアルゴリズムを適用する。
万一、ここで異物ｅが検出された場合には、表示モニタ４５に異物ｅが検出された旨の表示と異物ｅの位置の表示を行う。そして、組み立て作業を中断して、作業者によって仮硬化状態の固体撮像素子１と光学部品２を分解して異物ｅを除去し、再度組み立て直す。ここでの分解は、接合部１ａ，２ａの接着剤ｓが仮硬化状態であるから容易に分離できる。異物ｅを除去した後、固体撮像素子１と光学部品２を再度接合して紫外線を照射することで接着剤ｅを完全に硬化させる。
なお、光学部品保持部２３の把持機構部３２によって光学部品２を吸着して固体撮像素子１から分離するようにしてもよい。
撮像ユニット３の接合面１ａ、２ａから異物ｅが検出されない場合には、接着剤ｓに紫外線を再度照射して照射量を多くし完全に硬化させて固体撮像素子１と光学部品２の組み立てを終了する。

上述のように本実施形態による異物検査装置１０及び異物検査方法によれば、固体撮像素子１と光学部品２の各接合面１ａ、２ａについて接合前と、固体撮像素子１と光学部品２を仮硬化した接着剤ｓで分離可能に接合させた状態とでそれぞれ異物ｅの検査を行うことができ、接合前の固体撮像素子１と光学部品２の各接合面１ａ，２ａに異物ｅが検出された場合には異物ｅを取り除き、接合状態で接合面１ａ，２ａ間に異物ｅが検出された場合には仮硬化状態から固体撮像素子１と光学部品２を分離して異物を取り除いて再度接合できる。そのため、異物ｅの混入した撮像ユニット３を後工程に搬送しないようにすることができる。
これによって、従来技術のように固体撮像素子１と光学部品２が接合・固化された後に分解して異物を排除して組み立て直すという手間や、その際の固体撮像素子１や光学部品２の損傷等を確実に防止でき、異物を含んだ不良品の発生を防止できる。更に、組み立てラインまたは組み立て装置上で、組み立て前と組み立て中に異物検査ができて効率的な異物検査と撮像ユニット３の組み立てを行える。そのため、撮像ユニット３の組み立てが効率的である上に製造コストを抑制できて歩留まりを向上できる。

本発明は上述の第一実施形態に限定されることなく本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
次に本発明の第二実施形態による異物検査方法について説明する。本実施形態による異物検査装置の構成は第一実施形態による異物検査装置１０と同一である。
本第二実施形態では、異物検査装置１０による異物検出のアルゴリズムのみ異なるので、この部分の構成及び作用について述べる。
第一実施形態において第二撮像カメラ２８と第一撮像カメラ１５によって撮像した第一、第二被処理画像と固体撮像素子１によって撮像した第三被処理画像とを制御コントローラ４２内の記憶手段４３に保存し、記憶手段４３から第一乃至第三被処理画像を被処理画像ファイルもしくは画素単位での二次元濃淡配列データとして読み出すことまでは第一実施形態と同じである。
本第二実施形態では、画像処理部４４において、画素毎の濃淡情報を検出するのではなく、対象となる有効画素部１Ｃの１画面全体もしくは１画面をいくつかの領域に分割した各画像エリアを設定する。そして、これら画像エリア内の輝度累積値を求めて、同一画像エリアで予め規格設定された所定の基準輝度累積値と対比して、求めた輝度累積値が基準輝度累積値を下回る場合に当該指定された画像エリア内に異物ｅが存在すると判定するようにした。
図１０では、一例として例えば固体撮像素子１の接合面１ａの有効画素部１ｃまたは光学部品２の接合面２ａの接着する領域だけについて、各１画面内を例えば８つの画像エリア４７に分割している。そして、各画像エリア４７内の輝度累積値を求めて各輝度累積値が同一画像エリアで予め規格設定された所定の値を下回る時は、その画像エリア４７内に異物ｅが有ると判定する。

この異物検査方法では、異物ｅの検出は出来るが、異物ｅが画像エリア４７内のどの位置に存在するかまでは特定できない欠点がある。そのため、異物ｅの検出位置を特定するために分割する画像エリア４７の数をできるだけ細かく設定することが好ましい。
しかし、本第二実施形態による異物検査装置１０及び異物検査方法では、画素毎に異物検査処理を行うものに比べて、１または複数の画像エリア４７に分割して異物判定をするため処理ループの回数が減ることになり、異物の検出に要する判定時間を短縮できるという効果がある。
なお、本発明においては、画像処理による異物を検出する手法は上述の実施形態に示すものに限定されることなく適宜の手法を採用できる。

本発明の第一実施形態による異物検査装置の要部構成を示す説明図である。 図１に示す異物検査装置の第二撮像部で固体撮像素子を撮像する第一撮像工程および第一検査工程の図である。 （ａ）は固体撮像素子の斜視図、（ｂ）は固体撮像素子の有効画素部に付着した異物を示す図である。 ｍ列画素上の異物を含む場合の輝度分布を示す図である。 ｎ行画素上の異物を含む場合の輝度分布を示す図である。 異物検査装置の第一撮像部で光学部品を撮像する状態を示す図である。 固体撮像素子に接着剤を塗布する接着剤塗布工程を示す図である。 固体撮像素子と光学部品を分離可能に接合した状態を示す組み立て工程の図である。 撮像ユニットの接合面を固体撮像素子で撮像する状態を示す第二撮像工程および第二検査工程の図である。 本発明の第二実施形態による異物検査方法における固体撮像素子の有効画素部を画像処理部で分割した状態を示す図である。 固体撮像素子と光学部品について（ａ）は分離状態、（ｂ）は接合状態を示す斜視図である。 従来の異物検装置の概略構成を示す説明図である。

符号の説明

１ 固体撮像素子
２ 光学部品
３ 撮像ユニット
１３ 調整台
１４ 第一撮像部
１５ 第一撮像カメラ（撮像手段）
１０ 異物検査装置
１９ 搬送ステージ
２０ 支持ユニット
２２ 第二撮像部
２３ 光学部品保持部
２４ 接着剤供給手段
２５ 異物検査部
２８ 第二撮像カメラ（撮像手段）
３２ 把持機構部
３５ 接着剤塗布用シリンジ
３８ 拡散板
４０ 給電機構
４２ 制御コントローラ
４４ 画像処理部
４７ 画像エリア

Claims (10)

1. 固体撮像素子と光学部品の接合面における異物の有無を検査する異物検査装置であって、
   接合前の前記固体撮像素子と光学部品の各接合面をそれぞれ第一被処理画像、第二被処理画像として撮像する撮像手段と、
   分離可能に接合された前記固体撮像素子と光学部品との前記接合面を第三被処理画像として撮像する前記固体撮像素子と、
   前記第一被処理画像、第二被処理画像及び第三被処理画像を記憶する記憶手段と、
   該記憶手段から読み出した前記第一被処理画像、第二被処理画像及び第三被処理画像のそれぞれについて画像処理によって異物を検出する画像処理部と
   を備えていることを特徴とする異物検査装置。
2. 前記画像処理部は、前記第一被処理画像、第二被処理画像及び第三被処理画像のそれぞれについて各画素毎に異物による濃淡及び分布状況を階調情報及び分布情報として検出して異物の有無を検出するようにした請求項１に記載の異物検査装置。
3. 前記画像処理部は、前記第一被処理画像、第二被処理画像及び第三被処理画像のそれぞれについて画像全体または複数に分割された画像エリアの輝度累積値情報に基づいて異物の検出を行なうようにした請求項１に記載の異物検査装置。
4. 前記画像処理部は、前記第一被処理画像及び第二被処理画像のそれぞれについて各画素の濃淡画像に基づいて前記固体撮像素子と光学部品の位置情報を検出し、
   該位置情報に基づいて前記固体撮像素子と光学部品を接合面で接合する組立て機構を備えている請求項１から３のいずれかに記載の異物検査装置。
5. 固体撮像素子と光学部品の接合面における異物の有無を検査する異物検査方法であって、
   接合前の前記固体撮像素子と光学部品の各接合面をそれぞれ第一被処理画像、第二被処理画像として撮像する第一撮像工程と、
   前記第一被処理画像、第二被処理画像に基づいて画像処理によって異物を検出する第一検査工程と、
   前記固体撮像素子と光学部品を前記各接合面で分離可能に接合する組み立て工程と、
   接合された前記固体撮像素子と光学部品との前記接合面を当該固体撮像素子によって第三被処理画像として撮像する第二撮像工程と、
   前記第三被処理画像に基づいて画像処理によって異物を検出する第二検査工程と
   を備えていることを特徴とする異物検査方法。
6. 前記第一及び第二検査工程において、画像処理に際して、前記第一被処理画像、第二被処理画像及び第三被処理画像について各画素毎に異物による濃淡の階調情報と分布情報を検出して異物の有無を検出するようにした請求項５に記載の異物検査方法。
7. 前記第一及び第二検査工程において、画像処理に際して、前記第一被処理画像、第二被処理画像及び第三被処理画像について画像全体または複数に分割された画像エリアの輝度累積値情報に基づいて異物の検出を行なうようにした請求項５に記載の異物検査方法。
8. 前記第一検査工程において、前記第一被処理画像、第二被処理画像から前記固体撮像素子と光学部品の各接合面における位置情報を検出し、該位置情報に基づいて前記固体撮像素子と光学部品を接合面で分離可能に接合するようにした請求項５から７のいずれかに記載の異物検査方法。
9. 前記組み立て工程において前記固体撮像素子と光学部品を分離可能に接合した状態に保持して、前記第二撮像工程と第二検査工程を処理し、
   その後に前記固体撮像素子と光学部品を分離しないように固定するようにした請求項５から８のいずれかに記載の異物検査方法。
10. 前記第二撮像工程において、透光性の前記光学部品を通して前記固体撮像素子との接合面を照明手段で照射し、この状態で前記固体撮像素子によって焦点深度を前記光学部品の接合面に対向する面を含まない深さに設定して撮像するようにした請求項５から９のいずれかに記載の異物検査方法。

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