JP2013113828A - 検査用の照明装置およびこれを備えた検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の検査対象部位を有する検査対象物の検査を行う場合でも、各検査対象部位に対してそれぞれ適切に照明して、検査精度を良好に維持しつつ検査時間を短縮する。
【解決手段】互いに異なる色の光を出射する複数の光源装置ＬＧ、ＬＢ、ＬＲと、各光源装置からの光を変調する空間光変調素子２５と、空間光変調素子からの光を基板Ｓの被検査面Ｓａに投射する投射光学系２８と、空間光変調素子を所定の映像信号にしたがって制御することにより、投射光学系からの光の投射パターンを形成する画像表示制御部７４とを備え、投影パターンを形成するための映像信号は、被検査面における検査対象部位の位置情報に基づき生成され、これにより、空間光変調素子制御部が、検査対象部位に対応する画像領域を含む投射パターンを形成する構成とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、検査用の照明装置およびこれを備えた検査システムに関し、特に、複数の検査対象部位を有する基板等の検査対象物の検査に好適な照明装置および検査システムに関する。

従来、電子部品が搭載されたプリント基板等の検査に関し、基板の外観をカメラで撮影し、得られた画像から電子部品の固定状態等を判定する方法が普及している。この種の検査では、検査対象部位に対する照明が検査精度（画像処理や目視検査の精度）の良否に影響を及ぼすため、照明の色や照射角度等に関して様々な工夫がなされている。

例えば、多色発光型の複数のＬＥＤランプを有する検査用の照明装置において、カメラの光軸を取り囲み、かつ基板上の撮像対象領域に対して所定の角度幅をもつ範囲に各ＬＥＤランプを配置し、各ＬＥＤランプの点灯状態を制御して照明光の色彩および照射角度を変更することにより、検査の内容に応じた照明パターンを実現するものが存在する（特許文献１参照）。

この従来技術によれば、撮像対象領域に対する照射角度の範囲が異なる領域毎に各ＬＥＤランプを分類し、それら領域単位で各ＬＥＤランプの点灯状態を制御する構成としたため、特に、はんだの鏡面性を利用してはんだの傾斜状態を検査する場合に同じ照明装置を用いて検査に適した照明を実施できるという利点がある。

特開２００６−４７２９０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のような従来技術により、表面特性等が互いに異なる複数の検査対象部位を有する基板等の検査対象物を検査する場合には、各検査対象部位を同時に検査することができない（すなわち、検査対象部位毎に適切な照明に切り替えてその都度撮像を行う必要がある）ため、同じ照明装置で繰り返し検査を行うか、或いは複数の照明装置を準備する必要があった。

また、互いに形状（２次元形状）が異なる複数の検査対象部位を有する基板等の検査対象物を検査する場合には、各検査対象部位の形状に応じた照明パターンとすることが望ましいが、上記従来技術では、そのような照明パターンを実現することは困難であった。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、複数の検査対象部位を有する検査対象物の検査を行う場合でも、各検査対象部位に対してそれぞれ適切に照明して、検査精度を良好に維持しつつ検査時間を短縮することができる検査用の照明装置およびこれを備えた検査システムを提供することを主目的とする。

本発明の検査用の照明装置は、互いに異なる色の光を出射する複数の光源装置と、前記各光源装置からの光を変調する空間光変調素子と、前記空間光変調素子からの光を検査対象物の被検査面に投射する投射光学系と、前記空間光変調素子を所定の映像信号にしたがって制御することにより、前記投射光学系からの光の投射パターンを形成する空間光変調素子制御部とを備え、前記映像信号は、前記被検査面における検査対象部位の位置情報に基づき生成され、前記空間光変調素子制御部は、前記検査対象部位に対応する画像領域を含む投射パターンを形成することを特徴とする。

このように本発明によれば、複数の検査対象部位を有する検査対象物の検査を行う場合でも、検査対象部位の位置情報に基づき生成された映像信号によって検査用の投射パターンを形成することにより、各検査対象部位に対してそれぞれ適切に照明することができる。その結果、検査精度を良好に維持しつつ検査時間を短縮することが可能となるという優れた効果を奏する。

第１実施形態に係る検査用の照明装置３を備えた検査システム１の構成図 図１中の照明装置３に内蔵される光学エンジンユニット１５の要部構成図 図１中の照明装置３に内蔵される光学エンジンユニット１５の要部斜視図 図２中の緑色レーザ光源装置ＬＧにおける緑色レーザ光の状況を示す模式図 第１実施形態に係る検査システム１の機能ブロック図 第１実施形態に係る照明装置３による基板Ｓの被検査面Ｓａに対する照明パターンの一例を示す図 図６に示した照明パターンに位置ずれが発生した場合の例を示す図 図１に示した検査システム１の台形補正機能に関する説明図 図１に示した検査システム１の検査時における照明方法の動作フロー図 第２実施形態に係る検査システム１の要部を示す構成図 第３実施形態に係る検査システム１の要部を示す構成図

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、検査用の照明装置において、互いに異なる色の光を出射する複数の光源装置と、前記各光源装置からの光を変調する空間光変調素子と、前記空間光変調素子からの光を検査対象物の被検査面に投射する投射光学系と、前記空間光変調素子を所定の映像信号にしたがって制御することにより、前記投射光学系からの光の投射パターンを形成する空間光変調素子制御部とを備え、前記映像信号は、前記被検査面における検査対象部位の位置情報に基づき生成され、前記空間光変調素子制御部は、前記検査対象部位に対応する画像領域を含む投射パターンを形成する構成とする。

これによると、複数の検査対象部位を有する検査対象物の検査を行う場合でも、検査対象部位の位置情報に基づき生成された映像信号によって検査用の投射パターンを形成することにより、各検査対象部位に対してそれぞれ適切に照明することができる。その結果、検査精度を良好に維持しつつ検査時間を短縮することが可能となる。

また、第２の発明は、上記第１の発明に関し、前記検査対象部位に対応する前記画像領域は、前記検査対象部位以外のその他の領域に対応する画像領域とは異なる色を有する構成とする。

これによると、検査対象部位の識別性や視認性を向上させるように色が定められた投射パターンを簡易な構成により形成して、検査対象部位の検査精度を高めることができる。

また、第３の発明は、上記第１または第２の発明に関し、前記検査対象物は基板であり、前記検査対象部位は前記基板に搭載された電子部品である構成とする。

これによると、基板に搭載された電子部品が照明によりハイライトされてその識別性や視認性が向上し、その欠陥や欠落を容易に検出することが可能となる。

また、第４の発明は、上記第１から第３の発明のいずれかに関し、前記光源装置には、赤外光または紫外光の少なくとも一方を出射する光源装置が含まれる構成とする。

これによると、可視光に加えて赤外光や紫外光を用いて投射パターンを形成することにより、検査対象物における検査対象部位を識別または視認するための構成の自由度が高まる。

また、第５の発明は、上記第１から第４の発明のいずれかに関し、前記被検査面における異なる部位の光の反射光照度を検出する複数の照度センサを更に備え、前記照度センサの検出結果に基づき、前記投射パターンの台形歪みを補正する台形歪み補整部を更に備えた構成とする。

これによると、検査対象物の被検査面に直交する方向ではなく斜めから光を投射した場合でも、照度ムラを抑えて検査対象部位をより適切に照明することができる。

また、第６の発明は、上記第１から第５の発明のいずれかに関し、前記投射光学系からの光は、前記被検査面を横切る帯状の光であり、前記映像信号は、前記被検査面における前記帯状の光の投射位置に応じて変更される構成とする。

これによると、投射光学系からの光の投射可能領域が被検査面に比べて小さい場合であっても、被検査面を走査するように投射光学系からの光を投射することにより、各検査対象部位に対して適切な照明を実施することができる。

また、第７の発明は、上記第１から第６の発明のいずれかに係る検査用の照明装置を備えた検査システムであって、前記被検査面を撮像する撮像装置と、前記撮像装置による撮像画像の画像処理を行うことにより、前記検査対象部位の位置および当該検査対象部位に対応する前記画像領域の位置をそれぞれ取得する画像処理部と、前記画像処理部によって取得された前記検査対象部位の位置と前記画像領域の位置とが一致するように前記映像信号を生成する照明制御部とを更に備えた構成とする。

これによると、検査対象部位に向けて投射された画像領域の位置と、撮像された検査対象部位の位置とのずれを解消するように投射パターンが形成されるため、検査対象部位に対してより適切な照明を実施することができる。

また、第８の発明は、上記第１から第６の発明のいずれかに係る検査用の照明装置を備えた検査システムであって、前記被検査面を撮像する撮像装置と、前記撮像装置による撮像画像をオペレータに対して表示するディスプレイ装置と、前記投射パターンを変更するための情報をオペレータが入力するための入力装置とを更に備えた構成とする。

これによると、オペレータは、ディスプレイ装置に表示される撮像画像を確認しながら投射パターンを容易に変更することができるため、検査対象部位に対してより適切な照明を実施することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る検査用の照明装置３を備えた検査システム１の概略を示す構成図である。検査システム１は、検査対象物である基板（電子回路基板）Ｓに搭載された電子部品等（導体パターンやはんだ付け部位などを含む）の欠陥、欠落、及び固定状態等を検査するものであり、基板Ｓの外観を撮像するカメラ（撮像装置）２と、カメラ２の撮像時に基板Ｓの被検査面（ここでは、部品面側）Ｓａに対して照明を行う照明装置３と、カメラ２および照明装置３に実行させる各種動作を設定すると共に、カメラ２が撮像した画像の画像処理等を行うＰＣ(Personal Computer)４とを主として備える。

基板Ｓの被検査面Ｓａには、検査システム１による検査の対象となる複数の検査対象部位が存在する。ここでは、表面実装されたＬＳＩパッケージ（電子部品）５，６、導電性材料で形成された所定の導体パターン７、及び管理用の情報表示部８を検査対象部位とした例を示すが、基板やこれに搭載される電子部品等の構成はここに示すものに限らず種々の変更が可能である。基板Ｓは搬送ベルトＢ上を搬送され、図１に示す検査位置において被検査面Ｓａがカメラ２によって撮像される。

カメラ２は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)等からなるイメージセンサを内蔵する周知の構成を有しており、撮像により生成された動画像データまたは静止画像データをＰＣ４に送出する。カメラ２は、その光軸が被検査面Ｓａに対して略垂直の関係となるように基板Ｓの上方に配置されているが、被検査面Ｓａ上の立体物を検出するために多少の角度をもたせて配置してもよい。

照明装置３は、検査位置にある基板Ｓに対して上方から照明光１０を投射する。これにより、被検査面Ｓａに重なるように照明用の画面Ｐが形成される。照明光１０の光軸は、被検査面Ｓａに垂直な方向に対して傾斜して配置されているが、これに限らずカメラ２の光軸と同様に被検査面Ｓａに対して略垂直に配置してもよい。

ＰＣ４は、カメラ２および照明装置３とそれぞれケーブルを介して通信可能に接続されており、カメラ２が撮像した画像を表示するＬＣＤ（ディスプレイ装置）１１と、カメラ２および照明装置３の各種動作の設定をオペレータが入力するための入力装置１２とを有している。なお、検査システム１には、ＰＣ４に限らず同様の機能を有する任意の情報処理装置を用いることが可能である。

図２は、図１中の照明装置３に内蔵される光学エンジンユニット１５の要部構成図であり、図３は、光学エンジンユニット１５の要部斜視図である。この光学エンジンユニット１５は、基板検査時の照明用として所要の画像を投写するものであり、緑色レーザ光を出力する緑色レーザ光源装置ＬＧと、赤色レーザ光を出力する赤色レーザ光源装置ＬＲと、青色レーザ光を出力する青色レーザ光源装置ＬＢと、映像信号に応じて各レーザ光源装置ＬＧ、ＬＲ、ＬＢからのレーザ光を空間的に変調して像を形成する液晶反射型の空間光変調素子２５と、各レーザ光源装置ＬＧ、ＬＲ、ＬＢからのレーザ光を反射させて空間光変調素子２５に照射させるとともに空間光変調素子２５から出射された変調レーザ光を透過させる偏光ビームスプリッタ２６と、各レーザ光源装置ＬＧ、ＬＲ、ＬＢから出射されるレーザ光を偏光ビームスプリッタ２６に導くリレー光学系２７と、偏光ビームスプリッタ２６を透過した変調レーザ光を外部（基板Ｓの被検査面Ｓａ）に投射する投射レンズを含む投射光学系２８とを備えている。

照明装置３は、いわゆるフィールドシーケンシャル方式（時分割表示方式）でカラー画像を表示するものであり、各レーザ光源装置ＬＧ、ＬＲ、ＬＢから各色のレーザ光が時分割で順次出力され、各色のレーザ光による画像が残像によってカラー画像として認識される。

リレー光学系２７は、各レーザ光源装置ＬＧ、ＬＲ、ＬＢから出射される各色のレーザ光を平行ビームに変換するコリメータレンズ３１〜３３と、コリメータレンズ３１〜３３を通過した各色のレーザ光を所要の方向に導く第１および第２のダイクロイックミラー３４、３５と、ダイクロイックミラー３４、３５により導かれたレーザ光を拡散させる拡散板３６と、拡散板３６を通過したレーザ光を収束レーザに変換するフィールドレンズ３７とを備えている。

投射光学系２８の投射口２８ａから外部に向けてレーザ光が出射される側を前側とすると、青色レーザ光源装置ＬＢから青色レーザ光が後方に向けて出射される。この青色レーザ光の光軸に対して緑色レーザ光の光軸および赤色レーザ光の光軸が互いに直交するように、緑色レーザ光源装置ＬＧおよび赤色レーザ光源装置ＬＲから緑色レーザ光および赤色レーザ光が出射され、この青色レーザ光、赤色レーザ光、および緑色レーザ光が、２つのダイクロイックミラー３４、３５で同一の光路に導かれる。すなわち、青色レーザ光と緑色レーザ光が第１のダイクロイックミラー３４で同一の光路に導かれ、青色レーザ光および緑色レーザ光と赤色レーザ光が第２のダイクロイックミラー３５で同一の光路に導かれる。

第１および第２のダイクロイックミラー３４、３５は、表面に所定の波長のレーザ光を透過および反射させるための膜が形成されたものであり、第１のダイクロイックミラー３４は、青色レーザ光を透過するとともに緑色レーザ光を反射させる。第２のダイクロイックミラー３５は、赤色レーザ光を透過するとともに青色レーザ光および緑色レーザ光を反射させる。

これらの各光学部材は、銅やアルミ等の熱伝導性の高い材料で形成した筐体４１に支持されている。筐体４１は、各レーザ光源装置ＬＧ、ＬＲ、ＬＢで発生した熱を放熱する放熱体として機能し、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材料で形成されている。また、筐体４１には、空間光変調素子２５、偏光ビームスプリッタ２６、リレー光学系２７、及び投射光学系２８等が取り付けられている。筐体４１の上部開口は、投射光学系２８以外から外部にレーザ光が漏れることを防ぐために、金属製の蓋３９によって密閉される。

緑色レーザ光源装置ＬＧは、筐体４１の本体部２１ａから側方に向けて突出した状態で筐体４１に形成された取付板４２に取り付けられている。この取付板４２は、リレー光学系２７の収容スペースの前方と側方にそれぞれ位置する前壁部４３と側壁部４４とが直交する角部から当該前壁部４３を延長するように側壁部４４に直交する向きに突出する。赤色レーザ光源装置ＬＲは、ホルダ４５に保持された状態で側壁部４４の外面に取り付けられている。青色レーザ光源装置ＬＢは、ホルダ４６に保持された状態で前壁部４３の外面に取り付けられている。なお、緑色レーザ光源装置ＬＧについては、赤色レーザ光源装置ＬＲと同様に側壁部４４の外面に取り付ける構成も可能である。

赤色レーザ光源装置ＬＲおよび青色レーザ光源装置ＬＢは、いわゆるＣＡＮパッケージで構成され、レーザ光を出力するレーザチップが、ステムに支持された状態で缶状の外装部の中心軸上に光軸が位置するように配置されたものであり、外装部の開口に設けられたガラス窓からレーザ光が出射される。この赤色レーザ光源装置ＬＲおよび青色レーザ光源装置ＬＢは、ホルダ４５、２６に開設された取付孔４７、４８に圧入するなどしてホルダ４５、２６に対して固定される。青色レーザ光源装置ＬＢおよび赤色レーザ光源装置ＬＲのレーザチップの発熱は、ホルダ４５、２６を介して筐体４１に伝達されて放熱される。各ホルダ４５、２６は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料で形成されている。

赤色レーザ光は、６４０ｎｍの波長を有するが、少なくとも赤色と認識できるものであればよく、例えばピーク波長が６１０〜７５０ｎｍの範囲となる波長領域のものを用いるとよい。また、青色レーザ光は、４５０ｎｍの波長を有するが、少なくとも青色と認識できるものであればよく、例えばピーク波長が４３５〜４８０ｎｍの範囲となる波長領域のものを用いるとよい。

緑色レーザ光源装置ＬＧは、図２に示すように、励起用レーザ光を出力する半導体レーザ５１と、半導体レーザ５１から出力された励起用レーザ光を集光する集光レンズであるＦＡＣ（Fast-Axis Collimator）レンズ５２およびロッドレンズ５３と、励起用レーザ光により励起されて基本レーザ光（赤外レーザ光）を出力する固体レーザ素子５４と、基本レーザ光の波長を変換して半波長レーザ光（緑色レーザ光）を出力する波長変換素子５５と、固体レーザ素子５４とともに共振器を構成する凹面ミラー５６と、励起用レーザ光および基本波長レーザ光の漏洩を阻止するガラスカバー５７と、各部を支持する基台５８と、各部を覆うカバー体５９とを備えている。

図４は、図２中の緑色レーザ光源装置ＬＧにおける緑色レーザ光の状況を示す模式図である。半導体レーザ５１のレーザチップ６１は、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光を出力する。ＦＡＣレンズ５２は、レーザ光のファースト軸（光軸方向に対して直交し且つ図の紙面に沿う方向）の拡がりを低減する。ロッドレンズ５３は、レーザ光のスロー軸（図の紙面に対して直交する方向）の拡がりを低減する。

固体レーザ素子５４は、いわゆる固体レーザ結晶であり、ロッドレンズ５３を通過した波長８０８ｎｍの励起用レーザ光により励起されて波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）を出力する。この固体レーザ素子５４は、Ｙ（イットリウム）ＶＯ_４（バナデート）からなる無機光学活性物質（結晶）にＮｄ（ネオジウム）をドーピングしたものであり、より具体的には、母材であるＹＶＯ_４のＹに蛍光を発する元素であるＮｄ^＋３に置換してドーピングしたものである。

固体レーザ素子５４におけるロッドレンズ５３に対向する側には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光に対する反射防止と、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜６２が形成されている。固体レーザ素子５４における波長変換素子５５に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜６３が形成されている。

波長変換素子５５は、いわゆるＳＨＧ(Second Harmonics Generation)素子であり、固体レーザ素子５４から出力される波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）の波長を変換して波長５３２ｎｍの半波長レーザ光（緑色レーザ光）を生成する。この波長変換素子５５は、強誘電体結晶に、分極が反転した領域とそのままの領域を交互に形成した、周期的な分極反転構造を備えたものであり、分極反転周期方向（分極反転領域の配列方向）に基本波長レーザ光を入射させる。なお、強誘電体結晶には、例えばＬＮ（ニオブ酸リチウム）にＭｇＯを添加したものが用いられる。

波長変換素子５５における固体レーザ素子５４に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する反射防止と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する高反射の機能を有する膜６４が形成されている。波長変換素子５５における凹面ミラー５６に対向する側には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜６５が形成されている。

凹面ミラー５６は、波長変換素子５５に対向する側に凹面を有し、この凹面には、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光に対する高反射と、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に対する反射防止の機能を有する膜６６が形成されている。これにより、固体レーザ素子５４の膜６２と凹面ミラー５６の膜６６との間で、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が共振して増幅される。

波長変換素子５５では、固体レーザ素子５４から入射した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光の一部が波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換され、変換されずに波長変換素子５５を通過した波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光は、凹面ミラー５６で反射されて波長変換素子５５に再度入射し、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光に変換される。この波長５３２ｎｍの半波長レーザ光は、波長変換素子５５の膜６４で反射されて波長変換素子５５から出射される。

ここで、固体レーザ素子５４から波長変換素子５５に入射して波長変換素子５５で波長変換されて波長変換素子５５から出射されるレーザ光のビームＢ１と、凹面ミラー５６で一旦反射されて波長変換素子５５に入射して膜６４で反射されて波長変換素子５５から出射されるレーザ光のビームＢ２とが互いに重なり合う状態では、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光とが干渉を起こして出力が低下する。

そこでここでは、波長変換素子５５を光軸方向に対して傾斜させて、入射面および出射面での屈折作用により、レーザ光のビームＢ１、Ｂ２が互いに重なり合わないようにして、波長５３２ｎｍの半波長レーザ光と波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光との干渉を防ぐようにしており、これにより出力低下を避けることができる。

なお、図２に示したガラスカバー５７には、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光および波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光が外部に漏洩することを防止するため、これらのレーザ光を透過しない膜が形成されている。

前記の例では、緑色レーザ光源装置ＬＧのレーザチップ６１、固体レーザ素子５４、および波長変換素子５５がそれぞれ、波長８０８ｎｍの励起用レーザ光、波長１０６４ｎｍの基本波長レーザ光（赤外レーザ光）、および波長５３２ｎｍの半波長レーザ光（緑色レーザ光）を出力するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。最終的に緑色レーザ光源装置ＬＧから出力されるレーザ光が緑色と認識できるものであればよく、例えばピーク波長が５００ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲となる波長領域のレーザ光を出力するようにするとよい。また、緑色レーザ光源装置ＬＧについては、上述のように赤外レーザ光の波長を変換するものではなく、赤色レーザ光源装置ＬＲおよび青色レーザ光源装置ＬＢと同様に、緑色レーザ光を出力する半導体レーザチップを用いてもよい。

図５は、図１に示した検査システム１の機能ブロック図であり、図６は、基板Ｓの被検査面Ｓａに対する照明パターンの一例を示す図である。

照明装置３は、光学部品が収容された光学エンジンユニット１５と、この光学エンジンユニット１５内の光学部品を制御するための基板などが収容された制御ユニット１６とで構成される。

制御ユニット１６には、各色のレーザ光源装置ＬＧ、ＬＲ、ＬＢを制御するレーザ光源制御部７１と、ＰＣ４から入力される映像信号に基づいて空間光変調素子２５を制御する画像表示制御部（空間光変調素子制御部）７４と、ＰＣ４から供給される電力をレーザ光源制御部７１および画像表示制御部７４に供給する電源部７５と、各部を総括的に制御する主制御部（台形歪み補正部）７６とを有している。

主制御部７６は、画像表示制御部７４から入力される画像表示信号に基づき、各色のレーザ光源装置ＬＧ、ＬＲ、ＬＢの点灯を制御する制御信号として、各レーザ光源装置ＬＧ、ＬＲ、ＬＢの点灯を許可する点灯許可信号と、赤色、緑色および青色の各レーザ光源装置ＬＧ、ＬＲ、ＬＢをそれぞれ点灯させる点灯信号を生成して、これらの制御信号をレーザ光源制御部７１に出力する。なお、詳細は後述するが、主制御部７６は照明光（投写画像）の台形歪みを補正する機能を有している。

レーザ光源制御部７１は、主制御部７６から入力される制御信号に基づき、各レーザ光源装置ＬＧ、ＬＲ、ＬＢに対する駆動電流の印加を制御するための駆動制御信号（Ig、Ir、及びIb）を各レーザ光源装置ＬＧ、ＬＲ、ＬＢに出力する。

画像表示制御部７４は、ＰＣ４から入力される映像信号に基づき、空間光変調素子２５の動作を制御する制御信号として、基準電圧信号および画素電圧信号を生成して、これらの制御信号を空間光変調素子２５に出力する。画素電圧信号については、空間光変調素子２５が有する画素数分の信号数が存在する。

空間光変調素子２５は、反射型の液晶表示素子、いわゆるＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）であり、シリコン基板上に形成した液晶層を透過したレーザ光をシリコン基板上の反射層で反射させて出射させる構成のものである。この空間光変調素子２５では、画像表示制御部７４から入力される画素電圧信号に応じてレーザ光の出力（輝度）が増減し、各色のレーザ光源装置ＬＧ、ＬＲ、ＬＢから時分割で入力される各色のレーザ光の出力を増減することで、所要の色相を表示させることができる。 また、この空間光変調素子２５は、画像表示制御部７４から入力される基準電圧信号に基づいて極性（ｐおよびｎ）が制御され、画素電圧信号は、基準電圧信号に応じて正負が反転する。

ＰＣ４は、基板Ｓに含まれる各検査対象部位の位置情報および各検査対象部位に対する照明情報に基づき照明用の映像信号を生成する照明制御部８１と、カメラ２の撮像画像について基板Ｓの検査に必要な画像処理を行う画像処理部８２とを有する。ここで、検査対象部位の位置情報には、検査対象部位の位置および形状（輪郭）等の情報が含まれる。また、検査対象部位に対する照明情報には、検査対象部位に投写される画像の色（色相、明度、彩度）、照度および形状等の情報が含まれる。なお、ＰＣ４における各部の機能は、所定の制御プログラムに基づく情報処理によって実現される。

照明制御部８１は、画像処理部８２による画像処理結果や、オペレータによる入力装置１２（図１参照）からの操作入力により検査対象部位の位置情報を取得する。この場合、画像処理部８２は、周知の画像認識技術を用いて被検査面Ｓａの画像認識を実施することにより、各検査対象部位の輪郭を抽出してそれらの位置を推定することができる。また、オペレータは、基板Ｓの製品仕様に基づき検査対象部位の位置情報および検査対象部位に対する照明情報を予めＰＣ４に入力しておくことができる。これにより、照明装置３では、画像表示制御部７４が空間光変調素子２５からの光に基づく画面により任意の照明パターン（すなわち、投射光学系２８からの光の投射パターン）を形成することが可能となり、基板Ｓにおいて表面特性等が互いに異なる各検査対象部位に対して同時に適切な照明（すなわち、各検査対象部位の識別性や視認性を向上させる照明）を行うことができる。

ここで、照明パターンについては、各検査対象部位に対してそれぞれ任意の色、照度及び形状（輪郭）を有する１以上の画像領域（光の投射領域）が設定される。本実施形態では、図６に示すように、被検査面Ｓａから所定の高さを有する立体的なＬＳＩパッケージ５，６に対してそれらを横切る複数のライン状の画像領域８５，８６がそれぞれ設定される。また、被検査面Ｓａにおいて矩形状の領域を占める導体パターン７に対して所定の色を有する矩形の画像領域８７が設定される。同様に、被検査面Ｓａにおいて矩形状の領域を占める管理用の情報表示部８に対して所定の色を有する矩形の画像領域８８が設定される。これにより、オペレータは、投写されたライン状の画像が歪むことにより、ＬＳＩパッケージ５，６の欠落を確認することができ、また、矩形画像の投写により導体パターン７や情報表示部８がハイライトされて視認性が向上することにより、それらの欠陥の有無を確認することができる。

なお、検査対象部位に投写される画像の色については、例えば、検査対象部位の主要部分と同色または補色を選択することができ、場合によってはモノクロームも可能である。検査対象部位の構成によっては、１つの画像領域内において複数の色（例えば、グラデーション）を設定することも可能である。また、検査対象部位に投写される画像の輪郭形状については、被検査面Ｓａ（平面視）において検査対象部位が占める領域と同一か、或いは当該領域に対して僅かに拡大または縮小された形状とすることができる。また、被検査面Ｓａにおいて検査対象部位以外のその他の領域（少なくとも検査対象部位の周囲の所定領域）については、検査対象部位に対応する画像領域の色とは異なる色とし、例えば、白色の画像（白色光）を投写することができる。また、基板Ｓの検査は、オペレータによらずに周知の画像認識技術を用いて画像処理部８２が自動で行う構成としてもよい。

図７は、図６に示した照明パターンに位置ずれが発生した場合の例を示す図である。検査システム１では、照明装置３の設置位置の誤差や、基板Ｓの搬送誤差等により、各検査対象部位の位置とそれらに対応する画像領域の位置とが一致しない場合がある。これに対し、画像処理部８２は、撮像画像の画像認識を実施することにより、各検査対象部位に投写された画像の輪郭を抽出して各画像領域の位置を推定することができ、更に、照明制御部８１は、画像処理部８２から取得した各検査対象部位の位置情報とそれらに対応する各画像領域の位置とを比較し、両者の位置（例えば、重心位置）が一致するように映像信号を生成（補正）することができる。その結果、照明パターンの位置ずれが解消されて、図６に示したような適切な照明パターンが得られる。

図８は、図１に示した検査システム１の台形補正機能に関する説明図である。上述のように照明装置３の照明光１０の光軸が被検査面Ｓａに対して傾斜して配置された場合には、図８に示すように本来矩形として投写されるべき画面（全体画像）Ｐが台形状に歪んだ形状となる。

そこで、検査システム１では、複数のフォトディテクタ（照度センサ）９５ａ〜９５ｄが設けられており、これらフォトディテクタ９５ａ〜９５ｄにより、画面Ｐの各部（ここでは、基準となる矩形領域の各頂点付近）Ｐａ〜Ｐｄにおける反射光照度をそれぞれ測定する。そして、照明装置３の主制御部７６（図５参照）は、反射光照度の測定結果に基づき台形歪み補正（キーストーン補正）を行う。より詳細には、主制御部７６は、各部における反射光照度を所定の基準照度（ここでは、各部の平均照度）と比較し、基準照度よりも大きい部位については、縮小方向に歪んでいると判定して画面中心から外側に向けて拡大するするように画面Ｐを補正する。一方、基準照度よりも小さい部位については、拡大方向に歪んでいると判定して画面中心に向けて内側に縮小するように画面Ｐを補正する。

このような反射光照度の測定と、台形歪み補正の処理とを繰り返し実施するにより、画面Ｐを歪みのない矩形画面とすることができ、また、画面Ｐの各部Ｐａ〜Ｐｄにおける反射光強度を均一化することができる。その結果、被検査面Ｓａにおける照度ムラを抑えて検査対象部位をより適切に照明することができる。なお、図８に示したフォトディテクタ９５ａ〜９５ｄは、照明装置３に内蔵または付設することが可能であり、必要な光学系（集光レンズ等）を併せて設けることができる。

図９は、図１に示した検査システム１の検査時における照明方法の概要を示す動作フロー図である。まず、ＰＣ４の照明制御部８１は、予めオペレータによって入力された各検査対象部位の位置情報および照明情報を取得する（ＳＴ１０１）。ここで、各検査対象部位の位置情報については、カメラ２による基板Ｓの撮像画像の画像認識結果に基づき取得してもよい。続いて、照明制御部８１は、それら位置情報および照明情報に基づき映像信号を生成する（ＳＴ１０２）。

照明装置３の画像表示制御部７４は、照明制御部８１から取得した映像信号に基づき空間光変調素子２５の動作を制御する制御信号を生成する（ＳＴ１０３）。そして、空間光変調素子２５は、画像表示制御部７４からの制御信号に基づき各色のレーザ光源装置ＬＧ、ＬＲ、ＬＢから時分割で入力される各色のレーザ光の出力を増減することで各検査対象部位に対して所定の色、照度及び形状を有する画像を投写する（ＳＴ１０４）。

その後、照明装置３の主制御部７６は、照明画面における各部の反射光照度の測定結果に基づき台形歪み補正を行う（ＳＴ１０５）。続いて、ＰＣ４の画像処理部８２は、照明光が照射された基板Ｓの撮像画像をカメラ２より取得し、この撮像画像の画像認識を実施する（ＳＴ１０６）。

照明制御部８１は、画像処理部８２の画像認識結果に基づき照明パターンの位置ずれの有無を判定する（ＳＴ１０７）。そこで、照明制御部８１は、照明パターンの位置ずれが生じている場合には（ＳＴ１０７：Ｙｅｓ）、検査対象部位の位置とそれらに対応する各画像領域の位置とを一致させるように映像信号を補正する。これにより、各検査対象部位に対して位置合わせされた画像が投写される。

なお、上記ステップＳＴ１０６，ＳＴ１０７は、オペレータの操作に基づき実行することもできる。例えば、オペレータは、ＬＣＤ１１に表示された基板Ｓの撮像画像から照明パターンの位置ずれを確認した場合、入力装置１２やマウス、タッチパネル等を操作することによってその位置ずれを補正し、この操作に基づき照明制御部８１に映像信号を生成させることができる。このとき、オペレータは、照明パターンの位置ずれを補正する操作と共に、各検査対象部位に投影される画像の色や形状等を微調整することも可能である。

このように本願発明に係る検査システム１では、各検査対象部位に対してそれぞれ適切に照明することができるため、検査精度を良好に維持しつつ検査時間を短縮することが可能となる。また、映像信号に基づく画面によって照明を行う構成としたため、検査対象部位の識別性や視認性を向上させるための投射パターンを簡易な構成により実現することができるという利点がある。特に、基板Ｓに搭載された電子部品等を照明によりハイライトすることができ、その識別性や視認性が向上し、その欠陥や欠落を容易に検出することが可能となる。

＜第２実施形態＞
図１０は、第２実施形態に係る検査システム１の要部を示す構成図である。図１０では、上述の第１実施形態と同様の構成要素について同一の符号が付されている。また、第２実施形態において、以下で特に言及しない事項については、第１実施形態の場合と同様とする。

第２実施形態では、照明装置３からの照明光が、基板Ｓの被検査面Ｓａの全体に照射されるもではなく、図１０に示すように、矢印Ａで示す基板Ｓの搬送方向と垂直の方向に基板Ｓを横切るスリット光（帯状の光）９１である点において上述の第１実施形態の場合とは異なる。また、カメラ２には搬送ベルトＢと同期して作動するラインセンサカメラが用いられる。

この第２実施形態に係る検査システム１では、基板Ｓが搬送ベルトＢ上を搬送される際に、基板Ｓの搬送方向先端から末端に向けてスリット光９１に基づく画面Ｐが走査され、スリット光９１が投射された各部位をカメラ２が連続的に撮像する。この場合、ＰＣ４により生成される映像信号は、上述の第１実施形態における映像信号の一部を切り出したものと同等であり、スリット光９１に基づく画面Ｐは被検査面Ｓａに対する投写位置（走査位置）に応じて変更される。また、ＰＣ４の画像処理部８２は、得られた複数の撮像画像を結合する処理を行うことにより、第１実施形態の場合と同様の被検査面Ｓａの全体を表示する画像を生成することができる。

このような構成により、照明装置３からの光の投射可能領域が被検査面Ｓａに比べて小さくその全体を照明することが難しい場合でも、スリット光９１を用いて各検査対象部位に対して適切な照明を実施することができる。

＜第３実施形態＞
図１１は、第３実施形態に係る検査システム１の要部を示す構成図である。図１１では、上述の第１施形態と同様の構成要素について同一の符号が付されている。また、第３実施形態において、以下で特に言及しない事項については、第１実施形態の場合と同様とする。

第３実施形態では、可視光に限らず赤外光や紫外光を用いて照明を行う点において、上述の第１実施形態の場合とは異なる。図１１に示すように、光学エンジンユニット１５には、緑色、赤色及び青色の各レーザ光源装置ＬＧ、ＬＲ、ＬＢに加えて、赤外光を出力する赤外レーザ光源装置ＬＩＲおよび紫外光を出力する紫外レーザ光源装置ＬＵＶが設けられている。これらレーザ光源装置ＬＩＲ、ＬＵＶは、所要の光学系を介して緑色、赤色及び青色の各レーザ光源装置ＬＧ、ＬＲ、ＬＢと同一の光路に導かれるように照明装置内に配置することができる。

この第３実施形態に係る検査システム１では、例えば、基板Ｓの管理用の情報表示部８に蛍光インクを用いて特殊情報を印刷しておき、紫外レーザ光源装置ＬＵＶによって情報表示部８に対して紫外光からなる画像を投写することにより、発光した（可視化された）特殊情報を読み取ることができる。また、カメラ２を赤外線撮像が可能な構成とし、赤外レーザ光源装置ＬＩＲによって基板Ｓに赤外光からなる画像を投写して基板Ｓの検査を実施することも可能である。このように、可視光に加えて赤外光や紫外光を用いて照明パターンを形成することにより、基板における検査対象部位を識別または視認するための構成の自由度が高まる。

本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。本発明に係る検査システムの構成は種々の変更が可能であり、例えば、情報処理装置の機能をカメラや照明装置に付加した構成も可能である。また、本発明の検査用の照明装置は基板検査用だけでなく、例えば、ディスプレイ、太陽電池、電子部品等の、検査用、位置認識用等の産業用の画像処理照明装置にも対応可能である。なお、上記実施形態に示した本発明に係る検査用の照明装置およびこれを備えた検査システムの各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

本発明に係る検査用の照明装置およびこれを備えた検査システムは、複数の検査対象部位を有する検査対象物の検査を行う場合でも、各検査対象部位に対してそれぞれ適切に照明して、検査精度を良好に維持しつつ検査時間を短縮することを可能とし、検査用の照明装置およびこれを備えた検査システムとして有用である。

１ 検査システム
２ カメラ（撮像装置）
５，６ ＬＳＩパッケージ（電子部品）
１１ ＬＣＤ（ディスプレイ装置）
１２ 入力装置
２５ 空間光変調素子
２８ 投射光学系
７４ 画像表示制御部（空間光変調素子制御部）
７６ 主制御部（台形歪み補正部）
８２ 画像処理部
９５ａ〜９５ｄ フォトディテクタ（照度センサ）
９１ スリット光（帯状の光）
ＬＢ 青色レーザ光源装置
ＬＧ 緑色レーザ光源装置
ＬＲ 赤色レーザ光源装置
ＬＩＲ 赤外レーザ光源装置
ＬＵＶ 紫外レーザ光源装置
Ｓ 基板（検査対象物）
Ｓａ 被検査面

Claims (8)

1. 互いに異なる色の光を出射する複数の光源装置と、
   前記各光源装置からの光を変調する空間光変調素子と、
   前記空間光変調素子からの光を検査対象物の被検査面に投射する投射光学系と、
   前記空間光変調素子を所定の映像信号にしたがって制御することにより、前記投射光学系からの光の投射パターンを形成する空間光変調素子制御部と
   を備え、
   前記映像信号は、前記被検査面における検査対象部位の位置情報に基づき生成され、
   前記空間光変調素子制御部は、前記検査対象部位に対応する画像領域を含む投射パターンを形成することを特徴とする検査用の照明装置。
2. 前記検査対象部位に対応する前記画像領域は、前記検査対象部位以外のその他の領域に対応する画像領域とは異なる色を有することを特徴とする請求項１に記載の検査用の照明装置。
3. 前記検査対象物は基板であり、前記検査対象部位は前記基板に搭載された電子部品であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の検査用の照明装置。
4. 前記光源装置には、赤外光または紫外光の少なくとも一方を出射する光源装置が含まれることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の検査用の照明装置。
5. 前記被検査面における異なる部位の光の反射光照度を検出する複数の照度センサを更に備え、
   前記照度センサの検出結果に基づき、前記投射パターンの台形歪みを補正する台形歪み補整部を更に備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の検査用の照明装置。
6. 前記投射光学系からの光は、前記被検査面を横切る帯状の光であり、
   前記映像信号は、前記被検査面における前記帯状の光の投射位置に応じて変更されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の検査用の照明装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の検査用の照明装置を備えた検査システムであって、
   前記被検査面を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置による撮像画像の画像処理を行うことにより、前記検査対象部位の位置および当該検査対象部位に対応する前記画像領域の位置をそれぞれ取得する画像処理部と、
   前記画像処理部によって取得された前記検査対象部位の位置と前記画像領域の位置とが一致するように前記映像信号を生成する照明制御部と
   を更に備えたことを特徴とする検査システム。
8. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の検査用の照明装置を備えた検査システムであって、
   前記被検査面を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置による撮像画像をオペレータに対して表示するディスプレイ装置と、
   前記投射パターンを変更するための情報をオペレータが入力するための入力装置とを更に備えたことを特徴とする検査システム。

Images