(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を照明する照明装置と、前記検査対象物を撮像する撮像装置を有する、外観検査装置において、
前記照明装置は、一対の２次元用照明投光器を３組と、３次元用照明投光器を２つからなり、
前記一対の２次元用照明投光器は、赤色系光源、緑色系光源、または青色系光源を有し、
前記一対の２次元用照明投光器は、前記撮像装置を挟むように配置され、
前記一対の２次元用照明投光器は、前記検査対象物に対して、それぞれ上方向から斜め下方向に向けて直線的に投光し、
前記一対の２次元用照明投光器は、前記検査対象物上に共有する１つの２次元用ライン照明光跡を形成し、
３組の前記一対の２次元用照明投光器は、前記検査対象物上に合計で３つの２次元用ライン照明光跡を形成し、
２つの前記３次元用照明投光器は、それぞれ光源を有し、
２つの前記３次元用照明投光器は、前記撮像装置を挟むように配置され、
２つの前記３次元用照明投光器は、前記検査対象物に対して、それぞれ上方向から斜め下方向に向けて直線的に投光し、
２つの前記３次元用照明投光器は、前記検査対象物上に合計で２つの３次元用ライン照明光跡を形成し、
前記撮像装置は、撮像素子を有し、
前記撮像素子は、２次元用撮像領域を３つと、３次元用撮像領域を２つ有し、
前記２次元用撮像領域は、３つの前記２次元用ライン照明光跡のいずれかを撮像し、
前記３次元用撮像領域は、２つの前記３次元用ライン照明光跡のいずれかを撮像する、
外観検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の「前記一対の２次元用照明投光器は、赤色系光源、緑色系光源、または青色系光源を有し」に代えて、前記一対の２次元用照明投光器は、白色光源を有し、
前記２次元用撮像領域は、赤フィルター、緑フィルター、または青フィルターが設置される、
請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項３】
前記３次元用照明投光器は、赤色系光源、緑色系光源、または青色系光源を有する、
請求項１または２に記載の外観検査装置。
【請求項４】
基板を照明する照明装置と、前記基板を撮像する撮像装置を有する、印刷半田検査装置において、
前記照明装置は、一対の２次元用照明投光器を３組と、３次元用照明投光器を２つからなり、
前記一対の２次元用照明投光器は、赤色系光源、緑色系光源、または青色系光源を有し、
前記一対の２次元用照明投光器は、前記撮像装置を挟むように配置され、
前記一対の２次元用照明投光器は、前記基板に対して、それぞれ上方向から斜め下方向に向けて直線的に投光し、
前記一対の２次元用照明投光器は、前記基板上に共有する１つの２次元用ライン照明光跡を形成し、
３組の前記一対の２次元用照明投光器は、前記基板上に合計で３つの２次元用ライン照明光跡を形成し、
２つの前記３次元用照明投光器は、それぞれ光源を有し、
２つの前記３次元用照明投光器は、前記撮像装置を挟むように配置され、
２つの前記３次元用照明投光器は、前記基板に対して、それぞれ上方向から斜め下方向に向けて直線的に投光し、
２つの前記３次元用照明投光器は、前記基板上に合計で２つの３次元用ライン照明光跡を形成し、
前記撮像装置は、撮像素子を有し、
前記撮像素子は、２次元用撮像領域を３つと、３次元用撮像領域を２つ有し、
前記２次元用撮像領域は、３つの前記２次元用ライン照明光跡のいずれかを撮像し、
前記３次元用撮像領域は、２つの前記３次元用ライン照明光跡のいずれかを撮像する、
印刷半田検査装置。
【請求項５】
請求項１に記載の「前記一対の２次元用照明投光器は、赤色系光源、緑色系光源、または青色系光源を有し」に代えて、前記一対の２次元用照明投光器は、白色光源を有し、
前記２次元用撮像領域は、赤フィルター、緑フィルター、または青フィルターが設置される、
請求項４に記載の印刷半田検査装置。
【請求項６】
前記３次元用照明投光器は、赤色系光源、緑色系光源、または青色系光源を有する、
請求項４または５に記載の印刷半田検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物に対し照明し撮像して該検査対象物の外観を検査する外観検査装置及び基板に対し照明し撮像して該基板に印刷された半田を検査する印刷半田検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、エリアカメラ、リング状多段照明、及び画像処理装置を有した検査装置により、基板に印刷された半田の２次元の検査が可能であることが開示されている。しかし、半田印刷とは、メタルマスクと呼ばれる薄い金属板に設けられた開口部を通して、ペースト状の半田（クリーム半田）を基板のパッド上に転写する工程をいう。よって、基板に印刷されたクリーム半田には、通常１００μｍ〜１５０μｍ位の厚みがある。このような厚み方向の転写状況までしっかり把握するためには、当然ながら３次元測定技術が必要である。
【０００３】
しかしながら３次元測定は、測定対象の高さを計測する技術であって、その高さを構成する材料の違いを識別するものではなく、よって、クリーム半田がパッド上に薄く広がる「にじみ」と呼ばれる印刷不良の検出が困難であるという限界を抱えている。一方、２次元測定は、照明色と照明の照射方向の最適化により、クリーム半田とパッドあるいは基板面とを輝度の違い、色の違い、表面状態の違いで識別するという手法であり、パッド上に薄く広がったクリーム半田を抽出できるという３次元測定に対する補完性を持っている。
【０００４】
特許文献２には、エリアカメラ、リング状多段照明、スリット光照明、及び画像処理装置を有した検査装置により、基板に印刷された半田の２次元あるいは３次元の検査が可能であることが開示されている。また、特許文献３には、スリット光を斜方から照射し、基板の凹凸によって発生するスリット光跡の凹凸情報を真上に設置された撮像装置で撮像することで基板に印刷された半田の３次元の検査が可能であることが開示されている。また、特許文献４には、同一の基板に印刷された半田に対して２次元検査と３次元検査の両方を実施する印刷半田状態検査の実現方法とその有用性について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２２４３５３号公報
【特許文献２】特開２００４−３１７１７６号公報
【特許文献３】特開２００５−２０７９１８号公報
【特許文献４】特願２００７−２０３７０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献２〜４に記載の印刷半田検査装置では、１つの光学系に２次元検査用の多段リング照明と３次元検査用のスリット照明を実装することで、２次元検査と３次元検査の両方が実施可能である。しかしながら、３次元検査がスリット光を照射しながら検査対象を連続スキャンすることで撮像する方式であるのに対し、２次元検査は多段リング照明を照射、静止した状態の検査対象を撮像するという方式であり、その動作が異なることから同時実行は困難であった。そのため、共用光学系構成を採用しても３次元検査と２次元検査は個別に実施せざるを得ず、２次元検査と３次元検査の両方を実施する場合、検査対象である基板を２回検査しなければならないという検査時間面での問題点を抱えていた。
【０００７】
すなわち、３次元検査では、スリット光照明を点灯した状態で検査対象を光学系に対して相対的に連続移動させながら撮像していく。その連続動作はある範囲の速度変化は認められるものの、撮像条件からある一定速度以下の定速移動が前提となる。移動中であるがゆえ、検査対象が静止していることが撮像条件になる２次元検査の実行は因難となる。ストロボ照明を使うことで移動中の検査対象の２次元画像を採取することも考えられるが、３次元検査用のスリット光照明に匹敵する照度をもった面照明が必要であり、かつ、ワンショットが数十ラインの撮像である３次元検査に対して撮像素子全面の撮像を行う２次元検査では処理時間が合わないという問題があり、１台の光学系での実現は困難である。
【０００８】
よって、２次元検査を実行するためには検査対象を静止させる必要がある。上記の３次元検査のための定速移動後、２次元検査実行の位置に到達した時点で定速移動を終了、検査対象を静止させ、そこで３次元検査用のスリット光照明を消灯、代わりにリング型照明を点灯すれば、１台の光学系で３次元検査と２次元検査を実行することが可能となる。しかし以上の動作によれば、３次元検査は本来可能な連続撮像を２次元検査のために途中中断することとなりそのパフォーマンスは著しく低下する。２次元検査の観点でみると、視野間の移動速度が３次元検査の撮像条件からある一定速以下の速度に制限されるため、これもまたパフォーマンスが著しく低下することとなる。
【０００９】
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、検査対象に対する一回の撮像走査で、３次元検査用の画像と２次元検査用の画像が同時に撮像できる外観検査装置及び印刷半田検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的達成のため、本発明の外観検査装置では、検査対象物に対し照明し撮像して前記検査対象物の外観を検査する外観検査装置であって、撮像素子上に複数の撮像領域を設けるとともに、それぞれの撮像領域用の照明範囲とその他の撮像領域用の照明範囲とが干渉しないように構成することにより、複数種類の画像採取を可能としたことを特徴としている。
【００１１】
上記目的達成のため、本発明の印刷半田検査装置では、基板に対し照明し撮像して前記基板に印刷された半田を検査する印刷半田検査装置であって、撮像素子上に複数の撮像領域を設けるとともに、それぞれの撮像領域用の照明範囲とその他の撮像領域用の照明範囲とが干渉しないように構成することにより、複数種類の画像採取を可能としたことを特徴としている。前記複数種類の画像は、複数種類の２次元画像と３次元画像である。
【００１２】
また、上記目的達成のため、本発明の他の外観検査装置では、検査対象物に対し照明し撮像して前記検査対象物の外観を検査する外観検査装置であって、撮像素子上に複数の撮像領域を設けるとともに、それぞれの撮像領域用の照明範囲とその他の撮像領域用の照明範囲とが干渉しないように構成し、さらに搭載する照明に少なくとも赤、青、緑を１つずつ含むことにより、複数種類の画像採取とカラー表示を可能としたことを特徴としている。
【００１３】
また、上記目的達成のため、本発明のさらに他の外観検査装置では、検査対象物に対し照明し撮像して前記検査対象物の外観を検査する外観検査装置であって、撮像素子上に複数の撮像領域を設けるとともに、その一つには赤フィルター、別の一つには青フィルター、さらに別の１つには緑フィルターを搭載し、それぞれの撮像領域用の照明範囲とその他の撮像領域用の照明範囲とが干渉しないように構成することにより、複数種類の画像採取とカラー表示を可能としたことを特徴としている。
【００１４】
また、上記目的達成のため、本発明の別の印刷半田検査装置では、スリット光あるいは高速スキャニングのスポット光を基板に照射することで３次元測定を行う印刷半田検査装置であって、前記基板の基板色に対応した複数色の３次元測定用照明光源を搭載することを特徴としている。また、前記照明光源として白色光源を搭載することを特徴としている。
【００１５】
２次元検査方式として、３次元検査方式と同様、スリット光を照射しながらの連続スキャン方式を採用することができれば、３次元検査のための画像採取と２次元検査のための画像採取を同一処理で実現できる。一般的に検査対象の撮像では、エリアカメラを使い検査対象を静止させた状態で撮像を行う方式と、ラインセンサカメラを使い検査対象を相対的に移動させながら撮像を行う方式の２通りがある。どちらの方式を採用するかは、一般的に検査対象が生産工程の中でどのように取り扱われかにより選択される。
【００１６】
生産工程の中で検査対象が静止する状態があるのであれば、そのポイントでエリアカメラを使った撮像を採用するのが自然である。検査対象が常に連続移動状態にあり静止する場面がない場合は、ラインセンサカメラを使って連続移動状態の中で撮像する方式を採ることになる。エリアカメラの揚合、撮像範囲面を均一に照明する必要からリング型の照明を使うのが一般的である。対してラインカメラの場合、瞬間の撮像範囲は１ラインのみなので、ライン型（スリット型）の照明を使うのが一般的である。いずれにしても、必要に応じてどちらの撮像方式も採用可能であり、印刷半田検査装置の２次元検査方式においても、現状のエリアカメラ方式からラインセンサ方式に切り替えることは原理的に可能である。
【００１７】
３次元検査用に使用しているカメラは例えばＣＭＯＳであり、このカメラはその撮像素子の任意の部分に限定して撮像でき、ＣＭＯＳカメラの撮像範囲を限定することで、多数枚のスリット照明の照射画像を高速に取り込むことを可能としている。この撮像範囲の限定を極限まで突き詰めれば、それは１画素の線となりラインセンサカメラと同等となる。従って３次元検査用のＣＭＯＳカメラに、３次元検査用の撮像領域はそのままにして、新たに２次元検査用のライン撮像領域を設ければ、検査対象に対する１回の撮像走査で、３次元検査用の画像と２次元検査用の画像が同時に撮像できることになる。これまで、１枚の基板に対して行っていた３次元検査と２次元検査という２回の動作が１回になり、検査に要する時間が著しく短縮されることになる。また、３次元検査用と２次元検査用で２本必要であった光学系が１本で済むこととなりコスト削減にも大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る印刷半田検査装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１の撮像素子の撮像領域を示す図である。
【図３】図１の印刷半田検査装置による印刷半田の測定結果を示す図である。
【図４】図１の印刷半田検査装置による検査対象基板における３次元用ライン照明光跡を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態に係る印刷半田検査装置の全体構成を示す斜視図である。この印刷半田検査装置１は、検査対象基板１００に印刷されているクリーム半田（以下、印刷半田という）の２次元測定及び３次元測定を行って該印刷半田を検査する機能を備えている。印刷半田検査装置１は、照明装置２、撮像装置３、制御装置４、テーブル５等を備えている。
【００２１】
照明装置２は、２つの３次元用ライン照明投光器１０ａ，１０ｂ及び６つの２次元用ライン照明投光器２０ａ，２０ｂ，３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂを備えている。撮像装置３は、白黒画像を撮像するカメラ５０とレンズ６０を備えている。カメラ５０は、ＣＭＯＳセンサの撮像素子５１を備えている。制御装置４は、画像処理制御部７０を備えている。画像処理制御部７０は、３次元用ライン照明投光器１０ａ用の３次元撮像領域用画像メモリ７１ａ、３次元用ライン照明投光器１０ｂ用の３次元撮像領域用画像メモリ７１ｂ、２次元用ライン照明投光器２０ａ，２０ｂ用の２次元撮像領域用画像メモリ７２、２次元用ライン照明投光器３０ａ，３０ｂ用の２次元撮像領域用画像メモリ７３、２次元用ライン照明投光器４０ａ，４０ｂ用の２次元撮像領域用画像メモリ７４を備えている。テーブル５は、Ｘ軸テーブル８０、Ｘ軸用モータ８１、Ｙ軸テーブル８２、Ｙ軸用モータ８３を備えている。
【００２２】
２次元用ライン照明投光器２０ａ，２０ｂは、カメラ５０とレンズ６０により構成される光学系を挟むような形で配置され、２次元用ライン照明投光器２０ａの２次元用ライン照明光２１ａと２次元用ライン照明投光器２０ｂの２次元用ライン照明光２１ｂが、それぞれ上方向から斜め下方向に投光することで、基板１００上に２次元用ライン照明光跡２１が生じる。２次元用ライン照明投光器３０ａ，３０ｂ及び２次元用ライン照明投光器４０ａ，４０ｂも同様に配置され投光することで、基板１００上に２次元用ライン照明光跡３１，４１が生じる。
【００２３】
以上の２次元用ライン照明光跡２１，３１，４１のライン幅（線幅）は、検査対象基板１００が多少上下しても撮像したい線上を照明し続けることができるよう比較的大きなライン幅を持つ必要がある。検査対象基板１００の許容上下幅によるが、具体的には１〜２ｍｍ程度のライン幅となるよう設定する。また、２次元用ライン照明投光器２０ａ，２０ｂには赤色系の光源を採用し、２次元用ライン照明投光器３０ａ，３０ｂには緑色系の光源を採用し、２次元用ライン照明投光器４０ａ，４０ｂには青色系の光源を採用する。
【００２４】
３次元用ライン照明投光器１０ａ，１０ｂは、カメラ５０とレンズ６０により構成される光学系を挟むような形で配置され、それぞれが上方向から斜め下方向に投光することで、３次元用ライン照明光１１ａ，１１ｂが発生し、検査対象基板１００上に３次元用ライン照明光跡１２ａ，１２ｂが生じる。
【００２５】
以上の３次元用ライン照明光跡１２ａ，１２ｂのライン幅（線幅）は、検査対象基板１００の表面に形成された高さ１００μｍ程度の印刷半田（図示せず）をμｍオーダで測定する関係から、基板表面の凹凸によって生じる３次元用ライン照明光跡１２ａ，１２ｂの直線の変形度合いが測定しやすいよう比較的細いライン幅である０．１ｍｍ程度に設定される。また、３次元用ライン照明投光器１０ａ，１０ｂには、検査対象基板１００の色相に応じて赤色系の光源、あるいは青色系・緑色系の光源を採用する。
【００２６】
検査対象基板１００上に生じた２次元用ライン照明光跡２１，３１，４１及び３次元用ライン照明光跡１２ａ，１２ｂを、レンズ６０を通してカメラ５０の撮像素子５１上に投影する。撮像素子５１は、図２に示すように、撮像領域を任意に設定することができ、２次元用ライン照明光跡２１，３１，４１を撮像するための２次元用撮像領域５３，５４，５５及び３次元用ライン照明光跡１２ａ，１２ｂを撮像するための３次元用撮像領域５２ａ，５２ｂの５つの領域が設定されている。２次元用撮像領域５３，５４，５５は、その撮像幅が１画素であり、ラインセンサカメラと同等と見なすことができる。３次元用撮像領域５２ａ，５２ｂは、その撮像幅が最大測定高さを規定することになるので比較的大きな値が設定され、通常４０〜５０画素程度ある。
【００２７】
以上の光学系・照明系構成で、Ｘ軸モータ８０を一定ピッチ動かしカメラ５０で画像を撮像、さらにＸ軸モータ８０を一定ピッチ動かしカメラ５０で画像を撮像、という動作を繰り返していく。ここで、一定ピッチには、撮像素子５１の１画素に投影される寸法と同じ数値を採用するのが一般的である。以上の動作の間、２次元用撮像領域５３からのライン単位の出力を２次元撮像領域用画像メモリ７２に蓄積していくことで面画像を得ることができる。同様に、２次元用撮像領域５４のライン単位出力から２次元撮像領域用画像メモリ７３の面画像が、２次元用撮像領域５５のライン単位出力から２次元撮像領域用画像メモリ７４の面画像が生成される。合わせて、３次元用撮像領域５２ａからの短冊形の面画像出力を３次元撮像領域用画像メモリ７１ａに、３次元用撮像領域５２ｂからの短冊形の面画像出力を３次元撮像領域用画像メモリ７１ｂに蓄積していく。
【００２８】
２次元撮像領域用画像メモリ７２の面画像は、比較的高い位置から赤色系の照明で撮像した画像になり、２次元撮像領域用画像メモリ７３の面画像は、比較的高い位置から緑色系の照明で撮像した画像になり、２次元撮像領域用画像メモリ７４の面画像は、比較的低い位置から青色系の照明で撮像した画像になる。２次元撮像領域用画像メモリ７２の面画像は縁色系基板から金あるいは銅パッドを抽出するのに適した画像であり、２次元撮像領域用画像メモリ７３の面画像は赤色〜榿色系基板から金あるいは銅パッドを抽出するのに適した画像であり、２次元撮像領域用画像メモリ７４の面画像は金あるいは銅パッド上に印刷された印刷半田を抽出するのに適した画像である。これら３枚の面画像から２次元印刷半田検査を実施することができる。
【００２９】
すなわち、特開２００３−２２４３５３号公報に記載のように、表面色が赤茶色系の基板に緑色光を照射した場合、緑色光が補色となるとともに印刷半田の粒子によって緑色光が乱反射し、パッド以外の反射光が微量になる。よって、緑色光点灯時の明暗度が高い部分がパッド、明暗度が低い部分がパッド以外の基板表面となり、パッドを認識することができる。一方、印刷半田に青色光を低位置から照射した場合、印刷半田の粒子に乱反射されてその照射光の一部がカメラに入射するのに対し、印刷半田以外の部分は比較的鏡面のため、その照射光のほとんどは入射方向と正反対の方向に反射されカメラに入射しない。よって相対的に印刷半田が高輝度となり印刷半田を認識することができる。
【００３０】
また、短冊形面画像が多数集積した３次元撮像領域用画像メモリ７１ａ，７１ｂから、測定対象面の凹凸状態を再現することができ、よって３次元印刷半田検査を実施することができる。
【００３１】
すなわち、特開２００５−２０７９１８号公報に記載のように、印刷半田上の３次元用ライン照明光跡１２ａ，１２ｂと検査対象基板１００上の３次元用ライン照明光跡１２ａ，１２ｂは、印刷半田の高さ分だけ位置がずれたように撮像される。３次元用ライン照明光１１ａ，１１ｂの検査対象基板１００の上面からの取り付け角度をθとすると、印刷半田のずれ量にｔａｎθを掛けることで印刷半田の高さを測定することができる。さらに、３次元用ライン照明光跡１２ａ，１２ｂの長さ方向に直交する方向も同様に求めることで、印刷半田の体積を測定することができる。
【００３２】
以上のように、カメラ５０とレンズ６０という光学系に２次元検査用と３次元検査用の区別はなく、またＸ軸モータ８０を一定ピッチ動かしカメラ５０で画像を撮像、という動作を繰り返す撮像走査を１回実施するだけで２次元画像と３次元画像の採取、及び２次元検査と３次元検査の実施が可能となり、印刷半田検査装置１の構造面および動作面で２次元検査と３次元検査が完全に融合する。
【００３３】
このように採取された２次元画像と３次元画像を、従来の慣習に則って個別に表示する必要はない。むしろ、図３に示す印刷半田１１０の形状を測定するにあたって、２次元検査と呼ばれる技術では底部面積１１１が測定でき、３次元検査と呼ばれる技術では断面積１１２、突起面積１１３、平均高さ１１４、ピーク高さ１１５、体積１１６などその他の項目が測定できると考えるべきである。従って、検査結果の表示においても、図３のごとく、すべての測定結果を含む形で図示すべきであり、これによって検査結果表示面でも２次元検査と３次元検査が完全に融合し、より正確に印刷半田１１０の測定結果を伝えることができる印刷半田検査装置１となる。
【００３４】
図示していないが、画像処理制御部７０には印刷半田検査装置１の操作に関わる各種情報や、検査結果を表示するための表示装置が設置されており、その表示装置に印刷半田１１０の形状表示を含めた検査結果を表示する。印刷半田１１０の形状表示にあたっては、図３のごとくある視点から観察した３次元像として表示するとともに、この視点は任意の位置に設定することを可能とする。この視点を印刷半田１１０の真上に設定すれば、２次元画像と等価の表示も得ることができる。このように、２次元で測定できる項目と３次元で測定できる項目を一体表示することで、より正確に印刷半田１１０の形状を表現することができ、さらに、表示の視点を変えることで、測定項目それぞれの結果を観察することも可能となる。よって、同一の検査対象基板１００に対して２次元検査と３次元検査の両方を実施する印刷半田１１０の検査を低コストかつ効率的に実施することができる。
【００３５】
ここで、３次元用ライン照明投光器１０ａと３次元用ライン照明投光器ｌ０ｂが、カメラ５０とレンズ６０により構成される光学系を挟むような形で配置され、それぞれが上方向から斜め下方向に投光することで３次元用ライン照明光１１ａと３次元用ライン照明光１１ｂが発生し、検査対象基板１００上に３次元用ライン照明光跡１２ａと３次元用ライン照明光跡１２ｂが生じる。このように２つの３次元用ライン投光器１０ａ，１０ｂを用意するのは、一方のライン投光器だけでは測定死角が発生するためであり、その測定死角を問題にしないのであれば一方のライン投光器だけでも３次元測定を行うことができる。そこで、以下、３次元用ライン照明光跡１２ａを使って３次元測定する方法について説明する。
【００３６】
３次元用ライン照明光跡１２ａは、検査対象基板１００が完全な平面であれば完全な直線になる。しかし、検査対象基板１００には印刷半田１１０が多数存在するので、図４に示すように、３次元用ライン照明光跡１２ａが印刷半田１１０上に生じた場合の３次元用ライン照明光跡１２ａ２と、検査対象基板１００表面上に生じた場合の３次元用ライン照明光跡１２ａ１とではその発生位置が異なり、３次元用ライン照明光跡１２ａは直線ではなく凹凸状態となる。図４における３次元用ライン照明光跡１２ａ２と３次元用ライン照明光跡１２ａ１の発生位置の差ｈが印刷半田１１０の高さに対応するものであり、差ｈを測定し適切な幾何学計算を施せば印刷半田１１０のライン照明光跡における高さが測定できる。
【００３７】
このように印刷半田１１０の高さ測定には、印刷半田１１０上に生じた３次元用ライン照明光跡１２ａ２だけではなく、検査対象基板１００表面上に生じた３次元用ライン照明光跡１２ａ１も検出しなければならない。３次元用ライン照明光跡１２ａ２は印刷半田１１０上に生じるものである。印刷半田１１０は比較的反射率が高く、かつ灰色系の物質なので、３次元用ライン照明光跡１２ａ２は、３次元用ライン照明光１１ａの光源色にさほど影響されることなく明確に生じる。対して３次元用ライン照明光跡１２ａ１は検査対象基板１００表面上に生じるものである。検査対象基板１００表面は、金・銅パッド、基板レジストに大別することができ、金・銅パッドは印刷半田１１０で覆い隠されるので、検査対象基板１００表面とは事実上レジスト上面となる。その基板レジストは緑色の場合がほとんどであるが、フレキシブル基板などでは橙色の場合もある。
【００３８】
そこで、３次元用ライン照明投光器１０ａには緑色系の光源を採用し、３次元用ライン照明投光器１１ｂには赤色系の光源を採用する。測定対象と同系色の光源を使うことで、測定対象をより明るく撮像できるので、緑色系の検査対象基板１００の場合には緑色系光源の３次元用ライン照明投光器１０ａによって検査対象基板１００面を検出し、橙色系の検査対象基板１００の場合には赤色系光源の３次元用ライン照明投光器ｌｌｂによって検査対象基板１００面を検出するよう処理する。これにより確実に検査対象基板１００面を検出でき、検査時間の短縮と検査精度の向上に繋げることができる。また、印刷半田１１０は灰色と色相的にはニュートラルなので、どちらの光源を使ってもその検出で問題が生じることはない。
【００３９】
スリット光を照射する方式の３次元印刷半田検査装置の場合、コスト面で赤色系光源を使うのが一般的であり、その補色となる緑色系基板の基板表面を検出する場合、露光時間を長くしなければならないなどの問題を抱えていたが、本実施形態では緑色系光源を搭載することで解決することができる。
【００４０】
また、２次元用ライン照明光２１ａ，２１ｂには赤色系の光源を採用し、２次元用ライン照明光３１ａ，３１ｂには緑色系の光源を採用し、２次元用ライン照明光４１ａ，４１ｂには青色系の光源を採用した場合、照明の照射角度は異なるものの、同一対象に対してＲＧＢそれぞれの要素で画像を採取していることと等価である。従って、真っ白な測定対象を使って、事前にＲＧＢ間の強度をキャリブレーションしておき、これら３つの画像を加算することでカラー画像を得ることが可能となる。２次元検査装置にはカラー表示機は少なくないものの、３次元検査装置ではその測定原理上からカラー表示機能を有しているものはごく少数であった。今回の２次元３次元同時撮像技術とＲＢＧ合成によるカラー表示技術を併用すれば、３次元測定機能をもつ検査装置でありながらカラー表示が可能となり、ユーザの利便性が大きく向上することとなる。
【００４１】
また、２次元撮像領域５３に赤フィルター、２次元撮像領域５４に緑フィルター、２次元撮像領域５５に青フィルターを設置することで、２次元用ライン照明光２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂ，４１ａ，４１ｂの全ての照明光源に白色光源を採用してもよい。これにより、照明の照射角度は異なるものの、同一対象に対してＲＧＢそれぞれの要素で画像を採取していることと等価であり、従って、真っ白な測定対象を使って、事前にＲＧＢ間の強度をキャリブレーションしておき、これら３つの画像を加算することでカラー画像を得ることが可能となる。
【００４２】
尚、本実施形態の印刷半田検査装置１では、すべてのライン照明光について点光源のイメージで図示したが、点光源かライン状の光源かは本発面の本質に全く影響を与えない。また、２次元用ライン照明光跡２１，３１，４１、３次元用ライン照明光跡１２ａ，１２ｂは、図１のごとくの配列で図示したが、この配列に限定されるものではなく任意の配置が可能である。また、ライン照明光跡を５本としているが、２次元用ライン照明光跡が１本、３次元用ライン照明光跡が１本あれば、本発明の本質である２次元撮像と３次元撮像を１動作で行うことで実現できるので、それぞれが１本以上あれば、その本数は任意である。また、上記と同様、撮像素子５１に設定される撮像領域も５個に限定されるものではない。また、２次元用撮像領域の幅を１画素としたが、これは撮像間の移動ピッチをどのように設定するかとも関係しており、１画素に限定されるものではなく２画素あるいはそれ以上でもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  印刷半田検査装置、２  照明装置、３  撮像装置、４  制御装置、５  テーブル、１０ａ，１０ｂ  ３次元用ライン照明投光器、２０ａ，２０ｂ，３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂ  ２次元用ライン照明投光器、２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂ，４１ａ，４１ｂ  ２次元用ライン照明光、２１，３１，４１  ２次元用ライン照明光跡、１１ａ，１１ｂ  ３次元用ライン照明光、１２ａ，１２ｂ  ３次元用ライン照明光跡、５０  カメラ、６０  レンズ、７０  画像処理制御部、７１ａ，７１ｂ  ３次元撮像領域用画像メモリ、７２，７３，７４  ２次元撮像領域用画像メモリ、８０  Ｘ軸テーブル、８１  Ｘ軸用モータ、８２  Ｙ軸テーブル、８３  Ｙ軸用モータ、１００  検査対象基板、１１０  印刷半田
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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