(57)【要約】【課題】あらかじめ露光時間を測定する必要がなく、しかも、精度よい検査を行うために最適な画素の情報を生成する。【解決手段】プリント基板３に光を照射する照明装置１２と、プリント基板３からの画像を取り込むラインセンサ１３と、このラインセンサ１３で取り込まれた画像を記憶する記憶手段２４と、この記憶手段２４に記憶された画像と基準画像とを比較することによってプリント基板３の良否を判定する判定手段２６とを備えた外観検査装置１において、第一の露光時間露光することによって検査対象物の画像を取り込む第一の画像取得手段２０と、この第一の露光時間とは異なる第二の露光時間露光することによってプリント基板３の画像を取り込む第二の画像取得手段２１と、これら第一・第二の画像取得手段２０、２１によって取り込まれた画像から、一ラインにおける各画素の情報を生成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物とラインセンサとを相対的に移動させることによって検査対象物の画像を撮像する検査対象物の撮像方法において、
第一の露光時間露光することによって検査対象物の画像を取り込むとともに、前記第一の露光時間とは異なる第二の露光時間露光することによって検査対象物の画像を取り込み、当該第一の露光時間と第二の露光時間の露光によって得られた画像から、一ラインにおける画素の情報を生成することを特徴とする検査対象物の撮像方法。
【請求項２】
前記第一の露光時間と第二の露光時間の露光によって取り込まれたそれぞれの画像に対して修正テーブルを参照し、前記一ラインにおける画素の情報を生成する請求項１に記載の検査対象物の撮像方法。
【請求項３】
検査対象物に光を照射する照明装置と、検査対象物からの画像を取り込むラインセンサと、当該ラインセンサによって取り込まれた画像を記憶する記憶手段と、当該記憶手段に記憶された画像とあらかじめ記憶された基準画像とを比較することによって検査対象物の良否を判定する判定手段とを備えた外観検査装置において、
第一の露光時間露光することによって検査対象物の画像を取り込む第一の画像取得手段と、前記第一の露光時間とは異なる第二の露光時間露光することによって検査対象物の画像を取り込む第二の画像取得手段と、当該第一の画像取得手段と第二の画像取得手段によって取り込まれた画像から、一ラインにおける画素の情報を生成する画像情報生成手段を備えたことを特徴とする外観検査装置。
【請求項４】
前記画像情報生成手段が、前記第一の画像取得手段と第二の画像取得手段によって取得された画像に基づいて修正テーブルを参照し、一ラインにおける画素の情報を生成するものである請求項３に記載の外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、プリント基板や液晶パネルなどのような検査対象物の外観の形成状態を検査する外観検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板の形成状態を検査する場合、通常、プリント基板を照明装置に対して移動させ、照明装置からの光のうちプリント基板によって反射された光をラインセンサで受光する。そして、このラインセンサで取り込まれた画像とあらかじめ記憶手段に記憶されている基準画像とを比較することによってプリント基板の良否を判定する。一般に、このラインセンサの露光時間は、検査に最適となるような時間長に設定される。すなわち、このラインセンサの露光時間が長く設定されると、それだけ多くの光量を得ることができるものの、ＣＣＤ素子の電荷が飽和してしまい、白一色の画素となってしまう可能性がある。一方、露光時間が短く設定されると、ダイナミックレンジを広くすることができるものの、暗い部分と明るい部分の差が不明確となってしまい、精度よい検査を行うことができなくなる。
【０００３】
このため、その露光時間を最適な値に設定する方法として、画像の取り込み動作に先立って露出時間を測定するようにした方法や（特許文献１）、検査箇所によって露光時間を変えるようにした制御方法が提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開平１１−００７５２３号公報
【特許文献２】特開２００５−２４２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１による方法では、あらかじめ検査の前に露光時間の測定をしなければならず、検査に費やす時間が増えてしまう。また、上記特許文献２による方法では、検査箇所によって露光時間を変えるようにしているが、その検査部位による露光で画像が飽和してしまった場合や露光時間が短くて明暗の差が不明確となってしまった場合は、その画素を用いて精度よい検査を行うことができないといった問題を生ずる。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、あらかじめ露光時間を測定する必要がなく、しかも、精度よい検査を行うために最適な画素に関する情報を生成することのできる外観検査装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、検査対象物とラインセンサを相対的に移動させて検査対象物の画像を撮像する場合に、時間長の異なる第一の露光時間と第二の露光時間露光し、これらの露光によって得られた複数の画像から一ラインにおける各画素の情報を生成するようにしたものである。
【０００７】
このように、露光時間の異なる画像から一ラインの画素に関する情報を生成するようにすれば、仮に、露光時間が長すぎてＣＣＤ素子の電荷が飽和してしまった場合であっても、露光時間の短い画像を用いて一ラインの画素に関する情報を生成することができ、また、仮に露光時間が短すぎて明暗がはっきりしない場合であったとしても、露光時間の長い画像を用いて画素の情報を生成することができる。これにより、あらかじめ検査前に露光時間の測定をしておく必要がなくなり、また、検査に最適な画素の情報を生成することができるようになる。
【０００８】
また、このように複数の露光時間に基づく露光によって一ラインの画素の情報を生成する場合、あらかじめ各露光時間の画像に対応して最終的な画素の情報を生成するための参照テーブルを用意しておき、前記第一の露光時間と第二の露光時間の露光によって得られた画像から最適な画素の情報を生成する。
【０００９】
このようにすれば、第一の露光時間と第二の露光時間によるいずれか一方の画素の情報を選択するだけではなく、それぞれの関係から検査に最適な画素の情報を生成することができるので、仮に、いずれか一方の画像が飽和している場合であっても、他の露光時間による画像を用いて画素の情報を生成することができる。これにより、ダイナミックレンジを広げた検査を行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、検査対象物とラインセンサを相対的に移動させて検査対象物の画像を撮像する場合に、時間長の異なる第一の露光時間と第二の露光時間露光し、これらの露光によって得られた複数種類の画像から一ラインにおける各画素の情報を生成するようにしたので、仮に、露光時間が長すぎてＣＣＤ素子の電荷が飽和してしまった場合であっても、露光時間の短い画像を用いて一ラインの画素の情報を生成することができ、また、仮に露光時間が短すぎて明暗がはっきりしない場合であっても、露光時間の長い画像を用いて画素の情報を生成することができる。これにより、あらかじめ検査前に露光時間を測定しておく必要がなくなり、また、検査に最適な画素の情報を生成することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態が適用されるプリント基板３の外観検査装置１の概略図を示したものであり、図２は、その機能ブロック図を示している。また、図３は、ラインセンサ１３によって画像を取得するためのラインクロックの信号を示しており、図４は、複数の露光時間によって得られた画像から一画素の情報（輝度などに関する情報）を生成するための参照テーブル２４ａを示している。また、図５は、プリント基板３から画素の情報を生成してプリント基板３の良否を検査するためのフローチャートを示している。
【００１２】
この実施の形態で用いられる検査対象物は、その表面にパッドやレジスト、シルク、配線パターンなどを有するプリント基板３であって、外観検査装置１によってその形成状態が検査される。この外観検査装置１は、プリント基板３を載置するためのステージ１０と、このステージ１０を移動させる移動機構１１と、プリント基板３に光を照射する照明装置１２と、この照明装置１２から照射された光のうちプリント基板３によって反射された反射光を受光するラインセンサ１３とを具備してなる。
【００１３】
この移動機構１１は、ウォームギア１１ｂとモータ１１ａとを具備して構成され、ウォームギア１１ｂをモータ１１ａで回転させることによってステージ１０を移動させる。この移動機構１１によるステージ１０の移動速度は、後述する第一の露光時間や第二の露光時間によって微少範囲の画像を取得できるような速度に設定される。
【００１４】
このステージ１０の斜め上方には照明装置１２が設けられる。この照明装置１２は、前面に拡散板などを設け、これにより均一化された光をプリント基板３に斜め上方から照射する。この照明装置１２は、ハロゲンランプや蛍光灯、ＬＥＤなどによって構成される。
【００１５】
ラインセンサ１３は、プリント基板３によって反射された光を受光するもので、露光時間を制御することによってシャッタ動作を行わせることが可能なＣＣＤ素子をライン方向に複数設けている。
【００１６】
このラインセンサ１３によって取得された画像は、第一の画像取得手段２０および第二の画像取得手段２１によって時間長の異なる第一の露光時間と第二の露光時間の画像毎に記憶される。露光時間制御部２２は、図３に示すような露光時間の短い信号（第一の露光時間の信号）と露光時間の長い信号（第二の露光時間の信号）とを連続してラインセンサ１３に出力し、ラインセンサ１３によって露光させる。この第一の露光時間としては、例えば、２０ｍｓｅｃに設定され、また、第二の露光時間としては、例えば、１００ｍｓｅｃに設定されるが、このような値に限定されるものではない。この露光時間制御部２２からラインクロックがラインセンサ１３に入力されると、ラインセンサ１３は、その立ち上がりから次の立ち上がりまでの時間の露光時間の画像を画像メモリ２３に出力する。この露光時間の長さによって、ＣＣＤ素子に蓄積される電荷量が変化し、ＣＣＤ素子に入力される光量が一定であれば、電荷量は露光時間に比例して増大する。すなわち、露光時間が短ければ、それだけ電荷量が少なくなり、また、露光時間が長ければ、それだけ電荷量が多くなる。この電荷量によって画像の輝度が関連づけられる。これにより、例えば、パッドや配線パターンなどの金属部分を撮像した場合に、露光時間の短い画像によって適度な輝度の画像情報を得ることができ、また、露光時間の長い画像によってほぼ飽和した状態の画像情報を得ることができる。一方、レジストなどのように暗い部分を撮像する場合は、露光時間の短い画像によって暗い画像情報を得るとともに、露光時間の長い画像によって適度な輝度の画像情報を得ることができる。
【００１７】
記憶手段２４には、あらかじめ第一の露光時間によって取得された画像と第二の露光時間によって取得された画像からその生成する画素の輝度を決定するための参照テーブル２４ａを記憶している。この参照テーブル２４ａは、図４に示すように、横軸を第一の露光時間の露光による輝度とし、縦軸を第二の露光時間の露光による輝度としており、それぞれの輝度に対応して最終的に決定する輝度をあらかじめ記憶している。例えば、露光時間の長い第二の露光時間による輝度が２５５である場合は、第一の露光時間による輝度値やその輝度値よりも大きな輝度値が設定される。また、例えば、第一の露光時間と第二の露光時間による輝度がそれぞれ１００〜２００の間である場合は、それぞれの輝度値の間の輝度値、例えば、平均輝度値が設定される。これらの値は、実験などによって最適な値となるように設定される。画像情報生成手段２５は、前記第一の露光時間による画像の輝度と第二の露光時間による画像の輝度に基づいて参照テーブル２４ａを参照し、その画素に対する最終的な輝度を決定する。
【００１８】
このように決定された各画素の情報はライン毎に記憶手段２４に記憶され、ステージ１０の移動によってプリント基板３全体の画像情報として格納される。
【００１９】
一方、この記憶手段２４には、正規のプリント基板３に対する基準画像の情報が格納されており、検査対象となるプリント基板３の画像情報と判定手段２６によって比較することによって、そのプリント基板３の形成状態の良否を判定する。この良否の判定方法としては、例えば、検査対象となるプリント基板３の各画素が、それに対応する基準画像の各画素の一定輝度幅内にない場合に不良画素と判定し、この不良画素のクラスタが所定個数以上存在する場合に不良と判定する。そして、この判定による結果や不良箇所の位置や、不良箇所の画像などを出力手段２７を介してオペレータに出力する。
【００２０】
次に、このように構成された外観検査装置１の動作フローについて図５のフローチャートを用いて説明する。
【００２１】
検査対象となるプリント基板３を検査する場合、まず、そのプリント基板３をステージ１０上に固定し、プリント基板３に対して斜め上方から均一な光を照射する（ステップＳ１）そして、移動機構１１を介してステージ１０を移動させる（ステップＳ２）。すると、この照射された光がプリント基板３の表面で反射され、ラインセンサ１３で受光される（ステップＳ３）。このとき、ラインセンサ１３には、露光時間制御部２２からラインクロックの信号が送出され、立ち上がり信号から次の立ち上がり信号までの露光を行う。露光時間制御部２２からは、露光時間の短い第一の露光時間のラインクロックと露光時間の長い第二の露光時間のラインクロックが交互に送出されてくるので、それぞれ露光時間の短い画像と露光時間の長い画像が画像メモリ２３に出力される（ステップＳ４）。
【００２２】
これらの画像が出力されてくると、画像情報生成手段２５によって画像メモリ２３に格納されている露光時間の短い画像と露光時間の長い画像から参照テーブル２４ａを参照し、図４における第一の露光時間による輝度と第二の露光時間による輝度の交点となる部分の輝度を読み出す。そして、これらの露光によって得られた画像の輝度を決定する（ステップＳ５）。以下、同様にして、プリント基板３全体の画像が取得されるまで同様の処理を繰り返す（ステップＳ６）。
【００２３】
そして、プリント基板３全体の画像が取得されると、記憶手段２４に記憶されている正規のプリント基板３の基準情報を読み出し、基準情報の各画素に対応するプリント基板３の各画素の輝度が所定の輝度幅内にあるか否かを判定する（ステップＳ７）。そして、その輝度幅内に存在する場合は「良画素」と判定し、また、輝度幅内に存在しない場合は「不良画素」と判定する。
【００２４】
次に、この各画素の良不良の判定に基づき、隣接する画素のうち不良と判定された画素が所定数以上存在するか否かを判定する（ステップＳ８）。そして、あらかじめ定められた数以上の不良画素が隣接して存在する場合は、プリント基板３は「不良」であるという旨の出力を行い（ステップＳ９）、一方、その定められた個数以上の不良画素が隣接して存在しない場合は、プリント基板３は「良」であるという旨の出力を行う（ステップＳ１０）。
【００２５】
このように上記実施の形態によれば、露光時間の異なる画像から一ラインの画素の情報を生成するようにしたので、仮に、露光時間が長すぎてＣＣＤ素子の電荷が飽和してしまった場合であっても、露光時間の短い画像との関係を用いて一画素の情報を生成することができ、また、仮に露光時間が短すぎて明暗がはっきりしない場合であったとしても、露光時間の長い画像を用いて一画素の情報を生成できるため、あらかじめ検査前に露光時間の測定をしておく必要がなくなり、また、検査に最適な画素の情報を生成することができるようになる。
【００２６】
更に、このように複数の露光時間に基づく画像によって一ラインの画素の情報を生成する場合に、あらかじめ各露光時間の輝度に対応する参照テーブル２４ａを用意しておき、前記第一の露光時間と第二の露光時間の露光によって得られた画像の輝度から最適な輝度を決定するようにしたので、第一の露光時間と第二の露光時間のいずれか一方の画素の情報を選択するだけではなく、それぞれの関係から検査に最適な画素の情報を生成することができるので、仮に、いずれか一方の画像が飽和している場合であっても、他の露光時間による画像を用いて画素の情報を生成することができる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。
【００２８】
例えば、上記実施の形態では、第一の露光時間と第二の露光時間を用いて一画素の情報を生成するようにしているが、このような二パターンの露光時間から一画素の情報を生成するのではなく、三パターン以上の露光時間から一画素の情報を生成するようにしてもよい。
【００２９】
また、上記実施の形態では、露光時間の短い第一の露光時間と露光時間の長い第二の露光時間のラインクロックを送出するようにしているが、これとは逆に、まず、露光時間の長い信号を送出し、次に露光時間の短い信号を送出して、これらの信号から一画素の情報を生成するようにしてもよい。
【００３０】
更に、上記実施の形態では、参照テーブル２４ａを参照して画素の輝度を決定するようにしているが、このような参照テーブル２４ａを参照するのではなく、第一の露光時間によって取得された画素の情報と第二の露光時間によって取得された画素の情報のいずれか一方を採用するようにしてもよい。
【００３１】
また、上記実施の形態では、プリント基板の画像を取得する場合について説明したが、これに限らず、液晶パネルの画像を取得する場合、或いは、物品や紙などの表面に記載された文字や図形の画像を取得する場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態における外観検査装置の概略図
【図２】同形態における外観検査装置の機能ブロック図
【図３】同形態におけるラインセンサに送出されるラインクロックを示す図
【図４】同形態における異なる露光時間によって取得された画像から画素を決定するための参照テーブルの概要を示す図
【図５】同形態におけるプリント基板の判定処理を示すフローチャート
【符号の説明】
【００３３】
１・・・外観検査装置
３・・・プリント基板
１０・・・ステージ
１１・・・移動機構
１１ａ・・・モータ
１１ｂ・・・ウォームギア
１２・・・照明装置
１３・・・ラインセンサ
２０・・・第一の画像取得手段
２１・・・第二の画像取得手段
２２・・・露光時間制御部
２３・・・画像メモリ
２４・・・記憶手段
２４ａ・・・参照テーブル
２５・・・画像情報生成手段
２６・・・判定手段
２７・・・出力手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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