(57)【要約】【課題】大きさが小さく散乱状態が微小な外観不良部分を識別可能な透過位相物体の外観検査装置を提供することである。【解決手段】外観検査装置が、透過位相物体である被検物に照明光を照射する光源と、被検物を撮影する撮影手段と、撮影手段が撮影した画像に基づいて前記被検物の外観不良を評価する画像処理部と、被検物に対する位置を調整可能に光源を保持する光源保持機構とを有し、光源保持機構は、被検物の外観不良部以外の部分を通過した照明光が前記撮影手段に入射せず、外観不良部に入射して外観不良で散乱した光が撮影手段に入射するように光源を保持する構成として、上記問題を解決した。【選択図】　図２
2004125703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過位相物体である被検物に照明光を照射する光源と、
前記被検物を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段が撮影した画像に基づいて前記被検物の外観不良を評価する画像処理部と、
前記被検物に対する位置を調整可能に前記光源を保持する光源保持機構と、
を有し、
前記光源保持機構は、前記被検物の外観不良部以外の部分を通過した照明光が前記撮影手段に入射せず、前記外観不良部に入射して前記外観不良で散乱した光が前記撮影手段に入射するように前記光源を保持することを特徴とする、透過位相物体の外観検査装置。
【請求項２】
前記照明保持機構は前記被検物への前記照明光の入射角が変化するように、前記光源の位置を調整することを特徴とする、請求項１に記載の透過位相物体の外観検査装置。
【請求項３】
前記照明保持機構は前記被検物と前記光源の距離が変化するように、前記光源の位置を調整することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の透過位相物体の外観検査装置。
【請求項４】
光源と、
複数の反射手段であって、前記複数の反射手段の１つを所定位置に配置することによって前記光源からの照明光を反射させて位相物体である被検物に照射させる複数の反射手段と、
前記被検物を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段が撮影した画像に基づいて前記被検物の外観不良を評価する画像処理部と、
を有し、
前記複数の反射手段のそれぞれは、前記所定位置に配置されたとき異なる入射角で前記照明光を被検物に照射させることを特徴とする、透過位相物体の外観検査装置。
【請求項５】
前記外観検査装置は、前記光源の前記被検物に対する位置を調整可能に前記光源を保持する光源保持機構を有することを特徴とする、請求項４に記載の外観検査装置。
【請求項６】
前記光源が円環状の光源であり、
前記複数の反射手段のそれぞれはその内周部が鏡であるテーパ円環状の反射ミラーであり、
前記反射ミラーの内径の最大値は前記光源の外径に略等しく、
前記所定位置は、前記反射ミラーの中心軸と前記光源の中心軸が略一致し、前記反射ミラーの太径側の端部が前記光源に当接する位置であることを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を透過する位相物体の外観不良を検査する外観検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、透過位相物体の外観不良を検査する外観検査装置が利用されている。このような検査装置は、透過位相物体に照明光を照射する光源と、照明光が照射された透過位相物体を撮影する撮影手段と、撮影手段によって撮影された透過位相物体の画像を解析し、透過位相物体の外観不良の度合いを評価する解析手段と、を具備する。透過位相物体の外観不良を評価する方法としては、外観不良部分を暗く浮かび上がらせる明視野照明系と、外観不良部分を明るく浮かび上がらせる暗視野照明系とがある。
【０００３】
明視野照明系とは、透過位相物体を光源と撮影手段の間に配置し、透過位相物体を透過させた照明光を撮影手段の対物光学系に入射させるものである。透過位相物体の外観不良部分に入射した照明光はそこで反射または散乱し、そのほとんどは撮影手段の対物光学系には入射しない。一方、透過位相物体の外観不良以外の部分に入射した照明光はそのほとんどがそのまま撮影手段の対物光学系に入射する。従って、撮影手段が撮影する画像は外観不良部分がそれ以外の部分と比べて暗くなる。
【０００４】
暗視野照明系とは、光源と撮影手段を透過位相物体に対して同じ側に配置したものである。透過位相物体の外観不良部分に入射した照明光はそこで反射または散乱し、その一部が撮影手段の対物光学系に入射する。一方、透過位相物体の外観不良以外の部分に入射した照明光はそのほとんどが透過位相物体を透過して撮影手段の対物光学系には入射しない。従って、撮影手段が撮影する画像は外観不良部分がそれ以外の部分と比べて明るくなる。
【０００５】
しかしながら、たとえば透過位相物体表面のコートむらなどの様に微小な粒子状の集合体により構成される外観不良は光の散乱状態が微小なため、従来の外観検査装置では外観不良以外の部分との識別が困難だった。従って、従来の外観検査装置においては、不良品の透過位相物体を良品と判定してしまう可能性があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の問題に鑑み、本発明は、大きさが小さく光の散乱状態が微小な外観不良部分を識別可能な透過位相物体の外観検査装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の外観検査装置は、透過位相物体である被検物の外観不良部以外の部分を通過した照明光が撮影手段に入射せず、外観不良部に入射して外観不良で散乱した光が撮影手段に入射するように光源を保持するように、被検物に対する位置を調整可能に前記光源を保持する光源保持機構を有する。
【０００８】
本発明によれば、撮影手段によって所謂暗視野照明の外観不良の像が撮影される。また、被検物に外観不良がある場合の撮影手段が撮影する外観不良の像の輝度は被検物に対する位置によって変わる。従って、本発明によれば外観不良の像のコントラストを調整可能であり、コントラストを調整して大きさが小さく散乱状態が微小な外観不良部分を識別できるようにすることが可能である。
【０００９】
また、照明保持機構は前記被検物への照明光の入射角が変化するように光源の位置を調整する構成としても良く、また被検物と光源の距離が変化するように光源の位置を調整する構成としても良い。
【００１０】
また、本発明の外観検査装置は、その１つを所定位置に配置することによって光源からの照明光を反射させて透過位相物体である被検物に照射させる複数の反射手段を有し、複数の反射手段のそれぞれは所定位置に配置されたとき異なる入射角で照明光を被検物に照射させる。
【００１１】
本発明によれば適切な反射手段を選択することによって被検物に照射させる照明光の入射角を外観不良の像のコントラストを調整可能であり、コントラストを調整して大きさが小さく散乱状態が微小な外観不良部分を識別できるようにすることが可能である。
【００１２】また、光源が円環状の光源であり、複数の反射手段のそれぞれはその内周部が鏡であるテーパ円環状の反射ミラーであり、反射ミラーの内径の最大値は前記光源の外径に略等しく、所定位置は反射ミラーの中心軸と光源の中心軸が略一致し反射ミラーの太径側の端部が光源に当接する位置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態の外観検査装置の概略図を図１に示す。本実施形態の外観検査装置１００はカメラ１１０と、移動ステージ１２０と、光源部１３０と、照明用電源１４０と、移動ステージコントローラ１５０と、フレーム１６０と、解析用ＰＣ１７０と、を有する。また、以下説明する外観検査装置１００においては、図１に記載された矢印によって上下方向を定義している。
【００１４】
被検物Ｓは携帯電話等に用いられる導光板であり、移動ステージ１２０の上に載置される。移動ステージ１２０の被検物が取り付けられる部分には開口部１２１が上下方向に貫通して形成され、移動ステージ１２０の下方から照射された光は被検物Ｓを透過する。
【００１５】
光源部１３０は２つの光源ランプ１３１Ｌ、１３１Ｒを有する。光源ランプ１３１Ｌ、１３１Ｒはそれぞれ移動ステージ１２０の開口部１２１の斜め下左右に配置されており、移動ステージ１２０の開口部１２１に向けて光を照射することができる。
【００１６】
光源ランプ１３１Ｌ、１３１Ｒはそれぞれ照明用電源１４０からランプ点灯用電力の供給を受ける。また、照明用電源１４０は解析用ＰＣ１７０と接続されており、解析用ＰＣ１７０を操作して光源ランプ１３１Ｌ、１３１Ｒの点灯／消灯を行なうことができる。
【００１７】
カメラ１１０は移動ステージ１２０の上方に配置されている。被検物Ｓ上にキズ、ゴミ、コートむらなどの外観不良部がある場合、光源ランプ１３１Ｌ、１３１Ｒから照射された光は被検物Ｓの外観不良部で散乱し、一部はカメラ１１０の対物レンズ１１１に入射する。カメラ１１０の対物レンズ１１１に入射した光は結像光学系１１２を通過し、カメラ１１０のＣＣＤ１１３の受光面上で外観不良部の像として結像する。一方、外観不良部以外の部分に入射した光は被検物Ｓを透過し、カメラ１１０の対物レンズ１１１には入射しない。従って、ＣＣＤ１１３の受光面上には外観不良部のみが明るく浮き出た、所謂暗視野照明系の像が形成される。ＣＣＤ１１３はこの像を所定の画像信号に変換し、解析用ＰＣ１７０に送信する。解析用ＰＣ１７０は画像信号をＡ／Ｄ変換して画像データを作成し、さらにこの画像データを画像処理して外観不良評価値を演算する。なお、外観不良評価値の演算方法については、例えば特開２０００−１０５１６６号公報記載の画像処理方法など、公知であるので説明は省略する。
【００１８】
また、移動ステージ１２０には図示しないステージ移動機構が設置されており、移動ステージ１２０を水平方向に移動させることができる。ステージ移動機構は移動ステージコントローラ１５０と接続されており、移動ステージコントローラ１５０は所定の制御信号をステージ移動機構に送信することにより移動ステージ１２０を移動させることができる。また、移動ステージコントローラ１５０は解析用ＰＣ１７０と接続されており、解析用ＰＣ１７０を操作して移動ステージ１２０を任意の位置に移動させることができる。従って、被検物Ｓがカメラ１１０の視野より大きい場合は、移動ステージ１２０を移動させて被検物Ｓの所望の領域を検査対象領域とすることができる。
【００１９】
光源ランプ１３１Ｌ、１３１Ｒはそれぞれランプ支持ユニット１８０Ｌ、１８０Ｒに取り付けられている。ランプ支持ユニットは１８０Ｌ、１８０Ｒはそれぞれフレーム１６０の側壁部１６１Ｌ、１６１Ｒにボルトによって固定されており、光源ランプ１３１Ｌ、１３１Ｒの姿勢を保持することができる。
【００２０】
図２に光源ランプ１３１Ｒおよびランプ支持ユニット１８０Ｒを示す。なお、光源ランプ１３１Ｌおよびランプ支持ユニット１８０Ｌの形状は光源ランプ１３１Ｒおよびランプ支持ユニット１８０Ｒと同一である。ランプ支持ユニット１８０Ｒは固定部１８１Ｒと可動部１８２Ｒが回転軸１８３Ｒにて蝶番状に連結された部材である。固定部１８１Ｒと可動部１８２Ｒは共に略厚板状の部材である。
【００２１】
被検物Ｓを照射するための光は光源ランプ１３１Ｒの上端部１３１ａＲから放射される。また、１３１ｂＲは光源ランプ１３１Ｒに電力を供給するケーブルである。
【００２２】
固定部１８１Ｒには上下方向に延びる長穴１８１ａＲ、１８１ｂＲが形成されている。長穴１８１ａＲ、１８１ｂＲにはそれぞれボルト１８５ａＲ、１８５ｂＲが挿入されている。またボルト１８５ａＲ、１８５ｂＲは側壁１６１Ｒに形成された図示しないめねじに螺入されており、ボルト１８５ａＲ、１８５ｂＲによって固定部１８１Ｒは側壁１６１Ｒに固定される。また、ボルト１８５ａＲ、１８５ｂＲを緩めることによって固定部１８１Ｒを上下方向に移動させることができる。
【００２３】
可動部１８２Ｒは回転軸１８３Ｒ周りに回動可能であり、固定部１８１Ｒに対する角度を変更可能である。また、可動部１８２Ｒには図示しない止めねじが螺入されており、この止めねじを締めることによって固定部１８１Ｒに対する可動部１８２Ｒの角度を固定することができる。
【００２４】
図２中矢印Ａ１方向から可動部１８２Ｒおよび光源ランプ１３１Ｒを投影した図を図３に示す。図３に示されるように可動部１８２Ｒには回転軸１８３Ｒに垂直な方向（図３中上下方向）に２本の長穴１８２ａＲ、１８２ｂＲが形成されている。
【００２５】
ボルト１８４ａＲが可動部１３１Ｒの板厚方向に穿孔された貫通孔１３１ｃＲ（図２参照）および長穴１８２ａＲに図２中矢印Ａ２方向に挿入されている。同様に、ボルト１８４ｂＲが可動部１３１Ｒの板厚方向に穿孔された貫通孔１３１ｄＲ（図２参照）および長穴１８２ｂＲに図１中矢印Ａ２方向に挿入されている。
【００２６】
ボルト１８４ａＲおよび１８４ｂＲのねじ部先端のそれぞれにはナット１８６ａＲ、１８６ｂＲが装着されており、ナット１８６ａＲ、１８６ｂＲを締めることにより、光源ランプ１３１Ｒの可動部１８２Ｒに対する相対位置は固定される。反対に、ナット１８６ａＲ、１８６ｂＲを緩めることにより、光源ランプ１３１Ｒを可動部１８２Ｒに対して図３中上下方向に移動させることができる。
【００２７】
以上のように、本実施形態によれば、固定部１８１Ｌ、１８１Ｒの位置、固定部１８１Ｌ、１８１Ｒに対する可動部１８２Ｌ、１８２Ｒの角度、および可動部１８２Ｌ、１８２Ｒに対する光源ランプの１３１Ｌ、１３１Ｒの位置をそれぞれ調整可能である。従って、光源ランプ１３１Ｒ、１３１Ｌから照射される光束の角度や、放射位置を調整可能となっている。被検物Ｓに外観不良がある場合の外観不良の像の輝度は光束の角度や強度によって変わる。従って、本発明はカメラ１１０によって撮影される外観不良の像のコントラストを調整可能であり、コントラストを調整して大きさが小さく散乱状態が微小な外観不良部分を識別できるようにすることが可能である。
【００２８】
以上説明した本発明の第１の実施の形態においては２つの光源を用いて被検物を照射しているが、本発明は上記構成に限定されるものではない。以下に説明する本発明の第２の実施の形態はリング状の面光源を用いて被検物の照射を行なうものである。
【００２９】
本発明の第２の実施の形態の外観検査装置の概略図を図４に示す。本実施形態の外観検査装置２００はカメラ２１０と、移動ステージ２２０と、光源ランプ２３０と、照明用電源２４０と、移動ステージコントローラ２５０と、フレーム２６０と、解析用ＰＣ２７０と、を有する。また、以下説明する外観検査装置２００においては、図４に記載された矢印によって上下方向を定義している。
【００３０】
被検物Ｓは携帯電話等に用いられる導光板であり、移動ステージ２２０の上に載置される。移動ステージ２２０の被検物が取り付けられる部分には開口部２２１が上下方向に貫通して形成され、移動ステージ２２０の下方から照射された光は被検物Ｓを透過する。
【００３１】
光源ランプ２３０は水平に配置されたリング状の光源であり、移動ステージ２２０の下に設置されたランプ用テーブル２８０の上に配置されている。また、カメラ２１０の対物レンズ２１１の中心軸が光源ランプ２３０中心軸と略一致するようにカメラ２１０は配置されている。
【００３２】
光源ランプ２３０は照明用電源２４０からランプ点灯用電力の供給を受ける。また、照明用電源２４０は解析用ＰＣ２７０と接続されており、解析用ＰＣ２７０を操作して光源ランプ２３０の点灯／消灯を行なうことができる。
【００３３】
光源ランプ２３０の上には、下から上に向かって細くなるテーパ円環状の反射ミラー２９０が取り付けられている。反射ミラー２９０はその内周部が鏡となっており、反射ミラー２９０の底部の内径は光源ランプ２３０のリング外径に略等しい。光源ランプ２３０のリング内径は被検物Ｓの寸法よりも充分大きい。従って、光源ランプ２３０から放射された光は反射ミラー２９０で反射し、被検物Ｓに向かって斜めに進む。被検物Ｓ上にキズ、ゴミ、コートむらなどの外観不良部がある場合、この光は被検物Ｓの外観不良部で散乱し、一部はカメラ２１０の対物レンズ２１１に入射する。カメラ２１０の対物レンズ２１１に入射した光は結像光学系２１２を通過し、カメラ２１０のＣＣＤ２１３の受光面上で外観不良部の像として結像する。一方、外観不良部以外の部分に入射した光は被検物Ｓを透過し、カメラ２１０の対物レンズ２１１には入射しない。従って、ＣＣＤ２１３の受光面上には外観不良部のみが明るく浮き出た、所謂暗視野照明系の像が形成される。ＣＣＤ２１３はこの像を所定の画像信号に変換し、解析用ＰＣ２７０に送信する。解析用ＰＣ２７０は画像信号をＡ／Ｄ変換して画像データを作成し、さらにこの画像データを画像処理して外観不良評価値を演算する。なお、外観不良評価値の演算方法については公知であるので説明は省略する。
【００３４】
また、移動ステージ２２０には図示しないステージ移動機構が設置されており、移動ステージ２２０を水平方向に移動させることができる。ステージ移動機構は移動ステージコントローラ２５０と接続されており、移動ステージコントローラ２５０は所定の制御信号をステージ移動機構に送信することにより移動ステージ２２０を移動させることができる。また、移動ステージコントローラ２５０は解析用ＰＣ２７０と接続されており、解析用ＰＣ２７０を操作して移動ステージ２２０を任意の位置に移動させることができる。従って、被検物Ｓがカメラ２１０の視野より大きい場合は、移動ステージ２２０を移動させて被検物Ｓの所望の領域を検査対象領域とすることができる。
【００３５】
ランプ用テーブル２８０はフレーム２６０の側壁部２６１Ｒにボルトによって固定されている。ランプ用テーブル２８０の固定方法を以下に説明する。
【００３６】
図５は、図４のＣ−Ｃ断面図である。ランプ用テーブル２８０は光源ランプ２３０が取り付けられるテーブル本体２８１と、テーブル本体２８１の一端（図４中右端）から側壁２６１Ｒの面方向に延びるフランジ部２８２を有する。
【００３７】
フランジ部２８２の図５中左右両端には上下方向に延びる長穴２８３Ｒ、２８３Ｌが形成されている。長穴２８３Ｒ、２８３Ｌにはそれぞれボルト２８４Ｒ、２８４Ｌが挿入されている。またボルト２８４Ｒ、２８４Ｌは側壁１６１Ｒに形成された図示しないめねじに螺入されており、ボルト２８４Ｒ、２８４Ｌによってフランジ部２８２は側壁２６１Ｒに固定される。すなわち、ランプ用テーブル２８０は片持ちばり状に側壁２６１Ｒに固定される。また、ボルト２８４Ｒ、２８４Ｌを緩めることによって固定部１８１Ｒを上下方向に移動させることができる。
【００３８】
また、反射ミラー２９０は取り外し可能であり、テーパ角の異なる反射ミラーに交換することによって被検物Ｓに入射する光の入射角を変更することができる。
【００３９】
以上のように、本実施形態によれば、光源ランプ２３０から照射され非検体Ｓに入射する光束の角度や、光束の放射位置を調整可能となっている。被検物Ｓに外観不良がある場合の外観不良の像の輝度は光束の角度や強度によって変わる。従って、本発明はカメラ２１０によって撮影される外観不良の像のコントラストを調整可能であり、コントラストを調整して大きさが小さく散乱状態が微小な外観不良部分を識別できるようにすることが可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、照明と透過位相物体の被検物との位置関係が調整可能であるため、この位置関係を調整することによって外観不良の像のコントラストを調整可能である。従って、コントラストを調整して大きさが小さく散乱状態が微小な外観不良部分を識別可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の外観検査装置の概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の光源ランプおよびランプ支持ユニットの拡大斜視図である。
【図３】図２中矢印Ａ１方向からランプ支持ユニットの可動部および光源ランプを投影した図ある。
【図４】本発明の第２の実施の形態の外観検査装置の概略図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
１００　　　　　　　　　外観検査装置
１３０　　　　　　　　　光源部
１６１Ｌ，１６１Ｒ　　　側壁部
１３１Ｌ，１３１Ｒ　　　光源ランプ
１８０Ｌ，１８０Ｒ　　　ランプ支持ユニット
１８１Ｒ　　　　　　　　固定部
１８１ａＲ，１８１ｂＲ　長穴
１８２ａＲ，１８２ｂＲ　長穴
１８４ａＲ，１８５４Ｒ　ボルト
１８５ａＲ，１８５ｂＲ　ボルト
１８６ａＲ，１８６ｂＲ　ナット
１８２Ｒ　　　　　　　　可動部
１８３Ｒ　　　　　　　　回転軸
２００　　　　　　　　　外観検査装置
２３０　　　　　　　　　光源ランプ
２６１Ｒ　　　　　　　　側壁部
２８０　　　　　　　　　ランプ用テーブル
２８１　　　　　　　　　テーブル本体
２８２　　　　　　　　　フランジ部
２８３Ｒ，２８３Ｌ　　　長穴
２８４Ｒ，２８４Ｌ　　　ボルト
２９０　　　　　　　　　反射ミラー
Ｓ　　　　　　　　　　被検物
【図１】
2004125703.tif 000003
【図２】
2004125703.tif 000004
【図３】
2004125703.tif 000005
【図４】
2004125703.tif 000006
【図５】
2004125703.tif 000007