(57)【要約】【課題】発光デバイスの発光の良否を正確に判定する。【解決手段】検査装置（８）は、発光デバイスが配された面を含む範囲をカメラ（７）が撮影することにより取得される、発光デバイスからの照射光の像を含む画像データを受理する画像受理手段と、受理された画像データの各画素の階調値から、発光デバイスの発光の良否を判定する手段と、判定の結果を出力する出力手段と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光デバイスからの照射光の像を含む当該発光デバイスの撮影画像を受理する画像受理手段と、
受理される撮影画像の各画素の階調値から、前記発光デバイスの発光の良否を判定する判定手段と、
判定の結果を出力する出力手段と、を備える検査装置。
【請求項２】
前記発光デバイスは、配線により並列接続され、且つ前記配線を介して電流が供給される複数の発光素子を含む、請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記判定手段は、
撮影画像の画素のうち、階調値が所定値以上である画素の総数から、前記発光素子の発光の良否を判定する手段を含む、請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記撮影画像は、
前記発光デバイスが配された面を含む範囲を撮影することにより取得される撮影画像であって、
前記判定する手段は、
階調値が所定値以上である画素の撮影画像における位置を取得する画素位置取得手段と、
前記画素位置取得手段により取得される画素位置と、前記面における各発光素子が配される位置とから、各発光素子の発光の良否を判定する手段を、含む、請求項３に記載の検査装置。
【請求項５】
前記撮影画像は、前記面の画像を含み、
前記面は、当該面の画像と前記撮影画像とを位置合わせするためのマークを有する、請求項４に記載の検査装置。
【請求項６】
前記マークは、前記面に配列された複数個の発光素子のうちの１つ以上を指す、請求項５に記載の検査装置。
【請求項７】
前記検査装置は、
発光素子に電流を印加するためのプローブを保持する光反射防止部材からなる保持部を、さらに備える、請求項２から６のいずれかに記載の検査装置。
【請求項８】
発光デバイスからの照射光の像を含む当該発光デバイスの撮影画像を受理するステップと、
受理される撮影画像の各画素の階調値から、前記発光デバイスの発光の良否を判定するステップと、
判定の結果を出力するステップと、を備える検査方法。
【請求項９】
発光デバイスからの照射光の像を含む当該発光デバイスの撮影画像を受理するステップと、
受理される撮影画像の各画素の階調値から、前記発光デバイスの発光の良否を判定するステップと、
判定の結果を出力するステップと、をプロセッサに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子の検査装置、検査方法およびプログラムに関し、特に、点灯検査を行う検査装置、検査方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）の点灯検査には、点灯させたＬＥＤの上に減光板を置いてＬＥＤの発光輝度を下げ、作業者の目視により点灯不良品を検査する方法が用いられていた。
【０００３】
また、特許文献１のように、一定の輝度状態のＬＥＤ発光面をカメラにより画像データを取り込み、総合的な輝度による発光面(レンズ)の外観的な異常を検出する方法が用いられていた。さらに、ＬＥＤの短絡検査方法の従来技術として、特許文献２の方法が提案される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１６７８６３号公報
【特許文献２】特開平６−９４７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
検査対象となるＬＥＤは内部に並列接続された複数の発光素子を搭載しており、発光素子の断線などの不良により、定電流制御動作により断線している発光素子の輝度を補うよう動作するのでＬＥＤ本体としては点灯し、結果として不良判別が困難となる。このように、従来の総合的な輝度判定の検査方式では、内部素子の不良を検出する事が不可能であった。
【０００６】
それゆえに、本発明の目的は、発光デバイスの発光の良否を正確に判定できる検査装置、検査方法およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のある局面に従う検査装置は、発光デバイスからの照射光の像を含む当該発光デバイスの撮影画像を受理する画像受理手段と、受理される撮影画像の各画素の階調値から、発光デバイスの発光の良否を判定する判定手段と、判定の結果を出力する出力手段と、を備える。
【０００８】
好ましくは、発光デバイスは、配線により並列接続され、且つ配線を介して電流が供給される複数の発光素子を含む。
【０００９】
好ましくは、判定手段は、撮影画像の画素のうち、階調値が所定値以上である画素の総数から、発光素子の発光の良否を判定する手段を含む。
【００１０】
好ましくは、撮影画像は、発光デバイスが配された面を含む範囲を撮影することにより取得される撮影画像であって、判定する手段は、階調値が所定値以上である画素の撮影画像における位置を取得する画素位置取得手段と、画素位置取得手段により取得される画素位置と、面における各発光素子が配される位置とから、各発光素子の発光の良否を判定する手段を、含む。
【００１１】
好ましくは、撮影画像は、面の画像を含み、面は、当該面の画像と撮影画像とを位置合わせするためのマークを有する。
【００１２】
好ましくは、マークは、面に配列された複数個の発光素子のうちの１つ以上を指す。
好ましくは、検査装置は、発光素子に電流を印加するためのプローブを保持する光反射防止部材からなる保持部を、さらに備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮像画像から発光デバイスの発光の良否を正確に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態に係る検査対象の製品を示す図である。
【図２】発光素子の点灯状態を説明する図である。
【図３】点灯状態の示す撮影画像データを示す図である。
【図４】本実施の形態に係る検査時の概略構成図である。
【図５】本実施の形態に係る検査のコンタクトプローブ保持台を説明する図である。
【図６】本実施の形態に係る検査装置の構成図である。
【図７】本実施の形態に係る画像の位置補正を説明する図である。
【図８】本実施の形態に係る画像の位置補正を説明する図である。
【図９】本実施の形態に係る処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について図面を参照し詳細に説明する。ここでは、発光デバイスとしてＬＥＤを例示するが、ＬＥＤに限定されるものではない。
【００１６】
図１の（Ａ）には、発光デバイス（たとえばＬＥＤ）２が複数個搭載された製品１の概略が示される。発光デバイス２の内部には配線基板の面上に、図１の（Ｂ）に示すように、配線により並列接続された２つの発光素子３を含む。配線の不良などにより、２つの発光素子３のうちの一方に正常に電流が供給されない場合、図２のように一方の発光素子３のみが点灯する。このように、発光デバイス２は、配線により並列接続された発光素子３のセットを有する。ここでは、セットを構成する発光素子３は２個としているが、３個以上であってもよい。
【００１７】
製品１の検査においては、図２の配線のノード３１に電流が印加されることにより、当該電流は並列接続される各発光素子３に並列に供給されて、各発光素子３は供給される電流により点灯する。このとき、発光素子３に接続される配線が切断されている場合には、電流が供給されず発光素子３は点灯せず不良品と判定される。
【００１８】
図３の（Ａ）には、２つの発光素子３の点灯状態を撮影して得られる撮影画像データが示される。撮影画像は、各発光素子３の照射光で照らされた範囲４の画像を含む。図３の（Ｂ）にはセットのうち１個の発光素子３が断線により点灯しない不良状態を撮影して得られる撮影画像データが示される。この撮影画像は、セットのうちの他方の発光素子３の点灯による光照射の範囲４Ａの画像を含む。範囲４Ａは範囲４よりも大きい。これは、他方の発光素子３が、断線して点灯しない発光素子３の減光分を補う動作をするからである。
【００１９】
ここでは、画像データは直交するＸ，Ｙ軸で規定される２次元（ＸＹ）平面に配列された複数個の画素５からなると想定する。各画素５の値は、明るさ（輝度）を指す階調値（たとえば、０〜２５５のいずれかの値）を指す。ここでは、真っ黒を０、最も明るい真っ白を２５５として表す。
【００２０】
（検査時の構成）
図４には、本発明の実施の形態に係る検査時の概略構成が示される。複数の製品１は、検査用パレット１０の主面上の所定位置に固定配置される。各製品１は、配線基板の面上の所定位置にダイボンディングされた複数の発光素子３を含む。
【００２１】
検査装置８には、撮影範囲に検査用パレット１０を含む位置に取付けられたカメラ７が接続される。検査装置８は、カメラ７の動作を制御するとともに、カメラ７の撮影画像を受理して画像処理し、その結果を出力する。
【００２２】
カメラ７は、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）撮影素子など固体撮影素子を利用して被写体を撮影する。被写体からの入射光はＣＣＤの各素子により受光されて、光電変換により、受光レベルに応じたレベルの電気信号が蓄えられる。カメラ７に撮影指令が与えられると、カメラ７はＣＣＤの各素子に蓄えられた電荷を導出する。この結果、導出された各素子の電荷により画像信号が出力される。カメラ７は、検査用パレット１０上の発光素子３からの照射光を入射可能な位置において固定して取り付けられるので、撮影画像は各発光素子３の照射光の像を含む。
【００２３】
（検査態様）
図５の（Ａ）には、検査用パレット１０上に取り付けられたフィクスチャ部のコンタクトプローブ保持台（以下、保持台という）１１により、検査用パレット１０上の各製品１に対し検査のためのコンタクトプローブ１２を取付ける状態が示される。検査時は、検査装置８からの電流出力指示に応答して、各コンタクトプローブ１２から、対応の発光デバイス２のノード３１に対し、発光可能な所定レベルの電流が印加される。
【００２４】
図５の（Ｂ）には、図５の（Ａ）の矢印方向から見た概略図が示される。検査時の誤判定を防ぐために、保持台１１は光反射防止部材からなる。たとえば、保持台１１は反射防止シート１３が貼付けられ（図５の（Ｂ）を参照）、カメラ７に対する不要な乱反射光の入射が防止される。
【００２５】
ここでは、説明を簡単にするために、製品１の発光デバイス２を除いた部分の画素の階調値は０であり、検査用パレット１０の製品１を除いた部分の画素は所定階調値（０以外）を有すると想定する。
【００２６】
（検査装置の構成）
図６の（Ａ）には、検査装置８の概略構成が示される。検査装置８はＣＰＵ（Central  Processing  Unit）８１、後述の対応テーブル８２１および基準位置データ８２２を含むデータおよびプログラムを格納するためのメモリ８２、撮影画像データ８３１およびパレット画像データ８３２を含むデータを格納するための画像メモリ８３、操作部８８を介したユーザの操作を受付ける入力Ｉ／Ｆ（インターフェイスの略）８５、カメラ７へ撮影指示を出力するとともに、カメラ７により撮影されて出力される画像データを入力するためのカメラＩ／Ｆ（インターフェイスの略）８４、ディスプレイ８７、ディスプレイ８７の表示動作を制御するための表示制御部８６、保持台１１に電流出力指示を出力するための出力Ｉ／Ｆ（インターフェイスの略）８９、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact  Disc  Read  Only  Memory）９０１が着脱自在に装着される外部Ｉ／Ｆ９０を含む。
【００２７】
ＣＰＵ８１は、カメラＩ／Ｆ８４を介して撮影指示を出力するタイミングに同期したタイミングで、出力Ｉ／Ｆ８９を介して電流出力指示を出力する。
【００２８】
検査時には、好ましくは、検査用パレット１０は後述の図８の（Ａ）に示すように撮影範囲１５の中央など所定位置に置かれる。図６の（Ｂ）の対応テーブル８２１には、検査用パレット１０が撮影範囲１５の当該所定位置に置かれた場合のデータが予め格納される。つまり、各発光素子３について、当該発光素子３が良好に点灯した場合の光照射領域（図３の（Ａ）の領域４に相当）画像の撮影画像データ８３１における位置座標９１、当該発光素子３の素子識別子９２、および当該発光素子３を含むセットのセット識別子９３が、対応付けされて格納される。
【００２９】
（検査のための画像処理）
本実施の形態では、カメラ７が撮影することにより出力される画像信号は、カメラＩ／Ｆ８４により受理されて、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換により撮影画像データ８３１に変換され、変換後の撮影画像データ８３１は画像メモリ８３に格納される。撮影画像データ８３１は、各画素について、画素値と座標位置（２次元座標値）とを対応付けて有する。
【００３０】
撮影画像データ８３１の一例が図７に示される。図７には、カメラ７の撮影範囲１５が示される。撮影画像データ８３１は、破線で示す撮影範囲１５に相当するサイズの矩形の画像を指す。
【００３１】
〈画像抽出〉
本実施の形態では、撮影画像データ８３１から検査対象画像データを絞り込むために、検査対象画像が抽出される。ＣＰＵ８１は、まず、画像メモリ８３の撮影画像データ８３１について、検査用パレット１０の特徴点（所定階調に基づく特徴点）に基づきエッジ抽出処理を行う。エッジ抽出処理によって、撮影画像データ８３１から検査用パレット１０のパレット画像データ８３２を抽出し、画像メモリ８３に格納する。ここでは、検査用パレット１０の画像は、撮影画像データ８３１の画像と相似の矩形を有すると想定する。パレット画像データ８３２は、各画素について、画素値と座標位置（２次元座標値）とを対応付けて有する。
【００３２】
〈良否の判定〉
ＣＰＵ８１は、パレット画像データ８３２の各画素値と点灯状態を示す画素の所定値（点灯値という）とを比較し、比較結果に基づき、当該画素は点灯状態を指すか否かを判定する。
【００３３】
画素値が所定値以上であり点灯状態を指すと判定された各画素の座標位置に基づき、メモリ８２の対応テーブル８２１を検索する。検索結果に基づき、当該座標位置を含む位置座標９１を特定し、特定した位置座標９１に対応の素子識別子９２を対応テーブル８２１から読出し、表示制御部８６に出力する。表示制御部８６は、与えられる素子識別子９２の情報をディスプレイ８７に表示する。これにより良品と判定される発光素子３の識別情報が提示される。
【００３４】
また、このとき、ＣＰＵ８１は、比較照合の結果に基づき、画素値が所定値未満であり点灯状態にないと判定された各画素の検査用パレット１０の画像における座標値に基づき、対応テーブル８２１を検索する。検索結果に基づき、上述と同様に、当該座標値を含む位置座標９１に対応の素子識別子９２が対応テーブル８２１から読出されて、ディスプレイ８７に表示される。これにより点灯状態とならずに不良品と判定される発光素子３の識別情報が提示される。
【００３５】
〈他の良否判定〉
また、図３に示す範囲４，４Ａの画像の面積に基づき良否を判定してもよい。面積は画素のサイズと個数の積により算出される。画素サイズのデータ、および範囲４，４Ａの面積データは、予めメモリ８２に格納されていると想定する。
【００３６】
ＣＰＵ８１は、上述のように点灯状態と判定された発光素子３の位置座標９１を含む領域において、点灯状態と判定される画素の総数をカウントし、画素総数と画素サイズを積算することにより点灯範囲の面積を算出する。ＣＰＵ８１は、算出した面積とメモリ８２の範囲４，４Ａの面積データとを比較し、比較結果に基づき（範囲４の面積＜算出面積）または（範囲４の面積＜算出面積≦範囲４Ａの面積）の条件が成立するか否かを判定する。すなわち、当該発光素子３が含まれるセットの他の発光素子３の点灯状態を判定する。
【００３７】
条件が成立すると判定すると、対応テーブル８２１から当該発光素子３の位置座標９１に対応のセット識別子９３を読出し、表示制御部８６を介して、ディスプレイ８７に表示する。これにより不良品と判定される発光素子３のセット識別情報が提示される。
【００３８】
一方、当該条件が成立すると判定されない場合には、同様にして対応テーブル８２１から読出されたセット識別子９３の情報を表示する。これにより、良品と判定される発光素子３のセット識別情報が提示される。
【００３９】
〈画像の位置補正〉
パレット画像データ８３２の画素の位置と、対応テーブル８２１のデータとに基づき、発光素子３を特定するためには、撮影範囲１５の撮影画像データ８３１の画素と、撮影範囲１５に置かれた検査用パレット１０のパレット画像データ８３２の対応する画素との座標位置（２次元座標値）は、図７の（Ａ）のように一致させる必要がある。
【００４０】
そこで、両座標位置を一致させるために、検査用パレット１０の面上には位置合わせのためのマーク１４Ａ，１４Ｂが印刷などによる付加される。そして、図７の（Ａ）のように撮影範囲１５の中央に検査用パレット１０が置かれたときの、マーク１４Ａ，１４Ｂの座標位置（２次元座標値）を予め検出し、基準位置データ８２２としてメモリ８２に格納する。
【００４１】
その後の検査時において、ＣＰＵ８１は、撮影画像データ８３１を入力すると、撮影画像データ８３１からパターンマッチングによりマーク１４Ａ，１４Ｂの座標位置を抽出し、抽出した座標値と基準位置データ８２２の座標値とを比較照合する。比較照合の結果、一致すれば、図７の（Ａ）のように撮影範囲１５の中央に検査用パレット１０が置かれた状態の撮影画像データ８３１であると判定することができる。
【００４２】
一方、比較照合の結果、不一致と判定すると、抽出した座標値と基準位置データ８２２の座標値との差に基づき、パレット画像データ８３２を移動させる（図７の（Ｂ）参照）。ＣＰＵ８１は、移動後の各画素の座標値を、元の座標値と当該差との演算により算出して更新する。これにより、撮影範囲１５の撮影画像データ８３１の画素と、撮影範囲１５に置かれた検査用パレット１０のパレット画像データ８３２の対応する画素との座標位置を一致させることができる。
【００４３】
この移動後のパレット画像データ８３２を用いることにより、上述と同様に発光素子３の良否を判定できる。
【００４４】
また、マーク１４Ａ，１４Ｂに代替して、図８の（Ａ）と（Ｂ）に示すように、既に良好と判定されている発光デバイス２（または発光素子３）の座標位置（２次元座標値）１６Ａ，１６Ｂを、基準位置データ８２２として用いて、上述と同様に必要なパレット画像データ８３２の移動を行うようにしてもよい。
【００４５】
（処理フローチャート）
図９には、本実施の形態に係る検査処理のフローチャートが示される。当該フローチャートは、予めプログラムとしてメモリ８２に格納されて、ＣＰＵ８１が当該プログラムを読出し、実行することにより検査処理が実現される。ここでは、図５のように製品１は検査可能な状態にセットされていると想定する。
【００４６】
まず、操作部８８を介してユーザの指示が入力されるか否かを判定する（ステップＳ３）。ＣＰＵ８１は、ユーザの指示が入力されたと判定すると（ステップＳ３でＹＥＳ）、入力された指示は撮影指示であるか否かを判定する（ステップＳ５）。撮影指示でないと判定されると（ステップＳ５でＮＯ）、他の処理へ移行する。
【００４７】
撮影指示であると判定されると（ステップＳ５でＹＥＳ）、ＣＰＵ８１は、撮影指示の入力に応答して、カメラＩ／Ｆ８４を介し、カメラ７へ撮影指示を出力する。これに同期して電流出力指示を送出する。
【００４８】
カメラ７は撮影指示に応答して撮影動作し、撮影による撮影画像データ８３１は、画像メモリ８３に格納される（ステップＳ７）。
【００４９】
ＣＰＵ８１は、入力した撮影画像データ８３１を用いて上述の画像の位置補正（ステップＳ１１）を行う。なお、検査用パレット１０が正常に置かれていると判定される場合には、位置補正は省略される。その後、検査処理（上述の画像の抽出および良否判定）が行われる（ステップＳ１３）。
【００５０】
検査結果は、ディスプレイ８７に出力され、または、メモリ８２に格納される（ステップＳ１５）。以上で、検査処理は終了する。
【００５１】
本実施の形態における検査装置８が行なう検査の方法は、プログラムとして提供することもできる。このようなプログラムは、検査装置８のコンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）およびメモリカードなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。たとえば、図７の構成では、ＣＰＵ８１を備えてコンピュータの機能を有する検査装置８には、ＣＤ−ＲＯＭ９０１を用いて当該プログラムを供給することができる。ＣＰＵ８１は、外部Ｉ／Ｆ９０を介してＣＤ−ＲＯＭ９０１に格納されたプログラムを読出し、実行する。
【００５２】
提供されるプログラム製品は、ハードディスクなどのプログラム格納部にインストールされてＣＰＵにより読出されて実行される。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。
【００５３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５４】
１  製品、２  発光デバイス、３  発光素子、５  画素、７  カメラ、８  検査装置、１０  検査用パレット、１１  保持台、１２  コンタクトプローブ、１３  反射防止シート、１４Ａ，１４Ｂ  マーク、１５  撮影範囲、３１  ノード、８２  メモリ、８３  画像メモリ、８６  表示制御部、８７  ディスプレイ、８２１  対応テーブル、８２２  基準位置データ、８３１  撮影画像データ、８３２  パレット画像データ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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