(57)【要約】【課題】  反りを有する板状ワークを損傷させることなく固定して、上面の垂直位置を求める。【解決手段】  水平面上に置かれた板状ワークを前記水平面に固定するワーククランプ装置であって、前記水平面に対して垂直方向に移動制御され、前記板状ワークの上面に接触して前記板状ワークを前記水平面に固定するクランプ部材と、第１の側面が前記水平面に接するように置かれ、第２および第３の側面がそれぞれ前記第１の側面と鋭角をなす三角柱体と、を有し、前記板状ワークは、長手方向が前記三角柱体の中心軸と平行になるように、前記三角柱体の前記第２の側面側に固定され、前記第２の側面は、前記板状ワークの前記長手方向の側面を映して前記垂直方向から撮像するための鏡面であり、前記第３の側面は、線の間隔と前記鏡面に映った像における寸法とを比較して前記垂直方向における寸法を求めるための前記水平面に平行な等間隔の縞模様を有する。【選択図】  図１
2013213729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平面上に置かれた板状ワークを前記水平面に固定するワーククランプ装置であって、
前記水平面に対して垂直方向に移動制御され、前記板状ワークの上面に接触して前記板状ワークを前記水平面に固定するクランプ部材と、
第１の側面が前記水平面に接するように置かれ、第２および第３の側面がそれぞれ前記第１の側面と鋭角をなす三角柱体と、
を有し、
前記板状ワークは、長手方向が前記三角柱体の中心軸と平行になるように、前記三角柱体の前記第２の側面側に固定され、
前記第２の側面は、前記板状ワークの前記長手方向の側面を映して前記垂直方向から撮像するための鏡面であり、
前記第３の側面は、線の間隔と前記鏡面に映った像における寸法とを比較して前記垂直方向における寸法を求めるための前記水平面に平行な等間隔の縞模様を有することを特徴とするワーククランプ装置。
【請求項２】
直角三角形である２つの底面と、前記三角柱体の前記第２の側面に接する側面、前記水平面に平行な側面、および前記水平面に垂直な側面とで構成される三角柱形状に形成された透明部材をさらに有し、
前記クランプ部材は、前記透明部材の前記水平面に垂直な側面に沿って前記垂直方向の位置を可変に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のワーククランプ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のワーククランプ装置と、
第１のモードにおいては、前記三角柱体の前記第２および第３の側面を前記垂直方向から撮像して第１の撮像画像を出力し、第２のモードにおいては、前記板状ワークの上面を前記垂直方向から撮像して第２の撮像画像を出力するカメラと、
前記第１のモードにおいては、前記第１の撮像画像を用いて前記板状ワークの前記長手方向の反りを算出し、前記第２のモードにおいては、前記第２の撮像画像を用いて前記板状ワークの上面を検査するワーク検査装置と、
を備え、
前記ワーク検査装置は、
前記第１のモードにおいて、前記第１の撮像画像のうち前記鏡面に映った前記板状ワークの前記長手方向の側面を含むワーク画像における前記板状ワークの上面の高低差と、前記第１の撮像画像のうち前記縞模様を含む縞画像における前記縞模様の間隔とに基づいて、前記板状ワークの上面の傾きを前記長手方向の所定間隔ごとに算出する傾き算出部と、
前記第１のモードにおいて、前記板状ワークを前記水平面に固定した際の前記クランプ部材の垂直位置と、前記所定間隔ごとに算出された前記板状ワークの上面の傾きとに基づいて、前記板状ワークの上面の垂直位置を前記所定間隔ごとに算出する垂直位置算出部と、
前記第１のモードにおいて、前記所定間隔ごとに算出された前記板状ワークの上面の垂直位置に基づいて、前記板状ワークの前記長手方向の反りを示す反り曲線を算出する反り曲線算出部と、
前記カメラの水平位置を制御するとともに、前記第２のモードにおいては、前記反り曲線に基づいて前記カメラの垂直位置を制御するカメラ制御部と、
前記第２のモードにおいて、前記第２の撮像画像を用いて前記板状ワークの上面を検査する検査部と、
を有することを特徴とするワーク検査システム。
【請求項４】
前記ワーク検査装置は、前記縞画像において前記縞模様のコントラストが最大となる位置に対応する垂直位置を前記カメラの被写界深度の中心位置として算出する被写界深度中心算出部をさらに有し、
前記第２のモードにおいては、
前記カメラ制御部は、前記カメラの水平位置を制御するとともに、前記被写界深度の中心位置が前記反り曲線に基づいて前記長手方向の位置ごとに算出される垂直位置と一致するように前記カメラの垂直位置を制御し、
前記検査部は、前記カメラの水平位置ごとに撮像された前記第２の撮像画像を用いて前記板状ワークの上面を検査することを特徴とする請求項３に記載のワーク検査システム。
【請求項５】
前記第１のモードにおいては、
前記カメラ制御部は、前記カメラの水平位置を前記第１の撮像画像が出力可能な位置に固定し、前記垂直位置算出部が前記板状ワークの上面の垂直位置を前記所定間隔ごとに算出する度に、前記被写界深度の中心位置が当該算出された垂直位置と一致するように前記カメラの垂直位置を制御し、
前記傾き算出部は、前記カメラ制御部が前記カメラの垂直位置を制御する度に撮像された前記第１の撮像画像を用いて前記板状ワークの上面の傾きを前記長手方向の所定間隔ごとに算出することを特徴とする請求項４に記載のワーク検査システム。
【請求項６】
前記反り曲線算出部は、前記第１のモードにおいて、前記所定間隔ごとに算出された前記板状ワークの上面の垂直位置のデータ系列を最小二乗法により３次曲線で近似して前記反り曲線を算出することを特徴とする請求項３ないし請求項５の何れかに記載のワーク検査システム。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載のワーククランプ装置を用いて前記板状ワークを前記水平面に固定し、
第１のモードにおいては、
前記三角柱体の前記第２および第３の側面をカメラによって前記垂直方向から撮像して第１の撮像画像を取得し、
前記第１の撮像画像のうち前記鏡面に映った前記板状ワークの前記長手方向の側面を含むワーク画像における前記板状ワークの上面の高低差と、前記第１の撮像画像のうち前記縞模様を含む縞画像における前記縞模様の間隔とに基づいて、前記板状ワークの上面の傾きを前記長手方向の所定間隔ごとに算出し、
前記板状ワークを前記水平面に固定した際の前記クランプ部材の垂直位置と、前記所定間隔ごとに算出された前記板状ワークの上面の傾きとに基づいて、前記板状ワークの上面の垂直位置を前記所定間隔ごとに算出し、
前記所定間隔ごとに算出された前記板状ワークの上面の垂直位置に基づいて、前記板状ワークの前記長手方向の反りを示す反り曲線を算出し、
第２のモードにおいては、
前記板状ワークの上面を前記カメラによって前記垂直方向から撮像して第２の撮像画像を取得し、
前記カメラの水平位置を制御するとともに、前記第１のモードにおいて算出された前記反り曲線に基づいて前記カメラの垂直位置を制御し、
前記第２の撮像画像を用いて前記板状ワークの上面を検査することを特徴とするワーク検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーククランプ装置、ワーク検査システム、およびワーク検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板などの板状ワークをカメラで撮像し、撮像画像を用いて検査を行う際には、当該板状ワークを固定（クランプ）するワーククランプ装置が用いられる。このような画像検査を精度よく行うためには、カメラの撮像倍率を高くすることが望ましい。しかしながら、カメラの撮像倍率が高くなるほど被写界深度が浅くなるため、板状ワークに反りや高低差があるとピンぼけが発生しやすくなる。  
そのため、例えば、特許文献１では、（板状）ワークをクランプしつつ、昇降手段を用いて下面から押し上げ、平坦化することによって、ワイヤボンディング点の高さが一定の高さに維持されるようにクランプすることができるワーククランプ装置が開示されている。また、例えば、特許文献２では、昇降ロッドを備えたパッドを用いて基板下面より吸着を行い、基板を水平状態に矯正することができるワーククランプ装置（基板用反り矯正装置）が開示されている。  
このようにして、板状ワーク（基板）を水平状態にすることによって、画像検査を高倍率で精度よく行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１６３２３３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７２７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１や特許文献２のワーククランプ装置では、板状ワークに力を加えて水平状態にしているため、板状ワークが損傷する可能性がある。  
また、変位計を用いて検査面までの距離を測定しながらカメラの垂直位置を制御することによって、板状ワークを水平状態に矯正せずに画像検査を行うこともできる。しかしながら、この方法では、板状ワークに反りがあると、検査面の傾きが大きくなる長手方向の端部などで距離を正確に測定できない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した課題を解決する主たる本発明は、水平面上に置かれた板状ワークを前記水平面に固定するワーククランプ装置であって、前記水平面に対して垂直方向に移動制御され、前記板状ワークの上面に接触して前記板状ワークを前記水平面に固定するクランプ部材と、第１の側面が前記水平面に接するように置かれ、第２および第３の側面がそれぞれ前記第１の側面と鋭角をなす三角柱体と、を有し、前記板状ワークは、長手方向が前記三角柱体の中心軸と平行になるように、前記三角柱体の前記第２の側面側に固定され、前記第２の側面は、前記板状ワークの前記長手方向の側面を映して前記垂直方向から撮像するための鏡面であり、前記第３の側面は、線の間隔と前記鏡面に映った像における寸法とを比較して前記垂直方向における寸法を求めるための前記水平面に平行な等間隔の縞模様を有することを特徴とするワーククランプ装置である。
【０００６】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、反りを有する板状ワークを損傷させることなく固定して、上面の垂直位置を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態におけるワーク検査システム全体の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるワーク検査装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ワーク検査装置１の各部の機能をコンピュータに実現させるためのプログラムの動作を説明するフローチャートである。
【図４】ワーククランプ装置で板状ワーク９を固定した状態を示す斜視図である。
【図５】ワーククランプ装置で板状ワーク９を固定した状態を図１におけるｘ軸方向から見た図である。
【図６】ワーククランプ装置で板状ワーク９を固定した状態を図１におけるｙ軸方向から見た図である。
【図７】測定モードにおいてカメラ２によって撮像された撮像画像の一例を示す図である。
【図８】カメラ２のＤＯＦ（被写界深度）中心位置ＤＣを算出する方法を説明する図である。
【図９】図７に示した撮像画像上にプロットされた各部分画像の境界点を示す図である。
【図１０】測定モードにおいて算出された反り曲線の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
＝＝＝ワーク検査システムの構成＝＝＝
以下、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態におけるワーク検査システムの構成について説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態におけるワーク検査システム全体の構成を示している。図１に示されているワーク検査システムは、水平面上に置かれた基板などの板状ワークを固定（クランプ）して画像検査するためのシステムであり、ワーククランプ装置、カメラ２、カメラ位置制御ステージ３、およびコンピュータ１００を含んで構成されている。以下の説明において、図中のｚ軸方向は、水平面に対する垂直方向（鉛直方向）に対応し、x軸方向およびｙ軸方向は、それぞれ、水平方向のうち検査対象の板状ワークの長手方向および短手方向に対応するものとする。
【００１２】
ワーククランプ装置は、三角柱体４ａ、４ｂ、透明部材５ａ、５ｂ、およびクランプ部材６ａないし６ｄを含んで構成されている。
【００１３】
三角柱体４ａは、三角形である２つの底面と、水平面に接する（第１の）側面、それぞれ水平面（第１の側面）と鋭角をなす（第２の）側面４１ａおよび（第３の）側面４２ａとを有している。また、側面４１ａは鏡面であり、側面４２ａは、水平面に平行な等間隔の縞模様（好ましくは白黒の縞模様）を有している。さらに、三角柱体４ｂは、三角柱体４ａと同様の構成となっている。そして、三角柱体４ａおよび４ｂは、それぞれ側面４１ａおよび４１ｂ側を内側にして、中心軸が互いに平行となるように配置されている。なお、三角柱体４ｂは、側面４１ｂが鏡面でなく、側面４２ｂが縞模様を有していなくてもよい。
【００１４】
透明部材５ａは、透明樹脂などで三角柱形状に形成され、当該三角柱形状は、直角三角形である２つの底面と、三角柱体４ａの側面４１ａに接する側面、水平面に平行な側面、および水平面に垂直な側面とを有している。また、透明部材５ｂは、透明部材５ａと同様の構成となっている。そして、透明部材５ａおよび５ｂは、水平面に垂直な側面が互いに対向している。
【００１５】
クランプ部材６ａおよび６ｃは、透明部材５ａの水平面に垂直な側面に沿って垂直方向（ｚ軸方向）の位置を可変に取り付けられ、クランプ部材６ｂおよび６ｄは、透明部材５ｂの水平面に垂直な側面に沿って垂直方向の位置を可変に取り付けられている。なお、クランプ部材６ａないし６ｄは、コンピュータ１００から出力される制御信号ＣＮ２に応じて垂直方向に移動制御される。また、クランプ部材６ａないし６ｄは、好ましくは透明樹脂などの透明部材で構成されている。
【００１６】
カメラ２は、カメラ位置制御ステージ３に取り付けられ、ワーククランプ装置の上方に配置されている。また、カメラ２によって撮像された撮像画像ＩＭＧは、コンピュータ１００に入力されている。なお、カメラ位置制御ステージ３は、コンピュータ１００から出力される制御信号ＣＮ１に応じて、カメラ２の水平位置および垂直位置を制御する。
【００１７】
例えばＰＣなどのコンピュータ１００は、キーボード１０１などの入力装置、およびディスプレイ１０２などの出力装置を備えている。そして、コンピュータ１００は、キーボード１０１からの入力などに応じて操作され、撮像画像ＩＭＧを用いて検査対象の板状ワークの長手方向の反りを算出するとともに、当該板状ワークの上面を検査し、その検査結果を含む出力をディスプレイ１０２に表示させる。すなわち、コンピュータ１００は、図２に示すワーク検査装置１の機能を実現する。
【００１８】
図２に示されているワーク検査装置１は、クランプ部材制御部１１、傾き算出部１２、垂直位置算出部１３、反り曲線算出部１４、ＤＯＦ（Depth Of Field：被写界深度）中心算出部１５、カメラ制御部１６、および検査部１７を含んで構成されている。
【００１９】
キーボード１０１などからワーク検査装置１に入力される入力信号ＩＮには、モード選択信号ＳＬｍが含まれ、ワーク検査装置１は、モード選択信号ＳＬｍに応じて動作モードを切り替える。そして、ＳＬｍ＝０の場合には、ワーク検査装置１の動作モードは、撮像画像ＩＭＧを用いて検査対象の板状ワークの長手方向の反りを算出する測定モード（第１のモード）となる。一方、ＳＬｍ＝１の場合には、ワーク検査装置１の動作モードは、像画像ＩＭＧを用いて当該板状ワークの上面を検査する検査モード（第２のモード）となる。
【００２０】
クランプ部材制御部１１からは、制御信号ＣＮ２および初期垂直位置ｚ０が出力されている。また、カメラ２によって撮像された撮像画像ＩＭＧは、傾き算出部１２、ＤＯＦ中心算出部１５、および検査部１７に入力されている。さらに、傾き算出部１２からは、傾きΔｚが出力され、ＤＯＦ中心算出部１５からは、ＤＯＦ中心位置ＤＣが出力されている。
【００２１】
垂直位置算出部１３には、初期垂直位置ｚ０および傾きΔｚが入力され、垂直位置算出部１３からは、垂直位置ｚｎが出力されている。また、反り曲線算出部１４には、垂直位置ｚｎが入力され、反り曲線算出部１４からは、反り曲線ｚ＝ｆ（ｘ）が出力されている。そして、カメラ制御部１６には、垂直位置ｚｎ、反り曲線ｚ＝ｆ（ｘ）、およびＤＯＦ中心位置ＤＣが入力され、カメラ制御部１６からは、制御信号ＣＮ１が出力されている。
【００２２】
＝＝＝ワーク検査装置の動作＝＝＝
以下、図３ないし図１０を適宜参照して、本実施形態におけるワーク検査装置の動作について説明する。
【００２３】
前述したように、ワーク検査装置１の機能は、コンピュータ１００によって実現することができる。例えば、コンピュータにワーク検査プログラムを実行させることによって、クランプ部材制御部１１、傾き算出部１２、垂直位置算出部１３、反り曲線算出部１４、ＤＯＦ中心算出部１５、カメラ制御部１６、および検査部１７に相当する機能を実現することができる。図３は、これら各部に相当する機能をコンピュータに実現させるためのプログラムの動作を示している。
【００２４】
プログラムの処理が開始されると（Ｓ１）、まず、制御信号ＣＮ２を出力し、ワーククランプ装置のクランプ部材６ａないし６ｄを垂直方向に移動制御して接触位置まで下降させ、検査対象の板状ワーク（基板）９を水平面に固定する（Ｓ２）。
【００２５】
ここで、図４は、ワーククランプ装置で板状ワーク９を固定した状態を示す斜視図であり、図５および図６は、それぞれ図１におけるｘ軸方向およびｙ軸方向から見た図である。一例として、板状ワーク９の寸法は、長さ２４０ｍｍ×幅４０ｍｍ×厚さ２ｍｍであり、長手方向に最大１ｍｍ程度の反りが生じる。図４ないし図６に示すように、板状ワーク９は、長手方向が三角柱体４ａおよび４ｂの中心軸と平行になるように固定される。また、クランプ部材６ａないし６ｄは、力を加えて板状ワーク９を損傷させないよう、板状ワーク９の上面（の一部）に接触した時点で停止する。
【００２６】
次に、ＳＬｍ＝０として測定モードを開始し、ｎ＝０としたうえで（Ｓ３）、制御信号ＣＮ１を出力し、カメラ位置制御ステージ３によってカメラ２を水平方向に移動制御して、カメラ２の水平位置を三角柱体４ａの真上に固定する（Ｓ４）。これにより、カメラ２は、測定モードにおいては、三角柱体４ａの側面４１ａおよび４２ａを垂直方向から撮像して（第１の）撮像画像ＩＭＧを出力することができる。
【００２７】
ここで、測定モードにおいてカメラ２によって撮像された撮像画像の一例を図７に示す。図７に示すように、測定モードにおける撮像画像ＩＭＧは、三角柱体４ａの側面４１ａ（鏡面）に映った板状ワーク９の長手方向の側面を含むワーク画像ＩＭＧｗと、側面４２ａが有する縞模様を含む縞画像ＩＭＧｓとからなる。なお、図７において、境界点ｐ０は、板状ワーク９の上面とクランプ部材６ｃとの接触位置を示し、境界点ｐＮは、板状ワーク９の上面とクランプ部材６ａとの接触位置を示す。
【００２８】
次に、初期垂直位置ｚ０に基づいて制御信号ＣＮ１を出力し、カメラ位置制御ステージ３によってカメラ２の垂直位置を制御する（Ｓ５）。より具体的には、ＤＯＦ中心位置ＤＣが初期垂直位置ｚ０と一致するようにカメラ２の垂直位置を制御する。ここで、初期垂直位置ｚ０は、板状ワーク９を水平面に固定した際のクランプ部材６ｃの垂直位置（境界点ｐ０のｚ軸方向の位置）であり、板状ワーク９の上面と接触するまでのクランプ部材６ｃの制御量から求めることができる。また、図８に示すように、縞画像ＩＭＧｓにおいて縞模様のコントラスト（画素値の変化）が最大となる位置を求め、それに対応する三角柱体４ａの側面４２ａ上の垂直位置をカメラ２のＤＯＦ中心位置ＤＣとして算出する。
【００２９】
そして、カメラ２を垂直方向に移動制御しつつ、ＤＯＦ中心位置ＤＣが初期垂直位置ｚ０と一致した時点で停止させることによって、板状ワーク９の上面とクランプ部材６ａないし６ｄとの接触位置を中心にピントが合った撮像画像ＩＭＧが得られる。一例として、三角柱体４ａの側面４２ａの縞模様は、０．１ｍｍないし０．３ｍｍ程度の間隔の等高線となっており、カメラ２の垂直位置は、等高線の間隔に応じた精度で制御される。
【００３０】
次に、ｎをインクリメントしてｎ＝１としたうえで（Ｓ６）、図９に示すように、部分画像Ｉｍ１から境界点ｐ０・Ｐ１間の傾きΔｚを算出する（Ｓ７）。ここで、部分画像Ｉｍｎ（１≦ｎ≦Ｎ）は、撮像画像ＩＭＧから板状ワーク９の長手方向の長さ２Ｌずつ抽出したものであり、隣接する部分画像同士は、互いに長さＬずつ重複している。また、境界点ｐｎ（１≦ｎ≦Ｎ−１）は、部分画像Ｉｍｎにおいて、板状ワーク９の上面のうち部分画像Ｉｍｎ＋１との境界線上にある点である。
【００３１】
そして、部分画像Ｉｍｎのワーク画像ＩＭＧｗにおいて、境界点ｐｎ−１およびＰｎにおける板状ワーク９の上面の高低差を求め、それを縞画像ＩＭＧｓにおける縞模様の間隔と比較して、境界点ｐｎ−１・ｐｎ間の傾きΔｚを算出する。例えば、三角柱体４ａの側面４２ａの縞模様を０．１ｍｍ間隔の等高線とし、部分画像Ｉｍ１において、境界点ｐ０およびＰ１における板状ワーク９の上面の高低差が縞模様の間隔３つ分に相当する場合には、境界点ｐ０・Ｐ１間の傾きΔｚ＝−０．３ｍｍと算出される。
【００３２】
次に、初期垂直位置ｚ０と算出された境界点ｐ０・ｐ１間の傾きΔｚとに基づいて、境界点ｐ１の垂直位置ｚ１＝ｚ０＋Δｚを算出する（Ｓ８）。例えば、Δｚ＝−０．３ｍｍのとすると、垂直位置ｚ１は、初期垂直位置ｚ０より０．３ｍｍ低い位置となる。そして、Ｓ９において、ｎ≠Ｎの場合（Ｓ９：ＮＯ）には、Ｓ５に戻り、ＤＯＦ中心位置ＤＣが、算出された垂直位置ｚ１と一致するようにカメラ２の垂直位置を制御する。
【００３３】
以下同様に、Ｓ５ないしＳ９の処理を部分画像Ｉｍｎ（１≦ｎ≦Ｎ）に対して行い、垂直位置ｚｎを算出する度に、当該算出された垂直位置ｚｎに基づいてカメラ２の垂直位置を制御することによって、境界点ｐｎの垂直位置ｚｎを中心にピントが合った撮像画像ＩＭＧが得られる。また、カメラ２の垂直位置を制御する度に撮像された撮像画像ＩＭＧを用いて、板状ワーク９の上面の傾きΔｚおよび垂直位置ｚｎを長手方向の所定間隔Ｌごとに算出する。なお、測定モードにおいては、低倍率で三角柱体４ａ全体を撮像するため、三角柱体４ａ全体にピントが合う程度に被写界深度が深い場合には、測定モードにおけるカメラ２の垂直位置制御を行わなくてもよい。
【００３４】
次に、所定間隔Ｌごとに算出された垂直位置ｚｎのデータ系列から、板状ワーク９の長手方向の反りを示す反り曲線ｚ＝ｆ（ｘ）を算出する（Ｓ１０）。より具体的には、図１０に示すように、境界点群ｐ０（ｘ０，ｚ０）ないしｐＮ（ｘＮ，ｚＮ）を最小二乗法により近似して反り曲線ｚ＝ｆ（ｘ）を算出する。なお、ｘｎ（０≦ｎ≦Ｎ）は、境界点ｐｎの板状ワーク９の長手方向（ｘ軸方向）の位置である。
【００３５】
ここで、一例として、近似曲線を以下の式（１）で示される３次曲線とする。  
2013213729.tif 000003
このとき、残差二乗（平方）和Ｔは、以下の式（２）で示される。  
2013213729.tif 000004
そして、式（２）において、残差二乗和Ｔを各係数（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）について偏微分し、各偏微分が０となる場合、すなわち、  
2013213729.tif 000005
となる場合に、残差二乗和Ｔが最小となる。
【００３６】
上記の式（１）ないし式（３）から、以下の式（４）で示される４元連立方程式が得られる。  
2013213729.tif 000006
式（４）を解き、以下の式（５）から、３次曲線で近似された反り曲線ｚ＝ｆ（ｘ）の各係数（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）が得られる。  
2013213729.tif 000007
このようにして、ワーククランプ装置で検査対象の板状ワーク９を水平面に固定し、測定モードにおいては、板状ワーク９の長手方向の反りを示す反り曲線ｚ＝ｆ（ｘ）を算出する。
【００３７】
次に、ＳＬｍ＝１として検査モードとし、カメラ２の位置を制御しながら板状ワーク９の上面を垂直方向から撮像して（第２の）撮像画像ＩＭＧを取得し、板状ワーク９の上面を検査する（Ｓ１１）。より具体的には、カメラ２の水平位置を制御しつつ、測定モードにおいて算出された反り曲線ｚ＝ｆ（ｘ）に基づいて板状ワーク９の長手方向の位置ｘごとに垂直位置ｚを算出し、ＤＯＦ中心位置ＤＣが、算出された垂直位置ｚと一致するようにカメラ２の垂直位置を制御する。例えば、板状ワーク９の上面を２ｍｍ×２ｍｍ程度の領域ごとに高倍率で撮像しながら、領域ごとに撮像された撮像画像ＩＭＧを用いて画像検査を行う。
【００３８】
このようにして、検査モードにおいては、測定モードにおいて算出された反り曲線ｚ＝ｆ（ｘ）に基づいてカメラ２の垂直位置を制御しながら板状ワーク９の上面を検査し、処理を終了する（Ｓ１２）。
【００３９】
前述したように、図１に示したワーククランプ装置において、三角柱体４ａの側面４１ａを鏡面とし、水平面に平行な等間隔の縞模様を側面４２ａに施し、クランプ部材６ａないし６ｄを垂直方向に移動制御し、検査対象の板状ワーク９の上面に接触する位置まで下降させて水平面に固定することによって、反りを有する板状ワーク９を損傷させることなく固定して、鏡面に映った板状ワーク９の長手方向の側面を含むワーク画像ＩＭＧｗにおける寸法を縞画像ＩＭＧｓにおける縞模様の間隔と比較して、板状ワーク９の上面の垂直位置を求めることができる。
【００４０】
また、直角三角形である２つの底面と、三角柱体４ａの側面４１ａに接する側面、水平面に平行な側面、および水平面に垂直な側面とで構成される三角柱形状に形成された透明部材５ａを用いることによって、板状ワーク９の長手方向の側面が鏡面に映るのを遮ることなく、クランプ部材６ａおよび６ｃを透明部材５ａの水平面に垂直な側面に沿って垂直方向の位置を可変に取り付け、クランプ部材６ａおよび６ｃを垂直方向に移動制御することができる。
【００４１】
また、ワーク検査システムのワーク検査装置１は、測定モードにおいて、ワーク画像ＩＭＧｗにおける板状ワーク９の上面の高低差を縞画像ＩＭＧｓにおける縞模様の間隔と比較して、板状ワーク９の上面の傾きΔｚおよび垂直位置ｚｎを長手方向の所定間隔Ｌごとに算出し、算出された垂直位置ｚｎのデータ系列から、板状ワーク９の長手方向の反りを示す反り曲線ｚ＝ｆ（ｘ）を算出することによって、検査モードにおいては、測定モードにおいて算出された反り曲線ｚ＝ｆ（ｘ）に基づいてカメラ２の垂直位置を制御しながら、板状ワーク９の上面を検査することができる。
【００４２】
また、縞画像ＩＭＧｓにおいて縞模様のコントラストが最大となる位置を求め、それに対応する三角柱体４ａの側面４２ａ上の垂直位置をカメラ２のＤＯＦ中心位置ＤＣとして算出することによって、検査モードにおいては、カメラ２の水平位置を制御しつつ、反り曲線ｚ＝ｆ（ｘ）に基づいて板状ワーク９の長手方向の位置ｘごとに垂直位置ｚを算出し、ＤＯＦ中心位置ＤＣが、算出された垂直位置ｚと一致するようにカメラ２の垂直位置を制御することができる。さらに、測定モードにおいては、ＤＯＦ中心位置ＤＣが、所定間隔Ｌごとに算出された垂直位置ｚｎと一致するようにカメラ２の垂直位置を制御することができる。
【００４３】
また、所定間隔Ｌごとに算出された垂直位置ｚｎのデータ系列を最小二乗法により近似することによって、例えば３次曲線で近似された反り曲線ｚ＝ｆ（ｘ）を算出することができる。
【００４４】
また、図１に示したワーククランプ装置を用いて検査対象の板状ワーク９を水平面に固定し、測定モードにおいて、ワーク画像ＩＭＧｗにおける板状ワーク９の上面の高低差を縞画像ＩＭＧｓにおける縞模様の間隔と比較して、板状ワーク９の上面の傾きΔｚおよび垂直位置ｚｎを長手方向の所定間隔Ｌごとに算出し、算出された垂直位置ｚｎのデータ系列から、板状ワーク９の長手方向の反りを示す反り曲線ｚ＝ｆ（ｘ）を算出することによって、反りを有する板状ワーク９を損傷させることなく固定することができ、検査モードにおいては、測定モードにおいて算出された反り曲線ｚ＝ｆ（ｘ）に基づいてカメラ２の垂直位置を制御しながら、板状ワーク９の上面を検査することができる。
【００４５】
なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【００４６】
１          ワーク検査装置
２          カメラ
３          カメラ位置制御ステージ
４ａ、４ｂ  三角柱体
５ａ、５ｂ  透明部材
６ａ〜６ｄ  クランプ部材
９          板状ワーク（基板）
１１        クランプ部材制御部
１２        傾き算出部
１３        垂直位置算出部
１４        反り曲線算出部
１５        ＤＯＦ（被写界深度）中心算出部
１６        カメラ制御部
１７        検査部
４１ａ、４１ｂ  側面（鏡面）
４２ａ、４２ｂ  側面（縞模様）
【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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【図１０】
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