特開 2023-15793 光学検査装置、被検物の光学検査方法、及び、被検物の形状の光学検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023015793

(43)【公開日】2023-02-01

(54)【発明の名称】光学検査装置、被検物の光学検査方法、及び、被検物の形状の光学検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/47 20060101AFI20230125BHJP

【ＦＩ】

G01N21/47 Z

G01N21/47 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021119786

(22)【出願日】2021-07-20

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】垂井 洋静

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 遥

(72)【発明者】

【氏名】加納 宏弥

(72)【発明者】

【氏名】大野 博司

(72)【発明者】

【氏名】吉田 剛

(72)【発明者】

【氏名】近藤 淳一

【テーマコード（参考）】

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G059BB04

2G059DD13

2G059EE02

2G059EE12

2G059EE13

2G059HH02

2G059JJ03

2G059JJ11

2G059JJ22

2G059KK04

2G059LL01

2G059MM01

(57)【要約】

【課題】 容器本体内に被検物が封入された状態であっても、被検物の傾きなどの状態変化を検査可能な光学検査装置を提供すること。
【解決手段】 実施形態によれば、光学検査装置は、容器と、結像光学系と、カラーフィルタと、撮像部とを有する。容器は、被検物が収容される容器本体と、被検物からの光を通す１対の平行面を有する観察窓とを有する。カラーフィルタは、結像光学系の光軸に対して回転対称に配置されるとともに、結像光学系の焦点面に設けられる。カラーフィルタは、被検物からの第１の波長の光線を通過させる第１の波長選択フィルタ、及び、第１の波長選択フィルタの外周に形成され、被検物からの第２の波長の光線を通過させる第２の波長選択フィルタを有する。撮像部は、結像光学系の結像面に設けられ、第１の波長選択フィルタを通過した第１の波長、及び、第２の波長選択フィルタを通過した第２の波長を撮像する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検物が収容される容器本体と、前記容器本体の内側と外側とを隔離し、前記被検物からの光を通す１対の平行面を有する観察窓とを有する容器と、
前記観察窓を通された前記被検物からの光線を結像する結像光学系と、
前記結像光学系の光軸に対して回転対称に配置されるとともに、前記結像光学系の焦点面に設けられ、
前記結像光学系の前記光軸上に設けられ、前記結像光学系を通過し、前記被検物からの第１の波長の光線を通過させる、円盤状又は円環状の第１の波長選択フィルタ、及び、
前記第１の波長選択フィルタの外周に円環状に形成され、前記結像光学系を通過し、前記被検物からの前記第１の波長とは異なる第２の波長の光線を通過させる第２の波長選択フィルタ
を有するカラーフィルタと、
前記結像光学系の結像面に設けられ、前記第１の波長選択フィルタを通過した前記第１の波長の光線、及び、前記第２の波長選択フィルタを通過した前記第２の波長の光線を撮像する撮像部と
を備える、光学検査装置。

【請求項2】

前記容器は、前記被検物を加熱する加熱部を有し、
前記容器本体及び前記観察窓は、前記加熱部の熱による変形を抑制する耐熱性を有する、
請求項１に記載の光学検査装置。

【請求項3】

前記カラーフィルタの前記第１の波長選択フィルタ及び前記第２の波長選択フィルタは、前記加熱部が加熱されたときに前記加熱部から発光する光のピーク波長を遮蔽するように形成されている、請求項２に記載の光学検査装置。

【請求項4】

前記被検物としての基材と前記基材上の前記被検物としての液体との境界での前記基材に対する前記液体の接触角を、前記撮像部で撮像した像に基づいて出力する第１のプロセッサを有する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学検査装置。

【請求項5】

前記第１の波長の光線に対する前記第２の波長の光線の散乱角度は、前記第１の波長選択フィルタ及び前記第２の波長選択フィルタの径方向の領域の大きさにより設定され、
前記散乱角度は、前記接触角に対応する、
請求項４に記載の光学検査装置。

【請求項6】

前記撮像部で撮像される画像データに基づいて、前記第１の波長選択フィルタを通る前記第１の波長の光線による第１の像、及び、前記第２の波長選択フィルタを通る前記第２の波長の光線による第２の像を生成する第２のプロセッサを有し、
前記第２のプロセッサは、前記第１の像及び前記第２の像のそれぞれにおける前記被検物上の点の撮像位置を特定し、複数の前記撮像位置に基づいて前記被検物に係る情報として前記被検物上の点の３次元位置を算出する、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光学検査装置。

【請求項7】

前記結像光学系と前記カラーフィルタとの間、又は、前記結像光学系と前記観察窓との間に前記光軸に対して回転対称に配置され、
前記結像光学系の光軸上に設けられ、前記被検物からの前記第２の波長の光線を通過させる、円盤状又は円環状の第３の波長選択フィルタ、及び、
前記第３の波長選択フィルタの外周に円環状に形成され、前記被検物からの前記第２の波長の光線を通過させる第４の波長選択フィルタ
を有する第２のカラーフィルタを
を備える、請求項６に記載の光学検査装置。

【請求項8】

前記容器本体には、真空装置が接続されている、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の光学検査装置。

【請求項9】

前記容器本体には、任意のガス種を導入することが可能なガス導入バルブが接続されている、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光学検査装置。

【請求項10】

請求項４又は請求項５に記載の光学検査装置を用いて、前記被検物の前記基材と前記液体との境界を検査する光学検査方法であって、
前記撮像部において、前記第１の波長選択フィルタを通過した前記第１の波長の光線、及び、前記第２の波長選択フィルタを通過した前記第２の波長の光線を撮像し、
前記撮像部で撮像した像に基づいて、前記基材と前記液体との境界における前記接触角を出力する、
前記被検物の光学検査方法。

【請求項11】

請求項６又は請求項７に記載の光学検査装置を用いて、前記被検物の形状を検査する光学検査方法であって、
前記撮像部において撮像する前記画像データに基づいて、前記第１の波長選択フィルタを通過した前記第１の波長の光線による前記第１の像、及び、前記第２の波長選択フィルタを通過した前記第２の波長の光線による前記第２の像を生成し、
前記第１の像及び前記第２の像のそれぞれにおける前記被検物上の点の前記撮像位置を特定し、
複数の前記撮像位置に基づいて前記被検物に係る情報として前記被検物上の点の３次元位置を算出する、
前記被検物の形状の光学検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、光学検査装置、被検物の光学検査方法、及び、被検物の形状の光学検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、３次元的な形状は、例えば白色干渉法やレーザー共焦点法などにより測定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－１０７１１８号公報

【特許文献2】米国特許第３０１３４６７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、容器本体内に被検物が封入された状態であっても、被検物の傾きなどの状態変化を検査可能な光学検査装置、被検物の光学検査方法、及び、被検物の形状の光学検査方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態によれば、光学検査装置は、容器と、結像光学系と、カラーフィルタと、撮像部とを有する。容器は、被検物が収容される容器本体と、容器本体の内側と外側とを隔離し、被検物からの光を通す１対の平行面を有する観察窓とを有する。結像光学系は、観察窓を通された被検物からの光線を結像する。カラーフィルタは、結像光学系の光軸に対して回転対称に配置されるとともに、結像光学系の焦点面に設けられる。カラーフィルタは、結像光学系の光軸上に設けられ、結像光学系を通過し、被検物からの第１の波長の光線を通過させる、円盤状又は円環状の第１の波長選択フィルタ、及び、第１の波長選択フィルタの外周に円環状に形成され、結像光学系を通過し、被検物からの第１の波長とは異なる第２の波長の光線を通過させる第２の波長選択フィルタを有する。撮像部は、結像光学系の結像面に設けられ、第１の波長選択フィルタを通過した第１の波長の光線、及び、第２の波長選択フィルタを通過した第２の波長の光線を撮像する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１及び第２実施形態に係る光学検査システムを示す概略的なブロック図。

【図2】第１実施形態に係る光学検査システムのカメラ、光源、及び、容器の配置を示す概略図。

【図3】図２に示す光学検査システムのカメラと容器本体内の被検物との関係を示す概略図。

【図4】図２及び図３に示すカメラのカラーフィルタを示す概略図。

【図5】図２に示す容器の観察窓と光の入射方向及び出射方向との関係を説明する概略図。

【図6】第１実施形態に係る光学検査システムのカメラの撮像部で被検物を撮像したときの、ＲＧＢ画像、Ｒ像、Ｂ像及びＧ像を示す概略図。

【図7】図６にＲＧＢ像として示す被検物を被検物の実物として考えたときの、図６中のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う位置の概略的な断面図。

【図8】第１実施形態に係る光学検査システムを用いて、撮像部で撮像された光線の色に基づいて、被検物の物点における散乱角を出力する処理の一例を示すフローチャート。

【図9】第１実施形態に係る光学検査システムの容器の加熱部で用いられるヒータからの光の発光状態を示す概略図。

【図10】第１実施形態に係る光学検査システムのカメラの撮像部で、加熱した被検物を撮像したときの、ＲＧＢ画像、Ｒ像、Ｂ像及びＧ像を示す概略図。

【図11】図１０にＲＧＢ像として示す被検物を被検物の実物として考えたときの、図１０中のＸＩ－ＸＩ線に沿う位置の概略的な断面図。

【図12】第１実施形態に係る光学検査システムのカメラの撮像部で、加熱した被検物を撮像したときの、ＲＧＢ画像、Ｒ像、Ｂ像及びＧ像を示す概略図。

【図13】図１２にＲＧＢ像として示す被検物を被検物の実物として考えたときの、図１２中のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿う位置の概略的な断面図。

【図14】第１実施形態の変形例に係る光学検査システムを示す概略的なブロック図。

【図15】第１実施形態の変形例に係る光学検査システムのカメラと容器本体内の被検物との関係を示す概略図。

【図16】図１５に示すカメラの結像光学系の焦点面に配置される第１のカラーフィルタを示す概略図。

【図17】図１５に示すカメラの結像光学系に隣接した配置される第２のカラーフィルタを示す概略図。

【図18】第１実施形態の変形例に係る光学検査システムを用いて、被検物の物点の３次元位置を検出する処理の一例を示すフローチャート。

【図19】第２実施形態に係る光学検査システムのカメラ、光源、及び、容器の配置を示す概略図。

【図20】光軸に対して側方から、被検物を加熱した状態でのＣｕ基板に対する、はんだ材、及び、表面実装部品を見た概略図。

【図21】被検物が図２０に示す状態で、第２実施形態に係る光学検査システムのカメラの撮像部で、被検物を撮像したときの、ＲＧＢ画像、Ｒ像、Ｂ像及びＧ像を示す概略図。

【図22】光軸に対して側方から、被検物を加熱した状態でのＣｕ基板に対する、はんだ材、及び、表面実装部品を見た概略図。

【図23】被検物が図２２に示す状態で、第２実施形態に係る光学検査システムのカメラの撮像部で、被検物を撮像したときの、ＲＧＢ画像、Ｒ像、Ｂ像及びＧ像を示す概略図。

【図24】光軸に対して側方から、被検物を加熱した状態でのＣｕ基板に対する、はんだ材、及び、表面実装部品を見た概略図。

【図25】被検物が図２４に示す状態で、第２実施形態に係る光学検査システムのカメラの撮像部で、被検物を撮像したときの、ＲＧＢ画像、Ｒ像、Ｂ像及びＧ像を示す概略図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0008】

（第１実施形態）
本実施形態に係る光学検査システム２について、図１から図１３を参照して説明する。

【0009】

図１は、本実施形態に係る光学検査システム２の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、光学検査システム２は、光学検査装置４と、ディスプレイ６とを備える。

【0010】

光学検査装置４は、光学装置１２と、撮像部１４と、容器１６と、光源１８と、処理回路２０と、メモリ２２とを備える。光学装置１２と撮像部１４とは、いわゆるカメラ１３を構成する。

【0011】

図２に示すように、光学装置１２は、結像光学系（結像レンズ）３２、及び、カラーフィルタ（カラー開口）３４を備える。

【0012】

結像光学系３２は、１又は複数のレンズを組み合わせて形成される。結像光学系３２は、被検物からの光線を結像する。結像光学系３２の光軸Ｃは、カラーフィルタ３４の光軸（中心軸）に一致する。カラーフィルタ３４は、結像光学系３２に対して距離ｆの焦点面に、結像光学系３２の光軸に対して回転対称に配置される。撮像部１４は、結像光学系３２及びカラーフィルタ３４を通す光の光路上に配置される。撮像部１４は、結像光学系３２に対して距離Ｌ（＞ｆ）の結像面に設けられる。

【0013】

図３は、図２に示す光学装置１２の一部及び撮像部１４を拡大して示す図である。図３に示すように、例えば、被検物Ｓのある物点Ｏで正反射した光線Ｌ１１、及び、適宜の角度にそれぞれ散乱した光線Ｌ２１，Ｌ３１は、結像光学系３２によって屈折され、光線Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２が撮像部１４の撮像面１４ａに結像する。

【0014】

図４に示すように、カラーフィルタ３４は、第１の波長選択フィルタ（波長選択領域）４２、第２の波長選択フィルタ（波長選択領域）４４、及び、第３の波長選択フィルタ（波長選択領域）４６を有する。第１の波長選択フィルタ４２、第２の波長選択フィルタ４４、及び、第３の波長選択フィルタ４６は、同心状に形成される。カラーフィルタ３４は、波長選択フィルタ４２，４４，４６ごとにおいて、特定の波長（波長スペクトル）の光線を透過させ、特定の波長から外れる波長の光線を遮蔽する性質を有する。

【0015】

第１の波長選択フィルタ４２は、円盤状に形成される。第１の波長選択フィルタ４２は、結像光学系３２の光軸Ｃ上に設けられる。第１の波長選択フィルタ４２は、結像光学系３２を通過した、被検物からの第１の波長の光線を通過させる。なお、第１の波長選択フィルタ４２は、第１の波長（特定の波長）と異なる波長の光線を透過させず、遮蔽する性質を有する。

【0016】

第２の波長選択フィルタ４４は、第１の波長選択フィルタ４２の外周に円環状に形成される。第２の波長選択フィルタ４４は、結像光学系３２を通過した、被検物からの第１の波長とは異なる第２の波長の光線を通過させる。第２の波長選択フィルタ４４の径方向の幅は、適宜に設定可能である。なお、第２の波長選択フィルタ４４は、第２の波長（特定の波長）と異なる波長の光線を透過させず、遮蔽する性質を有する。

【0017】

第３の波長選択フィルタ４６は、第２の波長選択フィルタ４４の外周に円環状に形成される。第３の波長選択フィルタ４６は、結像光学系３２を通過した、被検物からの第１の波長及び第２の波長とは異なる第３の波長の光線を通過させる。第３の波長選択フィルタ４６の径方向の幅は、適宜に設定可能である。なお、第３の波長選択フィルタ４６は、第３の波長（特定の波長）と異なる波長の光線を透過させず、遮蔽する性質を有する。

【0018】

カラーフィルタ３４は、第３の波長選択フィルタ４６の外周に光線遮蔽部４８を有する。光線遮蔽部４８は、例えば黒色の板で形成され、第３の波長選択フィルタ４６を保持する。なお、第３の波長選択フィルタ４６は、第２の波長選択フィルタ４４を保持する。第２の波長選択フィルタ４４は、第１の波長選択フィルタ４２を保持する。カラーフィルタ３４は、例えば内側から外側に向かって、透過する波長の光が連続的に変化するように構成されていてもよい。すなわち、カラーフィルタ３４は、内側から外側に円環状に共通の中心軸に対して円環状に同一の波長の光を通すが、異なる波長の光を通さないように構成されている。

【0019】

カラーフィルタ３４の第１の波長選択フィルタ４２の外周の半径をｒ１とし、第２の波長選択フィルタ４４の外周の半径をｒ２とし、第３の波長選択フィルタ４６の外側の半径をｒ３とする。このとき、ｒ３＞ｒ２＞ｒ１である。ここで、第１の波長選択フィルタ４２の半径ｒ１内の領域をＡ１とする。第１の波長選択フィルタ４２の外周と第２の波長選択フィルタ４４の外周との間の領域をＡ２とする。第２の波長選択フィルタ４４の外周と第３の波長選択フィルタ４６の外周との間の領域をＡ３とする。

【0020】

第１の波長選択フィルタ４２の半径ｒ１、第１の波長選択フィルタ４２の外周と第２の波長選択フィルタ４４の外周との間の距離であるｒ２－ｒ１、及び、第２の波長選択フィルタ４４の外周と第３の波長選択フィルタ４６の外周との間の距離であるｒ３－ｒ２は、適宜に設定可能である。より具体的には、カラーフィルタ３４の第１の波長選択フィルタ４２の半径ｒ１、第２の波長選択フィルタ４４の半径ｒ２、第３の波長選択フィルタ４６の半径ｒ３は、検出対象により変更し得る。このため、領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の形状及び大きさは、検出対象により変化し得る。

【0021】

本実施形態に係る光学装置１２では、被検物Ｓの任意の物点Ｏから射出された光線のうち、結像光学系３２に入射したとき、主光線が光軸Ｃに平行である赤（Ｒ）光は、赤色の光線として分離されている。つまり、本実施形態に係る光学装置１２は、赤色の光線について、テレセントリック性を有するテレセントリック光学系である。一方で、本実施形態に係る光学装置１２は、青（Ｂ）光及び緑（Ｇ）光について、テレセントリック性を有していない非テレセントリック光学系である。

【0022】

本実施形態では、光学検査システム２は、後述するが、基材Ｓ１と、基材Ｓ１上の載置物（溶融物（液体）としてのろう材）Ｓ２との接触角α，βを検出し、ぬれ性を評価するために用いる。接触角α，βは、例えば素材の性質や素材の温度などに依存する。接触角α，βが小さいものである場合、接触角α，βは、例えば１０°に満たない範囲と推定される。一例であるが、本実施形態では、カラーフィルタ３４は、光軸Ｃに対する散乱光の角度（散乱角θ）が、例えば、０°から３°の範囲を取得可能に第１の波長選択フィルタ４２のｒ１が規定される。カラーフィルタ３４は、光軸Ｃに対する散乱光の角度（散乱角θ）が、例えば、３°から６°の範囲を取得可能に第２の波長選択フィルタ４４の半径ｒ２が規定される。カラーフィルタ３４は、光軸Ｃに対する散乱光の角度（散乱角θ）が、例えば、６°から９°の範囲を取得可能に第３の波長選択フィルタ４６の半径ｒ３が規定される。

【0023】

光は電磁波の一種であり、光には、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線、マイクロ波なども含まれる。本実施形態において、光は可視光であるとし、例えば波長は例えば４００ｎｍから７６０ｎｍの領域にあるとする。本実施形態では、カラーフィルタ３４は、説明の簡略化のため、例えば、可視光のうち、波長選択フィルタ４２，４４，４６ごとに、ある波長の光を透過させ、ある波長から外れた波長を遮蔽、すなわち、透過を防止するものとする。

【0024】

なお、本実施形態では、便宜的に、国際照明委員会（ＣＩＥ：Commission Internationale de I’Eclairage）により決められた、赤光の波長を７００ｎｍ、緑光の波長を５４６．１ｎｍ、青光の波長を４３５．８ｎｍとする。

【0025】

本実施形態では、第１の波長選択フィルタ４２の領域Ａ１は、可視光のうち、例えば赤光（７００ｎｍ）及びその近傍の第１の波長を有するＲ光を通し、それ以外の波長の光を遮断する。本実施形態では、第２の波長選択フィルタ４４の領域Ａ２は、可視光のうち、例えば青光（４３５．８ｎｍ）及びその近傍の第２の波長を有するＢ光を通し、それ以外の波長の光を遮断する。本実施形態では、第３の波長選択フィルタ４６の領域Ａ３は、可視光のうち、例えば緑光（５４６．１ｎｍ）及びその近傍の第３の波長を有するＧ光を通し、それ以外の波長の光を遮断する。なお、第１の波長選択フィルタ４２の領域Ａ１が通す第１の波長の範囲、第２の波長選択フィルタ４４の領域Ａ２が通す第２の波長の範囲、及び、第３の波長選択フィルタ４６の領域Ａ３が通す第３の波長の範囲は、本実施形態では重ならないものとすることが好適である。

【0026】

光学装置１２は、ハーフミラー３６を有する。ハーフミラー３６は、結像光学系３２と容器１６との間に設けられる。ハーフミラー３６は、光源１８からの照明光（白色光）を容器１６の被検物Ｓに向けて照明するとともに、被検物Ｓからの光を透過させて、結像光学系３２に入射させる。

【0027】

撮像部１４は、例えば、いわゆるＲＧＢカメラを用いる。撮像部１４は、例えばＣＭＯＳイメージセンサや、ＣＣＤイメージセンサを用いることができる。

【0028】

図３に示すように、撮像部１４は、結像光学系３２及び第１の波長選択フィルタ４２の領域Ａ１を通過した第１の波長の光線Ｌ１２、結像光学系３２及び第２の波長選択フィルタ４４の領域Ａ２を通過した第２の波長の光線Ｌ２２、及び、結像光学系３２及び第３の波長選択フィルタ４６の領域Ａ３を通過した第３の波長の光線Ｌ３２を撮像する。

【0029】

図２に示すように、容器１６は、被検物Ｓが収容される容器本体６２と、観察窓６４と、被検物Ｓを載せるステージ６６とを備える。

【0030】

容器本体６２は、例えば非透光素材で形成される。容器本体６２は、内側が加熱される場合、外側に熱が伝わることを防止する断熱性を有することが好適である。また、容器本体６２は、真空引きされ、容器本体６２内の内圧を適宜に低下させたときに、形状を維持する剛性を有することが好適である。また、容器本体６２は、ガスが入れられ、容器本体６２内の内圧を適宜に上昇させたときに、形状を維持する剛性を有することが好適である。

【0031】

容器本体６２は、被検物Ｓを容器本体６２に対して出し入れする開口縁６２ａを有する。開口縁６２ａは、例えば容器本体６２の上面に、例えば円環状に形成される。

【0032】

開口縁６２ａは、容器本体６２の外側からステージ６６上の被検物Ｓを観察可能である。開口縁６２ａの開口径は、例えば１５０ｍｍ程度である。なお、開口縁６２ａからステージ６６までの距離は、例えば５００ｍｍ程度である。

【0033】

観察窓６４は、容器本体６２の開口縁６２ａに着脱可能に固定される。観察窓６４には、例えばガラス板が用いられる。観察窓６４は、容器本体６２内の内圧を適宜に上昇させたとき、又は、適宜に低下させたときに、変形が無視できるように形成されていることが好適である。

【0034】

なお、観察窓６４が容器本体６２の開口縁６２ａに取り付けられた状態において、容器本体６２内は、密封されることが好適である。このため、観察窓６４は、容器本体６２に取り付けられた状態で、容器本体６２の内側と外側とを隔離する。

【0035】

図５に示すように、観察窓６４は、１対の平行面６４ａ，６４ｂを有する。容器本体６２の外側から内側の被検物Ｓに光が入射する場合、容器本体６２の外側を向く平行面６４ａへの入射光の入射角度θ１１と、内側を向く平行面６４ｂを通した出射角度θ１２とが平行となる。また、容器本体６２の被検物Ｓに反射し、容器本体６２の内側から外側に光が出射する場合、内側の平行面６４ｂへの出射光の入射角度θ２１と、外側の平行面６４ａを通した出射角度θ２２とが平行となる。このため、観察窓６４の１対の平行面６４ａ，６４ｂの法線方向は光線の入射方向と一致している必要はない。

【0036】

図２に示すように、ステージ６６は、容器本体６２内に設けられる。本実施形態では、ステージ６６は、容器本体６２の上面の観察窓６４の直下に配置される。そして、観察窓６４の上方には、光学装置１２が配置される。光学装置１２の結像光学系３２と観察窓６４との間には、ハーフミラー３６が配置されている。ハーフミラー３６は、光源１８からの光を反射し、観察窓６４を通してステージ６６上の被検物Ｓを照明するとともに、被検物Ｓを照明し、観察窓６４を通す反射光を、ハーフミラー３６を通して光学装置１２の結像光学系３２に入射する。

【0037】

このため、本実施形態では、容器１６、光学装置１２及び撮像部１４は、離間して鉛直方向に沿って配置される。

【0038】

容器１６は、被検物Ｓを加熱する加熱部７２と、温度検知部７４と、真空装置７６と、圧力検知部７８とを有する。

【0039】

加熱部７２は、例えばステージ６６の外周を覆うコイル７２ａを有する。ステージ６６は例えばカーボンなどの導電性材料で形成される。このため、コイル７２ａに高周波電流を印加すると、ステージ６６が加熱される。加熱部７２は、コイル７２ａへの高周波電流の印加により、ステージ６６、及び、ステージ６６上に設置した被検物Ｓを熱伝導により加熱する。

【0040】

容器本体６２、ステージ６６、及び、観察窓６４は、加熱部７２の加熱による変形や溶融が抑制される耐熱性素材で形成される。

【0041】

温度検知部７４は、加熱部７２で加熱した容器本体６２内の温度を検知する。温度検知部７４として、容器本体６２内の温度は、例えば熱電対等を用いて計測される。

【0042】

真空装置７６は、ターボ分子ポンプ７６ａ及びロータリーポンプ７６ｂを有する。これらターボ分子ポンプ７６ａ及びロータリーポンプ７６ｂは、容器本体６２内の気体を排出し、容器本体６２内を真空にしようとする。本実施形態では、容器本体６２内の圧力は、ターボ分子ポンプ７６ａ及びロータリーポンプ７６ｂにより、例えば１０^－３Ｐａ程度まで減圧することが可能である。なお、減圧装置に関しては、油拡散ポンプ、クライオポンプ、メカニカルブースターポンプ、ダイヤフラムポンプなど任意の装置を選択することができる。

【0043】

圧力検知部７８は、容器本体６２内の圧力を検知する。

【0044】

本実施形態では、被検物Ｓとして、基材Ｓ１及び基材Ｓ１上に載置されるろう材Ｓ２が用いられる。基材Ｓ１は、円盤状又は矩形状など、適宜の形状に形成される。基材Ｓ１が円盤状であれば、基材Ｓ１の直径はろう材Ｓ２の大きさに対して例えば数倍程度大きく形成される。固体状態でのろう材Ｓ２の直径は、例えば１０ｍｍ程度である。

【0045】

基材Ｓ１は、例えばＣｕ板材が用いられる。本実施形態では、基材Ｓ１の水平な平面Ｓ１１上には、溶融物となり得るろう材Ｓ２として、例えば銀ろうと称されるＡｇ－Ｃｕ合金材が載置される。基材Ｓ１の融点は、溶融物としてのろう材Ｓ２の融点よりも高い。加熱部７２は、溶融物としてのろう材Ｓ２の融点よりも高く、基材Ｓ１の融点よりも低い温度に被検物Ｓを加熱する。

【0046】

なお、ステージ６６に載せられた基材Ｓ１上のろう材Ｓ２を加熱する加熱装置に関しては、電磁誘導加熱のほか、輻射加熱、抵抗加熱、レーザー加熱など任意の加熱装置を選択することができる。

【0047】

光源１８は、一例として、適宜の輝度の白色光を発光させるものを用いる。このため、光源１８の照明光は、赤（Ｒ）光、緑（Ｇ）光、青（Ｂ）光を含む。

【0048】

図１に示す処理回路２０は、プロセッサを含む。処理回路２０は、例えば、Central Processing Unit（ＣＰＵ）、Application Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）等の集積回路である。処理回路２０として、汎用のコンピュータが用いられてもよい。処理回路２０は、専用回路として設けられている場合に限らず、コンピュータで実行されるプログラムとして設けられていてもよい。この場合、プログラムは、集積回路内の記憶領域、メモリ２２等に記録されている。処理回路２０は、撮像部１４及びメモリ２２に接続されている。処理回路２０は、撮像部１４の出力に基づいて、被検物Ｓに係る情報を算出する。

【0049】

図１に示すように、処理回路（第１のプロセッサ）２０は、色抽出部８１及び散乱角算出部８２としての機能を有する。

【0050】

色抽出部８１は、生成部の一例である。色抽出部８１は、撮像部１４の出力に基づいて、撮像面に到達した光線のＲ光、Ｂ光、及び、Ｇ光ごとの強度を撮像部１４のピクセルごとに出力する。色抽出部８１は、撮像部１４が出力した画像データをＲ，Ｇ，Ｂにカラー分離して色ごとの画像データを生成する。色抽出部８１は、生成部の一例である。なお、色抽出部８１で色を抽出するとは、撮像部１４で撮像したＲＧＢ画像をカラーチャンネルに分割すること、又は、撮像部１４から直接、赤（Ｒ）光の像（Ｒ像）、緑（Ｇ）光の像（Ｇ像）、及び、青（Ｂ）光の像（Ｂ像）、すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーチャンネルをそれぞれ取得する場合ことを含む。

【0051】

散乱角算出部８２は、Ｒ像（第１の像）、Ｇ像（第２の像）、及び、Ｂ像（第２の像）の画像データに基づいて被検物Ｓの物点Ｏに係る情報を算出する。具体的には、散乱角算出部８２は、Ｒ像、Ｇ像、及び、Ｂ像の画像データに基づいて撮像された光線の色を特定する。散乱角算出部８２は、撮像された光線の色、すなわち撮像面１４ａに到達した光線のＲ光、Ｇ光、及び、Ｂ光ごとの強度に基づいて、被検物Ｓの物点Ｏにおける環境光の散乱角を算出する。散乱角算出部８２は、算出部の一例である。被検物Ｓの物点Ｏにおける散乱角は、被検物Ｓに係る情報の一例である。

【0052】

なお、処理回路２０は、光学検査装置４の外部にあってもよい。この場合、撮像部１４の出力は、光学検査装置４の外部へ出力されたり、メモリ２２へ記録されたりすればよい。つまり、被検物Ｓに係る情報の算出は、光学検査装置４の内部で行われてもよいし、外部で行われてもよい。

【0053】

メモリ２２は、例えばフラッシュメモリのような不揮発性メモリであるが、揮発性メモリをさらに有していてもよい。

【0054】

メモリ２２は、撮像部１４及び処理回路２０の出力を記憶する。メモリ２２には、結像光学系３２の焦点距離ｆ、結像光学系３２と撮像部１４の撮像面１４ａとの間の距離Ｌ、及び、カラーフィルタ３４の複数の波長選択フィルタ４２，４４，４６の配置等が記録されている。

【0055】

なお、メモリ２２には、像が得られるチャンネルと散乱角θとの関係、及び、散乱角θと被検物Ｓの傾き（ここでは接触角）との関係が予め記録されている。本実施形態の例では、説明の簡略化のため、散乱角θと接触角とが１対１に対応する（散乱角θ＝接触角）ものとして説明するが、散乱角θと接触角との関係は、実験前に測定することにより、適宜の係数（自然数に限らない）を散乱角θに例えば乗算することで接触角を求めることができる。一例としては、散乱角θは、接触角の２倍であってもよい。

【0056】

このため、散乱角θと接触角との関係により、カラーフィルタ３４の光軸Ｃに対する半径ｒ１，ｒ２，ｒ３の大きさが設定されている。

【0057】

ディスプレイ６は、処理回路２０の出力を表示する。処理回路２０の出力は、例えば、撮像部１４の出力した画像データに基づく画像、操作用画面等を含む。ディスプレイ６は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイである。なお、ディスプレイ６は設けられていなくてもよい。この場合、処理回路２０の出力は、メモリ２２に記録されたり、光学検査システム２の外部に設けられたディスプレイに表示されたり、光学検査システム２の外部に設けられたメモリに記録されたりすればよい。

【0058】

本実施形態に係る光学検査装置４を用いて、容器１６内を加熱し、ろう材Ｓ２を溶融し、液化させたときの基材Ｓ１の平面Ｓ１１に対する接触角を測定する試験、及び、基材Ｓ１に対するろう材Ｓ２の形状を検出する試験を行った。

【0059】

ここで、被検物Ｓからの正反射光成分の撮像面１４ａへの入射位置及びカラーフィルタ３４を通過し得る波長は、被検物Ｓとの遠近に依存しない。これは、光軸Ｃに対して平行光として結像光学系３２を通過する像を本実施形態ではカラーフィルタ３４によりＲ像としてとらえることによる。Ｒ像は、被検物Ｓとの遠近に依存しない。

【0060】

これに対し、被検物Ｓからの散乱光成分の撮像面１４ａへの入射位置及びカラーフィルタ３４を通過し得る波長は、被検物Ｓとの遠近により変化する。例えば、散乱角θが小さくても、カメラ１３との距離が遠ければ、その散乱角θの光は、結像光学系３２を外れた位置に向かう。この場合、その散乱角の像を得ることができない。

【0061】

このため、被検物Ｓとカメラ１３との位置関係（距離）を調整し、散乱角θと接触角との関係を調整する。なお、被検物Ｓとカメラ１３との位置関係（距離）による、散乱角θと接触角との関係は、予め実験により取得することができる。

【0062】

上述したように、本実施形態の例では、説明の簡略化のため、散乱角θと接触角とが１対１に対応する（散乱角θ＝接触角）ように被検物Ｓとカメラ１３との位置関係を調整する。そして、処理回路２０は、メモリ２２に、散乱角θと接触角との関係を記憶させる。

【0063】

図２に示すように、容器１６の観察窓６４の直下のステージ６６上に、基材Ｓ１と、０．２ｇのろう材Ｓ２を設置した。光源１８から照明光をハーフミラー３６、観察窓６４を介して、被検物Ｓ（基材Ｓ１、及び、基材Ｓ１上のろう材Ｓ２）に照射し、被検物Ｓからの反射光を、観察窓６４、ハーフミラー３６を介してカメラ１３で取得した。ここでは、基材Ｓ１、及び、基材Ｓ１上のろう材Ｓ２の像（ＲＧＢ像）を、容器本体６２で支持する観察窓６４を介して、カメラ１３を用いて取得し、図６に示すＲＧＢ像、及び／又は、赤光像（Ｒ像）、青光像（Ｂ像）、及び、緑光像（Ｇ像）をディスプレイ６に表示させた。なお、図６にＲＧＢ像として示す被検物Ｓを実物として考えたとき、図６中のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う位置の被検物Ｓの断面は、概略、図７に示すように形成されているものと仮定する。

【0064】

ここで、処理回路２０の動作について図８を参照して説明する。図８は、本実施形態に係る算出処理の一例を示すフローチャートである。処理回路２０は、算出処理において、撮像部１４の出力に基づいて、被検物Ｓのある物点Ｏに係る情報を算出する。

【0065】

ステップＳＴ１１において、色抽出部８１としての処理回路２０は、撮像部１４の出力に基づいて、任意の物点Ｏから出射して撮像面１４ａへ入射した光線のＲＧＢごとの強度を取得する。これにより、画像データはＲ像、Ｂ像、及び、Ｇ像にカラー分離される。

【0066】

ステップＳＴ１２において、色抽出部８１としての処理回路２０は、任意の物点Ｏから出射して撮像面１４ａへ入射した光線の色（色相）を特定する。

【0067】

ステップＳＴ１３において、散乱角算出部８２としての処理回路２０は、特定された光線の色に基づいて、物点Ｏにおける環境光の散乱角θを算出する。ここで、本実施形態に係る光学装置１２において、カラーフィルタ３４の複数の波長選択フィルタ４２，４４，４６は、同心円状に配置されている。つまり、光学装置１２において、カラーフィルタ３４の複数の波長選択フィルタ４２，４４，４６の各領域Ａ１，Ａ２，Ａ３は、結像光学系３２の光軸Ｃの軸回りに回転対称である。このため、任意の物点Ｏにおける散乱角θに応じて光線が色分離される。したがって、物体Ｓの物点（表面）Ｏにおける散乱角θに応じて、赤光像（Ｒ像）、青光像（Ｂ像）、及び、緑光像（Ｇ像）が分光分離される。

【0068】

散乱角算出部８２としての処理回路２０は、特定された光線の色が赤色（Ｒ光）であるとき、物点Ｏにおける散乱角θは、０≦θ＜θｒであると算出する。このとき、θは、一例として、０°以上、３°未満である。散乱角算出部８２としての処理回路２０は、特定された光線の色が青色（Ｂ光）であるとき、物点Ｏにおける散乱角θは、θｒ≦θ＜θｂであると算出する。このとき、θは、一例として、３°以上、６°未満である。散乱角算出部８２としての処理回路２０は、特定された光線の色が緑色（Ｇ光）であるとき、物点Ｏにおける散乱角θは、θｂ≦θ＜θｇであると算出する。このとき、θは、一例として、６°以上、９°未満である。

【0069】

このように、本実施形態に係る光学検査システム２の処理回路２０は、撮像された光線の色に基づいて、物点Ｏにおける散乱角θを出力可能である。

【0070】

そして、本実施形態では、散乱角θと、接触角との対応関係が予めメモリ２２に記憶されている。ここでは、散乱角θと接触角とが１対１に対応する。すなわち、散乱角θ＝接触角とするように、被検物Ｓに対してカラーフィルタ３４が配置されている。このため、処理回路２０は、散乱角θを算出することによって、散乱角θに対応する接触角を得ることができる。

【0071】

図２に示す容器１６は、光源１８で発生させる光線を透過させて被検物Ｓに照射可能で、被検物Ｓからの反射光を透過可能な観察窓６４を有する。この観察窓６４の法線方向は、光線の入射方向と一致している必要はない。これは、図５に示すように、観察窓６４に入射した光線の方向が物体の透過前後で変化しないという特性によるものである。このため、光学装置１２の光軸に対して、観察窓６４の平行面６４ａ，６４ｂが傾いている加熱炉であっても本実施形態に係る観察窓６４を通して被検物Ｓの像を得ることができる。

【0072】

図２に示す容器本体６２及び観察窓６４は、加熱部７２の加熱による温度変化にかかわらず、光源１８からの白色光が観察窓６４に入射される入射角度と、観察窓６４から基材Ｓ１及びろう材Ｓ２に向かう出射角度とが変化しない。または、入射角度及び出射角度の変化は無視できるほどに小さい。また、基材Ｓ１及びろう材Ｓ２からの反射光が観察窓６４に入射される入射角度と、観察窓６４から光学装置１２に向かう出射角度とが変化しない。または、入射角度及び出射角度の変化は無視できるほどに小さい。したがって、加熱炉として用いられる容器１６であっても、本実施形態に係る容器本体６２及び観察窓６４を有することにより、光学装置１２を用いて、被検物Ｓの基材Ｓ１及びろう材Ｓ２の状態変化の像を得ることができる。

【0073】

本実施形態において、光源１８からの照明光に基づく、ろう材Ｓ２を載置する基材Ｓ１の平面Ｓ１１からの光がカラーフィルタ３４の中心を通過するように光学装置１２の光軸Ｃを調整する。すなわち、基材Ｓ１の平面Ｓ１１は、光軸Ｃに直交する。このとき、カメラ１３では、図６に示すＲＧＢ像が得られる。また、処理回路２０の色抽出部８１により、赤光像（Ｒ像）、青光像（Ｂ像）、及び、緑光像（Ｇ像）が得られる。Ｂ像及びＧ像は、基材Ｓ１の平面Ｓ１１の部分が黒色像として得られる。Ｒ像では、基材Ｓ１の平面Ｓ１１の形状が明色として得られる。なお、ろう材Ｓ２の散乱光がカラーフィルタ３４の第１の波長選択フィルタ４２、第２の波長選択フィルタ４４、及び、第３の波長選択フィルタ４６のいずれかに入射されると、Ｒ像、Ｂ像、及び、Ｇ像を足し合わせたときに、ＲＧＢ像となる。本実施形態の場合、ろう材Ｓ２の散乱光の一部は、カラーフィルタ３４の光線遮蔽部４８に入射される。このため、ろう材Ｓ２のうち、撮像部１４で撮像できない箇所が生じ得る。

【0074】

ろう材Ｓ２のうち、正反射光成分（明部）は、基材Ｓ１の平面Ｓ１１とともに、Ｒ像の一部として得られ得る。なお、Ｒ像において、ろう材Ｓ２のうち、正反射光成分でない散乱光成分は、黒色像（黒色領域）となる。散乱光は、散乱角度に応じて、Ｂ像及び／又はＧ像として得られる。Ｂ像において、ろう材Ｓ２のうち、正反射光成分は、黒色像となる。また、Ｂ像において、ろう材Ｓ２のうち、Ｇ像として得られる部位は、黒色像となる。Ｇ像において、ろう材Ｓ２のうち、正反射光成分は、黒色像となる。また、Ｇ像において、ろう材Ｓ２のうち、Ｂ像として得られる部位は、黒色像となる。

【0075】

作業者がＲ像において、基材Ｓの平面Ｓ１１が明部として表示された状態を、ディスプレイ６を見て確認した後、真空装置７６を用いて、容器本体６２内を真空引きする。作業者は、圧力検知部７８で容器本体６２内の圧力を検知したときに、例えば真空度が１０^－３Ｐａ以下になるまで待機する。

【0076】

圧力検知部７８で検知した結果、容器本体６２内の真空度が１０^－３Ｐａ以下となった後、作業者は、加熱部７２の誘導加熱用のコイル７２ａに高周波電流を印加し、ステージ６６を加熱するとともに、カメラ１３を用いて撮像した像に基づいて、光学検査装置４を用い、基材Ｓ１とろう材Ｓ２との接触角の角度情報の計測を開始する。

【0077】

容器本体６２及び観察窓６４は、容器本体６２内の温度が、例えばろう材Ｓ２を溶融させる程度の温度以内であれば、真空の程度にかかわらず、光源１８からの白色光が観察窓６４に入射される入射角度と、観察窓６４から基材Ｓ１及びろう材Ｓ２に向かう出射角度とが平行で変化しない。または、入射角度及び出射角度の変化は無視できるほどに小さく、入射角度及び出射角度は平行と同視できる。また、基材Ｓ１及びろう材Ｓ２からの反射光が観察窓６４に入射される入射角度と、観察窓６４から光学装置１２に向かう出射角度とが平行で変化しない。または、入射角度及び出射角度の変化は無視できるほどに小さく、入射角度及び出射角度は平行と同視できる。したがって、加熱真空炉として用いられる容器１６であっても、本実施形態に係る容器本体６２及び観察窓６４を有することにより、カメラ１３を用いて、被検物Ｓの基材Ｓ１及びろう材Ｓ２の状態変化の像を得ることができる。

【0078】

例えば温度検知部（熱電対）７４により、容器本体６２内の温度が計測される。作業者は、基材Ｓ１の平面Ｓ１１上のろう材Ｓ２が融点（ここでは７８０℃）程度になることを確認する。

【0079】

本実施形態に係る光源１８において、被検物Ｓに照射される光の強度は、加熱部７２のコイル７２ａの発熱による発光による光の強度よりも大きい。そして、コイル７２ａが例えば７８０℃に加熱されると、コイル７２ａは赤く発光する。図９に示すように、このときのコイル７２ａの発光による光のピーク波長は、赤光（７００ｎｍ）よりも長く、例えば３０００ｎｍ程度で、赤外線の領域にある。ここで、上述したように、カラーフィルタ３４の第１の波長選択フィルタ４２はＲ光を通すが、それ以外の波長の光を遮断し、第２の波長選択フィルタ４４はＢ光を通すが、それ以外の波長の光を遮断し、第３の波長選択フィルタ４６はＧ光を通すが、それ以外の波長の光を遮断する。このため、カラーフィルタ３４の各波長選択フィルタ４２，４４，４６は、加熱部７２が加熱されたときに加熱部７２から発光する光のピーク波長（例えば３０００ｎｍ）を遮蔽するように形成されている。このため、本実施形態において、加熱部７２の発熱による光の波長は、殆どがカラーフィルタ３４を通らない。したがって、撮像部１４は、被検体Ｓを撮像するとき、加熱部７２の発光の影響を受けることを防止する。

【0080】

基材Ｓ１の平面Ｓ１１上のろう材Ｓ２は、溶融が進むにつれて、接触角が大きい状態から次第に小さくなる。基材Ｓ１の平面Ｓ１１上のろう材Ｓ２が溶融し、基材Ｓ１の平面Ｓ１１に対する液滴の拡大が収まった時点での接触角α又は接触角βを最終的な接触角とする。

【0081】

図１０から図１３に示すように、基材Ｓ１の平面Ｓ１１に対するろう材Ｓ２の接触角は、本実施形態では、鋭角となる。接触角の大小に応じて、ろう材Ｓ２からの反射光（散乱光）が結像光学系３２に入射される位置が変化するとともに、カラーフィルタ３４を通して、撮像部１４で撮像される像が変化する。

【0082】

図１０は、散乱角θ（接触角）が角度α（＞β）であるときのＲＧＢ像、及び／又は、Ｒ像、Ｂ像、及び、Ｇ像の一例である。なお、図１０にＲＧＢ像として示す被検物Ｓを実物として考えたとき、図１０中のＸＩ－ＸＩ線に沿う位置の被検物Ｓの断面は、概略、図１１に示すように形成されているものと仮定する。図１２は、散乱角θ（接触角）が角度β（＜α）であるときのＲＧＢ像、及び／又は、Ｒ像、Ｂ像、及び、Ｇ像の一例である。なお、図１３にＲＧＢ像として示す被検物Ｓを実物として考えたとき、図１２中のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿う位置の被検物Ｓの断面は、概略、図１３に示すように形成されているものと仮定する。

【0083】

図１１に示すように、接触角αが図１３に示す接触角βに比べて大きい場合、図１０に示すように、撮像部１４で撮像される像をＲ像、Ｂ像、Ｇ像に分けたとき、ろう材Ｓ２は、例えば中心の第１の波長選択フィルタ４２を通して撮像されるＲ像、及び、第３の波長選択フィルタ４６を通して撮像されるＧ像として得られる。なお、ろう材Ｓ２の部分としては、Ｒ像は得られず、Ｂ像として得られる場合もある。

【0084】

メモリ２２には、散乱角θと、被検物Ｓの傾き（ここでは接触角α又は接触角β）との対応関係が予め記憶されている。このため、基材Ｓ１の平面Ｓ１１とろう材Ｓ２との境界がＧ像の一部として得られることが認識された場合、処理回路２０は、散乱角θがθｂ≦θ＜θｇの間にあると出力する。処理回路２０は、その散乱角θに対応する、基材Ｓ１の平面Ｓ１１とろう材Ｓ２との境界の接触角αを読み出し、その接触角αをディスプレイ６に出力する。

【0085】

ろう材Ｓ２の溶融が進んで液化し、図１３に示すように、接触角αがより小さくなり、例えば接触角βとなった場合、図１２に示すように、液化したろう材Ｓ２は、例えば第１の波長選択フィルタ４２を通して撮像されるＲ像、及び、第２の波長選択フィルタ４４を通して撮像されるＢ像として得られる。なお、ろう材Ｓ２の部分としては、Ｒ像は得られず、Ｇ像として得られる場合もある。

【0086】

このため、基材Ｓ１の平面Ｓ１１とろう材Ｓ２との境界がＢ像の一部として得られることが認識された場合、処理回路２０は、散乱角θがθｒ≦θ＜θｂの間にあると出力する。処理回路２０は、その散乱角θに対応する、基材Ｓ１の平面Ｓ１１とろう材Ｓ２との境界の接触角βを読み出し、その接触角βをディスプレイ６に出力する。

【0087】

基材Ｓ１の平面Ｓ１１とろう材Ｓ２との境界がＲ像の一部として得られることが認識された場合、処理回路２０は、散乱角θが０≦θ＜θｒの間にあると出力する。処理回路２０は、その散乱角θに対応する、基材Ｓ１の平面Ｓ１１とろう材Ｓ２との境界の接触角を読み出し、その接触角をディスプレイ６に出力する。この場合、接触角は、０＜βとなる。

【0088】

このように、本実施形態に係る光学検査システム２を用いて、接触角を推定することができる。すなわち、本実施形態に係る例では、図１０に示すように基材Ｓ１の平面Ｓ１１とろう材Ｓ２との境界がＧ像として得られる場合、処理回路２０は、接触角が角度αであることを例えばディスプレイ６に出力し、図１２に示すように基材Ｓ１の平面Ｓ１１とろう材Ｓ２との境界がＢ像として得られる場合、処理回路２０は、接触角が角度αよりも小さい角度βであることをディスプレイ６に出力する。また、基材Ｓ１の平面Ｓ１１とろう材Ｓ２との境界がＲ像として得られる場合、処理回路２０は、接触角が角度βよりも小さい角度であることをディスプレイ６に出力する。

【0089】

したがって、本実施形態によれば、例えば、加熱炉又は真空加熱炉としての容器１６を動作させた状態における、容器１６内の被検物Ｓの状態変化を、容器１６の観察窓６４を通して、非接触で観察し続けることができる。そして、容器１６内の被検物Ｓの基材Ｓ１に対するろう材Ｓ２の接触角の測定を、被検物Ｓを含む容器１６の上方からの撮影によって、行うことができる。したがって、本実施形態に係る光学検査システム２を用いることにより、容器本体６２から被検物Ｓを取り出すことなく、基材Ｓ１に対するろう材Ｓ２の濡れ性（接触角）をリアルタイムモニタリングによって、評価することができる。

【0090】

このように、本実施形態に係る光学検査装置４、及び、光学検査装置４を含む光学検査システム２を用いることにより、例えば製品に適用する前の各素材の要素試験を行うことができる。

【0091】

本実施形態では、被検物Ｓのろう材Ｓ２を基材Ｓ１上で溶融させ、液化するため、容器１６の観察窓６４及び被検物Ｓの直上にカメラ１３を配置する例について説明した。被検物Ｓの一部を溶融させることが不要で、例えばステージ６６に被検物Ｓを維持することができれば、容器１６の観察窓６４及び被検物Ｓの直上にカメラ１３を配置する必要はない。このため、カメラ１３の光軸Ｃは、必要とする試験によっては、鉛直方向に沿う方向でなく、あらゆる方向が許容され得る。

【0092】

本実施形態では、光源１８からの白色光を、ハーフミラー３６を介して観察窓６４を通して被検物Ｓに照射する例について説明した。太陽光や、その他の光により、被検物Ｓに対し、撮像部１４が像を得るために必要な光量の光が照射されていれば、光源１８及びハーフミラー３６は不要となる場合がある。また、太陽光その他の光に加えて、例えば、加熱部７２による加熱により、被検物Ｓに対し、撮像部１４が像を得るために必要な光量が得られるのであれば、光源１８は不要となり得る。なお、図７に示すように、一般に、加熱部７２は、コイル７２ａの温度が高くなるにつれ、赤外線及び可視光域の光を出射し得る。加熱部７２は、コイル７２ａの温度がさらに温度が高くなると、赤外光、可視光に加えて、紫外線域の光を出射し得る。

【0093】

本実施形態では、光源１８からの光量を、加熱部７２からの光量に比べて大きくした。例えば、光源１８からの光量に比べて、相対的に加熱部７２からの光量が大きいとき、例えば観察窓６４とハーフミラー３６との間、又は、ハーフミラー３６と結像光学系３２との間に、例えば加熱部７２からの光の波長をカットする第２のカラーフィルタを配置してもよい。このとき、第２のカラーフィルタは、例えば、第１の波長選択フィルタ４２、第２の波長選択フィルタ４４、第３の波長選択フィルタ４６と異なる波長をカットするものとして用いられる。第２のカラーフィルタは、Ｒ光、Ｂ光、及びＧ光の波長と異なる、例えば６００ｎｍ及びその周辺の波長をカットするものが用いられる。

【0094】

本実施形態に係る光学検査装置４は、基材Ｓ１及び基材Ｓ１の平面Ｓ１１上のろう材Ｓ２の像を、加熱する前の常温、加熱中、数百℃以上の所望温度への到達時にわたって、観察窓６４を通して取得することができる。ろう材Ｓ２が溶融するときの様子を、容器１６の観察窓６４を通して逐一観察することができる。このため、数百℃以上の高温となる容器１６内の被検物Ｓの様子を観察し続けることができる。したがって、加熱による温度に対応する被検物Ｓの形状変化を取得することができる。

【0095】

また、処理回路２０は、ろう材Ｓ２が融点に達したとき、画像処理を行うことにより、基材Ｓ１の平面Ｓ１１に対するろう材Ｓ２の接触角を測定することができる。したがって、光学検査装置４のユーザは、基材Ｓ１の平面Ｓ１１に対するろう材Ｓ２のぬれ性を評価することができる。

【0096】

本実施形態では、容器１６内を加熱する場合を例にして説明した。容器１６内を例えば液体窒素により－１９６℃以下の環境下などに冷却した場合であっても、本実施形態に係る光学検査装置４を用いて、温度変化に応じた被検物Ｓの状態変化を取得することができる。

【0097】

本実施形態によれば、容器本体６２内が、例えば数百℃など適宜の温度に加熱された状態であっても、－１９６℃以下など適宜の温度に冷却された場合であっても、加熱／冷却による温度の影響を受けることなく、容器１６内の被検物Ｓの傾き（接触角）を算出可能な光学検査装置４、及び、被検物Ｓの傾きの算出方法を提供することができる。

【0098】

したがって、本実施形態によれば、例えば、容器本体６２内に被検物が封入された状態であっても、被検物Ｓの傾き（接触角）などの状態変化を検査可能な光学検査装置４、及び、被検物Ｓの傾き（接触角）を算出するなどの光学検査方法を提供することができる。

【0099】

本実施形態に係るカラーフィルタ３４の第１の波長選択フィルタ４２の半径ｒ１、第２の波長選択フィルタ４２の半径ｒ２、及び、第３の波長選択フィルタ４６の半径ｒ３は、それぞれ適宜に設定可能である。例えば、接触角θが比較的小さいことが想定される場合、散乱角も小さくなることが想定される。この場合、結像光学系３２を適宜に設定したり、領域Ａ１を規定する半径ｒ１、領域Ａ２を規定する半径ｒ２、及び、領域Ａ３を規定する半径ｒ３をそれぞれ適宜に設定することにより、被検物Ｓのろう材Ｓ２からの散乱光が領域Ａ２，Ａ３に入射するようにする。例えば、接触角θが比較的大きいことが想定される場合、散乱角も大きくなることが想定される。この場合、領域Ａ１を規定する半径ｒ１を適宜に大きくし、光軸Ｃから領域Ａ２、領域Ａ３をそれぞれ比較的遠くに配置することにより、被検物Ｓのろう材Ｓ２からの散乱光が領域Ａ２，Ａ３に入射するようにする。このため、被検物Ｓに合わせて結像光学系３２、及び／又は、カラーフィルタ３４を適宜に設定することにより、処理回路２０は、所望の接触角を出力することができる。

【0100】

また、カラーフィルタ３４の半径ｒ１，ｒ２，ｒ３を想定される接触角に合わせて変更するほか、被検物Ｓとカメラ１３との位置関係（距離）を調整することによっても、角度情報を含むカラーフィルタ３４を通した像を撮像部１４で取得することができる。

【0101】

本実施形態では、撮像部１４として、ＲＧＢカメラを用いる例について説明した。撮像部１４として、マルチスペクトルカメラやハイパースペクトルカメラを用いることも好適である。カラーフィルタ３４は、上述した３つの波長選択フィルタ４２，４４，４６の領域Ａ１，Ａ２，Ａ３だけでなく、通過させる波長ごとにより細かく同心状に領域を分割することができる。このため、カラーフィルタ３４においてそれぞれ異なる波長を通す領域を４つ以上に増やし、得られる散乱角θごとの像を４つ以上に増やすことにより、処理回路２０は、接触角をより詳細に出力することができる。

【0102】

また、本実施形態では、カラーフィルタ３４は、第１の波長選択フィルタ（波長選択領域）４２、第２の波長選択フィルタ（波長選択領域）４４、及び、第３の波長選択フィルタ（波長選択領域）４６を有する例について説明した。カラーフィルタ３４は、例えば、第１の波長選択フィルタ（波長選択領域）４２、及び、第２の波長選択フィルタ（波長選択領域）４４の少なくとも２つの領域を備えていてもよい。この場合、処理回路２０は、０≦θ＜θｒ、θｒ≦θ＜θｂの２つの角度範囲の散乱角θを得るとともに、散乱角θに応じた接触角を得ることができる。

【0103】

本実施形態のカラーフィルタ３４は、内側から外側に向かって、Ｒ光、Ｂ光、Ｇ光を通す領域として形成される例について説明した。例えば、内側から外側に向かって、Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光を通す領域として形成されるなど、カラーフィルタ３４は、適宜に形成される。

【0104】

（変形例）
第１実施形態に係る光学検査システム２において、被検物Ｓの物点Ｏの３次元位置を検出する方法は、種々存在する。ここでは、主に、被検物Ｓの物点Ｏの３次元位置を検出する方法の例を、第１実施形態の変形例として図１４から図１８を用いて説明する。

【0105】

本変形例に係る光学検査システム２について説明する。

【0106】

図１４に示すように、本変形例に係る処理回路（第２のプロセッサ）２０は、第１実施形態で説明した散乱角算出部８２に加えて、色抽出部８１、像面位置取得部８３、及び、物点位置算出部８４としての機能を有する。

【0107】

像面位置取得部８３及び物点位置算出部８４は、算出部の一例である。算出部は、色ごとの画像データに基づいて物点Ｏを含む被検物に係る情報を算出する。

【0108】

像面位置取得部８３は、色抽出部８１の出力に基づいて、撮像面１４ａにおけるＲＧＢごとの光線の入射位置を取得する。像面位置取得部８３は、色ごとの画像データのそれぞれにおける物点Ｏから射出された光線の撮像位置を特定する。

【0109】

物点位置算出部８４は、撮像面１４ａにおける光線の撮像位置に基づいて、被検物Ｓの物点Ｏの３次元位置を算出する。つまり、物点位置算出部８４は、複数の撮像位置に基づいて被検物Ｓに係る情報として物点Ｏの３次元位置を算出する。被検物Ｓの物点Ｏの３次元位置は、被検物Ｓに係る情報の一例である。物点Ｏの３次元位置は、被検物Ｓである物体上の点の３次元位置と表現されてもよい。

【0110】

図１５は、本変形例に係る光学検査装置４のカメラ１３の構成の一例を示す図である。図１５には、被検物Ｓの物点Ｏから射出された光線の主光線の光線経路の一例が模式的に示されている。図１５に示すように、本変形例に係る光学装置１２は、結像光学系（結像レンズ）３２、第１のカラーフィルタ３４１及び第２のカラーフィルタ３４２を備える。第１のカラーフィルタ３４１及び第２のカラーフィルタ３４２は、それぞれ、結像光学系３２の光軸Ｃに対して回転対称に配置されている。

【0111】

結像光学系３２は、被検物Ｓ上の物点Ｏから射出された光線を、撮像部１４の撮像面１４ａ上の像点に結像させる。

【0112】

第１のカラーフィルタ３４１は、結像光学系３２の像側焦点距離ｆの位置（焦点面）に配置される。このため、第１のカラーフィルタ３４１は、第１の実施形態に係るカラーフィルタ３４に対応する位置に配置されている。

【0113】

第２のカラーフィルタ３４２は、結像光学系３２に隣接して配置されている。第２のカラーフィルタ３４２は、結像光学系３２と第１のカラーフィルタ３４１との間に配置されている。なお、第２のカラーフィルタ３４２は、結像光学系３２と容器１６の観察窓６４との間、すなわち、結像光学系３２と被検物Ｓとの間に配置されていてもよい。

【0114】

図１６は、本変形例に係る第１のカラーフィルタ３４１の一例を示す模式図である。図１６に示すように、第１のカラーフィルタ３４１の開口に設けられた波長選択フィルタは、第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２の２つの同心円状の波長選択領域を有する。

【0115】

第１の領域Ａ１は、半径ｒａから半径ｒｂの領域である。第１の領域Ａ１には、青（Ｂ）光を透過させる青色透過フィルタが設けられている。つまり、第１のカラーフィルタ３４１の第１の領域Ａ１は、Ｂ光を透過させる領域である。

【0116】

第２の領域Ａ２は、半径ｒａ以下の領域である。第２の領域Ａ２には、赤（Ｒ）光を透過させる赤色透過フィルタが設けられている。つまり、第１のカラーフィルタ３４１の第２の領域Ａ２は、Ｒ光を透過させる領域である。第２の領域Ａ２は、結像光学系３２の光軸Ｃ上に配置されている。

【0117】

図１７は、本実施形態に係る第２のカラーフィルタ３４２の一例を示す模式図である。図１７に示すように、第２のカラーフィルタ３４２の開口に設けられた波長選択部材は、第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２の２つの同心円状の波長選択領域を有する。

【0118】

第１の領域Ａ１は、半径ｒａから半径ｒｂの領域である。第１の領域Ａ１には、赤（Ｒ）光を透過させる赤色透過フィルタ（第４の波長選択フィルタ）が設けられている。つまり、第２のカラーフィルタ３４２の第１の領域Ａ１は、Ｒ光を透過させる領域である。

【0119】

第２の領域Ａ２は、半径ｒ１以下の領域である。第２の領域Ａ２には、青（Ｂ）光を透過させる青色透過フィルタ（第３の波長選択フィルタ）が設けられている。つまり、第２のカラーフィルタ３４２の第２の領域Ａ２は、Ｂ光を透過させる領域である。第２の領域Ａ２は、結像光学系３２の光軸Ｃ上に配置されている。第２の領域Ａ２は、円盤状又は円環状に形成される。このため、青色透過フィルタとしての第１の領域Ａ１は、赤色透過フィルタとしての第２の領域Ａ２の外周に円環状に形成され、被検物ＳからのＢ光を透過させる。

【0120】

次に、本変形例に係る光学検査システム２の動作について説明する。

【0121】

例えば光源１８による照明により、被検物Ｓ上の任意の物点ＯからＢ光及びＲ光を含む光線が射出される。これらの光線は、観察窓６４を通し、物点Ｏにおいて反射又は散乱される。被検物Ｓの任意の物点Ｏから反射され観察窓６４を通過した光線のうち、結像光学系３２を介して第２のカラーフィルタ３４２及び第１のカラーフィルタ３４１を通過した光線は、撮像部１４の撮像面１４ａへ入射する。

【0122】

被検物Ｓの任意の物点Ｏから反射され観察窓６４を通過した光線が結像光学系３２へ入射したとき、結像光学系３２の光軸Ｃに対して平行であった光線について考える。図１５に示すように、これらの光線のうち、結像光学系３２を介して第２のカラーフィルタ３４２の第１の領域Ａ１を透過したＲ光は、第１のカラーフィルタ３４１の第２の領域Ａ２を透過できる。一方で、結像光学系３２を介して第２のカラーフィルタ３４２の第２の領域Ａ２を透過したＢ光は、Ｒ光の波長成分がないため、第１のカラーフィルタ３４１の第２の領域Ａ２を透過できない。このように、結像光学系３２の光軸Ｃに対して平行であった光線（Ｒ光及びＢ光）は、結像光学系３２の像側焦点に配置されている第１のカラーフィルタ３４１に入射されるが、Ｒ光のみ、撮像部１４の撮像面１４ａに到達する。

【0123】

次に、結像光学系３２へ入射したとき、結像光学系３２の光軸に対して平行ではなかった光線について考える。結像光学系３２を介して第２のカラーフィルタ３４２の第１の領域Ａ１を透過したＲ光は、青色の波長成分がないため、第１のカラーフィルタ３４１の第１の領域Ａ１を透過できない。一方で、結像光学系３２を介して第２のカラーフィルタ３４２の第２の領域Ａ２を透過したＢ光は、第１のカラーフィルタ３４１の第１の領域Ａ１を透過できる。このように、結像光学系３２の光軸に対して平行ではなかった光線（Ｒ光及びＢ光）は、Ｂ光のみ、撮像部１４の撮像面１４ａに到達する。

【0124】

このように、本変形例に係る光学装置１２は、Ｒ光について、物体側にテレセントリック性を有するテレセントリック光学系である。一方で、本変形例に係る光学装置１２は、Ｂ光について、物体側にテレセントリック性を有していない非テレセントリック光学系である。本変形例に係る光学装置１２において、テレセントリック光学系の光軸と非テレセントリック光学系の光軸とは一致する。

【0125】

撮像部１４は、任意の物点Ｏから射出された光線のうち、テレセントリック光学系としての光学装置１２を通過したＲ光と、非テレセントリック光学系としての光学装置１２を通過したＢ光とを同時に撮像する。撮像部１４は、撮像して得られた撮像データを処理回路２０へ出力する。非テレセントリック光学系は、通常レンズ光学系と表現されてもよい。

【0126】

ここで、処理回路２０の動作について説明する。

【0127】

本変形例においても、処理回路２０は、散乱角θに基づいて接触角を出力することができる。この場合、この処理回路２０は、第１実施形態で説明したように動作し、散乱角θから接触角を算出することができる。すなわち、散乱角θと接触角との関係は、実験前に測定することにより、適宜の係数（自然数に限らない）を散乱角θに例えば乗算することで接触角を求めることができる。このため、処理回路２０は、散乱角θに基づいて接触角を出力する動作については、ここでの説明を省略する。

【0128】

本変形例に係る処理回路２０は、撮像部１４の出力に基づいて、被検物Ｓの３次元形状を算出する。計測処理では、物点Ｏの３次元位置を算出する算出処理が実行される。算出処理は、以下の色抽出処理、像面位置取得処理及び物点位置算出処理を含む。そして、物点Ｏの集まりが、被検物Ｓの形状となる。

【0129】

図１８は、本実施形態に係る算出処理の一例を示すフローチャートである。本変形例に係る処理回路２０は、図１８に示すフローチャートにしたがって、動作する。

【0130】

ステップＳＴ２１において、処理回路２０は色抽出処理を実行する。色抽出部８１としての処理回路２０は、撮像データを色分離して、色ごとの画像データを抽出する。なお、画像データと記載しているが、画像として表示可能なデータに限らず、撮像部１４の各色のピクセルごとの光線強度が抽出されていればよい。

【0131】

ステップＳＴ２２において、処理回路２０は像面位置取得処理を実行する。像面位置取得部８３としての処理回路２０は、各色の画像データに基づいて、色ごとに光線の撮像位置を特定する。なお、光線が撮像された撮像位置は、光線の撮像面１４ａへの入射位置とも表現できる。像面位置取得部８３としての処理回路２０は、例えば画像データにエッジ強調等の画像処理を施し、物点Ｏと対応する撮像位置を特定する。このとき、例えば検出されたエッジの形状に対して、ピクセルマッチング等の画像処理が行われ得る。

【0132】

ステップＳＴ２３において、処理回路２０は、物点位置算出処理を実行する。本実施形態に係る撮像部１４で取得するＲ像、Ｂ像、及び、Ｇ像は、結像光学系３２及びカラーフィルタ３４の波長選択フィルタ４２，４４，４６の配置（カラーフィルタ３４との位置関係）に基づいて、それぞれ被検物Ｓの散乱角θに応じた角度（傾き）に関する情報を持つ。このため、処理回路２０は、撮像部１４の各画素において、各画素において、色ごとに、被検物Ｓの物点Ｏが存在する方向に関する情報を取得する。

【0133】

ステップＳＴ２３における物点位置算出処理について、より具体的に説明する。

【0134】

３次元空間における被検物Ｓの物点Ｏの位置を示す座標を（ｘ、ｙ、ｚ）とする。物点Ｏから射出されてテレセントリック光学系としての光学装置１２を通過したＲ光の撮像面１４ａへの入射位置を示す座標を（ｐ，ｑ）とする。また、物点Ｏから射出されて非テレセントリック光学系としての光学装置１２を通過したＢ光の撮像面１４ａへの入射位置を示す座標を（Ｐ，Ｑ）とする。なお、撮像面１４ａへの入射位置は、光線の撮像位置である。

【0135】

ここで、第１のカラーフィルタ３４１の第２の領域Ａ２は、Ｒ光が透過する領域である。第２のカラーフィルタ３４２の第２の領域Ａ２は、Ｂ光が透過する領域である。

【0136】

このとき、幾何光学により、非テレセントリック光学系としての光学装置１２を通過したＢ光の撮像位置は、

【0137】

【数1】

となる。ただし、式（１）の右辺の第２項は、第２のカラーフィルタ３４２の第２の領域Ａ２の端部を通過する周辺光線（marginal ray）を意味する。

【0138】

一方、幾何光学により、テレセントリック光学系としての光学装置１２を通過したＲ光の撮像位置は、

【0139】

【数2】

となる。ただし、式（２）の右辺の第２項は、第１のカラーフィルタ３４１の第２の領域Ａ２の端部を通過する周辺光線である。

【0140】

式（１）及び式（２）より、物点Ｏの３次元空間における位置は、各光線の撮像位置を用いて、

【0141】

【数3】

と表すことができる。

【0142】

本変形例に係る処理回路２０は、式（３）を用いて、撮像データより物点Ｏの３次元位置を算出することができる。また、像面位置取得処理において、被検物Ｓ上の複数の物点Ｏに対応した複数の撮像位置が色ごとに取得される。そして、物点Ｏの集まりが、被検物Ｓの形状となる。このため、本変形例に係る光学検査システム２は、容器本体６２内の被検物Ｓの物点Ｏの３次元位置を検出可能である。したがって、本変形例に係る処理回路２０は、容器本体６２内に被検物Ｓが封入された状態での撮像データにより被検物Ｓの３次元形状を算出できる。

【0143】

このように、本変形例によれば、例えば、容器本体６２内に被検物Ｓが封入された状態であっても、被検物Ｓの傾き（接触角）などの状態変化を検査可能な光学検査装置４、及び、被検物Ｓの傾き（接触角）を算出するなどの光学検査方法に加えて、被検物Ｓの形状の光学検査方法を提供することができる。

【0144】

なお、第１実施形態で説明した処理回路２０の色抽出部８１及び散乱角算出部８２としての機能を有する第１のプロセッサ、及び、変形例で説明した処理回路の色抽出部８１、像面位置取得部８３及び物点位置算出部８４としての機能を有する第２のプロセッサは、同一であっても、異なっていてもよい。すなわち、第１のプロセッサ及び第２のプロセッサは、単一物として形成されていてもよく、分離されて形成されていてもよい。

【0145】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図１９から図２５を用いて説明する。本実施形態は変形例を含む第１実施形態の変形例であって、第１実施形態で説明した部材と同一の部材又は同一の機能を有する部材には極力同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。

【0146】

図１９に示すように、本実施形態において光学検査装置４及び容器１６の容器本体６２及び観察窓６４は、例えば第１実施形態と同じ構造である。

【0147】

容器１６の加熱部７２は、観察窓６４の直下のステージ６６に設けられる。加熱部７２は、例えばハロゲンヒータ７２ｂを用いる。加熱部７２は、被検物Ｓを設置するためのステージ６６に取り付けられている。

【0148】

本実施形態では、容器１６は、ガス供給部８０を有する。ガス供給部８０は、容器本体６２に接続されるガス導入バルブ８０ａと、ガス導入バルブ８０ａを介して容器本体６２内にガスを供給するガスボンベ８０ｂとを備える。ガス導入バルブ８０ａは、任意のガス種のガスを容器本体６２に導入可能である。本実施形態では、ガスボンベ８０ｂに封入されているガスは、窒素ガスであるとする。このため、ガス供給部８０は、ガス供給部８０を通して容器本体６２内を窒素ガスで満たすことが可能である。

【0149】

本実施形態において、被検物Ｓは、Ｃｕ基板Ｓ１２、はんだ材Ｓ２２、及び、表面実装部品Ｓ３２を有する。なお、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１は水平な平面であり、表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１は平面であるとする。また、Ｃｕ基板Ｓ１２の外径は、表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１の外径よりも大きい。

【0150】

加熱部７２は、ステージ６６とＣｕ基板Ｓ１２との間に配置されている。このため、加熱部７２を加熱すると、Ｃｕ基板Ｓ１２からはんだ材Ｓ２２に熱が伝熱して溶融し、表面実装部品Ｓ３２とＣｕ基板Ｓ１２とがはんだ材Ｓ２２を介して接合される。

【0151】

ここで、表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１とＣｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１とは、平行であることが望ましい。しかしながら、溶融したはんだ材Ｓ２２がＣｕ基板Ｓ１２と表面実装部品Ｓ３２との間に不均一に広がることで、微小な傾きが発生し得る。

【0152】

本実施形態に係る光学検査装置４を用いて、容器１６内を加熱し、Ｃｕ基板Ｓ１２と表面実装部品Ｓ３２の間のはんだ材Ｓ２２を溶融し、液化させたときのＣｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１に対する表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１の傾斜角を測定する試験を行った。

【0153】

上述したように、被検物Ｓからの散乱光成分の撮像面１４ａへの入射位置及びカラーフィルタ３４を通過し得る波長は、被検物Ｓとの遠近により変化する。このため、被検物Ｓとカメラ１３との位置関係（距離）を調整し、散乱角θと傾斜角との関係を調整する。なお、被検物Ｓとカメラ１３との位置関係（距離）による、散乱角θと傾斜角との関係は、予め実験により取得することができる。

【0154】

上述したように、本実施形態の例では、説明の簡略化のため、散乱角θと傾斜角とが１対１に対応する（散乱角θ＝傾斜角）ように被検物Ｓとカメラ１３との位置関係を調整する。そして、メモリ２２に、散乱角θと傾斜角との関係を記憶させる。

【0155】

図１９に示すように、容器１６の観察窓６４の直下のステージ６６上に、Ｃｕ基板Ｓ１２、はんだ材Ｓ２２、及び、表面実装部品Ｓ３２を設置した。光源１８から照明光をハーフミラー３６、観察窓６４を介して、被検物ＳのＣｕ基板Ｓ１２に照射し、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１からの反射光を、観察窓６４、ハーフミラー３６を介してカメラ１３で取得した。すなわち、ここでは、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１の像（ＲＧＢ像）を、容器本体６２で支持する観察窓６４を介して、カメラ１３を用いて取得し、ＲＧＢ像、及び／又は、赤光像（Ｒ像）、青光像（Ｂ像）、及び、緑光像（Ｇ像）をディスプレイ６に表示させた。

【0156】

本実施形態において、光源１８からの照明光に基づく、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１からの光がカラーフィルタ３４の中心を通過するように光学装置１２の光軸Ｃを調整する。すなわち、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１は、光軸Ｃに直交する。Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１のうち、正反射光成分（明部）は、Ｒ像の一部として得られ得る。Ｂ像及びＧ像のうち、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１からの正反射成分は、黒色像として得られる。

【0157】

作業者がＲ像において、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１が明部として表示された状態を、ディスプレイ６を見て確認した後、容器本体６２内を真空引きする。作業者は、圧力検知部７８で容器本体６２内の圧力を検知したときに、例えば真空度が１０^－３Ｐａ以下になるまで待機する。

【0158】

圧力検知部７８で検知した結果、容器本体６２内の真空度が１０^－３Ｐａ以下となった後、真空装置７６の動作を停止させる。作業者は、ガス導入バルブ８０ａを開放し、ガスボンベ８０ｂ内の窒素ガスをガス導入バルブ８０ａを介して容器本体６２内に導入する。作業者は、圧力検知部７８で容器本体６２内の圧力を検知したときに、容器本体６２内の圧力が０．５Ｐａ程度になるまで待機する。

【0159】

圧力検知部７８で検知した結果、容器本体６２内の圧力が０．５Ｐａ程度になった後、作業者は、加熱部７２のハロゲンヒータ７２ｂに電力を供給し、ステージ６６を加熱するとともに、カメラ１３を用いて撮像した像に基づいて、光学検査装置４を用い、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１の傾斜（傾斜角）の角度情報の計測を開始する。

【0160】

例えば温度検知部（熱電対）７４により、容器本体６２内の温度が計測される。作業者は、Ｃｕ基板Ｓ１２と表面実装部品Ｓ３２との間のはんだ材Ｓ２２が融点（ここでは２３０℃）程度になることを確認する。

【0161】

はんだ材Ｓ２２が溶融するとき、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１に対する表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１の傾斜角が変化し得る。はんだ材Ｓ２２がさらに溶融し、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１に対する表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１の傾斜が収まった時点での表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１の傾斜角を、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１に対する表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１の最終的な傾斜角とする。

【0162】

例えば、はんだ材Ｓ２２が溶融した結果、図２０に示すように、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１に対して、表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１が平行又は略平行となることがある。このとき、撮像部１４は、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１とともに、表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１の像を正反射成分として取得する。したがって、光学検査システム２のディスプレイ６には、図２１に示すように、Ｒ像において、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１とともに、表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１の像が表示される。

【0163】

メモリ２２には、像が得られるチャンネルと散乱角との関係が予め記録されている。このため、表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１がＲ像として得られることが認識された場合、処理回路２０は、その像における散乱角に対応する傾斜角をメモリ２２から読み出す。そして、処理回路２０は、その傾斜角をディスプレイ６に出力する。図２０に示す例の場合、Ｒ像が得られるため、処理回路２０は、傾斜角（＝散乱角）が０°とディスプレイ６に出力する。

【0164】

例えば、はんだ材Ｓ２２が溶融した結果、図２２に示すように、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１に対して、表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１が角度（傾斜角度）αに傾くことがある。このとき、撮像部１４は、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１の像を正反射成分として取得する。なお、撮像部１４は、表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１の傾斜角度によっては、Ｒ像、Ｂ像、Ｇ像のいずれでも取得できない場合がある。傾斜角度αの場合、図２３に示すように、撮像部１４は、表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１の像をＧ像として取得するものとする。

【0165】

メモリ２２には、像が得られるチャンネルと散乱角との関係が予め記録されている。このため、表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１がＧ像として得られることが認識された場合、処理回路２０は、その像における散乱角に対応する傾斜角をメモリ２２から読み出す。そして、処理回路２０は、その傾斜角をディスプレイ６に出力する。図２２に示す例の場合、Ｇ像が得られるため、処理回路２０は、傾斜角（＝散乱角）が角度αであるとディスプレイ６に出力する。

【0166】

例えば、はんだ材Ｓ２２が溶融した結果、図２４に示すように、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１に対して、表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１が角度（傾斜角度）β（＜α）に傾くことがある。このとき、撮像部１４は、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１の像を正反射成分として取得する。傾斜角度βの場合、図２５に示すように、撮像部１４は、表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１の像をＢ像として取得するものとする。

【0167】

メモリ２２には、像が得られるチャンネルと散乱角との関係が予め記録されている。このため、表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１がＢ像として得られることが認識された場合、処理回路２０は、その像における散乱角に対応する傾斜角をメモリ２２から読み出す。そして、処理回路２０は、その傾斜角をディスプレイ６に出力する。図２４に示す例の場合、Ｂ像が得られるため、処理回路２０は、傾斜角（＝散乱角）が角度βであるとディスプレイ６に出力する。

【0168】

なお、傾斜角α，βは、通常、例えば０°から数°の範囲である。

【0169】

はんだ材Ｓ２２を溶融させた後、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１に対して表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１が平行であることが望ましい。しかし、溶融したはんだ材Ｓ２２が不均一に広がることでＣｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１に対して表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１に微小な傾きが発生し得る。本実施形態によれば、はんだ材Ｓ２２の溶融前と、溶融し、Ｃｕ基板Ｓ１２と表面実装部品Ｓ３２とを接合した後の、Ｃｕ基板Ｓ１２の上面Ｓ１２１に対する表面実装部品Ｓ３２の上面Ｓ３２１との角度変化を観察することで、表面実装部品Ｓ３２とＣｕ基板Ｓ１２との間の接合不良の発見が可能である。

【0170】

本実施形態によれば、容器本体６２内が数百℃などに加熱された状態であっても、加熱による温度の影響を受けることなく、被検物Ｓの傾きを算出可能な光学検査装置４、及び、被検物Ｓの傾きの算出方法を提供することができる。

【0171】

本実施形態によれば、適宜のガス雰囲気下でも、ガスの影響を受けることなく、被検物Ｓの傾きを算出可能な光学検査装置４、及び、被検物Ｓの傾きの算出方法を提供することができる。

【0172】

また、本実施形態においても、第１実施形態で説明した手法又は、第１実施形態の変形例で説明した手法による、被検物の形状の検出方法を用いて被検物の形状を検出することができる。したがって、本実施形態によれば、容器本体６２内が数百℃などに加熱された状態であっても、加熱部７２による温度の影響を受けることなく、被検物Ｓの形状を検出可能な光学検査装置４、及び、被検物の形状の検出方法を提供することができる。

【0173】

したがって、本実施形態によれば、例えば、容器本体６２内に被検物が封入された状態であっても、被検物Ｓの傾きなどの状態変化を検査可能な光学検査装置４、被検物Ｓの光学検査方法、及び、被検物Ｓの形状の光学検査方法を提供することができる。

【0174】

以上述べた少なくともひとつの実施形態によれば、容器本体内に被検物が封入された状態であっても、被検物の傾きなどの状態変化を検査可能な光学検査装置、被検物の光学検査方法、及び、被検物の形状の光学検査方法を提供することができる。

【0175】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0176】

２…光学検査システム、４…光学検査装置、１２…光学装置、１３…カメラ、１４…撮像部、１４ａ…撮像面、１６…容器、１８…光源、３２…結像光学系、３４…カラーフィルタ、３６…ハーフミラー、４２，４４，４６…波長選択フィルタ、４８…光線遮蔽部、６２…容器本体、６２ａ…開口縁、６４…観察窓、６４ａ，６４ｂ…平行面、６６…ステージ、７２…加熱部、７４…温度検知部、７６…真空装置、７８…圧力検知部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】