特開 2025-103949 検査装置及び検査装置の位置補正方法

(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】P2025103949

(43)【公開日】2025-07-09

(54)【発明の名称】検査装置及び検査装置の位置補正方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/956 20060101AFI20250702BHJP

【ＦＩ】

G01N21/956 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023221713

(22)【出願日】2023-12-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003399

【氏名又は名称】ＪＵＫＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石井 哲也

(72)【発明者】

【氏名】河▲崎▼ 武士

(72)【発明者】

【氏名】市川 博規

【テーマコード（参考）】

2G051

【Ｆターム（参考）】

2G051AA65

2G051AB14

2G051AC15

2G051BA20

2G051BB01

2G051BB03

2G051CA03

2G051CA04

(57)【要約】

【課題】撮像装置の高さ方向の移動に伴う視野の面内方向の位置ずれを補正すること。
【解決手段】検査装置は、所定面に対する高さ方向に沿った撮像方向に向けて対象物を撮像する撮像装置と、所定面に沿った面内方向、及び高さ方向の各方向に、撮像装置を移動させる移動装置と、撮像装置により撮像された画像を処理する画像処理部と、を備える。画像処理部は、高さ方向の複数位置に配置した撮像装置によって治具を撮像した複数の治具画像を取得し、複数の治具画像から、面内方向の相対位置が互いに既知で、かつ、高さ方向の位置が異なる複数の基準点の位置座標を取得し、複数の基準点の位置座標に基づいて、撮像装置の高さ方向の位置に応じた面内方向の位置補正量を算出する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定面に対する高さ方向に沿った撮像方向に向けて対象物を撮像する撮像装置と、
前記高さ方向に前記撮像装置を移動させる移動装置と、
前記撮像装置により撮像された画像を処理する画像処理部と、を備え、
前記画像処理部は、
前記高さ方向の複数位置に配置した前記撮像装置によって治具を撮像した複数の治具画像を取得し、
前記複数の治具画像から、前記所定面に沿った面内方向の相対位置が互いに既知で、かつ、前記高さ方向の位置が異なる複数の基準点の位置座標を取得し、
前記複数の基準点の位置座標に基づいて、前記撮像装置の前記高さ方向の位置に応じた前記面内方向の位置補正量を算出する、
検査装置。

【請求項2】

前記画像処理部は、前記面内方向の位置が同一で、前記高さ方向の位置が異なる複数の基準点の位置座標を取得する、
請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記高さ方向の位置が互いに異なり、前記面内方向の中心位置が一致した複数の検出面を有する前記治具を備え、
前記画像処理部は、前記複数の検出面の各々の中心点を、前記複数の基準点として取得する、
請求項２に記載の検査装置。

【請求項4】

前記複数の検出面は、前記高さ方向からみて同心円形状となる、
請求項３に記載の検査装置。

【請求項5】

互いに前記高さ方向に積み重ね可能な複数の前記治具を備え、
前記画像処理部は、前記治具の積み重ね数を異ならせて撮像した複数の前記治具画像から、前記複数の基準点の位置座標を取得する、
請求項２に記載の検査装置。

【請求項6】

複数の前記治具の少なくとも一部は、基部と、前記基部の一方面に設けられ前記基準点として検出される突起部と、前記基部の他方面に設けられ前記突起部が差し込まれる凹部と、を有する、
請求項５に記載の検査装置。

【請求項7】

前記複数の基準点の前記高さ方向の間隔は、前記撮像装置の被写界深度よりも大きい、
請求項１から６のいずれか１項に記載の検査装置。

【請求項8】

前記画像処理部は、
前記撮像装置により撮像された前記対象物の画像に基づいて前記対象物の検査部位の位置情報を取得し、
前記位置情報を、前記位置補正量に基づいて補正する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の検査装置。

【請求項9】

所定面に対する高さ方向に沿った撮像方向に向けて対象物を撮像する撮像装置を、移動装置によって前記高さ方向の複数位置に配置して治具を撮像することにより、複数の治具画像を取得するステップと、
前記複数の治具画像から、前記所定面に沿った面内方向の相対位置が互いに既知で、かつ、前記高さ方向の位置が異なる複数の基準点の位置座標を取得するステップと、
前記複数の基準点の位置座標に基づいて、前記撮像装置の前記高さ方向の位置に応じた前記面内方向の位置補正量を算出するステップと、を備える、
検査装置の位置補正方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、検査装置及び検査装置の位置補正方法に関する。

【背景技術】

【0002】

検査装置に係る技術分野において、特許文献１に開示されているような検査装置が知られている。検査装置は、複数の部品が実装された基板の検査用画像を撮像する基板カメラと、基板カメラをＹ方向（水平方向）及びＺ方向（上下方向）に移動させる移動機構とを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２１／００９８８４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、各部品の高さに応じた高さ位置に基板カメラを配置して検査用画像が撮像される。移動機構に対する基板カメラの組付けに関する誤差や、高さ方向の移動機構の案内精度に関する誤差に起因して、基板カメラを高さ方向に移動させると、基板に沿った面内方向への基板カメラの視野の位置ずれが生じる。検査精度の向上のため、撮像装置の高さ方向の移動に伴う視野の面内方向の位置ずれを補正することが望まれる。

【0005】

本開示は、撮像装置の高さ方向の移動に伴う視野の面内方向の位置ずれを補正することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書は、検査装置を開示する。検査装置は、所定面に対する高さ方向に沿った撮像方向に向けて対象物を撮像する撮像装置と、前記高さ方向に前記撮像装置を移動させる移動装置と、前記撮像装置により撮像された画像を処理する画像処理部と、を備え、前記画像処理部は、前記高さ方向の複数位置に配置した前記撮像装置によって治具を撮像した複数の治具画像を取得し、前記複数の治具画像から、前記所定面に沿った面内方向の相対位置が互いに既知で、かつ、前記高さ方向の位置が異なる複数の基準点の位置座標を取得し、前記複数の基準点の位置座標に基づいて、前記撮像装置の前記高さ方向の位置に応じた前記面内方向の位置補正量を算出する。

【0007】

本明細書は、検査装置の位置補正方法を開示する。検査装置の位置補正方法は、所定面に対する高さ方向に沿った撮像方向に向けて対象物を撮像する撮像装置を、移動機構によって前記高さ方向の複数位置に配置して治具を撮像することにより、複数の治具画像を取得するステップと、前記複数の治具画像から、前記所定面に沿った面内方向の相対位置が互いに既知で、かつ、前記高さ方向の位置が異なる複数の基準点の位置座標を取得するステップと、前記複数の基準点の位置座標に基づいて、前記撮像装置の前記高さ方向の位置に応じた前記面内方向の位置補正量を算出するステップと、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、撮像装置の高さ方向の移動に伴う視野の面内方向の位置ずれを補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係る検査装置を模式的に示す図である。

【図2】図２は、実施形態に係る制御装置を示す機能ブロック図である。

【図3】図３は、位置補正量を取得するためのキャリブレーション処理を説明する図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る治具の外観を示した模式的な斜視図である。

【図5】図５は、撮像装置の視野範囲に配置した治具を示した模式図である。

【図6】図６は、取得する基準点を説明する説明図である。

【図7】図７は、位置補正量の取得方法を説明する模式図である。

【図8】図８は、検査処理における位置補正を説明するための模式図である。

【図9】図９は、実施形態に係る検査装置の位置補正方法を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、実施形態に係るコンピュータシステムを示すブロック図である。

【図12】図１２は、第２実施形態に係る複数の治具を示した模式的な側面図である。

【図13】図１３は、第２実施形態に係る複数の治具の基準点の取得方法を説明する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0011】

実施形態においては、ＸＹＺ直交座標系を規定し、ＸＹＺ直交座標系を参照しながら各部の位置関係について説明する。所定面内のＸ軸と平行な方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸と直交する所定面内のＹ軸と平行な方向をＹ軸方向とする。所定面と直交するＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＸ方向とする。Ｙ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＹ方向とする。Ｚ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＺ方向とする。Ｘ軸及びＹ軸を含む所定面を適宜、ＸＹ平面、と称する。所定面は、水平面と平行である。Ｚ軸は鉛直線と平行である。Ｚ軸は、所定面と直交する。Ｚ軸方向は上下方向（所定面に対する高さ方向）である。＋Ｚ方向は上方向であり、－Ｚ方向は下方向である。

【0012】

［検査装置］
図１は、実施形態に係る検査装置１を模式的に示す図である。実施形態において、検査装置１は、外観検査装置の一種である自動光学検査装置（ＡＯＩ：Automated Optical Inspection）である。

【0013】

検査装置１は、対象物２を支持するテーブル３と、テーブル３を傾けるテーブル駆動装置４と、テーブル３に支持された対象物２を照明光で照明する照明装置５と、光学系６及びイメージセンサ７を有する撮像装置８と、撮像装置８を移動する移動装置９と、コンピュータシステムを含む制御装置１０と、表示データを表示する表示装置１１とを備える。

【0014】

対象物２は、検査装置１の検査対象物である。対象物２は、例えば、複数の電子部品が搭載された実装基板である。この場合、対象物２は、基板ＣＢと、基板ＣＢ上に実装された複数の部品Ｐとを含む。検査装置１は、複数の部品Ｐが基板ＣＢに搭載された実装基板の外観検査を実施する。

【0015】

テーブル３は、対象物２の少なくとも一部を支持する支持面１３を有する。テーブル３の支持面１３は、＋Ｚ方向を向く。支持面１３は、ＸＹ平面と平行である。対象物２は、部品Ｐが実装された実装面が上方を向くように、テーブル３に支持される。対象物２がテーブル３に支持されている状態で、各部品Ｐは、基板ＣＢの実装面から上方に突出する。

【0016】

テーブル駆動装置４は、テーブル３をθＸ方向及びθＹ方向のそれぞれに傾けることができる。テーブル３が傾くことにより、テーブル３に支持されている対象物２がθＸ方向及びθＹ方向のそれぞれに傾く。テーブル駆動装置４は、テーブル３を傾ける動力を発生する複数のアクチュエータ１４と、複数のアクチュエータ１４を介してテーブル３を支持するベース部材１５とを有する。テーブル駆動装置４は、対象物２の検査対象となる面（基板ＣＢの実装面）がＸＹ平面と平行になるようにテーブル３の傾きを調整する。

【0017】

照明装置５は、テーブル３に支持された対象物２を照明光で照明する。照明装置５は、テーブル３よりも上方に配置される。照明装置５は、傾斜照明装置１６と、同軸照明装置１７とを有する。

【0018】

傾斜照明装置１６は、円環状の複数の光源１８と、複数の光源１８を支持する支持部材１９とを有する。光源１８として、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が例示される。光源１８は、照明光として白色光を射出する。

【0019】

実施形態において、光源１８は、第１の内径を有する第１光源１８Ａと、第１の内径よりも大きい第２の内径を有する第２光源１８Ｂと、第２の内径よりも大きい第３の内径を有する第３光源１８Ｃとを含む。複数の光源１８のうち、第１光源１８Ａがテーブル３から最も遠い位置に配置され、第１光源１８Ａに次いで第２光源１８Ｂがテーブル３から遠い位置に配置され、第３光源１８Ｃがテーブル３に最も近い位置に配置される。すなわち、複数の光源１８のうち、第１光源１８Ａが最も高い位置に配置され、第１光源１８Ａに次いで第２光源１８Ｂが高い位置に配置され、第３光源１８Ｃが最も低い位置に配置される。テーブル３に対象物２が支持されていない場合、第１光源１８Ａから射出された照明光は、第１入射角度で支持面１３に入射する。第２光源１８Ｂから射出された照明光は、第２入射角度で支持面１３に入射する。第３光源１８Ｃから射出された照明光は、第３入射角度で支持面１３に入射する。第１入射角度と第２入射角度と第３入射角度とは、異なる。

【0020】

同軸照明装置１７は、撮像装置８の光学系６の入射面２０の周囲に配置される光源２１と、光源２１を支持する支持部材２２とを有する。光源２１は、光学系６の入射面２０の周囲に間隔をあけて複数配置される。光源２１として、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が例示される。光源２１は、照明光として白色光を射出する。

【0021】

光源２１は、光学系６の光軸ＡＸと平行な方向に照明光を射出する。実施形態において、光学系６の光軸ＡＸは、Ｚ軸と平行である。

【0022】

撮像装置８は、照明装置５で照明された対象物２を撮像する。撮像装置８は、テーブル３よりも上方に配置される。撮像装置８は、所定面（ＸＹ平面）に対する高さ方向（Ｚ軸方向）に沿った撮像方向に向けて対象物２を撮像する。撮像装置８の撮像方向は、－Ｚ方向である。撮像装置８は、テーブル３に支持されている対象物２を上方から撮像する。

【0023】

撮像装置８は、光学系６とイメージセンサ７とを有する。光学系６の光軸ＡＸは、円環状の光源１８の内側に配置される。撮像装置８の撮像方向は、光軸ＡＸの延びる方向と一致する。イメージセンサ７は、光学系６を介して対象物２の画像を取得する。イメージセンサ７として、ＣＣＤ（Couple Charged Device）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが例示される。撮像装置８により撮像される画像は、カラー画像である。なお、撮像装置８により撮像される画像は、モノクロ画像でもよい。

【0024】

実施形態では、撮像装置８は、固定焦点型の撮像装置である。光学系６は、焦点距離が一定値に固定された固定焦点光学系である。光学系６の焦点は、光学系６の先端面（下端面）よりも下方に存在する。光学系６と焦点との相対位置は、変化しない。

【0025】

移動装置９は、少なくとも、高さ方向に撮像装置８を移動させる。第１実施形態では、移動装置９は、所定面（ＸＹ平面）に沿った面内方向、及び高さ方向の各方向に、撮像装置８を移動させる。面内方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を含む。高さ方向は、Ｚ軸方向である。移動装置９は、撮像装置８のボディを保持してＺ軸方向に移動させるＺ駆動部２３と、Ｚ駆動部２３をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるＸＹ駆動部２４とを有する。撮像装置８がＸＹＺの各方向に移動することにより、照明装置５も、撮像装置８と一緒にＸＹＺの各軸方向に移動する。

【0026】

Ｚ駆動部２３は、撮像装置８をＺ軸方向に移動させる駆動力を発生するＺアクチュエータを含む。Ｚ駆動部２３は、Ｚアクチュエータの駆動力によって撮像装置８をＺ軸方向に移動させる伝達機構と、撮像装置８のＺ軸方向の移動を案内するガイド部材とを含む。Ｚアクチュエータは、例えば、電動モータである。伝達機構は、例えば、ボールねじ軸とボールナットとを含むねじ送り機構である。ガイド部材は、例えば、リニアレールとスライドとを含むリニアガイドである。

【0027】

ＸＹ駆動部２４は、Ｚ駆動部２３を介して撮像装置８を支持する。ＸＹ駆動部２４は、Ｚ駆動部２３をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることにより、撮像装置８を面内方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に移動させる。撮像装置８をＸ軸方向に移動させる駆動力を発生するＸアクチュエータと、撮像装置８をＹ軸方向に移動させる駆動力を発生するＹアクチュエータと、を含む。ＸＹ駆動部２４は、いわゆる直交ロボット（ＸＹロボット）により構成される。

【0028】

ＸＹ平面内において撮像装置８が移動することにより、撮像装置８の視野範囲２５が対象物２に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する。撮像装置８の視野範囲２５は、撮像装置８の撮像可能範囲である。撮像装置８の視野範囲２５は、対象物２の平面サイズよりも小さい。ＸＹ平面内において撮像装置８の視野範囲２５と対象物２との相対位置が調整されることにより、撮像装置８は、対象物２の複数の範囲をそれぞれ個別に撮像することができる。検査装置１は、対象物２の複数の範囲を撮像した画像を画像処理により合成することができる。

【0029】

対象物２の基板ＣＢに実装された複数の部品Ｐの高さ寸法は、部品種に応じて様々である。図１では、複数の部品Ｐは、高さが小さい部品Ｐａ、高さが中程度の部品Ｐｂ、高さが大きい部品Ｐｃ、を含む。撮像装置８は、検査部位の高さ位置に応じて、Ｚ軸方向に移動される。撮像装置８は、検査部位が部品Ｐの一部又は全部である場合、部品Ｐの高さ寸法に応じてＺ軸方向に移動される。撮像装置８は、撮像の際、視野範囲２５内に存在する部品Ｐの検査部位が、光学系６の焦点を含む被写界深度の範囲内に配置されるように（つまり、検査部位にピントが合うように）、高さ方向の位置がＺ駆動部２３によって調整される。

【0030】

制御装置１０は、テーブル駆動装置４、照明装置５、撮像装置８、及び移動装置９を制御する。制御装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリ及びストレージを含む記憶装置とを有する。演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施する。なお、制御装置１０は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）のような集積回路により構成されてもよい。

【0031】

表示装置１１は、表示データを表示させる表示画面を有する。表示装置１１として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electroluminescence Display）のようなフラットパネルディスプレイが例示される。表示装置１１に表示される表示データは、対象物２の画像を含む。作業者は、表示装置１１の表示画面で対象物２の状態を確認することができる。

【0032】

［制御装置］
図２は、実施形態に係る制御装置１０を示す機能ブロック図である。制御装置１０は、照明制御部２６と、撮像位置制御部２７と、撮像制御部２８と、画像取得部２９と、画像処理部３０と、テーブル制御部３１と、表示制御部３２と、記憶部３３とを有する。

【0033】

照明制御部２６は、照明装置５に制御指令を出力して、テーブル３に支持されている対象物２を照明光で照明させる。

【0034】

撮像位置制御部２７は、移動装置９に制御指令を出して、ＸＹＺの各軸方向に撮像装置８を移動させる。撮像位置制御部２７は、移動装置９に制御指令を出力して、撮像装置８の視野範囲２５と対象物２の検査部位との高さ方向（Ｚ軸方向）の相対位置を調整する。撮像位置制御部２７は、Ｚ駆動部２３及びＸＹ駆動部２４にそれぞれ設けられたエンコーダ又は位置センサ等の位置情報取得手段からの検出信号に基づいて、移動装置９の各軸方向の位置座標を取得する。撮像位置制御部２７は、取得した各軸方向の位置座標に基づいて撮像装置８を移動させる。

【0035】

撮像制御部２８は、撮像装置８に制御指令を出力して、光学系６の視野範囲２５に配置されている対象物２の画像を撮像させる。撮像制御部２８は、撮像装置８に制御指令を出力して、対象物２を撮像させるタイミング、シャッター速度、及び光学系６の絞りの少なくとも一つを含む撮像条件を制御する。

【0036】

画像取得部２９は、光学系６の視野範囲２５に配置されている対象物２の画像を撮像装置８から取得する。

【0037】

画像処理部３０は、撮像装置８により撮像された画像を処理する。画像処理部３０は、画像取得部２９から画像を取得し、画像に対して画像処理を実施する。画像処理部３０は、例えば、パターンマッチングにより、検査部位を画像認識して、検査部位の位置情報を取得する。画像処理部３０は、例えば、位置情報として、部品Ｐの輪郭形状、部品Ｐの幾何学中心、部品Ｐのリードなどの個別部位、部品Ｐに付与されている標識、などの位置座標を取得したり、複数の部品Ｐの距離や搭載角度を取得したりする。また、画像処理部３０は、傾斜照明装置１６及び同軸照明装置１７によって照明光の照射角度を複数角度に変更して撮像された複数の画像から、対象物２のＸＹＺの各軸方向の位置座標を算出し、対象物２の３次元画像（立体画像）を生成することができる。

【0038】

テーブル制御部３１は、テーブル駆動装置４に制御指令を出力して、テーブル３の角度を調整する。

【0039】

表示制御部３２は、画像取得部２９により取得された対象物２の画像を表示装置１１に表示させる。

【0040】

記憶部３３は、検査装置１による対象物２の検査に関わる各種情報を記憶する。記憶部３３は、対象物２における検査部位の位置や検査項目を規定する検査プログラムを記憶する。また、記憶部３３は、対象物２である基板ＣＢ及び部品Ｐの情報を含む基板データを記憶する。記憶部３３は、画像取得部２９により取得された対象物２の画像を記憶する。また、記憶部３３は、後述するキャリブレーション処理によって算出される補正式５３を記憶する。補正式５３は、撮像装置８の高さ方向（Ｚ軸方向）の位置に応じて、面内方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）の位置補正量５４を算出するための関数である。

【0041】

［面内方向の位置補正量］
上述の通り、撮像装置８は、Ｚ駆動部２３によって高さ方向（Ｚ軸方向）に移動されることにより、対象物２との光軸方向の距離が調整できる。撮像装置８は、撮像の際、部品Ｐの検査部位にピントが合う撮像高さに配置されるように、高さ方向の位置がＺ駆動部２３によって調整される。

【0042】

しかし、移動装置９に対する撮像装置８の組付けに関する誤差や、高さ方向（Ｚ軸方向）のガイド部材の案内精度（いわゆる、走り精度）に関する誤差が不可避的に発生する。これらの誤差に起因して、撮像装置８を高さ方向に移動させると、面内方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）への視野（視野範囲２５）の位置ずれが生じる。そこで、実施形態では、検査装置１は、撮像装置８を高さ方向の位置に応じた面内方向の位置補正量５４を算出して、高さ方向の移動に起因する視野の面内方向の位置ずれの補正を行う。検査装置１は、キャリブレーション処理を行うことにより、位置補正量５４を算出するための補正式５３を作成する。

【0043】

図３は、位置補正量５４を取得するためのキャリブレーション処理を説明する図である。図３に示すように、撮像装置８は、理想的には、Ｚ軸と平行な移動軸Ａ１に沿って高さ方向に移動するが、上記の誤差要因により、移動軸Ａ１に対して傾斜した移動軸Ａ２に沿って移動する。図３は、理解の容易化のために便宜的に、移動軸Ａ２の傾斜を極端に誇張して示している。実際の移動軸Ａ２の移動軸Ａ１に対する傾斜角度は、ごく小さい。撮像装置８が傾斜した移動軸Ａ２に沿って移動すると、例えば点線で示すように、撮像装置８のＺ軸方向の位置が変化するのに従って、撮像装置８のＸＹ平面における位置（ＸＹ座標）も変化する。

【0044】

キャリブレーション処理では、既知形状の治具４０を、複数の高さ位置で撮像することによって複数の治具画像５０を取得し、得られた治具画像５０から高さ方向の位置が異なる複数の基準点ＲＰの位置座標を取得する。この複数の基準点ＲＰの位置座標の変化に基づいて、撮像装置８の高さ位置に応じた視野範囲２５の面内方向の位置ずれを取得する。

【0045】

複数の基準点ＲＰは、面内方向の相対位置が互いに既知で、かつ、高さ方向の位置が異なる。これにより、いずれかの基準点ＲＰの面内方向の位置を基準として、他の基準点ＲＰとの面内方向の相対位置がどれだけずれて写ったかが分かる。この複数の基準点ＲＰ間の面内方向の相対位置ずれが、視野範囲２５の面内方向の位置ずれを表す。好ましくは、複数の基準点ＲＰは、面内方向の位置が同一である。この場合、複数の治具画像５０における各基準点ＲＰの位置の差異が、そのまま視野範囲２５の面内方向の位置ずれを表すので、位置ずれの演算が容易となる。

【0046】

治具４０は、基準点ＲＰの位置座標を取得することが可能な検出面４１を有する。基準点ＲＰは、検出面４１と同一平面内の位置にある。治具４０は、高さ位置が異なる複数の基準点ＲＰを検出するため、異なる高さ位置に複数の検出面４１を有する。複数の検出面４１は、基準点ＲＰごとに設けられる。

【0047】

基準点ＲＰは、治具４０に設けられた特定の構造または標識部位であってもよい。基準点ＲＰは、治具４０の外形形状から算出される特定位置であってもよい。基準点ＲＰは、検出面４１と同一の平面内の位置である。基準点ＲＰは、例えば、検出面４１の輪郭形状から求められる位置である。

【0048】

図４は、第１実施形態に係る治具４０の外観を示した模式的な斜視図である。第１実施形態では、図４に示すように、治具４０は、円柱の本体部４２を、上方（＋Ｚ方向）に向かうに従って直径が段階的に縮小するように階段状（円形ピラミッド状）に形成した構造を有する。

【0049】

治具４０は、高さ方向の位置が互いに異なり、面内方向の中心位置が一致した複数の検出面４１を有する。図４では、治具４０は、検出面４１Ａ、検出面４１Ｂ、検出面４１Ｃ、検出面４１Ｄ、及び検出面４１Ｅを有する。検出面４１Ａ、検出面４１Ｂ、検出面４１Ｃ、検出面４１Ｄ、及び検出面４１Ｅは、－Ｚ方向から＋Ｚ方向に向けてこの順で設けられている。検出面４１Ｅは、治具４０の上端面を構成する。そのため、高さ方向（Ｚ方向）から見て、検出面４１Ａ、検出面４１Ｂ、検出面４１Ｃ、検出面４１Ｄは円環形状であり、検出面４１Ｅは円形状である。治具４０は、検出面４１Ａ、検出面４１Ｂ、検出面４１Ｃ、検出面４１Ｄ、及び検出面４１Ｅは、面内方向の中心位置が同一である。そのため、複数の検出面４１Ａ～４１Ｅは、高さ方向からみて同心円形状（図５参照）となる。

【0050】

検出面４１Ａは、直径Ｄ１を有する。検出面４１Ｂは、直径Ｄ２（＜Ｄ１）を有する。検出面４１Ｃは、直径Ｄ３を（＜Ｄ２）有する。検出面４１Ｄは、直径Ｄ４（＜Ｄ３）を有する。検出面４１Ｅは、直径Ｄ５（＜Ｄ４）を有する。高さ方向に隣り合う検出面の間の直径の差は等しい。つまり、それぞれ環状形状を有する検出面４１Ａの幅、検出面４１Ｂの幅、検出面４１Ｃの幅、検出面４１Ｄの幅は、互いに等しい。高さ方向に隣り合う検出面の間の直径の差は、撮像装置８の画像の分解能に応じて、複数の検出面４１の輪郭を別々に抽出可能であればよい。

【0051】

図５は、撮像装置８の視野範囲２５に配置した治具４０を示した模式図である。図５に示すように、検出面４１Ａの直径Ｄ１は、視野範囲２５の縦横寸法よりも小さい。つまり、治具４０は、各検出面４１の全体が視野範囲２５内に収まる平面サイズに形成されている。

【0052】

撮像装置８の視野範囲２５に治具４０を配置した状態で、撮像装置８が移動軸Ａ２に沿って移動され、検出面４１Ａ、検出面４１Ｂ、検出面４１Ｃ、検出面４１Ｄ、検出面４１Ｅに焦点が合う高さ位置で、それぞれ治具画像５０が取得される。

【0053】

図３に示すように、検出面４１Ａに対して、焦点距離ＤＦに応じた所定距離上方の撮像高さＺ１で、検出面４１Ａの治具画像５０Ａが取得される。検出面４１Ｂに対して、所定距離上方の撮像高さＺ２で、検出面４１Ｂの治具画像５０Ｂが取得される。検出面４１Ｃに対して、所定距離上方の撮像高さＺ３で、検出面４１Ｃの治具画像５０Ｃが取得される。検出面４１Ｄに対して、所定距離上方の撮像高さＺ４で、検出面４１Ｄの治具画像５０Ｄが取得される。検出面４１Ｅに対して、所定距離上方の撮像高さＺ５で、検出面４１Ｅの治具画像５０Ｅが取得される。

【0054】

複数の基準点ＲＰの高さ方向の間隔は、撮像装置８の被写界深度ＤＯＦよりも大きい。すなわち、高さ方向に隣接する２つの検出面４１の高さの差Ｈ（図４参照）が、被写界深度ＤＯＦよりも大きい。このため、いずれかの検出面（例えば、検出面４１Ｂ）に焦点が合う撮像高さＺ２に撮像装置８を配置した場合、高さ方向に隣接する他の検出面（検出面４１Ａ、検出面４１Ｃ）が被写界深度ＤＯＦの外部に位置して焦点が合わなくなる。これにより、画像処理において検出対象以外の他の検出面４１を誤認識することが抑制される。

【0055】

画像処理部３０は、得られた治具画像５０Ａ、治具画像５０Ｂ、治具画像５０Ｃ、治具画像５０Ｄ、治具画像５０Ｅの各々について、基準点ＲＰを取得する。実施形態では、画像処理部３０は、複数の検出面４１の各々の中心点を、複数の基準点ＲＰとして取得する。具体的には、画像処理部３０は、パターンマッチングによって、各検出面の円形状の輪郭を抽出し、抽出した輪郭の中心位置を、基準点ＲＰとして取得する。

【0056】

図６は、取得する基準点ＲＰを説明する説明図である。画像処理部３０は、複数の治具画像５０から、面内方向の相対位置が互いに既知で、かつ、高さ方向の位置が異なる複数の基準点ＲＰの位置座標を取得する。実施形態では、複数の基準点ＲＰの面内方向の位置は同一である。そのため、画像処理部３０は、面内方向の位置が同一で、高さ方向の位置が異なる複数の基準点ＲＰの位置座標を取得する。

【0057】

画像処理部３０は、治具画像５０Ａ（撮像高さＺ１）における検出面４１Ａの輪郭４２Ａの中心位置を、基準点ＲＰ１の位置座標５１Ａとして取得する。画像処理部３０は、治具画像５０Ｂ（撮像高さＺ２）における検出面４１Ｂの輪郭４２Ｂの中心位置を、基準点ＲＰ２の位置座標５１Ｂとして取得する。画像処理部３０は、治具画像５０Ｃ（撮像高さＺ３）における検出面４１Ｃの輪郭４２Ｃの中心位置を、基準点ＲＰ３の位置座標５１Ｃとして取得する。画像処理部３０は、治具画像５０Ｄ（撮像高さＺ４）における検出面４１Ｄの輪郭４２Ｄの中心位置を、基準点ＲＰ４の位置座標５１Ｄとして取得する。画像処理部３０は、治具画像５０Ｅ（撮像高さＺ５）における検出面４１Ｅの輪郭４２Ｅの中心位置を、基準点ＲＰ５の位置座標５１Ｅとして取得する。なお、図６に示した治具画像５０Ａ～５０Ｅは、正確には、治具画像５０Ａ～５０Ｅから画像認識により抽出された検出面４１の輪郭の像である。実際の治具画像５０Ａ～５０Ｅは、図５のように各検出面４１が含まれ、かつ、特定の１つの検出面４１のみにピントが合った画像となる。

【0058】

図７は、位置補正量５４の取得方法を説明する模式図である。図７（Ａ）は、治具４０を高さ方向（Ｚ軸方向）から見た模式図であり、図７（Ｂ）は、治具４０を面内方向から見た模式図である。図７における丸印は、治具画像５０に基づいて取得した位置座標５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ及び５１Ｅを、実際の治具４０に重ねてプロットしたものである。

【0059】

上述の通り、複数の基準点ＲＰは、面内方向の位置が同一であるため、図７に示した治具４０の中心軸線上に位置する。これに対して、撮像装置８が傾斜した移動軸Ａ２に沿って高さ方向に移動する場合、移動軸Ａ２の傾斜に応じて、取得した位置座標５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ及び５１Ｅの位置が面内方向にずれることになる。

【0060】

画像処理部３０は、複数の基準点ＲＰの位置座標に基づいて、撮像装置８の高さ方向の位置に応じた面内方向の位置補正量５４を算出する。具体的には、画像処理部３０は、取得した位置座標５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ及び５１Ｅを直線近似することにより、移動軸Ａ２の傾斜に対応した直線５２を表す補正式５３（図２参照）を取得する。補正式５３によって、撮像装置８を任意の撮像高さＺｎに配置して撮像したときの直線５２上の点Ｇの面内方向のずれ量が算出される。このずれ量が、撮像高さＺｎに対応した位置補正量５４となる。画像処理部３０は、取得した補正式５３を、記憶部３３に格納する。

【0061】

キャリブレーション処理では、このようにして補正式５３を求めることで、任意の撮像高さにおける視野範囲２５の面内方向の位置ずれを補正するための位置補正量５４を算出することが可能となる。

【0062】

［位置ずれ補正］
検査装置１は、検査処理において、撮像装置８の高さ位置に応じた位置補正量５４を算出して、視野範囲２５の面内方向の位置ずれを補正する。具体的には、検査装置１は、対象物２の画像（検査用画像６０）に基づいて得られる検査部位の位置情報６１を、位置補正量５４に基づいて補正する。

【0063】

図８は、検査処理における位置補正を説明するための模式図である。図８では、一例として、高さの小さい部品Ｐａと、高さ寸法の大きい部品Ｐｃとについて、それぞれの中心位置を検査部位として求める。撮像装置８は、撮像高さＺａで、部品Ｐａの検査用画像６０を撮像し、撮像高さＺｃで、部品Ｐｃの検査用画像６０を撮像する。

【0064】

画像処理部３０は、撮像装置８により撮像された対象物２の検査用画像６０に基づいて対象物２の検査部位の位置情報６１を取得する。図８の例では、画像処理部３０は、部品Ｐａの中心位置座標を位置情報６１ａとして取得し、部品Ｐｃの中心位置座標を位置情報６１ｃとして取得する。この時、検査用画像６０から取得される中心位置Ｇａ、Ｇｃは、それぞれの撮像高さに応じた位置ずれを含む。

【0065】

位置情報６１を、位置補正量５４に基づいて補正する。画像処理部３０は、中心位置Ｇａについて、補正式５３により、撮像高さＺａに応じた位置補正量５４ａを算出し、位置情報６１ａを補正する。画像処理部３０は、中心位置Ｇｃについて、補正式５３により、撮像高さＺｃに応じた位置補正量５４ｃを算出し、位置情報６１ｃを補正する。この結果、位置情報６１ａ及び位置情報６１ｃは、面内方向に関して、位置ずれを除去した中心位置Ｑａ及び中心位置Ｑｃとして算出される。

【0066】

図７に示した例では、撮像高さが大きくなる（＋Ｚ方向に移動する）ほど、位置ずれが大きくなるため、部品Ｐａの中心位置Ｇａの位置ずれ量と比べて、部品Ｐｃの中心位置Ｇｃの位置ずれ量が大きくなる。撮像高さに応じた位置補正量５４を得ることによって、高さ位置が異なる検査部位の面内方向の位置を適切に取得することが可能となる。その結果、３次元画像の生成や、検査部位間の距離計測を、精度良く行える。例えば、高さが異なる中心位置Ｑａと中心位置Ｑｃとの面内方向の距離計測を、高精度に行うことが可能となる。

【0067】

［検査装置の位置補正方法］
図９は、実施形態に係る検査装置の位置補正方法を示すフローチャートである。実施形態に係る検査装置の位置補正方法は、撮像装置８を高さ方向に移動させたときに生じる視野の面内方向の位置ずれを補正するための位置補正量５４を算出する方法である。実施形態に係る検査装置の位置補正方法は、検査装置１による検査実施前に、キャリブレーション処理として予め実施される。

【0068】

検査装置の位置補正方法では、治具４０がテーブル３の支持面１３に設置される。治具４０は、治具４０と撮像装置８とが上下方向（高さ方向）対向するように、テーブル３に支持される（ステップＳ１０）。

【0069】

検査装置の位置補正方法では、所定面に対する高さ方向に沿った撮像方向に向けて対象物２を撮像する撮像装置８を、移動装置９によって高さ方向の複数位置に配置して治具４０を撮像することにより、複数の治具画像５０を取得する（ステップＳ１１）。

【0070】

図３に示すように、撮像位置制御部２７は、既知寸法の治具４０の各検出面４１の高さ位置に基づいて、複数の検出面４１をそれぞれ撮像可能な撮像高さに撮像装置８を順番に配置するように、移動装置９を制御する。撮像制御部２８は、それぞれの撮像高さで、対応する検出面４１を撮像するように、撮像装置８を制御する。照明制御部２６は、撮像装置８の撮像タイミングに合わせて照明光を照射するように照明装置５を制御する。画像取得部２９は、それぞれの撮像高さで撮像された治具画像５０を取得する。これにより、検出面４１Ａの治具画像５０Ａ、検出面４１Ｂの治具画像５０Ｂ、検出面４１Ｃの治具画像５０、検出面４１Ｄの治具画像５０Ｄ、検出面４１Ｅの治具画像５０Ｅが取得される。

【0071】

次に、複数の治具画像５０から、所定面に沿った面内方向の相対位置が互いに既知で、かつ、高さ方向の位置が異なる複数の基準点ＲＰの位置座標を取得する（ステップＳ１２）。画像処理部３０は、画像取得部２９から複数の治具画像５０を取得して、それぞれの治具画像５０における基準点ＲＰの位置座標を取得する。第１実施形態では、画像処理部３０は、図６に示すように、複数の検出面４１の各々の中心点を、複数の基準点ＲＰの位置座標として取得する。

【0072】

検査装置の位置補正方法は、複数の基準点ＲＰの位置座標に基づいて、撮像装置８の高さ方向の位置に応じた面内方向の位置補正量５４を算出する（ステップＳ１３）。画像処理部３０は、取得した位置座標５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ及び５１Ｅを直線近似することにより、撮像装置８の移動軸Ａ２に対応した直線５２を表す補正式５３を取得する。補正式５３によって、撮像装置８を任意の高さ位置に配置したときの位置補正量５４が算出される。画像処理部３０は、取得した補正式５３を、記憶部３３に格納する。

【0073】

［検査方法］
図１０は、実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。対象物２がテーブル３の支持面１３に設置される。対象物２は、対象物２と撮像装置８とが対向するように、テーブル３に支持される（ステップＳ２０）。

【0074】

検査装置１は、対象物２の検査用画像６０を取得する（ステップＳ２１）。検査装置１は、対象物２が撮像装置８の視野範囲２５よりも大きい場合、対象物２を分割撮像する。
撮像位置制御部２７は、対象物２である基板ＣＢの基板データに基づいて、撮像装置８を個々の撮像位置へ順番に移動するように、移動装置９を制御する。この際、撮像位置制御部２７は、基板データにおける対象物２の各部の高さ寸法（つまり、部品Ｐの高さ寸法）に応じて、検査部位に焦点が合う撮像高さへ撮像装置８を位置付けるように、移動装置９を制御する。撮像制御部２８は、撮像装置８の視野範囲２５に配置されている対象物２の検査用画像６０を撮像装置８に撮像させる。照明制御部２６は、撮像装置８の撮像タイミングに合わせて照明光を照射するように照明装置５を制御する。画像取得部２９は、撮像装置８から検査用画像６０を取得する。撮像位置制御部２７は、Ｚ駆動部２３に設けられたエンコーダ又は位置センサ等の位置情報取得手段により、検査用画像６０を撮像した時の撮像装置８の撮像高さの情報を取得する。取得された検査用画像６０と、その検査用画像６０を撮像した時の撮像装置８の撮像高さの情報とが、記憶部３３に格納される。

【0075】

画像処理部３０は、検査用画像６０に基づいて対象物２の検査部位の位置情報６１を取得する（ステップＳ２２）。画像処理部３０は、例えば、パターンマッチングにより、画像中の検査部位を認識し、認識した検査部位の位置情報６１を取得する。パターンマッチングに用いる検査部位のテンプレートは、予め作成され記憶部３３に格納される。この際に、取得される位置情報６１は、検査用画像６０を撮像した時の撮像装置８の撮像高さに応じた面内方向の位置ずれを含む。

【0076】

画像処理部３０は、撮像装置８の高さ方向の位置に応じた面内方向の位置補正量５４により、検査部位の位置情報６１を補正する（ステップＳ２３）。画像処理部３０は、検査用画像６０を撮像した時の撮像装置８の撮像高さと、キャリブレーション処理で取得された補正式５３とにより、撮像高さに応じた面内方向の位置補正量５４を算出する。画像処理部３０は、算出した位置補正量５４によって、検査用画像６０に含まれる検査部位の位置情報６１を補正する。画像処理部３０は、対象物２を分割撮像して得られた検査用画像６０毎に、検査用画像６０を撮像した時の撮像装置８の撮像高さに応じた位置補正量５４を算出して、検査用画像６０に含まれる検査部位の位置情報６１をそれぞれ補正する。

【0077】

対象物２の各検査部位の位置情報６１が、それぞれの検査部位の撮像高さに応じた位置補正量５４によって補正される。その結果、対象物２の各検査部位の位置情報６１における視野範囲２５の位置ずれに起因する誤差が除去される。

【0078】

［コンピュータシステム］
図１１は、実施形態に係るコンピュータシステム１０００を示すブロック図である。上述の制御装置１０は、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵのようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭのような不揮発性メモリ及びＲＡＭのような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。制御装置１０の機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、コンピュータプログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、コンピュータプログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。

【0079】

コンピュータプログラムは、上述の実施形態に従って、コンピュータシステム１０００に、撮像装置８を移動装置９によって高さ方向の複数位置に配置して治具４０を撮像することにより、複数の治具画像５０を取得するステップと、複数の治具画像５０から複数の基準点ＲＰの位置座標を取得するステップと、複数の基準点ＲＰの位置座標に基づいて、撮像装置８の高さ方向の位置に応じた面内方向の位置補正量５４を算出するステップと、を実行させることができる。

【0080】

［効果］
以上説明したように、第１実施形態によれば、画像処理部３０は、高さ方向（Ｚ方向）の複数位置に配置した撮像装置８によって治具４０を撮像した複数の治具画像５０を取得し、複数の治具画像５０から、面内方向（Ｘ方向及びＹ方向）の相対位置が互いに既知で、かつ、高さ方向の位置が異なる複数の基準点ＲＰの位置座標を取得し、複数の基準点ＲＰの位置座標に基づいて、撮像装置８の高さ方向の位置に応じた面内方向の位置補正量５４を算出する。これにより、複数の基準点ＲＰの相対位置関係の変化から、撮像装置８の高さ方向の位置に応じた面内方向の位置ずれを把握し、撮像装置８の高さ方向の位置に応じた視野範囲２５の面内方向の位置ずれを補正する位置補正量５４を得ることができる。位置補正量５４を用いることで、撮像装置８の高さ方向の移動に伴う視野（視野範囲２５）の面内方向の位置ずれを補正することができる。

【0081】

第１実施形態において、画像処理部３０は、面内方向の位置が同一で、高さ方向の位置が異なる複数の基準点ＲＰの位置座標を取得する。この場合、面内方向の複数の基準点ＲＰの位置座標が同一となるので、各治具画像５０から得られた基準点ＲＰの位置座標のずれが、そのまま視野（視野範囲２５）の面内方向の位置ずれを表すことになる。そのため、位置補正量５４を容易に求めることができる。

【0082】

検査装置１は、高さ方向の位置が互いに異なり、面内方向の中心位置が一致した複数の検出面４１を有する治具４０を備え、画像処理部３０は、複数の検出面４１の各々の中心点を、複数の基準点ＲＰとして取得する。これにより、検出面４１の輪郭形状から中心点を求めることにより、基準点ＲＰを容易かつ精度よく求めることができる。

【0083】

治具４０の複数の検出面４１は、高さ方向からみて同心円形状となる。つまり、各検出面４１は、いずれも円形状の輪郭を有する。円形状の輪郭の全ての点が基準点ＲＰを算出するためのサンプルとなるため、サンプル点の数を増やすことができ、その結果、基準点ＲＰを高精度に求めることができる。

【0084】

複数の基準点ＲＰの高さ方向の間隔は、撮像装置８の被写界深度ＤＯＦよりも大きい。これにより、一の基準点ＲＰを取得するための治具画像５０では、他の基準点ＲＰを取得するための構造にピントが合わなくなる。そのため、画像処理によって治具画像５０から一の基準点ＲＰを特定する際に、他の基準点ＲＰの情報を効果的に排除できるので、基準点ＲＰの位置座標を精度よく取得できる。

【0085】

画像処理部３０は、撮像装置８により撮像された対象物２の画像に基づいて対象物の検査部位の位置情報６１を取得し、位置情報６１を、位置補正量５４に基づいて補正する。これにより、撮像装置８の高さ方向の移動に伴う視野（視野範囲２５）の面内方向の位置ずれを排除して、検査部位の位置情報６１を精度よく取得できる。また、位置補正量５４に基づいて撮像装置８の面内方向の位置を補正するのではなく、画像から得られた位置情報６１を補正するので、撮像装置８の移動制御が複雑化することが抑制できる。

【0086】

第１実施形態に係る検査装置１の位置補正方法によれば、所定面に対する高さ方向に沿った撮像方向に向けて対象物を撮像する撮像装置８を、移動機構によって高さ方向の複数位置に配置して治具４０を撮像することにより、複数の治具画像５０を取得するステップと、複数の治具画像５０から、所定面に沿った面内方向の相対位置が互いに既知で、かつ、高さ方向の位置が異なる複数の基準点ＲＰの位置座標を取得するステップと、複数の基準点ＲＰの位置座標に基づいて、撮像装置８の高さ方向の位置に応じた面内方向の位置補正量５４を算出するステップと、を備える。これにより、複数の基準点ＲＰの相対位置関係の変化から、撮像装置８の高さ方向の位置に応じた視野（視野範囲２５）の面内方向の位置ずれを把握し、この位置ずれを補正する位置補正量５４を得ることができる。位置補正量５４を用いることで、撮像装置８の高さ方向の移動に伴う視野（視野範囲２５）の面内方向の位置ずれを補正することができる。

【0087】

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その構成要素の説明を簡略又は省略する。

【0088】

上記第１実施形態では、円柱の本体部４２を、上方（＋Ｚ方向）に向かうに従って外径が段階的に縮小するように階段状（円形ピラミッド状）に形成した構造の治具４０を例示した。この第２実施形態では、互いに高さ方向に積み重ね可能な複数の治具１４０を用いる例を示す。

【0089】

図１２は、第２実施形態に係る複数の治具１４０を示した模式的な側面図である。図１３は、第２実施形態に係る複数の治具１４０の基準点ＲＰの取得方法を説明する模式図である。第２実施形態において、治具１４０以外の検査装置１の構成は、上記第１実施形態と同様である。

【0090】

図１２に示すように、検査装置１は、互いに高さ方向に積み重ね可能な複数の治具１４０を備える。図１２の例では、複数の治具１４０は、第１治具１４１、第２治具１４２、第３治具１４３を含む。第２実施形態では、複数の治具１４０の各々から、１つずつ基準点ＲＰを取得できる。したがって、図１２では、第１治具１４１、第２治具１４２、第３治具１４３の３つの治具１４０から、基準点ＲＰ１１、基準点ＲＰ１２、基準点ＲＰ１３の３点が取得される。治具１４０の数は、複数であれば任意である。治具１４０の数は、２つ又は４つ以上でもよい。治具１４０の数が多いほど、基準点ＲＰの数が多くなるので、基準点ＲＰの位置座標に基づいて算出する位置補正量５４の精度を向上させることが可能である。

【0091】

複数の治具１４０は、キャリブレーション処理において、高さ方向に積み重ねて使用される。図１２の例では、第１治具１４１が、単独で（積み重ね数＝０で）使用される。第１治具１４１の上に、第２治具１４２が重ねられる。この場合は、積み重ね数＝１である。第１治具１４１及び第２治具１４２の積層体における第２治具１４２の上に、第３治具１４３が重ねられる。この場合は、積み重ね数＝２となる。積み重ねることによって、異なる高さ位置の基準点ＲＰを、治具１４０の最上部に配置できる。画像処理部３０は、治具１４０の積み重ね数を異ならせて撮像した複数の治具画像５０から、複数の基準点ＲＰの位置座標を取得する。これにより、高さ方向の位置が異なる複数の基準点ＲＰが取得可能となる。

【0092】

複数の治具１４０の少なくとも一部は、基部１５１と、基部１５１の一方面１５２に設けられ基準点ＲＰとして検出される突起部１５３と、基部１５１の他方面１５４に設けられ突起部１５３が差し込まれる凹部１５５と、を有する。基部１５１の一方面１５２は、基部１５１の上面であり、基部１５１の他方面１５４は、基部１５１の下面である。図１２において、第１治具１４１、第２治具１４２、第３治具１４３は、共に、基部１５１と、突起部１５３とを有する。第２治具１４２、第３治具１４３は、凹部１５５を有する。なお、第１治具１４１は、凹部１５５を有しない。

【0093】

基部１５１は、平板形状を有する。基部１５１の平面形状は、特に限定されない。基部１５１は、平面視で、円形状、多角形状、その他の任意形状を有していてよい。基部１５１は、平面視で、撮像装置８の視野範囲２５よりも大きくてもよい。第１実施形態では、検出面４１の輪郭形状を取得するため、治具４０の全体が平面視で撮像装置８の視野範囲２５内に収まる例を示したが、第２実施形態では、突起部１５３から基準点ＲＰを取得するので、基部１５１のサイズが制限されない。図１２の例では、複数の治具１４０のうち、下側に配置される治具ほど大きい基部１５１を有する。第１治具１４１の基部１５１Ａは、第２治具１４２の基部１５１Ｂよりも大きく、第２治具１４２の基部１５１Ｂは、第３治具１４３の基部１５１Ｃよりも大きい。このため、複数の治具１４０を積み重ねると、基部１５１の部分がピラミッド状となる。

【0094】

突起部１５３は、基部１５１に一体形成されている。突起部１５３は、基部１５１の上面である一方面１５２から立ち上がるように設けられる。突起部１５３は、先端部に向けて外形寸法が小さくなる先細形状を有する。突起部１５３は、基部１５１に接続する基端部よりも面積が小さい先端部を有する。治具１４０の撮像時には、突起部１５３の先端部が、治具１４０の上方に向く。突起部１５３の先端部が、治具画像５０における基準点ＲＰとなる。突起部１５３の先端部は、画像認識に適した形状を有することが好ましい。突起部１５３の先端部は、例えば平坦面状である。突起部１５３の先端部の平面形状は、特に限定されず、円形状、多角形状、その他の任意形状を有する。突起部１５３の先端部は、例えば、平面視で円形状を有する。突起部１５３の先端部の大きさ（面積）は、加工精度と認識精度の観点から、治具画像５０において画像認識可能な範囲内でなるべく小さいことが好ましい。突起部１５３は、少なくとも先端部が、撮像装置８の視野範囲２５内に収まる大きさに形成される。

【0095】

図１２の例では、複数の治具１４０のそれぞれの突起部１５３は、同一形状を有する。複数の治具１４０のそれぞれの突起部１５３が、互いに異なる形状を有していてもよい。突起部１５３の高さ寸法は、例えば、撮像装置８の被写界深度ＤＯＦよりも大きい。この場合、突起部１５３の先端部にピントを合わせたときに、基部１５１の上面にピントが合わなくなるので、突起部１５３の先端部だけを容易に画像認識できる。

【0096】

凹部１５５は、基部１５１に一体形成されている。凹部１５５は、基部１５１の下面である他方面１５４から一方面１５２に向けて凹んでいる。凹部１５５は、複数の治具１４０を重ねたときに、下側に配置される治具の突起部１５３を収容する収容空間を提供する。そのため、凹部１５５は、最下段に配置される第１治具１４１の基部１５１Ａには設けられていない。複数の治具１４０は、積み重ねた状態では、上側に配置される治具の凹部１５５内に、下側に配置される治具の突起部１５３が収容される。下側の治具の基部１５１の一方面１５２に、上側の治具の基部１５１が設置されることによって、治具１４０の積み重ねが実現される。

【0097】

凹部１５５の内面の少なくとも一部は、突起部１５３と接触することにより、重なり合う治具同士の位置決め部として機能する。図１２では、凹部１５５は、突起部１５３の外形形状に対応した凹形状となっている。複数の治具１４０は、積み重ねた状態では、上側に配置される治具の凹部１５５の内面に、下側に配置される治具の突起部１５３の表面が接触することで、複数の治具１４０の面内方向の位置合わせがなされる。凹部１５５は、突起部１５３の直下の位置に設けられる。そのため、複数の治具１４０は、積み重ねた状態では、突起部１５３が凹部１５５に嵌り込むことによって、それぞれの突起部１５３の面内方向の位置が一致する。したがって、第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、複数の基準点ＲＰの面内方向の位置が同一である。一例では、突起部１５３が円錐形状を有し、凹部１５５は円錐状の凹形状（すり鉢形状）を有する。この場合、凹部１５５の内面が突起部１５３を案内する案内面となり、突起部１５３を適正位置に正確に配置できる。なお、基部１５１の凹部１５５以外の位置に位置決め構造を設けてもよい。その場合、凹部１５５は、下側の治具の突起部１５３を収容可能であればよく、突起部１５３と接触しないように凹部１５５を形成してもよい。

【0098】

キャリブレーション処理では、図１３に示すように、複数の治具１４０の積み重ね数を異ならせて、複数の治具画像５０を撮像する。それぞれの治具画像５０の撮像時には、撮像装置８は、治具１４０の最上面に露出している突起部１５３の先端部に焦点が合う撮像高さに配置される。

【0099】

まず、図１３（Ａ）に示すように、第１治具１４１により、積み重ね数＝０での治具画像５０が取得される。基準点ＲＰ１１は、第１治具１４１の突起部１５３の先端部の高さ位置にある。撮像装置８は、突起部１５３の先端部に対して、焦点距離ＤＦに応じた撮像高さＺ１１で、基準点ＲＰ１１の位置座標を取得するための治具画像５０を撮像する。

【0100】

次に、図１３（Ｂ）に示すように、第１治具１４１及び第２治具１４２の積層体により、積み重ね数＝１での治具画像５０が取得される。基準点ＲＰ１２は、第２治具１４２の突起部１５３の先端部の高さ位置にある。撮像装置８は、第２治具１４２の突起部１５３の先端部に対して、焦点距離ＤＦに応じた所定距離だけ上方の撮像高さＺ１２で、基準点ＲＰ１２の位置座標を取得するための治具画像５０を撮像する。

【0101】

次に、図１３（Ｃ）に示すように、第１治具１４１、第２治具１４２及び第３治具１４３の積層体により、積み重ね数＝２での治具画像５０が取得される。基準点ＲＰ１３は、第３治具１４３の突起部１５３の先端部の高さ位置にある。撮像装置８は、第３治具１４３の突起部１５３の先端部に対して、焦点距離ＤＦに応じた所定距離だけ上方の撮像高さＺ１３で、基準点ＲＰ１３の位置座標を取得するための治具画像５０を撮像する。

【0102】

このようにして取得された複数の治具画像５０により、画像処理部３０は、面内方向の位置が同一で、高さ方向の位置が異なる複数の基準点ＲＰの位置座標を取得する。その結果、視野（視野範囲２５）の面内方向の位置ずれが、複数の基準点ＲＰの位置座標のずれに反映される。画像処理部３０は、各基準点ＲＰの位置座標に基づいて補正式５３を取得する。画像処理部３０は、補正式５３によって、任意の撮像高さにおける面内方向の位置補正量５４を算出できる。

【0103】

なお、第１治具１４１、第２治具１４２及び第３治具１４３の基部１５１の厚み（基準点ＲＰの高さ）が異なる場合、第１治具１４１に第２治具１４２を積み重ねた場合と、第１治具１４１に第３治具１４３を積み重ねた場合とで、それぞれ治具画像５０を取得してもよい。

【0104】

［効果］
以上説明したように、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、複数の基準点ＲＰの相対位置関係の変化から、撮像装置８の高さ方向の位置に応じた視野（視野範囲２５）の面内方向の位置ずれを把握し、この位置ずれを補正する位置補正量５４を得ることができる。位置補正量５４を用いることで、撮像装置８の高さ方向の移動に伴う視野（視野範囲２５）の面内方向の位置ずれを補正することができる。

【0105】

また、第２実施形態では、検査装置１が、互いに高さ方向に積み重ね可能な複数の治具１４０を備え、画像処理部３０は、治具１４０の積み重ね数を異ならせて撮像した複数の治具画像５０から、複数の基準点ＲＰの位置座標を取得する。これにより、単一の治具から複数の基準点ＲＰを取得する場合と異なり、複数の治具１４０に基準点ＲＰを検出するための部位を個別に設けることができる。そのため、治具１４０の製作難度を緩和させることができる。

【0106】

また、第２実施形態では、複数の治具１４０の少なくとも一部は、基部１５１と、基部１５１の一方面１５２に設けられ基準点ＲＰとして検出される突起部１５３と、基部１５１の他方面１５４に設けられ突起部１５３が差し込まれる凹部１５５と、を有する。これにより、突起部１５３の部分から基準点ＲＰを検出すればよいので、基部１５１についての形状や寸法の制約を排除できる。例えば、基部１５１を、撮像装置８の視野範囲２５よりも大きくすることができるので、治具１４０の製作難度を緩和させ、治具１４０を設置する際の安定性を向上させることができる。また、凹部１５５を設けることで、突起部１５３を設ける構成でも、単純に複数の治具１４０を積み重ねるだけで、高さ方向の位置が異なる複数の基準点ＲＰを検出できる。

【0107】

第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

【0108】

［その他の実施形態］
上述の実施形態においては、各基準点ＲＰの位置座標から撮像装置８の移動軸に対応した直線５２を表す補正式５３を取得した例を示したが、これには限られない。例えば、補正式５３を取得する代わりに、撮像装置８の高さ方向の位置座標（撮像高さ）を面内方向の位置補正量５４に変換する変換テーブルを取得してもよい、補正式５３や変換テーブルを用いずに、撮像装置８の高さ方向の位置座標（撮像高さ）が与えられたときに、各基準点ＲＰの位置座標を用いて位置補正量５４を直接算出してもよい。

【0109】

上述の実施形態においては、高さ方向に隣接する２つの検出面の高さの差Ｈを、被写界深度ＤＯＦよりも大きくすることによって、複数の基準点ＲＰの高さ方向の間隔を、撮像装置８の被写界深度ＤＯＦよりも大きくしたが、これには限られない。同一の治具画像５０に複数の検出面４１が写り込んでもそれぞれの検出面４１の輪郭を十分に区別できる場合には、複数の基準点ＲＰの高さ方向の間隔は、撮像装置８の被写界深度ＤＯＦ以下でもよい。例えば、図５において、各検出面４１の直径の差を十分に大きくすれば、個々の検出面４１を正確に識別可能となる。

【0110】

上述の実施形態においては、移動装置９により撮像装置８がＸＹ平面内において移動することとした。テーブル３がＸＹ平面内において移動してもよいし、テーブル３及び撮像装置８の両方がＸＹ平面内において移動してもよい。撮像装置８が高さ方向に移動可能であればよく、面内方向に関しては、テーブル３と撮像装置８とのどちらが移動可能であってもよい。

【符号の説明】

【0111】

１…検査装置、２…対象物、３…テーブル、４…テーブル駆動装置、５…照明装置、６…光学系、７…イメージセンサ、８…撮像装置、９…移動装置、１０…制御装置、１１…表示装置、１３…支持面、１４…アクチュエータ、１５…ベース部材、１６…傾斜照明装置、１７…同軸照明装置、１８…光源、１８Ａ…第１光源、１８Ｂ…第２光源、１８Ｃ…第３光源、１９…支持部材、２０…入射面、２１…光源、２２…支持部材、２３…Ｚ駆動部、２４…ＸＹ駆動部、２５…視野範囲、２６…照明制御部、２７…撮像位置制御部、２８…撮像制御部、２９…画像取得部、３０…画像処理部、３１…テーブル制御部、３２…表示制御部、３３…記憶部、４０…治具、４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｅ…検出面、４２…本体部、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅ…輪郭、５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ…治具画像、５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ、５１Ｅ…位置座標、５２…直線、５３…補正式、５４、５４ａ、５４ｃ…位置補正量、６０…検査用画像、６１、６１ａ、６１ｃ…位置情報、１４０…治具、１４１…第１治具、１４２…第２治具、１４３…第３治具、１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ…基部、１５２…一方面、１５３…突起部、１５４…他方面、１５５…凹部、１０００…コンピュータシステム、１００１…プロセッサ、１００２…メインメモリ、１００３…ストレージ、１００４…インターフェース、Ａ１、Ａ２…移動軸、ＡＸ…光軸、ＣＢ…基板、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５…直径、ＤＦ…焦点距離、ＤＯＦ…被写界深度、Ｇａ、Ｇｃ、Ｑａ、Ｑｃ…中心位置、Ｐ、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ…部品、ＲＰ、ＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３、ＲＰ４、ＲＰ５、ＲＰ１１、ＲＰ１２、ＲＰ１３…基準点。

【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】