特許 7095966 検査装置および検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-27

(45)【発行日】2022-07-05

(54)【発明の名称】検査装置および検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/84 20060101AFI20220628BHJP

   G01N 21/956 20060101ALI20220628BHJP

【ＦＩ】

G01N21/84 E

G01N21/956 B

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2017182464

(22)【出願日】2017-09-22

(65)【公開番号】P2019056669

(43)【公開日】2019-04-11

【審査請求日】2020-06-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100110847

【弁理士】

【氏名又は名称】松阪 正弘

(74)【代理人】

【識別番号】100136526

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100136755

【弁理士】

【氏名又は名称】井田 正道

(72)【発明者】

【氏名】村岡 力夫

【審査官】平田 佳規

(56)【参考文献】

【文献】特開平０３－１８９６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２２１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５９９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０３２３０５３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／８４ － ２１／９５８

Ｇ０１Ｂ １１／００ － １１／３０

Ｇ０３Ｂ １５／００ － １５／０２

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

Ｆ２１Ｖ １１／０２ － １１／０４

Ｈ０４Ｎ ５／２２２－ ５／２５７

Ｈ０４Ｎ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査装置であって、
検査対象となる検査面を有する対象物を支持する支持部と、
前記検査面上の線状領域を照明する照明部と、
前記線状領域を撮像する撮像部と、
前記検査面に平行かつ前記線状領域が伸びる横方向に対して垂直な移動方向に、前記照明部および前記撮像部に対して前記支持部を相対的に移動する移動機構と、
を備え、
前記撮像部の撮像光軸は、前記横方向に対して垂直であり、
前記照明部が、
光源部と、
前記光源部から出射された光を、前記横方向に対して垂直な面であって前記撮像光軸を含む仮想面に平行な方向に指向性を有する線状光に変換しつつ前記線状領域へと導く照明光学系と、
前記光源部から前記線状領域に至る光路上に配置され、前記光源部からの光の一部を前記仮想面に対して一様に傾斜させつつ、前記線状領域のうち、前記線状領域と前記仮想面とが交差する位置を含む交差領域へと導く補助光学要素と、
を含み、
前記線状領域のうち前記交差領域に対して前記横方向に隣接する隣接領域において、前記光源部からの光が、前記仮想面に平行な方向に指向性を有し、
前記移動方向から見た場合、前記撮像部による前記交差領域に対する撮像方向が、前記検査面に垂直であり、前記隣接領域に対する撮像方向が、前記検査面の法線方向に対して傾斜することを特徴とする検査装置。

【請求項2】

請求項１に記載の検査装置であって、
前記交差領域と、前記交差領域から前記横方向に離れた領域との間において、前記仮想面に対して傾斜した照明光の量が漸次変化することを特徴とする検査装置。

【請求項3】

請求項２に記載の検査装置であって、
前記補助光学要素が、屈折により光の伝播方向を変更し、
前記補助光学要素の配置位置において、光束断面の幅に対する前記補助光学要素の存在割合が、前記横方向の位置に依存して漸次変化することにより、前記仮想面に対して傾斜した照明光の量が漸次変化することを特徴とする検査装置。

【請求項4】

検査方法であって、
ａ）検査対象となる検査面を有する対象物を、前記検査面に平行な移動方向に、照明部および撮像部に対して相対的に移動する工程と、
ｂ）前記ａ）工程と並行して、前記照明部により、前記検査面上の前記移動方向に対して垂直な線状領域を照明する工程と、
ｃ）前記ａ）工程と並行して、前記撮像部により、前記線状領域を繰り返し撮像することにより、前記検査面の画像を取得する工程と、
を備え、
前記撮像部の撮像光軸は、前記線状領域が伸びる横方向に対して垂直であり、
前記ｂ）工程において、前記照明部が、光源部から出射された光を、前記横方向に対して垂直な面であって前記撮像光軸を含む仮想面に平行な方向に指向性を有する線状光に変換しつつ前記線状領域へと導き、前記光源部からの光の一部を前記仮想面に対して一様に傾斜させつつ、前記線状領域のうち、前記線状領域と前記仮想面とが交差する位置を含む交差領域へと導き、前記線状領域のうち前記交差領域に対して前記横方向に隣接する隣接領域において、前記光源部からの光が、前記仮想面に平行な方向に指向性を有し、
前記移動方向から見た場合、前記撮像部による前記交差領域に対する撮像方向が、前記検査面に垂直であり、前記隣接領域に対する撮像方向が、前記検査面の法線方向に対して傾斜することを特徴とする検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検査面の外観を検査する検査装置および検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、線状の照明光にて対象物の検査面上の線状領域を照明し、照明部および撮像部に対して対象物を移動しつつ線状領域の撮像を繰り返すことにより、検査面の画像を取得する検査装置が様々な分野で用いられている。このような検査装置を用いて画像を取得する場合、線状の照明光が伸びる横方向において、凸部や凹部の影が現れにくい。そのため、対象物の移動方向に伸びる畝状の凸部や溝状の凹部が欠陥として検出されない虞がある。

【0003】

そこで、特許文献１では、照明光として、傾斜方向が異なる複数の疑似平行光が用いられる。特許文献１ではさらに、複数の疑似平行光を切り替えて検査面に照射することも示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－１０５９０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、複数の疑似平行光を用いる場合、照明部の構造を従来のものから大幅に変更する必要がある。また、照明部の大型化および複雑化を伴う。複数の疑似平行光を交互に照射しつつ撮像を行う場合、検査対象の移動速度または画像の解像度は、疑似平行光の点滅速度に依存する。そのため、撮像の高速化および画像の高解像度化が困難となる。

【0006】

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、検査対象となる検査面の移動方向に伸びる凸状または凹状の欠陥を、照明部の構造を複雑化することなく検出可能とすることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の発明は、検査装置であって、検査対象となる検査面を有する対象物を支持する支持部と、前記検査面上の線状領域を照明する照明部と、前記線状領域を撮像する撮像部と、前記検査面に平行かつ前記線状領域が伸びる横方向に対して垂直な移動方向に、前記照明部および前記撮像部に対して前記支持部を相対的に移動する移動機構とを備え、前記撮像部の撮像光軸は、前記横方向に対して垂直であり、前記照明部が、光源部と、前記光源部から出射された光を、前記横方向に対して垂直な面であって前記撮像光軸を含む仮想面に平行な方向に指向性を有する線状光に変換しつつ前記線状領域へと導く照明光学系と、前記光源部から前記線状領域に至る光路上に配置され、前記光源部からの光の一部を前記仮想面に対して一様に傾斜させつつ、前記線状領域のうち、前記線状領域と前記仮想面とが交差する位置を含む交差領域へと導く補助光学要素とを含み、前記線状領域のうち前記交差領域に対して前記横方向に隣接する隣接領域において、前記光源部からの光が、前記仮想面に平行な方向に指向性を有し、前記移動方向から見た場合、前記撮像部による前記交差領域に対する撮像方向が、前記検査面に垂直であり、前記隣接領域に対する撮像方向が、前記検査面の法線方向に対して傾斜する。

【0009】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の検査装置であって、前記交差領域と、前記交差領域から前記横方向に離れた領域との間において、前記仮想面に対して傾斜した照明光の量が漸次変化する。

【0010】

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の検査装置であって、前記補助光学要素が、屈折により光の伝播方向を変更し、前記補助光学要素の配置位置において、光束断面の幅に対する前記補助光学要素の存在割合が、前記横方向の位置に依存して漸次変化することにより、前記仮想面に対して傾斜した照明光の量が漸次変化する。

【0012】

請求項４に記載の発明は、検査方法であって、ａ）検査対象となる検査面を有する対象物を、前記検査面に平行な移動方向に、照明部および撮像部に対して相対的に移動する工程と、ｂ）前記ａ）工程と並行して、前記照明部により、前記検査面上の前記移動方向に対して垂直な線状領域を照明する工程と、ｃ）前記ａ）工程と並行して、前記撮像部により、前記線状領域を繰り返し撮像することにより、前記検査面の画像を取得する工程とを備え、前記撮像部の撮像光軸は、前記線状領域が伸びる横方向に対して垂直であり、前記ｂ）工程において、前記照明部が、光源部から出射された光を、前記横方向に対して垂直な面であって前記撮像光軸を含む仮想面に平行な方向に指向性を有する線状光に変換しつつ前記線状領域へと導き、前記光源部からの光の一部を前記仮想面に対して一様に傾斜させつつ、前記線状領域のうち、前記線状領域と前記仮想面とが交差する位置を含む交差領域へと導き、前記線状領域のうち前記交差領域に対して前記横方向に隣接する隣接領域において、前記光源部からの光が、前記仮想面に平行な方向に指向性を有し、前記移動方向から見た場合、前記撮像部による前記交差領域に対する撮像方向が、前記検査面に垂直であり、前記隣接領域に対する撮像方向が、前記検査面の法線方向に対して傾斜する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、検査対象の移動方向に伸びる凸状または凹状の欠陥を、照明部の構造を複雑化することなく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】検査装置の構成を示す図である。

【図2】照明部、撮像部および基板の配置関係を示す平面図である。

【図3】コンピュータの構成を示す図である。

【図4】検査装置の機能構成を示すブロック図である。

【図5】検査装置の動作の流れを示す図である。

【図6】照明部の内部構造を示す図である。

【図7】照明部の内部構造を示す図である。

【図8】補助光学要素、および、線状領域における光量分布を示す図である。

【図9】隣接領域での照明方向と撮像方向との関係を示す図である。

【図10】補助光学要素が存在しない場合の交差領域での照明方向と撮像方向との関係を示す図である。

【図11】補助光学要素が存在する場合の交差領域での照明方向と撮像方向との関係を示す図である。

【図12】補助光学要素の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は、本発明の一の実施の形態に係る検査装置１の構成を示す図である。検査装置１は、光学式にて対象物の外観を検査する装置である。本実施の形態では、対象物は基板９であり、検査装置１は、基板９が有する金属薄膜に存在する凸部や凹部を欠陥として検出する。基板９は、例えば、プリント配線基板の製造に用いられる。

【0016】

基板９の上面は、検査対象となる検査面９１である。検査装置１は、検査面９１を撮像する装置本体２と、検査装置１の全体動作を制御するとともに、後述の各種機能を実現するコンピュータ５とを備える。装置本体２は、照明部２１と、撮像部２２と、基板９を支持する支持部２３と、支持部２３を移動する移動機構２４とを有する。図２は、照明部２１、撮像部２２および基板９の配置関係を示す平面図である。図１の左右方向は図２の上下方向に対応する。

【0017】

照明部２１は、図２中の左右方向である横方向に長い。照明部２１は、検査面９１上にて横方向に伸びる線状領域９２を照明する。線状領域９２は、ラインセンサを有する撮像部２２が撮像する領域である。照明光が照射される領域は、線状領域９２に一致してもよいが、通常、線状領域９２よりも幅が広い線状の領域に照明光が照射される。照明部２１から出射される照明光は、擬似的な平行光である。すなわち、図２に示すように、横方向に対して垂直であって撮像部２２の撮像光軸２２１を含む仮想面８１を想定した場合、照明光は、仮想面８１に平行に照明部２１から線状領域９２に向かう成分が多い光である。

【0018】

撮像部２２は、既述のように、撮像デバイスであるラインセンサと、撮像光学系とを有する。撮像部２２は、撮像光学系を介して線状領域９２を撮像する。撮像デバイスはラインセンサには限定されない。例えば、撮像部２２が２次元センサを有し、その一部を利用して線状領域９２が撮像されてもよい。撮像部２２の撮像光軸２２１は、線状領域９２が伸びる横方向に対して垂直である。撮像光軸２２１は検査面９１の法線に対して傾斜する。

【0019】

図１に示すように、本実施の形態では、支持部２３はステージである。支持部２３は、基板９を支持することができるのであれば様々な構造が採用可能である。例えば、支持部２３は、基板９の外縁を把持する構造でもよい。

【0020】

移動機構２４は、ボールねじ、ガイドレール、モータ等により構成される。移動機構２４が支持部２３を移動することにより、検査面９１を有する基板９は、検査面９１に平行な移動方向に、照明部２１および撮像部２２に対して移動する。移動方向は、図１および図２中に符号８２を付す矢印にて示すように、横方向に対して垂直である。基板９の移動により、照明領域および線状領域９２は検査面９１に対して移動する。これにより、撮像領域である線状領域９２が検査面９１上を走査する。なお、支持部２３は照明部２１および撮像部２２に対して相対的に移動すればよく、照明部２１および撮像部２２が支持部２３に対して移動してもよい。

【0021】

コンピュータ５は、照明部２１、撮像部２２および移動機構２４を制御する。基板９の移動と平行して照明部２１から検査面９１に照明光が照射され、さらに、撮像部２２が線状領域９２を繰り返し撮像する。これにより、検査面９１の画像が取得され、コンピュータ５に保存される。

【0022】

図３は、コンピュータ５の構成を示す図である。コンピュータ５は各種演算処理を行うＣＰＵ５１、基本プログラムを記憶するＲＯＭ５２および各種情報を記憶するＲＡＭ５３を含む一般的なコンピュータシステムの構成となっている。コンピュータ５は、情報記憶を行う固定ディスク５４と、画像等の各種情報の表示を行うディスプレイ５５と、操作者からの入力を受け付けるキーボード５６ａおよびマウス５６ｂ（以下、「入力部５６」と総称する。）と、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体８から情報の読み取りを行う読取装置５７と、検査装置１の他の構成との間で信号を送受信する通信部５８とをさらに含む。

【0023】

コンピュータ５では、事前に読取装置５７を介して記録媒体８からプログラム８０が読み出されて固定ディスク５４に記憶されている。ＣＰＵ５１は、プログラム８０に従ってＲＡＭ５３や固定ディスク５４を利用しつつ演算処理を実行する。

【0024】

図４は、検査装置１の機能構成を示すブロック図である。図４では、コンピュータ５のＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、固定ディスク５４、専用の制御回路等により実現される機能構成を、符号５を付す破線の矩形にて囲んでいる。コンピュータ５は、撮像制御部４１と、シェーディング補正部４２と、画像処理部４３と、検査部４４とを有する。図示を省略しているが、各機能構成の動作を制御する全体制御部もコンピュータ５により実現される。なお、これらの機能は専用の電気回路により構築されてもよく、部分的に専用の電気回路が利用されてもよい。

【0025】

図５は、検査装置１の動作の流れを示す図である。基板９が支持部２３に支持されると、撮像制御部４１の制御により、照明部２１から照明光の出射が開始され、支持部２３の移動が開始される（ステップＳ１１，Ｓ１２）。既述のように、撮像部２２は線状領域９２の撮像を繰り返す。線状領域９２が基板９の一方の端部から他方の端部に向かって移動することにより、検査面９１の画像が取得される（ステップＳ１３）。その後、支持部２３の移動が停止され、照明部２１からの照明光の出射も停止される（ステップＳ１４，Ｓ１５）。なお、照明光の出射、支持部２３の移動および撮像が並行して行われるのであれば、照明光の出射、支持部２３の移動および撮像のタイミングは適宜変更されてよい。

【0026】

検査面９１の画像が取得されると、シェーディング補正部４２は画像にシェーディング補正を行う（ステップＳ１６）。シェーディング補正では、照明光の強度のばらつきやラインセンサの感度のばらつきが補正される。補正に使用する係数は、欠陥の無い検査面を撮像して得られた画像から予め求められる。なお、後述するように、本実施の形態では、横方向における照明光の光量変化が大きいが、この光量変化もシェーディング補正により取り除かれる。以下の説明において、横方向の異なる位置での光量の相違や横方向における光量の変動は、正確には、「横方向の単位長さ当たりの光量」の相違や変動を意味する。

【0027】

画像処理部４３は、補正後の画像に対して様々な画像処理を行う（ステップＳ１７）。正確には、画像のデータに対して演算処理が行われる。補正としては、例えば、明度補正、コントラスト補正、２値化等が行われる。検査部４４は、補正後の画像に基づいて、欠陥の有無を判定する（ステップＳ１８）。

【0028】

図６および図７は、照明部２１の内部構造を示す図である。図６および図７では、光の進行方向が下方向となるように照明部２１を示している。実際には、光の進行方向は、図１に示すように検査面９１に対して傾斜する。図６は横方向から見た照明部２１を示し、図７は横方向および照明光の進行方向に対して垂直な方向から見た照明部２１を示す。図７の左右方向は横方向である。

【0029】

照明部２１は、光源部３１と、照明光学系３２と、補助光学要素３３とを含む。光源部３１からの光は、照明光学系３２および補助光学要素３３を介して検査面９１へと導かれる。図６では、光の発散や収束のおよその様子を破線にて示している。

【0030】

光源部３１は、複数のＬＥＤ素子３１１を有する。複数のＬＥＤ素子３１１は、等間隔にて横方向に配列される。実際には、多数のＬＥＤ素子３１１が配列される。光源部３１の光源は、ＬＥＤには限定されない。

【0031】

照明光学系３２は、拡散板３２１と、フレネルレンズ３２２と、ハニカム構造体３２３と、フレネルレンズ３２４とを、光源部３１から線状領域９２に向かって順に有する。２つのフレネルレンズ３２２，３２４は、横方向に長いリニアフレネルレンズである。拡散板３２１としては様々なものが利用可能であるが、本実施の形態では、ＬＳＤ（Light Shaping Diffusers）が用いられる。２つのフレネルレンズ３２２，３２４は、図６の左右方向、すなわち、光源部３１から線状領域９２に向かう方向および横方向に対して垂直な方向に関して正のパワーを有する。図６では、フレネルレンズを長方形で示している。ハニカム構造体３２３は、光の進行方向に対して垂直な断面が多数の六角形となる蜂の巣状の構造を有する。各六角形の空間は、フレネルレンズ３２２からフレネルレンズ３２４に向かって直線状に伸びる。ハニカム構造体３２３は、上下に多数の六角形の開口を有する。

【0032】

光源部３１からの光は、拡散板３２１にて拡散される。これにより、横方向における光量の変動が低減される。拡散板３２１からの光の図６の左右方向への広がりは、フレネルレンズ３２２により抑制される。光はさらにハニカム構造体３２３内へと導かれる。ハニカム構造体３２３は散乱光を遮り、ハニカム構造体３２３からは、ハニカム構造体３２３の貫通孔が伸びる方向に略平行な光が導き出される。これにより、仮想面８１（図２参照）に平行かつ横方向に対して垂直な略平行光が得られる。図７では、仮想面８１の位置を二点鎖線にて示している。フレネルレンズ３２４は、図６の左右方向に関して光を収束させる。これにより、光束断面が線状であって線状領域９２を照明する線状光が得られる。

【0033】

以上のように、照明光学系３２は、光源部３１から出射された光を、仮想面８１に平行な方向に指向性を有する線状光に変換しつつ線状領域９２へと導く。ここでの指向性とは、線状領域９２上のある位置に入射する光の量が、特定の方向で最も多く、当該方向から離れるに従って減少する状態を指す。当該方向は、この位置に入射する光の進行方向とみなすことができる。より具体的には、照明光学系３２は、光源部３１から出射された光を、仮想面８１に平行かつ横方向に対して垂直な方向に進行する光に変換する。以下、仮想面８１に平行かつ照明光学系３２から線状領域９２に向かう方向を「照明光軸方向」と呼ぶ。照明光学系３２は横方向に長いため、光源部３１から照明光軸方向に伸びる照明光軸は、面状である。図６では、照明光軸に符号２１１を付している。

【0034】

補助光学要素３３は、照明光学系３２と検査面９１との間に配置される。補助光学要素３３は、ハニカム構造体３２３とフレネルレンズ３２４との間に配置されてもよい。照明光学系３２の構造によっては補助光学要素３３は光源部３１から線状領域９２に至る光路上の他の位置に配置されてもよい。図７に示すように補助光学要素３３は、多数のプリズムを有するプリズム板である。補助光学要素３３は、屈折により光の伝播方向を変更するため、補助光学要素３３に入射する光は、図７中の矢印８４にて示すように、図７の左側へと向かうように一様に傾斜して線状領域９２へと導かれる。すなわち、補助光学要素３３を透過した光の進行方向のベクトルは、横方向の成分を有する。

【0035】

図８の上段は、照明光軸２１１に沿って見た補助光学要素３３を示す。補助光学要素３３の外形は平行四辺形である。図８では、破線にて照明光の断面８５を示している。補助光学要素３３が配置される位置では、照明光はある程度の幅を有する。中央の二点鎖線は、横方向における仮想面８１の位置を示す。補助光学要素３３は、２辺が横方向を向く平行四辺形である。そのため、補助光学要素３３が存在する位置では、左から右に向かうに従って、補助光学要素３３に入射する（横方向の単位長さ当たりの）光の量が漸次増大した後、漸次減少する。したがって、図７中に符号８４を付して示す傾斜光の量も、左から右に向かうに従って漸次増大した後、漸次減少する。図８の中段の折れ線８６は、傾斜光の量の増減を示している。中段の横軸は上段に対応する横方向の位置を示し、縦軸は光量を示す。

【0036】

補助光学要素３３は、傾斜光の光量の最大位置が、仮想面８１の位置とおよそ一致するように、仮想面８１から横方向にずれて配置される。これにより、線状領域９２のうち、図８の中段に符号８６１を付す範囲の領域には、仮想面８１に対して傾斜した多くの光が入射する。線状領域９２のうち符号８６２を付す範囲の領域には、照明光軸２１１および仮想面８１に平行な光が多く入射する。なお、照明光は、完全な平行光ではないため、仮想面８１に平行な光は、正確には、仮想面８１におよそ平行な疑似平行光である。

【0037】

線状領域９２のうち符号８６１を付す範囲の領域は、線状領域９２と仮想面８１とが交差する位置を含むため、以下、「交差領域８６１」と呼ぶ。線状領域９２のうち符号８６２を付す範囲の領域は、以下、「隣接領域８６２」という。

【0038】

交差領域８６１と隣接領域８６２との境界は、厳密に決められる必要はない。傾斜光がある程度入射する領域が交差領域８６１として適宜定められる。交差領域８６１の横方向の長さは、後述するように、仮想面８１の近傍にて縦方向、すなわち、検査面９１の移動方向に伸びる欠陥を検出することができる範囲で適宜設定される。したがって、交差領域８６１は短くてもよい。少なくとも線状領域９２と仮想面８１とが交差する位置には仮想面８１に対して傾斜した照明光が入射する。

【0039】

照明光は、補助光学要素３３から線状領域９２に向かうに従って、仮想面８１に平行かつ照明光軸方向に対して垂直な方向に収束することから、補助光学要素３３を平行四辺形とすることにより、交差領域８６１と隣接領域８６２との間において、仮想面８１に対して傾斜した照明光の量が漸次変化することになる。

【0040】

図８の下段の折れ線８７は、線状領域９２での照明光の光量分布を示す。補助光学要素３３は、照明光学系３２から線状領域９２に真っ直ぐ入射する光を遮るため、折れ線８７にて示すように、線状領域９２における光量分布は複雑に変化する。しかし、既述のように、図４のシェーディング補正部４２は光量分布の影響を補正するため、画像を取得する上では問題とはならない。また、補助光学要素３３は、交差領域８６１と隣接領域８６２との間で傾斜光の量を漸次変化させるため、線状領域９２において照明光の光量が不連続に変化することが防止される。交差領域８６１と隣接領域８６２との境界は厳密に定められるものではないため、一般的に表現すれば、少なくとも、交差領域８６１と、交差領域８６１から横方向に離れた領域との間において、仮想面８１に対して傾斜した照明光の量を漸次変化させることにより、線状領域９２において照明光の光量が不連続に変化することが防止される。

【0041】

図９は、隣接領域８６２における照明方向と撮像方向との関係を示す図であり、基板９の移動方向に沿って見た様子を示している。検査面９１上には、基板９の移動方向に伸びる溝状の欠陥９３が存在するものとする。照明光は、符号９３１にて示すように、移動方向から見た場合、検査面９１に垂直に入射する。撮像方向は、符号９３２にて示すように、移動方向から見た場合、検査面９１の法線方向に対して傾斜する。この場合、符号９３３にて示す領域が、画像中に暗い領域として現れ、欠陥を検出することができる。すなわち、移動方向から見た場合に照明方向と撮像方向とが異なるため、移動方向に伸びる凸状または凹状の欠陥を検出することができる。欠陥は、例えば、金属薄膜の皺である。

【0042】

一方、仮に、補助光学要素３３が存在しないとした場合、仮想面８１近傍の交差領域８６１では、図１０に示すように、移動方向から見た場合、照明方向９３１と撮像方向９３２とが平行になる。その結果、欠陥９３は画像中に明暗として現れにくく、欠陥として検出されない虞がある。

【0043】

これに対し、補助光学要素３３が存在する場合、図１１に示すように、照明方向９３１が撮像方向９３２に対して傾斜するため、符号９３４にて示す領域が、画像中の暗い領域として現れ、欠陥９３を検出することができる。すなわち、移動方向から見た場合に照明方向９３１と撮像方向９３２とが異なるため、移動方向に伸びる凸状または凹状の欠陥を検出することができる。

【0044】

なお、横方向から見た場合、照明光軸方向と撮像光軸２２１とは平行ではないため、横方向に伸びる凸状または凹状の欠陥は補助光学要素３３の有無とは関係なく画像中に現れ、検出可能である。

【0045】

以上のように、検査装置１では、補助光学要素３３が、光源部３１からの光の一部を仮想面８１に対して傾斜させつつ交差領域８６１へと導く。これにより、照明部２１の構造を複雑化することなく簡単な設計変更のみで、仮想面８１に近い領域にて検査面９１の移動方向に伸びる凸状または凹状の欠陥を検出することができる。その結果、簡単な構造の１つの照明光学系３２にて撮像範囲全体の欠陥検出が実現される。また、従来技術のように照明光の方向を切り替える場合と比べて、撮像速度の低下や画像の解像度の低下が防止される。

【0046】

なお、隣接領域８６２での照明光の進行方向は、照明光軸方向には限定されないが、照明部２１の構造の簡素化および隣接領域８６２での欠陥検出の精度低下防止の観点から、隣接領域８６２では照明光は仮想面８１に平行な指向性を有することが好ましい。少なくとも、線状領域９２のうち交差領域８６１から横方向に離れた領域においては、照明光は仮想面８１に平行な指向性を有することが好ましい。

【0047】

図８では、補助光学要素３３の外形は平行四辺形であるが、補助光学要素３３の配置位置において、光束断面の幅に対する補助光学要素３３の存在割合が、横方向の位置に依存して漸次変化するのであれば、補助光学要素３３の外形は他の形状でもよい。例えば、屈折により光の伝播方向を変更する補助光学要素３３の外形は、対角線が仮想面８１に対して垂直な菱形や平行四辺形でもよい。外形は曲線を含んでもよい。このような補助光学要素３３であっても、仮想面８１に対して傾斜した照明光の量を横方向において漸次変化させることができる。

【0048】

図１２は、補助光学要素の他の例を示す図であり、図７に対応する。図７と同様の構成要素には同符号を付している。図１２に示す補助光学要素３３ａは、横方向に多数のプリズムが配列されるが、横方向に向かってプリズムの屈折面の傾斜角が漸次変化する。各屈折面は照明光の幅（図１２の奥行き方向）全体に亘って存在する。これにより、矢印８４にて示すように横方向に向かって、仮想面８１に対する照明光の傾斜角が漸次増大した後、漸次減少する。既述のように、補助光学要素３３ａに入射する照明光は完全な平行光ではないため、ある位置における照明光の方向とは、入射方向と当該入射方向からの光の量の関係において、光の量が極大となる方向を指すものとする。

【0049】

補助光学要素３３ａにより、交差領域８６１では仮想面８１に対して傾斜した照明光の量が多くなり、隣接領域８６２では傾斜しない照明光の量が多くなる。交差領域８６１と隣接領域８６２との境界は厳密に決められる必要はないため、一般的に表現すれば、補助光学要素３３ａの配置により、交差領域８６１と、交差領域８６１から横方向に離れた領域との間において、仮想面８１に対して傾斜した照明光の傾斜角が漸次変化し、交差領域８６１に傾斜した照明光を照射することが実現される。

【0050】

図１２に示す補助光学要素３３ａによっても、照明部２１の構造を複雑化することなく、仮想面８１に近い領域にて検査面９１の移動方向に伸びる凸状または凹状の欠陥を検出することができる。補助光学要素３３ａにより生じる線状光の横方向における光量変動は、シェーディング補正部４２により補正される。

【0051】

検査装置１の構成および動作は様々に変更が可能である。

【0052】

検査の対象物はプリント配線基板の製造に用いられる基板には限定されない。凸状または凹状の欠陥の検査が必要な様々な基板の検査に検査装置１は利用することができる。また、対象物は板状には限定されず、シート状でもよく、平らな検査面を有する立体的な物体でもよい。検査面は、金属薄膜を有するものには限定されない。凸状または凹状の欠陥が生じる面であれば、様々な検査面が検査対象となる。ただし、検査面が金属光沢を有する場合は、移動方向から見て照明方向と撮像方向とが平行となる状態で欠陥が画像に現れにくくなるため、検査装置１は、金属光沢を有する面に対する検査に特に適している。

【0053】

照明部２１の構造は様々に変更可能である。好ましくは、補助光学要素３３は、照明光が線状に収束していない位置に配置される。

【0054】

補助光学要素３３は、光の向きを変えることができるのであれば、どのようなものが用いられてもよい。例えば、補助光学要素３３は大きな１つの屈折面のみを有する１つのプリズムでもよい。また、屈折面の傾斜が連続的に変化するレンズ状の光学要素でもよい。これにより、図１２の場合と同様に、照明光の傾斜を横方向に対して漸次変化させることができる。

【0055】

補助光学要素３３はミラーでもよい。例えば、照明光のうち照明に利用しない部分をミラーにて反射することにより、交差領域８６１に傾斜した光を導いてもよい。ハニカム構造体３２３を部分的に仮想面８１に対して傾斜させることにより、交差領域８６１に傾斜した光を導いてもよい。さらには、様々な導光部材を用いて交差領域８６１に傾斜した光を導いてもよい。

【0056】

検査面が横方向に広い場合、照明部２１と撮像部２２との複数の組合せが、横方向に配列されてもよい。

【0057】

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

【符号の説明】

【0058】

１ 検査装置
９ 基板（対象物）
２１ 照明部
２２ 撮像部
２３ 支持部
２４ 移動機構
３１ 光源部
３２ 照明光学系
３３，３３ａ 補助光学要素
８１ 仮想面
９１ 検査面
９２ 線状領域
２２１ 撮像光軸
８６１ 交差領域
８６２ 隣接領域
Ｓ１１～Ｓ１５ ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】