特許 7271329 照明装置及びこれを備えた外観検査装置

(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】2023-04-28

(45)【発行日】2023-05-11

(54)【発明の名称】照明装置及びこれを備えた外観検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/84 20060101AFI20230501BHJP

   G01N 21/956 20060101ALI20230501BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20230501BHJP

   F21V 33/00 20060101ALI20230501BHJP

   F21Y 103/10 20160101ALN20230501BHJP

   F21Y 103/33 20160101ALN20230501BHJP

   F21Y 105/16 20160101ALN20230501BHJP

   F21Y 113/10 20160101ALN20230501BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20230501BHJP

【ＦＩ】

G01N21/84 E

G01N21/956 B

F21S2/00 311

F21V33/00 300

F21Y103:10

F21Y103:33

F21Y105:16

F21Y113:10

F21Y115:10

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019110805

(22)【出願日】2019-06-14

(65)【公開番号】P2020204470

(43)【公開日】2020-12-24

【審査請求日】2022-04-04

(73)【特許権者】

【識別番号】305021292

【氏名又は名称】第一実業ビスウィル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104662

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 智司

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 浩一

(72)【発明者】

【氏名】松田 晋也

(72)【発明者】

【氏名】加藤 秋久

【審査官】小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１７３０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１５３５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０１４５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０５３０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－６６０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第６０５９４２１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／８４ － Ｇ０１Ｎ ２１／９５８

Ｆ２１Ｋ ９／００ － Ｆ２１Ｋ ９／９０

Ｆ２１Ｓ ２／００ － Ｆ２１Ｓ ４５／７０

Ｆ２１Ｖ ２３／００ － Ｆ２１Ｖ ９９／００

Ｇ０１Ｂ １１／００ － Ｇ０１Ｂ １１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に金属膜が形成された基板の外観を検査する外観検査装置であって、
前記基板を搬送する搬送装置と、
前記搬送装置の搬送路上に設定された検査位置に対応して配設され、該検査位置に搬送された基板の画像を撮像する撮像カメラと、
前記検査位置に対応して配設され、該検査位置に搬送された基板を照明する照明装置と、
前記撮像カメラによって撮像された画像を処理して、基板の外観の良否を判定する判定装置と、
前記搬送装置、撮像カメラ及び照明装置を制御する制御装置を備え、
前記撮像カメラは、赤色光を検出する素子、緑色光を検出する素子、及び青色光を検出する素子をそれぞれ備えるとともに、各素子によって検出された画像データをそれぞれ出力するように構成され、
前記判定装置は、前記撮像カメラから出力された各検出色に応じた各画像データに基づいて、基板の外観の良否を判定するように構成され、
前記照明装置は、
照射する光の光軸が前記検査位置にある基板の表面に対して直交するように設定され、青色又は赤色の内の一方の色の光を照射する第１の照明部と、
前記検査位置にある基板に対して、前記第１の照明部よりも前記基板側に配置され、環状に配列された複数の光源、及び該光源の内側に配設された環状の拡散膜を備え、前記検査位置にある基板の表面に向けて前記拡散膜を透過した緑色の光を照射する第２の照明部と、
前記検査位置にある基板に対して、前記第２の照明部よりも前記基板側に配置されるとともに、前記第２の照明部の拡散膜よりも径方向の外側に環状に配列された複数の光源を備え、前記検査位置にある基板の表面に向けて、青色又は赤色の内、前記第１の照明部の照射光とは異なる色の光を照射する第３の照明部とを備え、
前記制御装置は、前記基板が前記検査位置に搬送されたとき、前記第１の照明部、第２の照明部及び第３の照明部から同時に光を照射して前記基板を照明した状態で、前記撮像カメラによって前記基板の画像を撮像するように構成されていることを特徴とする外観検査装置。

【請求項2】

前記第１の照明部、第２の照明部及び第３の照明部は、それぞれ複数の発光ダイオードを光源として備えていることを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。

【請求項3】

前記第２の照明部を構成する発光ダイオードは、前記検査位置にある基板の表面と平行な面を基準として、その光軸の前記基板側に向けた傾斜角度が５°～４５°の範囲内に設定され、前記第３の照明部を構成する発光ダイオードは、その光軸が、前記検査位置にある基板の表面と平行な面を基準として、前記基板とは反対側に向けた傾斜角度を５°とし、前記基板側に向けた傾斜角度を１５°とする範囲内に設定されていることを特徴とする請求項２記載の外観検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表面に金属膜が形成された基板の外観を検査する際に好適に用いることができる照明装置、及びこの照明装置を備えた外観検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子部品の外観を撮像してその欠陥を検査する装置として、従来、特開２００７－６４８０１号公報に開示された外観検査装置が知られている。この外観検査装置は、電子部品を所定の搬送方向に搬送する搬送機構と、搬送機構により搬送されて撮像領域内を通過する電子部品の表面を撮像する撮像機構と、搬送機構によって撮像領域内を搬送される電子部品を照明する照明装置と、撮像機構によって撮像された電子部品の画像を基に、当該電子部品の外観の良否を判定する判定処理部と、前記照明装置及び撮像機構の作動を制御する制御部とを備える。

【0003】

前記照明装置は、第１投光手段、第２投光手段及び第３投光手段を備えるとともに、各投光手段は電子部品に向けて光を照射する環状に配置された複数の投光部をそれぞれ備えており、環状に配設される投光部の軸線方向に同軸に並設される。

【0004】

そして、前記第１投光手段は、その軸線に対してその投光部の照射光軸が１５°～３５°傾くように配置されるとともに、青色の光を電子部品に向けて照射するように構成され、第２投光手段は、その軸線に対してその投光部の照射光軸が４０°～５０°傾くように配置されるとともに、赤色の光を電子部品に向けて照射するように構成され、第３投光手段は、その軸線に対して前記投光部の照射光軸が５５°～７５°傾くように配置されるとともに、赤色の光を電子部品に向けて照射するように構成される。

【0005】

前記撮像機構は、その撮像光軸が各投光手段の投光部の配置環内に位置するように配置される。また、前記制御部は、前記各投光手段を制御して、該各投光手段の内、同じ色の光を照射する投光手段から電子部品に向けて光を照射するとともに、電子部品が前記撮像領域内を通過中に、光を照射する投光手段を切り換えて該電子部品に照射される光の色を切り換えるように構成され、且つ、前記撮像機構を制御して、前記電子部品に照射される光の色毎に該電子部品の表面を撮像するように構成される。そして、判定処理部は、電子部品に照射される光の色毎に撮像された各画像を基に良否判定を行うように構成される。

【0006】

電子部品には、クラック、傷、欠けといった表面に生じる欠陥の他、積層された誘電体や内部電極の浮き上がりといった内部に生じる欠陥があり、これらの欠陥はそれぞれ特有の特性を有するため、これを単一の従来の高輝度ランプによって照明すると、前記撮像機構によって得られる画像において、ある特定の欠陥についてはその特徴が際立って現れるものの、他の欠陥については、識別可能なレベルまでその特徴が表れ難いという問題があった。このため、単一の高輝度ランプを用いた照明では、全ての欠陥を高精度に検出することができなかった。

【0007】

上述した特開２００７－６４８０１号公報に開示された外観検査装置によれば、第１投光手段による青色光の照明と、第２投光手段及び第３投光手段による赤色光の照明とを切り換えて照明するとともに、各色の照明時における電子部品の画像を撮像機構によって撮像して、得られた各色に対応した画像に基づいて判定処理部により電子部品の良否を判別しているので、電子部品の表面及び内部に生じた欠陥を高精度に検出することができる。

【0008】

即ち、青色光のみを用いて電子部品を照明することで、クラックや傷といった電子部品の表面に存在する欠陥の特徴を識別可能なレベルに際立たせることができ、これによって電子部品の表面に存在する欠陥を高精度に検出することができる。また、赤色光のみを用いて電子部品を照明することで、積層された誘電体や内部電極の浮き上がりといった電子部品の内部に生じる欠陥の特徴を識別可能なレベルに際立たせることができ、これによって電子部品の表面に存在する欠陥を高精度に検出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２００７－６４８０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ところで、現在では、セラミックから成る基板上に、電極や配線としての金属膜が形成されたセラミック基板が開発されている。そして、この基板の場合には、金属膜の傷や欠損といった欠陥、セラミック部分の基板の周縁に生じる欠けやクラックといった欠陥の他、セラミック基板表面の全域に生じ得る汚れなどの欠陥があり、これらの欠陥を高精度に検出することができる外観検査装置が求められている。

【0011】

また、この外観検査における処理時間を、従来に比べて短縮することにより、より効率的に外観検査を実行可能な外観検査装置も同時に求められている。

【0012】

本発明は以上の実情に鑑みなされたものであって、表面に金属膜を有する基板の欠陥を高精度に、しかも従来に比べてより効率的に検出することができる外観検査装置、及び当該外観検査に用いられる照明装置の提供を、その目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するための本発明は、
表面に金属膜が形成された基板の外観を検査する際に用いられる照明装置であって、
照射する光の光軸が基板表面に対して直交するように設定され、青色又は赤色の内の一方の色の光を照射する第１の照明部と、
前記第１の照明部よりも基板側に配置され、基板表面に向けて緑色の光を照射する第２の照明部と、
基板表面に対して、その周囲から光を照射するように構成され、青色又は赤色の内、前記第１の照明部の照射光とは異なる色の光を照射する第３の照明部とを備えた照明装置に係る。

【0014】

また、本発明は、表面に金属膜が形成された基板の外観を検査する外観検査装置であって、
前記基板を搬送する搬送装置と、
前記搬送装置の搬送路上に設定された検査位置に対応して配設され、該検査位置に搬送された基板の画像を撮像する撮像カメラと、
前記検査位置に対応して配設され、該検査位置に搬送された基板を照明する前記照明装置と、
前記撮像カメラによって撮像された画像を処理して、基板の外観の良否を判定する判定装置とを備え、
前記撮像カメラは、赤色光を検出する素子、緑色光を検出する素子、及び青色光を検出する素子をそれぞれ備えるとともに、各素子によって検出された画像データをそれぞれ出力するように構成され、
前記判定装置は、前記撮像カメラから出力された各検出色に応じた各画像データに基づいて、基板の外観の良否を判定するように構成された外観検査装置に係る。

【0015】

この外観検査装置によれば、前記搬送装置により基板を搬送して、当該搬送装置の搬送路上に設定された検査位置に経由させる。そして、この検査位置において、基板は、前記照明装置により照明された状態で、前記撮像カメラによってその表面の画像が撮像され、前記判定装置において、前記撮像カメラにより撮像された画像に基づき、その外観の良否が判定（判別）される。

【0016】

前記撮像カメラは、上記のように、赤色光を検出する素子（赤色光検出素子）、緑色光を検出する素子（緑色光検出素子）、及び青色光を検出する素子（青色光検出素子）をそれぞれ備え、各素子によって検出された画像データをそれぞれ出力するように構成される。

【0017】

前記撮像カメラはこのような機能を備えていれば、どのような構成のものでも良いが、その一例を挙げれば、複数の赤色光検出素子が一列に配設されたラインセンサ（赤色用ラインセンサ）、複数の緑色光検出素子が一列に配設されたラインセンサ（緑色用ラインセンサ）、及び複数の青色光検出素子が一列に配設されたラインセンサ（青色用ラインセンサ）が、基板の搬送方向に沿って並設されたものを例示することができる。この場合、赤色用ラインセンサ、緑色用ラインセンサ及び青色用ラインセンサからそれぞれ出力される画像データが各検出色に対応した画像データとなる。

【0018】

或いは、前記撮像カメラは、赤色光検出素子、緑色光検出素子、及び青色光検出素子が交互にモザイク状に配置されたエリアセンサカメラであっても良い。この場合、エリアセンサカメラから出力されるデータの内、赤色光検出素子から出力されるデータを抽出することによって、赤色に対応した画像データが形成され、緑色光検出素子から出力されるデータを抽出することによって、緑色に対応した画像データが形成され、青色光検出素子から出力されるデータを抽出することによって、青色に対応した画像データが形成される。

【0019】

また、前記照明装置は、前記検査位置において、第１の照明部、第２の照明部及び第３の照明部によって同時に基板を照明する。この第１の照明部は照射光の光軸が基板表面に対して直交するように設定され、青色又は赤色の内から選択的に設定された一方の色の光を照射する。この第１の照明部は、主に、基板上に形成された金属膜に生じた傷、欠損（完全断線及び部分断線を含む）や形状異常などの欠陥を検出するための照明である。

【0020】

本発明者等の知見によれば、金属は、金や銅といった赤色光を多く反射する赤色系のものと、銀、マグネシウムやアルミニウムといった青色光を多く反射する白色系のものとがある。したがって、この第１の照射部では、金属膜が、金や銅といった赤色系のものである場合には、照射光として赤色の光が選択され、一方、金属膜が、銀、マグネシウムやアルミニウムといった金や銅といった白色系のものである場合には、照射光として青色の光が選択される。

【0021】

斯くして、この第１の照射部から照射された光は、金属膜が適切に存在する部分についてはその多くが反射され、即ち、反射光量が多く、金属膜に傷が存在する場合には、当該傷部において乱反射されてその反射光量が少なく、同様に、金属膜が欠損している部分については、欠損部において光が吸収されてその反射光量が少なくなる。

【0022】

そして、この第１の照射部から照射される光が赤色である場合には、前記基板によって反射された光が前記撮像カメラに入射されると、前記赤色光検出素子によりこれが検出されて赤色に対応した画像データが生成され、入射反射光量に応じた輝度値を有する画像データとなる。同様に、第１の照射部から照射される光が青色である場合には、前記基板によって反射された光が前記撮像カメラに入射されると、前記青色光検出素子によりこれが検出されて青色に対応した画像データが生成され、入射反射光量に応じた輝度値を有する画像データとなる。

【0023】

前記判定部は、第１の照射部から照射される光の色に応じた画像データから、例えば、所定の閾値で２値化することによって濃淡画像を生成し、生成した濃淡画像と基準となる濃淡画像とを比較することによって、金属膜の傷、欠損及び形状異常を検出し、傷、欠損や形状異常が検出された場合には、当該基板を不良であると判定する。

【0024】

また、前記第２の照明部は、上記のように、前記第１の照明部よりも基板側に配置され、基板表面に向けて緑色の光を照射するように構成される。この第２の照明部は、主に、基板上の汚れを検出するための照明である。本発明者等の知見によれば、緑色の光は、基板表面の色によってその吸収率が異なる、即ち、反射光量が異なるという特性を有する。

【0025】

斯くして、この第２の照射部から照射され、前記基板により反射されて、基板表面の色に応じてその反射光量が異なる緑色の光が前記撮像カメラに入射されると、前記緑色光検出素子によりこれが検出されて緑色に対応した画像データが生成され、入射反射光量に応じた輝度値を有する画像データとなる。

【0026】

前記判定部は、この緑色に対応した画像データから、例えば、所定の閾値で２値化することによって濃淡画像を生成し、生成した濃淡画像と基準となる濃淡画像とを比較することによって、基板表面の汚れを検出し、汚れが検出された場合には、当該基板を不良であると判定する。

【0027】

前記第３の照明部は基板表面に対してその周囲から光を照射するように構成され、青色又は赤色の内、前記第１の照明部の照射光とは異なる色の光を照射するように構成される。即ち、第１の照明部が赤色の光を照射する場合には、第３の照明部は青色の光を照射するように構成され、第１の照明部が青色の光を照射する場合には、第３の照明部は赤色の光を照射するように構成される。この第３の照明部は、主に、基板の周縁に生じる欠けやクラックといった欠陥を検出するための照明である。

【0028】

基板の周縁に欠けやクラックがある場合には、第３の照明部から照射された光が欠けやクラックが存在する部分で乱反射されるため、撮像カメラに向けた反射光量が他の部分よりも少なくなる。

【0029】

そして、この第３の照射部から照射される光が青色である場合には、前記基板によって反射された光が前記撮像カメラに入射されると、前記青色光検出素子によりこれが検出されて青色に対応した画像データが生成され、入射反射光量に応じた輝度値を有する画像データとなる。同様に、第３の照射部から照射される光が赤色である場合には、前記基板によって反射された光が前記撮像カメラに入射されると、前記赤色光検出素子によりこれが検出されて赤色に対応した画像データが生成され、入射反射光量に応じた輝度値を有する画像データとなる。

【0030】

前記判定部は、第３の照射部から照射される光の色に応じた画像データから、例えば、所定の閾値で２値化することによって濃淡画像を生成し、生成した濃淡画像と基準となる濃淡画像とを比較することによって、基板の周縁に生成された欠けやクラックを検出し、欠けやクラックが検出された場合には、当該基板を不良であると判定する。

【0031】

以上のように、この外観検査装置によれば、第１の照射部、第２の照射部及び第３の照射部から、同時に、それぞれ赤色又は青色の光、緑色の光、青色又は赤色の光を基板に照射し、その反射光を、赤色光検出素子、緑色光検出素子及び青色光検出素子を備えた撮像カメラに入射させて、各素子によって検出された画像データをそれぞれ取得し、得られた各画像データを基に、判定装置において、基板の外観の良否が判別するように構成したので、基板に形成された金属膜の傷、欠損及び形状異常、基板表面の汚れ、基板の周縁に形成された欠けやクラックといった欠陥を高精度に検出することができる。

【0032】

また、撮像カメラによる一度の撮像で、上述した各種の欠陥を判別することができるので、照明の色ごとに複数回撮像していた従来に比べて、当該外観検査における処理時間をより短縮することができ、より効率的に当該外観検査を実行することができる。

【0033】

本発明において、前記第１の照明部、第２の照明部及び第３の照明部は、それぞれ複数の発光ダイオードを光源として備えた態様とすることができる。

【0034】

また、本発明において、前記第２の照明部及び第３の照明部は、それぞれ環状に配置された複数の発光ダイオードを光源として備え、更に、前記第２の照明部を構成する発光ダイオードは、基板表面と平行な面を基準として、その光軸の前記基板側に向けた傾斜角度が５°～４５°の範囲内に設定され、前記第３の照明部を構成する発光ダイオードは、その光軸が、基板表面と平行な面を基準として、前記基板とは反対側に向けた傾斜角度を５°とし、前記基板側に向けた傾斜角度を１５°とする範囲内に設定された態様をとることができる。

【0035】

このようにすれば、複数の発光ダイオードを環状に配置することで、第２の照明部及び第３の照明部により更に均等に基板を照明することができ、このようにすることで、より精度の高い外観検査を実現することができる。また、第２の照明部を構成する発光ダイオードの光軸を上記角度にすることで、基板表面を更に均質に照明することができ、また、第３の照明部を構成する発光ダイオードの光軸を上記角度にすることで、基板の周縁をより高い照度で照明することができる。

【発明の効果】

【0036】

以上説明したように、本発明に係る外観検査装置によれば、基板に形成された金属膜の傷、欠損及び形状異常、基板表面の汚れ、基板の周縁に形成された欠けやクラックといった欠陥を高精度に検出することができる。

【0037】

また、撮像カメラによる一度の撮像で、上述した各種の欠陥を判別することができるので、照明の色ごとに複数回撮像していた従来に比べて、当該外観検査における処理時間を短縮することができ、より効率的に当該外観検査を実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】本発明の一実施形態に係る外観検査装置の構成を示した説明図である。

【図2】本実施形態に係る第１の照明部における作用を説明するための説明図である。

【図3】本実施形態に係る第１の照明部における作用を説明するための説明図である。

【図4】本実施形態に係る第１の照明部における作用を説明するための説明図である。

【図5】本実施形態に係る第１の照明部における作用を説明するための説明図である。

【図6】本実施形態に係る第２の照明部の構成について説明するための説明図である。

【図7】本実施形態に係る第３の照明部の構成について説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、本例の外観検査装置の検査対象は、表面に電極及び／又は配線として金の膜が形成されたセラミック製の基板であって、平面視矩形状をした基板とする。

【0040】

図１に示すように、本例の外観検査装置１は、基板Ｋを搬送する搬送装置２と、この搬送装置２の搬送路上に設定された検査位置において、その上方に配設され、当該検査位置に搬送された基板Ｋの画像を撮像する撮像カメラ５と、前記検査位置において、前記撮像カメラ５と基板Ｋとの間に配設され、当該検査位置に搬送された基板Ｋを照明する照明装置１０と、搬送装置２、撮像カメラ５及び照明装置１０の作動を制御する制御装置３０と、撮像カメラ５によって撮像された画像を処理して、基板Ｋの外観の良否を判定する判定装置３５とを備える。

【0041】

前記搬送装置２は、水平回転可能に設けられた円板状のガラス板３と、このガラス板３を水平回転させる駆動モータ（図示せず）とを備えて構成され、前記制御装置３０による制御の下で、図示しない適宜整列供給装置により整列されて当該ガラス板３上に順次供給される基板Ｋをその回転方向に搬送する。

【0042】

前記照明装置１０は、前記検査位置において、前記撮像カメラ５と前記ガラス板３との間に配設された第１の照明部１１、第２の照明部１８及び第３の照明部２５を備える。これら第１の照明部１１、第２の照明部１８及び第３の照明部２５は上下に並設されており、上から順に、第１の照明部１１、第２の照明部１８及び第３の照明部２５が設けられている。

【0043】

前記第１の照明部１１は、平面視矩形状をし、上下が開口した筒状の本体１２と、水平面に対してほぼ４５度に傾いた状態で前記本体１２内に配設されたハーフミラー１３と、光軸が水平方向を向くように複行複列に配列され、前記ハーフミラー１３に対峙するように設けられた複数の赤色ＬＥＤ１５と、この赤色ＬＥＤ１５を保持する基台１６と、赤色ＬＥＤ１５とハーフミラー１３との間に鉛直に配設され、赤色ＬＥＤ１５が配設される領域とハーフミラー１３が設けられる領域とを仕切るガラス板１４とを備えている。そして、本体１２は、ハーフミラー１３が設けられる領域の上下が開口し、赤色ＬＥＤ１５が設けられる領域の上下部分は蓋体により閉塞されている。また、赤色ＬＥＤ１５は前記制御装置３０によってその点灯が制御される。

【0044】

そして、この第１の照明部１１は、そのハーフミラー１３が前記撮像カメラ５の直下に位置するように配設されている。この第１の照明部１１では、赤色ＬＥＤ１５からハーフミラー１３に向けて水平方向に指向性を持った赤色光が照射され、照射された赤色光はハーフミラー１３で鉛直下方に向けて９０°の角度で反射され、当該反射光が下方の検査位置に位置する基板Ｋ上に照射される。尚、このような照明を一般的に同軸照明、或いは落射照明という。

【0045】

この第１の照明部１１は、主に、基板Ｋ上に形成された金属膜（金の膜）に生じた傷、欠損（完全断線及び部分断線を含む）や形状異常などの欠陥を検出するための照明であり、本例において、赤色ＬＥＤ１５を用いた理由は以下による。

【0046】

即ち、本発明者等の知見によれば、金属は、金や銅といった赤色光を多く反射する赤色系のものと、銀、マグネシウムやアルミニウムといった青色光を多く反射する白色系のものとがある。本例の基板Ｋは、金属膜として金の膜が形成されているため、赤色ＬＥＤを用いている。

【0047】

図２は金の膜に対して垂直方向の指向性を有する赤色光を照射した場合の反射の状態を概念的に示した図であり、同様に、図３は金の膜に対して垂直方向の指向性を有する緑色光を照射した場合の反射の状態を概念的に示した図であり、図４は金の膜に対して垂直方向の指向性を有する青色光を照射した場合の反射の状態を概念的に示した図であり、図５は金の膜に指向性の無い一般的な白色光を照射した場合の反射の状態を概念的に示した図である。尚、これら図２～図５において、斜線を付した部分は金の膜であり、破線の矢印は照射光及び反射光を示し、一点鎖線は反射光の輝度レベルを示している。

【0048】

上述したように、金は赤色光を多く反射し、他の色の光を吸収し易い特性を有する赤色系の金属である。したがって、赤色光を金の膜に照射すると、図２に示すように、平滑面ではその多くが正反射されるため、反射光の光量が多く、反射光は高い輝度レベルを示す。一方、膜の表面に傷Ｓがある場合には、図２に示すように、この傷Ｓの部分において赤色光が乱反射されて、上方への反射光量が極端に少なくなるため、当該傷に対応する部分の輝度レベルは極端に低いレベルとなる。

【0049】

これに対し、金の膜に緑色光や青色光を照射すると、これらの光は金の膜に吸収され易いため、その反射光量は赤色光に比べて少なく、反射光の輝度レベルは赤色光に比べて低いものとなる（図３及び図４参照）。また、膜の表面に傷Ｓがある場合には、この傷Ｓの部分において乱反射されて、上方への反射光量が少なくなるため、当該傷Ｓに対応する部分の輝度レベルは低いレベルとなるが、傷Ｓの無い部分の反射光の輝度レベルと大きな差が無いため、傷Ｓの有無を有意差をもって判別することができない（図３及び図４参照）。また、指向性の無い白色光を金の膜に照射した場合の反射光は緑色光と同程度の輝度レベルを示すものの、青色光と同様に、傷Ｓの有無による反射光の輝度レベルに有意差は無く、これを正確に判別することはできない（図５参照）。

【0050】

斯くして、この第１の照射部１１によれば、金の膜が適切に存在する部分については、反射光量が多くなるため、その輝度レベルが高く、金の膜に傷Ｓが存在する場合には、当該傷Ｓ部において乱反射されてその反射光量が極端に少なくなるため、その輝度レベルが極端に低くなり、また、同様に、金の膜に欠損があり下地のセラミック部分が露出している場合には、当該欠損部において赤色の照射光が吸収されてその反射光量が極端に少なくなるため、その輝度レベルが極端に低くなる。

【0051】

以上の作用により、基板Ｋ上に形成された金の膜に存在する傷、膜の欠損や形状異常といった欠陥を検出することが可能となる。このことは、銅などの、金以外の赤色系の金属においても同様である。

【0052】

前記第２の照明部１８は、上記のように、前記第１の照明部１１の下方に配置され、前記本体１２の開口部に対応する位置に、上下に貫通する開口を備えた支持板１９と、この支持板１９の下面に取り付けられた円筒部材２０と、この円筒部材２０の内周面に複行複列に配列され、検査位置に在る基板Ｋの表面に向けて緑色の照明光を照射する緑色ＬＥＤ２１と、環状に配列される緑色ＬＥＤ２１の内側に設けられた拡散膜２２とを備えて構成される。尚、緑色ＬＥＤ１５は前記制御装置３０によってその点灯が制御される。

【0053】

前記拡散膜２２は、下方に向けて拡径するテーパ状をした環状の膜であり、緑色ＬＥＤ２１から照射された指向性のある緑色光を、その透過の際に分散させる作用を有するものである。斯くして、この拡散膜２２を透過した緑色光は基板Ｋの表面に対して均質に照射され、基板Ｋの表面は均質な光量で照明される。

【0054】

この第２の照明部１８は、主に、基板Ｋ上の汚れを検出するための照明である。本発明者等の知見によれば、緑色の光は、基板Ｋの表面の色によってその吸収率が異なる、即ち、反射光量が異なり、反射光の輝度レベルが異なるという特性を有する。したがって、この反射光の輝度レベルの変化から基板Ｋの表面に汚れなどが存在するか否かを判別することができる。

【0055】

そして、基板Ｋの表面の汚れを検出することが可能なレベルの光量で基板Ｋの表面全体を均等に照明するためには、緑色ＬＥＤ２１の光軸は、図６に示すように、基板Ｋの表面と平行な面Ｒを基準として、前記基板Ｋ側に向けた傾斜角度、即ち、下方に向けた傾斜角度が５°～４５°の範囲内に設定されているのが好ましい。

【0056】

前記第３の照明部２５は、上記のように、前記第２の照明部１８の下方に配置され、前記拡散膜２１よりも大きい径を有するリング状部材２６と、このリング状部材２６の内周面に、周方向に均等に配設され、検査位置に在る基板Ｋの周縁に向けて青色の照明光を照射する複数の青色ＬＥＤ２７とを備えて構成される。この青色ＬＥＤ２７も前記制御装置３０によってその点灯が制御される。

【0057】

この第３の照明部２５は、主に、基板Ｋの周縁に生じる欠けやクラックといった欠陥を検出するための照明である。基板Ｋの周縁に欠けやクラックがある場合には、前記青色ＬＥＤ２７から照射された光が欠けやクラックが存在する部分で乱反射されるため、撮像カメラ５に向けた反射光量が他の部分よりも少なくなり、その輝度レベルが低くなる。したがって、この反射光の輝度レベルの変化から基板Ｋの周縁に欠けやクラックといった欠陥が存在するか否かを判別することができる。

【0058】

前記撮像カメラ５は、赤色光を検出する素子（赤色光検出素子）、緑色光を検出する素子（緑色光検出素子）、及び青色光を検出する素子（青色光検出素子）をそれぞれ備えるとともに、各素子によって検出された画像データをそれぞれ出力するように構成される。

【0059】

即ち、撮像カメラ５は、前記第１の照射部１１の赤色ＬＥＤから基板Ｋの表面に向けて照射され、基板Ｋの表面によって反射された反射光を赤色光検出素子によって受光し、その輝度レベルに応じた画像データを出力する。同様に、撮像カメラ５は、前記第２の照射部１８の緑色ＬＥＤから基板Ｋの表面に向けて照射され、当該基板Ｋの表面によって反射された反射光を緑色光検出素子によって受光し、その輝度レベルに応じた画像データを出力する。また、撮像カメラ５は、前記第３の照射部２５の青色ＬＥＤから基板Ｋの表面に向けて照射され、当該基板Ｋの表面によって反射された反射光を青色光検出素子によって受光し、その輝度レベルに応じた画像データを出力する。

【0060】

前記撮像カメラ５は、上記のような機能を備えていれば、どのような構成のものでも良いが、その一例を挙げれば、複数の赤色光検出素子が一列に配設されたラインセンサ（赤色用ラインセンサ）、複数の緑色光検出素子が一列に配設されたラインセンサ（緑色用ラインセンサ）、及び複数の青色光検出素子が一列に配設されたラインセンサ（青色用ラインセンサ）が、基板Ｋの搬送方向に沿って並設されたものを例示することができる。この場合、赤色用ラインセンサ、緑色用ラインセンサ及び青色用ラインセンサからそれぞれ出力される画像データが各検出色に応じた画像データとなる。

【0061】

或いは、前記撮像カメラ５は、赤色光検出素子、緑色光検出素子、及び青色光検出素子が交互にモザイク状に配置されたエリアセンサカメラであっても良い。この場合、エリアセンサカメラから出力されるデータの内、赤色光検出素子から出力されるデータを抽出することによって、赤色に対応した画像データが形成され、緑色光検出素子から出力されるデータを抽出することによって、緑色に対応した画像データが形成され、青色光検出素子から出力されるデータを抽出することによって、青色に対応した画像データが形成される。

【0062】

前記判定装置３５は、前記撮像カメラ５から出力された各検出色に応じた各画像データに基づいて、基板Ｋの外観の良否を判定するように構成される。具体的には、判定装置３５は、以下のようにして、基板Ｋの外観の良否を判定する。

【0063】

上述したように、第１の照射部１１の赤色ＬＥＤから基板Ｋの表面に赤色光を照射すると、金の膜が適切に存在する部分については、反射光量が多くなるため、その輝度レベルが高く、金の膜に傷が存在する場合には、当該傷部において乱反射されてその反射光量が極端に少なくなるため、その輝度レベルが極端に低くなり、また、同様に、金の膜に欠損があり下地のセラミック部分が露出している場合には、当該欠損部において赤色の照射光が吸収されてその反射光量が極端に少なくなるため、その輝度レベルが極端に低くなる。そして、このような赤色光の反射光が撮像カメラ５の赤色光検出素子によって検出され、その輝度レベルに応じた赤色に対応した画像データが撮像カメラ５から判定装置３５に出力される。

【0064】

判定装置３５はこの赤色に対応した画像データを所定の閾値で２値化することによって濃淡画像を生成し、生成した濃淡画像と基準となる濃淡画像とを比較することによって、金属膜の傷、欠損及び形状異常を検出し、傷、欠損や形状異常が検出された場合には、当該基板Ｋが不良であると判定する。

【0065】

また、前記第２の照射部１８の緑色ＬＥＤ２１から基板Ｋの表面に照射される緑色光は、基板Ｋの表面の色に応じてその反射光量が異なり、反射光は基板Ｋの表面の色に応じた輝度レベルを示す。そして、このような緑色光の反射光が撮像カメラ５の緑色光検出素子によって検出され、その輝度レベルに応じた緑色に対応した画像データが撮像カメラ５から判定装置３５に出力される。

【0066】

前記判定装置３５は、この緑色に対応した画像データを所定の閾値で２値化することによって濃淡画像を生成し、生成した濃淡画像と基準となる濃淡画像とを比較することによって、基板Ｋの表面に存在する汚れの有無を検出し、汚れが検出された場合には、当該基板Ｋが不良であると判定する。

【0067】

また、第３の照明部２５の青色ＬＥＤから基板Ｋの表面に照射される青色光は、基板Ｋの周縁に欠けやクラックがある場合には、当該欠けやクラックが存在する部分で乱反射されるため、撮像カメラ５に向けた反射光は、その光量が他の部分よりも少なくなるため、その輝度レベルが低くなる。このような青色光の反射光が撮像カメラ５の青色光検出素子によって検出され、その輝度レベルに応じた青色に対応した画像データが撮像カメラ５から判定装置３５に出力される。

【0068】

前記判定装置３５は、この青色に対応した画像データを所定の閾値で２値化することによって濃淡画像を生成し、生成した濃淡画像と基準となる濃淡画像とを比較することによって、基板Ｋの周縁に生成された欠けやクラックを検出し、欠けやクラックが検出された場合には、当該基板Ｋが不良であると判定する。

【0069】

以上のように構成された本例の外観検査装置１によれば、第１の照射部１１の赤色ＬＥＤ１５、第２の照射部１８の緑色ＬＥＤ２１及び第３の照射部２５の青色ＬＥＤ２７から、同時に、それぞれ赤色光、緑色光及び青色光が基板Ｋに照射される。そして、基板Ｋにより反射された赤色光、緑色光及び青色光の反射光が前記ハーフミラー１３を透過してそれぞれ撮像カメラ５に入射され、入射された赤色光、緑色光及び青色光が赤色光検出素子、緑色光検出素子及び青色光検出素子によってそれぞれ検出され、その輝度レベルに応じた各色に対応した画像データが判定装置３５に出力される。

【0070】

ついで、判定装置３５において、入力された各色に対応した画像データに基づいて、基板Ｋの外観の良否が判別される。したがって、本例の外観検査装置１によれば、基板Ｋに形成された金属膜の傷、欠損及び形状異常、基板Ｋ表面の汚れ、基板Ｋの周縁に形成された欠けやクラックといった欠陥を高精度に検出することができる。

【0071】

また、撮像カメラ５による一度の撮像で、上述した各種の欠陥を判別することができるので、照明の色ごとに複数回撮像していた従来に比べて、当該外観検査における処理時間を短縮することができ、より効率的に当該外観検査を実行することができる。

【0072】

以上、本発明の具体的な実施の形態について説明したが、本発明が採り得る具体的な態様は、何ら上述のものに限定されるものではない。

【0073】

例えば、基板Ｋに形成された金属膜が、銀、マグネシウムやアルミニウムといった白色系のものである場合には、前記赤色ＬＥＤ１５は青色ＬＥＤで置き換えられる。白色系の金属の場合、青色の光を反射しやすいため、上述した作用が、青色光と赤色光とで逆のものとなる。具体的には、白色系の金属は青色光を多く反射し、他の色の光を吸収し易い特性を有するため、当該白色系の金属膜に青色光を照射すると、平滑面ではその多くが正反射されて、反射光の輝度レベルが高くなるが、傷がある場合には、この傷の部分において青色光が乱反射されて、上方への反射光量が極端に少なくなるため、当該傷に対応する部分の輝度レベルは極端に低いレベルとなる。

【0074】

一方、白色系の金属膜に緑色光や赤色光を照射すると、これらの光は金の膜に吸収されやすいため、その反射光量は青色光に比べて少なく、反射光の輝度レベルは青色光に比べて低いものとなる。また、金属膜の表面に傷がある場合には、この傷の部分において乱反射されて、上方への反射光量が少なくなるため、当該傷に対応する部分の輝度レベルは低いレベルとなるが、傷の無い部分の反射光の輝度レベルと大きな差が無いため、傷の有無を有意差をもって判別することができない。

【0075】

また、同様に、金属膜に欠損があり下地のセラミック部分が露出している場合には、当該欠損部において青色の照射光が吸収されてその反射光量が極端に少なくなるため、その輝度レベルが極端に低くなる。

【0076】

基板Ｋ上に白色系の金属膜が形成されている場合には、以上の作用により、照明光として青色光を用いることで、金属膜に存在する傷、金属膜の欠損や形状異常といった欠陥を検出することが可能となる。そして、この場合には前記第３の照明部２５の青色ＬＥＤ２７は赤色ＬＥＤで置き換えられる。

【符号の説明】

【0077】

１ 外観検査装置
２ 搬送装置
５ 撮像カメラ
１０ 照明装置
１１ 第１の照明部
１３ ハーフミラー
１５ 赤色ＬＥＤ
１８ 第２の照明部
２１ 緑色ＬＥＤ
２２ 拡散膜
２５ 第３の照明部
２７ 青色ＬＥＤ
Ｋ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】