基板の外観検査装置および外観検査方法
【課題】微小な電子部品であっても、その外形を示すエッジを正確に検出することができる基板の外観検査装置および外観検査方法を提供する。
【解決手段】照明パターン選択手段（照明パターン選択部４７）は、複数の方向からの照明光を同時に照射する照明パターン１と、照明パターン１よりも高い輝度で複数の方向からの照明光を別々に照射する照明パターン２と、から照明光照射手段（照明２０）による照明光の照射パターンを選択し、画像取得手段（カメラ１０）は、照明パターン２が選択された場合には、別々に照射された複数の方向別の照明光毎に画像を取得する。このようにして取得した画像には、電子部品の実装面に略平行な面（上面）および実装面に略垂直な面（側面）により形成されるエッジが、電子部品の側面からの拡散光によって電子部品の外形として表され、エッジ検出手段（エッジ検出部４８）はこれらの画像から電子部品の外形を示すエッジを検出する。
【解決手段】照明パターン選択手段（照明パターン選択部４７）は、複数の方向からの照明光を同時に照射する照明パターン１と、照明パターン１よりも高い輝度で複数の方向からの照明光を別々に照射する照明パターン２と、から照明光照射手段（照明２０）による照明光の照射パターンを選択し、画像取得手段（カメラ１０）は、照明パターン２が選択された場合には、別々に照射された複数の方向別の照明光毎に画像を取得する。このようにして取得した画像には、電子部品の実装面に略平行な面（上面）および実装面に略垂直な面（側面）により形成されるエッジが、電子部品の側面からの拡散光によって電子部品の外形として表され、エッジ検出手段（エッジ検出部４８）はこれらの画像から電子部品の外形を示すエッジを検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の外観検査装置および外観検査方法に関する。さらに詳しくは、実装された電子部品が微小なものであっても、その外形を示すエッジを正確に検出することができる基板の外観検査装置および外観検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品の外観を検査するために、電子部品に対し撮像方向の斜め方向から照明光を照射することにより電極部のエッジに他との輝度差を生じさせ、これによりエッジの位置を検出することが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、斜め方向からの照明光の照射により基板面に電子部品の影を生じさせ、これにより基板上の電子部品の位置を検出することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１８４４１０号公報
【特許文献２】特開昭６３−１０６５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１では、図１２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、電子部品Ｐに対し撮像方向の斜め方向から照明光Ｌを照射することにより、外装部Ｐｊと電極部Ｐｄとの間の段差Ｄからの正反射光Ｍｒを受光して撮影する。そして、図１３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、撮影した画像Ｉの輝度ＧＩのうち、電極端に対応する画像成分Ｉｐｊの輝度値ＧＩｐｈと、外装部Ｐｊに対応する画像成分Ｉｐｊの輝度値ＧＩｐｊおよび電極部Ｐｄに対応する画像成分Ｉｐｄの輝度値ＧＩｐｄと、を比較することにより、電極Ｐｄの内側のエッジの位置を検出するようにしている。しかしながらこの場合、照明光Ｌの照射方向に直交する傾斜面を有する電子部品Ｐの電極Ｐｄの内側のエッジを検出する場合などには有効であるが、電子部品Ｐの外形を示す、電子部品Ｐの上面と側面とにより形成されるエッジは、照明光を撮像方向に反射する面がないため、検出が難しいといった問題があった。
【０００５】
また、電子部品Ｐが基板Ｓ上に実装されている場合には、図１４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、基板Ｓに対応する画像成分Ｉｓの輝度値ＧＩｓと、電子部品Ｐに対応する画像成分の輝度値（例えば、外装部Ｐｊに対応する画像成分Ｉｐｊの輝度値ＧＩｐｊ）と、の差が明確でないことがあり、この場合、電子部品Ｐの上面と側面とにより形成されるエッジを検出することが極めて難しいといった問題があった。このため、図１４（Ａ）に示すような電子部品Ｐの場合には、そのＹ−Ｙ’方向の位置を検出することが困難であった。
【０００６】
また、上記特許文献２のように基板面に影を生じさせる手法においては、影の大きさが実装されている電子部品の大きさに応じたものとなるため、微小な電子部品の場合には正確に検出できない、といった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決しようとするもので、実装された電子部品が微小なものであっても、その外形を示すエッジを正確に検出することができる基板の外観検査装置および外観検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の通りである。
１．基板に実装された電子部品に、前記基板の実装面に対して鋭角をなす複数の方向から照明光を照射可能な照明光照射手段と、
前記照明光照射手段による照明光の照射パターンを前記電子部品の種類に応じて選択する照明パターン選択手段と、
テレセントリック光学系を有し、前記基板の実装面に対して略垂直な方向から撮像して前記電子部品の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像から前記電子部品のエッジを検出するエッジ検出手段と、を備え、
前記照明パターン選択手段は、前記複数の方向からの照明光を同時に照射する照明パターン１と、前記照明パターン１よりも高い輝度で、前記複数の方向からの照明光を別々に照射する照明パターン２と、から照明光の照射パターンを選択し、
前記画像取得手段は、前記照明パターン選択手段により選択された照明光の照射パターンが照明パターン２である場合には、別々に照射された前記複数の方向別の照明光毎に前記画像を取得し、
前記エッジ検出手段は、前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像から、前記電子部品の前記実装面に略垂直な面からの拡散光の画像成分を抽出することにより、前記電子部品の前記実装面に略平行な面と、前記実装面に略垂直な面と、で形成されるエッジを検出することを特徴とする基板の外観検査装置。
２．上記１．において、前記エッジ検出手段は、前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像のうち、対向する方向からの照明光の照射毎に取得した画像同士の差分処理を施し、当該差分処理を施した画像に基づいて前記エッジを検出することを特徴とする。
３．基板に実装された電子部品に、前記基板の実装面に対して鋭角をなす複数の方向から照明光を照射可能な照明光照射手段と、
前記照明光照射手段による照明光の照射パターンを前記電子部品の種類に応じて選択する照明パターン選択手段と、
テレセントリック光学系を有し、前記基板の実装面に対して略垂直な方向から撮像して前記電子部品の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像から前記電子部品のエッジを検出するエッジ検出手段と、を備える基板の外観検査装置を用いる基板の外観検査方法であって、
前記照明パターン選択手段により、前記複数の方向からの照明光を同時に照射する照明パターン１と、前記照明パターン１よりも高い輝度で、前記複数の方向からの照明光を別々に照射する照明パターン２と、から照明光の照射パターンを選択する照明パターン選択工程と、
前記照明パターン選択工程において選択された照明光の照射パターンが照明パターン２である場合には、前記画像取得手段により、別々に照射された前記複数の方向別の照明光毎に前記画像を取得する画像取得工程と、
前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像から、前記電子部品の前記実装面に略垂直な面からの拡散光の画像成分を抽出することにより、前記電子部品の前記実装面に略平行な面と、前記実装面に略垂直な面と、で形成されるエッジを前記エッジ検出手段により検出するエッジ検出工程と、を含むことを特徴とする基板の外観検査方法。
４．上記３．において、前記エッジ検出工程では、前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像のうち、対向する方向からの照明光の照射毎に取得した画像同士の差分処理を施し、当該差分処理を施した画像に基づいて前記エッジを検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の基板の外観検査装置によると、基板に実装された電子部品に、基板の実装面に対して鋭角をなす複数の方向から照明光を照射する照明光照射手段と、基板の実装面に対して略垂直な方向から撮像し、テレセントリック光学系により電子部品の実装面に略垂直な面（側面）からの拡散光（乱反射光）を含む電子部品の画像を取得する画像取得手段と、照明光照射手段による照明光の照射パターンを電子部品の種類に応じて選択する照明パターン選択手段と、取得した画像から電子部品のエッジを検出するエッジ検出手段と、を備えている。そして、照明パターン選択手段は、複数の方向からの照明光を同時に照射する照明パターン１と、照明パターン１よりも高い輝度で、複数の方向からの照明光を別々に照射する照明パターン２と、から照明光の照射パターンを選択し、画像取得手段は、照明パターン選択手段により選択された照明光の照射パターンが照明パターン２である場合には、別々に照射された複数の方向別の照明光毎に画像を取得する。このようにして取得した画像には、電子部品の実装面に略平行な面（上面）および実装面に略垂直な面（側面）により形成されるエッジが、電子部品の実装面に略垂直な面（側面）からの拡散光によって電子部品の外形として表されており、これら画像から、エッジ検出手段により、電子部品の外形を示すエッジを検出するようにしている。これにより、実装された電子部品が微小なものであっても、その外形を示すエッジを正確に検出することができる。
また、前記エッジ検出手段が、前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像のうち、対向する方向からの照明光の照射毎に取得した画像同士の差分処理を施し、当該差分処理を施した画像に基づいて前記エッジを検出する場合は、差分処理により、それぞれの画像で撮影された電子部品と基板面の輝度情報が相殺されるため、エッジがより強調された画像を得ることができ、より正確にエッジを検出することができる。
【００１０】
本発明の基板の外観検査方法によると、上記の基板の外観検査装置の効果と同様の効果を奏する基板の外観検査方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態にかかる基板の外観検査装置を示す概略ブロック図である。
【図２】実施形態にかかる基板の外観検査装置の要部を模式的に示す説明図である。
【図３】実施形態にかかる照明を模式的に示す説明図である。
【図４】電子部品に通常輝度（低輝度）の照明光が照射された場合の反射を模式的に示す図である。
【図５】電子部品に高輝度の照明光が照射された場合の反射を模式的に示す図である。
【図６】実施形態にかかる基板の外観検査処理のフローチャートの例を示す図である。
【図７】取得される電子部品の画像の例を示す図である。
【図８】取得される電子部品の画像の例を示す図である。
【図９】取得される電子部品の画像の例を示す図である。
【図１０】取得される電子部品の画像の例を示す図である。
【図１１】取得される電子部品の画像に画像処理を施した画像の例を示す図である。
【図１２】従来技術を説明するための図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大側面図をそれぞれ示す。
【図１３】従来技術を説明するための図であり、（Ａ）は入力画像、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ’線における輝度データをそれぞれ示す。
【図１４】従来技術を説明するための図であり、（Ａ）は入力画像、（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ’線における輝度データをそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）基板の外観検査装置の構成：
（２）基板の外観検査処理（基板の外観検査方法）：
【００１３】
（１）基板の外観検査装置の構成：
図１は、本実施形態にかかる基板の外観検査装置（以下、単に外観検査装置ともいう）の概略構成を示している。同図において、外観検査装置１は、カメラ１０と、照明２０と、Ｘ−Ｙステージ３０と、制御部４０と、を備えている。これらの構成において、外観検査装置１は、図２に示すように、基板Ｓの検査対象となる部位の画像を取得し、当該画像に基づいて、基板Ｓ上に実装された電子部品Ｐの実装位置や実装方向などの実装状態の良否を判定する。
【００１４】
カメラ１０は、制御部４０により制御され、基板Ｓ上の電子部品Ｐを撮像するとともに、撮像した画像を制御部４０に出力する。図２に示すように、カメラ１０は、電子部品Ｐが実装された基板Ｓの実装面に対して略垂直な方向から電子部品Ｐの画像を撮影する。このカメラ１０は、光学系１１と、光学系１１により結像した画像を電気信号に変換する撮像素子１２と、を備えている。
撮像素子１２の種類は特に限定されないが、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等を採用することができる。
【００１５】
また、光学系１１はテレセントリック光学系を採用しており、１つの撮像位置座標において、視野内に複数の電子部品を配置して撮影した画像を取得し、当該画像に基づいて、複数の電子部品についての実装状態の良否判定を実施することができる。
【００１６】
照明２０は、カメラ１０による撮像に際し、制御部４０の制御により照明光を照射する。照明２０は、基板Ｓの実装面に対して鋭角をなす複数の方向から照明光を照射可能である。照明２０の光源としては、例えば、ＬＥＤ等を採用することができる。図３に示すように、照明２０は円環状照明であり、その円周方向に複数に分割（図３中４分割）されている。照明２０の分割数は特に限定されない。分割された各照明部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃおよび２０Ｄは、それぞれ単独で点灯させることができる。そして、これら照明部２０Ａ〜２０Ｄによる複数の方向別の照明光の照射毎に撮像することにより、異なる方向から照明光が照射された電子部品Ｐの画像を取得することができる。
【００１７】
なお、基板の実装面に対する照明光の角度は、鋭角である限り特に限定されない。この角度は、例えば、３０°〜４５°程度であることができるが、検出するエッジと他の部分とのコントラストや、実装されている電子部品同士の影の影響等を考慮して適宜設定することができる。
【００１８】
Ｘ−Ｙステージ３０は制御部４０の制御により駆動制御される。Ｘ−Ｙステージ３０は、カメラ１０の撮像方向に対して略垂直な平面内を水平移動可能であり、基板Ｓ上の電子部品Ｐをカメラ１０の撮影視野内に移動させる。図２に示すように、Ｘ−Ｙステージ３０は、カメラ１０及び照明２０の下方に配設されており、図示しない固定手段により基板ＳをＸ−Ｙステージ３０の移動平面に対して略平行に固定する。
【００１９】
制御部４０は、図１に示すように、カメラ制御インターフェース（Ｉ／Ｆ）４１と、照明制御Ｉ／Ｆ４２と、ステージ制御Ｉ／Ｆ４３と、ＣＰＵ４４と、プログラムメモリ４５と、データメモリ４６と、照明パターン選択部４７と、エッジ検出部４８と、良否判定部４９と、を備えている。このような構成において、ＣＰＵ４４は、プログラムメモリ４５に記憶された外観検査プログラムを実行して各部を制御したり、所定の演算処理を実施したりすることができる。
【００２０】
データメモリ４６はデータを蓄積可能な記憶媒体であり、撮像データ４６Ａと、照明パターンデータ４６Ｂと、が予め記憶されている。また、データメモリ４６は、取得した画像を画像データ４６Ｃとして記憶するとともに、外観検査処理の過程で生成される各種データを記憶可能となっている。なお、データメモリ４６はデータを記憶可能であればよく、ＲＡＭ，ＨＤＤ等の種々の記憶媒体を採用可能であるとともに、これら種々の記憶媒体を組み合わせたメモリとしてもよい。
【００２１】
撮像データ４６Ａには、基板Ｓの実装面をエリア毎に撮影するための各撮影位置座標が格納されている。また、撮像データ４６Ａには、基板Ｓに実装された電子部品Ｐの基板上の位置に関する情報（位置座標）、電子部品Ｐの外形情報等の情報が格納されている。
照明パターンデータ４６Ｂには、照明２０による照明光を異なるパターンで照射するためのデータが格納されている。この照明パターンデータ４６Ｂは、照明部２０Ａ〜２０Ｄを通常輝度で点灯させる照明パターン１と、照明パターン１よりも高い輝度で、各照明部２０Ａ〜２０Ｄによる複数の方向からの照明光を別々に照射する照明パターン２と、の２種類があり、撮像する電子部品の種類に応じて、照明パターン選択部４７により適宜選択される。
【００２２】
照明パターン１は、エッジの検出が比較的容易な電子部品である場合に選択される。この場合、取得される画像は、主に撮像対象からの照明光の反射を受光して撮影された画像である。なお、上述の「通常輝度」とは、正反射光による撮影に適した輝度である。
照明パターン２は、エッジの検出が比較的難しい電子部品、例えば、０．２ｍｍ×０．４ｍｍ（いわゆる０４０２サイズ）程度の大きさの微小なチップ部品や、基板面とのコントラスト（画像上の輝度値の差）が明瞭でない部品などである場合に選択される。この場合、取得される画像は、照明光の撮像対象からの拡散光成分による画像成分が含まれる画像である。また、上述のように、照明パターン２は、照明パターン１の照明の照射輝度よりも高い照射輝度で照明を照射する照明パターンである。
【００２３】
照明パターン２による照明光の照射において取得される画像について説明する。
図４は、基板Ｓ上に実装した微小な電子部品Ｐの側面ＰＳに通常輝度（低輝度）照明光Ｌを照射した状態を模式的に示している。このとき、側面ＰＳに照射した照明光Ｌは、正反射光Ｍｒの成分と、正反射光Ｍｒよりも輝度値の小さな拡散光Ｄｒの成分と、として反射される。これは、電子部品Ｐの側面ＰＳが粗面によって形成されるためであると考えられる。この拡散光Ｄｒの成分には、一部上方に反射する成分Ｄｒ（ｕｐ）が存在する。本実施形態では、この上方に反射する成分Ｄｒ（ｕｐ）をカメラで受光して撮影する。
【００２４】
しかしながら、微小な電子部品の場合には側面ＰＳの面積が小さいため、電子部品上面のコントラストから部品の検査を行うために用いられる通常の照明の輝度値では判別に十分な輝度が得られないといった問題がある。また、電子部品Ｐの上面からの反射を捉える場合には、開口Ａのすべてにおいて受光できるが、側面ＰＳからの反射を捉える場合には、図５に示すように、開口Ａの半分でしか受光することができない。そこで、微小な電子部品の撮像位置における照明光照射手段による照明光Ｌの照射輝度を、通常の照明光の照射輝度の４〜６倍程度にする。これにより、図５に示すように、上方に強い拡散光成分Ｄｒ（ｕｐ）が現れるようになり、電子部品Ｐのエッジを認識するのに十分な画像輝度の画像が得られる。
このような撮影を、各照明部２０Ａ〜２０Ｄによる複数の方向からの照明光の照射毎に行い、各方向から照明光が照射された画像をそれぞれ取得する。
【００２５】
カメラ制御Ｉ／Ｆ４１にはカメラ１０が接続されており、カメラ１０による撮影を制御する信号を送信するとともに、撮影された画像を画像信号として受信して制御部４０に取り込む。取り込まれた画像は、画像データ４６Ｃとしてデータメモリ４６に記憶される。
照明制御Ｉ／Ｆ４２には照明２０が接続されており、照明パターンデータ４６Ｂに基づいた照明光の照射を制御する信号を照明２０に送信する。
ステージ制御Ｉ／Ｆ４３にはＸ−Ｙステージ３０が接続されており、撮像データ４６Ａに基づいて同Ｘ−Ｙステージ３０の駆動制御を実行するよう制御信号を送信する。
【００２６】
照明パターン選択部４７は、上述の２つの照明パターン１および２を選択する。具体的には、照明パターン選択部４７は、各撮像位置に移動したときに、各撮像位置座標毎に対応づけられた照明パターンを選択する。各撮像位置座標と照明パターンとの対応付けは、撮像位置における撮影視野内に含まれる電子部品の中にエッジの検出が比較的難しい微小なチップ部品などの電子部品が含まれているか否かを考慮して予め設定されている。なお、照明パターンの選択は、各撮像位置に移動したときに、撮像データ４６Ａに含まれる電子部品Ｐの情報に基づいて、視野内に高輝度の照明光の照射が必要な電子部品が含まれているか否かを随時判別して選択するようにしてもよい。また、視野内に、高輝度照明光の照射が必要な電子部品と、そうでない電子部品と、が混在している場合には、照明パターン１および２の両方を選択して、それぞれの照明パターンによる撮像を行うようにしてもよい。
【００２７】
エッジ検出部４８は、取得した画像から電子部品Ｐのエッジを検出する。エッジ検出部４８によるエッジ検出では、取得した画像をそのまま用いてエッジ検出を実施してもよいが、照明部２０Ａ〜２０Ｄのうちのいずれかから照明光が照射されて撮影された画像と、この照明光を照射した照明部に対向する方向の照明部から照明光が照射されて撮影された画像と、を差分処理し、より明瞭に表されたエッジを検出するようすることができる。
良否判定部４９は、エッジ検出部４８により検出されたエッジに基づいて電子部品Ｐの実装状態の良否を判定する。この良否判定の形態は特に限定されず、検出したエッジに基づいて、電子部品Ｐが所定の実装状態にあるか否かを判定できればよい。
【００２８】
（２）基板の外観検査処理（基板の外観検査方法）：
上述の構成において実行される基板の外観検査処理を、図６に示すフローチャートを例として説明する。なお、外観検査処理に先立ち、電子部品Ｐが実装された基板ＳはＸ−Ｙステージ３０に固定されている。
最初に、ステップＳ１００において、撮像データ４６Ａを読み取る。そして、ステップＳ１１０においてＸ−Ｙステージ３０を駆動させ、読み取った撮像データ４６Ａに含まれる撮像位置座標へ基板Ｓを移動させる。これにより、基板Ｓの撮影対象部位がカメラ１０の撮影視野内に配置される。
【００２９】
ステップＳ１１５では、当該撮像位置が高輝度分割照明を照射する位置であるか否かを判別する。高輝度分割照明を照射する位置でない場合には、ステップＳ１２０において、照明パターン１を選択し、高輝度分割照明を照射する位置である場合には、ステップＳ１２５において、照明パターン２を選択し、データメモリ４６からそれぞれ照明パターンデータ４６Ｂとして読み取る。
【００３０】
そして、ステップＳ１３０では、読み取った照明パターンデータ４６Ｂに従って照明光を照射させた状態で、カメラ１０によって電子部品Ｐを撮影し、その画像を取得する。このとき、選択された照明パターンが照明パターン１である場合には、照明部２０Ａ〜２０Ｄから通常輝度（低輝度）の照明光を照射して画像を取得し、照明パターン２である場合には、照明部２０Ａ〜２０Ｄから、照明パターン１における照明の照射輝度よりも高い輝度の照明光を別々に照射して各照明光毎の画像を取得する。取得した各像は、ステップＳ１４０において、画像データ４６Ｃとしてデータメモリ４６に記憶される。
【００３１】
ステップＳ１３０にて取得される画像について、照明光の照射パターンが照明パターン２である場合の画像の例を図７、８、９および１０に示す。図７〜１０は、同一の基板の同一の視野を撮影した画像であり、それぞれ紙面の左、右、上、下方向（各図の矢印方向）から照明光を照射した状態において取得された画像である。なお、基板の実装面に対する照明光の角度はそれぞれ約３５°としている。これらの画像は、テレセントリック光学系を用いたカメラにより撮影されている。これらの画像によると、基板の実装面に略垂直な方向から撮影したことにより、電子部品の上面が略平面視された画像となっている。また、テレセントリック光学系を用いたことにより、撮影視野の中央と端部との視差による歪みが小さい画像となっている。
【００３２】
また、図７では、各電子部品Ｐの左側面に照射された照明光により、左側面と上面とにより形成される各エッジがそれぞれ明瞭に示されており、図８では、右側面に照射された照明光により、右側面と上面とにより形成される各エッジがそれぞれ明瞭に示されていることがわかる。さらに、図９では、各電子部品Ｐの上側側面に照射された照明光により、上側側面と上面とにより形成される各エッジがそれぞれ明瞭に示されており、図１０では、下側側面に照射された照明光により、下側側面と上面とにより形成される各エッジがそれぞれ明瞭に示されていることがわかる。したがって、このようにして取得した画像は、基板上の電子部品の実装状態の検査に好適な画像であるといえる。
【００３３】
図６に戻り、現在の撮像位置における画像の取得が終了すると、ステップＳ１５０では、基板Ｓ上の全撮像位置における画像の取得が終了したか否か、すなわち他の撮像位置における画像取得があるか否かを確認する。全撮像位置においての画像取得が終了していない場合には、ステップＳ１００に戻って他の撮像位置での画像取得を実行する。全撮像位置においての画像取得が終了していれば、ステップＳ１６０へ移行する。
【００３４】
ステップＳ１６０以降のステップでは、エッジ検出処理および良否判定処理を実行する。これらの処理は、ステップＳ１００〜１５０の画像取得処理と平行して実行するようにしてもよい。
ステップＳ１６０では、上述の処理で取得した画像データ４６Ｃをデータメモリ４６から読み込む。ステップＳ１７０では、読み込んだ画像データ４６Ｃから電子部品Ｐのエッジを検出する。
【００３５】
なお、エッジ検出をより正確に実施するために、上述の処理で取得した画像データに対して画像処理を施すようにしてもよい。この画像処理としては、例えば、差分処理であることができる。本実施形態において、差分処理は、照明パターン２において取得した画像のうち、対向する方向からの照明光の照射毎に取得した画像同士を差分することにより実行される。図１１は、図７〜１０に示す各画像同士を差分処理したものである。同図において、電子部品のエッジがより明瞭に示されているとともに、エッジ部分とエッジ以外の部分とのコントラストがより強調されていることがわかる。なお、上記画像処理としては、上記差分処理に限定されない。
【００３６】
ステップＳ１８０では、ステップＳ１７０において検出したエッジを良否判定の基準となるデータと比較することにより、当該電子部品の実装状態の良否を判定する。最後に、ステップＳ１９０では、基板Ｓ上の良否判定の対象となる全ての電子部品Ｐについての良否判定が終了したか否かを確認する。全ての電子部品Ｐについての良否判定が終了していない場合には、ステップＳ１６０に戻って以降の処理を繰り返し、他の電子部品Ｐについてエッジ検出及び良否判定を実行する。全ての電子部品Ｐについての良否判定が終了していれば、この基板についての外観検査処理を終了する。
【００３７】
このように、本実施形態の基板の外観検査装置１によると、基板Ｓに実装された電子部品Ｐに、基板Ｓの実装面に対して鋭角をなす複数の方向から照明光Ｌを照射する照明光照射手段としての照明２０と、基板Ｓの実装面に対して略垂直な方向から撮像し、光学系１１としてのテレセントリック光学系により、電子部品Ｐの側面ＰＳからの拡散光（乱反射光）Ｄｒを含む電子部品Ｐの画像を取得する画像取得手段としてのカメラ１０と、照明光Ｌの照射パターンを電子部品Ｐの種類に応じて選択する照明パターン選択手段としての照明パターン選択部４７と、取得した画像から電子部品Ｐのエッジを検出するエッジ検出手段としてのエッジ検出部４８と、を備えている。そして、照明パターン選択手段は、複数の方向からの照明光Ｌを同時に照射する照明パターン１と、照明パターン１よりも高い輝度で、複数の方向からの照明光Ｌを別々に照射する照明パターン２と、から照明光Ｌの照射パターンを選択し、画像取得手段は、照明パターン選択手段により選択された照明光Ｌの照射パターンが照明パターン２である場合には、別々に照射された複数の方向別の照明光Ｌ毎に画像を取得する。このようにして取得した画像には、電子部品Ｐの上面および側面ＰＳにより形成されるエッジが、電子部品Ｐの側面ＰＳからの拡散光Ｄｒによって電子部品Ｐの外形として表されており、これら画像から、エッジ検出手段により、電子部品Ｐの外形を示すエッジを検出するようにしている。これにより、実装された電子部品が微小なものであっても、その外形を示すエッジを正確に検出することができる。
【００３８】
また、エッジ検出部４８が、取得した各画像のうち、対向する方向からの照明光の照射毎に取得した画像同士の差分処理を施し、当該差分処理を施した画像に基づいてエッジを検出する場合には、エッジがより強調された画像を得ることができ、より正確に電子部品のエッジを検出することができる。
【００３９】
なお、本発明においては、上述の実施形態の例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更することができる。例えば、上述の基板の外観検査処理で例示したフローチャートでは、ステップＳ１１５において、撮像位置が高輝度分割照明を選択する撮像位置であるか否かを判別する例を示したが、これに限定されず、例えば、撮像視野内に、撮像対象として、高輝度照明光の照射が必要な電子部品と、そうでない電子部品と、の両方の電子部品が含まれている場合などにおいては、ステップＳ１１５において、当該撮像位置が、照明パターン１若しくは２により撮像を行う位置であるか、又は両方の照明パターンのそれぞれにより撮像を行う位置であるか、を判別するようにしてもよい。この場合、以降のステップでは、照明パターン１、２又は照明パターン１及び２の両方、のいずれかが選択される。
また、高輝度分割照明では、電子部品に対して複数の方向から別々に照明されるのに対し、通常輝度を用いた照明では、複数の方向から同時に照明された電子部品の画像が取得されればよく、使用する照明部２０Ａ〜２０Ｄの数は限定されない。すなわち、通常輝度の照明光の照射による撮像は、分割された照明部のうちの一部の照明部のみを点灯させての撮像であってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１；基板の外観検査装置、１０；カメラ、１１；光学系、１２；撮像素子、２０；照明、２０Ａ〜２０Ｄ；照明部、３０；Ｘ−Ｙステージ、４０；制御部、４１；カメラ制御Ｉ／Ｆ、４２；照明制御Ｉ／Ｆ、４３；ステージ制御Ｉ／Ｆ、４４；ＣＰＵ、４５；プログラムメモリ、４６；データメモリ、４６Ａ；撮像データ、４６Ｂ；照明パターンデータ、４６Ｃ；画像データ、４７；照明パターン選択部、４８；エッジ検出部、４９；良否判定部、Ｄｒ；拡散光（乱反射光）、Ｌ；照明光、Ｍｒ；正反射光、Ｐ；電子部品、Ｓ；基板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の外観検査装置および外観検査方法に関する。さらに詳しくは、実装された電子部品が微小なものであっても、その外形を示すエッジを正確に検出することができる基板の外観検査装置および外観検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品の外観を検査するために、電子部品に対し撮像方向の斜め方向から照明光を照射することにより電極部のエッジに他との輝度差を生じさせ、これによりエッジの位置を検出することが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、斜め方向からの照明光の照射により基板面に電子部品の影を生じさせ、これにより基板上の電子部品の位置を検出することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１８４４１０号公報
【特許文献２】特開昭６３−１０６５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１では、図１２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、電子部品Ｐに対し撮像方向の斜め方向から照明光Ｌを照射することにより、外装部Ｐｊと電極部Ｐｄとの間の段差Ｄからの正反射光Ｍｒを受光して撮影する。そして、図１３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、撮影した画像Ｉの輝度ＧＩのうち、電極端に対応する画像成分Ｉｐｊの輝度値ＧＩｐｈと、外装部Ｐｊに対応する画像成分Ｉｐｊの輝度値ＧＩｐｊおよび電極部Ｐｄに対応する画像成分Ｉｐｄの輝度値ＧＩｐｄと、を比較することにより、電極Ｐｄの内側のエッジの位置を検出するようにしている。しかしながらこの場合、照明光Ｌの照射方向に直交する傾斜面を有する電子部品Ｐの電極Ｐｄの内側のエッジを検出する場合などには有効であるが、電子部品Ｐの外形を示す、電子部品Ｐの上面と側面とにより形成されるエッジは、照明光を撮像方向に反射する面がないため、検出が難しいといった問題があった。
【０００５】
また、電子部品Ｐが基板Ｓ上に実装されている場合には、図１４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、基板Ｓに対応する画像成分Ｉｓの輝度値ＧＩｓと、電子部品Ｐに対応する画像成分の輝度値（例えば、外装部Ｐｊに対応する画像成分Ｉｐｊの輝度値ＧＩｐｊ）と、の差が明確でないことがあり、この場合、電子部品Ｐの上面と側面とにより形成されるエッジを検出することが極めて難しいといった問題があった。このため、図１４（Ａ）に示すような電子部品Ｐの場合には、そのＹ−Ｙ’方向の位置を検出することが困難であった。
【０００６】
また、上記特許文献２のように基板面に影を生じさせる手法においては、影の大きさが実装されている電子部品の大きさに応じたものとなるため、微小な電子部品の場合には正確に検出できない、といった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決しようとするもので、実装された電子部品が微小なものであっても、その外形を示すエッジを正確に検出することができる基板の外観検査装置および外観検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の通りである。
１．基板に実装された電子部品に、前記基板の実装面に対して鋭角をなす複数の方向から照明光を照射可能な照明光照射手段と、
前記照明光照射手段による照明光の照射パターンを前記電子部品の種類に応じて選択する照明パターン選択手段と、
テレセントリック光学系を有し、前記基板の実装面に対して略垂直な方向から撮像して前記電子部品の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像から前記電子部品のエッジを検出するエッジ検出手段と、を備え、
前記照明パターン選択手段は、前記複数の方向からの照明光を同時に照射する照明パターン１と、前記照明パターン１よりも高い輝度で、前記複数の方向からの照明光を別々に照射する照明パターン２と、から照明光の照射パターンを選択し、
前記画像取得手段は、前記照明パターン選択手段により選択された照明光の照射パターンが照明パターン２である場合には、別々に照射された前記複数の方向別の照明光毎に前記画像を取得し、
前記エッジ検出手段は、前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像から、前記電子部品の前記実装面に略垂直な面からの拡散光の画像成分を抽出することにより、前記電子部品の前記実装面に略平行な面と、前記実装面に略垂直な面と、で形成されるエッジを検出することを特徴とする基板の外観検査装置。
２．上記１．において、前記エッジ検出手段は、前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像のうち、対向する方向からの照明光の照射毎に取得した画像同士の差分処理を施し、当該差分処理を施した画像に基づいて前記エッジを検出することを特徴とする。
３．基板に実装された電子部品に、前記基板の実装面に対して鋭角をなす複数の方向から照明光を照射可能な照明光照射手段と、
前記照明光照射手段による照明光の照射パターンを前記電子部品の種類に応じて選択する照明パターン選択手段と、
テレセントリック光学系を有し、前記基板の実装面に対して略垂直な方向から撮像して前記電子部品の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像から前記電子部品のエッジを検出するエッジ検出手段と、を備える基板の外観検査装置を用いる基板の外観検査方法であって、
前記照明パターン選択手段により、前記複数の方向からの照明光を同時に照射する照明パターン１と、前記照明パターン１よりも高い輝度で、前記複数の方向からの照明光を別々に照射する照明パターン２と、から照明光の照射パターンを選択する照明パターン選択工程と、
前記照明パターン選択工程において選択された照明光の照射パターンが照明パターン２である場合には、前記画像取得手段により、別々に照射された前記複数の方向別の照明光毎に前記画像を取得する画像取得工程と、
前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像から、前記電子部品の前記実装面に略垂直な面からの拡散光の画像成分を抽出することにより、前記電子部品の前記実装面に略平行な面と、前記実装面に略垂直な面と、で形成されるエッジを前記エッジ検出手段により検出するエッジ検出工程と、を含むことを特徴とする基板の外観検査方法。
４．上記３．において、前記エッジ検出工程では、前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像のうち、対向する方向からの照明光の照射毎に取得した画像同士の差分処理を施し、当該差分処理を施した画像に基づいて前記エッジを検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の基板の外観検査装置によると、基板に実装された電子部品に、基板の実装面に対して鋭角をなす複数の方向から照明光を照射する照明光照射手段と、基板の実装面に対して略垂直な方向から撮像し、テレセントリック光学系により電子部品の実装面に略垂直な面（側面）からの拡散光（乱反射光）を含む電子部品の画像を取得する画像取得手段と、照明光照射手段による照明光の照射パターンを電子部品の種類に応じて選択する照明パターン選択手段と、取得した画像から電子部品のエッジを検出するエッジ検出手段と、を備えている。そして、照明パターン選択手段は、複数の方向からの照明光を同時に照射する照明パターン１と、照明パターン１よりも高い輝度で、複数の方向からの照明光を別々に照射する照明パターン２と、から照明光の照射パターンを選択し、画像取得手段は、照明パターン選択手段により選択された照明光の照射パターンが照明パターン２である場合には、別々に照射された複数の方向別の照明光毎に画像を取得する。このようにして取得した画像には、電子部品の実装面に略平行な面（上面）および実装面に略垂直な面（側面）により形成されるエッジが、電子部品の実装面に略垂直な面（側面）からの拡散光によって電子部品の外形として表されており、これら画像から、エッジ検出手段により、電子部品の外形を示すエッジを検出するようにしている。これにより、実装された電子部品が微小なものであっても、その外形を示すエッジを正確に検出することができる。
また、前記エッジ検出手段が、前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像のうち、対向する方向からの照明光の照射毎に取得した画像同士の差分処理を施し、当該差分処理を施した画像に基づいて前記エッジを検出する場合は、差分処理により、それぞれの画像で撮影された電子部品と基板面の輝度情報が相殺されるため、エッジがより強調された画像を得ることができ、より正確にエッジを検出することができる。
【００１０】
本発明の基板の外観検査方法によると、上記の基板の外観検査装置の効果と同様の効果を奏する基板の外観検査方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態にかかる基板の外観検査装置を示す概略ブロック図である。
【図２】実施形態にかかる基板の外観検査装置の要部を模式的に示す説明図である。
【図３】実施形態にかかる照明を模式的に示す説明図である。
【図４】電子部品に通常輝度（低輝度）の照明光が照射された場合の反射を模式的に示す図である。
【図５】電子部品に高輝度の照明光が照射された場合の反射を模式的に示す図である。
【図６】実施形態にかかる基板の外観検査処理のフローチャートの例を示す図である。
【図７】取得される電子部品の画像の例を示す図である。
【図８】取得される電子部品の画像の例を示す図である。
【図９】取得される電子部品の画像の例を示す図である。
【図１０】取得される電子部品の画像の例を示す図である。
【図１１】取得される電子部品の画像に画像処理を施した画像の例を示す図である。
【図１２】従来技術を説明するための図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大側面図をそれぞれ示す。
【図１３】従来技術を説明するための図であり、（Ａ）は入力画像、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ’線における輝度データをそれぞれ示す。
【図１４】従来技術を説明するための図であり、（Ａ）は入力画像、（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ’線における輝度データをそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）基板の外観検査装置の構成：
（２）基板の外観検査処理（基板の外観検査方法）：
【００１３】
（１）基板の外観検査装置の構成：
図１は、本実施形態にかかる基板の外観検査装置（以下、単に外観検査装置ともいう）の概略構成を示している。同図において、外観検査装置１は、カメラ１０と、照明２０と、Ｘ−Ｙステージ３０と、制御部４０と、を備えている。これらの構成において、外観検査装置１は、図２に示すように、基板Ｓの検査対象となる部位の画像を取得し、当該画像に基づいて、基板Ｓ上に実装された電子部品Ｐの実装位置や実装方向などの実装状態の良否を判定する。
【００１４】
カメラ１０は、制御部４０により制御され、基板Ｓ上の電子部品Ｐを撮像するとともに、撮像した画像を制御部４０に出力する。図２に示すように、カメラ１０は、電子部品Ｐが実装された基板Ｓの実装面に対して略垂直な方向から電子部品Ｐの画像を撮影する。このカメラ１０は、光学系１１と、光学系１１により結像した画像を電気信号に変換する撮像素子１２と、を備えている。
撮像素子１２の種類は特に限定されないが、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等を採用することができる。
【００１５】
また、光学系１１はテレセントリック光学系を採用しており、１つの撮像位置座標において、視野内に複数の電子部品を配置して撮影した画像を取得し、当該画像に基づいて、複数の電子部品についての実装状態の良否判定を実施することができる。
【００１６】
照明２０は、カメラ１０による撮像に際し、制御部４０の制御により照明光を照射する。照明２０は、基板Ｓの実装面に対して鋭角をなす複数の方向から照明光を照射可能である。照明２０の光源としては、例えば、ＬＥＤ等を採用することができる。図３に示すように、照明２０は円環状照明であり、その円周方向に複数に分割（図３中４分割）されている。照明２０の分割数は特に限定されない。分割された各照明部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃおよび２０Ｄは、それぞれ単独で点灯させることができる。そして、これら照明部２０Ａ〜２０Ｄによる複数の方向別の照明光の照射毎に撮像することにより、異なる方向から照明光が照射された電子部品Ｐの画像を取得することができる。
【００１７】
なお、基板の実装面に対する照明光の角度は、鋭角である限り特に限定されない。この角度は、例えば、３０°〜４５°程度であることができるが、検出するエッジと他の部分とのコントラストや、実装されている電子部品同士の影の影響等を考慮して適宜設定することができる。
【００１８】
Ｘ−Ｙステージ３０は制御部４０の制御により駆動制御される。Ｘ−Ｙステージ３０は、カメラ１０の撮像方向に対して略垂直な平面内を水平移動可能であり、基板Ｓ上の電子部品Ｐをカメラ１０の撮影視野内に移動させる。図２に示すように、Ｘ−Ｙステージ３０は、カメラ１０及び照明２０の下方に配設されており、図示しない固定手段により基板ＳをＸ−Ｙステージ３０の移動平面に対して略平行に固定する。
【００１９】
制御部４０は、図１に示すように、カメラ制御インターフェース（Ｉ／Ｆ）４１と、照明制御Ｉ／Ｆ４２と、ステージ制御Ｉ／Ｆ４３と、ＣＰＵ４４と、プログラムメモリ４５と、データメモリ４６と、照明パターン選択部４７と、エッジ検出部４８と、良否判定部４９と、を備えている。このような構成において、ＣＰＵ４４は、プログラムメモリ４５に記憶された外観検査プログラムを実行して各部を制御したり、所定の演算処理を実施したりすることができる。
【００２０】
データメモリ４６はデータを蓄積可能な記憶媒体であり、撮像データ４６Ａと、照明パターンデータ４６Ｂと、が予め記憶されている。また、データメモリ４６は、取得した画像を画像データ４６Ｃとして記憶するとともに、外観検査処理の過程で生成される各種データを記憶可能となっている。なお、データメモリ４６はデータを記憶可能であればよく、ＲＡＭ，ＨＤＤ等の種々の記憶媒体を採用可能であるとともに、これら種々の記憶媒体を組み合わせたメモリとしてもよい。
【００２１】
撮像データ４６Ａには、基板Ｓの実装面をエリア毎に撮影するための各撮影位置座標が格納されている。また、撮像データ４６Ａには、基板Ｓに実装された電子部品Ｐの基板上の位置に関する情報（位置座標）、電子部品Ｐの外形情報等の情報が格納されている。
照明パターンデータ４６Ｂには、照明２０による照明光を異なるパターンで照射するためのデータが格納されている。この照明パターンデータ４６Ｂは、照明部２０Ａ〜２０Ｄを通常輝度で点灯させる照明パターン１と、照明パターン１よりも高い輝度で、各照明部２０Ａ〜２０Ｄによる複数の方向からの照明光を別々に照射する照明パターン２と、の２種類があり、撮像する電子部品の種類に応じて、照明パターン選択部４７により適宜選択される。
【００２２】
照明パターン１は、エッジの検出が比較的容易な電子部品である場合に選択される。この場合、取得される画像は、主に撮像対象からの照明光の反射を受光して撮影された画像である。なお、上述の「通常輝度」とは、正反射光による撮影に適した輝度である。
照明パターン２は、エッジの検出が比較的難しい電子部品、例えば、０．２ｍｍ×０．４ｍｍ（いわゆる０４０２サイズ）程度の大きさの微小なチップ部品や、基板面とのコントラスト（画像上の輝度値の差）が明瞭でない部品などである場合に選択される。この場合、取得される画像は、照明光の撮像対象からの拡散光成分による画像成分が含まれる画像である。また、上述のように、照明パターン２は、照明パターン１の照明の照射輝度よりも高い照射輝度で照明を照射する照明パターンである。
【００２３】
照明パターン２による照明光の照射において取得される画像について説明する。
図４は、基板Ｓ上に実装した微小な電子部品Ｐの側面ＰＳに通常輝度（低輝度）照明光Ｌを照射した状態を模式的に示している。このとき、側面ＰＳに照射した照明光Ｌは、正反射光Ｍｒの成分と、正反射光Ｍｒよりも輝度値の小さな拡散光Ｄｒの成分と、として反射される。これは、電子部品Ｐの側面ＰＳが粗面によって形成されるためであると考えられる。この拡散光Ｄｒの成分には、一部上方に反射する成分Ｄｒ（ｕｐ）が存在する。本実施形態では、この上方に反射する成分Ｄｒ（ｕｐ）をカメラで受光して撮影する。
【００２４】
しかしながら、微小な電子部品の場合には側面ＰＳの面積が小さいため、電子部品上面のコントラストから部品の検査を行うために用いられる通常の照明の輝度値では判別に十分な輝度が得られないといった問題がある。また、電子部品Ｐの上面からの反射を捉える場合には、開口Ａのすべてにおいて受光できるが、側面ＰＳからの反射を捉える場合には、図５に示すように、開口Ａの半分でしか受光することができない。そこで、微小な電子部品の撮像位置における照明光照射手段による照明光Ｌの照射輝度を、通常の照明光の照射輝度の４〜６倍程度にする。これにより、図５に示すように、上方に強い拡散光成分Ｄｒ（ｕｐ）が現れるようになり、電子部品Ｐのエッジを認識するのに十分な画像輝度の画像が得られる。
このような撮影を、各照明部２０Ａ〜２０Ｄによる複数の方向からの照明光の照射毎に行い、各方向から照明光が照射された画像をそれぞれ取得する。
【００２５】
カメラ制御Ｉ／Ｆ４１にはカメラ１０が接続されており、カメラ１０による撮影を制御する信号を送信するとともに、撮影された画像を画像信号として受信して制御部４０に取り込む。取り込まれた画像は、画像データ４６Ｃとしてデータメモリ４６に記憶される。
照明制御Ｉ／Ｆ４２には照明２０が接続されており、照明パターンデータ４６Ｂに基づいた照明光の照射を制御する信号を照明２０に送信する。
ステージ制御Ｉ／Ｆ４３にはＸ−Ｙステージ３０が接続されており、撮像データ４６Ａに基づいて同Ｘ−Ｙステージ３０の駆動制御を実行するよう制御信号を送信する。
【００２６】
照明パターン選択部４７は、上述の２つの照明パターン１および２を選択する。具体的には、照明パターン選択部４７は、各撮像位置に移動したときに、各撮像位置座標毎に対応づけられた照明パターンを選択する。各撮像位置座標と照明パターンとの対応付けは、撮像位置における撮影視野内に含まれる電子部品の中にエッジの検出が比較的難しい微小なチップ部品などの電子部品が含まれているか否かを考慮して予め設定されている。なお、照明パターンの選択は、各撮像位置に移動したときに、撮像データ４６Ａに含まれる電子部品Ｐの情報に基づいて、視野内に高輝度の照明光の照射が必要な電子部品が含まれているか否かを随時判別して選択するようにしてもよい。また、視野内に、高輝度照明光の照射が必要な電子部品と、そうでない電子部品と、が混在している場合には、照明パターン１および２の両方を選択して、それぞれの照明パターンによる撮像を行うようにしてもよい。
【００２７】
エッジ検出部４８は、取得した画像から電子部品Ｐのエッジを検出する。エッジ検出部４８によるエッジ検出では、取得した画像をそのまま用いてエッジ検出を実施してもよいが、照明部２０Ａ〜２０Ｄのうちのいずれかから照明光が照射されて撮影された画像と、この照明光を照射した照明部に対向する方向の照明部から照明光が照射されて撮影された画像と、を差分処理し、より明瞭に表されたエッジを検出するようすることができる。
良否判定部４９は、エッジ検出部４８により検出されたエッジに基づいて電子部品Ｐの実装状態の良否を判定する。この良否判定の形態は特に限定されず、検出したエッジに基づいて、電子部品Ｐが所定の実装状態にあるか否かを判定できればよい。
【００２８】
（２）基板の外観検査処理（基板の外観検査方法）：
上述の構成において実行される基板の外観検査処理を、図６に示すフローチャートを例として説明する。なお、外観検査処理に先立ち、電子部品Ｐが実装された基板ＳはＸ−Ｙステージ３０に固定されている。
最初に、ステップＳ１００において、撮像データ４６Ａを読み取る。そして、ステップＳ１１０においてＸ−Ｙステージ３０を駆動させ、読み取った撮像データ４６Ａに含まれる撮像位置座標へ基板Ｓを移動させる。これにより、基板Ｓの撮影対象部位がカメラ１０の撮影視野内に配置される。
【００２９】
ステップＳ１１５では、当該撮像位置が高輝度分割照明を照射する位置であるか否かを判別する。高輝度分割照明を照射する位置でない場合には、ステップＳ１２０において、照明パターン１を選択し、高輝度分割照明を照射する位置である場合には、ステップＳ１２５において、照明パターン２を選択し、データメモリ４６からそれぞれ照明パターンデータ４６Ｂとして読み取る。
【００３０】
そして、ステップＳ１３０では、読み取った照明パターンデータ４６Ｂに従って照明光を照射させた状態で、カメラ１０によって電子部品Ｐを撮影し、その画像を取得する。このとき、選択された照明パターンが照明パターン１である場合には、照明部２０Ａ〜２０Ｄから通常輝度（低輝度）の照明光を照射して画像を取得し、照明パターン２である場合には、照明部２０Ａ〜２０Ｄから、照明パターン１における照明の照射輝度よりも高い輝度の照明光を別々に照射して各照明光毎の画像を取得する。取得した各像は、ステップＳ１４０において、画像データ４６Ｃとしてデータメモリ４６に記憶される。
【００３１】
ステップＳ１３０にて取得される画像について、照明光の照射パターンが照明パターン２である場合の画像の例を図７、８、９および１０に示す。図７〜１０は、同一の基板の同一の視野を撮影した画像であり、それぞれ紙面の左、右、上、下方向（各図の矢印方向）から照明光を照射した状態において取得された画像である。なお、基板の実装面に対する照明光の角度はそれぞれ約３５°としている。これらの画像は、テレセントリック光学系を用いたカメラにより撮影されている。これらの画像によると、基板の実装面に略垂直な方向から撮影したことにより、電子部品の上面が略平面視された画像となっている。また、テレセントリック光学系を用いたことにより、撮影視野の中央と端部との視差による歪みが小さい画像となっている。
【００３２】
また、図７では、各電子部品Ｐの左側面に照射された照明光により、左側面と上面とにより形成される各エッジがそれぞれ明瞭に示されており、図８では、右側面に照射された照明光により、右側面と上面とにより形成される各エッジがそれぞれ明瞭に示されていることがわかる。さらに、図９では、各電子部品Ｐの上側側面に照射された照明光により、上側側面と上面とにより形成される各エッジがそれぞれ明瞭に示されており、図１０では、下側側面に照射された照明光により、下側側面と上面とにより形成される各エッジがそれぞれ明瞭に示されていることがわかる。したがって、このようにして取得した画像は、基板上の電子部品の実装状態の検査に好適な画像であるといえる。
【００３３】
図６に戻り、現在の撮像位置における画像の取得が終了すると、ステップＳ１５０では、基板Ｓ上の全撮像位置における画像の取得が終了したか否か、すなわち他の撮像位置における画像取得があるか否かを確認する。全撮像位置においての画像取得が終了していない場合には、ステップＳ１００に戻って他の撮像位置での画像取得を実行する。全撮像位置においての画像取得が終了していれば、ステップＳ１６０へ移行する。
【００３４】
ステップＳ１６０以降のステップでは、エッジ検出処理および良否判定処理を実行する。これらの処理は、ステップＳ１００〜１５０の画像取得処理と平行して実行するようにしてもよい。
ステップＳ１６０では、上述の処理で取得した画像データ４６Ｃをデータメモリ４６から読み込む。ステップＳ１７０では、読み込んだ画像データ４６Ｃから電子部品Ｐのエッジを検出する。
【００３５】
なお、エッジ検出をより正確に実施するために、上述の処理で取得した画像データに対して画像処理を施すようにしてもよい。この画像処理としては、例えば、差分処理であることができる。本実施形態において、差分処理は、照明パターン２において取得した画像のうち、対向する方向からの照明光の照射毎に取得した画像同士を差分することにより実行される。図１１は、図７〜１０に示す各画像同士を差分処理したものである。同図において、電子部品のエッジがより明瞭に示されているとともに、エッジ部分とエッジ以外の部分とのコントラストがより強調されていることがわかる。なお、上記画像処理としては、上記差分処理に限定されない。
【００３６】
ステップＳ１８０では、ステップＳ１７０において検出したエッジを良否判定の基準となるデータと比較することにより、当該電子部品の実装状態の良否を判定する。最後に、ステップＳ１９０では、基板Ｓ上の良否判定の対象となる全ての電子部品Ｐについての良否判定が終了したか否かを確認する。全ての電子部品Ｐについての良否判定が終了していない場合には、ステップＳ１６０に戻って以降の処理を繰り返し、他の電子部品Ｐについてエッジ検出及び良否判定を実行する。全ての電子部品Ｐについての良否判定が終了していれば、この基板についての外観検査処理を終了する。
【００３７】
このように、本実施形態の基板の外観検査装置１によると、基板Ｓに実装された電子部品Ｐに、基板Ｓの実装面に対して鋭角をなす複数の方向から照明光Ｌを照射する照明光照射手段としての照明２０と、基板Ｓの実装面に対して略垂直な方向から撮像し、光学系１１としてのテレセントリック光学系により、電子部品Ｐの側面ＰＳからの拡散光（乱反射光）Ｄｒを含む電子部品Ｐの画像を取得する画像取得手段としてのカメラ１０と、照明光Ｌの照射パターンを電子部品Ｐの種類に応じて選択する照明パターン選択手段としての照明パターン選択部４７と、取得した画像から電子部品Ｐのエッジを検出するエッジ検出手段としてのエッジ検出部４８と、を備えている。そして、照明パターン選択手段は、複数の方向からの照明光Ｌを同時に照射する照明パターン１と、照明パターン１よりも高い輝度で、複数の方向からの照明光Ｌを別々に照射する照明パターン２と、から照明光Ｌの照射パターンを選択し、画像取得手段は、照明パターン選択手段により選択された照明光Ｌの照射パターンが照明パターン２である場合には、別々に照射された複数の方向別の照明光Ｌ毎に画像を取得する。このようにして取得した画像には、電子部品Ｐの上面および側面ＰＳにより形成されるエッジが、電子部品Ｐの側面ＰＳからの拡散光Ｄｒによって電子部品Ｐの外形として表されており、これら画像から、エッジ検出手段により、電子部品Ｐの外形を示すエッジを検出するようにしている。これにより、実装された電子部品が微小なものであっても、その外形を示すエッジを正確に検出することができる。
【００３８】
また、エッジ検出部４８が、取得した各画像のうち、対向する方向からの照明光の照射毎に取得した画像同士の差分処理を施し、当該差分処理を施した画像に基づいてエッジを検出する場合には、エッジがより強調された画像を得ることができ、より正確に電子部品のエッジを検出することができる。
【００３９】
なお、本発明においては、上述の実施形態の例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更することができる。例えば、上述の基板の外観検査処理で例示したフローチャートでは、ステップＳ１１５において、撮像位置が高輝度分割照明を選択する撮像位置であるか否かを判別する例を示したが、これに限定されず、例えば、撮像視野内に、撮像対象として、高輝度照明光の照射が必要な電子部品と、そうでない電子部品と、の両方の電子部品が含まれている場合などにおいては、ステップＳ１１５において、当該撮像位置が、照明パターン１若しくは２により撮像を行う位置であるか、又は両方の照明パターンのそれぞれにより撮像を行う位置であるか、を判別するようにしてもよい。この場合、以降のステップでは、照明パターン１、２又は照明パターン１及び２の両方、のいずれかが選択される。
また、高輝度分割照明では、電子部品に対して複数の方向から別々に照明されるのに対し、通常輝度を用いた照明では、複数の方向から同時に照明された電子部品の画像が取得されればよく、使用する照明部２０Ａ〜２０Ｄの数は限定されない。すなわち、通常輝度の照明光の照射による撮像は、分割された照明部のうちの一部の照明部のみを点灯させての撮像であってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１；基板の外観検査装置、１０；カメラ、１１；光学系、１２；撮像素子、２０；照明、２０Ａ〜２０Ｄ；照明部、３０；Ｘ−Ｙステージ、４０；制御部、４１；カメラ制御Ｉ／Ｆ、４２；照明制御Ｉ／Ｆ、４３；ステージ制御Ｉ／Ｆ、４４；ＣＰＵ、４５；プログラムメモリ、４６；データメモリ、４６Ａ；撮像データ、４６Ｂ；照明パターンデータ、４６Ｃ；画像データ、４７；照明パターン選択部、４８；エッジ検出部、４９；良否判定部、Ｄｒ；拡散光（乱反射光）、Ｌ；照明光、Ｍｒ；正反射光、Ｐ；電子部品、Ｓ；基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に実装された電子部品に、前記基板の実装面に対して鋭角をなす複数の方向から照明光を照射可能な照明光照射手段と、
前記照明光照射手段による照明光の照射パターンを前記電子部品の種類に応じて選択する照明パターン選択手段と、
テレセントリック光学系を有し、前記基板の実装面に対して略垂直な方向から撮像して前記電子部品の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像から前記電子部品のエッジを検出するエッジ検出手段と、を備え、
前記照明パターン選択手段は、前記複数の方向からの照明光を同時に照射する照明パターン１と、前記照明パターン１よりも高い輝度で、前記複数の方向からの照明光を別々に照射する照明パターン２と、から照明光の照射パターンを選択し、
前記画像取得手段は、前記照明パターン選択手段により選択された照明光の照射パターンが照明パターン２である場合には、別々に照射された前記複数の方向別の照明光毎に前記画像を取得し、
前記エッジ検出手段は、前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像から、前記電子部品の前記実装面に略垂直な面からの拡散光の画像成分を抽出することにより、前記電子部品の前記実装面に略平行な面と、前記実装面に略垂直な面と、で形成されるエッジを検出することを特徴とする基板の外観検査装置。
【請求項２】
前記エッジ検出手段は、前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像のうち、対向する方向からの照明光の照射毎に取得した画像同士の差分処理を施し、当該差分処理を施した画像に基づいて前記エッジを検出する基板の外観検査装置。
【請求項３】
基板に実装された電子部品に、前記基板の実装面に対して鋭角をなす複数の方向から照明光を照射可能な照明光照射手段と、
前記照明光照射手段による照明光の照射パターンを前記電子部品の種類に応じて選択する照明パターン選択手段と、
テレセントリック光学系を有し、前記基板の実装面に対して略垂直な方向から撮像して前記電子部品の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像から前記電子部品のエッジを検出するエッジ検出手段と、を備える基板の外観検査装置を用いる基板の外観検査方法であって、
前記照明パターン選択手段により、前記複数の方向からの照明光を同時に照射する照明パターン１と、前記照明パターン１よりも高い輝度で、前記複数の方向からの照明光を別々に照射する照明パターン２と、から照明光の照射パターンを選択する照明パターン選択工程と、
前記照明パターン選択工程において選択された照明光の照射パターンが照明パターン２である場合には、前記画像取得手段により、別々に照射された前記複数の方向別の照明光毎に前記画像を取得する画像取得工程と、
前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像から、前記電子部品の前記実装面に略垂直な面からの拡散光の画像成分を抽出することにより、前記電子部品の前記実装面に略平行な面と、前記実装面に略垂直な面と、で形成されるエッジを前記エッジ検出手段により検出するエッジ検出工程と、を含むことを特徴とする基板の外観検査方法。
【請求項４】
前記エッジ検出工程では、前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像のうち、対向する方向からの照明光の照射毎に取得した画像同士の差分処理を施し、当該差分処理を施した画像に基づいて前記エッジを検出する基板の外観検査方法。
【請求項１】
基板に実装された電子部品に、前記基板の実装面に対して鋭角をなす複数の方向から照明光を照射可能な照明光照射手段と、
前記照明光照射手段による照明光の照射パターンを前記電子部品の種類に応じて選択する照明パターン選択手段と、
テレセントリック光学系を有し、前記基板の実装面に対して略垂直な方向から撮像して前記電子部品の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像から前記電子部品のエッジを検出するエッジ検出手段と、を備え、
前記照明パターン選択手段は、前記複数の方向からの照明光を同時に照射する照明パターン１と、前記照明パターン１よりも高い輝度で、前記複数の方向からの照明光を別々に照射する照明パターン２と、から照明光の照射パターンを選択し、
前記画像取得手段は、前記照明パターン選択手段により選択された照明光の照射パターンが照明パターン２である場合には、別々に照射された前記複数の方向別の照明光毎に前記画像を取得し、
前記エッジ検出手段は、前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像から、前記電子部品の前記実装面に略垂直な面からの拡散光の画像成分を抽出することにより、前記電子部品の前記実装面に略平行な面と、前記実装面に略垂直な面と、で形成されるエッジを検出することを特徴とする基板の外観検査装置。
【請求項２】
前記エッジ検出手段は、前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像のうち、対向する方向からの照明光の照射毎に取得した画像同士の差分処理を施し、当該差分処理を施した画像に基づいて前記エッジを検出する基板の外観検査装置。
【請求項３】
基板に実装された電子部品に、前記基板の実装面に対して鋭角をなす複数の方向から照明光を照射可能な照明光照射手段と、
前記照明光照射手段による照明光の照射パターンを前記電子部品の種類に応じて選択する照明パターン選択手段と、
テレセントリック光学系を有し、前記基板の実装面に対して略垂直な方向から撮像して前記電子部品の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像から前記電子部品のエッジを検出するエッジ検出手段と、を備える基板の外観検査装置を用いる基板の外観検査方法であって、
前記照明パターン選択手段により、前記複数の方向からの照明光を同時に照射する照明パターン１と、前記照明パターン１よりも高い輝度で、前記複数の方向からの照明光を別々に照射する照明パターン２と、から照明光の照射パターンを選択する照明パターン選択工程と、
前記照明パターン選択工程において選択された照明光の照射パターンが照明パターン２である場合には、前記画像取得手段により、別々に照射された前記複数の方向別の照明光毎に前記画像を取得する画像取得工程と、
前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像から、前記電子部品の前記実装面に略垂直な面からの拡散光の画像成分を抽出することにより、前記電子部品の前記実装面に略平行な面と、前記実装面に略垂直な面と、で形成されるエッジを前記エッジ検出手段により検出するエッジ検出工程と、を含むことを特徴とする基板の外観検査方法。
【請求項４】
前記エッジ検出工程では、前記照明光の照射パターンが前記照明パターン２である場合において取得した前記画像のうち、対向する方向からの照明光の照射毎に取得した画像同士の差分処理を施し、当該差分処理を施した画像に基づいて前記エッジを検出する基板の外観検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２２５７１６（Ｐ２０１２−２２５７１６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９２４９９（Ｐ２０１１−９２４９９）
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００２４３８８１）名古屋電機工業株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００２４３８８１）名古屋電機工業株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
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