照明装置および欠陥検査装置

【課題】焦点距離の短い撮像レンズを使用しても周辺光量の低下を抑える欠陥検査装置および照明装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤアレイ２１の長手方向両端を含む複数個のＬＥＤ２０Ｂは長手方向中央側を向く角度、つまり撮影レンズ１６の光軸方向を向く方向に固定され、ＬＥＤアレイ２１の長手方向中央を含むＬＥＤ２０Ａはそのまま角度をつけずに撮影レンズ１６に対向している。ＬＥＤアレイ２１の長手方向両端近傍でＬＥＤ２０の光軸は撮影レンズ１６の光学的中心方向を向くことになるため、周辺光量（この場合は銅箔５０の幅方向両端部の照明光量）が不足することなく、ＣＣＤカメラ１４の視野全域に亘って照明光量を確保することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明装置および欠陥検査装置に関し、特に長尺帯状をなした被検査物の表面を反射光で検査する欠陥検査装置およびこれに用いられる反射照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工場の生産ライン上で長尺帯状の製品または材料の表面について異常の有無を検査するために、被検査物の表面に照明光を照射し、被検査物の表面反射による反射光をＣＣＤカメラ等の撮像手段で撮像、得られた画像データをコンピュータで画像処理して解析し、異常の有無を検出する欠陥検査装置が存在する。
【０００３】
例えば、半導体装置の外形寸法をほぼ半導体素子の外形寸法にまで小型化したチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）において、ポリイミド基材等の基材の表面に蒸着などにより銅箔などの導電膜を形成した後、通常のエッチング技術を用いてＣＳＰ用の配線、電極、ビームリード及びスルーホールなどのパターンを複数繰り返してパタンニングした長尺状のテープについて、テープ上に形成された複数のパターンのうち欠陥のあるパターンを検出し、欠陥のないパターンと区別できるようにする欠陥検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記特許文献１の例では、テープ上をＣＣＤカメラ等で走査撮影し異常の有無を検出する。このときＣＣＤカメラのレンズは焦点距離が短い（ワイド）ほど画角が広くなるため、テープの搬送面とＣＣＤカメラとを接近して配置することができるので、装置全体を小型化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−０１３０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、撮影時にテープを照明する光源としてＬＥＤアレイ等の指向性のあるものを使用した場合、走査幅方向の周縁部近傍はＣＣＤカメラの光軸に対してＬＥＤの照射角度が大きくなるため十分な光量が確保できず、光量不足となる虞があった。
【０００７】
そのため本発明は、焦点距離の短い撮像レンズを使用しても周辺光量の低下を抑える欠陥検査装置および照明装置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】
請求項１に記載の照明装置は、撮像光学系を備えた撮像装置と組み合わされ、前記撮像光学系の光軸と交差する方向に延設される照明装置であって、指向性をもつ光源を直線状に配列し、配列方向両端を含む複数の光源の光軸を、配列方向中央に向けたことを特徴とする。
【０００９】
上記の発明では、照明装置の配列方向（＝長手方向）両端を含む複数の光源の光軸を、長手方向中央に向けたことによって、撮像光学系の写野周縁部における光量低下を抑えることができる。
【００１０】
請求項２に記載の欠陥検査装置は、表面を反射面として帯状に搬送される長尺ベルト状の被検査物を検査する欠陥検査装置であって、搬送される前記被検査物の表面を搬送幅方向にわたって撮像する撮像手段と、前記被検査物の搬送方向上流側または下流側から前記被検査物を搬送幅方向にわたって照明し前記反射面で反射させる請求項１に記載の照明装置と、前記撮像手段で撮像された画像を解析し、前記被検査物の表面の異常の有無を検出する解析手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
上記の発明では、照明装置の長手方向両端を含む複数の光源の光軸を、長手方向中央に向けたことによって、搬送幅方向両端部を照明し撮像手段に入射する被検査物の光量が増加するので、撮像された画像の写野周縁部における光量低下を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、焦点距離の短い撮像レンズを使用しても周辺光量の低下を抑える欠陥検査装置および照明装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る欠陥検査装置を示す概念図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る欠陥検査装置の一部を示す拡大斜視図である。
【図３】図２に示す照明装置の構造を示す概念図である。
【図４】図２に示す照明装置の構造を示す概念図である。
【図５】本発明に係るＬＥＤの加工法および治具を示す概念図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る欠陥検査装置の一部を示す概念図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る照明装置の構造を示す概念図である。
【図８】従来の欠陥検査装置を示す概念図である。
【図９】従来の欠陥検査装置を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。ここで、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１〜図３は、本願発明の第１の実施形態に係る欠陥検査装置を示した概念図および斜視図である。
【００１６】
＜全体構成＞
【００１７】
この実施の形態の欠陥検査装置では、例として銅などの金属薄膜を圧延加工しテープ状の金属箔とした被検査物である銅箔５０の表面をＣＣＤカメラで撮像し、解析手段で解析することにより被検査物である銅箔５０の表面における異常の有無を検出する。銅箔５０は、長尺テープ状に巻き取られてロール状に形成された銅箔ロールとして欠陥検査装置に取り付けられている。
【００１８】
本実施の形態の欠陥検査装置１０は、主として筐体６０に供給側銅箔ロール５２と、搬送ローラ４８と、テンションローラ４６と、巻き取り側銅箔ロール５４と、照明装置１２と、撮影手段としてのＣＣＤカメラ１４と、欠陥検出手段としてのコンピュータ４０と、制御部４２とから構成されている。
【００１９】
図１に示されるように欠陥検査装置１０には、銅箔５０が図示しないモータなどの駆動手段で駆動される搬送ローラ４８にて供給側銅箔ロール５２から引き出され、一対のテンションローラ４６の間を所定の張力を維持しながら搬送される。銅箔５０は巻き取り側の搬送ローラ４８で更に搬送され、巻き取り側銅箔ロール５４に巻き取られる。
【００２０】
このとき、供給側銅箔ロール５２および巻き取り側銅箔ロール５４は図示しないモータ等の駆動手段で回転駆動され、かつ搬送ローラ４８による搬送速度に影響することを防ぐため、搬送ローラ４８にテンションが掛からないよう適度な弛みを維持しながら供給／巻き取りを行う。この制御は例えばテンションローラ４６、あるいは張力検出用に設けられたローラの回転軸位置の変動等で検出してもよい。
【００２１】
銅箔５０はテンションローラ４６の間を所定の速度で搬送され、照明装置１２により照明される。照明装置１２は図２、図３に示すように、例えばＬＥＤ２０を直線状に配列したＬＥＤアレイ２１からなり、図中矢印Ｓ方向に搬送中の銅箔５０に対して照明光を照射する。ＣＣＤカメラ１４は、照明装置１２により照明された位置の銅箔５０を撮影し、撮影画像は画像信号としてコンピュータ４０に出力する。
【００２２】
コンピュータ４０は、ＣＣＤカメラ１４から出力された画像信号を処理して銅箔５０表面が均一の平面であるかを常時検知し続ける。銅箔５０の表面に異常があれば（表面が均一の平面でないとコンピュータ４０で判定されれば）異常を検出すると共に、テンションローラ４６の回転数などの位置情報に基づいて、銅箔５０の移動量（即ち、銅箔５０の幅方向の位置及び銅箔５０の搬送長さ方向の移動量）を演算し、制御部４２に出力する。
【００２３】
制御部４２は、コンピュータ４０により欠陥ありと判断された箇所に対し、その位置情報を図示しない記録手段に異常箇所の位置情報として記録する。あるいは異常を検知した時点で作業者に警告を与え、対応作業を促す。
【００２４】
＜照明装置＞
図３に示すように、照明装置１２より発せられた照明光は銅箔５０の表面で反射され、ＣＣＤカメラ１４で撮像され、画像は画像信号としてコンピュータ４０に出力される。ＣＣＤカメラ１４は撮影レンズ１６とラインＣＣＤセンサ１８とで構成されている。
【００２５】
このとき、図３（Ｂ）に示すように銅箔５０の搬送方向（図中矢印Ｓ方向）上流側からＬＥＤアレイ２１である照明装置１２で照射された光は、それぞれのＬＥＤ２０において光軸２０Ｌ方向に指向性をもっている。
【００２６】
すなわち図３（Ａ）（Ｃ）に示すように、光源となるＬＥＤ２０を直線状に配列したＬＥＤアレイ２１の、長さ方向（銅箔５０の搬送幅方向）両端部のＬＥＤ２０Ｂでは光軸２０ＬＢ、長さ方向中央部のＬＥＤ２０Ａでは光軸２０ＬＡに沿った方向に光を照射する。これは所謂砲弾型ＬＥＤが先端部に集光レンズ構造を備え、光束を収束させているためであって、被検査物（銅箔５０）の照度を高めるため光束に指向性を持たせている。
【００２７】
このとき図４に示すようにＬＥＤアレイ２１は、スペーサ２４および基板２６に固定されたＬＥＤ２０の角度を長手方向両端と中央とで変えることにより、ＬＥＤ２０より照射される光を図３（Ａ）のように撮影レンズ１６の画角θ１に略合致させる構成とされている。
【００２８】
すなわちＬＥＤアレイ２１の長手方向両端を含む複数個のＬＥＤ２０Ｂは長手方向中央側を向く角度、つまり撮影レンズ１６の光軸方向を向く方向に固定され、ＬＥＤアレイ２１の長手方向中央を含むＬＥＤ２０Ａはそのまま角度をつけずに撮影レンズ１６に対向している。ただし実際には図３（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ２０より照射される光は銅箔５０の表面で反射されＣＣＤカメラ１４側で受光する。
【００２９】
このとき図４に示すように、ＬＥＤ２０Ｂはスペーサ２４および基板２６より飛び出した脚２２部分が撮影レンズ１６の光軸方向を向く方向に所定の角度で折り曲げられ、光軸２０ＬＢもまた同様に所定の角度で長手方向中央を向いている。すなわち脚２２部分が途中で折り曲げられているのでＬＥＤ２０Ｂの先頭部分は脚２２が折り曲げられた方向（＝長手方向中央を向く方向）に向いている。あるいは脚２２を折り曲げる替わりにスペーサ２４および基板２６に設けられＬＥＤ２０が挿入される穴を斜め方向に設け、挿入されるＬＥＤ２０Ｂの光軸２０ＬＢが長手方向中央を向くようにしてもよい。
【００３０】
＜効果＞
図８に示すように従来の欠陥検査装置において、ラインＣＣＤセンサ１１８と組み合わされる撮影レンズ１１６は焦点距離が十分に長く、画角θ１０１は狭いため、照明装置に用いられるＬＥＤ１２０の光軸１２０Ｌは、長手方向両端部においても撮影レンズ１１６の方向から大きく外れることがなく、結果として銅箔５０などの被検査物の幅方向両端部においても照明光量が不足することはない。
【００３１】
これに対して、図９に示すように欠陥検査装置全体を小型化する目的で撮影レンズ１１６よりも焦点距離の短い撮影レンズ１１７を用いた場合、撮影レンズ１１７の光軸方向に装置全体の寸法を縮小することができる。
【００３２】
しかし、撮影レンズ１１７は撮影レンズ１１６よりも画角θ１０２が大きいため、銅箔５０などの被検査物の幅方向両端部において、ＬＥＤ１２０の光軸１２０Ｌは撮影レンズ１１７の方向から外れ、ＬＥＤ１２０の指向性によって照明光量が不足する虞がある。照明光量の低下は検出精度の低下などの影響を生じる可能性があるので、これを補正する必要が生じる。
【００３３】
そこで本願発明では図３（Ａ）に示すように、ＬＥＤアレイ２１の長手方向両端を含む、複数のＬＥＤ２０において光軸を長手方向中央側（撮影レンズ１６の光学的中心側）に向ける配置とした。
【００３４】
これにより、撮影レンズ１６として従来よりも単焦点のレンズを使用した場合でも、ＬＥＤアレイ２１の長手方向両端近傍でＬＥＤ２０の光軸は撮影レンズ１６の光学的中心方向を向くことになるため、周辺光量（この場合は銅箔５０の幅方向両端部の照明光量）が不足することなく、ＣＣＤカメラ１４の視野全域に亘って照明光量を確保することができる。
【００３５】
＜ＬＥＤ加工＞
図５には、本願発明に係るＬＥＤ２０の、足曲げ加工方法の一例が示されている。
【００３６】
図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ＬＥＤ２０の光軸２０Ｌを所定の方向とするために脚２２を所定の角度で曲げるには、目測ではなく治具３０のように専用の工具を使用することが望ましい。
【００３７】
治具３０はベースブロック３２、アングルブロック３４、押さえ板３６、圧着プレート３８からなる。ベースブロック３２の裏側（ＬＥＤ２０の脚２２が位置する側）は空隙３１が設けられており、ＬＥＤ２０の脚２２に触れることができる。アングルブロック３４の、ベースブロック３２と接する側は斜面３４Ａが設けられており、ＬＥＤ２０の脚２２を斜面３４Ａに沿って曲げることで、所望の角度に揃えて曲げることができる。
【００３８】
先ず図５（Ａ）のようにベースブロック３２とアングルブロック３４とを図示しないピンで位置決めする。これは両者をネジ３３でネジ止めする構成であってもよい。このときベースブロック３２とアングルブロック３４との間は密着せず、ＬＥＤ２０の脚２２が挟まる程度の隙間が空いている。
【００３９】
次にＬＥＤ２０をベースブロック３２とアングルブロック３４との隙間に挿入し、押さえ板３６でＬＥＤ２０の頭を押さえ付け、位置決めする。この際、図５（Ｂ）に示すように複数本のＬＥＤ２０を同時に加工することで作業効率が向上する。
【００４０】
さらにＬＥＤ２０の脚２２をアングルブロック３４の斜面３４Ａに沿って曲げる。最後に圧着プレート３８をネジ３９でアングルブロック３４に締結する。アングルブロック３４、押さえ板３６を外してＬＥＤ２０を取り出すと脚２２は斜面３４Ａの角度すなわち図５（Ｃ）のθ２で曲げられている。
【００４１】
このとき斜面３４Ａの上に垂直部分３４Ｂを設けておくことで、脚２２の根本にＬＥＤ２０の頭から真っ直ぐに突き出した垂直部分２２Ｂを確保することができる。この垂直部分２２Ｂの長さはＬＥＤ２０を固定するスペーサ２４や基板２６の厚さ等に応じて適宜調整することもできる。
【００４２】
＜第２実施形態＞
図６は、本願発明の第２の実施形態に係る欠陥検査装置の一部を示した概念図である。
【００４３】
図６に示すように、被検査物である銅箔５０の搬送幅方向全域を１個のＣＣＤカメラ１４でカバーする替わりに、幅方向にわたって撮影範囲がオーバーラップするように複数個のＣＣＤカメラ１４を配置し、全体として銅箔５０の表面を検査してもよい。
【００４４】
すなわちＣＣＤカメラ１４の撮影範囲が被検査物の幅をカバーする大きさを備えている必要がないため、ラインＣＣＤセンサ１８および撮影レンズ１６に小型のものを使用することができ、部品コストを低減することができる。
【００４５】
また被検査物の搬送幅方向サイズが大きい場合も同様に複数個のＣＣＤカメラ１４を並べ、全幅をカバーするように配置することで、新規に大型のＣＣＤカメラを用意する必要がないため、被検査物のサイズ変更に際して柔軟に対応することができる。
【００４６】
＜第３実施形態＞
図７は、本願発明の第３の実施形態に係る照明装置の一部を示した概念図である。
【００４７】
図７に示すように、本実施形態に係る照明装置は、ＬＥＤアレイ２１を構成する基板２６あるいはスペーサ２４をＣＣＤカメラ１４に対して凹面を形成するように長手方向両端部を曲げることで、光軸２０ＬをＣＣＤカメラ１４方向に向ける構成とされている。
【００４８】
これにより長手方向両端部のＬＥＤ２０Ｂの脚２２を曲げて光軸２０ＬＢをＣＣＤカメラ１４方向に向けた構成と同様の効果が得られ、被検査物の幅方向両端部において周辺光量（幅方向両端部の照明光量）が不足することなく、ＣＣＤカメラ１４の視野全域に亘って照明光量を確保することができる。
【００４９】
このとき、ＬＥＤ２０はＬＥＤアレイ２１を構成する基板２６あるいはスペーサ２４の曲面形状に従って光軸２０Ｌの方向が決定されるため、ＬＥＤアレイ２１の長手方向位置によってＬＥＤ２０の光軸２０Ｌは段階的に変化し、より細かい光軸方向制御が可能となる。
【００５０】
またＬＥＤアレイ２１を構成する基板２６あるいはスペーサ２４の素材を可撓性あるいは可塑性のものとして、焦点距離の異なる撮影レンズ１６に交換した際には、その画角θに合わせて基板２６あるいはスペーサ２４の形状を変化させる構成としてもよい。
【００５１】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
【００５２】
例えば、本願発明は長尺ベルト状の銅箔表面を検査する欠陥検査装置に関するが、これに限定されず、例えば他の金属でも表面が鏡面仕上げであればよく、また前述のようにＣＳＰテープ等の複合素材からなる製品に関しても、あるいは長尺ベルト上を搬送されるネジ等の小型定型物の異常検出など種々の応用が考えられる。また、照明装置単体としては接写や複写など照明光量の均一さが求められる用途一般に応用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０欠陥検査装置
１２照明装置
１４カメラ
１６撮影レンズ
１８センサ
２０Ｌ光軸
２１ＬＥＤアレイ
２２脚
２２Ｂ垂直部分
２４スペーサ
２６基板
３０治具
４０コンピュータ
５０銅箔
θ 画角

【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系を備えた撮像装置と組み合わされ、前記撮像光学系の光軸と交差する方向に延設される照明装置であって、
指向性をもつ光源を直線状に配列し、配列方向両端を含む複数の光源の光軸を、配列方向中央に向けたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
表面を反射面として帯状に搬送される長尺ベルト状の被検査物を検査する欠陥検査装置であって、
搬送される前記被検査物の表面を搬送幅方向にわたって撮像する撮像手段と、
前記被検査物の搬送方向上流側または下流側から前記被検査物を搬送幅方向にわたって照明し前記反射面で反射させる請求項１に記載の照明装置と、
前記撮像手段で撮像された画像を解析し、前記被検査物の表面の異常の有無を検出する解析手段と、
を備えた欠陥検査装置。

【図１】