JP6759812B2 - 欠陥検査装置、および欠陥検査方法 - Google Patents

Description

この発明は、検査対象物に欠陥が生じているかどうかを検査する技術に関する。

従来、検査対象物に、色彩欠陥や凹凸欠陥（以下、これらを総称する場合、単に欠陥と言う。）が生じているかどうかを検査する欠陥検査装置があった（特許文献１参照）。検査対象物は、様々な種類の成形体であり、電子部品や電子機器等の物品である。色彩欠陥は、検査対象物の成形工程時や成形工程後に、異物が付着するなどして生じた欠陥である。凹凸欠陥は、検査対象物の成形工程時における成形不良や、成形工程後に何かにぶつけるなどして生じたキズや打痕である。

特許文献１の欠陥検査装置は、検査対象物に欠陥が生じているかどうかを、検査対象物を撮像した画像を処理して検査する構成である。具体的には、この欠陥検査装置は、検査対象物に対して、第１の方向から第１の照明光を照射するとともに、第１の方向とは異なる第２の方向から第２の照明光を照射している状態で、この検査対象物のカラー画像をカメラで撮像する。第１の照明光と第２の照明光とは、異なる色の照明光である。カメラは、第１の方向から検査対象物に照射した照明光の正反射光を受光する向きに取り付けている。欠陥検査装置は、カメラで撮像した検査対象物の画像について、第１の照明光の色に対応する第１の色彩画像、および第２の照明光の色に対応する第２の色彩画像を生成する。そして、欠陥検査装置は、第１の色彩画像を処理して検査対象物に凹凸欠陥が生じているかどうかを検査するとともに、第２の色彩画像を処理して検査対象物に色彩欠陥が生じているかどうかを検査する。

特許文献１の欠陥検査装置は、凹凸欠陥が生じている場所では、対応する画素で受光される第１の照明光の正反射光の光量が減少すること、および色彩欠陥が生じている場所に対応する画素と、色彩欠陥が生じていない場所に対応する画素とにおいて、受光される拡散反射光（第２の照明光の反射光）の光量に差が生じることを利用して、検査対象物に欠陥が生じているかどうかを検査するものである。

特開２００６−３１３１４６号公報

しかしながら、特許文献１の欠陥検査装置は、検査対象物の光沢のムラを欠陥（色彩欠陥）として検出するものである。したがって、特許文献１の欠陥検査装置では、検査対象物が光沢にムラがある物品であると、欠陥検査を適正に行うことができない。

光沢にムラがある検査対象物とは、検査面の反射率が一様でない物品であり、例えばフレキシブル基板（ＦＰＣ基板）、プリント基板、表面に模様が描かれている物品（模様の上にコーティング層が形成されている物品を含む）である。ＦＰＣ基板や、プリント基板は、回路パターン（導体パターン）が形成されており、通常は金属薄膜で形成されている。しかしながら、金属薄膜の表面は、その加工上の問題で表面に反射率の高い所（鏡面）と低い所（拡散面）がまだら的に存在し、光沢ムラが発生している。

この発明の目的は、検査対象物が光沢にムラがある物品であっても、色彩欠陥や凹凸欠陥の検査が適正に行える技術を提供することにある。

この発明の欠陥検査装置は、上記目的を達するために、以下のように構成している。
この欠陥検査装置は、照明ユニットと、カメラと、画像処理ユニットとを備える。

この照明ユニットは、検査位置にセットされた検査対象物をカメラで撮像するときに、この検査対象物に照明光を照射する。照明ユニットは、第１の照明部と、第２の照明部と、第３の照明部と、を備えている。

第１の照明部は、第１の方向から、検査位置にセットされた検査対象物に照射される照明光を発光する。第２の照明部は、第２の方向から、検査位置にセットされた検査対象物に照射される照明光を発光する。第３の照明部は、第３の方向から、検査位置にセットされた検査対象物に照射される照明光を発光する。第１の方向、第２の方向、および第３の方向は、それぞれ異なる方向である。

また、第２の照明部、または第３の照明部の少なくとも一方は、第１の照明部が照射する照明光と同じ色の照明光を発光する。ここで言う同じ色の照明光とは、波長が完全に一致しているという限定的な意味に解釈されるものではなく、類似色であってもよい。また、第１の照明部が照射する照明光の色は、欠陥と背景の差が大きくなる色にするのが好ましい。さらに、第１の方向は、第１の照明部によって検査対象物に照射された照明光であって、検査対象物で反射された正反射光の光軸を、カメラの光軸に合わせた方向である。

なお、ここで言う、検査対象物で反射された正反射光の光軸を、カメラの光軸に合わせるとは、この正反射光の光軸とカメラの光軸とを一致させているという限定的な意味で解釈されるものではなく、これらの光軸のなす角度が、比較的小さい（例えば１０°未満）という意味で解釈されるものである。

カメラは、第１の照明部によって照射された照明光であって、検査対象物で反射された正反射光、および第２の照明部、および第３の照明部によって照射された照明光であって、検査対象物で反射された拡散反射光を各画素で受光する。

第１の照明部によって照射された照明光であって、カメラの各画素で受光される正反射光は、照射した照明光の色の正反射率が高い領域ほど光量が大きくなる。一方、第２の照明部、および第３の照明部によって照射された照明光であって、カメラの各画素で受光される拡散反射光は、照射した照明光の色の正反射率が高い領域ほど光量が小さくなる。したがって、検査対象物が光沢にムラがある物品であっても、第１の照明部によって照射される照明光の光量、および第１の照明部と同じ色の照明光を照射する第２の照明部、または第３の照明部によって照射される照明光の光量を調整することで、第１の照明部によって照射された色の照明光について、カメラの各画素で受光される光量を略均一にできる。すなわち、検査対象物が光沢にムラがある物品であっても、検査対象物の光沢のムラを打ち消した画像をカメラで撮像することができる。また、検査対象物が光沢にムラがない物品であっても、検査対象物の光沢に応じた画像をカメラで撮像することができる。

また、異物が付着している等の色彩欠陥が生じている場所や、傷や打痕がある凹凸欠陥が生じている場所については、対応する画素で受光される反射光の光量が減少する。したがって、カメラで撮像した画像には、色彩欠陥、および凹凸欠陥が生じている場所が適正に撮像されている。

このため、カメラで撮像した画像は、検査対象物の光沢のムラが消失し、異物が付着している色彩欠陥や、キズや打痕による凹凸欠陥が撮像された画像になる。したがって、検査対象物が光沢にムラがある物品であるか、光沢にムラがない物品であるかにかかわらず、色彩欠陥や凹凸欠陥の検査が適正に行える。

また、第２の照明部を、第１の照明部が照射する照明光と同じ色の照明光にするとともに、第３の照明部を、第１の照明部が照射する照明光と異なる色の照明光にしてもよい。

第３の照明部が照射した照明光であって、凹凸欠陥が生じている場所に対応する画素で受光される反射光の光量と、凹凸欠陥が生じていない場所に対応する画素で受光される反射光の光量と、が異なる。したがって、カメラで撮像した画像であって、第３の照明部が照射した色の色彩画像を処理することで、検査対象物の色彩欠陥と、凹凸欠陥と、を区別して検出できる。

また、第３の照明部が照射した照明光は、生じている凹凸欠陥の傾斜で正反射する。このため、第１の方向と第２の方向とがなす角度を、第１の方向と第３の方向とがなす角度よりも大きくする（言い換えれば、第１の方向と第３の方向とがなす角度を、第１の方向と第２の方向とがなす角度よりも小さくする。）ことで、第３の照明部が照射した照明光であって、凹凸欠陥が生じている場所に対応する画素で受光される反射光の光量を、色彩欠陥が生じている場所に対応する画素で受光される反射光の光量よりも大きくすることができる。

さらに、第１の方向は、カメラの光軸に合わせた方向にし、第１の照明部による照明光を所謂同軸落射照明にしてもよい。

なお、ここで言う、第１の方向を、カメラの光軸に合わせるとは、第１の方向と、カメラの光軸とを一致させるという限定的な意味で解釈されるものではなく、第１の方向と、カメラの光軸とのなす角度が、比較的小さい（例えば１０°未満）という意味で解釈されるものである。

そして、画像処理ユニットは、カメラによって撮像された画像を処理し、検査対象物に生じている欠陥を検出する。

上述したように、この欠陥検査装置であれば、カメラで撮像した画像は、検査対象物の光沢のムラが消失し、異物が付着している色彩欠陥や、キズや打痕による凹凸欠陥が撮像された画像になる。

画像処理ユニットは、撮像部によって撮像された画像について、第１の照明部が照射する照明光の色に応じた色彩の第１の色彩画像、および第３の照明部が照射する照明光の色に応じた色彩の第２の色彩画像を生成し、第１の色彩画像、および第２の色彩画像によって、検査対象物に生じている異物が付着している色彩欠陥と、キズや打痕による凹凸欠陥と、を区別して検出する。

この欠陥検査装置であれば、検査対象物の光沢のムラが消失し、異物が付着している色彩欠陥と、キズや打痕による凹凸欠陥と、をそれぞれ異なる反射光の色で区別して検出できる。

この発明によれば、検査対象物が光沢にムラがある物品であっても、色彩欠陥や凹凸欠陥の検査が適正に行える。

欠陥検査装置の主要部の構成を示すブロック図である。 図２（Ａ）、（Ｂ）は、欠陥検査装置の外観を示す概略図である。 カメラの光軸方向における照明ユニットの断面図である。 図３に示すＡ方向に矢視した照明ユニットの平面図である。 この例の検査対象物であるＦＰＣ生基板を示す平面図である。 欠陥検査装置の動作を示すフローチャートである。 図７（Ａ）、（Ｂ）は、フィルタ処理により生成される画像を説明する図である。 図８（Ａ）、（Ｂ）は、フィルタ処理により生成される画像を説明する図である。 図９（Ａ）、（Ｂ）は、フィルタ処理により生成される画像を説明する図である。

以下、この発明の実施形態である欠陥検査装置について説明する。

図１は、欠陥検査装置の主要部の構成を示すブロック図である。図２（Ａ）は、欠陥検査装置の上面概略図であり、図２（Ｂ）は、欠陥検査装置の正面概略図である。欠陥検査装置１は、制御ユニット２と、照明ユニット３と、画像処理ユニット４と、検査対象物搬送ユニット５と、表示ユニット６と、操作ユニット７と、を備えている。この欠陥検査装置１が検査する検査対象物は、光沢にムラがある物品であってもよいし、光沢にムラがない物品であってもよい。

制御ユニット２は、欠陥検査装置１本体を構成する各ユニットを制御する。

照明ユニット３は、検査位置にセットされた検査対象物に対して照明光を照射する。照明ユニット３は、制御ユニット２の指示にしたがって、検査対象物に照射する照明光の色や光量を制御する。この照明ユニット３の詳細については、後述する。

画像処理ユニット４には、カメラ１０が接続されている。カメラ１０は、ｎ×ｍ個の受光素子をマトリクス状に配列した撮像素子を有し、カラー画像を撮像できるものである。撮像素子の各受光素子が、画素である。カメラ１０は、検査対象物がセットされる検査位置を撮像エリア内に収めるように取り付けている。画像処理ユニット４は、カメラ１０で撮像した検査対象物の画像を処理し、この検査対象物に生じている欠陥を検出する。画像処理ユニット４が検出する欠陥は、色彩欠陥、および凹凸欠陥である。色彩欠陥は、検査対象物の製造工程時や製造工程後に、異物や汚れが付着するなどして生じた欠陥である。凹凸欠陥は、検査対象物の製造工程時における成形不良や、製造工程後に何かにぶつけるなどして生じたキズや打痕である。欠陥検査装置１は、画像処理ユニット４が欠陥を検出しなかった検査対象物を良品とし、画像処理ユニット４が欠陥を検出した検査対象物を不良品とする。

なお、カメラ１０は、対象物を撮像する構成、および撮像した対象物のカラー画像を出力する構成を有するものであればよい。例えば、カメラ１０は、モノクロカメラであって、Ｒ、Ｇ、Ｂの成分毎に撮像した画像を合成し、出力するものであってもよい。

検査対象物搬送ユニット５は、検査対象物をセットするテーブル５１を備えている。このテーブル５１は、欠陥検査装置１本体の筐体から突出させた位置（図２に示す位置）と、欠陥検査装置１本体の筐体内部に収納した位置との間で移動自在に取り付けている。テーブル５１は、図示していないサーボモータにより、両位置間で移動させる構成である。検査対象物搬送ユニット５が、制御ユニット２からの指示にしたがって、このサーボモータを制御する。また、テーブル５１は、載置された検査対象物を真空吸着により保持する構成（不図示）を備えている。検査対象物搬送ユニット５が、制御ユニット２からの指示にしたがって、テーブル５１に載置された検査対象物の真空吸着を行う。テーブル５１が欠陥検査装置１本体の筐体内部に収納された位置であるとき、このテーブル５１に載置されている検査対象物が検査位置に位置する。

表示ユニット６は、欠陥検査装置１本体正面に設けた２つの表示器６１、６２における画面表示を制御する。表示器６１は、検査対象物の検査にかかる操作手順等の案内画面を表示する。表示器６２は、検査対象物の検査結果等の確認画面を表示する。２つの表示器６１、６２は、１つの表示器６１で構成してもよい。

操作ユニット７は、欠陥検査装置１本体に対するオペレータの操作を受け付ける。操作ユニット７は、表示器６１、６２の画面に貼付したタッチパネル７１、７２等の入力デバイスを有する。

次に、照明ユニット３について詳細に説明する。照明ユニット３は、検査位置を覆う形状である。図３は、カメラの光軸方向における照明ユニットの断面図である。図４は、図３に示すＡ方向に矢視した照明ユニットの平面図である。照明ユニット３には、カメラ１０が取り付けられている。カメラ１０は、検査位置に位置する検査対象物を上方から撮像する向きに取り付けている。すなわち、カメラ１０は、撮像素子が検査位置に位置する検査対象物の検査面に対向するように取り付けている。カメラ１０によって撮像される面が、検査対象物の検査面である。照明ユニット３は、カメラ１０と検査位置との間に配置したハーフミラー３１を備える。カメラ１０は、ハーフミラー３１を通して、検査位置に位置する検査対象物を撮像する。

また、照明ユニット３は、照明光を、検査位置に位置する検査対象物に照射する第１の照明部３２、第２の照明部３３、第３の照明部３４、および第４の照明部３５を備えている。

第１の照明部３２は、ハーフミラー３１と略同じ高さに設けた第１の照明室３２Ａに配置している。ここで言う高さ方向は、カメラ１０の光軸方向である。第１の照明部３２は、発光色が赤色である赤色ＬＥＤ３２Ｒ、発光色が緑色である緑色ＬＥＤ３２Ｇ、および発光色が青色である青色ＬＥＤ３２Ｂを１組の発光素子群とし、この発光素子群を１組以上有している。赤色ＬＥＤ３２Ｒ、緑色ＬＥＤ３２Ｇ、青色ＬＥＤ３２Ｂは、発光面をハーフミラー３１に向けて取り付けている。赤色ＬＥＤ３２Ｒ、緑色ＬＥＤ３２Ｇ、青色ＬＥＤ３２Ｂの少なくとも１つを発光させることにより照射される光が、第１の照明部３２の照明光である。第１の照明部３２の照明光は、ハーフミラー３１によって、カメラ１０の光軸に合わせた方向（この発明で言う第１の方向に相当する。）から、検査位置に位置する検査対象物に照射される。すなわち、第１の照明部３２の照明光は、検査対象物で反射された正反射光がカメラ１０の各画素で受光される方向に照射される同軸落射照明である。

なお、この発明で言う第１の方向は、検査位置に位置する検査対象物に照射される照明光の方向であり、第１の照明部３２の赤色ＬＥＤ３２Ｒ、緑色ＬＥＤ３２Ｇ、青色ＬＥＤ３２Ｂの発光面の向きを規定するものではない。また、第１の照明部３２によって検査位置に位置する検査対象物に照射される照明光の方向をカメラ１０の光軸に合わせるとは、この方向とカメラ１０の光軸とが一致していると限定的に解釈されるものではなく、この方向とカメラ１０の光軸とのなす角度は、検査対象物の面積の他、カメラ１０のレンズ特性に応じて適正となる比較的小さい角度（例えば１０°未満）という意味で解釈されるものである。

照明ユニット３は、制御ユニット２からの指示にしたがって、第１の照明部３２が有する赤色ＬＥＤ３２Ｒ、緑色ＬＥＤ３２Ｇ、および青色ＬＥＤ３２Ｂ毎に、発光を制御するとともに、発光光量を制御する。

また、第２の照明部３３は、第２の照明室３３Ａに配置され、第３の照明部３４は、第３の照明室３４Ａに配置され、第４の照明部３５は、第４の照明室３５Ａに配置されている。第２の照明室３３Ａ、第３の照明室３４Ａ、および第４の照明室３５Ａは、カメラ１０の光軸を中心とする円の外周側から、この順に設けられている。図３、および図４に示すように、第２の照明室３３Ａ、第３の照明室３４Ａ、および第４の照明室３５Ａは、カメラ１０の光軸を中心とするリング形状の空間である。

第２の照明部３３は、発光色が赤色である赤色ＬＥＤ３３Ｒ、発光色が緑色である緑色ＬＥＤ３３Ｇ、および発光色が青色である青色ＬＥＤ３３Ｂを１組の発光素子群とし、この発光素子群を複数組有している。第２の照明部３３は、複数組の発光素子群を第２の照明室３３Ａにリング状に配置している。赤色ＬＥＤ３３Ｒ、緑色ＬＥＤ３３Ｇ、および青色ＬＥＤ３３Ｂは、発光面を下側（検査位置側）に向けて取り付けている。

また、第３の照明部３４は、発光色が赤色である赤色ＬＥＤ３４Ｒ、発光色が緑色である緑色ＬＥＤ３４Ｇ、および発光色が青色である青色ＬＥＤ３４Ｂを１組の発光素子群とし、この発光素子群を複数組有している。第３の照明部３４は、複数組の発光素子群を第３の照明室３４Ａにリング状に配置している。赤色ＬＥＤ３４Ｒ、緑色ＬＥＤ３４Ｇ、および青色ＬＥＤ３４Ｂは、発光面を下側（検査位置側）に向けて取り付けている。

また、第４の照明部３５は、発光色が赤色である赤色ＬＥＤ３５Ｒ、発光色が緑色である緑色ＬＥＤ３５Ｇ、および発光色が青色である青色ＬＥＤ３５Ｂを１組の発光素子群とし、この発光素子群を複数組有している。第４の照明部３５は、複数組の発光素子群を第４の照明室３５Ａにリング状に配置している。赤色ＬＥＤ３５Ｒ、緑色ＬＥＤ３５Ｇ、および青色ＬＥＤ３５Ｂは、発光面を下側（検査位置側）に向けて取り付けている。

また、第２の照明室３３Ａと、第３の照明室３４Ａとの間には、遮光板３６を設け、第２の照明部３３の照明光が第３の照明室３４Ａに入射するのを防止しているとともに、第３の照明部３４の照明光が第２の照明室３３Ａに入射するのを防止している。また、第３の照明室３４Ａと、第４の照明室３５Ａとの間には、遮光板３７を設け、第３の照明部３４の照明光が第４の照明室３５Ａに入射するのを防止しているとともに、第４の照明部３５の照明光が第３の照明室３４Ａに入射するのを防止している。

赤色ＬＥＤ３３Ｒ、緑色ＬＥＤ３３Ｇ、青色ＬＥＤ３３Ｂの少なくとも１つを発光させることにより照射される光が、第２の照明部３３の照明光である。照明ユニット３は、制御ユニット２からの指示にしたがって、第２の照明部３３が有する赤色ＬＥＤ３３Ｒ、緑色ＬＥＤ３３Ｇ、および青色ＬＥＤ３３Ｂ毎に、発光を制御するとともに、発光光量を制御する。

また、赤色ＬＥＤ３４Ｒ、緑色ＬＥＤ３４Ｇ、青色ＬＥＤ３４Ｂの少なくとも１つを発光させることにより照射される光が、第３の照明部３４の照明光である。照明ユニット３は、制御ユニット２からの指示にしたがって、第３の照明部３４が有する赤色ＬＥＤ３４Ｒ、緑色ＬＥＤ３４Ｇ、および青色ＬＥＤ３４Ｂ毎に、発光を制御するとともに、発光光量を制御する。

また、赤色ＬＥＤ３５Ｒ、緑色ＬＥＤ３５Ｇ、青色ＬＥＤ３５Ｂの少なくとも１つを発光させることにより照射される光が、第４の照明部３５の照明光である。照明ユニット３は、制御ユニット２からの指示にしたがって、第４の照明部３５が有する赤色ＬＥＤ３５Ｒ、緑色ＬＥＤ３５Ｇ、および青色ＬＥＤ３５Ｂ毎に、発光を制御するとともに、発光光量を制御する。

第２の照明室３３Ａには、赤色ＬＥＤ３３Ｒ、緑色ＬＥＤ３３Ｇ、および青色ＬＥＤ３３Ｂの発光面に対向させて配置した拡散板３８が取り付けられている。第３の照明室３４Ａには、赤色ＬＥＤ３４Ｒ、緑色ＬＥＤ３４Ｇ、および青色ＬＥＤ３４Ｂの発光面に対向させて配置した拡散板３９が取り付けられている。第４の照明室３５Ａには、赤色ＬＥＤ３５Ｒ、緑色ＬＥＤ３５Ｇ、および青色ＬＥＤ３５Ｂの発光面に対向させて配置した拡散板４０が取り付けられている。拡散板３８は、第２の照明部３３の照明光を検査位置に照射する向きに傾斜させて取り付けている。拡散板３９は、第３の照明部３４の照明光を検査位置に照射する向きに傾斜させて取り付けている。拡散板４０は、第４の照明部３５の照明光を検査位置に照射する向きに傾斜させて取り付けている。拡散板３８、３９、４０の傾斜方向は同じであるが、カメラ１０の光軸に対する拡散板３８、３９、４０の傾斜角は、それぞれ異なっている。

第２の照明部３３の赤色ＬＥＤ３３Ｒ、緑色ＬＥＤ３３Ｇ、および青色ＬＥＤ３３Ｂの少なくとも１つの色を発光させた光は、拡散板３８を通して検査位置に照射される。第２の照明部３３の赤色ＬＥＤ３３Ｒ、緑色ＬＥＤ３３Ｇ、および青色ＬＥＤ３３Ｂの２つ以上の色のＬＥＤを発光させた場合は、第２の照明室３３Ａで混合され、拡散板３８を通して検査位置に照射される。第３の照明部３４の赤色ＬＥＤ３４Ｒ、緑色ＬＥＤ３４Ｇ、および青色ＬＥＤ３４Ｂの少なくとも１つを発光させた光は、拡散板３９を通して検査位置に照射される。第３の照明部３４の赤色ＬＥＤ３４Ｒ、緑色ＬＥＤ３４Ｇ、および青色ＬＥＤ３４Ｂの２つ以上の色のＬＥＤを発光させた場合は、第３の照明室３４Ａで混合され、拡散板３９を通して検査位置に照射される。第４の照明部３５の赤色ＬＥＤ３５Ｒ、緑色ＬＥＤ３５Ｇ、および青色ＬＥＤ３５Ｂの少なくとも１つを発光させた光は、拡散板４０を通して検査位置に照射される。第４の照明部３５の赤色ＬＥＤ３５Ｒ、緑色ＬＥＤ３５Ｇ、および青色ＬＥＤ３５Ｂの２つ以上の色のＬＥＤを発光させた場合は、第４の照明室３５Ａで混合され、拡散板３８を通して検査位置に照射される。上述したように、カメラ１０の光軸に対する拡散板３８、３９、４０の傾斜角は、それぞれ異なっているので、第２の照明部３３、第３の照明部３４、および第４の照明部３５が検査位置に位置する検査対象物に照射する照明光の照射角度は、それぞれ異なる。

例えば、第２の照明部３３の赤色ＬＥＤ３３Ｒ、緑色ＬＥＤ３３Ｇ、および青色ＬＥＤ３３Ｂの少なくとも１つを発光させたことによる照明光は、カメラ１０の光軸とのなす角度が６０°程度である方向（この発明で言う、第２の方向に相当する。）から検査位置に位置する検査対象物に照射される。第３の照明部３４の赤色ＬＥＤ３４Ｒ、緑色ＬＥＤ３４Ｇ、および青色ＬＥＤ３４Ｂの少なくとも１つを発光させたことによる照明光は、カメラ１０の光軸とのなす角度が３７°程度である方向（この発明で言う、第３の方向に相当する。）から検査位置に位置する検査対象物に照射される。第４の照明部３５の赤色ＬＥＤ３５Ｒ、緑色ＬＥＤ３５Ｇ、および青色ＬＥＤ３５Ｂの少なくとも１つを発光させたことによる照明光は、カメラ１０の光軸とのなす角度が２０°程度である方向から検査位置に位置する検査対象物に照射される。

この発明で言う第２の方向は、検査位置に位置する検査対象物に照射される照明光の方向であり、第２の照明部３３の赤色ＬＥＤ３３Ｒ、緑色ＬＥＤ３３Ｇ、青色ＬＥＤ３３Ｂの発光面の向きを規定するものではない。また、この発明で言う第３の方向は、検査位置に位置する検査対象物に照射される照明光の方向であり、第３の照明部３４の赤色ＬＥＤ３４Ｒ、緑色ＬＥＤ３４Ｇ、青色ＬＥＤ３４Ｂの発光面の向きを規定するものではない。

また、上記の説明から明らかなように、第２の照明部３３が照明光を照射する方向と、第１の照明部３２が照明光を照射する方向（カメラ１０の光軸）とのなす角度は、第３の照明部３４が照明光を照射する方向と、第１の照明部３２が照明光を照射する方向（カメラ１０の光軸）とのなす角度よりも大きい。また、第３の照明部３４が照明光を照射する方向と、第１の照明部３２が照明光を照射する方向（カメラ１０の光軸）とのなす角度は、第４の照明部３５が照明光を照射する方向と、第１の照明部３２が照明光を照射する方向（カメラ１０の光軸）とのなす角度よりも大きい。

また、この例では、検査位置に位置する検査対象物に対して斜め方向から照明光を照射する照明部を第２の照明部３３、第３の照明部３４、および第４の照明部３５の３つにしているが、検査対象物に対して斜め方向から照明光を照射する照明部は２つ以上であれば、いくつであってもよい。

次に、この例の欠陥検査装置１が、欠陥が生じているかどうかの検査を行う検査対象物について説明する。図５は、この例の検査対象物であるＦＰＣ生基板を示す平面図である。図５に示すように、ＦＰＣ生基板１００には、ＦＰＣ基板１０１が複数（図５に示す例では１０個）形成されている。ＦＰＣ生基板１００から切断したＦＰＣ基板１０１が、電子機器等の部品として使用される。ＦＰＣ生基板１００は、回路パターン（図５においてハッチングで示す部分）が形成されている金属薄膜の反射率が、製造工程上の理由で局所的に光沢ムラが生じる場合がある。すなわち、ＦＰＣ生基板１００上の回路パターン表面は、光沢にムラがある検査対象物である場合がある。

次に、欠陥検査装置１において、ＦＰＣ生基板１００に形成されている各ＦＰＣ基板１０１に欠陥が生じていないかどうかを検査する処理について説明する。図６は、欠陥検査装置の動作を示すフローチャートである。

オペレータは、表示器６１に表示されている操作案内画面にしたがって、検査対象物であるＦＰＣ生基板１００を本体外側に位置しているテーブル５１に載置する。テーブル５１には、ＦＰＣ生基板１００の載置位置を合わせるための突起等が形成されている。欠陥検査装置１は、操作ユニット７において、欠陥検査開始にかかるオペレータの操作を受け付けると、ＦＰＣ生基板１００をテーブル５１に真空吸着する。また、欠陥検査装置１は、テーブル５１を本体内部に移動させ、真空吸着しているＦＰＣ生基板１００を検査位置にセットする（ｓ１）。

欠陥検査装置１は、照明ユニット３による、検査位置にセットしたＦＰＣ生基板１００に対する照明制御を行う（ｓ２）。ｓ２では、照明ユニット３は、第１の照明部３２、および第２の照明部３３については、１または２つの色のＬＥＤを発光させ、残りのＬＥＤを発光させない。また、照明ユニット３は、第３の照明部３４、および第４の照明部３５については、第１の照明部３２、および第２の照明部３３において発光させていない１つ、または２つの色のＬＥＤを発光させ、残りのＬＥＤを発光させない。

第１の照明部３２、および第２の照明部３３において発光させるＬＥＤの色は、検査対象物に応じて決めればよい。具体的には、第１の照明部３２、および第２の照明部３３において発光させるＬＥＤは、検査対象物（この例では、ＦＰＣ生基板１００上の回路パターン表面）の色に対して、反射特性がよい色にすればよい。第３の照明部３４、および第４の照明部３５において発光させるＬＥＤは、第１の照明部３２、および第２の照明部３３において発光させていない発光素子もしくは、検査対象物から拡散反射しづらい色で選択すればよい。

この例では、照明ユニット３は、第１の照明部３２、および第２の照明部３３については、赤色ＬＥＤ３２Ｒ、３３Ｒおよび青色ＬＥＤ３２Ｂ、３３Ｂを発光させ、緑色ＬＥＤ３２Ｇ、３３Ｇを発光させない。また、照明ユニット３は、第３の照明部３４、および第４の照明部３５については、赤色ＬＥＤ３４Ｒ、３５Ｒおよび青色ＬＥＤ３４Ｂ、３５Ｂを発光させず、緑色ＬＥＤ３４Ｇ、３５Ｇを発光させる。また、照明ユニット３は、このとき、第１の照明部３２、第２の照明部３３、第３の照明部３４、および第４の照明部３５毎に、発光させるＬＥＤの発光光量を制御する。

また、ゆるい傾斜の凹凸欠陥に対しては、回路パターンの色の反対色を用いると、Ｓ／Ｎ比を向上できる。

なお、照明ユニット３は、制御ユニット２からの指示にしたがって、ｓ２にかかる照明制御を行う。

欠陥検査装置１は、検査位置にセットされ、照明ユニット３によって照明光が照射されているＦＰＣ生基板１００をカメラ１０で撮像する撮像処理を行う（ｓ３）。

欠陥検査装置１は、カメラ１０で撮像した撮像画像を処理し、第１の照明部３２、および第２の照明部３３により照射した照明光に応じた色（この例では、マゼンダ）の色彩画像（この発明で言う、第１の色彩画像に相当する。）と、第３の照明部３４、および第４の照明部３５により照射した照明光に応じた色（この例では、緑）の色彩画像（この発明で言う、第２の色彩画像に相当する。）を用いて画像フィルタ処理を行う（ｓ４）。

ｓ３の撮像処理では、第１の照明部３２がＦＰＣ生基板１００に照射した照明光については、ＦＰＣ生基板１００からの正反射光がカメラ１０の各画素で受光される。第２の照明部３３がＦＰＣ生基板１００に照射した照明光については、ＦＰＣ生基板１００からの拡散反射光がカメラ１０の各画素で受光される。カメラ１０の各画素で受光される正反射光は、照射した色の反射率が高い領域（光沢が高い領域）ほど光量が大きくなる。一方、カメラ１０の各画素で受光される拡散反射光は、照射した色の反射率が高い領域ほど光量が小さくなる。したがって、第１の照明部３２および第２の照明部３３が検査対象物に照射する照明光の光量を制御することで、カメラ１０の各画素で受光される第１の照明部３２および第２の照明部３３が照射した色の反射光の光量を、検査対象物の光沢のムラに影響されることなく、略均一にできる。

なお、色彩欠陥や凹凸欠陥が生じている場所に対応する画素については、第１の照明部３２が照射した照明光の正反射光の受光量が減少する。

また、ｓ３の撮像処理では、第３の照明部３４、および第４の照明部３５がＦＰＣ生基板１００に照射した照明光については、凹凸欠陥の傾斜で反射する。このため、第３の照明部３４、および第４の照明部３５がＦＰＣ生基板１００に照射した色の照明光については、凹凸欠陥が生じている場所に対応する画素と、凹凸欠陥が生じていない場所に対応する画素と、の間で受光される反射光の光量に差が生じる。

したがって、ｓ４にかかる画像フィルタ処理で生成した、第１の照明部３２、および第２の照明部３３により照射した照明光に応じた色の色彩画像（マゼンダの色彩画像）は、検査対象物の光沢のムラを打ち消した画像であり、且つ欠陥が生じている場所に対応する画素は、欠陥が生じていない場所に対応する画素よりも受光量が小さい画像である。また、ｓ４にかかるフィルタ処理で生成した、第３の照明部３４、および第４の照明部３５により照射した照明光に応じた色の色彩画像（緑の色彩画像）は、凹凸欠陥が生じている場所に対応する画素は、凹凸欠陥が生じていない場所に対応する画素よりも受光量が小さい画像である。

例えば、図７（Ａ）に示すように、第１の照明部３２がＦＰＣ生基板１００上の回路パターンに照射した照明光の色と、第２の照明部３３、第３の照明部３４、および第４の照明部３５がＦＰＣ生基板１００上の回路パターンに照射した照明光の色とが異なる場合、第１の照明部３２が照射した照明光の色の色彩画像は、図７（Ｂ）に示すように、光沢のムラＸ、色彩欠陥Ｙ、および凹凸欠陥Ｚが撮像された画像になる。また、この色彩画像において、光沢のムラＸ、色彩欠陥Ｙ、および凹凸欠陥Ｚを区別することはできない。図７（Ｂ）は、ＦＰＣ生基板１００の撮像画像から抽出した１つのＦＰＣ基板１０１を示している。

しかしながら、この例の欠陥検査装置１は、第１の照明部３２、および第２の照明部３３が同じ色（マゼンダ）の照明光をＦＰＣ生基板１００に照射し、第３の照明部３４、および第４の照明部３５が、第１の照明部３２、および第２の照明部３３とは異なる色（緑）の照明光をＦＰＣ生基板１００に照射するので（図８（Ａ）参照）、第１の照明部３２、および第２の照明部３３が照射した照明光の色の色彩画像は、図８（Ｂ）に示すように、色彩欠陥Ｙ、および凹凸欠陥Ｚが撮像された画像になる。すなわち、このマゼンダの色彩画像は、光沢のムラＸが撮像されていない画像（光沢のムラを打ち消した画像）である。図８（Ａ）では、第１の照明部３２、および第２の照明部３３が照射している照明光を分かりやすくするため、第３の照明部３４、および第４の照明部３５が照射している照明光の図示を省略している。図８（Ｂ）は、ＦＰＣ生基板１００の撮像画像から抽出した１つのＦＰＣ基板１０１を示している。

なお、このマゼンダの色彩画像においては、色彩欠陥Ｙと、凹凸欠陥Ｚとを区別することはできない。

また、この例の欠陥検査装置１は、上述したように、第１の照明部３２、および第２の照明部３３が同じ色（マゼンダ）の照明光をＦＰＣ生基板１００に照射し、第３の照明部３４、および第４の照明部３５が、第１の照明部３２、および第２の照明部３３とは異なる色（緑）の照明光をＦＰＣ生基板１００に照射するので（図９（Ａ）参照）、第３の照明部３４、および第４の照明部３５が照射した照明光の色の色彩画像（緑の色彩画像）は、図９（Ｂ）に示すように、凹凸欠陥Ｚが撮像された画像になる。すなわち、この緑の色彩画像は、光沢のムラＸ、および色彩欠陥Ｙが撮像されていない画像である。図９（Ａ）では、第３の照明部３４、および第４の照明部３５が照射している照明光を分かりやすくするため、第１の照明部３２、および第２の照明部３３が照射している照明光の図示を省略している。図９（Ｂ）は、ＦＰＣ生基板１００の撮像画像から抽出した１つのＦＰＣ基板１０１を示している。

欠陥検査装置１は、画像処理ユニット４において、ＦＰＣ生基板１００に対する欠陥検出処理を行う（ｓ５）。欠陥検査装置１は、画像処理ユニット４において、第３の照明部３４、および第４の照明部３５がＦＰＣ生基板１００に照射した照明光の色に応じた緑の撮像箇所を画像処理（例えば、色による２値化）し、ＦＰＣ生基板１００上の回路パターンに凹凸欠陥が生じているかどうかを検出する。また、欠陥検査装置１は、画像処理ユニット４において、第１の照明部３２、および第２の照明部３３がＦＰＣ生基板１００に照射した照明光の色に応じたマゼンダの色彩画像（図８（Ｂ）に示した色彩画像）を画像処理（例えば、濃度による２値化）し、ＦＰＣ生基板１００上の回路パターンに欠陥が生じているかどうかを検出する。

第１の照明部３２、および第２の照明部３３がＦＰＣ生基板１００に照射した照明光の色の色彩画像では、上述したように色彩欠陥と凹凸欠陥とを区別して検出できないが、第３の照明部３４、および第４の照明部３５がＦＰＣ生基板１００に照射した照明光の色の色彩画像によって、凹凸欠陥を検出できる。したがって、欠陥検査装置１は、色彩欠陥と凹凸欠陥を区別して検出できる。

欠陥検査装置１は、画像処理ユニット４におけるＦＰＣ生基板１００の検査結果を出力し（ｓ６）、本処理を終了する。

なお、欠陥検査装置１は、操作ユニット７において、検査対象物取り出しにかかるオペレータの操作を受け付けると、テーブル５１を本体外側に移動させ、ＦＰＣ生基板１００の真空吸着を停止する。

また、上記の例では、第２の照明部３３が、第１の照明部３２と同じ色の照明光を照射するとしたが、第３の照明部３４や第４の照明部３５が、第１の照明部３２と同じ色の照明光を照射する構成にしてもよい。

また、第１の照明部３２、第２の照明部３３、第３の照明部３４、および第４の照明部３５の全てが、同じ色の照明光を照射する構成にしてもよい。ただし、この場合には、上述したように、ＦＰＣ生基板１００の光沢のムラを打ち消した画像を撮像することはできるが、凹凸欠陥と、色彩欠陥とを区別して検出することができない。

また、この欠陥検査装置１は、検査対象物が光沢にムラがある、例えばプリント基板、表面に模様が描かれている物品（模様の上にコーティング層が形成されている物品を含む）であっても、欠陥の検査が適正に行える。また、欠陥検査装置１は、検査対象物が光沢にムラがない物品であっても、欠陥の検査が適正に行える。

１…欠陥検査装置
２…制御ユニット
３…照明ユニット
４…画像処理ユニット
５…検査対象物搬送ユニット
６…表示ユニット
７…操作ユニット
１０…カメラ
３１…ハーフミラー
３２…第１の照明部
３３…第２の照明部
３４…第３の照明部
３５…第４の照明部
３２Ａ…第１の照明室
３３Ａ…第２の照明室
３４Ａ…第３の照明室
３５Ａ…第４の照明室
３２Ｒ、３３Ｒ、３４Ｒ、３５Ｒ…赤色ＬＥＤ
３２Ｇ、３３Ｇ、３４Ｇ、３５Ｇ…緑色ＬＥＤ
３２Ｂ、３３Ｂ、３４Ｂ、３５Ｂ…青色ＬＥＤ
３６、３７…遮光板
３８、３９、４０…拡散板
５１…テーブル
６１、６２…表示器
７１、７２…タッチパネル
１００…ＦＰＣ生基板
１０１…ＦＰＣ基板

Claims (5)

1. 検査位置にセットされた検査対象物を撮像するカメラと、
   前記検査位置にセットされた前記検査対象物を前記カメラで撮像するときに、前記検査対象物に照明光を照射する照明ユニットと、
   前記カメラによって撮像された画像を処理し、前記検査対象物に生じている欠陥を検出する画像処理ユニットと、を備え、
   前記照明ユニットは、
   第１の方向から、前記検査位置にセットされた前記検査対象物に照射される照明光を発光する第１の照明部と、
   前記第１の方向とは異なる第２の方向から、前記検査位置にセットされた前記検査対象物に照射される照明光を発光する第２の照明部と、
   前記第１の方向、および前記第２の方向とは異なる第３の方向から、前記検査位置にセットされた前記検査対象物に照射される照明光を発光する第３の照明部と、を備え、
   前記第２の照明部は、前記第１の照明部が照射する照明光と同じ色の照明光を発光し、
   前記第３の照明部は、前記第１の照明部が照射する照明光と異なる色の照明光を発光し、
   前記第１の方向は、前記第１の照明部によって前記検査対象物に照射された照明光であって、前記検査対象物で反射された正反射光の光軸を、前記カメラの光軸に合わせた方向であり、
   さらに、前記画像処理ユニットは、
   前記第１の照明部、前記第２の照明部、および前記第３の照明部のそれぞれが、前記検査位置にセットされた前記検査対象物に照明光を照射している状態で前記カメラによって撮像された画像について、前記第１の照明部、および前記第２の照明部が照射する照明光の色に応じた色彩の第１の色彩画像、および前記第３の照明部が照射する照明光の色に応じた色彩の第２の色彩画像を生成し、前記第１の色彩画像、および前記第２の色彩画像によって、前記検査対象物に生じている欠陥を検出する欠陥検出処理を行い、
   前記欠陥検出処理は、前記第１の色彩画像で検出され、前記第２の色彩画像で検出されなかった欠陥を色彩欠陥として検出し、前記第１の色彩画像、および前記第２の色彩画像で検出された欠陥を凹凸欠陥として検出する、
   欠陥検査装置。
2. 前記検査対象物は、光沢にムラがある物品である、請求項１に記載の欠陥検査装置。
3. 前記第１の方向と前記第２の方向とがなす角度は、前記第１の方向と前記第３の方向とがなす角度よりも大きい、請求項１、または２に記載の欠陥検査装置。
4. 前記第１の方向は、前記カメラの光軸に合わせた方向である、請求項１〜３のいずれかに記載の欠陥検査装置。
5. 照明ユニットが、検査位置にセットされた検査対象物に照明光を照射している状態で、カメラによって撮像された画像を処理し、前記検査対象物に生じている欠陥を検出する欠陥検査方法であって、
   前記照明ユニットの第１の照明部を発光させ、第１の方向から、前記検査位置にセットされた前記検査対象物に照明光を照射し、
   前記照明ユニットの第２の照明部を発光させ、前記第１の方向とは異なる第２の方向から、前記検査位置にセットされた前記検査対象物に前記第１の照明部が照射する照明光と同じ色の照明光を照射し、
   前記照明ユニットの第３の照明部を発光させ、前記第１の方向、および前記第２の方向とは異なる第３の方向から、前記検査位置にセットされた前記検査対象物に前記第１の照明部が照射する照明光と異なる色の照明光を照射し、
   また、前記第１の方向は、前記第１の照明部によって前記検査対象物に照射された照明光であって、前記検査対象物で反射された正反射光の光軸を、前記カメラの光軸に合わせた方向にしており、
   前記第１の照明部、前記第２の照明部、および前記第３の照明部のそれぞれが、前記検査位置にセットされた前記検査対象物に照明光を照射している状態で前記カメラによって撮像された画像について、前記第１の照明部、および前記第２の照明部が照射する照明光の色に応じた色彩の第１の色彩画像、および前記第３の照明部が照射する照明光の色に応じた色彩の第２の色彩画像を生成し、前記第１の色彩画像で検出され、前記第２の色彩画像で検出されなかった欠陥を色彩欠陥として検出し、前記第１の色彩画像、および前記第２の色彩画像で検出された欠陥を凹凸欠陥として検出する、欠陥検査方法。

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