JP2010071845A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面に錐形状を有する製品に対し、迅速かつ容易に検査を行える検査装置を提供する。
【解決手段】一方の面に少なくとも１以上の錐形状の突起部分を有する平板状の半透明の試料（１０１）の検査装置であって、
前記試料に対し、前記試料の表面に平行な方向から光を照射する第１の光照射手段（１０４）と、
前記第１の光照射手段に対向する方向から光を照射する第２の光照射手段（１０４）と、
前記試料を撮像する撮像手段（１０３）と、
前記撮像手段と前記試料との間の距離を測定する距離測定手段（１０５）と、
前記距離測定手段により得られた距離を基に撮像手段の焦点位置へ撮像手段を移動させるＺ方向移動手段（１０７）と、
前記撮像手段により撮像された画像データを処理する画像処理手段（１１０）と、
前記画像処理手段で処理された結果を表示する表示手段（１１１）と、
を有することを特徴とする検査装置。。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面に錐形状を１つまたは複数有する製品に有効な検査装置に関する。

表面に錐形状を有する製品として、代表的なものに特許文献１に示すマイクロレンズや特許文献２に示すマイクロニードル等が挙げられる。マイクロレンズは光学部材として幅広く利用されており、マイクロニードルは医療用等で使用されている。

マイクロレンズはＣＣＤカメラの集光やディスプレイの広視野のための拡散用途に使用されており、マイクロレンズの欠陥は使用されている製品の品質に直結する。またマイクロニードルに関しても、医療用という観点から欠陥、異物等の欠陥は重大な医療事故を引き起こす可能性もある。

従来、マイクロレンズやマイクロニードルに代表されるような微小表面形状の検査方法としては、高性能な電子顕微鏡や三次元測定装置などを用いて計測されたものを元に行われたり、高倍率の顕微鏡での拡大画像を人間が目視で行っていた。

しかしながら電子顕微鏡や三次元測定装置などを用いた検査方法は、測定そのものに時間がかかってしまい、量産的とは言いがたい。さらに目視検査であると個人能力差等により基準があいまいになってしまうなどの問題点もある。
特開２００３−１８５８０３号公報 特開２００５−２４６５９５号公報

本発明は、この様な状況を鑑みてなされたものであり、表面に錐形状を有する製品に対し、迅速かつ容易に検査を行える検査装置を提供するものである。

まず、請求項１に係る発明は、一方の面に少なくとも１以上の錐形状の突起部分を有する平板状の半透明の試料の検査装置であって、
前記試料に対し、前記試料の表面に平行な方向から光を照射する第１の光照射手段と、
前記第１の光照射手段に対向する方向から光を照射する第２の光照射手段と、
前記試料を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段と前記試料との間の距離を測定する距離測定手段と、
前記距離測定手段により得られた距離を基に撮像手段の焦点位置へ撮像手段を移動させるＺ方向移動手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データを処理する画像処理手段と、
前記画像処理手段で処理された結果を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする検査装置を提供する。

また、請求項２に係る発明は、前記試料の表面に、気体を吹き付ける為の気体噴出機構を有することを特徴とする請求項１に記載の検査装置を提供する。

また、請求項３に係る発明は、前記第１の光照射手段および第２の光照射手段が、互い
に対向した状態で前記試料の面内方向に移動可動であることを特徴とする請求項１又は２記載の検査装置を提供する。

また、請求項４に係る発明は、前記第１の光照射手段および第２の光照射手段が暗視野照明であることを特徴とした請求項１乃至３の何れか１項に記載の検査装置を提供する。

本発明は、表面に錐形状を有する製品に対し、迅速かつ容易に検査を行える検査装置を提供できる。

このため、本発明によると、表面に錐形状を有する製品を正確かつ迅速に検査でき、欠陥の無い良好な物のみを提供することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明の一実施形態である検査装置の概略を示している。

本実施形態においては、四角錐形状の突起を表面に有する試料を、検査対象物としている。ただし、他の錐形状の突起であっても良く、今回使用した試料に限定されるものではない。また、検査対象物としては、半透明なものが適している。

図１に示すように、検査装置には、検査対象物の試料１０１を載置するステージ１０２があり、その上方に撮像部１０３が、さらにステージ１０２を挟む形で照明部１０４が設置されている。

撮像部１０３により撮像する際、試料１０１以外での反射光を極力防ぐ為、ステージ１０２はつや消し加工等を施し、試料１０１の周囲からの反射を防ぐ構造にする事が好ましい。

本実施形態の検査装置では、撮像部１０３にはエリアカメラを用いて撮像を行ったが、これは一実施形態に過ぎず、これに限定するものではない。例えばロールｔｏロールで搬送される試料の検査時にはライン型カメラや、半ピクセルずつ動かしながら撮像することにより高分解能を得る超解像技術などでもよい。

撮像部１０３には試料１０１との距離を一定に保ち画像のピントボケを防ぐ為、距離測定部である位置センサ１０５が設置されている。位置センサ１０５により測定された距離は制御部１０６へ送られ、撮像部１０３の焦点が合う高さを保つ為制御部１０６を介して駆動部１０７により撮像部１０３をＺ軸方向に移動可能な構造となっている。

照明部１０４は試料１０１と同じ高さにあり、試料１０１を挟んで互いに対向する方向から同時に照射する位置に設置されている。また試料１０１の錐形状により照明部１０４の位置を可動する機構となっている。

図２に示すように、試料１０１の錐形状の底面の多角形が偶数角の場合、一組の対向する頂点を結ぶ対角線を対称軸とする位置から照射部１０４によって照射する。また錐形状の底面の多角形が奇数角の場合、任意の頂点から対向する辺への垂線を対称軸とする位置から照射部１０４によって照射する。

撮像部１０３の撮像エリア内のステージ１０２上に試料１０１を載置する。位置センサ
１０５の情報を元に制御部１０６を介して駆動部１０７によって撮像部１０３と試料１０１との焦点が合う位置まで移動させる。また、照明部１０４は予め制御部１０６に入力された情報を元に、試料１０１の錐形状にあった所定の位置まで移動する。

照明部１０４の位置及び撮像部１０３の焦点高さが適正になった段階で、制御部１０６よりエアーコンプレッサー１０９を介して、エアー噴出口１０８よりエアーを噴出した後、撮像部１０３によって撮像を行う。エアー噴出後に撮像することにより軽異物の低減と共に、作業者による目視再検査も必要なくなる。本実施形態ではエアーを使用したが、気体であれば良く特に限定するものではない。

撮像部１０３で取得した画像データは画像処理部１１０に送られ、画像データ処理を行った後合否判定を操作部１１１に出力する。

以下に、上述の検査装置を用い、撮像された画像データを処理することによる検査方法を説明する。

図３は、本実施形態の検査装置で撮像された画像データに対する処理のフローチャートである。このフローチャートのステップに従い以下に説明する。また図４には本実施形態の検査装置で撮像された試料の模式図を示す。

まず、画像データを画像処理部１１０に読み込ませる事によりデータ読み取りを行う（Ｓ１）。本実施形態においては撮像部１０３により撮像された図４に示す試料１０１の模式図のデータが画像処理部１１０に送られる事によりデータ読み取りを行うが、予め撮像された画像をスキャナー等により取り込むなどの方法でもよく、ＰＣ、画像ボード、プロセッサーなどで処理する全ての方法で有効である。

次に、画像処理部１１０により読み込まれた画像データ、すなわち図４に示す試料模式図は、画像処理部１１０内で平滑化された（Ｓ２）後二値化される（Ｓ３）。この際操作部１１１により二値化の閾値を決定しても良いが、例えば公知のｐタイル法やＫｉｔｔｌｅｒ判別法などのように、検査対象物が抽出できれば良く、これらに限定されるものではない。二値化された試料模式図を図５に示す。

二値化された画像に対し、ラベリング処理を行い（Ｓ４）特徴パラメータの算出・抽出を行い（Ｓ５、Ｓ６）、図６に示すように、特徴パラメータを元に錐形状部とそれ以外を分類する（Ｓ７、Ｓ８）。特徴パラメータに関しては、面積、重心等数々のパラメータがあるが、錐形状部や異物等を分離できれば良く、特に限定するものではない。

分類された画像から錐形状部以外の部分で、特徴パラメータが算出・抽出されているかを判断し、無い場合において良品判定を、ある場合においては不良判定を行う。

不良判定されたもののみ、分離された画像を統合し、異物等の判定された場所にマーキングを行った後、良品、不良の判定を操作部１１１へ表示することにより、検査を終了する。

このようにして本発明の検査装置を用い、表面に錐形状を持つ試料の一つであるマイクロニードルを検査したところ、軽異物である塵などによる異常検出はなく、重大な影響を及ぼす欠陥や異物を検出することが可能であった。

試料検査装置の模式図。 照明部方向説明図。 試料検査フローチャート。 撮像された試料模式図。 二値化された試料模式図 分離された試料模式図

符号の説明

１０１…試料
１０２…ステージ
１０３…撮像部
１０４…光照射部
１０５…位置センサ
１０６…制御部
１０７…駆動部
１０８…エアー噴出口
１０９…エアーコンプレッサー
１１０…画像処理部
１１１…操作部

Claims (4)

1. 一方の面に少なくとも１以上の錐形状の突起部分を有する平板状の半透明の試料の検査装置であって、
   前記試料に対し、前記試料の表面に平行な方向から光を照射する第１の光照射手段と、
   前記第１の光照射手段に対向する方向から光を照射する第２の光照射手段と、
   前記試料を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段と前記試料との間の距離を測定する距離測定手段と、
   前記距離測定手段により得られた距離を基に撮像手段の焦点位置へ撮像手段を移動させるＺ方向移動手段と、
   前記撮像手段により撮像された画像データを処理する画像処理手段と、
   前記画像処理手段で処理された結果を表示する表示手段と、
   を有することを特徴とする検査装置。
2. 前記試料の表面に、気体を吹き付ける為の気体噴出機構を有することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記第１の光照射手段および第２の光照射手段が、互いに対向した状態で前記試料の面内方向に移動可動であることを特徴とする請求項１又は２記載の検査装置。
4. 前記第１の光照射手段および第２の光照射手段が暗視野照明であることを特徴とした請求項１乃至３の何れか１項に記載の検査装置。