JP2004191214A

JP2004191214A - Line lighting system, and inspection device using line lighting system

Info

Publication number: JP2004191214A
Application number: JP2002360313A
Authority: JP
Inventors: Akifusa Takahashi; 昭房高橋
Original assignee: Kokusai Gijutsu Kaihatsu Co Ltd
Current assignee: Kokusai Gijutsu Kaihatsu Co Ltd
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2004-07-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a line lighting system using light emitting diodes wherein a convex lens is formed of a transparent resin coating a semiconductor chip of the each light emitting diode. <P>SOLUTION: In this line lighting system for emitting line-like light to an inspected object 18, a light source 10 is constituted of the plurality of light emitting diodes 12 with the lens, optical axes of the plurality of light emitting diodes 12 are arrayed along one circular-arc radius line on the same plane to be arranged toward one point on the plane, and a cylindrical lens 16 is arranged in a front face position of the light source 10 to bring a focal point of an irradiation area of the light emitting diode into a position of the inspected object 18 arrayed on a straight line on the plane. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ライン状の光を照射するライン照明装置及び当該ライン照明装置を用いた検査装置に係り、特に被検査物表面に形成した回路パターンとマスタパターンとを比較検査するのに好適なライン照明装置及び当該ライン照明装置を用いた検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップや液晶ガラス基板、プリント配線基板、さらには半導体チップを搭載するリードフレームやＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）テープなどに形成した回路パターンを検査する装置には、基板と回路パターンとの明確な明暗差が得られるように被検査物にライン状の光を照射するライン照明装置が用いられる。
【０００３】
このライン照明装置の光源として、従来はハロゲンランプやメタルハライドランプが用いられていた。このライン照明装置の光源は、ランプの後部と側部に反射板を設けて光を前方に出射させるようにし、光源前部に出射光を光ファイバに導入するよう光ファイバの一端を光源に向けて配設されてなる構成である。この光ファイバの他端はライトガイドとして被検査物へライン状に光を照射するよう直線状に並べられている。また、光源にメタルハライドランプを用いた場合の光量調整は、ランプの前面に機械的な絞りを設けて行われる。しかし、ライン照明装置の光源として用いられるハロゲンランプやメタルハライドランプは寿命が１０００〜３０００時間と短い。そのため、頻繁にランプ交換をしなければならず、交換に手間がかかり、コストも高くなっていた。また、メタルハライドランプを用いた場合、光量調整はランプの前面に設けた機械的な絞りにより行われるため、ライン照明装置の光源部分が大きくなってしまう欠点があった。さらに、被検査物にライン状の光を照射するために、光ファイバの他端はライン状に並べる必要がある。このため、前記ファイバを並べるのに手間がかかり、また光ファイバが高価なためにコストも高くなる欠点があった。
【０００４】
光源に発光ダイオードを用いたライン照明装置として、特許文献１が挙げられる。このライン照明装置は、電流狭窄層を備えた複数個の狭窄型発光ダイオードを線上に配列した光源とすることによりライン状の光を出射している。また、発光ダイオード光源より出射した光をシリンドリカルレンズにより集光して、被検査物にライン状光を照射している。狭窄型発光ダイオードを高密度に実装する方法は、第一の方法として基板上に複数の狭窄型発光ダイオードを線上に形成し、この狭窄型発光ダイオード同士を金などのワイヤによりボンディングした後に、透明樹脂で封止して実装している。第二の方法として既存のエピタキシャル成長法やエッチング技術を利用して、単一基板上に複数の発光ダイオードを直列接続させつつ形成し、集積構造を有した実装をしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２１５１１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の発明において、狭窄型発光ダイオードを作製するには半導体チップの中心に円形の電流狭窄領域を備えた電流狭窄層を形成しなければならず、電流狭窄層を有しない発光ダイオードと比べて製造工程が多くなる欠点がある。また、狭窄型発光ダイオードを高密度に実装する第一の方法は、狭窄型発光ダイオード同士をワイヤボンディングする精密なボンディング工程が必要なため、狭窄型発光ダイオードを実装するだけでも複雑な製造工程が多くなる欠点がある。第二の方法は、狭窄型発光ダイオードを作製するエピタキシャル成長の他に、エピタキシャル成長膜をエッチングしなければならず複雑な製造工程が多くなる欠点がある。
【０００７】
本発明は従来技術の欠点を解消するために、光源は発光寿命が非常に長く、光量調整を印加電流で可変できる、透明樹脂で凸レンズを形成された発光ダイオードを用いてライン照明装置を提供すること。また、光ファイバ等を用いたライトガイドを使用せず、光源より発した光が直接に被検査物を照らすライン照明装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るライン照明装置は、被検査物にライン状の光を照射するライン照明装置であって、光源を複数のレンズ付き発光ダイオードにより構成するとともに、前記複数の発光ダイオードの光軸が同一平面上で一つの円弧の半径線に沿うように配列されて前記平面上の一点に向けて配置されている。また、前記光源の前面位置には各発光ダイオードの照射領域が前記平面上で直線上に配列する被検査物位置に焦点を合わせるシリンドリカルレンズを配置したことを特徴としている。
【０００９】
前記ライン照明装置の構成において、前記光源を構成する複数の発光ダイオードは可撓性基板に直線上に配列して構成され、前記可撓性基板を湾曲することにより各発光ダイオードの光軸を扇型に配列させてなることを特徴としている。
更に、前記ライン照明装置の構成において、前記光源を構成する複数の発光ダイオードは予め基板に設けられた取付部に装着され、当該取付部の取付中心軸が前記円弧の半径方向に配列されてなることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明に係るライン照明装置を用いた検査装置は、光源を複数のレンズ付き発光ダイオードにより構成するとともに、前記複数の発光ダイオードの光軸が同一平面上で一つの円弧の半径線に沿うように配列されて前記平面上の一点に向けて配置され、前記光源の前面位置には各発光ダイオードの照射領域が前記平面上で直線上に配列する被検査物位置に焦点を合わせるシリンドリカルレンズを配置したライン照明装置を設ける。また、前記ライン照明装置の被検査物に対して反対側にあり、前記被検査物に対向する位置には、前記被検査物の像を投影可能にするレンズを設ける。さらに、前記レンズに対向する位置には前記被検査物にライン状の光が照射された領域を撮像する撮像部を設けたことを特徴としている。
【００１１】
本発明に係るライン照明装置を用いた検査装置は、光源を複数のレンズ付き発光ダイオードにより構成するとともに、前記複数の発光ダイオードの光軸が同一平面上で一つの円弧の半径線に沿うように配列されて前記平面上の一点に向けて配置され、前記光源の前面位置には各発光ダイオードの照射領域が前記平面上で直線上に配列する被検査物位置に焦点を合わせるシリンドリカルレンズを配置したライン照明装置を設ける。また、被検査物に対して前記ライン照明装置と同じ側にあり、前記被検査物より反射した光が出射する方向には、前記被検査物の像を投影可能にするレンズを設ける。さらに、前記レンズに対向する位置には前記被検査物にライン状の光が照射された領域を撮像する撮像部を設けた構成とすることができる。
【００１２】
【作用】
上記構成によれば、光源に使用したランプは、ごく一般に普及している、光の出射方向にレンズが形成されている丸型又は円筒型の発光ダイオードとしたので、ランプの寿命が長くなり、頻繁にランプを交換する必要がなくなる。これにより、ランプのコストを低くでき、ランプ交換の手間を省ける。また、発光ダイオードの光量は印加電流により調整できるため、ランプの前面に機械的な絞りを設ける必要がなく、光源を小型化できる。さらに、発光ダイオードの指向性はレンズにより狭くできる。各発光ダイオードの光軸は、レンズのレンズ中心に向かうように調整されているので、レンズとライン照明装置との間にある被検査物の幅方向全体にライン状の光を照射できる。各発光ダイオードより出射する光は隣同士の光が互いに重なり合うように出射するので、被検査物へ多方向から光を照射できる。また、光源の長手方向と直交する光源奥行き方向に拡がる出射光はシリンドリカルレンズにより被検査物へ集光でき、前記被検査物にライン状の光を照射できる。このため、光ファイバを介して被検査物に光を照射する必要がなく、光ファイバの出射光の出口をライン状に形成する手間と、光ファイバのコストを削減できる。
【００１３】
また、光源を形成する各発光ダイオードの光軸が容易にレンズのレンズ中心を向くように構成できる。
【００１４】
また、ライン照明装置により被検査物にライン状の光を照射し、前記被検査物を透過した光をレンズにより撮像部に投影するよう構成したので、前記被検査物上にある回路パターンの検査をできる。
【００１５】
また、ライン照明装置により被検査物にライン状の光を照射し、前記被検査物を反射した光をレンズにより撮像部に投影するよう構成したので、前記被検査物上にある回路パターンの検査をできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係るライン照明装置及びライン照明装置を用いた検査装置の具体的実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１はレンズ付き発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用したライン照明装置及びライン照明装置を用いた検査装置の実施の形態を示す。図１（ａ）はライン照明装置を用いた検査装置の正面図、図１（ｂ）は側面図である。このライン照明装置の光源１０は、複数のＬＥＤ１２を基板１４へ直線状に配列されて構成されている。このＬＥＤ１２の光軸は同一平面上にあり、一つの円弧の半径線に沿うように配列されている。すなわち、ＬＥＤ１２を配設した基板１４を、各ＬＥＤ１２が一点を中心とした円の円弧上にくるよう湾曲させ、さらに、各ＬＥＤ１２が前記一点を中心とした円の中心に向くよう配設されている。この光源１０の前面には、光源１０の長手方向に沿ってシリンドリカルレンズ１６が配設されている。このシリンドリカルレンズ１６の上方を通るように被検査物１８がガイドされ、この被検査物１８に光源１０を出射した光が焦点を結ぶようにシリンドリカルレンズ１６が調整されている。被検査物１８の上方には投影レンズ２０を設け、被検査物１８を透過した光が撮像部２２へ投影されるように配設されている。この撮像部２２は撮像素子をレンズ側へ向けて配設されている。また撮像部２２には、光源１０から出射した光の強度を補正するシェーディング回路２４が接続されている。なお、シリンドリカルレンズ１６の中心と、被検査物１８の幅方向の中心と、投影レンズ２０の中心と、撮像部２２の長手方向の中心とが、同じ軸（光軸）上にくるよう調整されている。
【００１７】
基板１４は、力を加えると円弧状にしなり、その円弧の形状を維持できる可撓性基板である。平面形状をなす可撓性基板を円弧状に湾曲させるには、まず前記平面形状をなす可撓性基板にＬＥＤ１２を直線上に並べてハンダ等により固定して実装する。そして、投影レンズ２０の中央が光軸と交わる点（レンズ中心）を中心とした円の曲率と、この曲率を同じにした湾曲ガイドに前記ＬＥＤ１２が固定された前記平面形状をなす可撓性基板を押し付ける。これにより、各ＬＥＤ１２が投影レンズ２０のレンズ中心を向くような、円弧状の湾曲した基板１４が形成される。なお、前記レンズ中心は、前記一点を中心とした円の中心と同一点である。
【００１８】
光源１０は複数個のＬＥＤ１２と基板１４とからなり、複数個のＬＥＤ１２を一列に並べて基板１４に配設されている。このＬＥＤ１２は、隣り合うＬＥＤより出射された光が互いに重ね合わさるように密接して配設されている。ＬＥＤ１２を一列に並べた長手方向の長さは、被検査物１８の幅よりも長くなるように設定している。この基板１４は、ＬＥＤ１２を一列に並べた長手方向に沿い、投影レンズ２０のレンズ中心を中心として光の出射方向側に円弧をなすよう湾曲している。すなわち、基板１４の法線は、投影レンズ２０のレンズ中心と交わるように湾曲している。
【００１９】
シリンドリカルレンズ１６は平凸レンズ形状をなし、光源１０の前部にシリンドリカルレンズ１６の平面部を光源１０へ向けて配設されている。すなわち、シリンドリカルレンズ１６の長手方向と光源１０の長手方向とが平行となり、シリンドリカルレンズ１６の平面部がＬＥＤ１２に形成された凸レンズの前面に来るように配設されている。
【００２０】
投影レンズ２０は被検査物１８に対向した上部に、被検査物１８に沿って水平方向に配設される。この投影レンズ２０は色収差や湾曲収差を厳しく補正してあり、口径食が発生しないレンズ構成である。
【００２１】
撮像部２２は投影レンズ２０に対向した上部に、光源１０の長手方向に沿ってライン状をなして配設される。この撮像部２２は複数の電荷結合素子（ＣＣＤ）を縦長に接続してなり、投影レンズ２０により投影される被検査物１８の像がけられることなく撮像されるよう構成されている。
【００２２】
撮像部２２に接続されたシェーディング回路２４は、光源１０の長手方向に生じる光強度のリップルと、投影レンズ２０で生じる周辺減光とにより光強度のムラを補正し、撮像部２２に入射する光の強度が均一とみなされるように補正する回路である。
【００２３】
このように構成したライン照明装置及びライン照明装置を用いた検査装置において、光源１０のＬＥＤ１２を発光させると、出射光は光源１０の前部に配設されたシリンドリカルレンズ１６を通り被検査物１８の幅方向全体に照射される。このとき、光源１０から出射された光源長手方向に広がる出射光はシリンドリカルレンズ１６を透過し、被検査物１８に入射する。また、ＬＥＤ１２を一列に並べた長手方向に直交する方向（光源奥行き方向）への広がりを持った出射光は、シリンドリカルレンズ１６により被検査物１８に集光される。すなわち、各ＬＥＤ１２を出射した光は被検査物１８上に直線上に配列されて照射される。このとき、光源奥行き方向に出射する光は、シリンドリカルレンズ１６により被検査物１８の位置に焦点を合わせられるため、被検査物１８にライン状の光を照射できる。そして、被検査物１８を透過した光は投影レンズ２０に入射する。この投影レンズ２０により、被検査物１８の回路パターンは撮像部２２に投影される。このとき、撮像部２２に入射した光はシェーディング回路２４により光強度を均一になるように補正される。この補正方法は、まずライン照明装置に被検査物１８が挿入されていないときに光源１０を発光させ、このときの光強度を測定して記憶する。次に、ライン照明装置に被検査物１８を挿入し、光強度を測定する。そして、被検査物１８を挿入したときの光強度より、挿入しないときの光強度を減算して行われる。
【００２４】
このような実施形態によれば、この光源１０に配設された各ＬＥＤ１２より出射した光は隣同士の光が重なり合って被検査物１８の幅方向の全面に照射されるため、被検査物１８の幅方向の全面を測定することができる。また、ＬＥＤ１２を基板１４に実装する方法はハンダ等により固定できるため、非常に簡単に行うことができ、ワイヤボンディング装置等を必要としない。
【００２５】
ＬＥＤ１２はレンズが形成された、ごく一般に普及している円筒型又は丸型の形状である。しかし、ＬＥＤ１２に形成されたレンズの形状により、ＬＥＤ１２より出射する光の指向性を狭くできる。また、出射光は光源１０の前部に配設されたシリンドリカルレンズ１６により被検査物１８上に集光される。これにより、撮像部２２の撮像感度に十分な強度の光を被検査物１８に照射可能となる。さらに、被検査物１８の幅方向に沿って細いライン状の光が形成可能となる。このため、ライン状の光を形成し易くする手段として、ＬＥＤの半導体チップに電流狭窄層やスリット状の光出射窓を形成する必要が無い。
【００２６】
また、ＬＥＤ１２の発光強度はＬＥＤ１２の印加電流により容易に可変できるので、光源１０に機械的な絞りを設ける必要がない。さらに、ＬＥＤ１２が発光する色は撮像部２２に感度がある波長域であればよく、白色、青色、緑色、赤色、赤外線等いずれでもよい。なお、好ましくは、撮像部２２の感度が一番高い波長に対応した発光波長を持つＬＥＤ１２を用いればよい。また、投影レンズ２０は色収差や湾曲収差を厳しく補正したレンズであれば良く、レンズ構成はアポクロマートでよい。また、ＬＥＤ１２の発光波長域が狭ければアクロマートを用いることもできる。
【００２７】
撮像部２２に接続されたシェーディング回路２４は、光源１０より出射された光に生じる光強度のリップルと、投影レンズ２０の周辺減光とを補正できる。
【００２８】
また、本実施の形態では基板１４を可撓性基板とし、この可撓性基板を湾曲ガイドに押し付けて円弧状に湾曲させた基板について説明した。ＬＥＤ１２が投影レンズ２０のレンズ中心を向くような基板を形成する他の実施の形態として、次の形態が挙げられる。まず、肉厚の基板に直線配列するように取付部となる複数の穴を開ける。穴の数は被検査物の幅方向の長さよりも長くなるようにし、さらにＬＥＤが密に実装されるようにする。このとき、取付部となる穴の取付中心軸が一点を中心とした円弧の半径線に沿うよう開ける。このようにして開けられた穴のそれぞれにＬＥＤ１２を装着する。このとき、前記穴の直径はＬＥＤの直径より僅かだけ大きくし、装着されたＬＥＤがレンズ中心を向き、さらに、ＬＥＤの向きが変わらない大きさであればよい。また、ＬＥＤを配設された肉厚の基板における長手方向の長さは、被検査物よりも長くしておく。
【００２９】
また、本実施の形態では被検査物１８の下側より光を入射させる透過式について説明したが、反射式とすることも可能である。この反射式のライン照明装置を用いた検査装置の側面図を図２に示す。
【００３０】
光源１０とシリンドリカルレンズ１６とよりなるライン照明装置を前記と同様に構成し、被検査物１８にライン状の光を照射するように配設する。このとき、光源長手方向と被検査物１８の幅方向とは並行になるようにしておく。また、被検査物１８に対して前記ライン照明装置と同じ側に、被検査物１８の回路パターンを投影する投影レンズ２０と、前記回路パターンを撮像する撮像部２２とを配設する。このような構成により、前記ライン照明装置より出射されて被検査物１８に照射されたライン状の光は、被検査物１８で反射されて投影レンズ２０に入射される。この投影レンズ２０により、被検査物１８の回路パターンを撮像部２２に投影される。これにより、反射式のライン照明装置を用いた検査装置でも、被検査物１８の回路パターンを撮像部２２で撮像することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被検査物にライン状の光を照射するライン照明装置であって、光源を複数のレンズ付き発光ダイオードにより構成するとともに、前記複数の発光ダイオードの光軸が同一平面上で一つの円弧の半径線に沿うように配列されて前記平面上の一点に向けて配置され、前記光源の前面位置には各発光ダイオードの照射領域が前記平面上で直線上に配列する被検査物位置に焦点を合わせるシリンドリカルレンズを配置した構成とした。これにより、光源の発光寿命が非常に長く、光量調整を印加電流で可変でき、さらに、光ファイバ等を用いたライトガイドを使用せず、光源より出射した光が直接に被検査物を照らす効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態を示す概略図である。
【図２】他の実施の形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１０………光源、１２………レンズ付きの発光ダイオード、１４………基板、１６………シリンドリカルレンズ、１８………被検査物、２０………投影レンズ、２２………撮像部、２４………シェーディング回路。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a line illuminating device that irradiates linear light and an inspection device using the line illuminating device, and more particularly to a line suitable for comparatively inspecting a circuit pattern formed on the surface of an inspection object and a master pattern. The present invention relates to a lighting device and an inspection device using the line lighting device.
[0002]
[Prior art]
A device for inspecting a circuit pattern formed on a semiconductor chip, a liquid crystal glass substrate, a printed wiring board, a lead frame on which the semiconductor chip is mounted, a TAB (Tape Automated Bonding) tape, or the like, requires a clear contrast between the substrate and the circuit pattern. A line illuminating device that irradiates the inspection object with linear light so as to obtain a difference is used.
[0003]
Conventionally, a halogen lamp or a metal halide lamp has been used as a light source of the line illumination device. The light source of this line illuminator has reflectors at the rear and sides of the lamp so that light is emitted forward, and one end of the optical fiber is directed toward the light source at the front of the light source so that the emitted light is introduced into the optical fiber. This is a configuration that is arranged. The other end of the optical fiber is linearly arranged as a light guide so as to irradiate light to the object to be inspected in a line. When a metal halide lamp is used as a light source, light quantity adjustment is performed by providing a mechanical diaphragm on the front of the lamp. However, the life of a halogen lamp or a metal halide lamp used as a light source of a line illumination device is as short as 1000 to 3000 hours. Therefore, the lamp must be replaced frequently, which is troublesome and costly. In addition, when a metal halide lamp is used, the light amount is adjusted by a mechanical diaphragm provided on the front of the lamp, so that there is a disadvantage that the light source portion of the line illumination device becomes large. Furthermore, in order to irradiate the inspection object with linear light, the other end of the optical fiber needs to be arranged in a line. For this reason, it is troublesome to arrange the fibers, and the cost is high because the optical fiber is expensive.
[0004]
As a line lighting device using a light emitting diode as a light source, Patent Document 1 is cited. This line lighting device emits linear light by using a plurality of narrowed light emitting diodes having a current narrowing layer as a light source arranged on a line. The light emitted from the light emitting diode light source is condensed by a cylindrical lens, and the object is irradiated with linear light. As a first method, a method of mounting a narrow type light emitting diode at a high density is to form a plurality of narrow type light emitting diodes on a line on a substrate, bond the narrow type light emitting diodes to each other with a wire such as gold, and then form a transparent light emitting diode. It is mounted with resin sealing. As a second method, a plurality of light emitting diodes are formed on a single substrate while being connected in series, using an existing epitaxial growth method or an etching technique, and mounted with an integrated structure.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-215115 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the invention of Patent Document 1, in order to manufacture a narrowed light emitting diode, a current narrowing layer having a circular current narrowing region must be formed at the center of a semiconductor chip, and a light emitting diode having no current narrowing layer There is a disadvantage that the number of manufacturing steps is increased as compared with that of the first embodiment. In addition, the first method of mounting the narrowed light emitting diodes at a high density requires a precise bonding step of wire bonding the narrowed light emitting diodes. Therefore, a complicated manufacturing process is required only by mounting the narrowed light emitting diodes. There are many disadvantages. The second method has a disadvantage that in addition to the epitaxial growth for producing a confined light-emitting diode, an epitaxially grown film must be etched, and the number of complicated manufacturing steps increases.
[0007]
The present invention provides a line illuminating device using a light emitting diode having a convex lens formed of a transparent resin, in which a light source has a very long light emitting life and a light amount adjustment can be varied by an applied current in order to solve the disadvantages of the prior art. thing. It is another object of the present invention to provide a line illumination device in which light emitted from a light source directly illuminates an inspection object without using a light guide using an optical fiber or the like.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a line illuminating device according to the present invention is a line illuminating device that irradiates linear light to an object to be inspected, wherein a light source is configured by a plurality of light-emitting diodes with lenses, Are arranged along the radius line of one arc on the same plane, and are arranged toward one point on the plane. Further, a cylindrical lens is arranged at a front position of the light source so as to focus on a position of an object to be inspected, in which an irradiation area of each light emitting diode is linearly arranged on the plane.
[0009]
In the configuration of the line illumination device, a plurality of light emitting diodes constituting the light source are arranged in a straight line on a flexible substrate, and the flexible substrate is curved so that an optical axis of each light emitting diode is fanned. It is characterized by being arranged in a type.
Further, in the configuration of the line illumination device, the plurality of light emitting diodes constituting the light source are mounted on a mounting portion provided in advance on a substrate, and mounting central axes of the mounting portions are arranged in a radial direction of the arc. It is characterized by:
[0010]
In the inspection device using the line illumination device according to the present invention, the light source is constituted by a plurality of light-emitting diodes with a lens, and the optical axes of the plurality of light-emitting diodes are along a radius line of one arc on the same plane. A cylindrical lens is arranged in such a manner that it is arranged toward one point on the plane, and the irradiation area of each light emitting diode focuses on the position of the inspection object arranged linearly on the plane at the front position of the light source. An arranged line lighting device is provided. Further, a lens is provided at a position on the opposite side of the line illuminating device with respect to the object to be inspected and opposed to the object to be inspected, so that an image of the object to be inspected can be projected. Further, an imaging unit is provided at a position facing the lens to image an area where the object is irradiated with linear light.
[0011]
The inspection device using the line illumination device according to the present invention is configured such that the light source is configured by a plurality of light-emitting diodes with a lens, and the optical axes of the plurality of light-emitting diodes are along the radius line of one arc on the same plane. Arranged and arranged toward one point on the plane, a cylindrical lens is arranged at the front position of the light source, the irradiation area of each light emitting diode focusing on a position of the inspection object arranged linearly on the plane. A line lighting device is provided. Further, a lens is provided on the same side as the line illuminating device with respect to the inspection object, and in a direction in which light reflected from the inspection object is emitted, an image of the inspection object can be projected. Further, an image pickup unit for picking up an image of a region where the inspection object is irradiated with linear light may be provided at a position facing the lens.
[0012]
[Action]
According to the above configuration, the lamp used as the light source is a widely-used, round or cylindrical light-emitting diode in which a lens is formed in the light emission direction, so that the life of the lamp is increased, The need for frequent lamp replacement is eliminated. As a result, the cost of the lamp can be reduced, and labor for replacing the lamp can be saved. Further, since the light quantity of the light emitting diode can be adjusted by the applied current, there is no need to provide a mechanical diaphragm on the front of the lamp, and the light source can be downsized. Further, the directivity of the light emitting diode can be narrowed by the lens. Since the optical axis of each light emitting diode is adjusted toward the lens center of the lens, linear light can be applied to the entire width direction of the inspection object between the lens and the line illumination device. Since the light emitted from each light emitting diode is emitted such that adjacent light overlaps each other, light can be applied to the inspection object from multiple directions. Further, the outgoing light spreading in the depth direction of the light source orthogonal to the longitudinal direction of the light source can be focused on the inspection object by the cylindrical lens, and the inspection object can be irradiated with linear light. For this reason, it is not necessary to irradiate the object to be inspected with light via the optical fiber, so that the labor for forming the exit of the light emitted from the optical fiber in a line shape and the cost of the optical fiber can be reduced.
[0013]
Further, it is possible to configure so that the optical axis of each light emitting diode forming the light source easily points toward the lens center of the lens.
[0014]
Further, since the line illumination device irradiates the inspection object with linear light and projects the light transmitted through the inspection object onto an imaging unit by a lens, the inspection of the circuit pattern on the inspection object is performed. Can be.
[0015]
In addition, since the line illumination device irradiates the inspection object with linear light and projects the light reflected from the inspection object onto an imaging unit by a lens, the inspection of the circuit pattern on the inspection object is performed. Can be.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of a line lighting device and an inspection device using the line lighting device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of a line illumination device using a light emitting diode (LED) with a lens and an inspection device using the line illumination device. FIG. 1A is a front view of an inspection device using a line illumination device, and FIG. 1B is a side view. The light source 10 of the line illuminator includes a plurality of LEDs 12 linearly arranged on a substrate 14. The optical axes of the LEDs 12 are on the same plane and are arranged along the radius of one circular arc. That is, the substrate 14 on which the LEDs 12 are disposed is curved so that each LED 12 is positioned on an arc of a circle centered on one point, and further disposed such that each LED 12 faces the center of the circle centered on the one point. I have. On the front surface of the light source 10, a cylindrical lens 16 is provided along the longitudinal direction of the light source 10. The inspection object 18 is guided so as to pass above the cylindrical lens 16, and the cylindrical lens 16 is adjusted so that light emitted from the light source 10 is focused on the inspection object 18. A projection lens 20 is provided above the inspection object 18, and is disposed so that light transmitted through the inspection object 18 is projected onto the imaging unit 22. The image pickup section 22 is provided with the image pickup device facing the lens. Further, a shading circuit 24 for correcting the intensity of light emitted from the light source 10 is connected to the imaging unit 22. The center of the cylindrical lens 16, the center in the width direction of the inspection object 18, the center of the projection lens 20, and the center in the longitudinal direction of the imaging unit 22 are adjusted to be on the same axis (optical axis). ing.
[0017]
The substrate 14 is a flexible substrate that becomes arcuate when a force is applied and can maintain the shape of the arc. In order to curve the planar flexible substrate into an arc shape, first, the LEDs 12 are arranged in a straight line on the planar flexible substrate and fixed and mounted with solder or the like. Then, the curvature of a circle centered on a point (lens center) where the center of the projection lens 20 intersects the optical axis, and the flexible substrate having the planar shape in which the LED 12 is fixed to a curved guide having the same curvature. Press. As a result, an arc-shaped curved substrate 14 is formed such that each LED 12 faces the lens center of the projection lens 20. Note that the lens center is the same point as the center of a circle centered on the one point.
[0018]
The light source 10 includes a plurality of LEDs 12 and a substrate 14, and the plurality of LEDs 12 are arranged in a line and disposed on the substrate 14. The LEDs 12 are arranged closely so that lights emitted from adjacent LEDs overlap each other. The length in the longitudinal direction in which the LEDs 12 are arranged in a line is set to be longer than the width of the inspection object 18. The substrate 14 is curved so as to form an arc along the longitudinal direction in which the LEDs 12 are arranged in a line and toward the light emission direction side with the lens center of the projection lens 20 as the center. That is, the normal line of the substrate 14 is curved so as to intersect with the lens center of the projection lens 20.
[0019]
The cylindrical lens 16 has a plano-convex lens shape, and is disposed in front of the light source 10 with the flat portion of the cylindrical lens 16 facing the light source 10. That is, the longitudinal direction of the cylindrical lens 16 and the longitudinal direction of the light source 10 are parallel to each other, and the cylindrical lens 16 is disposed so that the plane portion thereof is in front of the convex lens formed on the LED 12.
[0020]
The projection lens 20 is disposed in a horizontal direction along the inspection object 18 at an upper portion facing the inspection object 18. The projection lens 20 has a lens configuration in which chromatic aberration and curvature aberration are strictly corrected and vignetting does not occur.
[0021]
The imaging unit 22 is disposed in a line along the longitudinal direction of the light source 10 on an upper portion facing the projection lens 20. The imaging unit 22 is configured by vertically connecting a plurality of charge-coupled devices (CCDs), and is configured to capture an image of the inspection object 18 projected by the projection lens 20 without being blurred.
[0022]
The shading circuit 24 connected to the imaging unit 22 corrects unevenness of the light intensity by the ripple of the light intensity generated in the longitudinal direction of the light source 10 and the peripheral dimming generated by the projection lens 20, and the light incident on the imaging unit 22. Is a circuit for correcting so that the intensity of the image is regarded as uniform.
[0023]
When the LED 12 of the light source 10 emits light in the line illumination device and the inspection device using the line illumination device configured as described above, the emitted light passes through the cylindrical lens 16 disposed in front of the light source 10 and the inspection object 18. Is irradiated over the entire width direction. At this time, the outgoing light emitted from the light source 10 and spreading in the longitudinal direction of the light source passes through the cylindrical lens 16 and enters the inspection object 18. The emitted light having a spread in a direction (light source depth direction) orthogonal to the longitudinal direction in which the LEDs 12 are arranged in a line is collected on the inspection object 18 by the cylindrical lens 16. In other words, the light emitted from each LED 12 is linearly arranged on the inspection object 18 and irradiated. At this time, the light emitted in the depth direction of the light source is focused on the position of the inspection object 18 by the cylindrical lens 16, so that the inspection object 18 can be irradiated with linear light. Then, the light transmitted through the inspection object 18 enters the projection lens 20. The circuit pattern of the inspection object 18 is projected onto the imaging unit 22 by the projection lens 20. At this time, the light incident on the imaging unit 22 is corrected by the shading circuit 24 so that the light intensity becomes uniform. In this correction method, first, the light source 10 is caused to emit light when the inspection object 18 is not inserted into the line illumination device, and the light intensity at this time is measured and stored. Next, the test object 18 is inserted into the line illumination device, and the light intensity is measured. Then, the light intensity when the test object 18 is not inserted is subtracted from the light intensity when the test object 18 is inserted.
[0024]
According to such an embodiment, the light emitted from each LED 12 disposed in the light source 10 is irradiated on the entire surface in the width direction of the inspection object 18 because the adjacent light overlaps each other. Can be measured over the entire surface in the width direction. In addition, since the method of mounting the LED 12 on the substrate 14 can be fixed by soldering or the like, it can be performed very easily and does not require a wire bonding device or the like.
[0025]
The LED 12 has a generally popular cylindrical or round shape having a lens formed thereon. However, the directivity of light emitted from the LED 12 can be narrowed by the shape of the lens formed on the LED 12. The emitted light is collected on the inspection object 18 by the cylindrical lens 16 disposed in front of the light source 10. Accordingly, it is possible to irradiate the inspection object 18 with light having an intensity sufficient for the imaging sensitivity of the imaging unit 22. Further, a thin linear light can be formed along the width direction of the inspection object 18. For this reason, it is not necessary to form a current confinement layer or a slit-shaped light emission window on the semiconductor chip of the LED as a means for facilitating the formation of linear light.
[0026]
In addition, since the light emission intensity of the LED 12 can be easily changed by the current applied to the LED 12, it is not necessary to provide a mechanical stop in the light source 10. Further, the color emitted by the LED 12 may be any wavelength range that is sensitive to the imaging unit 22, and may be white, blue, green, red, infrared, or the like. Preferably, an LED 12 having an emission wavelength corresponding to the wavelength at which the sensitivity of the imaging unit 22 is highest may be used. Further, the projection lens 20 may be a lens in which chromatic aberration and curvature aberration are strictly corrected, and the lens configuration may be an apochromat. Further, if the emission wavelength range of the LED 12 is narrow, achromat can be used.
[0027]
The shading circuit 24 connected to the imaging unit 22 can correct the light intensity ripple generated in the light emitted from the light source 10 and the dimming around the projection lens 20.
[0028]
Further, in the present embodiment, a substrate in which the substrate 14 is a flexible substrate and the flexible substrate is pressed against a curved guide to be curved in an arc has been described. Other embodiments for forming a substrate in which the LED 12 faces the lens center of the projection lens 20 include the following embodiments. First, a plurality of holes serving as attachment portions are formed so as to be linearly arranged on a thick substrate. The number of holes is set to be longer than the length of the inspection object in the width direction, and the LEDs are densely mounted. At this time, the hole is opened such that the mounting center axis of the hole serving as the mounting portion is along the radius line of the arc centered at one point. The LED 12 is mounted in each of the holes thus drilled. At this time, the diameter of the hole may be slightly larger than the diameter of the LED, so long as the mounted LED faces the center of the lens, and the size of the LED does not change. Further, the length in the longitudinal direction of the thick substrate on which the LEDs are provided is set longer than the inspection object.
[0029]
Further, in the present embodiment, the transmission type in which light is incident from the lower side of the inspection object 18 has been described, but a reflection type may be used. FIG. 2 shows a side view of an inspection apparatus using this reflection type line illumination device.
[0030]
The line illumination device including the light source 10 and the cylindrical lens 16 is configured in the same manner as described above, and is arranged so as to irradiate the inspection object 18 with linear light. At this time, the longitudinal direction of the light source and the width direction of the inspection object 18 are set in parallel. A projection lens 20 for projecting a circuit pattern of the inspection object 18 and an imaging unit 22 for imaging the circuit pattern are arranged on the same side of the inspection object 18 as the line illumination device. With such a configuration, the linear light emitted from the line illumination device and applied to the inspection object 18 is reflected by the inspection object 18 and enters the projection lens 20. The circuit pattern of the inspection object 18 is projected onto the imaging unit 22 by the projection lens 20. Accordingly, even with the inspection device using the reflection type line illumination device, the imaging unit 22 can image the circuit pattern of the inspection object 18.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a line illuminator that irradiates a line-shaped light to an object to be inspected, wherein a light source is configured by a plurality of light-emitting diodes with lenses, The axes are arranged along the radius line of one arc on the same plane and are arranged toward one point on the plane, and the irradiation area of each light emitting diode is linearly arranged on the plane at the front position of the light source. In this configuration, a cylindrical lens for focusing on the position of the inspection object to be inspected is arranged. As a result, the light emission life of the light source is extremely long, the light amount can be adjusted by the applied current, and the light emitted from the light source directly illuminates the inspection object without using a light guide using an optical fiber or the like. Is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic view showing another embodiment.
[Explanation of symbols]
10 light source, 12 light emitting diode with lens, 14 substrate, 16 cylindrical lens, 18 inspected object, 20 projection lens, 22 imaging unit , 24... Shading circuit.

Claims

A line illuminating device that irradiates a line-shaped light to an object to be inspected, wherein a light source is configured by a plurality of light-emitting diodes with a lens, and the optical axes of the plurality of light-emitting diodes are radial lines of one arc on the same plane. Are arranged so as to be aligned with one point on the plane, and are arranged at a front position of the light source so that an irradiation area of each light-emitting diode focuses on a position of the inspection object arranged linearly on the plane. A line illumination device comprising a lens.

A plurality of light emitting diodes constituting the light source are arranged on a flexible substrate in a straight line, and the optical axis of each light emitting diode is arranged in a fan shape by bending the flexible substrate. The line lighting device according to claim 1, wherein:

2. The light emitting diode according to claim 1, wherein the plurality of light emitting diodes constituting the light source are mounted on a mounting portion provided on a substrate in advance, and mounting central axes of the mounting portions are arranged in a radial direction of the arc. Line lighting device.

The light source is configured by a plurality of light-emitting diodes with a lens, and the optical axes of the plurality of light-emitting diodes are arranged along a radius line of one arc on the same plane, and are arranged toward one point on the plane, At the front position of the light source, there is provided a line illuminating device in which a cylindrical lens that focuses on the position of the object to be inspected in which the irradiation area of each light emitting diode is arranged in a straight line on the plane is provided. A lens that allows the image of the object to be projected is provided at a position facing the object to be inspected on the opposite side, and an irradiation area of the object is imaged at a position facing the lens. An inspection apparatus using a transmission type line illumination device, comprising an imaging unit.

The light source is configured by a plurality of light-emitting diodes with a lens, and the optical axes of the plurality of light-emitting diodes are arranged along a radius line of one arc on the same plane, and are arranged toward one point on the plane, At the front position of the light source, there is provided a line illuminating device in which a cylindrical lens that focuses on the position of the object to be inspected in which the irradiation area of each light emitting diode is arranged in a straight line on the plane is provided. A lens is provided on the same side as the illuminating device, in a direction in which light reflected from the inspection object is emitted, and a lens capable of projecting an image of the inspection object is provided. Above the lens, irradiation of the inspection object is performed. An inspection apparatus using a reflection type line illumination device, comprising an imaging unit for imaging an area.