JP2004028917A - プリント基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アナログ／デジタル変換器の実効ダイナミックレンジの大きなプリント基板検査装置を提供する。
【解決手段】本発明のプリント基板検査装置は、プリント基板上に照射したビーム光の反射光を受光し、反射光の光量及び反射光を受光した受光位置に応じた、電気的アナログ信号を出力する光電変換器と、光電変換器からの、電気的アナログ信号により変化する電圧を入力し、デジタルデータ出力するアナログ・デジタル変換器と、アナログ・デジタル変換器が出力するデジタルデータを処理するデータ処理手段とを備えたプリント基板検査装置であって、光電変換器がビーム光を受光していないときに、光電変換器の出力電圧と、アナログ・デジタル変換器が入力する電圧との関係を、調整する調整手段とを有する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多値のアナログ／デジタル変換器を有するプリント基板検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プリント基板の高精細度化、高密度実装化が進んでいる。そのためプリント基板のハンダ印刷工程において、リフロー後のハンダ付け品質を保証するために、印刷されたハンダの体積、形状を管理すすることが必要になってきている。同様に、プリント基板上への部品の実装工程において、実装した部品が正しくパターン上に位置していないこと、部品の端子がパターンにハンダ付けされていないこと、隣接パターン間でのハンダブリッジ等の実装ミスを、人間の視覚による検査では発見出来なくなっている。
【０００３】
これらの欠陥、実装ミスを製造工程において漏れなく検出するため、ハンダを印刷したプリント基板又は部品を実装したプリント基板等の３次元情報を入力し、プリント基板等が良品であるか否かの判定、欠陥個所の指摘等を行う種々のプリント基板検査装置が開発されている。被検査プリント基板の３次元情報を処理するプリント基板検査装置には、被検査プリント基板に照射した光ビームの反射光を光電変換器で受光し、そのアナログ電気信号出力をデジタル信号に変換し、三角測量の原理を応用して高さ情報を得て、中央処理演算装置（以下、「ＣＰＵ」と呼ぶ。）で処理し、処理結果を出力するものがある。
【０００４】
特開平６−２２１８２３号に従来例１のプリント基板検査装置が開示されている。図１２、図１３を用いて従来例１のプリント基板検査装置を説明する。図１２、図１３は、特開平６−２２１８２３号の図面から引用したものである。
図１２において１９、２０、２１、２２は光電変換器（以下、「ＰＳＤ」と呼ぶ。）、２６はフォトダイオード、５２、５３、５４、５５は高さ輝度演算回路、５８は輝度演算回路、５９は輝度情報選択処理回路、６０は高さ情報選択処理回路、６１はＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、６２はＣＰＵである。
【０００５】
高さ輝度演算回路５２、５３、５４、５５は全て同一の構成を有する。図１２において、高さ輝度演算回路５２のみ、内部ブロックの詳細を図示している。高さ輝度演算回路５２は、電流／電圧変換器（以下、「Ｉ／Ｖ変換器」と呼ぶ。）４０、４１、多値のアナログ／デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」と呼ぶ。）４２、４３、オフセットデータ平均値演算・保持回路９０、９１、減算器９２、９３、コンパレータ回路４４、４５、加算器４６、割り算回路４７、補正ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）４８、４９、コンパレータ回路５０、フラグ算出回路５１を有する。
輝度演算回路５８は、Ｉ／Ｖ変換器５６、Ａ／Ｄ変換器５７を有する。
【０００６】
ＰＳＤ１９は一定の長さを有する光センサ（光／電気変換器）であって、光源（半導体レーザ）から被検査プリント基板に照射した光ビームの反射光を入力し、入力した光量と光を入力したＰＳＤ上の位置とに応じた電流を出力する。ＰＳＤ１９の出力する電流は、Ｉ／Ｖ変換器４０、４１で電圧に変換され、さらにＡ／Ｄ変換器４２、４３でデジタル信号に変換される。以下、オフセットデータ平均値演算・保持回路９０、９１等の回路は、Ａ／Ｄ変換器４２、４３が出力するデジタル信号を処理して、プリント基板の検査結果を生成している。
【０００７】
従来例１のプリント基板検査装置の機構を説明する。従来例１のプリント基板検査装置は更に、光源と、光源が出力する光ビームを入力し、屈折させて出力する回転多面鏡（ポリゴンミラー）と、回転多面鏡（又は、被検査プリント基板）を移動させる移動機構と、を有する（図示しない。）。プリント基板の製造工程又は組立工程において新しい被検査プリント基板がプリント基板検査装置に送り込まれると、移動機構が一定速度で回転多面鏡（又は、被検査プリント基板）を移動させ、回転多面鏡が出力する光は、被検査プリント基板をスキャンする。そのスキャン方向は、移動機構による回転多面鏡（又は、被検査プリント基板）の進行方向と直角の方向である。ＰＳＤ１９〜２２は、被検査プリント基板で反射した光ビームの反射光を入力する。このようにして、プリント基板検査装置は被検査プリント基板全体をスキャンする。
【０００８】
移動機構が回転多面鏡（又は、被検査プリント基板）を移動させていない時、ＰＳＤ１９〜２２はレーザ光の反射光を受光しない。従来例１のプリント基板検査装置は、オフセットデータ平均値演算・保持回路９０、９１は、ＰＳＤ１９〜２２がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器４２、４３の出力値の平均値を記憶する。移動機構が回転多面鏡（又は、被検査プリント基板）を移動させている時、ＰＳＤ１９はレーザ光の反射光を入力する。減算器９２、９３は、Ａ／Ｄ変換器４２、４３の出力値（被検査プリント基板の各点の輝度に相当する。）から、オフセットデータ平均値演算・保持回路９０、９１に記憶されている値（Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値である平均値）を差し引き、差分データを出力する。プリント基板検査装置は、減算器９２、９３の出力データを使用して以降の処理を行う。
【０００９】
図１３は、被検査プリント基板の各点の輝度データから、Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値（ＰＳＤ１９〜２２がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器の出力データの平均値）を差し引く動作を示した図である。ＰＳＤ１９〜２２がレーザ光を受光していない時、オフセットデータ平均値演算・保持回路９０、９１はＡ／Ｄ変換器４２、４３の出力データをｎ回記憶して、ｎ回の平均値を出力オフセット値として記憶する。次にＰＳＤ１９がレーザ光の反射光を入力する時、減算器９２、９３は、Ａ／Ｄ変換器４２、４３の出力値から出力オフセット値を差し引く。
【００１０】
Ａ／Ｄ変換器４２、４３は一定の許容入力電圧範囲を有し、この範囲内の電圧が入力された場合に、その電圧に応じた正しいデジタル信号を出力する。そこでＡ／Ｄ変換器４２、４３の入力端子には、その前段（Ｉ／Ｖ変換器４０、４１）の出力電圧に一定のオフセット電圧を加算した電圧（オフセット電圧により、Ａ／Ｄ変換器の入力電圧は、その許容入力電圧範囲の電圧になる。）を印加する。Ａ／Ｄ変換器の前段（Ａ／Ｄ変換器前の全ての素子を含む。）の素子の特性は温度変化などにより変動する故、ＰＳＤ１９〜２２がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器４２、４３の入力端子電圧が一定の許容入力電圧範囲の下限値より相当の高い（余裕を持った）電圧になるように設定する。設定は、プリント基板検査装置の製造時にトリマ抵抗などでそのオフセット電圧を調整することにより行う。このプリント基板検査装置の詳細な説明は上記出願公開公報の明細書に記載されている。
【００１１】
図１４を用いて、従来例２のプリント基板検査装置について説明する。図１４は従来例２のプリント基板検査装置のブロック図である。従来例２のプリント基板検査装置の機構は、従来例１と同じである。
なお、プリント基板検査装置では、被検査プリント基板からの光ビームの反射光を複数方向から受光するために、反射光受光系及びそれ以降の処理回路系を複数備える場合があるが、図１４ではそのうちの１つの回路部分についてのみ示している。
図１４のプリント基板検査装置は、ＰＳＤ１０１、Ｉ／Ｖ変換器１０２、１０４、定電圧出力回路１４０３、１４０５、加算器１０６、１０７、定電圧回路１０８、１０９、Ａ／Ｄ変換器１１０、１１１、データレジスタ１１４、１１５、減算器１１６、１１７、データ演算器１１８、１１９、ＲＡＭ１２０、ＣＰＵ１２２を有する。
【００１２】
図１４のブロック図において、上半分の回路と下半分の回路は同形である。ＰＳＤ１０１及びデータ演算器１１８、１１９の説明を除き、上半分のブロックのみを説明して、下半分については説明を省略する。
被検査プリント基板にレーザ光を当て、その反射光をＰＳＤ１０１で受光する。ＰＳＤ１０１は一定の長さを有する受光素子であって、ＰＳＤが受光した光量、受光位置（一定の長さのＰＳＤの、光が入力された位置）に応じた電流を、Ｉ／Ｖ変換器１０２、１０４へ出力する。Ｉ／Ｖ変換器１０２はＰＳＤ１０１が出力する電流に比例する電圧を出力する。ＰＳＤ１０１の受光量が大きい程Ｉ／Ｖ変換器１０２、１０４に入力される電流は大きく、一端の近傍に光が入力されればＩ／Ｖ変換器１０２の入力電流が増大し、他端の近傍に光が入力されればＩ／Ｖ変換器１０４の入力電流が増大する。
Ｉ／Ｖ変換器１０２、１０４の出力電圧の比及び絶対値から、レーザ光が照射する被検査プリント基板上の位置、及びその位置における被検査プリント基板の輝度信号が得られる。
【００１３】
定電圧出力器１４０３は、定電圧を出力する。定電圧出力器１４０３の出力電圧は、トリマ抵抗で調整可能である。加算器１０６は、Ｉ／Ｖ変換器１０２が出力する電圧と定電圧出力器１４０３が出力する電圧とを加算し、加算電圧をＡ／Ｄ変換器１１０に出力する。これによりＰＳＤ１０１が反射光を入力しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の入力電圧は、Ａ／Ｄ変換器１１０の許容入力電圧範囲になる。
定電圧回路１０８は、ツェナーダイオードから成り、Ａ／Ｄ変換器１１０の基準電圧入力部に基準電圧を入力する。
【００１４】
Ａ／Ｄ変換器１１０は、加算器１０６の出力電圧を入力してデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を減算器１１６及びＲＡＭ１２０に出力する。Ａ／Ｄ変換器１１０の出力データは１２ビットユニポーラ出力であり、値０から４０９５までの４０９６ＬＳＢのダイナミックレンジを持つ。
データレジスタ１１４は、ＣＰＵ１２２が算出した出力オフセット値（ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない時の、Ａ／Ｄ変換器１１０の出力データの平均値）を記憶している。
ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光している時、減算器１１６は、Ａ／Ｄ変換器１１０が出力するデジタル信号の値から、データレジスタ１１４が出力する出力オフセット値を減算し、差分のデジタル信号をデータ演算器１１８及び１１９に出力する。
【００１５】
データ演算器１１８及び１１９は、減算器１１６が出力するデジタル信号を入力し、入力したデジタル信号から、高さデータ及び輝度データを算出し、それらをＲＡＭ１２０へ格納する。
ＲＡＭ１２０は、高さデータ、輝度データ、ＰＳＤ１０１への入射光がない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力信号を記憶する。
ＣＰＵ１２２は、ＲＡＭ１２０に格納されている、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データの平均値を求め、求めた平均値（出力オフセット値）をデータレジスタ１１４へ出力する。
ＣＰＵ１２２は、ＲＡＭ１２０に格納されている高さデータ及び輝度データに基づいて、プリント基板の検査を行う。
【００１６】
ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない期間（被検査プリント基板に光を照射していない期間）のＡ／Ｄ変換器１１０の出力信号は、ＰＳＤ１０１の暗電流、Ｉ／Ｖ変換器１０２及び加算器１０６の入出力オフセット電圧等からなる、Ａ／Ｄ変換器の入力端子に入力される入力オフセット値（レーザ光の反射光に応じて発生した電圧を除いた電圧のデジタル値）を表している。即ち、ＰＳＤ１０１がレーザ光の反射光を受光している時にＡ／Ｄ変換器１１０が出力する値は、ＰＳＤ１０１が受光した光量に基づく値と、Ａ／Ｄ変換器１１０の入力端子に入力される入力オフセット値とを加算した値である。
被検査プリント基板に光を照射している時に、ＣＰＵ１２２が、ＰＳＤ１０１が受光した反射光のみに基づく高さデータ及び輝度データを取得するためには、ＰＳＤ１０１が反射光を受光している時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力信号から、被検査プリント基板にレーザ光を照射していない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力信号を差し引いた値から算出した高さデータ及び輝度データをＣＰＵ１２２に入力する必要がある。
【００１７】
ＰＳＤ１０１に入射光がない期間の、Ａ／Ｄ変換器１１０の出力信号を複数回ＲＡＭ１２０に格納する。ＣＰＵ１２２はその平均値を求めて、求めた平均値をデータレジスタ１１４に格納しておく。
ＰＳＤ１０１がレーザ光の反射光を受光している時（プリント基板にレーザ光を照射して検査している時）、ＣＰＵ１２２は、Ａ／Ｄ変換器１１０の出力データから、データレジスタ１１４に格納されている値（ＰＳＤ１０１に入射光が無い時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力信号の平均値。出力オフセット値）を差し引いた値から算出された高さデータ及び輝度データを入力して、プリント基板の検査を行う。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、ＰＳＤがレーザ光を入力しない時のＩ／Ｖ変換器の出力電圧にトリマ抵抗等で調整したオフセット電圧を加算し、その加算電圧をＡ／Ｄ変換器に入力した。ＰＳＤがレーザ光を入力しない時のＡ／Ｄ変換器の出力信号を複数サンプリングし、その平均値を求め、ＰＳＤが光を入力する時のＡ／Ｄ変換器の出力信号からその平均値を差し引くことにより、ＰＳＤに入力されたレーザ光に応じた成分（電圧）だけを取り出すことが出来る。
Ａ／Ｄ変換器の前段の各素子の温度特性により、Ｉ／Ｖ変換器の出力電圧はある程度温度変化する。それ故従来の構成では、使用可能な温度範囲でＡ／Ｄ変換器の入力電圧がその許容入力電圧範囲になるように、温度ドリフト分などの余裕をもったオフセット電圧を設定していた。即ち、温度ドリフト等があっても、ＰＳＤが光を入力しない時のＡ／Ｄ変換器の入力電圧が、その許容入力電圧範囲の下限よりある程度余裕を持った値になるように、高いオフセット電圧を設定していた。
【００１９】
しかし、余裕を持った高いオフセット電圧を設定すると、余裕相当分のＡ／Ｄ変換器の実効ダイナミックレンジが減少する。
例えば、上記従来例２のプリント基板検査装置のＡ／Ｄ変換器１１０の出力信号は１２ビットユニポーラ出力信号であり、値０から４０９５までの４０９６ＬＳＢのダイナミックレンジを持つ。しかし、Ａ／Ｄ変換器の入力電圧のオフセット値（ＰＳＤが光を入力しない時の値）が８０であった場合、Ａ／Ｄ変換器の実効ダイナミックレンジは４０１６ＬＳＢに減少してしまう。
又、プリント基板検査装置の製造工程において、トリマ抵抗等により、オフセット電圧（従来例２の定電圧出力回路１４０３、１４０５の出力電圧）を高精度で調整する必要があった。
【００２０】
本発明は、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジをほぼフルに利用したプリント基板検査装置を提供することを目的とする。
本発明は、製造工程においてＡ／Ｄ変換器の入力オフセット電圧の調整が不要な又は粗い調整で良いプリント基板検査装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
請求項１の発明は、被検査プリント基板上に照射した光ビームの反射光を受光し、前記反射光に応じたアナログ電気信号を出力する光電変換器と、前記アナログ電気信号を入力し、デジタル信号を出力するアナログ／デジタル変換器と、前記デジタル信号を処理するデータ処理手段と、前記光電変換器が前記光ビームを受光していない時のアナログ／デジタル変換器の出力データが、前記アナログ／デジタル変換器の許容入力電圧範囲に基づいて定められた目標値になるように、前記アナログ／デジタル変換器の入力設定を自動的に調整する調整手段と、を有することを特徴とするプリント基板検査装置である。
【００２２】
請求項２の発明は、前記光電変換器が前記光ビームを受光していない時の前記アナログ／デジタル変換器の出力データの平均値が前記目標値となるように、前記調整手段が、前記アナログ／デジタル変換器の入力設定を自動的に調整することを特徴とする請求項１に記載したプリント基板検査装置である。
【００２３】
請求項３の発明は、前記光電変換器が前記光ビームを受光していない時の前記アナログ／デジタル変換器の出力データの最小値が前記目標値となるように、前記調整手段が、前記アナログ／デジタル変換器の入力設定を自動的に調整することを特徴とする請求項１に記載したプリント基板検査装置である。
【００２４】
請求項４の発明は、前記目標値が、前記アナログ／デジタル変換器の１ＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ　Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　Ｂｉｔ）であることを特徴とする請求項３に記載されたプリント基板検査装置である。
【００２５】
請求項５の発明は、計算又は実験によって求められた、前記光電変換器が前記光ビームを受光していない時に前記アナログ／デジタル変換器が出力する雑音電圧の最大値をあらかじめ記憶する記憶部を更に有し、前記目標値が、前記雑音電圧の最大値に所定の余裕値を加算した値であることを特徴とする請求項１に記載したプリント基板検査装置である。
【００２６】
請求項６の発明は、前記余裕値が０であることを特徴とする請求項５に記載されたプリント基板検査装置である。
【００２７】
請求項７の発明は、前記調整手段が、前記光電変換器が前記光ビームを受光していない時に、前記アナログ／デジタル変換器の出力データを複数サンプリングし、複数サンプリングした前記出力データの振幅の標準偏差を求め、前記目標値を前記標準偏差に所定の余裕値を乗算した値とする、ことを特徴とする請求項１に記載したプリント基板検査装置である。
【００２８】
請求項８の発明は、前記調整手段が、前記光電変換器が前記光ビームを受光していない時に、前記アナログ／デジタル変換器の入力設定を一定にした状態で、前記アナログ／デジタル変換器の出力データを一定時間以上測定し、測定した前記出力データの平均値の時間的変化傾向に基づき、前記目標値を決定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかの請求項に記載したプリント基板検査装置である。
【００２９】
請求項９の発明は、測定した前記出力データの平均値が、時間とともに増加する傾向にある場合は、前記目標値を小さな値に設定することを特徴とする請求項８に記載したプリント基板検査装置である。
【００３０】
請求項１０の発明は、前記調整手段が、前記アナログ／デジタル変換器のアナログ信号入力端子に入力する電圧を調整することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかの請求項に記載したプリント基板検査装置である。
【００３１】
請求項１１の発明は、前記調整手段が、前記アナログ／デジタル変換器の基準電圧入力端子に入力する基準電圧を調整することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかの請求項に記載したプリント基板検査装置である。
【００３２】
請求項１２の発明は、前記調整手段が、被検査プリント基板の搬入時に調整を行うことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかの請求項に記載されたプリント基板検査装置である。
【００３３】
請求項１３の発明は、前記調整手段が、被検査プリント基板が検査を開始する位置に置かれた時の近傍の時間に調整を行うことを特徴とする請求項１２に記載されたプリント基板検査装置である。
【００３４】
請求項１４の発明は、前記光ビームを被検査プリント基板上にて走査させる回転多面鏡を更に有し、前記調整手段が、前記回転多面鏡の面切り替え期間に調整を行うことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかの請求項に記載されたプリント基板検査装置である。
【００３５】
本発明は、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジをほぼフルに利用したプリント基板検査装置を実現出来るという作用を有する。
本発明は、製造工程においてＡ／Ｄ変換器の入力オフセット電圧の調整が不要な又は粗い調整で良いプリント基板検査装置を実現出来るという作用を有する。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施例について図面とともに記載する。
【００３７】
《実施例１》
本発明の実施例１のプリント基板検査装置について、図１、図２を用いて説明する。図１は実施例１のプリント基板検査装置のブロック図である。
なお、プリント基板検査装置では、被検査プリント基板からのビーム反射光を複数方向から受光するために、反射光受光系及びそれ以降の処理回路系を複数備える場合があるが、図１ではそのうちの１つの回路部分についてのみ示している。
図１のプリント基板検査装置は、ＰＳＤ１０１、Ｉ／Ｖ変換器１０２、１０４、加算器１０６、１０７、定電圧回路１０８、１０９、Ａ／Ｄ変換器１１０、１１１、Ｄ／Ａ変換器１１２、１１３、データレジスタ１１４、１１５、減算器１１６、１１７、データ演算器１１８、１１９、ＲＡＭ１２０、ＲＯＭ１２１、ＣＰＵ１２２、レーザ点灯制御回路１２３を有する。
【００３８】
図１のブロック図において、上半分の回路と下半分の回路は同形である。上半分のブロックのみを説明して、下半分については説明を省略する。又、図１において、図１４（従来例２）のブロックと同一のブロックには同一の符号を付している。図１４のブロックと同一のブロックの説明を省略する。
実施例１のプリント基板検査装置の機構は、従来例１と同じであるので、その説明を省略する。
【００３９】
ＣＰＵ１２２は、後述するオフセット信号をＤ／Ａ変換器１１２に入力する。Ｄ／Ａ変換器１１２は、ＣＰＵ１２２から入力された多ビットのデジタルデータ（オフセット信号）をラッチし、アナログ信号に変換する。加算器１０６は、Ｉ／Ｖ変換器１０２が出力する電圧とＤ／Ａ変換器１１２が出力する電圧とを加算し、加算電圧をＡ／Ｄ変換器１１０に出力する。
ＲＡＭ１２０には、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データ、及びＰＳＤ１０１が受光している時のデータ演算器１１８及び１１９の出力データ（高さデータ、輝度データ）が格納される。
【００４０】
ＣＰＵ１２２は、ＲＡＭ１２０に格納されているＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データの平均値を求め、求めた平均値を出力オフセット値としてデータレジスタ１１４に格納する。さらにＣＰＵ１２２は、求めた平均値（Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値）が目標値（又は目標範囲内の値。例えば５）になるように、Ｄ／Ａ変換器１１２に適切なデジタルデータを出力する。又、ＣＰＵ１２２は、ＲＡＭ１２０に格納されている高さデータ及び輝度データから、プリント基板の検査を行う。
それ以外の構成要素が担う役割は、図１４で示された従来例２と同様であるのでそれらの説明は省略する。
【００４１】
本発明のプリント基板検査装置は、Ａ／Ｄ変換器１１０の出力オフセット値（ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データの平均値）を低い値である目標値（例えば５）に調節することにより、Ａ／Ｄ変換器の実質的なダイナミックレンジを従来より大きくしている。
従来例のプリント基板検査装置において、例えばＡ／Ｄ変換器の出力オフセット値が８０であれば、１２ビットユニポーラ型Ａ／Ｄ変換器１１０の実効的なダイナミックレンジは４０１６段階（＝４０９５−８０＋１）しかない。従来例のプリント基板検査装置においては、Ａ／Ｄ変換器１１０の実効的なダイナミックレンジは、Ａ／Ｄ変換器１１０単体が有するダイナミックレンジより大幅に小さかった。
【００４２】
本発明のプリント基板検査装置のＤ／Ａ変換器１１２は、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない時のＩ／Ｖ変換器１０２の出力電圧の平均値をキャンセルする電圧（反転電圧）に若干のマージン（余裕値）を加算した電圧を加算器１０６に入力する。例えばＤ／Ａ変換器１１２の出力電圧が０であったならば、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力信号の平均値が８０であったとする。Ｄ／Ａ変換器１１２は、その値の符号を逆にした−８０と若干の正のマージン＋５を加算した−７５に相当する電圧を加算器１０６に入力する。Ａ／Ｄ変換器１１０の出力オフセット値（ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データの平均値）は５になる。これにより、Ａ／Ｄ変換器１１０の実効ダイナミックレンジは４０９１段階（＝４０９５−５＋１）になる。このように、本発明のプリント基板検査装置のＡ／Ｄ変換器１１０の実効ダイナミックレンジは、Ａ／Ｄ変換器１１０単体のダイナミックレンジに近い大きな値となる。
【００４３】
又、Ａ／Ｄ変換器前段の各素子の温度特性及び経時変化、プリント基板検査装置の設置環境の影響（例えばＰＳＤ１０１に外光ができるだけ入射しない様に、ＰＳＤ１０１は深い凹部の底に設置されているが、プリント基板検査装置の設置場所の明るさによりＰＳＤ１０１に届く僅かな外光の量が変化する。）等によりＩ／Ｖ変換器１０２の出力電圧が変化した場合にも、ＣＰＵ１２２がその変化をキャンセルする値をＤ／Ａ変換器１１２に自動的に入力する故、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器１１０の入力電圧は極めて安定する。
【００４４】
以下本実施例のプリント基板検査装置の動作を説明する。
まず、ＰＳＤ１０１に入射光がない期間の、Ａ／Ｄ変換器１１０の複数回の出力データをＲＡＭ１２０に格納する。ＣＰＵ１２２は、これらの出力データの平均値（例えば８０）を求める。
ＣＰＵ１２２は、この平均値をキャンセルする値（例えば−８０）に所定のマージン（例えば５）を加えた値（例えば−７５）をＤ／Ａ変換器１１２に入力する。Ｄ／Ａ変換器１１２は、ＣＰＵ１２２が出力するデジタル信号をアナログ信号に変換する。
加算器１０６は、Ｉ／Ｖ変換器１０２の出力電圧とＤ／Ａ変換器１１２の出力電圧とを加算し、加算電圧をＡ／Ｄ変換器１１０へ出力する。このようにして、加算器１０６が出力する電圧がＡ／Ｄ変換器１１０の許容入力電圧範囲の下限値より高くなる様に、Ａ／Ｄ変換器１１０の入力設定を調整する。
【００４５】
正しく調整されたならば、例えばＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データの平均値は８０から５になる。
再び、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データを複数、ＲＡＭ１２０に格納し、ＣＰＵ１２２がその平均値を計算する。この平均値が所定マージンを考慮した目標値範囲（例えば５±１の範囲）に納まるよう、この動作を繰り返す。
このようにすることにより、Ａ／Ｄ変換器１１０の出力オフセット値（ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データ。ＰＳＤ１０１が受光している時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データから、反射光に応じた値を除いた値に相当する。）を低く設定することが出来、Ａ／Ｄ変換器１１０の実効的な出力ダイナミックレンジを広くすることが出来る。
【００４６】
Ａ／Ｄ変換器１１０のオフセット出力の平均値が、所定のマージンを考慮した一定の目標範囲内に収まると、ＣＰＵ１２２はその平均値（オフセット値）をデータレジスタ１１４に記憶させる。これでＡ／Ｄ変換器１１０のオフセット調整が終わる。
次にプリント基板検査装置はプリント基板を取り込み、プリント基板にレーザ光を当てて、その反射光をＰＳＤ１０１で受光する。
ＰＳＤ１０１は、受光した光量及び受光位置に応じた電流をＩ／Ｖ変換器１０２（及びＩ／Ｖ変換器１０４）に出力する。Ｉ／Ｖ変換器１０２は入力電流に比例する電圧を加算器１０６に出力する。加算器１０６は、Ｉ／Ｖ変換器１０２の出力電圧とＤ／Ａ変換器１１２の出力電圧とを加算して、Ａ／Ｄ変換器１１０に出力する。
【００４７】
Ａ／Ｄ変換器１１０は、加算器１０６の出力する電圧（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１１０の出力データは、ＰＳＤ１０１が受光した光量による値と、出力オフセット値とが加算された値である。この出力オフセット値と同一の値がデータレジスタ１１４に記憶されている。
データレジスタ１１４は、記憶する出力オフセット値を減算器１１６に出力する。減算器１１６は、Ａ／Ｄ変換器１１０が出力するデジタルデータとデータレジスタ１１４が出力する出力オフセット値とを入力し、Ａ／Ｄ変換器１１０の出力データからデータレジスタ１１４が出力する出力オフセット値を差し引いて、差分値をデータ演算部１１８、１１９に出力する。
データ演算器１１８、１１９は、減算器１１６及び１１７の出力データを入力し、それから高さデータ及び輝度データを算出し、算出した高さデータ及び輝度データをＲＡＭ１２０へ格納する。
ＣＰＵ１２２は、ＲＡＭ１２０に記憶されている高さデータ及び輝度データからプリント基板の検査を行う。
【００４８】
以上のように、本実施例のプリント基板検査装置においては、ＰＳＤ１０１がレーザ光を入力しない期間のＡ／Ｄ変換器１１０、１１１の出力データの平均値をもとに、Ａ／Ｄ変換器に入力するオフセット電圧を調整することにより、Ａ／Ｄ変換器の実効ダイナミックレンジを大きくしている。
【００４９】
図２は、本実施例のプリント基板検査装置の制御方法（Ａ／Ｄ変換器の入力オフセット電圧の調整方法）のフローチャートを示す。
本実施例のプリント基板検査装置の制御方法はステップ２０１からステップ２０６を有する。図２のフローチャートのステップはプリント基板にレーザ光を照射していない状態（ＰＳＤがレーザ光を受光していない状態で）行われる。
初めにステップ２０１で、Ａ／Ｄ変換器の出力データを複数回ＲＡＭに格納する。ステップ２０２で、前ステップでＲＡＭに複数回格納したＡ／Ｄ変換器の出力データの平均値を求める。
ステップ２０３で、ステップ２０２又はステップ２０５で求めたＡ／Ｄ変換器の出力データの平均値と目標値（Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値の目標値）との差分を０にするようなデータをＤ／Ａ変換器に入力する。
【００５０】
ステップ２０４で、再び、Ａ／Ｄ変換器の出力データを複数回ＲＡＭに格納する。ステップ２０５で、前ステップでＲＡＭに複数回格納したＡ／Ｄ変換器の出力データの平均値を求める。
ステップ２０６で、前ステップで求めた平均値が目標値の範囲内にあるかどうかを判定する。目標の範囲内（例えば５±１）にあれば、Ａ／Ｄ変換器のオフセット調整は終了し、目標の範囲内になければ、ステップ２０３に戻る。
【００５１】
《実施例２》
本発明の実施例２のプリント基板検査装置について説明する。本実施例のプリント基板検査装置のブロック図は、図１で示した実施例１のプリント基板検査装置のブロック図と同一でありその説明は省略する。実施例２のプリント基板検査装置の機構は、従来例１と同じであるので、その説明を省略する。
実施例２が実施例１と異なる点は、Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値の調整の際に、ＲＡＭ１２０に格納したＡ／Ｄ変換器１１０、１１１の出力データの最小値を求め、その最小値が目標範囲内に収まるよう、ＣＰＵ１２２がＤ／Ａ変換器１１２に入力するデータを調整する点である。それ以外の点において、実施例２は実施例１と同一である。
【００５２】
実施例１のプリント基板検査装置においては、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データの平均値が目標範囲内になるようにＤ／Ａ変換器１１２の出力電圧を調整した。ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器１１０の入力電圧の瞬時値の変化幅が大きい場合、Ａ／Ｄ変換器１１０が、その許容入力電圧範囲の下限を下回る瞬時電圧を入力する可能性がある。この場合、Ａ／Ｄ変換器１１０は、実質的にＡ／Ｄ変換器１１０の許容入力範囲の下限でクリップした出力データ（不正確なデジタル信号）を出力する。下限でクリップした出力データを含む複数の出力データの平均値をオフセット値としてデータレジスタ１１４に格納すると、減算器１１６の出力データ（ＰＳＤ１０１が受光している時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データからオフセット値を差し引いた値）は、ＰＳＤ１０１が入力した光に応じた値以外の値（誤差）を含んでしまう。
実施例２においては、ＣＰＵ１２２は、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データの最小値が目標範囲内になるようにＤ／Ａ変換器１１２の出力電圧を調整する。これにより、Ａ／Ｄ変換器の入力瞬時電圧がＡ／Ｄ変換器１１０の許容入力範囲の下限を下回ることを防止できる。Ａ／Ｄ変換器１１０は正確な値を出力し、且つその実効ダイナミックレンジはＡ／Ｄ変換器単体のダイナミックレンジに近い大きな値となる。
【００５３】
図３は本実施例のプリント基板検査装置の制御方法（Ａ／Ｄ変換器の入力オフセット電圧の調整方法）のフローチャートである。本実施例のプリント基板検査装置の制御方法はステップ３０１からステップ３０６を有する。図３のフローチャートのステップはプリント基板に光を照射していない状態（ＰＳＤがレーザ光を受光していない状態で）行われる。
初めにステップ３０１で、Ａ／Ｄ変換器の出力データを複数回ＲＡＭに格納する。ステップ３０２で、前ステップでＲＡＭに複数回格納したＡ／Ｄ変換器の出力データの最小値を求める。ステップ３０３で、ステップ３０２又はステップ３０５で求めたＡ／Ｄ変換器の出力データの最小値が所定の目標値になるように、Ｄ／Ａ変換器にデータを設定する。
ステップ３０４で、再びＡ／Ｄ変換器の出力を複数回ＲＡＭに格納する。ステップ３０５で、前ステップでＲＡＭに複数回格納したＡ／Ｄ変換器の出力データの最小値を求める。
【００５４】
ステップ３０６で、前ステップで求めた最小値が目標値の範囲内にあるかどうかを判定する。目標の範囲内にあれば、Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値の調整は終了し、目標の範囲内になければ、ステップ３０３に戻る。
Ａ／Ｄ変換器の出力値が１２ビットユニポーラデータ（０〜４０９５ＬＳＢ）であり、Ａ／Ｄ変換器がその許容入力電圧範囲の下限を下回る瞬時電圧を入力した場合、Ａ／Ｄ変換器の出力値は０となる。しかしＡ／Ｄ変換器の出力値が０であれば、正しい値を出力したのか、入力電圧をクリップした値を出力したのか判別できない。そこで実施例２においては、ＰＳＤがレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器の出力最小値（瞬時値）の目標値を１ＬＳＢにする。これによりＡ／Ｄ変換器の出力値が０になった時入力電圧がクリップされたことを検知でき、且つマージンを最小値（１ＬＳＢ）とすることにより、Ａ／Ｄ変換器の実効ダイナミックレンジをさらに大きくすることができる。
なお、ＰＳＤ１０１に入射光がある検査期間中の動作は、実施例１と同様である。
【００５５】
《実施例３》
本発明の実施例３のプリント基板検査装置について説明する。実施例３のプリント基板検査装置のブロック図は、図１で示した実施例１のプリント基板検査装置のブロック図と同一であり、その説明を省略する。実施例３のプリント基板検査装置の機構は、従来例１と同じであるので、その説明を省略する。
実施例３のプリント基板検査装置は、Ｄ／Ａ変換器１１２、１１３に一定の入力値を設定した状態で、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データを一定時間間隔で入力するチェックモードを有する。チェックモードにおいて出力データが時間と共に変化する傾向を調べる。その変化傾向に応じて、Ａ／Ｄ変換器１１０の出力オフセット値の目標値を決定する。そして、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データの平均値が目標値になるように、Ｄ／Ａ変換器１１２、１１３の入力値を設定する。その後、実施例３のプリント基板検査装置は実施例１と同様の方法でプリント基板を検査する。実施例３は上記の点で実施例１と異なる。それ以外の点において、実施例３は実施例１と同一である。
【００５６】
雰囲気温度の変化による各素子の温度ドリフトなどで、Ａ／Ｄ変換器前段のオフセット出力電圧が時間の経過とともに上昇又は降下している場合、雰囲気温度はそれほど急激に変化しないので、それ以降も上昇又は降下の傾向は急激に変化しないと考えられる。
即ち、チェックモードにおいてＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データが上昇傾向を有していれば（例えばＡ／Ｄ変換器１１０の出力データの平均値が７０、７５、８０、８５・・・・と変化している場合）、その後も上昇傾向が続く可能性が高い。この場合、Ｄ／Ａ変換器１１２、１１３の入力値を設定した後、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の入力電圧が、時間の経過と共にＡ／Ｄ変換器１１０の許容入力電圧範囲の下限を下回ってしまう可能性はほとんどない。この場合、ＣＰＵ１２２は、Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値（ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データの平均値）が小さな値（例えば１）になるように、Ｄ／Ａ変換器１１２の入力値を定める。
これにより、Ａ／Ｄ変換器１１０の実効ダイナミックレンジを、Ａ／Ｄ変換器１１０単体のダイナミックレンジに近づけ、大きくすることが出来る。
【００５７】
チェックモードにおいてＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データが降下傾向を有していれば（例えばＡ／Ｄ変換器１１０の出力データの平均値が７０、６５、６０、５５・・・・と変化している場合）、その後も降下傾向が続く可能性が高い。この場合、Ｄ／Ａ変換器１１２、１１３の入力値を設定した後、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の入力電圧が、時間の経過と共にＡ／Ｄ変換器１１０の許容入力電圧範囲の下限を下回る恐れがある。この場合、ＣＰＵ１２２は、Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値が大きな値（例えば２０）になるように、Ｄ／Ａ変換器１１２の入力値を定める。これにより、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の入力電圧が、時間の経過と共にＡ／Ｄ変換器１１０の許容入力電圧範囲の下限を下回ることを防止できる。
なお、ＰＳＤ１０１に入射光がある検査期間中の動作は、実施例１と同様である。
【００５８】
図４は実施例３のプリント基板検査装置の制御方法（Ａ／Ｄ変換器の入力オフセット電圧の調整方法）のフローチャートを示す。実施例３のプリント基板検査装置の制御方法はステップ４０１からステップ４０９を有する。図４のフローチャートのステップはプリント基板にレーザ光を照射していない状態（ＰＳＤがレーザ光を受光していない状態で）行われる。
ステップ４０１〜４０５はチェックモードでの処理を示す。
初めにステップ４０１で、Ａ／Ｄ変換器の出力データを複数ＲＡＭに格納する。ステップ４０２で、前ステップでＲＡＭに複数回格納したＡ／Ｄ変換器の出力データの平均値を求める。ステップ４０３で、次の測定までに一定の時間の間隔をおく。
ステップ４０４で、Ａ／Ｄ変換器の出力データの平均値を所定の回数求めたかどうかを確認する。所定の回数以上求めていた場合はステップ４０５に進み、所定の回数以上求めていなかった場合は、ステップ４０１に戻る。
ステップ４０５で、所定の回数のデータ取得期間のＡ／Ｄ変換器の出力データの変化傾向から、Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値（ＰＳＤがレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器の出力データの平均値）の目標値を決定する。実施例においては、Ａ／Ｄ変換器の出力データが上昇傾向であれば目標値を１とし、Ａ／Ｄ変換器の出力データが変わらない傾向であれば目標値を５とし、Ａ／Ｄ変換器の出力データが下降傾向であれば目標値を２０とする。
【００５９】
ステップ４０６〜４０９は通常の動作モードでの処理を示す。
ステップ４０６で、Ａ／Ｄ変換器の出力データの平均値がステップ４０５にて求めた目標値になるように、Ｄ／Ａ変換器にデータを設定する。
ステップ４０７で、Ａ／Ｄ変換器の出力データを複数回ＲＡＭに格納する。
ステップ４０８で、前ステップでＲＡＭに複数回格納したＡ／Ｄ変換器の出力データの最小値を求める。ステップ４０９で、前ステップで求めた最小値が目標値の範囲内にあるかどうかを判定する。目標の範囲内にあれば、Ａ／Ｄ変換器の入力オフセット値（Ｄ／Ａ変換器の出力値）の調整を終了し、目標の範囲内になければ、ステップ４０６に戻る。
【００６０】
《実施例４》
本発明の実施例４のプリント基板検査装置について説明する。実施例４のプリント基板検査装置のブロック図は、図１で示した実施例１のプリント基板検査装置のブロック図と同一であり、その説明を省略する。
実施例４が実施例１と異なる点は、ＰＳＤ１０１を含むアナログ系回路（Ａ／Ｄ変換器の前段）から発生する雑音電圧の最大値（特に０　ｔｏ　負ピーク値）をあらかじめ計算しておき（又は実験で求めておき）、この雑音電圧の最大値（特に平均値と負のピークとの差分値）をＡ／Ｄ変換器の出力マージンと共にＲＯＭ１２１に記憶しておく。そして、この雑音電圧の最大値（０　ｔｏ　負ピーク値）とマージンとを加算した値を、調整目標値とする点である。
【００６１】
実施例１においては、雑音電圧の振幅がＡ／Ｄ変換器の出力データのマージン（例えば５）に比べて無視できるほどに小さい（ＰＳＤがレーザ光を受光していない状態で、雑音電圧の負のピークがＡ／Ｄ変換器の許容入力電圧の下限値を下回らない）ものとして、雑音電圧を考慮に入れた調整はしなかった。しかし、雑音電圧の振幅がＡ／Ｄ変換器の出力データのマージンに比べて無視できない程度の大きさになった時は、実施例４のように雑音電圧を考慮に入れた調整が必要になる。
回路から発生する雑音電圧の実効値は、ＰＳＤ１０１の暗電流ショット雑音、回路を構成する抵抗から発生する熱雑音、回路を構成するオペアンプで発生する雑音などの雑音要素と回路構成方式および使用周波数帯域から計算で求めることができ、雑音の最大値も確率的に実効値から求めることができる。例えば、発生頻度を０．１％まで考慮するとすれば、雑音振幅の（ピーク　ｔｏ　ピーク値）は雑音の実効値の６．６倍である（（０　ｔｏ　負ピーク値）はその半分）。雑音電圧の最大値を実験により求めても良い。これらは回路を決定した時点で計算又は実験で求めることができる。前もって計算又は実験しておいた雑音電圧の最大値（特に平均値と負のピークとの差分値）をＲＯＭ１２１に書き込んでおくことが可能である。
【００６２】
実施例４のプリント基板検査装置においては、Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値（ＰＳＤがレーザ光を受光していない時のＡ／Ｄ変換器の出力データの平均値）が、この雑音最大値と若干のマージンとを加算した目標値になるように、Ａ／Ｄ変換器の入力オフセット電圧を調整する。これにより、ＰＳＤがレーザ光を受光していない状態で、雑音電圧の負のピークがＡ／Ｄ変換器の許容入力電圧の下限値を下回ることを防止し、且つＡ／Ｄ変換器の実効ダイナミックレンジを大きくすることができる。
マージンを０にすれば（Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値を、雑音電圧の（０ｔｏ　負ピーク値）にすれば）、Ａ／Ｄ変換器の実効ダイナミックレンジを更に大きくすることができる。
【００６３】
図５は実施例４のプリント基板検査装置の制御方法（Ａ／Ｄ変換器の入力オフセット電圧の調整方法）のフローチャートである。本実施例のプリント基板検査装置の制御方法はステップ５０１からステップ５０５を有する。図５のフローチャートのステップはプリント基板にレーザ光を照射していない状態（ＰＳＤがレーザ光を受光していない状態で）行われる。
初めにステップ５０１で、ＲＯＭに記憶されている雑音電圧の（０　ｔｏ　負ピーク値）と、マージンデータとをＲＯＭ１２１から読みだし、両者を加算し、加算値をＡ／Ｄ変換器の出力オフセット値の目標値として決定する。
ステップ５０２で、前ステップで決定した調整目標値に基づいて、Ｄ／Ａ変換器１１２にデータを設定する。
【００６４】
ステップ５０３で、Ａ／Ｄ変換器の出力データを複数回ＲＡＭに格納する。
ステップ５０４で、前ステップでＲＡＭに複数回格納したＡ／Ｄ変換器の出力データの平均値を求める。
ステップ５０５で、前ステップで求めたＡ／Ｄ変換器の出力データの平均値が目標の範囲内にあるかどうかを調べる。目標範囲内にあれば、Ａ／Ｄ変換器のオフセット調整は終了し、目標の範囲内になければステップ５０２に戻る。
【００６５】
《実施例５》
本発明の実施例５のプリント基板検査装置について説明する。本実施例のプリント基板検査装置のブロック図は、図１で示した実施例１のプリント基板検査装置のブロック図と同一でありその説明は省略する。
本実施例が実施例１と異なる点は、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない状態でのＡ／Ｄ変換器１１０の出力データ（雑音電圧。ＲＡＭ１２０に格納している。）の振幅（交流成分の振幅）の標準偏差を求める点である。
ＣＰＵ１２２は、その標準偏差に所定のマージン値を掛けた値を調整目標値とする。ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光していない状態でのＡ／Ｄ変換器１１０の出力データの平均値がこの目標の範囲内に収まるように、ＣＰＵ１２２はＡ／Ｄ変換器１１０の入力オフセット電圧（Ｄ／Ａ変換器１１２の設定値）を調整する。
【００６６】
ＰＳＤ１０１を含むアナログ系回路から発生する雑音電圧の振幅はガウス分布するので、その標準偏差がわかれば、雑音電圧の最大値を確率的に求めることができる。例えば、発生頻度を０．１％まで考慮するとすれば、雑音振幅の（ピーク　ｔｏ　ピーク値）は標準偏差の６．６倍である（（０　ｔｏ　負ピーク値）はその半分）。
ＣＰＵ１２２は、この標準偏差に所定のマージン値（実施例５においては３．３）を掛けた値を、Ａ／Ｄ変換器１１０の出力オフセット値の調整目標値とする。Ａ／Ｄの出力オフセット値を目標値に調整することにより、Ａ／Ｄ変換器の入力電圧の負ピークがＡ／Ｄ変換器の許容入力電圧範囲の下限を下回ることを防止する。マージン値を適切な値にすることにより（例えば発生頻度を０．１％まで考慮した値である３．３）、Ａ／Ｄ変換器１１０の出力オフセット値をＡ／Ｄ変換精度を維持できる限度内で小さな値とするので、Ａ／Ｄ変換器１１０の実効ダイナミックレンジを、Ａ／Ｄ変換器１１０単体のダイナミックレンジに近づけ、大きくすることが出来る。
【００６７】
図６は実施例５のプリント基板検査装置の制御方法（Ａ／Ｄ変換器の入力オフセット電圧の調整方法）のフローチャートである。図６のフローチャートのステップはプリント基板に光を照射していない状態（ＰＳＤがレーザ光を受光していない状態で）行われる。
初めにステップ６０１で、Ａ／Ｄ変換器の出力データを複数ＲＡＭに格納する。ステップ６０２で、前ステップでＲＡＭに複数回格納したＡ／Ｄ変換器の出力データの標準偏差を求める。ステップ６０３で、前ステップで求めた標準偏差に所定のマージン値（実施例５においては３．３）を掛けた値を調整目標値とし、ＲＡＭ１２０に格納する。
【００６８】
ステップ６０４で、Ａ／Ｄ変換器１１０出力オフセット値が、目標値範囲内に収まるように、Ｄ／Ａ変換器１１２にデータを設定する。
ステップ６０５で、Ａ／Ｄ変換器の出力データをＲＡＭに複数回格納する。
ステップ６０６で、前ステップでＲＡＭに複数回格納したＡ／Ｄ変換器の出力データの平均値を求める。
ステップ６０７で、前ステップで求めた平均値が目標値の範囲内にあるかどうかを判定する。目標の範囲内にあれば、Ａ／Ｄ変換器のオフセット出力調整は終了し、目標の範囲内になければ、ステップ６０４に戻る。
【００６９】
《実施例６》
本発明の実施例６のプリント基板検査装置について説明する。本実施例のプリント基板検査装置のブロック図は、図１で示した実施例１のプリント基板検査装置のブロック図と同一であり、その説明は省略する。
実施例６は実施例４と類似する。
実施例６のプリント基板検査装置は、Ｄ／Ａ変換器１１２、１１３に一定の入力値を設定した状態で、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データを一定時間間隔で入力するチェックモードを有する。チェックモードにおいて出力データが時間と共に変化する傾向を調べる。その変化傾向に応じてマージンを決定する。そのマージンと計算によって求められた雑音電圧の最大値（特に（０　ｔｏ　負ピーク値）。ＲＯＭに格納されている。実施例４参照）とを加算した値をＡ／Ｄ変換器１１０の出力オフセット値の目標値とする。ＣＰＵ１２２は、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データの平均値が目標値になるように、Ｄ／Ａ変換器１１２、１１３の入力値を設定する。その後、実施例６のプリント基板検査装置は実施例４と同様の方法でプリント基板を検査する。実施例６は上記の点で実施例４と異なる。それ以外の点において、実施例６は実施例４と同一である。
【００７０】
雰囲気温度の変化による各素子の温度ドリフトなどで、Ａ／Ｄ変換器前段のオフセット出力電圧が時間の経過とともに上昇又は降下している場合、雰囲気温度はそれほど急激に変化しないので、それ以降も上昇又は降下の傾向は急激に変化しないと考えられる。
即ち、チェックモードにおいてＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データが上昇傾向を有していれば（例えばＡ／Ｄ変換器１１０の出力データの平均値が７０、７５、８０、８５・・・・と変化している場合）、その後も上昇傾向が続く可能性が高い。この場合、Ｄ／Ａ変換器１１２、１１３の入力値を設定した後、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の入力電圧が、時間の経過と共にＡ／Ｄ変換器１１０の許容入力電圧範囲の下限を下回ってしまう可能性はほとんどない。この場合、ＣＰＵ１２２は、マージンを小さな値（例えば１）に定める。
【００７１】
チェックモードにおいてＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データが降下傾向を有していれば（例えばＡ／Ｄ変換器１１０の出力データの平均値が７０、６５、６０、５５・・・・と変化している場合）、その後も降下傾向が続く可能性が高い。この場合、Ｄ／Ａ変換器１１２、１１３の入力値を設定した後、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の入力電圧が、時間の経過と共にＡ／Ｄ変換器１１０の許容入力電圧範囲の下限を下回る恐れがある。この場合、ＣＰＵ１２２は、マージンを大きな値（例えば２０）に定める。これにより、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の入力電圧が、時間の経過と共にＡ／Ｄ変換器１１０の許容入力電圧範囲の下限を下回ることを防止できる。
なお、ＰＳＤ１０１に入射光がある検査期間中の動作は、実施例１と同様である。
【００７２】
図７は実施例６のプリント基板検査装置の制御方法（Ａ／Ｄ変換器の入力オフセット電圧の調整方法）のフローチャートである。
実施例６のプリント基板検査装置の制御方法はステップ７０１からステップ７１１を有する。図７のフローチャートのステップはプリント基板にレーザ光を照射していない状態（ＰＳＤがレーザ光を受光していない状態で）行われる。
ステップ７０１〜７０７はチェックモードでの処理を示す。
初めにステップ７０１で、Ａ／Ｄ変換器の出力データを複数ＲＡＭに格納する。
ステップ７０２で、前ステップでＲＡＭに複数回格納したＡ／Ｄ変換器の出力データの平均値を求める。ステップ７０３で、次の測定までに一定の時間の間隔をおく。ステップ７０４で、Ａ／Ｄ変換器の出力データの平均値を所定の回数求めたかどうかをチェックする。所定の回数以上求めていた場合はステップ７０５に進み、所定の回数以上求めていなかった場合は、ステップ７０１に戻る。
【００７３】
ステップ７０５で、所定の回数のデータ取得期間のＡ／Ｄ変換器の出力データの変化傾向から、マージンを決定する。実施例においては、Ａ／Ｄ変換器の出力データが上昇傾向であればマージンを１とし、Ａ／Ｄ変換器の出力データが変わらない傾向であればマージンを５とし、Ａ／Ｄ変換器の出力データが下降傾向であればマージンを２０とする。
ステップ７０６で、計算で求めた雑音電圧最大値（０　ｔｏ　負ピーク値）をＲＯＭ１２１から読み出す。
ステップ７０７で、前ステップで読み出した雑音電圧最大値とステップ７０５で決定したマージンとを加算し、加算値をＡ／Ｄ変換器の出力オフセット値の調整目標値とする。
【００７４】
ステップ７０８〜７１１は通常の動作モードでの処理を示す。
ステップ７０８で、ＣＰＵ１２２は、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データの平均値が目標値になるように、Ｄ／Ａ変換器１１２、１１３の入力値を設定する。
ステップ７０９で、ＰＳＤ１０１がレーザ光を受光しない時のＡ／Ｄ変換器１１０の出力データを複数回ＲＡＭに格納する。
ステップ７１０で、前ステップでＲＡＭに複数回格納したＡ／Ｄ変換器の出力データの平均値を求める。
ステップ７１１で、前ステップで求めた平均値が目標値の範囲内にあるかどうかを判定する。目標の範囲内にあれば、Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値の調整は終了し、目標の範囲内になければ、ステップ７０８に戻る。
【００７５】
《実施例７》
本発明の実施例７のプリント基板検査装置について説明する。図８は実施例７のプリント基板検査装置のブロック図である。
実施例１から実施例６のプリント基板検査装置においては、加算器１０６、１０７は、Ｄ／Ａ変換器１１２、１１３の出力電圧とＩ／Ｖ変換器１０２、１０４とを加算し、加算電圧をＡ／Ｄ変換器１１０、１１１のアナログ電圧入力端子に入力した。Ａ／Ｄ変換器１１０、１１１の基準電圧入力端子には、例えばツエナーダイオードから構成される定電圧回路１０８、１０９が接続され、一定の電圧が入力された。
ＣＰＵ１２２は、Ａ／Ｄ変換器１１０、１１１のアナログ信号入力端子に入力される電圧のオフセットを調整して、Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値を目標値に一致させた。
これに対して、実施例７のプリント基板検査装置においては、Ａ／Ｄ変換器１１０、１１１の基準電圧入力端子に入力する電圧を調整して、Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値を目標値に一致させる。
【００７６】
図８のプリント基板検査装置は、図１の加算器１０６、１０７、定電圧回路１０８、１０９を有していない。ＰＳＤ１０１の出力電流は、Ｉ／Ｖ変換器１０２、１０４で電圧に変換された後、直接、Ａ／Ｄ変換器１１０、１１１のアナログ電圧入力端子へ入力される。Ｄ／Ａ変換器１１２、１１３の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器１１０、１１１の基準電圧入力端子に入力される。それ以外の点において、実施例７のプリント基板検査装置（図８）は、実施例１のプリント基板検査装置と同一である。
この構成においても、ＣＰＵ１２２がＤ／Ａ変換器１１２、１１３へ設定する値により、Ａ／Ｄ変換器の入力設定を調整して、Ａ／Ｄ変換器の実効ダイナミックレンジを大きくすることができる。
なお、Ｄ／Ａ変換器のかわりに、デジタルポテンショメータとバッファを使用してもよい。
【００７７】
《実施例８》
図９に本発明の実施例８のプリント基板検査装置の、被検査プリント基板搬送部機構の実施例を示す図である。図１０は本実施例のプリント基板検査装置のオフセット値調整タイミング例を示す図である。
前段のコンベヤ（図示せず）から送られてきた被検査プリント基板１６６が、基板搬入位置検出センサ１６４の設置された位置まで到達する。基板搬入位置検出センサ１６４がＯＮすると、制御部および駆動部（図示せず）がモータ１６２、１６３を回転させる。その回転がプーリ１５２〜１５６、１５７〜１６１を介して搬送ベルト１５０、１５１を図中の矢印方向に回転させる。
【００７８】
被検査プリント基板１６６が搬送ベルト１５０、１５１の上に乗り、基板検査位置まで来ると、基板検査位置検出センサ１６５がＯＮし、制御部及び駆動部（図示せず）がモータ１６２、１６３を停止させる。搬送ベルト１５０、１５１が停止し、被検査プリント基板１６６は検査位置にて静止する。
被検査プリント基板１６６が検査位置に来ると、半導体レーザをＯＮし、被検査プリント基板１６６にレーザビームを走査させる。実施例１から実施例７のいずれかに記載したプリント基板検査装置がその反射光を受光し、高さデータ及び輝度データを生成し、それらにデータにより、プリント基板１６６の良否検査を行う。
検査後は、再び制御部および駆動部（図示せず）がモータ１６２、１６３を回転させ、搬送ベルト１５０、１５１に乗った被検査プリント基板１６６が後段のコンベヤ（図示せず）に排出される。
【００７９】
この時、半導体レーザには寿命があるため、被検査プリント基板１６６が、検査位置にて静止し、検査のためのビームが走査している期間のみ半導体レーザはＯＮしており、それ以外の時はＯＦＦ状態である。
実施例１から実施例７で説明した、Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値の調整を、プリント基板が検査位置に停止する前の搬入時間（基板搬入位置検出センサ１６４がＯＮしてから、基板検査位置検出センサ１６５がＯＮした直後までの時間）に行う。
【００８０】
このようにすれば、Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値の調整のためだけの時間を必要としないので、トータルのプリント基板の検査時間は従来と同じになる。本発明によれば、プリント基板の検査直前に正確に且つ効率良くＡ／Ｄ変換器の出力オフセット値を調整し、大きなＡ／Ｄ変換器の実効ダイナミックレンジを確保することが出来る。
特に、図１０に示すように、被検査プリント基板１６６が検査位置に到着した直後に（基板検査位置検出センサ１６５がＯＮした直後に）、上記調整を行う。Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値の調整時からプリント基板の検査時までの時間が短ければ、その間のＡ／Ｄ変換器の出力オフセット値のドリフトは小さいので、検査中に、Ａ／Ｄ変換器が、その許容入力電圧範囲の下限を下回る瞬時電圧を入力する可能性は小さい。その後のドリフトが小さいので調整マージンを小さく設定でき、Ａ／Ｄ変換器の実効ダイナミックレンジを大きくすることができる。
【００８１】
《実施例９》
図１１を用いて実施例９のプリント基板検査装置の走査光学系について説明する。図１１は、実施例９のプリント基板検査装置の走査光学系を示す。
投光レーザ１８０からのレーザビーム１８３は回転多面鏡１８１によって反射され、一定の走査有効領域内に配置された被検査プリント基板１８２上を走査する。その走査有効領域の前後では（回転多面鏡の各頂点近傍にレーザビームが当たった時に）ＰＳＤ１０１はレーザ光の反射光を入力しない。その走査有効領域の前後では、被検査プリント基板が無いため反射光がないか、又は反射光があっても反射光がＰＳＤに入射しないような光学設計となっているからである。
実施例９のプリント基板検査装置では、実施例１から実施例７で説明したＡ／Ｄ変換器の出力オフセット値の調整を、この走査有効領域の前後の期間、即ち回転多面鏡の面切り替え期間毎に行う。
【００８２】
Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値の調整のためだけの時間を必要としないので、トータルのプリント基板の検査時間は従来と同じになる。本発明によれば、プリント基板の検査直前に正確に且つ効率良くＡ／Ｄ変換器の出力オフセット値を調整し、大きなＡ／Ｄ変換器の実効ダイナミックレンジを確保することが出来る。
実施例９ではプリント基板の検査中に短いインターバルでＡ／Ｄ変換器の出力オフセット値を自動調整することにより、その後のドリフトが小さいので調整マージンを小さく設定できる。Ａ／Ｄ変換器の実効ダイナミックレンジを大きくすることができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ＰＳＤがレーザ光を入力しない時のＡ／Ｄ変換器の出力データを測定し、そのデータに基づきＡ／Ｄ変換器の出力オフセット値を最適に調整することにより、Ａ／Ｄ変換の実効ダイナミックレンジが大きいプリント基板検査装置を実現出来る。
本発明によれば、Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値を自動調整する（製造時にＡ／Ｄ変換器の出力オフセット値の調整工程が不要な）プリント基板検査装置を実現出来る。
本発明によれば、プリント基板の検査直前又は検査中の空き期間にＡ／Ｄ変換器の出力オフセット値を自動調整することにより、効率が良く、Ａ／Ｄ変換の実効ダイナミックレンジが更に大きいプリント基板検査装置を実現出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のプリント基板検査装置のブロック図
【図２】本発明の実施例１のプリント基板検査装置の制御方法のフローチャート
【図３】本発明の実施例２のプリント基板検査装置の制御方法のフローチャート
【図４】本発明の実施例３のプリント基板検査装置の制御方法のフローチャート
【図５】本発明の実施例４のプリント基板検査装置の制御方法のフローチャート
【図６】本発明の実施例５のプリント基板検査装置の制御方法のフローチャート
【図７】本発明の実施例６のプリント基板検査装置の制御方法のフローチャート
【図８】本発明の実施例７のプリント基板検査装置のブロック図
【図９】本発明の実施例８のプリント基板検査装置の被検査プリント基板搬送部機構を示す図
【図１０】本発明の実施例８のプリント基板検査装置における、Ａ／Ｄ変換器の出力オフセット値の調整タイミングを示すタイムチャート
【図１１】本発明の実施例９のプリント基板検査装置の走査光学系を示す図
【図１２】従来例１のプリント基板検査装置のブロック図
【図１３】従来例１のプリント基板検査装置の動作説明図
【図１４】従来例２のプリント基板検査装置のブロック図
【符号の説明】
１９、２０、２１、２２、１０１　　ＰＳＤ
２６　　フォトダイオード
４０、４１、５６、１０２、１０４　　Ｉ／Ｖ変換器
４２、４３、５７、１１０、１１１　　Ａ／Ｄ変換器
４４、４５、５０　　コンパレータ回路
４６、１０６、１０７　　加算器
４７　　割り算回路
４８、４９　　補正ＲＯＭ
５１　　フラグ算出回路
５２、５３、５４、５５　　高さ輝度演算回路
５８　　輝度演算回路
５９　　輝度情報選択処理回路
６０　　高さ輝度選択処理回路
６１、１２０　　ＲＡＭ
６２、１２２　　ＣＰＵ
９０、９１　　オフセットデータ平均値演算・保持回路
９２、９３、１１６、１１７　　減算器
１０８、１０９　　定電圧回路
１１２、１１３　　Ｄ／Ａ変換器
１１４、１１５　　データレジスタ
１１８、１１９　　データ演算器
１２１　　ＲＯＭ
１２３　レーザ点灯制御回路
１５０、１５１　搬送ベルト
１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７、１５８、１５９、１６０、１６１　プーリ
１６２、１６３　モータ
１６４　基板搬入位置検出センサ
１６５　基板検査位置検出センサ
１６６　被検査プリント基板
１８０　投光レーザ
１８１　回転多面鏡
１８２　被検査プリント基板
１８３　レーザビーム
１４０３、１４０５　定電圧出力回路

Claims (14)

1. 被検査プリント基板上に照射した光ビームの反射光を受光し、前記反射光に応じたアナログ電気信号を出力する光電変換器と、
   前記アナログ電気信号を入力し、デジタル信号を出力するアナログ／デジタル変換器と、
   前記デジタル信号を処理するデータ処理手段と、
   前記光電変換器が前記光ビームを受光していない時のアナログ／デジタル変換器の出力データが、前記アナログ／デジタル変換器の許容入力電圧範囲に基づいて定められた目標値になるように、前記アナログ／デジタル変換器の入力設定を自動的に調整する調整手段と、
   を有することを特徴とするプリント基板検査装置。
2. 前記光電変換器が前記光ビームを受光していない時の前記アナログ／デジタル変換器の出力データの平均値が前記目標値となるように、前記調整手段が、前記アナログ／デジタル変換器の入力設定を自動的に調整することを特徴とする請求項１に記載したプリント基板検査装置。
3. 前記光電変換器が前記光ビームを受光していない時の前記アナログ／デジタル変換器の出力データの最小値が前記目標値となるように、前記調整手段が、前記アナログ／デジタル変換器の入力設定を自動的に調整することを特徴とする請求項１に記載したプリント基板検査装置。
4. 前記目標値が、前記アナログ／デジタル変換器の１ＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ　Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　Ｂｉｔ）であることを特徴とする請求項３に記載されたプリント基板検査装置。
5. 計算又は実験によって求められた、前記光電変換器が前記光ビームを受光していない時に前記アナログ／デジタル変換器が出力する雑音電圧の最大値をあらかじめ記憶する記憶部を更に有し、
   前記目標値が、前記雑音電圧の最大値に所定の余裕値を加算した値であることを特徴とする請求項２に記載したプリント基板検査装置。
6. 前記余裕値が０であることを特徴とする請求項５に記載されたプリント基板検査装置。
7. 前記調整手段が、前記光電変換器が前記光ビームを受光していない時に、前記アナログ／デジタル変換器の出力データを複数サンプリングし、複数サンプリングした前記出力データの振幅の標準偏差を求め、前記目標値を前記標準偏差に所定の余裕値を乗算した値とする、
   ことを特徴とする請求項１に記載したプリント基板検査装置。
8. 前記調整手段が、前記光電変換器が前記光ビームを受光していない時に、前記アナログ／デジタル変換器の入力設定を一定にした状態で、前記アナログ／デジタル変換器の出力データを一定時間以上測定し、測定した前記出力データの平均値の時間的変化傾向に基づき、前記目標値を決定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかの請求項に記載したプリント基板検査装置。
9. 測定した前記出力データの平均値が、時間とともに増加する傾向にある場合は、前記目標値を小さな値に設定することを特徴とする請求項８に記載したプリント基板検査装置。
10. 前記調整手段が、前記アナログ／デジタル変換器のアナログ信号入力端子に入力する電圧を調整することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかの請求項に記載したプリント基板検査装置。
11. 前記調整手段が、前記アナログ／デジタル変換器の基準電圧入力端子に入力する基準電圧を調整することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかの請求項に記載したプリント基板検査装置。
12. 前記調整手段が、被検査プリント基板の搬入時に調整を行うことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかの請求項に記載されたプリント基板検査装置。
13. 前記調整手段が、被検査プリント基板が検査を開始する位置に置かれた時の近傍の時間に調整を行うことを特徴とする請求項１２に記載されたプリント基板検査装置。
14. 前記光ビームを被検査プリント基板上にて走査させる回転多面鏡を更に有し、
    前記調整手段が、前記回転多面鏡の面切り替え期間に調整を行うことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかの請求項に記載されたプリント基板検査装置。

Images