JP3686329B2 - 表面検査用照明装置及び表面検査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板のパターン検査等に好適に用いられる表面検査用照明装置及び表面検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、プリント基板のパターン検査等においては、基板の大きさにもよるが、一度に基板全面を検査するのではなく、基板の左右に亘る一定幅の領域毎に検査する方法が用いられる場合がある。具体的には、基板を一定方向に送りながら、その送り方向と直交するラインに沿って帯状に照明をあて、その照明をあてた部分の傷等を逐次撮像するようにしている。
【0003】
そしてこの種の用途に用いられる照明装置としては、長尺矩形板状をなす一対の発光部材を基板に向かって広がるハの字型をなすように設け、これら発光部材によって、照明すべき前記一定幅の領域を前後斜め上方からそれぞれ照明するようにしたものが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、製品の量産等に伴う検査時間短縮等の目的から、基板の送り速度を上げることが要求されてきており、この送り速度上昇に伴って照明光度も高めることが必要となってきている。
【0005】
ところが、単純に発光光度そのものを上げるのは、照明装置の大型化や消費電力の増大を招くため好ましいものではない。また、レンズを用いて、発光部材から発光される光を集光し、照明効率を向上させることも容易に考えられるが、発光部材そのものに、ある程度の幅を有した面発光するものが用いられている関係上、単純にレンズで絞る方法ではレンズの径が大きくなり、やはり照明装置の大型化や高価格を招きかねない。
【0006】
そこで本発明は、検査対象物の表面一定領域に対して、その前後斜め上方から照明するための一対の発光部材を、縦横に敷設した複数のLEDと、これらLEDの各列にそれぞれ対応させて配置したシリンドリカルレンズとを具備するものとし、これらLED列と対応するシリンドリカルレンズとの位置関係を集光可能な関係として、装置の大型化や高価格化等を招くことなく照明効率の向上を図り得る表明検査用照明装置及び表面検査装置を提供することを主たる目的としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る表面検査用照明装置は、側面視検査対象物に向かって広がるハの字型をなすように配設した一対の発光部材と、これら発光部材の反検査対象物側に配置したハーフミラーと、これら発光部材の反検査対象物側に配設され照射した光がこのハーフミラーに反射して前記発光部材間に形成される隙間を通過するように構成した第2の発光部材とを具備し、前記発光部材が、検査対象物を向く面に、各光軸が平行をなすようにマトリックス配置した複数のLEDと、これらLEDの各列にそれぞれ対応させて各光軸が平行をなすように配置した複数のシリンドリカルレンズとを具備し、各列に属するLEDから照射された光が検査対象物の表面一定領域に集まるようにシリンドリカルレンズ間のピッチをLEDの列間ピッチより小さく設定していることを特徴とする。
【0008】
このようなものであれば、照明すべき検査対象物の表面一定領域に対して、シリンドリカルレンズにより発光部材から射出された光を集光させることができるので、照明光度を効率よく向上させることができるようになる。また、複数列のLEDを設け、その各列に対応させてそれぞれシリンドリカルレンズを配設しているので、個々のシリンドリカルレンズにレンズ径の小さな安価なものを用いることができるうえ、集光もLEDの各列と各シリンドリカルレンズとの位置関係の設定のみで行えるため、装置としての小型化、低価格化を促進でき、製作にも大きな負担をかけることがない。
【0009】
【実施の形態】
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態を、図1〜図4を参照して説明する。
【0010】
図1〜図3に示す表面検査用照明装置1は、検査対象物2(例えばプリント基板)の表面凹凸等を検査するものであって、一面を開放した直方体状をなすケーシングCSと、このケーシングCS内に配置された一対の発光部材3、第2の発光部材5及びハーフミラー4とからなるものであり、前記開放面が検査対象物2を向くように、かつその長手方向が検査対象物2の送り方向と直交するように配置される。
【0011】
各部を詳述すると、ケーシングCSは、側板CS2間に頂板CS1及び前後板CS3を挟み込ませるように横架させたものであり、頂板CS1には、後述する発光部材3間に形成される隙間Sの直上にあたる部位に、長手方向に沿って延びる矩形状の貫通窓S1を形成している。なお、図1中CAは、一対の発光部材3及び第2の発光部材5に電力を供給するためのケーブルである。
【0012】
発光部材3は、複数のチップ型LED6と、これらLED6を支持するLED支持板61と、複数のシリンドリカルレンズ7と、これらシリンドリカルレンズ7を支持するレンズ支持板71とを具備する。このLED支持板61は、前記長手方向に沿って延びる矩形板状をなすプリント基板であり、検査対象物2を向く面にLED6を、長手方向と同じ方向である列方向及びそれに直交する方向である行方向それぞれ沿って縦横マトリクス的に敷設している。レンズ支持板71は、LED支持板61と略同一の形状をなすガラス製の透明板であり、LED支持板71の検査対象物2側に平行に配設してある。シリンドリカルレンズ7は、アクリル等の透明樹脂を用いたもので、円柱を縦に分割した形状をなす。そして、このレンズ支持板71の検査対象物2側を向く面に、前記LED6の各列にそれぞれ対応させて複数が接着してある。より具体的には、図4に示すように、各列に属するLED6の発光中心と、対応するシリンドリカルレンズ7の中心とを結ぶ線L1が、検査対象物2の所定領域に向かって集中するように、LED6の列間ピッチPLとシリンドリカルレンズ間ピッチPCとを設定している。本実施形態の場合であれば、ピッチPCはピッチPLよりも小さくなる。
【0013】
なお、本実施形態では、LED6の列間ピッチPLを一定にしておき、シリンドリカルレンズ7をレンズ支持板71に接着する際にその間のピッチPCを調節することで、上記条件を満たすようにしているようにしているが、その逆でも構わない。また、LED列間のピッチPLまたはシリンドリカルレンズ7間のピッチPCの少なくともいずれか一方を可変とするような間隔調節機構を可変機構を設けてもよい。このようにすれば、集光領域や集光距離を変えることができるからである。具体的には図9、図10に示すように、各シリンドリカルレンズ7をたわみ可能な可撓性部材Qでつないだり、LED6を列毎にプリント基板PCに取り付け、これらプリント基板PC同士をフレキシブル基板等の可撓性部材Qでつないだりしたものが考えられる。
【0014】
そして、このような構成の発光部材3を一対設け、側面視検査対象物2に向かって広がるハの字型をなすように配設している。
【0015】
ハーフミラー4は、これら発光部材3の反検査対象物2側であって、発光部材3間の隙間Sに臨むように45度の角度に傾斜させて配設した矩形板状のものである。
【0016】
第2の発光部材5は、このハーフミラー4の前方(又は後方)に配設したもので、前記長手方向に沿って一列に並べた複数のLED51と、これらLED51を支持するLED支持板52と、この一列のLED51のハーフミラー4側に配置したシリンドリカルレンズ8とを具備するものである。そして、前記LED51から射出された光が、シリンドリカルレンズ8により絞られた後、ハーフミラー4に反射して前記隙間Sを通り検査対象物2の表面所定領域ARに集中照射されるように構成している。なお、LED51とシリンドリカルレンズ8との距離を変えられるように、前記LED支持板52を、前後に延びる長穴と締着ねじとからなる固定機構53を介して、ケーシングCSに前後に位置変更可能に取り付けている。
【0017】
係る構成の表面検査用照明装置1は、前記貫通窓S1の外側にCCDカメラ等の撮像装置(図示しない)を配置し、この撮像装置により貫通窓S1及び前記隙間Sを介して検査対象物2の表面を検査するラインタイプの表面検査装置の一部として用いられる。
【0018】
したがって、このように構成した本実施形態に係る表面検査用照明装置1及び表面検査装置によれば、照明すべき検査対象物2の表面一定領域に対して、各一対の発光部材3がその前後斜め上方から、またハーフミラー4を介して第2の発光部材5がその直上から照明することに加え、シリンドリカルレンズ7により発光部材3から射出された光を前記表面一定領域ARに集光させることができるので、照明光度を効率よく向上させることができるようになる。また、複数列のLED6を設け、その各列に対応させてそれぞれシリンドリカルレンズ7を配設しているので、個々のシリンドリカルレンズ7にレンズ径の小さな安価なものを用いることができるうえ、集光もLED6の各列と各シリンドリカルレンズ7との位置関係の設定のみで行えるため、装置全体としての小型化、低価格化を促進でき、製作にも大きな負担をかけることがない。
【0019】
特に本実施形態によれば、レンズ支持板71にガラスを用いているので、シリンドリカルレンズ7に樹脂を用いて低価格化を図っても、熱による反りやひずみの影響を低減することができる。
【0020】
またチップ型LEDを用いているので、砲弾型に比べ実装密度が向上し、光量を無理なく増大させることが可能になる。
<第2実施形態>
以下、本発明の第2実施形態を、図5〜図8を参照して説明する。なお、以下の説明中、第1実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
【0021】
図5〜図7に示す表面検査用照明装置1Aは、第1実施形態における表面検査用照明装置1と同様、検査対象物2(例えばプリント基板)の表面凹凸等を検査するものであって、一面を開放した直方体状をなすケーシングCSと、このケーシングCS内に配置された発光部材3とからなるものである。
【0022】
しかして、第1実施形態のものと比較して、本実施形態に係る表面検査用照明装置1Aは、発光部材3を2対設け、これら発光部材3により切頭四角錐が形成されるように構成している点、及び第2の発光部材及びハーフミラーを有しない点において基本的に異なる。そして、このような構成上の違いは、第1実施形態における表面検査用照明装置1が、ライン的な検査をするためのものであるのに対し、本実施形態における表面検査用照明装置1Aが、面的な検査をするためのものであることによる。
【0023】
特に発光部材3について詳述すれば、図8に示すように、各発光部材3にはLED6がそれぞれ9列設けてあり、第1実施形態同様、各列に対応させてシリンドリカルレンズ7が9本配置してある。そして、LED6の各列間のピッチPLを一定にしておき、シリンドリカルレンズ7間のピッチPCを変えている。本実施形態では、中央3つのシリンドリカルレンズ7間及びその両外側3つのシリンドリカルレンズ7間のピッチPC1をピッチPLと同一にしておくとともに、これら3つずつで一群をなすシリンドリカルレンズ群間のピッチPC2をピッチPLよりも小さなものとしている。したがって、照明するべき検査対象物2の表面所定領域ARの幅が、第1実施形態のものよりも若干広がることになる。
【0024】
係る構成の表面検査用照明装置1Aは、前記貫通窓S1の外側にCCDカメラ等の撮像装置CMRを配置し、この撮像装置CMRにより貫通窓S1及び前記隙間Sを介して検査対象物2の表面を検査する表面検査装置の一部として用いられる。
<第3実施形態>
以下、本発明の第3実施形態を、図11、図12、図13を参照して説明する。なお、以下の説明中、第1実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
【0025】
図9、図10に示す表面検査用照明装置1Bは、第1実施形態における表面検査用照明装置1と同様、検査対象物2(例えばプリント基板)の表面凹凸等を検査するものであって、ケーシングCSと、このケーシングCS内に配置された発光部材3とからなるものである。
【0026】
各部を詳述すると、ケーシングCSは、円柱状をなすもので、軸方向に貫通する中心孔SSを設けてなる。この中心孔SSの下部内側面には発光部材3を保持する保持溝MZが円周方向に沿って形成してある。
【0027】
発光部材3は、LED支持板61と、このLED支持板61に装着した複数のLED6と、レンズ支持板71と、このレンズ支持板71に装着した複数のシリンドリカルレンズ7とを具備する。
【0028】
LED支持板61は、切頭円錐凹面OMを有するプリント基板であり、例えば部分円環状をなすフレキシブル基板の端部同士を接合することにより形成する。なお、前記切頭円錐凹面OMが検査対象物2に向かうように、本表面検査用照明装置1Bの姿勢を定めてある。
【0029】
LED6は、例えばチップ型のものであり、前記プリント基板61の切頭円錐凹面OM上に敷設してある。本実施形態では、LED6を3列に並べ、各列のLED6が同心円状をなすように設定している。
【0030】
レンズ支持板71は、例えばアクリル等の樹脂を用いた等厚透明板であり、その外面71aがLED6の発光面に添接又は近接するように、型成形や曲げ成形によって切頭円錐形をなすように構成したものである。
【0031】
シリンドリカルレンズ7は、アクリル等の透明樹脂を用いたリング状のもので、前記LEDの各列にそれぞれ対応させて3つが、前記レンズ支持板71の検査対象物2側を向く面71bに接着してある。なお、シリンドリカルレンズ7とレンズ支持板71は、上述したように別体に成形してもよいし、型成形等により一体に製造しても構わない。
【0032】
しかして、各列に属するLED6の発光中心と、対応するシリンドリカルレンズ7の中心とを結ぶ線Lが、検査対象物2の所定領域ARに向かって集中するように、シリンドリカルレンズ間ピッチPCをLED列間ピッチPLよりも小さく設定しているのは、前記第1実施形態と同様である。
【0033】
係る構成の表面検査用照明装置1Bは、前記中心孔SSの外側にCCDカメラ等の撮像装置CMRを配置し、この撮像装置CMRにより中心孔SSを介して検査対象物2の表面を検査する表面検査装置の一部として用いられる。
<その他>
なお、本発明は上記各実施形態に限られるものではない。例えば、上述した表面検査装置を、ひっくり返して、開口の位置を上側にする等して使用することもできるのはいうまでもなく、用途に応じて姿勢を変更できるのはもちろんである。また、発光部材におけるLEDの列数や行数を変えたり、シリンドリカルレンズとレンズ支持板とを一体成形しても構わない。さらに、第2実施形態のものにも、第2の発光部材及びハーフミラーを取り付けて構わない。その場合には、第2の発光部材を、LEDを縦横に複数配置して面的な発光をするものとすることが好ましい。
【0034】
【発明の効果】
以上に詳述した本発明によれば、照明すべき検査対象物の表面一定領域に対して、シリンドリカルレンズにより発光部材から射出された光を集光させることができるので、照明光度を効率よく向上させることができるようになる。また、複数列のLEDを設け、その各列に対応させてそれぞれシリンドリカルレンズを配設しているので、個々のシリンドリカルレンズにレンズ径の小さな安価なものを用いることができるうえ、集光もLEDの各列と各シリンドリカルレンズとの位置関係の設定のみで行えるため、装置としての小型化、低価格化を促進でき、製作にも大きな負担をかけることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態における表面検査用照明装置を示す全体斜視図。
【図2】同実施形態における表面検査用照明装置の平面図。
【図3】同実施形態における表面検査用照明装置の内部構造を示す側面図。
【図4】同実施形態における表面検査用照明装置の部分構造詳細図。
【図5】本発明の第2実施形態における表面検査用照明装置を示す全体斜視図。
【図6】同実施形態における表面検査用照明装置を示す底面図。
【図7】同実施形態における表面検査用照明装置の内部構造を示す側断面図。
【図8】同実施形態における表面検査用照明装置の部分構造詳細図。
【図9】本発明の変形例における表面検査用照明装置の部分構造詳細図。
【図10】本発明の変形例における表面検査用照明装置の部分構造詳細図。
【図11】本発明の第3実施形態における表面検査用照明装置の縦断面図。
【図12】同実施形態における表面検査用照明装置の底面図。
【図13】同実施形態における表面検査用照明装置の縦断面部分拡大図。
【符号の説明】
1・・・表面検査用照明装置
2・・・検査対象物
3・・・発光部材
4・・・ハーフミラー
5・・・第2の発光部材
6・・・LED
7・・・シリンドリカルレンズ
S・・・隙間
PL・・・LEDの列間ピッチ
PS・・・シリンドリカルレンズ間ピッチ
OM・・・切頭円錐凹面
Claims (9)
- 側面視検査対象物に向かって広がるハの字型をなすように配設した一対の発光部材を有し、
前記発光部材が、検査対象物を向く面に、各光軸が平行をなすように縦横に敷設した複数のLEDと、これらLEDの各列にそれぞれ対応させて各光軸が平行をなすように配置した複数のシリンドリカルレンズとを具備し、各列に属するLEDから照射された光が検査対象物の表面一定領域に集まるようにシリンドリカルレンズ間のピッチをLEDの列間ピッチより小さく設定していることを特徴とする表面検査用照明装置。 - 前記一対の発光部材の反検査対象物側に配設したハーフミラーと、これら発光部材の反検査対象物側に配設され照射した光がこのハーフミラーに反射して前記発光部材間に形成される隙間を通過するように構成した第2の発光部材とをさらに備えた請求項1記載の表面検査用照明装置。
- 前記一対の発光部材が、LEDの列方向に延びる長尺矩形状をなすものである請求項1乃至2記載の表面検査用照明装置。
- LED列間距離又はシリンドリカルレンズ間距離の少なくともいずれか一方を変更可能にする間隔調節機構を具備した請求項1乃至3記載の表面検査用照明装置。
- 第2の発光部材が、一列に並べた複数のLEDと、これらLEDを支持するLED支持板と、この一列のLEDのハーフミラー側に配置したシリンドリカルレンズとを具備するものである請求項2記載の表面検査用照明装置。
- 第2の発光部材がLEDを縦横に複数配置してなるものである請求項2記載の表面検査用照明装置。
- 前記一対の発光部材を2対設け、これら発光部材により切頭四角錘が形成されるように構成した請求項1乃至6記載の表面検査装置。
- 切頭円錐凹面上に同心円状をなす複数列のLEDを各光軸が平行をなすように配置するとともに、これらLEDの各列にそれぞれ対応させて同心円状に各光軸が平行をなすようにシリンドリカルレンズを複数配置し、LEDから照射された光が一定領域に集まるようにシリンドリカルレンズ間のピッチをLEDの列間ピッチより小さく設定していることを特徴とする表面検査用照明装置。
- 請求項1乃至8記載の表面検査用照明装置を利用するものであって、ハーフミラーの反検査対象物側に撮像装置を設置し、発光部材及び第2の発光部材により照明された検査対象物の表面を、ハーフミラー及び発光部材間の隙間を介して、前記撮像部材により撮像するようにした表面検査装置。
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