JPH0771930A - スリット光プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光切断方式電子部品検査装置において、電子
部品の頂点から取付面までシャープで明るいスリット像
が得られるようなスリット光プロジェクタを得る。 【構成】 光学系の中に、スリット状の光のスリットの
長手方向に焦点深度が浅く、スリットの幅方向に焦点深
度が深い絞りを備えたことを特徴とするスリット光プロ
ジェクタ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光切断法によって形状
検査を行う装置、特に電子部品の実装及び外観検査装置
の、光切断用スリット光を作るスリット光プロジェクタ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】初めに、図５により光切断方式電子部品
検査装置の検出部について説明する。図示しないスリッ
ト光プロジェクタより出射されたスリット光２５は、ガ
ルバノミラー１１によって電子部品１１及びプリント基
板１２に向かって斜め上方より照射される。すると電子
部品１１及びプリント基板１２上には、スリット像１
３’が形成される。これを電子部品１１の上方に設置さ
れたテレビカメラ１４で撮像すると、図３に示すような
光切断線画像２３が得られる。同図において１７’の部
分はスリット像がプリント基板１２上に結像している部
分、１８’の部分は電子部品１１の頂点に結像している
部分であり、１９’は電子部品１１の側面部分である。
この画像より、電子部品１１の高さは、１７’と１８’
とのずれ量２０から求めることができる。これらを、図
示しない画像処理装置によって計測し、電子部品１１の
高さ及び凸部の幅が測定できる。さらにガルバノミラー
１０をステップ状に回転させてスリット像１３′の位置
をずらし、その都度、位置を計測することにより、電子
部品１１の全体の形状、寸法を測定する。このような技
術は例えば特開昭６１−９５２０３、特開昭５７−３３
３０４に示されている。また、レーザビームを用いたス
リット光プロジェクタとしては特開昭６３−２６２５１
３等がある。とこで、最近の光切断方式電子部品実装検
査装置の光源には、電子部品の小形、高密度化に伴っ
て、光切断用スリット光線の線幅が小さく、かつ電子部
品の頂点から取付面までの全高さにわたってボケのな
い、シャープで明るい光を発生することが要求されるよ
うになった。例えば最近の被検査最小部品の平面投影寸
法は０．５ｍｍ×１ｍｍ、最高実装部品高さが１４ｍｍ
程度である。このような部品を検査するためには、線幅
０．１３ｍｍ程度焦点深度±７ｍｍ以上のシャープで明
るい光切断線が要求される。一方、従来の光切断方式電
子部品実装検査装置では、被検査部品の平面投影面積が
最小でも１ｍｍ×１．５ｍｍ程度と大きかったため、光
切断用スリット光線の幅が０．３ｍｍ程度まで許容され
ており、光切断線も多少ボケても使用可能であった。し
かし、これでは上述のような最近の小型部品の検査には
使用できないという重大な問題があった。次に図６に示
す従来のスリット光プロジェクタ２１について説明す
る。同図においてキセノンフラッシュランプ１から出た
光は、凹面鏡２によって集光点３に集光し、凸レンズ４
によってスリット面５に照射する。スリット面５にはス
リット６が設けられており、スリット６を出た光は凸レ
ンズ７、及び凸レンズ９を通過する。凸レンズ９の後方
にはガルバノミラー１０があり、スリット光を電子部品
１１の所定の位置に照射する。凸レンズ７は、スリット
６より凸レンズ７の焦点距離だけ離した位置に設置し、
かつ凸レンズ９も被測定面（プリント基板）１２より、
凸レンズ９の焦点距離だけ離した位置に設置することに
より、スリット６の像を、被測定面１２に結像させる。
このとき、被測定面１２では、電子部品１１の部品高さ
があり、被測定面に凹凸があることになり、電子部品１
１の上面頂点と、取付面とで凸レンズ９からの距離が異
ってしまい、凸レンズ９の焦点距離からのずれが発生
し、シャープなスリット像が得られなくなる。 スリッ
ト６の幅方向の焦点深度が浅いと、例えば、図３に示す
よう、プリント基板１２部の側に焦点が合っている場合
は、電子部品の上面のスリット像１３は太くなりぼやけ
てしまう。そこで凸レンズ７と、凸レンズ９の間に絞り
２２を設置し、凸レンズ９の焦点深度を深くして、被測
定面１２の凹凸によるスリット像のボケの緩和を行って
いる。しかし絞り２２を設けることにより、凸レンズ７
を出射した光が、凸レンズ９に入る量を少くする結果と
なり、スリット像１３が暗くなってしまう。暗いスリッ
ト像１３では、テレビカメラ１４で撮像して得られる画
像は、スリット像１３と、その周辺との間に充分なコン
トラストが得られない。 このため従来のスリット光プ
ロジェクタ２１の絞り２２は、必要な光量を得るために
十分な焦点深度が得られるような絞り寸法にすることが
できなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上の理由から従来の
スリット光プロジェクタでは、スリット像の必要な焦点
深度と明るさとを両立させることができず、最近の小
形、高密度化した電子部品の実装外観検査装置に用いる
ことができないという重大な欠点があった。本発明はこ
の欠点を除去し、焦点深度が深く、かつ明るくシャープ
でコントラストの良いスリット光プロジェクタを得るこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、この目的を
達成するため、スリット像が、スリットの幅方向には高
い分解能を必要とするが、スリットの長手方向には、幅
方向に比べて高い分解能を必要としないという特徴を利
用し、これに応じて絞りの形状を、前記スリット状の光
のスリットの長手方向に焦点深度が浅く、スリット幅方
向に焦点深度が深い絞りの形状としたものである。

【０００５】

【作用】被検査体に投影されるスリット像は、スリット
の幅方向では大きく絞り込まれるために焦点深度が深い
ためシャープになり、また、絞りを通過する光量は、一
方向のみを制限するため光量低下も極端ではなく、十分
な明るさのスリット像が得られる。

【０００６】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す立体図であ
り、構成をわかりやすくするため光源部のカバーと、光
学部の鏡筒とを破断して示してある。図１においてキセ
ノンフラッシュランプ１から出た光は、凹面鏡２によっ
て集光点３に集光する。凸レンズ４は集光点３から入射
した光の出射角を小さくしてスリット面５に照射する。
スリット面５にはスリット６が設けられており、スリッ
ト６を出た光は凸レンズ７に入射する。凸レンズ７は、
スリット６が凸レンズ７の焦点となる位置に設置されて
いる。凸レンズ７の次には本発明の特徴となる長方形絞
り８が、その次には凸レンズ９が設置されている。長方
形絞り８は、スリット状の光のスリットの長手方向は光
を絞り込まずに焦点深度を浅くし、スリット幅方向は光
を絞り込み焦点深度を深くした絞りで、例えば、厚さ
０．１５ｍｍの黒色円盤中央部に、スリット長手方向４
５ｍｍ、スリット幅方向２．７ｍｍの長方形穴を設けた
ものである。なお、絞りの開口部を結像光学系の矩形画
面と相似な形状にし、内部での複雑な乱反射の発生を防
止した写真機用の絞りは実開昭５８−７４２１４に紹介
されている。この例の場合は絞りの開口部の縦横の比率
は２：３程度でほとんど焦点深度に差は生じない。凸レ
ンズ７を出た光は、平行光となり、長方形絞り８を通っ
て凸レンズ９に入る。凸レンズ９を出た光は、ガルバノ
ミラー１０で方向を変えられて被検査体である電子部品
１１及プリント基板１２に達する。通常一つの電子部品
に対し、数本から数十本の光切断線を発生する（図４参
照）。凸レンズ９は、電子部品１１の焦点距離に設置さ
れているため、凸レンズ９を出た光は、電子部品１１の
部分でスリット６の実像を結ぶ。 このとき、長方形絞
り８は、スリット６の幅方向には短く、長手方向には長
いため、スリット像１３の焦点深度は、スリット像１３
の幅方向には深く、長手方向には浅くなる。このため、
スリット像１３は、スリットの幅方向にはシャープな像
となる。これを電子部品１１の上方に設けたカメラ１４
で観測すると、図２に示す光切断線画像１５のような像
が得られる。光切断線画像１５において、１７の部分は
スリット像１３がプリント基板１２上に結像している部
分、１８の部分は電子部品１１の上面に結像している部
分であり、１９は電子部品１１がプリント基板により起
ち上がって高さを増し、頂点に達するまでの部分（すな
わち、側面）である。この画像より、電子部品１１の高
さは、１７と１８とのずれ量２０から求めることができ
る。もしも電子部品１１の断面形状が角に丸みがなく完
全な直方体であり、また、スリット６の長手方向にも充
分な焦点深度が得られれば丸みのない光切断線画像が得
られる。しかし、実際には、ほとんどの電子部品には、
角に多少の丸みがついている。従って、仮にスリット６
の長手方向に焦点深度を深くしても実際に得られる像は
図２の光切断線画像１５と同じような画像となる。この
ように、実用上スリット６の長手方向には深い焦点深度
を必要としない。一方、もしもスリット６の幅方向の焦
点深度が浅いと、前述の従来例で説明したように、焦点
を合わせた位置により、電子部品１１の上面部、プリン
ト基板１２部、または両方のスリット像１３が太くなり
ぼやけてしまう。スリット像１３がぼやけてしまうと、
電子部品１１の寸法が例えば最小０．５ｍｍであるよう
な場合は、一つの部品に対し照射できるスリット像の数
が非常に少なくなってしまい、測定精度が劣化してしま
う。しかし、本発明の場合にはスリット６の幅方向の焦
点深度が深いため、シャープな画像が得られ、ガルバノ
ミラー１０を少しづつ回転させる毎にテレビカメラ１４
で撮像し、得られた画像を重ね合わせると、図４に示す
ように一つの部品に対し、数多くのスリット像が得られ
る。これらのスリット像から図示しない画像処理装置に
よって、画像処理を行えば電子部品１１の外形が点線２
５のようであることがわかり、また、前述のように電子
部品１１の高さもスリット像１３のから計測することが
できる。

【０００７】

【発明の効果】本発明によるスリット光プロジェクタで
は従来に比べて、スリット幅方向の焦点深度を同一にし
た場合には、絞りの光量通過面積を２０〜３０倍にでき
るため明るいシャープなコントラストの良い細いスリッ
ト像が実現できる。以上述べた如く本発明によるスリッ
ト光プロジェクタは従来の丸絞りをスリットと方向を一
致させた長方形絞りとするのみで、何ら光学部品を附加
することなく、明るくシャープでコントラストの良い細
いスリット像が実現できるため、高精度な小形電子部品
検査装置が、低コストで小形に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるスリット光プロジェク
タの斜視図。

【図２】撮像装置によって得られる光切断線画像の例を
示す図。

【図３】撮像装置によって得られる従来の光切断線画像
の例を示す図。

【図４】撮像装置によって得られる実際的光切断線画像
の例を示す図。

【図５】光切断方式電子部品検査装置の主要部斜視図。

【図６】従来のスリット光プロジェクタ光学系を示す断
面図。

【符号の説明】

１ キセノンフラッシュランプ ２ 凹面鏡 ４ レンズ ５ スリット ７ レンズ ８ 絞り ９ レンズ １０ ガルバノミラー １１ 電子部品 １３ スリット像 １４ テレビカメラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と該光源からスリット状の光を形成
   する光学系を備えたスリット光プロジェクタにおいて、
   前記光学系の中に、前記スリット状の光のスリットの長
   手方向に焦点深度が浅く、スリット幅方向に焦点深度が
   深い絞りを設けたことを特徴とするスリット光プロジェ
   クタ。
2. 【請求項２】 光源と、該光源から発生する光をスリッ
   ト状の光に形成する光学系と、前記スリット状の光のス
   リットの長手方向に長く、スリット幅方向に短い長方形
   の絞りとレンズより成る前記スリット状の光を結像面に
   結像させる結像光学系と、該結像光学系からのスリット
   光を結像面に反射するガルバノミラーより構成すること
   を特徴とする光切断線検査機用スリット光プロジェク
   タ。