JPH0836110A - 光ガイド素子およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】比較的扁平な観察対象の観察に適した光ガイド
素子を実現する。 【構成】長方形形状の透明な平行平板の一端に、幅方向
に傾くにように形成されたスリット状の斜面１１が反射
面に形成され、斜面１１と交わる平行平板側縁部が、光
入射部としてスリット状の研磨面１２Ａに研磨され、反
射面と研磨面１２Ａとを除く平行平板面の、少なくとも
一方の平面を光拡散面１２Ｂとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は光ガイド素子およびそ
の使用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製品の検査等に於いては、検査対象とな
る製品の側面部の様子を観察検査する必要が生じること
がある。検査対象となる製品が「扁平」な形状のもので
あると、観察する側面部は、当然に扁平な部分となる。

【０００３】このような扁平な検査対象物の扁平な側面
部を観察するのに、検査対象物の観察部に対応して、結
像光学系を平面的に光学配置すると、結像光学系がとか
く大きな面積を取り、検査装置が２次元的に大型化する
不具合がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、比較的扁平な観察対
象物の観察に適した光ガイド素子およびその使用方法の
提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の光ガイド素子
は、「長方形形状の透明な平行平板」に、「反射面」
と、「研磨面」と、「光拡散面」とを形成してなる（請
求項１）。

【０００６】「反射面」は、長方形形状の透明な平行平
板の一端、即ち、長方形形状の１辺部に、幅方向に傾く
にように形成されたスリット状の斜面を形成し、この斜
面を反射面処理したものである。上記スリット状の斜面
の長手方向は、この斜面が形成された辺部の長手方向で
ある。

【０００７】スリット状の斜面が傾く方向は、スリット
の幅方向、即ち、スリットの長さ方向に直交する斜面長
さの方向である。

【０００８】「研磨面」は、上記反射面に形成された斜
面と交わる平行平板側縁部に「光入射部」としてスリッ
ト状に形成される。

【０００９】即ち、上記スリット状の斜面と、スリット
状の研磨面とは、長さ方向が互いに平行であり、且つ、
互いに傾くことにより、（上記各スリットの長さ方向か
ら見ると）「楔状の断面形状」をなす。

【００１０】「光拡散面」は、上記反射面と研磨面とを
除く平行平板面の、少なくとも一方の平面に形成され
る。

【００１１】上記請求項１記載の「光ガイド素子」の光
入射部を「観察対象物」に向け、光ガイド素子に関して
観察対象物と逆の側に配備された「照明光源」を点灯さ
せ、照明光源からの光を、光ガイド素子の光拡散面によ
り「拡散性の照明光」として観察対象物を照明し、観察
対象物からの光を光入射部から光ガイド素子内に取り込
み、反射面により反射させ、光ガイド素子の内部をガイ
ドさせて、「結像光学系」へと導くように、光ガイド素
子を使用することができる（請求項２）。

【００１２】あるいは、請求項１記載の光ガイド素子を
１対、それぞれの「光入射部」が互いに対向するように
配備し、互いに対向した光入射部の間に、「観察対象
物」をセットし、各光ガイド素子の光入射部とは逆の側
に配備した「照明光源」を点灯させ、各照明光源からの
光を、各光ガイド素子の光拡散面により「拡散性の照明
光」として観察対象物を照明し、観察対象物からの光を
各光入射部から取り込み、各反射面により反射させ、各
光ガイド素子の内部をガイドさせて「各光ガイド素子に
応じた結像光学系」へと導くように使用することができ
る（請求項３）。

【００１３】

【作用】上記のように、観察対象物からの光は、光ガイ
ド素子の「光入射部」である研磨面から光ガイド素子内
に取り込まれ、反射面により反射されることにより光路
を屈曲され、光ガイド素子内をガイドされて、結像光学
系へ向かって射出する。

【００１４】また、光ガイド素子の光拡散面により拡散
性とした照明光で、観察対象物を照明する。

【００１５】

【実施例】以下、具体的な実施例を説明する。

【００１６】図１は、請求項１記載の光ガイド素子の１
実施例を示している。

【００１７】光ガイド素子１は、ガラスや石英、あるい
はプラスチック等、透明な材質による「長方形形状の平
行平板」の一端に、幅方向に傾くにように形成されたス
リット状の斜面１１に反射膜１１Ａが形成され、上記斜
面１１を反射面としている。

【００１８】斜面１１と交わる「平行平板側縁部」は、
光入射部として、スリット状の研磨面１２Ａに研磨さ
れ、反射面と研磨面１２Ａとを除く平行平板面の一方の
平面部分は、光拡散面１２Ｂとされている。この実施例
で、研磨面１２Ａと光拡散面１２Ｂとは同一の面１２の
一部である。

【００１９】斜面１１と、研磨面１２Ａとが成す角は、
この実施例において４５度である。

【００２０】この実施例においては、光拡散面１２Ｂと
平行な面１５は平滑な光透過面であるが、面１５の部分
にも光拡散面処理をしても良いし、面１５にのみ光拡散
面を形成し、図の光拡散面１２Ｂを平滑な光透過面とし
ても良い。

【００２１】また、この実施例において、光ガイド素子
１の側面部に当たる面１３，１４は、黒色に塗装されて
光遮光性とされている。

【００２２】光ガイド素子１の底面部１６は勿論、光透
過性の平滑な平面である。

【００２３】図２は、請求項２記載の発明の１実施例を
示す図であり、図１に示す光ガイド素子の使用方法の１
例を示している。この実施例は、上下に扁平な観察対象
物０の側面部を観察する方法であって、観察対象物０
は、ステージ２上に載置された支持台３の上に、図の如
くセットされる。

【００２４】ステージ２の右側方には、光ガイド素子１
が図のように配備されている。即ち、光ガイド素子１
は、研磨面１２Ａと光拡散面１２Ｂとの面をステージ２
側に向け、研磨面１２Ａの高さが、セットされた観察対
象物０の側面部と略同じ高さになるように配備されてい
る。

【００２５】光ガイド素子１の底面部１６の下位には結
像光学系５が配備され、その結像面に像面を合致させ
て、エリアセンサー６が配備されている。結像光学系５
とエリアセンサー６とは、これを一体として結像光学系
５の光軸方向へ変位させることにより「ピント合わせ」
を行うようにしてもよい。

【００２６】光ガイド素子１に関し、観察対象物０のセ
ットされる側とは逆の側には「照明光源」として、ＬＥ
Ｄ４が配備されている。

【００２７】観察対象物０をセットした状態でＬＥＤ４
を発光させると、放射された光は、光ガイド素子１の平
滑な光透過性の面１５から入射し、光拡散面１２Ｂによ
り拡散され、拡散性の照明光として観察対象物０の右側
側面を均一に照明する。

【００２８】観察対象物１からの反射光は、光ガイド素
子１の光入射部である研磨面１２Ａから光ガイド素子１
内に入射し、反射膜１１Ａにより反射面となった斜面１
１により反射され、光ガイド素子１内を、図２の下方へ
向かってガイドされ、底面部１６から射出すると結像光
学系５に入射し、結像光学系５の作用によりエリアセン
サー６上に結像する。

【００２９】エリアセンサー６の出力により、観察対象
物０の右側面部の状況を観察することが可能となる。

【００３０】ピント合わせに就いては、「結像光学系５
とエリアセンサー６とは、これを一体とし、結像光学系
５の光軸方向へ変位させることによりピント合わせを行
うようにしてもよい。」と述べたが、光ガイド素子１と
結像光学系５とエリアセンサー６とを一体化し、これら
を図２の左右方向に変位させてピント合わせを行うよう
にしてもよい。

【００３１】あるいは、光ガイド素子１と結像光学系５
とエリアセンサー６とを一体化してこれらを不動とし、
エリアセンサー７に共役な物体面位置に観察対象物０の
観察部位を位置させるように、観察対象物０をステージ
上で位置調整してもよい。

【００３２】図３は、請求項３記載の発明の１実施例を
示す図であり、１対の光ガイド素子１Ａ，１Ｂの使用方
法の１例を示している。

【００３３】１対の光ガイド素子１Ａ，１Ｂは、それぞ
れの光入射部が互いに対向するように配備され、互いに
対向した「光入射部」の間に、観察対象物０Ａがセット
される。

【００３４】各光ガイド素子１Ａ，１Ｂの、光入射部と
は逆の側には、「照明光源」であるＬＥＤ４Ａ，４Ｂが
配備され、各光ガイド素子１Ａ，１Ｂの下位には、それ
ぞれ結像光学系５Ａ，５Ｂが配備され、これら結像光学
系５Ａ，５Ｂの像面に受光面を合致させてエリアセンサ
ー６Ａ，６Ｂが配備されている。

【００３５】１対の光ガイド素子１Ａ，１Ｂは同じもの
であるので、光ガイド素子１Ａを例に取って説明する
と、この光ガイド素子１Ａは、１点を除き、図１に即し
て説明した光ガイド素子１と同様である。

【００３６】光ガイド素子１Ａが、光ガイド素子１Ｂと
異なる点は、光入射部である研磨面１２ａが「傾斜面」
に形成されている点である。即ち、研磨面１２ａは、斜
面１１’の側へ傾くように若干の「傾斜角」を有してい
るのである。

【００３７】「斜面と交わる平行平板側縁部が、光入射
部として、スリット状の研磨面に研磨される」とは、こ
の場合のように、研磨面自体が傾斜面として形成される
場合をも含むのである。上に説明したように、光ガイド
素子１Ａ，１Ｂは同一のものであるので、各部には、そ
れぞれ同一の符号を附する。

【００３８】観察対象物０Ａは、面実装型のＩＣパッケ
ージ（ＳＯＰ：スモールアウトラインパッケージ）であ
り、観察の目的は、パッケージ両側面に形成されている
リードピン列ＬＰ１，ＬＰ２におけるリードピンの「浮
き（リードピンの自由端部が、リードピンの自由端部の
本来の配列面から浮き上がっている状態）と、リードピ
ンの配列ピッチの「乱れ」の有無を検査することであ
る。

【００３９】観察対象物０Ａは、検査ライン上を方向を
揃えられて搬送される。観察対象物０Ａが検査ライン上
の所定の位置に到達すると、プログラム制御されるアー
ムロボットの先端部に設けられた吸引式の保持部１００
により吸引され、図に示すように「宙吊り」の状態で、
所定の位置（光ガイド素子１Ａ，１Ｂの中間部）にセッ
トされる。

【００４０】この状態で、ＬＥＤ４Ａ，４Ｂを発光させ
ると、光は、光ガイド素子１Ａ，１Ｂの光拡散面１２ｂ
により拡散光と成って、観察対象物０Ａを斜め下側から
照明する。

【００４１】ここで注意すべきことは、ＬＥＤ４Ａは、
観察対象物０Ａの、図３における左側のリードピンＬＰ
２部分の撮像用の照明手段であり、ＬＥＤ４Ｂは、右側
のリードピンＬＰ１部分の撮像用の照明手段であること
である。

【００４２】リードピンは金属でできており、その表面
は通常、剥き出しの金属表面で高い反射率を有する。こ
のため、照明光束で直接にリードピン部分を照明する
と、反射によるハレーションで、リードピン部分の撮像
画像の解像度が悪くなる場合がある。

【００４３】説明中の実施例のように、例えば、図３で
ＬＥＤ４Ｂにより観察対象物０Ａの右側のリードピンＬ
Ｐ１部を照明すると、この右側のリードピンＬＰ１は、
エリアセンサー６Ａの側から見て、所謂「逆光」で照明
されることになるから、リードピンＬＰ１部は、拡散光
である逆光をバックに、シルエット像として「くっき
り」と浮かび上がり、エリアセンサー６Ａにより鮮明に
撮像することが可能になるのである。

【００４４】エリアセンサー６Ｂにより撮像されるリー
ドピンＬＰ２の撮像も同様である。

【００４５】リードピンＬＰ１，ＬＰ２部からの光は、
それぞれ、光ガイド素子１Ａ，１Ｂの研磨面１２ａから
光ガイド素子内に取り込まれ、反射面１１’により反射
され、底面部１６ａから射出して、結像光学系５Ａ，５
Ｂに入射し、エリアセンサー６Ａ，６Ｂの受光面上に結
像する。

【００４６】前述の如く、ＬＥＤ４Ａ，４Ｂによる照明
光は、拡散光と成り、照明目的とするリードピンＬＰ
２，ＬＰ１部分を「斜め下方から斜め上方へ向かう」よ
うに照明する。

【００４７】そこで、このような場合、撮像光を研磨面
１２ａから有効に取り込むために、研磨面１２ａを傾斜
面とし、研磨面１２ａによる「屈折」により、入射光の
反射面１１’への入射角が４５度に近づくようにして、
撮像光の有効な取り込みを図っている。

【００４８】エリアセンサー６Ａ，６Ｂの出力は、図示
されない画像処理装置へ送られ、各リードピン列におけ
るリードピンの「浮き」や、配列ピッチの「乱れ」の検
査に供される。

【００４９】図４（ａ）はエリアセンサー６Ａの出力、
（ｂ）はエリアセンサー６Ｂの出力を、それぞれモニタ
ーディスプレイ上に表示した状態であり、（ａ）はリー
ドピンＬＰ１の部分、（ｂ）はリードピンＬＰ２の部分
を表示した例を示している。リードピンの「浮き」や配
列ピッチの「乱れ」の有無が確実に検出できる。

【００５０】検査後は、前記アームロボットにより、不
良品を回収部に、良品を組立てライン上に戻すようにす
るのが良い。

【００５１】図３の実施例においても、ピント合わせ
は、図２の実施例の場合と同様に行うことができる。

【００５２】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な光ガイド素子とその使用方法を提供できる。

【００５３】この発明の光ガイド部材は、上記の如く、
光入射部から取り込んだ結像光束の光路をガイド内で屈
曲させるので、結像光学系等、観察用光学系の配置を３
次元的とすることができ、光学系の配置をコンパクトに
纏めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光ガイド素子の１実施例を示す図で
ある。

【図２】請求項２記載の発明の１実施例を説明するため
の図である。

【図３】請求項３記載の発明の１実施例を説明するため
の図である。

【図４】図３の実施例で撮像した観察対象物の各観察部
の状態をモニターディスプレイに表示した状態の例を示
す図である。

【符号の説明】

１ 光ガイド素子 １１ 斜面 １１Ａ 反射膜 １２Ａ 研磨面 １２Ｂ 光拡散面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長方形形状の透明な平行平板の一端に、幅
   方向に傾くにように形成されたスリット状の斜面に反射
   面が形成され、 上記斜面と交わる平行平板側縁部が、光入射部として、
   スリット状の研磨面に研磨され、 上記反射面と研磨面とを除く平行平板面の、少なくとも
   一方の平面を光拡散面としたことを特徴とする光ガイド
   素子。
2. 【請求項２】請求項１記載の光ガイド素子の光入射部
   を、観察対象物に向け、 上記光ガイド素子に関して観察対象物と逆の側に配備さ
   れた照明光源を点灯させ、 上記照明光源からの光を、光ガイド素子の光拡散面によ
   り拡散性の照明光として観察対象物を照明し、 上記観察対象物からの光を、上記光入射部から取り込
   み、反射面により反射させ、光ガイド素子の内部をガイ
   ドさせて、結像光学系へと導くことを特徴とする光ガイ
   ド素子の使用方法。
3. 【請求項３】請求項１記載の光ガイド素子を１対、それ
   ぞれの光入射部が互いに対向するように配備し、 互いに対向した光入射部の間に、観察対象物をセット
   し、 各光ガイド素子の、光入射部とは逆の側に配備した照明
   光源を点灯させ、 上記各照明光源からの光を、各光ガイド素子の光拡散面
   により拡散性の照明光として観察対象物を照明し、 上記観察対象物からの光を、上記各光入射部から取り込
   み、各反射面により反射させ、各光ガイド素子の内部を
   ガイドさせて、各光ガイド素子に応じた結像光学系へと
   導くことを特徴とする光ガイド素子の使用方法。