JPWO2001098760A1 - 検査用照明装置 - Google Patents
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Abstract
簡素な構成で輪郭がシャープなライン状光を得ることができる検査用照明装置を提供する。光軸２Ａがほぼ一直線上に並んだ状態で配置した複数の発光ダイオード２と、各発光ダイオード２から照射される照射光を集光して細長いライン状光に変換するための凸状シリンドリカルレンズ４と、凸状シリンドリカルレンズ４からの光をほぼ平行光に変換するための凹状シリンドリカルレンズ５と、凸状シリンドリカルレンズ４の外周面に入射してくる光又は凸状シリンドリカルレンズ４の外周面から射出する光を遮断するための遮光手段６を設けて、検査用照明装置を構成した。
Description
技術分野
本発明は、光切断法による形状認識、あるいはピングリッドアレイ（ＰＧＡ）のピンの曲がりの検査やボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）の半田ボールの状態を検査するとき等に用いる検査用照明装置に関する。
背景技術
上記検査用照明装置を用いて、例えばピングリッドアレイ（ＰＧＡ）のピンの曲がりの検査を行う場合を説明すれば、発光ダイオードからの光を凸状シリンドリカルレンズを通すことにより、細長い形状に伸ばしてライン状平行光を形成し、そのライン状平行光を被検査体であるプリント配線板のリードピン列の先端を狙ってＰＧＡベース板と平行に照射し、リードピン先端部からの反射光をＣＣＤカメラ等により取り込み、取り込んだ光をデータ化し、そのデータと予め入力されている基準データとを比較してリードピン（被検査体）の曲がりを検査して良否を判断するようにしている。
因みに、前記ライン状平行光を発生させるものとしては、従来からレーザーが多く用いられているが、人体への危険が少ない発光ダイオードが切望されてきている。
しかしながら、前述のように発光ダイオードの光を凸状シリンドリカルレンズにより伸ばしてライン状平行光に変換しただけでは、そのライン状平行光が外形側ほど光量が少なくなる、又、前記凸状シリンドリカルレンズだけの場合は、焦点から離れるほど線幅が太くなるため、レーザーのように距離によって線幅が変わらず、かつ、光の輪郭をシャープにすることができない。そのため、前記ＣＣＤカメラ等に取り込んだ光のデータを基に正確な良否の判断を行うことができず、改良の余地があった。
本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、簡素な構成で輪郭がシャープなライン状平行光を得ることができる検査用照明装置を提供する点にある。
発明の開示
本発明は、前述の課題解決のために、光軸がほぼ一直線上に並んだ状態で配置した複数の発光ダイオードと、前記各発光ダイオードから照射される照射光を集光して細長いライン状平行光に変換するための凸状シリンドリカルレンズと、前記凸状シリンドリカルレンズを通過した光が焦点を結ぶ位置よりも手前の位置に配置して該凸状シリンドリカルレンズからの光をほぼ平行光に変換するための凹状シリンドリカルレンズと、前記凸状シリンドリカルレンズの外周面に入射してくる光又は該凸状シリンドリカルレンズの外周面から射出する光を遮断するための遮光手段を設けて、検査用照明装置を構成した。
本願発明者は、凸状シリンドリカルレンズにて変換されて照射されるライン状平行光が外形側ほど光量が少なくなる原因がどの部分にあるのかを考察した。つまり、凸状シリンドリカルレンズの外形側に入射して光が外端に反射することにより散乱光となり、凹状シリンドリカルレンズに入射する光の中に入射角度の大きな光が出てくる。よって、ライン状平行光の輪郭がシャープに出てこない。これを解消するためには、前記入射角度の大きな余分な光、つまり凸状シリンドリカルレンズに入射してくる光又は該凸状シリンドリカルレンズの外周面から射出する光を遮光手段により遮断することによって、凹状シリンドリカルレンズから射出されるライン状平行光の輪郭をシャープにすることができたのである。前記遮光手段により遮断する光の量を調節することによって、凹状シリンドリカルレンズから射出されるライン状平行光の線幅寸法を変更することができる。しかも、凹状シリンドリカルレンズを凸状シリンドリカルレンズを通過した光が焦点を結ぶ位置よりも手前の位置に配置することによって、焦点を結ぶ位置から射出側に遠ざかった位置に配置するものに比べて、凸状シリンドリカルレンズに対して凹状シリンドリカルレンズを近づけることができ、装置の小型化を図ることができると共に、光の減衰において有利になる。
前記遮光手段が前記凸状シリンドリカルレンズの光入射側裏面の全面積に対して２／３から７／８程度以上の面積の外周面を覆うためのスリット板あるいは塗装やシールによるスリットから構成した場合が、前記ライン状平行光の線幅寸法を小さくすることができると共に、ライン状平行光の輪郭を最もシャープにすることができる。
前記発光ダイオードの前方に該発光ダイオードの併設方向に沿った長孔を備えたスリット板を設けることによって、発光ダイオードから発する不要な光を遮断して、光の輪郭をよりシャープにすることができる。
発明を実施するための最良の形態
第１図〜第３図に、本発明の検査用照明装置が示されている。この検査用照明装置は、前方が開放された箱型形状のケーシング１内に、複数（多数）の四角形状（球状等どのような形状のものでもよい）の発光ダイオード（ＬＥＤ）２からなる照明部３と、この照明部３から照射される光を集光して細長いライン状平行光に変換するための凸状シリンドリカルレンズ４と、この凸状シリンドリカルレンズ４を通過した光が焦点を結ぶ位置よりも手前の位置に配置して凸状シリンドリカルレンズ４からの光をほぼ平行光に変換するために凹面５Ａが入射面となった凹状シリンドリカルレンズ５と、この凹状シリンドリカルレンズ５から射出されるライン状平行光の線幅寸法Ｔを特定幅寸法、具体的には第３図の箇所Ａ（凹状シリンドリカルレンズ５の射出面からの距離Ｌ１＝６０ｍｍの位置）において約１．５ｍｍになるように前記凸状シリンドリカルレンズ４に入射してくる光のうちの約２／３〜７／８以上の面積を占める凸状シリンドリカルレンズ４の外周面に入射してくる光を遮断するために設けられた遮光手段としてのスリット板６とを主要構成部材としている。ここでは、凸状シリンドリカルレンズ４に入射してくる光のうちの約２／３〜７／８以上の面積を占める凸状シリンドリカルレンズ４の外周面に入射してくる光を遮断することによって、ライン状平行光の線幅寸法Ｔを第３図の箇所Ａにおいて約１．５ｍｍ（最適値）にできたが、前記遮光面積を変更することによって、ライン状平行光の線幅寸法Ｔを前記値以外に変更することができる。尚、図において凹状シリンドリカルレンズ５の射出面から距離Ｌ２＝１００ｍｍの位置では、ライン状平行光の線幅寸法Ｖが約２ｍｍになっており、前記凹状シリンドリカルレンズ５の射出面から箇所Ａまで緩やかであるが集光し、箇所Ａから後方では拡がるようになっているが、どの箇所においてもライン状平行光の線幅寸法が同一になるように構成してもよい。検査用照明装置は、主としてピングリッドアレイのリードピンの曲がりの検査やボールグリッドアレイの半田ボールの状態を検査する場合に用いる照明装置として適しているが、他の目的で用いてもよい。前記ピングリッドアレイ（ＰＧＡ）のリードピン検査の場合は、４方向から同時にリードピンの先端部をねらって照射してもよい。尚、図には示していないが、前記検査用照明装置により被検査体に照射して反射した反射光をＣＣＤカメラ等により撮像してデータにしたものと予め入力された基準データ１とを比較することによって、被検査体の良否を判定するようにしている。図では、説明がし易いために水平方向にライン状平行光を射出する場合を示しているが、どの方向から射出してもよい。
前記各発光ダイオード２は、それの光軸２Ａが第２図に示すように横方向に一直線上に並んだ状態で枠体７に埋め込まれており、このように埋め込まれたものを前記ケーシング１に収納している。又、前記発光ダイオード２の照射角を小さくすればするほど照射されるライン状平行光の線幅寸法を更に小さくして強い光を得ることができる利点がある。
前記照明部３の前方に、横（水平）方向に長い長孔８Ａが形成されているスリット板８を配設することによって、発光ダイオード２からの光のうちの長孔８Ａを通過する光のみを前記凸状シリンドリカルレンズ４側に照射することによって、光の輪郭をよりシャープにすることができる利点があるが、省略してもよい。前記凸状シリンドリカルレンズ４は、第２図にも示すように射出側表面４Ａが円弧形状になった円柱の一部のような形状、換言すれば断面形状かまぼこ形状のものであるが、図に示される形状に限定されるものではない。又、前記凸状シリンドリカルレンズ４の円弧形状側を射出側表面４Ａとしたが、入射側の偏平面４Ｂ（第２図参照）を射出側表面となるように第２図の表裏を反対にした状態で凸状シリンドリカルレンズ４を使用してもよい。
前記スリット板６を凸状シリンドリカルレンズ４の裏面に設けることによって、スリット板６に形成の横（水平）方向に長い長孔６Ａを通過する光のみを凸状シリンドリカルレンズ４に入射するようにしているが、スリット板６の表面に設けてもよいし、又、スリット板６の代わりに、粉末状の炭を塗ったり、塗料を塗ってもよいし、又、遮光用シールを貼ってもよい。前記スリット板６を設ける場合には、長孔６Ａの大きさの異なる別のスリット板に付け替えることにより、凸状シリンドリカルレンズ４への光の取り込む量を容易に変更することができる利点がある。
産業上の利用可能性
本発明によれば、凸状シリンドリカルレンズと凹状シリンドリカルレンズの２つのレンズのみを用いると共に、発光ダイオードから凸状シリンドリカルレンズへの余分な光の侵入を制限することによって、簡素な構成で輪郭がシャープなライン状平行光を得ることができる検査用照明装置を提供することができる。しかも、凹状シリンドリカルレンズを凸状シリンドリカルレンズを通過した光が焦点を結ぶ位置よりも手前の位置に配置することによって、焦点を結ぶ位置から射出側に遠ざかった位置に配置するものに比べて、凸状シリンドリカルレンズに対して近づけることができ、装置の小型化を図ることができると共に、光の減衰において有利になり、特に使用面において有利になる。
また、本発明によれば、発光ダイオードの前方に発光ダイオードの併設方向に沿った長孔を備えたスリット板を設けることによって、発光ダイオードから発する不要な光を遮断して、光の輪郭をよりシャープにすることができ、更に検査精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図の（ａ）は検査用照明装置の縦断側面図、（ｂ）は検査用照明装置の要部を示し、照明部を正面から見た検査用照明装置の縦断正面図である。
第２図はケーシング内の検査用照明装置の構成部材を示す分解斜視図である。
第３図は検査用照明装置の光の状態を示す概略説明図である。
本発明は、光切断法による形状認識、あるいはピングリッドアレイ（ＰＧＡ）のピンの曲がりの検査やボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）の半田ボールの状態を検査するとき等に用いる検査用照明装置に関する。
背景技術
上記検査用照明装置を用いて、例えばピングリッドアレイ（ＰＧＡ）のピンの曲がりの検査を行う場合を説明すれば、発光ダイオードからの光を凸状シリンドリカルレンズを通すことにより、細長い形状に伸ばしてライン状平行光を形成し、そのライン状平行光を被検査体であるプリント配線板のリードピン列の先端を狙ってＰＧＡベース板と平行に照射し、リードピン先端部からの反射光をＣＣＤカメラ等により取り込み、取り込んだ光をデータ化し、そのデータと予め入力されている基準データとを比較してリードピン（被検査体）の曲がりを検査して良否を判断するようにしている。
因みに、前記ライン状平行光を発生させるものとしては、従来からレーザーが多く用いられているが、人体への危険が少ない発光ダイオードが切望されてきている。
しかしながら、前述のように発光ダイオードの光を凸状シリンドリカルレンズにより伸ばしてライン状平行光に変換しただけでは、そのライン状平行光が外形側ほど光量が少なくなる、又、前記凸状シリンドリカルレンズだけの場合は、焦点から離れるほど線幅が太くなるため、レーザーのように距離によって線幅が変わらず、かつ、光の輪郭をシャープにすることができない。そのため、前記ＣＣＤカメラ等に取り込んだ光のデータを基に正確な良否の判断を行うことができず、改良の余地があった。
本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、簡素な構成で輪郭がシャープなライン状平行光を得ることができる検査用照明装置を提供する点にある。
発明の開示
本発明は、前述の課題解決のために、光軸がほぼ一直線上に並んだ状態で配置した複数の発光ダイオードと、前記各発光ダイオードから照射される照射光を集光して細長いライン状平行光に変換するための凸状シリンドリカルレンズと、前記凸状シリンドリカルレンズを通過した光が焦点を結ぶ位置よりも手前の位置に配置して該凸状シリンドリカルレンズからの光をほぼ平行光に変換するための凹状シリンドリカルレンズと、前記凸状シリンドリカルレンズの外周面に入射してくる光又は該凸状シリンドリカルレンズの外周面から射出する光を遮断するための遮光手段を設けて、検査用照明装置を構成した。
本願発明者は、凸状シリンドリカルレンズにて変換されて照射されるライン状平行光が外形側ほど光量が少なくなる原因がどの部分にあるのかを考察した。つまり、凸状シリンドリカルレンズの外形側に入射して光が外端に反射することにより散乱光となり、凹状シリンドリカルレンズに入射する光の中に入射角度の大きな光が出てくる。よって、ライン状平行光の輪郭がシャープに出てこない。これを解消するためには、前記入射角度の大きな余分な光、つまり凸状シリンドリカルレンズに入射してくる光又は該凸状シリンドリカルレンズの外周面から射出する光を遮光手段により遮断することによって、凹状シリンドリカルレンズから射出されるライン状平行光の輪郭をシャープにすることができたのである。前記遮光手段により遮断する光の量を調節することによって、凹状シリンドリカルレンズから射出されるライン状平行光の線幅寸法を変更することができる。しかも、凹状シリンドリカルレンズを凸状シリンドリカルレンズを通過した光が焦点を結ぶ位置よりも手前の位置に配置することによって、焦点を結ぶ位置から射出側に遠ざかった位置に配置するものに比べて、凸状シリンドリカルレンズに対して凹状シリンドリカルレンズを近づけることができ、装置の小型化を図ることができると共に、光の減衰において有利になる。
前記遮光手段が前記凸状シリンドリカルレンズの光入射側裏面の全面積に対して２／３から７／８程度以上の面積の外周面を覆うためのスリット板あるいは塗装やシールによるスリットから構成した場合が、前記ライン状平行光の線幅寸法を小さくすることができると共に、ライン状平行光の輪郭を最もシャープにすることができる。
前記発光ダイオードの前方に該発光ダイオードの併設方向に沿った長孔を備えたスリット板を設けることによって、発光ダイオードから発する不要な光を遮断して、光の輪郭をよりシャープにすることができる。
発明を実施するための最良の形態
第１図〜第３図に、本発明の検査用照明装置が示されている。この検査用照明装置は、前方が開放された箱型形状のケーシング１内に、複数（多数）の四角形状（球状等どのような形状のものでもよい）の発光ダイオード（ＬＥＤ）２からなる照明部３と、この照明部３から照射される光を集光して細長いライン状平行光に変換するための凸状シリンドリカルレンズ４と、この凸状シリンドリカルレンズ４を通過した光が焦点を結ぶ位置よりも手前の位置に配置して凸状シリンドリカルレンズ４からの光をほぼ平行光に変換するために凹面５Ａが入射面となった凹状シリンドリカルレンズ５と、この凹状シリンドリカルレンズ５から射出されるライン状平行光の線幅寸法Ｔを特定幅寸法、具体的には第３図の箇所Ａ（凹状シリンドリカルレンズ５の射出面からの距離Ｌ１＝６０ｍｍの位置）において約１．５ｍｍになるように前記凸状シリンドリカルレンズ４に入射してくる光のうちの約２／３〜７／８以上の面積を占める凸状シリンドリカルレンズ４の外周面に入射してくる光を遮断するために設けられた遮光手段としてのスリット板６とを主要構成部材としている。ここでは、凸状シリンドリカルレンズ４に入射してくる光のうちの約２／３〜７／８以上の面積を占める凸状シリンドリカルレンズ４の外周面に入射してくる光を遮断することによって、ライン状平行光の線幅寸法Ｔを第３図の箇所Ａにおいて約１．５ｍｍ（最適値）にできたが、前記遮光面積を変更することによって、ライン状平行光の線幅寸法Ｔを前記値以外に変更することができる。尚、図において凹状シリンドリカルレンズ５の射出面から距離Ｌ２＝１００ｍｍの位置では、ライン状平行光の線幅寸法Ｖが約２ｍｍになっており、前記凹状シリンドリカルレンズ５の射出面から箇所Ａまで緩やかであるが集光し、箇所Ａから後方では拡がるようになっているが、どの箇所においてもライン状平行光の線幅寸法が同一になるように構成してもよい。検査用照明装置は、主としてピングリッドアレイのリードピンの曲がりの検査やボールグリッドアレイの半田ボールの状態を検査する場合に用いる照明装置として適しているが、他の目的で用いてもよい。前記ピングリッドアレイ（ＰＧＡ）のリードピン検査の場合は、４方向から同時にリードピンの先端部をねらって照射してもよい。尚、図には示していないが、前記検査用照明装置により被検査体に照射して反射した反射光をＣＣＤカメラ等により撮像してデータにしたものと予め入力された基準データ１とを比較することによって、被検査体の良否を判定するようにしている。図では、説明がし易いために水平方向にライン状平行光を射出する場合を示しているが、どの方向から射出してもよい。
前記各発光ダイオード２は、それの光軸２Ａが第２図に示すように横方向に一直線上に並んだ状態で枠体７に埋め込まれており、このように埋め込まれたものを前記ケーシング１に収納している。又、前記発光ダイオード２の照射角を小さくすればするほど照射されるライン状平行光の線幅寸法を更に小さくして強い光を得ることができる利点がある。
前記照明部３の前方に、横（水平）方向に長い長孔８Ａが形成されているスリット板８を配設することによって、発光ダイオード２からの光のうちの長孔８Ａを通過する光のみを前記凸状シリンドリカルレンズ４側に照射することによって、光の輪郭をよりシャープにすることができる利点があるが、省略してもよい。前記凸状シリンドリカルレンズ４は、第２図にも示すように射出側表面４Ａが円弧形状になった円柱の一部のような形状、換言すれば断面形状かまぼこ形状のものであるが、図に示される形状に限定されるものではない。又、前記凸状シリンドリカルレンズ４の円弧形状側を射出側表面４Ａとしたが、入射側の偏平面４Ｂ（第２図参照）を射出側表面となるように第２図の表裏を反対にした状態で凸状シリンドリカルレンズ４を使用してもよい。
前記スリット板６を凸状シリンドリカルレンズ４の裏面に設けることによって、スリット板６に形成の横（水平）方向に長い長孔６Ａを通過する光のみを凸状シリンドリカルレンズ４に入射するようにしているが、スリット板６の表面に設けてもよいし、又、スリット板６の代わりに、粉末状の炭を塗ったり、塗料を塗ってもよいし、又、遮光用シールを貼ってもよい。前記スリット板６を設ける場合には、長孔６Ａの大きさの異なる別のスリット板に付け替えることにより、凸状シリンドリカルレンズ４への光の取り込む量を容易に変更することができる利点がある。
産業上の利用可能性
本発明によれば、凸状シリンドリカルレンズと凹状シリンドリカルレンズの２つのレンズのみを用いると共に、発光ダイオードから凸状シリンドリカルレンズへの余分な光の侵入を制限することによって、簡素な構成で輪郭がシャープなライン状平行光を得ることができる検査用照明装置を提供することができる。しかも、凹状シリンドリカルレンズを凸状シリンドリカルレンズを通過した光が焦点を結ぶ位置よりも手前の位置に配置することによって、焦点を結ぶ位置から射出側に遠ざかった位置に配置するものに比べて、凸状シリンドリカルレンズに対して近づけることができ、装置の小型化を図ることができると共に、光の減衰において有利になり、特に使用面において有利になる。
また、本発明によれば、発光ダイオードの前方に発光ダイオードの併設方向に沿った長孔を備えたスリット板を設けることによって、発光ダイオードから発する不要な光を遮断して、光の輪郭をよりシャープにすることができ、更に検査精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図の（ａ）は検査用照明装置の縦断側面図、（ｂ）は検査用照明装置の要部を示し、照明部を正面から見た検査用照明装置の縦断正面図である。
第２図はケーシング内の検査用照明装置の構成部材を示す分解斜視図である。
第３図は検査用照明装置の光の状態を示す概略説明図である。
Claims (3)
- 光軸がほぼ一直線上に並んだ状態で配置した複数の発光ダイオードと、前記各発光ダイオードから照射される照射光を集光して細長いライン状平行光に変換するための凸状シリンドリカルレンズと、前記凸状シリンドリカルレンズを通過した光が焦点を結ぶ位置よりも手前の位置に配置して該凸状シリンドリカルレンズからの光をほぼ平行光に変換するための凹状シリンドリカルレンズと、前記凸状シリンドリカルレンズの外周面に入射してくる光又は該凸状シリンドリカルレンズの外周面から射出する光を遮断するための遮光手段を設けてなる検査用照明装置。
- 前記遮光手段が前記凸状シリンドリカルレンズの光入射側裏面の全面積に対して２／３から７／８程度以上の面積の外周面を覆うためのスリット板あるいは塗装やシールによるスリットからなる請求項１記載の検査用照明装置。
- 前記発光ダイオードの前方に該発光ダイオードの併設方向に沿った長孔を備えたスリット板を設けてなる請求項１記載の検査用照明装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000182506 | 2000-06-19 | ||
| JP2000182506 | 2000-06-19 | ||
| PCT/JP2001/005157 WO2001098760A1 (fr) | 2000-06-19 | 2001-06-15 | Lampe d'examen |
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| Publication Number | Publication Date |
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