(57)【要約】【課題】比較的簡便な構成でかつコストをさほど高めることなく、ワークの表面及び裏面を高精度に観察することを可能とするワークの表面及び裏面観察装置を提供する。【解決手段】第１，第２の面４ａ，４ｂを有する透光体４の第２の面４ｂに光を反射させる反射層５が形成されており、第１の面４ａ上にワーク２が載置され、反射鏡３と隔てられて凸レンズ６が設けられており、凸レンズ６及び反射鏡３の少なくとも一方を光軸６ａに沿って移動させるように移動装置８が設けられており、移動装置８により、凸レンズ６とワーク２の表面２ａとの間の距離が凸レンズ６の焦点距離となる第１の間隔と、凸レンズ６から透光体４を通り、反射層５で反射され、ワークの裏面２ｂに焦点を結ぶ第２の間隔との間で光軸に沿って凸レンズ６及び／または反射鏡３が移動装置８により移動される、ワークの表面及び裏面観察装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークが載置される第１の面と、第１の面とは反対側の第２の面とを有する透光体と、前記透光体の第２の面に設けられており、第１の面側から前記透光体に入射してきた光を反射させる反射層とを有する反射鏡と、
前記反射鏡の前記透光体の前記第１の面とは隔てられて配置された凸レンズと、
前記凸レンズ及び前記反射鏡の少なくとも一方に連結されており、前記凸レンズと前記透光体の第１の面との間の間隔が、第１の間隔または第２の間隔となるように、前記凸レンズ及び前記反射鏡の少なくとも一方を移動させる移動手段とを備え、
前記第１の間隔が、前記レンズからの光が、前記透光体の第１の面に載置されたワーク表面に至る光路が前記レンズの焦点距離となる間隔であり、前記第２の間隔が、前記レンズから前記透光体へ入射してきた光が、前記反射面で反射されて、前記ワーク裏面に至る光路の長さが前記焦点距離となる前記間隔である、ワークの表面及び裏面観察装置。
【請求項２】
前記移動手段が、前記レンズに連結されており、該レンズをレンズの光軸に沿って移動させる移動装置である、請求項１に記載のワークの表面及び両面観察装置。
【請求項３】
前記移動手段が、前記反射鏡に連結されており、該反射鏡を前記レンズの光軸に沿って移動させる移動装置である、請求項１に記載のワークの表面及び裏面観察装置。
【請求項４】
ワークが載置される第１の面と、第１の面とは反対側の第２の面とを有する透光体と、前記透光体の第２の面に設けられており、第１の面から該透光体に入射してきた光を反射させる反射層とを有する反射鏡と、
前記反射鏡の前記透光体の前記第１の面に対して隔てられて設けられた凸レンズと、
前記透光体の第１の面と、前記凸レンズとの間に配置されており、空気よりも高い屈折率を有する透光性屈折体と、
前記透光性屈折体を前記レンズからの光が前記ワークに至る光路に位置しない第１の状態と、前記透光性屈折体が、前記光路上に位置している第２の状態との間で前記透光性屈折体を移動させる透光性屈折体移動手段とを備え、
前記第１の状態において、前記ワークの表面と前記レンズとの間の距離が前記凸レンズの焦点距離となるように前記凸レンズと前記反射鏡との間の距離が定められており、前記第２の状態では、レンズから、透光性屈折体、反射鏡の透光体を通過し、反射層で反射され、ワークの裏面に至る光路においてワークの裏面において焦点を結ぶ前記凸レンズの焦点距離となるように前記屈折率及び前記透光性屈折体の厚みが選ばれている、ワークの表面及び裏面観察装置。
【請求項５】
前記レンズと、前記反射鏡との間の距離が固定されている、請求項４に記載のワークの表面及び裏面観察装置。
【請求項６】
前記凸レンズの前記ワークとは反対側に配置されており、ワークの表面及び裏面を撮像する撮像手段をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のワークの表面及び裏面観察装置。
【請求項７】
前記凸レンズの光軸を前記ワークの表面または裏面において面方向に移動させるように、前記凸レンズ及び前記ワークの少なくとも一方を駆動する面方向駆動装置をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のワークの表面及び裏面観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品などのワークの表面及び裏面を観察するワークの表面及び裏面観察装置に関し、より詳細には、凸レンズと反射鏡とを有する光学系を備えるワークの表面及び裏面観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品の割れや欠けを含む表面欠陥を観察するために、様々な観察装置が用いられている。
【０００３】
一般に、電子部品などの小型のワークの表面状態を観察する場合、図３に示すように、ワーク１０１の表面１０１ａを、レンズ１０２を介して観察する。具体的には、レンズ１０２のワーク１０１とは反対側に、ＣＣＤカメラなどの撮像装置１０３を配置する。ワーク１０１の表面を、レンズ１０２を通して撮像装置１０３により撮影し、ワークの表面状態を観察する。この場合、ワーク１０１の裏面を観察するには、ワーク１０１を反転させる。従って、反転のための装置が必要であり、かつ煩雑な反転操作が必要であった。
【０００４】
これに対して、図４に示すように、ワーク１０１の表面側にレンズ１０２を配置し、ワーク１０１の裏面側に第２のレンズ１０４を配置するワーク観察装置も提案されている。ここでは、レンズ１０２及び１０４の外側に、それぞれ、撮像装置１０３及び撮像装置１０５が設けられることになる。そのため、ワーク１０１の表面側及び裏面側のそれぞれにおいて、レンズ１０２と撮像装置１０３またはレンズ１０４と撮像装置１０５を配置しなければならなかった。従って、２台のカメラが必要であり、コストが高くついていた。加えて、ワーク１０１の両面に大きなスペースが必要であった。
【０００５】
これに対して、下記の特許文献１には、図５に示すワーク観察装置が開示されている。ここでは、ワーク１１１の表面に対して隔てられてレンズ１１２が配置されている。レンズ１１２の外側には、撮像装置１１３が配置されている。撮像装置１１３及びレンズ１１２を通る光路Ａによりワーク１１１の表面が観察される。他方、ワーク１１１の裏面を観察するために、光路Ｂに沿って、反射鏡１１４，１１５及び凸レンズ１１６が配置されている。凸レンズ１１６の外側には、カメラ１１３が配置されている。ここでは、カメラ１１３を共用化することにより、１台のカメラで、ワーク１１１の表面及び裏面を観察することができる。
【特許文献１】特開２００７−１８３４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、反射鏡１１４，１１５を高精度に配置しなければ、ワーク１１１の裏面を確実に観察することが困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、複数の反射鏡などの光学部品を高精度に配置した構成を必要とせず、比較的簡便な構成でかつコストをさほど高めることなく、ワークの表面及び裏面を観察することを可能とするワークの表面及び裏面観察装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の第１の発明によれば、ワークが載置される第１の面と、第１の面とは反対側の第２の面とを有する透光体と、前記透光体の第２の面に設けられており、第１の面側から前記透光体に入射してきた光を反射させる反射層とを有する反射鏡と、前記反射鏡の前記透光体の前記第１の面とは隔てられて配置された凸レンズと、前記凸レンズ及び前記反射鏡の少なくとも一方に連結されており、前記凸レンズと前記透光体の第１の面との間の間隔が、第１の間隔または第２の間隔となるように、前記凸レンズ及び前記反射鏡の少なくとも一方を移動させる移動手段とを備え、前記第１の間隔が、前記レンズからの光が、前記透光体の第１の面に載置されたワーク表面に至る光路が前記レンズの焦点距離となる間隔であり、前記第２の間隔が、前記レンズから前記透光体へ入射してきた光が、前記反射面で反射されて、前記ワーク裏面に至る光路の長さが前記焦点距離となる前記間隔である、ワークの表面及び裏面観察装置が提供される。
【０００９】
第１の発明では、上記移動手段により、凸レンズ及び反射鏡のいずれが移動されてもよい。第１の発明のある特定の局面では、前記移動手段が凸レンズに連結されており、前記凸レンズが移動手段により該凸レンズの光軸に沿って移動されるように構成されている。この場合には、ワークが載置される反射鏡側が移動されないため、凸レンズのみを比較的簡単な移動装置により、高精度に移動させることができる。
【００１０】
もっとも、第１の発明において、レンズではなく、反射鏡に移動手段が連結され、反射鏡が前記凸レンズの光軸に沿って移動されてもよい。
【００１１】
本願の第２の発明によれば、ワークが載置される第１の面と、第１の面とは反対側の第２の面とを有する透光体と、前記透光体の第２の面に設けられており、第１の面から該透光体に入射してきた光を反射させる反射層とを有する反射鏡と、前記反射鏡の前記透光体の前記第１の面に対して隔てられて設けられた凸レンズと、前記透光体の第１の面と、前記凸レンズとの間に配置されており、空気よりも高い屈折率を有する透光性屈折体と、前記透光性屈折体を前記レンズからの光が前記ワークに至る光路に位置しない第１の状態と、前記透光性屈折体が、前記光路上に位置している第２の状態との間で前記透光性屈折体を移動させる透光性屈折体移動手段とを備え、前記第１の状態において、前記ワークの表面と前記レンズとの間の距離が前記凸レンズの焦点距離となるように前記凸レンズと前記反射鏡との間の距離が定められており、前記第２の状態では、レンズから、透光性屈折体、反射鏡の透光体を通過し、反射層で反射され、ワークの裏面に至る光路においてワークの裏面において焦点を結ぶ前記凸レンズの焦点距離となるように前記屈折率及び前記透光性屈折体の厚みが選ばれている、ワークの表面及び裏面観察装置が提供される。
【００１２】
第２の発明では、前記凸レンズと前記反射鏡との間の距離が固定されていることが望ましく、それによって、第１の発明における移動手段を必要とはしないため装置全体の簡略化を図ることができる。
【００１３】
第１，第２の発明（以下、本発明と総称する）では、好ましくは、凸レンズの光軸方向に配置された撮像手段がさらに備えられ、それによって、ワークの表面または裏面の状態を撮像装置により撮像し、観察することができる。
【００１４】
また、本発明においては、好ましくは、上記光軸を前記ワークの表面または裏面の面方向に移動させるように、前記レンズ及び反射鏡の少なくとも一方を前記面方向に沿って移動させる面方向駆動装置が設けられる。この場合には、面方向駆動装置により、レンズ及び反射鏡の少なくとも一方を面方向に移動させて、ワークの表面または裏面の面全体を高精度に観察することができる。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明に係るワークの表面及び裏面観察装置では、前記凸レンズと前記反射鏡との間の間隔が第１の間隔とされている場合には、ワーク表面と凸レンズとの間が焦点距離となるため、ワーク表面を凸レンズを介して観察することができる。他方、凸レンズと反射鏡の透光体の第１の面との間の間隔が第２の間隔とされた場合には、ワークの表面と凸レンズとの間の距離は焦点距離よりも短くなるため、ワーク表面の像はぼんやりとしたものになり、ワーク裏面については、凸レンズを介して高精度に観察することができる。従って、１つのレンズを用いて、ワークの表面及び裏面を高精度に観察することができると共に、高精度に配置された複数の反射鏡を有する光学系部品を必要としないため、装置の簡略化及びコストの低減を果たし得る。
【００１６】
本願の第２の発明によれば、前記透光性屈折体が凸レンズとワークとの間に配置されていない場合には、凸レンズを介してワークの表面を高精度に観察することができる。他方、透光性屈折体移動手段を駆動し、透光性屈折体を凸レンズとワークとの間に位置させた場合には、ワーク表面の像はぼやけるが、ワークの裏面が凸レンズの焦点距離の位置にあるため、ワークの表面を高精度に観察することができる。この場合には、レンズ及び反射鏡を光軸に沿って移動させる装置を必要としない。透光性屈折体を光路上と、光路上から離れた位置との間で移動させるだけでよいため、装置の簡略化を果たすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１８】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るワークの表面及び裏面観察装置を説明するための概略構成図である。
【００１９】
本実施例のワークの表面及び裏面観察装置１は、ワーク２の表面２ａ及び裏面２ｂを観察するのに用いられる。ワーク２については、特に限定されず、例えば、積層セラミックコンデンサ、半導体ウェハーなどの様々な電子部品や、様々な光学部品などを挙げることができる。
【００２０】
ワークの表面及び裏面観察装置１は、反射鏡３を有する。反射鏡３は、ガラスなどの光透過性材料からなる透光体４と、反射層５とを有する。透光体４は、例えばガラスなどの光透過性材料からなる。透光体４の第１の面４ａ上にワークが載置されている。
【００２１】
透光体４の第２の面４ｂ側に反射層５が設けられている。反射層は、アルミニウムや銀などの金属からなる光反射性材料を第２の面４ｂ上で成膜することにより形成されている。あるいは、反射層５は、光反射性表面を有する部材を透光体４の第２の面４ｂに貼り合わせることにより形成されてもよい。
【００２２】
反射鏡３の透光体４の第１の面４ａと隔てられて、凸レンズ６が配置されている。凸レンズ６の外側に、撮像手段としてのＣＣＤカメラ７が配置されている。ＣＣＤカメラ７により、ワーク２の表面または裏面が撮影される。凸レンズ６の光軸６ａが図示のようにワーク２を通過するように、言い換えれば、光軸６ａ上に、凸レンズ６、及びワーク２が配置される。
【００２３】
ワーク２の寸法ｘ、すなわちワーク２の光軸６ａと直交する方向の寸法ｘは、凸レンズ６の径Ｌの３０％程度の大きさである。
【００２４】
他方、移動装置８が、レンズ６に連結されている。移動装置８は、レンズ６を、光軸６ａに沿って移動させ得る適宜の移動装置からなる。
【００２５】
より具体的には、凸レンズ６は反射鏡３の透光体４に対し、図１（ａ）に示す、第１の間隔上にある状態と、図１（ｂ）に示す第２の間隔にある状態との間で移動されるように、移動装置８により凸レンズ６が移動される。
【００２６】
図１（ａ）に示す状態では、レンズ６の焦点距離の位置にワーク２の表面２ａが位置している。従って、ＣＣＤカメラ７を通して、ワーク２の表面２ａ上を高精度に撮影することができる。
【００２７】
他方、ワーク２の裏面２ｂを観察する場合には、移動装置８を駆動し、凸レンズ６を光軸６ａに沿って反射鏡３側に近接させ、図１（ｂ）に示す状態とする。すなわち、凸レンズ６と反射鏡３の透光体４との間隔が第２の間隔となる。この第２の間隔では、凸レンズ６とワーク２の表面２ａとの間の距離は焦点距離よりも短くなっている。従って、ＣＣＤカメラ７により、撮影した場合、ワーク２の表面２ａの画像はぼんやりしたものとなる。
【００２８】
これに対して、凸レンズ６から透光体４を通り、反射層５で反射され、ワーク２の裏面２ｂに至る光路６ｃの長さが凸レンズ６の焦点距離とされている。上記第２の間隔は、このように光路６ｃの長さが凸レンズ６の焦点距離となるように定められている。従って、ＣＣＤカメラ７により撮影された画像には、ワーク２の裏面２ｂが高精度に写ることとなる。
【００２９】
よって、本実施形態によれば、ワーク２の一方側に光学部品として凸レンズ６を配置するだけでよく、かつ凸レンズ６を光軸６ａに沿って上記第１の間隔または第２の間隔をとるように、移動させるだけで、ワーク２の表面２ａと、裏面２ｂとを高精度にＣＣＤカメラ７により撮影することができる。
【００３０】
従って、光学部品の数を増大させることなく、簡便な装置でワーク２の表面２ａ及び裏面２ｂを高精度に観察することが可能となる。
【００３１】
また、ワーク２を反転させる操作や移動させるための装置も必要としない。
【００３２】
なお、本実施形態では、凸レンズ６を光軸６ａに沿って上記第１または第２の間隔をとり得るように移動させたが、逆に、反射鏡３を、一点鎖線で示すように移動装置８に連結し、光軸６ａに沿って移動させてもよい。あるいは、凸レンズ６及び反射鏡３の双方を光軸６ａに沿って移動させ、凸レンズ６と、透光体４との間の距離を上記第１の間隔または第２の間隔に設定してもよい。
【００３３】
また、上記ＣＣＤカメラ７に代えて、他のカメラやイメージセンサーなどを用い、ワーク２の表面２ａ及び裏面２ｂを撮影してもよい。また場合によっては、撮像手段を用いずに、肉眼等によりワーク２の表面２ａまたは裏面２ｂを観察してもよい。
【００３４】
加えて、好ましくは、上記光軸６ａを、ワーク２の表面２ａまたは裏面２ｂの面方向に移動させるように、面方向駆動装置９が設けられることが望ましい。面方向駆動装置９は、本実施形態では、上記反射鏡３を上記面方向に移動させるように反射鏡３に連結されている。面方向駆動装置９は、反射鏡３ではなく、凸レンズ６に連結され、凸レンズ６を上記面方向に移動させるものであってもよい。あるいは、凸レンズ６及び反射鏡３の双方を移動させてもよい。このような面方向駆動装置９を用いることにより、ワーク２の表面２ａの全領域または裏面２ｂの表面の全領域を確実に撮影し、観察することができる。
【００３５】
上記面方向駆動装置９としては、周知のＸＹ方向駆動装置などを用いることができる。
【００３６】
図２は、本発明の第２の実施形態に係るワークの表面及び裏面観察装置を説明するための概略構成図である。第２の実施形態のワークの表面及び裏面観察装置１１は、第１の実施形態と同様に、反射鏡３を有する。反射鏡３自体は、第１の実施形態における反射鏡３と同様に構成されている。すなわち、第１，第２の面４ａ，４ｂを有する透光体の第２の面４ｂに反射層５が設けられている。そして、第１の面４ａ上にワーク２が載置される。また、上記透光体４と隔てられて、レンズ６が配置されている。もっとも、本実施形態では、レンズ６と、透光体４との間の距離は固定されている。すなわち、凸レンズ６の光軸６ａに沿って凸レンズ６や反射鏡３を移動させる移動装置は設けられていない。従って、第１の実施形態の移動装置８を必要としない。
【００３７】
上記凸レンズ６と反射鏡３の透光体４との間の距離は、ワーク２の表面２ａと凸レンズ６との間の距離が凸レンズ６の焦点距離となるように選ばれている。
【００３８】
他方、第２の実施形態では、透光性屈折体１２が凸レンズ６と透光体４との間に配置されている。この透光性屈折体１２は、光を透過させる透光性材料からなり、空気よりも高い屈折率を有する。このような材料としては、例えば、屈折率ｎ＝１．５の石英などを挙げることができる。もっとも、石英に限らず、アクリルなどの透明樹脂、透明セラミックスまたは水晶などの、空気よりも高い屈折率を示す適宜の透光性材料を用いることができる。
【００３９】
上記透光性屈折体１２が、図２の実線で示す第１の状態と、破線で示す第２の状態との間で移動されるように、透光性屈折体１２に、透光性屈折体移動装置１３が連結されている。第１の状態では、凸レンズ６とワーク２との間の光路から透光性屈折体１２が外れている。従って、ＣＣＤカメラ７により撮影した場合、ワーク２の表面２ａが凸レンズ６の焦点距離の位置にあるため、ワーク２の表面２ａを高精度に撮影することができる。
【００４０】
次に、上記屈折体移動装置１３を駆動し、透光性屈折体１２を第２の状態とする。第２の状態では、透光性屈折体１２は破線で示すように、凸レンズ６とワーク２との間の光路に位置する。その結果、凸レンズ６から透光性屈折体１２に入射してきた光が屈折し、反射鏡３側に導かれる。この場合、屈折により、ワーク２の表面２ａに凸レンズ６の焦点が結ばなくなるため、ＣＣＤカメラ７により撮影した画像において、ワーク２の表面２ａがぼやけたものとなる。これに対して、第２の状態においては、光は、凸レンズ６、透光性屈折体１２及び透光体４を通過し、反射層５で反射され、ワーク２の裏面２ｂに至る光路６ｄにおいて、ワーク２の裏面２ｂに凸レンズ６の焦点が結ぶように設定されている。従って、ＣＣＤカメラ７により撮影した場合、ワーク２の裏面２ｂが鮮明な画像として現れることになる。
【００４１】
従って、第２の実施形態によれば、凸レンズ６と透光体４との間の距離を固定した構造で、ワーク２の表面２ａ及び裏面２ｂを高精度に観察することができる。
【００４２】
第２の実施形態においても、好ましくは、上記面方向駆動装置９を設けることにより、ワーク２の表面２ａ及び裏面２ｂの面方向の全領域を高精度に観察することができる。
【００４３】
第２の実施形態では、凸レンズ６や反射鏡３を光軸６ａに沿って移動させる装置を必要としないので、また、透光性屈折体１２を光路から外れた状態と、光路に位置する状態との間で移動させればよいだけであるので、装置全体の構造の簡略化を図ることが可能となる。
【００４４】
また、第１，第２の実施形態のいずれにおいても、ワーク２を反転させることなく、ワーク２の表面及び裏面を撮影することができる。ワーク２の寸法が小さくなるほど、ハンドリングは困難になる。しかしながら、本実施形態のワークの表面及び裏面観察装置１を用いれば、ハンドリングが困難小さなワークにおいても、ワークを反転させる必要がないため、高精度にワークの表面及び裏面を観察することができる。
【００４５】
加えて、ワーク２の一方側に１つの凸レンズ６を含む光学部品を配置するだけでよいため、ワーク２の両側に大きなスペースを必要としない。
【００４６】
さらに、複数の反射鏡を用いて光を反射させる必要がないため、光学部品の精度や位置決め精度もさほど必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るワークの表面及び裏面観察装置を説明するための各概略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るワークの表面及び裏面を観察するため概略構成図である。
【図３】従来のワークの表面及び裏面観察装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】従来のワークの表面及び裏面観察装置の他の例を示す概略構成図である。
【図５】従来のワークの表面及び裏面観察装置のさらに他の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…ワークの表面及び裏面観察装置
２…ワーク
３…反射鏡
４…透光体
４ａ…第１の面
４ｂ…第２の面
５…反射層
６…凸レンズ
７…ＣＣＤカメラ
８…移動装置
９…面方向駆動装置
１１…ワークの表面及び裏面観察装置
１２…透光性屈折体
１３…屈折体移動装置
【図１】
2010014971.tif 000003
【図２】
2010014971.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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