(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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９】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003686329.tif 000009
【図９】
0003686329.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0003686329.tif 000012
【図１２】
0003686329.tif 000013
【図１３】
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