(57)【要約】 【課題】  高速かつ低コストで全数インライン検査に適した接触式検査装置を提供する。【解決手段】  光照射手段１００と、この光照射手段１００からの光Ｌが内部に入射される透明板１１０と、全反射現象乱れ検出手段１２０とを備え、透明板１１０を構成する面のうち少なくとも１つの面が、その内部に入射された光Ｌを全反射し、かつ、外表面側に被検査物が接触される第１反射面１１１であり、全反射現象乱れ検出手段１２０は、第１反射面１１１における光の全反射現象の乱れを検出する接触式検査装置。【選択図】 図１
2006317276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光照射手段と、
前記光照射手段からの光が内部に入射される透明体と、
全反射現象乱れ検出手段と、
を備え、
前記透明体を構成する面のうち少なくとも１つの面が、その内部に入射された光を全反射し、かつ、外表面側に被検査物が接触される全反射面であり、
前記全反射現象乱れ検出手段は、前記全反射面における光の全反射現象の乱れを検出する、
ことを特徴とする接触式検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の接触式検査装置において、
前記被検査物は、複数の突起部を有し、
前記全反射現象乱れ検出手段は、前記全反射面における光の全反射現象の乱れから、前記被検査物表面の突起部の分布を検出する、
ことを特徴とする接触式検査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の接触式検査装置において、
前記全反射現象乱れ検出手段は、前記全反射面における光の全反射現象の乱れにより発生する散乱光を検出する、
ことを特徴とする接触式検査装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の接触式検査装置において、
前記全反射現象乱れ検出手段は、前記全反射面における光の全反射現象の乱れに起因する全反射光の減少を検出する、
ことを特徴とする接触式検査装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の接触式検査装置において、
前記全反射現象乱れ検出手段は、前記全反射面における光の全反射現象の乱れにより発生する散乱光と、この全反射面における光の全反射現象の乱れに起因する全反射光の減少を検出する、
ことを特徴とする接触式検査装置。
【請求項６】
請求項３に記載の接触式検査装置において、
前記透明体は、表裏面が略平行な板状に形成され、この透明体の互いに対向する少なくとも一対の面に前記全反射面が備えられ、
前記全反射現象乱れ検出手段は、一方の全反射面における光の全反射現象の乱れにより発生した散乱光のうち、他方の全反射面において反射されず透過した散乱光を検出する、
ことを特徴とする接触式検査装置。
【請求項７】
請求項３に記載の接触式検査装置において、
前記透明体は、円筒状に形成されるとともにこの円筒の軸を中心に回転可能に設けられ、
前記円筒の中空部には少なくとも１つの前記全反射現象乱れ検出手段が、前記円筒の外表面と内表面には前記全反射面が、備えられ、
前記透明体または前記被検査物を、前記被検査物が前記円筒の外表面に接した点におけるこの円筒の接線方向に移動させる第１移動機構を更に設けた、
ことを特徴とする接触式検査装置。
【請求項８】
請求項４に記載の接触式検査装置において、
前記光照射手段は、平行光を発生し、
前記透明体は、断面三角形形状を有し、この三角形の第１の辺に相当する面に前記全反射面が、第２の辺に相当する面に対向して前記光照射手段が、第３の辺に相当する面に対向して前記全反射現象乱れ検出手段が、備えられ、
前記全反射現象乱れ検出手段は、前記全反射面において全反射された平行光のみを通すテレセントリック光学系を含む、
ことを特徴とする接触式検査装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の接触式検査装置において、
前記透明体は、少なくとも前記全反射面が変形可能に形成されている、
ことを特徴とする接触式検査装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の接触式検査装置において、
前記全反射現象乱れ検出手段は、前記全反射面における光の全反射現象の乱れの分布を肉眼観察する肉眼観察手段を含む、
ことを特徴とする接触式検査装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の接触式検査装置において、
前記全反射現象乱れ検出手段は、前記全反射面における光の全反射現象の乱れを画像化する撮影手段を含む、
ことを特徴とする接触式検査装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の接触式検査装置において、
前記全反射現象乱れ検出手段は、この全反射現象乱れ検出手段が検出した全反射現象の乱れから、前記被検査物の平坦度、凹凸分布、表面形状のうち少なくとも１つを検出する表面状態検出手段を含む、
ことを特徴とする接触式検査装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の接触式検査装置において、
前記全反射面と前記被検査物との距離を変える第２移動機構を更に設け、
前記表面状態検出手段は、前記第２移動機構により前記全反射面と前記被検査物との距離を変えて行った複数回の検査結果から、前記被検査物の平坦度、凹凸分布、表面形状のうち少なくとも１つを検出する、
ことを特徴とする接触式検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触式検査装置に関する。例えば、被検査物の表面形状を検査する接触式検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被検査物に設けられた複数の突起部の平坦度を測定する装置として、平坦基準面を有する断面矩形形状の光透過性平面板と、この光透過性平面板に特定光を照射するとともにその特定光の反射光を感知する光センサと、この光センサを平坦基準面と平行に移動させる駆動部とを備える測定装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
被検査物に設けられた突起部の平坦度を測定するときには、突起部と平坦基準面とが接するように被検査物を光透過性平面板上に載置する。
光センサから被検査物の１つの突起部に向けて特定光を照射すると、光透過性平面板内部を透過した後、平坦基準面で反射した反射光と、光透過性平面板内部および平坦基準面を透過した後、突起部表面で反射した反射光とが光センサで感知され、これらの差から平坦基準面と突起部先端との距離が求められる。
駆動部により光センサを移動させ、同様の測定を複数の突起部について行い、それらの結果を演算処理すると、突起部の平坦度が測定される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１０７１１６号公報（［００１０］〜［００１６］、図１，２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、この測定装置では、１回の測定につき１つの突起部の高さしか測定できないので、突起部の平坦度を測定するときにはその突起部の数と同じ回数の測定を行う必要があった。
したがって、測定に時間がかかるので全数インライン検査に適さないうえ、機械的スキャン機構を設けているのでコストも高くなっていた。
また、上記の測定装置以外の表面形状検査を行う装置についても、コプラナリティ（多数の点が同一平面内に揃っている程度を表す指標）を定義に忠実に求めようとしているために、構成が複雑になり測定時間が長いものが多い。
【０００６】
たとえば、このような装置を生産ライン検査で使用する場合には、その目的はたとえば半田付けの成功率を予測することであり、コプラナリティの高精度測定ではない。コプラナリティの測定精度を高めても、半田付けの成功率の予測精度はそれ程は向上しない。
したがって、生産ライン検査のように大量の製品について検査を行う目的で使用される装置には、被検査物のコプラナリティを高精度に求めることはできなくても、短時間で被検査物の製品としての合否の目安をつけることができる装置が求められている。
【０００７】
本発明の目的は、高速かつ低コストで全数インライン検査に適した接触式検査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】
請求項１に記載の接触式検査装置は、上記目的を達成するために、光照射手段と、前記光照射手段からの光が内部に入射される透明体と、全反射現象乱れ検出手段とを備え、前記透明体を構成する面のうち少なくとも１つの面が、その内部に入射された光を全反射し、かつ、外表面側に被検査物が接触される全反射面であり、前記全反射現象乱れ検出手段は、前記全反射面における光の全反射現象の乱れを検出することを特徴とする。
【０００９】
この接触式検査装置によれば、透明体を構成する面のうち少なくとも１つの面は、その内部に入射された光を全反射し、かつ、外表面側に被検査物が接触される全反射面である。そして、この全反射面に被検査物が接触されると、その接触部分における光の全反射条件（以下、全反射条件、と略す）が変化する。
この状態で透明体の内部に光が入射されると、全反射面での光の全反射状態（以下、全反射状態、と略す）は、透明体に被検査物が接触されていない場合と比べて乱れる。この全反射状態の乱れにより生じる散乱光、全反射光の減少等を全反射現象乱れ検出手段で検出することにより、被検査物の表面形状の検査を行うことができる。
この接触式検査装置では、透明体と被検査物とが接触されている範囲が検査されるので、１回の検査で広範囲の検査を行うことができる。したがって、従来の検査装置と比べて被検査物の検査を高速に行うことができるので全数インライン検査に適しており、また、機械的スキャン機構も設けていないので低コストな接触式検査装置を提供することができる。
【００１０】
請求項２に記載の接触式検査装置は、請求項１に記載の接触式検査装置において、前記被検査物は、複数の突起部を有し、前記全反射現象乱れ検出手段は、前記全反射面における光の全反射現象の乱れから、前記被検査物表面の突起部の分布を検出することを特徴とする。
この接触式検査装置によれば、透明体の全反射面に被検査物の突起部が接触された状態で透明体の内部に光が入射されると、全反射面での全反射状態の乱れにより生じる散乱光、全反射光の減少等が全反射現象乱れ検出手段で検出されるので、被検査物の突起部の状態を検査できる。
したがって、複数の突起部分布を検査できるので、複数の突起部の配列や偏り等の検査を行うことができる。
【００１１】
請求項３に記載の接触式検査装置は、請求項１または２に記載の接触式検査装置において、前記全反射現象乱れ検出手段は、前記全反射面における光の全反射現象の乱れにより発生する散乱光を検出することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の接触式検査装置は、請求項１または２に記載の接触式検査装置において、前記全反射現象乱れ検出手段は、前記全反射面における光の全反射現象の乱れに起因する全反射光の減少を検出することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の接触式検査装置は、請求項１または２に記載の接触式検査装置において、前記全反射現象乱れ検出手段は、前記全反射面における光の全反射現象の乱れにより発生する散乱光と、この全反射面における光の全反射現象の乱れに起因する全反射光の減少を検出することを特徴とする。
この接触式検査装置によれば、前述の過程により全反射現象乱れ検出手段において検出された散乱光データと全反射光の減少データを合成することにより、全反射面と被検査物との接触部分の分布をより鮮明に検出することができる。
【００１４】
請求項６に記載の接触式検査装置は、請求項３に記載の接触式検査装置において、前記透明体は、表裏面が略平行な板状に形成され、この透明体の互いに対向する少なくとも一対の面に前記全反射面が備えられ、前記全反射現象乱れ検出手段は、一方の全反射面における光の全反射現象の乱れにより発生した散乱光のうち、他方の全反射面において反射されず透過した散乱光を検出することを特徴とする。
【００１５】
この接触式検査装置によれば、透明体は表裏面が略平行な板状に形成されている。そして、この透明体の一方の全反射面に被検査物が接触されると、この被検査物が接触されている部分（以下、接触部分、と略す）の全反射条件が変化する。この状態で、光照射手段により透明体内部に光を入射させる。
一方の全反射面の接触部分では、全反射条件の変化により散乱光が発生し、この散乱光の一部は他方の全反射面において透過され全反射現象乱れ検出手段により検出される。
一方の全反射面の接触部分以外の部分（以下、非接触部分、と略す）では、全反射条件は変化しないので散乱光は発生せずに入射された光は全反射され、この全反射された光は他方の全反射面においても全反射されるので全反射現象乱れ検出手段で検出されない。
すなわち、透明体に被検査物が接触されている部分のみが散乱光として全反射現象乱れ検出手段により検出される。
したがって、他方の全反射面側に全反射現象乱れ検出手段を配置した構成にできるので、被検査物を一方の全反射面に接触させるにあたって、支障（障害物）なしに接触させることができる。
一方の全反射面に接触の分布の像が実寸で得られ、この像は特別な光学系を用いることなく肉眼観察できるので、目視検査等に応用できる。
また、この像を他方の全反射面から観察できるので、結合光学系や撮像装置、接眼装置等の設計、配置が容易にできる。
【００１６】
請求項７に記載の接触式検査装置は、請求項３に記載の接触式検査装置において、前記透明体は、円筒状に形成されるとともにこの円筒の軸を中心に回転可能に設けられ、前記円筒の中空部には少なくとも１つの前記全反射現象乱れ検出手段が、前記円筒の外表面と内表面には前記全反射面が備えられ、前記透明体または前記被検査物を、前記被検査物が前記円筒の外表面に接した点におけるこの円筒の接線方向に移動させる第１移動機構を更に設けたことを特徴とする。
【００１７】
この接触式検査装置によれば、透明体は円筒状に形成されるとともにこの円筒の軸を中心に回転可能に設けられている。透明体または被検査物は、第１移動機構により被検査物が円筒の外表面に接した点における円筒の接線方向（以下、円筒接線方向、と略す）に移動する。
光照射手段により透明体内部に光を入射させた後、第１移動機構により透明体または被検査物を円筒接線方向に移動させると、円筒の外表面の全反射面に被検査物が接触される毎に、前述した原理により被検査物の表面形状が連続的に検査される。
したがって、長尺の被検査物を小型な装置、つまり、円筒を備える装置で検査することができる。
また、多数の被検査物をベルトコンベア等で連続的に流しながら検査することができる。
さらに、二次元センサよりも安価な一次元センサを用いることにより、コストダウンを図ることができる。
【００１８】
請求項８に記載の接触式検査装置は、請求項４に記載の接触式検査装置において、前記光照射手段は、平行光を発生し、前記透明体は、断面三角形形状を有し、この三角形の第１の辺に相当する面に前記全反射面が、第２の辺に相当する面に対向して前記光照射手段が、第３の辺に相当する面に対向して前記全反射現象乱れ検出手段が備えられ、前記全反射現象乱れ検出手段は、前記全反射面において全反射された平行光のみを通すテレセントリック光学系を含むことを特徴とする。
【００１９】
この接触式検査装置によれば、透明体は断面三角形形状に形成されている。そして、この三角形の第１の辺に相当する面に全反射面が、第２の辺に相当する面（以下、第２の面、と略す）に対向して光照射手段が、第３の辺に相当する面（以下、第３の面、と略す）に対向して全反射現象乱れ検出手段が備えられている。全反射面に被検査物が接触された状態で、光照射手段により透明体内部に平行光を入射させる。
全反射面の接触部分では、全反射条件の変化により散乱光が発生し、この散乱光の一部は第３の面において透過される。しかし、第３の面を透過された散乱光は、テレセントリック光学系により遮断され、全反射現象乱れ検出手段では検出されない。
全反射面の非接触部分では、全反射条件は変化しないので散乱光は発生せずに入射された平行光は全反射される。そして、この全反射された平行光は第３の面において透過された後、テレセントリック光学系を通過し、全反射現象乱れ検出手段により検出される。
すなわち、透明体に被検査物が接触されていない部分において反射された平行光のみが全反射現象乱れ検出手段により検出される。
したがって、この検出された反射光の分布から被検査物の表面形状検査を行うことができる。
【００２０】
特にこの構成では、被検査物が接触される全反射面を挟んで被検査物とは反対側に全ての要素を配置できるので、被検査物を全反射面に接触させるにあたって、支障（障害物）なしに接触させることができるとともに、装置の小型化、集約化に寄与できる。テレセントリック光学系は、全反射面において全反射された平行光のみを通すので、全反射面に入射される外部からの光は全反射乱れ検出手段で検出されない。したがって、外乱光を遮断するカバーを省略できる。また、全反射面の非接触部分において反射された平行光を検出する構成なので、全反射面の接触部分で発生する散乱光が比較的弱いワークでも検査できる。
【００２１】
請求項９に記載の接触式検査装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の接触式検査装置において、前記透明体は、少なくとも前記全反射面が変形可能に形成されていることを特徴とする。
この接触式検査装置によれば、透明体は少なくとも全反射面が変形可能に形成されている。全反射面に被検査物が接触されると、この接触部分は変形し全反射条件は全反射面が変形しないときと比べて大きく変化する。
したがって、より信頼性の高い検査結果を得ることができる。また、被検査物を傷つけることなく検査を行うことができる。全反射面と被検査物との接触面積が大きくなるので、散乱光または全反射光の減少をより確実に検出できる。被検査物の突起の高さにばらつきがある場合、高さが低い突起でも全反射面に接触させることができるので、確実に検査できる。突起が高いほど、突起頂上の曲率半径が大きいほど、全反射面と被検査物との接触面積は大きくなるので、この接触面積を突起の大きさの目安とすることができる。
【００２２】
請求項１０に記載の接触式検査装置は、請求項１〜９のいずれかに記載の接触式検査装置において、前記全反射現象乱れ検出手段は、前記全反射面における光の全反射現象の乱れの分布を肉眼観察する肉眼観察手段を含むことを特徴とする。
この接触式検査装置によれば、全反射現象乱れ検出手段に肉眼観察手段を設けたので、目視検査ができる。肉眼で状況確認を行いながら検査を行うことができるので、光照射手段の照度や照射位置の調整、被検査物の位置調整等を容易に行うことができる。
【００２３】
請求項１１に記載の接触式検査装置は、請求項１〜１０のいずれかに記載の接触式検査装置において、前記全反射現象乱れ検出手段は、前記全反射面における光の全反射現象の乱れを画像化する撮影手段を含むことを特徴とする。
この接触式検査装置によれば、全反射現象乱れ検出手段に撮影手段を設けたので、被検査物の表面形状を画像として確認および記録することができ、被検査物の表面状態、複数の突起部の配列や偏り等を容易に認識できる。また、記録された画像を用いてコンピュータ処理することができる。
【００２４】
請求項１２に記載の接触式検査装置は、請求項１〜１１のいずれかに記載の接触式検査装置において、前記全反射現象乱れ検出手段は、この全反射現象乱れ検出手段が検出した全反射現象の乱れから、前記被検査物の平坦度、凹凸分布、表面形状のうち少なくとも１つを検出する表面状態検出手段を含むことを特徴とする。
この接触式検査装置によれば、全反射現象乱れ検出手段により検出された全反射面と被検査物との接触部分の大きさから平坦度、凹凸分布、表面形状のうち少なくとも１つを検出することができる。
したがって、基準物との比較を行うことができるので、被検査物の製品としての合否判定等を行うことができる。
また、他の被検査物との比較を多角的に行うことができる。
【００２５】
請求項１３に記載の接触式検査装置は、請求項１２に記載の接触式検査装置において、前記全反射面と前記被検査物との距離を変える第２移動機構を更に設け、前記表面状態検出手段は、前記第２移動機構により前記全反射面と前記被検査物との距離を変えて行った複数回の検査結果から、前記被検査物の平坦度、凹凸分布、表面形状のうち少なくとも１つを検出することを特徴とする。
この接触式検査装置によれば、全反射面と被検査物との距離を変えた条件での検査を行うことができる。全反射面と被検査物との距離を変えて検査を行うと、全反射面と被検査物との接触面積が変化するので、両者の距離を段階的に変えて検査を行って得られた平坦度、凹凸分布、表面形状等を処理することにより、被検査物の表面状態、凹凸の形状等を三次元的に把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１実施形態）
図１には、本発明の第１実施形態に係る突起分布検査装置１０が示されている。
この突起分布検査装置１０は、光照射手段１００と、この光照射手段１００から発せられた光Ｌがその内部に入射される透明体としての透明板１１０と、この透明板１１０内部から発せられる散乱光Ｓを検出し、被検査物の表面形状の検出、平坦度の計算、製品としての合否判定を行う全反射現象乱れ検出手段１２０と、被検査物を透明板１１０に対して離接する方向（Ｆ１１，Ｆ１２方向）に移動させる第２移動機構としての接近方向移動装置１３０と、光照射手段１００およびその他の原因による外乱光を遮蔽、吸収するための遮蔽板１４０とを備えている。
【００２７】
透明板１１０は、弾性変形可能な材料により矩形板状に形成されており、表裏面のうち表面側（接近方向移動装置１３０と対向する側）に第１反射面１１１を、裏面側（第１反射面１１１と対向する側）に第２反射面１１２を備え、側面のうち一方の側面側（光照射手段１００と対向する側）に光Ｌが入射される入射面１１４を、第１反射面１１１、第２反射面１１２、および入射面１１４を除く面に第３反射面１１３を備えている。
第１反射面１１１および第２反射面１１２は、臨界角θｃ１を有し、光照射手段１００からの光Ｌの入射角が臨界角θｃ１よりも大きい条件下では、その光Ｌを全反射させる。第１反射面１１１には、被検査物が接触される。第３反射面１１３は、この第３反射面１１３に入射した光Ｌを反射させるためにメッキ加工されている。
【００２８】
光照射手段１００は、入射面１１４に対向する位置に設けられた光源１０１と、この光源１０１と入射面１１４との間に設けられ光源１０１からの光Ｌを集束させる集束レンズ１０２とを備えている。
光源１０１と集束レンズ１０２は、光源１０１からの光Ｌを、集束レンズ１０２および入射面１１４を介して透明板１１０に入射させたときに、第１反射面１１１および第２反射面１１２における入射角が臨界角θｃ１よりも大きくなるように調整されている。
【００２９】
全反射現象乱れ検出手段１２０は、結像レンズ１２１と、撮影手段としてのＣＣＤ撮像素子１２２と、表面状態検出手段としての画像処理装置１２３と、この画像処理装置１２３から得られた結果を表示する表示装置１２４とを備えている。
結像レンズ１２１は、第２反射面１１２と対向する位置に設けられており、第２反射面１１２で全反射されずに屈折して透過された光すなわち散乱光ＳをＣＣＤ撮像素子１２２で結像するように調整されている。
ＣＣＤ撮像素子１２２は、結像レンズ１２１を介して入射された散乱光Ｓを平面的に撮影し、その撮影画像を画像処理装置１２３に出力する。
画像処理装置１２３は、ＣＣＤ撮像素子１２２から入力された撮影画像から被検査物の表面形状の検出、平坦度の計算、製品としての合否判定を行い、それらの結果を表示装置１２４に出力する。
表示装置１２４は、画像処理装置１２３から入力された結果を表示する。
【００３０】
接近方向移動装置１３０は、図示しない載置台を有し、この載置台に載置された被検査物をＦ１１，Ｆ１２方向に移動させる。
遮蔽板１４０は、全反射現象乱れ検出手段１２０に外乱光等によるノイズ等を検出させないために、被検査物と透明板１１０を覆うように配置されている。
【００３１】
この突起分布検査装置１０を用いて、被検査物の凹凸の分布およびその形状の検査方法、この被検査物の製品としての合否判定方法を説明していく。
図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）には、突起部としての半田ボールＰ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２４，Ｐ３１〜Ｐ３４が平面部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３上に備えられた、被検査物としての電極基板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の平面図が示されている。
図２（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）には、突起分布検査装置１０を用いて電極基板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の検査を行ったときにＣＣＤ撮像素子１２２により撮影された画像が示されている。
明部Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４，Ｍ３１〜Ｍ３４は、半田ボールＰ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２４，Ｐ３１〜Ｐ３４の大きさおよび分布に対応し、暗部Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０は、平面部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３に対応している。
【００３２】
たとえば、図１に示すように、透明板１１０の第１反射面１１１と半田ボールＰ１１〜Ｐ１４とが対向するように、電極基板Ｗ１を接近方向移動装置１３０の載置台に載置する。
接近方向移動装置１３０により電極基板Ｗ１をＦ１２方向に移動させ、第１反射面１１１に半田ボールＰ１１〜Ｐ１４を接触させる。透明板１１０は弾性変形可能な材料で形成されているので、その接触された部分が半田ボールＰ１１〜Ｐ１４の形状に合わせて弾性変形し凹部Ｒ１１〜Ｒ１４が形成される。
ここで、説明のために、第１反射面１１１における凹部Ｒ１１〜Ｒ１４以外の部分、すなわち、電極基板Ｗ１の平面部Ｔ１に対応する部分を非変形部Ｕとする。
【００３３】
この状態で、光照射手段１００から透明板１１０内部に光Ｌを入射させる。
たとえば、透明板１１０に入射された光Ｌのうち、直接もしくは第１反射面１１１、第２反射面１１２、第３反射面１１３で全反射された後、凹部Ｒ１１に入射された光Ｌは、この凹部Ｒ１１において散乱、透過、吸収される。凹部Ｒ１１において散乱された光Ｌすなわち散乱光Ｓは、第２反射面１１２に入射される。そして、この散乱光Ｓのうち第２反射面１１２への入射角が臨界角θｃ１よりも大きい散乱光Ｓは、第２反射面１１２で全反射され、臨界角θｃ１よりも小さい散乱光Ｓは、第２反射面１１２で透過、吸収される。
第２反射面１１２で透過された散乱光Ｓは、結像レンズ１２１によりＣＣＤ撮像素子１２２で結像され、このＣＣＤ撮像素子１２２により明部Ｍ１１として撮影される。
【００３４】
一方で、透明板１１０に入射された光Ｌのうち、非変形部Ｕに入射された光Ｌは、この非変形部Ｕで全反射された後、第２反射面１１２に入射される。
第２反射面１１２に入射された光Ｌは、第２反射面１１２への入射角が臨界角θｃ１よりも大きいので透過されずに全反射されるので、ＣＣＤ撮像素子１２２では検出されず暗部Ｎ１０として撮影される。
【００３５】
前述した現象は凹部Ｒ１１〜Ｒ１４の表面上において生じるので、電極基板Ｗ１の半田ボールＰ１１〜Ｐ１４の分布およびその形状の検査を行うと、図２（Ｄ）に示すように、半田ボールＰ１１〜Ｐ１４に対応する部分が明部Ｍ１１〜Ｍ１４として撮影され、平面部Ｔ１に対応する部分が暗部Ｎ１０として撮影される。
【００３６】
ＣＣＤ撮像素子１２２により撮影された明部Ｍ１１〜Ｍ１４の大きさは半田ボールＰ１１〜Ｐ１４の大きさの目安となり、この画像が画像処理装置１２３において画像処理および演算されることにより、電極基板Ｗ１の製品としての合否判定が行われる。
たとえば、突起分布検査装置１０を用いて図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す３つの電極基板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の検査を行うと、図２（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）に示すように、ＣＣＤ撮像素子１２２によりこれらの電極基板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の半田ボールＰ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２４，Ｐ３１〜Ｐ３４が明部Ｍ１１〜Ｍ１４，Ｍ２１〜Ｍ２４，Ｍ３１〜Ｍ３４として撮影され、平面部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が暗部Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０として撮影される。
この撮影された画像が画像処理装置１２３に入力されると、以下のような演算が行われる。
【００３７】
図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）には、ＣＣＤ撮像素子１２２により撮影された画像を用いて行う、電極基板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の製品としての合否判定方法の説明図が示されている。
図３（Ａ）に示すように、予め設定された下限サイズＫ１１よりも小さい明部Ｍ１１は不適正と判定される。
図３（Ｂ）に示すように、予め設定された上限サイズＫ１２よりも大きい明部Ｍ２１は不適正と判定される。
図３（Ｃ）に示すように、下限サイズＫ１１よりも大きく、上限サイズＫ１２よりも小さい明部Ｍ３１（Ｍ１２〜Ｍ１４，Ｍ２２〜Ｍ２４，Ｍ３２〜Ｍ３４）は適正と判定される。
【００３８】
つまり、半田ボールＰ１１は許容範囲の下限よりも小さく、半田ボールＰ２１は許容範囲の上限よりも大きいので、電極基板Ｗ１，Ｗ２は不合格と判定され、半田ボールＰ３１〜Ｐ３４の全てが許容範囲内の電極基板Ｗ３は合格と判定され、この結果が表示装置１２４に表示される。
なお、ここでは電極基板Ｗ１の半田ボールＰ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２４，Ｐ３１〜Ｐ３４の全ての大きさが許容範囲内のときのみを合格としたが、この合格基準は任意に設定することができる。
【００３９】
被検査物の凹凸の三次元形状を求める場合には、接近方向移動装置１３０により被検査物を移動させ、第１反射面１１１と被検査物との距離を変えた複数回の検査を行い、それらの検査結果を画像処理装置１２３において画像処理することにより求めることができる。
たとえば、図４（Ａ）〜（Ｄ）には、突起分布検査装置１０を用いて、電極基板Ｗ１の半田ボールＰ１１の三次元形状を求める方法の説明図が示されている。  透明板１１０の第１反射面１１１と半田ボールＰ１１とが対向するように、電極基板Ｗ１を接近方向移動装置１３０に載置した後、図４（Ａ）に示すように、第１反射面１１１と電極基板Ｗ１の平面部Ｔ１との距離がＤ１となるように、電極基板Ｗ１を移動させる。
このとき、半田ボールＰ１１は第１反射面１１１と接触している。
【００４０】
この状態で、透明板１１０内部に光Ｌを入射させると、前述した現象により半田ボールＰ１１はＣＣＤ撮像素子１２２により明部Ｍ１１１として撮影される。
同様に、第１反射面と平面部Ｔ１との距離がＤ２，Ｄ３となるように電極基板Ｗ１を移動させた後、それぞれの状態で透明板１１０内部に光Ｌを入射させると、図４（Ｂ），（Ｃ）に示すように、半田ボールＰ１１はＣＣＤ撮像素子１２２により明部Ｍ１１２，Ｍ１１３として撮影される。
この撮影された明部Ｍ１１１，Ｍ１１２，Ｍ１１３が画像処理装置１２３に入力され、距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３と対応させて画像処理されることにより、図４（Ｄ）に示すような半田ボールＰ１１の三次元形状が求められ、この結果が表示装置１２４に表示される。
【００４１】
第１実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）第１反射面１１１に半田ボールＰ１１〜Ｐ１４が接触されると、この接触部分における全反射条件が変化する。この状態で透明板１１０の内部に光Ｌを入射させると、第１反射面１１１の接触部分での全反射状態と、非接触部分での全反射状態との間に差が生じる。この全反射状態の差を、全反射現象乱れ検出手段１２０で検出することにより、被検査物の表面形状の検査を行うことができる。
したがって、第１反射面１１１に被検査物が接触されている範囲が検査されるので、１回の検査で広範囲の検査を行うことができる。
従来の検査装置と比べて被検査物の検査を高速に行うことができるので全数インライン検査に適しており、また、機械的スキャン機構も設けていないので低コストな接触式検査装置を提供することができる。
この突起分布検査装置１０を用いれば、電極基板Ｗ１の半田ボールＰ１１〜Ｐ１４の分布を検査することができるので、これらの半田ボールＰ１１〜Ｐ１４の配列や偏り等の検査を行うことができる。
【００４２】
（２）全反射現象乱れ検出手段１２０を、第１反射面１１１の光の全反射現象の乱れにより発生する散乱光Ｓを検出する構成としたので、第１反射面１１１に半田ボールＰ１１〜Ｐ１４が接触されている部分が、散乱光Ｓとして検出される。
したがって、この検出された散乱光Ｓの分布から電極基板Ｗ１の表面形状検査を行うことができる。
透明板１１０の第２反射面１１２側に全反射現象乱れ検出手段１２０を配置したので、電極基板Ｗ１を第１反射面１１１に接触させるにあたって、支障なしに接触させることができる。
第１反射面１１１に接触の分布の像が実寸で得られ、この像は特別な光学系を用いることなく肉眼観察できるので、目視検査等に応用できる。また、この像を第２反射面１１２側から観察できるので、全反射乱れ検出手段１２０の設計、配置が容易にできる。
【００４３】
（３）透明板１１０は、弾性変形可能な材料により形成されているので、第１反射面１１１に半田ボールＰ１１〜Ｐ１４が接触されると、この接触部分が変形し凹部Ｒ１１〜Ｒ１４が形成される。このとき、接触部分における全反射条件は、透明板１１０が変形しない場合と比べて大きく変化する。
したがって、接触部分での全反射状態と非接触部分での全反射状態との差は、透明板１１０が変形しないときと比べて大きくなるので、より信頼性の高い検査結果を得ることができる。
また、半田ボールＰ１１〜Ｐ１４を傷つけることなく検査を行うことができる。第１反射面１１１と半田ボールＰ１１〜Ｐ１４との接触面積が大きくなるので、散乱光または全反射光の減少をより確実に検出できる。半田ボールＰ１１〜Ｐ１４の高さにばらつきがある場合、高さが低い半田ボールも第１反射面１１１に接触させることができるので、確実に検査できる。半田ボールＰ１１〜Ｐ１４が高いほど、突起頂上の曲率半径が大きいほど、第１反射面１１１と半田ボールＰ１１〜Ｐ１４との接触面積が大きくなるので、この接触面積を半田ボールＰ１１〜Ｐ１４の大きさの目安とすることができる。
特に本実施形態では、透明板１１０は弾性変形可能な材料で形成されている。つまり、一度変形させても元に戻る材料で形成されているので、１つの透明板１１０を用いて何度でも検査を行うことができる。
【００４４】
（４）全反射現象乱れ検出手段１２０は、第１反射面１１１の光の全反射現象の乱れを画像化するＣＣＤ撮像素子１２２を含んでいるので、半田ボールＰ１１〜Ｐ１４に対応する部分が明部Ｍ１１〜Ｍ１４として、平面部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３に対応する部分が暗部Ｎ１０，Ｎ２０，Ｎ３０として撮影される。
したがって、電極基板Ｗ１の表面形状を画像として確認および記録することができ、電極基板Ｗ１の表面状態、半田ボールＰ１１〜Ｐ１４の配列、偏り等を容易に認識できる。また、記録された画像を用いてコンピュータ処理することができる。
【００４５】
（５）全反射現象乱れ検出手段１２０は、第１反射面１１１と半田ボールＰ１１〜Ｐ１４の接触部分の大きさから、電極基板Ｗ１の平坦度、凹凸分布、表面形状のうち少なくとも１つを検出する画像処理装置１２３を含み、この画像処理装置１２３には、電極基板Ｗ１の製品としての合否判定を行う演算機能が備えられた構成となっている。
したがって、予め設定された下限サイズＫ１１、上限サイズＫ１２との比較を行うことができるので、電極基板Ｗ１の製品としての合否判定等が行うことができる。また、他の被検査物との比較を多角的に行うことができる。
【００４６】
（６）第１反射面１１１と電極基板Ｗ１との距離を変える接近方向移動装置１３０を設けたので、第１反射面１１１と電極基板Ｗ１の平面部Ｔ１との距離を変えて行った検査結果を画像処理装置１２３で画像処理することにより、半田ボールＰ１１の形状を三次元的に把握することができる。また、ＣＣＤ撮像素子１２２により平面的に撮影された撮影画像から、半田ボールＰ１１の三次元形状を把握することができる。つまり、二次元センサでの検査結果から被検査物の三次元形状を把握することができるので、高価な三次元センサを用いる必要がなくコストダウンを図ることができる。
【００４７】
（第２実施形態）
図５（Ａ），図６（Ａ），図７（Ａ）には、本発明の第２実施形態に係る突起分布検査装置２０が示されている。
なお、これらの図の説明に当たって、前述した図１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
この突起分布検査装置２０は、光照射手段１００と、この光照射手段１００から発せられた光Ｌがその内部に入射される透明体としての透明円筒体２１０と、この透明円筒体２１０内部から発せられる散乱光Ｓを検出し、被検査物の表面形状の検出、平坦度の計算、製品としての合否判定を行う全反射現象乱れ検出手段１２０と、被検査物を、この被検査物が透明円筒体２１０に接した点における透明円筒体２１０の接線方向（Ｆ２３方向）に移動させる第１移動機構としての進行方向移動装置１３１と、接近方向移動装置１３０とを備えている。
【００４８】
透明円筒体２１０は、弾性変形可能な材料により形成されており、外表面（接近方向移動装置１３０と対向する面）に第１反射面１１１を、内表面（透明円筒体２１０の回転軸２１１と対向する面）に第２反射面１１２を、軸心に回転軸２１１を備えている。
透明円筒体２１０（第１反射面１１１、第２反射面１１２）は、臨界角θｃ２を有し、光照射手段１００からの光Ｌの入射角が臨界角θｃ２よりも大きい条件下では、その光Ｌを全反射させる。
【００４９】
光照射手段１００は、光源１０１と、図示しない光学系とを有している。
光源１０１は、透明円筒体２１０が形成する円筒の一部に設けられている。
光源１０１と光学系は、光源１０１からの光Ｌを透明円筒体２１０に入射させたときに、第１反射面１１１および第２反射面１１２における入射角が臨界角θｃ２よりも大きくなるように調整されている。
【００５０】
全反射現象乱れ検出手段１２０は、撮影手段としてのラインセンサ１２５と、画像処理装置１２３と、表示装置１２４とを備えている。
ラインセンサ１２５は、透明円筒体２１０が形成する円筒の中空部に固定されている。
ラインセンサ１２５は、第２反射面１１２で全反射されずに透過された光すなわち散乱光Ｓを平面的に撮影し、その撮影画像を画像処理装置１２３に出力する。
接近方向移動装置１３０および進行方向移動装置１３１は、図示しない共通の載置台を有し、この載置台に載置された被検査物を、Ｆ１１，Ｆ１２およびＦ２３方向へ移動させる。
接近方向移動装置１３０および進行方向移動装置１３１は、透明円筒体２１０を介してラインセンサ１２５と対向する位置に設けられている。
【００５１】
この突起分布検査装置２０を用いて、被検査物の凹凸の分布およびその形状の検査方法、この被検査物の製品としての合否判定方法を説明していく。
図５（Ｂ），図６（Ｂ），図７（Ｂ）には、突起分布検査装置２０を用いて電極基板Ｗ１の検査を行い、それぞれ図５（Ａ），図６（Ａ），図７（Ａ）の状態になったときに、ラインセンサ１２５により撮影された画像が示されている。
なお、図５（Ａ），図６（Ａ），図７（Ａ）において、透明円筒体２１０および電極基板Ｗ１が静止している状態が示されているが、実際には、これらは連続的に回転および移動をしており、ここでは説明を理解し易くするためにこれらの図を用いている。
【００５２】
たとえば、透明円筒体２１０の第１反射面１１１と半田ボールＰ１１〜Ｐ１４とが対向するように、電極基板Ｗ１を進行方向移動装置１３１の載置台に載置する。
光照射手段１００から透明円筒体２１０内部に光Ｌを入射させる。
電極基板Ｗ１を進行方向移動装置１３１によりＦ２３方向に移動させると、図５（Ａ）に示すように、第１反射面１１１に半田ボールＰ１１，Ｐ１３が接触された状態となる。
このとき、透明円筒体２１０は弾性変形可能な材料で形成されているので、その接触された部分が半田ボールＰ１１，Ｐ１３の形状に合わせて弾性変形し凹部Ｒ１１，Ｒ１３が形成される。
【００５３】
たとえば、透明円筒体２１０に入射された光Ｌのうち、直接もしくは第１反射面１１１および第２反射面１１２において反射された後、凹部Ｒ１１に入射された光Ｌは、この凹部Ｒ１１において散乱、透過、吸収される。凹部Ｒ１１において散乱された光Ｌすなわち散乱光Ｓは、第２反射面１１２に入射される。そして、この散乱光Ｓのうち臨界角θｃ２よりも小さい入射角で入射される散乱光Ｓは、第２反射面１１２で透過、吸収される。
第２反射面１１２で透過された散乱光Ｓは、ラインセンサ１２５により検出され明部Ｍ１１として撮影される。
一方で、透明円筒体２１０に入射された光Ｌのうち、凹部Ｒ１１，Ｒ１３以外の部分、つまり、平面部Ｔ１に対応する部分に入射された光Ｌは、第２反射面１１２で透過されずに全反射されるので、ラインセンサ１２５では検出されず暗部Ｎ１０として撮影される。
【００５４】
前述した現象は凹部Ｒ１３においても生じるので、図５（Ａ）の状態では、図５（Ｂ）に示すように、半田ボールＰ１１，Ｐ１３に対応する部分が明部Ｍ１１，Ｍ１３として撮影され、平面部Ｔ１に対応する部分が暗部Ｎ１０として撮影される。
【００５５】
図５（Ａ）の状態から、電極基板Ｗ１をＦ２３方向に移動させると、この電極基板Ｗ１の移動に伴い透明円筒体２１０がＦ２４方向に回転され、図６（Ａ）に示すように、第１反射面１１１に半田ボールＰ１１〜Ｐ１４が接触されていない状態となる。
このとき、透明円筒体２１０に入射された全ての光Ｌは、第１反射面１１１および第２反射面１１２で全反射される。
したがって、第２反射面１１２で透過される光Ｌは存在しないので、図６（Ｂ）に示すように、ラインセンサ１２５により暗部Ｎ１０のみが撮影される。
【００５６】
図６（Ａ）の状態から、さらに電極基板Ｗ１をＦ２３方向に移動させると、図７（Ａ）に示すように、第１反射面１１１に半田ボールＰ１２，Ｐ１４が接触された状態となる。
このとき、前述したような現象により、図７（Ｂ）に示すように、ラインセンサ１２５により、半田ボールＰ１２，Ｐ１４に対応する部分が明部Ｍ１２，Ｍ１４として撮影され、平面部Ｔ１に対応する部分が暗部Ｎ１０として撮影される。
【００５７】
したがって、突起分布検査装置２０を用いて電極基板Ｗ１の半田ボールＰ１１〜Ｐ１４の分布およびその形状の検査を行うと、電極基板Ｗ１をＦ２３方向に移動させるのに伴い、ラインセンサ１２５により、図５（Ｂ），６（Ｂ），７（Ｂ）に示すような画像が撮影される。
これらの画像が合成されることにより、電極基板Ｗ１の半田ボールＰ１１〜Ｐ１４の分布およびその形状を表す画像である図２（Ｄ）が得られる。
このようにして得られた撮影画像に基づいて行う、電極基板Ｗ１の製品としての合否判定方法、および、半田ボールＰ１１〜Ｐ１４の形状を三次元的に求める方法については第１実施形態と同じなので説明は省略する。
【００５８】
第２実施形態によれば、第１実施形態における（１）〜（６）の効果に加えて次のような効果がある。
（７）本実施形態の突起分布検査装置２０によれば、電極基板Ｗ１を第１反射面１１１に近接させた状態で、この電極基板Ｗ１を透明円筒体２１０の接線方向（Ｆ２３方向）に移動させることにより、第１反射面１１１に接触される電極基板Ｗ１の形状が連続的に検査される。
したがって、透明円筒体２１０よりも長尺の被検査物であっても検査をすることができる。
また、多数の被検査物をベルトコンベア等で連続的に流しながら検査することができるので、検査時間の短縮化を図ることができる。
さらに、二次元センサよりも安価な一次元センサを用いているため、コストダウンを図ることができる。
【００５９】
（第３実施形態）
図８には、本発明の第３実施形態に係る突起分布検査装置３０が示されている。
なお、これらの図の説明に当たって、前述した図１および図５と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
この突起分布検査装置３０は、光照射手段１００と、この光照射手段１００から発せられた平行光Ｇがその内部に入射される透明体としての直角プリズム３１０と、この直角プリズム３１０内部から発せられる反射平行光Ｈを検出し被検査物の表面形状の検出、平坦度の計算、製品としての合否判定を行う全反射現象乱れ検出手段１２０と、接近方向移動装置１３０とを備えている。
【００６０】
直角プリズム３１０は、弾性変形可能な材料により断面直角二等辺三角形形状に形成されている。
直角プリズム３１０は、この直角プリズム３１０の直角二等辺三角形の斜辺に相当する面に第１反射面１１１を、直角を挟む２つの面に入射面１１４および平行光Ｇが出射される出射面１１５を備えている。
直角プリズム３１０（第１反射面１１１，入射面１１４、および出射面１１５）は、臨界角θｃ３（０°＜θｃ３＜４５°）を有し、光照射手段１００からの平行光Ｇの入射角が臨界角θｃ３よりも大きい条件下では、その平行光Ｇを全反射させる。
【００６１】
光照射手段１００は、入射面１１４と対向する位置に設けられた光源１０１と、この光源１０１と入射面１１４との間に設けられ光源１０１から発せられた光を平行光Ｇに変えるレンズ１０３とを備えている。
光源１０１とレンズ１０３は、レンズ１０３からの平行光Ｇが入射面１１４に垂直に入射されるように調整されている。
【００６２】
全反射現象乱れ検出手段１２０は、テレセントリック光学系１２６と、ＣＣＤ撮像素子１２２と、画像処理装置１２３と、表示装置１２４とを備えている。
テレセントリック光学系１２６は、焦点Ｑを有する集光レンズ１２６Ａと、開口部１２６Ｃを有する開口絞１２６Ｂとを備えている。
集光レンズ１２６Ａは、出射面１１５と対向する位置に備えられている。
開口絞１２６Ｂは、焦点Ｑが開口部１２６Ｃ内部に位置するように調整されている。
ＣＣＤ撮像素子１２２は、テレセントリック光学系１２６を介して出射面１１５と対向する位置に設けられており、開口絞１２６Ｂを通過した反射平行光Ｈを撮影する。
【００６３】
この突起分布検査装置３０を用いて、被検査物の凹凸の分布およびその形状の検査方法、この被測定物の製品としての合否判定方法を説明していく。
図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）には、半田ボールＰ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２４，Ｐ３１〜Ｐ３４が平面部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３上に備えられた電極基板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の平面図が示されている。
図９（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）には、突起分布検査装置３０を用いて電極基板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の検査を行ったときにＣＣＤ撮像素子１２２により撮影された画像が示されている。
暗部Ｎ１１〜Ｎ１４，Ｎ２１〜Ｎ２４，Ｎ３１〜Ｎ３４は、半田ボールＰ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２４，Ｐ３１〜Ｐ３４の大きさおよび分布に対応し、明部Ｍ１０，Ｍ２０，Ｍ３０は、平面部Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３に対応している。
【００６４】
たとえば、図８に示すように、直角プリズム３１０の第１反射面１１１と半田ボールＰ１１〜Ｐ１４とが対向するように、電極基板Ｗ１を接近方向移動装置１３０の載置台に載置する。
接近方向移動装置１３０により電極基板Ｗ１をＦ１２方向に移動させ、第１反射面１１１に半田ボールＰ１１〜Ｐ１４を接触させる。直角プリズム３１０は弾性変形可能な材料で形成されているので、その接触された部分に凹部Ｒ１１〜Ｒ１４が形成される。
ここで、電極基板Ｗ１の平面部Ｔ１に対応する部分を非変形部Ｕとする。
【００６５】
この状態で、光照射手段１００から直角プリズム３１０内部に平行光Ｇを入射させる。
たとえば、この直角プリズム３１０に入射された平行光Ｇのうち、凹部Ｒ１１に入射された平行光Ｇは、この凹部Ｒ１１において散乱、透過、吸収される。凹部Ｒ１１において散乱された平行光Ｇすなわち散乱光Ｓは、出射面１１５に入射される。そして、この散乱光Ｓのうち出射面１１５への入射角が臨界角θｃ３よりも大きい散乱光Ｓは出射面１１５で全反射され、臨界角θｃ３よりも小さい散乱光Ｓは出射面１１５で屈折して透過、吸収される。
出射面１１５で透過された散乱光Ｓの大部分は、出射面１１５に垂直に入射されていないので、集光レンズ１２６Ａを通過した後、焦点Ｑに集光されず開口絞１２６Ｂにより遮断され、ＣＣＤ撮像素子１２２では検出されず暗部Ｎ１１として撮影される。
【００６６】
一方で、直角プリズム３１０に入射された平行光Ｇのうち、非変形部Ｕに入射された平行光Ｇは、この非変形部Ｕに対して４５°の入射角で入射される。
非変形部Ｕの臨界角θｃ３は４５°未満なので、この非変形部Ｕに入射された平行光Ｇは、反射平行光Ｈとして出射面１１５に入射される。
この反射平行光Ｈは、出射面１１５に垂直に入射されているので、出射面１１５で透過された後、集光レンズ１２６Ａで焦点Ｑに集光される。この焦点Ｑに集光された反射平行光Ｈは、開口絞１２６Ｂの開口部１２６Ｃを通過した後、ＣＣＤ撮像素子１２２で検出され明部Ｍ１０として撮影される。
【００６７】
前述した現象は凹部Ｒ１１〜Ｒ１４の表面上において生じるので、電極基板Ｗ１の半田ボールＰ１１〜Ｐ１４の分布およびその形状の検査を行うと、図９（Ｄ）に示すように、半田ボールＰ１１〜Ｐ１４に対応する部分が暗部Ｎ１１〜Ｎ１４として撮影され、平面部Ｔ１に対応する部分が明部Ｍ１０として撮影される。
【００６８】
このＣＣＤ撮像素子１２２により撮影された画像が、画像処理装置１２３において処理されることにより、電極基板Ｗ１の製品としての合否判定が行われる。
たとえば、この突起分布検査装置３０を用いて図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す３つの電極基板Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の検査を行うと、図９（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）に示すような画像が得られる。
この撮影された画像が画像処理装置１２３に入力されると、以下のような演算が行われる。
【００６９】
図１０（Ａ）に示すような下限サイズＫ１１よりも小さい暗部Ｎ１１、および、図１０（Ｂ）に示すような上限サイズＫ１２よりも大きい暗部Ｎ２１は不適正と判定される。
図１０（Ｃ）に示すような下限サイズＫ１１よりも大きく、上限サイズＫ１２よりも小さい暗部Ｎ３１（Ｎ１２〜Ｎ１４，Ｎ２２〜Ｎ２４，Ｎ３２〜Ｎ３４）は適正と判定される。
したがって、電極基板Ｗ１，Ｗ２は不合格と判定され、電極基板Ｗ３は合格と判定される。
【００７０】
被検査物の凹凸の三次元形状を、第１および第２実施形態と同様の方法により求めることができる。
たとえば、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第１反射面１１１と電極基板Ｗ１の平面部Ｔ１との距離をＤ１，Ｄ２，Ｄ３として半田ボールＰ１１の撮影を行ったときに得られる暗部Ｎ１１１，Ｎ１１２，Ｎ１１３から、図１１（Ｄ）に示すような半田ボールＰ１１の三次元形状を求めることができる。
【００７１】
第３実施形態によれば、第１実施形態における（１）〜（６）の効果に加えて次のような効果がある。
（８）本実施形態の突起分布検査装置３０は、第１反射面１１１において発生した散乱光Ｓを遮断し、反射平行光Ｈのみを通過させるテレセントリック光学系１２６を含む構成としたので、半田ボールＰ１１〜Ｐ１４に対応する部分を暗部Ｎ１１〜Ｎ１４として、平面部Ｔ１に対応する部分を明部Ｍ１０として撮影することができる。
テレセントリック光学系１２６は、第１反射面１１１に入射された外乱光を遮断するので、特別な外乱光対策を行う必要がない。
第１反射面１１１を挟んで電極基板Ｗ１とは反対側に、光照射手段１００および全反射現象乱れ検出手段１２０を配置したので、電極基板Ｗ１を第１反射面１１１に接触させるにあたって、支障なしに接触させることができるとともに、装置の小型化、集約化に寄与できる。
特に本実施形態では、透明体として入手しやすい断面直角二等辺三角形形状に形成された直角プリズム３１０を用いているので、コストダウンを図ることができる。また、このような突起分布検査装置における最適な光学系、つまり、反射平行光Ｈを出射面１１５に垂直に入射させるための光学系の設計、調整を、他の形状の透明体を用いた場合と比べて容易にすることができる。
【００７２】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。
たとえば、外乱光の影響を小さくするために、透明板１１０、透明円筒体２１０、および直角プリズム３１０（以下、透明体、と略す）に単色光を入射し、フィルタ等を通してこの単色光のみを検出する構成にしても良い。
透明体を、変形しても元の形状に戻る弾性変形可能な材料で形成したが、元の形状に戻らない変形可能な材料で形成しても良い。また透明体を、変形可能な材料と変形不可能な材料との複合体、たとえば、剛性のある透明体の表面に軟質固体や液体の膜を張った構成、としても良い。被検査物の凹凸が変形可能な材料で形成されているときは、透明体に変形しない材料を用いても良い。
【００７３】
また、突起分布検査装置２０（第２実施形態）において、ラインセンサ１２５における電極基板Ｗ１の搬入側および搬出側のうち少なくともいずれか一方にラインセンサ１２５と同様のラインセンサ（以下、追加センサ、と略す）を少なくとも１つ設け、以下のような処理を実施する構成としても良い。
すなわち、電極基板Ｗ１をＦ２３方向に移動させると、電極基板Ｗ１の例えば半田ボールＰ１１は、透明円筒体２１０に近づくにつれて第１反射面１１１に押しつけられて第１反射面１１１との間隔が狭くなり、透明円筒体２１０から遠ざかるにつれて第１反射面１１１から解放されて間隔が広くなる。この現象を利用して、追加センサおよびラインセンサ１２５で、第１反射面１１１との間隔が異なる半田ボールＰ１１などの画像を撮影して、この間隔が異なる画像に基づいて平坦度、凹凸分布、表面形状、三次元形状を把握する構成としても良い。ここで、透明円筒体２１０の弾性回復には時間がかかるおそれがあり、解放される際の画像よりも押しつけられる際の画像の方が半田ボールＰ１１などの形状を正確に表していると考えられる。このことから、ラインセンサ１２５における搬入側に追加センサを設ける構成が好ましい。
このような構成にすれば、電極基板Ｗ１をＦ２３方向に１回移動させるだけで半田ボールＰ１１などの三次元形状を把握でき、突起分布検査装置２０と比べて検査時間を短くできる。また、接近方向移動装置１３０を設ける必要なく構成を簡略にできる。
【００７４】
突起分布検査装置２０において、透明円筒体２１０に対して被検査物を移動させる構成としたが、透明円筒体２１０を被検査物の表面上で回転させながら移動させる構成としても良い。なお、このとき透明円筒体２１０は、回転していなくても良い。また、透明円筒体２１０を回転させる構成とした場合には、透明円筒体２１０を回転させる回転機構を更に設けても良い。
結像レンズ１２１とＣＣＤ撮像素子１２２（第１実施形態）、ラインセンサ１２５（第２実施形態）の代わりに、接触式イメージセンサを用いても良い。ただし、このとき、第２反射面１１２と接触式イメージセンサとの間にはわずかな隙間を設ける必要がある。
被検査物の製品としての合否を画像化された凹凸の形状から判定していたが、画像化された明暗分布から判定しても良い。
散乱光および反射平行光を検出し、これらの検出結果を合成する構成としても良い。
肉眼観察するための接眼光学系を設けても良い。
被検査物として、電極基板のみならず、点字プレート等であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、電極基板や点字プレートなどの被検査物の表面形状を検査する接触式検査装置に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る接触式検査装置を示す構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る接触式検査装置において検査される被検査物およびその撮影画像の概念図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る接触式検査装置により、被検査物の製品としての合否判定を行う方法を示す概念図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る接触式検査装置により、被検査物の突起部の三次元形状を求める方法を示す概念図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る接触式検査装置を示す構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る接触式検査装置を示す構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る接触式検査装置を示す構成図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る接触式検査装置を示す構成図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る接触式検査装置において検査される被検査物およびその撮影画像の概念図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る接触式検査装置により、被検査物の製品としての合否判定を行う方法を示す概念図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る接触式検査装置により、被検査物の突起部の三次元形状を求める方法を示す概念図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０，２０，３０  突起分布検査装置（接触式検査装置）
１００            光照射手段
１１０            透明板（透明体）
１１１            第１反射面（一方の全反射面）
１１２            第２反射面（他方の全反射面）
１２０            全反射現象乱れ検出手段
１２２            ＣＣＤ撮像素子（撮影手段）
１２３            画像処理装置（表面状態検出手段）
１２５            ラインセンサ（撮影手段）
１２６            テレセントリック光学系
１３０            接近方向移動装置（第２移動機構）
１３１            進行方向移動装置（第１移動機構）
２１０            透明円筒体（透明体）
３１０            直角プリズム（透明体）
Ｇ                平行光
Ｐ１１〜Ｐ１４    半田ボール（突起部）
Ｓ                散乱光
Ｗ１〜Ｗ３        電極基板（被検査物）
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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