(57)【要約】【課題】より簡単にプリント基板のスルーホールの内壁の画像を取得できるようにする。【解決手段】スルーホール７０の内壁７１の画像を取得する画像取得装置１において、内壁７１に光を照射する照明装置２１と、スルーホール７０を囲むように内壁７１に対向する斜め上方位置に設けられるリング状の第一の反射体３と、当該第一の反射体３の中心位置に設けられ、第一の反射体３によって反射された光を撮像装置６側に向けて反射する円錐状の反射面４１を有する第二の反射体４とを設ける。この第一の反射体３は、反射角の異なる多段に構成されており、これに対応した位置に第二の反射体４を移動させて内壁７１の深さに応じた画像を取得する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部もしくは孔部の内壁の画像を取得する画像取得装置において、
前記内壁に光を照射する照明装置と、前記凹部もしくは孔部を囲むように内壁に対向する斜め上方位置に設けられるリング状の第一の反射体と、当該第一の反射体の中心位置に設けられ、前記第一の反射体によって反射された光を撮像装置側に向けて反射する円錐状の反射面を有する第二の反射体とを設けたことを特徴とする内壁の画像取得装置。
【請求項２】
前記第一の反射体が、複数の反射角を有するように構成されたものである請求項１に記載の画像取得装置。
【請求項３】
前記第一の反射体が、断面直線状をなす多段のリング状の反射面を有するものである請求項２に記載の画像取得装置。
【請求項４】
前記第一の反射体と第二の反射体を相対的に移動可能に構成した請求項３に記載の画像取得装置。
【請求項５】
前記複数の反射角を用いた光路を全て共通にする光路調整手段を設けた請求項２から４いずれか１項に記載の画像取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹部や孔部の内壁の画像を取得する画像取得装置に関するものであり、例えば、プリント基板のスルーホールなどの内壁の画像を取得して検査できるようにした画像取得装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に電子機器等には、多数の電子部品を装着するためのプリント基板が用いられている。このプリント基板には、配線パターンやパッドやレジスト、スルーホールなどが多数設けられており、このスルーホールも配線パターンなどと同様にその形成状態が検査される。このスルーホールの内壁の形成状態を検査する装置に関しては、例えば、下記の特許文献１に記載されるようなものが存在している。
【０００３】
この特許文献１に記載される検査装置は、図５に示すように、スルーホールに光ファイバ８７を挿入して画像を取得できるようにしたものであり、直線偏光性を有する検査用平行光を生成するレーザーダイオード８０及びコリメーターレンズ８１と、この投射平行光をプリント基板側に透過し、プリント基板からの反射平行光を電気信号として検出するフォトダイオード８２側に透過する偏光ビームスプリッタ８３と、直線偏光から円偏光に変換する１／４λ板８４と、１／４λ板８４からの投射平行光を集光する集光レンズ８５と、プリント基板光ホール内壁の表面に投射平行光を投光部から投射する光ファイバ８７と、その投光部をホール内壁に沿って、回転させながら移動させる移動及び回転駆動機構８６とを設け、そのホール内壁から螺旋状のデータを得ることによって内壁全体の画像を取得できるようにしたものである。
【特許文献１】特開平０６−１７４４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１などに記載されるような構成では、光ファイバの先端をスルーホールの内部に挿入しなければならないが、一般には、プリント基板には非常に多くのスルーホールが設けられているため、それぞれのスルーホールに光ファイバを通すには時間がかかるばかりでなく、その正確な位置合わせも困難である。更に、内壁の画像を取得するために、光ファイバの先端部をスルーホール内で回転させなければならないため、その機構も複雑なものとなる。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、より簡単に凹部や孔部の内壁の画像を取得することのできる画像取得装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、凹部もしくは孔部の内壁の画像を取得する画像取得装置において、前記内壁に光を照射する照明装置と、前記凹部もしくは孔部を囲むように内壁に対向する斜め上方位置に設けられるリング状の第一の反射体と、当該第一の反射体の中心位置に設けられ、前記第一の反射体によって反射された光を撮像装置側に向けて反射する円錐状の反射面を有する第二の反射体とを設けようにしたものである。
【０００７】
このように構成すれば、リング状に構成された第一の反射体と円錐状の反射面を有する第二の反射体とによって凹部や孔部の内壁の画像を全て同時に取得することができ、従来のように内壁の画像を取得するための回転機構などを設ける必要がなく、非常に簡単な構成で内壁の画像を取得することができるようになる。
【０００８】
また、好ましくは、このような第一の反射体として、複数の反射角を有する反射体を用いる。
【０００９】
このようにすれば、凹部や孔部の深さに応じて反射角を選んで画像を取得することができ、装置の汎用性を高めることができるようになる。
【００１０】
そして、角度の異なる反射面を設ける場合、軸方向の断面が直線状となる多段のリング状の反射面を有するものを用いる。
【００１１】
このようにすれば、各反射面の断面が直線状をなしているため、取得した画像のひずみを防止することができ、検査の精度を向上させることができるようになる。
【００１２】
また、このような発明において、第一の反射体と第二の反射体とを相対的に移動可能に構成する。
【００１３】
このように構成すれば、反射角の異なる各段の反射面を選択して画像を取得することができるため、凹部や孔部の深さに応じた画像を取得することができるようになる。
【００１４】
そして、複数の反射角を用いた光路を全て共通にするための光路調整手段を設けるようにする。
【００１５】
このようにすれば、複数存在する反射面のうちいずれの反射面を用いて画像を取得した場合であっても、全ての光路を共通にすることができるため、ピント合わせをする必要がなくなり、正確な画像を取得することによって検査精度を向上させることができるようになる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、凹部もしくは孔部の内壁の画像を取得する画像取得装置において、前記内壁に光を照射する照明装置と、前記凹部もしくは孔部を囲むように内壁に対向する斜め上方位置に設けられるリング状の第一の反射体と、当該第一の反射体の中心位置に設けられ、前記第一の反射体によって反射された光を撮像装置側に向けて反射する円錐状の反射面を有する第二の反射体とを設けるようにしたので、リング状に構成された第一の反射体と円錐状の反射面を有する第二の反射体とによって凹部や孔部の内壁の画像を全て同時に取得することができ、従来のように内壁の画像を取得するための回転機構などを設ける必要がなく、非常に簡単な構成で内壁の画像を取得することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態における画像取得装置１の概略図を示したものであり、図２はその第一の反射体３を、図３は、シリンダー状をなす第二の反射体４を示したものであって、図１に示す第二の反射体４を９０度反転させて机上に置いた状態の外観図である。また、図４は、第一の反射体３を移動させた場合における光路を示す図である。
【００１８】
この実施の形態における画像取得装置１は、一般に、凹部や孔部（貫通孔）の内壁の画像を取得するものであるが、一例として、プリント基板７に設けられたスルーホール７０の内壁７１の形成状態を検査するための画像取得装置１について説明する。勿論、この画像取得装置１は、他の部材における凹部や孔部の内面形成状態を検査する場合にも適用することができる。
【００１９】
この画像取得装置１は、プリント基板７のスルーホール７０の内壁７１の形成状態を検査するための検査装置に組み込まれるもので、プリント基板７を載置するステージ２と、このステージ２に載置されたプリント基板７を下方から光を照射する照明装置２１とを設けている。また、このプリント基板７の上方には、多段に構成されたリング状の反射面（第一反射面３１〜第三反射面３３）を備えた第一の反射体３を設け、これによりスルーホール７０の内壁７１の画像を全て同時に中心軸ＣＬ上に集める。そして、このリング状の中心軸ＣＬ上に、円錐状の反射面４１を有する第二の反射体４を設けており、この反射面４１を用いて、全ての画像を撮像装置６側に反射させて撮像装置６に撮像させる。以下、この画像取得装置１の詳細について説明する。
【００２０】
プリント基板７を載置するステージ２は、その下方にウォームシャフトを有すステージ移動機構２０を設けており、このステージ移動機構２０を用いてプリント基板７を左右方向にスライドさせる。ステージ移動機構２０によって、プリント基板７は、そのスルーホール７０の位置が撮像装置６の真下となるように移動される。
【００２１】
このステージ２に載置されたプリント基板７は、照明装置２１によって下方から光が照射される。この照明装置２１は、蛍光灯などのように照度が均一な光源と、その光を均一にする拡散板とを備えている。また、この照明装置２１による下方からの照射を可能とするために、ステージ２は、例えば、ガラスやプラスチックなどの透明な部材、もしくは、窓部を有する金属製の板材などによって構成される。この照明装置２１によって、スルーホール７０の内壁７１に光が照射され、そこで反射されてスルーホール７０の斜め上方に出力される。
【００２２】
このステージ２の上方には、リング状の反射面３１、３２、３３を有する第一の反射体３と、円錐状の反射面４１を有する第二の反射体４とを設けている。この第一の反射体３は、反射体移動機構４３によってステージ２側へ移動させられ、また、第一の反射体３と第二の反射体４は一体となってベース移動機構によってステージ２側に移動させられる。
【００２３】
この第一の反射体３は、この実施の形態においては、三段の直線状の反射面（第一反射面３１、第二反射面３２、第三反射面３３）を有するように設けられ、それぞれの反射面３１、３２、３３は反射角が異なるように設けられる。これらの反射面のうち、一番上側に設けられる第一反射面３１は、スルーホール７０を上から撮像できるように水平方向に対する角度θを小さくしている。また、その第一反射面３１の下方に設けられる第二反射面３２は、やや側方から内壁７１を撮像できるようにすべく、中心軸ＣＬから遠い位置に設けられ、また、直線状の反射面の角度θも少しだけ大きくしている。更に、最も下に位置する第三反射面３３は、更に側方から内壁７１を撮像できるように、中心軸ＣＬから最も遠い位置で、直線状の反射面の角度θも最も大きくしている。
【００２４】
このリング状の第一の反射体３の中央部分には中央窓部３４が設けられ、その中央窓部３４の中心軸ＣＬとなる位置にシリンダー状の第二の反射体４が設けられる。この第二の反射体４は、下方に頂角４５度の円錐状の凹部で形成された反射面４１を有するガラスで構成されるもので、第一の反射体３で反射された光を、更に、４５度上方向の撮像装置６側に反射させて撮像装置６に入力させる。この円錐状の反射面４１は、第一の反射体３における第一反射面３１、第二反射面３２、第三反射面３３とほぼ同じ寸法に構成されており、保持部材４２によってベース移動機構５に支持されたベース板５０などに固定される。一方、第一の反射体３は、ウォームシャフトを備えた反射体移動機構４３によってステージ２側へ移動可能に保持される。この反射体移動機構４３によって、第一の反射体３における第一反射面３１〜第三反射面３３は、第二の反射体４の円錐状の反射面４１に対応する水平位置まで移動させられる。
【００２５】
この第一の反射体３を移動に伴って、ベース移動機構５は、第一の反射体および第二の反射体を取り付けたベース板を上下方向に移動させる。この反射体移動機構４３による移動とベース移動機構５による移動の状態を図４に示す。
【００２６】
まず、スルーホール７０の内壁７１の画像を上方から取得する場合、第一反射面３１を用いてその画像を取得すべく、反射体移動機構４３によって第一反射面３１を第二の反射体４の反射面４１に対応する水平位置まで移動させる（図４（ａ））。このときのスルーホール７０の内壁７１から撮像装置６までの光路を第一光路８１とし、その光路長をＬとする。
【００２７】
次に、スルーホール７０の内壁７１の画像を少し側方から取得する場合について、図４（ｂ）を用いて説明する。第一反射面３１よりも若干起立した第二反射面３２を用いてスルーホール７０の内壁７１の画像を取得する場合、第一の反射体３を上側に移動させ、第二の反射体の円錐状の反射面４１と第二反射面３２の水平位置を対応させる。また、これに伴って、ベース移動機構５を駆動させて第一の反射体３と第二の反射体４を一体としてステージ２側へ近づける。このときの光路を第二光路８２とすると、第二光路８２は、スルーホール７０の内壁７１から第二反射面３２までの上下方向の距離が短くなり、また、中心軸ＣＬから第二反射面３２までの距離が長くなって光路長がＬとなる。
【００２８】
また、更に側方からスルーホール７０の内壁７１の画像を取得する場合を、図４（ｃ）を用いて説明する。最も側方から内壁７１の画像を取得する場合、更に、第一の反射体３を上側に移動させて、第二の反射体４の円錐状の反射面４１と第三反射面３３の水平一を対応させる。また、これに伴って、ベース移動機構５を駆動させて、第一の反射体３と第二の反射体４を一体してよりステージ２側へ近づける。このときの光路を第三光路８３とすると、第三光路８３は、スルーホール７０の内壁７１から第三反射面３３までの上下方向の距離が最も短くなり、また、中心軸ＣＬから第三反射面３３までの距離が最も長くなって光路長がＬとなる。
【００２９】
撮像装置６は、このような第一光路８１〜第三光路８３によるそれぞれの画像を撮像する。この撮像装置６は、単焦点のカメラなどが用いられる。この撮像装置６は、第一の反射体３における中央窓部３４の中心軸ＣＬ上に設けられるが、通常、このような位置に撮像装置６を設けると、スルーホール７０を通過した照明装置２１の光が直接入力されることになるが、途中に円錐状の反射面４１を有する第二の反射体４を設けているため、この第二の反射体４の反射面４１によって直接光は４５度ずつ反射されて照明装置２１側へ戻り、直接光は撮像装置６に入力されなくなる。
【００３０】
このように撮像装置６によって撮像されたスルーホール７０の画像は、基板検査装置の制御部に入力され、そこで、二値化処理をした後、基準データと比較することによって良否が判定される。
【００３１】
このように、上記実施の形態によれば、スルーホール７０の内壁７１の画像を取得する画像取得装置１において、内壁７１に光を照射する照明装置２１と、スルーホール７０を囲むように内壁７１に対向する斜め上方位置に設けられるリング状の第一の反射体３と、当該第一の反射体３の中心位置に設けられ、第一の反射体３によって反射された光を撮像装置６側に向けて反射する円錐状の反射面４１を有する第二の反射体４とを設けるようにしたので、リング状に構成された第一の反射体３と円錐状の反射面４１を有する第二の反射体４とによってスルーホール７０の内壁７１の画像を全て同時に取得することができ、従来のように内壁の画像を取得するための回転機構などを設ける必要がなく、非常に簡単な構成で内壁７１の画像を取得することができるようになる。
【００３２】
また、第一の反射体３として、複数の反射角を有するような反射体を用いるようにしたので、スルーホール７０の深さに応じた画像を取得することができ、装置の汎用性を高めることができるようになる。
【００３３】
第一の反射体３として、断面が直線状をなす三段のリング状の第一反射面３１、第二反射面３２、第三反射面３３を有するものを用いるようにしたので、取得した画像のひずみを防止することができ、検査の精度を向上させることができるようになる。
【００３４】
加えて、反射体移動機構４３によって第一の反射体３の各反射面を第二の反射体４の円錐状の反射面４１に対応させるように移動させるようにしたので、それぞれ第一反射面３１、第二反射面３２、第三反射面３３からの反射光を独立して取得することができ、スルーホール７０の深さに応じた画像を取得することができるようになる。
【００３５】
また、第一反射面３１、第二反射面３２、第三反射面３３を用いた光路長を全て共通にするための反射体移動機構４３とベース移動機構５とを設けるようにしたので、いずれの反射面を用いた場合であっても、ピントのずれがなくなり、正確な画像を取得することによる検査精度の向上を図ることができるようになる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。
【００３７】
例えば、上記実施の形態では、プリント基板７のスルーホール７０の形成状態を検査する検査装置に適用される画像取得装置１を例に挙げて説明したが、これに限らず、凹部や孔部を有するように形成された部品の内壁の形成状態を検査する装置にも適用することができる。
【００３８】
また、上記実施の形態では、第一の反射体３をリング状としているが、これはスルーホール７０が一般的に円形をなしているためであり、例えば、正方形状の凹部や孔部の内壁７１を検査する場合については、第一の反射体３を正方形となるリング状に構成することもできる。また、この場合、これに対応して第二の反射体４についても、円錐状の反射面４１ではなく、四角錐状の凹部を形成すると良い。
【００３９】
更に、上記実施の形態では、ステージ２の下側から光を照射する場合について説明したが、これに限らず、ステージ２の上側からスルーホール７０の内壁７１に光を照射するようにしても良い。
【００４０】
加えて、上記実施の形態では、第二の反射体４を円錐状の反射面４１を有するガラスなどで構成したが、これに限らず、円錐状の金属体などによって構成するようにしても良い。第二の反射体４は、第一の反射体３から反射されてきた光を撮像装置６側へ反射させるとともに、スルーホール７０を通過してきた直接光を撮像装置６側へ入力させないような構成にすれば良い。
【００４１】
また、上記実施の形態では、第一の反射体３を多段のリング状としているが、これに限らず、円弧状した反射体としても良い。
【００４２】
また、上記実施の形態では、第一の反射体３を移動させる場合について説明したが、これに限らず、第二の反射体４側を移動させて、各反射面３１〜３３と円錐状の反射面４１とを対応させるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施の形態における画像取得装置の概略図
【図２】同形態における第一の反射体を９０度反転させた状態の外観図
【図３】同形態における第二の反射体の外観図
【図４】同形態における第一の反射体と第二の反射体を移動させて画像を取得する状態を示す図
【図５】従来例におけるスルーホールの内壁の画像を取得する装置の図
【符号の説明】
【００４４】
１・・・画像取得装置
２・・・ステージ
２０・・・ステージ移動機構
２１・・・照明装置
３・・・第一の反射体
３１・・・第一反射面
３２・・・第二反射面
３３・・・第三反射面
３４・・・中央窓部
４・・・第二の反射体
４１・・・円錐状の反射面
４２・・・保持部材
４３・・・反射体移動機構
５・・・ベース移動機構
６・・・撮像装置
７・・・プリント基板
７０・・・スルーホール
７１・・・内壁
８１・・・第一光路
８２・・・第二光路
８３・・・第三光路
ＣＬ・・・中心軸
【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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