(57)【要約】【課題】プリント基板全体を照射する場合、ＬＥＤの前方に拡散板を取り付けると、ラインセンサの検出領域となるライン状領域に照射される光量が減って正確にプリント基板の画像を取得することができない。【解決手段】プリント基板２に対して光を照射するＬＥＤ４１０を備え、プリント基板２からの反射光をラインセンサ５で受光させる照明装置４において、ＬＥＤ４１０をライン状に設け、このＬＥＤ４１０の前方に、ＬＥＤ４１０からの光を集光する集光レンズ４２と、この集光レンズ４２によって集光された光をラインセンサ５の検出領域であるライン状の領域上に回折させる回折格子４３と、を設ける。また、この際、プリント基板２上に形成された微少の研磨傷を消せるように、各ＬＥＤ４１０の光軸をそれぞれ２０度乃至３０度変えるようにして設ける。【選択図】図１
2005114504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を取得する対象物に対して光を照射する発光部材を備え、前記対象物からの反射光をラインセンサで受光させる照明装置において、
前記発光部材をライン状に設け、当該発光部材の前方に、発光部材からの照射光を集光させる集光レンズと、この集光レンズによって集光された光を前記ラインセンサの検出領域であるライン状の領域に回折させる回折格子と、を設けたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記発光部材が、それぞれの光軸の角度が異なるように設けられたものである請求項１に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、プリント基板検査装置などに実装される照明装置に関し、より詳しくは、プリント基板を始めとする対象物に対し、光を効率よく照射することができるようにした照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プリント基板検査装置には、プリント基板に対して光を照射するための照明装置が設けられている。この照明装置は、内部に複数のＬＥＤを設けて構成したものであり、このＬＥＤからプリント基板に対して斜め方向に光を照射し、その反射光をラインセンサで受光させることによって、プリント基板の表面画像を取得できるようにしたものである。
【０００３】
ところで、このような照明装置に関しては、下記の特許文献１に記載されるようなものなどが存在する。
【０００４】
この特許文献１に記載される照明装置は、プリント基板検査装置の内部に設けられるものであって、ステージ上に載置されたプリント基板に対して光を照射するＬＥＤと、このＬＥＤの前方に設けられた拡散板とを設けてなり、この拡散板によってＬＥＤの光を拡散させてプリント基板全体を均一に照射するようにしたものである。
【特許文献１】特開平８―２２２８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、このような拡散板を用いてプリント基板の全体を照射する場合、次のような問題を有する。すなわち、ＬＥＤの前方に拡散板を取り付けた場合、プリント基板を均一に照射することができるものの、その分、ラインセンサの検出領域となるライン状の検出領域における光量が減ってしまい、正確にプリント基板の表面画像を取得することができない。これを解決すべく、比較的大型のＬＥＤを用いて大きな光を出力するようにすることも可能であるが、このようにした場合、大型のＬＥＤによって照明装置全体が大型化してしまい、プリント基板検査装置内に様々な角度に多くの照明装置を実装することができなくなるなどの問題を有していた。
【０００６】
そこで、本発明はかかる課題に着目してなされたもので、比較的小型の発光部材を用いた場合であっても、ラインセンサの検出領域に必要な量の光を照射させることができるような照明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】
【０００７】
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、画像を取得する対象物に対して光を照射する発光部材を備え、前記対象物からの反射光をラインセンサで受光させる照明装置において、前記発光部材をライン状に設け、当該発光部材の前方に、発光部材からの照射光を集光させる集光レンズと、この集光レンズによって集光された光を前記ラインセンサの検出領域であるライン状の領域に回折させる回折格子と、を設けるようにしたものである。
【０００８】
このように構成すれば、ラインセンサの検出領域であるライン状の検出領域にのみ発光部材からの光を照射させることができるので、従来のように、拡散板によってプリント基板全体を照射することによって光量を減ずることなく、また、大型のＬＥＤなどを用いることなく効率よく光を照射させることができる。また、回折格子によって一個のＬＥＤの光をライン上の様々な方向に回折させることができるため、プリント基板上の輝度むらをなくして均一に光を照射させることができるようになる。
【０００９】
また、好ましくは、このような発明において、発光部材を複数設け、それぞれの光軸の角度を異ならせるようにする。
【００１０】
このように構成すれば、単一の照明装置内からプリント基板へ向けて異なる方向へ光を照射することができるので、例えば、プリント基板の表面に微少の研磨傷が存在している場合であっても、その研磨傷の影などを消すことによって誤検出などを防止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、画像を取得する対象物に対して光を照射する発光部材を備え、前記対象物からの反射光をラインセンサで受光させる照明装置において、前記発光部材をライン状に設け、当該発光部材の前方に、発光部材からの照射光を集光させる集光レンズと、この集光レンズによって集光された光を前記ラインセンサの検出領域であるライン状の領域に回折させる回折格子とを設けるようにしたので、従来のように大型のＬＥＤを用いることなく効率よく光をラインセンサの検出領域上に照射させ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】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態であるプリント基板検査装置１に実装される照明装置４の分解斜視図を示したものであり、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図を示し、図３は、図１におけるＢ−Ｂ断面図を示したものである。また、図４は、照明装置４を実装した状態における光路の原理図を示したものであり、図５は、プリント基板検査装置１の機能ブロック図を示したものである。
【００１３】
この実施の形態における照明装置４は、プリント基板検査装置１に実装されるものであって、ケース本体４０と、このケース本体４０内に設けられる複数のＬＥＤ４１０と、このＬＥＤ４１０の前方に設けられる集光レンズ４２と、この集光レンズ４２の前方に設けられる回折格子４３とを具備してなる。そして、ＬＥＤ４１０からの照射された光を集光レンズ４２によってその拡散を抑止させるように集光し、その集光した光を回折格子４３によってラインセンサ５（図４、図５参照）の検出領域であるライン状の検出領域に回折させる。そして、プリント基板２の真上部分に設けられたラインセンサ５によってその反射光を受光させてプリント基板２の形成状態を検査できるようにしたものである。以下、この照明装置４の具体的構成について詳細に説明する。
【００１４】
ケース本体４０は、その内部に、ＬＥＤ４１０や回折格子４３などを収納しうるチャネル状の金属部材で構成されるもので、ケース本体４０の前面に長手方向の開口部４００を設けるとともに、その背面側に実装基板４１に取り付けられたＬＥＤ４１０などから放熱された熱を逃がすための円形の孔部４０１を複数設ける。一方、そのケース本体４０の内側には、複数のＬＥＤ４１０を取り付けた実装基板４１を装着するための第一の溝部４０２と、その前方の開口部４００側に、集光レンズ４２および回折格子４３を装着するため第二の溝部４０３を設ける。そして、ケース本体４０の側面側から第一の溝部４０２に沿って実装基板４１をスライド挿入するとともに、開口部４００側に設けられた第二の溝部４０３からも集光レンズ４２および回折格子４３をその側面側からスライド挿入し、ケース本体４０の開口部４００の全面を回折格子４３で覆う。そして、最後にケース本体４０の側面部分を側板４０４でカバーし、ケース本体４０を図４や図５で示すようにステージ３の斜め上方向に取り付ける。
【００１５】
この実装基板４１に装着されるＬＥＤ４１０は、比較的小型のものが用いられ、長手方向にわたってライン状に２列に設けられる。そのうち１列目は、主に図２などに示すように、実装基板４１の法線方向に対して長手方向に２０度乃至３０度光軸を傾けた状態で取り付けられ、また、もう片方については、これと逆側に法線方向から長手方向に２０度乃至３０度傾けた状態で取り付けられる。そして、このように、それぞれの列のＬＥＤ４１０の光軸方向を変えることによって、プリント基板２上に異なる方向から光を照射できるようにし、プリント基板２上に形成された微少の研磨傷などの影を消せるようにしている。
【００１６】
一方、集光レンズ４２は、ＬＥＤ４１０から照射された拡散光を集光させるもので、側面側から見た場合の中央部を突出させた凸レンズに対応したフレネルレンズが用いられる。この集光レンズ４２によって、ＬＥＤ４１０から照射された光の拡散が抑止され、これによって、ある程度広がり押さえた状態、もしくは、平行状態や焦点を有するような状態に集光される。この集光レンズ４２の凹凸面４２０はＬＥＤ４１０側に向けられ、また、平坦面４２１をケース本体４０の開口部４００側に向けられてケース本体４０に装着される。
【００１７】
回折格子４３は、集光レンズ４２と同じ形状を有するフィルム状に構成されたもので、集光レンズ４２の平坦面４２１側、すなわち、集光レンズ４２の前面側に密着するように取り付けられる。そして、一のＬＥＤ４１０から照射された光を、集光レンズ４２によって拡散を抑止するように集光し、さらに回折格子４３によってＬＥＤ４１０の配列方向である長手方向に沿って複数方向に回折した後、ラインセンサ５の真下部分に向けて照射する。同様に、実装基板４１上に取り付けられた他のＬＥＤ４１０によっても、回折格子４３によって様々な方向に回折させてプリント基板２上を照射し、これによってプリント基板２上におけるラインセンサ５の検出領域を均一に照射する。仮に、この回折格子４３を用いることなく集光レンズ４２だけを用いるとすれば、周囲数個のＬＥＤ４１０からの強い光がプリント基板２上に照射されるだけとなり、プリント基板２上に強い光の部分と弱い光の部分のむらが生じる。このため、検査には不向きな状態となる。そこで、本実施の形態では、回折格子４３によって、ライン状の検出領域内における光の均一化を図るべく、長手方向だけの光だけを長手方向にだけ拡散させるようにしている。
【００１８】
次に、この照明装置４によって照射された光の状態を図４（ａ）（ｂ）に示す。図４（ａ）は照明装置４を長手方向に見た場合における光の原理図であり、図４（ｂ）は短手方向から見た光の原理図およびラインセンサ５との位置関係を示したものである。なお、本図においては、説明の便宜上、集光レンズ４２と回折格子４３とを分離した状態で説明するが、実際はそれぞれ密着した形で実装されるものである。
【００１９】
まず、各ＬＥＤ４１０から照射された光は、ケース本体４０内でそのＬＥＤ４１０を中心として拡散され、集光レンズ４２によってプリント基板２側へ向けて拡散が抑止されるように集光される。そして、その集光された光を、回折格子４３によってＬＥＤ４１０の配列方向である長手方向に沿って回折し、プリント基板２上に向けて多方向に拡散する。そして、複数のＬＥＤ４１０からの回折光によってラインセンサ５の検出領域であるライン状の検出領域をほぼ均一に照射する。
【００２０】
このような照明装置４から出力される光は、ラインセンサ５によって受光され、二値化処理された後、あらかじめ記憶手段に記憶されている正規のプリント基板に対する基準情報と比較することによってプリント基板の良否を判別する。この判別処理の一態様について、図５の機能ブロックに基づいて説明する。
【００２１】
まず、ラインセンサ５によって受光された光は、前処理部１０によってＡ／Ｄ変換処理が行われた後、一旦画像メモリ１０ａに格納される。
【００２２】
そして、この画像メモリ１０ａに格納された画像の情報を、第一の計数手段１１に出力する。この第一の計数手段１１は、取得した画像についての輝度毎の画素数を計数し、ヒストグラムに関する情報を生成する。
【００２３】
一方、記憶手段１２には、あらかじめ暗い側と明るい側に設定された第一の輝度および第二の輝度を記憶しておき、さらに、この第一の輝度よりも暗い輝度に対する第一の基準画素数、および、第二の輝度よりも明るい輝度に対する第二の基準画素数も記憶しておく。
【００２４】
そして、第一の計数手段１１によって計数された輝度毎の画素数のうち、第一の輝度よりも暗い輝度の画素数を計数するとともに、同様にして、第二の輝度よりも明るい輝度の画素数を第二の計数手段１３によって計数する。
【００２５】
そして、判別手段１４によって、この第二の計数手段１３によって計数された第一の輝度よりも暗い輝度の画素数が第一の基準画素数よりも多か否かを判別し、また、第二の計数手段１３によって計数された第二の輝度よりも明るい輝度の画素数が第二の基準画素数よりも多いか否かを判別する。そして、第二の計数手段１３によって計数された第一の輝度よりも暗い輝度の画素数が第一の基準画素数よりも多い場合、または、第二の計数手段１３によって計数された第二の輝度よりも明るい輝度の画素数が第二の基準画素数よりも多い場合に、そのプリント基板２は不良であると判定し、その旨を出力手段１５を介して出力する。
【００２６】
このように本実施の形態では、このような検査を行う際、ＬＥＤ４１０の拡散光を集光レンズ４２によって集光させ、さらに、回折格子４３によってその光をＬＥＤ４１０の配列方向である長手方向に沿って複数方向に回折させるようにしたので、従来のように、ラインセンサ５の検出領域外までも照射することによって全体を暗くしてしまうこともなく、ラインセンサ５の検出領域にのみ光を照射させて明るい画像を取得することができるようになる。さらに、この回折格子４３によってラインセンサ５の検出領域をほぼ均一に照射することができるので、輝度むらによる誤検出などを防止することができるようになる。
【００２７】
また、上記実施の形態では、ＬＥＤ４１０を複数列設けるとともに、それぞれの列の光軸を２０度乃至３０度変えるようにしたので、プリント基板２に対して異なる方向からも光を照射することができ、プリント基板２上に形成された微少の研磨傷の影を消してより精度の高い検査を行うことができるようになる。
【００２８】
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。
【００２９】
例えば、上記実施の形態では、発光部材として単体のＬＥＤ４１０を用いるようにしたが、他の発光部材を用いることもできる。また、上記実施の形態では、単体のＬＥＤ４１０を複数設けてそれぞれをライン状に並べるようにしているが、これに限らず、細長形状に構成された１個の発光部材を用いるようにすることもできる。
【００３０】
また、上記実施の形態では、集光レンズ４２の平坦面４２１側に回折格子４３を密着させてケース本体４０に取り付けるようにしているが、これに限らず、集光レンズ４２の凹凸面４２０側を逆向き、すなわち、凹凸面４２０をケース本体４０の開口部４００側に向けて、この凹凸面４２０に回折格子４３を貼り付けるようにしても良い。また、上記実施の形態では、集光レンズ４２の前面に回折格子４３を設けるようにしているが、これとは逆に、ＬＥＤ４１０側に回折格子４３を設け、その前面に集光レンズ４２を設けるようにしても良い。
【００３１】
また、上記実施の形態では、集光レンズ４２と回折格子４３を密着させるようにしているが、これに限らず、集光レンズ４２と回折格子４３とを分離してケース本体４０に取り付けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態における照明装置の分解斜視図
【図２】図２におけるＡ−Ａ断面図
【図３】図３におけるＢ−Ｂ断面図
【図４】同形態における光路の状態を示す原理図
【図５】同形態における照明装置を実装したプリント基板検査装置の機能ブロック図
【符号の説明】
【００３３】
１・・・プリント基板検査装置
２・・・プリント基板
４・・・照明装置
５・・・ラインセンサ
４０・・・ケース本体
４２・・・集光レンズ
４３・・・回折格子
４１０・・・ＬＥＤ
【図１】
2005114504.tif 000003
【図２】
2005114504.tif 000004
【図３】
2005114504.tif 000005
【図４】
2005114504.tif 000006
【図５】
2005114504.tif 000007