(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．対物レンズ３０を組み込んだマウント９には、対物レンズ３０の中心を横断する線上であって、この対物レンズ３０の両サイドから入射瞳Ｐ方向に向けて偏平化された脚体１０、１０ａを設けたこと、
ｂ．前記脚体１０、１０ａ内には、それぞれ光源からの照明光を導光する光ファイバーケーブル５ａが内蔵されていること、
ｃ．前記脚体１０、１０ａの下端には、それぞれスリット１１、１１ａが形成されていると共に、このスリット１１、１１ａの奥には、前記光ファイバーケーブル５ａの出光端５ａ"が位置していること、
ｄ．前記脚体１０、１０ａのスリット１１、１１ａ内に上端１３、１３ａが着脱自在であって、Ｖ字状に形成され、且つ偏平化されていると共に、前記Ｖ字状に形成された下端には水平方向からの光軸ａを垂直方向に９０°屈折させる反射ミラー１５を設け、更に前記Ｖ字状の上端１３、１３ａ側には、前記出光端５ａ"に対向するように入光端１４´、１４ａ´を配し、出光端１４"、１４ａ"を前記反射ミラー１５に向けた光導体プリズム１４、１４ａを組み付けた反射ミラー保持枠１２を形成して成る反射ミラー取付部材８を設けたこと、
ｅ．複数の光ファイバー５ｃをまとめた光ケーブル５ｂの先端側を自由端となし、且つこの自由端において光ファイバー５ｃを１本ずつにバラして観察物体５２内にこのバラした光ファイバー５ｃの出光端５ｄを反射ミラー１５の反対側から入り込ませることができるように形成したこと、
ｆ．を特徴とする超微小空隙から内部を観察するための装置。
【請求項２】
前記光導体プリズムに替えて光ファイバーを用いて成る請求項１に記載の超微小空隙から内部を観察するための装置。
【請求項３】
前記内部を観察するための装置のレンズ系は、対物レンズ群３０と、この対物レンズ群３０の後方に配置された内部レンズ群３１と、内部レンズ群３１の後方に配置されたリレーレンズ群３２とから成り、更に、前記内部レンズ群３１とリレーレンズ群３２との間には、光軸ａを中心として回転することができると共に前記光軸ａからの半径が異なる位置に窓３５を明けた反射ミラー角度補正装置３３が組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の超微小空隙から内部を観察するための装置。  
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基盤に半田付けられた１Ｃの半田付け状況等を超小型近接撮影装置等を用いて観察するための装置であって、超微小間隙内の物体を観察することに併せて、超微小間隙内に反射ミラーを差し込んで角度を変えながら物体を観察することが出来る装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基盤上に取り付けられた１Ｃの半田付け状況等を超小型近接撮影装置等を用いて観察する装置としてはドイツ国特許ＤＥ１９８４７９１３Ａ１が公知である。この公知例は、接眼レンズユニット（３）、対物レンズヘッド（２）、該対物レンズヘッド（２）によって撮影された画像を接眼レンズユニット（３）に伝送するための画像伝送ユニット（４）、および検査すべき半田付け継手（２１）を照明するための照明装置（１５、１６）を有する、とりわけプリント基板（１９）の表面に配置された電気部品、あるいは電子部品（２０）とプリント基板（１９）との間にある、とりわけ覆い隠された半田付け継手（２１）を光学的に検査するための装置において、その際に該対物レンズヘッド（２）は、画像を
偏向させるための装置（９）を有し、該装置は、対物レンズヘッド（２）のアキシアル方向において外側の端部に至るまで延伸していて、そしてその際に該照明装置（１５、１６）は、対物レンズヘッド（２）からの照明装置の光の出口角度が基本的に画像偏向装置（９）の偏向角度と等しく、かつ該光の出口箇所が画像偏向装置（９）のそばの対物レンズヘッド（２）のアキシアル方向において外側の端部の範囲に配置されているように対物レンズヘッド（２）に配置した構成である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成の観察装置の場合、対物レンズヘッド（２）を１Ｃの半田付に近接させて観察する方式を利用しているため、プリント基盤において１Ｃが独立し、周囲に何もない場合にはヘッド２を近接させて観察することは可能であるが、プリント基盤上において他の１Ｃあるいはその他の電子部品が近接して取り付けられている場合（通常はこの例がほとんどである）、ヘッド（２）を部品間であって、数ｍｍの隙間に差し込むことができない。このような場合は、隙間から少しヘッド２を離し、斜め方向から半田付状況を観察する以外に方法がないため、１Ｃについて、その半田付け状況の全体を観察することができず、観察が不十分になるという問題がある。
【０００４】
また、この公知例においては、照明装置についても触れているが、この照明装置は、光の出口箇所が画像偏向装置（９）のそばの対物レンズヘッド（２）のアキシアル方向において外側の端部の範囲に配置されているため、ヘッド（２）部分は更に大型になってしまうという欠点がある。
【０００５】
また、この公知例には、観察物体の背後から照明するための反射光ヘッド（２３）が開示されているが、この背後からの照明で観察物体の輪部（シルエット）を観察する場合、輪部の内部（陰）に位置する物体については観察ができない。
【０００６】
また、この公知例においては、観察物体に対応してヘッド（２）を交換したい場合、或いは損傷したりした場合に、簡単に別なもの、あるいは新しいものに交換できるようにはなっていない。
【０００７】
また、この公知例においては、偏光プリズム（９）、あるいは偏光ミラーを用いて水平方向から観察できるようにしているが、この偏光プリズム（９）、あるいは偏光ミラーを組み立てるときに、微小なミスにより組み立て精度が悪いと、偏光に狂いが生じ、この微調整が必要になることから、組み立てには高度な技術と豊かな技術経験が求められる。
【０００８】
本発明は、斯る点に鑑みて提案されるものであって、その目的の第一は、超微小間隙内の物体を観察できる装置を提供することである。
更に、第二の目的は、超微小な間隙（部品間）に差し込んで超微小間隙内の物体を観察できる装置を提供することである。
【０００９】
更に、第三の目的は、反射ミラーのサイズの交換、あるいは損傷した際には反射ミラーの部分だけを新品に交換できるようにすることである。
更に、第四の目的は、照明を多角的にとり入れて物体をくまなく観察できるようにすることである。
【００１０】
更に、第五の目的は、反射ミラーの組み立て精度にある程度の許容を持たせることにより、豊富な技術的経験がなくても簡単に組み立てができるようにすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記第一乃至第五の目的を達成する本発明の構成は次のとおりである。
【００１２】
請求項１に記載の発明においては、超微小空隙から内部を観察するための装置において、ａ．対物レンズ３０を組み込んだマウント９には、対物レンズ３０の中心を横断する線上であって、この対物レンズ３０の両サイドから入射瞳Ｐ方向に向けて偏平化された脚体１０、１０ａを設けたこと、
ｂ．前記脚体１０、１０ａ内には、それぞれ光源からの照明光を導光する光ファイバーケーブル５ａが内蔵されていること、
ｃ．前記脚体１０、１０ａの下端には、それぞれスリット１１、１１ａが形成されていると共に、このスリット１１、１１ａの奥には、前記光ファイバーケーブル５ａの出光端５ａ"が位置していること、
ｄ．前記脚体１０、１０ａのスリット１１、１１ａ内に上端１３、１３ａが着脱自在であって、Ｖ字状に形成され、且つ偏平化されていると共に、前記Ｖ字状に形成された下端には水平方向からの光軸ａを垂直方向に９０°屈折させる反射ミラー１５を設け、更に前記Ｖ字状の上端１３、１３ａ側には、前記出光端５ａ"に対向するように入光端１４´、１４ａ´を配し、出光端１４"、１４ａ"を前記反射ミラー１５に向けた光導体プリズム１４、１４ａを組み付けた反射ミラー保持枠１２を形成して成る反射ミラー取付部材８を設けたこと、
ｅ．複数の光ファイバー５ｃをまとめた光ケーブル５ｂの先端側を自由端となし、且つこの自由端において光ファイバー５ｃを１本ずつにバラして観察物体５２内にこのバラした光ファイバー５ｃの出光端５ｄを反射ミラー１５の反対側から入り込ませることができるように形成したこと、
ｆ．を特徴とするものである。
【００１３】
更に、請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の発明において、前記光導体プリズムに替えて光ファイバーを用いて成ることを特徴とするものである。
【００１４】
更に、請求項３に記載の発明においては、請求項１に記載の発明において、前記内部を観察するための装置のレンズ系は、対物レンズ群３０と、この対物レンズ群３０の後方に配置された内部レンズ群３１と、内部レンズ群３１の後方に配置されたリレーレンズ群３２とから成り、更に、前記内部レンズ群３１とリレーレンズ群３２との間には、光軸ａを中心として回転することができると共に前記光軸ａからの半径が異なる位置に窓３５を明けた反射ミラー角度補正装置３３が組み込まれていることを特徴とするものである。
【００１４】
【作用】
反射ミラー取付部材には、観察物体に合わせた大きさの反射ミラーを取り付けてこの反射ミラー部分を観察対象物体である例えばプリント基盤上の１Ｃの周囲に臨ませることにより、反射ミラーを半田付部分に対向させる。
【００１５】
照明光は、光源からは光ファイバー束を経由して二岐に別れて反射ミラー取付部材内の光ファイバーを経由し、更に反射ミラー保持枠を経由して出光端から反射ミラーに照射し、この光は反射ミラーで９０°方向を変えて半田付部分を照明する。
【００１６】
このようにして照明された半田付部分の影像は、反射ミラーで９０°屈析してレンズ系の光軸に入り、対象レンズ群から鏡筒内の内部レンズ群及びリレーレンズ群を経由して結像し、この結像は超小型近接撮影装置により撮影されて例えばモニター画面に撮し出されるものである。
【００１７】
なお、照明光は、反射ミラーで反射させず、光ファイバーの出光端（照明ヘッド）を観察物体の周囲において任意の位置に設定し、自由な角度、方向から照明光を照射するようにしてもよい。
【００１８】
この観察において、半田付部分を角度を変えて観察したい場合、あるいは反射ミラーの角度が合わない場合には、光学系内に組み込まれた反射ミラー角度補正装置を駆動して光軸からの半径位置の異なる補正窓を任意に選択し、入射光を規制して調整する。
【００１９】
反射ミラー保持枠は、反射ミラー取付部材から取り外し可能となっている場合には、観察対象物体に応じて反射ミラーの大きさ、ミラー角度等が違うものを選択して使用が可能であると共に損傷した場合にはスペアと交換して使用することができる。
【００２０】
１Ｃの半田付部分において、内部が複雑で、照明光が十分に照射しない場合には、照明装置として、光ファイバー束の出光端をバラしたものを超微小間隙から内部に差し込むと、光ファイバーは１本１本にバラされているため、微小な間隙を通って内部まで入り込み、周囲を照明する。この結果、この光ファイバーの出光端をバラした照明装置を用いることにより、通常の照明手段では観察できなかった内部を観察することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明は、プリント基盤に取り付けられた１Ｃの半田付け部分等を観察する際に用いられる観察装置であって、特に超微小間隙と云われる１．５ｍｍ以下の間隙から内部を観察する場合に有効である。観察方向は直角方向あるいは斜め方向から行うことが原則であるが、ミラーを取り外し、正面側から観察することもできる。
【００２２】
レンズの光学系の設計においては、観察対象物を超微小間隙内の観察を前提にするため、対物レンズの前方において７〜１７ｍｍの範囲に入射瞳を位置させ、更に、この入射瞳の直径は０．３〜０．７ｍｍが観察対象物体の多様性に合致させるために有効である。入射瞳の位置を７ｍｍ以下に設定すると、反射ミラーの取り付けに制約が多くなり、１７ｍｍ以上にすると大型化するのと、実用的に不便となる。但し、この不便さは、観察物体の形状、大きさにもよるので、５〜３２ｍｍの範囲は、本発明の技術的な範囲内である。反射ミラーは、入射瞳の位置で最小とすることができるが、多少前後に位置させてもよい。
【００２３】
そして、レンズの光学系をこのように設計することによって、超微小間隙内部の観察を鮮明な画像で行うことができると共に、特に、入射瞳の直径を実用的に０．３ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下に設定することにより、反射ミラーを小型化できる。このことは、例えばチップ等が取り付けられた微少間隙内に反射ミラーを挿入して横又は斜め方向から半田付等の状況を観察することを可能にするものであり、本願発明の最大の特徴点でもある。但し、この数値は、実用的に許される場合には、０．２〜２ｍｍまでは本発明の技術的範囲内である。
【００２４】
照明用の光は、光源から光ファイバー（束）を経由して観察装置に導入し、この光ファイバー束は二岐の反射ミラー取付部材においてニ分割されてその出光端から出光し、この出光した光は反射ミラーで反射して観察方向、つまり観察物体を照明する。この照明において、観察方向（光軸方向）と同一の場合もあるが、必要に応じて照明光の出光端を観察物体の周囲において任意に位置換えを行い、例えばバックライト方式で照明を行ったり、あるいは、光ファイバーの束を１本１本にバラしてこのバラした部分を超微小間隙内に差し込んで内部で出光させることにより、通常では光が行き届かない部品内部まで照明光を送り届けることができる。
【００２５】
【実施例１】
本実施例は請求項１に記載した発明に対応するもので、図１は観察装置全体の外観を示す説明図、図２は観察ヘッド部分の側面図、図３は反射ミラーとこの着脱部分の説明図、図４は反射ミラーの説明図、図５は反射ミラー取付部材部分の断面図、図６は反射ミラー取付部材部分の断面図におけるＡ−Ａ´線断面図、図７はＢ−Ｂ´線断面図である。
【００２６】
上記図１〜図７において、１は観察装置本体であって、この観察装置本体１は、図示しない制御台により保持されていて、上下動及び回転運動によりその位置を任意に変えることができる。２は本体１の鏡筒部分、３は観察ヘッド部分、４は超小型近接撮影装置（ＣＣＤカメラ）、５は光源から延長された照明用の光ファイバーケーブル（束）であって、この光ファイバーケーブル５は、コネクター６により５ａ、５ｂに分割され、その中の１本５ａは前記観察ヘッド３内に入り、他の１本はバックライト用照明ヘッド７に至る。
【００２７】
８は観察ヘッド３において、対物レンズ群３０のマウント９に形成された反射ミラー取付部材であって、この反射ミラー取付部材８は、対物レンズ３０の中心の左右から偏平化された２本の脚体１０、１０ａを逆ハ字状に突出し、下部（先端）には後述の反射ミラー保持枠の上端を嵌合するスリット１１、１１ａが形成されている。又、２本の脚体１０、１０ａのスリット１１、１１ａの奥には、光ファイバーケーブル５ａの出光端５ａ"が臨んでいる。
【００２８】
１２は全体形状がＶ字状を呈し、偏平化された反射ミラー保持枠であって、この反射ミラー保持枠１２の上端１３、１３ａは前記脚体１０、１０ａのスリット１１、１１ａに着脱自在に嵌合し、この上端１３、１３ａ内には、前記脚体１０、１０ａ内の光ファイバーケーブル５ａの出光端５ａ"に入光端１４´、１４ａ´が対向し、出光端１４"、１４ａ"は反射ミラー１５側に対向して臨む光導体偏平プリズム１４、１４ａが組み込まれている。なお、この光導体プリズム１４、１４ａは、光ファイバーであってもよい。
【００２９】
反射ミラー１５は前記反射ミラー保持枠１２に対し、光軸を９０°屈析させるためのもので、実施例はプリズムを用いているが、平面鏡を４５°傾けて取り付けることにより、光軸を９０°変えるものであってもよく、本発明及び実施例での反射ミラーとは、プリズム及び平面鏡の双方を含む概念である。
【００３０】
次に、本実施例の光学系を図８を用いて説明する。この図８において、各レンズ群は、数個の凸レンズ及び凹レンズより構成される正の焦点距離を持つ対物レンズ群３０と、前記対物レンズ群３０の後方に位置する、凸レンズ及び凹レンズで構成される正の焦点距離を持つ内部レンズ群３１と、複数個のレンズ群で構成される正の焦点距離を持つリレーレンズ群３２とから成り、これ等のレンズ群は、対物レンズ群３０の前方１０ｍｍの位置に、直径が０．５ｍｍの入射瞳Ｐが形成されるように設計されていて、前記反射ミラー１５は、この入射瞳Ｐの位置において光軸ａを９０°屈析する。
【００３１】
３３は、前記内部レンズ群３１とリレーレンズ群３２の間に配置されたミラー角度補正装置であって、この補正装置３３は、図９に示すように回転円盤３４に中心（光軸ａ）を中心として半径Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5の異なる位置に補正窓３５…が形成してあり、この窓３５…を選択することにより、入射光を選択して観察角を変えたり、反射ミラー１５の反射角度を補正することができる。
【００３２】
上記実施例において、対物レンズ群３０の前方の物体Ａに焦点を合わせる場合は、補正装置３３の窓３５の中から、開放しておくものを特定し、他の窓は閉じ、補正装置３３を固定したまま内部レンズ群３１とリレーレンズ群３２を同時に光軸ａ上を前方に移動させる。この結果、順次入射瞳Ｐの直前から十数ミリ程度までの焦点合わせが可能になる。なお、実施例の補正装置３３の窓３５の開口直径は固定式であるが、調整自在としても良い。
【００３３】
上記実施例に係る観察装置を用いてプリント基盤上に取り付けられたＩＣの観察状況を図１、図５に示す。１Ｃチップ５０、５１の間の間隙Ｗ内に観察ヘッド３の反射ミラー１５部分を挿入し、内部の半田付５２の状況を横方向から観察するもので、照明光は、光ファイバーケーブル５→５ａから反射ミラー取付部材８内の光ファイバーケーブル５ａ´を通り、反射ミラー保持枠１２の偏平プリズム１４、１４ａの出光端１４"、１４ａ"から反射ミラー１５で反射し、半田付５２部分を照明する。
【００３４】
上記実施例の場合、入射瞳Ｐの部分に反射ミラー１５を位置させた例であるが、図１０は、反射ミラー１５を無くし、直接観察ヘッド３を物体に向けて観察する光学系の例である。
【００３５】
【実施例２】
前記光ファイバーケーブル５は、コネクター６で二分割した他の一方のケーブル５ｂの先を自由端となし、この自由端において光ファイバーケーブル５ｂを図１１に示すように１本ずつにバラし、図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、観察物体５２内にバラした先を差し込むことにより、超微小間隙内に光ファイバー５ｃの出光端５ｄを入り込ませて内部で照明を行い、これまで陰となって照明が行き届かなかった部位までも観察することができるようにしている。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は以上のように、光学系においては、入射瞳の位置を対物レンズの前方７〜１７ｍｍ設定し、更に入射瞳の直径を０．３〜０．７ｍｍに設定したことにより、反射ミラーを入射瞳の位置又はこの近傍に置いて超微小間隙内の物体の観察が可能になる。
【００３７】
また、入射瞳の径を小さく設計したことにより、反射ミラーの小型化が可能であり、更に反射ミラー保持枠を偏平化したことにより、微小空間内に反射ミラーを挿入しての観察が可能になる。
【００３８】
また、反射ミラーは、交換自在としたことにより、観察対象物に応じて反射ミラーを選択したり、損傷した場合にはスペアと交換できる。
また、反射ミラーの角度に誤差があった場合、あるいは観察角度を変えたい場合には、反射ミラー角度補正装置を用いることにより、角度調整、組み立て誤差補正ができるため、反射ミラー組み立ての精度について、高度な技術と熟練を必要とせず、また、必要に応じて観察角度を変えることができるため便利である。
【００３９】
また、光ファイバーケーブルの出光端をバラすことにより、光ファイバーケーブルを超微小間隙内に差し込んでこれまで照明光が行き届かず、撮影が困難であった部分の観察が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  観察装置全体の外観を示す説明図。
【図２】  観察ヘッド部分の側面図。
【図３】  反射ミラー（保持枠）とこの着脱部分の説明図。
【図４】  反射ミラーの説明図。
【図５】  反射ミラー取付部材部分の断面図。
【図６】  Ａ−Ａ´線断面図。
【図７】  Ｂ−Ｂ´線断面図。
【図８】  光学系の説明図。
【図９】  反射ミラー補正装置の説明図。
【図１０】  反射ミラーを用いない光学系の説明図。
【図１１】  光ファイバーケーブルの出光端をバラした照明装置の説明図。
【図１２】  出光端をバラした照明装置の使用例の説明図。
【符号の説明】
８      反射ミラー取付部材
１２    反射ミラー保持枠
１５    反射ミラー
３０    対物レンズ（群）
３１    内部レンズ（群）
３２    リレーレンズ群
３３    反射ミラー角度補正装置
５０、５１  １Ｃ
５２    半田付
ａ      光軸
Ｐ      入射瞳
【図１】
0004063469.tif 000002
【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】
0004063469.tif 000009
【図９】
0004063469.tif 000010
【図１０】
0004063469.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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