DE69124288T2

DE69124288T2 - Verfahren zum Lesen einer optischen Abbildung einer untersuchten Oberfläche und dafür einsetzbare Bildleseeinrichtung

Info

Publication number: DE69124288T2
Application number: DE69124288T
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Hoki; Haruo Uemura
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1991-05-29
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2011-05-30
Also published as: EP0459489B1; EP0459489A3; DE69124288D1; EP0459489A2; US5197105A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lesen des optischen Bildes einer zu prüfenden Oberfläche und ein Bildlesesystems, das in einem Prüfgerät für das optische Aussehen für eine gedruckte Schaltkarte usw. benutzbar ist. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine Verbesserung zum Erhöhen der Intensität des einfallenden Lichtes in einen Bildsensor, der in das Bildlesesystem eingebaut ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Wie es in der Technik wohlbekannt ist, ist eine gedruckte Schaltkarte mit einem metallischen Verdrahtungsmuster auf ihrer einen oder jeder Oberfläche versehen, wobei durch sie ein Durchgangsloch zum Aufnehmen der Drahtleitungen einer elektronischen Komponente in einer Richtung gebildet ist, die die Schaltkarte durchdringt. Um zu überprüfen, ob das Verdrahtungsmuster und das Durchgangsloch mit Genauigkeit innerhalb der Toleranz gebildet sind, werden verschiedene Typen von Prüfgeräten für das optische Erscheinungsbild benutzt.
Figur 27 ist ein Konzeptionsschaubild, das ein herkömmliches Bildlesesystem zeigt, welches bei einem Prüfgerät für ein Verdrahtungsmuster benutzt wird. Licht 2, das von einer Lichtquelle emittiert wird, wird von einem Halbspiegel 3 reflektiert und auf die Oberfläche einer gedruckten Schaltkarte 5 aufgegeben. Die gedruckte Schaltkarte 5 ist mit einem Verdrahtungsmuster 6 und einem Durchgangsloch 7 versehen, und reflektiertes Licht 8, das durch Reflexion des Lichtes 2 auf ihrer Oberfläche erhalten wird, wird auf einen linearen Bildsensor 9 durch den Halbspiegel 3 und eine Abbildelinse 4 abgebildet.
Figur 28 zeigt beispielhaft einfallende Lichtpegel in dem linearen Bildsensor 9, wobei die Lichtpegel einem linearen Bild entlang der Linie K-K in Figur 27 entsprechen. Das Verdrahtungsmuster 6 hat ein großes Lichtreflexionsvermögen, da dasselbe aus einem Metall besteht, und ein einfallender Lichtpegel, der dem Verdrahtungsmuster 6 entspricht, ist auch groß. Andererseits ist ein einfallender Lichtpegel von einer isolierenden Basis 5a der Schaltkarte 5 relativ gering, wobei das Licht 2 durch das Durchgangsloch 7 nach unten von der Schaltkarte 5 durchgelassen wird, und der Lichtpegel daraus ist im wesentlichen Null. Somit ist es möglich, das Bild des Verdrahtungsmusters 6 zu erhalten, indem man die jeweiligen einfallenden Lichtpegel unterscheidet, wobei ein Schwellenwert TH benutzt wird.
Die herkömmliche Vorrichtung, die in der Figur 27 gezeigt ist, arbeitet mit der Voraussetzung, daß die Unterschiede zwischen den Lichtpegeln von den jeweiligen Bereichen 5a, 6 und 7 groß sind. Jedoch ist das Lichtreflexionsvermögen auf der Oberfläche des Verdrahtungsmusters 6 nicht notwendigerweise gleichförmig, und sein Lichtpegel kann fluktuieren. Weiter sind die Wellenformen der Lichtpegel durch das reflektierte Licht von einem inneren Wandabschnitt des Durchgangsloches 7 kompliziert, so daß die Grenze zwischen jeweiligen Bildern des Verdrahtungsmusters 6 und des Durchgangsloches 7 verwischt ist.
Damit man solche Umstände behandeln kann, ist bei einem solchen System vorgeschlagen worden, daß eine weitere Lichtquelle auf einer Rückflächenseite einer gedruckten Schaltkarte vorgesehen ist und der Bildsensor nicht nur das reflektierte Licht erfaßt, sondern auch das Licht, das von der neu vorgesehenen Lichtquelle durch ein Durchgangsloch durchgelassen wird. Zum Beispiel offenbart die japanische Patentpublikation mit der Gazetten-Nr. 62-297 37 (1987), eine solche Technik. Weiter offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift mit der Gazetten-Nr. 62-276 443 (1987) eine Vorrichtung zum Auffinden nur eines Lochbildes. Die EP-A- 0 126 492 beschreibt eine Vorrichtung (Figur 7) für die Bildanalyse einer gedruckten Schaltkarte, wobei reflektiertes Licht benutzt wird, mit zusätzlicher Beleuchtung von der Unterseite her, um das korrekte Bohren von Löchern zu erfassen.
Jedoch hat dieser Stand der Technik die folgenden Nachteile (1) und (2).
(1) Bei der Vorrichtung, die in Figur 27 gezeigt ist, wird nur die Hälfte der Intensität des Lichtes 2 von der Lichtquelle 1 von dem Halbspiegel 3 reflektiert und auf die gedruckte Schaltkarte 5 gerichtet. Weiter wird nur die Hälfte des Lichtes 8, das von der gedruckten Schaltkarte 5 reflektiert wird, durch den Halbspiegel 3 durchgelassen, so daß es den Bildsensor 9 erreicht. Selbst wenn das Lichtreflexionsvermögen an dem Verdrahtungsmuster 6 100 % beträgt, ist daher die Intensität des Lichtes, das den Bildsensor 9 erreicht, 1/4 derjenigen des Lichtes, das von der Lichtquelle 1 ausgeht.
Somit ist die Intensität des Lichtes, das in dem Bildsensor 9 empfangen wird, relativ gering, und die Genauigkeit bei der Bilderfassung ist nicht notwendigerweise hoch. Dies ist ein allgemeines Problem, nicht nur in einem Gerät, das für die Erscheinungsbild-Prüfung einer gedruckten Schaltkarte verwendet wird, sondern auch bei Prüfgeräten für das Erscheinungsbild, was verschiedene geprüfte Gegenstände betrifft.
(2) Bei der Prüfung des optischen Erscheinungsbildes ist es notwendig, unabhängig jeweilige Zustände der Ausbildung des Verdrahtungsmusters und des Durchgangsloches zu erfassen, wobei die Lagebeziehung zwischen dem Verdrahtungsmuster und dem Durchgangsloch auch geprüft werden muß. Somit ist ein Prüfgerät erforderlich, das gleichzeitig jeweilige Bilder des Verdrahtungsmusters und des Durchgangsloches auffangen kann. Jedoch ist der zuvor genannte Stand der Technik lediglich dazu ausgelegt, das Bild des Verdrahtungsmusterbildes oder das Durchgangslochbild aufzufangen und ist nicht dazu strukturiert, gleichzeitig beide Bilder einzufangen. Wenn solch ein Stand der Technik benutzt wird, ist es somit notwendig, getrennt die jeweiligen Bilder zu erfassen, um die Beziehung zwischen der Lage des Verdrahtungsmusters und der des Durchgangsloches zu erkennen und dann die Positionsbeziehung zwischen den beiden Bildern zu berechnen. Somit wird die Prüfzeit erhöht und die Systemstruktur ist kompliziert.
Solche Umstände werden besondersbei bei dem Gang der Dinge verstärkt, daß der Durchmesser von Durchgangslöchern, die in gedruckten Schaltkarten vorgesehen sind, nach und nach so verkleinert wird, daß Durchgangslöcher (Mini-Durchgangslöcher) zum Beispiel mit 0.5 bis 0.1 Millimeter Durchmesser benutzt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung, wie sie in den Ansprüchen 1 und 15 definiert ist, ist auf ein Verfahren und ein Bildlesesystem zum Lesen eines Bildes eines Gegenstandes gerichtet.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bildlesesystem zur Verfügung zu stellen, das gleichzeitig und genau jeweilige Bilder eines Verdrahtungsmusters und eines Durchgangsloches in einer gedruckten Schaltkarte erfassen kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Sichtprüfung bei hoher Geschwindigkeit mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der folgenden genauen Beschreibung der vorliegenden Erfindung, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1A ist eine teilweise weggebrochene Draufsicht, die ein optisches Prüfgerät für eine gedruckte Schaltkarte zeigt, bei der ein Bildlesesystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
Figur 1E ist eine teilweise weggebrochene Seitenansicht der Vorrichtung, die in Figur 1A gezeigt ist;
Figur 2 veranschaulicht eine beispielhafte gedruckte Schaltkarte;
Figur 3A ist eine Konzeptions-Seitenansicht eines optischen Kopfes gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 3B ist eine Konzeptions-Vorderansicht des optischen Kopfes, der in Figur 3A gezeigt ist;
Figur 4A veranschaulicht die Beziehung zwischen der Lageanordnung einer Lichtquelle für die regelmäßige Reflexion und den einfallenden Lichtstrom in ein abbildendes Linsensystem;
Figur 4B veranschaulicht den einfallenden Lichtstrom in ein abbildendes Linsensystem bei einer Abänderung der ersten bevorzugten Ausführungsform;
Figuren 5A und 5B sind Wellenform-Schaubilder, die Bildsignale, die von dem System der ersten bevorzugten Ausführungsform erhalten worden sind, und die Binärisier-Prozedur dafür zeigen
Figuren 6A bis 6C sind Konzeptionsschaubilder, die Einfallsbereiche auf Abbildungslinsensysteme und Intensitätspegel des einfallenden Lichtes bei dem Stand der Technik, der ersten bevorzugten Ausführungsform bzw. einer Verbesserung, die mit der ersten bevorzugten Ausführungsform verglichen werden soll, zeigen;
Figur 7 ist ein erläuterndes Schanbild, das die Anordnung bei der Verbesserung zeigt;
Figur 8 ist ein erläuterndes Schaubild eines Mini-Durchgangsloches;
Figuren 9A und 9B sind erläuternde Schaubilder eines nichttelezentrischen Linsensystems bzw. eines telezentrischen Linsensystemes;
Figuren 10A und 10B veranschaulichen Lochbilder, die mit einem nicht-telezentrischen Linsensystem bzw. einem telezentrischen Linsensystem erhalten worden sind;
Figuren 11A, 11B und 11C veranschaulichen eine elektrische Struktur der Vorrichtung, die in den Figuren 1A und 1B gezeigt ist;
Figur 12 ist eine Konzeptions-Vorderansicht einer Abänderung der ersten bevorzugten Ausführungsform;
Figur 13 ist eine Konzeptions-Seitenansicht eines optischen Kopfes gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 14A ist eine Konzeptions-Seitenansicht eines optischen Kopfes gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 14B ist eine Konzeptions-Vorderansicht des optischen Kopfes, der in Figur 14A gezeigt ist;
Figur 15 ist eine Konzeptions-Ansicht des Hauptbereiches des optischen Kopfes, der in Figur 14A gezeigt ist;
Figuren 16 und 17 sind erläuternde Schaubilder, die Beziehungen zwischen einem Winkel des eingegangenen Abbildungslichtes und der Wellenform und des Lochbildsignals zeigen;
Figuren 18A ist eine Konzeptions-Seitenansicht eines optischen Kopfes gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 18B ist eine Konzeptions-Vorderansicht des optischen Kopfes, der in Figur 18A gezeigt ist;
Figur 19 ist eine Konzeptions-Ansicht des Hauptbereiches des optischen Kopfes, der in Figur 18A gezeigt ist;
Figuren 20 und 21 sind Schaubilder, die die Form der Kante des selektiven Reflexionsspiegels zeigen;
Figur 22 ist ein erläuterndes Schaubild, das den Einfluß der Dicke des Spiegels auf die Abbildeposition zeigt;
Figur 23A ist eine Konzeptions-Seitenansicht eines optischen Kopfes, der gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
Figur 23B ist eine Konzeptions-Vorderansicht des optischen Kopfes, der in Figur 23A gezeigt ist;
Figur 24 ist eine Konzeptions-Ansicht des Hauptbereiches des optischen Kopfes, der in Figur 23A gezeigt ist;
Figur 25A ist eine Konzeptions-Seitenansicht eines optischen Kopfes gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 25B ist eine Konzeptions-Vorderansicht des optischen Kopfes, der in Figur 25A gezeigt ist;
Figur 26 ist eine Konzeptions-Ansicht des Hauptbereiches des optischen Kopfes, der in Figur 25A gezeigt ist;
Figur 27 ist ein Prinzipschaubild eines herkömmlichen Bildlesesystems; und
Figur 28 ist ein Wellenformschaubild, das beispielhafte Bildsignale zeigt, welche von dem System der Figur 27 erhalten werden.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

A. Erste bevorzugte Ausführungsform

< A-1. Gesamtstruktur>

Figur 2A ist eine gebrochene Draufsicht, die eine Prüfvorrichtung 10 für eine gedruckte Schaltkarte zeigt, in der ein Bildlesesystem gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, und Figur 1B ist eine Seitenansicht davon. Die Vorrichtung 10 weist ein unteres Gehäuse 11 und ein oberes Gehäuse 12 auf, und ein bewegbarer Tisch 13 ist horizontal in der Nähe einer oberen Öffnung des unteren Gehäuses 11 vorgesehen. Der bewegbare Tisch 13 ist aus einem rechteckigen Rahmen 14 und einer Glasplatte 15, die darin angebracht ist, gebildet, und eine untere Fläche 15a der Glasplatte 15 ist grob angerauht. Eine gedruckte Schaltkarte 20 ist auf eine obere Fläche 15b der Glasplatte 15 gelegt und wird von der Glasplatte 15 gehalten.
Wie es in Figur 2 gezeigt ist, hat die gedruckte Schaltkarte 20 eine isolierende Basisplatte 21, die aus Epoxyglas gebildet ist, und ein gedrucktes Verdrahtungsmuster 22 aus Kupfer, das auf einer oder jeder ihrer Oberflächen gebildet ist. Das gedruckte Verdrahtungsmuster 22 hat einen Verdrahtungsbereich 23 und einen Ansatz 24, und ein Durchgangsloch 25, das durch die gedruckte Schaltkarte 20 verläuft, oder sie durchdringt, ist in dem Ansatz 24 ausgebildet.
Mit Bezug wieder auf die Figuren 1A und 1B ist der Rahmen 14 auf einem Paar Führungsschienen 16 zu verschieben, und eine Kugelschraube 17 erstreckt sich parallel zu den Führungsschienen 16. Eine Kugelmutter 19, die an dem Rahmen 14 befestigt ist, ist an die Kugelschraube 17 angepaßt, so daß der bewegbare Tisch 13 sich in den horizontalen Richtungen (±Y) bewegt wird, wenn die Kugelschrauben 17 von einem Motor 18 gedreht wird.
Andererseits ist ein Bildlesesystem 50 in dem Innenraum des oberen Gehäuses 12 vorgesehen. Eine optische Kopfanordnung 100, die sich in den horizontalen (±X) Richtungen erstreckt, ist in einem zentralen oberen Bereich des Bildlesesystems 50 angeordnet. Diese optische Kopfanordnung 100 weist acht optische Köpfe H0 bis H7 auf, die von einem Trägerelement 101 in regelmäßigen Intervallen getragen werden. Das Trägerelement 101 kann auf einem Führungselement 102 in den Richtungen (±X) gleiten, und das Führungselement 102 ist an einem Paar Seitenrahmenelementen 51a und 51b befestigt. Die Seitenrahmenelemente 51a und 51b befinden sich an festen Positionen mit Bezug auf die Gehäuse 11 und 12. Das Trägerelement 101 ist an einen Motor 103 durch eine Kugelmutter (nicht gezeigt) und eine Kugelschraube 104 gekoppelt. Wenn der Motor 103 gedreht wird, sind daher die optischen Köpfe H0 bis H7 mit dem Trägerelement 101 in den Richtungen (±X) bewegbar.
Eine Lichtquelle 120 zum Aussenden von Licht ist unter den optischen Köpfen H0 bis H7 angeordnet. Diese Lichtquelle 120 ist aus einer großen Anzahl von Infrarotstrahlen-LEDs gebildet, die in den Richtungen (±X) angeordnet sind, und arbeitet im wesentlichen als eine lineare Lichtquelle. Diese Lichtquelle 120 wird von Haltestangen 121 und 122 von den Seitenrahmen 51 gehalten. Weiter ist eine weitere Lichtquelle 110 zur Reflexionsbeleuchtung an unteren Bereichen der optischen Köpfe H0 bis H7 angebracht. Wie hiernach in Einzelheiten beschrieben wird, weist die Lichtquelle 110 drei eindimensionale Anordnungen von roten LEDs auf, die sich in die Richtungen (±X) erstrecken.
Druckwalzenmechanismen 200A und 200B sind vor und hinter der optischen Kopfanordnung 100 vorgesehen. Der vordere Walzenmechanismus 200a, der acht Walzeneinheiten 201A aufweist, ist auf den Seitenrahmen 51a und 51b durch eine Welle 201A angebracht. Der rückwärtige Walzenmechanismus 200B, der auch acht Walzeneinheiten 210B aufweist, ist auf den Seitenrahmen 51a und 51b durch eine weitere Welle 201B angebracht. Die Walzeneinheiten 200A und 200B haben Gummiwalzen, die von schwenkbaren Armen gehalten werden, und die Gummiwalzen und die Arme sind durch Federn belastet. Die Walzenmechanismen 200A und 200B sind so ausgelegt, daß sie die gedruckte Schaltkarte 20 drücken, die unter dieselben eingelegt sind, um zu verhindern, daß die Schaltkarte 20 sich in ihrer Lage verschiebt oder verbiegt.
Ein Paar Steuerschalttafeln 26 ist auf oberen Flächen beider Seiten des unteren Gehäuses 11 angebracht. Diese Schalttafeln 26 sind mit identischen Schaltgruppen versehen, so daß die Schalter leicht von einer Seite des Gehäuses 11 gesteuert werden können. Das obere Gehäuse 12 ist darin mit einer Datenverarbeitungseinheit 300 zum Durchführen verschiedener Datenverarbeitung und Betriebssteuerung versehen.

< A-2. Schematische Arbeitsweise>

Bevor die Struktur der Prüfvorrichtung 10 in Einzelheiten erklärt wird, wird eine schematische Arbeitsweise der Vorrichtung 10 beschrieben. Zuerst wird die gedruckte Schaltkarte 20 auf die Glasplatte 15 gebracht, in den Zustand, wie er in den Figuren 1A und 1B gezeigt ist. Dann wird eine der Schalttafeln 26 betätigt, so daß der Motor 18 positiv gedreht wird und die gedruckte Schaltkarte 20 in der Richtung (+Y) mit dem bewegbaren Tisch 13 bewegt wird. Die Lichtquellen 110 und 120 werden eingeschaltet.
Wenn die gedruckte Schaltkarte 20 die Position des Bildlesesystems 50 erreicht, der Bewegung des Tisches 13 folgend, werden die Walzen der Druckwalzenmechanismen 200A und 200B der Bewegung der gedruckten Schaltkarte 20 folgend gedreht, während die Schaltkarte 20 gegen die Glasplatte 50 gedrückt wird. Die optischen Köpfe H0 bis H7 lesen Bilder des Verdrahtungsmusters 22 (Figur 2) und des Durchgangsloches 25 für jede Abtastzeile durch Reflexionsbeleuchtung von der Lichtquelle 110 und Durchlaßbeleuchtung von der Lichtquelle 120. Die inneren Strukturen der optischen Köpfe H0 bis H7 für ein solches Lesen werden später beschrieben.
Obwohl die optischen Köpfe H0 bis H7 linear angeordnet sind, ist es unmöglich, das Gesamtbild der Oberfläche der gedruckten Schaltkarte 20 bei der Bewegung in der Richtung (+Y) zu lesen, da Lücken zwischen den Sichtfeldern der optischen Köpfe H0 bis H7 definiert sind. Daher wird der Motor 103 nach der vollständigen Bewegung der gedruckten Schaltkarte 20 in der Richtung (+Y) betrieben, um somit die gesamten optischen Köpfe H0 bis H7 in die Richtung (±X) zu bewegen. Der Betrag solcher Bewegung wird gleich der Hälfte der Teilung zwischen den Anordnungen der optischen Köpfe H0 bis H7 gemacht. Nach einer solchen Bewegung wird der Motor 18 umgekehrt gedreht, um die gedruckte Schaltkarte 20 in die Richtung (-Y) zu bewegen, um die Bilder des Verdrahtungsmusters 22 und des Durchgangsloches 25 durch die optischen Köpfe H0 bis H7 zu lesen.
Folglich wird das Abtasten entlang der durchgezogenen und gestrichelten Pfeile A1 und A2 in Figur 1A durchgeführt, so daß das Bildlesen über die gesamte Fläche der gedruckten Schaltkarte 20 implementiert wird. Die gelesenen Bilder werden an die Datenverarbeitungseinheit 300 geliefert, welche wiederum entscheidet, ob das Verdrahtungsmuster 22 und das Durchgangsloch 25 fehlerhaft oder nicht fehlerhaft sind.

< A-3. Einzelheiten der optischen Köpfe>

Figur 3A ist eine schematische Seitenansicht, die die interne Struktur des optischen Kopfes H0 zeigt. Obwohl Figur 3A nur einen optischen Kopf H0 veranschaulicht, haben die anderen optischen Köpfe H1 bis H7 dieselben Strukturen.
Der optische Kopf H0 hat ein Gehäuse 130, und die Lichtquelle 110 für die reflektierende Beleuchtung hängt von den Trägerelementen 116 und 117 ab, die an einem unteren Abschnitt des Gehäuses 130 angebracht ist. Die Lichtquelle 110 ist aus einer Kombination einer Lichtquelle 111 zum Bildlesen durch regelmäßige Reflexion und Lichtquellen 112 und 113 zum Bildlesen durch unregelmäßige Reflexion, wobei jede der Lichtquellen 111, 112 und 113 eine im wesentlichen lineare Lichtquelle ist, die durch eine eindimensionale Anordnung aus roten LEDs 115 gebildet ist (Figur 3B), die rotes Licht mit einer Wellenlänge λ&sub1; (= 600 bis 700 nm) emittieren. In der folgenden Beschreibung wird die Lichtquelle 111 als eine "Lichtquelle für regelmäßige Reflexion" bezeichnet, während die Lichtquellen 112 und 113 als "Lichtquellen für unregelmäßige Reflexion" bezeichnet werden.
Unter diesen sind die Lichtquellen 112 und 113 für die unregelmäßige Reflexion an Positionen angeordnet, die beträchtlich von einer optischen Achse LA eines Abbildungslinsensystems 140 entfernt sind, das in dem optischen Kopf H0 vorgesehen ist, während die Lichtquelle 111 für die regelmäßige Reflexion an einer solchen Stelle vorgesehen ist, daß ihre Endfläche im Kontakt mit der optischen Achse LA ist. Wie hiernach beschrieben ist das Bildlinsensystem 140 dazu ausgelegt, die Bilder des Verdrahtungsmusters 22 und des Durchgangsloches 25 der gedruckten Leiterkarte 20 auf linearen CCD-Bildsensoren 161 bzw. 162 zu bilden. Die Lichtquellen 112 und 113 für die unregelmäßige Reflexion sind außerhalb des Sichtfeldes der Winkelöffnung für die Abbildung angeordnet, während die Lichtquelle 111 für die regelmäßige Reflexion in einem Teil der Lichtöffnung angeordnet ist.
Licht, das von den Lichtquellen 111, 112 und 113 emittiert wird, wird in Richtung auf eine Prüffläche AR auf der oberen Fläche der gedruckten Leiterkarte 20 gegeben, die sich gegenwärtig unter dem optischen Kopf H0 befindet. Die Lichtquelle 111 für die regelmäßige Reflexion und die Lichtquellen 112 und 113 für die unregelmäßige Reflexion sind für die Reflexionsbeleuchtung aus dem Grunde vorgesehen, daß es bevorzugt ist, sowohl die regelmäßige Reflexion als auch die unregelmäßige Reflexion von dem Verdrahtungsmuster 20 zu benutzen, um in korrekter Weise dessen Bild aufzunehmen, da die Oberfläche des Verdrahtungsmusters 22 nicht notwendigerweise eine Spiegelglanzoberfläche definiert. Die Lichtquellen 111, 112 und 113 sind auf den Seiten des Abbildungslinsensystems 140 abgeschattet, d.h. auf den oberen Seiten der Figuren 1A und 1B.
Andererseits ist die Lichtquelle 120 für die Durchlaßbeleuchtung durch eine eindimensionale Anordnung roter LEDs 125 gebildet (Figur 3B), die infrarotes Licht einer Wellenlänge λ&sub2; (= 700 bis 1000 nm) erzeugen. Diese Lichtquelle 120 ist auf einer Linie vorgesehen, die senkrecht die optische Achse LA des Abbildungslinsensystemes 140 schneidet. Diese Lichtquelle 120 emittiert das infrarote Licht auf eine Fläche der rückwärtigen Oberfläche der gedruckten Leiterkarte 20, die der Rückseite der Prüffläche AR in einer Richtung (+Z) entspricht.
Das rote Licht, das auf die Prüffläche AR von den Lichtquellen 111, 112 und 113 für die Reflexionsbeleuchtung aufgegeben wird, wird von der Prüffläche AR reflektiert. Bei dem infraroten Licht, das von der Lichtquelle 120 für die Durchlaßbeleuchtung emittiert wird, wird ein Teil, der auf das Durchgangsloch 25 gerichtet ist, das Durchgangsloch 25 durchdringen oder durch es durchgelassen. Das reflektierte Licht und das durchgelassene Licht werden räumlich überlagert, so daß zusammengesetztes Licht entsteht, das wiederum auf den optischen Kopf H0 gerichtet ist.
Mit Bezug auf Figur 4A ist der Lichtstrom L&sub0; gezeigt, der von der Prüffläche AR der gedruckten Schaltkarte 20 ausgegeben wird und in Richtung auf einen Bereich einer Eingangspupille des Abbildungslinsensystes 140 läuft. Nur ein Teil La des Lichtflusses L&sub0;, der dem halben Lichtstrom L&sub0; entspricht, erreicht das Abbildungslinsensystem 140, und ein weiterer Teil Lb, der der verbleibenden Hälfte entspricht, wird von der Lichtquelle 111 und dem Trägerelement 160 verdunkelt oder blockiert. Es sei angenommen, daß die Teile La und Lb als "effektiver Lichtfluß" und "nicht effektiver Lichtfluß" bezeichnet werden, dann ist jeder der Projektionswinkel (der Einlaufwinkel des zusammengesetzten Lichtes in das Abbildungslinsensystem 140) ωa des effektiven Lichtflusses La und der Projektionswinkel ωb des nichteffektiven Lichtflusses Lb der halbe Projektionswinkel (die Winkelöffnung) ω&sub0; des Lichtstromes L&sub0;. Mit anderen Worten gelten die folgenden Gleichungen (1) bis (4):
ωa+ ωb = ω&sub0; ...(1)
ωa = α ω&sub0; ...(2)
ωb = (1 - α) ω&sub0; ...(3)
α = 1/2 ...(4)
Wie es in Figur 3A gezeigt ist, tritt der effektive Lichtstrom La in einen kalten Spiegel 150 durch das Abbildungslinsensystem 140 ein. Der kalte Spiegel 150 ist so ausgelegt, daß er nur infrarotes Licht durchläßt. Somit wird das rote Licht, das in dem effektiven Lichtstrom La enthalten ist (d.h. das reflektierte Licht LR von der Oberfläche der gedruckten Schaltkarte 20) von diesem Spiegel 150 reflektiert, so daß es in die Richtung (+Y) fortschreitet, und auf einer Lichterfassungsebene des ersten linearen CCD-Bildsensors 161 abgebildet. Weiterhin wird das infrarote Licht, das in dem effektiven Lichtst rom La enthalten ist (d.h. das Licht LT, das durch das Durchgangsloch 25 durchgelassen wird) durch den Spiegel 150 durchgelassen und auf einer Lichterfassungsebene des zweiten linearen CCD-Bildsensors 162 abgebildet.
Diese linearen CCD-Bildsensoren 161 und 162 haben photoelektrische CCD-Wandlerzellen, die eindimensional in den Richtungen (±X) angeordnet sind. Somit erfaßt der erste lineare Bildsensor 161 ein eindimensionales Bild der Fläche der gedruckten Leiterkarte 20 durch Reflexionsbeleuchtung, während der zweite lineare Bildsensor 162 ein eindimensionales Bild des Durchgangsloches 25 durch Durchlaßbeleuchtung erfaßt. Die gedruckte Schaltkarte 20 und die optische Kopfanordnung werden relativ durch den Bewegungsmechanismus bewegt, der in den Figuren 1A und 1B gezeigt ist, wodurch jeweilige Flächen der gedruckten Leiterkarte 20 abgetastet werden und ein zweidimensionales Bild des Verdrahtungsmusters 20 und des Durchgangsloches 25 für jeweilige Flächen auf der gedruckten Karte 20 erhalten werden.
Bildsignale, die in den linearen Bildsensoren 161 und 162 erzeugt werden, werden durch Schaltungen, die unten beschrieben sind, digitalisiert, und danach binärisiert, wobei Schwellenwerte TH1 und TH2 verwendet werden, wie es in den Figuren 5A und 5B gezeigt ist. Figur 5A zeigt ein beispielhaftes Bildsignal PS&sub0;, das in dem ersten linearen Bildsensor 161 erzeugt wird, und Figur 5B zeigt ein beispielhaftes Bildsignal HS&sub0;, das in dem zweiten linearen Bildsensor 162 erzeugt wird.
Figur 3B ist eine typische Vorderansicht des optischen Kopfes H0, der in Figur 3A gezeigt ist, und der erste lineare Bildsensor 161 ist in Figur 38 zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen. Optische Wege in dem optischen Kopf H0 sind nur gezeigt, wenn es das Licht betrifft, das durch das Durchgangsloch 25 durchgelassen wird. Bei dieser Ausführungsform wird ein telezentrisches Linsensystem, das auf beiden Seiten telezentrisch ist, die nahe der gedruckten Schaltkarte 20 und den linearen Bildsensoren 161 und 162 liegen, als das Abbildungslinsensystem 140 benutzt. Somit ist eine abbildende optische Achse des durchgelassenen Lichtes aus jedem Durchgangsloch 25, das in dem Sichtfeld dieses Linsensystems 140 liegt, parallel zu der optischen Achse LA des Linsensystems 140 selbst, sowohl auf der Objektseite als auf der Bilderfassungsseite des Linsensystems 140.
Das Bildlesesystem 50 mit der zuvor genannten Struktur hat die folgenden Vorteile:
(1) Die Hälfte des Lichtes, das von der Fläche der gedruckten Schaltkarte 20 in Richtung auf die Eingangspupille des Linsensystems 140 ausgegeben wird, wird auf den linearen Bildsensoren 161 und 162 abgebildet. Andererseits wird im Stand der Technik, wie er in Figur 27 gezeigt ist, das Licht 8, das den Bildsensor 9 erreicht, 1/4 des Lichtes 2 aus der Lichtquelle 1, wie oben beschrieben.
Figuren 6A und 6B sind schematische Schaubilder für den Stand der Technik bzw. für die Ausführungsform, die den Bereich zeigen, in den das Licht von der gedruckten Schaltkarte tatsächlich innerhalb der Eingangspupille des Abbildungslinsensystems einfällt, und dessen durchgelassene optische Dichte. Mit Bezug auf Figur 6A, die dem Stand der Technik entspricht, der in Figur 27 gezeigt ist, fällt Licht auf die Gesamtfläche der Eingangspupille, während dessen durchgelassene optische Dichte 1/4 oder weniger als die optische Dichte des Lichtes ist, das in der Lichtquelle 1 erzeugt wird. Mit Bezug auf Figur 6B für die Ausführungsform wird andererseits nur die Hälfte der Eingangspupille verwendet, wobei die durchgelassene optische Dichte viermal der des Standes der Technik ist. Bei diesem Vergleich wird nur die Lichtquelle 111 für die regelmäßige Reflexion betrachtet, was die Ausführungsform betrifft.
Somit ist die Intensität des Lichtes, das auf den linearen Bildsensor 161 bei der Ausführungsform einfällt, zweimal der des Lichtes, das auf den Bildsensor 9 im Stand der Technik einfällt, und es ist möglich, Bilder mit einem hohen Kontrast zu erhalten, die durch Rauschen kaum beeinflußt werden.
Wie es in Figur 7 gezeigt ist, ist auch eine Technik des Anordnens einer optischen Achse LA eines Abbildungslinsensystems 140a verfügbar, mit Neigung aus einer normalen Richtung NA einer gedruckten Schaltkarte 20 um einen Winkel (+φ), wobei eine Lichtquelle 111 für die regelmäßige Reflexion aus der Richtung NA um einen Winkel (-φ) geneigt ist. Wenn der Wert des Winkels φ in diesem Fall in einem gewissen Ausmaß erhöht wird, fällt reflektiertes Licht von der gedruckten Schaltkarte 20 auf das Abbildungslinsensystem 140a, ohne daß es von der Lichtquelle 111a verdunkelt wird, und die Intensität einfallenden Lichtes auf einen linearen Bildsensor wird im Vergleich mit der Ausführungsform verdoppelt.
In diesem Fall jedoch wird die Bilderfassung in einer Richtung durchgeführt, die in bezug auf die normale Richtung NA geneigt ist, und keine Bilderfassung wird lediglich auf einer Prüffläche durchgeführt. Figur 6C zeigt schematisch solche Umstände, und die Verlagerung eines lichterfassenden Bereiches aus einem Kreuzungspunkt in Figur 6B drückt eine solche Neigung aus. Aufgrund solcher Neigung ist es unmöglich, die Fokussierung insgesamt über die Prüffläche zu erhalten, so daß Zittern oder Verzerren in einem erfaßten Bild des Verdrahtungsmusters 22 verursacht ist und dessen Erfassungsgenauigkeit verringert wird. Andererseits wird kein solches Problem bei der Anordnung der Ausführungsform hervorgerufen.
Der Spiegel 150, der oberhalb des Abbildungslinsensystems 140 bei der Ausführungsform angeordnet ist, ist kein Halbspiegel, jedoch wird der Lichtstrom, der auf diesen Spiegel 150 im regelmäßig reflektierten Licht einfällt, im wesentlichen vollständig reflektiert, so daß die Lichtintensität nicht um die Hälfte am Spiegel 150 verringert wird.
(2) Die Sichtprüfung der Schaltkarte 20 kann mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden, da die Bilder des Verdrahtungsmusters 22 und des Durchgangsloches 25 gleichzeitig erhalten werden. Weiter, da das Abbildungslinsensystem 140 üblicherweise bei der Bilderfassung des Verdrahtungsmusters 22 und der des Durchgangsloches 25 benutzt wird, gibt es keine Notwendigkeit, eine Vielzahl von Abbildungslinsensystemen parallel zu jedem optischen Kopf zur Verfügung zu stellen.
(3) Da die Bilder des Verdrahtungsmusters 22 und des Durchgangslochs 25 getrennt von den linearen Bildsensoren 161 und 162 erfaßt werden, wie es in den Figuren 5A und 5B gezeigt ist, können die Schwellenwertniveaus TH1 und TH2 unabhängig auf optimale Werte eingestellt werden, ohne irgendwelche Berücksichtigung von Zwischenbeziehungen. Folglich ist es möglich, in korrekter Weise die jeweiligen Bilder zu erfassen, selbst wenn Photoempfangspegel der jeweiligen Bilder fluktuieren mögen.
(4) Das Abbildungslinsensystem 140 wird aus einem telezentrischen Linsensystem gebildet, so daß es möglich ist, in korrekter Weise ein Bild eines Durchgangsloches zu erfassen, beispielsweise eines Mini-Durchgangsloches mit einem geringen Durchmesser. Der Grund dafür ist der folgende:
Figur 6 veranschaulicht ein Beispiel eines Mini-Durchgangsloches, bei dem das Verhältnis (Aspektverhältnis) einer Länge (Tiefe) H zu einem Durchmesser D gegeben ist als:
H/D = 1.6 mm / 0.3 mm = 5.3 ... (5)
Wenn ein nicht telezentrisches Linsensystem 141 benutzt wird, wie es in Figur 9A gezeigt ist, werden jeweilige Lochräume in den Löchern 25a und 25B, die von der optischen Achse des Linsensystems getrennt liegen, teilweise von der Lichtquelle für die Durchlaßbeleuchtung abgeschattet, und, wie es in Figur 10A gezeigt ist, gehen Lochbilder 25A und 25B, die den Löchern 25a und 25b entsprechen, teilweise in den Bildsignalen verloren, die daraus erhalten werden.
Wenn das telezentrische Linsensystem 140 wie bei der Ausführungsform benutzt wird, ist es andererseits möglich, in korrekter Weise die Bilder der Löcher 25a und 25b aufzunehmen, die entfernt von der optischen Achse liegen (Figuren 9B und 10B).
(5) Da die Bodenfläche lsa (Figur 2) der Glasplatte 15 grob angerauht ist, wird das Licht aus der Lichtquelle 120 für die Durchlaß-Beleuchtung gleichförmig auf die Rückfläche der Schaltkarte 20 aufgegeben. Daher wird der Lichtpegel des Bildes des Durchgangsloches 25 gleichförmig gemacht.

< A-4. Elektrische Struktur>

Figur 11A, wenn sie mit Figur 11B kombiniert wird, ist ein Blockschaubild, das eine elektrische Struktur dieser Ausführungsform zeigt. Bildsignale PS&sub0; bis PS&sub7; für das Verdrahtungsmuster und Bildsignale HS&sub0; bis HS&sub7; für das Durchgangsloch, die von den optischen Köpfen H0 bis H7 erzeugt werden, werden von A-D-Wandlern 301 in digitale Signale umgewandelt und danach an Binärisierschaltungen 302 und 303 geliefert.
Figur 11C zeigt die Kombination 304 der Binarisierschaltungen 302 und 303 entsprechend dem optischen Kopf H0 in Einzelheiten. Die Binärisierschaltungen 302 und 303 sind aus Komparatoren 305 und 306 gebildet, und die Schwellenwerte TH1 und TH2, die in den Registern 307 und 308 gehalten werden, werden jeweils an die Komparatoren 305 und 306 gegeben. Die Komparatoren 305 und 306 vergleichen die Schwellenwerte TH1 und TH2 mit den digitalisierten Bildsignalen PS&sub0; und HS&sub0; (siehe Figuren 5A und 5B) jeweils mit ausgegebenen binärisierten Signalen, die auf einen hohen Pegel gehen, wenn die Pegel der Signal PS&sub0; und HS&sub0; höher sind als die Schwellenwerte TH1 und TH2, während sie auf einen niedrigen Pegel gehen, wenn die ersteren geringer sind als die letzteren. Die Binärisierschaltungen 302 und 303, die den weiteren optischen Köpfen H1 bis H7 entsprechen, haben ähnliche Strukturen, und die Schwellenwerte TH1 und TH2 aus den Registern 307 und 308 werden gemeinsam für die jeweiligen Paare der Binärisierschaltungen 302 und 303 benutzt.
Mit Bezug wieder auf die Figuren 11A und 11B werden die so erhaltenen binären Bildsignale an eine Musterprüfschaltung 400 geliefert. Die Musterprüfschaltung 400 baut zweidimensionale Bilder des Verdrahtungsmusters 22 und des Durchgangsloches 25 auf der Basis dieser Bildsignale auf und stellt fest, ob das Verdrahtungsmuster 22 und das Durchgangsloch 25 fehlerhaft oder nicht fehlerhaft sind, entsprechend der vorgeschriebenen Bestimmungsregel.
Die Datenverarbeitungseinheit 300 ist auch mit einer Steuerschaltung 310 versehen. Die Steuerschaltung 310 liefert Einschalt-/Ausschalt-Instruktionen an die Lichtquellen 110 und 120 durch Beleuchtungsschaltungen 311 und 312 und gibt Treibersteuersignale an die Motoren 18 und 103 aus. Der Motor 18 ist mit einem Drehkodierer 18E versehen, so daß ein Motordrehwinkelsignal, das darin erzeugt wird, an die Steuerschaltung 310 geliefert wird. Dieses Drehwinkelsignal definiert eine Datenverarbeitungs-Zeitgebung.
Gemäß der obengenannten Struktur führt das optische Prüfgerät 10, das in den Figuren 1A und 1B gezeigt ist, in genauer Weise die Sichtprüfung der gedruckten Schaltkarten 20 aus.

< A-5. Abänderung der ersten bevorzugten Ausführungsform>

(1) Die Lichtquelle 111 für die regelmäßige Reflexion kann auf einem Teil jeder Winkelöffnung der optischen Köpfe H0 bis H7 angeordnet sein und braucht nicht notwendigerweise im Kontakt mit der optischen Achse LA des Abbildungslinsensystems 140 zu sein. Es kann nämlich der Wert des Parameters α in den Gleichungen (1) bis (3) in verschiedener Weise im folgenden Bereich gewählt werden:
0 < α < 1 ... (6)
Wenn der Parameter α auf einen relativ großen Wert angenommen wird, werden die effektiven Winkelöffnungen der optischen Köpfe H0 bis H7 aufgeweitet (Figur 4B). Da jedoch das Licht von der Lichtquelle 111 in diesem Fall auf die Oberfläche der gedruckten Schaltkarte 20 unter einem flachen Winkel einfällt, wird der Reflexionswinkel der regelmäßigen Reflexion auch flach, und die Intensität des reflektierten Lichtes (der effektive Lichtstrom), der auf das Abbildungssystem 140 einfällt, wird unvermeidbar verringert. Wenn der Parameter α zu einem relativ kleinen Wert angenommen wird, wird der Reflexionswinkel vergrößert, jedoch werden die wirksamen Winkelöffnungen verengt, wodurch die Intensität des wirksamen Lichtstromes ebenfalls verringert wird.
Die Intensität des effektiven Lichtstromes kann so betrachtet werden, als wäre sie proportional zu dem Produkt der Winkel ωa und .b in den Gleichungen (1) bis (3). Der Winkel ωa drückt die Breite der effektiven Winkelöffnung des Abbildungslinsensystems 140 aus, und der Winkel ωb beeinflußt einen Reflexionswinkel bei der Reflexion des Lichtes, das von der Lichtquelle 111 ausgesendet wird, durch die Oberfläche der gedruckten Schaltkarte 20. Daßhiit kann die Intensität Qe des effektiven Lichtflusses wie folgt geschrieben werden, wobei eine proportionale Konstante C verwendet wird:
Qe = C ωaωb ... (7)
Die folgende Gleichung (8) wird erhalten, wenn man das Theorem verwendet, daß ein arithmetisches Mittel gleich oder größer ist als ein geometrisches Mittel:
Qe = C ωa ωb ≤ C (ωa + ωb)2/4 ...(8)
Wenn die Bedingung der Gleichung (1) benutzt wird, wird die folgende Gleichung (9) erhalten:
Qe ≤ C ω&sub0;2/4 ...(9)
wobei Qe den minimalen Wert C ω&sub0;2/4 annimmt,wenn:
ωa = ωb
Aus diesem Grund ist die Ausführungsform, die in Figur 4A gezeigt ist, derart aufgebaut, daß die Bedingung α = 1/2 und die Gleichung (10) gelten.
(2) Figur 12 ist eine typische Vorderansicht, die eine Abänderung des optischen Kopfes H0 zeigt, die in einer ähnlichen Weise veranschaulicht ist, wie die Figur 3B. Bei dem optischen Kopf H0, wie er abgeändert ist, wird ein Linsensystem, das nur auf der Objektseite telezentrisch ist (d.h. einer Seite der gedruckten Schaltkarte 20) als ein Abbildungslinsensystem 142 verwendet. Es ist möglich, in korrekter Weise das Bild eines Durchgangsloches 25 auch mit einer solchen Struktur aufzunehmen.
(3) Das Licht, das aus der Lichtquelle für die Reflexionsbeleuchtung ausgesendet wird, und das, das aus der Lichtquelle für die Durchlaßbeleuchtung ausgesendet wird, können in der Wellenlänge voneinander unterschiedlich sein, und es ist nicht erforderlich, das rote Licht mit dem infraroten Licht zu kombinieren, wie bei der zuvor genannten Ausführungsform.
Zum Beispiel kann sichtbares Licht mit einer ersten Wellenlänge als Lichtquelle 110 für die Reflexionsbeleuchtung in den Figuren 3A und 3B verwendet werden, und sichtbares Licht mit einer zweiten Wellenlänge kann als Lichtquelle 120 für die Durchlaßbeleuchtung verwendet werden. Die erste und zweite Wellenlänge sind voneinander unterschiedlich. In diesem Fall kann ein dichroitischer Spiegel anstelle des kalten Spiegels 150 verwendet werden. Ein solcher dichroitischer Spiegel wird durch einen Spiegel eingerichtet, der das Licht der ersten Wellenlänge reflektiert und das Licht der zweiten Wellenlänge durchläßt.
Was jede der Lichtquellen 110 und 120 betrifft, kann eine Kombination einer Weißlichtquelle und eines Farbfilters benutzt werden.
Obwohl die Erfindung in Einzelheiten gezeigt und beschrieben worden ist, ist die vorangehende Beschreibung in allen Aspekten veranschaulichend und nicht beschränkend. Es soll daher verstanden werden, daß zahlreiche Modifikationen und Abänderungen ins Auge gefaßt werden, ohne daß man sich vom Rahmen der Erfindung entfernt.

B. Zweite bevorzugte Ausführungsform

Figur 3 veranschaulicht einen optischen Kopf H0 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der optische Kopf H0 bei dem Bildlesesystem 50 verwendbar ist, das in den Figuren 1A und 1B gezeigt ist. Bei diesem optischen Kopf H0 wird die Kombination von Weißlichtquellen 111A, 112A und 113A und einer S-Wellen polarisierenden Platte 119 als ein Lichtquellensystem für die Reflexionsbeleuchtung verwendet. Daher ist das Licht der Reflexionsbeleuchtung ein S-Wellen-Licht, d.h. eine Lichtwelle, deren elektrischer Feldvektor in den Richtungen (±X) liegt. Die polarisierende Platte 119 wird an der Seite des optischen Kopfes H0 von einem Trägerelement (nicht gezeigt) gehalten.
Andererseits wird ein Lichtquellensystem für die Durchlaßbeleuchtung durch Kombination einer Weißlichtquelle 120A und einer P-Wellen polarisierenden Platte 129 gebildet, und die P- Wellen polarisierende Platte 129 wird an der Seite der Weißlichtquelle 120A von einem Trägerelement (nicht gezeigt) gehalten. Somit ist das Licht der Durchlaßbeleuchtung ein P- Wellen-Licht, d.h. eine Lichtwelle, deren elektrischer Feldvektor in einer XZ-Ebene liegt.
Jedes Beleuchtungslicht wird auf eine gedruckte Schaltkarte 20 gerichtet, ähnlich dem Fall der Figur 3A, und zusammengesetztes Licht von der Schaltkarte 20 fällt auf einen Strahlteiler 151 für einen polarisierten Strahl durch ein telezentrisches Linsensystem 140. Der Strahlteiler 151 für den polarisierten Strahl reflektiert die S-Welle und läßt die P-Welle durch. Damit wird S-polarisiertes reflektiertes Licht LR, das die Bildinformation eines Verdrahtungsmusters 22 enthält, auf eine photoelektrische Wandlerebene eines linearen Bildsensors 161 abgebildet, während P-polarisiertes durchgelassenes Licht LT, das die Bildinformation eines Durchgangsloches 25 enthält, auf einer photoelektrischen Wandlerebene eines weiteren linearen Bildsensors 162 abgebildet wird. Die verbleibende Struktur ist identisch der der Figur 3A, und die Lichtquelle 112A ist im Kontakt mit der optischen Achse des Abbildungslinsensystems 140.
Auch in dieser Ausführungsform werden jeweilige Bilder des Verdrahtungsmusters 22 und des Durchgangsloches 25 gleichzeitig von den getrennten linearen Bildsensoren 161 und 162 erfaßt, wobei ein Effekt ähnlich dem des Systems, das in der Figur 3A gezeigt ist, erhalten wird. Als Alternative kann das Licht für die Reflexionsbeleuchtung P-polarisiert sein, und das Licht für die Durchlaßbeleuchtung kann S-polarisiert sein. Wenn eine Lichtquelle, beispielsweise eine Laserquelle, die Licht, das in einer bestimmten Richtung polarisiert ist, aussendet, verwendet wird, braucht keine polarisierende Platte verwendet zu werden.

C. Dritte bevorzugte Ausführungsform

< C-1. Aufbau>

Figur 14A ist eine Konzeptions-Seitenansicht eines optischen Kopfes H0 gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Figur 14B ist eine Konzeptions- Vorderansicht des optischen Kopfes H0, der in Figur 14A gezeigt ist. Obwohl der optische Kopf H0 in den Figuren 14A und 14B dem optischen Kopf, der in den Figuren 3A und 3B gezeigt ist, in vielen Punkten vergleichbar ist, hat der erstere eine kennzeichnende Struktur wie folgt:
Bei dem optischen Kopf H0 in den Figuren 14A und 14B ist die Lichtquelle 111 für die regelmäßige Reflexion an dem Halteelement 116 in seitlicher Richtung (+Y) befestigt und liegt außerhalb der Winkelöffnung des Abbildungslinsensystems 140. Die Anordnung der weiteren Lichtquellen 112, 113 und 120 ist dieselbe wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform. Die Lichtquellen 111, 112, und 113 senden rotes Licht aus, während die Lichtquelle 120 infrarotes Licht aussendet.
Das rote Licht, das von der Lichtquelle 111 ausgesendet wird, wird an einem selektiven Reflexionsspiegel 30a reflektiert und wird auf die Prüffläche AR gerichtet. Andererseits wird das rote Licht, das von den Lichtquellen 112 und 113 ausgesendet wird, direkt auf die Prüffläche AR aufgegeben.
Der selektive Reflexionsspiegel 30a ist an den Halteelementen 116 und 117 befestigt und deckt vollständig die Winkelöffnung w&sub0; (Figur 15) des Abbildungslinsensystems 140 ab. Der selektive Reflexionsspiegel 30a ist aus der optischen Achse LA des Abbildungslinsensystems 140 um 45º geneigt.
Wie in Figur 15 gezeigt, weist der Spiegel 30a ein ebenes Substrat 31a auf, das aus transparentem Glas besteht. Bevorzugt ist die Dicke des ebenen Substrates 31a gleich oder weniger als 10 mm. Eine Hauptfläche des ebenen Substrates 31a ist von der Vorstellung her in zwei Bereiche 33a und 34a aufgeteilt, deren Grenzlinie BL sich in die Richtung senkrecht zu dem Zeichnungsblatt erstreckt. Der Spiegel 30a ist so positioniert, daß die Grenzlinie BL die optische Achse LA im wesentlichen unter einem rechten Winkel, d.h. 90º, schneidet. Die Grenzlinie EL teilt daher im wesentlichen die Winkelöffnung ω&sub0; in zwei gleiche Teile.
Ein dünner Film 35a, der beispielsweise aus TiO&sub2;, CeO&sub2;, ZnO&sub2; oder SiO&sub2; gebildet ist, ist in dem ersten Bereich 33a vorgesehen. Die Dicke des dünnen Films 35a beträgt etwa 650 nm (= 0.65 µm)
Daher ist der erste Bereich 33a ein Kaltspiegelbereich, der im wesentlichen Licht durchläßt, das eine Wellenlänge hat, die größer ist als eine charakteristische kritische Wellenlänge, reflektiert jedoch im wesentlichen Licht mit einer Wellenlänge kürzer als diese kritische Wellenlänge. Wenn beispielsweise die Dicke des dünnen Filmes 35a etwa 650 nm ist, beträgt seine kritische Wellenlänge etwa 700 nm. Wenn somit das Licht für die reflektive Beleuchtung mit der Wellenlänge λ &sub1; (= 600 - 700 nm) auf den ersten Bereich 33a einfällt, wird das Licht an dem ersten Bereich 33a reflektiert. Wenn andererseits das Licht für die Durchlaßbeleuchtung mit der Wellenlänge λ &sub2; (= 700 - 1000 nm) auf den ersten Bereich 33a einfällt, wird das Licht durch den ersten Bereich 33a durchgelassen.
Die Lichtquelle 111 für die regelmäßige Reflexion liegt dem ersten Bereich 33a zugewandt, und das rote Licht L&sub1; (Figur 7), das von der Lichtquelle 111 ausgesendet wird, wird auf dem ersten Bereich 33a reflektiert, so daß es auf die Prüffläche AR einer gedruckten Schaltkarte 20 gerichtet wird. Wie bereits mit Bezug auf die Figuren 14A und 14B beschrieben, wird das rote Licht aus den Lichtquellen 112 und 113 für die unregelmäßige Reflexion direkt auf die Prüffläche AR aufgegeben. Dieses rote Licht wird auf der Prüffläche AR reflektiert, so daß reflektiertes Licht LR erzeugt wird, das die Bildinformation des Verdrahtungsmusters enthält. Das infrarote Licht, das von der Lichtquelle 120 für die Durchlaßbeleuchtung ausgesendet wird, fällt auf die Rückfläche der gedruckten Schaltkarte 20, und ein Teil davon, das in das Durchgangsloch 25 eintritt, läuft durch das Durchgangsloch 25, so daß durchgelassenes Licht erzeugt wird, welches die Bildinformation des Durchgangsloches 25 enthält. Dieses reflektierte Licht und das durchgelassene Licht werden räumlich überlagert, so daß zusammengesetztes Licht LRT erzeugt wird, das auf den Spiegel 30a auftrifft.
Das reflektierte Licht, das in die Winkelöffnung oder die Eingangspupille des Abbildungslinsensystems 140 einfällt, enthält regelmäßiges Reflexionsucht LR&sub1; und unregelmäßiges Reflexionsucht LR&sub2;. Das regelmäßige Reflexionsucht LR&sub1; wird durch regelmäßige Reflexion des Lichtes von der Lichtquelle 111 auf dem Prüfbereich AR erhalten, während das unregelmäßige Reflexionsucht LR&sub2; durch unregelmäßige Reflexion des Lichts aus den Lichtquellen 112 und 113 auf dem Prüfbereich AR erhalten wird. Bei der Lageranordnung des zusammengesetzten Lichtes LRT, das von der Prüffläche AR zu der Winkelöffnung des Abbildungslinsensystems 140 läuft, besteht das zusammengesetzte Licht LRT aus einem ersten Anteil LRT1, der auf den ersten Bereich 33a des Spiegels 30a einfällt, und einem zweiten Anteil LRT2, der auf den zweiten Bereich 34a auftrifft. Das unregelmäßige Reflexionsucht LR&sub2; ist sowohl in dm ersten Anteil LRT1 als auch in dem zweiten Anteil LRT2 enthalten, während das regelmäßige Reflexionsucht LR&sub1; nur in dem zweiten Anteil LRT2 enthalten ist. Dies ist deswegen der Fall, da das Licht aus der Lichtquelle 111 für die regelmäßige Reflexion nur auf dem ersten Bereich 33a des Spiegels 30a reflektiert wird und zu der Prüffläche AR gerichtet wird, und daher fällt das Licht aus der Lichtquelle 111 auf die Prüffläche AR von der linken Seite der optischen Achse LA in Figur 15 ein, so daß das regelmäßige Reflexionsucht nur auf der rechten Seite der optischen Achse LA erhalten wird. Das durchgelassene Licht LT von der Lichtquelle 120 ist sowohl in dem ersten Anteil LRT1 als auch in dem zweiten Anteil LRT2 enthalten.
Das durchgelassene Licht LT, das in dem zusammengesetzten Licht LRT enthalten ist, wird durch den Spiegel 30a durchgelassen, so daß es in den oberen Raum des Spiegels 30a eintritt, ungeachtet dessen, ob es auf den ersten Bereich 33a oder den zweiten Bereich 34a auftrifft.
Das regelmäßige reflektierte Licht LR&sub1; wird durch den zweiten Bereich 34a durchgelassen und tritt in den oberen Raum des Spiegels 30a ein.
Mit Bezug auf das unregelmäßige Reflexionsucht LR&sub2; wird ein Teil, der auf den ersten Bereich 33a auftrifft, auf dem Bereich 33a reflektiert, und seine Fortpflanzung zu dem oberen Raum des Spiegels 30a wird verhindert, während ein anderer Teil, der auf den zweiten Bereich 34a auftrifft, durch den Bereich 34a durchgelassen wird und in den oberen Raum des Spiegels 30a eintritt.
Daher enthält in dem zusammengesetzten Licht Lc, das auf das Abbildungslinsensystem 140 auftrifft, ein Anteil Lf, der durch die rechte Seite der optischen Achse LA läuft, das durchgelassene Licht LT und das reflektierte Licht LR, während ein anderer Anteil Lg, der durch die linke Seite der optischen Achse LA läuft, nur das reflektierte Licht LR enthält.
Das zusammengesetzte Licht Lc mit diesen Komponenten fällt auf einen kalten Spiegel 150 durch das Abbildungslinsensystem 140. Der kalte Spiegel 150 ist ein solcher Spiegel, daß nur infrarotes Licht durchgelassen wird. Daher, wie es bei der ersten bevorzugten Ausführungsform ist, wird das reflektierte rote Licht LR, das in dem zusammengesetzten Licht Lc enthalten ist, weiter auf dem kalten Spiegel 150 reflektiert und fällt in eine lineare CCD-Sensoranordnung 161. Andererseits wird das durchgelassene infrarote Licht LT durch den Spiegel 30a durchgelassen und fällt auf eine weitere lineare CCD-Sensoranordnung 162.
Die photoelektrische Umwandlung des Lichtes, das auf die linearen Sensoranordnungen 161 und 162 fällt, und die elektronische Verarbeitung in den Bildverarbeitungsschaltungen, die in der rückwärtigen Stufe der Sensoren 161 und 162 vorgesehen sind, ist ähnlich der ersten bevorzugten Ausführungsform, und deren Beschreibung wird hier weggelassen. Bevorzugt wird ein telezentrisches Linsensystem als das Abbildungslinsensystem 140 benutzt, wie bei der ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsform.

< C-2. Vorteile der dritten bevorzugten Ausführungsform>

Der optische Kopf H0, der in den Figuren 14A, 14B und 15 gezeigt ist, und das Prüfgerät, das ihn verwendet, haben die folgenden charakteristischen Vorteile zusätzlich zu den generischen Vorteilen der vorliegenden Erfindung.
(1) Bei diesem optischen Kopf H0 ist der gesamte optische Betrag des Lichtes, das durch das Loch 25 durchgelassen wird, bei der Bilderfassung des Durchgangsloches 25 verwendbar. Mit Bezug auf das regelmäßige Reflexionsucht wird eine Hälfte des Lichtes, das von der Lichtquelle 111 zu dem Spiegel 30a ausgesendet wird, auf dem Spiegel 30a reflektiert und zu der Prüffläche AR geleitet. Nach der Reflexion auf dem Prüfbereich AR pflanzt sich das regelmäßige Reflexionsucht fort und tritt in den Bildsensor 161 ohne wesentlichen Verlust an optischer Größe ein. Folglich wird die Hälfte des optischen Betrages des Lichtes, das von der Lichtquelle 111 ausgesendet wird, bei der Bilderfassung des Verdrahtungsmusters 22 verwendbar.
Das unregelmäßige Reflexionsucht fällt auf den Spiegel 30a, und eine Hälfte dessen optischer Größe wird auf dem ersten Bereich 33a reflektiert. Jedoch tritt die verbleibende Hälfte in das Abbildungslinsensystem 140 ein. Somit wird bei der Bilderfassung durch regelmäßige Reflexion die Hälfte der totalen optischen Größe, die in die Winkelöffnung w&sub0; der Abbildungslinse 140 einfällt, bei der Bilderfassung des Verdrahtungsmusters 22 nutzbar.
Als Ergebnis ist der Nutzwirkungsgrad des Lichtes aus den Lichtquellen 111 - 113 und 120 auf einem hohen Wert, und die einfallenden optischen Größen auf die linearen Bildsensoren 161 und 162 sind bei der dritten bevorzugten Ausführungsform groß. Die erhaltenen Bilder haben einen hohen Kontrast und werden von Rauschen kaum beeinflußt. Die genaue Bilderfassung kann mit dem Kopf H0 erhalten werden.
(2) Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform, die in den Figuren 3A und 3B gezeigt ist, ist der effektive Lichtstrom ωa nur die Hälfte der Winkelöffnung ω&sub0;. Somit, wie in Figur 16 gezeigt ist, beträgt auch der Winkel ω&sub1; zum Erzeugen des durchgelassenen Lichtes durch das Durchgangsloch 25 die Hälfte der Winkelöffnung ω&sub0; des Abbildungslinsensystems 140. Folglich ist das Lochbildsignal HS&sub0; asymmetrisch um die Mittelachse des Durchgangsloches 25, so daß die Genauigkeit beim Prüfen des Durchgangsloches 25 nicht extrem hoch ist.
Andererseits ist die dritte bevorzugte Ausführungsform dahingehend vorteilhaft, daß der Winkel ω&sub1; (Figur 17) zum Erzeugen des durchgelassenen Lichtes durch das Durchgangsloch 25 gleich der Winkelöffnung ω&sub0; des Abbildungslinsensystems 140, und das Lochbildsignal HS&sub0; ist sytiunetrisch um die Mittelachse des Durchgangsloches 25. Aus diesem Grund wird die Genauigkeit beim Prüfen des Durchgangsloches 25 in der dritten bevorzugten Ausführungsform im Vergleich zu der ersten bevorzugten Ausführungsform vergrößert.

D. Vierte bevorzugte Ausführungsform

Die Figuren 18A, 18B und 19 sind eine schematische Seitenansicht, eine schematische Vorderansicht bzw. eine schematische Ansicht, die einen Hauptteil eines optischen Kopfes H0 entsprechend einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der folgenden Beschreibung wird nur der Unterschied zwischen der dritten und vierten Ausführungsform beschrieben.
Der optische Kopf H0 entsprechend der vierten bevorzugten Ausführungsform weist einen selektiven Reflexionsspiegel 30b unter dem Abbildungslinsensystem 140 auf. Wie in Figur 19 gezeigt, hat der Spiegel 30b ein ebenes Substrat 31b, das aus transparentem Glas besteht, auf dem ein dünner Film 35b abgelagert ist. Der dünne Film 35b dient als eine selektive Lichtreflexionsschicht. Bevorzugt beträgt die Dicke des ebenen Substrates 31b 50 µm oder weniger. Das Material und die Dicke des dünnen Films 35b sind dieselben wie bei dem dünnen Film 35a in der dritten bevorzugten Ausführungsform. Demgemäß reflektieren jeweilige Bereiche auf dem Spiegel 30b das Licht für die Reflexionsbeleuchtung und lassen das Licht für die Durchlaßbeleuchtung durch.
Der Spiegel 30b ist aus der optischen Achse LA des Abbildungslinsensystems 140 um 45º geneigt, und eine Lichtquelle 111 für die regelmäßige Reflexion ist so angeordnet, daß sie dem Spiegel 30b zugewandt ist. Eine Kante EP des Spiegels 30b befindet sich auf der optischen Achse LA, und der Spiegel 30b bedeckt etwa die Hälfte der Winkelöffnung des Abbildungslinsensystems 140.
Etwa die Hälfte des Lichtes, das von der Lichtquelle 111 für die regelmäßige Reflexion ausgesendet wird, wird auf dem Spiegel 30b reflektiert, so daß es auf die Prüffläche AR aufgegeben wird. Der jeweilige Lichtweg des Lichtes von den Lichtquellen 112 und 113 für die unregelmäßige Reflexion ist derselbe wie bei der dritten bevorzugten Ausführungsform
Im zusammengesetzten Licht LRT von der Prüffläche AR tritt ein Teil, der durch die linke Seite der optischen Achse LA läuft, in den Spiegel 30b ein, während ein anderer Teil, der durch die rechte Seite der optischen Achse LA läuft, in den Seitenraum des Spiegels 30b weiterläuft und den Raum oberhalb des Spiegels 30b erreicht, ohne in den Spiegel 30b einzutreten.
Demgemäß haben der Anteil der rechten Hälfte Lf (Figur 18A) und der Anteil der linken Hälfte Lg des zusammengesetzten Lichtes dieselben Komponenten wie bei der dritten bevorzugten Ausführungsform. Das zusammengesetzte Licht, das von dem Abbildungslinsensystem 140 ausgeht, wird in reflektiertes Licht LR und durchgelassenes Licht LT mittels eines dichroitischen Spiegels 150 aufgeteilt, und diese Lichtanteile LR und LT werden jeweils durch lineare CCD-Bildsensoren 161 und 162 erfaßt. Jeweilige Bilder des Verdrahtungsmusters 22 und des Durchgangsloches 25 werden durch diesen Prozeß erfaßt und werden zu den Prüfschaltungen geliefert. Daher hat diese vierte bevorzugte Ausführungsform Vorteile, die denen der dritten bevorzugten Ausführungsform ähnlich sind.
Wenn die Dicke D&sub3;&sub1; des ebenen Substrates oder der Glasplatte 31b relativ gering ist, kann die Kantenfläche 30E (Figur 20) senkrecht zu der lichtreflektierenden Hauptfläche des Spiegels 30b sein. Wenn andererseits die Dicke D&sub3;&sub1; relativ groß ist, ist es bevorzugt, daß die Kantenfläche 30E zu einem Keil mit 450 gearbeitet wird, so daß die Kantenfläche 30E parellel zu der optischen Achse LA liegt. Eine solche Abänderung erlaubt es, daß der gesamte Lichtstrom, der durch die linke Seite der optischen Achse LA läuft, in den Spiegel 30b eintritt, ohne die Bedingung hervorzurufen, daß der Anteil des Lichtes, der durch die rechte Seite der optischen Achse LA läuft, durch das Substrat 31b gebrochen wird.
Bevorzugt wird die Dicke D&sub3;, des Substrates 30b gering gehalten, ungeachtet dessen, ob die Kantenfläche 30E in einen Keil geformt ist oder nicht. Wenn die Dicke D&sub3;&sub1; extrem groß ist, wie in Figur 22 gezeigt ist, wird der Lichtweg des durchgelassenen Lichtes, das durch einen Punkt Q&sub0; läuft, zu einem hohen Grad aufgrund der Brechung in dem Substrat 30B geändert, und als ein Ergebnis weicht ein Konvergenzpunkt P1 des Lichtes, das durch die rechte Seite der optischen Achse LA läuft, weit von einem Punkt P2 ab, an dem das Licht, das durch die linke Seite der optischen Achse LA läuft, durchläuft. Bevorzugt ist die Dicke D&sub3;, so festgelegt, daß die Entfernung zwischen den Punkte P&sub1; und P&sub2; gleich oder geringer ist als ein Wert Δy (nicht gezeigt), wobei der Wert Ay ein vorbestimmter erlaubter Grenzwert des Fehlers bei der Umwandlung des Lichtes auf der Ebene der photoelektrischen Umwandlung des linearen Bildsensors 162 ist.

E. Fünfte bevorzugte Ausführungsform

Die Figuren 23A, 23B und 24 sind eine schematische Seitenansicht, eine schematische Vorderansicht bzw. eine schematische Ansicht, die einen Hauptbereich eines optischen Kopfes H0 gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Obwohl die fünfte bevorzugte Ausführungsform der dritten bevorzugten Ausführungsform ähnlich ist, liegt der Unterschied zwischen ihnen darin, daß Licht für die Reflexionsbeleuchtung und demjenigen für die Durchlaßbeleuchtung von einander durch Unterscheidung zwischen polarisiertem Licht verschieden sind, anstatt durch den Unterschied in der Wellenlänge.
Das heißt, gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform weist ein Lichtquellensystem für die Reflexionsbeleuchtung die Kombination von Weißlichtwellen 111A, 112B und 113B und S- Wellen polarisierenden Platten 119 auf. Demgemäß ist das Licht für die Reflexions-Beleuchtung eine S-Welle, d.h. Licht, dessen elektrischer Feldvektor in den Richtungen (±X) liegt. Die polarisierenden Platten 119 werden von dem optischen Kopf H0 an der Seite durch Halteelemente (nicht gezeigt) gehalten.
Andererseits besteht ein Lichtquellensystem 120 für die Durchlaß-Beleuchtung aus Weißlichtquellen 125A und einer P- Wellen polarisierenden Platte 129. Die P-Wellen polarisierende Platte 129 wird in dem System 120 durch Halteelemente (nicht gezeigt) gehalten. Demgemäß ist das Licht für die Durchlaßbeleuchtung eine P-Welle, d.h. Licht, dessen elektrischer Vektor in der XZ-Ebene liegt.
Ein Spiegel 30c, der unter einem Abbildungslinsensystem 140 vorgesehen ist, überdeckt die gesamte Fläche der Winkelöffnung ω&sub0; des Abbildungslinsensystems 140. Der Spiegel 30c weist ein ebenes Substrat 31c auf, das aus transparentem Glas hergestellt ist, wie in Figur 24 gezeigt, und eine Hauptfläche des ebenen Substrates 31c ist der Konzeption nach in einen ersten Bereich 33c und einen zweiten Bereich 34c aufgeteilt, ähnlich wie bei der dritten bevorzugten Ausführungsform, wie es in den Figuren 14A, 14B und 15 gezeigt ist. Die Grenzlinie BL zwischen dem ersten Bereich 33c und dem zweiten Bereich 34c schneidet die optische Achse LA des Abbildungslinsensystems 140 unter einem rechten Winkel. Demgemäß teilt die Grenzlinie BL der Bereich 33c und 34c die Winkelöffnung ω&sub0; im wesentlichen in zwei gleiche Teile.
Bei diesen Bereichen 33c und 34c ist der erste Bereich 33c mit einem dünnen Film 35c zum Aufteilen des Lichtes in jeweilige polarisierte Komponenten versehen. Der dünne Film 35c besteht aus einer Kombination beispielsweise aus MgF&sub2; und PbF&sub2;, und seine Dicke beträgt etwa 750 nm (= 0.75 µm). Ähnlich zu der Lichtteilungserscheinung bei dichroitischen Spiegeln läßt der erste Bereich 33c P-polarisiertes Licht durch und reflektiert S-polarisiertes Licht. Folglich wird Licht von der Lichtquelle 111A für die regelmäßige Reflexion auf dem ersten Bereich 33c reflektiert, so daß es auf die Oberfläche einer gedruckten Karte 20 gegeben wird.
Das S-polarisierte Licht aus den Lichtquellen 111A, 112A und 113A wird auf dem Verdrahtungsmuster 22 reflektiert, während das P-polarisierte Licht aus der Lichtquelle 120 durch ein Durchgangsloch 25 durchgelassen wird. Zusammengesetztes Licht LRT, das eine Kombination des reflektierten Lichtes und des durchgelassenen Lichtes ist, tritt in den Spiegel 30c ein. Der optische Charakter und die Funktion des Spiegels 30c wird verstanden, wenn "das Licht jeweiliger Wellenlänge" bei der Beschreibung der dritten bevorzugten Ausführungsform durch "das Licht jeweiliger Polarisation" ersetzt wird. Das Abbildungslinsensystem 140 empfängt das zusammengesetzte Licht, das aus dem S-polarisierten Licht und dem P-polarisierten Licht besteht.
Das zusammengesetzte Licht tritt in einen Polarisationsstrahlteiler 151 ein. Der Polarisationsstrahlteiler 151 läßt die S- Welle durch und reflektiert die P-Welle. Folglich wird das Spolarisierte reflektierte Licht LR (Figur 23A) mit Bildinformation des Verdrahtungsmusters 22 auf die photoelektrische Umwandlungsebene eines linearen Bildsensors 161 abgebildet, während das P-polarisierte reflektierte Licht LT mit Bildinformation des Durchgangsloches 25 auf die photoelektrische Umwandlungsebene eines weiteren linearen Bildsensors 162 abgebildet wird. Der weitere Aufbau ist derselbe wie bei der dritten bevorzugten Ausführungsform
Da jeweilige Bilder des Verdrahtungsmusters 22 und des Durchgangsloches 25 unabhängig und gleichzeitig von unterschiedlichen Bildsensoren 161 und 162 erfaßt werden, hat die fünfte bevorzugte Ausführungsform Vorteile ähnlich denen der dritten und vierten bevorzugten Ausführungsform, wobei Vorteile die Erhöhung des Nutzwirkungsgrades der Photomenge des Lichtes umfaßt.
Bei einer Abänderung kann das Licht für die Reflexions- Beleuchtung P-polarisiertes Licht sein, während das Licht für die Durchlaß-Beleuchtung 5-polarisisertes Licht sein kann. Wenn Lichtquellen, die polarisiertes Licht aussenden, so wie Laser, benutzt werden, können die polarisierenden Platten 119 und 129 weggelassen werden.

F. Sechste bevorzugte Ausführungsform

Eine sechste bevorzugte Ausführungsform ist in den Figuren 25A, 25B und 26 gezeigt. Ein optischer Kopf H0 entsprechend der sechsten bevorzugten Ausführungsform ist eine Kombination aus der vierten und fünften bevorzugten Ausführungsform Das heißt, zwei Arten von Licht werden durch die Technik des Polarisationslichtteilens aufgeteilt, während der optische Kopf H0 mit einem Spiegel 30d versehen ist, der dieselbe Form hat und an derselben Stelle wie der Spiegel 30b in Figur 19 angeordnet ist. Der Spiegel 30d weist ein transparentes Glassubstrat auf 1 auf dem ein dünner Film 35d für die Polansationsteilung gebildet ist. Eine Kante EP des Spiegels 30d schneidet die optische Achse LA eines Abbildungslinsensystems unter einem rechten Winkel. Die Arbeitsweise dieser sechsten bevorzugten Ausführungsform wird von den Fachleuten aus der Beschreibung der vierten und fünften bevorzugten Ausführungsform verstanden werden, und daher wird die Beschreibung der Arbeitsweise der sechsten bevorzugten Ausführungsform hier weggelassen.

G. Modifikationen und Folgerung

(1) Bei der dritten und vierten bevorzugten Ausführungsform kann Licht mit unterschiedlichen Wellenlänge als Licht für die Reflexions-Beleuchtung und demjenigen für die Durchlaß- Beleuchtung verwendet werden, und dies ist nicht auf rotes Licht und infrarotes Licht beschränkt. Wenn sichtbares Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen benutzt wird, wird der kalte Spiegel 150 durch einen dichroitischen Spiegel ersetzt. Jede der Lichtquellen 110 und 120 kann aus einer Weißlichtquelle und einem Farbfilder zusammengesetzt sein.
(2) Bei der dritten und fünften bevorzugten Ausführungsform nimmt der Nutzwirkungsgrad des Lichts einen maximalen Wert an, wenn die Grenzlinie BL des ersten und zweiten Bereiches die optische Achse schneidet. Jedoch kann die Grenzlinie BL von der optischen Achse LA abweichen. Weiter kann bei der vierten und sechsten bevorzugten Ausführungsform die Kante EP der Kante des Spiegels 30b oder 30d von der optischen Achse L abweichen. Obwohl es bevorzugt ist, daß der Spiegel 30b oder 30d so angeordnet ist, daß die Hälfte der Winkelöffnung ω&sub0; des Abbildungslinsensystems überdeckt wird, arbeitet die vorliegende Erfindung, solange der Spiegel 30b oder 30d einen Teil der Winkelöffnung ω&sub0; überdecken wird.
Obwohl die Erfindung in Einzelheiten gezeigt und beschrieben worden ist, ist die vorangehende Beschreibung in jeder Hinsicht veranschaulichend und nicht beschränkend. Es wird daher verstanden, daß verschiedene Modifikationen und Änderungen ins Auge gefaßt werden können, ohne daß man sich vom Rahmen der Erfindung entfernt.

Claims

1. Verfahren zum Lesen jeweiliger Bilder eines Verdrahtungsmusters und eines Durchgangslochs einer gedruckten Schaltkarte mit einer ersten und zweiten Oberfläche, die sich gegenüberliegen, bei der das Verdrahtungsmuster auf der ersten Oberfläche gebildet ist und das Durchgangsloch zwischen der ersten und zweiten Oberfläche vorgesehen ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

(a) Aufgeben eines ersten Lichtstrahles mit einer ersten optischen Eigenschaft, d.h. einer ersten Wellenlänge oder in einer ersten Richtung polarisiert, auf die erste Oberfläche der gedruckten Schaltkarte, wobei der erste Lichtstrahl auf dem Verdrahtungsmuster reflektiert wird, so daß ein reflektierter Lichtstrahl entsteht;

(b) Aufgeben eines zweiten Lichtstrahles mit einer zweiten optischen Eigenschaft, d.h. einer zweiten Wellenlänge oder in einer zweiten Richtung polarisiert, auf die zweite Oberfläche der gedruckten Schaltkarte, wobei der zweite Lichtstrahl durch das Durchgangsloch durchgelassen wird, so daß ein durchgelassener Lichtstrahl entsteht;

(c) Erzeugen eines zusammengesetzten Lichtstrahles, der aus dem reflektierten Lichtstrahl und dem durchgelassenen Lichtstrahl besteht;

(d) Leiten des zusammengesetzten Lichtstrahles an ein optisches Abbildesystem;

(e) Empfangen des zusammengesetzten Lichtstrahles, der durch das optische Abbildesystem gelaufen ist, durch einen Lichtteiler, um den zusammengesetzten Lichtstrahl in den reflektierten Lichtstrahl und den durchgelassenen Lichtstrahl aufzuteilen;

(f) Empfangen des reflektierten Lichtstrahles mit einem ersten Bildsensor, um ein Bild des Verdrahtungsmusters zu erhalten; und

(g) Empfangen des durchgelassenen Lichtstrahls mit einem zweiten Bildsensor, um ein Bild des Durchgangsloches zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die optische Eigenschaft eine Wellenlänge ist und der Schritt (a) die Schritte aufweist:

(a-1) Aufgeben einer ersten Komponente des ersten Lichstrahles von einer Position, die in einem Teil einer Winkelöffnung des optischen Abbildesystems definiert ist, auf die erste Oberfläche der gedruckten Schaltkarte; und

(a-2) Aufgeben einer zweiten Komponente des ersten Lichtstrahles von einer Position außerhalb der Winkelöffnung des optischen Abbildesystems auf die erste Oberfläche der gedruckten Schaltkarte.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt (a-1) die Schritte aufweist:

Bereitstellen einer Lichtquelle mit einem Gehäuse, deren Kante auf einer optischen Achse des optischen Abbildesystems liegt; und

Aktivieren der Lichtquelle, daß sie die erste Komponente des ersten Lichtstrahles emittiert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der erste Lichtstrahl rotes Licht ist und der zweite Lichtstrahl infrarotes Licht ist; und

der Lichtteiler ein kalter Spiegel ist, der den roten Lichtstrahl reflektiert und den Infrarot-Lichtstrahl durch-

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die optische Eigenschaft eine Polarisationsrichtung ist und der Schritt (a) die Schritte aufweist:

(a-1) Aufgeben einer ersten Komponente des ersten Lichtstrahles von einer Position, die in einem Teil einer Winkelöffnung des optischen Abbildesystems definiert ist, auf die erste Oberfläche der gedruckten Schaltkarte; und

(a-2) Aufgeben einer zweiten Komponente des ersten Lichstrahles von einer Position außerhalb der Winkelöffnung des optischen Abbildesystems auf die erste Oberfläche der gedruckten Schaltkarte.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Schritt (a-1) die Schritte aufweist:

Aktivieren der Lichtquelle, daß sie die erste Komponente des ersten Lichstrahles emittiert.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt (a) den Schritt aufweist:

(a-1) Aufgeben des ersten Lichstrahles an einer Position, die in einem Teil einer Winkelöffnung des optischen Abbildesystems definiert ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt (a) weiter den Schritt aufweist:

(a-2) Positionieren einer Kante der Lichtquelle auf einer optischen Achse des optischen Abbildesystems.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schritt (a) weiter den Schritt aufweist:

(a-3) Überdecken der Hälfte der Winkelöffnung des optischen Abbildesystems mit der Lichtquelle.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Schritt (a) den Schritt aufweist:

(a-1) Aufgeben des ersten Lichstrahles von außerhalb der Winkelöffnung des optischen Abbildesystems auf einen selektiven Reflexionsspiegel, der die Gesamtheit einer Winkelöffnung des optischen Abbildesystems abdeckt, wobei:

der selektive Reflexionsspiegel eine Fläche hat, die aus:

einem ersten Bereich, der den ersten Lichtstrahl einer ersten optischen Eigenschaft reflektieren kann und einen zweiten Lichtstrahl mit der zweiten optischen Eigenschaft durchlassen kann; und

einem zweiten Bereich, der den ersten und zweiten Lichtstrahl reflektieren kann, besteht; und

die Winkelöffnung des optischen Abbildesystems in zwei Teile mit einer Grenze zwischen erstem und zweitem Bereich aufgeteilt ist, um den ersten Lichtstrahl zu der ersten Oberfläche der gedruckten Schaltkarte zu leiten, um so einen reflektierten Lichtstrahl durch Reflexion des ersten Lichtstrahles am Verdrahtungsmuster zu erhalten; und

der Schritt (d) den Schritt aufweist:

(d-1) Leiten des zusammengesetzten Lichstrahles zu dem optischen Abbildesystem durch den selektiven Reflexionsspiegel.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die optische Eigenschaft eine Wellenlänge ist und

der Lichtteiler ein Spiegel ist, der entweder den ersten Lichtstrahl oder den zweiten Lichtstrahl in dem zusammengesetzten Lichtstrahl reflektiert.

12. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die optische Eigenschaft eine Polarisationsrichtung ist und

der Lichtteiler ein Polarisationsstrahl-Teilerspiegel ist, der nur einen der ersten und zweiten Lichtstrahlen in dem zusammengesetzten Lichtstrahl reflektiert.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die Grenze die Winkelöffnung im wesentlichen in zwei gleiche Teile aufteilt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der selektive Reflexionsspiegel ein transparenten Substrat und einen selektiven Photoreflexionsfilm aufweist, der ausgewählt auf dem transparenten Substrat gebildet ist;

wobei der erste Bereich eine freiliegende Fläche des selektiven Photoreflexionsfilms ist; und

der zweite Bereich eine freiliegende Fläche des transparenten Substrates ist.

15. Bildlesesystem zum Lesen jeweiliger Bilder eines Verdrahtungsmusters und eines Durchgangsloches einer gedruckten Schaltkarte mit einer ersten und zweiten Oberfläche, die einander gegenüberliegen, bei der das Verdrahtungsmuster auf der ersten Oberfläche gebildet ist und das Durchgangsloch zwischen der ersten und zweiten Oberfläche vorgesehen ist, wobei das Bildlesesystem aufweist:

(a) ein optisches Abbildesystem, das der ersten Oberfläche der gedruckten Schaltkarte zugewandt ist;

(b) eine ersten Lichtstrahl-Quelleneinrichtung, die der ersten Oberfläche der gedruckten Schaltkarte zugewandt ist, um einen ersten Lichtstrahl mit einer ersten optischen Eigenschaft auszusenden, d.h. einer ersten Wellenlänge oder in einer ersten Richtung polarisiert, auf die erste Oberfläche der gedruckten Schaltkarte, wobei der erste Lichtstrahl auf dem Verdrahtungsmuster reflektiert wird, so daß ein reflektierter Lichtstrahl entsteht;

(c) eine zweite Lichtstrahl-Quelleneinrichtung, die der zweiten Fläche der gedruckten Schaltkarte zugewandt ist, um einen zweiten Lichtstrahl mit einer zweiten optischen Eigenschaft, d.h. einer zweiten Wellenlänge oder in einer zweiten Richtung polarisiert, auszusenden, aüf die zweite Oberfläche der gedruckten Schaltkarte, wobei der zweite Lichtstrahl durch das Durchgangsloch durchgelassen wird, so daß ein durchgelassener Lichtstrahl entsteht, der mit dem reflektierten Lichtstrahl überlagert wird, um einen zusammengesetzten Lichtstrahl zu erhalten, der in das optische Abbildesystem eintritt;

(d) eine Lichtteilereinrichtung zum Aufnehmen des zusammengesetzten Lichtstrahles, der durch das optische Abbildesystem gelaufen ist, um den zusammengesetzten Lichtstrahl in den reflektierten Lichtstrahl und den durchgelassenen Lichtstrahl aufzuteilen;

(e) eine erste Bildsensoreinrichtung zum Aufnehmen des reflektierten Lichtstrahles, um ein Bild des Verdrahtungsmusters zu erhalten; und

(f) eine zweite Bildsensoreinrichtung zum Aufnehmen des durchgelassenen Lichtstrahls, um ein Bild des Durchgangsloches zu erhalten.

16. Bildlesesystem nach Anspruch 15, bei dem die optische Eigenschaft die Wellenlänge ist und die erste Lichtstrahl- Quelleneinrichtung aufweist:

(b-1) eine erste Beleuchtungseinrichtung, die in einer Position vorgesehen ist, welche in einem Teil einer Winkelöffnung des optischen Abbildesystems definiert ist, um eine erste Komponente des ersten Lichtstrahls auszusenden; und

(b-2) eine zweite Beleuchtungseinrichtung, die außerhalb der Winkelöffnung des optischen Abbildesystems vorgesehen ist, um eine zweite Komponente des ersten Lichtstrahls auszusenden.

17. Bildlesesystem nach Anspruch 16, bei dem die erste Beleuchtungseinrichtung ein Gehäuse hat, deren Kante sich auf einer optischen Achse des optischen Abbildesystems befindet.

18. Bildlesesystem nach Anspruch 17, bei dem das Gehäuse der ersten Beleuchtungseinrichtung die Hälfte der Winkelöffnung des optischen Abbildesystems überdeckt.

19. Bildlesesystem nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem die Lichtteilereinrichtung aufweist:

(e-1) einen Spiegel, der nur einen der ersten und zweiten Lichtstrahlen in dem zusammengesetzten Lichtstrahl reflektiert.

20. Bildlesesystem nach Anspruch 15, bei dem die optische Eigenschaft eine Polarisationsrichtung ist und die erste Lichtstrahl-Quelleneinrichtung aufweist:

(b-2) eine zweite Beleuchtungseinrichtung, die außerhalb der Winkelöffnung des optischen Abbildesystems vorgesehen ist, um eine zweite Komponente des ersten Lichtstrahles auszusenden.

21. Bildlesesystem nach Anspruch 20, bei dem die erste Beleuchtungseinrichtung ein Gehäuse hat, deren Kante sich auf einer optischen Achse des optischen Abbildesystems befindet.

22. Bildlesesystem nach Anspruch 21, bei dem der Körper der ersten Beleuchtungseinrichtung die Hälfte der Winkelöffnung des optischen Abbildesystems überdeckt.

23. Bildlesesystem nach einem der Ansprüche 20 bis 22, bei dem die Lichtteilereinrichtung aufweist:

(e-2) einen Polarisationsstrahl-Teiler, der nur einen der ersten und zweiten Lichtstrahlen in dem zusammengesetzten Lichtstrahl reflektiert.

24. Bildlesesystem nach einem der Ansprüche 15 bis 23, bei dem die erste Lichtstrahl-Quelleneinrichtung außerhalb der Winkelöffnung des optischen Abbildesystems vorgesehen ist, zum Aussenden des ersten Lichtstrahles in Richtung auf einen selektiven Reflexionsspiegel, der die Gesamtheit der Winkelöffnung des optischen Abbildesystems überdeckt und eine Fläche aufweist, die aus

einem ersten Bereich, der einen ersten Lichtstrahl mit der ersten optischen Eigenschaft reflektieren kann und einen zweiten Lichtstrahl mit der zweiten optischen Eigenschaft durchlassen kann; und

einem zweiten Bereich, der den ersten und zweiten Lichtstrahl reflektieren kann, besteht;

wobei die Winkelöffnung des optischen Abbildesystems in zwei Teile mit einer Grenze zwischen dem ersten und zweiten Bereich aufgeteilt ist, um den ersten Lichtstrahl auf die erste Oberfläche der gedruckten Schaltkarte zu richten, um einen reflektierten Lichtstrahl durch Reflexion des ersten Lichtstrahles an dem Verdrahtungsmuster zu erhalten; und der zusammengesetzte Lichtstrahl in den selektiven Reflexionsspiegel eintritt und dann durch das optische Abbildesystem läuft.

25. Bildlesesystem nach Anspruch 22, bei dem die Grenze die Winkelöffnung im wesentlichen in zwei gleiche Teile aufteilt.

26. Bildlesesystem nach Anspruch 25, bei dem der selektive Reflexions spiegel aufweist:

(b-1) ein transparentes Substrat; und

(b-2) einen selektiven Photoreflexionsfilm, der ausgewählt auf dem transparenten Substrat gebildet ist;

und wobei der erste Bereich eine freiliegende Fläche des selektiven Photoreflexionsfilms ist; und

der zweite Bereich eine freiliegende Fläche des transparenten Substrates ist.

27. Bildlesesystem nach Anspruch 26, bei dem die erste Lichtstrahl-Quelleneinrichtung den ersten Lichtstrahl in einer Richtung senkrecht zu der optischen Achse aussendet; und

der selektive Reflexionsspiegel bezüglich der optischen Achse um 45º geneigt ist.

28. Bildlesesystem nach einem der Ansprüche 15 bis 23, bei dem die erste Lichtstrahl-Quelleneinrichtung außerhalb der Winkelöffnung des optischen Abbildesystems vorgesehen ist, um den ersten Lichtstrahl in Richtung auf einen selektiven Reflexionsspiegel auszusenden, der einen Teil einer Winkelöffnung des optischen Abbildesystems überdeckt und einen ersten Lichtstrahl mit einer ersten optischen Eigenschaft reflektieren kann und einen zweiten Lichtstrahl mit einer zweiten optischen Eigenschaft durchlassen kann, um den ersten Lichtstrahl auf die erste Oberfläche der gedruckten Schaltkarte zu richten und um den reflektierten Lichtstrahl durch Reflexion des Lichtstrahles auf dem Verdrahtungsmuster zu erhalten;

und der zusammengesetzte Lichtstrahl durch einen Raum läuft, in dem der selektive Reflexionsspiegel vorgesehen ist, und dann in das optische Abbildesystem eintritt.

29. Bildlesesystem nach Anspruch 28, bei dem der selektive Reflexionsspiegel eine Kante hat, die sich auf einer optischen Achse des optischen Abbildesystems befindet.

30. Bildlesesystem nach Anspruch 29, bei dem die Kante die Winkelöffnung im wesentlichen in zwei gleiche Teile aufteilt.

31. Bildlesesystem nach Anspruch 30, bei dem der selektive Reflexionsspiegel ein transparentes Substrat und einen selektiven Photoreflexionsfilm, der auf dem transparenten Substrat gebildet ist, aufweist.

32. Bildlesesystem nach einem der Ansprüche 24 bis 31, bei dem die Kante des selektiven Reflexionsspiegels zu einem Keil gearbeitet ist.