JP2002139439A - 検査用拡散光源 - Google Patents
検査用拡散光源Info
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧延痕等による反射散乱特性の変動の影響を
緩和するのに十分な光拡散特性を得るとともに、光の使
用効率を向上できるようにすること。 【解決手段】 リング照明１０と照明対象Ｆとの間に、
リング照明１０と照明対象とを結ぶ光路を遮らないよう
にその光路のかかる部分を切り欠いたフレネルレンズ２
２を設置した構成とする。フレネルレンズ２２によって
リング照明１１の虚像Ｂが発生させられ、リング照明１
０を多段に設置したのと同等の効果が得られることか
ら、市販のリングファイバー照明等にフレネルレンズを
付加するという簡単な構成によって、圧延痕等による反
射散乱特性の変動の影響を緩和するのに十分な光拡散特
性を得るとともに、光の使用効率が向上し、より明るい
光源を実現することができる。
緩和するのに十分な光拡散特性を得るとともに、光の使
用効率を向上できるようにすること。 【解決手段】 リング照明１０と照明対象Ｆとの間に、
リング照明１０と照明対象とを結ぶ光路を遮らないよう
にその光路のかかる部分を切り欠いたフレネルレンズ２
２を設置した構成とする。フレネルレンズ２２によって
リング照明１１の虚像Ｂが発生させられ、リング照明１
０を多段に設置したのと同等の効果が得られることか
ら、市販のリングファイバー照明等にフレネルレンズを
付加するという簡単な構成によって、圧延痕等による反
射散乱特性の変動の影響を緩和するのに十分な光拡散特
性を得るとともに、光の使用効率が向上し、より明るい
光源を実現することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板、リ
ードフレームなど金属表面を有する対象物を検査する場
合に用いられる検査用照明の技術分野に属する。
ードフレームなど金属表面を有する対象物を検査する場
合に用いられる検査用照明の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、プリント基板、リードフレーム
などの検査では、照明の条件が重要なことは良く知られ
ている。例えば、プリント基板における金メッキされた
銅配線部を検査する場合、配線には圧延痕と呼ばれる微
小な凹凸が多数存在しているため、その中で大きなもの
は、照明の条件によっては、検出しようとしているキ
ズ、ピンホール、付着物と同じように撮像され、欠陥の
誤検出（過剰検出）の原因となる。
などの検査では、照明の条件が重要なことは良く知られ
ている。例えば、プリント基板における金メッキされた
銅配線部を検査する場合、配線には圧延痕と呼ばれる微
小な凹凸が多数存在しているため、その中で大きなもの
は、照明の条件によっては、検出しようとしているキ
ズ、ピンホール、付着物と同じように撮像され、欠陥の
誤検出（過剰検出）の原因となる。
【０００３】図１は圧延痕による金属表面の凹凸が垂直
落射照明でどのように観察されるかを示した説明図であ
る。光源ＳからレンズＬを通りハーフミラーＭで反射さ
れた光が対象物Ｆである金属の表面に入射するが、入射
光６，７は、正反射光がカメラＣに入るが、入射光１，
２，４，５はカメラＣのレンズ側に反射光が来ないた
め、黒い点又はスジとして撮像される。
落射照明でどのように観察されるかを示した説明図であ
る。光源ＳからレンズＬを通りハーフミラーＭで反射さ
れた光が対象物Ｆである金属の表面に入射するが、入射
光６，７は、正反射光がカメラＣに入るが、入射光１，
２，４，５はカメラＣのレンズ側に反射光が来ないた
め、黒い点又はスジとして撮像される。
【０００４】このような圧延痕による光反射の散乱特性
は、光源が点光源に近いと、金属表面の位置により大き
く変動するが、光源が拡散光の場合では、平均化されて
変動が少なくなる。このような観点から、プリント基板
を検査する際の照明は拡散光が望ましいが、構成が容易
であることからリングファイバ照明や同軸落射照明が使
用されることが多い。ところが、リングファイバ照明や
同軸落射照明は、点光源に近いため、散乱特性の変動の
影響を受けやすく、圧縁痕を欠陥と誤判定することが多
かった。
は、光源が点光源に近いと、金属表面の位置により大き
く変動するが、光源が拡散光の場合では、平均化されて
変動が少なくなる。このような観点から、プリント基板
を検査する際の照明は拡散光が望ましいが、構成が容易
であることからリングファイバ照明や同軸落射照明が使
用されることが多い。ところが、リングファイバ照明や
同軸落射照明は、点光源に近いため、散乱特性の変動の
影響を受けやすく、圧縁痕を欠陥と誤判定することが多
かった。
【０００５】そこで、特に圧延痕を有する金属表面の検
査においては、表面反射の散乱特性の変動の影響を防ぐ
ため、図２（ａ）〜（ｄ）に示すような方法の拡散照明
が用いられている。
査においては、表面反射の散乱特性の変動の影響を防ぐ
ため、図２（ａ）〜（ｄ）に示すような方法の拡散照明
が用いられている。
【０００６】図２（ａ）に示す方法は、いわゆる積分球
（入射光用、試料用、検出器用の開口を備え、白い拡散
材を内面全面に塗布した中空の球）を使用するもので、
図示のように、光源Ｓから出た光Ｌを積分球Ｉの内面で
反射させ、そのうち対象物Ｆに当たって反射する光をカ
メラＣで観察する。図２（ｂ）に示す方法は、ドーム状
散乱反射面を使用するもので、図示のように、光源Ｓか
ら出た光を対象物Ｆを覆うように設置したドームＤの内
面で反射させ、そのうち対象物Ｆに当たって反射する光
をカメラＣで観察する。図２（ｃ）に示す方法は、拡散
板を使用しており、光源Ｓから出た光を光拡散板Ｐを透
過させ、その透過した光のうちで対象物Ｆに当たって反
射する光をカメラＣで観察する。図２（ｄ）に示す方法
は、多数の光源Ｓを半球状に設置しており、各光源Ｓか
ら出て対象物Ｆで反射した光をカメラＣで観察する。
（入射光用、試料用、検出器用の開口を備え、白い拡散
材を内面全面に塗布した中空の球）を使用するもので、
図示のように、光源Ｓから出た光Ｌを積分球Ｉの内面で
反射させ、そのうち対象物Ｆに当たって反射する光をカ
メラＣで観察する。図２（ｂ）に示す方法は、ドーム状
散乱反射面を使用するもので、図示のように、光源Ｓか
ら出た光を対象物Ｆを覆うように設置したドームＤの内
面で反射させ、そのうち対象物Ｆに当たって反射する光
をカメラＣで観察する。図２（ｃ）に示す方法は、拡散
板を使用しており、光源Ｓから出た光を光拡散板Ｐを透
過させ、その透過した光のうちで対象物Ｆに当たって反
射する光をカメラＣで観察する。図２（ｄ）に示す方法
は、多数の光源Ｓを半球状に設置しており、各光源Ｓか
ら出て対象物Ｆで反射した光をカメラＣで観察する。
【０００７】これらの方法のうち、積分球、ドーム状散
乱反射面、拡散板を使用する方法は、光源からの光を拡
散させて拡散照明を得るため、光の利用効率が悪く、相
対的に暗いという問題点がある。このため、ラインセン
サカメラなど、受光側の感度が低く、強い光量が要求さ
れる用途では、利用が困難であった。一方、多数の光源
を半球状に設置する方法は、高輝度の拡散光源を構成で
きるが、設置スペースが大きく、カメラと照明が一体で
動くような用途では具体化が困難であり、コストも高か
った。
乱反射面、拡散板を使用する方法は、光源からの光を拡
散させて拡散照明を得るため、光の利用効率が悪く、相
対的に暗いという問題点がある。このため、ラインセン
サカメラなど、受光側の感度が低く、強い光量が要求さ
れる用途では、利用が困難であった。一方、多数の光源
を半球状に設置する方法は、高輝度の拡散光源を構成で
きるが、設置スペースが大きく、カメラと照明が一体で
動くような用途では具体化が困難であり、コストも高か
った。
【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、圧延痕等に
よる反射散乱特性の変動の影響を緩和するのに十分な光
拡散特性を得るとともに、光の使用効率を向上できる検
査用拡散光源を提供することにある。
れたものであり、その目的とするところは、圧延痕等に
よる反射散乱特性の変動の影響を緩和するのに十分な光
拡散特性を得るとともに、光の使用効率を向上できる検
査用拡散光源を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の検査用拡散光源は、リング照明と照明対象
との間に、リング照明と照明対象とを結ぶ光路を遮らな
いようにその光路のかかる部分を切り欠いたフレネルレ
ンズを設置したことを特徴とする。
め、本発明の検査用拡散光源は、リング照明と照明対象
との間に、リング照明と照明対象とを結ぶ光路を遮らな
いようにその光路のかかる部分を切り欠いたフレネルレ
ンズを設置したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】図３は本発明に係る検査用拡散光
源の一例を示す概略構成図である。同図において１０は
対象物Ｆを照射するための公知のリング照明であり、本
発明ではそのリング照明１０の下部に光拡散用アタッチ
メント２０が取り付けられている。このアタッチメント
２０は、円筒状のガイド部２１にフレネルレンズ２２を
取り付けてなるもので、図示のようにそのフレネルレン
ズ２２は、リング照明１０と対象物Ｆとを結ぶ光路を遮
らないようにその光路のかかる部分を円形の切り欠き部
２２ａとしている。この切り欠き部の形状は、撮像範囲
がマトリックスカメラのように長方形の場合は同心円状
となるが、ラインセンサーカメラのようにライン状の場
合は、図４に示すような楕円状となる。なお、フレネル
レンズは通常の凸レンズを用いることもできる。
源の一例を示す概略構成図である。同図において１０は
対象物Ｆを照射するための公知のリング照明であり、本
発明ではそのリング照明１０の下部に光拡散用アタッチ
メント２０が取り付けられている。このアタッチメント
２０は、円筒状のガイド部２１にフレネルレンズ２２を
取り付けてなるもので、図示のようにそのフレネルレン
ズ２２は、リング照明１０と対象物Ｆとを結ぶ光路を遮
らないようにその光路のかかる部分を円形の切り欠き部
２２ａとしている。この切り欠き部の形状は、撮像範囲
がマトリックスカメラのように長方形の場合は同心円状
となるが、ラインセンサーカメラのようにライン状の場
合は、図４に示すような楕円状となる。なお、フレネル
レンズは通常の凸レンズを用いることもできる。
【００１１】撮像範囲がライン状の場合の切り欠き部の
形状は、図５に示すように、ライン状の撮像範囲Ｓの各
点とリング照明の光射出部Ａの各点とを結び、その結ん
だ線をレンズの位置（光射出部、レンズ、ライン状の被
撮像部）の比で内分する点Ｈの軌跡の外接図形として求
まる。この外接図形は、ほぼ楕円に近似した形状とな
る。
形状は、図５に示すように、ライン状の撮像範囲Ｓの各
点とリング照明の光射出部Ａの各点とを結び、その結ん
だ線をレンズの位置（光射出部、レンズ、ライン状の被
撮像部）の比で内分する点Ｈの軌跡の外接図形として求
まる。この外接図形は、ほぼ楕円に近似した形状とな
る。
【００１２】リング照明１０の光射出部Ａ（ファイバー
先端）から出た光のうち、中心軸ｏに近い光線ｄはその
まま対象物Ｆに到達する。光拡散用アタッチメント２０
を取り付けていない場合、対象物Ｆからリング照明１０
を見ると、ファイバーの並んでいる細い幅のリング状の
光源であり、その反射光は圧延痕の分布に伴って生じる
反射散乱特性の変化を直接受ける。これに対し、図３に
示すようにフレネルレンズ２１を付加した構成では、中
心軸ｏに対し外側の光線ｅは、フレネルレンズ２１で屈
折し、光路を中心寄りに替えて対象物Ｆに到達する。こ
のとき、対象物Ｆから光源を見ると、本来のファイバー
リングに対し、その外側にフレネルレンズ２１によって
生じた光源（ファイバーリング）の虚像Ｂが存在する。
したがって、圧延痕によって生じる反射散乱特性の方向
が少し変化した場合でも、虚像Ｂの光源でカバーされ、
カメラＣに到達する光量の変動が押さえられるので、結
果として圧延痕によって生じる誤判定の数が減少する。
このような作用でカバーされる反射散乱特性の変動は±
６度程度の範囲の変化に限られるが、圧延痕による散乱
特性の変動範囲も比較的狭いので十分な効果が得られ
る。
先端）から出た光のうち、中心軸ｏに近い光線ｄはその
まま対象物Ｆに到達する。光拡散用アタッチメント２０
を取り付けていない場合、対象物Ｆからリング照明１０
を見ると、ファイバーの並んでいる細い幅のリング状の
光源であり、その反射光は圧延痕の分布に伴って生じる
反射散乱特性の変化を直接受ける。これに対し、図３に
示すようにフレネルレンズ２１を付加した構成では、中
心軸ｏに対し外側の光線ｅは、フレネルレンズ２１で屈
折し、光路を中心寄りに替えて対象物Ｆに到達する。こ
のとき、対象物Ｆから光源を見ると、本来のファイバー
リングに対し、その外側にフレネルレンズ２１によって
生じた光源（ファイバーリング）の虚像Ｂが存在する。
したがって、圧延痕によって生じる反射散乱特性の方向
が少し変化した場合でも、虚像Ｂの光源でカバーされ、
カメラＣに到達する光量の変動が押さえられるので、結
果として圧延痕によって生じる誤判定の数が減少する。
このような作用でカバーされる反射散乱特性の変動は±
６度程度の範囲の変化に限られるが、圧延痕による散乱
特性の変動範囲も比較的狭いので十分な効果が得られ
る。
【００１３】図６は本発明の検査用拡散光源を使用した
効果を確認するための実測結果を示すグラフあり、図６
（Ａ）はリング照明のみで撮像した画像の中で欠陥の無
い箇所での濃度値の断面波形図、図６（Ｂ）はリング照
明に拡散照明用アタッチメントを付けて撮像した画像の
中で欠陥の無い箇所での濃度値の断面波形図を示してい
る。
効果を確認するための実測結果を示すグラフあり、図６
（Ａ）はリング照明のみで撮像した画像の中で欠陥の無
い箇所での濃度値の断面波形図、図６（Ｂ）はリング照
明に拡散照明用アタッチメントを付けて撮像した画像の
中で欠陥の無い箇所での濃度値の断面波形図を示してい
る。
【００１４】図６（Ａ）のリング照明のみの場合の波形
を見ると、断面波形中に１９２の値より大幅に低い部分
が多数存在し、画像中で黒っぽい点や線となっている。
仮に２値化レベルを１９２に設定すれば、このような部
分は配線が白と２値化される中で黒い点や線として判定
され、欠陥と誤認識される。これに対し、リング照明に
拡散用アタッチメントを付けた場合、図６（Ｂ）に示す
ように、断面波形中に値１９２より低い部分は照明の効
果で無くなり、前記と同様に２値化しても、欠陥として
誤認識される部分を無くすことができる。
を見ると、断面波形中に１９２の値より大幅に低い部分
が多数存在し、画像中で黒っぽい点や線となっている。
仮に２値化レベルを１９２に設定すれば、このような部
分は配線が白と２値化される中で黒い点や線として判定
され、欠陥と誤認識される。これに対し、リング照明に
拡散用アタッチメントを付けた場合、図６（Ｂ）に示す
ように、断面波形中に値１９２より低い部分は照明の効
果で無くなり、前記と同様に２値化しても、欠陥として
誤認識される部分を無くすことができる。
【００１５】以上のような観点から考えると、図１に示
した各方法は、拡散光としては良好な特性が得られはす
るものの、オーバースペックであり、逆に同じエネルギ
ー量からは不十分な光量しか得られない。
した各方法は、拡散光としては良好な特性が得られはす
るものの、オーバースペックであり、逆に同じエネルギ
ー量からは不十分な光量しか得られない。
【００１６】ここで、図７は図３と同様な光源を拡散板
を用いて構成したものである。このような構成でも一見
同じ効果が期待できそうであるが、実際には、拡散板２
３により光量が大幅に減衰し、拡散板２３を通らない光
量に対し拡散光成分の光量が小さくなり、期待した効果
は得られない。
を用いて構成したものである。このような構成でも一見
同じ効果が期待できそうであるが、実際には、拡散板２
３により光量が大幅に減衰し、拡散板２３を通らない光
量に対し拡散光成分の光量が小さくなり、期待した効果
は得られない。
【００１７】
【発明の効果】本発明の検査用拡散光源は、リング照明
と照明対象との間に、リング照明と照明対象とを結ぶ光
路を遮らないようにその光路のかかる部分を切り欠いた
フレネルレンズを設置した構成としたので、フレネルレ
ンズによってリング照明の虚像が発生させられ、リング
照明を多段に設置したのと同等の効果が得られることか
ら、市販のリングファイバー照明等にフレネルレンズを
付加するという簡単な構成によって、圧延痕等による反
射散乱特性の変動の影響を緩和するのに十分な光拡散特
性を得るとともに、光の使用効率が向上し、より明るい
光源を実現することができる。
と照明対象との間に、リング照明と照明対象とを結ぶ光
路を遮らないようにその光路のかかる部分を切り欠いた
フレネルレンズを設置した構成としたので、フレネルレ
ンズによってリング照明の虚像が発生させられ、リング
照明を多段に設置したのと同等の効果が得られることか
ら、市販のリングファイバー照明等にフレネルレンズを
付加するという簡単な構成によって、圧延痕等による反
射散乱特性の変動の影響を緩和するのに十分な光拡散特
性を得るとともに、光の使用効率が向上し、より明るい
光源を実現することができる。
【図１】圧延痕による金属表面の凹凸が垂直落射照明で
どのように観察されるかを示した説明図である。
どのように観察されるかを示した説明図である。
【図２】従来から行われている拡散照明の実現方法の説
明図である。
明図である。
【図３】本発明に係る検査用拡散光源の一例を示す概略
構成図である。
構成図である。
【図４】撮像範囲がライン状の場合に用いる光拡散用ア
タッチメントを示す底面図である。
タッチメントを示す底面図である。
【図５】撮像範囲がライン状の場合の切り欠き部の形状
の説明図である。
の説明図である。
【図６】本発明の検査用拡散光源を使用した効果を確認
するための実測結果を示すグラフある。
するための実測結果を示すグラフある。
【図７】図３と同様な光源を拡散板を用いて構成した例
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
１０ リング照明 ２０ 光拡散用アタッチメント ２１ ガイド部 ２２ フレネルレンズ ２２ａ 切り欠き部 ２３ 拡散板 Ａ 光射出部 Ｂ 光源の虚像 Ｃ カメラ Ｆ 対象物 Ｌ レンズ Ｍ ハーフミラー Ｓ 撮像範囲 Ｈ 内分する点 ｄ，ｅ 光線
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB02 CC01 CC27 GG17 HH02 HH12 HH14 JJ03 JJ09 JJ26 LL03 LL43 QQ04 2G051 AA65 BA20 BB09 BB17 CA04 CC09 2G059 AA05 BB15 GG10 JJ11 JJ17 KK04 PP10 5F067 AA19
Claims (1)
- 【請求項１】 リング照明と照明対象との間に、リング
照明と照明対象とを結ぶ光路を遮らないようにその光路
のかかる部分を切り欠いたフレネルレンズを設置したこ
とを特徴とする検査用拡散光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000336822A JP2002139439A (ja) | 2000-11-06 | 2000-11-06 | 検査用拡散光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000336822A JP2002139439A (ja) | 2000-11-06 | 2000-11-06 | 検査用拡散光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002139439A true JP2002139439A (ja) | 2002-05-17 |
Family
ID=18812302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000336822A Pending JP2002139439A (ja) | 2000-11-06 | 2000-11-06 | 検査用拡散光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002139439A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008101926A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Toppan Printing Co Ltd | 金属パターンを有する基板の検査方法及び検査装置 |
| JP2009204311A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Toppan Printing Co Ltd | 金属基板表面の検査方法及び検査装置 |
| JP2010212422A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Fujitsu Ltd | 配線基板と半導体パッケージの再利用方法 |
| WO2011055432A1 (ja) * | 2009-11-04 | 2011-05-12 | ダックエンジニアリング株式会社 | ワーク検査装置 |
| JP5311695B1 (ja) * | 2012-12-04 | 2013-10-09 | レボックス株式会社 | 照明装置 |
| WO2014118935A1 (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-07 | 株式会社ニレコ | 面粗さ測定装置及び面粗さ測定方法 |
| JP2020507770A (ja) * | 2017-02-09 | 2020-03-12 | エッセンリックス コーポレーション | 比色アッセイ法 |
-
2000
- 2000-11-06 JP JP2000336822A patent/JP2002139439A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPWO2011055432A1 (ja) * | 2009-11-04 | 2013-03-21 | ダックエンジニアリング株式会社 | ワーク検査装置 |
| JP5755144B2 (ja) * | 2009-11-04 | 2015-07-29 | ダックエンジニアリング株式会社 | ワーク検査装置 |
| JP5311695B1 (ja) * | 2012-12-04 | 2013-10-09 | レボックス株式会社 | 照明装置 |
| WO2014118935A1 (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-07 | 株式会社ニレコ | 面粗さ測定装置及び面粗さ測定方法 |
| JP2020507770A (ja) * | 2017-02-09 | 2020-03-12 | エッセンリックス コーポレーション | 比色アッセイ法 |
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