JPH0434346A - イメージ読取りシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、プリント基板の光学的外観検査装置などに
おいて使用されるイメージ読取りシステムに関するもの
で、特に、イメージセンサへの入射光量を増大させるた
めの改良に関する。

〔発明の背景〕

周知のように、プリント基板においてはその片面または
両面に金属製の配線パターンが形成されるとともに、電
子部品の実装のためのスルーホールが基板を貫く方向に
形成されている。そして、これらの配線パターンやスル
ーホールが許容誤差以内の正確さで形成されているか否
かを検査するために、種々のタイプの光学的外観検査装
置が利用されている。

〔従来の技術〕

第１３図は配線パターン検査装置に用いられるイメージ
読取りシステムの従来例を示す概念図である。光源１で
発生した光２はハーフミラ−３によって反射され、プリ
ント基板５の表面へと照射される。このプリント基板５
には配線パターン６とスルーホール７とが形成されてお
り、光２がその表面で反射して得られる反射光８は、ハ
ーフミラ−３および結像レンズ４を介してリニアイメー
ジセンサ９上に結像する。

リニアイメージセンサ９における受光レベルの例が第１
４図に示されており、この受光レベルは第１３図のに−
に線に沿ったリニアイメージに相当する。配線パターン
６は金属製であるためその光反射率は大きく、この配線
パターン６に相当する受光レベルも大きい。これに対し
て基板５の絶縁ベース５ａからの受光レベルは比較的小
さく、スルーホール７では光２が基板５の下方へ透過し
てしまうため、そこからの受光レベルは実質的にゼロで
ある。このため、閾値ＴＨを用いて受光レベルを判別す
れば、配線パターン６のイメージを把握可能である。

また、プリント基板の裏面側にも別光源を配置し、その
別光源からスルーホールを透過した光を反射光とともに
ひとつのイメージセンサで検出する方式も提案されてい
る。このような例としては、特公昭６２−２９７３７号
公報に記載された技術がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、第１３図の装置では、光源１からの光２のう
ちハーフミラ−３で反射されてプリント基板５へ向うの
はその光量の半分のみである。また、プリント基板５で
反射された光８のうちハーフミラ−３を透過してイメー
ジセンサ９に到達するのは、さらにその光量の半分であ
る。したがって配線パターン６における光反射率が仮に
１００％であったとしても、イメージセンサ９に到達す
る光の光量は光源１から出射した光の光量の１／４であ
る。

このため、イメージセンサ９での受光光量は比較的小さ
なものとなっており、イメージ検出精度が必ずしも高く
ないという問題がある。そして、これは、プリント基板
の外観検査に用いられる装置のみでなく、種々の被検査
物についての外観検査装置において共通の問題となって
いる。

〔発明の目的〕

この発明は、従来技術における上述の問題の克服を意図
しており、イメージセンサにおける受光光量を増大させ
てイメージ検出精度を高めたイメージ読取りシステムを
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、この発明の第１の構成では
、イメージセンサと結像光学系とを有するイメージ検出
部を備え、前記イメージ検出部によって被検査面の光学
像を検出することにより前記被検査面の外観検査を行う
ために用いられるイメージ読取りシステムにおいて、前
記被検査面の落射照明を行うための光源を、前記結像光
学系の開口角の一部に配置しである。

また、好ましくは、落射照明のための光源を、結像光学
系の光軸に接する位置に配置する。

〔作用〕

落射照明用の光源からの光はハーフミラ−などを介さず
に被検査面に照射される。そして、被検査面で反射した
光のうちの一部は光源によってケラれるが、残余の部分
は結像光学系を介してイメージセンサに到達する。した
がって、光源からの光のかなりの部分がイメージセンサ
に入射することになり、イメージセンサでのイメージ検
出精度が向上する。結像光学系の光軸に接するように光
源を配置したときには、光源によってケラれずにイメー
ジセンサに到達する反射光は、イメージ検出部の入射瞳
に向って進行する反射光の約１／２となる。

〔実施例〕

＜Ａ、全体構成〉 第１Ａ図はこの発明の一実施例であるイメージ読取りシ
ステムを組込んだプリント基板検査装置１０の切欠き平
面図であり、第１Ｂ図はその側面図である。この装置１
０は下部ハウジング１１と上部ハウジング１２とを備え
ており、下部ハウジング１１の上面開口付近には、水平
方向に移動テーブル１３が設けられている。移動テーブ
ル１３は矩形フレーム１４の中にガラス板１５を取付け
た構造となっており、このガラス板１５の下面１５ａは
スリ面となっている。そして、ガラス板１５の上面１５
ｂ上にプリント基板２ｏが載置されて、このガラス板１
５によって支持される。

第２図に示すように、プリント基板２ｏはガラスエボキ
シによって形成された絶縁ベース板２１とその片面また
は両面に形成された銅製のプリント配線パターン２２゛
とを有している。プリント配線パターン２２は配線部分
２３とランド２４とを有しており、ランド２４中にはこ
のプリント基板２０を貫通するスルーホール２５が形成
されている。

第１Ａ図および第１Ｂ図に戻って、フレーム１４は一対
のガイドレール１６上をスライド可能であり、このガイ
ドレール１６に平行な方向にボールネジ１７が伸びてい
る。フレーム１４に固定されたボールナツト１９がこの
ボールネジ１７に螺合しており、モータ１８によってボ
ールネジ１７を回転させると移動テーブル１３は水平（
±Ｙ）方向に移動する。

一方、上部ハウジング１２の内部にはイメージ読取りシ
ステム５０が設けられている。イメージ読取りシステム
５０の中央上部には、水平（±Ｘ）方向に伸びた光学へ
ラドアレイ１００が配置されている。この光学へラドア
レイ１００は８個の光学ヘッドＨＯ〜Ｈ７を備えており
、これらの光学ヘッドＨＯ〜Ｈ７は支持材１０１によっ
て等間隔に支持されている。この支持材１０１はガイド
材１０２上を（±Ｘ）方向にスライド可能であり、ガイ
ド材１０２は一対の側部フレーム材５１ａ。

５１ｂに固定されている。この側部フレーム材５１ａ、
５１ｂはハウジング１１．．１２に対して固定された位
置にある。また、支持材１０１は、ボールナツト（図示
せず）とボールネジ１０４とを介してモータ１０３に結
合されている。したがってモータ１０３を回転させると
、光学ヘッドＨＯ〜Ｈ７は支持材１０１とともに（±Ｘ
）方向に移動可能である。

光学ヘッドＨＯ〜Ｈ７の下方には透過照明用光源１２０
が配置されている。この光源１２０は、多数の赤外線Ｌ
ＥＤを（±Ｘ）方向に配列したものであって、実質的に
線状光源として機能する。

この光源１２０は支持杆１２１，１２２によって側部フ
レーム５１から支持されている。また、光学ヘッドＨＯ
〜Ｈ７のそれぞれの下部には落射照明用光源１１０が取
付けられている。後に詳述するように、この光源１１０
は（±Ｘ）方向に伸びた赤色ＬＥＤの１次元配列を３組
備えている。

光学へラドアレイ１００の前後には押えローラ機構２０
ＯＡ、２００Ｂが設けられている。前方ローラ機構２０
０Ａは８組のローラユニット２１０Ａを備えており、シ
ャフト２０１Ａを介して側部フレーム５１ａ、５１ｂに
取付けられている。

後方ローラ機構２００Ｂも８組のローラユニット２１０
Ｂを備えており、シャフト２０１Ｂを介して側部フレー
ム５１ｇ、５１ｂに取付けられている。これらのローラ
ユニット２１ＯＡ　　２１０Ｂは、揺動自在のアームに
よって支持されたゴムローラを有しており、このゴムロ
ーラとアームとはバネによって付勢されている。これら
のローラ機構２０ＯＡ、２００Ｂは、プリント基板２０
がその下方に送られてきたときに、基板２０を押えてそ
の位置ずれとたわみとを防止するために設けられている
。

下部ハウジング１１の両側部上面には、一対の操作スイ
ッチ盤２６が取付けられている。これらのスイッチ盤２
６には同一のスイッチ群が設けられており、ハウジング
１１のいずれの側からも容易にスイッチ操作が行えるよ
うになっている。また、上部ハウジング１２中には、各
種のデータ処理や動作制御を行うためのデータ処理装置
３００か配置されている。

＜Ｂ、概略動作〉 この検査袋［１０の細部構成を説明する前に、この装Ｍ
１０の概略動作について述べておく。まず、第１Ａ図お
よび第１Ｂ図の状態でプリント基板２０がガラス板１５
の上に載置される。そしてスイッチ盤２６が操作される
とモータ１８が正回転し、移動テーブル１３とともにプ
リント基板２０が（＋Ｙ）方向へ移動する。また、光源
１１０゜１２０が点灯する。

テーブル１３の移動に伴ってプリント基板２０がイメー
ジ読取りシステム５０の位置へ至ると、押えローラ機構
２００Ａ、２００Ｂのローラがプリント基板２０をガラ
ス板１５に向けて押え付けつつ基板２０の移動に伴って
回転する。そして、光源１１０からの落射照明によって
配線パターン２２（第２図）のイメージが線順次に光学
ヘッドＨＯ〜Ｂ７で読取られるとともに光源１２０から
の透過照明によってスルーホール２５のイメージが線順
次に光学ヘッドＨＯ〜Ｂ７で読取られる。

この読取りのための光学ヘッドＨＯ〜Ｈ７の内部構成は
後述する。

ところで、光学ヘッドＨＯ〜Ｈ７は直線状に配列されて
いるが、それぞれの視野の間にはギャップがあるため、
プリント基板２０を（＋Ｙ）方向に移動させても、その
表面の画像全体を読取ることはできない。そこで、プリ
ント基板２０を（＋Ｙ）方向に移動させ終った後にモー
タ１０３を駆動し、それによって光学ヘッドＨＯ〜Ｈ７
の全体を（＋Ｘ）方向へと移動させる。その移動量は光
学ヘッドＨＯ〜Ｈ７の相互配列ピッチの半分とされる。

そして、この移動の後にモータ１８を逆回転させてプリ
ント基板２０を（−Ｙ）方向に移動させつつ、光学ヘッ
ドＨＯ〜Ｈ７による配線パターン２２とスルーホール２
５とのイメージの読取りを行う。

その結果、第〕Ａ図中に実線矢印Ａ１で示すスキャンと
破線矢印Ａ２で示すスキャンとが実行されることになり
、プリント基板２０の表面全域にわたるイメージの読取
りが実現される。読取られたイメージはデータ処理装Ｗ
３００に与えられ、所定の基準に従って配線パターン２
２とスルーホール２５との良否が判定される。

くＣ８光学ヘッドの詳細〉 第３Ａ図は光学ヘッドＨＯの内部構成を示す模式的側面
図である。この第３Ａ図はひとつの光学ヘッドＨＯにつ
いてのものであるが、他の光学ヘッドＨ１〜Ｈ７もこれ
と同一の構造を有している。

光学ヘッドＨＯはケーシング１３０を有しており、この
ケーシング１３０の下部に取付けた支持材１１．６，１
１７によって落射照明用光源１１０か吊下げられている
。光源１１０は正反射用光源１１１と乱反射用光源１１
２，１１３との組合せからなり、各光源１１１，１１２
．．１１３のそれぞれは、波長λ、　　（−８００〜７
００　ｎｓ）の赤色光を発生する赤色ＬＥＤ１１５（第
３Ｂ図）の−次元配列からなる実質的な線状光源である
。

これらのうち、乱反射用光源１１２，１１３は、光学ヘ
ッドＨＯ内に設けた結像レンズ系１４０の光軸ＬＡから
かなり離れた位置に配置されているが、正反射用光源１
１１はその端部が光軸ＬＡに接する位置に設けられてい
る。後述するように結像レンズ系１４０はＣＣＤリニア
イメージセンサ１６１．１６２上にプリント基板２０の
配線パターン２２とスルーホール２５とのイメージをそ
れぞれ結像させるためのものである。そして、乱反射用
光源１１２，１１３はその結像のための開口角外に配置
され、正反射用光源１１１はその開口角の一部に配置さ
れていることになる。

これらの光源１１１，１１２，１１３からの光は、プリ
ント基板２０の上面のうちその時点で光学ヘッドＨＯの
直下に存在する被検査エリアＡＲに向けて照射される。

落射照明のために正反射用光源１１１と乱反射用光源１
１２．１１３とを設けているのは、配線パターン２２の
表面は必ずしも鏡面となっていないため、配線パターン
２２のイメージを正確にとらえるにはそれからの正反射
と乱反射との双方を利用することが好ましいからである
。なお、前述の光源１１１，１１．２，１１３は、結像
レンズ系１４０側（図中で上側）が遮光されている。

一方、透過用光源１２０は、波長λ２　　（−７００〜
１０００ｎ■）の赤外光を発生する赤外ＬＥＤ１２５（
第３Ｂ図）の１次元配列からなっている。この光源１２
０は、結像レンズ系１４０の光軸ＬＡと直角に交わる線
上に設けである。そして、この光源１２０は、プリント
基板２０の裏面のうち、被検査エリアＡＲの裏側に相当
するエリアに向けて（＋２）方向に赤外光を照射する。

落射照明用光源１１１，１１２．１１３から被検査エリ
アＡＲに向けて照射された赤色光はこの被検査エリアＡ
Ｒで反射される。また、透過照明用光源１２０から照射
された赤外光のうちスルーホール２５に向かう部分はス
ルーホール２５を透遇する。そして、これらの反射光と
透過光とは、空間的に重なり合った複合光として光学ヘ
ッドＨＯへと向かう。

第４Ａ図に示すように、プリント基板２０の被検査エリ
アＡＲから結像レンズ系１４０の入射瞳の範囲内に向う
光束り。のうち、その半分に相当する部分り、のみが結
像レンズ系１４０に到達し、残りの半分に相当する部分
Ｌｂは光源１１１およびその支持材１１６によってケラ
れる。したがって、部分Ｌ　　、Ｌｂをそれぞれ「有効
光束」。

「無効光束」と呼ぶことにすれば、有効光束Ｌａの投射
立体角（結像レンズ系１４０の複合光取込み角）ω　と
無効光束り、の投射立体角ω５とのそれぞれは、光束り
。の投射立体角（開口角）ω。の半分となっている。す
なわち、次式（１）〜（４）が成立する。

ω　＋ωｂ−ω０　　　　　　　　　　・・・（１）ω
　■ａ１１ωＤ　　　　　　　　　　　・・・（２）ω
ｂ＝（１ａ）　　・ω０　　　　　　・・・（３）α−
１／２　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（４
）有効光束り、は第３Ａ図に示すように結像レンズ系１
４０を通ってコールドミラー１５０へと入射する。コー
ルドミラー１５０は赤外線のみを透過するミラーである
。したがって、有効光束り。

に含まれる光のうち赤色光（すなわち、プリント基板２
０の表面からの反射光ＬＲ）はこのミラー１５０で反射
されて（＋Ｙ）方向に進み、第１のＣＣＤ、リニアイメ
ージセンサ１６１の受光面上で結像する。また、有効光
束Ｌａに含まれる赤外光（スルーホール２５の透過光Ｌ
Ｔ）はミラー１５０を透過して第２のＣＣＤリニアイメ
ージセンサ１６２の受光面上で結像する。

これらのＣＣＤリニアイメージセンサ１６１゜１６２は
（±Ｘ）方向に１次元配列したＣＣＤ受光セルを有して
いる。このため、第１のリニアイメージセンサ１６１で
は落射照明によるプリント基板２０の表面の１次元イメ
ージが検出され、第２のりニアイメージセンサ１６２で
は透過照明によるスルーホール２５の１次元イメージが
検出される。そして、！ｌｌ１ＩＡ図および第１Ｂ図に
２．示した移動機構によってプリント基板２０と光学へ
ラドアレイ１００とを相対的に移動させることにより、
プリント基板２０の各エリアがスキャンされ、各エリア
についての配線パターン２２とスルーホール２５との２
次元イメージが把握される。

リニアイメージセンサ１６１．１６２で１１らｔＬだイ
メージ信号は後述する回路によってデジタル化された後
、第５図（ａ）　、　（ｂ）に示すように閾値ＴＨ１，
ＴＨ２を用いて２値化される。ただし、第５図（ａ）は
第１のリニアイメージセンサ１６１で得られるイメージ
信号ＰＳｏの例を示し、第５図（ｂ）は第２のりニアイ
メージセンサ１６２で得られるイメージ信号Ｈ８ｏの例
を示している。

第３Ｂ図は第３Ａ図に示した光学ヘッドＨＯの模式的正
面図であり、この第３Ｂ図においては、図示の便宜上、
第１のリニアイメージセンサ１６１は省略されている。

また、光学ヘッドＩＯ内の光路もスルーホール透過光の
みについて示しである。そして、この実施例では結像レ
ンズ系１４０として、プリント基板２０側とリニアイメ
ージセンサ１６１．１６２側とのいずれにおいてもテレ
セントリックとなっているテレセントリックレンズ系が
使用されている。このため、このレンズ系１４０の視野
内にある各スルーホール２５からの透過光の結像光軸は
、レンズ系１４０の前方および後方のいずれにおいても
レンズ系１４０自身の光軸ＬＡと平行である。

以上の構成を有するイメージ読取りシステム５０では次
のような利点がある。

（１）　　プリント基板２０の表面からレンズ系１４０
の入射瞳に向う光のうちの半分がリニアイメージセンサ
１６１，１６２上で結像する。これに対して第１３図に
示した従来例では、既述したように、イメージセンサ９
に到達する光８は光源１からの光２の１／４である。

第６Ａ図および第６Ｂ図は、結像レンズ系の入射瞳のう
ち実際にプリント基板からの光が入射する範囲とその通
過光束密度とを従来例と実施例とについて示す模式図で
ある。１６Ａ図は１１３図の従来例に相当しており、入
射瞳の全域に光が入射するがその通過光束密度は光源１
の発生光束密度の１／４またはそれ以下である。これに
対して第６Ｂ図（実施例）では入射瞳の半分のみが利用
されるが、その通過光量密度は従来例の４倍である。た
だし、この比較において実施例では正反射用光源１１１
のみを考えている。

このため、実施例におけるリニアイメージセンサ１６１
に入射する光量は従来例におけるイメージセンサ９に入
射する光量の２倍となり、コントラストが強く、ノイズ
の影響を受けにくいイメージを得ることができる。

ところで、第７図に示すように、結像レンズ系１４０ａ
の光軸ＬＡをプリント基板２０の法線方向ＮＡから角度
（＋φ）だけ傾けて配置し、正反射用光源１１１ａを法
線方向ＮＡから角度（−φ）だけ傾けるという技術も考
えられる。このときの角度φの値をある程度大きくすれ
ば、プリント基板２０からの反射光が光源１１１ａによ
ってケラれることなく結像レンズ系１４０ａに入射し、
リニアイメージセンサへの入射光量は実施例の２倍とな
る。

しかしながら、この場合には法線方向ＮＡから傾いた方
向でイメージ検出を行うことになり、被検査エリアの直
上でイメージ検出は行われない。

この事情は第６Ｃ図に模式的に示されており、図中のク
ロス点からの受光範囲のずれはこのような傾きを表現し
ている。そして、このような傾きがあると被検査エリア
全域にわたって合焦とすることができないため、配線パ
ターン２２の検出イメージにぼけや歪を生じ、その検出
精度が低下する。

これに対して実施例の配置ではそのような問題は生じな
い。

なお、実施例において結像レンズ系１４０の上方に配置
したミラー１５０はハーフミラ−ではなく、正反射光の
うちこのミラー１５０に入射した光束は実質的にそのす
べてが反射されるため、ミラー１５０において光量が半
減することはない。

（２）　　配線パターン２２のイメージとスルーホール
２５のイメージとが同時に得られるため、外観検査を高
速に行うことができる。また、結像レンズ系１４０は配
線パターン２２のイメージ検出とスルーホール２５のイ
メージ検出とに共用されているため、ひとつの光学ヘッ
ド内に複数の結像レンズ系を並列的に設ける必要はない
。

（３）　　第５図（ａ）　、（ｂ）に示すように、配線
パターン２２のイメージとスルーホール２５のイメージ
とがリニアイメージセンサ１６１．１６２で別個に検出
されるため、閾値レベルＴＨＩ、ＴＨ２は、それらの相
互関係を考慮せずに個別に最適の値とすることができる
。その結果、各イメージの受光レベルが空間的に変動し
ても、正確に各イメージを把握できる。

（４）　　結像レンズ系１４０はテレセントリックレン
ズ系となっているため、ミニバイアホールのような径の
小さなスルーホールについてもそのイメージを正確にと
らえることができる。その理由は次の通りである。すな
わち、まず、ミニバイアホールにおいては、第８図に示
すように、その長さ（深さ）Ｈと径りとの比（アスペク
ト比）が、たとえば、 Ｈ／Ｄ−１，６■■／　　０．３＋ｍ■−５，３・・　
（５） となっている。このため、第９Ａ図のように非テレセン
トリックレンズ系１４１を用いたときには、レンズ系の
光軸から離れたホール２５ａ、２５ｂは透過照明の陰と
なり、これらに対応【７て得られるイメージ信号では、
第１０Ａ図に示すように、ホール２５ａ、２５ｂに対応
するホールイメージ２５Ａ、２５Ｂの一部分が欠けてし
まう。

これに対して、この実施例のようにテレセントリックレ
ンズ系１４０を用いれば、その光軸から離れたホール２
５ａ、２５ｂのイメージも正確にとらえることができる
（第９Ｂ図および第１０Ｂ図参照）。

（５）　　ガラス板１５の下面１５ａ（第２図）かスリ
面となっているため、透過用光源１２０からの光は基板
２０の裏面に均一に照射される。このため、スルーホー
ル２５のイメージ上における受光レベルが均一となる。

＜Ｄ、電気的構成〉 第１１図はこの実施例における電気的構成を示すブロッ
ク図である。各光学へラドＨＯ〜Ｈ７から得られる配線
パターンイメージ信号ｐｓｏ−ｐＳ　とスルーホールイ
メージ信号ＢＳｏ−Ｈ５７とは、Ａ／Ｄコンバータ３０
１によってデジタル信号に変換された後、２値化回路３
０２，３０３へ与えられる。

光学ヘッドＨＯに対応する２値化回路３０２゜３０３の
組合せ３０４について、第１２図にその詳細が示されて
いる。２値化回路３０２，３０３は比較器３０５．３０
６によって構成されており、レジスタ３０７，３０８に
保持されている閾値ＴＨ１，ＴＨ２がこれらの比較器３
０５，３０６に与えられている。比較器３０５，３０６
はこれらの閾値ＴＨＩ、ＴＩ（２とデジタル化された後
のイメージ信号ｐｓ、ｐｓｏをそれぞれ比較しく第５図
参照）、閾値ＴＨＩ、ＴＨ２よりも信号ｐｓｏ、ＨＳｏ
のレベルが高いときに“Ｈ”　となり、低いときに“Ｌ
′となる２値化信号をそれぞれ出力する。他の光学ヘッ
ドＨ１〜Ｈ７に対応する２値化回路３０２．３０３も同
様の構成となっており、レジスタ３０７，３０８からの
閾値ＴＨ１゜ＴＨ２は、２値化回路３０２．３０３のそ
れぞれのペアについて共通に使用される。

第１１図に戻って、このようにして得られた２値化済の
イメージ信号はパターン検査回路４００に与えられる。

パターン検査回路４００ではそれらのイメージ信号に基
づいて配線パターン２２やスルーホール２５の２次元イ
メージを構築し、所定の基準に従ってその良否を判定す
る。

データ処理装置３００にはまた、制御回路３１０が設け
られている。制御回路３１０は点灯回路３１１．３１２
を介して光源１１０．１２０に点灯／消灯指令を与える
ほか、モータ１８，１０３に駆動制御信号を出力する。

また、モータ１８にはロータリーエンコーダ１８Ｅが設
けてあり、それによって検出されたモータ回転角信号が
制御回路３１０に取込まれる。この回転角信号は、デー
タ処理タイミングを規定する。

以上のような構成によって、第１Ａ図および第１Ｂ図に
示した光学的検査装置１０は、プリント基板２０の外観
検査を精度良く実行する。

＜Ｅ、他の実施例〉 （１）　　正反射用光源１１１は光学ヘッドＨＯ〜Ｈ７
のそれぞれの開口角の一部に配置すればよく、必ずしも
結像レンズ系１４０の光軸ＬＡに接する必要はない。す
なわち、既述した（１）〜（３）式におけるパラメータ
αの値は、 ０くα〈１　　　　　　　　　　・・・（６）の範囲内
で種々選択可能である。パラメータαの値を比較的大き
くとると、光学ヘッドＨＯ〜Ｈ７の有効開口角は広がる
（第４Ｂ図）。しかしながら、この場合には光源１１１
からの光は浅い角度でプリント基板２０の表面に入射す
るためにその正反射の反射角も浅くなり、結像レンズ系
１４０に入射する反射光（有効光束）の光量が減ってし
まう。パラメータａの値を比較的小さくとったときには
反射角は大きくなるが、有効開口角が狭くなり、その結
果として有効光束の光量はやはり減少する。

有効光束の光量は　（１）〜（８）式における立体角ω
８．ωｂの積に比例すると考えることができる。

立体角ω　は結像レンズ系１４０の有効開口角の広さを
表現し、立体角ω５は光源１１１から照射した光がプリ
ント基板２０の表面で反射する反射角に影響を及はす。

このため、有効光束の光量Ｑ　は、比例定数Ｃを用いて
、 Ｑ−Ｃω８ωｂ　　　　　　　　・・・（７）のように
書けるが、相加平均は相乗平均以上であるという定理を
用いると、次式（８）が得られる。

Ｑ−Ｃω８　ω　ｂ ≦　Ｃ（ω　＋ωｂ）　　／４　・・・（８）そして、
　（１）式の条件を用いると、Ｑ　≦　Ｃω　　／４　
　　　　　・・・（９）Ｏ てあり、 ω、　　−ωｂ　　　　　　　　　　　・・・（ｌＯ）
のときにＱ　は最大値Ｃω　　／４となる。第４Ｏ Ａ図に示した実施例において（１０）式すなわちα−１
／２が成立するようにしているのは、このような理由に
よる。

（２）　　この発明はプリント基板の外観検査のみなら
ず、磁気ディスクや半導体ウェハの外観検査など、種々
の検査装置におけるイメージ読取りシステムに適用可能
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、ハ
ーフミラ−を介さずに被検査面の照明とそのイメージ読
取りが可能であるため、イメージセンサへの入射光量が
増大する。その結果、被検査面のイメージを高精度で検
出可能である。

また、請求項２記載の発明では結像光学系へ入射する反
射光の光量を最大にできるため、上記の効果が特に顕著
となる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図はこの発明の実施例であるイメージ読取りシス
テムを組込んだプリント基板の光学的検査装置の部分切
欠平面図、 第１Ｂ図は、第１Ａ図に示した装置の部分切欠側面図、 第２図は、プリント基板の例を示す図、第３Ａ図は、実
施例で用いられる光学ヘッドの模式的側面図、 第３Ｂ図は、第３Ａ図に示した光学的ヘッドの模式的正
面図、 第４Ａ図は、正反射用光源の配置位置と結像レンズ系へ
の入射光束との関係を示す図、第４Ｂ図は、この発明の
他の実施例において結像レンズ系への入射光束を示す図
、 第５図は、実施例のシステムによって得られるイメージ
信号とその２値化処理を示す波形図、第６Ａ図から第６
Ｃ図は、結像レンズ系への入射範囲と入射光量とを、従
来例、実施例および比較例についてそれぞれ示す模式図
、 第７図は、比較例における配置の説明図、第８図は、ミ
ニバイ７ホールの説明図、第９Ａ図および第９Ｂ図は、
非テレセントリックレンズ系とテレセントリックレンズ
系との説明図、 第１０Ａ図および第１０Ｂ図は、非テレセントリックレ
ンズ系を介して得られるホールイメージとテレセントリ
ックレンズ系を介して得られるホールイメージとを示す
図、 第１１図および第１２図は、第１Ａ図および第１Ｂ図に
示した装置の電気的構成を示す図、第１３図は、従来の
イメージ読取りシステムの原理図、 第１４図は、第１３図のシステムによって得られるイメ
ージ信号の例を示す波形図である。 １０・−・プリント基板検査装置、 １３・・・移動テーブル、　２０・・・プリント基板、
５０・・・イメージ読取りシステム、 １１０・・・落射照明用光源、 １１１・・・正反射用光源、 １１２．１１３・・・乱反射用光源、 １２０・・・透過照明用光源、 １４０−・・結像レンズ系、 １５０・・・コールドミラー １６１．１６２・・・ＣＣＤリニアイメージセンサ、Ｈ
Ｏ−Ｈ７・・・光学ヘッド 第２ｒＥＪ ３Ａ １１０：落射照明用光源 １１１：正反射用光源 １１２．１１３：乱反射用光源 １６１　：　１６２：ＣＣＤリニアイメージセンサ２５
Ｂ 第 ０Ａ 図 第 ０Ｂ 図 ｂＡ ２ミ 第 Ａ 図 第 Ｂ 図 受 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）イメージセンサと結像光学系とを有するイメージ
   検出部を備え、前記イメージ検出部によって被検査面の
   光学像を検出することにより前記被検査面の、外観検査
   を行うために用いられるイメージ読取りシステムにおい
   て、 前記被検査面の落射照明を行うための光源を、前記結像
   光学系の開口角の一部に配置してあることを特徴とする
   イメージ読取りシステム。
2. （２）請求項１記載のシステムにおいて、 落射照明のための光源が、結像光学系の光軸に接する位
   置に配置されてなるイメージ読取りシステム。