JPH0855889A - 画像結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 画像結合装置 【目的】 離れた複数の被検箇所の像を結合する画像結
合装置において、歪なにし、必要な複数の被検箇所のみ
の像を１つの撮像素子に結像する。 【構成】 被検面１上で離れた複数の被検箇所Ａ，Ｂを
撮像素子７に結像可能とする画像結像装置であって、被
検箇所Ａ，Ｂを第１の結像レンズ３によって一次結像面
２に結像し、一次結像面２に配置したマスク４，５で不
要部分を分離し、このマスク４，５を通った像を第２お
よび第３の結像レンズ８，９によって第１の結像レンズ
３の光軸上で、かつ第２および第３の結像レンズ８，９
の結像面（二次結像面）６にある１つの撮像素子７に結
像するために同第２および第３の結像レンズ８，９から
の像をミラー１０，１１で偏向するとともに、この偏向
された像を組合せプリズム１２で結合して撮像素子７上
に導いている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えばＩＣの複数のリ
ード部分を検査する際、複数のリード部分（被検面上で
離れた被検箇所）を同時にモニタして測定可能とする画
像結像装置に係り、特に詳しくは不要部分を分離し、必
要な被検箇所のみをモニタ可能とする画像結像装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、物体面上にありながら、距離の離
れた複数の箇所（被検箇所）をテレビカメラレンズ光学
系を用いて撮像素子に結像する場合、例えば被検箇所が
２箇所である場合２つのテレビカメラレンズ光学系を用
いる必要がある。

【０００３】例えば、ＩＣの複数のリード部分を検査
（測定）しようとした場合、各リード部分を複数のテレ
ビカメラレンズ光学系で撮り、つまり各リード部分を複
数の撮像素子に結像し、これら画像を１つのモニタの画
面に分割して表示する。

【０００４】このように、複数のテレビカメラレンズ光
学系を用いれば、複数の被検箇所をモニタすることがで
き、ＩＣのリード部分の検査（測定）を容易に行うこと
が可能である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】しかしながら、上記テレ
ビカメラレンズ光学系を複数個用いると、どうしてもコ
ストアップとなる。また、複数の像を結合するための画
像処理も複雑になり、かつ画像処理速度に時間がかかっ
てしまうという欠点がある。

【０００６】また、例えばＩＣの複数のリード部分の検
査（測定）においては、リード部分のみを拡大撮影する
ことが必要であり、つまりリード部分以外を必要としな
い。したがって、複数のリード部分（距離の離れた複数
の被検箇所）を１つの撮像素子上に結像することができ
れば、大きな拡大率で、かつ必要な部分を精度よく、短
時間で測定することが可能であるだけでなく、低コスト
化が図れる。しかし、上述したように、複数のテレビカ
メラレンズ光学系によって撮った複数のリード部分の像
を１つの撮像素子に結像しようとした場合、各テレビカ
メラレンズ光学系の光軸が傾いてしまうため、撮像素子
上の像が歪み、さらに撮像素子上の複数の被検箇所の像
は境界で重なり、使用不可能な部分が生じるという欠点
がある。

【０００７】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は離れた複数の被検箇所の像を歪みなし
に１つの撮像素子に結像することができ、かつ不要な部
分を分離した複数の被検箇所のみの像を得ることができ
るようにした画像結像装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、被検面上で離れた複数の被検箇所を撮
像面に結像可能とする画像結像装置であって、前記複数
の被検箇所を結像可能とする１つの結像レンズあるいは
複数の結像レンズと、該結像レンズによる一次結像面で
不要部分を分離する複数のマスクと、該複数のマスクを
通った被検箇所の像を二次結像面である１つの撮像素子
上に導いて結像可能とする光学系とを備えていることを
要旨とする。また、前記光学系は前記一次結像面の像を
前記撮像素子に結像可能とする複数の結像レンズと、該
複数の結像レンズの光軸上で同結像レンズからの像をそ
れぞれ偏向する複数のミラーと、該複数のミラーを介し
た像を結合して前記撮像素子上に導く組合せハーフプリ
ズムとからなっている。

【０００９】

【作用】上記手段によると、被検面上の複数の被検箇所
の像が１つの結像レンズあるいは複数の結像レンズによ
って一次結像面に結像される。この一次結像面にはマス
クが配置されているため、不要の部分を分離した被検箇
所の像がマスクを介して撮像素子に導く光学系に入射さ
れる。光学系においては、一次結像面の各像をそれぞれ
結像レンズで撮像素子に結像するために、その結像レン
ズからの像がそれぞれミラーで偏向され、この偏向され
た像が組合せプリズムで結合されて撮像素子に導かれ
る。この撮像素子が各結像レンズの結像面（二次結像
面）に配置されているため、複数の被検箇所がその撮像
素子上に結像される。このように、１つの撮像素子上に
は複数の被検箇所が結像され、また各マスクによって不
要部分が分離されることから、必要とする複数の被検箇
所のみが１つの撮像素子上に結像される。

【００１０】

【実施例】この発明の画像結像装置は、物体面（被検
面）上で離れた複数の被検箇所を結像した一次結像面で
それぞれマスクをかけて不要部分を分離し、必要な被検
箇所の像を二次結像面にある撮像素子上に導くことによ
り、離れた複数の被検箇所のみの像を１つの撮像素子に
歪なしに結像できることに着目し、一次結像面の複数の
被検箇所の像を結像レンズ、ミラーおよび組合せハーフ
ミラーを用いて結合して同結像レンズの結像面である二
次結像面に配置した１つの撮像素子に結像する。

【００１１】そのため、この発明の画像結像装置は図１
に示す構成をしている。図１において、この画像結像装
置は、被検面１で離れた２つの被検箇所Ａ，Ｂを一次結
像面２に結像する第１の結像レンズ３と、一次結像面２
で不要部分を分離するためのマスク４，５と、一次結像
面２における被検箇所Ａ，Ｂの像を二次結像面６に配置
した撮像素子（ＣＣＤ等）７に結像可能とする第２およ
び第３の結像レンズ８，９と、二次結像面６の被検箇所
Ａ，Ｂの像を撮像素子７に導くために各像を偏向するミ
ラー１０，１１と、これら偏向された像を結合する組合
せハーフプリズム１２とを備えている。なお、第２およ
び第３の結像レンズ８，９とミラー１０，１１と組合せ
ハーフプリズム１２とが請求項１でいう光学系に対応し
ている。また、マスク４、第２の結像レンズ８およびミ
ラー１０とマスク５、第３の結像レンズ９およびミラー
１１とは第１の結像レンズ３の光軸に対して対称とする
のが好ましい。

【００１２】ミラー１０は第２の結像レンズ８の光軸上
にあり、ミラー１１は第３の結像レンズ９の光軸上にあ
り、撮像素子７および組合せハーフプリズム１２は第１
の結像レンズ３の光軸上にある。したがって、第２およ
び第３の結像レンズ８，９は一次結像面２の像をそれぞ
れミラー１０，１１および組合せハーフプリズム１２を
経た光路の距離にある二次結像面２に結像するように設
計されている。

【００１３】図２に示すように、組合せハーフプリズム
１２は、被検箇所が２つである場合４つのプリズム１２
ａからなり、かつ各プリズム１２ａの一辺にハーフミラ
ーコーティングを施している。各プリズム１２ａのコー
ティングは図２から明らかなように、同図上において左
右方向からの光を半分だけ下方向に反射するように施さ
れている。具体的には、図２の左側のａ１方向からの光
はａ１１の方向に反射し、ａ２方向からの光はａ２１の
方向に反射する。また、図２の右側のｂ１方向からの光
はｂ１１の方向に反射し、ｂ２方向からの光はｂ２１の
方向に反射する。したがって、光が組合せプリズム１２
のどの部分に入射するかにより、図２の一点鎖線（中
心）を境として反射が左右逆となる。

【００１４】上記構成の画像結像装置によると、一次結
像面２には第１の結像レンズ３によって被検箇所Ａ，Ｂ
の像が結像する。一次結像面２にはマスク４，５が配置
されていることから、被検面１上の離れた被検箇所Ａ，
Ｂの像のみがマスク４，５を通る。したがって、マスク
４，５の大きさにより、不要部分を分離して必要な被検
箇所Ａ，Ｂのみを得ることが可能である。

【００１５】マスク４，５で得られた必要な被検箇所
Ａ，Ｂの像は第２および第３の結像レンズ８，９によっ
て二次結像面６に結像する。このとき、光軸が異なる撮
像素子７にその被検箇所Ａ，Ｂの像を結像させるため
に、その被検箇所Ａ，Ｂの像をミラー１０，１１で偏向
して第１の結像レンズ３の光軸上にある組合せハーフプ
リズム１２に入射する。組合せハーフプリズム１２は、
図２に示すように、ミラー１０からの光を撮像素子７の
方向に反射する一方、ミラー１１からの光を同じく撮像
素子７の方向に反射する。換言すると、組合せハーフプ
リズム１２は左右方向からの像を結合して撮像素子７に
導くことになる。

【００１６】したがって、被検箇所Ａ，Ｂが離れていて
も、光軸が傾くこともなく、被検箇所Ａ，Ｂを１つの撮
像素子７に結像することができ、またマスク４，５によ
って不要な部分を除去することができる。また、ミラー
１０，１１および組合せハーフミラー１２の位置関係を
調整することにより、撮像素子７上の被検箇所Ａ，Ｂの
像の距離間隔を調整することが可能であり、しかも使用
不可能な部分を調整することができる。この場合、組合
せハーフプリズム１２と撮像素子７を同時に図１上で上
下方向に移動することにより、撮像素子７上の被検箇所
Ａ，Ｂの像を同時に移動することができ、その２つの像
を重ねたり、位置を逆転させることもできる。これによ
り、離れた被検箇所Ａ，Ｂが異なる場合、またはそれら
被検箇所Ａ，Ｂの結像間隔を変化させたい場合、大幅な
光学系の変更なしに、一部の光学素子の移動により、被
検箇所Ａ，Ｂを適切な間隔で撮像素子７に結像させるこ
とができる。なお、上記実施例では、２つの被検箇所
Ａ，Ｂの像を撮像素子７に結像する場合について説明し
たが、被検箇所がより多くとも同様の考え方で対処する
ことができる。この場合、結像レンズおよびミラーをそ
の被検箇所の数に応じて増加し、かつ組合せハーフプリ
ズム１２の構成を変えればよい。

【００１７】上記画像結合装置を例えばＩＣのリード部
分の検査に用いると、離れた複数のリード部分のみの像
を撮像素子７に結像し、しかも歪もなく、かつその境界
をはっきりと分離することができる。したがって、必要
とするリード部分の拡大撮影が可能となり、高精度の測
定が可能となる。また、撮像素子７として用いるＣＣＤ
等の画素の集積度が向上し、１つのＣＣＤ等を複数に分
割し、画像処理をかける技術が発達していることから、
１つの撮像素子に複数の像の情報を集めることにより、
効率よく情報処理が可能でもある。

【００１８】このように、結像レンズ、ミラーおよび組
合せプリズムを組合わせるだけ、例えば複数のテレビカ
メラレンズ光学系と同じ作用を得ることができ、離れた
複数の被検箇所の画像を歪みなしに１つの撮像素子に結
像することができ、かつ不要な部分を分離した複数の被
検箇所のみの像を得ることができる。

【００１９】図３は、この発明の変形実施例を示す画像
結像装置の概略的平面図である。図中、図１と同一部分
および相当する部分には同一符号を付し重複説明を省略
する。図３において、この画像結像装置では、図１に示
す第１の結像レンズ３に代えて第４および第５の結像レ
ンズ２０，２１を用いている。

【００２０】この実施例では、第４の結像レンズ２０の
光軸と第２の結像レンズ８の光軸とが一致し、第５の結
像レンズ２１の光軸と第３の結像レンズ９の光軸とが一
致している。また、第４および第５の結像レンズ２０，
２１の結像レンズの結像面は同じ一次結像面２に一致し
ている。

【００２１】この場合、被検箇所Ａ，Ｂを撮るための結
像レンズが第４および第５の結像レンズ２０，２１であ
り、２つの結像レンズで被検箇所Ａ，Ｂの像を一次結像
面２に結像する。したがって、被被検箇所Ａ，Ｂの間隔
が離れ過ぎており、前実施例の第１の結像レンズ３で撮
ることができない場合に有効である。なお、第２および
第３の結像レンズ８，９の光軸の間隔は前実施例より大
きく、つまり第４および第５の結像レンズ２０，２１の
光軸の間隔は被検箇所Ａ，Ｂを撮ることができる程度に
する。

【００２２】このように、前実施例の第１の結像レンズ
３を第４および第５の結像レンズ２０，２１に置き換え
るようにしたので、被検箇所Ａ，Ｂがより離れている場
合であっても、前実施例と同じ作用、効果を得ることが
できる。なお、その作用、効果については前実施例にお
ける説明を参照されたい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の画像結
像装置は、物体面（被検面）上で離れた複数の被検箇所
を結像した一次結像面でそれぞれマスクをかけて不要部
分を分離し、一次結像面の複数の被検箇所の像を結像レ
ンズ、ミラーおよび組合せハーフミラーを用いて結合し
て同結像レンズの結像面である二次結像面に配置した１
つの撮像素子に結像するようにしたので、複数のテレビ
カメラレンズ光学系を用いずとも、離れた複数の被検箇
所の像を歪みなしに１つの撮像素子に結像することがで
き、かつ不要な部分を分離した複数の被検箇所のみの像
を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す画像結像装置の概略
的平面図である。

【図２】図１に示す画像結像装置の概略的部分平面図で
ある。

【図３】この発明の変形実施例を示す画像結像装置の概
略的平面図である。

【符号の説明】

１ 被検面（物体面） ２ 一次結像面 ３ 第１の結像レンズ ４，５ マスク ６ 二次結像面 ７ 撮像素子（ＣＣＤ） ８ 第２の結像レンズ ９ 第３の結像レンズ １０，１１ミラー １２ 組合せハーフプリズム ２０ 第４の結像レンズ ２１ 第５の結像レンズ Ａ，Ｂ 被検箇所

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検面上で離れた複数の被検箇所を撮像
   面に結像可能とする画像結像装置であって、 前記複数の被検箇所を結像可能とする１つの結像レンズ
   あるいは複数の結像レンズと、該結像レンズによる一次
   結像面で不要部分を分離する複数のマスクと、該複数の
   マスクを通った被検箇所の像を二次結像面である１つの
   撮像素子上に導いて結像可能とする光学系とを備えてい
   ることを特徴とする画像結合装置。
2. 【請求項２】 前記光学系は前記一次結像面の像を前記
   撮像素子に結像可能とする複数の結像レンズと、該複数
   の結像レンズの光軸上で同結像レンズからの像をそれぞ
   れ偏向する複数のミラーと、該複数のミラーを介した像
   を結合して前記撮像素子上に導く組合せハーフプリズム
   とからなっている請求項１記載の画像結像装置。