JP2002009497A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特性の異なる基板マークを効率よく照明し、
高精度の基板マークの位置決めが可能な小型で安価な照
明装置を提供する。 【解決手段】 一端部の周囲が反射面２ａ、他端部の周
囲が拡散面２ｂとして形成され、反射面に入射した照明
光源３ａからの光束を他端部から拡散光として射出させ
る中空なパイプ状のプリズムパイプ２を用いて、基板マ
ーク５が同軸落射照明される。斜光照明するために、更
に照明光源６ａが設けられ、基板マークが斜め上方から
斜光照明される。基板マークの反射特性に応じて同軸落
射照明と斜光照明の両照明方式を同時に用いて、あるい
はいずれかの照明方式で基板マークを照明することがで
き、小型で効率的な照明装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明装置、更に詳
細には、電子部品が搭載される基板上に設けた位置認識
用の基板マークを照明する照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品を回路基板上の所定位置に実装
する部品実装装置では、搭載位置での基板の位置が基準
位置からずれていると、正確な部品実装ができないの
で、基板上に位置認識用の基板マークを設け、この基板
マークを撮像して位置を認識して基板の位置決めを行な
っている。

【０００３】この基板マークを認識する場合、種々の反
射特性をもった基板マークが存在するので、これらの基
板マークを精度よく認識するために、基板マークの反射
特性に合わせて、基板マークを直接光で照明しその反射
光を同軸で受光する同軸落射照明、あるいは照明光源を
リング状に配置し、斜め上方の周囲から基板マークを照
明する斜光リング集光照明、あるいはこれらの照明を組
み合わせた照明方式が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の照明装
置では、同軸落射照明は撮像の光軸と同軸に垂直な角度
からの照明しか提供できないために、フレキシブル基板
の基板マークにカバーフィルムのかかっている場合は、
認識画像のコントラストが低く、認識ができない基板マ
ークがある。その場合には、斜光リング集光照明を採用
することにより、上記基板マークに対して認識画像のコ
ントラストは改善されるが、同軸落射照明でコントラス
トの良かった他の基板マークの認識画像のコントラスト
は下がってしまうものもある。言いかえると、基板マー
ク部の認識は、それぞれの基板種類の特性により、画一
的な照明装置では認識不良を発生せしめるため、複数の
照明の照射、および基板に見合った照明が要求される。
また、複数照明を採用すると、照明装置全体が大きなも
のになるので、小型で安価な照明装置が必要になる。

【０００５】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、特性の異なる基板マークを効率よく照明し、高精
度の基板マークの位置決めが可能な小型で安価な照明装
置を提供することをその課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、いずれも、一
端部の周囲が反射面、他端部の周囲が拡散面として形成
され、反射面に入射した光束を他端部から拡散光として
射出させる中空なパイプ状の光学素子と、周囲に複数の
照明光源を備え、各照明光源からの光が前記光学素子の
反射面に入射して拡散光として射出されるように光学素
子の反射面端部側に配置される光源ユニットとを有して
おり、光源ユニットの照明光源が点灯されたとき、基板
マークが点灯された照明光源からの拡散光により拡散照
明されることを特徴とする。この構成により、基板マー
クは拡散光により同軸落射照明される。

【０００７】本発明は、更に斜光照明するために、周囲
に複数の照明光源を備え、前記光学素子の拡散面端部側
に配置されて斜めから基板マークを照明する他の光源ユ
ニットが設けられ、この光源ユニットの照明光源が点灯
されたときは、基板マークが照明光源からの光により斜
め上方から照明される。この斜光照明は、同軸落射照明
に使用される光学素子と同様な同軸の光学素子で射出面
が屈折面となった光学素子によって実現することもでき
る。

【０００８】同軸落射照明と斜光照明に使用される光源
を共通にすると、光源の数を減少させることができる。
そのために、斜光照明用の光学素子の反射面は、ハーフ
ミラー面とされ、ハーフミラー面を通過した光が同軸落
射照明用の光学素子の反射面に入射するように構成され
る。

【０００９】基板マークの反射特性に応じて照明方式を
変えるために、同軸落射照明と斜光照明用の光源ユニッ
トの照明光源が同時に点灯されるか、あるいはいずれか
一方の光源ユニットの照明光源のみが点灯される。光源
を共通にした実施形態では、両光学素子が上下に移動可
能に構成され、照明形態に応じて光学素子が下方に移動
され、光源からの光が入射されないようにされる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態に基
づいて本発明を詳細に説明する。

【００１１】［第１実施形態］図１は、本発明の第１の
実施形態を示す基板マーク照明装置の構成図である。同
図において、符号１で示すものは、ＣＣＤカメラなどの
撮像装置で、この撮像装置は電子部品が搭載されるプリ
ント基板４上に設けられた基板マーク５、並びに他の基
板マークを撮影し、これらの画像からプリント基板の位
置ずれが認識される。基板マーク５の撮影画像は、撮像
装置１に接続されたモニター７で表示させることができ
る。

【００１２】この基板マーク５の撮影のために、基板マ
ーク５は垂直落射リング照明用のアクリルプリズムパイ
プ２で照明される。このプリズムパイプ２は、図２
（Ａ）に示したように、一端部（上部）の周囲が４５°
の面取りを施した反射面２ａとして、また他端部（底
部）の周囲が拡散透過面２ｂとして形成された中空のパ
イプ状の光学素子であり、中空部２ｃの直径は、照明さ
れる基板マークのほぼ全体が中空部内部に入るような大
きさになっている。また、プリズムパイプ２は、その中
心軸２ｄにほぼ軸対称な形状を有し、中心軸２ｄは撮像
装置１の撮像光軸と一致している。

【００１３】また、光源ユニット３がプリズムパイプ２
の上方部で反射面２ａの外部領域に設けられており、こ
の光源ユニット３は、図３に詳細に図示したように、円
周に沿って水平に配置された複数の照明光源（ＬＥＤ）
３ａがリング状の支持板３ｂに取り付けられる構造にな
っている。各照明光源３ａからの光束は、図４に示した
ように、プリズムパイプ２の反射面２ａで反射されて垂
直に落射し、拡散透過面２ｂでほぼ拡散光となって下方
に射出され、基板マーク５を垂直に拡散照明する（同軸
落射照明）。

【００１４】また、プリズムパイプ２の下方部には、他
の光源ユニット６が取り付けられており、この光源ユニ
ット６には、図５に示すように、傾斜したリング状の支
持板６ｂに円周に沿って複数の照明光源６ａが取り付け
られており、各照明光源６ａからの光は、図１に示した
ように、基板マーク５に集光し、基板マーク５を斜め上
方から照明する（斜光照明）。

【００１５】なお、上記撮像装置１、プリズムパイプ
（光学素子）２、光源ユニット３、６は照明装置本体に
取り付けられ、基板マーク５に対して相対的に移動でき
るようになっている。また、照明装置全体は、部品実装
装置のＸＹ移動機構（不図示）に取り付けられており、
Ｘ、Ｙ方向に移動できるように構成されている。

【００１６】このような構成において、プリント基板４
上の基板マーク５を撮影して位置認識するときは、照明
装置は、プリズムパイプ２の軸心（撮像装置１の撮像光
軸）２ｄが基板マーク５の中心とほぼ一致するように、
基板マーク５上に移動する。基板マーク７が反射率の高
いきれいな金属メッキのマークである場合には、光源ユ
ニット３を用いた同軸落射照明がよく、また基板マーク
にカバーフィルムが被覆されている場合には、光源ユニ
ット６を用いた斜光照明がよいので、基板マークの反射
特性を考慮していずれか、あるいは両方の光源ユニット
を使用するようにする。

【００１７】そのため、まず光源ユニット３の各照明光
源３ａを点灯し、次に光源ユニット６の各照明光源６ａ
を点灯し、続いて光源ユニット３の各照明光源３ａを消
灯して、基板マーク５をそれぞれ照明し、その反射光を
撮像装置１で撮影して基板マーク像をモニター７で観察
する。

【００１８】光源ユニット３の各照明光源３ａが点灯さ
れたときは、各照明光源３ａからの光束がプリズムパイ
プ２の反射面２ａにより内部に垂直方向に反射され、拡
散透過面２ｂから拡散光として射出される。これによ
り、基板マーク５は、各照明光源３ａからの拡散光によ
り拡散照明される。また、光源ユニット６の各照明光源
６ａが点灯されたときは、基板マーク５は、各照明光源
６ａからの光により斜め上方から照明される。使用者
は、モニター７の基板マーク像を観察して、基板マーク
像のコントラストが同軸落射照明、斜光照明、あるいは
これら両方の照明のいずれの照明で最もよくなるかを目
視により判断して、照明光源３ａ、照明光源６ａのいず
れか、あるいはその両方を点灯して、基板マーク５を撮
像する。撮像された基板マーク像は、画像認識装置（不
図示）で画像処理されその位置認識が行われる。

【００１９】［第２実施形態］図６（Ａ）には、本発明
の第２の実施形態に係わる照明装置が図示されている。
この実施形態では、斜光照明に、プリズムパイプ２と同
様な光学素子であるプリズムパイプ２０が使用される。
プリズムパイプ２０は、図２（Ｂ）に示したように、プ
リズムパイプ２と同様に、一端部（上部）の周囲が４５
°の面取りを施した反射面２０ａとして形成されている
が、他端部（底部）の周囲２０ｂは光束を内部に屈折さ
せる屈折面として形成された中空のパイプ状の光学素子
である。このプリズムパイプ２０もプリズムパイプ２の
中心軸２ｄに一致する軸に軸対称な形状を有し、プリズ
ムパイプ２０の中空部にプリズムパイプ２が挿入される
構造となっている。また、光源ユニット３０がプリズム
パイプ２０の上方部で反射面２０ａの外部領域に設けら
れており、この光源ユニット３０は、円周に沿って水平
に配置された複数の照明光源（ＬＥＤ）３０ａがリング
状の支持板３０ｂに取り付けられる構造になっている。

【００２０】各照明光源３ａ、３０ａからの光束は、図
６（Ｂ）に示したように、プリズムパイプ２、２０の反
射面２ａ、２０ａで反射されて垂直に落射する。照明光
源３ａからの光束は、プリズムパイプ２の拡散透過面２
ｂでほぼ拡散光となって下方に射出され、基板マーク５
を垂直に拡散照明し（同軸落射照明）、一方照明光源３
０ａからの光束はプリズムパイプ２０の屈折面２０ｂで
内側に屈折され、基板マーク５に集光し、基板マーク５
を上方から照明する（斜光照明）。

【００２１】同軸落射照明、斜光照明、あるいは両照明
のいずれを使用するかは、第１実施形態と同じようにし
て決められる。

【００２２】［第３実施形態］図７（Ａ）には、本発明
の第３の実施形態に係わる照明装置が図示されている。
この実施形態で、第２の実施形態と異なるところは、第
２の実施形態の光源ユニット３０が省略され、光源ユニ
ット３を両プリズムパイプ２、２０に共通にしたこと、
両プリズムパイプ２、２０を上下方向に移動可能とした
こと、並びにプリズムパイプ２０の一端部が反射面では
なくハーフミラー面２０ａ’とされているところであ
る。

【００２３】図７（Ａ）に示すように、両プリズムパイ
プ２、２０の反射面２ａ、ハーフミラー面２０ａ’が光
源ユニット３の照明光源３ａと同じ高さにあるときは、
各照明光源３ａからの光束は、まず、プリズムパイプ２
０のハーフミラー面２０ａ’に入射し、ハーフミラー面
２０ａ’で反射された光は垂直に落射し、屈折面２０ｂ
で内側に屈折され、基板マーク５に集光し、基板マーク
５を斜め上方から照明する。それと同時に、ハーフミラ
ー面２０ａ’を透過した光はプリズムパイプ２の反射面
２ａに入射して下方に落射して拡散透過面２ｂから拡散
光として射出され、基板マーク５を拡散照明する。従っ
て同軸落射照明と斜光照明により基板マークが照明され
る。

【００２４】基板マーク５の反射特性により、基板マー
クを同軸落射照明だけで照明したい場合には、図７
（Ｂ）に示したように、プリズムパイプ２０を下方に移
動させ、各照明光源３ａからの光をプリズムパイプ２の
反射面２ａに入射させるようにする。これにより、各照
明光源３ａからの光は、プリズムパイプ２の拡散透過面
２ｂから拡散光として射出され基板マークは同軸落射照
明されるようになる。一方、斜光照明だけで照明したい
場合には、図７（Ｃ）に示したように、プリズムパイプ
２を下方に移動させ、ハーフミラー面２０ａ’を透過し
た光がプリズムパイプ２の反射面２ａに入射しないよう
にする。これにより、各照明光源３ａからの光は、プリ
ズムパイプ２０の屈折面２０ｂで内側に屈折され、基板
マークは斜光照明されるようになる。

【００２５】この実施形態では、光源ユニットが共通に
なるので、安価な構成となる。

【００２６】［他の実施形態］以上説明した各実施形態
で、プリズムパイプ２、２０の横断面形状はリング状で
あるが、これを正方形、正多角形など他の形状とするこ
ともできる。またその形状に応じて光源ユニット３、６
の各照明光源の配置形状をプリズムパイプの横断面形状
に合わせるようにする。

【００２７】更に、上述した実施形態では、各光源ユニ
ットの照明光源を選択的に点灯して、基板マークの撮影
画像のコントラストをモニター７により目視で判断し
て、いずれの光源ユニットを有効にするかを判断するよ
うにしているが、同軸落射照明、斜光照明、あるいはこ
れら両方の照明下での基板マーク像を画像処理して、コ
ントラストを測定し、最良のコントラストの得られる照
明を実現する光源ユニットの照明光源を点灯するように
してもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一端部の周囲が反射面、他端部の周囲が拡散面として形
成され、反射面に入射した光束を他端部から拡散光とし
て射出させる中空なパイプ状の光学素子を用いて、基板
マークを同軸落射照明するようにしているので、基板マ
ークを均一な拡散光で照明することができる。その場
合、光学素子の一端部周囲に照明光源を多数配置できる
ので、照明強度を大きくすることができる。

【００２９】また、本発明では、斜光照明も行なうこと
ができるので、基板マークの反射特性に応じて同軸落射
照明と斜光照明の両照明方式を同時に用いて、あるいは
いずれかの照明方式で基板マークを照明することがで
き、小型で効率的な照明装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係わる照明装置の全
体の概略構成を示す構成図である。

【図２】（Ａ）はプリズムパイプの一実施形態を示す斜
視図、（Ｂ）は他の実施形態のプリズムパイプの斜視図
である。

【図３】第１の実施形態におけるプリズムパイプと光源
ユニットの上面図である。

【図４】第１の実施形態において照明光源からの光がプ
リズムパイプにより拡散されて射出される状態を示した
説明図である。

【図５】第１の実施形態において斜光照明を行なう照明
光源の配置を示した上面図である。

【図６】（Ａ）は本発明の第２の実施形態に係わる照明
装置の全体の概略構成を示す構成図、（Ｂ）は照明光源
からの光がプリズムパイプにより拡散あるいは屈折され
て射出される状態を示した説明図である。

【図７】（Ａ）は本発明の第３の実施形態に係わる照明
装置の全体の概略構成を示す構成図、（Ｂ）は照明光源
からの光がプリズムパイプにより拡散されて射出される
状態を示した説明図、（Ｃ）は照明光源からの光がプリ
ズムパイプにより屈折されて射出される状態を示した説
明図である。

【符号の説明】

１ 撮像装置 ２ プリズムパイプ ３ 光源ユニット ４ プリント基板 ５ 基板マーク ６ 光源ユニット ７ モニター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA16 AA20 BB27 CC01 CC25 DD02 GG17 HH02 HH12 HH13 HH14 JJ03 JJ09 JJ26 LL01 LL46 SS02 SS13 TT02 2G051 AA65 AB20 BA01 BB01 BB03 BB20 CA04 DA07 5E313 AA11 CC04 EE03 FF24 FF32

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上の基板マークを照明する照明装置
   であって、 一端部の周囲が反射面、他端部の周囲が拡散面として形
   成され、反射面に入射した光束を他端部から拡散光とし
   て射出させる中空なパイプ状の光学素子と、 周囲に複数の照明光源を備え、各照明光源からの光が前
   記光学素子の反射面に入射して拡散光として射出される
   ように光学素子の反射面端部側に配置される光源ユニッ
   トとを有し、 光源ユニットの照明光源が点灯されたとき、基板マーク
   が点灯された照明光源からの拡散光により拡散照明され
   ることを特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】 基板上の基板マークを照明する照明装置
   であって、 一端部の周囲が反射面、他端部の周囲が拡散面として形
   成され、反射面に入射した光束を他端部から拡散光とし
   て射出させる中空なパイプ状の光学素子と、 周囲に複数の照明光源を備え、各照明光源からの光が前
   記光学素子の反射面に入射して拡散光として射出される
   ように光学素子の反射面端部側に配置される第１の光源
   ユニットと、 周囲に複数の照明光源を備え、前記光学素子の拡散面端
   部側に配置されて斜めから基板マークを照明する第２の
   光源ユニットとを有し、 第１の光源ユニットの照明光源が点灯されたときは、基
   板マークが点灯された第１の光源ユニットの照明光源か
   らの拡散光により拡散照明され、第２の光源ユニットの
   照明光源が点灯されたときは、基板マークが点灯された
   第２の光源ユニットの照明光源からの光により斜め上方
   から照明されることを特徴とする照明装置。
3. 【請求項３】 基板上の基板マークを照明する照明装置
   であって、 一端部の周囲が反射面、他端部の周囲が拡散面として形
   成され、反射面に入射した光束を他端部から拡散光とし
   て射出させる中空なパイプ状の第１の光学素子と、 一端部の周囲が反射面、他端部の周囲が屈折面として形
   成され、反射面に入射した光束を他端部から内側に屈折
   させて射出させる中空なパイプ状の第２の光学素子と、 周囲に複数の照明光源を備え、各照明光源からの光が前
   記第１の光学素子の反射面に入射して拡散光として射出
   されるように第１の光学素子の反射面端部側に配置され
   る第１の光源ユニットと、 周囲に複数の照明光源を備え、各照明光源からの光が前
   記第２の光学素子の反射面に入射して屈折光として射出
   されるように第２の光学素子の反射面端部側に配置され
   る第２の光源ユニットとを有し、 第１の光源ユニットの照明光源が点灯されたときは、基
   板マークが点灯された第１の光源ユニットの照明光源か
   らの拡散光により拡散照明され、第２の光源ユニットの
   照明光源が点灯されたときは、基板マークが点灯された
   第２の光源ユニットの照明光源からの光により斜め上方
   から照明されることを特徴とする照明装置。
4. 【請求項４】 基板上の基板マークを照明する照明装置
   であって、 一端部の周囲が反射面、他端部の周囲が拡散面として形
   成され、反射面に入射した光束を他端部から拡散光とし
   て射出させる中空なパイプ状の第１の光学素子と、 一端部の周囲がハーフミラー面、他端部の周囲が屈折面
   として形成され、前記第１の光学素子の外側に第１の光
   学素子とほぼ同心でかつハーフミラー面が第１の光学素
   子の反射面とほぼ同一の高さになるように配置され、ハ
   ーフミラー面で反射された光束を他端部から内側に屈折
   させて射出させるとともに、ハーフミラー面を透過した
   光を第１の光学素子の反射面に入射させる中空なパイプ
   状の第２の光学素子と、 周囲に複数の照明光源を備え、各照明光源からの光が前
   記第１の光学素子のハーフミラー面に入射し、ハーフミ
   ラー面で反射された光は屈折光として射出され、またハ
   ーフミラー面を透過した光は第１の光学素子の反射面に
   入射して拡散光として射出されるように配置される光源
   ユニットとを有し、 光源ユニットの照明光源が点灯されたときは、基板マー
   クが点灯された照明光源からの第１の光学素子による拡
   散光で拡散照明されるとともに、第２の光学素子による
   屈折光で斜め上方から照明されることを特徴とする照明
   装置。
5. 【請求項５】 前記第１と第２の光学素子がそれぞれ光
   源ユニットに対して上下方向に移動可能に構成されてお
   り、第２の光学素子が下方に移動したときは、光源ユニ
   ットの照明光源からの光は第１の光学素子の反射面のみ
   に入射して、基板マークは点灯された照明光源からの第
   １の光学素子による拡散光で拡散照明され、第１の光学
   素子が下方に移動したときは、ハーフミラー面を透過し
   た光は第１の光学素子に入射されることがなく、基板マ
   ークは点灯された照明光源からの第２の光学素子による
   屈折光で斜め上方から照明されることを特徴とする請求
   項４に記載の照明装置。