JP3468669B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置に係り、
特に、電子部品実装装置において電子部品の位置や欠損
等を確認するために利用される撮像装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術として、特
開平８−２０５００４号公報がある。この公報に記載さ
れた撮像装置は、吸着ノズルで吸着した電子部品を、プ
リント基板上に搬送する途中に設置されるものであり、
電子部品が吸着ノズルに吸着された際に起こる位置ずれ
を画像処理により検査している。具体的には、電子部品
の底面やリードをＬＥＤで照らし、反射した光をＣＣＤ
に入射させ、ＣＣＤから出力する信号に基づいて画像処
理を行うことで、電子部品の底面やリードの状態を検査
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
撮像装置は、上述したように構成されているため、次の
ような課題が存在していた。近年、電子部品のコストダ
ウンを図るため、電子部品に対して、バリ取りのための
ホーニング処理が行われない場合がある。このような状
態の電子部品は、その表面が鏡面状態に近くなってい
る。そこで、従来の撮像装置でこのような電子部品を撮
像する場合、４５度近くの小仰角をもって、斜め下方か
ら電子部品の底面に照明を当てる。その結果、底面やリ
ードで反射した光が、真下に位置する観察窓内に入射し
難く、ＣＣＤでの撮像に際して光量不足が生じていた。
特に、小さな電子部品、例えば１０ｍｍ角以下の大きさ
をもつコンデンサ等では、誤認識が顕著に現れ、場合に
よっては認識不能になることもあった。また、前述した
ような電子部品でも不都合なく撮像するために、電子部
品と照明との距離を長くすることも考えられるが、装置
自体が大型化するといった問題点がある。

【０００４】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたもので、特に、装置自体の小型化を可能にし、読
取り対象物の認識精度を向上させることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明の
撮像装置は、読取り領域に配置される読取り対象物を照
明光により照らすためのＬＥＤによる光源をもった二つ
の照明系と、照明系により照らされた際に生じる読取り
対象物からの反射光を受光して読取り対象物を撮像する
撮像系と、撮像系と照明系との間に配置されて反射光を
撮像系上に結像させるレンズ系とを有する撮像装置にお
いて、読取り対象物とレンズ系との間の光路上には、こ
の光路を略９０度曲げる全反射ミラーが配置され、照明
系は、全反射ミラーとレンズ系との間に配置し、全反射
ミラーに向けて光を出射し、全反射ミラーで反射した間
接的な光が読取り対象物の底面に入射する際に、底面に
対して大仰角をなす小視野照明と、読取り対象物と全反
射ミラーとの間に配置し、読取り対象物の底面に向けて
光を出射し、出射された直接的な光が読取り対象物の底
面に入射する際に、底面に対して小仰角をなす大視野照
明とを備えたことを特徴とする。

【０００６】この撮像装置において、読取り領域に配置
された読取り対象物は、ＬＥＤから出射される光により
照らされる。そこで、コンデンサ等の小さな読取り対象
物を撮像する場合、小視野照明により読取り対象物の底
面を照らす。この小視野照明は、全反射ミラーで一旦反
射させる間接的な光であるから、小視野照射と読取り対
象物との間の光路を稼ぐことができ、その結果、読取り
対象物の底面に対する光の仰角（入射角）を大きくする
ことができる。よって、読取り対象物の底面で反射し
て、全反射ミラーに向かう反射光量を十二分に確保する
ことができ、撮像系でクリアーな像を写し出すことがで
きる。そして、この場合、照明系は、読取り対象物と全
反射ミラーとの間に配置し、読取り対象物の底面に向け
て光を出射し、出射された直接的な光が読取り対象物の
底面に入射する際に、底面に対して小仰角をなす大視野
照明を更に備えているので、３０ｍｍ角のＱＦＰ（Quad
Flat Package）等の大型な読取り対象物の撮像を可能
にし、大視野照明と小視野照明との組合わせにより、広
範囲な読取り領域を可能とし、大小様々な読取り対象物
を撮像系で確実に撮像することができる。

【０００７】

【０００８】また、読取り対象物の近傍に位置する観察
窓に光透過性の防塵板を設けた場合、読取り対象物の大
視野認識時に、大視野照明を点灯させ、小視野照明を消
灯させると好ましい。従って、読取り対象物の大視野認
識時において、撮像系の視野の中に、防塵板で反射した
小視野照明の輝点が移り込むことがなく、撮像系による
確実な認識を可能にする。

【０００９】また、小視野照明を半値角２０度以下の照
明光源で構成すると好ましい。このような照明光源を採
用した場合、光源の光量をアップさせることができ、読
取り対象物で反射して全反射ミラーに向かう反射光量の
更なるアップを可能にし、撮像系での認識アップに寄与
する。

【００１０】また、光源を、赤色ＬＥＤの照明で構成す
ると好ましい。このようなＬＥＤを採用した場合、反射
光量が多くなり、撮像系で明るい像を写し出すことがで
きる。また、ＬＥＤを採用することにより、点灯／消灯
の繰り返し応答速度を向上させることができ、読取り対
象物の認識速度向上に効果的である。

【００１１】また、光源を、青色ＬＥＤの照明で構成す
ると好ましい。このようなＬＥＤを採用した場合、読取
り対象物の背景にある物体の写り込みを減らすことがで
き、読取り対象物の像の誤認識を防止することができ
る。また、ＬＥＤを採用することにより、点灯／消灯の
繰り返し応答速度を向上させることができ、読取り対象
物の認識速度向上に効果的である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による撮
像装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明に係る撮像装置を示す断面
図である。同図に示す撮像装置１は、小型化、薄型化、
多機能化の要求に基づいて開発されたパッケージをもつ
電子部品（読取り対象物）２の撮像を可能とし、図示し
ない電子部品実装装置の一部として組み込まれて利用さ
れる。パッケージとしては、ＱＦＰ，ＳＯＰ，ＳＯＪ，
ＱＦＪ等があるが、近年、電子部品２のコストダウンの
ため、電子部品２に対して、バリ取りのためのホーニン
グ処理が行われない場合がある。このような状態の電子
部品２は、その表面が鏡面状態に近くなっており、電子
部品２を単に照明しただけでは、撮像時の光量不足を招
来する。そこで、このような電子部品２の撮像をも可能
にした撮像装置１について説明する。

【００１４】この撮像装置１は、暗箱を構成するケーシ
ング３を有し、このケーシング３内には、吸着ノズル４
によって読取り領域Ｓまで搬送してきた電子部品２の底
面２ａを照らし出すための照明系５が収容されている。
更に、撮像装置１は、電子部品２で反射した光を像情報
として受け入れて、電子部品２の像として映し出すため
の撮像系６と、照明系５と撮像系６との間に配置されて
反射光を撮像系６上に結像させるレンズ系７とを備えて
いる。

【００１５】この撮像装置１は、読取り領域Ｓ内で様々
な大きさの電子部品２を撮像させる構成を有している
が、読取り領域Ｓ内で、電子部品２の底面２ａの位置が
常に一定になるように、吸着ノズル４の移動経路は制御
されている。その結果、電子部品２の底面２ａは常に一
定のワークディスタンスＷを保つことになる。具体的
に、本実施形態の撮像装置１は、１０ｍｍ角以下の小さ
な電子部品（例えばコンデンサ）を撮像する小視野態様
と、１０ｍｍ角〜４０ｍｍ角程度の大きな電子部品（例
えば３０ｍｍ角のＱＦＰ）を撮像する大視野態様との二
態様に分かれている。すなわち、ケーシング３の横胴３
ａ内にハーフミラー８を配置し、このハーフミラー８に
よって、電子部品２の底面２ａ及びリード２ｂで反射し
た光を２方向に振り分けている。そして、その一方の反
射光は、小視野用の縦胴３ｂに入射し、他方の反射光
は、光路Ｌを９０度変えるための反射板１２を介して大
視野用の縦胴３ｃ内に入射する。

【００１６】更に、小視野用の縦胴３ｂ内の反射光は、
レンズ系７の一方を構成する小視野用レンズ部９を通過
した後、撮像系６の一方を構成する小視野用ＣＣＤ１０
で結像する。また、大視野用の縦胴３ｃ内の反射光は、
レンズ系７の他方を構成する大視野用レンズ部１１を通
過した後、撮像系６の他方を構成する大視野用ＣＣＤ１
２で結像する。

【００１７】ここで、照明系５も、前述したＣＣＤ１
０，１２と同様に大視野態様と小視野態様との二態様に
分かれている。

【００１８】具体的に、電子部品２とレンズ系７との間
（この実施形態では電子部品２とハーフミラー８との
間）の光路Ｌ上には、その光路Ｌを９０度曲げるための
全反射ミラー１５が、横胴３ａの内壁面に固定されてい
る。この場合、全反射ミラー１５の反射面１５ａは、全
反射ミラー１５とハーフミラー８との間の光路Ｌを基準
にすると、略４５度の傾き角γ（図２参照）をもって横
胴３ａ内に配置されている。そして、全反射ミラー１５
とレンズ系７との間（この実施形態では全反射ミラー１
５とハーフミラー８との間）には、全反射ミラー１５に
向けて光を出射する小視野照明１６が設けられている。
この小視野照明１６は、１０ｍｍ角以下の小さな電子部
品（例えばコンデンサ）を照明するための複数のＬＥＤ
（光源）１６ａからなり、各ＬＥＤ１６ａは、光路Ｌを
取り囲むように配列させた状態で、横胴３ａの内壁面に
固定されている。

【００１９】このような小視野照明１６は、小さな視野
をカバーする照明であり、図２に示すように、各ＬＥＤ
１６ａは、全反射ミラー１５に向けて光を出射し、全反
射ミラー１５で反射した間接的な光を電子部品２の底面
２ａに入射させている。この場合、全反射ミラー１５で
反射した光の反射光軸Ｋ１が、電子部品２の底面２ａに
沿った基準線Ａに対して大きな仰角（入射角）αとなる
ように、ＬＥＤ１６ａの出射光軸Ｋの向きは調整され
る。なお、ＬＥＤ１６ａの出射光軸Ｋが、全反射ミラー
１５の反射面１５ａに入射する角度を適宜に変えること
で、前述した仰角αは当然に変化するが、ここで、底面
２ａ及びリード２ｂで反射した光を全反射ミラー１５に
確実に戻すために、様々な実験の結果、仰角αは、７０
度〜９０度が適切であると判断した。

【００２０】このように、小視野照明１６は、全反射ミ
ラー１５で一旦反射させる間接的な光であるから、小視
野照射１６と電子部品２との間の光路Ｌを稼ぐことがで
き、その結果、電子部品２の底面２ａに対する光の仰角
（入射角）を大きくすることができる。よって、電子部
品２の底面２ａで反射して、全反射ミラー１５に向かう
反射光量を十二分に確保することができ、ハーフミラー
８を通過させた光でも、小視野用ＣＣＤ１０でクリアー
な像として結像させることができる。

【００２１】図１及び図２に示すように、電子部品２と
全反射ミラー１５との間には、電子部品２の底面２ａに
向けて光を出射する大視野照明１７が設けられている。
この大視野照明１７は、ケーシング３の横胴３ａの一端
に形成して読取り領域Ｓの真下に位置する観察窓１３の
近傍に設けられている。具体的に、大視野照明１７は、
１０ｍｍ角〜４０ｍｍ角程度の大きな電子部品（例えば
３０ｍｍ角のＱＦＰ）を照明するための複数のＬＥＤ
（光源）１７ａからなり、各ＬＥＤ１７ａは、光路Ｌを
取り囲むように配列させた状態で、横胴３ａの内壁面に
固定されている。

【００２２】このような大視野照明１７は、大きな視野
をカバーする照明であり、図２に示すように、各ＬＥＤ
１７ａは、電子部品２の底面２ａに直接的な光りとして
入射させている。この場合、ＬＥＤ１７ａの出射光軸Ｈ
が、電子部品２の底面２ａの基準線Ａに対して小さな仰
角（入射角）βとなるように、ＬＥＤ１７ａの向きは調
整される。ここで、底面２ａ及びリード２ｂで反射した
光を、全反射ミラー１５に確実に戻すために、様々な実
験の結果、仰角βは、４０度〜５０度が適切であった。

【００２３】このような大視野照明１７は、電子部品２
に近い位置にあるので、読取り領域Ｓを広範囲に照らし
ても、電子部品２での反射光量を十分に確保することが
でき、大視野用ＣＣＤ１２でクリアーな像として結像さ
せることができる。

【００２４】ここで、図１に示すように、ケーシング３
の横胴３ａの一端には観察窓１３が形成され、この観察
窓１３は、読取り領域Ｓの真下に位置し、この観察窓１
３には、光透過性のガラス製防塵板１４が嵌め込まれて
いる。この場合、小視野照明１６を点灯させて、大視野
用ＣＣＤ１２で大視野認識を行うと、その視野の中に防
塵板１４で反射した小視野照明１６の輝点が写り込み、
認識の妨げとなる。そこで、大視野認識時は、大視野照
明１７を点灯させて、小視野照明１６を消灯させる。ま
た、小視野用ＣＣＤ１０で小視野認識を行う場合、大視
野照明１７と小視野照明１６とを同時に点灯させる。な
お、観察窓１３が防塵板１４をもたない場合、大視野認
識時と小視野認識時との何れの場合でも、大視野照明１
７と小視野照明１６との両方を同時に点灯させる。

【００２５】前述した大視野照明１７及び小視野照明１
６は、ハロゲン光源を利用してもよいが、小視野照明１
６を半値角２０度以下のＬＥＤにすることで、光源の光
量アップに寄与し、電子部品２の底面２ａ及びリード２
ｂで反射した後に、全反射ミラー１５に向かう反射光量
が、更にアップすることになり、結果的に小視野用ＣＣ
Ｄ１０での認識アップに寄与する。

【００２６】また、大視野照明１７及び小視野照明１６
を、赤色ＬＥＤで構成した場合、電子部品２の底面２ａ
及びリード２ｂでの反射光量が多くなり、撮像系６で明
るい像を写し出すことができる。これに対して、各照明
１６，１７を、青色ＬＥＤで構成した場合、電子部品２
の背景に位置する吸着ノズル４等の写り込みを減らすこ
とができ、電子部品２の像の誤認識を防止することがで
きる。また、ＬＥＤを採用する効果として、点灯／消灯
の繰り返し応答速度を向上させることができ、電子部品
２の認識速度を向上させることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明による撮像装置は、以上のように
構成されているため、次のような効果を得る。すなわ
ち、本発明の撮像装置は、読取り領域に配置される読取
り対象物を照明光により照らすためのＬＥＤによる光源
をもった二つの照明系と、照明系により照らされた際に
生じる読取り対象物からの反射光を受光して読取り対象
物を撮像する撮像系と、撮像系と照明系との間に配置さ
れて反射光を撮像系上に結像させるレンズ系とを有する
撮像装置において、読取り対象物とレンズ系との間の光
路上には、この光路を略９０度曲げる全反射ミラーが配
置され、照明系は、全反射ミラーとレンズ系との間に配
置し、全反射ミラーに向けて光を出射し、全反射ミラー
で反射した間接的な光が読取り対象物の底面に入射する
際に、底面に対して大仰角をなす小視野照明と、読取り
対象物と全反射ミラーとの間に配置し、読取り対象物の
底面に向けて光を出射し、出射された直接的な光が読取
り対象物の底面に入射する際に、底面に対して小仰角を
なす大視野照明とを備えたことにより、装置自体の小型
化を可能にし、読取り対象物の認識精度を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撮像装置の一実施形態を示す断面
図である。

【図２】図１に示した撮像装置の要部を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

Ｓ…読取り領域、α，β…仰角、１…撮像装置、２…電
子部品（読取り対象物）、２ａ…底面、５…照明系、６
…撮像系、７…レンズ系、１３…観察窓、１４…防塵
板、１５…全反射ミラー、１６…小視野照明、１７…大
視野照明、１６ａ，１７ａ…ＬＥＤ（光源）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G01N 21/84

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 読取り領域に配置される読取り対象物を
   照明光により照らすためのＬＥＤによる光源をもった二
   つの照明系と、前記照明系により照らされた際に生じる
   前記読取り対象物からの反射光を受光して前記読取り対
   象物を撮像する撮像系と、前記撮像系と前記照明系との
   間に配置されて前記反射光を前記撮像系上に結像させる
   レンズ系とを有する撮像装置において、 前記読取り対象物と前記レンズ系との間の光路上には、
   この光路を略９０度曲げる全反射ミラーが配置され、 前記照明系は、 前記全反射ミラーと前記レンズ系との間に配置し、前記
   全反射ミラーに向けて光を出射し、前記全反射ミラーで
   反射した間接的な光が前記読取り対象物の前記底面に入
   射する際に、前記底面に対して大仰角をなす小視野照明
   と、 前記読取り対象物と前記全反射ミラーとの間に配置し、
   前記読取り対象物の底面に向けて光を出射し、出射され
   た直接的な光が前記読取り対象物の前記底面に入射する
   際に、前記底面に対して小仰角をなす大視野照明とを 備
   えたことを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 前記読取り対象物の近傍に位置する観察
   窓に光透過性の防塵板を設けた場合、前記読取り対象物
   の大視野認識時に、前記大視野照明を点灯させ、前記小
   視野照明を消灯させることを特徴とする請求項１記載の
   撮像装置。
3. 【請求項３】 前記小視野照明を半値角２０度以下の照
   明光源で構成したことを特徴とする請求項１〜２のいず
   れか一項記載の撮像装置。
4. 【請求項４】 前記光源を、赤色ＬＥＤの照明で構成し
   たことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の
   撮像装置。
5. 【請求項５】 前記光源を、青色ＬＥＤの照明で構成し
   たことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の
   撮像装置。