JP2006013155A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コスト化を図りつつ、搬送される電子部品を殆どブレの無い画像として取り込むことができる画像読取装置を提供する。
【解決手段】 画像読取装置３は、部品実装機１に具備されるものである。部品実装機１は、搬送手段によって搬送される吸着ヘッド７を有し、この吸着ヘッド７には、電子部品２を吸着する吸着ノズル６が設けられている。画像読取装置３は、吸着ヘッド７に取り付けられ、電子部品２に光を照射するための複数の光源９を有している。また、画像読取装置３は筐体４を有し、この筐体４の内部には、電子部品２を撮像するＣＭＯＳイメージセンサ１５と、光源９からの照射光を受けたときに燐光Ｂを発する燐光ガラス１８とを有している。また、画像読取装置３は、電子部品２が撮像位置まで搬送されると、各光源９を所定時間だけ点灯させるように制御する光源制御部１０を有している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えばＩＣ等の電子部品を基板に実装するための部品実装機に具備され、電子部品の形状やリードパターン等の画像を読み取る画像読取装置に関するものである。

電子部品等の画像を読み取る画像読取装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。この文献に記載の画像読取装置は、電子部品を吸着する吸着ノズルを有する吸着ヘッドと、吸着ノズルに吸着された電子部品を下方斜めより照明する照明部と、吸着ヘッドの下方位置に配置され、電子部品を撮像するＣＣＤカメラとを備えている。
特開平１１−２１８４０８号公報

上記従来技術の画像読取装置においては、同時蓄積が可能なＣＣＤを利用し、高速にかつランダムに搬送される電子部品をブレの無い静止画像を取り込むことができる。近年では、画像読取装置をより安価に構築することが推進されているが、ＣＣＤ素子は高価な部品であるため、低コスト化の実現が困難である。

本発明の目的は、低コスト化を図りつつ、搬送される電子部品を殆どブレの無い画像として取り込むことができる画像読取装置を提供することである。

本発明は、電子部品を基板に実装するための部品実装機に具備され、部品実装機の吸着ノズルに吸着された状態で搬送される電子部品の画像を読み取る画像読取装置において、電子部品を撮像する撮像素子と、電子部品に向けて光を照射する光源と、電子部品が撮像素子により撮像される撮像位置に達すると、光源を所定時間だけ点灯させるように制御する光源制御手段と、撮像素子の撮像面側に配置され、光源からの照射光を受けると燐光を発する燐光発生部材とを備え、撮像素子は燐光によって生じる電子部品の残像を撮像することを特徴とするものである。

ここで、撮像素子としては、ＣＭＯＳイメージセンサが好適である。ＣＭＯＳイメージセンサは、ＣＣＤイメージセンサに比べて低価格であるが、ライン順次読み出し方式の撮像手段であるため、高速で搬送される対象物をそのままストロボ撮像しようとしても、ストロボ点灯時間の間に読み出し動作を行った画像ラインのデータしか得られず、電子部品の良好な画像を取得することができない。本発明では、ＣＭＯＳイメージセンサ（撮像素子）の撮像面側に、光源より照射された光を受けると燐光を発する燐光発生部材を配置することにより、搬送される電子部品が撮像位置に達して光源が点灯されたときには、燐光発生部材から燐光が発生する。この燐光は、光源が消灯しても、しばらく生じ続けるため、電子部品の画像としての残像が所定の時間だけ生じるようになる。従って、その電子部品の残像をＣＭＯＳイメージセンサで撮像することにより、電子部品の良好な画像を取得することができる。このように低価格なＣＭＯＳイメージセンサを使用した場合であっても、高速で搬送される電子部品を殆どブレの無い画像として取り込むことができる。

好ましくは、撮像素子と燐光発生部材との間に配置され、光源で発生する光の波長成分を遮断する光学フィルタを更に備える。これにより、光源で発生した光が燐光発生部材を透過しても、その光は光学フィルタで除去される。このため、光源で発生した光がノイズとして撮像素子に入射されることを防止できるので、電子部品の更に良好な画像を取得することが可能となる。

また、好ましくは、燐光発生部材は、撮像素子の分光感度特性に対応する波長成分をもった燐光を発する。これにより、撮像素子に対し感度の良好な波長成分をもった燐光が撮像素子に受光されるため、得られる画像のＳ／Ｎ低下を抑えることができる。

このとき、光源は、電子部品に向けて紫外線を含む光を照射し、燐光発生部材は、可視光波長成分をもった燐光を発する部材であることが好ましい。紫外線を含む光を照射する光源の使用は、紫外線によって蛍光する成分を含んだ電子部品の画像を読み取る場合に効果的である。また、可視光成分はＣＭＯＳイメージセンサの感度に最も適した波長成分であるため、画像のＳ／Ｎ低下の抑制に非常に有効である。

更に、好ましくは、光源は、吸着ノズルに対して撮像素子の反対側に配置されており、撮像素子は、燐光によって生じる電子部品の影の残像を撮像する。この場合には、燐光を生じる電子部品以外の部分と影になって燐光を生じない電子部品部分とによるコントラストの大きい明瞭な画像が得られるため、電子部品のリード形状等を高精度に検査することができる。

このとき、吸着ノズルの吸着面と光源との間には、光源からの照射光を拡散させる拡散板が配置されていることが好ましい。これにより、照明ムラの少ない拡散光が燐光発生部材に照射されるため、燐光を生じる電子部品以外の部分と影になって燐光を生じない電子部品部分とが更に明瞭な画像を得ることができる。

本発明によれば、撮像素子の撮像面側に、光源からの照射光を受けると燐光を発する燐光発生部材を配置し、燐光によって生じる電子部品の残像を撮像素子で撮像するようにしたため、撮像素子として例えばＣＭＯＳイメージセンサを用いることで、低コスト化を図りつつ、高速搬送される電子部品を殆どブレの無い画像として得ることができる。これにより、電子部品の傾きやリード形状の良否を高精度に検査することが可能となる。また、ＣＭＯＳイメージセンサを用いると回路規模が小さくなるため、画像読取装置の小型化を実現することもできる。

以下、本発明に係わる画像読取装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る画像読取装置の第１の実施形態を示す概略斜視図である。同図において、本実施形態の画像読取装置３は、ＩＣ等の電子部品２を基板（図示せず）に実装するための部品実装機１に具備され、電子部品２の形状や電子部品２のリードパターン等の画像を読み取る装置である。部品実装機１は、図示しない搬送手段によって、図示矢印Ｐ方向に搬送される部品吸着ヘッド７を有し、この吸着ヘッド７には、電子部品２を吸着保持する吸着ノズル６が設けられている。

画像読取装置３は、図２に示すように、吸着ノズル６の吸着面６aに吸着された電子部品２に向けて光を照射する複数の光源９を有している。光源９は、紫外線を含む光を発生させる紫外線ＬＥＤであり、吸着ヘッド７内に配置されている。これらの光源９は光源制御部１０によって制御される。また、複数の光源９と吸着ノズル６の吸着面６aとの間には、各光源９からの照射光を拡散させる拡散板８が配置されている。この拡散板８は、吸着ノズル６に取付けられている。

また、画像読取装置３は、遮光性及び防塵性をもった直方体状の筐体４を有し、この筐体４の上面部には、円形の窓部５が設けられている。筐体４の内部には、図２に示すように、吸着ノズル６に吸着された電子部品２を、レンズ系１４を介して撮像するＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ１５が配置されている。

また、筐体４の内部における窓部５（図２では不図示）の真下位置、つまりＣＭＯＳイメージセンサ１５の撮像面側には、平板状の燐光ガラス１８が配置されている。燐光ガラス１８は、光源９からの照射光を受けたときに、光源９で発生する光とは波長成分の異なる燐光Ｂを発するガラスである。燐光とは、一旦発生すると、その後で光源９を消灯させてからも、しばらくの間発光し続ける光のことをいう。（図３参照）

このような燐光ガラス１８を設けることにより、上記のＣＭＯＳイメージセンサ１５は、光源９からの照射光による電子部品２の直接投影画像ではなく、燐光Ｂによって生じる電子部品２の残像を撮像することとなる。ここで、燐光ガラス１８は、ＣＭＯＳイメージセンサ１５の分光感度特性に適した波長成分、具体的には可視光成分をもった燐光Ｂを発する素材で形成されていることが望ましい。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ１５の受光感度が高くなるため、撮像によって得られる画像のＳ／Ｎ低下を抑えることが可能となる。

また、ＣＭＯＳイメージセンサ１５とレンズ１４との間には、紫外線除去フィルタ１６が配置されている。これにより、光源９より照射された紫外線が燐光ガラス１８を透過しても、その紫外線は紫外線除去フィルタ１６で遮断され、ノイズとしてＣＭＯＳイメージセンサ１５に入射されることは無い。更に、ＣＭＯＳイメージセンサ１５は遮光性を有する筐体４内に配置されているため、外乱光の影響が除去される。従って、ＣＭＯＳイメージセンサ１５は、燐光ガラス１８によって生じた燐光Ｂのみを受光することになるので、撮像によって得られる画像に悪影響を及ぼすことを防止できる。

また、画像読取装置３は、図示しない搬送手段により搬送される電子部品２がＣＭＯＳイメージセンサ１５の上方の撮像位置（ＣＭＯＳイメージセンサ１５で電子部品２を撮像する位置）に達したかどうかを検出する到来検出用センサ１１を有している。到来検出用センサ１１は、例えば筐体４の内部に配置された発光素子（例えばＬＥＤ）１２と、吸着ヘッド７に設けられ、発光素子１２から出射されて窓部５を通過した光を受光する受光素子（例えばフォトダイオード）１３とを有し、電子部品２が撮像位置まで搬送されたことが検出されると、所定のパルス信号を送出する（図３（ａ）参照）。このパルス信号は、光源制御部１０に送られる。

光源制御部１０は、到来検出用センサ１１からのパルス信号を入力したときに、各光源９を所定時間だけ点灯させるように制御する（図３（ｂ）参照）。ここで、各光源９の点灯時間としては、搬送されてきた電子部品２の画像をぶれずに撮像することができる時間（例えば２００μｓ）に設定されている。

以上のように構成した画像読取装置３において、搬送される電子部品２がＣＭＯＳイメージセンサ１５の上方の撮像位置に達すると、各光源９がパルス点灯し、各光源９の光が拡散板８に照射される。この拡散板８に照射された光は、照明ムラの少ない拡散光Ａとなって電子部品２及び燐光ガラス１８を瞬間的に照らす。これにより、燐光ガラス１８から燐光Ｂが発生する。この燐光Ｂは、図３（ｃ）に示すように、各光源９が消灯した後も、所定の時間（例えば２０ｍＳ程度）燐光ガラス１８から発せられ続ける。このため、燐光ガラス１８とＣＭＯＳイメージセンサ１５との間には、しばらくの間、電子部品２の投影画像としての残像が残ることになる。そして、この燐光Ｂの残像がＣＭＯＳイメージセンサ１５によって撮像される。

ＣＭＯＳイメージセンサ１５は、画像を走査線毎に読み出しを行う、いわゆるライン順次読み出し方式の撮像素子であるが、電子部品２の画像を撮像する際には、全ての走査線の画像を読み出す間は、電子部品２の静止画像の残像が残っているため、殆どブレの無い正常な画像を取得することができる。このため、燐光Ｂにより生じる残像画像も、例えばＣＣＤカメラで撮像した場合のような直接投影画像と同程度の画像として得ることができる。

このとき、燐光ガラス１８における電子部品２に対応する部分には拡散光Ａが照射されないので、その部分だけが影となり、他の部分は燐光Ｂを発して明るくなり、残像となる。このような燐光Ｂの残像を撮像すると、撮像画像としては図４に示すように、燐光Ｂを生じる電子部品２以外の部分と、影となって燐光Ｂを生じない電子部品２の部分とからなり、コントラストの高い明瞭な影画像が得られるようになる。これにより、電子部品２の形状やリードパターン等の判別を高精度に行うことが可能となる。

このようにＣＭＯＳイメージセンサ１５により得られた電子部品２の画像データは、画像処理部（図示せず）によって所定の画像処理が施される。そして、その画像処理後のデータは識別処理部（図示せず）に送られ、識別処理部によって電子部品２の形状や電子部品２のリードパターンについて良否や位置の判別等の処理が実行される。そして、良品と判別された電子部品２は、部品実装機１によって基板上の所定の位置（図示せず）に実装されることとなる。

以上のように本実施形態によれば、安価なＣＭＯＳイメージセンサ１５を使用した場合であっても、燐光（蓄光性）を利用することで、高速で搬送される電子部品２の画像を殆どブレの無い静止画像として読み取ることができる。これにより、画像読取装置３の低コスト化を図ることができる。また、ＣＭＯＳイメージセンサ１５を用いることにより、回路規模を小さくでき、画像読取装置３の小型化を実現することも可能となる。

図５は、本発明に係る画像読取装置の第２の実施形態を示す構成図である。図中、第１の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、本実施形態の画像読取装置１９は、上述した第１実施形態における複数の光源９に代えて、筐体４の内部における窓部５に近接した位置に配置された照明部２０を有している。照明部２０は、ＣＭＯＳイメージセンサ１５の上方の撮像位置まで搬送されてきた電子部品２を照明するものである。照明部２０は、リング状のプリント基板２１に実装され、外方に向けて光を照射する複数の光源２２と、各光源２２からの照射光を吸着ヘッド６に吸着された電子部品２に向けて反射させるリング状の反射板２３とを有している。複数の光源２２は、上述した第１実施形態における光源制御部１０（図５では不図示）によって、上記と同様に制御される。窓部５とプリント基板２１との間には、上記の燐光ガラス１８が配置されている。その他の構成は、第１の実施形態における画像読取装置１と同様である。

搬送される電子部品２が撮像位置に達すると、各光源２２がパルス点灯し、各光源２２の光が反射板２３で電子部品２に反射され、電子部品２を瞬間的に照らす。このとき、各光源２２より出射された光は電子部品２の表面及びリードで反射し、その反射光が燐光ガラス１８に達すると、燐光ガラス１８から燐光Ｂが発生する。このため、各光源２２が消灯した後も、燐光ガラス１８とＣＭＯＳイメージセンサ１５との間には、しばらくの間、電子部品２の正反射画像としての残像が残ることになる。そして、その電子部品２の残像画像がＣＭＯＳイメージセンサ１５によって撮像される。

このとき、電子部品２のリードの直接反射光を撮像するものであれば、電子部品２からＣＭＯＳイメージセンサ１５に向かう光は、直進性があるため、燐光Ｂを発生させる燐光ガラス１８に対して、電子部品２の画像情報の光が効率良く通過する。このため、燐光Ｂにより生じる残像画像も、例えばＣＣＤカメラで撮像した場合のような直接反射画像と同程度の画像として得ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、可視光成分の燐光Ｂを発する燐光ガラス１８を使用したが、これ以外にも、例えば赤外光成分の燐光を発する燐光ガラスを使用しても良い。

また、上記実施形態では、ＣＭＯＳイメージセンサ１５により電子部品２を撮像する構成としたが、電子部品２を撮像する安価な撮像素子としては、ＣＭＯＳイメージセンサの他に、フォトダイオードアレイ型のイメージセンサ等を使用しても良い。

本発明に係る画像読取装置の第１の実施形態を示す概略斜視図である。 図１に示す吸着ヘッド及び筐体の内部構造を示す断面図である。 図１に示す光源の点灯と燐光ガラスの発光との関係を示すタイミング図である。 図１、図２に示すＣＭＯＳイメージセンサによる撮像画像を示す図である。 本発明に係る画像読取装置の第２の実施形態を示す構成図である

符号の説明

１…部品実装機、２…電子部品、３…画像読取装置、４…筐体、５…窓部、６…吸着ノズル、６a…吸着面、８…拡散板、９…光源、１０…光源制御部（光源制御手段）、１１…到来検出用センサ（到来検出手段）、１５…ＣＭＯＳイメージセンサ（撮像素子）、１６…紫外線除去フィルタ（光学フィルタ）、１８…燐光ガラス（燐光発生部材）、１９…画像読取装置、２２…光源、２３…反射板、Ｂ…燐光。

Claims (6)

1. 電子部品を基板に実装するための部品実装機に具備され、前記部品実装機の吸着ノズルに吸着された状態で搬送される電子部品の画像を読み取る画像読取装置において、
   前記電子部品を撮像する撮像素子と、
   前記電子部品に向けて光を照射する光源と、
   前記電子部品が前記撮像素子により撮像される撮像位置に達すると、前記光源を所定時間だけ点灯させるように制御する光源制御手段と、
   前記撮像素子の撮像面側に配置され、前記光源からの照射光を受けると燐光を発する燐光発生部材とを備え、
   前記撮像素子は、前記燐光によって生じる前記電子部品の残像を撮像することを特徴とする画像読取装置。
2. 前記撮像素子と前記燐光発生部材との間に配置され、前記光源で発生する光の波長成分を遮断する光学フィルタを更に備えることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記燐光発生部材は、前記撮像素子の分光感度特性に対応する波長成分をもった燐光を発することを特徴とする請求項１または２記載の画像読取装置。
4. 前記光源は、前記電子部品に向けて紫外線を含む光を照射し、
   前記燐光発生部材は、可視光波長成分をもった燐光を発することを特徴とする請求項３記載の画像読取装置。
5. 前記光源は、前記吸着ノズルに対して前記撮像素子の反対側に配置されており、
   前記撮像素子は、前記燐光によって生じる前記電子部品の影の残像を撮像することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の画像読取装置。
6. 前記吸着ノズルの吸着面と前記光源との間には、前記光源からの照射光を拡散させる拡散板が配置されていることを特徴とする請求項５記載の画像読取装置。

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