JP2012064688A - 光照射装置、部品撮像装置及び部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子の支持体への取り付け作業の労力を軽減することができる光照射装置、これを搭載した部品撮像装置、及び、この部品撮像装置を搭載した部品実装装置を提供すること。
【解決手段】この部品撮像装置は、光照射ユニット３０と、部品Ｕを吸着する吸着ノズル１４ａに取り付けられた円錐反射板４５とを備える。光照射ユニット３０は、円周に沿って配置された複数のＬＥＤ３１からの光を、導光体３５を介して円錐反射板４５へ照射することにより、部品Ｕをその背面側から照射する。この部品の画像光をカメラ４６が撮像する。ＬＥＤ３１及び３２は、それらの光軸方向がすべて実質的に一致するように、プリント基板３３に取り付けられている。したがって、従来のようにＬＥＤごとに光軸方向を変えてＬＥＤを取り付け対象に取り付ける必要がなく、ＬＥＤ３１及び３２のプリント基板３３への取り付け作業の労力を格段に減らすことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子部品等の部品の形状等を認識するために、これをカメラにより撮影する部品撮像装置、これに用いられる光照射装置、及び、これらを搭載してその部品を基板に実装する部品実装装置に関する。

表面実装機等の部品実装装置に搭載されたカメラ用の照明装置として、特許文献１及び２には、部品の種類等に左右されることなく、部品の認識精度を向上させるための照明装置が開示されている。

特許文献１の表面実装機には、ノズルに吸着された部品を撮像する撮像ユニットが設けられている。この撮像ユニットは、ノズルの周囲に設けられたバックライトユニットと、部品認識カメラと、この部品認識カメラの周囲に配置されたフォアライトを構成する複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）と、これら部品認識カメラ及び複数のＬＥＤが一体的に取り付けられたフレームとを備える。バックライトからの光は、部品の背面側から部品を照射することで、部品の輪郭が部品認識カメラに検出されやすくなる。一方、各ＬＥＤからの光は、半球状に分散配置され、部品を直接照射し、この部品からの反射光が検出される。フォアライト及びバックライトは部品の種類に応じて選択的に作動することにより、部品認識カメラは、部品の種類によらずに部品の形状等を認識することができる（例えば、特許文献１の明細書段落[００３６]、[００３７]、[００４１]、図６参照）。

なお、特許文献２に記載の部品認識装置では、上記特許文献１の技術におけるバックライト及びフォアライトに相当する光の照射ユニットが設けられている。特に、特許文献２では、部品を吸着する吸着ノズルに円錐形の反射板（ノズル背景板）が取り付けられ、下方に配置された、複数のＬＥＤである第１の光源からの光が、このノズル背景板に照射され、このノズル背景板からの反射光がバックライトとなる（例えば、特許文献２の明細書段落[００２０]、[００２４]、図３等参照）。

特開平９−３２１４９４号公報 特開２００１−７７５９４号公報

特許文献１の撮像ユニットのＬＥＤは砲弾型のＬＥＤであり、またそれら各ＬＥＤは、その光軸の方向が部品へ向かう方向となるように配置されている。カメラによる部品の形状等の認識精度を高めるためには、その光軸方向を考慮した取り付けの精度が重要となる。つまり、この撮像ユニットを組み立てる場合、作業者が手作業によりそれら砲弾型ＬＥＤのリードを、取付体（プリント基板）に差し込んで取り付け、それら１つ１つの砲弾型ＬＥＤの光軸の向きを調整しなければならない。したがって、その組み立てに多大な手間とコストがかかるという問題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、発光素子の支持体への取り付け作業の労力を軽減することができる光照射装置、これを搭載した部品撮像装置、及び、この部品撮像装置を搭載した部品実装装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る光照射装置は、第１の側を有する部品の前記第１の側が部品実装装置の保持体により保持された状態で、反射板に光を照射することで、前記反射板による反射光を、前記部品の前記第１の側から照射させることが可能である。
前記光照射装置は、複数の第１の発光素子と、支持体と、導光体とを備える。
前記支持体は、前記複数の第１の発光素子の光軸方向が一致するように、前記複数の第１の発光素子を支持する。
前記導光体は、前記複数の第１の発光素子が発する光を前記反射板に導くことで、前記部品の前記第１の側とは反対側である第２の側から、前記反射光を検出器に検出させる。

複数の第１の発光素子は、それらの光軸方向が一致するように支持体に支持されているので、従来のように発光素子ごとに光軸方向を変えて、発光素子を取付対象に取り付ける必要がない。したがって、第１の発光素子の支持体への取り付け作業の労力を格段に減らすことができる。光軸方向が一致していることから、導光体が設けられることによって、各第１の発光素子がどのように配置されていても、光を反射板に導くことができる。

「一致」とは、「実質的に一致」を意味する。実質的とは、検出器が、支持体に支持された複数の第１の発光素子から導光体を介して出射された光を利用して、部品の画像光を検出し、コンピュータが部品の形状等を認識するという目的を達成できる程度を意味する。

前記光照射装置は、複数の第２の発光素子であって、それらの光軸方向が一致するように前記支持体に支持された複数の第２の発光素子をさらに具備してもよい。その場合、前記導光体は、前記複数の第２の発光素子から出射された光を前記部品の少なくとも前記第２の側に導く。複数の第２の発光素子もそれらの光軸方向が一致するように支持体に支持されるので、第２の発光素子の支持体への取り付け作業の労力を格段に減らすことができる。

前記支持体は、前記複数の第１の発光素子の光軸方向及び前記複数の第２の発光素子の光軸方向が一致するように、それらの第１及び第２の発光素子を支持する共通の基板であってもよい。これにより、光照射装置を薄型化することができ、既存の部品実装装置にこの光照射装置を組み込むことができる。また、支持体が基板であることにより、実装装置により自動で第１及び第２の発光素子を取り付けることができ、生産性が向上し、光照射装置の製造コストを削減することができる。

前記導光体は、入射面と、第１の反射面と、出射面と、内部領域と、第２の反射面とを有する。
前記入射面は、前記第１の発光素子からの光が入射される。前記第１の反射面は、前記入射面から入射された前記光を反射する。前記出射面は、前記第１の反射面で反射された前記光を出射する。前記内部領域は、前記入射面から前記出射面まで前記光を通す。前記第２の反射面は、前記導光体の外面に設けられ、前記第２の発光素子からの光を反射して前記部品の少なくとも前記第２の側に導く。導光体が、１つの導光体の内部領域で反射させる第１の反射面と、導光体の外面に設けられた第２の反射面とを有することにより、１つの導光体で２つの異なる光路を形成することができる。

前記第１の発光素子からの光が前記第１の反射面で全反射を起こすように、前記第１の発光素子からの光が前記導光体に入射してもよい。これにより、例えば第１の反射面として反射膜を導光体に形成する場合とは異なり、光量の実質的なロスがない。

前記複数の第１の発光素子は、第１の円周に沿って配置されてもよい。その場合、前記複数の第２の発光素子は、前記第１の円周の内側の第２の円周に沿って配置される。そして、前記導光体は、前記第１及び前記第２の発光素子の配置に沿ってリング状に形成されている。このような構成によれば、第１及び第２の発光素子からの光が部品に均一に照射されるので、検出器による部品の画像光を高精度に検出することができ、部品の認識精度が向上する。また、そのリング状の中心を通る軸方向で見て、保持体及び反射板をその軸上に位置するように配置することができる。また、検出器もその軸上に配置することができる。

前記第１及び前記第２の発光素子は、波長域の異なる光をそれぞれ発してもよい。これにより、検出器による部品の画像光を高精度に検出することができ、部品の認識精度が向上する。

前記複数の第１の発光素子は、円周に沿って配置されてもよい。その場合、前記導光体は、前記第１の発光素子の配置に沿ってリング状に形成されている。このような構成によれば、第１の発光素子からの光が部品に均一に照射されるので、検出器による部品の画像光を高精度に検出することができ、部品の認識精度が向上する。また、そのリング状の中心を通る軸方向で見て、保持体及び反射板をその軸上に位置するように配置することができる。また、検出器もその軸上に配置することができる。

前記複数の第１の発光素子は、円周の一部に沿って配置されてもよい。その場合、前記導光体は、前記第１の発光素子の配置に沿ってリング状の一部の形状に形成されている。これにより、部品実装装置にこの光照射装置に搭載される場合に、この光照射装置と、部品実装装置が持つ他の部材との干渉を避けることができる。

前記光照射装置は、それぞれの光軸方向が一致するように設けられた複数の第３の発光素子をさらに具備してもよい。前記複数の第１の発光素子は、円周の一部に沿って配置されてもよい。その場合、前記複数の第３の発光素子は、前記円周の一部以外の異なる領域に配置される。そして、前記支持体は、前記複数の第１の発光素子を支持する第１の支持部と、前記第１の支持部から曲げられるように設けられ、前記複数の第３の発光素子を支持する第２の支持部とを有するフレキシブルプリント基板である。これにより、第１の発光素子及び第３の発光素子を１つのフレキシブルプリント基板に取り付けることができる。フレキシブルプリント基板を曲げることによって、これら第１の発光素子及び第３の発光素子を簡単に配設することができる。

本発明に係る部品撮像装置は、反射板と、複数の第１の発光素子と、支持体と、導光体と、検出器とを具備する。
前記支持体は、前記複数の第１の発光素子の光軸方向が一致するように、前記複数の第１の発光素子を支持する。
前記導光体は、第１の側を有する部品の前記第１の側が部品実装装置の保持体により保持された状態で、前記複数の第１の発光素子が発する光を前記反射板に導くことで、前記保持体により保持された前記部品の前記第１の側から、前記反射板による反射光を照射させる。
前記検出器は、前記反射板による前記反射光を、前記部品の前記第１の側とは反対側である第２の側から検出する。

本発明に係る部品実装装置は、第１の側を有する部品の前記第１の側を保持する保持体と、上記の部品撮像装置とを具備する。

以上、本発明によれば、発光素子の支持体への取り付け作業の労力を軽減することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る部品実装装置の主要部を概略的に示す図である。 図２は、一実施形態に係る部品撮像ユニットを示す概略的な側面図である。 図３は、上記部品撮像ユニットに搭載された光照射ユニットの平面図である。 図４は、光照射ユニットの導光体を示す斜視図である。 図５は、図３におけるＡ−Ａ線断面図である。 図６は、円錐反射板からカメラへ光路を示す図である。 図７は、他の実施形態に係る導光体について説明するための図である。 図８は、さらに別の実施形態に係る導光体について説明するための図である。 図９は、さらに別の導光体について説明するための図である。 図１０は、他の実施形態に係る部品撮像ユニットを示す平面図である。 図１１は、図１０に示した部品撮像ユニットの側面図（一部断面図）である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

[第１の実施形態]
図１は、本発明の一実施形態に係る部品実装装置の主要部を概略的に示す図である。

部品実装装置１００は、図１において、実装ヘッド１０と、Ｘ軸方向に沿って延設されたＸビーム５と、Ｙ軸方向に沿って延設されたＹビーム６とを備えている。Ｙビーム６には、実装ヘッド１０をＹ軸方向に沿って移動させる図示しないＹ軸移動機構が備え付けられている。このＹ軸移動機構は、実装ヘッド１０を吊り下げるように支持する。また、Ｘビーム５には、このＹビーム６及びＹ軸移動機構をＸ軸方向に沿って移動させる図示しないＸ軸移動機構が備え付けられている。

Ｘ軸移動機構及びＹ軸移動機構を実現する機構として、例えばボールネジ駆動機構がそれぞれ用いられる。しかし、これに限られず、ベルト駆動機構あるいはリニアモータ駆動機構が用いられてもよい。

実装ヘッド１０は、図示しないテープキャリア等の部品供給機にアクセスして電子部品Ｕを取り出して保持し、コンベヤ７上に載置された、この電子部品Ｕを実装（装着）する対象となる実装基板Ｗ上に電子部品Ｕを実装する。電子部品Ｕは、抵抗、コンデンサ、ＩＣパッケージ等である。以下、電子部品を単に部品という。コンベヤ７は、例えばＸ軸方向に沿って実装基板Ｗを搬送し、所定の実装位置で停止する。これにより、実装ヘッド１０の動作により、保持された部品Ｕが実装基板Ｗ上に実装される。

部品実装装置１００は、部品Ｕの形状等を認識するために部品Ｕを撮像する部品撮像ユニット（部品撮像装置）４０を備えている。部品撮像ユニット４０については後述する。

実装ヘッド１０は、Ｙビーム６に支持されたキャリッジ部１１と、キャリッジ部１１に接続されたターレット部１９とを有する。キャリッジ部１１には、ターレット部１９を駆動する駆動部が内蔵されている。

ターレット部１９は、ターレットヘッド１５と、キャリッジ部１１から斜め下方に延びるノズル回転シャフト１３と、これと同軸で設けられターレットヘッド１５に接続されたターレットヘッド回転シャフト１２とを有する。また、ターレット部１９は、ターレットヘッド１５の周囲に複数設けられた、部品Ｕを真空吸着することで保持する保持体としてのノズルユニット１４を有する。ノズル回転シャフト１３及びターレットヘッド回転シャフト１２は、鉛直方向から所定の角度傾いて設けられている。ノズルユニット１４は、ノズル回転シャフト１３の周りに等間隔で例えば８〜１２本設けられている。ノズルユニット１４の下端部には、図示しないアクチュエータによってＺ軸方向に沿って上下動可能な吸着ノズル１４ａが設けられている。吸着ノズル１４ａが下降することで、実装基板Ｗ上に部品Ｕが実装される。

ノズル回転シャフト１３は、このノズル回転シャフト１３に設けられたギア１７及びノズルユニットに設けられたギア１６等を介して吸着ノズル１４ａを回転（自転）させるようになっている。

ターレットヘッド回転シャフト１２は、ターレットヘッド１５を回転（自転）させることで、各ノズルユニット１４をそのターレットヘッド回転シャフト１２の周りに公転させるようになっている。キャリッジ部１１内の駆動部が、ノズル回転シャフト１３及びターレットヘッド回転シャフト１２をそれぞれ独立して回転駆動する。駆動部は、モータ及び減速機等で構成される。

ターレットヘッド１５は下方に向けて広がるような円錐形の一部の形状を有しており、その外周面であるテーパ面に各ノズルユニット１４が配置されている。実装のために選択されたノズルユニット１４が実装基板Ｗ上に部品Ｕを実装する時には、吸着ノズル１４ａの長手方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って配置されるような位置にノズルユニット１４が位置するように、ターレットヘッド１５が回転する。

ノズルユニット１４が実装基板Ｗに部品Ｕを実装する前に、例えばその実装の位置から、ターレットヘッド１５の回転角度の１８０°分離れた位置で、その吸着ノズル１４ａに保持された部品Ｕが部品撮像ユニット４０により撮像される。すなわち、部品Ｕの撮像時には、部品Ｕを保持した吸着ノズル１４ａは斜めに向くような位置に配置される。このように、部品撮像ユニット４０は、実装基板Ｗへの部品Ｕの実装位置のすぐ近くに配置されている。

以下、部品Ｕを実装するときの吸着ノズル１４ａ（図１に示した右側の吸着ノズル１４ａ）の位置を０°位置という。また、そこからターレットヘッド１５の回転角度で１８０°離れた位置を１８０°位置という。

図２は、一実施形態に係る部品撮像ユニット４０を示す概略的な側面図である。

部品撮像ユニット４０は、各ノズルユニット１４に設けられた円錐反射板４５と、この円錐反射板４５の下方に設けられ、この円錐反射板４５を利用して吸着ノズル１４ａに保持された部品Ｕに光を照射する光照射ユニット（光照射装置）３０とを有する。また、部品撮像ユニット４０は、光照射ユニット３０の下方に設けられた、部品Ｕを撮像するカメラ４６とを有する。円錐反射板４５は、吸着ノズル１４ａの周囲に配置されるようにこの吸着ノズル１４ａに一体的に取り付けられている。

カメラ４６は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）あるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）素子等の撮像素子を有する。

円錐反射板４５は、典型的には所定の光反射特性を有する樹脂で形成された表面を有する。その表面は、樹脂の色や表面粗さによって光反射特性が調整されている。なお、円錐反射板４５の表面は樹脂でなく、アルミニウム、銀、その他の金属膜が設けられた構造を有していてもよい。あるいは、円錐反射板４５の全体が、所定の反射率で光を反射可能な金属で構成されていてもよい。

図３は光照射ユニット３０の平面図である。光照射ユニット３０は、図１に示すようにノズルユニット１４の傾きに合わせるようにして、支持台２１に支持され固定されている。このノズルユニット１４（吸着ノズル１４ａ）の傾きの方向をＺ’軸方向とする。

図２及び３に示すように、光照射ユニット３０は、円周（第１の円周）に沿って配置された複数の砲弾型のＬＥＤ（第１の発光素子）３１と、これらＬＥＤ３１の内側の円周（第２の円周）に沿って配置された複数の砲弾型のＬＥＤ（第２の発光素子）３２とを有する。また、光照射ユニット３０は、これらのＬＥＤ３１及び３２を支持する支持体として、リング状のプリント基板３３とを有する。すなわちこの支持体は、ＬＥＤ３１及び３２に共通の１つのプリント基板である。

ＬＥＤ３１は、緑色（波長域が約４８０〜５８０nm）の光を発し、ＬＥＤ３２は、赤色（波長域が約６００〜７６０nm）の光を発する。後述するように、ＬＥＤ３１はバックライトとして機能させて部品Ｕの外形を認識できるように、黒のコントラストを高めるために緑色〜青色の光が用いられる。ＬＥＤ３２は、反射照明として機能させて、部品Ｕの表面の凹凸等で発生する陰影によってその輪郭を認識するために、赤色が用いられる。

ＬＥＤ３１及び３２は、それらの光軸方向がすべて実質的に一致するように、プリント基板３３に取り付けられている。したがって、本実施形態では、従来のようにＬＥＤごとに光軸方向を変えてＬＥＤを取付対象に取り付ける必要がない。したがって、ＬＥＤ３１及び３２のプリント基板３３への取り付け作業の労力を格段に減らすことができる。例えば、実装装置によりＬＥＤ３１及び３２をプリント基板３３に実装させることも可能であり、生産性が向上し、コストを大幅に削減できる。

以降の説明において、特に、ＬＥＤ３１及び３２を区別して言及しない限り、これらＬＥＤ３１及び３２をまとめて１つの光源として説明する。

このように、すべてのＬＥＤ３１及び３２の光軸方向が一致していても、以下に説明するような導光体３５が設けられることにより、光源からの光を適切な角度で、吸着ノズル１４ａに保持された部品Ｕに照射させることができる。

光照射ユニット３０は、光源から出射された光を部品Ｕに導く導光体３５を有する。導光体３５は、ＬＥＤ３１及び３２の配置に対応するようにリング状に形成され、これらのＬＥＤ３１及び３２上に配置されている。導光体３５は、典型的にはＰＭＭＡ（アクリル）であるが、ガラス、アクリル以外のその他の透明樹脂でもよい。

導光体３５、円錐反射板４５及び光源は、次の条件を満たすように、それぞれ設計され、それぞれ配置されている。導光体３５によりＬＥＤ３１から出射された光が円錐反射板４５に導かれ、円錐反射板４５により反射され、その反射光が吸着ノズル１４ａに保持された部品Ｕの背面側（第１の側）から照射される。また、ＬＥＤ３２から出射された光が、導光体３５により吸着ノズル１４ａに保持された部品Ｕの、少なくとも正面側（背面側とは反対側である第２の側）から照射される。本実施形態の場合、部品Ｕが実質的に直方体状であり、部品Ｕのサイズによっては、図２に示すようにＬＥＤ３２からの光は部品Ｕの側面にも照射される。

つまりＬＥＤ３１からの光は、部品Ｕの外形をカメラ４６が検出するためのバックライトとして機能する。ＬＥＤ３２からの光は、部品Ｕの少なくとも正面側の表面状態（表面の形状、材質等）を検出するための反射照明として機能する。

吸着ノズル１４ａは、図３のように平面で見て、リング状のＬＥＤ３１及び３２の配置、及び、リング状の導光体３５の、それぞれの実質的に中心位置に配置されている。

カメラ４６の位置は、典型的には次のように設定される。カメラ４６の撮像素子に実質的に垂直（Ｚ’軸方向に平行）で、その中心を通る軸が吸着ノズル１４ａの長手方向に沿うように、カメラ４６が支持台２１に支持されている。以下、この軸をカメラ光軸Ｌという。また図２に示すように、円錐反射板４５の上面（吸着ノズル１４ａが設けられる側とは反対側の面）４５ａからのテーパ面４５ｂの角度（テーパ角）は、ＬＥＤ３１からの光の円錐反射板４５による反射光の光軸が上記カメラ光軸Ｌに実質的に平行になるように、設計されている。しかしながら、円錐反射板４５による反射光の光軸は、必ずしもカメラ光軸Ｌに平行でなくてもよく、後述するようなカメラ４６により部品Ｕを適切に撮像できる範囲（これを、ここでは便宜的に撮像有効範囲という。）であればよい。

図４は、導光体３５を示す斜視図である。図５は、図３におけるＡ−Ａ線断面図である。

導光体３５は、ＬＥＤ３１からの光が入射される入射面３５ａ、入射された光を反射する第１の反射面３５ｂ、第１の反射面３５ｂで反射された光を出射する出射面３５ｃ、入射面３５ａから出射面３５ｃまで光を通す内部領域３５ｄを有する。また、導光体３５は、その外面あるいは表面のうち、ＬＥＤ３２からの光を反射して直接部品Ｕに導くための内周面である第２の反射面３５ｅを有する。

なお、図５において導光体３５の外周部からの突起部３５ｆは、図２〜４に示した導光体３５には設けられていない。この突起部３５ｆは、導光体３５とプリント基板３３とをネジやフレーム等の固定具により固定するための部分として機能すればよい。あるいは、接着剤等により導光体３５とプリント基板３３とが接着固定されてもよい。

ＬＥＤ３１からの光の入射面３５ａへの入射角は実質的に０°である。出射面３５ｃは、例えばＬＥＤ３１からの光の光軸方向に実質的に平行になるように形成されている。第１の反射面３５ｂは、入射面３５ａからの入射光が臨界角θm以上で反射し、すなわち全反射を起こし、その反射光が上記出射面３５ｃから出射して円錐反射板４５に所定の入射角で入射するように、形成されている。

このように第１の反射面３５ｂで全反射が発生するので、例えば第１の反射面３５ｂとして反射膜を導光体３５に形成する場合とは異なり、光量のロスがない。

一般的に、屈折率が大きい媒質２から小さい媒質１に光が入るとき、入射角が臨界角以上の場合に全反射がおこる。臨界角θmはスネルの法則を用いて次式で表すことができる。

sinθm=n1/n2
n1、n2は媒質１及び媒質２のそれぞれの屈折率で、n1<n2を満たすものとする。

本実施形態において、媒質１が空気（n1=1.0）、媒質２がＰＭＭＡ（n2=1.49）とすると、臨界角θmは、以下のようになる。

sinθm=1.0/1.49
この場合、θm=42.2°となる。

第１の反射面３５ｂへの入射角がこの臨界角θmより大きくなるように設定される。

出射面３５ｃへの入射角θ2は臨界角θmより小さいので全反射せずに出射する。このときの出射角θ1は、同じくスネルの法則により、n1sinθ1=n2sinθ2（n1<n2）の関係で表すことができる。

導光体３５の出射面３５ｃからの出射光は、円錐反射板４５によって、上述したようにカメラ光軸Ｌに沿う方向に反射され、部品Ｕの背面側から部品Ｕに照射される。円錐反射板４５への入射角は、導光体３５の入射面３５ａ、第１の反射面３５ｂ、出射面３５ｃ、あるいは、上記した円錐反射板４５のテーパ角によって任意の角度に調整される。

なお、本実施形態では、ＬＥＤ３１及び３２として、狭い出射光の拡散角（配光特性）を有する素子を用いている。その拡散角は、２０°〜４０°であり、典型的には２５°である。

典型的には、円錐反射板４５のテーパ角が３０°程度である場合、導光体３５からの出射光の円錐反射板４５への入射角は５０°程度となるように、導光体３５が設計され、また導光体３５の配置が設定される。

円錐反射板４５への入射角の有効範囲は、カメラ４６が持つ図示しないレンズから撮像素子に、円錐反射板４５からの反射光が入射できる角度範囲、すなわち上述の撮像有効範囲を満たすような範囲であればよい。図６に示すように、撮像有効範囲を超えたカメラ４６への入射角については光量ロスが発生し、効率が悪くなる。これに関するパラメータとしては、ＬＥＤ３１の指向角、導光体３５の面特性、円錐反射板４５の面特性等がある。これらを最適化することにより、必要な照射範囲を設定することができる。

導光体３５の第２の反射面３５ｅは、例えば金属膜により形成されている。第２の反射面３５ｅの入射面３５ａに対する角度θ3は、部品Ｕの少なくとも正面側に照射される角度であればよい。もちろん、第１の反射面３５ｂと第２の反射面３５ｅとが平行である場合もあり得るし、非平行である場合もあり得る。

以上のように構成された部品撮像ユニット４０を用いての部品Ｕの認識動作について説明する。

図示しない部品供給機に実装ヘッド１０がアクセスし、吸着ノズル１４ａが部品供給機から部品Ｕを取り出す。典型的には、ターレットヘッド１５が回転しながら複数の吸着ノズル１４ａが連続して部品Ｕをそれぞれ取り出す。部品Ｕが取り出されると、実装ヘッド１０が、上述のＸ軸移動機構及びＹ軸移動機構により、実装基板Ｗ上で部品Ｕを実装するための実装ヘッド１０の位置（例えば図１に示した実装ヘッド１０の位置）に移動する。

図１に示すように、部品撮像ユニット４０による撮像対象となる部品Ｕであって、実装ヘッド１０の１つの吸着ノズル１４ａに保持された部品Ｕが、１８０°位置に配置される。この１８０°位置で、光源からの光を利用してカメラ４６により部品Ｕの形状及びその表面状態が撮像される。撮像された画像はコンピュータにより画像処理され、部品Ｕが認識される。これにより、実装すべき対象部品Ｕの種類のエラー、サイズエラー、吸着ノズル１４ａによる部品Ｕの保持位置のエラー等の有無が確認される。

以上述べたように、ＬＥＤ３１及び３２は、それらの光軸方向がすべて実質的に一致するように、プリント基板３３に取り付けられている。したがって、本実施形態では、従来のようにＬＥＤごとに光軸方向を変えてＬＥＤを取り付け対象に取り付ける必要がなく、ＬＥＤ３１及び３２のプリント基板３３への取り付け作業の労力を格段に減らすことができる。

また、従来ではＬＥＤの設置のためのネジ等の多く部品を必要としていた。しかし、本実施形態によれば、そのネジや絶縁カバーが不要になるので、部品点数を削減できる。

ＬＥＤ３１及び３２を支持する支持体は、ＬＥＤ３１及び３２の両方を一体的に支持する共通のプリント基板３３である。これにより、光照射ユニット３０を薄型化することができ、既存の部品実装装置１００にこの光照射ユニット３０を組み込むことができる。図１に示すように、１８０°位置に配置された吸着ノズル１４ａと、実装位置に配置された実装基板Ｗとの間のスペースは薄く狭い。このような薄く狭いスペースに、光照射ユニット３０を他の部材と干渉させることなく配置させるためには、ＬＥＤ３１及び３２を支持する支持体として薄い基板状のものが好適である。

このように、実装基板Ｗからの、０°位置及び１８０°位置に配置された吸着ノズル１４ａの位置、すなわち、実装基板Ｗからのターレットヘッド１５の距離が長くなるほど、０°位置に配置された、部品Ｕを保持した吸着ノズル１４ａが上下動する距離が長くなる。そうするとタクトが長くなるという問題がある。タクトを短縮するためにはその距離は極力短い方がよい。このような事情から、上記のように支持体として基板状のものが用いられるメリットは大きい。

また本実施形態では、吸着ノズル１４ａの上下動する距離を極力短くするために導光体３５のＺ’軸方向の厚さも薄くなるように設計されている。この点は、後述する。

さらに、本実施形態に係る導光体３５は、第１の反射面３５ｂ及び第２の反射面３５ｅを有することにより、１つの導光体３５で、ＬＥＤ３１及び３２による２つの異なる光路を形成することができる。特に、ＬＥＤ３２からの光は、導光体３５の内周面に形成された第２の反射面３５ｅにより反射されるので、１つの導光体３５で省スペースを維持しながら、ＬＥＤ３２の光の高屈折を実現することができる。

本実施形態では、ＬＥＤ３１及び３２は、それぞれ円周に沿って配置されており、導光体３５はそれらに対応するようにリング状に形成されている。このような構成によれば、ＬＥＤ３１及び３２からの光が部品Ｕに均一に照射されるので、カメラ４６による部品Ｕの画像光を高精度に検出することができ、部品Ｕの認識精度が向上する。

本実施形態では、ＬＥＤ３１及び３２の光が有する波長域が、機能別にそれぞれ異なるので、カメラ４６による部品Ｕの画像光を高精度に検出することができ、部品Ｕの認識精度を高めることができる。

[導光体の他の実施形態]
図７〜９は、他の実施形態に係る導光体について説明するための図である。これ以降の説明では、図１及び２等に示した実施形態に係る光照射ユニット３０や部品撮像ユニット４０が含む部材や機能等について同様のものは説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。

[例１]
図７に示した実施形態に係る導光体８５は、ＬＥＤ３１の光が入射される入射面８５ａと、この入射面８５ａに実質的に平行な出射面８５ｃとを有する。出射面８５ｃから出射された光は、所定の角度、例えば５０°前後で円錐反射板４５に反射され、下方に設けられた図示しないカメラに入射される。この例では、導光体８５の形状が、上述の導光体３５に比べ単純化されるが、カメラ光軸Ｌの方向（図７におけるＺ’軸方向）の導光体８５の高さは高く（厚く）なる。

[例２]
図８に示した実施形態に係る導光体８６は、導光体８６からの光の出射角が実質的に直角となるように形成された出射面８６ｃを有する。この導光体８６は、図７に示した導光体８５に比べ、Ｚ’軸方向の厚さは薄くなる。したがって、この導光体８６を用いることにより、図７に示した導光体８５を用いる場合に比べ、上述した吸着ノズル１４ａが上下動する距離を短くすることができ、タクトの向上を図ることができる。

図７及び８に示した例に係る光照射ユニットは、図２に示した、反射照明としての機能を有するＬＥＤ３２と、そのＬＥＤ３２から出射された光を部品Ｕに導く導光体とを備えていてもよい。この場合、その導光体は、図２に示した形態と同様に、図７及び８に示した導光体８５及び８６と一体としてそれぞれ形成されていればよい。

これらの実施形態のように、導光体８５及び８６の出射面８５ｃ及び８６ｃの角度や形状を変えることによって、導光体からの出射光の照射範囲（配光特性）を適宜設定することができる。

[例３]
図９に示した実施形態に係る導光体８７は、ＬＥＤ３１の光が入射される入射面８７ａと、この入射面８７ａに実質的に垂直な面である出射面８７ｃとを有する。本実施形態では、入射面８７ａに対する反射面８７ｂの角度が、上記導光体８６のそれに比べ小さく形成され、かつ、入射面８７ａに対する出射面８７ｃの角度が大きく形成されているので、導光体８７の出射光がＺ’軸方向で極力低い位置から出射する。このような構成によれば、導光体８７のＺ’軸方向での厚さを薄く形成することができるので、上記のように吸着ノズル１４ａが上下動する距離を短くすることができ、タクトの向上を図ることができる。

なお、図９に示した導光体８７に、図２におけるＬＥＤ３２の機能を付加しようとする場合、この導光体８７の内周部に、Ｘ’軸方向に突起した破線で示した部分８８を設ければよい。このような導光体は図２の導光体３５と同様の形状となる。

[光照射ユニットの他の実施形態]
図１０は、他の実施形態に係る部品撮像ユニットを示す平面図である。図１１は、その側面図（一部断面図）である。

この部品撮像ユニットの光照射ユニット３０は、円周の一部に沿って配置された複数のＬＥＤ３１のグループＡと、Ｙ’軸方向に沿って直線に沿って配置された複数のＬＥＤ３１（第３の発光素子）のグループＢと、これらのすべてのＬＥＤ３１を支持するフレキシブルプリント基板４３とを有する。グループＡは、例えば９０°〜１２０°程度の角度で対称的に配置された２つのグループＡａ及びＡｂを有する。グループＡ及びＢのＬＥＤ３１は実質的に波長域を有する光を発し、例えば緑色の光を発する。

フレキシブルプリント基板４３は、グループＡのＬＥＤ３１を支持する第１の支持部４３ａと、グループＢのＬＥＤ３１を支持する第２の支持部４３ｂとを有する。第２の支持部４３ｂは、第１の支持部４３ａの支持面に対して垂直方向に曲げられるように設けられている。これにより、グループＢのＬＥＤ３１は、Ｚ’軸方向に沿った、第１のカメラ４６のカメラ光軸に直交する方向に沿う光軸を持つ光を発する。

また、光照射ユニット３０は、これらのグループＡに対応するように配置された、リング状の一部の形状に形成された第１の導光体１８７及び第２の導光体２８７を有する。この第１の導光体１８７及び第２の導光体２８７は、対称形状であり、図１１に示すように、例えば図９に示した導光体８７の断面と概略同じ断面形状を有する。また、この光照射ユニットは、グループＢのＬＥＤ３１と、円錐反射板４５との間の光路上に配置された第３の導光体４２を有する。第３の導光体４２も、図９に示した導光体８７の断面と概略同じ断面形状を有する。

ここでいう概略同じ断面形状とは、図９及び１１にそれぞれ示した導光体のどちらもが、入射面、内部での反射面及び出射面を有し、そして、入射面３５ａ及び出射面３５ｃが実質的に垂直な関係を少なくとも満たせばよい。

さらに、この光照射ユニットは、ＬＥＤ３１の光が有する波長域（例えば緑色）とは異なる波長域（例えば青色）を有する光を発する複数のＬＥＤ３９（これが第３の発光素子であってもよい。）を備える。これらのＬＥＤ３９は、フレキシブルプリント基板４３の第２の支持部４３ｂに支持され、グループＢのＬＥＤ３１より、Ｚ’軸方向で高い位置に配置されている。また、これらのＬＥＤ３９は図１０に示すように、第２の支持部４３ｂにおいてＹ’軸方向における中央部に配置されている。これらのＬＥＤ３９も、これらの光軸方向がＸ’軸方向となるように実質的に一致するように配置されている。

また、ＬＥＤ３９からの出射光と、吸着ノズル１４ａにより保持された部品Ｕとの間の光路上には、光を拡散させる拡散板４１が配置されている。そして、保持された部品Ｕを中心として、ＬＥＤ３９が配置される位置の反対側には、第２のカメラ５６が配置されている。第２のカメラ５６は、ＬＥＤ３９からの光をバックライトとして利用して、部品Ｕの側部からの形状を撮像する。

以上のように、本実施形態に係る光照射ユニットによれば、リング状の一部が切り欠かれた形状を有しているので、Ｘ’−Ｙ’平面内での面積を小さくすることができ、小型化を実現することができる。これにより、この光照射ユニットと、この光照射ユニットが搭載される部品実装装置が持つ他の部材や実装基板Ｗとの干渉を避けることができ、上述のように部品Ｕを保持した吸着ノズル１４ａが上下動する距離を短くすることができる。

また、本実施形態においても、１つのフレキシブルプリント基板４３に、グループＡ及びＢのそれぞれのＬＥＤ３１、また、ＬＥＤ３９をすべて同じ光軸方向となるように、取り付けることができる。これらのＬＥＤ３１及び３９がフレキシブルプリント基板４３に取り付けられた後、その第２の支持部４３ｂを曲げるようにすればよい。

[その他の実施形態]
本発明に係る実施形態は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態が実現される。

上記第１の実施形態に係るプリント基板３３及び導光体３５はリング状に連続的に形成されたものが用いられた。しかし、これらプリント基板３３及び導光体３５のうち少なくとも一方のリング状の一部が切り欠かれていてもよい。

上記第１の実施形態では、導光体３５の第１の反射面３５ｂでの反射は全反射を条件としたが、必ずしも全反射に限られず、導光体３５の第１の反射面３５ｂとして金属反射膜が形成されていてもよい。その他の実施形態に係る導光体も同様である。

上記第１の実施形態において、ＬＥＤ３１及び３２は、１つのプリント基板３３に支持されるのではなく、別々の支持体（例えば基板）に支持されていてもよい。

ＬＥＤ３１の光が持つ波長域は緑色、ＬＥＤ３２のそれが赤色として説明したが、これらに限られない。例えばＬＥＤ３１は青色でもよい。ＬＥＤ３２は赤外光でもよい。

図１０及び１１に示した実施形態において、ＬＥＤ３９及び拡散板４１は必ずしも設けられていなくてもよい。その代わり、図２等に示したＬＥＤ３２の機能を有するＬＥＤがそのフレキシブルプリント基板４３上に設けられていてもよい。この場合の導光体は、図２に示した形態に係る導光体３５の断面形状を有していればよい。また、この場合、フレキシブルプリント基板４３の第２の支持部４３ｂにはＬＥＤ３２は設けられず、第１の支持部４３ａにＬＥＤ３２が設けられる形態であってもよい。

図２に示したプリント基板３３がフレキシブルなプリント基板であってもよい。

ＬＥＤを支持する支持体が、基板状でない、すなわち厚さの厚い立体的な形状を有していてもよい。この場合、例えばＬＥＤ３１及び３２が、支持体の、それぞれ同一の平面上に取り付けられていなくてもよく、立体的な配置で取り付けられていてもよい。また、この場合、ＬＥＤ３１及び３２からの光をそれぞれガイドする第１及び第２の導光体がそれぞれ別体で設けられていてもよい。

上記の説明では、部品Ｕの形状は直方体形状として説明した。しかし、部品Ｕの形状は、球（または、半球等の球の一部の形状を含む形状）、円錐、角錐、円柱、角柱及びこれらのうち少なくとも２つの組合せの形状でもよい。これらのような部品の形状であっても、部品が吸着ノズル１４ａに保持された側と、その反対側とが定義され得る。

上記実施形態では、部品Ｕを保持する保持体として、吸着ノズル１４ａにより真空を利用して部品Ｕが保持される例を説明した。しかし、保持体は、機械的に部品を保持するものであってもよい。

円錐反射板４５は吸着ノズル１４ａに装着されて両者が一体的に設けられていた。しかし、円錐反射板４５は、導光体３５から出射された光を反射する反射板としての機能を有していれば、吸着ノズル１４ａとは別体で設けられてもよい。

上記実施形態では、砲弾型のＬＥＤ３１及び３２が設けられる例を説明したが、これらに代えて、概略直方体状のチップ型のＬＥＤが設けられていてもよい。

Ｕ…電子部品
Ｗ…実装基板
１４…ノズルユニット
１４ａ…吸着ノズル
３０…光照射ユニット
３１、３２、３９…ＬＥＤ
３３…プリント基板
３５、８５、８６、８７、４２、１８７、２８７…導光体
３５ａ…入射面
３５ｂ…第１の反射面
３５ｃ…出射面
３５ｄ…内部領域
３５ｅ…第２の反射面
４０…部品撮像ユニット
４３…フレキシブルプリント基板
４３ａ…第１の支持部
４３ｂ…第２の支持部
４５…円錐反射板
４６…カメラ（第１のカメラ）
１００…部品実装装置

Claims (12)

1. 第１の側を有する部品の前記第１の側が部品実装装置の保持体により保持された状態で、反射板に光を照射することで、前記反射板による反射光を、前記部品の前記第１の側から照射させることが可能な光照射装置であって、
   複数の第１の発光素子と、
   前記複数の第１の発光素子の光軸方向が一致するように、前記複数の第１の発光素子を支持する支持体と、
   前記複数の第１の発光素子が発する光を前記反射板に導くことで、前記部品の前記第１の側とは反対側である第２の側から、前記反射光を検出器に検出させる導光体と
   を具備する光照射装置。
2. 請求項１に記載の光照射装置であって、
   複数の第２の発光素子であって、それらの光軸方向が一致するように前記支持体に支持された複数の第２の発光素子をさらに具備し、
   前記導光体は、前記複数の第２の発光素子から出射された光を前記部品の少なくとも前記第２の側に導く
   光照射装置。
3. 請求項２に記載の光照射装置であって、
   前記支持体は、前記複数の第１の発光素子の光軸方向及び前記複数の第２の発光素子の光軸方向が一致するように、それら第１及び第２の発光素子を支持する共通の基板である
   光照射装置。
4. 請求項３に記載の光照射装置であって、
   前記導光体は、
   前記第１の発光素子からの光が入射される入射面と、
   前記入射面から入射された前記光を反射する第１の反射面と、
   前記第１の反射面で反射された前記光を出射する出射面と、
   前記入射面から前記出射面まで前記光を通す内部領域と、
   前記導光体の外面に設けられ、前記第２の発光素子からの光を反射して前記部品の少なくとも前記第２の側に導くための第２の反射面とを有する
   光照射装置。
5. 請求項４に記載の光照射装置であって、
   前記第１の発光素子からの光が前記第１の反射面で全反射を起こすように、前記第１の発光素子からの光が前記導光体に入射する
   光照射装置。
6. 請求項４または５に記載の光照射装置であって、
   前記複数の第１の発光素子は、第１の円周に沿って配置され、
   前記複数の第２の発光素子は、前記第１の円周の内側の第２の円周に沿って配置され、
   前記導光体は、前記第１及び前記第２の発光素子の配置に沿ってリング状に形成されている
   光照射装置。
7. 請求項２から６のうちいずれか１項に記載の光照射装置であって、
   前記第１及び前記第２の発光素子は、波長域の異なる光をそれぞれ発する
   光照射装置。
8. 請求項１に記載の光照射装置であって、
   前記複数の第１の発光素子は、円周に沿って配置され、
   前記導光体は、前記第１の発光素子の配置に沿ってリング状に形成されている
   光照射装置。
9. 請求項１から５のうちいずれか１項に記載の光照射装置であって、
   前記複数の第１の発光素子は、円周の一部に沿って配置され、
   前記導光体は、前記第１の発光素子の配置に沿ってリング状の一部の形状に形成されている
   光照射装置。
10. 請求項１から５のうちいずれか１項に記載の光照射装置であって、
    それぞれの光軸方向が一致するように設けられた複数の第３の発光素子をさらに具備し、
    前記複数の第１の発光素子は、円周の一部に沿って配置され、
    前記複数の第３の発光素子は、前記円周の一部以外の異なる領域に配置され、
    前記支持体は、前記複数の第１の発光素子を支持する第１の支持部と、前記第１の支持部から曲げられるように設けられ、前記複数の第３の発光素子を支持する第２の支持部とを有するフレキシブルプリント基板である
    光照射装置。
11. 反射板と、
    複数の第１の発光素子と、
    前記複数の第１の発光素子の光軸方向が一致するように、前記複数の第１の発光素子を支持する支持体と、
    第１の側を有する部品の前記第１の側が部品実装装置の保持体により保持された状態で、前記複数の第１の発光素子が発する光を前記反射板に導くことで、前記保持体により保持された前記部品の前記第１の側から、前記反射板による反射光を照射させる導光体と、
    前記反射板による前記反射光を、前記部品の前記第１の側とは反対側である第２の側から検出する検出器と
    を具備する部品撮像装置。
12. 第１の側を有する部品の前記第１の側を保持する保持体と、
    反射板と、
    複数の第１の発光素子と、
    前記複数の第１の発光素子の光軸方向が一致するように、前記複数の第１の発光素子を支持する支持体と、
    前記複数の第１の発光素子が発する光を前記反射板に導くことで、前記保持体により保持された前記部品の前記第１の側から、前記反射板による反射光を照射させる導光体と、
    前記反射板による前記反射光を、前記部品の前記第１の側とは反対側である第２の側から検出する検出器と
    を具備する部品実装装置。

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