JP3124099B2 - 撮像装置用照明装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は撮像装置用照明装置に関
するものであり、特に、撮像装置による撮像対象部材の
投影像と表面像との両方の取得を可能とする照明装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】撮像装置用照明装置は、例えば、電子部
品をプリント基板に装着する電子部品装着装置におい
て、撮像装置であるＣＣＤカメラによって電子部品の本
体やリードの像を取得する場合に使用される。それら本
体やリードの像をそれぞれ基準となる像と比較して部品
吸着ノズルによる電子部品の保持姿勢誤差やリードの曲
がり等を求め、保持姿勢の誤差を修正してプリント基板
に精度良く装着し、あるいは不良な電子部品の装着をや
めるなど、適宜の処理を行うために撮像装置により電子
部品を撮像するのであり、その際、照明装置により電子
部品の本体やリードを照明する必要があるのである。こ
のように電子部品等の撮像対象部材を撮像する場合、照
明装置を複数の波長の光を発するものとすることが必要
な場合がある。フラットパッケージ型電子部品およびＰ
ＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier)型電子部品の像
を撮像する場合がその一例である。このような電子部品
の像を撮像する場合、リードの像に基づいて電子部品の
保持姿勢誤差やリードの曲がりを求めるのであるが、電
子部品の表面の光沢や凹凸の影響を受けることなく、正
確な像を得るためには投影像を取得することが望まし
い。投影像を取得する場合には、特開平２−２２４９５
１号公報に記載されているように、ＣＣＤカメラ側に紫
外線を照射するリングランプを設けるとともに、ＣＣＤ
カメラには可視光線のみの透過を許容するフィルタを設
け、また、部品吸着ノズルには紫外線を吸収して可視光
線を照射する螢光面を設け、リングランプにより照射さ
れた紫外線を可視光線に変換して電子部品に照射し、そ
の投影像を形成してＣＣＤカメラが撮像するようにされ
ている。ＣＣＤカメラにはフィルタを通して可視光線の
みが入光し、電子部品や周辺部材により反射された紫外
線が入光することがなく、電子部品の像を鮮明に得るこ
とができるのである。しかし、電子部品の本体の側面か
らリードが外向きにかつ水平に延び出させられたフラッ
トパッケージ型電子部品の場合には投影像を得ることが
できるが、ＰＬＣＣ型電子部品の場合には投影像を取得
することができない。この電子部品のリードは、本体の
側面から延び出させられるとともに先端が内向きにＪ字
形に曲げられ、本体の外周縁より内側に位置するように
されており、本体とリードとが電子部品の軸線方向にお
いて重なっているからである。そのため、ＰＬＣＣ型電
子部品については電子部品のリードがある側から可視光
線を照射し、その反射光によって形成される表面像を撮
像して電子部品の像を取得するようにされており、この
ように２種類の電子部品の像を得るために紫外線と可視
光線との２種類の波長の光が必要なのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに２種類の波長の光を照射する場合、従来の照明装置
においては可視光線を照射する光源と紫外線を照射する
光源との２種類の光源が設けられていたため、装置が大
形となり、コストが高くなる問題があった。この問題
は、電子部品以外の電子回路構成部材を始めとする種々
の撮像対象部材の投影像と表面像との両方を撮像装置に
よって取得する場合にも同様に生ずる。 本願発明は、撮
像対象部材の投影像と表面像とを取得する撮像装置用照
明装置であって、１個の光源で波長が異なる２種類の光
を択一的に照射することができる照明装置を提供するこ
とを課題として為されたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る撮
像装置用照明装置は、上記の課題を解決するために、
（ａ）照射された光を吸収してその光の波長とは異なる
波長の光を発する波長変換発光体と、（ｂ）撮像対象部
材に対して波長変換発光体とは反対側に設けられ、波長
変換発光体により吸収され、異なる波長の光に変換され
る光と、前記撮像対象部材が反射し得る光とを含む広い
範囲の波長の光を放射する光源と、（ｃ）その光源と、
前記波長変換発光体および撮像対象部材との間に設けら
れ、波長変換発光体が吸収する波長の光の透過を許容す
る状態と、撮像対象部材が反射する波長の光の透過を許
容する状態とに切り換わるフィルタ装置とを含むように
構成される。請求項２に係る撮像装置用証明装置におい
ては、前記光源が紫外線と可視光線とを含む光を放射す
るものとされ、前記波長変換発光体が紫外線を吸収して
可視光線を発するものとされる。 請求項３に係る撮像装
置用証明装置は、各一端において前記光源の光を受け、
各他端が前記波長変換発光体および撮像対象部材に向か
って光を放射する多数の光ファイバの集合体を含むもの
とされる。 請求項４に係る撮像装置用証明装置は、前記
光源と、前記波長変換発光体および撮像対象部材との間
に設けられ、光源からの光の波長変換発光体および撮像
対象部材への通過を許容するとともに、波長変換発光体
または撮像対象部材からの光を反射するハーフミラーを
含むものとされる。

【０００５】

【作用】請求項１の発明に係る照明装置においては、波
長変換発光体が発する光により撮像対象部材の投影像が
形成され、撮像対象部材が反射する光によって表面像が
形成される。したがって、フィルタ装置は、撮像対象部
材の投影像を撮像する場合には、波長変換発光体により
吸収されて異なる波長の光に変換される光の透過を許容
する状態に切り換えられ、表面像を撮像する場合には撮
像対象部材が反射し得る波長の光の透過を許容する状態
に切り換えられる。なお、波長変換発光体に照射される
光が撮像対象部材に当たって反射しても、投影像を形成
する光とは波長が異なるため、投影像のみを取り出すこ
とができる。また、撮像対象部材に照射される光が波長
変換発光体に当たって反射しても、撮像対象部材からの
反射光と同じではなく、撮像対象部材の表面像のみを得
ることができる。請求項２の発明に係る照明装置におい
ては、投影像の取得時には波長変換発光体により紫外線
から変換された可視光線によって撮像対象部材が背後か
ら照明され、表面像の取得時には光源からの可視光線に
よって撮像対象部材の表面が照明される。いずれの場合
でも撮像装置は可視光線に基づいて撮像を行うことにな
る。 請求項３の発明に係る照明装置においては、光源の
光が光ファイバの集合体によって導かれるため、光源の
配設位置の自由度が大きくなる。請求項１において「撮
像対象部材に対して波長変換発光体とは反対側に設けら
れ、・・・光を放射する光源」とは、「光の経路上にお
いて撮像対象部材に対して波長変換発光体とは反対側」
という意味であって、「直線上において波長変換発光体
とは反対側」という意味ではないのである。 請求項４の
発明に係る照明装置においては、ハーフミラーが、光源
からの光が撮像対象部材や波長変換発光体に向かうこと
は許容し、撮像対象部材や波長変換発光体からの光は反
射する。撮像対象部材や波長変換発光体と、ハーフミラ
ーとの間においては、両方向の光が共通の経路をたどる
のであるが、撮像対象部材の像を形成する光はハーフミ
ラーにより反射されて経路を変えられるのである。し た
がって、その変えられた経路上に撮像装置を配設すれ
ば、撮像対象部材を撮像することができる。

【０００６】

【発明の効果】このように請求項１の発明によれば、フ
ィルタ装置の切換えにより１個の光源で２種類の波長の
光を択一的に照射することができ、撮像対象部材の投影
像および表面像を撮像する撮像装置用の照明装置を簡単
にかつ安価に構成することができる。請求項２の発明に
よれば、投影像と表面像との両方を可視光線に基づいて
撮像することができる。 請求項３の発明によれば、光源
の配設位置の自由度が大きくなり、電子部品装着装置等
の設計が容易となる。 請求項４の発明によれば、撮像対
象部材や波長変換発光体の照明と、撮像対象部材の撮像
とを同じ方向から行いつつ、照明装置と撮像装置との干
渉を容易に回避することができる。

【０００７】

【実施例】以下、フラットパッケージ型電子部品および
ＰＬＣＣ型電子部品の像を撮像する撮像装置用照明装置
に請求項１および２の発明を適用した場合の実施例を図
面に基づいて詳細に説明する。図６には、撮像対象部材
としてのフラットパッケージ型電子部品１（電子部品１
と略称する）が示されている。この電子部品１の本体２
は薄い直方体状を成し、その２つの側面からそれぞれ複
数本ずつのリード３が外向きに延び出させられている。
これらリード３は、本体２に平行に延び出させられた
後、曲げられ、更に本体２に平行に曲げられている。ま
た、図５には、別の撮像対象部材であるＰＬＣＣ型電子
部品１０（以下、電子部品１０と略称する）が示されて
いる。この電子部品１０の本体１２は薄い直方体状を成
し、その４つの側面からそれぞれ複数本ずつのリード１
４が延び出させられている。これらリード１４の各先端
は内向きにＪ字形に曲げられ、その先端は本体１２の外
周縁より内側に位置させられている。

【０００８】電子部品１，１０は、図３に示す部品装着
ヘッド２０により図示しないプリント基板に装着され
る。台板２２により回転可能に支持されたインデックス
テーブル２４には、複数の部品装着ヘッド２０が等角度
間隔に昇降可能に支持されるとともに、その上端部に取
り付けられた図示しないローラによって円筒カム２６の
カム溝（図示省略）に嵌合されており、インデックステ
ーブル２４が間欠回転させられることにより、部品吸着
ヘッド２０は部品供給位置，部品姿勢検出位置，部品姿
勢修正位置，部品装着位置等に順次移動させられる。

【０００９】部品装着ヘッド２０はノズル保持体２８に
より保持された３個の吸着ノズル３０（図には１個のみ
示されている）を有しており、ノズル保持体２８が図示
しない回転駆動装置によって回転させられることによ
り、３個の吸着ノズル３０が電子部品１，１０を吸着す
る吸着位置に択一的に位置決めされる。吸着ノズル３０
の本体３４は、ノズル保持体２８に昇降可能に嵌合され
るとともにスプリング３６によって上方に付勢されてい
る。また、本体３４には吸着管３８が軸方向に相対移動
可能に嵌合されるとともに、図示しないスプリングによ
って本体３４から下方に突出する向きに付勢されてい
る。この吸着管３８はバキュームによって電子部品１，
１０を吸着するものであり、その本体３４からの突出部
には発光板４０が取り付けられている。発光板４０の吸
着管３８に吸着された電子部品１，１０に対向する下面
には螢光塗料が塗布され、紫外線を吸収して可視光線を
発する発光面４２とされている。発光板４０が波長変換
発光体を構成しているのである。

【００１０】上記部品姿勢検出位置には、撮像装置４８
（図３参照）および照明装置５０（図１参照）が設けら
れている。以下、各装置４８，５０について説明する。
撮像装置４８は、視野が広い大視野カメラ５２および視
野が狭い小視野カメラ５４を備えている。これらカメラ
５２，５４はＣＣＤカメラであり、可視光線の透過を許
容し、紫外線の透過を阻止するフィルタが設けられてお
り、台板２２のインデックステーブル２４の半径方向の
延長線上の位置に並んで下向きに設けられている。カメ
ラ５２，５４はそれぞれ撮像倍率が異なり、大視野カメ
ラ５２は倍率は小さいが視野が広いものであり、小視野
カメラ５４は倍率は大きいが視野が狭いものであって、
電子部品１，１０の大きさに応じて使い分けられる。

【００１１】撮像装置４８はまた、プリズムボックス６
０を備えている。プリズムボックス６０のケーシング６
２内には、吸着位置に位置決めされた吸着ノズル３０の
下方の位置にハーフミラー６４が設けられ、電子部品
１，１０側からと反対側とからそれぞれ照射される光の
一部の透過を許容し、一部の光を反射するようにされて
いる。また、大視野カメラ５２に対向してハーフミラー
６６が設けられ、ハーフミラー６４により反射された光
の一部を反射して大視野カメラ５２に入光させるように
されている。さらに、小視野カメラ５４に対向して全反
射ミラー６８が設けられ、ハーフミラー６６を透過した
光を反射して小視野カメラ５４に入光させるようになっ
ている。

【００１２】照明装置５０は、発光体７０を備えてい
る。発光体７０は、プリズムボックス６０の下側に吸着
位置に位置決めされた吸着ノズル３０と同心状に設けら
れている。発光体７０のケーシング７２は図４に示すよ
うに円形を成し、その内部には多数の光ファイバ７４の
一端部が上向きに固定されるとともに、開口には拡散板
７６が設けられ、光ファイバ７４が発する光を拡散する
ようにされている。これら光ファイバ７４の他端部はチ
ューブ７７内に一つにまとめられるとともに、図１に示
すように光源としての水銀ランプ７８に対向させられて
いる。

【００１３】水銀ランプ７８が発射する光は、集光レン
ズ８０によって集光されるとともに、フィルタ装置８２
により透過を許容された光のみが光ファイバ７４の他端
に入光する。フィルタ装置８２は、集光レンズ８０と光
ファイバ７４の他端との間に集光レンズ８０の光軸と直
交する方向に移動可能に設けられたスライダ８４を有す
る。このスライダ８４には紫外線の透過は許容するが可
視光線の透過を阻止する紫外線透過フィルタ８６と、可
視光線の透過は許容するが、紫外線の透過は阻止する可
視光線透過フィルタ８８とがスライダ８４の移動方向に
並んで設けられている。また、スライダ８４には、図２
に示すようにそれの移動方向と直角に延びる切欠９０が
形成されるとともに、ロータリソレノイド９２によって
回動させられるリンク９４の一端部に突設されたピン９
６が嵌入させられている。したがって、リンク９４がロ
ータリソレノイド９２によって回動させられるとき、ス
ライダ８４が移動させられ、紫外線透過フィルタ８６と
可視光線透過フィルタ８８とが水銀ランプ７８と対向す
る作用位置に択一的に位置決めされる。

【００１４】以上のように構成された電子部品装着装置
において、吸着位置に位置決めされた吸着ノズル３０が
部品供給位置において電子部品１または１０を吸着した
後、部品姿勢検出位置において電子部品１または１０の
保持姿勢が検出される。保持姿勢は、吸着ノズル３０が
部品姿勢検出位置に停止した状態で検出される。検出さ
れるのが電子部品１である場合には、紫外線透過フィル
タ８６が作用位置に位置決めされ、水銀ランプ７８が発
する光のうち、紫外線のみが光ファイバ７４に入光し、
発光体７０から電子部品１に向かって照射される。この
光はハーフミラー６４を透過した後、発光面４２により
吸収されて可視光線に変換され、電子部品１に照射され
てそれの投影像を形成する。

【００１５】この投影像を形成する光はハーフミラー６
４により反射され、その一部はハーフミラー６６により
反射されて大視野カメラ５２に入光し、残りは全反射ミ
ラー６８により反射されて小視野カメラ５４に入光す
る。それぞれのカメラ５２，５４において電子部品１の
本体２の像が取得されるのであるが、いずれのカメラ５
２，５４により取得された像により保持姿勢誤差を検出
するかは、電子部品１の大きさに応じて予め設定されて
いる。そして、取得された電子部品１の像と基準となる
像とが比較されて水平位置誤差ΔＸ，ΔＹおよび回転位
置誤差（垂直軸線まわりの回転角度誤差）Δθが算出さ
れる。算出後、部品姿勢修正位置において吸着ノズル３
０が自身の軸線まわりに回転させられて回転位置誤差Δ
θが修正されるとともに、プリント基板のＸ軸方向およ
びＹ軸方向の各移動距離の修正により水平位置誤差Δ
Ｘ，ΔＹが修正され、電子部品１はプリント基板に適正
な姿勢で精度良く装着される。また、リード３に曲がり
やねじれ等があり、プリント基板に装着できないような
場合にはその電子部品１を廃却する等、適宜の処理が為
され、不良なプリント基板の発生が回避される。

【００１６】また、検出されるのが電子部品１０である
場合には、可視光線透過フィルタ８８が作用位置へ位置
決めされる。それにより水銀ランプ７８が発する光のう
ち、可視光線のみが光ファイバ７４に入光し、発光体７
０からハーフミラー６４を透過して電子部品１０のリー
ド１４の先端が位置する側の表面に照射され、反射され
て表面像が形成される。この表面像を形成する光はハー
フミラー６４，６６，全反射ミラー６８により反射され
て大視野カメラ５２および小視野カメラ５４により撮像
され、いずれか一方のカメラが撮像した像と基準となる
像とが比較されて水平位置誤差ΔＸ，ΔＹおよび回転位
置誤差Δθが算出される。算出後、部品姿勢修正位置に
おいて吸着ノズル３０が自身の軸線まわりに回転させら
れて回転位置誤差Δθが修正されるとともに、プリント
基板のＸ軸方向およびＹ軸方向の各移動距離の修正によ
り水平位置誤差ΔＸ，ΔＹが修正され、電子部品１０は
プリント基板に適正な姿勢で精度良く装着される。ま
た、リード１４に曲がりやねじれ等があり、プリント基
板に装着できないような場合にはその電子部品１０を廃
却する等、適宜の処理が為され、不良なプリント基板の
発生が回避される。

【００１７】このように本実施例の照明装置によれば、
フィルタ装置８２のフィルタ８６，８８の切換えにより
１個の水銀ランプ７８により紫外線と可視光線との両方
を照射することができ、装置を簡単にかつ安価に構成す
ることができる。また、電子部品１，１０には発光体７
０によって光を照射するようにされており、広い面積で
均一な光を照射することができる。光源の光を発光面４
２や電子部品１，１０に直接照射する場合には、その光
源の形状によって照射面積や照射形状が限定されるのに
対し、発光体７０を介して光を照射するようにすれば、
照射面積や形状等を自由に設定することができ、十分な
光を照射することができるのである。このように広い面
積で均一な光を照射し得る発光体７０を設けることがで
きるのは、光源を１個設けるのみで済み、部品姿勢検出
位置に位置決めされた吸着ノズル３０の下方の構成が容
易になるからである。紫外線および可視光線をそれぞれ
別々の光源によって照射する場合には、部品姿勢検出位
置の吸着ノズル３０の下方に光源あるいは発光体を２個
設けることが必要であり、それらを互の光の照射を妨げ
ることがない形状とし、また、配設位置も制限されるの
に対し、本実施例におけるように光源が１個で済む場合
には、吸着ノズル３０の下方の構成の自由度が増し、十
分な量の光を照射する発光体７０を設けることができる
のである。さらに、光源近傍の構成が簡単となり、光源
の交換を容易に行うことができる効果も得られる。さら
にまた、紫外線と可視光線とを別々の光源によって照射
する場合、紫外線ランプの点灯には時間がかかるため、
紫外線ランプを常時点灯させておくことが必要であって
無駄であり、また、常時螢光面が可視光線を発している
ため、画像処理に悪影響を及ぼす恐れがあるが、１個の
光源が発する光の波長の選択により紫外線と可視光線と
を照射する場合には無駄がなく、また、余分な光が照射
されて画像処理に悪影響を及ぼすことがない。また、本
実施例においては、投影像と表面像とがいずれも可視光
線によって形成されるようになっているため、それら像
を撮像するカメラは可視光線に感光する１種類のものを
使用すればよく、撮像装置を簡単に構成することができ
る。

【００１８】

【００１９】また、上記実施例においては、波長変換発
光体は紫外線を吸収して可視光線を発し、撮像対象部材
の投影像および表面像がいずれも可視光線によって形成
されるようになっていたが、他の波長の光によって形成
されるようにしてもよく、投影像と表面像とがそれぞれ
異なる波長の光によって形成されるようにしてもよい。

【００２０】さらに、上記実施例においてはフラットパ
ッケージ型電子部品１やＰＬＣＣ型電子部品１０の像を
撮像する場合を例に取って説明したが、リードが本体の
表面に垂直にかつ格子状に配置されているピングリッド
アレイ（ＰＧＡ）型の電子部品等、他のタイプの電子部
品の撮像、あるいは電子部品以外の部材の投影像および
表面像の撮像に使用される照明装置に請求項１の発明を
適用することができる。

【００２１】さらに、上記実施例においてカメラは２台
設けられており、電子部品１，１０の寸法に応じて使い
分けられるようになっていたが、これは不可欠ではな
く、大視野カメラを１台設けるのみでもよい。

【００２２】その他、特許請求の範囲を逸脱することな
く、当業者の知識に基づいて種々の変形，改良を施した
態様で本発明を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１および２の発明の一実施例である照明
装置を示す正面図（一部断面）である。

【図２】上記照明装置を示す側面図である。

【図３】上記照明装置を備えた電子部品装着装置の一部
を示す正面図（一部断面）である。

【図４】上記照明装置を構成する発光体を示す平面図
（一部切欠）である。

【図５】上記電子部品装着装置によりプリント基板に装
着されるＰＬＣＣ型電子部品を示す斜視図である。

【図６】上記電子部品装着装置によりプリント基板に装
着されるフラットパッケージ型電子部品を示す正面図で
ある。

【符号の説明】

１ フラットパッケージ型電子部品 １０ ＰＬＣＣ型電子部品 ４０ 発光板 ４８ 撮像装置 ５０ 照明装置 ７８ 水銀ランプ ８２ フィルタ装置 ８６ 紫外線透過フィルタ ８８ 可視光線透過フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−301711（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−224951（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−44203（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−54000（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01N 21/84 - 21/958 H01L 21/64 - 21/66 H05K 13/00 - 13/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像対象部材の投影像と表面像とを取得
   する撮像装置用照明装置であって、 照射された光を吸収してその光の波長とは異なる波長の
   光を発する波長変換発光体と、 前記撮像対象部材に対して前記波長変換発光体とは反対
   側に設けられて、波長変換発光体により吸収され、異な
   る波長の光に変換される光と、前記撮像対象部材が反射
   し得る光とを含む広い範囲の波長の光を放射する光源
   と、その光源と、前記波長変換発光体および撮像対象部材と
   の間に設けられ、 波長変換発光体が吸収する波長の光の
   透過を許容する状態と、前記撮像対象部材が反射する波
   長の光の透過を許容する状態とに切り換わるフィルタ装
   置とを含むことを特徴とする撮像装置用照明装置。
2. 【請求項２】 前記光源が紫外線と可視光線とを含む光
   を放射するものであり、前記波長変換発光体が紫外線を
   吸収して可視光線を発するものである請求項１に記載の
   撮像装置用照明装置。
3. 【請求項３】 各一端において前記光源の光を受け、各
   他端が前記波長変換発光体および撮像対象部材に向かっ
   て光を放射する多数の光ファイバの集合体を含む請求項
   １または２に記載の撮像装置用照明装置。
4. 【請求項４】 前記光源と、前記波長変換発光体および
   撮像対象部材との間に設けられ、光源からの光の波長変
   換発光体および撮像対象部材への通過を許容するととも
   に、波長変換発光体または撮像対象部材からの光を反射
   するハーフミラーを含む請求項１ないし３のいずれか一
   つに記載の撮像装置用照明装置。