JP4077672B2

JP4077672B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP4077672B2
Application number: JP2002204510A
Authority: JP
Inventors: 由紀夫小崎
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2022-07-12
Also published as: JP2004048481A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、電子部品実装装置において、２列の部品搬送通路をもった部品供給カセットの据え付けに利用するための撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から一般的に利用されているこの種の撮像装置１００は、図５で示すように、２つの撮像系を有するものであり、並設させた２個のＣＣＤ１０１，１０２と、並設させた２個の結像レンズ１０３，１０４と、各光路を変更するための反射ミラー１０５〜１０８とを有し、所定距離だけ離された部位をそれぞれの撮像系で個別的に捕らえるように構成されている。そこで、電子部品実装装置に部品供給カセット（いわゆる「パーツカセット」）１０９をセッティングするにあたって、部品供給カセット１０９に設けられた２つの部品取出し口１１０，１１１をノズル吸着位置に正確にセッティングさせる必要があり、セッティング作業中に、前述の撮像装置１００によってそれぞれの部品取出し口１１０，１１１が撮像される。そして、その撮像結果に基づいて、部品供給カセット１０９の位置調整を行いながら、各部品取出し口１１０，１１１をノズル吸着位置まで移動させ、各部品取出し口１１０，１１１とノズル吸着位置との正確な位置合わせ後に、部品供給カセット１０９を電子部品実装装置に据え付け固定させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の撮像装置には、次のような課題が存在している。すなわち、所定間隔をもって離された２つの読取り部位を同時又は選択的に撮像するにあたって、前述の撮像装置１００は２つの撮像系を必要とするので、コスト的に不利であると同時に、それ自体が大型化して作業時の取り扱い性を悪くするといった問題点があった。
【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、コストの低減と小型化とを同時に達成させるようにした撮像装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る撮像装置は、同一平面上に位置する異なる第１の読取り部位と第２の読取り部位とを撮像する撮像装置において、筺体内に配置させると共に、第１の読取り部位で反射した光と第２の読取り部位で反射した光とを受光して、各読取り部位を撮像する一つの撮像手段と、筺体内において撮像手段の前方に配置した一つの結像レンズ部と、筺体内において結像レンズ部の前方に配置したプリズム部材とを備え、プリズム部材は、第１の読取り部位で反射した光を入射させる第１の入射面と、第１の入射面に対面させると共に第２の読取り部位で反射した光を入射させる第２の入射面と、第１の入射面と第２の入射面との間に配置させると共に第１の入射面と第２の入射面とに対し所定の角度をもって対面させるように延在させたハーフミラー面と、第１の入射面から入射してハーフミラー面で反射した光を、ハーフミラー面に向けて反射させる全反射ミラー面とを有することを特徴とする。
【０００６】
この撮像装置は、同一平面上に位置する異なる二つの部位を、一つの撮像系によって同時又は選択的に撮像するものである。また、この撮像装置には、ハーフミラー面と全反射ミラー面とを有する特殊なプリズム部材が採用され、第１の入射面から入射してハーフミラー面で反射した光は、この全反射ミラー面によってハーフミラー面に戻るように反射することになる。そこで、二つの読取り部位を撮像するにあたり、第２の入射面から入射してハーフミラー面で反射した光と、第１の入射面から入射して全反射ミラー面で反射した後にハーフミラー面を透過した光とを、プリズム部材から同一方向に向けて出射させることによって、撮像手段と結像レンズ部とからなる一つの撮像系で、２つの部位を同時又は選択的に撮像することができ、その結果として、撮像装置の製造コストの削減や撮像装置の小型化が実現されることになる。
【０００７】
また、筺体内において、第１の入射面と第１の読取り部位との間の第１の光路上に、光路長を補正する補正用プリズムを配置させると好適である。前述したプリズム部材を採用した場合、第１の入射面から入射した光は、ハーフミラー面と全反射ミラー面との間で往復することになり、その結果として、その間の光路長が長くなってしまう。そこで、撮像手段と結像レンズ部とからなる撮像系がもつピント位置を、同一平面上の異なる二つの読取り部位に合わせることが必要となり、その対策として、ガラス等からなる補正用プリズムを第１の光路上に配置させ、このプリズムの屈折率を利用して、各ピント位置を二つの読取り部位に合わせるようにしている。
【０００８】
また、筺体内において、第２の入射面と第２の読取り部位との間の第２の光路上に、光量を補正する補正用ハーフミラーを配置させると好適である。この場合、各読取り部位を撮像するにあたって、第２の入射面から入射してハーフミラー面で反射した光と、第１の入射面から入射してハーフミラー面及び全反射ミラー面で反射した後にハーフミラー面を透過した光とに光量差が生じないように、第２の光路上に補正用のハーフミラーを配置させる。これは、プリズム部材の特殊性に鑑みてなされたものである。すなわち、このような構成は、ハーフミラー面に対する反射回数と透過回数とに起因して、撮像手段に入射する各光に光量差が生じないようにしたものである。
【０００９】
また、筺体の光入射窓側には、第１の光路と第２の光路とを選択的に遮断するシャッタが設けられると好適である。このようなシャッタによって、読取り部位の各像を単独で撮像することができ、二つの読取り部位の個別的な撮像が必要な場合に適しているといえる。
【００１０】
また、筺体の光入射窓側には、第１の光路と第２の光路とを同時に開放させるシャッタが設けられると好適である。このようなシャッタによって、第１の読取り部位の像と第２の読取り部位の像とを重ね合わせるようにして撮像することができ、各読取り部位の位置調整が容易になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る撮像装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１に示すように、撮像装置１は、電子部品実装装置（図示せず）において、２列の部品搬送通路２，３をもった部品供給カセット（いわゆる「パーツカセット」）４をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能なベース（図示せず）上に据え付け固定する際に利用される。このパーツカセット４を電子部品実装装置にセッティングするにあたり、パーツカセット４に設けられた２つの部品取出し口２ａ，３ａを吸着ノズルの部品吸着位置に正確にセッティングする必要がある。そして、このセッティングに際し、撮像装置１によってそれぞれの部品取出し口２ａ，３ａが撮像され、その撮像結果に基づいて、パーツカセット４の据え付け位置の調整が作業者によって行われる。
【００１３】
図１及び図２に示すように、２列の部品搬送通路２，３をもったパーツカセット４の据え付けに利用される撮像装置１は、一つのＣＣＤ（撮像手段）６を収容する直方体の暗箱部７と、このＣＣＤ６の前方に配置させた一つの結像レンズ部８を収容する円筒状の筒部９とからなる筺体１０を有している。そして、ＣＣＤ６は、第１の部品取出し口２ａの周囲の第１の読取り部位Ａで反射した光を受光して、その像を撮像するものであると同時に、第２の部品取出し口３ａの周囲の第２の読取り部位Ｂで反射した光を受光して、その像を撮像するものでもある。よって、この撮像装置１は、一つのＣＣＤ６上に２種類の像を同時に又は選択的に撮像することを予定したものである。
【００１４】
更に、この撮像装置１は、筒部９の先端の周囲に環状に配列した複数のＬＥＤ（照明手段）１１を有している。各ＬＥＤ１１は、筒部９に固定したスカート部１３内に収容され、読取り部位Ａ，Ｂを均一に照らすように読取り部位Ａ，Ｂに向けて傾けるように、スカート部１３内の基板１４に取り付けられている（図３参照）。したがって、各ＬＥＤ１１によって、第１及び第２の読取り部位Ａ，Ｂが均一に照らし出され、この照明によってＣＣＤ６による撮像を可能ならしめている。
【００１５】
また、２つの読取り部位Ａ，Ｂを撮像する必要性から、ＣＣＤ６とパーツカセット４との間の光路Ｐを、結像レンズ部８とパーツカセット４との間で第１の光路Ｐ１と第２の光路Ｐ２とに分岐させることが必要となる。そこで、筺体１０の筒部９内において、結像レンズ部８の前方に正立方体からなるプリズム部材１２を配置させる。
【００１６】
図４に示すように、このプリズム部材１２は、第１の読取り部位Ａで反射して第１の光路Ｐ１を通る光を入射させる第１の入射面２０と、第１の入射面２０に対面させると共に第２の読取り部位Ｂで反射して第２の光路Ｐ２を通る光を入射させる第２の入射面２１とを有している。更に、このプリズム部材１２は、第１の入射面２０と第２の入射面２１との間に配置させると共に第１の入射面２０と第２の入射面２１とに対し４５度の角度をもって対面させるように延在させたハーフミラー面２２と、第１の入射面２０から入射してハーフミラー面２２で反射した光を、ハーフミラー面２２に向けて反射させる全反射ミラー面２３とを有している。
【００１７】
具体的に、この全反射ミラー面２３は、第１の入射面２０と第２の入射面２１との間を結ぶように延在する読取り部位Ａ，Ｂ側の面に形成され、この全反射ミラー面２３を結像レンズ部８に対向させることにより、全反射ミラー面２３で反射した光を結像レンズ部８に入射させることができる。また、全反射ミラー面２３は、ハーフミラー面２２に対して４５度の角度をもって延在する。これによって、第１の光路Ｐ１を通って第１入射面２０に入射した光を結像レンズ部８に適切に入射させることができる。そして、左右の入射面２０，２１から入射した光は、プリズム部材１２の機能に基づいて、一本の光路Ｐに沿うようにして結像レンズ部８内に入射し、その後においてＣＣＤ６に入射することになる。
【００１８】
このような前述の撮像装置１は、同一平面上に位置する異なる二つの読取り部位Ａ，Ｂを、一つの撮像系によって同時又は選択的に撮像するものである。そして、この撮像装置１には、ハーフミラー面２２と全反射ミラー面２３とを有する特殊なプリズム部材１２が採用されている。よって、光路Ｐ１に沿って第１の入射面２０から入射してハーフミラー面２２で反射した光は、この全反射ミラー面２３によってハーフミラー面２２に戻るように反射することになる。また、光路Ｐ２に沿って第２の入射面２１から入射した光はハーフミラー面２２で反射させるのみである。
【００１９】
このように、特殊なプリズム部材１２の採用によって、二つの読取り部位Ａ，Ｂを撮像する場合に、第２の入射面２１から入射してハーフミラー面２２で反射した光と、第１の入射面２０から入射して全反射ミラー面２３で反射した後にハーフミラー面２２を透過した光とを、プリズム部材１２から結像レンズ部８に向けて同一方向に出射させることが可能になる。これにより、ＣＣＤ（撮像手段）６と結像レンズ部８とからなる一つの撮像系により、２つの読取り部位Ａ，Ｂを同時又は選択的に撮像することができ、その結果として、撮像装置１の製造コストの削減や撮像装置１の小型化が実現されることになる。
【００２０】
ここで、筺体１０の筒部９内において、第１の入射面２０と第１の読取り部位Ａとの間の第１の光路Ｐ１上には、光路長を補正するためのガラス製の補正用プリズム２６が配置されている。前述したプリズム部材１２を採用した場合、第１の入射面２０から入射した光は、ハーフミラー面２２と全反射ミラー面２３との間で往復することになり、その間の光路長が長くなってしまう（図４参照）。その結果、第１の光路Ｐ１のピントが符号Ｆ（図２参照）の位置で合ってしまうといった事態が発生する。
【００２１】
そこで、ＣＣＤ６と結像レンズ部８とからなる撮像系がもつピント位置を、同一平面上の異なる二つの読取り部位Ａ，Ｂに合わせることが必要となる。この対策として、ガラス等からなる補正用プリズム２６を第１の光路Ｐ１上に配置させ、このプリズム２６の屈折率を利用して、各ピント位置を、同一平面上の二つの読取り部位Ａ，Ｂに合わせるようにしている。また、このプリズム２６は、光路Ｐ１を直角に曲げるための反射面２６ａを有している。なお、光路長さの補正に利用されるプリズム２６は、補正量に応じた材質や長さのものが適宜選択されることは云うまでもない。
【００２２】
また、筺体１０の筒部９内において、第２の入射面２１と第２の読取り部位Ｂとの間の第２の光路Ｐ２上に、光量を補正する補正用ハーフミラー２７を配置させている。すなわち、各読取り部位Ａ，Ｂを撮像するにあたって、第２の入射面２１から入射してハーフミラー面２２で反射した光と、第１の入射面２０から入射してハーフミラー面２２及び全反射ミラー面２３で反射した後にハーフミラー面２２を透過した光とに光量差が生じないように、第２の光路Ｐ２上に補正用のハーフミラー２７を配置させる。これは、プリズム部材１２の特殊性に鑑みてなされたものである。すなわち、このようなハーフミラー２７は、ハーフミラー面２２に対する反射回数と透過回数とに起因して、ＣＣＤ６に入射する各光に光量差が生じないように採用したものである。なお、補正用ハーフミラー２７は、光路Ｐ２を直角に曲げるために、４５度の傾斜角度をもった反射／透過面２７ａを有している。
【００２３】
図２及び図３に示すように、筺体１０の筒部９の先端には、第１の光路Ｐ１が通過する円形の第１の光入射窓２８と、第２の光路Ｐ２が通過する円形の第２の光入射窓２９とが形成されている。そして、筒部９の先端には、水平方向で回転自在なカップ状のシャッタ３０が嵌め込まれており、このシャッタ３０は、水平方向に突出するレバー３１によって適宜に回動させるものである。このシャッタ３０の底面にはシャッタ窓３２が形成され、このシャッタ窓３２をＶ字状にすることで、第１の光路Ｐ１と第２の光路Ｐ２とを選択的又は同時に開放させるようにしている。
【００２４】
例えば、レバー３１の回動操作によって、シャッタ窓３２を実線で示す位置に配置させた場合、第１の光入射窓２８と第２の光入射窓２９とを同時に開放させることができる。これによって、第１の読取り部位Ａの像と第２の読取り部位Ｂの像とを重ね合わせるようにして撮像することができ、各読取り部位Ａ，Ｂの位置調整が容易になる。
【００２５】
次に、レバー３１の回動操作によって、シャッタ窓３２を一点鎖線で示す位置に配置させた場合、第１の光入射窓２８が閉鎖され、第２の光入射窓２９が開放されることになる。また、レバー３１の回動操作によって、シャッタ窓３２を一点鎖線で示す位置に配置させた場合、第１の光入射窓２８が開放され、第２の光入射窓２９が閉鎖されることになる。このような選択的な開閉によって、読取り部位Ａ，Ｂの各像を単独で撮像することができる。これは、二つの読取り部位Ａ，Ｂの個別的な撮像が必要な場合、例えば、各読取り部位Ａ，ＢがＣＣＤ６の撮像エリア内に入っているか否かを確認する際に適しているといえる。
【００２６】
【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、同一平面上に位置する異なる第１の読取り部位と第２の読取り部位とを撮像する撮像装置において、筺体内に配置させると共に、第１の読取り部位で反射した光と第２の読取り部位で反射した光とを受光して、各読取り部位を撮像する一つの撮像手段と、筺体内において撮像手段の前方に配置した一つの結像レンズ部と、筺体内において結像レンズ部の前方に配置したプリズム部材とを備え、プリズム部材は、第１の読取り部位で反射した光を入射させる第１の入射面と、第１の入射面に対面させると共に第２の読取り部位で反射した光を入射させる第２の入射面と、第１の入射面と第２の入射面との間に配置させると共に第１の入射面と第２の入射面とに対し所定の角度をもって対面させるように延在させたハーフミラー面と、第１の入射面から入射してハーフミラー面で反射した光を、ハーフミラー面に向けて反射させる全反射ミラー面とを有することにより、コストの低減と小型化とを同時に達成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拡大断面図である。
【図３】図１に示した撮像装置の底面図である。
【図４】図１に示した撮像装置の要部を示す概略図である。
【図５】従来の撮像装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１…撮像装置、６…ＣＣＤ（撮像手段）、８…結像レンズ部、１０…筺体、１２…プリズム部材、２０…第１の入射面、２１…第２の入射面、２２…ハーフミラー面、２３…全反射ミラー面、２６…補正用プリズム、２７…補正用ハーフミラー、２８，２９…光入射窓、３０…シャッタ、Ａ…第１の読取り部位、Ｂ…第２の読取り部位、Ｐ１…第１の光路、Ｐ２…第２の光路。

Claims

同一平面上に位置する異なる第１の読取り部位と第２の読取り部位とを撮像する撮像装置において、
筺体内に配置させると共に、前記第１の読取り部位で反射した光と前記第２の読取り部位で反射した光とを受光して、前記各読取り部位を撮像する一つの撮像手段と、
前記筺体内において前記撮像手段の前方に配置した一つの結像レンズ部と、
前記筺体内において前記結像レンズ部の前方に配置したプリズム部材とを備え、
前記プリズム部材は、
前記第１の読取り部位で反射した光を入射させる第１の入射面と、
前記第１の入射面に対面させると共に前記第２の読取り部位で反射した光を入射させる第２の入射面と、
前記第１の入射面と前記第２の入射面との間に配置させると共に前記第１の入射面と前記第２の入射面とに対し所定の角度をもって対面させるように延在させたハーフミラー面と、
前記第１の入射面から入射して前記ハーフミラー面で反射した光を、前記ハーフミラー面に向けて反射させる全反射ミラー面とを有することを特徴とする撮像装置。
前記筺体内において、前記第１の入射面と前記第１の読取り部位との間の第１の光路上に、光路長を補正する補正用プリズムを配置させたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記筺体内において、前記第２の入射面と前記第２の読取り部位との間の第２の光路上に、光量を補正する補正用ハーフミラーを配置させたことを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
前記筺体の光入射窓側には、前記第１の光路と前記第２の光路とを選択的に遮断するシャッタが設けられ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。
前記筺体の光入射窓側には、前記第１の光路と前記第２の光路とを同時に開放させるシャッタが設けられ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。