JP6721716B2 - 撮像装置及びこれを用いた表面実装機 - Google Patents

Description

本発明は、部品を基板に実装する吸着ノズルに吸着された部品を撮像する撮像装置、及びこれを用いた表面実装機に関する。

表面実装機において、吸着ノズルに吸着された部品（吸着部品）を下方側から撮像する撮像装置が、例えば特許文献１に開示されている。前記撮像装置は、前記吸着部品に下方側から照明光を照射する照明装置と、前記照明光の前記吸着部品からの反射光が入射される部品撮像装置とを備える。この種の照明装置においては、吸着部品の全周囲から均等な光量の照明光を照射することが望ましい。

特許文献１では、半球型の基台上に複数の単位光源（ＬＥＤ）を配置してなる照明装置が開示されている。これにより、複数の単位光源の前記吸着部品に対する距離を概ね同じとして、前記吸着部品の各部を照らす照明光に大きな光量ムラが生じないようにすることができる。しかし、特許文献１の照明装置は、半球型の基台を要するので三次元形状となる。このため、上下方向の配置スペースが必要となり、照明装置の小型化、ひいては表面実装機の小型化を阻害する要因となる。

特許第５７９８０４７号公報

本発明の目的は、吸着部品に対する照明光の照射装置の薄型化を図ることができる撮像装置、及びこれを用いた表面実装機を提供することにある。

本発明の一局面に係る撮像装置は、部品を基板に実装する吸着ノズルに吸着された部品の撮像装置であって、前記部品に下方側から照明光を照射する照明装置と、前記照明光が照射された前記部品を撮像する部品撮像装置と、を備え、前記照明装置は、前記吸着ノズルに吸着された部品を通る垂線と直交する平面を有する基台と、前記平面に配置され前記照明光を発する複数の単位光源と、を含み、前記照明装置は、前記照明光の照射時に前記垂線が前記平面と交差する点を配列中心として、少なくとも前記複数の単位光源の一部が環状に配列された内側配列部と、該内側配列部の径方向外側に前記複数の単位光源の他の一部が環状に配列された外側配列部とが、前記平面上に同心円状に配列された配列構造を含み、前記内側配列部の単位光源群から発せられた照明光が前記部品に照射される到達光量と、前記外側配列部の単位光源群から発せられた照明光が前記部品に照射される到達光量とが略同一とされている。

本発明の他の局面に係る表面実装機は、部品を基板に実装する吸着ノズルを備えたヘッドユニットと、上記の撮像装置とを備える。

図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置（スキャンユニット）が搭載された表面実装機の概略構成を示す平面図である。 図２は、表面実装機のヘッドユニット部分の概略構成を示す側面図である。 図３は、スキャンユニットの構成を示す概略断面図である。 図４は、スキャンユニットの具体例を示す斜視図である。 図５は、ヘッドユニットに搭載されたスキャンユニットの斜視図である。 図６は、ヘッドユニットに搭載されたスキャンユニットの、下方から見た斜視図である。 図７Ａは、第１実施形態に係る照明ユニットの平面図である。 図７Ｂは、図７Ａに示す照明ユニットの、単位光源の集積体からなる照明部の拡大図である。 図８は、第１実施形態の照明部の、光軸に沿った模式的な断面図である。 図９は、第１実施形態の照明部の、模式的な平面図である。 図１０は、第１実施形態の照明部の光量分布を示すグラフである。 図１１は、比較例に係る照明部を示す模式的な断面図である。 図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、光量の減少に関するコサイン４乗則を説明するための図である。 図１３は、配光曲線の一例を示すグラフである。 図１４は、第１実施形態の照明部の利点を説明するための図である。 図１５は、表面実装機の電気的構成を示すブロック図である。 図１６は、表面実装機の動作を示すフローチャートである。 図１７（Ａ）、（Ｂ）は、照明部の照明パターンの例を示す図である。 図１８は、照明部の好ましい点灯制御例を示す図である。 図１９は、図１８の点灯制御の利点を説明するための図である。 図２０は、第２実施形態に係る照明部の模式的な平面図である。 図２１Ａは、第２実施形態に係る照明ユニットの平面図である。 図２１Ｂは、図２１Ａに示す照明ユニットの照明部の拡大図である。

［表面実装機の全体構造］
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置が適用された表面実装機１の概略構成を示す平面図、図２は、表面実装機１のヘッドユニット４部分の概略構成を示す側面図である。表面実装機１は、各種の電子部品を基板Ｐに実装する装置である。図１及び図２において、ＸＹＺの方向表示が付されている。以下の説明において、Ｘ方向を左右方向（基板Ｐの移動方向）、Ｙ方向を前後方向、Ｚ方向を上下方向という場合がある。

表面実装機１は、ベース部１０と、このベース部１０上に配置された基板搬送部２、部品供給部３及びヘッドユニット４と、ヘッドユニット４に搭載された一対の基板認識カメラ５及びスキャンユニット６（撮像装置）とを備えている。基板搬送部２は、電子部品３２（図３参照）が実装される基板Ｐを搬送する。部品供給部３は、実装される電子部品３２を供給する。ヘッドユニット４は、部品供給部３から電子部品３２を取り出し、これを基板Ｐに実装する。

基板搬送部２は、ベース部１０上において、基板Ｐを左右方向へ搬送する一対のコンベア２１、２２を有している。コンベア２１、２２は、基板Ｐを図１の右側から表面実装機１の機内に搬入し、所定の作業位置（図１に示す基板Ｐの位置）まで左方へ搬送して一旦停止させる。この作業位置において、電子部品３２が基板Ｐに実装される。前記作業位置の下方領域には、実装作業中に基板Ｐをバックアップピンにより支持する基板支持装置（図示省略）が配置されている。実装作業後、コンベア２１、２２は基板Ｐを左方へ搬送し、表面実装機１の左側から機外へ搬出する。

部品供給部３は、基板搬送部２の前後方向両側に配置されている。各部品供給部３は、左右方向に配列された複数のテープフィーダ３１を備えている。各テープフィーダ３１は、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の小片状の電子部品を所定間隔で収容、保持したテープが巻回されたリールを保持している。テープフィーダ３１は、前記リールからテープを間欠的に繰り出し、フィーダ先端の部品供給位置に電子部品を供給する。

ヘッドユニット４は、ベース部１０の上空にＸＹ方向に移動可能に配置され、前記部品供給位置においてテープフィーダ３１から電子部品を取り出し、前記作業位置において前記電子部品を基板Ｐの所定位置に実装する。ベース部１０の上方には、Ｘ方向に延びる支持ビーム２３が立設されている。ヘッドユニット４は、支持ビーム２３に固定されたＸ軸固定レール２４に移動可能に支持されている。また、支持ビーム２３は、両端部がＹ方向に延びるＹ軸固定レール２５に支持され、このＹ軸固定レール２５に沿ってＹ方向に移動可能である。Ｘ軸固定レール２４に対して、Ｘ軸サーボモータ２６及びボールねじ軸２７が配置され、Ｙ軸固定レール２５に対して、Ｙ軸サーボモータ２８及びボールねじ軸２９が配置されている。ヘッドユニット４は、Ｘ軸サーボモータ２６によるボールねじ軸２７の回転駆動によってＸ方向に移動し、Ｙ軸サーボモータ２８によるボールねじ軸２９の回転駆動によってＹ方向に移動する。

ヘッドユニット４には、部品を保持して搬送するための複数のヘッド４１が搭載されている。本実施形態では、合計６本のヘッド４１がＸ方向に一列に配置されている例を示している。各ヘッド４１は、Ｚ方向（上下方向）に延びる駆動シャフトと、該駆動シャフトの下端に取り付けられ電子部品を吸着する吸着ノズル４２とを含む。吸着ノズル４２は、前記駆動シャフトの内部通路及び切換弁（図略）等を介して負圧発生装置（図略）に接続されている。部品吸着時には、前記負圧発生装置から吸着ノズル４２の先端に負圧吸引力が与えられ、これにより電子部品の吸着が可能とされている。なお、部品実装時には前記負圧吸引力は解消され、吸着ノズル４２に吸着された電子部品がリリースされる。

各ヘッド４１は、ヘッドユニット４に対して昇降及びノズル中心軸（Ｒ軸）回りの回転が可能とされている。ヘッド４１の前記昇降及び回転のため、ヘッドユニット４は昇降駆動機構及び回転駆動機構を備える。前記昇降駆動機構は、電子部品の吸着若しくは実装を行う際の下降位置と、電子部品の搬送や撮像を行う際の上昇位置との間で、ヘッド４１を昇降させる。前記回転駆動機構は、ヘッド４１を必要に応じて回転させるための機構であり、部品実装時に電子部品をＲ軸方向に回転させて当該電子部品の姿勢を調整する。これらの駆動機構は、サーボモータと所定の動力伝達機構とで構成されている。

基板認識カメラ５は、ヘッドユニット４の左右両側に固定的に搭載され、コンベア２１、２２により表面実装機１の前記作業位置に搬入された基板Ｐの表面（上面）に付設されている各種マークを撮像する。図１では、前記マークの一例として、矩形の基板Ｐの対角線上に付設された一対のフィデューシャルマークＦＭを示している。フィデューシャルマークＦＭは、搬入された基板Ｐの前記作業位置の原点座標に対する位置ズレ量を検知するためのマークである。

位置ズレ検知作業では、基板認識カメラ５が一対のフィデューシャルマークＦＭを撮像可能なように、ヘッドユニット４がＸＹ方向に駆動される。撮像により得られた画像データ上でフィデューシャルマークＦＭの位置が特定され、原点座標に対する位置ズレ量が求められる。この位置ズレ量は、部品実装時に参照され、位置ズレが生じないように電子部品が基板Ｐに実装される。

スキャンユニット６は、ヘッドユニット４に対してＸ方向（吸着ノズル４２の配列方向）に移動可能に、当該ヘッドユニット４の下端付近に搭載され、吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２（図３）を撮像する。スキャンユニット６は、吸着ノズル４２による電子部品３２の吸着状態を画像認識するためのユニットである。スキャンユニット６は、ヘッドユニット４が吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２を前記部品供給位置から前記作業位置まで搬送している間に、所定の撮像動作を行う。

この撮像動作では、スキャンユニット６は、ヘッドユニット４に付設されたＸ方向に延びるボールねじ軸６１に沿ってＸ方向に移動しながら、吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２を下面側から撮像する。撮像により得られた画像データ上で、電子部品３２の中心位置と吸着ノズル４２の基準位置とのズレ量（Ｘ軸、Ｙ軸方向の位置ズレ量）、及びＲ軸方向の回転ズレ量が検知される。これらズレ量が部品実装時に参照され、ヘッドユニット４の移動位置を位置ズレ量に応じて補正し、ヘッド４１を回転ズレ量に応じて補正回転させることで、電子部品３２が正確に基板Ｐの所定の実装位置に実装される。

［スキャンユニット］
図３は、スキャンユニット６の構成を示す概略断面図である。スキャンユニット６の移動フレーム６０は、電子部品３２に下方側から照明光Ｌを照射する照明ユニット６４（照明装置）と、照明光Ｌが照射された電子部品３２の反射光Ｒが入射され当該電子部品３２の画像を撮像する部品認識カメラ６５（部品撮像装置）とを備えている。部品認識カメラ６５の撮像光軸Ｑは、反射光Ｒに沿っている。

移動フレーム６０は、上述のボールねじ軸６１に沿ってＸ方向に移動する部材であり、ベースブロック６２と対向部６３とを含む。ベースブロック６２は、ヘッドユニット４の後側面に沿う上方部分と、ヘッドユニット４の下面よりも下方に突出する下方部分を備え、前記上方部分に、ボールねじ軸６１に螺合するナット部材６２１を具備している。ボールねじ軸６１の正転又は逆転によって、移動フレーム６０はＸ方向に移動する。部品認識カメラ６５は、前記下方部分に配置されている。なお、ここではボールねじ軸６１を用いた移動フレーム６０の移動機構を例示しているが、他の移動機構、例えばリニアモータによる移動フレーム６０の移動機構を採用することもできる。

対向部６３は、ベースブロック６２の下端から前方に水平に延び出し、ヘッドユニット４の下方に位置している。対向部６３は、移動フレーム６０において、照明ユニット６４を保持し、吸着ノズル４２の下方においてＸ方向（吸着ノズル４２の配列方向）に移動する部分となる。対向部６３には、上面側に開口した凹部である円筒状の凹部６３１と、凹部６３１の側壁面からＹ方向へ延びるトンネル部６３２とが形成されている。凹部６３１にはプリズム６３３が配置されている。トンネル部６３２は、凹部６３１と部品認識カメラ６５の対物レンズ部との間に光路（撮像光軸Ｑ）を形成するための空間である。電子部品３２の反射光Ｒは、凹部６３１に入射すると共にプリズム６３３で反射され、トンネル部６３２に案内され、部品認識カメラ６５へ入射する。

照明ユニット６４は、平板状の照明ユニット基板７１（基台）と、この照明ユニット基板７１上に同心円状に配列された複数の単位光源７３とを含む。単位光源７３としては、例えば白色光を発する白色ＬＥＤが用いられる。照明ユニット基板７１は、吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２を通る垂線Ｖと直交する平面である上面７１Ｕを有している。垂線Ｖは、Ｚ方向に進退移動するヘッド４１の移動軸と平行な線でもある。単位光源７３は、照明ユニット基板７１の上面に実装され、電子部品３２を照射する照明光Ｌを発する。複数の単位光源７３は、垂線Ｖと上面７１Ｕとが交差する点ａを配列中心として、環状に、且つ同心円状に配列されている。

部品認識カメラ６５は、移動フレーム６０の適所に組み付けられ、照明ユニット６４による照明下において、吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２の下面の画像を撮像する。部品認識カメラ６５は、ＣＣＤ撮像素子等からなる画素がライン配列されたラインセンサ６５１と、図略の集光レンズとを備えている。上述の反射光Ｒは、前記集光レンズを通してラインセンサ６５１の受光面に結像され、ライン画像が作られる。移動フレーム６０のＸ方向への移動に伴い電子部品３２がスキャンされ、ライン画像の合成により電子部品３２の画像が生成される。

［スキャンユニットの具体例］
続いて、上述のスキャンユニット６の具体的構成の一例を示す。図４は、スキャンユニット６の具体例を示す斜視図である。図５は、ヘッドユニット４に搭載されたスキャンユニット６の斜視図、図６は、これを下方から見た斜視図である。スキャンユニット６の基本構成は、先に図３に基づき説明した構成と同じであり、移動フレーム６０上に搭載された照明ユニット６４及び部品認識カメラ６５を含む。図４では、プリズム６３３に加えて、光路をさらに屈曲させる第２プリズム６３４が備えられている例を示している。

図６に示されているように、ヘッド４１の配列体の背面側に支持ブロック４４が配置され、この支持ブロック４４の下面にＸ方向に延びるガイドレール４５が備えられている。移動フレーム６０は、ガイドレール４５に対する係合部を有し、カメラ軸サーボモータ４３（図１５）の駆動によってＸ方向に移動する。

［照明ユニットの第１実施形態］
＜単位光源の配列態様＞
図７Ａは、図４〜図６に示された、第１実施形態に係る照明ユニット６４の平面図である。照明ユニット６４は、照明ユニット基板７１と照明部７２（照明装置）とを備えている。照明ユニット基板７１は、複数の単位光源７３を実装可能なプリント基板であり、その実装面となる上面７１Ｕを有している。上面７１Ｕは、実質的に凹凸の存在しない平面であって、先に図３に基づき説明したように、吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２を通る垂線Ｖ（図３）と直交する平面である。照明部７２は、複数の単位光源７３が同心円状に配列された、単位光源７３の集積体からなる。

照明ユニット基板７１は、Ｙ方向に長い矩形の基板である。照明ユニット基板７１のＹ方向中央よりもやや前方側には、Ｘ方向幅が部分的に拡張された膨出部７１１が備えられている。この膨出部７１１に、照明部７２が配置されている。また、膨出部７１１の配置位置におけるＸ方向中央付近には、照明ユニット基板７１をＺ方向に貫通するスリット７１２が穿孔されている。スリット７１２はＹ方向に長い矩形の開口であり、ラインセンサ６５１の画素配列方向にマッチした開口である。部品３２の撮像光軸Ｑは、スリット７１２を通過して部品認識カメラ６５に至る。スリット７１２は、吸着ノズル４２の鉛直下方に当たる位置に設けられている。吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２からの反射光Ｒは、スリット７１２を通過して部品認識カメラ６５へ導かれる。

図７Ｂは、図７Ａに示す照明部７２の拡大図である。照明部７２は、複数の単位光源７３の環状配列体が、径方向に１０層に配置されてなる。径方向の最も外側には、複数の単位光源７３（複数の単位光源の一部）が所定のピッチで環状に配列されてなる第１配列部７４Ａが配置されている。前記環状の配列中心は、膨出部７１１のＸ方向中心、つまりスリット７１２の中心である。すなわち、照明ユニット基板７１は、前記配列中心の周囲に開口としてのスリット７１２を有している。前記配列中心は、撮像される電子部品３２への照明光Ｌの照射時に、電子部品３２を通る垂線Ｖが照明ユニット基板７１の上面７１Ｕと交差する点ａとなる。本実施形態では、第１配列部７４Ａにおける単位光源７３が、高密度配置に有利な六角形の環状（円環状に近似できる）に配列された例を示している。これに代えて、例えば単位光源７３を円環状に配列しても良い。

第１配列部７４Ａ（外側配列部）の径方向内側には、同様に単位光源７３が六角形の環状に配列されてなる第２配列部７４Ｂ（第１配列部７４Ａに対する内側配列部）が配置されている。さらに、第２配列部７４Ｂの径方向内側には順次、単位光源７３の六角形の環状配列群からなる第３配列部７４Ｃ、第４配列部７４Ｄ、第５配列部７４Ｅ、第６配列部７４Ｆ、第７配列部７４Ｇ、第８配列部７４Ｈ、第９配列部７４Ｉ及び第１０配列部７４Ｊが配置されている。なお、最も径方向内側の第１０配列部７４Ｊについては、環状ではなく、スリット７１２を挟んで配置された一対の単位光源７３のみで構成されている。照明部７２は、このような第１〜第１０配列部７４Ａ〜７４Ｊ（内側配列部及び外側配列部）が、スリット７１２の周囲に配置された構造、つまり前記配列中心を中心とする同心円状に配列された配列構造を有している。

第１〜第９配列部７４Ａ〜７４Ｉにおいては、六角形の環状に単位光源７３が配列されていることから、これら単位光源７３の配列群は、周方向に並ぶ６つの三角形のブロック、すなわち第１ブロック７５Ａ、第２ブロック７５Ｂ、第３ブロック７５Ｃ、第４ブロック７５Ｄ、第５ブロック７５Ｅ及び第６ブロック７５Ｆに区分される。照明部７２の移動方向となるＸ方向に並ぶ第２ブロック７５Ｂ及び第５ブロック７５Ｅにおける各配列部の単位光源７３の配列個数は、それぞれ、第１、第２配列部７４Ａ、７４Ｂ＝６個、第３配列部７４Ｃ＝５個、第４、第５配列部７４Ｄ、７４Ｅ＝４個、第６、第７配列部７４Ｆ、７４Ｇ＝３個、第８、第９配列部７４Ｈ、７４Ｉ＝２個、第１０配列部７４Ｊ＝１個である。配列個数が同じ配列部では、内側の配列部の方が外側よりも単位光源７３の配列ピッチが短く設定されている。なお、第４配列部７４Ｄにおいては、第１、第６ブロック７５Ａ、７５Ｆの境界部、及び第３、第４ブロック７５Ｃ、７５Ｄの境界部に各々跨るように、一の単位光源７３が配置されている。

＜各配列部が発する光量＞
第１実施形態では、照明部７２の単位光源７３が同じ光量の照明光を発するのではなく、第１〜第１０配列部７４Ａ〜７４Ｊの単位で単位光源７３の光量が異なるように制御される。すなわち、第１〜第１０配列部７４Ａ〜７４Ｊの単位光源７３群から発せられた照明光が各々電子部品３２に照射される到達光量が略同一となるように、各配列部７４Ａ〜７４Ｊの単位光源７３の光量が制御される。

上記光量制御について、簡素化した照明部７２のモデルに基づいて説明する。図８は、第１実施形態の照明部７２の、光軸に沿った模式的な断面図、図９は、照明部７２の平面図である。ここでは、単位光源７３の円環状配列体からなる第１配列部７４ａ、第２配列部７４ｂ及び第３配列部７４ｃが、この順で径方向外側から内側へ同心円状に配置されている例を簡略的に示している。この同心円の中心が、電子部品３２の中心の直下を通過することになる。ここでは、第１配列部７４ａと第２、第３配列部７４ｂ、７４ｃとの関係において、前者が外側配列部、後者が内側配列部となる。また、第２配列部７４ｂは、第３配列部７４ｃとの関係において外側配列部となる。

第１〜第３配列部７４ａ〜７４ｃの各単位光源７３が、平面（照明ユニット基板７１）上に配置されている。各単位光源７３は、その光軸が照明ユニット基板７１の鉛直方向に向かうように、照明ユニット基板７１に実装されている。部品認識カメラ６５のラインセンサ６５１が撮像するのは、電子部品３２の下面の撮像ポイント３２Ａからの反射光Ｒのライン状光像である。この撮像ポイント３２Ａに対して、第１、第２、第３配列部７４ａ、７４ｂ、７４ｃから発せられる照明光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が到達する。これら照明光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、各単位光源７３の発する光線のうち、光軸に対して指向角θ１、θ２、θ３を持つ光線である。従って、第１〜第３配列部７４ａ〜７４ｃの各単位光源７３のすべてが同じ光量で発光された場合、撮像ポイント３２Ａへ到達する到達光量は、照明光Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３となる。

つまり、最も径方向外側の第１配列部７４ａが発する照明光Ｌ１は、Ｌ２、Ｌ３に比べて撮像ポイント３２Ａに対する光路長が長く、光軸に対する指向角θ１も大きくなる。径方向内側となる程、光路長が短くなり、指向角はθ１＞θ２＞θ３となる。よって、照明光Ｌ１の撮像ポイント３２Ａへの到達光量が最も小さくなる。このため、第１〜第３配列部７４ａ〜７４ｃの各単位光源７３を同じ光量で発光させたのでは、異なる照明角から均一な照明光を電子部品３２に照射することができない。従って、照明部７２の光量分布に工夫を施す必要がある。

図１０は、第１実施形態の照明部７２の光量分布を示すグラフである。図１０の光量分布Ａ１は、比較例であって、照明部７２の単位光源７３のすべてを同じ光量で発光させた場合の光量分布である。このような光量分布Ａ１であれば、上述の通り電子部品３２の均一な照明は難しい。一方、光量分布Ａ２は第１実施形態の照明部７２の光量分布を示す。光量分布Ａ２では、径方向外側の光量が突出して高く、これに比べて径方向内側の光量が小さくなっている。このような光量分布Ａ２とすることで、撮像ポイント３２Ａへ到達する到達光量を、照明光Ｌ１≒Ｌ２≒Ｌ３とすることができる。つまり、第１〜第３配列部７４ａ〜７４ｃの単位光源７３群から発せられた照明光Ｌ１〜Ｌ３が電子部品３２に照射される到達光量を略同一とすることができる。

図１１は、比較例に係る照明部を示す模式的な断面図である。従来、電子部品３２に照射される到達光量を略同一とするために、図１１に示すように半球状に凹湾曲した照明ユニット基板７１Ａが用いられている。このような照明ユニット基板７１Ａの使用により、単位光源７３を電子部品３２に対して放射状に配置することができ、光路長を略同じにすることができる。従って、すべての単位光源７３を同じ光量で発光させても、前記到達光量を略同じにすることができる。

しかしながら、半球型の照明ユニット基板７１Ａを要するのでＺ方向の配置スペースの確保が必要となり、照明ユニット６４の小型化、ひいては表面実装機１の小型化を阻害する要因となる。これに対し、本実施形態の照明ユニット６４によれば、平板からなる照明ユニット基板７１に単位光源７３が実装された構成であるので、照明ユニット６４のＺ方向のサイズを極小化することができる。

［好ましい光量制御態様］
本実施形態において単位光源７３として好ましく用いられるのは、上述の通り白色発光のＬＥＤである。このＬＥＤとしては、砲弾型のモールド層を有するＬＥＤを用いることもできるが、表面実装型のチップＬＥＤを用いれば、照明ユニット基板７１への高集積実装が可能で、放熱性に優れるため好ましい。表面実装型のチップＬＥＤは、一般にパッケージ部材内に配置されたＬＥＤが透明樹脂のモールド層によって封止された構造を有し、砲弾型ＬＥＤのように配光の指向性を持たず、ランバート配光を有する光源（ランバート光源）と近似的に扱うことができる。

ランバート光源を用いる場合に考慮すべきであるのがコサイン４乗則である。ランバート光源のように、光が放射状に放散される光源の場合、光軸（指向角θ＝０°）に対して指向角θの方向に向かう光の光量（照度）は、ｃｏｓ^４θに比例して光量が減少する（コサイン４乗則）。

図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、光量の減少に関するコサイン４乗則を説明するための図である。図１２（Ａ）は、光量と距離との関係を示す図である。ここでは、光軸上の光線Ｂ１と、光軸に対して角度θの指向角を持つ光線Ｂ２とが、結像レンズ１１を通して焦点距離ｆで結像面１２に結像する光学モデルを扱う。一般に、光量は距離の２乗に反比例して減少する。すなわち、距離が遠くなるほど、同じ光束で照明する面積が増すので、単位面積当たりの光量は距離の２乗分の１に低下する。従って、ランバート光源の場合、角度θの指向角を持つ光線Ｂ２の光量は、ｃｏｓ^２θに比例することになる。

図１２（Ｂ）は、結像面１２への斜入射による光量低下要因を示す図である。単位面積当たりに照射される光量は、結像面１２への入射角によって変動する。光軸上の光線Ｂ１の場合、結像面１２に作られるスポット１３は円形である。しかし、光軸に対して角度θの指向角を持つ光線Ｂ２の場合、結像面１２に作られるスポット１４は楕円形となる。円形スポット１３に比べて楕円スポット１４は大面積となるため、単位面積当たりに照射される光量は楕円スポット１４の方が少なくなる。つまり、ｃｏｓθに比例する。

さらに、図１２（Ｃ）は、結像レンズ１１の幅と斜入射との関係を示す図である。図１２（Ｂ）の矢印ｈで示すように、光線Ｂ１、Ｂ２に直交する断面でみると、双方の光量は同じである。しかしながら、結像レンズ１１の幅は有限であるので、光軸に対して角度θの指向角を持つ光線Ｂ２は、結像レンズ１１の幅の分しか通過することができない。このため、結像レンズ１１が円形である場合、光線Ｂ１ではレンズ通過後の断面１５が円形となるが、光線Ｂ２ではレンズ通過後の断面１６が楕円形に細ってしまう。

以上、図１２（Ａ）〜（Ｃ）の要因を掛け合わせると、ｃｏｓ^４θに比例して光量が減少することになる。図１３は、配光曲線のモデルを示すグラフである。図１３の配光曲線Ｃ１は、ｃｏｓθに比例して光量が低下する配光曲線である。一方、配光曲線Ｃ２は、ｃｏｓ^４θに比例して光量が低下する配光曲線であり、図１２（Ａ）〜（Ｃ）の斜入射の光線Ｂ２の光量低下特性をモデル化したものである。指向角が０°の光線の場合、配光曲線Ｃ１、Ｃ２間に光量低下度合いに相違はない。しかし、指向角＝θを持つ光線の場合、配光曲線Ｃ２では、ｃｏｓ^４θに比例して光量が減少する。このため、配光曲線Ｃ１との交差点Ｄ１と、配光曲線Ｃ２との交差点Ｄ２とは、大きく乖離したものとなる。

このような光量の減少を補うには、単位光源７３の配置位置に応じて、ｃｏｓ^４θに比例して光量を増加させれば良い。これにより、電子部品３２を多様な指向角から均一に照明することができる。図８の例を用いれば、第１配列部７４ａ（θ１）、第２配列部７４ｂ（θ２）、第３配列部７４ｃ（θ３）の単位光源７３をそれぞれ、互いに異なる光量ＯＰ１（第２光量）、光量ＯＰ２（第１光量）、光量ＯＰ３で発光させるものとする。光量の大きさは、ＯＰ１＞ＯＰ２＞ＯＰ３とする。さらに、光量ＯＰ１を１／ｃｏｓ^４θ１に基づいて設定し、光量ＯＰ２を１／ｃｏｓ^４θ２に基づいて設定し、光量ＯＰを１／ｃｏｓ^４θ３に基づいて設定する。このように、ｃｏｓ^４θ１〜θ３に比例して光量が低下する位置に配置された単位光源７３の光量を、それぞれｃｏｓ^４θ１〜θ３の逆数に基づいて設定することで、照明光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の電子部品３２への到達光量を略同一にすることができる。

なお、照明光Ｌ１〜Ｌ３の到達光量が「略同一」としているのは、これらの到達光量を全く同一にするのは実質的に困難であることによる。また、これらの到達光量に僅かな相違があっても、吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２を実質的にムラなく照明された状態とすることが可能である。例えば、一方の配列部（例えば第１配列部７４ａ）による到達光量に対して他方の配列部（例えば第３配列部７４ｃ）による到達光量が±２０％程度以内の範囲で相違している場合、好ましくは±１０％程度以内の範囲で相違している場合であっても、本明細書でいう「略同一」の範疇である。

図１４は、第１実施形態の照明部７２の利点を説明するための図である。照明光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の電子部品３２への到達光量を略同一にすることで、電子部品３２の下面を満遍なく照らすことができる。これにより、電子部品３２の認識安定性及び正確性が向上する。とりわけ、図１４に示す電子部品３２にように、下面側に曲面部３２Ｒを有する場合に効果がある。曲面部３２Ｒは、電子部品３２の下面に曲面下端部３２１、３２２を、側面に曲面上端部３２３、３２４を、それぞれ照明ユニット６４の相対移動方向の両端に有する曲面である。

この場合、照明光Ｌ１の光量が少ないと、曲面部３２Ｒのエッジの認識ができない場合がある。具体的には、曲面上端部３２３、３２４が、部品認識カメラ６５の取得する画像上で認識し難くなる傾向が出る。この場合、電子部品３２の幅を曲面下端部３２１、３２２間と認識してしまい、実際の電子部品３２の幅よりも小さく誤認識する。これに対し、照明光Ｌ１の光量が照明光Ｌ１、Ｌ２と略同一であると、側面にある曲面上端部３２３、３２４のエッジが画像上で認識し易くなる。従って、電子部品３２の幅を正確に認識させることができる。

［表面実装機の電気的構成］
続いて、表面実装機１の制御構成について説明する。図１５は、表面実装機１の電気的構成を示すブロック図である。表面実装機１は、当該表面実装機１の各部の動作を制御する制御部８を備える。制御部８は、所定のプログラムが実行されることで、上述のヘッドユニット４、基板認識カメラ５、スキャンユニット６などの動作を制御する。なお、図１５のブロック図には、図１〜図３では記載が省かれた、移動フレーム６０（照明ユニット６４及び部品認識カメラ６５）をＸ方向に移動させるカメラ軸サーボモータ４３が記載されている。上述の通り、カメラ軸サーボモータ４３に代えてリニアモータを採用しても良い。

制御部８は、カメラ制御部８１、照明制御部８２（光量制御部／点灯制御部）、画像処理部８３、軸制御部８４、主制御部８５及び記憶部８６を機能的に備えている。

カメラ制御部８１は、基板認識カメラ５及びスキャンユニット６の部品認識カメラ６５の撮像動作を制御する。例えばカメラ制御部８１は、これらカメラ５、６５のシャッタータイミング、シャッター速度（露光量）などを制御する。

照明制御部８２は、照明ユニット６４が備える照明部７２（単位光源７３）の発光動作を制御する。照明制御部８２は、少なくとも第１〜第９配列部７４Ａ〜７４Ｉ（図９の模式図ならば第１〜第３配列部７４ａ〜７４ｃ）が各々備える単位光源７３の群から発せられた照明光が、それぞれ電子部品３２へ到達するときの到達光量が略同一となるように、各配列部７４Ａ〜７４Ｉの単位光源７３の発光量を制御する。例えば、第１配列部７４Ａ（外側配列部）と第５配列部７４Ｅ（内側配列部）との関係では、第１配列部７４Ａの単位光源７３の群から発せられた照明光（第２光量）が電子部品３２を照射する到達光量と、第５配列部７４Ｅの単位光源７３の群から発せられた照明光（第１光量）が電子部品３２を照射する到達光量とが略同一となるよう、照明制御部８２は各単位光源７３の発光量を制御する。つまり照明制御部８２は、図１０に示す光量分布Ａ２が得られるように、単位光源７３の発光量を制御する。単位光源７３がランバート配光を有するＬＥＤである場合、照明制御部８２は、第１〜第９配列部７４Ａ〜７４Ｉの各配置位置に応じて、１／ｃｏｓ^４θの関係に基づいて単位光源７３の発光量を制御する。

画像処理部８３は、基板認識カメラ５及び部品認識カメラ６５により取得された認識画像に対してエッジ検出処理、特徴量抽出を伴うパターン認識処理などの画像処理技術を適用して、当該認識画像から各種の情報を抽出する。具体的には、画像処理部８３は、基板認識カメラ５が取得した認識画像に基づき、フィデューシャルマークＦＭの位置を特定する処理を行う。また、画像処理部８３は、部品認識カメラ６５が取得した認識画像に基づき、電子部品３２の形状、位置などを特定する処理を行う。

軸制御部８４は、Ｘ軸サーボモータ２６及びＹ軸サーボモータ２８を制御することによって、ヘッドユニット４のＸＹ方向の移動動作を制御する。また、軸制御部８４は、ヘッドユニット４が備える昇降駆動機構及び回転駆動機構（図略）を制御することによって、ヘッド４１の昇降及び回転動作を制御する。さらに、軸制御部８４は、カメラ軸サーボモータ４３を制御することによって、スキャンユニット６（移動フレーム６０）を、ヘッドユニット４の下面に沿ったＸ方向への移動を制御する。

主制御部８５は、表面実装機１に対する各種の動作を統括的に制御する。例えば、スキャンユニット６にて吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２の画像をスキャン撮像させる場合、軸制御部８４、カメラ制御部８１及び照明制御部８２に制御信号を与え、スキャンユニット６をＸ方向へ移動させつつ、照明ユニット６４から照明光を電子部品３２に照射させると共に、部品認識カメラ６５に当該電子部品３２の画像を撮像させる。

記憶部８６は、基板Ｐや電子部品３２に関する各種の情報を記憶する。電子部品３２に関する情報は、例えば、電子部品の種別や属性情報などである。電子部品としては、チップ抵抗などのチップ部品、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）などのボール部品、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）やＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）などのリード付き部品などを例示することができる。前記リード付き部品の場合、記憶部８６には、リードの本数や配列、リード先端の高さ位置などの情報などが記憶される。

［表面実装機の動作フロー］
図１６は、表面実装機１における部品実装の基本動作を示すフローチャートである。まず、主制御部８５の統括制御の下、軸制御部８４が、Ｘ軸サーボモータ２６及びＹ軸サーボモータ２８を制御して、ヘッドユニット４を部品供給位置へ移動させる（ステップＳ１）。前記部品供給位置は、例えば部品供給部３のテープフィーダ３１の先端部分である。次いで、ヘッドユニット４が備える昇降駆動機構によりヘッド４１が下降されると共に、図略の負圧発生装置にて吸着ノズル４２の先端に負圧吸引力が与えられ、電子部品３２が吸着される（ステップＳ２）。

主制御部８５は、他に吸着が予定されている電子部品３２が存在するか否か、換言すると、ヘッドユニット４が備える全ての吸着ノズル４２に電子部品３２が吸着されたか否かを確認する（ステップＳ３）。他に吸着すべき電子部品３２が存在する場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、ステップＳ１に戻る。一方、他に吸着すべき電子部品３２が存在しない場合（ステップＳ３でＮＯ）、軸制御部８４が、ヘッドユニット４を基板Ｐ上の部品実装位置へ向けて移動を開始させる（ステップＳ４）。

このヘッドユニット４の移動の際に、各吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２の各々の画像認識が実行される。軸制御部８４は、カメラ軸サーボモータ４３を制御して、スキャンユニット６をＸ方向に移動させる。移動開始後、吸着された部品３２に応じて、照明制御部８２が照明ユニット６４の各単位光源７３を点灯させる光量を決定する。各々の単位光源７３の光量は、照明ユニット６４全体として図１０に示したような光量分布が得られるように決定される（ステップＳ５）。そして、照明制御部８２が、ステップＳ５で決定した光量で単位光源７３を点灯させると共に、カメラ制御部８１が部品認識カメラ６５を動作させて、前記照明光が照射された電子部品３２の画像を取得させる（ステップＳ６）。取得された画像データは、記憶部８６に一次的に格納されると共に、画像処理部８３に与えられる。

画像処理部８３により画像処理が実行され、電子部品３２の形状が認識される。主制御部８５は、得られた部品形状、吸着姿勢などに基づいて、吸着された電子部品３２の部品中心位置を算出する（ステップＳ７）。さらに、主制御部８５は、電子部品３２が正規に吸着ノズル４２へ吸着された場合の理論的な部品中心位置である基準位置と、ステップＳ７で算出された部品中心位置とを比較し、部品実装の際の補正値を導出する（ステップＳ８）。この補正値は、記憶部８６に一次的に格納される。

その後、主制御部８５は、他に取得された電子部品３２の画像が存在するか否かを確認する。つまり、複数の吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２の全てについて、補正値の算出を終えたか否かを判定する（ステップＳ９）。他の電子部品３２の画像が存在する場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、ステップＳ６に戻って前記他の電子部品３２について同じ処理が実行される。

一方、他に電子部品３２の画像が存在しない場合（ステップＳ９でＮＯ）、軸制御部８４が、実装順位が１番に設定されている電子部品３２の部品実装位置へ、ヘッドユニット４を移動させる（ステップＳ１０）。そして、前記１番の電子部品３２が基板Ｐの所定位置に実装される（ステップＳ１１）。主制御部８５は、他に実装が予定されている電子部品３２が存在するか否かを判定する（ステップＳ１２）。他に実装すべき電子部品３２が吸着ノズル４２に残存している場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１０に戻って部品実装を継続する。他に実装すべき電子部品３２が存在しない場合（ステップＳ１２でＮＯ）、処理を終える。

［照明パターンについて］
照明ユニット６４の照明部７２は、電子部品３２の種類、表面状態、端子やリードの態様に応じて予め定められた照明パターンで点灯させることができる。図１７（Ａ）、（Ｂ）は、照明部７２の照明パターンの例を示す図である。図１７（Ａ）、（Ｂ）において、比較的暗色とされた部分が、点灯される部分であることを示す。

図１７（Ａ）は、「中心モード」による照明パターンの例である。この「中心モード」では、最外周に位置する環状配列部の単位光源７３を除いて、全ての環状配列部の単位光源７３が点灯される。図７Ｂに示された第１〜第１０配列部７４Ａ〜７４Ｊの例によれば、第２〜第１０配列部７４Ｂ〜７４Ｊが点灯対象とされ、第１配列部７４Ａだけが非点灯とされる。

図１７（Ｂ）は、「外輪モード」による照明パターンの例である。この「外輪モード」では、最外周に位置する環状配列部の単位光源７３だけが点灯され、残りの環状配列部の単位光源７３が消灯される。図７Ｂの例によれば、第１配列部７４Ａだけが点灯対象とされ、第２〜第１０配列部７４Ｂ〜７４Ｊが非点灯とされる。これに代えて、第１、第２配列部７４Ａ、７４Ｂを点灯対象としても良い。

この他、全ての環状配列部の単位光源７３が点灯される「全灯モード」、図略の同軸照明部（ハーフミラー等を用い、部品認識カメラ６５の撮像光軸上から電子部品３２に照明光を照射る光源）だけが点灯される「同軸モード」などがある。この「同軸モード」と「外輪モード」との組合せモード、並びに、「同軸モード」と「中心モード」との組合せモードなども採用することができる。

図１７（Ａ）の「中心モード」は、リード部以外の部分が鏡面であるＱＦＰやＳＯＰ等の部品認識に専ら使用される。図１７（Ｂ）の「外輪モード」は、ＢＧＡなどのボール部品の認識に用いられる。これは、外周の環状配列部のみから照明光をボール部品に照射すると、当該ボール部品の外周のみが光輝してボール形状を認識し易いからである。上記「同軸モード」は、リード部が鏡面である部品の認識に、「同軸モード」と「中心モード」との組合せモードはチップ部品、ＱＦＰ、ＳＯＰ等の部品下面全体を認識する場合等に使用される。また、「全灯モード」若しくは「同軸モード」と「外輪モード」との組合せモードは、透明な部品（レンズ等）のエッジ認識、ＢＧＡなどのボール部品の方向判別が必要な場合に用いられる。

上記の「中心モード」、「全灯モード」及び「中心モード」と「同軸モード」との組合せモードにおいて、照明制御部８２は、照明部７２を図１０に示す光量分布Ａ２が得られるように、各配列部７４Ａ〜７４Ｊの単位光源７３の光量を制御する。なお、「外輪モード」においては、照明制御部８２は、所定の光量で第１配列部７４Ａの単位光源７３を発光させる。

［照明部の一部消灯制御］
本実施形態では、部品認識カメラ６５がラインセンサ６５１を備え、吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２の下方を、スキャンユニット６がスキャン方向（Ｘ方向）に相対移動することで、電子部品３２の画像を取得する。このため、スキャンユニット６の移動の際、照明部７２の単位光源７３から発せられた照明光の一部が、電子部品３２ではなく吸着ノズル４２に反射してスリット７１２に入射することがある。このような反射光が入射すると、部品の画像を劣化させ、部品認識の精度を低下させることになる。かかる現象は、上記の「中心モード」で起こり得る。しかし、照明光が吸着ノズル４２に反射してスリット７１２へ入射する光路を作り得る単位光源７３を、「中心モード」の実行時に消灯させる一部消灯制御を行うことで、前記現象の発生を防止できる。このような一部消灯を行うか否かについても、図１６のフローチャートにおけるステップＳ５において決定させることができる。

図１８は、「中心モード」における、照明部７２の一部消灯制御例を示す図である。図１８には、スキャンユニット６のスキャン方向を矢印で示している。ここでは、スキャン方向に沿った単位光源７３のブロックであって、スリット７１２よりも上流側の第５ブロック７５Ｅ（図７Ｂ）の、領域Ｅに配置された単位光源７３を消灯させる例を示す。領域Ｅは、「中心モード」において外周付近の照明部分となる領域であって、第５ブロック７５Ｅの第２、第３配列部７４Ｂ、７４Ｃに属する単位光源７３である。これに代えて、「中心モード」において最外側となる第２配列部７４Ｂの単位光源７３だけを消灯させるようにしても良い。

図１９は、図１８に示す一部消灯制御の利点を説明するための図である。ヘッドユニット４の吸着ノズル４２は、その下端の吸着口の上方に斜面部４２１を有する場合がある。単位光源７３はランバート配光を有する光源であるので、このような斜面部４２１にも照明光が照射される。斜面部４２１に照射された照明光は、照明ユニット基板７１の側へ反射され得る。斜面部４２１に限らず、照明光を照明ユニット基板７１の側へ反射させてしまう何らかの部分を具備している場合がある。

照明ユニット基板７１Ａにおいて、スリット７１２に近い位置に存在する単位光源７３Ａと、スリット７１２から遠い位置に存在する単位光源７３Ｂ（第２、第３配列部７４Ｂ、７４Ｃに属する単位光源７３に相当）とが各々発する照明光ＬＡ、ＬＢに注目する。単位光源７３Ａの照明光ＬＡは、吸着ノズル４２がスリット７１２の直上の撮像位置に到達したときに斜面部４２１へ照射され得る。しかし、照明光ＬＡは、吸着ノズル４２に対する指向角が小さいことから、斜面部４２１で反射されても、スリット７１２へ入射することはない。

これに対し、単位光源７３Ｂの照明光ＬＢは、吸着ノズル４２がスリット７１２の直上の撮像位置に到達したときの、吸着ノズル４２に対する指向角が大きくなる。このため、図１９に示す通り、照明光ＬＢが斜面部４２１で反射された反射光が、スリット７１２へ入射し易くなる。このような、反射光のスリット７１２への入射を阻止するには、単位光源７３Ｂを点灯させなければ良い。従って、照明制御部８２に、スキャン方向に沿ったブロックの第２、第３配列部７４Ｂ、７４Ｃに属する単位光源７３を消灯させるようにすることで、吸着ノズル４２からの反射光の入射による画像劣化を防止することができる。

［照明ユニットの第２実施形態］
図２０は、第２実施形態に係る照明部７２Ａの模式的な平面図である。第１実施形態では、単位光源７３の環状配列部の光量を制御することで、図１０に示す光量分布Ａ２を作る例を示した。第２実施形態では、光量の制御に代えて、単位光源７３の配列密度によって光量分布Ａ２を作る例を示す。

照明部７２Ａは、単位光源７３の円環状配列体からなる第１配列部７４ａ、第２配列部７４ｂ及び第３配列部７４ｃが、この順で径方向外側から内側へ同心円状に配置されている。ここで、第２配列部７４ｂ（内側配列部）と第１配列部７４ａ（外側配列部）とに着目する。第２配列部７４ｂでは、４個の単位光源７３が配列ピッチｇ１（第１配列ピッチ）の等ピッチで環状に配列されている。一方、第１配列部７４ａでは、１２個の単位光源７３が配列ピッチｇ２で環状に配列され（第２配列ピッチ）、その配列ピッチは第２配列部７４ｂの配列ピッチｇ１よりも密である。

このような単位光源７３の配列ピッチとすることで、照明部７２Ａの全ての単位光源７３を同じ光量で発光させた場合でも、径方向外側に配置された第３配列部７４ｃの単位光源７３群から発せられた照明光が電子部品３２を照射する到達光量と、径方向内側に配置された第２配列部７４ｂの単位光源７３群から発せられた照明光が電子部品３２を照射する到達光量とを略同一にすることが可能となる。すなわち、図１０に示す光量分布Ａ２に近似した光量分布を作ることができる。

図２１Ａは、第２実施形態に係る照明ユニット６４Ａの具体例を示す平面図、図２１Ｂは、照明ユニット６４Ａの照明部７２Ａの拡大図である。照明ユニット６４Ａは、照明ユニット基板７１と照明部７２Ａ（照明装置）とを備えている。照明ユニット基板７１は、先に図７Ａに基づき説明したものと同じである。照明部７２Ａは、複数の単位光源７３が同心円状に配列された、単位光源７３の集積体からなる。単位光源７３は、図２０にて概略的に示した通り、径方向外側において密に、径方向内側において粗に配列されている。

図２１Ｂにおいて、符号７４Ａ〜７４Ｊは、図７Ｂに示された第１〜第１０配列部７４Ａ〜７４Ｊの位置に対応する配列位置を指し示している。径方向外側の第１、第２配列部７４Ａ、７４Ｂについては、図７Ｂと同様に密な配列ピッチで単位光源７３が環状に配列されている。これに対し、これらより径方向内側の第３〜第６配列部７４Ｃ〜７５Ｆについては、第１、第２配列部７４Ａ、７４Ｂに比べて単位光源７３の配列ピッチが粗とされている。さらに径方向内側の第７〜第１０配列部７４Ｇ〜７５Ｊについては、全く単位光源７３が配置されない配列部を含む態様とされている。すなわち、第７、第９配列部７４Ｇ、７４Ｉには単位光源７３が配置されているが、第８、第１０配列部７４Ｈ、７４Ｊについては、単位光源７３が配置されていない。

［作用効果］
以上説明した第１、第２実施形態に係る表面実装機１（撮像装置）によれば、複数の単位光源７３は、吸着ノズル４２に吸着された電子部品３２の垂線Ｖと直交する平面である照明ユニット基板７１の上面７１Ｕに配設されるので、照明ユニット６４の薄型化を図ることができる。また、照明ユニット６４の照明部７２は、複数の単位光源７３の配列群として、同心円状に配列された内側配列部及び外側配列部（図９の例ならば、第１〜第３配列部７４ａ〜７４ｃ）を少なくとも含む。このため、吸着された電子部品３２の全周から照明光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を照射させることができる。さらに、内側配列部（第２配列部７４ｂ）の照明光Ｌ２の電子部品３２への到達光量と、外側配列部（第１配列部７４ａ）の照明光Ｌ１の電子部品３２への到達光量とが略同一とすることができるので、電子部品３２にムラのない均一な照明光を照射できる。従って、部品認識カメラ６５で撮像された電子部品３２の画像から、正確な部品形状の認識を行わせることができる。

第１実施形態によれば、第１〜第１０配列部７４Ａ〜７４Ｊに配置する単位光源７３の光量調整により、各配列部７４Ａ〜７４Ｊが発する照明光の電子部品３２への到達光量を容易に調整することができる。また、第２実施形態によれば、第１〜第１０配列部７４Ａ〜７４Ｊに配置する単位光源７３の配列密度、つまり単位光源７３の配置個数により、各配列部７４Ａ〜７４Ｊが発する照明光の電子部品３２への到達光量を容易に調整することができる。

なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。

本発明の一局面に係る撮像装置は、部品を基板に実装する吸着ノズルに吸着された部品の撮像装置であって、前記部品に下方側から照明光を照射する照明装置と、前記照明光が照射された前記部品を撮像する部品撮像装置と、を備え、前記照明装置は、前記吸着ノズルに吸着された部品を通る垂線と直交する平面を有する基台と、前記平面に配置され前記照明光を発する複数の単位光源と、を含み、前記照明装置は、前記照明光の照射時に前記垂線が前記平面と交差する点を配列中心として、少なくとも前記複数の単位光源の一部が環状に配列された内側配列部と、該内側配列部の径方向外側に前記複数の単位光源の他の一部が環状に配列された外側配列部とが、前記平面上に同心円状に配列された配列構造を含み、前記内側配列部の単位光源群から発せられた照明光が前記部品に照射される到達光量と、前記外側配列部の単位光源群から発せられた照明光が前記部品に照射される到達光量とが略同一とされている。

この撮像装置によれば、複数の単位光源は、吸着ノズルに吸着された部品（吸着部品）の垂線と直交する平面に配設されるので、照明装置の薄型化を図ることができる。また、前記照明装置は、複数の単位光源の配列群として、同心円状に配列された内側配列部及び外側配列部を少なくとも含む。このため、吸着部品の全周から照明光を照射させることができる。さらに、前記内側配列部の照明光の吸着部品への到達光量と、前記外側配列部の照明光の吸着部品への到達光量とが略同一であるので、吸着部品にムラのない均一な照明光を照射できる。従って、部品撮像装置で撮像された吸着部品の画像から、正確な部品形状の認識を行わせることができる。

なお、前記内側配列部が吸着部品を照射する到達光量と前記外側配列部が吸着部品を照射する到達光量とが「略同一」と規定しているのは、両者の到達光量を全く同一にするのは実質的に困難であることによる。また、両者の到達光量に僅かな相違があっても、前記吸着部品を実質的にムラなく照明された状態とすることが可能である。例えば、一方の配列部による到達光量に対して他方の配列部による到達光量が±２０％程度以内の範囲で相違している場合、好ましくは±１０％程度以内の範囲で相違している場合であっても、本発明の課題は達成し得るため、これは「略同一」の範疇である。

上記の撮像装置において、前記複数の単位光源の光量を制御する光量制御部をさらに備え、前記光量制御部は、前記内側配列部の各単位光源を所定の第１光量で発光させ、前記外側配列部の各単位光源を前記第１光量よりも大きい第２光量で発光させることが望ましい。

この撮像装置によれば、前記内側配列部及び前記外側配列部が各々備える単位光源の光量調整により、各配列部の前記到達光量を容易に調整することができる。また、前記第１光量及び前記第２光量に依存すれば、各単位光源の指向性を考慮する必要が無くなるので、照明光に特定の指向性を具備させるためのレンズ等の光学部品を不要とすることができる。

この場合、前記単位光源がランバート配光を有する光源であって、前記内側配列部の単位光源の前記部品に対する指向角をθ１、前記外側配列部の単位光源の前記部品への指向角をθ２とするとき、前記光量制御部は、前記第１光量を１／ｃｏｓ^４θ１に基づいて設定し、前記第２光量を１／ｃｏｓ^４θ２に基づいて設定することが望ましい。

単位光源がランバート配光を有する光源である場合、当該光源の光軸に対する傾き角（指向角）がθであるとすると、光量はｃｏｓ^４θに比例して低下する（コサイン４乗則）。従って、内側および外側配列部の各単位光源の指向角θ１、θ２に応じて、ｃｏｓ^４θ１、ｃｏｓ^４θ２の逆数に基づいて設定することで、前記第１光量の照明光の到達光量と前記第２光量の照明光の到達光量とを略同一にすることができる。

上記の撮像装置において、前記内側配列部において前記単位光源は、所定の第１配列密度で環状に配列され、前記外側配列部において前記単位光源は、前記第１配列密度よりも密な第２配列密度で環状に配列されていることが望ましい。

この撮像装置によれば、前記内側配列部及び前記外側配列部に配置する単位光源の配列密度、つまり単位光源の配置個数により、各配列部の前記到達光量を容易に調整することができる。また、単位光源の配置個数に依存すれば、各単位光源の指向性を考慮する必要が無くなるので、照明光に特定の指向性を具備させるためのレンズ等の光学部品を不要とすることができる。

上記の撮像装置において、前記基台は、前記配列中心の周囲に開口を備え、前記部品の撮像光軸は前記開口を通過して前記部品撮像装置へ至り、前記内側配列部及び前記外側配列部は、前記開口の周囲に配置されていることが望ましい。

この撮像装置によれば、前記開口と前記部品とを位置合わせさせ、内側及び外側配列部から前記部品に照射された照明光の反射光を、前記開口を通して前記部品撮像装置に導くことができる。従って、撮像のための光路をコンパクトに設定することができる。

この場合、前記複数の単位光源の点灯及び消灯を制御する点灯制御部をさらに備え、前記部品撮像装置はラインセンサを備え、前記吸着ノズルに吸着された部品の下方を所定のスキャン方向に移動することで前記部品の画像を取得するものであって、前記点灯制御部は、前記部品撮像装置の移動の間において、前記複数の単位光源のうち、照明光が吸着ノズルに反射して前記開口へ入射する光路を作り得る単位光源を消灯させる制御を行うことが望ましい。

この撮像装置によれば、吸着ノズルに照射された照明光が前記開口を通して部品撮像装置に入射すること、つまり、部品からの反射光以外の反射光が部品撮像装置へ入射することを防止できる。従って、ラインセンサを備えた部品撮像装置のスキャニングにて前記部品の画像を取得する場合において、明瞭な前記部品の画像を取得することができる。

上記の撮像装置において、前記単位光源がＬＥＤ（発光ダイオード）からなることが望ましい。ＬＥＤであれば、光量の調整は駆動電流の制御によって容易に実行できる。また、基台として回路基板を用い、ＬＥＤを当該回路基板上に所期のピッチで配列することも容易である。

本発明の他の局面に係る表面実装機は、部品を基板に実装する吸着ノズルを備えたヘッドユニットと、上記の撮像装置とを備える。この表面実装機によれば、撮像装置が取得する部品の画像に基づいて当該部品を正確に認識し、精度の高い部品実装を実行させることができる。

［符号の説明］
１ 表面実装機
３２ 電子部品３２（部品）
４ ヘッドユニット
４２ 吸着ノズル
６ スキャンユニット（撮像装置）
６０ 移動フレーム
６４ 照明ユニット（照明装置）
６５ 部品認識カメラ（部品撮像装置）
６５１ ラインセンサ
７１ 照明ユニット基板（基台）
７１Ｕ 上面（平面）
７１２ スリット（開口）
７２ 照明部（照明装置）
７３ 単位光源
７４Ａ〜７４Ｊ 第１〜第１０配列部（内側配列部、外側配列部）
７４ａ〜７４ｃ 第１〜第３配列部（内側配列部、外側配列部）
８ 制御部
８１ カメラ制御部
８２ 照明制御部（光量制御部／点灯制御部）
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 照明光
ＯＰ１ 光量（第２光量）
ＯＰ２ 光量（第１光量）
Ｐ 基板
Ｑ 撮像光軸
Ｖ 垂線 Ｘ スキャン方向
ａ 点（垂線が平面と交差する点）
ｇ１、ｇ２ 配列ピッチ（第１、第２配列ピッチ）

Claims (5)

1. 部品を基板に実装する吸着ノズルに吸着された部品の撮像装置であって、
   前記部品に下方側から照明光を照射する照明装置と、
   前記照明光が照射された前記部品を撮像する部品撮像装置と、を備え、
   前記照明装置は、前記吸着ノズルに吸着された部品を通る垂線と直交する平面を有する基台と、前記平面に配置され前記照明光を発する複数の単位光源と、を含み、
   前記照明装置は、前記照明光の照射時に前記垂線が前記平面と交差する点を配列中心として、少なくとも前記複数の単位光源の一部が環状に配列された内側配列部と、該内側配列部の径方向外側に前記複数の単位光源の他の一部が環状に配列された外側配列部とが、前記平面上に同心円状に配列された配列構造を含み、
   前記内側配列部の単位光源群から発せられた照明光が前記部品に照射される到達光量と、前記外側配列部の単位光源群から発せられた照明光が前記部品に照射される到達光量とが略同一とされている、撮像装置において、
   前記複数の単位光源の光量を制御する光量制御部をさらに備え、
   前記光量制御部は、前記内側配列部の各単位光源を所定の第１光量で発光させ、前記外側配列部の各単位光源を前記第１光量よりも大きい第２光量で発光させるものであり、
   前記単位光源がランバート配光を有する表面実装型のＬＥＤであって、
   前記内側配列部の単位光源の前記部品に対する指向角をθ１、前記外側配列部の単位光源の前記部品への指向角をθ２とするとき、
   前記光量制御部は、前記第１光量を１／ｃｏｓ ^４ θ１に基づいて設定し、前記第２光量を１／ｃｏｓ ^４ θ２に基づいて設定する、撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記基台は、前記配列中心の周囲に開口を備え、前記部品の撮像光軸は前記開口を通過して前記部品撮像装置へ至り、
   前記内側配列部及び前記外側配列部は、前記開口の周囲に配置されている、撮像装置。
3. 部品を基板に実装する吸着ノズルに吸着された部品の撮像装置であって、
   前記部品に下方側から照明光を照射する照明装置と、
   前記照明光が照射された前記部品を撮像する部品撮像装置と、を備え、
   前記照明装置は、前記吸着ノズルに吸着された部品を通る垂線と直交する平面を有する基台と、前記平面に配置され前記照明光を発する複数の単位光源と、を含み、
   前記照明装置は、前記照明光の照射時に前記垂線が前記平面と交差する点を配列中心として、少なくとも前記複数の単位光源の一部が環状に配列された内側配列部と、該内側配列部の径方向外側に前記複数の単位光源の他の一部が環状に配列された外側配列部とが、前記平面上に同心円状に配列された配列構造を含み、
   前記内側配列部の単位光源群から発せられた照明光が前記部品に照射される到達光量と、前記外側配列部の単位光源群から発せられた照明光が前記部品に照射される到達光量とが略同一とされている、撮像装置において、
   前記基台は、前記配列中心の周囲に開口を備え、前記部品の撮像光軸は前記開口を通過して前記部品撮像装置へ至り、
   前記内側配列部及び前記外側配列部は、前記開口の周囲に配置され、
   前記複数の単位光源の点灯及び消灯を制御する点灯制御部をさらに備え、
   前記部品撮像装置はラインセンサを備え、前記吸着ノズルに吸着された部品の下方を所定のスキャン方向に移動することで前記部品の画像を取得するものであって、
   前記点灯制御部は、前記部品撮像装置の移動の間において、前記複数の単位光源のうち、照明光が吸着ノズルに反射して前記開口へ入射する光路を作り得る単位光源を消灯させる制御を行う、撮像装置。
4. 請求項３に記載の撮像装置において、
   前記単位光源がＬＥＤからなる、撮像装置。
5. 部品を基板に実装する吸着ノズルを備えたヘッドユニットと、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載された撮像装置と、
   を備える表面実装機。

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