JPH1027513A

JPH1027513A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH1027513A
Application number: JP8180753A
Authority: JP
Inventors: Hidekuni Niiyama; 秀邦新山
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1996-07-10
Publication date: 1998-01-27
Anticipated expiration: 2016-07-10
Also published as: JP2879323B2

Abstract

(57)【要約】【課題】多種多様な電子部品の撮像をエリアセンサで
確実に行うことのできる撮像装置を提供することを目的
とする。【解決手段】本発明による撮像装置１０は、読取対象
物３に光を照射する照明用光源群と、照明用光源群から
の光によって読取対象物３の像を撮像するエリアセンサ
１３，１５とを備えた撮像装置において、照明用光源群
６，７，８を、読取対象物３から延びる反射光軸線Ａ１
に沿ってその周囲に複数段に配置させ、各段の照明用光
源群６，７，８の照射仰角α゜，β゜，γ゜を読取対象
物３から離れるにつれて順次大きくし、各段の照明用光
源群６，７，８相互間の点灯を選択的に切り替えること
を特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子部品実
装装置において電子部品の位置検出や欠損確認のため等
に用いられる撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からある撮像装置として、特開平４
−３７０９９号公報に開示されるものがある。この撮像
装置は、離して配置させた一対の照明用光源を有し、こ
の照明用光源間の上方に吸着ノズルで吸着させた電子部
品を配置させて、照明用光源により斜め下方から一定の
照射仰角で照明し、電子部品からの反射光をカメラで受
光するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た撮像装置は、電子部品に対して常に一定の照射仰角で
光を入射させているため、電子部品のリードの種類によ
っては、撮像しようとする部分からの反射光が十分に得
られず、電子部品を確実に撮像できない場合があった。

【０００４】本発明は、前述した課題に鑑みてなされた
もので、多種多様な電子部品の撮像をエリアセンサで確
実に行うことのできる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】本発明による撮像装置
は、読取対象物に光を照射する照明用光源群と、照明用
光源群からの光によって読取対象物の像を撮像するエリ
アセンサとを備えた撮像装置において、照明用光源群
を、読取対象物から延びる反射光軸線に沿ってその周囲
に複数段に配置させ、各段の照明用光源群の照射仰角を
読取対象物から離れるにつれて順次大きくし、各段の照
明用光源群相互間の点灯を選択的に切り替えることを特
徴としている。

【０００６】この撮像装置によれば、複数段の照明用光
源群のうち、読取対象物に対して最適な照射仰角をもつ
段の照明用光源群を選択し、その照明用光源群から、読
取対象物に対して光を照射させると、この光は読取対象
物で反射される。このとき、反射光軸線に沿って反射さ
れる光の光量が多くなり、この光がエリアセンサで受光
され、読取対象物の像が撮像される。そして、異なる読
取対象物に対しては、別の最適な照射仰角をもつ段の照
明用光源群に切り替え、その照明用光源群により同様に
読取対象物の像が撮像される。

【０００７】また、照明用光源群を三段に配置すること
が好ましい。この撮像装置によれば、三段の照明用光源
群に対応して、３種類の異なる照射仰角で読取対象物が
照明される。

【０００８】また、各段の照明用光源群の照射仰角を読
取対象物側からそれぞれ、略Ｘ゜〜（Ｘ゜＋１０゜）、
略４５゜±１５゜、略７５゜±１５゜とし、高さＴをも
った半球状のリードをピッチＰで複数個配列させた読取
対象物を想定し、式Ａ゜＝ｔａｎ^-1（（ｃｏｓＸ゜・Ｔ
−ｓｉｎ（９０゜−（（９０゜−Ｘ゜）／２））・Ｔ）
／（Ｐ−（ｃｏｓ（９０゜−（（９０゜−Ｘ゜）／
２））・Ｔ＋ｓｉｎＸ゜・Ｔ））で定められた最適仰角
Ａ゜に対し、Ｘ゜が、Ｘ゜≧Ａ゜を満たし、且つ、最適
仰角Ａ゜に最も近い値をもつことが好ましい。

【０００９】この撮像装置によれば、読取対象物は、第
２段目の照明用光源群により４５゜±１５゜の照射仰角
で照明され、第３段目の照明用光源群により７５゜±１
５゜の照射仰角で照明される。特に、第１段目の照明用
光源群により、半球状のリードをもった読取対象物を最
適仰角Ａ゜で照明することで、この読取対象物に対する
所望の像が得られる。

【００１０】また、読取対象物に最も近い第１段目の照
明用光源群の外方に設けられて、第１段目の照明用光源
群からの光を反射して、この反射光を読取対象物に向け
て照射させる反射手段を備えることが好ましい。この撮
像装置によれば、第１段目の照明用光源から出射された
光が反射手段により反射され、この反射光が読取対象物
に向けて照射される。この結果、直接照明の場合と比較
して光路を長くすることができ、読取対象物が過度な光
強度で照射されることがなくなる。

【００１１】また、読取対象物から最も遠い段の照明用
光源群の直前に防塵ガラスを設けることが好ましい。こ
の撮像装置によれば、読取対象物から最も遠い段の照明
用光源群を点灯させても、この照明用光源群からの光
が、この照明用光源群の直前で防塵ガラスによって反射
され、この照明用光源群の像が光路内に臨むことがなく
なる。この結果、読取対象物から最も遠い照明用光源群
の像がにより撮像されることがなくなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面と共に本発明によ
る撮像装置の第１実施形態について詳細に説明する。

【００１３】図１に示すように、撮像装置１０は、開口
部１を有し、この開口部１の上方を、吸着ノズル２に吸
着された電子部品３が高速で通過するとき、電子部品３
を下方から瞬間的に撮像する。また、撮像装置１０は、
吸着ノズル２の上部に設けられた透過照明用光源４によ
り上方から電子部品３を照明し、そのシルエットを撮像
することもできる。また、撮像装置１０は、開口部１を
形成させた角筒状の光源支持部５を有している。この光
源支持部５内には、電子部品３から延びる反射光軸線Ａ
１の周囲に沿って、電子部品３に向けて光を照射するた
めの照明用光源群６，７，８が三段設けられている。す
なわち、光源支持部５の最上部には、内部に第１段目の
照明用光源群６が設けられ、この第１段目の照明用光源
群６の下方には、第２段目の照明用光源群７が設けら
れ、この第２段目の照明用光源群７の下方には、第３段
目の照明用光源群８が設けられている。

【００１４】このように、第１段目、第２段目および第
３段目の照明用光源群６，７，８が反射光軸線Ａ１にほ
ぼ平行に配置されているので、電子部品３に対して照射
される光の照射仰角は、電子部品３から離れるにつれて
順次大きくなっている。ここで、照射仰角とは、反射光
軸線Ａ１に直交する平面と、照明用光源群６，７，８か
らの光線とのなす角をいうものとする。また、第１段
目、第２段目又は第３段目の照明用光源群６，７，８は
相互間の点灯を切り替えることができる。

【００１５】また、反射光軸線Ａ１上には、第３段目の
照明用光源群８の下方位置にハーフミラー９と反射鏡１
１とが設けられている。ハーフミラー９からは、ハーフ
ミラー９で反射される光の方向に反射光軸線Ａ２が延
び、この反射光軸線Ａ２上には、高倍率の結像レンズ１
２と、エリアセンサ１３が設けられている。一方、反射
鏡１１からは、反射鏡１１で反射される光の方向に反射
光軸線Ａ３が延び、この反射光軸線Ａ３上には、低倍率
の結像レンズ１４とエリアセンサ１５とが設けられてい
る。

【００１６】図２から図４に示すように、第１段目の照
明用光源群６は、均一照明のために、反射光軸線Ａ１に
対して四方に配置される四個の反射照明部１６を有し、
各反射照明部１６は、光源支持部５の４つの内壁面１８
にそれぞれ対応して配置されている。各反射照明部１６
は、各内壁面１８に固定された平板状の支持板１９上に
おいて反射照明用光源群２０を有し、反射照明用光源群
２０は、反射照明用光源２１（例えば発光ダイオード）
を各内壁面１８に沿って１０個ずつ配列することで、計
４０個の光源２１からなっている。各反射照明用光源２
１は、その出射光軸線Ｃ１を内壁面１８の方向に向けて
いる。また、反射照明用光源群２０と各内壁面１８との
間には、平板状の細長い反射鏡２２が固定されている。
この反射鏡２２は、反射照明用光源群２０から出射され
る光を軸線Ｃ２に沿って電子部品３に向けて照射させる
と共に、電子部品３に対して照射仰角α゜で光を照明さ
せる。このように間接照明方式を採ることで、反射照明
用光源群２０から電子部品３までの光路長を長くするこ
とができ、電子部品３が過度な光強度で照明されること
がなくなる。

【００１７】また、図４に示すように、第１段目の照明
用光源群６は、光源支持部５の最上部の４つのコーナー
部２３にそれぞれ補助照明部２４を有している。この補
助照明部２４は、電子部品３を照明する際に、反射照明
部１６による照明では十分に撮像できない部分に補助的
に光を照射させるためのものである。各補助照明部２４
は、起立板２６上に補助照明用光源群２５を有し、この
補助照明用光源群２５は、補助照明用光源２７（例え
ば、発光ダイオード）を各コーナー部２３に５個ずつ配
列することで、計２０個の光源２７からなっている。各
補助照明用光源２７は、その出射光軸線Ｄ１が電子部品
３に直接向けられ、前述した反射照明部１６の照射仰角
α゜と同じ照射仰角で電子部品３に向けて光を照射す
る。このように、電子部品３１は対角方向からも照明さ
れるので、電子部品３に対する照明の均一性は更に向上
することになる。

【００１８】ここで、第１段目の照明用光源群６による
光の照射仰角α゜について説明する。第１段目の照明用
光源群６は、主として、図５に示す半球状のリード４１
を有する電子部品３を対象とし、特に、リード４１のみ
を認識するために設けられている。このため、照射仰角
α゜も、この種の電子部品３を想定して設定される。こ
の電子部品３は、リード支持面３ａ上に、特定面３ａか
らの高さＴの半球状のリード４１を一定のピッチＰで複
数個配列させている。このような電子部品３について、
照射仰角α゜は、以下のようにして設定される。

【００１９】すなわち、設定すべき照射仰角をＸ゜とし
たとき、各リード４１について、リード４１の大部分を
撮像することのできる最適仰角Ａ゜は、Ａ゜＝ｔａｎ^-1（ｃｏｓＸ゜・Ｔ−ｓｉｎ（９０゜−
（９０゜−Ｘ゜）／２）・Ｔ）／（Ｐ−（ｃｏｓ（９０
゜−（９０゜−Ｘ゜）／２）・Ｔ＋ｓｉｎＸ゜・Ｔ））で表され、この最適仰角Ａ゜に対して、Ｘ゜≧Ａ゜をみ
たし、且つ、最適仰角Ａ゜に最も近い値をもったＸ゜を
決定する。そして、このＸ゜に対し、Ｘ゜〜Ｘ゜＋１０
゜の範囲で照射仰角α゜が設定される。

【００２０】例えば、Ｔ＝０．６、Ｐ＝１．５の電子部
品３について、Ｘ゜＝８゜としたとき、最適仰角Ａ゜
は、Ａ゜＝７．８７゜となるが、Ｘ゜＝７゜とした場
合、Ａ゜＝８．０８゜となり、Ｘ゜＜Ａ゜となるので、
Ｘ゜＝７゜は不適となる。Ｘ゜を整数とした場合、この
電子部品３については、Ｘ゜＝８゜となる。このとき、
照射仰角α゜は、Ｘ゜〜Ｘ゜＋１０゜の範囲で設定され
るので、８゜〜１８゜の範囲で設定され、例えば、１１
゜に設定される。そして、この照射仰角で電子部品３を
撮像する場合、リード４１のみが強調されて撮像される
ことになる。なお、Ｘ゜は、Ｘ゜＝Ａ゜となることが最
も好ましい。この場合、各リード４１を全体にわたって
撮像することができる。また、前述のようにして決定し
た照射仰角α゜は、前述した半球状のリード４１をもっ
た電子部品３以外に、円板状のリードを複数個配列させ
た電子部品などに対しても適用させることができる。

【００２１】また、図２、図３に示すように、第２段目
の照明用光源群７は、均一照明のために、反射光軸線Ａ
１に対して四方に四個配置され、各照明用光源群７は、
光源支持部５の４つの内壁面１８から斜め下方に延びる
四枚の斜板２８上に配置されている。各照明用光源群７
は、各内壁面１８に沿って照明用光源２９（例えば、発
光ダイオード）を各内壁面１８側から３列２０個ずつ配
列することで、計８０個の光源２９からなっている。ま
た、各照明用光源２９は、その出射光軸線Ｅ１を直接電
子部品３の方向に向け、電子部品３に対して特定の照射
仰角β゜で配置されている。ここで、照射仰角β゜は、
前述した第１段目の照明用光源群６による照射仰角α゜
よりも大きく設定され、例えば４５゜に設定される。た
だし、この照射仰角β゜は、３０゜〜６０゜の範囲で任
意に設定することもできる。

【００２２】この第２段目の照明用光源群７は、主とし
て、リード支持面３ａの反射率が高く且つリード４１の
反射率も高い電子部品３のリード４１を認識するのに有
効である。例えば、リード支持面３ａを金で形成させた
電子部品３を用いた場合、第２段目の照明用光源群７を
点灯させると、第２段目の照明用光源群７からの光は、
電子部品３のリード支持面３ａでは鏡面反射され、反射
光軸線Ａ１に沿って反射される反射光の光量は少なくな
る。一方、リード４１からは光が散乱反射され、反射光
軸線Ａ１に沿ってリード４１から反射される反射光の光
量が多くなる。この結果、リード４１の強調された電子
部品像が撮像される。

【００２３】また、第２段目の各照明用光源群７と電子
部品３との間で、各斜板２８に対峙する位置には、第２
段目の各照明用光源群７から出射される光を拡散させる
拡散板３０がそれぞれ設けられている。このため、第２
段目の照明用光源群７を点灯させた場合、第２段目の各
照明用光源群７から出射される光は拡散され、電子部品
３がほぼ均一に照明される。

【００２４】また、図２、図３に示すように、第３段目
の照明用光源群８は、均一照明のために、反射光軸線Ａ
１に対して四方に四個配置され、各照明用光源群８は、
光源支持部５の各内壁面１８から垂直方向に延びる突出
板３１上にそれぞれ配置されている。この第３段目の照
明用光源群８は、各内壁面１８に沿って照明用光源３２
（例えば、発光ダイオード）を内壁面１８側から３列３
０個ずつ配列させることで、計１２０個からなってい
る。

【００２５】各照明用光源３２は、その出射光軸線Ｆ１
が電子部品３の方向に向けられ、電子部品３に対して特
定の照射仰角γ゜で配置されている。ここで、この照射
仰角γ゜は、前述した第２段目の照明用光源群７による
照射仰角β゜よりも大きく設定され、例えば７５゜に設
定される。ただし、この照射仰角γ゜は、使用する電子
部品３の種類に応じて、６０゜〜９０゜の範囲で任意に
設定することができる。

【００２６】この第３段目の照明用光源群８は、主とし
て、リード支持面３ａの反射率が低く且つリード４１の
反射率が高い電子部品３のリード４１を認識するのに有
効である。この場合、第３段目の照明用光源群８を点灯
させると、この照明用光源群８から出射光軸線Ｆ１に沿
って出射される。このとき、リード４１からの反射光量
は多くなり、反射率の低い電子部品３のリード支持面３
ａからの反射光量は少なくなる。この結果、リード４１
の強調された電子部品像が撮像される。

【００２７】なお、図２、図３に示すように、電子部品
３から最も遠い段に配置されている第３段目の照明用光
源群８の直前には、撮像装置１０内へのごみの侵入を防
止する防塵ガラス３３が設けられ、この防塵ガラス３３
は、例えば透明ガラスで構成されている。この防塵ガラ
ス３３は、第３段目の照明用光源群８から出射される光
を反射させても、この反射光を２点鎖線で示される光路
Ｂ１および実線で示される光路Ｂ２内に導くことがな
い。このため、第３段目の照明用光源群８の像がエリア
センサ１３，１５で撮像されることがなくなる。また、
防塵ガラス３３には減反射コーティングを施す必要がな
いので、コストを低減させることができ、この防塵ガラ
ス３３を通過する光を減光させることなく、十分な出射
光を得ることができる。

【００２８】また、前述した第１段目〜第３段目の照明
用光源群６，７，８は、光路Ｂ１，Ｂ２外に配置されて
いるので、各段の明用光源群６，７，８の像は、光路Ｂ
１，Ｂ２を通ってエリアセンサ１３，１５で撮像される
ことがなくなる。

【００２９】なお、図６に示すように、前述した第１段
目〜第３段目の照明用光源群６，７，８は、切替コント
ロール回路３４により相互間でその点灯の切替えを可能
とされている。この切替コントロール回路３４では、第
１段目、第２段目および第３段目の照明用光源群６，
７，８に対する照明用回路部３５，３６，３７が並列に
接続され、各照明用回路部３５，３６，３７につき、そ
れぞれ切替スイッチ３８，３９，４０が直列に接続され
ている。そして、この切替スイッチ３８，３９，４０の
ＯＮ・ＯＦＦにより照明用光源群６，７，８がそれぞれ
独立に点灯／消灯される。なお、各照明用回路部３５，
３６，３８は、直列につなげた同数の照明用光源（発光
ダイオード）を並列に接続することで構成されている。

【００３０】また、切替スイッチ３８は、図７に示すよ
うに、抵抗Ｒ，ｒ（Ｒ＞ｒ）を並列に接続させた複数個
（例えば２個）の端子４２，４３と、この端子４２，４
３に接続されるスイッチレバー４４とで構成されてい
る。スイッチレバー４４を端子４２と接続させる場合、
端子４２は大きい抵抗を接続させているので、照明用光
源に流れる電流は小さくなる。これに対して、スイッチ
レバー４４を端子４３に接続させる場合、端子４３は小
さい抵抗を接続させているので、照明用光源に流れる電
流は大きくなる。従って、照明用光源の発光光量を二段
に調整することができる。また、切替スイッチ３９，４
０も、前述した切替スイッチ３８と同一構成となってい
る。なお、このように発光光量を調整できるようにした
のは、電子部品３を撮像するにあたって、過剰な発光光
量により、リード４１および電子部品３のリード支持面
３ａの双方から光が強く反射されることでリード４１と
リード支持面３ａとの区別がつきにくくなるのを防止す
るためである。

【００３１】次に、前述した構成に基づき、撮像装置１
０の作用について簡単に説明する。

【００３２】まず、第１段目の照明用光源群６を点灯さ
せて、電子部品３に光を照射させる。このとき、第１段
目の照明用光源群６は、反射光軸線Ａ１の周囲に配置さ
れているので、電子部品３は、第１段目の照明用光源群
６により周囲からほぼ均一に照明される。そして、電子
部品３の下面で反射光軸線Ａ１に沿って反射される光
が、光路Ｂ１を形成しながらハーフミラー９で反射さ
れ、この反射光が反射光軸線Ａ２に沿って高倍率の結像
レンズ１２に入射し、この結像レンズ１２によりエリア
センサ１３に結像される。このとき、エリアセンサ１３
では、電子部品３の局部像が撮像される。

【００３３】一方、電子部品３のリード支持面３ａで反
射光軸線Ａ１に沿って反射される光が、光路Ｂ２を形成
しながらハーフミラー９を透過し、反射鏡１１で反射さ
れて、この反射光が反射光軸線Ａ３に沿って低倍率の結
像レンズ１４に入射し、この結像レンズ１４によりエリ
アセンサ１５に結像される。このとき、エリアセンサ１
５では、電子部品３の全体像が撮像される。また、電子
部品３は、第１段目の照明用光源群６を第２段目の照明
用光源群７に切り替える場合、第２段目の照明用光源群
により更に大きい照射仰角で照明される。なお、いずれ
の段の照明用光源群を点灯させるかは、対象となる電子
部品３の形状又は性質等による。

【００３４】本発明は、前述した一実施形態に限られな
い。例えば、照明用光源群６，７，８が三段に配置され
ているが、照明用光源群は二段以上であればよい。この
場合でも、様々な形状・性質の電子部品３に対して、所
望の電子部品像を撮像することができる。

【００３５】また、照明用光源群６，７，８は、反射光
軸線Ａ１に対して四方に配置されているが、照明用光源
群６，７，８は、円環状に配置されてもよい。この場合
でも、電子部品３を均一に照明することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明による撮像装
置は、前述したように構成されているので、以下に示す
効果を有する。すなわち、本発明による撮像装置は、照
明用光源群を、読取対象物から延びる反射光軸線に沿っ
てその周囲に複数段に配置させ、各段の照明用光源群の
照射仰角を読取対象物から離れるにつれて順次大きく
し、各段の照明用光源群相互間の点灯を選択的に切り替
える構成としたので、多種多様な電子部品の撮像をエリ
アセンサで確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撮像装置の第１実施形態を示す端
面図である。

【図２】図１の撮像装置の要部を示す断面図である。

【図３】図１の撮像装置の要部を示す一部切欠き斜視図
である。

【図４】読取対象物側から第１段目の照明用光源群を示
す平面図である。

【図５】半球状のリードをもった電子部品の側面図であ
る。

【図６】切替コントロール回路を示す回路図である。

【図７】切替スイッチの内部構成を示す回路図である。

【符号の説明】

３…電子部品（読取対象物）、６，７，８…照明用光源
群、１３，１５…エリアセンサ、２２…反射鏡（反射手
段）、３３…防塵ガラス、４１…リード、α゜，β゜，
γ゜…照射仰角、Ａ゜…最適仰角。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】読取対象物に光を照射する照明用光源群
と、前記照明用光源群からの光によって前記読取対象物
の像を撮像するエリアセンサとを備えた撮像装置におい
て、前記照明用光源群を、前記読取対象物から延びる反射光
軸線に沿ってその周囲に複数段に配置させ、各段の前記
照明用光源群の照射仰角を前記読取対象物から離れるに
つれて順次大きくし、前記各段の照明用光源群相互間の
点灯を選択的に切り替えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】前記照明用光源群を三段に配置したこと
を特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】前記各段の照明用光源群の前記照射仰角
を前記読取対象物側からそれぞれ、略Ｘ゜〜（Ｘ゜＋１
０゜）、略４５゜±１５゜、略７５゜±１５゜とし、高
さＴをもった半球状のリードをピッチＰで複数個配列さ
せた前記読取対象物を想定し、式Ａ゜＝ｔａｎ^-1（（ｃｏｓＸ゜・Ｔ−ｓｉｎ（９０゜−
（（９０゜−Ｘ゜）／２））・Ｔ）／（Ｐ−（ｃｏｓ
（９０゜−（（９０゜−Ｘ゜）／２））・Ｔ＋ｓｉｎＸ
゜・Ｔ））で定められた最適仰角Ａ゜に対し、前記Ｘ゜が、Ｘ゜≧
Ａ゜を満たし、且つ、最適仰角Ａ゜に最も近い値をもつ
ことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】前記読取対象物に最も近い第１段目の前
記照明用光源群の外方に設けられて、前記第１段目の照
明用光源群からの光を反射して、この反射光を前記読取
対象物に向けて照射させる反射手段を備えたことを特徴
とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】前記読取対象物から最も遠い段の前記照
明用光源群の直前に防塵ガラスを設けたことを特徴とす
る請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置。