JPH1078309A

JPH1078309A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH1078309A
Application number: JP8232222A
Authority: JP
Inventors: Hidekuni Niiyama; 秀邦新山
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 1996-09-02
Filing date: 1996-09-02
Publication date: 1998-03-24

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、小型化、低コスト化及び検査精度
の向上を可能にした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1は、読取り領域S
の読取り対象物6を照らす照明系3と、読取り対象物6か
らの反射光を受光して読取り対象物6を撮像する撮像系4
と、撮像系4と照明系3との間に配置されて反射光を撮像
系4上に結像させるレンズ系5とを有する撮像装置1にお
いて、レンズ系5を一つの結像レンズ手段17で構成し、
撮像系4を一つの撮像手段18で構成し、読取り領域Sに配
置させる読取り対象物6の一側面6aに対峙する位置に側
面観察ミラー8を配置し、読取り領域Sに配置させる読取
り対象物6の底面6bに対峙する位置に底面観察ミラー9を
配置し、側面観察ミラー9からの反射光を結像レンズ手
段17に入射させ、底面観察ミラー9からの反射光を結像
レンズ手段17に入射させる構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置に係り、
特に、電子部品を回路基板に実装する過程において、リ
ードの側方観察に利用する撮像装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から存在する撮像装置の一例とし
て、特開平６−２１６５８０号公報がある。この公報に
開示された装置は、ＱＦＰ，ＳＯＰ等からなる電子部品
を回路基板上に実装する際に、ノズルで真空吸引された
電子部品のリード（アウタ・リード）を、一台のカメラ
で直接観察する構成になっている。従って、パッケージ
の側面から延びたリードの曲がり状態を、側方に配置し
たカメラで光学的に且つ非接触状態で観察し得るので、
リードの浮き沈み（コプラナリティ）等を検査でき、回
路基板に部品を実装するための事前の測定が可能とな
り、リード浮きした不良部品を事前に選別することがで
きる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
撮像装置は、上述したように構成されているため、次の
ような課題が存在していた。すなわち、検査精度向上の
ために、電子部品の底面の検査を行う場合、側方に配置
したカメラとは別のカメラを下方に設置しなければなら
ず、撮像装置が大型化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、小型化、低コスト化及び検査精度
の向上を可能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】請求項１に係る本発明の
撮像装置は、読取り領域に配置される読取り対象物を照
明光により照らすための光源をもった照明系と、照明系
により照らされた際に生じる読取り対象物からの反射光
を受光して読取り対象物を撮像する撮像系と、撮像系と
照明系との間に配置されて反射光を撮像系上に結像させ
るレンズ系とを有する撮像装置において、レンズ系を一
つの結像レンズ手段で構成し、撮像系を一つの撮像手段
で構成し、読取り領域に配置させる読取り対象物の一側
面に対峙する位置に側面観察ミラーを配置し、読取り領
域に配置させる読取り対象物の底面に対峙する位置に底
面観察ミラーを配置し、側面観察ミラーからの反射光を
結像レンズ手段に入射させ、底面観察ミラーからの反射
光を結像レンズ手段に入射させることを特徴とする。

【０００６】この撮像装置においては、読取り領域に配
置された読取り対象物は、照明系から出射される照明光
により照らされる。このとき、読取り対象物の側面から
の反射光は、読取り対象物の側面に対峙する位置に設け
られた側面観察ミラーで反射した後、結像レンズ手段に
入射する。また、読取り対象物の底面からの反射光は、
読取り対象物の底面に対峙する位置に設けられた底面観
察ミラーで反射した後、結像レンズ手段に入射する。そ
して、結像レンズ手段を通過した光は、撮像手段で読取
り対象物の側面の像又は底面の像として撮像される。す
なわち、構造の簡素化を図られるために採用された一つ
の撮像手段及び一つの結像レンズ手段により、読取り対
象物を、側面と底面といった全く違った角度から観察す
ることができる。特に、本発明の撮像装置は小型化が図
られているので、電子部品実装装置内での設置スペース
が他の機構との兼ね合いで制限される場合に有効であ
る。

【０００７】この場合、側面観察ミラーと結像レンズ手
段との間の側面像光路上に全反射ミラーを配置し、全反
射ミラーを介して側面観察ミラーからの反射光を結像レ
ンズ手段に入射させ、撮像手段で読取り対象物の一側面
の像と底面の像とを同時に撮像すると好ましい。

【０００８】このような構成を採用した場合、一つの結
像レンズ手段を通過した読取り対象物の側面像と底面像
とを、一つ撮像手段で同時に撮像することができるの
で、読取り対象物を全く違った角度から同時に観察する
ことができ、読取り対象物の側面から延びるリードの浮
き沈み量や読取り対象物の姿勢を精度良く確実に検査す
ることができる。

【０００９】また、側面観察ミラーと結像レンズ手段と
の間の側面像光路と、底面観察ミラーと結像レンズ手段
との間の底面像光路との合流位置に光量分割手段を配置
し、側面像光路の途中に第１シャッタを配置し、底面像
光路の途中に第２シャッタを配置し、第１シャッタと第
２シャッタとの選択的な切替えにより、撮像手段で読取
り対象物の一側面の像と底面の像とを個別に撮像すると
好ましい。

【００１０】このような構成を採用した場合、第１シャ
ッタと第２シャッタとの選択的な開閉により、撮像手段
で読取り対象物の側面像と底面像とを個別に撮像するこ
とができるので、読取り対象物の底面像と側面像を同時
に撮像する場合に比べ、撮像手段の撮像エリアが小さく
とも、所望の大きさの画像を得ることができる。従っ
て、撮像手段の撮像エリアを小さくすることができ、低
コスト化を更に促進させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による撮
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は、本実施形態に係る撮像装置を示す
斜視図である。同図に示す撮像装置１は、横長の暗箱を
構成するケーシング２を備え、このケーシング２の一側
方には照明系３が配置され、その他側方で且つケーシン
グ２内には撮像系４が配置され、照明系３と撮像系４と
の間にはレンズ系５が配置されている。この撮像装置１
は、電子部品の小型化，薄型化，多機能化の要求から開
発されたパッケージをもつ電子部品（表面実装デバイ
ス）の撮像を行い、図示しない電子部品実装装置の一部
として組み込まれている。パッケージとしては、ＱＦ
Ｐ，ＳＯＰ，ＳＯＪ，ＱＦＪ等がある。

【００１３】図１及び図２に示すように、撮像装置１に
は、パッケージ化された読取り対象物としての電子部品
６を配置させる読取り領域Ｓが設けられている。この読
取り領域Ｓは、吸着ノズル７を利用して部品ストック場
所から回路基板（図示ぜず）上に搬送させる途中の電子
部品６を、部品検査のために一時的に取込むための部品
検査領域Ｋ内に位置し、この部品検査領域Ｋは、ケーシ
ング２の上壁２ａと、この上壁２ａの一端から立ち上が
る側壁２ｂとからなるＬ字形の領域である。

【００１４】側壁２ｂの裏面側において、読取り領域Ｓ
の一側方には、全反射型のミラーからなる一枚の側面観
察ミラー８が配置され、ケーシング２の側壁２ｂには、
側面観察ミラー８と読取り領域Ｓとの間において側面像
光路Ａの通路を確保するために、矩形の側面観察用窓１
０が設けられ、この側面観察用窓１０には防塵ガラスが
嵌め込まれている。従って、水平方向において、側面観
察ミラー８を、読取り領域Ｓ内の電子部品６の一側面６
ａに一対一で直接的に対峙させることができる。また、
上壁２ａの裏面側において、読取り領域Ｓの下方には、
全反射型のミラーからなる一枚の底面観察ミラー９が配
置され、ケーシング２の上面２ａには，底面観察ミラー
９と読取り領域Ｓとの間において底面像光路Ｂの通路を
確保するために、矩形の底面観察用窓１１が設けられ、
この底面観察用窓１１には防塵ガラスが嵌め込まれてい
る。従って、鉛直方向において、底面観察ミラー９を、
読取り領域Ｓ内の電子部品６の底面６ｂに一対一で直接
的に対峙させることができる。

【００１５】前述の読取り領域Ｓの下方及び側方には照
明系３が配置され、照明系３は、電子部品６の一側面６
ａを横から照らすための側面用光源１２を有している。
この側面用光源１２は、ＬＥＤの列として構成されると
共に、側面観察用窓１０を上下で挟むようにして、ケー
シング２の側壁２ｂの表面に配置されている。従って、
側面像光路Ａを確保しつつ、電子部品６の一側面６ａ側
を斜め上方及び下方から確実に照らすことができる。

【００１６】更に、照明系３は、電子部品６の底面６ｂ
を下から照らすための底面用光源１３を有している。こ
の底面用光源１３は、ＬＥＤの列として環状に配列され
ると共に、矩形の底面観察用窓１１を取り囲むようにし
て、ケーシング２の上壁２ａの表面に配置されている。
従って、底面像光路Ｂを確保しつつ、電子部品６の底面
６ｂ側を真下から確実に照らすことができる。

【００１７】また、ケーシング２内に収容された底面観
察ミラー９は、所定の反射角βをもってケーシング２の
内壁面に固定され、この反射角βによって、底面観察用
窓１１からケーシング２内に入射する鉛直な光を水平方
向に反射させている。その結果、上方から底面観察ミラ
ー９に入射する底面像光路Ｂは、底面観察ミラー９で直
角に折り曲げられて水平に向く。更に、ケーシング２内
に収容された側面観察ミラー８は、所定の反射角αをも
ってケーシング２の内壁面に固定され、この反射角αに
よって、側面観察用窓１０からケーシング２内に入射す
る水平な光を斜め下方に反射させている。その結果、側
方から側面観察ミラー８に入射する側面像光路Ａは、側
面観察ミラー８で鋭角に折り曲げられて斜め下方に向
く。

【００１８】ここで、側面観察ミラー８で反射した後の
側面像光路Ａと、底面観察ミラー９で反射した後の底面
像光路Ｂとの合流位置には、光量分割手段１４が配置さ
れ、この光量分割手段１４はハーフミラーからなる。こ
の光量分割手段１４は、側面像光路Ａを反射させ且つ底
面像光路Ｂを透過させる機能と、側面像光路Ａ及び底面
像光路Ｂをレンズ系５に入射させる機能との二つの機能
を有するように、所定の反射角γをもってケーシング２
内に固定されている。更に、側面像光路Ａと底面像光路
Ｂとの合流前において、側面像光路Ａの途中には、ソレ
ノイド（図示せず）等の所定の駆動手段により光路開閉
を行う第１のシャッタ１５が配置され、底面像光路Ｂの
途中にも、所定の駆動手段により光路開閉を可能にした
第２のシャッタ１６が配置されている。

【００１９】そこで、第１のシャッタ１５と第２のシャ
ッタ１６とを選択的に切り替えることで、側面像光路Ａ
と底面像光路Ｂとの何れかを光量分割手段１４に入射さ
せることができる。すなわち、第１のシャッタ１５と第
２のシャッタ１６の一方を閉鎖し他方を開放すること
で、光量分割手段１４とレンズ系５との間において、側
面像光路Ａと底面像光路Ｂとが重なり合うことがない。
その結果、側面像光路Ａと底面像光路Ｂとの何れか一方
のみをレンズ系５に入射させることができる。

【００２０】このレンズ系５は、一つの結像レンズ手段
１７からなると共に、固定焦点型であり所望の焦点距離
を有している。撮像系４は一つのＣＣＤ（撮像手段）１
８からなり、このＣＣＤ１８を結像レンズ手段１７の焦
点位置に配設させることにより、結像レンズ手段１７を
通過した電子部品６の側面像及び底面像を、ＣＣＤ１８
で選択的に撮像することができる。

【００２１】次に、四つの側面６ａのそれぞれに複数の
リードＬが配列されたＱＦＰタイプの電子部品６を、撮
像装置１で撮像する際の動作説明をする。

【００２２】先ず、電子部品実装装置（図示せず）の吸
着ノズル７により真空吸引されて所定場所から搬送され
た電子部品６を撮像装置１の読取り領域Ｓ内に配置させ
る。そして、ＬＥＤからなる側面用光源１２及び底面用
光源１３を同時に点灯させることにより、電子部品６の
一側面６ａ側及び底面６ｂ側が照らされる。このとき、
側面用光源１２側の一側面６ａ及びリードＬの反射光
は、側面観察用窓１０を通って側面観察ミラー８に入射
する。また、電子部品６の底面６ｂは、水平なフラット
面からなるので、底面６ｂ及びリードＬでの反射光は、
真下に反射すると同時に、底面観察用窓１１を通って底
面観察ミラー９に入射する。ここで、第１シャッタ１５
は予め開かれ、第２シャッタ１６は閉じられているの
で、光量分割手段１４には、光路Ａに沿った光のみが達
し、光量分割手段１４で反射した光は結像レンズ手段１
７に集光する。そして、結像レンズ手段１７を透過した
光はＣＣＤ１８に入射し、図３に示すように、ＣＣＤ１
８の中央では、電子部品６の一つの側面像１９が撮像さ
れる。更に、電子部品６の四つの側面６ａを観察する場
合、吸着ノズル７を９０度ずつ回転させながら、その都
度、ＣＣＤ１８で電子部品６の各側面６ａを撮像させ
る。

【００２３】また、第１シャッタ１５を閉じ、第２シャ
ッタ１６を開いた場合、光量分割手段１４には、光路Ｂ
に沿った光のみが達し、光量分割手段１４で反射した光
は結像レンズ手段１７に集光する。そして、結像レンズ
手段１７を透過した光はＣＣＤ１８に入射し、図４に示
すように、ＣＣＤ１８の中央では、電子部品６の底面像
２０が撮像される。このように、ＣＣＤ１８上では、側
面像１９と底面像２０とが個別的に撮像される。そし
て、ＣＣＤ１８で撮像された側面像１９は、図示しない
画像処理装置にデータとして送り込まれることで、各リ
ードＬにおける浮き沈み量の検査や、吸着ノズル７によ
る吸着姿勢の良否チャックに利用される。また、ＣＣＤ
１８で撮像された底面像２０も、画像処理装置にデータ
として送り込まれることで、吸着ノズル７に対する電子
部品６の位置ズレや、吸着姿勢の検査として利用され
る。この段階で、リード配列の悪い不良品や吸着姿勢の
悪い電子部品６を事前に選別する。このように、電子部
品６の側面像１９と底面像２０とを、第１シャッタ１５
と第２シャッタ１６との切替えのみで撮像することで、
電子部品６の検査スピードや検査精度が飛躍的に向上す
る。

【００２４】本発明は、前述した実施形態に限定される
ものではなく、前述の光量分割手段１４は、ハーフミラ
ーに限定されることなく、反射と透過との比率が異なる
ものであってもよい。また、光量分割手段１４におい
て、限定された波長領域を反射させるダイクロイックミ
ラーにした場合、ダイクロイックミラーの反射波長に合
致する波長をもったＬＥＤを側面用光源１２とし、ダイ
クロイックミラーの反射波長以外の波長をもったＬＥＤ
を底面用光源１３とすることもできる。また、光量分割
手段１４において、限定された波長領域を透過させるダ
イクロイックミラーを用いてもよい。その場合、このダ
イクロイックミラーの特性に合わせて、光源１２，１３
を適宜選択することは言うまでもない。

【００２５】本発明の更に他の実施形態として、図５に
示すように、撮像装置１Ａでは、図２の光量分割手段１
４に代えて、全反射ミラー２１が配置され、この全反射
ミラー２１は、底面観察ミラー９と結像レンズ手段１７
との間の底面像光路Ｂを避けるようにして、側面観察ミ
ラー８と結像レンズ手段１７との間の側面像光路Ａ上に
配置され、この部分で側面像光路Ａを結像レンズ手段１
７に向けて直角に曲げている。そして、結像レンズ手段
１７には、その上下位置において、側面像光路Ａと底面
像光路Ｂとが同時に取り込まれる。そこで、側面用光源
１２と底面用光源１３とを同時に点灯させることで、図
６に示すように、ＣＣＤ１８上で側面像１９と底面像２
０とを同時に撮像することができる。このような構成を
採用した場合、図１の撮像装置１のようなシャッタを設
ける必要がなく、撮像装置１Ａの構造を極めて簡単にす
ることができる。なお、図５に示した撮像装置１Ａにお
いて、図１に示した撮像装置１の構成と同一又は同等な
部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。

【００２６】また、本発明の撮像装置は、電子部品６の
撮像に限らず、吸着ノズル７の先端に設けられた吸着面
を読取り対象物として、その水平度や高さレベルをチェ
ックする場合にも利用される。

【００２７】

【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、レンズ系を一つの結像レンズ手段で構成し、撮像系
を一つの撮像手段で構成し、読取り領域に配置させる読
取り対象物の一側面に対峙する位置に側面観察ミラーを
配置し、読取り領域に配置させる読取り対象物の底面に
対峙する位置に底面観察ミラーを配置し、側面観察ミラ
ーからの反射光を結像レンズ手段に入射させ、底面観察
ミラーからの反射光を結像レンズ手段に入射させること
により、撮像装置を小型化することができ、部品点数を
減らすことでコストの低減を図り、しかも、一つの撮像
装置により、読取り対象物を、側面と底面といった全く
違った角度から観察することができるので、読取り対象
物の検査精度を向上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斜視
図である。

【図２】図１に示した撮像装置の構成を示す概略図であ
る。

【図３】図１の撮像装置により得られた電子部品の側面
画像を示す図である。

【図４】図１の撮像装置により得られた電子部品の底面
画像を示す図である。

【図５】本発明に係る撮像装置の他の実施形態を示す概
略図である。

【図６】図５の撮像装置により得られた電子部品の画像
を示す図である。

【符号の説明】

Ｓ…読取り領域、Ａ…側面像光路、Ｂ…底面像光路、
１，１Ａ…撮像装置、３…照明系、４…撮像系、５…レ
ンズ系、６…読取り対象物、６ａ…読取り対象物の側
面、６ｂ…読取り対象物の底面、８…側面観察ミラー、
９…底面観察ミラー、１２…側面用光源（光源）、１３
…底面用光源（光源）、１４…光量分割手段（ハーフミ
ラー，ダイクロイックミラー）、１５…第１シャッタ、
１６…第２シャッタ、１７…結像レンズ手段、１８…撮
像手段（ＣＣＤ）、２１…全反射ミラー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】読取り領域に配置される読取り対象物を
照明光により照らすための光源をもった照明系と、前記
照明系により照らされた際に生じる前記読取り対象物か
らの反射光を受光して前記読取り対象物を撮像する撮像
系と、前記撮像系と前記照明系との間に配置されて前記
反射光を前記撮像系上に結像させるレンズ系とを有する
撮像装置において、前記レンズ系を一つの結像レンズ手段で構成し、前記撮
像系を一つの撮像手段で構成し、前記読取り領域に配置
させる前記読取り対象物の一側面に対峙する位置に側面
観察ミラーを配置し、前記読取り領域に配置させる前記
読取り対象物の底面に対峙する位置に底面観察ミラーを
配置し、前記側面観察ミラーからの反射光を前記結像レ
ンズ手段に入射させ、前記底面観察ミラーからの反射光
を前記結像レンズ手段に入射させることを特徴とする請
求項１記載の撮像装置。
【請求項２】前記側面観察ミラーと前記結像レンズ手
段との間の側面像光路上に全反射ミラーを配置し、前記
全反射ミラーを介して前記側面観察ミラーからの反射光
を前記結像レンズ手段に入射させ、前記撮像手段で前記
読取り対象物の一側面の像と前記底面の像とを同時に撮
像することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】前記側面観察ミラーと前記結像レンズ手
段との間の側面像光路と、前記底面観察ミラーと前記結
像レンズ手段との間の底面像光路との合流位置に光量分
割手段を配置し、前記側面像光路の途中に第１シャッタ
を配置し、前記底面像光路の途中に第２シャッタを配置
し、前記第１シャッタと第２シャッタとの選択的な切替
えにより、前記撮像手段で前記読取り対象物の一側面の
像と前記底面の像とを個別に撮像することを特徴とする
請求項１記載の撮像装置。