JPH11249020A - 光路調整部材及びそれを備えた照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源の個数や各光源の光量を増やすことな
く、また、照明光の光路調整について複雑な構造を要す
ることなく、対象物を良好に認識するのに適性な照明光
を照射することを可能とする光路調整部材及びそれを備
えた照明装置を提供する。 【解決手段】 照明光が照射されるべき対象物と該対象
物を照明する照明光源部との間に、光の入射面及び出射
面の少なくとも一方が屈折率の異なる小領域に区画され
ている光路調整部材を配置して、該照明光源部から入射
した光を異なる屈折角で出射させることにより、該出射
光を上記対象物を含む所定領域に集光させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの照明光
を屈折させてその光路を調整し得る光路調整部材、及び
かかる光路調整部材を備えた照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、工業分野等において、例
えば、ＣＣＤカメラやセンサを用いてプリント基板上の
マークや電子部品等の対象物を認識する場合などには、
当該対象物及びその近傍に光を照射して対象物を照明す
る照明装置が用いられる。図９に、従来の照明装置の一
例を示す。この照明装置５０では、ケース４２の上部中
央に対象物３９を認識するためのＣＣＤカメラ４１が取
り付けられ、その下方に複数の光源３４（例えば電球や
ＬＥＤなど）を備えた照明光源部３２が配置されてい
る。この照明光源部３２の中央部には、対象物からの反
射光を取り込むための穴部３２ａが形成されている。こ
の従来例に係る照明装置では、図９において実線矢印で
示されるように、上記照明光源部３２の各光源３４から
出射された光の一部が、対象物３９に照射され、その反
射光が上記穴部３２ａを通過してＣＣＤカメラ４１に取
り込まれる。尚、この従来の照明装置５０では、使用時
には、上記照明光源部３２の全ての光源３４が点灯さ
れ、上記対象物９に向かって均一に光が照射される。

【０００３】ところで、近年、対象物としてのプリント
基板上のマーク部分や電子部品等には、様々な表面状態
の材料が利用され、また、種々の表面処理が施されるよ
うになってきた。そして、各種の対象物の色々な表面状
態に対応して良好な認識ができるように、照明装置にお
いても様々な改良が加えられている。図１０は、他の従
来例に係る照明装置の照明光源部を示している。この照
明光源部５２には、多数の光源５３が直径の異なる複数
の円周上に（つまり同心円状に）配列され、同一円周上
にある光源グループごとに、その光量が調節できるよう
になっている。そして、対象物の表面状態に応じて当該
対象物を認識する上で最適の照明光を照射すべく、各円
周単位で光源５３の光量の調節が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
照明光源部５２を備えた照明装置においても、点灯を選
択された各光源５３の光量が十分でなければ、対象物を
認識するために必要な照度が得られず、認識率が低下し
たり誤検出したりする可能性がある。また、全ての光源
５３が同一平面上に同じ方向に向けて取り付けられてい
るため、光の照射角度は光源５３の指向性に依存するこ
ととなり、所望の照射角度において十分な照度を得るこ
とが難しい。このため、例えば光源５３の個数や各光源
５３の光量を増やして照度を高めることが考えられる
が、この場合には、消費電流が増加し光源５３が発生す
る熱によって照度の安定性が低下したり、光源５３の寿
命が短くなるなどの問題を招来するおそれがある。一
方、光源５３の取り付け角度を可変にして、照明角度を
任意に設定できるようにすることも考えられるが、この
場合には、装置の構造が複雑で大掛かりなものとなり、
コストアップを招くことになる。また、照射角度の調整
も、実際には煩雑で容易でなく、実用性に乏しいという
難点があった。

【０００５】本発明は、上記技術的課題に鑑みてなされ
たもので、光源の個数や各光源の光量を増やすことな
く、また、簡単な構造で、対象物に対して好適な照明光
を照射することを可能とする光路調整部材及びそれを備
えた照明装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１に係る発
明（以下、第１の発明という）は、光の入射面及び出射
面の少なくとも一方が屈折率の異なる複数の小領域に区
画され、照明光が照射されるべき対象物と該対象物に向
かって照明光を照射する照明光源部との間に配置され
て、該照明光源部から入射した照明光を上記各小領域で
それぞれ異なる屈折率で屈折させて出射させることによ
り、該出射光を上記対象物を含む所定領域に集光させる
ことを特徴としたものである。

【０００７】また、本願の請求項２に係る発明（以下、
第２の発明という）は、上記光の入射面及び出射面の少
なくとも一方が同心円をなす複数の帯状小領域に区画さ
れ、これら帯状小領域の出射側の屈折率は、中心に近い
ほど小さく設定されていることを特徴としたものであ
る。

【０００８】更に、本願の請求項３に係る発明（以下、
第３の発明という）は、上記複数の小領域の光通過面
は、各々曲率が異なる曲面の一部によりそれぞれ構成さ
れていることを特徴としたものである。

【０００９】また更に、本願の請求項４に係る発明（以
下、第４の発明という）は、上記光の入射面及び出射面
の両方が屈折率の異なる複数の小領域に区画され、各小
領域の両方の光通過面は共に凸状曲面の一部により構成
されていることを特徴としたものである。

【００１０】また、本願の請求項５に係る発明（以下、
第５の発明という）は、上記各小領域の光出射面が磨り
ガラス状に形成されていることを特徴としたものであ
る。

【００１１】更に、本願の請求項６に係る発明（以下、
第６の発明という）は、少なくとも１個の光源を有する
照明光源部を備え、該照明光源部からの照明光を所定の
対象物の表面に照射する照明装置であって、上記請求項
１〜請求項５のいずれか一に記載された光路調整部材を
備えたことを特徴としたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、例
えば、プリント基板への電子部品等の実装を行う電子部
品実装装置における認識用照明装置に適用した場合を例
にとって、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図
１は、本発明の実施の形態に係る電子部品実装装置１の
全体構成を概略的に示す斜視図である。この電子部品実
装装置１は、装置内に搬送されて来たプリント基板１４
上の所定位置に付された例えば位置決め用のマーク９を
認識し、上記プリント基板１４に部品実装を行うもの
で、上記マーク９の認識に際してそのマーク９を照明す
る認識用の照明装置１０を備えている。尚、認識対象で
あるマーク９の表面状態としては、例えば、その表面に
ハンダがコーティングされたもの（いわゆる半田マー
ク）など種々の態様が考えられる。この照明装置１０
は、上記マーク９を撮像するＣＣＤカメラ（不図示）と
ともにヘッド部１５に組み込まれる。該ヘッド部１５
は、ｘｙ２軸ロボットの一部を構成するｘ方向駆動部１
７と、そのｘ方向駆動部１７をｙ軸方向に移動させるｙ
方向駆動部１８Ａ及び１８Ｂとにより制御される。上記
照明装置１０は、このヘッド部１５の駆動に伴ってプリ
ント基板１４の上方で自在に移動できるようになってい
る。

【００１３】図２及び図３は、それぞれ、上記照明装置
１０の全体構成を示す縦断面図及び分解斜視図である。
この照明装置１０では、円筒形状のケース１２の上部中
央に対象物を認識するためのＣＣＤカメラ１１が取り付
けられ、その下方に複数の光源３をベースプレート４上
に備えた照明光源部２が配置されている。この照明光源
部２に対向してその出射側では、上記光源３からの照射
光の光路を調整するための光路調整板５が、ボルト部材
１３を用いて、上記ケース１２の下部に取り付けられて
いる。この実施の形態において、上記光路調整基板５
は、上記光源３からの照明光を効率的に取り込むことが
できるように、上記照明光源部２に近接して配置されて
いる。これら照明光源部２のベースプレート４及び光路
調整板５の中央には、各々、装置使用時に、照明光が照
射されるべき対象物としてのプリント基板上に付された
マーク（不図示）からの反射光を通過させるための穴部
４ａ及び５ａが形成されている。なお、図３では、図面
の複雑化を回避するために、光源３を一部省略して示し
ている。

【００１４】以上の構成を備えた照明装置１０では、上
記照明光源部２の各光源３からの光の一部が、上記プリ
ント基板に照射され、その反射光が上記穴部４ａ及び５
ａを通過してＣＣＤカメラ１１に取り込まれる。このＣ
ＣＤカメラ１１は、画像認識装置１６に接続されるもの
で、ＣＣＤカメラ１１に取り込まれた認識対象物からの
反射光は、電気信号として画像認識装置１６に伝送さ
れ、所定の画像処理が行われることにより画像として認
識される。

【００１５】図４に、上記照明光源部２における複数の
光源３の配列状態を示す。この実施の形態では、光源３
として例えば白色ＬＥＤが用いられている。図から分か
るように、これらの光源３は、円盤形のベースプレート
４上で、直径の異なる複数の円周上に（つまり同心円
状）に配列されて、４つの光源グループ３Ａ，３Ｂ，３
Ｃ及び３Ｄを構成している。このとき、最も内側の円周
上に位置する光源グループ３Ａは、上記ベースプレート
４の中央に設けられた穴部４ａに沿って配置され、最も
外側の円周上に位置する光源グループ３Ｄは、ベースプ
レート４の周縁部に沿って配置されることになる。これ
ら光源グループ３Ａ〜３Ｄを構成する各光源３は、上記
ベースプレート４に対して垂直に配設されて、上記照明
光源部２の下側に取り付けられた光路調整板５に揃って
指向する。なお、上記照明光源部２では、ＣＣＤカメラ
１１の光軸に対して全ての方向から均等な照度の照明光
が照射されるように、光源３を同心円状に配列するよう
にしたが、均等な照度の光が得られれば、いかなる様式
で配列してもよい。

【００１６】図５ａ〜ｃに、本実施の形態で用いられる
光路調整板５を示す。図５ａ〜ｃは、それぞれ、上記光
路調整板５の平面図，斜視図及び断面説明図である。こ
の光路調整板５は、例えば透明アクリル樹脂により円盤
状に形成されたものである。その照明光の出射面は、同
心円をなす３つの帯状小領域６，７及び８に区画されて
おり、これら各小領域６，７及び８には、光路調整板５
の平面方向に対して、互いに異なる角度をなす光通過面
６ａ，７ａ及び８ａが形成されている。また、この光路
調整板５には、上記ケース１２への取付け時にボルト部
材１３（図２参照）を受合うために、その周囲面から中
心方向へ延びる穴部５ｂが設けられている。

【００１７】この光路調整板５では、上記光出射面にお
いて最も内側に位置する小領域６の光通過面６ａが、光
路調整板５の平面方向に略平行な面をなしている。一
方、その外側に位置する小領域７及び８の光通過面７ａ
及び８ａが、各々、この光路調整板５の平面方向に対し
て所定の角度で傾斜している。本実施の形態では、小領
域７における光通過面７ａの傾斜角度が、その外側の小
領域８における光通過面８ａのそれよりも小さく設定さ
れている。なお、この実施の形態では、最も内側に位置
する小領域６を除く小領域７及び８について、各々、そ
の最大深さを１ｍｍ、その最大幅を３ｍｍ程度に設定し
た。また、上記光路調整板５として、透明アクリル製の
ものを用いたが、これに限定されることなく、例えば透
明若しくは半透明のガラス又はプラスチックからなる光
路調整板を用いてもよい。

【００１８】次に、図６を参照しながら、上記照明装置
１０の光路調整板５による集光作用について説明する。
図６に示すように、上記照明光源部２の全ての光源３を
点灯させた場合、この照明装置１０では、実線矢印で示
されるように、上記光路調整板５の最も外側に位置する
小領域６Ｃの真上方向から入射する光が、上記光通過面
６ｃにおいて角度θだけ屈折する。また、上記小領域６
Ｂの真上方向から入射する光は、上記光通過面６ｂにお
いて角度φだけ屈折する。前述したように、この光路調
整板５では、光通過面６ｂの傾斜角度が、その外側にあ
る光通過面６ｃのそれよりも小さく設定されているた
め、この光通過面６ｂにおける屈折角度φは、光通過面
６ｃにおける屈折角度θよりも小さくなる。一方、上記
光路調整板５の最も内側に位置する小領域６Ａの真上方
向から入射した光は、上記光通過面６ａで屈折せずに
（つまり屈折角度０°で）上記光路調整板５を通過す
る。この結果、上記光路調整板５を通過した照明光源部
２の光は、照明装置１０に対向する面の所定領域に集光
させられる。すなわち、この照明装置１０では、上記照
明光源部２からの光を光路調整板５を介して集光させる
ことにより、照明装置１０に対向して上記ＣＣＤカメラ
１１（図２参照）の光軸上に位置するプリント基板１４
及びその上に付されたマーク９に対して好適な照明光を
照射することができる。また、この実施の形態では、上
記光路調整板５が、照明光源部２に近接して配置されて
おり、所定の個数若しくは光量の光源３から照明光を効
率的に取り込んで上記マーク９に集光させることができ
る。

【００１９】このように、本実施の形態に係る照明装置
１０では、光源の個数や各光源の光量を増やすことな
く、また、照明光の光路調整についての複雑な構造を要
することなく、上記プリント基板１４上に付されたマー
ク９等の対象物を認識する上で好適な照明光を照射する
ことができる。尚、この照明装置１０では、プリント基
板１４及びそれに付されたマーク９の表面状態に応じ
て、上記照明光源部２における光源３の一部を点灯若し
くは消灯したり、光源３の光量を変更したりすることが
出来るような設定を行えるようにしてもよい。

【００２０】前述した実施の形態では、上記光路調整板
５が、その光出射面において３つの小領域６，７及び８
に区画されているが、これに限定されることなく、２つ
の若しくは３つより多い小領域に区画してもよい。特
に、３つより多い小領域に区画した場合には、それら各
小領域の光通過面についてそれぞれ異なる屈折率を設定
し、照明光源部からの光を、各光通過面において異なる
屈折角度で屈折させることにより、プリント基板及びそ
の上に付されたマーク等の対象物に対して、照明光源部
からの光をより効果的に集光させることができる。その
結果、上記対象物を認識する上で好適な照明光を照射す
ることができるようになる。

【００２１】図７に、光路調整板の一変形例を示す。こ
の光路調整板２５では、同心円をなす複数の帯状小領域
２６ごとに、その光通過面２６ａが、各々曲率が異なる
曲面の一部により構成されている。これら小領域２６の
屈折率は、中心に近いほど小さく設定されている。この
光路調整板２５を用いた場合、照明光源部からの光は、
各光通過面２６ａにおけるそれぞれの点で、それぞれプ
リント基板及びその上に付されたマーク等の対象物に対
して指向するように屈折させられる。これにより、プリ
ント基板及びその上に付されたマーク等の対象物に対し
て、照明光源部からの光をきめ細かく集光させることが
できる。

【００２２】図８には、光路調整板のまた別の変形例を
示す。この光路調整板２７では、照明光の入射面及び出
射面の両方が、同心円をなす帯状小領域２８，２９，３
０に区画されている。これら各帯状小領域は、それぞ
れ、屈折率の異なる光通過面２８ａ，２９ａ，３０ａを
有しており、そのうち、光通過面２９ａ及び３０ａは、
凸状曲面の一部により構成されている。各小領域２８，
２９，３０の屈折率は、中心に近いほど小さく設定され
ている。この光路調整板２７は、片面にのみ小領域が形
成されたものと比べて、その集光作用が大きく、プリン
ト基板及びその上に付されたマーク等の対象物に対し
て、より効果的に照明光を集光させることができる。ま
た、特に図示しないが、光路調整板の各光通過面を梨地
状（つまり表面のザラついた磨りガラス状）に加工して
もよい。この場合には、照明光源部からの光を、所定の
屈折率を有する各光通過面による集光効果を維持する範
囲で拡散させた上で、上記対象物を含む所定領域に照射
することができる。

【００２３】更に、前述した実施の形態では、上記照明
光源部２の光源３として白色ＬＥＤを用いたが、これに
限定されることはなく、蛍光灯又は電球を用いてもよ
い。また、上記光源３として、色や波長の異なる光を放
射する光源を用いてもよい。この光源の選択に際して
は、上記ＣＣＤカメラ１１により鮮明な画像が得られる
ように、プリント基板又はその上に付されたマークの表
面状態に応じた好適な色や波長の光源を選択するように
しても良い。また更に、上記対象物と照明光源部との間
に、例えば所望の色や波長を備えた照明光を得ることな
どを目的としてフィルタ部材が配置される場合には、こ
のフィルタ部材を加工して上記光路調整部材と兼用でき
るようにしても良い。

【００２４】尚、本発明は、例示された実施の形態に限
定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て、種々の改良あるいは設計上の変更が可能であること
は言うまでもない。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、上記第
１の発明によれば、光路調整部材が、照明光の入射面及
び出射面の少なくとも一方が屈折率の異なる複数の小領
域に区画され、照明光が照射されるべき対象物と該対象
物に向かって照明光を照射する照明光源部との間に配置
されて、該照明光源部から入射した照明光を上記各小領
域でそれぞれ異なる屈折率で屈折させて出射させること
により、該出射光を上記対象物を含む所定領域に集光さ
せるので、光源の個数や各光源の光量を増やすことな
く、また、照明光の光路調整についての複雑な構造を要
することなく、上記対象物に対して複数の方向から照明
光を集光させ、当該対象物を認識する上で好適な照明光
を照射することができる。

【００２６】また、上記第２の発明によれば、上記光の
入射面及び出射面の少なくとも一方が同心円をなす複数
の帯状小領域に区画され、これら帯状小領域の出射側の
屈折率は、中心に近いほど小さく設定されているので、
各小領域を通過する照明光を中心側に向かって集光させ
ることができる。

【００２７】更に、上記第３の発明によれば、上記複数
の小領域の光通過面が、各々曲率が異なる曲面の一部に
よりそれぞれ構成されているので、照明光源部からの光
を、各光通過面におけるそれぞれの点で、それぞれ対象
物に対して指向するように屈折させて、上記対象物に対
してきめ細かく集光させることができる。

【００２８】また更に、上記第４の発明によれば、上記
光の入射面及び出射面の両方が屈折率の異なる複数の小
領域に区画され、各小領域の両方の光通過面は共に凸状
曲面の一部により構成されているので、両面側での屈折
を利用してより大きな集光効果を得ることが可能にな
る。

【００２９】また、上記第５の発明によれば、光路上記
各小領域の光出射面が磨りガラス状に形成されているの
で、照明光源部からの光を、所定の屈折率を有する各光
通過面による集光効果を維持する範囲で拡散させた上
で、対象物を含む所定領域に照射することができる。

【００３０】更に、上記第６の発明によれば、請求項１
〜請求項５のいずれか一に記載された光路調整部材を備
えているので、対象物に対して照明光を効果的に集光さ
せ、上記対象物を認識する上で適正な照明光を照射する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る電子部品実装装置
の全体構成を示す概略斜視図である。

【図２】 上記実装装置に装備された照明装置の縦断面
説明図である。

【図３】 上記照明装置の斜視図である。

【図４】 上記照明装置における照明光源部の平面図で
ある。

【図５】 （ａ） 上記照明装置における光路調整部材
の平面図である。 （ｂ） 上記光路調整部材の斜視図である。 （ｃ） 図５ａにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面説明図で
ある。

【図６】 上記照明装置による認識対象物の照明中の該
認識対象物への集光状態を示す断面説明図である。

【図７】 小領域ごとに湾曲した光通過面を備えた光路
調整部材の部分断面説明図である。

【図８】 両面において複数の小領域に区画された光路
調整部材の断面説明図である。

【図９】 従来の照明装置による認識対象物の照明中の
認識対象物への集光状態を示す断面説明図である。

【図１０】 また別の従来の照明装置における照明光源
部の平面図である。

【符号の説明】

１…実装装置 ２…照明光源部 ３…光源 ５…光路調整部材 ６，７，８，２６，２８，２９，３０…小領域 ６ａ，７ａ，８ａ，２６ａ，２８ａ，２９ａ，３０ａ…
光通過面 ９…対象物 １０…照明装置 １４…プリント基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 尚三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 五十島 一興 富山県富山市桜橋通り３番１号

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光の入射面及び出射面の少なくとも一方
   が屈折率の異なる複数の小領域に区画され、照明光が照
   射されるべき対象物と該対象物に向かって照明光を照射
   する照明光源部との間に配置されて、該照明光源部から
   入射した照明光を上記各小領域でそれぞれ異なる屈折率
   で屈折させて出射させることにより、該出射光を上記対
   象物を含む所定領域に集光させることを特徴とする光路
   調整部材。
2. 【請求項２】 上記照明光の入射面及び出射面の少なく
   とも一方が同心円をなす複数の帯状小領域に区画され、
   これら帯状小領域の出射側の屈折率は、中心に近いほど
   小さく設定されていることを特徴とする請求項１記載の
   光路調整部材。
3. 【請求項３】 上記複数の小領域の光通過面は、各々曲
   率が異なる曲面の一部によりそれぞれ構成されているこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光路調整
   部材。
4. 【請求項４】 上記照明光の入射面及び出射面の両方が
   屈折率の異なる複数の小領域に区画され、各小領域の両
   方の光通過面は共に凸状曲面の一部により構成されてい
   ることを特徴とする請求項３記載の光路調整部材。
5. 【請求項５】 上記各小領域の光出射面が磨りガラス状
   に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４
   のいずれか一に記載の光路調整部材。
6. 【請求項６】 少なくとも１個の光源を有する照明光源
   部を備え、該照明光源部からの照明光を所定の対象物の
   表面に照射する照明装置であって、上記請求項１〜請求
   項５のいずれか一に記載された光路調整部材を備えたこ
   とを特徴とする照明装置。