JPH11295047A - 照明装置 - Google Patents

照明装置

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JPH11295047A
JPH11295047A JP10844398A JP10844398A JPH11295047A JP H11295047 A JPH11295047 A JP H11295047A JP 10844398 A JP10844398 A JP 10844398A JP 10844398 A JP10844398 A JP 10844398A JP H11295047 A JPH11295047 A JP H11295047A
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JP
Japan
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light
group
illuminant
red
lighting device
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JP10844398A
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Soichi Okuhara
聰一 奥原
Akira Fukui
亮 福井
Koichi Tanaka
光一 田中
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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    • GPHYSICS
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    • G01N2201/062LED's

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光色の異なる2種類以上のLEDを用いた
照明装置を提供する。 【構成】 撮像装置1の光軸を中心として,赤色LED
群21A,緑色LED群22Aおよび青色LED群23Aが,
同心円状に三段に設けられている。赤色LED群21A,
緑色LED群22Aおよび青色LED群23Aの前面には拡
散板28が設けられている。高出力,高輝度の三色の光が
拡散板28によって拡散され,均一化されて,プリント基
板2に照射される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】この発明は,照明装置に関し,さらに詳し
くはこの照明装置により照明される対象物を撮像装置を
用いて撮像し,この撮像により得られる画像データを処
理して対象物を検査する検査装置等において用いられる
照明装置に関する。
【0002】
【従来技術とその問題点】工業製品などの目視検査を自
動化するために自動検査装置が普及している。この自動
検査装置には画像処理システムが導入されている。一例
として実装部品検査装置と挙げると,この装置はプリン
ト配線基板上における複数の電子,電気部品,電子,電
気素子等の実装の良否(部品の有無,姿勢,はんだ付け
状態など)を,画像処理により判定するものである。各
電子部品の実装状態の検査は,照明装置による照明下で
電子部品等が実装されたプリント基板をCCDカメラに
よって撮像し,得られた画像データを画像処理装置に取
り込み,2値化処理,特徴パラメータの検出処理などに
より得られたデータに基づいて行われる。
【0003】このような検査装置で用いられる従来の照
明装置は,赤(R),緑(G)および青(B)の色を発
生する円環状蛍光管(白色蛍光管の前面に色フィルタを
設ける場合が多い)を三段に配置することにより構成さ
れる。これにより,下方の対象物(部品が実装されたプ
リント配線基板)が異なる角度で異なる色によって照射
されることになる。
【0004】このような蛍光管を用いた従来の照明装置
には,以下のような問題があった。
【0005】(1) 蛍光管の寿命が短いので,頻繁に蛍光
管を交換しなければならない。 (2) 蛍光管の形状による制約が大きく,自由な照射角度
が実現しにくい。 (3) 蛍光管のソケット部では光が出射されないので,そ
の部分だけが暗くなり,プリント基板に対する照射光に
むらが生じやすい。 (4) 蛍光管の前面に設けられる赤色,緑色および青色の
フィルタによる光量の損失が大きい。
【0006】
【発明の開示】この発明は,寿命の長い照明装置を提供
することを目的とする。
【0007】この発明はまた,比較的自由な照射角度設
計が行えるようにすることを目的とする。
【0008】この発明はさらに,蛍光管のソケット部の
ように広い範囲にわたって暗くなる部分が生じないよう
にするものである。
【0009】この発明は色フィルタによる光量損失を無
くすようにするものである。
【0010】さらにこの発明は,常に一定の明るさに保
つことができるようにすることを目的とする。
【0011】この発明による照明装置は,対象物を撮像
する撮像装置の光軸を中心に,対象物を照明する第1の
色の複数の発光体を含む第1の発光体群と,第1の色と
異なる第2の色の複数の発光体を含む第2の発光体群と
が,対象物を照明する角度を異ならせて少なくとも2段
に配置されているものである。
【0012】必要ならば上記第1および第2の色と異な
る第3の色の複数の発光体を含む第3の発光体群がさら
に設けられる。
【0013】発光体の例として半導体発光素子(LE
D)を挙げることができる。この発明によると,発光
体,特にLEDを用いており,LEDは寿命が比較的長
いので,寿命の長い照明装置を実現することができる。
また,多数の発光体を用いており,蛍光管のソケット部
のように暗くなる部分をなくすことができるので均一な
照明が可能となる。発光体の配置の仕方によって照明角
度を自由に設計することができる。
【0014】好ましい実施態様においては,上記発光体
群の前面に光拡散手段が配置される。発光体からの光が
光拡散手段により拡散するので,均一な照明が可能とな
る。
【0015】さらに好ましい実施態様においては,上記
発光体群が上記撮像装置の光軸を中心に同心円状に配置
される。また,上記発光体群が対象物の位置からほぼ等
距離の位置に配置される。これらの構成も均一な照明の
実現に寄与する。
【0016】他の実施態様においては,上記撮像装置の
光軸とほぼ同じ方向から対象物を照明する補助発光体群
がさらに設けられる。好ましくは補助発光体群を移動自
在に設ける。補助発光体群の有無に応じて撮像装置によ
る撮像角度を変えることができる。
【0017】好ましい実施態様では,上記発光体群の外
側を覆うカバーが設けられる。カバーにより,外力等か
ら発光体群を保護することができるとともに,外部環境
の変化の影響を受けにくくすることができる。
【0018】さらに他の実施態様では,上記発光体群内
の少なくとも1つの発光体から光を受光する受光素子が
設けられる。この受光素子の出力信号に基づいて発光体
群の発光輝度(明るさ)をフィードバック制御すること
が可能である。
【0019】好ましくは上記受光素子の受光信号に基づ
いて少なくとも発光体群ごとに発光体の明るさを制御す
る制御手段が設けられる。発光体群ごとに明るさの制御
が可能となる。
【0020】他の好ましい実施態様においては,上記発
光体群が複数に区分され,各区分の発光体が区分ごとに
着脱自在に設けられた基板にそれぞれ取り付けられる。
発光体に故障が生じたときには,故障した発光体を含む
基板と交換することにより,修繕が可能であり,迅速な
対応ができるようになる。
【0021】
【実施例の説明】図1および図2は実装部品検査装置に
用いる照明装置を示すものであり,図1は実装部品検査
装置に用いる照明装置と,撮像装置と,プリント基板と
の位置関係を表す斜視図を,図2は照明装置の拡大断面
図(撮像装置を除く)を示している。
【0022】撮像装置1は,検査対象であるプリント配
線基板2(以下,プリント基板2という)が置かれる
(搬入される)XYステージ(図示略)の上方に配置さ
れている。プリント基板2の上には複数の電子,部品,
電子,電気部品等(以下,部品3という)が実装されて
いる。図1および図2においては,簡便に,一つの部品
3のみが図示されている。このことは後述する他の例
(図3および図6)においても同様である。
【0023】赤色(R),緑色(G)および青色(B)
の三原色の半導体発光素子(以下,LEDという)群21
A,22Aおよび23Aが設けられている。赤色LED群21
Aは多数の赤色LED21を含み,これらの赤色LED21
が取付基板24の表側面(XYステージに向かう面)に実
装されている。同じように,緑色LED群22Aおよび青
色LED群23Aは多数の緑色LED22および青色LED
23を有し,これらの緑色LED22および青色LED23は
それぞれ取付基板25および26の表側面に実装されてい
る。取付基板24,25および26は,それぞれ一枚のもので
もよいし,後述するように,それぞれ複数枚に分割する
こともできる。取付基板24,25および26は支持体27に固
定されている。
【0024】赤色LED群21Aの赤色LED21,緑色L
ED群22Aの緑色LED22および青色LED群23Aの青
色LED23は,上方から真下に向かう撮像装置1の光軸
を中心に同心円状に配置されている。また,これらのL
ED群21A,22Aおよび23Aは上から下に向かって赤
色,緑色,青色の順に三段にわたって配置されるととも
に,最上段の赤色LED群21Aの取付角度が最も水平に
近く,最下段の青色LED群23Aの取付角度が最も垂直
に近いというように,それぞれ角度を違えて配置されて
いる。
【0025】赤LED群21A,緑色LED群22Aおよび
青色LED群23Aの赤色LED21,緑色LED22および
青色LED23はXYステージの中心からほぼ等距離にあ
る。また赤色LED群21A,緑色LED群22Aおよび青
色LED群23Aから出射する赤色,緑色および青色の光
は,それぞれ異なる角度(各色ごとの平均的な照射角度
が異なる)でXYステージ上のプリント基板2(部品
3)に照射される。
【0026】赤色LED群21A,緑色LED群22Aおよ
び青色LED群23Aの前面(これらのLED群とXYス
テージとの間)には,出射光を拡散するための拡散板28
がそれぞれ設けられ,支持体27に取付け固定されてい
る。拡散板28には屈折率の異なるシート状の拡散材料を
張り合わせたものや,アクリル板の表面を粗面としたも
のなどが用いられる。赤色LED群21A,緑色LED群
22Aおよび青色LED群23Aから出射された光が拡散板
28によって拡散され,それらの輝度が均一化されて照射
される。
【0027】支持体27は半球形の形状を持ち,その頂点
部分には円形のカメラ穴29があけられている。支持体27
は,その外方に設けられた基台(カバー)11の内面に固
定されている。基台11もまた半球形の形状を有し,支持
体27を覆うように配置されている。基台11の頂点部分に
は円形のカメラ穴12があけられている。
【0028】基台11とその内側に固定された支持体27と
の間には間隔があけられている。支持体27の内側に配置
された多数の赤色LED21,緑色LED22および青色L
ED23は外部環境の影響を受けにくい。外部環境の変化
によって赤色LED21,緑色LED22および青色LED
23に生じる特性変化(光量の変化等)を,小さいものに
することができる。
【0029】撮像装置1は基台11の上方に設けられ(撮
像装置取付台に固定され),そのカメラ部分が基台11の
カメラ穴12および支持体27のカメラ穴29から下方にのぞ
み,プリント基板2(部品3)が撮像される。撮像デー
タ(画像データ)が撮像装置1から外部に設けられた画
像処理装置(図示略)に取り込まれる。
【0030】LEDは高輝度,高出力の光を出射する。
このような光を出射する赤色LED21,緑色LED22お
よび青色LED23が,撮像装置1の光軸を中心に同心円
状に,三段に配置されている。プリント基板2(部品
3)は高輝度,高出力の赤色,緑色および青色光によっ
て異なる照射角度から照明されることになる。また,L
EDは寿命が長いので,交換作業の回数が少なくてす
む。さらに,多数のLEDを光源として用いているの
で,LEDの数の増減や光照射角度の変更を比較的容易
に行うことができる。また,LEDには蛍光灯のソケッ
ト部にあたる部分がないので,暗くなる部分が生じるこ
となく広範囲でかつ均一な光照射が達成される。さら
に,赤色LED群21A,緑色LED群22Aおよび青色L
ED群23Aの赤色LED21,緑色LED22および青色L
ED23はXYステージの中心からほぼ等距離にあるの
で,プリント基板2上への赤色,緑色および青色の光の
均一化が図られる。
【0031】図3は実装部品検査装置に用いる照明装置
の他の例を示す断面図である。図2と同じものには同一
の符号を付し,重複した説明を避ける。
【0032】この照明装置は,プリント基板2を基板面
に垂直な方向から撮像する直視撮像と,プリント基板2
を斜め上方から撮像する斜視撮像との両方の機能をもつ
実装部品検査装置に好適なものである。図3は直視撮像
時における照明装置の状態を示している。図2に示す照
明装置とは,i)基台11および支持体27の頂点部分にあけ
られたカメラ穴12,29の直径が大きい点, ii)支持体27
に取付られた赤色LED群21Aの実装領域が小さく,赤
色LED21の数が少ない点,およびiii)基台11のカメラ
穴12の上方に複数の赤色LED21が下向きに取付られた
補助照明基板20が設けられている点,が異なる。
【0033】補助照明基板20の中央部には,カメラ穴が
あけられ,このカメラ穴の周囲の位置に多数の赤色LE
D21が設けられている。直視撮像では,支持体27の内面
に実装された複数の赤色LED21,緑色LED22および
青色LED23から三色の光が出射されるとともに,補助
照明用赤色LED21からも赤色光が出射される。赤色L
ED群21Aからの赤色光が補強される。補助照明基板20
のカメラ穴,基台11のカメラ穴12および支持体27のカメ
ラ穴29を通して撮像装置(図示略)によりXYステージ
上のプリント基板2(部品3)が撮像される。
【0034】一方,斜視撮像時においては,補助照明基
板20が側方に退避させられる。基台11のカメラ穴12およ
び支持体27のカメラ穴29の上方にはプリント基板2を斜
め上方から撮像するための機構(ミラー機構:図示略)
が配置される。斜視撮像ではカメラ穴12(29)の周縁の
位置から,斜めにプリント基板2が撮像される。
【0035】図4は,LEDの前面に配置される拡散板
の配置例を示すものである。
【0036】プリント基板2に照射する光は,均等でむ
らのない光であることが好ましく,このため赤色LED
群21A,緑色LED群22Aおよび青色LED群23Aの前
面には,上述のように,出射光を拡散する拡散板28がそ
れぞれ設けられている。ここで,拡散板を通して出射さ
れる光をより均等でむらのない光にするためには,拡散
板とLED群を構成する各LEDの距離とを,均一にす
るとよい。図4(A) に示すように,平面形状の取付基板
41に多数の赤色LED21,緑色LED22または青色LE
D23を取付ける場合には,拡散板28にも平板状のものを
使用するとよい。一方,図4(B) に示すように,曲面状
に形成された曲面取付基板41Aに多数の赤色LED21,
緑色LED22または青色LED23を取付ける場合には,
拡散板28Aも曲面状のものを使用するとよい。
【0037】LED群の取付基板を複数に分割した実施
例について説明する。図5は,赤色LED群21A,緑色
LED群22Aおよび青色LED群23Aが実装された照明
装置を,下側から見た状態を示すものである。図5にお
いて分かりやすくするために,基台11,支持体27および
多数の赤色LED21,緑色LED22および青色LED23
が平面的に示されている。
【0038】LED自体の寿命が長いので,LEDを用
いた照明装置においては,LEDの交換の回数は蛍光管
に比べて少ない。しかしながら,多数のLEDのうちの
1つに故障が生じたり,実装不良等が判明した場合に
は,均一な照射光を得るために,その不良素子の交換作
業が必要とされる。密集して取り付けられたLEDは素
子単位で取り替えるのが困難なので,交換作業に相当の
時間がかかる。このため,検査ラインが長時間ストップ
してしまう問題がある。できるだけ迅速に交換作業を行
う必要がある。
【0039】赤色LED群21Aについて2つの取付基板
21aおよび21bが設けられている。これらの取付基板21
a,21bは下面からみて半円環状であり,2つの取付基
板21a,21bとによって多数の赤色LED21は円環状に
配置されかつ等しく取付けられている。緑色LED群22
Aについては円環形状を3等分した形(下面からみて)
の3つの取付基板22a,22bおよび22cが設けられ,こ
れらの取付基板22a〜22cに多数の緑色LED22が等し
く取付けられている。青色LED群23Aに関しては円環
を4等分した形(下面からみて)の4つの取付基板23
a,23b,23cおよび23dが設けられ,これらの取付基
板23a〜23dに多数の青色LED21が等しく取付けられ
ている。
【0040】LEDが素子単位で故障した場合であって
も,交換作業は取付基板を単位として行われる。交換作
業に精密さが要求されないので,交換作業に要する時間
が短縮化される。検査ラインを長時間ストップさせるこ
となく,効率のよい交換作業を行うことができる。支持
体27から取り外した取付基板における故障したLED素
子の取り替えは別の場所で行うことができ,修理した取
付基板を再び光源として再利用することもできる。
【0041】図6は駆動制御回路を備えた照明装置の断
面図を,駆動制御回路のブロック図とともに示すもので
ある。図7は図6に示す駆動制御回路のブロック図をL
EDの接続形態を含めて示すものである。図2に示すも
のと同じものには同一の符号を付し,重複した説明を省
略する。
【0042】赤色,緑色および青色の3色の光の制御の
ために3組の駆動制御回路が設けられている。これらの
駆動制御回路はそれぞれ光カプラ30,増幅回路33,定電
流制御回路34および電流駆動回路35から構成されてい
る。これらの駆動制御回路の構成は赤色,緑色および青
色のLED群21A,22A,23Aについて同じであるか
ら,赤色LED群21Aについて設けられた駆動制御回路
について説明する。
【0043】駆動制御回路に設けられる光カプラ30はL
ED31と受光素子(たとえばフォトダイオード,以下P
Dと略す)32とから構成される。LED31の光がPD32
に受光される。赤LED群21Aを構成する多数の赤色L
ED21は直列に接続されており,光カプラ30のLED31
もまたこれらの赤色LED21に直列に接続されている。
好ましくはLED31は赤色LED21と同じものである。
光カプラ30は支持体27の裏側すなわち基台11と支持体27
との間に配置されている。
【0044】PD32の出力は増幅回路33によって増幅さ
れた後,定電流制御回路34に入力する。赤色LED21は
電流駆動回路35によって電流駆動される。定電流制御回
路34は,増幅回路33からの入力に基づいて,赤色LED
群21Aの光出力が常に一定になるように,電源回路36か
ら電流駆動回路35に与えられる赤色LED群21Aの駆動
電流を制御する。多数の赤色LED21を代表するものと
してLED31が設けられており,このLED31の発光出
力に基づいて多数の赤色LED21の駆動電流がフィード
バック制御される。緑色および青色のLED22,23も同
じようにそれらの発光出力が常に一定となるようにそれ
ぞれの駆動制御回路によって駆動制御される。
【0045】LEDの光出力は経年変化,周囲温度,そ
の他の環境条件により影響を受けて変動する。特に,多
数のLEDが発光することにより,LEDの分布に応じ
て場所ごとに温度差が生じやすい。上記のフィードバッ
ク制御によってこれらの環境変化による発光出力の変動
を抑制することができる。
【0046】発光色ごとに電流駆動回路35が設けられて
いるので,赤色LED群21A,緑色LED群22Aおよび
青色LED群23Aのうち,いずれか1つまたはいずれか
2つの発光色のLED群を発光させるように,各発光色
のLED群を制御することもできる。赤色,緑色および
青色の三色の光を照射したときに得られる画像データに
加えて,一色のみの光を照射した場合の画像データ,い
ずれか二色の光を照射した場合の画像データをも,画像
処理装置に取り込むことができる。
【0047】同一色を発光する複数のLEDを,さらに
複数のグループに分割して,この分割されたグループご
とに上述した駆動電流のフィードバック制御を行うこと
もできる。たとえば,図5に示すように,同一色の光を
出射するLED群を複数の取付基板に分割して取付け,
取付基板ごとに駆動制御回路を設ける。取付基板ごとに
光出力のフィードバック制御が行われ,取付基板を単位
とした出射光の制御が行われる。プリント基板2に照射
する光の制御を,より細かく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】照明装置の全体を示す斜視図である。
【図2】照明装置の断面図である。
【図3】照明装置の他の例を示す断面図である。
【図4】(A)および(B)はそれぞれ拡散板の配置例
を示す断面図である。
【図5】LEDの取付例を示すものであり,LEDが実
装された基台を下から見た平面図である。
【図6】照明装置の断面図を,駆動制御回路のブロック
図とともに示す。
【図7】図6に示す駆動制御回路のブロック図と,LE
Dの接続形態を示す。
【符号の説明】
1 撮像装置 2 プリント基板 3 実装部品 11 基台 27 支持体 21 赤色LED 21A 赤色LED群 22 緑色LED 22A 緑色LED群 23 青色LED 23A 青色LED群 28 拡散版 30 光カプラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 光一 京都府京都市右京区山ノ内山ノ下町24番地 株式会社オムロンライフサイエンス研究 所内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対象物を撮像する撮像装置の光軸を中心
    に,対象物を照明する第1の色の複数の発光体を含む第
    1の発光体群と,第1の色と異なる第2の色の複数の発
    光体を含む第2の発光体群とが,対象物を照明する角度
    を異ならせて少なくとも2段に配置されている,照明装
    置。
  2. 【請求項2】 上記第1の発光体群と第2の発光体群が
    上記撮像装置の光軸を中心に同心円状に配置されてい
    る,請求項1に記載の照明装置。
  3. 【請求項3】 上記第1および第2の色と異なる第3の
    色の複数の発光体を含む第3の発光体群がさらに設けら
    れている,請求項1に記載の照明装置。
  4. 【請求項4】 上記第1,第2および第3の発光体群が
    対象物の位置からほぼ等距離の位置に配置されている,
    請求項3に記載の照明装置。
  5. 【請求項5】 上記発光体群の前面に光拡散手段が配置
    されている,請求項1から4のいずれか一項に記載の照
    明装置。
  6. 【請求項6】 対象物を撮像する撮像装置の光軸を中心
    に,対象物を照明する赤色の発光体群,緑色の発光体群
    および青色の発光体群が同心円状にかつ対象物を照明す
    る角度を異ならせて,対象物の位置からほぼ等距離の位
    置に配置されている,照明装置。
  7. 【請求項7】 上記照明装置の光軸とほぼ同じ方向から
    対象物を照明する補助発光体群をさらに備えた,請求項
    6に記載の照明装置。
  8. 【請求項8】 上記発光体群の外側を覆うカバーが設け
    られている,請求項1から7のいずれか一項に記載の照
    明装置。
  9. 【請求項9】 上記発光体群内の少なくとも1つの発光
    体から光を受光する受光素子を備えた,請求項1から8
    のいずれか一項に記載の照明装置。
  10. 【請求項10】 上記受光素子の受光信号に基づいて少
    なくとも発光体群ごとに発光体の明るさを制御する制御
    手段がさらに設けられている,請求項9に記載の照明装
    置。
  11. 【請求項11】 上記発光体群が複数に区分され,各区
    分の発光体が区分ごとに着脱自在に設けられた基板にそ
    れぞれ取り付けられている,請求項1から10のいずれか
    一項に記載の照明装置。
  12. 【請求項12】 請求項1から11のいずれか一項に記載
    の照明装置を備えた検査装置。
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