NL1036507C2 - Inrichting geschikt voor het met behulp van een sensor vervaardigen van een afbeelding, alsmede componentplaatsingseenheid voorzien van een dergelijke inrichting. - Google Patents

Description

Inrichting geschikt voor het met behulp van een sensor vervaardigen van een afbeelding, alsmede componentplaatsingseenheid voorzien van een dergelijke inrichting 5 De uitvinding heeft betrekking op een inrichting geschikt voor het met behulp van een sensor vervaardigen van een afbeelding van een in een objectruimte gelegen voorwerp, welke inrichting ten minste is voorzien van de sensor, een voor de sensor gelegen eerste lenzenstelsel, een voor het eerste lenzenstelsel gelegen stopplaat die een lichtdoorvoeropening omvat, een voor de 10 stopplaat gelegen tweede lenzenstelsel en de voor het tweede lenzenstelsel gelegen objectruimte.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een componentplaatsingseenheid voor het plaatsen van een component op een substraat, welke componentplaatsingseenheid is voorzien van ten minste een om een hartlijn 15 roteerbaar mondstuk waarmee een component opneembaar is en plaatsbaar is op het substraat, welke componentplaatsingseenheid verder is voorzien van ten minste een inrichting voor het vervaardigen van een afbeelding van de in een objectruimte gelegen component, welke inrichting ten minste is voorzien van de sensor, een voor de sensor gelegen eerste lenzenstelsel, een voor het eerste lenzenstelsel gelegen 20 stopplaat die een lichtdoorvoeropening omvat, een voor de stopplaat gelegen tweede lenzenstelsel en de voor het tweede lenzenstelsel gelegen objectruimte, met het kenmerk, dat de inrichting verder is voorzien van een tussen de stopplaat en het tweede lenzenstelsel gelegen lichtbron die naar een reflecterende zijde van de stopplaat toe is gericht alsmede van een diffuser die aan een van de lichtbron 25 afgekeerde zijde van de objectruimte is gelegen.

Bij een dergelijke uit de Europese octrooiaanvrage EP-A1-1.840.503 van aanvraagster bekende componentplaatsingseenheid wordt van een door een mondstuk opgenomen component tijdens het roteren van de component om een centrale as met behulp van een inrichting een aantal 30 afbeeldingen vervaardigd.

Bij de bekende inrichting is aan een van het tweede lenzenstelsel afgekeerde zijde van de objectruimte een lichtbron opgesteld. Met behulp van de lichtbron wordt de component vanaf de van het tweede lenzenstelsel afgekeerde zijde verlicht. Door de component wordt lichtbundels verhinderd om via het tweede 1036507 2 lenzenstelsel, de stopplaat en het eerste lenzenstelsel de sensor te bereiken. Andere van de lichtbron afkomstige lichtbundels geraken via het tweede lenzenstelsel, de in de stopplaat gelegen doorvoeropening en het eerste lenzenstelsel wel bij de sensor. Met behulp van de sensor kan op deze wijze een 5 afbeelding van de component worden vervaardigd, aan de hand waarvan de positie van de component ten opzichte van het mondstuk kan worden vastgesteld. Vervolgens wordt de component met een gewenste oriëntatie op een substraat geplaatst.

Doordat de lichtbron aan een van het tweede lenzenstelsel 10 afgekeerde zijde van de objectruimte is gelegen, dient de lichtbron van een afzonderlijke elektronische aansturing en bekabeling te worden voorzien. Bovendien neemt een dergelijke lichtbron relatief veel ruimte in en is relatief zwaar.

De uitvinding beoogt een inrichting te verschaffen waarmee op relatief eenvoudige wijze een goede verlichting van een in de objectruimte gelegen 15 voorwerp kan worden verkregen.

Dit doel wordt bij de inrichting volgens de uitvinding bereikt doordat de inrichting verder is voorzien van een lichtbron alsmede van een diffusor die aan een van de lichtbron afgekeerde zijde van de objectruimte is gelegen.

De lichtbron kan eenvoudig in de eenheid die de sensor, de 20 lenzenstelsels en de stopplaat omvat op zowel mechanische als elektronische wijze worden geïntegreerd. Hierdoor is geen afzonderlijke regeleenheid voor de lichtbron noodzakelijk. Door de diffusor wordt het van de lichtbron afkomstige licht verspreid, waarbij een gedeelte van het licht dat door de diffusor wordt gereflecteerd de component verlicht en via het tweede lenzenstelsel, de in de stopplaat gelegen 25 doorvoeropening en het eerste lenzenstelsel de sensor bereikt, waardoor een afbeelding van het voorwerp zoals een component kan worden verkregen.

Indien in plaats van een diffusor een perfecte spiegel of een perfecte retro-reflector zou worden gebruikt zal van de reflecterende stopplaat afkomstig licht niet door de diffusor worden gereflecteerd naar de in de stopplaat 30 gelegen doorvoeropening.

Een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de lichtbron tussen de stopplaat en het tweede lenzenstelsel is gelegen alsmede naar een reflecterende zijde van de stopplaat toe is gericht.

Door de stopplaat wordt het van de lichtbron afkomstige licht 3 gereflecteerd en verstrooid in de richting van het tweede lenzenstelsel om vervolgens via de diffusor vanaf een van de lichtbron afgekeerde zijde het voorwerp te verlichten. Door het positioneren van de lichtbron tussen de stopplaat en het tweede lenzenstelsel wordt een effectievere verlichting verkregen dan in het geval 5 dat de lichtbron aan een van de stopplaat afgekeerde zijde van het tweede lenzenstelsel zou zijn gelegen.

Een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de diffusor een halfwaardebreedtehoek heeft die nagenoeg gelijk is aan twee maal de hoek van inval van een van de lichtbron 10 afkomstige, door de stopplaat gereflecteerde lichtbundel.

De halfwaardebreedtehoek ook wel full width at half maximum (FWHM) hoek genaamd is de hoek tussen die lichtbundels die een intensiteit hebben die de helft is van de maximale intensiteit. Bij een dergelijke hoek wordt de grootste effectieve lichtopbrengst verkregen.

15 De uitvinding heeft tevens betrekking op een componentplaatsings- eenheid die wordt gekenmerkt doordat de inrichting verder is voorzien van een lichtbron alsmede van een diffusor die aan een van de lichtbron afgekeerde zijde van de objectruimte is gelegen.

Met behulp van een dergelijke componentplaatsingseenheid kan op 20 een relatief nauwkeurige wijze de positie van een component ten opzichte van het mondstuk worden vastgesteld. Doordat geen afzonderlijke verlichtingseenheid met de daarbij behorende elektronica noodzakelijk is, is het gewicht van de componentplaatsingseenheid relatief gering, hetgeen de nauwkeurigheid waarmee de component op het substraat kan worden geplaatst ten goede komt.

25 Een andere uitvoeringsvorm van de componentplaatsingseenheid volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de optische as van de lenzenstelsels zich evenwijdig uitstrekt aan de hartlijn van het mondstuk, waarbij tussen de lenzenstelsels en de hartlijn een afbuigelement is opgesteld, met behulp waarvan ten minste een contour van de in de objectruimte gelegen component 30 afbeeldbaar is op de sensor.

Op deze wijze wordt een compacte opbouw van de componentplaatsingseenheid verkregen.

Een weer andere uitvoeringsvorm van de componentplaatsingseenheid volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat met behulp van de sensor 4 tevens een afbeelding van ten minste een deel van het substraat vervaardigbaar is.

Op deze wijze kunnen eenvoudig afwijkingen tussen de gewenste positie en de werkelijke positie van de component ten opzichte van de mondstuk en van de gewenste oriëntatie en de werkelijke oriëntatie van het substraat ten 5 opzichte van het mondstuk worden vastgesteld, waarbij slechts gebruik behoeft te worden gemaakt van één inrichting voor het vervaardigen van de daarvoor benodigde afbeeldingen.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen waarin 10 fig. 1 een perspectivisch aanzicht toont van een deel van een componentplaatsingsinrichting, fig. 2 een zijaanzicht toont van een componentplaatsingseenheid volgens de uitvinding zoals toegepast in een in fig. 1 weergegeven componentplaatsingsinrichting, 15 fig. 3 een uitgeslagen bovenaanzicht toont van de optische lichtweg van de in fig. 2 weergegeven componentplaatsingseenheid, fig. 4 een uitgeslagen bovenaanzicht toont van een deel van de in fig. 3 weergegeven optische lichtweg met een aantal lichtbundels, fig. 5 een uitgeslagen bovenaanzicht toont van een deel van de in 20 fig. 3 weergegeven optische lichtweg met andere lichtbundels, fig. 6 een schematisch aanzicht toont van een volledig spiegelend oppervlak met een daarop vallende lichtbundel, fig. 7 een schematisch aanzicht toont van een volledig reflecterend oppervlak met een daarop vallende lichtbundel, 25 fig. 8 een schematisch aanzicht toont van een oppervlak met een

Lambertiaanse diffusor met een daarop vallende lichtbundel, fig. 9 een schematisch aanzicht toont van een oppervlak met een diffusor met een relatief kleine verstrooiïngshoek met een daarop vallende lichtbundel.

30 In de figuren zijn overeenkomende onderdelen voorzien van dezelfde verwijzingscijfers.

Fig. 1 toont een perspectivisch aanzicht van een deel van een componentplaatsingsinrichting 1 die is voorzien van een substraat toevoer- en afvoerinrichting 2 en drie componentplaatsingseenheden 3 volgens de uitvinding.

5

Elke componentplaatsingseenheid 3 is voorzien van een langgestrekt U-vormig frame 4, een in de door dubbele pijl Y aangegeven richting ten opzichte van het frame 4 verplaatsbare eerste slede 5 en een ten opzichte van de eerste slede 5 in de door de dubbele pijl X aangegeven richting verplaatsbare tweede slede 6. De 5 tweede slede 6 is voorzien van een ten opzichte van de tweede slede 6, in de door de dubbele pijl 2 aangegeven richting verplaatsbaar mondstuk 7. Zoals duidelijk zichtbaar in fig. 2 is het mondstuk 7 roteerbaar om de zich evenwijdig aan de Z-richting uitstrekkende hartlijn 8 in de door de pijl φ aangegeven richting. De tweede slede 6 is verder voorzien van een beeldopname-inrichting 9 waarvan een 10 optische as 10 zich evenwijdig aan de hartlijn 8 uitstrekt. De beeldopname-inrichting 9 is voorzien van een sensor 11, daarvoor gelegen lenzen 12, 13, een gedeeltelijk voor de lens 13 opgestelde afbuigspiegel 14 en een lichtbron 15. De afbuigspiegel 14 sluit een hoek van 45° in met de optische as 10. De lenzen 12, 13 vormen een respectievelijk het eerste en het tweede lenzenstelsel. De lenzenstelsels zijn 15 telecentrisch. Een eerste focusvlak 16 valt samen met de hartlijn 8 van het mondstuk 7. Verder valt het eerste focusvlak 16 samen met een door de substraat toevoer- en afvoerinrichting 2 ondersteund substraat 17. Een tweede focusvlak 18 van de lens 12 valt samen met de sensor 11. Een derde focusvlak 19 valt samen met een tussen de lenzen 12, 13 gelegen stopplaat 20 die is voorzien van een 20 lichtdoorlaatopening 21.

De component 22 is door het mondstuk 7 opgenomen vanaf een componenttoevoerpositie 23. Hiertoe is het mondstuk 7 op een op zich bekende wijze verplaatst door de pijlen X en Y aangegeven richtingen.

Zoals duidelijk zichtbaar in fig. 3 is tussen de stopplaat 20 en de 25 lens 13 een coaxiale verlichtingsbron 31 opgesteld die is voorzien van een aantal in een concentrisch om de optische as 10 gelegen ring opgestelde LED’s (light emitting diodes) 32. Aan een van de lichtbron 31 afgekeerde zijde van het focusvlak 16 is een diffusor 33 opgesteld. De diffusor 33 omvat een plaat met een daarop aangebrachte laag van licht verstrooiend materiaal. De ruimte tussen de diffusor 33 30 en de lens 13 is de objectruimte.

In fig. 3 zijn een aantal lichtbundels A, B, C, D, E, F weergegeven die door de diffusor 33 worden gereflecteerd. De lichtbundels A, B, C raken hierbij een hoekpunt 34 van de component 22 terwijl de lichtbundels D, E, F een ander hoekpunt 35 van de component 22 raken. De lichtbundel A raakt hoekpunt 34, wordt 6 door de lens 13 afgebogen en raakt vervolgens een rand 36 van de lichtdoorvoeropening 21 in de stopplaat 20. De lichtbundel A wordt daarna door de lens 12 afgebogen naar positie 37 op de sensor 11.

De lichtbundel B strekt zich tussen de diffusor 33 en de lens 13 5 evenwijdig aan de optische as 10 uit en wordt derhalve door de lens 13 afgebogen in de richting van de in het focusvlak 19 gelegen stopplaat 20, waarbij de bundel 5 door het midden van de lichtdoorvoeropening 21 gaat. Door de lens 12 wordt de lichtbundel B wederom afgebogen, waarbij de lichtbundel B zich evenwijdig aan de optische as 10 gaat uitstrekken en de sensor 11, net als lichtbundel A op positie 37 10 raakt.

De lichtbundel C wordt door lens 13 afgebogen in de richting van de stopplaat 20 en raakt een van de rand 36 afgekeerde rand 38 van de lichtdoorvoeropening 21. De lichtbundel C wordt vervolgens via lens 12 afgebogen naar positie 37 op de sensor 11. De lichtbundels D, E, F worden op dezelfde wijze 15 als de lichtbundels C, B, A via het hoekpunt 35 afgebeeld op positie 39 van de sensor 11.

Fig. 4 toont vergroot het gedeelte van fig. 3 tussen de stopplaat 20 en de detector 33. Op de diffusor 33 is de afstand tussen de lichtbundel A lichtbundel C gelijk aan H1 terwijl de afstand tussen de lichtbundels D en F H2 20 bedraagt.

Een lichtbundel die wordt gereflecteerd door de diffusor 33 vanaf een van de lichtbundel B afgekeerde zijde van lichtbundel A en hoekpunt 34 raakt zal door lens 13 worden afgebogen naar een onder de rand 36 gelegen gedeelte op de stopplaat 20. Op eenzelfde wijze zal een lichtbundel die aan een van de 25 lichtbundel B afgekeerde zijde van lichtbundel C is gelegen en hoekpunt 34 raakt door lens 13 worden afgebogen naar een boven de rand 38 gelegen gedeelte van de stopplaat 20.

Dit betekent dat enkel licht dat afkomstig is van de gebieden met de afstand H1, H2 via de hoekpunten 34, 35 op de sensor 11 terecht komt.

30 In fig. 4 is verder een op afstand van de component 22 gelegen lichtbundel G gelegen die zich evenwijdig aan de optische as 10 uitstrekt en door de lens 13 wordt afgebogen naar het midden van de lichtdoorvoeropening 21 in de stopplaat 20.

Licht dat door de lichtbron 31 wordt uitgezonden in de richting van 7 de reflecterende laag van de stopplaat 20 zal door de reflecterende laag in de richting van de diffusor 33 worden afgebogen.

In fig. 5 is een lichtbundel H die afkomstig is van de stopplaat 20 weergegeven welke lichtbundel H door de lens 13 wordt afgebogen in de richting 5 van een diffusor 33' die als zuivere spiegel werkt. Aangezien de diffusor 33' als zuivere spiegel werkt, zal de lichtbundel H een uittredende hoek α ten opzichte van de optische as 10 hebben die gelijk is aan de invallende hoek α (zie fig. 6). Zoals duidelijk zichtbaar in fig. 5 zal een dergelijke gereflecteerde lichtbundel H in de richting van de component 22 worden afgebogen en door de component 22 worden 10 tegengehouden. Een dergelijke afbuiging van de lichtbundel H is derhalve ongewenst.

Indien de lichtbundel H door een diffusor 33" 100% wordt gereflecteerd, waarbij de diffusor 33" als retroreflector functioneert, zal de lichtbundel H de component 22 in het geheel niet raken, hetgeen eveneens 15 ongewenst is (zie fig. 7).

Fig. 8 toont een eerste uitvoeringsvorm van een diffusor 33 volgens de uitvinding waarbij door het oppervlak 40 van de diffusor 33 een lichtbundel H gelijkmatig in alle richtingen wordt verspreid, waarbij de lichtbundels in een bol 41 zijn gelegen. Hierbij zal de lichtbundel B in de richting van het hoekpunt 34 worden 20 afgebogen welke lichtbundel B vervolgens de sensor 11 op positie 37 zal raken. Alhoewel op deze wijze een verlichting van de component 22 wordt verkregen zal de lichtopbrengst door de gelijkmatige verspreiding van de lichtbundel H in alle richtingen relatief beperkt zijn.

Fig. 9 toont een diffusor 33 volgens de tweede uitvoeringsvorm van 25 de uitvinding waarbij het oppervlak 42 is voorzien van een licht verstrooiende laag welke de lichtbundel H verstrooit op een wijze met een voorkeur in de richting aangegeven door lichtbundel K. De door de lichtbundel H door de diffusor 33 veroorzaakte lichtbundels zijn in een ellips 43 gelegen. De diffusor 33 heeft een zogenaamde halfwaardebreedtehoek 2β die wordt bepaald door de hoek β tussen 30 de lichtbundel K en de lichtbundel M waarvan de intensiteit de helft is van de intensiteit van de lichtbundel K. Deze halfwaardebreedtehoek 2β of FWHM-hoek is bij voorkeur nagenoeg gelijk aan het dubbele van de hoek van inval α, dat wil zeggen 2a van de lichtbundel H. Bij dergelijke waarden is de lichtopbrengst voor het verlichten van de component 22 optimaal.

δ

De lichtdoorvoeropening 21 in de stopplaat 22 heeft een diameter die wordt bepaald door een combinatie van een gewenste scherptediepte en het oplossend vermogen van de afbeelding.

De diameter van de lens 13 is bij voorkeur minimaal gelijk aan de 5 diameter van de grootste component 22 die men wenst te meten en wordt verder bepaald door de diameter van het gebied op de stopplaat 20 waardoor licht naar de diffusor 33 wordt gericht dat voor verlichting van de component 22 bruikbaar is.

De werking van de componentplaatsingseenheid 3 is als volgt. Tijdens het verplaatsen van de component 22 vanaf de component-toevoerpositie 10 23 naar een op het substraat 17 gelegen gewenste positie 24, wordt het mondstuk 7 met de daaraan bevestigde component 22 geroteerd om de hartlijn 8 in de door de pijl φ aangegeven richting. Tijdens het roteren worden met behulp van sensor 11 bij een aantal vooraf bekende rotatieposities afbeeldingen vervaardigd van de contouren van de zich in het focusvlak 16 bevindende component 22. Uit deze 15 afbeeldingen van de contouren is met behulp van een rekeneenheid de positie en oriëntatie van de component 19 ten opzichte van het mondstuk 7 vast te stellen. Met behulp van de sensor 11 wordt tevens een of meer afbeeldingen vervaardigd van de positie 21 op het substraat 17. Uit deze afbeeldingen die zijn vervaardigd bij in een rekeneenheid opgeslagen positie van de slede 6 ten opzichte van het frame 4, is de 20 ligging van de positie 21 ten opzichte van het mondstuk 7 en derhalve van de component 19 ten opzichte van de positie 21 te bepalen. Vervolgens kan component 19 nauwkeurig op de gewenste positie 21 worden geplaatst.

Doordat met behulp van de sensor 11 de contouren van de component 22 worden waargenomen, kan op een relatief eenvoudige wijze de 25 positie en oriëntatie van de component 22 ten opzichte van het mondstuk 7 worden bepaald. Doordat het optische element telecentrisch is wordt een relatief scherpe afbeelding van de component 22 verkregen.

De in fig. 3 weergegeven inrichting is ook toepasbaar bij het vervaardigen van afbeeldingen van andere voorwerpen die in transmissie worden 30 waargenomen.

De reflecterende zijde van de stopplaat 20 dient daarop vallend licht zodanig te reflecteren of te verstrooien dat het licht via de lens 13 en de diffusor 33 zoveel mogelijk kan worden benut voor het verlichten van de component 22.

Het is ook mogelijk om de lichtbron 32 tussen de lens 13 en het 9 focusvlak 16 op te stellen waarbij de lichtbron direct naar de diffusor 33 is gericht. De verstrooiingshoek van de diffusor 33 dient bij een dergelijke opstelling groter te zijn in het geval dat de lichtbron naar de stopplaat 20 toe is gericht.

5 1036507

Claims (9)

1. Inrichting geschikt voor het met behulp van een sensor vervaardigen van een afbeelding van een in een objectruimte gelegen voorwerp, 5 welke inrichting ten minste is voorzien van de sensor, een voor de sensor gelegen eerste lenzenstelsel, een voor het eerste lenzenstelsel gelegen stopplaat die een lichtdoorvoeropening omvat, een voor de stopplaat gelegen tweede lenzenstelsel en de voor het tweede lenzenstelsel gelegen objectruimte, met het kenmerk, dat de inrichting verder is voorzien van een lichtbron alsmede van een diffusor die aan een 10 van de lichtbron afgekeerde zijde van de objectruimte is gelegen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de lichtbron tussen de stopplaat en het tweede lenzenstelsel is gelegen alsmede naar een reflecterende zijde van de stopplaat toe is gericht.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de diffusor 15 een halfwaardebreedtehoek heeft die nagenoeg gelijk is aan twee maal de hoek van inval van een van de lichtbron afkomstige, door de stopplaat gereflecteerde lichtbundel.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat het eerste en/of tweede lenzenstelsel telecentrisch is.

5. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de lichtbron een coaxiale verlichtingsbron omvat.

6. Componentplaatsingseenheid voor het plaatsen van een component op een substraat, welke componentplaatsingseenheid is voorzien van ten minste een om een hartlijn roteerbaar mondstuk waarmee een component opneembaar is 25 en plaatsbaar is op het substraat, welke componentplaatsingseenheid verder is voorzien van ten minste een inrichting voor het vervaardigen van een afbeelding van de in een objectruimte gelegen component, welke inrichting ten minste is voorzien van de sensor, een voor de sensor gelegen eerste lenzenstelsel, een voor het eerste lenzenstelsel gelegen stopplaat die een lichtdoorvoeropening omvat, een 30 voor de stopplaat gelegen tweede lenzenstelsel en de voor het tweede lenzenstelsel gelegen objectruimte, met het kenmerk, dat de inrichting verder is voorzien van een lichtbron alsmede van een diffusor die aan een van de lichtbron afgekeerde zijde van de objectruimte is gelegen.

7. Componentplaatsingseenheid volgens conclusie 6, met het 1036507 kenmerk, dat de lichtbron tussen de stopplaat en het tweede lenzenstelsel is gelegen alsmede naar een reflecterende zijde van de stopplaat toe is gericht.

8. Componentplaatsingseenheid volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de optische as van de lenzenstelsels zich evenwijdig uitstrekt aan de 5 hartlijn van het mondstuk, waarbij tussen de lenzenstelsels en de hartlijn een afbuigelement is opgesteld, met behulp waarvan ten minste een contour van de in de objectruimte gelegen component afbeeldbaar is op de sensor.

9. Componentplaatsingseenheid volgens een der voorgaande conclusies 6, 7, of 8 met het kenmerk, dat met behulp van de sensor tevens een 10 afbeelding van ten minste een deel van het substraat vervaardigbaar is. 1036507