JP2006251714A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、効率的な間接照明を作り出すと共に、読取り対象物の種類に応じた対応を容易にした撮像装置を提供する。
【解決手段】 この撮像装置１において、第１の照明部２１から出射される光のうちで撮像軸線Ｌ側に向かう光を、第２の反射部３１によって遮蔽させると、第１の照明部２１で発生する迷光が読取り対象物に直接当たり難くなる。従って、電子部品６の誤認識を引き起こす要因になっている照明ムラが発生し難くなる。さらに、直接照明１０Ｂは、第３の照明部５１とは別に、第３の照明部５１の外方で周方向に等間隔に配列された第４の照明部５２を有している。この第４の照明部５２によって、照明領域を周方向に等分割させることができ、各電子部品６Ｂに照明を割り当てることができるので、複数の電子部品６Ｂの同時撮像が可能になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特に、電子部品を回路基板上に実装する過程で利用される撮像装置に関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開平６−６１７００号公報がある。この公報に記載された撮像装置には、電子部品のリード部に照明光を照射するための照明手段が設けられ、この照明手段として光ファイバが利用されている。この光ファイバから出射した光によって電子部品のリード部が照らし出されるが、このとき、階段状に形成した反射面を利用した間接照明によって電子部品を下から照らすことができる。

特開平６−６１７００号公報（第１図） 特開平１０−２７５１３号公報

しかしながら、前述した従来の撮像装置においては、光ファイバからの光を階段状の反射面で反射させることにより、拡散した間接光を作り出して、広い範囲の照明を可能にし、１種類の光源によって広い範囲を均一に照らすことができるが、間接照明が単一的であるゆえに多種多様な電子部品に対応させ難いといった問題点がある。

本発明は、効率的な間接照明を作り出すと共に、読取り対象物の種類に応じた対応を容易にした撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る撮像装置は、撮像窓から出射する照明光により読取り対象物を照らすために筐体内に配置した照明手段と、照明手段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手段とを有する撮像装置において、
照明手段は、直接照明と間接照明とからなり、
間接照明は、撮像窓に近接して配置された第１の照明部と、撮像手段から撮像窓に至る撮像軸線に沿って、第１の照明部から離間するように撮像手段側に配置された第２の照明部と、筐体に固定されると共に、第１の照明部から出射される光を撮像窓に向けて反射させる第１の反射部と、筐体に固定されて、第２の照明部からの光を撮像窓に向けて反射させると共に、第１の照明部から出射される光のうち撮像軸線側に向かう迷光を遮蔽する第２の反射部とを備え、
直接照明は、
第２の照明部から離間するように撮像手段側に配置されると共に、撮像軸線を中心に環状に配列されたＬＥＤからなる第３の照明部と、第３の照明部の外方で周方向に等間隔に配置された第４の照明部とを備えたことを特徴とする。

この撮像装置において、第１の照明部から出射した光は、第１の反射部で反射させた後に読取り対象物を照らし、読取り対象物を照らす第１の間接照明を作り出している。また、第２の照明部から出射した光は、第２の反射部で反射した後に読取り対象物を照らし、読取り対象物を照らす第２の間接照明を作り出している。このような２つの間接照明のうち、撮像窓に近い第１の照明部で発生する迷光が、読取り対象物に直接当たると、このことが、撮像に悪影響を与えることになる。そこで、第１の照明部から出射される光のうちで撮像軸線側に向かう光を、前述した第２の反射部によって遮蔽させると、第１の照明部で発生する迷光が読取り対象物に直接当たり難くなる。従って、効率的な間接照明が作り出され、その結果として、読取り対象物の誤認識を引き起こす要因になっている照明ムラが発生し難くなる。このように、２種類の間接照明の点灯・消灯を適切に組み合わせることで、読取り対象物の種類に応じた適切な対応が容易になる。
さらに、この撮像装置における第３の照明部は、撮像軸線上に配置された読取り対象物の直接照明を可能にするが、複数の読取り対象物の同時撮像を可能にするために、撮像軸線を中心として配置された複数の読取り対象物を撮像する場合、第３の照明部だけでは照明のバラツキが生じ易くなる。そこで、直接照明は、第３の照明部とは別に、第３の照明部の外方で周方向に等間隔に配列された第４の照明部を有している。この第４の照明部によって、照明領域を周方向に等分割させることができ、各読取り対象物に照明を割り当てることができるので、複数の読取り対象物の同時撮像が可能になり、これによって、撮像効率を向上させ、読取り対象物の種類に応じた対応を容易にする。

また、第１の反射部は、筐体において撮像窓を囲むように設けられ、第２の反射部は、第１の照明部から出射される光のうち撮像軸線側に向かう迷光を遮蔽するように、第１の照明部側に倒れ込むようにして設けられていると好適である。このように、第１の反射部が撮像窓を囲むことで、第１の反射部を筐体と一体に形成することができ、第２の反射部が第１の照明部側に倒れ込むことで、第１の照明部から発生する迷光を適切に阻止することができる。そして、第１の反射部と第２の反射部との反射角度を適切に調整することで、間接照明において、第１の間接照明と第２の間接照明とが互いに補完し合うように照明調整でき、照明ムラの発生を抑制することができる。

また、第２の照明部と第２の反射部との協働によって作り出される第２の間接照明の照明仰角は、第１の照明部と第１の反射部との協働によって作り出される第１の間接照明の照明仰角より大きいと好適である。浅い角度の第１の間接照明と深い角度の第２の間接照明とを利用することによって、広範囲で均一な照明を可能にしている。

本発明によれば、効率的な間接照明を作り出すと共に、読取り対象物の種類に応じた対応を容易にする。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る撮像装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１〜図４に示すように、撮像装置１は、電子部品実装機（図示せず）の一部として組み込まれて利用されるものであり、回路基板（図示せず）上に電子部品(撮像対象物)６を実装する前段階において、電子部品６の検査に利用される。この電子部品６は、小型化、薄型化、多様化の要求によってパッケージ化されたものであり、このパッケージとしては、周辺リード型パッケージや表面実装型エリアアレイパッケージ、ＱＦＰ、ＳＯＰ、ＳＯＪ、ＱＦＪ、ＢＧＡ、ＣＳＰ等がある。このような電子部品６を撮像する撮像装置１は、縦長の筐体２を有し、この筺体２の上部には、略８角形の撮像窓Ｓが設けられている。そして、読取り対象物の一例である電子部品６は吸着ノズル（図示せず）によって撮像窓Ｓの位置まで搬送され、この電子部品６は照明手段１０によって下方から照らされる。

さらに、この撮像装置１は、電子部品６の底面で反射した光を受光して電子部品６を撮像するための撮像手段５を有している。この撮像手段５は、ＣＣＤカメラにより構成されると共に、この撮像軸線Ｌが撮像窓Ｓの中心を通るように照明手段１０の真下に配置されている。この撮像手段５は、結像レンズ部８とエリア型ＣＣＤ９とを備えると共に、筐体２に固定された駆動回路基板４９に形成した開口部２ｂから結像レンズ部８が覗くように配置されている。

この撮像手段５の照明として利用される照明手段１０は、間接照明１０Ａと直接照明１０Ｂとを有し、ユニット化して小型化を図りつつ多種多様な電子部品６への対応を可能にしている。この間接照明１０Ａは、上段の第１の間接照明２０と下段の第２の間接照明３０からなり、直接照明１０Ｂは、上段の第１の直接照明４０と下段の第２の直接照明５０とからなる。

先ず、間接照明１０Ａについて説明する。

上段側に位置する第１の間接照明２０は、撮像窓Ｓに最も近く配置された第１の照明部２１と、筐体２の上部に一体的に形成されて第１の照明部２１からの光を電子部品６に向けて反射させる第１の反射部２２とからなる。第１の間接照明２０は、撮像窓Ｓに最も近い近接照明を構成し、比較的小さな照明仰角α(例えば８〜３０度)すなわち浅い角度αをもって、例えば電子部品６Ａのボールグリッド（リード部の一例）６ａを側方から間接的に照らす。これに対し、下段側に位置する第２の間接照明３０は、撮像軸線Ｌに沿って第１の照明部２１から離間するように撮像手段５側に配置された第２の照明部３１と、筐体２に固定されて第２の照明部３１からの光を撮像窓Ｓに向けて反射させる第２の反射部３２とからなる。この第２の間接照明３０は、比較的大きな照明仰角β(例えば３０〜６０度)すなわち深い角度βをもって、例えば電子部品６Ａのボールグリッド（リード部の一例）６ａを斜め下方から間接的に照らす。

撮像窓Ｓを画成するように配置された第１の間接照明２０における第１の反射部２２は、平板状で長い反射板２２ａと平板状で短い反射板２２ｂとからなり、これら２種類の反射板２２ａ，２２ｂを組み合わせることにより、筐体２の上端において八角形の撮像窓Ｓが形成される(図１及び図２参照)。そして、各反射板２２ａ，２２ｂは、撮像軸線Ｌに対して所定の角度を有し、比較的小さな照明仰角αをもって光を反射させ、例えば電子部品６Ａのボールグリッド６ａは間接的に照らされる。

また、第１の間接照明２０における第１の照明部２１は、筐体２の側壁２ａに沿わせるようにして撮像軸線Ｌを取り囲むように配列した多数のＬＥＤ２１ａからなる。この第１の照明部２１の各ＬＥＤ２１ａは、各反射板２２ａ，２２ｂの真下に配置されると共に、筐体２に固定された環状なベース板３３上で一列に並べられている。そして、各ＬＥＤ２１ａは、第１の反射部２２に向けて撮像軸線Ｌに対し平行な光を出射する。

これに対し、第２の間接照明３０における第２の照明部３１の各ＬＥＤ３１ａは、筐体２の側壁２ａにネジ止めされた駆動回路基板３５に固定される。各ＬＥＤ２１ａは、第２の反射部３２の一部として形成された平板状の反射板３４に向けて光を出射し、４枚の反射板３４は、撮像軸線Ｌに対して所定の角度を有し、比較的大きな照明仰角βをもって光を反射させ、例えば電子部品６Ａのボールグリッド６ａは間接的に照らされる。

また、このような２つの間接照明２０，３０のうち、第１の照明部２１で発生する不必要な光すなわち迷光Ｐは、第1の照明部２１が撮像窓Ｓに近いゆえに、電子部品６に直接当たると撮像に与える影響が大きい。そこで、図４及び図５に示すように、第２の反射部３２において、各反射板３４は、クランク状に折り曲げられたベース部３６の上端に一体的に固定されていると共に、第１の照明部２１の各ＬＥＤ２１ａから出射される光のうち撮像軸線Ｌ側に向かう迷光Ｐを遮蔽するように、第１の照明部２１側に倒れ込むようにして配置される。そして、この遮光を達成するために、反射板３４は、第１の照明部２１に近接し且つ対向して配置されると共に、撮像軸線Ｌに対し所定の角度を有するように倒れ込んでいる。そして、第１の反射部２２と第２の反射部３２とで形成される開口部Ｒを通過する光のみが電子部品６に照射される。

従って、反射板３４と反射板２２ａ，２２ｂとの協働により、第１の照明部２１から第１の反射部２２に至る光路が確保されると同時に、第１の照明部２１で発生する迷光Ｐが電子部品６に直接当たり難くなり、その結果として、電子部品６の誤認識を引き起こす要因になっている照明ムラが発生し難くなる。また、反射板３４の反射角度を変えることで、照明仰角βを簡単かつ確実に変更することができ、その結果として、撮像領域Ｗにおいて、第１の間接照明２０を第２の間接照明３０で簡単に補完させることができる。そして、小さい照明仰角αの第１の間接照明２０と大きい照明仰角βの第２の間接照明３０とを利用すると、広範囲で均一な照明が可能となり、効率的な間接照明を作り出すことができる。さらに、２種類の間接照明２０，３０の点灯・消灯を適切に組み合わせることで、電子部品などの読取り対象物６の種類に応じた対応が容易になる。

次に、直接照明１０Ｂについて説明する。

図１〜図３及び図６に示すように、直接照明１０Ｂは、上段の第１の直接照明４０と下段の第２の直接照明５０とからなる。

上段に位置する第１の直接照明４０は、筐体２の側壁２ａに沿うようにして撮像軸線Ｌを取り囲むように配列させた多数のＬＥＤ４１ａからなる第５の照明部４１で構成される。この第５の照明部４１の各ＬＥＤ４１ａは駆動回路基板３５に固定され、各ＬＥＤ４１ａは、所定の照明仰角(例えば３０〜６０度)をもって、電子部品６を斜め下方から照らす。

さらに、下段に位置する第２の直接照明５０は、筐体２の底板をなす駆動回路基板４９上で撮像軸線Ｌを取り囲むように環状に配列させた多数のＬＥＤ５１ａからなる第３の照明部５１と、第３の照明部５１の外方で周方向で等間隔に配置された第４の照明部５２とで構成される。この第３の照明部５１は、第２の照明部３１から離間するように撮像手段５側に配置されている。各ＬＥＤ５１ａは、指向性の低いものが利用され、２重のリング状に配置されると共に、所定の照明仰角(例えば６０〜９０度)をもって電子部品６を略真下から照らす。

この第３の照明部５１は、撮像軸線Ｌ上に配置された電子部品６Ａ（図３参照）の照明を可能にするが、撮像軸線Ｌを中心に環状に配置された複数（６個）の電子部品６Ｂ（図３参照）を撮像する場合、第３の照明部５１だけでは照明のバラツキが生じ易くなる。特に、電子部品６Ｂの表面反射率が高い場合に問題となる。

そこで、直接照明１０Ｂには、第３の照明部５１とは別の第４の照明部５２が設けられ、この第４の照明部５２は、６個一組の電子部品６Ｂに対応するように、５個一組のＬＥＤ５２ａを６組有し、各電子部品６Ｂに対応するように、振り分け角度６０度をもって配置されている。このＬＥＤ５２ａは、指向性の高いものが利用され、スポット的な照明を可能にしている。従って、この第４の照明部５２によって、照明領域を等分割させることができ、各電子部品６Ｂ毎に均等に照明を割り当てることができるので、複数（この場合６個）の電子部品６Ｂの同時撮像が可能になる。これによって、撮像効率を向上させ、電子部品６Ｂの表面反射率が高い場合でも、電子部品６Ｂの種類に応じた対応が容易になる。

なお、電子部品６のうちでワーク領域が広い電子部品６Ａ（図３参照）のような場合、直接照明１０Ｂにおいては、第３の照明部５１と第４の照明部５２とを同時点灯させることで、ワーク領域全体をカバーするような直接照明が可能となる。また、この場合、間接照明１０Ａも必要に応じて適宜点灯される。

本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもなく、第１の照明部（間接照明）２１と第２の照明部（間接照明）３１と第３の照明部（直接照明）５１と第４の照明部（直接照明）５２と第５の照明部（直接照明）４１の同時点灯又は選択点灯は、電子部品のタイプによって適宜選択される。

本発明に係る撮像装置の一実施形態を示す断面図である。 図１の撮像装置に適用する照明手段を示す斜視図である。 図２に示した照明手段の平面図である。 照明手段の要部を示す断面図である。 第２の反射部を示す斜視図である。 直接照明における第３及び第４の照明部を示す平面図である。

符号の説明

１…撮像装置、２…筐体、５…撮像手段、６，６Ａ，６Ｂ…電子部品(読取り対象物)、１０…照明手段、１０Ａ…間接照明、１０Ｂ…直接照明、２０…第１の間接照明、２１…第１の照明部、２２…第１の反射部、３０…第２の間接照明、３１…第２の照明部、３２…第２の反射部、５１…第３の照明部、５２…第４の照明部、α，β…照明仰角、Ｌ…撮像軸線、Ｓ…撮像窓、Ｐ…迷光。

Claims (3)

1. 撮像窓から出射する照明光により読取り対象物を照らすために筐体内に配置した照明手段と、前記照明手段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手段とを有する撮像装置において、
   前記照明手段は、直接照明と間接照明とからなり、
   前記間接照明は、
   前記撮像窓に近接して配置された第１の照明部と、
   前記撮像手段から前記撮像窓に至る撮像軸線に沿って、前記第１の照明部から離間するように前記撮像手段側に配置された第２の照明部と、
   前記筐体に固定されると共に、前記第１の照明部から出射される光を前記撮像窓に向けて反射させる第１の反射部と、
   前記筐体に固定されて、前記第２の照明部からの光を前記撮像窓に向けて反射させると共に、前記第１の照明部から出射される光のうち前記撮像軸線側に向かう迷光を遮蔽する第２の反射部とを備え、
   前記直接照明は、
   前記第２の照明部から離間するように前記撮像手段側に配置されると共に、前記撮像軸線を中心に環状に配列されたＬＥＤからなる第３の照明部と、
   前記第３の照明部の外方で周方向に等間隔に配置された第４の照明部とを備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１の反射部は、前記筐体において前記撮像窓を囲むように設けられ、
   前記第２の反射部は、前記第１の照明部から出射される光のうち前記撮像軸線側に向かう迷光を遮蔽するように、前記第１の照明部側に倒れ込むようにして設けられていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記第２の照明部と前記第２の反射部との協働によって作り出される第２の間接照明の照明仰角は、前記第１の照明部と前記第１の反射部との協働によって作り出される第１の間接照明の照明仰角より大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。

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