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JP4077557B2 - Imaging device - Google Patents
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JP4077557B2 - Imaging device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子部品等の読取対象物を撮像する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子部品を基板に実装する電子部品実装装置には、電子部品を認識すべく当該電子部品を撮像する撮像装置が付設されている。
【0003】
この撮像装置としては、例えば特開平10−19795号公報に記載の装置が知られている。
【0004】
この撮像装置は、吸着ノズルで吸着した電子部品を、プリント基板上に搬送する途中に配置され、吸着された電子部品を照明してその反射光を受光することで、当該電子部品が吸着ノズルに吸着された際に起こる位置ずれ等を認識するものである。具体的には、吸着ノズルにより吸着され撮像位置に到達した電子部品を、当該電子部品の反射光軸線の周囲に所定の照射仰角(電子部品に対する投射光の光軸と上記反射光軸線に直交する平面との成す角)で並設された複数の照明用光源により斜め下方より照明し、この反射光を上記反射光軸線上に配置された撮像部(CCD)で撮像する構成になされている。
【0005】
この撮像装置では、上記撮像位置で様々な大きさの電子部品を撮像する構成を有しているが、当該撮像位置での電子部品の底面の位置が常に一定になるように、吸着ノズルの移動経路は一般的に制御されている。すなわち、撮像位置での電子部品と撮像装置との間には常に一定のワークディスタンスWが存在している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような撮像装置で、BGA(Ball Grid Array)やPGA(Pin Grid Array)等の半田接合面が球形の電子部品を撮像する場合には、照明用光源の照射仰角を略0°〜20°として上記BGAやPGA等の電子部品を照明するのが、撮像に最適であるというのを本発明者は見出した。
【0007】
しかしながら、前述したように、撮像位置での電子部品と撮像装置との間には常に一定のワークディスタンスWが存在しているため、照明用光源の照射仰角略0°〜20°を確保する、すなわち照明用光源の投射光の光軸と電子部品の底面との成す角略0°〜20°を確保するには、照明用光源を上記反射光軸線に直交する方向(水平方向)にて当該反射光軸線から大幅に遠ざけて配置しなければならず、装置が同方向に大型化するといった問題がある。
【0008】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、装置の水平方向での小型化を実現しつつ読取対象物を最適に照明できる撮像装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明による撮像装置は、撮像位置に位置した読取対象物を下方より照明する照明用光源を複数個備えると共に、照明された読取対象物からの反射光を受光して読取対象物を撮像する撮像部を備えた撮像装置において、照明用光源は、撮像位置に位置した読取対象物の反射光軸線にその中心が一致するn角形(nは4以上の整数)の各辺に沿って並設される一方で、照明用光源の上方に対応して配置されると共に、当該照明用光源からの投射光を反射して、この反射光の光軸と読取対象物の上記反射光軸線に直交する平面との成す照射仰角を略0°〜略20°として読取対象物を照射する反射ミラーを具備したことを特徴としている。
【0010】
このような本発明に係る撮像装置によれば、照明用光源が読取対象物の反射光軸線に直交する方向(水平方向)に遠ざけられなくても、照明用光源の上方に対応して配置された反射ミラーにより、当該照明用光源からの投射光が反射され照射仰角略0°〜略20°が確保されて読取対象物が照射されるため、装置の水平方向での小型化が図られつつ例えばBGAやPGA等の読取対象物が最適に照明されるようになる。
【0011】
ここで、反射ミラーに対する投射光の光軸と上記平面との成す照明用光源の投射仰角、上記平面との成す反射ミラーの傾斜角度としては、種々のものが考えられるが、例えば、照明用光源の投射仰角を略80°、反射ミラーの傾斜角度を略45°として各々配置し、当該反射ミラーによる反射光の光軸と上記平面との成す照射仰角を略10°として読取対象物を照射する構成を採用するのが、設計、製造上特に簡易であり、より好ましい。
【0012】
また、読取対象物は、吸着ノズルにより吸着されて上記平面に平行な水平方向及び上記反射光軸線に平行な上下方向に移動可能とされ、吸着ノズルは、読取対象物が反射ミラーに干渉しない上下位置で水平移動して読取対象物を撮像位置の上方位置に到達させ、撮像時には、読取対象物を撮像位置まで下降させ、撮像が終了したら、読取対象物を上記上方位置まで上昇させて水平移動するのが好ましい。
【0013】
このように構成された撮像装置は、吸着ノズルによる読取対象物の撮像位置への水平移動時/撮像位置からの水平移動時に、当該読取対象物が反射ミラーに干渉する虞がある場合に特に好適に採用されるものであり、吸着ノズルによる読取対象物の当該水平移動時には、吸着ノズルにより読取対象物が反射ミラーに干渉しない上下位置で水平移動されて反射ミラーに対する干渉が回避される一方で、読取対象物の撮像時/撮像後には、吸着ノズルにより読取対象物が下降/上昇されて撮像位置/水平移動位置に移動されるため、反射ミラーに対する干渉の虞が全く無くなり、装置に対する信頼性がより向上される。
【0014】
また、読取対象物は、吸着ノズルにより吸着されて上記平面に平行な水平方向に移動されて撮像位置を通過可能とされ、反射ミラーのうちの、読取対象物の水平移動軌跡に当たる部分を、読取対象物の水平移動時に読取対象物に干渉しない位置に退避させ、撮像時に元の位置に復帰させる反射ミラー移動手段を具備するのが好ましい。
【0015】
このように構成された撮像装置は、吸着ノズルによる読取対象物の撮像位置への水平移動時/撮像位置からの水平移動時に、当該読取対象物が反射ミラーに干渉する虞がある場合に特に好適に採用されるものであり、反射ミラー移動手段により、吸着ノズルによる読取対象物の当該水平移動時には、反射ミラーのうちの、読取対象物の水平移動軌跡に当たる部分が、読取対象物に干渉しない位置に退避される一方で、読取対象物の撮像位置での撮像時には、元の位置に復帰されるため、反射ミラーに対する干渉の虞が全く無くなり、装置に対する信頼性がより向上される。
【0016】
また、読取対象物は、吸着ノズルにより吸着されて上記平面に平行な水平方向に移動されて撮像位置を通過可能とされ、反射ミラーは、読取対象物の水平移動軌跡に当たる部分が欠けているのが好ましい。
【0017】
このように構成された撮像装置は、吸着ノズルによる読取対象物の撮像位置への水平移動時/撮像位置からの水平移動時に、当該読取対象物が反射ミラーに干渉する虞がある場合に特に好適に採用されるものであり、反射ミラーのうちの、読取対象物の水平移動軌跡に当たる部分が欠けているため、反射ミラーに対する干渉の虞が全く無くなり、装置に対する信頼性がより向上される。この時、読取対象物の認識に関しては、反射ミラーの欠けている部分によりこの状態では完全な認識はできないが、例えば、所謂認識ソフト等を用いることにより補間がなされ得る。
【0018】
また、読取対象物に対する投射光の光軸と上記平面との成す照射仰角を略35°〜略55°として読取対象物を直接照明すると共に、上記各辺に沿って照明用光源と交互に並設された第2の照明用光源を具備するのが好ましい。
【0019】
このような構成を採用した場合、照射仰角が略35°〜略55°にされた第2の照明用光源による読取対象物の直接照明によって、例えばQFP(Quad Flat Package)等の例えば10mm角〜40mm角程度の大きな読取対象物が最適に照明されるため、撮像対象の範囲が広げられると共に、各辺に沿って上記照明用光源と交互に並設されるため、当該第2の照明用光源が設けられていても装置の上下方向での小型化が図られる。
【0020】
また、撮像位置に位置した読取対象物と撮像部との間の光路を略90°曲げる第2の反射ミラーと、この第2の反射ミラーと撮像部との間に配置され、第2の反射ミラーに対する投射光の光軸と読取対象物の上記反射光軸線であって第2の反射ミラーにより90°曲げられた反射光軸線に直交する平面との成す照射仰角を略70°〜略90°として読取対象物を間接的に照明すると共に、上記各辺に対応して並設された第3の照明用光源を具備するのが好ましい。
【0021】
このような構成を採用した場合、第2の反射ミラーにより、撮像位置に位置した読取対象物と撮像部との間の光路が略90°曲げられて、当該第2の反射ミラーと撮像部との間に第3の照明用光源が配置されるため、装置の上下方向での小型化がより図られると共に、この照射仰角が略70°〜略90°にされた第3の照明用光源による読取対象物の間接照明によって、例えばコンデンサ等の例えば10mm角以下の小さな読取対象物が最適に照明されるため、撮像対象の範囲がより広げられるようになる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る撮像位置の好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0023】
図1は、第1実施形態に係る撮像装置1を示す斜視図、図2は、図1の撮像装置1の断面図、図3は、図2中の照明系5及び電子部品2を拡大して示す詳細断面図、図4は、図1の撮像装置1の反射ミラー20及び保護ガラス板14を取り外し一部を破断して示す斜視図である。
【0024】
これらの図に示す撮像装置1は、図2及び図3に示した電子部品(読取対象物)2の撮像を可能とし、図示を省略した電子部品実装装置の一部として組み込まれて利用される。電子部品2としては種々のものが適用されるが、本実施形態においては、例えばコンデンサ、QFP(Quad Flat Package)、BGA、PGA等が適用される。
【0025】
この撮像装置1は、図1及び図2に示すように、暗箱を構成するケーシング3を有し、このケーシング3内に、図2に示すように、吸着ノズル4によって撮像位置Sまで搬送して来た電子部品2の底面2a、リード2b(図3参照)を照らし出すための照明系5と、電子部品2で反射した光を像情報として受け入れて、当該電子部品2の像として映し出すための撮像系6と、照明系5と撮像系6との間に配置されて反射光を撮像系6上に結像させるレンズ系7と、を備え、さらに、ケーシング3の電子部品2に対する観察窓13の端部上方を覆うように配置され、上記照明系5を構成する第1の照明用光源群16の投射光を反射して当該反射光により電子部品2を照射する反射ミラー20を備える。
【0026】
この撮像装置1は、撮像位置Sで様々な大きさの電子部品2を撮像させる構成を有しているが、撮像位置Sで、電子部品2の底面2aの位置が常に一定になるように、吸着ノズル4の移動経路は制御されている。すなわち、吸着ノズル4により吸着された種々の電子部品2は、吸着ノズルにより水平方向に移動されて撮像位置Sを通過可能にされ、当該撮像位置Sで電子部品2の底面2aが常に一定のワークディスタンスWを保つようになされている(図3参照)。
【0027】
また、この撮像装置1の上記撮像系6及びレンズ系7は、図2に示すように、例えばコンデンサ等の10mm角以下の小さな電子部品2を撮像するための小視野態様と、例えば30mm角のQFP等の10mm角〜40mm角程度の大きな電子部品2を撮像するための大視野態様との2態様に対応し得るように分かれている。
【0028】
具体的には、ケーシング3の横胴3a内での電子部品2の反射光軸線L上に、ハーフミラー8が配置され、このハーフミラー8により、電子部品2の底面2a及びリード2bで反射した光が2方向に振り分けられ、その一方の反射光が、当該ハーフミラー8で90°曲げられて小視野用の縦胴3b内に入射され、他方の反射光が、ハーフミラー8を通過してこの光路を90度変えるための反射板21を介して大視野用の縦胴3c内に入射される構成になされている。さらに、小視野用の縦胴3b内には、その末端に撮像系6の一方を構成し、小視野用の縦胴3b内に入射された反射光を撮像する小視野用CCD10が配置されると共に、小視野用CCD10と上記ハーフミラー8との間に、レンズ系7の一方を構成し、上記小視野用CCD10に反射光を結像させる小視野用レンズ部9が配置される一方で、大視野用の縦胴3c内には、その末端に撮像系6の他方を構成し、大視野用の縦胴3c内に入射された反射光を撮像する大視野用CCD12が配置されると共に、大視野用CCD12と上記反射板21との間に、レンズ系7の他方を構成し、上記大視野用CCD12に反射光を結像させる大視野用レンズ部11が配置されている。
【0029】
また、照明系5も、前述した撮像系6及びレンズ系7と同様に、大視野態様と小視野態様との2態様に対応し得るように区分けされている。
【0030】
具体的には、図3に示すように、横胴3aと上記観察窓13を上部に有する縦胴3dとの境界部内壁面であって電子部品2とハーフミラー8との間での当該電子部品2の反射光軸線L上に、その光路を90度曲げるための第2の反射ミラー15が固定されており、横胴3a内の上記第2の反射ミラー15とハーフミラー8との間に、照明系5の一方を構成し、当該第2の反射ミラー15に向けて光を投射する小視野照明用光源群18が設けられている一方で、縦胴3a内の上記観察窓13と第2の反射ミラー15との間であって当該観察窓13の近傍に、照明系5の他方を構成し、電子部品2に向けて光を直接投射する大視野照明用光源群17が設けられている。
【0031】
ここで、上記第2の反射ミラー15は、ケーシング3の底面を基準として45°の傾斜角度で配置されている。また、上記照明用光源群17,18が配置されるケーシング3の縦胴3d、横胴3aは、その軸線に直交する断面が矩形を成している(図4参照)。
【0032】
図3に示すように、上記小視野照明用光源群18は、前述した例えばコンデンサ等の10mm角以下の小さな電子部品2を最適に照明するための複数のLED(第3の照明用光源)18aから成り、各LED18aは、反射光軸線Lの周囲に沿って、すなわち矩形を成す横胴3aの内壁面に沿って、第2の反射ミラー15に対する投射光の光軸L3と上記反射光軸線Lに直交する平面との成す投射仰角γが略70°〜略90°となるように並設されている。従って、小視野照明用光源群18による電子部品2に対する照射仰角(電子部品2の底面2aと第2の反射ミラー15を介した照射光との成す角)γも略70°〜略90°となる。なお、この小視野照明用光源群18の照射仰角γは、略80°であるのが最適に照明できるため最も好ましいが、略70°〜略90°の範囲内にあれば、許容できるのを本発明者は実験により確認している。
【0033】
また、図2〜図4に示すように、上記大視野照明用光源群17は、前述した例えば30mm角のQFP等の10mm角〜40mm角程度の大きな電子部品2をを最適に照明するための複数のLED(第2の照明用光源)17aから成り、各LED17aは、反射光軸線Lの周囲に沿って、すなわち矩形を成す縦胴3dの内壁面に沿って、電子部品2に対する照射仰角(その投射光の光軸L2と電子部品2の底面2aとの成す角)βが略35°〜略55°となるように並設されている(図3参照)。なお、この大視野照明用光源群17の照射仰角βは、略45°であるのが最適に照明できるため最も好ましいが、略35°〜略55°の範囲内にあれば、許容できるのを本発明者は実験により確認している。
【0034】
さらに、特に本実施形態においては、図2〜図4に示すように、上記大視野照明用光源群17を構成するLED17aと交互に、第1の照明用光源群16を構成するLED(照明用光源)16aが配置されている。すなわち、上記矩形を成す縦胴3dの内壁面に沿って、LED17aとLED16aとが交互に配置されている。
【0035】
このLED16aは、前述したBGAやPGA等の半田接合面が球形の電子部品2を最適に照明するためのものであり、図3に示すように、その投射光の光軸L1’と上記反射光軸線Lに直交する平面(電子部品2の底面2a)との成す投射仰角α1が略80°となるように並設されている。
【0036】
この第1の照明用光源群16による投射光、前述した第2の照明用光源群17による直接投射光及び第3の照明用光源群18による第2の反射ミラー15を介した間接投射光は全て、観察窓13に嵌め込まれたケーシング3内保護用のガラス板14を介して外部に出射される。
【0037】
ここで、さらに本実施形態の撮像装置1は、図1〜図3に示すように、ケーシング3の観察窓13の端部上方を四方から覆うように固定された反射ミラー20を備えている。この4個の反射ミラー20は、矩形を成す縦胴3dの縁部から上方に突出し途中から上記反射光軸線Lに向かうように傾斜する形状を有しており、上記第2の照明用光源群17による直接投射光、第3の照明用光源群18による間接投射光を遮らず、第1の照明用光源群16による投射光のみを反射して撮像位置Sに位置する電子部品2に向かわせる構成になされている。
【0038】
具体的には、当該反射ミラー20は、図3に示すように、反射光軸線Lに直交する平面との成す傾斜角度θが略45°となるように配置されている。ここで、前述したように、第1の照明用光源群16は、投射仰角α1が略80°となるように並設されているため、反射ミラー20により反射された光は、この反射光の光軸L1と上記反射光軸線Lに直交する平面(電子部品2の底面2a)との成す照射仰角αを略10°として電子部品2を照射する。すなわち、この第1の照明用光源群16により、BGAやPGA等の電子部品2が最適に照明されることになる。
【0039】
なお、この実施形態では、設計、製造上特に簡易であり、より好ましいとして、上記照射仰角αを確保するための第1の照明用光源群16の投射仰角α1を略80°とし、反射ミラー20の傾斜角度θを略45°としているが、これらの角度に限定されるものではなく、例えば、第1の照明用光源群16の投射仰角α1を略90°とし、反射ミラー20の傾斜角度θを略50°(上記略45°の場合に対して光の反射位置を変えずに略5°回転することで略50°とする)としても、照射仰角α=略10°を確保できる。
【0040】
また、この第1の照明用光源群16による反射ミラー20を介した照射仰角αは、略10°であるのが最適に照明できるため最も好ましいが、略0°〜略20°の範囲内にあれば、許容できるのを本発明者は実験により確認している。
【0041】
そして、これらの照明用光源群16,17,18は、相互間の点灯を切り替えることが可能に構成されており、何れか一群の照明用光源群を点灯させるか、または複数群の照明用光源群を同時に点灯させるかは、対象となる電子部品2の形状や性質等により左右される。
【0042】
このように、本実施形態においては、例えばBGAやPGA等の電子部品2を撮像するにあたって、第1の照明用光源群16を電子部品2の反射光軸線Lに直交する方向(水平方向)に遠ざけなくとも、第1の照明用光源群16の上方に対応して配置した反射ミラー20により、当該第1の照明用光源群16からの投射光を反射して照射仰角α=略0°〜略20°を確保して電子部品2を照射し得るため、撮像位置1の水平方向での小型化を実現しつつ例えばBGAやPGA等の電子部品2を最適に照明できるようになっている。
【0043】
また、照射仰角βを略35°〜略55°としたLED17aによる電子部品2の直接照明によって、例えばQFP等の例えば10mm角〜40mm角程度の大きな電子部品2も最適に照明し得るため、1台の撮像装置1のみで撮像対象の範囲を広げることができると共に、各辺に沿ってLED16aと交互に並設しているため、このLED17aを設けていても撮像装置1の上下方向での小型化を図ることができるようになっている。
【0044】
また、第2の反射ミラー15により、撮像位置Sに位置した電子部品2と撮像系6との間の光路Lを略90°曲げて、当該第2の反射ミラー15と撮像系6との間に第3の照明用光源群18を配置しているため、撮像位置1の上下方向での小型化をより図ることができると共に、この照射仰角γを略70°〜略90°とした第3の照明用光源群18による電子部品2の間接照明によって、例えばコンデンサ等の例えば10mm角以下の小さな電子部品2を最適に照明し得るため、1台の撮像装置1のみで撮像対象の範囲をより広げることができるようになっている。
【0045】
なお、この第1実施形態においては、電子部品2は、吸着ノズル4に吸着され一軸を支点として水平方向に回動することにより、上記ワークディスタンスWを保ちつつ撮像位置Sを通過可能とされるが、吸着ノズル4による電子部品2の撮像位置Sへの水平移動時/撮像位置Sからの水平移動時に、当該電子部品2が反射ミラー20の一部(例えば、図1に示すように、矢印で示した電子部品2の水平移動軌跡に当たる位置に対向配置されている反射ミラー20a,20a)に干渉する虞がある場合には、吸着ノズル4の移動を制御して、当該水平移動時には、吸着ノズル4により電子部品2を反射ミラー20a,20aに干渉しない上下位置で水平移動して反射ミラー20a,20aに対する干渉を回避するようにする一方で、電子部品2の撮像時/撮像後には、吸着ノズル4により電子部品2を下降/上昇して撮像位置S/水平移動位置に移動するのが必要とされる。このように構成すれば、反射ミラー20a,20aに対する電子部品2の干渉の虞が全く無くなるため、撮像位置1に対する信頼性をより向上できる。
【0046】
図5は、第2実施形態に係る撮像装置1を示す斜視図、図6は、図5中の反射ミラー20の下面図であり、可動反射ミラー20aの移動の様子を示す下面図である。
【0047】
この第2実施形態の撮像装置1が第1実施形態のそれと違う点は、前述した吸着ノズル4により吸着されワークディスタンスWを保ちつつ水平方向に移動される電子部品2の反射ミラー20に対する干渉の虞を積極的に回避する反射ミラー移動手段30を設けた点である。
【0048】
この反射ミラー移動手段30は、電子部品2の水平移動軌跡(図6の仮想線参照)に当たる位置に対向配置されている反射ミラー20a,20aを可動反射ミラーとして、この可動反射ミラー20a、20aを上記水平移動軌跡に略直交する一方向に前進/後退させるアクチュエータとしての例えばエアーシリンダ30aと、この一方向に対する可動反射ミラー20a、20aの前進/後退をガイドするスライドガイド30b,30bと、を備えており、エアーシリンダ30aの駆動により、電子部品2の水平移動時には、可動反射ミラー20a、20aが、図6に実線で示した退避位置、すなわち電子部品2に干渉しない退避位置まで後退され、電子部品2が撮像装置Sに到達したら、図6に点線で示した元の位置に復帰されるように構成されている。
【0049】
このように、第2実施形態では、上記反射ミラー移動手段30によって、電子部品2を上下動することなく水平移動のままでも反射ミラー20に対する干渉の虞が全く無く、撮像装置1に対する信頼性をより向上できるようになっている。
【0050】
図7は、第3実施形態に係る撮像装置1を示す斜視図、図8は、第4実施形態に係る撮像装置1を示す斜視図である。
【0051】
第3実施形態の反射ミラー移動手段40では、可動反射ミラー20a、20aを上記水平移動軌跡に略直交する一方向に前進/後退させる機構が、モータ40aと、このモータ40aの出力軸に固定されたピニオン40bと、このピニオン40bに係合すると共に端部に上記可動反射ミラー20a、20aを固定したラック40cと、一方向に対するラック40c(可動反射ミラー20a、20a)の前進/後退をガイドするスライドガイド40d,40eと、から構成されている。
【0052】
また、第4実施形態の反射ミラー移動手段50では、可動反射ミラー20a、20aを上記水平移動軌跡に略直交する一方向に前進/後退させる機構が、モータ50aと、このモータ50aの出力軸に固定された回転板50bと、この回転板50bの回転中心に対して偏心した位置に一端が枢着され他端が上記可動反射ミラー20a、20aを固定したレバー部材50dに枢着されるリンク部材50cと、から構成されており、モータ50aの駆動により、この回転運動が、回転板50b、リンク部材50cを介して直線運動に変えられて、前述した一方向に対する可動反射ミラー20a、20aの前進/後退が達成されるようになされている。
【0053】
これらの第3、第4実施形態のように構成しても、第2実施形態と同様な効果を得ることができるというのはいうまでもない。
【0054】
図9は、第5実施形態に係る撮像装置1の反射ミラー20の下面図であり、可動反射ミラー20aの移動の様子を示す下面図である。この第5実施形態の撮像装置1が第2実施形態のそれと違う点は、可動反射ミラー20a,20aを各々2分割して、一方側の可動反射ミラー20a1を第2実施形態と同じ方向側に前進/後退可能とすると共に、他方側の可動反射ミラー20a2を第2実施形態とは逆方向側に前進/後退可能とするように構成した点である。
【0055】
すなわち、電子部品2の水平移動時には、分割された一方側の可動反射ミラー20a1、20a1が、図9に実線で示した電子部品2に干渉しない図示左側の退避位置まで後退されると共に、分割された他方側の可動反射ミラー20a2、20a2が、図9に実線で示した電子部品2に干渉しない図示右側の退避位置まで後退され、電子部品2が撮像装置Sに到達したら、両側の可動反射ミラー20a1,20a2が、図9に点線で示した元の位置に復帰される。
【0056】
このように構成しても、第2実施形態と同様な効果を得ることができる。なお、この第5実施形態の構成は、第3及び第4実施形態にも同様に適用することができる。
【0057】
図10は、第6実施形態に係る撮像装置1の反射ミラー20の下面図である。この第6実施形態の撮像装置1が、第2〜第5実施形態のそれと違う点は、反射ミラー20のうちの、電子部品2の水平移動軌跡(図10の仮想線参照)に当たる部分(前述した可動反射ミラー20a,20a)を無くした点である。
【0058】
このように構成すれば、当然の如く、電子部品2の反射ミラー20に対する干渉の虞は全く無いが、BGA等の半田接合面が球形の電子部品の撮像では、図11に示すように、反射ミラーの欠けている部分によりドーナツ状のうち2カ所が切れた状態となり完全な認識はできないことになる。
【0059】
しかしながら、この第6実施形態のように構成した場合には、例えば、所謂認識ソフト等を用いることにより画像認識を補間することができるため、先の実施形態と同様な効果を得ることが可能となる。
【0060】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるというのはいうまでもなく、例えば、上記実施形態においては、LED16aとLED17aとを1個ごとに交互に並設するようにしているが、複数個ごとに並設することも可能であり、各辺ごとに交互に並設する(1辺全部にLED16aまたはLED17aを並設する)ようにしても良い。
【0061】
また、上記実施形態においては、照明用光源群は、矩形を成すケーシング3の内壁面、すなわち4辺に沿って並設されているが、4辺に限定されるものではなく、撮像位置Sに位置した電子部品2の反射光軸線Lにその中心が一致するn角形(nは4以上の整数)の各辺に沿って並設されていれば良い。因みに、環状に並設されている場合には、焦点を結んでしまい良好に照明できないので、採用することはできない。
【0062】
また、上記実施形態においては、読取対象物を例えば電子部品2としているが、これに限定されるものではなく、例えば貨幣等の凹凸の有る物とすることもできる。
【0063】
【発明の効果】
本発明による撮像装置は、照明用光源を読取対象物の反射光軸線に直交する方向(水平方向)に遠ざけなくとも、照明用光源の上方に対応して配置した反射ミラーにより、当該照明用光源からの投射光を反射し照射仰角略0°〜略20°を確保して読取対象物を照射するようにしているため、装置の水平方向での小型化を実現しつつ例えばBGAやPGA等の読取対象物を最適に照明できる。その結果、省スペース化を図りつつ最適且つ所望の撮像が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る撮像装置を示す斜視図である。
【図2】図1の撮像装置の断面図である。
【図3】図2中の照明系及び電子部品を拡大して示す詳細断面図である。
【図4】図1の撮像装置の反射ミラー及び保護ガラス板を取り外し一部を破断して示す斜視図である。
【図5】第2実施形態に係る撮像装置を示す斜視図である。
【図6】図5中の反射ミラーの下面図であり、可動反射ミラーの移動の様子を示す下面図である。
【図7】第3実施形態に係る撮像装置を示す斜視図である。
【図8】第4実施形態に係る撮像装置を示す斜視図である。
【図9】第5実施形態に係る撮像装置の反射ミラーの下面図であり、可動反射ミラーの移動の様子を示す下面図である。
【図10】第6実施形態に係る撮像装置の反射ミラーの下面図である。
【図11】図10の撮像装置での読取対象物の反射光線の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
1…撮像装置、2…電子部品(読取対象物)、2a…電子部品の底面(反射光軸線に直交する平面)、4…吸着ノズル、5…照明系、6…撮像系(撮像部)、15…第2の反射ミラー、16a…第1の照明用光源(照明用光源)、17a…第2の照明用光源、18a…第3の照明用光源、20…反射ミラー、20a,20a1,20a2…反射ミラーのうちの電子部品の水平移動軌跡に当たる部分、30,40,50…反射ミラー移動手段、L…電子部品の反射光軸線、L1…反射ミラーによる反射光の光軸、L1’…第1の照明用光源からの投射光の光軸、L2…第2の照明用光源からの投射光の光軸、L3…第3の照明用光源からの投射光の光軸、S…撮像位置。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for imaging a reading object such as an electronic component.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an electronic component mounting apparatus that mounts an electronic component on a board is provided with an imaging device that images the electronic component in order to recognize the electronic component.
[0003]
As this imaging apparatus, for example, an apparatus described in JP-A-10-19795 is known.
[0004]
This imaging device is arranged in the middle of transporting an electronic component sucked by a suction nozzle onto a printed circuit board, illuminates the sucked electronic component and receives its reflected light, so that the electronic component becomes a suction nozzle. It recognizes misalignment or the like that occurs when it is attracted. Specifically, an electronic component that has been picked up by the suction nozzle and has reached the imaging position is placed at a predetermined irradiation elevation angle around the reflected optical axis of the electronic component (the optical axis of the projection light with respect to the electronic component is orthogonal to the reflected optical axis). Illumination is performed obliquely from below by a plurality of illumination light sources arranged in parallel at an angle formed with a flat surface, and the reflected light is imaged by an imaging unit (CCD) disposed on the reflected light axis.
[0005]
This imaging apparatus has a configuration for imaging electronic parts of various sizes at the imaging position, but the suction nozzle is moved so that the position of the bottom surface of the electronic component at the imaging position is always constant. The path is generally controlled. That is, there is always a constant work distance W between the electronic component and the imaging device at the imaging position.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such an imaging apparatus, when an electronic component having a spherical solder joint surface such as BGA (Ball Grid Array) or PGA (Pin Grid Array) is imaged, the illumination elevation angle of the illumination light source is set to approximately 0 ° to about 0 °. The present inventor has found that illuminating electronic parts such as BGA and PGA at 20 ° is optimal for imaging.
[0007]
However, as described above, since there is always a constant work distance W between the electronic component and the imaging apparatus at the imaging position, an illumination elevation angle of approximately 0 ° to 20 ° of the illumination light source is ensured. That is, in order to secure an angle of approximately 0 ° to 20 ° formed by the optical axis of the projection light of the illumination light source and the bottom surface of the electronic component, the illumination light source is in a direction (horizontal direction) perpendicular to the reflection optical axis. There is a problem in that the apparatus must be arranged far away from the reflection optical axis, and the apparatus becomes larger in the same direction.
[0008]
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can optimally illuminate a reading object while realizing downsizing of the apparatus in the horizontal direction.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An imaging apparatus according to the present invention includes a plurality of illumination light sources that illuminate a reading object located at an imaging position from below, and receives reflected light from the illuminated reading object to image the reading object. In the imaging device including the unit, the illumination light source is arranged in parallel along each side of an n-gon (n is an integer of 4 or more) whose center coincides with the reflection optical axis of the reading object located at the imaging position. On the other hand, the plane is arranged corresponding to the upper side of the illumination light source, reflects the projection light from the illumination light source, and is a plane orthogonal to the optical axis of the reflected light and the reflection optical axis of the reading object. And a reflection mirror for irradiating the reading object with an irradiation elevation angle of approximately 0 ° to approximately 20 °.
[0010]
According to such an imaging apparatus according to the present invention, even if the illumination light source is not moved away in the direction (horizontal direction) perpendicular to the reflection optical axis of the object to be read, the illumination light source is disposed above the illumination light source. Since the projection light from the illumination light source is reflected by the reflecting mirror and the reading elevation is irradiated with an irradiation elevation angle of approximately 0 ° to approximately 20 ° being secured, the apparatus can be downsized in the horizontal direction. For example, a reading object such as BGA or PGA is optimally illuminated.
[0011]
Here, various projection elevation angles of the illumination light source formed by the optical axis of the projection light with respect to the reflection mirror and the plane, and inclination angles of the reflection mirror formed by the plane can be considered. For example, the illumination light source The projection elevation angle is approximately 80 ° and the tilt angle of the reflection mirror is approximately 45 °, and the reading object is irradiated with the illumination elevation angle formed by the optical axis of the reflected light by the reflection mirror and the plane being approximately 10 °. Adopting the configuration is particularly preferable in terms of design and manufacturing, and is more preferable.
[0012]
The reading object is sucked by the suction nozzle and can be moved in a horizontal direction parallel to the plane and in a vertical direction parallel to the reflection optical axis. The suction nozzle moves up and down so that the reading object does not interfere with the reflection mirror. Move the reading object to the upper position of the imaging position by moving horizontally at the position. At the time of imaging, the reading object is lowered to the imaging position, and when the imaging is completed, the reading object is raised to the upper position and moved horizontally. It is preferable to do this.
[0013]
The imaging apparatus configured as described above is particularly suitable when the reading object may interfere with the reflection mirror when the reading object is horizontally moved to / from the imaging position by the suction nozzle. In the horizontal movement of the object to be read by the suction nozzle, while the object to be read is horizontally moved by the suction nozzle at an upper and lower position where it does not interfere with the reflection mirror, interference with the reflection mirror is avoided. During / after imaging of the reading object, the reading object is lowered / raised by the suction nozzle and moved to the imaging position / horizontal movement position, so that there is no possibility of interference with the reflection mirror and the reliability of the apparatus is improved. More improved.
[0014]
Further, the reading object is sucked by the suction nozzle and moved in the horizontal direction parallel to the plane so as to be able to pass through the imaging position, and the portion of the reflecting mirror that corresponds to the horizontal movement locus of the reading object is read. It is preferable to include reflection mirror moving means for retracting the object to a position where it does not interfere with the reading object during horizontal movement and returning to the original position during imaging.
[0015]
The imaging apparatus configured as described above is particularly suitable when the reading object may interfere with the reflection mirror when the reading object is horizontally moved to / from the imaging position by the suction nozzle. The position where the portion of the reflection mirror that corresponds to the horizontal movement locus of the reading object does not interfere with the reading object when the reading object is horizontally moved by the suction nozzle by the reflecting mirror moving means. On the other hand, when the reading object is imaged at the imaging position, the original position is restored, so that there is no possibility of interference with the reflection mirror and the reliability of the apparatus is further improved.
[0016]
Further, the reading object is sucked by the suction nozzle and moved in the horizontal direction parallel to the plane so as to pass through the imaging position, and the reflection mirror lacks a portion corresponding to the horizontal movement locus of the reading object. Is preferred.
[0017]
The imaging apparatus configured as described above is particularly suitable when the reading object may interfere with the reflection mirror when the reading object is horizontally moved to / from the imaging position by the suction nozzle. Since the portion of the reflecting mirror that corresponds to the horizontal movement locus of the object to be read is missing, there is no possibility of interference with the reflecting mirror, and the reliability of the apparatus is further improved. At this time, regarding the recognition of the object to be read, complete recognition cannot be performed in this state due to the lack of the reflection mirror, but interpolation can be performed by using so-called recognition software, for example.
[0018]
Further, the illumination elevation angle formed by the optical axis of the projection light with respect to the reading object and the plane is set to approximately 35 ° to approximately 55 °, and the reading object is directly illuminated, and the illumination light source is alternately arranged along each side. It is preferable to provide the 2nd light source for illumination provided.
[0019]
When such a configuration is adopted, for example, a 10 mm square of QFP (Quad Flat Package) or the like is directly illuminated by the second illumination light source with an irradiation elevation angle of about 35 ° to about 55 °. Since a large reading object of about 40 mm square is optimally illuminated, the range of the imaging target is widened, and the second illumination light source is arranged in parallel with the illumination light source along each side. Even if this is provided, the apparatus can be downsized in the vertical direction.
[0020]
Further, the second reflection mirror that bends the optical path between the reading object located at the imaging position and the imaging unit by approximately 90 °, and the second reflection mirror and the imaging unit, the second reflection mirror is disposed. The illumination elevation angle formed by the optical axis of the projection light with respect to the mirror and the plane perpendicular to the reflection optical axis which is the reflection optical axis of the reading object and is 90 ° bent by the second reflection mirror is approximately 70 ° to approximately 90 °. It is preferable to indirectly illuminate the object to be read and to include a third illumination light source arranged in parallel corresponding to each of the sides.
[0021]
When such a configuration is adopted, the optical path between the reading object located at the imaging position and the imaging unit is bent by approximately 90 ° by the second reflecting mirror, and the second reflecting mirror, the imaging unit, Since the third illumination light source is arranged between the two, the size of the apparatus can be further reduced in the vertical direction, and the illumination elevation angle is set to approximately 70 ° to approximately 90 ° by the third illumination light source. By indirect illumination of the reading object, for example, a small reading object of, for example, a 10 mm square or less such as a condenser is optimally illuminated, so that the range of the imaging object is further expanded.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an imaging position according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that, in each drawing, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0023]
FIG. 1 is a perspective view illustrating the imaging apparatus 1 according to the first embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view of the imaging apparatus 1 in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of the illumination system 5 and the electronic component 2 in FIG. FIG. 4 is a perspective view in which the reflecting mirror 20 and the protective glass plate 14 of the imaging device 1 of FIG.
[0024]
The imaging apparatus 1 shown in these drawings enables imaging of the electronic component (reading object) 2 shown in FIGS. 2 and 3 and is incorporated and used as a part of an electronic component mounting apparatus not shown. . Various electronic components 2 are applied. In this embodiment, for example, a capacitor, QFP (Quad Flat Package), BGA, PGA, or the like is applied.
[0025]
As shown in FIGS. 1 and 2, the imaging apparatus 1 has a casing 3 that constitutes a dark box, and is transported to the imaging position S by the suction nozzle 4 in the casing 3 as shown in FIG. The illumination system 5 for illuminating the bottom surface 2a of the electronic component 2 and the lead 2b (see FIG. 3), and the light reflected by the electronic component 2 are received as image information and displayed as an image of the electronic component 2. An imaging system 6; and a lens system 7 that is disposed between the illumination system 5 and the imaging system 6 and forms an image of reflected light on the imaging system 6. Further, the observation window 13 for the electronic component 2 of the casing 3 is provided. The reflection mirror 20 is disposed so as to cover the upper end of the light source and reflects the projection light of the first illumination light source group 16 constituting the illumination system 5 and irradiates the electronic component 2 with the reflected light.
[0026]
The imaging device 1 has a configuration for imaging the electronic component 2 of various sizes at the imaging position S. At the imaging position S, the position of the bottom surface 2a of the electronic component 2 is always constant. The moving path of the suction nozzle 4 is controlled. That is, the various electronic components 2 sucked by the suction nozzle 4 are moved in the horizontal direction by the suction nozzle so as to pass through the imaging position S, and the bottom surface 2a of the electronic component 2 is always a constant workpiece at the imaging position S. The distance W is maintained (see FIG. 3).
[0027]
Further, as shown in FIG. 2, the imaging system 6 and the lens system 7 of the imaging apparatus 1 have a small field of view for imaging a small electronic component 2 of 10 mm square or less, such as a capacitor, and a 30 mm square, for example. It is divided so as to correspond to two modes, such as a large visual field mode for imaging a large electronic component 2 of about 10 mm square to 40 mm square such as QFP.
[0028]
Specifically, the half mirror 8 is disposed on the reflection optical axis L of the electronic component 2 in the horizontal body 3a of the casing 3, and is reflected by the bottom surface 2a and the lead 2b of the electronic component 2 by the half mirror 8. The light is distributed in two directions, one of the reflected light is bent by 90 ° by the half mirror 8 and is incident on the vertical cylinder 3b for small field, and the other reflected light passes through the half mirror 8. The optical path is made to enter the vertical cylinder 3c for large field of view through a reflecting plate 21 for changing the optical path by 90 degrees. Further, in the vertical field cylinder 3b for small field of view, one end of the imaging system 6 is formed at the end thereof, and the small field CCD 10 for imaging the reflected light incident on the vertical field cylinder 3b for small field of view is disposed. At the same time, between the small-field CCD 10 and the half mirror 8, one of the lens systems 7 is configured, and a small-field lens unit 9 that forms an image of reflected light on the small-field CCD 10 is disposed. In the large-field vertical cylinder 3c, the other end of the imaging system 6 is arranged at the end thereof, and the large-field CCD 12 for imaging the reflected light incident in the large-field vertical cylinder 3c is disposed. Between the large-field CCD 12 and the reflection plate 21, there is disposed a large-field lens unit 11 that forms the other of the lens system 7 and forms an image of reflected light on the large-field CCD 12.
[0029]
The illumination system 5 is also divided so as to correspond to two modes of a large field mode and a small field mode, similarly to the imaging system 6 and the lens system 7 described above.
[0030]
Specifically, as shown in FIG. 3, the electronic component between the electronic component 2 and the half mirror 8, which is an inner wall surface of the boundary between the horizontal cylinder 3 a and the vertical cylinder 3 d having the observation window 13 on the upper side. The second reflection mirror 15 for bending the optical path by 90 degrees is fixed on the reflection optical axis L of 2 and between the second reflection mirror 15 and the half mirror 8 in the horizontal barrel 3a. A small-field illumination light source group 18 that constitutes one side of the illumination system 5 and projects light toward the second reflection mirror 15 is provided, while the observation window 13 and the second window 2 in the vertical body 3a are provided. A large-field illumination light source group 17 that constitutes the other side of the illumination system 5 and projects light directly toward the electronic component 2 is provided between the reflection mirror 15 and the vicinity of the observation window 13. .
[0031]
Here, the second reflection mirror 15 is arranged at an inclination angle of 45 ° with respect to the bottom surface of the casing 3. Further, the vertical cylinder 3d and the horizontal cylinder 3a of the casing 3 in which the illumination light source groups 17 and 18 are arranged have a rectangular cross section orthogonal to the axis (see FIG. 4).
[0032]
As shown in FIG. 3, the small-field illumination light source group 18 includes a plurality of LEDs (third illumination light sources) 18a for optimally illuminating the small electronic component 2 of 10 mm square or less such as a capacitor as described above. Each LED 18a includes an optical axis L3 of the projection light with respect to the second reflection mirror 15 along the circumference of the reflection optical axis L, that is, along the inner wall surface of the rectangular lateral cylinder 3a, and the reflection optical axis L Are arranged side by side so that the projection elevation angle γ formed by a plane orthogonal to is approximately 70 ° to approximately 90 °. Accordingly, the irradiation elevation angle (angle formed between the bottom surface 2a of the electronic component 2 and the irradiation light through the second reflecting mirror 15) γ by the small-field illumination light source group 18 is also approximately 70 ° to approximately 90 °. Become. The illumination elevation angle γ of the small-field illumination light source group 18 is most preferably about 80 ° because it can be optimally illuminated. However, it is acceptable if it is within a range of about 70 ° to about 90 °. The inventor has confirmed through experiments.
[0033]
As shown in FIGS. 2 to 4, the large-field illumination light source group 17 is for optimally illuminating a large electronic component 2 having a size of about 10 mm square to 40 mm square such as a 30 mm square QFP. The LED 17a is composed of a plurality of LEDs (second illumination light sources) 17a, and each LED 17a has an irradiation elevation angle (with respect to the electronic component 2) along the circumference of the reflection optical axis L, that is, along the inner wall surface of the vertical cylinder 3d. The angle (β) formed between the optical axis L2 of the projection light and the bottom surface 2a of the electronic component 2 is approximately 35 ° to approximately 55 ° (see FIG. 3). The illumination elevation angle β of the large-field illumination light source group 17 is most preferably about 45 ° because it can be optimally illuminated, but it is acceptable if it is within a range of about 35 ° to about 55 °. The inventor has confirmed through experiments.
[0034]
Further, particularly in the present embodiment, as shown in FIGS. 2 to 4, the LEDs constituting the first illumination light source group 16 are alternately arranged with the LEDs 17 a constituting the large-field illumination light source group 17. Light source) 16a is disposed. That is, the LEDs 17a and the LEDs 16a are alternately arranged along the inner wall surface of the vertical cylinder 3d that forms the rectangle.
[0035]
This LED 16a is for optimally illuminating the electronic component 2 having a spherical solder joint surface such as the aforementioned BGA or PGA. As shown in FIG. 3, the optical axis L1 ′ of the projection light and the reflected light are used. The projection elevation angle α1 formed with the plane orthogonal to the axis L (the bottom surface 2a of the electronic component 2) is arranged in parallel so as to be approximately 80 °.
[0036]
The projection light from the first illumination light source group 16, the direct projection light from the second illumination light source group 17 and the indirect projection light from the third illumination light source group 18 via the second reflection mirror 15 are as follows. All are emitted to the outside through a glass plate 14 for protecting the inside of the casing 3 fitted in the observation window 13.
[0037]
Here, the imaging device 1 of the present embodiment further includes a reflection mirror 20 fixed so as to cover the upper side of the end portion of the observation window 13 of the casing 3 from four directions as shown in FIGS. 1 to 3. The four reflecting mirrors 20 have a shape that protrudes upward from the edge of the rectangular vertical cylinder 3d and inclines toward the reflected light axis L from the middle, and the second illumination light source group. The direct projection light by 17 and the indirect projection light by the third illumination light source group 18 are not blocked, and only the projection light by the first illumination light source group 16 is reflected and directed to the electronic component 2 located at the imaging position S. It has been made into a configuration.
[0038]
Specifically, as shown in FIG. 3, the reflection mirror 20 is arranged such that an inclination angle θ formed with a plane orthogonal to the reflection optical axis L is approximately 45 °. Here, as described above, since the first illumination light source group 16 is arranged in parallel so that the projection elevation angle α1 is approximately 80 °, the light reflected by the reflection mirror 20 is reflected by this reflected light. The electronic component 2 is irradiated by setting the irradiation elevation angle α formed by the optical axis L1 and a plane orthogonal to the reflected optical axis L (the bottom surface 2a of the electronic component 2) to about 10 °. That is, the electronic component 2 such as BGA or PGA is optimally illuminated by the first illumination light source group 16.
[0039]
In this embodiment, the design and manufacture are particularly simple, and more preferable, the projection elevation angle α1 of the first illumination light source group 16 for securing the irradiation elevation angle α is approximately 80 °, and the reflection mirror 20 is used. However, the present invention is not limited to these angles. For example, the projection elevation angle α1 of the first illumination light source group 16 is set to about 90 °, and the inclination angle θ of the reflection mirror 20 is set. Is approximately 50 ° (approximately 50 ° by rotating approximately 5 ° without changing the light reflection position with respect to the case of approximately 45 °), the irradiation elevation angle α = approximately 10 ° can be secured.
[0040]
Further, the illumination elevation angle α of the first illumination light source group 16 through the reflection mirror 20 is most preferably about 10 ° because it can be optimally illuminated, but is within a range of about 0 ° to about 20 °. The present inventors have confirmed by experiment that it is acceptable.
[0041]
These illumination light source groups 16, 17, and 18 are configured to be able to switch lighting between each other, and either one of the illumination light source groups is lit, or a plurality of groups of illumination light sources. Whether the group is turned on at the same time depends on the shape and properties of the target electronic component 2.
[0042]
Thus, in the present embodiment, for example, when imaging the electronic component 2 such as BGA or PGA, the first illumination light source group 16 is placed in a direction (horizontal direction) orthogonal to the reflection optical axis L of the electronic component 2. Even if it is not moved away, the reflection mirror 20 arranged corresponding to the upper side of the first illumination light source group 16 reflects the projection light from the first illumination light source group 16 to irradiate the elevation angle α = approximately 0 ° to approximately 0 °. Since it is possible to irradiate the electronic component 2 with an angle of approximately 20 °, the electronic component 2 such as BGA or PGA can be optimally illuminated while realizing a reduction in size of the imaging position 1 in the horizontal direction.
[0043]
Further, direct illumination of the electronic component 2 by the LED 17a with the irradiation elevation angle β of approximately 35 ° to approximately 55 ° can optimally illuminate a large electronic component 2 of, for example, 10 mm square to 40 mm square such as QFP. The range of the object to be imaged can be expanded with only the imaging device 1 and the LED 16a is alternately arranged along each side. Therefore, even if the LED 17a is provided, the imaging device 1 is small in the vertical direction. Can be made.
[0044]
Further, the optical path L between the electronic component 2 located at the imaging position S and the imaging system 6 is bent by approximately 90 ° by the second reflecting mirror 15, so that the second reflecting mirror 15 is located between the second reflecting mirror 15 and the imaging system 6. Since the third illumination light source group 18 is disposed in the third position, the imaging position 1 can be further downsized in the vertical direction, and the irradiation elevation angle γ is set to approximately 70 ° to approximately 90 °. The indirect illumination of the electronic component 2 by the illumination light source group 18 can optimally illuminate, for example, a small electronic component 2 of, for example, a 10 mm square or less such as a capacitor. It can be expanded.
[0045]
In the first embodiment, the electronic component 2 can be passed through the imaging position S while maintaining the work distance W by being sucked by the suction nozzle 4 and rotated in the horizontal direction with one axis as a fulcrum. However, when the electronic component 2 is horizontally moved to / from the imaging position S by the suction nozzle 4, the electronic component 2 is part of the reflecting mirror 20 (for example, as shown in FIG. When there is a possibility of interference with the reflection mirrors 20a, 20a) opposed to the position corresponding to the horizontal movement locus of the electronic component 2 shown in FIG. While the electronic component 2 is horizontally moved by the nozzle 4 at a vertical position that does not interfere with the reflection mirrors 20a and 20a, interference with the reflection mirrors 20a and 20a is avoided. After image capture / scan is required for the electronic components 2 lowered / raised to move the imaging position S / horizontal movement position by the suction nozzle 4. If comprised in this way, since there is no possibility of interference of the electronic component 2 with respect to the reflective mirrors 20a and 20a, the reliability with respect to the imaging position 1 can be further improved.
[0046]
FIG. 5 is a perspective view showing the imaging apparatus 1 according to the second embodiment, and FIG. 6 is a bottom view of the reflecting mirror 20 in FIG. 5, and is a bottom view showing how the movable reflecting mirror 20a moves.
[0047]
The difference between the imaging device 1 of the second embodiment and that of the first embodiment is that the electronic component 2 that is sucked by the suction nozzle 4 and moved in the horizontal direction while maintaining the work distance W is interfered with the reflection mirror 20. This is the point of providing the reflecting mirror moving means 30 that actively avoids fear.
[0048]
The reflecting mirror moving means 30 uses the reflecting mirrors 20a and 20a facing the position corresponding to the horizontal movement locus of the electronic component 2 (see the phantom line in FIG. 6) as a movable reflecting mirror. For example, an air cylinder 30a as an actuator for moving forward / backward in one direction substantially orthogonal to the horizontal movement locus, and slide guides 30b, 30b for guiding the forward / backward movement of the movable reflecting mirrors 20a, 20a in this one direction are provided. When the electronic component 2 is moved horizontally by driving the air cylinder 30a, the movable reflecting mirrors 20a and 20a are retracted to the retracted position indicated by the solid line in FIG. 6, that is, the retracted position that does not interfere with the electronic component 2. When the component 2 reaches the imaging device S, it is configured to return to the original position indicated by the dotted line in FIG. It has been.
[0049]
As described above, in the second embodiment, the reflection mirror moving unit 30 does not cause any interference with the reflection mirror 20 even when the electronic component 2 is moved horizontally without moving up and down. It can be improved further.
[0050]
FIG. 7 is a perspective view showing the imaging apparatus 1 according to the third embodiment, and FIG. 8 is a perspective view showing the imaging apparatus 1 according to the fourth embodiment.
[0051]
In the reflection mirror moving means 40 of the third embodiment, a mechanism for moving the movable reflection mirrors 20a, 20a forward / backward in one direction substantially perpendicular to the horizontal movement locus is fixed to the motor 40a and the output shaft of the motor 40a. A pinion 40b, a rack 40c that engages with the pinion 40b and has the movable reflecting mirrors 20a and 20a fixed to the ends thereof, and guides the forward / backward movement of the rack 40c (movable reflecting mirrors 20a and 20a) in one direction. And slide guides 40d and 40e.
[0052]
In the reflection mirror moving means 50 of the fourth embodiment, a mechanism for moving the movable reflection mirrors 20a, 20a forward / backward in one direction substantially perpendicular to the horizontal movement locus is provided on the motor 50a and the output shaft of the motor 50a. A fixed rotating plate 50b and a link member whose one end is pivotally mounted at a position eccentric to the rotation center of the rotating plate 50b and the other end is pivotally mounted on a lever member 50d to which the movable reflecting mirrors 20a and 20a are fixed. The rotational movement is changed to a linear movement through the rotating plate 50b and the link member 50c by the driving of the motor 50a, and the movable reflecting mirrors 20a and 20a move forward in one direction described above. / Retreat is achieved.
[0053]
Needless to say, the same effects as those of the second embodiment can be obtained even when the third and fourth embodiments are configured.
[0054]
FIG. 9 is a bottom view of the reflection mirror 20 of the imaging apparatus 1 according to the fifth embodiment, and is a bottom view showing the movement of the movable reflection mirror 20a. The imaging apparatus 1 of the fifth embodiment is different from that of the second embodiment in that the movable reflecting mirrors 20a and 20a are divided into two parts, and the movable reflecting mirror 20a1 on one side is placed in the same direction as the second embodiment. The movable reflecting mirror 20a2 on the other side can be moved forward / backward, and can be moved forward / backward in the opposite direction to the second embodiment.
[0055]
That is, when the electronic component 2 is moved horizontally, the divided movable reflecting mirrors 20a1 and 20a1 are retracted to the retracted position on the left side of the drawing and do not interfere with the electronic component 2 shown by the solid line in FIG. When the movable reflecting mirrors 20a2 and 20a2 on the other side are retracted to the retracted position on the right side of the drawing and do not interfere with the electronic component 2 shown by the solid line in FIG. 20a1 and 20a2 are returned to their original positions indicated by dotted lines in FIG.
[0056]
Even if comprised in this way, the effect similar to 2nd Embodiment can be acquired. The configuration of the fifth embodiment can be similarly applied to the third and fourth embodiments.
[0057]
FIG. 10 is a bottom view of the reflection mirror 20 of the imaging apparatus 1 according to the sixth embodiment. The difference between the imaging device 1 of the sixth embodiment and that of the second to fifth embodiments is that the portion of the reflecting mirror 20 that corresponds to the horizontal movement locus of the electronic component 2 (see the virtual line in FIG. 10) (described above). The movable reflecting mirrors 20a and 20a) are eliminated.
[0058]
With this configuration, as a matter of course, there is no possibility of interference of the electronic component 2 with the reflection mirror 20, but in imaging of an electronic component having a spherical solder joint surface such as BGA, as shown in FIG. Two parts of the donut shape are cut off due to the missing part of the mirror, and complete recognition is impossible.
[0059]
However, when configured as in the sixth embodiment, for example, image recognition can be interpolated by using so-called recognition software or the like, so that the same effect as in the previous embodiment can be obtained. Become.
[0060]
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say, for example, in the above-described embodiment, the LEDs 16a and the LEDs 17a are alternately arranged one by one. However, it is also possible to arrange a plurality of LEDs 16a and 17a for each side. You may make it arrange in parallel (LED16a or LED17a is arranged in parallel by the whole 1 side).
[0061]
Moreover, in the said embodiment, although the light source group for illumination is arranged in parallel along the inner wall face of the casing 3 which comprises a rectangle, ie, 4 sides, it is not limited to 4 sides and is not in the imaging position S. It suffices if they are arranged in parallel along each side of an n-gon (n is an integer of 4 or more) whose center coincides with the reflected optical axis L of the electronic component 2 positioned. Incidentally, in the case where they are arranged in a ring, they cannot be adopted because they are focused and cannot be well illuminated.
[0062]
Moreover, in the said embodiment, although the reading target object is the electronic component 2, for example, it is not limited to this, For example, it can also be set as a thing with unevenness | corrugations, such as money.
[0063]
【The invention's effect】
The image pickup apparatus according to the present invention includes a light source for illumination by a reflection mirror disposed above the light source for illumination even if the light source for illumination is not moved away in a direction (horizontal direction) perpendicular to the reflection optical axis of the object to be read. Since the projection light from the light beam is reflected to irradiate the reading object with an irradiation elevation angle of approximately 0 ° to approximately 20 °, the apparatus can be reduced in size in the horizontal direction, such as BGA or PGA. The reading object can be optimally illuminated. As a result, optimal and desired imaging can be performed while saving space.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an imaging apparatus according to a first embodiment.
2 is a cross-sectional view of the imaging apparatus of FIG.
FIG. 3 is a detailed cross-sectional view showing the illumination system and electronic components in FIG. 2 in an enlarged manner.
4 is a perspective view showing the image pickup apparatus of FIG. 1 with a reflection mirror and a protective glass plate removed and a part broken away.
FIG. 5 is a perspective view showing an imaging apparatus according to a second embodiment.
6 is a bottom view of the reflecting mirror in FIG. 5, and is a bottom view showing a state of movement of the movable reflecting mirror. FIG.
FIG. 7 is a perspective view showing an imaging apparatus according to a third embodiment.
FIG. 8 is a perspective view showing an imaging apparatus according to a fourth embodiment.
FIG. 9 is a bottom view of a reflection mirror of an imaging apparatus according to a fifth embodiment, and is a bottom view showing how the movable reflection mirror moves.
FIG. 10 is a bottom view of a reflection mirror of an imaging apparatus according to a sixth embodiment.
11 is an explanatory diagram showing a state of a reflected light beam of a reading object in the imaging apparatus of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Imaging device, 2 ... Electronic component (read object), 2a ... Bottom of electronic component (plane orthogonal to reflection optical axis), 4 ... Suction nozzle, 5 ... Illumination system, 6 ... Imaging system (imaging part), DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... 2nd reflection mirror, 16a ... 1st light source for illumination (illumination light source), 17a ... 2nd light source for illumination, 18a ... 3rd light source for illumination, 20 ... Reflection mirror, 20a, 20a1, 20a2 ... Part of the reflecting mirror corresponding to the horizontal movement locus of the electronic component, 30, 40, 50... Reflecting mirror moving means, L... Reflection optical axis of the electronic component, L1. 1 is an optical axis of the projection light from the illumination light source, L2 is an optical axis of the projection light from the second illumination light source, L3 is an optical axis of the projection light from the third illumination light source, and S is an imaging position.

Claims (7)

撮像位置に位置した読取対象物を下方より照明する照明用光源を複数個備えると共に、照明された前記読取対象物からの反射光を受光して前記読取対象物を撮像する撮像部を備えた撮像装置において、
前記照明用光源は、前記撮像位置に位置した前記読取対象物の反射光軸線にその中心が一致するn角形(nは4以上の整数)の各辺に沿って並設される一方で、
前記照明用光源の上方に対応して配置されると共に、当該照明用光源からの投射光を反射して、この反射光の光軸と前記読取対象物の前記反射光軸線に直交する平面との成す照射仰角を略0°〜略20°として前記読取対象物を照射する反射ミラーを具備したことを特徴とする撮像装置。
An imaging device including a plurality of illumination light sources that illuminate a reading object positioned at an imaging position from below, and an imaging unit that receives reflected light from the illuminated reading object and images the reading object In the device
While the illumination light source is arranged in parallel along each side of an n-gon (n is an integer of 4 or more) whose center coincides with the reflection optical axis of the reading object located at the imaging position,
The illumination light source is arranged corresponding to the upper side of the illumination light source, reflects the projection light from the illumination light source, and an optical axis of the reflected light and a plane orthogonal to the reflection optical axis of the reading object An imaging apparatus comprising: a reflection mirror that irradiates the reading object with an illumination elevation angle of approximately 0 ° to approximately 20 °.
前記照明用光源は、前記反射ミラーに対する投射光の光軸と前記平面との成す投射仰角を略80°として配置され、
前記反射ミラーは、前記平面との成す傾斜角度を略45°として配置されて、前記照明用光源の投射光を反射し、この反射光の光軸と前記平面との成す照射仰角を略10°として前記読取対象物を照射することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
The illumination light source is disposed with a projection elevation angle formed by the optical axis of the projection light with respect to the reflection mirror and the plane being approximately 80 °,
The reflection mirror is arranged with an inclination angle of about 45 ° with the plane to reflect the projection light of the illumination light source, and an illumination elevation angle between the optical axis of the reflection light and the plane is about 10 °. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the reading object is irradiated as follows.
前記読取対象物は、吸着ノズルにより吸着されて前記平面に平行な水平方向及び前記反射光軸線に平行な上下方向に移動可能とされ、
前記吸着ノズルは、前記読取対象物が前記反射ミラーに干渉しない上下位置で水平移動して前記読取対象物を前記撮像位置の上方位置に到達させ、撮像時には、前記読取対象物を前記撮像位置まで下降させ、撮像が終了したら、前記読取対象物を前記上方位置まで上昇させて水平移動することを特徴とする請求項1または2記載の撮像装置。
The reading object is sucked by a suction nozzle and is movable in a horizontal direction parallel to the plane and a vertical direction parallel to the reflected optical axis,
The suction nozzle horizontally moves the reading object at an upper and lower position where the reading object does not interfere with the reflection mirror, and causes the reading object to reach an upper position of the imaging position. At the time of imaging, the reading object is moved to the imaging position. The imaging apparatus according to claim 1, wherein when the imaging is finished, the reading object is raised to the upper position and moved horizontally.
前記読取対象物は、吸着ノズルにより吸着されて前記平面に平行な水平方向に移動されて前記撮像位置を通過可能とされ、
前記反射ミラーのうちの、前記読取対象物の水平移動軌跡に当たる部分を、前記読取対象物の水平移動時に当該読取対象物に干渉しない位置に退避させ、撮像時に元の位置に復帰させる反射ミラー移動手段を具備したことを特徴とする請求項1または2記載の撮像装置。
The reading object is sucked by a suction nozzle and moved in a horizontal direction parallel to the plane to be able to pass through the imaging position;
A portion of the reflecting mirror that corresponds to the horizontal movement trajectory of the reading object is retracted to a position that does not interfere with the reading object when the reading object is moved horizontally, and returned to the original position during imaging. The imaging apparatus according to claim 1, further comprising means.
前記読取対象物は、吸着ノズルにより吸着されて前記平面に平行な水平方向に移動されて前記撮像位置を通過可能とされ、
前記反射ミラーは、前記読取対象物の水平移動軌跡に当たる部分が欠けていることを特徴とする請求項1または2記載の撮像装置。
The reading object is sucked by a suction nozzle and moved in a horizontal direction parallel to the plane to be able to pass through the imaging position;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the reflection mirror lacks a portion corresponding to a horizontal movement locus of the object to be read.
前記読取対象物に対する投射光の光軸と前記平面との成す照射仰角を略35°〜略55°として前記読取対象物を直接照明すると共に、前記各辺に沿って前記照明用光源と交互に並設された第2の照明用光源を具備したことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の撮像装置。The illumination elevation angle formed by the optical axis of the projection light with respect to the reading object and the plane is set to approximately 35 ° to approximately 55 ° to directly illuminate the reading object, and alternately with the illumination light source along each side. The imaging apparatus according to claim 1, further comprising a second illumination light source arranged in parallel. 前記撮像位置に位置した前記読取対象物と前記撮像部との間の光路を略90°曲げる第2の反射ミラーと、
この第2の反射ミラーと撮像部との間に配置され、前記第2の反射ミラーに対する投射光の光軸と前記読取対象物の前記反射光軸線であって前記第2の反射ミラーにより90°曲げられた反射光軸線に直交する平面との成す照射仰角を略70°〜略90°として前記読取対象物を間接的に照明すると共に、前記各辺に対応して並設された第3の照明用光源を具備したことを特徴とする請求項6記載の撮像装置。
A second reflecting mirror that bends an optical path between the reading object located at the imaging position and the imaging unit by approximately 90 °;
An optical axis of the projection light with respect to the second reflection mirror and the reflection optical axis of the reading object, which is disposed between the second reflection mirror and the imaging unit, and is 90 ° by the second reflection mirror. An illumination elevation angle formed with a plane orthogonal to the bent reflected optical axis is set to approximately 70 ° to approximately 90 ° to indirectly illuminate the reading object, and a third line arranged in parallel corresponding to each side. The imaging apparatus according to claim 6, further comprising an illumination light source.
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