特許 6863762 照明装置、部品認識装置および部品実装装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6863762

(24)【登録日】2021年4月5日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】照明装置、部品認識装置および部品実装装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20210412BHJP

   H05K 13/08 20060101ALI20210412BHJP

   G01B 11/24 20060101ALI20210412BHJP

   G06T 1/00 20060101ALI20210412BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/00 H

   H05K13/08 Q

   G01B11/24 K

   G06T1/00 400D

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-22208(P2017-22208)

(22)【出願日】2017年2月9日

(65)【公開番号】特開2018-128379(P2018-128379A)

(43)【公開日】2018年8月16日

【審査請求日】2019年9月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105935

【弁理士】

【氏名又は名称】振角 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100136836

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 一正

(72)【発明者】

【氏名】小林 悠節

【審査官】 櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００３−５０３７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２１４１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７４８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５０９７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２９５０４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

Ｇ０６Ｔ １／００

Ｈ０５Ｋ ３／３０

Ｈ０５Ｋ １３／００−１３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮像装置により部品を撮像する際に前記部品を照明する照明装置であって、
前記撮像装置の光軸と直交する第１仮想面内で前記光軸を囲むように設けられた内側発光部と、
前記第１仮想面内で前記内側発光部を囲むように設けられた外側発光部と、
前記第１仮想面の前記部品側における前記光軸と直交する第２仮想面上に前記部品と対向する第１部品側平面を配置して前記内側発光部から発光された内側照明光を拡散させて前記部品に案内するプレート状の内側拡散部材と、
前記第２仮想面上に前記部品と対向する第２部品側平面を配置しながら前記内側拡散部材を囲むように設けられ、前記外側発光部から発光された外側照明光を拡散させて前記部品に案内するプレート状の外側拡散部材と、
前記内側拡散部材と前記外側拡散部材との間で前記内側照明光および前記外側照明光を遮光する遮光手段と、
を備えることを特徴とする照明装置。

【請求項2】

請求項１に記載の照明装置であって、
前記光軸と直交する面内で前記内側拡散部材の外周面と前記外側拡散部材の内周面とが互いに対向しており、
前記遮光手段は、前記内側拡散部材の前記内側照明光と前記外側拡散部材の内周面との間に配置され、前記内側拡散部材の外周面からの前記内側照明光および前記外側拡散部材の内周面からの前記外側照明光を遮光する環状の遮光部材である照明装置。

【請求項3】

請求項１に記載の照明装置であって、
前記光軸と直交する面内で前記内側拡散部材の外周面と前記外側拡散部材の内周面とが互いに対向しており、
前記遮光手段は、前記内側拡散部材の外周面および前記外側拡散部材の内周面の少なくとも一方に前記内側照明光および前記外側照明光を遮光する物質を塗装した塗膜である照明装置。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか一項に記載の照明装置であって、
前記内側拡散部材は、前記部品で反射された反射光を前記光軸に沿って前記内側発光部に案内する貫通孔を有し、
前記内側発光部は、前記内側照明光を発光する複数の発光素子を有し、前記光軸を囲むように前記発光素子を配置することで形成された光路によって前記貫通孔を通過してきた前記反射光を前記光軸に沿って前記撮像装置に案内する照明装置。

【請求項5】

請求項４に記載の照明装置であって、
前記光路および前記貫通孔を介して前記光軸と平行に進む同軸光で前記部品を照明する同軸発光部をさらに備える照明装置。

【請求項6】

部品保持装置により保持された部品を撮像装置により撮像して前記部品の保持状態を認識する部品認識装置であって、
請求項４または５に記載の照明装置を備え、
前記撮像装置は前記反射光を受光して前記部品保持装置に保持された前記部品を撮像することを特徴とする部品認識装置。

【請求項7】

部品を基板に実装する部品実装装置であって、
部品を保持する部品保持装置と、
請求項６に記載の部品認識装置と、を備え、
前記部品認識装置による認識結果に基づいて前記部品の前記基板への実装を行うことを特徴とする部品実装装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、撮像装置により部品を撮像する際に部品を照明する照明装置、当該照明装置を用いた部品認識装置および部品実装装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電子部品を基板に実装する部品実装装置として、例えば複数の実装ヘッドを有するヘッドユニットにより部品実装を行うものが知られている。この部品実装装置のヘッドユニットでは、各実装ヘッドが部品を吸着保持可能に構成されており、部品供給部に収納された電子部品をピックアップした後、当該部品を保持したまま基板の上方へ移動して所定の搭載点に実装する。このような部品実装装置では、実装ヘッドによる部品の保持状態を認識するために、部品認識装置が装備されている。例えば、特許文献１に記載の装置では、部品認識の汎用性を高めるために、照明態様が互いに異なる複数の照明装置が設けられている。そして、認識対象となる部品の種類などに応じて照明装置を選択して使用している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００−１８６９２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、３種類の照明装置（上部照明装置、中間照明装置および内部照明装置）がボックス状の外枠に上下方向に分離して設けられている。このため、照明装置の大型化は避けられず、それを装備する部品認識装置のサイズも大きくなってしまう。

【0005】

また、部品実装のタクトタイム短縮を図るために、ヘッドユニットに部品認識装置を装備し、部品をピックアップ位置から基板の上方に移動させる動作と並行して部品認識を行う技術が提案されている。この部品認識装置は、いわゆるスキャンカメラと称されるものであり、上記照明装置をスキャンカメラの照明系として用いるためには、照明装置の薄型化および小型化が必要である。

【0006】

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、撮像装置により部品を撮像する際に互いに異なる複数の照明態様で部品を照明することができる照明装置の薄型化および小型化を図ること、ならびに当該照明装置を装備した部品認識装置ならびに部品実装装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明の第１態様は、撮像装置により部品を撮像する際に部品を照明する照明装置であって、撮像装置の光軸と直交する第１仮想面内で光軸を囲むように設けられた内側発光部と、第１仮想面内で内側発光部を囲むように設けられた外側発光部と、第１仮想面の部品側における光軸と直交する第２仮想面上に部品と対向する第１部品側平面を配置して内側発光部から発光された内側照明光を拡散させて部品に案内するプレート状の内側拡散部材と、第２仮想面上に部品と対向する第２部品側平面を配置しながら内側拡散部材を囲むように設けられ、外側発光部から発光された外側照明光を拡散させて部品に案内するプレート状の外側拡散部材と、
内側拡散部材と外側拡散部材との間で内側照明光および外側照明光を遮光する遮光手段と、を備えることを特徴としている。

【0008】

また、この発明の第２態様は、部品保持装置により保持された部品を撮像装置により撮像して部品の保持状態を認識する部品認識装置であって、上記照明装置を備え、撮像装置は反射光を受光して部品保持装置に保持された部品を撮像することを特徴としている。

【0009】

さらに、この発明の第３態様は、部品を基板に実装する部品実装装置であって、部品を保持する部品保持装置と、請求項６に記載の部品認識装置と、を備え、部品認識装置による認識結果に基づいて部品の基板への実装を行うことを特徴としている。

【0010】

このように構成された発明では、撮像装置の光軸と直交する第１仮想面内で内側発光部と外側発光部とが配置されるとともに撮像装置の光軸と直交する第２仮想面内で内側拡散部材および外側拡散部材が配置されている。そして、内側発光部から発光された内側照明光が内側拡散部材により拡散されて部品に照射され、また外側拡散部材から発光された外側照明光が外側拡散部材により拡散されて部品に照射される。このように外側照明光で部品を照明するための光学要素（外側発光部＋外側拡散部材）が内側照明光で部品を照明するための光学要素（内側発光部＋内側拡散部材）を囲むように構成され、互いに異なる２種類の照明光により部品を照明可能でありながらも、撮像装置の光軸方向において照明装置は薄型化および小型化されている。

【0011】

ただし、上記構成を有する照明装置では、内側拡散部材からの拡散光（内側照明光）が外側拡散部材に入射し、逆に外側拡散部材からの拡散光（外側照明光）が内側拡散部材に入射する可能性があり、これが迷光となって部品を良好に照明することが難しくなる。しかしながら、照明装置では、遮光手段が内側拡散部材と外側拡散部材との間に設けられ、内側照明光および外側照明光を遮光する。したがって、薄型でかつ小型の照明装置でありながらも、互いに異なる複数の照明態様で部品を良好に照明することができる。

【0012】

上記のように構成された照明装置では、第２仮想面内で内側拡散部材の外周面と外側拡散部材の内周面とが互いに対向している。そこで、遮光手段として、内側拡散部材の外周面と外側拡散部材の内周面との間に配置され、内側拡散部材の外周面からの拡散光および外側拡散部材の内周面からの拡散光を遮光する環状の遮光部材を用いてもよい。この場合、遮光部材が、内側拡散部材からの拡散光（内側照明光）が外側拡散部材に入射するのを防止し、また外側拡散部材からの拡散光（外側照明光）が内側拡散部材に入射するのを防止する。その結果、上記迷光の発生を確実に防止することができ、部品を良好に照明することができる。

【0013】

また、遮光手段としては、上記遮光部材の代わりに、例えば内側拡散部材の外周面および外側拡散部材の内周面の少なくとも一方に対して内側照明光および外側照明光を遮光する物質を塗装した塗膜を用いてもよい。この場合、塗膜が遮光部材と同様に作用し、上記迷光が発生するのを確実に防止して部品を良好に照明することができる。

【0014】

また、内側拡散部材が部品で反射された反射光を光軸に沿って内側発光部に案内する貫通孔を有し、内側発光部が内側照明光を発光する複数の発光素子を有し、光軸を囲むように発光素子を配置することで形成された光路によって貫通孔を通過してきた反射光を光軸に沿って撮像装置に案内するように構成してもよい。このように構成することによって部品で反射された光を確実に撮像装置に導光して部品の撮像を良好に行うことができる。

【0015】

また、光路および貫通孔を介して光軸と平行に進む同軸光で部品を照明する同軸発光部をさらに設けてもよく、これによって照明態様をさらに増やすことができる。

【発明の効果】

【0016】

以上のように、本発明によれば、照明装置の薄型化および小型化を図りながら、互いに異なる複数の照明態様で部品を良好に照明することができる。また、このような照明装置により部品を照明した状態で部品を撮像して部品の保持状態を認識することで、部品の認識を高精度に行う部品認識装置の小型化を図ることができる。さらに、当該部品認識装置を部品実装装置に装備することで、基板への部品実装を高精度に行う部品実装装置の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係る照明装置の一実施形態を装備する部品実装装置の概略構成を示す平面図である。

【図2】図２は図１に示す部品実装装置の部分正面図である。

【図3】図１に示す部品実装装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。

【図4】本発明に係る照明装置の一実施形態に相当するスキャンカメラを示す斜視図である。

【図5】図４に示すスキャンカメラの光学構成を示す平面図である。

【図6】図４に示すスキャンカメラの光学構成を示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１は本発明に係る照明装置の一実施形態を装備する部品実装装置の概略構成を示す平面図である。また、図２は図１に示す部品実装装置の部分正面図である。また、図３は図１に示す部品実装装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。なお、図１および図２では、各図の方向関係を明確にするために、ＸＹＺ直角座標軸が示されている。

【0019】

この部品実装装置１では、基台１１上に基板搬送機構２が配置されており、基板Ｓを所定の搬送方向Ｘに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構２は、基台１１上において基板Ｓを図１の右側から左側へ搬送する一対のコンベア２１、２１を有しており、装置全体を制御する制御ユニット３からの制御指令にしたがって作動することで、基板Ｓを搬入し、所定の実装作業位置（同図に示す基板Ｓの位置）で停止させる。また、実装作業位置で停止する基板Ｓを図略の保持装置が固定し保持する。その後で、部品供給部４に装着されたテープフィーダー４１から供給される電子部品がヘッドユニット６に具備された実装ヘッド６１により基板Ｓに実装される。また、基板Ｓに搭載すべき部品の全部を基板Ｓに実装し終えると、保持装置が基板Ｓの保持を解除した後、基板搬送機構２が実装作業位置から基板Ｓを搬出する。

【0020】

このように構成された基板搬送機構２の前方側（＋Ｙ軸方向側）および後方側（−Ｙ軸方向側）には、部品供給部４が配置されている。これらの部品供給部４に対し、多数のテープフィーダー４１が着脱自在に装着されている。各テープフィーダー４１では、部品を収納・保持したテープを巻回したリールが装着されている。テープには、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、コンデンサ等のチップ部品が所定間隔おきに収納、保持されている。そして、実装ヘッド６１の先端に取り付けられた吸着ノズル６１１により部品がピックアップされるにつれてテープがリールから間欠的に送り出される。

【0021】

ヘッドユニット６は実装ヘッド６１の吸着ノズル６１１により部品を吸着保持したまま基板Ｓの上方位置に搬送するとともに、ユーザより予め指定された基板Ｓの実装位置に実装するものである。本実施形態では、複数本（本実施形態では１０本）の実装ヘッド６１がＸ軸方向に一列に配列されており、複数の部品を一括して基板Ｓの上方位置に搬送可能となっている。各実装ヘッド６１の先端部に装着された吸着ノズル６１１は圧力切替機構（図示省略）を介して真空供給源、正圧源、および大気のいずれかに連通可能とされており、圧力切替機構により吸着ノズル６１１に与える圧力が切り替えられる。

【0022】

各実装ヘッド６１はヘッドユニット６に対して図略のノズル昇降駆動機構により昇降（Ｚ軸方向の移動）可能に、かつ図略のノズル回転駆動機構によりノズル中心軸回りに回転（図２のＲ方向の回転）可能となっている。これらの駆動機構のうちノズル昇降駆動機構は吸着もしくは装着を行う時の下降位置（下降端）と、搬送を行う時の上昇位置（上昇端）との間で実装ヘッド６１を昇降させるものである。一方、ノズル回転駆動機構は吸着ノズル６１１を必要に応じて回転させるための機構であり、回転駆動により部品を搭載時における所定のＲ軸方向に位置させることが可能となっている。なお、これらの駆動機構については、それぞれＺ軸モーター６２Ｚ、Ｒ軸モーター６２Ｒおよび所定の動力伝達機構で構成されており、制御ユニット３のモーター制御部３１によりＺ軸モーター６２ＺおよびＲ軸モーター６２Ｒを駆動制御することで各実装ヘッド６１がＺ方向およびＲ方向に移動させられる。

【0023】

また、ヘッドユニット６は、これらの実装ヘッド６１で吸着された部品を部品供給部４と基板Ｓとの間で搬送して基板Ｓに実装するため、基台１１の所定範囲にわたりＸ軸方向およびＹ軸方向（Ｘ軸およびＺ軸方向と直交する方向）に移動可能となっている。すなわち、ヘッドユニット６は、Ｘ軸方向に延びる実装ヘッド支持部材６３に対してＸ軸に沿って移動可能に支持されている。また、実装ヘッド支持部材６３は、両端部がＹ軸方向の固定レール６４に支持され、この固定レール６４に沿ってＹ軸方向に移動可能になっている。そして、このヘッドユニット６は、Ｘ軸モーター６２Ｘによりボールねじ６６を介してＸ軸方向に駆動され、実装ヘッド支持部材６３はＹ軸モーター６２Ｙによりボールねじ６８を介してＹ軸方向へ駆動される。このようにヘッドユニット６は実装ヘッド６１に吸着された部品を部品供給部４から移動目的位置まで搬送可能となっている。

【0024】

さらに、ヘッドユニット６では実装の補正を行うために２種類のカメラ７１、１００が設けられている。カメラ７１は基板認識用カメラであり、照明部およびＣＣＤカメラなどから構成されており、基板Ｓに付されたフィデューシャルマークを撮像すること等によって基板認識を行う。一方、カメラ１００はヘッドユニット６の下方側でヘッドユニット６に対してＸ軸方向（スキャン方向Ｘ）に移動自在に取り付けられたスキャンカメラであり、ヘッドユニット６による部品の移動目的位置への搬送中にスキャン用駆動モーター１０１の駆動制御によりＸ軸方向に移動し、吸着ノズル６１１による部品の保持状態を撮像する部品認識装置として機能する。なお、スキャンカメラ１００の構成および動作については、後で詳述する。

【0025】

部品実装装置１には、オペレータとのインターフェースとして機能する表示ユニット５（図３）が設けられている。表示ユニット５は、制御ユニット３と接続され、部品実装装置１の動作状態を表示する機能のほか、タッチパネルで構成されてオペレータからの入力を受け付ける入力端末としての機能も有する。

【0026】

次に、制御ユニット３の構成について図３を参照しつつ説明する。制御ユニット３は、装置本体の内部の適所に設けられ、論理演算を実行する周知のＣＰＵ（Central Processing Unit）、初期設定等を記憶しているＲＯＭ（Read Only Memory）、装置動作中の様々なデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。

【0027】

制御ユニット３は、機能的には、モーター制御部３１、外部入出力部３２、画像処理部３３、照明制御部３４、サーバ通信制御部３５、メモリ３６および演算処理部３７を備えている。

【0028】

上記モーター制御部３１は、上記Ｘ軸モーター６２Ｘ、Ｙ軸モーター６２Ｙ、Ｚ軸モーター６２Ｚ、Ｒ軸モーター６２Ｒおよびスキャン用駆動モーター１０１の駆動を制御する。外部入出力部３２は、部品実装装置１に装備されている各種センサー類９１からの信号を入力する一方、部品実装装置１に装備されている各種アクチュエータ等９２に対して信号を出力する。画像処理部３３は、基台カメラ７３、基板認識カメラ７１およびスキャンカメラ１００から画像データを取り込み、２値化等の画像処理を行う。照明制御部３４は後で詳述するようにスキャンカメラ１００に設けられた３種類の発光部の点灯／消灯を制御する。サーバ通信制御部３５はサーバ（図示省略）との間で情報等の交信を行う。

【0029】

メモリ３６は部品実装処理のプログラム、部品の種類やサイズなどの部品情報、実装に必要な各種データなどを記憶する。上記演算処理部３７は、ＣＰＵ等のような演算機能を有するものであり、上記メモリ３６に記憶されているプログラムに従ってモーター制御部３１、画像処理部３３、照明制御部３４などを制御することでヘッドユニット６による実装ターン（あるいは実装サイクルとも称する）を繰り返す。この実装ターンは、ヘッドユニット６が例えば基板Ｓ上方位置から部品供給部４上方に移動し、ヘッドユニット６により部品供給部４から供給される１つまたは複数の部品を吸着し、実装作業位置で停止する基板Ｓの上方位置に移動した後で、並行して部品を基板Ｓに装着する一連の工程を意味しており、一回の実装ターンにおいて最大１０個（実装ヘッド６１の本数分）の部品を基板Ｓに実装することが可能となっている。また、本実施形態では、上記したように部品搬送中にスキャンカメラ１００が部品を撮像するが、その際、スキャンカメラ１００に設けられた３種類の発光部のうち吸着ノズル６１１に保持された部品の種類に対応する発光部が選択的に点灯する。これによって、部品認識がそれに適した照明態様により行われる。すなわち、演算処理部３７は、次に説明するように、実装ターンを実行する前に部品の種類や認識方法などに応じて発光すべき発光部を選択する。また、演算処理部３７は、実装ターン中に吸着ノズル６１１に吸着された部品（次に説明する図５および図６中の部品Ｐ）をスキャンカメラ１００で撮像し、当該画像に基づいてヘッドユニット６の移動目標位置を補正した上で基板Ｓに部品を実装する。このように、本実施形態では、演算処理部３７は照明態様選択部３７１、画像取得処理部３７２および実装補正処理部３７３としての機能を有している。

【0030】

次に、図４、図５および図６を参照しつつ、スキャンカメラ１００の構成および動作について説明する。図４は本発明に係る照明装置の一実施形態に相当するスキャンカメラを示す斜視図である。図５は図４に示すスキャンカメラの光学構成を示す平面図である。図６は図４に示すスキャンカメラの光学構成を示す部分断面図である。なお、図５および図６中の符号Ｐは認識対象となる部品を示している。

【0031】

スキャンカメラ１００は、３種類の発光部１１１〜１１３を有する照明光学系１１０を有しており、照明制御部３４からの指令に応じて発光部を選択的に点灯させることで吸着ノズル６１１（図２参照）に吸着された部品Ｐを下方側から種々の照明態様で照明する。また、スキャンカメラ１００はさらにビームスプリッター１２０と、折り返しミラー１３０と、カメラ部１４０とを有しており、部品Ｐで反射された反射光をビームスプリッター１２０および折り返しミラー１３０でカメラ部１４０に導光して部品Ｐを含む画像を撮像する。なお、これらの構成要素１１０、１２０、１３０、１４０は直接的または間接的にカメラ本体部１５０に接続されており、上記したようにスキャン用駆動モーター１０１により一体的にスキャン方向Ｘに移動自在となっている。

【0032】

照明光学系１１０は第１照明基板１１４および第２照明基板１１５を有している。このうち第１照明基板１１４には、図５に示すように、スキャン方向Ｘと直交する水平方向Ｙに伸びるスリット形状の貫通孔１１４ａが形成されている。そして、当該貫通孔１１４ａの中心部がカメラ部１４０の光軸ＯＡ（図５および図６中の１点鎖線）に位置するとともに、図６に示すように第１照明基板１１４の上面が光軸ＯＡと直交する仮想面ＶＰ１に位置するように、第１照明基板１１４は配置されている。また、第１照明基板１１４の上面には、貫通孔１１４ａおよび光軸ＯＡを取り囲むようにＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子１１１ａが複数個取り付けられており、各発光素子１１１ａから発光される光を鉛直上方に向けて照射可能となっている。このように本実施形態では、これら複数の発光素子１１１ａにより環状のメイン発光部１１１が構成されている。また、メイン発光部１１１では、発光素子１１１ａは光軸ＯＡを囲むように配置されており、これによって、光軸ＯＡに沿って進む光がメイン発光部１１１を通過可能となっている。

【0033】

また、上記仮想面ＶＰ１上では、メイン発光部１１１を取り囲むようにサイド発光部１１２が設けられている。このサイド発光部１１２は、第１照明基板１１４の上面においてメイン発光部１１１を取り囲むように配置された複数の発光素子１１２ａで構成されており、メイン発光部１１１の反光軸側で各発光素子１１２ａから発光される光を鉛直上方に向けて照射可能となっている。このように本実施形態では、これら複数の発光素子１１２ａにより環状のサイド発光部１１２が構成されている。

【0034】

このように第１照明基板１１４には、光軸ＯＡに近いメイン発光部１１１と光軸ＯＡから離れたサイド発光部１１２とが設けられており、それぞれ本発明の「内側発光部」および「外側発光部」の一例に相当している。また、仮想面ＶＰ１が本発明の「第１仮想面」の一例に相当している。

【0035】

第１照明基板１１４の鉛直上方には、メイン拡散部材１１６、サイド拡散部材１１７および遮光部材１１８を有する拡散部１１９が配置されている。メイン拡散部材１１６およびサイド拡散部材１１７は上方からの平面視でそれぞれメイン発光部１１１およびサイド発光部１１２と同一な形状を有しており、図６に示すように仮想面ＶＰ１の部品側（同図の上側）で光軸ＯＡと直交する仮想面ＶＰ２上で配置されている。すなわち、メイン拡散部材１１６は、貫通孔１１４ａと同様にスリット形状の貫通孔１１６ａが中央部に設けられた環状形状を有する拡散プレートである。このメイン拡散部材１１６は上方からの平面視でメイン発光部１１１と重なるようにメイン発光部１１１の直上位置に配置され、メイン発光部１１１から発光された照明光を内部で拡散しながら上方に案内して部品Ｐを照明する。このようにメイン発光部１１１を発光させることで部品Ｐの下面のうち光軸領域およびその周辺領域を含む中央部領域に照明することができる（メイン照明）。

【0036】

もう一方のサイド拡散部材１１７は、メイン拡散部材１１６と同じ仮想面ＶＰ２上でメイン拡散部材１１６を外挿可能な環状形状を有する拡散プレートである。このサイド拡散部材１１７は上方からの平面視でサイド発光部１１２と重なるようにサイド発光部１１２の直上位置に配置され、サイド発光部１１２から発光された照明光を内部で拡散しながら上方に案内して部品Ｐを照明する。このようにサイド発光部１１２を発光させることで部品Ｐの下面のうち光軸ＯＡを中心とするドーナツ状領域を照明することができる（サイド照明）。このように、拡散部１１９では、メイン拡散部材１１６およびサイド拡散部材１１７はそれぞれ本発明の「内側拡散部材」および「外側拡散部材」の一例に相当し、メイン拡散部材１１６に設けられた貫通孔１１６ａが本発明の「貫通孔」の一例に相当している。また、仮想面ＶＰ２が本発明の「第２仮想面」の一例に相当している。

【0037】

このように本実施形態では、仮想面ＶＰ２上でメイン拡散部材１１６に対してサイド拡散部材１１７を外挿しており、仮想面ＶＰ２内でメイン拡散部材１１６の外周面とサイド拡散部材１１７の内周面とが互いに対向している。このため、このままの状態で２つの発光部１１１、１１２のうちの一方、例えばメイン発光部１１１をのみ点灯させると、メイン発光部１１１で発光した光がメイン拡散部材１１６で拡散され、その一部がメイン拡散部材１１６の外側面からサイド拡散部材１１７の内側面を介してサイド拡散部材１１７に迷光として入射される。その結果、この迷光がサイド拡散部材１１７を介して部品Ｐに向けて導光されてしまうことがある。このような問題はサイド発光部１１２をのみ点灯させた場合も同様である。

【0038】

そこで、本実施形態では、図６に示すように、メイン拡散部材１１６とサイド拡散部材１１７との間に環状の遮光部材１１８を介挿させて上記迷光の発生を確実に防止している。

【0039】

第１照明基板１１４の鉛直下方に第２照明基板１１５がビームスプリッター１２０を挟んで配置されるとともに、図示を省略する連結部材により第１照明基板１１４と連結されている。この第２照明基板１１５の上面では、第１照明基板１１４の貫通孔１１４ａの鉛直直下位置にＬＥＤなどの発光素子１１３ａがスキャン方向Ｘと直交する水平方向Ｙに列状に配置されている。このため、各発光素子１１３ａから発光される光はビームスプリッター１２０、貫通孔１１４ａ、光路１１１ｂおよび貫通孔１１６ａを介して光軸ＯＡと平行に進み、部品Ｐの下面のうち光軸領域を含む微小な同軸領域を照明する（同軸照明）。このように本実施形態では、これら複数の発光素子１１３ａにより同軸発光部１１３が構成されている。

【0040】

上記した３つの発光部１１１〜１１３の点灯および消灯は、認識対象となる部品Ｐの種類や認識方法などに応じて照明制御部３４により制御される。照明態様の代表例は以下に通りである。

【0041】

・照明態様Ａ（＝メイン照明（または同軸照明）＋サイド照明）
例えば部品Ｐがレンズなどの透明部品であってエッジ認識により部品認定を行う場合、部品ＰがＢＧＡ（Ball Grid Array）を含む部品であってマーク認識によって当該部品の方向を判別する場合には、メイン発光部１１１（または同軸発光部１１３）とサイド発光部１１２とを同時点灯させるのが好適である。

【0042】

・照明態様Ｂ（＝メイン照明＋同軸照明）
例えば部品Ｐがチップ部品、ＱＦＰ（Quad Flat Package）やＳＯＰ（Small Outline Package）などであって部品の下面全体を撮像して部品認定を行う場合には、メイン発光部１１１と同軸発光部１１３とを同時点灯させるのが好適である。

【0043】

・照明態様Ｃ（＝メイン照明）
例えば部品Ｐがリード以外の部分を鏡面仕上げしている部品であって鏡面以外の部位で部品認識する場合には、メイン発光部１１１のみを点灯させるのが好適である。

【0044】

・照明態様Ｄ（＝同軸照明）
例えば部品Ｐがリードを鏡面仕上げしている部品であって鏡面の部位のみで部品認識する場合には、同軸発光部１１３のみを点灯させるのが好適である。

【0045】

・照明態様Ｅ（＝サイド照明）
例えば部品ＰがＢＧＡを含む部品であって球面部位のエッジのみで部品認識する場合には、サイド発光部１１２のみを点灯させるのが好適である。

【0046】

このように照明態様を適正化して部品Ｐを照明すると、部品Ｐにより反射された光が光軸ＯＡに沿ってカメラ部１４０に導光される。つまり、反射光は貫通孔１１６ａ、光路１１１ｂ、貫通孔１１４ａ、ビームスプリッター１２０および折り返しミラー１３０によってカメラ部１４０のレンズ１４１に入射される。そして、レンズ１４１により部品Ｐの像が変倍された後で、カメラ部１４０のラインセンサ１４２に結像される。これによって、部品認識に好適な部品画像が得られ、制御ユニット３により部品認識が高精度に行われる。

【0047】

以上のように、本実施形態によれば、３つの発光部１１１〜１１３の点灯／消灯を制御することにより複数の照明態様で部品Ｐを照明することができる。また、図６に示すように、これらの発光部のうちメイン発光部１１１およびサイド発光部１１２を仮想面ＶＰ１に配置するとともに、メイン拡散部材１１６およびサイド拡散部材１１７を仮想面ＶＰ２に配置している。このため、照明光学系１１０をＺ軸方向に小型化、つまり薄型化することができる。このことがスキャンカメラ１００を小型軽量化し、部品実装装置１の小型化に大きく寄与する。さらに、メイン拡散部材１１６とサイド拡散部材１１７とを近接配置したことで迷光の発生が懸念されるが、本実施形態では仮想面ＶＰ２においてメイン拡散部材１１６とサイド拡散部材１１７との間に遮光部材１１８を介挿しているため、迷光の発生を確実に防止することができる。

【0048】

上述のように、上記した実施形態では、スキャンカメラ１００、照明光学系１１０およびカメラ部１４０がそれぞれ本発明の「部品認識装置」、「照明装置」および「撮像装置」の一例に相当している。また、メイン発光部１１１から発光された光が本発明の「内側照明光」に相当するとともにサイド発光部１１２から発光された光が本発明の「外側照明光」に相当している。また、遮光部材１１８が本発明の「遮光手段」の一例に相当している。さらに、ヘッドユニット６が本発明の「部品保持装置」の一例に相当している。

【0049】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば遮光部材１１８の代わりに、例えばメイン拡散部材１１６の外周面およびサイド拡散部材１１７の内周面の少なくとも一方を内側照明光および外側照明光を遮光する物質を塗装した塗膜を「遮光手段」として用いてもよい。

【0050】

また、上記実施形態では、３つの発光部１１１〜１１３の点灯／消灯制御によって照明態様Ａ〜Ｅで部品Ｐを照明しているが、それ以外に照明態様で部品Ｐを照明してもよい。

【0051】

また、上記実施形態では、同軸発光部１１３により同軸照明を行う装置に対して本発明を適用しているが、メイン照明およびサイド照明のみを行う装置に対しても本発明を適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0052】

この発明は、撮像装置により部品を撮像する際に部品を照明する照明技術全般に適用することができる。

【符号の説明】

【0053】

１…部品実装装置
６…ヘッドユニット（部品保持装置）
１００…スキャンカメラ（部品認識装置）
１１０…照明光学系（照明装置）
１１１…メイン発光部（内側発光部）
１１１ａ…発光素子
１１１ｂ…光路
１１２…サイド発光部（外側発光部）
１１３…同軸発光部
１１６ａ…貫通孔
１１６…メイン拡散部材（内側拡散部材）
１１７…サイド拡散部材（外側拡散部材）
１１８…遮光部材（遮光手段）
１４０…カメラ部（撮像装置）
ＯＡ…光軸
Ｐ…部品
Ｓ…基板
ＶＰ１…（第１）仮想面
ＶＰ２…（第２）仮想面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】