JPH04252000A - 位置合せ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２個の物体またはパタ
−ンの対応位置を高精度に合わせるための位置合せ装置
、とくに電子部品とこの電子部品を搭載する基板との対
応位置を高精度に合わせるための位置合せ装置に関する
。

【０００２】

【従来の技術】産業用の自動組立装置等により２物体の
一方を他方の物体に取付ける作業では、両物体の対応位
置を合わせることが必要になる。特に電子部品の組立て
作業では、プリント基盤上の位置決めマ−クと、装着さ
れる電子部品の外形から双方の間の相対的位置誤差を計
算して位置補正する必要がある。そのために、従来は基
板側と電子部品側とをそれぞれ別個のビデオカメラで見
て位置合せを行なっていた。

【０００３】しかし、２台のビデオカメラで位置合せを
おこなうと、カメラ間の距離寸法や設置方法によって誤
差を生じやすく、これが位置誤差の原因となっていた。 また、組立て装置全体の再設置等の場合に再現性がなく
、細かい調整が必要であった。

【０００４】上記の問題点を解決するための装置として
、例えば特開昭５８−１８２７１８号公報に開示された
位置合せ装置がある。

【０００５】図４は上記公報に開示された位置合せ装置
の光学器の一例を示す模式図である。図に示すように、
両プリズム１，２のそれぞれの半透過鏡面３，４は一体
的な半透過鏡面Ｈとして形成されており、プリズム２に
は反射鏡２ａが取付けられ、また、この光学器の出力面
に対応して観察点位置にはビデオカメラ５が設置されて
いる。さらに、両プリズム１，２の入力面、すなわち物
体６，７からの光エネルギが入力する面と、両物体６，
７との中間には、それぞれシャッタＳ１，Ｓ２が介裝さ
れている。

【０００６】このような光学器によれば、物体６の画像
ＡＢと物体７の画像ＣＤは、プリズム１，２を介して画
像Ａ１　　Ｂ１　　、Ｃ１　　Ｄ１　　として観察され
るが、プリズム１，２内の光路長が互いに異なるので、
空気中の光路Ｌ１またはＬ２を調節して、ビデオカメラ
５における同一のレンズで同じ光電面に結像されるよう
に構成されている。このようにして、同一の画像が得ら
れるように調節された後に、シャッタＳ１とＳ２を順次
開くと、画像Ａ１　　Ｂ１　　とＣ１　　Ｄ１　　とが
個別にビデオカメラ５に順次画像としてメモリされる。 これら２組の画像メモリＡ１　　Ｂ１　　、Ｃ１　　Ｄ
１　　の相対するアドレスの差が、両物体６，７の対応
位置関係の偏位に相当することになる。

【０００７】図５は図４で示した光学器を利用した位置
合せ装置の一例を示す模式図である。プリズム１，２及
び反射鏡２ａからなる光学器は、可動架台８の左方端部
に設置されている。この架台８には、ビデオカメラ５及
びその画像出力信号を演算処理する例えばマイクロコン
ピュータを備えた画像処理装置９が載設されており、位
置合せ終了後は図示の位置から右方へ退避するようにな
っている。また、架台８の左端には、両物体６，７を照
明するための照明灯１０，１１よりなる照明系が架設さ
れている。

【０００８】図示の例では、物体６は例えばＩＣ回路素
子であって、ホルダ１２を介してロボットア−ム１３に
把持されており、他方の物体７はプリント基板１４にお
けるＩＣ回路素子取付部である。なお、プリント基板１
４はホルダ１５を介してサ−ボモ−タ１８により矢印方
向に微調整可能な可動台１６に設置されている。

【０００９】画像処理措置９からの出力、すなわち両物
体６，７の対応位置の偏位差信号はサ−ボモ−タ１８に
入力され、その信号量に比例して可動台１６を偏位調整
する。従って、サ−ボモ−タ１８の作動により、可動台
１６を介してプリント基板１４の位置が微調整され、パ
タ−ン７による画像が物体６による画像と合致すると、
画像処理装置９からの出力は零となり、位置修正が終了
して位置合せが行われたことになる。

【００１０】位置合せが完了すると架台８は右方に退避
し、ついでロボットア−ム１３が下方に作動され、ＩＣ
回路素子である物体６が取付位置７に下降する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成した
従来の位置合せ装置では、装置内部に照明系１０，１１
をコンパクトに収めるということが困難であった。また
、物体６により結像する像と物体７により結像する像と
を区別するために使用しているシャッタＳ１，Ｓ２が実
装上で不利となっていた。

【００１２】本発明は上記のような課題を解決するため
になされたもので、装置をコンパクトに構成して小形化
、簡易化するとともに、物体間の相対位置誤差を高精度
に検出することのできる位置合せ装置を得ることを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる位置合せ
装置は、第１の斜面、垂直面及び該垂直面の下端部より
第１の斜面に平行に設けた第２の斜面にそれぞれハ−フ
ミラ−を取付けた逆台形状のプリズムと、第１の斜面か
らプリズムにコ−ルドミラ−を介して紫外領域の波長の
光を入射させる第１の光源と、プリズムの下方に設けら
れ第１の光源により紫外光を当てると蛍光を発生する第
１の対象物と、プリズムの上方に設けられた第２の対象
物と、この第２の対象物を背面より照射して赤外領域の
波長をプリズムに入射させる第２の光源と、プリズムの
上方に設けられ、第１、第２の各対象物からの光学画像
の出力を時間差を設けて撮像する撮像手段と、この撮像
手段からの画像出力信号を受けて演算処理し、第１、第
２の対象物の対応位置の差に相当する電気信号を出力す
る画像処理手段と、前記電気信号によって第２の対象物
を第１の対象物に対して相対的に変化させて両者の位置
を合わせる位置作動手段とからなるものである。

【００１４】

【作用】紫外線〜赤外線領域の光を多チャンネルに分割
し、時間差を設けてプリズム内を通過させて第１、第２
の対象物の像を撮像機手段により撮像し、各対象物の位
置の差を修正して位置合せする。

【００１５】

【実施例】図１は本発明実施例の要部を示す模式図であ
る。図において、２０は紫外線を照明するための紫外線
照明光源で、波長３６５ｎｍ近傍にピ−クを有している
。２１は図３の（ａ）に示すような分光透過特性を持つ
コ−ルドミラ−で、波長４００ｎｍ以上の可視光成分を
通過させ、３６５ｎｍ近傍の波長を反射されるようにな
っている。２３ａは断面菱形状の第１のプリズム、２３
ｂは断面直角三角形状の第２のプリズムで、両プリズム
２３ａ、２３ｂは接合されて逆台形状のプリズム２２を
構成している。２４は図３の（ｂ）に示すような分光透
過特性を持つ第１のハ−フミラ−で、第１のプリズム２
３ａの図中右斜面部に設けられ、波長３６５ｎｍの成分
が９５％程度透過する。２５は図３の（ｃ）に示すよう
な分光透過特性を持つ第２のハ−フミラ−で、第１、第
２のプリズム２３ａ，２３ｂの接合部に設けられ、波長
３６５ｎｍの成分を反射する。２６は図３の（ｃ）に示
すような分光透過特性を持つ第３のハ−フミラ−で、第
２のプリズム２３ｂの垂直面部に設けられ、波長３６５
ｎｍの成分が９５％程度透過する。２７は第２のプリズ
ム２３ｂの垂平面側の上方に設けられた電子部品、２８
は電子部品２７を吸着するパッドである。

【００１６】２９は電子部品２７を背後から照明し、光
を第２のプリズム２３ｂの上面に入射させる赤外線光源
で、波長６００ｎｍ近傍にピ−クを持つように構成され
ている。３０はパタ−ンが描かれているガラスエポキシ
基板で、第２のプリズム２３ｂの下方に設けられ、紫外
線を照射すると４００ｎｍ〜５００ｎｍに主成分を持つ
蛍光を発生する。なお、３１はビデオカメラである。

【００１７】次に、上記のように構成した本発明の作用
を説明する。まず、紫外線照明光源２０の電源を閉成す
ると、３６５ｎｍ近傍にピ−クがある紫外線が紫外線照
明光源２０から出てコ−ルドミラ−２１に当たる。ここ
で、４００ｎｍ以上の可視光はコ−ルドミラ−２１を通
り抜け、３６５ｎｍ近傍の紫外光が反射されて第１のハ
−フミラ−２４に達する。さらに、第１のハ−フミラ−
２４では、波長３６５ｎｍ成分の紫外線が９５％程度透
過し、第２のハ−フミラ−２５に達する。ここで、さら
に波長３６５ｎｍの成分を反射し、反射光はガラスエポ
キシ基板３０に照射される。このため、ガラスエポキシ
基板３０は４００ｎｍ〜５００ｎｍに主成分を持つ蛍光
を発し、その蛍光はさらに第２のハ−フミラ−２５で反
射されて第１のハ−フミラ−２４に達し、ここで反射し
てビデオカメラ３１に達する。この結果、紫外線照射に
より蛍光を発したガラスエポキシ基板３０を背景とした
基板上のパタ−ンが影絵の形でビデオカメラ３１に撮像
される。

【００１８】ついで、紫外線照明光源２０の電源を開成
し、赤外線光源２９の電源を閉成すると、波長６００ｎ
ｍ近傍にピ−クを持つ光が第２のハ−フミラ−２５に達
し、ここで５０％程度反射される。反射された光はさら
に第３のハ−フミラ−２６で反射され、第２のハ−フミ
ラ−２５を再び５０％透過して第１のハ−フミラ−２４
で反射され、ビデオカメラ３１に達する。これにより、
電子部品２７の像が赤外線光源２９をバックライトとし
た影絵の形でビデオカメラ３１に撮像される。

【００１９】図６は本発明に係る位置合せ装置の実施例
の模式図である。３２は図１で示した光学ユニットで、
コ−ルドミラ−２１、プリズム２２、第１、第２、第３
のハ−フミラ−２４，２５，２６により構成されている
。３３は下部にパッド２８を有するＺθ軸ア−ム、３４
はカメラコントロ−ルユニット、３５は紫外線光源装置
で、Ｚθ軸ア−ム３３にはカメラコントロ−ルユニット
３４、紫外線光源装置３５及び光学ユニット３２が一体
的に取付けられ、Ｘ軸ア−ム３６に沿って図の左右方向
にスライド出来るようになっている。３７は図の前後方
向に移動するＹ軸ア−ムである。なお、２０は紫外線照
明光源、２７は電子部品、２９は赤外線光源、３１はビ
デオカメラである。

【００２０】上記のように構成した本発明の作用を説明
する。まず、Ｘ軸ア−ム３６に沿ってＺθ軸ア−ム３３
を移動させ、またＹ軸ア−ム３７を移動させることによ
り、Ｚθ軸ア−ム３３を電子部品供給位置上に移動させ
る。次に、光学ユニット３２を右方向にスライドさせて
Ｚθ軸ア−ム３３を下降させ、電子部品２７を吸着して
上昇させたのち、光学ユニット３２を左方向にスライド
させて元の位置に戻し、電子部品搭載位置に粗位置決め
する。

【００２１】ついで、図１で示すように、紫外線光源装
置３５の電源を閉成し、赤外線光源２９の電源を開成し
てビデオカメラ３１にガラスエポキシ基板３０のパタ−
ン像を得たのち、紫外線光源装置３５の電源を開成し、
赤外線光源２９の電源を閉成して電子部品像を得る。そ
して、ビデオカメラ３１に撮像された双方の画像から、
画像処理手段によって電子部品搭載粗位置における微小
位置ずれ量（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）を計算し、位置作動機
構であるＸ軸ア−ム３６、Ｙ軸ア−ム３７でＸＹ方向を
、Ｚθ軸ア−ム３３でＺθ方向を微調整する。次に、光
学ユニット３２を右方向にスライドし、その後Ｚθ軸ア
−ム３３で電子部品２７を下降させ、ガラスエポキシ基
板３０上に置いて吸着を解放し、上昇させる。以上の一
連の動作によって電子部品２７をガラスエポキシ基板３
０上に搭載する。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、紫外線領域の光を発生する第１の光源、赤外線領域
の光を発生する第２の光源及びコ−ルドミラ−、ハ−フ
ミラ−を使用し、紫外光領域から可視光領域を用途によ
って複数チャンネルに分けてコンパクトな装置構成とし
たので、装置を小形かつ簡易化することができる。さら
に、機械的動作を一切伴わずに基板上のパタ−ンと電子
部品間の相対位置誤差を検出できるので、高精度の位置
合せが可能になり、各種の精密位置合せ装置に適用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の要部を示す模式図である。

【図２】本発明実施例の模式図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）波長と透過率との関係を示す線
図である。

【図４】従来の位置合せ装置の光学器の一例を示す模式
図である。

【図５】従来の位置合せ装置の一例を示す模式図である
。

【符号の説明】

２０　　紫外線照明光源 ２１　　コ−ルドミラ− ２２　　第１のプリズム ２３　　第２のプリズム ２４　　第１のハ−フミラ− ２５　　第２のハ−フミラ− ２６　　第３のハ−フミラ− ２７　　電子部品 ２９　　赤外線光源 ３０　　ガラスエポキシ基板 ３１　　ビデオカメラ ３２　　光学ユニット ３３　　Ｚθ軸ア−ム ３６　　Ｘ軸ア−ム ３７　　Ｙ軸ア−ム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１の斜面と、垂直面及び該垂直面の
   下端部より前記第１の斜面と平行に設けた第２の斜面と
   にそれぞれハ−フミラ−を取付けた逆台形状のプリズム
   と、前記第１の斜面から前記プリズムにコ−ルドミラ−
   を介して紫外領域の波長の光を入射させる第１の光源と
   、前記プリズムの下方に設けられ前記第１の光源により
   紫外光を当てると蛍光を発生する第１の対象物と、前記
   プリズムの上方に設けられた第２の対象物と、該第２の
   対象物を背面より照射して赤外領域の波長を前記プリズ
   ムに入射させる第２の光源と、前記プリズムの上方に設
   けられ、前記第１、第２の各対象物からの光学画像の出
   力を時間差を設けて撮像する撮像手段と、該撮像手段か
   らの画像出力信号を受けて演算処理し、前記第１、第２
   の対象物像の対応位置の差に相当する電気信号を出力す
   る画像処理手段と、前記電気信号によって第２の対象物
   を第１の対象物に対して相対的に変化させて両者の位置
   を合わせる位置作動手段とからなる位置合せ装置。