JPH08130236A

JPH08130236A - 拡大観察装置

Info

Publication number: JPH08130236A
Application number: JP28897994A
Authority: JP
Inventors: Hidekuni Niiyama; 秀邦新山
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 1996-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】光学系の設計を容易にし、またその製造、特
に拡大レンズ群部の製造を容易にし且つコスト・ダウン
をも図って、限られたスペース内に設置することを容易
とした拡大観察装置を提供する。【構成】照明手段２５により照明された被撮影物３０
の像は、対物鏡筒１１に誘導され、第１ミラー部材１８
により垂直に光路が変更されて、第１誘導鏡筒１２に導
かれる。第１誘導鏡筒１２内にて、拡大レンズ群２２に
より、被撮影物３０の像が所定の倍率に拡大され、第２
誘導鏡筒１３を経て、第２ミラー部材２０により、垂直
に光路が変更されて、第３誘導鏡筒１４に導かれ、撮像
手段２４に到達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、拡大観察装置に関し、
より詳細には、例えば、電子部品実装装置や種々の加工
装置等のような処理装置の所定物が所定の位置への有無
を確認するための拡大観察装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図９に示すような、電子部品４
０１（チップ等）を吸着ノズル４０２で吸着して基板４
０３の所定位置に搭載する機構を有した電子部品実装装
置等においては、基板に正確に実装されることが要求さ
れる。このため、基板を固定保持する位置、電子部品の
吸着ノズルへの吸着位置、電子部品の基板上への搭載位
置等を正確なものとするための技術、これらの位置やそ
の状態等の確認や検査をするための機構等の技術に関し
て、従来より種々提案されており、例えば、図９のよう
に、吸着した電子部品の吸着位置の確認をするために、
レンズ等を有する認識カメラ４０４等を備えるようにし
ている。

【０００３】ところで、上述のような位置・状態の確認
や検査を行うための認識部を設ける場合、その確認の位
置精度の点から、被観察物である電子部品や基板等をそ
の上方あるいは下方から認識するようにした構成とする
ことが、被観察物の凹凸等に左右されることがなく、構
成も比較的簡単なため、より好ましい。しかしながら、
電子部品実装装置等においては、その付随部品や装置
等、構造上の都合から、あるいは設置スペース等の関係
から、さまざまに凹凸を有するとともに、空きスペース
が小さく、上述のような確認や検査を行うための認識部
を設置できる空間が小さい等の不都合な点を多く有する
ものであった。

【０００４】この点について、図を用いて説明する。図
１０は、被観察物の像を拡大して観察するための拡大観
察装置の従来例を示す断面図である。主鏡筒５０１内に
は、拡大レンズ群５０２が図示しない駆動機構により主
鏡筒５０１内を移動可能に配されている。主鏡筒５０１
の被観察物５０３側に取り付けられている対物鏡筒５０
４の外周囲には、被観察物５０３を照明するための照明
手段５０５、例えば円環状に形成された光源が配されて
いる。主鏡筒５０１の被観察物５０３とは反対側には後
部鏡筒５０６が取り付けられていて、後部鏡筒５０６内
には撮像手段５０７、例えばＣＣＤ（電荷結合型素子）
等の撮像素子が配されている。このような構成により、
被観察物５０３の像を拡大レンズ群５０２で拡大し、撮
像手段５０７で検知し、図示しない後段に配された画像
処理部により映像として出力されるようになっている。
このような拡大観察装置において、より拡大した像を得
るには、焦点距離を長くとるように構成することが最も
容易であるが、当然ながら、その全長がきわめて長くな
り、被観察物をその直上方から見るようにした、このよ
うな拡大観察装置では、被観察物の上部に十分な長さを
有する空間を必要とするので、このような拡大観察装置
を電子部品実装装置に配設するにあたり、その制約を大
きく受けることになる。

【０００５】一方、図１１に示すように、電子部品実装
装置６０１の例えば凸部６０２により形成された小さな
空間内に収容されるようにするためには、その焦点距離
に大きな制約があるため、より大きなレンズにて構成す
ることになるが、このような拡大レンズ群６０３の各レ
ンズは径が大きく、各レンズ曲面の面精度の影響を大き
く受ける。そして、面精度の良くないレンズにより構成
された拡大レンズ群を用いた場合において、被観察物６
０４の像を拡大して後部鏡筒６０５内に配された撮像手
段６０６に誘導して図示しない画像処理部により処理さ
れ、図示しないモニター部へ出力され、画面に表示され
た映像は、ディストーション（歪み）が大きなものとな
って、視認による確認作業をより困難なものとさせてい
た。しかしながら、面精度の高いレンズの製造及びレン
ズ群の組立ては容易でなく、高価なものとなるという不
都合を有するものであった。

【０００６】このように、被観察物の像を拡大し、その
映像により位置・状態の確認や検査を行うためには、そ
の被観察物の周囲のスペース（空間）の都合により、そ
の光学系の焦点距離や倍率の設定において、制約を受け
るものとならざるを得なかった。そのために、拡大レン
ズ群を構成するレンズの枚数の増加やレンズ径の増大と
なることを避けられないものであった。すなわち、拡大
観察をするためには、被観察物に拡大レンズ群を接近さ
せるか、もしくは拡大レンズ群と撮像手段との距離を大
きくとる必要がある。このように、被観察物の上方に十
分なスペースを要したり、または、限られたスペース内
では、レンズ構成等の設計上の選択の狭さ及びその製造
の困難さを生じて、高価とならざるを得なかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、光学系の設計を容易にし、またその製造、特に拡大
レンズ群の製造を容易にし且つコスト・ダウンをも図っ
て、限られたスペース内に設置することを容易とした拡
大観察装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の拡大観察装置は、処理装置の所定物が所定
の位置への有無を確認するための拡大観察装置におい
て、対物部と誘導部とを有し少なくとも該２部間にて光
路を変更する光路変更手段を備えた鏡筒部材と、誘導部
に収納され所定物の像を拡大して撮像手段へ送る拡大レ
ンズ群と、対物部に配され所定物を照明する照明手段と
を備えるとともに、鏡筒部材は、少なくとも対物部が所
定位置での所定物を確認が可能に位置するよう処理装置
に支持されていて、撮像手段の光路延長上に位置しない
所定物の位置確認を行うようにしたものである。また、
本発明の他の手段は、所定物を処理する処理ヘッドを有
する処理装置に用いる拡大観察装置であって、鏡筒部材
の少なくとも対物部は処理ヘッドと所定物との間の非処
理時の観察位置と処理時の退避位置との間で移動可能と
したものである。また、本発明の他の手段は、光路変更
手段は、全反射ミラー部材、ハーフミラー部材、特定波
長のみ反射するミラー部材のいずれかであるようにした
ものである。

【０００９】

【作用】焦点距離や倍率の設定において、その設計上の
選択の幅を広げる。また、光路長を長く設定した場合に
おいても、何らの問題もなく、処理装置の凹凸形状を有
した部分のいわば障害物を避けることができる。また、
照明手段により所定物からの光量を増加させて拡大レン
ズ群の有効径を絞ることができ、解像度が向上する。

【００１０】

【実施例】以下に、図を用いて、本発明を具体的に説明
する。図１は、本発明の拡大観察装置の第一実施例の基
本的な構成を示す模式的な側面図である。１は鏡筒部材
で、対物部１ａ、第１誘導部１ｂ、第２誘導部１ｃとか
ら構成されていて、対物部１ａと第１誘導部１ｂとの間
で光路の誘導方向が垂直に変更されるように、また、第
１誘導部１ｂと第２誘導部１ｃとの間で光路の誘導方向
が垂直に変更されるようになっている。この実施例で
は、対物部１ａの光路の誘導方向と、第２誘導部１ｃの
光路の誘導方向とは、平行になるように構成されてい
る。２は拡大レンズ群で、第１誘導部１ｂ内に、移動可
能に配されていて、所定の拡大倍率に調整可能となって
いる。３，４は光路変更手段で、光路変更手段３は、対
物部１ａと第１誘導部１ｂとの間で光路を垂直に変更す
るように配され、光路変更手段４は、第１誘導部１ｂと
第２誘導部１ｃとの間で光路を垂直に変更するように配
されている。５は撮像手段で、鏡筒部材１の後部側、す
なわち第２誘導部１ｃの後部に、受光可能に配されてい
る。６は照明手段で、被撮影物７を照明するようになっ
ていて、仕様等により種々の形状、例えば円環状に形成
されている。

【００１１】被撮影物７の像は、照明手段６により照明
されて、その輝度を増した状態にて、まず、光路８ａと
して対物部１ａに誘導される。この光路は、光路変更手
段３により垂直に光路が変更されて、光路８ｂとして、
第１誘導部１ｂに導かれる。第１誘導部１ｂ内にて、拡
大レンズ群２により、被撮影物７の像が所定の倍率に拡
大され、光路変更手段４に至る。光路変更手段４によ
り、垂直に光路が変更されて、光路８ａと平行な光路８
ｃとして第２誘導部１ｃに導かれ、撮像手段５に到達す
る。図示しない画像処理部により処理され、図示しない
モニター部へ出力され、画面に表示される。従って、被
撮影物７をその直上方から観察した場合と同様の観察状
態となる。

【００１２】図２は、本発明の拡大観察装置の第一実施
例を示す断面図で、図１に示された基本的な構成を、実
際に適用した場合を示している。１１は対物鏡筒、１２
は第１誘導鏡筒、１３は第２誘導鏡筒、１４は第３誘導
鏡筒、１５は後部鏡筒である。対物鏡筒１１と第１誘導
鏡筒１２との間で光路の誘導方向が垂直に変更されるよ
うに、第１接続部１６が配され、また、第２誘導鏡筒１
３と第３誘導鏡筒１４との間で光路の誘導方向が垂直に
変更されるように、第２接続部１７が配されている。対
物鏡筒１１の光路の誘導方向と、第３誘導鏡筒１４の光
路の誘導方向とは、平行になるように構成されている。
１８は第１ミラー部材で、固定支持台１９に取付けら
れ、第１接続部１６に配されて、光路を垂直に変更す
る。２０は第２ミラー部材で、固定支持台２１に取付け
られ、第２接続部１７に配されて、光路を垂直に変更す
る。

【００１３】２２は拡大レンズ群で、レンズ鏡筒２３に
固定保持され、第１誘導鏡筒１２内に、移動可能に配さ
れて、図示しない手段により所定の拡大倍率に調整可能
となっている。２４は撮像手段で、後部鏡筒１５内に、
受光可能に配されている。２５は照明手段で、対物鏡筒
１１に外周に配された照明筒２６内に収容されて、処理
装置２７の凸部２８の下方に位置する載置部２９に載置
された被撮影物３０を照明するようになっていて、仕様
等により種々の形状、例えば円環状に形成されている。

【００１４】被撮影物３０の像は、照明手段２５により
照明され、輝度を増した状態にて、まず、光路３１ａと
して対物鏡筒１１に誘導される。この光路は、第１ミラ
ー部材１８により垂直に光路が変更されて、光路３１ｂ
として、第１誘導鏡筒１２に導かれる。第１誘導鏡筒１
２内にて、拡大レンズ群２２により、被撮影物３０の像
が所定の倍率に拡大され、第２誘導鏡筒１３を経て、第
２ミラー部材２０に至る。第２ミラー部材２０により、
垂直に光路が変更されて、光路３１ａと平行な光路３１
ｃとして第３誘導鏡筒１４に導かれ、撮像手段２４に到
達する。図示しない画像処理部により処理され、図示し
ないモニター部へ出力され、画面に表示される。従っ
て、被撮影物３０をその直上方から観察した場合と同様
の観察状態となる。

【００１５】図３は、本発明の拡大観察装置の第一実施
例を示す側面図、図４は同じく本発明の拡大観察装置の
第一実施例を示す背面図である。これは、図２に示した
拡大観察装置に、位置調整機構を備えるようにしたもの
である。対物部３２には対物鏡筒と照明手段が収容され
ている。接続部３３には、ミラー部材が収容されてい
る。第１誘導部３４には、拡大レンズ群が収容されてい
る。３５は第２誘導部である。接続部３６には、ミラー
部材が収容されている。３７は第３誘導部である。３８
は支持部材で、第１誘導部３４，第２誘導部３５及び第
３誘導部３７の固定補強用に設けられている。３９は認
識カメラ部で、撮像手段等が収容されている。４０は、
移動ステージ部で、Ｘ軸ステージ４０ａ，Ｙ軸ステージ
４０ｂ，Ｚ軸ステージ４０ｃから構成されている。４１
は電気ブロック部で、電源や種々の電気的処理部が収容
されている。４２は支持板で、処理装置４３に取付けら
れるとともに、電気ブロック部４１を支持し、移動ステ
ージ部４０のＺ軸ステージ４０ｃをＺ軸方向に移動可能
に支持している。４４は処理装置４３の凸部である。４
５は被撮影物である。従って、移動ステージ部４０を構
成するＸ軸ステージ４０ａ，Ｙ軸ステージ４０ｂ，Ｚ軸
ステージ４０ｃを移動させて、所定の位置に調整し設定
することができる。これにより、処理装置４３の載置部
４６に位置する被撮影物４５を正確な位置にて拡大観察
を行なうことができる。

【００１６】以上のように、本発明の拡大観察装置につ
いて説明をしたが、本発明は、種々の処理装置において
適用されることが可能であり、その好適なる例として、
電子部品実装装置に適用した場合にて説明をする。ま
ず、電子部品実装装置の構成について説明する。図５
は、本発明の適用が可能である電子部品実装装置の要部
の構成を示す斜視図である。この実施例は、ＸＹロボッ
ト・システム部、部品実装部とから構成されており、ま
ず、ＸＹロボット・システム部について説明する。同図
において、５１はＸＹロボット・システム部で、ロボッ
ト本体部５２、ロボット本体部５２に固定されたＸ軸レ
ール部５３、Ｘ軸レール部５３に沿って移動するＸ軸テ
ーブル５４、Ｘ軸テーブル５４に形成されたＹ軸レール
部５４ａに沿って移動するＹ軸テーブル５５から構成さ
れている。Ｘ軸テーブル５４をＸ軸レール部５３に沿っ
て移動させるための駆動機構は種々の機構を選択するこ
とが可能であり、駆動部をＸ軸テーブル部５４内に収容
させるか、あるいはＸ軸レール部５３やロボット本体部
５２内に収容させるかは、適宜に選択により決められ
る。同様に、Ｙ軸テーブル５５をＹ軸レール部５４ａに
沿って移動させるための駆動機構は種々の機構を選択す
ることが可能であり、駆動部をＹ軸テーブル部５５内に
収容させるか、あるいはＸ軸テーブル５４内に収容させ
るかは、適宜に選択により決められる。５６は実装ヘッ
ドで、Ｙ軸テーブル５５に取付けられていて、先端側に
吸着部５６ａを有している。

【００１７】次に部品実装部について説明する。５７は
実装部で、基板装着部５８と、供給部５９，６０とから
構成されている。６１は基板位置決め部で、基板装着部
５８の上面に取付けられていて、その上面に、部品が実
装される基板６２を例えば吸着等により固定保持すると
ともに、内部にＸＹテーブル機構を有していて、基板６
２の位置を調整して位置決めを行なうことができるよう
になっている。６３はトレイで、供給部５９の上面に固
定可能に載置されている。トレイ６３は、内部が複数の
部屋に仕切られていて、各部屋には部品Ａが載置されて
いる。６４は部品フィーダで、供給部６０の上面に固定
可能に載置されている。部品フィーダ６４は、部品Ｂを
複数配列して封入した部品供給テープ６５を巻回状態に
て内包していて、その先端側に、実装されるべき一つの
部品Ｂを露出している。

【００１８】このような電子部品実装装置の構成によ
り、実装ヘッド５６がＸＹロボット・システム部５１に
より駆動されて、部品Ａあるいは部品Ｂを基板６２の所
定の位置に、移送し載置固定するようになっている。

【００１９】上述の電子部品実装装置に、本発明の拡大
観察装置を配設した場合を、図６に示す。Ｙ軸テーブル
５５の先端側に、本発明を用いた拡大観察装置Ｓを配設
したものである。なお、拡大観察装置Ｓに前述の図３及
び図４に示した位置調整機構を備えるようにして、拡大
観察装置Ｓの位置の変更調整を可能なものとしてもよ
い。このように拡大観察装置Ｓを配設することにより、
例えば、実装ヘッド５６を移動して吸着部５６ａにより
部品Ａ₁を吸着するときに、部品Ａ₂の位置を拡大観察
装置Ｓにて観察及び認識して、部品Ａ₂の位置を確認す
るようにして、次に部品Ａ₂を吸着する場合に、吸着部
５６ａの位置が正確となるように実装ヘッド５６の移動
制御を行う、ということが極めて容易となる。

【００２０】次に、本発明の拡大観察装置の第二実施例
について説明する。図７は、本発明の拡大観察装置の第
二実施例を示す断面図である。７１は前部鏡筒で、対物
鏡筒と第１誘導鏡筒とを一体に形成したものである。７
２は支持部材で、前部鏡筒７１に取付けられる。７３は
ミラー部材で、支持部材７１に取付けられて、光路を垂
直に変更する。７４は拡大レンズ群で、複数のレンズが
レンズ鏡筒７５に固定保持されて、前部鏡筒７１内にて
移動可能に配されている。７６は中間鏡筒で、光路方向
を垂直に変更して誘導するようになっている。７７は支
持部材で、中間鏡筒７６に取付けられる。７８はミラー
部材で、支持部材７７に取付けられて、光路を垂直に変
更する。７９は後部鏡筒である。８０は照明手段であ
る。８１は軸受で、前部鏡筒７１と中間鏡筒７６との間
に介在していて、中間鏡筒７６に対して前部鏡筒７１が
周方向に回動することを可能とさせている。８２は軸受
で、中間鏡筒７６と後部鏡筒７９との間に介在してい
て、後部鏡筒７９に対して中間鏡筒７６が周方向に回動
することを可能とさせている。従って、必要に応じ、光
軸方向を変更することができる。

【００２１】この第二実施例を用いることにより、加工
工具により加工を行なう装置のように、処理装置の処理
部に取付けられた処理ヘッドにより処理が施される被処
理物を拡大観察する場合において、拡大観察装置の対物
部を、処理ヘッドと被処理物との間の、非処理時の観察
位置と処理時の退避位置との間で移動可能とすることが
できる。

【００２２】次に、本発明の拡大観察装置の第三実施例
について説明する。図８は、本発明の拡大観察装置の第
三実施例の要部を示す断面図である。９１は前部鏡筒
で、その先端側には、対物鏡筒及び照明手段が配されて
いる。また、対物鏡筒と前部鏡筒９１との間でミラー部
材により光路が垂直に変更されるようになっている。９
２は補助鏡筒である。９３は中間鏡筒である。９４は軸
受で、補助鏡筒９２と中間鏡筒９３との間に介在してい
て、中間鏡筒９３に対して補助鏡筒９２が周方向に回動
することを可能とさせている。９５は軸受で、前部鏡筒
９１と補助鏡筒９２との間に介在していて、補助鏡筒９
２に対して前部鏡筒９１が軸方向に所定量移動すること
を可能とさせている。従って、必要に応じ、鏡筒全体の
長さを変更することができ、全光路長の選択変更を可能
なものとする。

【００２３】なお、各実施例において、光路変更手段と
してミラー部材を用いる場合に、必要に応じて、全反射
ミラー部材、ハーフミラー部材、特定波長のみ反射する
ミラー部材のいずれかより選択することができる。

【００２４】

【発明の効果】上述のように、本発明の拡大観察装置
は、処理装置の所定物が所定の位置への有無を確認する
ための拡大観察装置において、対物部と誘導部とを有し
少なくとも該２部間にて光路を変更する光路変更手段を
備えた鏡筒部材と、誘導部に収納され所定物の像を拡大
して撮像手段へ送る拡大レンズ群と、対物部に配され所
定物を照明する照明手段とを備えるとともに、鏡筒部材
は、少なくとも対物部が所定位置での所定物を確認が可
能に位置するよう処理装置に支持されていて、撮像手段
の光路延長上に位置しない所定物の位置確認を行うよう
にしたので、光学系の設計・製造を容易にし且つコスト
・ダウンをも図って、限られたスペースにも設置可能と
する。また、本発明の拡大観察装置は、所定物を処理す
る処理ヘッドを有する処理装置に用いる拡大観察装置で
あって、鏡筒部材の少なくとも対物部は処理ヘッドと所
定物との間の非処理時の観察位置と処理時の退避位置と
の間で移動可能としたので、処理される位置にて位置確
認を行うことができる。また、本発明の拡大観察装置
は、光路変更手段は、全反射ミラー部材、ハーフミラー
部材、特定波長のみ反射するミラー部材のいずれかであ
ることとしたので、その光学的効果を種々に期待できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の拡大観察装置の第一実施例の基本的な
構成を示す、模式的な側面図である。

【図２】本発明の拡大観察装置の第一実施例を示す断面
図で、図１に示された基本的な構成を、実際に適用した
場合を示している。

【図３】本発明の拡大観察装置の第一実施例を示す側面
図である。

【図４】本発明の拡大観察装置の第一実施例を示す背面
図である。

【図５】本発明が適用されることの可能な電子部品実装
装置の要部の構成を示す斜視図である。

【図６】本発明の拡大観察装置の第一実施例に関し、図
５に示された電子部品実装装置に、本発明の拡大観察装
置を配設した場合を示す側面図である。

【図７】本発明の拡大観察装置の第二実施例を示す断面
図である。

【図８】本発明の拡大観察装置の第三実施例の要部を示
す断面図である。

【図９】従来の電子部品実装装置の認識部を示す斜視図
である。

【図１０】従来の拡大観察装置を示す断面図である。

【図１１】従来の他の拡大観察装置を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１鏡筒部材１ａ対物部１ｂ第１誘導部１ｃ第２誘導部２拡大レンズ群３，４光路変更手段５撮像手段６照明手段７被撮影物８ａ，８ｂ，８ｃ光路１１対物鏡筒１２第１誘導鏡筒１３第２誘鏡鏡筒１４第３誘導鏡筒１５後部鏡筒１８第１ミラー部材２０第２ミラー部材２２拡大レンズ群２３レンズ鏡筒２４撮像手段２５照明手段２７処理装置３１ａ，３１ｂ，３１ｃ光路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理装置の所定物が所定の位置への有無
を確認するための拡大観察装置において、対物部と誘導部とを有し少なくとも該２部間にて光路を
変更する光路変更手段を備えた鏡筒部材と、前記誘導部
に収納され前記所定物の像を拡大して撮像手段へ送る拡
大レンズ群と、前記対物部に配され前記所定物を照明す
る照明手段とを備えるとともに、前記鏡筒部材は、少なくとも対物部が前記所定位置での
前記所定物を確認が可能に位置するよう前記処理装置に
支持されていて、撮像手段の光路延長上に位置しない所定物の位置確認を
行うようにしたことを特徴とする拡大観察装置。
【請求項２】所定物を処理する処理ヘッドを有する処
理装置に用いる拡大観察装置であって、鏡筒部材の少な
くとも対物部は前記処理ヘッドと前記所定物との間の非
処理時の観察位置と処理時の退避位置との間で移動可能
とした請求項１に記載の拡大観察装置。
【請求項３】光路変更手段は、全反射ミラー部材、ハ
ーフミラー部材、特定波長のみ反射するミラー部材のい
ずれかである請求項１または２に記載の拡大観察装置。