JPH0856300A - 画像結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 画像結合装置において、相対する物体面の像
を良好に重ね合わせることができ、かつ光学系の低コス
ト化を図る。 【構成】 光源３の光をコンデンサレンズ４でコリメー
トし、このコリメート光をミラープリズム５で反射して
２つの物体面からの画像光を反対方向に反射し、一方を
第１のハーフプリズム７に射出し、他方を第１のミラー
６に射出する。第１のミラー６はミラープリズム５で反
射された他方の画像光を第２のハーフプリズム９に射出
し、第１のハーフプリズム７は照明光を透過してミラー
プリズム５に射出するとともに、このミラープリズム５
で反射された一方の画像光を反射して第２のハーフプリ
ズム９に射出する。第２のハーフプリズム９は２つの画
像光を組み合わせて結像レンズ１１に射出し、結像レン
ズは２つの画像光による像を１つのテレビカメラ１０の
結像面１０ａに結像する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は相対する物体面の像を
１つに重ね、良好な画像を得る画像結合装置に係り、特
に詳しくは例えばＩＣを基板に装着するときの位置合わ
せの際、そのＩＣの端子および基板のホールの像を精度
よく重ね合わせることができ、かつ高精度の位置合わせ
を可能とする画像結像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、相対する物体面を１つに重ね合わ
せて撮ろうとした場合、２つのテレビカメラ光学系を用
いる必要がある。例えばＩＣを基板に装着するＦＡ（fa
ctoryautomation）においては、ＩＣの端子と基板のホ
ールとの位置合わせはその端子およびホールの像を撮
り、これら像が重なるようにする。

【０００３】この場合、ＩＣの端子と基板のホールとを
別々のテレビカメラ光学系で撮り、これら像を組み合わ
せるが、近年の画像処理技術の進歩により、それら像を
１台のモニタ等で組み合わせて表示することが可能であ
る。

【０００４】そして、２台のテレビカメラレンズ光学系
を用いて得た像を１台のモニタに表示しながら、このモ
ニタの２つの像が重なるように、ＩＣの端子と基板のホ
ールのとの位置合わせ処理を実行する。これにより、Ｉ
Ｃの端子を基板の所定箇所のホールに合わせることがで
き、ＩＣを基板の所定箇所に装着することができる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】しかしながら、上記テレ
ビカメラレンズ光学系を用いて相対する物体面を１つの
モニタに組み合わせて表示する場合、テレビカメラレン
ズ光学系を２つ用いることになるため、どうしてもコス
トアップとなり、また別々に得られた像を画像処理する
に時間がかかる。また、２つテレビカメラレンズ光学系
の光軸がずれるため、良好な像を得ることが困難であ
り、かつ精度低下の要因ともなる。

【０００６】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は相対する物体面をの像を良好に重ね合
わせることができ、かつ光学系を低コストで実現するこ
とができ、またその２つの物体面の像の重ね合わせを高
精度、高速で行うことができるようにした画像結像装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、相対する２つの物体面を１つの光軸上
にのせて撮像面に結像可能とする画像結像装置であっ
て、前記相対する２つの物体面の間で照明光を反射して
少なくとも一方の物体面を照射し、かつ前記２つの物体
面からの画像光を前記照明光の光軸上で反対方向に反射
するミラープリズムと、前記照明光を前記ミラープリズ
ムに射出するとともに、前記ミラープリズムで反射され
た一方の画像光をレンズ方向に導く第１のハーフプリズ
ムと、前記ミラープリズムで反射された他方の画像光を
レンズ方向に導く第１のミラーと、前記第１のハーフプ
リズムで反射された画像光をレンズ方向に導く第２のミ
ラーと、前記第１のミラーで導かれた画像光および前記
第２のミラーで導かれた画像光を結合する第２のハーフ
プリズムと、該第２のハーフプリズムで組み合わされた
画像をテレビカメラの結像面に結像する結像レンズとを
備えたことを要旨とする。また、この発明の画像結像装
置は、前記第１のハーフプリズムをミラーに代え、かつ
前記ミラープリズムと前記他方の物体面との間で照明光
を反射して同他方の物体面に照射するとともに、前記他
方の物体面からの画像光を透過して前記ミラープリズム
に射出するハーフプリズムを備え、前記物体面からの画
像光を透過して前記ミラープリズムに入射するようにし
たものである。

【０００８】

【作用】上記手段によると、上記ミラープリズムによっ
て相対する２つの物体面のうち、一方の物体面に対して
照明光が照射されるとともに、２つの物体面からの画像
光が同じ軸上で反対方向に反射され、つまり物体面が同
軸照明され、２つの物体面からの画像光が同軸上にのせ
られる。そして、例えば、上記同軸上にのせられた画像
光は第１のミラーで直角方向に反射されて第２のハーフ
ミラーに入射される。また、他方の画像光は第１のハー
フプリズムで直角方向に反射され、さらに第２のミラー
で直角に反射されて第２のハーフミラーに入射される。
これにより、第２のハーフミラーによって２つの画像光
が組み合わされ、この組み合わされた画像が結像レンズ
に入射され、テレビカメラの結像面に結像される。ま
た、上記相対する２つの物体面のうち他方の物体面を上
述同様の同軸照明として、２つの物体面からの画像光が
１つの光軸上にのせられ、この１つの光軸にある画像光
が結像レンズに入射され、テレビカメラの結像面に結像
される。

【０００９】

【実施例】この発明の画像結像装置は、相対する２つの
物体面の像を１つの光軸上にのせ、かつこの光軸上の像
を１つの結像レンズの光軸上に導くことにより、２つの
物体面の像を１つのテレビカメラ（撮像素子）で組み合
わせてモニタすることが可能であることに着目し、ミラ
ープリズム（例えば、貼合わせミラープリズムに限ら
ず、１つの三角プリズムにミラーコーテングを施すなど
したものでもよい）によって２つの物体面の像を１つの
相対する光軸上にのせ、この光軸上の反対方向の像をミ
ラーおよびハーフプリズムを用いて１つの結像レンズの
光軸上にのせる。

【００１０】そのため、この発明の画像結像装置は図１
および図２に示す構成をしている。なお、図２は図１に
示す矢印ａ方向からの平面図である。図１および図２に
おいて、この画像結像装置は、相対する第１の物体面
（鏡面状のもの、例えばＩＣの端子）１および第２の物
体面（例えば基板のホール面）２のうち第１の物体面の
照明光（コリメート光）を得るための光源３およびコン
デンサレンズ４と、第１の物体面１と第２の物体面２と
の間でコリメート光を第１の物体面１を照射し、かつ第
１および第２の物体面１，２からの画像光を照明光の光
軸上で反対方向に反射する貼合わせミラープリズム５
と、この貼合わせミラープリズム５で反対方向に反射さ
れた画像光をそれぞれ照明光の光軸に対して直角方向に
反射する第１のミラー６および第１のハーフプリズム７
と、第１のハーフプリズム７で反射された像を照明光の
光軸方向に反射する第２のミラー８と、この第２のミラ
ー８で反射された画像光を第１のミラー６による反射光
の光軸に合わせるための第２のハーフプリズム９と、こ
の第２のハーフプリズム９からの画像光をテレビカメラ
（撮像素子、例えばＣＣＤ）１０に結像する結像レンズ
１１とを備えている。

【００１１】すなわち、光源３、コンデンサレンズ４、
貼合わせミラープリズム５、第１のミラー６および第１
のハーフプリズム７は同軸上にあり、第１の物体面１の
照明は同軸照明になっている。また、第１のミラー５、
第２のハーフプリズム９、テレビカメラ１０および結像
レンズ１１は同軸（結像レンズ１１の光軸）上にあ
り、、結像レンズ１１は、上記光路を経た第１および第
２の物体面１，２からの画像光を結像面１０ａであるテ
レビカメラ１０に結像する。なお、図２において、１
２，１３は当該画像結像装置の光学系を保護するための
カバーカラスである。

【００１２】上記構成の画像結像装置にあっては、第１
の物体面１が例えばＩＣの端子（鏡面状）であることか
ら、貼合わせミラープリズム５は同軸上にある光源３お
よびコンデンサレンズ４からの照明光をミラー面５ａで
反射して第１の物体面１に照射する。なお、第２の物体
面２として、例えば基板のホールを想定すると、ＩＣの
端子のようにその面が鏡状でないことから、正面からの
照明を必要としないが、必要であれば背面あるいは斜め
方向から光を照射する。

【００１３】これにより、第１および第２の物体面１，
２からの画像光が貼合わせミラープリズム５で反射し、
第１の物体面１からの画像光が図上で右向きに反射する
とともに、第２の物体面２からの画像光が図上で左向き
に反射する。その右向きに反射された画像光が貼合わせ
ミラープリズム５とコンデンサレンズ４との間にある第
１のハーフプリズム７のミラー面７ａで反射し、さらに
第２のミラー８で第２のハーフプリズム９に反射する。
また、貼合わせミラープリズム５で左向きに反射された
画像光（第２の物体面２の像）が第１のミラー６で反射
して第２のハーフプリズム９に入射する一方、上述した
ように第２のハーフプリズム９には第１の入射する。第
２のハーフプリズム９は第１のミラー６で反射された画
像光を透過して結像レンズ１１に射出し、かつ第２のミ
ラー８で反射された像を反射して結像レンズ１１に射出
する。

【００１４】第２のハーフプリズム９が結像レンズ１１
の光軸上にあるため、第２のハーフプリズム９によって
第１および第２の物体面１，２からの画像光が組み合わ
され、この組み合わされた画像光がテレビカメラ１０の
結像面で結像される。

【００１５】このように、貼合わせミラープリズム５に
よって相対する第１および第２の物体面１，２からの画
像光を１つ光軸上にのせることができ、つまりその画像
光による像をテレビカメラ１０に結像する際、その光軸
がずれるということもなく、良好な像を結像することが
できる。

【００１６】したがって、第１の物体面１であるＩＣの
端子の像と第２の物体面２である基板のホールの像とを
モニタに組み合わせて表示することができ、ＩＣの端子
の像と基板のホールの像とを重ね合わせるように、ＩＣ
あるいは基板の一方を移動すると、ＩＣの端子の像と基
板のホールとの位置合わせができる。また、上述したよ
うに、貼合わせミラープリズム５によって照明光の光軸
と第１の物体面１の像（鏡面状のもの）を得るための光
軸とを同じとし、つまり同軸照明とすることにより、鏡
面状のもの（ＩＣの端子）のコントラストを下げること
なく、良好な像を得ることができる。

【００１７】このようなことから、上記画像結合装置を
例えばＩＣを基板に装着するＦＡ等の装置に適用した場
合、その画像結像装置の光学系およびテレビカメラ１１
がそれぞれ１つで済むことから、ＦＡ等の装置の低コス
ト化が図れ、しかも位置合わせの高精度化、高速化が図
れる。

【００１８】図３および図４はこの発明の画像結像装置
の変形実施例を示す概略的平面図である。なお、図中、
図１および図２と同一部分および相当する部分には同一
符号を付し重複説明を省略する。また、図３は図４に示
すｂーｂ方向からの平面図である。

【００１９】図３および図４において、この画像結像装
置は、第２の物体面２を同軸照明とするために同第２の
物体面２と貼合わせミラープリズム５との間でコリメー
ト光を反射して同第２の物体面２に照射する一方、この
第２の物体面２からの画像光を透過して貼合わせミラー
プリズム５に射出する第３のハーフプリズム２０と、図
１および図２に示す第１のハーフプリズム７に代えた第
３のミラー２１とを備えている。なお、第３のハーフプ
リズム２０、光源３およびコンデンサレンズ４は同じ軸
上にあり、光源３およびコンデンサレンズ４が前実施例
と異なる軸上にあることから、前実施例の第１のハーフ
プリズム７に代えて第３のミラー２１が用いられてい
る。

【００２０】上記構成の画像結像装置においては、光源
３からの光をコンデンサレンズ４でコリメートし、この
コリメート光を第２の物体面２に同軸照明する。なお、
第２の物体面２を鏡面状のもの（例えばＩＣの端子）と
し、第１の物体面１を例えば基板のホールを想定してい
る。

【００２１】この実施例では、光源３およびコンデンサ
レンズ４によって得たコリメート光を第３のハーフプリ
ズム２０で反射して第２の物体面２を照明する。第２の
物体面２からの画像光は第３のハーフプリズム２０を透
過して貼合わせミラープリズム５に入射する。貼合わせ
ミラープリズム５には前実施例と同じく第１の物体面１
からの画像光が入射しており、貼合わせミラープリズム
５は第１の物体面１からの画像光を図上で右向きに反射
し、第２の物体面２からの画像光を図上で左向きに反射
する。

【００２２】図上で右向きに反射された画像光は第３の
ミラー２１で反射し、さらに第２のミラー８で反射して
第２のハーフプリズム９に入射する一方、図上で左向き
に反射された画像光は第１のミラー６で反射して第２の
ハーフプリズム９に入射する。第２のハーフプリズム９
は、前実施例と同じく第１の物体面１からの画像光およ
び第２の物体面２からの画像光を組み合わせて結像レン
ズ１１に入射する。したがって、前実施例同様に、第１
の物体面１からの画像光および第２の物体面２からの画
像光が重ね合わされて結像される。

【００２３】このように、第３のハーフプリズム２０を
追加し、前実施例の第１のハーフプリズム７に代えて第
３のミラー２１を用いることにより、前実施例同様に一
方の物体面を同軸照明とすることができ、前実施例と同
じ作用、効果を得ることができる。なお、その作用、効
果については前実施例における説明を参照されたい。ま
た、この実施例の場合、前実施例に光学部品の第３のミ
ラー２１を追加することから、その分光学系のコストア
ップとなる。

【００２４】また、上述した２つの実施例を組み合わせ
ることにより、第１および第２の物体面１，２を同軸照
明とすることが可能である。この場合、光源３およびコ
ンデンサレンズ４を２組用意するか、あるいは１組の光
源３およびコンデンサレンズ４の他に反射光学系（ミラ
ー等）を用意すればよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の画像結
像装置は、相対する物体面の間でミラープリズムを設け
てそれら物体面からの画像光を１つの光軸上にのせる一
方、照明光をそのミラープリズムを介して少なくとも一
方の物体面に照射して同軸照明とするようにしたので、
２つの物体面からの画像光を１つのテレビカメラに重ね
て結像することができ、しかもその結像の光軸がずれる
こともなく、良好な像を得ることができ、また同軸照明
により結像された像のコントラストを下げることなく、
鏡面状のものの像を良好に得ることができるという効果
がある。また、上記画像結像装置が１つの光学系である
ことから、例えばＩＣを基板に装着するためにＩＣの端
子と基板のホールの位置を合わせるＦＡ等の装置に組み
込んだ場合、この装置の低コスト化が図れ、しかも端子
とホールの像を高精度、高速で重ね合わせ、つまりその
位置合わせができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す画像結像装置の概略
的平面図である。

【図２】図１に示す矢印ａ方向からの画像結像装置の概
略的平面図である。

【図３】この発明の変形実施例を示す画像結像装置の概
略的平面図である。

【図４】図３に示す画像結像装置の概略的平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 第１の物体面 ２ 第２の物体面 ３ 光源 ４ コンデンサレンズ ５ 貼合わせミラープリズム ６ 第１のミラー ７ 第１のハーフプリズム ８ 第２のミラー ９ 第２のハーフプリズム １０ テレビカメラ（撮像素子、ＣＣＤ） １１ 結像レンズ ２０ 第３のハーフプリズム ２１ 第３のミラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対する２つの物体面を１つの光軸上に
   のせて撮像面に結像可能とする画像結像装置であって、 前記相対する２つの物体面の間で照明光を反射して少な
   くとも一方の物体面を照射し、かつ前記２つの物体面か
   らの画像光を前記照明光の光軸上で反対方向に反射する
   ミラープリズムと、前記照明光を前記ミラープリズムに
   射出するとともに、前記ミラープリズムで反射された一
   方の画像光をレンズ方向に導く第１のハーフプリズム
   と、前記ミラープリズムで反射された他方の画像光をレ
   ンズ方向に導く第１のミラーと、前記第１のハーフプリ
   ズムで反射された画像光をレンズ方向に導く第２のミラ
   ーと、前記第１のミラーで導かれた画像光および前記第
   ２のミラーで導かれた画像光を結合する第２のハーフプ
   リズムと、該第２のハーフプリズムで組み合わされた画
   像をテレビカメラの結像面に結像する結像レンズとを備
   えたことを特徴とする画像結合装置。
2. 【請求項２】 前記第１のハーフプリズムをミラーに代
   え、かつ前記ミラープリズムと前記他方の物体面との間
   で照明光を反射して同他方の物体面に照射するととも
   に、前記他方の物体面からの画像光を透過して前記ミラ
   ープリズムに射出するハーフプリズムを備え、前記物体
   面からの画像光を透過して前記ミラープリズムに入射す
   るようにした請求項１記載の画像結合装置。