JPH1048504A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、複数の撮影倍率を確保しつつ構造
の簡略化及び低コスト化を可能にした撮像装置を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 本発明による撮像装置は、レンズ系５は
一つの結像レンズ手段８を構成し、撮像系４と結像レン
ズ手段８との間に光分割手段１２を配置し、この光分割
手段１２により分割されて撮像系４に入射させる撮像分
岐光路１３，１４の数と同じ数で、撮像系４を、同一サ
イズの複数のＣＣＤ１０，１１により構成し、結像レン
ズ手段８に対する撮像位置Ｈ，Ｌを各ＣＣＤ１０，１１
の数に対応した数分だけ設定させる構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子部品実
装装置において電子部品の位置検出や欠損確認のためな
どに用いられる撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品実装装置は、半導体チップやチ
ップ抵抗器等の電子部品をプリント基板上に実装するた
めの手段として広く使用されている。このような電子部
品実装装置としては、特開平４−３７０９９号公報に記
載のものが知られている。この装置においては、電子部
品の微小化及び電子部品実装時間の短縮化に対応するた
めに、電子部品を吸着ノズルで吸着してプリント基板上
に搬送することとしている。また、この電子部品実装装
置では、電子部品の搬送経路に電子部品を撮像する撮像
装置が設けられている。この撮像装置によって得られた
画像情報を処理することによって、吸着ノズルに対する
電子部品の相対的な位置変動を検出できると共に、電子
部品の欠損の有無を確認するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したような電子部
品実装装置においては、プリント基板の生産工程の合理
化等の理由から様々な大きさの電子部品が実装されるの
が一般的である。電子部品の大きさは、例えば、１ｍｍ
×０．５ｍｍのチップ抵抗からリード外周が２４ｍｍ×
１８ｍｍのＩＣまで様々である。このような様々な大き
さの電子部品を撮像するためには、撮像装置に用いられ
る光学系の倍率を変化させて、撮像装置に内蔵された撮
像デバイスの撮像面上に適当な大きさの電子部品の像を
結像させる必要がある。

【０００４】このため、撮像装置に用いられる光学系の
倍率を変化させるための手段として、従来からズームレ
ンズや二焦点切替レンズを用いたものが提案されてい
る。しかし、これらの手段は構造が複雑であるから、耐
久性或いは動作速度に問題がある。特に電子部品実装装
置においては、電子部品実装時間の短縮化が要求され且
つ５００万回を越える電子部品実装の回数を可能とする
耐久性が要求されるため、ズームレンズ等を用いた従来
の手段では十分に対応することができなかった。

【０００５】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたもので、複数の撮影倍率を確保しつつ構造の簡略
化及び低コスト化を可能にした撮像装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明の
撮像装置は、撮像位置に配置された対象物を照明光によ
り照らすための光源をもった照明系と、照明系により照
らされた際に生じる対象物からの反射光を受光して対象
物を撮像する撮像系と、照明系と撮像系との間に配置さ
れて反射光を撮像系上に結像させるレンズ系とを有する
撮像装置において、レンズ系は一つの結像レンズ手段を
構成し、撮像系と結像レンズ手段との間に光分割手段を
配置し、この光分割手段により分割されて撮像系に入射
させる撮像分岐光路の数と同じ数で、撮像系を、同一サ
イズの複数の撮像手段により構成し、結像レンズ手段に
対する撮像位置を、各撮像手段の数に対応した数分だけ
設定して、結像レンズ手段と撮像位置との間の撮影距離
を異ならせ、各撮影距離に対応した結像位置にそれぞれ
の撮像手段を配置させたことを特徴とする。

【０００７】この撮像装置においては、撮像位置に配置
された対象物は、照明系から出射される照明光により照
らされ、対象物からの反射光は、一つの結像レンズ手段
を通過した後、光分割手段によって任意の数の撮像分岐
光路に分けられる。そして、各撮像分岐光路上の結像位
置には同一の特定サイズからなる撮像手段がそれぞれ配
置されている。

【０００８】そこで、対象物を結像レンズ手段から遠く
に離すにつれて、結像レンズ手段の視野が広がり撮像倍
率が下がることに着目して、大きな視野が必要な大型の
対象物を撮像する場合には、対象物を結像レンズ手段か
ら遠ざける。このとき、対象物と結像レンズ手段との間
の撮影距離が長くなり、これに応じた結像位置を設定す
ることで、特定サイズの撮像手段内で大型対象物の画像
を収めるようにしている。これに対して、小さな視野で
十分な小型の対象物を撮像する場合には、対象物を結像
レンズ手段に近づける。このとき、対象物と結像レンズ
手段との間の撮影距離が短くなり、これに応じた結像位
置を設定することで、特定サイズの撮像手段内で小型対
象物の画像を収めるようにしている。そして、結像レン
ズ手段と撮像系との間に光分割手段を配置させること
で、撮像手段の数に対応した数分だけ撮像分岐光路を作
り出すことができる。

【０００９】この場合、照明系は、それぞれの撮像位置
に対応して配置され且つ異なる種類からなる光源を有
し、各光源の波長帯域は狭くて且つ異なり、光分割手段
は、これに入射する異なる波長帯域のうちの何れか一つ
を反射させるフィルタであると好ましい。このような構
成を採用すると、ハーフミラーからなる光分割手段に比
べて、光分割手段での光量分割が極めて少なくなり、照
明系の光量を最大限利用することができる。

【００１０】また、フィルタはカットフィルタであり、
バンドカットフィルタ又はハイカットフィルタ又はロー
カットフィルタのうちの何れかのみ、若しくはこれらの
組合わせからなると好ましい。このような構成を採用す
ると、ハーフミラーからなる光分割手段に比べて、光分
割手段での光量分割が極めて少なくなり、照明系の光量
を最大限利用することができる。

【００１１】請求項４に係る本発明の撮像装置は、撮像
位置に配置された対象物を照明光により照らすための光
源をもった照明系と、照明系により照らされた際に生じ
る対象物からの反射光を受光して対象物を結像位置で撮
像する撮像系と、光源と撮像系との間に配置されて反射
光を撮像系上に結像させるレンズ系とを有する撮像装置
において、レンズ系は一つの結像レンズ手段を構成し、
撮像系と結像レンズ手段との間に光分割手段を配置し、
この光分割手段により分割されて撮像系に入射させる撮
像分岐光路の数と同じ数で、撮像系を、同一サイズの複
数の撮像手段により構成し、結像レンズ手段に対する撮
像位置を一つに設定し、結像レンズ手段と撮像位置との
間の撮影距離を変える撮影距離変更系を、結像レンズ手
段と撮像位置との間に配置し、撮影距離変更系により出
現した各撮影距離に対応する結像位置にそれぞれの撮像
手段を配置させたことを特徴とする。

【００１２】この撮像装置においては、撮像位置に配置
された対象物は、照明系から出射される照明光により照
らされ、対象物からの反射光は、一つの結像レンズ手段
を通過した後、光分割手段によって任意の数の撮像分岐
光路に分けられる。そして、各撮像分岐光路上の結像位
置には同一の特定サイズからなる撮像手段がそれぞれ配
置されている。

【００１３】そこで、撮像位置を一つに固定する場合、
結像レンズ手段と対象物との間の撮影距離を長くするこ
とで、結像レンズ手段による視野が広がり撮像倍率が下
がることに着目して、大きな視野が必要な大型対象物を
撮像する場合には、撮影距離変更系により結像レンズ手
段と撮像位置との間の撮影距離を長くし、これに応じた
結像位置を設定することで、特定サイズの撮像手段内で
大型の対象物の画像を収めるようにしている。これに対
して、小さな視野で十分な小型の対象物を撮像する場合
には、撮影距離変更系を例えば素通りさせることで、結
像レンズ手段と撮像位置との間の撮影距離を短くし、こ
れに応じた結像位置を設定することで、特定サイズの撮
像手段内で小型対象物の画像を収めるようにしている。
そして、結像レンズ手段と撮像系との間に光分割手段を
配置させることで、撮像手段の数に対応した数分だけ撮
像分岐光路を作り出すことができる。

【００１４】この場合、撮影距離変更系は、撮像位置側
に位置する第１のビームスプリッタと、結像レンズ手段
側に位置する第２ビームスプリッタと、第１のビームス
プリッタと第２のビームスプリッタとを結ぶ迂回光路上
に配置された全反射ミラーとからなる光路拡張手段を少
なくとも一つ有すると好ましい。このような構成を採用
すると、簡単な構成により、拡張された経路と最短の光
路とを作り出すことができる。なお、二つの光路拡張手
段を組み合わせる場合には、第１の光路拡張手段におけ
る第１のビームスプリッタと第２のビームスプリッタと
の間に第２の光路拡張手段を配置させるとよい。

【００１５】更に、照明系は、同一の撮像位置に対応し
て配置され且つ異なる種類からなる光源を有し、各光源
の波長帯域は狭くて且つ異なり、光分割手段は、これに
入射する異なる波長帯域のうちの何れか一つを反射させ
るフィルタであると好ましい。このような構成を採用す
ると、光分割手段での光量損失を極めて小さくすること
ができ、光源の光量を最大限利用することができる。

【００１６】更に、フィルタはカットフィルタであり、
バンドカットフィルタ又はハイカットフィルタ又はロー
カットフィルタのうちの何れかのみ、若しくはこれらの
組合わせからなると好ましい。このような構成を採用す
ると、光分割手段での光量損失を極めて小さくすること
ができ、光源の光量を最大限利用することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による撮
像装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

【００１８】［第１の実施形態］図１は、第１の実施形
態に係る撮像装置を示す断面図である。同図に示す撮像
装置１は暗箱を構成するケーシング２を備え、このケー
シング２内において、上部には照明系３が配置され、下
部には撮像系４が配置され、照明系３と撮像系４との間
にレンズ系５が配置されている。

【００１９】照明系３は、赤色の光源として利用される
赤色ＬＥＤ６と、青色の光源として利用される青色ＬＥ
Ｄ７とからなり、図２に示すように、各ＬＥＤ６，７の
波長帯域は狭く、それぞれの主波長は約６５０ｎｍ及び
約４６０ｎｍである。また、レンズ系５から遠く離れた
撮像位置Ｈに対応して赤色ＬＥＤ６を配置し、レンズ系
５に近い撮像位置Ｌに対応して青色ＬＥＤ７を配置して
いる。

【００２０】レンズ系５は、一つの結像レンズ手段８か
らなると共に、固定焦点型であり所望の焦点距離をもっ
ている。従って、この撮像装置１では、固定焦点に対し
て二つの撮像位置Ｈ，Ｌとを有しており、撮像位置Ｈで
は大きな視野で低倍率が確保され、撮像位置Ｌでは高倍
率で小さな視野が確保されている。すなわち、結像レン
ズ手段８と各撮像位置Ｈ，Ｌとの間の撮影距離を変える
ことで、異なる視野及び倍率を確保している。そして、
二つの撮像位置Ｈ，Ｌに対応して、撮像系４には二つの
ＣＣＤ（撮像手段）１０，１１が採用されている。各Ｃ
ＣＤ１０，１１は、同じサイズからなると共に、安価な
１／３インチのものが利用されている。なお、当然のこ
ととして、各ＣＣＤ１０，１１は、サイズが同じであれ
ば１／２インチ、２／３インチ等のＣＣＤであってもよ
い。

【００２１】撮像系４と結像レンズ手段８との間には光
分割手段１２が配置され、この光分割手段１２は、一個
のビームスプリッタからなると共に、一方向から入射し
た光を透過／反射させて二方向に分割させるものであ
る。そして、光分割手段１２により二系統の撮像分岐光
路１３，１４が作り出され、各撮像分岐光路１３，１４
上に各ＣＣＤ１０，１１が配置されている。

【００２２】また、光分割手段１２は、ダイクロイック
ミラーの一例としてのローカットフィルタ１２Ａをも
ち、このローカットフィルタ１２Ａは、図３に示すよう
に、赤色の波長を反射させ、青色の波長を透過させる特
性を有している。従って、反射した赤色の光が通る撮像
分岐光路１３上にＣＣＤ１０を配置し、透過した青色の
光が通る撮像分岐光路１４上にＣＣＤ１１を配置させ
る。そして、各ＣＣＤ１０，１１は、対象物の全輪郭が
収まるような結像位置に配置される。この場合、撮像位
置Ｈ，Ｌと結像レンズ手段８との撮影距離変化に対応し
て各撮像分岐光路１３，１４の長さを設定し、ＣＣＤ１
０，１１の結像位置を決定している。

【００２３】ここで、前述した構成の撮像装置１につい
て動作説明をする。

【００２４】先ず、図示しない電子部品実装装置の吸引
ノズル１００により真空吸引されて所定場所から搬送さ
れた大型の電子部品Ｄ１は、外寸３０ｍｍ×３０ｍｍを
有すると共に、大視野の撮像位置Ｈに配置される。そし
て、赤色ＬＥＤ６を点灯させることにより、赤色の照明
光により電子部品Ｄ１の下面が照らされ、この反射光が
結像レンズ手段８を通過して光分割手段１２に達する。
このとき、光分割手段１２は図３に示したローカットフ
ィルタ１２Ａから構成されているので、光分割手段１２
で赤色の光は反射し、撮像分岐光路１３に沿ってＣＣＤ
１０に入射する。従って、赤色の光は光分割手段１２で
略全て反射するので、光分割手段１２での光量損失が起
こらず、赤色ＬＥＤ６の光量を最大限利用することがで
き、大型の電子部品Ｄ１の画像を確実にＣＣＤ１０内に
取り込むことができる。

【００２５】同様に、外寸１ｍｍ×０．５ｍｍからなる
小型の電子部品Ｄ２を小視野の撮像位置Ｌに配置させた
場合、青色ＬＥＤ７を点灯させ、電子部品Ｄ２の下面を
照明することにより、青色の光はローカットフィルタ１
２Ａを反射することなく透過する。そして、この光は撮
像分岐光路１４に沿ってＣＣＤ１１に入射する。従っ
て、青色の光は光分割手段１２を略全て透過するので、
光分割手段１２での光量損失が起こらず、青色ＬＥＤ７
の光量を最大限利用することができ、小型の電子部品Ｄ
１の画像を確実にＣＣＤ１１内に取り込むことができ
る。

【００２６】なお、光分割手段１２として、図５に示す
ように、赤色を反射させる特性をもったバンドカットフ
ィルタ１２Ｂを利用してもよい。また、光分割手段１２
としてハーフミラーを用いてもよい。

【００２７】［第２の実施形態］次に、大きさの異なる
３種類の電子部品（対象物）を撮像させる撮像装置１Ａ
の場合について説明する。なお、第１の実施形態と同一
又は同等の構成部分には同一の符号を付す。

【００２８】図４に示すように、照明系３は、赤色ＬＥ
Ｄ６と青色ＬＥＤ７と緑色ＬＥＤ１５とからなり、図２
に示すように、各ＬＥＤ６，７，１５の波長帯域は狭
く、それぞれの主波長は約６５０ｎｍ、約４６０ｎｍ及
び約５３０ｎｍである。また、レンズ系５から遠く離れ
た撮像位置Ｈに対応して赤色ＬＥＤ６を配置し、レンズ
系５に近い撮像位置Ｌに対応して緑色ＬＥＤ１５を配置
し、撮像位置ＨとＬとの中間に位置する撮像位置Ｍに対
応して青色ＬＥＤ７を配置している。

【００２９】レンズ系５は、一つの結像レンズ手段８か
らなると共に、固定焦点型であり所望の焦点距離をもっ
ている。従って、この撮像装置１Ａでは、固定焦点に対
して三つの撮像位置Ｈ，Ｍ，Ｌを有しており、結像レン
ズ手段８から離れるにつれて撮像倍率は低下するが大き
な視野が確保されている。そして、三つの撮像位置Ｈ，
Ｍ，Ｌに対応して、撮像系４には三つのＣＣＤ（撮像手
段）１０，１１，１６が採用されている。各ＣＣＤ１
０，１１，１６は、同じサイズからなると共に、安価な
１／３インチのものが利用されている。なお、当然のこ
ととして、各ＣＣＤ１０，１１，１６は、サイズが同じ
であれば１／２インチ、２／３インチ等のＣＣＤであっ
てもよい。

【００３０】撮像系４と結像レンズ手段８との間には第
１の光分割部１７ａと第２の光分割部１７ｂとからなる
光分割手段１７が配置されている。各光分割部１７ａ，
１７ｂは、それぞれビームスプリッタからなると共に、
一方向から入射した光を透過／反射させて二方向に分割
させるものである。そして、光分割手段１７により三系
統の撮像分岐光路１３，１４，１８が作り出され、各撮
像分岐光路１３，１４，１８上に各ＣＣＤ１０，１１，
１６が配置されている。

【００３１】また、光分割手段１７のうちの第１の光分
割部１７ａは、ダイクロイックミラーの一例としてのロ
ーカットフィルタ１７Ａをもち、このローカットフィル
タ１７Ａは、図３に示すように、赤色の波長を反射さ
せ、青色及び緑色の波長を透過させる特性を有してい
る。更に、第２の光分割部１７ｂは、ダイクロイックミ
ラーの一例としてのハイカットフィルタ１７Ｂからな
り、このハイカットフィルタ１７Ｂは、青色の波長を反
射させ、緑色の波長を透過させる特性を有している。従
って、第１の光分割部１７ａで反射した赤色の光が通る
撮像分岐光路１３上にＣＣＤ１０を配置し、第２の光分
割部１７ｂで反射した青色の光が通る撮像分岐光路１８
上にＣＣＤ１６を配置し、第１及び第２の光分割部１７
ａ，１７ｂを透過した緑色の光が通る撮像分岐光路１４
上にＣＣＤ１１を配置させる。そして、各ＣＣＤ１０，
１６，１１は、対象物の全輪郭が収まるような結像位置
に配置される。この場合、撮像位置Ｈ，Ｍ，Ｌと結像レ
ンズ手段８との撮影距離変化に対応して各撮像分岐光路
１３，１８，１４の長さを設定し、ＣＣＤ１０，１６，
１１の結像位置を決定している。

【００３２】ここで、前述した構成の撮像装置１Ａにつ
いて動作説明をする。

【００３３】先ず、電子部品実装装置（図示せず）の吸
引ノズル１００により真空吸引されて所定場所から搬送
された大型の電子部品Ｄ１は、外寸３０ｍｍ×３０ｍｍ
を有すると共に、大視野の撮像位置Ｈに配置される。そ
して、赤色ＬＥＤ６を点灯させることにより、赤色の照
明光により電子部品Ｄ１の下面が照らされ、この反射光
が結像レンズ手段８を通過して第１の光分割部１７ａに
達する。このとき、第１の光分割部１７ａは図３に示し
たローカットフィルタ１７Ａから構成されているので、
第１の光分割部１７ａで赤色の光のみが反射し、撮像分
岐光路１３に沿ってＣＣＤ１０に入射する。従って、赤
色の光を第１の光分割部１７ａで略全て反射させること
ができるので、第１の光分割部１７ａでの光量損失が起
こらず、赤色ＬＥＤ６の光量を最大限利用することがで
き、大型の電子部品Ｄ１の画像を確実にＣＣＤ１０内に
取り込むことができる。

【００３４】同様に、外寸１０ｍｍ×１０ｍｍからなる
中型の電子部品Ｄ３を中視野の撮像位置Ｍに配置させた
場合、青色ＬＥＤ７を点灯させ、電子部品Ｄ３の下面を
照明することにより、青色の光は第１の光分割部１７ａ
で反射することなく透過して、第２の光分割部１７ｂに
達する。このとき、第２の光分割部１７ｂは図３に示し
たハイカットフィルタ１７Ｂから構成されているので、
第２の光分割部１７ｂで青色の光のみが反射し、撮像分
岐光路１８に沿ってＣＣＤ１６に入射する。従って、青
色の光を第２の光分割部１７ｂで略全て反射させること
ができるので、第１及び第２の光分割部１７ａ，１７ｂ
での光量損失が起こらず、青色ＬＥＤ７の光量を最大限
利用することができ、中型の電子部品Ｄ３の画像を確実
にＣＣＤ１６内に取り込むことができる。

【００３５】同様に、外寸１ｍｍ×０．５ｍｍからなる
小型の電子部品Ｄ２を小視野の撮像位置Ｌに配置させた
場合、緑色ＬＥＤ７を点灯させ、電子部品Ｄ２の下面を
照明することにより、緑色の光は図３に示したローカッ
トフィルタ１７Ａ及びハイカットフィルタ１７Ｂを反射
することなく透過する。そして、この光は光分岐光路１
４に沿ってＣＣＤ１１に入射する。従って、緑色の光は
光分割手段１７を略全て透過するので、光分割手段１７
での光量損失が起こらず、緑色ＬＥＤ７の光量を最大限
利用することができ、小型の電子部品Ｄ１の画像を確実
にＣＣＤ１１内に取り込むことができる。

【００３６】なお、第１の光分割部１７ａとして、図５
に示すように、赤色のみを反射させる特性をもったバン
ドカットフィルタ１７Ｃを利用し、第２の光分割部１７
ｂとして、図５に示すように、青色のみを反射させる特
性をもったバンドカットフィルタ１７Ｄを利用してもよ
い。

【００３７】［第３の実施形態］図６に示す撮像装置２
０は暗箱を構成するケーシング２２を備え、このケーシ
ング２２内において、上部には照明系２３が配置され、
下部には撮像系２４が配置され、照明系２３と撮像系２
４との間にレンズ系２５が配置されている。

【００３８】照明系２３は、赤色の光源として利用され
る赤色ＬＥＤ２６と、緑色の光源として利用される緑色
ＬＥＤ２７とからなり、図２に示すように、各ＬＥＤ２
６，２７の波長帯域は狭く、それぞれの主波長は約６５
０ｎｍ及び約５３０ｎｍである。また、撮像位置Ｎは一
つに設定されているので、これに対応して、各ＬＥＤ２
６，２７はレンズ系２５から所定距離だけ離れた略同一
位置に配列されている。レンズ系２５は、一つの結像レ
ンズ手段２８からなると共に、固定焦点型であり所望の
焦点距離をもっている。

【００３９】そこで、一つの固定焦点型結像レンズ手段
２８と一つの撮像位置Ｎとで、複数（この場合二つ）の
撮像倍率を作り出すために、結像レンズ手段２８と撮像
位置Ｎとの間に撮影距離変更系２９を配置させる。この
撮影距離変更系２９は、ハウジング２２内に収容された
一つの光路拡張手段３０を有し、この光路拡張手段３０
は、撮像位置Ｎ側に位置する第１のビームスプリッタ３
１と、結像レンズ手段２８側に位置し且つ第１のビーム
スプリッタ３１に隣接して配置された第２ビームスプリ
ッタ３２と、第１のビームスプリッタ３１と第２のビー
ムスプリッタ３２とを結ぶ逆コ字状の迂回光路３８（二
点鎖線参照）上に配置された全反射ミラー３４とからな
る。

【００４０】この全反射ミラー３４は、第１及び第２の
全反射ミラー３４ａ，３４ｂの２枚からなり、所定の開
き角度（この場合９０°）をもって対面するように配置
させている。従って、第１のビームスプリッタ３１で反
射した光は、全反射ミラー３４で反射しながら迂回光路
３８を通って第２のビームスプリッタ３２に達する。ま
た、第１及び第２のビームスプリッタ３１，３２は偏向
ビームスプリッタからなり、いずれもＰ波成分を反射し
Ｓ波成分を透過させる性質をもっている。なお、この偏
向ビームスプリッタ３１，３２は、Ｐ波成分を透過させ
Ｓ波成分を反射させる性質であってもよい。

【００４１】このとき、迂回光路３８により結像レンズ
手段２８と撮像位置Ｎとの間の撮影距離を長くすること
ができ、この迂回光路３８を利用することにより、撮像
位置Ｎにおいて大きな視野で低倍率が確保されることに
なる。また、迂回光路３８を通らずに、第１及び第２の
ビームスプリッタ３１，３２を透過する直進光路３９を
利用することにより、撮像位置Ｎにおいて小さな視野で
高倍率が確保される。すなわち、結像レンズ手段２８と
撮像位置Ｎとの間に光路拡張手段３０を配置させること
により、結像レンズ手段２８と撮像位置Ｎとの撮影距離
を変えることができ、異なる２種類の視野及び倍率を確
保している。そして、撮影距離変更系２９により出現し
た２種類の撮影距離に対応して、撮像系２４には、二つ
のＣＣＤ（撮像手段）３３，３４が採用されている。各
ＣＣＤ３３，３４は、同じサイズからなると共に、安価
な１／３インチのものが利用されている。なお、当然の
こととして、各ＣＣＤ３３，３４は、サイズが同じであ
れば１／２インチ、２／３インチ等のＣＣＤであっても
よい。

【００４２】撮像系２４と結像レンズ手段２８との間に
は光分割手段３５が配置され、この光分割手段３５は、
一個のビームスプリッタからなると共に、一方向から入
射した光を透過／反射させて二方向に分割させるもので
ある。そして、光分割手段３５により二系統の撮像分岐
光路３６，３７が作り出され、各撮像分岐光路３６，３
７上に各ＣＣＤ３３，３４が配置されている。

【００４３】また、光分割手段３５は、ダイクロイック
ミラーの一例としてのローカットフィルタ３５Ａからな
り、このローカットフィルタ３５Ａは、図３に示すよう
に、赤色の波長を反射させ、緑色の波長を透過させる特
性を有している。従って、反射した赤色の光が通る撮像
分岐光路３６上にＣＣＤ３３を配置し、透過した緑色の
光が通る撮像分岐光路３７上にＣＣＤ３４を配置させ
る。そして、各ＣＣＤ３３，３４は、対象物の全輪郭が
収まるような結像位置に配置される。この場合、撮影距
離変更系２９による撮影距離の変化に対応して各撮像分
岐光路３６，３７の長さを設定し、ＣＣＤ３３，３４の
結像位置を決定している。

【００４４】なお、迂回光路３８及び直進光路３９上に
は、開閉自在なシャッタ４０ａ，４０ｂがそれぞれ配置
され、各シャッタ４０ａ，４０ｂにより、光路３８，３
９を選択的に切り替えている。従って、直進光路３９を
利用する場合には、シャッタ４０ａを閉鎖して光路３３
からの光が第２のビームスプリッタ３２に入射しないよ
うにする。これと反対に、迂回光路３８を利用する場合
には、シャッタ４０ｂを閉鎖して、直進光路３９からの
光が第２のビームスプリッタ３２に入射しないようにし
ている。ただし、各シャッタ４０ａ，４０ｂは、各ビー
ムスプリッタ３１，３２にハーフミラー又は偏向ビーム
スプリッタが適用された場合に特に有効であり、各ビー
ムスプリッタ３１，３２がカットフィルタとして機能し
ている場合には、補助的に使われる。

【００４５】ここで、前述した構成の撮像装置２０につ
いて動作説明をする。

【００４６】先ず、図示しない電子部品実装装置の吸引
ノズル１００により真空吸引されて所定場所から搬送さ
れた大型の電子部品Ｄ１は、外寸３０ｍｍ×３０ｍｍを
有すると共に、撮像位置Ｎに配置される。そして、赤色
ＬＥＤ２６を点灯させることにより、赤色の照明光によ
り電子部品Ｄ１の下面が照らされ、この反射光が第１の
ビームスプリッタ３１に入射する。このとき、赤色のＰ
波成分は、第１のビームスプリッタ３１で反射し、全反
射ミラー３１により迂回光路３８を通って第２のビーム
スプリッタ３２に入射する。なお、シャッタ４０ｂは閉
鎖されているので、Ｓ波成分は第２のビームスプリッタ
３２に達することはない。

【００４７】その後、第２のビームスプリッタ３２に入
射した赤色のＰ波成分は、第２のビームスプリッタ３２
で反射し、結像レンズ手段２８を通過して光分割手段３
５に達する。このとき、光分割手段３５は図３に示した
ローカットフィルタ３５Ａから構成されているので、光
分割手段３５で赤色の光は反射し、撮像分岐光路３６に
沿ってＣＣＤ３３に入射する。従って、第１及び第２の
ビームスプリッタ３１，３２で５０％の減光が生じるも
のの、赤色の光は光分割手段３５で略全て反射するの
で、赤色ＬＥＤ２６の光量が極めて有効に利用され、大
型の電子部品Ｄ１の画像を確実にＣＣＤ１０内に取り込
むことができる。

【００４８】同様に、外寸１ｍｍ×０．５ｍｍからなる
小型の電子部品Ｄ２を撮像位置Ｎに配置させた場合、緑
色ＬＥＤ２７を点灯させ、電子部品Ｄ２の下面を照明す
ることにより、緑色の光のＳ波成分は第１及び第２のビ
ームスプリッタ３１，３２を透過するように直進光路３
９に沿って進む。なお、シャッタ４０ａは閉鎖されてい
るので、Ｐ波成分は第２のビームスプリッタ３２に達す
ることはない。

【００４９】その後、緑色のＳ波成分は、結像レンズ手
段２８を通過して光分割手段３５に達する。このとき、
光分割手段３５は図３に示したローカットフィルタ３５
Ａから構成されているので、光分割手段３５で緑色の光
は透過し、撮像分岐光路３７に沿ってＣＣＤ３４に入射
する。従って、第１及び第２のビームスプリッタ３１，
３２で５０％の減光が生じるものの、緑色の光は光分割
手段３５を略全て透過するので、緑色ＬＥＤ２７の光量
が極めて有効に利用され、小型の電子部品Ｄ２の画像を
確実にＣＣＤ３４内に取り込むことができる。

【００５０】なお、光分割手段３５として、図５に示す
ように、赤色を反射させる特性をもったバンドカットフ
ィルタ３５Ｂを利用してもよい。また、光分割手段３５
としてハーフミラーを用いてもよい。

【００５１】［第４実施形態］次に、大きさの異なる３
種類の電子部品（対象物）を撮像させる撮像装置２０Ａ
の場合について説明する。なお、第３の実施形態と同一
又は同等の構成部分には同一の符号を付す。

【００５２】図７に示す撮像装置２０Ａは暗箱を構成す
るケーシング（図示せず）を備え、このケーシング内に
おいて、上部には照明系４３が配置され、下部には撮像
系４４が配置され、照明系４３と撮像系４４との間にレ
ンズ系４５が配置されている。 照明系４３は、赤色Ｌ
ＥＤ４６と緑色ＬＥＤ４７と青色ＬＥＤ４８とからな
り、図２に示すように、各ＬＥＤ４６，４７，４８の波
長帯域は狭く、それぞれの主波長は約６５０ｎｍ、約５
３０ｎｍ及び約４６０ｎｍである。また、撮像位置Ｋは
一つに設定されているので、これに対応して、各ＬＥＤ
４６，４７，４８はレンズ系４５から所定距離だけ離れ
た略同一位置に配列されている。レンズ系４５は、一つ
の結像レンズ手段４９からなると共に、固定焦点型であ
り所望の焦点距離をもっている。

【００５３】そこで、一つの固定焦点型結像レンズ手段
４９と一つの撮像位置Ｋとで、複数（この場合三つ）の
撮像倍率を作り出すために、結像レンズ手段４９と撮像
位置Ｋとの間に撮影距離変更系５０を配置させる。この
撮影距離変更系５０は、図示しないハウジング内に収容
された第１の光路拡張手段５１と第２の光路拡張手段５
２とを有している。

【００５４】第１の光路拡張手段５０は、撮像位置Ｋ側
に位置する第１のビームスプリッタ５３と、結像レンズ
手段４９側に位置し且つ第１のビームスプリッタ５３に
隣接して配置された第２ビームスプリッタ５４と、第１
のビームスプリッタ５３と第２のビームスプリッタ５４
とを結ぶ逆コ字状の迂回光路５５（二点鎖線参照）上に
配置された全反射ミラー５６とからなる。

【００５５】この全反射ミラー５６は、第１及び第２の
全反射ミラー５６ａ，５６ｂの２枚からなり、所定の開
き角度（この場合９０°）をもって対面するように配置
させている。従って、第１のビームスプリッタ５３で反
射した光は、全反射ミラー５６で反射しながら迂回光路
５５を通って第２のビームスプリッタ５４に達する。ま
た、第１及び第２のビームスプリッタ５３，５４には、
図５に示すように、赤色のみを反射させる特性をもった
バンドカットフィルタ５３ａ，５４ａを適用している。

【００５６】第２の光路拡張手段５２は、第１のビーム
スプリッタ５３と第２のビームスプリッタ５４との間に
配置され、第１の光路拡張手段５１とは別の迂回光路を
作り出している。すなわち、第２の光路拡張手段５２
は、撮像位置Ｋ側に位置する第３のビームスプリッタ５
７と、結像レンズ手段４９側に位置し且つ第３のビーム
スプリッタ５７に隣接して配置された第４のビームスプ
リッタ５８と、第３のビームスプリッタ５７と第４のビ
ームスプリッタ５８とを結ぶ逆コ字状の迂回光路５９
（一点鎖線参照）上に配置された全反射ミラー６０とか
らなる。

【００５７】この全反射ミラー６０は、第３及び第４の
全反射ミラー６０ａ，６０ｂの２枚からなり、所定の開
き角度（この場合９０°）をもって対面するように配置
させている。従って、第３のビームスプリッタ５７で反
射した光は、全反射ミラー６０で反射しながら迂回光路
５９を通って第４のビームスプリッタ５８に達する。ま
た、第３及び第４のビームスプリッタ５７，５８には、
図５に示すように、緑色のみを反射させる特性をもった
バンドカットフィルタ５７ａ，５８ａを適用している。

【００５８】このように、結像レンズ手段４９と撮像位
置Ｋとの間に第１及び第２の光路拡張手段５１，５２を
配置させることにより、迂回光路５５，５９及び直進光
路６１を作り出すことができので、結像レンズ手段２８
と撮像位置Ｋとの撮影距離を変えることができ、異なる
３種類の視野及び倍率を確保している。そして、撮影距
離変更系５０により出現した３種類の撮影距離に対応し
て、撮像系４４には、三つのＣＣＤ（撮像手段）６１，
６２及び６３が採用されている。各ＣＣＤ６１，６２及
び６３は、同じサイズからなると共に、安価な１／３イ
ンチのものが利用されている。なお、当然のこととし
て、各ＣＣＤ６１，６２及び６３は、サイズが同じであ
れば１／２インチ、２／３インチ等のＣＣＤであっても
よい。

【００５９】撮像系４４と結像レンズ手段４９との間に
は第１の光分割部６５ａと第２の光分割部６５ｂとから
なる光分割手段６５が配置されている。各光分割部６５
ａ，６５ｂは、それぞれビームスプリッタからなると共
に、一方向から入射した光を透過／反射させて二方向に
分割させるものである。そして、光分割手段６５により
三系統の撮像分岐光路６６，６７，６８が作り出され、
各撮像分岐光路６６，６７，６８上に各ＣＣＤ６１，６
２，６３が配置されている。

【００６０】また、光分割手段６５のうちの第１の光分
割部６５ａはバンドカットフィルタ６５Ａをもち、この
バンドカットフィルタ６５Ａは、図５に示すように、赤
色の波長を反射させ、青色及び緑色の波長を透過させる
特性を有している。更にまた、第２の光分割部６５ｂは
バンドカットフィルタ６５Ｂからなり、このバンドカッ
トフィルタ６５Ｂは、図５に示すように、緑色の波長を
反射させ、青色の波長を透過させる特性を有している。
従って、第１の光分割部６５ａで反射した赤色の光が通
る撮像分岐光路６６上にＣＣＤ６１を配置し、第２の光
分割部６５ｂで反射した緑色の光が通る撮像分岐光路６
７上にＣＣＤ６２を配置し、第１及び第２の光分割部６
５ａ，６５ｂを透過した青色の光が通る撮像分岐光路６
８上にＣＣＤ６３を配置させる。そして、各ＣＣＤ６
１，６２，６３は、対象物の全輪郭が収まるような結像
位置に配置される。この場合、撮影距離変更系５０によ
る撮影距離の変化に対応して各撮像分岐光路６６，６７
及び６８の長さを設定し、ＣＣＤ６１，６２及び６３の
結像位置を決定している。

【００６１】ここで、前述した構成の撮像装置２０Ａに
ついて動作説明をする。

【００６２】先ず、電子部品実装装置（図示せず）の吸
引ノズル１００により真空吸引されて所定場所から搬送
された大型の電子部品Ｄ１は、外寸３０×３０ｍｍを有
すると共に、撮像位置Ｋに配置される。そして、赤色Ｌ
ＥＤ４６を点灯させることにより、赤色の照明光により
電子部品Ｄ１の下面が照らされ、この反射光が第１のビ
ームスプリッタ５３に入射する。このとき、赤色の光
は、第１のビームスプリッタ５３で反射し、全反射ミラ
ー５６により迂回光路５５を通って第２のビームスプリ
ッタ５４に入射する。

【００６３】その後、第２のビームスプリッタ５４に入
射した赤色の光は、第２のビームスプリッタ５４で反射
し、結像レンズ手段４９を通過して第１の光分割部６５
ａに達する。このとき、第１の光分割部６５ａで赤色の
光は反射し、撮像分岐光路６６に沿ってＣＣＤ６１に入
射する。従って、赤色の光を第１の光路拡張手段５１及
び第１の光分割部６５ａで略全て反射させることができ
るので、第１の光分割部６５ａ及び第１の光路拡張手段
５１での光量損失が起こらず、赤色ＬＥＤ４６の光量を
最大限利用することができ、大型の電子部品Ｄ１の画像
を確実にＣＣＤ６１内に取り込むことができる。

【００６４】同様に、外寸１０ｍｍ×１０ｍｍからなる
中型の電子部品Ｄ３を撮像位置Ｋに配置させた場合、緑
色ＬＥＤ４７を点灯させ、電子部品Ｄ３の下面を照明す
ることにより、緑色の光は第１のビームスプリッタ５３
を透過した後、第３のビームスプリッタ５７に達する。
このとき、緑色の波長は、第３のビームスプリッタ５７
で反射し、全反射ミラー６０により迂回光路５９を通っ
て第４のビームスプリッタ５８に入射する。

【００６５】その後、第４のビームスプリッタ５８に入
射した緑色の光は、第４のビームスプリッタ５８で反射
し、結像レンズ手段４９及び第１の光分割部６５ａを通
過して第２の光分割部６５ｂに達する。このとき、第２
の光分割部６５ｂで緑色の光は反射し、撮像分岐光路６
７に沿ってＣＣＤ６２に入射する。従って、緑色の光を
第２の光路拡張手段５２及び第２の光分割部６５ｂで略
全て反射させることができるので、第２の光分割部６５
ｂ及び第２の光路拡張手段５２での光量損失が起こら
ず、緑色ＬＥＤ４７の光量を最大限利用することがで
き、中型の電子部品Ｄ３の画像を確実にＣＣＤ６２内に
取り込むことができる。

【００６６】同様に、外寸１ｍｍ×０．５ｍｍからなる
小型の電子部品Ｄ２を撮像位置Ｌに配置させた場合、青
色ＬＥＤ４８点灯させ、電子部品Ｄ２の下面を照明する
ことにより、青色の光は第１〜第４のビームスプリッタ
５３，５４，５７，５８を反射することなく直進光路６
１に沿って透過する。更に、第１の光分割部６５ａ及び
第２の光分割部６５ｂも透過するので、青色の光は光分
岐光路６８に沿ってＣＣＤ６３に入射する。従って、青
色ＬＥＤ４８の光量を最大限利用することができ、小型
の電子部品Ｄ２の画像を確実にＣＣＤ６３内に取り込む
ことができる。

【００６７】本発明は、前述した第１〜第４の実施形態
に限定されるものではなく、前述した光分割手段及び撮
影距離変更系に利用されるフィルタは、照明系に使われ
ている各ＬＥＤの各波長により適宜選択されるものであ
り、ＬＥＤとフィルタとの組合わせは任意である。ま
た、光分割手段及び撮影距離変更系にハーフミラーを適
用してもよく、赤外光のＬＥＤを利用してもよい。そし
て、本発明は、撮像位置に配置される対象物の種類が４
以上で撮像手段が４以上の場合も考慮されることは言う
までもない。

【００６８】

【発明の効果】本発明による撮像装置は、以上のように
構成されているため、次のような効果を得る。すなわ
ち、レンズ系は一つの結像レンズ手段を構成し、撮像系
と結像レンズ手段との間に光分割手段を配置し、この光
分割手段により分割されて撮像系に入射させる撮像分岐
光路の数と同じ数で、撮像系を、同一サイズの複数の撮
像手段により構成し、結像レンズ手段に対する撮像位置
を各撮像手段の数に対応した数分だけ設定させることに
より、複数の倍率を確保するにあたって、撮像装置の構
造を極めて簡単にして装置の製造コストを低減させるこ
とができる。

【００６９】また、レンズ系は一つの結像レンズ手段を
構成し、撮像系と結像レンズ手段との間に光分割手段を
配置し、この光分割手段により分割されて撮像系に入射
させる撮像分岐光路の数と同じ数で、撮像系を、同一サ
イズの複数の撮像手段により構成し、結像レンズ手段に
対する撮像位置を一つに設定し、結像レンズ手段と撮像
位置との間の撮影距離を変える撮影距離変更系を、結像
レンズ手段と撮像位置との間に配置したことにより、撮
像位置を常に一定にすることができるので、撮像位置に
対象物を配置させるための構造が簡単になり、複数の撮
影倍率を確保しつつ構造の簡略化及び低コスト化を可能
にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撮像装置の第１の実施形態を示す
断面図である。

【図２】本発明の撮像装置に利用される発光ダイオード
の出力強度を示す特性図である。

【図３】本発明の撮像装置に利用されるローカットフィ
ルタ又はハイカットフィルタを示す特性図である。

【図４】本発明に係る撮像装置の第２の実施形態を示す
断面図である。

【図５】本発明の撮像装置に利用されるバンドカットフ
ィルタを示す特性図である。

【図６】本発明に係る撮像装置の第３の実施形態を示す
断面図である。

【図７】本発明に係る撮像装置の第４の実施形態を示す
概略図である。

【符号の説明】

Ｈ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｋ…撮像位置、１，１Ａ，２０，２０
Ａ…撮像装置、３，２３，４３…照明系、４，２４，４
４…撮像系、５，２５，４５…レンズ系、６，７，１
５，２６，２７，４６，４７，４８…ＬＥＤ（光源）、
８，２８，４９…結像レンズ手段、１２，１７，３５，
６５…光分割手段、１２Ａ，１７Ａ，３５Ａ…ローカッ
トフィルタ、１２Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，３５Ｂ，５３
ａ，５４ａ，６５Ａ，６５Ｂ，５７ａ，５８ａ…バンド
カットフィルタ、１３，１４，１８，３６，３７，６
６，６７，６８…撮像分岐光路、１０，１１，１６，３
３，３４，６１，６２，６３…ＣＣＤ（撮像手段）、１
７ａ，６５ａ…第１の光分割部、１７ｂ，６５ｂ…第２
の光分割部、１７Ｂ…ハイカットフィルタ、２９，５０
…撮影距離変更系、３０，５１，５２…光路拡張手段、
３１，５３…第１のビームスプリッタ、３２，５４…第
２のビームスプリッタ、３４，５６，６０…全反射ミラ
ー、３８，５５，５９…迂回光路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０５Ｋ 13/04

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像位置に配置された対象物を照明光に
   より照らすための光源をもった照明系と、前記照明系に
   より照らされた際に生じる前記対象物からの反射光を受
   光して前記対象物を撮像する撮像系と、前記照明系と前
   記撮像系との間に配置されて前記反射光を前記撮像系上
   に結像させるレンズ系とを有する撮像装置において、 前記レンズ系は一つの結像レンズ手段を構成し、前記撮
   像系と前記結像レンズ手段との間に光分割手段を配置
   し、この光分割手段により分割されて前記撮像系に入射
   させる撮像分岐光路の数と同じ数で、前記撮像系を、同
   一サイズの複数の撮像手段により構成し、 前記結像レンズ手段に対する前記撮像位置を、前記各撮
   像手段の数に対応した数分だけ設定して、前記結像レン
   ズ手段と前記撮像位置との間の撮影距離を異ならせ、前
   記各撮影距離に対応した結像位置にそれぞれの前記撮像
   手段を配置させたことを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 前記照明系は、それぞれの前記撮像位置
   に対応して配置され且つ異なる種類からなる前記光源を
   有し、前記各光源の波長帯域は狭くて且つ異なり、前記
   光分割手段は、これに入射する異なる前記波長帯域のう
   ちの何れか一つを反射させるフィルタであることを特徴
   とする請求項１記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記フィルタはカットフィルタであり、
   バンドカットフィルタ又はハイカットフィルタ又はロー
   カットフィルタのうちの何れかのみ、若しくはこれらの
   組合わせからなることを特徴とする請求項２記載の撮像
   装置。
4. 【請求項４】 撮像位置に配置された対象物を照明光に
   より照らすための光源をもった照明系と、前記照明系に
   より照らされた際に生じる前記対象物からの反射光を受
   光して前記対象物を結像位置で撮像する撮像系と、前記
   光源と前記撮像系との間に配置されて前記反射光を前記
   撮像系上に結像させるレンズ系とを有する撮像装置にお
   いて、 前記レンズ系は一つの結像レンズ手段を構成し、前記撮
   像系と前記結像レンズ手段との間に光分割手段を配置
   し、この光分割手段により分割されて前記撮像系に入射
   させる撮像分岐光路の数と同じ数で、前記撮像系を、同
   一サイズの複数の撮像手段により構成し、 前記結像レンズ手段に対する前記撮像位置を一つに設定
   し、前記結像レンズ手段と前記撮像位置との間の撮影距
   離を変える撮影距離変更系を、前記結像レンズ手段と前
   記撮像位置との間に配置し、前記撮影距離変更系により
   出現した前記各撮影距離に対応する結像位置にそれぞれ
   の前記撮像手段を配置させたことを特徴とする撮像装
   置。
5. 【請求項５】 前記撮影距離変更系は、前記撮像位置側
   に位置する第１のビームスプリッタと、前記結像レンズ
   手段側に位置する第２ビームスプリッタと、前記第１の
   ビームスプリッタと前記第２のビームスプリッタとを結
   ぶ迂回光路上に配置された全反射ミラーとからなる光路
   拡張手段を少なくとも一つ有することを特徴とする請求
   項４記載の撮像装置。
6. 【請求項６】 前記照明系は、同一の前記撮像位置に対
   応して配置され且つ異なる種類からなる前記光源を有
   し、前記各光源の波長帯域は狭くて且つ異なり、前記光
   分割手段は、これに入射する異なる前記波長帯域のうち
   の何れか一つを反射させるフィルタであることを特徴と
   する請求項４又は５記載の撮像装置。
7. 【請求項７】 前記フィルタはカットフィルタであり、
   バンドカットフィルタ又はハイカットフィルタ又はロー
   カットフィルタのうちの何れかのみ、若しくはこれらの
   組合わせからなることを特徴とする請求項６記載の撮像
   装置。