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技術 基板位置認識マーク検出装置および基板位置認識マーク検出方法

出願人 谷電機工業株式会社
発明者 大塚謙一
出願日 1998年2月3日 (23年0ヶ月経過) 出願番号 1998-021642
公開日 1999年8月10日 (21年6ヶ月経過) 公開番号 1999-218406
状態 未査定
技術分野 光学的手段による測長装置 プリント配線の製造(2) 電気部品の供給・取り付け 測光及び光パルスの特性測定 プリント板の製造
主要キーワード ピンホールレンズ 照射過程 円環形 撮像過程 計測画像 拡散光束 金属反射 拡散照明
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この項目の情報は公開日時点(1999年8月10日)のものです。
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図面 (4)

課題

基板上に設けた基板位置認識マークを精度良く検出する基板位置認識マーク検出装置および方法を提供する。

解決手段

光源1から照射された照射光1bは、拡散板2によって拡散光1cに変換される。拡散光1cは、拡散板2に穿設された透孔2a以外の部分から基板5の対象面5a上の広い範囲に照射され、認識マーク5表面に確実に照射される。照射された拡散光1cは、認識マーク5表面で均一に反射される。この反射光1dを、ピンホールレンズ4cが、前記透孔2aから受光しかつ集光して、カメラ3に入射する。カメラ3は、集光した光束に基づいて対象面5aの光像撮像する。この時、ピンホールレンズ4cを用いて集光するので、認識マーク6上に現れるレンズ径の影の影響が少なくなる。また、反射光1dは、一定方向に強く反射されないので、撮像画像中ノイズが防止される。

概要

背景

一般に、電気機器用プリント基板(以下、「基板」という。)上には、例えば、はんだ等でコートされた基板位置認識マーク(以下、「認識マーク」という。)が数箇所設けられており、この認識マークを撮像した画像を解析して認識マークを検出すると共に、基板とスクリーン印刷の際のスクリーンマスクとの正確な位置合わせや、基板上への電子部品等の正確な載置を行うようになっている。

上記認識マークを検出する従来の撮像装置は、図2に示すように、光源部10と、集光部である集光レンズ30および撮像部であるカメラ40等、から構成されている。光源部10が基板20上の認識マーク50を含めて基板20に対して、方向性のある光aを照射し、認識マーク50からの反射光像bを集光レンズ30で集光してカメラ40に入射し、カメラ40がこの反射光像bにより認識マーク50を撮像する。そして、撮像した認識マーク50の画像信号を、図示しない画像処理装置2値化処理して、この2値画像に基づき基板位置認識マークを検出する。

概要

基板上に設けた基板位置認識マークを精度良く検出する基板位置認識マーク検出装置および方法を提供する。

光源1から照射された照射光1bは、拡散板2によって拡散光1cに変換される。拡散光1cは、拡散板2に穿設された透孔2a以外の部分から基板5の対象面5a上の広い範囲に照射され、認識マーク5表面に確実に照射される。照射された拡散光1cは、認識マーク5表面で均一に反射される。この反射光1dを、ピンホールレンズ4cが、前記透孔2aから受光しかつ集光して、カメラ3に入射する。カメラ3は、集光した光束に基づいて対象面5aの光像を撮像する。この時、ピンホールレンズ4cを用いて集光するので、認識マーク6上に現れるレンズ径の影の影響が少なくなる。また、反射光1dは、一定方向に強く反射されないので、撮像画像中ノイズが防止される。

目的

そこで、本発明は、プリント基板上に設けられた認識マークを精度良く撮像すると共に、認識マークを精度良く検出する基板位置認識マーク検出装置および方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

拡散された光束を、基板上に設けられた基板位置認識マークを含めて前記基板に照射する拡散光照射手段と、前記基板位置認識マークからの反射光を含めて基板上の反射光を集光する集光手段と、該集光された反射光に基づいて前記基板位置認識マークを含めて前記基板上を撮像する撮像手段と、該撮像した基板位置認識マークを解析して前記基板位置認識マークを検出する基板位置認識マーク検出手段と、を有し、前記集光手段は、前記基板位置認識マークと略同径のレンズを用いて前記反射光を集光することを特徴とする基板位置認識マーク検出装置

請求項2

前記拡散光照射手段は、光束を照射する光源と、該光源および前記基板との間に介装されて前記光源から照射された光束を、拡散された光束に変換する光拡散手段と、を有し、前記光拡散手段の前記基板面に対向する部分に、前記集光手段のレンズ径に対応した内径を有する透孔穿設し、前記集光手段が、前記基板位置認識マークからの反射光を含めて基板上の反射光を前記透孔から集光し、前記撮像手段が、該集光された反射光に基づいて前記基板位置認識マークを含めて前記基板上を撮像することを特徴とする請求項1に記載の基板位置認識マーク検出装置。

請求項3

前記集光手段は、ピンホールレンズであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の基板位置認識マーク検出装置。

請求項4

拡散された光束を、基板上に設けられた基板位置認識マークを含めて前記基板に照射する拡散光照射過程と、前記基板位置認識マークからの反射光を含めて基板上の反射光を集光する集光過程と、該集光された反射光に基づいて前記基板位置認識マークを含めて前記基板上を撮像する撮像過程と、該撮像した基板位置認識マークを解析して前記基板位置認識マークを検出する基板位置認識マーク検出過程と、を有し、前記集光過程は、前記基板位置認識マークと略同径のレンズを用いて前記反射光を集光する、ことを特徴とする基板位置認識マーク検出方法

請求項5

前記拡散光照射過程は、光源から光束を照射し、該照射された光束を、前記光源および前記基板との間に介装され、且つ、前記基板面に対向する部分に前記集光過程で用いるレンズのレンズ径に対応した内径を有する透孔が穿設された拡散手段によって、拡散された光束に変換し、この拡散された光束を、基板上に設けられた基板位置認識マークを含めて前記基板に照射し、前記撮像過程は、前記透孔から前記集光された反射光に基づいて前記基板位置認識マークを含めて前記基板上を撮像することを特徴とする請求項4に記載の基板位置認識マーク検出方法。

請求項6

前記集光過程で用いるレンズは、ピンホールレンズであることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の基板位置認識マーク検出方法。

技術分野

0001

本発明は、プリント基板上に設けられた基板位置認識マーク撮像して検出する基板位置認識マーク検出装置および方法に関する。

背景技術

0002

一般に、電気機器用プリント基板(以下、「基板」という。)上には、例えば、はんだ等でコートされた基板位置認識マーク(以下、「認識マーク」という。)が数箇所設けられており、この認識マークを撮像した画像を解析して認識マークを検出すると共に、基板とスクリーン印刷の際のスクリーンマスクとの正確な位置合わせや、基板上への電子部品等の正確な載置を行うようになっている。

0003

上記認識マークを検出する従来の撮像装置は、図2に示すように、光源部10と、集光部である集光レンズ30および撮像部であるカメラ40等、から構成されている。光源部10が基板20上の認識マーク50を含めて基板20に対して、方向性のある光aを照射し、認識マーク50からの反射光像bを集光レンズ30で集光してカメラ40に入射し、カメラ40がこの反射光像bにより認識マーク50を撮像する。そして、撮像した認識マーク50の画像信号を、図示しない画像処理装置2値化処理して、この2値画像に基づき基板位置認識マークを検出する。

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、上記認識マーク50は、はんだ等でコートされ、一般に表面が凸凹になっている。このような凸凹を有する表面に方向性のある光を照射した場合、光源10からの照射光aが方向性をもって強く反射される可能性があり、このような場合は、反射光bにムラができ、撮像画像輝点やちらつき等が発生する。更に、この撮像画像を画像処理装置で2値化処理したときには、前記輝点やちらつきが画像データに対するノイズとなり、認識マーク50の検出を精度良く行うことが困難であった。

0005

また、従来の構成の撮像装置では、撮像画面の中心が暗くなるなどの、ノイズが発生したり、レンズの口径が大きいので、他からの光、迷光入りやすく、また、認識マーク50上に集光レンズ30や撮像装置自体の影が写ってしまい、この場合も画像データに対するノイズとなり、認識マーク50の検出を精度良く行うことが困難であった。

0006

また、図3(a),(b)に示すような、同軸落照明を用いる場合もあるが、同軸落射は、プリズムハーフミラー等の素子が必要となり、ホルダー等を含めて高価になる。さらに、同軸落射の場合には、真上からの光を真上で測定することになり、計測画像は、高さの変化に比例した画面になる。従って、フラットな認識マークに対してはよいが、はんだが盛られているような状態では、高さの変化に比例した像となり、位置の検出に向かない。特にリフロー後のはんだなど金属反射の強い場合には、顕著となる。

0007

そこで、本発明は、プリント基板上に設けられた認識マークを精度良く撮像すると共に、認識マークを精度良く検出する基板位置認識マーク検出装置および方法を提供することを目的とする。

0008

上記目的を達成する為に本願発明の請求項1に係る基板位置認識マーク検出装置は、拡散された光束を、基板上に設けられた基板位置認識マークを含めて前記基板に照射する拡散光照射手段と、前記基板位置認識マークからの反射光を含めて基板上の反射光を集光する集光手段と、該集光された反射光に基づいて前記基板位置認識マークを含めて前記基板上を撮像する撮像手段と、該撮像した基板位置認識マークを解析して前記基板位置認識マークを検出する基板位置認識マーク検出手段と、を有し、前記集光手段は、前記基板位置認識マークと略同径のレンズを用いて前記反射光を集光することを特徴とする。

0009

また、本願発明の請求項2に係る基板位置認識マーク検出装置は、請求項1に記載の構成にあって、前記拡散光照射手段は、光束を照射する光源と、該光源および前記基板との間に介装されて前記光源から照射された光束を、拡散された光束に変換する光拡散手段と、を有し、前記光拡散手段の前記基板面に対向する部分に、前記集光手段のレンズ径に対応した内径を有する透孔穿設し、前記集光手段が、前記基板位置認識マークからの反射光を含めて基板上の反射光を前記透孔から集光し、前記撮像手段が、該集光された反射光に基づいて前記基板位置認識マークを含めて前記基板上を撮像することを特徴とする。

0010

また、本願発明の請求項3に係る基板位置認識マーク検出装置は、請求項1または請求項2に記載の構成にあって、前記集光手段は、ピンホールレンズであることを特徴とする。

0011

また、本願発明の請求項4に係る基板位置認識マーク検出方法は、拡散された光束を、基板上に設けられた基板位置認識マークを含めて前記基板に照射する拡散光照射過程と、前記基板位置認識マークからの反射光を含めて基板上の反射光を集光する集光過程と、該集光された反射光に基づいて前記基板位置認識マークを含めて前記基板上を撮像する撮像過程と、該撮像した基板位置認識マークを解析して前記基板位置認識マークを検出する基板位置認識マーク検出過程と、を有し、前記集光過程は、前記基板位置認識マークと略同径のレンズを用いて前記反射光を集光することを特徴とする。

0012

また、本願発明の請求項5に係る基板位置認識マーク検出方法は、請求項4に記載の構成にあって、前記拡散光照射過程は、光源から光束を照射し、該照射された光束を、前記光源および前記基板との間に介装され、且つ、前記基板面に対向する部分に前記集光過程で用いるレンズのレンズ径に対応した内径を有する透孔が穿設された拡散手段によって、拡散された光束に変換し、この拡散された光束を、基板上に設けられた基板位置認識マークを含めて前記基板に照射し、前記撮像過程は、前記透孔から前記集光された反射光に基づいて前記基板位置認識マークを含めて前記基板上を撮像することを特徴とする。

0013

また、本願発明の請求項6に係る基板位置認識マーク検出方法は、請求項4または請求項5に記載の構成にあって、前記集光過程で用いるレンズは、ピンホールレンズであることを特徴とする。

0014

従って、本願発明によれば、拡散された光束が基板上に照射されるので、例えば、基板位置認識マーク表面に凸凹がある場合でも、基板位置認識マーク表面で反射された光束が一定方向に強くなるのが防止され、照射された光束は均一に反射する。

0015

また、本願発明の請求項2および請求項5に係る発明によれば、拡散板の前記基板面に対向する部分に撮像手段のレンズ径に対応した内径を有する透孔を穿設し、該透孔から基板位置認識マークからの反射光を集光し撮像するので、拡散板の透孔以外の部分から基板上の広い範囲に拡散光束が照射される。

0016

さらに、本願発明の請求項3および請求項6に係る発明によれば、レンズ径と略同径のピンホールレンズを用いて、反射光を集光するので、基板位置認識マーク上に現れるレンズ径の影は小さい。

発明を実施するための最良の形態

0017

以下、本発明の基板位置認識マーク検出装置の一実施形態を図1を用いて説明する。本実施形態の検出装置は、図1に示すように、拡散光照射手段には光源1と拡散板2とを用い、撮像手段にカメラ3、集光手段に筒状本体4と筒状本体4の先端部4aに取り付けられたピンホールレンズ4cを用い、基板5の対象面5aに設けられたはんだコートされた認識マーク6を含めて対象面5を撮像し、図示しない基板位置認識マーク検出手段によって、撮像した認識マーク6を解析して認識マーク6を検出する。前記カメラ3には、例えば、CCD(電荷結合素子)カメラを用いる。

0018

前記光源1は、前記カメラ3の下方に配置され、図示しないハロゲンランプキセノンランプ等の点光源と、全体形状が中央部の空いたほぼ円環形状であって前記点光源から発せられる連続光ストロボ光を導いて、対象面5aに向く下面に円形形状出射端1eから光束を出射する例えばファイバー製のライトガイド1aとから構成されており、ライトガイド1aの径は、前記認識マーク6より大きいものになっている。

0019

前記筒状本体4は、先細中空筒体であってその先端部4a内には極めて小口径(例えば1.5〜2mm程度)のピンホールレンズ4cが固定されている。また、筒状本体4の基端部4bは、前記カメラ3の撮像側端部に固定されると共に、先端部4aが拡散板2の近傍あるいは、透孔2a内に位置する。また、先端部4aの外径は小さいので、対象面5aに対する拡散板2からの拡散照明照射面積が大きく取れる。

0020

前記拡散板2は、前記光源1および基板5の対象面5aとの間に介装されており、例えば、乳白アクリル樹脂板であり、大きさは、前記光源1からの照射光を面展開したときに対象面5a全体にムラなく拡散光を照射し得るのに十分な大きさに形成されている。また、拡散板2の対象面5aに対向する略中央部分には、前記筒状本体4の先端部4aに対応する径の透孔2aが穿設されている。この透孔2aの内径は、前記筒状本体4の先端部4aのみが挿入し得る経とする。従って、単に拡散板2に設けた孔から対象面5aを撮像した場合のように、筒状本体4の先端部4aが光源1からの照射光1bを遮ってしまい、拡散板2からの拡散光1cにムラができるのが回避される。

0021

以下、上記構成の作用を説明する。基板5の対象面5aの表面に、はんだコートされた凸凹を有する基板位置認識マーク6を含めて対象面5aを撮像し、基板位置認識マーク6を検出する場合であって、光源1から照射された照射光1bは、拡散板2によって拡散光1cに変換され、拡散板2の透孔2a以外の部分から基板5の対象面5a上の広い範囲に拡散光1cが照射される(拡散光照射過程)。

0022

従って、認識マーク5表面に確実に拡散光1cが照射され、認識マーク5表面からの反射光1dは均一に反射する。この反射光1dを、ピンホールレンズ4cが、受光しかつ集光して、カメラ3に入射する(集光過程)。カメラ3は、集光した光束に基づいて対象面5aの光像を撮像する(撮像過程)。

0023

この時、レンズ径の小さいピンホールレンズ4cを用いて集光するので、認識マーク6上に現れるレンズ径の影の影響が少なくなるとともに、迷光が入りにくい。

0024

また、拡散光1dを認識マーク6表面に照射するので、認識マーク6を平面的に撮像できる。また、認識マーク6表面で反射された反射光1dは、一定方向に強く反射されないので、撮像画面中のノイズが防止され認識マーク6を精度良く検出することができる。

0025

なお、本実施形態では、認識マーク6をはんだでコートした場合を説明したが、他の材料、例えば、金で認識マークをコートしてもよく、また、認識マーク6自体を樹脂等で形成してもよい。

0026

また、本実施形態では、基板5の対象面5a上に認識マーク6を設けた場合を説明したが、認識マーク6を設けずに、基板5の対象面5a上の所定の回路パターンランド等を認識マーク6の代用としてもよい。

0027

また、本実施形態では、照明光1bを拡散板2で拡散光にするので、撮像装置側で拡散光にする場合と比較して、複雑かつ高価な画像処理装置が不要である。

0028

また、本実施形態では、光源部1として点光源の発生光をライトガイド1aで導光しかつ環状に出射する環状の線光源を用いる場合を説明したが、ライトガイド1aを用いない光源、例えば、環状の蛍光灯直線形状の光源、点光源を適宜に配列した光源いずれのものであっても良い。

0029

また、本実施形態では、点光源の発生光をライトガイド1aで導光し光源部1としたが、点光源から光ファイバーにより導光すれば、光源部1を小さく構成することができ、撮像装置をコンパクト化することができる。

発明の効果

0030

以上述べたように、本願発明によれば、拡散された光束が基板上に照射されるので、例えば、基板位置認識マーク表面に凸凹がある場合でも、基板位置認識マークを平面的に認識することができると共に、基板位置認識マーク表面で反射された光束が一定方向に強くなるのが防止される。また、照射された光束は均一に反射するので、撮像した画像に、例えば、ノイズ等が入るのを防ぐことができ、精度良く基板位置認識マークを検出できるという効果を奏する。

0031

また、本願発明の請求項2および請求項5に係る発明によれば、拡散板の前記基板面に対向する部分に撮像手段のレンズ径に対応した内径を有する透孔を穿設し、該透孔から基板位置認識マークを撮像するので、拡散板の透孔以外の部分から基板上の広い範囲に拡散光束が照射されると共に、確実に基板位置認識マーク全体に拡散光束が照射され、更に精度良く、基板位置認識マークを検出できるという効果を奏する。

0032

さらに、本願発明の請求項3および請求項6に係る発明によれば、レンズ径の小さいピンホールレンズを用いて、反射光を集光するので、基板位置認識マーク上に現れるピンホールレンズ径の影は小さく、基板位置認識マークを、更に精度良く検出できるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0033

図1本発明の基板位置認識マーク検出装置の実施形態の説明図である。
図2従来の基板位置認識マーク検出装置の説明図である。
図3(a),(b)は、従来の基板位置認識マーク検出装置(同軸落射照明)の説明図である。

--

0034

1…光源(拡散光照射手段)
1a…ファイバー製ライトガイド
1b…照射光
1c…拡散光
1d…光像
2…拡散板(拡散光照射手段)
2a…透孔
3…カメラ(撮像手段)
4…筒状本体(集光手段)
4a,4b…ピンホールレンズの基端部、後端
4c…ピンホールレンズ(集光手段)
5…基板
5a…対象面
6…基板位置認識マーク

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