(57)【要約】【課題】光電センサを用いて薄板基板の端面での遮光による受光量の変化をＳＮ比良く検出することのできる簡易な構成の基板検出装置を提供する。【解決手段】光電センサを、薄板基板の一端面側からその板厚よりも幅広の光を薄板基板の板面と平行に投光する投光部と、この投光部に対峙させて薄板基板の他端面側に設けられて投光部から投光された光を薄板基板の板面と平行に反射する反射体と、この反射体に対峙させて薄板基板の一端面側に投光部と並べて設けられて反射体により反射された光を受光する受光部とにより構成する。そして薄板基板の端面にて投光部から投光された光を遮光すると共に、反射体にて反射された光を遮光するようにすることで受光部での受光量の変化を大きくし、これによって受光量の変換をＳＮ比良く検出し得るようにした。【選択図】図１
2010032242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電センサを用いて薄板基板の有無を検出する基板検出装置であって、
前記光電センサは、前記薄板基板の一端面側からコリメータ・レンズを通して光を投光する投光部と、この投光部に対峙させて前記薄板基板の他端面側に設けられて前記投光部から投光された光を反射する反射体と、この反射体に対峙させて前記薄板基板の一端面側に前記投光部と並べて設けられて前記反射体により反射された光を受光する受光部と、この受光部での受光量の変化から前記薄板基板の有無を判定する検出部と具備し、
前記薄板基板の端面にて前記投光部から投光された光を遮光すると共に、前記反射体にて反射された光を遮光するようにしたことを特徴とする基板検出装置。
【請求項２】
前記反射体は、前記薄板基板の大きさに応じて前記投光部および前記受光部との対向間距離を可変設定可能に設けたことを特徴とする請求項１に記載の基板検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板検出装置において、
前記反射体としてポラライズドリフレクタを用いると共に、更に前記投光部の投光面および前記受光部の受光面に、互いの偏光方向を略直交させた偏光体を設けたことを特徴とする基板検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電センサを用いて薄板基板の有無をＳＮ比良く検出することのできる簡易な構成の基板検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
検出対象物（被検出体）の有無を検出するセンサとして、投光器と受光器とを備えた光電センサがある。この種の光電センサは、一般的には投光器と受光器とを対向配置し、その間に進入した検出対象物によって投光器から発せられた光が遮られて受光器での受光量が低下することから上記検出対象物の存在を検出するように構成される（透過形光電センサ）。尚、投光器から投光されて前記検出対象物により反射された光を前記受光器にて受光するように光路を形成し、この受光器による受光量の変化から前記光路中における検出対象物の有無を判定するように構成した反射形のものもある。
【０００３】
ところでこの種の光電センサを用いて薄板状の検出対象物、例えばプリント回路基板を検出する場合、古くは光電センサの光路を前記プリント回路基板の板厚方向に形成していた。しかしプリント回路基板の縁部に切り欠き等が設けられているような場合、その切り欠きが災いしてプリント回路基板を精度良く検出することができないと言う問題がある。そこで従来では、例えば図３(ａ)に示すように投光部１と受光部２との間に形成する光路をプリント回路基板の板面と平行に設定し、該プリント回路基板の端面での遮光による受光部２での受光量の変化からプリント回路基板を検出するようにしている。
【０００４】
またプリント回路基板に反りや撓みが生じることや、プリント回路基板を搬送する搬送機構の機械的精度等に起因して上記プリント回路基板が必ずしも一定の姿勢（例えば水平）で搬送されないこと等を考慮して、前記光路の光束幅Ｗをプリント回路基板の板厚ｔに比較して十分な余裕を見込んで幅広に設定している。更には図３(ｂ)に示すように前記投光部１と受光部２とを正対させることなく若干オフセットし、前記投光部１と受光部２との間に形成する光路をプリント回路基板の板面に対して若干の傾けて設定することも行われている（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平４−４４２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで検出対象物であるプリント回路基板の板厚ｔは、例えば０.３ｍｍ程度のものから３ｍｍ程度のものまで様々であり、またプリント回路基板の形状・大きさも多種多様化している。このような理由から、前述した光路の光束幅Ｗを３〜５ｍｍ程度確保した上で、上述した様々な仕様のプリント回路基板を確実に検出したいと言う要求がある。
しかしながら、例えば光路の光束幅Ｗを３ｍｍに設定した光電センサを用いて板厚ｔが０.３ｍｍのプリント回路基板を検出するような場合、該プリント回路基板の端面にて光路を遮ることのできる割合（遮光率）は高々［１／１０］である。しかも投光部１から発せられて前記光路を形成する光芒は、一般的には或る拡がり角を有するので、図３(ａ)に示すようにプリント回路基板の表面（板面）で生じた反射光成分も前記受光部２に到達することが否めない。これ故、光路中にプリント回路基板が存在しても、受光部２による受光量の変化をＳＮ比良く検出することが非常に困難であると言う問題が生じた。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、光電センサを用いて薄板基板の有無を検出するに際して、薄板基板の端面での遮光による受光量の変化をＳＮ比良く検出することのできる簡易な構成の基板検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するべく本発明に係る基板検出装置は、光電センサを用いて薄板基板の有無を検出するものであって、
前記光電センサを、前記薄板基板の一端面側から前記薄板基板の板厚よりも幅広の光を前記薄板基板の板面と平行に投光する投光部と、この投光部に対峙させて前記薄板基板の他端面側に設けられて前記投光部から投光された光を前記薄板基板の板面と平行に反射する反射体と、この反射体に対峙させて前記薄板基板の一端面側に前記投光部と並べて設けられて前記反射体により反射された光を受光する受光部と、この受光部での受光量の変化から前記薄板基板の有無を判定する検出部とにより構成し、
前記薄板基板の端面にて前記投光部から投光された光を遮光すると共に、前記反射体にて反射された光を遮光するようにすることで前記受光部での受光量の変化を大きくし、これによって受光量の変換をＳＮ比良く検出し得るようにしたことを特徴としている。
【０００８】
ちなみに前記反射体については、前記薄板基板の大きさに応じて前記投光部および前記受光部との対向間距離を可変設定可能に設けることが好ましい。また前記反射体としてポラライズドリフレクタを用いると共に、更に前記投光部の投光面および前記受光部の受光面に、偏光方向を略直角に交差させて偏光体を設けることも好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
上述した構成の基板検出装置によれば、プリント回路基板の表面で生じた反射光の影響を減じることができ、薄板基板の端面での遮光による受光量の変化をＳＮ比良く検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る基板検出装置について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る基板検出装置の要部の概略構成図であり、図中１１は投光部（図示せず）の投光面と受光部（図示せず）の受光面とを同一方向に向けて並べて設けた投受光部である。この投受光部１１はセンサヘッドをなすものであって、例えば発光素子およびコリメータ・レンズ（拡散光を平行光に変換するレンズ）を備えた投光部から所定幅Ｗの平行な光束（幾何光学における光線の束）を発すると共に、受光素子を有する前記受光部にて受光した光量を電気信号に変換する役割を担う。この投受光部１１に電気的に接続された光電センサ本体１２は、駆動部（図示せず）および検出部（図示せず）を有する。上記駆動部は前記投光部の発光素子（例えばＬＥＤ）に給電して発光させ、また前記検出部は前記受光部の受光素子（例えばフォトダイオード）での受光量の変化から、検出対象物（薄板基板）の有無を判定する機能を備える。
【００１１】
尚、前記光電センサ本体１２に発光素子と受光素子とを組み込んでおくことも可能である。この場合には前記投受光部１１は、光電センサ本体１２に組み込まれた発光素子が発光した光を光ファイバを介して検出対象領域に向けて照射する投光光学系、および前記検出対象領域での光を受光し、光ファイバを介して前記光電センサ本体１２に組み込まれた受光素子へと導く受光光学系を備えた、いわゆるファイバ形センサヘッドとして構成すれば良い。
【００１２】
ちなみに実際のＬＥＤや光ファイバは、或る面積を有する面光源として作用するので、ＬＥＤが発した光をコリメータ・レンズ等に通しても、完全に平行な光束に変換されることはなく、その光束の中には光軸に対して或る角度を持つ光線が含まれる。しかもこの傾向はレンズの持つ脈理や収差によって増長される。従って投光部からの投光される光は、平行光の成分と拡散光の成分とが混在する状態の光束であると言える。
【００１３】
さてこのような構成の投受光部１１は、検出対象物である薄板基板、例えばプリント回路基板の搬送ラインの側部に位置して該プリント回路基板の一端面に対峙させて設けられる。そして投受光部１１は、前記プリント回路基板の板面と平行に該プリント回路基板の他端面側に向けて光を投光し、また前記プリント回路基板の他端面側において後述する反射体１３により反射されて前記プリント回路基板の板面と平行に折り返される反射光を受光するものとなっている。
【００１４】
このような投受光部１１に対して前記プリント回路基板の他端面側には、前記投受光部１１に正対させて反射体１３が設けられている。この反射体１３は、前記投受光部１１から投光された光を反射して前記投受光部１１に向けて折り返す役割を担うものであり、この反射体１３を介することで前記投受光部１１の投光部および受光部との間に前記プリント回路基板の板面と平行な往復光路が形成されている。
【００１５】
尚、前記反射体１３は、前記投受光部１１との正対関係を維持しながら、適宜前記投受光部１１との対向間距離Ｌを可変設定し得るように設けられる。この反射体１３の位置調整によって、種々の形状・大きさのプリント回路基板に応じた光路長のセンシング光学系が構築される。またこの光路の前記プリント回路基板の板厚方向における光束幅Ｗは、検出対象物である種々の仕様のプリント回路基板の最大板厚や反り、撓み等を見込んでその板厚よりも幅広に、例えば３〜１０ｍｍ程度に設定される。
【００１６】
このようなセンシング光路を形成した光電センサを備えた基板検出装置の作用は次のように推察される。光路中にプリント回路基板が存在しない場合には、基本的には前記投光部から投光された光は反射体１４により反射されて受光部に折り返されてその全てが該受光部にて受光される。これに対して光路中にプリント回路基板が存在する場合には、前記投光部から投光された光は前記プリント回路基板の一端面にてその一部が遮られて反射体１４に到達する。そして反射体１４に到達して該反射体１４にて反射された平行光成分は、前記プリント回路基板の他端面にて再び同一箇所が遮られて受光部に到達する。
【００１７】
また光軸に対して或る角度を持つ拡散光成分は、投光部から反射体１４に至る往路と、反射体１４にて反射されて受光部に至る復路とで異なる部位が遮光されると共に、プリント回路基板の表裏面の異なる部位にて反射される。例えば投光部から投光された拡散光成分のうち、一点鎖線で示された経路をたどる拡散光は、反射体１３での反射を経た後、更にプリント回路基板の表面で反射されるので、その光量が減衰する。即ち、この拡散光は上述した平行光成分に比べて、相対的な減衰量が大きくなる。従って図１に示す本発明の実施例では、図３(ａ)に示した従来例に比べ、受光中の平行光成分に対するプリント回路基板の表面からの反射光の割合が減少するので、プリント回路基板の有無に起因する受光量の変化が大きくなり、その結果としてＳＮ比が向上するものと考えられる。
【００１８】
実際に上述した如きセンシング光路を形成した光電センサを備えて構成される基板検出装置によれば、プリント回路基板の反りや歪みに起因する迷光（乱光）が存在したとしても、プリント回路基板の有無による前記受光部での受光量の変化を、先に従来技術として説明した透過形の装置に比べてＳＮ比良く検出できた。
また上述した構成であれば、検出対象物であるプリント回路基板の一端面側に投光部と受光部とを一体化した投受光部１１を設け、前記プリント回路基板の他端面側には単に反射体１３を設けるだけで良く、この反射体１３には電気的配線等が不要なので、その構成の大幅な簡素化を図ることができる。特に検出対象物であるプリント回路基板の大きさに応じて前記反射体１３を移動させてその光路長Ｌを可変設定する場合にも、反射体１３に対する電気的配線がないので、その位置調整を簡単に行うことができる。従ってプリント回路基板の検査ライン等に組み込むに好適である。
【００１９】
ところで検出対象物であるプリント回路基板に電解コンデンサ等の部品が搭載されており、その搭載部品によって前記投光部から投光された光が全反射されることが想定される。このような不本意な反射光は前述した受光部にて検出される受光量の変化からプリント回路基板の有無を判定する上での雑音となる。このような不具合を解消するべく前記反射体１３としてポラライズドリフレクタを用いると共に、例えば図１に示すように前記投受光部１１における投光部の投光面および受光部の受光面にその偏光方向が互いに異なる偏光体（偏光フィルム）１４をそれぞれ設けることも有用である。尚、ポラライズドリフレクタは、光の偏波面を９０°回転させて反射する反射体である。
【００２０】
具体的には、例えば図２に示すように投光部の投光面１１ｔに、垂直方向に偏波面を有する偏光体１４ｖを設け、一方、前記受光部の受光面１１ｒに、水平方向に偏波面を有する偏光体１４ｈを設ける。そしてこれらの偏光体１４ｖ,１４ｈによって前記投光部からは垂直方向の偏波成分だけからなる光を投光するようにし、また受光部には水平方向のむ偏波成分だけからなる光が導かれるようする。これと相俟って前記反射体（ポラライズドリフレクタ）１３は、該反射体１３に導かれた光の偏波面を９０°回転させて反射するので、前述した如く投光部から偏光体１４ｖを介して投光された垂直偏波光は、水平偏波光として導かれて前記偏光体１４ｈを介して受光部にて受光される。
【００２１】
従って上述した如く偏光体１４ｖ,１４ｈを設けた場合であっても、その受光部はプリント回路基板の端面にて上記光が２回に亘って遮られた光を受光することになる。しかしプリント回路基板に実装された電解コンデンサ等の部品は、光を鏡面反射（正反射）するものが多く、従って偏光体１４ｖを介して投光された光は、そのまま正反射されて偏光面が変化することがない。この結果、上記部品によって生じた反射光は前記偏光体１４ｈによって通過が阻止されるので、前記受光部は上記不本意な反射光の影響を受けることがなく、前記反射体１３にて反射された光成分だけを受光することになる。
【００２２】
この結果、基本的には前述した実施形態と同様に受光量の変化を大きくすることができ、また前記プリント回路基板における不本意な反射光の影響を受けることなしに、反射体１３からの反射光だけを受光することになるので、ＳＮ比良くプリント回路基板の有無を検出することが可能となる。但し、偏光体１４ｖ,１４ｈを設けた場合、これに伴ってその透過光量が減少することが否めない。従ってこの光量減少分を見込んで受光量の変化量に対する弁別閾値を設定する必要があることは言うまでもない。
【００２３】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば光路の光束幅Ｗ等は検出対象物の板厚に応じて定めておけば良いものであり、また投光部から投光する光の強さ（光量）については、その光路長（２Ｌ）に応じて定めておけば良いものである。また光電センサ本体１２における受光量の変化に対する検出閾値も、その仕様に応じて定めれば良いものである。
【００２４】
また投光部の光源としては前述したＬＥＤに代えてレーザダイオード（ＬＤ）を用いても良い。レーザダイオードはＬＥＤよりも点光源に近い性質を持つので、拡散光成分の割合を少なくできる。また上述した実施の形態では反射体１３としてポラライズドリフレクタを用いたが、拡散反射板や鏡面反射板を用いるようにしても構わないし、キャッツアイのようなリフレックスリフレクタを用いるようにしても良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板検査装置の要部概略構成図。
【図２】図１に示す光電センサの投受光部に設けられる偏光体の装着例を示す図。
【図３】従来の光電センサにおける問題点を説明する為の図。
【符号の説明】
【００２６】
１１  投受光部
１１ｔ  投光面
１１ｒ  受光面
１２  光電センサ本体（検出部）
１３  反射体
１４  偏光体
１４ｖ,１４ｈ  偏光体（偏光フィルム）
【図１】
2010032242.tif 000003
【図２】
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【図３】
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