(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段の下方に設けられた導光筒を有し、該導光筒内から投射される光の被検出物からの反射光によって撮像する画像処理装置の光源装置において、
前記導光筒内から投射させる光の光源として該導光筒の内周面に面発光体を設け、該面発光体を少なくとも導光筒内部の下端部に設けて、面発光体からなる光源を撮像する被検出物に充分接近して配置したことを特徴とする反射光による画像処理装置の光源装置。
【請求項２】
撮像手段の下方に設けられた導光筒を有し、該導光筒内から投射される光の被検出物からの反射光によって撮像する画像処理装置の光源装置において、
導光筒内部の上部に設けられた主電源と、該主電源からの光を散乱させる拡散板と、
導光筒内部の下端部に設けられた補助光源とよりなり、
該補助光源を撮像する被検出物に充分接近して配置したことを特徴とする反射光による画像処理装置の光源装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像処理装置の光源装置において、面発光体がエレクトロルミネッセンスであることを特徴とする反射光による画像処理装置の光源装置。
【請求項４】
請求項２記載の画像処理装置の光源装置において、導光筒内部の上部に設けられた主光源と、導光筒内部の下端部に設けられた補助光源との間は、導光筒の内周面を光が散乱するように梨地状の反射面に形成したことを特徴とする反射光による画像処理装置の光源装置。
【請求項５】
請求項２記載の画像処理装置の光源装置において、補助光源が面発光体であることを特徴とする反射光による画像処理装置の光源装置。
【請求項６】
請求項５記載の画像処理装置の光源装置において、面発光体が下端部が斜め下方に傾斜して形成されたアクリル樹脂からなる導光板であることを特徴とする反射光による画像処理装置の光源装置。
【請求項７】
請求項２記載の画像処理装置の光源装置において、導光筒内部の下端部に設けられた補助光源は、導光筒内部の上部に設けられた光源からの光が光ファイバーで導光され先端で放射された光であることを特徴とする反射光による画像処理装置の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被検出物からの反射光をＩＴＶ（工業用テレビ）カメラで撮像した画像を二値化して処理する画像処理装置の光源装置に関するものであり、特に、プリント回路基板上に形成されたハンダレベラーの位置を検出するのに好適な画像処理装置の光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＴＶカメラで撮像した画像を二値化して処理する画像処理装置は、数多くの技術分野で使用されるようになり、電子部品の自動実装装置においても、プリント回路基板上の電子部品の実装位置や基準マーク等の位置検出等にも使用されるようになってきた。
【０００３】
従来の画像処理装置の一例を図１を参照して説明する。ＩＴＶカメラ２はロボット１に取付けられ、その焦点距離で定まる高さに設定されており、光源装置１１はＩＴＶカメラ２の鏡筒４を避けて取付けられている。光源装置１１は冷陰極管又は発光ダイオード等の光源から発生した光を拡散板を通過させて投光するもので、拡散板を通過させた散乱光が充分な光量を有するように、比較的光量の多い光源を使用していた。
【０００４】
この光源装置からの散乱光の内、例えばプリント回路基板３の基準マーク１０に投射される光の範囲は、図１において光源装置１１と基準マーク１０とを結ぶ想像線１１ａの範囲内の光のみであり、基準マーク１０に投光される光の方向は、この想像線の内側の範囲の方向である。
【０００５】
従って、この光源装置１１をプリント回路基板３の基準マーク１０の検出に使用する場合には、基準マーク１０が銅箔等の導電体で形成されているので、その表面が平坦であり、図１に想像線１１ａで描かれた範囲内の方向の光のみであっても、反射光がＩＴＶカメラに入射する方向に充分な光量が反射する。従って格別の支障は生じないが、銅箔等の導電体の表面にハンダがコーティングされたハンダレベラーを検出する場合には、塗布されたハンダの厚さにバラツキが生じ、また表面が平坦でない。即ち、図３に符号１２で示すように、ハンダレベラーではハンダの表面は平坦とならないことが多い。しかも溶融したハンダの表面張力でハンダの表面は平滑になって乱反射がほとんど生じないので、ハンダレベラー１２から反射する反射光の方向は、光の入射角によって定まるほぼ一定方向のみになり、ハンダの表面の傾きの角度或いはピンホールの発生等によっては、例えば図３の点Ｂでは反射光がほとんどＩＴＶカメラ２に入射しないことになる。従って画像処理装置における二値化した画像においてはその部分が欠損した状態で認識される。
【０００６】
更に詳しく説明すると、前述したように、従来技術の光源装置１１によってハンダレベラー１２に投光される光は、図１において光源装置１１から基準マーク１０に向かって想像線１１ａで描かれた範囲の光である。これを図３に点Ａに投光される光として記入すると、図示のハッチングを施した線１１ｂの範囲となる。入射光Ａｉはハンダレベラー１２の表面の点Ａで反射してＩＴＶカメラ２の方向に進む反射光Ａｏとなることができる。しかし表面の傾きが更に大きくなると、更に入射角の大きい、即ち、更に傾いた方向から入射される光でなければならないことは明らかである。しかし、従来技術の光源装置１１によって基準マーク１０に投光される光の入射角は、入射光Ａｉが最大である。従って基準マーク１０の表面の傾きが更に大きくなった場合には、全ての反射光Ａｏは、ＩＴＶカメラ２の方向から外れて画像処理装置に入力されず、二値化した画像としては、この部分が欠損したものとなる。
【０００７】
このように画像が欠損した状態で認識されたときには、画像処理装置で認識される画像の外形々状又は中心位置は、当然として被測定部の外形々状又は中心位置とは異なり、画像処理装置による測定に誤差を生じることとなる。画像が欠損した状態で認識されたときには、画像が欠損していることを検出して、特殊な演算処理を行って欠損した画像を補充して認識することも行われていたが、画像処理装置が高価なものとなると同時に、画像が欠損しているか否かの判断が困難なものも多く、この方法も完全なものではなかった。
【０００８】
本出願人は、上記従来技術の欠点、即ち、銅箔等の導電体の表面にハンダがコーティングされたハンダレベラー等のように、表面が平滑であり且つその表面が平坦でない被検出物を検出するに適した画像処理装置光源装置及びその照明方法を開発し、特願平５−１９７９２７号として出願した。
【０００９】
図２は、その画像処理装置の光源装置の縦断面図である。図２において、ロボット１は、プリント回路基板３上において、画像処理装置のＩＴＶカメラ２及び電子部品の装着装置をＸＹ方向に移動させるようになっている。ＩＴＶカメラ２はレンズ等を備えた鏡筒４を有し、この鏡筒４の下方には、その先願の発明による画像処理装置の光源装置５が、鏡筒４のねじ部４ａに螺合して取付けられている。
【００１０】
光源装置５は、その上端ねじ部が前記鏡筒４のねじ部４ａに螺合して取付けられた導光筒６と、導光筒６の上端近くに光源として環状に配設された複数個の発光ダイオード７と、発光ダイオード７の上方に設けられ、中心に透光孔８ａを有する遮蔽板８と、発光ダイオード７の下方に設けられ、中心に透光孔９ａを有する拡散板９とからなっている。
【００１１】
発光ダイオード７から投光された光は、拡散板９を通過することによって散乱光となり、導光筒６の梨地状の反射面となっている内周面６ａで乱反射し、又は直接プリント回路基板３の基準マーク１０に投光される。
【００１２】
従って、直接プリント回路基板３の基準マーク１０に投光される光は、被検出物に充分接近して設けられた導光筒６の下端部の口径のほぼ全面から投光される散乱光となっている。
【００１３】
図２に符号１１ｃとして図示するように、入射角の範囲は広くなり、これを図３の点Ｂに投光される光として記入すると、図示のハッチングを施した範囲１１ｃとなる。
この範囲から明らかなように、ハンダレベラー１２の表面の傾きが更に大きくなった点Ｂにおいても、充分に反射光ＢｏがＩＴＶカメラ２の方向となる入射光Ｂｉを含む範囲であり、画像処理装置に二値化した画像として描かれるので、基準マーク１０の位置を確実に検出することができる。
【００１４】
しかし乍ら、このような光源装置においても、被検出物の表面に対して平行に近い光の成分は、垂直に近い光の成分に比べてどうしても少なくなり、ハンダの表面の傾きの角度が大きいとき或いはピンホールが存在しているときには、画像が暗くなって二値化したときに欠損部となることが生じ、二値化するためのスレッシュホルドレベルを調整して欠損部が生じないようにする必要があった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記欠点を解消して、被検出物の表面に対して平行に近い光の成分を可能な限り増加して、ハンダの表面の傾きの角度が大きいとき或いはピンホールが存在しているときにも、画像が暗くなって二値化したときに欠損部となることが生じないようにし、ハンダの表面の傾き等によってスレッシュホルドレベルを調整する必要のない反射光による画像処理装置の光源装置を提供しようとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明による反射光による画像処理装置の光源装置は、撮像手段の下方に設けられた導光筒を有し、該導光筒内から投射される光の被検出物からの反射光によって撮像する画像処理装置の光源装置において、前記導光筒内から投射させる光の光源として該導光筒の内周面に面発光体を設け、該面発光体を少なくとも導光筒内部の下端部に設けて、面発光体からなる光源を撮像する被検出物に充分接近して配置したことを特徴とする。
【００１７】
更に本発明による光源装置は撮像手段の下方に設けられた導光筒を有し、該導光筒内から投射される光の被検出物からの反射光によって撮像する画像処理装置の光源装置において、導光筒内部の上部に設けられた主光源と、該主光源からの光を散乱させる拡散板とを有し、導光筒内部の下端部に補助光源を設け、該補助光源を撮像する被検出物に充分接近して配置して構成したことを特徴とするものである。
【００１８】
更に、面発光体をエレクトロルミネッセンスとし、また、導光筒内部の上部に設けられた主光源と、導光筒内部の下端部に設けられた補助光源との間は、導光筒の内周面を光が散乱するように梨地状の反射面に形成し、或いは補助光源を下端部が斜め下方に傾斜して形成されたアクリル樹脂からなる導光板を含む面発光体又は導光筒内部の上部に設けられた光源からの光が光ファイバーで導光され先端で放射される光とすることによって、より確実に達成することができるように構成したものである。
【００１９】
【作用】
画像処理装置の光源装置を上記のように構成することによって、導光筒内部の下端部に設けられた面発光体又は補助光源からの光が付加されるので、被検出物の表面に対して平行に近い光の成分が増加し、ハンダの表面の傾きの角度が大きいとき或いはピンホールが存在しているときにも、ＩＴＶカメラに入射する光の光量が不足して画像が暗くなり、二値化したときに欠損部となることが防止され、ハンダの表面の傾き等によってスレッシュホルドレベルを調整する必要のない反射光による画像処理装置光源装置を構成することができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例を示す図面に基づいて説明する。図４は本発明の一実施例を示す縦断面図、図５は、図４の光源部分の横断面図で、図２と同一部分に同一符号を付している。
【００２１】
光源装置５は、導光筒６と、導光筒６の上端近くに環状に配設された複数個の発光ダイオード７と、発光ダイオード７の上方に設けられた遮蔽板８と、発光ダイオード７の下方に設けられた拡散板９を有する。
【００２２】
この光源として放射状に配置された複数の発光ダイオード７は、図５に示すように相互に連結されており、図示しない制御手段によって点滅されるようになっている。遮蔽板８は光源である発光ダイオード７からの光が直接ＩＴＶカメラ２に入射して、画像処理装置のノイズとなることを防止するためのものである。従って、遮蔽板８の形状は、図４に例示するように、発光ダイオード７の上方のみに平板状に形成されている形状ばかりでなく、この目的に合致する各種の形状、即ち少なくとも発光ダイオード７の上方が遮蔽されている形状であれば足りるものであり、例えば下方のみを開放して発光ダイオード７を囲むように構成した反射板等のように構成することも可能である。
【００２３】
拡散板９及び遮蔽板８の中心には、プリント回路基板３の基準マーク１０からの反射光を画像処理装置のＩＴＶカメラ２に入射する光として通過させるための透光孔８ａ、９ａが設けられている。従って、この透光孔８ａ、９ａは、透光性を有することのみが必要なものであって必ずしも孔に限定されるものではなく、透明なガラス又はレンズ等であってもよい。
【００２４】
図４に示す実施例ではエレクトロルミネッセンスよりなる円筒状の面発光体１３が導光筒６の下端部内側に固定されている。この面発光体の内周面は光を乱反射させる梨地状の反射面となっている。円筒状のエレクトロルミネッセンスには電流が供給されて発光するようになっており、所要の光量が得られる容量を有している。
【００２５】
次に本発明の光源装置５の作用を説明する。
発光ダイオード７から投光された光は、拡散板９を通過することによって散乱光となり、導光筒６の梨地状の反射面となっている内周面６ａで乱反射し、又は直接プリント回路基板３の基準マーク１０に投光される。更に面発光体１３からは水平に近い光がマーク１０を照明し、従ってマークの表面に対して平行に近い光の成分が増加して、ハンダの表面の傾きの角度が大きいとき或いはピンホールが存在しているときにも、画像が暗くなって二値化したときに欠損部となることが生じない。
【００２６】
図６の実施例では、アクリル樹脂の円筒板からなる導光体１５が発光ダイオード７より導光筒６の下端までに至って導光筒の内面に固定されている。この導光体の内周面は梨地状の乱反射する面となっている。導光体１５の下端部は斜め下方に傾斜して形成され、面発光する発光部１５ａが形成されており、発光ダイオード７の光が導光体１５内を通り、発光部１５ａより放射されて、マーク１０を照明するようになっている。
【００２７】
図７の実施例では、多数の光ファイバー１６が発光ダイオード７と導光筒６の下端との間に環状に配設されている。各光ファイバーの上端は発光ダイオード７に接近しており、途中で導光筒６の外に出、下端で再び筒内に入り、先端部が導光筒の内方へ向くように開放され水平方向に光を放出するようになっている。図６及び図７の実施例における導光筒６の内周面６ａ及び拡散板９は図４の実施例のそれと同様な構成になっている。
かくて、図６及び図７の実施例も図４の実施例と同様な効果を上げることができる。
【００２８】
図８は本発明の更に他の実施例と示し、エレクトロルミネッセンスよりなる筒状面発光体１７が導光筒６内壁全面に亘って設けられ、上端部は中央に透光孔１７ｂを有する環状部１７ａを形成している。
筒状本体１７ｂは導光筒６に固定され、上端環状部１７ａは取付板９ｂに固定されている。この実施例では容量の大きいエレクトロルミネッセンスで充分な光量が得られ、光源の発光ダイオードは不要となり、設けられていない。
このような構成でも、上記図４乃至図７の実施例と同様な効果が得られる。
【００２９】
以上の説明では画像処理装置は二値化するものについて述べてきたが、多価化する画像処理装置においても同様に適用可能であり、二値価する画像処理装置における程顕著なものでないにしても、同様の作用効果を有するものである。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、画像処理装置の光源装置を上記のように主光源と補助光源から構成することにより、主光源からの光に導光筒内部の下端部に設けた面発光体又は補助光源からの光が付加されるで、被検出物の表面に対して平行に近い光の成分が増加し、ハンダ表面の傾きの角度が大きいとき或いはピンホ−ルが存在しているときにも、ＩＴＶカメラに入射する光の光量が増大し、二値化したときに欠損部となることが防止され、ハンダの表面の傾き等によってスレッシュホルドレベルを調整する必要のない反射光による画像処理装置の光源装置を構成することができる。
また、画像処理装置の光源装置を上記のように導光筒内壁全面に亘って設けられた充分な光量を得られる筒状面発光体から構成することによって、主光源と補助光源から構成する光源装置と同様な効果が得られる反射光による画像処理装置の光源装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の画像処理装置の光源装置の縦断面図。
【図２】先願における画像処理装置の光源装置の縦断面図。
【図３】投射光と反射光との関係を示す説明図。
【図４】本発明の一実施例の縦断面図。
【図５】図４の光源部分の横断面図。
【図６】本発明の他の実施例の縦断面図。
【図７】本発明の他の実施例の縦断面図。
【図８】本発明の他の実施例の縦断面図。
【符号の説明】
１  ロボット
２  ＩＴＶカメラ
３  プリント回路基板
４  鏡筒
４ａ  ねじ部
５  光源装置
６  導光筒
６ａ  内周面
７  発光ダイオード
８  遮蔽板
８ａ  透光孔
９  拡散板
９ａ  透光孔
１０  基準マーク
１１  光源装置
１２  ハンダレベラー
１３  面発光体
１５  導光体
１５ａ  発光部
１６  光ファイバー
１７  面発光体
１７ａ  環状部
１７ｂ  筒状本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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