(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（Ｂ）に形成される基板マーク（Ｍ）を基板（Ｂ）上方から照明する照明手段（１ｋ）と、この基板マーク（Ｍ）で反射した照明光を垂直上方から白黒画像で撮像する撮像手段（５０ｋ）とを有する基板マーク認識部（Ｋ）を備えると共に、
前記照明手段（１ｋ）から基板（Ｂ）までの投光経路に投光側偏光フィルタ（２ｋ）を配置し、
前記基板（Ｂ）から撮像手段（５０ｋ）までの受光経路に受光側偏光フィルタ（４ｋ）を配置し、
投光側偏光フィルタ（２ｋ）を前記照明手段（１ｋ）の光源の光軸を中心として回転可能とし、且つ、
前記基板（Ｂ）上方に対向配置されるステンシル（ＢＳ）に形成されるステンシルマーク（ＭＳ）をステンシル（ＢＳ）下方から照明する照明手段（１ｋ）と、このステンシルマーク（ＭＳ）で反射した照明光を垂直下方から白黒画像で撮像する撮像手段（５０ｓ）とを有するステンシルマーク認識部（Ｓ）とを備えると共に、
前記照明手段（１ｓ）からステンシル（ＢＳ）までの投光経路に投光側偏光フィルタ（２ｓ）を配置し、
前記ステンシル（ＢＳ）から撮像手段（５０ｓ）までの受光経路に受光側偏光フィルタ（４ｓ）を配置し、
投光側偏光フィルタ（２ｓ）を前記照明手段（１ｓ）の光源の光軸を中心として回転可能とし、更に、
前記照明手段（１ｋ）の光源の光軸と前記照明手段（１ｓ）の光源の光軸とを一致させて、前記基板マーク認識部（Ｋ）と前記ステンシルマーク認識部（Ｓ）とを一体的に取り付けたことを特徴とするマーク認識装置。
【請求項２】
基板（Ｂ）に形成される基板マーク（Ｍ）を基板（Ｂ）上方から照明する照明手段（１ｋ）と、この基板マーク（Ｍ）で反射した照明光を垂直上方から白黒画像で撮像する撮像手段（５０ｋ）とを有する基板マーク認識部（Ｋ）と共に、
前記基板（Ｂ）上方に対向配置されるステンシル（ＢＳ）に形成されるステンシルマーク（ＭＳ）をステンシル（ＢＳ）下方から照明する照明手段（１ｋ）と、このステンシルマーク（ＭＳ）で反射した照明光を垂直下方から白黒画像で撮像する撮像手段（５０ｓ）とを有するステンシルマーク認識部（Ｓ）とを備え、
前記照明手段（１ｋ）の光源の光軸と前記照明手段（１ｓ）の光源の光軸とを一致させて、前記基板マーク認識部（Ｋ）と前記ステンシルマーク認識部（Ｓ）とを一体的に取り付けたマーク認識装置であって、
測定用光を出力する測定用光源部（１ｆ）と、この測定用光をライン光に変換して撮像手段（５０ｋ）の基板（Ｂ）上の撮像視野内に傾斜した角度でライン光を投光するライン光変換部（２０ｆ）とを有するライン光投光部（Ｆ）が前記基板マーク認識部（Ｋ）に一体的に取り付けられ、
前記基板マーク認識部（Ｋ）及びステンシルマーク認識部（Ｓ）を基板（Ｂ）とステンシル（ＢＳ）との間のＸ−Ｙ平面で移動し、移動された基板マーク（Ｍ）上で、前記照明手段（１ｋ）と撮像手段（５０ｋ）とで基板マーク（Ｍ）を撮像すると同時に、ステンシルマーク（ＭＳ）下で前記照明手段（１ｓ）と撮像手段（５０ｓ）とでステンシルマーク（ＭＳ）を撮像して基板（Ｂ）とステンシル（ＢＳ）との相対位置を認識すると共に、移動された基板（Ｂ）上に形成された凹凸部（Ｃ）で、前記ライン光投光部（Ｆ）と撮像手段（５０ｋ）とで基板（Ｂ）上の凹凸形状を測定することを特徴とするマーク認識装置。
【請求項３】
基板（Ｂ）を照明する照明手段（１ｋ）から基板（Ｂ）までの投光経路に配置され、照明手段（１ｋ）からの照明光を透過或いは反射して基板（Ｂ）を照明し、該基板（Ｂ）からの反射光を前記投光経路とは異なるように反射或いは透過すると共に基板（Ｂ）上へと投光された測定用光源部（１ｆ）からのライン光を反射或いは透過して、照明手段（１ｋ）とは異なる方向の基板撮像手段（５０ｋ）へと導くビームスプリッタ（３ｋ，３ｋ１）を備えることを特徴とする請求項２に記載のマーク認識装置。
【請求項４】
前記ビームスプリッタ（３ｋ，３ｋ１）の前記反射光の反射或いは透過率が前記照明光の透過或いは反射率よりも大きくなるように形成されることを特徴とする請求項３に記載のマーク認識装置。
【請求項５】
基板（Ｂ）に形成される基板マーク（Ｍ）を基板（Ｂ）上方から照明する照明手段（１ｋ）と、この基板マーク（Ｍ）で反射した照明光を垂直上方から白黒画像で撮像する撮像手段（５０ｋ）とを有する基板マーク認識部（Ｋ）を備えると共に、
測定用光を出力する測定用光源部（１ｆ）と、この測定用光をライン光に変換して撮像手段（５０ｋ）の基板（Ｂ）上の撮像視野内に傾斜した角度でライン光を投光するライン光変換部（２０ｆ）とを有するライン光投光部（Ｆ）が前記基板マーク認識部（Ｋ）に一体的に取り付けられ、
前記基板マーク認識部（Ｋ）を基板（Ｂ）上のＸ−Ｙ平面で移動し、移動された基板マーク（Ｍ）上で、前記照明手段（１ｋ）と撮像手段（５０ｋ）とで該基板マーク（Ｍ）を撮像して基板（Ｂ）の位置を認識すると共に、移動された基板（Ｂ）上に形成された凹凸部（Ｃ）で、前記ライン光投光部（Ｆ）と撮像手段（５０ｋ）とで基板（Ｂ）上の凹凸形状を測定するマーク認識装置であって、
照明光として特定の波長の光を出力する照明手段（１ｋ）を適用し、
測定用光として該照明光の波長とは異なる波長の光を出力する測定用光源部（１ｆ）を適用し、
前記照明光の波長の光に対してはハーフミラーとして作用し、前記測定用光の波長の光を略透過するダイクロイックフィルタ（７０ｋ）を備え、
該ダイクロイックフィルタ（７０ｋ）が、照明手段（１ｋ）から基板（Ｂ）までの投光経路に配置され、照明手段（１ｋ）からの照明光を反射して基板（Ｂ）を照明し、該基板（Ｂ）からの反射光を前記投光経路とは異なる経路に透過すると共に、基板（Ｂ）上へと投光された測定用光源部（１ｆ）からのライン光を透過して、照明手段（１ｋ）とは異なる方向の撮像手段（５０ｋ）へと導くことを特徴とするマーク認識装置。
【請求項６】
前記照明手段（１ｋ）として特定の波長を出力する発光ダイオードを適用することを特徴とする請求項５に記載のマーク認識装置。
【請求項７】
前記照明手段（１ｋ）から基板（Ｂ）までの投光経路に投光側偏光フィルタ（２ｋ）を配置し、基板（Ｂ）から撮像手段（５０ｋ）までの受光経路に受光側偏光フィルタ（４ｋ）を配置し、投光側偏光フィルタ（２ｋ）を前記照明手段（１ｋ）の光源の光軸を中心として回転可能とし、前記測定用光源部（１ｆ）を、レーザ光を出力するレーザダイオードで構成し、受光側偏光フィルタ（４ｋ）の偏光波面形成方向が、レーザダイオードから出力されるレーザ光の振動面と平行となるように配置したことを特徴とする請求項２又は５に記載のマーク認識装置。
【請求項８】
前記測定用光源部（１ｆ）を、その光軸が基板（Ｂ）と平行となるように配置し、
該測定用光源部（１ｆ）から出力される測定用光を基板（Ｂ）上の前記撮像視野内に反射する反射ミラーをライン光変換部（２０ｆ）に設け、
前記ライン光変換部（２０ｆ）を光軸方向に移動する投光部移動機構（４０ｆ）を備え、
前記ライン光を基板（Ｂ）上の撮像視野内で平行に移動させて基板（Ｂ）上の凹凸形状を測定することを特徴とする請求項２又は５に記載のマーク認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の位置を認識して適正な位置に移動するべく、基板上の基板マークを撮像するマーク認識装置あるいは基板上の凹凸形状を測定する機能をも含むマーク認識装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以前からU.S.Pat No 5,060,063に記載されるようなマーク認識装置があった。このマーク認識装置を、図１３により説明する。
１００はマーク認識装置の認識ヘッド部であり、この認識ヘッド部１００は、ハウジング１０６、ＣＣＤカメラ１１２、受光キューブビームスプリッタ１１８、鏡面１１９（受光キューブビームスプリッタ118 の一面）、投光キューブビームスプリッタ１２４，１２６、下及び上部ファイバー光源１２８，１３０等から構成されている。
【０００３】
また、１０２は基板であり、所望の回路パターンが形成されており、１０４はステンシルであり、前記回路パターン上にクリーム半田を印刷するためのパターン孔が形成されている。
基板１０２のマークを認識する場合について説明する。
まず、下部ファイバー光源１２８をＯＮにして照明光を発生する。照明光は、拡散板１３６を通って投光キューブビームスプリッタ１２４のハーフミラー部で光軸１１６に沿うように９０度曲げられると共に５０％の光量とされて、基板１０２上のマークを真上から照明する。この照明光は、基板１０２で反射され、光軸１１６に沿って再び垂直上方の投光キューブビームスプリッタ１２４へと戻され、投光キューブビームスプリッタ１２４のハーフミラー部で５０％の光量とされて通過する。通過した反射光は、さらに、光軸１１６に沿って進行し、受光キューブビームスプリッタ１１８に達し、このハーフミラー部で光軸１１０に沿うようにＣＣＤカメラ１１２方向へと９０度曲げられると共に５０％の光量とされて通過する。そして、撮像レンズ筒１０８を通ってＣＣＤカメラ１１２に達して基板１０２のマークが撮像される。
【０００４】
ここで、ＣＣＤカメラ１１２に達する下部ファイバー光源１２８の光量は、１２．５％となる。
次に、ステンシル１０４のマークを認識する場合について説明する。
上部ファイバー光源１３０をＯＮにして照明光を発生する。照明光は、拡散板１３８を通って投光キューブビームスプリッタ１２４のハーフミラー部で光軸１１６に沿うように９０度曲げられると共に５０％の光量とされて、ステンシル１０４のマークを真下から照射する。この照明光は、ステンシル１０４で反射され、光軸１１６に沿って再び垂直下方の投光キューブビームスプリッタ１２６へと戻され、投光キューブビームスプリッタ１２６のハーフミラー部で５０％の光量とされて通過する。通過した反射光は、さらに、光軸１１６に沿って進行し、受光キューブビームスプリッタ１１８に達し、このハーフミラー部で光軸１１０に沿うようにＣＣＤカメラ１１２とは反対の方向に９０度曲げられると共に５０％の光量とされる。その後、光軸１１０に沿って鏡面１１９で反射され、再びハーフミラー部でその光量を５０％とされて受光キューブビームスプリッタ１１８を通過して撮像レンズ筒１０８を通ってＣＣＤカメラ１１２に達してステンシル１０４のマークが撮像される。
【０００５】
ここで、ＣＣＤカメラ１１２に達する上部ファイバー光源１３０の光量は、６．２５％となる。
以上、基板１０２とステンシル１０４のマークの位置をそれぞれ認識した後に、前記マークの位置から基板１０２とステンシル１０４との相対位置の位置ずれを計算する。そして、基板１０２の回路パターンとステンシル１０４のパターン孔とが一致するように、ステンシル１０４を移動して位置ずれを補正している。
【０００６】
さらに、図１４に示すように、上記の機能に基板上の凹凸形状を測定する機能を加えたマーク認識装置１００Ａが知られている。
このマーク認識装置１００Ａは、ハウジング１０６にレーザラインジェネレータ１４０を取り付けている以外は、前述のマーク認識装置１００と同様の構成であって、レーザラインジェネレータ１４０から発生されるレーザ光が、図中表裏方向に伸びるライン光となると共にレーザ光の光軸１４１が基板１０２と４５度の角度をなし且つ基板１０２上で光軸１１６と交差するように配置されている。
【０００７】
また、マーク認識装置１００Ａ全体を基板上方のＸ−Ｙ平面で移動するようになっている。
そして、基板１０２の回路パターン上にクリーム半田を印刷した後、基板１０２とステンシル１０４との間にマーク認識装置１００Ａを移動して、レーザラインジェネレータ１４０の光源をＯＮして、ライン光を基板１０２上のクリーム半田部へと投光する。ライン光は基板１０２で拡散反射され、その反射光の一部が光軸１１６に沿って垂直上方の投光キューブビームスプリッタ１２４へと進行し、投光キューブビームスプリッタ１２４のハーフミラー部で５０％の光量とされて通過する。通過した反射光は、さらに、光軸１１６に沿って進行し、受光キューブビームスプリッタ１１８に達し、このハーフミラー部で光軸１１０に沿うようにＣＣＤカメラ１１２方向へと９０度曲げられると共に５０％の光量とされて通過する。そして、撮像レンズ筒１０８を通ってＣＣＤカメラ１１２に達して基板１０２の凹凸形状であるクリーム半田部の外観切断形状が撮像される。この撮像された画像に基づいて、所望の処理を行いクリーム半田の高さを測定する。１回の撮像が終わると、基板１０２上方のＸ−Ｙ平面でマーク認識装置１００Ａ全体を所定量移動して次の撮像がなされ、これを繰り返して、基板１０２上の所望する場所全てを測定する。
【０００８】
ここで、ＣＣＤカメラ１１２に達するレーザ光の光量は、２５％となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＣＤカメラ１１２で撮像される画像は白黒画像であり、そのコントラストは、撮像するものの材質・色等によって変化する。ところが、基板やステンシルあるいは基板マークやステンシルマークの材質・色等によってはその反射特性が似ているために（例えば、基板がセラミックで形成され、マークが銅で形成されるような場合）、基板と基板マークあるいはステンシルとステンシルマークとのコントラストの差が無くなることがあり、このような場合、基板マークやステンシルマークの位置を認識することができず、延いては、基板とステンシルとの相対位置を補正することができないという問題があった。
【００１０】
また、基板１０２やステンシル１０４からの画像は、多くのキューブビームスプリッタを介してＣＣＤカメラ１１２へと達するから、ＣＣＤカメラ１１２に達する下部ファイバー光源１２８の光量及び上部ファイバー光源１３０の光量は、それぞれ１２．５％、６．２５％という低い値である。従って、確実にマークを認識することができないから、基板とステンシルの相対位置を補正することができないという問題があった。
【００１１】
下・上部ファイバー光源１２８，１３０に光量の高いものを使用すれば上記問題は解決できるが、光源にハロゲンランプ等を使用している場合、光量を上げると発生する熱量も大きくなるから、新たに、熱によって光学系が変形するのを防止するために光源と光学系との間に熱線吸収フィルタを設置しなければならず、装置が大型化してしまうという問題が発生する。
【００１２】
また、基板１０２の凹凸測定時に投光される光切断線の画像も、多くのキューブビームスプリッタを介してＣＣＤカメラ１１２へと達するから、ＣＣＤカメラ１１２に達するレーザラインジェネレータ１４０のレーザ光の光量は２５％という低い値である。特に、この場合、レーザ光が基板１０２に４５度の角度から入射しているため、光軸１１６に沿って反射する反射光は、基板１０２あるいはクリーム半田で拡散反射された光の一部にすぎず、ＣＣＤカメラ１１２へと達する光量は２５％よりも更に低い僅かなものとなっていた。従って、確実な測定を行うように十分な光量が必要であるが、レーザ光の場合、安全上の問題から出力に限度があり、光量を一定限度以上にすることができないために、十分な光量を得ることができないから、測定精度が得られないという問題があった。そこで、光切断線を所定時間撮像して、ＣＣＤカメラ112 によって光切断画像を蓄積して、高さ処理が可能な画像を得ていた。しかしながら、この方法は、ＣＣＤカメラ１１２が画像を蓄積するための時間が必要であり、また、該蓄積が終了しないとマーク認識装置１００Ａを移動することができないから、基板上の所望する場所全てを測定するのに多大な時間がかかるという問題があった。
【００１３】
さらに、光切断画像を一回撮像する毎にマーク認識装置１００Ａ全体を移動させる必要があるが、重量の大きなマーク認識装置の移動速度には限界があり高速で移動することができないから、基板上の所望する場所全てを測定するのに多大な時間がかかるという問題があった。
【００１４】
【発明を解決するための手段】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、請求項１に記載のマーク認識装置は、基板（Ｂ）に形成される基板マーク（Ｍ）を基板（Ｂ）上方から照明する照明手段（１ｋ）と、この基板マーク（Ｍ）で反射した照明光を垂直上方から白黒画像で撮像する撮像手段（５０ｋ）とを有する基板マーク認識部（Ｋ）を備えると共に、前記照明手段（１ｋ）から基板（Ｂ）までの投光経路に投光側偏光フィルタ（２ｋ）を配置し、前記基板（Ｂ）から撮像手段（５０ｋ）までの受光経路に受光側偏光フィルタ（４ｋ）を配置し、投光側偏光フィルタ（２ｋ）を前記照明手段（１ｋ）の光源の光軸を中心として回転可能とし、且つ、前記基板（Ｂ）上方に対向配置されるステンシル（ＢＳ）に形成されるステンシルマーク（ＭＳ）をステンシル（ＢＳ）下方から照明する照明手段（１ｋ）と、このステンシルマーク（ＭＳ）で反射した照明光を垂直下方から白黒画像で撮像する撮像手段（５０ｓ）とを有するステンシルマーク認識部（Ｓ）とを備えると共に、前記照明手段（１ｓ）からステンシル（ＢＳ）までの投光経路に投光側偏光フィルタ（２ｓ）を配置し、前記ステンシル（ＢＳ）から撮像手段（５０ｓ）までの受光経路に受光側偏光フィルタ（４ｓ）を配置し、投光側偏光フィルタ（２ｓ）を前記照明手段（１ｓ）の光源の光軸を中心として回転可能とし、更に、前記照明手段（１ｋ）の光源の光軸と前記照明手段（１ｓ）の光源の光軸とを一致させて、前記基板マーク認識部（Ｋ）と前記ステンシルマーク認識部（Ｓ）とを一体的に取り付けた構成としている。
【００１５】
従って、投光側偏光フィルタを回転して、撮像画像における基板と基板マークとの明暗の差が最も大きくなる、つまり、コントラストが最良となるように調整することによって、基板マークを確実に認識することができるから、基板を確実に最適な位置にセットすることができる。
【００１６】
又、投光側偏光フィルタを回転して、撮像画像におけるステンシルとステンシルマークとの明暗の差が最も大きくなる、つまり、コントラストが最良となるように調整することによって、基板マークを確実に認識することができるのに加えて、ステンシルマークも確実に認識することができるから、例えば、基板とステンシルを相対移動可能な移動装置と組み合わせることにより、基板とステンシルとの相対位置を確実に最適な位置にセットすることができる。
【００１７】
基板とステンシルとの相対位置を最適な位置にセットする方法としては、基板のみを移動あるいはステンシルのみを移動あるいは基板とステンシルとの両方を移動等種々考えられるが、基板とステンシルの位置が最適となればよく特に制限はない。また、請求項２に記載のマーク認識装置は、基板（Ｂ）に形成される基板マーク（Ｍ）を基板（Ｂ）上方から照明する照明手段（１ｋ）と、この基板マーク（Ｍ）で反射した照明光を垂直上方から白黒画像で撮像する撮像手段（５０ｋ）とを有する基板マーク認識部（Ｋ）と共に、前記基板（Ｂ）上方に対向配置されるステンシル（ＢＳ）に形成されるステンシルマーク（ＭＳ）をステンシル（ＢＳ）下方から照明する照明手段（１ｋ）と、このステンシルマーク（ＭＳ）で反射した照明光を垂直下方から白黒画像で撮像する撮像手段（５０ｓ）とを有するステンシルマーク認識部（Ｓ）とを備え、前記照明手段（１ｋ）の光源の光軸と前記照明手段（１ｓ）の光源の光軸を一致させて、前記基板マーク認識部（Ｋ）と前記ステンシルマーク認識部（Ｓ）とを一体的に取り付けたマーク認識装置であって、
測定用光を出力する測定用光源部（１ｆ）と、この測定用光をライン光に変換して撮像手段（５０ｋ）の基板（Ｂ）上の撮像視野内に傾斜した角度でライン光を投光するライン光変換部（２０ｆ）とを有するライン光投光部（Ｆ）が前記基板マーク認識部（Ｋ）に一体的に取り付けられ、前記基板マーク認識部（Ｋ）及びステンシルマーク認識部（Ｓ）を基板（Ｂ）とステンシル（ＢＳ）との間のＸ−Ｙ平面で移動し、移動された基板マーク（Ｍ）上で、前記照明手段（１ｋ）と撮像手段（５０ｋ）とで基板マーク（Ｍ）を撮像すると同時に、ステンシルマーク（ＭＳ）下で前記照明手段（１ｓ）と撮像手段（５０ｓ）とでステンシルマーク（ＭＳ）を撮像して基板（Ｂ）とステンシル（ＢＳ）との相対位置を認識すると共に、移動された基板（Ｂ）上に形成された凹凸部（Ｃ）で、前記ライン光投光部（Ｆ）と撮像手段（５０ｋ）とで基板（Ｂ）上の凹凸形状を測定する構成としている。又、その際、請求項３のように、基板（Ｂ）を照明する照明手段（１ｋ）から基板（Ｂ）までの投光経路に配置され、照明手段（１ｋ）からの照明光を透過或いは反射して基板（Ｂ）を照明し、該基板（Ｂ）からの反射光を前記投光経路とは異なるように反射或いは透過すると共に基板（Ｂ）上へと投光された測定用光源部（１ｆ）からのライン光を反射或いは透過して、照明手段（１ｋ）とは異なる方向の基板撮像手段（５０ｋ）へと導くビームスプリッタ（３ｋ，３ｋ１）を備えた構成とすることができる。
【００１８】
従って、照明手段から投光された照明光は、投光経路を進行してビームスプリッタを透過するか或いは反射されて基板上の基板マークを照明し、基板により反射された反射光は、再びビームスプリッタを介して撮像手段に達する。つまり、照明手段から発生される照明光は、ただ１つのビームスプリッタを介して撮像手段に撮像されるため、光量があまり失われることがないので、照明手段の光源を強くする必要がないから、光源と光学系との間に熱線吸収フィルタを設置して大型化するということがなく、確実にマークを認識することができる。
【００１９】
また、前記ライン光投光部から発生された測定用光は、基板上で反射され前記反射光と同様の経路で撮像手段に達する。つまり、ライン光投光部から発生される測定用光も、ただ１つのビームスプリッタを介して撮像手段に撮像されるため、光量があまり失われることがないので、確実にライン光を撮像することができ、延いては、測定精度を上げることができる。特に、撮像手段にＣＣＤカメラを適用しているような場合は、測定用光の光量が大きいので、高さ処理が可能な画像を蓄積する時間を短くすることができるから、測定時間を短縮することができる。
【００２０】
また、請求項４に記載のマーク認識装置のように、ビームスプリッタ（３ｋ，３ｋ１）による測定用光の反射或いは透過率が照明光の透過或いは反射率よりも大きくなるように形成するように構成して、撮像手段に、より多くの測定用光が達するようにして、測定精度を上げるようにしたものである。これは、測定用光は光量を所定量以上大きくすることができないが、照明光は光量を大きくすることができることに起因するものである。
【００２１】
さらに、請求項５に記載のマーク認識装置においては、基板（Ｂ）に形成される基板マーク（Ｍ）を基板（Ｂ）上方から照明する照明手段（１ｋ）と、この基板マーク（Ｍ）で反射した照明光を垂直上方から白黒画像で撮像する撮像手段（５０ｋ）とを有する基板マーク認識部（Ｋ）を備えると共に、測定用光を出力する測定用光源部（１ｆ）と、この測定用光をライン光に変換して撮像手段（５０ｋ）の基板（Ｂ）上の撮像視野内に傾斜した角度でライン光を投光するライン光変換部（２０ｆ）とを有するライン光投光部（Ｆ）が前記基板マーク認識部（Ｋ）に一体的に取り付けられ、前記基板マーク認識部（Ｋ）を基板（Ｂ）上のＸ−Ｙ平面で移動し、移動された基板マーク（Ｍ）上で、前記照明手段（１ｋ）と撮像手段（５０ｋ）とで該基板マーク（Ｍ）を撮像して基板（Ｂ）の位置を認識すると共に、移動された基板（Ｂ）上に形成された凹凸部（Ｃ）で、前記ライン光投光部（Ｆ）と撮像手段（５０ｋ）とで基板（Ｂ）上の凹凸形状を測定するマーク認識装置であって、照明光として特定の波長の光を出力する照明手段（１ｋ）を適用し、測定用光として該照明光の波長とは異なる波長の光を出力する測定用光源部（１ｆ）を適用し、前記照明光の波長の光に対してはハーフミラーとして作用し、前記測定用光の波長の光を略透過するダイクロイックフィルタ（７０ｋ）を備え、該ダイクロイックフィルタ（７０ｋ）が、照明手段（１ｋ）から基板（Ｂ）までの投光経路に配置され、照明手段（１ｋ）からの照明光を反射して基板（Ｂ）を照明し、該基板（Ｂ）からの反射光を前記投光経路とは異なる経路に透過すると共に、基板（Ｂ）上へと投光された測定用光源部（１ｆ）からのライン光を透過して、照明手段（１ｋ）とは異なる方向の撮像手段（５０ｋ）へと導くように構成している。
【００２２】
従って、照明手段から投光された照明光は、投光経路を進行してダイクロイックフィルタで基板へと反射されて基板マークを照明し、基板により反射された反射光は、再びダイクロイックフィルタを介して撮像手段に達する。つまり、照明手段から発生される照明光は、ただ１つのダイクロイックフィルタを透過して撮像手段に撮像されるため、光量があまり失われることがないので、照明手段の光源を強くする必要がないから、光源と光学系との間に熱線吸収フィルタを設置して大型化するということがなく、確実にマークを認識することができる。
【００２３】
また、ライン光投光部から発生された測定用光は、基板上で反射され前記反射光と同様の経路で撮像手段に達する。この時、ダイクロイックフィルタは、測定用光の波長を透過するから、光量は略失われない。従って、確実にライン光を撮像することができ、延いては、測定精度を上げることができる。特に、撮像手段にＣＣＤカメラを適用しているような場合は、測定用光の光量が大きいので、高さ処理が可能な画像を蓄積する時間を短くすることができるから、測定時間を短縮することができる。
【００２４】
請求項５に記載の照明手段として、請求項６に記載のように、特定の波長を出力する発光ダイオードを適用すると、照明手段の波長を特定の波長とするための特別な構成を必要としない。つまり、光源を、特定の波長を出力しない例えばハロゲンランプとすると、特定の波長とするためには、このハロゲンランプとダイクロイックフィルタとの間にバンドパスフィルタを設ける必要があるから、装置が大型化してしまうという欠点が生じるが、照明手段として、特定の波長を出力する発光ダイオードを適用することによって、装置が大型化することがなく簡単な構成とすることができる。特に印刷装置に組み込むで使用するような場合は、基板とステンシルとの間にコンパクトに配置することができるから、延いては印刷装置全体を小型化することができる。
【００２５】
また、請求項７に記載のマーク認識装置は、測定用光源部（１ｆ）をレーザ光を出力するレーザダイオードで構成し、基板の凹凸を測定するための測定用を有する装置に偏光フィルタ（２ｋ，４ｋ）を適用する際に、受光側偏光フィルタ（４ｋ）の偏光波面形成方向が、レーザダイオードから出力されるレーザ光の振動面と平行となるように配置する構成としている。
【００２６】
従って、レーザ光は受光側偏光フィルタに何ら遮られることがなく通過することができるから、レーザ光の光量が落ちることがなく、測定精度を維持することができる。また、請求項８に記載のように、前記請求項２又は５に記載のマーク認識装置においては、前記測定用光源部（１ｆ）を、その光軸が基板（Ｂ）と平行となるように配置し、該測定用光源部（１ｆ）から出力される測定用光を基板（Ｂ）上の前記撮像視野内に反射する反射ミラーをライン光変換部（２０ｆ）に設け、前記ライン光変換部（２０ｆ）を光軸方向に移動する投光部移動機構（４０ｆ）を備え、  前記ライン光を基板（Ｂ）上の撮像視野内で平行に移動させて基板（Ｂ）上の凹凸形状を測定する構成としている。
【００２７】
従って、測定用光源部から出力される測定用光は、ライン光変換部の反射ミラーで基板上の撮像視野内に反射される。そして、投光部移動機構を駆動してライン光変換部を測定用光の光軸方向に移動させることにより、ライン光は基板上の撮像視野内で平行に移動される。そして、撮像視野内の基板上の凹凸形状を測定する。撮像視野内の測定が終了した後は、マーク認識装置を基板上のＸ−Ｙ平面で移動して再び測定を行い、これを順次繰り返すことによって、基板上の凹凸形状を測定する。このように、撮像視野内のライン光の移動はライン光変換部のみの移動であるから、高速で移動することができるから、測定時間を短縮することができる。
【００２８】
ここで、投光部移動機構の駆動源としては超音波リニアアクチュエータや回転式直流モータ等が考えられる。
さらに、投光部移動機構を上述した測定用光の光量を低下させない構成と組み合わせることによって、短い時間でライン光を撮像できると共に高速で移動することができるから、測定時間をより短縮することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１〜図９に基づいて説明する。
図１は本発明の外観斜視図である。図２は本発明の分解斜視図である。図３は本発明の光学系の配置を示すと共にマーク及びクリーム半田の測定方法を示す概略側面図である。
【００３０】
本発明のマーク認識装置は、図２に示すように以下の構成に大別される。
１  基板のマークを認識する基板マーク認識ユニットＫ。
２  ステンシルのマークを認識するステンシルマーク認識ユニットＳ。
３  ステンシルマーク認識ユニットＳと基板マーク認識ユニットＫとを取り付ける取付け土台Ｄ。
４  基板上にライン光を投光するライン光投光部Ｆ。
【００３１】
そして、図１に示すように略同一の構成をなす基板マーク認識ユニットＫとステンシルマーク認識ユニットＳとが、取付け土台Ｄの一側面にそれぞれ上下方向を対照にして取り付けられ、また、基板マーク認識ユニットＫの下面には、ライン光投光部Ｆが取り付けられて組み上がっている。
まず初めに基板マーク認識ユニットＫについて、図２及び図３により説明する。
【００３２】
１０ｋは照明部であり、内部に発光ダイオード（以下単に「ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ」とする）光源ユニット１ｋを有し、該ユニット１ｋはその光軸が垂直軸Ｖと一致するように配置されている。そして、このＬＥＤ光源ユニット１ｋは基板Ｂ上の基板マークＭを照明する照明手段としての機能を有している。ＬＥＤ光源ユニット１ｋは、複数のＬＥＤを基板Ｂと平行に配置して構成されており、ＬＥＤの数を増減することで照明光の光量が調整される。
【００３３】
２０ｋはフィルタ部であり、ＬＥＤ光源ユニット１ｋからの照明光の進行方向に配置されている。フィルタ部２０ｋ内部には、垂直軸Ｖ上に配置され且つ該垂直軸Ｖを中心として回転可能に投光側偏光フィルタ２ｋを備えている。また、投光側偏光フィルタ２ｋには、フィルタ部２０ｋの外周に形成される長孔２１ｋを介して偏光角度操作部２２ｋがねじ込まれており、偏光角度操作部２２ｋを緩め、長孔２１ｋに沿って移動させることにより投光側偏光フィルタ２ｋを回転することができ、ねじ込むことで、投光側偏光フィルタ２ｋを回転しないように固定することができる。
【００３４】
３０ｋはハウジング部であり、その内部には、無偏光キューブビームスプリッタ３ｋと、受光側偏光フィルタ４ｋとが備えられている。無偏光キューブビームスプリッタ３ｋは、投光側偏光フィルタ２ｋを通過した照明光の進行方向且つ垂直軸Ｖ上に配置されており、該照明光を透過して開口部３１ｋから基板Ｂ上の基板マークＭを照明し、また、基板Ｂで反射される反射光をその光軸が垂直軸Ｖと直交し且つ基板Ｂに平行な水平軸Ｈと一致するように反射する。無偏光キューブビームスプリッタ３ｋからの反射光の進行方向且つ水平軸Ｈ上には、受光側偏光フィルタ４ｋが固定配置されている。ここで、この無偏光キューブビームスプリッタ３の透過率は３０％、反射率は７０％となるように形成されている。
【００３５】
更に、受光側偏光フィルタ４ｋを通過した反射光の進行方向且つ水平軸Ｈ上には、撮像レンズ筒４０ｋと、ＣＣＤカメラ５０ｋとが並んで配置されており、撮像レンズ筒４０ｋは、その左方（図３中）がハウジング部３０ｋの右方（図３中）に支持され、ＣＣＤカメラ５０ｋは、その左端（図３中）が撮像レンズ４０ｋの右端（図３中）に支持されている。そして、ＣＣＤカメラ５０ｋは、基板Ｂ上の基板マークＭを白黒画像で撮像する撮像手段として機能する。
【００３６】
次に、ステンシルマーク認識ユニットＳについて説明する。ステンシルマーク認識ユニットＳの構成は、基板マーク認識ユニットＫと同一の構成であるため、上記の基板マーク認識ユニットＫの構成の説明により、その詳細な説明は省略する。上記基板マーク認識ユニットＫの説明中、構成を示す番号の後ろにｋを付していたが、ステンシルマーク認識ユニットＳでは、そのアルファベットをｓとして読み替えることで、ステンシルマーク認識ユニットＳの説明は足りる。この場合、図３中、カッコ内で示した符号がステンシルマーク認識ユニットＳの構成である。また、基板を用いて説明していた箇所は、全てステンシルと読み替えるものとし、例えば、図３中、ステンシルはＢＳで表し、ステンシルマークはＭＳで表すものとする。なお、ステンシルマーク認識ユニットＳの無偏光キューブビームスプリッタ３ｓは反射・透過率を共に５０％としている。
【００３７】
次に、取付け土台Ｄについて説明する。取付け土台Ｄは、基板ＢやステンシルＢＳと平行な上・下面１ｄ１，１ｄ２を有する案内部１ｄを、その一側面の上下方向中央部に突出して形成しており、以上に説明した基板マーク認識ユニットＫとステンシルマーク認識ユニットＳとが、この案内部１ｄの上面１ｄ１と下面１ｄ２にガイドされて、ねじ２ｄ，２ｄ・・・により固定されている。両ユニットＫ，Ｓは、上下方向を対照にして配置されており、基板マーク認識ユニットＫは、その開口部３１ｋが下方の基板Ｂに対向するように下方を向いて配置され、ステンシルマーク認識ユニットＳは、その開口部３１ｓ（図示なし）が上方のステンシルＢＳに対向するように上方を向いて配置されている。
【００３８】
続いて、両ユニットＫ，Ｓの取付け土台Ｄへの取り付け方について説明する。まず、両ユニットＫ，Ｓの内の何れか一方のユニットを取付け土台Ｄに取り付けるが、ここでは、基板マーク認識ユニットＫを先に取り付ける場合について説明する（カッコ内は、ステンシルマーク認識ユニットＳを先に取り付ける場合である）。
【００３９】
基板マーク認識ユニットＫ（ステンシルマーク認識ユニットＳ）を案内部１ｄの下面１ｄ２（上面１ｄ１）に当接させて、ねじ２ｄ，２ｄ・・・により、取付け土台Ｄの一側面に固定する。次に、ステンシルマーク認識ユニットＳ（基板マーク認識ユニットＫ）を案内部１ｄの上面１ｄ１（下面１ｄ２）に当接させると共に該上面１ｄ１（下面１ｄ２）を両ユニットの垂直軸Ｖが一直線となるようにに移動させて、ねじ２ｄ，２ｄ・・・により固定する。
【００４０】
次に、ライン光投光部Ｆについて、図２及び図３により説明する。
１０ｆは測定用光としてのレーザを出力する測定用光源部としてのレーザ光源部である。その内部には、レーザダイオード（以下単に「ＬＤ」とする）１ｆ、コリメートレンズ２ｆ及びビームエキスパンダ３ｆ，３ｆとが備えられており、ねじ１０１ｆ，１０１ｆにより基板マーク認識ユニットＫのハウジング３０ｋの下面且つＣＣＤカメラ５０ｋ側端部に固定されている。そして、ＬＤ１ｆは、自身から発射するレーザ光の光軸が前記水平軸Ｈと平行な水平軸ｈと一致するように配置され、この水平軸ｈ上には、コリメートレンズ２ｆ、ビームエキスパンダ３ｆ，３ｆがレーザ光の進行方向に並んで配置されている。
【００４１】
２０ｆはライン光変換部であり、その内部には水平軸ｈ上にフォーカスレンズ４ｆと、ラインジェネレータ５ｆとを備えており、更に、ラインジェネレータ５ｆのレーザ光の進行方向には、表面反射ミラー６ｆを水平軸ｈに対して２２．５度の角度をなすようにしてねじ２０１ｆ，２０１ｆにより固定配置している。
３０ｆはボールスライダにより構成される移動部であり、可動台３１ｆ，３１ｆと固定台３２ｆ，３２ｆとで構成され、可動台３１ｆ，３１ｆをライン光変換部２０ｆにねじ３１１ｆ・・・によって固定し、固定台３２ｆ，３２ｆをハウジング３０ｋの下面にねじ３２１ｆ・・・によって固定し、可動台３１ｆ，３１ｆを固定台３２ｆ，３２ｆに移動可能に嵌装しており、ライン光変換部２０ｆはハウジング３０ｋ下面で水平軸ｈ上を矢符方向に移動する。
【００４２】
４０ｆはライン光変換部２０ｆを駆動する超音波リニアアクチュエータであり、可動子４１ｆと固定子４２ｆとで構成され、固定子４２ｆをハウジング３０ｋの側面にねじ４２１ｆ，４２１ｆで固定し、固定子４２ｆに挿通されるように、可動子４１ｆを取付けステー４３ｆを介してライン光変換部２０ｆに取り付けている。この超音波リニアアクチュエータ４０ｆが投光部移動機構として作用する。
【００４３】
以上に説明したマーク認識装置は、図４に示すＸ−ＹガントリーＧに組み付けられる。以下にＸ−ＹガントリーＧについて説明する。
Ｘ−ＹガントリーＧは、図示しない基台に固定されるＸ軸リニア駆動モジュール１ｇと、Ｘ軸リニア駆動モジュール１ｇの長手方向と直交する方向に伸長すると共にＸ軸リニア駆動モジュール１ｇ上をＸ軸方向に沿って駆動可能に取り付けられるＹ軸リニア駆動モジュール２ｇと、Ｙ軸リニア駆動モジュール２ｇ上をＹ軸方向に沿って駆動可能に取り付けられる移動基台３ｇとによって構成されている。
【００４４】
以上のＸ−ＹガントリーＧへのマーク認識装置の取り付けについて説明する。移動基台３ｇは、一側面に３つのねじ孔３０ｇ・・・を形成しており、図２に示す取付け土台Ｄは、このねじ孔３０ｇに対応して３つの取付け孔３ｄ・・・を形成しており、図示しないねじを取付け孔３ｄ・・・を介してねじ孔３０ｇ・・・にねじ込むことで、マーク認識装置がＸ−ＹガントリーＧに取り付けられる。この時、マーク認識装置の垂直軸Ｖが、図５に示すように互いに平行に対向配置した基板ＢとステンシルＢＳに対して垂直となるように取り付ける。
【００４５】
次に、マーク認識装置の制御系について図６により説明する。
１００はアクチュエータ・ＬＤ制御器であり、超音波リニアアクチュエータ４０ｆの駆動及びＬＤ１ｆの発光を制御する。１０１はＣＣＤカメラ制御器であり、ＣＣＤカメラ５０ｋ，５０ｓで撮像された画像をＡ／Ｄ変換する。１０２は画像取込み器であり、ＣＣＤカメラ制御器１０１でＡ／Ｄ変換された画像を取り込む。１０３は座標演算器１０３であり、取り込まれたデータをマークの位置座標に変換したり、クリーム半田の三次元座標に変換する。
【００４６】
以上に説明したマーク認識装置の作用について、図３〜図８に基づいて説明する。
基板ＢとステンシルＢＳとの位置関係を補正する場合について説明する。
まず、マークを撮像するまでの作用について図３〜図５により説明する。
位置の補正に際しては基板マークＭの認識とステンシルマークＭＳの認識とが必要であり、Ｘ−ＹガントリーＧを駆動してマーク認識装置を基板ＢとステンシルＢＳとの間に移動し、基板Ｂ側の開口部３１ｋ及びステンシルＢＳ側の開口部３１ｓを、それぞれ、基板マークＭ及びステンシルマークＭＳに対向させる。つまり、移動する位置は、ＣＣＤカメラ５０ｋ，５０ｓがマークを認識可能な位置であり、本発明では、図５に示すように垂直軸Ｖがそれぞれのマーク上を通る位置である。そして、この位置で基板マークＭ及びステンシルマークＭＳが撮像される。
【００４７】
基板マークＭを撮像する場合（図３参照）、まず初めにＬＥＤ光源ユニット１ｋが発光されて照明光を発生する。この照明光は、その光軸が垂直軸Ｖと一致するようにして投光側偏光フィルタ２ｋ及び無偏光キューブビームスプリッタ３ｋを通過して進行し、基板Ｂ上の基板マークＭを垂直上方から照明する。この時、無偏光キューブビームスプリッタ３ｋは、３０％の透過率であるから、通過する照明光は７０％減光される。
【００４８】
基板Ｂ及び基板マークＭで反射された反射光は、その垂直に上方の無偏光キューブビームスプリッタ３ｋへと進行し、無偏光キューブビームスプリッタ３ｋで水平軸Ｈと平行となるように直交方向へと反射される。この時、無偏光キューブビームスプリッタ３ｋは、７０％の反射率であるから、反射される光は３０％減光される。つまり、無偏光キューブビームスプリッタ３ｋの作用（透過及び反射）により照明光は、初めの光量から２１％の光量となる。
【００４９】
反射光は、受光側偏光フィルタ４ｋを通過し、撮像レンズ筒４０ｋでＣＣＤカメラ５０ｋの撮像面に結像され、基板マークＭが垂直上方より撮像されることになる。
ここで、撮像される画像において、基板Ｂと基板マークＭとの明暗の差が無く、コントラストが悪いような場合、基板Ｂと基板マークＭとの区別が付かなくなってしまい基板マークＭを認識することができない。このような時には、偏光角度操作部２２ｋを緩めて、投光側偏光フィルタ２ｋを回転自在として、偏光角度操作部２２ｋを長孔２１ｋに沿って移動させることによって、投光側偏光フィルタ２ｋを、基板Ｂと基板マークＭとの明暗の差が最も大きくなり、コントラストが最良となる位置に回転させ、偏光角度操作部２２ｋをねじ込んで投光側偏光フィルタ２ｋを固定する。この調整は印刷ごとに行う必要はなく、基板、ステンシル、基板マーク、ステンシルマークの材質、色等が変更された時に一度行えば良い。
【００５０】
また、コントラストが最良となる位置を見つける方法としては、例えば、ＣＣＤカメラ５０ｋにモニタテレビを接続して、ＣＣＤカメラにより撮像される画像をモニタテレビの画面に映し出し、映し出された画像を見ながら調整する方法が考えられる。
ステンシルマークＭＳを撮像する場合は、上記の基板マークＭを撮像する場合と略同様であるため、その詳細な説明は省略する。要するに、ステンシルマークＭＳの撮像の説明については、上記説明中、構成を示す番号の後ろのアルファベットをｋからｓにすればよい。この場合、図３中、カッコ内で示した符号がステンシルマーク認識ユニットＳの構成である。また、基板を用いて説明していた箇所は、全てステンシルと読み替えるものとし、例えば、図３中、ステンシルはＢＳで表し、ステンシルマークはＭＳで表すものとする。
【００５１】
次に、撮像された画像を処理する作用について図７のフローチャートに基づいて説明する。
基板マーク認識装置の場合、まず初めにＣＣＤカメラ５０ｋから取り込まれた基板マークＭの画像はＣＣＤカメラ制御器１０１でＡ／Ｄ変換され、画像取込み器１０２で画像データとして取り込まれる。（ステップ１）
取り込まれた画像データは、座標演算器１０３へと送られ、階調フィルタ処理（ステップ２）、二値化処理（ステップ３）、二値化データフィルタ処理（ステップ４）、重心計算（ステップ５）が順次行われて、基板マークＭの重心位置が計算される。
【００５２】
ステンシルマーク認識装置の場合も同様に、ＣＣＤカメラ５０ｓから取り込まれたステンシルマークＭＳの画像がＣＣＤカメラ制御器１０１に送られ、この画像に基づいて上記ステップ２〜５によりステンシルマークＭＳの重心位置が計算される。
この基板マークＭの重心位置とステンシルマークＭＳの重心位置とから、座標演算器１０３で、基板マークＭとステンシルマークＭＳとのずれ量が計算される（ステップ６）と共に、計算されたずれ量に基づいて、ステンシルＢＳの移動量を計算する（ステップ７）。
【００５３】
以上により、画像の処理が終了した後は、ステップ７の計算結果に基づいて、ステンシルＢＳを図示しない移動手段によって移動して、ステンシルＢＳと基板Ｂとの相対位置を適正な位置にするように、ステンシルマークＭＳの重心と基板マークＭの重心が垂直軸Ｖ上にする。要するに基板に形成される回路パターン上の適正な位置にクリーム半田Ｃが印刷されるようにステンシルＢＳを移動するのである。
【００５４】
次に、基板Ｂ上に印刷された凹凸部としてのクリーム半田Ｃの高さ測定を行う場合について説明する。
まず、クリーム半田を撮像するまでの作用について図３〜６により説明する。クリーム半田Ｃの印刷が終了して、ステンシルＢＳが基板Ｂから離間した上方に移動した後、Ｘ−ＹガントリーＧを駆動してマーク認識装置を基板ＢとステンシルＢＳとの間に移動し、基板Ｂ側の開口部３１ｋを基板Ｂ上に印刷されたクリーム半田Ｃに対向させる。
【００５５】
投光部１０ｆ内のＬＤ１ｆを発光させてレーザ光を発生する。このレーザ光は、その光軸が水平軸ｈと一致するようにして進行し、コリメートレンズ２ｆで光軸方向に平行な光となる。そして、ビームエキスパンダ３ｆ，３ｆによってさらに径の大きな平行光となってライン光変換部２０ｆ内のフォーカスレンズ４ｆに投光される。
【００５６】
フォーカスレンズ４ｆを通ったレーザ光は基板Ｂ上で結像するように進行し、更に、ラインジェネレータ５ｆで基板Ｂ上にライン光となるように図３の表裏面方向に伸長され、表面反射ミラー６ｆで反射されて基板Ｂ上のクリーム半田Ｃを基板Ｂに対して４５度の角度をなす斜め上方から投光される。よって、クリーム半田Ｃ上に光切断線たるライン光が投光される。
【００５７】
ここで、ビームエキスパンダ３ｆ，３ｆは、フォーカスレンズ４ｆによるフォーカシングにおいて、ＮＡを大きくすることにより、小さなビームウェストを得る目的で配置されている。
基板Ｂ及びクリーム半田Ｃで拡散反射した反射光の内、無偏光キューブビームスプリッタ３ｋに進行した反射光を、水平軸Ｈと平行となるように直交方向へと反射する。この時、無偏光キューブビームスプリッタ３ｋは、７０％の反射率であるから、反射される光は３０％減光されるに過ぎない。
【００５８】
反射光は、受光側偏光フィルタ４ｋを通過し、撮像レンズ筒４０ｋでＣＣＤカメラ５０ｋの撮像面に結像され、基板Ｂ及びクリーム半田上のライン光の像が撮像されることになる。この時、受光側偏光フィルタ４ｋの偏光配列方向はレーザ光の波面と平行な方向に固定されており、レーザ光は受光側偏光フィルタ４ｋで減光されることがない。要するにＬＤ１ｋから発光されるレーザ光は直線偏光波であり、もしも、レーザ光の波面と受光側偏光フィルタ４ｋの偏光配列方向とが直角となるように配置すると、受光用偏光フィルタ４ｋによってレーザ光は遮断されてＣＣＤカメラ５０ｋには全くレーザ光がとどかなくなる。
【００５９】
以上のようにしてクリーム半田Ｃ上へと投光されるライン光は、アクチュエータ・ＬＤ制御部１００がＬＤ１ｆをパルス点灯させると同時に超音波リニアアクチュエータ４０ｆを駆動してライン光変換部２０ｆを水平軸ｈに沿って移動させることによって、パルス点灯されながらクリーム半田Ｃ上を平行に走査する。従って、ＣＣＤ５０ｋの視野内に複数本の光切断線を引くことができる。
【００６０】
次に、撮像された画像を処理する作用について図８のフローチャートに基づいて説明する。
ライン光をパルス点灯しつつ平行に走査させることによって、クリーム半田Ｃの表面に形成された面形状に沿ってできた像を、垂直上方よりＣＣＤカメラ５０ｋで撮像する。ＣＣＤカメラ５０ｋで撮像した画像はＣＣＤカメラ制御器１０１でＡ／Ｄ変換され、画像取込み器１０２で画像データとして取り込まれる（ステップ１）。
【００６１】
取り込まれた画像データは、座標演算装置１０３へと送られ、階調フィルタ処理（ステップ２）、二値化処理（ステップ３）、二値化データフィルタ処理（ステップ４）、重心計算（ステップ５）が順次行われて、基板とクリーム半田の表面形状に沿ってできた像の重心位置が順次計算され、基板とクリーム半田の外形線が計算される。そして、基板の表面の位置である０点が検出され（ステップ６）、この０点を基準としてクリーム半田の平均高さが計算される（ステップ７）。
【００６２】
以上の処理が終了するとＸ−ＹガントリーＧを移動して、他の視野についてクリーム半田の平均高さが計算され、これを基板Ｂ全体のクリーム半田が印刷される範囲に繰り返しておこなう。そして、この平均高さと予め設定されている高さを比較して、低ければ、クリーム半田の印刷が良好ではないから、ステンシルを変更したり、クリーム半田をステンシルへと押しつけるスキージの圧力を調節したり、というように印刷が正常となるように調整する。
【００６３】
本実施例では、ＬＤ１ｆから発生されたレーザ光がＣＣＤカメラ５０ｋに到達するまでに、１つの無偏光キューブビームスプリッタ３ｋしか介しておらず、さらに、この無偏光キューブビームスプリッタ３ｋの反射率は７０％であるため、３０％しか減光されることがないから、ＣＣＤカメラ５０ｋには、短い時間で高さ処理に必要な光量が蓄積されることになる。従って、ライン光を高速で移動することができ、測定時間を短くすることができる。また、一視野内に複数本の光切断線としてのライン光を引くようにしているため、装置全体を移動するのではなく、軽量なライン光変換部２０ｆのみを移動する構成であるから、より高速でライン光を走査することができる。
【００６４】
ここで、基板マーク認識装置Ｋ側の無偏光キューブビームスプリッタ３ｋの反射率を７０％、透過率を３０％としているが、これはライン光をＣＣＤカメラ５０ｋに効率良く反射することを目的としているから、これとは直接関係の無いステンシルマーク認識装置Ｓ側の無偏光キューブビームスプリッタ３ｓは、反射・透過率を共に５０％としている。
【００６５】
また、ライン光変換部２０ｆを駆動する投光部移動機構の構成として、超音波リニアアクチュエータ４０ｆを適用しているが、図９に示すような、回転式直流モータとボールスプライン等で構成してもよい。すなわち、５０ｆは回転式直流モータであり、回転軸をボールスプライン軸５１ｆとしており、ボールスプライン軸５１ｆの回転軸方向が水平軸ｈと平行になるように、基板マーク認識装置の側面にねじ５０１ｆ・・・によって固定されている。５２ｆはボールスプライン軸受であり、前記ボールスプライン軸５１ｆに挿通され、取付けステー５３ｆを介してライン光変換部２０ｆに取り付けられている。上述の機構は、投光部移動機構の一例を示したものであって、要するにライン光変換部２０ｆを精度良く駆動できれば、他の機構でもよい。この時、精度が得られないようであれば、エンコーダを設けて該精度を良くするようにしてもよい。
【００６６】
さらに、本実施例では、ライン光変換部２０ｆを移動するための移動部３０ｆは、固定台３２ｆ，３２ｆに可動台３１ｆ，３１ｆを移動可能に嵌装しているが、例えば、固定台と可動台との係合関係を反対として可動台に固定台が嵌装されるようにしてもよい。また、ボールスライダによって構成する必要もなく、レーザ投光部２０ｍを水平軸ｈに沿って移動できる構成であれば足りる。
【００６７】
【第２の実施の形態】
本発明の第２の実施の形態について図１０、１１に基づいて説明する。
図１０は本発明の第２の実施の形態の外観斜視図であり、図１１は光学系の配置を示すと共にマーク及びクリーム半田の測定方法を示す概略側面図である。
第２の実施の形態では、透過率を７０％、反射率を３０％となるように形成した無偏光キューブビームスプリッタ３ｋ１を適用し、また、新たにプリズム表面ミラー６０ｋを設けている。
【００６８】
このプリズム表面ミラー６０ｋは、ハウジング３０ｋ内の水平軸Ｈ上でＣＣＤカメラ５０ｋとは反対の方向に配置されている。
照明部１０ｋのＬＥＤ光源ユニット１ｋから発生された照明光は、垂直軸Ｖ上を通り、投光側偏光フィルタ２ｋを通過して、無偏光キューブビームスプリッタ３ｋ１に達する。
【００６９】
ここで照明光は直角方向に反射されて水平軸Ｈ上をＣＣＤカメラ５０ｋとは反対の方向に進行する。この時、無偏光キューブビームスプリッタ３ｋの反射率は３０％に設定されているため、反射する光は７０％減光される。
反射された光は、プリズム表面ミラー６０ｋに達し、再び、直角方向に反射されて垂直軸ｖ上を進行して基板Ｂ上の基板マークＭを垂直上方より照明する。
【００７０】
基板Ｂ及び基板マークＭで反射された反射光は、その垂直軸ｖ上を戻り再びプリズム表面ミラー６０ｋに達し、直角方向に反射され、水平軸Ｈ上を進行する。
反射された光は、無偏光キューブビームスプリッタ３ｋ１を透過する。この時、無偏光キューブビームスプリッタ３ｋ１の透過率は７０％であるから、透過する光は３０％減光される。つまり、無偏光キューブビームスプリッタ３ｋ１の作用（反射及び透過）により、照明光は初めの光量から２１％の光量となる。
【００７１】
そして、無偏光キューブビームスプリッタ３ｋを通過した光は、受光側偏光フィルタ４ｋ及び撮像レンズ筒４０ｋを通ってＣＣＤカメラ５０ｋで撮像され、基板マークＭが認識される。
また、ライン光投光部Ｆから基板Ｂ上に投光され反射したライン光は、プリズム表面ミラー６０ｋで直角に反射されて水平軸Ｈに平行に進行して、無偏光キューブビームスプリッタ３ｋ１を通過してＣＣＤカメラ５０ｋに撮像される。この時、無偏光キューブビームスプリッタ３ｋは、７０％の透過率であるから、基板Ｂで反射したライン光は３０％だけ減光される。
【００７２】
従って、第２の実施の形態の構成でも、前記実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００７３】
【第３の実施の形態】
本発明の第３の実施の形態について図１０、１１に基づいて説明する。
第３の実施の形態は、概略、第２の実施の形態と同様であり、図についても第２の実施の形態にて使用した図１１、１２を用いて説明する。
第３の実施の形態と第２の実施の形態とで異なる点は、無偏光キューブビームスプリッタ３ｋ１の代わりにキューブダイクロイックフィルタ７０ｋを設けている点である。
【００７４】
つまり、分光器として適用される部材が変更されており、照明光の経路及びレーザ光の経路自体に何ら変わるところはない。
ここでキューブダイクロイックフィルタ７０ｋの特性について図１２により説明する。図１２中、横軸が光の波長を示し、縦軸が透過率及び反射率を示しており、第３の実施例に適用されるキューブダイクロイックフィルタ７０ｋの場合、波長が６９０nm付近の光では、略１００％の光を透過し、波長が６６０nm付近の光では、略５０％の光を反射・透過するという特性を有している。
【００７５】
そして、この特性を利用すべく、第３の実施の形態では、ＬＤ１ｆからは６９０nmの波長の光を発生するようにし、ＬＥＤ光源ユニット１ｋからは６６０nmの波長の光を発生するように構成している。
照明部１０ｋのＬＥＤ光源ユニット１ｋから発生された照明光は、垂直軸Ｖ上を通り、投光側偏光フィルタ２ｋを通過して、キューブダイクロイックフィルタ７０ｋに達する。
【００７６】
ここで照明光は直角方向に反射されて水平軸Ｈ上をＣＣＤカメラ５０ｋとは反対の方向に進行する。この時、キューブダイクロイックフィルタ７０ｋの反射率は５０％であるから５０％の光が減光される。
反射された光は、プリズム表面ミラー６０ｋに達し、再び、直角宝庫に反射された垂直軸ｖ上を進行して基板Ｂ上の基板マークＭを垂直上方より照明する。
【００７７】
基板Ｂ及び基板マークＭで反射された反射光は、その垂直軸ｖ上を戻り再びプリズム表面ミラー６０ｋに達し、直角方向に反射され、水平軸Ｈ上を進行する。
反射された光は、キューブダイクロイックフィルタ７０ｋを透過する。この時，キューブダイクロイックフィルタ７０ｋの透過率は５０％であるから、透過する光は５０％減光される。つまり、キューブダイクロイックフィルタ７０ｋの作用（反射及び透過）により、照明光は初めの光量から２５％の光量となる。
【００７８】
そして、キューブダイクロイックフィルタ７０ｋを通過した光は、受光側偏光フィルタ４ｋ及び撮像レンズ筒４０ｋを通ってＣＣＤカメラ５０ｋで撮像され、基板マークＭが認識される。
また、ライン光投光部Ｆから基板Ｂ上に投光され反射したライン光は、プリズム表面ミラー６０ｋで直角に反射されて水平軸Ｈに平行に進行して、キューブダイクロイックフィルタ７０ｋを通過してＣＣＤカメラ５０ｋに撮像される。この時、キューブダイクロイックフィルタ７０ｋは、略１００％の透過率であるから、基板Ｂで反射したライン光は全く減光されないで撮像される。
【００７９】
従って、ＣＣＤカメラ５０ｋには、上述した実施の形態よりも更に短い時間で高さ処理に必要な光量が蓄積されることになるから、ライン光をより高速で移動することができ、測定時間を短くすることができる。
ここで、本発明では、光源として６６０nmの波長のＬＥＤ光源ユニット１ｋを適用しているが、例えば、ハロゲンランプや白色光を適用して、該光源とキューブダイクロイックフィルタ７０ｋとの間に前記ハロゲンランプや白色光から６６０nmの波長の光のみを取り出すバンドパスフィルタを設けるように構成してもよい。ただし、光源から発生する熱が大きい場合、この熱による光学系への悪影響を防止するために光源と投光側偏光フィルタ２ｋとの間に、熱線吸収フィルタを設ける必要がある。
【００８０】
以上に説明した実施例では、マーク認識装置を印刷装置に適用し、基板マークとステンシルマークとクリーム半田の高さ測定に適用した場合について説明したが、部品搭載装置に適用し、マーク認識装置を基板マーク認識ユニットＫとライン投光部Ｆとで構成し、電子部品搭載前に基板マークの認識で基板を所定位置に位置決めし、搭載後に部品の形状を測定して部品の浮き等の搭載不良を検出するように使用してもよい。
【００８１】
【発明の効果】
請求項１に記載のマーク認識装置によれば、照明手段から基板までの投光経路に投光側偏光フィルタを配置し、撮像手段から基板までの受光経路に受光側偏光フィルタを配置し、投光側フィルタを照明手段の光源の光軸を中心として回転可能に構成している。従って、投光側偏光フィルタを回転して、撮像画像における基板と基板マークとの明暗の差が最も大きくなる、つまり、コントラストが最良となるように調整することによって、基板マークを確実に認識することができるから、基板を確実に最適な位置にセットすることができる。
【００８２】
また、上記構成に加えて、照明手段からステンシルまでの投光経路に投光側偏光フィルタを配置し、撮像手段からステンシルまでの受光経路に受光側偏光フィルタを配置し、投光側偏光フィルタを前記照明手段の光源の光軸を中心として回転可能に構成している。従って、投光側偏光フィルタを回転して、撮像画像におけるステンシルとステンシルマークとの明暗の差が最も大きくなる、つまり、コントラストが最良となるように調整することによって、基板マークを確実に認識することができるのに加えて、ステンシルマークも確実に認識することができるから、例えば、基板とステンシルを相対移動可能な移動装置と組み合わせることにより、基板とステンシルとの相対位置を確実に最適な位置にセットすることができる。
【００８３】
また、請求項２、３に記載のマーク認識装置によれば、基板マークを照明する照明手段と、ステンシルマークを照明する照明手段とを各別に設けると共に基板マークを撮像手段とステンシルマークを撮像する撮像手段とを各別に設け、照明光並びにライン光の反射光がただ１つのビームスプリッタを介して撮像手段に撮像される構成である。従って、照明手段から投光された照明光は、投光経路を進行してビームスプリッタを透過するか或いは反射されて基板上の基板マークを照明し、基板により反射された反射光は、再びビームスプリッタを介して撮像手段に達する。つまり、照明手段から発生される照明光は、ただ１つのビームスプリッタを介して撮像手段に撮像されるため、光量があまり失われることがないので、照明手段の光源を強くする必要がないから、光源と光学系との間に熱線吸収フィルタを設置して大型化するということがなく、確実にマークを認識することができる。また、ライン光投光部から発生された測定用光は、基板上で反射され前記反射光と同様の経路で撮像手段に達する。つまり、ライン光投光部から発生される測定用光も、ただ１つのビームスプリッタを介して撮像手段に撮像されるため、光量があまり失われることがないので、確実にライン光を撮像することができ、延いては、測定精度を上げることができる。特に、撮像手段にＣＣＤカメラを適用しているような場合は、測定用光の光量が大きいので、高さ処理が可能な画像を蓄積する時間を短くすることができるから、測定時間を短縮することができる。
【００８４】
また、請求項４に記載のマーク認識装置によれば、請求項３のビームスプリッタを、測定用光の反射或いは透過率が照明光の透過或いは反射率よりも大きくなるように形成するようにしている。従って、撮像手段に、より多くの測定用光が達するようにして、測定精度を上げるようにしたものである。
また、請求項５に記載のマーク認識装置によれば、照明光として特定の波長の光を出力する照明手段を適用し、測定用光として該照明光の波長とは異なる波長の光を出力する測定用光源を適用し、前記照明光の波長の光に対してはハーフミラーとして作用し、前記測定用光の波長の光に対しては略作用しないダイクロイックフィルタを備えて構成している。従って、照明手段から投光された照明光は、投光経路を進行してダイクロイックフィルタで基板へと反射されて基板マークを照明し、基板により反射された反射光は、再びダイクロイックフィルタを介して撮像手段に達する。つまり、照明手段から発生される照明光は、ただ１つのダイクロイックフィルタを透過して撮像手段に撮像されるため、光量があまり失われることがないので、照明手段の光源を強くする必要がないから、光源と光学系との間に熱線吸収フィルタを設置して大型化するということがなく、確実にマークを認識することができる。
【００８５】
また、請求項６に記載のマーク認識装置によれば、請求項５に記載の照明手段として特定の波長を出力するレーザダイオードを適用している。従って、装置が大型化することがなく簡単な構成とすることができる。
また、請求項６に記載のマーク認識装置によれば、基板の凹凸を測定するためのレーザを有する装置に偏光フィルタを適用する際に、受光側偏光フィルタをその偏光波面形成方向が測定用光源から出力される測定用光の振動面と平行となるように配置する構成としている。従って、測定用光は受光側偏光フィルタに何ら遮られることがなく通過することができるから、測定用光の光量が落ちることがなく、測定精度を維持することができる。
【００８６】
また、請求項８に記載のマーク認識装置によれば、ライン光変換部を測定用光の光軸方向に移動する投光部移動機構を備え、前記ライン光を基板上の撮像視野内で平行に移動させる構成としている。
従って、測定用光源から出力される測定用光は、ライン光変換部の反射ミラーで基板上の撮像視野内に反射される。そして、投光部移動機構を駆動してライン光変換部を測定用光の光軸方向に移動させることにより、ライン光は基板上の撮像視野内で平行に移動される。そして、撮像視野内の基板上の凹凸形状を測定する。撮像視野内の測定が終了した後は、マーク認識装置を基板上のＸ−Ｙ平面で移動して再び測定を行い、これを順次繰り返すことによって、基板上の凹凸形状を測定する。このように、撮像視野内のライン光の移動はライン光変換部のみの移動であるから、高速で移動することができるから、測定時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の外観斜視図。
【図２】  本発明の分解斜視図。
【図３】  本発明の光学系の配置を示すと共にマーク及びクリーム半田の測定方法を示す概略側面図。
【図４】  本発明のマーク認識装置が組み付けられるＸ−ＹガントリーＧの外観斜視図。
【図５】  本発明の側面図。
【図６】  本発明の制御系の構成を示す図。
【図７】  撮像された画像（マーク）を処理するフローチャート。
【図８】  撮像された画像（ライン光）を処理するフローチャート。
【図９】  投光部移動機構の他の実施例を示す図。
【図１０】  第２、３の実施の形態の外観斜視図。
【図１１】  第２、３の実施の形態の光学系の配置を示すと共にマーク及びクリーム半田の測定方法を示す概略側面図。
【図１２】  第３の実施の形態に適用されるキューブダイクロイックフィルタの特性を示す図。
【図１３】  従来のマーク認識装置の概略断面側面図。
【図１４】  図１２のマーク認識装置に基板上の凹凸形状を測定する機能を加えたマーク認識装置の概略断面側面図。
【符号の説明】
Ｋ        ・・・・・    基板マーク認識ユニット
１ｋ      ・・・・・    発光ダイオード光源ユニット（照明手段）
２ｋ      ・・・・・    投光側偏光フィルタ
３ｋ      ・・・・・    無偏光キューブビームスプリッタ（ビームスプリッタ：反射率７０％、透過率３０％）
４ｋ      ・・・・・    受光側偏光フィルタ
４０ｋ    ・・・・・    撮像レンズ筒
５０ｋ    ・・・・・    ＣＣＤカメラ（撮像手段、基板撮像手段）
Ｂ        ・・・・・    基板
Ｍ        ・・・・・    基板マーク
Ｓ        ・・・・・    ステンシルマーク認識ユニット
１ｓ      ・・・・・    発光ダイオード光源ユニット（照明手段）
２ｓ      ・・・・・    投光側偏光フィルタ
３ｓ      ・・・・・    無偏光キューブビームスプリッタ（ビームスプリッタ：反射率５０％、透過率５０％）
４ｓ      ・・・・・    受光側偏光フィルタ
４０ｓ    ・・・・・    撮像レンズ筒
５０ｓ    ・・・・・    ＣＣＤカメラ（撮像手段、ステンシル撮像手段）
ＢＳ      ・・・・・    ステンシル
ＭＳ      ・・・・・    ステンシルマーク
Ｖ        ・・・・・    垂直軸
Ｈ        ・・・・・    水平軸
Ｄ        ・・・・・    取付け土台
１ｄ      ・・・・・    案内部
Ｃ        ・・・・・    クリーム半田（凹凸部）
Ｆ        ・・・・・    ライン光投光部
１０ｆ    ・・・・・    レーザ光源部
１ｆ      ・・・・・    レーザダイオード（測定用光源）
２０ｆ    ・・・・・    ライン光変換部
５ｆ      ・・・・・    ラインジェネレータ
６ｆ      ・・・・・    表面反射ミラー
３０ｆ    ・・・・・    ボールスプライン（移動部）
４０ｆ    ・・・・・    超音波リニアアクチュエータ（投光部移動機構）
ｈ        ・・・・・    水平軸
Ｇ        ・・・・・    Ｘ−Ｙガントリー
１ｇ      ・・・・・    Ｘ軸リニア駆動モジュール
２ｇ      ・・・・・    Ｙ軸リニア駆動モジュール
１００    ・・・・・    アクチュエータ・ＬＤ制御器
１０１    ・・・・・    ＣＣＤカメラ制御器
１０２    ・・・・・    画像取込み器
１０３    ・・・・・    座標演算器
３ｋ１    ・・・・・    無偏光キューブビームスプリッタ（ビームスプリッタ：反射率３０％、透過率７０％）
６０ｋ    ・・・・・    プリズム表面ミラー
ｖ        ・・・・・    垂直軸
７０ｋ    ・・・・・    キューブダイクロイックフィルタ（ダイクロイックフィルタ：波長６６０nmの光に対しては反射率５０％、透過率５０％、波長６９０nmの光に対しては透過率１００％）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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