(57)【要約】【課題】電子部品の状態を効率的に検出可能な部品状態検出装置を提供する。【解決手段】電子部品Ｗの状態を検出する部品状態検出装置１０において、光源１４、所定のパターンが形成され、光源１４から発せられた光が通過して該パターンに対応したパターン光となる光学部材１６、及び、入射するパターン光を、主光線が光軸に対して平行な平行光Ｐにして出射する第１のテレセントリックレンズ１７を有する平行光生成手段１１と、平行光Ｐが電子部品Ｗに反射して生じる反射光Ｑが透過する第２のテレセントリックレンズ１９を有する撮像手段１２と、撮像手段１２の撮像画像を基に電子部品Ｗの状態を検知する画像解析手段１３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の状態を検出する部品状態検出装置において、
光源、所定のパターンが形成され、前記光源から発せられた光が通過して該パターンに対応したパターン光となる光学部材、及び、入射する前記パターン光を、主光線が光軸に対して平行な平行光にして出射する第１のテレセントリックレンズを有する平行光生成手段と、
前記平行光が前記電子部品に反射して生じる反射光が透過する第２のテレセントリックレンズを有する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像画像を基に前記電子部品の状態を検知する画像解析手段とを備えることを特徴とする部品状態検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の部品状態検出装置において、前記平行光生成手段は複数あって、複数の該平行光生成手段はそれぞれ、異なる角度で前記電子部品に前記平行光を照射することを特徴とする部品状態検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の部品状態検出装置において、前記複数の平行光生成手段は、それぞれ異なる色の前記平行光を出射することを特徴とする部品状態検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の部品状態検出装置において、前記光学部材は板状物であって、前記平行光に対し傾斜して配置されていることを特徴とする部品状態検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の部品状態検出装置において、前記画像解析手段は、前記撮像画像中にとらえられた前記反射光の配置に基づいて前記電子部品の状態を検知することを特徴とする部品状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の状態を検知する部品状態検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイオード、トランジスタ、コンデンサ、インダクタ、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の電子部品をトレイやキャリアテープのポケットに収容する際、電子部品がポケット内の所定位置に配されているか否かを非接触式のセンサによって判定していた。例えば、非接触式センサによってキャリアテープのポケット外に物体が検出された場合、電子部品が所定位置に配されていないとの判定をし、同センサによって物体が検出されない場合、電子部品が所定位置に配されているとの判定をする。
【０００３】
但し、上述した方法は、薄い電子部品（例えば、０．１ｍｍの厚みの電子部品）の配置を安定的に検出できない。この点、位相シフト法を利用して３次元情報を導出する方法を採用すれば（特許文献１参照）、薄い電子部品の配置を安定的に検出できることが考えられる。また、位相シフト法を利用すると、電子部品の配置に加え電子部品の形状等の検出も可能となることが期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４０４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、位相シフト法を利用した電子部品の状態（配置や形状等）の検出は、１つの電子部品に対し複数回の撮像を行う必要があり、単位時間当たりに多くの電子部品の状態を検出することを要する装置において、この方法を採用することはできないという課題があった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、電子部品の状態を効率的に検出可能な部品状態検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係る部品状態検出装置は、電子部品の状態を検出する部品状態検出装置において、光源、所定のパターンが形成され、前記光源から発せられた光が通過して該パターンに対応したパターン光となる光学部材、及び、入射する前記パターン光を、主光線が光軸に対して平行な平行光にして出射する第１のテレセントリックレンズを有する平行光生成手段と、前記平行光が前記電子部品に反射して生じる反射光が透過する第２のテレセントリックレンズを有する撮像手段と、前記撮像手段の撮像画像を基に前記電子部品の状態を検知する画像解析手段とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る部品状態検出装置は、入射するパターン光を主光線が光軸に対して平行な平行光にして出射する第１のテレセントリックレンズを有する平行光生成手段と、平行光が電子部品に反射して生じる反射光が透過する第２のテレセントリックレンズを有する撮像手段と、撮像手段の撮像画像を基に電子部品の状態を検知する画像解析手段とを備えるので、１つの撮像画像を基にその撮像画像中にとらえられた反射光から電子部品の状態を検知でき、１つの電子部品に対し１回の撮像のみを行った、効率的な処理で電子部品の状態を検出可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る部品状態検出装置の説明図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、電子部品の配置と撮像画像中の明部との関係を示す説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は電子部品の位置と光の関係についての平行光と非平行光の差異を示す説明図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、光学部材、第１のテレセントリックレンズ及び電子部品の配置と平行光の焦点との関係を示す説明図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の第２の実施の形態に係る部品状態検出装置の説明図である。
【図６】吸着部材に吸着された電子部品の配置を検知する変形例を示す説明図である。
【図７】電子部品の変形と撮像画像中の明部との関係を示す説明図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は、電子部品のリードの形状が正常か否かを判定する変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２（Ａ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る部品状態検出装置１０は、電子部品Ｗの状態を検出する装置であって、平行光Ｐを電子部品Ｗに照射する平行光生成手段１１と、平行光Ｐの電子部品Ｗでの反射により生じる反射光Ｑをとらえる位置に設けられて、電子部品Ｗを撮像する撮像手段１２と、撮像手段１２の撮像画像Ｒを基に電子部品Ｗの状態を検知する画像解析手段１３を備えている。以下、詳細に説明する。
【００１０】
平行光生成手段１１は、図１に示すように、光源１４、所定のパターン（本実施の形態ではスリット１５）が形成された光学部材１６及びテレセントリックレンズ１７（第１のテレセントリックレンズ）を有している。本実施の形態において、光源１４はＬＥＤ照明であり、光学部材１６は板状のストライプレチクル（複数のスリットが等間隔で形成されたフォトマスク）であるが、これらに限定されない。光源１４から照射された光は光学部材１６を通過して、スリット１５（即ち、光学部材１６に形成されたパターン）に対応したパターン光となる。
【００１１】
テレセントリックレンズ１７は、中空部材１８内に固定され、テレセントリックレンズ１７に入射するパターン光を、主光線が光軸（テレセントリックレンズ１７の光軸）に対して平行な複数（スリット１５と同数）の平行光Ｐにして出射する。平行光Ｐは、図１、図２（Ａ）に示すように、キャリアテープＴのポケットＴ１に収容されて所定位置に配された電子部品Ｗの表面Ｓで反射され、当該電子部品Ｗの表面Ｓには、平行光Ｐの各反射領域に他の領域に比べて明るい直線状の明部Ｋが表れる。各明部Ｋは平行である。
以下、本実施の形態において、電子部品Ｗは、撮像手段１２によって撮像される位置に配されているものとする。
【００１２】
ここで、電子部品Ｗの表面Ｓに照射されるのが平行光Ｐであることから、図３（Ａ）に示すように、電子部品Ｗの位置が異なり電子部品Ｗの表面Ｓと平行光生成手段１１との距離が変わったとしても、隣り合う平行光Ｐの一方が電子部品Ｗの表面Ｓに到達する位置と他方が電子部品Ｗの表面Ｓに到達する位置の間隔は変わらず、隣り合う明部Ｋ間の距離は変わらない。従って、本実施の形態では、電子部品Ｗの表面Ｓと平行光生成手段１１との距離が変わっても、電子部品Ｗの表面Ｓに表れる各明部Ｋ間の距離は一定の値となる。なお、電子部品Ｗの位置が異なる場合に加え、電子部品Ｗとは厚みが異なる電子部品を採用する場合にも、電子部品の表面と平行光生成手段１１との距離が変わることとなる。
【００１３】
これに対し、図３（Ｂ）に示すように、電子部品Ｗの表面Ｓに対し平行ではない２つの光Ｕが照射されている場合、電子部品Ｗの表面Ｓと光Ｕを照射する機構との距離が変わると、一方の光Ｕが電子部品Ｗの表面Ｓに到達する位置と他方の光Ｕが電子部品Ｗの表面Ｓに到達する位置の間隔が変わる。
また、本実施の形態では、平行光Ｐ（平行光Ｐの主光線）が、光学部材１６に対して垂直で電子部品Ｗの表面に対して斜めとなる（非平行かつ非垂直となる）向きに進行するように、光源１４、光学部材１６及びテレセントリックレンズ１７が配置されている。
【００１４】
撮像手段１２は、図１に示すように、平行光Ｐの電子部品Ｗの表面での反射により生じた反射光Ｑが透過するテレセントリックレンズ１９（第２のテレセントリックレンズ）と、テレセントリックレンズ１９を透過した反射光Ｑを電気信号に変換するイメージセンサ２０等を備えて、電子部品Ｗを撮像した撮像画像（例えば、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）にそれぞれ示す撮像画像Ｒ、Ｒ１、Ｒ２）を得る。撮像手段１２には、マイクロコンピュータ等によって構成可能な画像解析手段１３が接続されており、画像解析手段１３は撮像手段１２から撮像画像を受信することができる。
【００１５】
撮像手段１２は、テレセントリックレンズ１９を有するため、撮像手段１２と被写体との距離が異なっても被写界深度内で像（例えば、電子部品Ｗの像）の寸法は変化しない。そして、平行光Ｐの電子部品Ｗの表面での反射により生じた反射光の中で、主光線が撮像手段１２（テレセントリックレンズ１９）の光軸に対し平行な反射光Ｑのみ（実質的に反射光Ｑのみを意味する）がイメージセンサ２０に到達する。
なお、図１、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）では、主光線が撮像手段１２の光軸に対し非平行な反射光を記載していない。
【００１６】
次に、撮像画像中の電子部品Ｗの像、表面Ｓの像、及び明部Ｋの像を、それぞれ電子部品Ｗ’、表面Ｓ’、及び明部Ｋ’として（即ち、明部Ｋ’は撮像画像中にとらえられた反射光Ｑ）、電子部品Ｗの配置と撮像画像中の明部Ｋ’間の距離との関係について説明する。
電子部品Ｗの表面Ｓの平行光Ｐに対する角度が異なる場合、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、電子部品Ｗの表面Ｓにおいて平行光Ｐが到達する位置が相違し、各平行光Ｐに対応する各反射光Ｑ間の距離が異なることとなる。従って、表面Ｓが撮像手段１２の光軸に対して垂直な電子部品Ｗの撮像によって得られた撮像画像Ｒ（図２（Ａ）参照）と、表面Ｓが撮像手段１２の光軸に対して非垂直な電子部品Ｗの撮像によって得られた撮像画像Ｒ１、Ｒ２（図２（Ｂ）、（Ｃ）参照）とでは、明度Ｋ’間の距離がそれぞれ相違する。平行光Ｐと表面Ｓのなす角度が図２（Ａ）の例より大きい図２（Ｂ）の例では、明度Ｋ’の間隔が図２（Ａ）の例より狭くなり、同角度が図２（Ａ）の例より小さい図２（Ｃ）の例では、明度Ｋ’の間隔が図２（Ａ）の例より広くなる。
【００１７】
画像解析手段１３には、撮像画像中の明部Ｋ’間の距離として、ポケットＴ１内での電子部品Ｗの配置が正常である際の範囲（以下、「正常範囲」と言う）が予め設定されている。画像解析手段１３は、撮像手段１２から取得した撮像画像を解析して、撮像画像中の電子部品Ｗ’の表面Ｓ’上の明部Ｋ’を検出し、撮像画像中の明部Ｋ’間の距離が正常範囲内であれば、電子部品ＷのポケットＴ１内での配置が正常であると判定し、撮像画像中の明部Ｋ’間の距離が正常範囲外であれば、電子部品ＷのポケットＴ１内での配置が正常でないと判定する。本実施の形態では、撮像手段１２の光軸に対し電子部品Ｗの表面Ｓが垂直に配されている状態を、電子部品Ｗが正常に配置されている状態とする。
【００１８】
ここで、撮像手段１２は被写体までの距離が変わっても被写界深度内で像の寸法が変化しないことから、撮像手段１２から電子部品Ｗの表面Ｓまでの距離が異なる場合でも、撮像手段１２に対する電子部品Ｗの表面Ｓの角度が変化しない限り、撮像画像における電子部品Ｗの表面Ｓの明部Ｋ間の距離や各明部Ｋの幅が変わらない。
従って、画像解析手段１３は、設定された１つの正常範囲を基にして、厚みの異なる電子部品について、その配置が正常か否かを判定できる。
【００１９】
また、部品状態検出装置１０では、図４（Ａ）に示すように、光学部材１６とテレセントリックレンズ１７の主面（平行光Ｐに対して垂直な面）が平行で、正常に配置された電子部品Ｗの表面Ｓが光学部材１６及びテレセントリックレンズ１７の主面に対して非平行である。そのため、全ての平行光Ｐの焦点が合う仮想面Ｊは正常配置された電子部品Ｗの表面Ｓに対し非平行である。
【００２０】
この点、光学部材１６を、図４（Ｂ）に示すように、テレセントリックレンズ１７の主面に対して非平行に（即ち、平行光Ｐに対し傾斜して）配置し、光学部材１６が配された仮想面とテレセントリックレンズ１７の主面が配された仮想面と正常配置された電子部品Ｗの表面Ｓが配された仮想面とが同一直線（紙面に対し直交する直線）上で交わるようにすることによって、全ての平行光Ｐの焦点が正常配置された電子部品Ｗの表面Ｓで合うようになる。従って、正常配置された電子部品Ｗの表面Ｓで全ての平行光Ｐの焦点を合わせるべく（又は、当該表面Ｓに全ての平行光Ｐの焦点を近付けるべく）、光学部材１６をテレセントリックレンズ１７の主面に対し非平行に配置してもよい。
【００２１】
次に、図５（Ａ）、（Ｂ）を参照して、複数（本実施の形態では２つ）の平行光生成手段３１、３２を備える、本発明の第２の実施の形態に係る部品状態検出装置３０について説明する。なお、部品状態検出装置３０において、部品状態検出装置１０と同様の構成については、同じ符号を付して詳細な説明を省略し、電子部品Ｗは、キャリアテープＴのポケットＴ１に収容された状態で、撮像手段１２によって撮像される位置に配されているとする。
【００２２】
平行光生成手段３１は、光源３３、複数のスリットが形成された光学部材３４及び中空部材３５内に設けられたテレセントリックレンズ３６（第１のテレセントリックレンズ）を備えて、主光線がテレセントリックレンズ３６の光軸に対して平行な平行光Ｐ１を電子部品Ｗの表面Ｓに照射する。平行光Ｐ１が電子部品Ｗの表面Ｓで反射することによって、電子部品Ｗの表面Ｓには複数の直線状の明部Ｋ１が平行に表れる。
【００２３】
平行光生成手段３２は、光源３７、複数のスリットが形成された光学部材３８及び中空部材３９内に設けられたテレセントリックレンズ４０（第１のテレセントリックレンズ）を有して、主光線がテレセントリックレンズ４０の光軸に対して平行な平行光Ｐ２を、平行光生成手段３１とは異なる角度で電子部品Ｗの表面Ｓに照射する。電子部品Ｗの表面Ｓには、平行光Ｐ２の電子部品Ｗの表面Ｓでの反射によって、複数の直線状の明部Ｋ２が表れる。
【００２４】
明部Ｋ１と明部Ｋ２は非平行である。本実施の形態では明部Ｋ１、Ｋ２が実質的に交差するように、平行光生成手段３１、３２が配置されている。
光源３７から発せられる光の色（波長）は光源３３から発せられる光の色（波長）と異なり、電子部品Ｗの表面Ｓ上の明部Ｋ１の色と明部Ｋ２の色は相違する。なお、光源３３、３７から同色の光を発するようにしてもよい。
【００２５】
撮像手段１２には、撮像手段１２から撮像画像を取得する図示しない画像解析手段が接続されている。画像解析手段には、撮像画像における電子部品Ｗ’の表面Ｓ’上の明部Ｋ１’（明部Ｋ１の像）の間隔及び明部Ｋ２’（明部Ｋ２の像）の間隔としてそれぞれ、ポケットＴ１内での電子部品Ｗの配置が正常である際の範囲（以下、「正常範囲」と言う）が予め設定されている。
画像解析手段は、取得した撮像画像から明部Ｋ１’、Ｋ２’を検出し、撮像画像における電子部品Ｗ’の表面Ｓ’上の明部Ｋ１’の間隔及び明部Ｋ２’の間隔を基に、電子部品Ｗの配置を検知する。明部Ｋ１、Ｋ２は色が異なることから、画像解析手段は撮像画像中の明部Ｋ１’、Ｋ２’を明確に区別して検出することができる。
【００２６】
部品状態検出装置３０では、明部Ｋ１、Ｋ２が非平行であることから、電子部品Ｗの表面Ｓが正常な位置から如何なる向きに傾いても、電子部品Ｗが傾いていることを検出可能である。
なお、検出対象の電子部品は、キャリアテープのポケットに収容されているものに限定されないのは言うまでもなく、例えば、トレイに収容された電子部品や、図６に示すように、収容状態にない電子部品も検出対象にすることができる。
【００２７】
図６に示す例では、電子部品Ｗが回転体５０に昇降可能（進退可能の一例）に取り付けられた吸着部材５１に吸着されており、電子部品Ｗの表面Ｓに対し、平行光Ｐ３を照射する平行光生成手段５２と、平行光Ｐ３の照射によって明部が表れた電子部品Ｗの表面Ｓを撮像する撮像手段５３とを設けて、電子部品Ｗが水平配置された状態（正常に配置された状態）で吸着部材５１に吸着されているか否かが検知される。
【００２８】
そして、電子部品に対する検知は、電子部品の配置だけに限定されず、例えば、電子部品の形状についても検知することができる。
図６に示す例において電子部品Ｗが変形している場合、図７に示すように、撮像手段５３が撮像した撮像画像Ｒ３における電子部品Ｗ’の表面Ｓ’上の複数の明部Ｋ３’の一部又は全部が等間隔でなくなったり、直線状ではなくなったりする。画像解析手段は、撮像画像Ｒ３における電子部品Ｗ’の表面Ｓ’上の隣り合う明部Ｋ３’間の距離が他と異なっている場合や、直線状でない明部Ｋ３’が存在する場合に、電子部品Ｗに変形が生じていると判定する。よって、画像解析手段は、撮像画像Ｒ３中の明部Ｋ３’（撮像画像中にとらえられた反射光Ｑ３）の配置に基づいて電子部品Ｗの状態（配置及び形状の双方又は一方）を検知できる。
【００２９】
更に、図６に示す例において電子部品Ｗの代わりに、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本体部ＬにリードＭが接続された電子部品Ｗ１を適用した場合、リードＭに平行光Ｐ３が照射されることによって、撮像画像中のリードＭの像に表れる明部Ｋ４の像を基にリードＭが正常な形状であるか否かが判定可能である。
この例では、形状が正常なリードＭ上の明部Ｋ４の間隔（図８（Ａ）参照）に比べて、先端側が浮いた状態のリードＭ上の明部Ｋ４の間隔（図８（Ｂ）参照）が狭くなる。形状の検知が可能な電子部品の部位はリードに限定されないことや、電子部品の特定部位についての検知対象は形状だけでなく配置であってもよいことは言うまでもない。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、光学部材において、光源から照射された光を透過させる部分は貫通孔である必要はなく、透光材によって形成されていてもよい。
また、画像解析手段は撮像された撮像画像内での反射光（明部）の間隔ではなく、反射光の幅や大きさの変化から電子部品の状態を検知するようにしてもよいし、フーリエ変換により反射光の周波数成分を取得し、当該周波数成分の変化から電子部品の状態を検知するようにしてもよい。
そして、３つ以上の平行光生成手段を設けてもよい。
更に、光学部材はスリットが形成されたものに限定されず、例えば、電子部品の表面に前後方向及び左右方向にそれぞれ等間隔（平面状に等間隔）で点状の明部が表れる光学部材を採用してもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０：部品状態検出装置、１１：平行光生成手段、１２：撮像手段、１３：画像解析手段、１４：光源、１５：スリット、１６：光学部材、１７：テレセントリックレンズ、１８：中空部材、１９：テレセントリックレンズ、２０：イメージセンサ、３０：部品状態検出装置、３１、３２：平行光生成手段、３３：光源、３４：光学部材、３５：中空部材、３６：テレセントリックレンズ、３７：光源、３８：光学部材、３９：中空部材、４０：テレセントリックレンズ、５０：回転体、５１：吸着部材、５２：平行光生成手段、５３：撮像手段、Ｊ：仮想面、Ｋ、Ｋ’、Ｋ１、Ｋ１’、Ｋ２、Ｋ２’、Ｋ３’、Ｋ４：明部、Ｌ：本体部、Ｍ：リード、Ｐ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３：平行光、Ｑ、Ｑ３：反射光、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３：撮像画像、Ｓ、Ｓ’：表面、Ｔ：キャリアテープ、Ｔ１：ポケット、Ｕ：光、Ｗ、Ｗ’、Ｗ１：電子部品
【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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