(57)【要約】【課題】イメージセンサを備え、より実用的な撮像システムを得る。【解決手段】装着ヘッドが保持する複数種類の電子回路部品を撮像するにあたり、電子回路部品の各々について撮像エリア内にＲＯＩを設定し、電子回路部品毎に設定した画像データ取得条件に従って画像データを取得する。電子回路部品は種類により画像取得に適した露光時間を異にし、画像データ取得条件として設定した露光時間が４種類に異なる場合、最短の設定露光時間および４種類の設定露光時間を長さ順に並べた場合に互に隣り合う露光時間の差を各回露光時間として露光を４回行い、各回の露光により得た出力をＲＯＩ毎に設定した組合わせで加算し、設定露光時間の画像データを取得する。複数種類の電子回路部品の像を撮像エリアに一斉に形成しながら、各部品に適した露光時間の画像データを得ることができ、また、出力の加算による画像データの取得により総露光時間を短縮することができる。【選択図】図１１
2010212449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像エリアに形成されてそれぞれ光電変換を行う複数の単位セルを備えたイメージセンサと、
そのイメージセンサの前記撮像エリア内に、少なくとも１つの着目エリアを設定するエリア設定部と、
そのエリア設定部により設定された着目エリアにおける画像データ取得条件を設定する条件設定部と、
少なくとも前記着目エリアについて、前記条件設定部により設定された画像データ取得条件で画像データを取得するデータ取得部と
を含み、前記エリア設定部が、前記撮像エリア内に前記着目エリアを複数設定するものであり、前記条件設定部が、前記画像データ取得条件として、前記複数の着目エリアのうちの少なくとも２つの着目エリアの各々に対して互いに異なる露光時間を設定する露光時間設定部を含み、前記データ取得部が、前記少なくとも２つの着目エリアについて互いに露光時間を異にする画像データを取得する複数種露光時間データ取得部を含む撮像システム。
【請求項２】
前記複数種露光時間データ取得部が、(a)前記イメージセンサに複数回の露光を行う複数回露光部と、(b)前記少なくとも２つの着目エリアについて前記複数回の露光に対応する出力の加算を互いに異なる態様で行うことにより、前記複数の着目エリアの各々について前記露光時間設定部により設定された露光時間の画像データを取得する加算部とを含む請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記複数回露光部が、前記複数回の露光のうち少なくとも２回の露光時間を互いに異ならせる手段を含む請求項２に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記加算部が、前記複数の着目エリアのうちの少なくとも１つからの、前記複数回の露光のうちの少なくとも１回の露光に対応する出力に１以外の係数を掛けた上で前記加算を行う手段を含む請求項２または３に記載の撮像システム。
【請求項５】
回路基板を保持する基板保持装置と、
複数種類の電子回路部品を供給する部品供給装置と、
その部品供給装置により供給される複数種類の電子回路部品の各々を部品保持具によって受け取り、前記基板保持装置に保持された回路基板に装着する装着装置と、
前記部品保持具に保持された電子回路部品を撮像する部品撮像システムと、
その部品撮像システムによる撮像結果に基づいて、前記部品保持具による電子回路部品の保持位置誤差を取得し、少なくともその保持位置誤差が補正されて電子回路部品の装着が行われるように、前記装着装置を制御する装着制御部と、
前記装着装置により装着される複数種類の電子回路部品の各々と対応付けて、各電子回路部品の前記部品撮像システムによる撮像に必要な撮像関連情報を記憶している情報記憶部と
を含み、前記部品撮像システムが、請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像システムにより構成されるとともに前記撮像関連情報に基づいて撮像を行う電子回路部品装着機。
【請求項６】
前記情報記憶部がさらに、前記複数種類の電子回路部品の各々と対応付けて、各電子回路部品の装着に必要な装着関連情報を記憶し、前記装着制御部が、前記装着関連情報に基づいて装着を行う請求項５に記載の電子回路部品装着機。
【請求項７】
前記情報記憶部に記憶された撮像関連情報が、前記少なくとも１つの着目エリアのエリア設定データを含み、前記エリア設定部が、そのエリア設定データに基づいて着目エリアの設定を行う手段を含む請求項５または６に記載の電子回路部品装着機。
【請求項８】
前記情報記憶部に記憶された撮像関連情報が、前記着目エリアにおける画像データ取得条件データを含み、前記条件設定部が、その画像データ取得条件データに基づいて着目エリアにおける画像データ取得条件の設定を行う手段を含む請求項５ないし７のいずれかに記載の電子回路部品装着機。
【請求項９】
前記装着装置が、
前記部品保持具をそれぞれ保持可能な複数の部品保持具保持部を備えた装着ヘッドと、
その装着ヘッドを前記部品供給装置と前記基板保持装置とに跨る移動領域内の任意の位置へ移動させるヘッド移動装置と
を含み、前記イメージセンサが、前記装着ヘッドの前記複数の部品保持具保持部に保持された部品保持具に保持された複数の電子回路部品を一括して撮像可能な大きさの撮像エリアを有し、前記エリア設定部が、前記撮像エリア内の、前記単位セルの受光により撮像エリアに一斉に像が形成される複数の電子回路部品のうちの少なくとも一部の各々に対応する複数のエリアを前記着目エリアとして設定する手段を含む請求項５ないし８のいずれかに記載の電子回路部品装着機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイメージセンサにより対象物の撮像を行う撮像システムおよびその撮像システムを備えた電子回路部品装着機に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサは、撮像エリアに形成されてそれぞれ光電変換を行う複数の単位セルを備えたものであり、下記の特許文献１には、単位セルがＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）により構成されたＣＭＯＳイメージセンサを備えた撮像システムが記載されている。この撮像システムは電子回路部品装着機に設けられ、吸着ノズルにより吸着された電子回路部品を下方から撮像するシステムであり、撮像エリアの一部について感度が調整され、電子回路部品および背景がそれぞれ均一な明るさで撮像されるようにされている。感度調整時には、吸着ノズルにより吸着された電子回路部品が撮像され、電子回路部品および背景の画像がモニタに表示される。作業者は、その画像を見て、感度を補正するためのエリア、すなわち暗い部分を含むエリアを選択する。それにより、画像の輝度が単位エリア毎にモニタに表示され、作業者が感度の調整が必要なエリアであって、輝度が基準値より小さいエリアを選択すれば、そのエリアに含まれる単位エリア毎に、輝度が基準値となるように感度を調整する感度調整テーブルが作成される。回路基板への電子回路部品の装着作業の開始後、電子回路部品の撮像時には、感度調整テーブルから感度調整値が読み出され、調整された感度に基づいてＣＭＯＳイメージセンサが電子回路部品を撮像し、輝度が基準値より小さい部分のない画像が得られ、電子回路部品の位置等が精度良く取得される。
【０００３】
また、下記の特許文献２には、単位セルがＣＣＤ（Charge Coupled Device）により構成されたＣＣＤイメージセンサを備えたデジタルカメラが記載されている。このデジタルカメラにおいては、撮像エリア内に複数のＲＯＩ（Region Of Interest）領域を設定するとともに、各ＲＯＩ領域毎に設定された画質レベルに応じて画像データに所定の処理が施され、画像データが変換されて表示装置に表示されるようにされている。所定の処理として、例えば、フィルタリングが行われ、画質レベルによってフィルタ係数が異ならされ、画質レベルが高く設定されたＲＯＩ領域の画像ほど鮮明に表示されるようにされたり、色変換あるいは輝度変換が行われ、画質レベルによって色変換係数あるいは輝度変換係数が異ならされ、画質レベルが高く設定されたＲＯＩ領域の画像ほど原画像に近い色や輝度で表示されるようにされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１２９３１号公報
【特許文献２】特開２００６−７４１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、従来の撮像システムによれば、撮像により得られる画像について部分的に画質を変えることができるのであるが、未だ改良の余地がある。例えば、画質向上の観点から未だ改良の余地があるのである。本発明は、そういった実情に鑑みて、より実用的な撮像システムを得ることを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題は、(a)撮像エリアに形成されてそれぞれ光電変換を行う複数の単位セルを備えたイメージセンサと、(b)そのイメージセンサの撮像エリア内に、少なくとも１つの着目エリアを設定するエリア設定部と、(c)そのエリア設定部により設定された着目エリアにおける画像データ取得条件を設定する条件設定部と、(d)少なくとも着目エリアについて、条件設定部により設定された画像データ取得条件で画像データを取得するデータ取得部とを含む撮像システムのエリア設定部を、撮像エリア内に着目エリアを複数設定するものとし、条件設定部を、画像データ取得条件として、複数の着目エリアのうちの少なくとも２つの着目エリアの各々に対して互いに異なる露光時間を設定する露光時間設定部を含むものとし、データ取得部を、上記少なくとも２つの着目エリアについて互いに露光時間を異にする画像データを取得する複数種露光時間データ取得部を含むものとすることにより解決される。
露光は１回行われてもよく、複数回行われてもよい。露光が複数回行われる場合、その回数は、露光時間設定部により設定された長さを異にする複数種類の露光時間の種類数と同じでもよく、それより多い回数でも、少ない回数でもよい。
また、露光が露光時間の種類数と同じ回数行われる場合、各回の露光時間は、露光時間設定部により設定された時間でもよく、少なくとも１回は設定された時間より短い時間でもよい。
【発明の効果】
【０００７】
一つの撮像エリア内に、撮像に適した露光時間を異にする複数の撮像対象についてそれぞれ着目エリアを設定し、各着目エリアについて設定された露光時間に従って画像データを取得することにより、複数の撮像対象とイメージセンサとを一定の相対位置に保ったままの状態で、複数の撮像対象のうちの少なくとも２つについて、露光時間を互いに異にする画像データを取得することができる。
なお、本明細書において、「撮像対象」は、一つの物体全体でもよく、一つの物体の一部分でもよいものとする。後者の場合、一つの物体の複数の部分の各々について１つずつの着目エリアが設定されてもよく、複数の物体の各一部について１つずつの着目エリアが設定されてもよい。また、必要に応じて、撮像対象が一つの物体全体である場合に撮像対象物、一つの物体の部分である場合に撮像対象部と称することとする。
【発明の態様】
【０００８】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施形態の記載，従来技術等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
【０００９】
なお、以下の各項において、（３）項が請求項１に相当し、（４）項が請求項２に、（５）項が請求項３に、（６）項が請求項４に、（１０）項に従属する（１３）項が請求項５に、（１１）項に従属する（１３）項が請求項６に、（１５）項が請求項７に、（１６）項が請求項８に、（１０）項，（１１）項，（１３）項〜（１６）項のいずれかに従属する（１７）項が請求項９にそれぞれ相当する。
【００１０】
（１）撮像エリアに形成されてそれぞれ光電変換を行う複数の単位セルを備えたイメージセンサと、
そのイメージセンサの前記撮像エリア内に、少なくとも１つの着目エリアを設定するエリア設定部と、
そのエリア設定部により設定された着目エリアにおける画像データ取得条件を設定する条件設定部と、
少なくとも前記着目エリアについて、前記条件設定部により設定された画像データ取得条件で画像データを取得するデータ取得部と
を含む撮像システム。
イメージセンサには、複数の単位セルがそれぞれＣＣＤにより構成されたＣＣＤイメージセンサや、次項に記載のＣＭＯＳイメージセンサが含まれる。
着目エリアの形状は、長方形，正方形，矩形以外の多角形，正円形，楕円形およびそれらの組合わせ等、種々の形状が採用可能である。
撮像エリア内に着目エリアを設定すれば、例えば、撮像エリアに形成された全部の像のうち、必要な部分についてのみ画像データを取得してデータ量を減少させ、処理時間を短縮することができる。また、着目エリアを複数設定し、少なくとも２つの着目エリアについて互いに異なる画像データ取得条件を設定することにより、１つの撮像エリアにおいて、画像データ取得条件を互いに異にする複数の撮像対象について適切な画像を得ることができる。
撮像エリアの一部に着目エリアが設定される場合、着目エリア以外の部分は非着目エリアであることとなる。非着目エリアについて画像データは取得されてもよく、取得されなくてもよいが、取得される場合は、全ての撮像対象に共通の一律に設定された画像データ取得条件で取得される。
（２）前記イメージセンサが、前記単位セルがＣＭＯＳにより構成されたＣＭＯＳイメージセンサである(1)項に記載の撮像システム。
ＣＭＯＳは、ＣＣＤに比較して低電圧，低消費電力，安価である。
ＣＭＯＳイメージセンサでは、撮像エリアを構成する複数の単位セルを座標値等によって指定し、作動させることができ、撮像エリア内における任意の形状，寸法のエリアの設定や、それら設定されたエリアの各々について設定条件による画像データの取得が容易である。
（３）前記エリア設定部が、前記撮像エリア内に前記着目エリアを複数設定するものであり、前記条件設定部が、前記画像データ取得条件として、前記複数の着目エリアのうちの少なくとも２つの着目エリアの各々に対して互いに異なる露光時間を設定する露光時間設定部を含み、前記データ取得部が、前記少なくとも２つの着目エリアについて互いに露光時間を異にする画像データを取得する複数種露光時間データ取得部を含む(1)項または(2)項に記載の撮像システム。
（４）前記複数種露光時間データ取得部が、(a)前記イメージセンサに複数回の露光を行う複数回露光部と、(b)前記少なくとも２つの着目エリアについて前記複数回の露光に対応する出力の加算を互いに異なる態様で行うことにより、前記複数の着目エリアの各々について前記露光時間設定部により設定された露光時間の画像データを取得する加算部とを含む(3)項に記載の撮像システム。
複数の着目エリアは、撮像エリア全体を複数に分割した各エリアでもよく、撮像エリアの互いに異なる部分にそれぞれ設定された複数の着目エリアでもよい。前者の場合には、撮像エリア内に非着目エリアは存在しないこととなり、後者の場合には、撮像エリアのうちいずれの着目エリアにも包含されない部分は非着目エリアであることになる。また、上記「互いに異なる態様の加算」には、一方については加算を行い、他方については加算を行わない態様も含まれる。
撮像対象を撮像する場合、その撮像対象について露光時間設定部により設定された時間、撮像エリアについて露光が行われなくても、設定された露光時間を複数に分割することにより得られる時間ずつ撮像エリアを露光し、各露光により得られる出力を加算すれば、設定露光時間の画像データを得ることができる。
本項に記載の撮像システムにおいては、露光時間が異なる長さに設定された複数の着目エリアについて、出力の加算が異なる態様で行われることにより、それぞれに設定された露光時間の画像データが得られる。そして、複数回行われる露光のうちの少なくとも１回を複数の着目エリアについて共通とすることもでき、そのようにすれば、各回の露光時間の和を、複数の着目エリアの各々について設定された露光時間ずつ、露光を行う場合における各回の露光時間の和より短くすることができ、撮像に要する時間を短縮することができる。
出力の加算は、実際に行われた露光により得られた出力を加算するのに限らず、複数回の露光のうちの少なくとも１回により得られた出力を複数加算することによっても行うことができ、そのようにすれば、撮像に要する時間を短縮することができる。しかし、複数回の露光のうち、時間が同じ露光が複数あっても、同時間の複数回の露光により得られる複数の出力が加算されるようにすることが望ましい場合もある。１回の露光により得られた出力を複数加算すれば、ランダムに発生するノイズ（以下、ランダムノイズと称する）も複数倍されてしまうのに対し、同時間の複数回の露光により得られた出力を加算すれば、ランダムノイズが分散するため、ノイズの軽減を図り得るからである。
（５）前記複数回露光部が、前記複数回の露光のうち少なくとも２回の露光時間を互いに異ならせる手段を含む(4)項に記載の撮像システム。
複数回露光部が、複数回の露光のすべてを同じ露光時間で行う手段を含むものとすることも可能であるが、本項に記載の構成を採用すれば、露光回数が少なくて済む場合が多い。
（６）前記加算部が、前記複数の着目エリアのうちの少なくとも１つからの、前記複数回の露光のうちの少なくとも１回の露光に対応する出力に１以外の係数を掛けた上で前記加算を行う手段を含む(4)項または(5)項に記載の撮像システム。
本項に記載の構成を採用すれば、１回の露光時間の、１より小さい係数を掛けた露光時間や、１より大きい係数を掛けた露光時間で露光を行ったかのような画像データが得られる。後者の場合、係数は、２以上の値も含む。また、本項の加算部は、負の係数を掛けて加算を行う広義の加算部、すなわち減算部も含む。
実際に露光を行わなくても、演算により、露光を行なったかのような出力を得ることができ、露光回数を減らし、撮像時間を短縮しつつ、複数の着目エリアの各々について設定された露光時間の画像データを得ることができる。
加算後の出力データに係数を掛けることにより、設定された露光時間の画像データが得られるようにしてもよい。
（７）前記加算部が、前記着目エリアからの出力が階調値に変更された後に加算を行う手段を含む(4)項ないし(6)項のいずれかに記載の撮像システム。
本項に係る撮像システムにおいては、撮像システムに内蔵されたコンピュータにより加算が行われることとなる。
（８）前記加算部が、前記着目エリアからの出力が階調値に変更される前に加算を行う手段を含む(4)項ないし(7)項のいずれかに記載の撮像システム。
本項に係る撮像システムにおいては電子回路により加算が行われることとなる。イメージセンサにより積分露光が行われる場合がその一例である。
（９）回路基板を保持する基板保持装置と、
複数種類の電子回路部品を供給する部品供給装置と、
その部品供給装置により供給される複数種類の電子回路部品の各々を部品保持具によって受け取り、前記基板保持装置に保持された回路基板に装着する装着装置と、
前記部品保持具に保持された電子回路部品を撮像する部品撮像システムと、
その部品撮像システムによる撮像結果に基づいて、前記部品保持具による電子回路部品の保持位置誤差を取得し、少なくともその保持位置誤差が補正されて電子回路部品の装着が行われるように、前記装着装置を制御する装着制御部と
を含む電子回路部品装着機。
部品保持具による電子回路部品の保持位置誤差の補正により、電子回路部品が回路基板に装着される際の装着位置精度および装着姿勢精度が向上する。
なお、部品撮像システムは、電子回路部品全体を撮像するものでも、電子回路部品の一部を撮像するものでもよい。前者の場合は電子回路部品が撮像対象物であり、後者の場合は電子回路部品の一部が撮像対象部であることになる。ただし、煩雑さを避けるために、特に必要がない限り、「電子回路部品の撮像」には、「電子回路部品全体の撮像」も「電子回路部品の一部の撮像」も含まれるものとする。
（１０）さらに、前記装着装置により装着される複数種類の電子回路部品の各々と対応付けて、各電子回路部品の前記部品撮像システムによる撮像に必要な撮像関連情報を記憶している情報記憶部を含み、前記部品撮像システムがその情報記憶部に記憶されている前記撮像関連情報に基づいて撮像を行う(9)項に記載の電子回路部品装着機。
撮像関連情報には、種々の情報が含まれる。例えば、後述するエリア設定データ，画像データ取得条件データがあり、その他に、電子回路部品の正面像とシルエット像とのいずれを撮像するかの情報があり、情報記憶部には、それら撮像関連情報の少なくとも１つが記憶される。
撮像関連情報の設定により、複数種類の電子回路部品についてそれぞれ、その特性に応じた条件で撮像を行うことができる。
（１１）前記情報記憶部がさらに、前記複数種類の電子回路部品の各々と対応付けて、各電子回路部品の装着に必要な装着関連情報を記憶し、前記装着制御部が前記装着関連情報に基づいて装着を行う(10)項に記載の電子回路部品装着機。
撮像は電子回路部品の回路基板への装着時に行われ、装着と関連しているため、撮像関連情報が装着関連情報と共に電子回路部品と対応付けられるようにすることにより、利用が容易となる。
（１２）前記部品撮像システムが、(1)項ないし(8)項のいずれかに記載の撮像システムにより構成された(9)項に記載の電子回路部品装着機。
例えば、撮像エリアの電子回路部品が撮像される部分に着目エリアを設定し、その着目エリアに対して設定された画像データ取得条件に従って撮像することにより、画像データの処理時間を短縮することと、電子回路部品の精度の良い画像を得ることとの少なくとも一方の効果が得られる。
（１３）前記部品撮像システムが、(1)項ないし(8)項のいずれかに記載の撮像システムにより構成された(10)項または(11)項に記載の電子回路部品装着機。
（１４）前記エリア設定部と前記条件設定部との少なくとも一方が、前記情報記憶部に記憶された撮像関連情報に基づいて設定を行う手段を含む(13)項に記載の電子回路部品装着機。
本項に記載の電子回路部品装着機の情報記憶部には、エリア設定部と条件設定部との少なくとも一方に設定を行わせるための情報が撮像関連情報として記憶させられる。
着目エリアの設定と画像データ取得条件の設定との少なくとも一方を、例えば、作業者の入力装置を使用したデータ入力に基づいて行うこともできるが、時間がかかり、面倒であるのに対し、本項の特徴によれば情報記憶部からの情報の読出しに基づいて設定が行われ、容易である。撮像する電子回路部品の種類が多いほど効果が大きい。
（１５）前記情報記憶部に記憶された撮像関連情報が、前記少なくとも１つの着目エリアのエリア設定データを含む(14)項に記載の電子回路部品装着機。
情報記憶部にエリア設定データ自体が記憶され、エリア設定部は情報記憶部から読み出したエリア設定データに従って着目エリアを設定することとなる。
（１６）前記情報記憶部に記憶された撮像関連情報が、前記着目エリアにおける画像データ取得条件データを含む(14)項または(15)項に記載の電子回路部品装着機。
情報記憶部に画像データ取得条件データ自体が記憶され、条件設定部は情報記憶部から読み出した画像データ取得条件データに従って画像データ取得条件を設定することとなる。
（１７）前記部品撮像システムが、(1)項ないし(8)項のいずれかに記載の撮像システムにより構成され、
前記装着装置が、
前記部品保持具をそれぞれ保持可能な複数の部品保持具保持部を備えた装着ヘッドと、
その装着ヘッドを前記部品供給装置と前記基板保持装置とに跨る移動領域内の任意の位置へ移動させるヘッド移動装置と
を含み、前記イメージセンサが、前記装着ヘッドの前記複数の部品保持具保持部に保持された部品保持具に保持された複数の電子回路部品を一括して撮像可能な大きさの撮像エリアを有し、前記エリア設定部が、前記撮像エリア内の、前記単位セルの受光により撮像エリアに一斉に像が形成される複数の電子回路部品のうちの少なくとも一部の各々に対応する複数のエリアを前記着目エリアとして設定する手段を含む(9)項ないし(16)項のいずれかに記載の電子回路部品装着機。
前記装着ヘッドは、回転軸線のまわりに回転可能な回転体と、その回転体の前記回転軸線を中心とする一円周上の複数の位置に複数の部品保持具保持部を備えた回転型ヘッドであっても、一直線に沿った複数の位置に複数の部品保持具保持部を備えた非回転型ヘッドであってもよい。
撮像エリアに一斉に像が形成される複数の電子回路部品の種類が異なる場合、それら電子回路部品の寸法，形状，材質，色等に応じて、鮮明な画像を得るための画像データ取得条件が異なるが、そのような場合でも電子回路部品をそれぞれに適した画像データ取得条件で撮像し、質の高い画像を得ることができ、保持位置誤差取得精度が向上する。
本項が(10)項に従属する態様では、情報記憶部が撮像関連情報を記憶している効果を有効に享受することができる。電子回路部品の種類が多いため、撮像関連情報が予め設定されて記憶されていることにより、情報記憶部から読み出して迅速に着目エリアを設定することができるからである。
装着ヘッドが回転型である場合には、部品保持具に保持された電子回路部品の回転姿勢が、装着ヘッドの回転につれて変化するが、着目エリアが矩形の場合、各辺は、電子回路部品装着機に設定されたＸＹ座標面のＸ軸，Ｙ軸に平行に設定されてもよく、回転した電子回路部品に合わせて回転した状態で設定されてもよい。
撮像エリア内の、一斉に像が形成される複数の電子回路部品のすべてに対して、各々着目エリアが設定されるようにすることが、画像データの処理時間を短縮する観点から望ましいが、不可欠ではない。例えば、一斉に像が形成される複数の電子回路部品のうち、特に他の電子回路部品と画像データ取得条件を異ならせたいものの各々について着目エリアを設定することも有効なのである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態である装着モジュールを複数備えた電子回路部品装着システムを示す斜視図である。
【図２】上記装着モジュールの一部について基板搬送装置等を示す斜視図である。
【図３】上記装着モジュールの装着装置の装着ヘッドおよびヘッド移動装置を示す斜視図である。
【図４】上記装着ヘッドを示す斜視図であり、図４(a)はノズルホルダを１つ備えた装着ヘッドを示す図であり、図４(b)はノズルホルダを１２個備えた装着ヘッドを示す図である。
【図５】上記ノズルホルダを１２個備えた装着ヘッドをカバーを外して示す斜視図である。
【図６】上記装着モジュールの部品撮像システムの構成を概念的に示すブロック図である。
【図７】上記部品撮像システムのＣＭＯＳイメージセンサの撮像エリアを示す平面図である。
【図８】上記装着モジュールの情報記憶装置に記憶させられた電子回路部品の装着関連情報および撮像関連情報の１つを示す図である。
【図９】上記撮像関連情報の一例を示す図表である。
【図１０】図１０(a)は１つの装着ヘッドに保持された１２個の電子回路部品の配置を示す図であり、図１０(b)はそれら１２個の電子回路部品を上記部品撮像システムにより撮像する場合に撮像エリアに設定される着目エリアを示す図である。
【図１１】図９に示す撮像関連情報に従って行われる複数回の露光および出力の加算を説明する図である。
【図１２】複数回の露光の各々において得られる出力の加算と、設定された時間の露光により得られる出力との関係を説明する図である。
【図１３】上記部品撮像システムにより、複数箇所に着目エリアが設定されて撮像される電子回路部品を示す図である。
【図１４】図１３に示す電子回路部品における着目エリアの設定，撮像および画像の取得を説明する図である。
【図１５】別の実施形態である部品撮像システムにおける複数回の露光および出力の加算を説明する図である。
【図１６】さらに別の実施形態である部品撮像システムにおける複数回の露光および出力の加算を説明する図である。
【図１７】さらに別の実施形態である部品撮像システムにおける複数回の露光および出力の加算を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、請求可能発明のいくつかの実施形態を、図を参照しつつ説明する。なお、請求可能発明は、下記実施形態の他、上記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。
【００１３】
図１に、電子回路部品装着システムの外観を示す。本装着システムは、複数の装着モジュール１０が、共通で一体のベース１２上に、互いに隣接して１列に配列されて固定されることにより構成されている。複数の装着モジュール１０はそれぞれ、請求可能発明の一実施形態である電子回路部品装着機であり、回路基板への電子回路部品の装着を分担し、並行して行う。
【００１４】
装着モジュール１０については、例えば、特開２００４−１０４０７５号公報に詳細に記載されており、本請求可能発明に関する部分以外の部分については簡単に説明する。
各装着モジュール１０はそれぞれ、図２に示すように、モジュール本体１８，基板搬送装置２０，基板保持装置２２，部品供給装置２４，装着装置２６，基準マーク撮像装置２８（図３参照），請求可能発明の一実施形態である部品撮像システム３０および制御装置３２を備えている。
【００１５】
基板搬送装置２０は、図２に示すように、２つの基板コンベヤ３４，３６を備え、モジュール本体１８を構成する基台３８の装着モジュール１０の前後方向の中央部に設けられ、回路基板４０を複数の装着モジュール１０が並ぶ方向と平行な方向であって、水平な方向に搬送する。基板保持装置２２は２つの基板コンベヤ３４，３６の各々について設けられ、それぞれ、図示は省略するが、回路基板４０を下方から支持する支持部材および回路基板４０の搬送方向に平行な両側縁部をそれぞれクランプするクランプ部材を備え、回路基板４０をその電子回路部品が装着される装着面が水平となる姿勢で保持する。基板搬送装置２０による回路基板４０の搬送方向をＸ軸方向、基板保持装置２２に保持された回路基板４０の装着面に平行な平面であって、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向とする。
【００１６】
部品供給装置２４は、図２に示すように、基台３８の基板搬送装置２０に対してＹ軸方向の一方の側であって、装着モジュール１０の正面側に設けられている。部品供給装置２４は、例えば、部品フィーダの一種であるテープフィーダ（以後、フィーダと略称する）４６により電子回路部品を供給するものとされ、複数のフィーダ４６と、それらフィーダ４６が取り付けられるフィーダ支持台（図示省略）とを含む。複数のフィーダ４６はそれぞれ、多数の電子回路部品をテープにより保持した状態で供給し、それぞれ異なる種類の電子回路部品を保持した複数のフィーダ４６が、各々の部品供給部がＸ軸方向に沿って並ぶ状態でフィーダ支持台に取り付けられる。部品供給装置はトレイによって電子回路部品を供給する装置としてもよい。
【００１７】
装着装置２６は、図２および図３に示すように、作業ヘッドたる装着ヘッド６０と、その装着ヘッド６０を移動させるヘッド移動装置６２とを備えている。ヘッド移動装置６２は、図３に示すように、Ｘ軸方向移動装置６４およびＹ軸方向移動装置６６を備えている。Ｙ軸方向移動装置６６は、モジュール本体１２を構成するビーム６８に、部品供給装置２４の部品供給部と２つの基板保持装置２２とに跨って設けられたリニアモータ７０を備え、可動部材としてのＹ軸スライド７２をＹ軸方向の任意の位置へ移動させる。Ｘ軸方向移動装置６４はＹ軸スライド７２に設けられ、Ｙ軸スライド７２に対してＸ軸方向に移動させられるとともに、互いにＸ軸方向に相対移動させられる第１，第２Ｘ軸スライド７４，７６と、それらスライド７４，７６をそれぞれ、Ｘ軸方向に移動させるＸ軸スライド移動装置７８（図３には第１Ｘ軸スライド７４を移動させる移動装置７８のみが図示されている）とを備えている。２つのＸ軸スライド移動装置はそれぞれ、例えば、駆動源たる電動回転モータの一種であるサーボモータと、ボールねじおよびナットを含む送りねじ機構とを含むものとされ、Ｘ軸スライド７４，７６をＸ軸方向の任意の位置へ移動させる。
【００１８】
装着ヘッド６０は、第２Ｘ軸スライド７６に着脱自在に搭載され、ヘッド移動装置６２により、部品供給装置２４の部品供給部と２つの基板保持装置２２とに跨る移動領域である装着作業領域内の任意の位置へ移動させられる。装着ヘッド６０は、部品保持具の一種である吸着ノズル８６によって電子回路部品を保持するものとされており、吸着ノズル８６を保持し、部品保持具保持部を構成するノズルホルダの数を異にする複数種類の装着ヘッド６０が用意され、電子回路部品が装着される回路基板４０の種類に応じて選択的に第２Ｘ軸スライド７６に取り付けられる。
【００１９】
例えば、図４(a)に示す装着ヘッド６０ａはノズルホルダ８８ａを１つ備え、吸着ノズル８６ａが１つ保持され、図４(b)に示す装着ヘッド６０ｂはノズルホルダ８８ｂを複数、例えば３個以上、図示の例では１２個備え、吸着ノズル８６ｂが最大１２個保持され得る。吸着ノズル８６は吸着管９０および背景形成板９２を備え、吸着管９０の部品吸着面の直径と、平面視の形状が円形を成す背景形成板９２の直径との少なくとも一方を異にする複数種類の吸着ノズル８６があり、吸着する電子回路部品の種類に応じて使い分けられる。背景形成板９２は、その吸着管９０側の面であって、下向きの面が背景形成面９４を構成し、本吸着ノズル８６では黒色とされている。吸着ノズル８６ａは吸着ノズル８６ｂより部品吸着面および背景形成板９２ａの各直径が大きく、大形の電子回路部品の装着に使用される。
【００２０】
装着ヘッド６０ａにおいてノズルホルダ８８ａは、図示は省略するが、ヘッド本体に軸線方向であって鉛直方向に移動可能かつ自身の軸線まわりに回転可能に設けられ、ヘッド本体に設けられた移動装置である昇降装置および回転装置により昇降および回転させられる。装着ヘッド６０ｂは、図５に示すように、ヘッド本体９６に鉛直な回転軸線のまわりに回転可能に設けられた回転体１００と、回転体１００を正逆両方向に任意の角度回転させる回転体回転装置１０２とを備えた回転型ヘッドである。回転体１００には、その回転軸線を中心とする一円周上に適宜の間隔、本装着ヘッド６０ｂでは等角度を隔てた１２の位置にそれぞれ、ノズルホルダ８８ｂが回転体１００の回転軸線に平行な方向に相対移動可能かつ自身の軸線まわりに回転可能に設けられ、それぞれ回転体１００からの突出端部（装着ヘッド６０が第二Ｘ軸スライド７６に取り付けられた状態では下端部）において吸着ノズル８６ｂを着脱可能に保持する。
【００２１】
１２個のノズルホルダ８８ｂは、回転体１００の回転により、回転体１００の回転軸線のまわりに旋回させられ、１２個の停止位置の１つについて予め定められた部品吸着装着位置へ順次移動させられ、ヘッド本体９６の部品吸着装着位置に対応する位置に設けられた移動装置である昇降装置１０４によって昇降させられる。ノズルホルダ８８ｂはさらに、ヘッド本体９６に設けられたホルダ回転装置１０６により、自身の軸線まわりに回転させられる。なお、前記基準マーク撮像装置２８は、図３に示すように、第二Ｘ軸スライド７６に搭載され、ヘッド移動装置６２により装着ヘッド６０と共に移動させられて、回路基板４０に設けられた基準マーク（図示省略）を撮像する。
【００２２】
前記部品撮像システム３０は、図２に示すように、モジュール本体１８を構成する基台３８の基板搬送装置２０と部品供給装置２４との間の部分に設けられ、吸着ノズル８６により吸着された撮像対象物としての電子回路部品を下方から撮像する。本部品撮像システム３０は、図６に概念的に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサ１２０，照明装置１２１（図２参照）および撮像・画像処理制御コンピュータ１２２を備えている。ＣＭＯＳイメージセンサ１２０の撮像エリア１２４には、図７に概略的に示すように、それぞれＣＭＯＳにより構成されて光電変換を行う複数の単位セル１２６が形成されている。本ＣＭＯＳイメージセンサ１２０では、複数の単位セル１２６は、正方形の互いに直交する２辺の各々に沿って格子状に整列して設けられ、それら２辺をそれぞれ座標軸とするＸＹ座標面の座標値により、複数の単位セル１２６の各々が特定される。１単位セル１２６が１画素に相当し、座標値は１単位セル１２６を１とする。撮像エリア１２４は、装着ヘッド６０ｂの１２個の吸着ノズル８６ｂに吸着された１２個の電子回路部品を一括して撮像可能な大きさを有する。また、ＣＭＯＳイメージセンサ１２０は、撮像エリア１２４に設定されるＸＹ座標面のＸ軸およびＹ軸がそれぞれ、装着モジュール１０について設定されたＸＹ座標面のＸ軸およびＹ軸の各々と平行となる状態で設けられる。照明装置１２１はＣＭＯＳイメージセンサ１２０と共に設けられ、撮像対象をＣＭＯＳイメージセンサ１２０側であって、下方から照明する。
【００２３】
撮像・画像処理制御コンピュータ１２２は、図６に示すように、通信制御部１３０，撮像関連情報処理部１３２，ＣＭＯＳイメージセンサ制御部１３４，フレームバッファコントローラ１３６，フレームバッファ１３８および画像処理部１４０を有する。通信制御部１３０は、装着モジュール１０の前記制御装置３２の主体を成す装着制御コンピュータ１５０との間および画像処理コンピュータ１５２との間においてそれぞれ通信を行う。画像処理コンピュータ１５２は装着制御コンピュータ１５０に接続され、画像処理により得られたデータを装着制御コンピュータ１５０に供給する。
【００２４】
撮像関連情報処理部１３２は、図６に示すように、撮像関連情報記憶部１５４を備え、撮像関連情報を記憶するとともに、その処理を行う。撮像関連情報には、着目エリア（Region Of Interest、以後、ＲＯＩと略称する）設定データおよび画像データ取得条件データが含まれる。ＲＯＩ設定データは、撮像エリア１２４にＲＯＩを設定するためのデータであり、ＲＯＩのサイズが含まれる。本部品撮像システム３０ではＲＯＩの形状は矩形とされており、ＲＯＩのサイズは、矩形の互いに直交する２辺の各長さにより規定され、辺の長さは撮像エリア１２４における画素数（単位セル１２６の数）により設定される。
【００２５】
画像データ取得条件には、例えば、露光時間，ゲイン，ビニング，ブライトネスおよびルックアップテーブルの少なくとも１つを含ませ得る。本部品撮像システム３０では、画像データ取得条件には、これら露光時間等の全部が含まれる。本ＣＭＯＳイメージセンサ１２０は、複数の単位セル１２６の各々からの蓄積電荷の読出間隔を制御する電子シャッタを備え、蓄積開始から設定時間が経過する毎に、その間に蓄積された電荷が単位セル１２６から出力される。この設定時間の電荷の蓄積が、撮像対象の撮像のために撮像エリア１２４に行われる露光であり、露光時間により電荷の蓄積時間が設定される。電子シャッタは、ＣＭＯＳイメージセンサ制御部１３４に設けられる。ゲインは、ＣＭＯＳイメージセンサ１２０の出力値を増幅させることであり、本部品撮像システム３０では、撮像エリア１２４を構成する複数の単位セル１２６に共通のアンプにより行われ、電子回路部品毎あるいはＲＯＩ毎に増幅比が設定される。なお、ＣＭＯＳイメージセンサは機械的に開閉させられるメカニカルシャッタを備えたものとしてもよい。この場合、露光時間はシャッタが開かれ、撮像エリア１２４に露光が行われる時間である。
【００２６】
ビニングは、隣接する複数の単位セル１２６、例えば４つの単位セル１２６の各出力を加算して１つの値とすることであり、ビニングの実行によりデータ量が減少させられるとともに、画像が明るくなる。画像データ取得条件データの一つとして、ビニングの有無が設定される。ブライトネスは、撮像画の情報（ＣＭＯＳイメージセンサ１２０からの出力）を全体的にオフセットさせて明るさを変更する機能であり、画像データ取得条件データの一つとして、ブライトネスの有無およびブライトネス実行時におけるオフセット量が設定される。ブライトネスは０〜２５５の値で設定され、値０がブライトネスが行われないことを表す。ルックアップテーブルは撮像画の情報の各々のデータを個々に補正するためのテーブルであり、例えば、光入力の変化に対する信号出力の変化が小さく、比較的明るい部分と比較的暗い部分との境界が明瞭でない部分において、光入力の変化に対する信号出力の変化が大きくなるように信号出力を補正する等のために作成され、撮像・画像処理制御コンピュータ１２２の画像処理部１４０に記憶させられている。画像データ取得条件データの一つとして、ルックアップテーブルを用いたデータ補正を行うか否かが設定される。ルックアップテーブルは、撮像エリア１２４内に設定されるＲＯＩについて作成されてもよい。
【００２７】
撮像関連情報は、回路基板への装着が予定されているすべての電子回路部品についてそれぞれ作成される。ＲＯＩが設定されることなく撮像される電子回路部品については、ＲＯＩ設定データとしてＲＯＩのサイズを０に設定するデータが作成される。ＲＯＩ設定データが作成されなくてもよく、ＲＯＩを設定しないことを表すデータが作成されてもよい。画像データ取得条件は、電子回路部品毎に適宜に設定される。また、ＲＯＩが設定されて画像データが取得される電子回路部品、例えば、前記装着ヘッド６０ｂのように、吸着ノズルを複数備えた装着ヘッドにより回路基板に装着され、他の電子回路部品と共に撮像エリア１２４に一斉に像が形成される電子回路部品や、装着ヘッド６０ａのように１つの吸着ノズルを備えた装着ヘッドにより回路基板に装着されるが、条件を異ならせて画像を取得することが望まれる複数の箇所を有する電子回路部品については、前述のようにＲＯＩ設定データが作成され、各ＲＯＩにおける画像データ取得条件が設定される。
【００２８】
撮像関連情報は、図８に示すように、電子回路部品について作成された装着関連情報と共に、電子回路部品を特定することができるデータ、例えば、部品ＩＤと対応付けて部品情報記憶装置１５６（図６参照）に記憶させられている。部品ＩＤとして、電子回路部品を他の電子回路部品と区別して特定できる情報、例えば、部品名称や部品番号が使用される。電気特性が同じであっても、メーカによって材質，色，形状，寸法が異なることがあり、そのような電子回路部品は異なる種類、すなわち異なる部品ＩＤによって区別される部品である。装着関連情報は装着に必要な情報であり、例えば、電子回路部品の寸法，形状，回路基板に押し付ける際の押付力，装着姿勢，荷姿および製造メーカ名等、種々の情報が含まれる。部品情報記憶装置１５６は装着制御コンピュータ１２２に接続されて部品情報を供給する。
【００２９】
撮像関連情報は装着制御コンピュータ１５０により撮像・画像処理制御コンピュータ１２２へ供給され、撮像関連情報処理部１３２により処理される。撮像関連情報処理部１３２は、撮像関連情報を撮像関連情報記憶部１５４に記憶させるとともに、撮像関連情報のうち、ＣＭＯＳイメージセンサ１２０において実行される情報と、画像処理部１４０において行われる情報とに分類し、前者についてはＣＭＯＳイメージセンサ制御部１３４に指令を出し、後者については画像処理部１４０に指令を出す。本部品撮像システム３０では、ＲＯＩ毎の出力の取得，露光および設定されたゲインによる出力の増幅はＣＭＯＳイメージセンサ１２０において行われ、ビニング，ブライトネスおよびルックアップテーブルによるデータ補正は画像処理部１４０において行われる。また、フレームバッファ１３８には、必要に応じてＣＭＯＳイメージセンサ１２０から出力されたデータが一時的に記憶され、ＣＭＯＳイメージセンサ１２０からのデータ出力と、画像処理部１４０における処理との速度の差が吸収される。なお、ＣＭＯＳイメージセンサ１２０からは、アナログ信号である電気信号がデジタル信号に、本システム３０では２５６階調の階調値に変換されて出力される。階調値は、真っ黒が０、真っ白が２５５とされ、白いほど階調値が大きい。フレームバッファコントローラ１３６は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２０からの出力のフレームバッファ１３８への記憶や画像処理部１４０への出力を行う。さらに、画像処理部１４０には、図６に示すように、出力データ記憶部１６０および出力データ処理部１６２が設けられている。
【００３０】
以上のように構成された装着モジュール１０においては、複数種類の装着ヘッド６０のうちの１つが第２Ｘ軸スライド７６に取り付けられ、電子回路部品の部品供給装置２４からの受取りおよび回路基板４０への装着を行う。まず、装着ヘッド６０ｂを例に取り、電子回路部品の回路基板４０への装着を説明する。
【００３１】
装着ヘッド６０ｂは１２個の吸着ノズル８６ｂを保持し、原則として、それら吸着ノズル８６ｂの全部がフィーダ４６から電子回路部品を受け取った後、基板保持装置２２へ移動させられて回路基板４０に装着する。その途中で装着ヘッド６０ｂはＣＭＯＳイメージセンサ１２０上へ移動させられ、その軸線である回転体１００の回転軸線がＣＭＯＳイメージセンサ１２０の中心、すなわち撮像エリア１２４の中心と一致する位置へ移動させられて停止させられ、その停止状態で１２個の電子回路部品が撮像される。これら電子回路部品は、照明装置１２１によって下方から照射される光により照明される。１２個の吸着ノズル８６ｂの各背景形成板９２は電子回路部品に対して照明装置１２１とは反対側であって、電子回路部品の背後に位置し、電子回路部品は背景形成面９４を背景としてＣＭＯＳイメージセンサ１２０により撮像される。背景形成面９４は黒色とされており、照明光を吸収し、反射せず、電子回路部品により反射された光によって、その正面像が明瞭に撮像される。この撮像は、撮像関連情報に従って行われる。
【００３２】
装着ヘッド６０ｂにより回路基板４０に装着される１２個の電子回路部品の各々について作成された撮像関連情報の一例を図９に示す。なお、装着ヘッド６０ｂのように複数の吸着ノズルを保持して電子回路部品の装着を行う装着ヘッドにおいては、実際には、保持される電子回路部品は種類が異なっても大きさは極端には変わらないことが多く、図９は、発明をわかり易く説明するために示す架空の例である。これら撮像関連情報は、回路基板４０への装着が設定された電子回路部品の部品ＩＤに基づいて部品情報記憶装置１５６から装着制御コンピュータ１５０へ読み込まれ、装着ヘッド６０ｂによる先の１２個の電子回路部品の回路基板４０への装着終了後、次に回路基板４０に装着される１２個の電子回路部品の撮像に先立って装着制御コンピュータ１５０から撮像・画像処理制御コンピュータ１２２に供給され、撮像関連情報記憶部１５４に記憶させられる。撮像関連情報の部品情報記憶装置１５６から装着制御コンピュータ１５０への読込みは、装着制御コンピュータ１５０から撮像・画像処理制御コンピュータ１２２への情報供給時に行われてもよく、その読み込まれた撮像関連情報が装着制御コンピュータ１５０の記憶部に記憶させられて使用されてもよく、装着ヘッド６０ｂによる一連の回路基板４０への電子回路部品の装着開始に先立って、回路基板４０への装着が予定されている全部の電子回路部品について撮像関連情報が読み込まれ、装着制御コンピュータ１５０の記憶部に記憶させられて使用されてもよい。
【００３３】
装着ヘッド６０ｂが保持した１２個の電子回路部品は、照明装置１２１により一斉に光が照射され、単位セル１２６の受光により撮像エリア１２４内に一斉に像が形成される。そのため、それぞれの電子回路部品について適切な画像データを得るために、撮像エリア１２４内に、一斉に像が形成される１２個の電子回路部品の各々に対応する１２のＲＯＩが設定され、ＲＯＩ毎に電子回路部品について設定された条件で画像データが取得される。そのため、ＲＯＩ設定データとしてＲＯＩサイズが設定されている。また、撮像関連情報と共に、１２個の電子回路部品の各々について回転体１００の回転軸線まわりにおける位置を特定する部品旋回位置情報が撮像・画像処理制御コンピュータ１２２に供給される。１２個の吸着ノズル８６ｂはそれぞれ、図１０(a)に電子回路部品１７０について示すように旋回位置を異にするが、装着制御コンピュータ１５０では吸着ノズル８６ｂの回転体１００における並び順はわかっており、装着ヘッド６０ｂによる電子回路部品の部品供給装置２４からの取出しが終了した時点における１２個の吸着ノズル８６ｂの各旋回位置であって、どの種類の電子回路部品がいずれの旋回位置に位置するかがわかる。旋回位置情報には、旋回半径（１２個のノズルホルダ８８ｂが配設された一円周の半径）および１２個の電子回路部品の回転体１００の回転軸線まわりにおける配置順が含まれる。配置順は、例えば、１２個のノズルホルダ８８ｂのうちの１つを基準として設定される。図９に示す例では、装着ヘッド６０ｂにより、４種類の電子回路部品がそれぞれ複数個ずつ回路基板４０に装着され、種類が同じ電子回路部品についても撮像関連情報が部品旋回位置情報と対応付けて撮像関連情報処理部１３２に供給される。撮像関連情報処理部１３２では、１２個の撮像関連情報を、例えば、電子回路部品（吸着ノズル８６ｂ）の配置順により特定し、１２個の電子回路部品についてそれぞれ設定されるＲＯＩも電子回路部品の配置順により特定する。図９に示す例のＲＯＩ番号は、電子回路部品の配置順を示す。
【００３４】
撮像関連情報処理部１３２では１２個の撮像関連情報についてそれぞれ分類が行われ、ビニング，ブライトネスおよびルックアップテーブルの各データは画像処理部１４０へ出力され、ＲＯＩ設定データ，露光時間およびゲイン値はＣＭＯＳイメージセンサ制御部１３４へ出力される。ここでは電子回路部品の撮像がＲＯＩが設定されて行われるため、撮像関連情報処理部１３２においてＲＯＩ設定データおよび部品旋回位置情報に基づいて撮像エリア１２４内におけるＲＯＩの位置が決められてＣＭＯＳイメージセンサ制御部１３４へ出力される。
【００３５】
矩形を成すＲＯＩは、互いに直交する２辺がそれぞれ撮像エリア１２４の座標面のＸ軸とＹ軸とにそれぞれ平行となるように撮像エリア１２４内に設定される。図１０(b)に示すように、電子回路部品の姿勢（自身の軸線まわりの位置）は、その旋回位置によって変わるため、複数の電子回路部品の像が撮像エリア１２４に一斉に形成される電子回路部品については、ＲＯＩの形状は正方形とされ、そのサイズは電子回路部品の姿勢を問わず、電子回路部品の像を含む大きさであって、隣接する電子回路部品について設定されたＲＯＩと重なることがない大きさに設定されている。部品旋回位置，旋回半径およびＲＯＩのサイズ，形状，姿勢に基づいて、撮像エリア１２４内にＲＯＩを設定することができるデータ、例えば、ＲＯＩの開始点および終了点の各座標値（ＲＯＩの対角線上に位置する２つの頂点の各座標値であって、座標値が最小のＸ，Ｙ座標値および最大のＸ，Ｙ座標値）が算出され、ＣＭＯＳイメージセンサ制御部１３４へ出力される。矩形の４つの頂点の各座標値によりＲＯＩが設定されるようにしてもよい。
【００３６】
また、撮像関連情報処理部１３２では、画像データ取得条件として設定された露光時間に基づいて、ＣＭＯＳイメージセンサ１２０において行われる露光の回数および各回毎に行われる露光の時間（各回露光時間）が決められ、ＣＭＯＳイメージセンサ制御部１３４へ出力される。本部品撮像システム３０では、露光は、画像データ取得条件として設定された露光時間（設定露光時間と称する）の種類数と同じ回数行われ、各回の露光時間は、設定露光時間の分割により得られる時間とされ、設定された回数の露光後、各回の露光により得られた出力がＲＯＩ毎に加算され、設定露光時間の画像データが取得される。これは、図１２に例示するように、設定露光時間が１２msecに設定された電子回路部品について、例えば、４msecの露光と８msecの露光とを行い、各回の露光により得られる出力を加算すれば、１２msecの１回の露光により得られる出力に相当する画像データが得られることに基づく。
【００３７】
本部品撮像システム３０では、複数種類の設定露光時間が長さの順に並べられた際に互いに隣り合う設定露光時間同士の差および最も短い設定露光時間が各回露光時間とされる。また、撮像関連情報処理部１３２により、１２個のＲＯＩについてそれぞれ、露光が設定露光時間、行われた場合の画像データを得るための各回露光時間の組合わせが設定され、露光回数および各回露光時間と共に、ＲＯＩ番号と対応付けてＣＭＯＳイメージセンサ制御部１３４へ出力される。各回露光時間の組合わせは、ＲＯＩ番号と対応付けて画像処理部１４０へも出力される。
【００３８】
図９に示す例の場合、設定露光時間が３msec，５msec，８msec，１０msecの４種類であるため、露光回数は４回とされ、各回の露光時間は３msec，２msec，３msec，２msecとなる。そして、図１１に例示するように、例えば、１回目に３msecの露光が行われ、１２個のＲＯＩの全部について電荷の出力が行われる。２回目に２msecの露光が行われ、ＲＯＩ５〜１２について電荷の出力が行われ、３回目に３msecの露光が行われてＲＯＩ９〜１２について電荷の出力が行われ、４回目に２msecの露光が行われてＲＯＩ１１〜１２について電荷の出力が行われる。電荷の出力は、ＲＯＩ毎に設定された各回露光時間の組合わせに従って行われ、組み合わされる回の露光時に電荷が出力される。１２個の電子回路部品は照明装置１２１により一斉に照明され、単位セル１２６の受光により、それら電子回路部品の像が撮像エリア１２４に一斉に形成されるが、ＲＯＩの設定により、単位セル１２６の一斉受光に対して電荷の出力がＲＯＩ毎に任意に行われ、電子回路部品の種類に応じた時間の露光による画像データを得ることができる。図１１では、各回の露光毎に電荷が出力されるＲＯＩが示されている。
【００３９】
４回の露光の終了後、ＲＯＩ１〜４については、設定露光時間が各回露光時間であるため、加算は行われず、１回目の露光により得られた出力により、ＲＯＩ１〜４について設定された露光時間の画像データが得られる。ＲＯＩ５〜１２については出力の加算が行われ、それぞれについて設定された露光時間の画像データが得られる。単位セル１２６から出力された電荷は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２０から出力される際にデジタル信号に変換され、各回の出力は、各回露光時間の組合わせに従って、ＲＯＩ番号と対応付けて画像処理部１４０の出力データ記憶部１６０にＲＯＩ毎に記憶され、４回の露光終了後、画像処理部１４０の出力データ処理部１６２において加算が行われる。加算は、ＲＯＩ５〜１２のそれぞれについて記憶させられている各回の出力を加算することにより行われる。また、ＲＯＩ９〜１２についてはビニングの実行が設定されているため、加算後の画像データに基づいて出力データ処理部１６２においてビニングが行われる。ＲＯＩ１１，１２についてはブライトネスも行われる。
【００４０】
このように撮像エリア１２４に一斉に像が形成される複数の電子回路部品についてそれぞれＲＯＩを設定し、電子回路部品毎に（ＲＯＩ毎に）設定された画像データ取得条件に従って電子回路部品が撮像されることにより、画像データ取得条件が異なる電子回路部品を同時に撮像しても、各電子回路部品について良好な画像を得ることができる。例えば、図９に例示する４種類の電子回路部品はそれぞれ露光時間を異にする。抵抗同士あるいはコンデンサ同士であっても、メーカの違いや色，材質の違いによって光の反射率が異なるため、事前に評価テストが行われて画像の濃淡情報が取得され、例えば、本体が白色で反射率が高いコンデンサＡの露光時間は、本体が茶色で反射率が低いコンデンサＢより短くされるのである。特にコンデンサＢの露光時間と０６０３サイズの角チップ抵抗の露光時間との差は大きいが、電子回路部品毎にＲＯＩが設定され、それぞれに適した時間、露光が行われることにより、いずれの電子回路部品についても明瞭な画像を得ることができる。
また、複数回、ここでは４回行われる露光の各回の露光時間３msec，２msec，３msec，２msecの和は１０msecであり、４種類の設定露光時間３msec，５msec，８msec，１０msecの和である２６msecより短く、部品撮像時間を短縮し、装着サイクルタイムを短縮することができる。
さらに、設定露光時間を複数種類に異ならせることにより、ＣＭＯＳイメージセンサ１２０を階調の広いものとしてデータ量を増やすことなく、反射率が異なる複数の電子回路部品についてそれぞれ、明瞭な画像を得ることができる。
【００４１】
出力データ処理部１６２における処理により得られた画像データは、通信制御部１３０から画像処理コンピュータ１５２へ出力される。この際、画像データは、いずれの電子回路部品の撮像により得られたデータであるかを特定するデータ、例えば、ＲＯＩ番号、すなわち電子回路部品の回転体１００における配置順と対応付けて、通信制御部１３０から画像処理コンピュータ１５２へ出力される。
【００４２】
画像処理コンピュータ１５２では、撮像・画像処理制御コンピュータ１２２から供給された画像データに基づいて、吸着ノズル８６による電子回路部品の保持位置誤差が算出され、装着制御コンピュータ１５０へ出力される。保持位置誤差には、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の位置誤差および保持姿勢誤差（電子回路部品の軸線まわりの位置誤差）が含まれ、制御装置３２によるヘッド移動装置６２等の制御により、保持位置誤差が修正されて電子回路部品が回路基板に装着される。ＲＯＩの設定により１２個の電子回路部品はそれぞれ、適切な画像データ取得条件で撮像され、良好な画像が得られており、保持位置誤差が精度良く算出され、装着精度が向上する。この保持位置誤差と合わせて、基準マーク撮像装置２８による基準マークの撮像に基づいて画像処理コンピュータ１５２において算出された回路基板４０の部品装着位置のＸ軸，Ｙ軸方向の各位置誤差および回転位置誤差が修正される。また、電子回路部品毎に装着関連情報が読み出され、電子回路部品を回路基板４０上に載置する際の押付力や姿勢が制御される。装着関連情報は、撮像関連情報と共に部品情報記憶装置１５６から装着制御コンピュータ１５０へ読み込まれ、使用される。装着関連情報は撮像関連情報とは別に部品情報記憶装置１５６から読み出されてもよい。
【００４３】
吸着ノズル８６ａを１つ保持する装着ヘッド６０ａによって電子回路部品が回路基板に装着される場合のように、電子回路部品が１つのみ撮像される場合にも、ＲＯＩが設定されて撮像が行われる場合がある。例えば、電子回路部品が光の反射率が大きい部分と小さい部分とを備え、両部分について画像データを取得することが必要な場合にＲＯＩが設定される。図１３に示す電子回路部品１８０はその一例であり、本体１８２は反射率が小さいのに対し、リード１８４は反射率が大きく、本体１８２の２箇所と全部のリード１８４を含む部分との合計３箇所にＲＯＩが設定される。これら本体１８２の２箇所および複数のリード１８４を含む部分は、撮像対象であり、撮像される電子回路部品の一部である撮像対象部でもある。
【００４４】
そのため、電子回路部品１８０については、装着関連情報は１つ作成されるが、撮像対象部が３箇所にあるため、撮像関連情報が３つ作成され、電子回路部品１８０の部品ＩＤと対応付けて装着関連情報と共に部品情報記憶装置１５６に記憶させられている。撮像関連情報は撮像対象毎に作成されるのである。これら撮像関連情報はそれぞれ、ＲＯＩ設定データおよび画像データ取得条件データを含み、各ＲＯＩ設定データはそれぞれ、撮像エリア１２４におけるＲＯＩの開始点および終了点の各座標値データを含む。また、各ＲＯＩ毎に露光時間が設定され、反射率が大きい部分の設定露光時間は、反射率が小さい部分より短くされる。ゲインはいずれのＲＯＩについても一定とされ、例えば、１とされ、ビニングおよびルックアップテーブルは、例えば、いずれも無とされ、ブライトネスは、例えば、０とされる。撮像関連情報処理部１３２へは、電子回路部品１８０の撮像に先立って撮像関連情報が供給され、装着ヘッド６０ｂに保持された電子回路部品の撮像時と同様に、露光回数，各回露光時間およびＲＯＩ毎の各回露光時間の組合わせが設定され、ＲＯＩ位置データおよびゲインと共にＣＭＯＳイメージセンサ制御部１３４へ出力される。本体１８２の２箇所について設定された露光時間は同じであり、３つのＲＯＩについて設定露光時間は２種類であり、露光回数は２回、各回露光時間は、短い方の設定露光時間および２種類の設定露光時間の差となる。
【００４５】
吸着ノズル８６ａが電子回路部品１８０をフィーダ４６から受け取った後、装着ヘッド６０ａはＣＭＯＳイメージセンサ１２０の上方へ移動させられ、ノズルホルダ８８ａの軸線が撮像エリア１２４の中心と一致する位置において停止させられる。そして、露光が２回、行われ、本体１８２の２箇所およびリード１８４が撮像される。各回の露光毎に、ＲＯＩを構成する単位セル１２６から電荷が出力され、２回の露光後、本体１８２の２箇所に設定されたＲＯＩについては出力が加算される。
【００４６】
本体１８２とリード１８４とでは反射率が異なるため、電子回路部品１８０全体について露光時間が同じにされ、露光が１回行われる場合には、図１４(a)に示すように、リード１８４の像は明るく、本体１８２の像は暗いのに対し、ＲＯＩ毎に設定された時間、露光が行われることにより、図１４(b)に示すように、本体１８２の像が明るくなる。そして、出力データ処理部１６２から３つのＲＯＩの各画像データが、各ＲＯＩの撮像エリア１２４における位置と共に画像処理コンピュータ１５２へ出力される。ＲＯＩ位置データは撮像関連情報処理部１３２から供給され、ＲＯＩ位置により、本体１８２の２箇所および複数のリード１８４についてそれぞれ得られた画像を、図１４(c)に示すように、電子回路部品１８０全体を撮像して画像を取得した場合と同様に処理することができ、本体１８２についても明るい画像が得られ、その輪郭データ等が正確に得られることにより、電子回路部品の種類や保持位置誤差等が精度良く取得される。
【００４７】
以上の説明から明らかなように、本装着モジュール１０においては、撮像・画像処理制御コンピュータ１２２の撮像関連情報処理部１３２が撮像エリア１２４内にＲＯＩを複数設定するエリア設定部および複数のＲＯＩのうちの少なくとも２つのＲＯＩの各々に対して互いに異なる露光時間を設定する露光時間設定部を構成している。また、ＣＭＯＳイメージセンサ制御部１３４が、複数回の露光のうち少なくとも２回の露光時間を互いに異ならせる手段を含む複数回露光部を構成し、画像処理部１４０の出力データ処理部１６２が加算部を構成し、これらが複数種露光時間データ取得部を構成している。さらに、部品情報記憶装置１５６が情報記憶部を構成し、画像処理コンピュータ１５２の電子回路部品の画像データに基づいて吸着ノズル８６による電子回路部品の保持位置誤差を算出する部分，基準マーク撮像装置２８による基準マークの撮像に基づいて部品装着位置の位置誤差を算出する部分および装着制御コンピュータ１５０のヘッド移動装置６２およびホルダ回転装置１０６等を制御して保持位置誤差および装着位置誤差が補正されて電子回路部品が回路基板４０に装着されるように装着装置２６を制御する部分が装着制御部を構成している。
【００４８】
なお、装着関連情報および撮像関連情報を含む部品情報は、装着制御コンピュータ１５２の記憶部に記憶させられていてもよく、電子回路部品装着システム全体を統括して制御する統括制御コンピュータから装着制御コンピュータ１５２に供給されてもよい。前者の場合、装着制御コンピュータ１５２の記憶部が情報記憶部を構成し、後者の場合、統括制御コンピュータの部品情報を記憶する部分あるいは装着制御コンピュータ１５２の供給された部品情報を記憶する部分が情報記憶部を構成する。
【００４９】
また、電子回路部品１８０の本体１８２およびリード１８４のように、反射率が著しく異なる複数の撮像対象部の各々についてＲＯＩを設定し、撮像する場合、露光時間を異ならせるのに替えてゲインを異ならせてもよく、露光時間を異ならせるとともにゲインを異ならせてもよい。ゲインを異ならせる場合、ゲインは、例えば、反射率が大きい部分について設定されたＲＯＩについては、反射率が小さい部分について設定されたＲＯＩより小さい値に設定される。また、複数のＲＯＩ毎にゲインを異ならせるが、設定露光時間は共通とする場合、露光は１回行われ、設定露光時間は、例えば、電子回路部品のＲＯＩが設定されて撮像される複数箇所にそれぞれ最適な露光時間の平均とされる。反射率が小さい部分に最適な露光時間が設定露光時間とされてもよい。ゲインのみを異ならせる場合、反射率が異なる複数箇所の良好な画像を１回の撮像で得ることができ、電子回路部品を反射率の異なる複数箇所の各々に適した条件で複数回、撮像する場合のように撮像時間が延びることはない。ゲインは、撮像エリアを構成する複数の単位セルに共通のアンプについて異ならせてもよく、ＣＭＯＳイメージセンサから出力され、階調値（デジタル信号）に変更されたデータについてゲインが与えられるようにしてもよい。
【００５０】
さらに、ビニング，ブライトネスおよびルックアップテーブルによる補正の少なくとも１つは、ＣＭＯＳイメージセンサ１２０において行われてもよく、その場合、ビニング，ブライトネスおよびルックアップテーブルの少なくとも１つのデータが撮像関連情報処理部１３２からＣＭＯＳイメージセンサ制御部１３４へ出力される。
【００５１】
イメージセンサに複数回の露光を行い、各回の露光に対応する出力を加算する場合、１回の露光により得られる出力を複数回、加算するようにしてもよい。
例えば、前記図９に例示する１２個の電子回路部品の場合、設定露光時間の種類と同じ回数、露光が行われ、露光回数は４回、各回露光時間は３msec，２msec，３msec，２msecとされていたが、時間が同じである露光が２回ずつあるため、図１５に示すように、ＲＯＩ１〜１２について３msecの露光を行い、ＲＯＩ５〜１２について２msecの露光を行い、設定露光時間が５msecであるＲＯＩ５〜８については３msecの露光の出力と２msecの露光の出力とを加算し、設定露光時間８msecであるＲＯＩ９〜１０については３msecの露光の出力を２倍にするとともに、２msecの露光の出力を加算して、８msecの露光の画像データを得る。また、設定露光時間が１０msecであるＲＯＩ１１〜１２については、３msecの露光の出力と２msecの露光の出力とをそれぞれ２倍にして加算し、１０msecの露光の画像データを得る。このようにすれば、３msecの露光と２msecの露光とをそれぞれ２回ずつ行う場合に比較して露光回数が少なくて済むとともに、実際に行われる露光時間の和がより短く、撮像に要する時間が短くてむ。本実施形態の加算部は、複数の着目エリアのうちの少なくとも１つからの、複数回の露光のうちの少なくとも１回の露光に対応する出力に１以外の係数であって、２以上の整数を掛けた上で加算を行う手段を含むこととなる。
【００５２】
イメージセンサに複数回の露光を行い、各回の露光に対応する出力を加算する場合、出力に１以外の係数を掛けた上で加算する別の形態を説明する。
例えば、図１６に示すように、ＲＯＩが撮像エリア内の４箇所に設定され、それぞれ設定露光時間が異なり、３msec，７msec，１２msec，１８msecである場合、設定露光時間の種類と同じ回数、露光を行い、複数種類の設定露光時間が長さの順に並べられた際に互いに隣り合う設定露光時間同士の差および最も短い設定露光時間を各回露光時間とすれば、露光回数は４回、各回露光時間は３msec，４msec，５msec，６msecとなるが、露光回数を３回とし、各回の露光時間を３msec，４msec，５msecとし、ＲＯＩ１〜４について３msecの露光を行い、ＲＯＩ２〜４について４msecの露光を行い、ＲＯＩ３，４について５msecの露光を行う。そして、設定露光時間が７msecであるＲＯＩ２については３msecおよび４msecの各露光の出力を加算し、設定露光時間が１２msecであるＲＯＩ３については３msec，４msecおよび５msecの各露光の出力を加算し、設定時間が１８msecであるＲＯＩ４については３msec，４msecおよび５msecの各露光の出力を加算するとともに、４msecの露光の出力に係数１．５を掛け、６msecの露光により得られる出力に相当する値を加えて１８msecの露光の画像データを得る。このようにすれば、露光回数を少なくすることができるとともに、撮像に要する時間を短縮することができる。なお、５msecの露光の出力に係数１．２を掛け、あるいは３msecの露光の出力に係数２を掛けて、６msecの露光により得られる出力に相当する値を得てもよい。
【００５３】
イメージセンサに複数回の露光を行い、各回の露光に対応する出力を加算する場合、負の係数を掛けた上で加算を行い、減算により設定露光時間の画像データが得られるようにしてもよい。
例えば、図１７に示すように、ＲＯＩが撮像エリア内の４箇所に設定され、それぞれ設定露光時間が異なり、３msec，５msec，９msec，１６msecである場合、設定露光時間の種類と同じ回数、露光を行い、複数種類の設定露光時間が長さの順に並べられた際に互いに隣り合う設定露光時間同士の差および最も短い設定露光時間を各回露光時間とすれば、露光回数は４回、各回露光時間は３msec，２msec，４msec，７msecとなるが、露光回数を３回とし、各回の露光時間を５msec，４msec，７msecとし、ＲＯＩ２〜４について５msecの露光を行い、ＲＯＩ１，３，４について４msecの露光を行い、ＲＯＩ１，４について７msecの露光を行う。そして、設定露光時間が９msecであるＲＯＩ３については５msecおよび４msecの各露光の出力を加算し、設定露光時間が１６msecであるＲＯＩ４については５msec，４msecおよび７msecの各露光の出力を加算し、設定時間が３msecであるＲＯＩ１については７msecの露光の出力に、４msecの露光の出力に係数−１を掛けることにより得られる値を加算し、３msecの露光の画像データを得る。このようにすれば、露光回数を少なくすることができる。
【００５４】
なお、複数の電子回路部品が一斉に像が形成される場合にも、それら電子回路部品の少なくとも１つについて、部分的にＲＯＩが設定され、ＲＯＩ毎に画像データ取得条件が設定されるようにしてもよい。また、部分的にＲＯＩが設定される電子回路部品以外の電子回路部品のうちの少なくとも１つについて全体にＲＯＩが設定され、画像データ取得条件が設定されるようにしてもよい。
【００５５】
さらに、露光により得られる出力を補正するルックアップテーブルは、ＲＯＩ毎に作成されてもよい。
【００５６】
また、装着ヘッドが保持した複数の電子回路部品の像が撮像エリアに一斉に形成される場合、着目エリアは複数の電子回路部品について１つ、設定されてもよい。例えば、種類が同じで画像データ取得条件が同じである電子回路部品が複数、隣接して並んで保持される場合、撮像エリアのそれら電子回路部品を撮像する部分に１つの着目エリアを設定するのである。
【００５７】
さらに、部品撮像システムは、撮像対象のシルエット像を撮像するシステムとしてもよい。
【００５８】
また、部品撮像システムは、作業ヘッドと共にヘッド移動装置によって移動させられるシステムでもよい。この種の部品撮像システムは、例えば、前記装着ヘッド６０ｂのように、複数の部品保持具保持部を有する装着ヘッドと共に移動させられ、保持された複数の電子回路部品を１つずつ撮像するシステムとされるが、電子回路部品１８０のように、画像データ取得条件を互いに異にする複数箇所を有する電子回路部品の撮像に有効である。
【００５９】
さらに、請求可能発明は、電子回路部品装着機に限らず、回路基板への電子回路部品の装着状態を検査する装着検査機や、回路基板に接着剤，クリーム状はんだ等の高粘性流体を回路基板に塗布する塗布機，印刷機や、高粘性流体の塗布状態，印刷状態を検査する塗布検査機，印刷検査機等、他の対基板作業機に設けられて、電子回路部品や、回路基板に塗布された高粘性流体等の撮像対象を撮像する部品撮像システムあるいは撮像システムや、対基板作業機以外の作業機に設けられ、撮像対象を撮像する撮像システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０：装着モジュール    ２２：基板保持装置    ２４：部品供給装置    ２６：装着装置    ３０：部品撮像システム    ４０：回路基板    ６０ａ，６０ｂ：装着ヘッド    ６２：ヘッド移動装置    ８６：吸着ノズル    ８８：ノズルホルダ    １００：回転体    １０２：回転体回転装置    １２０：ＣＭＯＳイメージセンサ    １２２：撮像・画像処理制御コンピュータ    １２４：撮像エリア    １２６：単位セル    １３２：撮像関連情報処理部    １３４：ＣＭＯＳイメージセンサ制御部    １４０：画像処理部    １５０：装着制御コンピュータ    １５２：画像処理コンピュータ    １５６：部品情報記憶装置    １７０，１８０：電子回路部品
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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