(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光素子が主走査方向にライン状に配置された受光部とこの受光部に蓄積された電荷を受け取って電気信号として出力部へ出力する転送部とを有するラインセンサと、前記受光部上に撮像対象物の像を結像させる光学系と、撮像時に前記受光部を部分的に遮光する遮光手段と、前記ラインセンサを制御する制御手段と、ラインセンサが前記電気信号を出力する際の出力対象の素子数を設定する主走査方向素子数設定部とを備え、前記受光部の主走査方向の中心位置は前記光学系の光軸に対してオフセットされており、前記オフセットの量を調整するオフセット量調整手段を備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項２】
前記遮光手段による遮光範囲を調整する遮光範囲調整手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラインセンサによって撮像対象物の画像を読み取る画像読み取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装装置などにおいて電子部品の位置認識を画像処理により行うための撮像手段として、ラインセンサが知られている。このラインセンサは受光量に応じた電荷を蓄える受光素子および受光素子から電荷を受け取って電気信号として出力する転送部をライン状に配列したものである。ラインセンサ上に光学系により撮像対象物の像を結像させると、各受光素子には対象物の画像データに対応する電荷が蓄えられる。この各受光素子の電荷を転送部によって受け取り、電気信号として順次出力させることにより、受光素子の配列方向、すなわち主走査方向の１次元画像データを得ることができる。そして電子部品を主走査方向と直交する副走査方法に移動させながら得られた１次元画像データを並列させることにより、所望の２次元画像データを求めるものである。ラインセンサは一般に配列された受光素子の数によってどのような大きさの撮像対象物に用いられるかが決定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで電子部品実装装置は、取り扱う電子部品の種類やサイズに応じて幾つかのタイプに分類される。例えば、小サイズの電子部品のみを専用的に高速に実装する高速タイプや、小サイズから大型サイズまで多種類の電子部品を対象とする多機能タイプなどがある。このため、電子部品実装装置に上述のラインセンサを用いる場合には、実装対象物のサイズに適合したものを用いる必要があった。この結果、従来は画像読み取り装置に使用するラインセンサの汎用性が乏しく、電子部品実装装置のタイプ別に多種類の画像読み取り装置を準備する必要があり、画像読み取り装置のコスト低減を妨げる要因となっていた。
【０００４】
そこで本発明は、多種類の電子部品に対して同一のラインセンサを使用でき、低コストの画像読み取り装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の画像読み取り装置は、複数の受光素子が主走査方向にライン状に配置された受光部とこの受光部に蓄積された電荷を受け取って電気信号として出力部へ出力する転送部とを有するラインセンサと、前記受光部上に撮像対象物の像を結像させる光学系と、撮像時に前記受光部を部分的に遮光する遮光手段と、前記ラインセンサを制御する制御手段と、ラインセンサが前記電気信号を出力する際の出力対象の素子数を設定する主走査方向素子数設定部とを備え、前記受光部の主走査方向の中心位置は前記光学系の光軸に対してオフセットされており、前記オフセットの量を調整するオフセット量調整手段を備えた。
【０００６】
請求項２記載の画像読み取り装置は、請求項１記載の画像読み取り装置であって、前記遮光手段による遮光範囲を調整する遮光範囲調整手段を備えた。
【０００８】
本発明によれば、撮像時に対象物に応じてラインセンサを部分的に遮光し、必要範囲のみに受光させてこの範囲の１次元画像データのみを読み取り、またラインセンサの中心位置を光学系の光軸に対してオフセットさせて受光範囲の中心位置を光軸に合わせるようにすることにより、同一のラインセンサを多種類の電子部品に対して共用することができ、画像読み取り装置のコストを低減することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の断面図、図２（ａ）は同画像読み取り装置の部分平面図、図２（ｂ）は同画像読み取り装置のマスクプレートの平面図、図３（ａ），（ｂ）は同画像読み取り装置の部分平面図、図４は同画像読み取り装置の制御系の構成を示すブロック図、図５は同画像読み取り装置の光学系の断面図、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は同ラインセンサの部分拡大図である。
【００１０】
まず図１、図２を参照して画像読み取り装置の構造を説明する。図１において画像読み取り装置１はレンズ２ａを備えた光学系２およびケース４内に収納された１次元ＣＣＤカメラ３より成る。ケース４内には基板保持用のプレート１０が装着されており、プレート１０には基板６が保持されている。基板６には、１次元のラインセンサ５がピン５ｃによって実装されている。ラインセンサ５は、複数の受光素子がライン状に配置された受光部５ａを備えている。この受光素子の配列方向は、画像読みとり対象物を撮像する際の主走査方向となっている。ラインセンサ５上には、開口部１１ｂが設けられたマスクプレート１１がボルト１１ａにより着脱自在に配設され、位置決めピン１１ｃによって主走査方向に位置決めされている。
【００１１】
光学系２は下端部に取り付けフランジ２ａを備えており、取付フランジ２ａを介してケース４の上面にボルト２ｃによって固定される。２ｄは光学系２の主走査方向の位置を定める位置決めピンである。光学系２の側端面を位置決めピン２ｄに当接させることにより、光学系２は主走査方向に位置決めされる。光学系２は、ノズル１２に保持された電子部品１３からの反射光を以下に説明するＣＣＤカメラ３に結像させる。
【００１２】
光学系２から入射する入射光は、開口部１１ｂを介して１次元ラインセンサ５の受光部５ａによって受光される。開口部１１ｂの位置と大きさは、遮光手段であるマスクプレート１１が受光部５ａを部分的に覆って遮光し、受光部５の所定範囲のみが光学系２から入射する光を受光するように設定されている。すなわち、開口部１１ｂの位置は右端部が受光部５ａの右端部とほぼ一致するように設定され、開口部１１ｂの大きさは画像読み取り対象物である電子部品１３のサイズに応じて設定される。図２（ａ）は小さいサイズの電子部品に対応した開口長さＬ１の小さな開口部１１ｂを有するマスクプレート１１が装着された状態を示しており、これに対し図２（ｂ）は大きいサイズの電子部品に対応した開口長さＬ２の開口部１１’ｂを有するマスクプレート１１’を示している。
【００１３】
マスクプレート１１を装着した状態では、光学系２を介して入射する入射光は、受光部５ａの受光素子のうち、電荷の出力側である右端部を起点とし開口部１１ｂの大きさにほぼ相当する範囲、すなわち電子部品１３の画像読み取りに必要な範囲の受光素子のみが受光する。したがって、マスクプレート１１は遮光手段であるとともに、開口部１１ｂの大きさを変えることにより遮光範囲を調整する遮光範囲調整手段となっている。取り付け状態でのマスクプレート１１の左右方向、すなわち主走査方向の位置は、位置決めピン１１ｃによって位置決めされる。
【００１４】
次に、主走査方向に対する直角方向の光学系２の光軸ａ上を通る中心位置ｃと受光部５との位置関係について、図３を参照して説明する。図３に示すように、取り付けフランジ２ａに設けられた長穴形状のボルト穴２ｂは、光学系２の中心位置ｃの位置に対して対称には配置されていない。したがって、図３（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示すように、取り付けフランジ２ａの左右方向の取り付け方向を変えることにより、同一の光学系２を用いる場合にあっても、中心位置ｃの受光部５の主走査方向のセンサ中心位置ｂに対する相対位置を変え、中心位置ｃの上記センサ中心位置ｂに対するオフセット量ｄ１、ｄ２を変えることができるようになっている。図３（ａ）では、取り付けフランジ２ａの第１の側端面２ｅを位置決めピン２ｄに当接させており、図３（ｂ）では光学系２の方向を１８０度回転させ、第２の側端面２ｆを位置決めピン２ｄに当接させている。もちろん取り付け方向を変えずにボルト穴２ｂの調整範囲内で光学系２の固定位置をずらすことによっても中心位置ｃの位置を変えることができる。すなわち、光学系２は中心位置ｃの上記センサ中心位置ｂに対するオフセット量を調整するオフセット量調整手段となっている。
【００１５】
同一の光学系２を用いる場合において、上述のように左右方向の取り付け方向を変えることにより（またはボルト穴２ｂの調整範囲内で取り付け位置をずらすことにより）、中心位置ｃの位置を受光部５のセンサ中心位置ｂからオフセットさせるとともに、開口部１１ｂの中心位置を中心位置ｃと一致させるようにボルト穴位置やピン１１ｃの位置を設定することができる。これにより、受光部５の受光範囲の中心位置が中心位置ｃと一致し、対称性に優れ光学系の収差による歪みのない画像を得ることができる。
【００１６】
再び図１において、基板６はケース４内に配設された制御用の回路基板７と接続されている。回路基板７はラインセンサ５から電気信号を取り出すための制御を行う制御回路や、後述する主走査方向の素子数を設定するスイッチ８を備えている。ラインセンサ５によって取得された画像データはコネクタ９により外部装置へ出力される。
【００１７】
ノズル１２に保持されたＱＦＰなどの電子部品１３を光学系２上に位置させ、図外の照明手段によって電子部品１３を照明した状態で光学系２によって受光部５ａ上に電子部品１３の像を結像させることにより、電子部品１３の主走査方向の１次元画像データを得る。そして主走査方向に直交する副走査方法（図１において紙面に垂直方向）に電子部品１３を移動させながら前記撮像を順次行うことにより、１次元画像を並列させた２次元画像を取得することができる。
【００１８】
次に図４を参照して画像読み取り装置の制御系の構成を説明する。図４において、ラインセンサ５は受光部５ａと並行して配置されたライン状のＣＣＤ（電荷結合素子）より成る転送部５ｂを備えている。転送部５ｂの各ＣＣＤには受光部５ａの各受光素子が受光することによって蓄積した電荷が転送される。この転送のタイミングは主走査制御部２２によって制御される。そして転送された電荷はタイミング発生部２１の発生するクロック信号に基づいて順次電気信号としてＣＣＤより転送され出力部２０へ出力される。主走査方向制御部２２は、タイミング発生部２１が出力する信号をカウントし、このカウント値と、後述する主走査方向素子設定部２４に設定された画素数とが一致したとき転送のタイミングを知らせる信号をラインセンサ５へ出力するとともに、カウント値をリセットする。すなわち、タイミング発生部２１および主走査制御部２２は制御手段となっている。
【００１９】
主走査方向画素数設定部２４は、スイッチ８による設定に基づいて転送部５ｂが電気信号を出力する際の出力対象となる素子数を設定する。すなわち、転送部５ｂの全素子のうち、主走査制御部２２からの１回の出力信号によって出力対象となる素子数を設定する。言い換えると、主走査制御部２２は主走査方向画素設定部２４に設定された素子数に従って、受光部５ａから転送部５ｂへの転送タイミングを指示する信号の出力周期を変化させる。副走査制御部２３は主走査方向に直交する方向の撮像処理のタイミングを制御する。コントローラ２５は全体制御手段であり、主走査制御部２２、副走査制御部２３を制御するとともに、図示しない副走査方向駆動手段を制御してノズル１２の副走査方向の動作を制御する。またコントローラ２５は、画像読み取り装置とは別途設けられた画像認識装置の画像処理部２６に必要な信号を送信する。
【００２０】
この画像読み取り装置は上記の様に構成されており、以下画像読み取り方法について図５，図６を参照して説明する。まずノズル１２に保持された電子部品１３を光学系２上に位置させ、光学系２を介して電子部品１３の像を受光部５ａ上に結像させる。これにより、図５に示すように、受光部５ａの開口部１１ｂの下方に位置する範囲Ａ１のみが受光し、この範囲Ａ１内の各受光素子には電子部品１３の像に対応した電荷が蓄積される。これに対し範囲Ａ２の受光素子はマスクプレート１１によって遮光されているため電荷の蓄積は行われない。このように、マスクプレート１１の開口部１１ｂを電子部品１３のサイズと対応させることにより、電子部品１３の撮像に必要な範囲の受光素子のみに電荷を蓄積することができる。
【００２１】
またこのとき受光部５ｂの主走査方向のセンサ中心位置ｂを光学系２の中心位置ｃに対してオフセットさせることにより、図５に示すように範囲Ａ１の受光素子の中心位置を光学系２の中心位置ｃと一致させることができる。したがって電子部品１３を中心位置ｃに対して対称の位置に配置して撮像し、光学系２の収差の影響の少ない高精度の画像を得ることができる。
【００２２】
次に、図６（ａ）に示すように撮像によって受光部５ａの範囲Ａ１の受光素子（ハッチングを施して電荷の蓄積を示している。）に蓄積された電荷は主走査制御部２２から指示された転送タイミングで、転送部５ｂに転送される。これにより、転送部５ｂの各ＣＣＤには受光部５ａの各受光素子に蓄積された電荷が転送される。すなわち、転送部５ｂの範囲Ｂ１のＣＣＤには受光部５ａの範囲Ａ１の受光素子に対応した電荷が転送され、範囲Ｂ２には受光部５ａの範囲Ａ２に対応した電荷が転送される。ここで、範囲Ａ２の受光素子には撮像時の電荷の蓄積がないため、範囲Ｂ２には撮像による電荷の転送はない。
【００２３】
次いで図６（ｂ）に示すように、転送部５ｂの電荷はタイミング発生部２１の出力する信号のタイミングで出力部２０に出力される。このとき、転送部５ｂからは各ＣＣＤの電荷が順次出力されるが、出力の対象となる素子数は予め主走査方向素子数設定部２４によって設定され、範囲Ｂ１の素子のみが出力の対象となっているため、範囲Ｂ１の素子に転送された電荷のみが出力部２０に出力される。
【００２４】
この結果、転送部５ｂでは範囲Ｂ２が右端部に位置した状態となり、また主走査制御部２２のカウント値と主走査方向素子数設定部２４の値が一致する。この後副走査方向への電子部品１３の移動および主走査制御部２２からの転送タイミングに合わせて、再び受光部５ａからの電荷の転送が行われる。そして範囲Ａ１の受光素子の電荷が転送部５ｂの対応する範囲（図６（ｃ）に示す範囲Ｃ１）の素子に転送されるが、このとき範囲Ｂ２の素子には前回転送時において実際には電荷は転送されていないため、今回撮像時に範囲Ａ１の受光素子から転送された電荷との混合による画像の重複は生じない。
【００２５】
すなわち、このことは転送部５ｂは撮像によって得られた電気信号を出力させた後直ちに次の撮像によって受光部５ａに蓄積された電荷の転送を受けることができることを意味しており、これにより同一のラインセンサをサイズの異る多種類の電子部品に対して使用できるとともに、画像情報のない素子からの無駄な出力時間を削除して画像読み取り時間を短縮して画像読みとり効率を向上させることができる。
【００２６】
上記説明したように、本発明は同一のラインセンサをサイズの異なる多種類の電子部品に対して共用できるようにすることにより、画像読み取り装置を構成する各部品の共通部品化を促進し、画像読み取り装置のコスト低減を実現するものである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、撮像時に対象物に応じてラインセンサを部分的に遮光し、必要範囲のみに受光させてこの範囲の受光素子のみから出力させ、またラインセンサの中心位置を光学系の光軸に対してオフセットさせて受光範囲の中心位置を光軸に合わせるようにしたので、同一のラインセンサを多種類の電子部品に対して共用することができ、電子部品読み取り装置のコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の断面図
【図２】（ａ）本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の部分平面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の画像読み取り装置のマスクプレートの平面図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の部分平面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の部分平面図
【図４】本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の制御系の構成を示すブロック図
【図５】本発明の一実施の形態の画像読み取り装置の光学系の断面図
【図６】（ａ）本発明の一実施の形態のラインセンサの部分拡大図
（ｂ）本発明の一実施の形態のラインセンサの部分拡大図
（ｃ）本発明の一実施の形態のラインセンサの部分拡大図
【符号の説明】
２  光学系
２ａ  レンズ
３  １次元ＣＤＤカメラ
５  ラインセンサ
５ａ  受光部
５ｂ  転送部
１０  プレート
１１  マスクプレート
１１ｂ  開口部
１３  電子部品
２０  出力部
２１  タイミング発生部
２２  主走査制御部
２４  主走査方向素子数設定部
【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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