(57)【要約】  少なくとも１つの被調整部品１を認識する認識カメラ４と、認識カメラが撮影した画像を処理する画像処理装置７と、認識カメラと接続されて被調整部品に光を射出する照明光源５と、被調整部品を支持するステージ２と、照明光源から被調整部品に照射される光を用いて位置姿勢検出を行う検出部７と、検出結果に基づいて被調整部品の位置または姿勢を調整する調整部２１，２２と、照明光源から射出されて被調整部品に照射される光の光束の幅を切替える切替部と、を備える。
2013021496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの被調整部品を認識する認識カメラと、
前記認識カメラが撮影した画像を処理する画像処理装置と、
前記認識カメラと接続されて前記被調整部品に光を射出する照明光源と、
前記被調整部品を支持するステージと、
前記照明光源から被調整部品に照射される光を用いて位置姿勢検出を行う検出部と、
前記検出結果に基づいて前記被調整部品の位置または姿勢を調整する調整部と、
前記照明光源から射出されて前記被調整部品に照射される光の光束の幅を切替える切替部と、を備えることを特徴とする調整装置。
【請求項２】
前記切替部は、パターン認識による位置姿勢検出が行われる場合には光束の幅を広くし、パターン認識と異なる位置姿勢検出が行われる場合には光束の幅を狭くすることを特徴とする請求項１に記載の調整装置。
【請求項３】
前記切替部は、光を通過させる孔が形成されて前記照明光源から射出された光の光路に挿入され、前記孔の径の変化によって光束の幅を切替えることを特徴とする請求項１または２に記載の調整装置。
【請求項４】
前記照明光源は、射出される光の光束が異なる複数の光射出部を有し、
前記切替部は、前記光射出部を切替えることで前記光束の幅を切替えることを特徴とする請求項１または２に記載の調整装置。
【請求項５】
前記複数の射出部の少なくとも１つはレーザー光源であることを特徴とする請求項４に記載の調整装置。
【請求項６】
少なくとも１つの被調整部品を認識する認識カメラと、
前記認識カメラが撮影した画像を処理する画像処理装置と、
前記認識カメラと接続されて前記被調整部品に光を射出する照明光源と、
前記照明光源から被調整部品に照射される光を用いて位置姿勢検出を行う検出部と、
前記検出結果に基づいて前記被調整部品の位置または姿勢を調整する調整部と、
前記照明光源から射出されて前記被調整部品に照射される光の光束の幅を切替える切替部と、を備え、
前記被調整部品は、モータのモータ軸の中心に位置合わせされる光学部品であり、
前記認識カメラは、前記モータ軸に沿った方向から前記モータを撮影可能に配置され、
前記検出部は、前記光学部品の種類に応じて光束の幅が広い光を用いた位置姿勢検出と、光束の幅が狭い光を用いた位置姿勢検出を行うことを特徴とする光学部品実装装置。
【請求項７】
前記モータ軸を回転させる回転機構をさらに備え、
前記検出部は、前記モータ軸の回転角度を異ならせて撮影された画像に基づいて前記光学部品の位置姿勢検出を行うことを特徴とする請求項６に記載の光学部品実装装置。
【請求項８】
前記切替部は、パターン認識による位置姿勢検出が行われる場合には光束の幅を広くし、パターン認識と異なる位置姿勢検出が行われる場合には光束の幅を狭くすることを特徴とする請求項６または７に記載の光学部品実装装置。
【請求項９】
前記切替部は、光を通過させる孔が形成されて前記照明光源から射出された光の光路に挿入され、前記孔の径の変化によって光束の幅を切替えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の光学部品実装装置。
【請求項１０】
前記照明光源は、射出される光の光束が異なる複数の光射出部を有し、
前記切替部は、前記光射出部を切替えることで前記光束の幅を切替えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の光学部品実装装置。
【請求項１１】
前記複数の射出部の少なくとも１つはレーザー光源であることを特徴とする請求項１０に記載の光学部品実装装置。
【請求項１２】
被調整部品に照明光源から射出された光を照射して位置姿勢検出を行い、検出結果に基づいて位置姿勢の調整を行う調整方法であって、
前記照明光源から射出された光を切替部によって光束の幅の広い光に切替えて前記被調整部品に照射させ、
光束の幅の広い光が照射された被調整部品を認識カメラで撮影してパターン認識により位置姿勢検出を行い、
前記照明光源から射出された光を切替部によって光束の幅の狭い光に切替えて前記被調整部品に照射させ、
光束の幅の狭い光が照射された被調整部品を認識カメラで撮影して前記被調整部品からの反射光を用いて位置姿勢検出を行い、
前記検出結果に基づいて前記被調整部品の位置姿勢を調整する調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品や光学部品などの部品の位置・姿勢を認識して、その位置姿勢を調整する調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品や光学部品の位置合せを行う方法として、外形を認識する方法のほかに、部品に位置合せ用のパターンを設け、パターンを認識して位置合せする方法がある。従来、パターン認識による位置合せが可能な部品の認識装置・方法としては、例えば特許文献１に示すように、パターン認識による位置合せが可能な部品（円形パターンを有する円板）を回転軸（シャフト）上に設置し、認識カメラで複数の位相における円形パターンの一部（パターン）の画像を認識して回転角度、偏芯量を計算し、この結果を基にしてエンコーダディスクをＸＹＸ‘軸方向に調整し、円板パターンの中心を、シャフトの回転中心に合わせるという方法がある。【０００３】
また、パターン認識による位置合せが難しい部品、例えば、光学部品において精度が要求される場合や、部品の制約上、位置合せパターンとパターン周囲の明暗が確保できず、パターン認識ができない部品においては、部品内の光学系を用いて調整する場合がある。【０００４】
例えば特許文献２に示すように、オートコリメーション法という手法を用いることで反射凹面鏡中心をシャフト中心に位置合せすることが可能である。これは光源からの光を凹面鏡（パターン認識が難しい反射部品）に照射し、シャフト上の凹面鏡から反射された光を認識カメラで観察し、このとき、凹面鏡を回転させながら凹面鏡からの反射像を観測する。シャフトに対して凹面鏡の位置が偏芯している場合は反射像の軌跡が円を描き、この円の半径を計測することで凹面鏡の偏芯量を求め、パターン認識による位置合せが難しい反射部品の位置調整を実施していた。【０００５】
上記のように、部品実装において、パターン認識による位置合せが可能な部品とパターン認識による位置合せが難しい部品とでは、部品位置を認識するための光学系・方法が異なる。そこで、特許文献３に示すような部品実装装置においては、装置を小型化・簡略化させ、製造コストを大幅に低減させることを目的として、複数の部品を撮像カメラ１台で認識するための方法として次の２つを紹介している。【０００６】
１つは複数の部品それぞれに対応するように配置され、対応する部品に対して光を照射する照射部を複数設置し、照射部を切り替え制御することにより、認識すべき部品のみに光を照射させる方法である。もう１つは、単一の照射部から部品に光を照射し、その部品の表面で反射された反射光の光路を切り替えること（光路変更部）で、撮像部に所望の部品の反射光のみを受光させる方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３４３０７６８号公報
【特許文献２】特開２０００−２０５９９８号公報
【特許文献３】特開２００６−３５１９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、パターン認識による位置合せが可能な部品（例えば、エンコーダディスク）と、パターン認識による位置合せが難しい部品（例えば、凹面鏡）を同時に調整する場合や、単一部品に対して複数の調整をする場合（例えば、パターンを認識した後、反射光を用いて部品のあおり調整を行う場合）は、上記の従来技術を用いると、認識カメラとは別に高価な偏芯顕微鏡が必要となる。また、設備が大きくなるとともに、設備費用が高くなるといった問題がある。【０００９】
また、上記特許文献３に示す装置でエンコーダディスクと凹面鏡を同時に調整したり、単一部品に対して複数の調整をしたりする場合には、調整に必要な分の照明が複数必要になる。また、照射部やカメラもしくは部品搭載部を稼動させる機構が必要となり、装置の大型化やコスト増加の問題がある。また、単一照射部の方式の場合では、光路変更部にプリズムやミラーが必要となり、装置の大型化や複雑化の問題がある。【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の大型化や複雑化を抑えつつ、被調整部品の性質や調整方法に応じた位置姿勢検出や位置姿勢調整を行うことのできる調整装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、少なくとも１つの被調整部品を認識する認識カメラと、認識カメラが撮影した画像を処理する画像処理装置と、認識カメラと接続されて被調整部品に光を射出する照明光源と、被調整部品を支持するステージと、照明光源から被調整部品に照射される光を用いて位置姿勢検出を行う検出部と、検出結果に基づいて被調整部品の位置または姿勢を調整する調整部と、照明光源から射出されて被調整部品に照射される光の光束の幅を切替える切替部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被調整部品に照射される光の光束の幅を切替えることで、１つの光学系で被調整部品の性質や調整方法に応じた位置姿勢検出や位置姿勢調整を行うことができ、装置の大型化やコストの増大も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる調整装置の概略構成を示す概略図である。
【図２】図２は、光源切替部の断面図であって、幅広光を被調整部品に照射させる状態を示す図である。
【図３】図３は、光源切替部の断面図であって、スポット光を被調整部品に照射させる状態を示す図である。
【図４−１】図４−１は、被調整部品が傾いていない場合の認識カメラでの反射光の撮像状態を示す概略図である。
【図４−２】図４−２は、被調整部品が傾いている場合の認識カメラでの反射光の撮像状態を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２にかかる部品実装装置の概略構成を示す概略図である。
【図６】図６は、パターン認識による位置合せが可能な光学部品としてのエンコーダディスクの概略図である。
【図７】図７は、パターン認識による位置合せが難しい光学部品としての凹面鏡の概略断面図である。
【図８】図８は、認識カメラで撮像されたエンコーダディスクの画像の概略図である。
【図９】図９は、認識カメラで撮像された凹面鏡の画像の概略図である。
【図１０−１】図１０−１は、エンコーダディスクの位置姿勢検出を説明するためにモータ部分を拡大した側面図である。
【図１０−２】図１０−２は、図１０−１に示す矢印Ａに沿って撮影した画像を例示する図である。
【図１１−１】図１１−１は、凹面鏡の位置姿勢検出を説明するためにモータ部分を拡大した側面図である。
【図１１−２】図１１−２は、図１１−１に示す矢印Ｂに沿って撮影した画像を例示する図である。
【図１２】図１２は、凹面鏡の位置姿勢検出を行うための認識カメラ内での光学要素の概略構成を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態３にかかる光学部品実装装置の概略構成を示す概略図である。
【図１４】図１４は、実施の形態１にかかる調整装置での位置姿勢調整の動作を説明するフローチャートである。
【図１５】図１５は、エンコーダディスクの位置姿勢調整の手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、凹面鏡３２の位置姿勢調整の手順を示すフローチャートである。
【図１７−１】図１７−１は、実施の形態１の変形例１にかかる調整装置が備える光源切替部の断面図であって、スポット光を被調整部品に照射させる状態を示す図である。
【図１７−２】図１７−２は、実施の形態１の変形例１にかかる調整装置が備える光源切替部の断面図であって、幅広光を被調整部品に照射させる状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる調整装置、光学部品実装装置、および調整方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる調整装置の概略構成を示す概略図である。調整装置は、光学部品が実装される実装基板（被調整部品）１の搭載位置および姿勢を確認するための認識カメラ４、実装基板１を保持して位置姿勢を調整する調整ステージ２、認識カメラ４からの画像データにより実装基板１の位置を測定するとともに、実装基板１の姿勢を確認調整する制御部（検出部，画像処理装置）７を備えて構成される。本実施の形態１では、位置姿勢の調整が行われる被調整部品として実装基板１を例示して説明する。
【００１６】
照明光源５は、認識カメラ４に接続されており、その光学経路途中に照明光源５の種類を切り替える光源切替部６が設置されている。調整ステージ２は、実装基板１を吸着保持するための負圧空気を発生させるコンプレッサなどの負圧源３に接続されている。調整ステージ２は、ＸＹＺ軸（調整部）２１と、被調整部品の姿勢を調整するあおり調整機構（調整部）２２を有して構成されている。
【００１７】
制御部７は、認識カメラ４から得た実装基板１の位置データを処理する画像認識処理部８と、その認識カメラ４のデータを基に調整ステージ２のＸＹＺ軸２１と実装基板１の姿勢を調整するあおり調整機構２２の位置制御を行う位置制御部９を有して構成されている。
【００１８】
図２は、光源切替部６の断面図であって、幅広光を被調整部品に照射させる状態を示す図である。図３は、光源切替部６の断面図であって、スポット光を被調整部品に照射させる状態を示す図である。光源切替部６は、照明光源５と認識カメラ４の間の光路上に挿入される。光源切替部６は、照明光源５から射出された光を遮蔽する遮蔽板２６を有している。
【００１９】
遮蔽板２６には、２種類の開口（第１孔２７と第２孔２８）が形成されている。各孔２７，２８は、第１孔２７よりも第２孔２８のほうが、径が大きくなるように形成されている。
【００２０】
光源切替部６は、照明光源５から射出された光を、第１孔２７に通過させるか、第２孔２８に通過させるかを切替えることで、実装基板１に照射される光の光束の幅を切替える。なお、第２孔２８は、照明光源５から射出された光の光束の幅をほとんど変化させない大きさで形成されている。
【００２１】
第２孔２８よりも径の小さい第１孔２７を通過した光は、光束の幅が小さい（第１の光束幅の）スポット光となって認識カメラ４に到達して実装基板１に照射される。また、第１孔２７よりも径の大きい第２孔２８を通過した光は、光束の幅が大きい（第２の光束幅の）幅広光となって認識カメラ４に到達して実装基板１に照射される。
【００２２】
図２では、照明光源５から射出される光が第２孔２８を通過するように遮蔽板２６が配置されており、幅広光が認識カメラ４に到達する。この構成は、パターン認識による位置合わせが可能な被調整部品の位置姿勢調整を行う場合などに用いられる。
【００２３】
図３では、照明光源５から射出される光が第１孔２７を通過するように遮蔽板２６が配置されており、スポット光が認識カメラ４に到達する。この状態は、パターン認識による位置合せが難しい被調整部品の位置姿勢調整を行う場合などに用いられる。第１孔２７の径は、例えば約５０〜１００μｍである。
【００２４】
次に、上述した調整装置による実装基板１の位置姿勢調整を行う動作について説明する。図１４は、実施の形態１にかかる調整装置での位置姿勢調整の動作を説明するフローチャートである。
【００２５】
まず、図示しない供給手段により実装基板１を調整ステージ２上に供給し、実装基板１を調整ステージ２上に吸着固定する（ステップＳ１）。次に、実装基板１の姿勢状態を確認するため、光源切替部６を図３に示す状態にして、スポット光を実装基板１に照射する（ステップＳ２）。そして、実装基板１の所定の部分からの反射光１９を認識カメラ４に認識させる（ステップＳ３）。
【００２６】
図４−１は、被調整部品である実装基板１が傾いていない場合の認識カメラ４での反射光の撮像状態を示す概略図である。図４−２は、被調整部品である実装基板１が傾いている場合の認識カメラでの反射光の撮像状態を示す概略図である。
【００２７】
図４−１，図４−２に示すように、実装基板１が傾いた状態である場合は、実装基板１が傾いていない場合に比べて、反射光１９の認識カメラ４での認識位置にずれが生じる。具体的には、認識カメラ４におけるスポット光の出射位置４ａと反射光１９の入射位置４ｂとが、図４−１に示す例では略一致しているが、図４−２に示す例では距離Ｌのずれが生じている。そして、画像認識処理部８は、撮像情報からずれ量である距離Ｌを算出するとともに、距離Ｌから実装基板１の姿勢のずれを算出する（ステップＳ４）。
【００２８】
位置制御部９は、反射光１９のずれを解消するように調整ステージ２のあおり調整機構２２を動かして、入射位置４ｂが出射位置４ａに一致するように、実装基板１の姿勢を調整する（ステップＳ５）。このような反射光１９による基板姿勢の確認を実装基板１の複数の位置で実行することで、実装基板１の姿勢の調整が行われる。
【００２９】
実装基板１の姿勢を調整した後、光源切替部６を図２に示す状態に切替えて、幅広光を実装基板１に照射する（ステップＳ６）。そして、実装基板１に施されているパターン画像（図示せず）を画像認識処理部８に取り込み、実装基板１の平面的な位置を算出する（ステップＳ７）。位置制御部９は、算出された実装基板１の位置に基づいて、実装基板１が規定の位置となるようにＸＹＺ軸２１を調整する（ステップＳ８）。
【００３０】
上述したように、本実施の形態によれば、１つの認識カメラ４の鏡筒へ入射する照明光の光路途中に第１孔２７と第２孔２８を施した遮蔽板２６を挿入する機構を用いることで、実装基板１の姿勢調整と位置調整がひとつの光学系で可能となる。これにより、複数の光学系をそれぞれ持つ場合に比べて、コストの増大を抑えることができ、装置の小型化も図ることができる。また、実装基板１をＸＹ方向の位置調整だけでなく、実装基板１のあおり方向の調整を行うことで、実装する部品を高精度に実装することができる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、幅広光とスポット光を切替えるために複数の孔２７，２８が形成された遮蔽板２６を用いているが、孔の径を可変にし、孔の径を変化させることができるように構成すれば、１つの孔が形成された遮蔽板でも幅広光とスポット光を切替えることができる。
【００３２】
図１７−１は、実施の形態１の変形例１にかかる調整装置が備える光源切替部の断面図であって、スポット光を被調整部品に照射させる状態を示す図である。図１７−２は、実施の形態１の変形例１にかかる調整装置が備える光源切替部の断面図であって、幅広光を被調整部品に照射させる状態を示す図である。
【００３３】
図２で示した光源切替部６は、幅広光源をスリットで絞りスポット光とする構造である。一方、本変形例１では、スポット光を形成するレーザー光源３５を光源に用いる。また、光源切替部６の遮蔽板２６には、透過性を持ち、透過する光を拡散させる拡散板３６が設けられる。
【００３４】
本変形例１にかかる光源切替部６では、スポット光を得る場合には、図１７−１に示すように、レーザー光源３５から射出されたレーザー光を直接用いる。また、幅広光を用いる場合には、図１７−２に示すように、透過性を持つ拡散板３６をレーザー光の光路に進入させる。レーザー光に拡散板３６を透過させることで、光の拡散により幅広光を形成して照明として用いることが可能となる。
【００３５】
このように、本変形例１にかかる調整装置でも、レーザー光源３５によってスポット光と幅広光を得ることができるため、複数の光学系をそれぞれ持つ場合に比べて、コストの増大を抑えることができ、装置の小型化も図ることができる。
【００３６】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２にかかる部品実装装置の概略構成を示す概略図である。図６は、パターン認識による位置合せが可能な光学部品としてのエンコーダディスクの概略図である。図７は、パターン認識による位置合せが難しい光学部品としての凹面鏡の概略断面図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３７】
光学部品実装装置は、ステージ１６に支持されたモータ１４のモータ軸１５に対して、光学部品１２を位置合わせして取り付ける。光学部品１２を位置合わせする際に、光学部品１２の位置姿勢調整が行われる。
【００３８】
また、図６に示すエンコーダディスク（被調整部品）３１は、パターン認識による位置合わせが可能な光学部品１２として例示される。また、図７に示す凹面鏡（被調整部品）３２は、パターン認識による位置合わせが難しい光学部品１２として例示される。
【００３９】
図５に示すように、光学部品実装装置において、吸着ヘッド１１は、調整する光学部品１２を吸着保持するための負圧空気を発生させる負圧源１０に接続されている。また、吸着ヘッド１１は、ＸＹＺステージ１８に固定されて、ＸＹＺ方向に移動可能な構造となっている。
【００４０】
一方、モータ１４は、モータ１４を位置決め固定するステージ１６に人手もしくは図示しない供給機構によって供給され、図示しない位置決め機構部でモータ１４本体が位置決めされる。次に、モータ軸１５を把持し、所定角度回転させるための回転チャック１７にてモータ軸１５が把持固定される。
【００４１】
また、吸着ヘッド１１の上部には、吸着ヘッド１１を光学部品搭載部１３に光学部品１２を用いて供給した後、光学部品１２の搭載位置を確認するための認識カメラ４が設置されている。照明光源５は認識カメラ４に接続されており、その光学経路途中に照明光源５の種類を切り替える光源切替部６が設置されている。
【００４２】
光源切替部６は、照明光源５と認識カメラ４をつなぐ光路途中にあり、認識カメラ４へ入射する照明光の大きさ（光束の幅）を変更する遮蔽板２６が光路上に挿入される構成となっている（図２および図３も参照）。
【００４３】
また、制御部７は、この認識カメラ４から得た光学部品１２の位置データを処理する画像認識処理部８と、そのデータを基にＸＹＺステージ１８の位置制御を行う位置制御部９を有して構成される。認識カメラ４からの画像データから光学部品１２の位置を測定するとともに、光学部品１２の中心位置とモータ軸１５の回転中心位置との距離を計算して、その値を位置制御部９に送って位置制御部９に光学部品１２の位置調整を行わせる。
【００４４】
次に、パターン認識による位置合せが可能な光学部品１２としてエンコーダディスク３１を例示し、モータ軸１５の回転中心位置に対して所定の偏芯量以内にエンコーダディスク３１が配置されるように調整する動作について説明する。
【００４５】
エンコーダディスク３１を認識する場合においては、図２に示すように光源切替部６は第２孔２８に光を通過させる状態に切替えられ、第２孔２８を通過した幅広光を用いて認識カメラ４にてエンコーダディスク３１を認識する。図８は、認識カメラ４で撮像されたエンコーダディスク３１の画像の概略図である。また、図１５は、エンコーダディスク３１の位置姿勢調整の手順を示すフローチャートである。
【００４６】
まず、吸着ヘッド１１に手または機械にてエンコーダディスク３１を供給し、吸着把持させる（ステップＳ１１）。次に、モータ１４をステージ１６上に人手または機械にて供給する（ステップＳ１２）。次に、図示しない位置機構でモータ１４本体を位置決めし、モータ軸１５を回転チャック１７で把持する（ステップＳ１３）。
【００４７】
エンコーダディスク３１を吸着把持した吸着ヘッド１１をモータ１４上に移動させ、吸着ヘッド１１を下降させてエンコーダディスク３１をモータ１４の軸上に供給する（ステップＳ１４）。次に、吸着をＯＦＦし、吸着ヘッド１１を退避させる（ステップＳ１５）。
【００４８】
次に、エンコーダディスク３１のパターン画像２０１の位置を画像認識処理部８に取り込み、位置を算出する（ステップＳ１６）。位置を算出した回数が所定回数以下であれば（ステップＳ１７，Ｎｏ）、モータ軸１５を回転チャック１７で１２０度回転させて（ステップＳ１８）ステップＳ１６に戻り、エンコーダディスク３１のパターン画像２０１の位置を画像認識処理部８に取り込み、位置を算出する。なお、本実施の形態では、パターン画像２０１の位置を３点に移動させて位置検出を行う。すなわち、位置を算出する所定回数は３回となる。もちろん４回以上の位置検出を行うように構成しても構わない。
【００４９】
図１０−１は、エンコーダディスク３１の位置姿勢検出を説明するためにモータ部分を拡大した側面図である。図１０−２は、図１０−１に示す矢印Ａに沿って撮影した画像を例示する図である。位置を算出した回数が所定回数に達していれば（ステップＳ１７，Ｙｅｓ）、図１０−２に示すパターン位置２１１〜２１３の３点の位置からモータ軸１５の回転中心位置２１５を算出するとともに、モータ軸１５の回転中心位置２１５からエンコーダディスク３１のパターン画像までの距離を求める（ステップＳ１９）。
【００５０】
図１０−２において、パターン位置２１１は初めにエンコーダディスク３１を光学部品搭載部１３に供給した状態でのエンコーダディスク３１に施されたパターン画像２０１の位置である。パターン位置２１２は、そこからモータ軸１５を１２０度回転させた時のエンコーダディスク３１のパターン画像２０１の位置である。パターン位置２１３は更に１２０度回転させた時のエンコーダディスク３１のパターン画像２０１の位置である。
【００５１】
このように、モータ軸１５を所定量回転させることで、エンコーダディスク３１のパターン画像２０１の位置を計測し、モータ軸１５の回転中心位置２１５を制御部７で計算する。すなわち、パターン位置２１１、２１２、２１３の３点を通る円２１４を計算より導出し、その中心点を回転中心位置２１５とし、円２１４の半径（偏芯量）２１６を求める。この半径２１６がエンコーダディスク３１の中心位置とモータ軸１５の回転中心位置とのズレ（偏芯量）となる。
【００５２】
そして、このようにして求めた偏芯量２１６が所定量より大きい場合には（ステップＳ２０，Ｎｏ）、吸着ヘッド１１を下降させてエンコーダディスク３１を吸着把持し、モータ軸１５の回転中心位置にパターンが重なるようにエンコーダディスク３１を移動させ、吸着ヘッド１１を退避させる（ステップＳ２１）、再度ステップＳ１６〜Ｓ１９までの動作を行う。
【００５３】
そして、偏芯量２１６が所定量以下である場合には（ステップＳ２０，Ｙｅｓ）、エンコーダディスク３１の位置姿勢調整を終了する。
【００５４】
次に、パターン認識による位置合わせが難しい光学部品として凹面鏡３２を例示し、モータ軸１５の回転軸中心位置に対して所定の偏芯量以内に凹面鏡３２が配置されるように調整する動作について説明する。
【００５５】
凹面鏡３２を認識する場合においては、図３に示すように光源切替部６は第１孔２７に光を通過させる状態に切替えられ、第１孔２７を通過したスポット光を用いて認識カメラ４にて凹面鏡を認識する。図９は、認識カメラ４で撮像された凹面鏡３２の画像の概略図である。
【００５６】
図１１−１は、凹面鏡３２の位置姿勢検出を説明するためにモータ１４部分を拡大した側面図である。図１１−２は、図１１−１に示す矢印Ｂに沿って撮影した画像を例示する図である。図１２は、凹面鏡３２の位置姿勢検出を行うための認識カメラ４内での光学要素の概略構成を示す図である。
【００５７】
図１２に示すように、光源切替部６を通過したスポット光１１１は、プリズム１１４で９０度に反射され、対物レンズ１１５に入射された後、凹面鏡３２の手前位置に相当する近軸焦点で像を結ぶ。この凹面鏡３２に入射された光は、凹面鏡３２の近軸焦点から発射された光と同等であることから、凹面鏡３２の凹面から平行光１１２として反射され、対物レンズ１１５に入射される。
【００５８】
この対物レンズ１１５に入射された光は、プリズム１１４を透過し、投影レンズ１２１に入射されて拡大される。拡大された像が受光センサ１２２に投影され、図９に示すように反射光２０２として観察される。この反射光２０２の位置が凹面鏡３２の凹部の中心位置３２ａと対向する位置となる。
【００５９】
図１６は、凹面鏡３２の位置姿勢調整の手順を示すフローチャートである。まず、吸着ヘッド１１に手または機械にて凹面鏡３２を供給し、吸着把持させる（ステップＳ３１）。次に、モータ１４をステージ１６上に人手または機械にて供給する（ステップＳ３２）。次に、図示しない位置機構でモータ１４本体を位置決めし、モータ軸１５を回転チャック１７で把持する（ステップＳ３３）。
【００６０】
凹面鏡３２を吸着把持した吸着ヘッド１１をモータ１４上に移動させ、吸着ヘッド１１を下降させて凹面鏡３２をモータ１４の軸上に供給する（ステップＳ３４）。次に、吸着をＯＦＦし、吸着ヘッド１１を退避させる（ステップＳ３５）。
【００６１】
次に、凹面鏡３２からの反射光２０２の画像の位置を画像認識処理部８に取り込み、位置を算出する（ステップＳ３６）。位置を算出した回数が所定回数以下であれば（ステップＳ３７，Ｎｏ）、モータ軸１５を回転チャック１７で１２０度回転させて（ステップＳ３８）ステップＳ３６に戻り、凹面鏡３２からの反射光の画像の位置を画像認識処理部８に取り込み、位置を算出する。なお、本実施の形態では、凹面鏡からの反射光２０２の位置を３点に移動させて位置検出を行う。すなわち、位置を検出する所定回数は３回となる。もちろん４回以上の位置検出を行うように構成しても構わない。
【００６２】
位置を算出した回数が所定回数に達していれば（ステップＳ３７，Ｙｅｓ）、図１１−２に示す反射光位置２２１〜２２３の３点の位置からモータ軸１５の回転中心位置２２５を算出するとともに、モータ軸１５の回転中心位置２２５から反射光位置２２１〜２２３までの距離を求める（ステップＳ３９）。
【００６３】
図１１−２において、反射光位置２２１は、初めに凹面鏡３２を光学部品搭載部１３に供給した状態での凹面鏡３２からの反射光２０２の位置である。反射光位置２２２はそこからモータ軸１５を１２０度回転させた時の凹面鏡３２からの反射光２０２の位置である。反射光位置２２３は更に１２０度回転させた時の凹面鏡３２からの反射光２０２の位置を示す。
【００６４】
このように、モータ軸１５を所定量回転させることで、凹面鏡３２の反射光２０２の位置を計測し、モータ軸１５の回転中心位置２２５を制御部７で計算する。すなわち、反射光位置２２１、２２２、２２３の３点を通る円２２４を計算より導出し、その中心点を回転中心位置２２５とし、円２２４の半径（偏芯量）２２６を求める。この半径２２６が、凹面鏡３２の中心位置とモータ軸１５の回転中心位置とのズレ（偏芯量）となる。
【００６５】
そして、このようにして求めた偏芯量２２６が所定量より大きい場合には（ステップＳ４０，Ｎｏ）、吸着ヘッド１１を下降させて凹面鏡３２を吸着把持し、モータ軸１５の回転中心位置に凹面鏡３２の中心位置が重なるように凹面鏡３２を移動させ、吸着ヘッド１１を退避させ（ステップＳ４１）、再度ステップＳ３６〜Ｓ３９までの動作を行う。
【００６６】
そして、偏芯量２２６が所定量以下である場合には（ステップＳ４０，Ｙｅｓ）、凹面鏡３２の位置姿勢調整を終了する。
【００６７】
上述したように、本実施の形態によれば、認識カメラ４の鏡筒へ入射する照明光の光路途中に第１孔２７および第２孔２８が形成された遮蔽板２６を挿入する機構を用いることで、パターン認識による位置合せが可能な光学部品１２（例えば、エンコーダディスク３１）と、パターン認識による位置合せが難しい光学部品１２（例えば、凹面鏡３２）の位置姿勢調整がひとつの光学系で可能となる。これにより、複数の光学系をそれぞれ持つ場合に比べて、コストの増大を抑えることができ、装置の小型化も図ることができる。
【００６８】
実施の形態３．
図１３は、本発明の実施の形態３にかかる光学部品実装装置の概略構成を示す概略図である。本実施の形態３では、照明光源５が、光を射出する複数の光射出部３４ａ，３４ｂを有する。例えば、一方の光射出部３４ａから射出された光は第２孔２８（図２，３を参照）を通過して幅広光として照射され、他方の光射出部３４ｂから射出された光は第１孔２７（図２，３を参照）を通過してスポット光として照射されるように構成する。
【００６９】
このように構成することで、光射出部３４ａ，３４ｂの電源を交互にＯＮ／ＯＦＦ切替えることで、被調整部品に照射される光の光束の幅を切替えることができる。そして、第１孔２７を通過した光と第２孔２８を通過した光の両方が、単一の光路で認識カメラ４に到達するようにプリズムなどを設ければ、遮蔽板２６（図２，３を参照）を移動させる機構を省略することができる。これにより、上記実施の形態と同様に、被調整部品の位置姿勢調整がひとつの光学系で可能となる。また、複数の光学系をそれぞれ持つ場合に比べて、コストの増大を抑えることができ、装置の小型化も図ることができる。
【００７０】
なお、光射出部３４ａ，３４ｂのうちスポット光を照射させる側の光射出部をレーザー光源とすることで、遮蔽板２６（図２，３を参照）を用いずにスポット光を照射させることができるとともに、光径をより小さく絞る（数μｍ〜数十μｍ）ことで、より高精度の位置調整をする事が可能となる。なお、このような光射出部を切替える構成は、上述した実施の形態１の構成にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上のように、本発明にかかる調整装置は、光を照射して被調整部品の位置姿勢調整を行う調整装置に有用である。
【符号の説明】
【００７２】
１  実装基板（被調整部品）
２  調整ステージ
３  負圧源
４  認識カメラ
４ａ  出射位置
４ｂ  入射位置
５  照明光源
６  光源切替部
７  制御部（検出部、画像処理装置）
８  画像認識処理部
９  位置制御部
１０  負圧源
１１  吸着ヘッド
１２  光学部品
１３  光学部品搭載部
１４  モータ
１５  モータ軸
１６  ステージ
１７  回転チャック
１８  ＸＹＺステージ
１９  反射光
２１  ＸＹＺ軸（調整部）
２２  あおり調整機構（調整部）
２６  遮蔽板
２７  第１孔
２８  第２孔
３１  エンコーダディスク（被調整部品）
３２  凹面鏡（被調整部品）
３２ａ  中心位置
３４ａ，３４ｂ  光射出部
３５  レーザー光源
３６  拡散板
１１１  スポット光
１１２  平行光
１１４  プリズム
１１５  対物レンズ
１２１  投影レンズ
１２２  受光センサ
２０１  パターン画像
２０２  反射光
２１１，２１２，２１３  パターン位置
２１４  円
２１５  回転中心位置
２１６  半径（偏芯量）
２２１，２２２，２２３  反射光位置
２２４  円
２２５  回転中心位置
２２６  半径（偏芯量）
【図１】
2013021496.tif 000003
【図２】
2013021496.tif 000004
【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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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１０−１】
2013021496.tif 000013
【図１０−２】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
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【図１２】
2013021496.tif 000017
【図１３】
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【図１４】
2013021496.tif 000019
【図１５】
2013021496.tif 000020
【図１６】
2013021496.tif 000021
【図１７−１】
2013021496.tif 000022
【図１７−２】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年1月17日(2012.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの被調整部品を認識する認識カメラと、
前記認識カメラが撮影した画像を処理する画像処理装置と、
前記認識カメラと接続されて前記被調整部品に光を射出する照明光源と、
前記被調整部品を支持するステージと、
前記照明光源から被調整部品に照射される光を用いて位置姿勢検出を行う検出部と、
前記位置姿勢検出の検出結果に基づいて前記被調整部品の位置または姿勢を調整する調整部と、
前記照明光源から射出されて前記被調整部品に照射される光の光束の幅を切替える切替部と、を備え、
前記切替部は、パターン認識による位置姿勢検出が行われる場合には光束の幅を広くし、パターン認識と異なる位置姿勢検出が行われる場合には光束の幅を狭くすることを特徴とする調整装置。
【請求項２】
少なくとも１つの被調整部品を認識する認識カメラと、
前記認識カメラが撮影した画像を処理する画像処理装置と、
前記認識カメラと接続されて前記被調整部品に光を射出する照明光源と、
前記照明光源から被調整部品に照射される光を用いて位置姿勢検出を行う検出部と、
前記位置姿勢検出の検出結果に基づいて前記被調整部品の位置または姿勢を調整する調整部と、
前記照明光源から射出されて前記被調整部品に照射される光の光束の幅を切替える切替部と、を備え、
前記被調整部品は、モータのモータ軸の中心に位置合わせされる光学部品であり、
前記認識カメラは、前記モータ軸に沿った方向から前記モータを撮影可能に配置され、
前記検出部は、前記光学部品の種類に応じて光束の幅が広い光を用いた位置姿勢検出と、光束の幅が狭い光を用いた位置姿勢検出を行い、
前記切替部は、パターン認識による位置姿勢検出が行われる場合には光束の幅を広くし、パターン認識と異なる位置姿勢検出が行われる場合には光束の幅を狭くすることを特徴とする光学部品実装装置。
【国際調査報告】
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