(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の実装面に対して垂直な方向から電子部品の下面画像を撮像部によって撮像する第１の光路と、
前記基板の実装面とは垂直な方向に対して前記基板側に傾斜した方向から前記電子部品の斜め画像を前記撮像部によって撮像する光路であって、前記第１の光路と同じ光路長を有する第２の光路と、
で構成され、
前記第１の光路と前記第２の光路とを切り替える切替部材と、
前記切替部材と前記電子部品との間に位置し、前記電子部品に光を照射する照明装置と、
を備え、
前記照明装置には、
前記第１の光路の一部を構成する第１のスリットと、
前記第２の光路の一部を構成する第２のスリットとが形成されていることを特徴とする部品撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の部品撮像装置において、
前記撮像部は、ラインセンサを含むことを特徴とする部品撮像装置。
【請求項３】
請求項２記載の部品撮像装置において、
前記第１のスリットおよび第２のスリットは、前記ラインセンサの長手方向に延びるように形成されていることを特徴とする部品撮像装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちいずれか一つに記載の部品撮像装置において、
前記照明装置は、点灯と消灯とを切り替え可能な複数の照明部を有し、それらの照明部の点灯・消灯を切り替えることにより、前記第１の光路と前記第２の光路の照明を切り替えることを特徴とする部品撮像装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちいずれか一つに記載の部品撮像装置において、
前記切替部材は、
進退可能な反射面を有する第１のミラー部と、
進退しない反射面を有する第２のミラー部とを含むことを特徴とする部品撮像装置。
【請求項６】
請求項５記載の部品撮像装置において、
前記第１の光路は、進退可能に構成された第１のミラー部の反射面が進出し、光路の光を反射することによって形成され、
前記第２の光路は、前記第１のミラー部の反射面が退出し、光が反射面に反射しないことによって形成されることを特徴とする部品撮像装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６記載の部品撮像装置において、
前記第１のミラー部は、
進退しないミラーと、
前記進退しないミラーに対して平行移動して進退するミラーと、
を含むことを特徴とする部品撮像装置。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のうちいずれか一つに記載の部品撮像装置において、
前記第１のミラー部の反射面を進退させる駆動装置と、
前記撮像部、前記第１のミラー部、前記第２のミラー部および前記駆動装置を内部に収納するハウジングと、
を更に備えることを特徴とする部品撮像装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８記載の発明に係る部品撮像装置において、
前記電子部品は、実装用部品を含み、
前記撮像部によって実装用部品を撮像し、実装用部品の端子またはリードの位置、高さを検出する検出部を更に備えることを特徴とする表面実装機。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８記載の発明に係る部品撮像装置において、
前記電子部品は、被検査用電子部品を含み、
前記撮像部によって被検査用電子部品を撮像し、被検査用電子部品の端子またはリードの位置、高さを検出する検出部を更に備えることを特徴とする部品検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の端子が位置する実装面と垂直な方向と、斜めに傾斜した方向とから撮像する部品撮像装置と、この部品撮像装置を用いる表面実装機および部品検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品をプリント配線板に実装する表面実装機や、電子部品の検査を行う部品検査装置は、電子部品の平坦度やリードの変形などを画像処理によって検出するために電子部品を撮像する部品撮像装置を備えている。電子部品の平坦度やリードの変形を検出するためには、電子部品を実装面と垂直な方向から撮像した画像と、電子部品を斜めから撮像した画像とを用いて行われている。従来のこの種の部品撮像装置は、特許文献１や特許文献２に記載されたものがある。
【０００３】
特許文献１に開示された部品撮像装置は、電子部品を実装面と垂直な方向から撮像する第１の撮像装置と、電子部品を前記垂直な方向に対して傾斜した斜めの方向から撮像する第２の撮像装置とを備えている。
特許文献２に開示された部品撮像装置は、電子部品を撮像する撮像装置本体と、前記電子部品と撮像装置本体との間に配置された複数のミラー郡とを備えている。前記撮像装置本体は、電子部品の上方で静止し、電子部品を実装面に対して垂直な方向から撮像するものである。この撮像装置本体の撮像素子はエリアセンサである。
【０００４】
前記各ミラー郡は、前記撮像装置本体の光軸を囲む位置に配置された複数のミラーによって構成されている。各ミラー郡は、電子部品のリードを前記垂直な方向に対して傾斜した斜めの方向から見た斜め画像が前記撮像装置本体によって撮像されるように構成されている。この特許文献２に示す部品撮像装置装置においては、電子部品を前記垂直な方向から撮像した画像と、リードを斜めの方向から撮像した画像とが一つの撮像装置本体によって同時に撮像される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４０６４８号公報
【特許文献２】特開平１１−１３２７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示す部品撮像装置は、電子部品を単一の方向からのみ撮像するものである。このため、特許文献１に示す表面実装機は、２台の部品撮像装置を備える必要があり、これに伴って配線類も２組必要になる。すなわち、特許文献１に開示された部品撮像装置を用いた表面実装機や部品検査装置は、製造コストが高くなってしまうし、２台の部品撮像装置を設置するためのスペースが広く必要であるから装置が大型化するという問題がある。
【０００７】
特許文献２に示す部品撮像装置は、多数のミラーが必要であるから構造が複雑になる。しかも、この部品撮像装置は、電子部品を真上から撮像するときの光路の周囲に複数の斜め画像撮像用のミラーが設けられているから、水平方向に大型になる。また、特許文献２に示す部品撮像装置は、エリアカメラを使用しているから、撮像毎に撮像位置で静止させなければならないものである。このため、この部品撮像装置を用いた表面実装機は、実装に要する時間が長くなるし、この部品撮像装置を用いた部品検査装置は、検査時間が長くなってしまう。
また、特許文献２に示す部品撮像装置は、電子部品のリードの位置がミラーによって規制されるために、撮像可能な電子部品の大きさが制限されるという問題もあった。
【０００８】
本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、電子部品を実装面に対して垂直な方向と斜め方向との両方から撮像する機能を簡単な構造でかつコンパクトに実現できる部品撮像装置を提供することを第１の目的とする。
また、前記機能を実現するにあたって、撮像可能な電子部品の大きさの自由度が高い部品撮像装置を提供することを第２の目的とする。
さらに、上述した部品撮像装置を装備することによって製造コストが低くなるとともに小型になり、しかも、部品認識を速やかに行うことが可能な表面実装機および部品検査装置を提供することを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明に係る部品撮像装置は、基板の実装面に対して垂直な方向から電子部品の下面画像を撮像部によって撮像する第１の光路と、前記基板の実装面とは垂直な方向に対して前記基板側に傾斜した方向から前記電子部品の斜め画像を前記撮像部によって撮像する光路であって、前記第１の光路と同じ光路長を有する第２の光路と、で構成され、前記第１の光路と前記第２の光路とを切り替える切替部材と、前記切替部材と前記電子部品との間に位置し、前記電子部品に光を照射する照明装置と、を備え、前記照明装置には、前記第１の光路の一部を構成する第１のスリットと、前記第２の光路の一部を構成する第２のスリットとが形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明は、上記発明において、前記撮像部は、ラインセンサを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明は、上記発明において、前記第１のスリットおよび第２のスリットは、前記ラインセンサの長手方向に延びるように形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上記発明において、前記照明装置は、点灯と消灯とを切り替え可能な複数の照明部を有し、それらの照明部の点灯・消灯を切り替えることにより、前記第１の光路と前記第２の光路の照明を切り替えることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、上記発明において、前記切替部材は、進退可能な反射面を有する第１のミラー部と、進退しない反射面を有する第２のミラー部とを含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明は、上記発明において、前記第１の光路は、進退可能に構成された第１のミラー部の反射面が進出し、光路の光を反射することによって形成され、前記第２の光路は、前記第１のミラー部の反射面が退出し、光が反射面に反射しないことによって形成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、上記発明において、前記第１のミラー部は、進退しないミラーと、前記進退しないミラーに対して平行移動して進退するミラーとを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明は、上記発明において、前記第１のミラー部の反射面を進退させる駆動装置と、前記撮像部、前記第１のミラー部、前記第２のミラー部および前記駆動装置を内部に収納するハウジングとを更に備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る表面実装機は、上記発明において、前記電子部品は、実装用部品を含み、前記撮像部によって実装用部品を撮像し、実装用部品の端子またはリードの位置、高さを検出する検出部を更に備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る部品検査装置は、上記発明において、前記電子部品は、被検査用電子部品を含み、前記撮像部によって被検査用電子部品を撮像し、被検査用電子部品の端子またはリードの位置、高さを検出する検出部を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、切替部材は、撮像部の光軸上に位置付けることができる。第１、第２の光路は、前記切替部材から電子部品側に延びるように形成することができる。このため、第１、第２の光路は、撮像部の光軸から大きく離間させることなく形成することができるから、部品撮像装置をコンパクトに形成することができる。
したがって、本発明によれば、電子部品を実装面に対して垂直な方向と斜め方向との両方から撮像する機能を簡単な構造でかつコンパクトに実現可能な部品撮像装置を提供することができる。
【００２１】
照明装置を備えた発明によれば、照明装置に形成された第１のスリットと第２のスリットとにより効果的な光路を形成できる。
【００２２】
撮像部はラインセンサを含む発明によれば、撮像時に電子部品を静止させる必要がないから、短時間で撮像が終了する。また、ラインセンサによって撮像可能な電子部品の１辺の長さはラインセンサの形成幅以内で、他辺の長さは、比較的制約を受け難い。このため、この発明による部品撮像装置は、エリアセンサによって構成された従来の部品撮像装置と較べると、撮像可能な電子部品の大きさの自由度が高いものである。
【００２３】
第１のスリットと第２のスリットがラインセンサの長手方向に延びる発明によれば、ラインセンサ使用した場合に効果的な光路形成が可能になる。
【００２４】
照明装置が複数の照明部を有する発明によれば、照明部の点灯、消灯点を切り替えることにより、効果的な光路形成が可能になる。
【００２５】
切替部材が第１のミラー部と第２のミラー部を備える発明によれば、光路の切り替えをミラーによって簡単に実現できる。
【００２６】
進退可能なミラーが進出して第２の光路の光を反射させことにより第１の光路が形成される発明によれば、一つのミラーを移動させるだけの単純な構造で光路の切り替えを行うことができるから、製造コストが低い部品撮像装置を提供できる。
【００２７】
第１のミラー部が進退しないミラーと、進退しないミラーに対して平行移動して進退するミラーとを含む発明によれば、第１のミラー部をミラーによって簡単に形成することができる。
【００２８】
駆動装置とハウジングとを備える発明によれば、第１の光路および第２の光路を、撮像部を収納するハウジングの中にコンパクトに形成できる。
【００２９】
本発明に係る表面実装機は、電子部品を実装面に対して垂直な方向と斜め方向との両方から撮像可能な部品撮像装置を備えているから、部品撮像装置を２台備えた従来の表面実装機と較べると、製造コストが低くなるとともに小型に形成することができる。ここでいう小型とは、表面実装機の占有床面積が小さくなることを意味する。
【００３０】
本発明に係る部品検査装置は、電子部品を実装面に対して垂直な方向と斜め方向との両方から撮像可能な部品撮像装置を備えているから、部品撮像装置を２台備えた従来の部品検査装置と較べると、製造コストが低くなるとともに小型に形成することができる。ここでいう小型とは、部品検査装置の占有床面積が小さくなることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る部品撮像装置を使用する表面実装機の平面図である。
【図２】部品撮像装置の概略の構成を示す模式図で、同図は第１の光路が形成されている状態を示している。
【図３】部品撮像装置の概略の構成を示す模式図で、同図は第２の光路が形成されている状態を示している。
【図４】部品撮像装置の断面図で、同図は第１の光路が形成されている状態を示している。
【図５】部品撮像装置の一部の断面図で、同図は第２の光路が形成されている状態を示している。
【図６】部品撮像装置の斜視図である。
【図７】駆動装置の正面図で、同図は第１の光路が形成されている状態を示している。
【図８】図７におけるVIII−VIII線断面図である。
【図９】駆動装置の正面図で、同図は第２の光路が形成されている状態を示している。
【図１０】図９におけるX−X線断面図である。
【図１１】部品撮像装置の要部の分解斜視図である。
【図１２】部品撮像装置の要部を破断して示す斜視図である。
【図１３】部品撮像装置の要部の斜視図である。
【図１４】照明装置の平面図である。
【図１５】照明装置の断面図で、同図は図１４におけるXV−XV線断面図である。
【図１６】照明装置の斜視図である。
【図１７】照明パターンを説明するための平面図で、同図（Ａ）は標準部品の下面認識時の照明パターンを示し、同図（Ｂ）はボール部品の下面認識時の照明パターンを示し、同図（Ｃ）は鏡面部品の下面認識時の照明パターンを示し、同図（Ｄ）は標準部品、リード部品およびボール部品のコプラ認識時の照明パターンを示し、同図（Ｅ）はリード部品の表面に凹凸があり影が生じる場合のコプラ認識時の照明パターンを示し、同図（Ｆ）は鏡面部品およびボール部品のボール頂点を認識させたい場合のコプラ認識時の照明パターンを示す。
【図１８】本発明に係る表面実装機の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明に係る表面実装機の撮像動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係る部品撮像装置および表面実装機の一実施の形態を図１〜図１９によって詳細に説明する。この実施の形態においては、本発明に係る部品撮像装置を表面実装機に組付けた場合の一例について説明する。
【００３３】
図１に示す表面実装機１は、平面視において四角形に形成された基台２と、この基台２の上を同図において左右方向に横切るように設けられたプリント配線板用搬送部３と、このプリント配線板搬送部３を挟むように基台２の両端部に設けられた部品供給部４と、基台２の上方に設けられた部品移動部５と、後述する部品撮像装置１１によって実装用部品を撮像し、実装用部品の端子またはリードの位置、高さを検出する検出部１０とを備えている。この明細書においては、前記プリント配線板搬送部３が延びる方向をＸ方向といい、このＸ方向とは直交する水平方向をＹ方向という。
【００３４】
前記プリント配線板用搬送部３は、一対のコンベア６によって構成されている。これらのコンベア６は、本発明でいう「基板」としてのプリント配線板７をそれぞれＸ方向に搬送するものである。これらのコンベア６の動作は、表面実装機１の制御装置８（図１８参照）に設けられているコンベア制御部９によって制御される。これらのコンベア６の側方には、後述する部品撮像装置１１が配置されている。
【００３５】
前記部品供給部４は、電子部品供給装置を取付けるためのものである。この実施の形態においては、電子部品供給装置として多数のテープフィダー１２が用いられている。
前記部品移動部５は、基台２のＸ方向の両端部上に設けられた一対のＹレールユニット１３と、これらのＹレールユニット１３にＹ方向に移動自在に支持されたＸレールユニット１４と、このＸレールユニット１４にＸ方向に移動自在に支持されたヘッドユニット１５などによって構成されている。ヘッドユニット１５は、複数の吸着ヘッド（図示せず）を備えている。
【００３６】
これらの吸着ヘッドは、下端部に設けられた吸着ノズル１６（図４，５参照）によって電子部品１７を吸着する機能と、吸着ノズル１６を上下方向に移動させる機能と、吸着ノズル１６を上下方向の軸線を中心として回転させる機能とを有している。この部品移動部５に用いられている各駆動装置の動作は、前記制御装置８によって制御される。部品移動部５に設けられている駆動装置としては、図１８に示すように、Ｘレールユニット用駆動装置１８と、ヘッドユニット移動用駆動装置と、吸着ヘッド用駆動装置などがある。
【００３７】
これらの部品移動部５の各駆動装置の動作は、前記制御装置８の軸制御部２１によって制御される。制御装置８は、図１８に示すように、各種の制御を統合的に行う主制御部２２と、プリント配線板７や電子部品１７の情報を記憶する記憶部２３と、アクチュエータ毎の制御部とを備えている。アクチュエータ毎の制御部としては、前記コンベア制御部９と、前記軸制御部２１と、後述する部品撮像装置１１の動作を制御するためのカメラ制御部２４、照明制御部２５、Ｉ／Ｏ信号制御部２６などがある。
【００３８】
前記部品撮像装置１１は、吸着ノズル１６に吸着された電子部品１７を下方から撮像するためのものである。この部品撮像装置１１は、２種類の画像を撮像する。これらの画像のうち一方の画像は、図２に示すように、電子部品１７を実装面と垂直な方向（下方）から撮像した下面画像である。ここでいう実装面とは、電子部品１７の全ての半田付け部分が位置するような仮想の平面である。他方の画像は、図３に示すように、電子部品１７を前記垂直な方向とは傾斜した斜めの方向から撮像した斜め画像である。
【００３９】
これらの下面画像と斜め画像は、電子部品１７の半田付け用の端子（図示せず）やリード１７ａも電子部品１７のパッケージ部分１７ｂと共に写るように撮像される。この実施の形態においては、前記電子部品１７の半田付け用の端子やリード１７ａなどによって、本発明でいう「実装用端子」が構成されている。前記半田付け用の端子を有する電子部品１７としては、チップ抵抗などのチップ部品や、ＢＧＡ，ＣＳＰなどの半導体装置などがある。前記リード１７ａを有する電子部品１７としては、例えば、ＱＦＰのような、パッケージ部分から側方にリードが突出する半導体装置がある。
【００４０】
前記下面画像は、主に前記制御装置８が電子部品１７の吸着状態を判別するために用いる。以下においては、制御装置８が下面画像を用いて電子部品１７を認識する動作を「下面認識」という。制御装置８は、下面認識の結果に基づいて、吸着ノズル１６に吸着された電子部品１７の吸着状態を計測したり、電子部品１７のパッケージや端子またはリード１７ａの欠損の有無、電子部品１７の正誤などを判別する。
【００４１】
前記斜め画像は、制御装置８がいわゆるコプラナリティチェックを行うために用いる。以下においては、制御装置８が斜め画像に基づいてコプラナリティチェックを行う動作を単に「コプラ認識」という。制御装置８は、このコプラ認識の結果に基づいて、吸着ノズル１６に吸着された電子部品１７の端子やリード１７ａについて後述するように各種の判別を行う。電子部品１７が多数の半球状の端子を有するものである場合は、斜め画像を用いて各端子の高さが許容範囲内であるか否かの判別が行われる。また、この場合には、端子の頂点を含む実装面の平坦度が許容範囲内であるか否かの判別も行われる。
【００４２】
電子部品１７が多数のリード１７ａを有するものである場合は、各リード１７ａの端面の平坦度が許容範囲内であるか否かの判別と、リード１７ａの曲がりが許容範囲内であるか否かの判別と、リード１７ａの浮きが許容範囲内であるか否かなどの判別が行われる。なお、下面認識やコプラ認識を行うときの画像処理は、例えば特開２００５−３４０６４８号公報に開示されているような手法を利用して行うことができる。
【００４３】
この実施の形態による部品撮像装置１１は、図２および図３に示すように、一つのカメラ３１を使用して構成されている。このカメラ３１は、撮像素子としてラインセンサ３２を備えている。この実施の形態においては、前記カメラ３１によって本発明でいう「撮像部」が構成されている。このカメラ３１の撮像動作は、前記制御装置８のカメラ制御部２４によって行われる。このカメラ３１の光軸３３は、この実施の形態においては鉛直方向の上方を指向している。
【００４４】
このラインセンサ３２によって撮像するときに電子部品１７を移動させる方向は、図２，３において左右方向であり、図１に示すＸ方向である。また、カメラ３１は、光軸３３が撮像位置Ａより所定の距離だけＸ方向の一方（図４においては右方）に偏るように、部品撮像装置１１のハウジング３４内に設置されている。
この部品撮像装置１１は、一つのカメラ３１で前記下面画像と前記斜め画像とを撮像するために、可動式の光学部品３５を用いて切り替え可能な第１の光路３６（図２参照）と第２の光路３７（図３参照）とを備えている。前記第１の光路３６は、前記下面画像を撮像するための光路、すなわち前記プリント配線板の実装面に対して垂直な方向から電子部品１７を前記カメラ３１によって撮像するための光路である。前記第２の光路３７は、前記斜め画像を撮像するための光路、すなわちプリント配線板７の実装面とは垂直な方向に対してプリント配線板７側に傾斜した方向から前記電子部品１７を前記カメラによって撮像するための光路である。
【００４５】
この実施の形態による前記光学部品３５は、図４および図５に示すように、第１のミラー３８と、この第１のミラー３８を支持する可動ホルダー３９とによって構成されている。これらの第１のミラー３８と可動可動ホルダー３９は、Ｙ方向（図４，５の紙面と直交する方向）に延びるように細長く形成されている。可動ホルダー３９の長手方向の両端部は、この部品撮像装置１１の上部フレーム４１にリニアガイド４２を介して平行移動自在に支持されている。
【００４６】
前記上部フレーム４１は、前記ハウジング３４の上壁を構成するものである。リニアガイド４２は、図１１に示すように、上部フレーム４１に固定されたレール４２ａと、このレール４２ａに移動自在に支持されたスライダ４２ｂとによって構成されている。前記可動ホルダー３９は、前記スライダ４２ｂに固定されている。前記レール４２ａは、前記上部フレーム４１の両側壁４１ａ（図１１参照）に形成された第１の傾斜面４１ｂに固定されている。
【００４７】
第１の傾斜面４１ｂは、図４，５に示すように、Ｙ方向から見て前記カメラ３１の光軸３３を斜めに横切るように形成されている。第１の傾斜面４１ｂの傾斜する方向は、光軸３３から前記撮像位置Ａに向かうにしたがって次第に高くなる方向である。この実施の形態による第１の傾斜面４１ｂは、水平に対して約４５度で傾斜している。このため、可動ホルダー３９は、第１の傾斜面４１ｂに沿って斜めに平行移動するようになる。可動ホルダー３９は、後述する駆動装置４３（図６〜図１０参照）に接続されており、駆動装置４３による駆動によって第１の傾斜面４１ｂに沿って移動する。
前記第１のミラー３８は、反射面３８ａが下方を指向するように、前記可動ホルダー３９の下面に取付けられている。
【００４８】
前記第１の光路３６は、図４に示すように、前記可動ホルダー３９が第１の傾斜面４１ｂに沿って上昇し、前記第１のミラー３８の反射面３８ａがカメラ３１の光軸３３を横切ることによって形成される。また、前記第２の光路３７は、図５に示すように、前記可動ホルダー３９が第１の傾斜面４１ｂに沿って下降し、第１のミラー３８の反射面３８ａがカメラ３１の光軸３３から外れることによって形成される。
【００４９】
前記第１の光路３６は、図２および図４に示すように、前記第１のミラー３８と、この第１のミラー３８と対向する第２のミラー４４と、後述する照明装置４５の第１のスリット４６（図４参照）とによって形成されている。この実施の形態においては、前記第２のミラー４４によって、本発明でいう「進退しないミラー」が構成され、前記第１のミラー３８によって、本発明でいう「進退しないミラーに対して平行移動して進退するミラー」が構成されている。また、第１のミラー３８の反射面３８ａによって、本発明でいう「進退可能な反射面」が構成されている。 さらに、第１のミラー３８を有する光学部材３５と第２のミラー４４とによって、本発明でいう「進退可能な反射面を有する第１のミラー部」が構成されている。この第１のミラー部は、図２および図３中に符号１１Ａとして示してある。
【００５０】
前記第２のミラー４４は、ハーフミラーであり、撮像位置Ａの直下、すなわち鉛直方向の下方に位置している。この第２のミラー４４がハーフミラーによって形成されている理由は、第２のミラー４４の下方に下部照明４７を設けるためである。下部照明４７は、ハーフミラーからなる前記第２のミラー４４を通して第１の光路３６に沿って電子部品１７を下方から照明する。
【００５１】
この第２のミラー４４は、図１１に示すように、Ｙ方向に延びる板状に形成されている。第２のミラー４４の両端部は、上部フレーム４１に前記第１の傾斜面４１ｂと隣り合うように形成された第２の傾斜面４１ｃ（図１１参照）に固着されている。第２の傾斜面４１ｃは第１の傾斜面４１ｂと平行に形成されている。このため、第２のミラー４４は、第１のミラー３８と平行となるように水平に対して傾斜している。この実施の形態による部品撮像装置１１は、第１のミラー３８と第２のミラー４４とが一つの上部フレーム４１に支持されているから、これらのミラー３８，４４を高い精度でしかも簡単に平行に並べることができる。
【００５２】
前記第１のスリット４６は、図１４に示すように、後述する照明装置４５の中央部に形成されている。第１のスリット４６は、前記ラインセンサ３２の長手方向と平行に延びるように形成されている。
前記第２の光路３７は、図３および図５に示すように、前記第１のミラー３８より高い位置においてカメラ３１の光軸３３と交差する第３のミラー５１と、この第３のミラー５１と対向する第４のミラー５２と、後述する照明装置４５の第２のスリット５３とによって形成されている。この実施の形態においては、前記第３のミラー５１と第４のミラー５２とによって、本発明でいう「進退しない反射面を有する第２のミラー部」が構成されている。この第２のミラー部は、図２および図３中に符号１１Ｂとして示してある。この第２のミラー部１１Ｂと、上述した第１のミラー部１１Ａとによって、本発明でいう切替部材１１Ｃ（図２，３参照）が構成されている。
【００５３】
前記第３のミラー５１と第４のミラー５２とは、それぞれＹ方向に延びる細長い帯板状に形成されている。これらの第３、第４のミラー５１，５２は、前記上部フレーム４１の上に取付けられた固定ホルダー５４に所定の角度で傾斜する状態で支持されている。第２の光路３７の光路長は、第３のミラー５１の傾斜角度と、第４のミラー５２の水平方向の位置、傾斜角度などによって決まる。この実施の形態による第２の光路３７の光路長は、上述した第１の光路３６の光路長と一致するように形成されている。第１の光路３６の光路長と第２の光路３７の光路長とが一致することによって、一つのカメラ３１で下面画像と斜め画像との両方を鮮明に撮像することが可能になる。
【００５４】
前記可動ホルダー３９を駆動する駆動装置４３は、図７〜図１２に示すように、駆動源としてエアシリンダ５５を備えている。このエアシリンダ５５は、この部品撮像装置１１のハウジング３４に取付けられたシリンダ本体５５ａと、このシリンダ本体５５ａから上方に突出するピストンロッド５５ｂと、このピストンロッド５５ｂに取付けられたスライダ５５ｃとによって構成されている。シリンダ本体５５ａの動作は、前記制御装置８のＩ／Ｏ信号制御部２６によって制御される。
【００５５】
前記スライダ５５ｃは、シリンダ本体５５ａに上下方向に移動自在に支持されている。このスライダ５５ｃには、図１２に示すように、支持用ブラケット５６を介してローラ５７が取付けられている。このローラ５７の軸線方向は、Ｙ方向を指向している。このローラ５７には、前記可動ホルダー３９の下端部に取付けられている受圧部材５８が上方から載せられている。受圧部材５８の下面は、略水平な平坦面となるように形成されている。前記可動ホルダー３９は、ハウジング３４との間に設けられた引っ張りコイルばね５９（図１３参照）のばね力によって第１の傾斜面４１ｂに沿って斜め下方に付勢されている。このため、前記受圧部材５８は、前記ばね力によって前記ローラ５７に上方から押し付けられている。
【００５６】
この駆動装置４３においては、シリンダ本体５５ａによる駆動によってスライダ５５ｃが上方に移動することによって、図７および図８に示すように、ローラ５７が受圧部材５８の下面を転がるとともに、受圧部材５８と可動ホルダー３９とが引っ張りコイルばね５９のばね力に抗して斜め上方に移動する。可動ホルダー３９が斜め上方に移動するときの停止位置は、上部フレーム４１に取付けられたストッパー６０によって規制される。
【００５７】
ストッパー６０は、図７および図８に示すように、可動ホルダー３９の上端部が当たるように配置されている。可動ホルダー３９がストッパー６０に当たる状態においては、第１のミラー３８がカメラ３１の光軸３３と交差する。このため、可動ホルダー３９がストッパー６０に当たるまで斜め上に移動することによって、第１のミラー３８がカメラ３１の光軸３３と交差するように位置付けられ、第２の光路３７が第１のミラー３８で遮られて消失し、第１の光路３６が形成される。
【００５８】
一方、シリンダ本体５５ａによる駆動でスライダ５５ｃが下方に移動することによって、ローラ５７が下降し、このローラ５７に引っ張りコイルばね５９のばね力で押し付けられながら受圧部材５８が可動ホルダー３９とともに斜め下に下降する。この結果、第１のミラー３８がカメラ３１の光軸３３から外れ、第１の光路３６が消失して第２の光路３７が形成されるようになる。
【００５９】
前記照明装置４５は、撮像位置Ａに位置する電子部品を１７を下方から照明するためのものである。この照明装置４５は、前記図１４〜図１６に示すように、光源としての多数のＬＥＤ６１を備えており、前記上部フレーム４１の上に固定されている。この照明装置４５は、図１５に示すように、上端部に位置するサイド照明部６２と、下端部に位置する下側照明部６３と、これらのサイド照明部６２と下側照明部６３との間に位置する斜め照明部６４とによって構成されている。
【００６０】
サイド照明部６２は、図１４〜図１６に示すように、多数のＬＥＤ６１が実装された８枚の基板６２Ａ〜６２Ｈによって構成されている。これらの基板６２Ａ〜６２Ｈは、図１４に示すように、上方から見て８角形が形成されるように並べられている。また、各基板６２Ａ〜６２Ｈは、ＬＥＤ６１が８角形の中心側を指向するように立てられている。このサイド照明部６２のＬＥＤ６１は、撮像位置にある電子部品１７を水平に近い斜め下方から照明する。
【００６１】
下側照明部６３は、多数のＬＥＤ６１が実装された第１〜第３の基板６３Ａ〜６３Ｃによって構成されている。これらの３枚の基板６３Ａ〜６３Ｃは、Ｙ方向（図１４においては上下方向）に長い長方形状に形成されており、Ｘ方向に所定の間隔をおいて並べられている。これらの第１〜第３の基板６３Ａ〜６３Ｃのうち、Ｘ方向の一端側に位置する第１の基板６３Ａは、図１５に示すように，ＬＥＤ６１が撮像位置Ａを指向するように傾けて設置されている。この第１の基板６３ＡのＬＥＤ６１は、撮像位置Ａにある電子部品１７に光を斜め下方から照射する。
【００６２】
他の第２、第３の基板６３Ｂ，６３Ｃは、ＬＥＤ６１が上方を指向するように略水平に設置されている。これら第２、第３の基板６３Ｂ，６３ＣのＬＥＤ６１は、撮像位置Ａにある電子部品１７に光を鉛直方向の下方から照射する。これら第２、第３の基板６３Ｂ，６３Ｃの間には、Ｙ方向、すなわち前記ラインセンサ３２の長手方向と平行に延びる空間Ｓ１が形成されている。この空間Ｓ１は、前記第１の光路３６の一部となる第１のスリット４６を構成している。
【００６３】
前記斜め照明部６４は、多数のＬＥＤ６１が実装された８枚の基板６４Ａ〜６４Ｈによって構成されている。これらの基板６４Ａ〜６４Ｈは、それぞれ台形状に形成されており、長辺が前記サイド照明部６２の各基板６２Ａ〜６２Ｈの下方に位置するように配置されている。これらの基板６４Ａ〜６４Ｈは、ＬＥＤ６１が斜め上方を指向するように傾斜している。これらの基板６４Ａ〜６４ＨのＬＥＤ６１は、撮像位置にある電子部品１７に光を斜め下方から照射する。
【００６４】
斜め照明部６４の８枚の基板６４Ａ〜６４Ｈのうち、Ｘ方向の一端側であって前記下側照明部６３の第１の基板６３Ａの上方に位置する３枚の基板６４Ｆ〜６４Ｈの下端部には、前記第１の基板６３ＡのＬＥＤ６１から照射された光を通すための光路形成部６５〜６７が形成されている。
【００６５】
斜め照明部６４の８枚の基板６４Ａ〜６４Ｈのうち、Ｘ方向の他端側に位置する３枚の基板６４Ｂ〜６４Ｄの下端部には、図１４に示すように、光路形成部６８〜７０が形成されている。これらの光路形成部６８〜７０と前記第３の基板６３Ｃとの間には、Ｙ方向、すなわち前記ラインセンサ３２の長手方向と平行に延びる空間Ｓ２が形成されている。この空間Ｓ２は、前記第２の光路３７の一部となる第２のスリット５３を構成している。
【００６６】
照明装置４５の各ＬＥＤ６１は、予め決められた照明パターンに基づいて発光する。各ＬＥＤ６１の発光、消灯の切り替えは、前記制御装置８の照明制御部２５によって行われる。
前記照明パターンは、撮像する電子部品１７の種類や、端子やリード１７ａの表面状態、撮像方向などに応じて後述するように６種類設定されている。
【００６７】
（Ａ）第１の照明パターン：
下面認識を行う場合であって、実装面が平坦な端子やリード１７ａを有する標準的な電子部品１７を撮像する場合は、第１の照明パターンでＬＥＤ６１を発光させる。
第１のパターンにおいては、図１７（Ａ）中にハッチングを施して示すように、下側照明部６３の大部分のＬＥＤ６１と、斜め照明部６４の大部分のＬＥＤ６１とが発光する。下側照明部６３と斜め照明部６４とにおいて発光しないＬＥＤ６１は、前記第１のスリット４６を囲む位置にあるＬＥＤ６１である。
【００６８】
（Ｂ）第２の照明パターン：
下面認識を行う場合であって、半球状の端子を有する電子部品１７を撮像する場合は、第２の照明パターンでＬＥＤ６１を発光させる。なお、半球状の端子の表面が鏡面である場合は、後述する第３の照明パターンでＬＥＤ６１を発光させる。
第２のパターンにおいては、図１７（Ｂ）にハッチングを施して示すように、サイド照明部６２のＬＥＤ６１を発光させる。
【００６９】
（Ｃ）第３の照明パターン：
下面認識を行う場合であって、端子やリード１７ａの実装面が鏡面である場合は、第３の照明パターンでＬＥＤ６１を発光させる。
第３のパターンにおいては、図１７（Ｃ）にハッチングを施して示すように、下側照明部６３の一部のＬＥＤ６１と、斜め照明部６４の一部のＬＥＤ６１とを発光させる。このときに発光するＬＥＤ６１は、前記第１のスリット４６を囲む位置にあるＬＥＤ６１である。また、第３のパターンにおいては、前記第２のミラー４４の下方に位置する下部照明４７も発光させる。
【００７０】
（Ｄ）第４の照明パターン：
コプラ認識を行う場合であって、実装面が平坦な端子を有する標準的な部品（標準部品）や、リード１７ａを有する電子部品（リード部品）や、半球状の端子を有するボール部品などを撮像する場合は、第４の照明パターンでＬＥＤ６１を発光させる。
第４のパターンにおいては、図１７（Ｄ）にハッチングを施して示すように、下側照明部６３の一部のＬＥＤ６１と、斜め照明部６４の一部のＬＥＤ６１とを発光させる。このときに発光するＬＥＤ６１は、前記第２のスリット５３とはＸ方向において反対側に位置するようなＬＥＤ６１である。
【００７１】
（Ｅ）第５の照明パターン：
コプラ認識を行う場合であって、リード部品の表面に凹凸が形成されていて影が生じ易い場合は、第５の照明パターンでＬＥＤ６１を発光させる。なお、半球状の端子の表面が鏡面である場合は、後述する第６の照明パターンでＬＥＤ６１を発光させる。
第５の照明パターンにおいては、図１７（Ｅ）にハッチングを施して示すように、下側照明部６３の一部のＬＥＤ６１と、斜め照明部６４の一部のＬＥＤ６１とを発光させる。このときに発光するＬＥＤ６１は、前記第１のスリット４６を囲む位置にあるＬＥＤ６１である。
【００７２】
（Ｆ）第６の照明パターン：
コプラ認識を行う場合であって、端子やリード１７ａの実装面が鏡面である鏡面部品およびボール部品のボール頂点を認識させたい場合は、第６の照明パターンでＬＥＤ６１を発光させる。
第６のパターンにおいては、図１７（Ｆ）にハッチングを施して示すように、下側照明部６３の第１の基板６３Ａに実装されているＬＥＤ６１のみが発光する。
【００７３】
次に、上述した部品撮像装置１１を有する表面実装機１の動作を図１９に示すフローチャートによって説明する。
表面実装機１において電子部品１７の吸着動作が行われた（ステップＳ１）後、ステップＳ２において、下面認識が行われる。この下面認識ステップにおいては、表面実装機１が電子部品１７を吸着した吸着ノズル１６を部品撮像装置１１の上方近傍でＸ方向に平行移動させながら、部品撮像装置１１がカメラ３１によって下面画像を撮像する。この撮像は、前記第１のミラー３８がカメラ３１の光軸３３と交差するようにエアシリンダ５５を動作させた状態で行われる。表面実装機１は、このように撮像された下面画像を用いて下面認識を行い、上述した計測、判別などを行う。
【００７４】
その後、制御装置８は、ステップＳ３において、コプラナリティチェックを行うか否かを判別する。コプラナリティチェックが行われない場合は、ステップＳ４に進み、表面実装機１が実装動作を行う。
一方、コプラナリティチェックを行なう場合は、ステップＳ５に示す光路切替ステップにおいて、前記第１のミラー３８がカメラ３１の光軸３３から斜め下方に外れるように制御装置８がエアシリンダ５５を動作させる。
【００７５】
そして、部品撮像装置１１は、ステップＳ６に示すコプラ認識ステップにおいて、第１のミラー３８が移動して第２の光路３７が形成されている状態で斜め画像を撮像する。斜め画像は、下面画像が撮像された電子部品１７を再び部品撮像装置１１の上方でＸ方向に平行移動させながらカメラ３１によって撮像される。表面実装機１は、先に撮像した下面画像と、今回撮像した斜め画像とを用いてコプラ認識とコプラナリティチェックとを行う。
【００７６】
その後、制御装置８は、ステップＳ７において、電子部品１７のリード１７ａの曲がりやリード浮きが許容範囲内であるか否かを判別する。制御装置８は、リード１７ａの曲がりやリード浮きが許容範囲外である場合は、ステップＳ８に進んで実装動作を停止させる。この場合、制御装置８は、エラー発生を運転者に知らせる動作を行ったり、吸着されている電子部品１７を廃棄する動作を行う。制御装置８は、前記リード１７ａの曲がりやリード浮きが許容範囲内である場合は、ステップＳ９に進み、実装動作を行う。
【００７７】
上述したように構成された部品撮像装置１１は、プリント配線板７に実装される電子部品１７の複数の実装用端子（端子やリード１７ａ）を撮像するカメラ３１と、第１、第２の光路３６，３７と、光路切替用の光学部品３５とを備えている。第１の光路３６は、前記複数の実装用端子を含む実装面とは垂直な方向から前記実装用端子を前記カメラ３１によって撮像するための光路である。第２の光路３７は、前記垂直な方向に対して傾斜した方向から前記実装用端子を前記カメラ３１によって撮像するための光路であって前記第１の光路３６と光路長が一致する光路である。前記光学部品３５は、前記第１の光路３６と第２の光路３７とのいずれか一方が前記カメラ３１に接続されるように光路を切り替えるものである。
【００７８】
このため、この実施の形態によれば、光学部品３５が第１の光路３６をカメラ３１に接続することによって、カメラ３１は、電子部品１７を実装面に対して垂直な方向から撮像する。一方、光学部品３５が第２の光路３７をカメラ３１に接続することによって、カメラ３１は、電子部品１７を前記垂直な方向とは傾斜した斜めの方向から撮像する。このため、電子部品１７を一つのカメラ３１によって前記２方向から撮像することができる。
【００７９】
この実施の形態による前記光学部品３５は、カメラ３１の光軸３３上に位置付けられている。また、前記第１、第２の光路３６，３７は、前記光学部品３５から電子部品１７側に延びるように形成されている。このため、第１、第２の光路３６，３７は、カメラ３１の光軸３３から大きく離間させることなく形成することができるから、部品撮像装置１１をコンパクトに形成することができる。
したがって、この実施の形態によれば、電子部品１７を実装面に対して垂直な方向と斜め方向との両方から撮像する機能を簡単な構造でかつコンパクトに実現可能な部品撮像装置を提供することができる。
【００８０】
この実施の形態による前記カメラ３１の撮像素子は、ラインセンサ３２である。このため、この実施の形態による部品撮像装置１１は、撮像時に電子部品１７を静止させる必要がないから、短時間で撮像が終了するものとなる。また、ラインセンサ３２によって撮像可能な電子部品１７の１辺の長さはラインセンサ３２の形成幅以内で、他辺の長さは、比較的制約を受け難い。このため、この実施の形態による部品撮像装置１１は、エリアセンサによって構成された従来の部品撮像装置と較べると、撮像可能な電子部品１７の大きさの自由度が高いものである。
【００８１】
この実施の形態による部品撮像装置１１は、前記カメラ３１と前記電子部品１７との間に照明装置４５を備えている。この照明装置４５は、前記電子部品１７に光を照射するためのものである。この照明装置４５には、前記第１の光路３６の一部を構成する第１のスリット４６と、前記第２の光路３７の一部を構成する第２のスリット５３とが形成されている。これらの第１、第２のスリット４６，５３は、前記ラインセンサ３２の長手方向と平行に延びるように形成されている。
【００８２】
このため、この照明装置４５は、第１、第２の光路３６，３７が横切るにもかかわらず、電子部品１７に光を充分に照射できるものとなる。したがって、この実施の形態によれば、電子部品１７を実装面に垂直な方向から撮像した画像と、電子部品１７を前記垂直な方向に対して傾斜した斜めの方向から撮像した画像との両方の画像が鮮明になる部品撮像装置を提供することができる。
【００８３】
前記照明装置４５は、点灯と消灯とを切り替え可能な複数の照明部（サイド照明部６２、下側照明部６３、斜め照明部６４）とを有している。この照明装置４５は、それらの照明部の点灯・消灯を切り替えることにより、前記第１の光路３６と前記第２の光路３７の照明を切り替えるように構成されている。
このため、この実施の形態によれば、下面認識時とコプラ認識時とにおいてそれぞれ電子部品１７のリード１７ａや端子の状態に応じた最適な照明を行うことができる。
【００８４】
この実施の形態による前記切替部材１１Ｃは、進退可能な反射面を有する第１のミラー部１１Ａと、進退しない反射面を有する第２のミラー部１１Ｂとを含むものである。このため、この実施の形態によれば、第１の光路３６と第２の光路３７との切り替えをミラー（第１のミラー３８）によって簡単に実現することができる。
【００８５】
この実施の形態による前記第１の光路３６は、進退可能に構成された第１のミラー部１１Ａの反射面３８ａが進出し、光路の光を反射することによって形成されている。
前記第２の光路３７は、前記第１のミラー部１１Ａの反射面３８ａが退出し、光が反射面３８ａに反射しないことによって形成されている。
このため、この実施の形態によれば、一つのミラー（第１のミラー３８）を移動させるだけの単純な構造で光路の切り替えを行うことができるから、製造コストが低い部品撮像装置を提供することができる。
【００８６】
この実施の形態による前記第１のミラー部１１Ａは、進退しないミラー（第２のミラー４４）と、前記進退しないミラーに対して平行移動して進退するミラー（第１のミラー３８）とを含んでいる。
このため、この実施の形態によれば、簡便なミラー構造で光路を変更できる。
【００８７】
この実施の形態による部品撮像装置１１は、前記第１のミラー部１１Ａの反射面３８ａを進退させる駆動装置４３と、前記撮像部（カメラ３１）、前記第１のミラー部１１Ａ、前記第２のミラー部１１Ｂおよび前記駆動装置４３を内部に収納するハウジング３４とを備えている。
このため、この実施の形態によれば、第１の光路３６および第２の光路３７を、カメラ３１を収納するハウジング３４の中にコンパクトに形成することができる。
【００８８】
第１のミラー部１１Ａの第１のミラー３１は、前記ハウジング３４に支持された駆動装置４３による駆動によって前記第２の光路３７に対して進退するものである。
このため、第１のミラー３８を制御装置８による制御によって自動で移動させることができるから、第１の光路３６を使う撮像が終了した後に速やかに第２の光路３７を使う撮像を行うことができる。したがって、この実施の形態によれば、前記二種類の撮像をより一層短時間で行うことが可能な部品撮像装置を提供することができる。
【００８９】
この実施の形態による表面実装機１は、上述した部品撮像装置１１によって電子部品１７を撮像し、電子部品１７の端子またはリード１７ａの位置、高さを検出する検出部１０を有している。このため、この表面実装機１は、部品撮像装置を２台備えた従来の表面実装機と較べると、部品撮像装置の台数が１／２である分、製造コストが低くなるとともに小型に形成することができる。ここでいう小型とは、表面実装機の占有床面積が小さくなることを意味する。
また、この表面実装機１は、撮像素子がラインセンサ３２である部品撮像装置１１を使用しているから、撮像時に電子部品１７を停止させる必要がなく、電子部品１７の撮像時間を含めて実装時間を短縮できるものとなる。
【００９０】
上述した実施の形態においては、請求項１記載の発明でいう「切替部材」をミラー（第１のミラー３８）を用いて構成する例を示した。しかし、本発明に係る切替部材は、プリズムによって構成することができる。
本発明に係る部品撮像装置は、表面実装機の他に、吸着ノズルによって電子部品を移動させる装置であれば、どのようなものにも適用することができる。例えば、本発明に係る部品撮像装置は、図示してはいないが、吸着ノズルにより吸着された被検査用電子部品の外観を撮像して画像処理によってこの電子部品を検査する部品検査装置に適用することができる。また、電子部品をソケットに装填して電気的に検査する部品検査装置であっても、吸着ノズルに吸着された被検査用電子部品を部品撮像装置によって撮像し、被検査用電子部品の端子またはリードの位置、高さを検出する検出部を有するものであれば、本発明に係る部品撮像装置を使用することができる。
【００９１】
本発明に係る部品認識装置を装備した電子部品検査装置は、部品撮像装置を２台備えた従来の部品検査装置と較べると、部品撮像装置の台数が１／２である分、製造コストが低くなるとともに小型に形成することができる。ここでいう小型とは、部品検査装置の占有床面積が小さくなることを意味する。
また、この部品検査装置は、撮像素子がラインセンサである部品撮像装置１１を使用することによって、撮像時に電子部品を停止させる必要がなくなるから、電子部品の検査時間を短縮できるものとなる。
【符号の説明】
【００９２】
１…表面実装機、７…プリント配線板（基板）、１１…部品撮像装置、１１Ａ…第１のミラー部、１１Ｂ…第２のミラー部、１１Ｃ…切替部材、１７…電子部品、１７ｂ…リード、３１…カメラ（撮像部）、３４…ハウジング、３５…切替部材、３６…第１の光路、３７…第２の光路、３８…第１のミラー（進退するミラー）、３８ａ…反射面（進退可能な反射面）、３９…可動ホルダー、４５…照明装置、４３…駆動装置、４４…第２のミラー（進退しないミラー）、４６…第１のスリット、５１…第３のミラー、５２…第４のミラー、５３…第２のスリット、５５…エアシリンダ、６２…サイド照明部、６３…下側照明部、６４…斜め照明部。
【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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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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