(57)【要約】【課題】画像データ取得時間を短縮することにより、電子回路製造関連作業機の作業速度の向上を図る。【解決手段】電子回路製造関連作業機を、部品撮像装置２４がＣＭＯＳ型撮像センサ１０４および読出制御部１０８を備え、位置情報取得装置９０が撮像範囲設定部９２を備えるように構成する。撮像範囲設定部９２は、制御装置８０から送信された撮像すべき電子部品等の情報に基づいて、全撮像範囲のうちの、電子部品等が位置すると予定される範囲を設定撮像範囲として設定する。読出制御部１０８は、ＣＭＯＳ型撮像センサ１０４を制御し、全ての光電変換素子のうち、設定撮像範囲の光を受光する光電変換素子だけから信号電荷を読み出す。そのため、不要な範囲の光を受光する光電変換素子から信号電荷を読み出す時間を省略することができ、画像データ取得時間を短縮することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a) 露光量に応じた信号電荷を蓄える光電変換素子が二次元的に多数配列された受光面を有する撮像センサを備え、その撮像センサの受光面に電子部品，回路基板等の電子回路構成部材あるいはそれの一部分である撮像対象の像を結像させて、前記光電変換素子の各々に蓄えられる信号電荷に基づいて撮像対象に関する画像データを取得する撮像装置と、(b) その撮像装置によって得られた前記画像データを処理して前記撮像対象の位置情報を取得する位置情報取得装置とを含んで構成され、その取得された位置情報を利用して電子回路の製造に関連する作業を行う電子回路製造関連作業機であって、
前記撮像装置が、前記撮像センサの全ての前記光電変換素子が受光することにより撮像される全撮像範囲のうちの一部分である設定撮像範囲の光を受光する前記光電変換素子だけから信号電荷を読み出し、その読み出された信号電荷に基づいて前記画像データを取得する設定範囲画像データ取得部を備えることを特徴とする電子回路製造関連作業機。
【請求項２】
前記撮像センサが、相補形金属酸化物半導体型撮像センサである請求項１に記載の電子回路製造関連作業機。
【請求項３】
当該電子回路製造関連作業機が、電子部品を回路基板の表面に装着する作業を行うものであって、
供給される電子部品を保持して回路基板の表面に装着する装着装置と、前記位置情報を利用して前記装着装置を制御する制御装置とを備える請求項１または２に記載の電子回路製造関連作業機。
【請求項４】
前記撮像装置が、前記装着装置に保持された電子部品の下面の少なくとも一部を前記撮像対象として撮像するものであり、
前記位置情報取得装置が、前記撮像対象の水平方向の位置情報を取得するものであり、
前記制御装置が、その取得された水平位置情報を利用して前記装着装置の制御を行うものであり、
前記設定範囲画像データ取得部が、前記全撮像範囲のうち、前記撮像対象が位置することが予定されている範囲を前記設定撮像範囲として、その設定撮像範囲の光を受光する前記光電変換素子だけから信号電荷を読み出し、その読み出された信号電荷に基づいて前記画像データを取得するものである請求項３に記載の電子回路製造関連作業機。
【請求項５】
前記装着装置が、供給される複数の電子部品を保持して回路基板の表面に装着するものであり、
前記撮像装置が、前記装着装置に保持された複数の電子部品の中の２以上の電子部品の各々の下面の少なくとも一部をそれぞれ前記撮像対象として一度に撮像するものであり、
前記位置情報取得装置が、前記撮像対象の各々の水平方向の位置情報を取得するものであり、
前記設定範囲画像データ取得部が、前記全撮像範囲のうち、前記撮像対象の各々が位置することが予定されている各々の範囲を前記設定撮像範囲として、それらの設定撮像範囲の光を受光する前記光電変換素子だけから信号電荷を読み出し、その読み出された信号電荷に基づいて前記画像データを取得するものである請求項４に記載の電子回路製造関連作業機。
【請求項６】
当該電子回路製造関連作業機が、前記装着装置に保持された電子部品の一部分を照らす照射光をその電子部品の下方から照射する照射装置を備え、
前記撮像装置が、前記保持された電子部品の下方、かつ、前記照射装置とは異なる方向から撮像するように設けられて、照射光を照射された電子部品の一部分である被照射部の像を含む画像の画像データを取得するものであり、
前記位置情報取得装置が、前記照射装置および前記撮像装置の配置によって定まる関係に基づいて、前記画像内における前記被照射部の位置から前記被照射部の高さ方向の位置情報を取得するものであり、
前記制御装置が、その取得された高さ位置情報を利用して装着装置の制御を行うものであり、
前記設定範囲画像データ取得部が、前記全撮像範囲のうち、前記被照射部が位置することが予定されている範囲を前記設定撮像範囲として、その設定撮像範囲の光を受光する前記光電変換素子だけから信号電荷を読み出し、その読み出された信号電荷に基づいて前記画像データを取得するものである請求項３ないし５のいずれかに記載の電子回路製造関連作業機。
【請求項７】
前記照射装置が、前記装着装置に保持された電子部品の下面に線状の前記被照射部を形成する前記照射光としてのスリット光を照射するものであり、
前記装着装置が、前記保持された電子部品とスリット光との相対移動に伴いスリット光が電子部品の下面を走査するように、前記保持された電子部品を前記照射装置および前記撮像装置に対して移動させる機能を有するものであり、
前記撮像装置が、前記保持された電子部品の下面をスリット光が走査する過程において、定められた時間間隔で前記被照射部を複数回撮像することにより複数の画像の画像データを取得するものであり、
前記位置情報取得装置が、それら複数の画像の画像データを処理することにより、電子部品の下面の水平位置情報と高さ位置情報とを取得するものであり、
前記制御装置が、その取得された水平位置情報と高さ位置情報とを利用して前記装着装置を制御を行うものである請求項６に記載の電子回路製造関連作業機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路構成部材を撮像する撮像装置を備え、撮像によって得られた画像データに基づいて電子回路の製造に関連する作業を行う作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路製造関連作業機は、電子回路構成部材を撮像する撮像装置を備え、撮像によってそれらの位置，寸法等を取得し、その取得された位置，寸法等を利用して作業を行うものが存在する。例えば、部品装着機は、装着ヘッドに保持された回路部品を撮像し、その画像データを画像処理することによりその部品の保持位置のずれを取得し、そのずれ量に基づく補正を行って装着作業を行っている。この画像処理の速さは、作業機の作業速度を左右するため、できるだけ迅速に行うことが望まれ、例えば、画像処理の速度を向上させる技術として、下記特許文献に記載の記述等が検討されている。
【特許文献１】特開２００１−１１６５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記〔特許文献１〕には、ＣＣＤ型の撮像センサを有する撮像装置において、その撮像装置によって得られた画像データのうち、必要なもののみに対して画像処理を行う技術である。ところが、ＣＣＤ型の撮像センサを用いる場合、センサの有する全ての素子からのデータが読み出されるため、画像処理に不要な部分の画像データまでもが取り込まれる。したがって、画像データ取得の段階において相当の時間がかかることから、上記技術を持ってしても、充分満足できるまでには作業速度を向上させ得ないのである。本発明は、そのような実情に鑑み、迅速な作業を行い得る電子回路製造関連作業機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の電子回路製造関連作業機は、(a) 露光量に応じた信号電荷を蓄える光電変換素子が二次元的に多数配列された受光面を有する撮像センサを備え、その撮像センサの受光面に電子部品，回路基板等の電子回路構成部材あるいはそれの一部分である撮像対象の像を結像させて、前記光電変換素子の各々に蓄えられる信号電荷に基づいて撮像対象に関する画像データを取得する撮像装置と、(b) その撮像装置によって得られた前記画像データを処理して前記撮像対象の位置情報を取得する位置情報取得装置とを含んで構成され、その取得された位置情報を利用して電子回路の製造に関連する作業を行う電子回路製造関連作業機であって、前記撮像装置が、前記撮像センサの全ての前記光電変換素子が受光することにより撮像される全撮像範囲のうちの一部分である設定撮像範囲の光を受光する前記光電変換素子だけから信号電荷を読み出し、その読み出された信号電荷に基づいて前記画像データを取得する設定範囲画像データ取得部を備えることを特徴とする。
【０００５】
撮像装置が有する撮像センサは、フォトダイオード，ＭＯＳ型トランジスタ等の光電変換素子が二次元的（例えば、格子状あるいはマトリックス状）に多数配列されているものであればよい。一般的なＣＣＤ型の撮像センサでは、それら全ての光電変換素子の各々から信号電荷が読み出され、その信号電荷に基づいて画像データが取得される。しかし、多くの場合、撮像対象を撮像するために必要な範囲が全撮像範囲よりも小さいため、撮像時に全ての光電変換素子から信号電荷を読み出すと、不要な信号電荷を読み出すための無駄な時間が必要となる。そこで、設定撮像範囲として設定された撮像対象を撮像するために必要な範囲の光を受光する光電変換素子だけから信号電荷を読み出せば、不要な範囲（全撮像範囲のうち、設定撮像範囲以外の範囲）の光を受光する光電変換素子の信号電荷を読み出す時間を省くことができ、信号電荷を読み出して画像データを取得する時間である画像データ取得時間を短縮することができる。なお、信号電荷を読み出すとは、例えば、信号電荷をそのままあるいは増幅して取り出すことだけでなく、信号電荷を電気信号としてあるいはその電気信号を増幅して取り出すこと等をも意味する。
【０００６】
請求項１に記載された電子回路製造関連作業機（以後、電子回路製造関連作業機を単に「作業機」と略記する場合がある。）により、撮像において、撮像センサの全ての光電変換素子から信号電荷が読み出される場合と比較して、画像データ取得時間が短くなることにより、電子回路製造関連作業（以後、電子回路製造関連作業を作業と略記する場合がある。）を行う速度の向上を図れるという効果が得られる。また、全撮像範囲の面積と比較して設定撮像範囲の面積が小さければ小さいほど画像データ取得時間短縮の度合いが大きくなる。なお、設定撮像範囲の数，大きさ，形状等の制限は特にない。１つの撮像対象に１つの設定撮像範囲を設定すること，１つの撮像対象に複数の設定撮像範囲を設定すること，複数の撮像対象に１つの設定撮像範囲を設定すること等が可能である。
【０００７】
撮像対象は、例えば、電子部品，回路基板あるいはそれらの一部分に加え、回路基板上のクリームはんだ，接着剤等あるいはそれらの一部分であってもよい。なお、電子部品の一部分は、例えば、電子部品の周縁部，頂点の周辺，下面の一部分等であってよい。なお、また、回路基板の一部分は、回路基板の配線パターン，回路基板の表面に付された基準マーク等であってよい。撮像対象の位置情報には、水平方向の位置情報である水平位置情報と高さ方向の位置情報である高さ位置情報との少なくとも一方が含まれる。水平位置情報とは、例えば、水平方向における撮像対象の中心位置（あるいは重心位置），輪郭線上の点の位置，特異的な部分（例えば、頂点，角，突部等）の位置，回転角度位置である向き，寸法等の情報である。一方、高さ位置情報は、例えば、撮像対象の高さ方向の位置，高さ方向の寸法等の情報である。
【０００８】
本項に記載の作業機は、例えば、はんだ印刷機，接着剤塗布機，部品装着機，それらの作業結果を検査する検査機等のいずれの作業機であってもよい。作業機の種類や作業の目的によって、撮像対象として何を撮像するか，どのように設定撮像範囲を設定するか，位置情報として何を取得するか等を任意に決定することができる。例えば、検査機は、撮像対象として回路基板上の電子部品，はんだ等や回路基板の基準マーク等を撮像し、位置情報として電子部品の位置や向き，はんだの輪郭線上の点の位置，基準マークの位置等を取得する。
【０００９】
なお、本項に記載の作業機を、撮像センサが、任意の光電変換素子からそれらの各々に蓄えられた信号電荷を読み出す読出手段を有し、画像データ取得部が、読出手段を制御することによって設定撮像範囲の光を受光する光電変換素子だけから信号電荷を読み出す処理を読出手段に行わせる読出制御部を備えるように構成してもよい。例えば、ＸＹアドレス方式のＭＯＳ型撮像センサは、垂直走査回路，水平走査回路を有している。その撮像センサは、垂直走査回路によって光電変換素子のＹ方向の位置（垂直位置）を、水平走査回路によって光電変換素子のＸ方向の位置（水平位置）を決定し、任意の１つの光電変換素子の信号電荷を読み出すことができる。
【００１０】
また、本項に記載の作業機を、位置情報取得装置が、全撮像範囲のうち撮像対象を撮像するために必要な範囲を設定撮像範囲として設定する撮像範囲設定部を備えるように構成することができる。撮像すべき撮像対象の標準的な寸法や撮像時の基準位置が既知である場合、撮像対象の寸法や撮像時の基準位置等に合わせて撮像範囲を設定すれば、設定撮像範囲の面積が小さくなり、信号電荷を読み出すべき光電変換素子の数が減少する。そのため、効率的に画像データ取得時間を短縮することができる。なお、撮像範囲設定部は撮像装置，制御装置，当該作業機に含まれる他の装置等のいずれに備えられていてもよい。
【００１１】
請求項２に記載の電子回路製造関連作業機は、請求項１に記載された作業機を、撮像センサが、相補形金属酸化物半導体型撮像センサであるように構成したものである。
【００１２】
相補形金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）型撮像センサは、例えば、ＮＭＯＳ型トランジスタとＰＭＯＳ型トランジスタとが組み合わされた回路であるＣＭＯＳ回路を用いて形成されているセンサである。ＣＭＯＳ回路を用いることにより、撮像センサの消費電力を低減させることができる等のメリットがある。なお、撮像センサとしてＣＭＯＳ型撮像センサの一種であるしきい値変調（ＶＭＩＳ）型撮像センサを用いてもよい。ＶＭＩＳ型撮像センサは、１つの埋め込みフォトダイオードに１つのリングゲートおよび１つのＭＯＳ型トランジスタが組み合わされて１つの単位セルが構成されている。ＶＭＩＳ型撮像センサは、１つのＭＯＳ型トランジスタがスイッチと増幅回路との機能を果たすため、複数のトランジスタを用いて増幅機能を実現する単位セルを有する撮像センサに比べて、単位セルの面積を小さくすることができる。
【００１３】
請求項３に記載の電子回路製造関連作業機は、請求項１または請求項２に記載された作業機を、電子部品を回路基板の表面に装着する作業を行うものであって、供給される電子部品を保持して回路基板の表面に装着する装着装置と、前記位置情報を利用して前記装着装置を制御する制御装置とを備えるように構成したものである。
【００１４】
部品装着機は、部品装着作業を正確に行うために、装着装置により保持した電子部品を撮像して画像を取得し、その画像を画像処理することにより電子部品の位置情報を取得する。一方、電子回路の高密度化が進む中、部品装着機が装着する単位時間当たりの部品点数は増加しており、部品装着作業を迅速に行うことが強く望まれているため、画像データ取得時間を短縮することが特に有効なのである。
【００１５】
請求項４に記載の電子回路製造関連作業機は、請求項３の作業機を、撮像装置が、装着装置に保持された電子部品の下面の少なくとも一部を撮像対象として撮像するものであり、位置情報取得装置が、撮像対象の水平方向の位置情報を取得するものであり、制御装置が、その取得された水平位置情報を利用して装着装置の制御を行うものであり、設定範囲画像データ取得部が、全撮像範囲のうち、撮像対象が位置することが予定されている範囲を設定撮像範囲として、その設定撮像範囲の光を受光する光電変換素子だけから信号電荷を読み出し、その読み出された信号電荷に基づいて画像データを取得するように構成したものである。
【００１６】
保持位置ずれ等による電子部品の水平方向の位置ずれは、装着精度を大きく低下させる。その水平方向の位置ずれを補正するために、水平位置情報が取得されるのである。なお、本項における設定撮像範囲は、撮像対象が位置することが予定されている範囲とすることができ、例えば、撮像時に撮像対象が位置すべき範囲から位置誤差を考慮した分だけ広げた範囲となるように設定することができる。
【００１７】
請求項５に記載の電子回路製造関連作業機は、請求項４に記載された作業機を、装着装置が、供給される複数の電子部品を保持して回路基板の表面に装着するものであり、撮像装置が、装着装置に保持された複数の電子部品の中の２以上の電子部品の各々の下面の少なくとも一部をそれぞれ撮像対象として一度に撮像するものであり、位置情報取得装置が、撮像対象の各々の水平方向の位置情報を取得するものであり、設定範囲画像データ取得部が、全撮像範囲のうち、撮像対象の各々が位置することが予定されている各々の範囲を設定撮像範囲として、それらの設定撮像範囲の光を受光する光電変換素子だけから信号電荷を読み出し、その読み出された信号電荷に基づいて画像データを取得するように構成したものである。
【００１８】
複数の設定撮像範囲を設定することは、装着装置が複数の部品を保持する装着ヘッドを備えている場合等に特に有効である。その装着ヘッドが、大きさの異なる複数の電子部品を保持している場合等に、各電子部品の大きさに応じて複数の設定撮像範囲の各々を設定することができる。
【００１９】
請求項６に記載の電子回路製造関連作業機は、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載された作業機が、装着装置に保持された電子部品の一部分を照らす照射光をその電子部品の下方から照射する照射装置を備え、撮像装置が、保持された電子部品の下方、かつ、照射装置とは異なる方向から撮像するように設けられて、照射光を照射された電子部品の一部分である被照射部の像を含む画像の画像データを取得するものであり、位置情報取得装置が、照射装置および撮像装置の配置によって定まる関係に基づいて、画像内における被照射部の位置から被照射部の高さ方向の位置情報を取得するものであり、制御装置が、その取得された高さ位置情報を利用して装着装置の制御を行うものであり、設定範囲画像データ取得部が、全撮像範囲のうち、被照射部が位置することが予定されている範囲を設定撮像範囲として、その設定撮像範囲の光を受光する光電変換素子だけから信号電荷を読み出し、その読み出された信号電荷に基づいて画像データを取得するように構成したものである。
【００２０】
電子部品の高さ位置情報を取得すれば、位置情報に基づいて装着装置等の高さ位置を補正することにより、装着時に電子部品と回路基板との過度の衝突を防ぐことができる等の効果がある。スポット光，スリット光等の電子部品の一部分を照らす照射光を電子部品に照射すれば、電子部品の一部分だけが照らされて電子部品の表面に点状，線状等の高輝度部分が生じ、その高輝度部分が被照射部として明るく撮像される。撮像対象となる被照射部を照射装置と異なる方向から撮像すると、被照射部の高さによって画像内における被照射部の位置が変化する。予め試験的な撮像を行うこと等によって被照射部の高さと画像内における被照射部の位置との関係を求めておけば、画像内における被照射部の位置に基づいて被照射部の高さ位置情報を取得することができる。設定撮像範囲は、被照射部が位置することが予定されている範囲とすることができ、その範囲は被照射部の寸法，被照射部の高さ位置，画像内における被照射部の取り得る位置等に基づいて設定すればよい。
【００２１】
請求項７に記載の電子回路製造関連作業機は、請求項６に記載された作業機を、照射装置が、装着装置に保持された電子部品の下面に線状の被照射部を形成する照射光としてのスリット光を照射するものであり、装着装置が、保持された電子部品とスリット光との相対移動に伴いスリット光が電子部品の下面を走査するように、保持された電子部品を照射装置および撮像装置に対して移動させる機能を有するものであり、撮像装置が、保持された電子部品の下面をスリット光が走査する過程において、定められた時間間隔で被照射部を複数回撮像することにより複数の画像の画像データを取得するものであり、位置情報取得装置が、それら複数の画像の画像データを処理することにより、電子部品の下面の水平位置情報と高さ位置情報とを取得するものであり、制御装置が、その取得された水平位置情報と高さ位置情報とを利用して装着装置を制御を行うように構成したものである。
【００２２】
本項に記載の作業機により、スリット光により撮像対象を走査しながら１あるいは２方向から複数回撮像して撮像対象の水平位置情報と高さ位置情報と（三次元データ）を取得する、いわゆる光切断法による電子部品の下面の三次元データの取得において、画像データ取得時間を短縮することができる。設定撮像範囲である被照射部が位置することが予定されている範囲は、被照射部の寸法（長さ），被照射部の高さ位置，画像内における被照射部の取り得る位置等に基づいて設定される。なお、本項における制御装置を、スリット光が電子部品の下面を走査するように保持された電子部品を照射装置および撮像装置に対して移動させるように装着装置の制御を行う走査制御部を備えるように構成してもよい。走査する過程における複数回の撮像により取得された複数の画像の画像データは、処理されて１つの三次元情報を有する画像データに変換すればよい。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の一実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、決して下記の実施例に限定されるものではなく、下記実施例の他、前記〔課題を解決するための手段〕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、改良を施した種々の態様で実施することができる。
【００２４】
１.  部品装着機の概要．
電子回路製造関連作業機（以後、作業機と略記する場合がある）の一実施例として、部品装着機１０を図１に示す。図１において２台の部品装着機１０は同機種であり、右側の部品装着機１０は外装板等を取り除いた状態を示している。部品装着機１０は、部品供給装置２０，装着装置２２，部品撮像装置２４および基板保持搬送装置２６を含んでいる。なお、この図において方向をＸＹＺ方向で示すものとし、図面右下に矢印でＸ，Ｙ，Ｚの方向を表示する。矢印の向きはＸ，Ｙ，Ｚそれぞれの正の方向を示す。なお、Ｚ方向を単に上下方向と表現する場合もある。
【００２５】
基板保持搬送装置２６は、２つのコンベア部を備え、隣接する作業機１０等からそれらコンベア部に回路基板３０を搬入し、保持する装置である。この図においては、２つのコンベア部のうち、部品供給装置２０に近いコンベア部に回路基板３０が保持されている。部品供給装置２０は、電子部品テーピングを巻回したリールを保持する複数のテープフィーダ３２を備え、各々のテープフィーダ３２が電子部品テーピングを図においてＹの正方向（部品供給装置２０から基板保持搬送装置２６へ向かう方向）に送ることにより、電子部品を取出位置３４に供給する装置である。装着装置２２は、装着ヘッド４０を備えており、その装着ヘッド４０は、自身に取り付けられた複数の吸着ノズル４２によって複数の電子部品を保持するものである。具体的には、装着装置２２は装着ヘッド４０をＸＹ移動させ、テープフィーダ３２の取出位置３４にある電子部品を吸着ノズル４２に保持して取り出し、その吸着ノズル４２で保持した電子部品を部品撮像装置２４の上方の撮像位置に位置させ、部品撮像装置２４による電子部品の撮像が行われた後、回路基板３０上の装着位置に電子部品を装着する。なお、上記装着ヘッド４０を、１つの吸着ノズルを保持する装着ヘッド等に交換することが可能である。
【００２６】
部品撮像装置２４は、直立撮像カメラ５０および傾斜撮像カメラ５２（以後、撮像カメラ５０，５２と総称する場合がある。）を有している。部品装着機１０は、リング型照明装置５４，スリット光照射装置５８（以後、照明装置等５４，５８と総称する場合がある。）を備えており、それぞれ直立撮像カメラ５０，傾斜撮像カメラ５２による撮像の際に用いられる。直立撮像カメラ５０は、装着ヘッド４０に保持された電子部品をそれの真下から撮像するように、自身の光軸が鉛直になるように設けられている。リング型照明装置５４は、直立撮像カメラ５０の上部外周に設けられており、多数のＬＥＤ（発光ダイオード）を有している。リング型照明装置５４によって下方から全体的に照明された電子部品の下面を撮像対象として直立撮像カメラ５０で撮像することにより、電子部品の下面の平面像を取得することができる。傾斜撮像カメラ５２は、スリット光照射装置５８の真上に位置する電子部品をそれの斜め下方から撮像するように、自身の上部が基板保持搬送装置２６側に近づく向きに設定角度だけ傾けて設けられている。スリット光照射装置５８は、レーザ光源，レーザ光の径を拡大するビームエクスパンダおよびスリット板を有しており、自身の真上を通過する電子部品に、その電子部品の進行方向とほぼ直交する平板状の光であるスリット光を照射して、電子部品の下面の一部を線状に照らす装置である。それら、傾斜撮像カメラ５２およびスリット光照射装置５８は、電子部品の下面の三次元的な情報を取得する際に用いられる。
【００２７】
２.  機能ブロック図．
図２に、部品装着機１０の、電子部品の撮像および位置情報の取得に関する機能を中心としたブロック図を示す。部品装着機１０は、部品撮像装置２４，照明装置等５４，５８，制御装置８０，位置情報取得装置９０，装着装置２２等を含んでいる。
【００２８】
制御装置８０は、コンピュータを主体とした装置であり、部品装着機１０を構成する各種の装置と指令やデータ等の授受を行うことによってそれらを制御する装置である。制御装置８０は、装着装置２２，部品撮像装置２４等を制御することにより、部品供給装置２０から電子部品を取り出させて、その電子部品を撮像させ、その撮像により得られた電子部品の位置情報を利用して回路基板３０上の正しい位置に電子部品を装着する等の作業を部品装着機１０に行わせる。制御装置８０は、電子部品の撮像を行わせる際に、位置情報取得装置９０および部品撮像装置２４に指令等を送信する。例えば、装着ヘッド４０に保持された電子部品を撮像する前に、その電子部品の型番とその電子部品が撮像時に位置すると予定される基準位置等に関する情報を位置情報取得装置９０に送信する。また、例えば、装着ヘッド４０に保持された電子部品が撮像位置に位置する際に、部品撮像装置２４に撮像を実行するように要求する指令を送信する。
【００２９】
位置情報取得装置９０は、部品撮像装置２４によって取得された画像データを処理し、装着装置２２に保持された電子部品あるいはそれらの一部分である撮像対象の位置情報を取得する装置である。位置情報取得装置９０は、撮像範囲設定部９２，画像処理部９４および位置情報取得部９６を備えている。撮像範囲設定部９２は、装着ヘッド４０に保持される電子部品の型番と撮像時の基準位置等に関する情報を制御装置８０から取得し、その情報に基づいて撮像範囲を設定する。画像処理部９４は、部品撮像装置２４から送信された画像データを所定の画像処理方法で画像処理することにより、撮像対象の画像内における位置や寸法を取得し、位置情報取得部９６に送信する。その位置情報取得部９６は、画像内における位置や寸法に基づいて撮像対象の位置や寸法等の情報である位置情報を取得し、制御装置８０に送信する。なお、画像処理部９４は、撮像カメラ５０，５２が撮像可能な最大の範囲である全撮像範囲を含む仮想平面を形成するように構成された画像メモリを有している。設定撮像範囲の画像データは、仮想平面上の、全撮像範囲におけるその設定撮像範囲の位置に配り置かれるように画像メモリに格納される。このような再配置処理により、設定撮像範囲内にある撮像対象の全撮像範囲における位置を取得することができるようになっているのである。
【００３０】
部品撮像装置２４に備えられた直立撮像カメラ５０，傾斜撮像カメラ５２は同様の構成であり、直立撮像カメラ５０の構成を代表的に図示する。それら撮像カメラ５０，５２はそれぞれ、撮像制御部１００，集光部１０２、ＣＭＯＳ型撮像センサ１０４および撮像信号処理回路１０６を有している。集光部１０２は、ハード的には、集光レンズ，メカニカルシャッター，絞り等を有し、適切な量の入射光を集光して撮像センサ１０４上に撮像対象の像を結像させる機能を満たす。ＣＭＯＳ型撮像センサ１０４（以後、撮像センサと略記する場合がある）は、受光した光を信号電荷に変換し、その信号電荷に基づいて取得される撮像信号を撮像信号処理回路１０６に送信する。撮像信号処理回路１０６は、撮像センサ１０４によって取得された撮像信号のゲイン調整，Ａ−Ｄ変換等の処理を行う回路である。撮像制御部１００は、制御装置８０の指令に従い、撮像対象の撮像を行って画像データを取得するように照明装置等５４，５８、集光部１０２、撮像センサ１０４および撮像信号処理回路１０６を制御する。撮像制御部１００は、撮像センサ１０４から信号電荷を読み出す制御を行う読出制御部１０８を有している。その読出制御部１０８については後述する。
【００３１】
３.  ＣＭＯＳ型撮像センサの詳細．
図３にＣＭＯＳ型撮像センサ１０４の構造を模式的に示す。なお、この図において、左右方向が水平方向，上下方向が垂直方向とする。撮像センサ１０４は、フォトダイオード１２２，増幅器１２４およびゲートスイッチ１２６を有する単位セル１２８（図４参照），垂直走査回路１４０および水平走査回路１４２を含んで構成されている。なお、ＣＭＯＳ型撮像センサ１０４における、各種の回路は、ｐチャネルＭＯＳトランジスタおよびｎチャネルＭＯＳトランジスタを用いて作成されたＣＭＯＳ回路によって構成されている。
【００３２】
単位セル１２８は、垂直方向の並びが「列」，水平方向の並びが「行」となるようにしてマトリクス状に配列されている（図においては６×６）。垂直走査回路１４０は、水平方向に走る複数の行選択線１４４を有しており、それら行選択線１４４の各々は、水平方向に並ぶ単位セル１２８の行の各々と対応するように配置されている。水平走査回路１４２は、垂直方向に走る複数の列信号線１４６，水平方向に走る水平信号線１４８および複数の列選択スイッチ１５０を有している。列信号線１４６の各々は、垂直方向に並ぶ単位セル１２８の列の各々と対応するように配置されている。列選択スイッチ１５０は、トランジスタによって構成され、水平走査回路１４２によって印可される駆動信号によりＯＮ／ＯＦＦが切り換えられるものであり、水平信号線１４８と複数の列信号線１４６の各々とを個別にＯＮ／ＯＦＦ切換可能に接続する。
【００３３】
図４に、１つの単位セル１２８の構造を模式的に示す。フォトダイオード１２２は、信号電荷の出力側において増幅器１２４に接続され、他端はアースに接続されている。増幅器１２４は、フォトダイオード１２２に蓄えられた信号電荷を増幅する回路であり、ゲートスイッチ１２６を介して列信号線１４６と接続されている。ゲートスイッチ１２６は、トランジスタによって構成され、そのトランジスタのゲート電極に印可される駆動信号によりＯＮ／ＯＦＦが切り換えられるものであり、垂直走査回路１４０から行選択線１４４に出力された駆動信号によりＯＮ状態となる。
【００３４】
いずれかの行選択線１４４に駆動信号が印可されて１行分のゲートスイッチ１２６がＯＮ状態とされ、かつ、水平走査回路１４２からの駆動信号によりいずれかの列選択スイッチ１５０がＯＮ状態とされると、その１行分のゲートスイッチ１２６と接続されている１行分のフォトダイオード１２２のうち、ＯＮにされた列選択スイッチ１５０に接続されている列信号線１４６とゲートスイッチ１２６を介して接続されている１つのフォトダイオード１２２の信号電荷だけが読み出される。つまり、フォトダイオード１２２に蓄えられた信号電荷は、そのフォトダイオード１２２につながるゲートスイッチ１２６および列選択スイッチ１５０がＯＮ状態の時に電気信号として読み出され、列信号線１４６，水平信号線１４８等を経由して出力されるのである。
【００３５】
本実施例において、任意の光電変換素子からそれらの各々に蓄えられた信号電荷を読み出す読出手段は、垂直走査回路１４０，水平走査回路１４２およびゲートスイッチ１２６を含んで構成されている。本実施例において、水平信号線１４８が光電変換素子の各々から信号電荷を読み出す際に撮像信号としての電気信号の通り道となる信号線に該当し、ゲートスイッチ１２６および列選択スイッチ１５０が信号線と光電変換素子の各々との間を読出し状態と非読出し状態とに切り換えるスイッチに該当する。なお、光電変換素子の各々に蓄えられた信号電荷は、増幅器１２４により電気信号である信号電圧に変換されて増幅され、その信号電圧が信号線を介して撮像信号処理回路１０６に送信される。なお、また、撮像センサ１０４には、図示を省略するリセット線およびリセットスイッチが設けられており、適宜のタイミングで、任意の単位セル１２８のフォトダイオード１２２に蓄積された信号電荷を消去することができる。
【００３６】
４.  全撮像範囲と設定撮像範囲．
図５に、Ｗｎ（列）×Ｌｍ（行）のマトリクス状に配列された単位セル１２８を示す。なお、それらの単位セル１２８を上記のように行や列で表す場合や、横軸をＷ，縦軸をＬとするＷＬ座標で表す場合がある。撮像センサ１０４の全ての単位セル１２８のフォトダイオード１２２によって撮像される範囲が全撮像範囲となる。その全撮像範囲を撮像することにより得られる画像を最大画像と称する。その最大画像を構成する画素の数は単位セル１２８の数と等しく、その最大画像においてそれらの画素がＷｎ（列）×Ｌｍ（行）のマトリクス状に配列している。１つの単位セル１２８から読み出された信号電荷に基づいて１つの画素が形成されており、各単位セル１２８と各画素とは１対１で対応しているのである。そして、最大画像における各画素の位置は、各画素に対応する単位セル１２８の撮像センサ１０４における位置（Ｗ，Ｌ）で表すことができる。すなわち、最大画像における各画素の位置をＷＬ座標で表すことができ、ＷＬ座標が等しい画素と単位セル１２８とは互いに１対１で対応しているのである。
【００３７】
設定撮像範囲は、全撮像範囲のうちの一部分の範囲であり、前記撮像範囲設定部９２により設定される。その設定撮像範囲が撮像されて取得される画像を設定範囲画像と称する。その設定範囲画像の最大画像内における位置は、ＷＬ座標により規定される。設定範囲画像の位置として規定されるＷＬ座標に位置する単位セル１２８が、設定撮像範囲の光を受光する単位セル１２８に該当するのである。図６に、Ｗｎ（列）×Ｌｍ（行）のマトリクス状に配列された単位セル１２８と、４つの設定撮像範囲の光をそれぞれ受光する単位セル１２８の集まりであるブロック２１２，２１４，２１６，２１８を示す。本実施例において、撮像範囲の設定，読み出し制御等の容易さ等を考慮して、ブロック２１２等の形状を矩形（正方形を含む）とし、そのブロック２１２等を互いに向かい合う２つの頂点の座標で規定することとする。そのことにより、各ブロック２１２等の位置と寸法とを簡便に規定することができる。なお、各ブロック２１２等は、図において左上に位置する各ブロック内のＷ座標，Ｌ座標の両方が最小となる頂点のＷＬ座標を範囲始点とし、その範囲始点と向かい合う頂点のＷＬ座標を範囲終点として、それら範囲始点および範囲終点のＷＬ座標によって各ブロック２１２等が規定される。
【００３８】
５.  信号電荷の読み出し．
まず、全ての単位セル１２８から信号電荷を読み出す際の処理について説明する。なお、単位セル１２８の各々は１つのフォトダイオード１２２を有しており、「フォトダイオード１２２から信号電荷を読み出す」ことと、「単位セル１２８から信号電荷を読み出す」こととは同義である。
【００３９】
信号電荷の読み出しは、図５において最も上に位置する「行」に属する単位セル１２８から行われる。また、同じ「行」属する単位セル１２８のうち、最も左に位置する単位セル１２８から右へ向かって順に信号電荷が読み出される。信号電荷を読み出す処理は、前述の読出制御部１０８により、垂直走査回路１４０，水平走査回路１４２等が定められたタイミングで制御され、１つの行選択線１４４に駆動信号が印可された状態で、駆動信号が印可される列選択スイッチ１５０を順次１つずつ左から右へ変えていくことにより１行分の読出しがなされる。駆動信号を印可する１つの行選択線１４４を、図５において最も上に位置する「行」に対応する行選択線１４４から、上から下に順次変えてゆき、１行ずつ信号電荷を読み出してゆけば、最終的に全ての単位セル１２８の信号電荷の読み出しが終了する。
【００４０】
次に、設定撮像範囲の光を受光する単位セル１２８の信号電荷の読み出しについて、図６に示した複数のブロック２１２等に属する単位セル１２８の信号電荷の読出しを例にして説明する。ブロック２１２等が含む単位セル１２８のうち、図において最も上に位置する単位セル１２８が属する行から順に信号電荷の読み出しが行われる。図において、丸数字１を付した矢印（以後、矢印１と称する）で表すように、ブロック２１２の単位セル１２８の信号電荷が順次読み出される。続いて、矢印２〜矢印１４の順に信号電荷が読み出されて、ブロック２１２，２１４，２１６，２１８の信号電荷の読出しが完了する。矢印８および９で表す部分の読出しを例にして、読出制御部１０８による制御について説明する。「行Ｌ１２」に対応する行選択線１４４に駆動信号が印可された状態で、「列Ｗ５〜Ｗ８，列Ｗ１２〜Ｗ１７」に対応する各々の列選択スイッチ１５０が１つずつ順次ＯＮにされた後ＯＦＦにされて、「行Ｌ１２」に属するブロック２１８，２１４，２１６の単位セル１２８の信号電荷が読み出された後、「行Ｌ１２」に対応する行選択線１４４への駆動信号の印可が解除される。
【００４１】
本実施例において、読出制御部１０８は、読出手段を制御することにより、設定撮像範囲の光を受光する光電変換素子だけから信号電荷を読み出す処理を読出手段に行わせるものである。なお、設定撮像範囲の光を受光する前記光電変換素子だけから信号電荷を読み出し、その読み出された信号電荷に基づいて前記画像データを取得する設定範囲画像データ取得部は、読出制御部１０８，読出手段および撮像信号処理回路１０６を含んで構成されている。
【００４２】
６.  直立撮像カメラによる撮像．
部品装着機１０は、装着ヘッド４０に保持された電子部品の下面を直立撮像カメラ５０によって撮像し、電子部品の水平位置情報である水平方向の位置，向き，寸法等を取得する。その撮像の際に設定される設定撮像範囲の一例を図７に示す。この例では、装着ヘッド４０は、８つの吸着ノズル４２ａ，ｂを円周２４０上に保持するインデックス型のヘッドであり、それら吸着ノズル４２ａ，ｂにより、４つの中型電子部品２４４ａと４つの小型電子部品２４４ｂとが１つおきに保持されるものとする。撮像センサ１０４の全てのフォトダイオード１２２の信号電荷を読み出した場合に撮像される範囲である全撮像範囲２５０の中に、中型電子部品２４４ａおよび小型電子部品２４４ｂの下面が撮像対象とされ、それら２種類の撮像対象にあわせて２種類の大きさの設定撮像範囲２５４ａ，ｂが設定されている。８つの電子部品の全てを囲む１つの設定撮像範囲を設定することも可能であるが、図を見てもわかるように、この例では複数の電子部品が位置する円周２４０の中央部において電子部品が保持されず、撮像する必要性がない。そのため、この例では１つの設定撮像範囲を設定するよりも、複数の設定撮像範囲を設定する方が撮像する面積が少なくなることがわかる。その結果、信号電荷を読み出すフォトダイオード１２２の数が少なくてすむため、画像データ取得時間が短くなるのである。なお、図８に示すように、装着ヘッド４０に保持された各電子部品を撮像できる範囲で、設定撮像範囲を全て同じ大きさとすることも可能である。また、図９に示すように、１つの電子部品２４６に対して１つの設定撮像範囲２５４を設定することも可能である。
【００４３】
１つの撮像対象について複数の設定撮像範囲を組み合わせて設定することもできる。例えば、図１０に示す撮像対象２６０は突部２６２，２６４を有しており、その撮像対象２６０に対して複数の設定撮像範囲２６６，２６８，２７０が設定される。例えば、また、図１１に示す電子部品４４０は、撮像対象として電子部品の下面の一部である周縁部を撮像する必要があるが、中央部は撮像する必要はないものである。その電子部品２７６に対して、４つの設定撮像範囲２７８，２８０，２８２，２８４が電子部品２７６の周縁部だけを囲むように設定される。上記２つの例では、複数の設定撮像範囲が設定されることにより、撮像する必要のない部分が減少し、１つの設定撮像範囲が設定された場合よりも、画像データ取得時間が短くなるのである。なお、撮像範囲設定部９２は、制御装置の記憶部に記憶されている電子部品等に関するデータを参照し、その電子部品等に対する複数の設定撮像範囲の各々の寸法，相対位置等に基づいて複数の設定撮像範囲を設定する。
【００４４】
ここで、全撮像範囲を撮像する場合の画像データ取得時間と、設定撮像範囲を撮像する場合の画像データ取得時間とをある条件の下で計算して比較する。撮像カメラの駆動周波数が３３．３ＭＨｚであると仮定すると、１［clock］で読み出す１画素分の画像データ取得時間は約３０［ns（nano second）］となる。２０４８［pixel］×２０４８［line］の画像を取得する撮像センサにおいて、全撮像範囲を撮像する際の画像データ取得時間は、次の式から約１２７［ms（milli second）］となる。
２０４８［pixel］×２０４８［line］×３０［ns］＝１２７［ms］
２８０［pixel］×２８０［line］の設定撮像範囲が１２個設定されていた際の画像データ取得時間は、次の式から約２８．２［ms］となる。
２８０［pixel］×２８０［line］×３０［ns］×１２＝２８．２［ms］
よって、上記の設定撮像範囲の画像データ取得時間は、全撮像範囲の画像データ取得時間よりも約９９［ms］（割合にして約７８％）短くなる。しかし、設定撮像範囲のフォトダイオードだけから信号電荷を読み出した場合には、ブランキング時間による遅延時間と前述の再配置処理を行う再配置時間とを考慮することが望ましい。遅延時間は、次の式から約１．６［ms］となる。なお、１［clock］は３０［ns］である。
１９０［clock］×２８０［line］×３０［ns］＝１．６［ms］
再配置時間は、Pentium（登録商標）IIIの５００ＭＨｚのＣＰＵを搭載したコンピュータについて測定すると、１画素当たり約３２［ns］であった。よって、２８０［pixel］×２８０［line］の画像を１２個分再配置する時間は、次の式から約３０［ms］となる。
２８０［pixel］×２８０［line］×３２［ns］×１２＝３０［ms］
画像データ取得時間，遅延時間および再配置時間の和は、約６０［ms］となる。
２８．２［ms］＋１．６［ms］＋３０［ms］＝約６０［ms］
全てのフォトダイオードからの信号電荷の読み出し時間は約１２７［ms］であるので、遅延時間および再配置時間を考慮しても画像データ取得等に要する時間が約６７［ms］（割合にして約５３％）短縮される。
以上の計算結果は、撮像カメラの駆動周波数，コンピュータの処理速度等によって変化するが、全撮像範囲よりも撮像する面積が小さい設定撮像範囲の画像データ取得時間は、全撮像範囲の画像データ取得時間よりも短くなることがわかる。
【００４５】
設定撮像範囲の寸法の決定について説明する。設定撮像範囲の寸法は、電子部品の規格上の寸法である標準寸法，電子部品の最大位置ずれ量および余裕値に基づき、撮像範囲設定部９２によって決定される。電子部品の位置ずれ量は、誤差がないと仮定した場合の撮像時における電子部品２４６の基準位置と、撮像することにより得られる電子部品２４６の位置との差である。電子部品２４６の位置ずれは、水平位置および水平方向の向き（回転位置）のずれであり、装着ヘッド４０が電子部品を部品供給装置２０から取り出す際に生じる保持位置ずれ等によって生じる。位置ずれ量の最大値である最大位置ずれ量は、実験値や過去の作業において記録されたデータに基づいて予め設定されている。余裕値とは、電子部品の位置ずれ量が最大値の時でも、電子部品が設定撮像範囲内に収まるようにするための値であり、予め設定されている値である。図５等に示した設定撮像範囲２５４の１つを代表的に図１２に示す。電子部品２４６のＸ方向の標準寸法をＳｘ，最大位置ずれ量をＥｘ，余裕値をＲｘとすると、設定撮像範囲のＸ方向の寸法はＳｘ＋２Ｅｘ＋２Ｒｘとなる。設定撮像範囲のＹ方向の寸法についても、電子部品２４６のＹ方向の標準寸法，最大位置ずれ量および余裕値を用いて同様な計算を行えばよい。なお、Ｘ方向，Ｙ方向において、それぞれ正負の方向への最大位置ずれ量を異ならせてもよい。
【００４６】
設定撮像範囲の位置は、装着装置２２による部品装着作業において規定されているＸＹ座標によって表される。撮像範囲設定部９２は、電子部品の標準寸法，最大位置ずれ量，余裕値，撮像時の位置等に関する情報に基づいて、ＸＹ座標における範囲始点２９０および範囲終点２９２を決定する。具体的には、電子部品の輪郭線上の座標で、Ｘ座標だけの最小値であるＸmin，Ｙ座標だけの最小値であるＹminからそれぞれＸ，Ｙ方向における最大位置ずれ量および余裕値を引いた座標が範囲始点２９０となる（Ｘａ，Ｙａ）とされ、その範囲始点２９０のＸ座標，Ｙ座標にそれぞれＸ，Ｙ方向の設定撮像範囲２５４の寸法を加えた座標が範囲終点２９２となる（Ｘｂ，Ｙｂ）とされる。なお、電子部品の標準寸法，最大位置ずれ量，余裕値等は、制御装置８０が備える記憶装置（図示省略）に記憶されており、制御装置８０から送信された電子部品の型番に基づいて取得される。撮像範囲設定部９２は、設定撮像範囲２５４の範囲始点２９０および範囲終点２９２を決定した後、それらのＸＹ座標から、設定撮像範囲２５４の光を受光する単位セル１２８のブロックの範囲始点および範囲終点のＷＬ座標を算出し、撮像制御部１００等に送信するのである。なお、設定撮像範囲２５４が複数ある場合は、複数のブロックの範囲始点および範囲終点のＷＬ座標が送信される。
【００４７】
撮像制御部１００は、撮像センサ１０４が複数のブロックの信号電荷の読出しを行うように制御することにより、撮像センサ１０４に設定撮像範囲２５４の光を受光するフォトダイオード１２２だけから信号電荷を読み出させる。信号電荷を読出すことにより得られる撮像信号は、撮像信号処理回路１０６によって処理されて画像データに変換され、画像処理部９４に送信される。その画像処理部９４において、画像データが所定の画像処理方法によって画像処理されて最大画像における電子部品２４６の像の位置，向き，寸法等が取得され、位置情報取得部９６に送信される。その位置情報取得部９６により、電子部品２４６の像の最大画像における位置，向き，寸法等に基づき、電子部品２４６の下面のＸＹ座標における水平位置，水平方向の向き，水平方向の寸法等の位置情報が取得され、制御装置８０に送信される。その制御装置８０により、水平方向の寸法に基づいて、電子部品２４６の不良，保持状態の良否等が判定され、それらが正常であれば水平方向の位置，向きに基づいて、電子部品２４６を装着するための移動量や回転角度が正確に把握されて、正確に装着される。
【００４８】
７.  傾斜撮像カメラによる撮像．
傾斜撮像カメラ５２による撮像は、いわゆる光切断法に基づく撮像である。光切断法によれば、スリット光を照射して電子部品の一部を線状に照らし、電子部品をスリット光と交差する方向に移動させながら複数回の撮像を行い、複数回の撮像によって得られた複数の画像を画像処理してから合成することにより、電子部品の下面の三次元的な情報を取得することができる。通常は電子部品を撮像するのであるが、まず、図１３に示すような基準チップ３００の撮像について説明することにより光切断法の原理を説明する。その基準チップ３００は、高さ位置（Ｚ座標）と撮像により得られる画像内の位置との関係を求めるために使用される。基準チップ３００は、撮像時に定められた高さ位置に位置するように保持される。撮像時には、その基準チップ３００の階段状の面３０２の一部に、スリット光３１０により線状に照らされた高輝度となる被照射部３１２が生じる。
【００４９】
図１４に、基準チップ３００の被照射部３１２を撮像対象として撮像する傾斜撮像カメラ５２，スリット光照射装置５８等の側面図を示す。基準チップ３００は、自身の階段状の面３０２を下に向けた状態で、装着ヘッド４０に取り付けられた吸着ノズル３２０に保持され、Ｙ方向の正の向き（図において右向き）に移動させられる。なお、面３０２ａの高さ位置であるＺ座標が「Ｚ６」，面３０２ｂの高さ位置であるＺ座標が「Ｚ１」とされている。基準チップ３００の右端がスリット光照射装置５８の真上に位置すると、スリット光３１０により異なる高さの面３０２が線状に照らされて、それら面３０２の各々に被照射部３１２が生じる。その被照射部３１２が、傾斜撮像カメラ５２によって、斜め下方かつ傾斜撮像カメラ５２の光軸がスリット光３１０と交差する方向から撮像される。この図において、傾斜撮像カメラ５２の全撮像範囲３２４の範囲内が撮像可能であり、最も高い面３０２ａの被照射部３１２ａからの反射光３２６と最も低い面３０２ｂの被照射部３１２ｂからの反射光３２８とは、高さ位置の違いにより全撮像範囲３２４における位置が異なる。このような関係から、全撮像範囲３２４が撮像された最大画像における被照射部３１２の像の位置から被照射部３１２の高さ位置を求めることができる。
【００５０】
図１５に、Ｙ方向の正の向きに移動する基準チップ３００の下面を、スリット光３１０が走査する過程を模式的に示す。基準チップ３００が、図において下方に移動させられるため、スリット光３１０は基準チップ３００に対して上方に相対移動する。この図の例では撮像が１０回行われ、そのうちの６回の撮像において基準チップ３００とスリット光３１０とが交差している。この図の例では、基準チップ３００の下面を全て撮像するため、複数の撮像における隣り合う被照射部３１２が等間隔に並ぶように、撮像する間隔である走査間隔が設定されている。なお、撮像対象を撮像する回数は、撮像対象のＹ方向の寸法や走査間隔等に応じて設定される。
【００５１】
図１５においてスリット光３１０ａによって基準チップ３００が線状に照らされて生じる被照射部３１２が傾斜撮像カメラ５２により撮像されると、図１６に示す全撮像範囲３２４の画像である最大画像３５２が取得される。基準チップ３００の高さ位置が最も高い面３０２ａ（Ｚ６）における被照射部３１２ａの像は最大画像３５２の下方（Ｌ座標が大）に位置し、面３０２の高さ位置が低いほど最大画像３５２における被照射部３１２の像の位置が上昇（Ｌ座標が小）する。基準チップ３００の下面の高さ位置に応じて、最大画像３５２における被照射部３１２の像の位置（Ｌ座標）が定まるのである。逆に言うと、最大画像３５２における被照射部３１２の像のＬ座標から、被照射部３１２の高さ位置であるＺ座標を求めることができるのである。
【００５２】
基準チップ３００を撮像した最大画像３５２における被照射部３１２の像のＬ座標を、色の濃淡を用いて表現すると、図１７の下方に示す画像３７０のように表示される（図においては斜線等で色の濃淡を表現している）。このように、高さ情報を色情報で表す画像に変換する処理を表示形式変換処理と称する。基準チップ３００の撮像により取得された１０個の画像について表示形式変換処理が行われて、並べられ、図１８に示す基準チップ３００の下面の三次元情報を含む画像が得られる。ここでは、高さ位置が高いほど薄い色で、高さ位置が低くなるほど濃い色で表示される。なお、図において被照射部３１２以外の部分、つまり、基準チップ３００が位置していない部分は白く表示される。このような三次元情報を含む画像が取得されれば、撮像対象の水平方向と高さ方向との位置情報を１つの画像から取得することができる。
【００５３】
図１９に示す電子部品４００を例に、それの下面４０４の撮像について説明する。電子部品４００の下面４０４にスリット光３１０が照射され、線状の被照射部４０８が生じる。その被照射部４０８を撮像対象として撮像する際の、設定撮像範囲の設定について説明する。なお、直立撮像カメラ５０による撮像における設定撮像範囲の寸法および位置の設定と同様であり、異なる点を中心に説明する。まず、実際の高さ位置を表すＺ座標を用いたＸＺ座標における撮像範囲が決定される。すなわち、電子部品４００の撮像時の基準位置および標準の寸法から、基準チップ３００の下面のＸ座標，Ｚ座標のそれぞれの最小値Ｘmin，Ｚmin、最大値Ｘmax，Ｚmaxが求められる。それらＸmin，ＺminからそれぞれＸ，Ｚ方向の最大位置ずれ量Ｅｘ，Ｅｚおよび余裕値Ｒｘ，Ｒｚを引いた座標が範囲始点の座標（Ｘａ，Ｚａ）とされ、Ｘmax，ＺmaxにそれぞれＸ，Ｚ方向の最大位置ずれ量Ｅｘ，Ｅｚおよび余裕値Ｒｘ，Ｒｚを加えた座標が範囲終点の座標（Ｘｂ，Ｚｂ）とされる。次に、範囲始点および範囲終点のＸＺ座標が、傾斜撮像カメラ５２により撮像された画像におけるＷＬ座標に変換され、範囲始点の座標（Ｗａ，Ｌａ）および範囲終点の座標（Ｗｂ，Ｌｂ）が決定される。なお、電子部品４００の下面４０４の撮像時の基準高さ位置のＺ座標はＺ３である。
【００５４】
上記のようにして設定された設定撮像範囲を撮像して得られた設定範囲画像４３０と、図１６に示した基準チップ３００の被照射部３１２の像とを図２０に示す。なお、傾斜撮像カメラ５２により、最大画像３５２として撮像される撮像範囲が全撮像範囲であり、設定範囲画像４３０として撮像される撮像範囲が設定撮像範囲である。電子部品４００の下面４０４においてスリット光３１０により照射される場所を変えながら、つまり電子部品４００の下面４０４における被照射部４０８の位置を変えながら複数回の撮像を行うことによって、複数の設定範囲画像４３０が取得される。それら複数の設定範囲画像４３０について、基準チップ３００の撮像において説明した表示形式変換処理等の処理が行われ、図１８に示した合成画像に相当する電子部品４３０の下面４０４の三次元情報を含む画像が取得される。
【００５５】
以上の方法を用いて電子部品の下面の三次元情報を取得すれば、電子部品の水平位置および高さ位置を利用して、その電子部品を回路基板上の装着位置に正確に装着することができる。また、例えば、リードを有する電子部品を撮像する場合には、リードの高さ位置から許容範囲外のリード曲がりがないか検査することができる。なお、上述の撮像では短時間の間に複数回の撮像を行うため、画像データ取得時間を短縮する効果が大きい。
【００５６】
なお、上記の例では、装着ヘッド４０が１つの電子部品４００を保持し、その１つの電子部品４００の下面が撮像されたが、装着ヘッド４０が複数の電子部品を保持していても、設定撮像範囲を設定して撮像を行うことができる。例えば、単純に、Ｘ方向，Ｚ方向において、全ての電子部品の下面が撮像できるように設定撮像範囲を設定すればよい。すなわち、全ての電子部品の中で、Ｘ座標，Ｚ座標のそれぞれの最小値Ｘmin，Ｚmin、最大値Ｘmax，Ｚmaxを求めれば、上述と同様な方法で設定撮像範囲を設定することができる。
【００５７】
本部品装着機１０は、直立撮像カメラ５０による撮像と傾斜撮像カメラ５２による撮像との少なくとも一方の撮像により部品装着作業を行うことができる。撮像カメラ５０，５２の両方で撮像を行う場合は、例えば、直立撮像カメラ５０による撮像によって電子部品の水平位置情報を取得し、傾斜撮像カメラ５２による撮像で高さ位置情報のみ取得することができる。その際には、予め電子部品の水平位置情報を取得できるため、Ｘ方向の最大位置ずれ量を小さくすることができ、傾斜撮像カメラ５２による撮像における設定範囲画像４３０のＸ方向の寸法を小さくすることが可能である。また、Ｙ方向における正確な位置に基づいて撮像のタイミングをより正確に把握することができるため、撮像回数を減らすことが可能である。なお、部品撮像装置２４が、直立撮像カメラ５０と傾斜撮像カメラ５２との少なくとも一方を備えるものであってもよい。
【００５８】
なお、電子部品の下面を全て走査せず、その一部の高さ位置を取得することもできる。例えば、傾斜撮像カメラ５２による１回の撮像により、電子部品における線状の被照射部の高さ位置情報が取得できる。また、スリット光照射装置５８がスポット光照射装置であってもよい。その場合は、傾斜撮像カメラ５２による１回の撮像により、電子部品における点状の被照射部の高さ位置情報が取得できる。
【００５９】
８.  その他の態様．
部品装着機１０は、装着ヘッド４０により保持される基板撮像装置４６０および照明装置等を備えている。その基板撮像装置４６０は、ＣＭＯＳ型撮像センサを有しており、回路基板３０の一部（基準マーク，配線パターン等），回路基板３０上の電子部品，クリームはんだ，接着剤等を撮像することができる。その基板撮像装置４６０によって撮像を行う場合でも、設定撮像範囲の光を受光するフォトダイオード１２２だけから信号電荷を読み出すことにより画像データ取得時間を短縮することができる。本実施例において、撮像範囲設定部９２が位置情報取得装置９０に設けられていたが、その撮像範囲設定部９２を制御装置８０あるいは部品撮像装置２４に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例である電子回路製造関連作業機の一種である部品装着機を示す斜視図である。
【図２】上記部品装着機における電子部品の撮像および位置情報の取得に関する機能を中心とした図である。
【図３】上記部品装着機の部品撮像装置が有する撮像センサの構造を示す図である。
【図４】上記撮像センサにおける単位セルの構造を示す図である。
【図５】上記撮像センサにおける単位セルの配列を示す図である。
【図６】上記撮像センサにおける設定撮像範囲の光を受光する単位セルのブロックを示す図である。
【図７】上記撮像装置によって撮像される複数の設定撮像範囲を示す図である。
【図８】上記撮像装置によって撮像される大きさの等しい複数の設定撮像範囲を示す図である。
【図９】上記撮像装置によって撮像される１つの設定撮像範囲を示す図である。
【図１０】特異な形状の撮像対象に設定された複数の設定撮像範囲とを示す図である。
【図１１】１つの電子部品に設定された複数の設定撮像範囲を示す図である。
【図１２】上記撮像装置によって撮像される電子部品の寸法と設定撮像範囲の寸法との関係を示す図である。
【図１３】上記部品装着機のスリット光照射装置と基準チップとを示す斜視図である。
【図１４】上記部品装着機のスリット光照射装置，基準チップおよび傾斜撮像カメラを示す側面図である。
【図１５】上記スリット光照射装置から照射されるスリット光による基準チップの走査の過程を示す図である。
【図１６】上記基準チップの被照射部を傾斜撮像カメラで撮像して得られる画像を示す図である。
【図１７】上記被照射部の画像内の位置から求められた被照射部の高さ方向の位置を、色の濃淡（図においては斜線等）で表した画像を示す図である。
【図１８】上記被照射部の高さ方向の位置を色の濃淡で表した複数の画像を合成した画像を示す図である。
【図１９】上記部品装着機が撮像する電子部品と上記スリット光照射装置とを示す斜視図である。
【図２０】上記電子部品の被照射部を撮像した設定範囲画像を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０：部品装着機    ２２：装着装置    ２４：部品撮像装置    ３０：回路基板    ４０：装着ヘッド    ４２：吸着ノズル    ５０：直立撮像カメラ    ５２：傾斜撮像カメラ    ５４：リング型照明装置    ５８：スリット光照射装置    ８０：制御装置    ９０：位置情報取得装置    ９２：撮像範囲設定部    ９４：画像処理部    ９６：位置情報取得部    １００：撮像制御部    １０２：集光部    １０４：ＣＭＯＳ型撮像センサ    １０６：撮像信号処理回路    １０８：読出制御部    １２２：フォトダイオード    １２４：増幅器    １２６：ゲートスイッチ    １２８：単位セル    １４０：垂直走査回路    １４２：水平走査回路    １４４：行選択線    １４６：列信号線    １４８：水平信号線    １５０：列選択スイッチ    ２１２，２１４，２１６，２１８：ブロック    ２５０：全撮像範囲    ２５４：設定撮像範囲    ２６０：電子部品    ３００：基準チップ    ３０２：階段状の面    ３１０：スリット光    ３１２：被照射部    ３２０：吸着ノズル    ３２４：全撮像範囲    ３２６，３２８：反射光    ３７０：画像    ４００：電子部品    ４０８：被照射部    ４３０：設定範囲画像
【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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【図２０】
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