(57)【要約】【課題】対向する位置に設置された２つの被写体を単一の撮像手段によって精度よく撮像することが可能で、もって表面実装機をはじめとした各種装置の信頼性の向上等を効率的に達成することのできる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置２０は、単一の撮像手段３０と、対向する位置に設置された第１および第２の被写体の像をそれぞれ反射させて上記撮像手段３０に導光する反射手段（３２，３３）と、上記第１および第２の被写体のうちのいずれか一方の像を上記撮像手段３０に選択的に撮像させるようにする可動シャッター３４，３５等からなる切替手段とを備えており、上記撮像手段３０と反射手段（３２，３３）とが、一定の位置関係で固定的に設置されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する位置に設置された第１および第２の被写体を撮像可能な撮像装置であって、
単一の撮像手段と、
上記第１および第２の被写体の像をそれぞれ反射させて上記撮像手段に導光する反射手段と、
上記撮像手段に上記第１の被写体の反射像が優先的に導光される状態と上記第２の被写体の反射像が優先的に導光される状態とを相互に切り替えることにより、これら両被写体のうちのいずれか一方の像が選択的に撮像されるようにする切替手段とを備え、
上記撮像手段と反射手段とが一定の位置関係で固定的に設置されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置において、
上記切替手段は、上記第１および第２の被写体の像のうちいずれか一方の光路を選択的に遮る進退可能な遮光板を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の撮像装置において、
上記切替手段は、上記第１および第２の被写体のうちのいずれか一方に対して選択的に照明光を照射する照明手段を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
電子部品吸着用のノズルを下端部に有した移動可能なヘッドユニットによって電子部品を部品供給部から吸着して搬送し、この電子部品を上記ヘッドユニットの下方に設置された基板上に実装する表面実装機であって、
上記ノズルに吸着された電子部品の下面部の像と、上記部品供給部にある電子部品または上記基板の上面部の像とを画像認識する手段として、請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置を備えることを特徴とする表面実装機。
【請求項５】
請求項４記載の表面実装機において、
上記撮像装置は、上記ヘッドユニットに対して所定方向に移動可能に取り付けられていることを特徴とする表面実装機。
【請求項６】
電子部品吸着用のノズルを下端部に有した移動可能なヘッドユニットによって電子部品を搬送し、この電子部品を上記ヘッドユニットの下方に設置された検査ソケットに装着して所定の検査を行う部品試験装置であって、
上記ノズルに吸着された電子部品の下面部の像と上記検査ソケットの上面部の像とを画像認識する手段として、請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置を備えることを特徴とする部品試験装置。
【請求項７】
基板の上からマスクシートを重ね合わせ、このマスクシート上に供給されたペーストを拡張することにより、上記マスクシートに形成された所定パターンの開口部を介して上記基板上にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、
上記マスクシートの下面部の像と上記基板の上面部の像とを画像認識する手段として、請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置を備えることを特徴とするスクリーン印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向する位置に設置された２つの被写体を単一の撮像手段で撮像することが可能な撮像装置に関し、さらには当該撮像装置を搭載した表面実装機、部品試験装置、およびスクリーン印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に示されるように、基板の上面に電子部品を実装する表面実装機において、電子部品吸着用のノズルを有したヘッドユニットに、単一の光線式距離センサを備えたセンシング部を水平軸回りに回転可能に設け、このセンシング部の回転に伴い上記距離センサを上下方向にそれぞれ向けることにより、ノズルに吸着された電子部品との距離および基板に実装された電子部品との距離を検出し、それによってノズルに吸着された電子部品の位置や、基板に実装された電子部品の実装の良否を認識することが行われている（同文献の図６参照）。
【特許文献１】特開平９−２４６７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記表面実装機では、基板の設置状態等を正確に検知するために、例えばあらかじめ基板上の特定箇所に付されたマーク類の認識を行いたい場合がある。しかしながら、上記特許文献１で用いられているような距離センサでは、表面に凹凸が存在しない上記マーク類を認識することができない。そこで、このようなマーク類の認識をも可能とするには、上記距離センサに代えて、例えばＣＣＤエリアカメラ等からなる単一の撮像手段（カメラ）を回転可能に設けるとよい。
【０００４】
しかしながら、上記のように距離センサをカメラに置き換えた場合でも、上下両側の被写体（すなわち、ノズルに吸着された電子部品および基板上のマーク）の間で撮像対象を切り替える際に、回転駆動されるカメラの回転角度に誤差が生じてその光軸の向きがずれてしまう場合がある。特に、カメラと被写体との間の距離が大きい場合には、上記回転角度の誤差がわずかであっても被写体がカメラの視野の中から外れてしまい、被写体の撮像が適正に行われなくなるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、対向する位置に設置された２つの被写体を単一の撮像手段によって適正に撮像することが可能で、もって表面実装機をはじめとした各種装置の信頼性の向上等を効率的に達成することのできる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためのものとして、本発明は、対向する位置に設置された第１および第２の被写体を撮像可能な撮像装置であって、単一の撮像手段と、上記第１および第２の被写体の像をそれぞれ反射させて上記撮像手段に導光する反射手段と、上記撮像手段に上記第１の被写体の反射像が優先的に導光される状態と上記第２の被写体の反射像が優先的に導光される状態とを相互に切り替えることにより、これら両被写体のうちのいずれか一方の像が選択的に撮像されるようにする切替手段とを備え、上記撮像手段と反射手段とが一定の位置関係で固定的に設置されていることを特徴とするものである（請求項１）。
【０００７】
本発明の撮像装置によれば、対向する位置に設置された２つの被写体の像を反射手段で反射させて単一の撮像手段に導光するとともに、その導光状態を相互に切り替え可能な切替手段によって上記２つの被写体のうちのいずれか一方を上記撮像手段に選択的に撮像させるようにしたため、対向する２つの被写体を単一の撮像手段を用いて効率的に撮像できるという利点がある。しかも、撮像手段とこの撮像手段に各被写体の像を導光する反射手段とを固定的に設置した上で、撮像対象を切り替えるための切替手段をさらに設けたため、撮像対象を切り替えるために例えば撮像手段を回転させるような必要がなく、これに応じて各被写体が撮像視野から大きく外れてしまうという事態を有効に回避しながら、各被写体の画像認識を適正に行うことができる。
【０００８】
上記切替手段は、上記第１および第２の被写体の像のうちいずれか一方の光路を選択的に遮る進退可能な遮光板を備えることが好ましい（請求項２）。
【０００９】
このように、２つの被写体の像のうちいずれか一方の光路を選択的に遮ることによって撮像対象を切り替えるようにした場合には、撮像すべき被写体の像のみを確実に上記撮像手段に導光することができ、当該被写体の画像認識をより精度よく行うことができるという利点がある。
【００１０】
上記切替手段は、上記第１および第２の被写体のうちのいずれか一方に対して選択的に照明光を照射する照明手段を備えることも、また好ましい（請求項３）。
【００１１】
このようにすれば、照明手段によって明るくされた被写体の像を上記撮像手段に優先的に導光することができ、当該被写体の画像認識の精度を効果的に向上させることができる。
【００１２】
本発明の別の態様は、電子部品吸着用のノズルを下端部に有した移動可能なヘッドユニットによって電子部品を部品供給部から吸着して搬送し、この電子部品を上記ヘッドユニットの下方に設置された基板上に実装する表面実装機であって、上記ノズルに吸着された電子部品の下面部の像と、上記部品供給部にある電子部品または上記基板の上面部の像とを画像認識する手段として、上記撮像装置を備えることを特徴とするものである（請求項４）。
【００１３】
本発明の表面実装機によれば、ノズルに吸着された電子部品の吸着状態と、この電子部品が実装される基板の設置状態等とを効率よく画像認識することができ、部品実装作業の信頼性を簡単かつ効果的に向上させることができる。
【００１４】
この場合、上記撮像装置は、上記ヘッドユニットに対して所定方向に移動可能に取り付けられていることが好ましい（請求項５）。
【００１５】
このようにすれば、例えば電子部品の基板への実装時のような、ヘッドユニットに対してノズルが昇降駆動される状況下において、当該ノズルと干渉しない位置に撮像装置を適正に退避させることができるという利点がある。
【００１６】
また、本発明のさらに別の態様は、電子部品吸着用のノズルを下端部に有した移動可能なヘッドユニットによって電子部品を搬送し、この電子部品を上記ヘッドユニットの下方に設置された検査ソケットに装着して所定の検査を行う部品試験装置であって、上記ノズルに吸着された電子部品の下面部の像と上記検査ソケットの上面部の像とを画像認識する手段として、上記撮像装置を備えることを特徴とするものである（請求項６）。
【００１７】
本発明の部品試験装置によれば、ノズルに吸着された電子部品の吸着状態と、この電子部品が装着される検査ソケットの設置状態等とを効率よく画像認識することができ、部品試験作業の信頼性を簡単かつ効果的に向上させることができる。
【００１８】
また、本発明のさらに別の態様は、基板の上からマスクシートを重ね合わせ、このマスクシート上に供給されたペーストを拡張することにより、上記マスクシートに形成された所定パターンの開口部を介して上記基板上にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、上記マスクシートの下面部の像と上記基板の上面部の像とを画像認識する手段として、上記撮像装置を備えることを特徴とするものである（請求項７）。
【００１９】
本発明のスクリーン印刷装置によれば、マスクシート下面の状態と、基板上面の印刷状態等とを効率よく画像認識することができ、基板印刷作業の信頼性を簡単かつ効果的に向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、対向する位置に設置された２つの被写体を単一の撮像手段によって適正に撮像することが可能で、もって表面実装機をはじめとした各種装置の信頼性の向上等を効率的に達成することのできる撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１および図２は、本発明に係る撮像装置が搭載された表面実装機１０を概略的に示している。同図に示すように、表面実装機１０の基台１上には、搬送ラインを構成するコンベア２が配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて図１に示す実装作業位置で停止されるようになっている。上記プリント基板３上には、基台１に対する当該プリント基板３の位置を特定するためのフィデューシャルマークＦが形成されている。
【００２３】
上記コンベア２の両側には、部品供給部４，４が配置されている。これらの部品供給部４，４には、多数列のテープフィーダ４ａが設けられている。各テープフィーダ４ａは、それぞれ、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の電子部品Ｓ（図２）を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されており、後述するヘッドユニット６により電子部品Ｓが取り出されるにつれてテープが間欠的に送り出されるようになっている。
【００２４】
上記基台１の上方には、部品吸着用のヘッドユニット６が装備されている。このヘッドユニット６は、実装作業位置に位置決めされたプリント基板３の設置部と上記部品供給部４，４とにわたって移動可能とされ、Ｘ軸方向（コンベア２の方向）およびＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動できるようになっている。
【００２５】
すなわち、基台１上には、Ｙ軸方向に沿って２箇所に設置された固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向のガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により回転駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット６が移動可能に保持され、このヘッドユニット６に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動に応じて上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動に応じてヘッドユニット６が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。
【００２６】
上記ヘッドユニット６には、電子部品Ｓを吸着・保持するためのノズル１６ａを先端に備えた複数のノズルユニット１６，１６・・が設けられている。このノズルユニット１６は、ヘッドユニット６のフレーム１８に対して昇降移動（Ｚ軸方向の移動）およびノズル中心軸（Ｒ軸）回りの回転が可能とされ、図外のＺ軸サーボモータ等の昇降駆動手段およびＲ軸サーボモータ等の回転駆動手段により各方向に駆動されるようになっている。なお、本実施形態では、ノズルユニット１６がＸ軸方向に並んで６個配列された構成を示している。
【００２７】
また、上記ヘッドユニット６には、ノズル１６ａに吸着された電子部品Ｓおよび上記プリント基板３上のフィデューシャルマークＦを撮像するための撮像装置２０が、Ｘ軸方向（ノズル１６ａ，１６ａ・・の配列方向）に移動可能な状態で取り付けられている。具体的には、撮像装置用サーボモータ２６により回転駆動されるボールねじ軸２４がヘッドユニット６のフレーム１８の背面に設けられ、このボールねじ軸２４に螺合するナット部分（図示せず）を有するとともに、ヘッドユニット６に設けられた不図示のガイド部材に沿って移動可能な支持部材２２に、撮像装置２０が一体に支持されることにより、上記撮像装置用サーボモータ２６の作動に応じて上記撮像装置２０がＸ軸方向に移動するようになっている。
【００２８】
上記撮像装置２０は、図３に示すように、フレーム２１の内部に固定された単一のＣＣＤエリアカメラからなる撮像手段３０と、上記フレーム２１の上下部位にそれぞれ設置され、上記ノズル１６ａに吸着された電子部品Ｓの像と上記プリント基板３上のフィデューシャルマークＦの像とをそれぞれ取り込むための対物レンズ等からなるレンズ部３６，３７と、上記フレーム２１内に固定的に設置され、これらレンズ部３６，３７から取り込まれる上記電子部品ＳおよびフィデューシャルマークＦの像をそれぞれ反射させて上記撮像手段３０に導光する第１および第２の反射手段３２，３３と、これら第１および第２の反射手段３２，３３に入射される光路のうちいずれか一方を選択的に遮る進退可能な可動シャッター３４，３５（本発明に係る「進退可能な遮蔽板」に相当）と、上記第２反射手段３３の上方位置に固定的に設置され、光を吸収することで反射を防止する反射防止部材３９と、上記電子部品ＳおよびフィデューシャルマークＦのうちのいずれか一方に対して選択的に照明光を照射する第１〜第３の照明手段３８ａ〜３８ｃとを備えている。
【００２９】
上記第１反射手段３２は、上記フレーム２１上側のレンズ部３６から取り込まれる電子部品Ｓの像を反射させて上記撮像手段３０に導光するものであり、入射光の略１００％を反射させる（光の透過率が略０％の）全反射ミラーから構成されている。一方、第２反射手段３３は、上記フレーム２１下側のレンズ部３７から取り込まれるフィデューシャルマークＦの像を反射させて上記撮像手段３０に導光するものであり、入射光の略５０％を反射させて残りの５０％を透過させる（光の透過率が略５０％の）ハーフミラーから構成されている。
【００３０】
上記各照明手段３８ａ〜３８ｃのうち、第１および第２の照明手段３８ａ，３８ｂは、上記フレーム２１上下のレンズ部３６，３７の内側近傍に設置された拡散照明からなり、当該レンズ部３６，３７を通じて上下の被写体（すなわち、ノズル１６ａに吸着された電子部品Ｓまたはプリント基板３上のフィデューシャルマークＦ）に対し直接拡散光を照射するように構成されている。一方、第３照明手段３８ｃは、上記撮像手段３０の前方において同一方向（水平方向）を向くように設置された同軸落射照明からなり、その照明光を上記第１反射手段３２もしくは第２反射手段３３で一旦反射させて垂直方向（上下方向）に屈折させることにより、これら反射手段３２，３３を介して上記各被写体に照明光を照射するように構成されている。
【００３１】
上記可動シャッター３４，３５は、図外のエアシリンダ等からなる駆動源により水平方向に駆動されることにより、上記フレーム２１の上側のレンズ部３６が閉塞されて下側のレンズ部３７が開放される第１のシャッター位置（図３の実線で示す位置）と、上側のレンズ部３６が開放されて下側のレンズ部３７が閉塞される第２のシャッター位置（図３の想像線で示す位置）との間でスライド変位するように構成されており、当該スライド変位（進退動作）に応じて上記電子部品ＳとフィデューシャルマークＦとの間で撮像対象を切り替えるように構成されている。
【００３２】
以上のように構成された表面実装機１０には、その実装動作を統括的に制御する制御系として、論理演算を実行する周知のＣＰＵと、そのＣＰＵを制御する種々のプログラム等を予め記憶するＲＯＭと、装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭと、各種データやソフトを記憶するＨＤＤとを備えた制御部４０が設けられており、この制御部４０に、上記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、およびＲ軸の各サーボモータ１５，９等を制御することによりヘッドユニット６やノズルユニット１６の動作制御を行うヘッドコントローラ４１と、上記撮像装置用サーボモータ２６を制御することにより上記撮像装置２０のＸ軸方向の位置決めを行う撮像装置用モータコントローラ４２と、上記撮像手段３０の撮像画像を取り込んで所定の画像処理を実行する画像処理部４３と、上記第１および第２の可動シャッター３４，３５の進退動作を制御するシャッターコントローラ４４と、上記照明手段３８ａ〜３８ｃの点灯・消灯を制御する照明コントローラ４５等が電気的に接続されている。
【００３３】
そして、上記表面実装機１０の実装動作時には、上記制御部４０が各コントローラ４１等を介してヘッドユニット６や撮像装置２０等の各部を統括的に制御することにより、例えば以下のようにして実装動作が行われる。
【００３４】
実装動作が開始されると、まず、プリント基板３がコンベア２に沿って搬入されて図１に示した実装作業位置に位置決めされる。すると、これに応じてヘッドユニット６が上記サーボモータ１５，９等により駆動されて上記実装作業位置上方の所定位置に位置決めされるとともに、このヘッドユニット６に取り付けられた撮像装置２０が撮像装置用サーボモータ２６の駆動に応じて上記プリント基板３撮像用の所定位置に位置決めされ、この状態で当該プリント基板３上のフィデューシャルマークＦの撮像が行われる。
【００３５】
具体的には、図４（ａ）に示すように、フレーム２１下側のレンズ部３７が上記フィデューシャルマークＦの上方に配置されるように撮像装置２０が位置決めされるとともに、可動シャッター３４，３５が第１のシャッター位置にスライド駆動されてフレーム２１下側のレンズ部３７が開放される（上側のレンズ部３６は閉塞）。そして、この開放されたレンズ部３７を通じて下方側へ照明光を照射すべく、上記各照明手段３８ａ〜３８ｃのうちの第２および第３の照明手段３８ｂ，３８ｃのみが点灯される（図中の破線矢印参照）。すると、これら照明手段３８ｂ，３８ｃから照射された照明光によってプリント基板３上のフィデューシャルマークＦが照らされ、このフィデューシャルマークＦから上方に出射されて上記レンズ部３７を透過した光の像が第２反射手段３３に到達してその場で反射・屈折することにより、当該屈折方向の先に設置された撮像手段３０に上記フィデューシャルマークＦの像が導光される（図中の実線矢印参照）。なお、上記フィデューシャルマークＦから出射された光はその半分がハーフミラーからなる上記第２反射手段３３を透過することになるが、この透過光は当該第２反射手段３３上方に設置された反射防止部材３９によって吸収されるようになっている。そして、上記撮像手段３０に導光されて撮像処理されたフィデューシャルマークＦの像が画像信号として画像処理部４３（図３）に出力され、当該画像処理部４３で所定の画像処理が施された後に、この画像処理データに基づいて上記フィデューシャルマークＦの位置ずれを調べる処理が制御部４０において実行されるようになっている。具体的に、この制御部４０では、上記画像データに基づいて認識された実際のフィデューシャルマークＦの位置と、理論上（設計上）あるべきフィデューシャルマークＦの位置との間のずれが検出され、その結果が記憶される。
【００３６】
こうしてプリント基板３の認識動作が終了すると、表面実装機１０は、電子部品Ｓの吸着動作を開始する。
【００３７】
この電子部品Ｓの吸着動作では、まず、ヘッドユニット６が部品供給部４（図１）の上方に移動させられるとともに、このヘッドユニット６に取り付けられた撮像装置２０が図２に示すような退避位置（各ノズルユニット１６，１６・・の設置部よりも外側の位置）にスライド駆動される。そして、上記各ノズルユニット１６，１６・・がヘッドユニット６のフレーム１８に対して昇降駆動されることにより、上記部品供給部４内の電子部品Ｓが各ノズル１６ａ，１６ａ・・にそれぞれ吸着されて取り出される。
【００３８】
そして、このように電子部品Ｓがノズル１６ａ，１６ａ・・に吸着されると、撮像装置２０が撮像装置用サーボモータ２６の駆動に応じて上記各電子部品Ｓ撮像用の所定位置に順次位置決めされ、この状態で電子部品Ｓの撮像が順次行われる。
【００３９】
具体的には、図４（ｂ）に示すように、フレーム２１上側のレンズ部３６が上記電子部品Ｓ（上記各ノズル１６ａ，１６ａ・・に吸着された複数の電子部品Ｓのうちの一つ）の下方に配置されるように撮像装置２０が位置決めされるとともに、可動シャッター３４，３５が第２のシャッター位置にスライド駆動されてフレーム２１上側のレンズ部３６が開放される（下側のレンズ部３７は閉塞）。そして、この開放されたレンズ部３６を通じて上方側へ照明光を照射すべく、上記各照明手段３８ａ〜３８ｃのうちの第１および第３の照明手段３８ａ，３８ｃのみが点灯される（図中の破線矢印参照）。すると、これら照明手段３８ａ，３８ｃから照射された照明光によってノズル１６ａに吸着された電子部品Ｓが照らされ、この電子部品Ｓから下方に出射されて上記レンズ部３６を透過した光の像が第１反射手段３２に到達してその場で反射・屈折することにより、当該屈折方向の先に設置された撮像手段３０に上記電子部品Ｓの像が導光される（図中の実線矢印参照）。なお、上記第１反射手段３２で反射した光は、その半分がハーフミラーからなる上記第２反射手段３３を透過して上記撮像手段３０に到達する一方、残りの半分が上記第２反射手段３３で反射して上方向きに進むことになるが、この反射光はその先に設置された反射防止部材３９によって吸収されるようになっている。そして、上記撮像手段３０に導光されて撮像処理された電子部品Ｓの像が画像信号として画像処理部４３（図３）に出力され、当該画像処理部４３で所定の画像処理が施された後に、この画像処理データに基づいて上記電子部品Ｓの吸着位置のずれを調べる処理が制御部４０において実行されるようになっている。具体的に、この制御部４０では、上記画像データに基づいて認識された実際の電子部品Ｓの吸着位置と、理論上（設計上）あるべき電子部品Ｓの吸着位置との間のずれが検出され、その結果が記憶される。
【００４０】
そしてこれ以後は、撮像装置２０がＸ軸方向にスライド駆動されて各ノズル１６ａ，１６ａ・・の間を移動しながら撮像を繰り返すことにより、各ノズル１６ａ，１６ａ・・に対する電子部品Ｓの吸着位置のずれが順次調べられ、その結果が制御部４０に記憶される。
【００４１】
こうして電子部品Ｓの認識動作が完了すると、撮像装置２０が退避位置（各ノズルユニット１６，１６・・の設置部よりも外側の位置）にスライド駆動されるとともに、最初に実装すべき電子部品Ｓを吸着したノズル１６ａがプリント基板３上の対応する部品実装箇所の上方に配置されるようにヘッドユニット６が位置決めされる。この際、上述したようなノズル１６ａに対する電子部品Ｓの吸着位置のずれおよびプリント基板３の位置ずれが考慮されてヘッドユニット６の目標位置が制御される。
【００４２】
そして、上記位置決め後にヘッドユニット６のノズルユニット１６が昇降駆動されることにより、上記ノズル１６ａに吸着された最初の電子部品Ｓがプリント基板３上の対応する部品実装箇所に実装される。その後、次の電子部品Ｓを吸着したノズル１６ａの位置決めおよび実装動作が繰り返し行われることにより、ヘッドユニット６の各ノズル１６ａ，１６ａ・・に吸着されている部品が順次プリント基板３に実装される。
【００４３】
以上説明したように、上記構成によれば、上下２つの被写体を撮像可能な撮像装置２０を表面実装機１０に搭載し、当該撮像装置２０を用いて、ノズル１６ａに吸着された電子部品Ｓ（上側の被写体）の撮像と、当該電子部品Ｓが実装されるプリント基板３上のフィデューシャルマークＦ（下側の被写体）の撮像とを行うようにしたため、上記電子部品Ｓの吸着状態とプリント基板３の設置状態とを効率よく画像認識することができ、これによって部品実装作業の信頼性を簡単かつ効果的に向上させることができる。
【００４４】
すなわち、上記表面実装機１０に搭載される撮像装置２０では、上下２つの被写体の像が第１および第２の反射手段３２，３３で反射されて単一の撮像手段３０に導光されるとともに、画像取り込み用のレンズ部３６，３７を閉塞・開放する進退可能な可動シャッター３４，３５によって上記各被写体の像のうちのいずれか一方の光路が選択的に遮蔽されるようになっているため、上記可動シャッター３４，３５の動作に応じて撮像対象を容易に切り替えることができ、上下の被写体を単一の撮像手段３０を用いて効率的に撮像することができる。しかも、撮像手段３０とこの撮像手段３０に各被写体の像を導光する反射手段３２，３３とがフレーム２１内に固定的に設置されているため、上記撮像手段３０の撮像視野に上下各被写体の像を確実に捉えながらこれら各被写体を適正に撮像することができる。すなわち、例えば、上記可動シャッター３４，３５や反射手段３２，３３を省略した上で、撮像手段３０を上下各被写体のいずれかに直接向けるように設置し、この撮像手段３０を水平軸回りに１８０度回転させることによって撮像対象を切り替えるようにすることも可能であるが、このようにした場合には、撮像手段３０の回転駆動誤差によって被写体が撮像視野から外れるおそれがある。これに対し、上記構成のように、撮像手段３０や反射手段３２，３３をフレーム２１内に固定的に設置した上で、可動シャッター３４，３５の進退動作に応じて撮像対象を切り替えるようにした場合には、上記のように被写体が撮像視野から外れるというような事態を生じることなく、上下の各被写体を適正に撮像することができる。したがって、当該撮像装置２０を搭載した表面実装機１０によれば、ノズル１６ａに吸着された電子部品Ｓの撮像とプリント基板３上のフィデューシャルマークＦの撮像とを適正かつ効率的に行うことができ、その撮像画像に基づいて上記電子部品Ｓの吸着状態とプリント基板３の設置状態とをチェックしながら部品実装作業を正確に行うことが可能になる。
【００４５】
また、上記実施形態のように、ノズル１６ａに吸着された電子部品Ｓとプリント基板３上のフィデューシャルマークＦとの間で撮像対象が切り替わるのに応じて、撮像装置２０内に設けられた第１〜第３の照明手段３８ａ〜３８ｃの点灯・消灯を制御して照明光を上下に照射し分けるようにした場合には、上記電子部品ＳおよびフィデューシャルマークＦの各被写体のうち撮像したい側の被写体に適正に照明光を照射することができ、それに応じて被写体をより鮮明に撮像できるという利点がある。この結果、上記電子部品Ｓの吸着状態とプリント基板３の設置状態とをより高精度に画像認識することが可能になり、部品実装作業の信頼性をより効果的に向上させることができる。
【００４６】
また、上記実施形態のように、ヘッドユニット６（のフレーム１８）に対して所定方向（Ｘ軸方向）に移動可能な状態で撮像装置２０を取り付けた場合には、例えばプリント基板３上に電子部品Ｓを実装するときのような、ヘッドユニット６に対してノズルユニット１６が昇降駆動される状況下において、このノズルユニット１６と干渉しない位置に撮像装置２０を適正に退避させることができるという利点がある。また、上記ヘッドユニット６の複数のノズル１６ａ，１６ａ・・の配列方向に上記撮像装置２０を移動させながら撮像を行うことができるため、上記各ノズル１６ａ，１６ａ・・に吸着された電子部品Ｓの吸着状態を効率よく画像認識できるという利点もある。
【００４７】
なお、上記実施形態では、上記電子部品ＳおよびフィデューシャルマークＦの各被写体のうちいずれか一方を選択的に撮像可能とするための手段（切替手段）として、画像取り込み用のレンズ部３６，３７を選択的に閉塞・開放する可動シャッター３４，３５と、上記各被写体に照明光を照射し分ける第１〜第３の照明手段３８ａ〜３８ｃとを撮像装置２０のフレーム２１内に設け、これら可動シャッター３４，３５および照明手段３８ａ〜３８ｃの連動動作に応じて、上記電子部品Ｓ（上側の被写体）と上記フィデューシャルマークＦ（下側の被写体）との間で撮像対象を切り替えるようにしたが、上記切替手段としては、電子部品ＳおよびフィデューシャルマークＦの各被写体のうち撮像したい側の被写体の像を上記撮像手段３０に優先的に導光させ得るものであればよく、このような構成以外にも種々の構成を採用可能である。例えば、撮像装置２０の周囲の状況（周囲の明るさなど）によっては、上記可動シャッター３４，３５を省略することも可能である。この場合、上記レンズ部３６，３７が常に開放状態となるため、上下の被写体の像がともに上記撮像手段３０に導光されることとなるが、上記第１〜第３の照明手段３８ａ〜３８ｃの点灯・消灯に応じて撮像したい側の被写体のみを明るく、そうでない側の被写体を暗くできるため、これによって生じる明度差により、撮像したい側の被写体を優先的に撮像することができる。また、状況によってはこれとは逆に、上記可動シャッター３４，３５を残して、上記照明手段３８ａ〜３８ｃを省略するようにしてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、第１反射手段３２を全反射ミラーによって構成し、もう一方の第２反射手段３３をハーフミラーによって構成したが、これら第１および第２の反射手段３２，３３をともにハーフミラーによって構成してもよい。このように構成した例を図５（ａ）（ｂ）に示す。すなわち、本図に示す撮像装置１２０では、第１反射手段１３２が、第２反射手段３３と同様にハーフミラーから構成されている。この構成によれば、２つの反射手段１３２，３３を同一部材で構成できるという利点がある。一方、第１反射手段３２として全反射ミラーを用いた上記実施形態（図４）では、この第１反射手段３２を介して撮像手段３０に導光される電子部品Ｓの像の光量をより多く確保できるという利点がある。なお、図５（ａ）（ｂ）の例では、同軸落射照明からなる第３照明手段３８ｃが第１反射手段１３２の下方と第２反射手段３３の上方とにそれぞれ１組ずつ設置されており、これら各照明手段３８ｃからの照明光がハーフミラーからなる上記第１および第２の反射手段１３２，３３をそれぞれ通じて上下の被写体（電子部品ＳおよびフィデューシャルマークＦ）に照射されるようになっている。また、第１反射手段１３２の左方には反射防止部材１３９が追加で設置されており、上記第１反射手段１３２で反射して左方に屈折した照明光がこの反射防止部材１３９で吸収されるようになっている。
【００４９】
また、上記実施形態では、図４に示したように、第１および第２の反射手段３２，３３を逆ハ字状に配置するとともに、第２反射手段３３の右方に撮像手段３０を配置したが、このような位置関係はあくまで一例であって適宜変更可能である。例えば、図６（ａ）（ｂ）に示す撮像装置２２０のように、第１および第２の反射手段３２，３３を上記図４と同様に逆ハ字状に配置した上で、第２反射手段３３の上方位置に下向きの状態で撮像手段３０を設置してもよい。また、図７（ａ）（ｂ）に示す撮像装置３２０のように、第１および第２の反射手段２３２，１３３を上記図６とは逆に正ハ字状に配置した上で、第１反射手段２３２の下方位置に上向きの状態で撮像手段３０を設置してもよい。なおこの場合は、第１反射手段２３２をハーフミラーで、第２反射手段１３３を全反射ミラーで構成することが好ましい。これら図６や図７に示したような位置関係で撮像手段および反射手段を配置した場合でも、上記電子部品ＳおよびフィデューシャルマークＦの像をそれぞれ撮像手段３０に適正に導光することができる。また、上記実施形態の撮像装置２０（図４）と比べて、撮像装置の前後方向の大きさをよりコンパクトにできるという利点もある。なお、上記図６および図７では、可動シャッターや照明手段等は省略して示している。
【００５０】
また、上記実施形態では、下側の被写体としてプリント基板３上のフィデューシャルマークＦを撮像するようにしたが、同じ撮像装置２０を用いて、例えば部品供給部４の各テープフィーダ４ａ内に収納された電子部品Ｓを上から撮像するようにしてもよい。このようにすれば、ヘッドユニット６（のノズル１６ａ）による部品吸着動作の前に、電子部品Ｓの正確な供給位置（もしくは姿勢）を画像認識することができるため、当該供給位置等のずれを考慮した適正な位置に上記ヘッドユニット６を位置決めすることができ、ノズル１６ａに吸着される電子部品Ｓの吸着位置を常に適正な位置に維持できるという利点がある。さらに、上記撮像装置２０を用いて部品実装後の電子部品Ｓを撮像するようにしてもよい。このようにすれば、プリント基板３上に電子部品Ｓが適正に実装されたかどうかを確実に認識することが可能になる。
【００５１】
また、上記実施形態では、撮像手段３０としてＣＣＤエリアカメラを用いたが、ＣＭＯＳ撮像素子を有するエリアカメラを用いてもよいし、ＣＣＤ撮像素子もしくはＣＭＯＳ撮像素子を有するリニアセンサを用いてもよい。撮像手段３０としてエリアカメラを用いた場合には、撮像用の所定位置に撮像装置２０を位置決めした状態で撮像を行うか、比較的緩やかな速度で撮像装置２０を通過させながら早めのシャッタースピードで撮像を行えば、被写体の撮像を適正に行うことができる。一方、リニアセンサを用いた場合には、ある程度速い速度で撮像装置２０を通過させながら撮像することができるため、短時間で効率よく撮像を行うことができるという利点がある。
【００５２】
また、上記実施形態では、撮像装置２０を表面実装機１０に搭載した例について説明したが、本発明に係る撮像装置は、上記表面実装機１０以外にも、例えば、ＩＣチップ等の電子部品Ｓを検査する部品試験装置や、プリント基板３上にペーストを印刷するスクリーン印刷装置にも搭載することが可能であり、その具体例について以下に説明する。
【００５３】
まず、本発明に係る撮像装置を部品試験装置に搭載した例について説明する。図８は、本発明に係る撮像装置が搭載された部品試験装置５０を示す平面図である。なお、図中には、方向性を明確にするためにＸ軸、Ｙ軸を示している。
【００５４】
図８に示すように、部品試験装置５０の基台５１上には、検査対象となる電子部品Ｓを収容する２組のトレイ５２ａと、検査結果が良の電子部品Ｓを収容する２組のトレイ５２ｂと、検査結果が不良の電子部品Ｓを収容するトレイ５２ｃと、上記トレイ５２ａ内の電子部品Ｓを検査する検査ソケット５３が配設されている。各トレイ５２ａ〜５２ｃが配設された箇所の上方位置には、トレイ５２ａ内の電子部品Ｓを吸着可能でＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能なヘッド５４が設けられ、このヘッド５４に設けられた４組の吸着用ノズル５４ａにより吸着された電子部品Ｓが、左右一対の可動テーブル５５上へ搬送されるようになっている。これら左右一対の可動テーブル５５は、Ｙ軸方向に移動可能な状態で基台５１上に支持されており、上記ヘッド５４から部品を受取可能な受取ポジションＰ１（図では実線で示している）と、後述する搬送用ヘッドユニット５６へ電子部品Ｓを受渡可能な受渡ポジションＰ２（図では破線で示している）との間で変位自在に構成されている。上記各可動テーブル５５の受渡ポジションＰ２の上方位置には、部品吸着用のノズル５６ａを有した左右一対の搬送用ヘッドユニット５６が設けられており、上記受渡ポジションＰ２へ移動した可動テーブル５５上の電子部品Ｓが上記各搬送用ヘッドユニット５６のノズル５６ａによって吸着・保持されるようになっている。そして、各搬送用ヘッドユニット５６は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動できるようになっており、上記ノズル５６ａに吸着された電子部品Ｓを上記検査ソケット５３まで搬送するように構成されている。すなわち、基台５１上には、Ｘ軸方向に移動可能に支持された支持部材５７が設けられており、この支持部材５７に対してＹ軸方向に相対移動可能な状態で上記ヘッドユニット５６が取り付けられている。そして、この搬送用ヘッドユニット５６によって搬送されて検査ソケット５３に装着された電子部品Ｓに対し、導通チェック等の所定の検査が実行されるようになっている。
【００５５】
この検査ソケット５３での検査が終了すると、電子部品Ｓは、搬送用ヘッドユニット５６によって可動テーブル５５に戻され、この可動テーブル５５によって図中下方の受取ポジションＰ１に移送される。そして、上記検査ソケット５３での検査結果に応じてヘッド５４が電子部品Ｓを搬送し分けることにより、検査結果が良の電子部品Ｓがトレイ５２ｂへ収容され、検査結果が不良の電子部品Ｓがトレイ５２ｃへ収容されるようになっている。
【００５６】
以上のように構成された部品試験装置５０において、上記搬送用ヘッドユニット５６を支持する支持部材５７には、上述した表面実装機１０用の撮像装置２０と同様の構成からなる撮像装置４２０が、Ｙ軸方向に相対移動可能な状態で取り付けられている。この撮像装置４２０は、上記可動テーブル５５上から搬送用ヘッドユニット５６のノズル５６ａに電子部品Ｓが吸着されたときに、その都度上記搬送用ヘッドユニット５６の下方に移動して上記ノズル５６ａに吸着された電子部品Ｓを下から撮像するとともに、最初の電子部品Ｓが検査ソケット５３に装着される前にあっては、検査ソケット５３の上方に移動してこれを上から撮像するように構成されている。
【００５７】
このような撮像装置４２０が搭載された部品試験装置５０によれば、ノズル５６ａに対する電子部品Ｓの吸着位置のずれや、当該電子部品Ｓが装着される検査ソケット５３の設置位置のずれ等を上記撮像装置４２０による撮像に応じて簡単かつ確実に検知することができるため、電子部品Ｓを検査ソケット５３に適正に装着して当該電子部品Ｓに対する検査作業を確実に行うことが可能になる。
【００５８】
次に、本発明に係る撮像装置をスクリーン印刷装置に搭載した例について説明する。図９は、本発明に係る撮像装置が搭載されたスクリーン印刷装置６０を示す平面図である。
【００５９】
図９に示すように、スクリーン印刷装置６０の基台６１上には、印刷ステージ６２が設けられ、この印刷ステージ６２を挟んでその左右両側に、プリント基板３を印刷ステージ６２上に搬入および搬出するためのコンベア６３が、紙面と直交する方向に延びるように配置されている。なお、以下の説明では、このコンベア６３によるプリント基板３の搬送方向（すなわち紙面と直交する方向）をＸ軸方向、これと水平面上で直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることにする。
【００６０】
上記印刷ステージ６２は、プリント基板３を保持してこれを後記マスクシート６４に対して位置決めするものであり、基台６１上に設置された４軸ユニット６５に支持されることにより、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびＲ軸（Ｚ軸回りの回転）方向に移動可能とされている。
【００６１】
上記４軸ユニット６５は、基台６１上の固定レール６６に沿ってＹ軸方向にスライド自在に支持されたＹ軸テーブル６７と、このＹ軸テーブル６７上の固定レール６８に沿ってＸ軸方向にスライド自在に支持されたＸ軸テーブル６９と、このＸ軸テーブル６９に対してＺ軸回りに回転自在に支持されたＲ軸テーブル７０と、このＲ軸テーブル７０に対して上下方向（Ｚ軸方向）にスライド自在に支持された（Ｒ軸テーブル７０に対して上下方向にスライド可能なスライド支柱７１の上部に支持された）昇降テーブル７２とを備えている。そして、４軸ユニット６５は、上記各テーブル６７，６９，７０，７２が図外の駆動源により各方向に駆動されるのに応じて、上記印刷ステージ６２をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびＲ軸（Ｚ軸回りの回転）方向に移動させるように構成されている。
【００６２】
上記昇降テーブル７２上には、上記コンベア６３以外に、印刷作業中にプリント基板３をＹ方向両側から挟み込んで固定するクランプ機構７３や、その下方のスライド支柱７５を介して昇降自在に支持され、上記コンベア６３上のプリント基板３を下から持ち上げるように構成された載置テーブル７４等が設けられている。そして、これら載置テーブル７４、クランプ機構７３、および上記コンベア６３等により、基板Ｐを保持するための上記印刷ステージ６２が構成されている。
【００６３】
一方、上記印刷ステージ６２の上方には、マスク保持ユニット７６やスキージユニット７７等が配置されている。
【００６４】
上記マスク保持ユニット７６は、所定パターンの印刷用開口部が形成されたマスクシート６４を着脱可能に保持するもので、図外のマスククランプによって当該マスクシート６４を上記印刷ステージ６２上方の所定位置に水平に張り渡した状態で保持するように構成されている。
【００６５】
上記スキージユニット７７は、図外のノズルから供給されるクリームはんだ、導電ペースト等のペーストをマスクシート６４上でローリング（混練）させながら拡張するものである。このスキージユニット７７は、一対のスキージ７６，７６と、これらスキージ７６，７６を個別に昇降させる昇降機構とを備えており、これらの各部が図外の駆動機構によりＹ軸方向に一体にスライド駆動されるようになっている。そして、印刷処理時には、Ｙ軸方向に往復移動しながら上記スキージ７６，７６を交互にマスクシート６４の表面に沿って摺動させることにより、マスクシート６４上でペーストを拡張するように構成されている。
【００６６】
上記マスク保持ユニット７６の下方には、上述した表面実装機１０用の撮像装置２０と同様の構成からなる撮像装置５２０が取り付けられている。この撮像装置５２０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に平面的に移動可能に支持されており、適宜のタイミングで当該方向に移動しながらマスクシート６４およびプリント基板３を撮像するように構成されている。
【００６７】
以上のように構成されたスクリーン印刷装置６０では、印刷ステージ６２に搬入されたプリント基板３が４軸ユニット６５の昇降動作に応じてマスクシート６４に対し下側から重装され、この状態でマスクシート６４上に供給されたペーストがスキージユニット７７の駆動に応じて拡張されることにより、当該マスクシート６４に形成された印刷用開口部を介して上記ペーストがプリント基板３上に印刷されるようになっている。その後、４軸ユニット６５の昇降動作に応じてプリント基板３がマスクシート６４から引き離され、上記印刷処理されたプリント基板３がコンベア６３により装置外へ搬出される。このような一連の動作の過程で、上記撮像装置５２０は、プリント基板３がマスクシート６４に重装される前にマスクシート６４を下から撮像するとともに、印刷処理されてマスクシート６４から引き離されたプリント基板３を上から撮像するように制御される。
【００６８】
以上のようにマスクシート６４の下面の状態とプリント基板３の上面（印刷処理面）の状態とを撮像装置５２０によって画像認識するように構成されたスクリーン印刷装置６０によれば、例えばマスクシート６４の変形や印刷開口部の目詰まり、プリント基板３の印刷状態の良否等を簡単かつ確実にチェックすることができるため、プリント基板３に対する印刷作業の信頼性を効果的に向上させることができる。
【００６９】
さらに、上記マスクシート６４およびプリント基板３にフィデューシャルマークを付しておき、これら各フィデューシャルマークを上記撮像装置５２０によって撮像するようにすれば、その撮像画像に基づいて、マスクシート６４に対するプリント基板３の重装位置を適正位置に制御することもできる。すなわち、プリント基板３をマスクシート６４に重装する前に、両者のフィデューシャルマークを撮像装置５２０によって撮像してその位置を認識しておき、これら各フィデューシャルマークを一致させるべく印刷ステージ６２を４軸ユニット６５の駆動に応じてＸ軸，Ｙ軸およびＲ軸の各方向に位置調整すれば、その状態で上記印刷ステージ６２をＺ軸方向に移動（昇降）させることにより、プリント基板３をマスクシート６４に対して適正な位置に重装することができ、これに応じてプリント基板３上の適正な位置にペーストを印刷することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態に係る撮像装置が搭載された表面実装機を概略的に示す平面図である。
【図２】上記表面実装機の正面図である。
【図３】上記撮像装置の全体構成を示す図である。
【図４】上記撮像装置の動作を説明するための図であり、（ａ）は撮像装置下側のプリント基板を撮像するときの状態、（ｂ）は撮像装置上側の電子部品を撮像するときの状態を示している。
【図５】上記撮像装置の変形例を説明するための図である。
【図６】上記撮像装置の別の変形例を説明するための図である。
【図７】上記撮像装置のさらに別の変形例を説明するための図である。
【図８】上記撮像装置が搭載された部品試験装置を概略的に示す平面図である。
【図９】上記撮像装置が搭載されたスクリーン印刷装置を概略的に示す側面図である。
【符号の説明】
【００７１】
３  プリント基板（基板）
４  部品供給部
６  ヘッドユニット
１０  表面実装機
１６ａ  ノズル
２０，１２０，２２０，３２０，４２０，５２０  撮像装置
３０  撮像手段
３２（１３２，２３２），３３（１３３）  反射手段
３４，３５  可動シャッター（進退可能な遮光板）
３８ａ〜３８ｃ  照明手段
５０  部品試験装置
５３  検査ソケット
５６  ヘッドユニット
５６ａ  ノズル
６０  スクリーン印刷装置
６４  マスクシート
Ｓ  電子部品
【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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