(57)【要約】【課題】配置の制約が少なく、かつ照度不足および照度ムラが生じにくい投影装置を提供する。【解決手段】撮像部の撮像対象物に対して光を投影する投影装置２００であって、放射する光の波長帯が互いに異なる赤色ＬＥＤ２４０Ｒ、緑色ＬＥＤ２４０Ｇおよび青色ＬＥＤ２４０Ｂと、撮像対象物の特性に基づき、各ＬＥＤが放射する光の光量を制御する投影制御部２３０と、複数のＬＥＤから放射される光を、同一の光軸上に導くことにより、撮像対象物に対して光を投影するリレー部２５０とを備える。【選択図】図５
2012243097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像部の撮像対象物に対して光を投影する投影装置であって、
放射する光の波長帯が互いに異なる複数の光源と、
前記撮像対象物の特性に基づき、各光源が放射する光の光量を制御する投影制御部と、
前記複数の光源から放射される光を、前記撮像対象物に対して光を投影する同一の光軸上に導くことにより、前記撮像対象物に対して光を投影するリレー部と
を備える投影装置。
【請求項２】
前記撮像対象物の特性は、前記撮像対象物の種類、形状または反射率である
請求項１に記載の投影装置。
【請求項３】
前記複数の光源は、放射する光の波長帯が互いに異なる複数の発光ダイオードであり、
前記投影制御部は、前記撮像対象物の特性に基づき、各発光ダイオードの駆動電流値、または各発光ダイオードをパルス点灯させる際のパルス間隔若しくはパルス幅を制御することにより、各発光ダイオードが放射する光の光量を制御する
請求項１または２に記載の投影装置。
【請求項４】
前記複数の光源は、
第１波長帯を含む波長帯の光を放射する第１光源と、
前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を含む波長帯の光を放射する第２光源とを含み、
前記リレー部は、
前記第１光源から前記撮像対象物までの光路上に位置し、前記第１波長帯の光を前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸の方向に反射し、前記第１波長帯以外の光を透過させる第１ダイクロイックミラーと、
前記第２光源から前記撮像対象物までの光路上に位置し、前記第２波長帯の光を前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸の方向に反射し、前記第２波長帯以外の光を透過させる第２ダイクロイックミラーとを含み、
前記第１ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーとはＸ形状に配置されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項５】
前記第１ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーとは、各々が前記光軸に対して４５度傾き、かつ互いに直交して配置され、
前記第１光源から前記撮像対象物までの光路長と前記第２光源から前記撮像対象物までの光路長とは等しい
請求項４に記載の投影装置。
【請求項６】
前記第１ダイクロイックミラーは、前記第１光源から前記撮像対象物までの光路上に位置し、前記第１波長帯としての赤色波長帯の光を前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸の方向に反射し、前記赤色波長帯以外の光を透過させ、
前記第２ダイクロイックミラーは、前記第２光源から前記撮像対象物までの光路上に位置し、前記第２波長帯としての青色波長帯の光を前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸の方向に反射し、前記青色波長帯以外の光を透過させ、
前記第１光源は、前記赤色波長帯を含む波長帯の光を放射する赤色光源であり、前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸と直交する方向であって、かつ、前記赤色光源が放射する光が前記第１ダイクロイックミラーで反射され、反射光が前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸上に導かれる位置に配置され、
前記第２光源は、前記青色波長帯を含む波長帯の光を放射する青色光源であり、前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸と直交する方向であって、かつ、前記青色光源が放射する光が前記第２ダイクロイックミラーで反射され、反射光が前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸上に導かれる位置に配置され、
前記複数の光源は、さらに、緑色波長帯を含む波長帯の光を放射し、前記光軸の延長上に配置される緑色光源を含み、
前記第１ダイクロイックミラーおよび前記第２ダイクロイックミラーは、前記緑色光源が放射する光の光路上に配置される
請求項５に記載の投影装置。
【請求項７】
前記複数の光源は、
第１波長帯を含む波長帯の光を放射する第１光源と、
前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を含む波長帯の光を放射する第２光源とを含み、
前記リレー部は、前記第１光源から前記撮像対象物までの光路上であって、かつ前記第２光源から前記撮像対象物までの光路上に位置し、前記第１波長帯の光を前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸の方向に反射し、かつ前記第２波長帯の光を前記光軸の方向に反射するダイクロイックプリズムを含む
請求項１〜３のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項８】
前記投影制御部は、前記撮像対象物の特性と各光源が放射する光の光量とを対応付けて示す制御情報を参照することにより、各光源が放射する光の光量を制御する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項９】
さらに、
前記リレー部から投影される光を通過させることにより、前記撮像対象物に照射する投影パターン光を発生させるパターン発生部と、
前記パターン発生部が発生した前記投影パターン光を前記撮像対象物に投影する投影光学系とを備える
請求項１〜８のいずれか１項に記載の投影装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の投影装置と、
前記撮像対象物を撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された前記撮像対象物の画像データを用いて、前記撮像対象物の形状を認識する認識部と
を備える形状認識装置。
【請求項１１】
前記投影制御部は、前記撮像対象物の特性に基づき、前記複数の光源のうちの少なくともいずれか１つの光源からの光であるメイン光と、他の少なくとも１つの光源からの光であるサブ光との光量を制御し、前記メイン光と前記サブ光とを時間的に切り替えながらまたは同時に放射するための制御を行う
請求項１０に記載の形状認識装置。
【請求項１２】
前記投影制御部は、（１）前記撮像対象物の特性に基づき、前記メイン光と前記サブ光との光量を制御し、前記メイン光と前記サブ光とを時間的に切り替えながら放射するための制御を行い、（２）前記メイン光が前記パターン発生部を通過する場合と前記サブ光が前記パターン発生部を通過する場合とでは、前記パターン発生部が発生する前記投影パターン光を変化させる
請求項１１に記載の形状認識装置。
【請求項１３】
放射する光の波長帯が互いに異なる複数の光源を備える投影装置により、撮像部の撮像対象物に対して光を投影する投影方法であって、
前記撮像対象物の特性に基づき、各光源が放射する光の光量を制御するステップと、
前記複数の光源から放射される光を、前記撮像対象物に対して光を投影する同一の光軸上に導くことにより、前記撮像対象物に対して光を投影するステップと
を含む投影方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の投影方法に含まれる全てのステップと、
前記撮像対象物を撮像するステップと、
前記撮像部で撮像された前記撮像対象物の画像データを用いて、前記撮像対象物の形状を認識するステップと
を含む形状認識方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影装置およびその方法、並びに投影装置を用いた形状認識装置およびその方法に関する。特に、撮像対象物に投影する光の波長を変化させることができる投影装置およびその方法、並びに投影装置を用いた形状認識装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像部の撮像対象物に対して光を投影する際の照度不足または照度ムラを防止する照明装置としてドーム型照明装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このドーム型照明装置は、検査用カメラが撮影する検査領域を覆うように近接配置される概略平板状またはドーム状をなす光拡散部材と、その光拡散部材の外側に離間して配置され、検査領域に当該光拡散部材を透過させて光を照射する複数の光照射部材と、光拡散部材に設けられた撮影用観測孔の周囲からカメラの方向に延びる筒状体とを備える。また、ドーム型照明装置は、カメラが、それら筒状体および観測孔を介し検査領域を撮影できるように構成されているとともに、筒状体のカメラ側開口に、光照射部材からの直射光が入らないように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０２１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のドーム型照明装置には、撮像対象物を囲むように複数の光照射部材が配置されている。このため、装置自体が大型であり、多くの設置スペースを必要とする。よって、ドーム型照明装置の配置に制約が生じるという課題がある。
【０００５】
また、基板検査にドーム型照明装置に代表される従来の照明装置を利用することを考えると、撮像対象物の中には、はんだのように反射率が高いものと、抵抗器（以下、「抵抗」と言う）のように反射率が低いものとが混在する。また、同じ撮像対象物であっても、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）のように、反射率の高いリード部分と反射率の低いパッケージ部分とが含まれるものもある。反射率の高い部分は、その撮像時にハレーションが起こりやすい。このため、あらゆる反射率の撮像対象物を撮像したとしてもハレーションが起こらないようにするためには、照明の照度を低めに設定しなければならず、照度不足および照度ムラが生じやすいという課題がある。
【０００６】
また、このような照度不足および照度ムラが生じた照明下で撮像した撮像対象物の画像データを用いて形状認識を行った場合には、撮像対象物が暗く写っていたり、ハレーションを起こしたりしているために、正確に撮像対象物の形状を認識することができないという課題もある。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、配置の制約が少なく、かつ照度不足および照度ムラが生じにくい投影装置および投影方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、正確に撮像対象物の形状を認識することができる形状認識装置および形状認識方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に係る投影装置は、撮像部の撮像対象物に対して光を投影する投影装置であって、放射する光の波長帯が互いに異なる複数の光源と、前記撮像対象物の特性に基づき、各光源が放射する光の光量を制御する投影制御部と、前記複数の光源から放射される光を、前記撮像対象物に対して光を投影する同一の光軸上に導くことにより、前記撮像対象物に対して光を投影するリレー部とを備える。
【００１０】
この構成によると、撮像対象物の特性に基づいて、各光源が放射する光の光量を制御している。このため、例えば、反射率の大きな撮像対象物に対しては、光の光量を小さくし、反射率の大きな撮像対象物に対しては、光の光量を大きくするなどの制御を行うことができる。また、基板のレジスト部分などのように緑色の撮像対象物に対しては、赤色の波長帯の光を当てることにより、反射の影響を抑えつつ適切な光量の光を投影することができる。このため、照度不足および照度ムラが生じにくくなる。
【００１１】
また、複数の光源が放射する光をリレー部において、撮像対象物に対して光を投影する同一の光軸上に導いているため、複数の方向から撮像対象物に対して光を投影する従来のドーム型照明装置に比べて、投影装置を小型化することができる。このため、投影装置の配置の制約が少ない。
【００１２】
具体的には、前記撮像対象物の特性は、前記撮像対象物の種類、形状または反射率である。
【００１３】
また、前記複数の光源は、放射する光の波長帯が互いに異なる複数の発光ダイオードであり、前記投影制御部は、前記撮像対象物の特性に基づき、各発光ダイオードの駆動電流値、または各発光ダイオードをパルス点灯させる際のパルス間隔若しくはパルス幅を制御することにより、各発光ダイオードが放射する光の光量を制御してもよい。
【００１４】
例えば、発光ダイオードの駆動電流値を大きくすることにより発光ダイオードが放射する光の光量を大きくすることができる。また、パルス間隔を小さくすることにより発光ダイオードが放射する光の光量を大きくすることができる。また、パルス幅を大きくすることにより発光ダイオードが放射する光の光量を大きくすることができる。
【００１５】
また、前記複数の光源は、第１波長帯を含む波長帯の光を放射する第１光源と、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を含む波長帯の光を放射する第２光源とを含み、前記リレー部は、前記第１光源から前記撮像対象物までの光路上に位置し、前記第１波長帯の光を前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸の方向に反射し、前記第１波長帯以外の光を透過させる第１ダイクロイックミラーと、前記第２光源から前記撮像対象物までの光路上に位置し、前記第２波長帯の光を前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸の方向に反射し、前記第２波長帯以外の光を透過させる第２ダイクロイックミラーとを含み、前記第１ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーとはＸ形状に配置されていてもよい。
【００１６】
例えば、Ｘ形状となるように配置した２つのダイクロイックミラーを用いることにより、各光源から撮像対象物までの光路長を等しく構成することができ、第１波長帯の光と第２波長帯の光とを選択的に撮像対象物に対して光を投影する光軸上に導き、コンパクトに撮像対象物に投影することができる。また、複数の光源から撮像対象物までの光路長が等しいので光路長やレンズ等に対する結像位置等の調整が容易である。
【００１７】
また、前記第１ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーとは、各々が前記光軸に対して４５度傾き、かつ互いに直交して配置され、前記第１光源から前記撮像対象物までの光路長と前記第２光源から前記撮像対象物までの光路長とは等しくても良い。
【００１８】
２つのダイクロイックミラーを直交して配置し、各光源から撮像対象物までの光路長を等しくしていることより、各光源から放射される光の幅がリレー部においてほぼ等しくなる。また、各光源と各ダイクロイックミラーとの間に配置すべきコンデンサレンズの数を等しくすることができるため、コンデンサレンズの合計枚数が少なくなる。
【００１９】
また、前記第１ダイクロイックミラーは、前記第１光源から前記撮像対象物までの光路上に位置し、前記第１波長帯としての赤色波長帯の光を前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸の方向に反射し、前記赤色波長帯以外の光を透過させ、前記第２ダイクロイックミラーは、前記第２光源から前記撮像対象物までの光路上に位置し、前記第２波長帯としての青色波長帯の光を前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸の方向に反射し、前記青色波長帯以外の光を透過させ、前記第１光源は、前記赤色波長帯を含む波長帯の光を放射する赤色光源であり、前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸と直交する方向であって、かつ、前記赤色光源が放射する光が前記第１ダイクロイックミラーで反射され、反射光が前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸上に導かれる位置に配置され、前記第２光源は、前記青色波長帯を含む波長帯の光を放射する青色光源であり、前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸と直交する方向であって、かつ、前記青色光源が放射する光が前記第２ダイクロイックミラーで反射され、反射光が前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸上に導かれる位置に配置され、前記複数の光源は、さらに、緑色波長帯を含む波長帯の光を放射し、前記光軸の延長上に配置される緑色光源を含み、前記第１ダイクロイックミラーおよび前記第２ダイクロイックミラーは、前記緑色光源が放射する光の光路上に配置されていても良い。
【００２０】
投影装置は、赤色光源、緑色光源および青色光源を備えていることより、様々な波長帯の光を撮像対象物に投影することができる。また、第１ダイクロイックミラーとして、赤色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーを用い、第２ダイクロイックミラーとして、青色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーを用いている。赤色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーは、ある閾値よりも低い波長帯の光を透過し、当該ある閾値よりも高い波長帯において光を反射するように構成される。また、青色の波長帯の光を反射するダイクロイックミラーは、ある閾値よりも低い波長帯において光を反射し、当該ある閾値よりも高い波長帯において光を透過するように構成される。しかし、緑色波長帯は、赤色波長帯と青色波長帯との間に位置するため、緑色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーは、第１閾値と第１閾値よりも大きい第２閾値との間の波長帯において光を反射し、第１閾値よりも低い波長帯および第２閾値よりも高い波長帯において光を透過するように構成される。つまり、赤色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーと青色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーとは、透過と反射とを分離するための閾値が１つであるのに対し、緑色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーはその閾値が２つである。よって、緑色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーの方が、赤色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーおよび青色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーに比べて設計が難しいために高価である。この構成では、緑色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーを用いずに、赤色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーおよび青色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーを用いていることより、投影装置の製造コストを小さくすることができる。
【００２１】
また、前記複数の光源は、第１波長帯を含む波長帯の光を放射する第１光源と、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯を含む波長帯の光を放射する第２光源とを含み、前記リレー部は、前記第１光源から前記撮像対象物までの光路上であって、かつ前記第２光源から前記撮像対象物までの光路上に位置し、前記第１波長帯の光を前記撮像対象物に対して光を投影する前記光軸の方向に反射し、かつ前記第２波長帯の光を前記光軸の方向に反射するダイクロイックプリズムを含んでいても良い。
【００２２】
ダイクロイックミラーの変わりにダイクロイックプリズムを用いることにより、第１波長帯の光と第２波長帯の光とを選択的に撮像対象物に投影することができる。
【００２３】
また、前記投影制御部は、前記撮像対象物の特性と各光源が放射する光の光量とを対応付けて示す制御情報を参照することにより、各光源が放射する光の光量を制御しても良い。
【００２４】
例えば、撮像対象物の種類と、その撮像対象物に対して各光源が放射する光の光量とを、制御情報の中に予め登録しておけば、撮像対象物ごとに、適切な光を投射することができる。
【００２５】
また、上述の投影装置は、さらに、前記リレー部から投影される光を通過させることにより、前記撮像対象物に照射する投影パターン光を発生させるパターン発生部と、前記パターン発生部が発生した前記投影パターン光を前記撮像対象物に投影する投影光学系とを備えていても良い。
【００２６】
この構成によると、パターン発生部と投影光学系とを含んでいるため、位相シフト法などを用いて撮像対象物の形状を認識するために、所定の投影パターン光を撮像対象物に投影することができる。
【００２７】
本発明の他の局面に係る形状認識装置は、上述の投影装置と、前記撮像対象物を撮像する撮像部と、前記撮像部で撮像された前記撮像対象物の画像データを用いて、前記撮像対象物の形状を認識する認識部とを備える。
【００２８】
この構成によると、撮像対象物ごとに適切な光量の光を投影することができる。このため、照度不足および照度ムラが生じにくく、ハレーション等も生じないため、正確に撮像対象物の形状を認識することができる。特に、位相シフト法などにおいては撮像対象物がハレーションを起こすと、光の輝度分布の位置変化を示す正弦波を正しく推定することができないが、ハレーションが生じないために、このような問題も生じない。
【００２９】
また、前記投影制御部は、前記撮像対象物の特性に基づき、前記複数の光源のうちの少なくともいずれか１つの光源からの光であるメイン光と、他の少なくとも１つの光源からの光であるサブ光との光量を制御し、前記メイン光と前記サブ光とを時間的に切り替えながらまたは同時に放射するための制御を行っても良い。
【００３０】
１つの投影装置からメイン光とサブ光とを撮像対象物に投影することによって、より効率的な形状認識が可能となる。例えば、電子部品の電極の形状を認識するために青色のメイン光を投影するとともに、電子部品の形状を認識するために赤色のサブ光を投影するなどすることにより、１つの投影装置を用いて複数種類の形状認識が可能となる。
【００３１】
また、前記投影制御部は、（１）前記撮像対象物の特性に基づき、前記メイン光と前記サブ光との光量を制御し、前記メイン光と前記サブ光とを時間的に切り替えながら放射するための制御を行い、（２）前記メイン光が前記パターン発生部を通過する場合と前記サブ光が前記パターン発生部を通過する場合とでは、前記パターン発生部が発生する前記投影パターン光を変化させても良い。
【００３２】
例えば、電子部品の電極の高さを認識する場合には、輝度分布の位置変化が正弦波で示されるメイン光を撮像対象物に投影し、輝度分布の位置変化がないサブ光を撮像対象物に投影する。これにより、メイン光が投影された撮像対象物の画像データから位相シフト法を用いて電子部品の電極の高さを認識し、サブ光が投影された撮像対象物の画像データから電子部品の形状を認識するなど、複数種類の形状認識が可能となる。
【００３３】
なお、本発明は、このような特徴的な処理部を備える投影装置または形状認識装置として実現することができるだけでなく、投影装置または形状認識装置に含まれる特徴的な処理部が実行する処理をステップとする投影方法または形状認識方法として実現することができる。また、投影装置もしくは形状認識装置に含まれる特徴的な処理部としてコンピュータを機能させるためのプログラム、または投影方法もしくは形状認識方法に含まれる特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現することもできる。そして、そのようなプログラムを、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等のコンピュータ読取可能な非一時的な記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは、言うまでもない。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によると、配置の制約が少なく、かつ照度不足および照度ムラが生じにくい投影装置および投影方法を提供するができる。
【００３５】
また、正確に撮像対象物の形状を認識することができる形状認識装置および形状認識方法を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１における実装基板生産システムの構成を示す外観図である。
【図２】本発明の実施の形態１における検査装置が備える形状認識装置の構成を示す図である。
【図３】撮像部が備えるＣＣＤの感度特性を示すグラフである。
【図４】形状認識装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】投影装置の内部構成を示すブロック図である。
【図６】各ＬＥＤの相対分光分布を示すグラフである。
【図７】各ＬＥＤの特性を示す図である。
【図８】制御情報の一例を示す図である。
【図９】ダイクロイックミラーの透過特性を示す図である。
【図１０】撮像対象物の波長と反射率との関係を示すグラフである。
【図１１】レジストによる２次反射の問題について説明するための図である。
【図１２】撮像対象物の種類毎の投影する光の波長を説明するための図である。
【図１３】撮像対象物の種類毎の、選択して投影する光を説明するための図である。
【図１４】各ＬＥＤの駆動電流値、または各ＬＥＤをパルス点灯させる際のパルス間隔若しくはパルス幅の制御について説明するための図である。
【図１５】形状認識装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１６】変形例１におけるダイクロイックミラーの配置を示す図である。
【図１７】変形例２におけるダイクロイックプリズムの一例を示す図である。
【図１８】変形例３における形状認識装置を備える部品実装装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１９】変形例４におけるサブ光の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る実装基板生産システムが備える、投影装置および形状認識装置について説明する。
【００３８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における実装基板生産システム１０の構成を示す外観図である。
【００３９】
実装基板生産システム１０は、上流側の実装基板生産装置から下流側の実装基板生産装置に基板２０を搬送し、基板２０に電子部品などの部品が実装された実装基板２０ａを生産するシステムである。同図に示すように、実装基板生産システム１０は、実装基板生産装置として、２台の部品実装装置７００、印刷装置３００、３台の検査装置４００、接着剤塗布装置５００およびリフロー炉６００を備えている。なお、実装基板生産システム１０の構成は一例であり、図１に示す構成に限定されるものではない。
【００４０】
部品実装装置７００は、部品を基板２０に実装する装置である。印刷装置３００は、ペースト状のはんだであるソルダーペーストを基板２０の表面にスクリーン印刷するスクリーン印刷機である。接着剤塗布装置５００は、基板２０上に接着剤を塗布する装置である。リフロー炉６００は、部品が実装された基板２０を熱することにより、はんだ等を溶融および固化させた後、部品と基板２０の電極同士を接合し固定させる装置である。
【００４１】
検査装置４００は、基板２０上の状態を検査する装置である。具体的には、３台の検査装置４００は、印刷装置３００によるはんだ付け状態の外観を検査する検査装置４００と、部品実装装置７００による基板２０上の部品の装着状態を検査する検査装置４００と、リフロー炉６００による熱処理後の基板２０上の部品の装着状態を検査する検査装置４００とを含む。
【００４２】
検査装置４００は、基板２０上（基準面４０上）の部品の装着状態を検査するために、基板２０上の部品の形状を認識する形状認識装置１００を備えている。
【００４３】
図２は、本発明の実施の形態１における検査装置４００が備える形状認識装置１００の構成を示す図である。
【００４４】
形状認識装置１００は、基板２０上の部品などの撮像部１４０による撮像対象物３０の形状を認識する装置である。同図に示すように、形状認識装置１００は、投影装置２００および撮像部１４０を備えている。ここでは、説明の簡単化のために、撮像対象物３０の形状を認識するために、撮像対象物３０が形状認識装置１００に対して同図のＸ軸方向に移動することとするが、形状認識装置１００が撮像対象物３０に対して移動することにしてもよい。なお、一例として、撮像対象物３０の移動は、ベルトコンベア上または基板支持テーブル上（図示せず）に撮像対象物３０を載置して搬送することにより行われたり、または部品実装装置７００に形状認識装置１００が備えられて撮像対象物３０である部品を吸着した装着ヘッドを形状認識装置１００に対して相対的に移動させることにより、撮像および認識が行われたりする構成であっても良い。
【００４５】
投影装置２００は、撮像部１４０の撮像対象物３０に対して光を投影する。投影装置２００の詳細な構成については、後述する。なお、光を投影するとは、光を照射する、または光を放射すると同義である。
【００４６】
撮像部１４０は、Ｘ軸方向に相対的に移動する基準面４０上に保持または載置された撮像対象物３０を、撮像する。ここで基準面４０とは、撮像対象物３０が撮像される際に保持あるいは載置されている面であり、例えば、基板２０あるいは装着ヘッドの撮像対象物３０の保持面等である。撮像部１４０は、一般的なＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラまたはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）カメラであっても良いし、ラインセンサであっても良い。
【００４７】
図３は、周囲温度Ｔａが２５℃の場合の撮像部１４０が備えるＣＣＤの感度特性を示すグラフである。横軸は波長λを示し、縦軸は最大感度を１としたときの相対感度を示す。図３に示すように、ＣＣＤの感度特性はおよそ波長λが６００ｎｍのときにピークとなる。つまり、赤色波長帯において感度特性が最大になる。
【００４８】
図４は、形状認識装置１００の機能構成を示すブロック図である。
【００４９】
図４に示すように、形状認識装置１００は、図２に示した投影装置２００および撮像部１４０の他に、各部を制御する形状認識制御部１０１を備えている。なお、この形状認識制御部１０１は、検査装置４００に組み込まれた各部を制御するコンピュータであるが、パーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータシステムがプログラムを実行することによって実現されることにしてもよい。
【００５０】
投影処理部１０２は、例えば、検査装置４００を制御する制御部（図示せず）から、撮像対象物３０である部品の種類を示す情報を取得し投影装置２００に転送する。撮像処理部１０３は、撮像部１４０による撮像対象物３０の撮像タイミングを制御する。認識部１０４は、撮像部１４０で撮像された撮像対象物３０の画像データから撮像対象物３０の形状を認識する。撮像対象物３０の形状の認識方法は限定されるものではなく、どのような方法であっても良い。例えば、撮像対象物３０の二次元的なサイズを求める場合には、画像データからエッジを検出し、エッジ位置から撮像対象物３０の外接矩形を求め、外接矩形から撮像対象物３０のサイズを求めるようにしても良い。また、撮像対象物３０の高さを求める場合には、輝度分布の位置変化が正弦波で示される光である輝度変化光を撮像対象物３０に投影するとともに撮像対象物３０を撮像し、撮像対象物３０の画像データから位相シフト法に従い撮像対象物３０の高さを求めるようにしても良い。
【００５１】
次に、投影装置２００の詳細な構成について説明する。
【００５２】
図５は、投影装置２００の内部構成を示すブロック図である。投影装置２００は、照明光学部２１０と、赤色ＬＥＤ（発光ダイオード）２４０Ｒと、緑色ＬＥＤ２４０Ｇと、青色ＬＥＤ２４０Ｂと、投影制御部２３０と、リレー部２５０と、パターン発生部２６０と、投射光学系２２０とを含む。
【００５３】
赤色ＬＥＤ２４０Ｒ、緑色ＬＥＤ２４０Ｇおよび青色ＬＥＤ２４０Ｂは、放射する光の波長帯が互いに異なる複数の光源である。つまり、赤色ＬＥＤ２４０Ｒは、赤色波長帯を含む波長帯の光を放射する光源である。緑色ＬＥＤ２４０Ｇは、緑色波長帯を含む波長帯の光を放射する光源である。青色ＬＥＤ２４０Ｂは、青色波長帯を含む波長帯の光を放射する光源である。赤色ＬＥＤ２４０Ｒ、緑色ＬＥＤ２４０Ｇおよび青色ＬＥＤ２４０Ｂの各々から撮像対象物３０までの光路長は全て等しくなるような位置に赤色ＬＥＤ２４０Ｒ、緑色ＬＥＤ２４０Ｇおよび青色ＬＥＤ２４０Ｂは配置される。
【００５４】
図６は、各ＬＥＤ（赤色、緑色、青色、紺青色、シアン色、赤橙色等）の相対分光分布を示すグラフであり、横軸は波長を示し、縦軸は最大値を１に正規化した各ＬＥＤの放射強度を示す。例えば、青色ＬＥＤ２４０Ｂが放射する光は、おおよそ４２０ｎｍ〜５２０ｎｍの波長帯の光である。
【００５５】
図７は、例えば、赤色、緑色、青色等の各ＬＥＤの特性（中心波長等）を示す図である。つまり、赤色ＬＥＤ２４０Ｒが放射する光の中心波長は６２０ｎｍであり、その光束は８５ｌｍであり、その駆動電流値の最大値は７００ｍＡである。緑色ＬＥＤ２４０Ｇが放射する光の中心波長は５２０ｎｍであり、その光束は１４５ｌｍであり、その駆動電流値の最大値は７００ｍＡである。青色ＬＥＤ２４０Ｂが放射する光の中心波長は４６０ｎｍであり、その光束は２７ｌｍであり、その駆動電流値の最大値は７００ｍＡである。
【００５６】
再度図５を参照して、投影制御部２３０は、例えば予め取得した撮像対象物３０の特性に基づき、各ＬＥＤが放射する光の光量を制御する。つまり、投影制御部２３０は、撮像対象物３０の特性に基づき、各ＬＥＤの駆動電流値、または各ＬＥＤをパルス点灯させる際のパルス間隔若しくはパルス幅を制御することにより、各ＬＥＤが放射する光の光量を制御する。ここで、撮像対象物３０の特性は、撮像対象物３０の種類、形状または反射率である。
【００５７】
投影制御部２３０は、撮像対象物３０の特性と各ＬＥＤ（赤色ＬＥＤ２４０Ｒ、緑色ＬＥＤ２４０Ｇ、青色ＬＥＤ２４０Ｂ）が放射する光の光量とを対応付けて示す制御情報を予め記憶しており、その制御装置を参照することにより、各ＬＥＤが放射する光の光量を制御する。
【００５８】
図８は、制御情報の一例を示す図である。図８に示す制御情報は、撮像対象物３０の種類５０１と、赤色ＬＥＤ２４０ＲのＲ駆動電流値５０２と、緑色ＬＥＤ２４０ＧのＧ駆動電流値５０３と、青色ＬＥＤ２４０ＢのＢ駆動電流値５０４とを対応付けて示す情報である。例えば、撮像対象物３０の種類がＱＦＰのリードである場合には、赤色ＬＥＤ２４０Ｒ、緑色ＬＥＤ２４０Ｇおよび青色ＬＥＤ２４０Ｂの駆動電流値がそれぞれ、０ｍＡ、０ｍＡおよび６００ｍＡであることが示されている。
【００５９】
この制御情報は、投影装置２００の内部に設けられた記憶装置に記憶されていても良いし、投影装置２００の外部に設けられた記憶装置に記憶されていても良い。また、制御情報に記憶される駆動電流値等の値は、経験的に定めても良いし、予め同種の部品に光を投影し、ハレーションを起こさず、かつ投影不足にならないような値を、例えば予備テスト等により定めても良い。
【００６０】
再度図５を参照して、リレー部２５０は、複数のＬＥＤから放射される光を、同一の光軸上に導くことにより、撮像対象物３０に対して光を投影する。
【００６１】
リレー部２５０は、第１ダイクロイックミラー２５１Ｒと、第２ダイクロイックミラー２５１Ｂと、複数のコンデンサレンズ２４１と、複数のリレーレンズ２５２と、インテグレータ部２５３とを含む。
【００６２】
第１ダイクロイックミラー２５１Ｒは、赤色ＬＥＤ２４０Ｒから撮像対象物３０までの光路上に位置し、赤色波長帯の光を撮像対象物３０に対して投影する光軸の方向に反射し、赤色波長帯以外の光を透過させるダイクロイックミラーである。第２ダイクロイックミラー２５１Ｂは、青色ＬＥＤ２４０Ｂから撮像対象物３０までの光路上に位置し、青色波長帯の光を撮像対象物３０に対して投影する光軸の方向に反射し、青色波長帯以外の光を透過させるダイクロイックミラーである。ダイクロイックミラーとは、特殊な光学素材を用いて作成された鏡の一種で、特定の波長帯の光を反射し、その他の波長帯の光を透過する。
【００６３】
図９は、ダイクロイックミラーの透過特性を示す図であり、図９（ａ）、図９（ｂ）および図９（ｃ）は、それぞれ、上記特定の波長帯が赤色波長帯、緑色波長帯および青色波長帯であるダイクロイックミラーの透過特性を示す。各グラフの横軸は波長を示し、縦軸は光の透過率を示す。図９（ａ）に示すように、赤色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーは、高波長帯の光を反射し、低波長帯の光を透過する。また、図９（ｂ）に示すように、緑色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーは、中間の波長帯の光を反射し、それ以外の波長帯の光を透過する。さらに、図９（ｃ）に示すように、青色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーは、低波長帯の光を反射し、高波長帯の光を透過する。
【００６４】
図５に示すように、第１ダイクロイックミラー２５１Ｒと第２ダイクロイックミラー２５１Ｂとは、Ｘ形状に配置され、各々が光軸に対して４５度傾き、かつ互いに直交して配置される。
【００６５】
なお、赤色ＬＥＤ２４０Ｒは、光軸と直交する方向であって、かつ、赤色ＬＥＤ２４０Ｒが放射する光が第１ダイクロイックミラー２５１Ｒで反射され、反射光が撮像対象物３０に対して投影する光軸上に導かれる位置に配置される。
【００６６】
また、青色ＬＥＤ２４０Ｂは、光軸と直交する方向であって、かつ、青色ＬＥＤ２４０Ｂが放射する光が第２ダイクロイックミラー２５１Ｂで反射され、反射光が撮像対象物３０に対して投影する光軸上に導かれる位置に配置される。
【００６７】
また、緑色ＬＥＤ２４０Ｇは、光軸上であって、かつ、緑色ＬＥＤ２４０Ｇが放射する光が第１ダイクロイックミラー２５１Ｒおよび第２ダイクロイックミラー２５１Ｂを透過する位置に配置される。つまり、第１ダイクロイックミラー２５１Ｒおよび第２ダイクロイックミラー２５１Ｂは、緑色ＬＥＤ２４０Ｇが撮像対象物３０に対して放射する光の光路上に配置される。
【００６８】
インテグレータ部２５３は、第１ダイクロイックミラー２５１Ｒまたは第２ダイクロイックミラー２５１Ｂにおいて反射または透過した光の照度ムラを低減する光学部材である。インテグレータ部２５３としては、例えば、ロッドレンズを用いることができ、ロッドレンズ内で光の全反射を繰り返すことにより、光の照度ムラを低減させることができる。なお、インテグレータ部２５３の構成はこのような構成に限定されるものではなく、どのような構成であってもよい。
【００６９】
リレーレンズ２５２は、光路上のインテグレータ部２５３の前後に設けられ、第１ダイクロイックミラー２５１Ｒまたは第２ダイクロイックミラー２５１Ｂにおいて反射または透過した光をインテグレータ部２５３に集光したり、インテグレータ部２５３を通過した光をパターン発生部２６０に導いたりする。
【００７０】
パターン発生部２６０は、インテグレータ部２５３を通過した光を通過または反射させることにより、撮像対象物３０に照射する投影パターン光を発生させる。パターン発生部２６０は、所定のパターンのフィルタ、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）や液晶（透過型または反射型）により実現することができる。また、所定のパターンのフィルタは、安価でかつ小型であるという特徴がある反面、パターンを変更することができないという課題もある。ＤＭＤや液晶は、パターンを容易に変更可能であるが、高価であるという課題もある。また、ＤＭＤは、１０〜１５μｓｅｃでパターン切り替えが可能であり、液晶は、１ｍｓｅｃ〜１２ｍｓｅｃでパターン切り替えが可能である。このため、高速にパターンを切り替えながら光を投影し、撮像対象物３０を撮像する場合に有効である。
【００７１】
投射光学系２２０は、パターン発生部２６０が発生した投影パターン光を撮像対象物３０に投影する光学系である。投射光学系２２０は、投射部２２１と、絞り２２２とを含む。投射部２２１は、投影パターン光を任意の倍率で投影するための投射レンズ群である。絞り２２２は、絞り２２２は、投射部２２１を通過した光の光量を制限するための光学部材である。
【００７２】
次に、撮像対象物３０の特性と各ＬＥＤが放射する光の光量との関係について説明する。
【００７３】
図１０は、撮像対象物３０の波長と反射率との関係を示すグラフである。横軸は撮像対象物３０に投影される光の波長を示し、縦軸は撮像対象物３０の反射率を示す。例えば、撮像対象物３０の種類がはんだの場合には、全般的に反射率が高いが、そのうち、赤色波長帯（例えば、６００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長帯）においては反射率が高い傾向がある。また、撮像対象物３０の種類がレジストの場合には、全般的に反射率が低いが、緑色波長帯（特に４９５ｎｍ〜５３０ｎｍの波長帯）においては反射率が高い傾向がある。また、撮像対象物３０の種類が抵抗（チップ抵抗）の場合には、全ての波長帯において同程度に反射率が低い傾向にある。
【００７４】
図１１は、基板２０の表面に形成されるレジストによる２次反射の問題について説明するための図である。
【００７５】
例えば、撮像対象物３０が電子部品３１であるとした場合に、投影装置２００より投影され電子部品３１で反射された光が撮像部１４０で撮像されるが、レジスト２１で反射され電子部品３１の側面で２次反射された光も撮像部１４０で撮像される。この２次反射された光は、本来の電子部品３１の位置とはずれた位置からの反射光である。このため、２次反射光をできるだけ除去して電子部品３１の形状を認識することが形状の認識精度向上に繋がる。本実施の形態ではレジスト２１は緑色をしているものとする。このため、２次反射光を除去するために、緑色波長帯以外の光を撮像対象物３０に対して投影するのが望ましい。
【００７６】
このため、投影制御部２３０は、全体的に反射率が高いはんだや部品のリード部分に対しては、撮像時のハレーションを防止するために反射率が低い青色波長帯の光を投影するための制御を行う。また、投影制御部２３０は、はんだに対して相対的に反射率が低いレジストおよび抵抗に対しては、暗く写るのを防止するために、反射率が高い赤色波長帯の光を投影するための制御を行う。
【００７７】
具体的には、図１２に示すように、ＱＦＰのリード部分およびはんだには４３０〜４８０ｎｍの青色波長帯の光を投影するのが好ましい。また、レジストには６００〜７８０ｎｍの赤色波長帯の光を投影するのが好ましい。また、反射率の低いＱＦＰのパッケージ部分および抵抗には６３０〜７８０ｎｍの赤色波長帯の光を投影するのが好ましい。
【００７８】
図１３は、撮像対象物３０の種類毎の、選択して投影する光を説明するための図である。
【００７９】
図１３（ａ）〜図１３（ｅ）のそれぞれは、赤色ＬＥＤ２４０Ｒ、緑色ＬＥＤ２４０Ｇおよび青色ＬＥＤ２４０Ｂと、第１ダイクロイックミラー２５１Ｒおよび第２ダイクロイックミラー２５１Ｂとを模式的に示しており、発光していないＬＥＤを白色で示し、発光しているＬＥＤをハッチングで示している。例えば、図１３（ａ）は、全てのＬＥＤが発光していない状態を示し、図１３（ｂ）は、全てのＬＥＤが発光している状態を示している。図１３（ｃ）に示すように、撮像対象物３０の種類が反射率の高いはんだ、またはＱＦＰのリード部分の場合には、投影制御部２３０は、青色ＬＥＤ２４０Ｂのみを発光させる。図１３（ｄ）に示すように、撮像対象物３０の種類が反射率の低いレジストの場合には、投影制御部２３０は、赤色ＬＥＤ２４０Ｒのみを発光させる。図１３（ｅ）に示すように、撮像対象物３０の種類が反射率の低いＱＦＰのパッケージ部分または抵抗（チップ抵抗）の場合には、投影制御部２３０は、赤色ＬＥＤ２４０Ｒのみを発光させる。
【００８０】
図１４は、投影制御部２３０による、撮像対象物３０の特性に基づいた、各ＬＥＤ（赤色ＬＥＤ２４０Ｒ、緑色ＬＥＤ２４０Ｇ、青色ＬＥＤ２４０Ｂ）の駆動電流値、または各ＬＥＤをパルス点灯させる際のパルス間隔若しくはパルス幅の制御について説明するための図である。図１４（ａ）〜図１４（ｆ）はそれぞれ、横軸が時間を示し、縦軸がＬＥＤの駆動電流値を示すグラフである。図１４（ａ）は、６００ｍＡの駆動電流で赤色ＬＥＤ２４０Ｒをパルス点灯させた場合の赤色ＬＥＤ２４０Ｒの駆動電流値を示している。つまり、投影制御部２３０が赤色ＬＥＤ２４０Ｒの駆動電流値を６００ｍＡと０ｍＡとの間で周期的に変化させることにより、赤色ＬＥＤ２４０Ｒがパルス点灯する。６００ｍＡの駆動電流で赤色ＬＥＤ２４０Ｒを所定の間隔でパルス点灯させた場合にハレーションを起こすような撮像対象物３０に対しては、例えば、図１４（ｂ）に示すように、投影制御部２３０は、駆動電流値を下げ、例えば４００ｍＡの駆動電流で赤色ＬＥＤ２４０Ｒを駆動させる。
【００８１】
図１４（ｃ）は、各々６００ｍＡの駆動電流で赤色ＬＥＤ２４０Ｒおよび緑色ＬＥＤ２４０Ｇを交互にパルス点灯させた場合の赤色ＬＥＤ２４０Ｒおよび緑色ＬＥＤ２４０Ｇの駆動電流を示している。つまり、赤色ＬＥＤ２４０Ｒの駆動電流値が０ｍＡの時間に緑色ＬＥＤ２４０Ｇの駆動電流値を６００ｍＡにし、緑色ＬＥＤ２４０Ｇの駆動電流値が０ｍＡの時間に赤色ＬＥＤ２４０Ｒの駆動電流値を６００ｍＡにする。図１４（ｃ）では、赤色ＬＥＤ２４０Ｒのパルス幅と緑色ＬＥＤ２４０Ｇのパルス幅とを同じ幅としている。つまり、赤色成分光と緑色成分光の割合とが等しい。これに対して、撮像対象物３０に投影する緑色成分光の割合を赤色成分光の割合よりも小さくするためには、図１４（ｄ）に示すように赤色ＬＥＤ２４０Ｒの駆動電流値である６００ｍＡに対して、緑色ＬＥＤ２４０Ｇの駆動電流値を４００ｍＡのように低く設定すればよい。または、図１４（ｅ）に示すように赤色ＬＥＤ２４０Ｒのパルス幅よりも緑色ＬＥＤ２４０Ｇのパルス幅のほうを短く設定しても良い（例えば、赤色ＬＥＤ２４０Ｒのパルス幅が０．７ｍｓｅｃ、緑色ＬＥＤ２４０Ｇのパルス幅が０．３ｍｓｅｃ）。
【００８２】
また、発光するＬＥＤの個数は１つまたは２つに限定されるものではなく、３つであっても良い。例えば、図１４（ｆ）に示すように、投影制御部２３０は、赤色ＬＥＤ２４０Ｒ、緑色ＬＥＤ２４０Ｇおよび青色ＬＥＤ２４０Ｂの駆動電流値を交互に６００ｍＡにすることにより、３つのＬＥＤを点灯させても良い。
【００８３】
このように、各ＬＥＤの駆動電流値を大きくすることにより各ＬＥＤが放射する光の光量を大きくすることができる。また、パルス間隔または電流値を小さくすることにより各ＬＥＤが放射する光の光量を小さくすることができる。また、パルス幅を大きくすることにより各ＬＥＤが放射する光の光量を大きくすることができる。
【００８４】
なお、パルス間隔は、一例として数μｓｅｃから数十μｓｅｃである。ＬＥＤはパルス点灯を行う場合の方が、連続点灯する場合に比べて、投入電流値が大きく設定でき、かつ寿命を２倍程度伸ばすことができる。
【００８５】
図１５は、形状認識装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。
【００８６】
投影処理部１０２（図４参照）は、撮像対象物３０の特性を取得する（Ｓ１０２）。例えば、検査装置４００に形状認識装置１００が備えられている場合には、投影処理部１０２は、検査装置４００を制御する制御部から検査対象となっている撮像対象部３０である電子部品の特性を取得する。例えば、電子部品の種類が取得される。
【００８７】
投影装置２００の投影制御部２３０（図５参照）は、投影処理部１０２が取得した撮像対象物３０の特性に基づいて、図８に示すような制御情報を参照することにより、各ＬＥＤの駆動条件を選択する（Ｓ１０４）。例えば、撮像対象物３０の特性として、撮像対象物３０の種類が反射率の高いＱＦＰのリード部分である場合には、投影制御部２３０は、制御情報から、赤色ＬＥＤ２４０Ｒおよび緑色ＬＥＤ２４０Ｇの駆動電流値が０ｍＡであり、青色ＬＥＤ２４０Ｂの駆動電流値が６００ｍＡであるとの駆動条件を選択する。
【００８８】
投影制御部２３０は、選択した駆動条件に従って各ＬＥＤを駆動することにより、投影装置２００が撮像対象物３０に対して光を投影するとともに、撮像部１４０が撮像処理部１０３の制御に従い、撮像対象物３０を撮像する（Ｓ１０６）。
【００８９】
撮像部１４０は、撮像対象物３０の画像データを、撮像処理部１０３を介して認識部１０４に転送する（Ｓ１０８）。
【００９０】
認識部１０４は、転送された画像データから撮像対象物３０の形状を認識する（Ｓ１１０）。なお、投影制御部２３０は、投影装置２００に含まれるとしたが、形状認識制御部１０１あるいはその上位の制御部に含まれる構成としてもよい。
【００９１】
以上説明したように、本実施の形態に係る形状認識装置によると、撮像対象物の特性に基づいて、光源である各ＬＥＤが放射する光の光量を制御している。このため、例えば、反射率の高い撮像対象物に対しては、光の光量を小さくし、反射率の低い撮像対象物に対しては、光の光量を大きくするなどの制御を行うことができる。また、全体的に反射率が低いが特に赤色の波長帯で反射率が低い基板のレジスト部分（図１０参照）などのように緑色の撮像対象物に対しては、赤色の波長帯の光を当てることにより、反射の影響を抑えつつ適切な光量の光を投影することができる。このため、照度不足および照度ムラが生じにくくなる。
【００９２】
また、複数のＬＥＤが放射する光をリレー部において撮像対象物に対して光を投影する同一の光軸上に導いているため、複数の方向から撮像対象物に対して光を投影する従来のドーム型照明装置に比べて、投影装置を小型化することができる。このため、投影装置の配置の制約が少ない。
【００９３】
また、投影装置は、Ｘ形状（Ｘ字状）に配置した２つのダイクロイックミラーを用いていることにより、各光源から撮像対象物までの光路長を等しく構成でき、複数の波長帯の光を選択的に撮像対象物に対して光を照射する光軸上に導き、コンパクトに撮像対象物に投影することができる。また、複数の光源から撮像対象物までの光路長が等しいので、光路長やレンズ等に対する結像位置等の調整が容易である。
【００９４】
また、２つのダイクロイックミラーを直交して配置し、光源である各ＬＥＤから撮像対象物までの光路長を等しくしていることより、各ＬＥＤから放射される光の幅がリレー部においてほぼ等しくなる。また、各ＬＥＤと各ダイクロイックミラーとの間に配置すべきコンデンサレンズの数を等しくすることができるため、コンデンサレンズの合計枚数が少なくなる。
【００９５】
また、投影装置は、光源として赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを備えていることより、様々な波長帯の光を撮像対象物に投影することができる。また、第１ダイクロイックミラーとして、赤色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーを用い、第２ダイクロイックミラーとして、青色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーを用いている。赤色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーは、波長領域（波長帯）において、ある閾値よりも低い波長帯の光を透過し、当該ある閾値よりも高い波長帯（赤色の波長帯）において光を反射するように構成される。また、青色の波長帯の光を反射するダイクロイックミラーは、波長領域（波長帯）において、ある閾値よりも低い波長帯（青色の波長帯）において光を反射し、当該ある閾値よりも高い波長帯において光を透過するように構成される。しかし、緑色波長帯は、赤色波長帯と青色波長帯との間に位置するため、例えば緑色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーは、第１閾値と第１閾値よりも大きい第２閾値との間の波長帯（緑色の波長帯）において光を反射し、第１閾値よりも低い波長帯および第２閾値よりも高い波長帯において光を透過するように構成される。つまり、赤色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーと青色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーとは、透過と反射とを分離するための閾値が１つであるのに対し、緑色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーはその閾値が２つである。よって、緑色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーの方が、赤色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーおよび青色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーに比べて設計が難しいために高価である。上述の構成では、緑色波長帯の光を反射するダイクロイックミラーを用いずに、Ｘ形状（Ｘ字状）に配置した赤色波長帯の光を反射する第１ダイクロイックミラーおよび青色波長帯の光を反射する第２ダイクロイックミラーを用い、緑色ＬＥＤを撮像対象物に対して光を投影する光軸上に配置し、さらに、第１ダイクロイックミラーおよび第２ダイクロイックミラーを緑色ＬＥＤが撮像対象物に対して光を放射する光の光路上に配置させることより、波長領域（波長帯）において、高い波長帯である赤色波長帯の光と低い波長帯である青色波長帯の光とを反射し、その間の波長帯である緑色波長帯の光を撮像対象物に対して光を投影する光軸上に透過することができるため、投影装置の製造コストを小さくすることができる。
【００９６】
また、撮像対象物の種類と、その撮像対象物に対して各光源が放射する光の光量とを、制御情報の中に予め登録しておけば、撮像対象物ごとに、適切な光を投射することができる。
【００９７】
また、投影装置は、パターン発生部と投影光学系とを含んでいる。このため、位相シフト法などを用いて撮像対象物の形状を認識するために、輝度分布の位置変化が正弦波で示される光である輝度変化光などの所定の投影パターン光を撮像対象物に投影することができる。
【００９８】
また、投影装置は、撮像対象物の特性（種類、形状、反射率等）ごとに適切な光量の光を投影することができる。このため、照度不足および照度ムラが生じにくく、ハレーション等も生じないため、正確に撮像対象物の形状を認識することができる。特に、位相シフト法などにおいては撮像対象物がハレーションを起こすと、光の輝度分布の位置変化を示す正弦波を正しく推定することができないが、ハレーションが生じないために、このような問題も生じない。
【００９９】
以上、本発明に係る形状認識装置について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、以下に示すような種々の変形例が考えられる。
【０１００】
（変形例１）
上述の実施の形態では、２枚のダイクロイックミラーを直交させて配置する構成としたが、ダイクロイックミラー枚数および配置は上述の実施の形態に限定されるものではない。例えば、図１６に示すように、第１ダイクロイックミラー２５１Ｒ、第３ダイクロイックミラー２５１Ｇおよび第２ダイクロイックミラー２５１Ｂからなる３枚のダイクロイックミラーを光軸方向に並べて配置し、各ダイクロイックミラーを光軸に対して４５度傾けるような配置にしても良い。このような配置に伴い、赤色波長帯の光を照射する赤色ＬＥＤ２４０Ｒ、緑色波長帯の光を照射する緑色ＬＥＤ２４０Ｇおよび青色波長帯の光を照射する青色ＬＥＤ２４０Ｂは、それぞれ、照射する光が第１ダイクロイックミラー２５１Ｒ、第３ダイクロイックミラー２５１Ｇおよび第２ダイクロイックミラー２５１Ｂで反射され、光軸方向に反射するような位置に設けられる。
【０１０１】
このような配置により複数の波長帯の光を選択的に撮像対象物に投影することができる。ただし、光源である各ＬＥＤから撮像対象物３０までの光路長は互いに異なる。このため、それぞれの光源からの光の結像位置の調整を行うためＬＥＤごとに光路上に配置されるコンデンサレンズ２４１の個数が異なるため、実施の形態１に示した投影装置２００の構成に比べ、コンデンサレンズ２４１の個数は多くなる。
【０１０２】
（変形例２）
また、上述の実施の形態では、２枚のダイクロイックミラーを用いて各ＬＥＤからの光を撮像対象物３０に導いていたが、２枚のダイクロイックミラーの代わりにダイクロイックプリズムを用いても良い。
【０１０３】
図１７は、ダイクロイックプリズムの一例を示す図である。ダイクロイックプリズム２７０は、例えば、３つのプリズム２７１が接合されることにより構成される。赤色ＬＥＤ２４０Ｒおよび青色ＬＥＤ２４０Ｂの各々は、放射する光がダイクロイックプリズム２７０内で屈折して撮像対象物３０に対して光を投影する光軸上に導かれる位置に配置される。緑色ＬＥＤ２４０Ｇは、光軸上に配置され、緑色ＬＥＤ２４０Ｇから放射する光がダイクロイックプリズム２７０を透過して光軸上に導かれる。なお、プリズム２７１間の接合面の角度を変更することにより、光軸に導かれるそれぞれの光の波長を変更することができる。
【０１０４】
このように、２枚のダイクロイックミラーの変わりにダイクロイックプリズムを用いても、複数のＬＥＤが放射する光を選択的に撮像対象物に投影することができる。
【０１０５】
（変形例３）
また、上述の実施の形態では、形状認識装置１００は検査装置４００に備えられているとしたが、部品実装装置７００に備えられていても良い。
【０１０６】
この場合、形状認識装置１００は、例えば部品実装装置７００が備える装着ヘッドが吸着した部品を検査（認識）するために用いられる。
【０１０７】
図１８は、形状認識装置１００を備える部品実装装置７００の一例を示すフローチャートである。
【０１０８】
装着ヘッドは、部品供給部から、基板２０に実装する部品を取り出し、吸着する（Ｓ１０１）。
【０１０９】
投影処理部１０２は、部品実装装置７００の制御部から、装着ヘッドが吸着した撮像対象物３０である部品の特性を取得する（Ｓ１０３）。
【０１１０】
投影装置２００の投影制御部２３０は、投影処理部１０２が取得した部品の特性に基づいて、図８に示すような制御情報を参照することにより、光源である各ＬＥＤの駆動条件を選択する（Ｓ１０４）。例えば、部品の特性として、反射率が高い部品の種類のＱＦＰのリード部分である場合には、投影制御部２３０は、制御情報から、赤色ＬＥＤ２４０Ｒおよび緑色ＬＥＤ２４０Ｇの駆動電流値が０ｍＡであり、青色ＬＥＤ２４０Ｂの駆動電流値が６００ｍＡであるとの駆動条件を選択する。
【０１１１】
投影制御部２３０は、選択した駆動条件に従って各ＬＥＤを駆動することにより、投影装置２００が部品に対して光を投影するとともに、撮像部１４０が撮像処理部１０３の制御に従い、部品を撮像する（Ｓ１０６）。
【０１１２】
撮像部１４０は、部品の画像データを、撮像処理部１０３を介して認識部１０４に転送する（Ｓ１０８）。
【０１１３】
認識部１０４は、転送された画像データから部品の形状を認識する（Ｓ１１０）。
【０１１４】
部品実装装置７００の制御部は、認識部１０４の認識結果に基づいて、装着ヘッドが部品を吸着しているか否かを判断する（Ｓ１１２）。部品を吸着していなければ（Ｓ１１２でＮｏ）、部品吸着処理（Ｓ１０１）以降の処理を再度実行する。
【０１１５】
部品を吸着していれば（Ｓ１１２でＹｅｓ）、部品実装装置７００の制御部は、吸着した部品の位置ずれが許容範囲内であるか否かを判断する（Ｓ１１４）。位置ずれが許容範囲外であれば（Ｓ１１４でＮｏ）、位置補正をすることができないため、装着ヘッドは吸着した部品を廃棄箱に廃棄し（Ｓ１１６）、部品吸着処理（Ｓ１０１）以降の処理を再度実行する。位置ずれが許容範囲内であれば（Ｓ１１４でＹｅｓ）、装着ヘッドは吸着した部品の位置補正を行い（Ｓ１１８）、基板上に部品を装着する（Ｓ１２０）。
【０１１６】
以上説明したように、形状認識装置１００は様々な装置に設置することができ、様々な検査（認識）に用いることができる。
【０１１７】
（変形例４）
上述の実施の形態では、１つの撮像対象物３０を撮像する際に投影する光のパターンは１つとしているが、１つの撮像対象物３０を撮像する際に、２つのパターンの光を投影するようにしても良い。
【０１１８】
つまり、投影装置２００の投影制御部２３０は、撮像対象物３０の特性に基づき、光源である複数のＬＥＤのうちの少なくともいずれか１つのＬＥＤからの光であるメイン光と、他の少なくとも１つの光源からの光であるサブ光との光量を制御し、メイン光とサブ光とを時間的に切り替えながらまたは同時に放射するための制御を行う。
【０１１９】
例えば、投影制御部２３０は、（１）撮像対象物３０の特性に基づき、メイン光とサブ光との光量を制御し、メイン光とサブ光とを時間的に切り替えながら放射するための制御を行い、（２）メイン光が光軸上のパターン発生部２６０を通過する場合とサブ光が前記パターン発生部２６０を通過する場合とでは、パターン発生部２６０が発生する投影パターン光を変化させても良い。
【０１２０】
例えば、メイン光として図１３（ｃ）に示すような青色ＬＥＤ２４０Ｂが放射する光を撮像対象物３０に投影し、サブ光として図１９に示すような赤色ＬＥＤ２４０Ｒが放射する光と緑色ＬＥＤ２４０Ｇが放射する光との混合光を撮像対象物３０に投影するようにしても良い。
【０１２１】
このように１つの投影装置からメイン光とサブ光とを撮像対象物に投影することによって、より効率的な形状認識が可能となる。例えば、撮像対象物である電子部品の反射率の高い電極の形状を認識するために青色のメイン光を投影するとともに、反射率の低い電子部品の形状を認識するために赤色のサブ光を投影するなどすることにより、１つの投影装置を用いて複数種類の形状認識が可能となる。
【０１２２】
具体的には、撮像対象物の形状認識として電子部品の電極の高さを認識する場合には、撮像対象物に対して投影される光の輝度分布の位置変化が正弦波で示されるメイン光を撮像対象物に投影し、輝度分布の位置変化がないサブ光を撮像対象物に投影する。これにより、メイン光が投影された撮像対象物の画像データから位相シフト法を用いて撮像対象物である電子部品の電極の高さを認識し、サブ光が投影された撮像対象物の画像データから撮像対象物である電子部品の形状を認識するなど、複数種類の形状認識が可能となる。
【０１２３】
なお、本発明は、このような投影装置およびその方法、並びに投影装置を用いた形状認識装置およびその方法として実現することができるだけでなく、投影方法または形状認識方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや、投影装置または形状認識装置に含まれる処理部を備える集積回路として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体およびインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【０１２４】
なお、撮像対象物３０に対してパターン光を投影する必要のない場合には、パターン発生部２６０は備えられていなくても良い。
【０１２５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、様々な特性を有する撮像対象物に光を投影する投影装置や、様々な特性を有する撮像対象物の形状認識を精度良く行うことができる形状認識装置や、そのような形状認識装置を備える検査装置または部品実装装置等に適用できる。
【符号の説明】
【０１２７】
１０  実装基板生産システム
２０  基板
２０ａ  実装基板
２１  レジスト
３０  撮像対象物
３１  電子部品
４０  基準面
１００  形状認識装置
１０１  形状認識制御部
１０２  投影処理部
１０３  撮像処理部
１０４  認識部
１４０  撮像部
２００  投影装置
２１０  照明光学部
２２０  投射光学系
２２１  投射部
２２２  絞り
２３０  投影制御部
２４０Ｒ  赤色ＬＥＤ
２４０Ｇ  緑色ＬＥＤ
２４０Ｂ  青色ＬＥＤ
２４１  コンデンサレンズ
２５０  リレー部
２５１Ｒ  ダイクロイックミラー
２５１Ｇ  ダイクロイックミラー
２５１Ｂ  ダイクロイックミラー
２５２  リレーレンズ
２５３  インテグレータ部
２６０  パターン発生部
２７０  ダイクロイックプリズム
２７１  プリズム
３００  印刷装置
４００  検査装置
５００  接着剤塗布装置
５０１  種類
５０２  Ｒ駆動電流値
５０３  Ｇ駆動電流値
５０４  Ｂ駆動電流値
６００  リフロー炉
７００  部品実装装置
【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１２】
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