撮像装置、部品実装機
【課題】 大型の部品の撮像にも対応する長い１次元の撮像装置を用いて小型の部品を撮像する場合でも、短い処理時間を実現しつつ、光学系の中心付近で撮像を行うことができる撮像装置の提供
【解決手段】 受光した光量に対応して電荷を発生させる複数の受光素子が一列に並んだ受光素子アレイ１２１と、前記各受光素子が発生させた電荷をそれぞれ受け取り、受け取った電荷を出力部に出力するシフトレジスタ１２２と、前記各受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許否するシフトゲート１２３と、前記受光素子アレイ１２１と撮像対象物Ｐとの間に配置される光学系１２５と、前記受光素子アレイ１２１の両端部を遮光する二枚の遮光板１３１と、当該二枚の遮光板を前記受光素子アレイの長さ方向に駆動し遮光範囲を連続的に可変とする駆動手段とを備えた遮光装置１３０とを備える。
【解決手段】 受光した光量に対応して電荷を発生させる複数の受光素子が一列に並んだ受光素子アレイ１２１と、前記各受光素子が発生させた電荷をそれぞれ受け取り、受け取った電荷を出力部に出力するシフトレジスタ１２２と、前記各受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許否するシフトゲート１２３と、前記受光素子アレイ１２１と撮像対象物Ｐとの間に配置される光学系１２５と、前記受光素子アレイ１２１の両端部を遮光する二枚の遮光板１３１と、当該二枚の遮光板を前記受光素子アレイの長さ方向に駆動し遮光範囲を連続的に可変とする駆動手段とを備えた遮光装置１３０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像対象物を１次元的に撮像する撮像装置、及び、この撮像装置を備えた部品実装機などに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板やリードフレームなどの装着対象物に電子部品などを実装する部品実装機では、電子部品を供給するパーツフィーダなどの部品供給部から装着ヘッドが電子部品を保持し、装着対象物の上方まで搬送した後、装着対象物に装着する工程が繰り返し行われている。
【０００３】
また、装着ヘッドの保持する電子部品は、装着対象物に装着する前に撮像装置を用いて撮像される。そして、装着精度向上のため、部品実装機は、装着ヘッドが電子部品を保持すべき理想の保持位置に対する電子部品の位置ずれを前記撮像された画像により求め、当該位置ずれに基づき装着ヘッドの移動位置を補正した後、対象物に電子部品を装着している。
【０００４】
ここで、この撮像装置としては、画像を２次元的に一度に読取るものと、電子部品を一定方向（副走査方向）に移動させつつ、この移動方向と直交する主走査方向に１次元の画像を取得する装置を配置して電子部品を撮像し、取得した１次元の画像を副走査方向に順次蓄積して電子部品全体の２次元画像を取得するものとの２つがあるが、本発明では後者を対象とする。
【０００５】
次に従来技術の問題点に言及するに先立ち、前記１次元の画像を取得する１次元ＣＣＤカメラの動作原理について説明する。
【０００６】
図１０は１次元ＣＣＤカメラの動作説明図である。
図１０に示す、１次元ＣＣＤカメラ１は、受光した光の強さに応じた電荷を発生させる受光素子が一列に並設された受光素子アレイ２と、各受光素子に一対一に対応する要素を備え、前記各受光素子２の電荷が一対一で転送されるシフトレジスタ３と、受光素子アレイ２からシフトレジスタ３への転送を許否するシフトゲート４とを備えている。
【０００７】
前記１次元ＣＣＤカメラは、次のようにして１次元の像を取得する。すなわち、受光素子アレイ２の各受光素子は、光学系により結像した像に従い電荷を発生させる。そして一定時間経過後シフトゲート４に転送指令信号が入力されると、各受光素子の電荷がシフトレジスタ３の対応する要素に一度に転送される。そして、シフトレジスタ３に転送された電荷はクロック信号に同期して出力部５から１個ずつ電荷が出力され、この１個の電荷が画像信号の画素データとして処理される。
【０００８】
具体的には、受光素子アレイ２の各受光素子の電荷がＡ1，Ａ2，・・・，Ａn-1，Ａnであるとき、シフトゲート４に転送指令信号を入力すると、各電荷Ａ1，Ａ2，・・・，Ａn-1，Ａnが一度にシフトレジスタ３に転送される。その後、最初のクロック信号に対応してＡ1が出力されると共に、シフトレジスタ３内の信号が１個右にシフトする。続いて、クロック信号に同期して電荷Ａ2，・・・，Ａn-1，Ａnが順次出力され、全受光素子に対応する電荷が出力されれば１次元の画像を取得できる。
【０００９】
ところで近年、部品実装機は、サイズの大きい電子部品からサイズの小さい電子部品まで一台の装置で実装する多機能機と称される装置が出現している。従って、このような装置に設けられる１次元ＣＣＤカメラ１は、最大の電子部品が撮像できるように多くの受光素子数を備えた長い受光素子アレイ２やこれに対応したシフトレジスタ３などを備える必要がある。
【００１０】
しかし、このような長い１次元ＣＣＤカメラ１では、小さな部品を撮像する場合でも、全受光素子が電荷を発生させ、全ての電荷が電送され出力される。従って、この電荷を画像信号として処理する場合、小さな電子部品では電子部品の像とは無関係な画素が多数発生し、無駄な画像処理をしなければならないという問題がある。
【００１１】
従来、前記問題を解決する発明として、図１１に示すように、長い１次元ＣＣＤカメラ１で小さな電子部品Ｐを撮像する場合、１次元ＣＣＤカメラ１の片側を遮光板６でマスキングし、必要な部分のみで小さな電子部品Ｐを撮像することで、電子部品Ｐの大きさに応じた時間で撮像処理が行えるという発明が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２１４１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、従来の方法では、１次元ＣＣＤカメラ１の片側をマスクするため、受光素子アレイ２の視野が一方に偏ることになる。従って、光学系７の中心軸と受光素子アレイ２の視野の中心とがずれてしまう。このような状態で電子部品Ｐを撮像すると光学系７の収差のために画像がひずんで正確な画像処理が行えない場合がある。
【００１３】
さらに、受光素子アレイの視野の中心に電子部品Ｐを配置する必要があるため、電子部品Ｐのサイズが変わるたびに、１次元ＣＣＤカメラ１に対する電子部品Ｐの位置が最適になるように電子部品Ｐの位置制御を行う必要がある。
【００１４】
そこで、本発明は、大型の部品の撮像にも対応する長い１次元の撮像装置を用いて小型の部品を撮像する場合でも、短い処理時間を実現しつつ、収差の良い部分で撮像を行うことができる撮像装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、受光した光量に対応して電荷を発生させる複数の受光素子が一列に並んだ受光素子アレイと、前記各受光素子が発生させた電荷をそれぞれ受け取り、受け取った電荷を出力部に出力するシフトレジスタと、前記各受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許否するシフトゲートと、前記受光素子アレイと撮像対象物との間に配置される光学系と、前記受光素子アレイの両端部を遮光する二枚の遮光板と、当該二枚の遮光板の少なくともいずれかを前記受光素子アレイの長さ方向に駆動し遮光範囲を連続的に可変とする駆動手段とを備えた遮光装置とを備える。
【００１６】
また、前記遮光装置は、撮像対象物の大きさに対応して遮光範囲を変更するものとしても良い。
【００１７】
前記撮像装置はさらに、遮光されていない範囲の前記受光素子数に応じた間隔で、前記受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許可する転送指令信号を前記シフトゲートへ出力する転送指令信号出力手段を備えることが好ましい。
【００１８】
上記発明によれば、撮像対象物の大きさに応じて受光素子アレイを遮光することができ、しかも、受光素子アレイの中央部であって、光学系の中心軸近傍で対象物を撮像できるため、高速かつ収差の良い像を取得することが可能となる。
【００１９】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る部品実装機は、部品を基板に実装する部品実装機であって、受光した光量に対応して電荷を発生させる複数の受光素子が一列に並んだ受光素子アレイと、前記各受光素子が発生させた電荷をそれぞれ受け取り、受け取った電荷を出力部に出力するシフトレジスタと、前記各受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許否するシフトゲートと、前記受光素子アレイと部品との間に配置される光学系と、前記受光素子アレイの両端部を遮光する二枚の遮光板と、当該二枚の遮光板を前記受光素子アレイの長さ方向に駆動し遮光範囲を連続的に可変とする駆動手段とを備えた遮光装置と前記受光素子アレイの長さ方向と垂直に部品を移動させる移動手段とを備える。
【００２０】
前記部品実装機はさらに、遮光されていない範囲の前記受光素子数に応じた間隔で、前記受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許可する転送指令信号を前記シフトゲートへ出力する転送指令信号出力手段を備え、前記移動手段は前記前記転送指令信号に同期して部品を移動させることが好ましい。
【００２１】
上記発明によれば、部品実装機において、前記撮像装置により部品の２次元画像を高速かつ収差の良い状態で取得することが可能となる。
【００２２】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る撮像方法は、請求項３に記載の撮像装置を対象とする撮像方法であって、前記受光素子アレイの遮光されていない範囲の受光素子数を取得する受光素子数取得ステップと、前記受光素子数取得ステップで取得した受光素子数に基づいた間隔で転送指令信号を出力する転送指令信号出力ステップと、前記シフトレジスタから出力された電荷を画像信号として蓄積する画像信号蓄積ステップとを含む。また、前記ステップをコンピュータに実行させるプログラムでも上記目的を達成できる。そして、前記と同様の作用効果を実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、大型の部品の撮像にも対応する長い１次元の撮像装置を用いて小型の部品を撮像する場合、前記撮像装置の両端をマスキングすることで、光学系の中心付近で小型の部品を配置し撮像を行うことができ、収差の良い状態でひずみの少ない画像を高速で取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置を備えた部品実装機の平面図である。
【００２５】
図２は、本発明の実施の形態に係る撮像装置を備えた部品実装機の内部を示す側面図である。
【００２６】
図１、図２に示すように、部品実装機１００は、複数の電子部品を吸着、搬送、装着するマルチ装着ヘッド１０１と、当該マルチ装着ヘッド１０１を水平面内で自由に移動させることのできるＸＹロボット１０２と、大型から小型まで複数種類の電子部品を供給する部品供給部１０３と、電子部品を装着する基板を搬送するためのレール１０４と、電子部品を装着するために基板が載置されるテーブル１０５と、撮像装置１１０とを備えている。
【００２７】
マルチ装着ヘッド１０１は、電子部品Ｐを真空吸着する吸着ノズルを備えた装着ヘッドが１列に並べて設けられたものであり、マルチ装着ヘッド１０１の本体に対し、各装着ヘッドは独立に上昇、下降ができるものとなされている。
【００２８】
また、ＸＹロボット１０２は前記マルチ装着ヘッド１０１を水平面内で自在に移動させることができるものであり、このＸＹロボット１０２とマルチ装着ヘッド１０１とが電子部品を移動させる移動手段として機能する。
【００２９】
図３は、撮像装置１１０の平面図であり、（ａ）は遮光板を開けた状態、（ｂ）は遮光板を閉じた状態を示している。
【００３０】
図４は、撮像装置１１０とマルチ装着ヘッド１０１と電子部品Ｐとの関係を示した側面図であり、（ａ）は遮光板を開けた状態、（ｂ）は遮光板を閉じた状態を示している。
【００３１】
図３、図４に示すように、撮像装置１１０は、認識ボックス１１１と、認識ボックス１１１に収納され、認識ボックス１１１上を通過する電子部品Ｐの下面を撮像する１次元ＣＣＤカメラ１２０と、１次元ＣＣＤカメラ１２０を両端から遮光する遮光装置１３０とを備えている。
【００３２】
認識ボックス１１１は、内部に収納される１次元ＣＣＤカメラ１２０に不必要な光が入射しないように、１次元ＣＣＤカメラ１２０の主走査方向に延びるスリット状の窓１１３が設けられた遮光性を備えた箱である。また、認識ボックス１１１の両脇には光源１１２が備えられており、認識ボックス１１１の上方に搬送された電子部品Ｐの下面を明るく照らすことができるようになっている。
【００３３】
遮光装置１３０は、認識ボックス１１１の上方の水平面に配置される遮光板１３１と、当該遮光板１３１を支える支持板１３２と、遮光板１３１を１次元ＣＣＤカメラ１２０の主走査方向に駆動する駆動機構１３３と、駆動機構１３３に駆動力を与えるモータ１３４とを備える第１遮光装置１３０ａと、第１遮光装置１３０ａと同一の構成で左右対称の第２遮光装置１３０ｂとを備えている。なお、前記駆動機構１３３としては、前記支持板１３２がボールナットとして機能し、回転自在に軸支されたボールネジに螺合している構造を例示することができる。また、前記駆動機構１３３とモータ１３４とで駆動手段を構成している。
【００３４】
そして、遮光板１３１が受光素子アレイ１２１に対して対称に駆動するように、後述の遮光板駆動回路により第１遮光装置１３０ａと第２遮光装置１３０ｂとが制御されており、モータ１３４を駆動することにより、図３、図４に示すように、１次元ＣＣＤカメラ１２０上に二枚の遮光板１３１を対称に出退させ、１次元ＣＣＤカメラ１２０をその主走査方向において両端の一部を覆って、１次元ＣＣＤカメラ１２０の主走査方向の有効な視野を受光素子アレイ１２１の中央部を中心として拡縮することができるようになっている。
【００３５】
１次元ＣＣＤカメラ１２０は、図５に示すように、複数の受光素子が１次元的に配列された受光素子アレイ１２１と、受光素子アレイ１２１の各受光素子が発生させた電荷を１対１で受け取ることのできる素子を備えたシフトレジスタ１２２と、受光素子アレイ１２１からシフトレジスタ１２２への電荷の転送を制御するシフトゲート１２３と、シフトゲート１２３の信号を出力する出力部１２４と、光学系１２５とを備えている。そして１次元ＣＣＤカメラ１２０は、マルチ装着ヘッド１０１により搬送された電子部品Ｐの下面を下部から臨み、電子部品Ｐの下面の画像を取得できるものとなされている。
【００３６】
同図中の光学系１２５は１枚のレンズとして示されているが、これは概念的に示したもので、１次元ＣＣＤカメラ１２０に実際に備えられる光学系とは異なる。また、遮光装置１３０は遮光状態を示すために受光素子アレイ１２１の近傍に記載されているが、これも、実際の関係を示すものではない。
【００３７】
また、遮光装置としては、受光素子アレイの両端部において電荷を発生させないものであれば良いのであり、液晶シャッタ等の電子デバイスでも良い。
【００３８】
図６は、本実施形態の部品実装機１００の機能構成を示す図である。
同図に示すように部品実装機１００は、転送指令信号出力部６１０と、副走査方向処理部６２０と、制御部６３０と、クロック６９１と、画像処理部６９２と、遮光板駆動回路６９３と、ヘッド駆動回路６９４と、現在位置カウンタ６９５とを備えている。
【００３９】
転送指令信号出力部６１０は、シフトゲート１２３に転送を許可する転送指令信号を所定の間隔で出力する処理部である。また、転送指令信号出力部６１０は、電子部品Ｐの大きさに基づいて決定される主走査方向可変設定値に基づき前記所定の間隔を決定する。また、前記所定の間隔は、クロック６９１が発生するクロック信号を計数することにより取得している。即ち、この転送指令信号出力部６１０は、１次元ＣＣＤカメラ１２０の受光素子アレイ１２１からシフトゲート１２３へ電荷を転送するタイミングを制御するものである。
【００４０】
転送指令信号出力部６１０は、制御部６３０から主走査方向可変設定値がセットされるシフトトリガカウンタプリセッタ６１１と、コンパレータ６１２が出力する転送指令信号によりリセットされると共に、クロック信号をアップカウントしてコンパレータ６１２に主走査方向現在値を出力するシフトトリガカウンタ６１３と、シフトトリガカウンタプリセッタ６１１が示す主走査方向可変基準値に、シフトトリガカウンタ６１３が示す主走査方向現在値が達したかどうか比較をし、達したらシフトゲート１２３に転送指令信号を出力してシフトゲート１２３を開くコンパレータ６１２とを備えている。転送指令信号は、副走査方向処理部６２０の画面トリガカウンタ６２３にも同時に出力される。
【００４１】
次に副走査方向処理部６２０は、転送指令信号出力部６１０が出力する転送指令信号の回数から算出される電子部品Ｐの移動量と、制御部６３０から与えられた副走査方向可変設定値とを比較し、電子部品Ｐの移動量が副走査方向可変設定値となった際、画像処理部６９２に視野内処理完了信号を出力する副走査方向処理部である。即ち、副走査方向処理部６２０は、画像処理部６９２において処理される画像の副走査方向の長さを規定する処理部である。
【００４２】
副走査方向処理部６２０は、コントローラ６３１から副走査方向可変設定値がセットされる画面トリガカウンタプリセッタ６２１と、コンパレータ６２２が出力する視野内処理完了信号によりリセットされると共に、転送指令信号をアップカウントして副走査方向現在値を出力する画面トリガカウンタ６２３と、画面トリガカウンタプリセッタ６２１が示す副走査方向可変基準値に、画面トリガカウンタ６２３が示す副走査方向現在値が達したかどうか比較し、達したらコントローラ６３１、画像処理部６９２及び画像トリガカウンタ６２３に視野内処理完了信号を出力し、画面トリガカウンタ６２３をリセットするコンパレータ６２２とを備えている。
【００４３】
制御部６３０は、部品実装機１００全体を制御する処理部である。また、上述したように電子部品Ｐの移動をコントロールするために、ヘッド駆動回路６９４を制御している。また、転送指令信号出力部６１０に現在ノズルに吸着されている電子部品Ｐのサイズに応じて、主走査方向の有効な視野の長さに相当する主走査方向可変設定値を与えると共に、これにあわせて遮光板駆動回路６９３に、遮光板１３１の先端位置を示す指示を出力し、受光素子アレイ１２１のうち覆うべき受光素子数をコントロールしている。
【００４４】
さらに、制御部６３０は、マルチ装着ヘッド１０１が電子部品Ｐを所定の位置に搬送した際に副走査方向処理部６２０へスタート信号を出力する。
【００４５】
画像処理部６９２は、読み取り完了信号を入力すると、読み取った画像信号を処理して処理結果を制御部６３０へ出力するものであるが、この画像処理部６９２の処理内容は、得られた画像のずれを補正するものの他、電子部品Ｐの有無検出、位置ずれ量検出など、任意に選択できる機能を有している。
【００４６】
なお、読み取り完了信号は制御部６３０にも出力され、制御部６３０は、読み取り完了信号を受信すると、ヘッド駆動回路６９４に命じて次の工程に移るように、ＸＹロボット１０２などを制御する。
【００４７】
制御部６３０は、ノズルに吸着させる電子部品Ｐの品種、そのサイズ及びそのサイズにあわせて適切に設定された主走査方向可変設定値、副走査方向可変設定値などを記憶するメモリからなる記憶部６３２と、記憶部６３２のデータを参照して入出力を行うコントローラ６３１とを備えている。
【００４８】
上記の機能により、部品実装機１００は１次元ＣＣＤカメラ１２０により、電子部品Ｐの２次元的な画像を得ることができる。
【００４９】
次に、撮像装置１１０の動作を説明する。
図７は、部品実装機による電子部品Ｐの撮像動作を説明するためのフローチャートである。
【００５０】
図８は、１次元ＣＣＤカメラによる撮像状態を概念的に示す図である。
図９は、蓄積された画像信号を概念的に示す図である。
【００５１】
まず、図７に示すように、マルチ装着ヘッド１０１が保持する電子部品Ｐの形状を、部品ライブラリ等から取得し、主走査方向可変設定値、副走査方向可変設定値を算出する。具体的には、電子部品Ｐのサイズよりも主走査方向、副走査方向共にやや長い設定値が算出される（Ｓ８０１）。
【００５２】
次に、ＸＹロボット１０２によりマルチ装着ヘッド１０１に保持された電子部品Ｐが読み取り装置１１０の近傍に搬送される（Ｓ８０２）。より詳細には、１次元ＣＣＤカメラ１２０の主走査方向の中央部に電子部品Ｐが配置されると共に、電子部品Ｐの端部が１次元ＣＣＤカメラ１２０の近傍の所定位置に配置される。
【００５３】
次に、主走査方向可変設定値に基づき、遮光板駆動回路６９３が遮光装置１３０を制御して１次元ＣＣＤカメラ１２０の両端を遮光する（Ｓ８０３）。
【００５４】
なお、前記搬送（Ｓ８０２）と遮光（Ｓ８０３）は前後しても良く、また、同時に動作しても良い。また、前記遮光する範囲は、両端で均等となることが好ましい。光学系の中心軸が受光素子アレイ１２１の中央を通っているためである。
【００５５】
次に、撮像装置１１０により、撮像が以下のように行われる。
まず、副走査方向の最初の領域が１次元ＣＣＤカメラ１２０により撮像される。すなわち、図８（ａ）に示すように、１次元ＣＣＤカメラ１２０の視野に入射する光量に基づき、受光素子アレイ１２１が電荷を発生させる（Ｓ８０４）。
【００５６】
なお、受光素子アレイ１２１の中央部分では電荷が発生するが（図８中Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）、受光素子アレイ１２１の両端は遮光板（図示せず）で遮光されているため電荷の発生はない（図８中斜線）。
【００５７】
次に、転送指令信号出力部６１０から送信される転送指令信号をシフトゲート１２３が受信し、受光素子アレイ１２１からシフトレジスタ１２２へ電荷が転送される（図８中１）（Ｓ８０５）。
【００５８】
ここで、初期状態のシフトレジスタ１２２には電荷の蓄積はないため（図８中０）、受光素子アレイ１２１の電荷の状態がそのまま転送される。
【００５９】
次に、クロック６９１から発信されるクロック信号に同期してシフトレジスタ１２２に蓄積されている電荷が出力部１２４から１個ずつ画像信号７００として出力される（図８中１’）（Ｓ８０６）。
【００６０】
ここで、前記出力される画像信号の個数は、受光した受光素子の数（図８中では５個）だけ画像信号として出力される。従って、１回の転送指令信号に基づき得られる画像信号７００は、受光素子アレイ１２１が取得した全電荷の一部である。
【００６１】
なお、この出力数は主走査方向可変設定値に基づきシフトレジスタ１２２をシフトさせるクロック信号の数で制御される。
【００６２】
次に、ＸＹロボット１０２により、電子部品Ｐを副走査方向に所定量移動させる（Ｓ８０７）。
【００６３】
以上に説明した、受光→転送→出力→移動（Ｓ８０４〜Ｓ８０７）の各ステップが副走査方向可変設定値が満了するまで繰り返えされ、画像信号が蓄積されていく。
【００６４】
ただし、出力される画像信号は以下のようになる。
図８（ｂ）に示すように、２回目以降の受光においても受光素子アレイ１２１の中央部分には次の電荷が発生し（図８中Ｆ〜Ｊ）、両端部には電荷の発生はない（Ｓ８０４）。
【００６５】
次に、受光素子アレイ１２１からシフトレジスタ１２２へ電荷が転送されるが（図８中２）（Ｓ８０５）。シフトレジスタ１２２には前回出力されていない電荷（Ｂ〜Ｅ）が残存している（図中１’）。しかし、電荷が残存している部分に対応する受光素子アレイ１２１の受光素子は遮光されていて電荷の発生が無いため、電荷が転送されても残存している電荷（Ｂ〜Ｅ）はそのまま維持され、当該電荷（Ｂ〜Ｅ）に続いて受光素子アレイ１２１の電荷（Ｆ〜Ｊ）が蓄積される（図８中２）。
【００６６】
次に、クロック６９１から発信されるクロック信号に同期してシフトレジスタ１２２に蓄積されている電荷が出力部１２４から１個ずつ画像信号７００として出力される（図８中２’）。ここでも、出力される画像信号７００の個数は前回と同じである。
【００６７】
従って、ここで得られる画像信号７００は、前回転送された電荷と今回転送された電荷が並んで出力されることになる。
【００６８】
最後に、蓄積されたままの画像信号では、図９（ａ）に示すように、ずれた像しか得られないため、画像処理部６９２が画像のずれを図９（ｂ）となるように補正し、正確な像を作成する（Ｓ８０８）。
【００６９】
以上のような構成及び動作により電子部品Ｐを撮像すると、撮像対象の電子部品Ｐの大きさに応じて、１次元ＣＣＤカメラの両端が遮光され、受光している部分のみ（一部例外有り）画像信号として出力されるため、高速な撮像を実現することができる。しかも、電子部品Ｐの像が１次元ＣＣＤカメラの中央部であって光学系の中心軸近傍で撮像されるため、収差の良いところで撮像でき、高精度の画像を取得することができる。
【００７０】
なお、本実施形態では遮光板を対称に移動させたが、本発明はこれに限定されるわけではなく、電子部品Ｐの形状などによって非対称に移動させてもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、１次元ＣＣＤカメラを備える撮像装置に適用でき、特に部品実装機に備えられる撮像装置等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置を備えた部品実装機の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る撮像装置を備えた部品実装機の内部を示す側面図である。
【図３】撮像装置の平面図であり、（ａ）は遮光板を開けた状態、（ｂ）は遮光板を閉じた状態を示している。
【図４】撮像装置とマルチ装着ヘッドと電子部品との関係を示した側面図であり、（ａ）は遮光板を開けた状態、（ｂ）は遮光板を閉じた状態を示している。
【図５】１次元ＣＣＤカメラを概念的に示し、マルチ装着ヘッドと電子部品との関係を示した側面図である。
【図６】本実施形態の部品実装機の機能構成を示す図である。
【図７】部品実装機による電子部品の撮像動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】１次元ＣＣＤカメラによる撮像状態を概念的に示す図である。
【図９】蓄積された画像信号を概念的に示す図である。
【図１０】１次元ＣＣＤカメラを概念的に示す図である。
【図１１】従来の画像撮像装置を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ １次元ＣＣＤカメラ
２ 受光素子アレイ
３ シフトレジスタ
４ シフトゲート
５ 出力部
６ 遮光板
７ 光学系
１００ 電子部品実装装置
１０１ マルチ装着ヘッド
１０２ ＸＹロボット
１０３ 部品供給部
１０４ レール
１０５ テーブル
１１０ 撮像装置
１１１ 認識ボックス
１１２ 光源
１１３ 窓
１２０ １次元ＣＣＤカメラ
１２１ 受光素子アレイ
１２２ シフトレジスタ
１２３ シフトゲート
１２４ 出力部
１２５ 光学系
１３０ 遮光装置
１３１ 遮光板
１３２ 支持板
１３３ 駆動機構
１３４ モータ
６１０ 主走査方向処理部
６１１ シフトトリガカウンタプリセッタ
６１２ コンパレータ
６１３ シフトトリガカウンタ
６２０ 副走査方向処理部
６３０ 制御部
６９１ クロック
６９２ 画像処理部
６９３ 遮光板駆動回路
６９４ ヘッド駆動回路
６９５ 現在位置カウンタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像対象物を１次元的に撮像する撮像装置、及び、この撮像装置を備えた部品実装機などに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板やリードフレームなどの装着対象物に電子部品などを実装する部品実装機では、電子部品を供給するパーツフィーダなどの部品供給部から装着ヘッドが電子部品を保持し、装着対象物の上方まで搬送した後、装着対象物に装着する工程が繰り返し行われている。
【０００３】
また、装着ヘッドの保持する電子部品は、装着対象物に装着する前に撮像装置を用いて撮像される。そして、装着精度向上のため、部品実装機は、装着ヘッドが電子部品を保持すべき理想の保持位置に対する電子部品の位置ずれを前記撮像された画像により求め、当該位置ずれに基づき装着ヘッドの移動位置を補正した後、対象物に電子部品を装着している。
【０００４】
ここで、この撮像装置としては、画像を２次元的に一度に読取るものと、電子部品を一定方向（副走査方向）に移動させつつ、この移動方向と直交する主走査方向に１次元の画像を取得する装置を配置して電子部品を撮像し、取得した１次元の画像を副走査方向に順次蓄積して電子部品全体の２次元画像を取得するものとの２つがあるが、本発明では後者を対象とする。
【０００５】
次に従来技術の問題点に言及するに先立ち、前記１次元の画像を取得する１次元ＣＣＤカメラの動作原理について説明する。
【０００６】
図１０は１次元ＣＣＤカメラの動作説明図である。
図１０に示す、１次元ＣＣＤカメラ１は、受光した光の強さに応じた電荷を発生させる受光素子が一列に並設された受光素子アレイ２と、各受光素子に一対一に対応する要素を備え、前記各受光素子２の電荷が一対一で転送されるシフトレジスタ３と、受光素子アレイ２からシフトレジスタ３への転送を許否するシフトゲート４とを備えている。
【０００７】
前記１次元ＣＣＤカメラは、次のようにして１次元の像を取得する。すなわち、受光素子アレイ２の各受光素子は、光学系により結像した像に従い電荷を発生させる。そして一定時間経過後シフトゲート４に転送指令信号が入力されると、各受光素子の電荷がシフトレジスタ３の対応する要素に一度に転送される。そして、シフトレジスタ３に転送された電荷はクロック信号に同期して出力部５から１個ずつ電荷が出力され、この１個の電荷が画像信号の画素データとして処理される。
【０００８】
具体的には、受光素子アレイ２の各受光素子の電荷がＡ1，Ａ2，・・・，Ａn-1，Ａnであるとき、シフトゲート４に転送指令信号を入力すると、各電荷Ａ1，Ａ2，・・・，Ａn-1，Ａnが一度にシフトレジスタ３に転送される。その後、最初のクロック信号に対応してＡ1が出力されると共に、シフトレジスタ３内の信号が１個右にシフトする。続いて、クロック信号に同期して電荷Ａ2，・・・，Ａn-1，Ａnが順次出力され、全受光素子に対応する電荷が出力されれば１次元の画像を取得できる。
【０００９】
ところで近年、部品実装機は、サイズの大きい電子部品からサイズの小さい電子部品まで一台の装置で実装する多機能機と称される装置が出現している。従って、このような装置に設けられる１次元ＣＣＤカメラ１は、最大の電子部品が撮像できるように多くの受光素子数を備えた長い受光素子アレイ２やこれに対応したシフトレジスタ３などを備える必要がある。
【００１０】
しかし、このような長い１次元ＣＣＤカメラ１では、小さな部品を撮像する場合でも、全受光素子が電荷を発生させ、全ての電荷が電送され出力される。従って、この電荷を画像信号として処理する場合、小さな電子部品では電子部品の像とは無関係な画素が多数発生し、無駄な画像処理をしなければならないという問題がある。
【００１１】
従来、前記問題を解決する発明として、図１１に示すように、長い１次元ＣＣＤカメラ１で小さな電子部品Ｐを撮像する場合、１次元ＣＣＤカメラ１の片側を遮光板６でマスキングし、必要な部分のみで小さな電子部品Ｐを撮像することで、電子部品Ｐの大きさに応じた時間で撮像処理が行えるという発明が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２１４１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、従来の方法では、１次元ＣＣＤカメラ１の片側をマスクするため、受光素子アレイ２の視野が一方に偏ることになる。従って、光学系７の中心軸と受光素子アレイ２の視野の中心とがずれてしまう。このような状態で電子部品Ｐを撮像すると光学系７の収差のために画像がひずんで正確な画像処理が行えない場合がある。
【００１３】
さらに、受光素子アレイの視野の中心に電子部品Ｐを配置する必要があるため、電子部品Ｐのサイズが変わるたびに、１次元ＣＣＤカメラ１に対する電子部品Ｐの位置が最適になるように電子部品Ｐの位置制御を行う必要がある。
【００１４】
そこで、本発明は、大型の部品の撮像にも対応する長い１次元の撮像装置を用いて小型の部品を撮像する場合でも、短い処理時間を実現しつつ、収差の良い部分で撮像を行うことができる撮像装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、受光した光量に対応して電荷を発生させる複数の受光素子が一列に並んだ受光素子アレイと、前記各受光素子が発生させた電荷をそれぞれ受け取り、受け取った電荷を出力部に出力するシフトレジスタと、前記各受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許否するシフトゲートと、前記受光素子アレイと撮像対象物との間に配置される光学系と、前記受光素子アレイの両端部を遮光する二枚の遮光板と、当該二枚の遮光板の少なくともいずれかを前記受光素子アレイの長さ方向に駆動し遮光範囲を連続的に可変とする駆動手段とを備えた遮光装置とを備える。
【００１６】
また、前記遮光装置は、撮像対象物の大きさに対応して遮光範囲を変更するものとしても良い。
【００１７】
前記撮像装置はさらに、遮光されていない範囲の前記受光素子数に応じた間隔で、前記受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許可する転送指令信号を前記シフトゲートへ出力する転送指令信号出力手段を備えることが好ましい。
【００１８】
上記発明によれば、撮像対象物の大きさに応じて受光素子アレイを遮光することができ、しかも、受光素子アレイの中央部であって、光学系の中心軸近傍で対象物を撮像できるため、高速かつ収差の良い像を取得することが可能となる。
【００１９】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る部品実装機は、部品を基板に実装する部品実装機であって、受光した光量に対応して電荷を発生させる複数の受光素子が一列に並んだ受光素子アレイと、前記各受光素子が発生させた電荷をそれぞれ受け取り、受け取った電荷を出力部に出力するシフトレジスタと、前記各受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許否するシフトゲートと、前記受光素子アレイと部品との間に配置される光学系と、前記受光素子アレイの両端部を遮光する二枚の遮光板と、当該二枚の遮光板を前記受光素子アレイの長さ方向に駆動し遮光範囲を連続的に可変とする駆動手段とを備えた遮光装置と前記受光素子アレイの長さ方向と垂直に部品を移動させる移動手段とを備える。
【００２０】
前記部品実装機はさらに、遮光されていない範囲の前記受光素子数に応じた間隔で、前記受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許可する転送指令信号を前記シフトゲートへ出力する転送指令信号出力手段を備え、前記移動手段は前記前記転送指令信号に同期して部品を移動させることが好ましい。
【００２１】
上記発明によれば、部品実装機において、前記撮像装置により部品の２次元画像を高速かつ収差の良い状態で取得することが可能となる。
【００２２】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る撮像方法は、請求項３に記載の撮像装置を対象とする撮像方法であって、前記受光素子アレイの遮光されていない範囲の受光素子数を取得する受光素子数取得ステップと、前記受光素子数取得ステップで取得した受光素子数に基づいた間隔で転送指令信号を出力する転送指令信号出力ステップと、前記シフトレジスタから出力された電荷を画像信号として蓄積する画像信号蓄積ステップとを含む。また、前記ステップをコンピュータに実行させるプログラムでも上記目的を達成できる。そして、前記と同様の作用効果を実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、大型の部品の撮像にも対応する長い１次元の撮像装置を用いて小型の部品を撮像する場合、前記撮像装置の両端をマスキングすることで、光学系の中心付近で小型の部品を配置し撮像を行うことができ、収差の良い状態でひずみの少ない画像を高速で取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置を備えた部品実装機の平面図である。
【００２５】
図２は、本発明の実施の形態に係る撮像装置を備えた部品実装機の内部を示す側面図である。
【００２６】
図１、図２に示すように、部品実装機１００は、複数の電子部品を吸着、搬送、装着するマルチ装着ヘッド１０１と、当該マルチ装着ヘッド１０１を水平面内で自由に移動させることのできるＸＹロボット１０２と、大型から小型まで複数種類の電子部品を供給する部品供給部１０３と、電子部品を装着する基板を搬送するためのレール１０４と、電子部品を装着するために基板が載置されるテーブル１０５と、撮像装置１１０とを備えている。
【００２７】
マルチ装着ヘッド１０１は、電子部品Ｐを真空吸着する吸着ノズルを備えた装着ヘッドが１列に並べて設けられたものであり、マルチ装着ヘッド１０１の本体に対し、各装着ヘッドは独立に上昇、下降ができるものとなされている。
【００２８】
また、ＸＹロボット１０２は前記マルチ装着ヘッド１０１を水平面内で自在に移動させることができるものであり、このＸＹロボット１０２とマルチ装着ヘッド１０１とが電子部品を移動させる移動手段として機能する。
【００２９】
図３は、撮像装置１１０の平面図であり、（ａ）は遮光板を開けた状態、（ｂ）は遮光板を閉じた状態を示している。
【００３０】
図４は、撮像装置１１０とマルチ装着ヘッド１０１と電子部品Ｐとの関係を示した側面図であり、（ａ）は遮光板を開けた状態、（ｂ）は遮光板を閉じた状態を示している。
【００３１】
図３、図４に示すように、撮像装置１１０は、認識ボックス１１１と、認識ボックス１１１に収納され、認識ボックス１１１上を通過する電子部品Ｐの下面を撮像する１次元ＣＣＤカメラ１２０と、１次元ＣＣＤカメラ１２０を両端から遮光する遮光装置１３０とを備えている。
【００３２】
認識ボックス１１１は、内部に収納される１次元ＣＣＤカメラ１２０に不必要な光が入射しないように、１次元ＣＣＤカメラ１２０の主走査方向に延びるスリット状の窓１１３が設けられた遮光性を備えた箱である。また、認識ボックス１１１の両脇には光源１１２が備えられており、認識ボックス１１１の上方に搬送された電子部品Ｐの下面を明るく照らすことができるようになっている。
【００３３】
遮光装置１３０は、認識ボックス１１１の上方の水平面に配置される遮光板１３１と、当該遮光板１３１を支える支持板１３２と、遮光板１３１を１次元ＣＣＤカメラ１２０の主走査方向に駆動する駆動機構１３３と、駆動機構１３３に駆動力を与えるモータ１３４とを備える第１遮光装置１３０ａと、第１遮光装置１３０ａと同一の構成で左右対称の第２遮光装置１３０ｂとを備えている。なお、前記駆動機構１３３としては、前記支持板１３２がボールナットとして機能し、回転自在に軸支されたボールネジに螺合している構造を例示することができる。また、前記駆動機構１３３とモータ１３４とで駆動手段を構成している。
【００３４】
そして、遮光板１３１が受光素子アレイ１２１に対して対称に駆動するように、後述の遮光板駆動回路により第１遮光装置１３０ａと第２遮光装置１３０ｂとが制御されており、モータ１３４を駆動することにより、図３、図４に示すように、１次元ＣＣＤカメラ１２０上に二枚の遮光板１３１を対称に出退させ、１次元ＣＣＤカメラ１２０をその主走査方向において両端の一部を覆って、１次元ＣＣＤカメラ１２０の主走査方向の有効な視野を受光素子アレイ１２１の中央部を中心として拡縮することができるようになっている。
【００３５】
１次元ＣＣＤカメラ１２０は、図５に示すように、複数の受光素子が１次元的に配列された受光素子アレイ１２１と、受光素子アレイ１２１の各受光素子が発生させた電荷を１対１で受け取ることのできる素子を備えたシフトレジスタ１２２と、受光素子アレイ１２１からシフトレジスタ１２２への電荷の転送を制御するシフトゲート１２３と、シフトゲート１２３の信号を出力する出力部１２４と、光学系１２５とを備えている。そして１次元ＣＣＤカメラ１２０は、マルチ装着ヘッド１０１により搬送された電子部品Ｐの下面を下部から臨み、電子部品Ｐの下面の画像を取得できるものとなされている。
【００３６】
同図中の光学系１２５は１枚のレンズとして示されているが、これは概念的に示したもので、１次元ＣＣＤカメラ１２０に実際に備えられる光学系とは異なる。また、遮光装置１３０は遮光状態を示すために受光素子アレイ１２１の近傍に記載されているが、これも、実際の関係を示すものではない。
【００３７】
また、遮光装置としては、受光素子アレイの両端部において電荷を発生させないものであれば良いのであり、液晶シャッタ等の電子デバイスでも良い。
【００３８】
図６は、本実施形態の部品実装機１００の機能構成を示す図である。
同図に示すように部品実装機１００は、転送指令信号出力部６１０と、副走査方向処理部６２０と、制御部６３０と、クロック６９１と、画像処理部６９２と、遮光板駆動回路６９３と、ヘッド駆動回路６９４と、現在位置カウンタ６９５とを備えている。
【００３９】
転送指令信号出力部６１０は、シフトゲート１２３に転送を許可する転送指令信号を所定の間隔で出力する処理部である。また、転送指令信号出力部６１０は、電子部品Ｐの大きさに基づいて決定される主走査方向可変設定値に基づき前記所定の間隔を決定する。また、前記所定の間隔は、クロック６９１が発生するクロック信号を計数することにより取得している。即ち、この転送指令信号出力部６１０は、１次元ＣＣＤカメラ１２０の受光素子アレイ１２１からシフトゲート１２３へ電荷を転送するタイミングを制御するものである。
【００４０】
転送指令信号出力部６１０は、制御部６３０から主走査方向可変設定値がセットされるシフトトリガカウンタプリセッタ６１１と、コンパレータ６１２が出力する転送指令信号によりリセットされると共に、クロック信号をアップカウントしてコンパレータ６１２に主走査方向現在値を出力するシフトトリガカウンタ６１３と、シフトトリガカウンタプリセッタ６１１が示す主走査方向可変基準値に、シフトトリガカウンタ６１３が示す主走査方向現在値が達したかどうか比較をし、達したらシフトゲート１２３に転送指令信号を出力してシフトゲート１２３を開くコンパレータ６１２とを備えている。転送指令信号は、副走査方向処理部６２０の画面トリガカウンタ６２３にも同時に出力される。
【００４１】
次に副走査方向処理部６２０は、転送指令信号出力部６１０が出力する転送指令信号の回数から算出される電子部品Ｐの移動量と、制御部６３０から与えられた副走査方向可変設定値とを比較し、電子部品Ｐの移動量が副走査方向可変設定値となった際、画像処理部６９２に視野内処理完了信号を出力する副走査方向処理部である。即ち、副走査方向処理部６２０は、画像処理部６９２において処理される画像の副走査方向の長さを規定する処理部である。
【００４２】
副走査方向処理部６２０は、コントローラ６３１から副走査方向可変設定値がセットされる画面トリガカウンタプリセッタ６２１と、コンパレータ６２２が出力する視野内処理完了信号によりリセットされると共に、転送指令信号をアップカウントして副走査方向現在値を出力する画面トリガカウンタ６２３と、画面トリガカウンタプリセッタ６２１が示す副走査方向可変基準値に、画面トリガカウンタ６２３が示す副走査方向現在値が達したかどうか比較し、達したらコントローラ６３１、画像処理部６９２及び画像トリガカウンタ６２３に視野内処理完了信号を出力し、画面トリガカウンタ６２３をリセットするコンパレータ６２２とを備えている。
【００４３】
制御部６３０は、部品実装機１００全体を制御する処理部である。また、上述したように電子部品Ｐの移動をコントロールするために、ヘッド駆動回路６９４を制御している。また、転送指令信号出力部６１０に現在ノズルに吸着されている電子部品Ｐのサイズに応じて、主走査方向の有効な視野の長さに相当する主走査方向可変設定値を与えると共に、これにあわせて遮光板駆動回路６９３に、遮光板１３１の先端位置を示す指示を出力し、受光素子アレイ１２１のうち覆うべき受光素子数をコントロールしている。
【００４４】
さらに、制御部６３０は、マルチ装着ヘッド１０１が電子部品Ｐを所定の位置に搬送した際に副走査方向処理部６２０へスタート信号を出力する。
【００４５】
画像処理部６９２は、読み取り完了信号を入力すると、読み取った画像信号を処理して処理結果を制御部６３０へ出力するものであるが、この画像処理部６９２の処理内容は、得られた画像のずれを補正するものの他、電子部品Ｐの有無検出、位置ずれ量検出など、任意に選択できる機能を有している。
【００４６】
なお、読み取り完了信号は制御部６３０にも出力され、制御部６３０は、読み取り完了信号を受信すると、ヘッド駆動回路６９４に命じて次の工程に移るように、ＸＹロボット１０２などを制御する。
【００４７】
制御部６３０は、ノズルに吸着させる電子部品Ｐの品種、そのサイズ及びそのサイズにあわせて適切に設定された主走査方向可変設定値、副走査方向可変設定値などを記憶するメモリからなる記憶部６３２と、記憶部６３２のデータを参照して入出力を行うコントローラ６３１とを備えている。
【００４８】
上記の機能により、部品実装機１００は１次元ＣＣＤカメラ１２０により、電子部品Ｐの２次元的な画像を得ることができる。
【００４９】
次に、撮像装置１１０の動作を説明する。
図７は、部品実装機による電子部品Ｐの撮像動作を説明するためのフローチャートである。
【００５０】
図８は、１次元ＣＣＤカメラによる撮像状態を概念的に示す図である。
図９は、蓄積された画像信号を概念的に示す図である。
【００５１】
まず、図７に示すように、マルチ装着ヘッド１０１が保持する電子部品Ｐの形状を、部品ライブラリ等から取得し、主走査方向可変設定値、副走査方向可変設定値を算出する。具体的には、電子部品Ｐのサイズよりも主走査方向、副走査方向共にやや長い設定値が算出される（Ｓ８０１）。
【００５２】
次に、ＸＹロボット１０２によりマルチ装着ヘッド１０１に保持された電子部品Ｐが読み取り装置１１０の近傍に搬送される（Ｓ８０２）。より詳細には、１次元ＣＣＤカメラ１２０の主走査方向の中央部に電子部品Ｐが配置されると共に、電子部品Ｐの端部が１次元ＣＣＤカメラ１２０の近傍の所定位置に配置される。
【００５３】
次に、主走査方向可変設定値に基づき、遮光板駆動回路６９３が遮光装置１３０を制御して１次元ＣＣＤカメラ１２０の両端を遮光する（Ｓ８０３）。
【００５４】
なお、前記搬送（Ｓ８０２）と遮光（Ｓ８０３）は前後しても良く、また、同時に動作しても良い。また、前記遮光する範囲は、両端で均等となることが好ましい。光学系の中心軸が受光素子アレイ１２１の中央を通っているためである。
【００５５】
次に、撮像装置１１０により、撮像が以下のように行われる。
まず、副走査方向の最初の領域が１次元ＣＣＤカメラ１２０により撮像される。すなわち、図８（ａ）に示すように、１次元ＣＣＤカメラ１２０の視野に入射する光量に基づき、受光素子アレイ１２１が電荷を発生させる（Ｓ８０４）。
【００５６】
なお、受光素子アレイ１２１の中央部分では電荷が発生するが（図８中Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）、受光素子アレイ１２１の両端は遮光板（図示せず）で遮光されているため電荷の発生はない（図８中斜線）。
【００５７】
次に、転送指令信号出力部６１０から送信される転送指令信号をシフトゲート１２３が受信し、受光素子アレイ１２１からシフトレジスタ１２２へ電荷が転送される（図８中１）（Ｓ８０５）。
【００５８】
ここで、初期状態のシフトレジスタ１２２には電荷の蓄積はないため（図８中０）、受光素子アレイ１２１の電荷の状態がそのまま転送される。
【００５９】
次に、クロック６９１から発信されるクロック信号に同期してシフトレジスタ１２２に蓄積されている電荷が出力部１２４から１個ずつ画像信号７００として出力される（図８中１’）（Ｓ８０６）。
【００６０】
ここで、前記出力される画像信号の個数は、受光した受光素子の数（図８中では５個）だけ画像信号として出力される。従って、１回の転送指令信号に基づき得られる画像信号７００は、受光素子アレイ１２１が取得した全電荷の一部である。
【００６１】
なお、この出力数は主走査方向可変設定値に基づきシフトレジスタ１２２をシフトさせるクロック信号の数で制御される。
【００６２】
次に、ＸＹロボット１０２により、電子部品Ｐを副走査方向に所定量移動させる（Ｓ８０７）。
【００６３】
以上に説明した、受光→転送→出力→移動（Ｓ８０４〜Ｓ８０７）の各ステップが副走査方向可変設定値が満了するまで繰り返えされ、画像信号が蓄積されていく。
【００６４】
ただし、出力される画像信号は以下のようになる。
図８（ｂ）に示すように、２回目以降の受光においても受光素子アレイ１２１の中央部分には次の電荷が発生し（図８中Ｆ〜Ｊ）、両端部には電荷の発生はない（Ｓ８０４）。
【００６５】
次に、受光素子アレイ１２１からシフトレジスタ１２２へ電荷が転送されるが（図８中２）（Ｓ８０５）。シフトレジスタ１２２には前回出力されていない電荷（Ｂ〜Ｅ）が残存している（図中１’）。しかし、電荷が残存している部分に対応する受光素子アレイ１２１の受光素子は遮光されていて電荷の発生が無いため、電荷が転送されても残存している電荷（Ｂ〜Ｅ）はそのまま維持され、当該電荷（Ｂ〜Ｅ）に続いて受光素子アレイ１２１の電荷（Ｆ〜Ｊ）が蓄積される（図８中２）。
【００６６】
次に、クロック６９１から発信されるクロック信号に同期してシフトレジスタ１２２に蓄積されている電荷が出力部１２４から１個ずつ画像信号７００として出力される（図８中２’）。ここでも、出力される画像信号７００の個数は前回と同じである。
【００６７】
従って、ここで得られる画像信号７００は、前回転送された電荷と今回転送された電荷が並んで出力されることになる。
【００６８】
最後に、蓄積されたままの画像信号では、図９（ａ）に示すように、ずれた像しか得られないため、画像処理部６９２が画像のずれを図９（ｂ）となるように補正し、正確な像を作成する（Ｓ８０８）。
【００６９】
以上のような構成及び動作により電子部品Ｐを撮像すると、撮像対象の電子部品Ｐの大きさに応じて、１次元ＣＣＤカメラの両端が遮光され、受光している部分のみ（一部例外有り）画像信号として出力されるため、高速な撮像を実現することができる。しかも、電子部品Ｐの像が１次元ＣＣＤカメラの中央部であって光学系の中心軸近傍で撮像されるため、収差の良いところで撮像でき、高精度の画像を取得することができる。
【００７０】
なお、本実施形態では遮光板を対称に移動させたが、本発明はこれに限定されるわけではなく、電子部品Ｐの形状などによって非対称に移動させてもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、１次元ＣＣＤカメラを備える撮像装置に適用でき、特に部品実装機に備えられる撮像装置等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置を備えた部品実装機の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る撮像装置を備えた部品実装機の内部を示す側面図である。
【図３】撮像装置の平面図であり、（ａ）は遮光板を開けた状態、（ｂ）は遮光板を閉じた状態を示している。
【図４】撮像装置とマルチ装着ヘッドと電子部品との関係を示した側面図であり、（ａ）は遮光板を開けた状態、（ｂ）は遮光板を閉じた状態を示している。
【図５】１次元ＣＣＤカメラを概念的に示し、マルチ装着ヘッドと電子部品との関係を示した側面図である。
【図６】本実施形態の部品実装機の機能構成を示す図である。
【図７】部品実装機による電子部品の撮像動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】１次元ＣＣＤカメラによる撮像状態を概念的に示す図である。
【図９】蓄積された画像信号を概念的に示す図である。
【図１０】１次元ＣＣＤカメラを概念的に示す図である。
【図１１】従来の画像撮像装置を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ １次元ＣＣＤカメラ
２ 受光素子アレイ
３ シフトレジスタ
４ シフトゲート
５ 出力部
６ 遮光板
７ 光学系
１００ 電子部品実装装置
１０１ マルチ装着ヘッド
１０２ ＸＹロボット
１０３ 部品供給部
１０４ レール
１０５ テーブル
１１０ 撮像装置
１１１ 認識ボックス
１１２ 光源
１１３ 窓
１２０ １次元ＣＣＤカメラ
１２１ 受光素子アレイ
１２２ シフトレジスタ
１２３ シフトゲート
１２４ 出力部
１２５ 光学系
１３０ 遮光装置
１３１ 遮光板
１３２ 支持板
１３３ 駆動機構
１３４ モータ
６１０ 主走査方向処理部
６１１ シフトトリガカウンタプリセッタ
６１２ コンパレータ
６１３ シフトトリガカウンタ
６２０ 副走査方向処理部
６３０ 制御部
６９１ クロック
６９２ 画像処理部
６９３ 遮光板駆動回路
６９４ ヘッド駆動回路
６９５ 現在位置カウンタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した光量に対応して電荷を発生させる複数の受光素子が一列に並んだ受光素子アレイと、
前記各受光素子が発生させた電荷をそれぞれ受け取り、受け取った電荷を出力部に出力するシフトレジスタと、
前記各受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許否するシフトゲートと、
前記受光素子アレイと撮像対象物との間に配置される光学系と、
前記受光素子アレイの両端部を遮光する二枚の遮光板と、当該二枚の遮光板の少なくともいずれかを前記受光素子アレイの長さ方向に駆動し遮光範囲を連続的に可変とする駆動手段とを備えた遮光装置と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記遮光装置は、撮像対象物の大きさに対応して遮光範囲を変更する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像装置はさらに、
遮光されていない範囲の前記受光素子数に応じた間隔で、前記受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許可する転送指令信号を前記シフトゲートへ出力する転送指令信号出力手段を備える請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
部品を基板に実装する部品実装機であって、
受光した光量に対応して電荷を発生させる複数の受光素子が一列に並んだ受光素子アレイと、
前記各受光素子が発生させた電荷をそれぞれ受け取り、受け取った電荷を出力部に出力するシフトレジスタと、
前記各受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許否するシフトゲートと、
前記受光素子アレイと部品との間に配置される光学系と、
前記受光素子アレイの両端部を遮光する二枚の遮光板と、当該二枚の遮光板を前記受光素子アレイの長さ方向に駆動し遮光範囲を連続的に可変とする駆動手段とを備えた遮光装置と
前記受光素子アレイの長さ方向と垂直に部品を移動させる移動手段と
を備えることを特徴とする部品実装機。
【請求項５】
前記部品実装機はさらに、
遮光されていない範囲の前記受光素子数に応じた間隔で、前記受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許可する転送指令信号を前記シフトゲートへ出力する転送指令信号出力手段を備え、
前記移動手段は前記前記転送指令信号に同期して部品を移動させる請求項４に記載の部品実装機。
【請求項６】
請求項３に記載の撮像装置を対象とする撮像方法であって、
前記受光素子アレイの遮光されていない範囲の受光素子数を取得する受光素子数取得ステップと、
前記受光素子数取得ステップで取得した受光素子数に基づいた間隔で転送指令信号を出力する転送指令信号出力ステップと、
前記シフトレジスタから出力された電荷を画像信号として蓄積する画像信号蓄積ステップと
を含むことを特徴とする撮像方法。
【請求項７】
請求項３に記載の撮像装置を対象とする撮像プログラムであって、
前記受光素子アレイの遮光されていない範囲の受光素子数を取得する受光素子数取得ステップと、
前記受光素子数取得ステップで取得した受光素子数に基づいた間隔で転送指令信号を出力する転送指令信号出力ステップと、
前記シフトレジスタから出力された電荷を画像信号として蓄積する画像信号蓄積ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とする撮像プログラム。
【請求項１】
受光した光量に対応して電荷を発生させる複数の受光素子が一列に並んだ受光素子アレイと、
前記各受光素子が発生させた電荷をそれぞれ受け取り、受け取った電荷を出力部に出力するシフトレジスタと、
前記各受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許否するシフトゲートと、
前記受光素子アレイと撮像対象物との間に配置される光学系と、
前記受光素子アレイの両端部を遮光する二枚の遮光板と、当該二枚の遮光板の少なくともいずれかを前記受光素子アレイの長さ方向に駆動し遮光範囲を連続的に可変とする駆動手段とを備えた遮光装置と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記遮光装置は、撮像対象物の大きさに対応して遮光範囲を変更する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像装置はさらに、
遮光されていない範囲の前記受光素子数に応じた間隔で、前記受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許可する転送指令信号を前記シフトゲートへ出力する転送指令信号出力手段を備える請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
部品を基板に実装する部品実装機であって、
受光した光量に対応して電荷を発生させる複数の受光素子が一列に並んだ受光素子アレイと、
前記各受光素子が発生させた電荷をそれぞれ受け取り、受け取った電荷を出力部に出力するシフトレジスタと、
前記各受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許否するシフトゲートと、
前記受光素子アレイと部品との間に配置される光学系と、
前記受光素子アレイの両端部を遮光する二枚の遮光板と、当該二枚の遮光板を前記受光素子アレイの長さ方向に駆動し遮光範囲を連続的に可変とする駆動手段とを備えた遮光装置と
前記受光素子アレイの長さ方向と垂直に部品を移動させる移動手段と
を備えることを特徴とする部品実装機。
【請求項５】
前記部品実装機はさらに、
遮光されていない範囲の前記受光素子数に応じた間隔で、前記受光素子が発生させた電荷を前記シフトレジスタへ転送するのを許可する転送指令信号を前記シフトゲートへ出力する転送指令信号出力手段を備え、
前記移動手段は前記前記転送指令信号に同期して部品を移動させる請求項４に記載の部品実装機。
【請求項６】
請求項３に記載の撮像装置を対象とする撮像方法であって、
前記受光素子アレイの遮光されていない範囲の受光素子数を取得する受光素子数取得ステップと、
前記受光素子数取得ステップで取得した受光素子数に基づいた間隔で転送指令信号を出力する転送指令信号出力ステップと、
前記シフトレジスタから出力された電荷を画像信号として蓄積する画像信号蓄積ステップと
を含むことを特徴とする撮像方法。
【請求項７】
請求項３に記載の撮像装置を対象とする撮像プログラムであって、
前記受光素子アレイの遮光されていない範囲の受光素子数を取得する受光素子数取得ステップと、
前記受光素子数取得ステップで取得した受光素子数に基づいた間隔で転送指令信号を出力する転送指令信号出力ステップと、
前記シフトレジスタから出力された電荷を画像信号として蓄積する画像信号蓄積ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とする撮像プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−７９６３５（Ｐ２００７−７９６３５Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６２８６０（Ｐ２００５−２６２８６０）
【出願日】平成１７年９月９日（２００５．９．９）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月９日（２００５．９．９）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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