JP2005151123A - 画像取り込み装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 照明手段に備えられた光源の点滅タイミングを調節することによって、ワークを照明する光量を調節して、画像を正確に取り込むことを可能にする。
【解決手段】 被検知物を照明する照明手段、被検知物の撮影手段、および前記照明手段を構成する光源の明るさと点滅タイミング、前記撮影手段の撮影タイミングを制御する制御手段を備えた画像取り込み装置において、前記照明手段が、各々別個の光源を備えた複数の照明手段２０、３０からなり、前記制御手段が、前記複数の照明手段２０、３０に備えられた光源の明るさおよび点滅タイミングを各別に制御可能に設けられるとともに、前記複数の照明手段に備えられたすべての光源の点滅タイミングを、前記撮影手段４０のシャッターが開いている時間内に設定するように制御するものであることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は画像取り込み装置に関し、より詳細には、被検査物を的確に照明することができて画像取り込みを確実に行うことができ、照明装置の長寿命化を図ることができる画像取り込み装置に関する。

半導体装置等の製造装置では、ワークを所定位置に搬送して、樹脂成形したり、切断したりするといった操作が行われる。このような操作においては、ワークを所定位置に正確に位置合わせすることが必須であり、半導体装置等の製造装置では位置センサ等を用いてワークの位置を検知し、検知したワークの位置に基づいて所要の処理を行うことが常法として行われている。たとえば、一括して樹脂封止した基板を製品となる個片ごとに切断する際には、基板に付されている切断位置を示すマークを検知し、切断刃の切断位置とそのマークの位置とを一致させて基板を切断するといった操作がなされる。

ところで、このようなマークを検知する際は、ＣＣＤカメラ等の撮像手段を用いてマークを検知する。撮像手段を用いてマークを検知する際には、マークを正確に検知できるようにするため、ワークを的確に照明することが必要になる。たとえば、ワークを均等に照明してワークに付されているマークを見やすくしたり、ワークを照明する光量を調節したりして良好な画像が得られるようにするといった方法である。
また、リードフレームなどの製造工程では、リードフレームの送り位置を検知したり、リードの曲がりを検知したりするために、リードの画像を取り込むといったことがなされる。このような場合にも、正確にリードの形状を画像として取り込むため、ワークを的確に照明することが必要となる。

特許文献１には、画像取り込み装置の照明方法として、ＬＥＤなどの発光素子を光源として多数個配置し、光源からの光量を検知し、検知結果に基づいて光源をフィードバック制御すること、またＬＥＤの発熱などによって光量が変動しないようにＬＥＤの点灯時間をＯＮ−ＯＦＦ制御する方法が記載されている。ここでの制御方法は、撮像手段による画像取り込みのタイミングに合わせて照明手段をＯＮとし、ＯＮとしている時間を画像取り込みに必要な時間以上に設定するとともに、照明手段をＯＮ−ＯＦＦ制御することによって、ＬＥＤの昇温を防止し、光量を一定に保つとともにＬＥＤの長寿命化を図るものである。
特開２０００−９４２５号公報

ところで、ＣＣＤカメラ等の撮像手段で画像を取り込む際に、光量を調節する方法としては、カメラのシャッター時間を変えて調節する方法と、ＬＥＤ等の光源の輝度を変えて調節する方法がある。通常は、シャッター時間（露光時間）を長くすると画像のブレが生じることから、シャッター時間は装置の搬送速度等によって規制され、シャッター時間を調節する自由度は制約される。したがって、光量を調節する場合は、照明手段側で調節することになる。

ＬＥＤを光源として使用する場合、光源の光量を調節する方法としては、従来、ＬＥＤに流す電流値を増減させて行っている。しかしながら、ＬＥＤを連続点灯させて電流値を増大させると、ＬＥＤの発熱量が大きくなりＬＥＤの寿命が短くなるという問題がある。もちろん、前述したように、ＬＥＤの点灯をＯＮ−ＯＦＦさせることによって、ＬＥＤを長寿命化させることは可能であるが、単にＬＥＤに流す電流値を増減させるだけでは、的確な光量調節を行うことはできない。
とくに、画像を取り込む対象によって、リング照明と同軸落射照明といった異なる作用を備えた照明手段を併用するといった場合には、それらの照明手段を複合化した状態で最良の照明となるようにしなければならない。

本発明は、このように半導体装置の製造装置等において、ワークを的確に照明することによって、ワーク自体あるいはワークに付されているマーク等の識別対象の画像を正確に取り込むことを可能とし、これによってワークの形状、ワークの位置あるいは識別対象を正確に検知して的確な処理を行うことを可能にする画像処理装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、被検知物を照明する照明手段、被検知物の撮影手段、および前記照明手段を構成する光源の明るさと点滅タイミング、前記撮影手段の撮影タイミングを制御する制御手段を備えた画像取り込み装置において、前記照明手段が、各々別個の光源を備えた複数の照明手段からなり、前記制御手段が、前記複数の照明手段に備えられた光源の明るさおよび点滅タイミングを各別に制御可能に設けられるとともに、前記複数の照明手段に備えられたすべての光源の点滅タイミングを、前記撮影手段のシャッターが開いている時間内に設定するように制御するものであることを特徴とする。

また、前記制御手段が、前記照明手段に備えられている光源を点灯させるタイミングを、前記撮影手段のシャッターが開くタイミングに一致するように制御するものであることを特徴とする。
また、前記照明手段に備えられた光源がＬＥＤであり、前記制御手段が、前記撮影手段の撮影タイミングと、前記ＬＥＤを点滅させる点滅タイミングを制御するトリガ発生回路を備えていることを特徴とする。
また、前記照明手段に備えられた光源がＬＥＤであり、前記制御手段が、前記ＬＥＤの電流値を制御する電流増幅回路を備えていることを特徴とする。電流増幅回路によりＬＥＤの明るさを調節することによって、ＬＥＤの点滅タイミングと合わせて光量を調節することが可能となり、より適切な画像の取り込みが可能になる。
また、前記照明手段が、被検知物に平行光を照射する同軸照明と、被検知物を中心対称位置に配置して照明するリング照明とを備えていることを特徴とする。

本発明に係る画像取り込み装置によれば、各々別個の光源を備えた複数の照明手段を制御手段によって制御する際に、前記複数の照明手段に備えられたすべての光源の点滅タイミングを、前記撮影手段のシャッターが開いている時間内に設定するように制御することにより、照明手段に備えられた光源の点滅タイミングを調節するだけでワークを照明する光量が調節することができ、ワークを適切に照明することができて、画像を正確に取り込むことが可能になる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る画像取り込み装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の画像取り込み装置は、被検知物であるワーク１０を照明する照明手段として同軸照明２０とリング照明３０とを備え、撮像手段としてＣＣＤカメラ４０とを備えている。また、同軸照明２０とリング照明３０、およびＣＣＤカメラ４０を制御する制御手段として、電流増幅回路５２とトリガ発生回路５４と制御基板５６を備えている。

電流増幅回路５２は同軸照明２０とリング照明３０の光源として使用されているＬＥＤ等を制御して光源の光量を調節するためのものである。また、トリガ発生回路５４はＣＣＤカメラ４０のシャッターの開閉タイミング、同軸照明２０とリング照明３０の光源を点灯するタイミングを制御するためのものである。制御基板５６にはトリガ発生回路５４および電流増幅回路５２を制御するとともに、ＣＣＤカメラ４０によって撮影された画像を解析して、ワーク１０の位置情報、品種情報等を検知する制御部が搭載されている。

画像取り込み装置において、照明手段としての同軸照明２０は、ワーク１０に対し平行光を照射し、ワーク１０からの反射光のうち光軸に平行な反射光のみがＣＣＤカメラ４０によって受光されるように構成したものである。本実施形態では同軸照明２０の光源としてＬＥＤを使用し、電流増幅回路５２によりＬＥＤの電流値を制御することによって、同軸照明２０の光量を制御している。

本実施形態ではワーク１０を照明する照明手段として、同軸照明２０に加えてリング照明を使用している。このリング照明３０は、ワーク１０全体を均一に照明するため、ワーク１０の周囲に円形に光源を配置して照明するものである。
本実施形態では、図３に示すように、リング状に形成した支持体３２に周方向に均等間隔となるように光ファイバ３４の一端を配置し、光ファイバ３４の他端を一つのＬＥＤ３６の位置まで引き出し、一つのＬＥＤ３２のみを光源としてリング状に照明するように構成している。図３では、光ファイバ３４とＬＥＤ３６とを連絡する部分の複数本の光ファイバ３４ａを説明的に例示している。

本実施形態の画像取り込み装置は、上述したように、同軸照明２０とリング照明３０とを併用してワーク１０の画像をＣＣＤカメラ４０によって取り込むように構成したものであるが、このように同軸照明２０とリング照明３０とを併用することにより、ワーク１０からの反射を抑える等により、ワーク１０に付されている指示マーク等の検知対象を視認しやすくして確実な検知を可能にすることができる。
このように複数の照明光源を利用して画像を取り込む際に重要な点は、ワーク１０と照明光源との幾何学的な配置を考慮することと、照明手段の光量を的確に調節することである。

本実施形態の画像取り込み装置では、照明手段の光量を調節する方法として、ＣＣＤカメラ４０のシャッターが開いているタイミングに合わせて同軸照明２０とリング照明３０とを点灯させ、ＣＣＤカメラ４０のシャッターが開いている時間内で同軸照明２０とリング照明３０の点灯時間を調節し、また同軸照明２０とリング照明３０を点灯させている際の光源の光量を増減させるようにしている。

図２に、ＣＣＤカメラ４０のシャッターの開閉タイミングと、同軸照明２０およびリング照明３０の光源として使用しているＬＥＤの点灯タイミングの例を示す。
この例では、ＣＣＤカメラ４０のシャッターが開くタイミングに一致させて同軸照明２０とリング照明３０のＬＥＤ３６を点灯開始させている。ここで、同軸照明２０のＬＥＤとリング照明３０のＬＥＤ３６の点灯時間は、ＣＣＤカメラ４０のシャッターが開いている時間内で設定する。図２では、ＣＣＤカメラ４０のシャッターが開いている時間が２ｍsec、同軸照明２０のＬＥＤが点灯している時間が０．２ｍsec、リング照明３０のＬＥＤ３６を点灯している時間が０．４ｍsecである。

このように、ＣＣＤカメラ４０のシャッターが開いている時間内で照明光源を点滅させるように制御して照明するということは、ワーク１０を照射する全光量が同軸照明２０とリング照明３０の点灯時間中における光量を積分した値になるということである。すなわち、同軸照明２０とリング照明３０を点灯させていた時間と、そのときの光源の光量（明るさ）との積（積分値）が全光量になる。したがって、同軸照明２０およびリング照明３０の点灯時間および光量（明るさ）を変えることによって、任意に光量を調節することが可能になる。

ＬＥＤでは、定格値として連続点灯時における電流値と、瞬間点灯時における瞬間電流値が規定されており、瞬間点灯時における電流値は連続点灯時の電流値よりもはるかに大きくとることができる。したがって、短時間点灯する場合でもＬＥＤの電流値を大きく設定することによって所要の光量を確保することが可能であり、瞬間電流として許容される電流値の幅が大きいことから、光量の調節範囲を広くとることが可能になる。

こうして、本実施形態の画像取り込み装置によれば、ＣＣＤカメラ４０のシャッター時間内（シャッターが開いている時間内）での同軸照明２０とリング照明３０の光源に使用しているＬＥＤの点灯時間と、ＬＥＤの光量（明るさ）を調節して画像取り込みすることが可能になる。
なお、同軸照明２０とリング照明３０の点灯タイミングおよび光量は別個に調節することが可能であり、被検知対象であるワーク１０および検知内容に応じてもっとも適切な照明方法を設定して画像を取り込むことができ、これによって的確な検知を行うことが可能になる。

なお、同軸照明２０とリング照明３０とを併用する場合には、図２に示すように、同軸照明２０とリング照明３０のタイミングが重複するように設定する方法が一般的である。ただし、場合によっては、同軸照明２０とリング照明３０の照明タイミングが重複しないように設定して照明することも可能であり、点灯タイミングは検知内容に応じて選択すればよい。
本実施形態では同軸照明２０とリング照明３０とを利用しているが、同種の照明手段を複数使用することも可能であり、３個以上の照明手段を併用することも可能である。いずれの場合も、ＣＣＤカメラ４０のシャッターが開いている時間内で、光源の明るさ設定および点灯タイミングを適宜設定するようにすればよい。
本実施形態のように、ＬＥＤ（光源）の点灯タイミングを制御する方法は、電流制御によって光量を調節する方法とくらべて光量が安定するという利点がある。

また、本実施形態では、同軸照明２０とリング照明３０の光源としてＬＥＤを使用している。このＬＥＤはＣＣＤカメラ４０のシャッターが閉じている間は点灯していないから、全体としてみれば、ＬＥＤが連続点灯している場合と比べて消費電流が少なくなり、これによって発熱量が抑えられ、ＬＥＤを長寿命化することができるとともに、安定した一定の光量で点灯させることが可能となり、ばらつきのない正確な画像処理が可能になる。また、瞬間的に大電流を流すことによって光量を増大させることが可能となり、これによってＣＣＤカメラ４０のシャッター速度を速くすることが可能になる。これによって、装置の処理速度を向上させることが可能になる。また、シャッター速度が速くなることにより、画像のぶれ、ノイズを抑えることが可能となり、より正確な検知が可能になる。

なお、上記実施形態では、同軸照明２０とリング照明３０とを併用する例について説明したが、照明手段は実施形態の例に限定されるものではなく、複数の照明手段を併用してワーク１０を検知する種々の用途に本発明装置を適用することが可能である。また、上記実施形態では撮像手段としてＣＣＤカメラ４０を使用したが、撮像手段はＣＣＤカメラ４０に限定されるものではない。また、照明手段で使用する光源もＬＥＤに限らず、適宜光源を使用することができる。ＬＥＤ以外の光源を使用する場合でも、撮像手段のシャッター時間内に照明手段の光源の点灯を制御する方法によって、照明光の調節を的確に行うことが可能であり、照明手段の長寿命化を図ることが可能である。

上記実施形態の画像取り込み装置は、ワークの搬送位置を画像解析によって検知する場合、リードフレームのリードの形状を画像解析する場合、ワークに付されている指示マークを画像解析によって検知し、その指示マークに基づいてワークを処理するといった種々の用途に使用することができる。
上述した、同軸照明２０とリング照明３０とを利用する例としては、樹脂基板の片面を一括して樹脂モールドした製品を個片にダイシングする際に、ダイシング位置を画像解析により検知してダイシングする場合に利用する例がある。この例では、樹脂基板にあらかじめ設けられている指示マークを画像取り込み装置により検知し、画像解析によって検知した指示マークの位置にダイシング刃が一致するようにワークを移動させてダイシングする。

ワークを支持したＸ−Ｙテーブルを制御して、画像取り込み装置によって検知された指示マークの位置に基づいてワークを移動させることによって正確なダイシングが可能になる。同軸照明２０とリング照明３０を利用し、同軸照明２０とリング照明３０の光量を調節することにより、ワークの表面に付された指示マークを的確に画像として認識することが可能であり、本発明に係る画像取り込み装置を利用することによって正確なダイシングが可能になる。

本発明に係る画像取り込み装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。 ＣＣＤカメラのシャッターの開閉タイミングと同軸照明およびリング照明の点灯タイミングを示すグラフである。 リング照明の構成を示す説明図である。

符号の説明

１０ ワーク
２０ 同軸照明
３０ リング照明
３２ 支持体
３４、３４ａ 光ファイバ
４０ カメラ
５２ 電流増幅回路
５４ トリガ発生回路
５６ 制御基板

Claims (5)

1. 被検知物を照明する照明手段、被検知物の撮影手段、および前記照明手段を構成する光源の明るさと点滅タイミング、前記撮影手段の撮影タイミングを制御する制御手段を備えた画像取り込み装置において、
   前記照明手段が、各々別個の光源を備えた複数の照明手段からなり、
   前記制御手段が、前記複数の照明手段に備えられた光源の明るさおよび点滅タイミングを各別に制御可能に設けられるとともに、前記複数の照明手段に備えられたすべての光源の点滅タイミングを、前記撮影手段のシャッターが開いている時間内に設定するように制御するものであることを特徴とする画像取り込み装置。
2. 前記制御手段が、前記照明手段に備えられている光源を点灯させるタイミングを、前記撮影手段のシャッターが開くタイミングに一致するように制御するものであることを特徴とする請求項１記載の画像取り込み装置。
3. 前記照明手段に備えられた光源がＬＥＤであり、
   前記制御手段が、前記撮影手段の撮影タイミングと、前記ＬＥＤを点滅させる点滅タイミングを制御するトリガ発生回路を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の画像取り込み装置。
4. 前記照明手段に備えられた光源がＬＥＤであり、
   前記制御手段が、前記ＬＥＤの電流値を制御する電流増幅回路を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の画像取り込み装置。
5. 前記照明手段が、被検知物に平行光を照射する同軸照明と、被検知物を中心対称位置に配置して照明するリング照明とを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の画像取り込み装置。

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