JP2010152927A

JP2010152927A - 撮像装置、部品実装機、撮像方法

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Publication number: JP2010152927A
Application number: JP2010052395A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Hatase; 貴之畑瀬
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2025-09-09
Also published as: JP5007352B2

Abstract

【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】受光素子アレイ１２１と、前記各受光素子が発生させ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１２２へ転送するのを許否するシフトゲート１２３と、光学系１２５と、前記受光素子アレイ１２１の両端部を遮光する所定間隔で配置される二枚の遮光板１３１を備える第１遮光手段１３０ａと、前記第１遮光手段１３０ａと遮光する範囲を異にする所定間隔で配置される二枚の遮光板１３１を備える第２遮光手段１３０ｂと、前記第１遮光手段１３０ａと第２遮光手段１３０ｂとを切り替えて前記受光素子アレイ１２１を遮光する範囲を変更する切替手段１３７とを備える。
【選択図】図７

Description

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。

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。

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。

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。

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。

図１１は１次元ＣＣＤカメラの動作説明図である。
図１１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。

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。

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。

ところで近年、部品実装機は、非常に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。

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。

従来、前記問題を解決する発明として、図１２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）。

特開平８−２１４１２８号公報

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の視野が偏って、光学系７の中心と受光素子アレイ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。

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位置制御を行う必要がある。

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、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を目的としている。

上記目的を達成するために、本願発明にかかる撮像装置は、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所定間隔で配置される複数の遮光板を備える第１遮光手段と、前記第１遮光手段と遮光する範囲を異にする所定間隔で配置される複数の遮光板を備える第２遮光手段と、前記第１遮光手段と第２遮光手段とを切り替えて前記受光素子アレイを遮光する範囲を変更する切替手段と、前記切り替えられた遮光手段の遮光板間に応じた時間間隔で、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とを備えることを特徴とする。

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。また、前記遮光は段階的に行われ遮光板の間隔が事前に把握できるため、正確かつ迅速に画像を取得することが可能となる。

また、上記目的を達成するために、本願発明にかかる部品実装機は、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複数の遮光板を備える第１遮光手段と、前記第１遮光手段と遮光する範囲を異にする複数の遮光板を備える第２遮光手段と、前記第１遮光手段と第２遮光手段とを切り替えて前記受光素子アレイを遮光する範囲を変更する切替手段と、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、前記切り替えられた遮光手段の遮光板間に応じた時間間隔で、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とを備え、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を特徴とする。

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。

また、上記目的を達成するために、本願発明にかかる撮像方法は、前記撮像装置を対象とする撮像方法であって、いずれの遮光手段に切り替えられたかを特定する遮光手段特定ステップと、前記遮光手段特定ステップで特定された遮光手段の遮光板間に応じた時間間隔で、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所定間隔で配置される二枚の遮光板を備える第１遮光手段と、前記第１遮光手段と遮光する範囲を異にする所定間隔で配置される二枚の遮光板を備える第２遮光手段と、前記第１遮光手段と第２遮光手段とを切り替えて前記受光素子アレイを遮光する範囲を変更する切替手段とを備える。

また、前記切替手段は、撮像対象物の大きさに対応して前記遮光手段を切り替えても良い。

前記撮像装置はさらに、前記切り替えられた遮光手段の遮光板間に応じた時間で、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。

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を備える第１遮光手段と、前記第１遮光手段と遮光する範囲を異にする二枚の遮光板を備える第２遮光手段と、前記第１遮光手段と第２遮光手段とを切り替えて前記受光素子アレイを遮光する範囲を変更する切替手段と、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。

前記部品実装機はさらに、前記切り替えられた遮光手段の遮光板間に応じた時間で、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。

撮像方法は、撮像装置を対象とする撮像方法であって、いずれの遮光手段に切り替えられたかを特定する遮光手段特定ステップと、前記遮光手段特定ステップで特定された遮光手段の遮光板間に応じた時間で、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。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。

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。また、マスキングする範囲は段階的かつ固定的であり、遮光板間の距離が事前に把握できるため、正確かつ迅速に画像を取得することができる。

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。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。撮像装置の平面図であり、（ａ）は遮光していない状態、（ｂ）は遮光範囲の小さい遮光手段で遮光した状態、（ｃ）は遮光範囲の大きい遮光手段で遮光した場合を示している。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）は遮光範囲の小さい遮光手段で遮光した状態、（ｂ）は遮光範囲の大きい遮光手段で遮光した状態を示している。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。マスクを示す平面図である。本実施形態の部品実装機の機能構成を示す図である。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。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。蓄積された画像信号を概念的に示す図である。１次元ＣＣＤカメラを概念的に示す図である。従来の画像撮像装置を概念的に示す図である。

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。なお本実施の形態では、撮像装置を備えた部品実装機に基づき説明する。

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。
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。

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。

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２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。

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。

図３は、撮像装置１１０の平面図であり、（ａ）は遮光していない状態、（ｂ）は遮光範囲の小さい遮光手段で遮光した状態、（ｃ）は遮光範囲の大きい遮光手段で遮光した場合を示している。

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）は遮光範囲の小さい遮光手段で遮光した状態、（ｂ）は遮光範囲の大きい遮光手段で遮光した状態を示している。

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を遮光するマスク１３５と、マスク１３５を移動させる駆動装置１３７とを備えている。

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。

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の下面を下部から望み、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。

なお、図５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。

遮光手段１３０は、図３に示すように、認識ボックス１１１の上方の水平面に所定の間隔で配置される二枚の遮光板１３１を備えるものである。本実施形態の場合、１枚の板に矩形の孔を設けることにより、所定の間隔で配置される二枚の遮光板１３１を実現している。

さらに詳細には、図６（ａ）に示すように、第１の遮光手段１３０ａは、矩形の孔を挟んで二枚の遮光板１３１が配置されている。第２の遮光手段１３０ｂも同様に、矩形の孔を挟んで前記遮光板１３１よりも幅広の遮光板１３１が配置されている。そして、第１の遮光手段１３０ａと第２の遮光手段１３０ｂとは一体となされ、マスク１３５が形成されている。

なお、図６（ｂ）はマスク１３５のバリエーションを示したものである。ここに示されるマスク１３５は、遮光手段１３０ａ〜遮光手段１３０ｄの４段階遮光範囲の切替が可能である。また、遮光手段同士を直接接続しているため、軽量化が図られている。

切替装置１３７は、前記マスク１３５を副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。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。

そして、マスク１３５が受光素子アレイ１２１に対して図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、切替装置１３７により移動されることで、遮光手段１３０が切り替えられ、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う範囲を段階的に変更することができる。

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。

図７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。

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、切り替えられた遮光手段１３０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。

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。

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。

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。

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、遮光手段１３０の遮光板１３１間の内、最適な間隔に相当する時間であ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、いずれの遮光手段に切り替えるかの指示を出力し、受光素子アレイ１２１のうち覆うべき受光素子数を段階的にコントロールしている。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、撮像装置１１０の動作を説明する。
図８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。

図９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１０は、蓄積された画像信号を概念的に示す図である。

まず、図８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、部品ライブラリから取得し、段階的な主走査方向可変設定値、連続的な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の主走査方向のサイズよりも長く、かつ、複数の遮光手段１３０が備える遮光板１３１の間隔のうち一番短い間隔が選択され、主走査方向可変設定値として算出される。一方、副走査方向のサイズよりもやや長い値が副走査方向可変設定値として算出される（Ｓ８０１）。

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が撮像装置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。

次に、主走査方向可変設定値に基づき、遮光板駆動回路６９３が切替装置１３７を制御してマスク１３５を移動させて遮光手段１３０を切り替え、１次元ＣＣＤカメラ１２０の両端を遮光する（Ｓ８０３）。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。

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９（ａ）に示すように、１次元ＣＣＤカメラ１２０の視野に基づき、受光素子アレイ１２１に電荷の蓄積がなさる（Ｓ８０４）。

なお、受光素子アレイ１２１の中央部分には電荷が発生するが（図９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９中斜線）。

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９中１）（Ｓ８０５）。

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９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。

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９中１'）（Ｓ８０６）。

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９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。

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。

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）。

以上に説明した、受光→転送→出力→移動（Ｓ８０４〜Ｓ８０７）の各ステップは、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。

ただし、出力される画像信号は以下のようになる。
図９（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の中央部分では次の電荷が発生し（図９中Ｆ〜Ｊ）、両端部では電荷の発生はない（Ｓ８０４）。

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９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９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蓄積が無いため、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９中２）。

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９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。

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。

最後に、蓄積されたままの画像信号では、図１０（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１０（ｂ）となるように補正し、正確な像を作成する（Ｓ８０８）。

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。

さらに遮光する範囲が多段階に限定されているため、遮光される範囲が正確で、また、遮光板１３１の間隔を容易に取得することができるため、正確かつ迅速に高精度の画像を取得することが可能となる。

なお、本実施形態のマスク１３５に備えられる遮光手段１３０は左右対称、つまり均等に受光素子アレイ１２１を遮光するものであるが、本発明はこれに限定される訳ではなく、左右非対称であってもかまわない。ただし、１次元ＣＣＤカメラが備える光学系１２５の中心軸に対し遮光板１３１が遮光しない範囲が左右対称となることが好ましい。

本発明は、１次元ＣＣＤカメラを備えた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。

１１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
１０２ＸＹ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
１２０１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遮光手段
１３１遮光板
１３２支持板
１３３駆動機構
１３４モータ
１３７切替装置
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

Claims

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所定間隔で配置される複数の遮光板を備える第１遮光手段と、
前記第１遮光手段と遮光する範囲を異にする所定間隔で配置される複数の遮光板を備える第２遮光手段と、
前記第１遮光手段と第２遮光手段とを切り替えて前記受光素子アレイを遮光する範囲を変更する切替手段と、
前記切り替えられた遮光手段の遮光板間に応じた時間間隔で、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と
を備えることを特徴とする撮像装置。
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複数の遮光板を備える第１遮光手段と、
前記第１遮光手段と遮光する範囲を異にする複数の遮光板を備える第２遮光手段と、
前記第１遮光手段と第２遮光手段とを切り替えて前記受光素子アレイを遮光する範囲を変更する切替手段と、
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、
前記切り替えられた遮光手段の遮光板間に応じた時間間隔で、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とを備え、
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
ことを特徴とする部品実装機。
請求項１に記載の撮像装置を対象とする撮像方法であって、
いずれの遮光手段に切り替えられたかを特定する遮光手段特定ステップと、
前記遮光手段特定ステップで特定された遮光手段の遮光板間に応じた時間間隔で、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。