JP2014003113A

JP2014003113A - 部品検査装置

Info

Publication number: JP2014003113A
Application number: JP2012136643A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Abe; 好晃安部; Tomomi Yamada; 友美山田; Raika Morita; 玲香森田
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2014-01-09
Also published as: CN103517630A

Abstract

【課題】縦エッジと横エッジとの焦点位置ズレを補正することで、部品検査の精度を高める。
【解決手段】部品検査装置は、光透過性ミラープレートを用いて対象物に光を照射する同軸照明系と、同軸照明系から照射され前記対象物によって反射した光を撮像素子上に結像する結像レンズとを備えている。対象物と撮像素子との間には、焦点位置ズレ補正用の光学プレートが配置されている。光透過性ミラープレートは、結像レンズの光軸に直交する平面に対して傾斜している。光学プレートは、光軸を中心にして当該光透過性ミラープレートの傾斜位置から９０度回転した位置で、結像レンズの光軸に直交する平面に対して光透過性ミラープレートと同角度で傾斜することで、対象物によって反射した光の光路上に存在する光学プレートを通過する距離と、前記光路上に存在する光透過性ミラープレートを通過する距離とが同等となるような構成としている。
【選択図】図６

Description

本発明は、部品検査装置に関する。

従来、電子部品を基板に実装する電子部品実装装置が知られている。
電子部品実装装置は、電子部品を吸着ノズルで吸着し、吸着ノズルを所定の実装位置まで移動させて電子部品を基板に取り付ける。ここで、電子部品実装装置には、電子部品を基板に実装する前に、吸着ノズルに対する電子部品の位置ズレ量を検出するため、電子部品を撮像する部品検査装置が搭載されている（例えば、特許文献１参照。）。
図１８は、部品検査装置の概略構成を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図１８に示すように、部品検査装置２００には、図示しない吸着ノズルで吸引された電子部品２０１を下方から撮影する撮影装置２０２と、電子部品２０１に対して斜め下方の位置から光を照明する斜光照明部２０３（図１８（ｂ）では省略）と、撮影装置２０２の光軸に対して直交する方向に離れて配置された同軸照明部２０４と、撮影装置２０２の光軸上に配置されて同軸照明部２０４から照射された光を反射して電子部品２０１に照射する光透過性ミラープレート２０５とを備えている。撮影装置２０２には、斜光照明部２０３により照射された光が電子部品２０１によって反射され、光透過性ミラープレート２０５を介して入射する。さらに、撮影装置２０２には、同軸照明部２０４により照射された光が光透過性ミラープレート２０５によって電子部品２０１に向けて反射し、当該電子部品２０１を反射した光が光透過性ミラープレート２０５を介して入射する。これにより、明るく照らされた電子部品２０１を撮影できるようになっている。

特許第３３７８０７７号公報

ここで、光透過性ミラープレート２０５を透過する光路について説明する。図１９は光透過性ミラープレート２０５を通過する光路を正面側から見た説明図であり、図２０は光透過性ミラープレート２０５を通過する光路を側面側から見た説明図である。図中、３００は撮影装置２０２のレンズを示し、３０１は撮影装置２０２の撮像素子を示している。図１９，図２０では、光透過性ミラープレート２０５がない場合の光路を一点鎖線で示し、光透過性ミラープレート２０５がある場合の光路を実線で示している。
図１９に示すように正面側から見ると、電子部品２０１からの光は光透過性ミラープレート２０５がない場合には屈折することなくレンズ３００に入射するが、光透過性ミラープレート２０５がある場合には当該プレート２０５を通過する際に屈折する。光透過性ミラープレート２０５の有無による光路の差をｄ３で示す。そして、光透過性ミラープレート２０５を通過した光は、レンズ３００を通過して撮像素子３０１上に集光されることになる。

一方、図２０に示すように側面側から見ると、電子部品２０１からの光は光透過性ミラープレート２０５がない場合には屈折することなくレンズ３００に入射するが、光透過性ミラープレート２０５がある場合には当該プレート２０５を通過する際に屈折する。光透過性ミラープレート２０５の有無による光路の差をｄ１，ｄ２で示す。側面側から見ると光透過性ミラープレート２０５は光軸に対して傾いているために、当該プレート２０５に対する入射角度が異なり、光路の差ｄ１，ｄ２も異なることとなる。さらに、光路の差ｄ１，ｄ２は、前述の差ｄ３とも異なることとなる。このように、光路の差ｄ１，ｄ２，ｄ３が異なっているために、例えば図１９に示すように、正面側で焦点を合わせたとしても、側面側では撮像素子３０１上で結像せず、ぼやけてしまうことになる。

そして、図２１に示すように、正面側で焦点が合うように電子部品２０１の位置を調整した場合、電子部品２０１の端子２０１ａの縦エッジは撮像素子３０１上で合焦するものの、横エッジは合焦せずにぼやけてしまう。他方、側面側で焦点が合うように電子部品２０１の位置を調整した場合、電子部品２０１の端子２０１ｂの横エッジは撮像素子３０１上で合焦するものの、縦エッジは合焦せずにぼやけてしまう。
このように、縦エッジと横エッジとの合焦位置が異なってしまうと、部品検査の精度に限界があるのが実状である。

本発明の課題は、縦エッジと横エッジとの焦点位置ズレを補正することで、部品検査の精度を高めることである。

請求項１記載の発明に係る部品検査装置は、
光透過性ミラープレートを用いて対象物に光を照射する同軸照明系と、
前記同軸照明系から照射され前記対象物によって反射した光を撮像素子上に結像する結像レンズとを備え、
前記対象物と前記撮像素子との間には、焦点位置ズレ補正用の光学プレートが配置されていて、
前記光透過性ミラープレートは、前記結像レンズの光軸に直交する平面に対して傾斜していて、
前記光学プレートは、前記光軸を中心にして当該光透過性ミラープレートの傾斜位置から９０度回転した位置で、前記結像レンズの光軸に直交する平面に対して前記光透過性ミラープレートと同角度で傾斜することで、前記対象物によって反射した光の光路上に存在する前記光学プレートを通過する距離と、前記光路上に存在する光透過性ミラープレートを通過する距離とが同等となるような構成としていることを特徴としている。

本発明によれば、縦エッジと横エッジとの焦点位置ズレを補正することができ、部品検査の精度を高めることができる。

本実施形態に係る部品検査装置を備える部品実装装置の斜視図である。部品実装装置の制御部に関する構成を示すブロック図である。部品検査の流れを示すフローチャートである。部品の撮像の方法を示す説明図である。各画素の撮像距離データで作成された画像を示す説明図である。部品検査装置の概略構成を示す斜視図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。光透過性ミラープレート及び光学プレートを通過する光路を正面側から見た説明図である。光透過性ミラープレート及び光学プレートを通過する光路を側面側から見た説明図である。部品検査装置の変形例を示す模式図である。部品検査装置の変形例を示す模式図である。部品検査装置の変形例を示す模式図である。部品検査装置の変形例を示す模式図である。部品検査装置の変形例を示す模式図である。部品検査装置の変形例を示す模式図である。部品検査装置の変形例を示す模式図である。部品検査装置の変形例を示す模式図である。部品検査装置の変形例を示す模式図である。従来の部品検査装置の概略構成を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図１８の部品検査装置における光透過性ミラープレートを通過する光路を正面側から見た説明図である。図１８の部品検査装置における光透過性ミラープレートを通過する光路を側面側から見た説明図である。縦エッジ及び横エッジの焦点位置ズレによるぼやけを示す説明図である。

本発明に係る部品検査装置の実施形態について説明する。なお、部品検査装置は、部品実装装置の一部であるため、部品実装装置と併せて説明する。
＜部品実装装置の構成＞
図１に示すように、部品実装装置１００は、部品供給装置から供給される電子部品（部品）を基板（実装対象物）に実装する装置である。
部品実装装置１００は、土台となる台部１を備えている。台部１の上面には、上面中央部から少し後方でＸ方向に延在し、基板Ｂを搬送する基板搬送路２が設けられている。台部１の前方には電子部品Ｐを基板Ｂに実装するための部品供給部３が設けられている。部品供給部３には、基板Ｂに実装される電子部品Ｐが格納されている。

台部１の上面には、Ｘ方向に延在し、ヘッド部４をＸ方向に往復移動自在に案内するＸ搬送部５（搬送部）と、Ｙ方向に延在し、ヘッド部４をＹ方向に往復移動自在に案内するＹ搬送部６（搬送部）とが設けられている。
Ｘ搬送部５は、Ｙ搬送部６上をＹ方向に沿って移動自在となるようにＹ搬送部６に設けられている。Ｘ搬送部５には、Ｘ方向に沿って移動自在となるようにヘッド部４が設けられている。すなわち、Ｘ搬送部５とＹ搬送部６により、ヘッド部４をＸＹ方向に移動させて電子部品Ｐを基板Ｂの実装位置まで移動させることができる。

ヘッド部４には、電子部品Ｐを吸着により保持して基板Ｂの実装位置まで搬送する吸着
ノズル７（保持部）と、基板Ｂの上方から基板Ｂを撮像して基板Ｂの存在を認識する基板認識カメラ８とが設けられている。ここで、吸着ノズル７は、ヘッド部４に設けられているので、各搬送部５，６の駆動により、電子部品Ｐは、基板Ｂの実装位置まで移動可能となっている。
吸着ノズル７は、当該吸着ノズル７を図１のＺ方向に沿って移動させる移動部（図示略）に連結されている。移動部は、エアシリンダ、ボールねじ等を用いた機構である。
台部１の上面には、部品供給部３に隣接する部品認識カメラ９（撮像部）が設けられている。
部品認識カメラ９は、吸着ノズル７に吸着保持された電子部品Ｐを下方から吸着ノズル７と共に撮像するカメラである。部品認識カメラ９は、台部１の上面に直上を撮像できるような姿勢で固定されている。すなわち、部品認識カメラ９の光学系の光軸がＺ軸に一致している。
従って、吸着ノズル７の移動可能な方向と、部品認識カメラ９の配置との関係から、吸着ノズル７は、移動部によって部品認識カメラ９の光学系の光軸方向に沿った方向に上下動することができる。これにより、吸着ノズル７に保持された電子部品Ｐは、部品認識カメラ９に対して接離することができ、部品認識カメラ９は、電子部品Ｐまでの距離を変えて電子部品Ｐを撮像することができる。
台部１には、台部１上に設けられた各部を覆うカバー１１が設けられており、このカバー１１の一部には、部品実装装置１００の操作を行うための操作パネル１２が設けられている。操作パネル１２は、ユーザからの指示を入力することができると共に、ユーザに報知する情報を表示することができる。

台部１内には、部品実装装置１００の各駆動部の駆動を制御する制御部１３が設けられている。
制御部１３は、部品認識カメラ９が撮像した撮像画像を演算処理し、吸着ノズル７の中心からの電子部品Ｐの位置ズレを検査する。すなわち、制御部１３は、電子部品Ｐが吸着ノズル７に正しい状態で保持されているか否かを検査する。これは、吸着ノズル７は、基板Ｂの実装位置の直上に電子部品Ｐを搬送するため、電子部品Ｐが吸着ノズル７の正しい位置で保持されていなければ基板Ｂの実装位置に電子部品Ｐを実装することができないからである。
制御部１３は、電子部品Ｐの特徴点の位置、例えば、電極の位置を演算することで、電子部品Ｐが正常であるか否かを検査する。これは、電子部品Ｐの電極が欠損していたり、曲がっていたりすると、基板Ｂの実装位置に電子部品Ｐを実装することができないからである。そして、電子部品Ｐの状態が不良である場合には、撮像画像において電極等が検出される位置が大きく異なってしまうため、吸着ノズル７に対する電子部品Ｐの位置ズレを検査する際に用いる撮像画像と同じ撮像画像を用いて電子部品Ｐの検査をすることができる。

図２に示すように、制御部１３は、各演算処理を行うＣＰＵ１３ａと、ＣＰＵ１３ａの作業スペースとなるＲＡＭ１３ｂと、ＣＰＵ１３ａによる演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ１３ｃと、書き換え可能なデータ等を記憶するＥＥＰＲＯＭ１３ｄとを備えている。

ＥＥＰＲＯＭ１３ｄには、電子部品Ｐが基板Ｂに実装するための所定の基準を満たすか否かを決定づけるため、各画素データを撮像したときの部品認識カメラ９と電子部品Ｐの所定部位までの距離データから求められる電子部品Ｐの所定部位（例えば、電極）の仮想直線又は仮想平面からの距離の許容値が記憶されている。従って、ＥＥＰＲＯＭ１３ｄは、記憶手段として機能する。

ＲＯＭ１３ｃには、ＣＰＵ１３ａに実行されることで、移動部により吸着ノズル７がＺ
方向に所定距離移動する毎に、部品認識カメラ９に電子部品Ｐを吸着ノズル７と共に撮像させる機能を実現する撮像制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵ１３ａによる撮像制御プログラムの実行により、部品認識カメラ９は、電子部品Ｐまでの距離が異なる複数の画像を撮像することができる。
従って、ＣＰＵ１３ａが撮像制御プログラムを実行することで、制御部１３は撮像制御手段として機能する。

ＲＯＭ１３ｃには、ＣＰＵ１３ａに実行されることで、部品認識カメラ９により撮像された複数の撮像画像の中から同一位置の画素における焦点の合った画素データを決定する機能を実現する画素データ決定プログラムが記憶されている。
従って、ＣＰＵ１３ａが画素データ決定プログラムを実行することで、制御部１３は画素データ決定手段として機能する。

ＲＯＭ１３ｃには、ＣＰＵ１３ａに実行されることで、画素データ決定プログラムの実行により決定された各画素データを撮像したときの部品認識カメラ９と電子部品Ｐの距離を画素データ毎に決定する機能を実現する距離データ決定プログラムが記憶されている。
従って、ＣＰＵ１３ａが距離データ決定プログラムを実行することで、制御部１３は距離データ決定手段として機能する。

ＲＯＭ１３ｃには、距離データから求められる電子部品Ｐの所定部位（例えば、電極）の仮想直線又は仮想平面からの距離がＥＥＰＲＯＭ１３ｄに記憶された許容値を超えているか否かを判定する機能を実現する判定プログラムが記憶されている。
従って、ＣＰＵ１３ａが判定プログラムを実行することで、制御部１３は判定手段として機能する。

ＲＯＭ１３ｃには、距離データから求められる電子部品Ｐの所定部位（例えば、電極）の仮想直線又は仮想平面からの距離のうち、少なくとも一つがＥＥＰＲＯＭ１３ｄに記憶された許容値を超えていると判定プログラムの実行により判断された場合に、Ｘ搬送部５及びＹ搬送部６を駆動させて、電子部品Ｐを基板Ｂの実装位置に搬送せずに排出させる機能を実現する搬送制御プログラムが記憶されている。
従って、ＣＰＵ１３ａが搬送制御プログラムを実行することで、制御部１３は搬送制御手段として機能する。

制御部１３には、Ｘ搬送部５、Ｙ搬送部６、基板認識カメラ８、部品認識カメラ９、操作パネル１２が電気的に接続されており、制御部１３は、主に各部の駆動に関する制御を行う。
部品実装装置１００は、上記の各構成要素を備えており、そのうち、吸着ノズル７、部品認識カメラ９、移動部（図示略）、制御部１３を備えることで部品検査装置１１０が構成されている。

＜電子部品の位置ズレ検査、不良検査の処理＞
部品実装装置１００により、吸着ノズル７に対する電子部品Ｐの位置ズレの検査、及び電子部品Ｐの不良検査（電極浮き検査について例示する）について説明する。
図３に示すように、最初に、ユーザにより、電極の検査を行う電子部品Ｐの設定、部品認識カメラ９で撮像する撮像距離（高さ）の範囲の設定、画像の撮像間隔の設定等を操作パネル１２から行う（ステップＳ１）。
ここで、撮像距離の範囲設定とは、複数の画像を撮像する撮像距離の範囲をいい、その範囲は、部品認識カメラ９が電子部品Ｐの電極に合焦する位置を中心として電子部品ＰがＺ方向に沿って部品認識カメラ９に接近する方向と離間する方向に同じ距離だけとったものである。
具体的には、図４に示すように、部品認識カメラ９が電子部品Ｐの電極に焦点が合う位置（合焦位置）からＺ方向に沿って＋０．５ｍｍ（上限値）、−０．５ｍｍ（下限値）を設定する。従って、部品認識カメラ９は、Ｚ方向に１ｍｍの範囲内で画像を撮像することができる。
そして、撮像間隔は、このように設定された１ｍｍの撮像範囲の中で部品認識カメラ９が撮像を行う距離の間隔である。
具体的には、距離間隔を０．０５ｍｍと設定する。これにより、部品認識カメラ９は、設定した撮像範囲の中で、２１枚の画像を撮像することができる。

各設定が終了し、ユーザが操作パネル１２から実装開始の旨を入力すると、制御部１３は各部の駆動を制御して、電子部品Ｐの基板Ｂへの実装を開始する（ステップＳ２）。
電子部品Ｐの実装が開始されると、制御部１３は、Ｘ搬送部５及びＹ搬送部６を駆動させ、吸着ノズル７を部品供給部３に移動させる。そして、制御部１３は、移動部を駆動させて吸着ノズル７を下降させて電子部品Ｐを吸着、保持させる（ステップＳ３）。
次いで、制御部１３は、Ｘ搬送部５及びＹ搬送部６を駆動させ、吸着ノズル７を部品認識カメラ９の直上に移動させる（ステップＳ４）。

次いで、制御部１３は、移動部を駆動させて、電子部品Ｐを保持している吸着ノズル７をＺ方向に沿って上下動させ、部品認識カメラ９が電子部品Ｐの電極に焦点が合う位置（合焦位置）まで電子部品Ｐを移動させる。制御部１３は、電極に焦点を合わせた後、移動部を駆動させてステップＳ１で設定した撮像範囲の最も高い位置（撮像距離の上限値（合焦位置から＋０．５ｍｍの位置））まで電子部品Ｐを上昇させる。上昇後、制御部１３は、部品認識カメラ９に電子部品Ｐを撮像させる。

次いで、制御部１３は、移動部を駆動させて、ステップＳ１で設定した撮像間隔（距離０．０５ｍｍ）ずつ下降させて停止させ、停止後に部品認識カメラ９で電子部品Ｐを撮像させる。以降、制御部１３は、移動部を駆動させて、撮像範囲の最も低い位置（撮像距離の下限値（合焦位置から−０．５ｍｍの位置））まで０．０５ｍｍずつ電子部品Ｐを下降させながら、部品認識カメラ９により電子部品Ｐを撮像させる（ステップＳ５）。このように、Ｚ方向に１ｍｍの撮像範囲を０．０５ｍｍ毎に撮像していくと、撮像距離の異なる合計２１枚の撮像画像を取得することができる。制御部１３は、全ての撮像画像を撮像した後、その画像データをＥＥＰＲＯＭ１３ｄに記憶させる（ステップＳ５）。

次いで、制御部１３は、ＥＥＰＲＯＭ１３ｄに記憶された２１枚の画像から、同一位置の画素を２１個分比較し、各画素において最も焦点の合った画素データを抽出し、全ての画素で焦点の合う全焦点画像を作成する（ステップＳ６，Ｓ７）。
ここで、焦点の合った画素データのみの抽出方法としては撮像された全ての画像に対して、例えば、公知の７×７の差分フィルターを実施し、全ての画像の同一画素位置で求められたフィルター結果が最も高い値を示す位置の画像データと位置を選択する事によるなどにより実現される。

次いで、制御部１３は、全焦点画像及び撮像距離の位置画像の作成後（ステップＳ８：ＹＥＳ）、制御部１３は、作成した全焦点画像を用い、電子部品Ｐの電極位置を検出する（ステップＳ９）。これは、周囲との画素データとの比較により、電極と何も存在しない背景との画素データが大きく異なることを利用すれば、容易に行うことができる。
次いで、制御部１３は、検出した電極の位置から、電子部品Ｐの中心位置を算出し、吸着ノズル７に対するＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレを算出する（ステップＳ１０）。これにより、電子部品Ｐが吸着ノズル７に対してどの方向にどの程度傾いて吸着されているかを知ることができる。

次いで、制御部１３は、抽出された画素データを撮像したときの撮像距離（部品認識カメラ９からの高さ）の位置画像を作成する（ステップＳ１１）。
ここで、撮像距離の位置画像は、図５に示すように、各画素毎に採用された画素データを取得したときの撮像距離（高さ）を各画素位置に対応させて作成したデータである。ここで、どの撮像画像においても、焦点の合った画素データがない場合には、電子部品Ｐが存在しないとして、データは「０」とする。また、電極を検査する際、例えば、リード部品の場合、リードの先端からどの位置までの距離を測定するのかを指定するパラメータが存在し、この位置データを参照して撮像距離（高さ位置）を検出する事になる。
次いで、制御部１３は、電子部品Ｐの各電極の撮像距離を算出後、例えば、特開２００３−１３０６１９号公報に示されるような手法で、各辺の各リード端子の仮想直線からの距離、あるいは各リード端子の仮想平面からの距離を算出する（ステップＳ１２）。
次いで、制御部１３は、ステップＳ１２で算出した距離が許容値内にあるかどうかを判定する（ステップＳ１３）。すなわち、算出した最小二乗直線、あるいは最小二乗平面からの距離に基づき、電極となるリードの浮き量を検出し、検出されたリードの浮き量が、ＥＥＰＲＯＭ１３ｄに記憶されているリードの浮き量の許容値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３において、制御部１３は、仮想直線からの距離あるいは仮想平面からの距離が許容値内にないと判定した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、すなわち、制御部１３が検出されたリードの浮き量が許容値を超えていると判断した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、制御部１３は、Ｘ搬送部５及びＹ搬送部６を駆動させて、吸着ノズル７に保持されている電子部品Ｐを基板Ｂに実装せずに外部の所定場所に廃棄させる（ステップＳ１４）。
一方、制御部１３は、仮想直線からの距離あるいは仮想平面からの距離が許容値内であると判定した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、すなわち、制御部１３が検出されたリードの浮き量が許容値を超えていないと判断した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、制御部１３は、吸着ノズル７に保持されている電子部品Ｐを基板Ｂに実装させる（ステップＳ１５）。
次いで、制御部１３は、電子部品Ｐの基板Ｂへの実装工程が終了したか否かを判断し（ステップＳ１６）、制御部１３は、終了したと判断すれば（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、これをもって本処理を終了させ、終了していないと判断すれば（ステップＳ１６：ＮＯ）、制御部１３はステップＳ２の処理に戻る。

＜部品検査装置＞
次に、部品検査装置１１０について詳細に説明する。
上述したように、部品検査装置１１０は、吸着ノズル７、部品認識カメラ９、移動部（図示略）、制御部１３を備えるとともに、図４に示す通り検査の対象物である電子部品Ｐに対して光を照射する照明部５０を備えている。ここで部品認識カメラ９には、その内部に配置された撮像素子９１（図７参照）と、照明部５０から照射され電子部品Ｐによって反射した光を撮像素子９１上に結像する結像レンズ９２とを備えている。結像レンズ９２としては、例えばテレセントリック系レンズが挙げられる。

照明部５０には、電子部品Ｐに対して斜め下方の位置から光を照明する斜光照明部５１と、部品認識カメラ９の光軸に対して直交する方向に離れて配置された同軸照明部５２と、部品認識カメラ９の光軸上に配置されて同軸照明部５２から照射された光を反射して電子部品Ｐに照射する光透過性ミラープレート５３と、光透過性ミラープレート５３及び結像レンズ９２の間に配置された焦点位置ズレ補正用の光学プレート５４とが設けられている。
斜光照明部５１及び同軸照明部５２の光源としては、ＬＥＤ光源やハロゲン光源、テレセントリック系光源などが挙げられる。
同軸照明部５２及び光透過性ミラープレート５３が本発明に係る同軸照明系をなしている。同軸照明部５２及び光透過性ミラープレート５３は、筐体５５により支持されている。この筐体５５の上面及び下面には、光の経路となる開口５５１，５５２が形成されている。

図６は、部品検査装置１１０の概略構成を示す斜視図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。なお、図６（ｂ）においては斜光照明部５１は図示を省略している。光透過性ミラープレート５３は、例えばガラス板から形成されており、図６に示すように結像レンズ９２の光軸に直交する平面Ｓに対して角度αで傾斜している。

光学プレート５４は、光透過性ミラープレート５３と同様にガラス板から形成されており、その厚みも光透過性ミラープレート５３と同じ厚さに形成されている。光学プレート５４は、部品認識カメラ９の光軸を中心にして当該光透過性ミラープレート５３の傾斜位置から９０度回転した位置で、当該光軸に直交する平面Ｓに対して光透過性ミラープレートと同角度αで傾斜している。
これにより、電子部品Ｐによって反射した光の光路上に存在する光学プレート５４を通過する距離と、光路上に存在する光透過性ミラープレート５３を通過する距離とが同等となる。

図７は光透過性ミラープレート５３及び光学プレート５４を通過する光路を正面側から見た説明図であり、図８は光透過性ミラープレート５３及び光学プレート５４を通過する光路を側面側から見た説明図である。図７、図８では、光透過性ミラープレート５３及び光学プレート５４を通過しなかった場合の光路を一点鎖線で示し、光透過性ミラープレート５３及び光学プレート５４を通過した場合の光路を実線で示している。
図７に示すように正面側から見ると、電子部品Ｐからの光は光透過性ミラープレート５３及び光学プレート５４を通過する際、これらを通過しない場合に対して右側の光路が差ｄ３，ｄ２だけ屈折し、左側の光路が差ｄ３，ｄ１だけ屈折する。一方、図７に示すように側面側から見ると、電子部品Ｐからの光は光透過性ミラープレート５３及び光学プレート５４を通過する際、これらを通過しない場合に対して右側の光路が差ｄ３，ｄ２だけ屈折し、左側の光路が差ｄ３，ｄ１だけ屈折する。つまり、正面側から見た場合においても、側面側から見た場合においてもいずれも同じ差だけ光路が屈折するため、撮像素子９１までの距離は同等となる。したがって、縦エッジ若しくは横エッジに焦点が合うように電子部品Ｐの位置を調整したとしても、他方のエッジに対しても焦点が合うことになる。

以上のように、本実施形態の部品検査装置１１０によれば、電子部品Ｐによって反射した光の光路上に存在する光学プレート５４を通過する距離と、当該光路上に存在する光透過性ミラープレート５３を通過する距離とが同等となるように、光学プレート５４及び光透過性ミラープレート５３が構成されているので、縦エッジと横エッジの焦点位置ズレを補正することができ、部品検査の精度を高めることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、光学プレート５４を光透過性ミラープレート５３と部品認識カメラ９との間に配置したが、図９及び図１０に示すように、電子部品Ｐと光透過性ミラープレート５３との間に光学プレート５４を配置したとしても、電子部品Ｐによって反射した光の光路上に存在する光学プレート５４を通過する距離と、当該光路上に存在する光透過性ミラープレート５３を通過する距離とが同等となるので、縦エッジと横エッジの焦点位置ズレを補正することが可能である。
なお、図９においては光学プレート５４が斜光照明部５１と電子部品Ｐとの間に配置された場合を示しており、図１０においては光学プレート５４が斜光照明部５１と光透過性ミラープレート５３との間に配置された場合を示している。

また、光学プレート５４と光透過性ミラープレート５３とが同一素材で形成されていたとしても、厚みが異なる場合においては補助用光学プレート５９を光軸上に配置することで間接的に厚みを一定とすることも可能である。例えば、図９において光透過性ミラープレート５３の方が光学プレート５４よりも薄い場合には、図１１に示すように補助用光学プレート５９を光透過性ミラープレート５３に平行に配置する。また、図１０において光透過性ミラープレート５３の方が光学プレート５４よりも薄い場合には、図１２に示すように補助用光学プレート５９を光透過性ミラープレート５３に平行に配置する。補助用光学プレート５９は光透過性ミラープレート５３と同じ素材から形成されていて、補助用光学プレート５９と光透過性ミラープレート５３との厚みの合計が、光学プレート５４の厚みと同じとなっている。他方、光学プレート５４の方が光透過性ミラープレート５３よりも薄い場合には、補助用光学プレート５９を光学プレート５４に対して平行に配置し、補助用光学プレート５９と光学プレート５４との厚みの合計を、光透過性ミラープレート５３の厚みと同じにする必要がある。

また、上記実施形態では、光学プレート５４が光透過性を有するガラスで形成されている場合を例示して説明したが、光学プレート５４をミラープレートとすることも可能である。図１３に示すように、ミラープレートからなる光学プレート５４は、光軸に垂直な平面Ｓに対して４５度の角度で傾斜させておくことが好ましい。こうした場合、光透過性ミラープレート５３も平面Ｓに対して４５度の角度で傾斜させる必要がある。この光学プレート５４によって光路が９０度曲げられるので、その延長線上に部品認識カメラ９を配置する。なお、ミラープレートである光学プレートの反射面５４ａは、部品認識カメラ９に対向しない側の面とする。
そして、ミラープレートからなる光学プレート５４で光路を反射させる場合には、当該プレート５４へ進入する際と、脱出する際とで光学プレート５４内を二度光路が通過することになる。このため、ミラープレートからなる光学プレート５４の厚みは、光透過性ミラープレート５３の半分にすることで、縦エッジと横エッジの焦点位置ズレを補正することが可能となる。

なお、光学プレート５４としてミラープレート単体を用いる以外にも、図１４に示すように光透過性ミラープレート５３と同じ基材であり、なおかつ厚みが１／２の光透過性プレート５８を２枚用いる手法も挙げられる。具体的には、２枚の光透過性プレート５８のうち、一方の光透過性プレート５８の片面に反射膜５８１を設け、この反射膜５８１を挟むように２枚の光透過性プレート５８を重ね合わせ一体化する。この一体化された光透過性プレート５８を、図１３に示す光学プレート５４の位置に配置する。ここで、図１４中、ｔは光透過性ミラープレート５３の厚みを示している。

また、図１３に示す構成に対して、補助用光学プレート５９が必要な場合には、図１５に示すように光路変更させたミラープレート（光学プレート５４）と平行な面に対して光軸を中心に９０度回転させた面と平行に補助用光学プレート５９を配置することで、縦エッジと横エッジの焦点位置ズレを補正することが可能となる。

また、例えば図１６に示すように、基材内を光が通過しない例えば表面反射型ミラー５７によって光路を変更する場合には、その表面反射型ミラー５７と部品認識カメラ９との間に、表面反射型ミラー５７に平行な面または光軸を中心として１８０度回転した面に平行に光透過性の光学プレート５４を配置する構成でもよい。
さらに、図１７に示すように、基材内を光が通過しない例えば表面反射型ミラー５７によって光路を変更する場合であって、なおかつ表面反射型ミラー５７が光透過性ミラープレート５３と平行な面または光軸を中心に１８０度回転した面に平行に配置されている場合には、表面反射型ミラー５７と平行な面に対して光軸を中心に９０度回転させた面に平行に光透過性の光学プレート５４を配置する構成でもよい。

なお、上記実施形態では、光学プレート５４の配置例をいくつか例示したが、焦点位置ズレを補正できる角度に配置可能であるのなら、光学プレート５４を光路上のどこに配置しても構わない。例えば、撮像素子９１と結像レンズ９２との間に配置してもよい。
また、光学プレート５４の素材として、光透過性ミラープレート５３と同じ素材のものがない場合は、屈折率が近い素材を代用することも可能である。この場合、縦エッジと横エッジの焦点位置ズレを軽減することができる。
また、光学プレート５４を光透過性ミラープレート５３と同じ厚みにできない場合は、それに近い厚みすれば、縦エッジと横エッジの焦点位置ズレを軽減することができる。

また、光透過性ミラープレート５３と光学プレート５４とが異なる素材でも、焦点位置ズレの許容値以内になるように厚みを調整しても良い。
また、光透過性ミラープレート５３と光学プレート５４とが異なる厚みでも、焦点位置ズレの許容値以内になるような屈折率を持つ素材にしても良い。
さらに、光学プレート５４を複数枚用いて、全体で光透過性ミラープレート５３と同じ厚さにすることも可能である。この場合、焦点位置ズレの許容値以内になれば素材が違うもの同士を組み合わせても良い。

また、上記したガラス以外にも光学プレート５４としては、１／４λ、１／２λ等の波長板や、偏光板、光学フィルター等を用いることも可能である。
また、結像レンズ９２による縦エッジ、横エッジの焦点位置ズレがある場合は、焦点位置ズレが発生する部分のみ光透過性プレートを使用しても良い。例えば、レンズ中心部は、焦点位置ズレが少なく周辺部に行くにしたがってズレが大きくなるレンズであれば、中央部に穴が開いているペリフェラルタイプの光透過性プレートを使用しても良い。
また、結像レンズ９２による縦エッジ、横エッジの焦点位置ズレがある場合は、レンズの焦点位置ズレも考慮した厚みに調整した光学プレート５４を使用しても良い。例えば、レンズ中心部は、焦点位置ズレが少なく周辺部に行くにしたがってズレが大きくなるレンズであれば、光学プレート５４の厚みを中心部は薄く、周辺部に行くに従い厚くしても良い。

また、光学プレート５４と同形状の透明な入れ物に液体またはゲル状のものを封入した物体を光学プレート５４の代用としても良い。例えば液体レンズなどでも良い。
そして、上記実施形態の中で光学プレート５４の厚みは、光透過性ミラープレート５３と同等または１／２の厚みにすると説明してきたが、言い換えると光透過性ミラープレート５３を通過する光の距離が光学プレート５４を通過する距離が同等であれば良いと言い換えることができ、距離で管理しても良い。

９部品認識カメラ
５０照明部
５１斜光照明部
５２同軸照明部（同軸照明系）
５３光透過性ミラープレート（同軸照明系）
５４光学プレート
５９補助用光学プレート
９１撮像素子
９２結像レンズ
１００部品実装装置
１１０部品検査装置
Ｐ電子部品
Ｓ平面

Claims

光透過性ミラープレートを用いて対象物に光を照射する同軸照明系と、
前記同軸照明系から照射され前記対象物によって反射した光を撮像素子上に結像する結像レンズとを備え、
前記対象物と前記撮像素子との間には、焦点位置ズレ補正用の光学プレートが配置されていて、
前記光透過性ミラープレートは、前記結像レンズの光軸に直交する平面に対して傾斜していて、
前記光学プレートは、前記光軸を中心にして当該光透過性ミラープレートの傾斜位置から９０度回転した位置で、前記結像レンズの光軸に直交する平面に対して前記光透過性ミラープレートと同角度で傾斜することで、前記対象物によって反射した光の光路上に存在する前記光学プレートを通過する距離と、前記光路上に存在する光透過性ミラープレートを通過する距離とが同等となるような構成としていることを特徴とする部品検査装置。