JP2020021086A - 焦点調節方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物体の特徴点に自動で焦点を合わせる、焦点調節方法およびその装置の提供。【解決手段】基板が載置されるワークテーブルと、撮像装置と、ＸＹＺ駆動装置と、記憶装置と、表示装置と、入力装置と、合焦判定装置と、制御装置とを備える作業装置を用いた焦点調節方法であって、基板の部分撮像画像を取得し、表示装置に表示させる第１ステップ、ユーザが選択した一つの分割領域に相応する基板の部分について複数枚の撮像画像を取得し合焦画像判定をする第２ステップ、合焦画像と判定された撮像画像を表示する第３ステップ、を有し、第１ステップで高さの異なる複数の物体が含まれるように基板の部分を撮像し、第２ステップで撮像画像を撮像時の上下方向座標値と共に記憶し、合焦画像と判定した撮像画像に合焦識別フラグを付け、第３ステップで合焦識別フラグが付された全ての撮像画像および当該撮像画像の合焦物体の基板からの高さ座標を同時に表示する。【選択図】図２

Description

本発明は、焦点調節方法およびその装置に関し、例えば、電気・電子部品が実装された基板に対して塗布や検査等の作業を行う前に実行される、位置ずれや傾き補正のための基準位置ティーチングを行う際に用いる焦点調節方法およびその装置に関する。

電気・電子部品が実装された基板に対して塗布や検査などの作業を行うときには、処理前にアライメントと呼ばれる操作が必要である。ここにいうアライメントとは、作業装置のワークテーブルに載置される基板の基準位置からのずれを計測し、そのずれを補正する操作である。アライメントを行うには、基準となる特徴点とその位置を設定する必要がある。基準となる特徴点には、通常、基板面に設けられるアライメントマークを用いるが、実装された部品の角部や印刷された文字などを用いることもある。しかし、実装基板には大きさや高さなどの形状がまちまちである部品が数多く実装されているため、部品をアライメント基準に用いるには、部品の高さに合わせてカメラの焦点を調節する必要がある。

実装基板に処理を行う装置において焦点を調節するには、単焦点レンズを備えるカメラと基板との相対距離を変更する機構を備え、相対距離を変更していくことで焦点を合わせるという技術が多く用いられる。例えば、特許文献１には、基板に実装された電子部品の実装状態を撮像する撮像手段と、この撮像手段を基板に実装された電子部品に対して接離する方向に駆動する駆動手段と、撮像手段からの画像信号に基づいて撮像手段の焦点が所定の位置に合っているか否かを判定する判定手段と、この判定手段の判定に基づいて駆動手段を作動させて撮像手段を駆動しこの撮像手段の焦点を所定の位置に合わせる駆動制御手段と、撮像手段の焦点が所定の位置に合わされたときの駆動手段による撮像手段の焦点位置が格納蓄積される記憶手段と、撮像手段の焦点の位置合わせを繰り返して行うとき、記憶手段に格納蓄積された撮像手段の焦点位置に基づいて撮像手段の駆動範囲を設定する設定手段とを具備した検査装置、が開示される。

また、特許文献２には、ワーク表面を観測するための撮像手段と、ワークとの相対距離を変動するためのステージと、ステージを移動中、撮像手段を複数回撮像させる撮像制御手段と、撮像制御手段によって得られた複数画像中の最大コントラストの映像を判別し、判別された画像だけを用いてワーク位置を決定する制御手段とを備えるワーク表面測定装置、が開示される。

基準位置を設定するとき、焦点位置も併せて設定するという技術がこれまでにいくつか提案されている。例えば、特許文献３には、撮像装置における撮像光学系のフォーカス調節を行うためのフォーカス調節手段と、被検査基板の各検査領域についてフォーカス情報を教示するための教示手段と、教示手段により教示されたフォーカス情報を検査領域と対応させて記憶させる記憶手段と、各検査領域の検査に際して、記憶手段に記憶されたフォーカス情報に従いフォーカス調節手段を作動させて撮像光学系のフォーカスを自動調節する制御手段とを備えてなる実装部品検査装置、が開示される。

また、特許文献４には、ズーミング機構及びフォーカシング機構を備えてプリント基板を複数の倍率で撮像可能なＴＶカメラと、撮像倍率毎にプリント基板上を複数のエリアに分割し、各倍率のエリアを撮像する前にそれぞれＴＶカメラのズーミング及びフォーカシングを制御する手段を有するプリント基板検査装置、が開示される。

特開２０１０−１０９１６４号公報 特開平１１−３２５８５１号公報 特開平６−１７４４４６号公報 特開昭６２−１８０２５２号公報

しかしながら、カメラ視野内（換言すると、モニタ等により出力された画像内）には基板面や部品など様々な形状の物体が映し出されており、その中から焦点を合わせる対象物を決定するには、作業者の人的判断を要していた。すなわち、自動で合焦の対象物を選択するのは難しかった。
さらに、選択した対象物にのみ選択的に焦点を合わせるには、ソフトウエアによる特別な画像の加工処理または対象物のみが映るような位置にカメラを移動させる人的作業などが必要であった。

カメラを垂直方向に移動させるのではなく、オートフォーカス機構を備えたレンズ（市販のスチールカメラに備わっているものと同様のもの）を使用することも考えられるが、大型で重いため相対移動装置をも大型化する必要があり、またかかるレンズは高価であるため装置コストの増加の原因となるという課題がある。

そこで、本発明は、上記課題を解決し、様々な形状の物体が映し出された画像の中から選択した任意の物体の特徴点に自動で焦点を合わせることができる、焦点調節方法およびその装置を提供することを目的とする。

焦点調節方法に係る本発明は、基板が載置されるワークテーブルと、オートフォーカス機能を有しない撮像装置と、特定の作業を行うための装置と、ワークテーブルと撮像装置とを相対移動させるＸＹＺ駆動装置と、撮像装置が撮像した画像を記憶する記憶装置と、複数の分割領域を有する画像表示領域を備えた表示装置と、画像表示領域内の任意の分割領域を指定可能とする入力装置と、記憶装置に記憶した複数枚の撮像画像に画像処理を実施し、合焦画像を判定する合焦判定装置と、撮像装置およびＸＹＺ駆動装置の動作を制御する制御装置とを備える作業装置を用いた焦点調節方法であって、前記基板が、その表面に高さの異なる複数の物体が配置された基板であり、前記撮像装置により基板の部分を撮像した部分撮像画像を取得し、前記部分撮像画像を前記表示装置の画像表示領域に表示させる第１ステップ、前記入力装置を介してユーザが選択した画像表示領域のうちの一つの分割領域に相応する基板の部分について、前記撮像装置を前記基板に対し上下方向に移動させながら複数枚の撮像画像を取得し、合焦判定装置により合焦画像判定をする第２ステップ、合焦画像と判定された撮像画像を画像表示領域に表示する第３ステップ、を有し、前記第１ステップにおいて、高さの異なる少なくとも２つの物体が含まれるように基板の部分を撮像すること、前記第２ステップにおいて、前記撮像装置を前記基板に対し上下方向に移動させながら連続的に撮像画像を取得し、当該撮像画像をその撮像時の上下方向座標値と共に記憶装置に記憶し、ユーザが選択した一つの分割領域内における各撮像画像が判定基準値を満たす場合に合焦画像と判定し、当該判定基準値を満たす複数の撮像画像に合焦識別フラグを付けること、前記第３ステップにおいて、合焦識別フラグが付された全ての撮像画像および当該撮像画像における合焦物体の基板からの高さ座標を同時に表示することを特徴とする焦点調節方法である。
上記焦点調節方法に係る本発明では、前記第２ステップにおいて、前記撮像装置が前記物体の高さを考慮した距離だけ上方に移動してから複数枚の撮像画像を取得するために下方に移動することを特徴としてもよい。
上記焦点調節方法に係る本発明では、前記物体のうち、少なくとも一つの物体が方形状であり、前記画像表示領域が、４つの分割領域に等分されることを特徴としてもよい。
上記焦点調節方法に係る本発明では、前記特定の作業を行うための装置が、検査装置であることを特徴としてもよい。

作業装置に係る本発明は、基板が載置されるワークテーブルと、オートフォーカス機能を有しない撮像装置と、特定の作業を行うための装置と、ワークテーブルと撮像装置とを相対移動させるＸＹＺ駆動装置と、撮像装置が撮像した画像を記憶する記憶装置と、複数の分割領域を有する画像表示領域を備えた表示装置と、画像表示領域内の任意の分割領域を指定可能とする入力装置と、記憶装置に記憶した複数枚の撮像画像に画像処理を実施し、合焦画像を判定する合焦判定装置と、撮像装置およびＸＹＺ駆動装置の動作を制御する制御装置とを備える作業装置であって、前記基板が、その表面に高さの異なる複数の物体が配置された基板であり、前記制御装置が、前記撮像装置により高さの異なる少なくとも２つの物体が含まれるように前記基板の部分を撮像した部分撮像画像を取得し、前記部分撮像画像を前記表示装置の画像表示領域に表示させ、かつ、前記表示装置の画像表示領域に複数の分割領域を表示させること、前記入力装置を介してユーザが選択した画像表示領域のうちの一つの分割領域に相応する基板の部分について、前記撮像装置を前記基板に対し上下方向に移動させながら複数枚の撮像画像を取得し、合焦判定装置により合焦画像判定をさせること、前記合焦画像判定において、前記撮像装置を前記基板に対し上下方向に移動させながら連続的に撮像画像を取得し、当該撮像画像をその撮像時の上下方向座標値と共に記憶装置に記憶し、ユーザが選択した一つの分割領域内における各撮像画像が判定基準値を満たす場合に合焦画像と判定し、当該判定基準値を満たす複数の撮像画像に合焦識別フラグを付けること、合焦画像と判定され、合焦識別フラグが付された全ての撮像画像および当該撮像画像における合焦物体の基板からの高さ座標を前記表示装置の画像表示領域に同時に表示させることを特徴とする作業装置である。
上記作業装置に係る本発明では、前記表示装置が、タッチパネルを有する表示装置であり、前記入力装置が、タッチパネルに表示されたボタンにより構成されることを特徴としてもよい。
上記作業装置に係る本発明では、前記撮像装置が前記物体の高さを考慮した距離だけ上方に移動してから複数枚の撮像画像を取得するために下方に移動することを特徴としてもよい。
上記作業装置に係る本発明では、前記特定の作業を行うための装置が、検査装置であることを特徴としてもよい。

別観点の焦点調節方法に係る本発明は、基板が載置されるワークテーブルと、オートフォーカス機能を有しない撮像装置と、ノズルを有する吐出装置と、撮像装置および吐出装置を連結する取付部材と、ワークテーブルと撮像装置および吐出装置とを相対移動させるＸＹＺ駆動装置と、撮像装置が撮像した画像を記憶する記憶装置と、複数の分割領域を有する画像表示領域を備えた表示装置と、画像表示領域内の任意の分割領域を指定可能とする入力装置と、記憶装置に記憶した複数枚の撮像画像に画像処理を実施し、各撮像画像のコントラストに基づき合焦画像を判定する合焦判定装置と、撮像装置およびＸＹＺ駆動装置の動作を制御する制御装置とを備える作業装置を用いた塗布工程のための焦点調節方法であって、前記基板が、その表面に高さの異なる複数の物体が配置された基板であり、前記撮像装置により基板の部分を撮像した部分撮像画像を取得し、前記部分撮像画像を前記表示装置の画像表示領域に表示させる第１ステップ、前記入力装置を介してユーザが選択した画像表示領域のうちの一つの分割領域に相応する基板の部分について、前記撮像装置および前記吐出装置を前記基板に対し上下方向に移動させながら複数枚の撮像画像を取得し、前記記憶装置に記憶し、記憶した撮像画像に対して、合焦判定装置により合焦画像判定をする第２ステップ、合焦画像と判定された撮像画像を画像表示領域に表示する第３ステップ、を有し、前記第１ステップにおいて、高さの異なる少なくとも２つの物体が含まれるように基板の部分を撮像すること、前記第２ステップにおいて、前記撮像装置および前記吐出装置を前記基板に対し上下方向に移動させながら連続的に撮像画像を取得し、当該撮像画像をその撮像時の上下方向座標値と共に記憶装置に記憶し、ユーザが選択した一つの分割領域内における各撮像画像が判定基準値を満たす場合に合焦画像と判定し、当該判定基準値を満たす複数の撮像画像に合焦識別フラグを付けること、前記第３ステップにおいて、合焦識別フラグが付された全ての撮像画像を並べて表示することを特徴とする焦点調節方法である。
上記別観点の焦点調節方法に係る本発明では、前記第２ステップにおいて、前記撮像装置が前記物体の高さを考慮した距離だけ上方に移動してから複数枚の撮像画像を取得するために下方に移動することを特徴としてもよい。ここで、前記物体のうち、少なくとも一つの物体が方形状であり、その角が塗布開始基準位置とされること、前記画像表示領域が、４つの分割領域に等分されることが好ましい。
上記別観点の焦点調節方法に係る本発明では、前記第３ステップにおいて、複数の合焦画像における合焦物体の高さ情報を同時に表示することを特徴としてもよい。
別観点の作業装置に係る本発明は、基板が載置されるワークテーブルと、オートフォーカス機能を有しない撮像装置と、ノズルを有する吐出装置と、撮像装置および吐出装置を連結する取付部材と、ワークテーブルと撮像装置および吐出装置とを相対移動させるＸＹＺ駆動装置と、撮像装置が撮像した画像を記憶する記憶装置と、複数の分割領域を有する画像表示領域を備えた表示装置と、画像表示領域内の任意の分割領域を指定可能とする入力装置と、記憶装置に記憶した複数枚の撮像画像に画像処理を実施し、各撮像画像のコントラストに基づき合焦画像を判定する合焦判定装置と、撮像装置およびＸＹＺ駆動装置の動作を制御する制御装置とを備える作業装置であって、前記基板が、その表面に高さの異なる複数の物体が配置された基板であり、前記制御装置が、前記撮像装置により高さの異なる少なくとも２つの物体が含まれるように前記基板の部分を撮像した部分撮像画像を取得し、前記部分撮像画像を前記表示装置の画像表示領域に表示させ、かつ、前記表示装置の画像表示領域に複数の分割領域を表示させること、前記入力装置を介してユーザが選択した画像表示領域のうちの一つの分割領域に相応する基板の部分について、前記撮像装置および前記吐出装置を前記基板に対し上下方向に移動させながら複数枚の撮像画像を取得し、前記記憶装置に記憶させ、記憶した撮像画像に対して、合焦判定装置により合焦画像判定をさせること、前記合焦画像判定において、前記撮像装置および前記吐出装置を前記基板に対し上下方向に移動させながら連続的に撮像画像を取得し、当該撮像画像をその撮像時の上下方向座標値と共に記憶装置に記憶し、ユーザが選択した一つの分割領域内における各撮像画像が判定基準値を満たす場合に合焦画像と判定し、当該判定基準値を満たす複数の撮像画像に合焦識別フラグを付けること、合焦画像と判定され、合焦識別フラグが付された全ての撮像画像を前記表示装置の画像表示領域に並べて表示させることを特徴とする作業装置である。
上記別観点の作業装置に係る本発明では、前記表示装置が、タッチパネルを有する表示装置であり、前記入力装置が、タッチパネルに表示されたボタンにより構成されることを特徴としてもよい。
上記別観点の作業装置に係る本発明では、前記撮像装置および前記吐出装置が前記物体の高さを考慮した距離だけ上方に移動してから複数枚の撮像画像を取得するために下方に移動することを特徴としてもよい。
上記別観点の作業装置に係る本発明では、前記制御装置が、前記画像表示領域に複数の合焦画像における合焦物体の高さ情報を同時に表示させることを特徴としてもよい。

本発明によれば、撮像装置の視野内に様々な形状の物体が映し出された画像の中から選択した任意の物体の特徴点に自動合焦することを、廉価な装置構成により実現することが可能である。

実施形態例に係る作業装置の全体斜視図である。 実施形態例に係る作業装置の操作画面を説明する図である。 実施形態例に係る焦点合わせの方法を説明する図である。ここで、（ａ）は配線に焦点が合っている画像、（ｂ）は部品に焦点が合っている画像、（ｃ）は基板および撮像装置を側面から見た図を表している。 （ａ）撮像装置３の走査路を示す上面図、（ｂ）基板の全体画像を示す上面図である。 実施形態例に係る作業装置におけるティーチングを説明する図である。ここで、（ａ）は第一の位置における撮像画像Ａであり、（ｂ）は全体画像における位置指示を説明する図であり、（ｃ）は第二の位置における撮像画像Ｂである。 実施形態に係る複数焦点判定の説明をする図である。 実施形態に係る複数焦点判定の操作画面を説明する図である。

以下に、本発明を実施するための形態例を説明する。
＜装置＞
本発明に係る焦点調節方法を実施する作業装置１を図１に示す。
本実施形態の作業装置１は、撮像装置３と、Ｘ駆動装置４と、Ｙ駆動装置５と、Ｚ駆動装置６と、各駆動装置（４、５、６）の動作を制御する制御装置１０として機能するコンピュータ１１と、から主に構成される。

撮像装置３は、ワークテーブル２に載置された基板１７の画像を撮像するためのものであり、例えば約２４万画素（５１２×４８０ピクセル）のＣＣＤカメラを用いる。重量およびコストの観点から、レンズ構成枚数が少ない単焦点レンズを用いることが好ましい。本発明では、Ｚ駆動装置６により撮像装置３を昇降できるので、ズームレンズは不要である。他方で、ワークの位置・寸法を高精度で測定するために、比較的倍率が高く被写界深度が浅い高倍率のレンズを用いることが必要である。このようなレンズとして、例えば倍率が２〜８倍、被写界深度が０．０５〜０．５ｍｍのレンズを使用することが開示される。
撮像装置３は、撮像した画像をソフトウェアで処理することができるものであればＣＣＤカメラ以外のものを採用することもでき、必要に応じて拡大レンズや照明を備えてもよい。
撮像装置３の被写体（ワーク）は、例えば半導体素子が実装される基板であり、基板表面には配線パターンが形成されている。被写体が方形状の半導体チップであり、アンダーフィルや封止などの基板への塗布工程のための焦点調節が行われる場合には、半導体チップの角を塗布開始基準位置（すなわち、アライメントマーク）とすることができる。なお、アライメントマークとなる物体の特徴点は、方形状の物体の角に限定されない。

撮像装置３は取付部材２０を介してＺ駆動装置６に搭載され、上下方向（符号９）に移動可能とされている。Ｚ駆動装置６はＸ駆動装置４に搭載され、左右方向（符号７）に移動可能とされている。板状の取付部材２０には、液体材料の吐出を行う吐出装置１８や基板１７の状態を検査する検査装置１９が設置されており、撮像装置３と共に各駆動装置（４、５、６）により各方向（符号７、８、９）にワークテーブル２に対し相対移動可能となっている。
基板１７を載置するワークテーブル２は、Ｙ駆動装置５に搭載され、前後方向（符号８）に移動可能とされている。
各駆動装置（４、５、６）は、微小距離間隔（例えば０．１ｍｍ以下の精度）で連続的に位置決めをすることができ、例えばボールネジと電動モータとの組み合わせや、リニアモータを用いることができる。

コンピュータ１１は、撮像装置３が撮像した画像の処理を行い、合焦判定をする合焦判定装置１２、撮像装置３が撮像した画像を表示する表示装置１３、設定値の入力や各種操作を行うための入力装置１４、および画像や数値などを記憶する記憶装置１５を備えており、汎用的なパーソナルコンピュータ（ＰＣ）により構成することが可能である。コンピュータ１１は、接続ケーブル１６を介して作業装置１と接続される。本実施形態のコンピュータ１１の表示装置１３は、例えばタッチパネルであり、入力装置１４としても機能する。すなわち、本実施形態では表示装置１３が入力手段を備えるため、キーボードやマウス等の入力デバイスがなくとも操作できるようになっている。なお、表示装置１３を表示機能のみを備える液晶ディスプレイ等で構成し、キーボードやマウス等の物理入力デバイスにより入力装置１４を構成してもよい。

＜操作画面＞
本実施形態の作業装置１は、タッチパネルである表示装置１３の画面上から操作を行う。図２に、操作画面２１の説明図を示す。
操作画面２１は、撮像装置３が撮像した画像を表示する画像表示領域２２と、後述する合焦の対象となる画像表示領域を選択するための選択ボタン２３と、画像および座標値を記憶する操作を行うための記憶ボタン２４と、後述する複数焦点判定ボタン２５と、撮像装置３が現在の位置で実際に撮像している画像を表示させるためのカメラ画像表示ボタン２６と、予め撮像した基板１７の全体画像３８を表示するための全体画像表示ボタン２７とを備えている。

画像表示領域２２は、被写体（ワーク）の凹凸の状況に応じて、例えば２〜１６個の領域に等分した分割領域を有している。この分割領域は、分割領域を囲む枠線などによりユーザに視認可能な態様で表示されている。被写体（ワーク）に方形状の物体が配置されている場合、その角にアライメントマークが設定されることが多く、この場合分割領域の全部を当該物体が占めるようにすべく、画像表示領域２２を４つに等分割することが好ましい。本実施形態では、画像表示領域２２をＡ〜Ｄの４つの領域に等分割している。すなわち、Ａ〜Ｄの各領域の画素数は、２５６×２４０ピクセルである。
本実施形態の選択ボタン２３は、５つの領域（ａ〜ｅ）に区画されており、角の４つのボタン（ａ〜ｄ）の位置は画像表示領域２２を縦横に４分割したときのそれぞれの分割領域（Ａ〜Ｄ）の位置に対応している。中央のボタンｅは、画像表示領域２２における分割領域全体（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）の中で焦点を合わせたい場合に使用する。

＜焦点調節動作＞
焦点自動調節動作を図３および図４を参照しながら説明する。
図３は、基板１７の上面に配線２８と部品Ａ２９が実装された場合を例示するものである。図３（ａ）および（ｂ）は、基板１７の一部を上面から撮像した画像であり、分割領域ＢおよびＤを縦断するように配線２８が写し出され、分割領域Ｃの全体に部品Ａ２９が映し出されている。ここで、図３（ａ）では配線２８に焦点が合っており、図３（ｂ）では部品Ａ２９に焦点が合っている。図３（ｃ）は、基板１７と撮像装置３の位置関係を示す側面図である。
図４（ａ）は撮像装置３の走査路３７を示す上面図、図４（ｂ）は基板１７の全体画像３８を示す上面図である。撮像装置３のレンズ３５を、Ｘ駆動装置４およびＹ駆動装置５により走査路３７に沿って移動させながら撮像を行うことで、基板１７の全体像を取得する。撮像装置３の一回あたりの撮像画像（部分撮像画像）は符号３６に示すとおりであり、撮像視野には基板の一部しか表示されない。そのため、図４では２４回撮像を行うことにより、基板１７の全体像を取得している。図４（ｂ）に示す基板１７の全体画像３８は、２４枚の撮像画像をつなぎ合わせて作成している。
焦点自動調節動作は、撮像装置３の一回あたりの撮像画像３６を４つの画像表示領域Ａ〜Ｄに分割することにより行われる。

以下では分割領域ＢおよびＤを縦断する配線２８に焦点を合わせる場合の操作手順を説明する。
まず、操作画面２１には、分割領域ＢおよびＤを縦断する配線２８が表示されている。この段階では、通常は焦点が合わない状態にある。この状態において、配線２８が映っている分割領域ＢまたはＤに対応する選択ボタン２３ｂまたは２３ｄを押す。これにより、撮像装置３はＺ駆動装置６により下降移動する（水平移動はしない）。ここで、Ｚ駆動装置６の下降移動は、撮像装置３を数ｍｍ（例えば２ｍｍ程度）上昇させた後に開始することが好ましい。焦点が合ったかどうかの判断は複数枚の撮像画像の比較によって行うところ、動作開始位置でちょうど焦点が合っていた場合、比較対象画像がないために合焦の判断ができず、合焦位置を通過してしまう可能性があるためである。

撮像装置３は、下降移動をしながら選択した分割領域に対応する基板１７の上面を連続的に撮像し、撮像画像を撮像位置のＺ座標値と共に逐次記憶装置１５に記憶する。撮像装置３は、例えば２ｍｍ／秒の速度で６０ｍｍの下降移動を行い、０．０２ｍｍ刻みで撮像を行う。すなわち、本実施形態では、最大で３０００枚の画像を取得する。
合焦判定装置１２は、コンピュータ１１の演算装置に合焦判定処理をさせるソフトウェアにより実現することができる。すなわち、コンピュータ１１の演算装置は、記憶装置１５に記憶した複数枚の撮像画像に画像処理を実施し、コントラストにピークを有する画像を合焦画像と判定し、合焦識別フラグを付ける。この合焦判定処理に要する時間は、例えば２〜３秒程度である。

コンピュータ１１の演算装置による画像処理では、各撮像画像内の隣り合う画素同士の色値の差を全ての画素について求め、その値を記憶装置１５に記憶し、色値の差が最大となる画素を含む撮像画像を合焦画像と判定する。本実施形態では、色値を２５６階調で表現しているがこれに限定されず、例えば４０９６階調や６５５３６階調としてもよい。この画像処理は、撮像装置３の下降移動と並行して行われ、合焦画像が判定された場合には撮像装置３の下降移動は停止する。色値の差は、下降動作とともに増加し、ピークを迎えて減少に転ずる傾向にあることから、本実施形態ではピークが現れたＺ方向位置を合焦位置と判定している。なお、ピークは必ずしも一つとは限らないが、本実施形態では、最初のピークを検出した時点で下降動作を停止する仕様としている。合焦の対象となる物体の画像は、操作画面２１の画像表示領域２２に明瞭に表示される。例えば、図３（ａ）では配線２８に焦点が合っている。合焦の対象となる物体は、基板上に設けられた凹部であってもよい。

撮像装置３のＺ軸方向下降動作には、ユーザーの設定により下限値が設けられており、合焦画像の判定がなくとも、下限値で下降動作が自動停止する仕様となっている。この下限値は、撮像装置３や吐出装置１８が基板１７の上面または搭載部品に衝突しないように選ぶ必要がある。下限値まで撮像装置３の下降動作を行っても合焦画像を見つけられなかった場合は、下限位置から撮像装置３を上昇移動させながら上述の画像処理を行い、再びコントラストにピークを有する画像（すなわち合焦画像）を探索する。上昇動作は、Ｚ軸の原点位置まで行うようにするとよい。

以上が配線２８に焦点を合わせる場合の操作手順である。基板１７の左下に位置する（すなわち分割領域Ｃに位置する）部品Ａ２９に焦点を合わせたい場合は、操作画面２１において、選択ボタン（２３ｃ）を押すことで前述の焦点調節動作が開始される。これにより、選択した画像表示領域における焦点調節を自動で行うことができ、部品Ａ２９に焦点が合った図３（ｂ）の撮像画像が取得できる。
このように、本実施形態の焦点調節手法によれば、選択された画像表示領域の分割領域内にある基板上の物体に自動で合焦することが可能である。また、撮像装置のＺ軸方向下降動作には下限値が設けられているため、撮像装置が基板上の物体に衝突するおそれもない。
本実施形態では、複数の物体（部品、配線等）が実装された基板において、分割領域内に一種類の物体が実装されていることを前提としているが、各分割域内に複数種類の物体が実装されている場合は、後述する複数焦点判定機能により任意の焦点位置を選択することも可能である。

＜ティーチング＞
アライメントを行うための基準位置のティーチングの一例を図５を参照しながら説明する。以下の手順は、塗布位置や検査位置などを設定する場合にも適用することが可能である。
ティーチングは、２点の基準位置をコンピュータに記憶させることにより行うことが一般的である。精度の点からは、基板上のある程度離れた位置にある２点を基準位置に設定することが好ましく、例えば、基板の右上近傍と右下近傍であったり（縦の関係）、基板の右上近傍と左上近傍であったり（横の関係）、基板の右上近傍と左下近傍であったりする（対角の関係）。
以下では、第一の位置における撮像画像３６Ａでのティーチングを終え、第二の位置における撮像画像３６Ｂでのティーチングを行う場合の手順を説明する。
図５（ａ）は第一の位置における撮像画像３６Ａであり、図５（ｂ）は全体画像３８における位置指示を説明する図であり、（ｃ）は第二の位置における撮像画像３６Ｂである。

（１）撮像画像３６Ａが画像表示領域２２に表示された状態において、「全体画像表示ボタン２７」を押すと、画像表示領域２２に基板１７の全体画像３８が表示される。
（２）基準位置として登録したい箇所を画面上で指示する。図５の例では、所望位置である第二の位置４０に指で触れる。これにより、撮像装置３がＸ駆動装置４およびＹ駆動装置５により指示された第二の位置４０まで移動する。
（３）「カメラ画像表示ボタン２６」を押し、撮像装置３の撮像画像３６Ｂに切り換える。なお、この時点では、撮像装置３の焦点は合っていない。
（４）焦点を合わせたい箇所を含む分割領域に対応する「選択ボタン２３」（選択ボタン２３ａ〜ｅのいずれか）を押す。これにより、上述の焦点調節動作が開始され、自動で撮像装置３の焦点調節がされる。
（５）基準位置となる特徴点（例えば、部品の角部など）が画面の中心となるように、画像表示領域２２に表示される画像位置の調節を行う。本実施形態例では、画像表示領域２２に表示された特徴点に指で触れると、当該接触位置が中心となるように自動で画像位置の調節が行われる。その後、「記憶ボタン２４」を押し、ＸＹＺ座標値（および表示された撮像画像３６Ｂ）を記憶する。
以上の動作により、アライメントを行うための基準位置のティーチングが完了する。

＜複数焦点判定機能＞
一の分割領域内に複数種類の物体が実装されている場合の焦点判定手法を図６および図７を参照しながら説明する。
図６に示すように、一の分割領域内に高さの異なる部品（２９、３０）および配線２８がある場合を考える。操作画面２１において、一の分割領域を選択し、複数焦点判定ボタン２５を押すと、図７に示すような、複数焦点判定画面３１が表示される。複数焦点判定画面３１において、開始ボタン３２を押すと、Ｚ駆動装置６が作動して、基板１７面に実装されている物体（２８、２９、３０）の高さを考慮した分（図６の例では約４０ｍｍとしている）だけ撮像装置３のＺ位置を上昇させた後、下降移動させる。なお、撮像装置３の水平方向の位置調整が終了していない場合は、Ｚ方向（鉛直方向）への移動と同時にまたは前後して、Ｘ駆動装置４およびＹ駆動装置５により撮像装置３を水平移動させる。

撮像装置３は、下降移動をしながら選択した分割領域Ａ〜Ｄに対応する基板１７の上面を連続的に撮像し、撮像画像を撮像位置のＺ座標値と共に逐次記憶装置１５に記憶する。この連続撮像の処理は、上述の焦点調節動作と同じであるが、複数焦点の判定に際しては、途中で下降移動を停止させず、ユーザが予め設定した下限値まで連続撮像を継続する。
コンピュータ１１の演算装置は、記憶装置１５に記憶した複数枚の撮像画像に画像処理を実施し、合焦画像を判定し、合焦識別フラグを付する。合焦画像は、例えば予め設定した判定基準値（例えば、色値の最大値の１／２、１／３、３／４、或いは各撮像画像の微分値の閾値）に基づき判定する。この合焦判定で条件に合致する撮像画像を選定し、これらの画像をＺ座標値に基づき昇順（降順としてもよい）で付番し、画像表示領域３４に並べて表示する（図７参照）。各撮像画像取得時のＺ座標値は、合焦物体の基板からの高さに換算され、画像表示領域３４の横に位置する高さ表示領域３３に表示される。Ｚ座標値と合焦物体の高さの関係式は、予め高さ情報の分かっている物体に対し合焦作業を行うことにより取得しておく。図６の例では、配線２８、部品Ａ２９、部品Ｂ３０について３つの合焦画像が得られ、それぞれＮｏ．１からＮｏ．３までの部品番号が付番され、部品の高さの値（ｍｍ）と共に撮像画像が表示される。

以上、本発明の実施形態を単に例示として詳細に説明したが、本発明の新規な教示及び有利な効果から実質的に逸脱せずに、その実施の形態には多くの改変例が可能である。

１：作業装置、２：ワークテーブル、３：撮像装置、４：Ｘ駆動装置、５：Ｙ駆動装置、６：Ｚ駆動装置、７：Ｘ移動方向、８：Ｙ移動方向、９：Ｚ移動方向、１０：制御装置、１１：コンピュータ、１２：画像処理装置、１３：表示装置（出力装置）、１４：入力装置、１５：記憶装置、１６：接続ケーブル、１７：ワーク（基板）、１８：吐出装置、１９：検査装置、２０：取付部材、２１：操作画面、２２：画像表示領域、２３：選択ボタン（ａ〜ｅ）、２４：記憶ボタン、２５：複数焦点判定ボタン、２６：カメラ画像表示ボタン、２７：全体画像表示ボタン、２８：配線、２９：部品Ａ、３０：部品Ｂ、３１：複数焦点判定画面、３２：開始ボタン、３３：高さ表示領域、３４：画像表示領域、３５：レンズ、３６：一回あたりの撮像画像（部分撮像画像）、３７：走査路、３８：基板の全体画像、３９：第一の位置、４０：第二の位置

Claims (8)

1. 基板が載置されるワークテーブルと、
   オートフォーカス機能を有しない撮像装置と、
   特定の作業を行うための装置と、
   ワークテーブルと撮像装置とを相対移動させるＸＹＺ駆動装置と、
   撮像装置が撮像した画像を記憶する記憶装置と、
   複数の分割領域を有する画像表示領域を備えた表示装置と、
   画像表示領域内の任意の分割領域を指定可能とする入力装置と、
   記憶装置に記憶した複数枚の撮像画像に画像処理を実施し、合焦画像を判定する合焦判定装置と、
   撮像装置およびＸＹＺ駆動装置の動作を制御する制御装置とを備える作業装置を用いた焦点調節方法であって、
   前記基板が、その表面に高さの異なる複数の物体が配置された基板であり、
   前記撮像装置により基板の部分を撮像した部分撮像画像を取得し、前記部分撮像画像を前記表示装置の画像表示領域に表示させる第１ステップ、
   前記入力装置を介してユーザが選択した画像表示領域のうちの一つの分割領域に相応する基板の部分について、前記撮像装置を前記基板に対し上下方向に移動させながら複数枚の撮像画像を取得し、合焦判定装置により合焦画像判定をする第２ステップ、
   合焦画像と判定された撮像画像を画像表示領域に表示する第３ステップ、
   を有し、
   前記第１ステップにおいて、高さの異なる少なくとも２つの物体が含まれるように基板の部分を撮像すること、
   前記第２ステップにおいて、前記撮像装置を前記基板に対し上下方向に移動させながら連続的に撮像画像を取得し、当該撮像画像をその撮像時の上下方向座標値と共に記憶装置に記憶し、ユーザが選択した一つの分割領域内における各撮像画像が判定基準値を満たす場合に合焦画像と判定し、当該判定基準値を満たす複数の撮像画像に合焦識別フラグを付けること、
   前記第３ステップにおいて、合焦識別フラグが付された全ての撮像画像および当該撮像画像における合焦物体の基板からの高さ座標を同時に表示することを特徴とする焦点調節方法。
2. 前記第２ステップにおいて、前記撮像装置が前記物体の高さを考慮した距離だけ上方に移動してから複数枚の撮像画像を取得するために下方に移動することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節方法。
3. 前記物体のうち、少なくとも一つの物体が方形状であり、
   前記画像表示領域が、４つの分割領域に等分されることを特徴とする請求項１または２に記載の焦点調節方法。
4. 前記特定の作業を行うための装置が、検査装置であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の焦点調節方法。
5. 基板が載置されるワークテーブルと、
   オートフォーカス機能を有しない撮像装置と、
   特定の作業を行うための装置と、
   ワークテーブルと撮像装置とを相対移動させるＸＹＺ駆動装置と、
   撮像装置が撮像した画像を記憶する記憶装置と、
   複数の分割領域を有する画像表示領域を備えた表示装置と、
   画像表示領域内の任意の分割領域を指定可能とする入力装置と、
   記憶装置に記憶した複数枚の撮像画像に画像処理を実施し、合焦画像を判定する合焦判定装置と、
   撮像装置およびＸＹＺ駆動装置の動作を制御する制御装置とを備える作業装置であって、
   前記基板が、その表面に高さの異なる複数の物体が配置された基板であり、
   前記制御装置が、前記撮像装置により高さの異なる少なくとも２つの物体が含まれるように前記基板の部分を撮像した部分撮像画像を取得し、前記部分撮像画像を前記表示装置の画像表示領域に表示させ、かつ、前記表示装置の画像表示領域に複数の分割領域を表示させること、
   前記入力装置を介してユーザが選択した画像表示領域のうちの一つの分割領域に相応する基板の部分について、前記撮像装置を前記基板に対し上下方向に移動させながら複数枚の撮像画像を取得し、合焦判定装置により合焦画像判定をさせること、
   前記合焦画像判定において、前記撮像装置を前記基板に対し上下方向に移動させながら連続的に撮像画像を取得し、当該撮像画像をその撮像時の上下方向座標値と共に記憶装置に記憶し、ユーザが選択した一つの分割領域内における各撮像画像が判定基準値を満たす場合に合焦画像と判定し、当該判定基準値を満たす複数の撮像画像に合焦識別フラグを付けること、
   合焦画像と判定され、合焦識別フラグが付された全ての撮像画像および当該撮像画像における合焦物体の基板からの高さ座標を前記表示装置の画像表示領域に同時に表示させることを特徴とする作業装置。
6. 前記表示装置が、タッチパネルを有する表示装置であり、
   前記入力装置が、タッチパネルに表示されたボタンにより構成されることを特徴とする請求項５に記載の作業装置。
7. 前記撮像装置が前記物体の高さを考慮した距離だけ上方に移動してから複数枚の撮像画像を取得するために下方に移動することを特徴とする請求項５または６に記載の作業装置。
8. 前記特定の作業を行うための装置が、検査装置であることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の作業装置。