JP4495069B2 - 撮像装置、部品実装機 - Google Patents

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。
同図に示す、１次元ＣＣＤカメラ１は、受光した光の強さに応じた電荷を蓄積す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蓄積していく。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，・・・，Ａ_n-1，Ａ_n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，・・・，Ａ_n-1，Ａ_n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，・・・，Ａ_n-1，Ａ_n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、部品実装機は高速化、多機能化が進んでおり、小型の電子部品から大型の電子部品、異形部品に至るまで一台の部品実装機で電子部品を高速に実装する多機能高速機と称される装置が出現している。この高速多機能機は、小型の電子部品については、複数の電子部品を一度に複数列に保持して装着し、大型や異形の電子部品を一列に保持して装着する。そして高速多機能機は、前記電子部品の保持の態様に対応して電子部品の保持ユニットを複数個保持する場合もある。

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、複数列で保持された電子部品を一度に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、一度に撮像する電子部品のそれぞれのサイズが小さい場合や、一列で保持される電子部品の場合は、電子部品の間や電子部品の両脇に存在する無駄な空間までも全て撮像しなければならない。従って、このように撮像された画像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、長い１次元ＣＣＤカメラで小さな電子部品を撮像する場合に対応した発明として、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、二つの電子部品を反対側に偏らせた上で、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。このような状態で二つの電子部品Ｐを撮像すると光学系７の収差のために特に片側の部品の画像がひずんでしまい、正確な画像処理が行えない場合がある。

さらに、片方に偏った受光素子アレイの視野に電子部品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部品保持ユニットの位置を微調整して電子部品Ｐの位置を調整する必要がある。

そこで、本発明は、複数の部品の同時撮像にも対応する長い１次元の撮像装置を用いて撮像する場合でも、無駄な部分を撮像せずに短い処理時間を実現しつつ、部品を保持する保持ユニットを一定の位置に配置し撮像を行うことができ、光学系による歪みを抑制し得る撮像装置などの提供を目的としている。

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、受け取った電荷を二つの領域に分けて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前記領域毎に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と前記シフトレジスタの領域の境界近傍に対応する部分とを遮光する三ヶ所の遮光部を備える第１遮光手段と、前記受光素子アレイの両端部を遮光する二ヶ所の遮光部を備える第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ことを特徴とする。

また、前記切替手段は、同時に撮像する撮像対象物の数に対応して前記遮光手段を切り替えてもよい。

前記撮像装置はさらに、前記切り替えられた遮光手段によって遮光されていない受光素子数に応じた時間で、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望ましい。

上記発明によれば、撮像対象物の撮像数や配置状態に応じて受光素子アレイを遮光する態様を切り替えることができ、不要な画像情報を廃して高速な処理を行うことができる。しかも、受光素子アレイの中央部に対応する所定の位置で対象物を撮像できるため、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、受け取った電荷を二つの領域に分けて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前記領域毎に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と前記シフトレジスタの領域の境界近傍に対応する部分とを遮光する三ヶ所の遮光部を備える第１遮光手段と、前記受光素子アレイの両端部を遮光する二ヶ所の遮光部を備える第２遮光手段と、前記受光素子アレイの長さ方向と交差するように部品を移動させる移動手段と、移動手段が保持する部品の配置状態に応じて前記第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、を備えることを特徴とする。

前記部品実装機はさらに、前記切り替えられた遮光手段によって遮光されていない受光素子数に応じた時間で、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、前記転送指令信号に同期して部品を移動させてもよい。

上記発明によれば、部品実装機において、部品の移動手段に対応して遮光状態を変更することができるため、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、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。

前記画像信号蓄積ステップはさらに、前記遮光手段特定ステップで特定された遮光手段が第１遮光手段であった場合は、それぞれのシフトレジスタから出力された電荷をそれぞれの画像信号として蓄積し、特定された遮光手段が第２遮光手段であった場合は、それぞれのシフトレジスタから出力された電荷を一つの画像信号として蓄積することが望ましい。

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、大型の部品や複数列に保持される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比較的小型の部品を撮像する場合、複数列で部品が保持される場合と単数列で部品が保持される場合とに対応して前記撮像装置の遮光状態を切り替えることで、光学系の中心付近で比較的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。

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り、（ａ）は高速ヘッドを備えたもの、（ｂ）は汎用ヘッドを備えたものを示している。

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り、（ａ）は高速ヘッドを備えたもの、（ｂ）は汎用ヘッドを備えたものを示している。

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、装着するヘッド１０１と、当該ヘッド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。

ヘッド１０１は、電子部品を移動させて基板上に実装するユニットである。特に、高速ヘッド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ている。一方、汎用ヘッド１０１は、装着ヘッドが一列に並べて設けられている。前記各装着ヘッドは、ヘッド１０１の本体に対し、独立に上昇、下降ができるものとなされており、ヘッド１０１の水平面内の位置決めがなされた後、装着ヘッドが上昇、下降することにより電子部品を吸着したり電子部品を装着したりすることができるようになっている。

また、前記高速ヘッド１０１と汎用ヘッドとは必要に応じ、例えば部品の実装順序に応じて切り替えて使用される。具体的には、比較的小さい電子部品を多く装着する実装順序の早い段階では高速ヘッド１０１を使用し、比較的大型や異形の電子部品を装着する実装順序の遅い段階では汎用ヘッドを切り替えて使用する。

ＸＹロボット１０２は前記ヘッド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）は両端部のみを遮光する遮光手段で遮光した状態、（ｂ）は両端部と中央部とを遮光する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）は高速ヘッド１０１に対応した遮光手段で遮光した状態、（ｂ）は汎用ヘッド１０１に対応した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とを備えている。そして１次元ＣＣＤカメラ１２０は、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。

また、シフトレジスタ１２２は中央部を境界として二つの領域に回路的に分けられており、右の領域は右の出力部１２４へ、左の領域は左の出力部１２４に電荷を出力するものとなされている。

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一列に配置される三ヶ所の遮光部である三枚の遮光板１３１と一列に配置される二ヶ所の遮光部である二枚の遮光板１３１と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一列に２箇所並べて設ける部分と、この部分と並んで長い矩形の孔を１箇所設ける部分を備えることにより、所定の間隔で配置される三枚の遮光板１３１と二枚の遮光板１３１とを実現している。

さらに詳細には、図６に示すように、第１の遮光手段１３０ｂは、二つの矩形の孔を挟んで三枚の遮光板１３１が配置されている。第２の遮光手段１３０ａは、長い矩形の孔を挟んで二枚の遮光板１３１が配置されている。そして、第１の遮光手段１３０ｂと第２の遮光手段１３０ａとは一体となされ、マスク１３５が形成されている。

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）に示すように段階的に移動することで、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とシフトレジスタ１２２の境界近傍とを覆う場合と、両端の一部のみを覆う場合との二つの状態を切り替えることができる。

なお、前記切替装置１３７は、受光素子アレイ１２１の上方からマスク１３５をはずした状態にまで切り替えることが可能となる。この場合、受光措置アレイ１２１は遮光されずに使用されることとなる。

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により上記マスク１３５と同様の効果を得ることも可能である。

図５において遮光手段１３０は、１次元ＣＣＤカメラ１２０とレンズ１２５の間に配置されているが電子部品Ｐとレンズ１２５の間に配置されていても良い。

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に転送を許可する第１転送指令信号と第２転送指令信号とをそれぞれ所定の時間間隔で出力する処理部である。本実施形態の場合、第１転送指令信号を出力する間隔と第２転送指令信号を出力する間隔が同じであるため、一つの転送指令信号が第１転送指令信号と第２転送指令信号を代替している。すなわち一つの転送指令信号が出力されると、シフトゲート１２３はシフトレジスタ１２２の二つの領域に受光素子アレイ１２１の電荷が同時に転送される。

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、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。

さらに、制御部６３０は、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。

また、画像処理部６９２は、高速ヘッド１０１に保持される電子部品Ｐを撮像している場合は、二つのシフトレジスタ１２２からの出力を二つの画像として処理し、汎用ヘッド１０１に保持される電子部品Ｐを撮像している場合は、二つのシフトレジスタ１２２からの出力を一つの画像として処理している。

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。なお、図８は、シフトレジスタ１２２の二つの領域の片側、及びそれに対応する受光素子アレイ１２１とシフトゲート１２３の部分を示している。

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、第１の遮光手段１３０ｂがセットされているか第２の遮光手段１３０ａがセットされているかを取得し、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、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、遮光板１３１の間隔に対応する時間が選択され、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の二つの視野の中央部に二つの電子部品Ｐがそれぞれ配置されると共に、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、マスク１３５を切り替えて、１次元ＣＣＤカメラ１２０の両端などを遮光する（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。なお、以下の説明はシフトレジスタ１２２の二つの領域の一方について説明している。他方は、以下説明と同様であるためその説明を省略する。

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の蓄積がなされるが（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蓄積はない（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）を副走査方向可変設定値の大きい方が満了するまで繰り返し、画像信号を蓄積していく。

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の中央部分には次の電荷の蓄積がなされ（図９中Ｆ〜Ｊ）、両端部には電荷の蓄積はない（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の大きさや配列に応じて、受光する必要のない部分が遮光され、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、二つの電子部品Ｐの像が同時に撮像できるためさらに高速化を図ることができる。また、一つの電子部品Ｐの像が二分割されて撮像されるため、一つの場合でも高速化が図られる。

なお、本実施形態のマスク１３５に備えられる遮光板１３１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。

本発明は、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。

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り、（ａ）は高速ヘッドを備えたもの、（ｂ）は汎用ヘッドを備えたものを示している。 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り、（ａ）は高速ヘッドを備えたもの、（ｂ）は汎用ヘッドを備えたものを示している。 撮像装置１１０の平面図であり、（ａ）は両端部のみを遮光する遮光手段で遮光した状態、（ｂ）は両端部と中央部とを遮光する遮光手段で遮光した場合を示している。 撮像装置１１０とヘッド１０１と電子部品Ｐとの関係を示した側面図であり、（ａ）は高速ヘッド１０１に対応した遮光手段で遮光した状態、（ｂ）は汎用ヘッド１０１に対応した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、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。

符号の説明

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 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

Claims (8)

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、受け取った電荷を二つの領域に分けて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前記領域毎に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と前記シフトレジスタの領域の境界近傍に対応する部分とを遮光する三ヶ所の遮光部を備える第１遮光手段と、
   前記受光素子アレイの両端部を遮光する二ヶ所の遮光部を備える第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
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記切替手段は、同時に撮像する撮像対象物の数に対応して前記遮光手段を切り替える請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮像装置はさらに、
   前記切り替えられた遮光手段によって遮光されていない受光素子数に応じた時間で、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請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
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、受け取った電荷を二つの領域に分けて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前記領域毎に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と前記シフトレジスタの領域の境界近傍に対応する部分とを遮光する三ヶ所の遮光部を備える第１遮光手段と、
   前記受光素子アレイの両端部を遮光する二ヶ所の遮光部を備える第２遮光手段と、
   前記受光素子アレイの長さ方向と交差するように部品を移動させる移動手段と、
   移動手段が保持する部品の配置状態に応じて前記第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、
   を備えることを特徴とする部品実装機。
5. 前記部品実装機はさらに、
   前記切り替えられた遮光手段によって遮光されていない受光素子数に応じた時間で、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。
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、
   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。
7. 前記画像信号蓄積ステップはさらに、
   前記遮光手段特定ステップで特定された遮光手段が第１遮光手段であった場合は、それぞれのシフトレジスタから出力された電荷をそれぞれの画像信号として蓄積し、特定された遮光手段が第２遮光手段であった場合は、それぞれのシフトレジスタから出力された電荷を一つの画像信号として蓄積することを特徴とする請求項６に記載の撮像方法。
8. 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、
   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二組の遮光部間にそれぞれ応じた時間で、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。

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