JP5822630B2 - カメラ装置 - Google Patents

Description

本発明は、被写体を撮像して画像データを記録するカメラ装置に関するものである。

近年、カメラ装置は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を有するデジタルカメラの普及に伴い、様々な分野で使用されている。例えば、特許文献１には、工業分野に適用されたＦＡ用カメラ装置が開示されている。このＦＡ用カメラ装置によれば、電子部品装着装置において、取得した画像データによって基板認識を行い、部品を吸着したヘッドの位置決め精度の向上を図っている。このようなカメラ装置では、用途の多様化に伴って、要求される機能および性能も様々である。そして、要求された機能について汎用のカメラ装置では対応できない場合に、その機能を実装した専用のカメラ装置が必要となる。しかし、所定の機能に特化した専用のカメラ装置は、その製作に多くの時間を要し、汎用のカメラ装置と比較してコストが高くなることが懸念される。

また、カメラ装置は、設置した後に用途や要求性能が変更されることがある。そうすると、これに伴う修正に多くの時間を要するため、用途変更などに即時に対応できない上に、修正コストがかかるという問題点があった。例えば、特許文献２には、撮像素子が設けられた撮像モジュールをカメラ本体に着脱可能に連結して構成されるカメラが開示されている。これにより、例えば、カメラ装置に要求される撮像範囲や分解能が変更されても撮像モジュールの交換により、ある程度の変更に対応することができるものと考えられる。

特開２０００−２９４９９２号公報 特開２００４−３０４６０４号公報

しかしながら、工業分野を始め様々な分野で使用されるカメラ装置には、撮像モジュールの交換の他にも画像処理の種類や処理機能の変更の要請がある。さらには、通信を行う外部機器の変更によってはインターフェイスを修正する必要が生じ、またカメラ装置の設置場所などによっては外形寸法が制約されることもある。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、種々の用途に適用可能となるように設計上の自由度を向上させることができるカメラ装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明によると、カメラ装置は、外部機器との通信により入力した撮像指令に基づいて撮像し、当該撮像により取得した画像データを前記外部機器に出力する。カメラ装置は、被写体を撮像して前記画像データを取得し且つ前記外部機器と通信する機能を有しない撮像モジュールと、前記外部機器と通信する外部通信モジュールと、前記撮像モジュールおよび前記外部通信モジュールを除く第三のモジュールと、を含む異なる機能を有する３以上のモジュールは、前記撮像モジュールと前記外部通信モジュールとの間、前記撮像モジュールと前記第三のモジュールとの間、および前記外部通信モジュールと前記第三のモジュールとの間で共通化された共通信号によって互いに通信可能な通信部をそれぞれ有する。前記カメラ装置は、３以上の前記モジュールのうち、少なくとも前記撮像モジュールおよび前記外部通信モジュールを含むように選択された複数の前記モジュールを着脱可能に連結して構成される。

請求項２に係る発明によると、請求項１において、前記モジュールには、前記画像データに対して画像処理を実行する画像処理モジュールが含まれ、前記カメラ装置は、前記撮像モジュール、前記画像処理モジュール、および前記外部通信モジュールを着脱可能に連結して構成され、前記画像処理モジュールは、前記カメラ装置を構成した後に、前記画像処理を実行する論理回路を定義可能な回路素子を有する。

請求項３に係る発明によると、請求項１または２において、前記撮像モジュールおよび前記外部通信モジュールは、前記カメラ装置を構成した後に、割り当てられた機能を実行する論理回路を定義可能な回路素子を有する。

請求項４に係る発明によると、請求項１〜３の何れか一項において、前記モジュールは、連結される他の前記モジュールに対して、連結方向に垂直な平面内において異なる複数の角度を選択的に設定して連結可能な連結部を有する。

請求項５に係る発明によると、請求項１〜４の何れか一項において、前記撮像モジュールは、当該撮像モジュールが取得した前記画像データに対して画像処理を実行する画像処理機能をさらに有する。

請求項６に係る発明によると、請求項１〜５の何れか一項において、前記モジュールは、連結される他の前記モジュールのメモリ部に記憶された当該モジュールの構成に係るハードウェア情報を入力し、当該ハードウェア情報に応じた処理を実行する。

請求項７に係る発明によると、請求項１〜６の何れか一項において、前記モジュールは、異なる機能を有する複数のサブモジュールを着脱可能に連結して構成されることにより、当該モジュールに割り当てられた機能を有する。

請求項８に係る発明によると、請求項１〜７において、前記カメラ装置は、複数の前記モジュールを前記撮像モジュール、前記第三のモジュール、および前記外部通信モジュールの順で連結して構成され、前記撮像モジュールおよび前記外部通信モジュールは、前記撮像モジュールと前記第三のモジュールとの間、および前記第三のモジュールと前記外部通信モジュールとの間で共通化された前記共通信号によって、前記第三のモジュールを介して互いに通信する。
請求項９に係る発明によると、請求項１〜８の何れか一項において、前記外部通信モジュールは、通信可能に接続される前記外部機器によって規定される通信プロトコルまたは通信規格に準拠し、且つ規定のデータ伝送路に対応した通信手段によって前記外部機器との間で通信可能な外部通信機能を有する。
請求項１０に係る発明よると、請求項１〜９の何れか一項において、前記モジュールには、前記画像データに基づいて所定の動作を自動で行う自律動作モジュールが含まれる。前記カメラ装置は、３以上の前記モジュールのうち、少なくとも前記撮像モジュール、前記外部通信モジュール、および前記自律動作モジュールを含むように選択された複数の前記モジュールを着脱可能に連結して構成される。

請求項１に係る発明によると、カメラ装置は、異なる機能を有する３以上のモジュールから選択された複数のモジュールを着脱可能に連結して構成される。そして、各モジュールは、共通化された共通信号によって互いに通信可能な通信部を有しているので、複数のモジュールを要求に応じて連結することが可能となる。これにより、設計上の自由度が向上し、要求される機能や性能を有するようにカメラ装置を構成することで、種々の用途に適用することができる。また、複数のモジュールは、モジュール単位での設計や検査が可能であり、既存のモジュールを流用することができる。これにより、専用のカメラ装置を製作する場合と比較して、開発工数を大幅に削減することができる。

請求項２に係る発明によると、カメラ装置は、画像処理モジュールを含むように選択された複数のモジュールを連結して構成されている。そして、この画像処理モジュールは、カメラ装置を構成した後に、画像処理を実行する論理回路を定義可能な回路素子を有している。この回路素子は、広義のＰＬＤ（Programmable Logic Device）であって、論理回路を定義されることによって特定の画像処理を実行可能となる集積回路である。画像処理モジュールは、ＰＬＤを有することによって選択的に他のモジュールと連結されてカメラ装置を構成した段階で、そのカメラ装置が特定の用途に使用可能となるように論理回路を定義されて機能することができる。これにより、設計上の自由度が向上し、要求に応じたカメラ装置を構成することができる。また、例えば、画像処理モジュールがＰＬＤに含まれるＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を有する場合には、より複雑で高度な画像処理が可能となる。

ここで、特定用途に論理回路を定義可能な集積回路としてはＰＬＤの他に、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）がある。このようなＰＬＤおよびＡＳＩＣのような集積回路は、同じ処理を実行可能なマイコンに置き換えることは可能である。また、ＡＳＩＣは、実装面積を小さくできるなどＰＬＤに対して優れている点はあるが、論理回路の書き換えができない。一方で、ＰＬＤは、定義した論理回路を書き換えることができるため、例えばカメラ装置の用途が変更され異なる画像処理を要求された場合などに、新たな論理回路を定義することで対応することができる。このように、複数のモジュールを選択的に連結して構成されるカメラ装置においては、画像処理モジュールがＰＬＤを有することで、設計上の自由度をさらに向上させることができるとともに、画像処理モジュールの汎用性を向上させることができる。

請求項３に係る発明によると、カメラ装置に少なくとも含まれる撮像モジュールおよび外部通信モジュールは、カメラ装置を構成した後に、割り当てられた機能を実行する論理回路を定義可能な回路素子（ＰＬＤ）を有している。ここで、例えば、撮像モジュールは、被写体を撮像した際に、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＯＭＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの撮像素子に被写体光を結像させてデジタルの画像データに変換している。また、外部通信モジュールは、所定の通信形態や通信プロトコルによって外部機器と通信することになる。このように、撮像モジュールおよび外部通信モジュールは、モジュール単位で特定の処理を実行することを要求される。そこで、撮像モジュールおよび外部通信モジュールが上述したＰＬＤを有することにより、カメラ装置を構成した段階で、割り当てられた機能実行する論理回路を定義することができる。これにより、設計上の自由度が向上し、要求に応じたカメラ装置を構成することができる。

請求項４に係る発明によると、モジュールの連結部は、他のモジュールと連結された際に、連結方向に垂直な平面内において異なる複数の角度を選択的に設定して連結可能な構成となっている。即ち、一方のモジュールは、連結される他方のモジュールに対して、連結部を中心に少なくとも２種類以上の角度のうち所定角度に設定して連結することができる。これにより、モジュール同士の連結角度の自由度を向上させることができる。例えば、カメラ装置が工業分野に適用された場合には、ＦＡ用カメラ装置は、電子部品装着装置や工作機械などの機内に配置され、カメラ装置の設置場所などによっては外形寸法が制約されることがある。そこで、連結されるモジュール同士が所定の角度となるように調整することで、カメラ装置の配置環境などに適応することができる。このように、本発明により、カメラ装置の設計上の自由度を向上させることができる。

請求項５に係る発明によると、撮像モジュールは、画像データを取得する撮像機能に加えて、画像処理を実行する画像処理機能を有するものとしている。これにより、カメラ装置は、撮像モジュールおよび外部通信モジュールのみからなる最小の構成においても画像処理を実行することができるので、装置全体として小型化を図ることができる。

請求項６に係る発明によると、モジュールは、連結される他のモジュールのハードウェア情報に応じて、割り当てられた機能を発揮するように処理を実行する。また、他のモジュールは、このモジュールの構成に係るハードウェア情報をメモリ部に記憶している。例えば、このモジュールが撮像モジュールであれば、撮像素子の画素数や画像転送速度などがハードウェア情報に該当する。そして、このハードウェア情報を画像処理モジュールが入力した場合には、画素数や画像転送速度に応じた画像処理を実行することになる。これにより、モジュールは、連結される他のモジュールが交換され、カメラ装置の構成が変更された場合においても、他のモジュールのハードウェア情報を入力することで、新たな構成に対応することができる。よって、設計上の自由度をさらに向上させることができるとともに、モジュールの汎用性を向上させることができる。

請求項７に係る発明によると、モジュールは、異なる機能を有する複数のサブモジュールを着脱可能に連結して構成される。これにより、そのモジュールの外形に係る設計上の自由度を向上させることができる。また、サブモジュールの一部を交換することで、そのモジュールの機能や仕様を変更することができるので、モジュールの汎用性を向上させることができる。

請求項８に係る発明によると、カメラ装置は、撮像モジュール、画像処理モジュール、および外部通信モジュールの順で連結して構成されている。例えば、カメラ装置は、撮像モジュールが取得した画像データを画像処理モジュールにより画像処理し、外部通信モジュールから外部機器へとデータ転送する。そのため、このような順で各モジュールを連結して構成することにより、各モジュール内の配線を複雑にすることなくコンパクトに設計することができる。

第一実施形態：カメラ装置の使用状態の一例を示す概念図である。 複数のモジュールを選択的に連結して構成されたカメラ装置の模式図である。 カメラ装置の第一の選択例を示すブロック図である。 第二実施形態：カメラ装置の第二の選択例を示すブロック図である。 連結部の回転状態を示す模式図である。 第三実施形態：複数のサブモジュールを選択的に連結して構成されたモジュールの模式図である。

以下、本発明のカメラ装置を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。

＜第一実施形態＞
（カメラ装置１０の構成）
第一実施形態のカメラ装置１０について、図１〜図３を参照して説明する。また、本実施形態において、カメラ装置１０は、電子部品装着装置１に組み込まれている構成としている。この電子部品装着装置１は、例えば、集積回路の製造工程において、プリント基板ＣＢに複数の電子部品を実装する装置である。また、プリント基板ＣＢは、クリームハンダ印刷機により電子部品の装着位置にハンダを塗布され、複数の装着装置を順に搬送されて電子部品が装着される。その後に、電子部品が装着されたプリント基板ＣＢは、リフロー炉に搬送されてハンダ付けされることにより集積回路を構成する。

この電子部品装着装置１は、図１に示すように、制御装置２と、カメラ装置１０を備えている。制御装置２は、ＣＰＵおよびメモリなどから構成され、電子部品装着装置１に対する指令値やカメラ装置１０およびセンサなどから出力される情報を入力する。そして、制御装置２は、これらの指令値や各種情報に基づいて、プリント基板ＣＢに電子部品が適切に装着されるように電子部品装着装置１の各軸モータや各装置などを制御する。また、本実施形態において、カメラ装置１０は、電子部品装着装置１が電子部品を装着する際に、コンベアなどの搬送装置によって規定位置まで搬送されたプリント基板ＣＢを撮像する基板カメラとして用いられている。

より詳細には、基板カメラであるカメラ装置１０は、制御装置２との通信により入力した撮像指令に基づいて、規定位置まで搬送されてクランプされたプリント基板ＣＢを撮像する。そして、カメラ装置１０は、取得した画像データに対して所定の画像処理を実行して制御装置２に出力する。次に、制御装置２は、画像データからプリント基板ＣＢの対角する二隅に設けられた基板マークを基準位置として認識する。これにより、制御装置２は、電子部品が設定された座標値に装着することが可能となる。つまり、プリント基板ＣＢのクランプの際に生じる位置誤差を画像データに基づいて補正することで、部品実装の高精度化を図っている。このように、本実施形態においては、制御装置２はカメラ装置１０の上位に位置する外部機器であって、プリント基板ＣＢはカメラ装置１０によって撮像される被写体である。

この他に、カメラ装置１０は、例えば、部品実装ヘッドの吸着ノズルに吸着された電子部品の状態を撮像する部品カメラなどにも用いることが可能である。さらには、複数の被写体を撮像するために複数の撮像素子を有する複眼のカメラ装置１０として電子部品装着装置１に用いることもできる。何れの場合にも、カメラ装置１０は、上位装置である制御装置２によって動作を制御されることになる。また、カメラ装置１０は、電子部品が実装されたプリント基板ＣＢを検査する基板検査装置に組み込むことも可能である。この場合には、カメラ装置１０は、プリント基板ＣＢを撮像する検査カメラとして用いられる。このように、カメラ装置１０は、基板生産以外の用途にも用いることが可能である。この場合には、汎用のパソコンや専用の画像処理ボードなどが上位装置として用いられる。

カメラ装置１０は、異なる機能を有する３以上のモジュールから選択されたモジュールを着脱可能に連結して構成されている。本実施形態では、カメラ装置１０は、図２に示すように、撮像モジュール２０と、画像処理モジュール３０と、外部通信モジュール４０と、自律動作モジュール５０と、光源モジュール６０を含むモジュールのうち、撮像モジュール２０、画像処理モジュール３０、および外部通信モジュール４０を一つずつ選択し、この順で連結して構成されている。

また、例示している各モジュール２０〜６０は、互いに異なる機能を有している。そして、各モジュール２０〜６０には、同様の機能を有する複数種類のタイプが用意されている。また、各モジュール２０〜６０は、共通化された共通信号によってお互いに通信可能な通信部を有し、着脱可能な連結部が設けられた同形状の筐体に収容されている。そして、カメラ装置１０は、各モジュール２０〜６０から用途に応じて選択し、自由に組み合わせることが可能となっている。また、同種のモジュールを複数連結することも可能である。各モジュール２０〜６０の機能および構成の詳細については後述する。

撮像モジュール２０は、被写体であるプリント基板ＣＢを撮像して画像データを取得するモジュールである。この撮像モジュール２０は、図３に示すように、ＰＬＤ２１と、メモリ部２２と、連結部２３と、レンズ部２４と、イメージセンサ２５を有している。ＰＬＤ２１は、撮像モジュール２０がカメラ装置１０を構成した後に、割り当てられた撮像機能を実行する論理回路を定義可能な回路素子である。より具体的には、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）などの集積回路である。

そして、ＰＬＤ２１は、カメラ装置１０の撮像モジュール２０として必要な機能を有するように、専用ソフトウェアによって論理回路が定義される。ＰＬＤ２１に定義される論理回路は、イメージセンサ２５を動作させるデバイスドライバ、連結される画像処理モジュール３０と通信を行う通信プログラムなどである。また、この通信プログラムは、各モジュール２０〜６０の間で共通化された共通信号によって互いに通信可能としている。従って、ＰＬＤ２１は、撮像モジュール２０における通信部としても機能している。

メモリ部２２は、撮像モジュール２０の構成に係るハードウェア情報を記憶するフラッシュメモリである。メモリ部２２は、本実施形態では、書き換えによる記憶内容の変更が可能であり、また電源が切れても記憶内容を保持する不揮発性としているが、読み出し専用の不揮発性メモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）としてもよい。上記のハードウェア情報は、具体的には、イメージセンサ２５の画素数や画像転送速度などがある。また、メモリ部２２は、ＰＬＤ２１による処理の際の一時記憶部としても動作可能である。連結部２３は、他のモジュールと着脱可能に連結される部位である。撮像モジュール２０は、画像処理モジュール３０と連結され、連結部２３を介して通信可能となるように電気的に接続される。

レンズ部２４は、被写体光を結像する光学系であり、図示しないレンズやレンズ保持部材などによって構成される。イメージセンサ２５は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子である。このイメージセンサ２５は、その撮像面がレンズ部２４の光軸に対して直角となるように配置されている。そして、イメージセンサ２５は、レンズ部２４により撮像面に結像された光の強弱に応じて発生される信号電荷によってデジタル信号に変換し、被写体を撮像する。そして、イメージセンサ２５から出力されるデジタル信号に基づいてＰＬＤ２１が画像データに変換している。本実施形態においては、撮像モジュール２０は、レンズ部２４とイメージセンサ２５を一組だけ有する構成としている。

画像処理モジュール３０は、撮像モジュール２０が取得した画像データに対して画像処理を実行するモジュールである。この画像処理モジュール３０は、図３に示すように、ＰＬＤ３１と、メモリ部３２と、連結部３３ａ，３３ｂを有している。ＰＬＤ３１は、画像処理モジュール３０がカメラ装置１０を構成した後に、画像処理を実行する論理回路を定義可能な回路素子である。画像処理モジュール３０のＰＬＤ３１は、撮像モジュール２０のＰＬＤ２１と同様であるため、詳細な説明を省略する。

画像処理モジュール３０のＰＬＤ３１に定義される論理回路は、基板カメラとしての画像処理プログラム、連結される撮像モジュール２０および外部通信モジュール４０と通信を行う通信プログラムなどである。この画像処理プログラムは、カメラ装置１０から画像データを入力した制御装置２が基板マークを基準位置として認識できるように画像処理を実行するものである。この画像処理は、例えば、画像データの二値化、フィルタリング、色相抽出などであって、必要に応じて選択的に実装される。また、通信プログラムは、撮像モジュール２０のＰＬＤ２１に定義されたものと同様に、共通信号によって通信を行うものである。従って、ＰＬＤ３１は、画像処理モジュール３０における通信部としても機能している。

メモリ部３２は、書き換えによる記憶内容の変更が可能であり、また電源が切れても記憶内容を保持する不揮発性のフラッシュメモリである。メモリ部３２は、例えば、ＰＬＤ３１による画像処理の際に、一時的に画像データを保持するなど、補助的な記憶部として使用される。連結部３３ａ，３３ｂは、他のモジュールと着脱可能に連結される部位であり、画像処理モジュール３０において対称な位置に設けられている。画像処理モジュール３０は、撮像モジュール２０および画像処理モジュール３０と連結され、連結部３３ａ，３３ｂを介して通信可能となるように電気的に接続される。

外部通信モジュール４０は、外部機器である制御装置２と通信するモジュールである。この外部通信モジュール４０は、図３に示すように、ＰＬＤ４１と、メモリ部４２と、連結部４３と、インターフェイスＩＣ４４を有している。ＰＬＤ４１は、外部通信モジュール４０がカメラ装置１０を構成した後に、割り当てられた外部通信機能を実行する論理回路を定義可能な回路素子である。外部通信モジュール４０のＰＬＤ４１は、撮像モジュール２０のＰＬＤ２１と同様であるため、詳細な説明を省略する。

外部通信モジュール４０のＰＬＤ４１に定義される論理回路は、インターフェイスＩＣ４４を動作させるデバイスドライバ、連結される画像処理モジュールと通信を行う通信プログラムなどである。また、この通信プログラムは、撮像モジュール２０のＰＬＤ２１に定義されたものと同様に、共通信号によって通信を行うものである。従って、ＰＬＤ４１は、外部通信モジュール４０における通信部としても機能している。

メモリ部４２は、外部通信モジュール４０の構成に係るハードウェア情報を記憶するフラッシュメモリである。メモリ部４２は、撮像モジュール２０のメモリ部２２と同様に、読み出し専用の不揮発性メモリであるＲＯＭとしてもよい。また、上記のハードウェア情報は、具体的には、インターフェイスＩＣ４４の転送速度や転送バス幅などがある。また、メモリ部４２は、ＰＬＤ４１による処理の際の一時記憶部としても動作可能である。

連結部４３は、他のモジュールと着脱可能に連結される部位である。外部通信モジュール４０は、画像処理モジュール３０と連結され、連結部４３を介して通信可能となるように電気的に接続される。インターフェイスＩＣ４４は、制御装置２と通信する所定の通信機能を有する電子回路である。このようなインターフェイスＩＣ４４としては、種々の通信プロトコルや通信規格などに応じて設計され、パラレルインターフェイスや同軸ケーブル、ＵＳＢなどのデータ伝送路に対応した通信形態を有している。

自律動作モジュール５０は、撮像モジュール２０が取得する画像データなどに基づいて、カメラ装置１０における所定の動作を自動で行う機能を割り当てられたモジュールである。このような機能として、例えば、被写体の動きに合わせてカメラ装置１０の撮像方向を変える自動追従機能、被写体の特定マークを認識して撮像モジュール２０に撮像指令を出力する自動撮像機能などがある。そして、自律動作モジュール５０は、何れの機能を有する場合においても、共通信号によって他のモジュールと通信可能な通信部を有している。この自律動作モジュール５０の通信部は、自律動作機能を実行するＰＬＤやマイコンなどに通信プログラムを実装するものとしてもよい。また、本実施形態において、自律動作モジュール５０は、撮像モジュール２０などの連結部と同形状に形成された連結部を有している。これにより、自律動作モジュール５０は、何れのモジュールとも連結可能となっている。

光源モジュール６０は、上位装置である制御装置２の制御指令などに基づいて、カメラ装置１０が撮像を行う際に被写体を照射する照明機能を割り当てられたモジュールである。このような光源モジュール６０には、ＬＥＤや電球などを光源とし、照度センサによる測定値に応じて照射量を調整する機能を有するものとしてもよい。そして、光源モジュール６０は、何れの構成により照明機能を有する場合においても、共通信号によって他のモジュールと通信可能な通信部を有している。この光源モジュール６０の通信部は、照明機能を実行するＰＬＤやマイコンなどに通信プログラムを実装するものとしてもよい。また、本実施形態において、光源モジュール６０は、撮像モジュール２０などの連結部と同形状に形成された連結部を有している。これにより、光源モジュール６０は、何れのモジュールとも連結可能となっている。

上記のような構成からなるカメラ装置１０は、例えば、制御装置２による撮像指令に基づいて、プリント基板ＣＢを撮像して、画像処理を実行した画像データを制御装置２に出力する。このように、カメラ装置１０は、電子部品装着装置１において基板カメラとして用いられている。ここで、カメラ装置１０は、撮像指令を入力すると、各モジュール２０〜４０のＰＬＤ２１，３１，４１が所定のプログラムを実行して、被写体の撮像、画像処理、および画像データの出力を実行する。この時、各モジュール２０〜４０のＰＬＤ２１，３１，４１は、予め設定された共通信号によって互いに通信している。より具体的には、ＰＬＤ２１，３１，４１は、例えば、バス形式で接続され、所定の転送速度により同期または非同期のシリアル通信を行う。このような構成とすることで、種々のモジュールを選択的に連結してカメラ装置を構成しても、各モジュールの間での通信を可能としている。

さらに、画像処理モジュール３０は、カメラ装置１０の電源がオンになると、連結される撮像モジュール２０のメモリ部２２に記憶されたハードウェア情報を入力する。これにより、画像処理モジュール３０は、撮像モジュール２０の構成に係るハードウェア情報に応じて、所定の画像転送速度で画像データを入力し、所定の画素数に対応した画像処理を実行する。同様に、画像処理モジュール３０は、連結されている外部通信モジュール４０のメモリ部４２に記憶されているハードウェア情報を入力する。これにより、画像処理モジュール３０は、外部通信モジュール４０の構成に係るハードウェア情報に応じて、画像処理を実行した画像データを外部通信モジュール４０に転送する。

（第一実施形態における効果）
上述したカメラ装置１０は、異なる機能を有する３以上のモジュールのうち撮像モジュール２０、画像処理モジュール３０、および外部通信モジュール４０を一つずつ選択し、これらを着脱可能に連結して構成される。また、各モジュール２０〜４０は、通信部として機能するＰＬＤ２１，３１，４１を有し、共通化された共通信号によって互いに通信可能としている。このように、本実施形態では、基板カメラを用途とするカメラ装置１０を例示した。

また、異なる機能を有する各モジュールは、図２に示すように、その機能を発揮するために種々の形態が考えられる。例えば、撮像モジュール２０においては、用途に応じてレンズ部２４とイメージセンサ２５の組み合わせにより異なる画素数の撮像モジュールを用意することが考えられる。さらには、複数組のレンズ部２４とイメージセンサ２５を有する複眼の撮像モジュールとしてもよい。画像処理モジュール３０においては、必要な画像処理やコストを勘案して、ＰＬＤやメモリ部が異なる複数種類の形態を用意してもよい。外部通信モジュール４０においては、上述したように、データ伝送路が異なる複数種類の形態を用意してもよい。自律動作モジュール５０および光源モジュール６０についても同様である。さらに、本実施形態では、上述したように異なる機能を有する各モジュール２０〜６０を例示したが、その他にも、各種センサにより電子部品装着装置１の情報を取得する機能を有するセンサモジュールなどのモジュールを選択可能に含めてもよい。

また、何れのモジュールは、共通信号により相互に通信可能な通信部を有している。これにより、複数のモジュールを要求に応じて連結することが可能となる。これにより、設計上の自由度が向上し、要求される機能や性能を有するようにカメラ装置を構成することで、種々の用途に適用することができる。また、複数のモジュールは、モジュール単位での設計や検査が可能であり、既存のモジュールを流用することができる。これにより、専用のカメラ装置１０を製作する場合と比較して、開発工数を大幅に削減することができる。

さらに、画像処理モジュール３０は、カメラ装置１０を構成した後に、画像処理を実行する論理回路を定義可能なＰＬＤ３１を有するものとした。これにより、画像処理モジュール３０は、選択的に他のモジュール２０，４０と連結されてカメラ装置１０を構成した段階で、このカメラ装置１０が基板カメラとして使用可能となるように論理回路を定義されて機能することができる。これにより、設計上の自由度が向上し、要求に応じたカメラ装置１０を構成することができる。また、ＰＬＤ３１をＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）とすれば、より複雑で高度な画像処理が可能となる。

撮像モジュール２０および外部通信モジュール４０は、カメラ装置１０を構成した後に、割り当てられた機能を実行する論理回路を定義可能なＰＬＤ２１，４１を有するものとした。ここで、撮像モジュール２０は、プリント基板ＣＢを撮像した際に、ＣＣＤやＣＯＭＳなどの撮像素子に被写体光を結像させてデジタルの画像データに変換している。また、外部通信モジュール４０は、所定の通信形態や通信プロトコルによって外部機器と通信することになる。このように、撮像モジュール２０および外部通信モジュール４０は、モジュール単位で特定の処理を実行することを要求される。そこで、撮像モジュール２０および外部通信モジュール４０が上述したＰＬＤを有することにより、カメラ装置１０を構成した段階で、割り当てられた機能実行する論理回路を定義することができる。これにより、設計上の自由度が向上し、要求に応じたカメラ装置１０を構成することができる。

また、画像処理モジュール３０は、連結される撮像モジュール２０および外部通信モジュール４０のハードウェア情報に応じて、画像処理を実行する。これにより、画像処理モジュール３０は、連結される撮像モジュール２０が交換され、カメラ装置１０の構成が変更された場合においても、交換後の撮像モジュール２０のハードウェア情報を入力することで、新たな構成に対応することができる。よって、設計上の自由度をさらに向上させることができるとともに、各モジュールの汎用性を向上させることができる。

本実施形態において、カメラ装置１０は、撮像モジュール２０、画像処理モジュール３０、および外部通信モジュール４０の順で連結して構成するものとした。基板カメラとして機能するカメラ装置１０は、撮像モジュール２０が取得した画像データを画像処理モジュール３０により画像処理し、外部通信モジュール４０から外部機器へとデータ転送する。そのため、このような順で各モジュールを連結して構成することにより、各モジュール内の配線を複雑にすることなくコンパクトに設計することができる。

＜第二実施形態＞
（カメラ装置１１０の構成）
第二実施形態のカメラ装置１１０について、図４，５を参照して説明する。本実施形態におけるカメラ装置１１０は、主として、第一実施形態と選択されるモジュールの構成が相違する。その他の共通する構成については、第一実施形態と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。本実施形態では、カメラ装置１１０は、図４に示すように、異なる機能を有する３以上のモジュールのうち、撮像モジュール１２０および外部通信モジュール１４０を一つずつ選択し、着脱可能に連結して構成されている。

撮像モジュール１２０は、被写体を撮像して画像データを取得するモジュールである。この撮像モジュール１２０は、図４に示すように、ＰＬＤ１２１と、メモリ部２２と、連結部１２３と、レンズ部２４と、イメージセンサ２５を有している。ここで、メモリ部２２、レンズ部２４、およびイメージセンサ２５は、第一実施形態と同様なので詳細な説明を省略する。ＰＬＤ１２１は、ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤなどの集積回路であって、カメラ装置１１０の撮像モジュール１２０として必要な機能を有するように、専用ソフトウェアによって論理回路が定義される。

本実施形態において、ＰＬＤ１２１に定義される論理回路は、イメージセンサ２５を動作させるデバイスドライバ、連結される外部通信モジュール１４０と通信を行う通信プログラム、用途に応じた画像処理プログラムなどである。ＰＬＤ１２１は、この通信プログラムにより、第一実施形態と同様に、撮像モジュール１２０における通信部としても機能している。さらに、画像処理プログラムは、第一実施形態における画像処理モジュール３０のＰＬＤ３１に定義されたものと同様であり、イメージセンサ２５により取得した画像データに画像処理を実行するものである。つまり、撮像モジュール１２０は、ＰＬＤ１２１に定義された画像処理プログラムにより、画像処理モジュールと同等または簡易な画像処理機能を有している。

連結部１２３は、他のモジュールと着脱可能に連結される部位である。撮像モジュール１２０は、外部通信モジュール１４０と連結され、連結部１２３を介して通信可能となるように電気的に接続される。また、撮像モジュール１２０の連結部１２３は、本実施形態では、円形の凸状に形成され、外部通信モジュール１４０の連結部１４３に連結される。

外部通信モジュール１４０は、外部機器である制御装置２と通信するモジュールである。この外部通信モジュール１４０は、図４に示すように、通信部１４５と、メモリ部４２と、連結部１４３と、インターフェイスＩＣ４４を有している。ここで、メモリ部４２およびインターフェイスＩＣ４４は、第一実施形態と同様なので詳細な説明を省略する。通信部１４５は、各モジュールの間で共通化された共通信号によって互いに通信可能としている。そして、この通信部１４５は、撮像モジュール１２０のＰＬＤ１２１とメモリ部４２の間、およびＰＬＤ１２１とインターフェイスＩＣ４４の間に介在することにより、制御装置２とＰＬＤ１２１の間での撮像指令や画像データの通信を可能としている。

ここで、インターフェイスＩＣ４４のデバイスドライバは、撮像モジュール１２０のＰＬＤ１２１に定義されている。これにより、インターフェイスＩＣ４４は、通信部１４５を介して撮像モジュール１２０のＰＬＤ１２１により動作を制御されることになる。このように、カメラ装置１１０は、外部通信モジュール１４０はＰＬＤなどの回路素子を有さない構成とし、撮像モジュール１２０において画像処理や外部通信などを統括して制御している。

連結部１４３は、他のモジュールと着脱可能に連結される部位である。外部通信モジュール１４０は、撮像モジュール１２０と連結され、連結部１４３を介して通信可能となるように電気的に接続される。また、外部通信モジュール１４０の連結部１４３は、本実施形態では、円形の凹状に形成され、撮像モジュール１２０の連結部１２３に嵌合することにより連結される。このような構造により、撮像モジュール１２０は、図５に示すように、連結される外部通信モジュール１４０に対して、連結方向に垂直な平面内において異なる複数の角度を選択的に設定して連結可能となっている。

（第二実施形態における効果）
上述したカメラ装置１１０によると、第一実施形態と同様の効果を奏する。また、カメラ装置１１０は、撮像モジュール１２０の連結部１２３と、外部通信モジュール１４０の連結部１４３とが嵌合して連結されるものとした。そうすると、撮像モジュール１２０は、外部通信モジュール１４０に対して電気的な接続状態を維持して、連結部１２３を中心に回転可能となっている。これにより、カメラ装置１１０は、各連結部１２３，１４３の連結角度を調整することにより、全体形状を容易に変更することができる。ここで、カメラ装置１１０は、電子部品装着装置の機内に配置されるものであり、設置場所などによっては外形寸法が制約されることがある。そこで、上記のような構成とすることで、連結されるモジュール同士が所定の角度となるように調整することが可能となり、カメラ装置１１０の配置環境などに適応することができる。

また、撮像モジュール１２０は、画像データを取得する撮像機能に加えて、画像処理を実行する画像処理機能を有するものとした。これにより、カメラ装置１１０は、撮像モジュール１２０および外部通信モジュール１４０のみからなる最小の構成においても画像処理を実行することができるので、カメラ装置１１０全体として小型化を図ることができる。

＜第三実施形態＞
（カメラ装置２１０の構成）
第三実施形態のカメラ装置２１０について、図６を参照して説明する。本実施形態におけるカメラ装置２１０は、主として、カメラ装置２１０を構成する所定のモジュールが複数のサブモジュールを連結して構成される点が第一実施形態と相違する。その他の共通する構成については、第一実施形態と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。本実施形態では、カメラ装置２１０は、図６に示すように、異なる機能を有する３以上のモジュールのうち、撮像モジュール２０、画像処理モジュール２３０、および外部通信モジュール４０を一つずつ選択し、着脱可能に連結して構成されている。ここで、撮像モジュール２０および外部通信モジュール４０については、第一実施形態と同様であるため詳細な説明を省略する。

画像処理モジュール２３０は、撮像モジュール２０が取得した画像データに対して画像処理を実行するモジュールである。この画像処理モジュール２３０は、異なる機能を有する複数のサブモジュールを着脱可能に連結して構成されている。本実施形態では、画像処理モジュール２３０は、図６に示すように、制御サブモジュール２３５と、メモリサブモジュール２３６と、連結サブモジュール２３７と、通信サブモジュール２３８を含むサブモジュールのうち、制御サブモジュール２３５とメモリサブモジュール２３６を一つずつと、連結サブモジュール２３７を二つ選択し、着脱可能に連結して構成されている。

また、例示している各サブモジュール２３５〜２３８は、互いに異なる機能を有している。そして、各サブモジュール２３５〜２３８には、同様の機能を有する複数種類のタイプが用意されている。また、各サブモジュール２３５〜２３８は、着脱可能な連結部が設けられた同形状の筐体に収容されている。そして、画像処理モジュール２３０は、各サブモジュール２３５〜２３８から用途に応じて選択し、自由に組み合わせることが可能となっている。

但し、複数のサブモジュールの組み合わせにより、画像処理モジュール２３０に割り当てられた機能を発揮するように構成する必要がある。そのため、本実施形態のように、画像処理モジュール２３０が複数のサブモジュールから構成される場合には、少なくとも画像処理を実行する、例えば制御サブモジュール２３５が構成に含まれるようにする必要がある。さらに、構成したモジュールが、カメラ装置２１０において他のモジュールと通信可能となるように、通信サブモジュール２３８を有するか、通信プログラムを定義された制御サブモジュール２３５を選択するなどして、通信部としての機能を構成する必要がある。

また、制御サブモジュール２３５、メモリサブモジュール２３６、および連結サブモジュール２３７は、第一実施形態における画像処理モジュール３０のＰＬＤ３１、メモリ部３２、連結部３３ａ，３３ｂに対応する機能を有するように、画像処理モジュール３０をモジュール化したものである。制御サブモジュール２３５は、入力した画像データの画像処理を実行するために、例えば、ＦＰＧＡなどのＰＬＤ、ＡＳＩＣやマイコンなどの回路素子が異なる複数種類の形態が用意されている。この制御サブモジュール２３５は、画像処理の他にも通信プログラムやデバイスドライバなどを定義されることにより、各部位の制御を実行する構成としてもよい。メモリサブモジュール２３６は、例えば、フラッシュメモリについて異なる容量の形態を複数用意されている。連結サブモジュール２３７は、例えば、他のモジュールと回転可能に連結、または連結個数などを勘案して、複数の連結方法に適応した形態が用意されている。

通信サブモジュール２３８は、画像処理モジュール２３０が連結された他のモジュールと通信する機能を有するサブモジュールであり、第一実施形態におけるＰＬＤ３１に定義された通信プログラムの機能に対応する。例えば、制御サブモジュール２３５としてＡＳＩＣやマイコンを有するサブモジュールが選択され、このＡＳＩＣに通信プログラムが定義されない場合には、他のモジュールと通信するために所定の通信機能を有する通信サブモジュール２３８が必要となる。そのため、通信サブモジュール２３８には、規格された共通信号に対応するように、所定の転送速度や同期または非同期のシリアル通信が可能となるように、種々の形態が用意されている。

（第三実施形態における効果）
このような構成からなる画像処理モジュール２３０では、用途に応じてサブモジュールを取捨選択することが可能となる。また、カメラ装置２１０の運用状態においても、その用途やより高速処理への要求に応じて、サブモジュールを交換することで対応することが可能となる。本実施形態においては、画像処理モジュール２３０を例示して説明したが、同様に、撮像モジュール２０や外部通信モジュール４０、自律動作モジュール５０、光源モジュール６０などのモジュールについても、各部位をサブモジュール化する構成を適用することができる。これにより、その各モジュールの外形に係る設計上の自由度を向上させることができる。また、サブモジュールの一部を交換することで、そのモジュールの機能や仕様を変更することができるので、モジュールの汎用性を向上させることができる。

＜実施形態の変形態様＞
実施形態（第一実施形態〜第三実施形態）において、各モジュールは、連結部により電気的に接続され互いに通信可能とするものとした。これに対して、各モジュールは、連結部により筐体同士を一体的に連結するのみとし、無線通信によって互いに通信する構成としてもよい。即ち、各モジュールの通信部は、共通化された共通信号によって無線通信を行い、撮像指令や画像データを転送する。このような構成においても、実施形態と同様の効果を奏する。

また、例えば、第一実施形態において、カメラ装置１０は、画像処理モジュール３０がＰＬＤ３１を有する構成とした。これに対して、カメラ装置１０は、撮像機能を発揮するＡＳＩＣやマイコンなどの形態として用意された画像処理モジュール３０を選択して構成されるものとしてもよい。即ち、各モジュールは、割り当てられた機能を発揮するために種々の形態を想定することが可能であり、例えば上記のようにマイコンとフラッシュメモリを組み合わせることにより、ＦＰＧＡと同様の機能を低廉な構成により実現することが可能となる。

第二実施形態においては、カメラ装置１１０は、撮像モジュール１２０のみがＰＬＤ１２１を有する構成とした。このように、複数のモジュールを連結した場合においても、一つのモジュールのみがＰＬＤなどの制御可能な回路素子を有する構成としてもよい。そして、そのモジュールがカメラ装置におけるメインボードとして機能し、他のモジュールに対して種々の指令を送出するとともに、画像データの入力および外部機器への転送を制御する構成も可能である。

また、何れのモジュールもＰＬＤなどの制御可能な回路素子を有さない構成としてもよい。このような構成においては、外部装置からの撮像指令を受信すると、各モジュールが通信部により通信して、機械的に被写体の撮像を行った後に必要に応じて画像処理を実行し、再び外部装置に画像データを転送する。このように、カメラ装置は、必ずしもＰＬＤなどの回路素子を必要とするものではない。但し、本発明のように、複数のモジュールを選択的に連結して構成されるカメラ装置においては、ＰＬＤを有することで画像処理の高度化や高速化、モジュールの設計上の自由度および汎用性を向上させることが可能となるため、このような観点からはＰＬＤなどの回路素子を有することが好適である。

１：電子部品装着装置、 ２：制御装置
１０，１１０，２１０：カメラ装置
２０，１２０：撮像モジュール、 ２１，１２１：ＰＬＤ（通信部）
２２：メモリ部、 ２３，１２３：連結部、 ２４：レンズ部
２５：イメージセンサ
３０，２３０：画像処理モジュール、 ３１：ＰＬＤ（通信部）、 ３２：メモリ部
３３ａ，３３ｂ：連結部
２３５：制御サブモジュール、 ２３６：メモリサブモジュール
２３７：連結サブモジュール、 ２３８：通信サブモジュール（通信部）
４０，１４０：外部通信モジュール、 ４１：ＰＬＤ（通信部）、 ４２：メモリ部
４３，１４３：連結部、 ４４：インターフェイスＩＣ、 １４５：通信部
５０：自律動作モジュール
６０：光源モジュール
ＣＢ：プリント基板（被写体）

Claims (10)

1. 外部機器との通信により入力した撮像指令に基づいて撮像し、当該撮像により取得した画像データを前記外部機器に出力するカメラ装置であって、
   被写体を撮像して前記画像データを取得し且つ前記外部機器と通信する機能を有しない撮像モジュールと、前記外部機器と通信する外部通信モジュールと、前記撮像モジュールおよび前記外部通信モジュールを除く第三のモジュールと、を含む異なる機能を有する３以上のモジュールは、前記撮像モジュールと前記外部通信モジュールとの間、前記撮像モジュールと前記第三のモジュールとの間、および前記外部通信モジュールと前記第三のモジュールとの間で共通化された共通信号によって互いに通信可能な通信部をそれぞれ有し、
   前記カメラ装置は、３以上の前記モジュールのうち、少なくとも前記撮像モジュールおよび前記外部通信モジュールを含むように選択された複数の前記モジュールを着脱可能に連結して構成されるカメラ装置。
2. 請求項１において、
   前記モジュールには、前記画像データに対して画像処理を実行する画像処理モジュールが含まれ、
   前記カメラ装置は、前記撮像モジュール、前記画像処理モジュール、および前記外部通信モジュールを着脱可能に連結して構成され、
   前記画像処理モジュールは、前記カメラ装置を構成した後に、前記画像処理を実行する論理回路を定義可能な回路素子を有するカメラ装置。
3. 請求項１または２において、
   前記撮像モジュールおよび前記外部通信モジュールは、前記カメラ装置を構成した後に、割り当てられた機能を実行する論理回路を定義可能な回路素子を有するカメラ装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項において、
   前記モジュールは、連結される他の前記モジュールに対して、連結方向に垂直な平面内において異なる複数の角度を選択的に設定して連結可能な連結部を有するカメラ装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項において、
   前記撮像モジュールは、当該撮像モジュールが取得した前記画像データに対して画像処理を実行する画像処理機能をさらに有するカメラ装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項において、
   前記モジュールは、連結される他の前記モジュールのメモリ部に記憶された当該モジュールの構成に係るハードウェア情報を入力し、当該ハードウェア情報に応じた処理を実行するカメラ装置。
7. 請求項１〜６の何れか一項において、
   前記モジュールは、異なる機能を有する複数のサブモジュールを着脱可能に連結して構成されることにより、当該モジュールに割り当てられた機能を有するカメラ装置。
8. 請求項１〜７において、
   前記カメラ装置は、複数の前記モジュールを前記撮像モジュール、前記第三のモジュール、および前記外部通信モジュールの順で連結して構成され、
   前記撮像モジュールおよび前記外部通信モジュールは、前記撮像モジュールと前記第三のモジュールとの間、および前記第三のモジュールと前記外部通信モジュールとの間で共通化された前記共通信号によって、前記第三のモジュールを介して互いに通信するカメラ装置。
9. 請求項１〜８の何れか一項において、
   前記外部通信モジュールは、通信可能に接続される前記外部機器によって規定される通信プロトコルまたは通信規格に準拠し、且つ規定のデータ伝送路に対応した通信手段によって前記外部機器との間で通信可能な外部通信機能を有するカメラ装置。
10. 請求項１〜９の何れか一項において、
    前記モジュールには、前記画像データに基づいて所定の動作を自動で行う自律動作モジュールが含まれ、
    前記カメラ装置は、３以上の前記モジュールのうち、少なくとも前記撮像モジュール、前記外部通信モジュール、および前記自律動作モジュールを含むように選択された複数の前記モジュールを着脱可能に連結して構成されるカメラ装置。

Images