JPH09155786A - 電子部品の撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品の位置ズレ検査及びリード曲り検査
の時間を短縮し、コストを低減する小型の撮像装置を提
供すること。 【解決手段】 本発明は、撮像点Ｑから等距離離隔され
ると共に所定の基線長だけ離隔された２つの位置にそれ
ぞれ配置される２つの撮像デバイス２４ａ，２４ｂを備
え、撮像デバイス２４ａの撮像面２６ａに電子部品像を
結像させる結像レンズ２８ａを、そのレンズ光軸３０ａ
が撮像面２６ａに垂直になるように撮像デバイス２４ａ
と撮像点との間に配置させると共に、撮像デバイス２４
ｂの撮像面２６ｂに電子部品像を結像させる結像レンズ
２８ｂを、そのレンズ光軸３０ｂが撮像面２６ｂに垂直
になるように撮像デバイス２４ｂと撮像点との間に配置
させるコンパクトな構成とした。これにより電子部品の
三次元画像データを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、電子部品を回路基
板に実装する過程等において使用される電子部品の撮像
装置に関し、特に、電子部品を三次元的に認識し得るよ
う撮像するための撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器等において、回路基板の
小型化、電子部品の多機能化、小型化が進められてい
る。このような多機能化、小型化された電子部品として
はＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）タイ
プのＩＣ（以下、「ＱＦＰ」という）があり、リード間
隔が０．３ｍｍというものが開発されている。また、電
子部品の小型化に伴い、電子部品を回路基板等に実装す
る過程において高い実装精度が求められるようになって
いる。高い実装精度を実現するためには、電子部品搬送
・実装用の吸着ノズルに吸着された電子部品の位置の検
査や、電子部品におけるリード（アウタ・リード）の曲
りの検査等が行われる。

【０００３】かかる検査は自動検査装置により行われる
のが一般的となってきており、従来一般に、吸着ノズル
と電子部品との間の位置ズレについては、１台のＣＣＤ
カメラを有する二次元認識装置からなる自動検査装置に
より行われる。この場合、吸着ノズルに吸着された電子
部品を裏面側からＣＣＤカメラで撮像し、その位置を認
識することになる。また、リードの曲りも、横方向（電
子部品のパッケージの面と平行な方向）の曲りについて
は、前記の電子部品位置ズレ検出用の検査装置を用いて
検査を行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リード
の縦方向の曲り、いわゆる「浮き」の検査を行うには、
位置ズレ検出用の検査装置のみでは足りず、浮き検出用
の検査装置を別途設ける必要があった。そこで、従来に
おいては、リードの側面を平行光束で照明し、このとき
形成されるリードの影をＣＣＤで撮像してリードの浮き
を検出する装置が用いられていた。そして、例えばＱＦ
Ｐについては、４辺にリードが設けられているので、２
方向からの撮像が必要となり、２台の撮像装置を設ける
か、或いはＱＦＰ自体を回転させていた。

【０００５】このように、従来では電子部品の位置ズレ
と、リードの横方向及び縦方向の曲りを自動検査するた
めに少なくとも２台の二次元認識装置を別個独立に設け
なければならず、コスト、検査時間及び設置スペース等
の点で問題があった。

【０００６】本発明は、以上のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、電子部品検査装置の小型化、検査時間
の短縮化及びコストの低減を可能とすることを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電子部品検査装置に組み込まれる撮像装
置を特徴付けたものであり、所定の撮像点に配置された
電子部品の像を撮像することにより立体視データを形成
する撮像装置であって、撮像点から等距離離隔されると
共に所定の基線長だけ離隔された２つの位置にそれぞれ
配置される第１撮像手段と第２撮像手段とを備え、第１
撮像手段の第１撮像面に電子部品像を結像させる第１結
像レンズを、第１結像レンズの第１レンズ光軸が第１撮
像面に垂直になるように第１撮像手段と撮像点との間に
配置すると共に、第２撮像手段の第２撮像面に電子部品
像を結像させる第２結像レンズを、第２結像レンズの第
２レンズ光軸が第２撮像面に垂直になるように第２撮像
手段と撮像点との間に配置したものを特徴としている。

【０００８】上述の構成によれば、所定の基線長だけ離
隔された２つの位置の一方に第１結像レンズを介して第
１撮像手段の第１撮像面に結像されると共に、所定の基
線長だけ離隔された２つの位置の他方に第２結像レンズ
を介して第２撮像手段の第２撮像面に結像される。この
結果、第１撮像手段からは、ある角度から見た電子部品
像が２次元的に得られ、第２撮像手段からは、別の角度
から見た電子部品像が２次元的に得られる。これら２つ
の電子部品像に基づき、三角測量の原理で三次元データ
が形成され得る。従って、電子部品の位置ズレやリード
曲り等が一括に認識されることになる。

【０００９】また、第１結像レンズは、撮像点と第１撮
像手段との間に配置され、第２結像レンズは、撮像点と
第２撮像手段との間に配置されるため、第１結像レンズ
の第１レンズ光軸と、第２結像レンズの第２レンズ光軸
とが撮像点において交差し、更に、同一垂直面内に結像
レンズ及び撮像手段が配置されるので、撮像手段と結像
レンズから構成される部分の設置スペースが小さくて済
む。従って、撮像装置自体、ひいては当該撮像装置を備
える電子部品の検査装置を小型化することが可能とな
る。

【００１０】また、前記の第１撮像手段と第２撮像手段
とを、第１撮像面と第２撮像面とが互いに平行になるよ
うに配置すると共に、第１結像レンズと第２結像レンズ
とを、第１レンズ光軸と第２レンズ光軸とが互いに平行
になるように配置することが好ましい。

【００１１】この配置はアオリ（シフト）と呼ばれるも
ので、撮像対象となる電子部品の被撮像面を、第１撮像
面と第２撮像面にそれぞれ平行となるように撮像点に配
置させると、第１，第２撮像面から被撮像面までの距離
は、被撮像面のいずれの位置においても変わることがな
く、従って、第１，第２撮像面から得られる２つの電子
部品像の歪みは抑えられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の好適な
実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明に
おいて、「上」「下」「左」「右」等の語は、図面の上
下左右に基づくもので、便宜的な語であることに注意さ
れたい。

【００１３】図１は、第１の実施形態の撮像装置の断面
図を示している。この実施形態における撮像装置は、電
子部品を回路基板等に実装するための電子部品実装装置
（その全体構成は図示せず）において、電子部品の位置
及びリード曲りの検査を行う自動検査装置に用いられて
おり、図１において、符号１０は、撮像対象物である電
子部品１２を吸着し搬送するための中空状の吸着ノズル
を示している。この吸着ノズル１０は、電子部品１２を
部品供給部から拾い上げ回路基板に搬送するが、その搬
送途中の所定の撮像位置で一時的に停止される。この撮
像位置で停止された吸着ノズル１０の下方には、図１に
示すように撮像装置１００が配置され、電子部品１２の
像が撮像される。

【００１４】撮像装置１００は直方体のハウジング１４
を有しており、ハウジング１４は、その上板１６が中空
状の吸着ノズル１０の中心軸線１８に直交するよう配置
されている。ハウジング１４の上板１６には、透明ガラ
スからなる窓部２０が形成されており、また、ハウジン
グ１４の上方には、電子部品１２を照明するための照明
灯（図示せず）が設けられている。

【００１５】ハウジング１４の内部には、撮像位置にお
ける吸着ノズル１０の中心軸線１８上の点（以下、「撮
像点」という）から等距離離隔された位置であって、吸
着ノズル１０の中心軸線１８に関して対称となる２つの
位置に、それぞれＣＣＤカメラ２２ａ，２２ｂがホルダ
（図示せず）等によって固定されている。各ＣＣＤカメ
ラ２２ａ，２２ｂは、それぞれＣＣＤ型撮像デバイス２
４ａ，２４ｂを備えており、ハウジング１４の内部にお
いて、互いに所定の基線長だけ離隔するように配置され
ている。

【００１６】ここで、本実施形態では、基線長は、各撮
像デバイス２４ａ，２４ｂにおける撮像面２６ａ，２６
ｂの中心を結ぶ線の長さをいうものとする。

【００１７】また、ＣＣＤカメラ２２ａ，２２ｂは、そ
れぞれ電子部品１２の像を撮像デバイス２４ａ，２４ｂ
の撮像面２６ａ，２６ｂに結像させる広角レンズ２８
ａ，２８ｂを有している。

【００１８】広角レンズ２８ａは、撮像デバイス２４ａ
と撮像点Ｑとの間に配置されている。より詳細には、広
角レンズ２８ａは、広角レンズ２８ａのレンズ光軸３０
ａが、撮像面２６ａに垂直となるように、且つ、撮像点
Ｑと撮像面２６ａの中心の点とを結ぶ軸線３２ａと一致
するように配置されている。また、広角レンズ２８ｂ
も、撮像デバイス２４ｂと撮像点Ｑとの間に同様に配置
されている。すなわち、広角レンズ２８ｂは、広角レン
ズ２８ｂのレンズ光軸３０ｂが、撮像面２６ｂに垂直と
なるように、且つ、撮像点Ｑと撮像面２６ｂの中心の点
とを結ぶ軸線３２ｂと一致するように配置されている。

【００１９】広角レンズ２８ａ，２８ｂを上述のように
配置させることで、カメラ２２ａの軸線３２ａと、カメ
ラ２２ｂの軸線３２ｂとが撮像点Ｑで交差する。このた
め、カメラ２２ａ，２２ｂがハウジング１４内において
高さ方向に占めるスペースが小さくなる。従って、ハウ
ジング１４の高さを縮めることが可能となる。また、広
角レンズ２８ａ，２８ｂ及び撮像デバイス２４ａ，２４
ｂは同一垂直面内に配置されるので、ハウジング１４の
厚さを薄くすることができる。この結果、撮像装置１０
０自体を小型にすることが可能となる。

【００２０】また、本実施形態の如く、結像レンズ２８
ａ，２８ｂに広角レンズを用いる場合、電子部品１２の
全体像を撮像デバイス２６ａ，２６ｂに取り込むことが
可能となるため、電子部品１２を数箇所に区切って撮像
する必要がない。従って、画像取込みに要する時間が短
縮されることになる。

【００２１】以上のような構成において、電子部品１２
は、以下のようにして撮像される。

【００２２】吸着ノズル１０で電子部品１２が吸着さ
れ、吸着ノズル１０の中心軸線１８が撮像点Ｑを通る位
置に配置されると、電子部品１２は、照明灯からの照明
光で照らされる。照らされた光は、電子部品１２の各点
で反射され、様々な方向に進むが、この中で軸線３２ａ
に沿って進むものは、カメラ２２ａへ入射し、広角レン
ズ２８ａを通り、撮像デバイス２４ａの撮像面２６ａに
結像される。同様に、電子部品１２の各点で反射された
反射光のうち軸線３２ｂに沿って進むものは、カメラ２
２ｂへ入射し、広角レンズ２８ｂを通り、撮像デバイス
２４ｂの撮像面２６ｂに結像される。撮像面２６ａ，２
６ｂに結像された反射光は、電子部品１２の位置情報を
有する信号Ｐ_a ，Ｐ_b に変換され、画像処理装置３４に
入力される。

【００２３】ここで、撮像装置１００における各撮像デ
バイス２４ａ，２４ｂの撮像面２６ａ，２６ｂに結像さ
れた電子部品１２の像の状態を図２及び図３を参照して
説明する。図２は、電子部品１２の一例としてのＱＦＰ
を示すものであり、図３は、モニタ３６上で観測される
ＱＦＰの各撮像デバイス２４ａ，２４ｂで撮られた映像
を示す図である。

【００２４】図２において、ＱＦＰ１２は、平板状のパ
ッケージ３８を有しており、このパッケージ３８の側面
からはガルウィング形状の複数のリード４０が延びてい
る。ＱＦＰ１２は、回路基板（図示せず）と接合するた
めの接合面４２をリード４０の先端部の裏面に有してお
り、リード４０のうち１つ、すなわちリード４０ｂが
「浮きの状態」、すなわち接合面４２に対して上方に向
けて曲っている。なお、パッケージ３８の上面に付され
たアルファベットの「Ａ」は、説明上、電子部品１２の
向きを明らかにするために、便宜的に付したものであ
る。

【００２５】このようなＱＦＰ１２を、吸着ノズル１０
に吸着させた状態で撮像装置１００により撮像すると、
カメラ２２ａの撮像デバイス２４ａは、ＱＦＰ１２の下
面を、破線で示された「Ａ」に対して左下方から見た状
態で撮像する。この撮像信号Ｐ_a ，Ｐ_b は前述したよう
に画像処理装置３４に入力され、適宜処理されてモニタ
３６に映像として表示される。その映像が、図３（ａ）
に示すような二次元のＱＦＰ像１２ａである。一方、カ
メラ２２ｂの撮像デバイス２４ｂからは、ＱＦＰ１２の
下面を、破線で示された「Ａ」に対して右下方から見た
ＱＦＰ１２の信号が得られ、その映像をモニタ３６に表
示した場合、図３（ｂ）に示すような二次元のＱＦＰ像
１２ｂが得られる。

【００２６】図３（ａ），（ｂ）に示した電子部品１２
のパッケージ３８の映像は、共に、正方形となっている
が、これは画像処理装置で補正処理を加えたものであ
る。実際には、撮像デバイス２４ａ，２４ｂの撮像面２
６ａ，２６ｂに結像された像は歪んでおり、例えば撮像
デバイス２４ａに関しては、左辺が右辺よりも短い台形
となる。これは、各撮像面２６ａ，２６ｂから電子部品
１２までの距離が相異しているからである。そのため、
画像処理装置３４では、そのような歪みを除去すべく補
正処理を加えることとなる。また、カメラ２２ａ，２２
ｂを、それぞれ電子部品１２に対して近接し過ぎないよ
うに配置させると共に、広角レンズ２８ａの軸線２２ａ
と広角レンズ２８ｂの軸線２２ｂとが十分小さい角度と
なるように配置させてもよい。かかる配置では、カメラ
２２ａ，２２ｂから得られる各電子部品像において、歪
みが抑えられる。

【００２７】ＱＦＰ像１２ａ，１２ｂには、パッケージ
３８、浮きのない正常のリード４０ａ及び浮きのあるリ
ード４０ｂがそれぞれ表示されているが、浮きのない正
常のリード４０ａやパッケージ３８は、対応する各点を
一致させるようにＱＦＰ像１２ａ，１２ｂを重ね合わせ
た場合、像はほぼ一致することとなる。一方、図３
（ａ），（ｂ）から明らかなように、浮きのあるリード
４０ｂは、対応する各点を一致させるようにＱＦＰ像１
２ａ，１２ｂを重ね合わせても、像は一致することはな
い。

【００２８】このように、リード４０に浮きが生じてい
る場合、対応する点（例えばリード４０の先端の点のデ
ータ）の間の不一致量は、実際のリード４０の浮きの量
が大きければ大きいほど大きくなる。従って、対応する
点の間の距離が求まれば、三角測量の原理に基づいて立
体視データを求めることができ、実際のリード４０の浮
きの量を算出することが可能である。画像処理装置３４
は、各リード４０についての浮きの量を算出し、その量
が一定値以上である場合、電子部品１２に異常があると
判断するのである。勿論、画像処理装置３４では、電子
部品１２の二次元情報（中心軸線１８に直交する面と平
行な画像情報）も処理されるので、リード４０の水平方
向の曲りやねじれ、吸着ノズル１０に対する電子部品１
２の位置も認識でき、異常を発見できる。図１に示すよ
うに、画像処理装置３４に電子部品実装装置のコントロ
ーラ４４が接続されている場合、画像処理装置３４は、
電子部品１２の吸着異常又はリード異常を認識すると、
その信号をコントローラ４４に送り、例えば、電子部品
１２を所定の廃棄場所（図示せず）にて廃棄させる。

【００２９】次に、図４と共に撮像装置の第２の実施形
態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は相
当部分については同一符号を付し、同一又は相当部分に
ついての重複する説明は省略する。

【００３０】図４に示すように、第２の実施形態の撮像
装置２００は、広角レンズ２８ａ，２８ｂ及び撮像デバ
イス２４ａ，２４ｂがいわゆるアオリ（シフト）の配置
になっている点で第１の実施形態と異なっている。すな
わち、広角レンズ２８ａは、そのレンズ光軸３０ａが、
撮像面２６ａ、より詳細には撮像面２６ａを拡張した仮
想的な面に垂直となるように、且つ、撮像点Ｑと撮像面
２６ａの中心の点とを結ぶ軸線３２ａが、レンズ光軸３
０ａと鋭角（０゜を含まない角度をいう）をなすように
配置されている。また、同様に広角レンズ２８ｂは、そ
のレンズ光軸３０ｂが、撮像面２６ｂを拡張した仮想的
な面に垂直となるように、且つ、撮像点Ｑと撮像面２６
ｂの中心の点とを結ぶ軸線３２ｂが、レンズ光軸３０ｂ
と鋭角（０゜を含まない角度をいう）をなすように配置
されている。更に、広角レンズ２８ａと広角レンズ２８
ｂとは、上述したレンズ光軸３０ａとレンズ光軸３０ｂ
とが互いに平行になるように配置されている。

【００３１】上述した配置構成において、吸着ノズル１
０により吸着された電子部品１２を撮像すると、パッケ
ージ３８の下面が撮像面２６ａ，２６ｂとにそれぞれ平
行となるので、図４（ａ），（ｂ）に示すような歪みの
ない画像が得られ、画像処理装置３４で補正処理しなく
てもよい。

【００３２】より詳細には、電子部品１２のパッケージ
３８の下面が各撮像デバイス２４ａ，２４ｂの撮像面２
６ａ，２６ｂと平行となっているため、撮像面２６ａ，
２６ｂから電子部品１２の下面までの距離は、対応の各
点についてほぼ等しくなる。すなわち、カメラ２２ａ，
２２ｂから近い部分と、カメラ２２ａ，２２ｂから遠い
部分とで結像サイズはほとんど変わることはない。従っ
て、得られる像の歪みはほとんどなくなる。

【００３３】このように、カメラ２２ａ，２２ｂから得
られる各像は、共にかなり歪みの小さいものとなるた
め、吸着ノズル１０に対する電子部品１２の位置ズレ
や、リード４０の浮きなどがより高精度に認識される。

【００３４】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、撮
像手段として、ＣＣＤ撮像デバイスを用いたが、他種類
の２次元撮像デバイスを用いてもよい。

【００３５】更にまた、上記実施形態では、一例として
電子部品の位置ズレ及びリードの浮きが認識されている
が、これらに限られず、用途に応じて様々な物理量を認
識することが可能である。

【００３６】更に、本発明の撮像装置は、電子部品実装
装置に限らず、他の電子部品の取扱い装置に適用可能な
ことは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の撮像装置
によれば、電子部品を三次元的に認識し得る立体視デー
タを得ることができ、１台の撮像装置で電子部品の位置
ズレのみならず、リードの浮き等も検出することが可能
となる。

【００３８】また、撮像装置自体もレンズ等の構成要素
が１つの面内に置かれているので、小型化される。

【００３９】このように本発明の撮像装置は、三次元認
識を可能とし、小型化を図ることができるので、従来の
ような二次元認識装置を２台以上用いていたものに比し
て、設置スペース、コスト、認識時間の面で大いに優れ
ている。

【００４０】特に、本発明の撮像装置は、省スペース
化、歩留りの向上が要請されている電子部品実装装置に
適用されるのが有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施形態の撮像装置の断面図
である。

【図２】ＱＦＰの斜視図である。

【図３】モニタ上で観測されるＱＦＰの像を示す図であ
り、（ａ）は一方のＣＣＤ撮像デバイスによるＱＦＰの
像であり、（ｂ）は他方のＣＣＤ撮像デバイスによるＱ
ＦＰの像である。

【図４】本発明による第２実施形態の撮像装置の断面図
である。

【符号の説明】

１２…電子部品（ＱＦＰ）、２４ａ…ＣＣＤ撮像デバイ
ス（第１撮像手段）、２４ｂ…ＣＣＤ撮像デバイス（第
２撮像手段）、２６ａ…撮像面（第１撮像面）、２６ｂ
…撮像面（第２撮像面）、２８ａ…広角レンズ（第１結
像レンズ）、２８ｂ…広角レンズ（第２結像レンズ）、
３０ａ…レンズ光軸（第１レンズ光軸）、３０ｂ…レン
ズ光軸（第２レンズ光軸）、３４…画像処理装置、１０
０，２００…撮像装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の撮像点に配置された電子部品の像
   を撮像することにより立体視データを形成する電子部品
   の撮像装置において、 前記撮像点から等距離離隔されると共に互いに所定の基
   線長だけ離隔された２つの位置にそれぞれ配置される第
   １撮像手段と第２撮像手段とを備え、 前記第１撮像手段の第１撮像面に前記電子部品像を結像
   させる第１結像レンズを、前記第１結像レンズの第１レ
   ンズ光軸が前記第１撮像面に垂直になるように前記第１
   撮像手段と前記撮像点との間に配置し、 前記第２撮像手段の第２撮像面に前記電子部品像を結像
   させる第２結像レンズを、前記第２結像レンズの第２レ
   ンズ光軸が前記第２撮像面に垂直になるように前記第２
   撮像手段と前記撮像点との間に配置したことを特徴とす
   る電子部品の撮像装置。
2. 【請求項２】 前記第１撮像手段と前記第２撮像手段と
   を、前記第１撮像面と前記第２撮像面とが互いに平行に
   なるように配置すると共に、前記第１結像レンズと前記
   第２結像レンズとを、前記第１レンズ光軸と前記第２レ
   ンズ光軸とが互いに平行になるように配置したことを特
   徴とする請求項１記載の電子部品の撮像装置。