特許 6670590 画像生成装置、実装装置及び画像生成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6670590

(24)【登録日】2020年3月4日

(45)【発行日】2020年3月25日

(54)【発明の名称】画像生成装置、実装装置及び画像生成方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20200316BHJP

   H05K 13/08 20060101ALI20200316BHJP

   G06T 1/00 20060101ALI20200316BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20200316BHJP

【ＦＩ】

   H05K13/04 M

   H05K13/08 Q

   G06T1/00 315

   H04N5/232 133

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-217407(P2015-217407)

(22)【出願日】2015年11月5日

(65)【公開番号】特開2017-92131(P2017-92131A)

(43)【公開日】2017年5月25日

【審査請求日】2018年10月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003399

【氏名又は名称】ＪＵＫＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100150304

【弁理士】

【氏名又は名称】溝口 勉

(72)【発明者】

【氏名】佐野 孝浩

(72)【発明者】

【氏名】山田 友美

【審査官】 中田 誠二郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０２３３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８６８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０４０６９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特許第２９６０６８４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開昭６２−１４０００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０６６１５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ １３／００−１３／０８

Ｇ０６Ｔ １／００

Ｈ０４Ｎ ５／２２２−５／２５７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被写体の異なる位置に焦点を合わせた複数の撮像画像から、前記被写体の全焦点画像を生成する画像生成装置であって、
屈折率が可変可能な液体レンズによって焦点位置を動かしながら前記被写体を複数回に亘って撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された複数の撮像画像から前記被写体の全焦点画像を生成する画像生成部とを備え、
前記撮像部と前記被写体との距離が固定されており、
前記撮像部が、前記被写体の異なる位置に焦点を合わせたときに、照明の明るさを調節することにより、前記異なる位置に対する照射光量を一定にすることを特徴とする画像生成装置。

【請求項2】

前記被写体の上面高さを測定する高さセンサを備え、
前記撮像部が、前記被写体の上面高さを基準にして前記液体レンズの焦点位置を可変することを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。

【請求項3】

前記被写体の搬送中に撮像された各撮像画像内の被写体画像を補正して、前記複数の撮像画像の間で前記被写体画像の座標位置を一致させる画像補正部を備え、
前記画像生成部が、補正後の前記複数の撮像画像から前記被写体の全焦点画像を生成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像生成装置。

【請求項4】

前記画像生成部は、前記全焦点画像に基づいて前記被写体の高さを算出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像生成装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれかに記載の画像生成装置と、
前記被写体としての部品を基板の所定位置まで搬送する実装ヘッドとを備え、
前記画像生成装置で生成された前記全焦点画像に基づいて、前記実装ヘッドが前記基板に前記部品を実装することを特徴とする実装装置。

【請求項6】

被写体の異なる位置に焦点を合わせた複数の撮像画像から、前記被写体の全焦点画像を生成する画像生成方法であって、
屈折率が可変可能な液体レンズによって焦点位置を動かしながら撮像部で前記被写体を複数回に亘って撮像するステップと、
前記撮像部で撮像された複数の撮像画像から前記被写体の全焦点画像を生成するステップとを備え、
前記撮像部と前記被写体との距離が固定されており、
前記撮像するステップでは、前記被写体の異なる位置に焦点を合わせたときに、照明の明るさを調節することにより、前記異なる位置に対する照射光量を一定にすることを特徴とする画像生成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被写体の全焦点画像を生成する画像生成装置、実装装置及び画像生成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の画像生成装置として、被写体に対して異なる位置に焦点（ピント）を合わせた複数の撮像画像から全焦点画像を生成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の画像生成装置は、撮像部に対して被写体を離間又は接近させながら、被写体と撮像部との距離を変化させた複数の撮像画像を撮像している。そして、複数の撮像画像に対して画像処理を施すと共に、画像処理後の複数の撮像画像を合成することによって、撮像画像内の被写体画像を構成する各画素に焦点が合った全焦点画像を生成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−０２３３４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の画像生成装置では、焦点位置が異なる複数の画像を撮像するために、撮像部と対象物とのいずれかを移動させる駆動機構が必須である。しかしながら、駆動機構によって撮像部と対象物を移動させると、装置構成が複雑になると共に重量が増加し、さらにメンテナンスが必要になる等の問題が生じていた。

【0005】

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、簡易かつ軽量な構成で全焦点画像を生成することができる画像生成装置、実装装置及び画像生成方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の画像生成装置は、被写体の異なる位置に焦点を合わせた複数の撮像画像から、前記被写体の全焦点画像を生成する画像生成装置であって、屈折率が可変可能な液体レンズによって焦点位置を動かしながら前記被写体を複数回に亘って撮像する撮像部と、前記撮像部で撮像された複数の撮像画像から前記被写体の全焦点画像を生成する画像生成部とを備え、前記撮像部と前記被写体との距離が固定されており、前記撮像部が、前記被写体の異なる位置に焦点を合わせたときに、照明の明るさを調節することにより、前記異なる位置に対する照射光量を一定にすることを特徴とする。

【0007】

本発明の画像生成方法は、被写体の異なる位置に焦点を合わせた複数の撮像画像から、前記被写体の全焦点画像を生成する画像生成方法であって、屈折率が可変可能な液体レンズによって焦点位置を動かしながら撮像部で前記被写体を複数回に亘って撮像するステップと、前記撮像部で撮像された複数の撮像画像から前記被写体の全焦点画像を生成するステップとを備え、前記撮像部と前記被写体との距離が固定されており、前記撮像するステップでは、前記被写体の異なる位置に焦点を合わせたときに、照明の明るさを調節することにより、前記異なる位置に対する照射光量を一定にすることを特徴とする。

【0008】

これらの構成によれば、液体レンズの屈折率を変えることによって、撮像部と被写体との距離を変えることなく、被写体に対して異なる位置に焦点が合わせられる。このため、被写体を複数回に亘って撮像して、複数の撮像画像から全焦点画像を生成することができる。撮像部と被写体とのいずれかを移動させる駆動機構が不要であるため、簡易かつ軽量な構成で全焦点画像を生成することができる。また、撮像部と被写体との距離が固定されていても、高低差のある被写体に対する焦点を変えた時に、焦点を合わせた位置に対して同じ照射光量で照らすことができる。また、簡易な構成により照射光量を調節することができる。また、シャッターを調節する構成と比較して、タクトタイムを短くすることができる。

【0011】

本発明の画像生成装置において、前記被写体の上面高さを測定する高さセンサを備え、前記撮像部が、前記被写体の上面高さを基準にして前記液体レンズの焦点位置を可変する。この構成によれば、オートフォーカスよりも短時間で液体レンズの焦点位置を調節することができる。

【0012】

本発明の画像生成装置において、前記被写体の搬送中に撮像された各撮像画像内の被写体画像を補正して、前記複数の撮像画像の間で前記被写体画像の座標位置を一致させる画像補正部を備え、前記画像生成部が、補正後の前記複数の撮像画像から前記被写体の全焦点画像を生成する。この構成によれば、被写体を搬送しながら撮像した撮像画像から全焦点画像を生成することができ、タクトタイムを短縮することができる。

【0013】

本発明の画像生成装置において、前記画像生成部は、前記全焦点画像に基づいて前記被写体の高さを算出する。この構成によれば、全焦点画像から被写体を立体的に認識することができる。

【0014】

本発明の実装装置は、上記の画像生成装置と、前記被写体としての部品を基板の所定位置まで搬送する実装ヘッドとを備え、前記画像生成装置で生成された前記全焦点画像に基づいて、前記実装ヘッドが前記基板に前記部品を実装することを特徴とする。この構成によれば、全焦点画像から被写体としての部品の高さを求めて、基板に対して部品を精度よく実装することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、液体レンズの屈折率を変えることによって、撮像部と被写体との距離を変えることなく、異なる位置に焦点が合わせられた複数の撮像画像を撮像することができる。複数の撮像画像を合成することで、簡易かつ軽量な構成で全焦点画像を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施の形態の実装装置の上面模式図である。

【図2】駆動機構を使用した撮像部の撮像原理の説明図である。

【図3】液体レンズを使用した撮像部の撮像原理の説明図である。

【図4】本実施の形態の画像生成装置の模式図である。

【図5】本実施の形態の撮像画像を示す図である。

【図6】本実施の形態のフローチャートの一例を示す図である。

【図7】本実施の形態の撮像動作の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、添付図面を参照して本実施の形態の実装装置について説明する。図１は、本実施の形態の実装装置の上面模式図である。図２は、駆動機構を使用した撮像部の撮像原理の説明図である。図３は、液体レンズを使用した撮像部の撮像原理の説明図である。なお、本実施の形態では、全焦点画像の画像生成装置を実装装置に適用した例について説明するが、画像生成装置を備えていれば実装装置以外の装置にも適用可能である。

【0018】

図１に示すように、実装装置１は、テープフィーダ等の部品供給装置１０から供給された部品Ｐ（図４参照）を、実装ヘッド４０によって基板Ｗの載置面に搭載するように構成されている。実装装置１の基台２０の略中央には、Ｘ軸方向に沿って基板搬送部２１が配設されている。基板搬送部２１は、Ｘ軸方向の一端側から部品搭載前の基板Ｗを実装ヘッド４０の下方に搬入して位置決めし、部品搭載後の基板ＷをＸ軸方向の他端側から搬出する。また、基台２０上には、基板搬送部２１を挟んだ両側に多数の部品供給装置１０がＸ軸方向に横並びに配置されている。

【0019】

部品供給装置１０にはテープリール１１が着脱自在に装着され、テープリール１１には多数の部品Ｐをパッケージングしたキャリアテープ（不図示）が巻回されている。各部品供給装置１０は、装置内に設けられたスプロケットホイールの回転によって実装ヘッド４０にピックアップされる受け渡し位置に向けて順番に部品Ｐを繰り出している。実装ヘッド４０の受け渡し位置では、キャリアテープから表面のカバーテープが剥離され、キャリアテープのポケット（不図示）内の部品Ｐが外部に露出される。なお、本実施の形態では、部品供給装置１０としてテープフィーダを例示したが、ボールフィーダ等で構成されていてもよい。

【0020】

基台２０上には、実装ヘッド４０をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるＸＹ移動部３０が設けられている。ＸＹ移動部３０は、Ｙ軸方向に平行に延びる一対のＹ軸テーブル３１と、Ｘ軸方向に平行に延びるＸ軸テーブル３２とを有している。一対のＹ軸テーブル３１は、基台２０の四隅に立設された支持部（不図示）に支持されており、Ｘ軸テーブル３２は、一対のＹ軸テーブル３１上にＹ軸方向に移動可能に設置されている。Ｘ軸テーブル３２上には実装ヘッド４０がＸ軸方向に移動可能に設置されている。実装ヘッド４０は、ＸＹ移動部３０によって部品供給装置１０と基板Ｗとの間を往復移動される。

【0021】

実装ヘッド４０は、ノズル４１を備えた複数（本実施の形態では３つ）のヘッド部４２を有している。ヘッド部４２は、Ｚ軸モータ（不図示）によってノズル４１をＺ軸方向に上下動すると共に、θモータ（不図示）によってノズル４１をＺ軸回りに回転する。各ノズル４１は吸引源（不図示）に接続されており、吸引源からの吸引力によって部品Ｐを吸着保持する。なお、実装ヘッド４０のノズル４１は、上記のノズル４１に限定されず、部品供給装置１０から部品Ｐを取り出して基板Ｗに搭載可能であればよく、例えば、グリッパーノズルで構成されていてもよい。

【0022】

実装ヘッド４０には、発光部と受光部を備え、反射光を受光してその距離を測定できる高さセンサ４３と、基板ＷのＢＯＣ（Board Offset Correction）マークを撮像する基板撮像部４４と、ノズル４１による部品Ｐの搭載動作を撮像するノズル撮像部４５と、ノズル４１に吸着された部品Ｐを認識可能な不図示のレーザ認識部が設けられている。高さセンサ４３では、実装ヘッド４０から測定対象物への高さ（距離）が測定される。基板撮像部４４では、ＢＯＣマークの撮像画像に基づいて基板Ｗの位置、傾き、伸縮等が認識される。また、不図示のレーザ認識部は、水平一方向に沿って受光部と発光部を備え、そのレーザ光の中に、部品Ｐを吸着したノズル４１を上下動させたり、回転させたりすることより、部品Ｐの高さ寸法Ｚや、Ｘ、Ｙ寸法（幅寸法）や、ノズル４１に対する部品Ｐの吸着ズレを認識することができる。これらの認識結果に基づいて基板Ｗに対する部品Ｐの搭載位置の補正情報が生成される。ノズル撮像部４５では、ノズル４１による吸着前後の部品Ｐが撮像される他、基板Ｗに対する搭載前後の部品Ｐが撮像されて、これらの各画像がトレーサビリティ情報として保存される。また、ノズル４１による吸着前の部品Ｐの撮像画像から部品Ｐの吸着位置が認識される。

【0023】

また、実装装置１の基台２０には、ノズル４１に吸着された部品Ｐを複数回に亘って撮像して全焦点画像を生成する画像生成装置５０が搭載されている。画像生成装置５０には、ノズル４１に吸着された部品Ｐを下方から撮像する部品撮像部５１（撮像部）が設けられている。部品撮像部５１では、部品Ｐに対して異なる位置に焦点を合わせながら複数の撮像画像が撮像される。そして、複数の撮像画像から全焦点画像が生成されることで、部品Ｐの傾き、部品Ｐの高さが認識され、これらの認識結果に基づいてノズル４１の吸着位置や移動量等の補正情報が生成される。なお、画像生成装置５０は、実装ヘッド４０に設けられても良い。

【0024】

また、実装装置１には、装置各部を統括制御する制御部６０（図４参照）が設けられている。制御部６０は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成されている。メモリには、実生産で使用される生産プログラム、全焦点画像の生成プログラム、撮像画像の補正プログラム等が記憶されている。

【0025】

図２Ａ−２Ｃ、図３Ａ−３Ｃは、実装ヘッド４０に撮像部７１や、液体レンズ８３を含む撮像部８１が設けられた例である。ここで、全焦点画像の生成時の一般的な撮像方法について説明する。図２Ａに示すように、被写体Ｏの全焦点画像を生成する場合には、通常は撮像素子７２、レンズ７３、照明７４からなる撮像部７１を移動させるために、リニアガイド７７とスライダ７８からなる駆動機構７６が必要になる。リニアガイド７７に沿ってスライダ７８を被写体Ｏに対する離間方向又は接近方向に動かすことで、撮像部７１によって被写体Ｏの複数の撮像画像が撮像される。複数の撮像画像は、被写体Ｏから撮像部７１までの距離が可変させながら撮像された画像であるため、被写体Ｏに対して異なる位置に焦点が合わせられている。

【0026】

例えば、図２Ｂに示すように、被写体Ｏから撮像部７１までの離間距離がＬ１の場合には、被写体Ｏの点Ｐ１からの光（反射光）は、レンズ７３を通じて撮像素子７２の撮像面７５で結像される。また、被写体Ｏの点Ｐ１よりも上面側の点Ｐ２からの光は、レンズ７３を通じて撮像素子７２の撮像面７５よりも奥側で結像される。すなわち、離間距離Ｌ１では、被写体Ｏの点Ｐ１に焦点を合わせた撮像画像が撮像される。被写体Ｏの点Ｐ１に焦点を合わせた撮像画像は、被写体Ｏの下面側が鮮明に撮られており、被写体Ｏの下面側から上面側に向かって徐々に不鮮明になっている。

【0027】

一方で、図２Ｃに示すように、被写体Ｏから撮像部７１までの離間距離がＬ２の場合には、被写体Ｏの点Ｐ１からの光（反射光）は、レンズ７３を通じて撮像素子７２の撮像面７５よりも手前で結像される。また、被写体Ｏの点Ｐ１よりも上面側の点Ｐ２からの光は、レンズ７３を通じて撮像素子７２の撮像面７５で結像される。すなわち、離間距離Ｌ２では、被写体Ｏの点Ｐ２に焦点が合わせられた撮像画像が撮像される。被写体Ｏの点Ｐ２に焦点を合わせた撮像画像は、被写体Ｏの上面側が鮮明に撮られており、被写体Ｏの下面側に向かって徐々に不鮮明になるようになっている。

【0028】

被写体Ｏに対して異なる位置に焦点が合わせられた複数の撮像画像を合成することによって全焦点画像が生成される。しかしながら、このような構成では、被写体Ｏに対して撮像部７１を離間又は接近させるために、リニアガイド７７やスライダ７８等の駆動機構やモーター等の駆動源が必要になるため、装置構成が複雑になると共に装置重量が増加するという問題がある。そこで、図３Ａに示すように、撮像部８１に液体レンズ８３を用いることで、撮像部８１と被写体Ｏの距離を変えることなく、被写体Ｏの異なる位置に焦点を合わせた複数の撮像画像を撮像するようにしている。

【0029】

例えば、図３Ｂに示すように液体レンズ８３の屈折率（界面形状）を可変させると、被写体Ｏの点Ｐ１からの光が撮像素子８２の撮像面８５で結像され、被写体Ｏの点Ｐ２からの光が撮像素子８２の撮像面８５よりも奥側で結像される。また、図３Ｃに示すように液体レンズ８３の屈折率を可変させると、被写体Ｏの点Ｐ１からの光が撮像素子８２の撮像面８５よりも手前で結像され、被写体Ｏの点Ｐ２からの光が撮像素子８２の撮像面８５で結像される。このように、液体レンズ８３の屈折率を可変することで、被写体Ｏの点Ｐ１、点Ｐ２に焦点を合わせた撮像画像が撮像される。

【0030】

本実施の形態の実装装置１は、液体レンズ８３を備えた撮像部８１を部品撮像部５１（図１参照）に適用して、部品Ｐ（図４参照）を撮像して全焦点画像を生成している。実装装置１は、ＢＧＡ（Ball Grid Array）のようにパッケージ９１（図４参照）から半田ボール９２が突出した部品Ｐを扱うが、この部品Ｐを基板Ｗに差し込むためには全焦点画像から半田ボール９２の正確な高さを求める必要がある。しかしながら、図３に示す撮像部８１では、被写体Ｏの高低差が正確なコントラストとして全焦点画像に表れず、全焦点画像から半田ボール９２（図４参照）の正確な高さを求めることが難しい。

【0031】

例えば、図２に示す撮像部７１の場合には、照明７４から被写体Ｏまでの距離が可変されるため、被写体Ｏの焦点が合った位置に対する照射光量にバラツキが生じない。例えば、図２Ｂでは被写体Ｏの点Ｐ１、図２Ｃでは被写体Ｏの点Ｐ２にそれぞれ焦点が合わせられるが、被写体Ｏの各点Ｐ１、Ｐ２から照明７４までの距離Ｌａ、Ｌｂが同じであるため、照明７４から被写体Ｏの各点Ｐ１、Ｐ２に対する照射光量が一定になっている。このため、被写体Ｏの点Ｐ１、Ｐ２に焦点を合わせた撮像画像を同じ明るさで撮像することが可能になっている。

【0032】

これに対し、図３に示す撮像部８１の場合には、照明８４から被写体Ｏまでの距離が固定されているため、被写体Ｏの焦点が合った位置に対する照射光量にバラツキが生じている。例えば、図３Ｂでは被写体Ｏの点Ｐ１、図３Ｃでは被写体Ｏの点Ｐ２にそれぞれ焦点が合わせられるが、被写体Ｏの各点Ｐ１、Ｐ２から照明８４までの距離Ｌａ、Ｌｂが異なるため、照明８４から被写体Ｏの点Ｐ１、Ｐ２に対する照射光量にバラツキが生じる。このように、液体レンズ８３を用いた撮像部８１では、簡易かつ軽量な構成にできるものの、撮像画像にコントラストを正確に付けることが難しい。

【0033】

このため、本実施の形態の部品撮像部５１では、被写体Ｏの異なる位置に焦点を合わせたときに当該位置に対する照射光量を一定になるように調節している。これにより、部品撮像部５１を簡易かつ軽量な構成にすると共に、部品Ｐの各位置に焦点を合わせたときに一定の明るさで撮像することができる。また、部品撮像部５１で撮像された複数の撮像画像から全焦点画像を生成することで、全焦点画像に明暗のコントラストを精度よく付けることができ、半田ボール９２の高さを精度よく求めることができる。

【0034】

以下、図４及び図５を参照して、実装装置に搭載された画像生成装置について詳細に説明する。図４は、本実施の形態の画像生成装置の模式図である。図５は、本実施の形態の撮像画像を示す図である。なお、本実施の形態では、画像生成装置の撮像部として部品撮像部を例示して説明するが、画像生成装置の撮像部は、基板撮像部及びノズル撮像部であってもよい。すなわち、液体レンズを含む撮像部は、基台２０に設けてもよいし、実装ヘッド４０に設けてもよい。基台２０に撮像部を設けた場合は、撮像対象がノズル４１やノズル４１に吸着された部品Ｐになる。また、実装ヘッド４０に撮像部を設けた場合は、撮像対象が基板Ｗや、基板Ｗに実装された部品Ｐや、部品供給装置１１の吸着位置に供給された部品Ｐになる。なお、全焦点画像の生成は、撮像部を基台２０、実装ヘッド４０どちらに設けても同じなので、ここでは撮像部を基台２０に設けた実施形態を説明する。

【0035】

図４に示すように、画像生成装置５０は、実装ヘッド４０（図１参照）によって搬送中の部品Ｐを部品撮像部５１によって下側から撮像し、複数の撮像画像から部品Ｐの全焦点画像を生成するように構成されている。部品撮像部５１と部品Ｐとの高さ方向の距離が固定されているため、部品撮像部５１は屈折率が可変可能な液体レンズ５５によって焦点位置を動かしながら部品Ｐを複数回に亘って撮像している。また、部品撮像部５１による部品Ｐの撮像時には、部品Ｐの焦点を合わせた位置に対する照射光量が一定になるように、液体レンズ５５の焦点位置に応じて照明５６の明るさが調節されている（これを照明調節手段と称する）。なお、液体レンズ５５としては、例えば画角の小さなテレセントリックレンズが使用される。

【0036】

この場合、照明５６の明るさは、照射光量を一定にする際の液体レンズ５５の焦点位置（屈折率）と照明５６の明るさとの関係を示すテーブルやグラフによって調節される。なお、照明５６の明るさは、部品Ｐの端に設定された着目点の輝度が一定になるように調節されてもよい。このように、照明５６の明るさを調節することで、部品撮像部５１と部品Ｐとの距離が固定されていても、高低差のある部品Ｐに対する焦点を変えた時に、焦点を合わせた位置を同じ照射光量で照らすことができる。また、照明５６のシャッターの調整によって照射光量が調整される構成と比較して、タクトタイムを短くすることができる。

【0037】

また、部品撮像部５１に近くには高さセンサ５２が設けられており、高さセンサ５２によって部品Ｐの上面高さが測定される。なお、基台２０側に設けた高さセンサ５２は、先に述べた実装ヘッド４０に設けた高さセンサ４３とその機能は同じである。部品撮像部５１は、高さセンサ５２によって測定された部品Ｐの上面高さを基準にして、液体レンズ５５の焦点位置を可変している。これにより、オートフォーカスよりも短時間で液体レンズ５５の焦点位置を調整することが可能になっている。部品撮像部５１の撮像素子５７に撮像画像が取り込まれると、制御部６０のメモリ６１に撮像画像が出力される。このとき、部品撮像部５１が搬送中の部品Ｐを撮像しているため、複数の撮像画像内で部品画像（被写体画像）に位置ズレが生じている。

【0038】

このため、画像生成装置５０には、各撮像画像内の部品画像を補正して、複数の撮像画像間で部品画像の座標位置を一致させる画像補正部５３が設けられている。図５に示すように、画像補正部５３は、例えば、各撮像画像内から部品画像を抽出して、部品画像の中心Ｃを撮像画像の中心座標に移動させる。このように、各部品画像の全ての画素が各撮像画像内で同一座標に位置付けられるように補正される。この場合、画像補正部５３は、撮像時の実装ヘッド４０（図１参照）のヘッド位置をエンコーダ等から読み取って、各撮像画像の撮像時のヘッド位置に基づいて部品画像を補正している。

【0039】

また、図４に戻り、画像生成装置５０には、補正後の複数の撮像画像から、全ての画素について焦点が合った全焦点画像を生成する画像生成部５４が設けられている。画像生成部５４は、複数の撮像画像から既存のアルゴリズム（例えば、特開２０１２−０２３３４０号公報に記載のアルゴリズム）を用いて全焦点画像を生成する。例えば、複数の撮像画像で各画素のコントラスト値が求められ、複数の撮像画像間で同一画素のコントラスト値が比較される。これにより、各撮像画像で焦点が合った画素（図５参照）が特定されて、これらの画素を合成することによって全焦点画像が生成される。

【0040】

また、画像生成部５４は、全焦点画像に基づいて部品Ｐの高さを算出する。この場合、全焦点画像の各画素が同一の照射光量で撮像されているため、全焦点画像からコントラストから部品Ｐの高さが精度よく算出される。部品Ｐのパッケージ９１から突出した半田ボール９２の突出長が算出されることで、全焦点画像から部品Ｐが立体的に認識される。よって、実装ヘッド４０に基板Ｗに対して、ＢＧＡ等の半田ボール９２が突出した部品Ｐを精度よく実装させることが可能になっている。また、部品Ｐを搬送しながら撮像した撮像画像から全焦点画像を生成することができ、タクトタイムを短縮することが可能になっている。

【0041】

図６及び図７を参照して、画像生成処理について説明する。図６は、本実施の形態のフローチャートの一例を示す図である。図７は、本実施の形態の撮像動作の一例を示す図である。なお、図６の説明においては、図４の符号を適宜使用して説明する。

【0042】

図６に示すように、先ず部品Ｐに対する撮像処理が実施される。撮像処理では、液体レンズ５５の屈折率が可変されて、実装装置１（図１参照）で搬送中の部品Ｐよりもの奥方に焦点が合わせられる（ステップＳ０１、図７Ａ参照）。次に、焦点が合わせられた位置に対して所定の照射光量になるように、液体レンズ５５の焦点位置に応じて照明５６の明るさが調節される（ステップＳ０２）。次に、部品Ｐよりも奥方に焦点が合わせられた状態で、搬送中の部品Ｐが所定の照射光量で撮像される（ステップＳ０３）。次に、部品Ｐに対する撮像回数が所定回数以上か否かが判定される（ステップＳ０４）。

【0043】

撮像回数が所定回数に満たない場合には（ステップＳ０４でＮｏ）、液体レンズ５５の屈折率が可変されることで、焦点が合う位置（合焦位置）が部品Ｐの奥方から手前に移動される（ステップＳ０５）。そして、撮像回数が所定回数になるまで、ステップＳ０２からステップＳ０４までの処理が繰り返される。これにより、焦点が合う位置が部品Ｐに対して奥方から手前に移動されながら、搬送中の部品Ｐに対して異なる位置に焦点を合わせた複数の撮像画像が撮像される（図７Ｂ参照）。搬送中の部品Ｐが撮像されるため、複数の撮像画像内の部品画像に位置ズレが生じている（図５参照）。

【0044】

一方で、撮像回数が所定回数以上になると（ステップＳ０４でＹｅｓ）、全焦点画像の画像生成処理が実施される。画像生成処理では、複数の撮像画像内の部品画像の中心Ｃが撮像画像の中心座標に移動するように補正される（ステップＳ０６）。これにより、各撮像画像内の部品画像の画素が、複数の撮像画像間で同じ位置に揃えられる。次に、複数の撮像画像の焦点が合った画素が合成されることで全焦点画像が生成される（ステップＳ０７）。このとき、全焦点画像の各画素が同一の照射光量で撮像されるため、半田ボール９２の高低差が正確なコントラストとして全焦点画像に表れている。そして、全焦点画像に基づいて部品Ｐの半田ボール９２の高さが精度よく算出される（ステップＳ０８）。

【0045】

以上のように、本実施の形態の実装装置１によれば、液体レンズ５５の屈折率を変えることによって、部品撮像部５１と部品Ｐとの距離を変えることなく、部品Ｐに対して異なる位置に焦点が合わせられる。このため、部品Ｐを複数回に亘って撮像して、複数の撮像画像から全焦点画像を生成することができる。部品撮像部５１と部品Ｐとのいずれかを移動させる駆動機構が不要であるため、簡易かつ軽量な構成で全焦点画像を生成することができる。

【0046】

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

【0047】

例えば、本実施の形態において、画像生成装置５０は、部品撮像部５１で撮像された搬送中の部品の複数の撮像画像から全焦点画像を生成する構成について説明したが、この構成に限定されない。画像生成装置は、被写体の異なる位置に焦点を合わせた複数の撮像画像から、被写体の全焦点画像を生成する構成であればよい。例えば、画像生成装置は、基板撮像部４４及びノズル撮像部４５を撮像部にして、被写体として基板Ｗ及び部品Ｐを複数回に亘って撮像して全焦点画像を生成してもよい。基板Ｗの全焦点画像から反り量を求めることができ、部品Ｐの全焦点画像から部品Ｐの吸着前状態や搭載状態を確認することができる。なお、画像生成装置の撮像部として基板撮像部４４及びノズル撮像部４５を使用する場合には、実装ヘッド４０の高さセンサ４３を使用して被写体の上面高さを測定することができる。

【0048】

また、本実施の形態において、照明５６の明るさを調節することで部品Ｐに対する照射光量を一定にする構成にしたが、この構成に限定されない。照射光量は、照被写体の異なる位置に焦点が合わせられたときに、当該位置に対して一定になるように調節されていれもよい。例えば、照射光量は、照明５６のシャッター時間によって一定になるように調節されてもよいし、シャッタースピードによって一定になるように調節されてもよい。

【0049】

また、本実施の形態において、全焦点画像から被写体の高さを算出する構成にしたが、全焦点画像から被写体の３次元画像を生成してもよい。

【0050】

また、本実施の形態において、画像生成装置５０を実装装置１に搭載する構成について説明したが、この構成に限定されない。画像生成装置５０は、実装装置１以外の装置に搭載されてもよいし、全焦点画像生成の専用装置でもよい。

【0051】

また、本実施の形態において、画像生成装置５０が、パッケージ９１から半田ボール９２が突出したＢＧＡの全焦点画像を生成する構成にしたが、他の部品の全焦点画像についても同じ方法で生成することができる。また、被写体は部品Ｐに限られず、基板Ｗやその他の撮像対象であればよい。

【0052】

また、本実施の形態において、高さセンサ５２によって部品Ｐの上面高さを測定して、上面高さを基準にして、液体レンズ５５の焦点位置を調節する構成にしたが、この構成に限定されない。実装装置１のメモリに予め設定された部品Ｐの高さ等のデータを用いて、液体レンズ５５の焦点位置を調整してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0053】

以上説明したように、本発明は、簡易かつ軽量な構成で全焦点画像を生成することができるという効果を有し、特に、基板に部品を実装する実装装置、実装装置に搭載される画像生成装置、画像生成装置による画像生成方法に有用である。

【符号の説明】

【0054】

１ 実装装置
４０ 実装ヘッド
４４ 基板撮像部（撮像部）
４５ ノズル撮像部（撮像部）
５０ 画像生成装置
５１ 部品撮像部（撮像部）
５２ 高さセンサ
５３ 画像補正部
５４ 画像生成部
５５ 液体レンズ
５６ 照明
Ｐ 部品（被写体）
Ｗ 基板（被写体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】