特許 7387914 基板作業装置

(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】

(24)【登録日】2023-11-17

(45)【発行日】2023-11-28

(54)【発明の名称】基板作業装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/08 20060101AFI20231120BHJP

【ＦＩ】

H05K13/08 Q

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022554991

(86)(22)【出願日】2020-10-05

(86)【国際出願番号】 JP2020037777

(87)【国際公開番号】W WO2022074720

(87)【国際公開日】2022-04-14

【審査請求日】2023-03-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】高間 和志

【審査官】福島 和幸

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０６４４１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／１２８７０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／１６７２４８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ １３／００－１３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に対して作業を行う作業ヘッドを含むヘッドユニットと、
鉛直方向において複数の異なる高さ位置に配置された状態で前記ヘッドユニットに設けられ、撮像対象が配置された同一の撮像位置を各々が互いに異なる斜め方向から撮像する複数の撮像部とを備え、
前記複数の撮像部では、各々の撮像する斜め方向の傾斜角に応じて異なる被写界深度が設定されている、基板作業装置。

【請求項2】

前記複数の撮像部は、
傾斜角のうち鉛直方向に近い斜め方向の第１傾斜角を有する第１撮像部と、
前記第１撮像部の下側に配置されており、前記第１傾斜角よりも水平方向に近い斜め方向の第２傾斜角を有する第２撮像部とを含み、
前記第２撮像部は、前記第１撮像部の第１被写界深度よりも深い第２被写界深度を有している、請求項１に記載の基板作業装置。

【請求項3】

前記第１撮像部および前記第２撮像部は、鉛直方向に沿った同一平面において上下に並んで斜め方向から前記撮像対象が配置された同一の前記撮像位置を撮像するように配置されており、
前記第２撮像部は、前記第１撮像部の鉛直方向の下方に配置されているとともに、前記第１被写界深度よりも深い前記第２被写界深度を有している、請求項２に記載の基板作業装置。

【請求項4】

前記第１被写界深度は、前記第１撮像部の絞りが一定に設定されることにより、一定の被写界深度に設定されており、
前記第２被写界深度は、前記第２撮像部の絞りが一定に設定されることにより、前記第１被写界深度よりも深い一定の被写界深度に設定されている、請求項２または３に記載の基板作業装置。

【請求項5】

前記第１撮像部および前記第２撮像部の各々は、前記撮像対象としての部品の実装位置周辺および前記部品の吸着位置周辺の少なくとも一方を撮像するように構成されており、
前記第１被写界深度および前記第２被写界深度の各々は、前記第１撮像部および前記第２撮像部の並ぶ方向に沿った断面において、前記基板の反りによる前記基板の上面の高さ位置の想定されるずれ量または前記部品を収納する収納テープの種類の違いによる前記収納テープに収納された前記部品の上面の高さ位置の想定されるずれ量と、前記部品の水平方向の長さと、前記傾斜角とにより、設定されている、請求項２～４のいずれか１項に記載の基板作業装置。

【請求項6】

前記撮像対象に光を照射する照明部と、
前記第１撮像部および前記第２撮像部の各々により、前記撮像対象を撮像する制御を行う制御部とをさらに備え、
前記制御部は、前記第１撮像部および前記第２撮像部の各々に対するセンサゲイン、前記第１撮像部および前記第２撮像部の各々の露光時間、および、前記照明部の光量のいずれかを異ならせることにより、前記第１撮像部および前記第２撮像部の各々により撮像された画像の明るさを互いに略同じにする制御を行うように構成されている、請求項２～５のいずれか１項に記載の基板作業装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記第１撮像部による露光と並行して、前記第２撮像部による露光も行うように構成されている、請求項６に記載の基板作業装置。

【請求項8】

前記第１撮像部および前記第２撮像部は、それぞれ、第１カメラおよび第２カメラを含む、請求項２～７のいずれか１項に記載の基板作業装置。

【請求項9】

前記第１撮像部および前記第２撮像部は、
共通のカメラと、
前記共通のカメラの視野を分割する光学系とに含む、請求項２～７のいずれか１項に記載の基板作業装置。

【請求項10】

前記第１撮像部により撮像された第１画像と、前記第２撮像部により撮像された第２画像とに基づいて、前記撮像対象の周辺の高さ位置を取得するように構成されている、請求項２～９のいずれか１項に記載の基板作業装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、基板作業装置に関し、特に、ヘッドユニットを備える基板作業装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ヘッドユニットを備える基板作業装置が知られている。このような基板作業装置は、たとえば、特開２０１９－７５４７５号公報に開示されている。

【0003】

上記特開２０１９－７５４７５号公報には、ヘッドユニットを備える部品実装装置（基板作業装置）が開示されている。この部品実装装置は、ヘッドユニットに設けられた撮像ユニットを備えている。撮像ユニットは、鉛直方向に配列された２つのカメラを含んでいる。撮像ユニットは、基板に実装された部品の実装位置を、２つのカメラにより、２つの方向（角度）から撮像するように構成されている。２つのカメラの各々は、部品の実装位置を鉛直方向に対して複数の斜め方向から撮像可能なように、上下にオフセットさせて配置されている。ここで、上下にオフセットされた２つのカメラのうちの上側のカメラは、鉛直方向に近い斜め方向の光軸を有している。上下にオフセットされた２つのカメラのうちの下側のカメラは、水平方向に近い斜め方向の光軸を有している。

【0004】

上記特開２０１９－７５４７５号公報の部品実装装置では、２つのカメラにより２つの斜め方向から撮像した部品の実装位置の画像に基づいて、部品の実装位置における部品の水平方向の位置および鉛直方向の高さ位置が取得される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－７５４７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記特開２０１９－７５４７５号公報の部品実装装置では、上側のカメラは、鉛直方向に近い斜め方向の光軸を有しているとともに、下側のカメラは、水平方向に近い斜め方向の光軸を有しているため、上反りおよび下反りが生じた基板を撮像する場合、第２カメラの光軸方向における基板の上面の上反りした部分と下反りした部分との間の距離は、第１カメラの光軸方向における基板の上面の上反りした部分と下反りした部分との間の距離よりも大きくなる。したがって、第２カメラの光軸方向における上記距離が、第１カメラの光軸方向における上記距離よりも大きいことに起因して、上側のカメラでは基板の上面の上反りした部分および下反りした部分の両方に対してピント（焦点）が合っていたとしても、下側のカメラでは基板の上面の上反りした部分および下反りした部分のいずれかに対してピントが合わなくなる場合があると考えられる。このため、上記特開２０１９－７５４７５号公報の部品実装装置（基板作業装置）では、鉛直方向において複数の異なる高さ位置に配置された複数のカメラ（撮像部）の各々により斜め方向から撮像される画像のピントがより確実に合うようにすることが望まれている。

【0007】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、鉛直方向において複数の異なる高さ位置に配置された複数の撮像部の各々により斜め方向から撮像される画像のピント（焦点）がより確実に合うようにすることが可能な基板作業装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明の一の局面による基板作業装置は、基板に対して作業を行う作業ヘッドを含むヘッドユニットと、鉛直方向において複数の異なる高さ位置に配置された状態でヘッドユニットに設けられ、撮像対象が配置された同一の撮像位置を各々が互いに異なる斜め方向から撮像する複数の撮像部とを備え、複数の撮像部では、各々の撮像する斜め方向の傾斜角に応じて異なる被写界深度が設定されている。なお、複数の撮像部は、共通のカメラにより、撮像対象が配置された同一の撮像位置を視野を分割して撮像するように構成されていてもよいし、複数の撮像部は、互いに別個のカメラにより、撮像対象が配置された同一の撮像位置を撮像するように構成されていてもよい。

【0009】

この発明の一の局面による基板作業装置では、上記のように、複数の撮像部において、各々の高さ位置から撮像対象に向かう各々の傾斜角に応じて異なる被写界深度が設定されている。これにより、複数の撮像部の各々が鉛直方向において複数の異なる高さ位置に配置されていても、複数の撮像部の各々において、傾斜角に応じて異なる被写界深度が設定されることにより、撮像対象が配置された同一の撮像位置に対するピントを個別に合わせて設定することができる。その結果、鉛直方向において複数の異なる高さ位置に配置された複数の撮像部の各々により斜め方向から撮像される画像のピント（焦点）がより確実に合うようにすることができる。

【0010】

上記一の局面による基板作業装置において、好ましくは、複数の撮像部は、傾斜角のうち鉛直方向に近い斜め方向の第１傾斜角を有する第１撮像部と、第１撮像部の下側に配置されており、第１傾斜角よりも水平方向に近い斜め方向の第２傾斜角を有する第２撮像部とを含み、第２撮像部は、第１撮像部の第１被写界深度よりも深い第２被写界深度を有している。このように構成すれば、第２被写界深度を第１被写界深度よりも深くすることにより、第２撮像部の第２被写界深度を十分に確保することができるので、第２撮像部により撮像される画像のピントがより確実に合うようにすることができる。

【0011】

この場合、好ましくは、第１撮像部および第２撮像部は、鉛直方向に沿った同一平面において上下に並んで斜め方向から撮像対象が配置された同一の撮像位置を撮像するように配置されており、第２撮像部は、第１撮像部の鉛直方向の下方に配置されているとともに、第１被写界深度よりも深い第２被写界深度を有している。このように構成すれば、第１撮像部および第２撮像部を鉛直方向に沿った同一平面からずれた位置に配置する場合と比較して、第１撮像部および第２撮像部の水平方向の設置スペースを小さくすることができる。その結果、第２撮像部により撮像される画像のピントがより確実に合うようにすることができるとともに、第１撮像部および第２撮像部が設けられるヘッドユニットの大型化を抑制することができる。

【0012】

上記第１撮像部および第２撮像部を備える基板作業装置において、好ましくは、第１被写界深度は、第１撮像部の絞りが一定に設定されることにより、一定の被写界深度に設定されており、第２被写界深度は、第２撮像部の絞りが一定に設定されることにより、第１被写界深度よりも深い一定の被写界深度に設定されている。このように構成すれば、第１撮像部および第２撮像部の絞りを調整する構造が不要になるので、ヘッドユニットの大型化を抑制することができる。

【0013】

上記第１撮像部および第２撮像部を備える基板作業装置において、好ましくは、第１撮像部および第２撮像部の各々は、撮像対象としての部品の実装位置周辺および部品の吸着位置周辺の少なくとも一方を撮像するように構成されており、第１被写界深度および第２被写界深度の各々は、第１撮像部および第２撮像部の並ぶ方向に沿った断面において、基板の反りによる基板の上面の高さ位置の想定されるずれ量または部品を収納する収納テープの種類の違いによる収納テープに収納された部品の上面の高さ位置の想定されるずれ量と、部品の水平方向の長さと、傾斜角とにより、設定されている。このように構成すれば、適切な値の第１被写界深度および第２被写界深度を取得することができるので、第１撮像部および第２撮像部の各々に対して適切な被写界深度を設定することができる。なお、収納テープの種類の違いとは、紙テープおよびエンボステープといったテープの種類の違いだけでなく、同じ紙テープであっても部品を収納する収納部の大きさが異なる場合、および、同じエンボステープであっても部品を収納する収納部の大きさが異なる場合も含む広い概念である。

【0014】

上記第１撮像部および第２撮像部を備える基板作業装置において、好ましくは、撮像対象に光を照射する照明部と、第１撮像部および第２撮像部の各々により、撮像対象を撮像する制御を行う制御部とをさらに備え、制御部は、第１撮像部および第２撮像部の各々に対するセンサゲイン、第１撮像部および第２撮像部の各々の露光時間、および、照明部の光量のいずれかを異ならせることにより、第１撮像部および第２撮像部の各々により撮像された画像の明るさを互いに略同じにする制御を行うように構成されている。このように構成すれば、第２被写界深度を第１被写界深度よりも深くした場合でも、第２撮像部においてピントを合わせるだけでなく、第２撮像部により撮像される画像の明るさを確保することができる。その結果、第２撮像部により撮像される画像のピントをより確実に合わせることができるとともに、第１撮像部により撮像された画像と同等の明るさの画像を第２撮像部により撮像することができる。

【0015】

上記第１撮像部および第２撮像部の各々の露光時間を異ならせる基板作業装置において、好ましくは、制御部は、第１撮像部による露光と並行して、第２撮像部による露光も行うように構成されている。このように構成すれば、撮像位置を撮像する際の露光に要する時間を最小限に抑えることできるので、作業ヘッドの基板に対する作業時間が増加しないようにすることができる。

【0016】

上記第１撮像部および第２撮像部を備える基板作業装置において、好ましくは、第１撮像部および第２撮像部は、それぞれ、第１カメラおよび第２カメラをさらに含む。このように構成すれば、共通のカメラにより撮像する場合と比較して、第１撮像部および第２撮像部のレンズなどの光学系の構造を簡略化することができるので、第１撮像部および第２撮像部の構造の複雑化を抑制することができる。

【0017】

上記第１撮像部および第２撮像部を備える基板作業装置において、好ましくは、第１撮像部および第２撮像部は、共通のカメラと、共通のカメラの視野を分割する光学系とをさらに含む。このように構成すれば、必要なカメラの数量を抑えることができるので、ヘッドユニットの大型化を抑制することができる。

【0018】

上記第１撮像部および第２撮像部を備える基板作業装置において、好ましくは、第１撮像部により撮像された第１画像と、第２撮像部により撮像された第２画像とに基づいて、撮像対象の周辺の高さ位置を取得するように構成されている。このように構成すれば、第１画像と、ピントが合った第２画像とに基づいて撮像対象の周辺の高さ位置を取得することにより、撮像対象の周辺の高さ位置をより正確に取得することができるので、作業ヘッドによる基板に対する作業をより精度よく行うことができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、上記のように、鉛直方向において複数の異なる高さ位置に配置された複数の撮像部の各々により斜め方向から撮像される画像のピント（焦点）がより確実に合うようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１実施形態の部品実装装置を示した平面図である。

【図2】第１実施形態の部品実装装置の実装ヘッドにより収納テープ内の部品を吸着する状態を示した側面図である。

【図3】第１実施形態の部品実装装置の実装ヘッドにより基板に部品を実装する状態を示した側面図である。

【図4】第１実施形態の部品実装装置の第１撮像部の第１被写界深度を取得するための模式図である。

【図5】第１実施形態の部品実装装置の第２撮像部の第２被写界深度を取得するための模式図である。

【図6】第１実施形態の部品実装装置における撮像位置の高さ位置を取得するための模式図である。

【図7】第２実施形態の部品実装装置を示した平面図である。

【図8】第２実施形態の部品実装装置の照明部による光の照射の状態を示した側面図である。

【図9】第１および第２実施形態の変形例の部品実装装置のヘッドユニットの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

【0022】

［第１実施形態］
図１～図６を参照して、本発明の第１実施形態による部品実装装置１００の構成について説明する。なお、部品実装装置１００は、請求の範囲の「基板作業装置」の一例である。

【0023】

図１に示すように、部品実装装置１００は、一対のコンベア２により基板Ｓを搬送し、作業位置Ｐ１において基板Ｓに部品Ｂを実装するように構成されている。なお、部品Ｂは、請求の範囲の「撮像対象」の一例である。

【0024】

部品実装装置１００は、基台１と、一対のコンベア２と、部品供給部３と、ヘッドユニット４と、支持部５と、一対のレール部６と、部品認識撮像部７と、撮像ユニット８と、制御部９とを備えている。

【0025】

ここで、一対のコンベア２による基板Ｓの搬送方向をＸ１方向とし、Ｘ１方向とは逆方向をＸ２方向とし、Ｘ１方向およびＸ２方向を合わせた方向をＸ方向とする。水平方向のうちＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。Ｙ方向のうちの一方向をＹ１方向とし、Ｙ方向のうちの他方向をＹ２方向とする。Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向をＺ方向（上下方向）とし、Ｚ方向のうちの一方向をＺ１方向（上方向）とし、Ｚ方向のうちの他方向をＺ２方向（下方向）とする。

【0026】

一対のコンベア２は、基台１上に設置され、基板ＳをＸ１方向に搬送するように構成されている。また、一対のコンベア２には、搬送中の基板Ｓを作業位置Ｐ１で停止させた状態で保持する保持機構が設けられている。また、一対のコンベア２は、基板Ｓの寸法に合わせてＹ方向の間隔を調整可能に構成されている。

【0027】

部品供給部３は、一対のコンベア２の外側（Ｙ１方向側およびＹ２方向側）に配置されている。また、部品供給部３には、複数のテープフィーダ３１が配置されている。部品供給部３は、後述する実装ヘッド４２に対して部品Ｂを供給するように構成されている。

【0028】

テープフィーダ３１は、複数の部品Ｂを所定の間隔を隔てて保持したテープが巻き付られたリール（図示せず）を保持している。テープフィーダ３１は、部品Ｂを保持する収納テープ３２を送出することによりリールを回転させて、テープフィーダ３１の先端から部品Ｂを供給するように構成されている。ここで、部品Ｂは、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサおよび抵抗などの電子部品を含んでいる。

【0029】

ヘッドユニット４は、一対のコンベア２および部品供給部３のＺ１方向側に配置されており、ノズル４１（図２参照）が下端に取り付けられた複数（５つ）の実装ヘッド４２と、基板認識カメラ４３とを含んでいる。なお、実装ヘッド４２は、請求の範囲の「作業ヘッド」の一例である。

【0030】

実装ヘッド４２は、基板Ｓに対して作業を行うように構成されている。具体的には、すなわち、実装ヘッド４２は、部品Ｂを部品供給部３において吸着するように構成されている。また、実装ヘッド４２は、基板Ｓに対して部品Ｂを実装するように構成されている。このように、実装ヘッド４２は、部品供給部３により供給された部品Ｂを吸着して、作業位置Ｐ１に配置された基板Ｓに対して吸着した部品Ｂを実装するように構成されている。また、実装ヘッド４２は、昇降可能（Ｚ方向に移動可能）に構成され、負圧発生機（図示せず）によりノズル４１の先端部に発生された負圧によって、テープフィーダ３１から供給された部品Ｂを吸着して保持し、基板Ｓにおける実装位置Ｐ３に部品Ｂを実装するように構成されている。なお、部品Ｂの実装位置Ｐ３は、請求の範囲の「撮像位置」の一例である。

【0031】

基板認識カメラ４３は、基板Ｓの位置および姿勢を認識するために、基板Ｓのフィデューシャルマークを撮像するように構成されている。そして、フィデューシャルマークの位置を撮像して認識することにより、基板Ｓにおける部品Ｂの実装位置Ｐ３を正確に取得することが可能である。

【0032】

支持部５は、モータ５１を含んでいる。支持部５は、モータ５１を駆動させることにより、支持部５に沿ってヘッドユニット４をＸ方向に移動させるように構成されている。支持部５は、両端部が一対のレール部６により支持されている。

【0033】

一対のレール部６は、基台１上に固定されている。Ｘ１側のレール部６は、モータ６１を含んでいる。レール部６は、モータ６１を駆動させることにより、支持部５を一対のレール部６に沿ってＹ方向に移動させるように構成されている。ヘッドユニット４が支持部５に沿ってＸ方向に移動可能であるとともに、支持部５がレール部６に沿ってＹ方向に移動可能であることによって、ヘッドユニット４は水平方向（ＸＹ方向）に移動可能である。

【0034】

部品認識撮像部７は、基台１の上面上に固定されている。部品認識撮像部７は、一対のコンベア２の外側（Ｙ１方向側およびＹ２方向側）に配置されている。部品認識撮像部７は、部品Ｂの実装に先立って部品Ｂの吸着状態（吸着姿勢）を認識するために、実装ヘッド４２のノズル４１に吸着された部品Ｂを下側（Ｚ２方向側）から撮像するように構成されている。これにより、実装ヘッド４２のノズル４１に吸着された部品Ｂの吸着状態を制御部９により取得することが可能である。

【0035】

（撮像ユニット）
図２および図３に示すように、撮像ユニット８は、ヘッドユニット４に設けられている。これにより、撮像ユニット８は、ヘッドユニット４が水平方向（ＸＹ方向）に移動することにより、ヘッドユニット４とともに、ＸＹ方向に移動するように構成されている。撮像ユニット８は、実装ヘッド４２のＺ方向の移動に干渉しないように、実装ヘッド４２に対して水平方向（特にＹ方向）にオフセットされて配置されている。

【0036】

撮像ユニット８は、ヘッドユニット４を移動させることなく、実装ヘッド４２が下降する位置を撮像可能に構成されている。詳細には、撮像ユニット８は、部品供給部３の吸着位置Ｐ２（撮像位置）を複数（２つ）の方向から撮像可能に構成されている。また、撮像ユニット８は、基板Ｓの実装位置Ｐ３（撮像位置）を複数（２つ）の方向から撮像可能に構成されている。なお、部品Ｂの吸着位置Ｐ２は、請求の範囲の「撮像位置」の一例である。

【0037】

このように、撮像ユニット８は、部品Ｂの吸着位置Ｐ２の周辺を複数（２つ）の方向から撮像して、第１画像および第２画像を撮像するように構成されている。また、撮像ユニット８は、部品Ｂの実装位置Ｐ３の周辺を複数（２つ）の方向から撮像して、第１画像および第２画像を撮像するように構成されている。

【0038】

具体的には、撮像ユニット８は、照明部８１と、第１撮像部８２と、第２撮像部８３とを含んでいる。ここで、一組の第１撮像部８２および第２撮像部８３が、複数の実装ヘッド４２の各々に対応して配置されている。

【0039】

照明部８１は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの光源を有している。照明部８１は、吸着位置Ｐ２または実装位置Ｐ３（撮像位置）に配置された部品Ｂに光を照射するように構成されている。照明部８１は、第１撮像部８２および第２撮像部８３による撮像の際に発光するように構成されている。照明部８１は、第１撮像部８２および第２撮像部８３の周囲に設けられている。なお、第１撮像部８２および第２撮像部８３は、請求の範囲の「複数の撮像部」の一例である。

【0040】

第１撮像部８２および第２撮像部８３は、それぞれ、第１カメラ８２ａおよび第２カメラ８３ａを有している。第１カメラ８２ａは、第１撮像素子１８２ａを有している。第２カメラ８３ａは、第２撮像素子１８３ａを有している。第１撮像素子１８２ａは、後述する第１レンズ部１８２ｂから入射した光を電気信号に変換するように構成されている。第２撮像素子１８３ａは、後述する第２レンズ部１８３ｂから入射した光を電気信号に変換するように構成されている。また、第１撮像部８２および第２撮像部８３は、それぞれ、第１光学系８２ｂおよび第２光学系８３ｂを有している。第１光学系８２ｂは、複数のレンズを有する第１レンズ部１８２ｂと、第１絞り部１８２ｃとを有している。第２光学系８３ｂは、複数のレンズを有する第２レンズ部１８３ｂと、第２絞り部１８３ｃとを有している。第１絞り部１８２ｃは、第１レンズ部１８２ｂに向かう光を制限する孔である。第２絞り部１８３ｃは、第２レンズ部１８３ｂに向かう光を制限する孔である。

【0041】

第１撮像部８２および第２撮像部８３は、Ｚ方向において複数の異なる高さ位置に配置された状態でヘッドユニット４に設けられている。第１撮像部８２および第２撮像部８３の各々が、部品Ｂが配置された同一の吸着位置Ｐ２（撮像位置）または実装位置Ｐ３（撮像位置）を互いに異なるＺ方向に交差する斜め方向から撮像するように構成されている。

【0042】

第１撮像部８２および第２撮像部８３は、図４および図５に示すように、基準面Ｈ０に対してそれぞれの撮像方向が互いに異なる傾き角度（θｕおよびθｔ）から撮像するように構成されている。第１撮像部８２および第２撮像部８３は、Ｚ方向に沿った同一平面において上下に並んで斜め方向から部品Ｂ（撮像対象）が配置された同一の吸着位置Ｐ２（撮像位置）または実装位置Ｐ３（撮像位置）を撮像するように配置されている。詳細には、第１撮像部８２および第２撮像部８３は、基準面Ｈ０に対する部品Ｂの吸着位置Ｐ２または部品Ｂの実装位置Ｐ３を含む鉛直面内（ＹＺ面内）において隣接して配置されている。また、第１撮像部８２および第２撮像部８３は、互いにＺ方向にオフセットさせて配置されている。なお、基準面Ｈ０とは、水平方向に沿って延びており、反りが発生していない状態の基板Ｓの上面である。

【0043】

第１撮像部８２は、傾斜角のうち鉛直方向に近い斜め方向の第１傾斜角θｕを有している。第２撮像部８３は、第１撮像部８２のＺ２方向側に配置されており、第１傾斜角θｕよりも水平方向に近い斜め方向の第２傾斜角θｔを有している。ここで、傾斜角とは、部品Ｂに向かって延びる第１撮像部８２の光軸および第２撮像部８３の光軸の各々の基準面Ｈ０に対する傾きを示す。

【0044】

これにより、第１撮像部８２および第２撮像部８３の各々は、撮像対象としての部品Ｂの実装位置Ｐ３（撮像位置）の周辺および部品Ｂの吸着位置Ｐ２（撮像位置）の周辺の両方を撮像するように構成されている。すなわち、撮像ユニット８は、実装ヘッド４２による部品Ｂの吸着位置Ｐ２、および、実装ヘッド４２による部品Ｂの実装位置Ｐ３を、それぞれ、複数の方向（角度）から撮像することが可能である。

【0045】

図４および図５に示すように、第１実施形態の第１撮像部８２および第２撮像部８３では、各々の撮像する斜め方向の第１傾斜角θｕおよび第１傾斜角θｕに応じて異なる被写界深度が設定されている。すなわち、第１撮像部８２および第２撮像部８３では、各々の高さ位置から部品Ｂに向かう各々の光軸の第１傾斜角θｕおよび第１傾斜角θｕに応じて異なる被写界深度が設定されている。具体的には、第１撮像部８２は、第１被写界深度Ｄ１を有している。第２撮像部８３は、第１撮像部８２の第１被写界深度Ｄ１よりも深い第２被写界深度Ｄ２を有している。ここで、第２撮像部８３は、第１撮像部８２の鉛直方向の下方（Ｚ２方向）に配置されている。

【0046】

第１被写界深度Ｄ１は、第１カメラ８２ａのＦ値により設定されている。詳細には、第１被写界深度Ｄ１は、第１撮像部８２の絞りが一定に設定されることにより、一定の被写界深度に設定されている。すなわち、第１被写界深度Ｄ１は、一定の直径を有する孔である第１絞り部１８２ｃにより設定される。第２被写界深度Ｄ２は、第２カメラ８３ａのＦ値により設定されている。詳細には、第２被写界深度Ｄ２は、第２撮像部８３の絞りが一定に設定されることにより、第１被写界深度Ｄ１よりも深い一定の被写界深度に設定されている。すなわち、第２被写界深度Ｄ２は、一定の直径を有する孔である第２絞り部１８３ｃにより設定される。ここで、第２絞り部１８３ｃの孔の直径は、第１絞り部１８２ｃの孔の直径よりも小さい。

【0047】

第１被写界深度Ｄ１および第２被写界深度Ｄ２の各々は、第１撮像部８２および第２撮像部８３の並ぶ方向に沿った断面において、基板Ｓの反りによる基板Ｓの上面の高さ位置の想定されるずれ量Ｈ、または、部品Ｂを収納する収納テープ３２の種類の違いによる収納テープ３２に収納された部品Ｂの上面の高さ位置の想定されるずれ量と、部品Ｂの水平方向（Ｙ方向）の長さと、傾斜角とにより、設定されている。ここで、以下の説明では、基板Ｓの上面の高さ位置のずれ量Ｈについて説明する。ずれ量Ｈは、基板Ｓが上反りした場合の基板Ｓの上面の上側高さ位置Ｈ１と、基板Ｓが下反りした場合の基板Ｓの上面の下側高さ位置Ｈ２との差である。なお、ずれ量Ｈは、収納テープ３２に収納された部品Ｂの上面の高さ位置のずれ量であってもよい。この場合のずれ量Ｈは、複数種類のうちの基準となる１つの収納テープ３２に収納された部品Ｂの上面の高さ位置と、上記収納テープ３２とは種類の異なる収納テープ３２に収納された部品Ｂの上面の高さ位置との差である。

【0048】

ここで、第１被写界深度Ｄ１および第２被写界深度Ｄ２の各々は、基板Ｓの上面の高さ位置のずれ量Ｈおよび収納テープ３２に収納された部品Ｂの上面の高さ位置のずれ量のうちのいずれか大きい方のずれ量に合わせて設定される。また、第１被写界深度Ｄ１および第２被写界深度Ｄ２の各々は、複数の部品Ｂの水平方向（Ｙ方向）の長さのうちの最も大きい長さに合わせて設定される。

【0049】

図４に示すように、第１被写界深度Ｄ１は、第１撮像部８２および第２撮像部８３の並ぶ方向に沿った断面において、基板Ｓの上面の高さ位置のずれ量Ｈと、部品Ｂの水平方向（Ｙ方向）の長さＬと、第１傾斜角θｕとにより、設定されている。具体的には、第１被写界深度Ｄ１は、第１被写界深度Ｄ１＝Ｈ＊ｓｉｎ（θｕ）＋Ｌ＊ｃｏｓ（θｕ）という関係式に基づいて、取得される。

【0050】

図５に示すように、第２被写界深度Ｄ２は、第１撮像部８２および第２撮像部８３の並ぶ方向に沿った断面において、基板Ｓの上面の高さ位置のずれ量Ｈと、部品Ｂの水平方向の長さＬと、第２傾斜角θｔとにより、設定されている。具体的には、第２被写界深度Ｄ２は、第２被写界深度Ｄ２＝Ｈ＊ｓｉｎ（θｔ）＋Ｌ＊ｃｏｓ（θｔ）という関係式に基づいて、取得される。

【0051】

一例として、ずれ量Ｈ＝１．０［ｍｍ］、長さＬ＝４．０［ｍｍ］、θｕ＝６０度およびθｔ＝３０度である場合、第１被写界深度Ｄ１は、約２．８６６［ｍｍ］と算出されるとともに、第２被写界深度Ｄ２は、約３．９６４［ｍｍ］と算出される。この場合、第２被写界深度Ｄ２は、第１被写界深度Ｄ１よりも約１．４倍深い。これにより、第２カメラ８３ａのＦ値は、第１被写界深度Ｄ１よりも約１．４倍の深さに第２被写界深度Ｄ２がなるように、第１カメラ８２ａのＦ値よりも小さく設定される。このようにして、第１カメラ８２ａおよび第２カメラ８３ａが、設計される。

【0052】

（制御部）
図１に示すように、制御部９は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、記憶部とを有している。記憶部は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリを有する記憶装置である。記憶部には、基板Ｓに部品Ｂを実装するための部品実装プログラムが記憶されている。

【0053】

図６に示すように、制御部９は、第１撮像部８２および第２撮像部８３により、複数（２つ）の方向から撮像した部品Ｂの吸着位置Ｐ２の画像に基づいて、部品Ｂの吸着位置Ｐ２における部品Ｂの水平方向（ＸＹ方向）の位置および鉛直方向（Ｚ方向）の高さ位置Ｈ３を取得するように構成されている。また、制御部９は、第１撮像部８２および第２撮像部８３により、複数（２つ）の方向から撮像した部品Ｂの実装位置Ｐ３の画像に基づいて、部品Ｂの実装位置Ｐ３の水平方向（ＸＹ方向）の位置および鉛直方向（Ｚ方向）の高さ位置Ｈ３を取得するように構成されている。

【0054】

具体的には、制御部９は、基準面Ｈ０に対する高さ位置Ｈ３をステレオマッチングにより取得するように構成されている。つまり、第１撮像部８２および第２撮像部８３により略同時に撮像された部品Ｂの吸着位置Ｐ２または実装位置Ｐ３の画像をマッチングさせることによって、撮像した位置の高さ位置Ｈ３および水平方向位置が取得される。すなわち、制御部９は、第１撮像部８２により撮像された第１画像と、第２撮像部８３により撮像された第２画像とに基づいて、撮像対象の周辺の高さ位置Ｈ３を取得する制御を行うように構成されている。マッチングは、ＳＳＤ（Ｓｕｍｏｆ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）や、ＳＡＤ（Ｓｕｍ ｏｆ Ａｂｓｏｌｕｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）などの一般的なマッチング方法が用いられる。

【0055】

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0056】

第１実施形態では、上記のように、第１撮像部８２および第２撮像部８３（複数の撮像部）において、各々の高さ位置から部品Ｂに向かう各々の光軸の第１傾斜角θｕおよび第１傾斜角θｕに応じて異なる被写界深度を設定する。これにより、第１撮像部８２および第２撮像部８３（複数の撮像部）の各々がＺ方向（鉛直方向）において複数の異なる高さ位置に配置されていても、第１撮像部８２および第２撮像部８３（複数の撮像部）の各々において、傾斜角に応じて異なる被写界深度が設定されることにより、部品Ｂ（撮像対象）が配置された吸着位置Ｐ２または実装位置Ｐ３に対するピントを個別に合わせて設定することができる。この結果、鉛直方向において複数の異なる高さ位置に配置された第１撮像部８２および第２撮像部８３（複数の撮像部）の各々により斜め方向から撮像される画像のピント（焦点）がより確実に合うようにすることができる。

【0057】

また、第１実施形態では、上記のように、傾斜角のうちＺ方向（鉛直方向）に近い斜め方向の第１傾斜角θｕを有する第１撮像部８２と、第１撮像部８２の下側に配置されており、第１傾斜角θｕよりも水平方向に近い斜め方向の第２傾斜角θｔを有する第２撮像部８３とを設ける。第２撮像部８３に、第１撮像部８２の第１被写界深度Ｄ１よりも深い第２被写界深度Ｄ２を設定する。これにより、第２被写界深度Ｄ２を第１被写界深度Ｄ１よりも深くすることにより、第２撮像部８３の第２被写界深度Ｄ２を十分に確保することができるので、第２撮像部８３により撮像される画像のピントがより確実に合うようにすることができる。

【0058】

また、第１実施形態では、上記のように、第１撮像部８２および第２撮像部８３に、Ｚ方向（鉛直方向）に沿った同一平面において上下に並んで斜め方向から部品Ｂ（撮像対象）が配置された同一の吸着位置Ｐ２（撮像位置）または実装位置Ｐ３（撮像位置）を撮像するように配置されている。第２撮像部８３を、第１撮像部８２のＺ方向（鉛直方向）の下方に配置されているとともに、第１被写界深度Ｄ１よりも深い第２被写界深度Ｄ２を設定する。これにより、第１撮像部８２および第２撮像部８３をＺ方向（鉛直方向）に沿った同一平面からずれた位置に配置する場合と比較して、第１撮像部８２および第２撮像部８３の水平方向の設置スペースを小さくすることができる。この結果、第２撮像部８３により撮像される画像のピントがより確実に合うようにすることができるとともに、第１撮像部８２および第２撮像部８３が設けられるヘッドユニット４の大型化を抑制することができる。

【0059】

また、第１実施形態では、上記のように、第１被写界深度Ｄ１を、第１撮像部８２の絞りを一定に設定することにより、一定の被写界深度に設定する。第２被写界深度Ｄ２を、第２撮像部８３の絞りを一定に設定することにより、第１被写界深度Ｄ１よりも深い一定の被写界深度に設定する。これにより、第１撮像部８２および第２撮像部８３の絞りを調整する構造が不要になるので、ヘッドユニット４の大型化を抑制することができる。

【0060】

また、第１実施形態では、上記のように、第１撮像部８２および第２撮像部８３の各々を、部品Ｂ（撮像対象）としての部品Ｂの実装位置Ｐ３周辺および部品Ｂの吸着位置Ｐ２周辺の少なくとも一方を撮像するように構成する。第１被写界深度Ｄ１および第２被写界深度Ｄ２の各々を、第１撮像部８２および第２撮像部８３の並ぶ方向に沿った断面において、基板Ｓの反りによる基板Ｓの上面の高さ位置のずれ量Ｈと、部品Ｂの水平方向の長さＬと、第１傾斜角θｕおよび第２傾斜角θｔとにより、設定する。これにより、適切な値の第１被写界深度Ｄ１および第２被写界深度Ｄ２を取得することができるので、第１撮像部８２および第２撮像部８３の各々に対して適切な被写界深度を設定することができる。

【0061】

また、第１実施形態では、上記のように、第１撮像部８２および第２撮像部８３に、それぞれ、第１カメラ８２ａおよび第２カメラ８３ａを設ける。これにより、共通のカメラにより撮像する場合と比較して、第１撮像部８２および第２撮像部８３のレンズなどの光学系の構造を簡略化することができるので、第１撮像部８２および第２撮像部８３の構造の複雑化を抑制することができる。

【0062】

また、第１実施形態では、上記のように、制御部９を、第１撮像部８２により撮像された第１画像と、第２撮像部８３により撮像された第２画像とに基づいて、部品Ｂ（撮像対象）の周辺の高さ位置を取得するように構成する。これにより、第１画像と、ピントが合った第２画像とに基づいて部品Ｂ（撮像対象）の周辺の高さ位置を取得することにより、撮像対象の周辺の高さ位置をより正確に取得することができるので、実装ヘッド４２による基板Ｓに対する作業を精度よく行うことができる。

【0063】

［第２実施形態］
図７および図８を参照して、第２実施形態による部品実装装置２００の構成について説明する。第２実施形態では、第１実施形態とは異なり、制御部２０９により、第１撮像部８２により撮像された画像の明るさと、第２撮像部８３により撮像された画像の明るさとが、揃えられる。なお、第２実施形態では、第１実施形態と同じ構成については、説明を省略する。

【0064】

図７および図８に示すように、部品実装装置２００は、基台１と、一対のコンベア２と、部品供給部３と、ヘッドユニット４と、支持部５と、一対のレール部６と、部品認識撮像部７と、撮像ユニット８と、制御部２０９とを備えている。なお、部品実装装置２００は、請求の範囲の「基板作業装置」の一例である。

【0065】

第２実施形態の制御部２０９は、第１撮像部８２および第２撮像部８３の各々の露光時間を異ならせることにより、第１撮像部８２および第２撮像部８３の各々により撮像された画像の明るさを互いに略同じにする制御を行うように構成されている。詳細には、制御部２０９は、被写界深度が深いことに起因して透過する光の量が少ない分だけ、第２撮像部８３の露光時間を第１撮像部８２の露光時間よりも大きくすることにより、第１撮像部８２および第２撮像部８３の各々により撮像された画像の明るさを互いに略同じにする制御を行うように構成されている。

【0066】

また、この際、制御部２０９は、第１撮像部８２による露光と並行して、第２撮像部８３による露光も行うように構成されている。すなわち、一例として、第１撮像部８２の露光開始のタイミングと、第２撮像部８３の露光開始のタイミングとを一致させて露光する場合、第１撮像部８２の露光終了のタイミングと、第２撮像部８３の露光終了のタイミングとを一致させて露光する場合がある。また、一例として、第２撮像部８３の露光中に、第１撮像部８２の露光を開始させるとともに、第１撮像部８２の露光を終了する場合がある。また、一例として、第２撮像部８３の露光中に、第１撮像部８２の露光を開始させるとともに、第２撮像部８３の露光終了後に、第１撮像部８２の露光を終了させる場合がある。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

【0067】

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、第１撮像部８２および第２撮像部８３（複数の撮像部）において、各々の高さ位置から部品Ｂに向かう各々の光軸の第１傾斜角θｕおよび第１傾斜角θｕに応じて異なる被写界深度を設定する。これにより、鉛直方向において複数の異なる高さ位置に配置された第１撮像部８２および第２撮像部８３（複数の撮像部）の各々により斜め方向から撮像される画像のピント（焦点）がより確実に合うようにすることができる。

【0068】

また、第２実施形態では、上記のように、部品実装装置２００に、部品Ｂ（撮像対象）に光を照射する照明部８１と、第１撮像部８２および第２撮像部８３の各々により、部品Ｂ（撮像対象）を撮像する制御を行う制御部２０９とを設ける。制御部２０９を、第１撮像部８２および第２撮像部８３の各々の露光時間を異ならせることにより、第１撮像部８２および第２撮像部８３の各々により撮像された画像の明るさを互いに略同じにする制御を行うように構成されている。これにより、第２被写界深度Ｄ２を第１被写界深度Ｄ１よりも深くした場合でも、第２撮像部８３においてピントを合わせるだけでなく、第２撮像部８３により撮像される画像の明るさを確保することができる。この結果、第２撮像部８３により撮像される画像のピントをより確実に合わせることができるとともに、第１撮像部８２により撮像された画像と同等の明るさの画像を第２撮像部８３により撮像することができる。

【0069】

また、第２実施形態では、上記のように、制御部２０９を、第１撮像部８２による露光と並行して、第２撮像部８３による露光も行うように構成する。これにより、吸着位置Ｐ２または実装位置Ｐ３（撮像位置）を撮像する際の露光に要する時間を最小限に抑えることできるので、実装ヘッド４２の基板Ｓに対する作業時間が増加しないようにすることができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。

【0070】

［変形例］
なお、今回開示された第１および第２実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した第１および第２実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0071】

たとえば、上記第１および第２実施形態では、第１撮像部８２および第２撮像部８３は、鉛直方向に沿った同一平面において上下に並んで斜め方向から撮像対象が配置された同一の撮像位置を撮像するように配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１撮像部および第２撮像部は、鉛直方向に沿った同一平面に配置されていなくてもよい。

【0072】

また、上記第２実施形態では、制御部９（２０９）は、第１撮像部８２および第２撮像部８３の各々に対する露光時間を異ならせることにより、第１撮像部８２および第２撮像部８３の各々により撮像された画像の明るさを互いに略同じにする制御を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部は、第１撮像部および第２撮像部の各々に対するセンサゲインを異ならせることにより、第１撮像部および第２撮像部の各々により撮像された画像の明るさを互いに略同じにする制御を行うように構成されてもよい。この場合、制御部では、第１撮像部のセンサゲインよりも第２撮像部のセンサゲインが大きく設定される。また、制御部は、照明部の光量を異ならせることにより、第１撮像部および第２撮像部の各々により撮像された画像の明るさを互いに略同じにする制御を行うように構成されてもよい。この場合、制御部では、第１撮像部の露光するタイミングと第２撮像部の露光するタイミングとが別個に設定されるとともに、第１撮像部の露光の際の光量よりも第２撮像部の露光の際の光量が大きく設定される。

【0073】

また、上記第１および第２実施形態では、第１撮像部８２および第２撮像部８３は、それぞれ、第１カメラ８２ａおよび第２カメラ８３ａを有している例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図９に示す変形例のように、第１撮像部８２および第２撮像部８３は、共通のカメラ３８２と、共通のカメラの視野を分割する光学系３８３とを有していてもよい。これにより、必要なカメラの数量を抑えることができるので、ヘッドユニット４の大型化を抑制することができる。

【0074】

また、上記第１および第２実施形態では、請求の範囲の「作業ヘッド」の一例として、実装ヘッド４２を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、作業ヘッドは、接着剤を基板に塗布するディスペンスヘッドであってもよい。

【0075】

また、上記第１および第２実施形態では、請求の範囲の「基板作業装置」の一例として、部品実装装置を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、基板作業装置は、接着剤またはクリームはんだなどを基板に塗布する塗布装置であってもよい。

【0076】

また、第２実施形態では、制御部２０９は、第１撮像部８２による露光と並行して、第２撮像部８３による露光も行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１撮像部による露光と、第２撮像部による露光とが、順次行われてもよい。

【符号の説明】

【0077】

４ ヘッドユニット
４２ 実装ヘッド（作業ヘッド）
８１ 照明部
８２ 第１撮像部（複数の撮像部）
８２ａ 第１カメラ
８３ 第２撮像部（複数の撮像部）
８３ａ 第２カメラ
１００、２００ 部品実装装置（基板作業装置）
３８２ 共通のカメラ
３８３ 光学系
Ｂ 部品（撮像対象）
Ｄ１ 第１被写界深度
Ｄ２ 第２被写界深度
Ｈ ずれ量
Ｈ３ 高さ位置
Ｌ 長さ
Ｐ２ 吸着位置（撮像位置）
Ｐ３ 実装位置（撮像位置）
Ｓ 基板
θｔ 第２傾斜角
θｕ 第１傾斜角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】