特許 7646075 光軸調整システム、光軸調整方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-06

(45)【発行日】2025-03-14

(54)【発明の名称】光軸調整システム、光軸調整方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G03B 15/00 20210101AFI20250307BHJP

   G03B 17/56 20210101ALI20250307BHJP

   H04N 23/60 20230101ALI20250307BHJP

【ＦＩ】

G03B15/00 T

G03B17/56 Z

H04N23/60

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2024514472

(86)(22)【出願日】2023-10-30

(86)【国際出願番号】 JP2023039071

【審査請求日】2024-03-04

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100131152

【弁理士】

【氏名又は名称】八島 耕司

(74)【代理人】

【識別番号】100147924

【弁理士】

【氏名又は名称】美恵 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100148149

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100181618

【弁理士】

【氏名又は名称】宮脇 良平

(74)【代理人】

【識別番号】100174388

【弁理士】

【氏名又は名称】龍竹 史朗

(72)【発明者】

【氏名】永谷 達也

(72)【発明者】

【氏名】久田 洋平

(72)【発明者】

【氏名】浅野 祐司

(72)【発明者】

【氏名】李 偉浩

【審査官】▲うし▼田 真悟

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００４／０２５７５５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－０７０２１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ １５／００

Ｇ０３Ｂ １７／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０

Ｈ０４Ｎ ２３／４０－２３／７６

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｇ０１Ｎ ２１／８４－２１／９５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮像装置の撮像対象面と、前記撮像装置の光軸を調整する光軸調整システムであって、
前記撮像対象面には鏡が配置され、前記鏡の鏡面には、調整に使用される治具が配置され、前記治具は、前記撮像装置によって撮像されうるガイドと、前記ガイドを前記鏡面から予め定められた距離離れた位置に支持する支持部とを含み、
前記鏡が載置された撮像対象面を移動させる撮像対象面駆動部と、
前記撮像装置を移動させる撮像装置駆動部と、
前記撮像装置の撮像画像上で、前記ガイドの実像及び鏡像からそれぞれ導出される特定の特徴点の位置が互いに一致するように前記撮像対象面駆動部または前記撮像装置駆動部を制御する制御手段と、
前記撮像対象面駆動部または前記撮像装置駆動部の移動量または傾斜角度の調整量を保存する記憶手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記ガイドの実像と鏡像の一方を前記撮像画像の中心へ移動させるように、前記撮像対象面と前記撮像装置との一方を水平方向に移動させ、または、前記ガイドの実像と鏡像の他方を前記撮像画像の中心へ移動させるように、前記撮像対象面と前記撮像装置との他方の傾斜角度を調整させ、その後更に、
前記制御手段は、前記ガイドの実像と鏡像の一方を前記撮像画像の中心へ移動させるように、前記撮像対象面と前記撮像装置との一方を少なくとも１回水平方向に移動させ、該移動量を前記記憶手段に保存し、かつ、前記ガイドの実像と鏡像の他方を前記撮像画像の中心へ移動させるように、前記撮像対象面と前記撮像装置との他方を少なくとも１回、傾斜角度を調整させ、該傾斜角度の調整量を前記記憶手段に保存し、その後更に、
前記制御手段は、前記実像と前記鏡像の一方の位置を求め、求めた前記一方の位置と、求めた時点よりも予め定められた期間前に求めた前記一方の位置とに基づいて、前記実像と前記鏡像の一方の位置を前記撮像画像の中心に移動させるために必要な前記移動量を調整する割合を表す調整率を求め、求めた調整率と、前記記憶手段に保存された移動量または調整量とに基づいて、前記特徴点の位置を前記撮像画像の中心に移動させるように前記撮像対象面駆動部または前記撮像装置駆動部を制御する、
光軸調整システム。

【請求項2】

撮像装置の撮像対象面と、前記撮像装置の光軸を調整する光軸調整システムであって、
前記撮像対象面には鏡が配置され、前記鏡の鏡面には、調整に使用される治具が配置され、前記治具は、前記撮像装置によって撮像されうるガイドと、前記ガイドを前記鏡面から予め定められた距離離れた位置に支持する支持部とを含み、
前記鏡が載置された撮像対象面を移動させる撮像対象面駆動部と、
前記撮像装置を移動させる撮像装置駆動部と、
前記撮像装置の撮像画像上で、前記ガイドの実像と、前記ガイドの前記鏡面に写った鏡像とが、重なるように前記撮像対象面駆動部または前記撮像装置駆動部を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記ガイドの実像と鏡像の一方を前記撮像画像の中心へ移動させるように、前記撮像対象面駆動部と前記撮像装置駆動部との一方を水平方向に移動させ、その後更に、
前記制御手段は、前記ガイドの実像と前記ガイドの鏡像とが重なっていないと判定された場合、前記実像と前記鏡像の他方を前記撮像画像の中心へ移動させるように、前記撮像対象面駆動部と前記撮像装置駆動部との他方の傾斜角度を調整させ、
前記制御手段は、前記実像と前記鏡像の一方の位置を求め、求めた前記一方の位置と、求めた時点よりも予め定められた期間前に求めた前記一方の位置とに基づいて、前記実像と前記鏡像の一方の位置を前記撮像画像の中心に移動させるために必要な移動量を調整する割合を表す調整率を求め、
前記制御手段は、前記調整率と、前記実像と前記鏡像の一方の位置と前記撮像画像の中心との距離とに基づいて、前記実像と前記鏡像の一方の位置を前記撮像画像の中心に移動するように、前記撮像対象面駆動部と前記撮像装置駆動部との一方を水平方向に移動させ、
前記制御手段は、前記調整率と、前記実像と前記鏡像の他方の位置と前記撮像画像の中心との距離とに基づいて、前記実像と前記鏡像の他方の位置を前記撮像画像の中心へ移動するように、前記撮像対象面駆動部と前記撮像装置駆動部との他方の傾斜角度を調整させる、
光軸調整システム。

【請求項3】

前記制御手段は、
前記ガイドの実像と前記ガイドの鏡像の距離を求め、距離が基準値以下の時に光軸を調整する処理を終了し、
前記基準値と、前記撮像画像の１画素当たりの前記撮像対象面の移動距離又は傾斜角との積と、
前記基準値と、前記撮像画像の１画素当たりの前記撮像装置の移動距離又は傾斜角との積と、を最大誤差として記録する、
請求項２に記載の光軸調整システム。

【請求項4】

撮像対象面の上に鏡を配置し、鏡の上に該鏡から離間してガイドを配置し、
撮像装置によって撮像された撮像画像上の前記ガイドの実像の位置と鏡像の位置とを判定し、
前記撮像画像上で前記実像及び前記鏡像からそれぞれ導出される特定の特徴点の位置が互いに一致するように前記撮像対象面と前記撮像装置との相対位置を制御し、
前記ガイドの実像と鏡像の一方を前記撮像画像の中心へ移動させるように、前記撮像対象面と前記撮像装置との一方を水平方向に移動させ、または、前記ガイドの実像と鏡像の他方を前記撮像画像の中心へ移動させるように、前記撮像対象面と前記撮像装置との他方の傾斜角度を調整させ、その後更に、
前記ガイドの実像と鏡像の一方を前記撮像画像の中心へ移動させるように、前記撮像対象面と前記撮像装置との一方を少なくとも１回水平方向に移動させ、該移動量を記憶し、かつ、前記ガイドの実像と鏡像の他方を前記撮像画像の中心へ移動させるように、前記撮像対象面と前記撮像装置との他方を少なくとも１回、傾斜角度を調整させ、該傾斜角度の調整量を記憶し、その後更に、
前記実像と前記鏡像の一方の位置を求め、求めた前記一方の位置と、求めた時点よりも予め定められた期間前に求めた前記一方の位置とに基づいて、前記実像と前記鏡像の一方の位置を前記撮像画像の中心に移動させるために必要な前記移動量を調整する割合を表す調整率を求め、求めた調整率と、記憶した前記移動量または前記調整量とに基づいて、前記特徴点の位置を前記撮像画像の中心に移動させるように前記撮像対象面と前記撮像装置との相対位置を制御する、
光軸調整方法。

【請求項5】

コンピュータに、
撮像装置によって撮像された、鏡とガイドとが配置された撮像対象面の撮像画像上の前記ガイドの実像の位置と鏡像の位置とを判定し、
前記撮像画像上で前記実像及び前記鏡像からそれぞれ導出される特定の特徴点の位置が互いに一致するように前記撮像対象面と前記撮像装置との相対位置を制御し、
前記ガイドの実像と鏡像の一方を前記撮像画像の中心へ移動させるように、前記撮像対象面と前記撮像装置との一方を水平方向に移動させ、または、前記ガイドの実像と鏡像の他方を前記撮像画像の中心へ移動させるように、前記撮像対象面と前記撮像装置との他方の傾斜角度を調整させ、その後更に、
前記制御手段は、前記ガイドの実像と鏡像の一方を前記撮像画像の中心へ移動させるように、前記撮像対象面と前記撮像装置との一方を少なくとも１回水平方向に移動させ、該移動量を記憶し、かつ、前記ガイドの実像と鏡像の他方を前記撮像画像の中心へ移動させるように、前記撮像対象面と前記撮像装置との他方を少なくとも１回、傾斜角度を調整させ、該傾斜角度の調整量を記憶し、その後更に、
前記実像と前記鏡像の一方の位置を求め、求めた前記一方の位置と、求めた時点よりも予め定められた期間前に求めた前記一方の位置とに基づいて、前記実像と前記鏡像の一方の位置を前記撮像画像の中心に移動させるために必要な前記移動量を調整する割合を表す調整率を求め、求めた調整率と、記憶した前記移動量または前記調整量とに基づいて、前記特徴点の位置を前記撮像画像の中心に移動させるように前記撮像対象面と前記撮像装置との相対位置を制御する、
処理を実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発開示は、光軸調整システム、光軸調整方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

撮像装置の光軸を調整する技術が知られている。例えば、特許文献１には、孔を有する二枚の板を離して固定した調整治具をカメラで撮影し、前面板と背面板の孔が真ん中で重なって撮影できるようにカメラの角度を調整する方法が開示されている。また、特許文献２には、製品組立用の調整治具に鏡を配置し、実像と調整治具の鏡に映った鏡像が合致するように、顕微鏡の傾きを調整する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開2005-049590号公報

【文献】特開2008-070218号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

調整治具を用いて光軸を調整する場合、高精度な調整治具が求められることが多い。しかし、調整治具の製作は手間がかかり、作業効率に大きな影響を及ぼす。例えば、特許文献１の技術では、調整治具の製作精度が、光軸調整の精度に直結するため、調整治具を高精度に製作し校正し、保持する必要があり、作業効率が低い。また、特許文献２の技術では、製品組立用に高精度で製作された調整治具に、光軸調整専用の鏡の装着部を形成し、光軸調整時に、装着部に鏡を平行度に配慮しつつ装着し、光軸調整終了後、鏡を取り外す必要がある。製品組立用の高精度で製作される調整治具の製造と保持がより困難となり、作業効率が低い。さらに、調整治具に装着された鏡の光軸の精度が、光軸調整の精度に直結するため、実質的には、光学調整前に鏡の光学調整が必要となる。

【0005】

このため、簡易な治具を用いて、光軸調整を容易に行うことが求められる。

【0006】

本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な治具を用いて容易に光軸調整を行う光軸調整システム、光軸調整方法及びプログラム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】

【0007】

上記目的を達成するため、本開示に係る光軸調整システムは、撮像装置の撮像対象面と、撮像装置の光軸を調整する光軸調整システムであって、撮像対象面には鏡が配置され、鏡の鏡面には、調整に使用される治具が配置され、治具は、撮像装置によって撮像されうるガイドと、ガイドを鏡面から予め定められた距離離れた位置に支持する支持部とを含み、鏡が載置された撮像対象面を移動させる撮像対象面駆動部と、撮像装置を移動させる撮像装置駆動部と、撮像装置の撮像画像上で、ガイドの実像及び鏡像からそれぞれ導出される特定の特徴点の位置が互いに一致するように撮像対象面駆動部または撮像装置駆動部を制御する制御手段と、撮像対象面駆動部または撮像装置駆動部の移動量または傾斜角度の調整量を保存する記憶手段と、を備える。制御手段は、ガイドの実像と鏡像の一方を撮像画像の中心へ移動させるように、撮像対象面と撮像装置との一方を水平方向に移動させ、または、ガイドの実像と鏡像の他方を撮像画像の中心へ移動させるように、撮像対象面と撮像装置との他方の傾斜角度を調整させ、その後更に、制御手段は、ガイドの実像と鏡像の一方を撮像画像の中心へ移動させるように、撮像対象面と撮像装置との一方を少なくとも１回水平方向に移動させ、該移動量を記憶手段に保存し、かつ、ガイドの実像と鏡像の他方を撮像画像の中心へ移動させるように、撮像対象面と撮像装置との他方を少なくとも１回、傾斜角度を調整させ、該傾斜角度の調整量を記憶手段に保存し、その後更に、制御手段は、実像と鏡像の一方の位置を求め、求めた一方の位置と、求めた時点よりも予め定められた期間前に求めた一方の位置とに基づいて、実像と鏡像の一方の位置を撮像画像の中心に移動させるために必要な移動量を調整する割合を表す調整率を求め、求めた調整率と、記憶手段に保存された移動量または調整量とに基づいて、特徴点の位置を撮像画像の中心に移動させるように撮像対象面駆動部または撮像装置駆動部を制御する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、撮像対象面に鏡と治具を配置して撮像することで、光軸調製が可能となる。このため、容易に光軸調整を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態１に係る光軸調整システムの全体構成例を示すブロック図

【図2】実施形態１に係る光軸調整システムによる光軸調整後に実施される位置合わせの一例を説明するための図

【図3】（Ａ）と（Ｂ）は、実施形態１に係る撮像装置と鏡と治具を説明するための図

【図4】実施形態１に係る光軸調整を説明するための図

【図5】実施形態１に係る光軸調整を説明するための図

【図6】実施形態１における載置台の水平移動を説明するための平面図

【図7】実施形態１における撮像装置の角度調整を説明するための側面図

【図8】実施形態１に係る動作制御ユニットの構成例を示すブロック図

【図9】実施形態１に係る画像処理ユニットの構成例を示すブロック図

【図10】実施形態１に係る光軸調整制御処理を示すフローチャート

【図11】実施形態１の変形例に係る平行移動の案内の一例を示す図

【図12】実施形態１の変形例に係る角度調整の案内の一例を示す図

【図13】実施形態２に係る光軸調整制御処理を示すフローチャート

【図14】実施形態２に係る光軸調整を説明するための図

【図15】実施形態２の変形例に係る光軸調整を説明するための図

【発明を実施するための形態】

【0010】

（実施形態１）
以下に、本実施形態に係る光軸調整システム、光軸調整方法及びプログラムについて図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一または相当する部分には同じ符号を付す。

【0011】

本実施の形態に係る光軸調整システムは、ワークが載置される載置台とワークを撮像する撮像装置とを備え、載置台の載置面と撮像装置の光軸とを直角に調整する光軸調整が必要な様々なシステムに適用可能である。

【0012】

適用対象の一例として、半導体製造工程において、二枚の、半導体基板等の板状ワークを高精度に張り合わせる基板貼り合わせ装置について図２を参照して説明する。

【0013】

貼り合わせ対象の二枚のワーク１００１と１００２にはそれぞれ位置決め用のマーカＭｋが形成されている。基板貼り合わせ装置は、二つのワーク１００１と１００２を、それらのマーカＭｋが重なるように位置決めを行って貼り合わせる。

【0014】

被組付けワーク１００２は平行移動と回転移動が可能なアライメント機構１００の載置台１０１の平坦な載置面１０２に載置される。組付けワーク１００１は図示せぬハンド等に把持されて移動される。組付けワーク１００１は、供給位置から貼り付け位置までの移動距離が最終的な張り合わせで要求される精度と比較して長いため、微細な位置調整が不得意であり、毎回同じ動きをする。一方で、アライメント機構１００は最大調整距離が短いけれど高精度に移動可能なため、撮像装置３００で取得した映像から得た２つのマーカＭｋの間の相対距離からの位置補正を行う。これによって、マーカＭｋが重なる位置で二つのワーク１００１、１００２の高精度な張り合わせを実現している。

【0015】

位置決めで利用する撮像装置３００が被撮影面、すなわち、ワーク１００１，１００２の表面に対して傾いていると、画像素子の撮像領域全体において一画素当たりの距離に偏りが生じてしまい、結果として画像認識の精度が劣化する。画像補正で対応することも考えられるが、画像補正では、引き延ばし等の処理を行うため、画像内の偏りは補正できるが、一画素当たりの情報量の偏りは原理的に残ってしまう。このため、正対している場合と比較して、画像認識の精度は劣化する。

【0016】

また、従来技術の欄で説明したように、高精度の治具を制作し校正して利用し、高精度のまま保持するにはコストが高い。

【0017】

そこで、本実施の形態では、撮像装置と撮影対象の相対的な平行移動と撮像装置の光軸調整を行うことによって、治具の工作精度を要求しない、光軸調整機能を提供する。さらに、調整作業を補助する機能も提供することで、安価でかつ利便性の高い光軸調整装置を提供する。

【0018】

次に、図１を参照して、実施形態１に係る光軸調整システム１の全体構成を説明する。なお、以下の構成は、光軸調整を必要とする装置、例えば、前述の基板貼り合わせ装置の構成のうち、光軸調整に使用される部分を抽出した構成に相当する。

【0019】

図１に示すように、光軸調整システム１は、アライメント機構１００と、撮像装置３００と、アライメント機構１００と撮像装置３００を制御する動作制御ユニット２００と、撮像装置３００が撮像した画像を処理する画像処理ユニット４００と、画像処理ユニット４００での処理に用いる各種設定を行う設定端末５００と、を備える。

【0020】

アライメント機構１００は、載置台１０１と、載置台１０１を水平方向に移動するＸ軸駆動部１１１,Ｙ軸駆動部１１２,θ駆動部１１３とを備える。Ｘ軸駆動部１１１,Ｙ軸駆動部１１２,θ駆動部１１３は、それぞれ、アクチュエータを備え、全体として、Ｘ－Ｙ－θステージを構成する。このＸ－Ｙ－θステージは、図６に示すように、載置台１０１を水平方向のＸ軸方向、Ｘ軸に垂直なＹ軸方向、鉛直方向のθ軸周りに移動する。また、Ｘ軸駆動部１１１,Ｙ軸駆動部１１２,θ駆動部１１３は、それぞれ、エンコーダ等の位置センサを有しており、その位置を検出し、位置信号を出力する。

【0021】

Ｘ－Ｙ－θステージが載置台１０１を水平移動することにより、図６に例示する撮像装置３００の撮影範囲Ａｒが移動する。載置台１０１の水平移動の量即ち、載置台１０１上の距離と、撮像された画像の対応する画素数とは、予め、対応付けて求められて、動作制御ユニット２００に格納されている。このため、載置台１０１の移動量から画像の移動量が画素単位で特定可能であり、また、画像上の画素数から載置台１０１の移動量を求めることも可能である。

【0022】

図１に示すように、Ｘ軸駆動部１１１，Ｙ軸駆動部１１２，θ駆動部１１３には、駆動制御装置１２１，１２２，１２３がそれぞれ接続されている。駆動制御装置１２１，１２２，１２３は、それぞれ、動作制御ユニット２００からの制御信号とＸ軸駆動部１１１，Ｙ軸駆動部１１２，θ駆動部１１３からの各位置信号に基づいて、Ｘ軸駆動部１１１，Ｙ軸駆動部１１２，θ駆動部１１３の位置を制御する。駆動制御装置１２１，１２２，１２３は、それぞれ、例えばサーボアンプから構成される。Ｘ軸駆動部１１１，Ｙ軸駆動部１１２，θ駆動部１１３、駆動制御装置１２１～１２３は、全体として、撮像対象面を駆動する撮像対象面駆動部の一例である。

【0023】

撮像装置３００は、アライメント機構１００の上方から載置台１０１を撮像する撮像装置であり、光軸調整システム１の光軸調整の精度を実現させるのに十分な解像度を有するカメラである。撮像は様々な条件で実行されうる。例えば、他装置から撮像装置３００への撮像指令に従って実行されたり、調整作業中で、撮像画像を連続して目視確認する場合には一定間隔で連続して実行されたりする。撮像装置３００は、アライメント機構１００の載置台１０１のおおよそ中央部の上方に設置されている。
撮像装置３００の撮像の対象は、載置台１０１の載置面１０２であり、その光軸は載置面１０２、即ち、撮像対象面に垂直になるように調製される。

【0024】

図３（Ａ）に示すように、撮像装置３００は、画像素子３０２と、レンズ３０４とを備える。画像素子３０２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）撮像素子等の半導体画像素子を含む。レンズ３０４は、画像素子３０２の撮像面上に被写体像を結像させる。

【0025】

撮像装置３００には、撮像装置３００の傾斜角度を調整するジンバル機構３０１が設置されている。図１に示すように、ジンバル機構３０１には、ジンバル駆動部３１１が接続されている。ジンバル駆動部３１１は、アクチュエータを備え、ジンバル機構３０１を駆動し、図７に示すように、撮像装置３００をＸ軸周りの傾斜角φｘとＹ軸周りの傾斜角φｙを個別に調整する。また、ジンバル駆動部３１１は、ロータリーエンコーダ等の角度センサを有しており、傾斜角φｘとφｙを検出し、傾斜角信号を出力する。なお、図７において、傾斜角φｙは、鉛直方向Ａｇとの角度差によって示されている。

【0026】

撮像装置３００の傾斜角φｘ、φｙの変化により、撮像装置３００の撮像位置が変化する。例えば、図７に示すように、ｙ軸周りの傾斜角φｙが変化することにより、撮影範囲ＡｒがＸ軸方向に移動する。傾斜角φｘ、φｙの変化量と、傾斜角φｘ、φｙの変化量に対応する撮像された画像上の画素数とは、予め、対応付けて求められて、動作制御ユニット２００に格納されている。

【0027】

図１に示すように、ジンバル駆動部３１１には、駆動制御装置３２１が接続されている。駆動制御装置３２１は、動作制御ユニット２００からの制御信号とジンバル駆動部３１１からの傾斜角信号とに基づいて、ジンバル駆動部３１１を制御し、傾斜角φｘとφｙを調整する。駆動制御装置３２１は、例えばサーボアンプである。ジンバル駆動部３１１と駆動制御装置３２１は、全体として、撮像装置３００を傾斜または移動させる撮像装置駆動部の一例である。

【0028】

動作制御ユニット２００は、駆動制御装置１２１，１２２，１２３，３２１に対してＸ軸駆動部１１１，Ｙ軸駆動部１１２，θ駆動部１１３、ジンバル駆動部３１１の動作に係る指令を行うモーションコントローラであり、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を含む。動作制御ユニット２００は、駆動制御装置１２１，１２２，１２３，３２１及び画像処理ユニット４００から取得した情報に基づいて、制御信号を生成し、駆動制御装置１２１，１２２，１２３，３２１に対して出力する。

【0029】

動作制御ユニット２００は、図８に示すように、プロセッサ２１０、揮発性メモリ２２０、不揮発性メモリ２３０、クロック２４０、通信インタフェース２５０を備える。プロセッサ２１０と、揮発性メモリ２２０と、不揮発性メモリ２３０と、クロック２４０と、通信インタフェース２５０とは、バスＢ１を介して互いに通信接続されている。

【0030】

プロセッサ２１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）を含み、不揮発性メモリ２３０の制御プログラム記憶部２３１に記憶された制御プログラムを読み込んで実行することにより、移動量算出部２１２、指令部２１３として機能する。

【0031】

プロセッサ２１０の移動量算出部２１２は、画像処理ユニット４００が撮像画像を処理し、載置台１０１をＸ方向、Ｙ方向及びθ方向へ移動させる移動量を算出する。また、移動量算出部２１２は、画像処理ユニット４００が撮像画像を処理して、撮像装置３００の傾斜角の調整量を算出する。指令部２１３は、移動量算出部２１２が算出した移動量に基づく制御信号を駆動制御装置１２１，１２２，１２３に出力する。また、指令部２１３は、移動量算出部２１２が算出した調整量に基づく制御信号を駆動制御装置３２１に出力する。移動量算出部２１２が実施する処理の詳細については、後述する。

【0032】

揮発性メモリ２２０は、プロセッサ２１０が実行する演算処理の際に、高速でデータの読み書きが可能なワークメモリであり、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。不揮発性メモリ２３０は、動作制御ユニット２００の各種機能を実現するための制御プログラムを記憶する制御プログラム記憶部２３１と、制御プログラムの実行時に使用されるパラメータ、過去の検出データ及び指令データを含む制御データを記憶する制御データ記憶部２３２と、を備える。不揮発性メモリ２３０は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリ、磁気ディスク、又は、光ディスクを含む。

【0033】

クロック２４０は、リアルタイムクロック（ＲＴＣ）を含み、駆動制御装置１２１，１２２，１２３，３２１の動作を同期させる。

【0034】

通信インタフェース２５０は、動作制御ユニット２００が駆動制御装置１２１，１２２，１２３，３２１、撮像装置３００、画像処理ユニット４００と通信するためのインタフェースであり、例えば、ＣＣ－Ｌｉｎｋ ＩＥ／ｆｉｅｌｄ、ＣＣ－Ｌｉｎｋ ＩＥ／ＴＳＮ等の通信規格に準拠したインタフェースを含む。

【0035】

図１に示す画像処理ユニット４００は、撮像装置３００から取得した撮像画像を処理し、アライメント機構１００の位置と撮像装置３００の傾斜角度の調整に関する情報を表す調整情報を求める。画像処理ユニット４００が実行する処理の詳細については後述する。

【0036】

画像処理ユニット４００は、図９に示すように、プロセッサ４１０、揮発性メモリ４２０、不揮発性メモリ４３０、通信インタフェース４４０を備える。プロセッサ４１０と、揮発性メモリ４２０と、不揮発性メモリ４３０と、通信インタフェース４４０とは、バスＢ２を介して互いに通信接続されている。

【0037】

プロセッサ４１０は、例えばＣＰＵを含み、不揮発性メモリ４３０の制御プログラム記憶部４３１に記憶された制御プログラムを読み込んで実行することにより、画像取得部４１１、調整情報算出部４１４として機能する。

【0038】

プロセッサ４１０の画像取得部４１１は、撮像装置３００が撮像した画像を取得する。調整情報算出部４１４は、撮像画像を処理し、調整情報を求める。処理の詳細については後述する。

【0039】

揮発性メモリ４２０は、プロセッサ４１０が実行する演算処理の際に、高速でデータの読み書きが可能なワークメモリであり、例えば、ＲＡＭを含む。不揮発性メモリ４３０は、画像処理ユニット４００の各種機能を実現するための制御プログラムを記憶する制御プログラム記憶部４３１と、制御プログラムの実行時に使用されるパラメータ、過去の検出データを含む制御データを記憶する制御データ記憶部４３２と、を備える。不揮発性メモリ４３０は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリ、磁気ディスク、又は、光ディスクを含む。

【0040】

通信インタフェース４４０は、画像処理ユニット４００が駆動制御装置１２１，１２２，１２３，３２１、動作制御ユニット２００、撮像装置３００と通信するためのインタフェースであり、例えば、ＣＣ－Ｌｉｎｋ ＩＥ／ｆｉｅｌｄ、ＣＣ－Ｌｉｎｋ ＩＥ／ＴＳＮ等の通信規格に準拠したインタフェースを含む。

【0041】

図１示す設定端末５００は、画像処理ユニット４００を管理可能なアプリケーションプログラムをインストールした端末であり、例えば、パーソナルコンピュータを含む。設定端末５００は、画像処理ユニット４００の不揮発性メモリ４３０に記憶されているパラメータの入力又は変更を含む画像処理ユニット４００の管理機能を有する。また、設定端末５００は、画像処理ユニット４００または動作制御ユニット２００が出力した算出値を含む情報を表示する。設定端末５００が画像処理ユニット４００と通信接続するための通信インタフェースは、画像処理ユニット４００が有するインタフェースに対応した任意のインタフェースであり、例えば、ＵＳＢインタフェース又はＲＳ２３２Ｃインタフェースを含む。
動作制御ユニット２００と画像処理ユニット４００は、制御手段の一例である。

【0042】

本実施形態に係る光軸調整では、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、鏡１１と治具１２が使用される。

【0043】

鏡１１は、光軸調整時に、載置台１０１の載置面１０２のおおよそ中央部に配置される。鏡１１は、図３（Ｂ）に示すように、平板の形状を有し、載置台１０１に配置される背面１１ｂと背面１１ｂに平行な鏡面１１ａを備える。背面１１ｂと鏡面１１ａとが平行であるため、鏡１１を載置台１０１上に配置すると、鏡面１１ａは、載置台１０１の載置面１０２に平行になる。従って、撮像装置３００の光軸を鏡面１１ａに垂直に制御することで、撮像装置３００の光軸を載置面１０２に垂直に調整することができる。

【0044】

治具１２は、図３（Ａ）に示すように、光軸調整時に、載置台１０１の載置面１０２に配置された鏡１１の鏡面１１ａに設置される。治具１２は、ガイド１２ａと、ガイド１２ａを支持する支持部１２ｂと、鏡面１１ａに接する脚部１２ｃと、脚部１２ｃと支持部１２ｂとを鉛直方向に接続する柱部１２ｄとを有する。

【0045】

ガイド１２ａは、真円の円環形状に形成され、鏡面１１ａにほぼ平行に支持されている。ガイド１２ａの中心点Ｈｐの位置は、ガイド１２ａの実像の画像処理、及び、鏡像の画像処理により求めることができる。

【0046】

支持部１２ｂは水平方向に延びて、ガイド１２ａを支持する。支持部１２ｂの先端は、ガイド１２ａの真円の中心点Ｈｐまで延在している。ガイド１２ａの中心点Ｈｐ及び支持部１２ｂの先端Ｈｐは、治具１２を鏡面１１ａに垂直な方向から見たときに、実像の中心点Ｈｐと鏡像の中心点Ｈｐが重なる位置であり、特徴点の一例である。なお、本開示において、実像と鏡像とが重なるとは、「撮像画像上で、ガイド１２ａの像と、鏡面１１ａに写ったガイド１２ａの鏡像の像とが重なる」ことを意味する。また、鏡像とは、撮像画像上の鏡像の像を意味する。ここでは、鏡像の像のことを略して、「鏡像」という。

【0047】

脚部１２ｃは、ガイド１２ａの円形形状よりもサイズの大きい略円形を有するリング形状を有する。柱部１２ｄは、脚部１２ｃから鉛直上方に延びた棒状形状である。支持部１２ｂは、柱部１２ｄの鉛直上方の先端部から、水平方向に延びた棒状形状である。

【0048】

このような構造であるため、撮像装置３００は、ガイド１２ａの実像と鏡面１１ａに映った鏡像とを撮影可能である。なお、鏡面１１ａのサイズは、撮像装置３００によってガイド１２ａを撮像した際にその鏡像が映る大きさである。また、ガイド１２ａを、設置面である鏡面１１ａから離す距離は、撮像装置３００の被写界深度を基に、ガイド１２ａの実像と鏡像が認識され易い高さであり、距離は長い方が望ましい。また、ガイド１２ａは、鏡面１１ａに平行な面に関して対称に配置される。

【0049】

次に、図４に示すように、載置台１０１に鏡１１と治具１２とを配置したときに、光線がどのようにガイド１２ａを通過して、実像および鏡像として画像素子３０２上に結像するかという点について、光軸調整の観点から説明する。

【0050】

図４は、鏡面１１ａ及び画像素子３０２を横から見た状態を示しており、画像素子３０２の撮像面に結像するガイド１２ａの実像と鏡像の位置をそれぞれ示している。実線で示される光線Ａｘ１は、鏡面１１ａで反射してガイド１２ａとレンズ３０４の中心部ＬＣを通過して画像素子３０２上に実像として結像している。また、破線で示す光線Ａｘ２は、ガイド１２ａを通過した後、鏡面１１ａで反射してレンズの中心部ＬＣを通過して画像素子３０２上に鏡像として結像している。一点鎖線は、鏡面１１ａの垂線ＶＬを示している。この例では、画像素子３０２と鏡面１１ａとは互いに正対していない。また、実像と鏡像は画像素子３０２の撮像面上の離れた位置に結像している。ここで、レンズ３０４の中心部ＬＣとガイド１２ａとが、鏡面１１ａの同一の垂線ＶＬ上に位置するように、調整すると、光線Ａｘ１と光線Ａｘ２が重なり、ガイド１２ａの実像と鏡像とが画像素子３０２の撮像面上で重なって結像する。

【0051】

図５では、図４と同様に、画像素子３０２と鏡面１１ａとは互いに正対していない。ただし、図５では、レンズ３０４の中心部ＬＣを通過する鏡面１１ａの垂線ＶＬ上にガイド１２ａが位置する。このため、実像と鏡像とが重なる。しかし、実像と鏡像の結像位置は、画像素子３０２の中心部から離れている。このように、レンズ３０４の中心部ＬＣが画像素子３０２の中心部から垂線方向に位置する様に光学系が調整されている場合には、画像素子３０２の中心部で実像と鏡像が一致する時に、画像素子３０２と鏡面１１ａとが正対している。

【0052】

従って、画像素子３０２の中心部の垂線方向にレンズ３０４の中心部ＬＣが位置している様に光学系が調整されていれば、画像素子３０２の中心部において撮像装置３００で撮影されたガイド１２ａの実像と鏡像が重なるように、アライメント機構１００と撮像装置３００を調整することで、撮像装置３００の光軸を載置台１０１に垂直に調整することができる。実像と鏡像が正確に重なっているか否かを判別するためには、例えば、ガイド１２ａの中心点Ｈｐが実像と鏡像で重なっていることを判別すればよい。
なお、撮像装置３００のレンズ３０４の収差の影響、光軸調整時の移動範囲の余裕確保の観点から、ガイド１２ａの実像及び鏡像は、画像素子３０２の撮像面の中央近傍に位置することが望ましい。このため、本実施の形態では、実像と鏡像の結像位置を、画像素子３０２の中心部とする調整も行う。

【0053】

以上説明した構成を有する光軸調整システム１による具体的な光軸調整処理を説明する。
光軸調整処理は、例えば、図２を参照して説明した基板貼り合わせ作業の開始時、予め設定されたロット数を処理したとき等に適宜実行される。
作業者は、まず、アライメント機構１００を基準位置に戻し、ジンバル機構３０１を基準傾斜角度に戻す。次に、作業者は、載置台１０１のほぼ中央位置に鏡面１１ａを上にして鏡１１を配置する。続いて、作業者は、鏡１１のほぼ中央位置に治具１２を配置する。この例では、支持部１２ｂがＸ軸方向に延在する向きで、治具１２を鏡１１上に配置する。これにより、撮像装置３００の撮影範囲Ａｒ内に、鏡１１と治具１２とが配置される。

【0054】

続いて、作業者は、設定端末５００から画像処理ユニット４００に光軸調整制御処理の開始の指令を送信する。指令に応答して、画像処理ユニット４００は、撮像装置３００に対して撮像の開始を指示する指令を送る。撮像装置３００は、指令に応答して、撮像を開始し、図１０に示すように、画像取得部４１１は撮像装置３００から撮像画像を取得する（ステップＳ１０１）。なお、撮像装置３００は、予め定められた時間間隔で、撮像を行う。撮像装置３００は、例えば、１０ｍｓ（ミリ秒）の間隔で撮像を行う。

【0055】

調整情報算出部４１４は、画像処理技術を利用して、撮像画像におけるガイド１２ａの実像の中心点Ｈｐの座標を求める。調整情報算出部４１４は、求めたガイド１２ａの実像の中心点Ｈｐの座標を、動作制御ユニット２００に出力する。

【0056】

動作制御ユニット２００における移動量算出部２１２は、実像の中心点Ｈｐを、撮像画像の中心に移動させるために鏡１１を移動させるべき量を求める。鏡１１の移動すべき量は、実像の中心点Ｈｐの画像上の座標（Ｘｒ，Ｙｒ）と、撮像画像の中心点の座標（０，０）との差分によって求められる。動作制御ユニット２００における指令部２１３は、実像の中心点Ｈｐを、撮像画像の中心に移動させる指令を行う（ステップＳ１０２）。具体的には、動作制御ユニット２００が、駆動制御装置１２１，１２２，１２３に対して、各方向の移動を実現させる制御信号を出力する。そして、制御信号に基づく駆動制御装置１２１，１２２，１２３の制御によりＸ軸駆動部１１１，Ｙ軸駆動部１１２，θ駆動部１１３が、鏡１１を載置した載置台１０１を移動させる。

【0057】

載置台１０１を移動させた後、画像取得部４１１は撮像装置３００から撮像画像を取得する（ステップＳ１０３）。調整情報算出部４１４は、画像処理技術を利用して、撮像画像におけるガイド１２ａの実像の中心点Ｈｐの座標と、ガイド１２ａの鏡像の中心点Ｈｐの座標とを求める。なお、ステップＳ１０２の処理によって、ガイド１２ａの実像の中心点Ｈｐは、撮像画像の中心（０，０）に移動している。

【0058】

調整情報算出部４１４は、ガイド１２ａの実像の中心点Ｈｐの画像上の座標（Ｘｒ，Ｙｒ）と、ガイド１２ａの鏡像の中心点Ｈｐの画像上の座標（Ｘｉ，Ｙｉ）との距離Ｌ＝√｛（Ｘｒ－Ｘｉ）^２＋（Ｙｒ－Ｙｉ）^２｝が予め定められた基準距離Ｌｒ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

【0059】

距離Ｌ＞Ｌｒであると判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、動作制御ユニット２００における指令部２１３は、鏡像の中心点Ｈｐの座標（Ｘｉ，Ｙｉ）を、撮像画像の中心座標（０，０）に移動させる指令を駆動制御装置３２１に送信する（ステップＳ１０５）。

【0060】

駆動制御装置３２１は、指令に従って、ジンバル駆動部３１１を駆動して、ジンバル機構３０１を制御し、撮像装置３００の傾き角φｘ、φｙを調整する。例えば、右手系座標の場合、撮像装置３００の傾きを調整して原点へ移動させるには、Ｘ座標でプラスの場合は、Ｙ軸周りプラス方向に回転させる指示となる。また、Ｙ座標でプラスの場合は、Ｘ軸周りマイナス方向に回転させる指示となる。

【0061】

ステップＳ１０５の処理によって、撮像装置３００の傾斜角の調整が行われると、ガイド１２ａの実像の中心点は画像中心から移動する。このため、処理はステップＳ１０１へ戻り、撮像画像の取得処理（ステップＳ１０１）が行われて、再度、実像の中心点を画像中心へ移動させる指令処理が行われる（ステップＳ１０２）。そして、ステップＳ１０３の処理を経て、ステップＳ１０４において、実像中心と鏡像中心との距離が予め定められた距離の範囲内であると判定される（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）まで、ステップＳ１０１～Ｓ１０５の処理が繰り返される。

【0062】

一方、距離Ｌ≦Ｌｒであると判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、実像中心と鏡像中心の距離の差があるものの、ガイド１２ｂの実像と鏡像が実質的に重なって結像している状態にあるといえる。図４を参照して説明したように、この状態では、撮像装置３００の光軸は、ガイド１２ａの中心点Ｈｐをほぼ通過し、光軸と鏡１１の鏡面１１ａは垂直である。また、鏡面１１ａと載置面１０２は平行なので、撮像装置３００の光軸と載置面１０２は垂直である。従って、光軸調整制御処理は終了する。

【0063】

画像処理ユニット４００は、設定端末５００を介して、作業者に、光軸調整が完了したことを報知する。
報知に応答して、作業者は、載置台１０１から鏡１１及び治具１２を取り除き、作業を、通常の基板貼り合わせ処理に移行する。

【0064】

以上説明したように、本実施形態に係る光軸調整システム１において、載置台１０１に鏡１１と治具１２を配置し、撮像装置３００で治具１２のガイド１２ａを撮影し、画像中心部においてガイド１２ａの実像の中心点と鏡像の中心点とを一致させるようにアライメント機構１００と撮像装置３００を調整することにより、撮像装置３００の光軸調整を行う。このため、撮像装置３００の光軸と載置台１０１の載置面１０２とを垂直にする光軸調整を容易に行うことができる。

【0065】

（実施形態１の変形例）
実施形態１では、ガイド１２ａは円形であったが円形に限定されない。四角形、三角形などの中心点、重心点などの特徴点を特定できる他の形状でもよい。また、例えば、ガイド１２ａを配置せず、支持部１２ｂの先端を特徴点としてもよい。その他、撮像装置３００の光軸が載置面１０２に垂直な状態になったときに、実像上の位置と鏡像上の位置が一致して重なる点ならば、任意の点を特徴点とすることができる。また、支持部１２ｂ、脚部１２ｃ、柱部１２ｄの形状、構造、数などは、ガイド１２ａが鏡面１１ａから一定距離離れ、撮像装置３００がガイド１２ａの実像と鏡像とを観察できる範囲において、任意である。
また、実施形態１では、ガイド１２ａの実像と鏡像の位置を画像素子３０２の中央部とする調整を行った。ここで「中央部」とは厳格な中央或いは中心を意味せず、光軸調整に与える悪影響が十分に小さくなる程度に中央と予め設定されたその周辺部とを含む中央部分の意味である。

【0066】

実施形態１では、ガイド１２ａの実像と鏡像の中心点Ｈｐの距離Ｌが基準値Ｌｒ以下か否かにより、実像と鏡像とが重なったか否かを判別した。この開示はこれに限定されない。例えば、ガイド１２ａを実像と鏡像とが一致する形状とし、実像の撮像パターンと鏡像の撮像パターンが一致するか否かにより、実像と鏡像が重なったか否かを判別してもよい。その他、任意の手法により、ガイド１２ａの実像と鏡像とが重なって、撮像装置３００の光軸が撮像対象面、鏡面１１ａ、載置面１０２に垂直であることを判別してもよい。

【0067】

実施形態１では、撮像装置３００の角度の調整量は、ガイド１２ａの鏡像の中心点が画像中心に移動する量であったが、本開示はこれに限られない。例えば、撮像装置３００の最初の角度調整量は、ガイド１２ａの鏡像の中心点が画像中心に移動する量よりも大きい値、例えば、２倍、１．５倍等であってもよい。このような移動量を設定することにより、鏡１１の平行移動と、撮像装置３００の角度調整を繰り返して、漸近的に画像中心に近づくので、最初の大きな振れ幅によって試行回数が減らされる。

【0068】

また、撮像装置３００の角度調整の過程で、より精密な調整を可能とするように、撮像装置３００の撮像倍率を、通常処理時の倍率よりも低い倍率に下げてもよい。例えば、最初に鏡像中心の位置が（Ｘ，Ｙ)＝（３０，２０)であり、画像中心の位置（Ｘ，Ｙ)＝（０，０)への角度調整として、（ａ，ｂ）＝(－２０×５，３０×５)程度の高倍率で調整される。そして、鏡像中心の位置が（Ｘ，Ｙ)＝（６，４)に近づいてきた場合には、オーバーシュートしない様に（ａ，ｂ）＝（－４×２，６×２）として倍率を下げて調整されてもよい。（ａ，ｂ）の計算は、（鏡像中心の位置の変換値×倍率）ではなく、距離情報のない方向だけを表現する単位ベクトルが使用されてもよく、その場合は鏡像の中心までの距離に比例した倍率を掛けた（単位ベクトル×倍率）で角度調整が行われてもよい。

【0069】

また、鏡１１の平行移動、または、撮像装置３００の角度調整に関する情報を、駆動制御装置１２１～１２３及び３２１に直接供給するのではなく、設定端末５００に画面表示して調整作業者に伝え、調整作業者が移動量等を設定端末５００から指示するようにしてもよい。

【0070】

例えば、図１１に例示するように、例えば、Ｘ軸駆動部１１１、Ｙ軸駆動部１１２が操作された際のガイド１２ａの中心点が移動する方向を画面端等に表示してもよい。また、ガイド１２ａの実像の近傍等に、Ｘ軸とＹ軸の交点となる、画像の中心点までの移動量を表示してもよい。図１１に示す例では、Ｘ軸駆動部１１１をプラス方向に２６、Ｙ軸駆動部１１２をマイナス方向に２９だけ移動させればよいと表示されている。また、画像の中心部と、Ｘ軸駆動部１１１、Ｙ軸駆動部１１２の移動方向が分かり易いように点線のガイドラインも表示されている。

【0071】

また、図１２に示すように、例えば、ジンバル駆動部３１１の操作によりガイド１２ａの実像及び鏡像が移動する方向、移動量等を画面端等に表示してもよい。図１２の例では、右方向と手前方向に撮像装置３００の角度を調整するような指示である。この指示に基づく操作が行われると、ガイド１２ａの鏡像の位置は、画像中心へ移動する。数値は画像中心部から、ガイド１２ａの鏡像の中心点までの画素数から計算された調整量であり、撮像装置３００の角度と画素数とのキャリブレーションが完了していれば、そのキャリブレーションに則った数値となる。

【0072】

図１１，図１２に例示したような画面表示を参考に、調整作業者が鏡１１の平行移動及び撮像装置３００の角度調整を、設定端末５００から指示することができる。この場合、画像処理ユニット４００は、動作制御ユニット２００を介して駆動制御装置１２１～１２３及び３２１に対して指示に従った制御信号を送信する。

【0073】

また、撮像装置３００の角度調整は作業者によって手動で行われ、ガイド１２ａの実像の中心点を画像中心へ移動させる平行移動は、指令部２１３から駆動制御装置１２１～１２３に対して移動指令が行われ、Ｘ軸駆動部１１１，Ｙ軸駆動部１１２，θ駆動部１１３によって実現されてもよい。

【0074】

光軸調整システム１に係る鏡１１の平行移動の移動ステージ、言い換えるとＸ－Ｙ－θステージは、画像の中心部にガイド１２ａの中心点を移動させる機能を有していれば、その実現方式は任意である。例えば、鏡１１の平行移動における移動指令は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、θ軸周りの各駆動部単体への移動量ではなく、各駆動部の合成移動が可能な構成であれば、その合成移動での指令値によって行われてもよい。

【0075】

実施形態１に係る光軸調整システム１では、ガイド１２ａの実像を基準にして光軸調整が行われたが、ガイド１２ａの鏡像を基準にして光軸調整が行われてもよい。実像と鏡像は本開示の光軸調整においては入れ替え可能であり、どちらを基準にして光軸調整されてもよい。

【0076】

また、撮像装置３００と鏡１１の鏡面１１ａとの相対位置の制御、言い換えると、相対的な移動及び傾斜の調整ができれば、構成は任意である。例えば、実施形態１の構成とは逆の構成であってもよい。具体的には、撮像装置３００側に平行移動の駆動部が設けられ、鏡１１側に傾斜調整が可能なゴニオステージを配置する等してもよい。

【0077】

また、撮像装置３００の光学系に対して、ミラー、プリズム、レンズ等を利用して、撮像装置３００の設置方向を実施形態１から変更してもよい。また、複数の画像素子を利用してもよく、複数の画像素子が一体となった撮像装置３００と撮像面との光軸調整が行われてもよい。異なる画像素子が利用される場合、例えば、ビームスプレッタで光が分割され、二つの画像素子に結像する。この場合、光学系は共通で、角度調整は一つである。なお、機器内の複数画像素子のキャリブレーションは別途実施されている。

【0078】

実施形態１に係る光軸調整制御処理では、実像中心Ｈｐと鏡像中心Ｈｐとの画像上の座標距離が予め定められた距離の範囲内であるときに、光軸調整制御処理を終了した。本開示はこれに限られない。例えば、ステップＳ１０２及びＳ１０５での移動処理を予め定められた回数実行したときに、終了するようにしてもよい。また、１回当たりの移動量が基準範囲内になったときに終了としてもよい。

【0079】

また、実施形態１に係る光軸調整制御処理では、ステップＳ１０４で、終了条件が成立したか否かを判別し、終了条件が成立したと判別した場合に、光軸調整制御処理を自動的に終了した。本開示はこれに限られない。光軸調整制御処理を終了するか否かを、調整作業者が判断してもよい。例えば、図１０の光軸調整制御処理のステップＳ１０４において、図１１、図１２に例示するように、実像中心Ｈｐの座標位置と鏡像中心Ｈｐの座標位置とを設定端末５００に表示し、調整作業者が、それらの距離が予め定められた範囲内にあると判断した場合に、光軸調整制御処理の終了を設定端末５００から指示して、処理を終了させてもよい。

【0080】

光軸調整制御処理を完了した際に、移動量算出部２１２が、調整後の光軸に含まれる誤差の大きさを記録或いは表示するようにしてもよい。
ここで、平均化等の画像処理による推測を行わない限り、画像認識では１画素より小さい変化を認識できない量子化誤差が残る。画像認識のアルゴリズムによって最小の認識精度は異なるが、１画素当たりの変化量は一つの目安となる。
例えば、図１０のステップＳ１０４では、実像中心Ｈｐと鏡像中心Ｈｐの距離Ｌが予め定められた範囲内にある場合に、光軸調整制御処理を終了した。このため、予め定められた範囲の最大画素数、即ち、基準値をＴｎとすると、距離Ｌは最大でＴｎ画素分の誤差を含む。このため、例えば、移動量算出部２１２が、Ｔｎ×（１画素当たりの載置台１０１の移動距離）を、その光軸調整処理での最大誤差ΔＬとして求め、求めた最大誤差ΔＬを画像処理ユニット４００の制御データ記憶部４３２に記録し、或いは、設定端末５００に記録或いは表示するようにしてもよい。

【0081】

同様に、移動量算出部２１２が、１画素当たりの撮像装置３００の角度φの変化量Δφを計算し、計算した変化量Δφと予め定められた基準値Ｔｎとの積を、残存する可能性のある光軸の傾きの最大値として、記録或いは表示してもよい。
例えば、撮像装置３００の傾斜角φに関しては、１画素当たりの角度変化量は、角度調整した量と画像内のガイド１２ａの鏡像の中心点の移動量とに基づいて計算することができる。これは、鏡１１の平行移動とは切り離した、撮像装置３００の角度調整のみに着目した例である。例えば、Ｘ軸周りで０．０１度の角度調整によって、Ｙ軸方向に５画素だけ鏡像の中心点が移動した場合、１画素当たりの角度変化量は、０．０１／５として求められる。
例えば、このようにして求めた、光軸に含まれる誤差の最大値と、その光軸を用いて実行された処理の製品ロットとを対応付けて、画像処理ユニット４００の制御データ記憶部４３２に記録し、或いは、設定端末５００に表示して、事後の不良解析などに使用することにより、不良と光軸の精度との関係を解析できるようにしてもよい。

【0082】

（実施形態２）
以下に、本開示を実施するための実施形態２について図面を参照して説明する。なお、図中同一または相当する部分には同じ符号を付す。

【0083】

実施形態２に係る光軸調整システム１の全体構成及び各部のハードウェア構成は実施形態１と同様である。実施形態２に係る光軸調整システム１において、図１０に示す光軸調整制御処理に代えて、図１３に示す光軸調整制御処理を行う点が、実施形態１と異なる。以下、実施形態２について実施形態１と異なる点を中心に説明する。

【0084】

以下、実施形態２に係る光軸調整制御処理について、図１３および図１４を用いて説明する。

【0085】

図１３に示すステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理は、実施形態１と同様である。ステップＳ１０２の処理後、移動量算出部２１２は、ステップＳ１０２における鏡１１の平行移動量を、制御データ記憶部２３２に保存する（ステップＳ２１１）。なお、鏡１１の平行移動量は、周期的に制御データ記憶部２３２に保存される。

【0086】

ステップＳ２１１の後、実施形態１と同様のステップＳ１０３を経て、調整情報算出部４１４は、ガイド１２ａの鏡像の中心点Ｈｐの位置、例えば図１４に示す点ａ１を、制御データ記憶部４３２に保存する（ステップＳ２１２）。なお、鏡像の中心点Ｈｐの位置は、以後、ステップＳ２１２の処理が繰り返された場合であっても、更新されるのではなく蓄積される。鏡像の中心点Ｈｐの位置は、周期的に制御データ記憶部４３２に保存される。

【0087】

ステップＳ２１２の後、実施形態１と同様のステップＳ１０４の処理が行われる。ステップＳ１０４において、実像の中心点Ｈｐの位置と鏡像の中心点Ｈｐの位置との距離Ｌが、基準値Ｌｒ以下であると判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、実施形態１と同様に、光軸調整制御処理は終了する。

【0088】

ステップＳ１０４において、実像の中心点Ｈｐの位置と鏡像の中心点Ｈｐの位置との距離Ｌが、基準値Ｌｒより大きいと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、調整情報算出部４１４は、ステップＳ２１２で保存された鏡像の中心点の数は２以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１３）。この時点では、保存された鏡像の中心点は、図１４に示す点ａ１の１つである。このため、保存された鏡像の中心点の数は、２以上ではないと判定され（ステップＳ２１３：Ｎｏ）、処理はステップＳ１０５へ移る。ステップＳ１０５の処理は、実施形態１と同様である。

【0089】

ステップＳ１０５の処理後、移動量算出部２１２は、ステップＳ１０５における撮像装置３００の角度調整量を、制御データ記憶部２３２に保存する（ステップＳ２１５）。なお、撮像装置３００の角度調整量は、周期的に制御データ記憶部２３２に保存される。ステップＳ２１５の後、処理はステップＳ１０１へ戻り、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ２１１、Ｓ１０３の処理が行われる。

【0090】

ステップＳ１０３の後、ステップＳ２１２において、調整情報算出部４１４は、鏡像の中心点の位置、例えば図１４に示す点ａ２を、制御データ記憶部４３２に保存する（ステップＳ２１２）。ステップＳ２１２の後、ステップＳ１０４において、実像の中心点Ｈｐの位置と鏡像の中心点Ｈｐの位置との距離Ｌが、基準値Ｌｒより大きいと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、処理はステップＳ２１３へ移る。

【0091】

ここでは、鏡像のガイド１２ａの中心点Ｈｐは、図１４に示す点ａ１，ａ２の２つであるため、鏡像のガイド１２ａの中心点Ｈｐの保存数は２以上であると判定される（ステップＳ２１３：Ｙｅｓ）。

【0092】

調整情報算出部４１４は、調整率αを求める（ステップＳ２１４）。ここで、調整率αとは、鏡１１の平行移動量と、撮像装置３００の角度調整量とを調整するための割合を意味する。具体的には、現在の鏡像の中心点Ｈｐ位置から画像中心位置までの距離が、今回の鏡像の中心点Ｈｐの位置と前回の鏡像の中心点Ｈｐの位置の差分の何倍であるかの計算式によって求められる。例えば、図１４の場合、画像中心から点ａ１、点ａ２までの距離を、それぞれ、距離ｄ１，ｄ２とすると、調整率αは、α＝ｄ２／（ｄ１－ｄ２）によって求められる。調整率αは、動作制御ユニット２００へ出力される。

【0093】

ステップＳ２１４の後、処理はステップＳ１０５へ移る。ステップＳ２１４を経て、ステップＳ１０５の処理が行われる場合、移動量算出部２１２は、制御データ記憶部２３２に保存された角度調整量に、ステップＳ２１４で算出された調整率αを乗算することによって、新たな角度調整量を求める。新たな角度調整量に基づいて、指令部２１３は、鏡像を移動させる指令を、駆動制御装置３２１へ送る（ステップＳ１０５）。駆動制御装置３２１は、指令部２１３からの制御信号に基づいて、ジンバル駆動部３１１を制御する。

【0094】

移動量算出部２１２は、ステップＳ１０５における撮像装置３００の角度調整量を、制御データ記憶部２３２に保存する（ステップＳ２１５）。ステップＳ２１５の後、処理はステップＳ１０１へ戻り、ステップＳ１０１の処理が行われる。

【0095】

ステップＳ１０１の後、移動量算出部２１２は、制御データ記憶部２３２に保存された平行移動量に、ステップＳ２１４で算出された調整率αを乗算することによって、新たな平行移動量を求める。新たな平行移動量に基づいて、指令部２１３は、実像を移動させる指令を、駆動制御装置１２１，１２２，１２３へ送る（ステップＳ１０２）。駆動制御装置１２１，１２２，１２３は、指令部２１３からの制御信号に基づいて、Ｘ軸駆動部１１１，Ｙ軸駆動部１１２，θ駆動部１１３を制御する。

【0096】

移動量算出部２１２は、ステップＳ１０２における鏡１１の平行移動量を、制御データ記憶部２３２に保存する（ステップＳ２１１）。ステップＳ２１１の後、処理はステップＳ１０３を経て、ステップＳ２１２へと移る。

【0097】

ステップＳ２１２において、調整情報算出部４１４は、鏡像の中心点Ｈｐの位置、例えば図１４に示す点ａ３を、制御データ記憶部４３２に保存する（ステップＳ２１２）。実像の中心点Ｈｐの位置と鏡像の中心点Ｈｐの位置の距離Ｌが、基準値Ｌｒ以下であると判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、光軸調整制御処理は終了する。距離Ｌが、基準値Ｌｒより大きいと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ステップＳ２１３～Ｓ２１４、Ｓ１０５、Ｓ２１５、Ｓ１０１、Ｓ１０２、Ｓ２１１、Ｓ１０３、Ｓ２１２、Ｓ１０４の処理を繰り返す。

【0098】

以上説明したように、実施形態２の光軸調整制御処理では、ガイド１２ａの実像の中心点Ｈｐを画像中心へ移動させた時の、ガイド１２ａの鏡像の中心点Ｈｐの位置に基づいて、調整情報算出部４１４によって調整率αが求められた。移動量算出部２１２は、前回の鏡１１の平行移動量に、調整率αを乗算することによって、新たな平行移動量を求めた。また、移動量算出部２１２は、前回の撮像装置３００の角度調整量に、調整率αを乗算することによって、新たな角度調整量を求めた。新たな平行移動量に基づいた鏡１１の平行移動、および、新たな角度調整量に基づいた撮像装置３００の角度調整によって、光軸調整の試行回数を減らすことができる。

【0099】

（実施形態２の変形例）
光軸調整制御処理は、プラスマイナス両方向から実施して、それぞれ調整完了した位置の中間点を最終調整位置としてもよい。具体的には、例えば図１５に示すように、角度調整が画像のＸ軸及びＹ軸周りの場合、１回目の光軸調整制御によって、点ａ１,・・・,点ａ４と移動して、画像素子上でＸＹ共にプラス方向から画像中心へ近づく。２回目の光軸調整制御では、点ｂ１，・・・，点ｂ４と移動して、共にマイナス方向から画像中心へ近づく。この１回目の光軸調整制御の最終位置の点ａ４と、２回目の光軸調整制御の最終位置の点ｂ４との中間位置を、最終位置としてもよい。例えば、画像素子３０２の量子化誤差により、調整作業を１方向から実施しただけでは誤差が残る場合がある。調整制御をプラス方向とマイナス方向の両方から実施し、その中間点を最終調整位置とすることで、光軸調整作業の精度向上が図られる。

【0100】

本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、本開示の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。

【符号の説明】

【0101】

１ 光軸調整システム、１１ 鏡、１１ａ 鏡面、１１ｂ 背面、１２ 治具、１２ａ ガイド、１２ｂ 支持部、１２ｃ 脚部、１２ｄ 柱部、１００ アライメント機構、１０１ 載置台、１０２ 載置面、１１１ Ｘ軸駆動部，１１２ Ｙ軸駆動部，１１３ θ駆動部、１２１，１２２，１２３，３２１ 駆動制御装置、２００ 動作制御ユニット、２１０ プロセッサ、２１２ 移動量算出部、２１３ 指令部、２２０ 揮発性メモリ、２３０ 不揮発性メモリ、２３１ 制御プログラム記憶部、２３２ 制御データ記憶部、２４０ クロック、２５０ 通信インタフェース、３００ 撮像装置、３０１ ジンバル機構、３０２ 画像素子、３０４ レンズ、３１１ ジンバル駆動部、４００ 画像処理ユニット、４１０ プロセッサ、４１１ 画像取得部、４１４ 調整情報算出部、４２０ 揮発性メモリ、４３０ 不揮発性メモリ、４３１ 制御プログラム記憶部、４３２ 制御データ記憶部、４４０ 通信インタフェース、５００ 設定端末、１００１，１００２ ワーク、ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４ 点、ＬＣ 中心部、ＶＬ 垂線、Ａｘ１，Ａｘ２ 光線、Ａｇ 鉛直方向、Ａｒ 撮影範囲、Ｂ１，Ｂ２ バス、ｄ１，ｄ２ 距離、ＨＰ 中心点，先端、φｘ，φｙ 傾斜角、Ｍｋ マーカ。

【要約】

撮像装置（３００）の撮像対象面と、撮像装置（３００）の光軸を調整する光軸調整システム（１）である。撮像対象面には鏡（１１）が配置され、鏡（１１）の鏡面には、治具が配置される。治具は、撮像装置（３００）によって撮像されうるガイドと、ガイドを鏡面から予め定められた距離離れた位置に支持する支持部とを含む。撮像対象面を移動または傾斜させる撮像対象面駆動部と、撮像装置（３００）を移動または傾斜させる撮像装置駆動部と、撮像画像上で、ガイドの実像と鏡像とが、重なるように撮像対象面駆動部または撮像装置駆動部を制御する制御手段と、を備える。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】