JP2013172353A - Imaging device and mounting board manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、撮像対象領域のアスペクト比と撮像用の撮像画素が配置される領域のアスペクト比とが異なる場合などに、光学系を用いて撮像対象領域を複数の像に分割し、分割された像の配置を組み替えて撮像する撮像装置、および、実装基板生産装置に関する。 In the present invention, when the aspect ratio of the imaging target area is different from the aspect ratio of the area where imaging pixels for imaging are arranged, the imaging target area is divided into a plurality of images using an optical system. The present invention relates to an imaging device that rearranges images and picks up an image, and a mounting board production device.
工業製品を生産する生産装置において、部品の位置の把握や部品の形状の把握、生産装置で生産された製品の検査などに撮像装置から得られる画像を解析する場合がある。例えば実装基板生産装置の一つである部品実装装置においては、吸着により部品を保持するノズルを用い、部品供給部において部品を保持し、保持された部品を撮像装置により撮像して部品の形状を測定し、取得された部品の情報に基づいて基板に部品を実装することが行われている。 In a production apparatus that produces industrial products, an image obtained from an imaging apparatus may be analyzed for grasping the position of a part, grasping the shape of a part, or inspecting a product produced by the production apparatus. For example, in a component mounting apparatus, which is one of the mounting board production apparatuses, a nozzle that holds a component by suction is used, the component is held in a component supply unit, and the held component is imaged by an imaging device to shape the component. A component is mounted on a substrate based on the measured and acquired component information.
昨今の部品実装装置に対しては、実装速度を向上させて高い生産効率で実装基板を生産できることが望まれる、一方、正確に部品を実装して不具合のある実装基板の発生を抑制し、歩留まりを向上することが望まれる。従って、部品を高分解能、かつ、高速に撮像して、高速かつ正確に部品を実装することが要求される。 For recent component mounting equipment, it is desirable to be able to produce mounting boards with high production efficiency by improving the mounting speed, while on the other hand, it is possible to accurately mount components and suppress the occurrence of defective mounting boards, yield. It is desirable to improve. Accordingly, it is required to mount the component at high speed and accurately by imaging the component with high resolution and high speed.
しかし、撮像対象物である部品などの撮像面(視野)におけるアスペクト比は多種多様である反面、撮像に用いられるCCDやCMOSなどのイメージセンサのアスペクト比は原則固定となるため、撮像対象物を全体にわたって広く撮像するためには、レンズ系の倍率を低くして一度に部品全体を撮像するか、レンズ系の倍率を比較的高くし、撮像対象物を複数箇所に分けて撮像する必要がある。このように撮像対象物を一度に撮像する場合は、画像の分解能を犠牲にする必要があり、高い実装精度を獲得することが困難となる。一方、撮像対象物を複数箇所に分けて撮像する場合、全撮像が完了するまでに長時間を要することになり、高速に実装基板を生産することが困難となる。 However, the aspect ratio of the imaging surface (field of view) of the part that is the imaging object is diverse, but the aspect ratio of an image sensor such as a CCD or CMOS used for imaging is fixed in principle. In order to image widely throughout, it is necessary to reduce the magnification of the lens system and image the entire part at once, or to relatively increase the magnification of the lens system and divide the imaging object into multiple locations. . Thus, when imaging an imaging target object at once, it is necessary to sacrifice the resolution of the image, and it is difficult to obtain high mounting accuracy. On the other hand, when imaging is performed by dividing the imaging target into a plurality of locations, it takes a long time to complete imaging, and it is difficult to produce a mounting board at high speed.
以上の課題を解決する一つの技術として、特許文献1に記載の技術がある。当該技術は、円周上に配置される複数のノズルにそれぞれ保持される部品の像をプリズムなどを用いて前記円周の中心にずらし、見かけ上部品が配置される領域のアスペクト比を変更することで、高分解能かつ広視野の高額なカメラを使用すること無く一度に複数の部品を撮像することを可能とするものである。 As one technique for solving the above problems, there is a technique described in Patent Document 1. The technique shifts the image of each component held by a plurality of nozzles arranged on the circumference to the center of the circumference using a prism or the like, and changes the aspect ratio of the area where the components are apparently arranged. Thus, it is possible to image a plurality of parts at a time without using an expensive camera with high resolution and wide field of view.
ところが、アスペクト比を変更するために、プリズムや鏡の組み合わせなど用いて像を分割して配置換えなどを行う撮像装置は、光学系が大型化し、生産装置に組み込むことが困難になる場合がある。また、プリズムや鏡の組み合わせを用いると重量が増加することになり、対象物をスキャンするために撮像装置を移動させたりすることが困難になる場合がある。 However, in order to change the aspect ratio, an imaging apparatus that divides and rearranges images using a combination of prisms and mirrors, etc. may have a large optical system and may be difficult to incorporate in a production apparatus. . In addition, when a combination of prisms and mirrors is used, the weight increases, and it may be difficult to move the imaging device to scan the object.
本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、比較的簡単な構造で、また、比較的軽量であるにもかかわらず、撮像対象領域に対応する像を複数の像に分割して配置換えを行うことで、撮像対象物のアスペクト比とイメージセンサのアスペクト比との関係を見かけ上変更して撮像することができる撮像装置、および、撮像装置を備えた実装基板生産装置の提供を目的とする。 The invention of the present application has been made in view of the above-described problems, and has a relatively simple structure and is relatively light, but the image corresponding to the imaging target region is divided into a plurality of images and rearranged. The purpose of this invention is to provide an imaging device capable of apparently changing the relationship between the aspect ratio of the object to be imaged and the aspect ratio of the image sensor, and a mounting board production apparatus equipped with the imaging device. To do.
上記目的を達成するために、本願発明にかかる撮像装置は、撮像対象物の一部分の像である第一像と他部分の第二像とを前記一部分と前記他部分との並び方向と交差する方向に並んだ状態で撮像する撮像装置であって、少なくとも行方向に並んで配置される複数の撮像画素で構成される画素群であって、行方向と交差する列方向に配置される第一画素群、および、第二画素群と、撮像対象物の一部の像である第一像を前記第一画素群に撮像光軸に沿って結像させるレンズ群と、実像として前記第一像が通過する位置に配置される回折格子であって、前記第二像を虚像として前記第二画素群が撮像するように回折する回折格子とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention crosses a first image, which is an image of a part of an imaging object, and a second image of another part, with the arrangement direction of the part and the other part. An image pickup apparatus that picks up images in a state of being aligned in a direction, and is a pixel group including a plurality of image pickup pixels arranged at least in a row direction, the first being arranged in a column direction intersecting the row direction A pixel group, a second pixel group, a lens group that forms a first image, which is a partial image of the imaging object, on the first pixel group along the imaging optical axis, and the first image as a real image And a diffraction grating that diffracts so that the second pixel group captures the second image as a virtual image.
これによれば、撮像対象物の一部分の像である第一像と他部分の第二像とを回折格子によって前記一部分と前記他部分との並び方向と交差する方向に並んだ状態に組み替えて撮像することができる。 According to this, the first image which is an image of a part of the imaging object and the second image of the other part are rearranged by a diffraction grating into a state in which the first image and the other part are arranged in a direction intersecting the arrangement direction of the part and the other part. An image can be taken.
従って、撮像対象物の一部分と他部分とを含む撮像対象領域のアスペクト比に拘束されることなく、第一画像と第二画像とを第一画素群と第二画素群とで撮像することが可能となる。例えば、エリアイメージセンサのように行列状に撮像画素が配置される矩形の撮像手段の短手方向の半分を第一画素群、他の半分を第二画素群とし、長尺矩形の撮像対象物の長手方向の半分の像を第一像、他の半分の像を第二像とした場合、第一像を第一画素群で撮像し、第二像を第二画素群で撮像することで、長尺矩形の撮像対象物の像をアスペクト比と全く異なった撮像手段で一度に撮像することが可能となる。 Therefore, it is possible to capture the first image and the second image with the first pixel group and the second pixel group without being restricted by the aspect ratio of the imaging target region including a part of the imaging target object and the other part. It becomes possible. For example, a rectangular imaging means in which imaging pixels are arranged in a matrix like an area image sensor has a first pixel group as a half in the short direction and a second pixel group as the other half, and a long rectangular imaging object. When the half image in the longitudinal direction is the first image and the other half image is the second image, the first image is captured by the first pixel group, and the second image is captured by the second pixel group. Further, it becomes possible to capture an image of a long rectangular imaging object at a time with an imaging means that is completely different from the aspect ratio.
また、回折格子は光が透過する方向において薄くすることができるため、レンズ系の内外のいずれの部分にも容易に配置することができ、撮像装置の大型化を抑制できる。また、回折格子はプリズムや、鏡を組み合わせた光学系に比べ軽量にすることができる。 In addition, since the diffraction grating can be thinned in the direction in which light is transmitted, it can be easily disposed in any part inside or outside the lens system, and the enlargement of the imaging device can be suppressed. Further, the diffraction grating can be made lighter than an optical system combining a prism and a mirror.
さらに、前記第一画素群側から前記レンズ群の少なくとも一つのレンズを通過して前記撮像対象物側に至り、前記撮像光軸と交差する投光軸に沿って光を投光する投光手段と、前記投光手段から発せられ前記レンズ群を通過した光を前記第一像、および、前記第二像に対応する撮像対象物の部分に反射させる反射手段とを備え、前記回折格子は、前記撮像光軸と前記投光軸の交差位置よりも第一画像群側に配置されるものでもよい。 Further, light projecting means for projecting light along a light projection axis that passes from the first pixel group side through at least one lens of the lens group to the imaging object side and intersects the imaging optical axis And reflecting means for reflecting the light emitted from the light projecting means and having passed through the lens group to the portion of the imaging object corresponding to the first image and the second image, the diffraction grating, It may be arranged closer to the first image group than the crossing position of the imaging optical axis and the light projection axis.
これによれば、投光手段を備えた撮像装置をコンパクト化でき、また、投光用のレンズ系を別途も受ける必要が無いため、軽量化を図ることができる。 According to this, the imaging device provided with the light projecting means can be made compact, and it is not necessary to separately receive a lens system for light projection, so that the weight can be reduced.
また、前記投光手段が投光する光は、前記撮像対象物に対し第一方向に沿って輝度が揃い、かつ、前記第一方向と交差する第二方向の位置に応じて輝度が周期的に変化する輝度分布を有する光である輝度変化光であってもよい。 Further, the light projected by the light projecting means has a uniform brightness along the first direction with respect to the imaging object, and the brightness is periodic according to the position in the second direction intersecting the first direction. Luminance change light, which is light having a luminance distribution that changes to
これによれば、撮像対象物に投光した輝度変化光に基づきコンパクトで軽量な撮像装置で撮像対象物を撮像すれば、得られた像を解析して撮像対象物の擬似的な立体形状を測定することが可能となる。 According to this, if the imaging object is imaged by a compact and lightweight imaging device based on the luminance change light projected onto the imaging object, the obtained image is analyzed to obtain a pseudo three-dimensional shape of the imaging object. It becomes possible to measure.
また、上記目的を達成するために本願発明に係る撮像装置は、撮像対象物の一部分の像である第一像と他部分の第二像とを前記一部分と前記他部分との並び方向と交差する方向に並んだ状態で撮像する撮像装置であって、直線上に並んで配置される複数の撮像画素で構成される画素群と、前記第一像を、前記画素群の一部である第一画素群に結像させるレンズ群と、実像として前記第一像が通過する位置に配置される回折格子であって、前記第二像を虚像として前記画素群の他部である第二画素群が撮像するように回折する回折格子とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention crosses a first image, which is an image of a part of an imaging object, and a second image of another part, with the arrangement direction of the part and the other part. An image pickup apparatus that picks up images in a state of being aligned in a direction in which a pixel group composed of a plurality of image pickup pixels arranged in a straight line and the first image are a part of the pixel group. A lens group that forms an image on one pixel group, and a diffraction grating disposed at a position where the first image passes as a real image, and a second pixel group that is the other part of the pixel group using the second image as a virtual image And a diffraction grating that diffracts so as to capture an image.
これによれば、撮像対象物の一部分の像である第一像と他部分の第二像とを回折格子によって前記一部分と前記他部分との並び方向と交差する方向に並んだ状態に組み替えて撮像することができる。 According to this, the first image which is an image of a part of the imaging object and the second image of the other part are rearranged by a diffraction grating into a state in which the first image and the other part are arranged in a direction intersecting the arrangement direction of the part and the other part. An image can be taken.
従って、撮像対象物の一部分と他部分とを含む撮像対象領域のアスペクト比に拘束されることなく、第一画像と第二画像とを第一画素群と第二画素群とで撮像することが可能となる。例えば、ラインセンサのように直線上に撮像画素が配置される細長い撮像手段の長手方向の半分を第一画素群、他の半分を第二画素群とし、矩形の撮像対象物の短手方向の半分の像を第一像、他の半分の像を第二像とした場合、第一像を第一画素群で撮像し、第二像を第二画素群で撮像することで、矩形の撮像対象物の像をアスペクト比と全く異なった細長い撮像手段で一度に撮像することが可能となる。 Therefore, it is possible to capture the first image and the second image with the first pixel group and the second pixel group without being restricted by the aspect ratio of the imaging target region including a part of the imaging target object and the other part. It becomes possible. For example, a long half of a long and narrow imaging unit in which imaging pixels are arranged on a straight line like a line sensor is a first pixel group, and the other half is a second pixel group. When the half image is the first image and the other half image is the second image, the first image is picked up by the first pixel group, and the second image is picked up by the second pixel group. It is possible to pick up an image of the object at once with an elongated image pickup means that is completely different from the aspect ratio.
また、回折格子は光が透過する方向において薄くすることができるため、レンズ系の内外のいずれの部分にも容易に配置することができ撮像装置の大型化を抑制できる。また、
回折格子はプリズムや、鏡を組み合わせた光学系に比べ軽量にすることができる。
In addition, since the diffraction grating can be thinned in the direction in which light is transmitted, it can be easily disposed in any part inside or outside the lens system, and the enlargement of the imaging device can be suppressed. Also,
The diffraction grating can be made lighter than an optical system combining a prism and a mirror.
本願発明によれば、撮像画素が配置される領域のアスペクト比と撮像対象物のアスペクト比が異なる場合でも無駄な部分をできるだけ排除して高い解像度で撮像対象物を撮像することができ、撮像装置を小型化、軽量化できる。 According to the present invention, even when the aspect ratio of the region where the imaging pixels are arranged and the aspect ratio of the imaging target are different, it is possible to capture the imaging target with high resolution by eliminating unnecessary portions as much as possible. Can be reduced in size and weight.
次に、本願発明に係る撮像装置、および、実装基板生産装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係る撮像装置、および、実装基板生産装置の一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。 Next, embodiments of an imaging apparatus and a mounting board production apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are merely examples of an imaging apparatus and a mounting board production apparatus according to the present invention. Accordingly, the scope of the present invention is defined by the wording of the claims with reference to the following embodiments, and is not limited to the following embodiments.
図1は、部品実装装置の外観を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of a component mounting apparatus.
図2は、部品実装装置の内部の主要な構成を模式的に示す平面図である。 FIG. 2 is a plan view schematically showing the main configuration inside the component mounting apparatus.
部品実装装置20は、実装基板生産装置の一例であり、図1に示すように、基板30に部品40を実装する装置である。
The
また、部品実装装置20は、図2に示すように、基板30に対して部品40を実装する2つの実装ユニットを備えている。2つの実装ユニットは、お互いが協調し1枚の基板30に対して実装作業を行う。当該実装ユニットは、ヘッド100、撮像装置200、移動手段(図示せず)および部品供給部300等によって構成されている。
In addition, the
部品供給部300は、複数種類の部品40を保持し、順次供給することができる構成部であり、例えば、部品を順次供給することのできる部品カセット310を複数備えている。
The
ヘッド100は、移動手段によってX軸方向に延びるレールに沿って移動可能となっており、また、前記レールはY軸方向に沿って移動可能となっている。以上によりヘッド100はXY平面内を自在に移動することができるものとなっている。また、ヘッド100は、複数のノズル110を備えており、部品カセット310から供給される部品40を当該ノズル110で吸着し、吸着した部品40を基板30上に搬送し、基板30に当該部品40を装着する構成部である。
The
本実施の形態の場合、撮像装置200は、ノズル110に垂下状に保持されている部品40をその下方側から撮像するように部品実装装置20に取り付けられている。また、部品実装装置20は、撮像装置200から得られた像を解析することにより部品40の三次元形状を測定する画像処理手段(図示せず)を備えている。また、部品実装装置20は、撮像装置200の上方を部品40が相対的に通過するように移動手段を制御してヘッド100を移動させることができるものとなっている。なお、移動手段としては例えばリニアモーターなどを挙示できる。
In the case of the present embodiment, the
図3は、撮像装置の構造的外観を模式的に示す斜視図である。 FIG. 3 is a perspective view schematically showing the structural appearance of the imaging apparatus.
図4は、撮像装置の構成概要を示す側面図である。 FIG. 4 is a side view illustrating a schematic configuration of the imaging apparatus.
図5は、撮像装置のレンズ系と回折格子と画素群とを撮像対象領域との関係を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between the lens system, the diffraction grating, and the pixel group of the imaging apparatus and the imaging target region.
図6は、撮像された像を示す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating a captured image.
これらの図に示すように、撮像装置200は、撮像対象物である部品40の一部分の像である第一像201と他部分の第二像202とさらに他の部分の第三像203とを含む撮像対象領域Tを前記一部分と前記他部分との並び方向(図中X軸方向)と交差する方向(図中Y事項方向)に並んだ状態で撮像する装置であって、エリアイメージセンサなどの画素群210と、レンズ群150と、回折格子290とを備えている。
As shown in these drawings, the
エリアイメージセンサなどの画素群210は、少なくとも行方向(図3中Y軸方向)に並んで配置される複数の撮像画素219で構成される画素群であって、行方向と交差する列方向に配置される第一画素群211、および、第二画素群212とを備え、さらに第三画素群213を備えている。
A
本実施の形態の場合、画素群210は、例えば撮像画素219が行列上に3000個程度並ぶ矩形の画像認識デバイスであり、具体的に画素群210としては、CMOS(complementary metal−oxide semiconductor)イメージセンサや、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサが例示できる。
In the present embodiment, the
画素群210は、撮像画素219に照射された光の強度をデジタルデータとして出力するイメージセンサである。画素群210としてCMOSを採用した場合、行列状に配置される撮像画素219の内の任意の領域(例えば第一画素群211対応領域)に含まれる撮像画素219のみのデジタルデータを取得することができるものとなる。さらに、画素群210内の複数の領域(例えば、第一画素群211、第二画素群212、第三画素群213対応領域)のそれぞれについて独立してデジタルデータを取得することができる。
The
レンズ群150は、撮像対象物(部品40)の一部の像である第一像201をエリアイメージセンサの第一画素群211に撮像光軸Aに沿って結像させるための複数のレンズの組み合わせからなるものである。
The
本実施の形態の場合、レンズ群150は、Z軸方向における撮像装置200のエリアイメージセンサと撮像対象物(部品40)との間の位置に配置され、図4に示すように、第一レンズ153と、中間レンズ群160と、第二レンズ154とを有する。
In the case of the present embodiment, the
第一レンズ153は、レンズ群150が有する複数のレンズのうちの、Z軸方向においてエリアイメージセンサの画素群(画素群210)に最も近い位置に配置されたレンズである。
The
第一レンズ153は、例えばコンデンサレンズと呼ばれ、中間レンズ群160を通過した第一像201を画素群(画素群210)で結像させる機能を有する。
The
第二レンズ154は、レンズ群150が有する複数のレンズのうちの、第三方向(Z軸方向)において撮像対象物(部品40)に最も近い位置に配置されたレンズである。
The
第二レンズ154は、例えば対物レンズと呼ばれ、本実施の形態では、第一像201を中間レンズ群160に導く機能を有する。
The
中間レンズ群160は、リレーレンズ164a、164b、164cと、絞り部166とを有する。リレーレンズ164aは、第一像201を絞り部166に導くレンズである。絞り部166は、入射する光の明るさ、ピントを調整する光学部材である。絞り部166を通過した光は、リレーレンズ164bおよびリレーレンズ164cによって、第一レンズ153に導かれる。
The
なお、レンズ群150は、実像として第一像201が通過するが、回折格子290によって虚像として第二像202、および、第三像203も通過するものとなっている。
The
つまり、レンズ群150は、回折格子290と協働することにより撮像対象物(部品40)の長尺状の撮像対象領域T(図5参照)の第一像201、第二像202、および、第三像203を画素群210の第一画素群211、第二画素群212、第三画素群213に結像させる機能を有している。
That is, the
回折格子290は、実像として第一像201が通過する位置に配置される部材であって、第二像202を虚像として第二画素群212が撮像するように回折する部材である。本実施の形態の場合、回折格子290は、さらに第三像203を虚像として第三画素群213が撮像するようにも回折する。
The
回折格子290は、透過型の回折格子であり、ガラスや樹脂などの光透過性の板材の表面に多数の溝291(または凸条)が平行に並んで設けられる部材である(図7参照)。本実施の形態の場合、図7に示すように、回折格子290は、第一像201、第二像202、および、第三像203に対応する撮像対象物(部品40)の撮像対象領域Tが延びる方向(X軸方向)に対して回折格子290の溝(または凸条)が並ぶ方向C(溝(または凸条)が延びる方向と垂直な方向)が僅かに傾くように配置されている。具体的には、X軸方向に対する方向Cの傾きθは、5度〜10度程度である。
The
本実施の形態の場合、回折格子290は、レンズ群150と画素群210との間に配置されている。これにより、投光手段130(後述)から投光される光が妨げられることなくレンズ群150を通過して撮像対象物(部品40)側に達することができる。
In the present embodiment, the
なお、回折格子290は、任意の位置に配置することが可能であるが、レンズ群150によって光が集光される位置、例えば瞳の近傍に配置することにより回折格子290を小型化することが可能となる。これにより、撮像装置200をさらに小型化、軽量化することが可能となる。
The
さらに、撮像装置200は、投光手段130と反射手段180とを備えている。
Furthermore, the
投光手段130は、画素群210(第一画素群211)側からレンズ群150の少なくとも一つのレンズを通過して撮像対象物(部品40)側に至り、撮像光軸Aと交差する投光軸Bに沿って光を投光する装置である。
The light projecting means 130 projects light that passes through at least one lens of the
反射手段180は、投光手段130から発せられレンズ群150を通過した光を第一像201、第二像202、および、第三像203に対応する撮像対象物(部品40)の部分である撮像対象領域Tに反射する部材である。
The
投光手段130と反射手段180により、ノズル110に吸着された撮像対象物である部品40を画素群210が撮像する際、投光手段130から発せられる光は、反射手段180により反射され、Z軸に対して所定の角度だけ傾いた状態で撮像対象領域Tに照射される。
When the
本実施の形態の場合、投光手段130は、図4に示すように、撮像装置200の撮像対象領域Tにおいて第一方向(Y軸方向)に沿って輝度が揃い、かつ、第一方向と交差する第二方向(X軸方向)の位置に応じて輝度が周期的に変化する輝度分布を有する光である輝度変化光を投光する。輝度変化光は、例えば正弦波やノコギリ波などである。
In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
以上のように、撮像側および投光側のレンズ群150を共用することにより、撮像装置200の小型化、軽量化を図ることができる。
As described above, by sharing the
次に、部品実装装置20において、撮像装置200により撮像対象物である部品40の撮像、および、三次元形状の算出手法の概要を説明する。
Next, in the
部品実装装置20は、基台に固定される撮像装置200に対し、移動手段によって部品40がX軸方向(第二方向)に沿って移動するようにヘッド100を移動させる。
The
投光手段130は、レンズ群150、および、反射手段180を経由して部品40の長尺状の撮像対象領域Tに輝度変化光を投光する。
The
エリアイメージセンサの画素群210の第一画素群211は、撮像対象領域Tの第一像201を実像として撮像する。第一画素群211の撮像と同時に第二画素群212と第三画素群213とは第二像202と第三像203とをそれぞれ虚像として撮像する。
The
以上により、回折格子290が無ければ、画素群210が第一像201しか撮像できないようなレンズ群150の倍率、つまり、比較的高い解像度で撮像対象を撮像できる環境でありながら、回折格子290を用いることで、X軸方向に長くアスペクト比が高い撮像対象領域Tを異なるアスペクト比の画素群210で効率よく一度に撮像することができる。
As described above, if there is no
次に、部品実装装置20は、輝度変化光の波長のn分の1(nは3以上の整数)長さ部品40をX軸方向(第二方向)に移動させる。
Next, the
撮像装置200は、上記と同様に部品40の長尺状の撮像対象領域Tの第一像201と第二像202と第三像203とを撮像する。
The
以上のようにして、撮像装置200のエリアイメージセンサの第一画素群211、第二画素群212、第三画素群213を用いて、部品40をX軸方向(第二方向)にスキャンする。
As described above, the
以上により部品40全体(または一部)における像であって、n分の1波長ずらして撮像した3枚の像(第一像201、第二像202、第三像203)が得られる。
As described above, three images (
部品実装装置20は、これらn枚の像を用い、位相シフト法により部品40の擬似的な立体形状をコンピュータなどの画像処理手段により導出する。なお、画像処理手段は像としてデータを扱うのではなく、各撮像画素219から得られるデジタルデータを用いて解析すれば良い。この際、回折格子290を通過した実像と虚像とを考慮して解析が行われる。
The
次に、本願発明における他の発明の実施の形態を説明する。 Next, another embodiment of the present invention will be described.
図8は、撮像装置の構造的外観を模式的に示す斜視図である。 FIG. 8 is a perspective view schematically showing the structural appearance of the imaging apparatus.
同図に示す撮像装置200は、撮像対象物(部品40)の撮像大量領域Tの一部分の像である第一像201と他部分の第二像202とを一部分と他部分との並び方向(X軸方向)と交差する方向(Y軸方向)に並んだ状態でイメージセンサの画素群210で撮像する装置である。本実施の携帯にかかる撮像装置200の構成要素は、前記実施の形態の構成要素と変わりは無く、同じ符号を用いて説明するが、画素群210と、レンズ群150と、回折格子290とを備えている。
The
本実施の形態の場合、レンズ群150と回折格子290とは、前記実施の形態と配置関係や機能など変わりが無いためその説明を省略する。
In the case of the present embodiment, the
本実施の形態における撮像装置200は、画素群210のアスペクト比と、撮像対象領域Tのアスペクト比との関係が、前記実施の形態における画素群210のアスペクト比と、撮像対象領域Tのアスペクト比との関係と逆転している。つまり、イメージセンサの画素群210は、直線上に並んで配置される複数の撮像画素で構成される画素群であり、いわゆるラインイメージセンサなどであり、撮像対象領域Tはアスペクト比の低い矩形領域である。
In the
本実施の形態の場合、図9に示すように、レンズ群150は、第一像201を、Y軸方向に仮想的に分割された画素群210の一つである第一画素群211に結像させている。また、回折格子290は、実像として第一像201が通過する位置に配置され、X軸方向に並んで配置される第二像202を虚像として長尺状であるラインイメージセンサ(イメージセンサ)の画素群210の他部である第二画素群212に結像するように回折する。さらに、本実施の形態の場合、回折格子290は、X軸方向に並んで配置される第三像203を虚像として画素群210の他部である第三画素群213に結像するように回折する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the
以上によれば、アスペクト比の低い撮像対象物をアスペクト比の高い長尺状であるラインセンサなどの画素群210で撮像することができる。従って、高速でデータを転送することが可能なラインセンサを用い、アスペクト比の低い撮像対象物を高速で撮像することが可能となる。
Based on the above, it is possible to capture an image of an imaging object having a low aspect ratio with the
なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment. For example, another embodiment realized by arbitrarily combining the components described in this specification and excluding some of the components may be used as an embodiment of the present invention. In addition, the present invention includes modifications obtained by making various modifications conceivable by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention, that is, the meaning described in the claims. It is.
例えば、撮像対象領域Tが延びる方向(Y軸方向)と、撮像画素219が並ぶ方向が完全に一致しているが、鏡やプリズムなどを用いてこれらの関係は任意に設定できるため、撮像対象領域Tが延びる方向(Y軸方向)と、撮像画素219が並ぶ方向は一致する必要は無い。
For example, the direction in which the imaging target region T extends (the Y-axis direction) and the direction in which the
第一画素群211は、エリアイメージセンサではなく、複数のラインセンサをラインセンサが延びる方向と交差する方向に並べて画素群を形成してもかまわない。また、第二画素群212や第三画素群213も同様である。
The
また、図5において、撮像対象物である部品40のY軸方向の長さと、撮像対象領域TのY軸方向の長さを一致させているが、これに限定されるものでは無く、撮像対象領域Tは撮像対象物の全部または一部であってもかまわない。
In FIG. 5, the length in the Y-axis direction of the
また、投光手段130が投光する光は、輝度変化光に限定されるわけではなく、レンズ群150を通過させることに限定されるわけでもない。また、撮像光軸Aと投光軸Bとの関係は交差してもよく、交差には三次元空間におけるねじれの関係も含まれる。
Further, the light projected by the
また、撮像対象領域T以外の部分が明るい場合において、第二画素群212や第三画素群213に実像が結像しないように、撮像光軸Aの近傍にマスクを施すか、回折格子290に対応した波長の光のみを透過させるダイクロイックミラーを撮像光軸Aの途中に設けてもかまわない。
Further, when a portion other than the imaging target region T is bright, a mask is applied in the vicinity of the imaging optical axis A so that a real image is not formed on the
また、撮像対象物(部品40)を固定し、撮像装置200を移動させてもよく、撮像対象物と撮像装置200との両方を同時に移動させてもかまわない。
In addition, the imaging object (component 40) may be fixed and the
また、反射手段180の反射面は、平面ばかりでなく、凹面や凸面など任意の曲面を採用することができる。 Further, the reflecting surface of the reflecting means 180 can adopt not only a flat surface but also an arbitrary curved surface such as a concave surface or a convex surface.
本願発明は、撮像画素が配置される領域のアスペクト比と撮像対象領域のアスペクト比が異なる場合でも高い分解能を維持しつつ高速に撮像対象領域の像を得る必要がある、部品実装機や基板の検査装置などに利用可能である。 In the present invention, it is necessary to obtain an image of the imaging target area at high speed while maintaining high resolution even when the aspect ratio of the imaging pixel area and the aspect ratio of the imaging target area are different. It can be used for inspection devices.
A 撮像光軸
B 投光軸
C 溝が並ぶ方向
T 撮像対象領域
20 部品実装装置
30 基板
40 部品
100 ヘッド
110 ノズル
130 投光手段
150 レンズ群
153 第一レンズ
154 第二レンズ
160 中間レンズ群
166 絞り部
180 反射手段
200 撮像装置
201 第一像
202 第二像
203 第三像
210 画素群
211 第一画素群
212 第二画素群
213 第三画素群
219 撮像画素
290 回折格子
291 溝
300 部品供給部
310 部品カセット
A Imaging optical axis B Projecting axis C Groove alignment direction T
Claims (5)
少なくとも行方向に並んで配置される複数の撮像画素で構成される画素群であって、行方向と交差する列方向に配置される第一画素群、および、第二画素群と、
撮像対象物の一部の像である第一像を前記第一画素群に撮像光軸に沿って結像させるレンズ群と、
実像として前記第一像が通過する位置に配置される回折格子であって、前記第二像を虚像として前記第二画素群が撮像するように回折する回折格子と
を備える撮像装置。 An imaging apparatus that images a first image that is an image of a part of an imaging target and a second image of another part in a state in which the first image and the second part are arranged in a direction that intersects with an arrangement direction of the part and the other part,
A pixel group composed of a plurality of imaging pixels arranged at least in the row direction, the first pixel group arranged in the column direction intersecting the row direction, and the second pixel group;
A lens group that forms an image of a part of the imaging object on the first pixel group along the imaging optical axis;
An imaging apparatus comprising: a diffraction grating arranged at a position where the first image passes as a real image, and diffracting so that the second pixel group images the second image as a virtual image.
前記第一画素群側から前記レンズ群の少なくとも一つのレンズを通過して前記撮像対象物側に至り、前記撮像光軸と交差する投光軸に沿って光を投光する投光手段と、
前記投光手段から発せられ前記レンズ群を通過した光を前記第一像、および、前記第二像に対応する撮像対象物の部分に反射させる反射手段とを備え、
前記回折格子は、前記撮像光軸と前記投光軸の交差位置よりも第一画像群側に配置される
請求項1に記載の撮像装置。 further,
A light projecting means for projecting light along a light projection axis that passes through the at least one lens of the lens group from the first pixel group side to the imaging object side and intersects the imaging optical axis;
Reflecting means for reflecting light emitted from the light projecting means and having passed through the lens group to the first image and a part of the imaging object corresponding to the second image,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the diffraction grating is disposed closer to the first image group than an intersection position of the imaging optical axis and the light projection axis.
請求項2に記載の撮像装置。 The light projected by the light projecting means has the same brightness along the first direction with respect to the imaging object, and the brightness periodically changes according to the position in the second direction intersecting the first direction. The imaging device according to claim 2, wherein the imaging device is luminance-changing light that is light having a luminance distribution.
直線上に並んで配置される複数の撮像画素で構成される画素群と、
前記第一像を、前記画素群の一部である第一画素群に結像させるレンズ群と、
実像として前記第一像が通過する位置に配置される回折格子であって、前記第二像を虚像として前記画素群の他部である第二画素群が撮像するように回折する回折格子と
を備える撮像装置。 An imaging apparatus that images a first image that is an image of a part of an imaging target and a second image of another part in a state in which the first image and the second part are arranged in a direction that intersects with an arrangement direction of the part and the other part,
A pixel group composed of a plurality of imaging pixels arranged side by side on a straight line;
A lens group that forms the first image on a first pixel group that is a part of the pixel group;
A diffraction grating disposed at a position where the first image passes as a real image, the diffraction grating diffracting so that the second image is captured by a second pixel group which is the other part of the pixel group, with the second image as a virtual image. An imaging apparatus provided.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置と、前記撮像対象物とを相対的に移動させる移動手段と
を備える実装基板生産装置。 A mounting board production apparatus for producing a mounting board on which components are mounted,
The imaging device according to any one of claims 1 to 4,
A mounting board production apparatus comprising: the imaging device; and a moving unit that relatively moves the imaging object.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200039276A (en) * | 2018-10-05 | 2020-04-16 | 주식회사 엘지화학 | Method for manufacturing plastic substrate for light guide panel |
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2012
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