專利名稱：拍攝裝置中的自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拍攝裝置中的電子部件安裝裝置的自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整方法，其使焦點(diǎn)位置沿光軸方向移動(dòng)，在識(shí)別對(duì)象物上聚焦并進(jìn)行拍攝，特別地，涉及一種應(yīng)用于向基板上搭載電子部件的電子部件安裝裝置上的拍攝裝置的自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
在電子部件安裝裝置中，由搭載頭所具有的吸附嘴吸附電子部件后，使吸附嘴移動(dòng)至基板上的適當(dāng)位置，安裝吸附的電子部件。
在上述電子部件安裝裝置中，存在下述技術(shù)，即，對(duì)吸附嘴上吸附的電子部件進(jìn)行拍攝，基于該拍攝數(shù)據(jù)，測(cè)定吸附偏差，可以在向電路基板搭載時(shí)進(jìn)行位置校正。另外，存在下述技術(shù)，g卩，從上方拍攝安裝部件的電路基板的基準(zhǔn)標(biāo)記、及安裝頭部原點(diǎn)基準(zhǔn)的原點(diǎn)標(biāo)記，可以基于該拍攝數(shù)據(jù)，在向電路基板搭載時(shí)進(jìn)行位置校正。
在上述電子部件安裝裝置所使用的拍攝裝置中，需要使拍攝鏡頭在拍攝對(duì)象上聚焦。另外，為此而進(jìn)行的聚焦動(dòng)作需要準(zhǔn)確且迅速，因此，公開(kāi)了各種技術(shù)。
例如，在專利文獻(xiàn)1中，首先，作為第1階段，在較寬的掃描
范圍內(nèi)以寬間距掃描，求出其圖5(B)的標(biāo)號(hào)96C的對(duì)比度曲線，找到大致的焦點(diǎn)P1 (聚焦位置)。然后，作為第2階段，在包含被認(rèn)為是該焦點(diǎn)Pl的點(diǎn)的狹小的掃描范圍內(nèi)以細(xì)小的間距進(jìn)行掃描，求出其圖5 (C)的標(biāo)號(hào)97C的對(duì)比度曲線，基于該曲線，檢測(cè)焦點(diǎn)P2 (聚焦位置)。
利用上述2個(gè)階段的自動(dòng)對(duì)焦動(dòng)作，與從最初開(kāi)始就在較寬的掃描范圍內(nèi)以細(xì)小的間距計(jì)算對(duì)比度而找到聚焦位置的動(dòng)作相比，可以短時(shí)間且高精度地找到焦點(diǎn)。
3專利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)平10 — 48512號(hào)公報(bào)(圖5)

發(fā)明內(nèi)容
但是，在專利文獻(xiàn)1中，在第1階段，為了得到對(duì)比度曲線96C，即使以寬間距迅速地動(dòng)作，也必須在較寬的范圍內(nèi)的大量焦點(diǎn)位置上進(jìn)行拍攝，基于拍攝的大量圖像求出對(duì)比度。另外，在第2階段，即使將掃描范圍設(shè)為狹小，為了得到對(duì)比度曲線97C，也必須以比第l階段細(xì)小的間距，依然在大量焦點(diǎn)位置上進(jìn)行拍攝，基于拍攝的大量圖像求出對(duì)比度。
因此，在專利文獻(xiàn)1中，存在下述問(wèn)題，艮P，必須在大量焦點(diǎn)位置上進(jìn)行拍攝而求出對(duì)比度，為了計(jì)算聚焦位置而花費(fèi)時(shí)間。
另外，通常，如果增加聚焦臺(tái)的移動(dòng)速度，則采樣點(diǎn)數(shù)變少。因此，存在下述問(wèn)題，g卩，包含專利文獻(xiàn)1的第1階段的聚焦動(dòng)作在內(nèi)，在粗聚焦動(dòng)作中，難以使聚焦臺(tái)高速地移動(dòng)，對(duì)于計(jì)算大致的焦點(diǎn)花費(fèi)時(shí)間。
本發(fā)明的課題是，提供一種拍攝裝置的自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整方法，其可以抑制用于計(jì)算聚焦位置的、改變焦點(diǎn)位置的拍攝次數(shù)，可以在短時(shí)間內(nèi)計(jì)算聚焦位置。
本發(fā)明是一種拍攝裝置中的自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整方法，該拍攝裝置配置在將電子部件向基板安裝的電子部件安裝裝置上，使焦點(diǎn)位置沿光軸方向移動(dòng)而在識(shí)別對(duì)象物上聚焦，并對(duì)其進(jìn)行拍攝，其中，使所述焦點(diǎn)位置沿光軸方向移動(dòng)，在多個(gè)焦點(diǎn)位置處對(duì)識(shí)別對(duì)象物進(jìn)行拍攝，獲得各焦點(diǎn)位置處的表示聚焦位置的數(shù)據(jù)，基于該聚焦位置數(shù)據(jù)，計(jì)算聚焦位置，從而解決上述課題的。
另外，本發(fā)明是上述方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)所述焦點(diǎn)位置處的聚焦位置數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判定在這些焦點(diǎn)位置的范圍內(nèi)是否存在聚焦位置，由此解決上述課題的。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，聚焦動(dòng)作僅使用在多個(gè)不同的焦點(diǎn)位置處拍攝的圖像，可以縮短拍攝所需要的時(shí)間，以及對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行處理的時(shí)間。如果僅拍攝很有限的數(shù)量的圖像，則可以使照相機(jī)的焦點(diǎn)位置高速地移動(dòng)，可以在短時(shí)間內(nèi)計(jì)算聚焦位置。


圖1是使用了本發(fā)明的實(shí)施方式中的電子部件安裝裝置的斜視圖。
圖2是表示上述實(shí)施方式中使用的控制關(guān)系的硬件結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是在上述實(shí)施方式中使用了本發(fā)明的作為主要部分的基板識(shí)別裝置的側(cè)視圖。
圖4是表示上述實(shí)施方式中的第1自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整動(dòng)作處理的流程圖。
圖5是表示上述實(shí)施方式中的基板識(shí)別裝置的焦點(diǎn)位置以及對(duì)比度值之間的關(guān)系的曲線圖。
圖6是表示上述實(shí)施方式中的基板識(shí)別裝置的焦點(diǎn)位置以及對(duì)比度值的倒數(shù)之間的關(guān)系的曲線圖。
圖7是將上述實(shí)施方式中的基板識(shí)別裝置的焦點(diǎn)位置以及對(duì)比度值的倒數(shù)之間的關(guān)系通過(guò)等腰三角形進(jìn)行近似后的曲線圖。
圖8是將在上述圖7中設(shè)為YF=0的情況下的基板識(shí)別裝置的焦點(diǎn)位置以及對(duì)比度值的倒數(shù)之間的關(guān)系通過(guò)等腰三角形進(jìn)行近似后的曲線圖。
圖9是表示上述實(shí)施方式中的基板識(shí)別裝置的焦點(diǎn)位置以及亮度的方差(標(biāo)準(zhǔn)偏差)之間的關(guān)系的曲線圖。
圖IO是將上述實(shí)施方式中的基板識(shí)別裝置的焦點(diǎn)位置以及亮度的方差(標(biāo)準(zhǔn)偏差)之間的關(guān)系通過(guò)等腰三角形進(jìn)行近似后的曲線圖。
圖11是表示上述實(shí)施方式中的精細(xì)掃描動(dòng)作的曲線圖。
圖12是表示上述實(shí)施方式中的第2自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整動(dòng)作處理的流程圖。
圖13是表示在上述實(shí)施方式中粗掃描范圍內(nèi)存在聚焦位置的情況下的基板識(shí)別裝置的焦點(diǎn)位置以及對(duì)比度值的倒數(shù)之間的關(guān)系的曲線圖。
圖14是表示在上述實(shí)施方式中粗掃描范圍內(nèi)不存在聚焦位置的
情況下的基板識(shí)別裝置的焦點(diǎn)位置以及對(duì)比度值的倒數(shù)之間的關(guān)系的曲線圖。
圖15是表示反復(fù)執(zhí)行本發(fā)明的聚焦位置計(jì)算處理的情況下的處
理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面，使用附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
本實(shí)施方式的電子部件安裝裝置1，如圖1所示，具有.*搭載頭
3，其利用吸附嘴4吸附從配置于圖示下側(cè)的部件供給裝置11供給的電子部件7(圖2)，將其安裝在電路基板5上，該電路基板5通過(guò)在中央部的稍后方沿左右方向延伸的電路基板輸送路徑2輸送并定位；X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12以及Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)13，其分別使該搭載頭3沿X方向及Y方向移動(dòng)。在這里，Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)13使搭載頭3與X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12—體地沿Y軸方向移動(dòng)。
另外，該搭載頭3具有使吸附嘴4沿Z軸方向可升降地移動(dòng)的Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)，具有使吸附嘴4以吸附嘴軸(吸附軸)為中心
旋轉(zhuǎn)的e軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
另外，在該搭載頭3上，經(jīng)由支撐部件安裝基板識(shí)別裝置(拍攝裝置)17，其從上方拍攝電路基板5上方。該基板識(shí)別裝置17從上方拍攝形成于電路基板5上的基板標(biāo)記、及安裝頭部原點(diǎn)基準(zhǔn)的原點(diǎn)標(biāo)記，并進(jìn)行識(shí)別。該安裝頭部原點(diǎn)基準(zhǔn)，在電子部件安裝裝置l中，設(shè)置在通過(guò)使搭載頭3移動(dòng)而利用基板識(shí)別裝置17可以拍攝到的范圍內(nèi)。
另外，在部件供給裝置11的側(cè)部配置部件識(shí)別裝置16，使搭載頭3在其上方移動(dòng)，從下方拍攝吸附嘴4所吸附的電子部件7并進(jìn)行識(shí)別。
搭載頭3利用安裝有圖2所示的X軸電動(dòng)機(jī)21的未圖示的X軸機(jī)構(gòu)部，沿圖1中箭頭X所示的X軸方向進(jìn)行軸向移動(dòng)，利用分
6別安裝有Y軸電動(dòng)機(jī)22的未圖示的Y軸機(jī)構(gòu)部，沿圖1中箭頭Y 所示的Y軸方向進(jìn)行軸向移動(dòng)。
另外，利用內(nèi)置于該搭載頭3中的安裝有Z軸電動(dòng)機(jī)23的未圖 示的Z軸機(jī)構(gòu)部，使搭載頭3沿Z軸方向(高度方向)升降。另外， 利用安裝有6軸電動(dòng)機(jī)24的未圖示的e軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使該搭載頭3
的吸附嘴4沿e軸方向進(jìn)行軸向移動(dòng)，并以其吸附嘴中心軸(吸附軸)
為中心旋轉(zhuǎn)。
另外，上述基板識(shí)別裝置17以及部件識(shí)別裝置16均使用CCD 照相機(jī)，并與圖像識(shí)別裝置27連接。首先，基板識(shí)別裝置17從上方 拍攝電路基板5的基準(zhǔn)標(biāo)記、及安裝頭部原點(diǎn)基準(zhǔn)的原點(diǎn)標(biāo)記，并進(jìn) 行識(shí)別。并且，部件識(shí)別裝置16從下方拍攝吸附嘴4所吸附的電子 部件7，并進(jìn)行識(shí)別。
如圖2所示，上述基板識(shí)別裝置17以及部件識(shí)別裝置16，與具 有CPU 27c以及存儲(chǔ)器27b的圖像識(shí)別裝置27中內(nèi)置的A/D變換器 27a連接。構(gòu)成下述系統(tǒng)該圖像識(shí)別裝置27利用由部件識(shí)別裝置 16拍攝的電子部件7、及由基板識(shí)別裝置17拍攝的電路基板5上的 基準(zhǔn)標(biāo)記，測(cè)定電子部件7的尺寸、中心位置、以及以e軸為中心的 旋轉(zhuǎn)角。該圖像識(shí)別裝置27經(jīng)由存儲(chǔ)裝置25接收來(lái)自控制器20的 指不。
該控制器20，內(nèi)置CPU、 RAM、 ROM，連接鍵盤28、鼠標(biāo)29、 畫面顯示裝置26。該畫面顯示裝置26也與圖像識(shí)別裝置27連接。 另外，在該控制器20上連接上述X軸電動(dòng)機(jī)21、 Y軸電動(dòng)機(jī)22、 Z 軸電動(dòng)機(jī)23、 e軸電動(dòng)機(jī)24、以及存儲(chǔ)裝置25。該控制器20對(duì)電子
部件安裝裝置的安裝動(dòng)作進(jìn)行整體的控制。
另外，上述圖像識(shí)別裝置27，對(duì)基板識(shí)別裝置17所拍攝的圖像 進(jìn)行識(shí)別，通過(guò)利用A/D變換器27a將由基板識(shí)別裝置17拍攝的圖 像的圖像信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器27b中，由CPU 27c 進(jìn)行處理，從而準(zhǔn)確地掌握電路基板5的基準(zhǔn)標(biāo)記、及安裝頭部原點(diǎn) 基準(zhǔn)的原點(diǎn)標(biāo)記的位置，由此，準(zhǔn)確地掌握并設(shè)定電路基板5的搬入 位置、及搭載頭3的原點(diǎn)位置。另外，該圖像識(shí)別裝置27，對(duì)部件識(shí)別裝置16所拍攝的圖像進(jìn) 行識(shí)別，相同地，通過(guò)利用A/D變換器27a將由部件識(shí)別裝置16拍 攝的圖像的圖像信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器27b中，由CPU 27c進(jìn)行處理，從而測(cè)定吸附在吸附嘴4上的電子部件7的吸附偏差， 在向電路基板5搭載時(shí)進(jìn)行位置校正。在該圖像識(shí)別裝置27中，對(duì) 電子部件7的中心位置和吸附角度進(jìn)行運(yùn)算，測(cè)定電子部件7的吸附 姿態(tài)、或吸附偏差，并進(jìn)行上述位置校正。
另外，圖像識(shí)別裝置27，根據(jù)如上述所示掌握的電路基板5的 搬入位置、搭載頭3的原點(diǎn)位置、吸附嘴4所吸附的電子部件7的吸 附姿態(tài)、以及吸附偏差等處理結(jié)果，求出將電子部件7向電路基板5 搭載時(shí)的搭載位置的校正數(shù)據(jù)。另外，該校正數(shù)據(jù)，從圖像識(shí)別裝置 27發(fā)送至控制器20，利用該校正數(shù)據(jù)，進(jìn)行向電路基板5搭載時(shí)電 子部件7的位置校正。
在這里，鍵盤28和鼠標(biāo)29用于輸入電子部件7的數(shù)據(jù)(稱為 部件數(shù)據(jù))等數(shù)據(jù)。另外，存儲(chǔ)裝置25由閃速存儲(chǔ)器等構(gòu)成，用于 存儲(chǔ)通過(guò)鍵盤28和鼠標(biāo)29輸入的部件數(shù)據(jù)、以及從未圖示的主計(jì)算 機(jī)供給的部件數(shù)據(jù)等。顯示裝置(顯示器)26將部件數(shù)據(jù)、運(yùn)算數(shù) 據(jù)、以及由部件識(shí)別裝置16拍攝的電子部件7的圖像等，顯示在其 顯示面26a上。
在圖3中，首先，在基板識(shí)別裝置17的下部，安裝如虛線箭頭 所示對(duì)電路基板5上的拍攝位置5a進(jìn)行照明的照明裝置32。通過(guò)使 設(shè)置有基板識(shí)別裝置17的搭載頭3移動(dòng)，在該拍攝位置5a上，對(duì)例 如電路基板5的基準(zhǔn)標(biāo)記、及安裝頭部原點(diǎn)基準(zhǔn)的原點(diǎn)標(biāo)記進(jìn)行定 位。
另外，拍攝位置5a的圖像經(jīng)由位于其正上方的、可利用直線導(dǎo) 軌38上下移動(dòng)的移動(dòng)棱鏡33的2個(gè)傾斜面而折返180° ，進(jìn)而，經(jīng) 由固定棱鏡34的2個(gè)傾斜面被引導(dǎo)至拍攝鏡頭35。如上述所示，拍 攝位置5a的圖像，經(jīng)由拍攝鏡頭35，通過(guò)CCD照相機(jī)36進(jìn)行拍攝。 此外，該拍攝時(shí)的光路通過(guò)圖中的箭頭表示。
在這里，在上述拍攝時(shí)，移動(dòng)棱鏡33經(jīng)由支架37而被直動(dòng)軸承的直線導(dǎo)軌38引導(dǎo)，以配置在上方的直動(dòng)電動(dòng)機(jī)39為驅(qū)動(dòng)力，可 以沿圖中上下方向移動(dòng)。另外，通過(guò)該移動(dòng)棱鏡33的上下方向的移 動(dòng)，可以調(diào)節(jié)從拍攝鏡頭35至拍攝位置5a為止的距離，由此，該拍 攝鏡頭35的焦點(diǎn)位置可以沿圖中上下方向調(diào)節(jié)。因此，即使作為基 板識(shí)別裝置17的拍攝對(duì)象的、電路基板5上的例如基板標(biāo)記等拍攝 位置5a的高度發(fā)生變化，通過(guò)利用直動(dòng)電動(dòng)機(jī)39使移動(dòng)棱鏡33移 動(dòng)，也可以在拍攝位置5a的高度處聚焦。
在圖4中，說(shuō)明第1自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整動(dòng)作處理。首先，電路基板5 在電路基板輸送路徑2上被輸送，在圖1中圖示的位置上被定位。然 后，在圖4的步驟S1中，通過(guò)搭載頭3的移動(dòng)，將基板識(shí)別裝置17 定位在該拍攝位置5a的正上方，以在其視野內(nèi)捕捉到基板標(biāo)記等拍 攝位置5a。
通常，基板標(biāo)記等拍攝位置5a的高度，因電路基板5的翹曲等 而以土2mm的程度波動(dòng)。因此，在搭載頭3的移動(dòng)過(guò)程中，利用直 動(dòng)電動(dòng)機(jī)39使移動(dòng)棱鏡33沿上下方向移動(dòng)，由此，將基板識(shí)別裝置 17的焦點(diǎn)位置設(shè)定在與拍攝位置5a的高度波動(dòng)的下限相比較低的位 置，即，與拍攝位置5a的例如預(yù)先設(shè)定的高度相比低2.5 mm的位置。 將該位置作為點(diǎn)a。在圖7中，該點(diǎn)a圖示為"波動(dòng)的下限(一2.5 mm)"，如圖示所示，是比波動(dòng)的下限低，且與拍攝位置5a的預(yù)先 設(shè)定的高度相比低2.5 mm的位置。
然后，在步驟S2中，通過(guò)基板識(shí)別裝置17的CCD照相機(jī)36， 對(duì)該點(diǎn)a的高度處的拍攝位置5a進(jìn)行第1張圖像的拍攝。
然后，在步驟S3中，使基板識(shí)別裝置17內(nèi)部的直動(dòng)電動(dòng)機(jī)39 驅(qū)動(dòng)，通過(guò)使移動(dòng)棱鏡33移動(dòng)，使基板識(shí)別裝置17的焦點(diǎn)位置上升 至與拍攝位置5a的高度波動(dòng)的上限相比較高的位置，例如與拍攝位 置5a的預(yù)先設(shè)定的高度相比高2.5 mm的位置。將該位置作為點(diǎn)b。 在圖7中，該點(diǎn)b圖示為"波動(dòng)的上限(+2.5 mm)"，如圖示所 示，是比波動(dòng)的上限高，且與拍攝位置5a的預(yù)先設(shè)定的高度相比高 2.5 mm的位置。
此外，從點(diǎn)a至點(diǎn)b為止，盡可能使焦點(diǎn)位置高速地移動(dòng)。
9下面，將步驟Sl以及步驟S3中的基板識(shí)別裝置17的焦點(diǎn)位置 的范圍稱為粗掃描范圍，該粗掃描范圍設(shè)定為比拍攝位置5a的高度 的波動(dòng)的范圍寬。
然后，在步驟S4中，在使基板識(shí)別裝置17的焦點(diǎn)位置上升的 狀態(tài)下，利用CCD照相機(jī)36，對(duì)該點(diǎn)b的高度處的拍攝位置5a進(jìn) 行第2張圖像的拍攝。
另外，在步驟S5中，對(duì)通過(guò)步驟S2以及步驟S4得到的2張圖 像，分別求出本發(fā)明中的"表示聚焦位置的數(shù)據(jù)"。例如，計(jì)算所拍 攝的圖像中的規(guī)定的區(qū)域的對(duì)比度值，同時(shí)計(jì)算該對(duì)比度值的倒數(shù)。
該"表示聚焦位置的數(shù)據(jù)"，是在使基板識(shí)別裝置17等圖像識(shí) 別裝置的焦點(diǎn)位置變化的情況下，伴隨該焦點(diǎn)位置的變化而其值變 化，并且在焦點(diǎn)位置為聚焦位置時(shí)其成為最大值或者最小值，從而可 以表示聚焦位置的數(shù)據(jù)，本發(fā)明不對(duì)其具體地進(jìn)行限定。
該"表示聚焦位置的數(shù)據(jù)"，例如可以是使焦點(diǎn)位置變化而拍 攝的圖像的對(duì)比度值的倒數(shù)、亮度的方差、亮度的標(biāo)準(zhǔn)偏差。它們是 至少在圖像的特定區(qū)域、以及包含聚焦位置在內(nèi)的規(guī)定的焦點(diǎn)位置的 范圍內(nèi)，如上述所示，可以表示聚焦位置的數(shù)據(jù)。
在之后的步驟S6中，使用獲得2張圖像時(shí)的基板識(shí)別裝置17 的焦點(diǎn)位置的數(shù)據(jù)，以及2張圖像的規(guī)定區(qū)域中的對(duì)比度值的倒數(shù)的 數(shù)據(jù)，基于以下說(shuō)明的"聚焦位置計(jì)算公式"，計(jì)算粗聚焦位置。
在這里，說(shuō)明該"聚焦位置計(jì)算公式"。
在一邊使基板識(shí)別裝置17的焦點(diǎn)位置沿光軸方向移動(dòng)， 一邊以 規(guī)定的采樣間隔對(duì)基板標(biāo)記進(jìn)行拍攝，求出各拍攝圖像的規(guī)定的區(qū)域 的對(duì)比度值的情況下，通?？梢缘玫饺鐖D5所示的在基板識(shí)別裝置 17的聚焦位置P1處對(duì)比度值最大，類似于正態(tài)分布的曲線圖(以下， 稱為對(duì)比度曲線)。此外，Pl是拍攝鏡頭35的實(shí)際的聚焦位置。
另一方面，在利用上述方法，求出各拍攝圖像的規(guī)定的區(qū)域的 對(duì)比度值的倒數(shù)的情況下，可以得到如圖6所示的在基板識(shí)別裝置 17的聚焦位置Pl處對(duì)比度值的倒數(shù)最小，除聚焦位置附近以外大致 呈接近于等腰三角形的形狀的曲線圖(以下，稱為對(duì)比度倒數(shù)曲線)。在這里，利用對(duì)比度倒數(shù)曲線的形狀為大致等腰三角形形狀這 一幾何學(xué)特征，如圖7及圖8所示，僅使用設(shè)想的對(duì)比度倒數(shù)曲線上
的任意2點(diǎn)(圖中的a點(diǎn)以及b點(diǎn))的數(shù)據(jù)，計(jì)算與各點(diǎn)間的角度e 相等的1點(diǎn)，將該點(diǎn)F的坐標(biāo)作為粗聚焦位置。該點(diǎn)F為通過(guò)聚焦 位置計(jì)算公式求出的粗聚焦位置。
在這里，在圖7或圖8中，點(diǎn)a以及點(diǎn)b分別與步驟S2中拍攝 的圖像、及步驟S4中拍攝的圖像對(duì)應(yīng)。Xa及Xb是拍攝上述圖像時(shí) 的焦點(diǎn)位置。Ya及Yb是上述圖像的對(duì)比度值的倒數(shù)。
在這里，設(shè)e二e'。這樣，對(duì)于上述點(diǎn)a、點(diǎn)b、以及粗聚焦位 置的點(diǎn)F各自的焦點(diǎn)位置Xa、 Xb、 XF、以及對(duì)比度值的倒數(shù)Ya、 Yb、 YF，可以如下式所示進(jìn)行表示。
X, 一"。
"A —
該式(i)可以如下式所示進(jìn)行變形。
^A+AX—^fe+S) ……(2)
此外，在粗聚焦位置的點(diǎn)F處，Xp表示其焦點(diǎn)位置。另外，該 Xp為粗聚焦位置(聚焦位置)。YF是該粗聚焦位置處的表示聚焦位 置的數(shù)據(jù)，為對(duì)比度值的倒數(shù)(圖6 圖8)、亮度的方差及標(biāo)準(zhǔn)偏 差(圖9，圖10)。
另外，在上述式(2)中，在Yp如圖6 圖8所示，曲線圖形狀 為向下凸的情況下，成為式(3)?；蛘?，在如圖5、后述的變形例 的圖9及圖10所示，曲線圖形狀為向上凸的情況下，成為式(4)。
力〈min(少。，:^) ……(3)<formula>formula see original document page 12</formula>
y一max (ya, yb) (4)
在這里，在曲線圖形狀為向下凸的情況下，如圖8的曲線圖所 示，假設(shè)Yp二O，以及設(shè)9 = 9'。這樣，可以如下式所示進(jìn)行表示。 [公式5〗
凡'-& ……(5)
另外，該式(5)可以如下式所示進(jìn)行變形。 [公式6]
々-^+M……(6〉
另外，該式(6)可以如下式所示進(jìn)行變形。此外，在下式中， m如式(8)所示。
---
(7)
l + 7 l
w = & ……(8)
在這里，式(6)、式(7)均可以計(jì)算上述的粗聚焦位置的點(diǎn)F 的焦點(diǎn)位置XF，因此，可以作為聚焦位置計(jì)算公式使用。即，根據(jù) 上述式(6)以及式(7)，均可以通過(guò)所拍攝的2張圖像所涉及的點(diǎn) a以及點(diǎn)b的焦點(diǎn)位置Xa、 Xb、以及對(duì)比度值的倒數(shù)Ya、 Yb，計(jì)算 聚焦位置的Xp。因此，在步驟S6中，通過(guò)上述聚焦位置計(jì)算公式， 可以計(jì)算粗聚焦位置Xp。
此外，將步驟Sl 步驟S6為止的動(dòng)作稱為粗掃描動(dòng)作。 下面，在步驟S7中，以通過(guò)粗掃描動(dòng)作得到的粗聚焦位置XF 為中心，進(jìn)行精細(xì)掃描動(dòng)作，計(jì)算精細(xì)的聚焦位置。該精細(xì)掃描動(dòng)作
12可以采用專利文獻(xiàn)1等中記載的通常的聚焦動(dòng)作，如圖11所示，一 邊使基板識(shí)別裝置17的焦點(diǎn)位置P1以粗聚焦位置為中心，以規(guī)定
的范圍、例如粗聚焦位置士500 nm沿光軸方向移動(dòng)， 一邊以規(guī)定的 采樣間隔，例如每125 pm的間距對(duì)基板標(biāo)記進(jìn)行拍攝，求出各拍攝 圖像的規(guī)定的區(qū)域的對(duì)比度值，計(jì)算其峰值位置、即精細(xì)聚焦位置。
此外，精細(xì)掃描動(dòng)作中的基板識(shí)別裝置17的移動(dòng)速度，當(dāng)然比 步驟3的動(dòng)作慢。另外，在根據(jù)上述精細(xì)掃描動(dòng)作求出的規(guī)定的區(qū)域 的對(duì)比度值的峰值位置的計(jì)算中，也可以使用預(yù)先生成的由規(guī)定的函 數(shù)構(gòu)成的近似式。
計(jì)算出精細(xì)聚焦位置后，最后在步驟S8中，使基板識(shí)別裝置17 的焦點(diǎn)位置與上述精細(xì)聚焦位置一致，通過(guò)再次進(jìn)行拍攝，可以進(jìn)行 拍攝位置5a的識(shí)別，例如，可以高精度地計(jì)算位于拍攝位置5a處的 基板標(biāo)記的位置。
此外，對(duì)于圖4中說(shuō)明的第1自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整動(dòng)作處理的說(shuō)明， 以如圖7及圖8所示的對(duì)比度值的倒數(shù)的情況為主，但如圖9及圖 10的曲線圖所示，在亮度的方差及標(biāo)準(zhǔn)偏差的情況下，也可以通過(guò) 相同的處理，進(jìn)行自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整動(dòng)作處理。
在這里，在上述中，針對(duì)將粗掃描范圍設(shè)定為比基板標(biāo)記高度 的波動(dòng)的范圍寬的方式進(jìn)行了說(shuō)明，但下面說(shuō)明下述情況并不是將 粗掃描的范圍設(shè)定為較寬，而是僅針對(duì)在粗掃描范圍內(nèi)不存在基板標(biāo) 記的情況，再次進(jìn)行粗掃描的方式。
在圖12的表示第2自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整動(dòng)作處理的流程圖中，首先， 在步驟S11中，與上述圖4的步驟Sl相同地，在電路基板輸送路徑 2上輸送電路基板5，并進(jìn)行定位。然后，使搭載頭3移動(dòng)，以使基 板識(shí)別裝置17位于電路基板5上的基板標(biāo)記的正上方。此時(shí)，基板 識(shí)別裝置17的焦點(diǎn)位置設(shè)定為，與預(yù)先設(shè)定的基板標(biāo)記高度相比低 規(guī)定的高度、例如1 mm的位置。
然后，在步驟S12中，通過(guò)CCD照相機(jī)36對(duì)基板標(biāo)記進(jìn)行拍 攝。將此時(shí)的焦點(diǎn)位置作為點(diǎn)a。
然后，在步驟S13中，使基板識(shí)別裝置17內(nèi)部的直動(dòng)電動(dòng)機(jī)39驅(qū)動(dòng)，通過(guò)使移動(dòng)棱鏡33移動(dòng)，使基板識(shí)別裝置17的焦點(diǎn)位置上升
規(guī)定的范圍，例如2mm。
然后，在步驟S14中，再次通過(guò)CCD照相機(jī)36對(duì)基板標(biāo)記進(jìn) 行拍攝，但該動(dòng)作是在基板識(shí)別裝置17的焦點(diǎn)位置上升動(dòng)作過(guò)程中 進(jìn)行的。在基板識(shí)別裝置17的焦點(diǎn)位置的上升范圍中的大致中間位 置，例如使焦點(diǎn)位置上升2 mm的情況下，在1 mm的位置處通過(guò)CCD 照相機(jī)36對(duì)基板標(biāo)記進(jìn)行拍攝。將此時(shí)的焦點(diǎn)位置作為點(diǎn)c。另外， 在上述步驟S13及步驟S14中，盡可能地使焦點(diǎn)位置高速地移動(dòng)。
然后，在步驟S15及步驟S16中，如果基板識(shí)別裝置17的焦點(diǎn) 位置移動(dòng)動(dòng)作結(jié)束，則再次通過(guò)CCD照相機(jī)36對(duì)基板標(biāo)記進(jìn)行拍攝。 將此時(shí)的焦點(diǎn)位置作為點(diǎn)b。
然后，在步驟S17中，對(duì)通過(guò)上述步驟S12、步驟S14以及步 驟S16的動(dòng)作得到的3張圖像，分別求出規(guī)定的區(qū)域的對(duì)比度值， 同時(shí)，求出該對(duì)比度值的倒數(shù)。
然后，在步驟S18中，判定在點(diǎn)a 點(diǎn)c 點(diǎn)b的粗掃描范圍內(nèi) 是否存在聚焦位置。這是由規(guī)定的區(qū)域的對(duì)比度值的倒數(shù)，對(duì)通過(guò)步 驟S12、步驟S14以及步驟S16的動(dòng)作得到的3張圖像進(jìn)行比較而進(jìn) 行的。
在這里，在圖13及圖14中，示出了包含步驟S12的a點(diǎn)、步 驟S14的c點(diǎn)、步驟S16的b點(diǎn)在內(nèi)的各個(gè)焦點(diǎn)位置上的對(duì)比度值 的倒數(shù)(表示聚焦位置的數(shù)據(jù))Ya、 Yc、 Yb，示出了其彼此之間的 大小關(guān)系。
首先，在粗掃描范圍內(nèi)存在聚焦位置的情況下，如圖13所示， Ya —Ye〉0且Ye—Yb<0。在這里，下標(biāo)a、 b、 c表示各自的拍攝點(diǎn)。
此外，在粗掃描范圍內(nèi)不存在聚焦位置的情況下，如圖14所示， Ya<Yc<Yb，或者，Ya>Ye〉Yb。
在粗掃描范圍內(nèi)存在聚焦位置的情況下，之后，在步驟S20中， 與步驟6相同地，通過(guò)將a點(diǎn)以及b點(diǎn)的數(shù)據(jù)代入上述式(6)及式 (7)等聚焦位置計(jì)算公式中，可以計(jì)算粗聚焦位置。
此外，在粗掃描范圍內(nèi)不存在聚焦位置的情況下，之后，在步驟S19中，使基板識(shí)別裝置17的聚焦位置向?qū)Ρ榷戎档牡箶?shù)變小的 方向(如果Ya〈Yb則為下方，如果Ya〉Yb則為上方)移動(dòng)規(guī)定的距
離，例如1 mm。在該步驟S19后，再次進(jìn)行步驟S12 步驟S17的 動(dòng)作，判定粗掃描范圍內(nèi)是否存在聚焦位置，在存在粗聚焦位置的情 況下，在步驟S20中，可以通過(guò)將a點(diǎn)以及b點(diǎn)的數(shù)據(jù)代入上述式(6) 及式(7)等聚焦位置計(jì)算公式中，計(jì)算粗聚焦位置。
在之后的步驟S21中，與上述圖4的步驟S7相同地，以通過(guò)粗 掃描動(dòng)作得到的聚焦位置為中心，進(jìn)行精細(xì)掃描動(dòng)作，計(jì)算精細(xì)的聚 焦位置。另外，然后，在最后的步驟S22中，與上述步驟S8相同地， 使基板識(shí)別裝置17的聚焦位置與精細(xì)聚焦位置一致，通過(guò)再次進(jìn)行 拍攝，進(jìn)行基板標(biāo)記等的識(shí)別，可以高精度地計(jì)算基板標(biāo)記的位置等。
此外，通過(guò)圖4的流程圖說(shuō)明的第1自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整動(dòng)作處理的 步驟Sl 步驟S6中的聚焦位置(粗聚焦位置)的計(jì)算處理，以及通 過(guò)圖12的流程圖說(shuō)明的第2自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整動(dòng)作處理的步驟Sll 步 驟S20中的聚焦位置(粗聚焦位置)的計(jì)算處理，均可以作為獨(dú)立 的聚焦位置計(jì)算處理而使用。即使將上述本發(fā)明的聚焦位置計(jì)算處理 獨(dú)立地使用，在大多數(shù)情況下可以也可以得到充分的聚焦位置精度。
或者，也可以將上述本發(fā)明的聚焦位置計(jì)算處理共同使用，或 者與專利文獻(xiàn)1等其他聚焦位置計(jì)算處理組合使用。
另外，如圖15所示，上述聚焦位置計(jì)算處理也可以被反復(fù)使用， 直至計(jì)算出必要精度的聚焦位置為止。在圖15中，步驟S37采用上 述本發(fā)明的聚焦位置計(jì)算處理中的任一種。另外，在步驟S38中， 如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)聚焦位置，或聚焦位置的精度不充分，則為"N"，反 復(fù)進(jìn)行步驟S37的處理?；蛘?，在步驟S38中，如果計(jì)算出必要的 精度的聚焦位置，則為"Y"，反復(fù)處理結(jié)束。
另外，上述本發(fā)明的聚焦位置計(jì)算處理是通過(guò)2張或者3張等 的拍攝圖像而進(jìn)行處理的，但對(duì)上述拍攝圖像的數(shù)量不具體地限定。 例如，也可以為更多的數(shù)量，即使在此情況下，與現(xiàn)有技術(shù)相比，也 可以迅速地計(jì)算出聚焦位置。
此外，在以上本實(shí)施方式的說(shuō)明中，著眼于電路基板5上的基板標(biāo)記識(shí)別，但本發(fā)明也可以適用于搭載后的部件位置的檢查等。
另外，在本實(shí)施方式中，為了計(jì)算粗聚焦位置，暫時(shí)使基板識(shí) 別單元的焦點(diǎn)位置移動(dòng)至與基板標(biāo)記高度相比的下方，進(jìn)行拍攝動(dòng) 作，然后，使焦點(diǎn)位置移動(dòng)至與基板標(biāo)記高度相比的上方，再次進(jìn)行 拍攝動(dòng)作，但也可以在使焦點(diǎn)位置移動(dòng)至與基板標(biāo)記高度相比的上 方，進(jìn)行拍攝動(dòng)作后，通過(guò)使該焦點(diǎn)位置移動(dòng)至與基板標(biāo)記高度相比 的下方，再次進(jìn)行拍攝動(dòng)作，從而計(jì)算粗聚焦位置。
在本實(shí)施方式中，如上述所示，表示聚焦位置的數(shù)據(jù)不特別地 限定，但特別優(yōu)選曲線圖形狀接近等腰三角形的?？梢允褂美缗臄z 圖像的規(guī)定區(qū)域的對(duì)比度值的倒數(shù)、規(guī)定區(qū)域的亮度的方差*標(biāo)準(zhǔn)偏 差等。
在圖12的實(shí)施方式中，在粗掃描范圍內(nèi)不存在聚焦位置的情況 下，再次進(jìn)行粗掃描動(dòng)作，但也可以進(jìn)行精細(xì)掃描范圍的變更等，.從 而直接進(jìn)行精細(xì)掃描動(dòng)作。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中，在基板識(shí)別裝置17中使用直角棱鏡， 但也可以使用半反射鏡及其他棱鏡，也可以采用多反射鏡結(jié)構(gòu)等。另
外，在照明裝置32中，使用斜方照明，但也可以使用其他照明。另 外，在本發(fā)明的實(shí)施方式中使用直動(dòng)電動(dòng)機(jī)39，但也可以使用在旋 轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)中利用滾珠絲杠或傳送帶機(jī)構(gòu)等而可以直線驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，另 外，也可以使用超聲波電動(dòng)機(jī)或壓電元件等微小驅(qū)動(dòng)裝置等。
在本發(fā)明的實(shí)施方式的基板識(shí)別裝置17中，使移動(dòng)棱鏡33移 動(dòng)而進(jìn)行基板識(shí)別單元的焦點(diǎn)位置的變更，但也可以使拍攝鏡頭35 以及CCD照相機(jī)36移動(dòng)，或使基板識(shí)別裝置17整體移動(dòng)等，從而 進(jìn)行焦點(diǎn)位置的變更。
權(quán)利要求
1.一種拍攝裝置中的自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整方法，該拍攝裝置配置在將電子部件向基板安裝的電子部件安裝裝置上，使焦點(diǎn)位置沿光軸方向移動(dòng)而在識(shí)別對(duì)象物上聚焦，并對(duì)其進(jìn)行拍攝，其特征在于，使所述焦點(diǎn)位置沿光軸方向移動(dòng)，在多個(gè)焦點(diǎn)位置處對(duì)識(shí)別對(duì)象物進(jìn)行拍攝，獲得各焦點(diǎn)位置處的表示聚焦位置的數(shù)據(jù)，基于該聚焦位置數(shù)據(jù)，計(jì)算聚焦位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拍攝裝置中的自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整方法，其特征在于，通過(guò)對(duì)所述焦點(diǎn)位置處的聚焦位置數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判定在這些焦點(diǎn)位置的范圍內(nèi)是否存在聚焦位置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種拍攝裝置的自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整方法，其通過(guò)抑制用于求出聚焦位置的改變焦點(diǎn)位置的拍攝次數(shù)，可以在短時(shí)間內(nèi)求出聚焦位置。該拍攝裝置的自動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整方法，使圖像識(shí)別裝置的焦點(diǎn)位置沿光軸方向移動(dòng)，在至少2個(gè)作為焦點(diǎn)位置的點(diǎn)a以及點(diǎn)b上，拍攝識(shí)別對(duì)象物，獲得各焦點(diǎn)位置的表示聚焦位置的數(shù)據(jù)，基于該聚焦位置數(shù)據(jù)，計(jì)算聚焦位置。利用對(duì)比度倒數(shù)曲線的形狀為大致等腰三角形形狀這一幾何學(xué)特征，僅使用預(yù)定的對(duì)比度倒數(shù)曲線上的任意2點(diǎn)(圖中的a點(diǎn)以及b點(diǎn))上的聚焦位置數(shù)據(jù)，可以計(jì)算作為聚焦位置的點(diǎn)F的焦點(diǎn)位置X_F。
文檔編號(hào)G03B13/36GK101666957SQ20091016192
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月1日
發(fā)明者芹澤英 申請(qǐng)人:Juki株式會(huì)社