画像位置合装置及びそれを用いた検査装置
【課題】被測定物の注目点の数が多くても、それより遥かに少ない合理的な数のランダムな注目点を選定して、測定画像とそのレファレンス画像とを位置合せする。
【解決手段】レファレンス画像におけるＭ個の注目体の分布範囲における第１の重心位置から最も遠距離にある１番目の注目体の位置をＰ１として、１番目から「ｋ−１」番目の各位置より最も遠距離の位置をＰｋとして、位置Ｐｋをｋ＝１からＮ（整数、Ｎ≪Ｍ）まで求められた各位置Ｐ１，・・・ＰＮ及び前記第１の重心位置を記憶する記憶手段４と、測定画像における第２の重心を求める重心位置算出手段５ａと、第１の重心位置と第２の重心位置を同じ位置にして双方の画像を重ねる合成手段５ｂと、重ねられたレファレンス画像の各位置Ｐ１、Ｐ２、・・ＰＮとそれらの各位置に対応する測定画像の各位置Ｑ１、Ｑ２、・・・ＱＮが重なるように回転させる回転角算出手段５ｃと、を備えた。
【解決手段】レファレンス画像におけるＭ個の注目体の分布範囲における第１の重心位置から最も遠距離にある１番目の注目体の位置をＰ１として、１番目から「ｋ−１」番目の各位置より最も遠距離の位置をＰｋとして、位置Ｐｋをｋ＝１からＮ（整数、Ｎ≪Ｍ）まで求められた各位置Ｐ１，・・・ＰＮ及び前記第１の重心位置を記憶する記憶手段４と、測定画像における第２の重心を求める重心位置算出手段５ａと、第１の重心位置と第２の重心位置を同じ位置にして双方の画像を重ねる合成手段５ｂと、重ねられたレファレンス画像の各位置Ｐ１、Ｐ２、・・ＰＮとそれらの各位置に対応する測定画像の各位置Ｑ１、Ｑ２、・・・ＱＮが重なるように回転させる回転角算出手段５ｃと、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数Ｍ個の注目体を配した被測定物を測定して得られた測定画像と、被測定物についての前記注目体を配したレファレンス画像とを受けて、互いの画像の位置を合わせる画像位置合装置に関し、特に、例えば、製造されたＩＣ（被測定物）に数多く、規則的に配列された注目体としての端子に光（ビーム）を当てて測定された各端子の位置が示された測定画像と、レファレンスの画像とを、容易に位置合わせして重ねることができる技術に係る。
【背景技術】
【０００２】
例えば、製造されたＩＣを搬送し基板等に実装する際、そのＩＣに規則的に配列された多くの端子が正常な状態かどうかを検査する検査装置がある（非特許文献１、特許文献１）。その正常な状態かどうかの検査には、ＩＣ単体として良品かどうか、ＩＣ単体が良品であっても搬送されてきた姿勢が実装に適していないかどうかを含めて検査する必要がある。その検査は、搬送されてきたときの姿勢におけるＩＣの規則的に配列された多くの端子の測定画像と、それを設計したときの設計画像（レファレンスの画像）とを比較して判断される。その比較にあたっては、双方の画像の位置を合わせて重ねて比較することが多い。
【０００３】
一般に同種の二つの画像を位置を合わせて重ねる技術としては、次のようなものがある。
（１）二つの画像を同時に表示して、マウス等の操作手段で移動、回転を繰り返して手動で合わせる。
（２）二つの共通する複数の特徴点（マーカ点）を求めて重なるように移動、回転させる。
（３）二つの画像で互いに相補の関係にある画像面を定義し、それらが重なるように、或いは共通する画像面を同士を重なるように、互いの距離が重なるになるように移動、回転を繰り返す（非特許文献２）。
これらの中で、（１）は手動であり、多くの画像合わせを行うには不便である。上記（２）及び（３）は、特徴点を有しない画像、例えば、上記ＩＣの端子のように点が規則的に配列されたような画像の場合は、重ね合わせは困難である。
【０００４】
そこで、一般には、製作されたＩＣの端子の配列を表す測定画像と設計画像のそれぞれの重心を求め、まず、それらの重心位置を合わせるように移動して、双方の画像を重ねる。そして、設計画像の全ての端子についてそれらの各端子位置に近い測定画像の各端子位置との距離の和を求め、この和がゼロになる方向に回転させ、これを繰り返すことにより、全端子が重なるように位置を合わせる方法があった。
【０００５】
【非特許文献１】アンリツテクニカル、Ｎｏ．８１、Ｍａｒ ２００３、５１ｐ、「ＭＫ５３０２Ｂチップインスペクタ」
【非特許文献２】ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．ｎｖ−ｍｅｄ．ｃｏｍ／ｊｓｒｔ／ｐｄｆ／２００３／５９ １／６０．ｐｄｆ
【特許文献１】特許第３７１５４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように測定画像と設計画像をそれぞれの重心をあわせ、全端子の位置を合わせる技術は、対象とするＩＣの端子が数百、数千と多くなるにつれ、膨大な計算、処理が必要になること、その分、検査装置としての他の処理が遅れたり、良否判定に時間を要するなどの欠点があった。
【０００７】
本発明の目的は、被測定物の注目点の数が多くても、それより遥かに少ない合理的な数のランダムな注目点を選定して、精度よく位置合わせができる技術を提供する。及びそれを用いた検査装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、画像の重心位置及び数多い注目点から、互いに相関性の少ない遠い位置、つまりランダムな位置にある注目点を選択し、その選択された注目点に着目して画像を回転させる構成とした。
【０００９】
具体的手段として、請求項１の発明は、複数Ｍ個の注目体を配した被測定物を測定して得られた測定画像と、前記被測定物についての前記注目体を配したレファレンス画像とを受けて、互いの画像の位置を合わせる画像位置合装置であって、予めレファレンス画像における前記注目体の第１の分布範囲における第１の重心位置を求めるとともに、前記第１の重心位置から第１の分布範囲で最も遠距離にある１番目の位置をＰ１として、該１番目から「ｋ−１」番目の各位置より最も遠距離のｋ番目の位置をＰｋとして、位置Ｐｋをｋ＝１からＮ（整数、Ｎ≪Ｍ）の範囲で求められた各位置Ｐ１，・・・ＰＮ及び前記第１の重心位置を記憶する記憶手段（４）と、前記測定画像における前記注目体の第２の分布範囲における第２の重心位置を求める重心位置算出手段（５ａ）と、前記第１の重心位置と前記第２の重心位置を同じ位置にして前記測定画像と前記レファレンス画像とを重ねる合成手段（５ｂ）と、重ねられた前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、Ｐ２、・・ＰＮとそれらの各位置に対応する測定画像の注目体の各位置Ｑ１、Ｑ２、・・・ＱＮの位置をサーチし、かつ前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、Ｐ２、・・ＰＮと前記測定画像の注目体の各位置Ｑ１、Ｑ２、・・・ＱＮとが重なるように前記合成手段に回転させる回転角算出手段（５ｃ）と、を備えた。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記回転角算出手段は、重ねられた前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、・・・ＰＮとそれらの各位置に最も近い測定画像の注目体の各位置との距離Ｌ１，Ｌ２，・・・、ＬＮを求め、それらの和Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋・・・・ＬＮが最小になるように、前記合成手段に回転させるという動作を繰り返すことにより、前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、Ｐ２、・・ＰＮと前記測定画像の注目体の各位置Ｑ１、Ｑ２、・・・ＱＮとが重なるように前記合成手段に回転させることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記回転角算出手段は、前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、・・・ＰＮとそれらの各位置と、前記第１の重心とを結ぶ線を境にして、時計回り又は反時計回りのいずれか一方向の最も近い、前記測定画像の注目体の各位置との距離Ｌ１，Ｌ２，・・・、ＬＮを求めることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記回転角算出手段は、前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、・・・ＰＮと前記第１の重心位置とを結ぶ線を半径とする各円周上に存在する前記測定画像の注目体の各位置を求め、次に、前記各位置Ｐ１、・・・ＰＮと前記第１の重心位置とを結ぶ線と、前記求められた前記測定画像の前記各円周上の注目体の各位置と前記第１の重心位置とを結ぶ線が成す各角度を求め、求められた該各角度のうち、前記各円周に亘って同一値を示す角度を求めて、該同一値を示す角度だけ、前記合成手段に回転させることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記回転角算出手段は、前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、・・・ＰＮと前記第１の重心位置とを結ぶ線を半径とする各円周上に存在する前記測定画像の注目体のうち最も近い注目体の位置を求め、次に、各位置Ｐ１、・・・ＰＮと前記第１の重心位置を結ぶ線と、前記求められた前記測定画像の前記各円周上の最も近い注目体の位置と前記第１の重心位置とを結ぶ線とが成す各角度α１、α２、・・・・αＮの和Ｊ＝α１＋α２＋・・＋αＮが最小になるよう、前記合成手段に回転させることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１，２，３、４又は５に記載の発明において、前記被測定物についての設計時の前記注目体を配した画像である前記レファレンス画像を受けて、前記レファレンス画像における前記注目体の第１の分布範囲における第１の重心位置を求めるとともに、前記第１の重心位置から第１の分布範囲で最も遠距離にある１番目の位置をＰ１として、１番目から「ｋ−１」番目の各位置より最も遠距離のｋ番目の位置をＰｋとして、位置Ｐｋをｋ＝１からＮ（整数、Ｎ≪Ｍ）の範囲で求め、求めた前記第１の重心位置及び各位置Ｐ１，・・・ＰＮを前記憶手段（４）に記憶させるランダム位置抽出手段（６）を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１，２，３、４、５又は６において、 複数Ｍは、１００を越える個数であって、Ｎは、２０〜３０個の間の個数であることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項２において、複数Ｍの注目体を配した被測定物を光学的に測定する測定部（２）と、測定部が出力する測定値を基に少なくとも前記注目体の位置を表す測定画像を形成する画像生成部（３）と、前記測定画像と前記被測定物についての設計時の前記注目体を配した画像である前記レファレンス画像とを受けて、互いの画像の位置を合わせるための請求項１に記載の画像位置合装置（５）と、それらの位置を比較して被測定物の良否判定を行う判定手段を備えた。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１〜６に記載の発明は、画像の重心及び数多い注目体から、互いに相関性の少ないランダムな位置にある注目体を選択しているので、注目体の集合の外側の注目体から集合の内部にある注目体がランダムに選択された端子位置で位置合わせを行うので、規則性のある注目体であっても精度よく位置も合わせ可能であり、位置合わせの対象である注目体の数の大小に関わらず、少ない数の選択された注目点によって位置合わせが可能なので、容易に位置合わせができる。
請求項７に記載の発明によれば、精度の良い良否判定の位置合わせ箇所が多くなった場合でも一部箇所について位置合わせすれば、全体として精度良く合わせることができる。
請求項８によれば、位置合わせが容易になった分、判定スピードが速くなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態を、図を用いて説明する。図１は本発明の画像位置合装置を測定部と組み合わせた検査装置としての実施形態の機能構成を示す図である。図２は、注目体としてのＩＣの端子の設計画像からランダムな端子を抽出する処理を説明するための図である。図３は、設計画像の一例を示す図である。図４は、測定画像と設計画像とを重ね合わせを説明するための図である。図５は、重ね合わせの他の例を説明するための図である。図６は、測定画像と設計画像とを重ね合わせの実施例を説明するための図である。
【００１９】
図１は、電子機器、例えば、デジタルカメラ、携帯電話機等の小型、高機能な電子機器に、自動搭載される直前における電子部品のリード端子形状の検査を行う検査機器に本発明にかかる画像位置合部（装置）を用いた実施形態を示す。電子部品としては、ＩＣ（集積回路）が多く、そのパッケージは、リード形の端子ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）やボール形端子のＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等が適用できる。
図１の被測定物１は、上記の電子部品が適用される。そして、上記注目体は電子部品の端子に適用される（図３の１０ａ、図４の１１ａを参照）。
【００２０】
［測定の構成］
図１で測定部２は、斜めの所定角度で相対的に走査される被測定物１に光ビームを照射するレーザ光源と被測定物１からの反射光を被測定物１の変位に応じて受光する受光素子を含む変位センサーを有し、この変位センサーによって三角測量して被測定物１の表面の変位を測定して出力する。走査制御部７は、そのとき設計情報記憶部４からの被測定物１の設計時の配置・構造図等を基に、被測定物１を変位センサーの照射位置を走査させることにより、被測定物１全体の変位を測定させる。具体的な例では、自動搭載機のノズルにより吸着して搬送されてきた被測定物１としての電子部品を搭載前に変位センサーの照射位置を通過させることにより走査する。そして、結果としては電子部品の端子の配列及びその姿勢を含む状態が、搭載するのに妥当かどうかを検査する。
【００２１】
図１で変位の測定対象としているのは、被測定物１の端子である。画像処理部３は、測定部２から出力される変位データを２値化し、２値化されたデータから端子の位置を表した測定画像１１を形成する。
【００２２】
その被測定物１を測定したときに、画像処理部３が生成して出力する測定画像１１の例を図４に示す。これに対し、被測定物１の端子の設計時点の設計画像１０は、予め設計情報記憶部４に記憶されているが、その設計画像１０の例を図３（設計時端子１０ａを参照）に示す。なお、いずれも、被測定物１の端子に注目した模擬的図で表している。
【００２３】
［ランダム位置の抽出］
一方、ランダム位置抽出部６は、予め検査に必要とされる端子についての設計画像１０を受けて、設計画像中の端子群の中からランダムな位置の端子を抽出する。そのアルゴリズム例を、図２を基に説明する。図２（Ａ）は、１３４個の端子からランダムに２４個の端子を抽出した例で、図２（Ｂ）は、１２０２個の端子から２４個の端子を抽出した例である。いずれも抽出する手法は、同じであり、図２（Ａ）で下記の（ａ）及び（ｂ）の通に行う。
【００２４】
（ａ）設計画像１０の１３４個の端子のエリアにおける重心位置を算出する。つまり、１３４個の端子の座標位置の分布の重心位置１０ｂである。例えば、１３４個の端子の座標位置の平均値を示す座標位置を設計重心位置１０ｂとする。或いは、分布が対称形を成す場合は、その中心位置を設計重心位置１０ｂとしても良い。
【００２５】
（ｂ）設計重心位置１０ａより最も遠い位置の端子位置を位置番号Ｐ１とし、次に設計重心位置１０ｂと位置番号Ｐ１より最も遠い位置の端子位置を位置番号Ｐ２と、次に設計重心位置１０ｂと、位置番号Ｐ１及び位置番号Ｐ２より最も遠い端子位置をＰ３とし、これを続けて端子の位置番号Ｐ２４個迄求め、抽出する。図２（Ａ）の数値は、抽出された端子の位置番号ｋを示し、それを結んだ線は、求めた経路を示している。そして、これらの位置を設計情報記憶部４に記憶させる。
【００２６】
つまり、ランダム位置抽出部６は、設計画像１０における１３４個の端子の分布範囲における重心位置を求めるとともに、その重心位置から分布範囲で最も遠距離にある１番目の位置をＰ１として、ｋ番目に、１番目から「ｋ−１」番目の各位置より最も遠い距離の位置をＰｋとして、位置Ｐｋをｋ＝１からＮ（整数、Ｎ≪Ｍ）の範囲で求め、求めた設計重心位置１０ｂ及び各位置Ｐ１，・・・ＰＮを設計情報記憶部４に記憶させる。上記図２（Ａ）の例では、Ｎ＝２４，Ｍ＝１３４である。
【００２７】
なお、図２（Ａ）の１３４個の端子でも図２（Ｂ）の１２０２個の端子でも、抽出端子数が２４個としたのは、後記の図６における実施例の説明でも分かるように、２つの画像の位置合わせには、統計的にランダムな端子数２４個であれば、精度よく合わせることができるためである。精度によって、抽出する端子数は、２０から３０個の範囲で選ぶと良い。
【００２８】
また、ランダム位置抽出部６は、既に抽出した端子位置から最も遠い位置の端子位置を、順に抽出するため、最も外側から順に、かつランダムに選択されることを特徴としている。このため、位置合わせをする上では、端子位置が対称であっても位置合わせが容易になる。
【００２９】
［画像の位置合わせ］
以下の説明は、簡単のため模擬的な端子位置を示した図３，図４及び図５で説明する。図３（Ａ）が設計画像１０であり、その中の端子からランダム位置抽出部６によって抽出された端子の配置を示す画像が図３（Ｂ）の抽出設計画像１０ｘである。抽出設計画像１０ｘは、設計情報記憶部４に記憶されているものとして説明する。
なお、２つ画像の位置合わせをするには、縮尺が問題になることがあるが、この実施形態では、測定画像１１の縮尺は、測定部２又は画像処理部３で調整可能であり、予め既知の設計画像１０の縮尺に合わせられている。
【００３０】
画像位置合部５は、画像処理部から測定画像１１を受けて、重心位置算出手段５ａにより、測定画像１１における端子の分布範囲における測定重心位置１１ｂを求める。測定重心位置１１ｂの求め方は、設計画像１０と同じである。
【００３１】
合成手段５ｂは、同一座標系で、図４に示すように測定画像１１の測定重心位置１１ｂと抽出設計画像１０ｘと設計画像中心位置１０ｂとを一致させて重ねる。そして、合成手段５ｂは、回転角算出手段５ｃからの指示がある度に、繰り返し、いずれか一方の画像を回転させる。
【００３２】
回転角算出手段５ｃは、次の（イ）、（ロ）又は（ハ）等のいずれかの方法で、抽出設計画像１０ｘ又は測定画像１１の回転量を求めて、合成手段５ｂに回転させる。
【００３３】
（イ）回転角算出手段５ｃが、重ねられた抽出設計画像１０ｘの端子の各位置Ｐ１、・・・ＰＮと、それらの各位置に最も近い測定画像１１の端子の各位置との距離Ｌ１，Ｌ２，・・・、ＬＮを求め、それらの和Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋・・・・ＬＮが最小になるように、合成手段５ｂに回転させる。この動作を繰り返すことにより、抽出設計画像１０ｘの各端子位置のＰ１、Ｐ２、・・ＰＮと測定画像の各端子位置Ｑ１、Ｑ２、・・・ＱＮとが重なるように前記合成手段に回転させることで、位置を一致させることができる。
【００３４】
この場合、回転方向は、和Ｌが例えば、時計方向周り方向の大きさを正として求めているのであれば、それに応じて和Ｌが正の場合は反時計回りに、負の場合は時計回りに回転させる。回転量は、予め所定量だけ回転させて、徐々に、収束するように少なく回転するようにするようにしても良い。一例えば、合成手段５ｂが最初に上記のように互いの重心位置を合わせて双方を合成した時点で、ある程度の双方のずれ量（上記和Ｌに相当）や方向が見込めるので、予想される最大のずれ位置から、例えば、１度づつ回転させて、次に双方の位置が一致した点（和Ｌ＝０）を越えたときは、さらにその近傍を０．１度づつ回転させて一致点を求めることもできる。
【００３５】
また、抽出設計画像１０ｘの端子の各位置Ｐ１、・・・ＰＮと、それらの各位置に最も近い測定画像１１の端子の各位置との距離Ｌ１，Ｌ２，・・・、ＬＮを求めるときに、抽出設計画像１０ｘの端子の各位置Ｐ１、・・・ＰＮから設計重心位置とを結ぶ線を境にして、時計回り又は反時計回りのいずれか一方向の最も近い、測定画像の端子位置との距離Ｌ１，Ｌ２，・・・、ＬＮを求めるようにすることもできる。
【００３６】
なお、回転角算出手段５ｃは、上記和Ｌが最小になるように制御するものであって、最小点になった時点で、必ずしも和Ｌが０にならなくともそこで、位置合わせができたものとして終了する。つまり、実装直前の被測定物１の端子の配列が測定した結果、ズレて検出され、端子が曲がって検出され、或いは姿勢が斜めになって検出される等の、欠陥がある場合に、設計画像１０から抽出された端子にその欠陥端子に相当する端子が含まれていれば、０になることはないからである。
【００３７】
（ロ）回転角算出手段５ｃは、抽出設計画像１０ｘの端子位置Ｐ１、・・・ＰＮと設計重心位置とを結ぶ線を半径とする各円周上に存在する測定画像１１の各端子位置を求め、次に、各位置Ｐ１、・・・ＰＮと設計重心位置とを結ぶ線と、求められた測定画像１１の各円周上の注目体の各位置と設計重心位置とを結ぶ線が成す各角度を求め、求められた該各角度のうち、前記各円周に亘って同一値を示す角度を求めて、該同一値を示す角度だけ、前記合成手段に回転させる構成としても良い。この様子を示したのが図５である。図５の各三角形の設計重心位置における頂角が、その同一の回転量を示す。各三角形は、理論的には、相似になるからである。
【００３８】
上記動作で「同一値の角度」を検索するのが困難であるときは、次のような試行錯誤の過程を経て行うようにしても良い。つまり、回転角算出手段５ｃは、抽出設計画像１０ｘの端子位置Ｐ１、・・・ＰＮと設計重心位置とを結ぶ線を半径とする各円周上に存在する測定画像１１の端子のうち最も近い端子位置を求め、次に、各位置Ｐ１、・・・ＰＮと設計重心位置を結ぶ線と、求められた測定画像１１の各円周上の最も近い端子の位置と前記第１の重心位置とを結ぶ線とが成す各角度α１、α２、・・・・αＮの和Ｊ＝α１＋α２＋・・＋αＮが最小になるように構成しても良い。これは、上記（イ）をほぼ角度で表した方法でもある。
（ハ）図５に示す三角形は、いわば、現状位置での抽出設計画像１０ｘと測定画像１１の相関を示す図でもある。したがって、回転角算出手段５ｃは、双方の画像の相関値を求め、それが１になるように合成手段５ｂを制御する構成であっても良い。
【００３９】
上記のように、抽出設計画像１０ｘと測定画像１１の位置合わせができたところで、合成手段５ｂは、抽出設計画像１０ｘの代わりに設計画像１０を差し替えることにより、設計画像１０と測定画像１１の位置合わせができる。なお、抽出設計画像１０と測定画像１１との位置合わせを、最初から、抽出設計画像１０ｘの端子に着目した形で位置合わせをしても良い。
【００４０】
［位置合わせの実施例］
図６は、上記（イ）による端子数１２０２個の画像についての実施結果である。横軸が角度で０度が一致点。縦軸がズレ量を表し、上記の和Ｌに相当する。図６で点線部分が、角度を１度づつ回転させて実施した結果で、角度が０度周辺の実線は、角度を０．１度ずつ回転させた結果である。なお、測定画像としては、端子の配列が問題ない画像をモデルとして実施した結果である。
【００４１】
［検査装置］
判定手段８は、重ね合わせた測定画像１１の端子と設計画像１０の端子との間に位置ずれが許容値以上であれば、位置ズレが大という判定結果を出力する。検査装置としては、非特許文献１に記載のように、その他の多くの或いはトータルした判定結果を出力するが、少なくとも本発明の位置合わせを利用した部分に関しては、位置ズレの判定結果を出す。上記したように具体的には、自動搭載機のノズルにより吸着した被測定物１としての電子部品を搭載前に変位センサーの照射位置を通過させることで検査するので、そのノズルによる吸着の仕方では、測定画像が斜めになる可能性もあり、そのような場合も含めて判定され、検査される。
【００４２】
上記構成において、画像処理部３、画像位置合部５、ランダム位置抽出部６、及び判定部８は、上記動作を記載したプログラムを記憶するメモリ、及びそれを実行するＣＰＵで構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の画像位置合装置を測定部と組み合わせた検査装置としての実施形態の機能構成を示す図である。
【図２】ＩＣの端子の設計画像からランダムな端子を抽出する処理を説明するための図である。
【図３】設計画像の一例を示す図である。
【図４】測定画像と設計画像とを重ね合わせを説明するための図である。
【図５】重ね合わせの他の例を説明するための図である。
【図６】測定画像と設計画像とを重ね合わせた実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 被測定物、 ２ 測定部、 ３ 画像処理部、 ４ 設計情報記憶部、
５ 画像位置合部、 ５ａ 重心位置算出手段、 ５ｂ 合成手段、
６ ランダム位置抽出部、 ７ 走査制御部、
１０ 設計画像、 １０ａ 設計時端子、 １０ｂ 設計重心位置、
１０ｘ 選択された設計時端子だけを表した抽出設計画像
１１ 測定画像、 １１ａ 測定時端子、 １１ｂ 測定重心位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数Ｍ個の注目体を配した被測定物を測定して得られた測定画像と、被測定物についての前記注目体を配したレファレンス画像とを受けて、互いの画像の位置を合わせる画像位置合装置に関し、特に、例えば、製造されたＩＣ（被測定物）に数多く、規則的に配列された注目体としての端子に光（ビーム）を当てて測定された各端子の位置が示された測定画像と、レファレンスの画像とを、容易に位置合わせして重ねることができる技術に係る。
【背景技術】
【０００２】
例えば、製造されたＩＣを搬送し基板等に実装する際、そのＩＣに規則的に配列された多くの端子が正常な状態かどうかを検査する検査装置がある（非特許文献１、特許文献１）。その正常な状態かどうかの検査には、ＩＣ単体として良品かどうか、ＩＣ単体が良品であっても搬送されてきた姿勢が実装に適していないかどうかを含めて検査する必要がある。その検査は、搬送されてきたときの姿勢におけるＩＣの規則的に配列された多くの端子の測定画像と、それを設計したときの設計画像（レファレンスの画像）とを比較して判断される。その比較にあたっては、双方の画像の位置を合わせて重ねて比較することが多い。
【０００３】
一般に同種の二つの画像を位置を合わせて重ねる技術としては、次のようなものがある。
（１）二つの画像を同時に表示して、マウス等の操作手段で移動、回転を繰り返して手動で合わせる。
（２）二つの共通する複数の特徴点（マーカ点）を求めて重なるように移動、回転させる。
（３）二つの画像で互いに相補の関係にある画像面を定義し、それらが重なるように、或いは共通する画像面を同士を重なるように、互いの距離が重なるになるように移動、回転を繰り返す（非特許文献２）。
これらの中で、（１）は手動であり、多くの画像合わせを行うには不便である。上記（２）及び（３）は、特徴点を有しない画像、例えば、上記ＩＣの端子のように点が規則的に配列されたような画像の場合は、重ね合わせは困難である。
【０００４】
そこで、一般には、製作されたＩＣの端子の配列を表す測定画像と設計画像のそれぞれの重心を求め、まず、それらの重心位置を合わせるように移動して、双方の画像を重ねる。そして、設計画像の全ての端子についてそれらの各端子位置に近い測定画像の各端子位置との距離の和を求め、この和がゼロになる方向に回転させ、これを繰り返すことにより、全端子が重なるように位置を合わせる方法があった。
【０００５】
【非特許文献１】アンリツテクニカル、Ｎｏ．８１、Ｍａｒ ２００３、５１ｐ、「ＭＫ５３０２Ｂチップインスペクタ」
【非特許文献２】ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．ｎｖ−ｍｅｄ．ｃｏｍ／ｊｓｒｔ／ｐｄｆ／２００３／５９ １／６０．ｐｄｆ
【特許文献１】特許第３７１５４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように測定画像と設計画像をそれぞれの重心をあわせ、全端子の位置を合わせる技術は、対象とするＩＣの端子が数百、数千と多くなるにつれ、膨大な計算、処理が必要になること、その分、検査装置としての他の処理が遅れたり、良否判定に時間を要するなどの欠点があった。
【０００７】
本発明の目的は、被測定物の注目点の数が多くても、それより遥かに少ない合理的な数のランダムな注目点を選定して、精度よく位置合わせができる技術を提供する。及びそれを用いた検査装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、画像の重心位置及び数多い注目点から、互いに相関性の少ない遠い位置、つまりランダムな位置にある注目点を選択し、その選択された注目点に着目して画像を回転させる構成とした。
【０００９】
具体的手段として、請求項１の発明は、複数Ｍ個の注目体を配した被測定物を測定して得られた測定画像と、前記被測定物についての前記注目体を配したレファレンス画像とを受けて、互いの画像の位置を合わせる画像位置合装置であって、予めレファレンス画像における前記注目体の第１の分布範囲における第１の重心位置を求めるとともに、前記第１の重心位置から第１の分布範囲で最も遠距離にある１番目の位置をＰ１として、該１番目から「ｋ−１」番目の各位置より最も遠距離のｋ番目の位置をＰｋとして、位置Ｐｋをｋ＝１からＮ（整数、Ｎ≪Ｍ）の範囲で求められた各位置Ｐ１，・・・ＰＮ及び前記第１の重心位置を記憶する記憶手段（４）と、前記測定画像における前記注目体の第２の分布範囲における第２の重心位置を求める重心位置算出手段（５ａ）と、前記第１の重心位置と前記第２の重心位置を同じ位置にして前記測定画像と前記レファレンス画像とを重ねる合成手段（５ｂ）と、重ねられた前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、Ｐ２、・・ＰＮとそれらの各位置に対応する測定画像の注目体の各位置Ｑ１、Ｑ２、・・・ＱＮの位置をサーチし、かつ前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、Ｐ２、・・ＰＮと前記測定画像の注目体の各位置Ｑ１、Ｑ２、・・・ＱＮとが重なるように前記合成手段に回転させる回転角算出手段（５ｃ）と、を備えた。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記回転角算出手段は、重ねられた前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、・・・ＰＮとそれらの各位置に最も近い測定画像の注目体の各位置との距離Ｌ１，Ｌ２，・・・、ＬＮを求め、それらの和Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋・・・・ＬＮが最小になるように、前記合成手段に回転させるという動作を繰り返すことにより、前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、Ｐ２、・・ＰＮと前記測定画像の注目体の各位置Ｑ１、Ｑ２、・・・ＱＮとが重なるように前記合成手段に回転させることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記回転角算出手段は、前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、・・・ＰＮとそれらの各位置と、前記第１の重心とを結ぶ線を境にして、時計回り又は反時計回りのいずれか一方向の最も近い、前記測定画像の注目体の各位置との距離Ｌ１，Ｌ２，・・・、ＬＮを求めることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記回転角算出手段は、前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、・・・ＰＮと前記第１の重心位置とを結ぶ線を半径とする各円周上に存在する前記測定画像の注目体の各位置を求め、次に、前記各位置Ｐ１、・・・ＰＮと前記第１の重心位置とを結ぶ線と、前記求められた前記測定画像の前記各円周上の注目体の各位置と前記第１の重心位置とを結ぶ線が成す各角度を求め、求められた該各角度のうち、前記各円周に亘って同一値を示す角度を求めて、該同一値を示す角度だけ、前記合成手段に回転させることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記回転角算出手段は、前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、・・・ＰＮと前記第１の重心位置とを結ぶ線を半径とする各円周上に存在する前記測定画像の注目体のうち最も近い注目体の位置を求め、次に、各位置Ｐ１、・・・ＰＮと前記第１の重心位置を結ぶ線と、前記求められた前記測定画像の前記各円周上の最も近い注目体の位置と前記第１の重心位置とを結ぶ線とが成す各角度α１、α２、・・・・αＮの和Ｊ＝α１＋α２＋・・＋αＮが最小になるよう、前記合成手段に回転させることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１，２，３、４又は５に記載の発明において、前記被測定物についての設計時の前記注目体を配した画像である前記レファレンス画像を受けて、前記レファレンス画像における前記注目体の第１の分布範囲における第１の重心位置を求めるとともに、前記第１の重心位置から第１の分布範囲で最も遠距離にある１番目の位置をＰ１として、１番目から「ｋ−１」番目の各位置より最も遠距離のｋ番目の位置をＰｋとして、位置Ｐｋをｋ＝１からＮ（整数、Ｎ≪Ｍ）の範囲で求め、求めた前記第１の重心位置及び各位置Ｐ１，・・・ＰＮを前記憶手段（４）に記憶させるランダム位置抽出手段（６）を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１，２，３、４、５又は６において、 複数Ｍは、１００を越える個数であって、Ｎは、２０〜３０個の間の個数であることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項２において、複数Ｍの注目体を配した被測定物を光学的に測定する測定部（２）と、測定部が出力する測定値を基に少なくとも前記注目体の位置を表す測定画像を形成する画像生成部（３）と、前記測定画像と前記被測定物についての設計時の前記注目体を配した画像である前記レファレンス画像とを受けて、互いの画像の位置を合わせるための請求項１に記載の画像位置合装置（５）と、それらの位置を比較して被測定物の良否判定を行う判定手段を備えた。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１〜６に記載の発明は、画像の重心及び数多い注目体から、互いに相関性の少ないランダムな位置にある注目体を選択しているので、注目体の集合の外側の注目体から集合の内部にある注目体がランダムに選択された端子位置で位置合わせを行うので、規則性のある注目体であっても精度よく位置も合わせ可能であり、位置合わせの対象である注目体の数の大小に関わらず、少ない数の選択された注目点によって位置合わせが可能なので、容易に位置合わせができる。
請求項７に記載の発明によれば、精度の良い良否判定の位置合わせ箇所が多くなった場合でも一部箇所について位置合わせすれば、全体として精度良く合わせることができる。
請求項８によれば、位置合わせが容易になった分、判定スピードが速くなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態を、図を用いて説明する。図１は本発明の画像位置合装置を測定部と組み合わせた検査装置としての実施形態の機能構成を示す図である。図２は、注目体としてのＩＣの端子の設計画像からランダムな端子を抽出する処理を説明するための図である。図３は、設計画像の一例を示す図である。図４は、測定画像と設計画像とを重ね合わせを説明するための図である。図５は、重ね合わせの他の例を説明するための図である。図６は、測定画像と設計画像とを重ね合わせの実施例を説明するための図である。
【００１９】
図１は、電子機器、例えば、デジタルカメラ、携帯電話機等の小型、高機能な電子機器に、自動搭載される直前における電子部品のリード端子形状の検査を行う検査機器に本発明にかかる画像位置合部（装置）を用いた実施形態を示す。電子部品としては、ＩＣ（集積回路）が多く、そのパッケージは、リード形の端子ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）やボール形端子のＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等が適用できる。
図１の被測定物１は、上記の電子部品が適用される。そして、上記注目体は電子部品の端子に適用される（図３の１０ａ、図４の１１ａを参照）。
【００２０】
［測定の構成］
図１で測定部２は、斜めの所定角度で相対的に走査される被測定物１に光ビームを照射するレーザ光源と被測定物１からの反射光を被測定物１の変位に応じて受光する受光素子を含む変位センサーを有し、この変位センサーによって三角測量して被測定物１の表面の変位を測定して出力する。走査制御部７は、そのとき設計情報記憶部４からの被測定物１の設計時の配置・構造図等を基に、被測定物１を変位センサーの照射位置を走査させることにより、被測定物１全体の変位を測定させる。具体的な例では、自動搭載機のノズルにより吸着して搬送されてきた被測定物１としての電子部品を搭載前に変位センサーの照射位置を通過させることにより走査する。そして、結果としては電子部品の端子の配列及びその姿勢を含む状態が、搭載するのに妥当かどうかを検査する。
【００２１】
図１で変位の測定対象としているのは、被測定物１の端子である。画像処理部３は、測定部２から出力される変位データを２値化し、２値化されたデータから端子の位置を表した測定画像１１を形成する。
【００２２】
その被測定物１を測定したときに、画像処理部３が生成して出力する測定画像１１の例を図４に示す。これに対し、被測定物１の端子の設計時点の設計画像１０は、予め設計情報記憶部４に記憶されているが、その設計画像１０の例を図３（設計時端子１０ａを参照）に示す。なお、いずれも、被測定物１の端子に注目した模擬的図で表している。
【００２３】
［ランダム位置の抽出］
一方、ランダム位置抽出部６は、予め検査に必要とされる端子についての設計画像１０を受けて、設計画像中の端子群の中からランダムな位置の端子を抽出する。そのアルゴリズム例を、図２を基に説明する。図２（Ａ）は、１３４個の端子からランダムに２４個の端子を抽出した例で、図２（Ｂ）は、１２０２個の端子から２４個の端子を抽出した例である。いずれも抽出する手法は、同じであり、図２（Ａ）で下記の（ａ）及び（ｂ）の通に行う。
【００２４】
（ａ）設計画像１０の１３４個の端子のエリアにおける重心位置を算出する。つまり、１３４個の端子の座標位置の分布の重心位置１０ｂである。例えば、１３４個の端子の座標位置の平均値を示す座標位置を設計重心位置１０ｂとする。或いは、分布が対称形を成す場合は、その中心位置を設計重心位置１０ｂとしても良い。
【００２５】
（ｂ）設計重心位置１０ａより最も遠い位置の端子位置を位置番号Ｐ１とし、次に設計重心位置１０ｂと位置番号Ｐ１より最も遠い位置の端子位置を位置番号Ｐ２と、次に設計重心位置１０ｂと、位置番号Ｐ１及び位置番号Ｐ２より最も遠い端子位置をＰ３とし、これを続けて端子の位置番号Ｐ２４個迄求め、抽出する。図２（Ａ）の数値は、抽出された端子の位置番号ｋを示し、それを結んだ線は、求めた経路を示している。そして、これらの位置を設計情報記憶部４に記憶させる。
【００２６】
つまり、ランダム位置抽出部６は、設計画像１０における１３４個の端子の分布範囲における重心位置を求めるとともに、その重心位置から分布範囲で最も遠距離にある１番目の位置をＰ１として、ｋ番目に、１番目から「ｋ−１」番目の各位置より最も遠い距離の位置をＰｋとして、位置Ｐｋをｋ＝１からＮ（整数、Ｎ≪Ｍ）の範囲で求め、求めた設計重心位置１０ｂ及び各位置Ｐ１，・・・ＰＮを設計情報記憶部４に記憶させる。上記図２（Ａ）の例では、Ｎ＝２４，Ｍ＝１３４である。
【００２７】
なお、図２（Ａ）の１３４個の端子でも図２（Ｂ）の１２０２個の端子でも、抽出端子数が２４個としたのは、後記の図６における実施例の説明でも分かるように、２つの画像の位置合わせには、統計的にランダムな端子数２４個であれば、精度よく合わせることができるためである。精度によって、抽出する端子数は、２０から３０個の範囲で選ぶと良い。
【００２８】
また、ランダム位置抽出部６は、既に抽出した端子位置から最も遠い位置の端子位置を、順に抽出するため、最も外側から順に、かつランダムに選択されることを特徴としている。このため、位置合わせをする上では、端子位置が対称であっても位置合わせが容易になる。
【００２９】
［画像の位置合わせ］
以下の説明は、簡単のため模擬的な端子位置を示した図３，図４及び図５で説明する。図３（Ａ）が設計画像１０であり、その中の端子からランダム位置抽出部６によって抽出された端子の配置を示す画像が図３（Ｂ）の抽出設計画像１０ｘである。抽出設計画像１０ｘは、設計情報記憶部４に記憶されているものとして説明する。
なお、２つ画像の位置合わせをするには、縮尺が問題になることがあるが、この実施形態では、測定画像１１の縮尺は、測定部２又は画像処理部３で調整可能であり、予め既知の設計画像１０の縮尺に合わせられている。
【００３０】
画像位置合部５は、画像処理部から測定画像１１を受けて、重心位置算出手段５ａにより、測定画像１１における端子の分布範囲における測定重心位置１１ｂを求める。測定重心位置１１ｂの求め方は、設計画像１０と同じである。
【００３１】
合成手段５ｂは、同一座標系で、図４に示すように測定画像１１の測定重心位置１１ｂと抽出設計画像１０ｘと設計画像中心位置１０ｂとを一致させて重ねる。そして、合成手段５ｂは、回転角算出手段５ｃからの指示がある度に、繰り返し、いずれか一方の画像を回転させる。
【００３２】
回転角算出手段５ｃは、次の（イ）、（ロ）又は（ハ）等のいずれかの方法で、抽出設計画像１０ｘ又は測定画像１１の回転量を求めて、合成手段５ｂに回転させる。
【００３３】
（イ）回転角算出手段５ｃが、重ねられた抽出設計画像１０ｘの端子の各位置Ｐ１、・・・ＰＮと、それらの各位置に最も近い測定画像１１の端子の各位置との距離Ｌ１，Ｌ２，・・・、ＬＮを求め、それらの和Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋・・・・ＬＮが最小になるように、合成手段５ｂに回転させる。この動作を繰り返すことにより、抽出設計画像１０ｘの各端子位置のＰ１、Ｐ２、・・ＰＮと測定画像の各端子位置Ｑ１、Ｑ２、・・・ＱＮとが重なるように前記合成手段に回転させることで、位置を一致させることができる。
【００３４】
この場合、回転方向は、和Ｌが例えば、時計方向周り方向の大きさを正として求めているのであれば、それに応じて和Ｌが正の場合は反時計回りに、負の場合は時計回りに回転させる。回転量は、予め所定量だけ回転させて、徐々に、収束するように少なく回転するようにするようにしても良い。一例えば、合成手段５ｂが最初に上記のように互いの重心位置を合わせて双方を合成した時点で、ある程度の双方のずれ量（上記和Ｌに相当）や方向が見込めるので、予想される最大のずれ位置から、例えば、１度づつ回転させて、次に双方の位置が一致した点（和Ｌ＝０）を越えたときは、さらにその近傍を０．１度づつ回転させて一致点を求めることもできる。
【００３５】
また、抽出設計画像１０ｘの端子の各位置Ｐ１、・・・ＰＮと、それらの各位置に最も近い測定画像１１の端子の各位置との距離Ｌ１，Ｌ２，・・・、ＬＮを求めるときに、抽出設計画像１０ｘの端子の各位置Ｐ１、・・・ＰＮから設計重心位置とを結ぶ線を境にして、時計回り又は反時計回りのいずれか一方向の最も近い、測定画像の端子位置との距離Ｌ１，Ｌ２，・・・、ＬＮを求めるようにすることもできる。
【００３６】
なお、回転角算出手段５ｃは、上記和Ｌが最小になるように制御するものであって、最小点になった時点で、必ずしも和Ｌが０にならなくともそこで、位置合わせができたものとして終了する。つまり、実装直前の被測定物１の端子の配列が測定した結果、ズレて検出され、端子が曲がって検出され、或いは姿勢が斜めになって検出される等の、欠陥がある場合に、設計画像１０から抽出された端子にその欠陥端子に相当する端子が含まれていれば、０になることはないからである。
【００３７】
（ロ）回転角算出手段５ｃは、抽出設計画像１０ｘの端子位置Ｐ１、・・・ＰＮと設計重心位置とを結ぶ線を半径とする各円周上に存在する測定画像１１の各端子位置を求め、次に、各位置Ｐ１、・・・ＰＮと設計重心位置とを結ぶ線と、求められた測定画像１１の各円周上の注目体の各位置と設計重心位置とを結ぶ線が成す各角度を求め、求められた該各角度のうち、前記各円周に亘って同一値を示す角度を求めて、該同一値を示す角度だけ、前記合成手段に回転させる構成としても良い。この様子を示したのが図５である。図５の各三角形の設計重心位置における頂角が、その同一の回転量を示す。各三角形は、理論的には、相似になるからである。
【００３８】
上記動作で「同一値の角度」を検索するのが困難であるときは、次のような試行錯誤の過程を経て行うようにしても良い。つまり、回転角算出手段５ｃは、抽出設計画像１０ｘの端子位置Ｐ１、・・・ＰＮと設計重心位置とを結ぶ線を半径とする各円周上に存在する測定画像１１の端子のうち最も近い端子位置を求め、次に、各位置Ｐ１、・・・ＰＮと設計重心位置を結ぶ線と、求められた測定画像１１の各円周上の最も近い端子の位置と前記第１の重心位置とを結ぶ線とが成す各角度α１、α２、・・・・αＮの和Ｊ＝α１＋α２＋・・＋αＮが最小になるように構成しても良い。これは、上記（イ）をほぼ角度で表した方法でもある。
（ハ）図５に示す三角形は、いわば、現状位置での抽出設計画像１０ｘと測定画像１１の相関を示す図でもある。したがって、回転角算出手段５ｃは、双方の画像の相関値を求め、それが１になるように合成手段５ｂを制御する構成であっても良い。
【００３９】
上記のように、抽出設計画像１０ｘと測定画像１１の位置合わせができたところで、合成手段５ｂは、抽出設計画像１０ｘの代わりに設計画像１０を差し替えることにより、設計画像１０と測定画像１１の位置合わせができる。なお、抽出設計画像１０と測定画像１１との位置合わせを、最初から、抽出設計画像１０ｘの端子に着目した形で位置合わせをしても良い。
【００４０】
［位置合わせの実施例］
図６は、上記（イ）による端子数１２０２個の画像についての実施結果である。横軸が角度で０度が一致点。縦軸がズレ量を表し、上記の和Ｌに相当する。図６で点線部分が、角度を１度づつ回転させて実施した結果で、角度が０度周辺の実線は、角度を０．１度ずつ回転させた結果である。なお、測定画像としては、端子の配列が問題ない画像をモデルとして実施した結果である。
【００４１】
［検査装置］
判定手段８は、重ね合わせた測定画像１１の端子と設計画像１０の端子との間に位置ずれが許容値以上であれば、位置ズレが大という判定結果を出力する。検査装置としては、非特許文献１に記載のように、その他の多くの或いはトータルした判定結果を出力するが、少なくとも本発明の位置合わせを利用した部分に関しては、位置ズレの判定結果を出す。上記したように具体的には、自動搭載機のノズルにより吸着した被測定物１としての電子部品を搭載前に変位センサーの照射位置を通過させることで検査するので、そのノズルによる吸着の仕方では、測定画像が斜めになる可能性もあり、そのような場合も含めて判定され、検査される。
【００４２】
上記構成において、画像処理部３、画像位置合部５、ランダム位置抽出部６、及び判定部８は、上記動作を記載したプログラムを記憶するメモリ、及びそれを実行するＣＰＵで構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の画像位置合装置を測定部と組み合わせた検査装置としての実施形態の機能構成を示す図である。
【図２】ＩＣの端子の設計画像からランダムな端子を抽出する処理を説明するための図である。
【図３】設計画像の一例を示す図である。
【図４】測定画像と設計画像とを重ね合わせを説明するための図である。
【図５】重ね合わせの他の例を説明するための図である。
【図６】測定画像と設計画像とを重ね合わせた実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 被測定物、 ２ 測定部、 ３ 画像処理部、 ４ 設計情報記憶部、
５ 画像位置合部、 ５ａ 重心位置算出手段、 ５ｂ 合成手段、
６ ランダム位置抽出部、 ７ 走査制御部、
１０ 設計画像、 １０ａ 設計時端子、 １０ｂ 設計重心位置、
１０ｘ 選択された設計時端子だけを表した抽出設計画像
１１ 測定画像、 １１ａ 測定時端子、 １１ｂ 測定重心位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数Ｍ個の注目体を配した被測定物を測定して得られた測定画像と、前記被測定物についての前記注目体を配したレファレンス画像とを受けて、互いの画像の位置を合わせる画像位置合装置であって、
予めレファレンス画像における前記注目体の第１の分布範囲における第１の重心位置を求めるとともに、前記第１の重心位置から第１の分布範囲で最も遠距離にある１番目の位置をＰ１として、該１番目から「ｋ−１」番目の各位置より最も遠距離のｋ番目の位置をＰｋとして、位置Ｐｋをｋ＝１からＮ（整数、Ｎ≪Ｍ）の範囲で求められた各位置Ｐ１，・・・ＰＮ及び前記第１の重心位置を記憶する記憶手段（４）と、
前記測定画像における前記注目体の第２の分布範囲における第２の重心位置を求める重心位置算出手段（５ａ）と、
前記第１の重心位置と前記第２の重心位置を同じ位置にして前記測定画像と前記レファレンス画像とを重ねる合成手段（５ｂ）と、
重ねられた前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、Ｐ２、・・ＰＮとそれらの各位置に対応する測定画像の注目体の各位置Ｑ１、Ｑ２、・・・ＱＮの位置をサーチし、かつ前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、Ｐ２、・・ＰＮと前記測定画像の注目体の各位置Ｑ１、Ｑ２、・・・ＱＮとが重なるように前記合成手段に回転させる回転角算出手段（５ｃ）と、を備えたことを特徴とする画像位置合装置。
【請求項２】
前記回転角算出手段は、重ねられた前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、・・・ＰＮとそれらの各位置に最も近い測定画像の注目体の各位置との距離Ｌ１，Ｌ２，・・・、ＬＮを求め、それらの和Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋・・・・ＬＮが最小になるように、前記合成手段に回転させるという動作を繰り返すことにより、前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、Ｐ２、・・ＰＮと前記測定画像の注目体の各位置Ｑ１、Ｑ２、・・・ＱＮとが重なるように前記合成手段に回転させることを特徴とする請求項１に記載の画像位置合装置。
【請求項３】
前記回転角算出手段は、前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、・・・ＰＮとそれらの各位置と、前記第１の重心とを結ぶ線を境にして、時計回り又は反時計回りのいずれか一方向の最も近い、前記測定画像の注目体の各位置との距離Ｌ１，Ｌ２，・・・、ＬＮを求めることを特徴とする請求項２に記載の画像位置合装置。
【請求項４】
前記回転角算出手段は、前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、・・・ＰＮと前記第１の重心位置とを結ぶ線を半径とする各円周上に存在する前記測定画像の注目体の各位置を求め、次に、前記各位置Ｐ１、・・・ＰＮと前記第１の重心位置とを結ぶ線と、前記求められた前記測定画像の前記各円周上の注目体の各位置と前記第１の重心位置とを結ぶ線が成す各角度を求め、求められた該各角度のうち、前記各円周に亘って同一値を示す角度を求めて、該同一値を示す角度だけ、前記合成手段に回転させることを特徴とする請求項１に記載の画像位置合装置。
【請求項５】
前記回転角算出手段は、前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、・・・ＰＮと前記第１の重心位置とを結ぶ線を半径とする各円周上に存在する前記測定画像の注目体のうち最も近い注目体の位置を求め、次に、各位置Ｐ１、・・・ＰＮと前記第１の重心位置を結ぶ線と、前記求められた前記測定画像の前記各円周上の最も近い注目体の位置と前記第１の重心位置とを結ぶ線とが成す各角度α１、α２、・・・・αＮの和Ｊ＝α１＋α２＋・・＋αＮが最小になるよう、前記合成手段に回転させることを特徴とする請求項１に記載の画像位置合装置。
【請求項６】
前記被測定物についての設計時の前記注目体を配した画像である前記レファレンス画像を受けて、前記レファレンス画像における前記注目体の第１の分布範囲における第１の重心位置を求めるとともに、前記第１の重心位置から第１の分布範囲で最も遠距離にある１番目の位置をＰ１として、１番目から「ｋ−１」番目の各位置より最も遠距離のｋ番目の位置をＰｋとして、位置Ｐｋをｋ＝１からＮ（整数、Ｎ≪Ｍ）の範囲で求め、求めた前記第１の重心位置及び各位置Ｐ１，・・・ＰＮを前記憶手段（４）に記憶させるランダム位置抽出手段（６）を備えたことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に記載の画像位置合装置。
【請求項７】
複数Ｍは、１００を越える個数であって、Ｎは、２０〜３０個の間の個数であることを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６に記載の画像位置合装置。
【請求項８】
複数Ｍの注目体を配した被測定物を光学的に測定する測定部（２）と、測定部が出力する測定値を基に少なくとも前記注目体の位置を表す測定画像を形成する画像生成部（３）と、前記測定画像と前記被測定物についての設計時の前記注目体を配した画像である前記レファレンス画像とを受けて、互いの画像の位置を合わせるための請求項１に記載の画像位置合装置（５）と、それらの位置を比較して被測定物の良否判定を行う判定手段を備えた検査装置。
【請求項１】
複数Ｍ個の注目体を配した被測定物を測定して得られた測定画像と、前記被測定物についての前記注目体を配したレファレンス画像とを受けて、互いの画像の位置を合わせる画像位置合装置であって、
予めレファレンス画像における前記注目体の第１の分布範囲における第１の重心位置を求めるとともに、前記第１の重心位置から第１の分布範囲で最も遠距離にある１番目の位置をＰ１として、該１番目から「ｋ−１」番目の各位置より最も遠距離のｋ番目の位置をＰｋとして、位置Ｐｋをｋ＝１からＮ（整数、Ｎ≪Ｍ）の範囲で求められた各位置Ｐ１，・・・ＰＮ及び前記第１の重心位置を記憶する記憶手段（４）と、
前記測定画像における前記注目体の第２の分布範囲における第２の重心位置を求める重心位置算出手段（５ａ）と、
前記第１の重心位置と前記第２の重心位置を同じ位置にして前記測定画像と前記レファレンス画像とを重ねる合成手段（５ｂ）と、
重ねられた前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、Ｐ２、・・ＰＮとそれらの各位置に対応する測定画像の注目体の各位置Ｑ１、Ｑ２、・・・ＱＮの位置をサーチし、かつ前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、Ｐ２、・・ＰＮと前記測定画像の注目体の各位置Ｑ１、Ｑ２、・・・ＱＮとが重なるように前記合成手段に回転させる回転角算出手段（５ｃ）と、を備えたことを特徴とする画像位置合装置。
【請求項２】
前記回転角算出手段は、重ねられた前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、・・・ＰＮとそれらの各位置に最も近い測定画像の注目体の各位置との距離Ｌ１，Ｌ２，・・・、ＬＮを求め、それらの和Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋・・・・ＬＮが最小になるように、前記合成手段に回転させるという動作を繰り返すことにより、前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、Ｐ２、・・ＰＮと前記測定画像の注目体の各位置Ｑ１、Ｑ２、・・・ＱＮとが重なるように前記合成手段に回転させることを特徴とする請求項１に記載の画像位置合装置。
【請求項３】
前記回転角算出手段は、前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、・・・ＰＮとそれらの各位置と、前記第１の重心とを結ぶ線を境にして、時計回り又は反時計回りのいずれか一方向の最も近い、前記測定画像の注目体の各位置との距離Ｌ１，Ｌ２，・・・、ＬＮを求めることを特徴とする請求項２に記載の画像位置合装置。
【請求項４】
前記回転角算出手段は、前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、・・・ＰＮと前記第１の重心位置とを結ぶ線を半径とする各円周上に存在する前記測定画像の注目体の各位置を求め、次に、前記各位置Ｐ１、・・・ＰＮと前記第１の重心位置とを結ぶ線と、前記求められた前記測定画像の前記各円周上の注目体の各位置と前記第１の重心位置とを結ぶ線が成す各角度を求め、求められた該各角度のうち、前記各円周に亘って同一値を示す角度を求めて、該同一値を示す角度だけ、前記合成手段に回転させることを特徴とする請求項１に記載の画像位置合装置。
【請求項５】
前記回転角算出手段は、前記レファレンス画像の注目体の各位置Ｐ１、・・・ＰＮと前記第１の重心位置とを結ぶ線を半径とする各円周上に存在する前記測定画像の注目体のうち最も近い注目体の位置を求め、次に、各位置Ｐ１、・・・ＰＮと前記第１の重心位置を結ぶ線と、前記求められた前記測定画像の前記各円周上の最も近い注目体の位置と前記第１の重心位置とを結ぶ線とが成す各角度α１、α２、・・・・αＮの和Ｊ＝α１＋α２＋・・＋αＮが最小になるよう、前記合成手段に回転させることを特徴とする請求項１に記載の画像位置合装置。
【請求項６】
前記被測定物についての設計時の前記注目体を配した画像である前記レファレンス画像を受けて、前記レファレンス画像における前記注目体の第１の分布範囲における第１の重心位置を求めるとともに、前記第１の重心位置から第１の分布範囲で最も遠距離にある１番目の位置をＰ１として、１番目から「ｋ−１」番目の各位置より最も遠距離のｋ番目の位置をＰｋとして、位置Ｐｋをｋ＝１からＮ（整数、Ｎ≪Ｍ）の範囲で求め、求めた前記第１の重心位置及び各位置Ｐ１，・・・ＰＮを前記憶手段（４）に記憶させるランダム位置抽出手段（６）を備えたことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に記載の画像位置合装置。
【請求項７】
複数Ｍは、１００を越える個数であって、Ｎは、２０〜３０個の間の個数であることを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６に記載の画像位置合装置。
【請求項８】
複数Ｍの注目体を配した被測定物を光学的に測定する測定部（２）と、測定部が出力する測定値を基に少なくとも前記注目体の位置を表す測定画像を形成する画像生成部（３）と、前記測定画像と前記被測定物についての設計時の前記注目体を配した画像である前記レファレンス画像とを受けて、互いの画像の位置を合わせるための請求項１に記載の画像位置合装置（５）と、それらの位置を比較して被測定物の良否判定を行う判定手段を備えた検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２３５３７１（Ｐ２００８−２３５３７１Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６９４１２（Ｐ２００７−６９４１２）
【出願日】平成１９年３月１６日（２００７．３．１６）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１６日（２００７．３．１６）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
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