JP2004053583A

JP2004053583A - 照明光を自動適合するコントローラ

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Publication number: JP2004053583A
Application number: JP2003127137A
Authority: JP
Inventors: Casey E Shaw; キャシー・イー・ショウ; Ronald Stuart Anderson; ロナルド・スチュアート・アンダーソン; Perry H Pierce; ペリー・エイチ・ピアス
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2003-05-02
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2023-05-02
Also published as: JP4412914B2; US8432482B2; US7256833B2; US20120133824A1; US20030218688A1; US8125562B2; US20070229700A1

Abstract

【課題】部品と部品背景との間のコントラストを最適化する装置を提供する。
【解決手段】視認システムにおいて照明光の色と輝度を自動的に適合するように最適化する技術が提示される。複数の照明光色の各色と輝度は、視認システムによって視認される部品の背景に対する部品フィーチャの色に基づいて照明光を適合して、部品フィーチャと背景との間の高コントラストを生成するように独立して調整可能とする。自動コントラスト最適化は、すべての使用可能な色の組み合わせを行うことと、部品フィーチャと背景間のコントラストを評価して、“最良”もしくは許容可能コントラストレベルを有する色の組み合わせを選択することによって達成することができる。
【選択図】図７Ｂ

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に電子的な視認システムに係り、より詳しくは最適な画像コントラストを得るため視認対象物体の色に従って照明光の色と輝度を自動的に適合させる方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
継続した回路構成要素の最小化および基板の複雑さの増大とが、自動光学的検査の必要性を駆り立てている。多数種の自動化機器がカメラとコンピュータを組み合わせ、部品の識別や配置や処理を支援する視認システムを形成している。この種の視認システムは、極めて高い位置決め精度を必要とするロボット型機器部品の正確な位置決めにも用いられる。
【０００３】
コンピュータ視認システムの設計における多くの課題のうち一つが、処理対象部品の所望のフィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ）を正確に識別或いは配置する適切な視覚的コントラストを得ることの困難さである。部品の所望のフィーチャの位置を特定することができないこと、すなわち視認システムによる不正確な位置データの生成は、単純に処理の不便さを招いたり、よりコストのかかる壊滅的結果を招くことになる。
【０００４】
例えば、所望のフィーチャの位置を特定できないときに視認システムがエラー状態を発生するよう設計された場合、エラー状態がトリガとなり自動化機器の部品の処理を停止させ、作業を停止に追い込み、それによって生産効率の低下を招く。
【０００５】
別の例では、処理対象部品の所望の位置を特定することに若干劣る能力が、視認システムに不正確な配置結果を生成させ得る。このことが発生すると、視認システムは配置データの不正確さに気づかず、それ故にエラーコードを一切発生しない。従って、自動化機器は部品の処理を停止せず、しかも動作し続ける。処理中の位置が僅かでも部品とのロボットとの接触を含む場合には、損害の大きい結果をもたらすことになる。
【０００６】
例えば、視認システムはしばしばパッケージ外装中にシリコンチップへの接着材の塗布に用いられる。接着材は、接着材供給ニードルによりシリコンチップ上の所定位置に塗布される。シリコンチップは比較的小さいため、接着材は高度に制御された精密な方法で塗布しなければならず、それによってニードルはチップ表面のごく近傍へ近づかざるを得ない。しかしながら、自動化された接着材供給機器は、実際の接触がチップへ損害をもたらしかねないという理由から、ニードルをチップ面に実際に接触させずに必要とされるチップのごく近傍へ接近できるよう十分正確でなければならない。
【０００７】
接着材を不正確な場所に塗布した場合、或いは接着材の配給に用いるニードルがチップに接触しそれによって損傷を与えた場合、シリコンチップは使用不能となり、それによって製造コストが増大し製造効率は低下する。
【０００８】
しかしながら、不正確な視認システムの位置データの結果として、接着材供給ニードルがチップ又はチップを搭載した自動化機器プレートのいずれかに接するようになり、ニードルを屈曲させた場合、より深刻な結果を招くことになる。曲がったニードルは、多くの後続製造部品の廃棄に通じかねない。視認システムにより次のシリコンチップを正しく位置できるものの、機器オペレータが問題を発見してニードルを交換するまで、曲がったニードルが来る全て部品上の不正確な場所に接着材を供給することになる。高価な集積回路組立体の製造工程初期に曲がったニードルが発生した場合、これは極めて高くつくことになりかねない。
【０００９】
選択された製造工程やフィルムの化学的特性やシリコンダイの基板によっては、ダイ表面は色が変わることがある。例えば、部品の可変色を生成することのできる様々な工程が存在するが、一つの色可変効果は工程期間中にシリコンウェーハ上に成長する窒化シリコン層の肉厚に起因するものである。この層の異なる肉厚が、光波長が窒化シリコン層の肉厚と相互作用する際に異なる色を生む。従って、窒化シリコン層の第１の肉厚を有する所与の工程により製造した一つのシリコンダイが薄緑色の外観を有し、一方で同じ工程ではあるが異なる第２の肉厚の窒化シリコンを塗布して製造した異種のダイは濃青色の外観を有することがある。
【００１０】
これらの部品を処理する自動接着材供給機器は、接着材を塗布する前にシリコンダイの位置を正確に割り出す必要がある。通常の機器は、シリコンダイを照らすのに発光ダイオード（ＬＥＤ）列を用いる。最も一般に使用される光の色は、有用性、廉価性および赤色発光ダイオードにより生成される高光輝度のために赤色である。発光ダイオード列は、カメラレンズ周囲の環や、ハーフミラーを介して製品へ向けられた平面列、或いは他の照明構成をもって配置することができる。
【００１１】
色はそれ以外のより多くの一部の波長を含む光に始まり、３種の赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の色受容円錐体（肉眼内）を不均一に刺激する。これらのＲＧＢ円錐体応答は、光波長の任意の混合から生ずる色知覚の説明に適用することができる。
【００１２】
カメラが波長光を変換し、色の知覚を生み出す。波長光のカメラによる変換は、あらゆる色彩が赤色光と緑色光及び／又は青色光の組み合わせで生成できるとする色視覚の三原色理論に基づくものである。それ故、この理論には加色混合が用いられる。
【００１３】
図１は、光用の大まかな色相環を例示するものである。図示するように、色相環内で互いに対向して存在する色は補色と考えられる。所与の色からなる物体の撮像画像は、補色光で照明したときに非常に低いコントラストをもって見える。
【００１４】
図２，３は、照明に赤色発光ダイオードを用いる従来の自動流体供給機器の視認システムにより見られる白黒画像シリコンダイ４ａ，４ｂの例を例示するものである。図２の画像に映した実際のシリコンダイ４ａは緑の色合いを有しており、背景プレート２は濃灰色又は黒色である。従って、緑は図１の色相環上で赤に対向するものでなく、このいため緑は赤の補色とはならない。従って、赤色照明光はダイ４ａと背景２の間の良好なコントラストをもたらす。しかしながら、図３では実際のシリコンダイ４ｂは、青い色合いを有する。この場合、青色は赤の補色であり、それ故に赤い照明光は低コントラストを招く。それ故、赤色照明光はこの適用において照明光色の芳しくない選択となる。
【００１５】
図４，５は、照明に青色発光ダイオードを用いる従来の自動流体供給機器からなる視認システムにより視認されるシリコンダイ４ｃ，４ｄの白黒画像例を示すものである。図４のシリコンダイ４ｃは、緑の色合いを有する。従って、緑色は図１の色相環上で青色と対向していないので、緑は青の補色とはならない。従って、青色照明光はダイ４ａと背景２との間に良好なコントラストを招く。しかしながら、図５ではシリコンダイ４ｄは濃青の色合いを有する。この場合、濃青色は光色相環上で淡青色に対向せずに隣接するため、青色照明光は高コントラストを生み出す。
【００１６】
図２乃至図５は、コントラストが照明光の色を変えることで視認システム内で改善できることを例示するものである。しかしながら、処理対象製品の色が頻繁に変わるときは、本視認システム内の発光ダイオードを置換することで照明色を変更することは実用的ではない。図２乃至図５の実施形態では、１種類のシリコンダイ内で、置換方法を作動させるべく色は十分に一貫して残してあり、青色光は緑色及び青色のダイ面の双方に対し良好に作動する。しかしながら、仮に窒素化合物の肉厚を若干変更して多少赤みがかって見えるダイ面を製作したならば、赤色ダイを照明する青色光は図３に示した青色ダイ上の赤色光と同様に利用できないものとなろう。
【００１７】
つまり、多くの部品が非常に一貫した外観を持たせる一方で、一部の部品の光学的特性が製造中に少なからず変化する可能性がある。部品の反射率或いは色における若干の変化が、部品の所望のフィーチャと背景の間のコントラスト差に相当の影響を及ぼすことがある。相当の変化にさらされる部品にとって製造中断或いは製品や装置の損傷を避けるために、部品画像状態の変化を機器が自動的に調整できることが望ましい。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、照明光色と輝度を可変することに対する要求が存在する。視認システムが照明光色と照明光輝度を自動的に可変できる方法に対する要求もまた存在する。さらに、処理対象部品の所望のフィーチャと部品がマウントされる背景との間のコントラストを最適化する視認システムに対する要求が存在する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コンピュータ化した視認システム内で照明光の色と輝度を自動的に最適化する方法及び装置である。照明光を生成するのに、視認システムにおいて、光の３原色（赤、緑、青）を用いる。各色の輝度を独立して可変することで、背景と対比した製品の属性コントラストを最適化する機能がもたらされる。全ての色の輝度を同時に変化させることで、照明の全体的輝度すなわち照度を可変する機能をもたらす。表面模様や反射率や色や他の外観フィーチャにおける変化は、照明システム内の照明光の色を単に変えるだけで補償することができる。コントラストは、部品ごとに或いは製造工程の一定期間ごとに自動的に最適化することができる。
【００２０】
自動化コントラスト最適化を実行するため、全ての利用可能な色の組合せを行い、部品と背景の間のコントラストを評価し、「最良」或いは許容可能なコントラストレベルを有する色の組み合わせを選択することができる。これに代えて、「洗練された（ｓｍａｒｔ）」探索を実行することでコントラスト最適化を達成することもできる。この技術では、原色及び／又は副次色についてのコントラストを計測することができ、続いてコントラスト計測値に基づき、初回のパスで計測された最大のコントラストに隣接或いは周辺の色について各ステップを実行し、最適レベルをもった色の組み合わせを発見することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明は図面を併せ下記の詳細な説明を読むことで良好に理解されるが、図面中同様の参照符号は同様の要素を指すのに用いてある。コンピュータ化された視認システムの照明光の色及び輝度を自動的に最適化するための新規の方法及び回路を、以下詳細に説明する。本発明は特定の例示的実施形態により説明するが、ここに説明する実施形態は例示としてのみであり、本発明範囲がそれにより限定されることのないことは言うまでもない。
【００２２】
ここで本発明を説明するに、図６Ａは本発明原理に従って実装した視認システムのカメラ２０とＬＥＤ回路基板１０の斜視図であり、図６Ｂはその平面図である。図示するように、ＬＥＤ回路基板１０はカメラ２０に物理的に取り付けてある。本発明の理解を容易にするため、視認システムの電源要素や制御要素やロボット的要素は図示していない。しかしながら、これらの要素の全てが存在することは言うまでもない。光学的検査操作（例えば処理対象部品４上における所望フィーチャの位置特定）中、カメラ２０のカメラレンズ２２（図６Ｃ）は検査対象部品４の全部或いは一部に位置決めされる。例示的実施形態では、処理対象部品４はシリコンダイである。ダイ４は、カメラ２０により得られる画像の背景を形成する濃灰色或いは黒色を有するプレート２上に配置してある。
【００２３】
図６Ｃに示すように、全ての三原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）から成る複数の発光ダイオードが、図示の円形周囲パターン内のＬＥＤ回路基板１０上にＲＧＢトリプレット（ｔｒｉｐｌｅｔ）１２として配置してある。カメラ２０に搭載したときに、ＬＥＤ回路基板１０がカメラレンズ２２を取り囲み、レンズ２２の焦点域を取り囲む照明発光ダイオードの環を形成する。発光ダイオードはカメラレンズ２２を取り囲んでおり、処理対象部品４の均一な照明をもたらす。赤（Ｒ）８６ａ，緑（Ｇ）８６ｂ，青（Ｂ）８６ｃの各発光ダイオードは離間させ、光の混合を高めるべくＲＧＢトリプレット１２を互いのごく近傍に有するよう互い違いにしてある。
【００２４】
ＬＥＤ回路基板１０は後述する照明光制御回路１４を含み、これが各発光ダイオード１２の輝度を独立して調整できるようにしている。３色の発光ダイオードＲ，Ｇ，Ｂの混合により生成された光は、現実にはどんな色も生み出す。全ての色輝度を同時に可変することで、光の全体的な輝度が変わるであろう。
【００２５】
図６Ｂに示したように、ＬＥＤ回路基板１０の照明用発光ダイオード１２からの光が処理対象部品４を均一に照らす。部品４の表面色に応じて、部品は一定の波長の光を吸収するとともに他の波長の光を反射する。前述のように、照明光の最適色は部品４の表面色に依存して変化する。
【００２６】
図７Ａ〜７Ｃは、本発明視認システムの代替実施形態を例示するものである。本実施形態では、ＬＥＤ回路基板５０はカメラ２０自体には搭載しておらず、その代わりにレンズ２２と部品４との間で光を照射するカメラレンズ２２と交差する角度で配置してある。カメラ２０のレンズ２２は、ハーフミラー３０を介して処理対象部品４を視認する。ハーフミラー３０は発光ダイオード８６が発した光を反射し、これによりカメラレンズ２２の受光角度に対し垂直に光が照射されるようにしてある。ミラー３０は半透明化してあり、部品４で反射された光をミラー３０を介してカメラレンズ２２へ照射し戻す。ＬＥＤ回路基板５０は、所望の光色及び光輝度を生成するよう調整可能としてある。好適な実施形態では、ミラー３０は図示するように反射面を下側にして処理対象部品４の水平面に対し４５°の角度ψをもって配置してある。
【００２７】
図７Ｃは、図７ＡのＬＥＤ回路基板５０の例示的な発光ダイオードパターンを示す。図示するように、赤（Ｒ）８６ａ，緑（Ｇ）８６ｂ，青（Ｂ）８６ｃの発光ダイオードは離間させ、光の混合を高めるようＲＧＢトリプレットを互いのごく近傍に有するよう互い違いにしてある。
【００２８】
全て実装したＬＥＤ回路基板１０，５０では、発光ダイオード８６の三つの異なる色の輝度は独立して制御されなければならない。これを達成する一つの方法は、電子制御回路を実装して発光ダイオード８６の各トリプレット１２への電流を別々に制御することである。例えば、仮に３色の発光ダイオードＲＧＢ８６ａ，８６ｂ，８６ｃが制御回路による二つの独立した輝度レベルが可能である場合（すなわち２値での実施）、回路は２^３すなわち８「色」の利用可能な光をもたらそう。表１は、本例を示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
表１に示したシステムは、明るく明瞭に色付けした面を有する物体の可変照明を提供するのに十分であろう。輝度の追加レベルを設けた場合、色と輝度の範囲は拡張される。個別発光ダイオード輝度の３個のレベル（例えば零、中、高）が、２７（３^３）の組み合わせ、すなわち概算で１２個の別個の色と４つの生成輝度をもたらす。４つの個別発光ダイオード輝度（零、低、中、高）は６４の組合せ、すなわち概算で３０の別個の色と７以上の生成輝度をもたらす。
【００３１】
１以上の発光ダイオード色からの照明に起因する輝度変化に加え、その輝度は光のあらゆる生成色について低輝度又は高輝度を得る色から独立して可変することができる。これは、「環状光」構成（図６Ａ〜６Ｃに図示）にとって有益と思われるが、その場合には発光ダイオード間の増大した空間（すなわち低減された光密度）を補償すべく外側の環上の発光ダイオードの輝度を増大させる必要がある。このことは、得られる照明光を最適化するための輝度の微調整として実施することもできる。
【００３２】
図８は、本発明に従って実装したＬＥＤ回路基板１０，５０のブロック線図である。図示の如く、ＬＥＤ回路基板１０，５０は、ＲＧＢトリプレット１２_０〜１２_ｎとして配置した複数のＬＥＤ回路１２ａ_０，１２ｂ_０，１２ｃ_０，１２ａ_１，１２ｂ_１，１２ｃ_１・・・，１２ａ_ｎ，１２ｂ_ｎ，１２ｃ_ｎを備える。各ＬＥＤ回路１２ａ_０，１２ｂ_０，１２ｃ_０〜１２ａ_ｎ，１２ｂ_ｎ，１２ｃ_ｎは、ディジタル／アナログ変換器８２ａ_０〜８２ａ_ｎと増幅器８４ａ_０〜８４ａ_ｎと発光ダイオード８６ａ_０〜８６ａ_ｎを備える。各トリプレット１２_０〜１２_ｎの各ＬＥＤ回路１２ａ_０，１２ｂ_０，１２ｃ_０・・・，１２ａ_ｎ，１２ｂ_ｎ，１２ｃ_ｎは、照明コントローラ８０により独立して制御される。各発光ダイオード色Ｒ，Ｇ，Ｂについて、照明コントローラ８０はその個々の発光ダイオード色Ｒ，Ｇ，Ｂに関する輝度レベルを表わすディジタルコードＩＮＴＥＮＳＩＴＹ_ＲＥＤ，ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ_{ＧＲＥＥＮ}，ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ_ＢＬＵＥを生成する。各赤色ＬＥＤ回路１２ａ_０，１２ａ_１・・・，１２ａ_ｎは、ディジタルコードＩＮＴＥＮＳＩＴＹ_ＲＥＤを受信する。それをＬＥＤ回路ＤＡ変換器８２ａ_０・・・，８２ａ_ｎがアナログ信号へ変換し、これが増幅器８４ａ_０・・・，８４ａ_ｎにより増幅されて赤色発光ダイオード８６ａ_０・・・，８６ａ_ｎを流れる電流を生成する。緑色ＬＥＤ回路１２ｂ_０，１２ｂ_１・・・，１２ｂ_ｎと青色ＬＥＤ回路１２ｃ_０，１２ｃ_１・・・，１２ｂ_ｎは、個々のディジタルコードＩＮＴＥＮＳＩＴＹ_{ＧＲＥＥＮ}，ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ_ＢＬＵＥにより同様に制御される。
【００３３】
例示実施形態では、同色の発光ダイオードを有する全てのＬＥＤ回路はそれぞれ同一の個別輝度信号により制御される。無論、可変ＲＧＢトリプレット輝度が要求される応用例、例えば環状パターンでは、照明回路８０は各ＬＥＤ回路用に独立した輝度レベルを生成することができる。
【００３４】
照明コントローラ８０は、調整制御信号７８に応答して照明光の色と輝度を設定する。一実施形態では、調整制御信号７８は手動調整ノブ或いはプログラミングを介するオペレータ制御により設定することができる。
【００３５】
さもなければ、視認システムには、カメラ２０からのフィードバックに基づいて照明光の色と輝度を適応的に調整する照明最適化コントローラ７０（回路基板自体上或いはそれとは引き離して実装することができる）を含めることもできる。この実施形態では、照明最適化コントローラ７０は画像処理プロセッサ７２とコントラストテスタ７４と最適化アルゴリズム７６を含む。動作時、照明最適化コントローラ７０はカメラ２０からカメラ画像を受け取る。画像処理プロセッサ７２は画素データを生成し、これをコントラストテスタ７４により処理し、画像内で検出されたコントラストレベルを確認する。最適化アルゴリズム７６は、コントラストテスタ７４により生成された計測値を用いて調整制御信号７８を生成する。
【００３６】
図９Ａは、照明光を最適化する方法１００の一実施形態を例示するフローチャートである。本実施形態では、カメラを較正（ステップ１０１）して所望の光感度を保証する。第１の照明色を選択（ステップ１０２／１０３）する。赤、緑、青の各発光ダイオードの電流を独立して調整（ステップ１０４）し、第１の照明色を生成する。例示実施形態では、調整制御信号７８が照明コントローラ８０に指示し、赤、緑、青の輝度コードを設定させて第１の照明色に対応させる。カメラ２０からのフィードバックは、第１の照明色を有する照明光を用いたコントラストレベルの試験（ステップ１０５）に用いられる。許容可能なコントラストが得られた場合、ステップ１０６にて判定されるように、アルゴリズムは完了し、現在の照明色に合わせて照明光を設定する。許容可能なコントラストレベルが得られなかった場合、ステップ１０６にて判定されるように、試験される未試験照明色が残っているかどうかに関する判定（ステップ１０２）がなされる。そうであった場合は、次の照明色が選択（ステップ１０３）され、ステップ１０４〜１０６が繰り返される。試験する照明色がもう残っていない場合は、エラーコードが戻され（ステップ１０７）、適切なコントラストをもたらす照明光が見出せなかったことが示される。
【００３７】
図９Ｂは、視認システムの発光ダイオードのコントラストと照明を最適化する方法１１０の第２実施形態を示すフローチャートである。本実施形態では、カメラを再度調整（ステップ１１１）する。続いて、第１の照明色を選択（ステップ１１２／１１３）する。赤、緑、青の各発光ダイオードの電流を独立して調整（ステップ１１４）し、選択された照明色を生成する。カメラ２０からのフィードバックは、選択された照明色を有する照明光を用いたコントラストレベルの試験（ステップ１１５）に用いる。選択された照明色に関連するコントラストレベルを、記録（ステップ１１６）する。そこで、試験される未試験照明色が残っているかどうかに関し判定（ステップ１１２）がなされる。残っていた場合は、試験される未試験照明色が一切残っていないとの判定１１２（ステップ１１６の各実行に続く）がなされるまでステップ１１３〜１１６が繰り返される。一旦全ての利用可能な照明色についてコントラストレベルが得られると、各利用可能な照明色についてコントラストレベルを比較し、コントラストレベルの記録群から最良のコントラストレベルを割り出す。選択された最良のコントラストレベルに関連する一つの照明色を選択（ステップ１１７）し、照明光を選択された照明色に設定（ステップ１１８）する。
【００３８】
図９Ｃは、視認システムの発光ダイオードのコントラストと照明を最適化する方法１２０の第３の実施形態を示すフローチャートである。本実施形態では、カメラを再び較正（ステップ１２１）する。続いて、第１の粗調整照明色を選択（ステップ１２２／１２３）する。赤、緑、青の各発光ダイオードにおける電流を独立して調整（ステップ１２４）し、選択された粗調整照明色を生成する。カメラ２０からのフィードバックは、選択された粗調整照明色を有する照明光を用いたコントラストレベルの計測（ステップ１２５）に用いる。選択された粗調整照明色に関連するコントラストレベルを、記録（ステップ１２６）する。そこで、未試験粗調整照明色が試験対象として残っているかどうかに関し、判定（ステップ１２２）を行なう。残っている場合は、未試験粗調整照明色が試験対象として残っていないという判定１２２（ステップ１２６の各実行に続く）がなされるまで、ステップ１２３〜１２６を繰り返す。記録された粗調整コントラストレベル計測値からの「最良」のコントラストレベルを有する粗調整照明色を、選択（ステップ１２７）する。
【００３９】
選択された粗調整照明色内の全ての利用可能な照明色を、次に評価する。特に、選択された粗調整照明色内の最初の微調整照明色を選択（ステップ１２８／１２９）する。赤、緑、青の各発光ダイオードの電流を独立して調整（ステップ１３０）し、選択された微調整照明色を生成する。カメラ２０からのフィードバックは、選択された微調整照明色を有する照明光を用いたコントラストレベルの計測（ステップ１３１）に用いる。選択された微調整照明色に関連するコントラストレベルを、記録（ステップ１３２）する。そこで、試験する未試験微調整照明色が残っているかどうかに関する判定（ステップ１２２）を行なう。そうであった場合は、未試験微調整照明色が試験対象として残っていないという判定（ステップ１３２の各発生に続くステップ１２８）がなされるまで、ステップ１２８〜１３２を繰り返す。記録された微調整コントラストレベル計測値からの「最良」のコントラストレベルを有する微調整照明色を選択（ステップ１３３）し、照明光を選択された微調整照明色に設定（ステップ１３４）する。
【００４０】
一例として、機器が赤、緑、青の原色についてコントラストレベルを試験し、緑の照明が最大のコントラストをもたらすことが判った場合、緑を用いた全ての照明色の組み合わせを試験することもできる。このことが、組み合わせの数を３分の１全利用可能な組み合わせにまで低減し、照明光最適化探索時間をそうしない場合の評価時間全体の３分の１にまで対応して低減することになる。代替的に、この洗練された照明の探索を実行した場合には、探索時間全体を著しく増大させることなく発光ダイオードの輝度レベル数を増やすこともできる。４個の照明輝度レベルは、６４（４^３）の利用可能な色に対応する。図９Ｃに示したように洗練した探索が、探索肢を１＋６２／３＝２２のコントラスト計測値へ低減しよう。それ故に、洗練されたアルゴリズムを用いることで、洗練されたアルゴリズムを用いないより少数の発光ダイオード照明レベルを備えるシステムを大いにしのぐ。
【００４１】
視認システムには、ディジタルカメラを介する画像と画像処理ハードウェア及びソフトウェアが装備してある。画像「捕捉（ｃａｐｔｕｒｅ）」は、単一の画像を構成する全画素群についての画素データの取得として規定することができる。現行の画像捕捉レートに対する従来の推定捕捉率（すなわち所与の時間期間内で捕捉できる画像数）は、毎秒２０〜３０画像である。コントラスト最適化は、処理装置の処理時間への直接的な追加となる。全製品処理時間に対するコントラスト最適化時間の割合に応じて、部品処理に伴って続いて実行されるコントラスト最適化を可能にすること、すなわち一旦部品が処理用の所定位置にある場合に各部品についてコントラストを最適化することは望ましく、或いは部品処理段階と並行してコントラストの最適化を実行すること、すなわち視認システム段階を部品処理段階の上流に配置し、部品が部品処理段階に達する時点までに照明光を事前最適化するようにすることが望ましい。
【００４２】
加えて、装置上のコントラスト最適化の使用は、部品の価値及びその外観の可変性に依存する。より安価な部品或いは視覚変化が低い部品は、より低頻度のコントラスト最適化しか必要ないか、或いは一切必要としない。外観の多くの変化をもったより高価な部品は、各部品に自動化コントラスト最適化を受けさせる必要があるかも知れない。それ故、コントラスト最適化の使用頻度は、製造費用や効率や処理能力や廃棄費用に基づくこととなるであろう。
【００４３】
図１０Ａ，１０Ｂは、自動光学的検査装置として使用する本発明に従って実装した視認システム２１０を用いる自動接着材供給システム２００の一例を例示するものである。自動接着材供給システム２００は、シリコンダイ４を処理用に位置決めしたプレート２を用いて構成してある。
【００４４】
視認システム２１０は、前述した図６Ａ〜６Ｃや図７と図８に図示したカメラ２０とＬＥＤ回路基板１０を含む。視認システム２１０にはまた、前述し図８に示した目的ならびに動作を有する視認システムコントローラ７０と照明コントローラ８０が備わっている。加えて、視認システム２１０には、カメラ設定と画像捕捉などのカメラ操作を制御するカメラ操作制御信号２１５を発生するカメラ操作コントローラ２１２と、処理対象部品４に対するカメラ２０の物理的位置を制御するロボットシステム制御信号２１６を生成するカメラ位置コントローラ２１４と、カメラ２０を物理的に位置決めする機械式ならびに電子式の部品を備えるカメラロボットシステム２２０が配設してある。
【００４５】
自動接着材供給システム２００は接着材塗布システム２３０も含んでおり、このシステムには接着材システムコントローラ２３２と接着材流量コントローラ２３４とニードル位置コントローラ２３６とニードル２５２及びその接着材供給装置２５０を様々な位置へ位置決めするのに必要な機械式ならびに電子式要素を含むロボットシステム２４０が備わっている。接着材供給装置２５０は接着材２５４を保持しており、ニードル２５２の先端を介してそれを供給する。接着材塗布コントローラ２３２は、接着材流量コントローラ２３４と供給位置コントローラ２３６へコマンドを発行することでニードルの位置決めと接着材供給を制御し、そのことでそれぞれ制御信号を発生して接着材供給装置２５０とロボットシステム２４０を制御する。
【００４６】
動作時に、視認システム２１０がカメラ２０を位置決めし、かくしてカメラレンズ（図面には図示せず）が図１０Ａに例示した部品４を視認する。この点で、視認システムコントローラ７０はカメラ位置コントローラ２１４にカメラ２０を部品４上に位置決めさせる位置決め指令２１３を生成する。カメラ位置コントローラ２１４は、そこでロボットシステム２２０がカメラ２０を所望位置に移動させるよう指示するロボット制御信号２１６を生成する。
【００４７】
一旦所定位置に至ると、視認システムコントローラ７０は、図８，９Ａ，９Ｂを用いて前述したように照明光を最適化する。ＬＥＤ回路基板１０上のＬＥＤ回路は、照明コントローラ８０が生成したディジタルコードＩＮＴＥＮＳＩＴＹ_ＲＥＤ，ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ_{ＧＲＥＥＮ}，ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ_ＢＬＵＥに応答し、所望の照明光を生成する。
【００４８】
視認システムコントローラ７０は、カメラを所望のように動作させるため、カメラパラメータ設定や画像捕捉トリガといった適当なカメラ操作制御信号２１５をカメラ操作コントローラ２１２が生成するように指示するカメラ動作指令２１１を生成する。
【００４９】
部品処理の間、視認システムコントローラ７０は、特定の用途に必要な様々な位置へカメラを移動させるべくカメラ位置決めコントローラ２１４へカメラ位置決め指令２１３を送出し、カメラ２０に処理対象部品４の所望フィーチャの位置特定及び／又は識別に必要な画像情報を収集して処理するよう動作させるべくカメラ動作指令２１１をカメラコントローラ２１２へ送出する。例示実施形態では、接着材はダイ４の表面の所定場所に塗布される。従ってこれらの所定位置は接着材の塗布前に識別しなければならない。ダイ４の所定位置を確認する一つの方法は、ダイ４の端部を位置特定し識別し、さらに端部の位置に基づいて所定位置を計算することである。端部は、濃灰色或いは黒色などの暗い背景に対してダイ４を配置し、ダイ表面の異なる非補色の光を用いてダイ４の表面を照明することにより見出すことができる。そして、端部は隣接画素のコントラストレベルを比較することで発見できる。隣接画素に対し大きなコントラストを有する連続する一群の画素が、ダイの端部或いはダイ上のフィーチャを示す。
【００５０】
図１０Ｂは、シリコンダイ４上へ接着材２５４を供給する接着材塗布システム２３０を例示する自動接着材供給システム２００のブロック線図である。図示の如く、ダイ４の表面に接着材２５４を塗布する間、カメラ２０は部品４から遠ざけて配置され、位置決めコントローラ２３６の制御下、ニードル２５２を部品上の所定の接着材供給位置上に配置できるようにする。そこで、接着材２５４は流量コントローラ２３４の制御下、ニードル２５２の先端を介して供給される。この発明は、例として次のような実施形態を含む。
【００５１】
（ｉ）　背景（２）に対する部品フィーチャ（４）を視認するカメラ（２０）と、少なくとも一つの照明光制御信号（８１）に応答して複数の利用可能な色及び／又は輝度の中から一つの色及び／又は輝度の照明光を生成する照明光発生器（１０／１２，５０／１２）とを備え、視認システム内の照明光を該視認システムにより視認される背景（２）に対する前記部品フィーチャ（４）の色に自動的に適合させるコントローラであって、
少なくとも一つの照明光調整信号（７８）に基づいて前記少なくとも一つの照明光制御信号（８１）を調整する前記少なくとも一つの照明光調整信号（７８）に応答し、前記照明光発生器（１０／１２，５０／１２）に複数の異なる照明光色及び／又は照明光輝度の中の一つに対応する照明光を発生させる照明コントローラ（８０）を備える、前記コントローラ。
【００５２】
（ｉｉ）　前記カメラ（２０）により視認される前記部品の前記背景（２）に対して置かれた前記部品フィーチャ（４）の色に基づいて前記照明光調整信号（７８）を適合的に調整し、前記カメラ（２０）による前記部品フィーチャ（４）の視認時に前記部品フィーチャ（４）と前記背景（２）との間の許容可能なコントラストを得る適合型照明光調整手段（７０）を備える、上記（ｉ）記載のコントローラ。
【００５３】
（ｉｉｉ）　前記適合型照明光調整手段（７０）は、一組の利用可能な照明色及び／又は照明輝度（表１）について各ステップ（１０１〜１０６，１１１〜１１８）を行い、前記許容可能なコントラストを実現する前記利用可能な照明色及び／又は照明輝度の一つを選択する、上記（ｉｉ）記載のコントローラ。
【００５４】
（ｉｖ）　前記選択された利用可能な照明色は最大コントラストレベルを生ずる（１１７）前記利用可能な照明色からなる、上記（ｉｉｉ）記載のコントローラ。
【００５５】
（ｖ）　前記適合型照明光調整手段は、一組の利用可能な粗調整照明色について各ステップ（１２２〜１２６）を行い、前記許容可能なコントラストを達成する前記利用可能な粗調整照明色のうちの一つを選択（１２７）し、次に前記選択した粗調整照明色の周辺の一組の利用可能な微調整照明色について各ステップ（１２８〜１３２）を行い、最大のコントラストレベルとなる前記利用可能な微調整照明色の一つを選択（１３３，１３４）する、上記（ｉｉ）に記載のコントローラ。
【００５６】
（ｖｉ）　視認システム内の照明光を該視認システムにより視認される部品の背景（２）に対する部品フィーチャ（４）の色へと自動的に適合する方法であって、
複数の利用可能な色及び／又は輝度（表１）の中から、前記部品（４）と前記背景（２）の間の許容可能なコントラスト基準を満たすコントラストレベルを生ずる照明光及び／又は照明輝度を判定（１０２〜１０６，１１２〜１１７，１２２〜１３３）するステップと、
前記照明光を前記判定された照明光及び／又は照明輝度に設定（１１８，１３４）するステップと、
を含む前記方法。
【００５７】
（ｖｉｉ）　前記判定するステップが、
未試験の照明色及び／又は照明輝度を選択（１０３）するステップと、
前記視認システム内の前記照明光を前記選択された照明色及び／又は照明輝度に設定（１０４）するステップと、
前記部品フィーチャと前記背景との間のコントラストレベルを計測（１０５）するステップと、
前記計測されたコントラストレベルが許容可能なコントラスト基準を満たすかどうか判定（１０６）するステップと、
前記計測されたコントラストレベルが前記許容可能なコントラスト基準を満たさないとき、前記選択するステップから前記判定するステップまでを反復するステップと、
を含む上記（ｖｉ）に記載の方法。
【００５８】
（ｖｉｉｉ）　前記判定するステップが、
未試験の利用可能な照明色及び／又は照明輝度を選択（１１３）するステップと、
前記視認システム内の前記照明光を前記選択された照明色及び／又は照明輝度に設定（１１４）するステップと、
前記部品フィーチャと前記背景との間のコントラストレベルを計測（１１５）するステップと、
計測されたコントラストレベルを記録（１１６）するステップと、
未試験の利用可能な照明色及び／又は照明輝度が残っているかどうか判定（１１２）するステップと、
未試験の利用可能な照明色及び／又は照明輝度が残っているとき、前記選択するステップから前記判定するステップまでを反復するステップと、
前記記録された計測済みコントラストレベルから許容可能なコントラスト基準を満たす少なくとも一つの照明色及び／又は照明輝度を選択（１１７）するステップと、
前記視認システム内の前記照明光を前記許容可能なコントラスト基準を満たす前記選択された照明色及び／又は照明輝度に設定（１１８）するステップと、
を含む上記（ｖｉ）記載の方法。
【００５９】
（ｉｘ）　前記記録された計測済みコントラストレベルから許容可能なコントラスト基準を満たす少なくとも一つの照明色及び／又は照明輝度を選択するステップは、前記記録されたコントラストレベル計測値の中から最大のコントラストレベルを有する照明色及び／又は照明輝度を選択（１１７）するステップを含む、上記（ｖｉｉｉ）記載の方法。
【００６０】
（ｘ）　前記判定するステップは、
未試験の利用可能な粗調整照明色を選択（１２３）するステップと、
前記視認システム内の前記照明光を前記選択された粗調整照明色に設定（１２４）するステップと、
前記部品フィーチャと前記背景との間のコントラストレベルを計測（１２５）するステップと、
未試験の利用可能な粗調整照明色が残っているかどうか判定（１２２）するステップと、
未試験の利用可能な粗調整照明色が残っている場合に、未試験の利用可能な粗調整照明色を選択する前記ステップから未試験の利用可能な粗調整照明色が残っているかどうか判定する前記ステップまでを反復するステップと、
前記計測された粗調整コントラストレベルに基づいて許容可能なコントラスト基準を満たす前記粗調整照明色の一つを選択（１２７）するステップと、
前記選択された粗調整照明色の範囲内で未試験の利用可能な微調整照明色を選択（１２９）するステップと、
前記視認システム内の前記照明光を前記選別された微調整照明色に設定（１３０）するステップと、
前記部品フィーチャと前記背景との間のコントラストレベルを計測（１３１）するステップと、
前記選択された粗調整照明色の前記範囲内に未試験の利用可能な微調整照明色が残っているかどうか判定（１２８）するステップと、
未試験の利用可能な微調整照明色が残っている場合に、未試験の利用可能な微調整照明色を選択する前記ステップから前記選択された粗調整照明色の前記範囲内に未試験の利用可能な微調整照明色が残っているかどうかを判定する前記ステップまでを反復するステップと、
前記計測された微調整コントラストレベルから許容可能なコントラスト基準を満たす許容可能コントラストレベルを選択（１３３）するステップと、
前記照明光を前記許容可能なコントラストレベルに対応する前記微調整照明色に設定（１３４）するステップと、
を含む上記（ｖｉ）記載の方法。
【００６１】
本発明の例示的かつ目下の好適な実施形態を詳細にここに説明してきたが、これ以外に発明概念を様々に実施しかつ採用できること、さらに添付の特許請求の範囲が従来技術により限定される範囲を除きこの種の改変を含むものと解釈されることを意図したものであることは、言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】光用の色相環を例示する線図。
【図２】赤色光を用いた視認システムにより照明した緑色面を有するシリコンダイ部分の白黒画像。
【図３】赤色光を用いた視認システムにより照明した濃青色面を有するシリコンダイ部分の白黒画像。
【図４】青色光を用いた視認システムにより照明した緑色面を有するシリコンダイ部分の白黒画像。
【図５】青色光を用いた視認システムにより照明した濃青色面を有するシリコンダイ部分の白黒画像。
【図６Ａ】本発明原理に従った周囲パターン内に発光ダイオードを実装した視認システムの一部斜視図。
【図６Ｂ】図６Ａの視認システムの側面図。
【図６Ｃ】レンズを見たときの図６Ａ，６Ｂの周囲パターンＬＥＤ回路基板の照明面の平面図。
【図７Ａ】共線照明を用いた本発明原理により実装した視認システムの一部の代替実施形態のブロック線図。
【図７Ｂ】図７Ａの視認システムの側面図。
【図７Ｃ】図７ＡのＬＥＤ回路基板の照明面の平面図。
【図８】本発明に従って実装したＬＥＤ回路基板の好適な実施形態のブロック線図。
【図９Ａ】本発明になる照明光最適化方法の第１実施形態を示す動作フローチャート。
【図９Ｂ】本発明になる照明光最適化方法の第２実施形態を示す動作フローチャート。
【図９Ｃ】本発明になる照明光最適化の一方法の第３実施形態を示す動作フローチャート。
【図１０Ａ】シリコンダイを検査する本発明の視認システムを用いる自動接着剤塗布システムのブロック線図。
【図１０Ｂ】シリコンダイに対する接着剤の塗布を例示する図１０Ａの自動接着剤塗布システムのブロック線図。

Claims

背景に対する部品フィーチャを視認するカメラと、少なくとも一つの照明光制御信号に応答して複数の利用可能な色及び／又は輝度の中から一つの色及び／又は輝度の照明光を生成する照明光発生器とを備え、視認システム内の照明光を該視認システムにより視認される背景に対する前記部品フィーチャの色に自動的に適合させるコントローラであって、
少なくとも一つの照明光調整信号に基づいて前記少なくとも一つの照明光制御信号を調整する前記少なくとも一つの照明光調整信号に応答し、前記照明光発生器に複数の異なる照明光色及び／又は照明光輝度の中の一つに対応する照明光を発生させる照明コントローラを備える、前記コントローラ。