JP2008224416A - 計測方法および計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】計測画像のばらつきになどに起因にする誤計測や計測失敗が生じるのを低減して安定した計測を可能にする。
【解決手段】複数の異なるテンプレート画像１７ａ，１９ａ，２０ａを予め登録し、計測画像２１と各テンプレート画像１７ａ，１９ａ，２０ａとを順次マッチングさせ、複数の異なる判定基準から選択した判定基準、例えば、マッチングスコア値が、閾値を越え、かつ、最も大きい画像を一致画像と判定し、この一致画像に基づいて、計測位置を求めて計測を行うようにしている。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば、基板や部品などの計測対象を撮像した計測画像とテンプレート画像とをテンプレートマッチングさせて位置や寸法などの計測を行う計測方法および計測装置に関する。

従来から、計測対象を撮像した画像データに基づいて画像処理を行うことにより計測対象を測定・評価する装置がある（例えば、特許文献１参照）。

計測対象、例えば、液晶パネルのガラス基板を撮像して、その計測画像からガラス基板上のパターンの線幅などの寸法を計測する計測装置においては、予め教示用画像を用いて計測位置の教示が行われる。

教示用画像は、例えば、図１６に示すように、基板の一部である計測領域、この例では、特徴的なパターンである円形のパターン２８および計測すべきパターンＰを含む基板の一部を予め撮像した画像であり、この教示用画像２７としては、例えば、パターンの形状やコントラストなどが同等であるものが多数存在する計測対象を撮像した画像を用いるのが好ましい。

この教示用画像２７に対して、例えば、図１７に示すような円形のパターン２８を含む予め登録されているテンプレート画像２９を用いて、図１８に示すように、テンプレートマッチングを行い、マッチングしたときの位置を基準として、計測すべきパターンＰの矢符で示される計測位置を指定するのに必要なパラメータを入力することにより、これらパラメータおよびテンプレート画像２９を含む計測レシピが作成されて登録され、教示が終了する。

実際の計測においては、基板の計測領域を撮像し、その計測画像と、予め教示された前記計測レシピのテンプレート画像２９とを、テンプレートマッチングし、マッチングしたときの位置を基準として、計測レシピのパラメータに従って計測画像におけるパターンＰの計測位置を検出し、その線幅Ｗを計測する。
特許３７６５０６１号公報

しかしながら、実際の計測対象を撮像した計測画像は、例えば、製造プロセスのばらつきなどに起因して基板上に形成される薄膜のパターンの位置、形状、あるいは、コントラストなどが異なる場合がある。例えば、図１９の計測画像３０に示すように、特徴的なパターン２８’の形状が、教示画像２７と異なったり、あるいは、図２０の計測画像３１に示すように、背景のコントラストが、教示用画像２７と異なったりする場合がある。このために、図２１に示すように、計測画像３０とテンプレート画像２９とをテンプレートマッチングさせると、マッチング位置にずれが生じ、計測位置がずれて正しく線幅を計測できなかったり、あるいは、図２２に示すように、計測画像３１とテンプレート画像２９とのマッチングに失敗して計測できない場合があるといった課題がある。

本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、誤計測や計測失敗が生じるのを低減して安定な計測を行えるようにすることを目的とする。

（１）本発明の計測方法は、計測対象を撮像した計測画像と、予め登録されているテンプレート画像とを、マッチングさせて計測位置を求めて計測を行う方法であって、複数の異なる前記テンプレート画像を予め登録し、前記計測画像と各テンプレート画像とを順次マッチングさせ、複数の異なる判定基準の少なくともいずれか一つの判定基準を用いて、選択されたテンプレート画像を一致画像と判定し、その一致画像に基づいて前記計測位置を求めるものである。

計測対象とは、位置や寸法などを計測する対象をいい、例えば、基板、部品などをいう。

マッチングは、正規化相関法やその他の公知の方法を用いることができる。

テンプレート画像は、計測対象を撮像した画像から切り出されるのが好ましく、この計測対象は、同等のものが多数存在するものから選択されるのが好ましい。

異なるテンプレート画像とは、画像が異なるテンプレートをいい、例えば、パターンやコントラストが異なる計測対象を撮像した画像から切り出されるのが好ましい。

マッチングの順番は、マッチングの成功の確率が多いと想定されるテンプレート画像から行うのが好ましい。

複数の判定基準のいずれかの一つの判定基準を用いて一致画像を判定してもよいし、複数の判定基準あるいは判定結果を組み合わせて一致画像を判定するようにしてもよい。

本発明の計測方法によれば、異なる複数のテンプレート画像を、計測画像に順次テンプレートマッチングさせるので、テンプレートマッチングの成功率および精度が向上するとともに、異なる判定基準を用いて一致画像を判定することができるので、判定の精度が向上し、これによって、例えば、パターンの位置、形状あるいはコントラストが異なるような多様な計測対象に対しても、誤計測や計測の失敗を低減して安定な計測が行える。

（２）本発明の計測方法の一つの実施形態では、前記複数の異なるテンプレート画像には、特徴的なパターンの形状が異なるテンプレート画像およびコントラストが異なるテンプレート画像の少なくともいずれか一方のテンプレート画像を含むようにしてもよい。
特徴的なパターンは、計測画像の他の部分とは異なる特別なパターンであるのが好ましい。

この実施形態によると、画像の特徴的なパターンの形状が異なるテンプレート画像やコントラストの異なるテンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行うことができるので、画像の特徴的なパターンの形状やコントラストが異なるために、誤計測や計測に失敗していた計測画像に対しても計測が可能となる。

(３)本発明の計測方法の他の実施形態では、前記複数の異なる判定基準には、最もマッチングスコア値が大きい画像を一致画像と判定する判定基準、および、マッチングスコア値が最初に閾値を越えた画像を一致画像と判定する判定基準の少なくともいずれか一方の判定基準を含むようにしてもよい。

この実施形態によると、最もマッチングスコア値が大きい画像を一致画像と判定する判定基準を用いることにより、マッチングの順番に拘らず、精度の高い判定が行える一方、マッチングスコア値が最初に閾値を越えた画像を一致画像と判定する判定基準を用いることにより、必ずしも全てのテンプレート画像とのマッチングを行う必要がなくなり、計測時間を短縮することができる。

（４）本発明の計測方法の好ましい実施形態では、前記複数の異なる判定基準には、前記計測画像における複数の計測箇所を計測する場合に、計測に成功した回数が最も多くてマッチングスコア値が最も大きい画像を、一致画像と判定する判定基準、および、計測に成功した回数が最も多くてマッチングの順番が早い画像を、一致画像と判定する判定基準の少なくともいずれか一方の判定基準を含むようにしてもよい。

この実施形態によると、計測画像における複数の計測箇所を計測する場合に、計測に成功した回数が最も多くてマッチングスコア値が最も大きい画像を、一致画像と判定する判定基準を用いることにより、マッチングの順番に拘らず、精度の高い計測が行える一方、計測に成功した回数が最も多くてマッチングの順番が早い画像を、一致画像と判定する判定基準を用いることにより、必ずしも全てのテンプレート画像とのマッチングを行って計測を行なう必要がなくなり、計測時間を短縮することができる。

（５）本発明の計測方法の他の実施形態では、前記一致画像の判定に用いる前記複数の異なる判定基準のいずれかを選択可能である。

この実施形態によると、計測対象や要求される計測の精度などに応じて、適切な判定基準を選択して用いることが可能となる。

（６）本発明の計測装置は、計測対象を撮像する撮像部と、予めテンプレート画像が登録される記憶部と、前記計測対象を撮像した前記撮像部からの計測画像と前記テンプレート画像とのマッチングを行うマッチング部と、マッチング結果に基づいて、選択されたテンプレート画像を一致画像と判定して、その一致画像から計測位置を求めて計測を行う計測部とを備え、前記記憶部には、複数の異なる前記テンプレート画像が登録され、前記マッチング部は、前記計測画像と各テンプレート画像とを順次マッチングさせるものであり、前記計測部は、複数の異なる判定基準の少なくともいずれか一つの判定基準を用いて、選択されたテンプレート画像を前記一致画像と判定するものである。

本発明の計測装置によれば、異なる複数のテンプレート画像を、計測画像に順次テンプレートマッチングさせるので、テンプレートマッチングの成功率および精度が向上するとともに、異なる判定基準を用いて一致画像を判定することができるので、判定の精度が向上し、これによって、多様な計測対象に対しても、誤計測や計測の失敗を低減して安定な計測が行える。

（７）本発明の計測装置の他の実施形態では、前記記憶部に登録される複数の異なるテンプレート画像には、特徴的なパターンの形状が異なるテンプレート画像およびコントラストが異なるテンプレート画像の少なくともいずれか一方のテンプレート画像を含むようにしてもよい。

この実施形態によると、画像の特徴的なパターンの形状が異なるテンプレート画像やコントラストの異なるテンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行うことができるので、画像の特徴的なパターンの形状やコントラストが異なるために、誤計測や計測に失敗していた計測画像に対しても計測が可能となる。

（８）本発明の計測装置の一つの実施形態では、前記複数の異なる判定基準には、最もマッチングスコア値が大きい画像を一致画像と判定する判定基準、および、マッチングスコア値が最初に閾値を越えた画像を一致画像と判定する判定基準の少なくともいずれか一方の判定基準を含むようにしてもよい。

この実施形態によると、最もマッチングスコア値が大きい画像を一致画像と判定する判定基準を用いることにより、マッチングの順番に拘らず、精度の高い判定が行える一方、マッチングスコア値が最初に閾値を越えた画像を一致画像と判定する判定基準を用いることにより、必ずしも全てのテンプレート画像とのマッチングを行う必要がなくなり、計測時間を短縮することができる。

（９）本発明の計測装置の他の実施形態では、前記複数の異なる判定基準には、前記計測画像における複数の計測箇所を計測する場合に、計測に成功した回数が最も多くてマッチングスコア値が最も大きい画像を、一致画像と判定する判定基準、および、計測に成功した回数が最も多くてマッチングの順番が早い画像を、一致画像と判定する判定基準の少なくともいずれか一方の判定基準を含むようにしてもよい。

この実施形態によると、計測画像における複数の計測箇所を計測する場合に、計測に成功した回数が最も多くてマッチングスコア値が最も大きい画像を、一致画像と判定する判定基準を用いることにより、マッチングの順番に拘らず、精度の高い計測が行える一方、計測に成功した回数が最も多くてマッチングの順番が早い画像を、一致画像と判定する判定基準を用いることにより、必ずしも全てのテンプレート画像とのマッチングを行って計測を行なう必要がなくなり、計測時間を短縮することができる。

（１０）本発明の計測装置の更に他の実施形態では、前記複数の異なる判定基準のいずれかの判定基準を指定するための入力部を備え、前記計測部は、指定された判定基準を用いて前記一致画像を判定するようにしてもよい。

この実施形態によると、計測対象や要求される計測の精度などに応じて、適切な判定基準を選択して用いることが可能となる。

本発明によれば、異なる複数のテンプレート画像を、計測画像に順次テンプレートマッチングさせるとともに、異なる判定基準を用いて一致画像を判定することができるので、テンプレートマッチングおよび判定の精度が向上し、誤計測や計測の失敗を低減して安定な計測が行える。

以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の一つの実施の形態に係る計測装置の概略構成を示す斜視図である。

この実施形態の計測装置１は、計測対象である基板２の計測領域を撮像して画像を取り込むための画像取り込み装置３と、この画像取り込み装置３に相互に情報伝送可能に接続されて、取り込んだ画像を処理して計測を行なうととともに、各部の制御を行なう制御装置４とを備えており、制御装置４は、画像取り込み装置３を制御する制御プログラムを実行するコンピュータを内蔵している。

画像取り込み装置３は、基台５と、その上に設置された一対のガイドレール６に沿って移動可能なテーブル７と、このテーブル７を跨ぐ形で基台５上の固定位置に架設された門型の架台８と、この架台８内に設けられた図示しないカメラ移動機構と、カメラ移動機構に支持された撮像部としてのカメラ９とを備えている。

矩形板状のテーブル７は、図示しないリニアモータなどの駆動機構によって図のｙ方向に移動可能である。カメラは、ｙ方向に直交する図のｘ方向を可動方向とするカメラ移動機構によって、ｘ方向に移動可能である。

基台５上には、テーブル７の移動方向であるｙ方向に沿って延びるリニアスケール１０が設けられる一方、テーブル７には、該テーブル７と一体的に移動する図示しないエンコーダヘッドが設置されており、リニアスケール１０とエンコーダヘッドとによって、テーブル７のｙ方向の移動量を測定するリニアエンコーダが構成される。

各エンコーダヘッドには、投光部と受光部とが備えられ、投光部から出射されてリニアスケール１０で変調された反射光を受光部で受けることにより、テーブルの移動量に応じた数のパルス信号を得ることができる。また、各リニアスケール１０の１箇所には原点パターンが設けられていることにより、テーブル位置の原点信号を得ることもできる。

架台８に内蔵されるカメラ移動機構は、テーブル７上に載置された基板２を撮像するカメラ９を、ｘ方向に移動させるものである。このカメラ移動機構は、リニアエンコーダを備えており、このリニアエンコーダでカメラ９のｘ方向の移動量を測定しながら、制御装置４から指令されたｘ座標にカメラ９を移動させる。

カメラ９は、顕微鏡のように対物レンズを有する構成となっており、２次元ＣＣＤ撮像素子を備える。対物レンズの交換により撮像倍率を変更できるようになっている。

制御装置４は、キーボードやマウスなどの入力装置とディスプレイなどの出力装置とを備えており、画像取り込み装置３に対してリアルタイムに指令を送ったり、画像取り込み装置３で撮像した画像を観察したり、画像取り込み装置３を制御するプログラムを入力したりできるようになっている。画像取り込み装置３を制御するプログラムは、ネットワークを経由して、外部からダウンロードすることもできる。

図２は、図１の計測装置１の要部の構成を示すブロック図であり、図１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。

制御装置４は、カメラ９からの画像信号が入力される入力部１１と、テンプレート画像を含む計測レシピおよび制御プログラムなどが記憶される記憶部１２と、入力部１１からの計測画像と記憶部１２のテンプレート画像とのテンプレートマッチングおよびそれに基づく計測演算などを行うとともに、テーブル７やカメラ移動機構を制御するための演算を行う演算部１３と、演算部１３の演算結果に基づいて、ディスプレイ等の出力装置１４に計測結果などを表示出力するとともに、テーブル７やカメラ９の移動機構１５への制御出力を与える出力部１６とを備えている。

この実施形態では、計測対象である基板２上の薄膜のパターンの位置、形状あるいはコントラストなどのばらつきに起因して誤計測や計測失敗が生じるのを低減して、安定な計測を行えるようにするために次のように構成している。

すなわち、この実施形態では、予め、複数のテンプレート画像および対応するパラメータを含む複数の計測レシピを計測装置１に登録し、実際の計測画像に対して、各テンプレート画像を順次マッチングさせ、複数の判定基準のいずれかの判定基準を用いて一致画像を判定し、この一致画像に基づいて、計測位置を検出して計測を行うものである。

複数のテンプレート画像としては、同等のものが多数存在すると想定されるとともに、誤計測や計測失敗の虞れが高いと想定される計測対象を予め撮像して得られる画像から切り出したものであるのが好ましい。

この実施形態では、図３（ａ）に示す従来と同様な教示用画像１７から切り出した図３（ｂ）に示すテンプレート画像１７ａ、図４（ａ）に示す特徴的なパターン１８’の形状が異なる計測対象を撮像した画像１９から切り出した図４（ｂ）に示すテンプレート画像１９ａ、および、図５（ａ）に示す背景のコントラストが異なる計測対象を撮像した画像２０から切り出した図５（ｂ）に示すテンプレート画像２０ａの３種類を、テンプレート画像としている。なお、各図(ｂ)のテンプレート画像１７ａ，１９ａ，２０ａの矢符は、計測位置をそれぞれ示している。

各テンプレート画像１７ａ，１９ａ，２０ａおよび対応する教示用画像を用いて、従来と同様に、予め計測位置の教示が行われる。

例えば、図３（ａ），図４（ａ），図５（ａ）の各画像を教示用画像として、各テンプレート画像１７ａ，１９ａ，２０ａをそれぞれテンプレートマッチングし、マッチングしたときの位置を基準として、計測すべきパターンＰの計測位置を指定するのに必要なパラメータをそれぞれ入力することにより、これらパラメータおよび各テンプレート画像１７ａ，１９ａ，２０ａをそれぞれ含む３種類の計測レシピが作成されて登録される。

次に、実際の計測時には、テーブル７上に、計測対象である基板２を載置し、カメラ９の視野内に、基板２の計測領域が収まるように、カメラ移動機構によってカメラ９をｘ方向に移動させるとともに、テーブル７をｙ方向に移動させて基板２の計測領域を撮像して計測画像を取り込む。

この実施形態では、取り込んだ計測画像と、予め登録した上述の３種類の各テンプレート画像１７ａ，１９ａ，２０ａとを順次マッチングし、例えば、次のような判定基準のいずれかの判定基準を用いて一致画像を判定する。

すなわち、第１の判定基準は、テンプレートマッチングのマッチングスコア値の閾値を予め定めておき、各テンプレート画像１７ａ，１９ａ，２０ａを用いて順番にテンプレートマッチングしたときに、マッチングスコア値が、予め定めた閾値を越え、かつ、マッチングスコア値が、最も大きい画像を一致画像と判定するものである。

図６は、この第１の判定基準を用いた場合の判定処理を説明するための図である。

計測対象である基板２の計測領域を撮像して得られた計測画像２１に対して、予め登録している上述の３種類のテンプレート画像１７ａ，１９ａ，２０ａを、順番にテンプレートマッチングし、マッチングスコア値が、閾値である６０を越え、かつ、最も大きい画像を、一致画像と判定するものである。この図６では、特徴部分のパターン１８’が楕円状のテンプレート画像１９ａを、計測画像２１にマッチングさせたときの画像が、マッチングスコア値が１００であり、閾値である６０を越えて最も大きいので、一致画像と判定され、この一致画像に基づいて、計測レシピのパラメータに従って矢符で示される計測位置が検出されて従来と同様に線幅Ｗの計測が行われる。

図７は、この第１の判定基準を用いた判定処理のフローチャートである。

先ず、予め登録されている３種類の計測レシピの一つの計測レシピから１枚のテンプレート画像を読み出し(ステップｎ１)、計測画像とテンプレートマッチングし(ステップｎ２)、全ての計測レシピのテンプレート画像のテンプレートマッチングが終了したか否か判断し(ステップｎ３)、終了していないときには、ステップｎ１に戻る。

全ての計測レシピのテンプレート画像とのテンプレートマッチングが終了したときには、マッチングスコア値が、閾値を越え、かつ、最大のものを一致画像として選択し(ステップｎ４)、その一致画像に対して計測位置を検出して線幅を計測し(ステップｎ５)、線幅の計測に成功したか否かを判断し(ステップｎ６)、成功したときには、認識成功とし(ステップｎ７)、失敗したときには、認識失敗(ステップｎ８)として、例えば、表示出力する。

本発明の他の実施形態として、この第１の判定基準に代えて、次の第２の判定基準を用いて一致画像を判定してもよい。

第２の判定基準は、テンプレートマッチングする順番およびマッチングスコア値の閾値を予め定めておき、定められた順番でテンプレート画像を用いてテンプレートマッチングしたときに、マッチングスコア値が、最初に閾値を越えた画像を一致画像と判定するものである。

図８は、この第２の判定基準を用いた判定処理を説明するための図である。

計測画像２１に対して、予め登録している３種類のテンプレート画像１７ａ，１９ａ，２０ａを、予め定めた順番、この例では、テンプレート画像２０ａ，１９ａ，１７ａの順番でテンプレートマッチングし、最初にマッチングスコア値が、閾値を越えた画像を、一致画像と判定するものである。

この図８では、２番目にマッチングを行ったテンプレート画像１９ａをマッチングしたときの画像が、マッチングスコア値が１００であり、最初に閾値６０を越えたので、一致画像と判定され、この一致画像に基づいて、計測レシピのパラメータに従って計測位置が検出されて線幅Ｗの計測が行われる。

図９は、この第２の判定基準を用いた判定処理のフローチャートである。

先ず、予め登録されている複数の計測レシピから予め定められた順番で、一つの計測レシピの１枚のテンプレート画像を読み出し(ステップｎ１)、計測画像とテンプレートマッチングし(ステップｎ２)、マッチングスコア値が閾値を越えたか否か判断し(ステップｎ３)、越えていないときには、全ての計測レシピのテンプレート画像のテンプレートマッチングが終了したか否か判断し(ステップｎ)、終了していないときには、ステップｎ１に戻る。

ステップｎ３において、マッチングスコア値が、閾値を越えたときには、その画像を一致画像として計測位置を検出して線幅を計測し(ステップｎ５)、線幅の計測に成功したか否かを判断し(ステップｎ６)、成功したときには、認識成功とし(ステップｎ７)、失敗したときには、認識失敗として(ステップｎ８)、例えば、表示出力する。

この実施形態では、第１，第２のいずれの判定基準を用いるかを、制御装置４のキーボード等の入力装置を操作して設定することができる。

（実施形態２）
上述の実施形態では、計測画像の一箇所を計測する場合について説明したけれども、本発明の他の実施形態として、計測画像の複数個所を計測する場合には、次のようにして一致画像を判定するようにしてもよい。

この実施形態では、図１０に示すように、計測画像２２の三箇所を計測するものであり、第１のパターンＰ１の線幅Ｗ１、第２のパターンＰ２の線幅Ｗ２、および、円形のパターンＰ３の線幅として直径Ｄを計測するものである。

この例では、複数のテンプレート画像として、図１１(ａ)に示すように、従来と同様なテンプレート画像２３、同図（ｂ）に示す第１のパターンＰ１のコントラストが異なるテンプレート画像２４、および、同図（ｃ）に示す背景のコントラストが異なるテンプレート画像２５の３種類を用いる。

各テンプレート画像２３，２４，２５は、それぞれ三箇所の計測位置を検出するためのサーチ範囲などのパラメータと共に、それぞれ計測レシピとして記憶部に予め登録しておく。

実際の計測時には、テーブル７上に、計測対象である基板２を載置し、カメラ９の視野内に、基板２の計測領域が収まるように、カメラ移動機構によってカメラ９をｘ方向に移動させるとともに、テーブル７をｙ方向に移動させて基板２の計測領域を撮像して計測画像を取り込む。

この実施形態では、取り込んだ計測画像と、予め登録した３種類の各テンプレート画像とを順次マッチングし、例えば、次のような第３，第４の判定基準のいずれかの判定基準を用いて一致画像を判定する。

すなわち、第３の判定基準は、テンプレートマッチングのマッチングスコア値の閾値を予め定めておき、各テンプレート画像を用いて順番にテンプレートマッチングして各計測箇所を計測したときに、計測に成功した計測箇所の数が最も多い、すなわち、計測に成功した回数が最も多い画像であって、しかも、マッチングスコア値が閾値を越えて最も大きい画像を一致画像と判定するものである。

図１２は、この第３の判定基準を用いた判定処理を説明するための図である。

計測画像２６に対して、予め登録している３種類のテンプレート画像２３，２４，２５を、予め定めた順番、この例では、テンプレート画像２５，２４，２３の順番で順番にテンプレートマッチングして各計測箇所を計測し、計測に成功した回数が最も多く、しかも、マッチングスコア値が、閾値を越え、かつ、最も大きい画像を、一致画像と判定するものである。この図１２では、テンプレート画像２３をマッチングしたときの画像が、三箇所の計測に成功し、マッチングスコア値が１００であり、閾値である６０を越えて最も大きいので、一致画像と判定され、この一致画像に基づく、計測値が最終的な計測値とされる。

図１３は、この第３の判定基準を用いた判定処理のフローチャートである。

先ず、予め登録されている複数の計測レシピの一つの計測レシピから１枚のテンプレート画像を読み出し(ステップｎ１)、計測画像とテンプレートマッチングし(ステップｎ２)、全ての計測レシピのテンプレート画像のテンプレートマッチングが終了したか否か判断し(ステップｎ３)、終了していないときには、ステップｎ１に戻る。

全ての計測レシピのテンプレート画像とのテンプレートマッチングが終了したときには、マッチングスコア値が、閾値を越え、かつ、最大のものを一致画像として選択し(ステップｎ４)、その一致画像に対して三箇所の計測箇所の計測を行い(ステップｎ５)、計測に成功したか否かを判断し(ステップｎ６)、成功したときには、認識成功とし(ステップｎ７)、失敗したときには、マッチングスコア値が、閾値を越える一致画像が他に無いかを判断し（ステップｎ８）、有るときには、ステップｎ４に戻り、無いときには、認識失敗(ステップｎ９)として、例えば、表示出力する。

また、他の実施形態として、この第３の判定基準に代えて、次の第４の判定基準を用いて一致画像を判定してもよい。

第４の判定基準は、テンプレートマッチングする順番およびマッチングスコア値の閾値を予め定めておき、定められた順番でテンプレート画像を用いてテンプレートマッチングして各計測箇所を計測したときに、計測に成功した計測箇所の数が最も多く、しかも、マッチングスコア値が閾値を越え、かつ、マッチングの順番が最も早い画像を、一致画像と判定するものである。

図１４は、この第４の判定基準を用いた判定処理を説明するための図である。

計測画像２６に対して、予め登録している３種類のテンプレート画像２３，２４，２５を、予め定めた順番、この例では、テンプレート画像２５，２４，２３の順番でテンプレートマッチングして各計測箇所をそれぞれ計測し、マッチングスコア値が閾値を越え、かつ、マッチング順番が最も早い画像を、一致画像と判定するものである。

この図１４では、２番目にテンプレート画像２４をマッチングして３箇所の計測に成功し、マッチングスコア値が９５で閾値を越えたときの画像が、一致画像と判定される。

図１５は、この判定基準を用いた判定処理のフローチャートである。

先ず、予め登録されている複数の計測レシピの一つの計測レシピから１枚のテンプレート画像を読み出し(ステップｎ１)、計測画像とテンプレートマッチングし(ステップｎ２)、マッチングスコア値が閾値を越えたか否か判断し（ステップｎ３）、越えていないときには、全ての計測レシピのテンプレート画像のテンプレートマッチングが終了したか否か判断し(ステップｎ４)、終了していないときには、ステップｎ１に戻る。

ステップｎ３において、マッチングスコア値が閾値を越えているときには、その一致画像に対して三箇所の計測箇所の計測を行い(ステップｎ５)、計測に成功したか否かを判断し(ステップｎ６)、失敗したときには、全ての計測レシピのテンプレート画像のテンプレートマッチングが終了したか否か判断し(ステップｎ４)、終了していないときには、ステップｎ１に戻る。

ステップｎ６において、成功したときには、認識成功とする(ステップｎ７)。
ステップｎ４において、終了したときには、認識失敗(ステップｎ８)として、例えば、表示出力する。

本発明は、テンプレートマッチングを用いて位置や寸法などを計測する計測装置などに有用である。

本発明の実施形態に係る計測装置の概略構成を示す斜視図である。 図１の計測装置の要部の構成を示すブロック図である。 テンプレート画像の切り出しを説明するための図である。 他のテンプレート画像の切り出しを説明するための図である。 更に他のテンプレート画像の切り出しを説明するための図である。 第１の判定基準を用いた判定処理を説明するための図である。 図６の動作説明に供するフローチャートである。 第２の判定基準を用いた判定処理を説明するための図である。 図８の動作説明に供するフローチャートである。 計測画像の計測位置を示す図である。 テンプレート画像を示す図である。 第３の判定基準を用いた判定処理を説明するための図である。 図１２の動作説明に供するフローチャートである。 第４の判定基準を用いた判定処理を説明するための図である。 図１４の動作説明に供するフローチャートである。 教示用画像を示す図である。 テンプレート画像を示す図である。 教示用画像とテンプレート画像２９とのテンプレートマッチングの状態を示す図である。 教示用画像とパターンが異なる計測画像を示す図である。 教示用画像とコントラストが異なる計測画像を示す図である。 マッチングにずれが生じた状態を示す図である。 マッチングに失敗した状態を示す図である。

符号の説明

１ 計測装置
２ 基板
３ 画像取り込み装置
４ 制御装置
９ カメラ

Claims (10)

1. 計測対象を撮像した計測画像と、予め登録されているテンプレート画像とを、マッチングさせて計測位置を求めて計測を行う方法であって、
   複数の異なる前記テンプレート画像を予め登録し、
   前記計測画像と各テンプレート画像とを順次マッチングさせ、複数の異なる判定基準の少なくともいずれか一つの判定基準を用いて、選択されたテンプレート画像を一致画像と判定し、その一致画像に基づいて前記計測位置を求めることを特徴とする計測方法。
2. 前記複数の異なるテンプレート画像には、特徴的なパターンの形状が異なるテンプレート画像およびコントラストが異なるテンプレート画像の少なくともいずれか一方のテンプレート画像を含む請求項１に記載の計測方法。
3. 前記複数の異なる判定基準には、最もマッチングスコア値が大きい画像を一致画像と判定する判定基準、および、マッチングスコア値が最初に閾値を越えた画像を一致画像と判定する判定基準の少なくともいずれか一方の判定基準を含む請求項１または２に記載の計測方法。
4. 前記複数の異なる判定基準には、前記計測画像における複数の計測箇所を計測する場合に、計測に成功した回数が最も多くてマッチングスコア値が最も大きい画像を、一致画像と判定する判定基準、および、計測に成功した回数が最も多くてマッチングの順番が早い画像を、一致画像と判定する判定基準の少なくともいずれか一方の判定基準を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の計測方法。
5. 前記一致画像の判定に用いる前記複数の異なる判定基準のいずれかを選択可能である請求項１〜４のいずれか１項に記載の計測方法。
6. 計測対象を撮像する撮像部と、予めテンプレート画像が登録される記憶部と、前記計測対象を撮像した前記撮像部からの計測画像と前記テンプレート画像とのマッチングを行うマッチング部と、マッチング結果に基づいて、選択されたテンプレート画像を一致画像と判定して、その一致画像から計測位置を求めて計測を行う計測部とを備え、
   前記記憶部には、複数の異なる前記テンプレート画像が登録され、
   前記マッチング部は、前記計測画像と各テンプレート画像とを順次マッチングさせるものであり、
   前記計測部は、複数の異なる判定基準の少なくともいずれか一つの判定基準を用いて、選択されたテンプレート画像を前記一致画像と判定することを特徴とする計測装置。
7. 前記記憶部に登録される複数の異なるテンプレート画像には、特徴的なパターンの形状が異なるテンプレート画像およびコントラストが異なるテンプレート画像の少なくともいずれか一方のテンプレート画像を含む請求項６に記載の計測装置。
8. 前記複数の異なる判定基準には、最もマッチングスコア値が大きい画像を一致画像と判定する判定基準、および、マッチングスコア値が最初に閾値を越えた画像を一致画像と判定する判定基準の少なくともいずれか一方の判定基準を含む請求項６または７に記載の計測装置。
9. 前記複数の異なる判定基準には、前記計測画像における複数の計測箇所を計測する場合に、計測に成功した回数が最も多くてマッチングスコア値が最も大きい画像を、一致画像と判定する判定基準、および、計測に成功した回数が最も多くてマッチングの順番が早い画像を、一致画像と判定する判定基準の少なくともいずれか一方の判定基準を含む請求項６〜８のいずれか１項に記載の計測装置。
10. 前記複数の異なる判定基準のいずれかの判定基準を指定するための入力部を備え、前記計測部は、指定された判定基準を用いて前記一致画像を判定する請求項６〜９のいずれか１項に記載の計測装置。

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