JP2008224497A - 計測位置表示方法および計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが意図した内容と異なる内容が教示されることによる誤計測や計測失敗が生じるのを防止する。
【解決手段】教示した計測位置４５が、該計測位置２５が設定された輝度プロファイルの輝度勾配部分の開始点および終了点である変曲点４３，４４と共に特定された状態で表示されるので、複数の輝度勾配部分が近接するような複雑な輝度プロファイルにおいて、計測位置が設定された輝度勾配部分を、目視確認することができ、これによって、ユーザが意図した輝度勾配部分とは異なる輝度勾配部分に対して計測位置の教示が行われるのを防止することができる。
【選択図】図５

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に基づいて、位置や寸法などの計測を行う計測装置、および、計測装置に対して計測位置を教示する際の表示方法に関する。

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。

図７は、計測位置の教示の手順を説明するための図である。

先ず、計測装置の表示部に、教示用画像を表示する（ステップＳ１）。教示用画像２２は、例えば、図８に示すように、計測対象である基板の一部の計測領域、この例では、複数の線状のパターンＰ１〜Ｐ４およびそれらが交差する矩形状のパターンＰ５〜Ｐ７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２２としては、例えば、パターンの形状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。この例では、上下に延びる右端の線状のパターンＰ３の線幅を計測する場合の教示について説明する。

次に、表示した教示用画像２２に対して、図８に示すように、パターンＰ３の線幅の計測に必要な幅(座標)２３，２４を指定入力する（ステップＳ２）。これによって、指定された幅(座標)２３，２４の間の輝度プロファイル２５が、例えば、図９に示すように表示される（ステップＳ３）。

この図９では、輝度プロファイル２５を、説明の便宜上、簡略化して台形状として示している。

ここで、図９を用いて、輝度プロファイル２５およびこの輝度プロファイル２５を用いた計測の概要を説明する。図９に示すように、例えば、計測位置３２，３３は、輝度が単調増加している輝度勾配部分２６、あるいは、単調減少している輝度勾配部分２７の任意の位置に設定することができ、各輝度勾配部分２６，２７の開始点および終了点は、変曲点２８，２９；３０．３１として規定される。

実際の輝度プロファイルは、一般に、複数の輝度勾配部分が近接した複雑な形状であり、複数の輝度勾配部分が含まれるために、図７に示すように、計測位置を設定する前に、その計測位置の設定の前提となる輝度勾配部分を設定する必要がある（ステップＳ４）。

この輝度勾配部分の設定は、例えば、図１０に示すように、輝度勾配の向き（正負）、輝度勾配部分の階調差である高さ３２、および、無視すべき輝度勾配のノイズレベル３３を指定することによって行われる。輝度勾配の向きとは、勾配の正負、すなわち、輝度が暗から明に変化するか、明から暗に変化するかをいい、図１０では、輝度勾配の向きが、暗から明に変化する部分を示している。

かかる輝度勾配部分の設定の後に、図７に示すように、計測位置の設定を行う（ステップＳ５）。

この計測位置の設定は、例えば、図１１に示すように、設定された輝度勾配部分の変曲点である開始点３４から終了点３５までの勾配の高さを１００％として、計測位置３６を、例えば、開始点３４から何％の位置、あるいは、終了点３５から何％の位置として指定する。図１１では、５０％の例を示している。

以上の設定が終了すると、計測装置は、これらの設定条件に従って、輝度プロファイルから輝度勾配部分を検索し、検索した輝度勾配部分に対する計測位置を求め、この計測位置３６を、例えば、図１２に示すように表示する（ステップＳ６）。ユーザは、この表示を見て、計測したい位置に指定できたか否かを確認することができ（ステップＳ７）、指定できているときには、その内容が、計測装置に登録されて計測位置の教示が終了する。また、計測したい位置に指定できていないときにき、指定をやり直すことになる。
なお、実際に計測されるパターンの線幅は、例えば、上述の図９に示すように、教示された両計測位置３２，３３間の距離Ｗとして算出される。
特許３７６５０６１号公報

かかる従来例では、計測装置は、図１２に示すように、輝度プロファイルおよび計測位置３６のみを表示するものであるために、複数の輝度勾配部分が近接するような複雑な輝度プロファイルでは、ユーザは、輝度プロファイルのどの輝度勾配部分を用いて計測値が求められて表示されているかを把握できない場合がある。

例えば、図１３の輝度プロファイル、この輝度プロファイルでは、二つの輝度勾配部分４１，４２を分かり易くするために、簡略化して示しているのであるが、かかる輝度プロファイルにおいて、ユーザの設定内容に基づいて、計測装置が検索した輝度勾配部分が、勾配の高さがＡである第１の輝度勾配部分４１であるのか、あるいは、勾配の高さがＢである第２の輝度勾配部分４２であるのかを、複雑な輝度プロファイルでは、ユーザが把握できない場合がある。

このため、ユーザが、想定していた輝度勾配部分が、例えば、第２の輝度勾配部分４２であるのに対して、設定内容に基づいて、計測装置が検索した輝度勾配部分が、第１の輝度勾配部分４１であるときには、輝度勾配部分の開始点あるいは終了点からの割合として設定される計測位置４５がずれることになり、この結果、正しい計測が行われないという課題がある。

また、かかる場合、ユーザは、意図した輝度勾配部分とは異なる輝度勾配部分が設定されていることを把握できず、誤って教示が行われたことを認識できないのであるから、実際の計測を開始して、計測値の異常を知ったときに、実際の計測対象のパターンの線幅などの異常であるのか、教示の失敗であるかといった原因を究明するのが容易でないといった課題もある。

本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、ユーザが意図した内容と異なる内容が教示されることによる誤計測や計測失敗が生じるのを防止することを目的とする。

（１）本発明の計測位置教示方法は、表示部を有する計測装置に対して、教示用画像の輝度プロファイルを用いて計測位置を教示する際に、前記計測位置を前記表示部に表示する方法であって、設定に基づいて、前記輝度プロファイルに含まれる輝度勾配部分を検索し、検索した輝度勾配部分における前記計測位置を求め、前記輝度勾配部分を含む前記輝度プロファイルを、前記輝度勾配部分の変曲点および前記計測位置を特定した状態で表示するものである。

輝度プロファイルは、前記教示用画像における計測位置を含む二点間の輝度プロファイルであるのが好ましい。

特定した状態とは、特に示した状態をいい、例えば、丸や三角等のマークや線を付した状態などをいう。

本発明の計測位置表示方法によると、設定に基づいて検索された輝度勾配部分の変曲点が特定された状態で、計測位置と共に表示されるので、ユーザが意図した輝度勾配部分に対して計測位置が設定されたか否かを目視確認できることになり、ユーザが意図してない輝度勾配部分に対して計測位置が設定されて誤計測や計測失敗が生じるのを防止することができる。したがって、ユーザの意図しない教示が行われて、ユーザがそれに気づかず、誤計測や計測失敗が生じ、その原因の究明に手間取るといったこともない。

（２）本発明の計測位置表示方法の一つの実施形態では、前記設定が、前記輝度プロファイルに含まれる前記輝度勾配部分を指定する設定および該輝度勾配部分における前記計測位置を指定する設定である。

輝度勾配部分の指定は、輝度勾配部分の勾配の向き、すなわち、勾配の正負、輝度の階調差である勾配の高さ、検索の際に無視するノイズレベルの指定などであるのが好ましい。

この実施形態によると、設定に基づいて、指定された輝度勾配部分が検索され、検索された輝度勾配部分について、指定された計測位置が求められる。

（３）本発明の計測位置表示方法の他の実施形態では、前記計測位置の指定が、前記輝度勾配部分の開始点または終了点である前記変曲点を基準として行われる。

計測位置の指定は、輝度勾配部分の開始点から終了点までの勾配の高さに対する、開始点あるいは終了点を基準とした割合として指定するのが好ましい。

この実施形態によると、計測位置の指定の基準となる輝度勾配部分の変曲点である開始点あるいは終了点が、輝度プロファイルに特定された状態で表示されるので、計測位置の指定が、ユーザの意図した通りに行われたか否かを容易に確認できる。

（４）本発明の計測位置表示方法の一つの実施形態では、前記計測装置は、計測対象を撮像した計測画像と、予め登録されている計測位置を含む計測レシピとに基づいて、計測画像の輝度プロファイルに含まれる輝度勾配部分を検索して、教示された前記計測位置を求めるものであり、前記計測画像の輝度プロファイルに含まれる前記輝度勾配部分の変曲点のデータを保存するものである。

この実施形態によると、計測画像の輝度プロファイルの輝度勾配部分の変曲点のデータを保存するので、計測が正しく行われなかった場合には、変曲点および計測位置を特定した状態の輝度勾配部分を含む輝度プロファイルを表示することにより、意図した輝度勾配部分に対して計測位置が設定されているか否かを確認できるので、原因の究明が容易となる。

（５）本発明の計測装置は、計測対象を撮像した計測画像と、予め登録されている計測位置を含む計測レシピとに基づいて、計測位置を求めて計測を行う計測装置であって、前記計測位置を教示するための教示用画像の輝度プロファイルが表示される表示部と、前記輝度プロファイルにおける前記計測位置を設定するための設定データが入力される入力部と、前記設定データに基づいて、前記輝度プロファイルに含まれる輝度勾配部分を検索して、該輝度勾配部分における前記計測位置を求める検索部とを備え、前記検索部は、検索した前記輝度勾配部分を含む前記輝度プロファイルを、前記輝度勾配部分の変曲点および前記計測位置を特定した状態で前記表示部に表示するものである。

本発明の計測装置によると、設定に基づいて検索された輝度勾配部分の変曲点が特定された状態で、計測位置と共に表示されるので、ユーザが意図した輝度勾配部分に対して計測位置が設定されたか否かを目視確認できることになり、ユーザが意図してない輝度勾配部分に対して計測位置が設定されて誤計測や計測失敗が生じるのを防止することができる。したがって、ユーザの意図しない教示が行われて、ユーザがそれに気づかず、誤計測や計測失敗が生じ、その原因の究明に手間取るといったこともない。

（６）本発明の計測装置の一つの実施形態では、前記設定データが、前記輝度プロファイルに含まれる前記輝度勾配部分を指定するデータおよび該輝度勾配部分における前記計測位置を指定するデータである。

この実施形態によると、設定に基づいて、指定された輝度勾配部分が検索され、検索された輝度勾配部分について、指定された計測位置が求められる。

（７）本発明の計測装置の他の実施形態では、前記計測位置の指定が、前記輝度勾配部分の開始点または終了点である前記変曲点を基準として行われる。

この実施形態によると、計測位置の指定の基準となる輝度勾配部分の変曲点である開始点あるいは終了点が、輝度プロファイルに特定された状態で表示されるので、計測位置の指定が、ユーザの意図した通りに行われたか否かを容易に確認できる。

（８）本発明の計測装置の更に他の実施形態では、前記検索部は、前記計測画像の輝度プロファイルに含まれる輝度勾配部分を検索して、教示された前記計測位置を求めるものであり、前記計測画像の前記輝度プロファイルに含まれる前記輝度勾配部分の変曲点のデータが、記憶される記憶部を備えている。

この実施形態によると、計測画像の輝度プロファイルの輝度勾配部分の変曲点のデータを保存するので、計測が正しく行われなかった場合には、変曲点および計測位置を特定した状態の輝度勾配部分を含む輝度プロファイルを表示することにより、意図した輝度勾配部分に対して計測位置が設定されているか否かを確認できるので、原因の究明が容易となる。

本発明によれば、設定に基づいて検索された輝度勾配部分の変曲点が特定された状態で、計測位置と共に表示されるので、ユーザが意図した輝度勾配部分に対して計測位置が設定されたか否かを目視確認できることになり、ユーザが意図してない輝度勾配部分に対して計測位置が設定されて誤計測や計測失敗が生じるのを防止することができる。したがって、ユーザの意図しない教示が行われて、ユーザがそれに気づかず、誤計測や計測失敗が生じ、その原因の究明に手間取るといったこともない。

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）
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。

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２０と、教示用画像や輝度プロファイルなどが表示されるディスプレイなどの表示装置２１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画像入力部１１と、計測位置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、教示用の設定データ等の入力を行なう入力部としての入力装置２０と、画像入力部１１からの計測画像と記憶部１２の計測レシピに基づく輝度勾配部分の検索および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、表示部としての表示装置２１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。

次に、この実施形態の計測位置の教示の手順について説明する。

ここでは、上述の従来例と同様に、図８の教示用画像２２における上下に延びる線状のパターンＰ３の線幅を計測する場合の教示について説明する。

図３は、教示の手順を説明するための図であり、上述の図７に対応する図である。

先ず、教示用画像２２を表示装置２１に表示し（ステップＳ１）、この教示用画像２２に対して、図８に示すように、パターンＰ３の線幅の計測に必要な幅(座標)２３，２４を、入力装置２０を操作して指定入力し（ステップＳ２）、上述の図９に示すように、指定された両位置の間の輝度プロファイル２５を、表示装置２１に表示する（ステップＳ３）。

次に、計測位置の指定に用いる輝度勾配部分の設定を行う（ステップＳ４）。この輝度勾配部分の設定は、図４に示すように、輝度勾配の向き、すなわち、輝度が暗から明へ変化するか、明から暗へ変化するかの指定を行い（ステップＳ４−１）、次に勾配の高さ（輝度の階調差）を指定し（ステップＳ４−２）、更に、無視する勾配のノイズレベルを指定する（ステップＳ４−３）。

次に、指定した輝度勾配部分に対して、計測位置の設定を行う（ステップＳ５）。この計測位置の設定は、輝度勾配部分の変曲点、すなわち、輝度勾配部分の開始点あるいは終了点を基準として、開始点から終了点までの勾配の高さを１００％としたときの計測位置を、開始点、あるいは、終了点から何％として指定する。

以上の設定によって、計測装置１は、輝度プロファイルから設定された条件に合致する輝度勾配部分を検索し、検索した輝度勾配部分に対して、指定した計測位置を求める。

次に、表示装置２１に、求めた計測位置を表示する（ステップＳ６−１）。この計測位置の表示では、例えば、図５に示すように、検索した輝度勾配部分を含む輝度プロファイルが、前記輝度勾配部分の変曲点４３，４４および計測位置４５を特定した状態で表示される。

このように、計測位置４５の設定に用いた輝度勾配部分の変曲点４３，４４が特定されて表示されるので、複数の輝度勾配部分が近接するような複雑な輝度プロファイルであっても、計測に用いられた輝度勾配部分を、ユーザは、一目で把握できることになり、意図した輝度勾配部分が設定されているか否かを容易に判断することができる（ステップＳ６−２）。

更に、ユーザは、計測位置４５が、計測したい位置に設定されているか否かを確認することができる（ステップＳ７）。

輝度勾配部分あるいは計測位置が、ユーザが意図する通りの設定となっているときには、その内容が、計測装置１に登録されて計測位置の教示が終了する。

なお、輝度勾配部分あるいは計測位置が、ユーザが意図する設定と異なる場合には、設定をやり直す。

なお、図５では、輝度勾配部分の変曲点を、黒三角のマークで特定したけれども、これに限らず、例えば、図６に示すように、変曲点４３，４４に平行な線のみで表示してもよく、その他の表示であってもよい。

本発明の他の実施形態として、教示用画像の輝度勾配部分の変曲点のデータおよび計測画像の検索された輝度勾配部分の変曲点のデータを保存するようにしてもよい。

このように変曲点のデータを保存しておくことにより、計測に異常が生じた場合には、変曲点および計測位置を特定した状態の輝度勾配部分を含む輝度プロファイルを表示して、ユーザが意図した輝度勾配部分に対して計測位置が設定されているか否かを確認できることになり、計測の異常の原因の究明が容易となる。

本発明は、計測画像に基づいて、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。 限定したサーチ範囲を示す図である。 本発明の実施形態に係る計測位置の教示の手順を説明するための図である。 本発明の実施形態の計測位置の表示例を示す図である。 計測位置の他の表示例を示す図である。 計測位置の教示の手順を説明するための図である。 教示画像を示す図である。 輝度プロファイル示す図である。 輝度勾配部分の設定内容を説明するための輝度プロファイルを示す図である。 計測位置の説明を説明するための輝度プロファイルを示す図である。 計測位置の表示例を示す図である。 従来の課題を説明するための輝度プロファイルを示す図である。

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 (8)

1. 表示部を有する計測装置に対して、教示用画像の輝度プロファイルを用いて計測位置を教示する際に、前記計測位置を前記表示部に表示する方法であって、
   設定に基づいて、前記輝度プロファイルに含まれる輝度勾配部分を検索し、
   検索した輝度勾配部分における前記計測位置を求め、
   前記輝度勾配部分を含む前記輝度プロファイルを、前記輝度勾配部分の変曲点および前記計測位置を特定した状態で表示することを特徴とする計測位置表示方法。
2. 前記設定が、前記輝度プロファイルに含まれる前記輝度勾配部分を指定する設定および該輝度勾配部分における前記計測位置を指定する設定である請求項１に記載の計測位置表示方法。
3. 前記計測位置の指定が、前記輝度勾配部分の開始点または終了点である前記変曲点を基準として行われる請求項２に記載の計測位置表示方法。
4. 前記計測装置は、計測対象を撮像した計測画像と、予め登録されている計測位置を含む計測レシピとに基づいて、計測画像の輝度プロファイルに含まれる輝度勾配部分を検索して、教示された前記計測位置を求めるものであり、
   前記計測画像の輝度プロファイルに含まれる前記輝度勾配部分の変曲点のデータを保存する請求項１〜３のいずれか１項に記載の計測位置表示方法。
5. 計測対象を撮像した計測画像と、予め登録されている計測位置を含む計測レシピとに基づいて、計測位置を求めて計測を行う計測装置であって、
   前記計測位置を教示するための教示用画像の輝度プロファイルが表示される表示部と、
   前記輝度プロファイルにおける前記計測位置を設定するための設定データが入力される入力部と、
   前記設定データに基づいて、前記輝度プロファイルに含まれる輝度勾配部分を検索して、該輝度勾配部分における前記計測位置を求める検索部とを備え、
   前記検索部は、検索した前記輝度勾配部分を含む前記輝度プロファイルを、前記輝度勾配部分の変曲点および前記計測位置を特定した状態で前記表示部に表示することを特徴とする計測装置。
6. 前記設定データが、前記輝度プロファイルに含まれる前記輝度勾配部分を指定するデータおよび該輝度勾配部分における前記計測位置を指定するデータである請求項５に記載の計測装置。
7. 前記計測位置の指定が、前記輝度勾配部分の開始点または終了点である前記変曲点を基準として行われる請求項６に記載の計測装置。
8. 前記検索部は、前記計測画像の輝度プロファイルに含まれる輝度勾配部分を検索して、教示された前記計測位置を求めるものであり、
   前記計測画像の前記輝度プロファイルに含まれる前記輝度勾配部分の変曲点のデータが、記憶される記憶部を備える請求項５〜７のいずれか１項に記載の計測装置。

Images