JP2011117914A - オブジェクト制御システム、オブジェクト制御方法、プログラム、及び回転中心位置特定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】たとえ撮像部の設置位置がずれた場合でも、オブジェクトの目標位置への移動に時間が掛かることを抑制できるオブジェクト制御システムを提供する。
【解決手段】オブジェクト制御システムは、オブジェクトに対して予め定められた第１オブジェクト線を示す第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部と、第１画像内の第１基準目印に基づいて、第１画像に対して予め定められた第１目標オブジェクト線と第１オブジェクト線との間の角度を示す第１差分角度を取得する角度取得部と、前記第１差分角度に基づいてオブジェクトを回転させる回転機構を制御するオブジェクト制御部とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、オブジェクト制御システム、オブジェクト制御方法、プログラム、及び回転中心位置特定装置に関する。

特許文献１には、位置決め対象物を位置決めする位置決め装置が開示されている。当該位置決め装置は、テーブルに設置された当該対象物に設けられたマークを含む画像を、テーブルを移動させながら少なくとも１台のカメラで撮像する。当該位置決め装置は、各画像を用いてマークの位置とマークの目標位置とのずれ量を算出し、そのずれが解消するまで、テーブルを回転あるいは平行移動させる。また、特許文献２には、ワークの回転ずれを補正するのに必要なステージの回転中心の座標を取得するワーク位置決め装置が開示されている。当該ワーク位置決め装置は、２台のカメラによる２回の撮像で得られた各画像から各マークの位置を示すそれぞれの座標を計測する。当該ワーク位置決め装置は、各座標から取得された各マークの移動量と予め入力されたマーク間の距離とを用いてステージの回転角度を算出し、回転角度と各マークのそれぞれの座標とを用いてステージの回転中心の座標を算出する。特許文献３には、チップ状の電子部品を電子回路基板の所定の位置に装着する電子部品装着装置が開示されている。当該電子部品装着装置では、予め入力された吸着ノズルの位置データと、カメラで撮像された画像に基づいて取得された電子部品の基準位置の位置データとに基づいて吸着ノズルを回転させることで電子部品の姿勢を補正する。

特許第３５３１６７４号公報 特開２００６−４９７５５号公報 特開平５−４８２９５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、マークの位置とマークの目標位置とのずれが解消するまで何度もテーブルを回転あるいは平行移動しなければならない場合がある。特許文献２あるいは特許文献３に記載のような装置では、例えば撮像部の設置位置がずれた場合に電子部品の姿勢を容易に補正できない、あるいはステージの回転中心の座標に誤差が生じ、オブジェクトの目標位置への移動に時間を要する場合がある。そこで、たとえ撮像部の設置位置がずれた場合でも、オブジェクトの目標位置への移動に時間が掛かることを抑制できるオブジェクト制御システムが望まれている。

上記課題を解決するために、本発明の１つの態様のオブジェクト制御システムは、オブジェクトに対して予め定められた第１オブジェクト線を示す第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部から、前記第１画像を取得する画像取得部と、第１画像内の第１基準目印に基づいて、第１画像に対して予め定められた第１目標オブジェクト線と第１オブジェクト線との間の角度を示す第１差分角度を取得する角度取得部と、前記第１差分角度に基づいて前記オブジェクトを回転させる回転機構を制御するオブジェクト制御部と、を備える。

上記オブジェクト制御システムにおいて、前記画像取得部は、オブジェクトに対して予め定められた第２オブジェクト線を示す第２基準目印を含む第２画像を撮像する第２撮像部から、前記第２画像を取得し、角度取得部は、第２画像内の第２基準目印に基づいて、第２画像に対して予め定められた第２目標オブジェクト線と第２オブジェクト線との間の角度を示す第２差分角度をさらに取得し、オブジェクト制御部は、前記第２差分角度に基づいて回転機構を制御してもよい。

上記オブジェクト制御システムにおいて、第１撮像部及び第２撮像部に対するそれぞれの重みを格納する重み格納部をさらに備え、前記第１差分角度、及び前記第２差分角度に対して、第１撮像部に対する重み、及び第２撮像部に対する重みをそれぞれ課し、それぞれの重みが課された第１差分角度及び第２差分角度に基づいて回転機構を制御してもよい。

上記オブジェクト制御システムにおいて、第１撮像部と第２撮像部とは、分解能が異なり、重み格納部は、分解能が高いほうが低いほうより大きい値となるように、第１撮像部及び第２撮像部に対するそれぞれの重みを格納してもよい。

上記オブジェクト制御システムにおいて、オブジェクト制御部は、オブジェクトを平行移動させる平行移動機構をさらに制御し、オブジェクト制御部は、第１基準目印と第１画像に対して予め定められた第１目標基準目印とに基づいてオブジェクトの第１平行移動量を特定し、第２画像と第２画像に対して予め定められた第２目標基準目印とに基づいてオブジェクトの第２平行移動量を特定し、第１平行移動量及び第２平行移動量に対して第１撮像部に対する重み、及び第２撮像部に対する重みをそれぞれ課し、それぞれの重みが課された第１平行移動量及び第２平行移動量に基づいて、平行移動機構を制御してもよい。

上記オブジェクト制御システムにおいて、第１撮像部と第２撮像部とは、解像度が異なることで、分解能が異なってもよい。

上記オブジェクト制御システムにおいて、第１撮像部と第２撮像部とは、撮像範囲が異なることで、分解能が異なってもよい。

上記オブジェクト制御システムにおいて、第１画像内に第１基準目印が含まれるか否かを判定する判定部をさらに備え、オブジェクト制御部は、第１基準目印が第１画像内に含まれていない場合、第２差分角度に基づいて、第１画像内に第１基準目印が含まれるように、回転機構を制御してもよい。

上記オブジェクト制御システムにおいて、第１画像内に第１基準目印が含まれるか否かを判定する判定部をさらに備え、オブジェクト制御部は、第１基準目印が第１画像内に含まれていない場合、第２角度を第２目標角度に近づけるべく、回転機構を制御してもよい。

上記オブジェクト制御システムにおいて、オブジェクトを保持する保持部材を回転させる回転機構の回転中心位置を特定するキャリブレーション部をさらに備え、画像取得部は、保持部材に対して予め定められた第１目印を含む第１目印画像を第１撮像部より取得し、キャリブレーション部は、回転機構が保持部材を回転させる前及び回転させた後に画像取得部により取得される２つの第１目印画像に含まれるそれぞれの第１目印を結ぶ直線を底辺、及び回転機構の回転量に対応する角度を頂角とする二等辺三角形を取得し、二等辺三角形の頂角の頂点の第１目印画像内における位置に基づいて回転中心位置を取得し、オブジェクト制御部は、回転中心位置に基づいて回転機構を制御してもよい。

上記オブジェクト制御部システムにおいて、オブジェクトを保持する保持部材を回転させる回転機構の回転中心位置を特定するキャリブレーション部をさらに備え、画像取得部は、保持部材の少なくとも一部を含む画像を第１撮像部を介して取得し、キャリブレーション部は、回転機構が保持部材を回転させる前及び回転させた後の画像に含まれる保持部材に対して定められた第１目印の位置に基づいて、回転機構の第１回転中心位置を特定する第１回転中心位置特定部と、第１回転中心位置に基づいて第１回転中心位置より第１撮像部の撮像範囲に近い設定回転中心位置を定め、設定回転中心位置を中心として回転機構が保持部材を回転させる前及び回転させた後の画像に含まれる保持部材に対して定められた第２目印の位置に基づいて、回転機構の第２回転中心位置を特定する第２回転中心位置特定部と、設定回転中心位置と第２回転中心位置とに基づいて第１回転中心位置を補正する回転中心位置補正部と、を備え、オブジェクト制御部は、補正された第１回転中心位置に基づいて回転機構を制御する。

上記オブジェクト制御システムにおいて、第１回転中心位置特定部は、第１撮像部の撮像範囲外の回転中心位置を中心として回転機構が保持部材を回転させる前及び回転させた後の画像に含まれる第１目印の位置に基づいて、回転機構の第１回転中心位置を特定し、第２回転中心位置特定部は、第１撮像部の撮像範囲に含まれる設定回転中心位置を中心として回転機構が保持部材を回転させる前及び回転させた後の画像に含まれる第２目印の位置に基づいて、回転機構の第２回転中心位置を特定してもよい。

本発明の１つの態様の回転中心位置特定装置は、オブジェクトを保持する保持部材を回転させる回転機構の回転中心位置を特定する回転中心位置特定装置であって、保持部材の少なくとも一部を含む画像を撮像する撮像部から画像を取得する画像取得部と、回転機構が保持部材を回転させる前及び回転させた後の画像に含まれる保持部材に対して定められた第１目印の位置に基づいて、回転機構の第１回転中心位置を特定する第１回転中心位置特定部と、第１回転中心位置に基づいて第１回転中心位置より撮像部の撮像範囲に近い設定回転中心位置を定め、設定回転中心位置を中心として回転機構が保持部材を回転させる前及び回転させた後の画像に含まれる保持部材に対して定められた第２目印の位置に基づいて、回転機構の第２回転中心位置を特定する第２回転中心位置特定部と、設定回転中心位置と第２回転中心位置とに基づいて第１回転中心位置を補正する回転中心位置補正部とを備える。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明の実施の形態に関わるオブジェクト制御システムの構成例を示す図である。 第１基準目印としてオブジェクトのいずれかの角部を用いる場合の第１オブジェクト線および第１基準点について説明するための図である。 第２基準目印としてオブジェクトのいずれかの角部を用いる場合の第２オブジェクト線および第２基準点について説明するための図である。 本発明の実施の形態に関わるオブジェクト制御システムの機能ブロックを示す図である。 キャリブレーション部がキャリブレーションにおいて、座標系対応関係を取得する場合の手順の一例を示すフローチャートである。 座標系対応関係保持部に保持されるステージＸＹ座標値とピクセルｘｙ座標値との対応関係を示す座標対応関係テーブルの一例を示す図である。 アライメントの手順の一例を示すフローチャートである。 一方の撮像部に基づく画像が利用できない場合に他方の撮像部に基づく画像を利用してオブジェクトを目標位置に移動させる場合のステージ制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 一方の撮像部で撮像された画像内に基準目印が含まれていなかった場合におけるステージ制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 撮像範囲外の回転中心位置を中心としてステージを回転させた場合の目印の移動軌跡の一例を示す図である。 撮像範囲内の回転中心位置を中心としてステージを回転させた場合の目印の移動軌跡の一例を示す図である。 キャリブレーション部の機能ブロックの一例を示す図である。 キャリブレーション部が回転中心のピクセル座標系における座標値を取得する手順の一例を示すフローチャートである。 ステージ制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、一実施形態に関わるオブジェクト制御システム１００の構成例を示す。オブジェクト制御システム１００は、ステージ１０、ステージ移動機構３０、第１撮像部４０、第２撮像部４２、及びステージ制御装置５０を備える。

ステージ１０は、オブジェクト２０を保持する保持部材として機能し、ステージ１０上にはオブジェクト２０が設置される。ステージ移動機構３０は、ステージ１０を水平方向、つまり図１中のＸＹ方向、及び回転方向、つまり図１中のＺ方向の任印の回転軸を中心とする回転であるθ方向に移動させる。

第１撮像部４０は、オブジェクト２０の一つの角部２０ａを含む画像を、ステージ１０上のオブジェクト２０に対して予め定められた第１オブジェクト線を示す第１基準目印を含む画像として撮像する。以下、第１撮像部４０で撮像される画像を「第１画像」という。

第２撮像部４２は、オブジェクト２０の他の角部２０ｃを含む画像を、ステージ１０上のオブジェクト２０に対して予め定められた第２オブジェクト線を示す第２基準目印を含む画像として撮像する。以下、第２撮像部４２で撮像された画像を、「第２画像」という。

ステージ制御装置５０は、オブジェクト２０の移動を制御するオブジェクト制御部として機能し、第１画像内の第１基準目印及び第２画像内の第２基準目印に基づいて、オブジェクト２０を予め定められた目標位置に移動すべく、ステージ移動機構３０を介してステージ１０の移動を制御する。

上記のように構成された本実施形態に係るオブジェクト制御システム１００では、第１撮像部４０あるいは第２撮像部４２のいずれか一方において予め定められた基準目印を含む画像が撮像できなかった場合でも、他方で撮像された画像に基づいてオブジェクト２０を目標位置に移動できる。

なお、本実施形態では、オブジェクト２０の移動を、ステージ１０を水平方向あるいは回転方向に移動させることで行う例について説明する。しかし、オブジェクト２０の移動は必ずしもステージ１０の移動でなくてもよい。例えば、ステージ１０に設置されたオブジェクト２０を、ステージ１０の上方に設置された吸着装置により吸着し、吸着装置を水平方向あるいは回転方向に移動させることで、オブジェクト２０を移動させてもよい。

図２Ａは、第１基準目印としてオブジェクト２０の角部２０ａを用いる場合の第１画像１２０内におけるオブジェクト２０の傾きを示す第１オブジェクト線の一例を示す。本実施形態では、角部２０ａの一方の側面２２ａが第１オブジェクト線に相当する。また、第１オブジェクト線、つまり側面２２ａと第１ピクセル座標系のｙ軸との間の角度が第１角度θ１を示す。さらに、本実施形態では、角部２０ａの頂点２０ｂが、第１画像内におけるオブジェクト２０の第１ピクセル座標系の位置を示す第１基準点に相当する。なお、図２Ａにおいて、破線で示すオブジェクト２０'は、目標位置におけるオブジェクト２０の第１画像内における位置を示す。ここで、オブジェクト２０'の角部２０ａ'が第１目標基準目印を示す。さらに角部２０ａ'の一方の側面２２ａ'が第１目標オブジェクト線を示し、角部２０ａ'の頂点２０ｂ'が第１目標基準点を示す。また、第１目標オブジェクト線とｙ軸との間の角度が第１目標角度θｔ１を示す。

図２Ｂは、第２基準目印としてオブジェクト２０の角部２０ｃを用いる場合の第２画像１２２内におけるオブジェクト２０の傾きを示す第２オブジェクト線の一例を示す。本実施形態では、角部２０ｃの一方の側面２２ｃが第２オブジェクト線に相当する。また、第２オブジェクト線、つまり、側面２２ｃと第２ピクセル座標系のｙ軸との間の角度が第２角度θ２を示す。さらに、本実施形態では、角部２０ｃの頂点２０ｄが、第２画像内におけるオブジェクト２０の第２ピクセル座標系の位置を示す第２基準点に相当する。なお、図２Ｂにおいて、破線で示すオブジェクト２０'は、目標位置におけるオブジェクト２０の第２画像内における位置を示す。ここで、オブジェクト２０'の角部２０ｃ'が第２目標基準目印を示す。さらに角部２０ｃ'の一方の側面２２ｃ'が第２目標オブジェクト線を示し、角部２０ｃ'の頂点２０ｄ'が第２目標基準点を示す。また、第２目標オブジェクト線とｙ軸との間の角度が第２目標角度θｔ２を示す。

本実施形態に係るステージ制御装置５０は、第１画像及び第２画像に基づいて、第１画像内におけるオブジェクト２０の第１ピクセル座標系における現在の位置、及び第２画像内におけるオブジェクト２０の第２ピクセル座標系における現在の位置を、予め取得された第１画像内におけるオブジェクト２０の目標位置、及び第２画像内におけるオブジェクトの目標位置に近づけるべく、ステージ移動機構３０を制御する。

より具体的には、ステージ制御装置５０は、第１画像内における第１基準目印に示される第１オブジェクト線と予め定められた第１目標オブジェクト線との間の角度、及び第２画像内における第２基準目印に示される第２オブジェクト線と予め定められた第２目標オブジェクト線との間の角度を取得する。以下、第１オブジェクト線と予め定められた第１目標オブジェクト線との間の角度を、「第１差分角度」という。また、第２オブジェクト線と予め定められた第２目標オブジェクト線との間の角度を、「第２差分角度」という。

ステージ制御装置５０は、当該第１差分角度及び当該第２差分角度に基づいてオブジェクト２０を目標位置に移動させるために必要なステージ１０の回転量を、目標回転量として取得する。より具体的には、本実施形態では、ステージ制御装置５０は、第１差分角度と第２差分角度との平均を示す平均差分角度を、目標回転量として取得する。

さらに、ステージ制御装置５０は、第１画像内における第１基準目印により示される第１基準点を目標回転量だけ回転させた場合の第１ピクセル座標系のｘｙ座標値と、第１画像内における第１目標基準点の第１ピクセル座標系のｘｙ座標値との差分を示す第１差分ｘｙ座標値を取得する。同様に、ステージ制御装置５０は、第２画像内における第２基準目印により示される第２基準点を目標回転量だけ回転させた場合の第２ピクセル座標系のｘｙ座標値と、第２画像内における第２目標基準点の第２ピクセル座標系のｘｙ座標値との差分を示す第２差分ｘｙ座標値を取得する。次いで、ステージ制御装置５０は、当該第１差分ピクセルｘｙ座標値と当該第２差分ピクセルｘｙ座標値とに基づいて、オブジェクト２０を目標位置に移動させるために必要なステージ１０のＸ方向の平行移動量及びＹ方向の平行移動量を、Ｘ方向の目標移動量及びＹ方向の目標移動量として取得する。より具体的には、本実施形態では、ステージ制御装置５０は、第１差分ｘｙ座標値に基づいてＸ方向及びＹ方向の第１平行移動量を特定し、第２差分ｘｙ座標値に基づいてＸ方向及びＹ方向の第２平行移動量を特定し、Ｘ方向及びＹ方向の平行移動量のそれぞれの平均を算出することでＸ方向の目標移動量及びＹ方向の目標移動量を取得する。

ステージ制御装置５０は、上記のように取得された目標回転量、Ｘ方向の目標移動量及びＹ方向の目標移動量に基づいて、ステージ移動機構３０を制御することで、オブジェクト２０を目標位置に移動させる。

なお、本実施形態では、オブジェクト２０のいずれかの角部が、第１基準目印及び第２基準目印を示す例について説明する。しかし、第１基準目印及び第２基準目印は、それぞれの画像においてオブジェクト２０の傾きが取得できる目印であればよい。よって、第１基準目印及び第２基準目印は、オブジェクト２０に予め付された角度を有するマークであってもよい。また、第１基準目印及び第２基準目印は、それぞれオブジェクト２０に予め付された２つの点であってもよい。つまり、当該２つの点を結ぶ直線がオブジェクト線であって、当該２つの点のいずれか一方が基準点であってもよい。すなわち、オブジェクト線は、基準目印に対して予め定められた可視化されていない仮想的な線でもよい。オブジェクト線は、基準目印に対して予め定められた基準軸、例えば基準目印の慣性モーメントを最小にする回転軸に対して予め定められた仮想的な線でもよい。また、オブジェクト線は、オブジェクト２０に対して予め定められた座標系に基づいて予め定められた仮想的な線でもよい。

さらに、本実施形態では、オブジェクト２０の異なる位置における目印が、第１基準目印及び第２基準目印を示す例について説明する。つまり、第１撮像部４０及び第２撮像部４２が、オブジェクト２０のそれぞれ異なる位置を撮像する例について説明する。しかし、オブジェクト２０の異なる位置における目印が第１基準目印と第２基準目印を示さなくてもよい。つまり、オブジェクト２０の同一の位置における目印が第１基準目印と第２基準目印を示してもよい。よって、第１撮像部４０及び第２撮像部４２は、オブジェクト２０の同一位置を撮像しても構わない。

図３は、オブジェクト制御システム１００の機能ブロックを示す。第１撮像部４０は、画像取得部５１を介して第１画像をキャリブレーション部５２及びアライメント部６０に提供する。同じく、第２撮像部４２は、画像取得部５１を介して第２画像をキャリブレーション部５２及びアライメント部６０に提供する。

ステージ移動機構３０は、ステージ１０をＸ方向に平行移動させるＸ方向移動機構３２と、ステージ１０をＹ方向に平行移動させるＹ方向移動機構３４と、ステージ１０をＺ方向の回転軸を中心に回転させる回転機構として機能するθ方向移動機構３６とを備える。

ステージ制御装置５０は、画像取得部５１、キャリブレーション部５２、座標系対応関係保持部５４、回転中心座標値保持部５６、アライメント部６０、目標座標値保持部７０、及びステージ制御部８０を備える。

画像取得部５１は、第１撮像部４０により撮像された第１画像及び第２撮像部４２により撮像された第２画像を取得し、取得された第１画像及び第２画像をキャリブレーション部５２及びアライメント部６０に提供する。

キャリブレーション部５２は、第１画像及び第２画像に含まれるステージ１０上の予め定められたそれぞれのステージ基準点の移動軌跡に基づいてキャリブレーションを行う。すなわち、キャリブレーション部５２は、ステージ１０と第１撮像部４０及び第２撮像部４２との位置関係、つまり、ステージ１０の直交座標系（「ステージ座標系」という場合がある。）と、第１撮像部４０及び第２撮像部４２の撮像範囲における直交座標系である第１ピクセル座標系及び第２ピクセル座標系との対応関係を示す座標系対応関係を取得する。さらに、キャリブレーション部５２は、ステージ１０の回転中心におけるステージ座標系のＸＹ座標値（「ステージＸＹ座標値」という場合がある。）と第１ピクセル座標系のｘｙ座標値（「第１ピクセルｘｙ座標値」という場合がある。）及び第２ピクセル座標系のｘｙ座標値（「第２ピクセルｘｙ座標値」という場合がある。）との対応関係を示す回転中心座標値対応関係を取得する。なお、座標系対応関係及び回転中心座標値対応関係を取得する手順については後述する。

座標系対応関係保持部５４は、キャリブレーション部５２により取得された座標系対応関係を保持する。また、回転中心座標値保持部５６は、キャリブレーション部５２により取得された回転中心座標値対応関係を保持する。

アライメント部６０は、角度取得部６２と基準点座標値取得部６４とを備え、第１画像及び第２画像に基づいて、オブジェクト２０を目標位置に移動させるべく、アライメントを行う。

角度取得部６２は、第１画像内の第１基準目印に基づいて、第１画像に対して予め定められた第１基準線として、例えば、第１ピクセル座標系におけるｙ軸と、第１画像内における第１オブジェクト線との間の角度である第１角度を取得する。同様に、角度取得部６２は、第２画像内の第２基準目印に基づいて、第２画像に対して予め定められた第２基準線として、例えば、第２ピクセル座標系におけるｙ軸と、第２画像内における第２オブジェクト線との間の角度である第２角度を取得する。つまり、第１基準目印をオブジェクト２０の角部２０ａとした場合、角度取得部６２は、第１画像に基づいて、第１ピクセル座標系におけるｙ軸と側面２２ａとの間の角度を第１角度として取得する。同様に、第２基準目印をオブジェクト２０の角部２０ｃとした場合、角度取得部６２は、第２画像に基づいて、第２ピクセル座標系におけるｙ軸と側面２２ｄとの間の角度を第２角度として取得する。

基準点座標値取得部６４は、第１画像内の第１基準目印に示される第１基準点の第１ピクセルｘｙ座標値を取得する。同様に、基準点座標値取得部６４は、第２画像内の第２基準目印に示される第２基準点の第２ピクセルｘｙ座標値を取得する。例えば、第１基準目印をオブジェクト２０の角部２０ａとした場合、基準点座標値取得部６４は、第１基準点の第１ピクセルｘｙ座標値として、角部２０ａの頂点２０ｂの第１ピクセルｘｙ座標値を取得する。同様に、第２基準目印をオブジェクト２０の角部２０ｃとした場合、基準点座標値取得部６４は、第２基準点の第２ピクセルｘｙ座標値として、角部２０ｃの頂点２０ｄの第２ピクセルｘｙ座標値を取得する。

目標座標値保持部７０は、オブジェクト２０を目標位置に設置した場合に、第１撮像部４０及び第２撮像部４２で撮像される第１画像及び第２画像に基づいて、角度取得部６２により取得された第１角度及び第２角度を、第１目標角度及び第２目標角度として保持する。

さらに目標座標値保持部７０は、基準点座標値取得部６４により取得された第１基準点の第１ピクセルｘｙ座標値及び第２基準点の第２ピクセルｘｙ座標値を、第１目標ピクセルｘｙ座標値及び第２目標ピクセルｘｙ座標値として、保持する。

ステージ制御部８０は、第１画像及び第２画像に基づいて取得された第１角度及び第２角度を、目標座標値保持部７０に保持される第１目標角度及び第２目標角度に近づけるべく、ステージの目標回転量を特定する。また、ステージ制御部８０は、第１画像及び第２画像に基づいて取得された第１基準点の第１ピクセルｘｙ座標値及び第２基準点の第２ピクセルｘｙ座標値を、目標座標値保持部７０に保持される第１目標ピクセルｘｙ座標値及び第２目標ピクセルｘｙ座標値に近づけるべく、ステージのＸ方向及びＹ方向の移動量を特定する。

図４は、キャリブレーション部５２がキャリブレーションにおいて、座標系対応関係を取得する場合の手順の一例を示すフローチャートである。キャリブレーション部５２は、まず、ステージ１０の回転中心のステージＸＹ座標値と、第１撮像部４０で撮像される第１ステージ基準点及び第２撮像部４２で撮像される第２ステージ基準点のステージＸＹ座標値とが予め取得されている基準位置にステージ１０を移動すべく、ステージ制御部８０に対して指示を出す（Ｓ１００）。

次いで、キャリブレーション部５２は、ステージ制御部８０に対してステージ１０をΔθずつ回転移動させるように指示する（Ｓ１０２）。キャリブレーション部５２は、ステージ１０がΔθ回転移動する毎に第１撮像部４０及び第２撮像部４２から第１画像及び第２画像と、第１ステージ基準点のステージ座標値及び第２ステージ基準点のステージ座標値とをそれぞれ取得する（Ｓ１０４）。さらに、キャリブレーション部５２は、第１画像及び第２画像を取得する毎に、第１画像内の第１ステージ基準点の第１ピクセルｘｙ座標値及び第２画像内の第２ステージ基準点の第２ピクセルｘｙ座標値を取得する（Ｓ１０６）。以下、第１ピクセルｘｙ座標値及び第２ピクセルｘｙ座標値を区別する必要がない場合には、「ピクセルｘｙ座標値」と総称する。

次いで、キャリブレーション部５２は、ステージ１０がΔθ回転移動する毎に取得された各ステージ基準点のステージＸＹ座標値と、各ピクセルｘｙ座標値とを対応付けて座標系対応関係保持部５４に登録する。

図５は、座標系対応関係保持部５４に保持されるステージＸＹ座標値とピクセルｘｙ座標値との対応関係を示す座標対応関係テーブルの一例を示す。

さらに、キャリブレーション部５２は、例えば、以下の手順により、回転中心座標値対応関係を取得する。

キャリブレーション部５２は、Δθ回転移動する毎に取得された複数の第１画像内における複数の第１ステージ基準点の複数の第１ピクセルｘｙ座標値を取得し、複数の第１ピクセルｘｙ座標値に基づいて最小二乗法に基づき仮想円弧を特定し、当該仮想円弧の中心に相当する第１ピクセルｘｙ座標値に基づいて、第１ピクセル座標系の回転中心における第１ピクセルｘｙ座標値を取得する。同様に、キャリブレーション部５２は、Δθ回転移動する毎に取得された複数の第２画像に基づいて、第２ピクセル座標系の回転中心における第２ピクセルｘｙ座標値を取得する。さらに、キャリブレーション部５２は、座標対応関係テーブルを参照して、回転中心における第１ピクセルｘｙ座標値及び第２ピクセルｘｙ座標値に対応する各ステージＸＹ座標値を取得する。キャリブレーション部５２は、取得された各ピクセルｘｙ座標値と各ステージＸＹ座標値とを対応付けて、回転中心座標値保持部５６に登録する。

また、キャリブレーション部５２は、以下の手順により、回転中心座標値対応関係を取得してもよい。

キャリブレーション部５２は、第１ステージ基準点を含む第１画像を取得し、回転前の第１画像内における第１ステージ基準点の第１ピクセルｘｙ座標値を回転前の第１ピクセルｘｙ座標値として取得する。次いで、第１画像内に第１ステージ基準点が含まれる範囲、つまり第１ステージ基準点が第１撮像部４０の撮像範囲に含まれる範囲で、ステージ１０を回転させるべく、ステージ１０をΔθ回転するようにステージ制御部８０に指示する。ステージ１０がΔθ回転した後、再度、キャリブレーション部５２は、第１ステージ基準点を含む第１画像を取得する。次いで、キャリブレーション部５２は、回転後の第１画像内における第１ステージ基準点の第１ピクセルｘｙ座標値を回転後の第１ピクセルｘｙ座標値として取得する。Δθ回転前及びΔθ回転後のそれぞれの第１ピクセルｘｙ座標値を取得後、キャリブレーション部５２は、Δθ回転前及びΔθ回転後のそれぞれの第１ピクセルｘｙ座標値からなる直線を底辺、ステージ制御部８０に対して指示したステージ１０の回転量に対応するΔθを頂角とする二等辺三角形を取得する。キャリブレーション部５２は、取得された二等辺三角形の頂角Δθにおける頂点の第１ピクセルｘｙ座標値を、第１ピクセル座標系の回転中心における第１ピクセルｘｙ座標値として取得する。同様に、キャリブレーション部５２は、Δθ回転前の第２画像内における第２ステージ基準点の第２ピクセルｘｙ座標値及びΔθ回転後の第２画像内における第２ステージ基準点の第２ピクセルｘｙ座標値を取得する。さらに、キャリブレーション部５２は、Δθ回転前の第２ピクセルｘｙ座標値及びΔθ回転後の第２ピクセルｘｙ座標値を結ぶ直線を底辺、Δθを頂角とする二等辺三角形を取得し、取得された二等辺三角形の頂角Δθにおける頂点の第２ピクセルｘｙ座標値を、第２ピクセル座標系の回転中心における第２ピクセルｘｙ座標値として取得する。さらに、キャリブレーション部５２は、座標対応関係テーブルを参照して、回転中心における第１ピクセルｘｙ座標値及び第２ピクセルｘｙ座標値に対応する各ステージＸＹ座標値を取得する。キャリブレーション部５２は、取得された各ピクセルｘｙ座標値と各ステージＸＹ座標値とを対応付けて、回転中心座標値保持部５６に登録する。

以上の処理により、キャリブレーション部５２は、ステージ座標系とピクセル座標系それぞれとの座標系対応関係、及び回転中心におけるステージＸＹ座標値とそれぞれのピクセルｘｙ座標値との回転中心座標値対応関係を取得する。なお、上記に示した座標系対応関係及び回転中心座標系対応関係を取得する手順は一例に過ぎず、他の周知の手順を用いてもよい。

図６は、アライメントの手順の一例を示すフローチャートである。アライメント部６０は、ステージ１０上にオブジェクト２０が設置された状態で第１撮像部４０及び第２撮像部４２で撮像された第１画像及び第２画像を取得する（Ｓ２００）。アライメント部６０は、角度取得部６２において、第１画像及び第２画像に基づいて、第１ピクセル座標系のｙ軸と第１画像内における第１オブジェクト線との間の第１角度、及び第２ピクセル座標系のｙ軸と第２画像内における第２オブジェクト線との間の第２角度を取得する（Ｓ２０２）。

アライメント部６０は、目標座標値保持部７０を参照して、第１目標角度及び第２目標角度を取得する。さらに、アライメント部６０は、ステップＳ２００で取得された第１角度と第１目標角度との差分を示す第１差分角度、及びステップＳ２００で取得された第２角度と第２目標角度との差分を示す第２差分角度を取得する（Ｓ２０４）。アライメント部６０は、ステップＳ２０４で取得された第１差分角度及び第２差分角度の平均を取ることで、目標回転量として平均差分角度を取得する（Ｓ２０６）。

また、アライメント部６０は、基準点座標値取得部６４において、第１画像及び第２画像に基づいて、第１画像内における第１基準点の第１ピクセルｘｙ座標値、及び第２画像内における第２基準点の第２ピクセルｘｙ座標値を取得する（Ｓ２０８）。

さらに、アライメント部６０は、ステップＳ２０８で取得された第１ピクセルｘｙ座標値の第１基準点を、キャリブレーションにおいて特定された回転中心位置に対応する第１ピクセルｘｙ座標値を中心に、平均差分角度だけ回転させた場合の第１ピクセル座標値を特定する。同様に、アライメント部６０は、第２ピクセルｘｙ座標値の第２基準点を、キャリブレーションにおいて特定された回転中心位置に対応する第２ピクセルｘｙ座標値を中心に、平均差分角度だけ回転させた場合の第２ピクセル座標値を特定する。加えて、アライメント部６０は、目標座標値保持部７０を参照して、第１目標ピクセルｘｙ座標値及び第２目標ｘｙ座標値を取得し、上記特定された回転後の第１ピクセルｘｙ座標値と第１目標ｘｙ座標値との差分を示す第１差分ピクセルｘｙ座標値、及び上記特定された回転後の第２ピクセルｘｙ座標値と第２目標ｘｙ座標値との差分を示す第２差分ピクセルｘｙ座標値を取得する（Ｓ２１０）。

また、ステージ制御部８０は、ステップＳ２１０で取得された第１差分ピクセルｘｙ座標値に基づいてＸ方向及びＹ方向の第１平行移動量を特定し、第２差分ピクセルｘｙ座標値に基づいてＸ方向及びＹ方向の第２平行移動量を特定する。さらに、ステージ制御部８０は、Ｘ方向の第１平行移動量とＸ方向の第２平行移動量の平均、及びＹ方向の第１平行移動量とＹ方向の第２平行移動量との平均をそれぞれ取ることで、Ｘ方向の平均平行移動量及びＹ方向の平均平行移動量を取得する（Ｓ２１２）。

ステージ制御部８０は、平均差分角度、Ｘ方向の平均平行移動量及びＹ方向の平均平行移動量に基づいて、オブジェクト２０を目標位置に移動すべく、ステージ移動機構３０を制御して、ステージ１０を移動させる。

なお、上記では、アライメント部６０が平均差分角度を取得する例について説明した。しかし、アライメント部６０は、ステップ２０２で取得された第１角度及び第２角度をステージ制御部８０に提供し、ステージ制御部８０が平均差分角度を取得してもよい。

以上、本実施形態によれば、ステージ制御装置５０は、画像内におけるオブジェクト２０の傾きを示すオブジェクト線及び基準点を含む基準目印、例えば、オブジェクト２０の角部の一方の側面と頂点を含む画像を用いて、画像内におけるオブジェクト２０の傾きと位置を取得し、その傾きと位置に基づいて、予め取得された画像内におけるオブジェクト２０の目標傾きと目標位置に近づけるべく、ステージ１０を移動させ、オブジェクト２０を目標位置に移動させる。

本実施形態では、ステージ制御装置５０は、第１撮像部４０及び第２撮像部４２（「撮像部」と総称する場合がある。）で撮像された第１画像及び第２画像（「画像」と総称する場合がある。）それぞれに基づいて、目標差分角度及び目標ピクセル座標値をそれぞれ取得している。つまり、ステージ制御装置５０は、撮像部ごとにステージの移動量を示す目標差分角度及び目標ピクセル座標値を取得している。

例えば、２台の撮像部により撮像されるそれぞれのマークの間の距離を予め入力しておき、その距離に基づいてステージの回転中心の座標を取得する場合には、２台の撮像部の設置位置を正確に行う必要がある。しかし、本実施形態では、撮像部の画像をそれぞれ個別に利用して、それぞれ目標差分角度及び目標ピクセル座標値を取得している。よって、撮像部間の距離等を正確に設置しなくてもよい。また、撮像部の画像をそれぞれ個別に利用して取得されたそれぞれの目標差分角度、及び目標ピクセル座標値までのＸ方向及びＹ方向の平行移動量を平均することで目標回転量、Ｘ方向の目標移動量及びＹ方向の目標移動量を取得している。よって、目標回転量、Ｘ方向の目標移動量及びＹ方向の目標移動量を正確に取得することができる。さらに、マークの位置とマークの目標位置とのずれが解消するまで行う回転あるいは平行移動の回数を低減することができ、オブジェクト２０を目標位置に移動させるまでの時間を短縮することができる。

以上のように、本実施形態では、ステージ制御装置５０は、撮像部ごとにステージの移動量を示す目標差分角度及び目標ピクセル座標値を取得している。よって、たとえ一方の撮像部で撮像された画像に基準目印が含まれていない場合、あるいは一方の撮像部に不具合が生じた場合でも、他方の撮像部で撮像された画像に基づく目標差分角度及び目標ピクセル座標値によりオブジェクト２０を目標位置に移動させることができる。つまり、たとえ一方の撮像部で撮像された画像に基準目印が含まれていない場合、あるいは一方の撮像部に不具合が生じた場合でも、オブジェクト２０を目標位置に移動させるのに掛かる時間を抑制することができる。

なお、本実施形態では、ステージ制御装置５０は、第１角度または第２角度と第１目標角度または第２目標角度との差分から第１差分角度または第２差分角度を取得している。しかし、ステージ制御装置５０は、第１オブジェクト線または第２オブジェクト線と第１目標オブジェクト線または第２目標オブジェクト線とのなす角度から直接第１差分角度または第２差分角度を取得してもよい。

図７は、一方の撮像部に基づく画像が利用できない場合に他方の撮像部に基づく画像を利用してオブジェクト２０を目標位置に移動させる場合のステージ制御装置５０の処理手順を示すフローチャートである。

ステージ制御装置５０は、オブジェクト２０がステージ１０上に設置された状態で、それぞれの撮像部で撮像された画像をそれぞれ取得する（Ｓ３００）。次いで、ステージ制御装置５０は、それぞれの画像を参照して、画像内にそれぞれの基準目印が含まれているか否かを判定する（Ｓ３０２）。判定の結果、含まれている場合には（ステップＳ３０２の判定結果が、肯定「Ｙ」）、上記で示した通り、それぞれの画像に基づいて平均差分角度、Ｘ方向及びＹ方向の平均平行移動量を取得し、平均差分角度、Ｘ方向及びＹ方向の平均平行移動量に基づいてステージを移動させることで、オブジェクト２０を目標位置に移動させる（Ｓ３０４）。一方、ステップＳ３０２の判定の結果、基準目印が含まれない画像が存在する場合（ステップＳ３０２の判定結果が、否定「Ｎ」）、ステージ制御装置５０は、基準目印が含まれている一方の画像に基づいて差分角度及び差分ピクセルｘｙ座標値を取得し、当該差分角度及び当該差分ピクセルｘｙ座標値に基づいてステージを移動させることで、オブジェクト２０を目標位置に移動させる（Ｓ３０６）。

以上の通り、たとえ一方の撮像部で撮像された画像に基準目印が含まれていない場合、あるいは一方の撮像部に不具合が生じた場合でも、他方の撮像部で撮像された画像に基づく目標差分角度及び目標ピクセル座標値によりオブジェクト２０を目標位置に移動させることができる。

また、上記の通り、ステージ制御装置５０では、一方の撮像部で撮像された画像に基づいて、オブジェクト２０の画像内における傾きを含む位置を把握して、ステージ１０を制御することができる。よって、例えば、一方の撮像部で撮像された画像に基準目印が含まれていなかった場合、他方の撮像部で撮像された画像に基づいてステージ１０を制御して、一方の撮像部で撮像される画像内に基準目印が含まれるようにオブジェクト２０を移動させてもよい。

図８は、一方の撮像部で撮像された画像内に基準目印が含まれていなかった場合におけるステージ制御装置５０の処理手順を示すフローチャートである。

ステージ制御装置５０は、オブジェクト２０がステージ１０上に設置された状態で、それぞれの撮像部で撮像されたそれぞれの画像を取得する（Ｓ４００）。次いで、ステージ制御装置５０は、それぞれの画像を参照して、画像内にそれぞれの基準目印が含まれているか否かを判定する（Ｓ４０２）。判定の結果、含まれている場合には（ステップＳ４０２の判定結果が、肯定「Ｙ」）、上記で示した通り、それぞれの画像に基づいて平均差分角度、Ｘ方向及びＹ方向の平均平行移動量を取得し、平均差分角度、Ｘ方向及びＹ方向の平均平行移動量に基づいてステージを移動させることで、オブジェクト２０を目標位置に移動させる（Ｓ４０４）。一方、ステップＳ４０２の判定の結果、基準目印が含まれない画像が存在する場合（ステップＳ４０２の判定結果が、否定「Ｎ」）、ステージ制御装置５０は、基準目印が含まれているいずれか一方の画像に基づいて、一方の画像内におけるオブジェクト２０の傾きを含む位置を把握して、他方の画像内に基準目印が含まれるようにオブジェクト２０を移動させる（Ｓ４０６）。他方の画像内に基準目印が含まれる状態になった場合、ステージ制御装置５０は、平均差分角度、Ｘ方向及びＹ方向の平均平行移動量に基づいてステージを移動させることで、オブジェクト２０を目標位置に移動させる（Ｓ４０６）。

以上のように、本実施形態に係るステージ制御装置５０では、一方の撮像部で撮像された画像に基づいて、画像内におけるオブジェクト２０の傾きを含む位置を把握して、ステージ１０を制御することができる。よって、例えば、一方の撮像部で撮像された画像に基準目印が含まれていなかった場合、他方の撮像部で撮像された画像に基づいてステージ１０を制御して、一方の撮像部で撮像される画像内に基準目印が含まれるようにオブジェクト２０を移動させることができる。

また、上記では、ステージ制御装置５０は、第１差分角度及び第２差分角度の平均、第１差分ピクセルｘｙ座標値及び第２差分ピクセルｘｙ座標値に基づいて特定されるＸ方向及びＹ方向の平行移動量の平均をとることで、ステージの目標移動量を取得している。しかし、ステージ制御装置５０は、第１差分角度及び第２差分角度、Ｘ方向及びＹ方向の第１平行移動量、Ｘ方向及びＹ方向の第２平行移動量に対してそれぞれ重み付けを行い、加重平均によりステージの目標移動量を取得してもよい。

加重平均に基づき目標移動量を取得する場合には、ステージ制御装置５０は、撮像部ごとに定められた重みの値を格納する重み格納部を備える。第１撮像部４０と第２撮像部４２の分解能が異なる場合には、例えば、当該重み格納部は、分解能が高いほうが低いほうより大きい値となるように、第１撮像部４０及び第２撮像部４２に対するそれぞれの重みを格納する。アライメント部６０は、それぞれの撮像部に対応する重みを重み格納部から取得して、第１差分角度及び第２差分角度、Ｘ方向及びＹ方向の第１平行移動量、Ｘ方向及びＹ方向の第２平行移動量に対して、それぞれの重みを課すことで加重平均を行い、加重平均により得られた差分角度、Ｘ方向及びＹ方向の平行移動量に基づいてステージの目標回転量、ステージのＸ方向及びＹ方向の移動量を取得する。

なお、それぞれの撮像部の分解能が異なる場合としては、例えば、それぞれの撮像部の解像度が異なる場合、あるいはそれぞれの撮像部が撮像する撮像範囲が異なる場合などが挙げられる。

さらに、上記では、ステージ制御装置５０は、２つの撮像部から取得された各画像に基づいてステージの目標移動量を取得している。しかし、ステージ制御装置５０は、３つ以上の撮像部から得られる各画像に基づいてステージの目標移動量を取得してもよい。この場合、ステージ制御装置５０は、例えば、それぞれの画像に基づいて取得された差分ピクセルｘｙ座標値から特定されるＸ方向及びＹ方向の平行移動量の重心を取得することで、ステージのＸ方向及びＹ方向の移動量を取得してもよい。

また、各撮像部で撮像された各画像における回転中心のピクセルｘｙ座標値に対応するそれぞれのステージ座標値が一致するとは限らない。よって、座標対応関係テーブルを参照して、各画像における回転中心のピクセルｘｙ座標値に対応するそれぞれのステージ座標値が一致するように、各基準点における各ピクセルｘｙ座標値を補正した後に、補正後の各ピクセルｘｙ座標値に基づいて各差分ピクセルｘｙ座標値を取得してもよい。あるいは、キャリブレーション部５２は、座標対応関係テーブルを参照して、各画像における回転中心のピクセルｘｙ座標値に対応するそれぞれのステージ座標値の平均を算出する。さらに、キャリブレーション部５２は、当該平均されたステージ座標値に対応する各画像における各ピクセルｘｙ座標値を、補正された回転中心のピクセルｘｙ座標値として回転中心座標値保持部５６の登録を書き換えてもよい。

ところで、キャリブレーション時におけるステージ１０の回転中心位置は、初期設定されている回転中心位置、またはオブジェクト２０を実際に移動させる作業が行われる位置に対応する回転中心位置などの場合が多い。したがって、キャリブレーション時の回転中心位置が撮像部の撮像範囲内に含まれるとは限らない。つまり、キャリブレーション部５２は、撮像部の撮像範囲外の回転中心位置を中心としてステージ１０を回転させることでキャリブレーションを行うことが多い。

図９Ａは、撮像範囲外の回転中心位置を中心としてステージ１０を回転させた場合の目印の移動軌跡の一例を示す図である。

撮像範囲１３０ａ外の回転中心位置１３２ａを中心としてステージ１０を回転させた場合、撮像範囲１３０ａに含まれる目印１３４ａの軌跡により描かれる円弧１３６ａは一部である。したがって、その円弧により取得される回転中心位置のピクセルｘｙ座標値に含まれる誤差は比較的大きい場合がある。同様に、撮像範囲１３０ａ外の回転中心位置１３２ａを中心としてステージ１０を回転させた場合、回転前及び回転後の画像に含まれるそれぞれの目印１３４ａに基づいて取得される二等辺三角形の２等辺１３８ａのそれぞれの長さは比較的長く、頂角の角度１４０ａは比較的小さい場合が多い。したがって、その二等辺三角形により取得される回転中心位置のピクセルｘｙ座標値に含まれる誤差が比較的大きい場合がある。

図９Ｂは、撮像範囲内の回転中心位置を中心としてステージ１０を回転させた場合の目印の移動軌跡の一例を示す図である。

撮像範囲１３０ｂ内に含まれる目印１３４ｂの軌跡により描かれる円弧１３６ｂの半径１３８ｂは撮像範囲１３０ａ外の回転中心位置１３２ａに基づく円弧１３６ａの半径１３８ａより小さい。よって、円弧１３６ｂに基づいて取得される回転中心位置１３２ｂのピクセルｘｙ座標値に含まれる誤差は比較的小さい可能性が高い。同様に、撮像範囲１３０ｂ内の回転中心位置１３２ｂを中心としてステージ１０を回転させた場合、取得される二等辺三角形の２等辺のそれぞれの長さは比較的に短く、頂角の角度１４０ｂは比較的大きい。よって、その二等辺三角形に基づいて取得される回転中心位置のピクセルｘｙ座標値に含まれる誤差は比較的小さい可能性が高い。

つまり、撮像範囲に近い回転中心位置を中心としてステージ１０を回転させることで取得される回転中心位置のピクセルｘｙ座標値に含まれる誤差は、撮像範囲から遠い回転中心位置を中心としてステージ１０を回転させることで取得される回転中心位置のピクセルｘｙ座標値に含まれる誤差よりも少ない可能性が高い。

そこで、キャリブレーション部５２は、下記の手順により、回転中心位置のピクセルｘｙ座標値を取得してもよい。

図１０は、キャリブレーション部５２が回転中心のピクセルｘｙ座標値を取得する場合に機能する機能ブロックの一例を示す。

第１回転中心位置特定部５２２は、撮像部の撮像範囲外の回転中心位置である第１回転中心位置を中心としてθ方向移動機構３６がステージ１０を回転させる前及び回転させた後に画像取得部５１を介してそれぞれ画像を取得する。取得されるそれぞれの画像には、ステージ１０に対して予め付されている第１目印が含まれている。第１回転中心位置特定部５２２は、それぞれの画像に含まれるそれぞれの第１目印のピクセルｘｙ座標値に基づいて、θ方向移動機構３６のピクセルｘｙ座標値を第１回転中心位置として特定する。

第２回転中心位置特定部５２４は、第１回転中心位置に基づいて定められた撮像範囲内の設定回転中心位置を中心としてθ方向移動機構３６がステージ１０を回転させる前及び回転させた後に画像取得部５１を介してそれぞれ画像を取得する。取得される画像のそれぞれには、ステージ１０に対して予め付されている第２目印が含まれている。第２回転中心位置特定部５２２は、それぞれの画像に含まれるそれぞれの第２目印のピクセルｘｙ座標値に基づいて、θ方向移動機構３６のピクセルｘｙ座標値を第２回転中心位置として特定する。

回転中心位置補正部５２６は、設定回転中心位置のピクセルｘｙ座標値と第２回転中心位置のピクセルｘｙ座標値との差分ピクセルｘｙ座標値に基づいて第１回転中心位置を補正する。

図１１は、キャリブレーション部５２が、回転中心位置におけるピクセルｘｙ座標値を取得する手順の一例を示すフローチャートである。

まず、第１回転中心位置特定部５２２が、ステージ１０を撮像範囲外の回転中心位置を中心として予め定められた回転量だけ回転するように、ステージ制御部８０に指示する（Ｓ５００）。

第１回転中心位置特定部５２２は、撮像範囲外の回転中心位置を中心としてステージ１０を回転させる前及び回転させた後に画像取得部５１を介して画像をそれぞれ取得する。第１回転中心位置特定部５２２は、取得されたそれぞれの画像に含まれるそれぞれの第１目印のピクセルｘｙ座標値に基づいて回転中心におけるピクセルｘｙ座標値を第１回転中心位置として算出する（Ｓ５０２）。

例えば、第１回転中心位置特定部５２２は、回転前及び回転後に取得した２つの画像に含まれるそれぞれの第１目印のピクセルｘｙ座標値を結ぶ直線を底辺、ステージ制御部８０に対して指示したステージ１０の回転量に対応する角度を頂角とする二等辺三角形に基づいて、第１回転中心位置を示すピクセルｘｙ座標値を取得する。なお、キャリブレーション部５２は、第１目印の移動軌跡に基づいて第１回転中心位置を示すピクセルｘｙ座標値を取得してもよい。つまり、キャリブレーション部５２は、ステージ１０をΔθずつ回転させる。キャリブレーション部５２は、Δθ回転毎に取得した画像のそれぞれに含まれる各第１目印のピクセルｘｙ座標値を取得する。さらに、キャリブレーション部５２は、取得された各ピクセルｘｙ座標値に基づいて最小二乗法に基づき仮想円弧を特定する。キャリブレーション部５２は、特定された仮想円弧の中心に相当するピクセルｘｙ座標値に基づいて、第１回転中心位置を示すピクセルｘｙ座標値を取得してもよい。

次いで、第２回転中心位置特定部５２４が、第１回転中心位置に基づいて定められた撮像範囲内の設定回転中心位置を中心として、ステージ１０を予め定められた回転量だけ回転するように、ステージ制御部８０に指示する（Ｓ５０４）。例えば、第２回転中心位置特定部５２４は、撮像部の撮像範囲内に含まれる任意のピクセル座標値を設定回転中心位置として選択する。次いで、第２回転中心位置特定部５２４は、選択された設定回転中心位置のピクセルｘｙ座標値と、第１回転中心位置のピクセルｘｙ座標値との差分ピクセルｘｙ座標値を取得し、その差分ピクセルｘｙ座標値だけステージ１０を平行移動するように、ステージ制御部８０に指示する。ステージ１０を平行移動した後、第２回転中心位置特定部５２４は、ステージ制御部８０を介してθ方向移動機構３６に設定回転中心位置を中心としてステージ１０を回転させるように指示する。

第２回転中心位置特定部５２４は、設定回転中心位置を中心として回転させる前及び回転させた後において、画像取得部５１を介して画像をそれぞれ取得する。ここで、取得される画像には、ステージ１０に対して予め付された第２目印が含まれている。第２目印は、例えばθ方向移動機構３６の物理的な回転中心位置に対応するステージ１０上の位置に予め付されているマークでもよい。つまり、第２目印は、ステージ１０の物理的な回転中心位置に付されたマークでもよい。第２回転中心位置特定部５２４は、取得されたそれぞれの画像に含まれるそれぞれの第２目印のピクセルｘｙ座標値に基づいて回転中心におけるピクセルｘｙ座標値を第２回転中心位置として算出する（Ｓ５０６）。つまり、上記と同様に、第２回転中心位置特定部５２４は、回転前及び回転後に取得した２つの画像に含まれるそれぞれの第２目印のピクセルｘｙ座標値を結ぶ直線を底辺、ステージ制御部８０に対して指示したステージ１０の回転量に対応する角度を頂角とする二等辺三角形に基づいて、２回目の回転中心位置を示すピクセルｘｙ座標値を取得する。または、キャリブレーション部５２は、ステージ１０をΔθずつ回転させ、Δθ回転毎に取得した複数の画像のそれぞれに含まれる各第２目印のピクセルｘｙ座標値を取得し、各ピクセルｘｙ座標値に基づいて最小二乗法に基づき仮想円弧を特定し、当該仮想円弧の中心に相当するピクセルｘｙ座標値から、第２回転中心位置を示すピクセルｘｙ座標値を取得してもよい。

次いで、回転中心位置補正部５２６は、設定回転中心位置のピクセルｘｙ座標値と第２回転中心位置のピクセルｘｙ座標値との差分を算出する。第１回転中心位置のピクセルｘｙ座標値に誤差がなければ、第１回転中心位置に基づいて定められた設定回転中心位置のピクセルｘｙ座標値と第２回転中心位置のピクセルｘｙ座標値との差はない。しかし、上記の通り、実際には、撮像範囲外の回転中心位置を中心とする回転により取得された第１回転中心位置は誤差を含む可能性が高い。一方、撮像範囲内の回転中心位置を中心とする回転により取得された第２回転中心位置に含まれる誤差は、第１回転中心位置に含まれる誤差より小さい。そこで、回転中心位置補正部５２６は、設定回転中心位置のピクセルｘｙ座標値と第２回転中心位置のピクセルｘｙ座標値との差分ピクセルｘｙ座標値を算出し、その差分ピクセルｘｙ座標値に基づいて第１回転中心位置のピクセルｘｙ座標値を補正する（Ｓ５０８）。より具体的には、第１回転中心位置のピクセルｘｙ座標値に差分ピクセルｘｙ座標値を加算することで第１回転中心位置のピクセルｘｙ座標値を補正する。

以上の通り、キャリブレーション部５２は、撮像範囲内の回転中心位置を中心としてステージ１０を回転させることで取得された回転中心位置のピクセルｘｙ座標値に基づいて、撮像範囲外の回転中心位置を中心としてステージ１０を回転させることで取得された回転中心位置のピクセルｘｙ座標値を補正することで、撮像範囲外の回転中心位置のピクセルｘｙ座標値の精度を向上させることができる。

なお、キャリブレーション部５２は、座標対応関係テーブルを参照して、撮像範囲外の回転中心位置の補正後のピクセルｘｙ座標値に対応するステージＸＹ座標値を取得し、補正後のピクセルｘｙ座標値とステージＸＹ座標値とを対応付けて、回転中心座標値保持部５６に登録する。

また、上記では、設定回転中心位置として、第１回転中心位置に基づいて撮像範囲内の位置を設定する例について説明した。しかし、ステージ１０の物理的な制約により撮像範囲内の回転中心位置を設定できない場合がある。その場合には、第１回転中心位置よりも撮像範囲に近い回転中心位置を設定回転中心位置として設定しても構わない。

さらに、上記では、オブジェクト制御システム１００として、回転機構として機能するモータの回転量とステージの回転量とが比例関係を有するいわゆるＸＹθステージを例に説明した。しかし、オブジェクト制御システム１００として、モータの回転量が直接ステージの回転量とならず、ステージ１０をＸＹ方向に移動させる複数のモータによりＸＹθの移動を実現するいわゆるＵＶＷステージが用いられても構わない。なお、ＵＶＷステージが用いられる場合には、キャリブレーション部５２は、ステップＳ５０４において、以下の手順によりステージ１０を回転させればよい。すなわち、キャリブレーション部５２は、第１回転中心位置に基づいて撮像部の撮像範囲内に含まれる任意のピクセル座標値を設定回転中心位置として選択する。キャリブレーション部５２は、選択された設定回転中心位置のピクセルｘｙ座標値と、第１回転中心位置のピクセルｘｙ座標値との差分ピクセルｘｙ座標値を取得する。さらに、キャリブレーション部５２は、第１回転中心位置のピクセルｘｙ座標値から、取得された差分ピクセルｘｙ座標値だけ移動した位置を回転中心位置としてステージ１０を回転させるようにステージ制御部８０に指示する。

加えて、上記では、キャリブレーション部５２が設定回転中心位置のピクセルｘｙ座標値と第２回転中心位置のピクセルｘｙ座標値との差分に基づいて第１回転中心位置のピクセルｘｙ座標値を補正する例について説明した。しかし、アライメント部６０が、キャリブレーション部５２において算出された設定回転中心位置のピクセルｘｙ座標値と第２回転中心位置のピクセルｘｙ座標値との差分に基づいて、第１差分ピクセルｘｙ座標値及び第２差分ピクセルｘｙ座標値を補正してもよい。つまり、アライメント部６０が第１差分ピクセルｘｙ座標値及び第２差分ピクセルｘｙ座標値に当該差分をそれぞれ加算してもよい。また、２つ以上の撮像部を用いる場合には、各撮像部で撮像された各画像に基づいて特定されたそれぞれの第１回転中心位置のピクセルｘｙ座標値にそれぞれの差分ピクセルｘｙ座標値を加算することでそれぞれの第１回転中心位置のピクセルｘｙ座標値を補正してもよい。

図１２は、ステージ制御装置５０のハードウェア構成の一例を示す。ステージ制御装置５０は、ホスト・コントローラ１５８２により相互に接続されるＣＰＵ１５０５、ＲＡＭ１５２０、グラフィック・コントローラ１５７５、および表示デバイス１５８０を備える。また、ステージ制御装置５０は、Ｉ／Ｏ（入出力）コントローラ１５８４によりホスト・コントローラ１５８２に接続される通信Ｉ／Ｆ１５３０、ＲＯＭ１５１０、ハードディスクドライブ１５４０、および外部メモリドライブ１５６０を備える。

ＣＰＵ１５０５は、ＲＯＭ１５１０、ＲＡＭ１５２０、またはハードディスクドライブ１５４０に格納されたプログラムに基づいて動作して、各部を制御する。グラフィック・コントローラ１５７５は、ＲＡＭ１５２０等から取得した画像データを、表示デバイス１５８０上に表示させる。

Ｉ／Ｏ（入出力）コントローラ１５８４は、マウス、キーボードなどの入出力デバイスをさらに接続する。通信Ｉ／Ｆ１５３０は、ネットワークを介して外部から受け取ったプログラムまたはデータを、ＲＯＭ１５１０、ＲＡＭ１５２０、またはハードディスクドライブ１５４０に提供する。ＲＯＭ１５１０は、ステージ制御装置５０の起動時にＣＰＵ１５０５が実行するブート・プログラム、ステージ制御装置５０のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。

ハードディスクドライブ１５４０は、ＣＰＵ１５０５が使用するプログラムおよびデータを格納する。外部メモリドライブ１５６０は、外部メモリ１５９５から読み取ったプログラムまたはデータを、ＲＯＭ１５１０、ＲＡＭ１５２０、またはハードディスクドライブ１５４０に提供する。

ＣＰＵ１５０５は、ＲＯＭ１５１０、ＲＡＭ１５２０、またはハードディスクドライブ１５４０に格納されているプログラムを実行することにより、ステージ制御装置５０を、キャリブレーション部５２、座標系対応関係保持部５４、回転中心座標値保持部５６、アライメント部６０、角度取得部６２、基準点座標値取得部６４、目標座標値保持部７０、及びステージ制御部８０として機能させる。ＣＰＵ１５０５により実行されるプログラムは、外部メモリ１５９５等の記録媒体に格納されて提供されてもよく、外部の情報処理装置からネットワークを介して提供されてもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ ステージ
２０ オブジェクト
３０ ステージ移動機構
３２ Ｘ方向移動機構
３４ Ｙ方向移動機構
３６ θ方向移動機構
４０ 第１撮像部
４２ 第２撮像部
５０ ステージ制御装置
５１ 画像取得部
５２ キャリブレーション部
５２２ 第１回転中心位置特定部
５２４ 第２回転中心位置特定部
５２６ 回転中心位置補正部
５４ 座標系対応関係保持部
５６ 回転中心座標値保持部
６０ アライメント部
６２ 角度取得部
６４ 基準点座標値取得部
７０ 目標座標値保持部
８０ ステージ制御部
１００ オブジェクト制御システム

Claims (15)

1. オブジェクトに対して予め定められた第１オブジェクト線を示す第１基準目印を含む第１画像を撮像する第１撮像部から、前記第１画像を取得する画像取得部と、
   前記第１画像内の前記第１基準目印に基づいて、前記第１画像に対して予め定められた第１目標オブジェクト線と前記第１オブジェクト線との間の角度を示す第１差分角度を取得する角度取得部と、
   前記第１差分角度に基づいて前記オブジェクトを回転させる回転機構を制御するオブジェクト制御部と、
   を備えるオブジェクト制御システム。
2. 前記画像取得部は、前記オブジェクトに対して予め定められた第２オブジェクト線を示す第２基準目印を含む第２画像を撮像する第２撮像部から、前記第２画像を取得し、
   前記角度取得部は、前記第２画像内の前記第２基準目印に基づいて、前記第２画像に対して予め定められた第２目標オブジェクト線と前記第２オブジェクト線との間の角度を示す第２差分角度をさらに取得し、
   前記オブジェクト制御部は、前記第２差分角度に基づいて前記回転機構を制御する
   請求項１に記載のオブジェクト制御システム。
3. 前記第１撮像部及び前記第２撮像部に対するそれぞれの重みを格納する重み格納部をさらに備え、
   前記第１差分角度、及び前記第２差分角度に対して、前記第１撮像部に対する重み、及び前記第２撮像部に対する重みをそれぞれ課し、それぞれの重みが課された前記第１差分角度及び前記第２差分角度に基づいて、前記回転機構を制御する
   請求項２に記載のオブジェクト制御システム。
4. 前記オブジェクト制御部は、前記オブジェクトを平行移動させる平行移動機構をさらに制御し、
   前記オブジェクト制御部は、
   前記第１基準目印と前記第１画像に対して予め定められた第１目標基準目印とに基づいて前記オブジェクトの第１平行移動量を特定し、前記第２画像と前記第２画像に対して予め定められた第２目標基準目印とに基づいて前記オブジェクトの第２平行移動量を特定し、前記第１平行移動量及び前記第２平行移動量に対して前記第１撮像部に対する重み、及び前記第２撮像部に対する重みをそれぞれ課し、それぞれの重みが課された前記第１平行移動量及び前記第２平行移動量に基づいて、前記平行移動機構を制御する
   請求項３に記載のオブジェクト制御システム。
5. 前記第１撮像部と前記第２撮像部とは、分解能が異なり、
   前記重み格納部は、前記分解能が高いほうが低いほうより大きい値となるように、前記第１撮像部及び前記第２撮像部に対するそれぞれの重みを格納する
   請求項３または４に記載のオブジェクト制御システム。
6. 前記第１撮像部と前記第２撮像部とは、解像度が異なることで、分解能が異なる
   請求項５に記載のオブジェクト制御システム。
7. 前記第１撮像部と前記第２撮像部とは、撮像範囲が異なることで、分解能が異なる
   請求項５に記載のオブジェクト制御システム。
8. 前記第１画像内に前記第１基準目印が含まれるか否かを判定する判定部をさらに備え、
   前記オブジェクト制御部は、前記第１基準目印が前記第１画像内に含まれていない場合、前記第２差分角度に基づいて前記第１画像内に前記第１基準目印が含まれるように、前記回転機構を制御する
   請求項２から７のいずれか一つに記載のオブジェクト制御システム。
9. 前記第１画像内に前記第１基準目印が含まれるか否かを判定する判定部をさらに備え、
   前記オブジェクト制御部は、前記第１基準目印が前記第１画像内に含まれていない場合、前記第２差分角度に基づいて前記回転機構を制御する
   請求項２から７のいずれか一つに記載のオブジェクト制御システム。
10. 前記オブジェクトを保持する保持部材を回転させる回転機構の回転中心位置を特定するキャリブレーション部をさらに備え、
    前記画像取得部は、前記保持部材に対して予め定められた第１目印を含む第１目印画像を前記第１撮像部より取得し、
    前記キャリブレーション部は、
    前記回転機構が前記保持部材を回転させる前及び回転させた後に前記画像取得部により取得される２つの前記第１目印画像に含まれるそれぞれの前記第１目印を結ぶ直線を底辺、及び前記回転機構の回転量に対応する角度を頂角とする二等辺三角形を取得し、
    前記二等辺三角形の前記頂角の頂点の第１目印画像内における位置に基づいて前記回転中心位置を取得し、
    前記オブジェクト制御部は、前記回転中心位置に基づいて前記回転機構を制御する
    請求項１から９のいずれか一つに記載のオブジェクト制御システム。
11. 前記オブジェクトを保持する保持部材を回転させる回転機構の回転中心位置を特定するキャリブレーション部をさらに備え、
    前記画像取得部は、前記保持部材の少なくとも一部を含む画像を前記第１撮像部を介して取得し、
    前記キャリブレーション部は、
    前記回転機構が前記保持部材を回転させる前及び回転させた後の前記画像に含まれる前記保持部材に対して定められた第１目印の位置に基づいて、前記回転機構の第１回転中心位置を特定する第１回転中心位置特定部と、
    前記第１回転中心位置に基づいて前記第１回転中心位置より前記第１撮像部の撮像範囲に近い設定回転中心位置を定め、前記設定回転中心位置を中心として前記回転機構が前記保持部材を回転させる前及び回転させた後の前記画像に含まれる前記保持部材に対して定められた第２目印の位置に基づいて、前記回転機構の第２回転中心位置を特定する第２回転中心位置特定部と、
    前記設定回転中心位置と前記第２回転中心位置とに基づいて前記第１回転中心位置を補正する回転中心位置補正部と、
    を備え、
    前記オブジェクト制御部は、補正された前記第１回転中心位置に基づいて前記回転機構を制御する
    請求項１から９のいずれか一つに記載のオブジェクト制御システム。
12. 前記第１回転中心位置特定部は、前記第１撮像部の撮像範囲外の回転中心位置を中心として前記回転機構が前記保持部材を回転させる前及び回転させた後の前記画像に含まれる前記第１目印の位置に基づいて、前記回転機構の第１回転中心位置を特定し、
    前記第２回転中心位置特定部は、前記撮像部の撮像範囲に含まれる前記設定回転中心位置を中心として前記回転機構が前記保持部材を回転させる前及び回転させた後の前記画像に含まれる前記第２目印の位置に基づいて、前記回転機構の第２回転中心位置を特定する
    請求項１１に記載のオブジェクト制御システム。
13. 第１撮像部により撮像された、オブジェクトに対して予め定められた第１オブジェクト線を示す第１基準目印を含む第１画像を取得する段階と、
    前記第１画像内の前記第１基準目印に基づいて、前記第１画像に対して予め定められた第１目標オブジェクト線と前記第１オブジェクト線との間の角度を示す第１差分角度を取得する角度を取得する段階と、
    前記第１差分角度に基づいて前記オブジェクトを回転させる回転機構を制御する段階と
    を含むオブジェクト制御方法。
14. 請求項１３に記載のオブジェクト制御方法に含まれる各段階をコンピュータに実行させるためのプログラム。
15. オブジェクトを保持する保持部材を回転させる回転機構の回転中心位置を特定する回転中心位置特定装置であって、
    前記保持部材の少なくとも一部を含む画像を撮像する撮像部から前記画像を取得する画像取得部と、
    前記回転機構が前記保持部材を回転させる前及び回転させた後の前記画像に含まれる前記保持部材に対して定められた第１目印の位置に基づいて、前記回転機構の第１回転中心位置を特定する第１回転中心位置特定部と、
    前記第１回転中心位置に基づいて前記第１回転中心位置より前記撮像部の撮像範囲に近い設定回転中心位置を定め、前記設定回転中心位置を中心として前記回転機構が前記保持部材を回転させる前及び回転させた後の前記画像に含まれる前記保持部材に対して定められた第２目印の位置に基づいて、前記回転機構の第２回転中心位置を特定する第２回転中心位置特定部と、
    前記設定回転中心位置と前記第２回転中心位置とに基づいて前記第１回転中心位置を補正する回転中心位置補正部と
    を備える回転中心位置特定装置。

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