JP2017156339A

JP2017156339A - 対象物の自動アライメント方法及びその自動アライメント検出装置

Info

Publication number: JP2017156339A
Application number: JP2016241861A
Authority: JP
Inventors: 鄒嘉駿; Chia-Chun Tsou; 方志恆; Chih-Heng Fang; 古振男; Chen-Nan Ku
Original assignee: Utechzone Co Ltd
Current assignee: Utechzone Co Ltd
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2017-09-07
Anticipated expiration: 2036-12-14
Also published as: JP6368766B2; CN107155058B; CN107155058A

Abstract

【課題】対象物の自動アライメント方法及びその自動アライメント検出装置を提供する。
【解決手段】本発明の方法は、撮像ユニットを利用して被測対象物を捕捉して複数の画像を得るステップＳ１１と、撮像ユニットの合焦範囲を利用してＸ軸方向及びＹ軸方向の粗調整を行うステップＳ１２と、被測対象物のＹ軸方向に沿った仮想線のＹ軸からずれた傾斜度に基づいて撮像ユニットのＺ軸方向の角度を回転させるステップＳ１４と、Ｙ軸方向上の特徴に基づいて第１寸法差の傾向を得ると共に、それに基づいて撮像ユニットのＸ軸方向の角度を回転させるステップＳ１５と、Ｘ軸方向上の特徴に基づいて第２寸法差の傾向を得ると共に、それに基づいて撮像ユニットのＹ軸方向の角度を回転させるステップＳ１６と、撮像ユニットの焦点距離を調整することにより、被測対象物の複数の特徴の数量と撮像ユニットの感光素子をマッピング値に合致させるステップＳ１７とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、対象物の自動アライメントの技術分野に係り、特に、自動光学検出を応用する対象物の自動アライメント方法及びその自動アライメント検出装置に関するものである。

従来の表示パネルの光学検出において、一般的には、まず、表示パネルを光学検出の撮像ユニットに正対させるように、アライメント動作を行う必要がある。これにより、表示パネルを撮像ユニットに正対していないときにモアレ縞（Ｍｏｉｒｅｐａｔｔｅｒｎ）が生じる可能性があることが原因で、捕捉された画像にモアレ縞が生じるときに引き起こす表示パネルの誤判定を排除できる。

従来の上記のアライメント動作において、その大半は、人為的な方法を使用して行われる。例を挙げて言えば、まず、表示パネルを作業台上に固定すると共に、表示ユニットを用いて捕捉された画像を観察し、そして人為的な判断方法に基づいて手動的に撮像ユニットの位置を調整する。このような人為的なアライメントの方法は、往々にして多大な時間を費やして行う必要がある。加えて、人為的にアライメントの判断を行うため、作業員が異なると、アライメントした結果も異なることになるので、アライメント標準の再現性に問題が生じる。このほか、アライメントを適宜に行う技術を持つ作業員を育てることも、多大な時間と人力がかかる。

前述の問題点を概観し、本発明の発明者は、長年に亘って鋭意研究した結果、対象物の自動アライメント方法及びその自動アライメント検出装置を熟考して設計することにより、現有技術の不足点を改善すると共に、産業上の実施利用の促進を図ることを目指している。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、上記のような従来技術により生じる問題点を改善するための対象物の自動アライメント方法及びその自動アライメント検出装置を提供することにある。

本発明の目的に従って、撮像ユニットを被測対象物に位置合わせするために応用される対象物の自動アライメント方法を提供し、前記方法は、撮像ユニットを利用して作業台に固定される被測対象物を捕捉して複数の画像を得るステップと、撮像ユニットを被測対象物に合焦させると共に、画像中の全体の合焦値と部分の合焦値に基づいて撮像ユニットをＸ軸方向及びＹ軸方向に変位させ、撮像ユニットの感光素子と被測対象物との間に平行位置決め関係を呈させるステップと、被測対象物のＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴に基づいて仮想線を形成すると共に、仮想線のＹ軸からずれた傾斜度に基づいて撮像ユニットのＺ軸方向の角度を回転させることにより、前記傾斜度を０に近接させるステップと、被測対象物のＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴に基づいて複数の特徴の第１寸法差の傾向を得ると共に、第１寸法差の傾向に基づいて撮像ユニットのＸ軸方向の角度を回転させることにより、第１寸法差の傾向を０に近接させるステップと、被測対象物のＸ軸方向に沿って配列される複数の特徴に基づいて複数の特徴の第２寸法差の傾向を得ると共に、第２寸法差の傾向に基づいて撮像ユニットのＹ軸方向の角度を回転させることにより、第２寸法差の傾向を０に近接させるステップと、撮像ユニットの焦点距離を調整することにより、被測対象物のＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴の数量と前記撮像ユニットの感光素子をマッピング（Ｍａｐｐｉｎｇ）値に合致させるステップとを含む。

より好ましいのは、画像中の全体の合焦値と部分の合焦値に基づいて撮像ユニットをＸ軸方向及びＹ軸方向に変位させ、さらに画像中の全体の合焦値と部分の合焦値との差を０に近接させることにより、画像中の被測対象物の全体を撮像ユニットの合焦範囲内に規制するステップを含む。

より好ましいのは、撮像ユニットを被測対象物に合焦させる前記ステップの後に、さらに撮像ユニットの焦点距離を調整すると共に、撮像ユニットをＺ軸方向に変位させることにより、被測対象物を部分サンプリングすることで、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴の数量と撮像ユニットの感光素子をマッピング（Ｍａｐｐｉｎｇ）値範囲に合致させて、撮像ユニットの感光素子と被測対象物をＸＹ象限上に位置合わせるステップを含む。

本発明の目的に従って、また撮像ユニットを被測対象物に位置合わせするために応用される対象物の自動アライメント方法を提供し、前記方法は、撮像ユニットを利用して作業台に固定される被測対象物を捕捉して複数の画像を得るステップと、被測対象物のＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴に基づいて仮想線を形成すると共に、仮想線のＹ軸からずれた傾斜度に基づいて撮像ユニットのＺ軸方向の角度を回転させることにより、傾斜度を０に近接させるステップと、被測対象物のＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴に基づいて複数の特徴の第１寸法差の傾向を得ると共に、第１寸法差の傾向に基づいて撮像ユニットのＸ軸方向の角度を回転させることにより、第１寸法差の傾向を０に近接させるステップと、被測対象物のＸ軸方向に沿って配列される複数の特徴に基づいて複数の特徴の第２寸法差の傾向を得ると共に、第２寸法差の傾向に基づいて撮像ユニットのＹ軸方向の角度を回転させることにより、第２寸法差の傾向を０に近接させるステップとを含む。

より好ましいのは、さらに傾斜度が０より大きいと判断されたとき、撮像ユニットをＺ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御するステップと、または、傾斜度が０より小さいと判断されたとき、撮像ユニットをＺ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御するステップとを含む。

より好ましいのは、さらに第１寸法差の傾向として複数の特徴が画面中に下から上に次第に大きくなると判断されたとき、撮像ユニットをＸ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御するステップと、または、第１寸法差の傾向として複数の特徴が画面中に下から上に次第に小さくなると判断されたとき、撮像ユニットをＸ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御するステップとを含む。

より好ましいのは、さらに第２寸法差の傾向として複数の特徴が画面中に左から右に次第に大きくなると判断されたとき、撮像ユニットをＹ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御するステップと、または、第２寸法差の傾向として複数の特徴が画面中に左から右に次第に小さくなると判断されたとき、撮像ユニットをＹ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御するステップとを含む。

本発明の目的に従って、またさらに、表示パネルの検出に応用される自動アライメント検出装置を提供する。かかる自動アライメント検出装置は、作業台と、撮像ユニットと、変位モジュールと、処理モジュールとを備える。その中、作業台は、表示パネルを固定するために配置される。撮像ユニットは、表示パネルに対して設置されて、表示パネルを捕捉して複数の画像を得る。変位モジュールは、撮像ユニットに接続されて、撮像ユニットをそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に沿って移動または回転するように連動させる。処理モジュールは、撮像ユニット及び変位モジュールに接続される。処理モジュールは、複数の画像の中から表示パネルのＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴を識別して仮想線を形成すると共に、仮想線のＹ軸からずれた傾斜度に基づいて撮像ユニットのＺ軸方向の角度を回転させることにより、傾斜度を０に近接させる。また、処理モジュールは、表示パネルのＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴を識別して複数の特徴の第１寸法差の傾向を得ると共に、第１寸法差の傾向に基づいて撮像ユニットのＸ軸方向の角度を回転させることにより、第１寸法差の傾向を０に近接させる。かつ、処理モジュールは、表示パネルのＸ軸方向に沿って配列される複数の特徴を識別して複数の特徴の第２寸法差の傾向を得ると共に、第２寸法差の傾向に基づいて撮像ユニットのＹ軸方向の角度を回転させることにより、第２寸法差の傾向を０に近接させる。

より好ましいのは、処理モジュールは、傾斜度が０より大きいと判断されたとき、変位モジュールによって撮像ユニットをＺ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御し、また、前記傾斜度が０より小さいと判断されたとき、変位モジュールによって撮像ユニットをＺ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御する。

より好ましいのは、処理モジュールは、第１寸法差の傾向として複数の特徴が画面中に下から上に次第に大きくなると判断されたとき、変位モジュールによって撮像ユニットをＸ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御し、また、第１寸法差の傾向として複数の特徴が画面中に下から上に次第に小さくなると判断されたとき、変位モジュールによって撮像ユニットをＸ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御する。

より好ましいのは、処理モジュールは、第２寸法差の傾向として複数の特徴が画面中に左から右に次第に大きくなると判断されたとき、変位モジュールによって撮像ユニットをＹ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御し、また、第２寸法差の傾向として複数の特徴が画面中に左から右に次第に小さくなると判断されたとき、変位モジュールによって撮像ユニットをＹ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御する。

より好ましいのは、処理モジュールは、前記撮像ユニットがそれぞれ表示パネルの複数の領域を捕捉して複数の領域画像を得るように制御し、かつ、処理モジュールは、複数の領域画像を組み合わせて１枚のコラージュ画像を生成する。

より好ましいのは、処理モジュールは、コラージュ画像の輝度を一致させるように、コラージュ画像に対して輝度均一化を行う。

より好ましいのは、処理モジュールは、複数の領域画像を組み合わせるとき、コラージュ画像中に生じる組合せ線を消去するように、コラージュ画像に対して階調融合を行う。

より好ましいのは、自動アライメント検出装置は、作業台に設置されて、表示パネル上の異物を取り除く除塵モジュールをさらに備える。

より好ましいのは、除塵モジュールは、表示パネルに対してエアブローして表示パネル上の異物を取り除くエアブローユニットを有する。

より好ましいのは、除塵モジュールは、表示パネル上を往復移動して表示パネル上の異物を掃き取り除去または粘着除去するように配置される回転ブラシユニットを有する。

以下、その属する技術分野における通常の知識を有する者が、本発明の目的、技術特徴及びその長所を容易に理解できるように、具体的な実施例と添付図面を合わせて本発明の技術特徴を詳しく説明する。

本発明の対象物の自動アライメント方法の第１実施例の流れ図である。本発明の対象物の自動アライメント方法のＸ軸方向及びＹ軸方向粗調整のアライメントの模式図である。本発明の対象物の自動アライメント方法の第２実施例の流れ図である。本発明の対象物の自動アライメント方法のＺ軸方向のアライメントの模式図である。本発明の対象物の自動アライメント方法のＸ軸方向のアライメントの模式図である。本発明の対象物の自動アライメント方法のＹ軸方向のアライメントの模式図である。本発明の自動アライメント検出装置のブロック模式図である。本発明の自動アライメント検出装置の構造模式図である。

本発明をより完全に理解するために、本発明の技術特徴、内容と長所及びそれが達成できる作用効果については、添付図面を参照して、実施例の表現形式で以下のように詳細に説明される。しかし、図示された図面は、単に例示または明細書内容を補助することを目的としたものであって、本発明の実施後の原寸に比例したものや精確に配置したものには何ら拘束されない。よって、図示された図面は、添付図面の比例と配置関係で解釈されてはならず、本発明を実際に実施する権利範囲に制限することを意図したものではないことについて先に説明しておきたい。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の対象物の自動アライメント方法及びその自動アライメント検出装置の実施例について説明する。なお、説明理解の容易性を考慮し、下記実施例の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。
＜第１実施例＞

図１は、本発明の対象物の自動アライメント方法の第１実施例の流れ図である。図１を参照すると、本発明の対象物の自動アライメント方法は、撮像ユニットを被測対象物に位置合わせるために用いられ、特に、関連の光学検出の用途を行うために、撮像ユニットの感光素子の感光面を被測対象物の所定表面と平行かつ正対させる。対象物の自動アライメント方法は、撮像ユニットを利用して作業台に固定される被測対象物を捕捉して複数の画像を得るステップ（Ｓ１１）と、撮像ユニットを被測対象物に合焦させると共に、画像中の全体の合焦値と部分の合焦値に基づいて撮像ユニットをＸ軸方向及びＹ軸方向に変位させ、撮像ユニットの感光素子と被測対象物との間に平行位置決め関係を呈させるステップ（Ｓ１２）と、撮像ユニットの焦点距離を調整すると共に、撮像ユニットをＺ軸方向に変位させることにより、被測対象物を部分サンプリングすることで、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴の数量と撮像ユニットの感光素子をマッピング（Ｍａｐｐｉｎｇ）値範囲に合致させて、撮像ユニットの感光素子と被測対象物との間をＸＹ象限上に位置合わせるステップ（Ｓ１３）と、被測対象物のＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴に基づいて仮想線を形成すると共に、仮想線のＹ軸からずれた傾斜度に基づいて撮像ユニットのＺ軸方向の角度を回転させることにより、傾斜度を０に近接させるステップ（Ｓ１４）と、被測対象物のＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴に基づいて複数の特徴の第１寸法差の傾向を得ると共に、第１寸法差の傾向に基づいて撮像ユニットのＸ軸方向の角度を回転させることにより、第１寸法差の傾向を０に近接させるステップ（Ｓ１５）と、被測対象物のＸ軸方向に沿って配列される複数の特徴に基づいて複数の特徴の第２寸法差の傾向を得ると共に、第２寸法差の傾向に基づいて撮像ユニットのＹ軸方向の角度を回転させることにより、第２寸法差の傾向を０に近接させるステップ（Ｓ１６）と、撮像ユニットの焦点距離を調整することにより、被測対象物のＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴の数量と撮像ユニットの感光素子をマッピング（Ｍａｐｐｉｎｇ）値に合致させるステップ（Ｓ１７）とを含む。

本発明の対象物の自動アライメント方法は、上記のステップにより、迅速に撮像ユニットを対象物に位置合わせすることができ、かつ、検出標準の再現性が高く、人為的なアライメントによる標準の不一致に生じる種々の問題を回避することができる。

図２を合わせて参照する。特に説明に値するのは、上記におけるステップ（Ｓ１２）に記載のように、画像中の全体の合焦値と部分の合焦値に基づいて撮像ユニットをＸ軸方向及びＹ軸方向に変位させる粗調整は、画像中の全体の合焦値と部分の合焦値に基づいて撮像ユニットをＸ軸方向及びＹ軸方向に時計または反時計回りに旋転変位させることに従って、画像中の全体の合焦値と部分の合焦値をなるべく接近することを意味する。つまり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の粗調整を行った後に、撮像ユニットによって捕捉された画像中の被測対象物の全体を撮像ユニットの焦点整合範囲（あるいは、合焦範囲と称する）内に位置することに従って、平行位置決め関係を呈させるように達する。

このほか、上記におけるステップ（Ｓ１３）に記載のように、撮像ユニットの焦点距離を調整すると共に、撮像ユニットをＺ軸方向に変位させ、その中、もし撮像ユニットが焦点固定レンズを有する場合、Ｚ軸方向の変位は、撮像ユニットと被測対象物との間の距離を短縮したり、延長したりする変位と、撮像ユニット自体をＺ軸方向に沿って旋転する変位とを含んでもよく、また、もし撮像ユニットが焦点可変レンズを有する場合、Ｚ軸方向の変位は、撮像ユニット自体をＺ軸方向に沿って旋転する変位を含んでもよい。言うに値するのは、上記におけるステップ（１３）を実際の運用において省くことができるので、それに制限されるものではない。

上記において、マッピング（Ｍａｐｐｉｎｇ）値とは、画像中に表示させる被測対象物に有する複数の特徴を意味し、その数量を撮像ユニットの感光素子（例えば、画像捕捉範囲や画素など）に比例するように配置し、例えば、所定比例配置を呈する。その中、もし撮像ユニットと被測物との間のＺ軸方向の関係の差が大きすぎると、画像中にある１つの特徴を完全に表示させない可能性があり、この時、区分のマッピング値を完全に算出できなくなるため、Ｚ軸方向に旋転する変位により、画像中に完全に表示させない特徴をなくして、区分のマッピング値を完全に算出して、これにより、撮像ユニットと被測物との間のＺ軸方向の関係について粗調整を行うこともできる。
＜第２実施例＞

上記において、未だ説明していない部分を次の実施例と共に説明する。

図３は、本発明の対象物の自動アライメント方法の第２実施例の流れ図である。図３を参照し、本実施例において、単に前の実施例におけるステップ（Ｓ１４）、（Ｓ１５）及びステップ（Ｓ１６）だけを掲示する。つまり、本発明の対象物の自動アライメント方法は、前の実施例のステップ（Ｓ１２）及び（Ｓ１３）を省く条件下でも、実施例を実行できる。

本実施例の対象物の自動アライメント方法は、撮像ユニットを利用して作業台に固定される被測対象物を捕捉して複数の画像を得るステップ（Ｓ３１）と、被測対象物のＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴に基づいて仮想線を形成すると共に、仮想線のＹ軸からずれた傾斜度に基づいて撮像ユニットのＺ軸方向の角度を回転させることにより、傾斜度を０に近接させるステップ（Ｓ３２）と、被測対象物のＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴に基づいて複数の特徴の第１寸法差の傾向を得ると共に、第１寸法差の傾向に基づいて撮像ユニットのＸ軸方向の角度を回転させることにより、第１寸法差の傾向を０に近接させるステップ（Ｓ３３）と、被測対象物のＸ軸方向に沿って配列される複数の特徴に基づいて複数の特徴の第２寸法差の傾向を得ると共に、第２寸法差の傾向に基づいて撮像ユニットのＹ軸方向の角度を回転させることにより、第２寸法差の傾向を０に近接させるステップ（Ｓ３４）とを含む。

本発明の対象物の自動アライメント方法は、上記のステップにより、迅速に撮像ユニットを被測対象物に位置合わせすることができ、かつ、検出標準の再現性が高く、人為的なアライメントによる標準の不一致に生じる種々の問題を回避することができる。

図４に示す本発明の対象物の自動アライメント方法のＺ軸方向のアライメントの模式図を参照する。図示のように、上記のステップ（Ｓ１４）及び（Ｓ３２）について、さらに説明すると、撮像ユニットによって作業台に固定される被測対象物を捕捉して複数の画像を得るため、例えば、処理モジュールのような適切な素子を利用して、複数の画像の中の１つの画像または複数の画像からＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴を識別してから、識別された複数の特徴を利用して仮想線を形成すると共に、さらに仮想線のＹ軸に対する傾斜度を判断する。その中、傾斜度が０より大きいと判断されたとき、撮像ユニットをＺ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御することにより、傾斜度を０に近接させる一方、傾斜度が０より小さいと判断されたとき、撮像ユニットをＺ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御することにより、傾斜度を０に近接させる。

上記において、傾斜度が０より大きいとは、例えば、仮想線が右上から左下に傾斜することを意味する一方、上記において、傾斜度が０より小さいとは、例えば、仮想線が左上から右下に傾斜することを意味する。撮像ユニットをＺ軸方向に沿って所定方向に回転させるように制御することにより、それに従って被測対象物の所定表面を撮像ユニットの感光素子に正対させることができる。つまり、仮に被測対象物の所定表面が四辺形であれば、これにより、四辺形の四辺を感光素子の四辺に平行させて配置させることができる。上記において、平行と記載したが、実際の運用において、許容範囲を設定してもよく、例えば、被測対象物の所定表面と撮像ユニットの感光素子とのＺ軸方向上のずれ量に±１０度の許容範囲を持たせる。

図５に示す本発明の対象物の自動アライメント方法のＸ軸方向のアライメントの模式図を参照する。図示のように、上記のステップ（Ｓ１５）及び（Ｓ３３）について、さらに説明すると、例えば、処理モジュールなどのような適切な素子を利用して、複数の画像の中の１つの画像または複数の画像からＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴を識別すると共に、得られた複数の特徴を利用して各特徴の第１寸法差の傾向を決定してさらに判断する。その中、第１寸法差の傾向として複数の特徴が画面中に下から上に次第に大きくなると判断された（図５（ａ）参照）とき、撮像ユニットをＸ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御することにより、第１寸法差の傾向を０に近接させる一方、第１寸法差の傾向として複数の特徴が画面中に下から上に次第に小さくなると判断された（図５（ｂ）参照）とき、撮像ユニットをＸ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御することにより、第１寸法差の傾向を０に近接させる。

図６に示す本発明の対象物の自動アライメント方法のＹ軸方向のアライメントの模式図を参照する。図示のように、上記のステップ（Ｓ１６）及び（Ｓ３４）について、さらに説明すると、例えば、処理モジュールなどのような適切な素子を利用して、複数の画像の中の１つの画像または複数の画像からＸ軸方向に沿って配列される複数の特徴を識別すると共に、得られた複数の特徴を利用して各特徴の第２寸法差の傾向を決定してさらに判断する。その中、第２寸法差の傾向として複数の特徴が画面中に左から右に次第に大きくなると判断された（図６（ａ）参照）とき、撮像ユニットをＹ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御することにより、第２寸法差の傾向を０に近接させるか、または第２寸法差の傾向として複数の特徴が画面中に左から右に次第に小さくなると判断された（図６（ｂ）参照）とき、撮像ユニットをＹ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御することにより、第２寸法差の傾向を０に近接させる

上記のステップ（Ｓ１５）及び（Ｓ３３）とステップ（Ｓ１６）及び（Ｓ３４）について、同様に許容範囲を設定してもよく、例えば、被測対象物の所定表面と撮像ユニットの感光素子とのＸ軸方向及びＹ軸方向上のずれ量に±６度の許容範囲を持たせる。

本発明の対象物の自動アライメント方法は、以上の画像捕捉と識別により、それに従って撮像ユニットをそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に対して所定方向に回転させるように制御することにより、撮像ユニットを迅速かつ確実に被測対象物に位置合わせることができる。

特に言及に値するのは、上記のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に対するずれ量の判断は、標準偏差（ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ）に結び付けられる線形回帰を利用して実施することができる。

以下、本発明の対象物の自動アライメント方法を自動アライメント検出装置に応用することについて、さらに説明する。

図７及び図８に示す本発明の自動アライメント検出装置のブロック模式図及び構造模式図を参照する。図示のように、自動アライメント検出装置１００は、被測対象物、すなわち、表示パネル９の検出に応用されて、表示パネル９の表示面側を撮像ユニット２０のような光学検出ユニットに正対させるか、または撮像ユニット２０のような光学検出ユニットの感光素子の感光面を表示パネル９の表示面側に正対させる。つまり、本発明の対象物の自動アライメント方法における対象物は、異なる運用状況において、被測対象物（例えば、表示パネル９）、または光学検出ユニット（例えば、撮像ユニット２０）を意味してもよいので、本実施例における応用のみによって制限されるものではない。

自動アライメント検出装置１００は、作業台１０と、撮像ユニット２０と、変位モジュール３０と、処理モジュール４０とを備える。その中、作業台１０は、表示パネル９を固定するために配置され、その中、作業台１０は、複数の押付ブロックを利用すると共に、表示パネル９の中の隣接両側を基準側として、安定に表示パネル９が作業台１０上に押付して固定される。撮像ユニット２０は、ラインスキャン型（ｌｉｎｅ−ｓｃａｎ）カメラであってもよく、アレイ型（ａｒｒａｙ）カメラであってもよく、表示パネル９に対して作業台１０の上方に配置されることに従って、表示パネル９の表示面側に対して複数の画像を捕捉することができる。変位モジュール３０は、複数のモータのような駆動ユニットと、複数のスクリューロッドのような駆動ロッドとを有すると共に、撮像ユニット２０がその上に固定されることに従って、撮像ユニット２０をそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に沿って移動または回転するように連動させる。その中、撮像ユニット２０は、変位モジュール３０に設置され、かつ、変位モジュール３０によって撮像ユニット２０をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に沿って移動または回転させるさらなる実施方法は、その属する技術分野における通常の知識を有する者が熟知するので、ここでの説明は省略する。

処理モジュール４０は、中央処理器、マイクロプロセッサなどの素子であってもよく、１台の完全なパソコン中のプロセッサであってもよく、または中央処理器、マイクロプロセッサなどの素子をソフトウェア、ファームウェアと整合して実施してもよい。処理モジュール４０は、撮像ユニット２０に電気的に接続されて、それによって捕捉された複数の画像を得、かつ、変位モジュール３０に電気的に接続されて、その作動を制御する。その中、処理モジュール４０は、それぞれ順序を限定せずに、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に対してアライメントを行い、より好ましくは、Ｚ軸方向のアライメントを優先して、順序を限定せずに、Ｘ、Ｙ軸方向に対してアライメントを行う。

実際の運用において、まず、表示パネル９を点灯させてそれを作動させ、より好ましくは、表示パネル９は、単色画面のみを表示させるようにしてもよい。次に、撮像ユニット２０を利用して連続的に表示パネル９に対して画像を捕捉していくと、処理モジュール４０は、撮像ユニット２０を介して複数の画像を得ることができる。その中、この画像は、例えば、実際に撮影した画像であってもよく、または即時に観察できる暫時画像であってもよい。次に、得られた複数の画像に基づいて対象物の位置合わせの粗調整及び細調整を行い、粗調整は、上記のステップ（Ｓ１２）、（Ｓ１３）のように行われる一方、細調整は、上記のステップ（Ｓ１４）〜（Ｓ１６）のように行われる。

粗調整の面では、処理モジュール４０は、撮像ユニット２０を表示パネル９に対して合焦を行うように制御して、画像中から、表示パネル９の表示面側の全体の合焦値と部分の合焦値を得ることができ、それに基づいて撮像ユニット２０をＸ軸方向、Ｙ軸方向に沿って変位させる。これにより、表示パネル９の表示面側全体が完全に合焦範囲内に収まれば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の粗調整が完了する。次に、処理モジュール４０は、変位モジュール３０及び撮像ユニット２０を制御して、撮像ユニット２０と表示パネル９との間の焦点距離を調整し、かつ、同時にまたは区分的に、撮像ユニット２０をＺ軸方向に変位させることにより、画像中の表示パネル９の表示面側上でのＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴の数量を、撮像ユニット２０の画像捕捉範囲や画素などに比例するような範囲に配置すると同時に、画像中に各特徴を完全に表示させるために、処理モジュール４０は、Ｚ軸方向に沿う旋転の変位を制御することができる。このため、撮像ユニット２０と表示パネル９との間のＺ軸方向の関係について粗調整を行うこともできる。

細調整の面では、処理モジュール４０は、複数の画像の中から表示パネル９のＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴（例えば、画素）を識別して仮想線を形成すると共に、仮想線のＹ軸からずれた傾斜度に基づいて撮像ユニット２０のＺ軸方向の角度を回転させることにより、傾斜度を０に近接させる。Ｚ軸方向のアライメント完了後に、処理モジュール４０は、再び複数の画像の中から表示パネル９のＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴を識別して複数の特徴の第１寸法差の傾向を得ると共に、第１寸法差の傾向に基づいて変位モジュール３０によって撮像ユニット２０のＸ軸方向の角度を回転させるように制御することにより、第１寸法差の傾向を０に近接させて、Ｘ軸方向のアライメントを行う。最後に、処理モジュール４０は、再び複数の画像の中から表示パネル９のＸ軸方向に沿って配列される複数の特徴を識別して複数の特徴の第２寸法差の傾向を得ると共に、第２寸法差の傾向に基づいて変位モジュール３０によって撮像ユニット２０のＹ軸方向の角度を回転させるように制御することにより、第２寸法差の傾向を０に近接させて、Ｙ軸方向のアライメントを行う。

上記において、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に対してアライメントを行うことは、既に本発明の対象物の自動アライメント方法において説明したので、ここでの説明は省略する。

特に説明に値するのは、自動アライメント検出装置１００は、撮像ユニット２０によって捕捉された画像を表示させるための表示ユニット５０を備えてもよく、かつ、ＬＣＤ画像またはＣＣＤ画像形式で表示させることができる。加えて、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向のアライメントを行う前に、処理モジュール４０は、撮像ユニット２０を独自に合焦を行うように制御してもよく、または変位モジュール３０に併せて合焦を行うように制御してもよく、これにより、合焦領域により高い合焦値を有しようとすると、それに従って所定Ｍａｐｐｉｎｇ値の部分サンプリングを行うことにより、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向のアライメントを行う。

このほか、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向のアライメントを行う前に、まず、表示パネル９の表示面側上の異物を取り除くプロセスを行ってもよい。さらに言えば、自動アライメント検出装置１００は、除塵モジュール６０をさらに備えてもよく、それはノズルなどのようなエアブローユニットであってもよく、またはブラシや粘着性のある回転ブラシユニットであってもよい。その中、除塵モジュール６０がエアブローユニットである場合、それを作業台１０上に設置してもよく、かつ、表示パネル９の周囲に位置してもよく、表示パネル９に対してエアブローすることに従って、表示パネル９上の異物を取り除くことができる。一方、除塵モジュール６０が回転ブラシユニットである場合、それをラック歯車、スクリューロッドやモータなどの素子に併せて、表示パネル９上を往復移動して表示パネル９上の異物を掃き取り除去または粘着除去する。表示パネル９の異物を取り除いておくことにより、後続のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向のアライメント作業及びさらに後続の表示パネル９の検出作業の利便性を向上させることができる。

Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向のアライメント完了後に、自動アライメント検出装置１００は、さらなる画像組み合わせなどのプロセスを行ってもよいので、後続の表示パネル９の検出作業の利便性を向上させることができる。

さらに言えば、処理モジュール４０は、変位モジュール３０によって撮像ユニット２０を移動させて、撮像ユニット２０がそれぞれ表示パネル９の複数の領域を捕捉して複数の領域画像を得るように制御する。例を挙げて言えば、表示パネル９を左半部と右半部に区切ってから、それぞれ左半部の領域画像及び右半部の領域画像を捕捉するか、またはサイズが大きい表示パネル９の場合、表示パネル９を２×２領域に区切ってから、それぞれ各領域の領域画像を捕捉する。次に、処理モジュール４０は、得られた複数の領域画像を組み合わせて１枚のコラージュ画像を生成して、後続の表示パネル９の検出作業として用いることができる。

上記において、処理モジュール４０は、さらに画像階調アライメント演算法を利用して輝度均一化を行うことにより、コラージュ画像の輝度を一致させる。加えて、画像組み合わせ演算法を利用して階調融合を行うことにより、複数の領域画像を組み合わせるときに、コラージュ画像中に生じる組合せ線を消去する。

以上は実施例の列挙に過ぎず、本発明になんらの制限を加わるものではない。本発明の精神と範囲を逸脱しない限り、その等効果修正又は変更は、なお、本明細書の特許請求の範囲に含まれるものとする。

１００：自動アライメント検出装置
１０：作業台
２０：撮像ユニット
３０：変位モジュール
４０：処理モジュール
５０：表示ユニット
６０：除塵モジュール
９：表示パネル
Ｓ１１〜Ｓ１７：ステップ
Ｓ３１〜Ｓ３４：ステップ

Claims

撮像ユニットを被測対象物に位置合わせするために応用される対象物の自動アライメント方法であって、
前記撮像ユニットを利用して作業台に固定される前記被測対象物を捕捉して複数の画像を得るステップと、
前記撮像ユニットを前記被測対象物に合焦させると共に、前記画像中の全体の合焦値と部分の合焦値に基づいて前記撮像ユニットをＸ軸方向及びＹ軸方向に変位させ、前記撮像ユニットの感光素子と前記被測対象物との間に平行位置決め関係を呈させるステップと、
前記被測対象物のＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴に基づいて仮想線を形成すると共に、前記仮想線のＹ軸からずれた傾斜度に基づいて前記撮像ユニットのＺ軸方向の角度を回転させることにより、前記傾斜度を０に近接させるステップと、
前記被測対象物のＹ軸方向に沿って配列される前記複数の特徴に基づいて前記複数の特徴の第１寸法差の傾向を得ると共に、前記第１寸法差の傾向に基づいて前記撮像ユニットのＸ軸方向の角度を回転させることにより、前記第１寸法差の傾向を０に近接させるステップと、
前記被測対象物のＸ軸方向に沿って配列される前記複数の特徴に基づいて前記複数の特徴の第２寸法差の傾向を得ると共に、前記第２寸法差の傾向に基づいて前記撮像ユニットのＹ軸方向の角度を回転させることにより、前記第２寸法差の傾向を０に近接させるステップと、
前記撮像ユニットの焦点距離を調整することにより、前記被測対象物のＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴の数量と前記撮像ユニットの感光素子をマッピング（Ｍａｐｐｉｎｇ）値に合致させるステップとを含むことを特徴とする、対象物の自動アライメント方法。
前記画像中の全体の合焦値と部分の合焦値に基づいて前記撮像ユニットをＸ軸方向及びＹ軸方向に変位させることは、
前記画像中の全体の合焦値と部分の合焦値との差を０に近接させることにより、前記画像中の前記被測対象物の全体を前記撮像ユニットの合焦範囲内に規制するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の対象物の自動アライメント方法。
前記傾斜度が０より大きいと判断されたとき、前記撮像ユニットをＺ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御するステップと、または
前記傾斜度が０より小さいと判断されたとき、前記撮像ユニットをＺ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の対象物の自動アライメント方法。
前記第１寸法差の傾向として前記複数の特徴が画面中に下から上に次第に大きくなると判断されたとき、前記撮像ユニットをＸ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御するステップと、または、
前記第１寸法差の傾向として前記複数の特徴が画面中に下から上に次第に小さくなると判断されたとき、前記撮像ユニットをＸ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の対象物の自動アライメント方法。
前記第２寸法差の傾向として前記複数の特徴が画面中に左から右に次第に大きくなると判断されたとき、前記撮像ユニットをＹ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御するステップと、または、
前記第２寸法差の傾向として前記複数の特徴が画面中に左から右に次第に小さくなると判断されたとき、前記撮像ユニットをＹ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の対象物の自動アライメント方法。
前記撮像ユニットを前記被測対象物に合焦させる前記ステップの後に、前記撮像ユニットの焦点距離を調整すると共に、前記撮像ユニットをＺ軸方向に変位させることにより、前記被測対象物を部分サンプリングすることで、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴の数量と前記撮像ユニットの感光素子をマッピング（Ｍａｐｐｉｎｇ）値範囲に合致させて、前記撮像ユニットと前記被測対象物をＸＹ象限上に位置合わせるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の対象物の自動アライメント方法。
撮像ユニットを被測対象物に位置合わせするために応用される対象物の自動アライメント方法であって、
前記撮像ユニットを利用して作業台に固定される前記被測対象物を捕捉して複数の画像を得るステップと、
前記被測対象物のＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴に基づいて仮想線を形成すると共に、前記仮想線のＹ軸からずれた傾斜度に基づいて前記撮像ユニットのＺ軸方向の角度を回転させることにより、前記傾斜度を０に近接させるステップと、
前記被測対象物のＹ軸方向に沿って配列される前記複数の特徴に基づいて前記複数の特徴の第１寸法差の傾向を得ると共に、前記第１寸法差の傾向に基づいて前記撮像ユニットのＸ軸方向の角度を回転させることにより、前記第１寸法差の傾向を０に近接させるステップと、
前記被測対象物のＸ軸方向に沿って配列される前記複数の特徴に基づいて前記複数の特徴の第２寸法差の傾向を得ると共に、前記第２寸法差の傾向に基づいて前記撮像ユニットのＹ軸方向の角度を回転させることにより、前記第２寸法差の傾向を０に近接させるステップとを含むことを特徴とする、対象物の自動アライメント方法。
前記傾斜度が０より大きいと判断されたとき、前記撮像ユニットをＺ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御するステップと、または、
前記傾斜度が０より小さいと判断されたとき、前記撮像ユニットをＺ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の対象物の自動アライメント方法。
前記第１寸法差の傾向として前記複数の特徴が画面中に下から上に次第に大きくなると判断されたとき、前記撮像ユニットをＸ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御するステップと、または、
前記第１寸法差の傾向として前記複数の特徴が画面中に下から上に次第に小さくなると判断されたとき、前記撮像ユニットをＸ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の対象物の自動アライメント方法。
前記第２寸法差の傾向として前記複数の特徴が画面中に左から右に次第に大きくなると判断されたとき、前記撮像ユニットをＹ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御するステップと、または、
前記第２寸法差の傾向として前記複数の特徴が画面中に左から右に次第に小さくなると判断されたとき、前記撮像ユニットをＹ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の対象物の自動アライメント方法。
表示パネルの検出に応用される自動アライメント検出装置であって、
前記表示パネルを固定するために配置される作業台と、
前記表示パネルに対して設置されて、前記表示パネルを捕捉して複数の画像を得る撮像ユニットと、
前記撮像ユニットに接続されて、前記撮像ユニットをそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に沿って移動または回転するように連動させる変位モジュールと、
前記撮像ユニット及び前記変位モジュールに接続される処理モジュールと、
を備え、
前記処理モジュールは、前記複数の画像の中から前記表示パネルのＹ軸方向に沿って配列される複数の特徴を識別して仮想線を形成すると共に、前記仮想線のＹ軸からずれた傾斜度に基づいて前記撮像ユニットのＺ軸方向の角度を回転させることにより、前記傾斜度を０に近接させ、また、前記表示パネルのＹ軸方向に沿って配列される前記複数の特徴を識別して前記複数の特徴の第１寸法差の傾向を得ると共に、前記第１寸法差の傾向に基づいて前記撮像ユニットのＸ軸方向の角度を回転させることにより、前記第１寸法差の傾向を０に近接させ、かつ、前記表示パネルのＸ軸方向に沿って配列される前記複数の特徴を識別して前記複数の特徴の第２寸法差の傾向を得ると共に、前記第２寸法差の傾向に基づいて前記撮像ユニットのＹ軸方向の角度を回転させることにより、前記第２寸法差の傾向を０に近接させることを特徴とする、自動アライメント検出装置。
前記処理モジュールは、前記傾斜度が０より大きいと判断されたとき、前記変位モジュールによって前記撮像ユニットをＺ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御し、また、前記傾斜度が０より小さいと判断されたとき、前記変位モジュールによって前記撮像ユニットをＺ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御することを特徴とする、請求項１１に記載の自動アライメント検出装置。
前記処理モジュールは、前記第１寸法差の傾向として前記複数の特徴が画面中に下から上に次第に大きくなると判断されたとき、前記変位モジュールによって前記撮像ユニットをＸ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御し、また、前記第１寸法差の傾向として前記複数の特徴が画面中に下から上に次第に小さくなると判断されたとき、前記変位モジュールによって前記撮像ユニットをＸ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御することを特徴とする、請求項１１に記載の自動アライメント検出装置。
前記処理モジュールは、前記第２寸法差の傾向として前記複数の特徴が画面中に左から右に次第に大きくなると判断されたとき、前記変位モジュールによって前記撮像ユニットをＹ軸方向に沿って時計方向に回転させるように制御し、また、前記第２寸法差の傾向として前記複数の特徴が画面中に左から右に次第に小さくなると判断されたとき、前記変位モジュールによって前記撮像ユニットをＹ軸方向に沿って反時計方向に回転させるように制御することを特徴とする、請求項１１に記載の自動アライメント検出装置。
前記処理モジュールは、前記撮像ユニットがそれぞれ前記表示パネルの複数の領域を捕捉して複数の領域画像を得るように制御し、かつ、前記処理モジュールは、前記複数の領域画像を組み合わせて１枚のコラージュ画像を生成することを特徴とする、請求項１１に記載の自動アライメント検出装置。
前記処理モジュールは、前記コラージュ画像の輝度を一致させるように、前記コラージュ画像に対して輝度均一化を行うことを特徴とする、請求項１５に記載の自動アライメント検出装置。
前記処理モジュールは、前記複数の領域画像を組み合わせるとき、前記コラージュ画像中に生じる組合せ線を消去するように、前記コラージュ画像に対して階調融合を行うことを特徴とする、請求項１５に記載の自動アライメント検出装置。
前記作業台に設置されて、前記表示パネル上の異物を取り除く除塵モジュールをさらに備えることを特徴とする、請求項１１に記載の自動アライメント検出装置。
前記除塵モジュールは、前記表示パネルに対してエアブローして前記表示パネル上の異物を取り除くエアブローユニットを有することを特徴とする、請求項１８に記載の自動アライメント検出装置。
前記除塵モジュールは、前記表示パネル上を往復移動して前記表示パネル上の異物を掃き取り除去または粘着除去するように配置される回転ブラシユニットを有することを特徴とする、請求項１８に記載の自動アライメント検出装置。