JP2997306B2 - 透過照明を用いたパターン位置検出方法およびその装置 - Google Patents
透過照明を用いたパターン位置検出方法およびその装置Info
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- JP2997306B2 JP2997306B2 JP2245350A JP24535090A JP2997306B2 JP 2997306 B2 JP2997306 B2 JP 2997306B2 JP 2245350 A JP2245350 A JP 2245350A JP 24535090 A JP24535090 A JP 24535090A JP 2997306 B2 JP2997306 B2 JP 2997306B2
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Description
本発明は、印刷配線基板のようにパターンが形成され
た基材に光を透過させるとともに、透過光をテレビカメ
ラ等の画像入力装置により撮像し、撮像された濃淡画像
を用いてパターンの位置を検出するようにした透過照明
を用いたパターン位置検出方法およびその装置に関する
ものである。
た基材に光を透過させるとともに、透過光をテレビカメ
ラ等の画像入力装置により撮像し、撮像された濃淡画像
を用いてパターンの位置を検出するようにした透過照明
を用いたパターン位置検出方法およびその装置に関する
ものである。
従来より、印刷配線基板に形成された回路のパターン
の位置を検出する方法として、光源から印刷配線基板に
光を照射するとともに、印刷配線基板を透過した光を画
像入力装置により撮像し、撮像した濃淡画像の各画素の
明るさに基づいてパターンの位置を検出することが考え
られている。このように印刷配線基板の透過光を撮像す
ると、反射光を撮像するのに比べて印刷配線基板上のレ
ジストの色斑等の影響が少なくなり、パターンと他の部
分との濃度差の大きい画像が得られ、パターンの位置が
容易に検出できるのである。
の位置を検出する方法として、光源から印刷配線基板に
光を照射するとともに、印刷配線基板を透過した光を画
像入力装置により撮像し、撮像した濃淡画像の各画素の
明るさに基づいてパターンの位置を検出することが考え
られている。このように印刷配線基板の透過光を撮像す
ると、反射光を撮像するのに比べて印刷配線基板上のレ
ジストの色斑等の影響が少なくなり、パターンと他の部
分との濃度差の大きい画像が得られ、パターンの位置が
容易に検出できるのである。
ところで、得られた濃淡画像に基づいてパターンを他
の部分から分離する方法としては、明るさについて所定
のしきい値を設定し、各画素の明るさとしきい値との大
小関係を利用する方法が考えられている。この場合、パ
ターンのエッジが正確に検出できるようなしきい値を設
定することが要求される。 また、印刷配線基板に透孔が形成されているような場
合に、画像入力装置の視野の内外の透孔を通して画像入
力装置に光源からの直接光が入射する場合があり、ブル
ーミングなどが生じてパターンの識別が困難になるとい
う問題がある。 本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、
パターンのエッジが正確に検出できるようなしきい値を
自動的に設定できるようにするとともに、画像入力装置
に不要光が入射しないようにし、パターンの識別が正確
に行えるようにした透過照明を用いたパターン位置検出
方法およびその装置を提供しようとするものである。
の部分から分離する方法としては、明るさについて所定
のしきい値を設定し、各画素の明るさとしきい値との大
小関係を利用する方法が考えられている。この場合、パ
ターンのエッジが正確に検出できるようなしきい値を設
定することが要求される。 また、印刷配線基板に透孔が形成されているような場
合に、画像入力装置の視野の内外の透孔を通して画像入
力装置に光源からの直接光が入射する場合があり、ブル
ーミングなどが生じてパターンの識別が困難になるとい
う問題がある。 本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、
パターンのエッジが正確に検出できるようなしきい値を
自動的に設定できるようにするとともに、画像入力装置
に不要光が入射しないようにし、パターンの識別が正確
に行えるようにした透過照明を用いたパターン位置検出
方法およびその装置を提供しようとするものである。
上記目的を達成するために、請求項１の方法では、パ
ターンが形成されている基材に光源からの光を照射する
とともに、基材を透過した光をテレビカメラ等の画像入
力装置で撮像し、得られた濃淡画像に対して所定のしき
い値を適用して各画素の明るさに基づいてパターンによ
り遮光された部位と他の部分との画像を分離する透過照
明を用いたパターン位置検出方法において、所定の検査
領域を設定して検査領域内での各画素の明るさの度数分
布を求め、度数が相対的に高くなる区間のうちもっとも
暗い区間と次に暗い区間との間の明るさでパターンによ
り遮光された部位と他の部分との画像を分離する上記し
きい値を決定し、上記検査領域内に上記パターンに交差
する検査ラインを設定し、上記検査ラインの上で上記し
きい値付近での画素の明るさの変化をｎ次曲線で近似
し、上記検査ラインの上の画素のうち明るさが上記検査
領域内の明るさの最大値付近と最小値付近とであって隣
接する複数個の画素について明るさの変化がそれぞれ所
定範囲内になる２つの画素群の明るさの代表値をそれぞ
れ求め、上記ｎ次曲線の上で両画素群の明るさの代表値
の平均値に対応する位置を上記パターンのエッジの位置
と定めるのである。 請求項２の装置では、パターンが形成されている基材
を照射する光源と、基材を透過した光を撮像するテレビ
カメラ等の画像入力装置と、基材の透孔を通しての光源
から画像入力装置への直接光を遮断できるように基材と
画像入力装置との間に配設された遮光体とを備え、光源
は、遮光体に形成された透光部の形状および寸法に基づ
いて決定される特定範囲内で範囲外よりも暗くなるよう
に構成されているのである。 請求項３の装置では、遮光体が、画像入力装置への光
線の入射方向に配列された複数枚の遮光板を備え、各遮
光板に所定の形状および寸法を有する開口窓が透光部と
してそれぞれ形成されているのである。
ターンが形成されている基材に光源からの光を照射する
とともに、基材を透過した光をテレビカメラ等の画像入
力装置で撮像し、得られた濃淡画像に対して所定のしき
い値を適用して各画素の明るさに基づいてパターンによ
り遮光された部位と他の部分との画像を分離する透過照
明を用いたパターン位置検出方法において、所定の検査
領域を設定して検査領域内での各画素の明るさの度数分
布を求め、度数が相対的に高くなる区間のうちもっとも
暗い区間と次に暗い区間との間の明るさでパターンによ
り遮光された部位と他の部分との画像を分離する上記し
きい値を決定し、上記検査領域内に上記パターンに交差
する検査ラインを設定し、上記検査ラインの上で上記し
きい値付近での画素の明るさの変化をｎ次曲線で近似
し、上記検査ラインの上の画素のうち明るさが上記検査
領域内の明るさの最大値付近と最小値付近とであって隣
接する複数個の画素について明るさの変化がそれぞれ所
定範囲内になる２つの画素群の明るさの代表値をそれぞ
れ求め、上記ｎ次曲線の上で両画素群の明るさの代表値
の平均値に対応する位置を上記パターンのエッジの位置
と定めるのである。 請求項２の装置では、パターンが形成されている基材
を照射する光源と、基材を透過した光を撮像するテレビ
カメラ等の画像入力装置と、基材の透孔を通しての光源
から画像入力装置への直接光を遮断できるように基材と
画像入力装置との間に配設された遮光体とを備え、光源
は、遮光体に形成された透光部の形状および寸法に基づ
いて決定される特定範囲内で範囲外よりも暗くなるよう
に構成されているのである。 請求項３の装置では、遮光体が、画像入力装置への光
線の入射方向に配列された複数枚の遮光板を備え、各遮
光板に所定の形状および寸法を有する開口窓が透光部と
してそれぞれ形成されているのである。
請求項１の方法によれば、所定の検査領域を設定して
検査領域内での各画素の明るさの度数分布を求め、度数
が相対的に高くなる区間のうちもっとも暗い区間と次に
暗い区間との間の明るさでパターンにより遮光された部
位と他の部分との画像を分離するしきい値を決定するの
で、経験的にしきい値を設定する場合に比較して、パタ
ーンの撮像状態に応じた最適なしきい値を再現性よく設
定することができる。しかも、しきい値付近の画像の変
化をｎ次曲線で近似し、このｎ次曲線に基づいてパター
ンのエッジの位置を決定するから、１画素以下の単位の
高精度でエッジの位置を求めることが可能になる。 請求項２の装置によれば、基材の透孔を通しての光源
からの画像入力装置への直接光を遮断できるように基材
と画像入力装置との間に遮光体を配設しているのであっ
て、遮光体における遮光部の形状および寸法に基づいて
決定される特定範囲内が範囲外よりも暗くなるように光
源を形成しているので、画像入力装置への不要光の入射
を遮光体によって阻止することができ、画像入力装置で
撮像した濃淡画像において、不要光によるブルーミング
などが発生しないのであって、パターンを正確に識別で
きるのである。 請求項３の装置では、遮光体が、画像入力装置への光
線の入射方向に配列された複数枚の遮光板を備え、各遮
光板に所定の形状および寸法を有する開口窓が透光部と
してそれぞれ形成されているので、遮光体の内面での反
射光が不要光となるのを遮光板で阻止することができる
のであって、不要光をさらに低減する結果、パターンを
一層正確に識別できるようになるのである。
検査領域内での各画素の明るさの度数分布を求め、度数
が相対的に高くなる区間のうちもっとも暗い区間と次に
暗い区間との間の明るさでパターンにより遮光された部
位と他の部分との画像を分離するしきい値を決定するの
で、経験的にしきい値を設定する場合に比較して、パタ
ーンの撮像状態に応じた最適なしきい値を再現性よく設
定することができる。しかも、しきい値付近の画像の変
化をｎ次曲線で近似し、このｎ次曲線に基づいてパター
ンのエッジの位置を決定するから、１画素以下の単位の
高精度でエッジの位置を求めることが可能になる。 請求項２の装置によれば、基材の透孔を通しての光源
からの画像入力装置への直接光を遮断できるように基材
と画像入力装置との間に遮光体を配設しているのであっ
て、遮光体における遮光部の形状および寸法に基づいて
決定される特定範囲内が範囲外よりも暗くなるように光
源を形成しているので、画像入力装置への不要光の入射
を遮光体によって阻止することができ、画像入力装置で
撮像した濃淡画像において、不要光によるブルーミング
などが発生しないのであって、パターンを正確に識別で
きるのである。 請求項３の装置では、遮光体が、画像入力装置への光
線の入射方向に配列された複数枚の遮光板を備え、各遮
光板に所定の形状および寸法を有する開口窓が透光部と
してそれぞれ形成されているので、遮光体の内面での反
射光が不要光となるのを遮光板で阻止することができる
のであって、不要光をさらに低減する結果、パターンを
一層正確に識別できるようになるのである。
本実施例では、パターンが形成された基材として回路
のパターンが形成されている印刷配線基板を例示する
が、必ずしもこれに限定されるものではなく、パターン
の部分と基材の部分との光の透過率が異なるような対象
物であれば、本発明の技術思想を採用することができ
る。 第１図に示すように、印刷配線基板１の表裏には回路
のパターン２が形成されるとともに部品３が実装されて
いる。また、印刷配線基板１には透孔４も形成されてい
る。印刷配線基板１の一面側には印刷配線基板１に光を
照射する光源５が配設される。光源５は、パターン２の
周辺が明るく、パターン２に対応する部分が暗くなるよ
うな配光を有するように形成されている。すなわち、本
実施例における光源５は、互いに離間した２個の発光部
5a,5bを備えているのである。両発光部5a,5bの距離およ
び光軸の方向は、後述する遮光体７と関連して設定され
る。 印刷配線基板１を挟んで光源５とは反対側には、印刷
配線基板１からの透過光を撮像するテレビカメラよりな
る画像入力装置６が配設される。また、印刷配線基板１
と画像入力装置６との間には、印刷配線基板１からの透
過光を透過させるとともに、不要光を遮光する遮光体７
が配設される。画像入力装置６により撮像された濃淡画
像は、画像処理装置８において所定の処理が施され、パ
ターン２の位置が検出されるのである。 遮光体７は、第２図に示すように、印刷配線基板１と
画像入力装置６との間に配設された筒状の遮光体本体９
と、遮光体本体９の内部で画像入力装置６の光軸方向に
おいて複数枚（本実施例では３枚であるが限定されるも
のではない）配設された遮光板101〜103とにより構成さ
れる。画像入力装置６の受光レンズ6aは、遮光体本体９
の中に挿入され、遮光体７の内部を通過した光のみが画
像入力装置６に入射するようにしてある。各遮光板101
〜103には、それぞれ所定の寸法および形状を有した透
光部としての開口窓111〜113が形成されており、開口窓
111〜113の寸法、形状、および遮光板101,103の間の距
離L1によって、画像入力装置６の視野が決定されるよう
になっている。 本実施例では、開口窓111〜113と円形に形成した。し
たがって、画像入力装置６の視野（第２図に破線で示す
範囲の内側）は、上下両端に配置した遮光板101,103の
開口窓111,113の開口幅（直径）D1,D3、および遮光板10
1,103の間の距離L1によって決定される。両遮光板101,1
03の間に配置された遮光板102は、遮光体本体９の内面
で光源からの不要光が反射して画像入力装置６に入射す
るのを防止する目的で配設されており、開口窓112の開
口幅D2は、開口窓111,113により決定されている画像入
力装置６の視野を制限しないような寸法に設定される。
すなわち、第２図における寸法を用いれば、視野に相当
する開口幅D2は（D3−D1）L3/L1＋D1になるが、開口窓1
12によって視野が制限されることがないように、実際の
開口幅D2はこれより若干大きくとってある。 本実施例では、開口窓111〜113を円形としたが、開口
窓111〜113が他の形状であっても、本発明の技術思想は
適用可能である。 一方、光源５の発光部5a,5bの位置は、遮光体７に設
けた開口窓111〜113の寸法および形状によって決定され
る。すなわち、パターン２の周辺部を明るくするととも
に、印刷配線基板１に透孔４が存在する場合でも直接光
が画像入力装置６に入らないような位置に発光部5a,5b
を配置しているのである。このような位置は、第２図中
で、一方の開口窓111,113の左端縁と他方の開口窓113,1
11の右端縁とを結ぶ２つの直線（第２図中に一点鎖線で
示す）の外側になる。したがって、両発光部5a,5bの間
の最小距離Ａは、第２図中の寸法を用いれば、Ａ＝（D1
＋D3）L2/L1−D1になる。また、発光部5a,5bの光軸は発
光部5a,5bからの光によって画像入力装置６の視野内が
照射されるように設定する。このとき、部品３による影
があまり形成されないようにするために、発光部5a,5b
の間の距離を上述した最小距離Ａにできるだけ近くなる
ように設定する。 上述したような関係で光源５と遮光体７とを配置すれ
ば、印刷配線基板１に透孔４が存在している場合でも光
源５からの直接光が画像入力装置６に入射することがな
く、不要光によるブルーミングなどの発生を防止するこ
とができるのである。このことにより、印刷配線基板１
に透孔４が存在している場合でもブルーミングなどが生
じない安定した画像が常に得られ、濃淡画像によるパタ
ーン２の位置の認識が容易になるのである。 次に、画像処理装置８において濃淡画像からパターン
２の位置を検出する方法について説明する。画像処理装
置８では、第３図に示すように、画像処理における通常
の手順に従ってアナログ信号である画像信号をディジタ
ル信号に変換し、フレームメモリ12に格納する。フレー
ムメモリ12に格納された濃淡画像Ｐは、第５図のような
ものであって、パターン２に対応する部位が他の部位よ
りも暗くなった画像が得られる。この濃淡画像Ｐに対し
て所定の検査領域Ｄを設定し、検査領域Ｄの中の各画素
をアドレスカウンタ13によって読み出してヒストグラム
作成部14において明るさの度数分布を求める。ヒストグ
ラム作成部14は、明るさを所定の範囲ごとに分類する複
数個のセレクタ151〜15nと、各セレクタ151〜15nに対応
した画素の個数を計数するカウンタ161〜16nとを備えて
いるのであって、明るさの各範囲ごとの度数をカウンタ
161〜16nの出力値として得ることができるようにしてあ
る。ヒストグラム作成部14で得られる度数分布は、たと
えば第４図のようになり、度数が相対的に高くなる部分
（山部）が複数個現れることになる。そこで、山部が形
成される区間のうちで、もっとも暗い区間と次に暗い区
間との関係によってしきい値を求めるようにする。すな
わち、変化点検出部17では、度数についてしきい値Ｌを
設定し、もっとも暗い区間と次に暗い区間とについて、
しきい値Ｌとの交点p1,p2の明るさを求める。しきい値
計算部18では、両点p1,p2の明るさの中間値をしきい値
Ｔとするのである。こうして得られたしきい値Ｔを用い
て濃淡画像Ｐに対して２値化など画像のコントラストを
強調する処理を施すようにすればよい。 しきい値の決定には他にも種々の方法があり、第６図
（ａ）のように、両山部の間で度数が最小になる明るさ
をしきい値Ｔとする方法、第６図（ｂ）のように、両山
部で度数が最大になる明るさの平均値をしきい値とする
方法などを採用することもできる。いずれにしても、度
数が相対的に高くなる部分のうちで、もっとも暗い区間
と次に暗い区間との関係に基づいてしきい値を決定する
のであり、明るさの相対値に基づいてしきい値を設定す
るから、光源５の明るさが変化したり、光源５の明るさ
にむらがあっても、しきい値を再現性よく設定すること
ができることになる。このようにして得られたしきい値
を用いて、濃淡画像Ｐの全画面を２値化すれば第７図
（ａ）のようになり、検査領域Ｄの内側のみを２値化す
れば第７図（ｂ）のようになる。ここに、斜線部は他の
部分よりも暗い部分を示し、左から右に上り傾斜する斜
線による斜線部は、左から右に下り傾斜する斜線による
斜線部（検査領域Ｄの内側）よりも明るい状態を示して
いるものとする。このようにしたことによって、画像Ｐ
よりパターン２の部分と他の部分とを容易に分離するこ
とができ、パターンの位置を容易に検出できるのであ
る。以上の処理過程をまとめると、第８図のようにな
る。 次に、画像処理装置８においてパターン２のエッジを
検出する方法について説明する。パターン２のエッジを
検出するには、まず、第９図のように、幅が１画素で所
定の長さを有する検査ラインｌを、パターン２に交差す
るように設定し、第10図のように検査ラインｌの上の各
画素の明るさを求める。パターン２の部分では暗く、パ
ターン２以外の部分では明るくなっているから、明から
暗に変化する部位および暗から明に変化する部位におい
て、それぞれ上述のようにして求められたしきい値Ｔに
もっとも近い明るさを有する画素を検出する。この画素
をエッジ候補画素とし、エッジ候補画素の近傍の明るさ
の変化をｎ次曲線で近似する。 一方、検査ラインｌの上で、パターン２に対応する部
位とパターン２以外の部位とでは、それぞれ明るさの変
化が少ないと考えられるから、検査領域Ｄの中、あるい
は検査ラインｌの上での明るさの最大値と最小値とに対
してそれぞれ明るさが所定の範囲内である部分が連続し
て現れる部位を検査ラインｌの上で検出し、第11図のよ
うに各部位における明るさの代表値α，βを求める。代
表値α，βには各部位の明るさの平均値や中央値を用い
る。次に、代表値α，βの平均値を新たなしきい値γ
（＝（α＋β）/2）として求める。 ｎ次曲線と新たなしきい値γとが求められると、第12
図のようにして、しきい値γとｎ次曲線との交点の位置
を求め、この位置をパターン２のエッジの位置とするの
である。 以上の処理をまとめると第13図のようになる。ここ
に、ｎ次曲線を求める処理と、しきい値γを求める処理
とを並列的に処理するように記載しているが、順次直列
的に行うようにしてもよいのはもちろんのことである。
このようにして１画素以下の単位の高精度でエッジの位
置を求めることができるのである。 上述した実施例における光源５は、第14図に示すよう
な配光になるように、発光部5a,5bを画像入力装置６の
視野の中心と受光レンズ6aの中心とを結ぶ直線の回りに
点対称となる位置関係に配置したものであったが、印刷
配線基板１の材質や形状、検出すべきパターン２の位置
や形状、部品３の位置や形状などに応じて、発光部の配
光曲線を設定すればよい。たとえば、発光部をリング状
にしたり、第15図（ａ）や第15図（ｂ）のように、配光
が滑らかに変化するようにしたり、第15図（ｃ）や第15
図（ｄ）のように、中心線に対して片側のみ明るく他側
は暗いような配光にしたりすることができるのである。
ただし、第14図および第15図における寸法Ａは、上述し
た発光部5a,5bの間の距離に相当する寸法である。
のパターンが形成されている印刷配線基板を例示する
が、必ずしもこれに限定されるものではなく、パターン
の部分と基材の部分との光の透過率が異なるような対象
物であれば、本発明の技術思想を採用することができ
る。 第１図に示すように、印刷配線基板１の表裏には回路
のパターン２が形成されるとともに部品３が実装されて
いる。また、印刷配線基板１には透孔４も形成されてい
る。印刷配線基板１の一面側には印刷配線基板１に光を
照射する光源５が配設される。光源５は、パターン２の
周辺が明るく、パターン２に対応する部分が暗くなるよ
うな配光を有するように形成されている。すなわち、本
実施例における光源５は、互いに離間した２個の発光部
5a,5bを備えているのである。両発光部5a,5bの距離およ
び光軸の方向は、後述する遮光体７と関連して設定され
る。 印刷配線基板１を挟んで光源５とは反対側には、印刷
配線基板１からの透過光を撮像するテレビカメラよりな
る画像入力装置６が配設される。また、印刷配線基板１
と画像入力装置６との間には、印刷配線基板１からの透
過光を透過させるとともに、不要光を遮光する遮光体７
が配設される。画像入力装置６により撮像された濃淡画
像は、画像処理装置８において所定の処理が施され、パ
ターン２の位置が検出されるのである。 遮光体７は、第２図に示すように、印刷配線基板１と
画像入力装置６との間に配設された筒状の遮光体本体９
と、遮光体本体９の内部で画像入力装置６の光軸方向に
おいて複数枚（本実施例では３枚であるが限定されるも
のではない）配設された遮光板101〜103とにより構成さ
れる。画像入力装置６の受光レンズ6aは、遮光体本体９
の中に挿入され、遮光体７の内部を通過した光のみが画
像入力装置６に入射するようにしてある。各遮光板101
〜103には、それぞれ所定の寸法および形状を有した透
光部としての開口窓111〜113が形成されており、開口窓
111〜113の寸法、形状、および遮光板101,103の間の距
離L1によって、画像入力装置６の視野が決定されるよう
になっている。 本実施例では、開口窓111〜113と円形に形成した。し
たがって、画像入力装置６の視野（第２図に破線で示す
範囲の内側）は、上下両端に配置した遮光板101,103の
開口窓111,113の開口幅（直径）D1,D3、および遮光板10
1,103の間の距離L1によって決定される。両遮光板101,1
03の間に配置された遮光板102は、遮光体本体９の内面
で光源からの不要光が反射して画像入力装置６に入射す
るのを防止する目的で配設されており、開口窓112の開
口幅D2は、開口窓111,113により決定されている画像入
力装置６の視野を制限しないような寸法に設定される。
すなわち、第２図における寸法を用いれば、視野に相当
する開口幅D2は（D3−D1）L3/L1＋D1になるが、開口窓1
12によって視野が制限されることがないように、実際の
開口幅D2はこれより若干大きくとってある。 本実施例では、開口窓111〜113を円形としたが、開口
窓111〜113が他の形状であっても、本発明の技術思想は
適用可能である。 一方、光源５の発光部5a,5bの位置は、遮光体７に設
けた開口窓111〜113の寸法および形状によって決定され
る。すなわち、パターン２の周辺部を明るくするととも
に、印刷配線基板１に透孔４が存在する場合でも直接光
が画像入力装置６に入らないような位置に発光部5a,5b
を配置しているのである。このような位置は、第２図中
で、一方の開口窓111,113の左端縁と他方の開口窓113,1
11の右端縁とを結ぶ２つの直線（第２図中に一点鎖線で
示す）の外側になる。したがって、両発光部5a,5bの間
の最小距離Ａは、第２図中の寸法を用いれば、Ａ＝（D1
＋D3）L2/L1−D1になる。また、発光部5a,5bの光軸は発
光部5a,5bからの光によって画像入力装置６の視野内が
照射されるように設定する。このとき、部品３による影
があまり形成されないようにするために、発光部5a,5b
の間の距離を上述した最小距離Ａにできるだけ近くなる
ように設定する。 上述したような関係で光源５と遮光体７とを配置すれ
ば、印刷配線基板１に透孔４が存在している場合でも光
源５からの直接光が画像入力装置６に入射することがな
く、不要光によるブルーミングなどの発生を防止するこ
とができるのである。このことにより、印刷配線基板１
に透孔４が存在している場合でもブルーミングなどが生
じない安定した画像が常に得られ、濃淡画像によるパタ
ーン２の位置の認識が容易になるのである。 次に、画像処理装置８において濃淡画像からパターン
２の位置を検出する方法について説明する。画像処理装
置８では、第３図に示すように、画像処理における通常
の手順に従ってアナログ信号である画像信号をディジタ
ル信号に変換し、フレームメモリ12に格納する。フレー
ムメモリ12に格納された濃淡画像Ｐは、第５図のような
ものであって、パターン２に対応する部位が他の部位よ
りも暗くなった画像が得られる。この濃淡画像Ｐに対し
て所定の検査領域Ｄを設定し、検査領域Ｄの中の各画素
をアドレスカウンタ13によって読み出してヒストグラム
作成部14において明るさの度数分布を求める。ヒストグ
ラム作成部14は、明るさを所定の範囲ごとに分類する複
数個のセレクタ151〜15nと、各セレクタ151〜15nに対応
した画素の個数を計数するカウンタ161〜16nとを備えて
いるのであって、明るさの各範囲ごとの度数をカウンタ
161〜16nの出力値として得ることができるようにしてあ
る。ヒストグラム作成部14で得られる度数分布は、たと
えば第４図のようになり、度数が相対的に高くなる部分
（山部）が複数個現れることになる。そこで、山部が形
成される区間のうちで、もっとも暗い区間と次に暗い区
間との関係によってしきい値を求めるようにする。すな
わち、変化点検出部17では、度数についてしきい値Ｌを
設定し、もっとも暗い区間と次に暗い区間とについて、
しきい値Ｌとの交点p1,p2の明るさを求める。しきい値
計算部18では、両点p1,p2の明るさの中間値をしきい値
Ｔとするのである。こうして得られたしきい値Ｔを用い
て濃淡画像Ｐに対して２値化など画像のコントラストを
強調する処理を施すようにすればよい。 しきい値の決定には他にも種々の方法があり、第６図
（ａ）のように、両山部の間で度数が最小になる明るさ
をしきい値Ｔとする方法、第６図（ｂ）のように、両山
部で度数が最大になる明るさの平均値をしきい値とする
方法などを採用することもできる。いずれにしても、度
数が相対的に高くなる部分のうちで、もっとも暗い区間
と次に暗い区間との関係に基づいてしきい値を決定する
のであり、明るさの相対値に基づいてしきい値を設定す
るから、光源５の明るさが変化したり、光源５の明るさ
にむらがあっても、しきい値を再現性よく設定すること
ができることになる。このようにして得られたしきい値
を用いて、濃淡画像Ｐの全画面を２値化すれば第７図
（ａ）のようになり、検査領域Ｄの内側のみを２値化す
れば第７図（ｂ）のようになる。ここに、斜線部は他の
部分よりも暗い部分を示し、左から右に上り傾斜する斜
線による斜線部は、左から右に下り傾斜する斜線による
斜線部（検査領域Ｄの内側）よりも明るい状態を示して
いるものとする。このようにしたことによって、画像Ｐ
よりパターン２の部分と他の部分とを容易に分離するこ
とができ、パターンの位置を容易に検出できるのであ
る。以上の処理過程をまとめると、第８図のようにな
る。 次に、画像処理装置８においてパターン２のエッジを
検出する方法について説明する。パターン２のエッジを
検出するには、まず、第９図のように、幅が１画素で所
定の長さを有する検査ラインｌを、パターン２に交差す
るように設定し、第10図のように検査ラインｌの上の各
画素の明るさを求める。パターン２の部分では暗く、パ
ターン２以外の部分では明るくなっているから、明から
暗に変化する部位および暗から明に変化する部位におい
て、それぞれ上述のようにして求められたしきい値Ｔに
もっとも近い明るさを有する画素を検出する。この画素
をエッジ候補画素とし、エッジ候補画素の近傍の明るさ
の変化をｎ次曲線で近似する。 一方、検査ラインｌの上で、パターン２に対応する部
位とパターン２以外の部位とでは、それぞれ明るさの変
化が少ないと考えられるから、検査領域Ｄの中、あるい
は検査ラインｌの上での明るさの最大値と最小値とに対
してそれぞれ明るさが所定の範囲内である部分が連続し
て現れる部位を検査ラインｌの上で検出し、第11図のよ
うに各部位における明るさの代表値α，βを求める。代
表値α，βには各部位の明るさの平均値や中央値を用い
る。次に、代表値α，βの平均値を新たなしきい値γ
（＝（α＋β）/2）として求める。 ｎ次曲線と新たなしきい値γとが求められると、第12
図のようにして、しきい値γとｎ次曲線との交点の位置
を求め、この位置をパターン２のエッジの位置とするの
である。 以上の処理をまとめると第13図のようになる。ここ
に、ｎ次曲線を求める処理と、しきい値γを求める処理
とを並列的に処理するように記載しているが、順次直列
的に行うようにしてもよいのはもちろんのことである。
このようにして１画素以下の単位の高精度でエッジの位
置を求めることができるのである。 上述した実施例における光源５は、第14図に示すよう
な配光になるように、発光部5a,5bを画像入力装置６の
視野の中心と受光レンズ6aの中心とを結ぶ直線の回りに
点対称となる位置関係に配置したものであったが、印刷
配線基板１の材質や形状、検出すべきパターン２の位置
や形状、部品３の位置や形状などに応じて、発光部の配
光曲線を設定すればよい。たとえば、発光部をリング状
にしたり、第15図（ａ）や第15図（ｂ）のように、配光
が滑らかに変化するようにしたり、第15図（ｃ）や第15
図（ｄ）のように、中心線に対して片側のみ明るく他側
は暗いような配光にしたりすることができるのである。
ただし、第14図および第15図における寸法Ａは、上述し
た発光部5a,5bの間の距離に相当する寸法である。
上述のように、請求項１の方法は、パターンが形成さ
れている基材に光源からの光を照射するとともに、基材
を透過した光をテレビカメラ等の画像入力装置で撮像
し、得られた濃淡画像に対して所定のしきい値を適用し
て各画素の明るさに基づいてパターンにより遮光された
部位と他の部分との画像を分離する透過照明を用いたパ
ターン位置検出方法において、所定の検査領域を設定し
て検査領域内での各画素の明るさの度数分布を求め、度
数が相対的に高くなる区間のうちもっとも暗い区間と次
に暗い区間との間の明るさでパターンにより遮光された
部位と他の部分との画像を分離する上記しきい値を決定
するので、経験的にしきい値を設定する場合に比較し
て、パターンの撮像状態に応じた最適なしきい値を再現
性よく設定することができるという利点がある。しか
も、しきい値付近の画像の変化をｎ次曲線で近似し、こ
のｎ次曲線に基づいてパターンのエッジの位置を決定す
るので、１画素以下の単位の高精度でエッジの位置を求
めることが可能になるという利点がある。 請求項２の装置は、基材の透孔を通しての光源から画
像入力装置への直接光を遮断できるように基材と画像入
力装置との間に遮光体を配設しているのであって、遮光
体における遮光部の形状および寸法に基づいて決定され
る特定範囲内が範囲外よりも暗くなるように光源を形成
しているので、画像入力装置への不要光の入射を遮光体
によって阻止することができ、画像入力装置で撮像した
濃淡画像において、不要光によるブルーミングなどが発
生しないのであって、パターンを正確に識別できるとい
う効果がある。 請求項３の装置では、遮光体が、画像入力装置への光
線の入射方向に配列された複数枚の遮光板を備え、各遮
光板に所定の形状および寸法を有する開口窓が透光部と
してそれぞれ形成されているので、遮光体の内面での反
射光が不要光となるのを遮光板で阻止することができる
のであって、不要光をさらに低減する結果、不要光によ
る影響を受けない安定した画像を得ることができ、パタ
ーンを一層正確に識別できるようになるのである。
れている基材に光源からの光を照射するとともに、基材
を透過した光をテレビカメラ等の画像入力装置で撮像
し、得られた濃淡画像に対して所定のしきい値を適用し
て各画素の明るさに基づいてパターンにより遮光された
部位と他の部分との画像を分離する透過照明を用いたパ
ターン位置検出方法において、所定の検査領域を設定し
て検査領域内での各画素の明るさの度数分布を求め、度
数が相対的に高くなる区間のうちもっとも暗い区間と次
に暗い区間との間の明るさでパターンにより遮光された
部位と他の部分との画像を分離する上記しきい値を決定
するので、経験的にしきい値を設定する場合に比較し
て、パターンの撮像状態に応じた最適なしきい値を再現
性よく設定することができるという利点がある。しか
も、しきい値付近の画像の変化をｎ次曲線で近似し、こ
のｎ次曲線に基づいてパターンのエッジの位置を決定す
るので、１画素以下の単位の高精度でエッジの位置を求
めることが可能になるという利点がある。 請求項２の装置は、基材の透孔を通しての光源から画
像入力装置への直接光を遮断できるように基材と画像入
力装置との間に遮光体を配設しているのであって、遮光
体における遮光部の形状および寸法に基づいて決定され
る特定範囲内が範囲外よりも暗くなるように光源を形成
しているので、画像入力装置への不要光の入射を遮光体
によって阻止することができ、画像入力装置で撮像した
濃淡画像において、不要光によるブルーミングなどが発
生しないのであって、パターンを正確に識別できるとい
う効果がある。 請求項３の装置では、遮光体が、画像入力装置への光
線の入射方向に配列された複数枚の遮光板を備え、各遮
光板に所定の形状および寸法を有する開口窓が透光部と
してそれぞれ形成されているので、遮光体の内面での反
射光が不要光となるのを遮光板で阻止することができる
のであって、不要光をさらに低減する結果、不要光によ
る影響を受けない安定した画像を得ることができ、パタ
ーンを一層正確に識別できるようになるのである。
第１図は本発明に用いる装置の概略構成図、第２図は同
上に用いる光源と遮光体との関係を示す概略構成図、第
３図は同上における画像処理装置のしきい値を求める部
分ブロック図、第４図は同上におけるしきい値を求める
方法を示す説明図、第５図は同上の装置によって得られ
る濃淡画像の一例を示す動作説明図、第６図は同上の装
置によって得られるヒストグラムの一例を示す動作説明
図、第７図（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の動作説明図、
第８図は同上においてしきい値を求める方法を示す動作
説明図、第９図は同上における検査ラインの設定状態の
一例を示す動作説明図、第10図は同上におけるエッジ候
補画素の位置を求める方法を示す動作説明図、第11図は
同上においてエッジ候補画素に関連してしきい値を求め
る方法を示す動作説明図、第12図は同上においてｎ次曲
線と第11図の方法で求めたしきい値とを用いてパターン
のエッジの位置を決定する方法を示す動作説明図、第13
図は同上においてエッジ候補画素を用いてパターンのエ
ッジを求める方法を示す動作説明図、第14図および第15
図は同上における光源の配光例を示す動作説明図であ
る。 １……印刷配線基板、２……パターン、５……光源、６
……画像入力装置、７……遮光体、８……画像処理装
置、101〜103……遮光板、111〜113……開口窓。
上に用いる光源と遮光体との関係を示す概略構成図、第
３図は同上における画像処理装置のしきい値を求める部
分ブロック図、第４図は同上におけるしきい値を求める
方法を示す説明図、第５図は同上の装置によって得られ
る濃淡画像の一例を示す動作説明図、第６図は同上の装
置によって得られるヒストグラムの一例を示す動作説明
図、第７図（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の動作説明図、
第８図は同上においてしきい値を求める方法を示す動作
説明図、第９図は同上における検査ラインの設定状態の
一例を示す動作説明図、第10図は同上におけるエッジ候
補画素の位置を求める方法を示す動作説明図、第11図は
同上においてエッジ候補画素に関連してしきい値を求め
る方法を示す動作説明図、第12図は同上においてｎ次曲
線と第11図の方法で求めたしきい値とを用いてパターン
のエッジの位置を決定する方法を示す動作説明図、第13
図は同上においてエッジ候補画素を用いてパターンのエ
ッジを求める方法を示す動作説明図、第14図および第15
図は同上における光源の配光例を示す動作説明図であ
る。 １……印刷配線基板、２……パターン、５……光源、６
……画像入力装置、７……遮光体、８……画像処理装
置、101〜103……遮光板、111〜113……開口窓。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06T 1/00 G06T 7/00 G01B 11/24
Claims (3)
- 【請求項１】パターンが形成されている基材に光源から
の光を照射するとともに、基材を透過した光をテレビカ
メラ等の画像入力装置で撮像し、得られた濃淡画像に対
して所定のしきい値を適用して各画像の明るさに基づい
てパターンにより遮光された部位と他の部分との画像を
分離する透過照明を用いたパターン位置検出方法におい
て、所定の検査領域を設定して検査領域内での各画素の
明るさの度数分布を求め、度数が相対的に高くなる区間
のうちもっとも暗い区間と次に暗い区間との間の明るさ
でパターンにより遮光された部位と他の部分との画像を
分離する上記しきい値を決定し、上記検査領域内に上記
パターンに交差する検査ラインを設定し、上記検査ライ
ンの上で上記しきい値付近での画素の明るさの変化をｎ
次曲線で近似し、上記検査ラインの上の画素のうち明る
さが上記検査領域内の明るさの最大値付近と最小値付近
とであって隣接する複数個の画素について明るさの変化
がそれぞれ所定範囲内になる２つの画素群の明るさの代
表値をそれぞれ求め、上記ｎ次曲線の上で両画素群の明
るさの代表値の平均値に対応する位置を上記パターンの
エッジの位置と定めることを特徴とする透過照明を用い
たパターン位置検出方法。 - 【請求項２】パターンが形成されている基材を照射する
光源と、基材を透過した光を撮像するテレビカメラ等の
画像入力装置と、基材の透孔を通しての光源から画像入
力装置への直接光を遮断できるように基材と画像入力装
置との間に配設された遮光体との備え、光源は、遮光体
に形成された透光部の形状および寸法に基づいて決定さ
れる特定範囲内で範囲外よりも暗くなるように構成され
て成ることを特徴とする透過照明を用いたパターン位置
検出装置。 - 【請求項３】遮光体は、画像入力装置への光線の入射方
向に配列された複数枚の遮光板を備え、各遮光板には所
定の形状および寸法を有する開口窓が透光部としてそれ
ぞれ形成されて成ることを特徴とする請求項２記載の透
過照明を用いたパターン位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2245350A JP2997306B2 (ja) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | 透過照明を用いたパターン位置検出方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2245350A JP2997306B2 (ja) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | 透過照明を用いたパターン位置検出方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04124780A JPH04124780A (ja) | 1992-04-24 |
| JP2997306B2 true JP2997306B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=17132368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2245350A Expired - Lifetime JP2997306B2 (ja) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | 透過照明を用いたパターン位置検出方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2997306B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000021680A (ja) * | 1998-07-06 | 2000-01-21 | Tdk Corp | 積層チップ部品の製造方法及びその装置 |
| JP2014194432A (ja) * | 2014-06-13 | 2014-10-09 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | パターン測定装置およびパターン測定方法 |
-
1990
- 1990-09-14 JP JP2245350A patent/JP2997306B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04124780A (ja) | 1992-04-24 |
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