JP4946544B2 - 計測処理用の画像生成方法およびこの方法を用いた基板外観検査装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数の計測対象部位を有する対象物を対象にした計測処理において、計測対象部位毎に計測に適した分解能の画像データを生成するための方法、およびこの方法を用いた基板外観検査装置に関する。

部品実装基板の検査では、検査対象部位のサイズや形状の違い、実装密度のばらつき等に応じて、計測のための画像の精度を変更する必要がある。この点を考慮して、従来の基板外観検査装置では、ズームレンズを有するカメラを使用し、このカメラの撮像倍率を切り替えながら撮像を行うようにしている。

たとえば、下記の特許文献１には、ズーミング機構やオートフォーカス機構を有するカメラが組み込まれた検査装置において、撮像倍率毎に各倍率の撮像対象領域（撮像エリア）の設定位置を定め、これらの設定に基づき、カメラの倍率を調整しながら撮像を行うことが記載されている。

特許第２５０７９８８号公報

しかしながら、ズーミング機構を有するカメラは高価であり、またズームレンズの重みに耐えられるようにカメラの支持機構を強固にする必要があるので、検査装置のコストが上昇する。また制御の上でも、光軸調整が難しいという問題がある。さらに、倍率を調整するのに時間がかかる上に、撮像倍率毎に撮像対象領域を設定する必要があるため、画像の生成処理の効率が悪いという問題もある。

この発明は上記の問題に着目し、計測対象部位のサイズや計測の目的に応じて分解能の異なるカラー画像を生成する場合に、コストをかけず、かつ効率良く画像生成処理を行えるようにすることを、課題とする。

上記の課題を解決するために、この明細書に記載の画像生成方法では、カメラとしてＣＭＯＳカメラを使用するとともに、計測処理に先立ち、以下の第１，第２の登録ステップを実行する。

第１の登録ステップでは、複数とおりの分解能について、それぞれ当該分解能の画像を生成するためのルールとして、カメラの撮像素子から各色の色データを読み出すための読出用制御データと、読み出された色データを用いて画素毎にその画素で生成されていない色データを補間するための補間用制御データとを登録する。
第２の登録ステップでは、対象物に設定された複数の処理対象領域毎に、それぞれ計測に要求される分解能を登録する。

第１の登録ステップでは、「制御データ」として、たとえば、画像データの読み出し用のプログラムと色データの補間用のプログラムとを、複数とおりの分解能毎に登録する。ただし、画像データの読み出しや色データの補間に用いられるプログラムを共通にして、そのプログラムの参照データを変更することによって異なる内容の処理を実行できるようにした場合には、分解能毎に、「制御データ」として、個別の参照データを登録するようにしてもよい。
また第１の登録ステップでは、撮像素子の分解能より低い分解能のカラー画像を生成するためのルールとして、複数の画素によるマトリクスを均一な間隔を隔てて撮像素子の複数箇所に設定して、各マトリクス内の画素からそれぞれの色データを読み出すことを定めた読出用制御データと、設定する分解能に応じたサイズになるように撮像素子の画素配列から所定数の画素を間引きし、残された各画素に、それぞれその画素から読み出されていない色データを周囲の当該色データの読み出した行われた画素から補間することを定めた補間用制御データとを登録する。

さらに、この画像生成方法では、計測処理において、複数の処理対象領域がすべて撮像されるように所定回数分の撮像を実行し、撮像毎に、その撮像時の処理対象領域に対応する範囲内の画像データに、第２の登録ステップで登録された分解能に対応する読出用制御データおよび補間用制御データを適用して色データの読み出し処理および色データの補間処理を実行することにより、処理対象領域毎にカラー画像を生成する。

ＣＭＯＳカメラは、撮像素子上のアドレスを指定することによって、撮像素子の特定の範囲のみから画像データを読み出したり、画素を間引きして読み出すことができるなど、読み出し制御の利便性が高い撮像装置である。また、近年では、高解像化、高画質化が進んでおり、ＣＣＤカメラに比べても遜色のない精度の画像を得ることができる。

上記の方法では、このＣＭＯＳカメラの特性に着目し、ＣＭＯＳカメラに対する読み出し制御とこの制御により読み出された画像データを用いた画素補間処理によって、処理対象領域毎にその領域の計測に適した分解能のカラー画像を生成できるようにしている。この方法によれば、計測処理において要求される分解能毎に、その分解能のカラー画像を生成するためのルールとなるプログラムを登録することにより、ズーミング機構を設けることなく、各種分解能のカラー画像を簡単に生成することが可能になる。

しかも、１つの撮像対象領域内に、要求される分解能が異なる複数の処理対象領域を含めることが可能になるから、ズームレンズを用いる場合よりも撮像対象領域の数を削減することができ、カメラの位置合わせ制御を効率良く行うことが可能になる。よって、画像生成の処理速度を向上することができる。また、カメラが生成した画像データの中から計測に必要なものを特定して読み出すので、画像の保存に必要なメモリ容量を削減することもできる。

上記方法の好ましい一態様では、計測処理に先立ち、第１および第２の登録ステップに加えて以下の第３、第４の登録ステップを実行する。
第３の登録ステップでは、上記の複数の処理対象領域がすべて撮像されるように対象物に所定数の撮像対象領域を設定し、各撮像対象領域にカメラを位置合わせするための制御データを登録する。第４の登録ステップでは、上記の複数の処理対象領域毎に、『その領域を含む撮像対象領域にカメラが合わせられたときに撮像素子上で当該処理対象領域に対応する範囲』を特定するのに必要な範囲特定情報を登録する。

さらにこの態様では、計測処理において、第３の登録ステップで登録された制御データに基づき各撮像対象領域にカメラを順に合わせて撮像を実行し、撮像毎に、その撮像時の撮像対象領域内に含まれる処理対象領域について、それぞれ第４の登録ステップで登録された範囲特定情報に基づき、当該処理対象領域にかかる撮像素子上の対応範囲を特定する。

上記方法の他の好ましい態様では、撮像素子の分解能より低い分解能のカラー画像を生成するために登録されるルールの少なくとも１つに、読出用制御データによる色データの読み出し処理の対象となるが間引きされる画素から読み出された色データによって、当該画素の周囲の間引きされなかった画素の色データを補間するように設定された補間用制御データが含まれる。

他の好ましい態様では、撮像素子の分解能より低い分解能のカラー画像を生成するためのルールの少なくとも１つに、色データの読み出しの対象となる画素の数よりも補間処理の対象となる画素の数の方が多くなるような処理を実行するための読出用制御データおよび補間用制御データが含まれる。このような制御データによれば、画像の読み出しに要する時間を短縮して、より分解能の高いカラー画像を生成することが可能になる。

つぎに、この発明に係る基板外観検査装置は、検査対象の基板の画像を生成するためのＣＭＯＳカメラと、このＣＭＯＳカメラにより生成された複数種の色データを用いて基板上の複数の検査対象部位を検査する検査実行手段とを具備する。検査実行手段には、カメラと基板との位置関係を調整する位置関係調整手段；複数とおりの分解能について、それぞれ当該分解能の画像を生成するためのルールとして、カメラの撮像素子から各色の色データを読み出すための読出用制御データと、読み出された色データを用いて画素毎にその画素で生成されていない色データを補間するための補間用制御データとが登録されたルール登録手段；基板に設定された所定数の撮像対象領域について、それぞれその領域にカメラが位置合わせされるように前記位置関係調整手段を制御するための制御データが登録された制御データ登録手段；基板上の各検査対象領域毎に、検査のための計測に要求される分解能と、その領域を含む撮像対象領域にカメラが合わせられたときに撮像素子上で当該検査対象領域に対応する範囲を特定するのに必要な範囲特定情報とが登録された検査領域登録手段；制御データ登録手段に登録された制御データを用いて、基板の各撮像対象領域にカメラを順に合わせてカメラに撮像を行わせる撮像制御手段；撮像制御手段の制御により撮像が行われる毎に、その撮像時の撮像対象領域内に含まれる検査対象領域について、範囲特定情報により撮像素子に対して特定される範囲内の画像データに、当該検査領域につき登録された分解能に対応する読出用制御データおよび補間用制御データを適用して色データの読み出し処理および画素の補間処理を実行することにより、検査対象領域毎にカラー画像を生成する画像生成手段；画像生成手段により生成された検査対象領域毎のカラー画像を用いて、検査のための画像処理を実行する画像処理手段；の各手段を具備する。ルール登録手段には、撮像素子の分解能より低い分解能のカラー画像を生成するためのルールとして、複数の画素を含むマトリクスを均一な間隔を隔てて撮像素子の複数箇所に設定して、各マトリクス内の画素からそれぞれの色データを読み出すことを定めた読出用制御データと、設定する分解能に応じたサイズになるように撮像素子の画素配列から所定数の画素を間引きし、残された各画素に、それぞれその画素から読み出されていない色データを周囲の当該色データの読み出しが行われた画素から補間することを定めた補間用制御データとが、登録される。

上記の構成の検査装置によれば、ＣＭＯＳカメラを導入することによってコストを削減することができる。また検査のための撮像を効率良く行うことができるので、検査時間を短縮することができる。

上記の画像生成方法によれば、ズーミング機構を導入することなく、処理対象領域毎にその領域の計測に適した分解能の画像を生成することが可能になり、コストを大幅に削減することができる。また一度の撮像により、分解能の異なる複数の画像を生成することが可能になるから、撮像対象領域の割り付けやカメラの位置合わせのための制御の効率を向上して、撮像処理に要する時間を短縮することができる。

図１は、この発明の一実施例にかかる基板外観検査装置のブロック図である。
この基板外観検査装置（以下、単に「検査装置」という。）は、部品実装基板の製造ラインの各工程を経た基板を処理対象として、部品の実装状態やはんだ付け状態の適否を検査するためのもので、カラー画像生成用のＣＭＯＳカメラ１（以下、単に「カメラ１」という。）、照明装置２、Ｘステージ部３、Ｙステージ部４、制御処理装置５などが含まれる。また図示はしていないが、検査対象の基板を支持するために、基板支持テーブルが設けられる。

Ｘステージ部３は、カメラ１および照明装置２を基板支持テーブルの上方で支持し、Ｙステージ部４は基板支持テーブルを支持する。いずれのステージ部３，４とも、その支持対象を、一軸に沿って移動させることが可能である。また一方のステージ部による移動の方向は、他方のステージ部による移動の方向に直交する関係にある。

制御処理装置５は、コンピュータによる制御部５０に、画像入力部５１、撮像制御部５２、照明制御部５３、Ｘステージ駆動部５４、Ｙステージ駆動部５５、入力部５６、表示部５７、通信用インターフェース５８、およびティーチング用メモリ５９などが接続された構成のものである。

画像入力部５１には、カメラ１からの画像データを受け付けるインターフェース回路や、これらの画像信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換回路などが含まれる。また、この実施例の画像入力部５１は、制御部５０からのアドレス指定をカメラ１に伝送し、その指定されたアドレスからの画像データを受け付けるように構成される。
撮像制御部５２は、カメラ１の撮像タイミングを制御し、照明制御部５３は、照明装置２の点消灯の制御や光量調整を行う。

入力部５６は、ティーチングの際の設定操作を行うためのもので、キーボードやマウスなどを含む。表示部５７は、ティーチング時の設定画面、検査時の画像ならびに検査結果などを表示するためのもので、液晶パネルなどにより構成される。通信用インターフェース５８は、検査結果を外部の装置に送信する目的で使用される。

制御装置５内のティーチング用メモリ５９には、各撮像対象領域にカメラ１を位置合わせするのに必要な制御データ（この実施例では、Ｘ，Ｙステージ部３，４の移動量）が登録される。また検査対象領域について、検査に用いられる画像に要求される分解能や、その領域を含む撮像対象領域にカメラ１が合わせられたときに、撮像素子上の当該検査対象領域に対応する範囲を特定するために、後記する読出し開始アドレスおよび読出し終了アドレスが登録される。さらに、各検査対象領域の画像に検査ウィンドウを設定するためのデータや、各種検査データなどが登録される。

制御部５０は、上記の制御データに基づき、各撮像対象領域にカメラ１を順に位置合わせして撮像を行わせる。そして撮像の都度、後記する制御を実行することにより、その時点の撮像対象領域内に含まれる検査対象領域について、それぞれ検査に必要な分解能を有するカラー画像を生成する。

この実施例では、ユーザが、検査の必要な部位毎に、３種類の分解能レベル（以下、分解能の低いものから順に、レベル１，２，３という。）のいずれかを選択することにより、検査対象領域および撮像対象領域が自動的に設定されるようにしている。検査対象領域は、同じ分解能レベルが選択された部位のみを含むように設定される。撮像対象領域は、カメラの視野に応じた大きさを有するもので、すべての検査対象領域が撮像されるように位置が調整される。
なお、この実施例のカメラ１にはズームレンズは設けられないので、各撮像対象領域の大きさは均一になる。

図２は、一撮像対象領域内に含まれる部品および検査対象領域の設定例を示す（ランド、はんだについては、図示を省略している。）。
図２の例では、８個の検査対象領域ｒ１〜ｒ８が設定されている。これらのうち、ｒ１およびｒ８は、最も低いレベル１の分解能（２０μｍ／画素）が選択された検査対象領域であり、ｒ２，ｒ３，ｒ４，ｒ５は、最も高いレベル３の分解能（１０μｍ／画素）が設定された検査対象領域である。また、ｒ６，ｒ７は、中間レベルであるレベル２の分解能（１３．３μｍ／画素）が設定された検査対象領域である。

上記の検査対象領域の設定や分解能レベルの選択は、被検査部位のサイズ、実装密度、検査の目的などを考慮して行われる。たとえば、ＱＦＰのリード部分や微小チップなど、極小サイズの検査対象部位には、レベル３の分解能が割り当てられ、比較的大きな部品には、レベル１または２の分解能が割り当てられる。また、部品の位置ずれ検出の精度を高めたい場合など、高精度の計測が必要な場合には、部品のサイズに関わらず、レベル３の分解能が割り当てられる。

各検査対象領域に含まれる部品の数は、対応する分解能レベル、部品間の位置関係、部品のサイズなどによって異なるものになる。たとえば、領域ｒ１，ｒ６のように、複数の部品が含まれる場合もあれば、領域ｒ７，ｒ８のように１つの部品しか含まれない場合もある。また分解能レベルの高い画像が要求される場合などには、領域ｒ２〜ｒ５のように、１つの部品に対して複数の検査対象領域が設定される場合もある。

ＣＭＯＳカメラにより撮像を行った場合には、撮像素子上の任意のアドレスを指定することにより、その指定されたアドレスの画素のみから画像データを読み出すことができる。この特性を利用して、この実施例では、撮像素子の各検査対象領域に対応する範囲のみを読み出し対象として、検査対象領域毎に、その領域に設定された分解能レベルのカラー画像を生成するようにしている。

ティーチング用メモリ５９には、上記の処理のために、各検査対象領域について、図３に示すようなテーブルが登録される。
この例のテーブルには、図２に示した検査対象領域ｒ１〜ｒ８について、それぞれその領域内の被検査部位に対して設定された分解能レベルが登録されている。また、この領域に対応する撮像素子上の範囲を特定するための範囲特定情報として、画像データの読み出し開始位置のアドレス（読み出し開始アドレス）と、画像データの読み出し終了位置を示すアドレス（読み出し終了アドレス）とが登録される。

なお、図３では、各アドレスを、ａｄｉｊ（ｉ＝１〜８、ｊ＝１，２）として示しているが、実際には、撮像素子の縦横の各方向における具体的なアドレスが登録される。また、このテーブルには、図示していない他の検査対象領域のデータも登録される。

制御部５０の内部メモリには、３種類の分解能レベルについて、それぞれ当該分解能の画像を生成するためのルールとして、カメラ１の撮像素子に対する読み出し用のプログラム、および読み出された画像データから検査用のカラー画像を生成する処理に関するプログラムが、あらかじめ登録される。

制御部１０は、図３に示したテーブルから、各検査対象領域に設定されている分解能レベルを認識するとともに、読み出し開始アドレスおよび読み出し終了アドレスにより、各検査対象領域に関する画像データの読み出し範囲を認識する。そして、検査対象領域毎に、内部メモリから当該検査対象領域に設定された分解能レベルに対応するプログラムを読み出して、そのプログラムに基づき、上記の読み出し範囲に対する画像データの読み出し制御やカラー画像への変換処理を実行する。

以下、各分解能レベルのカラー画像を生成する方法について説明する。
この実施例のカメラ１は、図４および図５に示すような画素配列の撮像素子を具備する。最も分解能の高いレベル３の画像を生成する場合には、撮像素子の読み出し範囲内に含まれる全画素から画像データを読み出し、この読み出し対象の各画素を構成画素とするカラー画像を生成する。したがって、撮像素子の分解能がそのままカラー画像の分解能となる。ただし、この実施例のカメラ１では単板式の撮像素子を使用するので、読み出された画像データを用いて画素毎にＲ，Ｇ，Ｂの各色データを補間することによって、検査用のカラー画像を生成する。

この補間処理は、一般に行われているものと同様である。簡単に説明すると、各画素とも、その画素で生成される色データ（たとえばＲ）については、読み出された色データをそのまま適用する。一方、生成されていない色データ（たとえばＧまたはＢ）については、近傍の該当する色彩用の画素を複数用いて、これらの画素で読み出された色データの平均値を求め、これを色データとして採用する。

レベル１やレベル２の画像を生成する場合には、撮像素子の読み出し範囲の画像データを間引きして読み出してから、補間処理を実行する。

図４（１）は、レベル１のカラー画像の生成方法を、図４（２）は、レベル２のカラー画像の生成方法を、それぞれ示す。各図とも、左側に、撮像素子（便宜上、縦横とも１２画素とする。）からの画像データの読み出し方法を示し、右側に、生成されるカラー画像の構成を示している。また、これらの例では、撮像素子の縦方向のアドレスを１〜１２、横方向のアドレスをＡ〜Ｌとして、各画素の位置を表している。また、Ｒは赤色データを生成する画素であり、Ｇは緑色データを生成する画素であり、Ｂは青色データを生成する画素である。以下では、これらを、それぞれ「Ｒ画素」「Ｇ画素」「Ｂ画素」という。

図４（１）（２）の画像データの読み出し方法の説明図（左側）では、撮像素子の画素配列中の読み出し対象となる画素を網点パターンで示している。また、右側のカラー画像の構成の説明図では、Ｒ，Ｇ，Ｂの３種類の色データの組み合わせによるカラー画像データを「Ｃ」と表現している。また各画素に元の撮像素子の対応画素と同じアドレスを付すことにより、撮像素子との対応関係を示している。

レベル１の画像の生成のために画像データを読み出す場合には、図４（１）に示すように、縦横とも、２画素おきに２画素ずつを読み出し対象とし、さらに、データの読み出しが行われる行／列と読み出しが全く行われない行／列とが、２行（２列）ずつ交互に現れるように、読み出し位置を調整する。このような制御により、全体の１／４に相当する画像データが読み出される。

上記の読み出し制御では、左上および右下がＲ画素、右上がＧ画素、左下がＢ画素となる４画素×４画素のマトリクスが９個読み出される。カラー画像の生成処理では、これらのマトリクスを連結させることにより、元の１／４のサイズの画像を設定し、この画像中の各画素について、Ｒ，Ｇ，Ｂの補間処理を行う。この場合の補間処理でも、レベル１のカラー画像を生成する場合と同様に、周囲の画素の色データが用いられる。ただし、データの読み出し時に画素の間引きが行われるため、元の撮像素子では２画素以上離れた場所にあった画素のデータが補間に用いられる場合が多くなる。

レベル２のカラー画像を生成する場合にも、縦横方向について、それぞれ２画素おきに２画素ずつを読み出し対象とする。また、レベル１のカラー画像を生成する場合と同様の構成の４画素×４画素のマトリクスが読み出しの対象となる。
ただし、この場合には、図４（２）に示すように、どの行／列でも読み出しが行われるようにすることによって、図４（１）の倍の数のマトリクスからデータを読み出す。したがって、全体の１／２に相当する画像データが読み出されることになる。

さらに、レベル２のカラー画像を生成する場合には、読み出しされた画像データよりもサイズの大きな画像になるように、縦横各方向とも、読み出し範囲の３／４にあたる画素を配置して、Ｒ，Ｇ，Ｂの補間処理を実行する。

図４（１）に示した処理によれば、縦横の各方向とも、撮像素子の４画素に対応する範囲が２画素で表される。また図４（２）に示した処理によれば、撮像素子の４画素に対応する範囲が３画素で表される。よって、撮像素子と同様の分解能を表すレベル３の画像の分解能を「１」とすると、レベル１の画像の分解能は１／２となり、レベル２の画像の分解能は３／４となる。

レベル１の画像を生成するには、レベル３の画像を生成する場合と同様に、読み出されたデータ数を基準にカラー画像のサイズを定め、このカラー画像を構成する画素間の関係に基づいて色データの補間処理を行うことになる。
一方、レベル２の画像を生成する場合には、実際にデータが読み出された画素を構成画素とするのではなく、縦横とも１画素分の間引き間隔をおいて３画素分の画素を読み出すものと擬制して、カラー画像と元の読み出し範囲との対応関係を設定する。図４（２）の例によれば、横方向においては、アドレスＤ，Ｈ，Ｌの位置にある画素が間引きされ、縦方向においては、アドレス４，８，１２の位置にある画素が間引きされ、その他の画素をカラー画像の構成画素に設定している。ただし、各画素に対する補間処理では、実際に読み出された画像データのみが使用される。

図５は、撮像素子の画素配列をベースに、画像データが読み出される画素とカラー画像の構成画素として設定される画素との関係を表している。この図では、画像データが読み出される画素を、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に異なる塗りつぶしパターンの矩形として示す一方、画像データが読み出されない画素を、白抜きの矩形として表している。また、カラー画像の構成要素となる３画素×３画素のマトリクスを１点鎖線枠で示している。

図６は、図５に示した９個のマトリクスのうち、５Ｅ，５Ｆ，５Ｇ，６Ｅ，６Ｆ，６Ｇ，７Ｅ，７Ｆ，７Ｇの各アドレスの画素によるマトリクスを例に、Ｒ，Ｇ，Ｂの補間方法を示す。この図では、各画素とＲ，Ｇ，Ｂのデータとを表形式にして対応づけ、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に、それぞれ補間演算に使用する画素のアドレスおよび係数（括弧内の×印付きの数値）を示している。また、画像データの読み出しが行われない画素のアドレスを太字で示すとともに、この画素に対応する各欄に網点パターンを付している。

図６の例によれば、実際に画像データが読み出しされる画素（５Ｅ，６Ｅ，６Ｆ，７Ｇ）では、その読み出される画像データに対応する色彩については、読み出されたデータがそのまま適用される。一方、読み出されるデータに対応しない色彩については、周囲の該当する色彩用の画素を複数用いて、これらの画素から読み出されたデータを用いた補間演算により、色データの値を決定する。

たとえば、アドレス５Ｅの画素は、撮像素子上はＲ画素であるので、Ｒについては読み出されたデータがそのまま適用される。一方、Ｇについては、５Ｅの周囲でデータの読み出しが行われた４つのＧ画素（３Ｄ，５Ｂ，７Ｄ，５Ｆ）の読み出しデータを用いた補間演算により、値が定められる。Ｂについても、５Ｅの周囲でデータの読み出しが行われた４つのＢ画素（２Ｅ，４Ｃ，４Ｇ，６Ｅ）の読み出しデータを用いた補間演算により、色データの値を定める。

上記に対し、画像データが読み出されない画素（５Ｇ，６Ｇ，７Ｅ，７Ｆ）については、すべての色データを、他の画素からの読み出しデータを用いて算出する。たとえば、アドレス５Ｇの画素の場合、Ｒについては、４Ｈおよび６Ｆの２画素の読み出しデータが用いられ、Ｇについては、３Ｈ，５Ｊ，７Ｈ，５Ｆの４画素の読み出しデータが用いられ、Ｂについては、６Ｅ，６Ｉ，８Ｇ，４Ｇの４画素の読み出しデータが用いられる。

なお、上記の補間演算は、図６に示すアドレスから読み出されたデータにそれぞれ対応する係数を掛け合わせた値の総和を求めるものである。たとえば、Ｒ，Ｇ，Ｂの各文字とアドレスとを用いて、各読み出しデータを、Ｒ（５Ｅ）、Ｇ（５Ｅ）、Ｂ（５Ｅ）のように表現する場合、これらの値はそれぞれ（１）（２）（３）式により求められる。
Ｒ（５Ｅ）＝Ｒ（５Ｅ） ・・・（１）
Ｇ（５Ｅ）＝０．２×（Ｇ（３Ｄ）＋Ｇ（５Ｂ）＋Ｇ（７Ｄ））＋０．４×Ｇ（５Ｆ）
・・・（２）
Ｂ（５Ｅ）＝０．２×（Ｇ（２Ｅ）＋Ｇ（４Ｃ）＋Ｇ（４Ｇ））＋０．４×Ｇ（６Ｅ）
・・・（３）

カラー画像の構成要素とされる他の３画素×３画素のマトリクスについても、図６と同様のルールに基づく補間処理が行われる。
ただし、図６の方法はあくまでも一例であって、他の画素のデータを用いて補間を行ったり、係数の値を変更してもよい。

上記したように、この実施例では、撮像素子から読み出された画像データをより容量の大きなカラー画像データに変換することにより、レベル２の画像を生成する。勿論、図５で一点鎖線で囲んだ３×３の画素ブロック毎に画像データを読み出して補間処理を行うことによっても、レベル２の分解能の画像を生成することは可能である。しかし、このようにすると、読み出し対象の画素数が大幅に増え、画像の読み出しにかかる時間が長くなってしまう。図４（２），図５の例では、読み出し対象の画素数を全体の半分にまで削減することができるから、画像の読み出しに要する時間を大幅に削減することができる。

図７は、上記の検査装置により１枚の基板が検査される場合の検査の流れを示す。
この処理は、前記した検査対象領域や撮像対象領域の設定や、計測や判定のための各種設定データの登録が完了した後に実行される。

最初のステップ１（以下、ステップを「ＳＴ」と略す。）では、検査対象の基板が基板支持テーブルに搬入されるのを受け付ける。基板が初期位置に位置決めされると、ＳＴ２では、最初の撮像対象領域について、ティーチング用メモリ５９に登録された制御データに基づきＸ，Ｙの各ステージ部３，４の移動量を制御することにより、カメラ１を撮像対象領域に位置合わせする。ＳＴ３では、この位置合わせ状態を維持しながらカメラ１に駆動信号を与え、撮像を行わせる。

ＳＴ４〜８は、上記の撮像に対応する処理である。まずＳＴ４では、現時点の撮像対象領域内に含まれる検査対象領域の１つに着目し、ティーチング用メモリ５９から、着目中の領域につき登録されている分解能レベル、読み出し開始アドレス、読み出し終了アドレスを読み出す。

ＳＴ５では、画像データの読み出し制御およびカラー画像の生成処理について、１〜３の各レベルのプログラムの中から読み出された分解能レベルに対応するものを処理対象としてセットする。さらに、つぎのＳＴ６では、ＳＴ４で読み出されたアドレスにより、撮像素子における画像データの読み出し範囲を特定する。

ＳＴ７では、上記の読み出し範囲に対し、ＳＴ５でセットされたプログラムに基づき、画像データを読み出す処理を実行する。さらにつぎのＳＴ８では、セットされたアルゴリズムに基づき、所定数の構成画素を設定し、画素毎にＳＴ７で読み出した画像データを用いてＲ，Ｇ，Ｂの値を補間する。これにより１つの検査対象領域に対応するカラー画像が生成される。

以下、同様に、撮像対象領域内に含まれる検査対象領域毎にＳＴ４〜８の処理を実行することにより、領域毎に検査用のカラー画像を生成する。生成されたカラー画像は、各領域の識別データに対応づけられて制御部５０内のメモリに一時保存される。

撮像対象領域内のすべての検査対象領域の画像が生成されると、ＳＴ９，１０を介してＳＴ２に戻り、つぎの撮像対象領域にカメラ１を位置合わせする。以下、同様の処理を繰り返すことにより、基板に割り付けられたすべての検査対象領域について、登録されたレベルに応じた分解能のカラー画像が生成される。

この後は、ＳＴ１１に進み、生成されたカラー画像を順に読み出して、各被検査部位に対する計測処理や良否判定処理を実行する。ＳＴ１２では、各判定結果を統合して、外部機器などに出力する。さらに、ＳＴ１３において基板を搬出し、しかる後に処理を終了する。

この実施例の検査装置によれば、ズームレンズを使用する必要がなく、またＣＣＤカメラよりも安価なＣＭＯＳカメラを用いて、複数種の分解能のカラー画像を生成することができるから、装置のコストを大幅に削減することができる。また、カメラの移動や光軸の調整も簡単にできる上に、ソフトウェア処理によって種々の分解能の画像を生成することができるから、分解能の選択の自由度が大きくなる。

さらに、この検査装置によれば、要求される分解能の異なる複数の検査対象領域を同時に撮像することが可能になるから、撮像対象領域の数を削減でき、画像の生成に要する時間を短縮することができる。
さらに、図７の例では、１つの撮像対象領域に対する処理が終了してから、つぎの撮像対象領域に対する処理を行うようにしたが、これに代えて、ＳＴ３の撮像を行った後に、ＳＴ４〜８の処理を行いながら、つぎの撮像対象領域にカメラを位置合わせすれば、画像の生成に要する時間をさらに短縮することができ、処理を高速化することができる。

基板検査装置のブロック図である。 撮像対象視野における検査対象領域の分布の例を示す説明図である。 検査対象領域に関する登録データの内容を示す説明図である。 レベル１，２の分解能の画像を生成するための画像読み出し方法と生成される画像と撮像素子との対応関係を示す説明図である。 レベル２の分解能の画像を生成する際の読み出し対象の画素と補間対象の画素との関係を示す説明図である。 図５に示した１マトリクスに対する補間処理方法を示す説明図である。 検査の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ＣＭＯＳカメラ
５ 制御処理装置
５０ 制御部
５１ 画像入力部
５３ 撮像制御部
５４ Ｘステージ駆動部
５５ Ｙステージ駆動部
５９ ティーチング用メモリ

Claims (4)

1. それぞれ異なる色彩の色データを生成する複数種の画素が一定の規則性をもって配列されて成る撮像素子を有するＣＭＯＳカメラにより対象物を撮像し、前記撮像素子により生成された複数種の色データを用いて前記対象物を計測するためのカラー画像を生成する方法であって、
   複数とおりの分解能について、それぞれ当該分解能のカラー画像を生成するためのルールとして、前記撮像素子から各色の色データを読み出すための読出用制御データと、読み出された色データを用いて画素毎にその画素で生成されていない色データを補間するための補間用制御データとを登録する第１の登録ステップ、
   前記対象物に設定された複数の処理対象領域毎に、それぞれ計測に要求される分解能を登録する第２の登録ステップ、
   の各ステップを、あらかじめ実行し、
   前記複数の処理対象領域がすべて撮像されるように所定回数分の撮像を実行し、撮像毎に、その撮像時の処理対象領域に対応する範囲内の画像データに、第２の登録ステップで登録された分解能に対応する読出用制御データおよび補間用制御データを適用して色データの読み出し処理および色データの補間処理を実行することにより、処理対象領域毎にカラー画像を生成し、
   前記第１の登録ステップでは、前記撮像素子の分解能より低い分解能のカラー画像を生成するためのルールとして、複数の画素によるマトリクスを均一な間隔を隔てて撮像素子の複数箇所に設定して、各マトリクス内の画素からそれぞれの色データを読み出すことを定めた読出用制御データと、設定する分解能に応じたサイズになるように前記撮像素子の画素配列から所定数の画素を間引きし、残された各画素に、それぞれその画素から読み出されていない色データを周囲の当該色データの読み出しが行われた画素から補間することを定めた補間用制御データとを、登録する、
   ことを特徴とする計測処理用の画像生成方法。
2. 前記撮像素子の分解能より低い分解能のカラー画像を生成するために登録されるルールの少なくとも１つには、前記読出用制御データによる色データの読み出し処理の対象となるが間引きされる画素から読み出された色データによって、当該画素の周囲の間引きされなかった画素の色データを補間するように設定された補間用制御データが含まれる、請求項１に記載された計測処理用の画像生成方法。
3. 前記撮像素子の分解能より低い分解能のカラー画像を生成するためのルールの少なくとも１つには、前記色データの読み出しの対象となる画素の数よりも補間処理の対象となる画素の数の方が多くなるような処理を実行するための読出用制御データおよび補間用制御データが含まれる、請求項１または２に記載された計測処理用の画像生成方法。
4. それぞれ異なる色彩の色データを生成する複数種の画素が一定の規則性をもって配列されて成る撮像素子を有し、検査対象の基板の画像を生成するためのＣＭＯＳカメラと、このＣＭＯＳカメラにより生成された前記複数種の色データを用いて前記基板上の複数の検査対象部位を検査する検査実行手段とを具備する基板外観検査装置であって、
   前記検査実行手段には、
   前記カメラと基板との位置関係を調整する位置関係調整手段と、
   複数とおりの分解能について、それぞれ当該分解能の画像を生成するためのルールとして、前記カメラの撮像素子から各色の色データを読み出すための読出用制御データと、読み出された色データを用いて画素毎にその画素で生成されていない色データを補間するための補間用制御データとが登録されたルール登録手段と、
   前記基板に設定された所定数の撮像対象領域について、それぞれその領域にカメラが位置合わせされるように前記位置関係調整手段を制御するための制御データが登録された制御データ登録手段と、
   前記基板上の各検査対象領域毎に、検査のための計測に要求される分解能と、その領域を含む撮像対象領域にカメラが合わせられたときに撮像素子上で当該検査対象領域に対応する範囲を特定するのに必要な範囲特定情報とが登録された検査領域登録手段と、
   前記制御データ登録手段に登録された制御データを用いて、前記基板の各撮像対象領域にカメラを順に合わせてカメラに撮像を行わせる撮像制御手段と、
   前記撮像制御手段の制御により撮像が行われる毎に、その撮像時の撮像対象領域内に含まれる検査対象領域について、前記範囲特定情報により撮像素子に対して特定される範囲内の画像データに、当該検査対象領域につき登録された分解能に対応する読出用制御データおよび補間用制御データを適用して色データの読み出し処理および色データの補間処理を実行することにより、検査対象領域毎にカラー画像を生成する画像生成手段と、
   画像生成手段により生成された検査対象領域毎のカラー画像を用いて、検査のための画像処理を実行する画像処理手段とを、具備し、
   前記ルール登録手段には、前記撮像素子の分解能より低い分解能のカラー画像を生成するためのルールとして、複数の画素を含むマトリクスを均一な間隔を隔てて撮像素子の複数箇所に設定して、各マトリクス内の画素からそれぞれの色データを読み出すことを定めた読出用制御データと、設定する分解能に応じたサイズになるように前記撮像素子の画素配列から所定数の画素を間引きし、残された各画素に、それぞれその画素から読み出されていない色データを周囲の当該色データの読み出しが行われた画素から補間することを定めた補間用制御データとが、登録される、ことを特徴とする基板外観検査装置。