JPH061288B2 - 高さ補正による自動焦点合せ装置 - Google Patents
高さ補正による自動焦点合せ装置Info
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- JPH061288B2 JPH061288B2 JP61238801A JP23880186A JPH061288B2 JP H061288 B2 JPH061288 B2 JP H061288B2 JP 61238801 A JP61238801 A JP 61238801A JP 23880186 A JP23880186 A JP 23880186A JP H061288 B2 JPH061288 B2 JP H061288B2
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- JP
- Japan
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- height
- inspection
- printed wiring
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
- H04N23/671—Focus control based on electronic image sensor signals in combination with active ranging signals, e.g. using light or sound signals emitted toward objects
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [概要] 印刷配線基板面に設定した複数の基準点の高さを求め、
基板面を基準点を頂点とする複数の三角形平面に分割し
て、検査位置座標の高さを平面近似により求め、垂直軸
を移動させて自動焦点合せを行うものであり、次の検査
位置への水平移動中に焦点合せが行われ検査の高速化を
図ることができる。
基板面を基準点を頂点とする複数の三角形平面に分割し
て、検査位置座標の高さを平面近似により求め、垂直軸
を移動させて自動焦点合せを行うものであり、次の検査
位置への水平移動中に焦点合せが行われ検査の高速化を
図ることができる。
[産業上の利用分野] 本発明は印刷配線板のパターン検査に係わり、特に印刷
配線板のパターンのTVカメラによる撮像の際の自動焦
点合せに関する。
配線板のパターンのTVカメラによる撮像の際の自動焦
点合せに関する。
印刷配線板の大形化および多層化に伴い、基板の反りな
らびに板厚のバラツキ等の高さ変動が大きくなってお
り、300mm×300mm、14層程度の基板では、その高さ変動
が最大1.5mmにもなっている。
らびに板厚のバラツキ等の高さ変動が大きくなってお
り、300mm×300mm、14層程度の基板では、その高さ変動
が最大1.5mmにもなっている。
このような基板のパターンをTVカメラの撮像した画像
により自動検査する場合には、特にTVカメラの高速な
自動焦点合せが重要な課題となる。
により自動検査する場合には、特にTVカメラの高速な
自動焦点合せが重要な課題となる。
[従来の技術] 高さ変動のある印刷配線基板の、TVカメラ撮像画像に
よる自動検査のためには、TVカメラの自動焦点合せが
不可欠である。
よる自動検査のためには、TVカメラの自動焦点合せが
不可欠である。
従来、TVカメラの自動焦点合せ方式には、赤外線の
反射を使用して距離を測定し焦点合せを行うもの、超
音波の反射を使用して距離を測定し焦点合せを行うもの
等がある。
反射を使用して距離を測定し焦点合せを行うもの、超
音波の反射を使用して距離を測定し焦点合せを行うもの
等がある。
[発明が解決しようとする問題点] 上記、従来の自動焦点合せ装置は、いずれも自動焦点合
せそのものの技術であって、検査対象物が水平方向
(X,Y方向)に移動され検査しようとする位置に位置
決めされた後、始めて焦点合せのための距離測定が行わ
れるものであり、位置決めされた後に焦点合せのための
時間を必要とし、自動検査の高速化の障害になるという
問題点がある。
せそのものの技術であって、検査対象物が水平方向
(X,Y方向)に移動され検査しようとする位置に位置
決めされた後、始めて焦点合せのための距離測定が行わ
れるものであり、位置決めされた後に焦点合せのための
時間を必要とし、自動検査の高速化の障害になるという
問題点がある。
本発明は、このような従来の問題点を解消した新規な焦
点合せ装置を提供しようとするものである。
点合せ装置を提供しようとするものである。
[問題点を解決するための手段] 第1図は本発明の高さ補正による自動焦点合せ装置の原
理ブロック図を示す。
理ブロック図を示す。
図において、1は基準点高さ測定手段であり、検査対象
基板上に予め定めた複数の基準点(例えば4隅、4辺の
中央点および中心点の9点)の高さを測定する。
基板上に予め定めた複数の基準点(例えば4隅、4辺の
中央点および中心点の9点)の高さを測定する。
2は平面方程式算出手段であり、基準点高さ測定手段1
により測定した各基準点を頂点とする三角形(上記例で
は基板を8分割する8個の三角形)の平面方程式を算出
する。
により測定した各基準点を頂点とする三角形(上記例で
は基板を8分割する8個の三角形)の平面方程式を算出
する。
3は高さ変動算出手段であり、入力された検査位置座標
(X,Y)から、これの含まれる三角形を選び、座標値
をその三角形の方程式に代入してその位置の高さを算出
する。
(X,Y)から、これの含まれる三角形を選び、座標値
をその三角形の方程式に代入してその位置の高さを算出
する。
4は焦点合せ手段であり、TVカメラの現在の焦点位置
と算出された高さの差値に基づいてZ軸を駆動して焦点
位置に合せるよう制御する。
と算出された高さの差値に基づいてZ軸を駆動して焦点
位置に合せるよう制御する。
5は移動制御手段であり、TVカメラの撮影した画像
について検査が終了したとき、入力された次の検査位置
座標により、検査対象基板を次の検査位置に移動させ
る。
について検査が終了したとき、入力された次の検査位置
座標により、検査対象基板を次の検査位置に移動させ
る。
[作用] 上記構成において、基準点高さ測定手段1および平面方
程式算出手段2は検査準備段階であり、高さ算出手段
3、焦点合せ手段4、移動制御手段5および図示してな
い検査手段は検査実行段階である。
程式算出手段2は検査準備段階であり、高さ算出手段
3、焦点合せ手段4、移動制御手段5および図示してな
い検査手段は検査実行段階である。
一つの検査位置での検査が終了すると、次の検査位置が
入力され、移動制御手段5により次の検査位置(X,
Y)への移動が行われると同時に、高さ変動算出手段3
および焦点合せ手段4により次の検査位置(X,Y)に
おける焦点合せのためのZ軸移動が行われる。
入力され、移動制御手段5により次の検査位置(X,
Y)への移動が行われると同時に、高さ変動算出手段3
および焦点合せ手段4により次の検査位置(X,Y)に
おける焦点合せのためのZ軸移動が行われる。
従って、焦点合せに必要な時間が、X−Yテーブルの移
動時間に含まれ、結果として、処理時間の増加が殆どな
く高速な検査が可能となる。
動時間に含まれ、結果として、処理時間の増加が殆どな
く高速な検査が可能となる。
検査対象印刷配線基板の平面近似のための分割数は、基
板の大きさと、基板の最大高さ変動と、許容誤差から決
定される。
板の大きさと、基板の最大高さ変動と、許容誤差から決
定される。
[実施例] 以下第2図〜第9図に示す実施例により、本発明をさら
に具体的に説明する。
に具体的に説明する。
第2図は、本発明の一実施例における処理の流れを示す
フローチャートである。
フローチャートである。
第3図は、本発明の一実施例である自動焦点合せ装置の
概略構成図である。
概略構成図である。
以下、第2図のフローチャートに従い、第3図を参照し
て、本実施例の動作を説明する。
て、本実施例の動作を説明する。
(1)第4図に示すように、検査対象印刷配線基板の4つ
の頂点、各辺の中点および中心点1〜9を基準点と定
め、これら9点のX,Y座標を求め、これらにX−Yテ
ーブルを位置決めする。
の頂点、各辺の中点および中心点1〜9を基準点と定
め、これら9点のX,Y座標を求め、これらにX−Yテ
ーブルを位置決めする。
(2)TVカメラから画像を入力して、A/D変換を行
い、フレームメモリにディジタル画像を書き込む。
い、フレームメモリにディジタル画像を書き込む。
(3)フレームメモリのデータを読み出して二値化を行
い、第3図に示したスリット状マークの投影装置からの
投影マークを検出する。
い、第3図に示したスリット状マークの投影装置からの
投影マークを検出する。
(4)第5図に示すように、投影マークのX軸への周辺分
布を作成し、マークの重心位置を求める。第3図に示す
ように、スリット状マークは斜めに投影され、モニタ画
面に示すようにマークの重心位置がその点での基板高さ
を表す。
布を作成し、マークの重心位置を求める。第3図に示す
ように、スリット状マークは斜めに投影され、モニタ画
面に示すようにマークの重心位置がその点での基板高さ
を表す。
(5)マークの重心位置をメモリに格納して、次の点に進
み同様な測定を行い、9点のすべてについて測定する。
み同様な測定を行い、9点のすべてについて測定する。
(6)第4図に示すように、基板を上記測定点を頂点とす
る8個の三角形〜に分割し、頂点の三次元情報
(X,Y座標とマーク重心位置)から、それぞれの平面
方程式を求める。
る8個の三角形〜に分割し、頂点の三次元情報
(X,Y座標とマーク重心位置)から、それぞれの平面
方程式を求める。
(7)印刷配線基板の検査個所(X,Y座標)を受け取
り、その値から対応する平面を選び、その平面方程式に
X,Y座標を代入することにより検査位置における高さ
変動を加味した真の基板高さを求める。
り、その値から対応する平面を選び、その平面方程式に
X,Y座標を代入することにより検査位置における高さ
変動を加味した真の基板高さを求める。
(8)現在の焦点位置と、(7)で求めた基板の高さとの差を
算出し、その値に応じて、Z軸のパルスモータを駆動さ
せ、TVカメラの焦点位置を合せる。同時に、X,Y軸
のパルスモータも、入力された基板位置に位置決めする
よう駆動する。
算出し、その値に応じて、Z軸のパルスモータを駆動さ
せ、TVカメラの焦点位置を合せる。同時に、X,Y軸
のパルスモータも、入力された基板位置に位置決めする
よう駆動する。
(9)基板対象位置のパターンの画像から、良否の判定を
行い、結果を出力して次の基板位置のデータを受け取
る。
行い、結果を出力して次の基板位置のデータを受け取
る。
(10)基板位置データがなくなるまで、(7)項以下のステ
ップを繰り返し、基板を行う。
ップを繰り返し、基板を行う。
以下、本実施例における(6)項の平面方程式の算出方法
を説明する。
を説明する。
まず、第4図に示した三角形の平面方程式を求める。
三角形の各項点1,2,5の座標は、次のようにな
る。
る。
頂点1の座標(0,l12,z1) 頂点2の座標(0, z0,2) 頂点5の座標(l25,0,z5) 平面方程式は、ax+by+cz+d=0により与えられるか
ら、上記頂点の座標を代入することにより、次の連立方
程式が得られる。
ら、上記頂点の座標を代入することにより、次の連立方
程式が得られる。
b・l12+cz1+d=0……………(1) cz2+d=0……………(2) a・l25 +cz5+d=0……………(3) (2)式から、 c/d=-1/z2…………………………(4) (1)式−(2)式から、b・l12+c(z1−z2)=0 よって、 b/c=−(z1−z2)/l12………(5) また、 1/c=−(z1−z2)/l12・b……(5)' (3)式−(2)式から、a・l25+c(z1−z2)=0 よって、 a/c=−(z5−z2)/l25 これに式(5)'を代入すると、 -a・(z1−z2)/l12・b=−(z5−z2)/
l25 a/b={(z5−z2)/l25}l12/(z1−z
2) ………………………………………(6) (6)式より、 a:b=(z5−z2)/l25:(z1−z2)/l
12 (5)式より、 b:c=(z1−z2)/l12:−1 (4)式より、 c:d=−1:z2 以上を統合すると、 a:b:c:d= (z5−z2)/l25:(z1−z2)/l12:
(−1):(z2) 従って、求める平面方程式は、 よって、高さ変動を加味した高さzは、 ただし、実際には、印刷配線基板の原点(0,0)に対し
て、平面の座標原点は、y方向にl23だけプラスさ
れているから、これを引いて下式となる。
l25 a/b={(z5−z2)/l25}l12/(z1−z
2) ………………………………………(6) (6)式より、 a:b=(z5−z2)/l25:(z1−z2)/l
12 (5)式より、 b:c=(z1−z2)/l12:−1 (4)式より、 c:d=−1:z2 以上を統合すると、 a:b:c:d= (z5−z2)/l25:(z1−z2)/l12:
(−1):(z2) 従って、求める平面方程式は、 よって、高さ変動を加味した高さzは、 ただし、実際には、印刷配線基板の原点(0,0)に対し
て、平面の座標原点は、y方向にl23だけプラスさ
れているから、これを引いて下式となる。
第6図は、このようにして求めた8個の三角形の平面方
程式を示す。図において、条件として記載したのは、そ
の三角形の存在する座標範囲であって、前記処理工程
(7)項において、検査個所座標から対応する三角形を選
ぶ際に利用する。
程式を示す。図において、条件として記載したのは、そ
の三角形の存在する座標範囲であって、前記処理工程
(7)項において、検査個所座標から対応する三角形を選
ぶ際に利用する。
本発明の焦点合せのための高さ補正値は、平面近似によ
り求めるのでその近似誤差が問題となるが、分割数を適
当に選択することにより近似誤差を許容範囲内に抑える
ことができる。
り求めるのでその近似誤差が問題となるが、分割数を適
当に選択することにより近似誤差を許容範囲内に抑える
ことができる。
以下、近似誤差と分割数の関係を理論的に算出し、実施
例の近似誤差を評価する。
例の近似誤差を評価する。
第7図に示すような単純な湾曲形状のモデルについて、
計算を行う。
計算を行う。
印刷配線基板のサイズ(l)と、基板の高さ変動(d)
と、基板の曲率半径(R)の関係は、 R2=(l/2)2+(R−d)2 より、 R=(l2+4d2)/8d…………………(11) また、基板の曲率中心になす角度をθ2、分割された一
つの曲率中心になす角度をθとし、許容補正誤差をδと
すると、 Cos(θ/2)=y/R から、 y=R・Cos(θ/2) δ=R−y=R−R・Cos(θ/2) =R{1−Cos(θ/2)} 従って、 θ=2・Cos-1{(R-δ)/R}…………(12) また、Sinθ1=(R-d)/Rより、 θ1=Sin-1{(R-d)/R} θ2=180゜−2θ1 であるから、 θ2=180゜−2・Sin-1{(R-d)/R………(13) 分割数n=θ2/θであるから、許容補正誤差δを満足
する分割数nは、 本実施例において実際に使用した印刷配線基板につい
て、(14)式による平面分割数を求めると次のとおりであ
る。
と、基板の曲率半径(R)の関係は、 R2=(l/2)2+(R−d)2 より、 R=(l2+4d2)/8d…………………(11) また、基板の曲率中心になす角度をθ2、分割された一
つの曲率中心になす角度をθとし、許容補正誤差をδと
すると、 Cos(θ/2)=y/R から、 y=R・Cos(θ/2) δ=R−y=R−R・Cos(θ/2) =R{1−Cos(θ/2)} 従って、 θ=2・Cos-1{(R-δ)/R}…………(12) また、Sinθ1=(R-d)/Rより、 θ1=Sin-1{(R-d)/R} θ2=180゜−2θ1 であるから、 θ2=180゜−2・Sin-1{(R-d)/R………(13) 分割数n=θ2/θであるから、許容補正誤差δを満足
する分割数nは、 本実施例において実際に使用した印刷配線基板につい
て、(14)式による平面分割数を求めると次のとおりであ
る。
印刷配線基板サイズ(l):280×200mm 高さ変動(d) :0.86mm(実測値) 許容補正誤差(δ) :0.25mm(実際の画像データ
から実験により求めた値) l=280に対しては、 R=(2802+4×0.862)/8×0.86≒11395.78 θ=2×Cos-1{(11395.78−0.25)/11395.78} ≒0.789 θ2=180゜−2×Sin-1{(11395.78−0.86)/ 11395.78}≒1.408 ∴n=θ2/θ=1.408/0.759 ≒1.855 (n=2) l=200に対しては、 R=(2002+4×0.862)/8×0.86≒5814.38 θ=2×Cos-1{(5814.38−0.25)/5814.38} ≒1.063 θ2=180゜−2×Sin-1{(5814.38−0.86)/ 5814.38}≒1.971 ∴n=θ2/θ=1.971/1.063 ≒1.854 (n=2) 以上の結果から、基板の2辺をそれぞれ2分割すればよ
いことになる。
から実験により求めた値) l=280に対しては、 R=(2802+4×0.862)/8×0.86≒11395.78 θ=2×Cos-1{(11395.78−0.25)/11395.78} ≒0.789 θ2=180゜−2×Sin-1{(11395.78−0.86)/ 11395.78}≒1.408 ∴n=θ2/θ=1.408/0.759 ≒1.855 (n=2) l=200に対しては、 R=(2002+4×0.862)/8×0.86≒5814.38 θ=2×Cos-1{(5814.38−0.25)/5814.38} ≒1.063 θ2=180゜−2×Sin-1{(5814.38−0.86)/ 5814.38}≒1.971 ∴n=θ2/θ=1.971/1.063 ≒1.854 (n=2) 以上の結果から、基板の2辺をそれぞれ2分割すればよ
いことになる。
これにより、4つの四角形平面に分割されることになる
が、4点で1平面を決定することはできないので、第8
図に示すように、再度三角形に分割して平面方程式を決
定する。
が、4点で1平面を決定することはできないので、第8
図に示すように、再度三角形に分割して平面方程式を決
定する。
三角形平面を8個とすることにより、近似誤差はさらに
小さくなる。
小さくなる。
第9図は、実際の印刷配線基板の高さ変動およびその平
面近似結果を例示する図である。
面近似結果を例示する図である。
同図(a)は、実際の平面近似状態を立体斜視図で示した
ものであり、同図(b)はそのX方向断面における近似誤
差の実測値を示したものである。
ものであり、同図(b)はそのX方向断面における近似誤
差の実測値を示したものである。
高さ変動およびその近似誤差は、画素単位で測定されて
おり、22画素/1mmであって、最大誤差は2.4画素(約
0.1mm)であった。
おり、22画素/1mmであって、最大誤差は2.4画素(約
0.1mm)であった。
[発明の効果] 以上説明のように本発明によれば、次の検査点への移動
中に補正量を算出してZ軸を移動させ焦点合せを行うこ
とにより、焦点合せのための処理時間の増加は殆どな
く、高速な自動検査を実現できるもので、その実用上の
効果は極めて大である。
中に補正量を算出してZ軸を移動させ焦点合せを行うこ
とにより、焦点合せのための処理時間の増加は殆どな
く、高速な自動検査を実現できるもので、その実用上の
効果は極めて大である。
第1図は本発明の原理ブロック図、 第2図は本発明の一実施例における処理の流れを示すフ
ローチャート、 第3図は本発明の一実施例の概略構成図、 第4図は本発明の一実施例による印刷配線板の分割を示
す図、 第5図は高さ変動の測定を示す図、 第6図は本発明の一実施例における平面方程式を示す
図、 第7図は分割数と近似誤差を示す図、 第8図は四角形分割と三角形分割を示す図、 第9図は実際の基板の高さ変動と平面近似状態を示す図
である。 図面において、 1は基準点高さ測定手段、 2は平面方程式算出手段、 3は高さ変動算出手段、 4は焦点合せ手段、 5は移動制御手段、 をそれぞれ示す。
ローチャート、 第3図は本発明の一実施例の概略構成図、 第4図は本発明の一実施例による印刷配線板の分割を示
す図、 第5図は高さ変動の測定を示す図、 第6図は本発明の一実施例における平面方程式を示す
図、 第7図は分割数と近似誤差を示す図、 第8図は四角形分割と三角形分割を示す図、 第9図は実際の基板の高さ変動と平面近似状態を示す図
である。 図面において、 1は基準点高さ測定手段、 2は平面方程式算出手段、 3は高さ変動算出手段、 4は焦点合せ手段、 5は移動制御手段、 をそれぞれ示す。
Claims (1)
- 【請求項1】TVカメラの撮像した画像による印刷配線
基板の検査における高さ補正による自動焦点合せ装置に
おいて、 検査対象印刷配線基板上に予め定めた複数の基準点の高
さを測定する基準点高さ測定手段(1)と、 基準点高さ測定手段(1)により測定した各基準点を頂点
とする三角形の平面方程式を算出する平面方程式算出手
段(2)と、 入力された検査位置座標から、該位置の含まれる前記三
角形を選び、座標値を該三角形の方程式に代入してその
位置の高さを算出する高さ変動算出手段(3)と、 TVカメラの現在の焦点位置と高さ変動算出手段(3)の
算出した高さとの差値に基づき垂直軸移動手段を駆動す
る焦点合せ手段(4)とを備え、 検査対象印説配線基板面を複数の平面に分割し、検査位
置における高さを平面近似により求め垂直軸の移動によ
り焦点合せを行うよう構成したことを特徴とする高さ補
正による自動焦点合せ装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61238801A JPH061288B2 (ja) | 1986-10-07 | 1986-10-07 | 高さ補正による自動焦点合せ装置 |
CA000548676A CA1275330C (en) | 1986-10-07 | 1987-10-06 | Automatic focusing system of an observing means for inspecting an object |
US07/105,734 US4851903A (en) | 1986-10-07 | 1987-10-07 | Automatic focusing system of an observing means for inspecting an object |
DE8787114611T DE3786139T2 (de) | 1986-10-07 | 1987-10-07 | Automatisches fokussierungsverfahren fuer mittel zur untersuchung eines objekts. |
EP87114611A EP0264057B1 (en) | 1986-10-07 | 1987-10-07 | Automatic focusing system for observing means for inspecting an object |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61238801A JPH061288B2 (ja) | 1986-10-07 | 1986-10-07 | 高さ補正による自動焦点合せ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6394139A JPS6394139A (ja) | 1988-04-25 |
JPH061288B2 true JPH061288B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=17035491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61238801A Expired - Fee Related JPH061288B2 (ja) | 1986-10-07 | 1986-10-07 | 高さ補正による自動焦点合せ装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4851903A (ja) |
EP (1) | EP0264057B1 (ja) |
JP (1) | JPH061288B2 (ja) |
CA (1) | CA1275330C (ja) |
DE (1) | DE3786139T2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010256247A (ja) * | 2009-04-27 | 2010-11-11 | Olympus Corp | 内視鏡装置および計測方法 |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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DE3924989A1 (de) * | 1989-07-28 | 1991-02-07 | Roland Man Druckmasch | Vorrichtung zur durchfuehrung einer umfassenden qualitaetskontrolle an druckbogen |
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