KR102259825B1 - 초점 조절 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

다양한 형상의 물체가 비추어진 화상 중에서 선택한 임의의 물체의 특징점에 자동으로 초점을 맞출 수가 있는, 초점 조절 방법 및 그 장치의 제공한다.
해결 수단: 기판이 탑재되는 공작물 테이블과 오토 포커스 기능을 가지고 있지 않은 촬상 장치와, 공작물 테이블과 촬상 장치를 상대 이동시키는 XYZ 구동 장치와, 촬상 장치가 촬상한 화상을 기억하는 기억 장치와, 화상 표시 영역을 표시하는 표시 장치와, 화상 표시 영역 내의 임의의 위치를 지정 가능하게 하는 입력 장치와, 기억 장치에 기억한 복수 개의 촬상 화상에 화상 처리를 실시하고, 각각의 촬상 화상의 콘트라스트에 기초하여 합초 화상을 판정하는 합초 판정 장치와, 촬상 장치 및 XYZ 구동 장치의 동작을 제어하는 제어 장치를 구비하는 작업 장치를 사용한 초점 조절 방법으로서, 촬상 장치에 의해 기판의 부분을 촬상한 부분 촬상 화상을 취득하고, 복수의 분할 영역을 가지는 화상 표시 영역에 표시하게 하는 제1 스텝, 입력 장치를 통하여 사용자가 선택한 1개의 분할 영역에 대하여, 합초 판정 장치에 의해 합초 화상 판정을 하는 제2 스텝, 합초 화상으로 판정된 촬상 화상을 화상 표시 영역에 표시하는 제3 스텝을 가지는 초점 조절 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

Description

초점 조절 방법 및 그 장치{FOCUS ADJUSTMENT METHOD AND DEVICE THEREFOR}

본 발명은, 초점 조절 방법 및 그 장치에 관한 것이며, 예를 들면, 전기·전자 부품이 실장(實裝)된 기판에 대하여 도포나 검사 등의 작업을 행하기 전에 실행되는, 위치 어긋남이나 경사 보정을 위한 기준 위치 티칭(teaching)을 행할 때 사용하는 초점 조절 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

전기·전자 부품이 실장된 기판에 대하여 도포나 검사 등의 작업을 행할 때는, 처리 전에 얼라인먼트라는 조작이 필요하다. 여기서 말하는 얼라인먼트란, 작업 장치의 공작물(workpiece) 테이블에 탑재되는 기판의 기준 위치로부터의 어긋남을 계측하고, 그 어긋남을 보정하는 조작이다. 얼라인먼트를 행하기 위해서는, 기준이 되는 특징점과 그 위치를 설정할 필요가 있다. 기준이 되는 특징점에는, 통상, 기판면에 설치되는 얼라인먼트 마크를 사용하지만, 실장된 부품의 코너부나 인쇄된 문자 등을 사용하는 것도 있다. 그러나, 실장 기판에는 크기나 높이 등의 형상이 가지각색인 부품이 많이 실장되어 있으므로, 부품을 얼라인먼트 기준으로 사용하기 위해서는, 부품의 높이에 맞추어 카메라의 초점을 조절할 필요가 있다.

실장 기판에 처리를 행하는 장치에 있어서 초점을 조절하기 위해서는, 단초점(單焦点) 렌즈를 구비하는 카메라와 기판과의 상대(相對) 거리를 변경하는 기구(機構)를 구비하고, 상대 거리를 변경하여 감으로써 초점을 맞추는 기술이 많이 사용된다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 기판에 실장된 전자 부품의 실장 상태를 촬상(撮像)하는 촬상 수단과, 이 촬상 수단을 기판에 실장된 전자 부품에 대하여 근접 및 이격되는 방향으로 구동하는 구동 수단과, 촬상 수단으로부터의 화상 신호에 기초하여 촬상 수단의 초점이 소정의 위치에 맞추어져 있는 지의 여부를 판정하는 판정 수단과, 이 판정 수단의 판정에 따라 구동 수단을 작동시켜 촬상 수단을 구동하여 이 촬상 수단의 초점을 소정의 위치에 맞추는 구동 제어 수단과, 촬상 수단의 초점이 소정의 위치에 맞추어졌을 때의 구동 수단에 의한 촬상 수단의 초점 위치가 저장 축적되는 기억 수단과, 촬상 수단의 초점의 위치맞춤을 반복하여 행할 때, 기억 수단에 저장 축적된 촬상 수단의 초점 위치에 기초하여 촬상 수단의 구동 범위를 설정하는 설정 수단을 구비한 검사 장치가 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 공작물 표면을 관측하기 위한 촬상 수단과, 공작물과의 상대 거리를 변동하기 위한 스테이지와, 스테이지를 이동 중, 촬상 수단을 복수 회 촬상시키는 촬상 제어 수단과, 촬상 제어 수단에 의해 얻어진 복수 화상 중의 최대 콘트라스트의 영상을 판별하고, 판별된 화상만을 사용하여 공작물 위치를 결정하는 제어 수단을 포함하는 공작물 표면 측정 장치가 개시되어 있다.

기준 위치를 설정할 때, 초점 위치도 병행하여 설정하는 기술이 지금까지 몇 가지 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 3에는, 촬상 장치에 있어서의 촬상 광학계의 포커스 조절을 행하기 위한 포커스 조절 수단과, 피검사 기판의 각각의 검사 영역에 대하여 포커스 정보를 교시하기 위한 교시 수단과, 교시 수단에 의해 교시된 포커스 정보를 검사 영역과 대응시켜 기억시키는 기억 수단과, 각각의 검사 영역의 검사에 있어서, 기억 수단에 기억된 포커스 정보에 따라 포커스 조절 수단을 작동시켜 촬상 광학계의 포커스를 자동 조절하는 제어 수단을 구비하여 이루어지는 실장 부품 검사 장치가 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 4에는, 주밍 기구 및 포커싱 기구를 구비하여 프린트 기판을 복수의 배율로 촬상 가능한 TV 카메라와, 촬상 배율마다 프린트 기판 상을 복수의 영역으로 분할하고, 각 배율의 영역을 촬상하기 전에 각각 TV 카메라의 주밍 및 포커싱을 제어하는 수단을 가지는 프린트 기판 검사 장치가 개시되어 있다.

일본공개특허 제2010―109164호 공보 일본공개특허 평11―325851호 공보 일본공개특허 평6―174446호 공보 일본공개특허 소62―180252호 공보

그러나, 카메라 시야 내(바꾸어 말하면, 모니터 등에 의해 출력된 화상 내)에는 기판면이나 부품 등 다양한 형상의 물체가 비추어지고 있어 그 중에서 초점을 맞추는 대상물을 결정하려면, 작업자의 인적 판단을 필요로 하고 있었다. 즉, 자동으로 합초의 대상물을 선택하는 것은 어려웠다.

또한, 선택한 대상물에만 선택적으로 초점을 맞추려면, 소프트웨어에 의한 특별한 화상의 가공 처리 또는 대상물만이 비치는 것과 같은 위치에 카메라를 이동시키는 인적 작업 등이 필요했다.

카메라를 수직 방향으로 이동시키지 않고, 오토 포커스 기구를 구비한 렌즈(시판 중인 스틸 카메라에 구비되어 있는 것과 마찬가지의 것)를 사용하는 것도 생각할 수 있지만, 대형이며 무겁기 때문에 상대 이동 장치도 대형화할 필요가 있고, 또한 이러한 렌즈는 고가이기 때문에 장치 비용의 증가 원인이 되는 과제가 있다.

그래서, 본 발명은, 상기 문제점을 해결하고, 다양한 형상의 물체가 비추어진 화상 중에서 선택된 임의의 물체의 특징점에 자동으로 초점을 맞출 수 있는, 초점 조절 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

초점 조절 방법에 관한 본 발명은, 기판이 탑재되는 공작물 테이블과, 오토 포커스 기능을 가지고 있지 않은 촬상 장치와, 공작물 테이블과 촬상 장치를 상대 이동시키는 XYZ 구동 장치와, 촬상 장치가 촬상한 화상을 기억하는 기억 장치와, 화상 표시 영역을 표시하는 표시 장치와, 화상 표시 영역 내의 임의의 위치를 지정 가능하게 하는 입력 장치와, 기억 장치에 기억한 복수 개의 촬상 화상에 화상 처리를 실시하고, 각각의 촬상 화상의 콘트라스트에 기초하여 합초 화상을 판정하는 합초 판정 장치와, 촬상 장치 및 XYZ 구동 장치의 동작을 제어하는 제어 장치를 구비하는 작업 장치를 사용한 초점 조절 방법으로서, 촬상 장치에 의해 기판의 부분을 촬상한 부분 촬상 화상을 취득하고, 복수의 분할 영역을 가지는 화상 표시 영역에 표시하게 하는 제1 스텝, 입력 장치를 통하여 사용자가 선택한 1개의 분할 영역에 대하여, 합초 판정 장치에 의해 합초 화상 판정을 하는 제2 스텝, 합초 화상으로 판정된 촬상 화상을 화상 표시 영역에 표시하는 제3 스텝을 가지는 것을 특징으로 하는 초점 조절 방법이다.

상기 초점 조절 방법에 관한 본 발명에서는, 상기 기판이, 그 표면에 높이가 상이한 복수의 물체가 배치된 기판이며, 상기 제1 스텝에서, 1개 이상의 물체가 포함되도록 기판의 부분을 촬상하는 것을 특징으로 해도 되고, 또한 상기 제1 스텝에서, 2개 이상의 물체가 포함되도록 기판의 부분을 촬상하는 것을 특징으로 해도 된다. 여기서, 상기 물체 중, 1개 이상의 물체가 사각형상이며, 상기 화상 표시 영역이, 4개의 분할 영역으로 등분(等分)되는 것이 바람직하다.

상기 초점 조절 방법에 관한 본 발명에서는, 상기 제2 스텝에서, 촬상 장치를 Z방향으로 이동시키면서 연속하여 촬상 화상을 취득하고, 상기 촬상 화상을 그 촬상 시의 Z 좌표값과 함께 기억 장치에 기억하고, 사용자가 선택한 1개의 분할 영역 내에서의 각각의 촬상 화상의 콘트라스트에 피크를 가지는 촬상 화상을 합초 화상으로 판정하고, 상기 촬상 화상에 합초 식별 플래그(flag)를 부여하여, 촬상 장치의 이동 및 촬상을 정지시키는 것을 특징으로 해도 된다.

상기 초점 조절 방법에 관한 본 발명에서는, 상기 제2 스텝에서, 촬상 장치를 Z 방향으로 이동시키면서 연속하여 촬상 화상을 취득하고, 상기 촬상 화상을 그 촬상 시의 Z 좌표값과 함께 기억 장치에 기억시키고, 사용자가 선택한 1개의 분할 영역 내에서의 각각의 촬상 화상이 판정 기준값을 만족시키는 경우에 합초 화상으로 판정하고, 상기 촬상 화상에 합초 식별 플래그를 부여하는 것, 상기 제3 스텝에서, 합초 식별 플래그가 부여된 모든 촬상 화상을 배열하여 표시하는 것을 특징으로 해도 되고, 또한 상기 제3 스텝에서, 합초 화상에서의 합초 물체의 높이 정보를 동시에 표시하는 것을 특징으로 해도 된다.

작업 장치에 관한 본 발명은, 기판이 탑재되는 공작물 테이블과, 오토 포커스 기능을 가지고 있지 않은 촬상 장치와, 공작물 테이블과 촬상 장치를 상대 이동시키는 XYZ 구동 장치와, 촬상 장치가 촬상한 화상을 기억하는 기억 장치와, 화상 표시 영역을 표시하는 표시 장치와, 화상 표시 영역 내의 임의의 위치를 지정 가능하게 하는 입력 장치와, 기억 장치에 기억한 복수 개의 촬상 화상에 화상 처리를 실시하고, 각각의 촬상 화상의 콘트라스트에 기초하여 합초 화상을 판정하는 합초 판정 장치와, 촬상 장치 및 XYZ 구동 장치의 동작을 제어하는 제어 장치를 구비하는 작업 장치로서, 제어 장치가, 촬상 장치에 의해 기판의 부분을 촬상한 부분 촬상 화상을 취득하여, 표시 장치의 화상 표시 영역에 표시시키고, 또한 표시 장치의 화상 표시 영역에 복수의 분할 영역을 표시시켜, 입력 장치를 통하여 사용자가 선택한 1개의 분할 영역에 대하여, 합초 판정 장치에 의해 합초 화상 판정을 시키고, 합초 화상으로 판정된 촬상 화상을 표시 장치의 화상 표시 영역에 표시시키는 것을 특징으로 하는 작업 장치이다.

상기 작업 장치에 관한 본 발명에서는, 노즐을 가지는 토출(吐出) 장치와, 토출 장치 및 XYZ 구동 장치를 연결하는 장착 부재를 더 구비한 것을 특징으로 해도 된다.

상기 작업 장치에 관한 본 발명에서는, 상기 표시 장치가, 터치 패널을 가지는 표시 장치이며, 상기 입력 장치가, 터치 패널에 표시된 버튼에 의해 구성되는 것을 특징으로 해도 된다.

본 발명에 의하면, 촬상 장치의 시야 내에 다양한 형상의 물체가 비추어진 화상 중에서 선택된 임의의 물체의 특징점에 자동 합초하는 것을, 염가인 장치 구성에 의해 실현할 수 있다.

도 1은 실시형태예에 관한 작업 장치의 전체 사시도이다.
도 2는 실시형태예에 관한 작업 장치의 조작 화면을 설명하는 도면이다.
도 3은 실시형태예에 관한 초점 맞춤 방법을 설명하는 도면이다. 여기서, (a)는 배선에 초점이 맞혀져 있는 화상, (b)는 부품에 초점이 맞혀져 있는 화상, (c)는 기판 및 촬상 장치를 측면으로부터 본 도면을 나타내고 있다.
도 4의 (a) 촬상 장치(3)의 주사로를 나타낸 상면도, (b)는 기판의 전체 화상을 나타내는 상면도이다.
도 5는 실시형태예에 관한 작업 장치에 있어서의 티칭을 설명하는 도면이다. 여기서, (a)는 제1 위치에서의 촬상 화상 A이며, (b)는 전체 화상에서의 위치 지시를 설명하는 도면이며, (c)는 제2 위치에서의 촬상 화상(B)이다.
도 6은 실시형태에 관한 복수 초점 판정의 설명을 하는 도면이다.
도 7은 실시형태에 관한 복수 초점 판정의 조작 화면을 설명하는 도면이다.

이하에, 본 발명을 실시하기 위한 형태예를 설명한다.

<장치>

본 발명에 관한 초점 조절 방법을 실시하는 작업 장치(1)를 도 1에 나타낸다.

본 실시형태의 작업 장치(1)는, 촬상 장치(3)와 X 구동 장치(4)와 Y 구동 장치(5)와 Z 구동 장치(6)와 각각의 구동 장치(4, 5, 6)의 동작을 제어하는 제어 장치(10)로서 기능하는 컴퓨터(11)과로부터 주로 구성된다.

촬상 장치(3)는, 공작물 테이블(2)에 탑재된 기판(17)의 화상을 촬상하기 위한 것이며, 예를 들면, 약 24만 화소(512×480 픽셀)의 CCD 카메라를 사용한다. 중량 및 비용의 관점에서, 렌즈 구성 매수(枚數)가 적은 단초점 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, Z 구동 장치(6)에 의해 촬상 장치(3)를 승강 가능하므로, 줌 렌즈는 불필요하다. 다른 한편, 공작물의 위치·치수를 고정밀도로 측정하기 위해, 비교적 배율이 높고 피사계 심도가 얕은 고배율의 렌즈를 사용하는 것이 필요하다. 이와 같은 렌즈로서, 예를 들면, 배율이 2~8배, 피사계 심도가 0.05~0.5㎜의 렌즈를 사용하는 것이 개시되어 있다.

촬상 장치(3)는, 촬상한 화상을 소프트웨어로 처리할 수 있는 것이면 CCD 카메라 이외의 것을 채용할 수도 있고, 필요에 따라 확대 랜즈나 조명을 구비해도 된다.

촬상 장치(3)의 피사체(공작물)는, 예를 들면, 반도체 소자가 실장되는 기판이며, 기판 표면에는 배선 패턴이 형성되어 있다. 피사체가 사각형상의 반도체칩이며, 언더필(underfill)이나 봉지(封止) 등의 기판에 대한 도포 공정을 위한 초점 조절이 행해지는 경우에는, 반도체칩의 각(角)을 도포 개시 기준 위치(즉, 얼라인먼트 마크)로 할 수 있다. 그리고, 얼라인먼트 마크로 되는 물체의 특징점은, 사각형상의 물체의 각에 한정되지 않는다.

촬상 장치(3)는 장착 부재(20)를 통하여 Z 구동 장치(6)에 탑재되고, 상하 방향(부호 "9")으로 이동 가능하게 되어 있다. Z 구동 장치(6)는 X 구동 장치(4)에 탑재되고, 좌우 방향(부호 "7")으로 이동 가능하게 되어 있다. 판형의 장착 부재(20)에는, 액체 재료의 토출을 행하는 토출 장치(18)나 기판(17) 상태를 검사하는 검사 장치(19)가 설치되어 있고, 촬상 장치(3)와 함께 각각의 구동 장치(4, 5, 6)에 의해 각각의 방향(부호 "7", "8", "9")으로 공작물 테이블(2)에 대하여 상대 이동 가능하게 되어 있다.

기판(17)을 탑재하는 공작물 테이블(2)은, Y 구동 장치(5)에 탑재되고, 전후 방향(부호 "8")으로 이동 가능하게 되어 있다.

각각의 구동 장치(4, 5, 6)는, 미소(微小) 거리 간격(예를 들면, 0.1㎜ 이하의 정밀도)으로 연속하여 위치 결정을 할 수 있고, 예를 들면, 볼나사와 전동 모터와의 조합이나, 리니어 모터를 사용할 수 있다.

컴퓨터(11)는, 촬상 장치(3)가 촬상한 화상의 처리를 행하고, 합초 판정을 하는 합초 판정 장치(12), 촬상 장치(3)가 촬상한 화상을 표시하는 표시 장치(13), 설정값의 입력이나 각종 조작을 행하기 위한 입력 장치(14), 및 화상이나 수치 등을 기억하는 기억 장치(15)를 구비하고 있고, 범용적인 퍼스널 컴퓨터(PC)에 의해 구성할 수 있다. 컴퓨터(11)는, 접속 케이블(16)을 통하여 작업 장치(1)와 접속된다. 본 실시형태의 컴퓨터(11)의 표시 장치(13)는, 예를 들면, 터치 패널이며, 입력 장치(14)로서도 기능한다. 즉, 본 실시형태에서는 표시 장치(13)가 입력 수단을 포함하므로, 키보드나 마우스 등의 입력 디바이스가 없더라도 조작할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 표시 장치(13)를 표시 기능만을 구비하는 액정 디스플레이 등으로 구성하고, 키보드나 마우스 등의 물리 입력 디바이스에 의해 입력 장치(14)를 구성해도 된다.

<조작 화면>

본 실시형태의 작업 장치(1)는, 터치 패널인 표시 장치(13)의 화면 상으로부터 조작을 행한다. 도 2에, 조작 화면(21)의 설명도를 나타낸다.

조작 화면(21)은, 촬상 장치(3)가 촬상한 화상을 표시하는 화상 표시 영역(22)과, 후술하는 합초의 대상이 되는 화상 표시 영역을 선택하기 위한 선택 버튼(23)과, 화상 및 좌표값을 기억하는 조작을 행하기 위한 기억 버튼(24)과, 후술하는 복수 초점 판정 버튼(25)과, 촬상 장치(3)가 현재의 위치에서 실제로 촬상하고 있는 화상을 표시하게 하기 위한 카메라 화상 표시 버튼(26)과, 미리 촬상한 기판(17)의 전체 화상(38)을 표시하기 위한 전체 화상 표시 버튼(27)을 구비하고 있다.

화상 표시 영역(22)은, 피사체(공작물)의 요철(凹凸)의 상황에 따라서, 예를 들면 2~16개의 영역으로 등분한 분할 영역을 가지고 있다. 이 분할 영역은, 분할 영역을 에워싸는 프레임선 등에 의해 사용자에게 육안으로 관찰할 수 있는 태양(態樣)으로 표시되어 있다. 피사체(공작물)에 사각형상의 물체가 배치되어 있는 경우, 그 각에 얼라인먼트 마크가 설정되는 경우가 많고, 이 경우 분할 영역의 전부를 상기 물체가 차지하도록 하기 위해, 화상 표시 영역(22)을 4개로 등분 비율하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 화상 표시 영역(22)을 A~D의 4개의 영역으로 등분 비율하고 있다. 즉, A~D의 각 영역의 화소수는, 256×240 픽셀이다.

본 실시형태의 선택 버튼(23)은, 5개의 영역(a~e)으로 구획되어 있고, 각의 4개의 버튼(a~d)의 위치는 화상 표시 영역(22)을 종횡으로 4분할했을 때의 각각의 분할 영역(A~D)의 위치에 대응하고 있다. 중앙의 버튼(e)은, 화상 표시 영역(22)에서의 분할 영역 전체(A＋B＋C＋D) 중에서 초점을 맞추고 싶은 경우에 사용한다.

<초점 조절 동작>

초점 자동 조절 동작을 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명한다.

도 3은, 기판(17)의 상면에 배선(28)과 부품(A29)이 실장된 경우를 예시하는 것이다. 도 3의 (a) 및 (b)는, 기판(17)의 일부를 상면으로부터 촬상한 화상이며, 분할 영역(B) 및 분할 영역(D)을 종단(縱斷)하도록 배선(28)이 찍혀져 나오고, 분할 영역(C)의 전체에 부품(A29)이 비추어지고 있다. 여기서, 도 3의 (a)에서는 배선(28)에 초점이 맞추어져 있고, 도 3의 (b)에서는 부품(A29)에 초점이 맞추어져 있다. 도 3의 (c)는, 기판(17)과 촬상 장치(3)의 위치 관계를 나타낸 측면도이다.

도 4의 (a)는 촬상 장치(3)의 주사로(37)를 나타내는 상면도, 도 4의 (b)는 기판(17)의 전체 화상(38)을 나타내는 상면도이다. 촬상 장치(3)의 렌즈(35)를, X 구동 장치(4) 및 Y 구동 장치(5)에 의해 주사로(37)를 따라 이동시키면서 촬상을 행함으로써, 기판(17)의 전체상을 취득한다. 촬상 장치(3)의 1회당의 촬상 화상(부분 촬상 화상)은 부호 "36"에 나타낸 바와 같으며, 촬상 시야에는 기판의 일부밖에 표시되지 않는다. 그러므로, 도 4에서는 24회 촬상을 행함으로써, 기판(17)의 전체상을 취득하고 있다. 도 4의 (b)에 나타낸 기판(17)의 전체 화상(38)은, 24개의 촬상 화상을 이어 맞추어 작성하고 있다.

초점 자동 조절 동작은, 촬상 장치(3)의 1회당의 촬상 화상(36)을 4개의 화상 표시 영역 A~D으로 분할함으로써 행해진다.

이하에서는 분할 영역(B) 및 분할 영역(D)를 종단하는 배선(28)에 초점을 맞추는 경우의 조작 수순을 설명한다.

먼저, 조작 화면(21)에는, 분할 영역(B) 및 분할 영역(D)를 종단하는 배선(28)이 표시되어 있다. 이 단계에서는, 통상은 초점이 맞지 않는 상태에 있다. 이 상태에 있어서, 배선(28)이 비치고 있는 분할 영역(B) 또는 분할 영역(D)에 대응하는 선택 버튼(23b) 또는 선택 버튼(23d)을 가압한다. 이로써, 촬상 장치(3)는 Z 구동 장치(6)에 의해 하강 이동한다(수평 이동은 하지 않는다). 여기서, Z 구동 장치(6)의 하강 이동은, 촬상 장치(3)를 수㎜(예를 들면, 2㎜ 정도) 상승시킨 후에 개시하는 것이 바람직하다. 초점이 맞았는지 어떠했는지의 판단은 복수 개의 촬상 화상의 비교에 의해 행하며, 동작 개시 위치에서 정확히 초점이 맞고 있었을 경우, 비교 대상 화상이 없으므로, 합초의 판단을 하지 못하고, 합초 위치를 통과하여 버릴 가능성이 있기 때문이다.

촬상 장치(3)는, 하강 이동을 하면서 선택한 분할 영역에 대응하는 기판(17)의 상면을 연속하여 촬상하고, 촬상 화상을 촬상 위치의 Z 좌표값과 함께 순차 기억 장치(15)에 기억한다. 촬상 장치(3)는, 예를 들면, 2㎜/초의 속도로 60㎜의 하강 이동을 행하고, 0.02㎜마다 촬상을 행한다. 즉, 본 실시형태에서는, 최대로 3000개의 화상을 취득한다.

합초 판정 장치(12)는, 컴퓨터(11)의 연산 장치에 합초 판정 처리를 행하게 하는 소프트웨어에 의해 실현할 수 있다. 즉, 컴퓨터(11)의 연산 장치는, 기억 장치(15)에 기억한 복수 개의 촬상 화상에 화상 처리를 실시하고, 콘트라스트에 피크를 가지는 화상을 합초 화상으로 판정하고, 합초 식별 플래그를 부여한다. 이 합초 판정 처리에 필요로 하는 시간은, 예를 들면 2~3초 정도이다.

컴퓨터(11)의 연산 장치에 의한 화상 처리에서는, 각각의 촬상 화상 내의 인접하는 화소끼리의 색 값의 차이를 모든 화소에 대하여 구하여, 그 값을 기억 장치(15)에 기억시키고, 색 값의 차이가 최대가 되는 화소를 포함하는 촬상 화상을 합초 화상으로 판정한다. 본 실시형태에서는, 색 값을 256계조(階調)로 표현하고 있지만 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 4096계조나 65536계조로 해도 된다. 이 화상 처리는, 촬상 장치(3)의 하강 이동과 병행하여 행해지고, 합초 화상이 판정된 경우에는 촬상 장치(3)의 하강 이동은 정지한다. 색 값의 차이는, 하강 동작과 함께 증가하고, 피크를 맞이해 감소로 바뀌는 경향에 있으므로, 본 실시형태에서는 피크가 나타난 Z방향 위치를 합초 위치로 판정하고 있다. 그리고, 피크는 반드시 1개라고 할 수 없지만, 본 실시형태에서는, 최초의 피크를 검출한 시점에서 하강 동작을 정지시키는 사양으로 하고 있다. 합초의 대상이 되는 물체의 화상은, 조작 화면(21)의 화상 표시 영역(22)에 명료하게 표시된다. 예를 들면, 도 3의 (a)에서는 배선(28)에 초점이 맞아 있다. 합초의 대상이 되는 물체는, 기판 상에 형성된 오목부라도 된다.

촬상 장치(3)의 Z축 방향 하강 동작에는, 사용자(user)의 설정에 의해 하한값이 형성되어 있고, 합초 화상의 판정이 없더라도, 하한값으로 하강 동작이 자동 정지하는 사양으로 되어 있다. 이 하한값은, 촬상 장치(3)나 토출 장치(18)가 기판(17)의 상면 또는 탑재 부품에 충돌하지 않도록 선택할 필요가 있다. 하한값까지 촬상 장치(3)의 하강 동작을 행해도 합초 화상을 찾아낼 수 없었던 경우에는, 하한 위치로부터 촬상 장치(3)를 상승 이동시키면서 전술한 화상 처리를 행하고, 다시 콘트라스트에 피크를 가지는 화상(즉, 합초 화상)을 탐색한다. 상승 동작은, Z축의 원점 위치까지 행하도록 하면 된다.

이상이 배선(28)에 초점을 맞추는 경우의 조작 수순이다. 기판(17)의 좌측 아래에 위치하는(즉 분할 영역(C)에 위치하는) 부품(A29)에 초점을 맞추고 싶은 경우에는, 조작 화면(21)에 있어서, 선택 버튼(23c)을 누름으로써 전술한 초점 조절 동작이 개시된다. 이로써, 선택한 화상 표시 영역에서의 초점 조절을 자동으로 행할 수 있고, 부품(A29)에 초점이 맞은 도 3의 (b)의 촬상 화상을 취득할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태의 초점 조절 방법에 의하면, 선택된 화상 표시 영역의 분할 영역 내에 있는 기판 상의 물체에 자동으로 합초할 수 있다. 또한, 촬상 장치의 Z축 방향 하강 동작에는 하한값이 설치되어 있으므로, 촬상 장치가 기판 상의 물체에 충돌할 염려도 없다.

본 실시형태에서는, 복수의 물체(부품, 배선 등)가 실장된 기판에 있어서, 분할 영역 내에 1종류의 물체가 실장되어 있는 것을 전제로 하고 있지만, 각 분할 영역 내에 복수 종류의 물체가 실장되어 있는 경우에는, 후술하는 복수 초점 판정 기능에 의해 임의의 초점 위치를 선택하는 것도 가능하다.

<티칭>

얼라인먼트를 행하기 위한 기준 위치의 티칭의 일례를 도 5를 참조하면서 설명한다. 이하의 수순은, 도포 위치나 검사 위치 등을 설정하는 경우에도 적용할 수 있다.

티칭은, 2점의 기준 위치를 컴퓨터에 기억시킴으로써 행하는 것이 일반적이다. 정밀도의 점에서는, 기판 상의 어느 정도 이격된 위치에 있는 2점을 기준 위치로 설정하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 기판의 우측 상부 근방과 우측 하부 근방이거나(세로의 관계), 기판의 우측 상부 근방과 좌측 상부 근방이거나(가로의 관계), 기판의 우측 상부 근방과 좌측 하부 근방이거나 한다(대각(對角)의 관계).

이하에서는, 제1 위치에서의 촬상 화상(36A)에서의 티칭을 끝내고, 제2 위치에서의 촬상 화상(36B)에서의 티칭을 행하는 경우의 수순을 설명한다.

도 5의 (a)는 제1 위치에서의 촬상 화상(36A)이며, 도 5의 (b)는 전체 화상(38)에서의 위치 지시를 설명하는 도면이며, 도 5의 (c)는 제2 위치에서의 촬상 화상(36B)이다.

(1) 촬상 화상(36A)이 화상 표시 영역(22)에 표시된 상태에 있어서, 「전체 화상 표시 버튼(27)」을 누르면, 화상 표시 영역(22)에 기판(17)의 전체 화상(38)이 표시된다.

(2) 기준 위치로서 등록하려는 개소(箇所)를 화면 상에서 지시한다. 도 5의 예에서는, 원하는 위치인 제2 위치(40)에 손가락으로 접촉한다. 이로써, 촬상 장치(3)가 X 구동 장치(4) 및 Y 구동 장치(5)에 의해 지시된 제2 위치(40)까지 이동한다.

(3) 「카메라 화상 표시 버튼(26)」을 가압하여, 촬상 장치(3)의 촬상 화상(36B)으로 전환한다. 그리고, 이 시점에서는, 촬상 장치(3)의 초점은 맞아 있지 않다.

(4) 초점을 맞추고 싶은 개소를 포함하는 분할 영역에 대응하는 「선택 버튼(23)」(선택 버튼(23a)~(23e) 중 어느 하나)을 가압한다. 이로써, 전술한 초점 조절 동작이 개시되고, 자동으로 촬상 장치(3)의 초점 조절이 된다.

(5) 기준 위치로 되는 특징점(예를 들면, 부품의 코너부 등)이 화면의 중심으로 되도록, 화상 표시 영역(22)에 표시되는 화상 위치의 조절을 행한다. 본 실시형태 예에서는, 화상 표시 영역(22)에 표시된 특징점에 손가락으로 접촉하면, 상기 접촉 위치가 중심으로 되도록 자동으로 화상 위치의 조절이 행해진다. 그 후, 「기억 버튼(24)」을 가압하여, XYZ 좌표값[및 표시된 촬상 화상(36B)]을 기억한다.

이상의 동작에 의해, 얼라인먼트를 행하기 위한 기준 위치의 티칭이 완료된다.

<복수 초점 판정 기능>

하나의 분할 영역 내에 복수 종류의 물체가 실장되어 있는 경우의 초점 판정 방법을 도 6 및 도 7을 참조하면서 설명한다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 하나의 분할 영역 내에 높이가 상이한 부품(29, 30) 및 배선(28)이 있는 경우를 고려한다. 조작 화면(21)에 있어서, 하나의 분할 영역을 선택하고, 복수 초점 판정 버튼(25)을 누르면, 도 7에 나타낸 바와 같은, 복수 초점 판정 화면(31)이 표시된다. 복수 초점 판정 화면(31)에 있어서, 개시 버튼(32)을 누르면, Z 구동 장치(6)가 작동하여, 기판(17) 면에 실장되어 있는 물체(28, 29, 30)의 높이를 고려한 만큼(도 6의 예에서는 약 40㎜로 하고 있음) 촬상 장치(3)의 Z 위치를 상승시킨 후, 하강 이동시킨다. 그리고, 촬상 장치(3)의 수평 방향의 위치 조정이 종료되어 있지 않은 경우에는, Z 방향(연직(沿直) 방향)으로의 이동과 동시에 또는 전후하여, X 구동 장치(4) 및 Y 구동 장치(5)에 의해 촬상 장치(3)를 수평 이동시킨다.

촬상 장치(3)는, 하강 이동을 하면서 선택한 분할 영역 A~D에 대응하는 기판(17)의 상면을 연속하여 촬상하고, 촬상 화상을 촬상 위치의 Z 좌표값과 함께 순차 기억 장치(15)에 기억한다. 이 연속 촬상의 처리는, 전술한 초점 조절 동작과 같지만, 복수 초점의 판정 시에는, 도중에 하강 이동을 정지시키지 않고, 사용자가 미리 설정한 하한값까지 연속 촬상을 계속한다.

컴퓨터(11)의 연산 장치는, 기억 장치(15)에 기억한 복수 개의 촬상 화상에 화상 처리를 실시하여, 합초 화상을 판정하고, 합초 식별 플래그를 부여한다. 합초 화상은, 예를 들면, 미리 설정한 판정 기준값(예를 들면, 색 값의 최대값의 1/2, 1/3, 3/4, 또는 각각의 촬상 화상의 미분값(微分値)의 임계값)에 기초하여 판정한다. 이 합초 판정으로 조건에 합치하는 촬상 화상을 선정하고, 이들의 화상을 Z 좌표값에 기초하여 오름차순(내림차순으로 해도 됨)과 부번(付番)하고, 화상 표시 영역(34)에 배열하여 표시한다(도 7 참조). 각각의 촬상 화상 취득 시의 Z 좌표값은, 합초 물체의 기판으로부터의 높이로 환산되어 화상 표시 영역(34)의 옆으로 위치하는 높이 표시 영역(33)에 표시된다. Z 좌표값과 합초 물체의 높이의 관계식은, 미리 높이 정보를 알고 있는 물체에 대하여 합초 작업을 행함으로써 취득하여 둔다. 도 6의 예에서는, 배선(28), 부품(A29), 부품(B30)에 대하여 3개의 합초 화상을 얻을 수 있고, 각각 No.1으로부터 No.3까지의 부품 번호가 부번되어 부품의 높이의 값(㎜)과 함께 촬상 화상이 표시된다.

이상, 본 발명의 실시형태를 단지 예시로서 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 신규한 교시 및 유리한 효과로부터 실질적으로 일탈하지 않고, 그 실시형태에는 많은 변형예가 가능하다.

1: 작업 장치, 2: 공작물 테이블, 3: 촬상 장치, 4: X 구동 장치, 5: Y 구동 장치, 6: Z 구동 장치, 7: X 이동 방향, 8: Y 이동 방향, 9: Z 이동 방향, 10: 제어 장치, 11: 컴퓨터, 12: 화상 처리 장치, 13: 표시 장치(출력 장치), 14: 입력 장치, 15: 기억 장치, 16: 접속 케이블, 17: 공작물(기판), 18: 토출 장치, 19: 검사 장치, 20: 장착 부재, 21: 조작 화면, 22: 화상 표시 영역, 23: 선택 버튼(a~e), 24: 기억 버튼, 25: 복수 초점 판정 버튼, 26: 카메라 화상 표시 버튼, 27: 전체 화상 표시 버튼, 28: 배선, 29: 부품 A, 30: 부품 B, 31: 복수 초점 판정 화면, 32: 개시 버튼, 33: 높이 표시 영역, 34: 화상 표시 영역, 35: 렌즈, 36: 1회당의 촬상 화상(부분 촬상 화상), 37: 주사로, 38: 기판의 전체 화상, 39: 제1 위치, 40: 제2 위치

Claims (10)

1. 기판이 탑재되는 공작물(workpiece) 테이블;
   오토 포커스 기능을 가지고 있지 않은 촬상(撮像) 장치;
   상기 공작물 테이블과 촬상 장치를 상대(相對) 이동시키는 XYZ 구동 장치;
   상기 촬상 장치가 촬상한 화상을 기억하는 기억 장치;
   복수의 분할 영역을 가지는 화상 표시 영역을 구비한 표시 장치;
   상기 화상 표시 영역 내의 임의의 위치를 지정 가능하게 하는 입력 장치;
   상기 기억 장치에 기억된 복수 개의 촬상 화상에 화상 처리를 실시하고, 각각의 촬상 화상의 콘트라스트에 기초하여 합초 화상을 판정하는 합초 판정 장치; 및
   상기 촬상 장치 및 상기 XYZ 구동 장치의 동작을 제어하는 제어 장치;
   를 구비하는 작업 장치를 사용한 초점 조절 방법으로서,
   상기 기판은, 기판 표면에 높이가 상이한 복수의 물체가 배치된 기판이며,
   상기 촬상 장치에 의해 기판의 부분을 촬상한 부분 촬상 화상을 취득하여, 상기 부분 촬상 화상을 상기 표시 장치의 화상 표시 영역에 표시시키는 제1 스텝;
   상기 입력 장치를 통하여 사용자가 선택한 화상 표시 영역 중 1개의 분할 영역에 상응하는 기판의 부분에 대하여, 상기 촬상 장치를 기판에 대하여 상하 방향으로 이동시키면서 복수 개의 촬상 화상을 취득하여, 상기 기억 장치에 기억시키고, 기억된 촬상 화상에 대하여, 상기 합초 판정 장치에 의해 합초 화상 판정을 하는 제2 스텝; 및
   합초 화상으로 판정된 촬상 화상을 화상 표시 영역에 표시하는 제3 스텝
   을 포함하고,
   상기 제1 스텝에서, 1개 이상의 물체가 포함되도록 기판의 부분을 촬상하고,
   상기 제2 스텝에서, 상기 촬상 장치를 기판에 대하여 상하 방향으로 이동시키면서 연속적으로 촬상 화상을 취득하고, 상기 촬상 화상을 그 촬상 시의 상하 방향 좌표값과 함께 상기 기억 장치에 기억시키고, 사용자가 선택한 1개의 분할 영역 내에서의 각각의 촬상 화상의 콘트라스트에 피크를 가지는 촬상 화상을 합초 화상으로 판정하고, 상기 촬상 화상에 합초 식별 플래그(flag)를 부여하여, 상기 촬상 장치의 이동 및 촬상을 정지시키는,
   초점 조절 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 스텝에서, 상기 촬상 장치가 상기 물체의 높이를 고려한 거리만큼 상방(上方)으로 이동하고나서 복수 개의 촬상 화상을 취득하기 위하여 하방(下方)으로 이동하는, 초점 조절 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 스텝에서, 2개 이상의 물체가 포함되도록 기판의 부분을 촬상하는,초점 조절 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 물체 중, 1개 이상의 물체가 사각형상이며, 그 각(角)이 도포 개시 기준 위치로 되며,
   상기 화상 표시 영역이, 4개의 분할 영역으로 등분(等分)되는, 초점 조절 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 작업 장치는, 노즐을 가지는 토출 장치와, 상기 토출 장치, 상기 촬상 장치 및 상기 XYZ 구동 장치를 연결하는 장착 부재를 더 구비하는, 초점 조절 방법.
6. 제3항에 있어서,
   상기 제2 스텝에서, 상기 촬상 장치를 기판에 대하여 상하 방향으로 이동시키면서 연속적으로 촬상 화상을 취득하고, 상기 촬상 화상을 그 촬상 시의 상하 방향 좌표값과 함께 상기 기억 장치에 기억시키고, 사용자가 선택한 1개의 분할 영역 내에서의 각각의 촬상 화상이 판정 기준값을 만족시키는 경우에 합초 화상으로 판정하고, 상기 촬상 화상에 합초 식별 플래그를 부여하고,
   상기 제3 스텝에서, 상기 합초 식별 플래그가 부여된 모든 촬상 화상을 배열하여 표시하는, 초점 조절 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제3 스텝에서, 합초 화상에서의 합초 물체의 높이 정보를 동시에 표시하는, 초점 조절 방법.
8. 기판이 탑재되는 공작물 테이블;
   오토 포커스 기능을 가지고 있지 않은 촬상 장치;
   상기 공작물 테이블과 촬상 장치를 상대 이동시키는 XYZ 구동 장치;
   상기 촬상 장치가 촬상한 화상을 기억하는 기억 장치;
   복수의 분할 영역을 가지는 화상 표시 영역을 구비한 표시 장치;
   상기 화상 표시 영역 내의 임의의 위치를 지정 가능하게 하는 입력 장치;
   상기 기억 장치에 기억된 복수 개의 촬상 화상에 화상 처리를 실시하고, 각각의 촬상 화상의 콘트라스트에 기초하여 합초 화상을 판정하는 합초 판정 장치; 및
   상기 촬상 장치 및 상기 XYZ 구동 장치의 동작을 제어하는 제어 장치;
   를 구비하는 작업 장치로서,
   상기 기판은, 기판 표면에 높이가 상이한 복수의 물체가 배치된 기판이며,
   상기 제어 장치가, 상기 촬상 장치에 의해 1개 이상의 물체가 포함되도록 상기 기판의 부분을 촬상한 부분 촬상 화상을 취득하여, 상기 부분 촬상 화상을 상기 표시 장치의 화상 표시 영역에 표시시키고, 또한 상기 표시 장치의 화상 표시 영역에 복수의 분할 영역을 표시시키고,
   상기 입력 장치를 통하여 사용자가 선택한 화상 표시 영역 중 1개의 분할 영역에 상응하는 기판의 부분에 대하여, 상기 촬상 장치를 기판에 대하여 상하 방향으로 이동시키면서 복수 개의 촬상 화상을 취득하여, 상기 기억 장치에 기억시키고, 기억된 촬상 화상에 대하여, 상기 합초 판정 장치에 의해 합초 화상 판정을 행하게 하고,
   상기 합초 화상 판정에서, 상기 촬상 장치를 기판에 대하여 상하 방향으로 이동시키면서 연속적으로 촬상 화상을 취득하고, 상기 촬상 화상을 그 촬상 시의 상하 방향 좌표값과 함께 상기 기억 장치에 기억시키고, 사용자가 선택한 1개의 분할 영역 내에서의 각각의 촬상 화상의 콘트라스트에 피크를 가지는 촬상 화상을 합초 화상으로 판정하고, 상기 촬상 화상에 합초 식별 플래그(flag)를 부여하여, 상기 촬상 장치의 이동 및 촬상을 정지시키고,
   합초 화상으로 판정된 촬상 화상을 상기 표시 장치의 화상 표시 영역에 표시시키는,
   작업 장치.
9. 제8항에 있어서,
   노즐을 가지는 토출(吐出) 장치와, 상기 토출 장치, 상기 촬상 장치 및 상기 XYZ 구동 장치를 연결하는 장착 부재를 더 구비하는, 작업 장치.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 표시 장치가, 터치 패널을 가지는 표시 장치이며,
    상기 입력 장치가, 상기 터치 패널에 표시된 버튼에 의해 구성되는, 작업 장치.
    

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