(57)【要約】【課題】アライメントマークに付着した異物の存在を検出し、検出された異物の影響を排除してアライメントマークの重心を決定する。【解決手段】２値化された画像データから、アライメントマークの画素値とは異なるマーク非対応画素値で形成されるマーク非対応領域の特徴値を算出する領域特徴値算出手段１０３と、領域特徴値算出手段１０３が算出したマーク非対応領域の特徴値がしきい値の範囲内に入っているか否か判定する判定手段１０４と、判定手段１０４がマーク非対応領域の特徴値がしきい値の範囲内に入っていると判定した場合に、そのマーク非対応領域の画素値をアライメントマークの画素値であるマーク対応画素値に変換する画素値変換手段１０５と、画素値変換手段１０５が変換処理を実行した後のマーク対応画素値で形成される領域をアライメントマークと見なして重心を決定する重心決定手段１０６とを備えている。【選択図】図１
2010061201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アライメントマークを検出してアライメントマークの重心を決定するアライメントマーク画像認識装置であって、
アライメントマークの周辺を撮像して画像データを得る撮像手段と、
前記撮像手段が得た画像データを２値化して２値化データを出力する２値化手段と、
前記２値化手段が出力した２値化データから、アライメントマークの画素値とは異なるマーク非対応画素値で形成されるマーク非対応領域の特徴値を算出する領域特徴値算出手段と、
前記領域特徴値算出手段が算出したマーク非対応領域の特徴値が、しきい値の範囲内に入っているか否か判定する判定手段と、
前記判定手段がマーク非対応領域の特徴値がしきい値の範囲内に入っていると判定した場合に、そのマーク非対応領域の画素値をアライメントマークの画素値であるマーク対応画素値に変換する変換処理を実行する画素値変換手段と、
前記画素値変換手段が変換処理を実行した後のマーク対応画素値で形成される領域をアライメントマークと見なして重心を決定する重心決定手段と
を備えたことを特徴とするアライメントマーク画像認識装置。
【請求項２】
領域特徴値算出手段は、特徴値として、面積、長軸の長さおよび短軸の長さを算出し、
判定手段は、前記領域特徴値算出手段が算出した面積、長軸の長さおよび短軸の長さのそれぞれが、それぞれに対応するしきい値の範囲内に入っている場合に、マーク非対応領域の特徴値がしきい値の範囲内に入っていると判定する
請求項１記載のアライメントマーク画像認識装置。
【請求項３】
円形のアライメントマークを検出してアライメントマークの重心を決定するアライメントマーク画像認識装置であって、
アライメントマークの周辺を撮像して画像データを得る撮像手段と、
前記撮像手段が得た画像データを２値化して２値化データを出力する２値化手段と、
前記２値化手段が出力した２値化データにもとづいて、アライメントマークの画素値であるマーク対応画素値で形成される領域の外郭を検出する輪郭検出手段と、
前記輪郭検出手段が検出した外郭にもとづいて円の最小二乗法を用いて円の重心を求め、求めた重心をアライメントマークの重心に決定する重心決定手段と
を備えたことを特徴とするアライメントマーク画像認識装置。
【請求項４】
２値化手段が出力した２値化データから、アライメントマークの画素値とは異なるマーク非対応画素値で形成されるマーク非対応領域の特徴値を算出する領域特徴値算出手段と、
前記領域特徴値算出手段が算出したマーク非対応領域の特徴値が、しきい値の範囲内に入っているか否か判定する判定手段と、
前記判定手段がマーク非対応領域の特徴値がしきい値の範囲内に入っていると判定した場合に、そのマーク非対応領域の画素値をアライメントマークの画素値であるマーク対応画素値に変換する変換処理を実行する画素値変換手段とを備え、
輪郭検出手段は、前記画素値変換手段が変換処理を実行した後の２値化データを用いて、マーク対応画素値で形成される領域の外郭を検出する
請求項３記載のアライメントマーク画像認識装置。
【請求項５】
重心決定手段は、アライメントマークの外郭を形成する複数の点の座標を用いて円の最小二乗法によって円を決定し、決定された円の周との間の距離がしきい値よりも小さい点を除外して、あらためて円の最小二乗法によって決定した円の重心を、アライメントマークの重心に決定する
請求項３または請求項４記載のアライメントマーク画像認識装置。
【請求項６】
アライメントマークを検出してアライメントマークの重心を決定するアライメントマーク画像認識方法であって、
アライメントマークの周辺を撮像して画像データを得る撮像処理と、
前記撮像処理で得られた画像データを２値化して２値化データにする２値化処理と、
前記２値化処理で得られた２値化データから、アライメントマークの画素値とは異なるマーク非対応画素値で形成されるマーク非対応領域の特徴値を算出する領域特徴値算出処理と、
前記領域特徴値算出処理で算出されたマーク非対応領域の特徴値が、しきい値の範囲内に入っているか否か判定する判定処理と、
前記判定処理でマーク非対応領域の特徴値がしきい値の範囲内に入っていると判定された場合に、そのマーク非対応領域の画素値をアライメントマークの画素値であるマーク対応画素値に変換する画素値変換処理と、
前記画素値変換処理を実行した後のマーク対応画素値で形成される領域をアライメントマークと見なして重心を決定する重心決定処理とを含む
ことを特徴とする画像認識方法。
【請求項７】
円形のアライメントマークを検出してアライメントマークの重心を決定するアライメントマーク画像認識方法であって、
アライメントマークの周辺を撮像して画像データを得る撮像処理と、
前記撮像処理で得られた画像データを２値化して２値化データにする２値化処理と、
前記２値化処理で得られた２値化データにもとづいて、アライメントマークの画素値であるマーク対応画素値で形成される領域の外郭を検出する輪郭検出処理と、
前記輪郭検出処理で検出された外郭にもとづいて円の最小二乗法を用いて円の重心を求め、求めた重心をアライメントマークの重心に決定する重心決定処理とを含む
ことを特徴とするアライメントマーク画像認識方法。
【請求項８】
２値化処理で得られた２値化データから、アライメントマークの画素値とは異なるマーク非対応画素値で形成されるマーク非対応領域の特徴値を算出する領域特徴値算出処理と、
前記領域特徴値算出処理で算出されたマーク非対応領域の特徴値が、しきい値の範囲内に入っているか否か判定する判定処理と、
前記判定処理でマーク非対応領域の特徴値がしきい値の範囲内に入っていると判定された場合に、そのマーク非対応領域の画素値をアライメントマークの画素値であるマーク対応画素値に変換する画素値変換処理とを含み、
輪郭検出処理では、前記画素値変換処理を実行した後の２値化データを用いて、マーク対応画素値で形成される領域の外郭を検出する
請求項７記載のアライメントマーク画像認識方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板等の位置合わせに用いられるアライメントマークを認識するアライメントマーク画像認識装置およびアライメントマーク画像認識方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷配線板（プリント基板：以下、基板という。）に電子部品を実装する実装機や、二つの基板を熱圧着する基板熱圧着装置等において、基板の位置検出や位置合わせのためにアライメントマークが使用される。例えば、アライメントマークを認識するアライメントマーク画像認識装置が基板熱圧着装置に組み込まれた場合には、アライメントマーク画像認識装置が、二つの基板のそれぞれに設けられたアライメントマークの位置を合わせるための処理を実行することによって、基板の位置合わせが行われる。アライメントマークの位置を合わせる際に、一般に、アライメントマークの重心を検出する処理が実行される。
【０００３】
アライメントマークに異物が付着したりアライメントマークに欠損が生じている場合には、検出されるアライメントマークの重心が本来の重心からずれることがある。検出されるアライメントマークの重心が本来の重心からずれている場合には、正確なアライメントマークの位置合わせを行うことができない。
【０００４】
そこで、実装機や基板熱圧着装置等において、アライメントマークに付着した異物やアライメントマークに生じた欠損の影響を除去してアライメントマークの重心を検出する方法が採用されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１２８８０９号公報（段落００１３−００１６）
【特許文献２】特開平７−３７１０４号公報（段落０００７−０００８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アライメントマーク画像認識方法の一例を説明する。図１５は、一般的なアライメントマーク画像認識方法を示す説明図である。
【０００７】
図１５（ａ）〜（ｅ）には、アライメントマーク周辺の２値化画像１が示されている。図１５（ａ）に示す２値化画像１において、白い円状に示された部分がアライメントマーク２である。アライメントマーク画像を認識するために、２値化画像１における近傍ピクセルをグループ化してオブジェクトを構築する。そして、アライメントマーク２の長軸３、短軸４、アライメントマーク面積５、検出重心６および長軸３と短軸４の比率から算出される真円度を求めるために、オブジェクトの面積等の特徴計算を行う画像処理を行う。求められた長軸３、短軸４、アライメントマーク面積５および真円度の各値（特徴値）を、予め設定されているしきい値と比較し、全ての各値がしきい値の範囲内であれば、アライメントマーク２の形状には問題がないと判断される。しきい値は、アライメントマーク２の形状公差を考慮して設定される。しきい値との比較によってアライメントマーク２の形状が問題ないと判断されると、アライメントマーク２の重心を算出し、図１５（ｂ）に示すように、算出された重心をアライメントマーク２の重心すなわちアライメントマーク重心６として採用する。
【０００８】
図１５（ｃ）および（ｄ）に示すようにアライメントマーク２上に異物７が存在したり、図１５（ｅ）に示すようにアライメントマーク２の一部に欠損８が存在する場合には、特徴値がしきい値の範囲内にありアライメントマーク２の形状に問題はないと判断された場合でも、算出された重心にもとづくアライメントマーク重心６が本来の重心からずれることがある。その結果、正確な基板の位置合わせを行うことができない。
【０００９】
アライメントマーク２上に微細な異物７が存在したりアライメントマーク２の一部に小さな欠損８が存在する場合にアライメントマーク２の形状に問題があると判断されないようにするために、各々の特徴値に関するしきい値の範囲を狭くしたときには、特徴値のいずれかがしきい値の範囲内に入らず、問題がないアライメントマーク２の形状が、問題があると判断されるおそれがある。なお、アライメントマーク２の形状の誤差等の許容度を高くするために各々の特徴値に関するしきい値の範囲を広くした場合には、より大きい異物７が付着したり欠損８がより大きい場合でも、アライメントマーク２の形状に問題はないと判断され、アライメントマーク重心６の本来の重心からずれの程度がより大きくなる。
【００１０】
異物７や欠損８の影響を的確に排除してアライメントマーク重心６を求めることが好ましいが、特許文献１に記載された方法は、背景を白画素と捉えて、黒画素部分の輪郭を検出し、最も大きい輪郭をアライメントマークの輪郭と判断して、アライメントマーク重心６を求める方法である。しかし、そのような方法では、図１５（ｅ）に示されたような欠損８の影響を排除することはできない。また、特許文献１に記載された方法では、異物７の存在を直接的に検出しているわけではない。
【００１１】
また、特許文献２に記載された方法では、マーク画像の輪郭を検出し、検出された輪郭上に設定された３点の位置を変更しながら３点の中心を求める。そして、求められた多数の中心が最も密集している箇所を求め、求められた箇所に存在する複数の中心の重心をアライメントマーク重心６にする。そのような方法では、図１５（ｅ）に示されたような欠損８の影響を排除することはできるが、図１５（ｃ）に示されたような異物７の影響を排除することはできない。また、図１５（ｅ）に示されたような欠損８が存在する場合には、特許文献２に記載された方法では、図１５（ｅ）に示された白色部分の輪郭が求められるので、決定されるアライメントマーク重心６の位置は、本来の重心からずれてしまう。
【００１２】
そこで、本発明は、アライメントマークに付着した異物の存在を直接的に検出し、検出された異物の影響を排除してアライメントマークの重心を決定できるアライメントマーク画像認識装置およびアライメントマーク画像認識方法を提供することを目的とする。また、欠損の形状によらず、アライメントマークの輪郭部に生じた欠損の影響を排除してアライメントマークの重心を決定できるアライメントマーク画像認識装置およびアライメントマーク画像認識方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によるアライメントマーク画像認識装置は、アライメントマークを検出してアライメントマークの重心を決定するアライメントマーク画像認識装置であって、アライメントマークの周辺を撮像して画像データを得る撮像手段と、撮像手段が得た画像データを２値化して２値化データを出力する２値化手段と、２値化手段が出力した２値化データから、アライメントマークの画素値とは異なるマーク非対応画素値で形成されるマーク非対応領域の特徴値を算出する領域特徴値算出手段と、領域特徴値算出手段が算出したマーク非対応領域の特徴値が、しきい値の範囲内に入っているか否か判定する判定手段と、判定手段がマーク非対応領域の特徴値がしきい値の範囲内に入っていると判定した場合に、そのマーク非対応領域の画素値をアライメントマークの画素値であるマーク対応画素値に変換する変換処理を実行する画素値変換手段と、画素値変換手段が変換処理を実行した後のマーク対応画素値で形成される領域をアライメントマークと見なして重心を決定する重心決定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明による他の態様のアライメントマーク画像認識装置は、円形のアライメントマークを検出してアライメントマークの重心を決定するアライメントマーク画像認識装置であって、アライメントマークの周辺を撮像して画像データを得る撮像手段と、撮像手段が得た画像データを２値化して２値化データを出力する２値化手段と、２値化手段が出力した２値化データにもとづいて、アライメントマークの画素値であるマーク対応画素値で形成される領域の外郭を検出する輪郭検出手段と、輪郭検出手段が検出した外郭にもとづいて円の最小二乗法を用いて円の重心を求め、求めた重心をアライメントマークの重心に決定する重心決定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明によるアライメントマーク画像認識方法は、アライメントマークを検出してアライメントマークの重心を決定するアライメントマーク画像認識方法であって、アライメントマークの周辺を撮像して画像データを得る撮像処理と、撮像処理で得られた画像データを２値化して２値化データにする２値化処理と、２値化処理で得られた２値化データから、アライメントマークの画素値とは異なるマーク非対応画素値で形成されるマーク非対応領域の特徴値を算出する領域特徴値算出処理と、領域特徴値算出処理で算出されたマーク非対応領域の特徴値が、しきい値の範囲内に入っているか否か判定する判定処理と、判定処理でマーク非対応領域の特徴値がしきい値の範囲内に入っていると判定された場合に、そのマーク非対応領域の画素値をアライメントマークの画素値であるマーク対応画素値に変換する画素値変換処理と、画素値変換処理を実行した後のマーク対応画素値で形成される領域をアライメントマークと見なして重心を決定する重心決定処理とを含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明による他の態様のアライメントマーク画像認識方法は、円形のアライメントマークを検出してアライメントマークの重心を決定するアライメントマーク画像認識方法であって、アライメントマークの周辺を撮像して画像データを得る撮像処理と、撮像処理で得られた画像データを２値化して２値化データにする２値化処理と、２値化処理で得られた２値化データにもとづいて、アライメントマークの画素値であるマーク対応画素値で形成される領域の外郭を検出する輪郭検出処理と、輪郭検出処理で検出された外郭にもとづいて円の最小二乗法を用いて円の重心を求め、求めた重心をアライメントマークの重心に決定する重心決定処理とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、アライメントマークに付着した異物の存在を直接的に検出し、検出された異物の影響を排除してアライメントマークの重心を決定することができる。また、本発明の他の態様によれば、欠損の形状によらず、アライメントマークの輪郭部に生じた欠損の影響を排除してアライメントマークの重心を決定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明によるアライメントマーク画像認識装置の主要部を示すブロック図である。
【００１９】
図１（Ａ）に示すアライメントマーク画像認識装置２００は、アライメントマークの周辺を撮像して画像データを得る撮像手段１０１と、撮像手段１０１が得た画像データを２値化して２値化データを出力する２値化手段１０２と、２値化手段１０２が出力した２値化データから、アライメントマークの画素値とは異なるマーク非対応画素値（例えば、画素値が８ビットで表現される場合の「黒」に対応する０）で形成されるマーク非対応領域の特徴値（例えば、面積、長軸の長さおよび短軸の長さ）を算出する領域特徴値算出手段１０３と、領域特徴値算出手段１０３が算出したマーク非対応領域の特徴値がしきい値の範囲内に入っているか否か判定する判定手段１０４と、判定手段１０４がマーク非対応領域の特徴値がしきい値の範囲内に入っていると判定した場合に、そのマーク非対応領域の画素値をアライメントマークの画素値であるマーク対応画素値（例えば、画素値が８ビットで表現される場合の「白」に対応する２５５）に変換する変換処理を実行する画素値変換手段１０５と、画素値変換手段１０５が変換処理を実行した後のマーク対応画素値で形成される領域をアライメントマークと見なして重心を決定する重心決定手段１０６とを備えている。
【００２０】
領域特徴値算出手段１０２は、一例として、特徴値としての面積、長軸の長さおよび短軸の長さを算出し、判定手段１０４は、領域特徴値算出手段が算出した面積、長軸の長さおよび短軸の長さのそれぞれが、それぞれに対応するしきい値の範囲内に入っている場合に、マーク非対応領域の特徴値がしきい値の範囲内に入っていると判定することができる。
【００２１】
図１（Ｂ）に示すアライメントマーク画像認識装置２１０は、アライメントマークの周辺を撮像して画像データを得る撮像手段１０１と、撮像手段１０１が得た画像データを２値化して２値化データを出力する２値化手段１０２と、２値化手段１０２が出力した２値化データから、アライメントマークに対応するマーク対応画素値で形成される領域の輪郭を検出する輪郭検出手段１０８と、輪郭検出手段が検出した輪郭にもとづいて円の最小二乗法を用いて円の重心を求め、求めた重心をアライメントマークの重心に決定する重心決定手段１０９とを備えている。
【００２２】
重心決定手段１０９は、一例として、アライメントマークの外郭を形成する複数の点の座標を用いて円の最小二乗法によって円を決定し、決定された円の周との間の距離がしきい値よりも小さい点を除外して、あらためて円の最小二乗法によって決定した円の重心を、アライメントマークの重心に決定する。
【００２３】
実施形態１．
次に、本発明によるアライメントマーク画像認識方法の第１の実施形態（実施形態１）を説明する。第１の実施形態のアライメントマーク画像認識方法は、アライメントマークの内部に付着した異物の影響を排除してアライメントマークの重心を決定できる方法であるが、アライメントマークの内部に生じた欠損の影響も排除される。第１の実施形態のアライメントマーク画像認識方法は、図１（Ａ）に例示されたアライメントマーク画像認識装置２００において実行される。
【００２４】
図２は、アライメントマークの内部に存在する異物を排除する方法を示す説明図である。図２（ａ），（ｂ）には、アライメントマーク２の周辺の２値化画像１が示されている。図２（ａ）に示すように、アライメントマーク２の内部に異物７が付着したとする。また、本実施形態では、２値化画像１において、アライメントマーク２は白画素で表され、背景９および異物７は黒画素で表されるとする。
【００２５】
撮像手段１０１は、アライメントマーク２の周辺を撮像して画像データを得る。２値化手段１０２は、撮像手段１０１が得た画像データを２値化して２値化画像１の画像データを出力する。本実施形態では、撮像手段１０１は、８ビットデータで表されるデータを出力するとし、２値化データを、「白」に相当する２５５、および「黒」に相当する０であるとする。
【００２６】
領域特徴値算出手段１０３は、２値化画像１における近傍ピクセルをグループ化してオブジェクトを構築する。オブジェクトを構築するときに、黒画素が連続する領域を１つのオブジェクトにする。そして、領域特徴値算出手段１０３は、黒画素のみを含むオブジェクトの長軸、短軸および面積を算出する画像処理を行う。なお、オブジェクトの長軸および短軸は、例えば、オブジェクトが内接する楕円の長軸および短軸として定義される。また、図２（ａ）に示す例では、背景９の矩形領域および異物７の略円形領域が、黒画素のみを含むオブジェクトである。
【００２７】
判定手段１０４は、黒画素のみを含むオブジェクトの面積、長軸および短軸のそれぞれが、予め設定されている対応するしきい値の範囲内に入っているか否か判定する。そして、面積、長軸および短軸のそれぞれが対応するしきい値の範囲内に入っている場合に、そのオブジェクトを異物７と判定する。なお、面積、長軸および短軸のしきい値は、背景９を異物７と判定しないように設定されている。
【００２８】
画素値変換手段１０５は、判定手段１０４が異物７と判定した場合に、異物７の画素値（この例では、「０」）をアライメントマーク２の画素値（この例では、「２５５」）に変換する変換処理を実行する。そして、重心決定手段１０６は、画素値変換手段１０５が変換処理を実行した後のマーク対応画素値（この例では、「２５５」）で形成される領域をアライメントマーク２と見なして重心を決定する。すなわち、図２（ｂ）に示すようなアライメントマーク２を対象にして重心を決定することができる。その後、アライメントマーク画像認識装置２００は、アライメントマーク２の長軸３、短軸４、アライメントマーク面積５、検出重心６および長軸３と短軸４の比率から算出される真円度を求めるために、オブジェクトの面積等の特徴計算を行う画像処理を行う。求められた長軸３、短軸４、アライメントマーク面積５および真円度の各値（特徴値）を、予め設定されているしきい値と比較し、全ての各値がしきい値の範囲内であれば、アライメントマーク２の形状には問題がないと判断する。
【００２９】
第１の実施形態では、図２（ａ）に示すようにアライメントマーク２の内部に異物７が存在していたり、アライメントマーク２の内部に欠損がある場合に、異物７や欠損が検出され、アライメントマーク２から異物７や欠損（画素値が「０」である欠損）が排除される。よって、アライメントマーク２の重心を正確に決定することができる。
【００３０】
実施形態２．
次に、本発明によるアライメントマーク画像認識方法の第２の実施形態（実施形態２）を説明する。第１の実施形態のアライメントマーク画像認識方法では、
アライメントマーク２の輪郭に接していない異物７や欠損の影響を排除したが、第２の実施形態では、アライメントマーク２の輪郭の部分を含む領域に存在する異物７や欠損の影響を排除する。第２の実施形態のアライメントマーク画像認識方法は、図１（Ｂ）に例示されたアライメントマーク画像認識装置２１０において実行される。
【００３１】
図３および図４は、アライメントマークの内部に存在する異物を排除する方法を示す説明図である。図３（ａ）に示すように、アライメントマーク２の輪郭の部分を含む領域に異物７が付着したとする。また、本実施形態でも、２値化画像１において、アライメントマーク２は白画素で表され、背景９および異物７は黒画素で表されるとする。
【００３２】
アライメントマーク２の輪郭の部分を含む領域に異物７が付着した場合には、第１の実施形態で使用した方法である異物７のみを含むオブジェクトを構築する方法を適用することができない。そこで、第２の実施形態では、オブジェクトを構築する方法を使用せず、異物７および欠損の影響を排除する。具体的には、アライメントマーク２の正常な部分の情報を用いて、異物７および欠損の影響を排除する。より具体的には、最小二乗法用いてアライメントマーク２の輪郭を抽出する方法によって、異物７および欠損の影響を排除する。
【００３３】
図３（ｂ）〜（ｄ）および図４（ｅ）〜（ｈ）を参照して、異物７および欠損の影響を排除する方法を説明する。
【００３４】
撮像手段１０１は、アライメントマーク２の周辺を撮像して画像データを得る。２値化手段１０２は、撮像手段１０１が得た画像データを２値化して２値化画像１の画像データを出力する。本実施形態では、撮像手段１０１は、８ビットデータで表されるデータを出力するとし、２値化データを、「白」に相当する２５５、および「黒」に相当する０であるとする。
【００３５】
輪郭検出手段１０８は、アライメントマーク２の輪郭と異物７および背景９との境目になるポイントを求める。図３（ｂ）に示すように、アライメントマーク２の内部に仮中心Ａ１０を設定し、仮中心Ａ１０とアライメントマーク２の外部の点Ａ’とを繋ぐ直線を引くと、直線上に、異物７の境目にぶつかるポイントが出てくる。このポイントは、アライメントマーク２の白画素から異物７の黒画素に変化するポイントである。仮中心Ａ１０の位置は、アライメントマーク２の内部における任意の位置として指定可能であるが、円形のアライメントマーク２の輪郭全体におけるエッジ１１を仮中心Ａ１０と点Ａ’と間の距離を一定にして検出することを想定した場合には、アライメントマーク２の中心付近に設定することが好ましい。
【００３６】
仮中心Ａ１０と点Ａ’と間のピクセル値の推移を見ると図３（ｃ）に示すようになる。白画素から黒画素に変化するポイント（点）をエッジ１１ということにする。図３（ｂ）には、仮中心Ａ１０と点Ａ’と間の１箇所のみでエッジ１１が検出されている様子が示されているが、同様の処理（アライメントマーク２の白画素から異物７の黒画素に変化するポイントを探す処理）を、仮中心Ａ１０からアライメントマーク２と異物７および背景９との境目全てに対して実行すると、図３（ｄ）に示すように、アライメントマーク２の外郭におけるエッジａからエッジｎで表されているエッジ１１が検出される。なお、エッジ１１におけるエッジａからエッジｎまでのエッジ間の間隔は、固定的なサンプルリング角度θに応じた間隔である。サンプルリング角度θは、想定される異物７の大きさ等を考慮して決定される。なお、エッジ１１と表現する場合、エッジ１１は、多数のエッジ（エッジａ〜ｎの全てまたは一部）を含むものである。
【００３７】
輪郭検出手段１０８は、検出したエッジ１１の画像上の位置を、仮中心Ａ１０の座標（Ｘ０，Ｙ０）とともにＸＹ座標（Ｘｉ，Ｙｉ）（ｉ：ａ〜ｎ）として記憶する。アライメントマーク２の外郭における全てのエッジ１１が検出されると既知の円の最小二乗法を用いた計算を行う。
【００３８】
図４（ｅ）には、円の最小二乗法による計算対象になるエッジ１１と仮中心Ａ１０との位置が示されている。円の最小二乗法により求められた円および重心は、図４（ｆ）に示す最小二乗法計算円１２および最小二乗法計算円重心１３である。最小二乗法計算円１２は、アライメントマーク２の輪郭よりずれた箇所に位置している。ずれた理由は、アライメントマーク２の輪郭部分に存在する異物７または欠損の影響を受けたことである。この影響を排除するために、アライメントマーク２と異物７との境目にあるエッジ１１を排除すること考える。アライメントマーク２と異物７との境目にあるエッジ１１を排除するために、最小二乗法計算円１２と全てのエッジ１１との距離に着目する。
【００３９】
図４（ｆ）には、最小二乗法計算円とエッジとの間の距離１４が示されている。最小二乗法計算円１２と、アライメントマーク２と異物７との境目にあるエッジ１１との間の距離は、アライメントマーク２の正常な輪郭部（異物７が付着していない輪郭部）におけるエッジ１１との間の距離よりも大きい。よって、最小二乗法計算円とエッジとの間の距離１４に関してしきい値を設定し、最小二乗法計算円１２とエッジ１１との間の距離をしきい値と比較することによって、異物７によるエッジ１１と正常な輪郭部にあるエッジ１１とを区別することができる。具体的には、最小二乗法計算円１２の周とエッジ１１との間の距離がしきい値よりも小さい場合には、そのエッジ１１を、異物７によるエッジ１１であるとする。なお、しきい値は、異物７の位置や大きさを考慮して設定される。
【００４０】
図４（ｆ）に示す最小二乗法計算から除外されるエッジ１５は、最小二乗法計算円とエッジとの間の距離１４に関するしきい値の範囲から外れたエッジ１１である。図４（ｈ）には、最小二乗法計算から除外されるエッジ１５を除いたエッジ１１を対象にして円の最小二乗法を再度計算した結果が示されている。図４（ｈ）には、アライメントマーク２の輪郭と最小二乗法で求められた円の輪郭とが一致していることが示されている。最小二乗法計算円重心１３は、円の最小二乗法の計算によって求められるので、求められた最小二乗法計算円重心１３をアライメントマークの重心として採用する。
【００４１】
なお、ここでは、主として異物７を排除する方法を説明したが、アライメントマーク２の欠損も排除することができる。
【００４２】
第２の実施形態では、図３（ａ）に示すようにアライメントマーク２の輪郭部に異物７が存在していたり、アライメントマーク２の輪郭部に欠損がある場合に、異物７や欠損（画素値が「０」である欠損）の影響を排除して、アライメントマーク２の重心を正確に決定することができる。
【実施例】
【００４３】
実施例１．
次に、第１の実施形態のアライメントマーク画像認識方法が適用された第１実施例（実施例１）としての基板熱圧着装置を説明する。図５は、基板熱圧着装置の構成例を示すブロック図である。図６は、基板熱圧着装置においてアライメントマーク画像認識方法を実行する部分を示すブロック図である。図７は、熱圧着対象の基板を示す説明図、図８は、基板位置合わせ状態を示す説明図、図９は、基板位置合わせ処理を示すフローチャート、図１０は、アライメントマーク重心位置を検出する処理を示すフローチャートである。
【００４４】
基板熱圧着装置は、二つの基板を所定の位置関係で位置合わせを行い、位置合わせをした状態で加圧と加熱を行うことによって、二つの基板を接続する機能を有する装置である。二つの基板の接続するために熱硬化樹脂が用いられる。基板熱圧着装置は、加熱によって熱硬化樹脂を硬化して、二つの基板を接続するとともに接続を保持させる。そして、二つの基板を所定の位置関係で位置を合わせる処理を、画像処理を用いた位置補正処理によって実行する。
【００４５】
二つの基板は、ともにリジッドな基板であってもよいし、ともにフレキシブル基板であってもよいし、一方がリジッドな基板であり他方がフレキシブル基板であってもよい。また、以下の実施例では、二つの基板を接続する基板熱圧着装置を例にするが、本発明を、基板に電子部品を実装する実装機等に適用することもできる。
【００４６】
図４に示す基板熱圧着装置１００は、装置全体を制御するパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという。）５２を含む。ＰＣ５２は、出して、４つの制御を行う。第１の制御は、カメラ５４で撮像された画像をＰＣ５２に取り込むための画像入力装置５３の制御である。第２の制御は、装置に組み込まれたモータ（ＸＹθ軸モータおよびＸＹ軸モータ）５６を制御するモータ制御装置５５の制御である。第３の制御は、基板を熱圧着するヒータユニット５８の温度・時間コントロールを行うヒータコントローラ５７の制御である。第４の制御は、装置に組み込まれた各種入出力機器６０および照明（リング照明）６１の入出力制御を行う入出力制御装置５９の制御である。
【００４７】
ＰＣ５２には、画像処理ツール６２がインストールされている。画像処理ツール６２は、カメラ５４で撮像された画像に対して画像処理を施す機能を有するソフトウェアである。すなわち、基板熱圧着装置１００が図１（Ａ）に示されたアライメントマーク画像認識装置２００を含む場合には、画像処理ツール６２は、２値化手段１０２、領域特徴値算出手段１０３、判定手段１０４、画素値変換手段１０５および重心決定手段１０６の機能を実現する。なお、基板熱圧着装置１００が図１（Ｂ）に示されたアライメントマーク画像認識装置２１０を含む場合には、画像処理ツール６２は、２値化手段１０２、輪郭検出手段１０８および重心決定手段１０９の機能を実現する。また、モニタ５１は、ＰＣ５２に付属する表示用装置である。
【００４８】
次に、基板熱圧着装置１００の内部において構成されているアライメントマークを認識して基板位置補正を行うハードウェア部分（アライメントマーク認識・基板位置補正処理部）の構成を図６を参照して説明する。熱圧着の対象となる基板Ａ７６は、ＸＹ軸モータ７７上にセットされる。基板Ｂ７１は、ＸＹθ軸モータ７０上にセットされる。ＸＹθ軸モータ７０およびＸＹ軸モータ７７は、基板の位置合わせや熱圧着位置への基板の移動を行うものである。ＸＹθ軸モータ７０は、ＸＹ軸モータ７７の上部に配置され、ＸＹ軸モータ７７が移動するとＸＹθ軸モータ７０も一緒に移動する。基板Ａ７６と基板Ｂ７１との間には、ハーフミラー７４が組み込まれたハーフミラーユニット７３が配置されている。ハーフミラーユニット７３の側面にはカメラ５４が取り付けられ、ハーフミラーユニット７３の下面にはリング照明Ａ７５が、上面にはリング照明Ｂ７２が取り付けられている。
【００４９】
リング照明Ａ７５とリング照明Ｂ７２とは、それぞれ、基板Ａ７６と基板Ｂ７１に光を照射する。照射された光は、基板Ａ７６および基板Ｂ７１で反射され、それぞれ下側光軸７９および上側光軸７８を通り、ハーフミラー７４を介には、リング照明Ｂ７２を消灯しリング照明Ａ７５のみ点灯させる。逆に、基板Ｂ７１の画像のみをカメラ５４に取り込む場合は、リング照明Ａ７５を消灯しリング照明Ｂ７２のみ点灯させる。よって、各基板を個々にカメラ５４で撮像することができる。
【００５０】
ハーフミラーユニット７３は、基板Ａ７６と基板Ｂ７１との位置あわせ位置が決定した後、基板Ａ７６と基板Ｂ７１とを張り合わせる際に、基板Ａ７６と基板Ｂ７１との間から抜ける機構を有する。張り合わされた基板Ａ７６と基板Ｂ７１を熱圧着するときに、基板Ａ７６、基板Ｂ７１およびＸＹθ軸モータ７０がＸＹ軸モータ７７によってヒータユニット５８の下に移動し、ヒータユニット５８が下降、加圧、加熱することによって熱圧着が行われる。図６には、ＸＹθ軸モータ７０が基板Ｂ７１の真上に位置している状態が示されているが、実際には、熱圧着時にヒータユニット５８と干渉しない所に位置している。
【００５１】
次に、基板熱圧着装置１００による熱圧着の対象である基板Ａ７６と基板Ｂ７１を図７を参照して説明する。図７には、基板Ａ７６および基板Ｂ７１において基板熱圧着に関連する部分のみが示されている。基板Ａ７６には、基板Ａ左アライメントマーク９１、基板Ａ右アライメントマーク９２、基板Ａ端子９４が配置されている。基板Ｂ７１には、基板Ｂ左アライメントマーク９６、基板Ｂ右アライメントマーク９７、基板Ｂ端子９９が配置されている。
【００５２】
基板Ａ左アライメントマーク９１、基板Ａ右アライメントマーク９２、基板Ｂ左アライメントマーク９６および基板Ｂ右アライメントマーク９７は、基板Ａ７６と基板Ｂ７１との位置合わせを行うときに画像処理によって認識される箇所である。基板Ａ７６と基板Ｂ７１との位置合わせ精度は、各アライメントマークの重心をいかに精度よく検出するかに関係する。基板Ａ端子９４の上には、熱硬化樹脂テープ９５が貼り付けられている。熱硬化樹脂テープ９５は、熱圧着されて基板Ａ端子９４と基板Ｂ端子９９とを接続するとともに接続を保持するものである。
【００５３】
基板Ａ７６と基板Ｂ７１とを位置合わせするときに、各基板上のアライメントマークの重心が検出され、検出結果にもとづいてアライメントマーク間の中心が求められる。図７において、アライメントマーク間の中心が、基板Ａ左右アライメントマーク間中心位置９３と基板Ｂ左右アライメントマーク間中心位置９８とで示されている。基板Ａ左右アライメントマーク間中心位置９３と基板Ｂ左右アライメントマーク間中心位置９８とを合わせることによって、基板Ａ７６と基板Ｂ７１との位置合わせが行われる。
【００５４】
図８は、基板Ａ７６と基板Ｂ７１とが位置合わせされた状態を示す説明図である。上記のように、位置合わせされた状態は、基板Ａ左右アライメントマーク間中心位置９３と基板Ｂ左右アライメントマーク間中心位置９８とが合った状態である。なお、基板Ａ７６と基板Ｂ７１とは同じ角度で位置合わせされている。基板Ａ７６と基板Ｂ７１との熱圧着は、位置合わせされた状態において行われる。
【００５５】
図８は、基板Ａ７６と基板Ｂ７１とを位置合わせする処理を示すフローチャートである。なお、図８に示す処理が開始される前に、既に基板Ａ７６と基板Ｂ７１とは、各々ＸＹ軸モータ７７およびＸＹθ軸モータ７０上にセットされている。また、ＸＹ軸モータ７７およびＸＹθ軸モータ７０の移動位置ついて、移動位置に関する説明が省略された場合には、事前に所定の移動位置に設定されているとする。
【００５６】
位置合わせが開始されると、ＰＣ５２で制御されるモータ制御装置５５によってＸＹ軸モータ７７が駆動され、ＸＹ軸モータ７７によって基板Ａ右アライメントマーク９２が下側光軸７９の下に移動する。また、ＰＣ５２で制御される入出力制御装置５９によってリング照明Ｂ７２が消灯されリング照明Ａ７５が点灯され、基板Ａ右アライメントマーク９２の画像がハーフミラー７４を介してカメラ５４に取り込まれる（ステップＳ２０１）。カメラ５４が取り込んだ画像は、画像入力装置５３を介してＰＣ５２に入力される。ＰＣ５２において、画像処理ツール６２は、基板Ａ右アライメントマーク９２の重心を検出するための基板Ａ右アライメントマーク重心検出処理を行う（ステップＳ２０２）。なお、実際には、画像処理ツール６２に従って処理を実行するＰＣ５２のＣＰＵによって処理が実行される。
【００５７】
基板Ａ右アライメントマーク重心検出処理が終了すると、ＰＣ５２で制御されるモータ制御装置５５によってＸＹ軸モータ７７が駆動され、ＸＹ軸モータ７７によって基板Ａ左アライメントマーク９１が下側光軸７９の下に移動する。基板Ａ左アライメントマーク９１の画像は、ハーフミラー７４を介してカメラ５４に取り込まれる（ステップＳ２０３）。カメラ５４が取り込んだ画像は、画像入力装置５３を介してＰＣ５２に入力される。ＰＣ５２において、画像処理ツール６２は、基板Ａ左アライメントマーク９１の重心を検出するための基板Ａ左アライメントマーク重心検出処理を行う（ステップＳ２０４）。
【００５８】
次に、画像処理ツール６２は、基板Ａ左右アライメントマーク間角度算出処理を実行する（ステップＳ２０５）。すなわち、基板Ａ７６の左右アライメントマーク間でのＸ方向およびＹ方向のずれを、ＸＹ軸モータ７７の移動量と重心検出位置結果とを元に角度として算出する。また、画像処理ツール６２は、基板Ａ左右アライメントマーク間中心位置算出処理を実行する（ステップＳ２０６）。すなわち、ＸＹ軸モータ７７の移動量と重心検出位置結果とを元に左右アライメントマークの中心位置を算出する。
【００５９】
基板Ａ７６の左右アライメントマークに対する処理（ステップＳ２０１〜Ｓ２０６）が完了すると、ＰＣ５２は、基板Ｂ７１の左右アライメントマークの重心検処理、角度算出処理および中心位置算出処理（ステップＳ２０７〜Ｓ２１１）を行う。
【００６０】
ＰＣ５２で制御されるモータ制御装置５５によってＸＹ軸モータ７７が駆動され、ＸＹ軸モータ７７によって基板Ｂ右アライメントマーク９７が上側光軸７８の上に移動する。また、ＰＣ５２で制御される入出力制御装置５９によってリング照明Ａ７５が消灯されリング照明Ｂ７２が点灯され、基板Ｂ右アライメントマーク９７の画像がハーフミラー７４を介してカメラ５４に取り込まれる（ステップＳ２０７）。カメラ５４が取り込んだ画像は、画像入力装置５３を介してＰＣ５２に入力される。ＰＣ５２において、画像処理ツール６２は、基板Ｂ右アライメントマーク９７の重心を検出するための基板Ｂ右アライメントマーク重心検出処理を行う（ステップＳ２０８）。
【００６１】
基板Ｂ右アライメントマーク９７の重心検出処理が終了すると、ＰＣ５２で制御されるモータ制御装置５５によってＸＹ軸モータ７７が駆動され、ＸＹ軸モータ７７によって基板Ｂ左アライメントマーク９６が基板Ｂ左アライメントマーク９６に移動する。基板Ｂ左アライメントマーク９６の画像は、ハーフミラー７４を介してカメラ５４に取り込まれる（ステップＳ２０９）。カメラ５４が取り込んだ画像は、画像入力装置５３を介してＰＣ５２に入力される。ＰＣ５２において、画像処理ツール６２は、基板Ｂ左アライメントマーク９６の重心を検出するための基板Ｂ左アライメントマーク重心検出処理を行う（ステップＳ２１０）。
【００６２】
次に、画像処理ツール６２は、基板Ｂ左右アライメントマーク間角度算出処理を実行する（ステップＳ２１１）。すなわち、基板Ａ７６についての処理と同様に、基板Ｂ７１の左右アライメントマーク間でのＸ方向およびＹ方向のずれを、ＸＹ軸モータ７７の移動量と重心検出位置結果とを元に角度として算出する。
【００６３】
そして、画像処理ツール６２は、基板Ｂ角度補正処理を実行する（ステップＳ２１２）。すなわち、ステップＳ２１１の基板Ｂ左右アライメントマーク間角度算出処理で求めた角度とステップＳ２０５の基板Ａ左右アライメントマーク間角度算出処理で求めた角度との差を計算し、求めた角度差の分だけ、ＸＹθ軸モータ７０によって基板Ｂ７１を回転させる。ステップＳ２１２の処理によって、基板Ａ７６と基板Ｂ７１との角度が一致する。
【００６４】
ステップＳ２１２の基板Ｂ角度補正処理で基板Ｂ７１を回転させると、ステップＳ２０８の基板Ｂ右アライメントマーク重心検出処理およびステップＳ２１０の基板Ｂ左アライメントマーク重心検出処理で検出したときの重心位置が変わるので、変わった重心位置を確認して、ＸＹθ軸モータ７０のＸ軸およびＹ軸で重心位置を補正する必要がある。そこで、画像処理ツール６２は、基板Ｂ角度補正によるアライメントマーク位置移動量確認処理を実行する（ステップＳ２１３）。アライメントマーク位置移動量確認処理では、例えば、ＸＹθ軸モータ７０のθ軸の回転半径等を考慮した計算によって重心位置を確認したり、ステップＳ２０７の基板Ｂ右アライメントマーク画像取り込み処理からステップＳ２１０の基板Ｂ左アライメントマーク重心検出処理をやり直すことによって変わった重心位置を確認することができる。
【００６５】
ステップＳ２１３の基板Ｂ角度補正によるアライメントマーク位置移動量確認処理で基板Ｂ７１の左右アライメントマークの重心位置が確認できたら、画像処理ツール６２は、基板Ｂ左右アライメントマーク間中心位置算出処理を実行する（ステップＳ２１４）。すなわち、ＸＹθ軸モータ７０の移動量と重心位置結果とを元に左右アライメントマークの中心位置とを算出する。
【００６６】
次いで、基板位置合わせ処理を実行する（ステップＳ２１５）。すなわち、ステップＳ２０６の基板Ａ左右アライメントマーク間中心位置算出処理で算出した基板Ａ７６の左右アライメントマーク中心位置と、ステップＳ２１４の基板Ｂ左右アライメントマーク間中心位置算出処理で算出した基板Ｂ７１の左右アライメントマーク中心位置のＸＹずれ量を計算し、ＸＹθ軸モータ７０によって基板Ｂ７１をＸＹずれ量分だけ移動する。ステップＳ２１５の処理によって、基板Ａ７６と基板Ｂ７１との角度および位置が一致する。
【００６７】
ステップＳ２０１〜Ｓ２１５の処理が完了すると、基板位置合わせ処理が終了する。
【００６８】
次に、ステップＳ２０２の基板Ａ右アライメントマーク重心検出処理、Ｓ２０４の基板Ａ左アライメントマーク重心検出処理、Ｓ２０８の基板Ｂ右アライメントマーク重心検出処理、およびＳ２１０の基板Ｂ左アライメントマーク重心検出処理で実行されるアライメントマークの重心検出処理を図１０のフローチャートを参照して説明する。ここでは、図２（ａ）示す異物７がアライメントマーク２の内部にあるとする。
【００６９】
重心検出処理において、アライメントマーク画像取り込み処理が実行される（ステップＳ３０２）。すなわち、アライメントマーク２の画像がハーフミラー７４を介してカメラ５４に取り込まれる。そして、画像処理ツール６２は、前処理を実行する（ステップＳ３０３）。前処理では、必要に応じて、重心検出のし易い状態にするための画像処理（輝度調整やコントラスト調整等）を行う。なお、前処理を行わなくてもよい。
【００７０】
次いで、画像処理ツール６２は、２値化処理を実行する（ステップＳ３０４）。すなわち、前処理を行った画像の画像データを２値化する。２値化する際のしきい値を、アライメントマーク２とそれ以外の部分とが明確に区別される値に設定する。
【００７１】
そして、画像処理ツール６２は、黒オブジェクト抽出処理（ステップＳ３０５）を実行する。すなわち、異物７を検出するための処理となる。２値化画像１を画像処理により近傍ピクセルをグループ化してオブジェクトを構築する。異物７は黒画素であるとしているので、ステップＳ３０５の処理では、黒画素のみで構成されたオブジェクトのみを抽出する。背景９も黒画素で構成されたオブジェクトになる。
【００７２】
次に、画像処理ツール６２は、特徴計算処理を実行する（ステップＳ３０６）。すなわち、ステップＳ３０５の黒オブジェクト抽出処理で抽出された黒画素のみで構成されたオブジェクトを対象にして、各オブジェクトの面積、長軸および短軸といった特徴値を算出する。図２（ａ）に示された画像を例にすると、異物７および背景９の面積、長軸および短軸が算出される。
【００７３】
画像処理ツール６２は、ステップＳ３０６の特徴計算処理で算出された各黒オブジェクトの特徴値にもとづいて、黒オブジェクトが異物かどうかの判定する異物有無確認処理を実行する（ステップＳ３０７）。ステップＳ３０７の処理で異物かどうかの判定を行うに場合に、予め異物として判定するための異物の面積、長軸および短軸の上下限をしきい値として設定しておく。ステップＳ３０７の異物有無確認処理では、ステップＳ３０６の特徴計算処理で算出された各黒オブジェクトの面積、長軸および短軸の値が、面積、長軸および短軸の全てのしきい値内に入っていた場合に、黒オブジェクトを異物７として判定する。算出された全ての黒オブジェクトの面積、長軸または短軸の値が、事前に設定したしきい値内に入っていない場合には、異物なしと判定される。異物なしと判定された場合には、ステップＳ３０８の処理を実行しない。
【００７４】
異物７が検出された場合に、画像処理ツール６２は、異物排除処理を実行する（ステップＳ３０８）。すなわち、異物７と判定された黒オブジェクトを排除するための処理を実施する。黒画素で構成されたオブジェクトを排除するための処理は、異物７のオブジェクト内の各画素値を０から２５５に書き換える処理である。異物排除処理が実行されると、異物７の黒画素が白画素になり、図２（ｂ）に示されたように、アライメントマーク２の内部の異物７が排除された画像になる。
【００７５】
その後、ステップＳ３０９〜Ｓ３１２の一般的な重心検出方法を実施する。ステップＳ３０９の白オブジェクト抽出処理では、画像処理ツール６２は、異物７が排除された２値化画像１の画像データを対象にして、画像処理によって近傍ピクセルをグループ化してオブジェクトを構築する。本実施例では、アライメントマーク２の画素は白なので、白画素のみで構成されたオブジェクトのみを抽出する。図２（ｂ）に示された例では、白オブジェクトは、アライメントマーク２のみである。
【００７６】
ステップＳ３１０の特徴計算処理では、画像処理ツール６２は、アライメントマーク２の重心６、面積５、長軸３、短軸４および真円度（長軸３と短軸４の比率）を算出する。ステップＳ３１１のアライメントマーク有無確認処理では、ステップＳ３１０の特徴計算処理で算出された面積５、長軸３、短軸４および真円度の値が、予め設定されている面積５、長軸３、短軸４および真円度の全てのしきい値の範囲内に入っているかどうか確認する。面積５、長軸３、短軸４および真円度の値が全てしきい値の範囲内に入っていれば、アライメントマーク２の形状は問題ないと判断し、ステップＳ３１０の特徴計算処理で算出した重心６をアライメントマーク２の重心６として採用し（ステップＳ３１２）、重心検出を終了する。面積５、長軸３、短軸４または真円度の値がしきい値の範囲内に入っていない場合には、アライメントマーク２が検出できなかった状態で重心検出を終了する。
【００７７】
第１の実施例では、アライメントマーク２の内部に異物７が存在していたり、アライメントマーク２の内部に欠損がある場合に、異物７や欠損が検出され、アライメントマーク２から異物７や欠損（画素値が「０」である欠損）が排除される。よって、基板熱圧着装置１００は、アライメントマーク２の重心を正確に決定することができ、その結果、正確な基板の位置合わせを行うことができる。
【００７８】
実施例２．
次に、第２の実施形態のアライメントマーク画像認識方法が適用された第２実施例（実施例２）としての基板熱圧着装置を説明する。基板熱圧着装置の構成は、図５に示された構成と同じである。基板熱圧着装置においてアライメントマーク画像認識方法を実行する部分の構成は、図６に示された構成と同じである。熱圧着対象の基板は、図７に示されたような基板である。また、基板熱圧着装置において、基板Ａ７６と基板Ｂ７１とを位置合わせする処理は、図８に示された処理と同じである。
【００７９】
第２実施例では、重心検出処理（アライメントマーク重心位置を検出する処理）は、図１１のフローチャートに示すように実行される。重心検出処理において、アライメントマーク画像取り込み処理が実行される（ステップＳ４０２）。すなわち、アライメントマーク２の画像がハーフミラー７４を介してカメラ５４に取り込まれる。そして、ＰＣ５２における画像処理ツール６２は、前処理を実行する（ステップＳ４０３）。すなわち、必要に応じて、重心検出のし易い状態にするための画像処理（輝度調整やコントラスト調整等）を行う。なお、前処理を行わなくてもよい。
【００８０】
次いで、画像処理ツール６２は、２値化処理を実行する（ステップＳ４０４）。すなわち、前処理を行った画像の画像データを２値化する。２値化する際のしきい値を、アライメントマーク２とそれ以外の部分とが明確に区別される値に設定する。
【００８１】
そして、画像処理ツール６２は、エッジ検出処理（ステップＳ４０５）を実行する。すなわち、アライメントマーク２の輪郭と異物７および背景９との境目になるポイントを求める。図３（ｂ）に示されたように、仮中心Ａ１０とＡ’の間を繋ぐ直線を引くと、直線上に、異物７との境目にぶつかるポイントが出てくる。このポイントは、アライメントマーク２の白画素から異物７の黒画素に変化するポイントである。図３（ｂ）には、仮中心Ａ１０と点Ａ’と間の１箇所のみでエッジ１１が検出されている様子が示されているが、同様の処理（アライメントマーク２の白画素から異物７の黒画素に変化するポイントを探す処理）を、仮中心Ａ１０からアライメントマーク２と異物７および背景９との境目全てに対して実行すると、図３（ｄ）に示すように、アライメントマーク２の外郭におけるエッジａからエッジｎで表されているエッジ１１が検出される。
【００８２】
画像処理ツール６２は、検出したエッジ１１の画像上の位置を、仮中心Ａ１０の座標（Ｘ０，Ｙ０）とともにＸＹ座標（Ｘｎ，Ｙｎ）として記憶する。そして、アライメントマーク２の外郭における全てのエッジ１１が検出されると既知の円の最小二乗法を用いた計算処理を行う（ステップＳ４０６）。図４（ｅ）には、円の最小二乗法による計算対象になるエッジ１１と仮中心Ａ１０との位置が示されている。ステップＳ４０６の円の最小二乗法を用いた計算処理で求められた円（具体的には、円の半径）および重心は、図４（ｆ）に示す最小二乗法計算円１２および最小二乗法計算円重心１３である。
【００８３】
図４（ｆ）に示されたように、最小二乗法計算円１２は、アライメントマーク２の輪郭よりずれた箇所に位置している。ずれた理由は、アライメントマーク２の輪郭部分に存在する異物７または欠損の影響を受けたことである。この影響を排除するために、アライメントマーク２と異物７との境目にあるエッジ１１を排除すること考える。アライメントマーク２と異物７との境目にあるエッジ１１を排除するために、最小二乗法計算円１２と全てのエッジ１１との距離を計算する（ステップＳ４０７）。
【００８４】
画像処理ツール６２は、最小二乗法計算円とエッジ間の距離確認（しきい値範囲外有無）の処理を実行する（ステップＳ４０８）。すなわち、ステップＳ４０７の処理で計算された最小二乗法計算円１２とエッジ１１との間の距離を、予め設定された最小二乗法計算円とエッジとの間の距離１４に関するしきい値と比較することによって、異物７によるエッジ１１と正常な輪郭部にあるエッジ１１とを区別する。最小二乗法計算円１２と、アライメントマーク２と異物７との境目にあるエッジ１１との間の距離は、アライメントマーク２の正常な輪郭部（異物７が付着していない輪郭部）におけるエッジ１１との間の距離よりも大きいので、最小二乗法計算円とエッジとの間の距離１４に関してしきい値を設定し、最小二乗法計算円１２とエッジ１１との間の距離をしきい値と比較することによって、異物７によるエッジ１１と正常な輪郭部にあるエッジ１１とを区別することができる。
【００８５】
しきい値の範囲外のエッジ１１がない場合には、アライメントマーク２の輪郭上に異物７は存在しないとして、ステップＳ４１１に移行する。
【００８６】
しきい値の範囲外にあるエッジ１１がある場合には、画像処理ツール６２は、しきい値範囲外エッジデータを削除する処理を実行する（ステップＳ４０９）。ステップＳ４０９の処理によって、しきい値の範囲外にあるエッジ１１は削除される。図４（ｆ）に示す最小二乗法計算から除外されるエッジ１５は、最小二乗法計算円とエッジとの間の距離１４に関するしきい値の範囲から外れたエッジ１１である。
【００８７】
そして、画像処理ツール６２は、最小二乗法計算処理を実行する（ステップＳ４１０）。すなわち、しきい値の範囲外のエッジ１１のデータが削除された状態で、再度最小二乗法の計算を行う。図４（ｈ）には、最小二乗法計算から除外されるエッジ１５を除いたエッジ１１を対象にして円の最小二乗法を再度計算した結果が示されている。図４（ｈ）には、アライメントマーク２の輪郭と最小二乗法で求められた円の輪郭とが一致していることが示されている。
【００８８】
画像処理ツール６２は、最小二乗法計算円重心１３は、円の最小二乗法の計算によって求められるので、求められた最小二乗法計算円重心１３をアライメントマークの重心として採用する（ステップＳ４１１）。そして、重心検出を終了する。
【００８９】
第２の実施例では、図３（ａ）に示すようにアライメントマーク２の輪郭部に異物７が存在していたり、アライメントマーク２の輪郭部に欠損がある場合に、異物７や欠損（画素値が「０」である欠損）の影響を排除して、アライメントマーク２の重心を正確に決定することができる。
【００９０】
実施例３．
次に、第１の実施形態のアライメントマーク画像認識方法と第２の実施形態のアライメントマーク画像認識方法が適用された第２実施例（実施例２）としての基板熱圧着装置を説明する。図１２は、アライメントマークの内部および輪郭に異物が付着している状態を示す説明図である。なお、図１２（ａ）が、アライメントマークの内部および輪郭にアライメントマーク内異物３５０およびアライメントマーク輪郭上異物３５１が付着している状態を示し、図１２（ｂ）は、アライメントマークの内部の異物が排除された状態を示す。また、基板熱圧着装置において、基板Ａ７６と基板Ｂ７１とを位置合わせする処理は、図８に示された処理と同じである。
【００９１】
また、基板熱圧着装置の構成は、図５に示された構成と同じである。基板熱圧着装置においてアライメントマーク画像認識方法を実行する部分の構成は、図６に示された構成と同じである。熱圧着対象の基板は、図７に示されたような基板である。
【００９２】
図１３および図１４は、実施例３における重心検出処理（アライメントマーク重心位置を検出する処理）を示すフローチャートである。重心検出処理において、アライメントマーク画像取り込み処理が実行される（ステップＳ５０２）。すなわち、アライメントマーク２の画像がハーフミラー７４を介してカメラ５４に取り込まれる。そして、ＰＣ５２における画像処理ツール６２は、前処理を実行する（ステップＳ５０３）。前処理では、必要に応じて、重心検出のし易い状態にするための画像処理（輝度調整やコントラスト調整等）を行う。なお、前処理を行わなくてもよい。
【００９３】
次いで、画像処理ツール６２は、２値化処理を実行する（ステップＳ５０４）。すなわち、前処理を行った画像の画像データを２値化する。２値化する際のしきい値を、アライメントマーク２とそれ以外の部分とが明確に区別される値に設定する。
【００９４】
そして、画像処理ツール６２は、黒オブジェクト抽出処理（ステップＳ５０５）を実行する。すなわち、異物７を検出するための処理となる。２値化画像１を画像処理により近傍ピクセルをグループ化してオブジェクトを構築する。異物７は黒画素であるとしているので、ステップＳ５０５の処理では、黒画素のみで構成されたオブジェクトのみを抽出する。背景９も黒画素で構成されたオブジェクトになる。
【００９５】
次に、画像処理ツール６２は、特徴計算処理を実行する（ステップＳ５０６）。すなわち、ステップＳ５０５の黒オブジェクト抽出処理で抽出された黒画素のみで構成されたオブジェクトを対象にして、各オブジェクトの面積、長軸および短軸といった特徴値を算出する。図１２（ａ）に示された画像を例にすると、アライメント内異物３５０および背景９（アライメント輪郭上異物３５１を包含する。）の面積、長軸および短軸が算出される。
【００９６】
画像処理ツール６２は、ステップＳ５０６の特徴計算処理で算出された各黒オブジェクトの特徴値にもとづいて、黒オブジェクトが異物かどうかの判定する異物有無確認処理を実行する（ステップＳ５０７）。ステップＳ５０７の処理で異物かどうかの判定を行うに場合に、予め異物として判定するための異物の面積、長軸および短軸の上下限をしきい値として設定しておく。ステップＳ５０７の異物有無確認処理では、ステップＳ５０６の特徴計算処理で算出された各黒オブジェクトの面積、長軸および短軸の値が、面積、長軸および短軸の全てのしきい値内に入っていた場合に、黒オブジェクトを異物７として判定する。算出された全ての黒オブジェクトの面積、長軸または短軸の値が、事前に設定したしきい値内に入っていない場合には、異物なしと判定される。異物なしと判定された場合には、ステップＳ５０８の処理を実行しない。
【００９７】
異物７が検出された場合に、画像処理ツール６２は、異物排除処理を実行する（ステップＳ５０８）。すなわち、異物と判定された黒オブジェクトを排除するための処理を実施する。黒画素で構成されたオブジェクトを排除するための処理は、異物のオブジェクト内の各画素値を０から２５５に書き換える処理である。異物排除処理が実行されると、異物の黒画素が白画素になり、図１２（ｂ）に示すように、アライメントマーク異物３５０が排除された画像になる。すなわち、アライメントマーク２における異物は、アライメントマーク輪郭上異物３５１のみになる。
【００９８】
そして、画像処理ツール６２は、エッジ検出処理（ステップＳ５０９）を実行する。すなわち、アライメントマーク２の輪郭と異物７および背景９との境目になるポイントを求める。図３（ｂ）に示されたように、仮中心Ａ１０とＡ’の間を繋ぐ直線を引くと、直線上に、異物７との境目にぶつかるポイントが出てくる。このポイントは、アライメントマーク２の白画素から異物７の黒画素に変化するポイントである。図３（ｂ）には、仮中心Ａ１０と点Ａ’と間の１箇所のみでエッジ１１が検出されている様子が示されているが、同様の処理（アライメントマーク２の白画素から異物７の黒画素に変化するポイントを探す処理）を、仮中心Ａ１０からアライメントマーク２と異物７および背景９との境目全てに対して実行すると、図３（ｄ）に示すように、アライメントマーク２の外郭におけるエッジａからエッジｎで表されているエッジ１１が検出される。
【００９９】
画像処理ツール６２は、検出したエッジ１１の画像上の位置を、仮中心Ａ１０の座標（Ｘ０，Ｙ０）とともにＸＹ座標（Ｘｎ，Ｙｎ）として記憶する。そして、アライメントマーク２の外郭における全てのエッジ１１が検出されると既知の円の最小二乗法を用いた計算処理を行う（ステップＳ５１０）。図４（ｅ）には、円の最小二乗法による計算対象になるエッジ１１と仮中心Ａ１０との位置が示されている。ステップＳ５１０の円の最小二乗法を用いた計算処理で求められた円および重心は、図４（ｆ）に示す最小二乗法計算円１２および最小二乗法計算円重心１３である。
【０１００】
図４（ｆ）に示されたように、最小二乗法計算円１２は、アライメントマーク２の輪郭よりずれた箇所に位置している。ずれた理由は、アライメントマーク２の輪郭部分に存在する異物７または欠損の影響を受けたことである。この影響を排除するために、アライメントマーク２と異物７との境目にあるエッジ１１を排除すること考える。アライメントマーク２と異物７との境目にあるエッジ１１を排除するために、最小二乗法計算円１２と全てのエッジ１１との距離を計算する（ステップＳ５１１）。
【０１０１】
画像処理ツール６２は、最小二乗法計算円とエッジ間の距離確認（しきい値範囲外有無）の処理を実行する（ステップＳ５１２）。すなわち、ステップＳ５１１の処理で計算された最小二乗法計算円１２とエッジ１１との間の距離を、予め設定された最小二乗法計算円とエッジとの間の距離１４に関するしきい値と比較することによって、異物７によるエッジ１１と正常な輪郭部にあるエッジ１１とを区別する。
【０１０２】
しきい値の範囲外のエッジ１１がない場合には、アライメントマーク２の輪郭上に異物７は存在しないとして、ステップＳ５１５に移行する。
【０１０３】
しきい値の範囲外にあるエッジ１１がある場合には、画像処理ツール６２は、しきい値範囲外エッジデータを削除する処理を実行する（ステップＳ５１３）。ステップＳ５１３の処理によって、しきい値の範囲外にあるエッジ１１は削除される。図４（ｆ）に示す最小二乗法計算から除外されるエッジ１５は、最小二乗法計算円とエッジとの間の距離１４に関するしきい値の範囲から外れたエッジ１１である。
【０１０４】
そして、画像処理ツール６２は、最小二乗法計算処理を実行する（ステップＳ５１４）。すなわち、しきい値の範囲外のエッジ１１のデータが削除された状態で、再度最小二乗法の計算を行う。図４（ｈ）には、最小二乗法計算から除外されるエッジ１５を除いたエッジ１１を対象にして円の最小二乗法を再度計算した結果が示されている。図４（ｈ）には、アライメントマーク２の輪郭と最小二乗法で求められた円の輪郭とが一致していることが示されている。
【０１０５】
画像処理ツール６２は、最小二乗法計算円重心１３は、円の最小二乗法の計算によって求められるので、求められた最小二乗法計算円重心１３をアライメントマークの重心として採用する（ステップＳ５１５）。そして、重心検出を終了する。
【０１０６】
第３の実施形態では、図１２（ａ）に示すように、アライメントマーク２の内部に異物７等が存在し、かつ、アライメントマーク２の輪郭部に異物７等が存在していた場合に、異物７や欠損（画素値が「０」である欠損）の影響を排除して、アライメントマーク２の重心を正確に決定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明を、二つの基板を熱圧着する基板熱圧着装置や電子部品を実装する実装機等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明によるアライメントマーク画像認識装置の主要部を示すブロック図である。
【図２】アライメントマークの内部に存在する異物を排除する方法を示す説明図である。
【図３】アライメントマークの内部に存在する異物を排除する方法を示す説明図である。
【図４】アライメントマークの内部に存在する異物を排除する方法を示す説明図である。
【図５】基板熱圧着装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】基板熱圧着装置においてアライメントマーク画像認識方法を実行する部分を示すブロック図である。
【図７】熱圧着対象の基板を示す説明図である。
【図８】基板位置合わせ状態を示す説明図である。
【図９】基板位置合わせ処理を示すフローチャートである。
【図１０】第１実施例におけるアライメントマーク重心位置を検出する処理を示すフローチャートである。
【図１１】第２実施例におけるアライメントマーク重心位置を検出する処理を示すフローチャートである。
【図１２】アライメントマークの内部および輪郭に異物が付着している状態を示す説明図である。
【図１３】第３実施例におけるアライメントマーク重心位置を検出する処理を示すフローチャートである。
【図１４】第３実施例におけるアライメントマーク重心位置を検出する処理を示すフローチャートである。
【図１５】一般的なアライメントマーク画像認識方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１    ２値化画像
２    アライメントマーク
３    長軸
４    短軸
５    アライメントマーク面積
６    アライメントマーク重心
７    異物
８    欠損
９    背景
１０  仮中心Ａ
１１  エッジ
１２  最小二乗法計算円
１３  最小二乗法計算円重心
１４  最小二乗法計算円とエッジ間の距離
１５  最小二乗法計算から除外されるエッジ
１６  サンプリング角度θ
５１  モニタ
５２  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
５３  画像入力装置
５４  カメラ
５５  モータ制御装置
５６  モータ
５７  ヒータコントローラ
５８  ヒータユニット
５９  入出力制御装置
６０  入出力機器
６１  照明
６２  画像処理ツール
７０  ＸＹθ軸モータ
７１  基板Ｂ
７２  リング照明Ｂ
７３  ハーフミラーユニット
７４  ハーフミラー
７５  リング照明Ａ
７６  基板Ａ
７７  ＸＹ軸モータ
７８  上側光軸
７９  下側光軸
９１  基板Ａ左アライメントマーク
９２  基板Ａ右アライメントマーク
９３  基板Ａ左右アライメントマーク間中心位置
９４  基板Ａ端子
９５  熱硬化樹脂テープ
９６  基板Ｂ左アライメントマーク
９７  基板Ｂ右アライメントマーク
９８  基板Ｂ左右アライメントマーク間中心位置
９９  基板Ｂ端子
１００  基板熱圧着装置
１０１  撮像手段
１０２  ２値化手段
１０３  領域特徴値算出手段
１０４  判定手段
１０５  画素値変換手段
１０６  重心決定手段
１０８  輪郭検出手段
１０９  重心決定手段
２００，２１０  アライメントマーク画像認識装置
３５０  アライメント内異物
３５１  アライメント輪郭上異物
【図１】
2010061201.tif 000003
【図２】
2010061201.tif 000004
【図３】
2010061201.tif 000005
【図４】
2010061201.tif 000006
【図５】
2010061201.tif 000007
【図６】
2010061201.tif 000008
【図７】
2010061201.tif 000009
【図８】
2010061201.tif 000010
【図９】
2010061201.tif 000011
【図１０】
2010061201.tif 000012
【図１１】
2010061201.tif 000013
【図１２】
2010061201.tif 000014
【図１３】
2010061201.tif 000015
【図１４】
2010061201.tif 000016
【図１５】
2010061201.tif 000017