(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の画像データから線形状物を検出する線形状物検出装置であって、
前記検査対象物に照明光を照射するための照明系と、
前記検査対象物から反射光を取り込んで画像データを生成する撮像手段と、
該撮像手段で生成された前記画像データを濃淡値で表した濃淡画像データとして記憶する濃淡画像データ記憶手段と、
該濃淡画像データ記憶手段に記憶されている前記濃淡画像データに基づいて濃淡プロファイルを作成する濃淡プロファイル作成手段と、
該濃淡プロファイル作成手段で作成された前記濃淡プロファイルに基づいて前記検査対象物の特徴を検出することにより、前記線形状物を検出する線形状物検出手段とを備えてなると共に、
前記撮像手段と前記検査対象物を結ぶ軸に対して前記照明系が同軸に又は対称に配置され、
前記線形状物検出手段は、
前記濃淡プロファイル作成手段で作成された前記濃淡プロファイルの中から、所定の長さの区間について、濃淡の対称性を判定し検出することで、前記線形状物を検出することを特徴とする線形状物検出装置。
【請求項２】
前記線形状物検出手段は、
前記検査対象物に対する入射光と前記反射光との軸がほぼ一致するような構成において、断面形状がほぼ円である線形状物を検査対象物としたときに、前記濃淡プロファイルの線形状物の特徴を有する前記区間内で対称性を持ち、かつ濃淡値が区間の中央で大きく前記区間の両端で小さくなることを利用して、前記濃淡プロファイルに基づいて前記検査対象物の特徴を検出することにより、前記線形状物を検出する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の線形状物検出装置。
【請求項３】
前記濃淡プロファイル作成手段は、
前記濃淡画像データ中の一次元方向の位置と濃淡値の関係をプロットすることで前記濃淡プロファイルを作成する構成とされていることを特徴とする請求項１又は２記載の線形状物検出装置。
【請求項４】
前記濃淡プロファイル作成手段は、
前記濃淡画像データの一部又は全部を所定の平面上の一方向に投影し、投影後の位置と該位置での投影値との関係をプロットすることで前記濃淡プロファイルを作成する構成とされていることを特徴とする請求項１又は２記載の線形状物検出装置。
【請求項５】
前記線形状物検出手段は、
前記濃淡プロファイルにおける前記線形状物の径に基づいて、当該線形状物の特徴を有する前記区間の長さを算出する構成とされていることを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載の線形状物検出装置。
【請求項６】
前記線形状物検出手段は、
前記濃淡プロファイルにおける前記線形状物の径に基づいて算出される長さの前記区間で当該線形状物を検出し、前記区間内の点が対称となる対称中心点を前記線形状物の一部とする構成とされていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の線形状物検出装置。
【請求項７】
前記線形状物検出手段は、
前記濃淡プロファイルを微分して微分プロファイルを作成すると共に、該微分プロファイルにおける前記線形状物の径に基づいて算出される長さの前記区間で対称性を検出し、この対称の中心点を前記線形状物の一部とする構成とされていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の線形状物検出装置。
【請求項８】
前記線形状物検出手段は、
前記線形状物の特徴を表す部分を含む基準プロファイルが設けられ、
前記濃淡プロファイル、又は該濃淡プロファイルを微分して得られる微分プロファイルのいずれか一方又は両方を取得し、取得されたプロファイルと前記基準プロファイルとの一致度が高くなる前記区間を検出し、この区間内の点を前記線形状物の一部とする構成とされていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の線形状物検出装置。
【請求項９】
照明系と撮像手段とを備え、検査対象物の画像データから線形状物を検出する線形状物検出装置に用いられる線形状物検出方法であって、
前記照明系が前記検査対象物に照明光を照射する照射処理と、
前記撮像手段が前記検査対象物から反射光を取り込んで画像データを生成する撮像処理と、
該撮像処理で生成された前記画像データを濃淡値で表した濃淡画像データとして記憶する濃淡画像データ記憶処理と、
該濃淡画像データ記憶処理で記憶した前記濃淡画像データに基づいて濃淡プロファイルを作成する濃淡プロファイル作成処理と、
該濃淡プロファイル作成処理で作成した前記濃淡プロファイルに基づいて前記検査対象物の特徴を検出することにより、前記線形状物を検出する線形状物検出処理とを行うと共に、
前記撮像手段と前記検査対象物を結ぶ軸に対して前記照明系を同軸に又は対称に配置し、
前記線形状物検出処理では、
前記濃淡プロファイル作成手段で作成された前記濃淡プロファイルの中から、所定の長さの区間について、濃淡の対称性を判定し検出することで、前記線形状物を検出することを特徴とする線形状物検出方法。
【請求項１０】
前記線形状物検出処理では、
前記検査対象物に対する入射光と前記反射光との軸がほぼ一致するような構成において、断面形状がほぼ円である線形状物を検査対象物としたときに、前記濃淡プロファイルの線形状物の特徴を有する前記区間内で対称性を持ち、かつ濃淡値が区間の中央で大きく前記区間の両端で小さくなることを利用して、前記濃淡プロファイルに基づいて前記検査対象物の特徴を検出することにより、前記線形状物を検出することを特徴とする請求項９記載の線形状物検出方法。
【請求項１１】
前記濃淡プロファイル作成処理では、
前記濃淡画像データ中の一次元方向の位置と濃淡値の関係をプロットすることで前記濃淡プロファイルを作成することを特徴とする請求項９又は１０記載の線形状物検出方法。
【請求項１２】
前記濃淡プロファイル作成処理では、
前記濃淡画像データの一部又は全部を所定の平面上の一方向に投影し、投影後の位置と該位置での投影値との関係をプロットすることで前記濃淡プロファイルを作成することを特徴とする請求項９又は１０記載の線形状物検出方法。
【請求項１３】
前記線形状物検出処理では、
前記濃淡プロファイルにおける前記線形状物の径に基づいて、当該線形状物の特徴を有する前記区間の長さを算出する算出することを特徴とする請求項９、１０、１１又は１２記載の線形状物検出方法。
【請求項１４】
前記線形状物検出処理では、
前記濃淡プロファイルにおける前記線形状物の径に基づいて算出される長さの前記区間で当該線形状物を検出し、前記区間内の点が対称となる対称中心点を前記線形状物の一部とすることを特徴とする請求項９、１０、１１、１２又は１３記載の線形状物検出方法。
【請求項１５】
前記線形状物検出処理では、
前記濃淡プロファイルを微分して微分プロファイルを作成すると共に、該微分プロファイルにおける前記線形状物の径に基づいて算出される長さの前記区間で対称性を検出し、この対称の中心点を前記線形状物の一部とすることを特徴とする請求項９、１０、１１、１２又は１３記載の線形状物検出方法。
【請求項１６】
前記線形状物の特徴を表す部分を含む基準プロファイルを設けておき、
前記線形状物検出処理では、
前記濃淡プロファイル、又は該濃淡プロファイルを微分して得られる微分プロファイルのいずれか一方又は両方を取得し、取得されたプロファイルと前記基準プロファイルとの一致度が高くなる前記区間を検出し、この区間内の点を前記線形状物の一部とすることを特徴とする請求項９、１０、１１、１２又は１３記載の線形状物検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、線形状物検出装置、及び該線形状物検出装置に用いられる線形状物検出方法に係り、たとえば、半導体部品の製造工程において線形状のボンディングワイヤを光学的に検出する場合などに用いて好適な線形状物検出装置、及び該線形状物検出装置に用いられる線形状物検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体部品のうち、特に、半導体チップとインナリードとがボンディングワイヤを介して接続される半導体部品では、その製造工程で線形状のボンディングワイヤの状態を検査する必要がある。このため、ボンディングワイヤを光学的に検出する装置が製作されているが、同装置では、ボンディングワイヤの画像の最も焦点が合う位置にボンディングワイヤの一部があり、かつ焦点が合う位置で濃淡値が大きいことが利用されて検出される。
【０００３】
この種の関連する技術としては、たとえば、特許文献１に記載されたワイヤ検査装置がある。
このワイヤ検査装置では、リング照明及び同軸落斜照明によりボンディングワイヤに光が照射され、真上に設置された撮像手段で反射光が濃淡画像として撮像される。この場合、たとえば図１５に示すように、ボンディングワイヤ１により半導体チップ１ａとインナリード１ｂとが接続された状態で、ｘｙ座標を変えずに撮像手段をｚ方向に移動させることにより、同ボンディングワイヤ１の画像が複数枚取得される。次に、異なる高さで取得された複数枚の画像の濃淡値が加算され、図１６（Ａ）に示すような加算結果に対し、図１６（Ｂ）に示すボンディングワイヤを横切る方向の断面において加算値が最大となる位置が検出される。そして、断面を移動させて同様の検出が行われ、加算最大値の軌跡が作成される。次に、図１７（Ａ）に示すように、加算最大値の軌跡に対して所定の幅をもたせた範囲内を検索領域とする。各高さで取得した画像において検索範囲内で濃淡値が最大となる位置を、その高さにおける線形状物の検出点とする。各々の高さの画像における検出点をつなぎ合わせることにより、図１７（Ｂ）に示すように、線形状物の軌跡が求められる。
【０００４】
このワイヤ検査装置では、撮像手段をｚ方向に移動させて取得した複数枚の画像は、それぞれボンディングワイヤの異なった箇所で焦点が合い、焦点が合った箇所で濃淡値が大きくなるという特徴がある。従って、複数枚画像の濃淡値を加算し、ボンディングワイヤを横切る方向の断面において加算値が最大となる位置は、ほぼボンディングワイヤの位置となる。この位置からある幅をもたせた検索領域を設定し、各画像における検索領域内での濃淡最大値がボンディングワイヤの位置となる。
【０００５】
また、特許文献２に記載された電子部品のリード幅検出位置決定装置では、電子部品の画像データに基づいて当該電子部品のリード幅を検出する処理がリードの付け根（又は先端）から当該リードの長さ方向に所定の走査ピッチで繰り返されることにより、当該リードの付け根から先端までの各走査位置のリード幅検出値を連ねたプロファイルが作成される。この後、各走査位置のリード幅検出値の差分が連続して所定の閾値以内であるか否かが判定され、これらの差分が連続して閾値以内である区間が、リード幅検出値が連続してほぼ一定となるリード幅安定区間として検出される。この後、リード幅安定区間の中央の位置がリード幅検出位置として決定される。
【０００６】
また、特許文献３に記載された部品位置認識装置では、電子部品の濃淡画像が部品画像記憶手段に格納される。リード位置演算手段により、上記部品画像記憶手段内における、電子部品画像の少なくとも２つのリードのそれぞれ全体画像を別々に含むように設定された複数の領域内の画像データに基づいて、各領域内のリードの位置が求められる。部品位置算出手段により、上記リード位置演算手段により求められた各領域内のリードの位置に基づいて、電子部品の位置が求められる。
【０００７】
また、特許文献４に記載されたボンディングワイヤの認識方法では、ワイヤの明るさの状態に応じたいくつかのプロファイルデータが、予めパターンデータとしてパターン記憶部に記憶されている。そして、カメラにより実際に撮像されたワイヤのプロファイルデータが画像処理部により求められ、このプロファイルデータと上記各パターンデータとの相関値が、相関関数演算部によりそれぞれ算出される。こうして、各パターンデータ毎に求められた相関値のうち、最も高い相関値を示したときのパターンデータのＸ座標の中心座標が、その地点におけるワイヤの中心位置として、位置検出部にて検出される。
【特許文献１】特開平０６−１０２０２４号公報（要約書、図４、図５、図８）
【特許文献２】特開２００７−１４２０３９号公報（要約書、図５）
【特許文献３】特開平０８−１７２３００号公報（要約書、図１）
【特許文献４】特開平０９−０６１１３３号公報（要約書、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記各文献に記載された技術では、次のような問題点があった。
すなわち、特許文献１に記載されたワイヤ検査装置では、線形状物の下側の素材が金属などの反射率の大きい材質である場合や、検出対象の線形状物付近に線形状物以外の物体が存在する場合、複数画像の加算グラフの断面における最大値が線形状物に対応する値と一致しないことがあり、線形状物が正確に検出されないという問題点がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載されたリード幅検出位置決定装置は、背景の影響を考慮したものではないので、上記の問題点は、改善されない。
【００１０】
また、特許文献３記載された部品位置認識装置では、上記特許文献２と同様に、背景の影響が考慮されていないので、上記の問題点は、改善されない。
【００１１】
特許文献４記載されたボンディングワイヤの認識方法では、位置検出部でワイヤの中心位置が検出されるが、上記特許文献２と同様に、背景の影響が考慮されていないので、上記の問題点は、改善されない。
【００１２】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、線形状物を含む画像から背景の影響を受けずに線形状物のみを正確に検出することができる線形状物検出装置、及び該線形状物検出装置に用いられる線形状物検出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、この発明の第１の構成は、検査対象物の画像データから線形状物を検出する線形状物検出装置に係り、前記検査対象物に照明光を照射するための照明系と、前記検査対象物から反射光を取り込んで画像データを生成する撮像手段と、該撮像手段で生成された前記画像データを濃淡値で表した濃淡画像データとして記憶する濃淡画像データ記憶手段と、該濃淡画像データ記憶手段に記憶されている前記濃淡画像データに基づいて濃淡プロファイルを作成する濃淡プロファイル作成手段と、該濃淡プロファイル作成手段で作成された前記濃淡プロファイルに基づいて前記検査対象物の特徴を検出することにより、前記線形状物を検出する線形状物検出手段とを備えてなると共に、前記撮像手段と前記検査対象物を結ぶ軸に対して前記照明系が同軸に又は対称に配置され、前記線形状物検出手段は、前記濃淡プロファイル作成手段で作成された前記濃淡プロファイルの中から、所定の長さの区間について、濃淡の対称性を判定し検出することで、前記線形状物を検出することを特徴としている。
【００１４】
この発明の第２の構成は、照明系と撮像手段とを備え、検査対象物の画像データから線形状物を検出する線形状物検出装置に用いられる線形状物検出方法に係り、前記照明系が前記検査対象物に照明光を照射する照射処理と、前記撮像手段が前記検査対象物から反射光を取り込んで画像データを生成する撮像処理と、該撮像処理で生成された前記画像データを濃淡値で表した濃淡画像データとして記憶する濃淡画像データ記憶処理と、該濃淡画像データ記憶処理で記憶した前記濃淡画像データに基づいて濃淡プロファイルを作成する濃淡プロファイル作成処理と、該濃淡プロファイル作成処理で作成した前記濃淡プロファイルに基づいて前記検査対象物の特徴を検出することにより、前記線形状物を検出する線形状物検出処理とを行うと共に、前記撮像手段と前記検査対象物を結ぶ軸に対して前記照明系を同軸に又は対称に配置し、前記線形状物検出処理では、前記濃淡プロファイル作成手段で作成された前記濃淡プロファイルの中から、所定の長さの区間について、濃淡の対称性を判定し検出することで、前記線形状物を検出することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の構成によれば、検査対象物に照明光が照射され、反射光が取り込まれて画像データが生成されると共に同画像データを濃淡値で表した濃淡画像データが生成され、同濃淡画像データに基づいて作成された濃淡プロファイルに基づいて、上記検査対象物の特徴が検出されるので、背景に影響されずに線形状物のみを正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
検査対象物に照明光を照射するための光源と、同検査対象物による反射光を取り込んで画像データを生成する撮像手段と、同撮像手段で生成された前記画像データを濃淡値で表した濃淡画像データとして記憶する濃淡画像データ記憶手段と、同濃淡画像データ記憶手段で記憶されている前記濃淡画像データに基づいて濃淡プロファイルを作成する濃淡プロファイル作成手段と、同濃淡プロファイル作成手段で作成された前記濃淡プロファイルの特徴が、前記光源と前記撮像手段の配置に応じて決定されることを利用して、前記濃淡プロファイルに基づいて、同検査対象物の特徴を検出することにより、線形状物を検出する線形状物検出手段とを備えてなる線形状物検出装置、及び同線形状物検出装置に用いられる線形状物検出方法を提供する。
【００１７】
また、この発明では、前記線形状物検出手段が、前記撮像手段と前記検査対象物を結ぶ軸に対し前記照明が対称に配置される構成において、前記濃淡プロファイルの線形状物の特徴を有する区間内で対称性を持つことを利用して、前記濃淡プロファイルに基づいて前記検査対象物の特徴を検出することにより、前記線形状物を検出する構成とされている。
【００１８】
また、この発明では、前記線形状物検出手段は、前記検査対象物に対する入射光と前記反射光との軸がほぼ一致するような構成において、断面形状がほぼ円である線形状物を検査対象物としたときに、前記濃淡プロファイルの線形状物の特徴を有する区間内で対称性を持ち、かつ濃淡値が区間の中央で大きく区間の両端で小さくなることを利用して、前記濃淡プロファイルに基づいて前記検査対象物の特徴を検出することにより、前記線形状物を検出する構成とされている。
【００１９】
また、この発明では、前記濃淡プロファイル作成手段は、前記濃淡画像データ中の一次元方向の位置と濃淡値の関係をプロットすることで前記濃淡プロファイルを作成する構成とされている。
【００２０】
また、この発明では、前記濃淡プロファイル作成手段は、前記濃淡画像データの一部又は全部を所定の平面上の一方向に投影し、投影後の位置と該位置での投影値との関係をプロットすることで前記濃淡プロファイルを作成する構成とされている。
【００２１】
また、この発明では、線形状物検出手段は、濃淡プロファイルにおける線形状物の径に基づいて、当該線形状物の特徴を有する区間の長さを算出する構成とされている。
【００２２】
また、この発明では、線形状物検出手段は、濃淡プロファイルにおける線形状物の径に基づいて算出される長さの区間で当該線形状物を検出し、前記区間内の点が対称となる対称中心点を線形状物の一部とする構成とされている。
【００２３】
また、この発明では、線形状物検出手段は、濃淡プロファイルを微分して微分プロファイルを作成すると共に、同微分プロファイルにおける線形状物の径に基づいて算出される長さの区間で対称性を検出し、この対称の中心点を線形状物の一部とする構成とされている。
【００２４】
また、この発明では、線形状物検出手段は、線形状物の特徴を表す部分を含む基準プロファイルが設けられ、濃淡プロファイル、又は同濃淡プロファイルを微分して得られる微分プロファイルのいずれか一方又は両方を取得し、取得されたプロファイルと基準プロファイルとの一致度が高くなる区間を検出し、この区間内の点を線形状物の一部とする構成とされている。
【実施例１】
【００２５】
図１は、この発明の第１の実施例である線形状物検出装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
この例の線形状物検出装置は、同図に示すように、線形状物１１を検出するための装置であり、照明１２と、カメラ１３と、ハーフミラー１４と、濃淡画像記憶部１５と、濃淡プロファイル作成部１６と、線形状物検出部１７と、検出結果結合部１８とから構成されている。線形状物１１は、たとえば、半導体部品中の半導体チップとインナリードとを接続するためのボンディングワイヤである。照明１２は、たとえばＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード）やハロゲンランプなどを光源として構成され、線形状物１１に照明光を照射するためのものである。
【００２６】
ハーフミラー１４は、照明１２の出射光を反射して線形状物１１に入射光ｉを照射すると共に、反射光ｊを通過させてカメラ１３へ送出する。特に、この実施例では、照明１２及びハーフミラー１４により、線形状物１１に対する入射光ｉと反射光ｊとの軸がほぼ一致するように構成されている。カメラ１３は、線形状物１１で反射された反射光ｊを取り込んで画像データｖｄを生成する。濃淡画像記憶部１５は、たとえば、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成され、カメラ１３で生成された画像データｖｄを濃淡値で表した濃淡画像データｖｅとして記憶する。
【００２７】
濃淡プロファイル作成部１６は、濃淡画像記憶部１５で記憶されている濃淡画像データｖｅに基づいて濃淡プロファイルｖｐを作成する。線形状物検出部１７は、濃淡プロファイル作成部１６で作成された濃淡プロファイルｖｐに基づいて、線形状物１１の座標ｖｃを検出結果として出力する。特に、この実施例では、線形状物検出部１７は、線形状物１１の径に基づいて算出された当該線形状物１１の特徴を有する区間から線形状物１１を検出する。検出結果結合部１８は、複数のプロファイルの各々において、線形状物検出部１７を使用して検出された線形状物１１を結合することにより、線形状物１１を軌跡として検出する。
【００２８】
濃淡プロファイルの形状は、照明１２とカメラ１３の位置関係により決定される。特に、たとえば、照明１２とカメラ１３がほぼ同軸となるような配置、また、たとえば、カメラ１３と線形状物１１を結ぶ線を対称軸とし、軸に対してほぼ対称となるような複数個の照明１２の配置により、対称性を持つ濃淡プロファイルが得られる。
【００２９】
図２は、線形状物１１への光の入射と線形状物からの反射をほぼ同軸とした場合の光の反射の状態及び濃淡プロファイルとの関係を説明する図、図３は、図１の線形状物検出装置の動作を説明するフローチャート、図４は、濃淡プロファイルの作成例を説明する図、図５は、濃淡画像から濃淡プロファイルを作成するための領域の切り出しについて説明する図、図６は、切り出した画像と濃淡プロファイルとの関係、及び線形状物１１の検出を説明する図、図７は、線形状物１１の特徴を表す範囲について説明する図、及び、図８が、線形状物１１を検出する動作を説明するフローチャートである。
これらの図を参照して、この例の線形状物検出装置に用いられる線形状物検出方法の処理内容について説明する。
この線形状物検出装置では、照明１２の光源により線形状物１１に照明光（入射光ｉ）が照射され（照射処理）、線形状物１１で反射された反射光ｊをカメラ１３で取り込んで画像データｖｄが生成される（撮像処理）。撮像処理で生成された画像データｖｄは、濃淡値で表した濃淡画像データｖｅとして濃淡画像データ記憶部１５に記憶され（濃淡画像データ記憶処理）、この濃淡画像データ記憶処理で記憶されている濃淡画像データｖｅに基づいて濃淡プロファイル作成部１６で濃淡プロファイルｖｐが作成される（濃淡プロファイル作成処理）。そして、濃淡プロファイル作成処理で作成された濃淡プロファイルｖｐに基づいて、線形状物検出部１７で線形状物１１の特徴を検出することにより、線形状物１１が検出される（線形状物検出処理）。また、上記線形状物検出処理では、線形状物１１の径に基づいて、当該線形状物１１の特徴を有する区間の長さが算出される。
【００３０】
すなわち、図３に示すように、まず、照明１２からハーフミラー１４を経て線形状物１１に入射光ｉが照射され（ステップＡ１）、反射光ｊが画像としてカメラ１３に取り込まれる（ステップＡ２）。ここで、光の反射には、正反射及び拡散反射がある。正反射は、入射光に対し、入射面と垂直な軸に関して対称となる方向へ反射する光であり、また、拡散反射は、さまざまな角度に反射する光である。たとえば、金属は、正反射の性質が強い素材である。図２に示すように、真上から照射した光は、線形状物１１の表面への入射角度が０度に近い面では０度に近い角度で強い正反射光としてカメラ１３に届き、拡散反射成分も、ごく僅かであるがカメラ１３に届く。一方、線形状物１１の側面部分のように、０度から大きく外れた角度で入射した光のうち、正反射光はカメラ１３側には反射せず、ごく僅かな拡散反射光だけがカメラ１３に届く。このため、たとえば線形状物１１への光の入射と線形状物からの反射をほぼ同軸とした場合、得られる濃淡画像は、線形状物１１の中央部分では明るく、側面部分では暗いという特徴がある。なお、この特徴は、入射光と反射光が完全に同軸の場合でも、また照明とカメラを近接して設置する等で入射光と反射光の角度が多少異なる場合でも得られる。また、金属に限らず正反射成分の強い素材では同様の性質がある。
【００３１】
線形状物１１から反射された光（反射光ｊ）はカメラ１３の受光素子で受光され、画像データｖｄに変換される。画像データｖｄは、濃淡画像記憶部１５で濃淡画像データｖｅとして記憶される。ここで、画像は複数の画素からなり、各座標における画素の濃淡値は、受光素子内の各座標で受けた光量と対応する。画素の明るさは、濃淡値を視覚的に表示したものである。たとえば、０〜２５５の濃淡値で表される画像では、線形状物１１からの光の反射が強い箇所では、２５５に近い濃淡値となり、白く表示される。一方、線形状物１１からの光の反射が少ない箇所では、０に近い濃淡値となり、黒く表示される。
【００３２】
濃淡プロファイル作成部１６では、濃淡画像記憶部１５で記憶されている濃淡画像データｖｅに基づいて濃淡プロファイルｖｐが作成される（ステップＡ３，Ａ４）。濃淡プロファイルは、画像中の一次元方向の座標における濃淡値を表したものであり、たとえば、図２に示すように、横軸に座標、及び縦軸に濃淡値がプロットされたグラフである。この場合、たとえば、図４（ａ）中の領域Ｐのように、画像中における幅１画素の濃淡から濃淡プロファイルが作成される。また、ノイズの影響を軽減するために投影を行っても良く、たとえば、図４（ａ）中の領域Ｑのように、画像中の幅ｎ画素の領域を設定する。そして、領域Ｑを拡大した図４（ｂ）に示された濃淡値を幅方向に投影して投影値を計算し、この投影値を幅で割ることで、図４（ｃ）に示す幅１画素の濃淡画像を作成し、濃淡プロファイルを作成しても良い。
【００３３】
また、濃淡プロファイル作成の際、画像中における線形状物１１のおよその位置が分かる場合は、たとえば図５（ａ）に示すように、線形状物１１と交差する方向の濃淡プロファイルを作成する。一方、画像中の線形状物１１の位置が不明な場合は、たとえば図５（ｂ）に示すように、濃淡プロファイルの長さが取り込み画像の一辺と一致するように適当数切り出し、さらに、図５（ｃ）に示すように、他方の辺と一致するように適当数切り出す。これらの複数の濃淡プロファイルに線形状物１１の特徴が含まれている場合、線形状物１１が検出される。
【００３４】
線形状物１１の濃淡プロファイルは、たとえば図６に示すようになり、濃淡プロファイルのうちの線形状物１１の特徴を表す部分は、範囲ｂであり、線形状物１１の中央ａを軸として範囲ｂ内で左右対称であるという特徴がある。また、画像ぼけの影響により濃淡の境界が鮮明でないケースを考慮し、範囲ｂより広めの範囲を線形状物１１の特徴を表す範囲としても良い。実際の線形状物１１の検出では、図７に示すように、線形状物１１とプロファイルとが直交しないことが多い。線形状物１１の特徴を示す範囲は、線形状物１１の直径Ｒと、あらかじめ決められた値ｋ、上記濃淡変化が落ち着くまでに要する距離αを用いて、たとえば（ｋＲ＋α）と表される。また、線形状物１１とプロファイルとのなす角θを用いると、たとえば、（Ｒ／ｓｉｎθ＋α）と表しても良い。
【００３５】
また、線形状物１１の検出では、線形状物１１の特徴を示す範囲の一部を用いても良く、従って、線形状物１１を検出する範囲を決定するための線形状物１１の径から算出される値は、たとえば（ｋＲ＋α）以下の数値、また、たとえば（Ｒ／ｓｉｎθ＋α）以下の数値となる。また、線形状物１１とプロファイルとのなす角θが不明な場合は、たとえば、線形状物１１の径から算出される値を、線形状物１１の直径Ｒ程度に設定する。このとき、θ＝９０°の場合は、線形状物１１の特徴が、線形状物１１を検出する範囲にほぼ含まれる。また、θ＝４５°の場合は、線形状物１１を示す特徴の１／√２程度が上記範囲内に含まれる。θ＜４５°の場合は、上記範囲内に含まれる線形状物１１を示す特徴が少なくなるため、先のプロファイルと直交する方向に新たにプロファイルを設定し、新たなプロファイルと線形状物１１とのなす角が４５°≦θ’≦９０°となるように設定する。以上の設定で、全ての角度で線形状物１１が検出される。
【００３６】
濃淡プロファイルに基づいて線形状物１１を検出する場合（ステップＡ５）、図８に示すように、極大位置検出位置（初めは、極大位置検出初期位置、ステップＢ１）から、極大位置検出（ステップＢ２）が行われ、極大値の場合は対称性判定（ステップＢ３）が行われる。対称性がある場合は、線形状物１１と判断され、極大値中央の座標が保存される（ステップＢ４）。極大位置検出終了位置に達していない場合（ステップＢ５）、極大値検出位置をインクリメントし（ステップＢ６）、次の位置での極大位置検出を行う（ステップＢ２）。極大位置検出終了位置に達した場合（ステップＢ５）、線形状物１１の検出を終了する。また、上記対称性判定（ステップＢ３）では、上記図６に示すように、検出した極大値の中央ａが、線形状物１１の径から算出される値で決定した長さ範囲ｂの中央となるようにする。そして、範囲ｂ内の中央より左側の濃淡値の合計と中央より右側の濃淡値の合計との差があらかじめ設定した閾値より小さくなることを、線形状物１１の検出条件とする。
【００３７】
実際のケースにおいては、例えば線形状物１１の表面状態や、照明１２とカメラ１３の配置により、濃淡プロファイルの対称性に多少の歪みを生じていることが多い。このような場合においても、ステップＢ３における閾値を適切に設定することにより、背景の影響を受けずに、安定した線形状物１１の検出が可能である。
【００３８】
そして、図３中の線形状物検出終了の判定（ステップＡ６）では、あらかじめ指定した画像切り出し数に達していなければ、濃淡プロファイル作成位置のインクリメント（ステップＡ７）を行い、次の位置で濃淡プロファイルを作成し（ステップＡ４）、検出作業を行う。濃淡プロファイル数が指定した数に達した場合は、線形状物１１の検出を終了する（ステップＡ６）。
【００３９】
濃淡プロファイルから線形状物１１が検出できれば、元の濃淡画像上に線形状物１１が存在することが確認できたことになる。加えて、必要に応じて検出点に処理を加えることで、様々な情報を得ることができる。たとえば、プロファイル上の検出点の座標から、元の濃淡画像における線形状物１１の位置を確認することができる。１本の濃淡プロファイルにおいて複数の検出点がある場合は、そのライン上における線形状物１１の間隔が計測される。これらの検出点で高さを計測することで、隣接する線形状物１１の同ライン上の高さを比較することもできる。
【００４０】
複数のプロファイルから複数の検出点を得た場合は、検出点同士の距離や検出点の並びの直線性や曲線性を用いてグループ化を行い、画像上の１本の線形状物１１の２次元的な軌跡を把握することができる。複数の線形状物１１が存在する場合は、隣接間隔の最短を計測することも可能であり、また高さを計測することで、線形状物１１の３次元的な軌跡を取得できる。
【００４１】
以上のように、この第１の実施例では、照明１２の光源により線形状物１１に照明光（入射光ｉ）が照射され、線形状物１１で反射された反射光ｊをカメラ１３で取り込んで画像データｖｄが生成され、画像データｖｄは、濃淡値で表した濃淡画像データｖｅとして濃淡画像データ記憶部１５に記憶され、濃淡画像データｖｅに基づいて濃淡プロファイル作成部１６で濃淡プロファイルｖｐが作成され、濃淡プロファイルｖｐに基づいて、線形状物検出部１７で線形状物１１の特徴が検出されるので、背景の影響を受けずに線形状物１１が正確に検出される。
【実施例２】
【００４２】
この発明の第２の実施例である線形状物検出装置では、第１の実施例を示す図１中の線形状物検出部１７に替えて、異なる機能を有する図示しない線形状物検出部１７Ａが設けられている。
線形状物検出部１７Ａは、濃淡プロファイルｖｐ中に線形状物１１の径に基づいて算出される長さの区間を設定し、区間を移動させながら、区間中央が区間内の濃淡プロファイルｖｐの対称中心となるような区間の箇所を検出する。対称性が検出された場合、対称中心点を線形状物１１とする。他は、図１と同様の構成である。
【００４３】
図９は、第１の実施例を示す図３中のステップＡ５に代えて行われる線形状物検出処理を説明するフローチャート、及び、図１０が、切り出した画像と濃淡プロファイルとの関係及び線形状物１１の検出を説明する図である。
これらの図を参照して、この例の線形状物検出装置に用いられる線形状物検出方法の処理内容について説明する。
この線形状物検出装置では、第１の実施例を示す図３中の線形状物検出処理（ステップＡ５）に代えて、濃淡プロファイルｖｐにおける線形状物１１の径に基づいて算出される長さの区間で同線形状物１１が検出され、上記区間内の点が対称となる対称中心点が線形状物１１とされる（線形状物検出処理）。
【００４４】
すなわち、図９に示すように、対称性検出位置（初めは、対称性検出初期位置、ステップＣ１）で対称性判定が行われる（ステップＣ２）。対称性がある場合は線形状物１１と判断され、濃淡値の極大値中央の座標が保存される（ステップＣ３）。対称性検出終了位置に達していない場合（ステップＣ４）、検出位置をインクリメントし（ステップＣ５）、次の位置で対称性判定が行われる（ステップＣ２）。このステップＣ２では、図１０に示すように、線形状物１１の径から算出される値に基づいて範囲ｂを決定し、この範囲ｂ内の中央より左側の領域の濃淡値の合計と右側の領域の濃淡値の合計との差分を計算する。そして、範囲ｂを移動させながら、同様の計算を行い、上記濃淡値の合計の差分があらかじめ設定した閾値より小さくなる箇所での範囲ｂ’を、線形状物１１が存在する範囲の候補とする。この範囲ｂ’内で濃淡値の極大値を有するものを、線形状物１１と判断する。この実施例においても、閾値を適切に設定することにより、対称性に多少の歪みを持つ濃淡プロファイルｖｐからの線形状物１１検出が可能である。
【００４５】
以上のように、この第２の実施例では、第１の実施例とは異なる線形状物検出部１７Ａにより、第１の実施例と同様の利点がある。
【実施例３】
【００４６】
この発明の第３の実施例である線形状物検出装置では、第１の実施例を示す図１中の線形状物検出部１７に代えて、異なる機能を有する図示しない線形状物検出部１７Ｂが設けられている。
線形状物検出部１７Ｂは、検査対象物に対する入射光と前記反射光との軸がほぼ一致する構成のとき、断面がほぼ円形状である線形状物１１の濃淡プロファイルｖｐにおける線形状物１１の特徴を有する区間内の濃淡値が、図２のように中央で大きく両端で小さくなる特徴を利用し、その区間の中央を線形状物１１として検出する。他は、図１と同様の構成である。
【００４７】
この実施例における線形状物の検出方法としては、濃淡プロファイルｖｐにおける線形状物１１の特徴を有する区間内において、たとえば、区間内の中央付近のあらかじめ決められた範囲内の濃淡値の平均Ａ、区間内の一端付近のあらかじめ決められた範囲内の濃淡値の平均Ｂ、区間内のもう一端付近のあらかじめ決められた範囲内の濃淡値の平均Ｃを計算したときに、平均Ｂと平均Ｃの差があらかじめ決められた範囲内であり、かつ平均Ｂまたは平均Ｃ、あるいは両方がＡよりも小さいことを用いて線形状物１１を判断する。
また、たとえば、区間内の中央付近のあらかじめ決められた範囲内の濃淡値の平均Ａ、区間内の一端付近のあらかじめ決められた範囲内の濃淡値の平均Ｂ、区間内のもう一端付近のあらかじめ決められた範囲内の濃淡値の平均Ｃを計算したときに、平均Ｂと平均Ｃの比があらかじめ決められた範囲内であり、かつ平均Ｂまたは平均Ｃあるいは両方が平均Ａよりも小さいことを用いて線形状物１１を判断する。
また、たとえば、区間内における、中央付近のあらかじめ決められた位置における濃淡値と片端付近のあらかじめ決められた位置における濃淡値との差Ｄ、および中央付近のあらかじめ決められた位置における濃淡値ともう一端付近のあらかじめ決められた位置における濃淡値との差Ｅを計算し、差Ｄと差Ｅの差があらかじめ決められた範囲内となることを用いて線形状物１１を判断する。
また、たとえば、区間内における、中央付近のあらかじめ決められた位置における濃淡値と片端付近のあらかじめ決められた位置における濃淡値との差Ｄ、および中央付近のあらかじめ決められた位置における濃淡値ともう一端付近のあらかじめ決められた位置における濃淡値との差Ｅを計算し、差Ｄと差Ｅの比があらかじめ決められた範囲内となることを用いて線形状物１１を判断する。
また、たとえば、区間内の濃淡最大値が区間内の中央付近のあらかじめ決められた範囲内の位置にあり、かつ区間内のそれぞれの端付近であらかじめ決められた２点における濃淡値の差または比があらかじめ決められた範囲内にあることを用いて線形状物１１を判断する。
【００４８】
以上のように、この第３の実施例では、第１の実施例とは異なる線形状物検出部１７Ｂにより、第１の実施例と同様の利点がある。
【実施例４】
【００４９】
この発明の第４の実施例である線形状物検出装置では、第１の実施例を示す図１中の線形状物検出部１７に代えて、異なる機能を有する図示しない線形状物検出部１７Ｃが設けられている。
線形状物検出部１７Ｃは、濃淡プロファイルｖｐを微分して微分プロファイルを作成すると共に、同微分プロファイルにおける線形状物１１の径に基づいて算出される長さの区間で対称性を検出し、この対称の中心点を線形状物１１とする。他は、図１と同様の構成である。
【００５０】
図１１は、第１の実施例を示す図３中のステップＡ５に代えて行われる線形状物検出処理を説明するフローチャート、図１２は、切り出した画像と濃淡プロファイル及び微分プロファイルとの関係を説明する図、及び図１３が、微分プロファイルの対称性の判定を説明する図である。
これらの図を参照して、この例の線形状物検出装置に用いられる線形状物検出方法の処理内容について説明する。
この線形状物検出装置では、第１の実施例を示す図３中の線形状物検出処理（ステップＡ５）に代えて、濃淡プロファイルｖｐを微分して微分プロファイルが作成されると共に、同微分プロファイルにおける線形状物１１の径に基づいて算出される長さの区間で対称性が検出され、この対称の中心点が線形状物１１とされる（線形状物検出処理）。
【００５１】
すなわち、図１１に示すように、濃淡プロファイルｖｐを微分して微分プロファイルが作成される（ステップＤ１）。この微分プロファイルを作成する場合、濃淡プロファイルｖｐにおける隣接画素の濃淡差を微分値としてプロットする方法があり、また、濃淡プロファイルｖｐにおいてあらかじめ設定された画素数だけ離れた２点における濃淡値の差を微分値とする方法もある。濃淡プロファイルｖｐの線形状物１１の部分では、濃淡値の変化が数画素に亘って単調増加又は単調減少になり、その変化に要する画素数に規則性がある場合があるため、線形状物１１の部分の微分値を強調することにより、突飛なノイズや線形状物１１以外の要素を強調しにくい微分プロファイルが作成される。線形状物１１の微分プロファイルのうち、線形状物１１の特徴を表す部分は、図１２に示すように、範囲ｂ（又は、ぼけの影響を考慮した範囲ｂより広めの範囲でも良い）であり、範囲ｂ内では、線形状物１１の中央が対称の中心となる。
【００５２】
微分プロファイルから線形状物１１を検出する場合、微分プロファイルにおける極大位置検出位置（初めは、極大位置検出初期位置、ステップＤ２）で極大位置検出を行う（ステップＤ３）。極大位置が検出された場合、この極大位置を範囲の一端とする線形状物１１の径から算出される値で決定した範囲を設定し、この範囲内で極小位置の検出を行う（ステップＤ５）。このステップＤ５で検出された極小値と上記ステップＤ３で検出された極大値との対称性判定（ステップＤ６）により、対称性があると判断された場合に線形状物１１と判定し、対称の中心を線形状物１１の検出位置として座標を保存する（ステップＤ７）。そして、極小位置の検出終了を判定し（ステップＤ８）、必要に応じて検出位置をインクリメントしてステップＤ５に戻り（ステップＤ９）、この後、極大位置の検出終了を判定し（ステップＤ１０）、必要に応じて検出位置をインクリメントしてステップＤ３に戻り（ステップＤ１１）、同様の処理が行われて線形状物１１の検出が終了する。
【００５３】
上記対称性判定（ステップＤ６）では、図１３に示すように、ステップＤ３で検出された極大値ａ、線形状物１１の径から算出される値で決定した極小値検出範囲ｂを設定し、ステップＤ５にて範囲ｂ内で極小値ｍが検出される。そして、極大値と極小値との比を計算し、この比の絶対値があらかじめ設定した閾値（１に近い値）の範囲内であれば、線形状物１１と判定される。また、この対称性判定（ステップＤ６）の他の方法としては、ステップＤ３で検出された極大値ａと、ステップＤ５で検出された極小値ｍとを比較し、それぞれの絶対値の差があらかじめ指定した閾値よりも小さくなることを利用する方法など、点対称性を検出する方法が使用できる。本実施例においても、閾値を適切に設定することにより、対称性に多少の歪みを持つ微分プロファイルからの線形状物１１検出が可能である。
【００５４】
以上のように、この第４の実施例では、第１の実施例とは異なる線形状物検出部１７Ｂにより、第１の実施例と同様の利点がある。
【実施例５】
【００５５】
この発明の第５の実施例である線形状物検出装置では、第１の実施例を示す図１中の線形状物検出部１７に代えて、異なる機能を有する図示しない線形状物検出部１７Ｄが設けられている。
線形状物検出部１７Ｄは、線形状物１１の特徴を表す部分を含む基準プロファイルを有し、取得されたプロファイル（たとえば、実施例２と同様の濃淡プロファイルｖｐ、又は実施例３と同様の微分プロファイルのいずれか一方、又は両方）と上記基準プロファイルとの一致度が高くなる区間を検出し、この区間内の点を線形状物１１とする。他は、図１と同様の構成である。この実施例では、取得されるプロファイルが、照明とカメラの位置関係で決まることを利用するため、プロファイルの形状によらず線形状物の検出が可能である。
【００５６】
図１４は、第１の実施例を示す図３中のステップＡ５に代えて行われる線形状物検出処理を説明するフローチャートである。
この図を参照して、この例の線形状物検出装置に用いられる線形状物検出方法の処理内容について説明する。
この線形状物検出装置では、第１の実施例を示す図３中の線形状物検出処理（ステップＡ５）に代えて、濃淡プロファイル、又は同濃淡プロファイルを微分して得られる微分プロファイルのいずれか一方又は両方が取得され、取得されたプロファイルと基準プロファイルとの一致度が高くなる区間が検出され、この区間内の点が線形状物１１とされる（線形状物検出処理）。
【００５７】
すなわち、図１４に示すように、プロファイル比較位置（初めは、プロファイル比較初期位置、ステップＥ１）で、たとえば正規相関法などの一般に知られているパターンマッチングの手法により、基本プロファイルとの一致度合の算出が行われる（ステップＥ２）。そして、一致度合の算出が行われるときの座標が保存される（ステップＥ３）。一致度の比較の結果、一致の度合が高い場合に線形状物１１と判断される。比較終了位置に達していない場合（ステップＥ４）、比較位置をインクリメントしてステップＥ２に戻り（ステップＥ５）、次の位置でのパターンマッチングによる比較が行われ、同様の処理が行われて線形状物１１の検出が終了する。
【００５８】
以上のように、この第５の実施例では、第１の実施例とは異なる線形状物検出部１７Ｃにより、第１の実施例と同様の利点がある。
【００５９】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、図１の線形状物検出装置では、ハーフミラー１４を用いずに、カメラ１３の隣に同軸照明を配置し、線形状物１１に上方から光を照射するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
この発明は、ボンディングワイヤの検査装置に限らず、線形状物を検査する装置全般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明の第１の実施例である線形状物検出装置の要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】線形状物１１からの光の反射の状態及び濃淡プロファイルとの関係を説明する図である。
【図３】図１の線形状物検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】濃淡プロファイルの作成例を説明する図である。
【図５】濃淡画像から濃淡プロファイルを作成するための領域の切り出しについて説明する図である。
【図６】切り出した画像と濃淡プロファイルとの関係、及び線形状物１１の検出を説明する図である。
【図７】線形状物１１の特徴を表す範囲について説明する図である。
【図８】線形状物１１を検出する動作を説明するフローチャートである。
【図９】線形状物検出処理を説明するフローチャートである。
【図１０】切り出した画像と濃淡プロファイルとの関係及び線形状物１１の検出を説明する図である。
【図１１】線形状物検出処理を説明するフローチャートである。
【図１２】切り出した画像と濃淡プロファイル及び微分プロファイルとの関係を説明する図である。
【図１３】微分プロファイルの対称性の判定を説明する図である。
【図１４】線形状物検出処理を説明するフローチャートである。
【図１５】特許文献１に記載されたワイヤ検査装置で行われる処理を説明する図である。
【図１６】特許文献１に記載されたワイヤ検査装置で行われる処理を説明する図である。
【図１７】特許文献１に記載されたワイヤ検査装置で行われる処理を説明する図である。
【符号の説明】
【００６２】
１１      線形状物（検査対象物）
１２      照明（光源の一部）
１３      カメラ（撮像手段）
１４      ハーフミラー（光源の一部）
１５      濃淡画像記憶部（濃淡画像データ記憶手段）
１６      濃淡プロファイル作成部（濃淡プロファイル作成手段）
１７      線形状物検出部（線形状物検出手段の一部）
１８      検出結果結合部（線形状物検出手段の一部）
【図１】
0005251189.tif 000002
【図２】
0005251189.tif 000003
【図３】
0005251189.tif 000004
【図４】
0005251189.tif 000005
【図５】
0005251189.tif 000006
【図６】
0005251189.tif 000007
【図７】
0005251189.tif 000008
【図８】
0005251189.tif 000009
【図９】
0005251189.tif 000010
【図１０】
0005251189.tif 000011
【図１１】
0005251189.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0005251189.tif 000014
【図１４】
0005251189.tif 000015
【図１５】
0005251189.tif 000016
【図１６】
0005251189.tif 000017
【図１７】
0005251189.tif 000018