(57)【要約】【課題】ＦＰＤ基板にアライメントマークと、これに類似するマークが付されている場合であっても、確実にＦＰＤ基板の位置合せの基準となるアライメントマーク候補を抽出する。【解決手段】テンプレートマーク識別装置１は、ＦＰＤ基板３０に付されたアライメントマーク１５を撮像するカメラ１０と、アライメントマーク１５を位置合せのために参照するテンプレートマークとして登録する操作を行う操作部３と、テンプレートマークの登録及び、テンプレートマークとアライメントマーク１５のマッチング処理を行う制御部２と、制御部２の処理内容を表示するモニター１１と、を備える。そして、制御部２は、テンプレートマークを登録する際に、テンプレートマークを登録するために撮像した画像あるいは該画像に設定される領域に対してマッチング処理を行い、アライメントマーク候補を抽出してモニター１１に表示する。【選択図】図２
2012169443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に付されたアライメントマークを撮像する撮像部と、
前記アライメントマークを位置合せのために参照するテンプレートマークとして登録する操作を行う操作部と、
前記テンプレートマークの登録及び、前記テンプレートマークと前記アライメントマークのマッチング処理を行う制御部と、
前記制御部の処理内容を表示する表示部と、を備え、
前記制御部は、前記テンプレートマークを登録する際に、前記テンプレートマークを登録するために撮像した画像あるいは該画像に設定される領域に対してマッチング処理を行い、アライメントマーク候補を抽出して前記表示部に表示する
テンプレートマーク識別装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記テンプレートマークを登録する時に、前記アライメントマーク候補が複数存在する場合に、相関値の第１位と第２位との相関比率を計算して、前記相関比率が予め設定された相関比率の閾値より高い場合に、マーク分別処理を追加で設定することが可能であり、
運用モード時に、マッチング処理にて前記アライメントマーク候補が複数存在し、マーク分別処理が設定されている場合に、マーク分別処理を実行する
請求項１記載のテンプレートマーク識別装置。
【請求項３】
前記制御部は、複数の前記アライメントマーク候補が存在する場合に、前記マーク分別処理として、前記テンプレートマーク及び前記アライメントマーク候補に含まれる特定範囲の輝度を有する画素の面積を比較する
請求項２記載のテンプレートマーク識別装置。
【請求項４】
前記制御部は、複数の前記アライメントマーク候補が存在する場合に、前記マーク分別処理として、前記テンプレートマーク及び前記アライメントマーク候補を水平及び垂直方向に投影して得た投影画像の形状を比較する
請求項２記載のテンプレートマーク識別装置。
【請求項５】
演算処理装置に、
基板に付されたアライメントマークを撮像する手順と、
前記アライメントマークを位置合せのために参照するテンプレートマークとして登録する操作が行われると、前記テンプレートマークの登録及び、前記テンプレートマークと前記アライメントマークのマッチング処理を行う手順と、
前記処理の内容を表示部に表示する手順と、
前記テンプレートマークを登録する際に、前記テンプレートマークを登録するために撮像した画像あるいは該画像に設定される領域に対してマッチング処理を行い、アライメントマーク候補を抽出して前記表示部に表示する手順と、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンプレートマーク識別装置及びこの装置に用いられるプログラムに関する。特に、ＦＰＤ（Flat Panel Display）基板の位置合せを行う基準となるアライメントマークを適正に登録し、ＦＰＤ基板からアライメントマークを抽出する場合に適用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フラットパネルディスプレイ（例えば液晶パネルや有機ＥＬディスプレイパネル等）の製造時には、フラットパネルディスプレイ組立装置を運用モードで動作させている。運用モードでは、ＦＰＤ基板に付されたアライメントマークが予め登録されたテンプレートマークに一致するか否かを識別し、一致する場合にアライメントマークの座標位置に基づいてＦＰＤ基板の位置合せを行うテンプレートマーク識別装置が用いられる。テンプレートマーク識別装置は、ＦＰＤ基板の基準位置における位置合せ（以下、「位置合せ」と略称する。）を行うための目安となるアライメントマークを撮影するカメラを備える。テンプレートマーク識別装置は、カメラが撮影して得た画像に対してアライメントマークを登録し、サーチするための領域であるサーチエリアを設定し、このサーチエリア内に含まれるアライメントマークを正規化相関等の手法を用いてサーチする。そして、サーチしたアライメントマークとテンプレートマークの形状が一致する場合に、このアライメントマークの位置を基準としてＦＰＤ基板の位置合せを行っている。
【０００３】
従来、テンプレートマーク識別装置を操作するユーザは、サーチしたアライメント結果が複数出てしまって、正しいアライメントマークであるか否かを判別できない場合には、設定したサーチエリアが不適切であったと判断する。そして、改めて別の領域にサーチエリアを設定し直した上で再度アライメントマークをサーチする。アライメントマークを誤検出したかどうかは、テンプレートマークとして既知のマーク間隔と、サーチ結果として得られたアライメントマークのマーク間隔とを比較して、比較したマーク間隔の差が所定の範囲外である場合にサーチエラー（誤検出）と判定する方法が用いられている。
【０００４】
そして、サーチエリアの大きさや位置等を設定してテンプレートマークを予め登録したり、アライメントマークをサーチしたりする作業は、ユーザのマウス操作等により行われる。このマウス操作は、アライメントマークを撮影した画像をグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ：Graphical User Interface）によって表示するモニターの画面上で任意に行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２８４４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、運用モード時にサーチエリア内からアライメントマークを検出できなかった場合には、改めてＦＰＤ基板を撮影し直した上で、サーチエリアの再設定を行い、アライメントマークを再サーチしており、サーチエリアの設定作業に後戻りが生じる。また、サーチエリアの位置、大きさ等の設定を誤ったままＦＰＤ基板を撮像することによって、アライメントマークに類似するマークをテンプレートマークに一致すると誤認識する場合がある。この場合には、誤認識されたマークがＦＰＤ基板に付された位置を位置合せの基準に用いてしまうため、位置合せが正確さを欠いてしまう。
【０００７】
本発明はこのような状況を考慮して成されたものであり、ＦＰＤ基板にアライメントマークと、これに類似するマークが付されている場合であっても、確実にＦＰＤ基板の位置合せの基準となるアライメントマーク候補を抽出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、基板に付されたアライメントマークを撮像する撮像部と、アライメントマークを位置合せのために参照するテンプレートマークとして登録する操作を行う操作部と、テンプレートマークの登録及び、テンプレートマークとアライメントマークのマッチング処理を行う制御部と、制御部の処理内容を表示する表示部と、を備える。
そして、制御部は、テンプレートマークを登録する際に、テンプレートマークを登録するために撮像した画像あるいは該画像に設定される領域に対してマッチング処理を行い、アライメントマーク候補を抽出して表示部に表示するものである。
【０００９】
また、本発明は、演算処理装置に、上記のテンプレートマーク識別装置で処理される手順を実行させるために用いるプログラムである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、テンプレートマークを登録する際に、テンプレートマークを登録するために撮像した画像あるいは該画像に設定される領域に対してマッチング処理を行い、アライメントマーク候補を抽出して表示部に表示するようにしている。このため、アライメントマークに類似するマークが対象物に付されていても、アライメントマーク候補を抽出することができるため、サーチエリアの再設定等の後戻りを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係るテンプレートマーク識別装置の設置例を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るテンプレートマーク識別装置の内部構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る制御部のサーチ処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施の形態に係るテンプレートマークのサーチ作業時のモニターの画面の表示レイアウトの例を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る正常マーク及び類似マーク並びに記憶部に記憶されるテンプレートマークの例を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る輝度毎の面積比較を行う分別アルゴリズムを用いた場合におけるモニターへの表示例を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る水平又は垂直方向への投影画像により投影画像の凸部の幅を比較する分別アルゴリズムを用いた場合におけるモニターへの表示例を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係るテンプレートマークを登録し、分別設定を行う処理の例を示すＰＡＤ図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係るアライメントマークのサーチ時におけるマークとテンプレートマークのマッチング処理の例を示すＰＡＤ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図９を参照しながら説明する。本実施の形態では、ＦＰＤ基板３０に付されたアライメントマーク１５により、ＦＰＤ基板３０の位置合わせの基準となるテンプレートマークを登録し、このアライメントマーク１５をサーチするテンプレートマーク識別装置１に適用した例（以下、「本例」という。）について説明する。このテンプレートマーク識別装置１は、以下に制御部２が行うテンプレートマーク識別方法を、ソフトウェアプログラムを実行することにより実現するものである。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態に係るテンプレートマーク識別装置１の設置例を示す。
テンプレートマーク識別装置１は、アライメントマーク１５を付したＦＰＤ基板３０の製造工程に設置されており、不図示のフラットパネルディスプレイ組立装置に用いられる。そして、テンプレートマーク識別装置１は、テンプレートマーク２６（後述する図５Ａ参照）の登録作業を行う機能と、ＦＰＤ基板３０の位置合せの際にアライメントマーク１５をサーチする機能とを有する。
【００１４】
テンプレートマーク識別装置１と同じ製造工程には、搬送されるＦＰＤ基板３０を撮像する撮像部としてのカメラ１０と、ＦＰＤ基板３０を撮影した画像が画面２０に表示される表示装置であるモニター１１と、ＦＰＤ基板３０を載置して位置合せを行うためのステージ１２とが設置されている。カメラ１０の撮像素子には、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）イメージャ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等が用いられる。そして、カメラ１０は、ＦＰＤ基板３０に付されたアライメントマーク１５を撮像する。また、モニター１１は、制御部の処理内容をグラフィカルユーザインタフェースで表示する。
【００１５】
図２は、テンプレートマーク識別装置１の内部構成例を示す。
テンプレートマーク識別装置１は、ファームウェアを組み込んだハードウェア装置であり、例えば、コンピュータのような演算処理装置である制御部２と、マウス及びキーボードから成り、ユーザが操作入力を行う操作部３と、テンプレートマーク２６（後述する図５Ａ参照）が登録される記憶部４とを備えている。操作部３は、テンプレートマーク２６の登録作業時や位置合せの際の画像処理時に各種操作を行うために用いられる。また、操作部３は、位置合せの対象物（本例では、ＦＰＤ基板３０）に付されたアライメントマーク１５を撮影した画像のうち、アライメントマーク１５を位置合せに参照するテンプレートマーク２６として登録する領域（本例では、登録枠２１（後述する図４参照））を設定する操作に用いられる。記憶部４は、テンプレートマーク２６の画像データや画像処理時のサーチ結果を記憶するために用いられる。図１及び図２に示すように、カメラ１０で撮影したＦＰＤ基板３０の画像データは、テンプレートマーク識別装置１に送られた後、制御部２を介してモニター１１に送られる。
【００１６】
このとき、制御部２は、テンプレートマーク２６を登録する際に、テンプレートマーク２６を登録するために撮像した画像あるいは該画像に設定される領域に対してマッチング処理を行い、アライメントマーク候補を抽出してモニター１１に表示する。本発明の実施の形態では、テンプレートマーク２６の登録と、テンプレートマーク２６及び複数のアライメントマークのパターンマッチング処理を行ってテンプレートマーク２６に一致するマーク（本例では、アライメントマーク１５）のサーチを行う制御部２の処理に特徴がある。これらの処理を説明する前提として、まず、位置合せにおける制御部２の画像処理（アライメントマーク１５のサーチ処理）例について説明する。
【００１７】
図３は、制御部２の画像処理として位置合せの際に行われるサーチ処理の例を示す。
操作部３により、サーチ対象となる画像を確定する操作である画像取込み（ステップＳ１）と、取り込んだ画像内でサーチ対象とするサーチエリア２４を設定する操作（ステップＳ２）とが行われると、制御部２が、テンプレートマーク２６に一致するアライメントマーク１５をサーチするテンプレートマークサーチ処理（ステップＳ３）を行う。
【００１８】
このステップＳ３のテンプレートマークサーチ処理では、制御部２は、第１段階（１次サーチ）として、サーチエリア２４内の画像データと、予め登録されて記憶部４に記憶されているテンプレートマーク２６の画像データとを、間引き処理によって圧縮する（ステップＳ１１）。そして、それらの圧縮した画像データ同士のパターンマッチングを行う（ステップＳ１２）ことにより、おおまかなサーチによって複数の検出点を求める。
【００１９】
求める検出点は、例えば、後述する図４に示す四角形の登録枠２１の左上の頂点である。なお、制御部２は、サーチエリア２４を、テンプレートマーク２６の登録処理に用いるだけでなく（後述する図８を参照）、ＦＰＤ基板３０（本例ではガラスパネル）に付されたアライメントマーク１５をサーチする処理においても用いる（後述する図９を参照）。
【００２０】
続いて制御部２は、第２段階（２次サーチ）として、ステップＳ１２で求めた複数の検出点を候補点として、正規化相関サーチにより、圧縮前のサーチエリア２４内の画像（元の画像）の候補点の近傍で圧縮前のテンプレートマーク２６に形状が一致するマークをサーチし（ステップＳ１３）、相関値が予め設定した閾値を超える候補点を、最終的な検出点とする（ステップＳ１４）。このような２段階の処理を行うことにより、最初から非圧縮の画像データ同士でサーチ処理を行う場合よりも、サーチ処理を高速化することができる。
【００２１】
ステップＳ３のテンプレートマークサーチ処理を終えると、制御部２は、検出に成功したか（相関値が閾値を超える候補点が存在していたか）否かを判断し（ステップＳ４）、成功していた場合にはサーチ結果を記憶部４に格納する（ステップＳ５）。失敗した場合には、モニター１１にエラー表示を行うなどのエラー処理を行って（ステップＳ６）、サーチ処理を終了する。
【００２２】
そして、このサーチ処理のステップＳ５で記憶されたサーチ結果に基づき、図１のステージ１２上で、アライメントマーク１５の位置を基準としてＦＰＤ基板３０の位置合せが行われる。
【００２３】
次に、図５Ａに示すテンプレートマーク２６の登録作業時における制御部２の処理について、図４を参照して説明する。
【００２４】
図４は、テンプレートマーク２６の登録作業時のモニター１１の画面の表示レイアウトの例を示す図である。
ＦＰＤ基板３０の一部を撮像した画像が表示されるモニター１１の画面２０上には、十字形状のアライメントマーク１５と、テンプレートマーク２６として登録する領域を設定するためのグラフィカルユーザインターフェースとして、登録枠２１と、センターマーク２２と、カーソル２３と、サーチエリア２４が表示される。
【００２５】
テンプレートマーク２６の登録又はサーチ時に、制御部２は、モニター１１の画面上に、操作部３の操作によってテンプレートマーク２６として登録する領域として用いる登録枠２１と、サーチエリア２４を設定するためのグラフィカルユーザインターフェースと各種のウィンドウを表示させる。
【００２６】
登録枠２１は、アライメントマーク１５をテンプレートマーク２６として登録する領域の大きさ及び位置を設定するための枠である。登録枠２１は、操作部３に含まれるマウスのドラッグ操作によって枠のサイズの変更及び画面上での位置の移動を行うことができる。
【００２７】
センターマーク２２は、アライメントマーク１５の中心を座標通知点として設定するためのマークである。このセンターマーク２２は、図３のステップＳ１２について説明したようにサーチ処理時に登録枠２１の左上の頂点を検出点として求める場合に、検出点に対するアライメントマーク１５の中心の位置を通知するオフセット情報の役割を持っている。センターマーク２２も、マウス操作によって画面上の位置を移動させることができる。
【００２８】
サーチエリア２４は、テンプレートマーク２６を基準としてアライメントマーク１５をサーチする時に、マーク候補を探索するエリアを規定するために用いられる。ここで、テンプレートマーク２６として登録した形状であり、本来のアライメントマーク１５であるものを「正常マーク」と呼ぶ場合があり、本来のアライメントマーク１５に形状が類似した、後述するマーク１６，１７を「類似マーク」と呼ぶ場合がある。サーチエリア２４内に複数のマークが存在する場合には、実際にＦＰＤ基板３０の位置合せを行う際に、誤って類似マークをアライメントマーク１５であると誤認識して位置合せの基準に用いる可能性がある。このため、制御部２は、サーチエリア２４内に含まれる正常マークだけでなく、類似マークについても予め存在を把握するため、後述する分別設定が行われる。
【００２９】
また、モニター１１の画面２０上には、操作ガイダンス２５がウィンドウ表示される。操作ガイダンス２５は、マウスのドラッグ操作によって画面上の位置を移動させ、大きさや形状を変えることができる。操作ガイダンス２５は、操作部３の操作によってアライメントマーク１５をテンプレートマーク２６として登録する領域を設定する際やアライメントマーク１５をサーチする際のガイダンス文を表示する。操作ガイダンス２５の表示内容は操作の段階に応じて変化する。
【００３０】
図５は、正常マーク及び類似マーク並びに記憶部４に記憶されるテンプレートマーク２６の例を示す。
図５Ａは、テンプレートマーク２６の例を示す。
テンプレートマーク２６は、十字形の形状としてあり、後述する図８のステップＳ２１〜Ｓ３０の処理において、予め記憶部４に登録される。このとき、テンプレートマーク２６は、形状だけでなく、ＦＰＤ基板３０における座標位置と共に登録される。
【００３１】
図５Ｂは、輝度が異なり、白部と黒部が反転したアライメントマーク１５とマーク１６をモニター１１に表示した例を示す。
カメラ１０が撮影するアライメントマーク１５を含むＦＰＤ基板３０の画像は、モニター１１の画面２０に取得画像として表示される。この取得画像より、ＦＰＤ基板３０の左上隅には、図５Ｂの紙面上下方向（ｙ方向）に２種類のマークとして、アライメントマーク１５と、アライメントマーク１５と同一形状のマーク１６が付されている。なお、ＦＰＤ基板３０の左上隅は図１に示すようにステージ１２からはみ出して空中に配置されている。アライメントマーク１５とマーク１６は、サーチエリア２４内に含まれており、材質、照明等の違いによりそれぞれ輝度が異なるが、互いに類似する。
【００３２】
制御部２は、画面２０内に設定されたサーチエリア２４内に複数のマークが含まれる場合に、複数のマーク毎にテンプレートマーク２６として識別される可能性がある複数の候補画像を定める。複数の候補画像は互いに類似するため、制御部２は、アライメントマーク１５と類似マークを分別する分別アルゴリズム（後述する図６，図７参照）によって動作するソフトウェアプログラムを用いてサーチエリア２４から第１の候補画像３１と第２の候補画像３２を分別する。このとき、制御部２は、モニター１１の画面２０上に、操作部３の操作によってテンプレートマーク２６として登録されるアライメントマーク１５の周囲を含めた領域（本例では、登録枠２１）を設定するためのグラフィカルユーザインタフェースを表示させる。
【００３３】
ここで、テンプレートマーク２６として登録されるアライメントマーク１５を囲む登録枠２１に含まれる画像を第１の候補画像３１とし、マーク１６が含まれる画像を第２の候補画像３２としている。制御部２は、予め登録されたテンプレートマーク２６に対して複数の候補画像を比較し、分別する分別アルゴリズムを用いて、複数の候補画像に含まれるそれぞれのマークに対して、テンプレートマーク２６に一致する正常マークと類似マークとに分別する。そして、分別した結果を示す操作ガイダンスをモニター１１にウィンドウ表示させる、最も高い優先順位が付された第１の候補画像３１だけをサーチエリア２４に含めるようにサーチエリア２４の形状、大きさの変更を指示する操作ガイダンスをモニター１１にウィンドウ表示させる。この分別した結果を示す操作ガイダンスをモニター１１にウィンドウ表示させる処理は、アライメントマーク１５のサーチ時にも行われる。
【００３４】
ユーザは、操作ガイダンスの指示に従い、モニター１１に表示される取得画像を見ながら操作部３を操作して、サーチエリア２４の大きさを調整する。本例では、アライメントマーク１５が含まれる第１の候補画像３１がテンプレートマーク２６の形状と一致するため、サーチに際して複数のマークの中から選択される優先順位が最も高い。
【００３５】
ところで、サーチエリア２４内には、第１の候補画像３１に加えて、アライメントマーク１５に類似するマーク１６を含む第２の候補画像３２が含まれているが、制御部２は、２つの候補画像から直ちにテンプレートマーク２６に一致するマークを選択することはできない。このため、制御部２は、サーチエリア２４内に類似マークが存在することを知らせるガイダンス文を操作ガイダンス２５に表示させる。そして、類似マーク（マーク１６）を含む候補画像を除いてサーチエリア２４の形状、大きさを再設定することを指示するガイダンス文を操作ガイダンス２５に表示させる。このガイダンス文によりユーザは、第１の候補画像３１だけを含むようにサーチエリア２４の形状、大きさを再設定して、第１の候補画像３１に含まれるアライメントマーク１５を位置合せの基準に用いることができる。
【００３６】
ところが、ＦＰＤ基板３０をステージ１２により移動する際、移動誤差が発生する。そのため、サーチエリア２４は移動誤差を考慮したアライメントマーク１５の出現位置を包含するように設定しなければならない。その結果、変更されたサーチエリア２４内に複数の候補画像が含まれる場合があるため、制御部２は、最も高い優先順位が付された候補画像以外の候補画像を類似マークとみなしてサーチエリア２４から除く処理を行う。本例では、制御部２は、分別アルゴリズムを用いてサーチエリア２４から第１の候補画像３１と第２の候補画像３２を分別し、サーチエリア２４から第２の候補画像３２を除く処理を行う。このようにして、制御部２は、サーチに際して、第２の候補画像３２に含まれるマーク１６を誤ってアライメントマーク１５であると検出しないようにする。
【００３７】
また、制御部２は、テンプレートマーク２６に一致するアライメントマーク１５をＦＰＤ基板３０からサーチする際に、優先順位が付された第１の候補画像３１と第２の候補画像３２を比較し、分別する分別アルゴリズムを選択可能にモニター１１にウィンドウ表示させる。そして、ユーザに正常マークである第１の候補画像３１を選択させる処理を行う。これにより、ユーザは任意に分別アルゴリズムを選択し、サーチエリア２４内に含まれる複数の候補画像から第１の候補画像３１を選択し、第１の候補画像３１に含まれるアライメントマーク１５を位置合せの基準に用いることができる。
【００３８】
図５Ｃは、形状の異なるアライメントマーク１５とマーク１７をモニター１１に表示した例を示す。
画面２０に表示されるＦＰＤ基板３０の左上隅には、図５Ｃの紙面左右方向（ｘ方向）に２種類のアライメントマーク１５とマーク１７が付されている。上述したようにアライメントマーク１５は十字形状であるが、マーク１７は左側の凸部が欠けた形状としてある。このようにアライメントマーク１５に類似するマーク１７が含まれる画像を第３の候補画像３３としている。
【００３９】
この場合においても、ユーザは、第１の候補画像３１だけを含むように登録枠２１とサーチエリア２４の形状、大きさを設定して、第１の候補画像３１をテンプレートマーク２６として記憶部４に登録する。
【００４０】
サーチエリア２４の形状、大きさを再設定しても第３の候補画像３３がサーチエリア２４内に含まれてしまう場合には、制御部２は、分別アルゴリズムを用いてサーチエリア２４から第３の候補画像３３を除く処理を行う。このようにして、制御部２は、第３の候補画像３３に含まれるマーク１７を誤ってアライメントマーク１５であると検出しないようにする。
【００４１】
図６は、輝度毎の面積比較を行う分別アルゴリズムを用いた場合におけるモニター１１への表示例を示す。図６を参照して、テンプレートマーク２６及び候補画像に含まれるマークに含まれる、特定の輝度を有する画素の面積を比較する処理を表す分別アルゴリズムについて説明する。図６と後述する図７で説明する分別アルゴリズムは、後述する図８と図９の処理において、制御部２が複数のマークを分別するために用いられる。
【００４２】
図６Ａは、候補画像内における輝度が高い部分の面積が、輝度が低い部分の面積より小さい場合の例を示す。
第１の候補画像３１では、アライメントマーク１５の輝度がＦＰＤ基板３０より高いため、アライメントマーク１５は、第１の候補画像３１内でアライメントマーク１５以外の部分より明るく表示される。つまり、輝度が高い部分の面積（アライメントマーク１５の部分）は、輝度が低い部分の面積（アライメントマーク１５以外の部分）より小さい。
【００４３】
図６Ｂは、候補画像内における輝度が高い部分の面積が、輝度が低い部分の面積より大きい場合の例を示す。
第２の候補画像３２では、ＦＰＤ基板３０の輝度がマーク１６の輝度より高いため、マーク１６は、第２の候補画像３２内でマーク１６以外の部分より暗く表示される。つまり、輝度が高い部分の面積（マーク１６以外の部分）は、輝度が低い部分の面積（マーク１６の部分）より大きい。
【００４４】
制御部２は、図６Ａ、図６Ｂに示されるように、複数のアライメントマーク候補が存在する場合に、マーク分別処理として、テンプレートマーク及びアライメントマーク候補に含まれる特定範囲の輝度を有する画素の面積を比較する。このとき、分別アルゴリズムを用いることによって、アライメントマーク１５とアライメントマーク１５以外の部分の輝度毎の面積（画素数）を求め、マーク１６とマーク１６以外の部分の輝度毎の面積（画素数）を求める。この結果、第１の候補画像３１と第２の候補画像３２における輝度が高い部分の面積が異なることが分かるため、アライメントマーク１５とマーク１６を明確に識別できる。そして、テンプレートマーク２６の輝度が高い部分の面積を求めることにより、アライメントマーク１５を正常マークとし、マーク１６を類似マークとして分別できる。
【００４５】
図７は、水平又は垂直方向（ｘ，ｙ方向）への投影画像により投影画像の凸部の幅を比較する分別アルゴリズムを用いた場合におけるモニター１１への表示例を示す。図７を参照して、テンプレートマーク２６及び候補画像に含まれるマークを水平又は垂直方向に投影して得た投影画像の形状を比較する処理を表す分別アルゴリズムについて説明する。
【００４６】
図７Ａは、第１の候補画像３１内に含まれるアライメントマーク１５を水平又は垂直方向に投影した投影画像の例を示す。このとき、水平又は垂直方向にそれぞれ投影して得られるアライメントマーク１５の輝度ヒストグラムは互いに同じ山形の形状となり、凸部の幅は等しい。
【００４７】
図７Ｂは、第３の候補画像３３内に含まれるマーク（アライメントマーク１５と比較されるマーク）１７を水平又は垂直方向に投影した投影画像の例を示す。このとき、マーク１７を水平方向に投影して得られる輝度ヒストグラムは山形の形状となるが、垂直方向に投影して得られる輝度ヒストグラムは左側が欠けた形状となり、凸部の幅が異なる。
【００４８】
制御部２は、図７Ａ、図７Ｂに示されるように、複数のアライメントマーク候補が存在する場合に、マーク分別処理として、テンプレートマーク及びアライメントマーク候補を水平及び垂直方向に投影して得た投影画像の形状を比較する。このとき、アライメントマーク１５とマーク１７を投影して得られる投影画像の凸部の幅を比べる。この結果、第１の候補画像３１と第２の候補画像３２の投影画像の凸部の幅が異なることが分かるため、アライメントマーク１５とマーク１７を明確に識別できる。そして、テンプレートマーク２６の投影画像の凸部の幅を求めることにより、アライメントマーク１５を正常マークとし、マーク１７を類似マークとして分別できる。
【００４９】
このように、制御部２は、輝度の面積又は投影画像の凸部の幅に関する分別アルゴリズムを用いることにより、複数のマークから正常マークと類似マークを分別する。このため、制御部２は、サーチエリア２４に複数のマークが存在していても、正常マークを位置合せの基準に用いることができる。なお、図７では、投影画像を求めるために、水平及び垂直方向に投影した例について説明したが、水平又は垂直方向のいずれかに投影して得た投影画像を用いて分別するようにしてもよい。
【００５０】
図８は、テンプレートマーク２６を記憶部４に登録し、分別設定を行う処理の例を示すＰＡＤ（Problem Analysis Diagram）図である。
【００５１】
＜通常のテンプレートマーク２６の登録処理＞
まず、ユーザがアライメントマーク１５を含む登録枠２１を設定して、このアライメントマーク１５をテンプレートマーク２６として記憶部４に登録する処理について説明する。
【００５２】
始めに、制御部２は、カメラ１０がＦＰＤ基板３０を撮影した画像をモニター１１に表示させ（ステップＳ２１）、操作部３からの入力を待つ（ステップＳ２２）。このとき、ユーザは、操作部３を用いて、登録枠２１の始点、終点、又は戻り点を選択する。
【００５３】
「始点」とは、ユーザがモニター１１の画面上でカーソル２３を動かしてクリックすることにより指定する登録枠２１の開始位置を示し、「終点」とは、始点から登録枠２１の枠をドラッグした後、ドロップすることによって指定する登録枠２１の終了位置を示す。この始点と終点を指定する操作により、登録枠２１の大きさと形状が決まる。また、「戻り点」とは、例えば、登録枠２１の枠内に表示されるアライメントマーク１５の基準位置（例えば、重心）が指定される位置を示す。この戻り点を指定する操作により、登録枠２１内に含まれるアライメントマーク１５をテンプレートマーク２６として登録することができる。
【００５４】
ユーザが操作部３を用いて入力を選択する際に、制御部２は、始点が入力済みであるか否かを判断する（ステップＳ２３）。始点が入力済みであれば、操作部３により終点を入力する（ステップＳ２４）。一方、始点が入力済みでなければ、操作部３により始点を入力する（ステップＳ２５）。
【００５５】
また、制御部２は、終点が入力済みであるか否かを判断する（ステップＳ２６）。終点が入力済みであれば、操作部３により新たに別の場所に始点を入力する（ステップＳ２７）。また、制御部２は、戻り点が入力済みであるか否かを判断する（ステップＳ２８）。戻り点が入力済みであれば、操作部３により新たに別の場所に戻り点を入力する（ステップＳ２９）。
【００５６】
また、制御部２は、操作部３による操作入力を終了することもできる（ステップＳ３０）。このようにして、通常の操作では、ユーザが指定した登録枠２１内にあるアライメントマーク１５を含む矩形領域の画像をテンプレートマーク２６として記憶部４に登録する。
【００５７】
＜分別機能の設定処理＞
次に、サーチエリア２４内に正常マークと類似マークが存在する場合における分別機能の設定処理について説明する。ここで、「分別機能」とは、複数のマークに対してある特徴（輝度、投影画像の幅等）に注目して正常マークと類似マークを分別する機能であり、分別アルゴリズムに基づいて制御部２が実行可能である。制御部２は分別機能を有効にする「分別設定」が選択されると、テンプレートマーク２６として登録されているアライメントマーク１５を正常マークとし、アライメントマーク１５以外のマーク１６，１７を類似マークとして分別する。この結果、サーチエリア２４内に複数のマークが含まれていたとしても、ユーザがサーチエリア２４を１回設定するだけで、正常マークと類似マークを適切に分別することができる。
【００５８】
始めに、制御部２は、モニター１１の全画面又はサーチエリア２４内に含まれるマークについて、既に記憶部４に登録したテンプレートマーク２６とのマッチング処理を実行し（ステップＳ３１）、サーチエリア２４内あるいはカメラ１０の視野内に正常マーク又は複数のマーク候補である類似マークが存在するか否かを判断する（ステップＳ３２）。サーチエリア２４内にマーク候補が１つしかない場合、このマークが正常マークであるので、他に類似マークが見つからなければ処理を終了する。
【００５９】
サーチエリア２４内に複数のマークが存在する場合には、ステップＳ３２の処理において、制御部２は、サーチ結果相関比率が相関比率閾値より大きいか否かを判断する。「サーチ結果相関比率」とは、テンプレートマークを登録する時に、マーク候補が複数存在する場合に、サーチ結果より求めた第１位の相関値と第２位の相関値を用いて、（第２位の相関値÷第１位の相関値）で計算される。また、「チェック用相関比率閾値」とはテンプレートマーク２６を登録するときに適用する閾値であり、「サーチ時相関比率閾値」とは運用モードで適用する閾値である。チェック用相関比率閾値は、サーチ時相関比率閾値よりマージンＤＮ（例えば０．１）を取ることにより、登録時に類似マークが見つかるようにする。一例として、サーチ時相関比率閾値は０．８であり、チェック用相関比率閾値は０．７とする。そして、制御部２は、サーチ結果相関比率が予め設定された相関比率閾値より高い場合に、マーク分別処理を追加で設定することが可能であり、運用モード時に、マッチング処理にてアライメントマーク候補が複数存在し、マーク分別処理が設定されている場合に、マーク分別処理を実行する。
【００６０】
制御部２は、マークの正規化相関値が上述したチェック用相関比率閾値の範囲内とした条件を満たす正規化相関値を有する複数のマークを検出すると、モニター１１に類似マークが存在することを知らせるガイダンス文を表示させる（ステップＳ３３）。このとき、ユーザは、操作部３を用いて、分別設定を行うか否か判断する（ステップＳ３４）。
【００６１】
操作部３によって分別設定することが選択されると、制御部２は、サーチエリア２４内に含まれるマークの分別設定に移行する（ステップＳ３５）。分別設定では、制御部２は、図６と図７で説明した輝度毎の面積又は投影画像の幅の相違を検出する複数の分別アルゴリズムを実行し、正常マークと類似マークを分別するために適した分別アルゴリズムを求める。一方、操作部３によって分別設定することが選択されなければ、制御部２は、類似マークが含まれる候補画像を分別設定しない（ステップＳ３６）。
【００６２】
ステップＳ３１，Ｓ３２の処理において、類似マークが存在しなければ、制御部２は、最も優先順位が高い候補画像（本例では、第１の候補画像３１）をテンプレートマーク２６として記憶部４に登録するか否かの指示をユーザに促すガイダンス文を操作ガイダンス２５に表示させる（ステップＳ３７）。アライメントマーク１５をテンプレートマーク２６として登録する場合、操作部３の指示に従って、制御部２は、第１の候補画像３１をテンプレートマーク２６として記憶部４に登録する（ステップＳ３８）。
【００６３】
一方、第１の候補画像３１をテンプレートマーク２６として登録しない場合、操作部３の指示に従って、制御部２は、第１の候補画像３１をテンプレートマーク２６として登録する処理をキャンセルし（ステップＳ３９）、登録処理を終了する。
【００６４】
図９は、運用モード時のアライメントマーク１５のサーチにおけるマークとテンプレートマーク２６のマッチング処理の例を示す。
制御部２は、サーチエリア２４内に含まれる様々なマークとテンプレートマーク２６のマッチング処理の実行を開始する（ステップＳ４１）。次に、制御部２は、テンプレートマーク２６に対する各マークの正規化相関値を求め、最も高い正規化相関値を「第１位の相関値」として定め、この第１位の相関値がサーチ時相関比率閾値を超えるか否かを判別することにより（ステップＳ４２）、サーチエリア２４内に何らかのマークが含まれるか否かを判断する。
【００６５】
ステップＳ４２の処理において、サーチエリア２４に含まれるマークについて、テンプレートマーク２６に対する正規化相関の値がサーチ時相関比率閾値より大きい場合に、制御部２は、サーチエリア２４内に何らかのマークが含まれると判断する。図５Ｂを例に挙げると、制御部２は、第１の候補画像３１と第２の候補画像３２について、それぞれテンプレートマーク２６に対する正規化相関値を求め、サーチ時相関比率閾値を超えた場合にサーチエリア２４内にマークが存在すると判断する。このとき、サーチエリア２４内に第１の候補画像３１と第２の候補画像３２が存在しているため、制御部２は、２つのマークがサーチエリア２４内に存在すると判断する。
【００６６】
なお、テンプレートマークの登録時には、第１の候補画像３１がテンプレートマーク２６として登録されるため、第１の候補画像３１の正規化相関値が最も高く、第２の候補画像３２の正規化相関値が次に高い。このため、以下の説明では、正規化相関値が最も高い候補画像の正規化相関値について順に、「第１位の相関値」、「第２位の相関値」と呼ぶ。そして、サーチエリア２４内にマークが複数（ｎ個）ある場合には、マークの正規化相関値が高い順に、「第３位の相関値」、「第４位の相関値」…「第ｎ位の相関値」と呼ばれる。
【００６７】
ここで、第２位の相関値を第１位の相関値で除して得た比を「サーチ結果相関比率」と呼ぶ。上述したように制御部２は、サーチに際して、サーチエリア２４内に含まれる候補画像の有無を判別する。そして、サーチエリア２４内に複数の候補画像が含まれる場合に、最も高い優先順位が付された候補画像の次に高い優先順位が付された候補画像の相関値に対する最も高い優先順位が付された候補画像の相関値の比をサーチ結果相関比率として求め、このサーチ結果相関比率が所定値より小さいか否かを判断する（ステップＳ４３）。このサーチ結果相関比率は、サーチエリア２４内に含まれると判別された全てのマークの正規化相関値に対して求められる。
【００６８】
第１の候補画像３１と第２の候補画像３２によって求められたサーチ結果相関比率が所定値より小さい場合に、制御部２は、最も高い優先順位が付された第１の候補画像３１がテンプレートマーク２６に一致するため、アライメントマーク１５をサーチエリア２４内で検出できたと判断する。そして、この第１の候補画像３１に含まれるアライメントマーク１５の座標をＦＰＤ基板３０の位置合せに用いる座標として採用する（ステップＳ４４）。
【００６９】
サーチ結果相関比率が所定値より小さい場合とは、例えば、サーチエリア２４内に１つのマークしか存在せず、第２位の相関値が得られなかった場合が想定される。この場合に、第１位の相関値がサーチ結果相関比率の分母とされ、第２位の相関値（ゼロ）が分子とされることにより、サーチ結果相関比率はゼロとなる。このとき、サーチ結果相関比率が所定値より小さくなるため、制御部２は、サーチエリア２４内に含まれる第１の候補画像３１より、アライメントマーク１５のサーチに成功したと判断できる。
【００７０】
制御部２は、サーチ結果相関比率が所定値以上である場合、サーチエリア２４内には、互いに類似する複数のマークが含まれると判断し、分別設定がされているか否かを判断する（ステップＳ４５）。ここで、サーチ結果相関比率が所定値以上であるとは、第１の候補画像３１と第２の候補画像３２が互いに類似しており、類似マークを正常マークであると誤検出する可能性があることを意味する。このため、図８のステップＳ３５で説明したように、分別設定がされている場合には、制御部２は、分別アルゴリズムを用いて、第１の候補画像３１と第２の候補画像３２にそれぞれ適用する。この処理では、分別設定がされた際に、第１の候補画像３１と第２の候補画像３２を効率的に分別することが可能な分別アルゴリズムが用いられる。
【００７１】
分別設定がされている場合、制御部２は、サーチ結果相関比率が所定値以上である候補画像に含まれるマークを全て選択した上で（ステップＳ４６）、分別アルゴリズム（図６，図７を参照）を実行する（ステップＳ４７）。分別アルゴリズムを実行することにより、複数のマークから正常マークと類似マークを分別することができる。
【００７２】
次に、制御部２は、分別アルゴリズムの実行によってマークを検出して得られたことを示す「ＯＫ」が１個であるか否かを判断する（ステップＳ４８）。ＯＫが１個である場合、制御部２は、正常マークのサーチが成功したものとして、ＯＫとなった第１の候補画像３１に含まれるアライメントマーク１５座標を位置合せの基準として採用する（ステップＳ４９）。
【００７３】
一方、ＯＫが複数である場合、制御部２は、サーチエラーとして、モニター１１に「類似マークがあります。」と表示させ（ステップＳ５０）、アラームコードに類似マークがあったことを知らせる「類似マークエラー」を付して、不図示のＰＬＣにアラームコードを送信する（ステップＳ５１）。このとき、テンプレートマーク識別装置１は、図８に示すテンプレートマーク２６の登録処理に戻り、新たに別のアライメントマークをテンプレートマーク２６として登録する処理を行う。
【００７４】
ステップＳ４５の処理において、分別設定がされていないと判断した場合、制御部２は、サーチエラーとして、モニター１１に「類似マークがあります。」と表示させ（ステップＳ５２）、アラームコードに「類似マークエラー」を付して、不図示のＰＬＣにアラームコードを送信する（ステップＳ５３）。このとき、テンプレートマーク識別装置１は、図８に示すテンプレートマーク２６の登録処理に戻り、新たに別のアライメントマークをテンプレートマークとして登録する処理を行う。
【００７５】
また、ステップＳ４２の処理において、制御部２は、サーチエリア２４内にマークが含まれないと判断した場合、サーチエリア２４を再設定し、アライメントマーク１５を再サーチするリトライサーチを実行するか否かを判断する（ステップＳ５４）。リトライサーチを実行する場合（ステップＳ５５）、ＦＰＤ基板３０に対するサーチエリア２４の位置と大きさを変えた後、再度アライメントマーク１５をサーチする処理を行うため、ステップＳ４１からサーチ処理を繰り返す。
【００７６】
一方、リトライサーチが失敗又は未実行である場合（ステップＳ５６）、制御部２は、サーチエラーとして、モニター１１に「マークが見つかりません。」と表示させ（ステップＳ５７）、マッチング処理を終了する。
【００７７】
以上説明した本実施の形態に係るテンプレートマーク識別装置１によれば、テンプレートマーク２６を登録するために撮像した画像あるいは該画像に設定される領域に対してマッチング処理を行い、アライメントマーク候補を抽出してモニター１１に表示するようにしている。このため、アライメントマーク１５に類似するマークが対象物に付されていても、アライメントマーク１５と、類似するマークを適切に分別することができる。
【００７８】
このとき、制御部２は、テンプレートマーク２６の登録に際して、サーチエリア２４内に含まれるアライメントマーク１５をテンプレートマーク２６として登録する。そして、サーチエリア２４におけるアライメントマーク１５を含めた複数のマークにそれぞれ候補画像として優先順位を付け、分別アルゴリズムを用いてマークの分別設定を行う。このため、テンプレートマーク２６の登録段階で、検出した複数のマークに対して、アライメントマークのサーチ時にはどの分別アルゴリズムを用いるかを分別設定することができる。これにより、サーチエリア２４を設定する回数が少なくても、複数のマークから効率的にマークを分別することができ、サーチエリアの再設定やテンプレートマーク２６の登録作業の後戻りを防止することができる。
【００７９】
また、制御部２は、記憶部４にテンプレートマーク２６を登録した後、画面２０の全体をサーチすることによって、類似マークが存在することをモニター１１に表示する。そして、サーチエリア２４の形状、大きさを変えるためにモニター１１にガイダンス文を表示してユーザに注意を促す。このため、ユーザは、テンプレートマーク２６と同一形状のアライメントマーク１５の近くに存在する類似マークに気づくことができ、類似マークをテンプレートマーク２６への登録対象から除くことができる。
【００８０】
また、制御部２は、テンプレートマーク２６の登録に際してサーチエリア２４内に類似マークを含めなければならない場合、優先順位が最も高いアライメントマーク１５を「正常マーク」とし、優先順位が下位であるマーク１６，１７を「類似マーク」として分別し、マークを分別するために用いた分別アルゴリズムを記憶部４に記憶させる。そして、運用モードにおけるサーチ時には、サーチエリア２４内に含まれるマークに対して、記憶部４に記憶させた分別アルゴリズムを用いることで確実に正常マークと類似マークを分別することができる。このため、ユーザは、正常マークとして分別されたアライメントマーク１５をＦＰＤ基板３０の位置合せの基準として用いることができる。
【００８１】
また、制御部２は、分別アルゴリズムとして、図６に示した輝度を用いる方法、図７に示した投影画像の形状を用いる方法のいずれかを適宜選択することができる。このため、ある分別アルゴリズムを用いても正常マークと類似マークを適切に分別できない場合であっても、別の分別アルゴリズムを用いることで適切にマークを分別することが可能となる。
【００８２】
なお、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００８３】
１…テンプレートマーク識別装置、２…制御部、３…操作部、４…記憶部、１０…カメラ、１１…モニター、１２…ステージ、１５…アライメントマーク、１６…マーク、１７…マーク、２０…画面、２１…登録枠、２２…センターマーク、２３…カーソル、２４…サーチエリア、２５…操作ガイダンス、２６…テンプレートマーク、３０…ＦＰＤ基板、３１…第１の候補画像、３２…第２の候補画像、３３…第３の候補画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012169443.tif 000008
【図７】
2012169443.tif 000009
【図８】
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【図９】
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