(57)【要約】【課題】対象物に形成されたパターンを簡易かつ低コストで好適に検出可能なパターン検出システム等を提供する。【解決手段】パターン検出システム１は、パターン検出装置３、撮影装置５、照明６、反射材７等を有する。照明６は、パターンを有する対象物１０に向けて照明光６０を照射する。撮影装置５は、対象物１０に対し照明６と同じ側に配置され、照明光６０を受光して撮影を行う。反射材７は、対象物１０に対し照明６および撮影装置５と反対側に配置され、対象物１０を透過した照明光６０を撮影装置５に向けて反射するためのものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンを有する対象物に向けて照明光を照射する照明と、
前記対象物に対し前記照明と同じ側に配置され、照明光を受光して撮影を行う撮影装置と、
前記対象物に対し前記照明および前記撮影装置と反対側に配置され、前記対象物を透過した照明光を前記撮影装置に向けて反射するための反射材と、
を具備することを特徴とするパターン検出システム。
【請求項２】
前記反射材は、前記対象物を透過した照明光を前記撮影装置に向けて反射可能な所定位置と、それ以外の位置との間で移動可能であることを特徴とする請求項１記載のパターン検出システム。
【請求項３】
前記照明は、前記対象物の平面の法線方向に沿って照明光を照射し、
前記反射材は、反射面が前記対象物の平面と平行になるように配置されることを特徴とする請求項１または請求項２記載のパターン検出システム。
【請求項４】
パターンを有する対象物に向けて照明から照明光を照射し、
前記対象物に対し前記照明と同じ側に配置された撮影装置によって、
前記パターンを反射した照明光と、
前記対象物の前記パターン以外の部分を透過し、前記対象物に対し前記照明および前記撮影装置と反対側に配置された反射材を反射して前記対象物の前記パターン以外の部分を再度透過した照明光と、
を受光して撮影を行うことを特徴とするパターン検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパターンの検出を行うパターン検出システム、およびパターン検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造現場では、対象物の検査開始や停止などに用いるトリガ信号、あるいは対象物のアライメント等のため、対象物を撮影してその撮影画像に対し画像処理を行い、対象物に形成された特定のパターンを検出することがある。
【０００３】
このようなケースでは、パターンのコントラストができるだけ大きくなるように撮影方法を選定する。例えば特許文献１では、基材上に設けられたパターンの画像処理を高精度に行えるよう、複数色の照明光を照射可能な照明を使用し、パターンのコントラストが大きくなるように照明色を自動制御することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平8-219716号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなパターンの撮影には、設置環境等の制限から反射光学系が用いられることが多い。しかし、反射光学系による撮影はパターンの反射率の影響を大きく受ける。そのため、対象物の品種や製造条件が大きく変わりパターンの反射率が低下した場合にパターンを検出できないといったことが起こりやすい。
【０００６】
このようなケースでは、より高い光量を持つ照明への切替えや特許文献１のような照明色の変更などが考えられるが、照明の切替え、変更等のための機構を別途必要とするなど装置全体が複雑になり高価になるという問題がある。透過光学系の設置を行うことも考えられるが、この場合も照明一式の設置、配線が必要なため追加のコストがかかり、またそれらの設置に制限が出る場合がある。
【０００７】
本発明は、対象物に形成されたパターンを簡易かつ低コストで好適に検出可能なパターン検出システム等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】
【０００８】
前述した課題を解決するための第１の発明は、パターンを有する対象物に向けて照明光を照射する照明と、前記対象物に対し前記照明と同じ側に配置され、照明光を受光して撮影を行う撮影装置と、前記対象物に対し前記照明および前記撮影装置と反対側に配置され、前記対象物を透過した照明光を前記撮影装置に向けて反射するための反射材と、を具備することを特徴とするパターン検出システムである。
【０００９】
前記反射材は、前記対象物を透過した照明光を前記撮影装置に向けて反射可能な所定位置と、それ以外の位置との間で移動可能であることが望ましい。
また、前記照明は、前記対象物の平面の法線方向に沿って照明光を照射し、前記反射材は、反射面が前記対象物の平面と平行になるように配置されることが望ましい。
【００１０】
第２の発明は、パターンを有する対象物に向けて照明から照明光を照射し、前記対象物に対し前記照明と同じ側に配置された撮影装置によって、前記パターンを反射した照明光と、前記対象物の前記パターン以外の部分を透過し、前記対象物に対し前記照明および前記撮影装置と反対側に配置された反射材を反射して前記対象物の前記パターン以外の部分を再度透過した照明光と、を受光して撮影を行うことを特徴とするパターン検出方法である。
【００１１】
本発明では、パターンを有する基材等の対象物に対し、照明や撮影装置とは反対側に反射材を置き、対象物を透過した照明光を反射材で反射させて疑似的な透過照明として扱うことで、照明と撮影装置による反射光学系で撮影を行った場合にパターンの反射率が低く高いコントラストが得られない場合でも、透過光を利用して高コントラストな画像を得ることが可能となっている。本発明では、前記したような照明の切替えや変更等が特に必要なく、透過光学系の設置も不要なので簡易かつ低コストであり、また照明と撮影装置による反射光学系に反射材を新たに追加するだけなので設置の制約も小さい。
【００１２】
さらに、反射材の位置を前記したように移動可能とすることで、パターンの反射率が高い場合などでは従来と同じ条件で撮影できるようになる。加えて、反射材の反射面を対象物の平面と平行に配置することで、同軸照明を用いた場合に本発明を好適に適用できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、対象物に形成されたパターンを簡易かつ低コストで好適に検出可能なパターン検出システム等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】パターン検出システム１を示す図
【図２】対象物１０のパターン１１の例
【図３】パターン検出装置３のハードウェア構成を示す図
【図４】対象物１０の撮影について説明する図
【図５】撮影画像５０の例
【図６】対象物１０の撮影について説明する図
【図７】撮影画像５０’の例
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
（１．パターン検出システム１）
図１は本発明の実施形態に係るパターン検出システム１を示す図である。図１に示すように、パターン検出システム１は、パターン検出装置３、撮影装置５、照明６、反射材７等を有する。
【００１７】
パターン検出システム１は、基材にパターンを形成したウェブ状の対象物１０を搬送ローラ２０等の搬送手段で矢印に示すように搬送しつつ撮影を行い、その撮影画像から対象物１０のパターンを検出するものである。
【００１８】
図２は対象物１０のパターン１１の例であり、パターン１１を含む基材１２の一部分を示したものである。本実施形態では透光性を有する基材１２上に十字状のパターン１１が形成される。パターン１１としては例えば銅等の金属が用いられ、基材１２としては例えばPET(Polyethylene terephthalate)など高透過率（且つ低反射率）の透明樹脂が用いられる。しかしながら、パターン１１や基材１２の素材がこれらに限定されることはなく、またパターン１１の形状や形成方法も特に限定されない。
【００１９】
なお、パターン１１の検出結果は、対象物１０の検査開始あるいは停止のトリガ信号として用いたり、対象物１０のアライメントに用いたりできるが、その用途も特に限定されない。
【００２０】
図１の説明に戻る。パターン検出装置３は、撮影装置５等を制御して対象物１０の撮影を行い、撮影画像から画像処理等の手法を用いてパターン１１の検出を行うものである。
【００２１】
図３はパターン検出装置３のハードウェア構成を示す図である。図３に示すように、パターン検出装置３は、例えば制御部３１、記憶部３２、入力部３３、表示部３４、通信部３５等をバス３６により接続して構成されたコンピュータにより実現できる。但しこれに限ることなく、適宜様々な構成をとることができる。
【００２２】
制御部３１は、CPU、ROM、RAMなどから構成される。CPUは、記憶部３２、ROMなどの記録媒体に格納されたパターン検出装置３の処理に係るプログラムをRAM上のワークメモリ領域に呼び出して実行する。ROMは不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやBIOSなどのプログラム、データなどを恒久的に保持している。RAMは揮発性メモリであり、記憶部３２、ROMなどからロードしたプログラムやデータを一時的に保持するとともに、制御部３１が各種処理を行うために使用するワークエリアを備える。
【００２３】
記憶部３２は例えばハードディスクドライブであり、制御部３１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、OSなどが格納される。これらのプログラムやデータは、制御部３１により必要に応じて読み出され、RAMに移して実行される。
【００２４】
入力部３３はデータの入力を行い、例えばキーボード、マウスなどのポインティングデバイス、テンキーなどの入力装置を有する。
表示部３４は、液晶パネルなどのディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示機能を実現するための論理回路（ビデオアダプタ等）を有する。
通信部３５は、ネットワーク等を介した通信を媒介する通信インタフェースであり、他の装置との間で通信を行う。
バス３６は、各部間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
【００２５】
図１の説明に戻る。撮影装置５は、パターン検出装置３による制御のもと対象物１０の撮影を行うものである。撮影装置５は特に限定されず、例えばエリアカメラやラインカメラが用いられる。
【００２６】
照明６は対象物１０の撮影用の照明であり、撮影装置５と照明６とが対象物１０に対して同じ側に配置される。本実施形態において、照明６はLED(Light Emitting Diode)等を光源６１として用いた同軸照明であり、光源６１からの照明光６０をハーフミラー６３で反射させ、対象物１０の平面の法線方向に沿って対象物１０へと照射する。対象物１０から当該法線方向（同軸方向）に沿って反射した照明光６０は、ハーフミラー６３を透過して撮影装置５で受光される。
【００２７】
反射材７は、対象物１０を透過した照明光６０を撮影装置５に向けて反射させるためのものであり、対象物１０に対して撮影装置５および照明６の反対側に配置される。反射材７は、その反射面が対象物１０の平面と平行となるように配置される。
【００２８】
反射材７としては、例えば研磨したステンレスの板や金属光沢のあるテープを巻きつけた板など、反射率が高くなるように反射面を加工した板状部材（反射板）を、パターン１１の反射率や基材１２の透過率、照明６の光量などの光学条件に合わせて選定して用いる。ただし、反射材７がこれに限ることはない。
【００２９】
反射材７はレール３０等の搬送機構に沿ってスライド可能に取り付けられており、これにより、対象物１０を透過した照明光６０を撮影装置５に向けて反射可能な所定位置（図１に示す反射材７の位置）とそれ以外の位置（例えば図１の点線部分７’で示す位置）との間で移動可能となっている。
【００３０】
（２．対象物１０の撮影；反射材７の非使用時）
本実施形態のパターン検出システム１では、反射材７を上記した所定位置以外の位置に配置して非使用状態とし、通常の反射光学系により対象物１０の撮影を行うことができる。即ち、前記したように照明光６０を対象物１０に照射し、対象物１０から反射した照明光６０を撮影装置５で受光することで撮影を行う。
【００３１】
この時、図４に示すように、対象物１０のパターン１１の部分では照明光６０がパターン１１を反射し撮影装置５で受光されるが、対象物１０のパターン１１以外の部分では照明光６０は基材１２を透過し、撮影装置５で受光されない。
【００３２】
図５（ａ）（ｂ）はこの場合の撮影画像５０の例であり、十字状のパターン１１がそれ以外の部分に対して明領域として現れる。一方、パターン１１以外の部分は照明光６０を透過するので、撮影画像５０上で暗領域として現れる。パターン検出装置３によって撮影画像５０に対し二値化等の既知の画像処理を行うことでパターン１１の検出が可能である。
【００３３】
図５（ａ）はパターン１１の反射率が高い場合であり、十字状のパターン１１が撮影画像５０上で明るく現れ、パターン１１以外の部分とのコントラストが大きくパターン１１が高精度に検出できる。しかしながら、低反射率の材料でパターン１１が形成される場合など、パターン１１の反射率が低いと、図５（ｂ）のようにパターン１１が撮影画像５０上でそれ程明るく現れず、コントラストが小さくパターン１１が高精度に検出できない。
【００３４】
（３．対象物１０の撮影；反射材７の使用時）
本実施形態では、パターン１１の反射率が低いような場合に反射材７を使用して疑似的な透過照明による撮影を行い、パターン１１のコントラストを高くして高精度に検出できるようになっている。
【００３５】
すなわち、反射材７を移動させ前記した所定位置に配置した状態で同様に撮影を行うと、図６に示すように、対象物１０のパターン１１の部分で前記と同様照明光６０がパターン１１を反射し撮影装置５で受光されるほか、対象物１０のパターン１１以外の部分で基材１２を透過した照明光６０も反射材７により反射し、再度当該部分の基材１２を透過して撮影装置５で受光される。
【００３６】
そのため、図７に示すように、撮影画像５０’では、反射率の低い十字状のパターン１１の部分を暗領域とし、パターン１１以外の部分を明領域としたコントラストの高い画像を得ることができる。パターン１１の反射率や基材１２の透過率、照明６の光量などの光学条件に合わせた適当な反射材７を用い、反射率の低いパターン１１が暗領域、それ以外の部分が明領域となるように調整することで、透過光学系による撮影を行った場合と同等の撮影画像５０’を得ることができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態では、パターン１１を有する対象物１０に対し、照明６や撮影装置５とは反対側に反射材７を置き、対象物１０を透過した照明光６０を反射材７で反射させて疑似的な透過照明として扱うことで、照明６と撮影装置５による反射光学系で撮影を行った場合にパターン１１の反射率が低く高いコントラストが得られない場合でも、透過光を利用して高コントラストな画像を得ることが可能となっている。本実施形態では、前記したような照明の切替えや変更等が特に必要なく、透過光学系の設置も不要なので簡易かつ低コストであり、また照明６と撮影装置５による反射光学系に反射材７を新たに追加するだけなので設置の制約も小さく、反射材７の交換等も容易である。
【００３８】
さらに、反射材７をレール３０等の搬送機構で移動可能としておくことで、パターン１１の反射率等に応じて反射材７の位置を切り換え可能とし、パターン１１の反射率が高い場合など反射材７が不要な場合は前記した所定位置から撮影装置５の視野外に退避させ、これにより従来と同じ条件で撮影ができる。パターン１１の反射率などに応じて反射材７の位置を自動で切り替えることも可能である。加えて、反射材７の反射面を対象物１０の平面と平行に配置することで、前記の照明６のような同軸照明を用いた場合の撮影が好適に行える。
【００３９】
しかしながら、本発明はこれに限ることはない。例えば対象物１０はウェブ状のものに限らず枚葉状のものであってもよい。対象物１０の搬送手段、搬送方法なども特に限定されない。
【００４０】
また本実施形態ではトリガ信号やアライメントとしての利用のためパターン１１の検出を行っているが、パターン検出システム１はこれに限ることはなく、例えばパターン１１を検出してパターン１１自体の欠陥の検査を行うものであってもよい。さらに、本実施形態では反射材７の位置を切り替え可能としているが、前記の所定位置で固定してもよい。
【００４１】
また本実施形態では照明６を同軸照明としているが、場合によっては、リング照明など、対象物１０の平面の法線方向に対し傾斜した方向に沿って対象物１０へと照明光６０を照射するものとしてもよい。必要に応じて、照明光６０の照射方向と撮影装置５の位置に合わせて反射面を傾けて反射材７を配置し、これにより対象物１０を透過した照明光６０を撮影装置５に向けて反射させ、疑似的な透過照明による撮影を行うことも可能である。
【００４２】
以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４３】
１；パターン検出システム
３；パターン検出装置
５；撮影装置
６；照明
７；反射材
１０；対象物
１１；パターン
１２；基材
２０；搬送ローラ
３０；レール
５０、５０’；撮影画像
６０；照明光
【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６】
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【図５】
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【図７】
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