(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自立して下方向の計測対象物を撮影する可搬の撮像装置と、該撮像装置から出力された画像を入力する可搬のパーソナルコンピュータと、からなる計測装置であって、
前記パーソナルコンピュータに、
前記入力された画像をポインタとともに表示する表示手段と、
該表示手段上で任意の方向に前記ポインタを移動させ、前記画像上の任意の点を複数指定する指示手段と、
該指示手段で選択された画像上の複数の指定点の距離または形状を求める演算を行い、該演算結果を前記表示手段に表示させる演算プログラムと、を設けたことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の計測装置を用い、
前記撮像装置を計測対象物上に載置する手順、
前記表示手段に表示された計測対象物の画像上の複数の点を前記指示手段を用いて指定する手順、
前記演算プログラムを用いて前記複数の点の距離または形状を求める手順、
からなることを特徴とする計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物の拡大した画像を画像表示装置に表示させて、計測を行う計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子部品の小型化やプリント基板への部品実装の高密度化に伴い、プリント基板の配線間隔は非常に狭くなってきており、例えば、配線間隔が１０μｍ〜３０μｍのプリント基板も作成されるようになっている。プリント基板の製造工程では、エッチングやメッキを行って配線パターンを形成する。そのため、製造ロット毎に配線間の距離に多少ばらつきが生じる。プリント基板の配線パターンは、このような製造時のばらつきを考慮して設計されているが、所定の配線間距離が確保されていないと、部品を実装して製品として使用した際に、漏電や短絡が発生することがある。
【０００３】
このような問題の発生を未然に防ぐために、従来、プリント基板の出荷検査時には、配線パターンを、基板チェッカを使用して電気的に検査したり、検査者が目視検査したりしている。また、製造ロット毎に所定枚数のプリント基板を抜き取りして、又は全数を、検査者が基板検査装置のテーブル上に載置して、顕微鏡（拡大鏡）で基板の配線を拡大して目視確認を行いながら、配線間の距離を計測するという検査を行っている。
【０００４】
上記の基板検査装置を用いた目視計測検査では、
（１）プリント基板を検査装置のテーブルに載置する。
（２）テーブルを移動させてプリント基板の位置を調整し、顕微鏡の対物レンズの中央に刻印された十字又は一文字の線と配線のエッジとを重ね合わせる。
（３）距離計をリセットする。
（４）隣接する配線のエッジと、十字又は一文字の線と、が重ね合うまで、テーブルを移動させる。
（５）距離計を確認する。
という一連の作業を行うことで、配線間の距離を計測している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の基板検査装置を用いた目視計測検査では、検査者が検査対象のプリント基板をテーブルに載置する必要があり、サイズの大きなプリント基板を検査するためには、大きなテーブル画像を確認が必要となる。また、テーブルを移動させてプリント基板の検査位置を調整する必要があるため、調整が非常に煩わしい。また、検査者は、顕微鏡を覗いて計測検査を行うため、検査者の目が疲労したり、視力が低下したりする問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記の問題を解決するために成したものであり、その目的は、プリント基板などの拡大して検査する対象物を、検査者の目が疲労することなく短時間で容易に計測することができる計測装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【０００８】
（１）この発明の計測装置は、自立して下方向の計測対象物を撮影する可搬の撮像装置と、該撮像装置から出力された画像を入力する可搬のパーソナルコンピュータと、からなる計測装置であって、前記パーソナルコンピュータに、前記入力された画像をポインタとともに表示する表示手段と、該表示手段上で任意の方向に前記ポインタを移動させ、前記画像上の任意の点を複数指定する指示手段と、該指示手段で選択された画像上の複数の指定点の距離または形状を求める演算を行い、該演算結果を前記表示手段に表示させる演算プログラムと、を設けたことを特徴とする。
したがって、本発明の計測装置を用いると、検査者は、製造ライン上のプリント基板をそのまま検査することができる。また、画像表示装置に表示した計測対象物の画像を確認しながら計測検査を行うことができる。よって、短時間で容易に、しかも従来のようには目が疲れることなく検査を行うことが可能となり、大幅に検査効率を改善することができる。
【０００９】
（２）この発明の計測方法は、上記計測装置を用い、前記撮像装置を計測対象物上に載置する手順、前記表示手段に表示された計測対象物の画像上の複数の点を前記指示手段を用いて指定する手順、前記演算プログラムを用いて前記複数の点の距離または形状を求める手順、からなることを特徴とする。したがって、この手順によれば、プリント基板等の比較的大型の被検査対象物上に撮像装置を載置して検査をすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係る計測装置の概略構成を示したブロック図である。計測装置１は、撮像装置２、計測処理装置である処理装置３、画素表示装置である表示装置４、及び指示装置５から成る。
【００１２】
撮像装置２は、拡大部１１、撮像部１２、及び倍率調整部１３で構成された拡大撮影部１０、照明部１４、光量調整部１５、操作部１６、及び信号入出力部１７を備えている。拡大部１１は、計測対象物を所定の倍率に拡大するためのものであり、光学レンズを用いて構成される。撮像部１２は、拡大部１１で拡大した計測対象物の画像を撮影するためのものである。倍率調整部１３は、拡大部１１で拡大する計測対象物の倍率を切り替えるためのものである。照明部１４は、撮像部１２で撮影する計測対象物に光を照射するためのものである。光量調整部１５は、計測対象物に照明部１４から照射する光量を調整するためのものである。操作部１６は、ユーザが撮像装置２の拡大倍率や照明の光量を調整するためのものである。信号入出力部１７は、撮像部１２で撮影した計測対象物の画像データを処理装置３に出力したり、処理装置３から出力された倍率調整信号を倍率調整部１３へ、また、光量調整信号を光量調整部１５へ送信したりするためのものである。
【００１３】
処理装置３は、信号入出力部２１、制御部２２、計測部２３、画像処理部２４、及び画像出力部２５を備えている。信号入出力部２１は、撮像装置２及び指示装置５から送信された信号を入力するためのものであり、かつ、撮像装置２へ照明部１３又は倍率調整部１４の調整信号を出力するためのものである。制御部２２は、処理装置３の各部を制御するためのものである。計測部２３は、表示装置４に表示された計測対象物の画像上に、指示装置５で指示された指定点と計測コマンドとに応じて計測を行うためのものである。画像処理部２４は、撮像装置２で撮影した計測対象物の画像を表示装置４で表示可能な画像データに変換するためのものである。画像出力部２５は、画像処理部２４で処理された画像データを出力するためのものである。
【００１４】
表示装置４は、画像入力部３１、及び表示部３２を備えている。画像入力部３１は、処理装置３から出力された画像データを取り込むためのものである。表示部３２は、計測装置１で実行可能な計測コマンドを表示したり、撮像装置２で撮影した計測対象物の画像データを表示したりするためのものである。
【００１５】
指示装置５は、表示装置４に表示された計測対象物の画像上における任意の点を指示したり、表示部３２に表示された計測コマンドを選択したりするためのものである。
【００１６】
なお、撮像装置２の拡大部１１は、倍率調整部１３により、（１）複数のそれぞれ異なる固定倍率を切替え可能なように構成しても良いし、また、（２）所定の倍率から別の所定倍率までの間で任意の倍率に切替えできるように構成しても良い。（１）の場合は、低倍率と高倍率とを切替えできるように構成すると、計測箇所の位置を調整する時には低倍率の画像を表示装置４に表示させ、計測検査をする時には高倍率の画像を表示装置４に表示させることで、検査をスムーズに行うことが可能となる。（２）の場合は、任意の倍率に拡大した画像を画像表示装置４に表示させることができるので、検査者の所望の倍率で計測を行うことが可能となる。
【００１７】
次に、計測装置１の具体的な構成を示す。図２は、計測装置の概略構成を示した概観斜視図である。撮像装置２は、底部が凹形状（アーチ状又はコの字状）である。また、底部の略中央に、拡大部１１が撮像装置２の底部方向を撮影するように配置されている。よって、撮像装置２は、自立して撮影が可能である。撮像装置２の側面には、操作部１６が配置されている。撮像装置２は、人の手で容易に持つことができる大きさであり、ケーブルで処理装置３と接続される。
【００１８】
処理装置３、表示装置４、及び指示装置５としては、例えばノートパソコン６を用いることで実現できる。ノートパソコン６を用いる場合は、ノートパソコン６の本体が処理装置３に、ノートパソコン６の液晶表示部２が表示装置４に、ノートパソコン６のキーボード及びタッチパッドが指示装置５に該当する。また、デスクトップパソコンでも、処理装置３、表示装置４、及び指示装置５を実現できる。デスクトップパソコンを用いる場合は、パソコン本体が処理装置３に、モニタ装置が表示装置４に、キーボード及びマウスが指示装置５に該当する。
【００１９】
撮像装置２の信号入出力部１７、及び処理装置３の信号入出力部２１の間でディジタル信号をやり取りする構成の場合は、ＲＳ−２３２Ｃ、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４などのインタフェースを用いることができる。この構成の場合、信号入出力部１７には画像データをＡ／Ｄ変換する機構を設け、信号入出力部２１にはＤ／Ａ変換する機構を設けると良い。また、これらのインタフェースを用いた場合、撮像装置２へケーブルを介して電源供給が可能である。
【００２０】
また、撮像装置２の信号入出力部１７、及び処理装置３の信号入出力部２１の間でアナログ信号をやり取りする構成の場合は、信号入出力部１７、及び信号入出力部２１にビデオボードなどを用いて、双方をビデオケーブルで接続すると良い。この構成の場合、撮像装置２へは別途電源供給が必要である。
【００２１】
計測装置１で計測対象物を計測する際には、計測対象物をテーブルなどの水平面上に置き、撮像装置２の拡大部１１の下部に計測対象物を置けば良い。つまり、図２（Ａ）に示したように、計測対象物の大きさが撮像装置２の底部よりも大きい場合は、計測対象物上に撮像装置２を載置して計測を行えば良い。また、図２（Ｂ）に示したように、計測対象物の大きさが撮像装置２の底部よりも小さい場合は、撮像装置２を水平面上に置き、撮像装置２の拡大部１１の下部に設けられた凹形状のアーチ状又はコの字状の空間に、計測対象物をセットして計測を行えば良い。
【００２２】
また、前記のように、撮像装置２は、拡大倍率を変更できるので、撮像装置２を計測対象物上にセットする際には低倍率で撮影するようにしておき、表示装置の画像を見ながら計測箇所の位置調整を行い、位置調整が終了したら拡大倍率を高倍率に変更するようにすれば、効率良く対象物の計測を行うことができる。
【００２３】
さらに、撮像装置２は、図２に示したように、容易に移動させることができ、上記のようにノートパソコン６を使用すれば、計測対象物の大きさや計測場所にも拘束されずに対象物を計測できる。よって、従来のようにテーブル上に計測対象物を載置して顕微鏡を覗きながら計測を行わなくても良いので、非常に効率良く対象物の計測を行うことができる。
【００２４】
次に、計測装置１の表示装置４に表示させる表示画面の例を示す。図３は、計測装置の表示装置の表示画面例を示した図である。図３には、プリント基板の２点間距離を計測する場合を示しており、ツールバーの計測コマンドボタンをクリックすると、計測装置１で実行可能な計測項目が表示される。また、表示装置４のツールバーに表示された倍率コマンドボタンや明るさボタンを操作することで、撮像装置２の拡大倍率や照明の光量を処理装置３から調整することができる。
【００２５】
計測装置１を用いた対象物の計測は、以下の手順で行う。図４は、本発明の実施形態に係る計測装置を用いて対象物の計測を行う手順を説明するためのフローチャートである。まず、撮像装置２の操作部１６、又は指示装置５を操作して、撮像装置２の拡大倍率を低倍率に設定する（ステップ１）。そして、撮像装置２を計測対象物上に載置して、計測する位置を調整する（ステップ２）。
【００２６】
続いて、撮像装置２の操作部１６、又は指示装置５を操作して、撮像装置２の拡大倍率を高倍率に設定する（ステップ３）。この時、対象物の計測したい位置が撮影されているか否かを確認する（ステップ４）。撮影位置が計測したい位置と異なる場合は、さらに微調整を行う（ステップ５）。
【００２７】
処理装置３の制御部２２は、計測コマンドが選択されるまで待機しているので、微調整が完了したか、ステップ４で撮影位置が計測したい位置の場合は、検査者は次に、指示装置５を操作して、表示装置４に表示された計測コマンドを選択する（ステップ６）。制御部２２は、画像処理部２４に、画像上で計測対象物の計測を行う点を指定するように指示する表示を表示部３２に表示させる（ステップ７）。
【００２８】
検査者は、表示部３２に表示された指示に従って、任意の複数の点をクリックする（ステップ８）。制御部２２は、選択された計測コマンドの情報と、画像上で指定された点の情報と、撮像装置２の拡大倍率の情報と、を計測部２３に送信する。計測部２３は、受信した情報に基づき演算を行い、演算結果を制御部２２に送信する（ステップ９）。
【００２９】
制御部２２は、受信した演算結果を画像処理部２４に送信し、画像処理部２４は、受信した演算結果を表示装置４で表示可能な文字に変換する。そして、表示装置４に演算結果の文字データを送信して表示装置４に表示させるステップ１０）。このように、上記のステップを繰り返すことで、複数箇所の計測検査を行うことができる。
【００３０】
次に、上記のステップに従って計測を行う場合の具体例として、任意の２点間距離を計測する場合について説明する。なお、ステップ５までは上記の説明内容と同様になるため省略して、ステップ６以降について説明する。まず、撮像装置２の計測対象物に対する撮影位置の調整が完了したら、検査者は、指示装置５としてマウスを使用する場合、ツールバーの計測コマンドボタンをクリックして、計測コマンドリストを表示させる。そして、２点間距離の計測コマンドを選択（クリック）する（ステップ６）。
【００３１】
処理装置３の制御部２２は、画像処理部２４に指示して、表示装置４の表示部３２の画面上に、「計測したい２点をクリックしてください。」と表示させる（ステップ７）。検査者は、その指示に従って、任意の１点をクリックし、続いて他の１点をクリックする（ステップ８）。表示部３２の画面上では、クリックされた点には×印が付加され、×印の近傍にはクリックした順に番号が付記される。
【００３２】
この時、制御部２２は、信号入力部２１を介して指示装置５の操作信号を得ると、その信号を処理して画像処理部２４に出力して、指示装置５の操作どおりの表示を表示装置４にさせるとともに、選択された計測コマンドを計測部２３に実行させる。計測部２３は、撮像装置２の拡大倍率のデータと、クリックされた２点の位置データと、に基づいて演算を行う（ステップ９）。続いて、計測部２３は、演算結果である２点間の距離データを制御部２２に送信する。制御部２２は、この２点間の距離データを画像処理部２４に送り、画像処理部２４は２点間の距離データを表示装置４で表示可能な文字に変換して、２点間距離の文字データを表示装置４に送信する。表示装置４は、表示部３２の所定の位置に「（１）−（２）間の距離：３０μｍ」のように、受信した２点間距離の文字データとコメントとを表示する（ステップ１０）。
【００３３】
また、詳細な説明は省略するが、任意の３点で決定される円の半径を計測する場合は、半径計測コマンドを指定すると、３点を指定するように表示装置４に指示が表示されるので、この指示に従って３点を指定すると、円の半径を計測することができる。
【００３４】
さらに、計測装置１では、前記のように（１）２点間距離や（２）円の半径だけでなく、（３）任意の３点で決定される頂点角度、（４）任意の２点で決定される直線と、別の任意の２点とで決定される直線と、の交点角度、（５）任意の３点で決定される円の中心座標と、別の任意の３点で決定される円の中心座標と、の円中心間距離、（６）任意の２点で決定される直線と、別の任意の１点と、で決定される垂直線の長さ、（７）任意の２点で決定される直線と、別の任意の１点で決定される平行な直線と、の平行線間距離、（８）Ｘ軸２本、Ｙ軸２本、計４本の座標軸で囲まれた４角形の横（Ｘ）、縦（Ｙ）、対角（Ｄ）の距離、（９）任意の点で囲まれた領域（円・多角形）の面積、など様々な計測を行うことができる。これらの計測コマンド及び演算プログラムを予め制御部２２に設定しておくことで、計測装置１のユーザは容易９にこれらの計測コマンドを利用することができる。
【００３５】
なお、以上の説明では本発明の計測装置の計測対象としてプリント基板を挙げたが、本発明はこれに限るものではなく、拡大して計測を行うものであれば良い。例えば、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、シャドウマスク、リードフレームなど、微細な加工を施したものに対して、本発明の計測装置を用いることで容易に計測を行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
この発明の計測装置を用いると、検査者は、画像表示装置に表示した計測対象物の画像を確認しながら計測検査を行うことができるので、短時間で容易に、しかも従来のようには目が疲れることなく検査を行うことが可能となり、大幅に検査効率を改善することができる。また、計測対象物の位置合わせの際と計測の際とで、倍率を切り替えた画像を確認することが可能となり、検査をスムーズに行うことができる。さらに、計測対象物の計測の際に画像表示装置に適切な大きさの画像を表示させることが可能となり、測定する点を容易に指定することができる。加えて、画像表示装置に鮮明な画像を表示させることができ、検査者の目を疲れにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る計測装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２】計測装置の概略構成を示した概観斜視図である。
【図３】計測装置の表示装置の表示画面例を示した図である。
【図４】本発明の実施形態に係る計測装置を用いて対象物の計測を行う手順を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１−計測装置
２−撮像装置
３−処理装置
４−表示装置
５−指示装置
【図１】
0003774390.tif 000002
【図２】
0003774390.tif 000003
【図３】
0003774390.tif 000004
【図４】
0003774390.tif 000005