JP3546342B2

JP3546342B2 - パターン認識装置

Info

Publication number: JP3546342B2
Application number: JP22648497A
Authority: JP
Inventors: 正雄長本; 靖司水岡
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2017-08-22
Also published as: JPH1163947A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半透明パターンに対する視認確認あるいは形状検査などに際して使用されるパターン認識装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶パネルなどの半透明回路基板にベアＩＣ，ＴＡＢ(Tape Automated Bonding)などの電子部品を実装する直前において、アライメントのために液晶パネル上に形成された半透明パターンを視覚認識する場合、あるいは液晶パネルとベアＩＣ，ＴＡＢなどの電子部品を接続する場合には、異方性導電シートのような半透明パターンを液晶パネル上に貼り付けた後に、光学装置を用いてその異方性導電シートの形状検査が行われている。
【０００３】
従来の画像処理技術における液晶パネルなどの透明回路基板上の半透明パターンを視覚認識する場合の技術の一例として、下記のような装置，方法がある。
【０００４】
すなわち、図６に示す従来のパターン認識装置は、カメラなどからなる撮像装置１と、ランプなどの照明装置２からの照明光を、認識対象物である回路基板３のパターン４上まで導くためのハーフミラー５およびレンズ６と、光の反射率が低くかつ光を透過しない材質からなり、撮像装置１に対して回路基板３の背景部に設置される部材７とからなる光学系８を備え、さらに制御系10として、照明装置２の照度を適宜切り替えるための照度切替部11と、撮像装置１からの映像信号をデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換部12と、Ａ／Ｄ変換部12からの映像データを記録する画像メモリ部13と、撮像画像におけるパターン部分と背景部分との輝度差部分を検出するため、前記画像データに基づいて画像認識処理を行う画像処理部14と、前記各部をコントロールする制御部15などを備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の技術では、光の反射率が低くかつ光を透過しない部材７を認識対象物である回路基板３の背景側に設置して、外部からの光Ｌ_１の入射を遮断しているものの、図６に示すように、その部材７から僅かであるが撮像装置１側への反射光Ｌ_２が発生し、回路基板３の反射率の低いパターン部４に対する認識処理において、部材７からのわずかな反射光Ｌ_２が影響して、撮像装置１によって撮像されたパターン部分における輝度コントラストがなくなってしまう場合が発生する。
【０００６】
この場合に、図７(a)，(b)に示すように、撮像画像20におけるパターン部部分21の輝度レベルと背景部22の輝度レベルとの輝度差Ａがなくなってしまうため、画像処理部14によるパターン認識が不可能になる場合が生じるという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題を解決し、撮像のための有効照明が行われると共に、撮像された画像における認識対象のパターン部と背景部との輝度コントラストが低下しないようにしたパターン認識装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明のパターン認識装置は、認識対象物のパターン部分を照明する照明手段と、光を透過する前記対象物上の前記パターンを撮像する撮像手段とを備え、前記照明手段の照明方向と前記撮像手段の撮像方向とを同軸方向に設定してなるパターン認識装置において、前記撮像手段に対して認識対象物の背景側に光を偏光する材質からなる第１の偏光部材を設置し、さらに前記撮像手段に対して前記第１の偏光部材の背景側にこの第１の偏光部材の偏光方向に対して直角方向に偏光する材質からなる第２の偏光部材を設置し、しかも前記撮像手段に対して前記第２の偏光部材の背景側に光の反射率が低くかつ光を透過しない材質からなる部材を設置したものである。
【０００９】
また、前記パターンを撮像した撮像手段から出力された画像信号を画像データとして記憶する画像記憶手段と、前記画像データに対して処理を行う領域を設定してパターンの認識を行う認識処理手段とを備えたものである。
【００１０】
前記構成により、照明手段の照明方向と前記撮像手段の撮像方向とを同軸方向に設定したため、撮像のための有効照明が行われ、しかも撮像手段に対して認識対象物の背景側に光を偏光する材質からなる第１と第２の偏光部材を設置し、さらに前記撮像手段に対して前記第１と第２の偏光部材の背景側に光の反射率が低く、かつ光を透過しない材質からなる部材を設置して、前記第１と第２の偏光部材によって背景側からの光を撮像手段に達するまでに効果的に遮断することによって、撮像された画像における認識対象のパターン部分と背景部分とにおける輝度コントラストの低下を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図６に基づいて説明した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００１２】
図１は本発明の実施形態を説明するためのパターン認識装置の参考例を示す構成図であり、照明装置２における回路基板３に対する照明方向は、撮像装置１における撮像方向に対して同軸方向Ｚとする。ガラスなどからなる回路基板３上に形成されたパターン４などのように、光の透過率が高くかつ反射率の低い認識対象物に対しては、この同軸照明が有効である。
【００１３】
そして、回路基板３の背景側からの不要な反射光Ｌ_１が撮像装置１に入射しないように光遮断するため、撮像装置１に対して回路基板３における背景側に、回路基板３上における認識対象物であるパターン４の背景部として、光の反射率が低くかつ光を透過しない部材７が設置される。この光の反射率が低くかつ光を透過しない部材７の例としては、金属または樹脂の板へ艶消し黒色の塗布材を塗布したものなどがあげられる。
【００１４】
さらに、参考例の装置では、部材７からの不要な乱反射光Ｌ_２が撮像装置１に入射しないように光遮断するため、撮像装置１に対して回路基板３における背景側に設置されている部材７との間に、光Ｌ_２を偏光する偏光部材30を設置する。この偏光部材30の一例としては、ガラスまたは樹脂によって形成された板状の偏光板などがあげられる。
【００１５】
次に、前記認識装置を用いた視覚認識の一例として、液晶パネル上に貼り付けられた半透明パターンである異方性導電シートに対する形状検査について説明する。
【００１６】
図２に示すように、照明装置２によって照明される認識対象物である異方性導電シートの画像が存在する範囲に処理ウィンドウ(処理対象領域)31，32を設定し、撮像装置１が撮像した映像の映像信号を、図１に示すＡ／Ｄ変換部12においてデジタル化して画像データに変換し、画像メモリ部13に格納する。画像メモリ部13に格納された画像データに対して、パターン認識するため画像処理部14が画像処理を行う。
【００１７】
図３，図４に示すフローチャートを参照して本参考例の装置の動作を説明する。まず、図３に示すように、認識を行う前の前準備としてパラメータなどの設定が行われる。
【００１８】
ステップ(S31)の照明パラメータ設定工程において、異方性導電シートと背景部との輝度差がもっとも大きくなるように、照明装置２の照度を設定する。
【００１９】
ステップ(S32)の処理ウィンドウ設定工程においては、異方性導電シートが存在する所に処理ウィンドウ31を設定し、異方性導電シートが存在しない所に処理ウィンドウ32を設定する。
【００２０】
ステップ(S33)の判定レベル設定工程においては、異方性導電シートが存在するか、存在しないかを判定するためのレベルを設定する。一例としては、処理ウィンドウ31，32内の輝度平均の差を判定レベルとして設定する。
【００２１】
次に、認識処理は図４に示すように行われる。
【００２２】
ステップ(S41)の撮像工程において、撮像装置１により異方性導電シート(図１ではパターン４)を撮像し、その映像信号を出力する。
【００２３】
ステップ(S42)の画像記憶工程において、Ａ／Ｄ変換部12で前記映像信号をデジタル化し、画像データとして画像メモリ部13に記憶する。
【００２４】
ステップ(S43)の処理ウィンドウ設定工程において、画像処理部14において、処理ウィンドウ31，32を一対設定する。一方の処理ウィンドウ31を異方性導電シートが本来存在すべき位置に設定し、他方の処理ウィンドウ32を異方性導電シートが本来存在してはいけない位置に設定する。各々の処理ウィンドウ31，32の位置，サイズの設定については、前記図３の処理ウィンドウ設定(S32)において事前に行う。
【００２５】
ステップ(S44)の認識判定工程においては、両処理ウィンドウ31，32の中で、輝度平均を各々検出し、一方の処理ウィンドウ31の輝度平均Ａ1と他方の処理ウィンドウ32の輝度平均Ａ2との差の絶対値Ｄが、予め設定した判定レベルＪより大きい場合に、異方性導電シートが存在すると判定する。すなわち、
【００２６】
【数１】

が成立する場合に異方性導電シートが存在すると判定する。
【００２７】
また、この輝度平均の差Ｄが、予め設定した判定レベルＪより小さい場合に、認識対象が存在しないと判定する。すなわち、
【００２８】
【数２】

が成立する場合に認識対象物が存在しないと判定する。
【００２９】
なお、異方性導電シートと偏光部材30、および光の反射率が低くかつ光を透過しない部材(艶消し黒色板)７は、互いに接触するように設置してもよい。
【００３０】
図５は本発明の実施形態を説明するためのパターン認識装置の構成図であり、この実施形態の装置が参考例の装置と異なる構成は、参考例における偏光部材30では、図１に示すように、背景側からの一定方向の光Ｌ_３を透過させてしまうため、この不要な一定方向の光Ｌ_３を遮断するために、撮像装置１に対して偏光部材(図５では第１の偏光部材という)30の背景部分に、この第１の偏光部材30の偏光方向Ｘに対して直角方向Ｙに偏光する第２の偏光部材40を設置した構成である。そして、第２の偏光部材40の背景側に光の反射率が低くかつ光を透過しない部材７を設置する。
【００３１】
本実施形態の装置における認識方法は、参考例に説明したと同様に行われる。
【００３２】
なお、パターン４，第１の偏光部材30，第２の偏光部材40、および光の反射率が低くかつ光を透過しない部材(艶消し黒色板)７は、互いに接触するように設置してもよい。
【００３３】
本実施形態の装置は、液晶パネルなどの透明回路基板上に形成された反射率の低い半透明パターンを視覚認識する場合、あるいは液晶パネルなどの透明回路基板上に貼り付けられた反射率の低い半透明パターンの形状検査をするために視覚認識する場合において、反射率の低い認識対象パターンの背景からの不要な反射光を遮断することができるため、認識対象パターンの背景に対する輝度差が拡大し、視覚認識が良好かつ確実に行えるため、認識確度を向上させることになるので特に有効である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のパターン認識装置は、撮像のための有効照明が行われ、しかも液晶パネル等の透明回路基板上に形成された半透明パターンの背景部に対する輝度コントラストを向上させることができるため、反射率の低い半透明パターンを誤認識することなく、安定して視覚認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するためのパターン認識装置の参考例の構成図である。
【図２】処理ウィンドウ設定の説明図である。
【図３】本実施形態の装置におけるパラメータ設定に係るフローチャートである。
【図４】本実施形態におけるパターン認識に係るフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態を説明するためのパターン認識装置の構成図である。
【図６】従来のパターン認識装置の構成図である。
【図７】撮像画像における認識パターンの輝度レベルの説明図である。
【符号の説明】
１…撮像装置、２…照明装置、３…回路基板、４…パターン、７…光の反射率が低くかつ光を透過しない部材、 12…Ａ／Ｄ変換部、 13…画像メモリ部、 14…画像処理部、 15…制御部、 30，40…偏光部材、 31，32…処理ウィンドウ。

Claims

認識対象物のパターン部分を照明する照明手段と、光を透過する前記対象物上の前記パターンを撮像する撮像手段とを備え、前記照明手段の照明方向と前記撮像手段の撮像方向とを同軸方向に設定してなるパターン認識装置において、
前記撮像手段に対して認識対象物の背景側に光を偏光する材質からなる第１の偏光部材を設置し、さらに前記撮像手段に対して前記第１の偏光部材の背景側にこの第１の偏光部材の偏光方向に対して直角方向に偏光する材質からなる第２の偏光部材を設置し、しかも前記撮像手段に対して前記第２の偏光部材の背景側に光の反射率が低くかつ光を透過しない材質からなる部材を設置したことを特徴とするパターン認識装置。
前記パターンを撮像した撮像手段から出力された画像信号を画像データとして記憶する画像記憶手段と、前記画像データに対して処理を行う領域を設定してパターンの認識を行う認識処理手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載のパターン認識装置。