JP2009204306A - 複数のカメラを用いた撮像方法および計測装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のカメラ9A,9Bを用いて、複数の計測点2a,2aを撮像する場合に、複数の計測点2a,2aが、傾いて正規の位置からずれていても、カメラ9A,9B全体を個別に移動させることなく、同時に撮像できるようにする。
【解決手段】基板2の計測点2a,2aが傾いているために、X方向に沿って位置する2台のカメラ9A,9Bで、左右の2つの計測点2a,2bを同時に撮像できないときには、カメラ9A,9Bの対物レンズを、Y方向に個別にずらすことにより、各カメラ9A,9Bの視野内に、各計測点2a,2aを収めて同時に撮像するようにしている。これによって、カメラ全体を移動させる場合に比べて、機構を簡素化してコストの低減を図る。
【選択図】図5
【解決手段】基板2の計測点2a,2aが傾いているために、X方向に沿って位置する2台のカメラ9A,9Bで、左右の2つの計測点2a,2bを同時に撮像できないときには、カメラ9A,9Bの対物レンズを、Y方向に個別にずらすことにより、各カメラ9A,9Bの視野内に、各計測点2a,2aを収めて同時に撮像するようにしている。これによって、カメラ全体を移動させる場合に比べて、機構を簡素化してコストの低減を図る。
【選択図】図5
Description
本発明は、例えば、基板や部品などの撮像対象を、複数のカメラを用いて撮像する方法、および、複数のカメラで撮像した画像に基づいて、位置や寸法などの計測を行う計測装置に関する。
基板などの計測対象の計測点を撮像して画像処理を行なうことにより、計測点のパターンの寸法などを計測する装置がある。かかる計測装置には、複数のカメラを用いて複数の計測点を同時に撮像し、計測時間の短縮を図るようにしたものがある。(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−78303号公報
上記特許文献1の装置では、例えば、図8に示すように、装置のX−Y座標のX方向に沿って配置されたX軸用フレーム25と、Y方向に沿って配置された一対のY軸用フレーム26,26とを備え、X軸用フレーム25は、Y軸用フレーム26に沿ってY方向に移動可能であり、X軸用フレーム25には、例えば、2台のカメラ27,28がX方向に沿って移動可能に設けられている。
図示しないテーブル上に載置される計測対象としての基板2には、計測すべき複数の計測点2aが、該基板2の各辺に沿って配列されており、各計測点2aには、線幅などを計測すべき図示しないパターンが形成されている。
この基板2に対して、2台のカメラ27,28を、X方向およびY方向に移動させて、各カメラ27,28の視野内に、基板2の左右の各計測点2a,2aをそれぞれ収めて同時に撮像するものである。
基板2が、図8に示すように、テーブル上に傾きなく正規の姿勢で載置されている場合には、基板2の縦横の各辺が、Y方向およびX方向にそれぞれ沿うように位置する。この状態では、各カメラ27,28を、Y方向およびX方向に移動させて各カメラ27,28の視野内に、左右の各計測点2a,2aをそれぞれ収めて2台のカメラ27,28で同時に撮像することが可能である。
しかしながら、図9に示すように、基板2がテーブル上に傾いて載置されると、基板2の傾きに起因して基板2の左右の各計測点2a,2aが、Y方向にずれることになり、X方向に沿って位置する2台の各カメラ27,28の視野内に同時に収まらず、同時に撮像できない場合が生じる。
かかる場合に、特許文献1の装置では、図示しない移動機構によって、各カメラ27,28の全体を、矢符Pで示すように、個別にY方向に微小範囲で往復移動できるように構成されているので、各カメラ27,28の全体を、Y方向に沿ってそれぞれ個別に移動させることにより、左右の計測点2a,2aを、各カメラ27,28の視野内にそれぞれ収めて同時に撮像できるようにしている。
なお、基板2上の各計測点2a,2aが、2台の各カメラ27,28の視野内に同時に収まらない状態は、基板2が傾いている場合に限らず、例えば、図10に示すように、基板2のパターン形成領域2cが傾いている、すなわち、基板2に対して計測点2aとなるパターンが傾いて配列形成されている場合にも同様に生じる。
特許文献1の装置では、基板2の計測点2aとなる各パターンが、装置のX−Y座標に対して、傾いて位置するような場合には、上述のように、2台のカメラ27,28の全体を、個別にY方向に移動させて同時に撮像するようにしているために、2台のカメラ27,28の全体を個別にY方向に精度よく移動させるための複雑な機構が必要となり、コストが増加するといった課題がある。
本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、複数のカメラを用いて、複数の撮像点を撮像する場合に、複数の撮像点が、正規の位置からずれていても、カメラ全体を個別に移動させることなく、同時に撮像できるようにすることを目的としている。
(1)本発明の複数のカメラを用いた撮像方法は、複数の撮像点が配列されている撮像対象と、一方向に沿って位置する複数のカメラとが、相対移動可能であり、複数の前記撮像点を、前記複数のカメラを用いて撮像する方法であって、前記撮像対象と前記複数のカメラとの前記相対移動では、前記複数のカメラで複数の撮像点を同時に撮像できない場合に、各カメラの対物レンズの光軸を、結像レンズを含む光学系の光軸からそれぞれずらして複数の撮像点を撮像するものである。
本発明の撮像方法を用いて撮像した画像に基づいて、例えば、計測を行なってもよく、撮像した画像を表示してもよく、あるいは、撮像した画像からデータを読み取るなどしてもよい。
撮像点とは、カメラによって撮像すべき箇所をいい、例えば、形状や寸法などを計測すべき箇所であるのが好ましく、計測すべき箇所であるときには、計測点と称してもよい。
撮像対象とは、複数の撮像点を有して、カメラによる撮像の対象となるものをいい、例えば、基板や部品などをいう。
撮像対象とは、複数の撮像点を有して、カメラによる撮像の対象となるものをいい、例えば、基板や部品などをいう。
複数の撮像点が配列されるとは、複数の撮像点の少なくとも一部の撮像点が並んで位置していることをいい、例えば、或る配列方向に沿って並んで位置している場合などをいう。
一方向に沿って位置する複数のカメラは、一方向に延びるフレームやガントリなどに配置されるのが好ましく、各カメラは、この一方向に沿って移動可能であるのが好ましい。
相対移動可能とは、撮像対象が、複数のカメラに対して移動可能であってもよいし、複数のカメラが、撮像対象に対して移動可能であってもよく、撮像対象および複数のカメラの両者が移動可能であってもよい。
相対移動可能とは、撮像対象が、複数のカメラに対して移動可能であってもよいし、複数のカメラが、撮像対象に対して移動可能であってもよく、撮像対象および複数のカメラの両者が移動可能であってもよい。
この相対移動は、少なくとも直交する二方向への移動であるのが好ましく、二方向の内の一方が、前記複数のカメラが沿うように位置する前記一方向であるのが好ましい。
複数のカメラで複数の撮像点を同時に撮像できない場合とは、複数のカメラの視野内に、撮像点をそれぞれ収めることができず、同時に撮像できない場合をいう。
本発明の複数のカメラを用いた撮像方法によると、複数のカメラを用いて、複数の撮像点を撮像する場合に、複数の撮像点が正規の位置からずれているために、撮像対象と複数のカメラとの相対移動のみでは、複数のカメラで複数の撮像点を同時にそれぞれ撮像できないときには、従来例のように、各カメラ全体を移動させることなく、各カメラの対物レンズのみをずらして、各カメラの視野内に各撮像点をそれぞれ収めて同時に撮像することが可能になる。したがって、従来例のように、カメラ全体を個別に移動させるための複雑な機構を設ける必要がなく、コストを低減することができる。
(2)本発明の複数のカメラを用いた撮像方法の一つの実施形態では、前記撮像対象と前記複数のカメラとは、前記一方向および該一方向に直交する方向に前記相対移動可能であり、前記各カメラの対物レンズの光軸を、前記直交する方向に所定距離内で、前記光学系の光軸からそれぞれずらして複数の撮像点を同時に撮像するようにしてもよい。
この実施形態によると、一方向に沿って位置する複数のカメラの対物レンズの光軸を、前記一方向に直交する方向にそれぞれ所定距離ずらすことができるので、カメラ毎に、その視野を前記直交する方向にずらすことができ、これによって、複数の撮像点が正規の位置からずれている場合にそのずれを補正して、各カメラの視野内に各撮像点をそれぞれ収めて同時に撮像することが可能となる。
(3)上記(2)の実施形態では、前記各カメラの対物レンズの光軸を、前記所定距離内でそれぞれずらすことによって、前記複数のカメラで複数の撮像点を同時に撮像できるか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップで、前記複数のカメラで複数の撮像点を同時に撮像できると判定されたときに、前記各カメラの対物レンズの光軸を、前記光学系の光軸からそれぞれずらして複数の撮像点を同時に撮像する撮像ステップとを含むようにしてもよい。
判定ステップで、同時に撮像できないと判定されたときには、複数のカメラで、複数の撮像点を順番に撮像すればよい。
この実施形態によると、各カメラの対物レンズの光軸をずらすことによって、複数のカメラで複数の撮像点を同時に撮像できると判定されたときに、各カメラの対物レンズの光軸を、光学系の光軸からそれぞれずらして複数の撮像点を同時に撮像することができる。
(4)上記(3)の実施形態では、前記撮像対象は、テーブル上に載置され、該テーブルと前記複数のカメラとが、前記一方向および前記直交する方向に沿って前記相対移動可能であり、前記判定ステップは、前記一方向に対する前記複数の撮像点の配列方向の傾きを求めるステップと、前記傾きと前記複数の撮像点間の距離とに基づいて、撮像点の前記傾きに起因する前記直交する方向のずれ量を求めるステップと、前記ずれ量と前記対物レンズの光軸をずらすことが可能な前記所定距離とを比較するステップとを含むようにしてもよい。
前記一方向に対する前記複数の撮像点の配列方向の傾きは、前記一方向に直交する方向に対する傾きとして求めてもよい。
複数の撮像点の配列方向の傾きは、撮像対象がテーブルに対して正規の位置から傾いて載置されることによって生じる傾きであってもよいし、撮像対象に対して複数の撮像点の配列方向が傾いていることによって生じる傾きであってもよいし、あるいは、それらを合わせた傾きであってもよい。
複数のカメラは、一方向に沿って位置しているので、この実施形態によると、撮像対象の複数の撮像点の配列方向の前記一方向に対する傾きを求め、この傾きと複数の撮像点間の距離とに基づいて、撮像点の前記傾きに起因する前記直交する方向のずれ量を求め、このずれ量と対物レンズの光軸の前記直交する方向へずらすことが可能な所定距離とを比較して、複数のカメラで複数の撮像点を同時に撮像できるか否かを判定することができる。
(5) 本発明の複数のカメラを用いた撮像方法の一つの実施形態では、前記各カメラの対物レンズの光軸をずらすことが可能な前記所定距離を、前記対物レンズへの入射光束の径および前記光学系の前記結像レンズの有効径に基づいて規定してもよい。
所定距離は、対物レンズへの入射光束の径内であって、結像レンズへの入射光が、該結合レンズの有効径内に収まるように規定するのが好ましい。
この実施形態によると、対物レンズの光軸をずらすことが可能な所定距離を、対物レンズへの入射光束の径および結像レンズの有効径に基づいて規定するので、対物レンズの光軸をずらす範囲内では、撮像した画像に基づく計測処理などに必要な鮮明な画像を得ることができる。
(6)本発明の計測装置は、複数の計測点が配列された計測対象の前記複数の計測点を、複数のカメラで撮像し、撮像した画像を処理して計測を行なう計測装置であって、一方向に沿って位置する前記複数のカメラと、前記計測対象が載置されるテーブルと、前記複数のカメラと前記テーブルとを前記一方向および該一方向に直交する方向に相対移動させる移動手段と、前記カメラおよび前記テーブルの前記相対移動を制御するとともに、前記複数のカメラによる撮像を制御する制御手段とを備え、前記複数の各カメラは、結像レンズを含む光学系の光軸に対して、所定距離内で前記直交する方向に光軸をずらすことが可能な対物レンズをそれぞれ有し、前記制御手段は、前記複数のカメラと前記テーブルとの前記相対移動では、前記複数のカメラで複数の計測点を同時に撮像できない場合に、各カメラの対物レンズの光軸を、前記光学系の光軸からそれぞれずらして、前記複数のカメラで複数の計測点を同時に撮像するものである。
本発明の計測装置によると、複数のカメラを用いて、複数の計測点を撮像する場合に、複数の計測点が正規の位置からずれているために、計測対象と複数のカメラとの相対移動のみでは、複数のカメラで複数の計測点を同時にそれぞれ撮像できないときには、従来例のように、カメラ全体を移動させることなく、各カメラの対物レンズのみをずらすことにより、各カメラの視野内に各計測点をそれぞれ収めて同時に撮像することが可能になる。したがって、従来例のようにカメラ全体を個別に移動させるための複雑な機構を設ける必要がなく、コストを低減することができる。
本発明によれば、複数のカメラを用いて、複数の撮像点を撮像する場合に、複数の撮像点が正規の位置からずれているために、撮像対象と複数のカメラとの相対移動のみでは、複数のカメラで複数の撮像点を同時に撮像できないときには、従来例のように、カメラ全体を移動させることなく、各カメラの対物レンズのみをずらすことにより、各カメラの視野内に各撮像点をそれぞれ収めて同時に撮像することが可能になる。したがって、従来例のようにカメラ全体を個別に移動させるための複雑な機構を設ける必要がなく、コストを低減することができる。
以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
(実施の形態1)
以下、図面によって本発明の実施形態について詳細に説明する。
以下、図面によって本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1は、本発明に係る撮像方法を実施する計測装置の概略構成を示す斜視図である。
この実施形態の計測装置1は、計測対象である基板2の各計測点を撮像して画像を取り込むための画像取り込み装置3と、この画像取り込み装置3に相互に情報伝送可能に接続されて、取り込んだ画像を処理して計測を行なうととともに、各部の制御を行なう制御手段としての制御装置4とを備えており、制御装置4は、画像取り込み装置3を制御する制御プログラムを実行するコンピュータを内蔵している。
画像取り込み装置3は、基台5と、その上に設置された一対のガイドレール6に沿って移動可能なテーブル7と、このテーブル7を跨ぐ形で基台5上の固定位置に架設された門型のガントリ8と、このガントリ8内に設けられた図示しないカメラ移動機構と、カメラ移動機構に支持された2台のカメラ9A,9Bとを備えている。
矩形板状のテーブル7は、図示しないリニアモータなどの駆動機構によって図のY方向に移動可能である。各カメラ9A,9Bは、Y方向に直交する図のX方向を可動方向とするカメラ移動機構によって、X方向に移動可能である。このX方向およびY方向によってX−Y座標系、すなわち、機械座標系が構成される。
基台5上には、テーブル7の移動方向であるY方向に沿って延びるリニアスケール10が設けられる一方、テーブル7には、該テーブル7と一体的に移動する図示しないエンコーダヘッドが設置されており、リニアスケール10とエンコーダヘッドとによって、テーブル7のY方向の移動量を測定するリニアエンコーダが構成される。
各エンコーダヘッドには、投光部と受光部とが備えられ、投光部から出射されてリニアスケール10で変調された反射光を受光部で受けることにより、テーブル7の移動量に応じた数のパルス信号を得ることができる。また、各リニアスケール10の1箇所には原点パターンが設けられていることにより、テーブル位置の原点信号を得ることもできる。
ガントリ8に内蔵されるカメラ移動機構は、テーブル7上に載置された基板2を撮像する各カメラ9A,9Bを、X方向に移動させるものである。このカメラ移動機構は、リニアエンコーダを備えており、このリニアエンコーダで各カメラ9A,9BのX方向の移動量を測定しながら、制御装置4から指令されたX座標に各カメラ9A,9Bを移動させる。
各カメラ9A,9Bは、顕微鏡のように対物レンズを有する構成となっており、エリアセンサとして2次元CCD撮像素子を備える。対物レンズの交換により撮像倍率を変更できるようになっている。
制御装置4は、キーボードやマウスなどの入力装置と、ディスプレイなどの表示装置とを備えており、画像取り込み装置3に対してリアルタイムに指令を送ったり、画像取り込み装置3で撮像した画像を観察したり、画像取り込み装置3を制御するプログラムを入力したりできるようになっている。画像取り込み装置3を制御するプログラムは、ネットワークを経由して、外部からダウンロードすることもできる。
図2は、基板2の複数の計測点2aを示す平面図であり、各計測点2aには、例えば、線幅を計測すべき図示しないパターンがそれぞれ形成されている。
この図2では、基板2が、テーブル7上に、傾きなく正規の姿勢で載置されたとした場合の前記X方向および前記Y方向を併せて示している。
図2では、複数の計測点である各パターンは、矩形の基板2の各辺に沿って正規の位置に配列形成されている。矩形の基板2は、テーブル7上に、傾きなく載置された状態では、テーブル7の移動方向である前記Y方向およびカメラ9A,9Bの移動方向である前記X方向に、縦横の各辺がそれぞれ沿うように位置する。この基板2の各辺の長さ、および、基板2における各パターンの正規の位置は、既知である。
また、基板2には、計測点2aよりも外側に、十字状のアライメントマーク2b−1,2b−2が形成されている。基板2おけるアライメントマーク2b−1,2b−2の位置は、既知であるので、テーブル7に載置された基板2のアライメントマーク2b−1,2b−2を撮像してその座標を求めることによって、テーブル7における基板2の位置を求めることができる。
図2に示される基板2上の各計測点2aを、各カメラ9A,9Bによって後述のようにして撮像し、撮像画像を処理して、例えば、従来公知のパターンマッチングなどの手法を用いて各計測点におけるパターンの線幅などを計測するものである。
この実施形態では、基板2が、テーブル7上に傾いて載置されている場合などに、上述の従来例のようにカメラ全体を個別にY方向に移動させることなく、各カメラ9A,9Bで同時に各計測点2a,2aをそれぞれ撮像できるようにするために、次のようにしている。
図3は、この実施形態のカメラ9A,9Bの概略構成図である。
この実施形態のカメラ9A,9Bは、結像レンズ16と、その上方のエリアセンサ17としての二次元CCD撮像素子と、結像レンズ16の下方の対物レンズ18と、両レンズ16,18の間に設けたハーフミラー19とを備えており、図示しない照明器からの照明光が、ハーフミラー19に入射される。
観察用の光学系を構成する結像レンズ16、ハーフミラー19等を設けた鏡胴20の下端には、光が透過する開口を有する支持体21が設けられており、この支持体21には、Y方向に沿って延びる一対のガイドレール22と、このガイドレール22に沿って移動可能なスライダ23と、このスライダ23をY方向に沿って往復移動させるためのサーボモータなどの図示しない駆動源が設けられている。スライダ23には、対物レンズ18が支持されており、対物レンズ18は、スライダ23と一体に、矢符P1で示されるY方向に沿って所定距離内で往復移動可能である。すなわち、対物レンズ18の光軸を、結像レンズ16を含む光学系の光軸から矢符P1で示すように所定範囲内でずらすことができるように構成されている。
この対物レンズ18のずらしは、上述の制御装置4によって制御される。
この実施形態では、テーブル7によるY方向の移動および各カメラ9A,9BのX方向の移動によって、2台のカメラ9A,9Bの視野内に2つの計測点2a,2aをそれぞれ収めることができない場合であって、かつ、2台のカメラ9A,9Bの各対物レンズ18,18をY方向に沿ってずらすことによって、各カメラ9A,9Bの視野内に各計測点2a,2aを収めることができるときには、各対物レンズ18,18をそれぞれずらして各計測点2a,2aを各カメラ9A,9Bの視野内にそれぞれ収めて同時に撮像するものである。
この対物レンズ18のY方向へずらしが可能な所定距離は、図4(a)に示すように、対物レンズ18への入射光束の明るさが均一である径D1内であって、かつ、図4(b)に示すように、結像レンズ16への入射光が、結像レンズ16の有効径D2内に収まる範囲である。
ここで、2台のカメラ9A,9Bの各対物レンズ18,18をY方向に沿ってずらすことによって、各カメラ9A,9Bの視野内に各計測点2a,2aを収めることができるか否かをどのように判定するかについて、図5および図6に基づいて説明する。なお、図5および図6において、矢符P2はテーブル7の移動方向を、矢符P3はカメラ9A,9Bの移動方向をそれぞれ示している。
図5は、テーブル7上に、基板2が傾いて載置された状態を示しており、左右の計測点2a,2aが、X方向に対して傾いて位置することになり、左右の2つの計測点2a,2a間には、Y方向のずれ量cが生じており、このため、X方向に沿って位置する2台のカメラ9A,9Bの視野内に、同時に左右の2つの計測点2a,2aを収めることができない。
この場合、傾きを次のようにして求める。すなわち、基板2のアライメントマーク2b−1,2b−2の位置は、上述のように既知であるので、上下2箇所のアライメントマーク2b−1,2b−2をそれぞれ撮像してその位置を計測することにより、傾きθを次式によって算出する。
θ=tan−1(b/a)
ここで、aは2箇所のアライメントマーク2b−1,2b−2のY方向の距離、bは2箇所のアライメントマーク2b−1,2b−2のX方向のずれ量である。
ここで、aは2箇所のアライメントマーク2b−1,2b−2のY方向の距離、bは2箇所のアライメントマーク2b−1,2b−2のX方向のずれ量である。
次に、図6に示すように、同時に計測すべき左右の2つの計測点2a,2aのY方向のずれ量c、すなわち、対物レンズ18のY方向のずらしによって、補正すべき補正量cを次式によって算出する。
c=d×tanθ
ここで、dは、2つの計測点2a,2aのX方向の距離である。
ここで、dは、2つの計測点2a,2aのX方向の距離である。
上述のように、対物レンズ18のずらしが可能な所定距離は、対物レンズ18への入射光束の明るさが均一である径内であって、かつ、結像レンズ16への入射光が、結像レンズ16の有効径に収まる範囲内である。
ここでは、対物レンズ18が、Y方向に移動できる範囲は、対物レンズ18の光軸と光学系の結像レンズ16の光軸とが一致した位置を基準として、±αとする。
したがって、2台のカメラ9A,9Bの対物レンズ18,18を、Y方向に沿って互い逆方向へずらして補正できる最大値は、2αとなる。上述の補正量cが、この最大値2αよりも小さければ、対物レンズ18,18をそれぞれずらすことによって、各カメラ9A,9Bの視野内に各計測点2a,2aを収めて同時に撮像できることになる。
具体的に数値例を示すと、例えば、基板2上に、該基板2のX方向に沿って2m離れた位置に2つの計測点2a,2aが存在し、基板2が、テーブル7に対して、0.05度傾いているとする。このとき、2点の計測点2a,2aは、Y方向に、2×sin(0.05°)=0.001745[m]=1745[μm]ずれていることになる。光学倍率50倍に拡大した基板2の像をエリアセンサに映すと、高々100μm角程度の範囲しか観察できない。このため2台のカメラ9A,9Bで同時に撮影するためには、対物レンズ18をY方向にずらして、1745[μm]のズレを補正する必要がある。1台目のカメラ9A(9B)をマイナス方向に1745[μm]/2=872.5[μm]、2台目のカメラ(9A)9Bをプラス方向に1745[μm]/2=872.5[μm]ずらすことで1745μmの差を補正することができる。αが1000μmとすれば、これにより1台目および2台目のカメラ9A,9Bで同時に各計測点を映すことができる。
次に、この実施形態の計測の手順を、図7のフローチャートに基づいて説明する。
先ず、1点目のアライメントマーク2b−1の機械座標を、計測点や計測方法などの情報を含むレシピファイルより読み込み(ステップn1)、1点目のアライメントマーク2b−1がカメラ9Bの視野内に収まるように、テーブル7をY方向に移動させるとともに、カメラ9BをX方向に移動させて低倍率で撮像し(ステップn2)、撮像した画像内のどの位置にアライメントマーク2b−1が映っているかを画像処理により認識し(ステップn3)、アライメントマーク2b−1がある機械座標を求める(ステップn4)。同様にして、2点目のアライメントマーク2b−2の機械座標を求める(ステップn5)。
1点目のアライメントマーク2b−1を、パターンの原点とし(ステップn6)、アライメントマークの1点目と2点目の位置より、機械座標系に対するパターンの傾きを計算する(ステップn7)。
予めアライメントマークと計測すべきパターンが存在する計測点との位置関係は、レシピで与えられているので、アライメントマークの位置および傾きから計測点の機械座標系における位置を求める(ステップn8)。
次に、計測すべき計測点を、カメラ台数分、この例では、2点選定し(ステップn9)、選定した2点が同時に撮像可能であるか否かを判断する(ステップn10)。
この判断は、次のようにして行う。すなわち、対物レンズ18のY方向のずらしによる補正可能範囲を、上述のように±αとし、2点間の距離をd、傾き角度をθ、補正量をcとすると、補正量cは、c=d×tanθとなり、同時に撮像可能であるか否か、すなわち、2α>cであるか否かを判断するものである。
2α>cであるときには、同時に撮像可能であるので、各カメラ9A,9Bの対物レンズ18,18をずらし(ステップn11)、テーブル7をY方向に移動させるとともに、カメラ9A,9BをX方向に移動させて各カメラ9A,9Bの視野内に各計測点2a,2aを収め(ステップn12)、各カメラで同時に撮像する(ステップn13)。
なお、ステップn10において、補正量cが十分小さく、対物レンズ18を移動させなくても、カメラ9A,9Bで同時に撮像できるときには、ステップn11は省略してもよい。
ステップn14では、撮像した画像を処理して各計測点の、例えば、パターンの線幅を計測し、ステップn15では、すべての計測点の計測が完了したか否かを判断し、完了したときには、終了する。
ステップn15において、全ての計測点の計測が完了していないと判断したときには、ステップn9に戻る。
ステップn10において、選定した2点が同時に撮像できない、すなわち、2α>cでないと判断したときは、ステップn16に移り、いずれかのカメラ9A,9Bが撮影可能な位置になるように、テーブル7およびカメラ9A,9Bを移動し、対物レンズ18のずらしを行うことなく、各カメラ9A,9B個別の位置でそれぞれ順番に撮像し(ステップn17)、撮像した画像を処理して計測し(ステップn18)、ステップn15に移る。
以上のようにして、計測点となるパターンが傾いている状態で、カメラ9A,9Bの対物レンズ18,18を移動させることによって、2台のカメラ9A,9Bで2つの計測点を同時に撮像できるときには、対物レンズ18,18をそれぞれ移動させて同時に撮像する。これによって、個別に撮像する場合に比べて、計測時間を短縮することができる。
しかも、従来例のようにカメラ全体を個別に移動させるのではなく、対物レンズ18のみをずらすので、例えば、レンズスライダ式の倍率変更機構を流用するといったことが可能となり、従来例のような複雑な機構が不要となって、コストを低減することができる。
上述の実施形態では、撮像画像を処理して計測を行なったけれども、本発明の撮像方法は、計測に限らず、撮像画像を表示したり、撮像画像からデータを読み取るといった他の用途にも適用することができる。
本発明は、撮像した画像を処理して、位置や寸法などを計測する計測装置などに有用である。
1 計測装置
2 基板
4 制御装置
7 テーブル
8 ガントリ
9A,9B カメラ
16 結像レンズ
18 対物レンズ
2 基板
4 制御装置
7 テーブル
8 ガントリ
9A,9B カメラ
16 結像レンズ
18 対物レンズ
Claims (6)
- 複数の撮像点が配列されている撮像対象と、一方向に沿って位置する複数のカメラとが、相対移動可能であり、複数の前記撮像点を、前記複数のカメラを用いて撮像する方法であって、
前記撮像対象と前記複数のカメラとの前記相対移動では、前記複数のカメラで複数の撮像点を同時に撮像できない場合に、各カメラの対物レンズの光軸を、結像レンズを含む光学系の光軸からそれぞれずらして複数の撮像点を撮像することを特徴とする複数のカメラを用いた撮像方法。 - 前記撮像対象と前記複数のカメラとは、前記一方向および該一方向に直交する方向に前記相対移動可能であり、前記各カメラの対物レンズの光軸を、前記直交する方向に所定距離内で、前記光学系の光軸からそれぞれずらして複数の撮像点を同時に撮像する請求項1に記載の複数のカメラを用いた撮像方法。
- 前記各カメラの対物レンズの光軸を、前記所定距離内でそれぞれずらすことによって、前記複数のカメラで複数の撮像点を同時に撮像できるか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップで、前記複数のカメラで複数の撮像点を同時に撮像できると判定されたときに、前記各カメラの対物レンズの光軸を、前記光学系の光軸からそれぞれずらして複数の撮像点を同時に撮像する撮像ステップと、
を含む請求項2に記載の複数のカメラを用いた撮像方法。 - 前記撮像対象は、テーブル上に載置され、該テーブルと前記複数のカメラとが、前記一方向および前記直交する方向に沿って前記相対移動可能であり、
前記判定ステップは、前記一方向に対する前記複数の撮像点の配列方向の傾きを求めるステップと、前記傾きと前記複数の撮像点間の距離とに基づいて、撮像点の前記傾きに起因する前記直交する方向のずれ量を求めるステップと、前記ずれ量と前記対物レンズの光軸をずらすことが可能な前記所定距離とを比較するステップとを含む請求項3に記載の複数のカメラを用いた撮像方法。 - 前記各カメラの対物レンズの光軸をずらすことが可能な前記所定距離が、前記対物レンズへの入射光束の径および前記光学系の前記結像レンズの有効径に基づいて規定される請求項1〜4のいずれか一項に記載の複数のカメラを用いた撮像方法。
- 複数の計測点が配列された計測対象の前記複数の計測点を、複数のカメラで撮像し、撮像した画像を処理して計測を行なう計測装置であって、
一方向に沿って位置する前記複数のカメラと、
前記計測対象が載置されるテーブルと、
前記複数のカメラと前記テーブルとを前記一方向および該一方向に直交する方向に相対移動させる移動手段と、
前記カメラおよび前記テーブルの前記相対移動を制御するとともに、前記複数のカメラによる撮像を制御する制御手段とを備え、
前記複数の各カメラは、結像レンズを含む光学系の光軸に対して、所定距離内で前記直交する方向に光軸をずらすことが可能な対物レンズをそれぞれ有し、
前記制御手段は、前記複数のカメラと前記テーブルとの前記相対移動では、前記複数のカメラで複数の計測点を同時に撮像できない場合に、各カメラの対物レンズの光軸を、前記光学系の光軸からそれぞれずらして、前記複数のカメラで複数の計測点を同時に撮像することを特徴とする計測装置。
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---|---|---|---|
JP2008043741A JP2009204306A (ja) | 2008-02-26 | 2008-02-26 | 複数のカメラを用いた撮像方法および計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010085309A (ja) * | 2008-10-01 | 2010-04-15 | Mitsutoyo Corp | 画像測定装置 |
WO2020129850A1 (ja) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | オムロン株式会社 | リニアスケールの検出値の補正方法 |
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2008
- 2008-02-26 JP JP2008043741A patent/JP2009204306A/ja active Pending
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