JPS6013444B2 - Precision pattern position detection device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光電変換されたパターンの位置のＸ，Ｙ座標を
精密に検出する装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for precisely detecting the X and Y coordinates of the position of a photoelectrically converted pattern.

複雑パターンの中にある特定パターンのＸＹ座標を求め
る一般的な方法にパターンマッチングがある。Pattern matching is a common method for finding the XY coordinates of a specific pattern in a complex pattern.

第１図は液晶表示素子用パターンの中に設けられた位置
合せ用ターゲットパターンのＸＹ座標を求める方法を示
した説明図である。光学的情報を電気的情報に変換する
菱鷹には、テレビジョン（以下ＴＶと略記する）カメラ
、イメージセンサ等があるが、ここでは一例としてＴＶ
カメラを使用した場合を示す。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a method for determining the XY coordinates of an alignment target pattern provided in a pattern for a liquid crystal display element. Hishitaka, which converts optical information into electrical information, includes television (hereinafter abbreviated as TV) cameras, image sensors, etc., but here we will take a TV as an example.
Shows when using a camera.

２値化された第１図ａに示すＴＶ画面１の中にある複雑
背景パターン２の中のターゲットパターン３の×，Ｙ座
機を求めるのが目的である。The purpose is to find the x and Y coordinates of the target pattern 3 in the complex background pattern 2 in the binarized TV screen 1 shown in FIG. 1a.

先ず第１図ｂに示すパターンマッチング領域４（第１図
では７×７絵素）を定めて、ターゲットパターン３が、
パターンマッチング領域４に納まるように粗くサンプリ
ングして第１図ｃに示す粗辞書パターン５を作る。粗辞
書パターン５をＴＶ画面１上に於いて、電気的に×，Ｙ
方向に動かせば、ターゲットパターン３の付近で最もパ
ターンの重なり具合のよい位置が見つかる。First, a pattern matching area 4 (7×7 picture elements in FIG. 1) shown in FIG. 1b is defined, and the target pattern 3 is
Rough sampling is performed to fit within the pattern matching area 4 to create a rough dictionary pattern 5 shown in FIG. 1c. Put the coarse dictionary pattern 5 on the TV screen 1 and electrically
By moving in the direction, a position near the target pattern 3 with the best pattern overlap can be found.

．このようにターゲットパターン３の×，Ｙ座標の大体
の値を求めることが出来る。一方ＴＶ画面を更に細かく
分割して、第１図ｂに示す糟辞書パターン６を作り、こ
れを用いてＴＶ画面内を細かく探索すれば、更に良い精
度でターゲットパターン３の位置を求めることが出来る
が、電気回路が大規模になり現実的でなくなる。そこで
７に示す精部分辞書パターンを作り、粗パターンマッチ
ングで求められた点の近傍のみを細かく探索する方法が
とられる。．． In this way, the approximate values of the x and y coordinates of the target pattern 3 can be determined. On the other hand, if the TV screen is divided into even smaller parts to create the dictionary pattern 6 shown in FIG. However, the electric circuit becomes large-scale and becomes impractical. Therefore, a method is adopted in which a fine partial dictionary pattern shown in 7 is created and only the vicinity of the points found by coarse pattern matching is searched in detail.

以上の粗・精切換え式パタ−ンマッチングによってター
ゲットパターン３のＸ，Ｙ座標を精密に求めるのが従来
から行われている方法である。しかし本方式には次の欠
点がある。The conventional method is to precisely determine the X and Y coordinates of the target pattern 3 by the coarse/fine switching type pattern matching described above. However, this method has the following drawbacks.

川 精パターンマッチングはターゲットパターン３の一
部分のみを用いて位置検出を行うため、パターンのこの
部分に欠陥や形状誤差があった場合には位置検出誤差を
生ずる。Since pattern matching performs position detection using only a portion of the target pattern 3, if there is a defect or shape error in this portion of the pattern, a position detection error will occur.

‘２）精密な位置検出を行うためにはＴＶ画面を極めて
細かく分割しなければならない。'2) In order to perform precise position detection, the TV screen must be divided extremely finely.

そのためターゲットパターン３の一部分と言えども、或
る大きさを抽出するためには、精部分辞書パターン７の
絵素数が増え電気回路が大規模になる。Therefore, in order to extract a certain size even though it is a part of the target pattern 3, the number of picture elements of the fine partial dictionary pattern 7 increases, and the electric circuit becomes large-scale.

本発明は従来技術の欠点をなくし、小規模電気回路でタ
ーゲットパターンの位置を精密に検出する装置を提供す
るものである。The present invention eliminates the drawbacks of the prior art and provides an apparatus for precisely detecting the position of a target pattern using a small-scale electrical circuit.

本発明は従来技術の項目で説明した粗パターンマッチン
グによる、ターゲットパターン位置の粗位置検出結果を
使用し、更に精密な位置検出を行う装置を提供する。The present invention provides an apparatus that performs more precise position detection using the rough position detection result of the target pattern position by rough pattern matching described in the section of the prior art.

粗位置の近傍のみを更に細かく分割してＴＶ画面に対し
て上記ターゲットパターン３の特徴部を抽出する少なく
とも２方向に射影する。Only the vicinity of the rough position is further divided into smaller parts and projected onto the TV screen in at least two directions to extract the characteristic parts of the target pattern 3.

本例のターゲットパターン３は、４５０及び１３５０の
直線部が交叉した×印であるから、上記２つの射影方向
をそれぞれ４５０及び１３５０とすれば、Ｘ印の特徴が
最も良く抽出できる。第２図に於いて細分割パターン８
の４５ｏ方向の射影分布９と１３５ｏ方向射影分布１０
を用いてそれぞれの中央位置１３，１４を求めれば、細
分割パターン８の中心Ｘ，Ｙ座標を求めることが出来る
。本発明の実施例として液晶表示素子のパターン位置合
せを探り上げる。Since the target pattern 3 of this example is an x mark where the straight line parts of 450 and 1350 intersect, the features of the x mark can be extracted best if the two projection directions are set to 450 and 1350, respectively. Subdivision pattern 8 in Figure 2
Projection distribution 9 in the 45o direction and projection distribution 10 in the 135o direction of
By determining the respective center positions 13 and 14 using , the center X and Y coordinates of the subdivision pattern 8 can be determined. As an example of the present invention, pattern alignment of a liquid crystal display element will be investigated.

第３図に於いて液晶表示素子を組み立てる際には、上側
ガラス板１５上の位置合せマーク１７，１８と、下側ガ
ラス板１６上の位置合せマーク１９，２０を正確に位鷹
合せして、２枚のガラス板を貼り合せる必要がある。２
１，２２はマークを真上から照明するためのランプであ
り、照明されたマークは対物レンズ２３，２４を用いて
拡大され、ＴＶカメラ２８，２７で撮像される。When assembling the liquid crystal display element in FIG. , it is necessary to bond two glass plates together. 2
Reference numerals 1 and 22 denote lamps for illuminating the marks from directly above, and the illuminated marks are magnified using objective lenses 23 and 24, and images are taken by TV cameras 28 and 27.

ＴＶカメラ２８，２７で映されたパターンは第１図のよ
うになる。The pattern shown by the TV cameras 28 and 27 is as shown in FIG.

ＴＶカメラの水平走査線は１５．７歌ＨＺの周波数を有
しており、一本の水平走査線が左端から右端に到達する
時間は５２．ルｓ，右端から再び左端に戻る時間（帰線
時間）は１０．８仏ｓである。今水平走査線をａＭＨ２
でサンプリングする場合を考えると、１サンプル区間は
０．１６７仏ｓとなり、水平区間を３１８分割（５２．
７仏ｓ）することが出来る。このように分割された単位
を絵素と名付ける。先ず第１図でターゲットパターン３
の中心位置を求めるために、粗辞書パタ−ンを使用し、
粗位置検出を行う。The horizontal scanning line of a TV camera has a frequency of 15.7 HZ, and the time it takes for one horizontal scanning line to reach from the left end to the right end is 52.7 HZ. The time required to return from the right end to the left end (retrace time) is 10.8 seconds. Now change the horizontal scanning line to aMH2
If we consider the case of sampling with
7 Buddha s) can. The units divided in this way are called picture elements. First, target pattern 3 in Figure 1
In order to find the center position of
Performs rough position detection.

この操作によって求められたｘ，ｙ座標を粗中心（ｘｃ
，ｙｃ）とする。第４図は第１図ａ中のターゲットパタ
ーン部３を摘出した図で粗中心（ｘｃ，ｙｃ）２９を中
心として６４×６４絵素の領域ＡＢＣＤを設ける。以下
に述べる射影分布の演算にはこの領域の信号のみを使用
し、それ以外の信号は遮断（すべて零）する。第４図中
の点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの座標は次のようになる。The x, y coordinates obtained by this operation are the rough center (xc
, yc). FIG. 4 is an extracted view of the target pattern portion 3 in FIG. Only the signals in this region are used in the calculation of the projection distribution described below, and the other signals are blocked (all are set to zero). The coordinates of points A, B, C, and D in FIG. 4 are as follows.

すなわちＡ：（ｘｃ−３２，ｙｃ−３２）， Ｂ；（ｘｃ−３２，ｙｃ＋３１） Ｃ；（ｘｃ＋３１，ｙｃ＋３１）， Ｄ；（ｘｃ＋３１，ｙｃ−３２） ‘１｝ ４５ｏ射影分布演算 この手法は左下り射影分布の演算である。That is, A: (xc-32, yc-32), B; (xc-32, yc+31) C; (xc+31, yc+31), D; (xc+31, yc-32) ‘1} 45o projective distribution calculation This method is a calculation of a left downward projection distribution.

ａＭＨＺの周波数でサンプリングした時の任意点（ｘ，
ｙ）に於ける２値化信号をｚ（ｘ，ｙ）とする（ｚ（ｘ
，ｙ）は０又は１のみしかとらない）と６４×６後陰素
の４５ｏ射影は次の式で表わされる。Any point (x,
Let the binarized signal at y) be z(x, y) (z(x
, y) take only 0 or 1) and the 45o projection of the 64×6 back negative element is expressed by the following equation.

Ａ■＝Ｚ（ｘｃ，ｙｃ−３２） 十Ｚ （ｘｃ−１，ｙｃ−３１）十．・．．…．・．．…・十
Ｚ（ｘｃ−６３ ｙｃ＋３１）Ａ（１）＝Ｚ（ｘｃ十１
，ｙｃ−３２） 十Ｚ （Ｘｃ，ｙｃ−３１）十・・・・．・・．・・．・・．
・十Ｚ （ｘｃ−６２，ｙｃ十３１）Ａ（６３）＝Ｚ（
ｘｃ＋６３ ｙｃ−３２）十Ｚ（ｘｃ＋６２，ｙｃ−３
１）十……………十Ｚ（ｘｃ，ｙｃ＋３１）上記の演算
によって射影分布３１を求めることが出来る。A■=Z (xc, yc-32) ten Z (xc-1, yc-31) ten.・．． ．． …．・．． ．． ...・10Z(xc-63 yc+31)A(1)=Z(xc11
, yc-32) 10 Z (Xc, yc-31) 10...・・・．・・・．・・・．
・10Z (xc-62,yc131)A(63)=Z(
xc+63 yc-32) 10Z(xc+62, yc-3
1) Ten...... Ten Z (xc, yc+31) The projection distribution 31 can be obtained by the above calculation.

これに閥値３２をかけ中央位置３３を求める。｛２１
１３５ｏ射影分布演算 この手法は右下り射影分布の演算である。This is multiplied by the threshold value 32 to obtain the center position 33. {21
135o Projective distribution calculation This method is a calculation of a right-downward projective distribution.

Ｂ（０）＝Ｚ（ｘｃ一６３，ｙｃ一３２）十Ｚ（ｘｃ−
６２，ｙｃ十３１）十……………十Ｚ（ｘｃ，ｙｃ＋３
１）Ｂ（１）＝Ｚ（ｘｃ一６２，ｙｃ一３２）十Ｚ（ｘ
ｃ−６１，ｙｃ−３１）十…… 十Ｚ（ｘｃ十１，ｙｃ＋３１） Ｂ（６３）＝Ｚ（ｘｃ，ｙｃ−３２） 十Ｚ（ｘｃ＋１，ｙｃ−３１）十……………・十Ｚ（ｘ
ｃ＋６３，ｙｃ＋３１）上記の演算によって射影分布３
４を求め、これに閥値３５をかけて、中央位置３６を求
める。B (0) = Z (xc-63, yc-32) + Z (xc-
62, yc 131) 10………10Z (xc, yc+3
1) B (1) = Z (xc-62, yc-32) + Z (x
c-61, yc-31) ten... ten Z (xc ten 1, yc + 31) B (63) = Z (xc, yc-32) ten Z (xc + 1, yc-31) ten...... ten Z(x
c+63, yc+31) Projective distribution 3 is obtained by the above calculation.
4 is obtained, and this is multiplied by the threshold value 35 to obtain the center position 36.

中央位置３５と３６からターゲットパターンの精中心３
０を求めることが出来る。以上の射影分布の演算にはＡ
（０）〜Ａ（６３）及びＢ（０）〜Ｂ（６３）を求める
必要があるが、これだけのカウンタを設けるのは経済的
ではない。From center positions 35 and 36 to the fine center 3 of the target pattern
You can find 0. To calculate the above projective distribution, A
Although it is necessary to obtain (0) to A(63) and B(0) to B(63), it is not economical to provide this many counters.

そこで下記に示す回路を使用する。一例として１３５ｏ
射影分布演算（右下り射影分布）の場合を示す。第５図
はサンプル信号を以下に述べるシフトレジスタに送るタ
イミングを示している。Therefore, the circuit shown below is used. 135o as an example
The case of projective distribution calculation (downward rightward projective distribution) is shown. FIG. 5 shows the timing of sending the sample signal to the shift register described below.

第４図に於けるＥＦＨＩを第５図に転記している。EFHI in FIG. 4 is transferred to FIG. 5.

ＴＶの走査線が■に来た時タイミングパルスを発生させ
、亀李迄肌ＨＺの周波数で６４個のタィミングパルスを
発生させる。次の走査線ではｘ方向もこ１パルスずらし
て噂車から肌ＨＺの周波数で６４個のタイミングパルス
を発生させる。以上のようにしてｘ方向に６４個、ｙ方
向に６４個、合計４０９針固のタイミングパルスを発生
させて、このタイミングパルスに合せてＴＶ信号を以下
に述べるシフトレジスタに送る。When the TV scanning line comes to ■, a timing pulse is generated, and 64 timing pulses are generated at a frequency of HZ. In the next scanning line, 64 timing pulses are generated at a frequency of skin HZ from the rumor car by shifting one pulse in the x direction. As described above, a total of 409 timing pulses, 64 in the x direction and 64 in the y direction, are generated, and a TV signal is sent to the shift register described below in accordance with the timing pulses.

第６図は１３５ｏ方向射影分布演算回路の例を示す図で
、演算は同図で始めシフトレジス夕３７はすべての内容
を０にする。FIG. 6 is a diagram showing an example of a 135o-direction projection distribution calculation circuit.The calculation begins in the figure and all contents of the shift register 37 are set to 0.

次に第６図のタイミングパルスに合せて６本のシフトレ
ジスタを同時に右方向に１ビットずつシフトさせる。こ
の時ＴＶ信号３９をｆ柳ａｄｄｅｒ３８のＣｏに入力し
、６本のシフトレジスタの右端部の内容との加算を行い
、次のタイミングパルスで１ビットシフトし、加算結果
２。Next, the six shift registers are simultaneously shifted to the right one bit at a time in accordance with the timing pulse shown in FIG. At this time, the TV signal 39 is input to the Co of the f-Yanagi adder 38, and it is added to the contents of the right end of the six shift registers, shifted by 1 bit with the next timing pulse, and the addition result is 2.

〜２５ をシフトレジスタの左端部にストアする。今第
５剛於Ｌ・て■と隼愛の内容の和榊 フトレジスタの右端に来たとする。~25 is stored at the left end of the shift register. Suppose you have now come to the right end of the Wasakaki foot register containing the contents of the 5th Goo L. Te■ and Hayabusa Ai.

次に■■の内容を加えてＢ（６３）を求める必要がある
。第６図でシフトレジスタの右端の内容と■夏に相当す
るＴＶ信号３９との加算が行われ、シフトレジスタの左
端にストアされるので、ここには■と隼愛と■》内容の
和Ｂ（６３州求められたことになる。この動作を４０９
６回線返せばｍ番目の射影分布Ｂ（ｍ）が破線枠内に２
進級で求められる。Next, it is necessary to add the contents of ■■ to obtain B(63). In Figure 6, the contents on the right end of the shift register and ■ TV signal 39 corresponding to summer are added and stored at the left end of the shift register, so here is the sum of ■, Ai Hayabusa, and ■》 content B. (This means that 63 states have requested this action.
If 6 lines are returned, the m-th projective distribution B(m) will be 2 within the dashed line frame.
Required for promotion.

（ｍ＝０，１，２……………，６３） 以上の回路によって極めて小規模な回路で４５０及び１
３ｙ射影分布を求めることが出来る。(m = 0, 1, 2………, 63) With the above circuit, 450 and 1
The 3y projection distribution can be obtained.

以上説明したごとく本発明によってこれ迄実現出来なか
った液晶表示素子パターン合せの自動化が、小規模な電
気回路で、高精度に行えるようになつた。As explained above, according to the present invention, automation of liquid crystal display element pattern matching, which could not be realized hitherto, can now be performed with high precision using a small-scale electric circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は相糟切換式パターンマッチング法の説明図、第
２図は本発明による４５ｏおよび１３５０方向射影分布
法の説明図、第３図は本発明の具体例を説明するための
液晶表示素子位置合せの例、第４図は本発明による４５
０および１３５０方向射影分布法の具体例の説明図、第
５図は１３５ｏ方向射影分布演算タイミングパルスの説
明図、第６図は１３ず方向射影分布演算回路の例。 ３：ターゲットパターン、５：相辞書パターン、７：糟
部分辞書パターン、８：細分割パターン、９，３１：４
ザ方向射影分布、１０，３４：１３ｙ方向射影分布、１
１，１２，３２，３５：閥値、１３，１４，３３，３６
：中央位置、２９：粗中心、３０：精中心。 オ１図 才２図 オＳ図 オ３図 が４図 汁５図FIG. 1 is an explanatory diagram of the phase switching pattern matching method, FIG. 2 is an explanatory diagram of the 45o and 1350 direction projection distribution method according to the present invention, and FIG. 3 is a liquid crystal display element for explaining a specific example of the present invention. An example of alignment, FIG.
An explanatory diagram of a specific example of the 0 and 1350 direction projection distribution method, FIG. 5 is an explanatory diagram of a 135o direction projection distribution calculation timing pulse, and FIG. 6 is an example of a 13Z direction projection distribution calculation circuit. 3: Target pattern, 5: Phase dictionary pattern, 7: Partial dictionary pattern, 8: Subdivision pattern, 9, 31: 4
Projective distribution in the direction, 10, 34:13 Projective distribution in the y direction, 1
1, 12, 32, 35: division value, 13, 14, 33, 36
: center position, 29: coarse center, 30: fine center. 1 figure, 2 figures, 2 figures, S figure, 3 figures, 4 figures, 5 figures

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ 複雑パターンの中にある複数の方向性を有しかつ中
心をもつ特定パターンの当該中心を求める精密パターン
位置検出装置であって、粗いサンプリングによって作成
され、かつ、上記特定パターンと類似した粗辞書パター
ンを用いて粗パターンマツチングを行ない、上記特定パ
ターンの粗中心を検出する第１の手段と、該第１の手段
にて検出した粗中心に一定の窓枠を設け、この窓枠内で
上記サンプリングよりも細かいサンプリングを用いると
ともに上記特定パターンの特徴部を抽出する少なくとも
２方向の射影分布を作り、その射影分布データに所定の
閾値をかけて得られたそれらの中心位置から上記特定パ
ターンの精中心を検出する第２の手段とを備えたことを
特徴とする精密パターン位置検出装置。1 A precision pattern position detection device for finding the center of a specific pattern with multiple directions and a center in a complex pattern, which is created by coarse sampling and has a coarse dictionary similar to the specific pattern. A first means for performing coarse pattern matching using the pattern and detecting the coarse center of the specific pattern; a fixed window frame is provided at the coarse center detected by the first means; Using finer sampling than the above sampling and creating a projection distribution in at least two directions for extracting the characteristic parts of the specific pattern, the projection distribution data is multiplied by a predetermined threshold value. A precision pattern position detection device comprising: second means for detecting a precision center.