DE112016003188B4 - Dreidimensionale Messvorrichtung - Google Patents

Abstract

Dreidimensionale Messvorrichtung, die aufweist:eine erste Bestrahlungseinrichtung (4A), die eine erste Lichtquelle (4Aa), die konfiguriert ist, um ein vorgegebenes Licht zu emittieren, und ein erstes Gitter (4Ab), das konfiguriert ist, um das Licht von der ersten Lichtquelle (4Aa) in ein erstes Lichtmuster umzuwandeln, das eine gestreifte Lichtintensitätsverteilung hat, enthält und die konfiguriert ist, um das erste Lichtmuster von einer ersten Position zu einem Messobjekt hin abzustrahlen,ein Erstes-Gitter-Steuergerät, das konfiguriert ist, um eine Übertragung oder Umschaltung des ersten Gitters (4Ab) derart zu steuern, um eine Phase des ersten Lichtmusters, das durch die erste Bestrahlungseinrichtung (4A) abgestrahlt wird, in einer vorgegebenen ersten Anzahl verschiedener Arten einer Abstrahlung des ersten Lichtmusters zu ändern,eine zweite Bestrahlungseinrichtung (4B), die eine zweite Lichtquelle (4Ba), die konfiguriert ist, um ein vorgegebenes Licht zu emittieren, und ein zweites Gitter (4Bb), das konfiguriert ist, um das Licht von der zweiten Lichtquelle (4Ba) in ein zweites Lichtmuster umzuwandeln, das eine gestreifte Lichtintensitätsverteilung hat, enthält und die konfiguriert ist, um das zweite Lichtmuster von einer zweiten Position, die verschieden von der ersten Position ist, zu dem Messobjekt hin abzustrahlen,ein Zweites-Gitter-Steuergerät, das konfiguriert ist, um eine Übertragung und eine Umschaltung des zweiten Gitters (4Bb) derart zu steuern, um eine Phase des zweiten Lichtmusters, das durch die zweite Bestrahlungseinrichtung (4B) abgestrahlt wird, in einer vorgegebenen zweiten Anzahl verschiedener Arten einer Abstrahlung des zweiten Lichtmusters, die kleiner als die vorgegebene erste Anzahl verschiedener Arten der Abstrahlung des ersten Lichtmusters ist, zu ändern,eine Bildgebungseinheit (5), die konfiguriert ist, um ein Bild von reflektiertem Licht von dem Messobjekt, das mit dem ersten Lichtmuster oder dem zweiten Lichtmuster bestrahlt wird, aufzunehmen, undeinen Bildprozessor (6), der konfiguriert ist, um basierend auf Bilddaten, die durch die Bildgebungseinheit (5) aufgenommen werden, eine dreidimensionale Messung des Messobjekts durch ein Phasenverschiebungsverfahren durchzuführen,wobei die dreidimensionale Messvorrichtung konfiguriert ist, um einen Bildgebungsprozess von den Bildgebungsprozessen, erster Bildgebungsprozess, der einer unter der vorgegebenen ersten Anzahl an Bildgebungsprozessen ist, die durch Abstrahlung des ersten Lichtmusters mit einem Ändern der Phase in der vorgegebenen ersten Anzahl verschiedener Arten durchgeführt werden, und zweiter Bildgebungsprozess, der einer unter der vorgegebenen zweiten Anzahl an Bildgebungsprozessen ist, die durch Abstrahlung des zweiten Lichtmusters mit einem Ändern der Phase in der vorgegebenen zweiten Anzahl verschiedener Arten durchgeführt werden, durchzuführen und anschließend den anderen Bildgebungsprozess der Bildgebungsprozesse, erster Bildgebungsprozess und zweiter Bildgebungsprozess, ohne ein Warten auf eine Vervollständigung eines Übertragungs- oder Umschaltungsprozesses des ersten Gitters (4Ab) oder des zweiten Gitters (4Bb), das bei dem einen Bildgebungsprozess beteiligt ist, durchzuführen, wobeider Bildprozessor (6) aufweist:eine erste Messeinheit, die konfiguriert ist, um eine dreidimensionale Messung des Messobjekts basierend auf der vorgegebenen ersten Anzahl an Bilddaten, die durch die vorgegebene erste Anzahl der ersten Bildgebungsprozesse aufgenommen werden, durchzuführen,eine zweite Messeinheit, die konfiguriert ist, um eine dreidimensionale Messung des Messobjekts basierend auf der vorgegebenen zweiten Anzahl an Bilddaten, die durch die vorgegebene zweite Anzahl der zweiten Bildgebungsprozesse aufgenommen werden, unter Verwendung eines Verhältnisses zwischen einer Verstärkung (A) und einem Offset (B), das gemäß einer vorgegebenen Bildgebungsbedingung bestimmt wird, und eines Werts der Verstärkung (A) oder des Offsets (B) hinsichtlich jedes Pixels in den Bilddaten, der aus einem Leuchtdichtenwert (V0, V1) des Pixels bestimmt wird, durchzuführen, undeine Messwerterlangungseinrichtung, die konfiguriert ist, um ein Messergebnis von einer der Messeinheiten, erste Messeinheit und zweite Messeinheit, die eines der Lichtmuster, erstes Lichtmuster und zweites Lichtmuster, hinsichtlich einer Region verwendet, die durch Abstrahlung des einen Lichtmusters messbar ist, als einen Messwert der Region zu erhalten und ein Messergebnis von der anderen der Messeinheiten, die das andere der Lichtmuster, erstes Lichtmuster und zweites Lichtmuster, hinsichtlich einer Region verwendet, die durch Abstrahlung des einen Lichtmusters schwer zu messen ist, als einen Messwert der Region zu erhalten.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine dreidimensionale Messvorrichtung, die konfiguriert ist, um eine dreidimensionale Messung unter Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens durchzuführen.
• Hintergrund
• Generell wird, wenn elektronische Komponenten auf einer Leiterplatte montiert werden sollen, eine Lötpaste auf ein vorgegebenes Elektrodenmuster, das auf einer Leiterplatte bereitgestellt ist, gedruckt. Die elektronischen Komponenten werden dann mittels der Viskosität der Lötpaste zeitweilig auf der Leiterplatte festgemacht. Die Leiterplatte wird anschließend in einen Reflow-Ofen bzw. Rückflussofen eingeführt und wird einem vorgegebenen Reflow-Prozess bzw. Rückflussprozess ausgesetzt, um ein Löten zu erzielen. Kürzlich gab es eine Notwendigkeit, die Druckbedingung von Lötpaste in einem Stadium vor einer Einführung in den Reflow-Ofen bzw. Rückflussofen zu untersuchen. Eine dreidimensionale Messvorrichtung kann für diese Untersuchung verwendet werden.
• Verschiedene kontaktlose dreidimensionale Messvorrichtungen sind kürzlich vorgeschlagen worden. Zum Beispiel sind Techniken im Hinblick auf dreidimensionale Messvorrichtungen, die das Phasenverschiebungsverfahren verwenden, vorgeschlagen worden.
• In einer dreidimensionalen Messvorrichtung, die das Phasenverschiebungsverfahren verwendet, wird ein Messobjekt (in diesem Fall Lötpaste) mit einem Lichtmuster bestrahlt, das von einer Bestrahlungseinrichtung emittiert wird, die durch eine Kombination aus einer Lichtquelle, die konfiguriert ist, um ein vorgegebenes Licht zu emittieren, und einem Gitter, das konfiguriert ist, um das Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird, in ein Lichtmuster, das eine sinusförmige (gestreifte) Lichtintensitätsverteilung hat, umzuwandeln, konfiguriert ist. Punkte auf dem Substrat bzw. Träger werden mit einer Bildgebungseinheit, die unmittelbar über dem Substrat bzw. Träger platziert ist, beobachtet. Die Bildgebungseinheit kann zum Beispiel eine CCD-Kamera (Ladungsgekoppelte-Vorrichtung-Kamera, charge-coupled device camera), die eine Linse, ein Bildgebungselement und dergleichen enthält, sein.
• In der oben beschriebenen Konfiguration ist eine Intensität (Leuchtdichte) I des Lichts bei jedem Pixel auf Lichtdaten, die durch die Bildgebungseinheit aufgenommen werden, durch einen nachstehend gegebenen Ausdruck (U1) gegeben: $$\text{l}=\text{f}\cdot \text{sin}\mathrm{\phi }+\text{e}$$

  

  wobei f eine Verstärkung kennzeichnet, e einen Offset bzw. Versatz kennzeichnet und φ eine Phase des Lichtmusters kennzeichnet.
• Die Phase des Lichtmusters wird in zum Beispiel vier unterschiedlichen Stadien (φ+0, φ+90°, φ+180° und φ+270°) durch eine Übertragungs- oder Umschaltungssteuerung des obigen Gitters geändert und Bilddaten, die Intensitätsverteilungen I₀, I₁, I₂, und I₃ haben, die diesen Phasen entsprechen, werden aufgenommen. Die Phase φ wird durch ein Aufheben von f (Verstärkung) und e (Offset) gemäß einem nachstehend gegebenen Ausdruck (U2) bestimmt: $$\mathrm{\phi }={\text{tan}}^{-1}\left[\left({\text{l}}_1-{\text{l}}_3\right)/\left({\text{l}}_2-{\text{l}}_0\right)\right]$$

  
• Eine Höhe (Z) bei jeden Koordinaten (X, Y) auf einem Messobjekt wird unter Verwendung dieser Phase φ bestimmt, und zwar basierend auf dem Prinzip einer Triangulation.
• In einer Konfiguration, die mit der obigen Bestrahlungseinrichtung bei einzig einer Stelle ausgerüstet ist, wird das Messobjekt wahrscheinlich einen Schattenteil haben, der nicht mit dem Lichtmuster bestrahlt wird. Der Schattenteil wird wahrscheinlich nicht angemessen gemessen.
• Durch ein Berücksichtigen des Vorhergehenden führt, um die Messgenauigkeit und dergleichen zu verbessern, eine herkömmlich bekannte Technik eine Messung durch Abstrahlung von Lichtmustern von zwei unterschiedlichen Richtungen durch. Zusätzlich führt, um die Messzeit und dergleichen zu verkürzen, eine kürzlich vorgeschlagene Technik einen ersten Bildgebungsprozess, der eine Zeit eines Bildgebungsprozesses unter einer Vielzahl von Bildgebungsprozessen ist, die durch Abstrahlung eines ersten Lichtmusters von einer ersten Bestrahlungseinrichtung durchgeführt werden, durch, führt diese anschließend einen zweiten Bildgebungsprozess, der eine Zeit eines Bildgebungsprozesses unter einer Vielzahl von Bildgebungsprozessen ist, die durch Abstrahlung eines zweiten Lichtmusters von einer zweiten Bestrahlungseinrichtung durchgeführt werden, durch und führt diese gleichzeitig Übertragungs- oder Umschaltungsprozesse von beiden Bestrahlungseinrichtungen, erster Bestrahlungseinrichtung und zweiter Bestrahlungseinrichtung, nach einer Vervollständigung von beiden Bildgebungsprozessen, erster Bildgebungsprozess und zweiter Bildgebungsprozess, durch (wie es zum Beispiel in JP 2013 - 124 937 A beschrieben wird).
• Des Weiteren offenbart US 2014 0 198 185 A1 ein System zum Erfassen einer dreidimensionalen Topologie einer Leiterplatte mittels einer Beleuchtungsquelle, die ein Beleuchtungsmuster aus einem ersten Einfallswinkel projiziert, einer ersten Kamera, die ein Bild des strukturierten Lichtmusters auf der Leiterplatte aus einem zweiten Einfallswinkel aufnimmt, und einer zweiten Kamera, die ein Bild des strukturierten Lichtmusters auf der Leiterplatte aus einem dritten Einfallswinkel aufnimmt, wobei sich der dritte Einfallswinkel von dem zweiten Einfallswinkel unterscheidet.
• Zusammenfassung
• Technisches Problem
• In der dreidimensionalen Messvorrichtung aus dem Stand der Technik, die das Phasenverschiebungsverfahren verwendet, gibt es jedoch eine Notwendigkeit, die Phase des abgestrahlten Lichtmusters in vier unterschiedlichen Stadien (oder drei unterschiedlichen Stadien) zu ändern, und vier unterschiedliche (oder drei unterschiedliche) Bilder aufzunehmen. In dem Fall einer Abstrahlung von Lichtmustern von zwei unterschiedlichen Richtungen sind vier (oder drei) Bildgebungsprozesse mit jedem Lichtmuster hinsichtlich eines Messobjektbereichs erforderlich. Dies erfordert insgesamt acht (oder sechs) Bildgebungsprozesse und erhöht wahrscheinlich die Bildgebungszeit.
• Eine Bildgebung mit einer Kamera oder dergleichen wird generell in einer verhältnismäßig kurzen Zeitdauer (zum Beispiel 2 msec bzw. Millisekunden) durchgeführt, da eine Bildgebung unter intensiver Beleuchtung in einer kürzeren Zeitdauer den Effekt von mechanischen Vibrationen verringert. Es dauert eine verhältnismäßig lange Zeit (zum Beispiel 20 msec), um ein Gitter der Bestrahlungseinrichtung zu übertragen, um Vibrationen und dergleichen zu vermeiden. Wenn ein Flüssigkristallgitter oder dergleichen als das Gitter verwendet wird, dauert es ebenso eine verhältnismäßig lange Zeit, um dessen Umschaltungssteuerung zu vervollständigen.
• In der Konfiguration der obigen JP 2013 - 124 937 A , die insgesamt acht Bildgebungsprozesse unter den zwei Lichtmustern (vier Prozesse mit jedem Lichtmuster) hinsichtlich eines vorgegebenen Messobjektbereichs durchführt, ist unter der Annahme, dass die Bildgebungszeit, die für jeden Bildgebungsprozess erforderlich ist, [2 msec] ist und die Zeit, die für jede Übertragung oder dergleichen des Gitters erforderlich ist, [20 msec] ist, wie es in 10 zu sehen ist, die Zeitdauer, die für eine Vervollständigung von allen Bildgebungsprozessen (letztem Bildgebungsprozess) hinsichtlich des vorgegebenen Messobjektbereichs erforderlich ist, [Zeitdauer, die für den ersten Bildgebungsprozess erforderlich ist [2 ms] × 4 Mal] + [Zeitdauer, die für den zweiten Bildgebungsprozess erforderlich ist [2 ms] × 4 Mal] + [Zeitdauer, die für eine Übertragung oder dergleichen des ersten Gitters und des zweiten Gitters erforderlich ist [20 ms] × 3 Mal] = insgesamt [76 msec].
• Wenn eine große Anzahl an Messobjektbereichen auf einer einzelnen Leiterplatte festgesetzt wird, ist eine mehrfache Zeitdauer für eine Messung der einzelnen Leiterplatte erforderlich. Es gibt entsprechend eine Notwendigkeit für ein weiteres Verkürzen der Messzeit.
• Das obige Problem ist nicht charakteristisch für die Höhenmessung von zum Beispiel der Lötpaste, die auf die Leiterplatte gedruckt wird bzw. auf dieser gedruckt ist, sondern kann gemeinhin in dem Feld von anderen dreidimensionalen Messvorrichtungen gefunden werden.
• Durch ein Berücksichtigen der oben beschriebenen Umstände ist es eine Aufgabe der Offenbarung, eine dreidimensionale Messvorrichtung bereitzustellen, die eine dreidimensionale Messung durch das Phasenverschiebungsverfahren mit der höheren Genauigkeit in der kürzeren Zeitdauer ermöglicht. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
• Lösung des Problems
• Das Folgende beschreibt jeden von verschiedenen Aspekten, die angemessen bereitgestellt werden, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Funktionen und vorteilhafte Effekte, die charakteristisch für jeden der Aspekte sind, werden soweit erforderlich ebenso beschrieben.
• Aspekt 1: Es wird eine dreidimensionale Messvorrichtung bereitgestellt, die aufweist: eine erste Bestrahlungseinrichtung, die eine erste Lichtquelle, die konfiguriert ist, um ein vorgegebenes Licht zu emittieren, und ein erstes Gitter, das konfiguriert ist, um das Licht von der ersten Lichtquelle in ein erstes Lichtmuster, das eine gestreifte Lichtintensitätsverteilung hat, umzuwandeln, und das konfiguriert ist, um das erste Lichtmuster von einer ersten Position zu einem Messobjekt hin abzustrahlen, enthält, ein Erstes-Gitter-Steuergerät, das konfiguriert ist, um eine Übertragung oder Umschaltung des ersten Gitters zu steuern, und zwar derart, um eine Phase des ersten Lichtmusters, das durch die erste Bestrahlungseinrichtung in einer vorgegebenen ersten Anzahl verschiedener Arten einer Abstrahlung des ersten Lichtmusters (zum Beispiel „3“ oder „4“ verschiedene Arten) abgestrahlt wird, zu ändern, eine zweite Bestrahlungseinrichtung, die eine zweite Lichtquelle, die konfiguriert ist, um ein vorgegebenes Licht zu emittieren, und ein zweites Gitter, das konfiguriert ist, um das Licht von der zweiten Lichtquelle in ein zweites Lichtmuster, das eine gestreifte Lichtintensitätsverteilung hat, umzuwandeln, und das konfiguriert ist, um das zweite Lichtmuster von einer zweiten Position, die verschieden von der ersten Position ist, zu dem Messobjekt hin abzustrahlen, enthält, ein Zweites-Gitter-Steuergerät, das konfiguriert ist, um eine Übertragung und eine Umschaltung des zweiten Gitters zu steuern, und zwar derart, um eine Phase des zweiten Lichtmusters, das durch die zweite Bestrahlungseinrichtung in einer vorgegebenen zweiten Anzahl verschiedener Arten einer Abstrahlung des zweiten Lichtmusters (zum Beispiel „2“ oder „3“ verschiedene Arten) abgestrahlt wird, die kleiner als die vorgegebene erste Anzahl verschiedener Arten der Abstrahlung des ersten Lichtmusters ist, zu ändern, eine Bildgebungseinheit, die konfiguriert ist, um ein Bild von reflektiertem Licht von dem Messobjekt, das mit dem ersten Lichtmuster oder dem zweiten Lichtmuster bestrahlt wird, aufzunehmen, und einen Bildprozessor, der konfiguriert ist, um eine dreidimensionale Messung des Messobjekts durch ein Phasenverschiebungsverfahren durchzuführen, und zwar basierend auf Bilddaten, die durch die Bildgebungseinheit aufgenommen werden.
• Die dreidimensionale Messvorrichtung ist konfiguriert, um einen der Bildgebungsprozesse, erster Bildgebungsprozess, der eine Zeit eines Bildgebungsprozesses unter der vorgegebenen ersten Anzahl an Bildgebungsprozessen ist, die durch Abstrahlung des ersten Lichtmusters mit einem Ändern der Phase in der vorgegebenen ersten Anzahl verschiedener Arten einer Abstrahlung des ersten Lichtmusters durchgeführt werden, und zweiter Bildgebungsprozess, der eine Zeit eines Bildgebungsprozesses unter der vorgegebenen zweiten Anzahl an Bildgebungsprozessen ist, die durch Abstrahlung des zweiten Lichtmusters mit einem Ändern der Phase in der vorgegebenen zweiten Anzahl verschiedener Arten einer Abstrahlung des zweiten Lichtmusters durchgeführt werden, durchzuführen und um anschließend den anderen Bildgebungsprozess der Bildgebungsprozesse, erster Bildgebungsprozess und zweiter Bildgebungsprozessen, ohne ein Warten auf eine Vervollständigung eines Übertragungs- oder Umschaltungsprozesses des ersten Gitters oder des zweiten Gitters, das bei dem Bildgebungsprozess beteiligt ist (vor einem Start des Übertragungs- oder Umschaltungsprozesses enthaltend), durchzuführen.
• Der Bildprozessor weist auf: eine erste Messeinheit, die konfiguriert ist, um eine dreidimensionale Messung des Messobjekts basierend auf der vorgegebenen ersten Anzahl an Bilddaten, die durch die vorgegebene erste Anzahl der ersten Bildgebungsprozesse aufgenommen werden, durchzuführen, eine zweite Messeinheit, die konfiguriert ist, um eine dreidimensionale Messung des Messobjekts basierend auf der vorgegebenen zweiten Anzahl an Bilddaten, die durch die vorgegebene zweite Anzahl der zweiten Bildgebungsprozesse aufgenommen werden, durchzuführen, und zwar unter Verwendung eines Verhältnisses zwischen einer Verstärkung und einem Offset bzw. Versatz, das gemäß einer vorgegebenen Bildgebungsbedingung bestimmt wird, und eines Werts der Verstärkung oder des Offsets hinsichtlich jedes Pixels auf bzw. in den Bilddaten, der aus einem Leuchtdichtenwert des Pixels bestimmt wird, und eine Messwerterlangungseinrichtung, die konfiguriert ist, um ein Messergebnis einer Messeinheit (zum Beispiel ein Messergebnis der ersten Messeinheit) der Messeinheiten, erste Messeinheit und zweite Messeinheit, die ein Lichtmuster (zum Beispiel ein erstes Lichtmuster) der Lichtmuster, erstes Lichtmuster und zweites Lichtmuster, hinsichtlich einer Region verwendet, die durch Abstrahlung des einen Lichtmusters messbar ist, als einen Messwert der Region zu erhalten und ein Messergebnis der anderen Messeinheit (zum Beispiel ein Messergebnis der zweiten Messeinheit), die das andere Lichtmuster (zum Beispiel ein zweites Lichtmuster) der Lichtmuster, erstes Lichtmuster und zweites Lichtmuster, hinsichtlich einer Region verwendet, die durch Abstrahlung des einen Lichtmusters schwer zu messen ist (zum Beispiel eine Region, die eine unzureichende Leuchtdichte hat, oder eine Region, in der angemessene Höhendaten unerreichbar bzw. nicht zu erhalten sind), als einen Messwert der Region zu erhalten.
• Die Konfiguration des obigen Aspekts 1 unterdrückt eine Erzeugung von irgendeinem Schattenteil des Messobjekts, der nicht durch Abstrahlung der Lichtmuster von zwei unterschiedlichen Richtungen mit dem Lichtmuster bestrahlt wird. Hinsichtlich einer Region, die durch Abstrahlung von zum Beispiel dem ersten Lichtmuster von den zwei Lichtmustern messbar ist, erhält die Konfiguration von diesem Aspekt das Messergebnis der ersten Messeinheit unter Verwendung des ersten Lichtmusters als das Messergebnis dieser Region. Hinsichtlich einer Region, die bei einer Messung durch Abstrahlung des ersten Lichtmusters schwer zu messen ist, erhält dagegen die Konfiguration von diesem Aspekt das Messergebnis der zweiten Messeinheit unter Verwendung des anderen, zweiten Lichtmusters als das Messergebnis dieser Region. Diese erhält entsprechend Messdaten ohne ein Defizit an Daten. Infolgedessen verbessert dies die Messgenauigkeit.
• Zusätzlich führt nach einem Durchführen eines Bildgebungsprozesses (zum Beispiel eines ersten Bildgebungsprozesses) der Bildgebungsprozesse, erster Bildgebungsprozess unter dem ersten Lichtmuster und zweiter Bildgebungsprozess unter dem zweiten Lichtmuster, die Konfiguration von diesem Aspekt den anderen Bildgebungsprozess (zum Beispiel einen zweiten Bildgebungsprozess) der Bildgebungsprozesse, erster Bildgebungsprozess und zweiter Bildgebungsprozess, ohne ein Warten auf eine Vervollständigung einer Übertragung oder dergleichen des Gitters, das bei dem einen Bildgebungsprozess beteiligt ist, durch.
• Die Konfiguration, die eine Bildgebung mit dem anderen Gitter und eine Übertragung oder dergleichen des anderen Gitters nach dieser Bildgebung ohne ein Warten auf eine Vervollständigung einer Übertragung oder dergleichen des einen Gitters durchführt, ermöglicht Übertragungsprozesse der zwei Gitter, die eine verhältnismäßig lange Zeitdauer erfordern, um in einer teilweise überlappenden Art und Weise durchgeführt zu werden. Infolgedessen verkürzt dies die Zeitdauer, die für eine Vervollständigung von allen Bildgebungsprozessen (letztem Bildgebungsprozess) hinsichtlich eines vorgegebenen Messobjektbereichs erforderlich ist.
• Außerdem ist gemäß diesem Aspekt eine Messung basierend auf einer Abstrahlung des zweiten Lichtmusters konfiguriert, um eine dreidimensionale Messung des Messobjekts unter Verwendung des Verhältnisses zwischen der Verstärkung A und dem Offset bzw. Versatz B [zum Beispiel A = K (Proportionalitätskonstante) × B], das gemäß einer vorgegebenen Bildgebungsbedingung bestimmt wird, und des Werts einer Verstärkung A (x, y) oder eines Offsets bzw. Versatzes B (x, y) hinsichtlich jedes Pixels (x, y), der aus einem Leuchtdichtenwert V (x, y) des Pixels (x, y) auf bzw. in den Bilddaten bestimmt wird.
• Diese Konfiguration ermöglicht eine dreidimensionale Messung durch das Phasenverschiebungsverfahren durch ein Erhalten von lediglich mindestens zwei unterschiedlichen Bilddaten, die unter dem zweiten Lichtmuster mit einem Ändern der Phase auf mindestens zwei unterschiedliche Weisen aufgenommen werden. Dies hat ein Reduzieren der erforderlichen Anzahl an Bildern, die unter dem zweiten Lichtmuster aufgenommen werden (Anzahl an Bildgebungsprozessen), verglichen mit der erforderlichen Anzahl an Bildern, die unter dem ersten Lichtmuster aufgenommen werden, zur Folge.
• Zum Beispiel ist, wenn vier unterschiedliche (oder drei unterschiedliche) Bilder mit einer Abstrahlung des ersten Lichtmusters mit einem Ändern der Phase in vier unterschiedlichen Weisen (oder drei unterschiedlichen Weisen) aufgenommen werden und zwei unterschiedliche Bilder mit einer Abstrahlung des zweiten Lichtmusters mit einem Ändern der Phase in zwei unterschiedlichen Weisen aufgenommen werden, die gesamte Anzahl an Bildgebungsprozessen sechs Mal (oder fünf Mal). Dies reduziert die Bildgebungszeit.
• Entsprechend erfordert, verglichen mit dem Stand der Technik, diese Konfiguration die geringere Gesamtzahl an Bildgebungsprozessen, und verkürzt diese die Bildgebungszeit. Infolgedessen gewährleistet dies eine Messung mit der höheren Genauigkeit in der kürzeren Zeitdauer.
• Das Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird, wird abgeschwächt, wenn es durch das Gitter hindurchgeht, wird anschließend abgeschwächt, wenn es durch das Messobjekt reflektiert wird, wird schließlich während einer A/D-Umwandlung (zusammen mit einer digitalen Umwandlung) in der Bildgebungseinheit abgeschwächt, und wird dann als ein Leuchtdichtenwert von jedem Pixel in den Bilddaten erhalten.
• Der Leuchtdichtenwert von jedem Pixel in den Bilddaten, die durch die Bildgebungseinheit aufgenommen werden, kann folglich durch zum Beispiel ein Multiplizieren der Helligkeit (Leuchtdichte) der Lichtquelle, der Abschwächungsrate, wenn das Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird, durch das Gitter hindurchgeht, dem Reflexionsgrad, wenn das Licht durch das Messobjekt reflektiert wird, und der Umwandlungseffizienz während einer A/D-Umwandlung (Analog-zu-Digital-Umwandlung) in der Bildgebungseinheit ausgedrückt werden.
• Zum Beispiel wird eine Helligkeit der Lichtquelle (einheitliches Licht) durch L repräsentiert und wird eine Transmission bzw. ein Transmissionsgrad des Gitters als G = asinθ + β ausgedrückt, wobei α und β beliebige Konstanten kennzeichnen.
• Ein Reflexionsgrad bei Koordinaten (x, y) des Messobjekts wird durch R (x, y) repräsentiert, eine Umwandlungseffizienz von jedem Pixel der Bildgebungseinheit (Bildgebungselement) wird durch E repräsentiert, ein Leuchtdichtenwert eines Pixels auf einem Bild, das den Koordinaten (x, y) auf dem Messobjekt entspricht, wird durch V (x, y) repräsentiert, eine Verstärkung des Lichtmusters bei den Koordinaten (x, y) auf dem Messobjekt wird durch A (x, y) repräsentiert und einen Offset bzw. Versatz des Lichtmusters bei den Koordinaten (x, y) auf dem Messobjekt wird durch B (x, y) repräsentiert. In diesem Fall kann der Leuchtdichtenwert von jedem Pixel durch einen nachstehend gegebenen Ausdruck (F1) ausgedrückt werden:
  [Math. 1] $$\begin{array}{l}\text{V}\left(\text{x}\text{,y}\right)=\text{L}\times \text{G}\times \text{R}\left(\text{x}\text{,y}\right)\times \text{E}\\ =\text{A}\left(\text{x}\text{,y}\right)\text{sin}\mathrm{\theta }+\text{B}\left(\text{x}\text{,y}\right)\end{array}$$

  
• Die Verstärkung A (x, y) kann durch eine Differenz zwischen einem Leuchtdichtenwert V (x, y)_MAX mit Licht von „sinθ = 1“ und einem Leuchtdichtenwert V (x, y)_MIN mit Licht von „sinθ = -1“ ausgedrückt werden. Zum Beispiel kann, wenn eine Transmission bzw. ein Transmissionsgrad des Gitters bei θ = 0 (= mittlere Transmission bzw. mittlerer Transmissionsgrad) durch Gθ=0 repräsentiert wird, eine Transmission bzw. ein Transmissionsgrad des Gitters bei θ = π/2 (= maximale Transmission bzw. maximaler Transmissionsgrad) durch Gθ=π/2 repräsentiert wird, und eine Transmission bzw. ein Transmissionsgrad des Gitters bei θ=-π/2 (= minimale Transmission bzw. minimaler Transmissionsgrad) durch Gθ=-π/2 repräsentiert wird, die Verstärkung A (x, y) durch einen nachstehend gegebenen Ausdruck (F2) ausgedrückt werden:
  [Math. 2] $$\begin{array}{l}\text{A}\left(\text{x}\text{,y}\right)=\{\left(\text{L}\times {\text{G}}_{\mathrm{\theta }=\mathrm{\pi /2}}\times \text{R}\left(\text{x}\text{,y}\right)\times \text{E}\right)-\left(\text{L}\times {\text{G}}_{\mathrm{\theta }=-\mathrm{\pi /2}}\times \text{R}\left(\text{x}\text{,y}\right)\times \text{E}\right)\}/2\\ =\left\{\left(\text{L}\times \text{R}\left(\text{x}\text{,y}\right)\times \text{E}\right)\times \left({\text{G}}_{\mathrm{\theta }=\mathrm{\pi }/2}-{\text{G}}_{\mathrm{\theta }=-\mathrm{\pi /2}}\right)\right\}/2\end{array}$$

  
• Der Offset B (x, y) ist gleich einem Leuchtdichtenwert V (x, y) mit Licht von „sinθ = 0'“ und ist ein Mittelwert des Leuchtdichtenwerts V (x, y)_MAX mit dem Licht von „sinθ = 1“ und dem Leuchtdichtenwert V (x, y)_MIN mit dem Licht von „sinθ = -1“. Der Offset B (x y) kann durch einen nachstehend gegebenen Ausdruck (F3) ausgedrückt werden:
  [Math. 3] $$\begin{array}{l}\text{B}\left(\text{x}\text{,y}\right)=\text{L}\times {\text{G}}_{\mathrm{\theta }=0}\times \text{R}\left(\text{x}\text{,y}\right)\times \text{E}\\ =\left\{\left(\text{L}\times {\text{G}}_{\mathrm{\theta }=\mathrm{\pi }/2}\times \text{R}\left(\text{x}\text{,y}\right)\times \text{E}\right)+\left(\text{L}\times {\text{G}}_{\mathrm{\theta }=-\mathrm{\pi /2}}\times \text{R}\left(\text{x}\text{,y}\right)\times \text{E}\right)\right\}/2\\ =\left\{\left(\text{L}\times \text{R}\left(\text{x}\text{,y}\right)\times \text{E}\right)\times \left({\text{G}}_{\mathrm{\theta }=\mathrm{\pi }/2}+{\text{G}}_{\mathrm{\theta }=-\mathrm{\pi /2}}\right)\right\}/2\end{array}$$

  
• Der Maximalwert V (x, y)_MAX, der Minimalwert V (x, y)_MIN und der Mittelwert V (x, y)_AV des Leuchtdichtenwerts können jeweilig durch nachstehend gegebene Ausdrücke (F4), (F5) und (F6) ausgedrückt werden und stellen solch ein Verhältnis wie das, das in dem Graph von 4 zu sehen ist, bereit.
  [Math. 4] $$\text{V}{\left(\text{x}\text{,y}\right)}_{\text{MAX}}=\left(\text{L}\times {\text{G}}_{\mathrm{\theta }=\mathrm{\pi }/2}\times \text{R}\left(\text{x}\text{,y}\right)\times \text{E}\right)=\text{B}\left(\text{x}\text{,y}\right)+\text{A}\left(\text{x}\text{,y}\right)$$

  

  $$\text{V}{\left(\text{x}\text{,y}\right)}_{\text{MIN}}=\left(\text{L}\times {\text{G}}_{\mathrm{\theta }=-\mathrm{\pi /2}}\times \text{R}\left(\text{x}\text{,y}\right)\times \text{E}\right)=\text{B}\left(\text{x}\text{,y}\right)-\text{A}\left(\text{x}\text{,y}\right)$$

  

  $$\text{V}{\left(\text{x}\text{,y}\right)}_{\text{AV}}=\left(\text{L}\times \text{R}\left(\text{x}\text{,y}\right)\times \text{E}\right)\times \left({\text{G}}_{\mathrm{\theta }=\mathrm{\pi }/2}+{\text{G}}_{\mathrm{\theta }=-\mathrm{\pi /2}}\right)/2=\text{B}\left(\text{x},\text{y}\right)$$

  
• Wie es aus 4 zu verstehen ist, ist der Mittelwert V (x, y)_AV des Maximalwerts V (x, y)_MAX des Leuchtdichtenwerts und des Minimalwerts V (x, y)_MIN des Leuchtdichtenwerts bei vorgegebenen Koordinaten (x, y) gleich dem Offset B (x, y). Die Differenz zwischen dem Offset B (x, y) und dem Maximalwert V (x, y)_MAX und die Differenz zwischen dem Offset B (x, y) und dem Minimalwert V (x, y)_MIN sind jeweilig als die Verstärkung A (x, y) gegeben.
• Der Leuchtdichtenwert V (x, y) ändert sich proportional zu der Helligkeit L oder dem Reflexionsgrad R (x, y) der Lichtquelle. Der Wert der Verstärkung A oder des Offsets B wird zum Beispiel bei einer Koordinatenposition, die die Hälfte des Reflexionsgrads R hat, entsprechend halbiert.
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (F7) wird durch ein Substituieren von oben gegebenen Ausdrücken (F2) und (F3) durch nachstehend gegebene Ausdrücke (F2') und (F3') und ein gemeinsames Reorganisieren dieser Ausdrücke (F2') und (F3') hergeleitet:
  [Math. 5] $$2\text{A}\left(\text{x}\text{,y}\right)/\left({\text{G}}_{\mathrm{\theta }=\mathrm{\pi }/2}-{\text{G}}_{\mathrm{\theta }=-\mathrm{\pi /2}}\right)=\left(\text{L}\times \text{R}\left(\text{x}\text{,y}\right)\times \text{E}\right)$$

  

  $$2\text{B}\left(\text{x}\text{,y}\right)/\left({\text{G}}_{\mathrm{\theta }=\mathrm{\pi }/2}+{\text{G}}_{\mathrm{\theta }=-\mathrm{\pi /2}}\right)=\left(\text{L}\times \text{R}\left(\text{x}\text{,y}\right)\times \text{E}\right)$$

  

  $$2\text{A}\left(\text{x}\text{,y}\right)/\left({\text{G}}_{\mathrm{\theta }=\mathrm{\pi }/2}-{\text{G}}_{\mathrm{\theta }=-\mathrm{\pi /2}}\right)=2\text{B}\left(\text{x}\text{,y}\right)/\left({\text{G}}_{\mathrm{\theta }=\mathrm{\pi }/2}+{\text{G}}_{\mathrm{\theta }=-\mathrm{\pi /2}}\right)$$

  
• Zusätzlich wird ein nachstehend gegebener Ausdruck (F8) durch ein Lösen von oben gegebenem Ausdruck (F7) hinsichtlich A (x, y) hergeleitet und wird dieser, wie es in dem Graph von 5 zu sehen ist, ausgedrückt.
  [Math. 6] $$\begin{array}{l}\text{A}\left(\text{x}\text{,y}\right)=\text{B}\left(\text{x}\text{,y}\right)\times \left({\text{G}}_{\mathrm{\theta }=\mathrm{\pi }/2}-{\text{G}}_{\mathrm{\theta }=-\mathrm{\pi /2}}\right)/\left({\text{G}}_{\mathrm{\theta }=\mathrm{\pi }/2}+{\text{G}}_{\mathrm{\theta }=-\mathrm{\pi /2}}\right)\\ =\text{K}\times \text{B}\left(\text{x}\text{,y}\right)\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}\text{wobei die Pro-}\\ \text{portionalit}\ddot{\text{a}}\text{tskonstante K}=\left({\text{G}}_{\mathrm{\theta }=\mathrm{\pi }/2}-{\text{G}}_{\mathrm{\theta }=-\mathrm{\pi /2}}\right)/\left({\text{G}}_{\mathrm{\theta }=\mathrm{\pi }/2}+{\text{G}}_{\mathrm{\theta }=-\mathrm{\pi /2}}\right)\end{array}$$

  
• Ein Ändern einer der Größen, Helligkeit L und Reflexionsgrad R (x, y) der Lichtquelle, während die andere festgelegt ist, erhöht oder verringert den Offset B (x, y) und erhöht oder verringert ebenso die Verstärkung A (x,y) proportional zu dem Offset B (x, y). Gemäß diesem Ausdruck (F8) ist die andere der Größen, Verstärkung A und Offset B, durch ein Bestimmen der einen bzw. ersten der Größen, Verstärkung A und Offset B, bestimmbar. Die Proportionalitätskonstante K wird gemäß der Transmission bzw. dem Transmissionsgrad G des Gitters bestimmt, und zwar unabhängig von der Helligkeit L und dem Reflexionsgrad R der Lichtquelle. Dies kann als nachstehend beschriebene Aspekte 2 und 3 ausgedrückt werden.
• Die Konfiguration, die zwei Lichtmuster, die voneinander verschiedene Wellenlängenkomponenten (RGB-Komponenten) haben, gleichzeitig abstrahlt und Bilder von jeweiligen Lichtkomponenten von reflektiertem Licht von einem Messobjekt, das mit diesen zwei Lichtmustern bestrahlt wird, getrennt aufnimmt, wie es in der obigen JP 2013 - 124 937 A beschrieben wird, ermöglicht ein gleichzeitiges Durchführen des ersten Bildgebungsprozesses und des zweiten Bildgebungsprozesses und verkürzt die Messzeit weiter. Diese Konfiguration erfordert jedoch zum Beispiel eine Farbkamera, die mit einer Vielzahl von dichromatischen bzw. zweifarbigen Spiegeln und einer Vielzahl von Bildgebungseinheiten, die den jeweiligen Wellenlängenregionen entsprechen, ausgerüstet ist, oder eine Einzelplattentyp-Farbkamera, die eine Wellenlängenregion, die eine Bildgebung hinsichtlich jedes Pixels ermöglicht, unterscheidet, als eine Kamera, die Bilder der jeweiligen Lichtkomponenten getrennt aufnimmt. Dies erfordert wahrscheinlich eine sehr teure Messvorrichtung. Die Lichtmuster der jeweiligen RGB-Komponenten haben unterschiedliche Reflexionsgrade bei einem Messobjekt. Die jeweiligen Lichtmuster haben folglich wahrscheinlich unterschiedliche Messgenauigkeiten, und zwar abhängig von den Typen von Farben des Messobjekts.
• Aspekt 2: In der dreidimensionalen Messvorrichtung, die in obigem Aspekt 1 beschrieben wurde, kann das Verhältnis zwischen der Verstärkung und dem Offset ein Verhältnis sein, das gegenseitig eindeutig die Verstärkung und den Offset bestimmt.
• Wenn das Verhältnis zwischen der Verstärkung A und dem Offset B ein Verhältnis ist, das die Verstärkung A und den Offset B gegenseitig eindeutig bestimmt, kann der Offset B gemäß der Verstärkung A bestimmbar sein oder kann die Verstärkung A gemäß dem Offset B bestimmbar sein, indem zum Beispiel auf eine Zahlentabelle oder Tabellendaten, die bereitgestellt sind, um das Verhältnis zwischen der Verstärkung A und dem Offset B zu kennzeichnen, Bezug genommen wird.
• Aspekt 3: In der dreidimensionalen Messvorrichtung, die in obigem Aspekt 1 beschrieben wurde, kann das Verhältnis zwischen der Verstärkung und dem Offset ein Verhältnis sein, das die Verstärkung und den Offset proportional zueinander angibt.
• Wenn das Verhältnis zwischen der Verstärkung und dem Offset ein Verhältnis ist, das die Verstärkung und den Offset proportional zueinander angibt, kann der Offset B aus der Verstärkung A bestimmbar sein oder kann die Verstärkung A aus dem Offset B bestimmbar sein, indem zum Beispiel auf einen Verhältnisausdruck, wie beispielsweise A = K×B + C Bezug genommen wird (wobei C einem Dunkelstrom (Offset) der Kamera kennzeichnet). Dies kann durch solch eine Konfiguration wie die von nachstehend beschriebenem Aspekt 4 implementiert werden.
• Aspekt 4: In der dreidimensionalen Messvorrichtung, die in einem der obigen Aspekte 1 bis 3 beschrieben wurde, berechnet, wenn die vorgegebene zweite Anzahl gleich 2 ist, die zweite Messeinheit eine Phase θ, die Beziehungen von nachstehend gegebenen Ausdrücken (1), (2) und (3) in einer dreidimensionalen Messung erfüllt: $${\text{V}}_0=\text{Asin}\theta \times +\text{B}$$

  

  $${\text{V}}_1=\text{Asin}\left(\mathrm{\theta }+\mathrm{\gamma }\right)+\text{B}$$

  

  $$\text{A}=\text{KB}$$

  

  wobei 0 und γ jeweilig relative Phasen des zweiten Lichtmusters mit einem Ändern der Phase auf zwei unterschiedliche Weisen kennzeichnen, V₀ und V₁ jeweilig Leuchtdichtenwerte von jedem Pixel in zwei unterschiedlichen Bilddaten kennzeichnen, γ ≠ 0, A die Verstärkung kennzeichnet, B den Offset kennzeichnet und K eine Proportionalitätskonstante kennzeichnet.
• In der Konfiguration von obigem Aspekt 4 wird ein nachstehend gegebener Ausdruck (4) durch ein Substituieren von oben gegebenem Ausdruck (3) in oben gegebenen Ausdruck (1) hergeleitet: $${\text{V}}_0=\text{KBsin}\mathrm{\theta }+\text{B}$$

  
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (5) wird durch ein Lösen von Ausdruck (4) hinsichtlich des Offsets B hergeleitet: $$\text{B}={\text{V}}_0/\left(\text{Ksin}\mathrm{\theta }+1\right)$$

  
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (6) wird durch ein Substituieren eines oben gegebenen Ausdrucks (3) in einen oben gegebenen Ausdruck (2) hergeleitet: $${\text{V}}_1=\text{KBsin}\left(\mathrm{\theta }+\mathrm{\gamma }\right)+\text{B}$$

  
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (7) wird durch ein Substituieren eines oben gegebenen Ausdrucks (6) in einen oben gegebenen Ausdruck (5) und ein Reorganisieren des Ausdrucks, wie es durch nachstehend gegebene Rechnung [Math. 7] zu sehen ist, hergeleitet:
  [Math. 7] $$\begin{array}{l}{\text{V}}_1+\text{K}\times \left\{{\text{V}}_0/\left(\text{Ksin}\mathrm{\theta }+1\right)\right\}\text{sin}\left(\mathrm{\theta }+\mathrm{\gamma }\right)+\left\{{\text{V}}_0/\left(\text{Ksin}\mathrm{\theta }+1\right)\right\}\\ {\text{V}}_1\times \left(\text{Ksin}\mathrm{\theta }+1\right)={\text{KV}}_0\text{sin}\left(\mathrm{\theta }+\mathrm{\gamma }\right)+{\text{V}}_0\\ ={\text{KV}}_0\left\{\text{sin}\mathrm{\theta }\text{cos}\mathrm{\gamma }+\text{sin}\mathrm{\gamma }\text{cos}\mathrm{\theta }\right\}+{\text{V}}_0\\ -{\text{V}}_1\text{Ksin}\mathrm{\theta }+{\text{KV}}_0\text{cos}\mathrm{\gamma }\text{sin}\mathrm{\theta +}{\text{KV}}_0\text{sin}\mathrm{\gamma }\text{cos}\mathrm{\theta }+{\text{V}}_0-{\text{V}}_1=0\\ \text{K}\left({\text{V}}_0\text{cos}\mathrm{\gamma -}{\text{V}}_1\right)\text{sin}\mathrm{\theta }+{\text{KV}}_0\text{sin}\mathrm{\gamma }\text{cos}\mathrm{\theta }+\left({\text{V}}_0-{\text{V}}_1\right)=0\\ \left({\text{V}}_0\text{cos}\mathrm{\gamma }-{\text{V}}_1\right)\text{sin}\mathrm{\theta }+{\text{V}}_0\text{sin}\mathrm{\gamma }\text{cos}\mathrm{\theta }+\left({\text{V}}_0-{\text{V}}_1\right)/\text{K}=0\end{array}$$

  
• Ein oben gegebener Ausdruck (7) kann als nachstehend gegebener Ausdruck (8) umgeschrieben werden, wenn „V₀cosγ - V₁ = a“, „V₀sinγ = b“ und „(V₀ - V₁) / K = c“: $$\text{asin}\mathrm{\theta }+\text{bsos}\mathrm{\theta }+\text{c}=0$$

  

  bzw. $$\text{asin}\mathrm{\theta }+\text{bcos}\mathrm{\theta }+\text{c}=0$$

  
• Ein Ausdruck (9), der durch nachstehend gegebene Rechnung [Math. 9] zu sehen ist, wird durch ein Lösen von oben gegebenem Ausdruck (8) hinsichtlich der Phase 8 hergeleitet, wie es durch nachstehend gegebene Rechnung [Math. 8] zu sehen ist:
  [Math. 8] $$\frac{a}{\text{b}}\text{sin}\theta +\sqrt{1-{\text{sin}}^2\theta }+\frac{\text{c}}{\text{b}}=0$$

  

  $$\sqrt{1-{\text{sin}}^2\theta }+=\frac{1}{\text{b}}\left(\text{c}+a\text{sin}\theta \right)$$

  

  $$1-{\text{sin}}^2\theta =\frac{1}{b^2}\left(c^2+2ac\text{ sin}\theta +a^2{\text{sin}}^2\theta \right)$$

  

  $$b^2-b^2{\text{sin}}^2\theta =c^2+2ac\text{ sin}\theta +a^2{\text{sin}}^2\theta$$

  

  $$\left(a^2+b^2\right){\text{sin}}^2\theta +2ac\text{ sin}\theta +c^2=0$$

  

  $$\text{sin}\theta =\frac{-\text{ac}\pm \sqrt{{\text{a}}^2{\text{c}}^2-\left({\text{a}}^2+{\text{b}}^2\right)\left({\text{c}}^2-b^2\right)}}{{\text{a}}^2+{\text{b}}^2}$$

  

  $$\mathrm{\theta }={\text{sin}}^{-1}\left[\frac{-\text{ac}\pm \sqrt{{\text{a}}^2{\text{c}}^2-\left({\text{a}}^2+{\text{b}}^2\right)\left({\text{c}}^2-b^2\right)}}{{\text{a}}^2+{\text{b}}^2}\right]$$

  

  
  [Math. 9] $$\mathrm{\theta }={\text{sin}}^{-1}\left[\frac{-\text{ac}+b\sqrt{{\text{a}}^2+{\text{b}}^2-{\text{c}}^2}}{{\text{a}}^2+{\text{b}}^2}\right]$$

  

  $$\begin{array}{l}\text{wobei a}={\text{V}}_0\text{cos}\mathrm{\gamma }-{\text{V}}_1\\ \text{ b}={\text{V}}_0\text{sin}\mathrm{\gamma }\\ \text{ c}=\left({\text{V}}_0-{\text{V}}_1\right)/\text{K}\end{array}$$

  
• Die Konfiguration eines „Berechnens der Phase θ, die Beziehungen von Ausdrücken (1), (2) und (3) erfüllt“ in oben beschriebenem Aspekt 4 kann folglich als die Konfiguration eines „Berechnens der Phase θ gemäß Ausdruck (9)“ betrachtet werden. Der Algorythmus für ein Erhalten der Phase θ ist nicht zwangsläufig auf oben gegebenen Ausdruck (9) beschränkt, sondern kann irgendeine andere Konfiguration, die die Beziehungen der oben gegebenen Ausdrücke (1), (2) und (3) erfüllt, verwendet werden.
• Ein Berücksichtigen des Dunkelstroms C der Kamera, was oben beschrieben wurde, und dergleichen kann die Messgenauigkeit weiter verbessern.
• Aspekt 5: In der dreidimensionalen Messvorrichtung, die in obigem Aspekt 4 beschrieben wurde, kann γ gleich 180 Grad sein.
• Die Konfiguration von diesem Aspekt 5 bewirkt ein Durchführen von zwei Bildgebungsprozessen unter dem zweiten Lichtmuster von zwei unterschiedlichen Phasen, die sich um 180 Grad unterscheiden.
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (10) wird durch ein Substituieren von γ = 180 Grad in oben gegebenen Ausdruck (2) hergeleitet: $$\begin{array}{l}{\text{V}}_1=\text{Asin}\left(\mathrm{\theta }+180°\right)+\text{B}\\ =-\text{Asin}\mathrm{\theta }+\text{B}\end{array}$$

  
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (11) wird aus oben gegebenen Ausdrücken (1) und (10) hergeleitet und ein nachstehend gegebener Ausdruck (12) wird durch ein Lösen von Ausdruck (11) hinsichtlich des Offsets B hergeleitet: $${\text{V}}_0+{\text{V}}_1=2\text{B}$$

  

  $$\text{B}=\left({\text{V}}_0+{\text{V}}_1\right)/2$$

  
• Zusätzlich wird ein nachstehend gegebener Ausdruck (13) durch ein Substituieren von oben gegebenem Ausdruck (12) in oben gegebenen Ausdruck (3) hergeleitet: $$\begin{array}{l}\text{A}=\text{KB}\\ =\text{K}\left({\text{V}}_0+{\text{V}}_1\right)/2\end{array}$$

  
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (1') wird durch ein Umstellen von oben gegebenem Ausdruck (1) hinsichtlich „sinθ“ erhalten: $$\text{sin}\mathrm{\theta }=\left({\text{V}}_0-\text{B}\right)/\text{A}$$

  
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (14) wird durch ein Substituieren von oben gegebenen Ausdrücken (12) und (13) in oben gegebenen Ausdruck (1') hergeleitet: $$\begin{array}{l}\text{sin}\mathrm{\theta }=\left\{{\text{V}}_0-\left({\text{V}}_0+{\text{V}}_1\right)/2\right\}/\left\{\text{K}\left({\text{V}}_0+{\text{V}}_1\right)/2\right\}\\ =\left({\text{V}}_0+{\text{V}}_1\right)/\text{K}\left({\text{V}}_0+{\text{V}}_1\right)\end{array}$$

  
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (15) wird durch ein Lösen von oben gegebenem Ausdruck (14) hinsichtlich der Phase θ hergeleitet: $$\mathrm{\theta }={\text{sin}}^{-1}\left[\left({\text{V}}_0+{\text{V}}_1\right)/\text{K}\left({\text{V}}_0+{\text{V}}_1\right)\right]$$

  
• Die Phase θ kann folglich durch die bekannten Leuchtdichtenwerte V₀ und V₁ und die Konstante K spezifiziert werden.
• Wie es oben beschrieben wurde, ermöglicht die Konfiguration von obigem Aspekt 5 ein Bestimmen der Phase θ durch einen verhältnismäßig einfachen arithmetischen Ausdruck und erhöht diese die Verarbeitungsgeschwindigkeit bei einer dreidimensionalen Messung des Messobjekts weiter.
• Aspekt 6: In der dreidimensionalen Messvorrichtung, die in obigem Aspekt 4 beschrieben wurde, kann γ gleich 90 Grad sein.
• Die Konfiguration von diesem Aspekt 6 bewirkt ein Durchführen von zwei Bildgebungsvorgängen unter dem zweiten Lichtmuster von zwei unterschiedlichen Phasen, die sich um 90 Grad unterscheiden.
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (16) wird durch ein Substituieren von γ = 90 Grad in oben gegebenen Ausdruck (2) hergeleitet: $$\begin{array}{l}{\text{V}}_1=\text{Asin}\left(\mathrm{\theta }+90°\right)+\text{B}\\ =\text{Acos}\mathrm{\theta }+\text{B}\end{array}$$

  
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (17) wird durch ein Umstellen von oben gegebenem Ausdruck (16) hinsichtlich „cosθ“ hergeleitet: $$\text{cos}\mathrm{\theta }=\left({\text{V}}_1-\text{B}\right)/\text{A}$$

  
• Wie es oben beschrieben wurde, wird ein nachstehend gegebener Ausdruck (1') durch ein Umstellen von oben gegebenem Ausdruck (1) hinsichtlich „sinθ“ erhalten: $$\text{sin}\mathrm{\theta }=\left({\text{V}}_0-\text{B}\right)/\text{A}$$

  
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (19) wird durch ein Substituieren von oben gegebenen Ausdrücken (1') und (17) in nachstehend gegebenen Ausdruck (18) hergeleitet und ein nachstehend gegebener Ausdruck (20) wird durch ein Umstellen dieses Ausdrucks (19) hergeleitet: $${\text{sin}}^2\mathrm{\theta }+{\text{cos}}^2\mathrm{\theta }=1$$

  

  $${\left\{\left({\text{V}}_0-\text{B}\right)/\text{A}\right\}}^2+{\left\{\left({\text{V}}_1-\text{B}\right)/\text{A}\right\}}^2=1$$

  

  $${\left({\text{V}}_0-\text{B}\right)}^2+{\left({\text{V}}_1-\text{B}\right)}^2={\text{A}}^2$$

  
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (21) wird durch ein Substituieren von oben gegebenem Ausdruck (3) in oben gegebenen Ausdruck (20) hergeleitet und ein nachstehend gegebener Ausdruck (22) wird durch ein Umstellen dieses Ausdrucks (21) hergeleitet: $${\left({\text{V}}_0-\text{B}\right)}^2+{\left({\text{V}}_1-\text{B}\right)}^2={\text{K}}^2{\text{B}}^2$$

  

  $$\left(2-{\text{K}}^2\right){\text{B}}^2-2\left({\text{V}}_0+{\text{V}}_1\right)\text{B}+{\text{V}}_0{}^2{\text{V}}_1{}^2=0$$

  
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (23) wird durch ein Lösen von oben gegebenem Ausdruck (22) hinsichtlich des Offsets B hergeleitet:
  [Math. 10] $$\begin{array}{l}\text{B}=\left({\text{V}}_0+{\text{V}}_1\right)\pm \sqrt{{\left({\text{V}}_0+{\text{V}}_1\right)}^2-\left(2-K^2\right){\text{V}}_0{}^2{\text{V}}_1{}^2}\\ \text{wobei B}>0\end{array}$$

  
• Der Offset B kann folglich durch die bekannten Leuchtdichtenwerte V₀ und V₁ und die Konstante K spezifiziert werden.
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (25) wird durch ein Substituieren von oben gegebenen Ausdrücken (1') und (17) in nachstehend gegebenen Ausdruck (24) hergeleitet und ein nachstehend gegebener Ausdruck (26) wird durch ein Umstellen dieses Ausdrucks (25) hergeleitet: $$\begin{array}{l}\text{tan}\mathrm{\theta }=\text{sin}\mathrm{\theta }/\text{cos}\mathrm{\theta }\left(24\right)\hfill \\ =\left\{\left({\text{V}}_0-\text{B}\right)/\text{A}\right\}/\left\{\left({\text{V}}_1-\text{B}\right)/\text{A}\right\}\left(25\right)\hfill \\ =\left({\text{V}}_0-\text{B}\right)/\left({\text{V}}_1-\text{B}\right)\left(26\right)\hfill \end{array}$$

  
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (27) wird durch ein Lösen von oben gegebenem Ausdruck (26) hinsichtlich der Phase θ hergeleitet: $$\mathrm{\theta }={\text{tan}}^{-1}\left\{\left({\text{V}}_0-\text{B}\right)/\left({\text{V}}_1-\text{B}\right)\right\}$$

  
• Die Phase θ kann folglich durch die bekannten Leuchtdichtenwerte V₀ und V₁ und die Konstante K gemäß oben gegebenem Ausdruck (23) spezifiziert werden.
• Wie es oben beschrieben wurde, ermöglicht die Konfiguration von obigem Aspekt 6 ein Bestimmen der Phase θ durch einen arithmetischen Ausdruck unter Verwendung von „tan^-1“. Dies ermöglicht eine Messung der Höhe in dem Bereich von 360 Grad von -180 Grad bis 180 Grad und erweitert den Messbereich weiter.
• Aspekt 7: Die dreidimensionale Messvorrichtung, die in einem der obigen Aspekte 1 bis 6 beschrieben wurde, kann des Weiteren eine Speichereinheit aufweisen, die konfiguriert ist, um das Verhältnis zwischen der Verstärkung und dem Offset, das im Voraus durch Kalibrierung berechnet wird, zu speichern.
• Zum Beispiel können die Verstärkung A und der Offset B hinsichtlich jedes Pixels spezifiziert werden, und zwar basierend auf drei unterschiedlichen oder vier unterschiedlichen Bilddaten, die durch ein Bestrahlen einer Referenzplatte mit einem Lichtmuster mit einem Ändern der Phase auf drei unterschiedliche Weise oder auf vier unterschiedlichen Weise aufgenommen werden, und kann die Konstante K gemäß oben gegebenem Ausdruck (3) bestimmt werden. Die Konfiguration von obigem Aspekt 7 gewährleistet entsprechend eine Höhenmessung mit der höheren Genauigkeit mit Bezug auf jeden Pixel.
• Aspekt 8: Die dreidimensionale Messvorrichtung, die in einem der obigen Aspekte 1 bis 6 beschrieben wurde, kann des Weiteren eine Verhältniserfassungseinheit aufweisen, die konfiguriert ist, um das Verhältnis zwischen der Verstärkung und dem Offset basierend auf der vorgegebenen ersten Anzahl an Bilddaten, die durch die vorgegebene erste Anzahl der ersten Bildgebungsprozesse aufgenommen werden, zu erfassen.
• Die Konfiguration von Aspekt 8 hat ähnliche Funktionen und vorteilhafte Effekte wie diejenigen der Konfiguration von oben beschriebenem Aspekt 7. Wie es oben beschrieben wurde, wird das Verhältnis zwischen der Verstärkung A und dem Offset B (Proportionalitätskonstante K) gemäß der Transmission bzw. dem Transmissionsgrad G des Gitters unabhängig von der Helligkeit L und dem Reflexionsgrad R der Lichtquelle bestimmt. Wenn identische Gitter als das erste Gitter und das zweite Gitter verwendet werden, ist das Verhältnis zwischen der Verstärkung und dem Offset in der ersten Bestrahlungseinrichtung identisch zu dem Verhältnis zwischen der Verstärkung und dem Offset in der zweiten Bestrahlungseinrichtung. Wird diese Tatsache verwendet, erspart dies dem Labor eine Kalibrierung, die in obigem Aspekt 7 durchgeführt wird, und verkürzt dies die Messzeit weiter.
• Aspekt 9: Die dreidimensionale Messvorrichtung, die in einem der obigen Aspekte 1 bis 6 beschrieben wurde, kann des Weiteren eine Verhältniserfassungseinheit aufweisen, die konfiguriert ist, um das Verhältnis zwischen der Verstärkung und dem Offset basierend auf der vorgegebenen zweiten Anzahl an Bilddaten, die durch die vorgegebene zweite Anzahl der zweiten Bildgebungsprozesse aufgenommen werden, zu erfassen.
• Zum Beispiel bestimmt die Konfiguration von diesem Aspekt die Werte von dem Offset B hinsichtlich all den Pixeln der Bilddaten unter Verwendung von zum Beispiel oben gegebenem Ausdruck (12), extrahiert bzw. gewinnt diese Leuchtdichtenwerte V der Pixel, die einen identischen Wert von dem Offset B unter ihnen haben, und erzeugt diese ein Histogramm der extrahierten Leuchtdichtenwerte. Die Konfiguration bestimmt dann einen Maximalwert V_MAX und einen Minimalwert V_MIN des Leuchtdichtenwerts aus dem Histogramm.
• Wie es oben beschrieben wurde, ist der Offset B der Mittelwert des Maximalwerts V_MAX und des Minimalwerts V_MIN des Leuchtdichtenwerts und ist die Verstärkung A die Hälfte der Differenz zwischen dem Maximalwert V_MAX und dem Minimalwert V_MIN. Dies ermöglicht ein Bestimmen der Konstante K gemäß oben gegebenem Ausdruck (3). Die Konfiguration von obigem Aspekt 9 erspart dem Labor eine Kalibrierung, die in oben beschriebenem Aspekt 7 durchgeführt wird, und verkürzt die Messzeit weiter.
• Aspekt 10: In der dreidimensionalen Messvorrichtung, die in einem der obigen Aspekte 1 bis 9 beschrieben wurde, kann die Messwerterlangungseinrichtung ein Messergebnis der ersten Messeinheit hinsichtlich einer Region, die durch Abstrahlung des ersten Lichtmusters messbar ist, als einen Messwert der Region erhalten und ein Messergebnis der zweiten Messwerteinheit unter Verwendung des anderen, zweiten Lichtmusters hinsichtlich einer Region, die durch Abstrahlung des ersten Lichtmusters schwer zu messen ist, als einen Messwert der Region erhalten.
• Die Anzahl der ersten Bildgebungsprozesse ist größer als die Anzahl der zweiten Bildgebungsprozesse, so dass das Messergebnis der ersten Messeinheit die höhere Messgenauigkeit als das Messergebnis der zweiten Messeinheit hat. Durch ein Berücksichtigen dieser Tatsache verwendet die Konfiguration von obigem Aspekt 10 in erster Linie das Messergebnis der ersten Messeinheit, die die höhere Messgenauigkeit hat, während das Messergebnis der zweiten Messeinheit hinsichtlich eines Teildefizits an Daten verwendet wird. Diese erhält entsprechend Messdaten, die eine hohe Messgenauigkeit und wenig Defizit an Daten als Ganzes haben.
• Aspekt 11: Die dreidimensionale Messvorrichtung, die in einem der obigen Aspekte 1 bis 10 beschrieben wurde, kann konfiguriert sein, um einen Übertragungs- oder Umschaltungsprozess des ersten Gitters, das in dem ersten Bildgebungsprozess beteiligt ist, gleichzeitig mit einer Beendigung des ersten Bildgebungsprozesses zu starten. Die dreidimensionale Messvorrichtung kann konfiguriert sein, um den ersten Bildgebungsprozess gleichzeitig mit einer Beendigung des Übertragungs- oder Umschaltungsprozesses des ersten Gitters zu starten. Die dreidimensionale Messvorrichtung kann konfiguriert sein, um den zweiten Bildgebungsprozess während dem Übertragungs- oder Umschaltungsprozess des ersten Gitters durchzuführen.
• Die Konfiguration von obigem Aspekt 11 ermöglicht ein Vervollständigen von all den ersten Bildgebungsprozessen hinsichtlich des vorgegebenen Messobjektbereichs in der kürzest möglichen Zeitdauer. Die Anzahl der zweiten Bildgebungsprozesse ist kleiner als die Anzahl der ersten Bildgebungsprozesse. Die Konfiguration, die den zweiten Bildgebungsprozess während dem Übertragungs- oder Umschaltungsprozess des ersten Gitters durchführt (zwischen einer Zeit des ersten Bildgebungsprozesses und einer anschließenden Zeit des ersten Bildgebungsprozesses), ermöglicht ein Vervollständigen von all den zweiten Bildgebungsprozessen, während all die ersten Bildgebungsprozesse hinsichtlich des vorgegebenen Messobjektbereichs vervollständigt werden. Infolgedessen verbessert diese Konfiguration die Funktionen und die vorteilhaften Effekte von oben beschrieben Aspekt 1 weiter und verkürzt die diese Messzeit weiter.
• Aspekt 12: Die dreidimensionale Messvorrichtung, die in einem der obigen Aspekte 1 bis 11 beschrieben wurde, kann konfiguriert sein, um mindestens einen Übertragungs- oder Umschaltungsprozess des zweiten Gitters gleichzeitig mit einem Übertragungs- oder Umschaltungsprozess des ersten Gitters durchzuführen.
• In einer Konfiguration, die ein Lichtmuster von der anderen Beleuchtungseinrichtung für eine Bildgebung während einer Übertragung oder dergleichen des Gitters in einer bzw. in der einen Bestrahlungseinrichtung von den zwei Bestrahlungseinrichtungen abstrahlt, erzeugen die Effekte einer mechanischen Vibration während einer Übertragung des Gitters mittels einem Aktuator oder dergleichen und eines elektrischen Geräusches, das möglicherweise während einer Übertragungs- oder Umschaltungssteuerung einer Flüssigkristallverschlusseinrichtung bzw. Flüssigkristallblende oder dergleichen erzeugt wird, die in dem Gitter enthalten ist, wahrscheinlich einen Messfehler oder dergleichen.
• Die Konfiguration von obigem Aspekt 12 führt jedoch nicht eine Übertragung oder dergleichen des zweiten Gitters der zweiten Bestrahlungseinrichtung während dem ersten Bildgebungsprozess durch. Dies unterdrückt eine Reduzierung bei der Messgenauigkeit der ersten Messeinheit.
• Der Konfiguration von obigem Aspekt 12 ist gestattet, den zweiten Bildgebungsprozess während dem Übertragungs- oder Umschaltungsprozess des ersten Gitters der ersten Bestrahlungseinrichtung durchzuführen. Wie es oben beschrieben wurde, hat die Messung durch die zweite Messeinheit ursprünglich die niedrigere Messgenauigkeit als die Messung durch die erste Messeinheit. Selbst wenn ein Messfehler oder dergleichen erzeugt wird, ist der Effekt von diesem Messfehler bei dem Messergebnis kleiner als der Effekt eines Messfehlers bei dem Messergebnis durch die erste Messeinheit.
• Besonders dient in der Konfiguration von obigem Aspekt 10 oder Aspekt 11 das Messergebnis der zweiten Messeinheit als Ergänzungsdaten, um das Defizit an Daten in dem Messergebnis der ersten Messeinheit zu ergänzen. Die Verringerung bei der Messgenauigkeit von diesem Messergebnis hat einen extrem kleinen Effekt auf die gesamten Messdaten.
• Aspekt 13: In der dreidimensionalen Messvorrichtung, die in einem der obigen Aspekte 1 bis 12 beschrieben wurde, kann das Messobjekt entweder eine Lötpaste, die auf eine Leiterplatte gedruckt wird bzw. auf dieser gedruckt ist, oder ein Lötbump bzw. Lötkontaktierhügel, der auf ein Waversubstrat bzw. Waverträgergebildet gedruckt wird bzw. auf diesem gedruckt ist, sein.
• Diese Konfiguration von obigem Aspekt 13 ermöglicht eine Messung der Höhe von zum Beispiel der Lötpaste, die auf die Leiterplatte gedruckt wird bzw. auf dieser gedruckt ist, oder dem Lötbump, der auf dem Waversubstrat gebildet ist. Diese Konfiguration ermöglicht ebenso ein Bestimmen der guten/schlechten Qualität der Lötpaste oder des Lötbumps basierend auf dem Messwert bei einer Untersuchung der Lötpaste oder des Lötbumps. Diese Konfiguration gewährleistet entsprechend die Funktionen und die vorteilhaften Effekte der oben beschriebenen jeweiligen Aspekte in dieser Untersuchung und ermöglicht die Gute/Schlechte-Qualität-Bestimmung mit hoher Genauigkeit. Das hat ein Verbessern der Untersuchungsgenauigkeit bei einem Lötdruckuntersuchungsapparat oder bei einem Lötbumpuntersuchungsapparat zur Folge.
• Figurenliste
• 1 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, die einen Substratuntersuchungsapparat bzw. Trägeruntersuchungsapparat schematisch darstellt,
• 2 ist ein Blockschaltbild, das die elektrische Konfiguration des Substratuntersuchungsapparats darstellt,
• 3 ist ein Timingdiagramm bzw. Zeitplan, das bzw. der Verarbeitungsvorgänge einer Kamera und von Bestrahlungseinrichtungen zeigt,
• 4 ist ein Graph, der ein Verhältnis zwischen einer Helligkeit oder einem Reflexionsvermögen einer Lichtquelle und einem Leuchtdichtenwert zeigt,
• 5 ist ein Graph, der ein Verhältnis zwischen einer Verstärkung und einem Offset bzw. Versatz zeigt,
• 6 ist eine Verteilungstabelle, die eine Frequenzverteilung von Leuchtdichtenwerten, die in jeweiligen Datenteilungen bzw. Dateneinteilungen enthalten sind, zeigt,
• 7 ist ein Histogramm, das die Frequenzverteilung von Leuchtdichtenwerten, die in den jeweiligen Datenteilungen bzw. Dateneinteilungen enthalten sind, zeigt,
• 8 ist ein Timingdiagramm bzw. Zeitplan, das bzw. der Verarbeitungsvorgänge einer Kamera und von Bestrahlungseinrichtungen gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt,
• 9(a) bis 9(c) sind Timingdiagramme bzw. Zeitpläne, die Verarbeitungsvorgänge hinsichtlich einer Aufnahme der Kamera und einer Datenübertragung zeigen, und
• 10 ist ein Timingdiagramm bzw. Zeitplan, das bzw. der Verarbeitungsvorgänge einer herkömmlichen Kamera und von herkömmlichen Bestrahlungseinrichtungen zeigt.
• Beschreibung von Ausführungsformen
• Das Folgende beschreibt eine Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen. 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das einen Substratuntersuchungsapparat bzw. Trägeruntersuchungsapparat 1, der mit einer dreidimensionalen Messvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ausgerüstet ist, schematisch darstellt. Wie es in 1 zu sehen ist, enthält der Substratuntersuchungsapparat 1 einen Montiertisch 3, der derart konfiguriert ist, dass eine Leiterplatte 2 mit Lötpaste als einem Messobjekt, die auf diese gedruckt wird bzw. auf dieser gedruckt ist, auf den Montiertisch 3 platziert wird, zwei Beleuchtungsvorrichtungen (eine erste Beleuchtungsvorrichtung 4A als eine erste Bestrahlungseinrichtung und eine zweite Beleuchtungsvorrichtung 4B als eine zweite Bestrahlungseinrichtung), die konfiguriert sind, um die Fläche bzw. Oberfläche der Leiterplatte 2 mit vorgegebenen Lichtmustern schräg nach unten zu bestrahlen, eine Kamera 5 als eine Bildgebungseinheit, die konfiguriert ist, um Bilder von bestrahlten Teilen, die mit den Lichtmustern auf der Leiterplatte 2 bestrahlt werden, aufzunehmen, und eine Steuerungsvorrichtung 6, die konfiguriert ist, um verschiedene Steuerungen, eine Bildverarbeitung und eine arithmetische Verarbeitung in dem Substratuntersuchungsapparat 1 durchzuführen.
• Der Montiertisch 3 ist mit Motoren 15 und 16 bereitgestellt. Die Motoren 15 und 16 werden durch die Steuerungsvorrichtung 6 angetrieben und gesteuert, um die Leiterplatte 2, die auf dem Montiertisch 3 platziert ist, in eine beliebige Richtung (X-Achse-Richtung und Y-Achse-Richtung) zu schieben.
• Die erste Beleuchtungsvorrichtung 4A enthält eine erste Lichtquelle 4Aa, die konfiguriert ist, um ein vorgegebenes Licht zu emittieren, und ein erstes Flüssigkristallgitter 4Ab, das ein erstes Gitter bildet, das konfiguriert ist, um das Licht von der ersten Lichtquelle 4Aa in ein erstes Lichtmuster, das eine sinusförmige (gestreifte) Lichtintensitätsverteilung hat, umzuwandeln. Die erste Beleuchtungsvorrichtung 4A ist konfiguriert, um die Leiterplatte 2 schräg nach unten mit dem gestreiften ersten Lichtmuster, das ein Phasenändern bei mehrfach verschiedenen Arten einer Abstrahlung des Lichtmusters hat (bei jeder 1/4-Periode gemäß dieser Ausführungsform), zu bestrahlen. Ein Mechanismus, der konfiguriert ist, um eine Umschaltung der Gitterkonfiguration des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab zu steuern, entspricht dem Erstes-Gitter-Steuergerät.
• In ähnlicher Weise enthält die zweite Beleuchtungsvorrichtung 4B eine zweite Lichtquelle 4Ba, die konfiguriert ist, um ein vorgegebenes Licht zu emittieren, und ein zweites Flüssigkristallgitter 4Bb, das ein zweites Gitter bildet, das konfiguriert ist, um das Licht von der zweiten Lichtquelle 4Ba in ein zweites Lichtmuster, das eine sinusförmige (gestreifte) Lichtintensitätsverteilung hat, umzuwandeln. Die zweite Beleuchtungsvorrichtung 4B ist konfiguriert, um die Leiterplatte 2 schräg nach unten mit dem gestreiften Lichtmuster, das ein Phasenändern bei mehrfach verschiedenen Arten einer Abstrahlung des Lichtmusters hat (bei jeder 1/2-Periode gemäß dieser Ausführungsform), zu bestrahlen. Ein Mechanismus, der konfiguriert ist, um eine Umschaltung der Gitterkonfiguration des zweiten Flüssigkristallgitters 4Bb zu steuern, entspricht dem Zweites-Gitter-Steuergerät.
• Noch spezifischer wird in jeder der Beleuchtungsvorrichtungen 4A und 4B das Licht, das von der Lichtquelle 4Aa oder 4Ba emittiert wird, durch eine Lichtleitfaser bzw. Glasfaser in ein paar Kondensatorlinsen geleitet, um zu Parallellichtern umgewandelt zu werden. Die Parallellichter werden über das Flüssigkristallgitter 4Ab oder 4Bb in eine Projektionslinse hinein geleitet. Das gestreifte Lichtmuster wird dann von der Projektionslinse zu der Leiterplatte 2 hin abgestrahlt.
• Jedes der Flüssigkristallgitter 4Ab und 4Bb enthält eine Flüssigkristallschicht, die zwischen einem Paar transparenter Substrate bzw. Träger gebildet ist, eine gemeinsame Elektrode, die auf einer der transparenten Substrate platziert ist, und eine Vielzahl von Streifenelektroden, die auf dem anderen transparenten Substrat platziert sind, um der gemeinsamen Elektrode gegenüber zu liegen. Eine Antriebsschaltung steuert Ein- und Ausschaltelemente (zum Beispiel Dünnfilmtransistoren), die jeweilig mit den jeweiligen Streifenelektroden verbunden sind, und regelt Spannungen, die auf die jeweiligen Streifenelektroden angelegt werden sollen, um die Lichttransmissionen bzw. Lichttransmissionsgrade von jeweiligen Gitterlinien, die entsprechend den jeweiligen Streifenelektroden bereitgestellt sind, umzuschalten und dadurch ein gestreiftes Gittermuster, das „helle bzw. leuchtende Abschnitte“ der höheren Lichttransmission bzw. des höheren Lichttransmissionsgrads und „dunkle Abschnitte“ der niedrigeren Lichttransmission bzw. des niedrigeren Lichttransmissionsgrads enthält, zu bilden. Das Licht, das über das Flüssigkristallgitter 4Ab oder 4Bb auf die Leiterplatte 2 abgestrahlt wird, bildet ein Lichtmuster, das eine sinusförmige Lichtintensitätsverteilung hat, und zwar aufgrund einem Verschwimmen oder dergleichen, das durch einen Beugungseffekt verursacht wird.
• Gemäß der Ausführungsform wird jede der Beleuchtungsvorrichtungen 4A und 4B festgesetzt, um jedes Lichtmuster entlang der X-Achse-Richtung abzustrahlen, um parallel zu einem Paar Seiten der rechteckigen Leiterplatte 2 zu sein. Entsprechend wird das Lichtmuster derart abgestrahlt, dass die Streifen des Lichtmusters senkrecht zu der X-Achse-Richtung sind und parallel zu der Y-Achse-Richtung sind.
• Die jeweiligen Beleuchtungsvorrichtungen 4A und 4B sind auf Positionen platziert, die einander über der Leiterplatte 2 in der Draufsicht (X-Y-Ebene) entlang der ungefähren vertikalen Richtung (Z-Achse-Richtung), die die Bildgebungsrichtung der Kamera 5 ist, gegenüber liegen. Die Position, in der die erste Beleuchtungsvorrichtung 4A platziert ist, entspricht der ersten Position gemäß der Ausführungsform und die Position, in der die zweite Beleuchtungsvorrichtung 4B platziert ist, entspricht der zweiten Position.
• Die Kamera 5 ist konfiguriert, um eine Linse, ein Bildgebungselement und dergleichen zu enthalten. Ein CMOS-Messwertgeber (Komplementärer-Metall-Oxid-Halbleiter, complementary metal-oxide-semiconductor) wird für das Bildgebungselement verwendet. Das Bildgebungselement ist jedoch nicht auf den CMOS-Messwertgeber beschränkt, sondern kann zum Beispiel ein CCD-Messwertgeber (Ladungsgekoppelte-Vorrichtung-Messwertgeber, charge-coupled device sensor) oder dergleichen sein. Bilddaten, die durch die Kamera 5 aufgenommen werden, werden innerhalb der Kamera 5 in digitale Signale umgewandelt, werden der Steuerungsvorrichtung 6 in der Form von digitalen Signalen zugeführt und werden in einer Bilddatenspeichervorrichtung 24, die später beschrieben wird, gespeichert. Die Steuerungsvorrichtung 6 führt zum Beispiel eine Bildverarbeitung und einen Untersuchungsprozess, wie es später beschrieben wird, basierend auf den Bilddaten durch. Von diesem Gesichtspunkt aus ist die Steuerungsvorrichtung 6 als der Bildprozessor gemäß der Ausführungsform konfiguriert.
• Das Folgende beschreibt die elektrische Konfiguration der Steuerungsvorrichtung 6. Wie es in 2 zu sehen ist, enthält die Steuerungsvorrichtung 6 eine CPU und Eingabe/Ausgabe-Schnittstellen 21 (im Nachfolgenden als „CPU und dergleichen 21“ bezeichnet), die konfiguriert sind, um den gesamten Substratuntersuchungsapparat 1 zu steuern, eine Eingabevorrichtung 22, die durch eine Tastatur und eine Maus oder durch ein Touchpanel bzw. Bildschirmtastfeld als die „Eingabeeinheit“ konfiguriert ist, eine Anzeigevorrichtung 23, die als die „Anzeigeeinheit“, die einen Anzeigebildschirm enthält, wie beispielsweise einen CRT (Röhren- bzw. Kathodenstrahlbildschirm, cathode ray tube) oder einen Flüssigkristallbildschirm, konfiguriert ist, eine Bilddatenspeichervorrichtung 24, die konfiguriert ist, um Bilddaten, die durch die Kamera 5 aufgenommen werden, zu speichern, eine Berechnungsergebnisspeichervorrichtung 25, die konfiguriert ist, um verschiedene Berechnungsergebnisse zu speichern, und eine Festgesetzte-Daten-Speichervorrichtung 26, die konfiguriert ist, um verschiedene Informationen im Voraus zu speichern. Diese Vorrichtungen 22 bis 26 sind mit der CPU und dergleichen 21 elektrisch verbunden.
• Das Folgende beschreibt eine Untersuchungsprozedur der Leiterplatte 2 durch den Substratuntersuchungsapparat 1 im Detail. Die Prozedur führt als Erstes eine Kalibrierung durch, um eine Variation (Phasenverteilung) des Lichtmusters zu untersuchen.
• In den Flüssigkristallgittern 4Ab und 4Bb hat die Spannung, die an jede der Streifenelektroden angelegt wird, eine Variation aufgrund von Variationen in den Charakteristiken (zum Beispiel Offsets und Verstärkungen) der jeweiligen Transistoren, die mit den jeweiligen Streifenelektroden verbunden sind. In den „hellen bzw. leuchtenden Abschnitten“ oder „dunklen Abschnitten“ haben die jeweiligen Linien, die den jeweiligen Streifenelektroden entsprechen, entsprechend Variationen in der Lichttransmission bzw. dem Lichttransmissionsgrad (Leuchtdichtenlevel bzw. Leuchtdichtenniveau). Infolgedessen wird das Lichtmuster, das auf das Messobjekt abgestrahlt wird, wahrscheinlich nicht eine ideale sinusförmige Lichtintensitätsverteilung haben und wird folglich wahrscheinlich einen Fehler in dem Ergebnis einer dreidimensionalen Messung bereitstellen.
• Entsprechend wird eine Kalibrierung oder dergleichen durchgeführt, um die Variation (Phasenverteilung) des Lichtmusters im Voraus zu überprüfen.
• Die Prozedur einer Kalibrierung stellt als Erstes eine Referenzfläche, die eine Höhenposition von 0 hat und eine Ebene bildet, getrennt von der Leiterplatte 2 bereit. Die Referenzfläche hat eine Farbe, die identisch zu der Farbe einer Lötpaste als dem Messobjekt ist. Entsprechend haben die Lötpaste und das Lichtmuster gleiche Reflexionsgrade.
• Die Prozedur bestrahlt anschließend die obige Referenzfläche mit dem Lichtmuster und nimmt ein Bild der bestrahlten Referenzfläche mit der Kamera 5 auf, um Bilddaten, die Leuchtdichtenwerte der jeweiligen Koordinaten enthalten, zu erhalten. Gemäß dieser Ausführungsform wird in der Kalibrierung die Phase des Lichtmusters jeweils um 90 Grad verschoben und werden vier unterschiedliche Bilddaten, die unter jedem Lichtmuster aufgenommen werden, erhalten.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 berechnet dann eine Phase θ des Lichtmusters in jedem Pixel (Koordinaten) aus den obigen vier unterschiedlichen Bilddaten und speichert die berechneten Phasen 8 als Kalibrierungsdaten in der Festgesetzte-Daten-Speichervorrichtung 26.
• Zusätzlich spezifiziert die Prozedur der Ausführungsform eine Verstärkung A und einen Offset bzw. Versatz B des Lichtmusters in jedem Pixel von den obigen vier unterschiedlichen Bilddaten hinsichtlich des zweiten Flüssigkristallgitters 4Bb und eines Verhältnisses zwischen der Verstärkung A und dem Offset B, und speichert diese die spezifizierten Verstärkungen A, Offsets B und ihr Verhältnis als Kalibrierungsdaten in der Festgesetzte-Daten-Speichervorrichtung 26. Entsprechend ist die Festgesetzte-Daten-Speichervorrichtung 26 als die Speichervorrichtung gemäß der Ausführungsform konfiguriert.
• Das Folgende beschreibt die Prozedur eines Berechnens der Verstärkung A und des Offsets B noch mehr im Detail. Verhältnisse der der Verstärkung A und des Offsets B zu Leuchtdichtenwerten (V₀, V₁, V₂, V₃) in jedem Pixel der vier unterschiedlichen Bilddaten werden durch nachstehend gegebene Ausdrücke (H1), (H2), (H3) und (H4) ausgedrückt:
  [Math. 11] $${\text{V}}_0=\text{Asin}\mathrm{\theta }+\text{B}$$

  

  $${\text{V}}_1=\text{Asin}\left(\mathrm{\theta }+90°\right)+\text{B}=\text{Acos}\mathrm{\theta }+\text{B}$$

  

  $${\text{V}}_2=\text{Asin}\left(\mathrm{\theta }+180°\right)+\text{B}=-\text{Asin}\mathrm{\theta }+\text{B}$$

  

  $${\text{V}}_3=\text{Asin}\left(\mathrm{\theta }+270°\right)+\text{B}=-\text{Acos}+\text{B}$$

  
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (H5) wird durch ein Aufsummieren der Leuchtdichtenwerte (V₀, V₁, V₂, V₃) der vier unterschiedlichen Bilddaten und ein Reorganisieren der oben gegebenen Ausdrücke (H1), (H2), (H3) und (H4) hergeleitet, wie es in nachstehend gegebener Rechnung [Math. 12] zu sehen ist:
  [Math. 12] $$\begin{array}{l}{\text{V}}_0+{\text{V}}_1+{\text{V}}_2+{\text{V}}_3=\left(\text{Asin}\mathrm{\theta }+\text{B}\right)+\left(\text{Acos}+\text{B}\right)\\ +\left(-\text{Asin}\mathrm{\theta }+\text{B}\right)+\left(-\text{Acos}+\text{B}\right)\\ =4\text{B}\\ \text{B}=\left({\text{V}}_0+{\text{V}}_1+{\text{V}}_2+{\text{V}}_3\right)/4\end{array}$$

  
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (H6) wird aus oben gegebenen Ausdrücken (H1) und (H3) hergeleitet:
  [Math. 13] $$\begin{array}{l}{\text{aus V}}_0-{\text{V}}_2=2\text{Asin}\mathrm{\theta },\\ \text{sin}\theta =\left({\text{V}}_0-{\text{V}}_2\right)/2\text{A}\end{array}$$

  
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (H7) wird aus oben gegebenen Ausdrücken (H2) und (H4) hergeleitet:
  [Math. 14] $$\begin{array}{l}{\text{aus V}}_1-{\text{V}}_3=2\text{Acos}\mathrm{\theta },\\ \text{sin}\theta =\left({\text{V}}_1-{\text{V}}_3\right)/2\text{A}\end{array}$$

  
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (H9) wird durch ein Substituieren von oben gegebenen Ausdrücken (H6) und (H7) in einen nachstehend gegebenen Ausdruck (H8) und ein Reorganisieren dieser Ausdrücke hergeleitet, wie es in nachstehend gegebener Rechnung [Math. 15] zu sehen ist:
  [Math. 15] $$1={\text{sin}}^2\theta +{\text{cos}}^2\theta$$

  

  $$\begin{array}{l}1={\left\{\left({\text{V}}_0-{\text{V}}_2\right)/2\text{A}\right\}}^2+{\left\{\left({\text{V}}_1-{\text{V}}_3\right)/2\text{A}\right\}}^2\\ 4{\text{A}}^2={\left({\text{V}}_0-{\text{V}}_2\right)}^2+{\left({\text{V}}_1-{\text{V}}_3\right)}^2\end{array}$$

  

  $$\text{A}=\sqrt{\frac{{\left({\text{V}}_0-{\text{V}}_2\right)}^2+{\left({\text{V}}_1-{\text{V}}_3\right)}^2}{4}}$$

  

  wobei A > 0
• Die Proportionalitätskonstante K der Verstärkung A und des Offsets B wird gemäß nachstehend gegebenem Ausdruck (H10) berechnet, wie er aus oben gegebenen Ausdrücken (H5) und (H9) hergeleitet wird:
  [Math. 16] $$\begin{array}{l}\text{K}=\text{A}/\text{B}\hfill \\ =\frac{\sqrt{\frac{{\left({\text{V}}_0-{\text{V}}_2\right)}^2+{\left({\text{V}}_1-{\text{V}}_3\right)}^2}{4}}}{\frac{{\text{V}}_0+{\text{V}}_1+{\text{V}}_2+{\text{V}}_3}{4}}\hfill \\ =2\times \frac{\sqrt{{\left({\text{V}}_0-{\text{V}}_2\right)}^2+{\left({\text{V}}_1-{\text{V}}_3\right)}^2}}{{\text{V}}_0+{\text{V}}_1+{\text{V}}_2+{\text{V}}_3}\hfill \end{array}$$

  
• Die Verstärkung A, der Offset B und die Proportionalitätskonstante K des Lichtmusters in jedem Pixel, die wie oben beschrieben berechnet werden, werden als die Kalibrierungsdaten in der Festgesetzte-Daten-Speichervorrichtung 26 gespeichert. Eine modifizierte Konfiguration kann einzig die Proportionalitätskonstante K als die Kalibrierungsdaten speichern.
• Das Folgende beschreibt eine Untersuchungsroutine, die in jedem Untersuchungsbereich im Detail mit Bezug auf das Timing-Diagramm bzw. den Zeitplan von 3 durchgeführt wird. Diese Untersuchungsroutine wird durch die Steuerungsvorrichtung 6 (CPU und dergleichen 21) durchgeführt.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 treibt als Erstes die Motoren 15 und 16 an und steuert diese, um die Leiterplatte 2 zu bewegen und das Blickfeld der Kamera 5 auf einen vorgegebenen Untersuchungsbereich (Messobjektbereich) auf der Leiterplatte 2 einzustellen. Der Untersuchungsbereich kennzeichnet einen von Teilungsbereichen, die durch ein Teilen der Fläche der Leiterplatte 2 im Voraus mit einem Festsetzen der Größe des Blickfelds der Kamera 5 als eine Einheit bereitgestellt werden.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 führt anschließend eine Umschaltungssteuerung der Flüssigkristallgitter 4Ab und 4Bb von beiden Beleuchtungsvorrichtungen, Beleuchtungsvorrichtung 4A und Beleuchtungsvorrichtung 4B, durch und setzt die Positionen des ersten Gitters und des zweiten Gitters, die in den jeweiligen Flüssigkristallgittern 4Ab und 4Bb gebildet sind, auf vorgegebene Referenzpositionen fest (Positionen mit der Phase von „0 Grad“).
• Bei Vervollständigung des Umschaltungsfestsetzens der Flüssigkristallgitter 4Ab und 4Bb startet die Steuerungsvorrichtung 6 eine erste Zeit von einem ersten Bildgebungsprozess unter dem ersten Lichtmuster mit der Phase von „0 Grad“ bei einem vorgegebenen Timing Ta1. Noch spezifischer startet die Steuerungsvorrichtung 6 eine Abstrahlung des ersten Lichtmusters durch Emission bzw. Abgabe von Licht von der ersten Lichtquelle 4Aa der ersten Beleuchtungsvorrichtung 4A, und treibt diese die Kamera 5 an und steuert diese, um eine Bildgebung eines Untersuchungsbereichsteils, der mit dem ersten Lichtmuster bestrahlt wird, zu starten. Diese Prozedur des ersten Bildgebungsprozesses wird in ähnlicher Weise auf zweite bis vierte Zeiten des ersten Bildgebungsprozesses angewendet, wie es später beschrieben wird.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 beendet die erste Zeit des ersten Bildgebungsprozesses bei einem Timing Ta2 nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (2 msec gemäß der Ausführungsform) seit dem Start einer Bildgebung. Noch spezifischer beendet die Steuerungsvorrichtung 6 eine Abstrahlung des ersten Lichtmusters und beendet diese die erste Zeit eines Bildgebungsprozesses mit dem ersten Lichtmuster. Die Bilddaten, die durch die Kamera 5 aufgenommen werden, werden an die Bilddatenspeichervorrichtung 24 übertragen und in dieser gespeichert (dasselbe trifft nachfolgend zu).
• Gleichzeitig startet die Steuerungsvorrichtung 6 einen Umschaltungsprozess des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab der ersten Beleuchtungsvorrichtung 4A bei dem Timing Ta2. Noch spezifischer startet die Steuerungsvorrichtung 6 einen Prozess eines Änderns der Position des ersten Gitters, das in dem ersten Flüssigkristallgitter 4Ab gebildet ist, von der Referenzposition (Position mit der Phase von „0 Grad“) auf eine Position mit der Phase von „90 Grad“, wobei die Phase des ersten Lichtmusters um eine 1/4-Periode verschoben wird.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 startet anschließend eine erste Zeit eines zweiten Bildgebungsprozesses unter dem zweiten Lichtmuster mit der Phase von „0 Grad“ bei einem Timing Ta3 in der Mitte der Umschaltung des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab. Noch spezifischer startet die Steuerungsvorrichtung 6 eine Abstrahlung des zweiten Lichtmusters durch eine Emission bzw. Abgabe von Licht von der zweiten Lichtquelle 4Ba der zweiten Beleuchtungsvorrichtung 4B, und treibt diese die Kamera 5 an und steuert diese, um eine Bildgebung eines Untersuchungsbereichsteils, der mit dem zweiten Lichtmuster bestrahlt wird, zu starten. Diese Prozedur des zweiten Bildgebungsprozesses wird in ähnlicher Weise auf eine zweite Zeit des zweiten Bildgebungsprozesses angewendet, was später beschrieben wird.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 beendet die erste Zeit des zweiten Bildgebungsprozesses bei einem Timing Ta4 nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (2 msec gemäß der Ausführungsform) seit dem Start einer Bildgebung. Noch spezifischer beendet die Steuerungsvorrichtung 6 eine Abstrahlung des zweiten Lichtmusters und beendet diese die erste Zeit eines Bildgebungsprozesses mit dem zweiten Lichtmuster.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 beendet dann den Umschaltungsprozess des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab bei einem Timing Ta5 nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (20 msec gemäß der Ausführungsform) seit dem Start des Umschaltungsprozesses (Timing Ta2).
• Gleichzeitig mit einer Vervollständigung des Umschaltungsprozesses des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab startet die Steuerungsvorrichtung 6 eine zweite Zeit des ersten Bildgebungsprozesses unter dem ersten Lichtmuster mit der Phase von „90 Grad“ bei dem Timing Ta5 und beendet diese die zweite Zeit des ersten Bildgebungsprozesses bei einem Timing Ta6 nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (2 msec gemäß der Ausführungsform) seit dem Start einer Bildgebung.
• Gleichzeitig mit einer Beendigung der zweiten Zeit des ersten Bildgebungsprozesses startet die Steuerungsvorrichtung 6 Umschaltungsprozesse der Flüssigkristallgitter 4Ab und 4Bb von beiden Beleuchtungsvorrichtungen, Beleuchtungsvorrichtung 4A und Beleuchtungsvorrichtung 4B, bei dem Timing Ta6. Noch spezifischer startet die Steuerungsvorrichtung 6 einen Prozess eines Änderns der Position des ersten Gitters, das in dem ersten Flüssigkristallgitter 4Ab der ersten Beleuchtungsvorrichtung 4A gebildet ist, von der Position mit der Phase von „90 Grad“ auf eine Position mit der Phase von „180 Grad“, wobei die Phase des ersten Lichtmusters um eine 1/4-Periode verschoben wird. Die Steuerungsvorrichtung 6 startet ebenso einen Prozess eines Änderns der Position des zweiten Gitters, das in dem zweiten Flüssigkristallgitter 4Bb der zweiten Beleuchtungsvorrichtung 4B gebildet ist, von der Referenzposition (Position mit der Phase von „0 Grad“) auf eine Position mit der Phase von „180 Grad“, wobei die Phase des zweiten Lichtmusters um eine 1/2-Periode verschoben wird.
• Gleichzeitig mit einer Vervollständigung des Umschaltungsprozesses der Flüssigkristallgitter 4Ab und 4Bb startet die Steuerungsvorrichtung 6 eine dritte Zeit eines ersten Bildgebungsprozesses unter dem ersten Lichtmuster mit der Phase von „180 Grad“ bei einem Timing Ta7 und beendet diese die dritte Zeit des ersten Bildgebungsprozesses bei einem Timing Ta8 nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (2 msec gemäß der Ausführungsform) seit dem Start einer Bildgebung.
• Gleichzeitig startet die Steuerungsvorrichtung 6 einen Umschaltungsprozess des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab der ersten Beleuchtungsvorrichtung 4A bei dem Timing Ta8. Noch spezifischer startet die Steuerungsvorrichtung 6 einen Prozess eines Änderns der Position des ersten Gitters, das in dem ersten Flüssigkristallgitter 4Ab gebildet ist, von der Position mit der Phase von „180 Grad“ auf eine Position mit der Phase von „270 Grad“, wobei die Phase des ersten Lichtmusters um eine 1/4-Periode verschoben wird.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 startet anschließend eine zweite Zeit des zweiten Bildgebungsprozesses unter dem zweiten Lichtmuster mit der Phase von „180 Grad“ bei einem Timing Ta9 in der Mitte der Umschaltung des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab. Die Steuerungsvorrichtung 6 beendet die zweite Zeit des zweiten Bildgebungsprozesses bei einem Timing Ta10 nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (2 msec gemäß der Ausführungsform) seit dem Start einer Bildgebung.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 beendet dann den Umschaltungsprozess des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab bei einem Timing Ta11 nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (20 msec gemäß der Ausführungsform) seit dem Start des Umschaltungsprozesses (Timing Ta8).
• Gleichzeitig mit einer Vervollständigung des Umschaltungsprozesses des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab startet die Steuerungsvorrichtung 6 eine vierte Zeit des ersten Bildgebungsprozesses unter dem ersten Lichtmuster mit der Phase von „270 Grad“ bei dem Timing Ta11 und beendet diese die vierte Zeit des ersten Bildgebungsprozesses bei einem Timing Ta12 nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (2 msec gemäß der Ausführungsform) seit dem Start einer Bildgebung.
• Die Serie von oben beschriebenen Bildgebungsprozessen erhält insgesamt sechs Bildebenen von Bilddaten, d.h., vier Bildebenen von Bilddaten, die unter dem ersten Lichtmuster mit den vier unterschiedlichen Phasen aufgenommen werden, und zwei Bildebenen von Bilddaten, die unter dem zweiten Lichtmuster mit den zwei unterschiedlichen Phasen aufgenommen werden.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 führt anschließend einen ersten Messprozess, der eine Höhenmessung (dreidimensionale Messung) durch das Phasenverschiebungsverfahren durchführt, basierend auf den vier unterschiedlichen Bilddaten, die unter dem ersten Lichtmuster erhalten werden, durch. Die Funktion eines Durchführens dieses ersten Messprozesses ist als die erste Messeinheit gemäß der Ausführungsform konfiguriert.
• Noch spezifischer berechnet die Steuerungsvorrichtung 6 eine Phase θ₁ des ersten Lichtmusters hinsichtlich jedes Pixels von den obigen vier unterschiedlichen Bilddaten (Leuchtdichtenwerte von jedem Pixel) durch das Phasenverschiebungsverfahren.
• Leuchtdichtenwerte V₁₀, V₁₁, V₁₂, V₁₃ der obigen vier unterschiedlichen Bilddaten hinsichtlich jedes Pixels werden durch nachstehend gegebene Ausdrücke (H1`), (H2'), (H3') und (H4`) ausgedrückt:
  [Math. 17] $${\text{V}}_{10}=\text{Asin}{\theta }_1+\text{B}$$

  

  $${\text{V}}_{11}=\text{Asin}\left({\theta }_1+90°\right)+\text{B}=\text{Acos}{\theta }_1+\text{B}$$

  

  $${\text{V}}_{12}=\text{Asin}\left({\theta }_1+180°\right)+\text{B}=-\text{Asin}{\theta }_1+\text{B}$$

  

  $${\text{V}}_{13}=\text{Asin}\left({\theta }_1+270°\right)+\text{B}=-\text{Acos}{\theta }_1+\text{B}$$

  

  wobei A eine Verstärkung kennzeichnet und B einen Offset bzw. Versatz kennzeichnet.
• Ein nachstehend gegebener Ausdruck (H11) wird durch ein Lösen von oben gegebenen Ausdrücken (H1'), (H2'), (H3') und (H4') mit Bezug auf die Phase θ₁ hergeleitet:
  [Math. 18] $${\theta }_1={\text{tan}}^{-1}\left\{\left({\text{V}}_{10}-{\text{V}}_{12}\right)/\left({\text{V}}_{11}-{\text{V}}_{13}\right)\right\}$$

  
• Die Steuerungsvorrichtung 6 vergleicht anschließend die Phase θ₁ von jedem Pixel, die wie oben beschrieben berechnet wird, mit den Kalibrierungsdaten (der Phase von jedem Pixel basierend auf einer Kalibrierung), die in der Festgesetzte-Daten-Speichervorrichtung 26 gespeichert sind, wie es oben beschrieben wurde, um eine Abweichungsgröße in dem Pixel, der dieselbe Phase hat, zu berechnen, berechnet Höhendaten (z) hinsichtlich jedes Pixels (x, y) in dem Untersuchungsbereich basierend auf dem Prinzip einer Triangulation und speichert die berechnete Höhe (z) in die Berechnungsergebnisspeichervorrichtung 25.
• Zum Beispiel detektiert, wenn ein beobachteter Wert (Phase) in einem Messobjektpixel (x, y) „10 Grad“ ist, die Steuerungsvorrichtung 6 die Position des Werts „10 Grad“ auf bzw. in den Daten, die durch die Kalibrierung gespeichert sind. Wenn der Wert „10 Grad“ bei einem Pixel, der drei Pixel von dem Messobjektpixel (x, y) entfernt ist, vorhanden ist, bedeutet dies, dass der Streifen des Lichtmusters durch die drei Pixel hergeleitet wurde. Die Höhendaten (z) des Messobjektpixels (x, y) können durch das Prinzip einer Triangulation bestimmt werden, und zwar basierend auf dem Abstrahlungswinkel des Lichtmusters und der Abweichungsgröße des Streifens des Lichtmusters.
• Die Messobjektdaten, die durch den obigen ersten Messprozess erhalten werden, haben jedoch ein Defizit an Daten hinsichtlich einer Region (Pixel), die nicht ausreichend mit dem ersten Lichtmuster bestrahlt wird, und sind durch den ersten Messprozess schwer zu messen bzw. haben Schwierigkeiten, durch den ersten Messprozess gemessen zu werden.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 führt anschließend einen Prozess eines Vervollständigens des obigen Defizits an Daten durch. Noch spezifischer identifiziert die Steuerungsvorrichtung 6 als Erstes eine Region (Abschnitt, der ein Defizit an Daten hat), die durch den ersten Messprozess schwer zu messen ist, basierend auf dem Messergebnis des obigen ersten Messprozesses. Die Steuerungsvorrichtung 6 führt anschließend einen zweiten Messprozess, der eine Höhenmessung (dreidimensionale Messung) durch das Phasenverschiebungsverfahren durchführt, basierend auf den obigen zwei unterschiedlichen Bilddaten, die unter dem zweiten Lichtmuster erhalten werden, hinsichtlich der identifizierten Region durch. Die Funktion, die den zweiten Messprozess durchführt, ist durch die zweite Messeinheit gemäß der Ausführungsform konfiguriert.
• Noch spezifischer berechnet die Steuerungsvorrichtung 6 eine Phase θ₂ des zweiten Lichtmusters hinsichtlich jedes Pixels durch das Phasenverschiebungsverfahren, und zwar basierend auf den obigen zwei unterschiedlichen Bilddaten (Leuchtdichtenwerte von jedem Pixel) und den Kalibrierungsdaten (Proportionalitätskonstante K von jedem Pixel basierend auf einer Kalibrierung), die in der Festgesetzte-Daten-Speichervorrichtung 26 gespeichert sind.
• Wenn die obigen zwei unterschiedlichen Bilddaten Leuchtdichtenwerte V₂₀ und V₂₁ hinsichtlich jedes Pixels haben, wird die Phase θ₂ des zweiten Lichtmusters hinsichtlich jedes Pixels durch einen nachstehend gegebenen Ausdruck (H12) ausgedrückt, und zwar basieren auf einem oben gegebenen Ausdruck (15): $${\mathrm{\theta }}_2={\text{sin}}^{-1}\left[\left({\text{V}}_{20}-{\text{V}}_{21}\right)/\text{K}\left({\text{V}}_{20}+{\text{V}}_{21}\right)\right]$$

  

  wobei K eine Proportionalitätskonstante K kennzeichnet.
• Wie der oben beschriebene erste Messprozess vergleicht die Steuerungsvorrichtung 6 anschließend die Phase θ₂ von jedem Pixel, die wie oben beschrieben berechnet wird, mit den Kalibrierungsdaten (der Phase von jedem Pixel basierend auf einer Kalibrierung), die in der Festgesetzte-Daten-Speichervorrichtung 26 gespeichert sind, wie es oben beschrieben wurde, um eine Abweichungsgröße in dem Pixel, der dieselbe Phase hat, zu berechnen, berechnet Höhendaten (z) hinsichtlich jedes Pixels (x, y) in dem Untersuchungsbereich basierend auf dem Prinzip einer Triangulation und speichert die berechneten Höhendaten (z) in die Berechnungsergebnisspeichervorrichtung 25.
• Nach einer Beendigung des obigen zweiten Messprozesses führt die Steuerungsvorrichtung 6 einen Kombinierungsprozess durch, um die Messdaten (Messwert), die durch den ersten Messprozess erhalten werden, mit Messdaten (Messwert), die durch den zweiten Prozess erhalten werden, zu kombinieren. Dies vervollständigt Messdaten ohne ein Defizit hinsichtlich jeweiligen Pixeln in einem gesamten vorgegebenen Untersuchungsbereich mit einer Vervollständigung des Defizits an Daten in den Messdaten, die durch den ersten Messprozess erhalten werden. Der Kombinierungsprozess ist als die Messwerterlangungseinrichtung gemäß der Ausführungsform konfiguriert.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 detektiert anschließend einen Druckbereich einer Lötpaste, der höher als die Referenzfläche ist, basierend auf den Messdaten des vorgegebenen Untersuchungsbereichs, der so erhalten wird, integriert die Höhe von jeder Stelle in diesem Bereich und berechnet das Druckvolumen von Lötpaste.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 vergleicht dann die Daten, wie beispielsweise die Position, den Bereich, die Höhe oder das Volumen der Lötpaste, die so erhalten werden, mit Referenzdaten, die im Voraus in die Festgesetzte-Daten-Speichervorrichtung 26 gespeichert werden, und bestimmt die gute/schlechte Qualität des Druckzustands der Lötpaste in dem Untersuchungsbereich, und zwar basierend darauf, ob das Ergebnis eines Vergleichs in einem zulässigen Bereich ist.
• Während diesem Prozess treibt die Steuerungsvorrichtung 6 die Motoren 15 und 16 an und steuert diese, um die Leiterplatte 2 zu einem nächsten Untersuchungsbereich zu bewegen. Die obige Serie eines Prozesses wird dann hinsichtlich all den Untersuchungsbereichen wiederholt durchgeführt, so dass eine Untersuchung der gesamten Leiterplatte 2 vervollständigt wird.
• Wie es oben im Detail beschrieben wurde, strahlt die Konfiguration der Ausführungsform die Lichtmuster von zwei unterschiedlichen Richtungen ab und unterdrückt damit eine Erzeugung von irgendeinem Schattenteil der Leiterplatte 2, der nicht mit dem Lichtmuster bestrahlt wird. Die Konfiguration der Ausführungsform unter Verwendung der zwei Lichtmuster erhält das Messergebnis des ersten Messprozesses mit der hohen Messgenauigkeit unter Verwendung des ersten Lichtmusters hinsichtlich einer Region, die durch Abstrahlung des ersten Lichtmusters messbar ist, als den Messwert dieser Region, während das Messergebnis des zweiten Messprozesses unter Verwendung des zweiten Lichtmusters hinsichtlich einer Region, die durch Abstrahlung des ersten Lichtmusters schwer zu messen ist, als der Messwert dieser Region erhalten wird. Die Konfiguration der Ausführungsform erhält entsprechend Messdaten, die die hohe Messgenauigkeit und kein Defizit an Daten als Ganzes haben. Infolgedessen verbessert dies die Messgenauigkeit.
• Gemäß der Ausführungsform verwendet die Messung basierend auf einer Abstrahlung des zweiten Lichtmusters das Verhältnis zwischen der Verstärkung A und dem Offset B [zum Beispiel A = K (Proportionalitätskonstante) × B], das gemäß einer vorgegebenen Bildgebungsbedingung bestimmt wird, und des Werts einer Verstärkung A (x, y) oder eines Offsets bzw. Versatzes B (x, y) hinsichtlich jedes Pixels (x, y), der aus einem Leuchtdichtenwert V (x, y) des Pixels (x, y) auf bzw. in den Bilddaten bestimmt wird. Dies ermöglicht eine Höhenmessung durch das Phasenverschiebungsverfahren basierend auf den zwei unterschiedlichen Bilddaten, die unter dem Lichtmuster mit zwei unterschiedlichen Phasen aufgenommen werden.
• Entsprechend führt die Ausführungsform vier erste Bildgebungsprozesse unter dem ersten Lichtmuster mit vier unterschiedlichen Phasen und zwei zweite Bildgebungsprozesse unter dem zweiten Lichtmuster mit zwei unterschiedlichen Phasen durch. Dies erfordert insgesamt sechs Bildgebungsprozesse. Dies reduziert die Gesamtzahl an Bildgebungsprozessen und verkürzt die Bildgebungszeit verglichen mit dem Stand der Technik, der insgesamt acht Bildgebungsprozesse, d.h., vier Prozesse hinsichtlich jedes Lichtmusters, erfordert. Infolgedessen ermöglicht dies eine Messung der höheren Genauigkeit, die in einer kürzeren Zeitdauer durchgeführt werden soll.
• Zusätzlich ermöglicht die Konfiguration der Ausführungsform einen Zyklus des zweiten Bildgebungsprozesses unter dem zweiten Lichtmuster, der in der Mitte des Umschaltungsprozesses des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab der ersten Beleuchtungsvorrichtung 4A durchgeführt werden soll, nachdem ein Zyklus des ersten Bildgebungsprozesses unter dem ersten Lichtmuster durchgeführt wurde.
• Diese Konfiguration verkürzt die Zeitdauer, die für eine Vervollständigung von allen Bildgebungsprozessen (letztem Bildgebungsprozess) hinsichtlich eines vorgegebenen Untersuchungsbereichs erforderlich ist. Zum Beispiel ist gemäß dieser Ausführungsform die Zeitdauer, die für eine Vervollständigung von all den Bildgebungsprozessen hinsichtlich des vorgegebenen Untersuchungsbereichs erforderlich ist, [Zeitdauer, die für den ersten Bildgebungsprozess erforderlich ist [2 ms] × 4 Mal] + [Zeitdauer, die für den Umschaltungsprozess des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab erforderlich ist [20 ms] × 3 Mal] = insgesamt [68 msec].
• Außerdem steht gemäß dieser Ausführungsform die Leiterplatte 2 während zumindest einer Erlangung von Daten hinsichtlich des vorgegebenen Untersuchungsbereichs (während der obigen Serie von Bildgebungsprozessen, die oben beschrieben wurden) auf Halt. Dies fixiert das Positionsverhältnis der Leiterplatte zu der Kamera 5. Da das Positionsverhältnis der Leiterplatte 2 zu der Kamera 5 während einer Bildgebung nicht geändert wird, verhindert dies ein Verengen des Untersuchungsbereichs oder dergleichen. Infolgedessen verkürzt dies die Messzeit bei einer Messung der Leiterplatte 2 mit einer großen Anzahl an Untersuchungsbereichen, die wie diese Ausführungsform auf dieser festgesetzt sind.
• Zweite Ausführungsform
• Das Folgende beschreibt eine zweite Ausführungsform mit Bezug auf Zeichnungen. Die ähnlichen Komponenten wie diejenigen der ersten Ausführungsform werden durch die ähnlichen Bezugszeichen ausgedrückt und ihre detaillierte Beschreibung wird weggelassen.
• Die obige erste Ausführungsform ist konfiguriert, um im Voraus das Verhältnis zwischen der Verstärkung A und dem Offset B (Proportionalitätskonstante K) des Lichtmusters hinsichtlich jedes Pixels durch Kalibrierung zu bestimmen. Alternativ ist die zweite Ausführungsform konfiguriert, um das Verhältnis zwischen der Verstärkung A und dem Offset B (Proportionalitätskonstante K) des zweiten Lichtmusters basierend auf zwei unterschiedlichen Bilddaten, die tatsächlich unter dem zweiten Lichtmuster mit zwei unterschiedlichen Phasen aufgenommen werden, zu bestimmen.
• Die Prozedur bestimmt als Erstes die Werte des Offsets B hinsichtlich all den Pixeln der Bilddaten gemäß oben gegebenem Ausdruck (12). Die Prozedur extrahiert bzw. gewinnt dann Leuchtdichtenwerte V (= Asinθ + B) der Pixel, die einen identischen Wert des Offsets B unter diesen haben, und erzeugt ein Histogramm der extrahierten bzw. gewonnenen Leuchtdichtenwerte. Ein Beispiel ist in der Tabelle von 6 und 7 zu sehen. 6 und 7 zeigen den Fall, in dem die Verstärkung A gleich „1“ ist und der Offset B gleich „0“ ist. 6 ist eine Verteilungstabelle, die die Frequenzen von Leuchtdichtenwerten, die in jeweiligen Datengebieten enthalten sind, wenn die Leuchtdichtenwerte V in Datengebiete von einer Breite von „0,1“ geteilt werden, zeigt, und 7 ist ein Histogramm, das durch ein Plotten dieser Frequenzen erhalten wird.
• Ein Maximalwert V_MAX und ein Minimalwert V_MIN des Leuchtdichtenwerts werden dann basierend auf diesem Histogramm bestimmt. Zwei Spitzen, die in dem Histogramm erscheinen, können jeweilig als der Maximalwert V_MAX und der Minimalwert V_MIN des Leuchtdichtenwerts durch ein Verwenden der Charakteristik von „sinθ“ bestimmt werden. In dem Beispiel von 6 und 7 sind die Frequenzen der Leuchtdichtenwerte V in einem Datengebiet von „-1,0 bis -0,9“ und in einem Datengebiet von „0,9 bis 1,0“ jeweilig „51“, die die zwei Spitzen bilden.
• Eine Verstärkung A und ein Offset B werden anschließend basierend auf dem Maximalwert V_MAX und dem Minimalwert V_MIN des Leuchtdichtenwerts berechnet. Wie es oben beschrieben wurde, ist der Offset B ein Mittelwert des Maximalwerts V_MAX und des Minimalwerts V_MIN des Leuchtdichtenwerts und ist die Verstärkung A eine Hälfte der Differenz zwischen dem Maximalwert V_MAX und dem Minimalwert V_MIN. Wie es in 7 zu sehen ist, ist der Offset B ein zwischenliegender Wert der zwei Spitzen und ist die Verstärkung A eine Hälfte der Breite der zwei Spitzen.
• Die Proportionalitätskonstante K kann basierend auf den Werten der Verstärkung A und des Offsets B, die wie oben beschrieben erhalten werden, bestimmt werden [wie es durch oben angegebenen Ausdruck (3) zu sehen ist]. Entsprechend ist die obige Serie einer Verarbeitungsfunktion, um die Proportionalitätskonstante K zu bestimmen, als die Verhältniserfassungseinheit gemäß der Ausführungsform konfiguriert.
• Diese Ausführungsform hat ähnliche Funktionen und vorteilhafte Effekte wie diejenigen der ersten Ausführungsform. Die Konfiguration dieser Ausführungsform spart dem Labor eine Kalibrierung, die in der obigen Ausführungsform durchgeführt wird, und verkürzt die Messzeit weiter.
• Die Konfiguration dieser Ausführungsform bestimmt die Proportionalitätskonstante K und dergleichen hinsichtlich all den Pixeln von Bilddaten basierend auf den zwei unterschiedlichen Bilddaten, die unter dem zweiten Lichtmuster, das die zwei um 180 Grad verschiedene Phasen hat, aufgenommen werden. Diese Konfiguration ist jedoch nicht wesentlich, sondern es kann eine Modifikation konfiguriert sein, um die Proportionalitätskonstante K und dergleichen basierend auf zwei unterschiedlichen Bilddaten, die unter dem zweiten Lichtmuster aufgenommen werden, das zwei um 90 Grad verschiedene Phasen hat, zu bestimmen. Eine andere Modifikation kann konfiguriert sein, um die Proportionalitätskonstante K und dergleichen nicht hinsichtlich all den Pixeln von Bilddaten zu bestimmen, sondern hinsichtlich eines Bereichs von einem Teil von Bilddaten, zum Beispiel der Umgebung von Messobjektdaten.
• Dritte Ausführungsform
• Das Folgende beschreibt eine dritte Ausführungsform mit Bezug auf Zeichnungen. Die ähnlichen Komponenten wie diejenigen der ersten Ausführungsform werden durch die ähnlichen Bezugszeichen ausgedrückt und ihre detaillierte Beschreibung wird weggelassen.
• Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch eine Untersuchungsroutine, die in jedem Untersuchungsbereich durchgeführt wird. Die Untersuchungsroutine gemäß dieser Ausführungsform wird mit Bezug auf das Timing-Diagramm bzw. den Zeitplan von 8 im Detail beschrieben.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 treibt als Erstes die Motoren 15 und 16 an und steuert diese, um die Leiterplatte 2 zu bewegen, und stellt das Blickfeld der Kamera 5 auf einen vorgegebenen Untersuchungsbereich (Messobjektbereich) auf der Leiterplatte 2 ein.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 führt anschließend eine Umschaltungssteuerung der Flüssigkristallgitter 4Ab und 4Bb von beiden Beleuchtungsvorrichtungen, Beleuchtungsvorrichtung 4A und Beleuchtungsvorrichtung 4B, durch und setzt die Positionen des ersten Gitters und des zweiten Gitters, die in den jeweiligen Flüssigkristallgitter 4Ab und 4Bb gebildet sind, auf vorgegebene Referenzpositionen (Positionen mit der Phase von „0 Grad“).
• Bei Vervollständigung des Umschaltungsfestsetzens der Flüssigkristallgitter 4Ab und 4Bb startet die Steuerungsvorrichtung 6 eine erste Zeit eines zweiten Bildgebungsprozesses unter dem zweiten Lichtmuster mit Phase von „0 Grad“ bei einem vorgegebenen Timing Tb1 und beendet diese die erste Zeit des zweiten Bildgebungsprozesses bei einem Timing Tb2, nachdem eine vorgegebene Zeitdauer (2 msec gemäß der Ausführungsform) verstrichen ist.
• Gleichzeitig mit einer Beendigung des zweiten Bildgebungsprozesses startet die Steuerungsvorrichtung 6 eine erste Zeit eines ersten Bildgebungsprozesses unter dem ersten Lichtmuster mit der Phase von „0 Grad2 bzw. „0 Grad“ bei dem Timing Tb2, und beendet diese die erste Zeit des ersten Bildgebungsprozesses bei einem Timing Tb3 nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (2 msec gemäß der Ausführungsform).
• Gleichzeitig mit einer Beendigung des ersten Bildgebungsprozesses startet die Steuerungsvorrichtung 6 Umschaltungsprozesse der Flüssigkristallgitter 4Ab und 4Bb von beiden Beleuchtungsvorrichtungen, Beleuchtungsvorrichtung 4A und Beleuchtungsvorrichtung 4B, bei dem Timing Tb3. Noch spezifischer startet die Steuerungsvorrichtung 6 einen Prozess eines Änderns der Position des ersten Gitters, das in dem ersten Flüssigkristallgitter 4Ab der ersten Beleuchtungsvorrichtung 4A gebildet ist, von der Referenzposition (Position von der Phase „0 Grad“) auf eine Position mit der Phase von „90 Grad“, wobei die Phase des ersten Lichtmusters um eine 1/4-Periode verschoben wird. Die Steuerungsvorrichtung 6 startet ebenso einen Prozess eines Änderns der Position des zweiten Gitters, das in dem zweiten Flüssigkristallgitter 4Bb der zweiten Beleuchtungsvorrichtung 4B gebildet ist, von der Referenzposition (Position mit der Phase von „0 Grad“) auf eine Position mit der Phase von „180 Grad“, wobei die Phase des zweiten Lichtmusters um eine 1/2-Periode verschoben wird.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 beendet dann die Umschaltungsprozesse der Flüssigkristallgitter 4Ab und 4Bb bei einem Timing Tb4 nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (20 msec gemäß der Ausführungsform) seit dem Start der Umschaltungsprozesse (Timing Tb3).
• Gleichzeitig mit einer Vervollständigung der Umschaltungsprozesse der Flüssigkristallgitter 4Ab und 4Bb startet die Steuerungsvorrichtung 6 eine zweite Zeit des ersten Bildgebungsprozesses unter dem ersten Lichtmuster mit der Phase von „90 Grad“ bei dem Timing Tb4 und beendet diese die zweite Zeit des ersten Bildgebungsprozesses bei einem Timing Tb5 nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (2 msec gemäß der Ausführungsform) seit dem Start einer Bildgebung.
• Gleichzeitig startet die Steuerungsvorrichtung 6 einen Umschaltungsprozess des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab der ersten Beleuchtungsvorrichtung 4A bei dem Timing Tb5.
• Noch spezifischer startet die Steuerungsvorrichtung 6 einen Prozess eines Änderns der Position des ersten Gitters, das in dem ersten Flüssigkristallgitter 4Ab der ersten Beleuchtungsvorrichtung 4A gebildet ist, von der Position mit der Phase von „90 Grad“ auf eine Position mit der Phase von „180 Grad“, wobei die Phase des ersten Lichtmusters um eine 1/4-Periode verschoben wird.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 beendet dann den Umschaltungsprozess des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab bei einem Timing Tb6 nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (20 msec gemäß der Ausführungsform) seit dem Start des Umschaltungsprozesses (Timing Tb5).
• Gleichzeitig mit einer Vervollständigung des Umschaltungsprozesses des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab startet die Steuerungsvorrichtung 6 eine dritte Zeit des ersten Bildgebungsprozesses unter dem ersten Lichtmuster mit der Phase von „180 Grad“ bei dem Timing Tb6 und beendet diese die dritte Zeit des ersten Bildgebungsprozesses bei einem Timing Tb7 nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (2 msec gemäß der Ausführungsform) seit dem Start einer Bildgebung.
• Gleichzeitig startet die Steuerungsvorrichtung 6 einen Umschaltungsprozess des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab der ersten Beleuchtungsvorrichtung 4A bei dem Timing Tb7. Noch spezifischer startet die Steuerungsvorrichtung 6 einen Prozess eines Änderns der Position des ersten Gitters, das in dem ersten Flüssigkristallgitter 4Ab der ersten Beleuchtungsvorrichtung 4A gebildet ist, von der Position mit der Phase von „180 Grad“ auf eine Position mit der Phase von „270 Grad“, wobei die Phase des ersten Lichtmusters um eine 1/4-Periode verschoben wird.
• Die Steuerungsvorrichtung 6 beendet dann den Umschaltungsprozess des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab bei einem Timing Tb8 nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (20 msec gemäß der Ausführungsform) seit dem Start des Umschaltungsprozesses (Timing Tb7).
• Gleichzeitig mit einer Vervollständigung des Umschaltungsprozesses des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab startet die Steuerungsvorrichtung 6 eine vierte Zeit des ersten Bildgebungsprozesses unter dem ersten Lichtmuster mit der Phase von „270 Grad“ bei dem Timing Tb8 und beendet diese die vierte Zeit des ersten Bildgebungsprozesses bei einem Timing Tb9 nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (2 msec gemäß der Ausführungsform) seit dem Start einer Bildgebung.
• Gleichzeitig mit einer Beendigung des ersten Bildgebungsprozesses startet die Steuerungsvorrichtung 6 eine zweite Zeit des zweiten Bildgebungsprozesses unter dem zweiten Lichtmuster mit der Phase von „180 Grad“ bei dem Timing Tb9 und beendet diese die zweite Zeit des zweiten Bildgebungsprozesses bei einem Timing Tb10 nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (2 msec gemäß der Ausführungsform).
• Die Serie von Bildgebungsprozessen, die oben beschrieben wurde, erhält insgesamt sechs Bildebenen von Bilddaten, d.h., vier Bildebenen von Bilddaten, die unter dem ersten Lichtmuster mit den vier unterschiedlichen Phasen aufgenommen werden, und zwei Bildebenen von Bilddaten, die unter dem zweiten Lichtmuster mit den zwei unterschiedlichen Phasen aufgenommen werden.
• Wie es oben ausführlich beschrieben wurde, verkürzt wie die erste Ausführungsform die Konfiguration dieser Ausführungsform ebenso die Zeitdauer, die für eine Vervollständigung von allen Bildgebungsprozessen (letztem Bildgebungsprozess) hinsichtlich eines vorgegebenen Untersuchungsbereichs erforderlich ist. Zum Beispiel ist gemäß dieser Ausführungsform die Zeitdauer, die für eine Vervollständigung von all den Bildgebungsprozessen hinsichtlich des vorgegebenen Untersuchungsbereichs erforderlich ist, [Zeitdauer, die für den ersten Bildgebungsprozess erforderlich ist [2 ms] × 4 Mal] + [Zeitdauer, die für den Umschaltungsprozess des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab erforderlich ist [20 ms] × 3 Mal] + [Zeitdauer, die für den zweiten Bildgebungsprozess erforderlich ist [2 ms] × 2 Mal] = insgesamt [72 msec].
• Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Beschreibung der obigen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann zum Beispiel durch nachstehend beschriebene Konfigurationen implementiert werden. Die vorliegende Offenbarung kann ebenso durch Applikationen bzw. Anwendungen und Modifikationen, die anders als diejenigen sind, die nachstehend illustriert sind, natürlich implementiert werden.
1. (a) Gemäß den obigen Ausführungsformen wird die dreidimensionale Messvorrichtung in dem Substratuntersuchungsapparat 1, der konfiguriert ist, um die Höhe von Lötpaste zu messen, die auf der Leiterplatte 2 gedruckt und gebildet ist, verkörpert. Dies ist jedoch nicht beschränkend. Zum Beispiel kann die dreidimensionale Messvorrichtung in einer Konfiguration eines Messens der Höhe von einem anderen Objekt, zum Beispiel eines Lötbumps bzw. Lötkontaktierhügels, der auf einem Substrat bzw. Träger gedruckt ist, oder einer elektronischen Komponente, die auf einem Substrat bzw. Träger montiert ist, verkörpert werden.
2. (b) Die obige Ausführungsform verwendet die Flüssigkristallgitter 4Ab und 4Bb für die Gitter, die konfiguriert sind, um das Licht von den Lichtquellen 4Aa und 4Ba in gestreifte Lichtmuster umzuwandeln, und ist konfiguriert, um die Phasen der Lichtmuster durch eine Umschaltungssteuerung der Flüssigkristallgitter 4Ab und 4Bb zu schalten. Diese Konfiguration ist jedoch nicht beschränkend. Zum Beispiel kann eine Modifikation konfiguriert sein, um Gitterglieder durch ein Bewegen von Einheiten, wie beispielsweise piezoelektrische Aktuatoren, zu bewegen, um die Phasen der Lichtmuster zu schalten.
3. (c) Gemäß der obigen Ausführungsform ist der erste Messprozess konfiguriert, um eine dreidimensionale Messung durch das Phasenverschiebungsverfahren durchzuführen, und zwar basierend auf den vier unterschiedlichen Bilddaten, die unter dem ersten Lichtmuster, das die vier unterschiedlichen Phasen hat, die sich jeweils um 90 Grad unterscheiden, aufgenommen werden. Diese Konfiguration ist jedoch nicht beschränkend. Zum Beispiel kann eine Modifikation konfiguriert sein, um eine dreidimensionale Messung durchzuführen, und zwar basierend auf drei unterschiedlichen Bilddaten, die unter dem ersten Lichtmuster, das drei unterschiedlichen Phasen hat, die sich jeweils um 120 Grad unterscheiden, aufgenommen werden. Entsprechend kann die „vorgegebene erste Anzahl“, die die Anzahl an Bildgebungsprozessen unter dem ersten Lichtmuster kennzeichnet, irgendeine Anzahl sein, die zumindest eine dreidimensionale Messung durch das Phasenverschiebungsverfahren ermöglicht.
4. (d) Gemäß der obigen Ausführungsform ist der zweite Messprozess konfiguriert, um eine dreidimensionale Messung durch das Phasenverschiebungsverfahren durchzuführen, und zwar basierend auf den zwei unterschiedlichen Bilddaten, die unter dem Lichtmuster, das die zwei unterschiedlichen Phasen hat, die sich um 180 Grad unterscheiden, aufgenommen werden. Diese Konfiguration kann zum Beispiel durch eine Modifikation ersetzt werden, die konfiguriert ist, um eine dreidimensionale Messung durchzuführen, und zwar basierend auf zwei unterschiedlichen Bilddaten, die unter einem Lichtmuster, das zwei unterschiedlichen Phasen hat, die sich um 90 Grad unterscheiden, aufgenommen werden. In dieser Modifikation kann die Phase θ₂ des zweiten Lichtmusters in jedem Pixel aus den Leuchtdichtenwerten V₂₀ und V₂₁ in jedem Pixel der zwei unterschiedlichen Bilddaten und der bekannten Proportionalitätskonstante K gemäß oben angegebenen Ausdrücken (23) und (27) berechnet werden.
• Diese modifizierte Konfiguration bestimmt die Phase θ₂ gemäß dem arithmetischen Ausdruck unter Verwendung von „tan^-1“. Dies ermöglicht eine Messung der Höhe in dem Bereich von 360 Grad von -180 Grad bis 180 Grad und erweitert den Messbereich weiter.
• Irgendeine Konfiguration, die die Beziehungen der oben angegebenen Ausdrücke (1), (2) und (3) erfüllt, kann ebenso verwendet werden. Ein Beispiel des generellen Ausdrucks, um die Phase θ₂ zu erhalten, ist oben gegebener Ausdruck (9) (wie es in Rechnung [Math. 9] zu sehen ist).
• (e) Gemäß der obigen Ausführungsform ist der zweite Messprozess konfiguriert, um eine dreidimensionale Messung durchzuführen, und zwar basierend auf den zwei unterschiedlichen Bilddaten, die unter dem Lichtmuster mit den zwei unterschiedlichen Phasen aufgenommen werden. Die „vorgegebene zweite Anzahl“, die die Anzahl an Bildgebungsprozessen unter dem zweiten Lichtmuster kennzeichnet, kann irgendeine Anzahl sein, die zumindest kleiner als die „vorgegebene erste Anzahl“, die die Anzahl an Bildgebungsprozessen unter dem ersten Lichtmuster kennzeichnet, ist. Zum Beispiel kann, wenn die Messung mit dem ersten Lichtmuster konfiguriert ist, um eine Höhenmessung basierend auf den vier unterschiedlichen Bilddaten durchzuführen, die unter dem ersten Lichtmuster mit den vier unterschiedlichen Phasen aufgenommen werden, die Messung mit dem zweiten Lichtmuster konfiguriert sein, um eine Höhenmessung unter Verwendung des Verhältnisses zwischen der Verstärkung A und dem Offset B (Proportionalitätskonstante K) durchzuführen, und zwar basierend auf drei unterschiedlichen Bilddaten, die unter dem zweiten Lichtmuster mit drei unterschiedlichen Phasen aufgenommen werden. Diese modifizierte Konfiguration ermöglicht ebenso ein Bestimmen der Phase θ₂ des zweiten Lichtmusters gemäß einem verhältnismäßig einfachen arithmetischen Ausdruck, verglichen mit der herkömmlichen Konfiguration, und erreicht dadurch das Höhere-Geschwindigkeit-Verarbeitung.
• (f) Die obige erste Ausführungsform ist konfiguriert, um eine Kalibrierung durchzuführen, und zwar basierend auf den vier unterschiedlichen Bilddaten, die unter dem Lichtmuster, das die vier unterschiedlichen Phasen hat, die sich jeweils um 90 Grad unterscheiden, aufgenommen werden. Dies ist jedoch nicht beschränkend. Zum Beispiel kann eine Modifikation konfiguriert sein, um eine Kalibrierung durchzuführen, und zwar basierend auf drei unterschiedlichen Bilddaten, die unter dem Lichtmuster, das drei unterschiedliche Phasen hat, aufgenommen werden.
• Eine andere Modifikation kann konfiguriert sein, um eine Kalibrierung einer Vielzahl von Zeiten mit einem Ändern des Leuchtdichtenwerts der Lichtquelle durchzuführen. Diese Konfiguration ermöglicht ein Bestimmen eines Dunkelstroms (Offsets) C der Kamera 5 gemäß einem nachstehend gegebenen Ausdruck (28). $$\text{A}=\text{KB}+\text{C}$$

  

  wobei A eine Verstärkung kennzeichnet, B einen Offset kennzeichnet, C einen Dunkelstrom (Offset) der Kamera kennzeichnet und Keine Proportionalitätskonstante kennzeichnet.
• Anstelle der Konfiguration, die das Verhältnis zwischen der Verstärkung A und dem Offset B durch einen Ausdruck ausdrückt, kann eine andere Modifikation konfiguriert sein, um eine Zahlentabelle oder Tabellendaten, die das Verhältnis zwischen der Verstärkung A und dem Offset B ausdrücken, zu erzeugen und um den Offset B aus der Verstärkung A zu bestimmen oder die Verstärkung A aus dem Offset B zu bestimmen.
• Anstelle der Kalibrierung kann das Verhältnis zwischen der Verstärkung A und dem Offset B (Proportionalitätskonstante K) aus den vier unterschiedlichen Bilddaten, die unter dem ersten Lichtmuster mit den vier unterschiedlichen Phasen aufgenommen werden, die in dem ersten Messprozess verwendet werden, bestimmt werden. Die Funktion eines Durchführens dieses Prozesses kann als die Verhältniserfassungseinheit gemäß der Ausführungsform konfiguriert sein.
• (g) Zum Beispiel sind die Sequenz eines Durchführens des ersten Bildgebungsprozesses und des zweiten Bildgebungsprozesses, und die Ausführungs-Timings der Umschaltungsprozesse der Flüssigkristallgitter 4Ab und 4Bb in der Untersuchungsroutine nicht auf diejenigen der obigen ersten Ausführungsform (in 3 zu sehen) oder auf diejenige der obigen dritten Ausführungsform (in 8 zu sehen) beschränkt. Es kann verschiedene andere Kombinationen gemäß zum Beispiel der Anzahl der ersten Bildgebungsprozesse und der Anzahl der zweiten Bildgebungsprozesse geben.
• Zum Beispiel ist die obige erste Ausführungsform konfiguriert, um die Umschaltungsprozesse von beiden Flüssigkristallgittern, Flüssigkristallgitter 4Ab und Flüssigkristallgitter 4Bb, gleichzeitig nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (zum Beispiel nach 11 msec) seit einer Beendigung der ersten Zeit des zweiten Bildgebungsprozesses zu starten. Dies ist jedoch nicht beschränkend. Zum Beispiel kann eine Modifikation konfiguriert sein, um den Umschaltungsprozess des zweiten Flüssigkristallgitters 4Bb einzig gleichzeitig mit einer Beendigung des zweiten Bildgebungsprozesses oder nach einem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer (zum Beispiel nach 4 msec) seit einer Beendigung des zweiten Bildgebungsprozesses zu starten. Mit anderen Worten kann die Modifikation konfiguriert sein, um den Umschaltungsprozess des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab und den Umschaltungsprozess des zweiten Flüssigkristallgitters 4Bb in einer teilweise überlappenden Art und Weise durchzuführen und eine zweite Zeit des ersten Bildgebungsprozesses während dem Umschaltungsprozess des zweiten Flüssigkristallgitters 4Bb durchzuführen. Um eine Verringerung bei der Messgenauigkeit des ersten Messprozesses zu unterdrücken, ist es jedoch vorteilhaft, den Umschaltungsprozess des zweiten Flüssigkristallgitters 4Bb gleichzeitig mit dem Umschaltungsprozess des ersten Flüssigkristallgitters 4Ab wie die obige erste Ausführungsform durchzuführen.
• (h) Die obige Ausführungsform ist konfiguriert, um in erster Linie das Messergebnis des ersten Messprozesses, der die hohe Messgenauigkeit hat, und eine Vervollständigung des Teildefizit an Daten mit dem Messergebnis des zweiten Messprozesses zu verwenden, wobei so Messdaten erhalten werden, die eine hohe Messgenauigkeit und ein geringes Defizit an Daten als Ganzes haben. Dies ist jedoch nicht beschränkend. Eine Modifikation kann konfiguriert sein, um in erster Linie das Messergebnis des zweiten Messprozesses und eine Vervollständigung des Teildefizits an Daten mit dem Messergebnis des ersten Messprozesses zu verwenden.
• Die obige Ausführungsform ist konfiguriert, um den zweiten Messprozess hinsichtlich einzig den Regionen, die durch den ersten Messprozess schwer zu messen sind, durchzuführen. Dies ist jedoch nicht beschränkend. Eine Modifikation kann konfiguriert sein, um den zweiten Messprozess hinsichtlich allen Regionen in einem vorgegebenen Untersuchungsbereich, der eine dreidimensionale Messung basierend auf zwei unterschiedlichen Bilddaten ermöglicht, die unter dem zweiten Lichtmuster aufgenommen werden, durchzuführen und Daten zu extrahieren bzw. zu gewinnen, die den Regionen, die durch den ersten Messprozess schwer zu messen sind, entsprechen.
• (i) In der Beschreibung der obigen Ausführungsformen wird der Bildgebungsprozess der Kamera 5 einfach als „Bildgebung“ ausgedrückt. Noch spezifischer enthält der Bildgebungsprozess einen Aufnahmeprozess als wesentliche Bildgebung und einen Datenübertragungsprozess von aufgenommenen Bilddaten.
• Entsprechend ist, wenn eine allgemeine CCD-Kamera oder dergleichen als die Kamera 5 verwendet wird, eine Datenübertragung während einer Aufnahme nicht ermöglicht. Wenn der erste Bildgebungsprozess und der zweite Bildgebungsprozess wie die obige dritte Ausführungsform nacheinander durchgeführt werden, werden der Aufnahmeprozess und der Datenübertragungsprozess abwechselnd wiederholt, wie es in einem Beispiel von 9(a) zu sehen ist.
• Wenn eine CMOS-Kamera oder eine CCD-Kamera mit der Funktion, die eine Aufnahme während einer Datenübertragung ermöglicht, als die Kamera 5 verwendet wird, können dagegen der Aufnahmeprozess und der Datenübertragungsprozess in einer teilweise überlappenden Art und Weise durchgeführt werden. Dies verkürzt die Bildgebungszeit und dadurch die Messzeit.
• Noch spezifischer minimiert, wenn die Aufnahmezeit festgesetzt wird, um kürzer als die Übertragungszeit zu sein, wie es in einem Beispiel von 9(b) zu sehen ist, ein derartiges Starten einer zweiten Aufnahme bei dem letzten Moment, das die zweite Aufnahme nicht während einer ersten Datenübertragung beendet wird, die durch eine erste Aufnahme erhalten wird, die Bildgebung, die für den ersten Bildgebungsprozess und den zweiten Bildgebungsprozess erforderlich ist, während ein Verlieren von Daten, die durch die erste Aufnahme erhalten werden, verhindert wird.
• Wenn die Aufnahmezeit festgesetzt wird, um länger als die Übertragungszeit zu sein, minimiert dagegen, wie es an dem Beispiel von 9(c) zu sehen ist, ein Starten einer zweiten Aufnahme unmittelbar nach einer Beendigung einer ersten Aufnahme die Bildgebungszeit, die für den ersten Bildgebungsprozess und den zweiten Bildgebungsprozess erforderlich ist.
• (j) Gemäß der obigen Ausführungsform sind die Beleuchtungsvorrichtungen 4A und 4B bei den Positionen, die einander über der Leiterplatte 2 in der Draufsicht (X-Y-Ebene) gegenüber liegen, wie es entlang der ungefähr vertikalen Richtung (Z-Achse-Richtung9 bzw. (Z-Achse-Richtung) zu sehen ist, die die Bildgebungsrichtung der Kamera 5 ist, platziert, und sind diese mit gleichen Intervallen um bzw. mit gleichen Abständen zu der Leiterplatte 2 in der Draufsicht angeordnet. Diese Anordnung ist jedoch nicht beschränkend. Die Anordnung der Beleuchtungsvorrichtungen 4A und 4B kann gemäß der Konfiguration der Leiterplatte 2 oder dergleichen beliebig festgesetzt werden, um nicht irgendeinen Schattenteil, der nicht mit jedem Lichtmuster bestrahlt wird, zu erzeugen.
• Zum Beispiel werden gemäß der obigen Ausführungsform die jeweiligen Lichtmuster entlang der X-Achse-Richtung abgestrahlt, um parallel zu einem Paar Seiten der rechteckigen Leiterplatte 2 zu sein. Entsprechend wird das Lichtmuster derart abgestrahlt, dass die Streifen des Lichtmusters senkrecht zu der X-Achse-Richtung sind und parallel zu der Y-Achse-Richtung sind. Diese Konfiguration ist jedoch nicht beschränkend. Zum Beispiel kann das Lichtmuster derart abgestrahlt werden, dass die Streifen des Lichtmusters jeweilige Seiten der rechteckigen Leiterplatte 2 und das Bildgebungsfeld (Untersuchungsbereich) der Kamera 5 schräg (zum Beispiel, um in der Draufsicht 45 Grad geneigt zu sein) kreuzen.
• (k) Die obigen Ausführungsformen beziehen sich nicht spezifisch auf die Perioden bzw. Dauer (Streifenabstände) der jeweiligen Lichtmuster. Die Perioden bzw. Dauern der jeweiligen Lichtmuster können abweichend sein. Zum Beispiel kann das erste Lichtmuster als ein Lichtmuster einer ersten Periode bzw. Dauer (zum Beispiel 600 µm) spezifiziert sein, während das zweite Lichtmuster als ein Lichtmuster einer zweiten Periode bzw. Dauer (zum Beispiel 800 µm), die länger als die erste Periode bzw. Dauer ist, spezifiziert sein kann. Ein Kombinieren des ersten Lichtmusters der kürzeren Periode bzw. Dauer mit dem zweiten Lichtmuster der längeren Periode bzw. Dauer für eine Messung erreicht beide der vorteilhaften Effekte, d.h., den erweiterten Messhöhenbereich, der der Vorteil ist, wenn das zweite Lichtmuster der längeren Periode bzw. Dauer verwendet wird, und die Hohe-Genauigkeit-Messung der hohen Auflösung, die der Vorteil ist, wenn das erste Lichtmuster der kurzen Periode bzw. Dauer verwendet wird. Infolgedessen ermöglicht dies eine Messung mit hoher Auflösung in einem weiten Dynamikbereich und erreicht dadurch eine Messung mit der höheren Genauigkeit.
• Eine Modifikation kann konfiguriert sein, um ein Lichtmuster eines identischen Typs (einer identischen Periode bzw. Dauer) von einer Vielzahl von unterschiedlichen Richtungen abzustrahlen, anstelle einen Typ eines Lichtmusters aus einer Richtung abzustrahlen. Zum Beispiel kann eine Modifikation konfiguriert sein, um zwei Sets der ersten Beleuchtungsvorrichtung 4A und der zweiten Beleuchtungsvorrichtung 4B, die angeordnet sind, um einander gegenüber zu liegen, und zwar wie die obige Ausführungsform, zu enthalten und die vier Beleuchtungsvorrichtungen 4A und 4B in Intervallen bzw. mit Abständen von 90 Grad um die Leiterplatte 2 zu platzieren.
• Diese modifizierte Konfiguration erzeugt jedoch wahrscheinlich Regionen, die einzig mit einem der Lichtmuster, erstes Lichtmuster und zweites Lichtmuster, bestrahlt werden.
• Zum Beispiel kann eine Modifikation konfiguriert sein, um zwei Sets der ersten Beleuchtungsvorrichtung 4A und der zweiten Beleuchtungsvorrichtung 4B bereitzustellen und die erste Beleuchtungsvorrichtungen 4A und die zweiten Beleuchtungsvorrichtungen 4B abwechselnd in Intervallen bzw. mit Abständen von 90 Grad um die Leiterplatte anzuordnen. Entsprechend können in dieser Konfiguration die zwei ersten Beleuchtungsvorrichtungen 4A angeordnet sein, um einander gegenüber zu liegen, und können die zweiten Beleuchtungsvorrichtungen 4B angeordnet sein, um einander gegenüber zu liegen.
• Diese modifizierte Konfiguration minimiert das Verhältnis einer Erzeugung von Regionen, die einzig mit einem der Lichtmuster, erstes Lichtmuster und zweites Lichtmuster, bestrahlt werden. Infolgedessen gewährleistet dies eine Messung mit der höheren Genauigkeit.
• Bezugszeichenliste

1

Substratuntersuchungsapparat,

2

Leiterplatte,

4A

Erste Beleuchtungsvorrichtung,

4Aa

Erste Lichtquelle,

4Ab

Erstes Flüssigkristallgitter,

4B

Zweite Beleuchtungsvorrichtung,

4Ba

Zweite Lichtquelle,

4Bb

Zweites Flüssigkristallgitter,

5

Kamera,

6

Steuerungsvorrichtung,

24

Bilddatenspeichervorrichtung,

25

Berechnungsergebnisspeichervorrichtung,

26

Festgesetzte-Daten-Speichervorrichtung,

A

Verstärkung,

B

Offset bzw. Versatz,

K

Proportionalitätskonstante

Claims (13)

1. Dreidimensionale Messvorrichtung, die aufweist: eine erste Bestrahlungseinrichtung (4A), die eine erste Lichtquelle (4Aa), die konfiguriert ist, um ein vorgegebenes Licht zu emittieren, und ein erstes Gitter (4Ab), das konfiguriert ist, um das Licht von der ersten Lichtquelle (4Aa) in ein erstes Lichtmuster umzuwandeln, das eine gestreifte Lichtintensitätsverteilung hat, enthält und die konfiguriert ist, um das erste Lichtmuster von einer ersten Position zu einem Messobjekt hin abzustrahlen, ein Erstes-Gitter-Steuergerät, das konfiguriert ist, um eine Übertragung oder Umschaltung des ersten Gitters (4Ab) derart zu steuern, um eine Phase des ersten Lichtmusters, das durch die erste Bestrahlungseinrichtung (4A) abgestrahlt wird, in einer vorgegebenen ersten Anzahl verschiedener Arten einer Abstrahlung des ersten Lichtmusters zu ändern, eine zweite Bestrahlungseinrichtung (4B), die eine zweite Lichtquelle (4Ba), die konfiguriert ist, um ein vorgegebenes Licht zu emittieren, und ein zweites Gitter (4Bb), das konfiguriert ist, um das Licht von der zweiten Lichtquelle (4Ba) in ein zweites Lichtmuster umzuwandeln, das eine gestreifte Lichtintensitätsverteilung hat, enthält und die konfiguriert ist, um das zweite Lichtmuster von einer zweiten Position, die verschieden von der ersten Position ist, zu dem Messobjekt hin abzustrahlen, ein Zweites-Gitter-Steuergerät, das konfiguriert ist, um eine Übertragung und eine Umschaltung des zweiten Gitters (4Bb) derart zu steuern, um eine Phase des zweiten Lichtmusters, das durch die zweite Bestrahlungseinrichtung (4B) abgestrahlt wird, in einer vorgegebenen zweiten Anzahl verschiedener Arten einer Abstrahlung des zweiten Lichtmusters, die kleiner als die vorgegebene erste Anzahl verschiedener Arten der Abstrahlung des ersten Lichtmusters ist, zu ändern, eine Bildgebungseinheit (5), die konfiguriert ist, um ein Bild von reflektiertem Licht von dem Messobjekt, das mit dem ersten Lichtmuster oder dem zweiten Lichtmuster bestrahlt wird, aufzunehmen, und einen Bildprozessor (6), der konfiguriert ist, um basierend auf Bilddaten, die durch die Bildgebungseinheit (5) aufgenommen werden, eine dreidimensionale Messung des Messobjekts durch ein Phasenverschiebungsverfahren durchzuführen, wobei die dreidimensionale Messvorrichtung konfiguriert ist, um einen Bildgebungsprozess von den Bildgebungsprozessen, erster Bildgebungsprozess, der einer unter der vorgegebenen ersten Anzahl an Bildgebungsprozessen ist, die durch Abstrahlung des ersten Lichtmusters mit einem Ändern der Phase in der vorgegebenen ersten Anzahl verschiedener Arten durchgeführt werden, und zweiter Bildgebungsprozess, der einer unter der vorgegebenen zweiten Anzahl an Bildgebungsprozessen ist, die durch Abstrahlung des zweiten Lichtmusters mit einem Ändern der Phase in der vorgegebenen zweiten Anzahl verschiedener Arten durchgeführt werden, durchzuführen und anschließend den anderen Bildgebungsprozess der Bildgebungsprozesse, erster Bildgebungsprozess und zweiter Bildgebungsprozess, ohne ein Warten auf eine Vervollständigung eines Übertragungs- oder Umschaltungsprozesses des ersten Gitters (4Ab) oder des zweiten Gitters (4Bb), das bei dem einen Bildgebungsprozess beteiligt ist, durchzuführen, wobei der Bildprozessor (6) aufweist: eine erste Messeinheit, die konfiguriert ist, um eine dreidimensionale Messung des Messobjekts basierend auf der vorgegebenen ersten Anzahl an Bilddaten, die durch die vorgegebene erste Anzahl der ersten Bildgebungsprozesse aufgenommen werden, durchzuführen, eine zweite Messeinheit, die konfiguriert ist, um eine dreidimensionale Messung des Messobjekts basierend auf der vorgegebenen zweiten Anzahl an Bilddaten, die durch die vorgegebene zweite Anzahl der zweiten Bildgebungsprozesse aufgenommen werden, unter Verwendung eines Verhältnisses zwischen einer Verstärkung (A) und einem Offset (B), das gemäß einer vorgegebenen Bildgebungsbedingung bestimmt wird, und eines Werts der Verstärkung (A) oder des Offsets (B) hinsichtlich jedes Pixels in den Bilddaten, der aus einem Leuchtdichtenwert (V₀, V₁) des Pixels bestimmt wird, durchzuführen, und eine Messwerterlangungseinrichtung, die konfiguriert ist, um ein Messergebnis von einer der Messeinheiten, erste Messeinheit und zweite Messeinheit, die eines der Lichtmuster, erstes Lichtmuster und zweites Lichtmuster, hinsichtlich einer Region verwendet, die durch Abstrahlung des einen Lichtmusters messbar ist, als einen Messwert der Region zu erhalten und ein Messergebnis von der anderen der Messeinheiten, die das andere der Lichtmuster, erstes Lichtmuster und zweites Lichtmuster, hinsichtlich einer Region verwendet, die durch Abstrahlung des einen Lichtmusters schwer zu messen ist, als einen Messwert der Region zu erhalten.
2. Dreidimensionale Messvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Verhältnis zwischen der Verstärkung (A) und dem Offset (B) ein Verhältnis ist, das die Verstärkung (A) und den Offset (B) gegenseitig eindeutig bestimmt.
3. Dreidimensionale Messvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Verhältnis zwischen der Verstärkung (A) und dem Offset (B) ein Verhältnis ist, das die Verstärkung (A) und den Offset (B) proportional zueinander angibt.
4. Dreidimensionale Messvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn die vorgegebene zweite Anzahl gleich 2 ist, die zweite Messeinheit eine Phase θ berechnet, die Beziehungen von nachstehend gegebenen Ausdrücken (1), (2) und (3) in einer dreidimensionalen Messung erfüllt: $${\text{V}}_0=\text{Asin}\mathrm{\theta }+\text{B}$$

   

   $${\text{V}}_1=\text{Asin}\left(\mathrm{\theta }+\mathrm{\gamma }\right)+\text{B}$$

   

   $$\text{A}=\text{KB}$$

   

   wobei 0 und γ jeweilig relative Phasen des zweiten Lichtmusters mit einem Ändern der Phase auf zwei unterschiedliche Arten kennzeichnen, V₀ und V₁ Leuchtdichtenwerte (V₀, V₁) von jedem Pixel in zwei unterschiedlichen Bilddaten kennzeichnen, γ ≠ 0, A die Verstärkung kennzeichnet, B den Offset kennzeichnet und Keine Proportionalitätskonstante kennzeichnet.
5. Dreidimensionale Messvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei γ gleich 180 Grad ist.
6. Dreidimensionale Messvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei γ gleich 90 Grad ist.
7. Dreidimensionale Messvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die des Weiteren aufweist: eine Speichereinheit (26), die konfiguriert ist, um das Verhältnis zwischen der Verstärkung (A) und dem Offset (B), das im Voraus durch eine Kalibrierung berechnet wird, zu speichern.
8. Dreidimensionale Messvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die des Weiteren aufweist: eine Verhältniserfassungseinheit, die konfiguriert ist, um das Verhältnis zwischen der Verstärkung (A) und dem Offset (B) basierend auf der vorgegebenen ersten Anzahl an Bilddaten, die durch die vorgegebene erste Anzahl der ersten Bildgebungsprozesse aufgenommen werden, zu erfassen.
9. Dreidimensionale Messvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die des Weiteren aufweist: eine Verhältniserfassungseinheit, die konfiguriert ist, um das Verhältnis zwischen der Verstärkung (A) und dem Offset (B) basierend auf der vorgegebenen zweiten Anzahl an Bilddaten, die durch die vorgegebene zweite Anzahl der zweiten Bildgebungsprozesse aufgenommen werden, zu erfassen.
10. Dreidimensionale Messvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Messwerterlangungseinrichtung ein Messergebnis von der ersten als der einen Messeinheit hinsichtlich einer Region, die durch Abstrahlung des ersten Lichtmusters als das eine Lichtmuster messbar ist, als einen Messwert der Region erhält, und ein Messergebnis von der zweiten als der anderen Messeinheit unter Verwendung des zweiten Lichtmusters als das andere Lichtmuster hinsichtlich einer Region, die durch Abstrahlung des einen, ersten Lichtmusters schwer zu messen ist, als einen Messwert der Region erhält.
11. Dreidimensionale Messvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die dreidimensionale Messvorrichtung konfiguriert ist, um einen Übertragungs- oder Umschaltungsprozess des ersten Gitters (4Ab), das in dem ersten Bildgebungsprozess beteiligt ist, gleichzeitig mit einer Beendigung des ersten Bildgebungsprozesses zu starten, die dreidimensionale Messvorrichtung konfiguriert ist, um den ersten Bildgebungsprozess gleichzeitig mit einer Beendigung des Übertragungs- oder Umschaltungsprozesses des ersten Gitters (4Ab) zu starten, und die dreidimensionale Messvorrichtung konfiguriert ist, um den zweiten Bildgebungsprozess während dem Übertragungs- oder Umschaltungsprozess des ersten Gitters (4Ab) durchzuführen.
12. Dreidimensionale Messvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die dreidimensionale Messvorrichtung konfiguriert ist, um zumindest einen Übertragungs- oder Umschaltungsprozess des zweiten Gitters (4Bb) gleichzeitig mit einem Übertragungs- oder Umschaltungsprozess des ersten Gitters (4Ab) durchzuführen.
13. Dreidimensionale Messvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Messobjekt entweder eine Lötpaste, die auf einer Leiterplatte (2) gedruckt ist, oder ein Lötkontaktierhügel, der auf einem Wafer-Substrat gebildet ist, ist.

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