KR20220106839A - 측정 장치, 검사 장치, 표면 실장기 - Google Patents

측정 장치, 검사 장치, 표면 실장기 Download PDF

Info

Publication number
KR20220106839A
KR20220106839A KR1020227023309A KR20227023309A KR20220106839A KR 20220106839 A KR20220106839 A KR 20220106839A KR 1020227023309 A KR1020227023309 A KR 1020227023309A KR 20227023309 A KR20227023309 A KR 20227023309A KR 20220106839 A KR20220106839 A KR 20220106839A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phase
phase value
stripe pattern
pattern light
height
Prior art date
Application number
KR1020227023309A
Other languages
English (en)
Inventor
노부아키 타바타
Original Assignee
야마하하쓰도키 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 야마하하쓰도키 가부시키가이샤 filed Critical 야마하하쓰도키 가부시키가이샤
Publication of KR20220106839A publication Critical patent/KR20220106839A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G01B11/2527—Projection by scanning of the object with phase change by in-plane movement of the patern
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/50—Depth or shape recovery
    • G06T7/521—Depth or shape recovery from laser ranging, e.g. using interferometry; from the projection of structured light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/022—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by means of tv-camera scanning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0608—Height gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2513—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with several lines being projected in more than one direction, e.g. grids, patterns
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/50—Depth or shape recovery
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

측정 장치(1)는, 대상물(M)에 명도가 주기적으로 변화하는 스트라이프 패턴 광을 투영하는 프로젝터(2)와, 대상물에 투영된 스트라이프 패턴 광을 촬영하는 카메라(3)와, 연산 장치(7)를 구비하고, 상기 프로젝터(2)는 제 1 주기<제 2 주기<제 3 주기로서, 상기 제 1 주기를 갖는 제 1 스트라이프 패턴 광(L1)과, 상기 제 2 주기를 갖는 제 2 스트라이프 패턴 광(L2)과, 상기 제 3 주기를 갖는 제 3 스트라이프 패턴 광(L3)을 대상물(M)에 각각 투영하고, 상기 카메라(3)는 대상물(M)에 대해서 투영된 상기 제 1 스트라이프 패턴 광(L1)과, 상기 제 2 스트라이프 패턴 광(L2)과, 상기 제 3 스트라이프 패턴 광(L3)을 각각 촬영하고, 상기 연산 장치(7)는, 상기 카메라(3)에 의해 촬영한 상기 제 1 스트라이프 패턴 광(L1)의 화상(G), 상기 제 2 스트라이프 패턴 광(L2)의 화상(G) 및 상기 제 3 스트라이프 패턴 광(L3)의 화상(G)에 대해서 각각 위상 시프트법에 의한 휘도(I)의 위상 해석을 행하고, 얻어진 위상 해석 결과에 의거하여 대상물(M)의 높이(H)를 산출한다.

Description

측정 장치, 검사 장치, 표면 실장기
본 명세서에서 개시되는 기술은 위상 시프트법을 이용하여 대상물의 높이를 측정하는 측정 장치에 관한 것이다.
대상물의 높이를 측정하는 방법의 하나로 위상 시프트법이 있다. 위상 시프트법은 휘도값이 주기적으로 변화하는 스트라이프 패턴 광을 대상물에 대해서 위상을 이동시켜서 복수회 투영해서 복수의 화상을 취득한다. 얻어진 복수의 화상으로부터 화소의 휘도값의 위상을 추정해서 대상물의 높이를 측정하는 것이다. 하기 특허문헌 1, 2에는 위상 시프트법을 사용한 3차원 측정 장치에 대해서 개시가 있다.
일본 특허 제5780659호 공보 일본 특허공개 2018-146476호 공보
위상 시프트법은 대상물에 스트라이프 패턴 광을 투영하고, 얻어진 화상으로부터 휘도의 위상값을 추정해서 높이를 산출한다. 대상물에 투영하는 스트라이프 패턴 광의 주기가 짧을수록, 분해능이 높아지는 점에서 높이의 산출 정밀도가 높다. 한편, 주기가 길수록, 카메라의 핀트면을 기준으로 한 유효심도는 깊다.
분해능과 유효심도는 소위 트레이드 오프의 관계이다. 그 때문에 1종류의 스트라이프 패턴 광을 사용한 경우, 분해능을 우선해서 높이의 산출 정밀도를 높게 하면, 유효심도가 얕아진다. 또한 유효심도를 우선하면, 분해능이 저하되고, 높이의 산출 정밀도가 저하된다.
본 명세서에서 개시되는 기술은 상기의 과제를 감안하여 창작된 것으로서, 위상 시프트법을 사용한 대상물의 높이 측정 장치에 있어서, 주기가 다른 3종류의 스트라이프 패턴 광을 사용함으로써, 고정밀도이며 또한 고심도의 측정을 행하는 것을 과제로 한다.
측정 장치로서, 대상물에 명도가 주기적으로 변화하는 스트라이프 패턴 광을 투영하는 프로젝터와, 대상물에 투영된 스트라이프 패턴 광을 촬영하는 카메라와, 연산 장치를 구비하고, 상기 프로젝터는 제 1 주기<제 2 주기<제 3 주기로서, 상기 제 1 주기를 갖는 제 1 스트라이프 패턴 광과, 상기 제 2 주기를 갖는 제 2 스트라이프 패턴 광과, 상기 제 3 주기를 갖는 제 3 스트라이프 패턴 광을 대상물에 각각 투영하고, 상기 카메라는 대상물에 대해서 투영된 상기 제 1 스트라이프 패턴 광과, 상기 제 2 스트라이프 패턴 광과, 상기 제 3 스트라이프 패턴 광을 각각 촬영하고, 상기 연산 장치는 상기 카메라에 의해 촬영한 상기 제 1 스트라이프 패턴 광의 화상, 상기 제 2 스트라이프 패턴 광의 화상 및 상기 제 3 스트라이프 패턴 광의 화상에 대해서 각각 위상 시프트법에 의한 휘도의 위상 해석을 행하고, 얻어진 위상 해석 결과에 의거하여 대상물의 높이를 산출한다.
본 구성에서는 대상물의 높이의 산출에 주기가 다른 3종류의 스트라이프 패턴 광을 사용한다. 분해능과 유효심도는 트레이드 오프의 관계에 있고, 제 1 주기(단주기)의 스트라이프 패턴 광에 의해, 유효심도는 얕아도, 분해능을 높게 할 수 있다. 그 때문에 대상물의 높이를 고정밀도로 산출할 수 있다. 또한 제 2 주기(중주기)와 제 3 주기(장주기)의 스트라이프 패턴 광에 의해, 분해능은 낮아도, 유효심도를 깊게 할 수 있다.
측정 장치의 일실시양태로서, 상기 연산 장치는 대상물의 높이의 산출 정밀도가 고정밀도인 경우, 상기 제 1 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상에 대한 휘도의 위상 해석으로부터 얻어진 제 1 위상값과, 상기 제 2 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상에 대한 휘도의 위상 해석으로부터 얻어진 제 2 위상값과, 상기 제 3 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상에 대한 휘도의 위상 해석으로부터 얻어진 제 3 위상값을 이용하여 대상물의 높이를 산출해도 좋다. 또한 대상물의 높이의 산출 정밀도가 저정밀도인 경우, 상기 제 2 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상에 대한 휘도의 위상 해석으로부터 얻어진 제 2 위상값과, 상기 제 3 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상에 대한 휘도의 위상 해석으로부터 얻어진 제 3 위상값을 이용하여 대상물의 높이를 산출해도 좋다.
본 구성에서는 제 1 위상값과 제 2 위상값과 제 3 위상값을 사용함으로써 대상물의 높이를 고정밀도(심도가 얕다)로 산출할 수 있다. 또한 제 2 위상값과 제 3 위상값을 사용함으로써 대상물의 높이를 저정밀도(심도가 깊다)로 산출할 수 있다.
측정 장치의 일실시양태로서, 상기 연산 장치는 대상물의 높이의 산출 정밀도가 고정밀도인 경우, 상기 제 2 위상값과 상기 제 3 위상값의 위상차를 참조해서 상기 제 1 위상값을 위상 접속하고, 위상 접속 후의 상기 제 1 위상값에 의거하여 대상물의 높이를 산출한다.
이 구성에서는 제 2 위상값과 제 3 위상값의 위상차에 의한 주기가 긴 위상변화를 참조해서 제 1 위상값을 위상 접속한다. 참조하는 위상이 장주기일수록, 높은 위상차수까지 특정할 수 있다. 따라서, 제 1 스트라이프 패턴 광의 유효심도를 초과하지 않는 범위에서, 고정밀도에 의한 높이의 산출에 대해서 산출 가능 범위를 넓힐 수 있다.
측정 장치의 일실시양태로서, 상기 연산 장치는 대상물의 높이의 산출 정밀도가 저정밀도인 경우, 상기 제 2 위상값 및 상기 제 3 위상값의 위상차를 참조해서 상기 제 2 위상값 또는 상기 제 3 위상값을 위상 접속하고, 위상 접속 후의 상기 제 2 위상값 또는 상기 제 3 위상값에 의거하여 대상물의 높이를 산출해도 좋다.
이 구성에서는 제 2 위상값과 제 3 위상값의 위상차에 의한 주기가 긴 위상변화를 참조해서 제 2 위상값 또는 제 3 위상값을 위상 접속한다. 참조하는 위상이 장주기일수록, 높은 위상차수까지 특정할 수 있다. 따라서, 제 2 스트라이프 패턴 광 또는 제 3 스트라이프 패턴 광의 유효심도를 초과하지 않는 범위에서, 저정밀도로 의한 높이의 산출에 대해서 산출 가능 범위를 넓힐 수 있다.
상기 제 1 주기를 T1, 상기 제 2 주기를 T2, 상기 제 3 주기를 T3으로 해서 2×T1≤T2, T2<T3<1.5×T2이어도 좋다.
이 구성에서는 제 2 주기에 대한 제 3 주기의 비율은 1∼1.5배이며, 제 2 위상값과 제 3 위상값의 위상차로부터 주기가 긴 위상변화를 얻을 수 있다. 그 때문에 위상 접속에 사용하는 참조용의 위상으로서 적합하다.
상기 연산 장치는 상기 제 2 주기의 스트라이프 패턴 광과 상기 제 3 주기의 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상의 해석 결과로부터, 대상물의 높이의 산출 정밀도를 고정밀도로 할지 저정밀도로 할지, 판단해도 좋다.
이 구성에서는 대상물에 투영한 스트라이프 패턴 광의 해석 결과를 이용해서 대상물의 높이의 산출 정밀도를 선택할 수 있다.
상기 연산 장치는 저정밀도를 선택하고, 상기 제 2 위상값 및 상기 제 3 위상값을 이용하여 대상물의 높이를 산출하고, 산출한 대상물의 높이가 높이 역치 이하인 경우, 다시 고정밀도를 선택하고, 상기 제 1 위상값, 상기 제 2 위상값 및 상기 제 3 위상값을 이용하여 대상물의 높이를 산출해도 좋다.
이 구성에서는 산출한 대상물의 높이가 높이 역치 이하인 경우(대상물이 핀트면에 가까운 범위에 있는 경우)는 높이를 고정밀도로 산출할 수 있다.
상기 연산 장치는 상기 제 2 위상값과 상기 제 3 위상값의 위상차를 이용하여 상기 제 2 위상값 또는 상기 제 3 위상값을 위상 접속하고, 위상 접속 후의 상기 제 2 위상값 또는 상기 제 3 위상값이 위상 역치 이하인 경우, 고정밀도를 선택하고, 상기 제 1 위상값, 상기 제 2 위상값 및 상기 제 3 위상값을 이용하여 대상물의 높이를 산출해도 좋다.
위상 접속 후의 상기 제 2 위상값 또는 상기 제 3 위상값이 위상 역치보다 클 경우, 저정밀도를 선택하고, 상기 제 2 위상값 및 상기 제 3 위상값을 이용하여 대상물의 높이를 산출해도 좋다.
이 구성에서는 제 2 위상값 또는 제 3 위상값이 위상 역치 이하인 경우(대상물이 핀트면에 가까운 범위에 있을 경우), 높이를 고정밀도로 산출할 수 있다. 또한 제 2 위상값 또는 제 3 위상값이 위상 역치보다 클 경우(대상물이 핀트면으로부터 떨어져 있는 경우), 높이를 저정밀도로 산출할 수 있다.
상기 연산 장치는 상기 해석 처리에 있어서, 위상 해석에 추가해서, 상기 카메라에 의해 촬영한 상기 제 1 스트라이프 패턴 광의 화상, 상기 제 2 스트라이프 패턴 광의 화상 및 상기 제 3 스트라이프 패턴 광의 화상에 대해서 휘도의 파워를 해석하고, 상기 제 1 주기의 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상의 휘도의 파워가 휘도 역치 이상인 경우, 상기 산출 처리에 있어서, 상기 고정밀도 산출 처리를 실행해도 좋다.
이 구성에서는 제 1 주기의 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상의 휘도의 파워가 역치를 초과하는 범위(제 1 주기의 스트라이프 패턴에 대해서 위상 해석을 행하기 위해서 필요한 콘트래스트가 얻어지는 범위)에서는 대상물의 높이를 고정밀도로 산출할 수 있다.
상기 연산 장치는 상기 제 1 주기의 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상의 휘도의 파워가 휘도 역치 미만인 경우, 상기 제 2 주기의 스트라이프 패턴 광과 상기 제 3 주기의 스트라이프 패턴 광을 촬영한 2개의 화상의 휘도의 파워를 휘도 역치와 비교해서 상기 2개의 화상의 휘도의 파워가 휘도 역치 이상인 경우, 상기 산출 처리에 있어서, 상기 저정밀도 산출 처리를 실행해도 좋다.
이 구성에서는 제 2 주기 또는 제 3 주기의 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상의 휘도의 파워가 역치를 초과하는 범위(제 2 주기, 제 3 주기의 스트라이프 패턴에 대해서 위상 해석을 행하기 위해서 필요한 콘트래스트가 얻어지는 범위)에서는 대상물의 높이를 저정밀도로 산출할 수 있다.
측정 장치는 프린트 기판에 전자부품을 탑재하는 표면 실장기에 사용할 수 있다. 또한 프린트 기판의 검사 장치에 사용할 수 있다. 또한 다른 용도, 장치에도 사용할 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 기술에 의하면, 위상 시프트법을 사용한 대상물의 높이 측정 장치에 있어서, 주기가 다른 3종류의 스트라이프 패턴 광을 사용함으로써, 고정밀도 또한 고심도의 측정을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 측정 장치의 블록도
도 2는 스트라이프 패턴을 나타내는 도면
도 3은 화상을 나타내는 도면
도 4는 휘도와 시프트량의 관계를 나타내는 도면
도 5는 휘도와 위상의 관계를 나타내는 도면
도 6은 위상 접속법의 설명도
도 7은 분해능과 유효심도의 관계를 나타내는 도면
도 8은 파(波)와 위상값을 나타내는 도면
도 9는 산출 시퀸스를 나타내는 도면
도 10은 표면 실장기의 평면도
도 11은 헤드 유닛의 지지구조를 나타내는 도면
도 12는 산출 시퀸스를 나타내는 도면
도 13은 산출 시퀸스를 나타내는 도면
도 14는 검사 장치의 정면도
<실시형태 1>
1.측정 장치(1)의 설명
도 1에 나타내듯이, 측정 장치(1)는 프로젝터(2)와, 카메라(3)와, 데이터 처리 장치(4)를 구비한다.
측정 장치(1)는 대상물(M)에 대해서 측정을 행한다. 측정 장치(1)는 프로젝터(2)가 대상물(M)의 상방에 있고, 대상물(M)에 대해서 검출광을 비스듬하게 사앙으로부터 투영할 수 있도록 배치된다. 검출광은 도 2에 나타내듯이, 명도가 주기적으로 변화하는 스트라이프 패턴 광(L)이다. 스트라이프 패턴 광(L)은 일례로서, 명도가 정현파형상으로 변화되는 정현파 패턴 광이다. 도 2의 「정현파」는 스트라이프 패턴 광(L)의 명도의 변화를 나타내고 있다.
카메라(3)는 대상물(M)의 상방에 있고, 촬상면을 아래를 향한 상태로 배치되어 있다. 카메라(3)는 대상물(M)에 투영된 스트라이프 패턴 광(L)을 촬영한다.
데이터 처리 장치(4)는 화상 처리부(5)와, 메모리(6)와, 연산 장치(7)를 구비한다. 화상 처리부(5)는 카메라(3)로부터 화상(G)의 데이터가 입력된다. 화상 처리부(5)는 화상(G)의 데이터를 데이터 처리하고, 각 화소(Ps)의 휘도(I)를 연산한다(도 3 참조).
연산 장치(7)는 화상 처리부(5)로부터 입력되는 화소(Ps)의 휘도(I)의 데이터로부터 휘도(I)의 위상값(φ)을 구하고, 구한 위상값(φ)에 의거하여 대상물(M)의 높이(H)를 산출한다. 높이(H)는 기준면(F)으로부터의 Z방향의 거리이다. 연산 장치(7)는 위상값(φ)의 연산에 위상 시프트법을 사용한다.
2.위상 시프트법의 측정 원리
위상 시프트법은 대상물(M)에 대한 스트라이프 패턴 광(L)의 투영과 촬영을 스트라이프 패턴 광(L)의 위상을 복수회 시프트해서 행하고, 얻어진 각 화상(G)의 휘도(I)로부터 위상값(φ)을 추정하는 방법이다.
스트라이프 패턴 광(L)을 촬영한 화상(G)의 화소(Ps)의 휘도(I)(x, y)는 수 1식으로 나타낼 수 있다. 단, 스트라이프 패턴 광은 정현파이며, x, y는 화소(Ps)의 위치(좌표)이다.
[수 1]
Figure pct00001
또한, 수 1에 있어서, a는 휘도진폭, φ는 스트라이프의 위상값, b는 배경휘도이다.
스트라이프 패턴 광(L)의 시프트량(α)을 0, π/2, π, (3/2)π로 변화시킨 경우, 위상을 각각 시프트한 각 스트라이프 패턴 광(L)의 화소(Ps)의 휘도(I0∼I3)는 이하의 수 2식으로 나타낼 수 있다. 또한, 스트라이프 패턴 광(L)을 시프트 하는 방향은 파의 반복 방향, 즉, 도 2의 경우, X방향이다.
[수 2]
Figure pct00002
수식 2로부터, 측정 대상의 스트라이프 패턴 광(α=0)의 휘도(I0)의 위상값(φ)은 이하의 수 3식으로 나타낼 수 있다. 또한 휘도(I0)의 파워(P)는 이하의 수식 4로 나타낼 수 있다(도 4, 5를 참조).
[수 3]
Figure pct00003
[수 4]
Figure pct00004
휘도(I0)의 위상값(φ)은 대상물(M)의 높이(H)와 상관성이 있는 점에서, 화소(Ps)의 위상값(φ)을 추정함으로써 대상물(M)의 높이(H)(φ)를 추정할 수 있다. 예를 들면 위상값(φ)과 대상물(M)의 높이(H)의 데이터를 미리 실험적으로 구하고, 참조 테이브를 작성하고, 메모리(6)에 저장한다. 참조 데이블을 사용해서 대상물(M)의 높이(H)(φ)를 구할 수 있다.
또한, 상기에서는 시프트량(α)을 0, π/2, π, (3/2)π로 변화시켰지만, 위상값(φ)의 추정은 적어도 다른 3위상이면 좋고, 시프트량(α)은 0, 2π/3, 4π/3이어도 좋다.
3.위상 접속
위상값(φ)이 -π로부터 π의 범위에서 값을 취할 경우, H(φ)의 값은 H(-π)로부터 H(π)의 범위로 제한된다. 높이(H)의 산출 가능 범위를 넓히는 방법의 하나로 위상 접속법이 있다. 위상 접속법은 참조용의 위상을 이용하여 위상값(φ)의 위상차수(k)를 특정하는 방법이다.
도 6은 계측용의 스트라이프 패턴 광으로서 고주파의 스트라이프인 주기(T1)의 광을 사용하고, 참조용의 스트라이프 패턴 광으로서 저주파의 스트라이프인 주기(T2)(T1<T2)의 광을 사용해서 위상 접속을 행한 경우를 나타내고 있다. φa는 계측용 스트라이프 패턴 광(T1)의 위상값, φb는 참조용 스트라이프 패턴 광(T2)의 위상값이다.
도 6의 예에서는 참조용의 위상값(φb)과 대응하는 것은 5주기째의 위상값(φa)인 점에서, 위상값(φa)의 위상차수(k)는 「5」이다.
[수 5]
Figure pct00005
상기한 바와 같이, 참조용의 위상을 사용함으로써 위상값(φ)의 위상차수(k)를 특정하고, 위상값(φa)을 -π로부터 π의 범위보다 확대할 수 있다. 그 때문에 H(φ)의 산출 가능 범위를 확대할 수 있다.
4.분해능과 유효심도
도 7은 위상 시프트법에 의한 높이 산출에 대해서 분해능과 유효심도의 관계를 나타낸다. 분해능은 산출 가능한 최소 피치이다. 유효심도(D)는 유효한 콘트래스트 화상(G)이 얻어지는 Z방향의 범위(기준면(F)으로부터의 거리)이다. 기준면(F)은 카메라(3)의 초점이 일치하는 면(핀트면)이다. Z방향은 높이 방향(도 1 상하 방향)이다.
E는 분해능과 유효심도의 관계를 나타내는 특성 곡선이다. Ea는 주기(Ta)의 스트라이프 패턴 광의 특성 곡선, Eb는 주기(Tb)의 스트라이프 패턴 광의 특성 곡선, Ec는 주기(Tc)의 스트라이프 패턴 광의 특성 곡선이다. Da∼Dc는 각 유효심도이다. 또한, 주기의 대소관계는 Ta<Tb<Tc이다.
분해능은 주기(T)가 짧을수록 높고, 유효심도(D)는 주기(T)가 길수록 넓다. 분해능과 유효심도는 트레이드 오프의 관계가 있는 점에서 양립시키는 것이 과제로 되어 있다.
측정 장치(1)는 프로젝터(2)로부터 대상물(M)에 대해서 주기(T)가 다른 3개의 스트라이프 패턴 광(L1∼L3)을 투영한다(도 8 참조).
단주기의 스트라이프 패턴 광(L1)에 의해, 유효심도(D)는 얕아도 분해능이 높고, 높이(H)를 고정밀도로 산출할 수 있다. 또한 중주기와 장주기의 스트라이프 패턴 광(L2, L3)에 의해, 분해능은 낮고 저정밀도이어도 유효심도(D)를 깊게 할 수 있다. 그 때문에 고정밀도 또한 고심도의 측정을 행할 수 있고, 높이(H)의 산출 정밀도와 유효심도를 양립시킬 수 있다.
이하, 대상물(M)의 높이 산출 방법을 도 9를 참조해서 상세하게 설명한다.
도 9에 나타내는 산출 시퀸스는 S10, S20, S30, S40, S90의 5개의 스텝으로 구성되어 있다.
S10에서는 촬영 처리가 실행된다. 구체적으로는 프로젝터(2)로부터 스트라이프 패턴 광(L)을 대상물(M)에 투영하고, 대상물(M)에 투영한 스트라이프 패턴 광(L)을 카메라(3)로 촬영하는 처리가 실행된다. 스트라이프 패턴 광은 L1∼L3의 3종이 있고, 스트라이프 패턴 광을 순서대로 스위칭하면서 촬영이 행해진다.
또한, 측정 장치(1)는 휘도(I)의 위상연산에 위상 시프트법을 사용한다. 그 때문에 각 스트라이프 패턴(L1∼L3)에 대해서 시프트량(α)=π/2로서 위상을 이동시켜서 4회의 촬영이 행해진다.
도 8에 나타내듯이, 3종의 스트라이프 패턴 광(L1∼L3)은 주기(T1∼T3)가 상이하다. 주기(T)의 대소관계는 T1<T2<T3이며, 제 1 스트라이프 패턴 광(L1)의 제 1 주기(T1)가 가장 짧다. 제 2 스트라이프 패턴 광(L2)의 제 2 주기(T2)와 제 3 스트라이프 패턴 광(L3)의 제 3 주기(T3)의 차는 얼마 안되며, 2개의 스트라이프 패턴 광(L2, L3)을 합성함으로써 장주기의 스트라이프 패턴 광(L23)을 생성할 수 있고, 또한, 파장(λ)의 대소관계는 λ1<λ2<λ3이다.
S20에서는 화상 처리부(5) 및 연산 장치(7)에 의해, 촬영한 화상(G)의 해석 처리가 행해진다. 구체적으로는 화상 처리부(5)에서, 촬영한 화상(G)으로부터 1화소(Ps)를 추출하고, 휘도값(I)이 연산된다. 그리고, 연산 장치(7)에서, 휘도(I)의 위상값(φ)이 위상 시프트법을 이용하여 추정된다.
S30에서는 연산 장치(7)에 의해, 전체 화상(G)에 대해서 위상값(φ)의 연산이 완료되었는지 판단된다. S10에서 촬영한 화상(G) 중, 미해석의 화상(G)이 있으면, S10으로 돌아가고, 나머지의 화상(G)으로부터 같은 위치의 화소(Ps)를 추출해서 화상(G)의 해석이 행해진다.
S20의 처리가 반복됨으로써, S10에서 촬영한 각 스트라이프 패턴 광(L1∼L3)의 각 화상(G)에 대해서 동일 위치의 화소(Ps)를 대상으로, 3개의 위상값(φ1∼φ3)이 연산된다.
제 1 위상값(φ1)은 제 1 스트라이프 패턴 광(L1)의 휘도(I)의 위상값이다. 제 2 위상값(φ2)은 제 2 스트라이프 패턴 광(L2)의 휘도(I)의 위상값이다. 제 3 위상값(φ3)은 제 3 스트라이프 패턴 광(L3)의 휘도(I)의 위상값이다.
전체 화상(G)에 대해서 해석 처리가 종료되면 S30에서 YES 판정되고, S40으로 이행한다.
S40에서는 연산 장치(7)에 의해, 산출 처리가 실행된다. 산출 처리는 S20에서 행한 위상 해석 결과에 의거하여 대상물(M)의 높이(H)를 산출하는 처리이다. 산출 처리는 S41∼S45의 5개의 스텝을 포함한다.
S41에서는 연산 장치(7)에 의해, 3개의 위상값(φ1∼φ3) 중 제 2 위상값(φ2)과 제 3 위상값(φ3)을 사용해서 제 2 위상값(φ2)을 위상 접속하는 처리가 실행된다.
구체적으로는 도 8에 나타내듯이, 제 2 위상값(φ2)과 제 3 위상값(φ3)으로부터 위상차(Δ)를 먼저 구한다. 위상차(Δ)=φ2-φ3이다.
그리고, 연산한 위상차(Δ)를 참조해서 제 2 위상값(φ2)을 위상 접속한다. 2개의 주기(T2, T3)의 차가 작을수록, 얻어지는 주기(T)는 길기 때문에, 제 2 위상값(φ2)의 위상차수(k)를 고차수까지 구하는 것이 가능하다. 그 때문에 높이(H)(φ)의 산출 가능 범위를 넓힐 수 있다.
주기(T)가 다른 2개의 파의 합성파는 단일파보다 파형의 붕괴가 없고, 정밀도가 높은 정현파가 얻어지므로, 측정 정밀도가 높다는 메리트가 있다.
다음에 S42에서는 연산 장치(7)에 의해, 저정밀도 산출 처리가 실행된다. 구체적으로는 위상 접속 후의 제 2 위상값(φ'2)에 의거하여 대상물(M)의 높이(H2)(φ)를 산출하는 처리가 실행된다. 그리고, 대상물(M)의 높이(H2)(φ)는 산출 결과로서 메모리(6)에 기억된다. H2(φ)는 제 1 위상값(φ1)에 비해서 분해능이 낮은 제 2 위상값(φ2)에 의거하여 산출되므로, H2(φ)의 산출 정밀도는 H1(φ)의 산출 정밀도보다 저정밀도이다.
다음에 S43에서는 연산 장치(7)에 의해, 대상물(M)의 높이(H2)(φ)를 높이 역치(Ho)와 비교하는 처리가 행해진다. 높이 역치(Ho)는 대상물(M)이 제 1 스트라이프 패턴 광(L1)의 유효심도(D1) 내에 포함되어 있는지의 여부의 판단용이다. 도 1에서, 「E」는 유효심도 외를 나타내고 있다.
대상물(M)의 높이(H2)(φ)가 높이 역치(Ho) 이하인 경우(유효심도 내의 경우), S44로 이행한다. S44에서는 연산 장치(7)에 의해, S41에서 위상 접속을 한 제 2 위상값(φ'2)을 사용해서 제 1 위상값(φ1)을 위상 접속하는 처리가 실행된다. 그 후에 S45로 이행한다.
S45에서는 연산 장치(7)에 의해, 고정밀도 산출 처리가 실행된다. 구체적으로는 위상 접속 후의 제 1 위상값(φ'1)에 의거하여 대상물(M)의 높이(H1)(φ)를 산출하는 처리가 실행된다.
S45의 고정밀도 산출 처리가 실행된 경우, 메모리(6)에 기억된 추정 결과는 S42에서 산출한 H2(φ)로부터 S45에서 산출한 높이(H1)(φ)에 덮어 쓰여진다. 덮어쓰기는 고쳐 쓰는 의미이다. H1(φ)은 제 2 위상값(φ2) 및 제 3 위상값(φ3)에 비해서 분해능이 높은 제 1 위상값(φ1)에 의거하여 산출되므로, H1(φ)의 산출 정밀도는 H2(φ)의 산출 정밀도보다 고정밀도이다.
한편, 대상물(M)의 높이(H2)(φ)가 높이 역치(Ho)보다 큰 경우(유효심도 외의 경우), S44, S45의 처리는 실행되지 않고, S42에서 산출한 값이 산출 결과로서 남겨진다.
S90에서는 연산 장치(7)에 의해, 전체 화소(Ps)에 대해서 해석이 종료되었는지 판정하는 처리가 행해진다. 해석이 종료되지 않은 화소(Ps)가 있으면, S20으로 이행하고, 다음 화소(Ps)를 추출해서 해석 처리가 실행된다.
이러한 처리가 각 화소(Ps)에 대해서 행해지고, 대상물(M)에 대해서 각 대상점의 높이(H)(φ)가 산출된다. 그리고, 전체 대상점(전체 화소(Ps))에 대해서 연산이 완료되면, S90에서 YES 판정되고, 일련의 처리는 종료된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 산출 처리(S40)는 고정밀도 산출 처리(S45)와 저정밀도 산출 처리(S42)를 포함하고 있다. 핀트면(F)에 가까운 일부의 범위(심도가 얕은 범위)에서는 고정밀도 산출 처리(S35)를 실행함으로써 고정밀도의 높이(H1)(φ)가 얻어진다. 또한 핀트면(F)으로부터 떨어진 범위(심도가 깊은 범위)에서도 저정밀도 산출 처리(S42)의 산출 결과를 사용함으로써 저정밀도의 높이(H2)(φ)가 얻어진다. 이상에 의해, 핀트면(F)으로부터 떨어진 범위(심도가 깊은 범위)에 포함되는 대상물(M)의 높이(H)(φ)의 산출을 가능하게 하면서, 핀트면(F)에 가까운 일부의 범위(심도가 얕은 범위)에서는 대상물의 높이(H)(φ)를 고정밀도로 산출할 수 있다.
또한 S44에서 제 1 위상값(φ1)의 위상 접속을 행한다. 그 때문에 제 1 스트라이프 패턴 광(L1)의 유효심도(D1)의 범위 내에 있어서, H1(φ)의 산출 가능 범위를 확대할 수 있다.
또한 S41에서 제 2 위상값(φ2)의 위상 접속을 행한다. 그 때문에 제 2 스트라이프 패턴 광(L2)의 유효심도(D2)의 범위 내에 있어서, H2(φ)의 산출 가능 범위를 확대할 수 있다.
도 10은 측정 장치(1)를 구비한 표면 실장기(11)의 평면도이다. 표면 실장기(11)는 측정 장치(1)와, 기대(31)와, 반송 컨베이어(32)와, 헤드 유닛(33)과, 구동부(34)와, 피더(35)를 구비한다. 반송 컨베이어(32)는 작업 대상의 프린트 기판(W)을 기대(31) 상에 두고 X 방향으로 반송한다.
구동부(34)는 헤드 유닛(33)을 기대(31) 상에 두고, 평면 방향(XY 방향)으로 이동시키는 장치이다.
구동부(34)로서는 모터를 구동원으로 하는 2축이나 3축의 볼 나사 기구 등을 예시할 수 있다. 피더(35)는 프린트 기판(W)에 실장하는 전자부품(B)을 공급하는 장치이다.
도 11에 나타내듯이, 헤드 유닛(33)은 지지 부재(38)에 대해서 슬라이드 가능하게 지지되어 있고, 복수개의 실장 헤드(40)를 구비하고 있다.
실장 헤드(40)는 헤드 유닛(33)에 대해서 승강 조작 가능하게 지지되어 있다. 실장 헤드(40)는 전자부품(B)을 부압에 의한 흡착 유지할 수 있다.
헤드 유닛(33) 및 실장 헤드(40)는 피더(35)로부터 공급되는 전자부품(B)을 기대 중앙의 작업 위치에서 프린트 기판(W)에 실장하는 기능을 한다.
측정 장치(1)는 도 11에 나타내듯이, 헤드 유닛(33)에 탑재되어 있다. 측정 장치(1)는 촬영면을 아래로 향하고 있고, 프린트 기판(W)을 촬영한다. 측정 장치(1)는 얻어진 화상(G)으로부터 프린트 기판(W)의 각 점의 높이나, 프린트 기판(W) 상에 탑재된 전자부품(E)의 높이를 측정한다.
측정 결과로부터, 프린트 기판(W)의 휘어짐의 유무나 전자부품(E)의 탑재 상태의 양부 등, 프린트 기판(W)의 상태를 검사할 수 있다. 이렇게, 측정 장치(1)는 프린트 기판(W)의 검사용으로서 사용할 수 있다.
<실시형태 2>
도 12는 산출 시퀸스의 플로우차트도이다. 실시형태 2의 산출 시퀸스는 S10, S20, S30, S50, S90의 5개의 스텝으로 구성되어 있고, 실시형태 1의 산출 시퀸스에 대해서 S50의 산출 처리가 다르다.
S10∼S30에서는 실시형태 1의 경우와 마찬가지로, 프로젝터(2)로부터 3종류의 스트라이프 패턴 광(L1∼L3)을 대상물(M)에 투영하고, 카메라(3)로 촬영하는 처리가 실행된다. 그 후에 각 스트라이프 패턴 광(L1∼L3)의 화상(G)으로부터 동일 화소(Ps)를 추출하고, 각 화소(Ps)의 휘도(I)의 위상값(φ1∼φ3)을 해석하는 처리가 행해진다. 그리고, 해석 처리가 종료되면, S50으로 이행해서 산출 처리가 행해진다.
산출 처리는 S51∼S55의 5개의 스텝으로 구성되어 있다.
S51에서는 연산 장치(7)는 3개의 위상값(φ1∼φ3) 중 제 2 위상값(φ2)과 제 3 위상값(φ3)을 사용해서 제 2 위상값(φ2)을 위상 접속한다.
S52에서는 연산 장치(7)는 제 2 위상값(φ2)의 위상차수(k)를 차수역치(ko)와 비교해서 위상차수(k)가 차수역치(ko) 이하인지 판단한다. 차수역치(ko)는 대상물(M)이 제 1 스트라이프 패턴 광(L1)의 유효심도(D1) 내에 포함되어 있는지의 여부의 판단용이며, 높이의 역치(Ho)를 위상차수로 환산한 값이다.
위상차수(k)가 차수역치(ko) 이하인 경우(S52:YES), S53으로 이행한다. S53에서는 연산 장치(7)는 S51에서 위상 접속을 한 제 2 위상값(φ2)을 사용해서 제 1 위상값(φ1)을 위상 접속한다. 그 후에 S54로 이행한다.
S54로 이행하면, 연산 장치(7)는 고정밀도 산출 처리를 행한다. 고정밀도 산출 처리는 위상 접속 후의 제 1 위상값(φ'1)에 의거하여 대상물(M)의 높이(H1)(φ)를 산출하는 처리이다.
한편, 위상차수(k)가 역치(ko)보다 큰 경우(S52:NO), S55로 이행한다. S55로 이행하면, 연산 장치(7)는 저정밀도 산출 처리를 실행한다. 저정밀도 산출 처리는 S51에서 위상 접속한 제 2 위상값(φ'2)에 의거하여 대상물(M)의 높이(H2)(φ)를 산출하는 처리이다.
그 후에 S90에서는 전체 화소(Ps)에 대해서 해석이 종료되었는지 판정하는 처리가 행해진다. 해석이 종료되지 않은 화소(Ps)가 있으면, S20으로 이행하고, 다음 화소(Ps)를 추출해서 위상을 해석하는 처리가 실행된다.
이러한 처리가 각 화소(Ps)에 대해서 행해지고, 전체 대상점의 높이(H)(φ)가 추정되면, S90에서 YES 판정되고, 일련의 처리는 종료된다.
실시형태 2의 산출 처리(S50)는 실시형태 1과 마찬가지로, 고정밀도 산출 처리(S54)와 저정밀도 산출 처리(S55)를 포함하고 있다. 핀트면(F)에 가까운 일부의 범위(심도가 얕은 범위)에서는 고정밀도 산출 처리(S54)를 실행함으로써 고정밀의 높이(H1)(φ)가 얻어진다. 또한 핀트면(F)으로부터 떨어진 범위(심도가 깊은 범위)에서도 저정밀도 산출 처리(S5)를 실행함으로써 저정밀도의 높이(H2)(φ)가 얻어진다. 이상에 의해, 핀트면(F)으로부터 떨어진 범위(심도가 깊은 범위)에 포함되는 대상물(M)의 높이(H)(φ)의 산출을 가능하게 하면서, 핀트면(F)에 가까운 일부의 범위(심도가 얕은 범위)에서는 대상물의 높이(H)(φ)를 고정밀도로 산출할 수 있다.
또한, 실시형태 2에서는 S52에서 제 2 위상값(φ2)의 위상차수(k)를 차수역치(ko)와 비교함으로써, 고정밀도 산출 처리(S54)와 저정밀도 산출 처리(S55)의 어느 것을 실행하는 것인지 판단했다. 이것 이외에도 위상 접속 후의 제 2 위상값(φ'2)을 위상 역치(φo)와 비교해서 판단해도 좋다. 위상 역치(φo)는 높이 역치(Ho)에 대응하는 위상값이다.
판단에 제 2 위상값(φ2)을 사용한 경우, 정밀도가 높은 판단을 할 수 있으면 메리트가 있다. 또한 위상차수(k)를 사용한 경우, 차수는 정수이기 때문에 비교가 용이하며, 계산 부담이 작다고 하는 메리트가 있다.
<실시형태 3>
도 13은 측정 시퀸스의 플로우차트도이다. 실시형태 3의 산출 시퀸스는 S10, S25, S30, S60, S90의 5개의 스텝으로 구성되어 있고, 실시형태 1의 산출 시퀸스에 대해서 S25, S60의 산출 처리가 다르다.
S10에서는 실시형태 1의 경우와 마찬가지로, 프로젝터(2)로부터 3종류의 스트라이프 패턴 광(L1∼L3)을 대상물(M)에 투영하고, 카메라(3)로 촬영하는 처리가 실행된다. 그 후에 S25로 이행해서 해석 처리가 실행되는 해석 처리에서는 S10에서 촬영한 각 스트라이프 패턴 광(L1∼L3)의 화상(G)에 대해서 휘도(I)의 위상값(φ)의 해석에 추가해서, 휘도(I)의 파워(P)가 해석된다. 파워(P)는 「수식4」로부터 구할 수 있다.
이하, 제 1 스트라이프 패턴 광(L1)의 휘도(I)의 파워를 P1로 한다. 또한 제 2 스트라이프 패턴 광(L2)의 휘도(I)의 파워와, 제 3 스트라이프 패턴 광(L3)의 휘도(I)의 파워를 각각 P2, P3으로 한다. 그리고, 해석 처리가 종료되면, S60으로 이행해서 산출 처리가 행해진다.
S60의 산출 처리는 S61∼S67의 7개의 스텝으로 구성되어 있다. S61에서는 연산 장치(7)에 의해, 3개의 위상값(φ1∼φ3) 중 제 2 위상값(φ2)과 제 3 위상값(φ3)을 사용해서 위상값(φ2)을 위상 접속하는 처리가 실행된다.
S62에서는 연산 장치(7)에 의해, 파워(P1)를 휘도 역치(Po)와 비교해서 파워(P1)가 휘도 역치(Po) 이상인지 판단한다. 휘도 역치(Po)는 측정 정밀도를 유지하기 위해서 필요한 파워의 하한값이다.
파워(P1)가 휘도 역치(Po) 이상인 경우, S63으로 이행한다. S63으로 이행하면, 연산 장치(7)는 S61에서 위상 접속을 한 제 2 위상값(φ'2)을 사용해서 제 1 위상값(φ1)을 위상 접속한다. 그 후에 S64로 이행한다.
S64로 이행하면, 연산 장치(7)는 고정밀도 산출 처리를 실행한다. 고정밀도 산출 처리는 위상 접속 후의 제 1 위상값(φ'1)에 의거하여 대상물(M)의 높이(H1)(φ)를 산출하는 처리이다.
한편, 파워(P1)가 휘도 역치(Po)보다 작은 경우(S62:NO), S65로 이행한다. S65로 이행하면, 연산 장치(7)는 파워(P2), 파워(P3)를 휘도 역치(Po)와 비교해서 파워(P2) 및 파워(P3)가 휘도 역치(Po) 이상인지 판단한다.
파워(P2)와 파워(P3)가 휘도 역치(Po) 이상인 경우(S65:YES ), S66으로 이행한다. S66으로 이행하면, 연산 장치(7)는 저정밀도 산출 처리를 실행한다. 저정밀도 산출 처리는 위상 접속 후의 제 2 위상값(φ'2)에 의거하여 대상물(M)의 높이(H2)(φ)를 산출하는 처리이다.
파워(P2), 파워(P3) 중 적어도 어느 한쪽이 휘도 역치(Po) 미만인 경우(S65:NO), S67로 이행하고, 그 화소(Ps)를 무효화소(Ps)로서 처리한다.
그 후에 S90에서는 전체 화소(Ps)에 대해서 해석이 종료되었는지 판정하는 처리가 행해진다. 해석이 종료되지 않은 화소(Ps)가 있으면, S20으로 이행하고, 다음 화소(Ps)를 추출해서 위상값(φ)과 파워(P)를 해석하는 처리가 실행된다.
이러한 처리가 각 화소(Ps)에 대해서 행해지고, 전체 대상점의 높이(H)(φ)가 추정되면, S90에서 YES 판정되고, 일련의 처리는 종료된다.
실시형태 3의 산출 처리(S60)는 실시형태 1과 마찬가지로, 고정밀도 산출 처리(S64)와 저정밀도 산출 처리(S66)를 포함하고 있다. 핀트면(F)에 가까운 일부의 범위(심도가 얕은 범위)에서는 고정밀도 산출 처리(S64)를 실행함으로써 고정밀도의 높이(H1)(φ)가 얻어진다. 또한 핀트면(F)으로부터 떨어진 범위(심도가 깊은 범위)에서도, 저정밀도 산출 처리(S64)를 실행함으로써 저정밀도의 높이(H2)(φ)가 얻어진다. 이상에 의해, 핀트면(F)으로부터 떨어진 범위(심도가 깊은 범위)에 포함되는 대상물(M)의 높이(H)(φ)의 산출을 가능하게 하면서, 핀트면(F)에 가까운 일부의 범위(심도가 얕은 범위)에서는 대상물의 높이(H)(φ)를 고정밀도로 산출할 수 있다.
이상, 실시형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 이들은 예시에 지나지 않고, 청구범위를 한정하는 것은 아니다. 청구범위에 기재된 기술에는 이상으로 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다.
(1)실시형태 1에서는 측정 장치(1)를 표면 실장기(11)에 사용한 예를 나타냈다. 측정 장치(1)는 검사 장치(100)에 사용해도 좋다. 검사 장치(100)는 프린트 기판의 제조라인에 사용해도 좋다. 검사 장치(100)는 도 14에 나타내듯이, 기대(31)와, 헤드 유닛(33)과, 헤드 유닛(33)을 기대(31) 상에서 2축 방향(XY 방향)으로 이동시키는 구동 장치(34)를 구비한 구성이어도 좋다. 측정 장치(1)는 헤드 유닛(33)에 탑재해도 좋다. 헤드 유닛(33)에 탑재한 측정 장치(1)로 프린트 기판(W)을 촬영하고, 프린트 기판(W)에 탑재된 전자부품(B)의 높이를 검사해도 좋다. 또한 프린트 기판(W)의 각 부의 높이를 측정하고, 기판(W)의 휘어짐 등을 검사해도 좋다. 또한 측정 장치(1)는 반드시 표면 실장기(11)나 검사 장치(100)의 일부일 필요는 없고, 단독으로 사용해도 좋다.
(2)실시형태 1에서는 스트라이프 패턴 광의 일례로서, 정현파를 예시했지만, 명도가 주기적으로 변화하는 스트라이프 형상의 광이면, 반드시 정현파일 필요는 없다. 예를 들면 톱날파이어도 좋다.
(3)실시형태 1∼3에서는 제 2 위상값(φ2)과 제 3 위상값(φ3)의 위상차(Δ)로부터 제 2 위상값(φ2)을 위상 접속했다. 또한 위상 접속 후의 제 2 위상값(φ'2)으로부터 제 1 위상값(φ1)을 위상 접속했다. 그리고, 고정밀도 산출 처리에서 위상 접속 후의 제 1 위상값(φ'1)에 의거하여 대상물(M)의 높이(H1)(φ)를 추정했다. 고정밀도 산출 처리는 3개의 위상값(φ1∼φ3)을 사용해서 대상물(M)의 높이(H1)(φ)를 추정하는 것이면, 어느 방법이어도 좋다.
(4)실시형태 1∼3에서는 제 2 위상값(φ2)과 제 3 위상값(φ3)의 위상차(Δ)로부터 제 2 위상값(φ2)을 위상 접속했다. 그리고, 저정밀도 산출 처리에서 위상 접속 후의 제 2 위상값(φ'2)에 의거하여 대상물(M)의 높이(H2)(φ)를 추정했다. 저정밀도 산출 처리는 2개의 위상값(φ2, φ3)을 사용해서 대상물(M)의 높이(H2)(φ)를 추정하는 것이면, 어느 방법이어도 좋다.
(5)실시형태 1∼3에서는 제 2 위상값(φ2)과 제 3 위상값(φ3)의 위상차(Δ)로부터 제 2 위상값(φ2)을 위상 접속했다. 그리고, 저정밀도 산출 처리에서 위상 접속 후의 제 2 위상값(φ'2)에 의거하여 대상물(M)의 높이(H2)(φ)를 추정했다. 이것 이외에도 위상차(Δ)로부터 제 3 위상값(φ3)을 위상 접속해도 좋다. 그리고, 저정밀도 산출 처리에서 위상 접속 후의 제 3 위상값(φ'3)에 의거하여 대상물(M)의 높이(H3)(φ)를 추정해도 좋다. H3(φ)은 저분해능의 측정값이다.
1 측정 장치
2 프로젝터
3 카메라
5 화상 처리부
6 메모리
7 연산 장치
11 표면 실장기
100 검사 장치

Claims (12)

  1. 측정 장치로서,
    대상물에 명도가 주기적으로 변화하는 스트라이프 패턴 광을 투영하는 프로젝터와,
    대상물에 투영된 스트라이프 패턴 광을 촬영하는 카메라와,
    연산 장치를 구비하고,
    상기 프로젝터는 제 1 주기<제 2 주기<제 3 주기로서, 상기 제 1 주기를 갖는 제 1 스트라이프 패턴 광과, 상기 제 2 주기를 갖는 제 2 스트라이프 패턴 광과, 상기 제 3 주기를 갖는 제 3 스트라이프 패턴 광을 대상물에 각각 투영하고,
    상기 카메라는 대상물에 대해서 투영된 상기 제 1 스트라이프 패턴 광과, 상기 제 2 스트라이프 패턴 광과, 상기 제 3 스트라이프 패턴 광을 각각 촬영하고,
    상기 연산 장치는,
    상기 카메라에 의해 촬영한 상기 제 1 스트라이프 패턴 광의 화상, 상기 제 2 스트라이프 패턴 광의 화상 및 상기 제 3 스트라이프 패턴 광의 화상에 대해서 각각 위상 시프트법에 의한 휘도의 위상 해석을 행하고, 얻어진 위상 해석 결과에 의거하여 대상물의 높이를 산출하는 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산 장치는,
    대상물의 높이의 산출 정밀도가 고정밀도인 경우, 상기 제 1 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상에 대한 휘도의 위상 해석으로부터 얻어진 제 1 위상값과, 상기 제 2 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상에 대한 휘도의 위상 해석으로부터 얻어진 제 2 위상값과, 상기 제 3 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상에 대한 휘도의 위상 해석으로부터 얻어진 제 3 위상값을 이용하여 대상물의 높이를 산출하고,
    대상물의 높이의 산출 정밀도가 저정밀도인 경우, 상기 제 2 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상에 대한 휘도의 위상 해석으로부터 얻어진 제 2 위상값과, 상기 제 3 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상에 대한 휘도의 위상 해석으로부터 얻어진 제 3 위상값을 이용하여 대상물의 높이를 산출하는 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연산 장치는 대상물의 높이의 산출 정밀도가 고정밀도인 경우,
    상기 제 2 위상값과 상기 제 3 위상값의 위상차를 참조해서 상기 제 1 위상값을 위상 접속하고,
    위상 접속 후의 상기 제 1 위상값에 의거하여 대상물의 높이를 산출하는 측정 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 연산 장치는 대상물의 높이의 산출 정밀도가 저정밀도인 경우,
    상기 제 2 위상값 및 상기 제 3 위상값의 위상차를 참조해서 상기 제 2 위상값 또는 상기 제 3 위상값을 위상 접속하고,
    위상 접속 후의 상기 제 2 위상값 또는 상기 제 3 위상값에 의거하여 대상물의 높이를 산출하는 측정 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 주기를 T1, 상기 제 2 주기를 T2, 상기 제 3 주기를 T3으로 해서,
    2×T1≤T2, T2<T3<1.5×T2인 측정 장치.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연산 장치는 상기 제 2 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상과 상기 제 3 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상의 해석 결과로부터 대상물의 높이의 산출 정밀도를 고정밀도로 할지 저정밀도로 할지 판단하는 측정 장치.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연산 장치는,
    저정밀도를 선택하고, 상기 제 2 위상값 및 상기 제 3 위상값을 이용하여 대상물의 높이를 산출하고, 산출한 대상물의 높이가 높이 역치 이하인 경우,
    추가로 고정밀도를 선택하고, 상기 제 1 위상값, 상기 제 2 위상값 및 상기 제 3 위상값을 이용하여 대상물의 높이를 산출하는 측정 장치.
  8. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연산 장치는 상기 제 2 위상값과 상기 제 3 위상값의 위상차를 이용하여 상기 제 2 위상값 또는 상기 제 3 위상값을 위상 접속하고,
    위상 접속 후의 상기 제 2 위상값 또는 상기 제 3 위상값이 위상 역치 이하인 경우, 고정밀도를 선택하고, 상기 제 1 위상값, 상기 제 2 위상값 및 상기 제 3 위상값을 이용하여 대상물의 높이를 산출하고,
    위상 접속 후의 상기 제 2 위상값 또는 상기 제 3 위상값이 위상 역치보다 큰 경우, 저정밀도를 선택하고, 상기 제 2 위상값 및 상기 제 3 위상값을 이용하여 대상물의 높이를 산출하는 측정 장치.
  9. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연산 장치는, 상기 위상 해석에 추가해서, 상기 카메라에 의해 촬영한 상기 제 1 스트라이프 패턴 광의 화상, 상기 제 2 스트라이프 패턴 광의 화상 및 상기 제 3 스트라이프 패턴 광의 화상에 대해서 휘도의 파워를 해석하고,
    상기 제 1 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상의 휘도의 파워가 휘도 역치 이상인 경우, 고정밀도를 선택하고, 상기 제 1 위상값, 상기 제 2 위상값 및 상기 제 3 위상값을 이용하여 대상물의 높이를 산출하는 측정 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 연산 장치는 상기 제 1 스트라이프 패턴 광을 촬영한 화상의 휘도의 파워가 휘도 역치 미만인 경우, 상기 제 2 스트라이프 패턴 광과 상기 제 3 스트라이프 패턴 광을 촬영한 2개의 화상의 휘도의 파워를 휘도 역치와 비교해서 상기 2개의 화상의 휘도의 파워가 휘도 역치 이상인 경우,
    저정밀도를 선택하고, 상기 제 2 위상값 및 상기 제 3 위상값을 이용하여 대상물의 높이를 산출하는 측정 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 측정 장치를 구비한 표면 실장기.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 측정 장치를 구비한 검사 장치.
KR1020227023309A 2020-04-16 2020-04-16 측정 장치, 검사 장치, 표면 실장기 KR20220106839A (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/016720 WO2021210128A1 (ja) 2020-04-16 2020-04-16 測定装置、検査装置、表面実装機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220106839A true KR20220106839A (ko) 2022-07-29

Family

ID=78083576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227023309A KR20220106839A (ko) 2020-04-16 2020-04-16 측정 장치, 검사 장치, 표면 실장기

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7332792B2 (ko)
KR (1) KR20220106839A (ko)
CN (1) CN114930119A (ko)
DE (1) DE112020005971T5 (ko)
WO (1) WO2021210128A1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5780659B2 (ja) 2013-06-13 2015-09-16 ヤマハ発動機株式会社 ３次元形状測定装置
JP2018146476A (ja) 2017-03-08 2018-09-20 オムロン株式会社 相互反射検出装置、相互反射検出方法、およびプログラム

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005249684A (ja) * 2004-03-05 2005-09-15 Ym Systems Kk ３次元形状測定装置、３次元形状測定方法および３次元形状測定プログラム
JP4744610B2 (ja) * 2009-01-20 2011-08-10 シーケーディ株式会社 三次元計測装置
JP5478122B2 (ja) 2009-06-04 2014-04-23 ヤマハ発動機株式会社 位相シフト画像撮像装置、部品移載装置および位相シフト画像撮像方法
JP5709009B2 (ja) * 2011-11-17 2015-04-30 Ckd株式会社 三次元計測装置
KR101465996B1 (ko) * 2014-05-14 2014-11-27 주식회사 미르기술 선택적 큰 주기를 이용한 고속 3차원 형상 측정 방법
JP5957575B1 (ja) * 2015-06-12 2016-07-27 Ckd株式会社 三次元計測装置
KR101766468B1 (ko) * 2015-09-02 2017-08-09 주식회사 미르기술 트리플 주파수 패턴을 이용한 3차원 형상 측정 방법
JP2017125707A (ja) * 2016-01-12 2017-07-20 キヤノン株式会社 計測方法および計測装置
JP6894280B2 (ja) * 2017-04-10 2021-06-30 株式会社サキコーポレーション 検査方法及び検査装置
JP7172305B2 (ja) * 2018-09-03 2022-11-16 セイコーエプソン株式会社 三次元計測装置およびロボットシステム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5780659B2 (ja) 2013-06-13 2015-09-16 ヤマハ発動機株式会社 ３次元形状測定装置
JP2018146476A (ja) 2017-03-08 2018-09-20 オムロン株式会社 相互反射検出装置、相互反射検出方法、およびプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021210128A1 (ja) 2021-10-21
JP7332792B2 (ja) 2023-08-23
US20230080582A1 (en) 2023-03-16
DE112020005971T5 (de) 2022-09-15
JPWO2021210128A1 (ko) 2021-10-21
CN114930119A (zh) 2022-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101152842B1 (ko) 삼차원 계측 장치 및 기판 검사기
US10302422B2 (en) Measurement system, measurement method, robot control method, robot, robot system, and picking apparatus
JP5709009B2 (ja) 三次元計測装置
US9441959B2 (en) Calibration method and shape measuring apparatus
US20130278723A1 (en) Three-dimensional measurement system and three-dimensional measurement method
JP5385703B2 (ja) 検査装置、検査方法および検査プログラム
US10514253B2 (en) Three-dimensional measurement apparatus
JP2008185370A (ja) ３次元形状計測装置及び３次元形状計測方法
JP2009115612A (ja) ３次元形状計測装置及び３次元形状計測方法
EP2743636A1 (en) Three-dimensional shape measuring apparatus and control method thereof
KR20110046222A (ko) 다중 공간 주파수를 이용한 3차원 물체의 깊이 측정 방법 및 그 장치
JP6035031B2 (ja) 複数の格子を用いた三次元形状計測装置
JP2014228527A (ja) 画像測定装置
JP3921547B2 (ja) ラインセンサ及びライン状プロジェクタによる形状計測方法と装置
JP3536097B2 (ja) 周波数変調格子による格子投影形状計測方法及び装置
KR20220106839A (ko) 측정 장치, 검사 장치, 표면 실장기
KR100558325B1 (ko) 스테레오비전과 모아레를 이용한 3차원 검사 방법 및 장치
US12031810B2 (en) Measuring device, inspection device, and surface mounter
KR101465996B1 (ko) 선택적 큰 주기를 이용한 고속 3차원 형상 측정 방법
EP3070432B1 (en) Measurement apparatus
JP2009079934A (ja) 三次元計測方法
TWI445921B (zh) 三維量測方法
JP2016109580A (ja) 計測装置および計測方法
JP2018096872A (ja) 計測装置、計測方法、システム、および物品の製造方法
KR101981533B1 (ko) 3차원 형상 측정 시스템의 보정 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal