TW201713919A - 三維測量裝置 - Google Patents

Abstract

提供一種三維測量裝置，在進行利用移相法之三維測量時可維持必要的測量精度並謀求提升測量速度。 基板檢查裝置1係具備：對印刷基板2的表面從斜上方照射既定的光圖案之照明裝置4；拍攝印刷基板2上的被照射光圖案的部份之相機5；及實施基板檢查裝置1內之各種控制或影像處理、演算處理之控制裝置6。控制裝置6係針對含有滿足既定的判定條件的銲膏之檢查區域，利用4次拍攝方式取得影像資料且高精度地執行三維測量，另一方面，針對其以外之檢查區域，利用2次拍攝方式取得影像資料，藉以短時間執行三維測量。

Description

三維測量裝置

本發明係有關一種利用移相法進行三維測量之三維測量裝置。

一般，在印刷基板上構裝電子零件的情況，首先於印刷基板上所配設之既定的電極圖案上印刷銲膏。接著，藉該銲膏的黏性使電子零件暫時固定在印刷基板上。之後，前述印刷基板被導引到回銲爐，經過既定的回銲工程以進行銲接。近來，於被導引到回銲爐的前階段有必要檢查銲膏的印刷狀態，進行如此的檢查時有時使用三維測量裝置。

近年來，提案有使用光的所謂非接觸式的三維測量裝置，例如提案一種有關使用移相法的三維測量裝置之技術。

在使用該移相法的三維測量裝置中，透過由發出既定的光之光源與將來自該光源的光轉換成具有正弦波狀(條紋狀)的光強度分布之光圖案的格柵之組合所構成的照射手段，將光圖案照射於印刷基板(被測量物)。接著，將基板上的點使用配置在正上的拍攝手段作觀測。在拍攝手段方面，使用由透鏡及拍攝元件等構成之 CCD相機等。

在上述構成下，藉拍攝手段所拍攝的影像資料上的各畫素之光強度(輝度)I係依下式(U1)求得。

其中，f：增益，e：偏移量(offset)，：光圖案的相位。

此處，藉由移送或切換控制上述格柵，使光圖案的相位例如4階段(+0，+90°，+180°，+270°)地變化，取入具有與此等對應的強度分布I₀、I₁、I₂、I₃之影像資料，依據下述式(U2)刪除f(增益)和e(偏移量)，求出相位。

接著，使用此相位，依據三角測量原理求出印刷基板上的在各座標(x,y)之高度(Z)(例如，參照專利文獻1)。

對此，近年，亦提案一種取代上述的4次拍攝方式，改為使光圖案的相位3階段地變化，從3種的影像資料取得相位之3次拍攝方式(例如，參照專利文獻2)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]特開平5-280945號公報

[專利文獻2]特開2002-81924號公報

然而，4次拍攝方式因為依據更多的影像資料進行測量，所以能進行高精度的測量，但在測量(特別是 影像資料之取得等)上耗費時間。相反地，3次拍攝方式有測量時間變短，另一方面針對較小尺寸的銲膏(測量對象)亦有測量精度不足的情況。

因此，在含有需高精度測量之較小尺寸的銲膏之印刷基板的檢查等中，在測量上要更多的時間。

例如，在假設針對既定的測量區域(拍攝區域)，花費在1次的拍攝之時間分別為[10msec]，花費在1次的格柵的切換等之時間分別為[20msec]之情況，截至既定的測量區域之全部的拍攝處理(最後的拍攝處理)結束為止所需的時間為，於4次拍攝方式的情況，如圖8(a)所示，成為〔拍攝處理所需的時間[10ms]×4次〕+〔格柵之切換等所需的時間[20ms]×3次〕=合計[100msec]。另一方面，於3次拍攝方式的情況，如圖8(b)所示，成為〔拍攝處理所需的時間[10ms]×3次〕+〔格柵之切換等所需的時間[20ms]×2次〕=合計[70msec]。

當然，在一片印刷基板上設定多個測量區域那樣的情況，該一片印刷基板之測量所需的時間分別成為其數倍。

此外，上述課題未必限定於被印刷於印刷基板上之銲膏等的高度測量，亦包含其他三維測量裝置的領域。

本發明係有鑒於上述情事而成者，其目的在提供一種在利用移相法進行三維測量時，可謀求維持必要的測量精度並提升測量速度之三維測量裝置。

以下，針對適合於解決上述課題之各手段分項作說明。此外，因應需要在對應的手段上附記特有之作用效果。

手段1.一種三維測量裝置，其特徴為具備：照射手段，可對被測量物(例如印刷基板等)照射具有條紋狀的光強度分布之光圖案；拍攝手段，可拍攝經照射了前述光圖案的前述被測量物上之既定的測量區域(測量區域)；影像取得手段，建構成：控制前述照射手段及前述拍攝手段，使前述光圖案的相位作複數種變化，可取得在該各光圖案之下所分別拍攝之前述測量區域的複數種的影像(影像資料)，並可將針對前述測量區域應取得(拍攝)之影像數因應前述測量區域作變更；及影像處理手段，可依據藉前述影像取得手段所取得之影像，利用移相法針對前述測量區域內之測量對象(例如銲膏等)執行三維測量，前述影像取得手段為，在前述測量區域內含有滿足既定的判定條件之前述測量對象的情況，取得以第1既定數種(例如4種)的相位照射、拍攝光圖案所得之前述第1既定數種的影像，在前述測量區域內未含有滿足前述判定條件之前述測量對象的情況，取得以少於前述第1既定數之第2既定數種(例如3種)的相位照射、拍攝光圖案所得之前述第2既定數種的影像。

一般，在藉由三維測量裝置進行測量的印刷 基板上印刷有大小相異的各種銲膏，其種類、配置係依各測量區域而有多樣。亦即，就算是含有需高精度測量的較小尺寸的銲膏之印刷基板，還是有存在無需高精度測量的測量區域之情形。

儘管如此，習知技術係針對設定於印刷基板上之全部的測量區域，利用預先設定的同一測量方式(例如在進行高精度測量之情況利用4次移相方式，在測量精度無需那種程度而以更短時間進行測量之情況利用3次移相方式)統一地進行測量。

對此，依據上述手段1，針對含有滿足既定的判定條件(例如大小是小於既定值)的測量對象之測量區域，依據第1既定數種(例如4種)的影像更高精度地執行三維測量，另一方面，針對其以外的測量區域，能依據少於前述第1既定數之第2既定數種(例如3種)的影像以更短時間執行三維測量。

結果，在利用移相法進行三維測量時，可謀求維持滿足既定的判定條件的測量對象(需高精度測量之測量對象)必要的測量精度並提升測量速度。

此外，上述「既定的判定條件」包含有測量對象的大小是小於既定值(例如「面積」、「體積」、「周圍長」或「短邊長」是小於既定值)或測量對象是屬於既定的屬性者(例如對成為測量對象的銲膏構裝之零件的品種是既定的品種)等。此外，測量區域內是否含有滿足既定的判定條件的測量對象之判定，可依據既定的記憶手段所預先記憶之被測量物的設計資料[封面(cover) 資料等]來進行。

手段2.如手段1記載之三維測量裝置，其中在前述影像取得手段取得前述第1既定數種(例如4種)的影像之情況，前述影像處理手段為，針對前述測量區域內之滿足前述判定條件的前述測量對象，依據前述第1既定數種的影像，利用移相法進行三維測量，針對前述測量區域內未滿足前述判定條件的測量對象，依據前述第2既定數種(例如3種)的影像，藉由移相法進行三維測量。

依據上述手段2，針對未滿足既定的判定條件的測量對象(測量精度無需那樣程度之測量對象)，可依據更少影像以短時間進行三維測量。結果，可謀求更提升測量速度。

又，亦可將在取得第1既定數種(例如4種)的影像之情況中針對「未滿足既定的判定條件的測量對象」之測量精度、和在依據以第2既定數種(例如3種)的相位照射且拍攝光圖案所得之第2既定數種的影像進行三維測量之情況中針對「未滿足既定的判定條件的測量對象」之測量精度設為同等。

手段3.如手段1或2所記載之三維測量裝置，其中具備依據外部操作可設定前述判定條件之條件設定手段。

依據上述手段3，可任意地設定既定的判定條 件，可謀求提升便利性及泛用性。

手段4.如手段3所記載之三維測量裝置，其中具備預定時間顯示手段，其可顯示在藉由前述條件設定手段所設定的前述判定條件之下花費在前述被測量物的測量之預定時間。

依據上述手段4，無需為了找出滿足作業者要求的測量時間、測量精度之最佳判定條件而事先使三維測量裝置實際運轉多次。結果，可謀求提升便利性。

手段5.如手段1至4中任一手段所記載之三維測量裝置，其中前述影像取得手段為，在前述測量區域內含有滿足前述判定條件之前述測量對象的情況，取得以前述第1既定數種是4種或3種的相位照射、拍攝光圖案所得之4種或3種的影像，在前述測量區域內未含有滿足前述判定條件之前述測量對象的情況，取得以前述第2既定數種是2種的相位照射、拍攝光圖案所得之2種的影像。

依據上述手段5，針對未滿足既定的判定條件的測量對象(測量精度無需那樣程度之測量對象)，可依據更少影像以短時間進行三維測量。結果，可謀求更提升測量速度。

手段6.如手段1至4中任一手段所記載之三維測量裝置，其中前述影像取得手段為，在前述測量區域內含有滿足前述判定條件中特定條件的前述測量對象之情況，取得以作為前述第1既定數種之4種的相位照射、拍攝光圖案所得之4種的影像， 在前述測量區域內含有滿足前述判定條件的前述測量對象但未含有滿足前述特定條件的前述測量對象之情況，取得以作為前述第1既定數種之3種的相位照射、拍攝光圖案所得之3種的影像，在前述測量區域內未含有滿足前述判定條件的前述測量對象之情況，取得以作為前述第2既定數種之2種的相位照射、拍攝光圖案所得之2種的影像。

依據上述手段6，除了上述手段5的作用效果以外，能更精細地對應測量對象之差異，可更提升測量速度。

再者，於上述手段2之構成下的手段6中，若設為「於前述影像取得手段取得4種的影像之情況中，前述影像處理手段為，針對前述測量區域內滿足前述特定條件之前述測量對象，依據4種的影像，利用移相法進行三維測量，針對前述測量區域內未滿足前述特定條件且滿足前述判定條件的前述測量對象，依據3種的影像，利用移相法進行三維測量，針對前述測量區域內未滿足前述判定條件的測量對象，依據2種的影像，利用移相法進行三維測量，於前述影像取得手段取得3種的影像之情況中，前述影像處理手段為，針對前述測量區域內滿足前述判定條件之前述測量對象，依據3種的影像，利用移相法進行三維測量， 針對前述測量區域內未滿足前述判定條件的測量對象，依據2種的影像，利用移相法進行三維測量」，則可更提升測量精度。

手段7.如手段5或6所記載之三維測量裝置，其中前述影像處理手段係藉由利用藉既定的拍攝條件所決定之增益及偏移量的關係、與由前述影像上之各畫素的輝度值所決定之該畫素的增益或偏移量的值，可依據2種的影像執行利用移相法之三維測量。

依據上述手段7，藉由利用藉既定的拍攝條件所決定之增益A及偏移量B的關係〔例如A=K(比例常數)×B〕、與由影像上之各畫素(x,y)的輝度值V(x,y)所決定之該畫素(x,y)的增益A(x,y)或偏移量B(x,y)的值，可依據2種的影像利用移相法進行三維測量。

因此，與需要4種或3種的影像之習知技術相較下，可飛躍地縮短測量時間。

通常，上述「照射手段」係具有發出既定的光之光源及將源自該光源的光轉換成具有條紋狀的光強度分布的光圖案之格柵，且建構成可對被測量物照射該光圖案。

此外，從光源照射的光係首先在通過格柵之際被衰減，接著在被測量物(測量對象)反射之際被衰減，最後於拍攝手段進行A/D轉換(類比-數位轉換)之際被衰減後，被取得作為影像的各畫素之輝度值。

因此，藉拍攝手段所拍攝的影像的各畫素之輝度值，係可藉由將光源的亮度(輝度)、從光源照射的 光通過格柵之際的衰減率、光在被測量物反射之際的反射率、於拍攝手段進行A/D轉換(類比-數位轉換)之際的轉換效率等相乘來表現。

例如，光源(均一光)的亮度：L

格柵的透射率：G=αsinθ+β α、β為任意的常數。

在設為：在被測量物上的座標(x,y)之反射率：R(x,y)

拍攝手段(拍攝元件)的各畫素之轉換效率：E

與被測量物上的座標(x,y)對應之影像上的畫素之輝度值：V(x,y)

在被測量物上的座標(x,y)的光圖案之增益：A(x,y)

在被測量物上的座標(x,y)的光圖案之偏移量：B(x,y)

之情況，能以下述式(F1)表示。

V(x,y)=L×G×R(x,y)×E=A(x,y)sinθ+B(x,y)‧‧‧(F1)

此處，增益A(x,y)係可由「sinθ=1」的光之輝度值V(x,y)_MAX與「sinθ=-1」的光之輝度值V(x,y)_MIN之差表示，所以，例如，在設為：格柵在θ=0時的透射率(=平均透射率)：Gθ₌₀

格柵在θ=π/2時的透射率(=最大透射率)：Gθ₌π_/2

格柵在θ=-π/2時的透射率(=最小透射率)：Gθ_=-π_/2

之情況，能以下述式(F2)表示。

A(x,y)={(L×G _θ=π/2×R(x,y)×E)-(L×G _θ=-π/2×R(x,y)×E)}/2={(L×R(x,y)×E)×(G _θ=π/2-G _θ=-π/2)}/2‧‧‧(F2)

又，偏移量B(x,y)係為在「sinθ=0」的光之輝度值V(x,y)，且為基於在「sinθ=1」的光之輝度值V(x,y)_MAX與基於在「sinθ=-1」的光之輝度值V(x,y)_MIN之平均值，所以能以下述式(F3)表示。

B(x,y)=L×G _θ=0×R(x,y)×E={(L×G _θ=π/2×R(x,y)×E)+(L×G _θ=-π/2×R(x,y)×E)}/2={(L×R(x,y)×E)×(G _θ=π/2+G _θ=-π/2)}/2‧‧‧(F3)

亦即，輝度值的最大值V(x,y)_MAX、最小值V(x,y)_MIN、平均值V(x,y)_AV係分別能以下述式(F4)、(F5)、(F6)表示，成為圖3的曲線圖所示的那種關係。

V(x,y)_MAX=(L×G _θ=π/2×R(x,y)×E)=B(x,y)+A(x,y)‧‧‧(F4)

V(x,y)_MIN=(L×G _θ=-π/2×R(x,y)×E)=B(x,y)-A(x,y)‧‧‧(F5)

V(x,y)_AV=(L×R(x,y)×E)×(G _θ=π/2+G _θ=-π/2)/2=B(x,y)‧‧‧(F6)

從圖3觀看可明瞭，在既定的座標(x,y)中之輝度值的最大值V(x,y)_MAX與輝度值的最少值V(x,y)_MIN之平均值V(x,y)_AV成為偏移量B(x,y)，該偏移量B(x,y)與最大值V(x,y)_MAX之差及該偏移量B(x,y)與最少值V(x,y)_MIN之差分別成為增益A(x,y)。

又，輝度值V(x,y)係與光源的亮度L或反射率R(x,y)呈比例變化，故而在例如反射率R成為一半的座標位置，增益A、偏移量B的值亦成為一半。

接著將上述式(F2)、(F3)設為下述式(F2')、(F3')後，將兩者相加整理後，可導出下述式(F7)。

2A(x,y)/(G _θ=π/2-G _θ=-π/2)=(L×R(x,y)×E)‧‧‧(F2′)

2B(x,y)/(G _θ=π/2+G _θ=-π/2)=(L×R(x,y)×E)‧‧‧(F3′)

2A(x,y)/(G _θ=π/2-G _θ=-π/2)=2B(x,y)/(G _θ=π/2+G _θ=-π/2)‧‧‧(F7)

然後，將上述式(F7)針對A(x,y)求解時，成為下述式(F8)，可顯示成圖4所示的曲線圖。

A(x,y)=B(x,y)×(G _θ=π/2-G _θ=-π/2)/(G _θ=π/2+G _θ=-π/2)=K×B(x,y)‧‧‧(F8)其中，比例常數K=(G _θ=π/2-G _θ=-π/2)/(G _θ=π/2+G _θ=-π/2)

亦即，在將光源的亮度L或反射率R(x,y)其中一者固定並使另一者變化之情況，偏移量B(x,y)會增減，且增益A(x,y)亦與該偏移量B(x,y)呈比例增減。依據此式(F8)，若增益A或偏移量B其中一者為已知，則能求出另一者。此處，比例常數K係與光源的亮度L、反射率R無關地藉由格柵的透射率G決定。亦即，換言之係如下述的手段2、3。

手段8.如手段7所記載之三維測量裝置，其中前述增益及偏移量之關係為，前述增益和前述偏移量為相互唯一決定的關係。

若增益A和偏移量B為相互唯一決定的關係，則藉由例如作成表示增益A與偏移量B之關係的數學用表、表格資料，可從增益A求出偏移量B或從偏移量B求出增益A。

手段9.如手段7所記載之三維測量裝置，其中前述增益及偏移量之關係為，前述增益和前述偏移量是呈比例關係。

若增益和偏移量為比例關係，則例如能以A=K×B+C〔其中，C：相機的暗電流(偏移量)〕那樣的關係式來表示，成為可由增益A求出偏移量B，或由偏移量B求出增益A。而且可作成下述的手段10那樣的構成。

手段10.如手段7至9中任一手段所記載之三維測量裝置，其中在將於前述2種的影像的光圖案之相對相位關係分別設為0、γ時之該2種的影像之各畫素的輝度值分別V₀、V₁之情況，前述影像處理手段係求出滿足下述式(1)、(2)、(3)的關係之相位θ，依據該相位θ進行三維測量。

V₀=Asinθ+B...(1)

V₁=Asin(θ+γ)+B...(2)

A=KB...(3)其中，γ≠0，A：增益，B：偏移量，K：比例常數。

依據上述手段10，藉由將上述式(3)代入上述式(1)，可導出下述式(4)。

V₀=KBsinθ+B...(4)當將此針對偏移量B求解時，則可導出下述式(5)。

B=V₀/(Ksinθ+1)...(5)又，藉由將上述式(2)代入上述式(2)，可導出下述式(6)。

V₁=KBsin(θ+γ)+B...(6)當將上述式(6)代入上述式(5)且如下述[數7]所示整理後 ，則可導出下述式(7)。

V₁=K×{V₀/(Ksinθ+1)}sin(θ+γ)+{V₀/(Ksinθ+1)} V₁×(Ksinθ+1)=KV₀sin(θ+γ)+V₀=KV₀{sinθcosγ+sinγcosθ}+V₀-V₁Ksinθ+KV₀cosγsinθ+KV₀sinγcosθ+V₀-V₁=0 K(V₀cosγ-V₁)sinθ+KV₀sinγcosθ+(V₀-V₁)=0 (V₀cosγ-V₁)sinθ+V₀sinγcosθ+(V₀-V₁)/K=0‧‧‧(7)

此處，當設定「V₀cosγ-V₁=a」、「V₀sinγ=b」、「(V₀-V₁)/K=c」時，上述式(7)可表示成如下述式(8)。

asinθ+bcosθ+c=0...(8)此處，如下述[數8]所示，當將上述式(8)針對相位θ求解時，可導出下述[數9]所示之下述式(9)。

b ²-b ²sin² θ=c ²+2ac sinθ+a ²sin² θ

(a ²+b ²)sin² θ+2ac sinθ+c ²=0

其中、a=V₀cosγ-V₁

b=V₀sinγ

c=(V₀-V₁)/K

因此，上述手段10中記載滿足『求出下述式(1)、(2)、(3)的關係之相位θ，依據該相位θ進行三維測量』，換言之係『依據下述式(9)求出相位θ，依據該相位θ進行三維測量』。當然，獲得相位θ的演算法係不受上述式(9)所限定，若為滿足上述式(1)、(2)、(3)的關係者，則亦可採用其他構成。

此外，若考慮上述的相機的暗電流C等，則可謀求更提升測量精度。

手段11.如手段10所記載之三維測量裝置，其中設成γ=180°。

依據上述手段11，成為依據在相位差180°的2種的光圖案之下分別所拍攝之2種的影像進行三維測量。

於上述式(2)藉由設定γ=180°而導出下述式(10)。

V₁=Asin(θ+180°)+B=-Asinθ+B...(10)接著，由上述式(1)、(10)可導出下述式(11)，當將此針對偏移量B求解時，可導出下述式(12)。

V₀+V₁=2B...(11)

B=(V₀+V₁)/2...(12)然後，藉由將上述式(12)代入上述式(3)，可導出下述式 (13)。

A=KB=K(V₀+V₁)/2...(13)又，當將上述式(1)針對「sinθ」整理時，成為下述式(1')那樣。

sinθ=(V₀-B)/A...(1')接著，藉由將上述式(12)、(13)代入上述式(1')，可導出下述式(14)。

sinθ={V₀-(V₀+V₁)/2}/{K(V₀+V₁)/2}=(V₀-V₁)/K(V₀+V₁)...(14)此處，當將上述式(14)針對相位θ求解時，可導出下述式(15)。

θ=sin^-1[(V₀-V₁)/K(V₀+V₁)]...(15)亦即，相位θ係可藉由已知的輝度值V₀，V₁及常數K來特定。

如此，依據上述手段11，可基於較簡單的演算式求出相位θ，在進行測量對象的三維測量之際，處理可更高速化。

手段12.如手段10所記載之三維測量裝置，其中設成γ=90°。

依據上述手段12，成為依據在相位差90°的2種的光圖案之下分別所拍攝之2種的影像進行三維測量。

於上述式(2)藉由設定γ=90°而導出下述式(16)。

V₁=Asin(θ+90°)+B =Acosθ+B...(16)當將上述式(16)針對「cosθ」整理時，成為下述式(17)那樣。

cosθ=(V₁-B)/A...(17)又，將上述式(1)針對「sinθ」整理時，如上述般會成為下述式(1')那樣。

sinθ=(V₀-B)/A...(1')其次當上述式(1')、(17)代入下述式(18)時則成為下述式(19)那樣，再經整理而導出下述式(20)。

sin²θ+cos²θ=1...(18)

{(V₀-B)/A}²+{(V₁-B)/A}²=1...(19)

(V₀-B)²+(V₁-B)²=A²...(20)接著，當將上述式(3)代入上述式(20)時成為下述式(21)那樣，再將其整理後，導出下述式(22)。

(V₀-B)²+(V₁-B)²=K²B²...(21)

(2-K²)B²-2(V₀+V₁)B+V₀ ²V₁ ²=0...(22)此處，當將上述式(22)針對偏移量B求解時，可導出下述式(23)。

其中、B>0

亦即，偏移量B係可藉由已知的輝度值V₀、V₁及常數K來特定。

又，當將上述式(1')、(17)代入下述式(24)時 成為下述式(25)那樣，再將其整理後，導出下述式(26)。

tanθ=sinθ/cosθ...(24)

={(V₀-B)/A}/{(V₁-B)/A}...(25)

=(V₀-B)/(V₁-B)...(26)

接著，當將上述式(26)針對相位θ求解時，可導出下述式(27)。

θ=tan^-1{(V₀-B)/(V₁-B)}..(27)

亦即，相位θ係藉由使用上述式(23)而可藉由已知的輝度值V₀、V₁及常數K來特定

如此，依據上述手段2，因為可依據使用了「tan^-1」的演算式求出相位θ，所以可在-180°~180°的360°範圍進行三維測量，能更加大測量範圍。

手段13.如手段7至12中任一手段所記載之三維測量裝置，其中具備預先掌握前述增益及偏移量的關係之關係掌握手段。

在關係掌握手段方面，例如可舉出預先藉由校正掌握增益及偏移量的關係之構成。例如對基準板照射3種或4種相位變化的光圖案，依據在此等之下分別所拍攝的3種或4種的影像特定在各畫素中之增益A及偏移量B，由上述式(3)事先決定常數K。依據此構成，可在各畫素進行精度更佳的測量。

又，在關係掌握手段方面，例如可舉出依據另外進行測量時(實測時)所拍攝之影像掌握增益及偏移量的關係之構成。依據此構成，可省略校正的功夫，可謀求更縮短測量時間。

此處，上述「另外進行測量時所拍攝之影像」除了例如在4種或3種相位變化的光圖案之下所分別拍攝之4種或3種的影像外，當然亦包含在2種相位變化的光圖案之下所分別拍攝之2種的影像。

此外，在依據2種相位變化的光圖案之下分別所拍攝之2種的影像來掌握增益及偏移量的關係之情況，例如使用上述式(12)等針對影像的全畫素求出偏移量B，其中抽出偏移量B的值是一致的畫素之輝度值V，作成其直方圖。接著，從其直方圖決定輝度值的最大值V_MAX與最小值V_MIN。

如上述，輝度值的最大值V_MAX和最少值V_MIN的平均值成為偏移量B，最大值V_MAX和最少值V_MIN的差的一半成為增益A。據此可從上述式(3)決定常數K。

手段14.如手段1至13中任一手段所記載之三維測量裝置，其中前述測量對象為，印刷於作為前述被測量物的印刷基板上之銲膏或形成於作為前述被測量物的晶圓基板上之銲料凸塊。

依據上述手段14，可進行印刷於印刷基板上的銲膏或形成於晶圓基板之銲料凸塊的高度測量等。而且，在銲膏或銲料凸塊的檢查中，依據其測量值可進行銲膏或銲料凸塊的良否判定。因此，在此檢查中，達成上述各手段的作用效果，可精度佳地進行良否判定。結果，可謀求提升在銲料印刷檢查裝置或銲料凸塊檢查裝置中之檢查精度。

1‧‧‧基板檢查裝置

2‧‧‧印刷基板

4‧‧‧照明裝置

4a‧‧‧光源

4b‧‧‧液晶格柵

5‧‧‧相機

6‧‧‧控制裝置

23‧‧‧顯示裝置

24‧‧‧影像資料記憶手段

25‧‧‧演算結果記憶裝置

26‧‧‧設定資料記憶裝置

230‧‧‧條件設定畫面

A‧‧‧增益

B‧‧‧偏移量

K‧‧‧比例常數

Js、Jb‧‧‧銲膏

W1~W4‧‧‧檢查區域

圖1係顯示基板檢查裝置的示意概略立體圖。

圖2係顯示基板檢查裝置的電氣構成之方塊圖。

圖3係顯示光源的亮度或反射率與輝度值之關係的圖表。

圖4係顯示增益與偏移量之關係的圖表。

圖5係顯示條件設定畫面之圖。

圖6係顯示檢查程序的流程圖。

圖7係顯示用以說明銲膏或檢查區域的配置關係等之印刷基板的一態樣例之示意圖。

圖8(a)~(c)係用以說明相機及照明裝置的處理動作之時序圖。

圖9係表示各資料區間所含之輝度值的數的分布之分布表。

圖10係表示各資料區間所含之輝度值的數的分布之直方圖。

圖11係顯示其他實施形態中之條件設定畫面的圖。

圖12係顯示其他實施形態中之條件設定畫面的圖。

〔第1實施形態〕

以下，針對一實施形態一邊參照圖面一邊作說明。圖1係示意顯示具備本實施形態中之三維測量裝置的基板檢查裝置1之概略構成圖。如同圖所示，基板檢查裝置1具備：載置台3，用以載置被印刷測量對象的焊膏而成之作為被測量物的印刷基板2；作為照射手段的照明裝置 4，其對印刷基板2的表面從斜上方照射既定的光圖案；作為拍攝手段的相機5，用以拍攝印刷基板2上的被照射光圖案的部份(亦即來自該部分之反射光)；及控制裝置6，用以實施照明裝置4或相機5之驅動控制等、在基板檢查裝置1內之各種控制或影像處理、演算處理。控制裝置6係構成本實施形態中的影像取得手段及影像處理手段。

於載置台3設有馬達15、16，形成透過該馬達15、16受控制裝置6所驅動控制，使被載置於載置台3上的印刷基板2朝任意方向(X軸方向及Y軸方向)滑動。

照明裝置4具備：發出既定的光之光源4a；及將源自該光源4a的光轉換成具有正弦波狀(條紋狀)的光強度分布之光圖案的液晶格柵4b，可對印刷基板2從斜上方照射複數種相位變化之條紋狀的光圖案。

更詳言之，照明裝置4中，從光源4a發出的光係藉由光纖導引至一對的聚光透鏡，在該處成為平行光。其平行光經由液晶格柵4b被導往投影透鏡。然後，從投影透鏡對印刷基板2照射條紋狀的光圖案。

液晶格柵4b具備：於一對的透明基板間形成液晶層並配置在一透明基板上之共通電極；及與其對向般地複數併列於另一透明基板上之帶狀電極，利用驅動電路對分別連接於各帶狀電極之切換元件(薄膜電晶體等)進行on-off控制，透過控制施加於各帶狀電極之電壓而切換和各帶狀電極對應之各格柵線的透光率，形成由透光率高的「明部」與透光率低的「暗部」構成之條紋狀的格柵圖案。然後，經由液晶格柵4b照射於印刷基板2 上的光係依起因於繞射作用的模糊等而成為具有正弦波狀的光強度分布之光圖案。此外，液晶格柵4b中之格柵態樣係藉由控制裝置6(格柵控制手段)切換控制。

相機5係由透鏡或拍攝元件等構成。在拍攝元件方面，採用CMOS感測器。當然，拍攝元件係不受此所限定，例如亦可採用CCD感測器等。

藉相機5所拍攝的影像資料係於該相機5內部變換成數位信號後，以數位信號的形式輸入於控制裝置6並記憶在後述的影像資料記憶裝置24。接著，控制裝置6係依據該影像資料實施後述的影像處理或檢查處理等。

接著，針對控制裝置6之電氣的構成作說明。如圖2所示，控制裝置6具備：掌管基板檢查裝置1整體的控制之CPU及輸入/輸出介面21(以下，稱為「CPU等21」)；由鍵盤、滑鼠或觸控面板所構成之作為「輸入手段」的輸入裝置22；CRT或液晶等的具有顯示畫面之作為「顯示手段」的顯示裝置23；用以記憶藉相機5所拍攝的影像資料之影像資料記憶裝置24；用以記憶各種演算結果之演算結果記憶裝置25；及用以預先事先記憶封面資料(設計資料)或後述的校正資料等各種資訊之設定資料記憶裝置26。此外，此等各裝置22~26係與CPU等21電連接。

其次，針對基板檢查裝置1之印刷基板2的檢查順序作詳細說明。首先針對在開始印刷基板2的檢查之前要進行的校正作說明。校正係用以掌握光圖案的不均(相位分布)者。

就液晶格柵4b而言，因為依連接於各帶狀電極的各電晶體之特性(偏移量或增益等)的不均，也會在施加於上述各帶狀電極之電壓產生不均，所以即使是相同的「明部」、「暗部」，對應於各帶狀電極的各線之透光率(亮度準位)變得不均。其結果，照射於被測量物上的光圖案亦未成為正弦波狀的理想光強度分布，會有三維測量結果產生誤差之虞。

於是，進行預先掌握光圖案的不均(相位分布)之所謂校正等。

在校正的順序方面，首先準備不同於印刷基板2之高度位置為0且呈平面的基準面。基準面係和作為測量對象的銲膏同一色。亦即，銲膏與光圖案的反射率變相等。

接著，藉由對上述基準面照射光圖案，並藉由相機5拍攝其反射光，獲得含有各座標的輝度值之影像資料。本實施形態中，在進行校正之際，使光圖案的相位各偏移90°，取得在各光圖案之下分別所拍攝之4種的影像資料。

然後，控制裝置6係從上述4種的影像資料算出在各畫素(座標)中之光圖案的相位θ，將此作為校正資料記憶在設定資料記憶裝置26。

而且，在本實施形態中，從上述4種的影像資料特定各畫素中之光圖案的增益A及偏移量B、以及兩者的關係(參照圖3、4)，將此作為校正資料記憶在設定資料記憶裝置26。

此處，針對算出增益A及偏移量B的順序作更詳細說明。在4種的影像資料之各畫素的輝度值(V₀、V₁、V₂、V₃)與增益A及偏移量B之關係可利用下述式(H1)、(H2)、(H3)、(H4)表示。

V₀=Asinθ+B‧‧‧(H1)

V₁=Asin(θ+90°)+B=Acosθ+B‧‧‧(H2)

V₂=Asin(θ+180°)+B=-Asinθ+B‧‧‧(H3)

V₃=Asin(θ+270°)+B=-Acosθ+B‧‧‧(H4)

接著，當將4種的影像資料之輝度值(V₀、V₁、V₂、V₃)加算且將上述式(H1)、(H2)、(H3)、(H4)整理成如下述[數12]所示那樣後，可導出下述式(H5)。

V₀+V₁+V₂+V₃=(Asinθ+B)+(Acosθ+B)+(-Asinθ+B)+(-Acosθ+B)=4B B=(V₀+V₁+V₂+V₃)/4‧‧‧(H5)

又，從上述式(H1)、(H3)可導出下述式(H6)。

依據V₀-V₂=2Asinθ，sinθ=(V₀-V₂)/2A‧‧‧(H6)

又，從上述式(H2)、(H4)可導出下述式(H7)。

依據V₁-V₃=2Acosθ，cosθ=(V₁-V₃)/2A‧‧‧(H7)

接著，如下述[數15]所示，當將上述式(H6)、(H7)代入下述式(H8)整理後，可導出下述式(H9)。

1=sin² θ+cos² θ‧‧‧(H8)

1={(V₀-V₂)/2A}²+{(V₁-V₃)/2A}²

4A²=(V₀-V₂)²+(V₁-V₃)²

其中，A>0

然後，依據從上述式(H5)、(H9)導出之下述式(H10)算出增益A及偏移量B的比例常數K。

然後，將如上述所算出之各畫素中之光圖案的增益A、偏移量B、及比例常數K作為校正資料記憶在設定資料記憶裝置26。當然，亦可建構成：僅將比例常數K記憶作為校正資料。因此，藉由用以決定比例常數K的上述一連串處理機能來構成本實施形態中之關係掌握手段。

此外，本實施形態中建構成：依據在相位差90°的4種的光圖案之下分別所拍攝之4種的影像資料進行校正，但不受此所限，亦可建構成：例如依據在相位相異的3種的光圖案之下分別所拍攝之3種的影像資料進 行校正。

又，亦可建構成：在進行校正之際，改變光源的輝度進行複數次。若作成此構成，可求到下述式(28)所示的相機5的暗電流(偏移量)。

A=KB+C...(28)

其中，A：增益，B：偏移量，C：相機的暗電流(偏移量)，K：比例常數。

或者亦可建構成，增益A與偏移量B之關係不是以式子求出，而是藉由作成表示增益A與偏移量B之關係的數學用表、表格資料，可從增益A求出偏移量B或從偏移量B求出增益A。

又，亦可作成取代校正，改為在另外進行測量時(實測時)，於4種(或3種)相位變化的光圖案之下利用各個拍攝的4種(或3種)的影像資料來求出增益A與偏移量B之關係(比例常數K)的構成。

其次，針對在開始印刷基板2的檢查之前要進行的條件設定處理作說明。條件設定處理，係用以事先設定在決定作為影像取得手段的控制裝置6針對各檢查區域(測量區域)應取得(拍攝)的影像資料數(拍攝次數)時要參照之既定的判定條件。因此，成為藉由執行此條件設定處理之控制裝置6的機能(包含輸入裝置22、顯示裝置23)來構成本實施形態中之條件設定手段。

如同後述，本實施形態建構成：於檢查區域內含有滿足此處設定的判定條件的銲膏之情況，取得在第1既定數種是4種相位變化的光圖案之下分別所拍攝之 4種的影像資料，另一方面，在檢查區域內未含有滿足前述判定條件的銲膏之情況，取得在第2既定數種是2種相位變化的光圖案之下分別所拍攝之2種的影像資料。

本實施形態中之條件設定處理係經由顯示於顯示裝置23之條件設定畫面230(參照圖5)而進行。在條件設定畫面230設有能設定作為判定條件之複數個項目欄。

更詳言之，設有：「屬性」項目欄231，可將對銲膏構裝的電子零件是既定品種設為判定條件之一；「體積」項目欄232，可將銲膏的體積是小於既定值設為判定條件之一；「面積」項目欄233，可將銲膏的面積是小於既定值設為判定條件之一；「周圍長」項目欄234，可將銲膏的周圍長是小於既定值設為判定條件之一；及「短邊長」項目欄235，可將銲膏的短邊長是小於既定值設為判定條件之一。

在各項目欄231~235設有用以選擇其項目之核取方塊(check box)236。本實施形態係為，例如「屬性」及「體積」那樣，可同時選擇複數個項目之構成。但，本實施形態係為，在選擇複數個項目(條件)之情況，若滿足任一個項目，則滿足判定條件的構成(所謂OR條件)。當然，亦可取而代之，作成複數個項目(條件)全部滿足是滿足判定條件的構成(所謂AND條件)。

關於「屬性」項目欄231中之作為判定條件之電子零件的品種，可舉出SOP(Small Outline Package；小輪廓構裝)、SOJ(Small Outline J-leaded；J腳型小輪廓 構裝)、SOT(Small Outline Transistor；小外型電晶體)、QFP(Quad Flat Package；方形扁平式構裝)、PLCC(Plastic leaded chip carrier；塑料電極晶片載體)、BGA(Ball grid array；球格陣列)。當然，亦可建構成：作為判定條件之電子零件的品種不受此等所限，例如可將LGA(Land grid array)等其他的品種設為判定條件。

又，在「屬性」項目欄231設有對應於電子零件的各品種之用以選擇此等品種之核取方塊237。於此處核取方塊237放入檢核所選擇之既定品種的電子零件被設為判定條件之一，而記憶在設定資料記憶裝置26。

此外，各品種的核取方塊237為，於「屬性」項目欄231的核取方塊236放入檢核，透過選擇該「屬性」項目才成為開始可輸入(可選擇)檢核。又，本實施形態係為，例如「SOP」及「SOJ」那樣，可同時選擇複數個品種之構成。但，本實施形態係為，在選擇複數個品種(條件)的情況，若滿足任一個品種，則滿足判定條件的構成(所謂OR條件)。

另一方面，在「體積」、「面積」、「周圍長」及「短邊長」的各項目欄232~235，設有用以輸入成為判定條件之數值的輸入欄238。此處輸入輸入欄238的數值被設為判定條件之一，被記憶在設定資料記憶裝置26。此外，各輸入欄238為，於各自對應的各項目欄232~235的核取方塊236放入檢核，透過選擇該項目才成為開始可輸入(可選擇)數值。

例如，此處在將『「體積」是小於「1mm³」 』設定為判定條件之情況，於『「體積」是小於「1mm³」』的銲膏是包含在檢查區域內的情況，藉由4次拍攝方式取得影像資料，另一方面，於檢查區域內未含有『「體積」是小於「1mm³」』的銲膏之情況，藉由2次拍攝方式取得影像資料。

其次，針對各檢查區域所進行之檢查程序，參照圖6的流程圖作詳細說明。此檢查程序係由控制裝置6(CPU等21)所執行者。

控制裝置6係首先驅動控制馬達15、16使印刷基板2移動，將相機5的視野對準印刷基板2上之既定的檢查區域。此外，檢查區域係為以相機5的視野大小為1個單位將印刷基板2的表面所預先分割當中的1個區域。

接著，在步驟S101中，判定此檢查區域內是否含有滿足上述條件設定處理所設定之既定的判定條件(例如體積小於既定值)的銲膏。此處的判定係參照預先記憶的封面資料進行。

在封面資料記憶有例如設於印刷基板2上的銲墊、及印刷於該銲墊上之理想的銲膏的位置、大小、形狀等，並記憶有此等銲墊或銲膏所屬之電子零件的品種等。

此處，在檢查區域內含有滿足前述判定條件的銲膏之情況，移至步驟S102，針對此檢查區域利用4次拍攝方式取得影像資料。亦即，取得以4種的相位照射、拍攝光圖案所得之4種的影像資料。

更詳言之，控制裝置6係首先切換控制照明裝 置4的液晶格柵4b，將形成於該液晶格柵4b的格柵的位置設定在既定的基準位置(相位「0°」的位置)。

當液晶格柵4b的切換設定完成時，控制裝置6係於既定的時序Ta1，在相位「0°」的光圖案之下開始第1次的拍攝處理〔參照圖8(a)〕。

具體言之，使照明裝置4的光源4a發光，開始光圖案的照射，並驅動控制相機5，開始拍攝被該光圖案照射之檢查區域部份。此拍攝處理的順序在後述之第2~4次的拍攝處理中亦相同。

接著，控制裝置6係在從拍攝開始經既定時間(本實施形態中為10msec)後的時序Ta2，結束第1次的拍攝處理。亦即，結束光圖案之照射，並結束與該光圖案有關之第1次的拍攝。此處，藉相機5所拍攝的影像資料係朝影像資料記憶裝置24轉送並被記憶(以下相同)。

同時，控制裝置6係於時序Ta2開始照明裝置4的液晶格柵4b之切換處理。具體言之，開始將形成於液晶格柵4b的格柵的位置從基準位置(相位「0°」的位置)朝光圖案的相位是偏移4分之1間隔之相位「90°」的位置進行切換之處理。

接著，控制裝置6係在從液晶格柵4b之切換處理開始(時序Ta2)經既定時間(本實施形態中為20msec)後的時序Ta3，結束該切換處理。

在液晶格柵4b之切換處理完了的同時，控制裝置6係於時序Ta3在相位「90°」的光圖案之下開始第2次的拍攝處理，在從拍攝開始經既定時間(本實施形態中 為10msec)後的時序Ta4，結束第2次的拍攝處理。

在第2次的拍攝處理結束的同時，控制裝置6係於時序Ta4開始照明裝置4的液晶格柵4b之切換處理。具體言之，開始將形成於照明裝置4的液晶格柵4b之格柵的位置從相位「90°」的位置朝光圖案的相位是偏移4分之1間隔之相位「180°」的位置進行切換之處理。

在液晶格柵4b之切換處理完了的同時，控制裝置6係於時序Ta5在相位「180°」的光圖案之下開始第3次的拍攝處理，在從拍攝開始經既定時間(本實施形態中為10msec)後的時序Ta6，結束第3次的拍攝處理。

同時，控制裝置6係於時序Ta6開始照明裝置4的液晶格柵4b之切換處理。具體言之，開始將形成於液晶格柵4b的格柵的位置從相位「180°」的位置朝光圖案的相位是偏移4分之1間隔之相位「270°」的位置進行切換之處理。

其次，控制裝置6係在從液晶格柵4b之切換處理開始(時序Ta6)經既定時間(本實施形態中為20msec)後的時序Ta7，結束該切換處理。

在液晶格柵4b之切換處理完了的同時，控制裝置6係於時序Ta7在相位「270°」的光圖案之下開始第4次的拍攝處理，在從拍攝開始經既定時間(本實施形態中為10msec)後的時序Ta8，結束第4次的拍攝處理。

如此，透過進行上述一連串的拍攝處理，取得在4種相位變化的光圖案之下分別所拍攝之4個畫面份量的影像資料。

另一方面，於步驟S101，在判別檢查區域內未含有滿足前述判定條件的銲膏之情況，移至步驟S103，針對此檢查區域利用2次拍攝方式取得影像資料。亦即，取得以2種的相位照射、拍攝光圖案所得之2種的影像資料。

更詳言之，控制裝置6係首先切換控制照明裝置4的液晶格柵4b，將形成於該液晶格柵4b的格柵的位置設定在既定的基準位置(相位「0°」的位置)。

當液晶格柵4b的切換設定完成時，控制裝置6係於既定的時序Tc1在相位「0°」的光圖案之下開始第1次的拍攝處理〔參照圖8(c)〕。

具體言之，使照明裝置4的光源4a發光，開始光圖案的照射，並驅動控制相機5，開始拍攝照射有該光圖案之檢查區域部份。此拍攝處理的順序在後述之第2次的拍攝處理中亦相同。

接著，控制裝置6係在從拍攝開始經既定時間(本實施形態中為10msec)後的時序Tc2，結束第1次的拍攝處理。亦即，結束光圖案之照射，並結束與該光圖案有關之第1次的拍攝。此處，藉相機5所拍攝的影像資料係朝影像資料記憶裝置24轉送並被記憶(以下同樣)。

同時，控制裝置6係於時序Tc2開始照明裝置4的液晶格柵4b之切換處理。具體言之，開始將形成於液晶格柵4b的格柵的位置從基準位置(相位「0°」的位置)朝光圖案的相位是偏移2分之1間隔之相位「180°」的位置進行切換之處理。

接著，控制裝置6係在從液晶格柵4b之切換處理開始(時序Tc2)經既定時間(本實施形態中為20msec)後的時序Tc3，結束該切換處理。

在液晶格柵4b之切換處理完了的同時，控制裝置6係於時序Tc3在相位「180°」的光圖案之下開始第2次的拍攝處理，在從拍攝開始經既定時間(本實施形態中為10msec)後的時序Tc4，結束第2次的拍攝處理。

如此，透過進行上述一連串的拍攝處理，取得在2種相位變化的光圖案之下分別所拍攝之2個畫面份量的影像資料。

此處舉出具體例作說明。例如在圖7所例示的印刷基板2中，與構裝作為既定的判定條件之BGA或SOP、QFP等之電子零件的較小尺寸的銲墊(省略圖示)相對應地印刷較小尺寸的銲膏Js，並與構裝電阻或電容器、電晶體等之電子零件的較大尺寸的銲墊(省略圖示)相對應地印刷較大尺寸的銲膏Jb。

因此，關於在此印刷基板2中僅含有滿足既定的判定條件之較小尺寸的銲膏Js之檢查區域W1、以及含有滿足前述判定條件之較小尺寸的銲膏Js及未滿足前述判定條件之較大尺寸的銲膏Jb之檢查區域W2，係利用4次拍攝方式取得影像資料。另一方面，關於未含有滿足前述判定條件之較小尺寸的銲膏Js而僅含有未滿足前述判定條件之較大尺寸的銲膏Jb之檢查區域W3、W4，係利用2次拍攝方式取得影像資料。

接著，控制裝置6係於步驟S104，依據在上述 步驟S102或步驟S103所取得之影像資料藉由移相法進行三維測量(高度測量)。

首先針對於步驟S102取得4種的影像資料之情況作說明。控制裝置6係利用移相法由上述4種的影像資料(各畫素的輝度值)算出各畫素之光圖案的相位θ₁。

此處，關於上述4種的影像資料之各畫素的輝度值V₁₀、V₁₁、V₁₂、V₁₃係可利用下述式(H1')、(H2')、(H3')、(H4')表示。4種的影像資料之各畫素的輝度值

V₁₀=Asinθ ₁+B‧‧‧(H1′)

V₁₁=Asin(θ ₁+90°)+B=Acosθ ₁+B‧‧‧(H2′)

V₁₂=Asin(θ ₁+180°)+B=-Asinθ ₁+B‧‧‧(H3′)

V₁₃=Asin(θ ₁+270°)+B=-Acosθ ₁+B‧‧‧(H4′)

其中，A：增益、B：偏移量

當將上述式(H1')、(H2')、(H3')、(H4')針對相位θ₁求解時，可導出下述式(H11)。

θ ₁=tan^-1{(V₁₀-V₁₂)/(V₁₁-V₁₃)}‧‧(H11)

接著，控制裝置6係將上述那樣算出的各畫素的相位θ₁與記憶在上述設定資料記憶裝置26的校正資料(基於校正之各畫素的相位)作比較，算出具有同一相位的畫素之偏移量，依據三角測量原理，算出檢查區域的各畫素(x,y)的高度資料(z)，將此高度資料(z)記憶在演算結果記憶裝置25。

例如，在被測量畫素(x,y)中之實測值(相位)為「10°」的情況，檢出該「10°」的值是位在藉校正所 記憶之資料上的哪個位置。此處，若在與被測量畫素(x,y)相鄰3個畫素處存在有「10°」，則其意味著光圖案的條紋偏移3個畫素。而且，依據光圖案的照射角度和光圖案的條紋之偏移量，利用三角測量原理可求出被測量畫素(x,y)的高度資料(z)。

其次，針對於步驟S103取得2種的影像資料之情況作說明。控制裝置6係利用移相法依據上述2種的影像資料(各畫素的輝度值)和記憶在上述設定資料記憶裝置26之校正資料(基於校正之各畫素的比例常數K)，算出各畫素之光圖案的相位θ₂。

此處，在設成上述2種的影像資料之各畫素的輝度值V₂₀、V₂₁之情況，各畫素的光圖案的相位θ₂可依據上述式(15)利用下述式(H12)表示。

θ₂=sin^-1[(V₂₀-V₂₁)/K(V₂₀+V₂₁)]...(H12)

其中，K：比例常數。

接著，控制裝置6係和上述同樣，將如此算出的各畫素的相位θ₂與記憶在上述設定資料記憶裝置26的校正資料(基於校正之各畫素的相位)作比較，算出具有同一相位的畫素之偏移量，依據三角測量原理，算出檢查區域的各畫素(x,y)的高度資料(z)，將此高度資料(z)記憶在演算結果記憶裝置25。

其次，控制裝置6係於步驟S105，依據上述步驟S104的三維測量結果(在各座標之高度資料)，進行銲膏的良否判定處理。具體言之，控制裝置6係依據上述那樣獲得之檢查區域的測量結果，檢出高於基準面的銲膏 之印刷範圍，藉由將此範圍內之各部位的高度積分，算出所印刷之銲膏的量。

接著，控制裝置6係將如此求得之銲膏的位置、面積、高度或量等的資料與預先記憶在設定資料記憶裝置26的基準資料(封面資料等)作比較判定，依此比較結果是否在容許範圍內，判定在其檢查區域中之銲膏的印刷狀態之良否。

在進行此處理之期間，控制裝置6係驅動控制馬達15、16使印刷基板2朝下一檢查區域移動，之後，上述一連串的處理在全部的檢查區域反複被進行，而結束印刷基板2全體的檢查。

如以上所詳述，依據本實施形態，針對含有滿足既定的判定條件(例如大小是小於既定值)的銲膏之檢查區域，利用4次拍攝方式取得影像資料並高精度執行三維測量，另一方面，針對其以外的檢查區域，藉由利用2次拍攝方式取得影像資料，能以更短時間執行三維測量。

結果，在利用移相法進行三維測量時，可謀求維持滿足既定的判定條件的銲膏(需高精度測量之銲膏)必要的測量精度並提升測量速度。

又，本實施形態建構成：針對未含有滿足既定的判定條件的銲膏之檢查區域，透過利用藉既定的拍攝條件所決定之增益A及偏移量B的關係〔例如A=K(比例常數)×B〕和由影像資料上之各畫素(x,y)的輝度值V(x,y)所決定之該畫素(x,y)的增益A(x,y)或偏移量B(x,y)的值 ，依據藉2次拍攝方式所取得之影像資料且利用移相法進行高度測量。

藉此，可更縮短迄至既定的檢查區域之全部的拍攝處理(最後的拍攝處理)終了為止所需的時間。如圖8(c)所示，2次拍攝方式的情況，迄至既定的檢查區域之全部的拍攝處理終了為止所需的時間係成為〔拍攝處理所需的時間[10ms]×2次〕+〔液晶格柵4b之切換處理所需的時間[20ms]×1次〕=合計[40msec]。

〔第2實施形態〕

以下，針對第2實施形態一邊參照圖面一邊作說明。此外，針對和第1實施形態相同構成部份，賦予相同符號，省略其詳細的說明。

上述第1實施形態雖建構成：將各畫素中之光圖案的增益A及偏移量B的關係(比例常數K)透過預先校正(於4種相位變化的光圖案之下分別拍攝之4種的影像資料)而求取，但取而代之的是，第2實施形態建構成：光圖案的增益A及偏移量B的關係(比例常數K)係在利用2次拍攝方式另外進行測量時(實測時)，依據在2種相位變化的光圖案之下分別所拍攝的2種的影像資料來求取。

在其順序方面，首先使用上述式(12)針對影像資料的全畫素求出偏移量B。接著，抽出其中偏移量B的值為一致的畫素之輝度值V(=Asinθ+B)，作成其直方圖。其一例顯示在圖9、10的表。其中，圖9、10係例示將增益A設為「1」、偏移量B設為「0」之情況。圖9係將輝度值V劃分成「0.1」寬度的資料區間，表示其資料 區間所含之輝度值數的分布表，圖10係將其繪製的直方圖。

接著，依據此直方圖決定輝度值的最大值V_MAX與最小值V_MIN。藉由利用「sinθ」的特性，可將於上述直方圖中產生的2個波峰分別決定為輝度值的最大值V_MAX和最小值V_MIN。在圖9、10所示的例子中，輝度值V進到「-1.0~-0.9」及「0.9~1.0」的資料區間之輝度值V的個數分別成為「51」，在此成為2個波峰。

接著，依據輝度值的最大值V_MAX和最少值V_MIN算出增益A及偏移量B。如上述，輝度值的最大值V_MAX和最少值V_MIN的平均值成為偏移量B，最大值V_MAX與最少值V_MIN之差的一半成為增益A。亦即，如圖9所示，2個波峰的中間值成為偏移量B，2個波峰的寬度一半成為增益A。

依據如此獲得之增益A與偏移量B的值可決定比例常數K〔參照上述式(3)〕。因此，藉由用以決定比例常數K的上述一連串處理機能來構成本實施形態中之關係掌握手段。

依據本實施形態，可達成與上述第1實施形態同樣的作用效果。又可省略上述第1實施形態那樣的校正的功夫，可謀求更縮短測量時間。

此外，本實施形態中，成為依據在相位差180°的2種的光圖案之下分別所拍攝之2種的影像資料，針對影像資料的全畫素求出比例常數K等之構成，但不受此所限，亦可建構成：例如依據在相位差90°的2種的光圖案 之下分別所拍攝之2種的影像資料求出比例常數K等。又，亦可建構成：不在影像資料的全畫素而在被測量畫素之周邊等影像資料的一部份的範圍，求出比例常數K等。

此外，不受上述實施形態的記載內容所限定，例如亦可如次般地實施。當然，以下未例示的其他應用例、變更例亦可。

(a)上述實施形態中，將三維測量裝置具體化成用以測量被印刷形成於印刷基板2上之銲膏的高度之基板檢查裝置1，但不受此所限，例如亦可具體化成用以測量印刷於基板上的銲料凸塊或構裝於基板上的電子零件等其他者的高度之構成。

(b)上述實施形態中，將用以將源自光源4a的光變換成條紋狀的光圖案之格柵利用液晶格柵4b來構成，並建構成透過對其切換控制而使光圖案的相位偏移之構成。但不受此所限，亦可建構成：例如利用壓電致動器等之移送手段移送格柵構件，使光圖案的相位偏移。

(c)上述實施形態中，建構成：針對含有滿足既定的判定條件的銲膏之檢查區域，依據在相位各差90°的4種的光圖案之下分別所拍攝之4種的影像資料進行三維測量，針對未含有滿足前述判定條件的銲膏之檢查區域，依據在相位各差180°的2種的光圖案之下分別所拍攝之2種的影像資料進行三維測量。

不受此所限，亦可建構成：例如針對含有滿足既定的判定條件的銲膏之檢查區域，依據在相位各差90°的4種的光圖案之下分別所拍攝之4種的影像資料進 行三維測量，針對未含有滿足前述判定條件的銲膏之檢查區域，依據在相位各差120°(或90°)的3種的光圖案之下分別所拍攝之3種的影像資料進行三維測量。

又，亦可建構成：針對含有滿足既定的判定條件的銲膏之檢查區域，依據在相位各差120°(或90°)的3種的光圖案之下分別所拍攝之3種的影像資料進行三維測量，針對未含有滿足前述判定條件的銲膏之檢查區域，依據在相位各差180°(或90°)的2種的光圖案之下分別所拍攝之2種的影像資料進行三維測量。

當然，相位偏移量係不受上述例示的各種偏移量所限定，亦能採用可藉由移相法進行三維測量之其他的偏移量。

(d)上述實施形態中雖建構成：以針對含有滿足既定的判定條件的銲膏之檢查區域，利用4次拍攝方式進行三維測量、針對未含有滿足前述判定條件的銲膏之檢查區域，利用2次拍攝方式進行三維測量那樣將拍攝方式作2階段切換，但不受此所限，亦可作成將拍攝方式作3階段切換之構成。

例如亦可建構成：使用圖11所示的條件設定畫面330，在檢查區域內含有滿足既定的判定條件(例如於圖11中的中精度測量欄331所設定之條件)中之特定條件(例如於圖11中的高精度測量欄332所設定之條件)的銲膏之情況，利用4次拍攝方式(以4種的相位照射、拍攝光圖案)取得4種的影像資料，而在檢查區域內含有滿足前述判定條件的銲膏但未含有滿足前述特定條件的銲膏 之情況，利用3次拍攝方式(以3種的相位照射、拍攝光圖案)取得3種的影像資料，在檢查區域內未含有滿足前述判定條件的銲膏之情況，利用2次拍攝方式(以2種的相位照射、拍攝光圖案)取得2種的影像資料。

例如，此處在將『「體積」是小於「2mm³」』設為「判定條件」、『「體積」是小於「1mm³」』設為「特定條件」之情況，於『「體積」是小於「1mm³」』的銲膏未包含在檢查區域內之情況，利用4次拍攝方式取得影像資料，於檢查區域內含有滿足『「體積」是小於「2mm³」』的銲膏但未含有滿足『「體積」是小於「1mm³」』的銲膏之情況，利用3次拍攝方式取得影像資料，而於檢查區域內未含有滿足『「體積」是小於「2mm³」』的銲膏之情況，利用2次拍攝方式取得影像資料。

(e)上述實施形態中建構成：針對含有滿足判定條件的銲膏(例如圖7的銲膏Js)與未滿足判定條件的銲膏(例如圖7的銲膏Jb)兩者之檢查區域(例如圖7的檢查區域W2)，在已取得於相位相異的4種的光圖案之下分別所拍攝之4種的影像資料之情況，該檢查區域內之兩銲膏(例如圖7的銲膏Js、Jb)都依據4種的影像資料進行三維測量。

不受此所限，亦可建構成：例如針對含有滿足判定條件的銲膏(例如圖7的銲膏Js)與未滿足判定條件的銲膏(例如圖7的銲膏Jb)兩者之檢查區域(例如圖7的檢查區域W2)，在已取得於相位相異的4種的光圖案之下分別所拍攝之4種的影像資料之情況，針對該檢查區域內滿 足判定條件的銲膏(例如圖7的銲膏Js)，依據4種的影像資料進行三維測量，針對該檢查區域內未滿足判定條件的銲膏(例如圖7的銲膏Jb)，依據所拍攝之4種的影像資料中的2種或3種的影像資料進行三維測量。

依據此構成，針對未滿足既定的判定條件的銲膏(測量精度無需那樣程度之銲膏)，可依據更少的影像資料以更短時間進行三維測量。結果，可謀求更提升測量速度。

又，亦可將在取得4種的影像資料之情況中針對「未滿足既定的判定條件的銲膏(例如圖7的銲膏Jb)」之測量精度、和在依據利用2次或3次拍攝方式所取得之2種或3種的影像資料進行三維測量之情況中針對「未滿足既定的判定條件的銲膏(例如圖7的銲膏Jb)」之測量精度設為同等。

當然，針對含有滿足判定條件的銲膏(例如圖7的銲膏Js)與未滿足判定條件的銲膏(例如圖7的銲膏Jb)兩者之檢查區域(例如圖7的檢查區域W2)，於取得在相位相異的3種的光圖案之下分別所拍攝之3種的影像資料之情況也可設為同樣的構成。

又，亦可建構成：在將上述(d)所例示之拍攝方式作3階段切換的構成之下，於利用4次拍攝方式取得4種的影像資料之情況，針對檢查區域內滿足特定條件(例如『「體積」是小於「1mm³」』)的銲膏，依據4種的影像資料利用移相法進行三維測量，針對檢查區域內未滿足前述特定條件且滿足判定條件(例如『「體積」是小 於「2mm³」』)的銲膏，依據所取得之4種的影像資料中之3種的影像資料利用移相法進行三維測量，針對檢查區域內未滿足前述判定條件的銲膏，依據所取得之4種的影像資料中之2種的影像資料利用移相法進行三維測量，在利用3次拍攝方式取得3種的影像資料之情況，針對檢查區域內滿足前述判定條件的銲膏，依據3種的影像資料利用移相法進行三維測量，針對檢查區域內未滿足前述判定條件的銲膏，依據所取得之3種的影像資料中的2種的影像資料利用移相法進行三維測量。

(f)上述實施形態中建構成：透過條件設定畫面230設定判定條件，但條件設定手段的構成係不受此所限定。

亦可建構成：例如經由圖12所示的條件設定畫面350設定判定條件。在條件設定畫面350中，藉由將滑桿351左右地滑動操作，可變更作為判定條件的銲膏之體積值。此外，滑桿351係為模擬顯示於顯示裝置23的滑桿之影像，可透過觸控面板操作。

此處，針對操作滑桿351所設定之含有小於既定值的體積的銲膏之檢查區域，利用4次拍攝方式進行三維測量，針對未含有前述小於既定值的體積的銲膏之檢查區域，利用2次拍攝方式進行三維測量。

圖12中，例如當將滑桿351移到右端時，作為判定條件的銲膏之體積值成為最大值。亦即，印刷基板2上的全部的銲膏成為滿足判定條件，成為針對全部的檢查區域利用4次拍攝方式進行三維測量。另一方面，當將 滑桿351移到左端時，作為判定條件的銲膏之體積值成為最小值。亦即，成為印刷基板2上全部的銲膏未滿足判定條件，成為針對全部的檢查區域利用2次拍攝方式進行三維測量。

又，在條件設定畫面350設有預定時間顯示部352(預定時間顯示手段)，其可顯示在操作滑桿351所設定之判定條件(既定的體積值)之下花費在印刷基板2的測量之預定時間。此處顯示之預定時間係依據操作滑桿351所設定之判定條件與封面資料所算出。

例如在圖8所示的例子中，截至1個檢查區域之全部的拍攝處理終了為止所需的時間為，於4次拍攝方式的情況係100msec(0.100sec)，於2次拍攝方式的情況係40msec(0.040sec)。

因此，當將設定於印刷基板2上之檢查區域數設為N個時，截至取得1片印刷基板2全範圍的影像資料為止所需的時間為，針對全部的檢查區域利用4次拍攝方式取得影像資料之情況，成為100×N(msec)。另一方面，於針對全部的檢查區域利用2次拍攝方式取得影像資料之情況，成為40×N(msec)。

又，在操作滑桿351所設定之含有小於既定值的體積的銲膏之檢查區域的數為N1(個)且未含有前述小於既定值的體積的銲膏之檢查區域的數為N2(個)的情況，截至取得1片印刷基板2的全範圍的影像資料所需的時間成為100×N1(msec)+40×N2(msec)。

再者，亦可建構成：將馬達15、16驅動並將 含有將印刷基板2從既定的檢查區域朝下一檢查區域移動的移動時間在內的時間作為預定時間顯示於預定時間顯示部352。

(g)上述實施形態中建構成：於2次拍攝方式中，依據在相位差180°的2種的光圖案之下分別所拍攝之2種的影像資料進行三維測量。亦可取而代之，作成例如依據在相位差90°的2種的光圖案之下分別所拍攝之2種的影像資料進行三維測量的構成。此種情況，藉由使用上述式(23)，(27)，利用2種的影像資料上之各畫素的輝度值V₂₀、V₂₁與已知的比例常數K，可算出各畫素中之光圖案的相位θ₂。

依據此構成，因為依據使用了「tan^-1」的演算式可求出相位θ₂，所以可在-180°~180°的360°範圍進行高度測量，能更加大測量範圍。

當然，除此之外，若為滿足上述式(1)、(2)、(3)的關係者，則亦可採用其他構成。在獲得相位θ₂的一般式方面，上述式(9)被舉出作為一例〔參照[數9]〕。

1‧‧‧基板檢查裝置

2‧‧‧印刷基板

3‧‧‧載置台

4‧‧‧照明裝置

4a‧‧‧光源

4b‧‧‧液晶格柵

5‧‧‧相機

6‧‧‧控制裝置

15‧‧‧馬達

16‧‧‧馬達

Claims (13)

1. 一種三維測量裝置，其特徴為具備：照射手段，可對被測量物照射具有條紋狀的光強度分布之光圖案；拍攝手段，可拍攝經照射了前述光圖案的前述被測量物上之既定的測量區域；影像取得手段，建構成：控制前述照射手段及前述拍攝手段，使前述光圖案的相位作複數種變化，可取得在該各光圖案之下所分別拍攝之前述測量區域的複數種的影像，並可將針對前述測量區域應取得之影像數因應前述測量區域作變更；及影像處理手段，可依據藉前述影像取得手段所取得之影像，利用移相法針對前述測量區域內之測量對象執行三維測量，前述影像取得手段為，在前述測量區域內含有滿足既定的判定條件之前述測量對象的情況，取得以第1既定數種的相位照射且拍攝光圖案所得之前述第1既定數種的影像，在前述測量區域內未含有滿足前述判定條件之前述測量對象的情況，取得以少於前述第1既定數之第2既定數種的相位照射且拍攝光圖案所得之前述第2既定數種的影像。
2. 如請求項1之三維測量裝置，其中在前述影像取得手段取得前述第1既定數種的影像之情況， 前述影像處理手段為，針對前述測量區域內之滿足前述判定條件的前述測量對象，依據前述第1既定數種的影像，利用移相法進行三維測量，針對前述測量區域內未滿足前述判定條件的測量對象，依據前述第2既定數種的影像，藉由移相法進行三維測量。
3. 如請求項1之三維測量裝置，其中具備依據外部操作可設定前述判定條件之條件設定手段。
4. 如請求項2之三維測量裝置，其中具備依據外部操作可設定前述判定條件之條件設定手段。
5. 如請求項3之三維測量裝置，其中具備預定時間顯示手段，其可顯示在藉由前述條件設定手段所設定的前述判定條件之下花費在前述被測量物的測量之預定時間。
6. 如請求項4之三維測量裝置，其中具備預定時間顯示手段，其可顯示在藉由前述條件設定手段所設定的前述判定條件之下花費在前述被測量物的測量之預定時間。
7. 如請求項1之三維測量裝置，其中前述影像取得手段為，在前述測量區域內含有滿足前述判定條件之前述測量對象的情況，取得以前述第1既定數種是4種或3 種的相位照射且拍攝光圖案所得之4種或3種的影像，在前述測量區域內未含有滿足前述判定條件之前述測量對象的情況，取得以前述第2既定數種是2種的相位照射且拍攝光圖案所得之2種的影像。
8. 如請求項2之三維測量裝置，其中前述影像取得手段為，在前述測量區域內含有滿足前述判定條件之前述測量對象的情況，取得以前述第1既定數種是4種或3種的相位照射且拍攝光圖案所得之4種或3種的影像，在前述測量區域內未含有滿足前述判定條件之前述測量對象的情況，取得以前述第2既定數種是2種的相位照射且拍攝光圖案所得之2種的影像。
9. 如請求項3之三維測量裝置，其中前述影像取得手段為，在前述測量區域內含有滿足前述判定條件之前述測量對象的情況，取得以前述第1既定數種是4種或3種的相位照射且拍攝光圖案所得之4種或3種的影像，在前述測量區域內未含有滿足前述判定條件之前述測量對象的情況，取得以前述第2既定數種是2種的相位照射且拍攝光圖案所得之2種的影像。
10. 如請求項4之三維測量裝置，其中前述影像取得手段為，在前述測量區域內含有滿足前述判定條件之前述測量對象的情況，取得以前述第1既定數種是4種或3種的相位照射且拍攝光圖案所得之4種或3種的影像， 在前述測量區域內未含有滿足前述判定條件之前述測量對象的情況，取得以前述第2既定數種是2種的相位照射且拍攝光圖案所得之2種的影像。
11. 如請求項5之三維測量裝置，其中前述影像取得手段為，在前述測量區域內含有滿足前述判定條件之前述測量對象的情況，取得以前述第1既定數種是4種或3種的相位照射且拍攝光圖案所得之4種或3種的影像，在前述測量區域內未含有滿足前述判定條件之前述測量對象的情況，取得以前述第2既定數種是2種的相位照射且拍攝光圖案所得之2種的影像。
12. 如請求項6之三維測量裝置，其中前述影像取得手段為，在前述測量區域內含有滿足前述判定條件之前述測量對象的情況，取得以前述第1既定數種是4種或3種的相位照射且拍攝光圖案所得之4種或3種的影像，在前述測量區域內未含有滿足前述判定條件之前述測量對象的情況，取得以前述第2既定數種是2種的相位照射且拍攝光圖案所得之2種的影像。
13. 如請求項1至12中任一項之三維測量裝置，其中前述測量對象為，印刷於作為前述被測量物的印刷基板上之銲膏、或形成於作為前述被測量物的晶圓基板上之銲料凸塊。