CN101889190B

CN101889190B - 三维测量装置和基板检查机

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Publication number: CN101889190B
Application number: CN2008801015952A
Authority: CN
Inventors: 间宫高弘
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2007-08-08
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2028-07-18
Also published as: CN101889190A; US20100194855A1; JP2009042015A; US8436890B2; DE112008002148T5; TWI384194B; JP4931728B2; KR101152842B1; WO2009019966A1; DE112008002148B4; TW200916719A; KR20100051589A

Abstract

本发明的课题在于提供能够增加可测定的高度范围，并且可实现高精度的测量，并且可将摄像次数抑制在最小限，进而可实现测量(或检查)效率的提高的三维测量装置和基板检查机。基板检查机(1)包括放置印刷有焊锡膏的印刷基板(K)的传送器(2)；从斜上方照射规定的光图案的照射机构(3)；对上述已照射的区域进行摄像的CCD照相机(4)；控制装置(7)。通过相位移法，测量测量对象部的高度，但是，在此之前，通过空间编码化法，指定相当于与测量对象部相对应的条纹的空间编码号。另外，预先读入库数据，根据测量对象部的大致高度，确定空间编码化法用的摄像次数。可通过最小限的摄像次数，实现精度高的三维测量。

Description

三维测量装置和基板检查机

技术领域

本发明涉及三维测量装置，与具有该三维测量装置的基板检查机。

背景技术

一般，在于印刷基板上安装电子部件的场合，首先，在设置于印刷基板上的规定的电极图案上，印刷焊锡膏。接着，根据该焊锡膏的粘性，在印刷基板上临时固定电子部件。然后，将上述印刷基板导向回焊炉，经过规定的回焊步骤，由此进行焊接。最近，在导入回焊炉的前阶段，必须检查焊锡膏的印刷状态，在上述检查时，采用三维测量装置。另外，即使在经过回焊步骤之后，仍必须检查电子部件的安装状态，即使在该检查时，仍采用三维测量装置。

近年，提出有采用光的所谓的非接触式的各种三维测量装置，其中，提出有采用相位移法的三维测量装置的技术(比如，专利文献1等)。在采用该相位移法的三维测量装置中，通过由光源和正弦波图案的滤光器的组合形成的照射机构，对印刷基板，照射具有正弦波(条纹状)的光强度分布的光图案。另外，采用设置于正上方的CCD照相机，观测基板上的点。在此场合，画面上的点P的光的强度I按照下述式给出。

I＝e+f·cosφ

[其中，e：直流光噪音(偏移(offset)成分)，f：正弦波的对比度(反射率)，φ：通过物体的凹凸部提供的相位]

此时，使光图案移动，按照比如，4阶段(φ+0，φ+π/2，φ+π，φ+3π/2)改变相位，获取具有与它们相对应的强度分布I0、I1、I2、I3的图像，根据下述式计算调制量α。

α＝arctan{(I3-I1)/(I0-I2)}

采用该调制量α，计算焊锡膏等的测量对象上的点P的三维坐标(X、Y、Z)，于是，测量测量对象的三维形状，特别是高度。

但是，在实际的测量对象中，如果还具有较高的类型，则也具有较低的类型。比如，关于焊锡膏，如果还具有薄膜状的类型，则也具有呈圆锥台状而突起的类型。此外，如果对应于这些测定对象中的最大的高度，增加所照射的光图案的条纹的间距，则具有分辨率较低，测定精度变差的危险。另一方面，通过使条纹的间距变窄，虽然可谋求精度的提高，但是具有可测定的高度范围不够(条纹次数为另外的次数)的危险。

于是，人们提出有将上述的相位移法和空间编码化法组合，使可测定的高度范围较大，并且实现高精度的测量的方案(比如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开平11-211443号

专利文献2：日本特开平11-148810号

发明内容

但是，在上述专利文献2中记载的技术中，不仅相位移法，同样在空间编码化法时，必须按照预定的次数而摄像，必然导致摄像次数的增加。由此，具有导致总体的处理速度的降低，测量要求花费时间的危险。

本发明针对上述情况而提出，本发明的目的在于提供能够增加可测定的高度范围，并且可实现高精度的测量，而且可将摄像次数抑制在最小限，进而可实现测量(或检查)效率的提高的三维测量装置和基板检查机。

下面分项地对适合于解决上述目的等的各技术方案进行说明。另外，对根据需要，对相应的技术方案，附加记载特有的作用效果等。

技术方案1涉及一种三维测量装置，其包括：

照射机构，该照射机构可对基板主体上的测量对象部照射相位移法用的条纹状的光图案和空间编码化法用的条纹状的光图案；

摄像机构，该摄像机构可对照射了上述光图案的测量对象部进行摄像；

摄像控制机构，该摄像控制机构对基于上述摄像机构的摄像进行控制；

第1运算机构，该第1运算机构根据通过上述摄像机构摄制的多个图像数据，通过相位移法，至少对上述测量对象部的高度进行运算；

第2运算机构，该第2运算机构可根据通过上述摄像机构摄制的图像数据，通过空间编码化法，指定基于上述相位移法的上述第1运算机构的运算时的图像数据中的与上述测量对象部相对应的条纹；

其特征在于上述摄像控制机构根据上述测量对象部的高度信息或基本高度信息，确定基于上述空间编码化法用的光图案的照射的基于上述摄像机构的摄像次数，进行已确定的摄像次数的摄像。

技术方案2涉及一种三维测量装置，其包括照射机构，该照射机构可对基板主体上的测量对象部照射相位移法用的条纹状的光图案和空间编码化法用的条纹状的光图案；

其特征在于上述摄像控制机构根据基板的设计数据和制造数据中的至少一者，获得上述测量对象部的高度信息或基本高度信息，根据该高度信息或基本高度信息，确定基于上述空间编码化法用的光图案的照射的上述摄像机构的摄像次数，进行已确定的摄像次数的摄像。

按照技术方案1、2，根据通过摄像机构摄像的多个图像数据，通过第1运算机构，按照相位移法，至少对测量对象部的高度进行运算。另外，在此之前，或与此同时根据通过摄像机构摄像的图像数据，相位移法的第1运算机构的运算时的图像数据中的与上述测量对象部相对应的条纹通过第2运算机构，借助空间编码化法而指定。即，通过空间编码化法，将与相位移法的测量对象部相对应的条纹，即，条纹次数指定，并且通过第1运算机构，对测量对象部的高度进行运算。由此，获得可增加空间编码化法的优点的可测定的高度范围，与实现相位移法的优点的高精度的测量的两者的效果。

另外，通过摄像控制机构，控制上述摄像机构的摄像。特别是，在技术方案2中，通过摄像控制机构，根据基板的设计数据和制造数据中的至少一者，获得测量对象部的高度信息或基本高度信息。此外，在技术方案1、2中，根据该高度信息或基本高度信息，确定基于上述空间编码化法用的光图案的照射的上述摄像机构的摄像次数，进行已确定的摄像次数的摄像。由此，在测量对象部的高度不那么高的场合，可使基于空间编码化法用的光图案的照射的摄像机构的摄像次数进一步减少。另一方面，在测量对象部的高度较高的场合，对应于此，增加基于空间编码化法用的光图案的照射的摄像机构的摄像次数，对应于高度范围，可的确指定相位移法的条纹次数。即，可确定与时时获得的测量对象部的高度信息等相对应的最小限的最佳摄像次数，进而，可从总体上，通过最小限的摄像次数，实现精度高的三维测量。其结果是，可实现测量效率的提高。

技术方案3涉及一种三维测量装置，其包括：

照射机构，该照射机构可对基板主体上的测量对象部，照射具有基本正弦波状的光强度分布的相位移法用的条纹状的光图案，与光强度分布符合规定编码的空间编码化法用的条纹状的光图案；

摄像机构，该摄像机构可对照射了上述相位移法用的光图案和空间编码化法用的光图案的测量对象部进行摄像；

摄像控制机构，该摄像控制机构对上述摄像机构的摄像进行控制；

第2运算机构，该第2运算机构可根据通过上述摄像机构摄制的图像数据，通过空间编码化法，指定基于上述相位移法的上述第1运算机构的运算时的条纹次数；

按照下述方式构成，该方式为：通过上述第2运算机构，指定基于上述相位移法的上述第1运算机构的运算时的条纹次数，并且通过上述第1运算机构，对上述测量对象部的高度进行运算；

其特征在于上述摄像控制机构根据基板的设计数据和制造数据中的至少一者，获得上述测量对象部的高度信息或基本高度信息，根据该高度信息或基本高度信息，确定基于上述空间编码化法用的光图案的照射基于的上述摄像机构的摄像次数，进行已确定的摄像次数的摄像。

按照技术方案3，实现基本上与上述技术方案1、2相同的作用效果。即，可增加可通过空间编码化法测定的高度范围，可通过相位移法，实现高精度的测量。另外，可确定与时时获得的测量对象部的高度信息等相对应的最佳、并且最小限的摄像次数，可实现测量效率的提高。

技术方案4涉及技术方案1～3中的任何一项所述的三维测量装置，其特征在于上述摄像控制机构：

在已获得的上述高度信息或基本高度信息为上述测量对象部的高度小于第1规定值的信息的场合，基于上述空间编码化法用的光图案的照射的基于上述摄像机构的摄像次数为零次，不经过基于上述第2运算机构的指定，通过上述第1运算机构对上述测量对象部的高度进行运算。

按照技术方案4，在测量对象部的高度小于第1规定值的场合，不进行基于空间编码化法用的光图案的照射的摄像。即，不经过基于第2运算机构的指定，仅仅通过相位移法，对测量对象部的高度进行运算。于是，在测量对象部的高度低的场合，不专门地进行空间编码化法用的摄像，可实现高精度的测量。其结果是，可谋求更进一步的测量效率的提高。

技术方案5涉及技术方案1～4中的任何一项所述的三维测量装置，其特征在于上述摄像控制机构：

在已获得的上述高度信息或基本高度信息为上述测量对象部的高度在第1规定值以上的信息的场合，基于上述空间编码化法用的相互不同的光图案的照射的上述摄像机构的摄像次数为2次以上。

按照技术方案5，在测量对象部的高度在第1规定值以上的场合，基于空间编码化法用的相互不同的光图案的照射的摄像机构的摄像次数在2次以上。象这样，通过按照2次以上的程度摄像，具有2个以上的空间编码化法用的图像数据。由此，即使在仅仅通过相位移法，具有多个高度候补的情况下，可更确实地指定相位移法的条纹次数，进而可正确的测量。

技术方案6涉及技术方案1～5中的任何一项所述的三维测量装置，其特征在于上述相位移法用的条纹状的光图案为针对基于该相位移法用的条纹状的光图案的照射的每次的摄像，按照相同周期、相位不同的图案。

按照技术方案6，针对基于相位移法用的条纹状的光图案的照射的每次的摄像，照射在相同周期、相位不同的图案。由此，可谋求相位移法的运算式、运算程序的简化，并且可谋求测量的精度的提高。

技术方案7涉及技术方案1～6中的任何一项所述的三维测量装置，其特征在于上述空间编码化法用的条纹状的光图案为相对基于上述空间编码化法用的光图案的照射的每次的摄像，相对最小周期的光图案，按照乘以每次不同的整数值的周期，明暗反转的图案。

按照技术方案7，可伴随摄像次数的增加，谋求可测量的高度范围的增加。

技术方案8涉及技术方案1～7中的三维测量装置，其特征在于上述照射机构为单一照明，可切换照射相位移法用的光图案和空间编码化法用的光图案。

按照技术方案8，无须采用在相位移法用和空间编码化法用的场合不同的照射机构，可谋求空间的节省和成本增加的抑制。

技术方案9涉及技术方案1～8中的任何一项所述的三维测量装置，其特征在于上述照射机构包括光源与液晶狭缝板；

通过对外加于上述液晶狭缝板中的一个面侧的多个电极上的电压进行控制，呈基本正弦波状，使来自上述光源的光实现透射，可照射相位移法用的条纹状的光图案，并且呈条纹状使来自上述光源的光实现透射，可照射空间编码化法用的明·暗条纹状的光条纹。

象技术方案9那样，可通过采用液晶狭缝板，既可应对相位移法用的照射，也可应对空间编码化法用的照射。由此，更加确实地实现针对技术方案8而描述的作用效果。

技术方案10涉及一种基板检查机，其包括技术方案1～9中的任何一项所述的三维测量装置。

象技术方案10那样，上述各技术构思还可在具有三维测量装置的基板检查机中实现。

附图说明

图1为表示包括三维测量装置的基板检查机的外观结构图；

图2为表示液晶透射装置的外观结构图；

图3为表示液晶透射装置中的相位移法用的光控制图案，与空间编码化法用的光控制图案的图；

图4为表示规定检查区域的基板检查的处理内容的一个实例的流程图；

图5为表示在第1方式的测量时，所照射的相位移法用的光图案的示意图；

图6为表示在第2方式的测量时，所照射的空间编码化法用的光图案和相位移法用的光图案的示意图；

图7为表示在第3方式的测量时，所照射的空间编码化法用的光图案和相位移法用的光图案的示意图；

图8为表示具体的高度测量的例子的说明图；

图9为表示另一具体高度测量的例子的说明图；

图10为表示另一实施方式中，通过单独照射使液晶透射装置的光控制图案的明暗反转的光图案，计算明暗的边界的例子的说明图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的一个实施方式进行说明。

图1为以示意方式表示具有本实施方式的三维测量装置的基板检查机1的外观结构图。象该图所示的那样，基板检查机1包括传送器2，该传送器2用于放置印刷有构成检查对象的焊锡膏的印刷基板K；照射机构3，该照射机构3用于从印刷基板K的表面的斜上方，照射规定的光图案；构成摄像机构的CCD照相机4，该CCD照相机4对用于对印刷基板K上的上述照射的区域进行摄像。另外，本实施方式的焊锡膏C印刷而形成于设置于印刷基板K上的由铜箔形成的电极图案上。另外，在电极图案上，进行焊锡电镀。此外，在检查时，上述传送器2与印刷基板K一起，沿水平方向(X轴方向和Y轴方向)滑动。

在这里，对照射机构3进行更具体的说明。照射机构3包括由LED形成的光源11；聚光透镜12，该聚光透镜12将从光源11照射的光汇集；液晶透射装置13；对在液晶透射装置13中实现透射的光图案进行投影的投影透镜14。

在本实施方式中，上述照射机构3可切换地照射相位移法用的光图案；空间编码化法用的光图案。更具体地说，相位移法用的光图案指照度(亮度)按照一定的周期，呈正弦波状变化的条纹状的光图案。呈正弦波状变化的条纹状的光图案在进行相位移法用的照射时，每次按照4分之1间距(pitch)而改变相位。

此外，空间编码化法用的光图案指在每次的各摄像时，相对最小周期的光图案，在乘以每次不同的整数值的周期，明暗反转的图案。更具体地说，以相位移法用的条纹状的光图案的1周期为最小周期，第1次照射按照在上述1周期内，明暗每隔1次地包括的方式反转的条带状的光图案，第2次照射按照在其2倍的周期内，明暗每隔1次地包括的方式反转的条带状的光图案。第3次照射按照在再加倍(上述最小周期的4倍)的周期内，明暗每隔1次地包括的方式反转的条带状的光图案。

为了实现这样的光图案的照射，在本实施方式中，液晶透射装置13采用下述这样的方案。即，象图2所示的那样，液晶透射装置13包括液晶狭缝板21；解码器22，该解码器22对来自后述的控制装置7的液晶控制部72的图案信号进行解码处理，改变上述液晶狭缝板21的狭缝图案。在液晶狭缝板21中的一个表面上，设置沿该图2的纵向分割的多个阳极侧透明电极25a、25b、25c......25h(在统称时，表示为“25”。另外，该图2为完全为了方便而绘制的图，实际上，设置多个阳极侧透明电极。)，相对它们，从解码器22单独地外加电压，提供电力。在液晶狭缝板21中的另一个表面上，形成单一，并且共同的阴极侧透明电极26，该电极26接地。填充于电极25、26之间的液晶采用通过外加电压，具有遮光性的液晶，或具有透射性的液晶中的任意者。

下面对上述液晶透射装置13的光控制图案进行说明。如上所述，通过液晶透射装置13，切换相位移法用的光控制图案，与空间编码化法用的光控制图案。相位移法用的光控制图案按照下述方式构成，该方式为：象图3的相位移(S1)～相位移(S4)的光控制图案例子所示的那样，按照光的透射率分级地改变，绘制基本正弦波的方式使光实现透射。另外，伴随按照从相位移(S1)到相位移(S4)的顺序，对光控制图案的切换，每次90°(π/2)使相位错开。由此，从照射机构3，照射按照一定周期基本呈正弦波状变化的条纹状的光图案，象上述那样相位错开，照射4次，在每次照射时，进行相位移法用的摄像。

此外，空间编码用的光控制图案按照下述方式构成，该方式为：象图3的空间编码(C1)～空间编码(C3)的光控制图案例子所示的那样，光的透射率在“0(最小)”和“4(最大)”之间，交替地使光实现透射。另外，空间编码(C1)象上述那样，将相位移(S1)～(S4)的光透射图案的1个周期作为1周期(最小周期)，形成按照在上述1个周期内，每次包括明(透光)·暗(遮蔽)的方式反转的条带状的光控制图案。另外，空间编码(C2)为按照在其2倍的周期内每次包含明·暗的方式反转的条带状的光控制图案。此外，空间编码(C3)为按照在再加倍(空间编码(C1)的4倍)的周期内每次包含明·暗的方式反转的条带状的光控制图案。

在本实施方式中，在相位移法的测量时，针对每个测定点，进行4次的摄像，但是，在空间编码化法的测量时，象后述那样，根据时时的焊锡膏的基本高度信息，基于空间编码化法用的光图案的照射，确定摄像次数，进行已确定的摄像次数的摄像和照射。更具体地说，在根据焊锡膏的基本高度信息，判定焊锡膏(测量对象部)在0μm～100μm(不包括100μm；在下面相同)的范围内的场合，进行第1方式的测量。另外，在判定测量对象部在比如，100μm～200μm(不包括200μm；在下面相同)的范围内的场合，进行第2方式的测量。另外，在判定测量对象部在比如，200μm～400μm的范围内的场合，进行第3方式的测量。此外，在本实施方式中，为了便于说明，对不属于焊锡膏(测量对象部)的高度超过400μm的情况的场合进行了说明。

此外，在进行第1方式的测量的场合，空间编码化法用的摄像次数为零次。于是，在此场合，进行仅仅相位移法的测量。

还有，在进行第2方式的测量的场合，空间编码化法用的摄像次数为2次。在此场合，进行最小周期的空间编码(C1)，与其2倍的周期的空间编码(C2)的光控制图案的照射。

再有，在进行第3方式的测量的场合，空间编码化法用的摄像次数为3次。在此场合，进行最小周期的空间编码(C1)，与其2倍的周期的空间编码(C2)以及其2倍的周期的空间编码(C3)的光控制图案的照射。

还有，象图1所示的那样，设置驱动控制上述照射机构3、CCD照相机4、传送器2等，并且根据通过CCD照相机4摄像的摄像数据，进行各种运算(测量)，以及进行检查用的控制装置7。即，如果印刷基板K设置于传送器2上的规定位置，则控制装置7实现驱动控制图的电动机等，将其移动到规定的位置，将印刷基板K移动到初始位置。该初始位置为将比如，CCD照相机4的视野的尺寸作为1个单位，预先对印刷基板K的表面进行划分而形成的1个位置。此外，控制装置7驱动控制照射机构3，开始光图案的照射，并且针对相位移法用的光图案，每次按照4分之1的间距使相位移动，依次切换控制4种的照射。此外，不仅如此，而且根据需要，进行空间编码化法用的光图案的照射。此外，在象这样，进行光图案的照射的期间，控制装置7对CCD照相机4进行驱动控制，针对每种照射，对检查区域部分进行摄像，分别获得必要的图像数据(相位移法用的图像数据和空间编码化法用的图像数据)。

控制装置7包括图像存储器，依次存储各图像数据。根据该已存储的图像数据，控制装置7进行各种图像处理。在进行该图像处理的期间，控制装置7驱动控制电动机，将传送器2(印刷基板K)移向下一检查区域。控制装置7同样将在这里的图像数据，存储于图像存储器中。另一方面，在图像存储器的图像处理一旦结束的场合，由于下一图像数据已存储于图像存储器中，故控制装置7可快速地进行下一图像处理。即，检查一方面进行下一检查区域(第n+1号)的移动和图像输入，另一方面，进行第n号的图像处理和测量·判断。之后，在全部的检查区域的检查完成之前，交替地反复进行同样的上述并行处理。象这样，在本实施方式的基板检查装置1中，通过控制装置7的控制，在检查区域移动，同时依次进行图像处理，由此，进行包括印刷基板K上的焊锡膏的高度测量的三维测量，可高速而确实地检查焊锡膏的印刷状态。

为了实现上述这样的控制，控制装置7包括主控制部71、液晶控制部72、光源控制部73、与作为摄像控制机构的照相机控制部74。液晶控制部72主要控制上述液晶透射装置13的光控制图案。另外，光源控制部73主要控制光源11的点亮、熄灭等。另外，照相机控制部74如上所述，控制CCD照相机4的检查区域部分的摄像。另外，照相机控制部74按照下述方式构成，该方式为：除了摄像的实施以外，根据印刷基板K的设计数据、制造数据等，可获得(读取)焊锡膏的基本高度信息。另外，根据该基本高度信息，在照相机控制部74中，如上所述，确定基于空间编码化法用的光图案的照射的CCD照相机4的摄像次数。

在本实施方式中，根据获得(读入)作为上述基本高度信息的印刷基板K的库数据，获得焊锡膏(各测量对象部)的基本的高度。显然，印刷基板K的设计数据、制造数据并不限于库数据，也可采用CAD数据、安装数据或部件数据和它们中的任意的组合。

另外，主控制部71主要进行各控制部72～74的各种控制，并且控制传送器2，或根据通过摄像而获得的图像数据，进行图像处理和测量(相位移法的测量、空间编码化法的测量)·判断。即，主控制部71还用作本发明的第1运算机构和第2运算机构。

下面根据图4的流程图，对通过以主控制部71为首的控制装置7而进行的三维测量(基板检查)的处理内容进行说明。图4表示规定检查区域的基板检查的处理内容的一个例子。在控制装置7中，在步骤S101，读入该印刷基板K的库数据。在下一步骤S102，获得焊锡膏(测量对象部)的大致高度。

接着，在已获得的测量对象部的大致高度在0～100μm的范围内的场合，转移到步骤S103，进行第1方式的测量。在进行第1方式的测量时，象图5所示的那样，空间编码化法用的摄像次数为零次。于是，在此场合，进行仅仅相位移法的测量。即，根据上述相位移法(S1)～相位移法(S4)的光控制图案，进行图5所示的那样的相位移法(IS1)～相位移法(IS4)的4次的光图案的照射，针对每次照射，进行相位移法的摄像。接着，通过还在背景技术中说明的公知的相位移法，测量对象部的高度测量。

此外，在已获得的测量对象部的大致高度在100～200μm的范围内的场合，转移到步骤S104，进行第2方式的测量。在进行第2方式的测量时，空间编码化法用的摄像次数为2次。在此场合，进行最小周期的空间编码(C1)，与其2倍的周期的空间编码(C2)的光控制图案的照射。即，进行图6所示的这样的空间编码化法(KC1)，与空间编码化法(KC2)的2次的光图案的照射，针对每次照射，进行空间编码化法用的摄像。另外，独立于该摄像，进行相位移法(IS1)～相位移法(IS4)的4次的光图案的照射，针对每次照射，进行相位移法用的摄像。另外，首先，根据空间编码化法，指定测量对象部的空间编码号。由此，指定相位移法的条纹次数。另外，根据已指定的条纹次数，通过相位移法，进行测量对象部的高度测量。

另外，在已获得的测量对象部的大致的高度在200μm～400μm的范围内的场合，转到步骤S105，进行第3方式的测量。在第3方式的测量时，空间编码化法用的摄像次数为3次。在此场合，进行最小周期的空间编码(C1)，与其2倍的周期的空间编码(C2)，以及其倍数的周期的空间编码(C3)的光控制图案的照射。即，进行图7所示的那样的空间编码化法(KC1)、空间编码化法(KC2)和空间编码化法(KC3)的3次的光图案的照射，针对每次照射进行空间编码化法用的摄像。此外，独立于该摄像，进行相位移法(IS1)～相位移法(IS4)的4次的光图案的照射，针对每次照射，进行相位移法用的摄像。另外，首先，根据空间编码化法，指定测量对象部的空间编码号。由此，指定相位移法的条纹次数。另外，根据已指定的条纹次数，通过相位移法，进行测量对象部的高度测量。

此外，从上述步骤S103、S104、S105转移，在步骤S106判断测量结果。即，判断在上述各步骤S103～105的测量对象部的高度是否在预先的允许范围内。接着，在下一步骤S107，将该判断结果输出到外部，暂时结束其后的处理。更具体地说，在测量对象部的高度在预定的允许范围内的场合，输出OK(合格)的内容，在测量对象部的高度不在允许范围内的场合，为不合格，发出警告声音，暂时停止检查机的动作，或在监示器中进行其内容的显示，对作业者等进行通报。

在这里，根据图8，对更具体的例子进行说明。如上所述，最终的测量对象部的高度根据通过相位移法获得的相位角θ计算。比如，象图8所示的那样，相位移法的正弦波的1周期量对应于100μm，并且通过相位移法获得的相位角θ为90°。于是，根据该图，构成候补的高度为“25μm”、“125μm”、“225μm”、......。在这里，在推定库数据的测量对象部的大致的高度在100μm～200μm的范围内的场合，进行第2方式的测量。即，在该场合，空间编码化法用的摄像次数为2次“进行空间编码化法(KC1)、空间编码化法(KC2)的2次的光图案的照射，针对每次照射，进行空间编码化法用的摄像”。接着，如果通过空间编码化法计算的空间编码号为“0”(如果条纹次数为0)，则实际的高度为“25μm”，如果空间编码号为“2”(如果条纹次数为1)，实际的高度为“125μm”。

此外，在上述例子中，通过相位移法获得的相位角θ为180°。于是，根据该图，构成候补的高度为“50μm”、“150μm”、“250μm”、......。在这里，在推定库数据的测量对象部的大致的高度在100μm～200μm的范围内的场合，与上述相同，进行第2方式的测量，空间编码化法用的摄像次数为2次。另外，如果按照空间编码化法计算的空间编码号为“0”或“1”(如果条纹次数为0或2)，则实际的高度为“50μm”，如果空间编码号为“2”或“3”(如果条纹次数为1)，则实际的高度为“150μm”。

另外，对另一实例进行说明。比如，象图9所示的那样，相位移法的正弦波的1个周期量对应于100μm，并且通过相位移法获得的相位角θ为270°。于是，根据该图，构成候补的高度为“75μm”、“175μm”、“275μm”、“375μm”......。在这里，在推定库数据的测量对象部的大致的高度在200μm～400μm的范围内的场合，进行第3方式的测量。即，在该场合，空间编码化法用的摄像次数为3次“进行空间编码化法(KC1)、空间编码化法(KC2)、空间编码化法(KC3)的3次的光图案的照射，针对每次照射，进行空间编码化法用的摄像”。另外，如果按照空间编码化法计算的空间编码号为“1”(如果条纹次数为0)，则实际的高度为“75μm”，如果空间编码号为“3”(如果条纹次数为1)，则实际的高度为“175μm”，如果空间编码号为“5”(如果条纹次数为2)，则实际的高度为“275μm”，如果空间编码号为“7”(如果条纹次数为3)，则实际的高度为“375μm”。

象上面具体描述的那样，按照本实施方式，最终，通过相位移法，对测量对象部的高度进行测量，但是，在此之前，通过空间编码化法，指定相当于对应于测量对象部的条纹(条纹次数)的空间编码号。即，在指定条纹次数后，对测量对象部的高度进行测量。由此，获得可增加作为空间编码化法的优点的可测定的高度范围，并且实现作为相位移法的优点的高精度的测量这两者的效果。

此外，在本实施方式中，不仅仅限于将相位移法和空间编码化法组合的技术构思，而读入库数据，获得测量对象部的大致高度，由此，确定空间编码化法用的摄像次数。更具体地说，在测量对象部的大致高度在0μm～100μm的范围内的场合，进行第1方式(仅仅相位移法)的测量，在测量对象部的大致高度在100μm～200μm的范围内的场合，进行第2方式(相位移法+空间编码化法用的2次的摄像)的测量，在测量对象部的大致高度在200μm～400μm的范围内的场合，进行第3方式(相位移法+空间编码化法用的3次的摄像)的测量。象这样，在测量对象部的高度不那么高的场合，可进一步减少基于空间编码化法用的光图案的照射的摄像机构的摄像次数。另一方面，在测量对象部的高度高的场合，对应于此而增加基于空间编码化法用的光图案的照射的摄像机构的摄像次数，由此，可对应于高度范围，的确指定空间编码号(相位移法的条纹次数)。即，可确定对应于时时获得的测量对象部的高度信息等的最小限的最适合的摄像次数，接着，从总体上说，可以最小限的摄像次数，实现精度高的三维测量。其结果是，可实现测量效率的提高。

特别是，在本实施方式中，在测量对象部的大致高度在0μm～100μm的范围内的场合，基于空间编码化法用的光图案的照射的摄像次数为零次，仅仅通过相位移法，测量测量对象部的高度。于是，可谋求更进一步的测量效率的提高。

另一方面，测量对象部的大致高度在100μm以上的场合，基于空间编码化法用的相互不同的光图案的照射的摄像次数为2次以上的场合，象这样，通过按照2次以上进行摄像，空间编码化法用的图像数据具有2个以上。由此，即使在具有仅仅通过相位移法，具有多个高度候补的情况下，仍可更加确实地指定相位移法的条纹次数，进而，可实现正确的测量。

此外，在本实施方式中，采用单一的照射机构3，单一的CCD照相机4。换言之，也可不采用在相位移法用和空间编码化法用的场合不同的照射机构、摄像机构。由此，可谋求空间的节省，并且可谋求成本的增加的抑制。另外，在本实施方式中，照射机构3采用具有液晶狭缝板21的液晶透射装置13，由此，既可应对相位移法用的照射，还可应对空间编码化法用的照射。由此，更确实地实现上述作用效果。

另外，并不限于上述实施方式的记载内容，也可比如，象下述那样实施。

(a)在上述实施方式中，对没有焊锡膏(测量对象部)的高度超过400μm的情况的场合进行了说明。相对该情况，通过进一步增加空间编码化法用的摄像次数，即使在超过400μm的情况下，仍可进行测定。即，在上述实施方式中，空间编码化法用的摄像次数的上限为3次，但是，按照4次以上的程度进行摄像也没有关系。

(b)在上述实施方式中，重要的是针对空间编码化法、指定明·暗的边界，虽然关于这一点没有特别提及。于是，也可单独照射将液晶透射装置13的光控制图案的明·暗反转的光图案。象这样，照射第1图案光，与将该第1图案光的照射区域与阴影的区域反转的第2图案光，进行摄像。图10通过符号La表示照射第1图案光而获得的图像信息的一部分，通过符号Lb表示照射第2图案光而获得的图像信息的一部分。对应于通过第1图案光获得的图像信息La的透光区域的照射区域的部分La1为对应于采用第2图案光时的图像信息Lb的遮光区域的部分Lb1。以这些图像信息La、Lb的亮度，即光强度相互交叉的点为明·暗的边界，由此，即使在来自光源11的光产生不均匀，具有散射的因素的情况下，仍不对其产生影响，可正确地指定明·暗的边界。接着，可通过空间编码化法，实现正确的运算。

(c)在上述实施方式中，相位移法的摄像次数为4次，但是，摄像次数也可为3次(参照日本特开2002-81924号文献等)。

(d)在上述实施方式中，将最小周期作为100μm而测定，但是，其到底为例示，并不限于上述数值。

(e)在上述实施方式中，以焊锡膏为测量对象，但是，也可测量其它的测量对象，作为另一测量对象，列举有比如，焊锡凸部、电子部件等。

(f)在上述实施方式中，在已测定的高度即使1次，仍脱离范围的场合，判定不合格，但是，关于判断基准，完全没有任何的限定。比如，既可在多个区域脱离的场合，判定为不合格，也可在焊锡膏整体的体积在规定值以下的场合，判定为不合格。

标号说明：

标号1表示基板检查机；

标号3表示照射机构；

标号4表示构成摄像机构的CCD照相机；

标号7表示控制装置；

标号11表示光源；

标号12表示液晶透射装置；

标号21表示液晶狭缝板；

标号25，26表示电极；

标号71表示主控制部；

标号72表示液晶控制部；

标号73表示光源控制部；

标号74表示作为摄像控制机构的照相机控制部。

Claims

1.一种三维测量装置，其包括：

其特征在于上述摄像控制机构根据上述测量对象部的大致高度信息，确定基于上述空间编码化法用的光图案的照射的基于上述摄像机构的摄像次数，进行已确定的摄像次数的摄像；

此外，在已获得的上述大致高度信息为上述测量对象部的高度不足第1规定值的信息的场合，基于上述空间编码化法用的光图案的照射的基于上述摄像机构的摄像次数为零次，不经过上述第2运算机构的指定，通过上述第1运算机构，对上述测量对象部的高度进行运算。

2.根据权利要求1所述的三维测量装置，其特征在于上述摄像控制机构：

在已获得的上述大致高度信息为上述测量对象部的高度为第1规定值以上的信息的场合，基于上述空间编码化法用的相互不同的光图案的照射的基于上述摄像机构的摄像次数为2次以上。

3.根据权利要求1所述的三维测量装置，其特征在于上述空间编码化法用的条纹状的光图案针对基于该空间编码化法用的光图案的照射的每次摄像，为相对最小周期的光图案，按照每次乘以不同的整数值的周期，明暗反转的图案。

4.根据权利要求1所述的三维测量装置，其特征在于上述照射机构为单一照明，可切换照射相位移法用的光图案和空间编码化法用的光图案。

5.根据权利要求1所述的三维测量装置，其特征在于上述照射机构包括光源与液晶狭缝板；

通过对外加于上述液晶狭缝板中的一个面上设置的多个电极上的电压进行控制，呈基本正弦波状使来自上述光源的光实现透射，可照射相位移法用的条纹状的光图案，并且呈条带状使来自上述光源的光实现透射，可照射空间编码化法用的明暗反转的条纹状的光图案。

6.一种三维测量装置，其包括照射机构，该照射机构可对基板主体上的测量对象部照射相位移法用的条纹状的光图案和空间编码化法用的条纹状的光图案；

其特征在于上述摄像控制机构根据基板的设计数据和制造数据中的至少一者，获得上述测量对象部的大致高度信息，根据该大致高度信息，确定基于上述空间编码化法用的光图案的照射的上述摄像机构的摄像次数，进行已确定的摄像次数的摄像；

另外，在已获得的上述大致高度信息为上述测量对象部的高度不足第1规定值的信息的场合，基于上述空间编码化法用的光图案的照射的基于上述摄像机构的摄像次数为零次，不经过上述第2运算机构的指定，通过上述第1运算机构，对上述测量对象部的高度进行运算。

7.根据权利要求6所述的三维测量装置，其特征在于上述摄像控制机构：

8.一种三维测量装置，其包括：

照射机构，该照射机构可对基板主体上的测量对象部照射具有基本正弦波状的光强度分布的相位移法用的条纹状的光图案，与光强度分布符合规定编码的空间编码化法用的条纹状的光图案；

其特征在于上述摄像控制机构：

根据基板的设计数据和制造数据中的至少一者，获得上述测量对象部的大致高度信息，根据该大致高度信息，确定基于上述空间编码化法用的光图案的照射的基于上述摄像机构的摄像次数，进行已确定的摄像次数的摄像；

9.根据权利要求8所述的三维测量装置，其特征在于上述摄像控制机构：

10.一种三维测量装置，其包括：

第2运算机构，该第2运算机构可根据通过上述摄像机构摄制的图像数据，通过空间编码化法，指定基于上述相位移法的上述第1运算机构的运算时的图像数据中的与上述测量对象部相对应的条纹次数；

其特征在于上述摄像控制机构：

根据上述测量对象部的大致高度信息，确定基于上述空间编码化法用的光图案的照射的上述摄像机构的摄像次数，进行已确定的摄像次数的摄像；

此外，在已获得的上述大致高度信息为上述测量对象部的高度为第1规定值以上的信息的场合，基于上述空间编码化法用的相互不同的光图案的照射的上述摄像机构的摄像次数在2次以上。

11.一种三维测量装置，其包括：

照射机构，该照射机构可对基板主体上的测量对象部照射相位移法用的条纹状的光图案与空间编码化法用的条纹状的光图案；

其特征在于上述摄像控制机构：

根据基板的设计数据和制造数据中的至少一者，获得上述测量对象部的大致高度信息，基于该大致高度信息确定基于上述空间编码化法用的光图案的照射的基于上述摄像机构的摄像次数，进行已确定的摄像次数的摄像；

此外，在已获得的上述大致高度信息为上述测量对象部的高度为第1规定值以上的信息的场合，基于上述空间编码化法用的相互不同的光图案的照射的基于上述摄像机构的摄像次数在2次以上。

12.一种三维测量装置，其包括：

第2运算机构，该第2运算机构可根据通过上述摄像机构摄制的图像数据，通过空间编码化法，指定上述相位移法的上述第1运算机构的运算时的条纹次数；

其特征在于上述摄像控制机构：

13.根据权利要求1～12中的任何一项所述的三维测量装置，其特征在于上述相位移法用的条纹状的光图案为针对基于该相位移法用的条纹状的光图案的照射的每次摄像，在相同周期，相位不同的图案。

14.一种基板检查机，其包括权利要求1所述的三维测量装置。

15.一种基板检查机，其包括权利要求13所述的三维测量装置。