CN105783784B - 检查装置及检查装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及检查装置及检查装置的控制方法，提供在使用在物体上投影有图案图像的状态下拍摄的图像对该物体进行检查的检查装置中用于抑制二次反射噪音而使可靠性高的测量及检查成为可能的技术。在因其他的物体的反射面反射的光会导致发生二次反射的二次反射物体存在的情况下，控制装置进行如下控制：(1)变更从投影装置投影的图案图像的投影范围以使光不会到达所述反射面，或者(2)设定图案图像的投影位置以使所述反射面脱离从投影装置投影的图案图像的投影范围。

Description

检查装置及检查装置的控制方法
技术领域
本发明涉及使用在物体上投影有图案图像的状态下拍摄的图像对该物体进行检查的检查装置。
背景技术
以往，研究使用图像测量物体的三维形状的方法。例如，称为主动三角测量法或主动立体法的方法是在通过投影仪在物体上投影有图案图像(条纹图案或点图案等)的状态下进行拍摄，通过分析根据物体表面的凹凸产生的图案或亮度的变化，获取物体的三维信息的技术。作为主动三角测量法的例子，已经将相移法、空间编码法等实用化。
在这些方法中，有时会产生在物体反射的光使存在于周围的其他的物体的测量精度降低这样的现象。参照图12说明该现象。图12示出了使用了拍摄装置200与投影仪201的测量系统。从投影仪201将具有规定的图案的光201L投影在物体202上，通过拍摄装置200拍摄映摄在物体202表面上的投影图案。此时，由物体202的表面凹凸导致的投影图案的变形以通过拍摄装置200拍摄的图像的亮度变化的方式呈现。因此，根据图像的亮度变化，能够确定投影仪201和物体202表面上的点及拍摄装置200的位置关系，并且能够推断物体202表面的高度(三维位置)。
但是，如图12所示，若物体202的附近存在较高的物体203，则投影仪201的光201L在物体203的侧面发生镜面反射或漫反射，有时会出现该反射光203L照射在物体202的表面的情况。这样一来，在从物体202的表面到达拍摄装置200的光中，不仅包括投影仪201的光201L的反射光(一次反射光)201R，而且还包括来自物体203的光203L的反射光(二次反射光)203R。因为该二次反射光203R作为噪音叠加至物体202表面上的投影图案，所以对投影图案的分析造成不良影响，使测量产生误差。在本说明书中，将因为在其他的物体反射的光导致可能发生二次反射的物体(例如图12的物体202)称为“二次反射物体”，将产生成为二次反射的原因的反射光的物体(例如物体203)称为“原因物体”。此外，将因为这样的二次反射导致的投影图案的亮度变化称为“二次反射噪音”。
作为对二次反射噪音的应对方案，在专利文献1中，从两个以上的方向照射图案图像，根据各方向的测量精度(可靠程度)，通过筛选除去了阴影缺陷、镜面缺陷等后的测量值，提出了进行更加准确的表面形状的测量的方法。但是，该现有方法只不过是将在多个方向的测量结果组合试图降低噪音的影响的方法，而并非是从根本上解决二次反射噪音的发生的方法。因此，在无论从哪个方向照射图案图像都会发生二次反射的环境(例如，在周围存在大量较高的物体的情况等)的情况下，通过以往方法难以除去二次反射噪音的影响。
专利文献1：日本特开2012-112952号公报
发明内容
本发明是鉴于上述实际情况而提出的，其目的在于提供在使用在物体上投影有图案图像的状态下拍摄的图像对该物体进行检查的检查装置中，用于抑制二次反射噪音，使可靠性高的测量及检查成为可能的技术。
为了达成上述目的在本发明中采用下面的结构。即，本发明的检查装置具有：拍摄装置；投影装置，在所述拍摄装置的视野内投影图案图像；信息处理装置，使用在从所述投影装置投影了图案图像的状态下通过所述拍摄装置拍摄的图像，进行包括在所述拍摄装置的视野内的一个以上的物体的检查；以及控制装置，控制所述拍摄装置及所述投影装置。在所述拍摄装置的视野内，在因其他的物体的反射面反射的光会导致发生二次反射的二次反射物体存在的情况下，所述控制装置变更从所述投影装置投影的图案图像的投影范围以使光不会到达所述反射面，在投影了变更投影范围后的图案图像的状态下，进行通过所述拍摄装置拍摄所述二次反射物体的控制。
根据该结构，在拍摄装置的视野内存在二次反射物体的情况下，以在成为二次反射的原因的原因物体的反射面没有光(图案图像)照射的方式变更图案图像的投影范围。因此，能够抑制二次反射噪音的发生并准确地拍摄(观测)物体上的投影图案，能够提高物体的测量及检查的精度。
还具有存储装置，存储检查程序，所述检查程序包括用于从成为检查的对象的多个物体内确定二次反射物体的信息；优选的，所述控制装置根据所述检查程序，判断在所述拍摄装置的视野内是否存在二次反射物体。通过预先生成这样的检查程序并将其设定于检查装置，能够简单并且准确地进行视野内的二次反射物体的检测，能够缩短测量及检查的处理时间和提高精度。
此外，优选的，所述检查程序包括拍摄二次反射物体时的拍摄条件的信息，所述控制装置根据所述拍摄条件的信息，变更在拍摄所述二次反射物体时投影的图案图像的投影范围。如此，通过将二次反射物体各自的拍摄条件也预先设定于检查装置，能够简单并且准确地进行用于抑制二次反射的投影范围的变更控制，能够缩短测量及检查的处理时间和提高精度。
优选的，检查装置还具有：图案图像存储部，预先存储投影范围互不相同的多个图案图像的数据，在所述拍摄装置的视野内存在所述二次反射物体的情况下，所述控制装置从存储于所述图案图像存储部的所述多个图案图像中，选择虽然将所述二次反射物体包括在投影范围内但是并未将所述反射面包括在投影范围内的图案图像，将从所述投影装置投影的图案图像变更为所述选择的图案图像。通过预先准备图案图像的数据，(与每次生成图案图像相比)能够简化图案图像的切换处理。
例如，在视野的中心存在二次反射物体的情况与在视野的边缘存在二次反射物体的情况下，必须改变图案图像的投影范围。但是，若按照视野内的每个位置准备各自的图案图像，则图案图像的数量将变得庞大。此外，必须在图案图像存储部确保较多的存储容量，导致装置的成本上升。因此，优选的，所述控制装置在变更了所述拍摄装置的视野内的所述二次反射物体的位置以使所述二次反射物体到达所述拍摄装置的视野内的规定位置后，在投影了变更投影范围后的图案图像的状态下进行通过所述拍摄装置拍摄所述二次反射物体的控制。若以这样的方式将二次反射物体与视野内的规定位置对齐，仅准备尺寸不同或形状不同的图案图像就足够了，不需要准备位置不同的图案图像。换言之，能够对尺寸或形状几乎相同的二次反射物体共同地使用相同的图案图像。因此，能够大幅减少预先准备的图案图像的数量，也能够削减图案图像存储部的存储容量。该结构在预先能够在投影装置登录的图案图像的数量有限制的情况下特别有效。
优选的，所述规定位置是所述拍摄装置的视野的中心。在拍摄装置的视野的中心拍摄装置的光学系统的像差最小。此外，因为通常将投影装置的投影中心对准至拍摄装置的视野的中心附近，所以拍摄装置的视野的中心的投影图案的变形(投影装置的光学系统的像差导致的变形)也变得最小。因此，通过将二次反射物体与拍摄装置的视野的中心对准进行投影及拍摄，能够期待进一步提高测量及检查的精度。
在所述拍摄装置的视野内存在所述二次反射物体的情况下，优选的，所述控制装置根据所述二次反射物体或所述反射面的位置及尺寸的信息，生成虽然将所述二次反射物体包括在投影范围内但是并未将所述反射面包括在投影范围内的图案图像，将从所述投影装置投影的图案图像变更为所述生成的图案图像。根据该结构，根据二次反射物体与反射面的位置及尺寸能够实现最优的投影范围，能够期待提高测量及检查的精度。此外，因为不需要物理上移动二次反射物体或拍摄视野，所以能够缩短处理时间。
在所述拍摄装置的视野内存在所述二次反射物体的情况下从所述投影装置投影的图案图像的投影范围是在所述拍摄装置的视野内不存在所述二次反射物体的情况下从所述投影装置投影的通常的图案图像的投影范围中除去所述反射面的部分后的范围即可。由此，因为能够最大限度地增大投影范围，所以能够尽可能地增加通过一次投影及拍摄能够测量的物体的数量。因此，所以能够缩短处理时间。
此外，本发明的另一检查装置具有：拍摄装置；投影装置，在所述拍摄装置的视野内投影图案图像；信息处理装置，使用在从所述投影装置投影了图案图像的状态下通过所述拍摄装置拍摄的图像，进行包括在所述拍摄装置的视野内的一个以上的物体的检查；以及控制装置，控制所述拍摄装置及所述投影装置；在进行因其他的物体的反射面反射的光会导致发生二次反射的二次反射物体的拍摄的情况下，所述控制装置设定所述图案图像的投影位置以使所述反射面脱离从所述投影装置投影的图案图像的投影范围，进行在投影了所述图案图像的状态下通过所述拍摄装置拍摄所述二次反射物体的控制。
根据该结构，在拍摄二次反射物体的情况下，以在成为二次反射的原因的原因物体的反射面没有光(图案图像)照射的方式变更图案图像的投影位置。因此，能够抑制二次反射噪音的发生并准确地拍摄(观测)物体上的投影图案，能够提高物体的测量及检查的精度。
优选的，还具有存储装置，存储检查程序，所述检查程序包括用于从成为检查的对象的多个物体内确定二次反射物体的信息；所述控制装置根据所述检查程序，判断拍摄的物体是否为二次反射物体。通过预先生成这样的检查程序并将其设定于检查装置，能够简单并且准确地进行二次反射物体的检测，能够缩短测量及检查的处理时间和提高精度。
此外，优选的，所述检查程序包括拍摄二次反射物体时的拍摄条件的信息，所述控制装置根据所述拍摄条件的信息，设定拍摄所述二次反射物体时的图案图像的投影位置。如此，通过将二次反射物体各自的拍摄条件也预先设定于检查装置，能够简单并且准确地进行用于抑制二次反射的投影位置的设定控制，能够缩短测量及检查的处理时间和提高精度。
所述检查装置，优选地，能够应用于检查基板上的部件的基板检查装置。在该情况下，例如芯片部件或IC(integrated circuit：集成电路)等的物体成为检查的对象。根据本发明，即使在检查对象的部件的周围存在二次反射的原因物体(例如连接器部件这样的较高的物体)，也能够抑制二次反射噪音的发生，可靠性高的部件测量及部件检查成为可能。
并且，本发明能够用作包括上述手段或功能的至少一部分的检查装置或基板检查装置。此外，本发明也能用作检查系统，所述检查系统具有：包括上述手段或功能的至少一部分的检查装置或基板检查装置，以及生成用于定义检查装置或基板检查装置的动作的检查程序的训练装置。此外，本发明也能够用作检查装置的控制方法或检查方法，或者用作用于使计算机执行该方法的各步骤的计算机程序，或者用作将该程序非暂时性地存储的计算机能够读取的存储媒体。上述各种结构及处理只要不发生技术上的矛盾就能够相互组合构成本发明。
根据本发明，在使用在物体上投影有图案图像的状态下拍摄的图像对该物体进行检查的检查装置中，能够抑制二次反射噪音并进行可靠性高的测量及检查。
附图说明
图1是示出基板检查系统的硬件结构的示意图。
图2是示出训练处理的流程的流程图。
图3是示出第一实施方式中的测量及检查的流程的流程图。
图4是示出第一实施方式中的测量及检查的流程的图。
图5是第一实施方式中的图案图像的例子。
图6是示出第二实施方式中的测量及检查的流程的流程图。
图7是示出第二实施方式中的测量及检查的流程的图。
图8是示出第三实施方式中的测量及检查的流程的流程图。
图9是示出第三实施方式中的测量及检查的流程的图。
图10是示出第四实施方式中的测量及检查的流程的流程图。
图11是示出第四实施方式中的测量及检查的流程的图。
图12是说明二次反射噪音的图。
图13是投影图案图像后拍摄的相位图像的例子。
其中，附图标记说明如下：
1 基板检查装置
2 训练装置
3 存储装置
10 工作台
11 测量单元
12 控制装置
13 信息处理装置
14 显示装置
15 基板
41 视野
42a、42b 芯片部件
43 连接器部件
50 图案图像存储部
51 通常图案图像
52～56 二次反射抑制图案图像
90 包括反射部件的反射面的部分
110 拍摄装置
111 照明装置
111B 蓝色光源
111G 绿色光源
111R 红色光源
112 投影装置
150 部件
151 焊料
200 拍摄装置
201 投影仪
201L 图案光
201R 一次反射光
202 物体
203 较高的物体
203L 反射光
203R 二次反射光
RL 红色光
BL 蓝色光
GL 绿色光
PL 图案图像
具体实施方式
本发明涉及在使用在物体上投影有图案图像的状态下拍摄的图像对该物体进行检查的检查装置中，用于抑制二次反射噪音，实现可靠性高的测量及检查的技术。能够将本发明应用于利用了根据主动三角测量法或主动立体法的三维测量检查装置，特别是，能够优选地应用于在FA(Factory Automation：工厂自动化)领域或汽车领域使用的检查装置。作为FA领域的检查，能够例示使用了图像传感器(三维机器人视觉、三维数字转换器、工业用图像传感器等)的外观检查、文字检查、定位检查以及不合格品检查等。此外作为汽车领域的检查，能够例示使用了形状测定传感器的轮胎形状检查等。
下面作为用于实施该发明的优选的方式，详细地说明将本发明应用于FA领域的基板检查装置的例子。但是，记载在下面的实施方式中的装置的结构或动作是一个例子，其宗旨并非将本发明的范围仅限定于该例子中。
＜第一实施方式＞
(基板检查系统的硬件结构)
参照图1，说明本发明的第一实施方式的基板检查系统的整体结构。图1是示出基板检查系统的硬件结构的示意图。基板检查系统具有：基板检查装置1，使用拍摄的图像检查印刷基板上的部件或焊料的状态；以及训练装置2，生成基板检查装置1在检查时使用的检查程序。该基板检查装置1优选地用于表面安装生产线中的基板外观检查(例如，回流后的部件浮起检查等)。
基板检查装置1具有作为主要的结构的工作台10、测量单元11、控制装置12、信息处理装置13、显示装置14以及存储装置(数据库)3。测量单元11具有拍摄装置(图像传感器)110、照明装置111、以及投影装置(投影仪)112。
工作台10是保持基板15，用于使成为检查对象物体的部件150或焊料151与拍摄装置110的视野位置对齐的机构。如图1所示在选取与工作台10平行的轴作为X轴与Y轴，选取与工作台10垂直的轴作为Z轴的情况下，工作台10至少能够沿着X方向与Y方向这两轴移动。以其光轴与Z轴平行的方式来配置拍摄装置110，从垂直上方来拍摄工作台10上的基板15。由信息处理装置13来获取通过拍摄装置110拍摄的图像数据。
照明装置111(111R、111G、111B)是照明单元，对基板15照射不同颜色(波长)的照明光(红色光RL、绿色光GL、蓝色光BL)。图1示意性地示出了照明装置111的XZ剖面，实际上照明装置111以能够从全方位(围绕Z轴的所有方向)照射相同颜色的光的方式，呈圆环状或圆顶形状。投影装置112是图案投影单元，对基板15投影具有规定的图案的案图像PL。投影装置112通过设置在照明装置111中部的开口投射图案图像PL。虽然投影装置112的数量可以是一个，但是为了消除图案图像PL的死角，也可以设置多个投影装置112。在本实施方式中，在不同的方位(对角的位置)配置有两个投影装置112。作为投影装置112，优选地能够利用使用了数字微镜装置(Digital Mirror Device)方式的DLP(Digital LightProcessing：数字光处理)投影仪。因为DLP投影仪能够变更投影图案。虽然照明装置111和投影装置112都是通过拍摄装置110拍摄基板15时使用的照相系统，照明装置111是根据彩色高亮照明法进行形状测量时使用的照明，投影装置112则是根据主动三角测量法进行形状测量时使用的照明。
控制装置12是控制基板检查装置1的动作的控制单元，负责工作台10的移动控制、照明装置111的点亮控制、投影装置112的点亮控制或图案和光量的变更、拍摄装置110的拍摄控制等。
信息处理装置13是具有以下功能的装置：即，使用从拍摄装置110获取的图像数据，来获取与部件150或焊料151相关的各种测量值，对部件150的电极或基板上的焊盘(pad)的焊料接合的状态进行检查的功能。显示装置14是显示通过信息处理装置13取得的测量值或检查结果的装置。存储装置3是将在基板检查装置1使用的检查程序、在基板检查装置1取得的数据(图像、测量结果、检查结果等)等保存的数据库。检查程序包括：定义基板检查装置1的动作的软件、在控制装置12及信息处理装置13执行的各种计算机程序以及这些计算机程序利用的各种参数数据。例如检查程序的参数数据中定义了：存在于基板上的部件的信息(部件编号、位置、尺寸等)、拍摄条件(照明装置111和投影装置112的设定值等)、检查区域(视野)和拍摄顺序、每一部件的检查项目以及判断基准值(用于判断合格/不合格的阈值或值域等)等。此外，检查程序的参数数据中还定义了确定受到二次反射噪音的影响的部件(二次反射物体)的信息、与拍摄该部件时的拍摄条件相关的信息等。在检查之前通过训练装置2生成检查程序，并将其登录在存储装置3中(将该作业称为训练)。
控制装置12和信息处理装置13例如都能够由通用的计算机构成，该通用的计算机具有：CPU(中央计算处理装置)、存储器、辅助存储装置(硬盘驱动器等)以及输入装置(键盘、鼠标、触摸面板等)。此外，训练装置2例如也能够由通用的计算机构成，该通用的计算机具有：CPU、存储器、辅助存储装置以及输入装置。并且，在图1中，虽然用分离的框示出了控制装置12和信息处理装置13和显示装置14和训练装置2以及存储装置3，但是既可以通过单独的装置来构成它们，也可以通过单一的装置构成它们。
(相移法)
主动三角测量法大致分为时间编码法和空间编码法，时间编码法则包括光切法以及相移法等。作为一个例子，在本实施方式中对相移法进行说明。
相移法是通过分析将图案图像投影在物体表面时的图案的变形，来测量物体表面的三维信息(高度信息)的方法中的一种。具体而言，在使用投影装置112将规定的图案(例如亮度呈正弦波状变化的条纹状图案)投影在基板上的状态下，通过拍摄装置110进行拍摄。这样一来，如图13所示，在物体表面上呈现与其凹凸对应的图案的变形。通过使图案图像的亮度变化的相位发生变化并且多次(例如四次)重复该处理，能够取得如图13所示的亮度特征不同的多张图像(下面，称为相位图像)。因为各图像的同一像素的明亮程度(亮度)应该以与条纹状图案的变化相同的周期变化，所以通过对各像素的明亮程度的变化应用正弦波，可得知各像素的相位。然后，通过求出与规定的基准位置(桌子表面、基板表面等)的相位对应的相位差，能够计算出与该基准位置相距的距离(高度)。
如此，在相移法中，根据在多张图像间的亮度的周期性的变化推断物体表面的高度。因此，若发生如在图12中说明的二次反射噪音，则准确地检测条纹状图案的相位变得困难，导致测量精度的降低。因此，在本实施方式的基板检查装置1上，有可能在拍摄装置的视野内受到二次反射噪音的影响的部件(二次反射物体)存在的情况下，通过限制图案图像的投影范围，使成为二次反射噪音的原因的部件(原因物体)上没有光照射。由此抑制二次反射噪音的发生，防止测量精度的降低。
在下文中，作为与二次反射噪音对策相关的处理，具体地说明(1)训练的处理与(2)根据相移的测量及检查的处理。并且，虽然在本实施方式的基板检查系统中也进行利用了彩色高亮照明法的测量及检查，但是因为也能够利用公知的方法进行这些测量及检查，所以省略其说明。此外，在训练处理之前(例如制造基板检查装置1时或设置装置时等)，调整拍摄装置110的视野位置或焦距，向投影装置112的存储器写入图案图像，调整投影装置112的分辨率、焦距、光量、投影位置以及设定通常(标准)的拍摄条件等。
(1)训练
图2是示出训练处理的流程的流程图。
将训练用的样本基板放置在基板检查装置1的工作台10上，若对训练装置2输入开始训练处理(开始生成检查程序)的指示，则开始图2的处理。作为样本基板，使用成为检查对象物体的部件等全部以准确的状态安装的合格品基板即可。这是为了在检查程序中登录了各检查对象物体的准确的高度和位置。此外，还为了没有遗漏地检测出可能发生二次反射噪音的部件。
在步骤S200中，控制装置12控制工作台10，使样本基板上的检查区域移动至拍摄装置110的视野内。在步骤S201中，控制装置12将照明装置111全部点亮(或者，从投影装置112投影没有图案的均匀的白色光)，并使拍摄装置110拍摄(以后将在这里获取的图像称为“无图案图像”)。接着在步骤S202中，控制装置12使投影装置112投影条纹状图案的图案图像，并使拍摄装置110拍摄相位图像。此时，使条纹状图案的相位变化并且拍摄多张(例如四张)相位图像。由训练装置2获取在步骤S201及步骤S202中取得的无图案图像及相位图像。
训练装置2对在基板上存在的多个检查对象物体分别设定检查窗口(步骤S203)。检查窗口是用于确定检查对象物体的位置及尺寸的信息，例如，通过检查对象物体的外接矩形等定义该检查窗口。检查窗口的设定，既可以参照基板的CAD信息自动设定，也可以由作业者手动设定。在手动设定的情况下，若能够使得在画面上显示基板的无图案图像，并能够利用鼠标等在画面上指定检查窗口的区域，则操作较简便。虽然典型的检查对象物体是部件，但是也可以将除了部件以外的物体(例如，电极等的部件的一部分、焊盘、焊料、布线等)设定为检查对象物体。此后，训练装置2对各检查对象物体设定检查参数(检查项目、判断基准值等)(步骤S204)。因为检查参数的设定和以往的训练相同，所以省略对其的说明。
接着，实施抑制二次反射用的训练。首先在步骤S205中，判断在设定了检查窗口的多个检查对象物体中是否存在二次反射物体，进行对检测出的二次反射物体附加标记的处理。步骤S205的处理既可以是训练装置2自动地检测和设定的处理，也可以是作业者通过目测来检测并手动设定的处理。作为自动检测的方法，能够使用评价在步骤S202中获取的相位图像中的投影图案的可靠程度、锐度、亮度的方法，或评价根据该相位图像计算出的高度信息的偏差、误差的方法等。或者，根据基板的CAD信息获取各物体的高度及位置关系，通过根据投影图案的入射角、物体的高度、物体间的距离的几何计算，也能够检测二次反射物体。另一方面，在手动设定的情况下，使得能够在画面上显示基板的无图案图像，并能够利用鼠标等在画面上选择二次反射物体即可。
接着，训练装置2对附加了标记的二次反射物体(步骤S206：是)、设定抑制二次反射用的拍摄条件(步骤S207)。在本实施方式中，因为在检查时进行“将二次反射物体移动至拍摄装置110的视野中心，仅在包含二次反射物体的区域投影图案图像并拍摄”这样的处理，所以作为拍摄条件，至少设定定义拍摄二次反射物体时的视野位置的条件和定义图案图像的投影范围(或投影尺寸)的条件。并且，在图像中存在多个二次反射物体的情况下，既可以对各自的二次反射物体个别地设定抑制二次反射用的拍摄条件，也可以将接近的多个二次反射物体作为一个群组并以群组为单位来设定抑制二次反射用的拍摄条件。
在上述内容中，结束了对在步骤S200中设定的检查区域的训练。在基板的尺寸比拍摄装置110的视野大的情况下，变更检查区域并重复步骤S200至S207的处理(步骤S208)。例如，在基板的尺寸为210mm×210mm且拍摄装置110的视野为30mm×30mm的情况下，对7×7＝49的检查区域进行训练。最后，训练装置2将检查程序保存至存储装置3，结束处理(步骤S209)。并且，在结束了对基板上的所有的检查对象物体的设定之后，也可以以使检查时的拍摄次数或工作台10的移动距离最小的方式，进行将检查时的检查区域的位置及该扫描顺序最优化的处理。
(2)根据相移的测量及检查
参照图3的流程图，说明基板检查装置1中检查处理的一个例子。图3示出了第一实施方式中的根据相移的测量及检查的流程。信息处理装置13及控制装置12根据检查程序，通过控制工作台10、拍摄装置110、照明装置111及投影装置112来实施这些处理。
若将成为检查对象的基板搬入至工作台10上，则控制装置12根据基板上的基准标记进行了基板的位置调整之后(步骤S300)，将最初的检查区域调整至拍摄装置110的视野内(步骤S301)。图4的(1)示意性地示出了视野41内的基板。在该例子中，在视野41内包括两个芯片部件42a、42b和较高的连接器部件43。
因为首先拍摄视野(检查区域)41的整体，所以控制装置12将投影装置112的投影图案设定为“通常图案图像”(步骤S302)。通常图案图像是指用于对拍摄装置110的视野41的大致整体投影条纹状图案的图像。图4的(2)是投影了通常图案图像时的视野的状态的例子。
图5中示意性地示出了能够从投影装置112投影的图案图像的种类。在本实施方式中，在投影装置112的存储器(图案图像存储部)50内，除了通常图案图像51以外，还保存有尺寸不同的五种二次反射抑制图案图像52至56，合计六种数据。二次反射抑制图案图像52、53、54、55、56是分别用于在视野41的中心的2mm×2mm、4mm×4mm、6mm×6mm、8mm×8mm以及10mm×10mm的范围内投影条纹状图案的图像。即，二次反射抑制图案图像52至56是将图案图像的投影范围限制为视野41的一部分的图像。并且，在图5中，虽然针对各投影尺寸仅示出了一张图像，实际上针对各投影尺寸准备了相位不同的多张(例如四张)图像。此外，为了扩大测量范围，也可以准备改变了图案的周期的图像。
在步骤S303中，控制装置12一边切换从投影装置112投影的通常图案图像51的相位，一边使拍摄装置110拍摄。由此，能够取得多张相位图像(将在步骤S303获取的相位图像称为“通常相位图像”)。由信息处理装置13获取取得的相位图像的数据。在步骤S304中，信息处理装置13通过使用在步骤S303中取得的通常相位图像数据分析各像素的亮度变化的相位，来计算各像素的高度。计算出的高度信息将从基板表面开始的高度(Z位置)以通过像素值表示的图像数据(称为高度数据)的形式保存。图4的(3)示出了高度数据的一个例子。基板表面以黒色(像素值：0)表示，从基板表面开始的高度越大则越明亮(像素值越大)。
接着，控制装置12参照检查程序，判断在现在的视野41内是否存在附加了二次反射物体的标记的检查对象物体(步骤S305)。在存在二次反射物体的情况下，控制装置12根据检查程序内的抑制二次反射用的拍摄条件，将该二次反射物体移动至拍摄装置110的视野中心(步骤S306)，将投影装置112的投影图案变更为合适的“二次反射抑制图案图像”(步骤S307)。
例如，连接器部件43的右侧面成为反射面，将来自投影装置112的光反射至芯片部件42a的上表面，在芯片部件42a上发生二次反射噪音。如图4的(4)所示，在该情况下，以芯片部件42a的中心与视野41的中心一致的方式移动芯片部件42a，如图4的(5)所示，以仅芯片部件42a上有条纹状图案照射的方式来限制投影范围。例如若芯片部件42a的尺寸为2mm×5mm，则可以使用投影尺寸比该部件尺寸大的二次反射抑制图案图像54至56中的任一个。但是，使成为二次反射噪音的原因的连接器部件43的反射面(右侧面)没有条纹状图案照射。
而且，在步骤308中，控制装置12一边切换从投影装置112投影的二次反射抑制图案图像的相位一边使拍摄装置110拍摄，从而获取多张相位图像(将在步骤S308中获取的相位图像称为“二次反射抑制相位图像”)。由信息处理装置13获取取得的相位图像数据。在步骤S309中，信息处理装置13使用在步骤S308中取得的二次反射抑制相位图像数据进行与步骤S304同样的处理，生成二次反射物体这部分的高度数据。此时，关于二次反射抑制相位图像数据中不足的信息(例如，基板表面的高度信息以及二次反射物体周边的高度信息等)利用从通常相位图像数据中提取的信息即可。在视野41内还存在其他二次反射物体的情况下重复步骤S306至S309的处理，获取各二次反射物体的高度数据。图4的(6)是二次反射物体的高度数据的一个例子。
在步骤S310中，信息处理装置13将在步骤S304中生成的视野整体的高度数据与在步骤S309中生成的二次反射物体的高度数据合成。作为合成方法，比如将视野整体的高度数据中的有关部分的数据置换成二次反射物体的高度数据的置换方法，以及求取视野整体的高度数据中的有关部分的数据与二次反射物体的高度数据的平均数或加权平均数的方法等，使用任意的图像合成方法都可以。由此，如图4的(7)所示，能够取得抑制了二次反射噪音的高度数据。
对基板上的全部检查区域执行了步骤S301至S310的处理之后(步骤S311)，信息处理装置13使用在步骤S310中取得的合成后的高度数据，进行各检查对象物体的检查(例如，部件浮起、焊脚不合格等)，并输出结果(步骤S312)。以上结束了对一个基板的测量及检查处理。
(本实施方式的优点)
根据本实施方式的结构，拍摄装置110的视野41内存在二次反射物体(例：芯片部件42a)的情况下，以在成为二次反射的原因的原因物体(例：连接器部件43)的反射面没有光照射的方式变更图案图像的投影范围。因此，能够抑制二次反射噪音的发生并准确地拍摄(观测)检查对象物体上的投影图案，能够提高检查对象物体的测量及检查的精度。
此外在本实施方式中，因为在投影装置112的图案图像存储部50中预先准备多种图案图像的数据，所以(与每次生成每次图案图像相比)能够简化图案图像的切换处理。
进而，因为将二次反射物体移动至视野中心进行抑制二次反射用的拍摄，所以对尺寸或形状几乎相同的物体能够共同地使用相同的二次反射抑制图案图像，能够大幅减少预先准备的图案图像的数量。通常，因为内置于投影装置112的图案图像存储部(存储器)50的存储容量有限，所以能够减少图案图像的数量(数据容量)这一点在实用上的优点很大。并且，在视野中心因为拍摄装置110的光学系统的像差最小，并且投影图案的变形(投影装置112的光学系统的像差导致的变形)也最小，所以能够期待进一步提高测量及检查的精度。
并且，虽然在本实施方式中将二次反射物体移动至视野中心，但是本发明的范围并不限定于此。若以二次反射物体到达拍摄装置110的视野内的规定位置的方式将二次反射物体移动之后再进行投影及拍摄，至少能够取得抑制二次反射噪音、简化图案图像的切换处理以及使图案图像变得相同的作用效果。
＜第二实施方式＞
接着说明接着本发明的第二实施方式。相对于在上述第一实施方式中将二次反射物体移动至视野中心并拍摄的情况，第二实施方式的特征在于：不改变二次反射物体在视野内的位置，与二次反射物体的位置及尺寸相配合地生成具有合适的投影范围的图案图像并将该图案图像投影这一点。因为基板检查系统的基本结构与第一实施方式的相同，所以在下文中主要说明本实施方式中特有的结构及动作。
参照图6及图7说明第二实施方式中的根据相移的测量及检查的流程。图6是示出测量及检查的流程的流程图，图7是示出测量及检查的流程的示意图。
首先，与第一实施方式相同，使用通常图案图像拍摄视野整体，根据通常相位图像计算视野整体的高度数据(图6的步骤S300至S304，图7的(1)至(3))。
此后，控制装置12参照检查程序，判断在现在的视野41内是否存在附加了二次反射物体的标记的检查对象物体(步骤S305)。在存在二次反射物体的情况下，控制装置12根据检查程序内的抑制二次反射用的拍摄条件，生成拍摄该二次反射物体时使用的二次反射抑制图案图像(步骤S600)。作为抑制二次反射用的拍摄条件，提供二次反射物体的位置及尺寸的信息(例如，包括二次反射物体的矩形(在将接近的多个二次反射物体作为一个群组一起拍摄的情况下，包括属于群组的多个二次反射物体的矩形)的左上点与右下点的坐标值)。然后，控制装置12将生成的二次反射抑制图案图像的数据写入投影装置112的存储器，从而变更投影装置112的投影图案(步骤S601)。这以后的处理(步骤S308至S312)与第一实施方式的处理相同。
如图7的(4)所示，根据本实施方式的结构，自动生成将芯片部件42a在视野内的位置维持原样，虽然将二次反射物体(芯片部件42a)包括在投影范围内但是使原因物体(连接器部件43)的反射面从投影范围脱离这样的二次反射抑制图案图像并将所述二次反射抑制图案图像投影。因此，能够抑制二次反射噪音的发生并准确地拍摄(观测)检查对象物体上的投影图案，能够提高检查对象物体的测量及检查的精度。
此外，在本实施方式中因为根据二次反射物体的位置及尺寸能够实现最优的投影范围，所以能够期待尽可能抑制噪音的发生，进一步提高测量及检查的精度。并且，因为不需要变更二次反射物体的视野内位置，所以能够减少工作台移动等的物理上的驱动，并且能够缩短处理时间。
并且，虽然在本实施方式中在检查时生成了二次反射抑制图案图像，但是也可以在训练时预先生成每个二次反射物体的二次反射抑制图案图像并存储所述二次反射抑制图案图像。在投影装置112内的图案图像存储部(存储器)具有足够的存储容量的情况下，预先将所有的图案图像的数据写入投影装置112即可。在投影装置112的存储容量不足的情况下，将图案图像的数据保存至存储装置3内或信息处理装置13的辅助存储装置内的图案图像存储部，在需要时控制装置12读取并使用需要的图案图像的数据即可。
＜第三实施方式＞
接着说明本发明的第三实施方式。在视野内存在二次反射物体的情况下，在第一及第二实施方式中，执行了使用通常图案图像的视野整体的拍摄与使用二次反射抑制图案图像的二次反射物体的拍摄。对此，第三实施方式的特征在于：代替通常图案图像，使用具有在原因物体的反射面没有光到达的投影范围的二次反射抑制图案图像来拍摄视野整体这一点。因为基板检查系统的基本结构与第一实施方式的相同，所以在下文中，主要说明本实施方式中特有的结构及动作。
参照图8及图9，说明第三实施方式中的根据相移的测量及检查的流程。图8是示出测量及检查的流程的流程图，图9是示出测量及检查的流程的示意图。
首先，与第一实施方式相同，搬入成为检查对象的基板，将最初的检查区域对准至拍摄装置110的视野内(图8的步骤S300至S301，图9的(1))。控制装置12参照检查程序，判断现在的视野41内是否存在附加了二次反射物体的标记的检查对象物体(步骤S800)。在不存在二次反射物体的情况下(步骤S800：否)，控制装置12将投影装置112的投影图案设定为通常图案图像(步骤S801)。
另一方面，在存在二次反射物体的情况下(步骤S800：是)，控制装置12根据检查程序内的抑制二次反射用的拍摄条件生成二次反射抑制图案图像(步骤S802)。在本实施方式中，作为抑制二次反射用的拍摄条件，提供了原因物体即连接器部件43的反射面的位置及尺寸的信息(例如，因为在反射面没有光到达所以应该从投影范围中排除的矩形区域的左上点与右下点的坐标值)。此外，如图9的(2)所示，作为二次反射抑制图案图像，生成具有从通常图案图像的投影范围中排除了包括原因物体(连接器部件43)的反射面的部分90的投影范围的图像。控制装置12将生成的二次反射抑制图案图像的数据写入投影装置112的存储器，将投影装置112的投影图案设定为二次反射抑制图案图像(步骤S803)。
此后，使用在步骤S801或S803中设定的图案图像进行相位图像的拍摄(步骤S804)，在信息处理装置13计算高度数据(步骤S805)。这以后的处理(步骤S311至S312)与第一实施方式的处理相同。
根据本实施方式的结构，如图9的(2)所示，在视野41内存在二次反射物体(芯片部件42a)的情况下，自动生成并投影具有在包括反射面的部分90没有光到达的投影范围的二次反射抑制图案图像。因此，能够抑制二次反射噪音的发生并准确地拍摄(观测)检查对象物体上的投影图案，能够提高检查对象物体的测量及检查的精度。
此外在本实施方式中，因为在反射面以外的区域投影了图案图像，所以能够最大限度地增大图案图像的投影范围。由此，能够尽可能地增大通过一次投影及拍摄能够测量的物体的数量(例如，在图9(2)、(3)的例子中通过一次投影及拍摄就能够获取视野内的所有的物体的高度数据。)，和第一及第二实施方式相比能够削减拍摄次数量并缩短处理时间。
并且，虽然在本实施方式中在检查时生成了二次反射抑制图案图像，但是也可以在训练时预先生成并存储每个检查区域的二次反射抑制图案图像。在投影装置112内的图案图像存储部(存储器)具有足够的存储容量的情况下，预先将所有的图案图像的数据写入投影装置112即可。在投影装置112的存储容量不足的情况下，将图案图像的数据保存至存储装置3内或信息处理装置13的辅助存储装置内的图案图像存储部，在需要时控制装置12读取并使用需要的图案图像的数据即可。
＜第四实施方式＞
接着说明本发明的第四实施方式。在视野内存在二次反射物体的情况下，相对于在第一至第三实施方式中变更图案图像的投影范围抑制了二次反射噪音的情况，第四实施方式的特征在于通过再次设定图案图像的投影位置来抑制二次反射噪音这一点。因为基板检查系统的基本结构与第一实施方式的相同，所以在下文中主要说明本实施方式中特有的结构及动作。
参照图10及图11，说明第四实施方式中的根据相移的测量及检查的流程。图10是示出测量及检查的流程的流程图，图11是示出测量及检查的流程的示意图。
首先，与第一实施方式相同，使用通常图案图像拍摄视野整体，根据通常相位图像计算视野整体的高度数据(图10的步骤S300至S304、图11的(1)至(3))。
此后，控制装置12参照检查程序，判断在当前的视野41内是否存在附加了二次反射物体的标记的检查对象物体(步骤S305)。在存在二次反射物体的情况下，控制装置12根据检查程序内的抑制二次反射用的拍摄条件，控制工作台10，将该二次反射物体移动至不会发生二次反射的位置(步骤S1000)。具体而言，如图11的(4)所示，虽然二次反射物体(芯片部件42a)包括在投影范围内，但是以使成为二次反射的原因的原因物体(连接器部件43)的反射面从投影范围脱离的方式，再次设定图案图像的投影位置。在本实施方式中，因为拍摄装置110的视野41与图案图像的投影范围大致一致并且两者一起移动，所以也能够将“图案图像的投影位置”改称为“视野位置”。此时作为抑制二次反射用的拍摄条件，提供了拍摄二次反射物体时的视野位置的信息。再次设定了图案图像的投影位置之后，如图11的(5)所示，控制装置12从投影装置112投影通常图案图像并拍摄二次反射物体的相位图像(步骤S1001)。这以后的处理(步骤S309至S312、图11的(6)至(7))与第一实施方式的处理相同。
根据本实施方式的结构，在拍摄装置110的视野41内存在二次反射物体(例：芯片部件42a)的情况下，以在成为二次反射的原因的原因物体(例：连接器部件43)的反射面没有光到达的方式变更图案图像的投影位置(视野位置)。因此，能够抑制二次反射噪音的发生并准确地拍摄(观测)检查对象物体上的投影图案，能够提高检查对象物体的测量及检查的精度。
此外在本实施方式中，因为不需要以第一至第三实施方式的方式变更图案图像，所以还具有能够使用图案图像存储部的存储容量较小的投影装置或不能变更图案图像型的投影装置的优点。
＜其他的实施方式＞
上述的实施方式的说明只不过例示性地说明了本发明，本发明不限定于上述的具体的方式。本发明能够在其技术思想的范围内进行各种变形。例如，虽然在上述实施方式中使用了相移法，但是只要是包括以投影了图案图像的状态拍摄物体这样的工序的方法，也能够将除了相移法以外的方法优选地应用于本发明。此外，在上述实施方式中虽然说明了将本发明应用于基板检查的例子，但是本发明的应用范围不限于此，例如，能够优选地将本发明应用于在FA领域或汽车领域使用的检查装置。

Claims (10)

1.一种检查装置，其特征在于，具有：
拍摄装置，
投影装置，在所述拍摄装置的视野内投影图案图像，
信息处理装置，使用在从所述投影装置投影了图案图像的状态下通过所述拍摄装置拍摄的图像，进行包括在所述拍摄装置的视野内的一个以上的物体的检查，以及
控制装置，控制所述拍摄装置及所述投影装置；
在所述拍摄装置的视野内，在因其他的物体的反射面反射的光会导致发生二次反射的二次反射物体存在的情况下，
所述控制装置变更所述拍摄装置的视野内的所述二次反射物体的位置以使所述二次反射物体到达所述拍摄装置的视野内的中心位置后，将从所述投影装置投影的图案图像的投影范围变更为该视野的中心的规定范围以使光不会到达所述反射面，在投影了变更投影范围后的图案图像的状态下进行通过所述拍摄装置拍摄所述二次反射物体的控制。
2.如权利要求1所述的检查装置，其特征在于，还具有：
存储装置，存储检查程序，所述检查程序包括用于从成为检查的对象的多个物体内确定二次反射物体的信息；
所述控制装置根据所述检查程序，判断在所述拍摄装置的视野内是否存在二次反射物体。
3.如权利要求2所述的检查装置，其特征在于，
所述检查程序包括拍摄二次反射物体时的拍摄条件的信息，
所述控制装置根据所述拍摄条件的信息，变更在拍摄所述二次反射物体时投影的图案图像的投影范围。
4.如权利要求1至3中任一项所述的检查装置，其特征在于，还具有：
图案图像存储部，预先存储投影范围互不相同的多个图案图像的数据；
在所述拍摄装置的视野内存在所述二次反射物体的情况下，所述控制装置从存储于所述图案图像存储部的所述多个图案图像中，选择虽然将所述二次反射物体包括在投影范围内但是并未将所述反射面包括在投影范围内的图案图像，将从所述投影装置投影的图案图像变更为选择的所述图案图像。
5.如权利要求1至3中任一项所述的检查装置，其特征在于，
在所述拍摄装置的视野内存在所述二次反射物体的情况下，
所述控制装置根据所述二次反射物体或所述反射面的位置及尺寸的信息，生成虽然将所述二次反射物体包括在投影范围内但是并未将所述反射面包括在投影范围内的图案图像，将从所述投影装置投影的图案图像变更为生成的所述图案图像。
6.如权利要求1至3中任一项所述的检查装置，其特征在于，
在所述拍摄装置的视野内存在所述二次反射物体的情况下，从所述投影装置投影的图案图像的投影范围是在所述拍摄装置的视野内不存在所述二次反射物体的情况下从所述投影装置投影的通常的图案图像的投影范围中除去所述反射面的部分后的范围。
7.一种检查系统，其特征在于，具有检查装置以及训练装置，
所述检查装置具有：
拍摄装置，
投影装置，在所述拍摄装置的视野内投影图案图像，
信息处理装置，使用在从所述投影装置投影了图案图像的状态下通过所述拍摄装置拍摄的图像，进行包括在所述拍摄装置的视野内的一个以上的物体的检查，以及
控制装置，控制所述拍摄装置及所述投影装置；
所述训练装置生成用于定义所述检查装置的动作的检查程序；
所述检查程序包括用于确定因其他的物体的反射面反射的光会导致发生二次反射的二次反射物体的信息以及在拍摄二次反射物体时的拍摄条件的信息；
在所述拍摄装置的视野内，在因其他的物体的反射面反射的光会导致发生二次反射的二次反射物体存在的情况下，所述控制装置变更所述拍摄装置的视野内的所述二次反射物体的位置以使所述二次反射物体到达所述拍摄装置的视野内的中心位置后，根据所述检查程序，将从所述投影装置投影的图案图像的投影范围变更为该视野的中心的规定范围，以使光不会到达所述反射面，在投影了变更了投影范围的图案图像的状态下进行通过所述拍摄装置拍摄所述二次反射物体的控制。
8.一种检查装置的控制方法，所述检查装置具有拍摄装置以及投影装置，所述投影装置在所述拍摄装置的视野内投影图案图像；
所述控制方法的特征在于，包括：
步骤A，在所述拍摄装置的视野内，在因其他的物体的反射面反射的光会导致发生二次反射的二次反射物体存在的情况下，变更所述拍摄装置的视野内的所述二次反射物体的位置以使所述二次反射物体到达所述拍摄装置的视野内的中心位置后，将从所述投影装置投影的图案图像的投影范围变更为该视野的中心的规定范围以使光不会到达所述反射面；
步骤B，在投影了变更投影范围后的图案图像的状态下通过所述拍摄装置拍摄所述二次反射物体；以及
步骤C，使用通过所述拍摄装置拍摄的图像进行所述二次反射物体的检查。
9.如权利要求8所述的检查装置的控制方法，其特征在于，
所述检查装置还具有：
存储装置，存储检查程序，所述检查程序包括用于从成为检查的对象的多个物体内确定二次反射物体的信息；
在所述控制方法中，根据所述检查程序，判断在所述拍摄装置的视野内是否存在二次反射物体。
10.如权利要求9所述的检查装置的控制方法，其特征在于，
所述检查程序包括拍摄二次反射物体时的拍摄条件的信息；
根据所述拍摄条件的信息，进行在拍摄所述二次反射物体时投影的图案图像的投影范围的变更。
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