JP2003262509A - 検査装置、計測装置、検査方法および計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３次元形状検査を高速に行う検査装置を提供
する。 【解決手段】 ３次元形状検査を行う検査装置１におい
て、対象物９を保持するステージ２、異なった方向から
ステージ２に向かってスリット光を出射する２つのスリ
ット光出射部３１、ステージ２上を撮像するＴＤＩライ
ンカメラ３２、および、ステージ２を移動するステージ
駆動部２１を備える。ＴＤＩラインカメラ３２の撮像動
作とステージ駆動部２１が対象物９を移動させる動作と
を同期させて撮像を行うことにより、高速に３次元情報
を含む画像を取得することができる。また、取得した画
像と基準画像とを比較検査することにより、高速に３次
元形状検査を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対象物の３次元形
状を検査または計測する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板の実装部品、ＢＧＡ等のバ
ンプ等の様々な工業用部品の３次元形状を検査または計
測する方法として、光切断を利用する方法（光切断法）
が知られている。光切断法では、対象物に向けてスリッ
ト光を出射し、その反射光を２次元カメラで受光するこ
とにより三角測量の原理で３次元形状が計測される。

【０００３】光切断法では１つのスリット光を対象物に
出射して３次元形状を計測する場合に死角が生じてしま
うため、異なった方向から対象物の撮像を行う複数の２
次元カメラを設け、死角を減少させる方法も提案されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、光切断法で
は、１つの画像には撮像時にスリット光が照射されてい
た領域が映し出されるのみであり、１つの画像からは照
射領域に対応する線状の３次元形状しか得られない。そ
のため、対象物上の広範囲な３次元形状を得るためには
多数の画像を取得し、その多数の画像に対して検査また
は計測のための演算処理を行わなければならず、１つの
対象物を処理するのに長時間を要することとなる。

【０００５】また、処理時間を短縮するためにスポット
ビームを対象物に対して走査し、反射光をＰＳＤ素子
（位置検出素子）にて受光する方法も提案されている
が、ＰＳＤ素子の処理速度は１０ＭＰＰＳ（Mega Pixel
Per Sec.）程度であり、十分な高速化を図るには不十
分である。

【０００６】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、高速に対象物の３次元形状を検査または計測するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、対象物の３次元形状を検査する検査装置であって、
対象物を保持するステージと、前記ステージに向けてス
リット光を出射するスリット光出射部と、前記ステージ
からの光を受光するＴＤＩラインカメラと、前記スリッ
ト光出射部および前記ＴＤＩラインカメラに対して前記
ステージを相対的に移動させる移動機構と、前記ＴＤＩ
ラインカメラにおける撮像動作と前記移動機構とを同期
させる制御部とを備える。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の検査装置であって、基準画像のデータを記憶する記憶
部と、前記ＴＤＩラインカメラにより取得された画像と
前記基準画像とを比較する演算部とをさらに備える。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の検査装置であって、前記スリット光出射部と
は異なる方向から前記ステージに向けてもう１つのスリ
ット光を出射するもう１つのスリット光出射部をさらに
備える。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１または
２に記載の検査装置であって、前記ステージから前記Ｔ
ＤＩラインカメラとは異なる方向に向かう光を受光する
もう１つのＴＤＩラインカメラをさらに備える。

【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の検査装置であって、前記スリット光出射部から出射さ
れるスリット光が、前記ステージの相対的移動方向に対
して垂直である。

【００１２】請求項６に記載の発明は、請求項１ないし
５のいずれかに記載の検査装置であって、前記ステージ
に向けて照明光を出射する照明部と、前記スリット光出
射部からのスリット光の出射と、前記照明部による照明
とを切り替える切替部とをさらに備える。

【００１３】請求項７に記載の発明は、対象物の３次元
形状を計測する計測装置であって、対象物を保持するス
テージと、前記ステージに向けてスリット光を出射する
スリット光出射部と、前記ステージからの光を受光する
ＴＤＩラインカメラと、前記スリット光出射部および前
記ＴＤＩラインカメラに対して前記ステージを相対的に
移動させる移動機構と、前記ＴＤＩラインカメラにおけ
る撮像動作と前記移動機構とを同期させる制御部と、前
記ＴＤＩラインカメラからの出力に対して演算を行う演
算部とを備え、前記演算部が、前記出力が示す画像にお
いて周囲と濃淡の異なる領域を特定する領域特定手段
と、前記ステージの相対的移動方向に対応する前記領域
の幅に基づいて対象物の３次元形状を算出する形状算出
手段とを有する。

【００１４】請求項８に記載の発明は、対象物の３次元
形状を検査する検査方法であって、対象物を保持するス
テージに向けてスリット光を出射する工程と、前記ステ
ージからの光を受光するＴＤＩラインカメラにおける撮
像動作と前記ＴＤＩラインカメラに対する前記ステージ
の相対的移動とを同期しつつ実行する工程と、前記ＴＤ
Ｉラインカメラにより取得された画像と予め準備された
基準画像とを比較する工程とを有する。

【００１５】請求項９に記載の発明は、対象物の３次元
形状を計測する計測方法であって、対象物を保持するス
テージに向けてスリット光を出射する工程と、前記ステ
ージからの光を受光するＴＤＩラインカメラにおける撮
像動作と前記ＴＤＩラインカメラに対する前記ステージ
の相対的移動とを同期しつつ実行する工程と、前記ＴＤ
Ｉラインカメラからの出力が示す画像において周囲と濃
淡の異なる領域を特定する工程と、前記ステージの相対
的移動方向に対応する前記領域の幅に基づいて対象物の
３次元形状を算出する工程とを有する。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
に係る検査装置１の全体構成を示す図である。検査装置
１は対象物９を保持するステージ２、ステージ２に向け
てスリット光を出射する２つのスリット光出射部３１、
スリット光の反射光を受光してステージ２上を撮像する
ＴＤＩ(Time Delay and Integration)方式のラインカメ
ラ（以下、「ＴＤＩラインカメラ」という。）３２、ス
リット光出射部３１およびＴＤＩラインカメラ３２に対
してステージ２を相対的に移動させるステージ駆動部２
１、並びに、スリット光出射部３１、ＴＤＩラインカメ
ラ３２およびステージ駆動部２１に接続されたコンピュ
ータ４を有する。

【００１７】スリット光出射部３１は、例えば、光源か
らの光を平行光とした後にスリットを用いて、あるい
は、複数のシリンドリカルレンズを用いてスリット光
（断面が一直線状となる光束）を生成し、ステージ２に
向けて出射する。

【００１８】ＴＤＩラインカメラ３２は、ラインセンサ
をラインとは垂直な方向に複数配列した撮像デバイス３
２１、および、受光した光を撮像デバイス３２１上に結
像する光学系３２２を有する。撮像デバイス３２１で
は、各ラインセンサの各受光素子に蓄積された電荷が所
定のタイミングで隣接するラインセンサの対応する受光
素子へと転送されるようになっており（転送の様子につ
いては後述）、最も下流のラインセンサから蓄積された
電荷が順次出力される。すなわち、ＴＤＩ方式の撮像デ
バイス３２１は、電荷が転送されつつ蓄積されるライン
センサ群となっており、最も下流のラインセンサからは
十分な量の電荷が出力される。その結果、撮像デバイス
３２１は非常に感度の高いラインセンサとなっている。

【００１９】スリット光出射部３１およびＴＤＩライン
カメラ３２は支持部３０に取り付けられ、互いの相対的
位置関係が固定される。２つのスリット光出射部３１は
ＴＤＩラインカメラ３２を中心として対称となるように
図１中のＸ方向に配列される。ＴＤＩラインカメラ３２
はステージ２に対して垂直方向に撮像を行う姿勢にて固
定され、各スリット光出射部３１は、スリット光が沿う
面（以下、単に「スリット光」と表現する。）がＹ方向
に平行になるとともにＴＤＩラインカメラ３２側に傾斜
しつつステージ２へと向かうように固定される。これに
より、各スリット光出射部３１からのスリット光はステ
ージ２上でＹ方向に平行な２本の線を描く。なお、本実
施の形態では２つのスリット光は互いに交わらない状態
とされる。

【００２０】図２はＴＤＩラインカメラ３２が撮像する
ステージ２上の領域を示す図である。図２に示すよう
に、ステージ２上に出射された２つのスリット光による
直線状の照明領域７（波線にて図示、以下の図において
も同様）が、撮像領域のおよそ中央に位置するようにス
リット光出射部３１およびＴＤＩラインカメラ３２の姿
勢が調整されている。なお、スリット光出射部３１から
の光量は、後述する撮像動作においてＴＤＩラインカメ
ラ３２の出力が飽和しない程度（例えば、０〜２５５の
レベル範囲における５０程度のレベル）に調整される。

【００２１】ステージ駆動部２１はステージ２を図１中
のＸ方向に移動させるＸ方向移動機構２２、および、Ｙ
方向に移動させるＹ方向移動機構２３を有する。Ｘ方向
移動機構２２はモータ２２１にボールねじ（図示省略）
が接続され、モータ２２１が回転することにより、Ｙ方
向移動機構２３がガイドレール２２２に沿って図１中の
Ｘ方向に移動する。Ｙ方向移動機構２３もＸ方向移動機
構２２と同様の構成となっており、モータ２３１が回転
するとボールねじ（図示省略）によりステージ２がガイ
ドレール２３２に沿ってＹ方向に移動する。Ｙ方向移動
機構２３は対象物９がＹ方向に大きい場合に撮像範囲を
移動するために用いられる。

【００２２】コンピュータ４は、各種演算処理を行うＣ
ＰＵがプログラムに従って演算処理を行う一般的なコン
ピュータシステムとなっている。図３は検査装置１にお
いてコンピュータ４が各種構成と接続される様子を示す
ブロック図である。図３においてステージ駆動部２１を
制御するステージ制御回路４１１、ＴＤＩラインカメラ
３２を制御するカメラ制御回路４１２、スリット光出射
部３１の点灯を制御するスリット光制御回路４１３、お
よび、検査のための演算処理を行う比較検査回路４２は
それぞれ専用の電気的回路であり、コンピュータ４また
は制御対象となる構成に取り付けられる回路基板として
検査装置１に設けられ、コンピュータ４により制御され
る。また、切替スイッチ４２１および画像メモリ４２２
は比較検査回路４２の回路基板上に設けられ、コンピュ
ータ４により制御される。なお、検査処理の速度を低下
させない範囲で各種回路の機能はソフトウェア的に実現
されてもよい。

【００２３】次に、ＴＤＩラインカメラ３２がステージ
駆動部２１に同期して対象物９（後述の基準対象物また
は検査対象物）の画像を取得する（換言すれば、ＴＤＩ
ラインカメラ３２の撮像動作に同期してステージ２が移
動する）様子について説明する。図４はＴＤＩラインカ
メラ３２がステージ駆動部２１に同期して撮像を行う様
子を示す図である。図４において、ステージ２上の対象
物９は矢印８１の方向にステージ駆動部２１により移動
し、ＴＤＩラインカメラ３２の撮像デバイス３２１で
は、紙面に垂直な方向に受光素子を配列したラインセン
サ３２１０が左右に配列される。

【００２４】ＴＤＩラインカメラ３２により撮像が行わ
れる際には、撮像デバイス３２１において対象物９の移
動方向（矢印８１の方向）とは逆の方向（図４中の矢印
８２の方向）に各ラインセンサ３２１０の各受光素子の
電荷が転送される。また、転送速度は、光学系３２２に
より撮像デバイス３２１上に形成される像の移動と同じ
速度とされる。すなわち、コンピュータ４がＴＤＩライ
ンカメラ３２の撮像動作とステージ駆動部２１とを同期
させる。

【００２５】これにより、１つの受光素子に注目した場
合、この受光素子上の像が隣接する受光素子上へと移動
する際に電荷が転送されることとなる。したがって、転
送されつつ蓄積される電荷は対象物９の特定の位置から
の光のみにより蓄積されたものとなり、最も下流のライ
ンセンサ３２１０から順次出力される信号は対象物９
（およびステージ２）の画像となる。また、最も上流の
ラインセンサ３２１０から最も下流のラインセンサ３２
１０へと電荷が転送される間、電荷が蓄積され続けるこ
とから、撮像デバイス３２１からの出力は非常に感度の
よい画像となる。

【００２６】図５（ａ）ないし（ｅ）は対象物９がＴＤ
Ｉラインカメラ３２の撮像領域を通過する際の２つのス
リット光の照明領域の変化を示す図である。なお、図５
（ａ）ないし（ｅ）において、対象物９は（＋Ｘ）方向
に移動し、（−Ｘ）側のスリット光は（−Ｘ）側から、
（＋Ｘ）側のスリット光は（＋Ｘ）側からそれぞれ傾斜
してステージ２に向けて出射されている。また、以下の
説明において対象物９は矩形の板状部材であるものとし
て説明する。

【００２７】図５（ａ）は対象物９が（−Ｘ）側のスリ
ット光による線状の照明領域７ａに交わる前の状態を示
しており、図５（ｂ）は対象物９が（−Ｘ）側のスリッ
ト光と交わった直後の様子を示している。図５（ｂ）に
示すように、（−Ｘ）側のスリット光が対象物９と交わ
ると、ＴＤＩラインカメラ３２側へとスリット光が傾斜
していることから、スリット光の照明領域７ａが対象物
９上において対象物９の高さに応じて（−Ｘ）側にシフ
トする。さらに対象物９が移動すると図５（ｃ）に示す
ように２つのスリット光の両方が対象物９に交わり、
（＋Ｘ）側のスリット光の照明領域７ｂも対象物９上に
おいて（＋Ｘ）側にシフトする。やがて図５（ｄ）に示
すように（−Ｘ）側のスリット光が対象物９と交わらな
くなると照明領域７ａが元の一直線に戻り、さらに、図
５（ｅ）に示すように（＋Ｘ）側のスリット光が対象物
９と交わらなくなると照明領域７ｂも元の一直線に戻
る。

【００２８】図６は、図５（ａ）ないし（ｅ）のように
対象物９がＴＤＩラインカメラ３２の撮像領域を通過し
た場合に、対象物９の移動に同期させたＴＤＩラインカ
メラ３２が取得する画像を例示する図である。なお、図
６中のＸおよびＹ方向は図１中のＸおよびＹ方向に対応
し、符号９１にて示す領域は対象物９に対応する領域で
ある。

【００２９】図６に示すように、ＴＤＩラインカメラ３
２により取得される画像には領域９１の左右に暗い領域
６１，６２が現れる。領域６１は、図５（ａ）から
（ｂ）に移行する際に（−Ｘ）側のスリット光が対象物
９に交わって照明領域７ａの一部が急激に（−Ｘ）方向
にシフトすることにより、領域９１の（＋Ｘ）側にてス
リット光がほどんど照射されなかった領域を示してい
る。領域６２は、図５（ｄ）から（ｅ）に移行する際に
（＋Ｘ）側のスリット光が対象物９と交わらなくなって
照明領域７ｂの一部が急激に（−Ｘ）方向にシフトする
ことにより、領域９１の（−Ｘ）側にてスリット光がほ
どんど照射されなかった領域を示している。

【００３０】図６において、領域６１，６２のＸ方向の
幅はそれぞれ対象物９の（＋Ｘ）側、（−Ｘ）側の端部
の高さ（ステージ２の法線方向）に比例した幅となる。
なぜならば、領域６１は（−Ｘ）側のスリット光に平行
な平行光を対象物９に照射したと仮定した場合の影の領
域に相当し、領域６２は（＋Ｘ）側のスリット光に平行
な平行光を対象物９に照射したと仮定した場合の影の領
域に相当し、平行光の傾きが一定である限り影の幅は対
象物９の高さに比例するからである。したがって、ＴＤ
Ｉラインカメラ３２により得られる画像は対象物９の高
さ情報を含んだ画像であるといえる。

【００３１】なお、図５（ｂ）から（ｃ）に示す状態に
移行する際には、（＋Ｘ）側のスリット光は一定時間だ
け対象物９の（＋Ｘ）側の端面に照射される。その結
果、図６の領域９１の（＋Ｘ）側のエッジが明るくなる
場合がある。同様の理由により、領域９１の（−Ｘ）側
のエッジが明るくなる場合もある。しかしながら、これ
らの明るい領域は対象物９の端面に相当することから暗
い領域６１，６２の取得には影響を与えない。

【００３２】次に、検査装置１の動作について説明す
る。検査装置１により対象物９の検査が行われる際に
は、予め比較検査の基準となる対象物（以下、「基準対
象物」という。）の画像（以下、「基準画像」とい
う。）が取得される。図７は基準画像を取得する動作の
流れを示す図であり、以下、基準画像取得動作について
図１および図３を参照しながら図７に沿って説明を行
う。

【００３３】まず、ＴＤＩラインカメラ３２からの信号
を切り替える切替スイッチ４２１が画像信号を記憶する
画像メモリ４２２側に接続される（ステップＳ１１）。
すなわち、操作者によるコンピュータ４のキーボードや
マウスの操作に従って、あるいは、自動的に切替スイッ
チが動作し、ＴＤＩラインカメラ３２からの信号が画像
メモリ４２２へと送信される状態とされる。続いて、基
準対象物がロードされ（すなわち、ステージ２に載置さ
れて保持され）（ステップＳ１２）、コンピュータ４の
制御によりスリット光制御回路４１３がスリット光出射
部３１をＯＮにし、スリット光がステージ２上に出射さ
れる（ステップＳ１３）。

【００３４】スリット光の出射が開始されると、ステー
ジ制御回路４１１がステージ駆動部２１を制御し、ステ
ージ２上の基準対象物をＴＤＩラインカメラ３２に対し
て相対的に（図１中の（＋Ｘ）方向に）移動させる。同
時に、カメラ制御回路４１２がコンピュータ４からの同
期信号に従ってステージ２の移動動作と同期しつつＴＤ
Ｉラインカメラ３２を制御し、既述の撮像動作を行う
（ステップＳ１４）。ＴＤＩラインカメラ３２からの出
力である基準画像のデータは、基準画像データ４０１と
して図３に示す画像メモリ４２２に保存される（ステッ
プＳ１５）。なお、基準画像データ４０１は、予め基準
画像データ４０１が保存された記録媒体から読取装置を
介する等して画像メモリ４２２に準備されてもよい。

【００３５】図８は基準画像が準備された後の検査対象
物を検査する動作の流れを示す図である。まず、ＴＤＩ
ラインカメラ３２からの信号を切り替える切替スイッチ
４２１が比較検査回路４２側に接続される（ステップＳ
２１）。続いて、検査対象物がステージ２にロードされ
（ステップＳ２２）、スリット光出射部３１からスリッ
ト光がステージ２に向けて出射される（ステップＳ２
３）。そして、ステージ駆動部２１がステージ２上の検
査対象物を移動させる動作とＴＤＩラインカメラ３２の
既述の撮像動作とが同期しつつ実行される（ステップＳ
２４）。

【００３６】取得された検査対象物の画像データ（以
下、「取得画像データ」という。）は切替スイッチ４２
１を介して比較検査回路４２に順次送られる。一方、取
得画像データの比較検査回路４２への送信に並行して、
画像メモリ４２２に保存されている基準画像データ４０
１が順次比較検査回路４２に送信され、比較検査回路４
２が基準画像と取得画像とを比較検査する（ステップＳ
２５）。

【００３７】最も簡素化された比較検査としては、例え
ば、基準画像と取得画像との対応する画素値の差の絶対
値の累積値が求められ、累積値が所定のしきい値を超え
る場合に検査対象物が異常であるという検査結果が出力
される。その他、画像中の暗い領域（または、明るい領
域）の形状の比較等が検査処理として行われてもよい。
比較検査回路４２によって得られた検査結果（合否判
定）は、コンピュータ４の固定ディスク４５に保存され
る（ステップＳ２６）。

【００３８】なお、ステップＳ２５で行われる比較検査
は合否判定の結果に限定されず、例えば、比較検査回路
４２により得られる基準画像と取得画像との相違の指標
値が検査結果として出力されてもよい。

【００３９】以上、検査装置１について説明してきた
が、検査装置１では、ＴＤＩラインカメラ３２を用いる
ことにより、高速にステージ２を移動させつつ３次元形
状の情報を含む適切な画像を取得することができる。例
えば、市販のＴＤＩラインカメラでは処理速度が２００
ＭＰＰＳのものがあり、このようなものを使用して予め
取得した基準画像と取得画像との比較検査をリアルタイ
ムで実行することにより、高速に３次元形状の検査結果
を得ることができる。

【００４０】また、２つのスリット光を互いに異なった
方向から出射することにより、１つのスリット光を用い
る場合に比べて対象物の死角を減らすことができる。

【００４１】図９は本発明の第２の実施の形態に係る検
査装置１の全体構成を示す図である。図９に示す検査装
置１ではＴＤＩラインカメラ３２が２つ設けられ、スリ
ット光出射部３１が１つ設けられる。他の構成は図１お
よび図３に示す検査装置１と同様であり、以下の説明に
おいて同符号を付す。スリット光出射部３１から出射さ
れるスリット光はステージ駆動部２１の移動方向に垂直
とされ、２つのＴＤＩラインカメラ３２はスリット光出
射部３１を中心としてステージ駆動部２１の移動方向に
配列されるようにして支持部３０に支持される。各ＴＤ
Ｉラインカメラ３２はステージ２に向かう方向からスリ
ット光出射部３１側に傾斜した姿勢とされる。これによ
り、スリット光出射部３１から出射されたスリット光に
よる照明領域が２つのＴＤＩラインカメラ３２により撮
像される。

【００４２】２つのＴＤＩラインカメラ３２は、スリッ
ト光の照射方向とは異なる方向から撮像を行うため、ス
テージ２上では一直線状である照明領域が第１の実施の
形態と同様に対象物９上においてシフトする。その結
果、コンピュータ４により対象物の移動に同期して各Ｔ
ＤＩラインカメラ３２により取得される画像は対象物９
のエッジに起因する暗い領域を有する画像となる。ま
た、２つのＴＤＩラインカメラ３２はステージ２から異
なる方向に向かう光を受光することから、これらのＴＤ
Ｉラインカメラ３２にて取得される２つの画像において
暗い領域は異なった領域となる。

【００４３】２つのＴＤＩラインカメラ３２から得られ
た取得画像データはそれぞれ予め取得されている基準画
像データと比較検査され、取得画像と基準画像との相違
の程度に基づいて求められた検査結果が固定ディスク等
に保存される。なお、取得画像と基準画像との比較検査
が行われる際に、２つのＴＤＩラインカメラ３２により
取得された画像がそれぞれ独立して比較検査されてもよ
いし、２つの画像が合成された後に比較検査が行われて
もよい。

【００４４】図９に示す検査装置１においても２つのＴ
ＤＩラインカメラ３２を用いることにより、死角を抑え
つつ高速に３次元形状検査を行うことができる。なお、
検査装置１ではスリット光をステージ２の移動方向に対
して垂直とすることにより、取得される画像において対
象物９のステージ２に対するエッジの傾きの程度に応じ
て周囲と濃淡の異なる領域を生じさせることができる。

【００４５】次に、本発明の第３の実施の形態に係る計
測装置について説明を行う。計測装置の全体構成は図１
の検査装置１と同様である。図１０は計測装置の機能構
成を示すブロック図である。図１０において、領域特定
部４３１および形状算出部４３２は画像データに対して
演算を行う機能を示しており、コンピュータ４内でＣＰ
Ｕ等によりソフトウェア的に実現される。

【００４６】図１１は計測装置が対象物９を計測する動
作の流れを示す図である。以下、計測動作について図１
０を参照しながら図１１に沿って説明を行う。

【００４７】まず、対象物９がステージ２にロードされ
（ステップＳ３１）、スリット光がステージ２に向けて
出射される（ステップＳ３２）。その後、コンピュータ
４の制御の下、ステージ駆動部２１がステージ２を移動
させつつＴＤＩラインカメラ３２がステージ駆動部２１
に同期して対象物９の画像を取得する（ステップＳ３
３）。ここで、計測装置が画像を取得する動作は第１の
実施の形態と同様であり、取得画像に暗い領域が生じる
原理も同様である。

【００４８】ＴＤＩラインカメラ３２により取得される
画像データはコンピュータ４へと入力され、領域特定部
４３１が取得画像中の周囲と濃淡の異なる領域を特定す
る（ステップＳ３４）。例えば、図６に例示した画像が
取得された場合、領域６１，６２が領域特定部４３１に
より特定される。

【００４９】続いて、形状算出部４３２が特定された領
域の形状に基づいて対象物９のおよその３次元形状を算
出する（ステップＳ３５）。既述のようにＴＤＩライン
カメラ３２により得られる画像は対象物の高さ情報を含
んだ画像であり、図６に示す画像においては、対象物の
（±Ｘ）側のエッジの高さが領域６１，６２のＸ方向
（すなわち、ステージ２の移動方向）の幅およびスリッ
ト光の傾きに基づいて算出される。形状算出部４３２で
算出された計測結果は固定ディスク４５に保存される
（ステップＳ３６）。

【００５０】以上のように、計測装置では高速のＴＤＩ
ラインカメラを使用することにより高速に対象物の高さ
情報を含む画像を取得することができ、高速に３次元形
状の計測結果を得ることができる。

【００５１】図１２は本発明の第４の実施の形態に係る
検査装置１ａの全体構成を示す図である。検査装置１ａ
は、第１の実施の形態に係る検査装置１のＴＤＩライン
カメラ３２を除いて検査装置１と同様の構成となってお
り、対象物９が保持されるステージ２、ステージ２に向
けてスリット光を出射する２つのスリット光出射部３
１、照明光を出射するとともにステージ２からの反射光
を受光するＴＤＩラインカメラ３２ａ、スリット光出射
部３１およびＴＤＩラインカメラ３２ａに対してステー
ジ２を相対的に移動させるステージ駆動部２１、並び
に、スリット光出射部３１、ＴＤＩラインカメラ３２ａ
およびステージ駆動部２１に接続されたコンピュータ４
を有する。

【００５２】ＴＤＩラインカメラ３２ａは、通常の照明
光を出射する照明部３２３がＴＤＩラインカメラに取り
付けられた構造となっており、ＴＤＩラインカメラ３２
ａの光学系３２２ａは、ステージ２に照明光を導くとと
もにステージ２からの光を撮像デバイス３２１へと導
く。

【００５３】図１３は検査装置１ａの機能構成を示すブ
ロック図である。図１３に示すように、検査装置１ａは
第１の実施の形態における検査装置１に照明部３２３お
よび照明部３２３を制御する照明制御回路４１４が追加
され、コンピュータ４のＣＰＵ等がスリット光の出射と
通常照明とを切り替える切替部４３５としての機能を有
する。すなわち、操作者がコンピュータ４のキーボード
やマウスを操作することにより、あるいは、自動的に点
灯される光源が選択される。これにより、検査装置１ａ
ではスリット光を用いた３次元形状検査と通常照明を用
いた２次元形状検査との双方を行うことが可能とされて
いる。

【００５４】スリット光を用いた３次元形状検査は第１
の実施の形態と同様である。すなわち、スリット光を用
いて検査対象物の移動に同期して基準画像および取得画
像のデータが取得され、これらの画像が比較されること
により検査結果が取得される。

【００５５】通常照明を用いた２次元形状検査は、通常
照明が用いられる点を除いてスリット光を用いた検査と
同様である。すなわち、切替スイッチ４２１が画像メモ
リ４２２側へと接続され、通常照明を用いつつ図７に示
す流れに準じた動作が行われて基準画像データが取得さ
れる。なお、ＴＤＩラインカメラ３２ａから出力される
画像は、通常照明の場合は２次元撮像デバイスにて取得
される画像と同様となる。その後、切替スイッチ４２１
が比較検査回路４２側へと接続され、通常照明を用いつ
つ図８に示す流れに準じた動作が行われて取得画像デー
タが取得される。取得画像データの比較検査回路４２へ
の入力に同期して基準画像データが画像メモリ４２２か
ら比較検査回路４２へと入力される。比較検査回路４２
では、両画像の相違の程度としきい値とが比較されて、
検査結果が固定ディスク４５に保存される。

【００５６】以上、本発明の実施の形態について説明し
てきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるもので
はなく様々な変形が可能である。

【００５７】上記実施の形態では説明の便宜上、対象物
９として矩形の板状の部材を例示したが、対象物９が複
雑な形状の場合には対象物９の凹凸に応じて画像に濃淡
が生じ、このような画像を利用して対象物９の検査また
は計測が行われる。この場合、基準画像と取得画像との
間において濃淡の相違が大きい領域の位置を欠陥座標と
して求めることも可能となる。

【００５８】スリット光出射部３１からのスリット光が
照射されるステージ２上の位置は上記実施の形態に限定
されず、スリット光は互いに光路途上において、あるい
は、ステージ２上において交わってもよい。また、２つ
のスリット光出射部３１は、互いに異なる方向へとスリ
ット光を出射するのであれば、適宜、姿勢および位置が
変更されてよい。また、ＴＤＩラインカメラ３２も撮像
方向がスリット光の方向と異なるのであれば、姿勢およ
び位置が変更されてよい。さらに、スリット光のステー
ジ２上の照射領域はステージ２の移動方向に垂直でなく
てもよい。

【００５９】検査装置または計測装置で得られた結果は
必ずしも固定ディスクに保存される必要はなく、例え
ば、ディスプレイに結果が表示されるのみであってもよ
く、通信装置を介してネットワーク上の他の記録媒体に
保存されてもよい。

【００６０】さらに、検査装置で得られた取得画像デー
タのみが固定ディスク等に保存され、その取得画像デー
タから検査結果や計測結果が別途設けられた演算装置に
より求められてもよい。

【００６１】上記実施の形態ではステージ２が移動する
が、ステージ２を固定し、スリット光出射部３１および
ＴＤＩラインカメラ３２が移動してもよい。すなわち、
ステージ２の移動は相対的なもので足りる。

【００６２】

【発明の効果】請求項１ないし６並びに８の発明では、
高速に３次元形状の情報を取得することができる。

【００６３】また、請求項２の発明では、高速に検査結
果を取得することができる。

【００６４】また、請求項３ないし５の発明では、死角
を減らすことができる。

【００６５】また、請求項６の発明では、２次元形状の
検査をさらに行うことができる。

【００６６】請求項７および９の発明では、高速に３次
元形状の計測を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る検査装置の全体構成を
示す図である。

【図２】ＴＤＩラインカメラの撮像領域の様子を示す図
である。

【図３】検査装置の機能構成を示すブロック図である。

【図４】ＴＤＩラインカメラがステージ駆動部に同期し
て撮像を行う様子を示す図である。

【図５】対象物がＴＤＩラインカメラの撮像領域を通過
する際の２つのスリット光の変化を示す図である。

【図６】ＴＤＩラインカメラが取得する画像を例示する
図である。

【図７】基準画像を取得する動作の流れを示す図であ
る。

【図８】検査対象物を検査する動作の流れを示す図であ
る。

【図９】第２の実施の形態に係る検査装置の全体構成を
示す図である。

【図１０】第３の実施の形態に係る計測装置の機能構成
を示すブロック図である。

【図１１】対象物を計測する動作の流れを示す図であ
る。

【図１２】第４の実施の形態に係る検査装置の全体構成
を示す図である。

【図１３】検査装置の機能構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１，１ａ 検査装置（計測装置） ２ ステージ ４ コンピュータ ９ 対象物 ２１ ステージ駆動部 ３１ スリット光出射部 ３２ ＴＤＩラインカメラ ４２ 比較検査回路 ３２３ 照明部 ４０１ 基準画像データ ４２２ 画像メモリ ４３１ 領域特定部 ４３２ 形状算出部 ４３５ 切替部 Ｓ２３〜Ｓ２５，Ｓ３２〜Ｓ３５ ステップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA53 DD06 FF04 HH05 HH14 JJ25 MM03 PP12 QQ24 QQ25 QQ39 RR08 SS02 2G051 AA65 AB20 AC15 BA01 BB07 CA03 CB01 CD07 DA07 EA12 EA14 ED11 5C022 AA01 AC42 AC69

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物の３次元形状を検査する検査装置
   であって、 対象物を保持するステージと、 前記ステージに向けてスリット光を出射するスリット光
   出射部と、 前記ステージからの光を受光するＴＤＩラインカメラ
   と、 前記スリット光出射部および前記ＴＤＩラインカメラに
   対して前記ステージを相対的に移動させる移動機構と、 前記ＴＤＩラインカメラにおける撮像動作と前記移動機
   構とを同期させる制御部と、を備えることを特徴とする
   検査装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の検査装置であって、 基準画像のデータを記憶する記憶部と、 前記ＴＤＩラインカメラにより取得された画像と前記基
   準画像とを比較する演算部と、をさらに備えることを特
   徴とする検査装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の検査装置であ
   って、 前記スリット光出射部とは異なる方向から前記ステージ
   に向けてもう１つのスリット光を出射するもう１つのス
   リット光出射部をさらに備えることを特徴とする検査装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１または２に記載の検査装置であ
   って、 前記ステージから前記ＴＤＩラインカメラとは異なる方
   向に向かう光を受光するもう１つのＴＤＩラインカメラ
   をさらに備えることを特徴とする検査装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の検査装置であって、 前記スリット光出射部から出射されるスリット光が、前
   記ステージの相対的移動方向に対して垂直であることを
   特徴とする検査装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の検
   査装置であって、 前記ステージに向けて照明光を出射する照明部と、 前記スリット光出射部からのスリット光の出射と、前記
   照明部による照明とを切り替える切替部と、 をさらに備えることを特徴とする検査装置。
7. 【請求項７】 対象物の３次元形状を計測する計測装置
   であって、 対象物を保持するステージと、 前記ステージに向けてスリット光を出射するスリット光
   出射部と、 前記ステージからの光を受光するＴＤＩラインカメラ
   と、 前記スリット光出射部および前記ＴＤＩラインカメラに
   対して前記ステージを相対的に移動させる移動機構と、 前記ＴＤＩラインカメラにおける撮像動作と前記移動機
   構とを同期させる制御部と、 前記ＴＤＩラインカメラからの出力に対して演算を行う
   演算部と、を備え、 前記演算部が、 前記出力が示す画像において周囲と濃淡の異なる領域を
   特定する領域特定手段と、 前記ステージの相対的移動方向に対応する前記領域の幅
   に基づいて対象物の３次元形状を算出する形状算出手段
   と、 を有することを特徴とする計測装置。
8. 【請求項８】 対象物の３次元形状を検査する検査方法
   であって、 対象物を保持するステージに向けてスリット光を出射す
   る工程と、 前記ステージからの光を受光するＴＤＩラインカメラに
   おける撮像動作と前記ＴＤＩラインカメラに対する前記
   ステージの相対的移動とを同期しつつ実行する工程と、 前記ＴＤＩラインカメラにより取得された画像と予め準
   備された基準画像とを比較する工程と、を有することを
   特徴とする検査方法。
9. 【請求項９】 対象物の３次元形状を計測する計測方法
   であって、 対象物を保持するステージに向けてスリット光を出射す
   る工程と、 前記ステージからの光を受光するＴＤＩラインカメラに
   おける撮像動作と前記ＴＤＩラインカメラに対する前記
   ステージの相対的移動とを同期しつつ実行する工程と、 前記ＴＤＩラインカメラからの出力が示す画像において
   周囲と濃淡の異なる領域を特定する工程と、 前記ステージの相対的移動方向に対応する前記領域の幅
   に基づいて対象物の３次元形状を算出する工程と、を有
   することを特徴とする計測方法。