JP2017053832A5 - - Google Patents

Claims (12)

1. 入射する所定の光を２つの光に分割し、一方の光を計測光として被計測物に照射可能としかつ他方の光を参照光として参照面に照射可能とすると共に、これらを再び合成して出射可能な所定の光学系と、
   前記所定の光学系の第１入出力部に対し入射させる、第１波長の偏光を含む第１光を出射可能な第１照射手段と、
   前記所定の光学系の第２入出力部に対し入射させる、第２波長の偏光を含む第２光を出射可能な第２照射手段と、
   前記第１入出力部に対し前記第１光を入射することにより前記第２入出力部から出射される前記第１光に係る出力光を撮像可能な第１撮像手段と、
   前記第２入出力部に対し前記第２光を入射することにより前記第１入出力部から出射される前記第２光に係る出力光を撮像可能な第２撮像手段と、
   前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。
2. 入射する所定の光を偏光方向が互いに直交する２つの偏光に分割する境界面を有し、該分割した一方の偏光を計測光として被計測物に照射しかつ他方の偏光を参照光として参照面に照射すると共に、これらを再び合成して出射可能な偏光ビームスプリッタと、
   前記境界面を挟んで隣り合う前記偏光ビームスプリッタの第１面及び第２面のうち第１入出力部となる前記第１面に対し入射させる、第１波長の偏光を含む第１光を出射可能な第１照射手段と、
   前記偏光ビームスプリッタの第２入出力部となる前記第２面に対し入射させる、第２波長の偏光を含む第２光を出射可能な第２照射手段と、
   前記参照光が出入射される前記偏光ビームスプリッタの第３面と前記参照面との間に配置された第１の１／４波長板と、
   前記計測光が出入射される前記偏光ビームスプリッタの第４面と前記被計測物との間に配置される第２の１／４波長板と、
   前記偏光ビームスプリッタの前記第１面に対し前記第１光を入射することにより前記第２面から出射される前記第１光に係る出力光を撮像可能な第１撮像手段と、
   前記偏光ビームスプリッタの前記第２面に対し前記第２光を入射することにより前記第１面から出射される前記第２光に係る出力光を撮像可能な第２撮像手段と、
   前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。
3. 第１波長の偏光を含む第１光を出射可能な第１照射手段と、
   第２波長の偏光を含む第２光を出射可能な第２照射手段と、
   前記第１照射手段から入射される前記第１光を偏光方向が互いに直交する２つの偏光に分割し、一方の偏光を計測光として被計測物に対し照射可能としかつ他方の偏光を参照光として参照面に対し照射可能とすると共に、前記被計測物を介して入射した前記第２光に係る計測光と、前記参照面を介して入射した前記第２光に係る参照光とを合成して出射可能な第１入出力部としての第１偏光ビームスプリッタと、
   前記第２照射手段から入射される前記第２光を偏光方向が互いに直交する２つの偏光に分割し、一方の偏光を計測光として被計測物に対し照射可能としかつ他方の偏光を参照光として参照面に対し照射可能とすると共に、前記被計測物を介して入射した前記第１光に係る計測光と、前記参照面を介して入射した前記第１光に係る参照光とを合成して出射可能な第２入出力部としての第２偏光ビームスプリッタと、
   前記第１偏光ビームスプリッタと前記参照面との間に配置された第１の１／４波長板と、
   前記第１偏光ビームスプリッタと前記被計測物との間に配置された第２の１／４波長板と、
   前記第２偏光ビームスプリッタと前記参照面との間に配置された第３の１／４波長板と、
   前記第２偏光ビームスプリッタと前記被計測物との間に配置された第４の１／４波長板と、
   前記第１偏光ビームスプリッタに対し前記第１光を入射することにより前記第２偏光ビームスプリッタから出射される前記第１光に係る出力光を撮像可能な第１撮像手段と、
   前記第２偏光ビームスプリッタに対し前記第２光を入射することにより前記第１偏光ビームスプリッタから出射される前記第２光に係る出力光を撮像可能な第２撮像手段と、
   前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。
4. 第１の偏光方向を有する偏光である第１偏光を透過させ、第２の偏光方向を有する偏光である第２偏光を反射する境界面を有する偏光ビームスプリッタと、
   前記境界面を挟んで隣り合う前記偏光ビームスプリッタの第１面及び第２面のうち第１入出力部となる前記第１面に対し入射させる、第１波長の前記第１偏光を含む第１光を出射可能な第１照射手段と、
   前記偏光ビームスプリッタの第２入出力部となる前記第２面に対し入射させる、第２波長の前記第２偏光を含む第２光を出射可能な第２照射手段と、
   前記境界面を透過した第１光及び前記境界面に反射した第２光が出射される前記偏光ビームスプリッタの第３面と相対向するように配置された１／４波長板と、
   前記偏光ビームスプリッタとは反対側にて前記１／４波長板と相対向するように配置され、前記１／４波長板を介して照射された光の一部を計測光として透過して被計測物に照射しかつ残りの光を参照光として反射するハーフミラーと、
   前記偏光ビームスプリッタの前記第１面に対し前記第１光を入射することにより前記第２面から出射される前記第１光に係る出力光を撮像可能な第１撮像手段と、
   前記偏光ビームスプリッタの前記第２面に対し前記第２光を入射することにより前記第１面から出射される前記第２光に係る出力光を撮像可能な第２撮像手段と、
   前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。
5. 前記第１照射手段から出射される第１光の少なくとも一部を前記第１入出力部に向け入射させると共に、前記第１入出力部から出射される前記第２光に係る出力光の少なくとも一部を前記第２撮像手段に向け入射させる第１導光手段と、
   前記第２照射手段から出射される第２光の少なくとも一部を前記第２入出力部に向け入射させると共に、前記第２入出力部から出射される第１光に係る出力光の少なくとも一部を前記第１撮像手段に向け入射させる第２導光手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の三次元計測装置。
6. 前記第１照射手段と前記第１導光手段との間に、前記第１照射手段から出射される一方向の光のみを透過しかつ逆方向の光を遮断する第１光アイソレータを備えると共に、
   前記第２照射手段と前記第２導光手段との間に、前記第２照射手段から出射される一方向の光のみを透過しかつ逆方向の光を遮断する第２光アイソレータを備えたことを特徴とする請求項５に記載の三次元計測装置。
7. 入射する所定の光を偏光方向が互いに直交する２つの偏光に分割し、一方の偏光を計測光として被計測物に照射しかつ他方の偏光を参照光として参照面に照射すると共に、これらを再び合成して出射可能な所定の光学系と、
   前記所定の光学系に対し入射させる、第１波長を有する第１光を出射可能な第１照射手段と、
   前記所定の光学系に対し入射させる、前記第１波長とは異なる第２波長を有する第２光を出射可能な第２照射手段と、
   前記所定の光学系から出射される前記第１光に係る出力光を撮像可能な第１撮像手段と、
   前記所定の光学系から出射される前記第２光に係る出力光を撮像可能な第２撮像手段と、
   前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段により撮像された干渉縞画像を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
   前記第１光と前記第２光をそれぞれ前記所定の光学系の異なる位置に入射させ、
   前記所定の光学系が、
   前記第１光を、第１の偏光方向を有する第１偏光よりなる前記参照光と、第２の偏光方向を有する第２偏光よりなる前記計測光とに分割し、
   前記第２光を、前記第２偏光よりなる前記参照光と、前記第１偏光よりなる前記計測光とに分割し、
   これらを再び合成した前記第１光に係る出力光と前記第２光に係る出力光をそれぞれ前記所定の光学系の異なる位置から出射させることを特徴とする三次元計測装置。
8. 前記第１光に係る前記参照光と前記計測光との間に相対的な位相差を付与する第１位相シフト手段と、
   前記第２光に係る前記参照光と前記計測光との間に相対的な位相差を付与する第２位相シフト手段とを備え、
   前記画像処理手段は、
   前記第１位相シフト手段により複数通りに位相シフトされた前記第１光に係る出力光を前記第１撮像手段により撮像した複数通りの干渉縞画像を基に、位相シフト法により前記被計測物の形状に対応した位相の計測を行い、当該位相を第１計測値として取得可能な第１計測値取得手段と、
   前記第２位相シフト手段により複数通りに位相シフトされた前記第２光に係る出力光を前記第２撮像手段により撮像した複数通りの干渉縞画像を基に、位相シフト法により前記被計測物の形状に対応した位相の計測を行い、当該位相を第２計測値として取得可能な第２計測値取得手段と、
   前記第１計測値及び前記第２計測値から特定される高さ情報を、前記被計測物の高さ情報として取得可能な高さ情報取得手段とを備えた請求項１乃至７のいずれかに記載の三次元計測装置。
9. 前記第１光に係る出力光を複数の光に分割する第１の分光手段と、
   前記第１位相シフト手段として、前記第１の分光手段により分割された複数の分割光のうち、少なくとも前記位相シフト法による計測に必要な数の分割光に対してそれぞれ異なる位相差を付与する第１のフィルタ手段と、
   前記第２光に係る出力光を複数の光に分割する第２の分光手段と、
   前記第２位相シフト手段として、前記第２の分光手段により分割された複数の分割光のうち、少なくとも前記位相シフト法による計測に必要な数の分割光に対してそれぞれ異なる位相差を付与する第２のフィルタ手段とを備え、
   前記第１撮像手段は、少なくとも前記第１のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能に構成され、
   前記第２撮像手段は、少なくとも前記第２のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能に構成されていることを特徴とする請求項８に記載の三次元計測装置。
10. 前記分光手段は、
    第１の平面に沿った断面形状が三角形状となる三角柱形状をなし、該第１の平面と直交する方向に沿った３つの面のうちの第１面と第２面との交線を通り第３面と直交する平面に沿って第１分岐手段を有する第１の光学部材と、
    前記第１の平面と直交する第２の平面に沿った断面形状が三角形状となる三角柱形状をなし、該第２の平面と直交する方向に沿った３つの面のうちの第１面と第２面との交線を通り第３面と直交する平面に沿って第２分岐手段を有する第２の光学部材とを備え、
    前記第１の光学部材の第３面と前記第２の光学部材の第１面とを相対向するように配置することにより、
    前記第１の光学部材の前記第１面に対し入射される光を前記第１分岐手段にて２方向に分岐させ、このうち前記第１分岐手段にて反射した分割光を前記第１面にて前記第３面側に向け反射させ、前記第１分岐手段を透過した分割光を前記第２面にて前記第３面側に向け反射させることにより、前記第３面から平行する２つの分割光として出射させ、
    前記第１の光学部材の第３面から出射された２つの分割光を前記第２の光学部材の第１面に対し入射させ、該２つの分割光をそれぞれ前記第２分岐手段にて２方向に分岐させ、このうち前記第２分岐手段にて反射した２つの分割光をそれぞれ前記第１面にて前記第３面側に向け反射させ、前記第２分岐手段を透過した２つの分割光をそれぞれ前記第２面にて前記第３面側に向け反射させることにより、前記第３面から平行する４つの分割光として出射させることを特徴とする請求項９に記載の三次元計測装置。
11. 前記第１撮像手段は、少なくとも前記第１のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能な単一の撮像素子を備え、
    前記第２撮像手段は、少なくとも前記第２のフィルタ手段を透過する前記複数の分割光を同時に撮像可能な単一の撮像素子を備えていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の三次元計測装置。
12. 前記被計測物が、プリント基板に印刷されたクリーム半田、又は、ウエハ基板に形成された半田バンプであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の三次元計測装置。