JP2021081438A - 測定装置及び測定方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】代表値を決定するプロセスにおいてテーブル基準表面形状の生成も使用もしないで代表値を決定する測定装置を提供する。【解決手段】センサ基準領域表面形状データ生成部において、センサ基準表面形状データasdのXY平面において、測定領域kt以外の域を非測定域とし、センサ基準面DTから測定対象物までの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物の測定領域ktそれぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状データamdを生成し、テーブル基準領域表面形状データ生成部において、センサ基準領域表面形状amにおけるテーブル上面からの距離を示すテーブル基準領域表面形状データtmdを生成し、第2の代表値決定部において、テーブル基準領域表面形状tmにおいて代表とする値である、テーブル上面からの距離である第2の代表値G2を決定する。【選択図】図3

Description

本発明は、主に突起部を有する電子部品の該突起部の位置を測定するのに適した測定装置及び測定方法に関する。
従来、
少なくとも1方向に並ぶ複数の突起部を備える測定対象物(検査対象物)を載せる透明テーブルと、
前記透明テーブルの上面に載せられた前記測定対象物に対して、前記透明テーブルの下面から光の強度が周期的に変化する光パターンの照射光を照射する照射部と、
前記光パターンが照射された前記測定対象物を、前記透明テーブルの下面から撮影する撮像部と、
前記撮像部で撮像された前記測定対象物の画像を処理して、前記測定対象物の下面(表面)の3次元形状を表すデータであって、XY平面における各画素位置(各位置(x、y))における、前記透明テーブルの上面からの距離(高さ情報、テーブル上面からの浮き距離)を示す表面形状データ(以下「テーブル基準表面形状データ」という。)を生成するテーブル基準表面形状データ生成部(画像処理部)と、
前記テーブル基準表面形状データにより表されるXY平面において、前記測定対象物における前記複数の突起部それぞれが含まれる領域を特定し、特定された各領域において、前記透明テーブルの上面からの距離を示す値の代表値を決定する代表値決定部と、
前記複数の突起部それぞれにおける前記代表値の分布が予め設定された基準を満たしているかを判定する判定部と、を備える、測定装置(検査装置)が知られている。(例えば、特許文献1)
特許第5385703号公報
各位置(x、y)は各画素の位置のことである。
上述した従来技術の代表値を決定する処理ステップは以下の様である(図18照)。
・図18の<step1>
撮像部面(データム面)であるセンサ基準面DTから透明テーブル上面101までの距離である、透明テーブル100の上面の3次元形状を示すテーブル上面データAを生成して記憶部に予め記憶しておき、
・図18の<step2>
センサ基準面DTから測定対象物Wまでの距離である、測定対象物Wの表面(下面)の3次元形状を示すセンサ基準表面形状データBを生成し、
・図18の<step3>
センサ基準表面形状データBの値からテーブル上面データAの値を差引く演算を行って、透明テーブル上面101から測定対象物までの距離である、測定対象物の表面の3次元形状を示すテーブル基準表面形状データCを生成し、
・図18の<step4>
テーブル基準表面形状データCにより表されるXY平面において、前記測定対象物における突起部wtそれぞれが含まれる領域である突起部領域Dを特定して、突起部領域表面形状データFを生成し、
・図18の<step5>
特定された各突起部領域表面形状データFにおいて、透明テーブル上面101からの距離を示す値の代表値Eを決定する。
従来技術は以下に述べるような問題を有するものであった。
各位置(x、y)における距離で示されるテーブル基準表面形状データCの生成と使用が必須である。
このテーブル基準表面形状データCの生成には、[a]センサ基準表面形状データBの生成、[b]テーブル上面データAの生成、[c]センサ基準表面形状データBの各画素の距離値からテーブル上面データAの各画素の距離値を差引く演算処理という膨大な演算処理が必要になるという問題を有するものであった。
また、撮像部による透明テーブルの上面の測定は、測定対象物をテーブル上面にない状態で測定しテーブル上面データを取得して予め記憶しておき使用するというものであるため、透明テーブルの測定と測定対象物の測定という二度手間の作業・操作が必要であるという欠点を有するものであった。
また、記憶されているテーブル上面データを使い続けることは、透明テーブル上面の変化を見逃した精度に問題を有する可能性が大きくなる、測定精度の信頼性に不安がおおきくなる等の問題を有するものであった。
本発明は以上のような従来技術の欠点に鑑み、代表値を決定するプロセスにおいて、特許文献1の発明のテーブル基準表面形状データCの生成も使用もしないで代表値を決定する測定装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明は以下のような構成としている。
[第1の発明]
突起部(wt)を有する測定対象物(W)を載置する透明テーブル(2)と、
この透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)に照射光(3)を照射する照射部(4)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)からの反射光を受光して前記測定対象物(W)の表面を撮像する撮像部(5)と、
前記撮像部(5)側の基準位置であるセンサ基準面(DT)と、
前記突起部(wt)が含まれる領域を測定領域(kt)として特定する領域特定部(7)と、
前記撮像された前記測定対象物(W)の画像を処理して、前記センサ基準面(DT)から前記測定対象物(W)までの各位置(x、y)における距離で該測定対象物(W)の表面形状を表すセンサ基準表面形状(as)のデータであるセンサ基準表面形状データ(asd)を生成するセンサ基準表面形状データ生成部(8)と、
前記センサ基準表面形状データ(asd)において、前記測定領域(kt)以外の域を非測定域とし、前記センサ基準面(DT)から前記測定対象物(W)までの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物(W)の前記測定領域(kt)それぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状(am)のデータを生成するセンサ基準領域表面形状データ生成部(9)と、
前記センサ基準領域表面形状(am)のデータにおける仮想的テーブル基準面からの距離を示すテーブル基準領域表面形状(tm)のデータを生成するテーブル基準領域表面形状データ生成部と、
前記テーブル基準領域表面形状(tm)のデータにおいて代表とする値である、前記仮想的テーブル基準面からの距離である第2の代表値(G2)を決定する第2の代表値決定部と、
前記透明テーブル2の上面に設けられた反射部材(36)と、を備えるとともに、
前記仮想的テーブル基準面は、前記反射部材(36)の表面の前記センサ基準面(DT)からの距離にもとづいて設定したものである、または、前記反射部材(36)の表面の前記センサ基準面(DT)からの距離の位置を任意の位置に移動させ設定したものである、
以上のように構成されたことを特徴とする測定装置である。
[第4の発明]
突起部(wt)を有する測定対象物(W)を載置する透明テーブル(2)と、
この透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)に照射光(3)を照射する照射部(4)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)からの反射光を受光して前記測定対象物(W)の表面を撮像する撮像部(5)と、
前記撮像部(5)側の基準位置であるセンサ基準面(DT)と、
前記突起部(wt)が含まれる領域を測定領域(kt)として特定する領域特定部(7)と、
前記測定領域(kt)以外の域を非測定域とした前記測定対象物(W)の画像の処理によって、前記センサ基準面(DT)から前記測定対象物(W)までの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物(W)の前記測定領域(kt)それぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状(am)のデータを生成するセンサ基準領域表面形状データ生成部(15)と、
前記センサ基準領域表面形状(am)において代表とする値である第1の代表値(G1)を決定する第1の代表値決定部(16)と、
前記第1の代表値(G1)における仮想的テーブル基準面からの距離である第2の代表値(G2)を決定する第2の代表値決定部(17)と、を備えるとともに、
前記透明テーブル(2)の上面に反射部材(36)が設けられ、
前記撮像部(5)において、前記反射部材(36)の表面を撮像し、
前記反射部材(36)の表面の前記撮像した画像を処理して、該反射部材(36)の表面の前記センサ基準面(DT)からの距離を取得し、
前記仮想的テーブル基準面は、前記反射部材(36)の表面の前記センサ基準面(DT)からの前記距離にもとづいて設定したものである、または、前記反射部材(36)の表面の前記センサ基準面(DT)からの前記距離の位置を任意の位置に移動させ設定したものである、
以上のように構成されたことを特徴とする測定装置である。
[第5の発明]
突起部(wt)を有する測定対象物(W)を載置する透明テーブル(2)と、
この透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)に照射光(3)を照射する照射部(4)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)からの反射光を受光して前記測定対象物(W)の表面を撮像する撮像部(5)と、
前記撮像部(5)側の基準位置であるセンサ基準面(DT)と、
前記突起部(wt)が含まれる領域を測定領域(kt)として特定する領域特定部(7)と、
前記測定領域(kt)以外の域を非測定域とした前記測定対象物(W)の画像の処理によって、前記センサ基準面(DT)から前記測定対象物(W)までの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物(W)の前記測定領域(kt)それぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状(am)のデータを生成するセンサ基準領域表面形状データ生成部(15)と、
前記センサ基準領域表面形状(am)における前記透明テーブル(2)の上面からの距離を示すテーブル基準領域表面形状(tm)のデータを生成するテーブル基準領域表面形状データ生成部(10)と、
前記テーブル基準領域表面形状(tm)において代表とする値である、前記透明テーブル(2)の上面からの距離である第2の代表値(G2)を決定する第2の代表値決定部(11)と、を備えたことを特徴とする測定装置(20)である。
[第2の発明]
突起部(wt)を有する測定対象物(W)を載置する透明テーブル(2)と、
この透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)に照射光(3)を照射する照射部(4)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)からの反射光を受光して前記測定対象物(W)の表面を撮像する撮像部(5)と、
前記撮像部(5)側の基準位置であるセンサ基準面(DT)と、
前記測定対象物(W)の画像を処理して、前記センサ基準面(DT)から前記測定対象物(W)までの各位置(x、y)における距離で該測定対象物(W)の表面形状を表すセンサ基準表面形状(as)のデータであるセンサ基準表面形状データ(asd)を生成するセンサ基準表面形状データ生成部(8)と、
前記測定対象物(W)の前記突起部(wt)それぞれが含まれる領域である測定領域(kt)を特定する領域特定部(7)と、
前記センサ基準表面形状データ(asd)において、前記測定領域(kt)以外の域を非測定域とし、前記センサ基準面(DT)から前記測定対象物(W)までの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物(W)の前記測定領域(kt)それぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状(am)のデータであるセンサ基準領域表面形状データ(amd)を生成するセンサ基準領域表面形状データ生成部(9)と、
前記センサ基準領域表面形状データ(amd)において代表とする値である第1の代表値(G1)を決定する第1の代表値決定部(16)と、
前記第1の代表値(G1)における仮想的テーブル基準面からの距離である第2の代表値(G2)を決定する第2の代表値決定部(17)と、を備えるとともに、
前記透明テーブル(2)の上面に反射部材(36)が設けられ、
前記撮像部(5)において、前記反射部材(36)の表面を撮像し、
前記反射部材(36)の表面の前記撮像した画像を処理して、該反射部材(36)の表面の前記センサ基準面(DT)からの距離を取得し、
前記仮想的テーブル基準面は、前記反射部材(36)の表面の前記センサ基準面(DT)からの前記距離にもとづいて設定したものである、または、前記反射部材(36)の表面の前記センサ基準面(DT)からの前記距離の位置を任意の位置に移動させ設定したものである、
以上のように構成されたことを特徴とする測定装置である。
[第3の発明]
突起部(wt)を有する測定対象物(W)を載置する透明テーブル(2)と、
この透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)に照射光(3)を照射する照射部(4)と、
前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)からの反射光を受光して前記測定対象物(W)の表面を撮像する撮像部(5)と、
前記撮像部(5)側の基準位置であるセンサ基準面(DT)と、
前記測定対象物(W)の前記突起部(wt)それぞれが含まれる領域である測定領域(kt)を特定する領域特定部(7)と、
前記測定領域(kt)以外の域を非測定域とし、前記センサ基準面(DT)から前記測定対象物(W)までの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物(W)の前記測定領域(kt)それぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状(am)のデータを生成するセンサ基準領域表面形状データ生成部(9)と、
前記センサ基準領域表面形状データ(amd)における仮想的テーブル基準面からの距離を示すテーブル基準領域表面形状(tm)のデータを生成するテーブル基準領域表面形状データ生成部と、
前記テーブル基準領域表面形状(tm)のデータにおいて代表とする値である、前記仮想的テーブル基準面の上面からの距離である第2の代表値(G2)を決定する第2の代表値決定部と、
前記透明テーブル(2)の上面に設けられた反射部材(36)と、を備えるとともに、
前記仮想的テーブル基準面は、前記反射部材(36)の表面の前記センサ基準面(DT)からの距離にもとづいて設定したものである、または、前記反射部材(36)の表面の前記センサ基準面(DT)からの距離の位置を任意の位置に移動させ設定したものである、
以上のように構成されたことを特徴とする測定装置である。
[第6の発明]
撮像部(5)において、前記透明テーブル(2)の上面の測定は行わない、かつ、前記透明テーブル(2)の上面のデータは存在しない又は使用しない構成とし、
前記透明テーブル(2)の上面の前記測定対象物(W)の載置域外に塗布膜からなる反射部材(36)を設け、
前記測定対象物(W)の撮像時に又は撮影と同時に、前記反射部材(36)の表面も撮像し、
前記反射部材(36)の画像を処理して該反射部材(36)の表面の各位置(x、y)における距離で表される反射部材表面形状データを生成し、
前記反射部材表面形状データにおいて少なくとも第1の領域、第2の領域、第3の領域をそれぞれ離れた位置に特定し、
前記第1の領域、第2の領域、第3の領域以外の前記反射部材表面形状データの域を非測定域とし、
前記第1の領域、第2の領域、第3の領域のそれぞれ前記反射部材表面形状データにおいて、代表とする第1の反射部材代表値、第2の反射部材代表値、第3の反射部材代表値を決定し、
前記第1の反射部材代表値、前記第2の反射部材代表値、前記第3の反射部材代表値を直線で結んだ三角形面を生成して、該三角形面を全面に広げた仮想的テーブル基準面を作成し、
前記テーブル基準領域表面形状(tm)、前記テーブル基準領域表面形状データ(tmd)、前記第2の代表値(G2)の距離値を、前記仮想的テーブル基準面からの距離値としたことを特徴とする前記第1の発明〜第4の発明又は第5の発明に記載の測定装置である。
本発明にあっては次のような効果を奏する。
第1の発明〜第6の発明は、代表値を決定するプロセスにおいて、特許文献1のテーブル基準表面形状データCの生成をしない且つ使用しないので、代表値を決定するプロセスにおいてその情報処理量を大幅に軽減するとい作用効果を奏する。
[第6の発明の効果]
第6の発明は、第1の発明〜第5の発明において、測定対象物(W)の撮像部(5)による撮像時に又は撮影と略同時に、反射部材(36)の表面も撮像し、仮想的テーブル基準面とセンサ基準表面形状データ(asd)やセンサ基準領域表面形状データ(amd)を生成するものであるので、測定対象物(W)の載置の無い状態で透明テーブル(2)の上面を測定する作用・操作を必要としないという作用効果を奏する。
また、測定対象物(W)の撮像時に又は撮影と同時に、反射部材(36)の表面(下面)も撮像し、反射部材表面形状データと測定対象物(W)の表面のデータであるセンサ基準表面形状データ(asd)やセンサ基準領域表面形状データ(amd)を同時的に生成できるので、操作が煩雑でなく、測定時の反射部材表面形状データによるテーブル基準領域表面形状データ(tmd)の生成や第2の代表値(G2)の決定を行うという作用効果を奏する。
特許文献1の発明は、「前記撮像部で撮影された前記検査対象物の画像を処理して、前記検査対象物の表面の3次元形状を表すデータであって、XY平面における各位置(x、y)における、前記テーブルの上面からの距離を示す表面形状データを生成する画像処理部と、前記画像処理部で生成された前記表面形状データにより表されるXY平面において、前記検査対象物における前記複数の突起部それぞれが含まれる領域を特定し、特定された各領域において、前記テーブルの上面からの距離を示す値の代表値を決定する代表値決定部と、」を中核的構成としているものである。
そうすると特許文献1の発明は、代表値を決定するプロセスにおいて、透明テーブルの上面からの測定対象物の表面(下面)までの各位置(x、y)における距離(Z軸方向の距離)で示されるデータであるテーブル基準表面形状データCの生成と、該テーブル基準表面形状データCを使用した領域特定と代表値の決定とを行うことを、発明の本質的部分としているものである。
かかる特許文献1の構成に対して、本発明は、代表値を決定するプロセスにおいて、テーブル基準表面形状データCの生成は行わず、かつ、該テーブル基準表面形状データCを領域の特定と代表値の決定に使用することが無いものである。
膨大なデータ量からなるテーブル基準表面形状データCの生成も使用もしない本発明は、データ処理量を大幅に軽減するという格別で顕著な作用効果を奏するものである。
また、本発明は特許文献1の発明のかかる中核的構成(テーブル基準表面形状データCの生成と使用)を否定するものであるから、特許文献1の発明には本発明に想到することを阻害する阻害要因があるものである。
本発明の実施例1の装置の構成図。 本発明の実施例1の制御部のブロック図。 本発明の実施例1の処理プロセスを示すフローチャート図。 本発明の実施例1の処理プロセスをイメージ的に示した模式図。 本発明の実施例2の制御部のブロック図。 本発明の実施例2の処理プロセスを示すフローチャート図。 本発明の実施例2の処理プロセスをイメージ的に示した模式図。 本発明の実施例3の制御部のブロック図。 本発明の実施例3の処理プロセスを示すフローチャート図。 本発明の実施例3の処理プロセスをイメージ的に示した模式図。 本発明の実施例4の制御部のブロック図。 本発明の実施例4の処理プロセスを示すフローチャート図。 本発明の実施例4の処理プロセスをイメージ的に示した模式図。 本発明の実施例5の制御部のブロック図。 本発明の実施例5の処理プロセスを示すフローチャート図。 本発明の実施例5の処理プロセスをイメージ的に示した模式図。 本発明の実施例6の装置の構成図。 従来技術の処理プロセスをイメージ的に示した模式図。
以下、本発明を実施するための最良の形態である実施例について説明する。但し、本発明をこれら実施例のみに限定する趣旨のものではない。また、後述する実施例の説明に当って、前述した実施例の同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
図1〜図4に示す本発明の実施例1において測定装置1は次に述べるような構成となっている。
テーブル上面に測定対象物Wを載置する石英ガラスからなる透明テーブル2と、
透明テーブル2の下方に設けられた、測定対象物Wに照射光3を照射する照射部4と、
透明テーブル2の下方に設けられた、測定対象物Wからの反射光3bを受光して測定対象物Wの表面(下面)を撮像するCCDセンサ、CMOSセンサなどの撮像素子(撮像センサ)からなる撮像部5と、
撮像部5側の基準位置(一般的には撮像素子の受光面)を示す基準位置データDTdであるセンサ基準面DTと、
透明テーブル2の上面に載置されている突起部wtを有する測定対象物Wの平面2値画像hb(Z軸情報(高さ情報の無いXY軸情報のみの画像))のデータ(平面2値画像データhbd)を取得する平面2値画像データ取得部6と、
平面2値画像hbにおいて突起部wtが含まれる領域を測定領域ktとして特定する領域特定部7と、
撮像部5で撮像された測定対象物Wの画像である対象物画像wGのデータである対象物画像wGdを処理して、センサ基準面DTから測定対象物Wまでの各位置(x、y)における距離で該測定対象物Wの表面形状を表すセンサ基準表面形状asのデータ(センサ基準表面形状データasd)を生成するセンサ基準表面形状データ生成部8と、
センサ基準表面形状データasdのXY平面において、測定領域kt以外の域を非測定域とし、センサ基準面DTから測定対象物Wまでの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物Wの測定領域ktそれぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状amのデータ(センサ基準領域表面形状データamd)を生成するセンサ基準領域表面形状データ生成部9と、
センサ基準領域表面形状amにおける透明テーブル2の上面からの距離を示すテーブル基準領域表面形状tmのデータ(テーブル基準領域表面形状データtmd)を生成するテーブル基準領域表面形状データ生成部10と、
テーブル基準領域表面形状tmにおいて代表とする値である、透明テーブル2の上面であるテーブル上面13からの距離である第2の代表値G2を決定する第2の代表値決定部11と、
第2の代表値G2が所定の範囲内であるかを判定する判定部19と、を備えたことを特徴としている。
照射部4と撮像部5は照射撮像ユニット12に設けられている。
模式図である図4(図11、図14、図18も同様)において、両端矢印縦線(Z軸方向)は第1の基準面DT又はテーブル上面13から測定対象物Wの表面(下面)までのZ軸方向の距離を示している。一本の両端矢印縦線は1つの各位置(x、y)のZ軸方向の距離を模式的に示している。
処理ステップを説明する。
・図3のstep1
測定対象物の表面(下面)を撮像し、Z軸方向のデータの無い(高さ距離情報の無い)XY軸のデータのみの白黒の平面2値画像hbのデータである平面2値画像データhbdと、測定対象物Wの表面(下面)のZ軸方向の距離情報を有する(高さ距離情報を有する)又はZ軸方向の距離情報を算出する情報を有する対象物画像wGのデータである対象物画像wGdを得る。
・図3のstep2
領域特定部7において、平面2値画像データhbdを取得する。
・図3、図4のstep3
領域特定部7において、平面2値画像データhbdをディスプレイに表示してオペレータが手動によりマウス等を走査して、突起部wtを含まれる領域を囲い枠で囲い該囲い枠内を測定領域ktとして特定する。囲い枠の形状は多角形、円形、線引きによる閉じ形状(線引きにより形状は多様)などである。
・図3、図4のstep4
センサ基準表面形状データ生成部8において、対象物画像wGdを位相シフト法により処理して、センサ基準面DTから測定対象物Wまでの各位置(x、y)における距離で該測定対象物Wの表面形状を表すセンサ基準表面形状asのデータ(センサ基準表面形状データasd)を生成する。
・図3、図4のstep5
センサ基準領域表面形状データ生成部9において、センサ基準表面形状データasdのXY平面において、測定領域kt以外の域を非測定域nokとし、センサ基準面DTから測定対象物Wまでの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物Wの測定領域ktそれぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状amのデータ(センサ基準領域表面形状データamd)を生成する。
・図3、図4のstep6
テーブル基準領域表面形状データ生成部10において、センサ基準領域表面形状amにおけるテーブル上面13(テーブル上面データTbd)からの距離を示すテーブル基準領域表面形状tmのデータ(テーブル基準領域表面形状データtmd)を生成する。
・図3、図4のstep7
第2の代表値決定部11において、テーブル基準領域表面形状tmにおいて代表とする値である、透明テーブル2の上面であるテーブル上面13(テーブル上面データTbd)からの距離である第2の代表値G2を決定する。
照射部4は、光の強度が周期的に変化する光パターンからなる照射光3を照射し、撮像部5は照射光3が照射された測定対象物Wの表面(下面)を、透明テーブル2の下方から撮影(撮像)し、撮像された測定対象物Wの画像は位相シフト法によって画像処理され、センサ基準面DTから測定対象物Wまでの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物Wの測定領域ktそれぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状amのデータ(センサ基準領域表面形状データamd)を生成される。
テーブル上面13の測定データの取得は、テーブル上面13そのものを測定できる、例えば、白色レーザ光線を使用したオートフォーカスセンサによる透明テーブル2の上方又は下方からの測定などにより測定するなどによる。
テーブル上面13を測定して得たデータはテーブル上面データTbdとしてテーブル上面データ記憶部14に記憶される。
平面2値画像データ取得部6、領域特定部7、センサ基準表面形状データ生成部8、センサ基準領域表面形状データ生成部9、テーブル基準領域表面形状データ生成部10、第2の代表値決定部11、判定部19、テーブル上面データ記憶部14等は制御部21を構成している。
本実施例は、特許文献1の発明の、代表値を決定するプロセスにおいて、測定対象物の表面の3次元形状を表すデータであって、XY平面における各位置(x、y)における、透明テーブルの上面からの距離を示すテーブル基準表面形状データCを生成することも使用することもないものであり、よって、代表値を決定するプロセスを少ない情報の処理によって実行することを実現する。
図5〜図7に示す本発明の実施例2において前記実施例1と主に異なる点は、センサ基準表面形状データ生成部8を設けない構成とし、テーブル基準領域表面形状データ生成部10を設けない構成とし、
センサ基準領域表面形状データ生成部を、測定領域kt以外の域を非測定域とした測定対象物Wの画像の処理によって、センサ基準面DTから測定対象物Wまでの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物Wの測定領域ktそれぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状amのデータ(センサ基準領域表面形状データamd)を生成するセンサ基準領域表面形状データ生成部15とし、
センサ基準領域表面形状amにおいて代表とする値である第1の代表値G1を決定する第1の代表値決定部16を設け、
第2の代表値決定部を、第1の代表値G1における透明テーブル2の上面からの距離である第2の代表値G2を決定する第2の代表値決定部17とした、測定装置18を形成した点にある。(第2の代表値G2=第1の代表値G1−テーブル上面13値(テーブル上面データTbd))
処理ステップを説明する。
・図6のstep1
測定対象物の表面(下面)を撮像し、Z軸方向のデータの無い(高さ距離情報の無い)XY軸のデータのみの白黒の平面2値画像hbのデータである平面2値画像データhbdと、測定対象物Wの表面(下面)のZ軸方向の距離情報を有する(高さ距離情報を有する)又はZ軸方向の距離情報を算出する情報を有する対象物画像wGのデータである対象物画像wGdを得る。
・図6のstep2
領域特定部7において、平面2値画像データhbdを取得する。
・図6、図7のstep3
領域特定部7において、平面2値画像データhbdをディスプレイに表示してオペレータが手動によりマウス等を走査して、突起部wtを含まれる領域を囲い枠で囲い該囲い枠内を測定領域ktとして特定する。囲い枠の形状は多角形、円形、線引きによる閉じ形状(線引きにより形状は多様)などである。
・図6、図7のstep4
センサ基準領域表面形状データ生成部15において、測定領域kt以外の域を非測定域nokとした測定対象物Wの画像の処理によって、センサ基準面DTから測定対象物Wまでの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物Wの測定領域ktそれぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状amのデータ(センサ基準領域表面形状データamd)を生成する。
・図6、図7のstep5
第1の代表値決定部16において、センサ基準領域表面形状amにおいて代表とする値である第1の代表値G1を決定する。
・図6、図7のstep6
第2の代表値決定部17において、第1の代表値G1における透明テーブル2の上面からの距離である第2の代表値G2を決定する。(第1の代表値G1−テーブル上面13値(テーブル上面データTbd)=第2の代表値G2)
第1の代表値G1、第2の代表値G2は、測定領域ktの各画素の距離値の平均、各画素の距離値の内の最大高さ距離値、各画素の距離値の内の最小高さ距離値などである。
本実施例は、特許文献1の発明の、代表値を決定するプロセスにおいて、測定対象物の表面の3次元形状を表すデータであって、XY平面における各位置(x、y)における、透明テーブルの上面からの距離を示すテーブル基準表面形状データCを生成することも使用することもないものであり、よって、その膨大な情報処理量を大幅に軽減することを実現するものである。
図8〜図10に示す本発明の実施例3において前記実施例1と主に異なる点は、センサ基準表面形状データ生成部8を設けない構成とし、
センサ基準領域表面形状データ生成部を、測定領域kt以外の域を非測定域とした測定対象物Wの画像の処理によって、センサ基準面DTから測定対象物Wまでの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物Wの測定領域ktそれぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状amのデータ(センサ基準領域表面形状データamd)を生成するセンサ基準領域表面形状データ生成部15とした、測定装置20を形成した点にある。
処理ステップを説明する。
・図9のstep1
測定対象物の表面(下面)を撮像し、Z軸方向のデータの無い(高さ距離情報の無い)XY軸のデータのみの白黒の平面2値画像hbのデータである平面2値画像データhbdと、測定対象物Wの表面(下面)のZ軸方向の距離情報を有する(高さ距離情報を有する)又はZ軸方向の距離情報を算出する情報を有する対象物画像wGのデータである対象物画像wGdを得る。
・図9のstep2
領域特定部7において、平面2値画像データhbdを取得する。
・図9、図10のstep3
領域特定部7において、平面2値画像データhbdをディスプレイに表示してオペレータが手動によりマウス等を走査して、突起部wtを含まれる領域を囲い枠で囲い該囲い枠内を測定領域ktとして特定する。囲い枠の形状は多角形、円形、線引きによる閉じ形状(線引きにより形状は多様)などである。
・図9、図10のstep4
センサ基準領域表面形状データ生成部15において、測定領域kt以外の域を非測定域nokとした測定対象物Wの画像の処理によって、センサ基準面DTから測定対象物Wまでの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物Wの測定領域ktそれぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状amのデータ(センサ基準領域表面形状データamd)を生成する。
・図9、図10のstep5
テーブル基準領域表面形状データ生成部10において、センサ基準領域表面形状amにおける透明テーブル2の上面からの距離を示すテーブル基準領域表面形状tmのデータ(テーブル基準領域表面形状データtmd)を生成する。
・図9、図10のstep6
第2の代表値決定部11において、テーブル基準領域表面形状tmにおいて代表とする値である、透明テーブル2の上面からの距離である第2の代表値G2を決定する。
本実施例は、特許文献1の発明の、代表値を決定するプロセスにおいて、測定対象物の表面の3次元形状を表すデータであって、XY平面における各位置(x、y)における、透明テーブルの上面からの距離を示すテーブル基準表面形状データCを生成することも使用することもないものであり、よって、よって、代表値を決定するプロセスを少ない情報の処理によって実行することを実現する。
図11〜図13に示す本発明の実施例4において測定装置25は次に述べるような構成となっている。
テーブル上面に測定対象物Wを載置する石英ガラスからなる透明テーブル2と、
透明テーブル2の下方に設けられた、測定対象物Wに照射光3を照射する照射部4と、
透明テーブル2の下方に設けられた、測定対象物Wからの反射光3bを受光して測定対象物Wの表面(下面)を撮像するCCDセンサ、CMOSセンサなどの撮像素子(撮像センサ)からなる撮像部5と、
照射部4と撮像部5を有する照射撮像ユニット12と、
撮像部5側の基準位置(一般的には撮像素子の受光面)であるセンサ基準面DTと、
透明テーブル2の上面に載置されている突起部wtを有する測定対象物Wの測定対象物Wの画像を処理して、センサ基準面DTから測定対象物Wまでの各位置(x、y)における距離で該測定対象物Wの表面形状を表すセンサ基準表面形状asのデータ(センサ基準表面形状データasd)を生成するセンサ基準表面形状データ生成部8と、
測定対象物Wの突起部wtそれぞれが含まれる領域である測定領域kt(そのデータは測定領域データktd)を特定する領域特定部7と、
センサ基準表面形状データasdのXY平面において、測定領域kt以外の域を非測定域とし、センサ基準面DTから測定対象物Wまでの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物Wの測定領域ktそれぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状amのデータ(センサ基準領域表面形状データamd)を生成するセンサ基準領域表面形状データ生成部9と、
測定領域ktにおいて代表とする値である第1の代表値G1を決定する第1の代表値決定部16と、
第1の代表値G1における透明テーブル2の上面からの距離である第2の代表値G2を決定する第2の代表値決定部17と、を備えたことを特徴とするものである。
測定領域ktの特定は、センサ基準表面形状データasdのXY平面をディスプレイ33に表示して、オペレータが手動によりマウス等を走査して、突起部wtを含まれる領域を囲い枠で囲い該囲い枠内を第1の測定領域ktとして特定する。囲い枠の形状は多角形、円形、線引きによる閉じ形状(線引きにより形状は多様)などである。
また、CADデータなどによって予め作成れた測定領域データを使用するのもよい。
また、測定対象物Wの平面2値画像を取得して、該平面2値画像において測定領域を特定し使用するのもよい。
処理ステップを説明する。
・図12のstep1
測定対象物の表面(下面)を撮像し、測定対象物Wの表面(下面)のZ軸方向の距離情報を有する(高さ距離情報を有する)又はZ軸方向の距離情報を算出する情報を有する対象物画像wGのデータである対象物画像wGdを得る。
・図12、図13のstep2
ンサ基準表面形状データ生成部8において、透明テーブル2の上面に載置されている突起部wtを有する測定対象物Wの画像を処理して、センサ基準面DTから測定対象物Wまでの各位置(x、y)における距離で該測定対象物Wの表面形状を表すセンサ基準表面形状asのデータであるセンサ基準表面形状データasdを生成する。
・図12、図13のstep3
領域特定部7において、測定対象物Wの突起部wtそれぞれが含まれる領域である測定領域ktを特定する。
・図12、図13のstep4
センサ基準領域表面形状データ生成部9において、センサ基準表面形状データasdのXY平面において、測定領域kt以外の域を非測定域nokとし、センサ基準面DTから測定対象物Wまでの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物Wの測定領域ktそれぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状amのデータであるセンサ基準領域表面形状データamdを生成する。
・図12、図13のstep5
第1の代表値決定部16において、センサ基準領域表面形状データamdにおいて代表とする値である第1の代表値G1を決定する。
・図12、図13のstep6
第2の代表値決定部17において、第1の代表値G1における透明テーブル2の上面からの距離である第2の代表値G2を決定する。(第1の代表値G1−テーブル上面データTbd=第2の代表値G2)
本実施例は、特許文献1の発明の、代表値を決定するプロセスにおいて、測定対象物の表面の3次元形状を表すデータであって、XY平面における各位置(x、y)における、透明テーブルの上面からの距離を示すテーブル基準表面形状データCを生成することも使用することもないものであり、よって、よって、代表値を決定するプロセスを少ない情報の処理によって実行することを実現する。
図14〜図16に示す本発明の実施例5において前記実施例4と主に異なる点は、第1の代表値決定部16を設けない構成とし、
センサ基準領域表面形状amにおける透明テーブル2の上面からの距離を示すテーブル基準領域表面形状tmのデータであるテーブル基準領域表面形状データtmdを生成するテーブル基準領域表面形状データ生成部10を設け、
テーブル基準領域表面形状tmにおいて代表とする値である、透明テーブル2の上面からの距離である第2の代表値G2を決定する第2の代表値決定部30とした、測定装置32を形成した点にある。
処理ステップを説明する。
・図15のstep1
測定対象物の表面(下面)を撮像し、測定対象物Wの表面(下面)のZ軸方向の距離情報を有する(高さ距離情報を有する)又はZ軸方向の距離情報を算出する情報を有する対象物画像wGのデータである対象物画像wGdを得る。
・図15、図16のstep2
ンサ基準表面形状データ生成部8において、透明テーブル2の上面に載置されている突起部wtを有する測定対象物Wの画像を処理して、センサ基準面DTから測定対象物Wまでの各位置(x、y)における距離で該測定対象物Wの表面形状を表すセンサ基準表面形状asのデータであるセンサ基準表面形状データasdを生成する。
・図15、図16のstep3
領域特定部7において、測定対象物Wの突起部wtそれぞれが含まれる領域である測定領域ktを特定する。
・図15、図16のstep4
センサ基準領域表面形状データ生成部9において、センサ基準表面形状データasdのXY平面において、測定領域kt以外の域を非測定域nokとし、センサ基準面DTから測定対象物Wまでの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物Wの測定領域ktそれぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状amのデータであるセンサ基準領域表面形状データamdを生成する。
・図15、図16のstep5
テーブル基準領域表面形状データ生成部10において、センサ基準領域表面形状amにおける透明テーブル2の上面からの距離を示すテーブル基準領域表面形状tmのデータ(テーブル基準領域表面形状データtmd)を生成する。
・図15、図16のstep6
第2の代表値決定部30において、テーブル基準領域表面形状tmにおいて代表とする値である、透明テーブル2の上面からの距離である第2の代表値G2を決定する。
本実施例は、特許文献1の発明の、代表値を決定するプロセスにおいて、測定対象物の表面の3次元形状を表すデータであって、XY平面における各位置(x、y)における、透明テーブルの上面からの距離を示すテーブル基準表面形状データCを生成することも使用することもないものであり、よって、よって、代表値を決定するプロセスを少ない情報の処理によって実行することを実現する。
図17に示す本発明の実施例7において、前記実施例1〜5と主に異なる点は、
撮像部5によるテーブル上面13の測定は行わない、テーブル上面13の測定は行えない、テーブル上面13のデータは存在しないないし使用しない構成とし、
テーブル上面13の測定対象物Wの載置域外に塗布膜からなる反射部材36を、測定対象物Wを加工形態で一本の帯形態のもの、複数本の帯形態ものないし複数の片形態のもの設け、
測定対象物Wの撮像時に又は撮影と同時に、反射部材36の表面(下面)も撮像し、
反射部材36の画像を処理して反射部材36の表面の各位置(x、y)における距離で表される反射部材表面形状データを生成し、
反射部材表面形状データにおいて少なくとも第1の領域、第2の領域、第3の領域をそれぞれ離れた位置に特定し、
前記第1の領域、第2の領域、第3の領域以外の反射部材表面形状データの域を非測定域とし、
前記第1の領域、第2の領域、第3の領域のそれぞれ反射部材表面形状データにおいて、代表とする第1の反射部材代表値(平均値、最高さ値、最低さ値など)、第2の反射部材代表値、第3の反射部材代表値を決定し、
前記第1の反射部材代表値、前記第2の反射部材代表値、前記第3の反射部材代表値を直線で結んだ三角形面を生成して、該三角形面を全面に広げた仮想的テーブル基準面を作成し、
前記実施例1〜5のおける、テーブル基準領域表面形状tm、テーブル基準領域表面形状データtmd、第2の代表値G2等をテーブル上面13(テーブル上面データTbd)からの距離とはしない構成とし(そもそも、テーブル上面13のデータは存在しない構成である)、
テーブル基準領域表面形状tm、テーブル基準領域表面形状データtmd、第2の代表値G2等の距離値を仮想的テーブル基準面からの距離値とした測定装置35を形成した点にある。
仮想的テーブル基準面はテーブル上面13の測定データではないのでその位置(センサ基準面DTからの距離)、テーブル上面13の位置(センサ基準面DTからの距離)と同じかどうかは分からない。そこで、オペレータの操作により又は自動的に仮想的テーブル基準面を任意の位置に設定(移動させるイメージ)できるようにしている。
測定対象物Wの撮像時に又は撮影と同時に、反射部材36の表面も撮像し、仮想的テーブル基準面とセンサ基準表面形状データasdやセンサ基準領域表面形状データamdを生成するものであるので、測定対象物Wの載置の無い状態で透明テーブル2の上面を測定する作業・操作を必要としないという作用効果を奏する。
また、撮像部5によるテーブル上面13の測定は行わない、テーブル上面13の測定は行えない、テーブル上面13のデータは存在しないないし使用しない構成であり、測定対象物Wの撮像時に又は撮影と同時に、反射部材36の表面(下面)も撮像し、反射部材表面形状データと測定対象物Wの表面のデータであるセンサ基準表面形状データasdやセンサ基準領域表面形状データamdを同時的に生成できるので、操作が煩雑でなく、測定時の反射部材表面形状データによるテーブル基準領域表面形状データtmdの生成や第2の代表値G2の決定が行える。
本発明は、主に端子などの突起部を有する電子部品の平坦度等を測定する産業で利用される。
W:測定対象物、
wt:突起部、
DT:センサ基準面、
DTd:基準位置データ、
hb:平面2値画像、
hbd:平面2値画像データ、
st:指定領域、
kt:測定領域、
as:センサ基準表面形状、
asd:センサ基準表面形状データ、
am:センサ基準領域表面形状、
amd:センサ基準領域表面形状データ、
tm:テーブル基準領域表面形状、
tmd:テーブル基準領域表面形状データ、
G2:第2の代表値、
G1:第1の代表値、
wG:対象物画像、
wGd:対象物画像データ、
Tbd:テーブル上面データ、
1:測定装置、
2:透明テーブル、
3:照射光、
3b:反射光、
4:照射部、
5:撮像部、
6:平面2値画像データ生成部、
7:領域特定部、
8:センサ基準表面形状データ生成部、
9:センサ基準領域表面形状データ生成部、
10:テーブル基準領域表面形状データ生成部、
11:第2の代表値決定部、
12:照射撮像ユニット、
13:テーブル上面、
14:テーブル上面データ記憶部、
15:センサ基準領域表面形状データ生成部、
16:第1の代表値決定部、
17:第2の代表値決定部、
18:測定装置、
19:判定部、
20:測定装置、
21:制御部、
25:測定装置、
30:第2の代表値決定部、
32:測定装置、
33:ディスプレイ、
35:測定装置、
36:反射部材。

Claims (2)

  1. 突起部(wt)を有する測定対象物(W)を載置する透明テーブル(2)と、
    この透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)に照射光(3)を照射する照射部(4)と、
    前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)からの反射光を受光して前記測定対象物(W)の表面を撮像する撮像部(5)と、
    前記撮像部(5)側の基準位置であるセンサ基準面(DT)と、
    前記突起部(wt)が含まれる領域を測定領域(kt)として特定する領域特定部(7)と、
    前記撮像された前記測定対象物(W)の画像を処理して、前記センサ基準面(DT)から前記測定対象物(W)までの各位置(x、y)における距離で該測定対象物(W)の表面形状を表すセンサ基準表面形状(as)のデータであるセンサ基準表面形状データ(asd)を生成するセンサ基準表面形状データ生成部(8)と、
    前記センサ基準表面形状データ(asd)において、前記測定領域(kt)以外の域を非測定域とし、前記センサ基準面(DT)から前記測定対象物(W)までの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物(W)の前記測定領域(kt)それぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状(am)のデータを生成するセンサ基準領域表面形状データ生成部(9)と、
    前記センサ基準領域表面形状(am)のデータにおける仮想的テーブル基準面からの距離を示すテーブル基準領域表面形状(tm)のデータを生成するテーブル基準領域表面形状データ生成部と、
    前記テーブル基準領域表面形状(tm)のデータにおいて代表とする値である、前記仮想的テーブル基準面からの距離である第2の代表値(G2)を決定する第2の代表値決定部と、
    前記透明テーブル2の上面に設けられた反射部材(36)と、を備えるとともに、
    前記仮想的テーブル基準面は、前記反射部材(36)の表面の前記センサ基準面(DT)からの距離にもとづいて設定したものである、または、前記反射部材(36)の表面の前記センサ基準面(DT)からの距離の位置を任意の位置に移動させ設定したものである、
    以上のように構成されたことを特徴とする測定装置。
  2. 突起部(wt)を有する測定対象物(W)を載置する透明テーブル(2)と、
    この透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)に照射光(3)を照射する照射部(4)と、
    前記透明テーブル(2)の下方に設けられた、前記測定対象物(W)からの反射光を受光して前記測定対象物(W)の表面を撮像する撮像部(5)と、
    前記撮像部(5)側の基準位置であるセンサ基準面(DT)と、
    前記測定対象物(W)の前記突起部(wt)それぞれが含まれる領域である測定領域(kt)を特定する領域特定部(7)と、
    前記測定領域(kt)以外の域を非測定域とし、前記センサ基準面(DT)から前記測定対象物(W)までの各位置(x、y)における距離で、該測定対象物(W)の前記測定領域(kt)それぞれの表面形状を表すセンサ基準領域表面形状(am)のデータを生成するセンサ基準領域表面形状データ生成部(9)と、
    前記センサ基準領域表面形状データ(amd)における仮想的テーブル基準面からの距離を示すテーブル基準領域表面形状(tm)のデータを生成するテーブル基準領域表面形状データ生成部と、
    前記テーブル基準領域表面形状(tm)のデータにおいて代表とする値である、前記仮想的テーブル基準面の上面からの距離である第2の代表値(G2)を決定する第2の代表値決定部と、
    前記透明テーブル(2)の上面に設けられた反射部材(36)と、を備えるとともに、
    前記仮想的テーブル基準面は、前記反射部材(36)の表面の前記センサ基準面(DT)からの距離にもとづいて設定したものである、または、前記反射部材(36)の表面の前記センサ基準面(DT)からの距離の位置を任意の位置に移動させ設定したものである、
    以上のように構成されたことを特徴とする測定装置。
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