JP6781969B1 - 測定装置及び測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】透明テーブルの上面からの高さ情報（距離）を示す値の代表値を決定する処理の画像処理情報が少なくて済む測定装置及び測定方法を提供する。【解決手段】第１の表面形状データＤＴのＸＹ平面において、突起部それぞれが含まれる領域を特定して、特定した領域において第１の代表値ｖ１を決定し、反射部材の第２の反射光を処理して第１の基準面ＤＴからの距離値が同値である第２の基準面ＤＧの値を設定し、第１の代表値ｖ１の値から第２の基準面ＤＧの値を差引く演算を行って第２の代表値ｖ２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光照射部と、
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ＣＣＤカメラからなる光検出部（撮像部）と、
前記光検出部で検出（撮影）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「テーブル表面形状データ」という。）を生成するテーブル表面形状データ生成部（画像処理部）と、
前記テーブル表面形状データ生成部で生成された前記テーブル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

＜定義＞
各位置（ｘ、ｙ）の位置（ｘ、ｙ）は、デジタル画像を構成する最小の要素で、画素と呼ばれているものである。この画素にはピクセルとドットがある。
各位置（ｘ、ｙ）は各画素の位置（ピクセル又はドットのことである。）のことである。
各位置（ｘ、ｙ）は各画素位置のことである。
画素数（走査距離の範囲のドット数で定義される「解像度」を含む。）は、例えば、２０４８画素×２０４８画素のＣＣＤカメラからなる光検出部（撮像部）の画素数は約４１９万画素であり、処理領域を特定（指定）しない場合には、例えば、検出視野域（撮影視野域）では４１９万画素のすべての位置の高さ情報を取得する処理を行うことになる。検出視野域の全画素位置の高さ情報（距離）を取得する処理を以下「全画素位置高さ取得処理」ともいう。

上述した従来技術は（図６参照）、
（ア）予めプログラム上に設定されているデータム面（第１の基準面ＤＴ）から透明テーブル上面の高さ情報（距離）である第２の基準面を全画素位置高さ取得処理により生成して、全画素位置の高さ情報からなるテーブル上面のテーブル表面形状データ（Ａ）を記憶部に予め記憶しておき（図６の（ａ）参照）、
（イ）データム面（第１の基準面）から測定対象物の高さ情報（距離）である第１の表面形状データ（Ｂ）を全画素位置高さ取得処理により生成し（図６の（ｂ）参照）、
（ウ）全画素位置の第１の表面形状データ（Ｂ）の値からテーブル表面形状データ（Ａ）の値を差引く演算を行って、透明テーブル上面から測定対象物の全画素位置の高さ情報（距離）であるテーブル表面形状データ（Ｃ）を全画素位置高さ取得処理により生成し（図６の（ｃ）参照）、
（エ）全画素位置の高さ情報（距離）であるテーブル表面形状データ（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それぞれが含まれる領域である突起部領域（Ｄ）を特定し（図６の（ｄ）参照）、
（オ）特定された各突起部領域において、透明テーブルの上面からの高さ情報（距離）を示す値の代表値（Ｅ）を決定する（図６の（ｅ）参照）、
というものである。

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。
（１）代表値を決定するためには、全画素位置（例えば、４１９万４千画素）の高さ情報からなるテーブル表面形状データの生成が必須である。
このテーブル表面形状データの生成は、［ａ］全画素位置（例えば、４１９万４千画素）の高さ情報からなる第１の表面形状データ（Ｂ）の取得、［ｂ］全画素位置の高さ情報からなるテーブル表面形状データの取得、［ｃ］第１の表面形状データ（Ｂ）の各画素の距離値からテーブル表面形状データの各画素の距離値を差引く全画素位置高さ取得処理（例えば、４１９万４千画素）の画像処理によるものである。
すなわち、三回の処理（前記［ａ］、［ｂ］、［ｃ］）が全画素位置高さ取得処理であるため、画像処理情報量が膨大であるという欠点を有するものであった。

（２）上記従来技術は、透明テーブルの物理的上面を直接測定して該透明テーブル上面位置を測定するものであるので、光検出部（撮像部）の分解能が透明テーブルの平坦度（「反り」も含む。）よりも小さい場合、テーブルの傾きによるテーブル上面の最大高さ位置と最低高さ位置が撮像部の分解能より大きい場合は、テーブル表面形状データは測定した各画素値の値が異なる箇所を有するものとなり、テーブル表面形状データの生成は、第１の表面形状データの全画素位置の値からテーブル表面形状データの全画素位置の値を差引くという膨大な情報量を処理するものになるという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、高さ情報（距離）を示す値の代表値を決定する又は決定するまでの処理の処理情報量が少なくて済む測定装置及び測定方法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］
透明テーブルと、
この透明テーブルの下方に設けられた、上方に向けて照射光を照射する光照射部と、
前記透明テーブルの下方に設けられた光検出部と、
前記光検出部側の基準位置として予め設定ないし定められている第１の基準面と、
前記透明テーブルの上面又は上方に位置されている突起部を有する測定対象物からの反射光である第１の反射光を処理して、前記第１の基準面から前記測定対象物までの各画素位置の距離で該測定対象物の表面形状を表す第１の表面形状データを生成する第１の表面形状データ生成部と、
前記第１の表面形状データのＸＹ平面において前記測定対象物の前記突起部それぞれが含まれる領域である突起部領域を特定し、特定された前記突起部領域において代表とする距離値である第１の代表値を決定する第１の代表値決定部と、
前記光検出部で検出された、前記透明テーブルの上面、下面、上側又は下側に設けた反射部材からの反射光である第２の反射光を処理して、前記第１の基準面からの距離で示される反射部材面を取得するとともに、前記反射部材面を前記透明テーブルの上面位置ないし該上面位置近傍に位置させた第２の基準面を設定する第２の基準面設定部と、
前記第１の代表値から前記第２の基準面の値を差引く演算を行って第２の代表値を決定する第２の代表値決定部と、を備え、
前記第２の基準面が、平坦度及び水平度が０度の水平面である又は補正等により平坦度及び水平度が０度の水平面とされかつその全画素位置の前記第１の基準面からの距離値が同値である、
以上の構成であることを特徴とする測定装置である。

［第２の発明］
透明テーブルと、
この透明テーブルの下方に設けられた、上方に向けて照射光を照射する光照射部と、
前記透明テーブルの下方に設けられた光検出部と、
前記透明テーブルの上面、下面、上側又は下側に設けた反射部材と、
前記光検出部側の基準位置として予め設定ないし定められている第１の基準面と、
前記透明テーブルの上面又は上方に位置されている突起部を有する測定対象物からの反射光である第１の反射光を処理して、前記第１の基準面から前記測定対象物までの各画素位置の距離で該測定対象物の表面形状を表す第１の表面形状データを生成する第１の表面形状データ生成部と、
前記第１の表面形状データのＸＹ平面において前記測定対象物の前記突起部が含まれる領域である突起部領域を特定し、特定された前記突起部領域において代表とする距離値である第１の代表値を決定する第１の代表値決定部と、
前記反射部材の領域ないし該反射部材が含まれる領域である反射部材領域を特定し、前記光検出部で検出した前記反射部材領域の反射光である第２の反射光を処理して、前記第１の基準面からの距離で示される反射部材面を取得するとともに、前記反射部材面を前記透明テーブルの上面位置ないし該上面位置近傍に位置させた第２の基準面を設定する第２の基準面設定部と、
前記第１の代表値から前記第２の基準面の値を差引く演算を行って第２の代表値を決定する第２の代表値決定部と、を備え、
前記第２の基準面（第２の基準面データ）が、平坦度及び水平度が０度の水平面である又は補正等により平坦度及び水平度が０度の水平面とされかつその全画素位置の前記第１の基準面からの距離値が同値である、
以上の構成であることを特徴とする測定装置である。

［第３の発明］
前記［第１の発明］又は［第２の発明］記載の測定装置において、前記第２の基準面から前記測定対象物の各画素の距離によって該測定対象物の表面の３次元形状を表す第２の表面形状データを、前記第１の表面形状データの値から前記第２の基準面の値を差引く演算を行うことにより生成する第２の表面形状データ生成部を設けてなるものもよい。

［第４の発明］
透明テーブルと、この透明テーブルの下方に設けられた、上方に向けて照射光を照射する光照射部と、前記透明テーブルの下方に設けられた光検出部と、前記光検出部側の基準位置として予め設定ないし定められている第１の基準面と、前記透明テーブルの上面、下面、上側又は下側に設けた反射部材と、を備えてなる測定装置による測定方法であって、
前記透明テーブルの上面又は上方に位置されている突起部を有する測定対象物からの反射光である第１の反射光を処理して、前記第１の基準面から前記測定対象物までの各画素位置の距離で該測定対象物の表面形状を表す第１の表面形状データを生成し、
前記第１の表面形状データのＸＹ平面において前記測定対象物の前記突起部それぞれが含まれる領域である突起部領域を特定し、特定された前記突起部領域において代表とする距離値である第１の代表値を決定し、
前記光検出部で検出された前記反射部材からの反射光である第２の反射光を処理して、前記第１の基準面からの距離で示される反射部材面を取得するとともに、前記反射部材面を前記透明テーブルの上面位置ないし該上面位置近傍に設定した第２の基準面を生成し、
前記第１の代表値から前記第２の基準面の値を差引く演算を行って第２の代表値を決定し、
前記第２の基準面が、平坦度及び水平度が０度の水平面である又は補正等により平坦度及び水平度が０度の水平面とされかつその全画素位置の前記第１の基準面からの距離値が同値である、ことを特徴とする測定方法である。

［第５の発明］
透明テーブルと、この透明テーブルの下方に設けられた、上方に向けて照射光を照射する光照射部と、前記透明テーブルの下方に設けられた光検出部と、前記透明テーブルの上面、下面、上側又は下側に設けた反射部材と、前記光検出部側の基準位置として予め設定ないし定められている第１の基準面と、を備えてなる測定装置による測定方法であって、
前記透明テーブルの上面又は上方に位置されている突起部を有する測定対象物からの反射光である第１の反射光を処理して、前記第１の基準面から前記測定対象物までの各画素位置の距離で該測定対象物の表面形状を表す第１の表面形状データを生成し、
前記第１の表面形状データのＸＹ平面において前記測定対象物の前記突起部が含まれる領域である突起部領域を特定し、特定された前記突起部領域において代表とする距離値である第１の代表値を決定し、
前記反射部材の領域ないし該反射部材が含まれる領域である反射部材領域を特定し、前記光検出部で検出した前記反射部材領域の反射光である第２の反射光を処理して、前記第１の基準面からの距離で示される反射部材面を取得するとともに、前記反射部材面を前記透明テーブルの上面位置ないし該上面位置近傍に設定した第２の基準面を生成し、
前記第１の代表値から前記第２の基準面の値を差引く演算を行って第２の代表値を決定し、
前記第２の基準面が、平坦度及び水平度が０度の水平面である又は補正等により平坦度及び水平度が０度の水平面とされかつその全画素位置の前記第１の基準面からの距離値が同値である、ことを特徴とする測定方法である。

［第６の発明］
前記［第１の発明］、［第２の発明］又は［第３の発明］記載の測定装置において、
前記反射部材を設けない構成であり、
前記第２の基準面が、前記透明テーブルの上面からの反射光であるテーブル上面反射光を処理して生成されるものであることを特徴とする測定装置である。

［第７の発明］
透明テーブルと、
この透明テーブルの下方に設けられた、上方に向けて照射光を照射する光照射部と、
前記透明テーブルの下方に設けられた光検出部と、
前記光検出部側の基準位置として予め設定ないし定められている第１の基準面と、
前記透明テーブルの上面又は上方に位置されている突起部を有する測定対象物からの反射光である第１の反射光を処理して、前記第１の基準面から前記測定対象物までの各画素位置の距離で該測定対象物の表面形状を表す第１の表面形状データを生成する第１の表面形状データ生成部と、
前記第１の表面形状データのＸＹ平面において前記測定対象物の前記突起部それぞれが含まれる領域である突起部領域を特定し、特定された前記突起部領域において代表とする距離値である第１の代表値を決定する第１の代表値決定部と、
プログラム上に生成されている前記透明テーブルの上面位置ないし該上面位置近傍に、平坦度及び水平度が０度の水平面とされかつその全画素位置の前記第１の基準面からの距離値が同値である第２の基準面を設定する第２の基準面設定部と、
前記第１の代表値から前記第２の基準面の値を差引く演算を行って第２の代表値を決定する第２の代表値決定部と、を備え、
以上の構成であることを特徴とする測定装置である。

本発明にあっては次のような効果を奏する。
［第１の発明］の効果
（１）全画素位置の距離（高さ情報）である第１の表面形状データのＸＹ平面において前記測定対象物の前記突起部それぞれが含まれる領域である突起部領域を特定して、前記突起部領域において代表とする距離値である第１の代表値を決定し、
平坦度及び水平度が０度の水平面である又は補正等により平坦度及び水平度が０度の水平面とされ、かつ、その全画素位置の前記第１の基準面からの距離値が同値である第２の基準面の値を設定し、
前記第１の代表値から前記第２の基準面の値を差引く演算を行って第２の代表値を決定するものである。
よって、全画素位置の距離（高さ情報）であるものは第１の表面形状データのみである。
そして、第２の代表値は第１の代表値から第２の基準面の値を差引いて取得するものである、例えば、突起部が１００箇所あり、該１００箇所の突起部の全てを突起部領域特定した場合は、第１の代表値は１００箇所（１００個の画素位置）であり、この１００箇所の第１の代表値から第２の基準面の値（すべての値が同値）を差引くことで第２の代表値が得られものであるから、その処理情報量は極めて少情報量であるという効果を奏する。
すなわち、本発明は、従来技術に比べて少ない情報処理によって第２の代表値を決定するという作用効果を奏する。
（２）第１の代表値による判定等を可能とするものであるので、第１の代表値のみでの判定でよい場合は、第１の表面形状データの生成と、該第１の表面形状データにおいて突起部領域を特定し、該突起部領域において第１の代表値を決定するだけの少ない情報量の処理でよい。
（３）第１の表面形状データは測定対象物の下面（表面）の３次元形状を表すデータであるので、測定対象物の３次元形状画像を画面に表示して視覚による確認を行うのであれば、第２の表面形状データは使用しなくてもよい又は生成しなくてもよい。
本件発明は、第１の基準面、第２の基準面のいずれもが平坦度及び水平度が０度の水平面（各画素位置の値が同値）であるので、ディスプレイに表示される第１の表面形状データの３次元画像と第２の表面形状データの３次元画像は同じ３次元画像となる。

本発明は、反射部材の下面（表面）の測定データに基づいて、平坦度及び水平度が０度の水平面である第２の基準面を設定するものであるので、そもそも透明テーブル上面及び透明テーブルを測定（検出）しない、測定（検出）の対象とはしない、測定（検出）の対象から除外しているものである。すなわち、特許文献１の発明の、テーブル上面の測定で得られたところのテーブル表面形状データは無いものである。

本発明は領域特定及び代表値決定には、特許文献１の発明における必須の構成である、全画素位置のデータであるテーブル表面形状データを使用しないものであるので、その分情報処理量は少なくて済むものである。
特許文献１の発明における必須の構成である、全画素位置のデータであるテーブル表面形状データを使用しない本発明は、特許文献１の発明の目的を達成する中核的構成であるテーブル表面形状データの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阻害する阻害要因がある。

［第２の発明］の効果
前記［第１の発明］と異なる点は、前記反射部材の領域ないし該反射部材が含まれる領域である反射部材領域を特定し、前記光検出部で検出した前記反射部材領域の反射光である第２の反射光を処理して、前記第１の基準面からの距離で示される第２の基準面を生成する、という点である。
よって、前記［第１の発明］と同様な効果を奏するとともに、反射部材の測定領域が特定した反射部材領域という狭い範囲に限定されるので、その狭い範囲の情報は少ない画素位置情報であるので処理情報量が小さいという効果を奏するものであり、またそれは、代表値を決定する処理において、従来技術の全画素位置の高さ情報からなるテーブル上面の表面形状データである「テーブル表面形状データ」という膨大な情報を使用しないことを意味するものである。

［第３の発明］の効果
前記［第１の発明］又は［第２の発明］記載の測定装置と同様な効果を奏するとともに、測定対象物の表面の３次元形状を表す第２の表面形状データによって、測定対象物の表面（下面又は上面）の３次元形状をディスプレイに表示することを可能とする。

［第４の発明］の効果
前記［第１の発明］の効果と同様な効果を奏する。

［第５の発明］の効果
前記［第２の発明］の効果と同様な効果を奏する。

［第６の発明］の効果
第２の基準面が透明テーブルの上面からの反射光であるテーブル上面反射光を処理して生成され、該第２の基準面によって前記［第１の発明］、［第２の発明］又は［第３の発明］記載の測定装置と同様な効果を奏する。

［第７の発明］の効果
第２の基準面設定部による第２の基準面を設定を、反射部材の第２の反射光のみに限定しないで、プログラム上に生成されている透明テーブル２の上面位置ないし該上面位置近傍に、平坦度及び水平度が０度の水平面とされかつその全画素位置の第１の基準面ＤＴからの距離値が同値である第２の基準面を設定するものである。
例えば、予め測定し記憶してある透明テーブルの上面位置ないし該上面位置近傍を第２の基準面として予め記憶しておく。例えば、平坦度及び平面度が０度の水平面である第１の基準面ＤＴのコピーを、プログラム上に生成されている、予め測定し記憶してある透明テーブルの上面位置ないし該上面位置近傍にオフセットして第２の基準面とする。例えば、第１の表面形状データの最も短い距離値ないし短い距離値の三か所の画素位置値を処理して第２に基準面を設定するなどがある。
前記［第１の発明］の効果と同様な効果を奏する。

本発明の実施例１の概念図。 本発明の実施例１の処理を示すチャート図。 本発明の実施例１の処理をイメージ的に示した模式図。 本発明の実施例１の領域特定部の画面図。 本発明の実施例３の概念図。 従来技術の処理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は次のような構成となっている。
透明石英ガラスからなる透明テーブル２と、
この透明テーブル２の下方に設けられた、上方に向けて照射光３を照射する光照射部４、照射光３の反射光を検出する光検出部５とを有する光検出ユニット６と、
光検出部５側の基準位置として予め設定ないし定められている第１の基準面ＤＴと、
透明テーブル２の上部に設けた、突起部ｐｗを有する測定対象物Ｗのセット位置を枠内に規制する、照射光３を透過する透明ガラスからなる囲い枠形態の位置決め枠１９と、
測定対象物Ｗの配置域外である位置決め枠１９内の透明テーブル２の上面に塗布形態で設けられた、照射光３を拡散反射する複数の反射部材７と、
透明テーブル２の上面に載せ位置されている測定対象物Ｗからの反射光である第１の反射光８を処理して、第１の基準面ＤＴから測定対象物Ｗまでの各画素位置（各位置（ｘ、ｙ））の距離で該測定対象物Ｗの表面形状（３次元形状）を表す第１の表面形状データＨＤ１を生成する第１の表面形状データ生成部１０と、
領域特定部２１と、
領域特定部２１の画面（ディスプレイの画面）に表示される第１の表面形状データＨＤ１のＸＹ平面において、測定対象物Ｗの突起部ｐｗが含まれる領域である突起部領域ｐａを特定し、特定された突起部領域ｐａにおいて代表とする距離値である第１の代表値ｖ１（最も高い画素の位置、最も低い画素の位置又は全画素位置の平均値など）を決定する第１の代表値決定部１１と、
光検出部５で検出された反射光である第２の反射光１２を処理して、第１の基準面ＤＴからの距離で示される反射部材面ｍｓを取得するとともに、反射部材面ｍｓを透明テーブル２の上面位置ないし該上面位置近傍に位置させた第２の基準面ＤＧを設定する第２の基準面設定部１３と、
第１の代表値ｖ１から第２の基準面ＤＧの値を差引く演算を行って第２の代表値ｖ２を決定する第２の代表値決定部１４と、
第２の基準面ＤＧから測定対象物Ｗの各画素の距離によって該測定対象物Ｗの表面（下面）の３次元形状を表す第２の表面形状データＨＤ２を、第１の表面形状データＨＤ１の値から第２の基準面ＤＧの値を差引く演算を行うことにより生成する第２の表面形状データ生成部１６と、
第２の代表値ｖ２が所定の高さ位置範囲内にあるかどうかを判定する判定部１７と、
前記第１の代表値ｖ１が所定の高さ位置範囲内にあるかどうかを判定する判定部１８と、
制御部２０と、からなっていて、
第２の基準面ＤＧが、平坦度及び水平度が０度の水平面とされかつその全画素位置の第１の基準面ＤＴからの距離値が同値である。

第２の基準面設定部１３による第２の基準面ＤＧの設定は以下のように行われる。
光検出部５で検出された反射部材７のうちの３か所の反射部材７の領域ないし該反射部材７が含まれる領域である反射部材領域ｒａからの反射光である第２の反射光１２を処理して、３か所の反射部材７の反射部材代表値（最も高い画素の位置値、最も低い画素の位置値又は全画素位置値の平均値など）を決定し、該反射部材代表値を結ぶ三角形の平面を作成し、該平面を平坦度及び平面度が０度（０値）の水平面（全画素位置の第１の基準面ＤＴからの距離値が同値）に補正した、第１の基準面ＤＴからの距離で示される反射部材面ｍｓを取得するとともに、反射部材面ｍｓを透明テーブル２の上面位置ないし該上面位置近傍に位置させた第２の基準面ＤＧを設定する（図１、図２参照）。

制御部２０は、第１の表面形状データ生成部１０、第１の代表値決定部１１、第２の基準面設定部１３、第２の代表値決定部１４、第２の表面形状データ生成部１６、判定部１７、判定部１８、領域特定部２１等を有している。

第１の基準面ＤＴは、光検出ユニット６を制御する制御部２０においてプログラム上に任意に決められた基準位置ないし基準値であり、平坦度及び平面度が０度（０値）の水平面で高さ位置値は０値とされている。センサ基準面ＤＴは「幾何公差の基準「データム」」である。

図３は、各画素位置を示す模式図である。縦矢印は各画素位置の距離値を示している。
図３の（ａ）の左図は、一か所の反射部材表面形状データＲＤの最も距離値の短い画素位置を有する一列を示している。
図３の（ａ）の右図は、第１の表面形状データＤＨ１の最も距離値の短い画素位置を有する一列を示している。
図３の（ｂ）の左図は、反射部材領域ｒａの最も距離値の短い画素位置を有する一列を示している。ここでは、反射部材領域ｒａは反射部材７の全部を含む領域としている（図４参照）。
図３の（ｂ）の右図は、一か所の突起部領域ｐａの最も距離値の短い画素位置を有する一列を示している。

本発明の光検出部の分解能は、透明テーブル上面の平坦度よりも高分解能である。
実施例１においては、透明テーブル２の上面の平坦度は0.6μｍ〜３μｍの間であるが、光検出部の分解能は０．５μｍ又は０．２５μｍである。

照射光３が透過する透明テーブル２およびその上面を光検出部５で検出することはできないし（検出できるだけの拡散反射光が得られない）、透明テーブル２からの反射光はノイズとして除去するようになっている。
照射光３が透過する位置決め枠１９を光検出部５で検出することはできないし、位置決め枠１９からの反射光はノイズとして除去するようになっている。
照射された照射光は測定対象物Ｗと反射部材７に当たりその反射光は同時に光検出部５で検出され処理される（図３の（ａ）参照）。よって、測定毎に第２の基準面ＤＧの設定が行なわれる。
よって、拡散反射材である測定対象物Ｗと反射部材７以外の箇所の照射光は光検出部５で検出できる拡散反射光が得られず、プログラム上のデータでは測定不能画素位置として測定しない非測定画素位置として処理され、拡散反射光が得られた測定対象物Ｗの画素位置は第１の表面形状データＨＤ１を形成し、反射部材７の画素位置は反射部材表面形状データＲＤを形成する（図３の（ａ）参照）。

領域特定部２１の画面（ディスプレイの画面）には、第１の表面形状データＨＤ１のＸＹ平面における画像と、反射部材の反射部材表面形状データ２２のＸＹ平面における画像が表示される（図４参照）。
領域特定部２１の画面において、
反射部材表面形状データ２２の三か所の反射部材領域ｒａを特定し（図３の（ｂ）、図４参照）、
第１の表面形状データＨＤ１の突起部領域ｐａ（ここでは全突起部を特定）を特定し（図３の（ｂ）、図４参照）、
「処理」を指示すると第１の代表値ｖ１の決定（図３の（ｃ））、反射部材面ｍｓの取得と第２の基準面ＤＧの設定（図３の（ｃ））及び第２の代表値ｖ２の決定（図３の（ｄ））が自動的に行われる。
第２の基準面ＤＧの設定は、反射部材面ｍｓと同位置に自動的に設定する非設定モードと、予め設定してある移動距離位置に自動的に設定する自動設定モードと、オペレーターが測定毎に任意に設定する任意設定モードが選択できるようになっている。
領域特定部２１の画面は、画像を拡大表示することが可能であり、例えば、一か所の突起部ｐｗ部位を画面全域に拡大表示して領域を特定（指定）できる。

突起部領域ｐａの特定は、ディスプレイに表示された第１の表面形状データＨＤ１のＸＹ平面における画像に、マウス等で囲い枠を描いて直接特定する方法、ＣＡＤデータ等から予め特定箇所枠を作成しておいて、その特定箇所枠をディスプレイに表示された第１の表面形状データＨＤ１のＸＹ平面における画像に被せる操作によって特定する方法などがある。

第２の表面形状データＨＤ２は、第２の代表値ｖ２決定後に自動的に生成されるようにするのもよいが、第２の表面形状データ作成部を設け、必要とする場合にオペレーターのディスプレイ画面上での第２の表面形状データ作成ボタンのクリック等の作成指示操作によって、記憶されている第１の表面形状データＨＤ１値から第２の基準面ＤＧ値を引き演算することで生成するのがよい。

第１の表面形状データＨＤ１の３次元形状画像と第２の表面形状データＨＤ２の３次元形状画像は、ディスプレイに表示できるようになっている。
各画素位置の高さ距離によりその表示線は色分け処理がされ、該色の違いにより高さが視認できるようになっている。
第１の基準面ＤＴ、第２の基準面ＤＧのいずれもが平坦度及び水平度が０度の水平面（各画素位置の値が同値）であるので、ディスプレイに表示される第１の表面形状データＨＤ１の３次元画像と第２の表面形状データＨＤ２の３次元形状画像は視認的には同じとなる。
測定対象物Ｗの下面（表面）の形状の視認を目的とするのであれば、第１の表面形状データＨＤ１の３次元形状画像のみでよいのであり、その場合は、第２の表面形状データＨＤ２の生成を行わなくてもよいし第２の表面形状データ生成部１６を設けなくてもよい。

（１）全画素位置の距離（高さ情報）である第１の表面形状データＨＤ１のＸＹ平面において、測定対象物Ｗの突起部ｐｗそれぞれが含まれる領域である突起部領域ｐａを特定して、突起部領域ｐａにおいて代表とする距離値である第１の代表値ｖ１を決定し、
平坦度０の水平面である又は補正等により平坦度０の水平面とされた（すなわちその全画素位置の第１の基準面ＤＴからの距離値が同値）第２の基準面ＤＧの値を設定し、
第１の代表値ｖ１の値から第２の基準面ＤＧの値を差引く演算を行って第２の代表値ｖ２を決定するものである。
よって、全画素位置の距離（高さ情報）であるものは第１の表面形状データのみである。
そして、第２の代表値はｖ２は第１の代表値ｖ１から第２の基準面ＤＧの値（値は一つ（全画素値が同値））を差引いて取得するものである、例えば、突起部ｐｗが１００箇所あり、該１００箇所の突起部ｐｗの全てを突起部領域ｐａを特定した場合は、第１の代表値ｖ１は１００箇所であり、この１００箇所の第１の代表値ｖ１から第基準面ＤＧの値（値は一つ）を差引くことで第２の代表値ｖ２が得られものであるから、その処理情報量は極めて少情報量であるという効果を奏する。
すなわち、従来技術に比べて少ない情報処理によって第２の代表値ｖ２を決定する。
（２）第１の代表値ｖ１による判定を可能とするものであるので、第１の代表値ｖ１のみでの判定でよい場合は、第１の表面形状データＨＤ１の生成と、該第１の表面形状データＨＤ１において突起部領域ｐａを特定し、該突起部領域ｐａにおいて第１の代表値ｖ１の決定だけの少ない情報量の処理でよい。
（３）第１の表面形状データＨＤ１は測定対象物Ｗの下面（表面）の３次元形状を表すデータであるので、測定対象物Ｗの３次元形状画像を画面に表示して視覚による確認を行うのであれば、第２の表面形状データＨＤ２（従来技術の「テーブル表面形状データ」に相当）使用しなくてもよい又は生成しなくてもよい。
本件発明は、第１の基準面ＤＴ、第２の基準面ＤＧのいずれもが平坦度及び水平度が０度の水平面（各画素位置の値が同値）であるので、ディスプレイに表示される第１の表面形状データＨＤ１の３次元画像と第２の表面形状データＨＤ２の３次元画像は同じ３次元画像となる。
（４）本願発明は領域特定及び代表値決定には、特許文献１の発明における必須の構成である、全画素位置のデータであるテーブル表面形状データを使用しないものであるので、その分情報処理量は少なくて済むものである。

光検出ユニット６は、測定対象物Ｗに縞パターン（正弦波パターン・サイン波パターン）である照射光を投影し、その反射光３の位置を画像センサからなる光検出部５の各画素位置（各位置（ｘ、ｙ））で検知して処理する位相シフト法を採用している。
本発明のおいては、測定方法は位相シフト法に限定されるものではない。
３次元計測では、例えば、単眼視法、両眼視法、多眼視法、光レーダ法、光投影法、モアレ法、照度差ステレオ法があり、また、フォーカス変位センサ、ラインセンサ、１次元レーザ変位計、２次元レーザ変位計、光切断法などによる測定もあり、これらの測定方法によるものも本願発明の技術的範疇に含まれる。
光検出部９は、ＣＭＯＳカメラ、ＣＣＤカメラ、ラインセンサカメラ（例えば「ＴＤＩカメラ」など。）、ＴＯＦカメラなど、多様な光検出部が技術的範疇に含まれる。
また、本発明においては、反射部材は拡散反射のものに限定されるものではない。鏡面反射など（正反射など）も本願発明の技術的範疇に含まれるものである。
例えば、レーザ変位計によるものは鏡面を高精度測定するのに適している。この場合、反射部材は設けなくてもよく、透明テーブルの上面そのものを検出し測定することが可能である。

測定対象物Ｗのセット位置は、透明テーブル上面に載置する形態以外に透明テーブル上方（上側）に、例えば、測定対象物Ｗの上面を吸着して保持するアーム等によって位置されるような形態のものもある。
測定対象物Ｗは突起部ｐｗを下にした状態で、透明テーブル２の上面又は上方にセットして測定を行う。

反射部材を設ける位置は、透明テーブルの上面、下面、上側又は下側に設ける。透明テーブルの上面に設ける形態は、塗布、載置、接着によるものなどがある。透明テーブルの上側に設ける形態は、例えば、透明テーブルとは別体の透明テーブルに反射部材を設け、該別体の透明テーブルを透明テーブルの下側又は上側に配置する形態などがある。

透明石英ガラスからなる透明テーブル２と、この透明テーブル２の下方に設けられた、上方に向けて照射光３を照射する光照射部４、照射光３の反射光を検出する光検出部５とを有する光検出ユニット６と、光検出部５側の基準位置として予め設定ないし定められている第１の基準面ＤＴと、透明テーブル２の上部に固定形態で設けた、突起部ｐｗを有する測定対象物Ｗのセット位置を枠内に規制する、照射光３が透過する透明ガラスからなる位置決め枠１９と、測定対象物Ｗの配置域外である位置決め枠１９内の透明テーブル２の上面に塗布形態で設けられた、照射光３を拡散反射する複数の反射部材７と、領域特定部２１と、を備えた測定装置１は次のような測定方を実現しているものである。
透明テーブル２の上面に載せ位置されている測定対象物Ｗからの反射光である第１の反射光８を処理して、第１の基準面ＤＴから測定対象物Ｗまでの各画素位置（各位置（ｘ、ｙ））の距離で該測定対象物Ｗの表面形状を表す第１の表面形状データＨＤ１を生成し（図２、図３の（ａ）参照）、
領域特定部２１の画面（ディスプレイの画面）に表示される第１の表面形状データＨＤ１のＸＹ平面において、測定対象物Ｗの突起部ｐｗが含まれる領域である突起部領域ｐａを特定し（図４、図２、図３の（ｂ））、特定された突起部領域ｐａにおいて代表とする距離値である第１の代表値ｖ１（最も高い画素の位置、最も低い画素の位置又は全画素位置の平均値など）を決定し（図４、図２、図３の（ｃ））、
光検出部５で検出された反射部材７のうちの３か所の反射部材７の領域ないし該反射部材７が含まれる領域である反射部材領域ｒａからの反射光である第２の反射光１２を処理して（図４参照）、３か所の反射部材７の反射部材代表値（最も高い画素の位置値、最も低い画素の位置値又は全画素位置値の平均値など）を決定し、該反射部材代表値を結ぶ三角形の平面を作成し、該平面を平坦度及び平面度が０度（０値）の水平面（全画素位置の第１の基準面ＤＴからの距離値が同値）に補正した第１の基準面ＤＴからの距離で示される反射部材面ｍｓ（反射部材面データ）を取得するとともに、反射部材面ｍｓを透明テーブル２の上面位置ないし該上面位置近傍に位置させた第２の基準面ＤＧ（第２の基準面データ）を設定し（図２、図３の（ｃ）参照）、
第１の代表値ｖ１から第２の基準面ＤＧの値を差引く演算を行って第２の代表値ｖ２を決定し（図２、図３の（ｄ）参照）、
第２の代表値ｖ２が所定の高さ位置範囲内にあるかどうかを判定し、
以上のごとく構成された測定方法である。

第２の基準面ＤＧから測定対象物Ｗの各画素の距離によって該測定対象物Ｗの表面（下面）の３次元形状を表す第２の表面形状データＨＤ２を、第１の表面形状データＨＤ１の値から第２の基準面ＤＧの値を差引く演算を行うことにより生成し、という固定を設けるのもよい。

図５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、位置決め枠１９を設けない構成とし、光検出ユニットを照射部を白色レーザ光線からなる照射光２６を照射する照射部とし且つ光検出部をＣＭＯＳセンサからなる光検出部２７とした光検出ユニット２８とし、測定対象物Ｗが置いていない（測定対象物Ｗの無い箇所）透明テーブル２の上面の複数個所の反射光であるテーブル上面反射光３０（第２の反射光）を検出・処理して反射部材面ｍｓを取得し第２の基準面ＤＧを設定するようにした測定装置２９を形成した点にある。
照射光２６の測定対象物Ｗで反射した反射光は第１の反射光３１を形成する。
透明テーブル２の上面の白色レーザ光線の反射率を、該透明テーブル２の下面の反射率よりも大きくなるように、透過膜を施している。すなわち、白色レーザ光線の下面の透過率が高く上面の透過率それより低く設定されている。
光検出ユニット２８は移動（走査）しながら測定を行う。

本発明の実施例４において、前記第１の実施例と主に異なる点は、第２の基準面設定部による第２の基準面の設定を、反射部材の第２の反射光のみに限定しないで、プログラム上に生成されている透明テーブル２の上面位置ないし該上面位置近傍に、平坦度及び水平度が０度の水平面とされかつその全画素位置の第１の基準面ＤＴからの距離値が同値である第２の基準面を設定する構成とした点にある。

第２の基準面設定部による第２の基準面の設定を、反射部材の第２の反射光のみに限定しないで、プログラム上に生成されている透明テーブル２の上面位置ないし該上面位置近傍に、平坦度及び水平度が０度の水平面とされかつその全画素位置の第１の基準面ＤＴからの距離値が同値である第２の基準面を設定するものである。
例えば、予め測定し記憶してある透明テーブルの上面位置ないし該上面位置近傍を第２の基準面として予め記憶ないし設定しておく。例えば、平坦度及び平面度が０度の水平面である第１の基準面ＤＴのコピーを、プログラム上に生成されている、予め測定し記憶してある透明テーブルの上面位置ないし該上面位置近傍にオフセットして第２の基準面とする。例えば、第１の表面形状データの最も短い距離値ないし短い距離値の三か所の画素位置値を処理して第２の基準面を設定するなどがある。

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を測定する産業で利用される。

ＤＴ：第１の基準面、
ｐｗ：突起部、
Ｗ：測定対象物、
ｐａ：突起部領域、
ｖ１：第１の代表値、
ｒａ：反射部材領域、
ｍｓ：反射部材面、
ＤＧ：第２の基準面、
ｖ２：第２の代表値、
ＨＤ１：第１の表面形状データ、
ＨＤ２：第２の表面形状データ、
ＲＤ：反射部材表面形状データ、
１：測定装置、
２：透明テーブル、
３：照射光、
４：光照射部、
５：光検出部、
６：光検出ユニット、
７：反射部材、
８：第１の反射光、
１０：第１の表面形状データ生成部、
１１：第１の代表値決定部、
１２：第２の反射光、
１３：第２の基準面設定部、
１４：第２の代表値決定部、
１６：第２の表面形状データ生成部、
１７：判定部、
１８：判定部、
１９：位置決め枠、
２０：制御部、
２１：領域特定部、
２５：照射部、
２６：照射光、
２７：光検出部、
２８：光検出ユニット、
２９：測定装置、
３０：テーブル上面反射光、
３１：第１の反射光。

Claims (7)

1. 透明テーブルと、
   この透明テーブルの下方に設けられた、上方に向けて照射光を照射する光照射部と、
   前記透明テーブルの下方に設けられた光検出部と、
   前記光検出部側の基準位置として予め設定ないし定められている第１の基準面と、
   前記透明テーブルの上面、下面、上側又は下側に設けた反射部材と、
   前記透明テーブルの上面又は上方に位置されている突起部を有する測定対象物からの反射光である第１の反射光を処理して、前記第１の基準面から前記測定対象物までの各画素位置の距離で該測定対象物の表面形状を表す第１の表面形状データを生成する第１の表面形状データ生成部と、
   前記第１の表面形状データのＸＹ平面において前記測定対象物の前記突起部それぞれが含まれる領域である突起部領域を特定し、特定された前記突起部領域において代表とする距離値である第１の代表値を決定する第１の代表値決定部と、
   前記光検出部で検出された前記反射部材からの反射光である第２の反射光を処理して、前記第１の基準面からの距離で示される反射部材面を取得するとともに、前記反射部材面を前記透明テーブルの上面位置ないし該上面位置近傍に位置させた第２の基準面を設定する第２の基準面設定部と、
   前記第１の代表値から前記第２の基準面の値を差引く演算を行って第２の代表値を決定する第２の代表値決定部と、を備え、
   前記第２の基準面が、平坦度及び水平度が０度の水平面とされかつその全画素位置の前記第１の基準面からの距離値が同値である、
   以上の構成であることを特徴とする測定装置。
2. 透明テーブルと、
   この透明テーブルの下方に設けられた、上方に向けて照射光を照射する光照射部と、
   前記透明テーブルの下方に設けられた光検出部と、
   前記透明テーブルの上面、下面、上側又は下側に設けた反射部材と、
   前記光検出部側の基準位置として予め設定ないし定められている第１の基準面と、
   前記透明テーブルの上面又は上方に位置されている突起部を有する測定対象物からの反射光である第１の反射光を処理して、前記第１の基準面から前記測定対象物までの各画素位置の距離で該測定対象物の表面形状を表す第１の表面形状データを生成する第１の表面形状データ生成部と、
   前記第１の表面形状データのＸＹ平面において前記測定対象物の前記突起部が含まれる領域である突起部領域を特定し、特定された前記突起部領域において代表とする距離値である第１の代表値を決定する第１の代表値決定部と、
   前記反射部材の領域ないし該反射部材が含まれる領域である反射部材領域を特定し、前記光検出部で検出した前記反射部材領域の反射光である第２の反射光を処理して、前記第１の基準面からの距離で示される反射部材面を取得するとともに、前記反射部材面を前記透明テーブルの上面位置ないし該上面位置近傍に位置させた第２の基準面を設定する第２の基準面設定部と、
   前記第１の代表値から前記第２の基準面の値を差引く演算を行って第２の代表値を決定する第２の代表値決定部と、を備え、
   前記第２の基準面が、平坦度及び水平度が０度の水平面とされかつその全画素位置の前記第１の基準面からの距離値が同値である、
   以上の構成であることを特徴とする測定装置。
3. 前記第２の基準面から前記測定対象物の各画素の距離によって該測定対象物の表面の３次元形状を表す第２の表面形状データを、前記第１の表面形状データの値から前記第２の基準面の値を差引く演算を行うことにより生成する第２の表面形状データ生成部を設けてなることを特徴とする請求項１又は２記載の測定装置。
4. 透明テーブルと、この透明テーブルの下方に設けられた、上方に向けて照射光を照射する光照射部と、前記透明テーブルの下方に設けられた光検出部と、前記光検出部側の基準位置として予め設定ないし定められている第１の基準面と、前記透明テーブルの上面、下面、上側又は下側に設けた反射部材と、を備えてなる測定装置による測定方法であって、
   前記透明テーブルの上面又は上方に位置されている突起部を有する測定対象物からの反射光である第１の反射光を処理して、前記第１の基準面から前記測定対象物までの各画素位置の距離で該測定対象物の表面形状を表す第１の表面形状データを生成し、
   前記第１の表面形状データのＸＹ平面において前記測定対象物の前記突起部それぞれが含まれる領域である突起部領域を特定し、特定された前記突起部領域において代表とする距離値である第１の代表値を決定し、
   前記光検出部で検出された前記反射部材からの反射光である第２の反射光を処理して、前記第１の基準面からの距離で示される反射部材面を取得するとともに、前記反射部材面を前記透明テーブルの上面位置ないし該上面位置近傍に設定した第２の基準面を生成し、
   前記第１の代表値から前記第２の基準面の値を差引く演算を行って第２の代表値を決定し、
   前記第２の基準面が、平坦度及び水平度が０度の水平面とされかつその全画素位置の前記第１の基準面からの距離値が同値である、ことを特徴とする測定方法。
5. 透明テーブルと、この透明テーブルの下方に設けられた、上方に向けて照射光を照射する光照射部と、前記透明テーブルの下方に設けられた光検出部と、前記透明テーブルの上面、下面、上側又は下側に設けた反射部材と、前記光検出部側の基準位置として予め設定ないし定められている第１の基準面と、を備えてなる測定装置による測定方法であって、
   前記透明テーブルの上面又は上方に位置されている突起部を有する測定対象物からの反射光である第１の反射光を処理して、前記第１の基準面から前記測定対象物までの各画素位置の距離で該測定対象物の表面形状を表す第１の表面形状データを生成し、
   前記第１の表面形状データのＸＹ平面において前記測定対象物の前記突起部が含まれる領域である突起部領域を特定し、特定された前記突起部領域において代表とする距離値である第１の代表値を決定し、
   前記反射部材の領域ないし該反射部材が含まれる領域である反射部材領域を特定し、前記光検出部で検出した前記反射部材領域の反射光である第２の反射光を処理して、前記第１の基準面からの距離で示される反射部材面を取得するとともに、前記反射部材面を前記透明テーブルの上面位置ないし該上面位置近傍に設定した第２の基準面を生成し、
   前記第１の代表値から前記第２の基準面の値を差引く演算を行って第２の代表値を決定し、
   前記第２の基準面が、平坦度及び水平度が０度の水平面とされかつその全画素位置の前記第１の基準面からの距離値が同値である、ことを特徴とする測定方法。
6. 前記反射部材を設けない構成であり、
   前記第２の基準面が、前記透明テーブルの上面からの反射光であるテーブル上面反射光を処理して生成されるものであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の測定装置。
7. 透明テーブルと、
   この透明テーブルの下方に設けられた、上方に向けて照射光を照射する光照射部と、
   前記透明テーブルの下方に設けられた光検出部と、
   前記光検出部側の基準位置として予め設定ないし定められている第１の基準面と、
   前記透明テーブルの上面又は上方に位置されている突起部を有する測定対象物からの反射光である第１の反射光を処理して、前記第１の基準面から前記測定対象物までの各画素位置の距離で該測定対象物の表面形状を表す第１の表面形状データを生成する第１の表面形状データ生成部と、
   前記第１の表面形状データのＸＹ平面において前記測定対象物の前記突起部それぞれが含まれる領域である突起部領域を特定し、特定された前記突起部領域において代表とする距離値である第１の代表値を決定する第１の代表値決定部と、
   プログラム上に生成されている前記透明テーブルの上面位置ないし該上面位置近傍に、平坦度及び水平度が０度の水平面とされかつその全画素位置の前記第１の基準面からの距離値が同値である第２の基準面を設定する第２の基準面設定部と、
   前記第１の代表値から前記第２の基準面の値を差引く演算を行って第２の代表値を決定する第２の代表値決定部と、を備え、
   以上の構成であることを特徴とする測定装置。
   

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