JP6932067B2 - Method for determining the position of the liquid crystal display element in the projection unit of the inspection device - Google Patents
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Description
本発明は、検査装置の投射ユニットにおける液晶表示素子の位置決定方法に関する。 The present invention relates to a method for determining the position of a liquid crystal display element in a projection unit of an inspection device.
近年では、様々な機器に電子回路基板が実装されるようになってきているが、この種の電子回路基板が実装される機器においては、小型化、薄型化等が常に課題になっており、この点から、電子回路基板の実装の高密度化を図ることが要求されている。このような電子回路基板のハンダの塗布状態、電子部品の実装状態等を検査する検査装置においては、高さ情報の取得に対して、その精密性から位相シフト法が用いられることが多い。位相シフト法では、長周期の縞パターンと短周期の縞パターンを用いて高さ情報を取得するように構成されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, electronic circuit boards have been mounted on various devices, but in devices on which this type of electronic circuit board is mounted, miniaturization, thinning, etc. have always been issues. From this point of view, it is required to increase the density of mounting of electronic circuit boards. In such an inspection device for inspecting the soldered state of an electronic circuit board, the mounted state of electronic components, and the like, the phase shift method is often used for acquiring height information because of its precision. The phase shift method is configured to acquire height information using a long-period fringe pattern and a short-period fringe pattern (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、被検査体の高さ情報の取得のために縞パターンを投射する投射ユニットを、カメラユニットの矩形形状の撮像領域の対角線方向に配置した場合、投射ユニットの投射領域が矩形形状であることから、縞パターンの倍率が大きくなってしまい、高さ情報の取得の精度が確保できないという課題があった。また、撮像領域と投射領域の方向を合わせて倍率を小さくするために、単に、投射ユニットの投射領域を45°回転させただけでは、投射された縞パターンのコントラストが低くなってしまうという課題もあった。 However, when the projection unit that projects the stripe pattern for acquiring the height information of the object to be inspected is arranged in the diagonal direction of the rectangular imaging region of the camera unit, the projection region of the projection unit has a rectangular shape. Therefore, there is a problem that the magnification of the stripe pattern becomes large and the accuracy of acquiring the height information cannot be ensured. Another problem is that the contrast of the projected fringe pattern is lowered by simply rotating the projection area of the projection unit by 45 ° in order to reduce the magnification by aligning the directions of the imaging region and the projection region. there were.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、検査装置において、投射ユニットにより、より細かい縞パターンであって、コントラストが高い縞パターンを被検査体に投射することができる液晶表示素子の位置決定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and a liquid crystal display element capable of projecting a finer fringe pattern and a high contrast fringe pattern onto an object to be inspected by a projection unit in an inspection device. It is an object of the present invention to provide a method for determining the position of.
前記課題を解決するために、本発明に係る検査装置の投射ユニットにおける液晶表示素子の位置決定方法は、矩形形状の撮像領域を有するカメラユニットと、照明光の所定の偏光状態の光を反射し、前記所定の偏光状態とは異なる偏光状態の光を透過する光分離部材、複数の画素の各々を構成する液晶が2次元状に配置された矩形形状の表示領域を有し、前記液晶に対する電圧の印加の有無により、前記光分離部材で反射した光又は前記光分離部材を透過した光が前記液晶を透過したときに、当該光の偏光状態を変化させるか否かが決定され、前記液晶を出射した前記光が前記光分離部材に再度入射する液晶表示素子、及び、前記液晶表示素子から出射し、前記光分離部材を透過した光又は前記光分離部材で反射した光を投射領域に投射する投射光学系を含む投射ユニットと、を有し、前記カメラユニットの前記撮像領域の各辺に対して前記投射ユニットの前記投射領域の各辺が傾いて配置され、且つ、前記投射領域が前記撮像領域を内包するように構成された検査装置において、前記投射ユニットの前記液晶表示素子の表示領域に少なくとも電圧が印加された液晶からなる領域と電圧が印加されていない液晶からなる領域とを形成して基準面の前記投射領域に前記表示領域の像を投射した状態で、前記液晶表示素子を、所定の基準状態から、当該液晶表示素子の表示領域が同一平面上に位置するように回転させ、前記カメラユニットで前記基準面を撮像して、前記電圧が印加された液晶からなる領域に対応する像の輝度、及び、前記電圧が印加されていない液晶からなる領域に対応する像の輝度を計測して前記液晶表示素子の前記基準状態からの回転角度と対応付けて記憶し、前記電圧が印加された液晶からなる領域に対応する像の輝度及び前記電圧が印加されていない液晶からなる領域に対応する像の輝度のうち、前記回転に応じて前記基準状態の輝度から減少する輝度が最小値になるときの回転角度になるように、前記液晶表示素子の位置を決定することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the method for determining the position of the liquid crystal display element in the projection unit of the inspection device according to the present invention reflects light of a camera unit having a rectangular imaging region and illumination light in a predetermined polarized state. A light separation member that transmits light in a polarized state different from the predetermined polarized state, and a rectangular display region in which liquid crystals constituting each of the plurality of pixels are arranged in a two-dimensional manner, and a voltage with respect to the liquid crystal. Whether or not to change the polarization state of the light when the light reflected by the light separating member or the light transmitted through the light separating member passes through the liquid crystal is determined depending on the presence or absence of the application of the light. The emitted light is emitted from the liquid crystal display element that re-enters the light separation member, and the light that is emitted from the liquid crystal display element and transmitted through the light separation member or reflected by the light separation member is projected onto the projection region. It has a projection unit including a projection optical system, each side of the projection region of the projection unit is inclined with respect to each side of the imaging region of the camera unit, and the projection region is the imaging region. In an inspection device configured to include a region, a region composed of liquid crystal to which at least a voltage is applied and a region composed of liquid crystal to which no voltage is applied are formed in the display region of the liquid crystal display element of the projection unit. In a state where the image of the display area is projected onto the projection area of the reference surface, the liquid crystal display element is rotated from a predetermined reference state so that the display area of the liquid crystal display element is located on the same plane. The reference plane is imaged by the camera unit, and the brightness of the image corresponding to the region consisting of the liquid crystal to which the voltage is applied and the brightness of the image corresponding to the region consisting of the liquid crystal to which the voltage is not applied are measured. Then, it is stored in association with the rotation angle of the liquid crystal display element from the reference state, and the brightness of the image corresponding to the region composed of the liquid crystal to which the voltage is applied and the region composed of the liquid crystal to which the voltage is not applied are stored. It is characterized in that the position of the liquid crystal display element is determined so that the rotation angle becomes the minimum value when the brightness that decreases from the brightness in the reference state in accordance with the rotation of the corresponding image brightness becomes the minimum value. ..
本発明に係る検査装置の投射ユニットにおける液晶表示素子の位置決定方法は、前記液晶表示素子の前記表示領域、前記投射領域及び前記投射光学系の主面が、シャインプルーフの原理の条件を維持するように、前記液晶表示素子を回転させることが好ましい。 In the method for determining the position of the liquid crystal display element in the projection unit of the inspection device according to the present invention, the display area, the projection area, and the main surface of the projection optical system of the liquid crystal display element maintain the conditions of the principle of Scheimpflug. As described above, it is preferable to rotate the liquid crystal display element.
また、本発明に係る検査装置の投射ユニットにおける液晶表示素子の位置決定方法において、前記液晶表示素子は、LCOSであることが好ましい。 Further, in the method for determining the position of the liquid crystal display element in the projection unit of the inspection device according to the present invention, the liquid crystal display element is preferably LCOS.
また、本発明に係る検査装置の投射ユニットにおける液晶表示素子の位置決定方法において、前記光分離部材は偏光ビームスプリッタであり、当該偏光ビームスプリッタの光分離面は、P偏光及びS偏光の光のいずれか一方を透過し、他方を反射するように構成されていることが好ましい。 Further, in the method for determining the position of the liquid crystal display element in the projection unit of the inspection device according to the present invention, the light separation member is a polarization beam splitter, and the light separation surface of the polarization beam splitter is a P-polarized light and an S-polarized light. It is preferably configured to transmit one of them and reflect the other.
本発明によれば、投射ユニットにより、より細かい縞パターンであって、コントラストが高い縞パターンを被検査体に投射することができるので、この投射ユニットを有する検査装置において取得される被検査体の高さ情報の精度を向上させることができる。 According to the present invention, the projection unit can project a finer fringe pattern and a high contrast fringe pattern onto the object to be inspected. Therefore, the object to be inspected obtained by an inspection device having this projection unit. The accuracy of height information can be improved.
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図1〜図3を用いて本実施形態に係る検査装置10の構成について説明する。この検査装置10は、被検査体12を撮像して得られる被検査体画像データを使用して被検査体12を検査する装置である。被検査体12は例えば、ハンダが塗布されている電子回路基板である。検査装置10は、ハンダの塗布状態の良否を被検査体画像データに基づいて判定する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the
検査装置10は、被検査体12を保持するための検査テーブル14と、被検査体12を照明し撮像する撮像ユニット20と、検査テーブル14に対し撮像ユニット20を移動させるXYステージ16と、撮像ユニット20及びXYステージ16の作動を制御し、被検査体12の検査を実行するための制御ユニット30と、を含んで構成される。なお説明の便宜上、図1に示すように、検査テーブル14の被検査体配置面をXY平面とし、その配置面に垂直な方向(すなわち撮像ユニット20を構成するカメラユニット21による撮像方向(カメラユニット21の光学系の光軸方向))をZ方向とする。
The
撮像ユニット20は、XYステージ16の移動テーブル(図示せず)に取り付けられており、XYステージ16によりX方向及びY方向のそれぞれに移動可能である。XYステージ16は例えばいわゆるH型のXYステージである。よってXYステージ16は、Y方向に延びるY方向ガイドに沿って移動テーブルをY方向に移動させるY駆動部と、Y方向ガイドをその両端で支持しかつ移動テーブルとY方向ガイドとをX方向に移動可能に構成されている2本のX方向ガイドとX駆動部と、を備える。なおXYステージ16は、撮像ユニット20をZ方向に移動させるZ移動機構をさらに備えてもよいし、撮像ユニット20を回転させる回転機構をさらに備えてもよい。検査装置10は、検査テーブル14を移動可能とするXYステージをさらに備えてもよく、この場合、撮像ユニット20を移動させるXYステージ16は省略されてもよい。また、X駆動部及びY駆動部には、リニアモータやボールねじを用いることができる。
The
撮像ユニット20は、被検査体12の検査面(基板面)に対して垂直方向(Z軸方向)から撮像するカメラユニット21と、照明ユニット22と、投射ユニット23と、を含んで構成される。本実施形態に係る検査装置10においては、カメラユニット21、照明ユニット22、及び投射ユニット23は、一体の撮像ユニット20として構成されていてもよい。この一体の撮像ユニット20において、カメラユニット21、照明ユニット22、及び投射ユニット23の相対位置は固定されていてもよいし、各ユニットが相対移動可能に構成されていてもよい。また、カメラユニット21、照明ユニット22、及び投射ユニット23は別体とされ、別々に移動可能に構成されていてもよい。
The
カメラユニット21は、対象物の2次元画像を生成する撮像素子21aと、その撮像素子に画像を結像させるための光学系(例えばレンズ)21bとを含む。このカメラユニット21は例えばCCDカメラである。カメラユニット21の最大視野は、検査テーブル14の被検査体載置区域よりも小さくてもよい。この場合、カメラユニット21は、複数の部分画像に分割して被検査体12の全体を撮像する。制御ユニット30は、カメラユニット21が部分画像を撮像するたびに次の撮像位置へとカメラユニット21が移動されるようXYステージ16を制御する。制御ユニット30は、部分画像を合成して被検査体12の全体画像データを生成する。
The
なお、カメラユニット21は、2次元の撮像素子に代えて、1次元画像を生成する撮像素子を備えてもよい。この場合、カメラユニット21により被検査体12を走査することにより、被検査体12の全体画像データを取得することができる。
The
照明ユニット22は、カメラユニット21による撮像のための照明光を被検査体12の表面に投射するよう構成されている。照明ユニット22は、カメラユニット21の撮像素子21aにより検出可能である波長域から選択された波長または波長域の光を発する1つまたは複数の光源を備える。照明光は可視光には限られず、紫外光やX線等を用いてもよい。光源が複数設けられている場合には、各光源は異なる波長の光(例えば、赤色、青色、及び緑色)を異なる投光角度で被検査体12の表面に投光するよう構成される。
The
本実施形態に係る検査装置10において、照明ユニット22は、被検査体12の検査面に対し斜め方向から照明光を投射する側方照明源であって、本実施形態では、上位光源22a、中位光源22b及び下位光源22cを備えている。なお、本実施形態に係る検査装置10においては、側方照明源22a、22b、22cはそれぞれリング照明源であり、カメラユニット21の光軸を包囲し、被検査体12の検査面に対し斜めに照明光を投射するように構成されている。これらの側方照明源22a,22b,22cの各々は、複数の光源が円環状に配置されて構成されていてもよい。また、側方照明源である上位光源22a、中位光源22b及び下位光源22cは、それぞれ、検査面に対して異なる角度で照明光を投射するように構成されている。
In the
投射ユニット23は、被検査体12の検査面にパターンを投射する。パターンが投射された被検査体12は、カメラユニット21により撮像される。検査装置10は、撮像された被検査体12のパターン画像データ(被検査体12にパターンが投射された状態でカメラユニット21により撮像された画像データ)に基づいて被検査体の検査面の高さマップを作成する。制御ユニット30は、投射パターンに対するパターン画像データの局所的な不一致を検出し、その局所的な不一致に基づいてその部位の高さ情報を取得する。つまり、投射パターンに対する撮像パターンの変化が、検査面上の高さ変化に対応する。
The
投射パターンは、明線と暗線とが交互に周期的に繰り返される1次元の縞パターンであることが好ましい。投射ユニット23は、被検査体12の検査面に対し斜め方向から縞パターンを投射するよう配置されている。被検査体の検査面における高さの非連続は、パターン画像データにおいてパターンのずれとして表れる。よって、パターンのずれ量から高さ差を求めることができる。例えば、サインカーブに従って明るさが変化する縞パターンを用いるPMP(Phase Measurement Profilometry)法により制御ユニット30は高さマップを作成する。PMP法においては縞パターンのずれ量がサインカーブの位相差に相当する。
The projection pattern is preferably a one-dimensional fringe pattern in which bright lines and dark lines are alternately and periodically repeated. The
投射ユニット23は、パターン形成装置と、パターン形成装置を照明するための光源装置と、パターンを被検査体12の検査面に投射するための投射光学系と、を含んで構成される。パターン形成装置は例えば、液晶ディスプレイ等のように所望のパターンを動的に生成しうる可変パターニング装置であってもよいし、ガラスプレート等の基板上にパターンが固定的に形成されている固定パターニング装置であってもよい。パターン形成装置が固定パターニング装置である場合には、固定パターニング装置を移動させる移動機構を設けるか、あるいはパターン投射用の投射光学系に調整機構を設けることにより、パターンの投射位置を可変とすることが好ましい。また、投射ユニット23は、異なるパターンをもつ複数の固定パターニング装置を切替可能に構成されていてもよい。
The
本実施の形態に係る投射ユニット23において、パターン形成装置は、図3に示すように、光分離部材であり、光分離面23bを有する偏光ビームスプリッタ23a及び反射型の液晶表示素子23cを有して構成されている。なお、反射型の液晶表示素子23cとしては、LCOS(Liquid crystal on silicon)が用いられている(以降の説明では強誘電性のLCOSが用いられているものとして説明する)。
In the
図3(a)に示すように、光源装置から放射された照明光は、図示しないコリメートレンズで略平行光に変換されて偏光ビームスプリッタ23aの光分離面23bに入射する。偏光ビームスプリッタ23aの光分離面23bは、P偏光の光を透過し、S偏光の光を反射する。そのため、光分離面23bに入射した照明光のうちP偏光の光は光分離面23bを透過するが、S偏光の光は反射して、液晶表示素子23cに入射する。
As shown in FIG. 3A, the illumination light emitted from the light source device is converted into substantially parallel light by a collimated lens (not shown) and incident on the
液晶表示素子23cであるLCOSは、反射層(電極)の上に、複数の画素の各々を構成する液晶が2次元状に配置された液晶層を有して構成されている。画素を構成する液晶は、電圧が印加されているときは、当該液晶を透過する光に対して1/4波長板として作用する性質を有しており、また、当該液晶を透過した光は反射層で反射されて再度当該液晶を透過して液晶層から出射する。
The LCOS, which is the liquid
投射ユニット23が、上述した構成の場合、一般的には、偏光ビームスプリッタ23aの光分離面23bで分離されて液晶表示素子23cに入射する偏光方向の光(本実施形態においてはS偏光の光)に対し、液晶層において画素を構成する液晶に電圧が印加されているときは、当該液晶に入射した光は、反射層で反射して液晶層から出射するときにその光を90°偏光する(P偏光に変換する)ように、偏光ビームスプリッタ23aと液晶表示素子23cが配置されている。したがって、上述した構成の場合、偏光ビームスプリッタ23aの光分離面23bで反射されたS偏光の光は、液晶層において画素を構成する液晶のうち、電圧が印加された液晶に入射したときは、P偏光の光に変換されて液晶層から出射する。一方、画素を構成する液晶に電圧が印加されていないときは、当該液晶に入射したS偏光の光は、液晶層から出射するときに、S偏光の光のままで出射する。なお、以降の説明において、偏光ビームスプリッタ23aの光分離面23bで分離されて液晶表示素子23cに入射したときに、電圧が印加された液晶において、当該光を90°偏光させるように構成された、偏光ビームスプリッタ23aと液晶表示素子23cの配置状態を「基準状態」と呼ぶ。
When the
液晶表示素子23cから出射した光は、再度偏光ビームスプリッタ23aの光分離面23bに入射するが、このとき、液晶表示素子23cの液晶層において画素を構成する液晶のうち、電圧が印加されてない液晶に入射した光は液晶表示素子23cを出射したときもS偏光の光であるため、光分離面23bで反射するが、電圧が印加されている液晶に入射してP偏光に変換されて液晶表示素子23cを出射した光は、光分離面23bを透過して図示しない投射光学系に入射する。投射光学系は、偏光ビームスプリッタ23aの光分離面23bを透過したP偏光の光を被検査体20に投射することにより、この投射光学系で設定された倍率で、液晶表示素子23cの表示領域の像(表示領域を構成する個々の画素である液晶の状態)を被検査体12に投射する。
The light emitted from the liquid
以上より、液晶表示素子23cの液晶層において画素を構成する液晶の各々に対して、電圧を印加する・印可しないを制御することにより、電圧が印加された画素に対しては明るい像(明線)として、また、電圧が印加されない画素に対しては暗い像(暗線)として(換言すると、液晶表示素子23cの表示領域(例えば、液晶層の表面とする)の像として)、投射光学系を介して被検査体12に投射することができる。
From the above, by controlling whether voltage is applied or not applied to each of the liquid crystals constituting the pixels in the liquid crystal layer of the liquid
なお、以上の説明においては、偏向ビームスプリッタ23aの光分離面23bが、P偏光の光を透過し、S偏光の光を反射するものとして説明したが、逆の構成でもよい。また、液晶表示素子23cの液晶層において画素を構成する液晶に電圧を印加したときに入射した光を90°偏光し、電圧を印加していないときに偏光しないものとして説明したが、逆の構成でもよい。また、図3(a)に示すように、光源装置から放射された照明光を偏光ビームスプリッタ23aの光分離面23bで反射させて液晶表示素子23cに照射し、この液晶表示素子23cから出射した光をビーム偏光スプリッタ23aの光分離面23bを透過させて投射光学系に入射させるように構成した場合について説明したが、偏向ビームスプリッタ23aの光分離面23bを透過した光を液晶表示素子23cに入射させ、液晶表示素子23cを出射した光を光分離面23bで反射させるように構成してもよい。
In the above description, the
図2に示すように、投射ユニット23は、カメラユニット21の周囲に複数設けられていてもよい。複数の投射ユニット23は、それぞれ異なる投射方向から被検査体12にパターンを投射するよう配置される。このようにすれば、検査面における高さ差によって影となりパターンが投射されない領域を小さくすることができる。
As shown in FIG. 2, a plurality of
また、以上の説明では、撮像ユニット20を固定し、XYステージ16により被検査体12をXY方向に移動させるように構成した場合について説明したが、被検査体12を固定し、撮像ユニット20をXY方向に移動させるように構成してもよい。
Further, in the above description, the case where the
図1に示す制御ユニット30は、本装置全体を統括的に制御するもので、ハードウエアとしては、任意のコンピュータのCPU、メモリ、その他のLSIで実現され、ソフトウエアとしてはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
The
図1には、制御ユニット30の構成の一例が示されている。制御ユニット30は、検査制御部31と記憶部であるメモリ35とを含んで構成される。検査制御部31は、高さ測定部32と検査データ処理部33と検査部34とを含んで構成される。また、検査装置10は、ユーザまたは他の装置からの入力を受け付けるための入力部36と、検査に関連する情報を出力するための出力部37とを備えており、入力部36及び出力部37はそれぞれ制御ユニット30に接続されている。入力部36は例えば、ユーザからの入力を受け付けるためのマウスやキーボード等の入力手段や、他の装置との通信をするための通信手段を含む。出力部37は、ディスプレイやプリンタ等の公知の出力手段を含む。
FIG. 1 shows an example of the configuration of the
検査制御部31は、入力部36からの入力及びメモリ35に記憶されている検査関連情報に基づいて、検査のための各種制御処理を実行するよう構成されている。検査関連情報には、被検査体12の2次元画像データ、被検査体12の高さマップ、及び基板検査データが含まれる。検査に先立って、検査データ処理部33は、すべての検査項目に合格することが保証されている被検査体12の2次元画像データ及び高さマップを使用して基板検査データを作成する。検査部34は、作成済みの基板検査データと、検査されるべき被検査体12の2次元画像データ及び高さマップとに基づいて検査を実行する。
The
基板検査データは基板の品種ごとに作成される検査データである。基板検査データはいわば、その基板に塗布されたハンダごとの検査データの集合体である。各ハンダの検査データは、そのハンダに必要な検査項目、各検査項目についての画像データ上の検査区域である検査ウインドウ、及び各検査項目について良否判定の基準となる検査基準を含む。検査ウインドウは各検査項目について1つまたは複数設定される。例えばハンダの塗布状態の良否を判定する検査項目においては通常、その部品のハンダ塗布領域の数と同数の検査ウインドウがハンダ塗布領域の配置に対応する配置で設定される。また、被検査体画像データに所定の画像処理をした画像データを使用する検査項目については、その画像処理の内容も検査データに含まれる。 The board inspection data is inspection data created for each type of board. The board inspection data is, so to speak, a collection of inspection data for each solder applied to the board. The inspection data of each solder includes the inspection items required for the solder, the inspection window which is the inspection area on the image data for each inspection item, and the inspection criteria which are the criteria for judging the quality of each inspection item. One or more inspection windows are set for each inspection item. For example, in the inspection item for determining the quality of the solder coating state, the same number of inspection windows as the number of solder coating regions of the component are usually set in an arrangement corresponding to the arrangement of the solder coating regions. In addition, for inspection items that use image data that has undergone predetermined image processing on the image data to be inspected, the content of the image processing is also included in the inspection data.
検査データ処理部33は、基板検査データ作成処理として、その基板に合わせて検査データの各項目を設定する。例えば検査データ処理部33は、その基板のハンダレイアウトに適合するように各検査ウインドウの位置及び大きさを各検査項目について自動的に設定する。検査データ処理部33は、検査データのうち一部の項目についてユーザの入力を受け付けるようにしてもよい。例えば、検査データ処理部33は、ユーザによる検査基準のチューニングを受け入れるようにしてもよい。検査基準は高さ情報を用いて設定されてもよい。
The inspection
検査制御部31は、基板検査データ作成の前処理として被検査体12の撮像処理を実行する。この被検査体12はすべての検査項目に合格しているものが用いられる。撮像処理は上述のように、照明ユニット22により被検査体12を照明しつつ撮像ユニット20と検査テーブル14との相対移動を制御し、被検査体12の部分画像を順次撮像することにより行われる。被検査体12の全体がカバーされるように複数の部分画像が撮像される。検査制御部31は、これら複数の部分画像を合成し、被検査体12の検査面全体を含む基板全面画像データを生成する。検査制御部31は、メモリ35に基板全面画像データを記憶する。
The
また、検査制御部31は、高さマップ作成のための前処理として、投射ユニット23により被検査体12にパターンを投射しつつ撮像ユニット20と検査テーブル14との相対移動を制御し、被検査体12のパターン画像を分割して順次撮像する。投射されるパターンは好ましくは、PMP法に基づきサインカーブに従って明るさが変化する縞パターンである。検査制御部31は、撮像した分割画像を合成し、被検査体12の検査面全体のパターン画像データを生成する。検査制御部31は、メモリ35にパターン画像データを記憶する。なお、全体ではなく検査面の一部についてパターン画像データを生成するようにしてもよい。
Further, as a preprocessing for creating a height map, the
高さ測定部32は、パターン画像データ上のパターンの像に基づいて被検査体12の検査面全体の高さマップを作成する。高さ測定部32はまず、パターン画像データと基準パターン画像データ(基準面にパターンを投射した状態でカメラユニット21により撮像された画像データ)との局所的な位相差を画像データ全体について求めることにより、被検査体12の検査面の位相差マップを求める。高さ測定部32は、高さ測定の基準となる基準面と位相差マップとに基づいて被検査体12の高さマップを作成する。基準面は例えば、検査される電子回路基板の基板表面である。基準面は必ずしも平面ではなくてもよく、基板の反り等の変形が反映された曲面であってもよい。
The
高さ測定部32は、具体的には、パターン画像データの各画素と、当該画素に対応する基準パターン画像データの画素とで縞パターンの位相差を求める。高さ測定部32は、位相差を高さ情報に換算する。高さ情報への換算は、当該画素近傍における局所的な縞幅を用いて行われる。パターン画像データ上の縞幅が場所により異なるのを補償するためである。検査面上での位置により投射ユニット23からの距離が異なるために、基準パターンの縞幅が一定であっても、検査面のパターン投射領域の一端から他端へと線形に縞幅が変化してしまうからである。高さ測定部32は、換算された高さ情報と基準面とに基づいて基準面からの高さ情報を取得し、被検査体12の高さマップを作成する。
Specifically, the
検査制御部31は、被検査体12の高さマップが有する高さ情報を被検査体12の2次元画像データの各画素に対応づけることにより、高さ分布を有する被検査体画像データを作成してもよい。検査制御部31は、高さ分布付き被検査体画像データに基づいて被検査体12の3次元モデリング表示を行うようにしてもよい。また、検査制御部31は、2次元の被検査体画像データに高さ分布を重ね合わせて出力部37に表示してもよい。例えば、被検査体画像データを高さ分布により色分け表示するようにしてもよい。
The
以下に、このような検査装置10において、投射ユニット23によりパターンを投射して高さ情報を取得する方法について説明する。
Hereinafter, a method of projecting a pattern by the
まず、縞パターンを用いたPMP法による高さ情報の取得方法について説明する。縞パターン投射領域の1つの計測点に着目すると、空間的に位相の開始位置をずらしながら縞パターンを投射したときに(言い換えれば、縞の反復する方向に縞パターンを走査したときに)、その計測点の明るさは周期的に変動する。色や反射率等の計測点の表面特性に応じて計測点ごとに平均の明るさは異なるものの、どの計測点においても縞パターンに対応する周期的な明るさ変動が生じる。よって、計測点を例えば最も明るくするときの縞パターンの位相がその計測点の高さ情報を表すことになる。一般化すれば、周期的明るさ変動の初期位相が各計測点の高さ情報を与えると言える。 First, a method of acquiring height information by the PMP method using a striped pattern will be described. Focusing on one measurement point in the fringe pattern projection region, when the fringe pattern is projected while spatially shifting the phase start position (in other words, when the fringe pattern is scanned in the direction in which the fringes repeat), the fringe pattern is projected. The brightness of the measurement point fluctuates periodically. Although the average brightness differs for each measurement point depending on the surface characteristics of the measurement points such as color and reflectance, periodic brightness fluctuations corresponding to the fringe pattern occur at each measurement point. Therefore, for example, the phase of the fringe pattern when the measurement point is brightest represents the height information of the measurement point. Generally speaking, it can be said that the initial phase of the periodic brightness fluctuation gives the height information of each measurement point.
このような縞パターンによる特性を用いて、PMP法による高さ情報の取得方法は、周期の異なる少なくとも2種のパターンを使用して高さ情報を取得する。長周期(つまり太い縞)の第1パターンにより大まかな高さ情報(ラフ高さ)を取得し、短周期(細い縞)の第2パターンで精密な高さ情報を取得する。上述したようにPMP法は位相に基づき高さ情報を取得するので、高さ差が大きく縞が1周期以上ずれてしまうと高さ情報を一意に特定することができない。第1パターンを併用してラフ高さを求めておくことにより、第2パターンを投射したときに縞が1周期以上ずれている場合にも高さ情報を一意に特定することが可能となる。 Using the characteristics of such a striped pattern, the height information acquisition method by the PMP method acquires height information using at least two patterns having different periods. Rough height information (rough height) is acquired by the first pattern of long period (that is, thick stripes), and precise height information is acquired by the second pattern of short period (thin stripes). As described above, since the height information is acquired based on the phase in the PMP method, the height information cannot be uniquely specified if the height difference is large and the fringes are deviated by one cycle or more. By obtaining the rough height in combination with the first pattern, it is possible to uniquely specify the height information even when the fringes are deviated by one cycle or more when the second pattern is projected.
このように複数の異なるパターンでそれぞれ高さ情報を取得し、それらの結果を総合して高さマップを求める場合には、一般にパターンごとに個別的に投射し撮像することになると考えられる。PMP法では原理的に1種の縞パターンについて位相の開始位置をずらして少なくとも3回、典型的には4回の撮像が必要とされている。縞パターンが正弦波であることに対応して各計測点の明るさ変動も正弦波となる。縞のピッチは既知であるから、明るさの平均値、振幅、及び初期位相が明らかとなれば明るさ変動を表す正弦波が特定される。 In this way, when height information is acquired for each of a plurality of different patterns and the results are integrated to obtain a height map, it is generally considered that each pattern is individually projected and imaged. In principle, the PMP method requires imaging of one type of fringe pattern at least three times, typically four times, with the phase start position shifted. The brightness fluctuation of each measurement point also becomes a sine wave corresponding to the fringe pattern being a sine wave. Since the pitch of the fringes is known, a sine wave representing the variation in brightness can be identified if the average value, amplitude, and initial phase of the brightness are known.
少なくとも3枚の撮像画像データから計測点の明るさの測定値を得ることにより、明るさの平均値、振幅、及び初期位相の3つの変数を決定することができる。また、1つの縞パターンを、90度ずつ位相の開始位置をずらして4回撮像したときのある画素の輝度をそれぞれI0〜I3とすると、その画素にあたる計測点の初期位相φはtan(φ)=(I3−I1)/(I2−I0)で表されることが知られている。縞パターンのピッチをPとすると縞パターンのずれ量はP×(φ/2π)で求められる。パターンの投射角度を用いてパターンずれ量からその位置の高さ情報を取得することができる。 By obtaining the measured value of the brightness of the measurement point from at least three captured image data, three variables of the average value of the brightness, the amplitude, and the initial phase can be determined. Further, assuming that the brightness of a pixel when one fringe pattern is imaged four times by shifting the phase start position by 90 degrees is I0 to I3, the initial phase φ of the measurement point corresponding to the pixel is tan (φ). It is known to be represented by = (I3-I1) / (I2-I0). Assuming that the pitch of the fringe pattern is P, the amount of deviation of the fringe pattern is obtained by P × (φ / 2π). The height information of the position can be obtained from the amount of pattern deviation by using the projection angle of the pattern.
長周期の第1パターン及び短周期の第2パターンからなる2種のパターンを用いれば少なくとも6回または8回の撮像をすることになる。1つの被検査体12を検査するために、複数の部分領域を撮像して全体画像データを得るようにしている。
If two types of patterns consisting of a long-period first pattern and a short-period second pattern are used, at least 6 or 8 times of imaging will be performed. In order to inspect one inspected
図4において、(a)に示すように、基準平面Sに対して投射ユニット23により縞パターンを投射してカメラユニット21で撮像した画像データから得られる位相を(c)に示し、(b)に示すように、この基準平面S上に物体Oを載置した状態で同じ縞パターンを投射して撮像した画像データから得られる位相を(d)に示すと、物体Oの高さはこれらの位相のずれ量(位相差=測定した位相−基準平面の位相)から算出することができる。この位相差はカメラユニット21で撮像した画像データの画素ごとに計算することができ、画素ごとに求められた位相差に係数を乗算することで、その画素に対応した位置の高さが算出される。この係数は、例えば、tan(投射角度)×縞ピッチ/2πで求められる。
In FIG. 4, as shown in (a), the phase obtained from the image data obtained by projecting the stripe pattern on the reference plane S by the
図5(a)に示すように、本実施形態の撮像ユニット20を構成するカメラユニット21の撮像領域(視野)Rcは矩形形状を有している。また、投射ユニット23の液晶表示素子23cの表示領域Rsも矩形領域を有しており、その結果、この表示領域Rsの投射領域Rpも矩形領域となる。なお、図5は、左側に矩形領域Rc,Rs,Rpが正方形である場合を示し、右側に矩形領域Rc,Rs,Rpが長方形である場合を示している。
As shown in FIG. 5A, the image pickup region (field of view) Rc of the
本実施形態に係る検査装置10は、図5に示すように、カメラユニット21の撮像領域(視野)Rcに対して、投射ユニット23(液晶表示素子23cの表示領域Rs)を、矩形形状の撮像領域Rcの対角線方向に配置している。なお、図5においては、1台の投射ユニット23を示しているが、撮像領域Rcのいずれか一つの対角線方向に対向するように2台の投射ユニット23を配置してもよいし、撮像領域Rcの2つの対角線のそれぞれに対して4台の投射ユニット23を配置してもよいし、撮像領域Rcを囲むように3台の投射ユニット23を配置してもよい。
As shown in FIG. 5, the
図5(a)から明らかなように、カメラユニット21の矩形形状の撮像領域Rcの対角線方向に投射ユニット23を配置すると、上述した偏光ビームスプリッタ23aと液晶表示素子23cが基準状態にあるときは、この投射ユニット23の矩形形状の投射領域Rpの各辺は、矩形形状の撮像領域Rcの各辺に対して斜めになるように配置される(図5(a)では、撮像領域Rcの各辺に対して投射領域Rpの各辺が45°傾いた場合を示している)。そのため、撮像領域Rcの全ての領域に対して、投射ユニット23の液晶表示素子23cの表示領域Rsの像を投射しようとすると、投射領域Rpは、少なくとも撮像領域Rcに外接する矩形としなければならず(換言すると、投射領域Rpが撮像領域Rcを内包する)、投射領域Rpの面積は撮像領域Rcの面積の倍以上となってしまう。すなわち、投射ユニット23の投射光学系の倍率を大きくする必要がある。投射光学系の倍率を大きくすると、液晶表示素子23cの表示領域Rsに形成された縞パターンのピッチが拡大されて投射領域Rpに投射されるので、被検査体12上に投射される縞パターンのピッチを十分細くすることができない。また、投射された縞パターンをカメラユニット21で撮像することにより被検査体12の高さ情報を取得するが、投射光学系の倍率が高くなると、投射された縞パターンのコントラストが低下するので、取得される高さ情報の精度が低くなってしまう。
As is clear from FIG. 5A, when the
そこで、本実施形態に係る検査装置10では、図3(b)及び図5(b)に示すように、投射ユニット23の液晶表示素子23cを回転させることにより、矩形形状の撮像領域Rcの各辺と、矩形形状の投射領域Rpの各辺とが略同一方向を向くように配置する。具体的には、液晶表示素子23cの表示領域Rsを回転させることにより、投射領域Rpを回転させる。図3(b)では、基準状態の表示領域をRsとして示し、回転させた後の表示領域をRs′として示している。また、液晶表示素子23cの表示領域Rsと同一平面上に投射した偏光ビームスプリッタ23aの光分離面23bをRrとして示している。矩形形状の撮像領域Rcと投射領域Rpの各辺が略同一方向を向くと、撮像領域Rcと投射領域Rpの面積は略同一でよいことになり、投射光学系の倍率を低くすることができる。そのため、被検査体12上に投射される縞パターンのピッチを十分細くすることができ、またコントラストも向上させることができる。
Therefore, in the
なお、投射ユニット23の液晶表示素子23cの表示面(表示領域Rs)と、表示面(表示領域Rs)に形成された縞パターンが投射された投射面(投射領域Rp)と、投射光学系の主面とは平行に配置されていない。したがって、投射面(投射領域Rp)においてピントの合った縞パターンを投射するために、投射ユニット23における表示面、投射面及び投射光学系の主面は、シャインプルーフの原理の条件を満たすように配置されている。ここで、図5(b)に示すように表示領域Rsを回転させるときに、投射ユニット23全体を回転させるとシャインプルーフの原理の条件を満たさなくなってしまう。また、投射ユニット23全体を回転させると、光源装置等の位置が変わるため、撮像ユニット20をコンパクトに構成できなくなる可能性がある。
The display surface (display area Rs) of the liquid
したがって、本実施形態に係る検査装置10においては、シャインプルーフの原理の条件を維持するために、液晶表示素子23cを、表示面(表示領域Rs)が同一平面上に位置するようにしながら回転させる(表示面(表示領域Rs)の法線方向に延びる所定の軸を中心に回転させる)ように構成されている。液晶表示素子23cを回転させたとしても、表示面(表示領域Rs)が同一平面上にあれば、シャインプルーフの原理の条件を維持することができる。
Therefore, in the
図6は、液晶表示素子23cの画素に対応する液晶に、電圧を印加したとき(電圧オンのとき)と電圧を印加しなかったとき(電圧オフのとき)の輝度の値であって、基準状態のときの液晶表示素子23cの角度を0°として、液晶表示素子23cを基準状態から回転させたときの、カメラユニット21で撮像した画像データの回転角度に応じた輝度を示している。なお、回転角度が0°のときは、図5(a)に示すように、撮像領域Rcの各辺に対して投射領域Rpの各辺が45°傾いて配置されているものとする。
FIG. 6 shows the brightness values when a voltage is applied (when the voltage is on) and when no voltage is applied (when the voltage is off) to the liquid crystal corresponding to the pixels of the liquid
なお、P偏光の光とS偏光の光はその偏光方向が90°異なっているため、液晶表示素子23cを基準状態(0°)から45°回転させると、偏光ビームスプリッタ23aの光分離面23bで反射したS偏光の光は、液晶表示素子23cに対してはP偏光の光となる。液晶表示素子23cは、P偏光の光に対しては、液晶に電圧が印加されているときは、当該液晶に入射したP偏光の光は、液晶層から出射するときに、P偏光の光のままで出射し、液晶に電圧が印加されていないときは、液晶層から出射するときに、S偏光の光に変換されて出射するように構成されている。なお、偏光ビームスプリッタ23aの光分離面23bは回転していないため、液晶層から出射したP偏光の光は、偏光ビームスプリッタ23aに対してはS偏光の光であり、液晶層から出射したS偏光の光は、偏光ビームスプリッタ23aに対してはP偏光の光である。したがって、液晶表示素子23cが45°回転されているときは、偏光ビームスプリッタ23aの光分離面23bで反射して液晶表示素子23cに入射するS偏光の光は、電圧が印可された液晶においては、S偏光の光として再度偏光ビームスプリッタ23aの光分離面23bに入射してこの光分離面23bで反射され、電圧が印加されていない液晶においては、P偏光の光として再度変更ビームスプリッタ23aの光分離面23bに入射してこの光分離面23bを透過して、投射光学系により投射面に投射される。すなわち、液晶表示素子23cの回転角度が45°のときは、0°のときに対して、電圧が印加されたときと電圧が印可されないときの液晶による偏光方向の変換の作用が反対となる。
Since the polarization directions of the P-polarized light and the S-polarized light are different by 90 °, when the liquid
したがって、図6から明らかなように、基準状態のとき(液晶表示素子23cの回転角度が0°のとき)に、電圧が印加されている液晶からはP偏光の光が出射し、偏光ビームスプリッタ23aの光分離面23bを透過して投射光学系により被検査体12に対して明るい像(縞パターンの白の部分)として投射されるが、液晶表示素子23cの回転角度が45°に近づくと、電圧が印加されている液晶からはS偏光の光が出射するため、偏光ビームスプリッタ23aの光分離面23bで反射されて投射光学系には入射しないので、被検査体12に対して暗い像(縞パターンの黒の部分)として投射される。同様に、電圧が印加されていない液晶からは、回転角度が0°のときはS偏光の光が出射し、回転角度が45°に近づくとP偏光の光が出射するため、被検査体12に対しては、回転角度が0°のときは暗い像(縞パターンの黒の部分)として投射され、回転角度が45°に近づくと明るい像(縞パターンの白の部分)として投射されることとなる。
Therefore, as is clear from FIG. 6, in the reference state (when the rotation angle of the liquid
図7に、液晶表示素子23cの回転角度と、投射された縞パターンのコントラストとの関係を示す。なお、コントラストはMTF(Modulation Transfer Function)値として示す。図7から明らかなように、液晶表示素子23cの回転角度が45°のときよりも、さらに回転させた53°の方がMTF値が高くなっている(コントラストがよくなっている)ことがわかる。このように、MTF値が高くなる状態は、図6から明らかなように、電圧が印加されていない(電圧がオフ)の液晶における輝度(縞パターンの白の部分の輝度)が最大値になる回転角度ではなく、電圧が印加されている(電圧がオン)の液晶における輝度(縞パターンの黒の部分の輝度)が最小値になる回転角度である。換言すると、電圧が印加された(電圧がオンの)液晶に対応する像の輝度及び電圧が印加されていない(電圧がオフの)液晶に対応する像の輝度のうち、回転に応じて基準状態の輝度から減少する輝度の最小値に対応する回転角度になるように、液晶表示素子23cの位置を設定すると、コントラストが向上する。
FIG. 7 shows the relationship between the rotation angle of the liquid
図5(c)に示すように、液晶表示素子23cの回転角度が45°を超えると、投射領域Rpは45°のときよりも若干大きくなるため、投射光学系の倍率は高くなるが、コントラストがより高くなるため、被検査体12の高さ情報の精度を向上させることができる。
As shown in FIG. 5C, when the rotation angle of the liquid
なお、図5では、カメラユニット21の撮像領域Rcと投射ユニット23の投射領域Rc(表示領域Rs)の両方が、正方形の場合と長方形の場合について示しているが、いずれか一方が正方形で他方が長方形の場合も同様である。
Note that FIG. 5 shows a case where both the imaging region Rc of the
それでは、図8を用いて、液晶表示素子23cの位置決定方法(回転角度を決定する方法)について説明する。なお、検査テーブル14上には、被検査体12の代わりに基準となる平面(例えばグレーチャートであって、以下「基準平面」と呼ぶ)を配置しておくものとする。また、液晶表示素子23cの表示面に表示される縞パターンは、白い縞と黒い縞が階段状に変化する矩形波であるとする。矩形波の縞パターンは線幅が太いため、正弦波より輝度の最小値を求めるのが容易である。上述した基準状態においては、電圧が印加された(電圧オンの)液晶(画素)が白色となり、電圧が印可されていない(電圧オフの)液晶(画素)が黒色となる。また、液晶表示素子23cの位置(回転角度)は、作業者が手動で回転させる場合について説明するが、液晶表示素子23cを回転させるアクチュエータを設け、制御ユニット30によりアクチュエータの作動を制御するように構成してもよい。
Then, the position determination method (rotation angle determination method) of the liquid
まず、作業者は、液晶表示素子23cを、上述した基準状態(回転角度θ=0°)に設定する(ステップS100)。なお、基準状態は、上述したように、矩形形状の撮像領域Rcの各辺に対して、矩形形状の投射領域Rpの各辺が45°傾いて配置されている。そして、制御ユニット30は、投射ユニット23の作動を制御して、液晶表示素子23cの表示面に矩形波の縞パターンを形成し、基準平面に対してこの矩形波の縞パターンを投射し、カメラユニット21で撮像する(ステップS110)。制御ユニット30は、カメラユニット21で撮像された画像データから、電圧オンの液晶に対応する像の輝度、及び、電圧オフの液晶に対応する像の輝度を取得し(ステップS120)、取得された輝度とそのときの回転角度θを対応づけてメモリ35に記憶する(ステップS130)。なお、回転角度θは、作業者が入力部36から入力してもよいし、液晶表示素子23cに角度検出器を設け、制御ユニット30が角度検出器から取得するようにしてもよい。
First, the operator sets the liquid
次に、作業者は、液晶表示素子23cを、現在の位置から所定の角度Δθだけ回転させ(ステップS140)、回転させた後の回転角度θが90°以上であるか否かを判断する(ステップS150)。液晶表示素子23cを90°回転させた状態は、表示面に表示するパターンを90°回転させることにより、基準状態に戻るからである。作業者が、液晶表示素子23cの回転角度θが90°より小さいと判断した場合(ステップS150:NO)、作業者は、ステップS110に戻って処理を繰り返す。作業者が、液晶表示素子23cの回転角度θが90°以上であると判断した場合(ステップS150:YES)、制御ユニット30は、メモリに記憶されている輝度(電圧が印加された液晶からなる領域に対応する像の輝度及び電圧が印加されていない液晶からなる領域に対応する像の輝度)のうち、液晶表示素子23cの回転に応じて基準状態の輝度から減少する輝度の最小値に対応する回転角度(これを「最適角度」と呼ぶ)を、液晶表示素子23cの位置として決定し、メモリ35に記憶するか出力部37に出力する(ステップS160)。なお、液晶表示素子23cの回転をアクチュエータで行うように構成されている場合は、制御ユニット30はアクチュエータの作動を制御して、液晶表示素子23cの回転角度を、最適角度に設定する。
Next, the operator rotates the liquid
本実施形態においては、図6等に示すように、電圧オンの輝度の最小値に対応する角度を液晶表示素子23cの回転角度として決定し、液晶表示素子23cを決定された回転角度に設定する。図6の場合、液晶表示素子23cの回転角度(最適角度)は53°に設定することが望ましい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6 and the like, the angle corresponding to the minimum value of the voltage-on brightness is determined as the rotation angle of the liquid
なお、上述した構成の場合、液晶表示素子23cの回転角度は、おおよそ20°から60°の間であるため、ステップS100における液晶表示素子23cの回転角度の初期値を20°に設定し、ステップS150の輝度計測終了の判断をするための回転角度を60°に設定してもよい。
In the case of the above configuration, the rotation angle of the liquid
本実施形態に係る検査装置10において、投射ユニット23の液晶表示素子23cの基準状態からの回転角度を以上の処理により決定すると、投射ユニット23により投射される縞パターンの投射領域(Rp)の面積を可能な限り狭くする(投射ユニット23の投射光学系の倍率を低くする)ことにより、より細かい縞パターンであって、コントラストが高い縞パターンを被検査体12に投射することができるので、この投射ユニット23を有する検査装置10において測定される被検査体12の高さ情報の精度を向上させることができる。
In the
投射ユニット23において、偏光ビームスプリッタ23aを固定した状態で液晶表示素子23cを回転させる(表示面(表示領域Rs)が同一平面上に位置するようにしながら回転させる)と、基準状態にあるとき(回転角度が0°のとき)と回転角度が45°のときで、液晶表示素子23cの表示面の状態(液晶層の液晶の電圧の印加の有無の状態)と投射領域に投射される像の輝度との関係が逆になる。具体的には、回転角度が0°のときの白色の像(明線)は、回転角度が45°のときは黒色の像(暗線)となり、回転角度が0°のときの黒色の像(暗線)は、回転角度が45°のときは白色の像(明線)となる。したがって、回転角度が0°のときに投射領域Rpに投射される縞パターンと同一の縞パターンを、回転角度が45°のときに投射するときは、白と黒の領域を反転させる(電圧がオンの領域はオフにし、電圧がオフの領域はオンにする(中間の電圧値があるときは、中心値に対して反転させる))ことが必要である。
When the liquid
上述した構成のLCOSを用いた液晶表示素子23cの場合、液晶層を構成する液晶は、電圧に応じて配向角度(動的スイッチング角度)が変化するが、電圧が印加されたときの理想的な角度は45°である。しかし、実際には、45°にならない場合があり、また、この角度は温度に依存する。これにより、図6に示すように、電圧がオンのときとオフのときとで、輝度のピークが異なる。そのため、本実施形態に係る液晶表示素子23cの位置決定方法により液晶表示素子23cを最適角度に決定することにより、カメラユニット21で撮像されるパターン画像データのコントラストを高くして、このパターン画像データから算出される高さ情報の精度を高くすることができる。
In the case of the liquid
なお、以上の実施の形態は、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、実施の形態の中で説明されている特徴的事項の組み合わせの全てが解決手段の必須事項であるとは限らないことは言うまでもない。 It should be noted that the above embodiments do not limit the invention described in the claims, and all combinations of characteristic matters described in the embodiments are indispensable matters for the solution. It goes without saying that this is not always the case.
10 検査装置
21 カメラユニット
23 投射ユニット
23a 偏光ビームスプリッタ(光分岐素子)
23c 液晶表示素子
10
23c liquid crystal display element
Claims (4)
照明光の所定の偏光状態の光を反射し、前記所定の偏光状態とは異なる偏光状態の光を透過する光分離部材、
複数の画素の各々を構成する液晶が2次元状に配置された矩形形状の表示領域を有し、前記液晶に対する電圧の印加の有無により、前記光分離部材で反射した光又は前記光分離部材を透過した光が前記液晶を透過したときに、当該光の偏光状態を変化させるか否かが決定され、前記液晶を出射した前記光が前記光分離部材に再度入射する液晶表示素子、及び、
前記液晶表示素子から出射し、前記光分離部材を透過した光又は前記光分離部材で反射した光を投射領域に投射する投射光学系を含む投射ユニットと、
を有し、
前記カメラユニットの前記撮像領域の各辺に対して前記投射ユニットの前記投射領域の各辺が傾いて配置され、且つ、前記投射領域が前記撮像領域を内包するように構成された検査装置において、
前記投射ユニットの前記液晶表示素子の表示領域に少なくとも電圧が印加された液晶からなる領域と電圧が印加されていない液晶からなる領域とを形成して基準面の前記投射領域に前記表示領域の像を投射した状態で、前記液晶表示素子を、所定の基準状態から、当該液晶表示素子の表示領域が同一平面上に位置するように回転させ、
前記カメラユニットで前記基準面を撮像して、前記電圧が印加された液晶からなる領域に対応する像の輝度、及び、前記電圧が印加されていない液晶からなる領域に対応する像の輝度を計測して前記液晶表示素子の前記基準状態からの回転角度と対応付けて記憶し、
前記電圧が印加された液晶からなる領域に対応する像の輝度及び前記電圧が印加されていない液晶からなる領域に対応する像の輝度のうち、前記回転に応じて前記基準状態の輝度から減少する輝度が最小値になるときの回転角度になるように、前記液晶表示素子の位置を決定する
ことを特徴とする検査装置の投射ユニットにおける液晶表示素子の位置決定方法。 A camera unit with a rectangular imaging area and
A light separation member that reflects light in a predetermined polarized state of illumination light and transmits light in a polarized state different from the predetermined polarized state.
The liquid crystal display constituting each of the plurality of pixels has a rectangular display region arranged in a two-dimensional shape, and depending on whether or not a voltage is applied to the liquid crystal display, the light reflected by the light separation member or the light separation member can be displayed. When the transmitted light passes through the liquid crystal, it is determined whether or not to change the polarization state of the light, and the light emitted from the liquid crystal is re-entered into the light separation member, and the liquid crystal display element.
A projection unit including a projection optical system that emits light from the liquid crystal display element, transmits light through the light separation member, or projects light reflected by the light separation member onto a projection region.
Have,
In an inspection device configured such that each side of the projection region of the projection unit is inclined with respect to each side of the imaging region of the camera unit and the projection region includes the imaging region.
An image of the display region is formed on the display region of the liquid crystal display element of the projection unit by forming at least a region made of liquid crystal to which a voltage is applied and a region made of liquid crystal to which no voltage is applied. Is projected, the liquid crystal display element is rotated from a predetermined reference state so that the display area of the liquid crystal display element is located on the same plane.
The reference plane is imaged by the camera unit, and the brightness of the image corresponding to the region consisting of the liquid crystal to which the voltage is applied and the brightness of the image corresponding to the region consisting of the liquid crystal to which the voltage is not applied are measured. Then, the liquid crystal display element is stored in association with the rotation angle from the reference state.
Of the brightness of the image corresponding to the region consisting of the liquid crystal to which the voltage is applied and the brightness of the image corresponding to the region consisting of the liquid crystal to which the voltage is not applied, the brightness decreases from the brightness of the reference state according to the rotation. A method for determining the position of a liquid crystal display element in a projection unit of an inspection device, which determines the position of the liquid crystal display element so that the rotation angle is such that the brightness becomes the minimum value.
当該偏光ビームスプリッタの光分離面は、P偏光及びS偏光の光のいずれか一方を透過し、他方を反射するように構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の検査装置の投射ユニットにおける液晶表示素子の位置決定方法。 The light separating member is a polarizing beam splitter.
Any one of claims 1 to 3, wherein the light separation surface of the polarization beam splitter is configured to transmit one of P-polarized light and S-polarized light and reflect the other. A method for determining the position of a liquid crystal display element in a projection unit of the inspection device according to the above.
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