JPH0831137B2 - ３次元画像形成方法とその装置 - Google Patents
３次元画像形成方法とその装置Info
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- JPH0831137B2 JPH0831137B2 JP2313038A JP31303890A JPH0831137B2 JP H0831137 B2 JPH0831137 B2 JP H0831137B2 JP 2313038 A JP2313038 A JP 2313038A JP 31303890 A JP31303890 A JP 31303890A JP H0831137 B2 JPH0831137 B2 JP H0831137B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
- G01B11/2518—Projection by scanning of the object
- G01B11/2522—Projection by scanning of the object the position of the object changing and being recorded
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/20—Image signal generators
- H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
- H04N13/207—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は基板表面に反射する照度グラジェントによる
基板の３次元画像の形成方法とその装置に関する。
基板の３次元画像の形成方法とその装置に関する。
（従来の技術） エレクトロニクス産業では、基板上に部品を実装した
後部品の実装不良もしくは欠落がないかを検査する。そ
して、その配線基板検査は自動化の方向にある。さらに
現在部品載置の前に部品接続のためのハンダペースト層
を塗布するが、その直後にペーストが適切に塗布された
かどうかをみる配線基板の検査法に研究努力が払われて
いる。製造の各ステップで配線基板を検査することによ
り、欠陥のあった場合、その各ステップではより経済的
に補修することができる。例えばハンダペースト塗布不
良の場合、部品実装後ではなく実装の前に基板を清浄に
し、ペーストを再塗布する方がはるかに容易でありかつ
経済的に有利である。同様にハンダペーストをリフロー
し、部品を配線基板にハンダ接続してしまった後ではな
くリフロー前にこのような欠陥がわかれば部品載置の欠
落や不良は容易に修正することができる。
後部品の実装不良もしくは欠落がないかを検査する。そ
して、その配線基板検査は自動化の方向にある。さらに
現在部品載置の前に部品接続のためのハンダペースト層
を塗布するが、その直後にペーストが適切に塗布された
かどうかをみる配線基板の検査法に研究努力が払われて
いる。製造の各ステップで配線基板を検査することによ
り、欠陥のあった場合、その各ステップではより経済的
に補修することができる。例えばハンダペースト塗布不
良の場合、部品実装後ではなく実装の前に基板を清浄に
し、ペーストを再塗布する方がはるかに容易でありかつ
経済的に有利である。同様にハンダペーストをリフロー
し、部品を配線基板にハンダ接続してしまった後ではな
くリフロー前にこのような欠陥がわかれば部品載置の欠
落や不良は容易に修正することができる。
米国特許第4,811,410号（1989年３月７日発行、アイ
・アミア（I.Amir）ら、AT＆Ｔ社）は配線基板の検査方
法を開示しているが、これは第１角方向から基板に光ビ
ームを送ることにより検査する。第２角方向から配線基
板から反射する光の強度をライン走査カメラにより感知
する。このタイプのカメラは線状に配置した複数の光感
知エレメントを有することを特徴とする。そのため、カ
メラの各エレメントは複数の小区分の各１つの小区分か
らの光強度を感知する。この小区分が集合して、配線基
板を横断する表面領域の薄いストリップを形成する。こ
の配線基板とライン走査カメラとの間に相対的運動を与
えてカメラは配線基板上の領域を連続ストリップとして
画像を捕らえる。次に、ライン走査カメラの出力信号
は、各ストリップで重要区分の画像のみを保持するよう
に処理され、さらに部品の欠落や載置ミスのような欠陥
がないかどうか検査するように処理される。
・アミア（I.Amir）ら、AT＆Ｔ社）は配線基板の検査方
法を開示しているが、これは第１角方向から基板に光ビ
ームを送ることにより検査する。第２角方向から配線基
板から反射する光の強度をライン走査カメラにより感知
する。このタイプのカメラは線状に配置した複数の光感
知エレメントを有することを特徴とする。そのため、カ
メラの各エレメントは複数の小区分の各１つの小区分か
らの光強度を感知する。この小区分が集合して、配線基
板を横断する表面領域の薄いストリップを形成する。こ
の配線基板とライン走査カメラとの間に相対的運動を与
えてカメラは配線基板上の領域を連続ストリップとして
画像を捕らえる。次に、ライン走査カメラの出力信号
は、各ストリップで重要区分の画像のみを保持するよう
に処理され、さらに部品の欠落や載置ミスのような欠陥
がないかどうか検査するように処理される。
前記特許に開示されたライン走査検査方法は、挿入用
部品（基板の孔に挿入するリード端子を有する部品）を
含む配線基板のハンダ付け前の検査に有用である。この
方法は、特に、同時係属中の特許出願、第316,004号（1
989年２月27日出願、アイ・アミアら、AT＆Ｔ社、対応
日本出願は、特願平２−39915号である）記載の方法で
実施すると、表面実装部品を含む配線基板の検査に有用
である。表面実装用部品と挿入用部品とは次の点で異な
る。即ち、表面実装用部品は、配線基板表面に金属化し
た領域を有し、これにハンダ接続用導電性部材（例えば
リードもしくはパッド）を有する。一方、挿入用部品に
は通常流動ハンダ付けが配線基板に用いられる。これと
異なり表面実装部品は異なる方法で基板にハンダ付けさ
れる。先ずハンダペーストが配線基板上の金属化部分に
塗布され、次にそのペースト塗布領域上に各部品の導電
性部材を載置する。部品載置の後、ハンダペーストをリ
フローし、部品の導電性部材を配線基板に接続する。
部品（基板の孔に挿入するリード端子を有する部品）を
含む配線基板のハンダ付け前の検査に有用である。この
方法は、特に、同時係属中の特許出願、第316,004号（1
989年２月27日出願、アイ・アミアら、AT＆Ｔ社、対応
日本出願は、特願平２−39915号である）記載の方法で
実施すると、表面実装部品を含む配線基板の検査に有用
である。表面実装用部品と挿入用部品とは次の点で異な
る。即ち、表面実装用部品は、配線基板表面に金属化し
た領域を有し、これにハンダ接続用導電性部材（例えば
リードもしくはパッド）を有する。一方、挿入用部品に
は通常流動ハンダ付けが配線基板に用いられる。これと
異なり表面実装部品は異なる方法で基板にハンダ付けさ
れる。先ずハンダペーストが配線基板上の金属化部分に
塗布され、次にそのペースト塗布領域上に各部品の導電
性部材を載置する。部品載置の後、ハンダペーストをリ
フローし、部品の導電性部材を配線基板に接続する。
前記特許のライン走査検査方法は、表面実装用部品を
含む配線基板のハンダ付け前検査法を達成できたが、通
常挿入用部品の配線基板に比べ正確さの点で劣るもので
あった。その理由の１つは配線基板上の金属化領域に塗
布されたハンダペーストが、リード付けされた表面実装
用部品のリード端子に比べるとはるかに小さいが、反射
性傾向を有するためである。部品のリード端子のない場
合、ハンダペーストは光をライン走査カメラに反射し、
その結果、ライン走査カメラがペーストを部品リード端
子と間違える。このような誤った光反射に起因するエラ
ーは配線基板の３次元画像から部品の存在とその所定の
場所が判れば除去することができる。また配線基板の３
次元画像が得られると、ハンダペースト塗布後直ちにペ
ーストの適切量が塗布されたかどうかをみるのに非常に
容易に配線基板を検査することができる。また配線基板
の３次元画像があるとハンダ付け後の検査も助かる。
含む配線基板のハンダ付け前検査法を達成できたが、通
常挿入用部品の配線基板に比べ正確さの点で劣るもので
あった。その理由の１つは配線基板上の金属化領域に塗
布されたハンダペーストが、リード付けされた表面実装
用部品のリード端子に比べるとはるかに小さいが、反射
性傾向を有するためである。部品のリード端子のない場
合、ハンダペーストは光をライン走査カメラに反射し、
その結果、ライン走査カメラがペーストを部品リード端
子と間違える。このような誤った光反射に起因するエラ
ーは配線基板の３次元画像から部品の存在とその所定の
場所が判れば除去することができる。また配線基板の３
次元画像が得られると、ハンダペースト塗布後直ちにペ
ーストの適切量が塗布されたかどうかをみるのに非常に
容易に配線基板を検査することができる。また配線基板
の３次元画像があるとハンダ付け後の検査も助かる。
（発明が解決しようとする課題） このように、ライン走査カメラを用いて、基板の３次
元画像の形成方法が求められている。
元画像の形成方法が求められている。
（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために、本発明は、実施例に記載
のように基板から反射する光の強度のグラジェントによ
り基板の３次元画像を得る方法を開示する。即ち、それ
ぞれ同じ強度プロフィールを有する第１と第２の光線を
異なる間隔で、一対の経路のそれぞれ１つを通り、角度
は同一であるが互いに偏って基板表面にそれぞれ送る。
各光線は基板表面に行き渡り、基板表面を横断する複数
の隣接する区域のストリップの各個を連続的に照射す
る。第１の光線により照射される各連続ストリップは第
２の光線により照射される各連続ストリップから横方向
に偏っている（オフセットされている）。第１と第２の
光線が別々に基板を行き渡るに従い、第１と第２の光線
により連続して照射されるストリップの間にそれぞれあ
る複数のストリップの各個から反射する光の強度を検知
する。第１と第２の光線を照射する際に、ストリップか
らの反射光の検知強度間の所定の関係から３次元画像を
得ることができる。
のように基板から反射する光の強度のグラジェントによ
り基板の３次元画像を得る方法を開示する。即ち、それ
ぞれ同じ強度プロフィールを有する第１と第２の光線を
異なる間隔で、一対の経路のそれぞれ１つを通り、角度
は同一であるが互いに偏って基板表面にそれぞれ送る。
各光線は基板表面に行き渡り、基板表面を横断する複数
の隣接する区域のストリップの各個を連続的に照射す
る。第１の光線により照射される各連続ストリップは第
２の光線により照射される各連続ストリップから横方向
に偏っている（オフセットされている）。第１と第２の
光線が別々に基板を行き渡るに従い、第１と第２の光線
により連続して照射されるストリップの間にそれぞれあ
る複数のストリップの各個から反射する光の強度を検知
する。第１と第２の光線を照射する際に、ストリップか
らの反射光の検知強度間の所定の関係から３次元画像を
得ることができる。
（実施例の説明） 本発明の３次元画像形成方法の詳細説明の前に先ずそ
の動作の基本原理を説明する。
の動作の基本原理を説明する。
第１図において、基板10（例えば配線基板）はその主
要上部表面12がＺ軸の原点にあるように配置する。一対
の点S0とS1はその表面12上にあり、これらはそれぞれ一
対の光ビームB1とB0の各々により照射され、それらは角
度θで基板に投射され、同一の強度プロフィールを有す
る。説明のために、各ビームB1とB0は線形の強度プロフ
ィールを有すると仮定する。即ち、ビームB1とB0に関連
する透過強度グラジェントT1とT0は第２図のグラフに示
すようにビームの中心から直線状に減少する。実際は、
ビームB1とB0のグラジェントT1とT0は真の線形ではない
が、線形のグラジェントと仮定して生じるエラーは小さ
いので無視してもよい。
要上部表面12がＺ軸の原点にあるように配置する。一対
の点S0とS1はその表面12上にあり、これらはそれぞれ一
対の光ビームB1とB0の各々により照射され、それらは角
度θで基板に投射され、同一の強度プロフィールを有す
る。説明のために、各ビームB1とB0は線形の強度プロフ
ィールを有すると仮定する。即ち、ビームB1とB0に関連
する透過強度グラジェントT1とT0は第２図のグラフに示
すようにビームの中心から直線状に減少する。実際は、
ビームB1とB0のグラジェントT1とT0は真の線形ではない
が、線形のグラジェントと仮定して生じるエラーは小さ
いので無視してもよい。
第１図にみられるように、光検知装置14（例えば光検
出器）が表面12上の点Siに垂直に向けられると、検出器
により検知される反射光強度（Ｒ）は点S1とS0のそれぞ
れから横方向にどれだけ離れているかにより決まる。
出器）が表面12上の点Siに垂直に向けられると、検出器
により検知される反射光強度（Ｒ）は点S1とS0のそれぞ
れから横方向にどれだけ離れているかにより決まる。
第３図は、反射強度対それぞれ点S1とS0から点Siの横
方向の距離のプロットを示す図である。第３図における
２つの別々の“鋸歯状”の波形は反射強度R1とR0を示
し、これらはビームB1とB0の各々によりそれぞれ送られ
る照射に起因する。第３図から判るように、点Siが各点
S1とS0の１つに近いほど、各反射強度R1とR0はそれぞれ
大きくなる。逆に、点Siが各点S1とS0の１つから遠いほ
ど、各反射強度R1とR0はそれぞれ小さくなる。第１図に
見られるように、SiがS1とS0の間にある場合は、反射強
度R0が減少するにつれてR1は増加し、その逆も同じであ
る。第３図における各鋸歯状波形の上下方向の増減部の
勾配は＋Ｋと−Ｋである。
方向の距離のプロットを示す図である。第３図における
２つの別々の“鋸歯状”の波形は反射強度R1とR0を示
し、これらはビームB1とB0の各々によりそれぞれ送られ
る照射に起因する。第３図から判るように、点Siが各点
S1とS0の１つに近いほど、各反射強度R1とR0はそれぞれ
大きくなる。逆に、点Siが各点S1とS0の１つから遠いほ
ど、各反射強度R1とR0はそれぞれ小さくなる。第１図に
見られるように、SiがS1とS0の間にある場合は、反射強
度R0が減少するにつれてR1は増加し、その逆も同じであ
る。第３図における各鋸歯状波形の上下方向の増減部の
勾配は＋Ｋと−Ｋである。
各反射強度R1とR0はまたＺ軸上の基板12からの検出器
の距離に依存する。第３図の鋸歯状実線は検出器が基板
表面12から距離ｈの位置にある場合のビームB1とB0の検
知反射強度R1とR0を示す。第１図に示すように、検出器
14から基板表面12までの距離がｈ−Z1の場合には、ビー
ムB1とB0は角度θで表面を照射するため、点S1とS0の横
方向の位置は、点Siに対して異なり、その結果測定反射
強度も異なる。第３図の鋸歯状波形の点線は、基板表面
12がＺ軸上の点Z1にある場合の反射強度R1とR0対の距離
を示す。
の距離に依存する。第３図の鋸歯状実線は検出器が基板
表面12から距離ｈの位置にある場合のビームB1とB0の検
知反射強度R1とR0を示す。第１図に示すように、検出器
14から基板表面12までの距離がｈ−Z1の場合には、ビー
ムB1とB0は角度θで表面を照射するため、点S1とS0の横
方向の位置は、点Siに対して異なり、その結果測定反射
強度も異なる。第３図の鋸歯状波形の点線は、基板表面
12がＺ軸上の点Z1にある場合の反射強度R1とR0対の距離
を示す。
第３図における波形の点線と実線との比較からわかる
ように、反射強度R1とR0は基板表面12のＺ軸方向位置に
依存する。本発明によれば、基板表面12の実際のＺ軸方
向位置はビームとB1とB0に起因する反射強度R1とR0の知
見からそれぞれ計算できる。点SiはS1とS2の間にあり、
各反射強度R1とR0が線形グラジェントを有すると仮定す
ると、S0とS1の間の領域にある各反射強度R1とR0は数学
的に下記のように表わすことができる。即ち、 R1＝Re（−Kz＋ａ） （１） R0＝Re（Kz＋ａ） （２） ここでReは、表面12の反射率及びａは定数である。
（２）式を（１）式で割ると次の関係式を得る。
ように、反射強度R1とR0は基板表面12のＺ軸方向位置に
依存する。本発明によれば、基板表面12の実際のＺ軸方
向位置はビームとB1とB0に起因する反射強度R1とR0の知
見からそれぞれ計算できる。点SiはS1とS2の間にあり、
各反射強度R1とR0が線形グラジェントを有すると仮定す
ると、S0とS1の間の領域にある各反射強度R1とR0は数学
的に下記のように表わすことができる。即ち、 R1＝Re（−Kz＋ａ） （１） R0＝Re（Kz＋ａ） （２） ここでReは、表面12の反射率及びａは定数である。
（２）式を（１）式で割ると次の関係式を得る。
さらに移項して式K/aにＣを代入すると、Ｚ軸位置は次
式で表わされる。
式で表わされる。
ここでZ0は原点のＺ位置（ゼロと仮定）である。
（４）式で与えられるＺ軸位置は表面12の反射率に依
存しない。それは各ビームB1とB0がその表面に投射する
角度は同一であるからである。（４）式は線形グラジェ
ントを有する各ビームB1とB0について示しているが、同
じ原理を用いて、非線形グラジェントのＺ軸位置と反射
強度R1とR0の適切な関係式を求めることができる。
存しない。それは各ビームB1とB0がその表面に投射する
角度は同一であるからである。（４）式は線形グラジェ
ントを有する各ビームB1とB0について示しているが、同
じ原理を用いて、非線形グラジェントのＺ軸位置と反射
強度R1とR0の適切な関係式を求めることができる。
第４図は本発明によるシステム16の斜視図で、上記の
原理を用いて、第１図の基板10の３次元画像を得ること
ができる。１つの実施例として、基板10は配線基板であ
って、その上に１個以上の実装部品17を載置する。３次
元画像形成システム16は一対の定置光源18と20を有す
る。各光源はそれぞれビーム22と24を発し、それらは同
一プロフィール（グラジェント）を有する。１つの実施
例として、各光源18と20は光ファイバ イルミネータを
有し、その光をサークルからラインへの変換器（図示せ
ず）に送り単一光ビームを線形状の複数のビームに変換
する。光ファイバ イルミネータの代わりに、レーザ
（図示せず）とそのビームをスパニングして光線を形成
する機構（図示せず）を使用することができる。ビーム
22と24は円柱レンズ エレメント28に送られ、これに入
射するビームを一対の光線30と32の各々に変換する。光
線30と32は空間で互いに重ならない。それは光源18と20
自身が互いに偏っているためである。この光線30と32各
々は基板10の垂直線に対し傾いた同一角度（θ）で基板
に投射され、横方向に間隔をおいて配列の一対のストリ
ップ34と36の各々を照射する。これらのストリップは第
１の軸37に平行して表面12に沿っているものである。現
時点で好ましい実施例として、ストリップ34と36の間隔
は１ないし2mm程度であって説明のため誇張して示され
ている。光線30と32の間隔は表面12からの円柱レンズ28
の高さと光源18と20との間隔に依存する。
原理を用いて、第１図の基板10の３次元画像を得ること
ができる。１つの実施例として、基板10は配線基板であ
って、その上に１個以上の実装部品17を載置する。３次
元画像形成システム16は一対の定置光源18と20を有す
る。各光源はそれぞれビーム22と24を発し、それらは同
一プロフィール（グラジェント）を有する。１つの実施
例として、各光源18と20は光ファイバ イルミネータを
有し、その光をサークルからラインへの変換器（図示せ
ず）に送り単一光ビームを線形状の複数のビームに変換
する。光ファイバ イルミネータの代わりに、レーザ
（図示せず）とそのビームをスパニングして光線を形成
する機構（図示せず）を使用することができる。ビーム
22と24は円柱レンズ エレメント28に送られ、これに入
射するビームを一対の光線30と32の各々に変換する。光
線30と32は空間で互いに重ならない。それは光源18と20
自身が互いに偏っているためである。この光線30と32各
々は基板10の垂直線に対し傾いた同一角度（θ）で基板
に投射され、横方向に間隔をおいて配列の一対のストリ
ップ34と36の各々を照射する。これらのストリップは第
１の軸37に平行して表面12に沿っているものである。現
時点で好ましい実施例として、ストリップ34と36の間隔
は１ないし2mm程度であって説明のため誇張して示され
ている。光線30と32の間隔は表面12からの円柱レンズ28
の高さと光源18と20との間隔に依存する。
ライン走査カメラとしての画像収集装置38は基板10上
に次のように配置される。即ち、カメラはその光軸39が
表面12に垂直方向に下方に向き、ストリップ34と36の間
にあって表面を横断する区域40のストリップ上に対置す
る。画像収集装置（ライン走査カメラ）38は良く知られ
た設計のもので、複数の光感知エレメント（電荷結合素
子）42を有し、代表例として全部で4,096あり、これは
軸37に平行な線形アレイに配置されている。光検知エレ
メント42は、複数の相互に隣接する注目する小区分44、
の各個から反射する光強度を検出するのに用いられる。
この区分は典型例として50×50ないし75×75ミクロンの
大きさで、これが集まってストリップ40を形成する。各
区分44は画像要素即ち画素として知られる小さい区分に
対応し、カメラ38により捕えられるストリップ40の画像
内にある。
に次のように配置される。即ち、カメラはその光軸39が
表面12に垂直方向に下方に向き、ストリップ34と36の間
にあって表面を横断する区域40のストリップ上に対置す
る。画像収集装置（ライン走査カメラ）38は良く知られ
た設計のもので、複数の光感知エレメント（電荷結合素
子）42を有し、代表例として全部で4,096あり、これは
軸37に平行な線形アレイに配置されている。光検知エレ
メント42は、複数の相互に隣接する注目する小区分44、
の各個から反射する光強度を検出するのに用いられる。
この区分は典型例として50×50ないし75×75ミクロンの
大きさで、これが集まってストリップ40を形成する。各
区分44は画像要素即ち画素として知られる小さい区分に
対応し、カメラ38により捕えられるストリップ40の画像
内にある。
画像処理装置は米国特許第4,811,410号に記載のもの
と同じであって、ライン走査カメラ38に結合して光検知
エレメント42の出力信号処理に用いられストリップ40中
の各区分44からの反射光強度を求める。この画像処理装
置46は少なくとも１つの入出力（I/O）装置48（即ちCRT
端末、プリンタ、またはプロッタ）に結合し、これは下
記の方法で画像処理装置により形成される基板10の３次
元画像を表示するのに用いられる。
と同じであって、ライン走査カメラ38に結合して光検知
エレメント42の出力信号処理に用いられストリップ40中
の各区分44からの反射光強度を求める。この画像処理装
置46は少なくとも１つの入出力（I/O）装置48（即ちCRT
端末、プリンタ、またはプロッタ）に結合し、これは下
記の方法で画像処理装置により形成される基板10の３次
元画像を表示するのに用いられる。
ライン走査カメラ38の出力信号を処理するのに加え
て、画像処理装置46はさらに基板10をその上に載置する
可動スライド52を制御する役割も有する。画像処理装置
46の制御のもとに、スライドは軸37と垂直な軸52に沿っ
て移動する。このようにして、各光線30と32はそれ自身
は定置されているが、表面12を行き渡ることができ、軸
37に平行な複数の隣接する区域のストリップの各個を連
続して照射することができる。即ち、軸52に沿ってスラ
イド50を置換移動させることにより、光線30と32により
それぞれ照射されるストリップ34と36は基板10の表面12
に沿って有効に置換移動される。同時にライン走査カメ
ラ38により画像形成されるストリップ40もまた基板10に
沿って好都合に置換移動される。
て、画像処理装置46はさらに基板10をその上に載置する
可動スライド52を制御する役割も有する。画像処理装置
46の制御のもとに、スライドは軸37と垂直な軸52に沿っ
て移動する。このようにして、各光線30と32はそれ自身
は定置されているが、表面12を行き渡ることができ、軸
37に平行な複数の隣接する区域のストリップの各個を連
続して照射することができる。即ち、軸52に沿ってスラ
イド50を置換移動させることにより、光線30と32により
それぞれ照射されるストリップ34と36は基板10の表面12
に沿って有効に置換移動される。同時にライン走査カメ
ラ38により画像形成されるストリップ40もまた基板10に
沿って好都合に置換移動される。
システム16を用いて基板10の表面12の３次元画像を得
るためには、光源18と20の一方を稼動し他方を停止す
る。説明のため、光源18をまず稼動する。光源18の稼動
中、スライド50を軸52に沿って置換移動させて光線30に
ついて基板10を置換移動させ、その結果光線が表面12を
有効に行き渡り表面上の第１の複数の隣接する区域のス
トリップの各個を連続的に照射する。軸52に沿って基板
10の置換移動中、画像収集装置（ライン走査カメラ）38
により写される区域40のストリップは表面12に渡り好都
合に置換移動される。この方法により、ライン走査カメ
ラ38は表面12上の第２の複数の隣接する区域のストリッ
プの各個の画像を連続的に捕える。カメラに写される第
２の複数のストリップの連続する各個は第１の光線30に
照射される第１の複数のストリップの連続する各個に隣
接する。ライン走査カメラ38により捕えられた連続する
各ストリップの画像は画像処理装置46に送られる。次
に、そこで光線30による隣接するストリップの連続する
照射に起因する各連続ストリップにおける区分44から反
射する光の反射強度を求める。各ストリップの注目する
区分44（即ち部品17の一部もしくは全部のある）の反射
強度のみを確保する。
るためには、光源18と20の一方を稼動し他方を停止す
る。説明のため、光源18をまず稼動する。光源18の稼動
中、スライド50を軸52に沿って置換移動させて光線30に
ついて基板10を置換移動させ、その結果光線が表面12を
有効に行き渡り表面上の第１の複数の隣接する区域のス
トリップの各個を連続的に照射する。軸52に沿って基板
10の置換移動中、画像収集装置（ライン走査カメラ）38
により写される区域40のストリップは表面12に渡り好都
合に置換移動される。この方法により、ライン走査カメ
ラ38は表面12上の第２の複数の隣接する区域のストリッ
プの各個の画像を連続的に捕える。カメラに写される第
２の複数のストリップの連続する各個は第１の光線30に
照射される第１の複数のストリップの連続する各個に隣
接する。ライン走査カメラ38により捕えられた連続する
各ストリップの画像は画像処理装置46に送られる。次
に、そこで光線30による隣接するストリップの連続する
照射に起因する各連続ストリップにおける区分44から反
射する光の反射強度を求める。各ストリップの注目する
区分44（即ち部品17の一部もしくは全部のある）の反射
強度のみを確保する。
基板表面12を光線30が行き渡った後、次に光源18を一
時停止し、光源20を稼動する。スライド50はまた元の位
置（原点）に戻され、配線基板10を光線32が行き渡る。
このスライド50を反対方向に配線基板を走行するよりも
元の位置に戻す理由は走行の再現性を良くするためであ
る。スライド50を再び軸52に沿って置換移動させ、表面
12上の第２の複数の区域のストリップの各個の画像をラ
イン走査カメラ38は連続して捕える。ライン走査カメラ
38により捕えられた各連続ストリップの画像は画像処理
装置46に送られる。次にそこで光線32により隣接するス
トリップの連続照射に起因する各連続ストリップの区分
44についての反射強度を求める。再び、各ストリップに
おいて注目する区分44についての反射強度のみを画像処
理装置46は確保する。
時停止し、光源20を稼動する。スライド50はまた元の位
置（原点）に戻され、配線基板10を光線32が行き渡る。
このスライド50を反対方向に配線基板を走行するよりも
元の位置に戻す理由は走行の再現性を良くするためであ
る。スライド50を再び軸52に沿って置換移動させ、表面
12上の第２の複数の区域のストリップの各個の画像をラ
イン走査カメラ38は連続して捕える。ライン走査カメラ
38により捕えられた各連続ストリップの画像は画像処理
装置46に送られる。次にそこで光線32により隣接するス
トリップの連続照射に起因する各連続ストリップの区分
44についての反射強度を求める。再び、各ストリップに
おいて注目する区分44についての反射強度のみを画像処
理装置46は確保する。
一度画像処理装置46が第１と第２の光線30と32による
注目する各区分の反射強度をそれぞれ求めると、各区分
において存在する場合の付属品（例えば、部品17もしく
はその一部）の高さ（または深さ）を上述のように算定
できる。各光線30と32が線形強度グラジェントを有する
と仮定すると、高さは（４）式から求めることができ
る。もしグラジェントが線形でない場合、異なる関係式
を設定しなければならない。
注目する各区分の反射強度をそれぞれ求めると、各区分
において存在する場合の付属品（例えば、部品17もしく
はその一部）の高さ（または深さ）を上述のように算定
できる。各光線30と32が線形強度グラジェントを有する
と仮定すると、高さは（４）式から求めることができ
る。もしグラジェントが線形でない場合、異なる関係式
を設定しなければならない。
本発明の３次元画像形成方法の明確な利点はそのスピ
ードにある。ライン走査カメラ38が4,096の光検知エレ
メント42を含み、データをそこから読取りできる速さを
10MHzとすると、表面12上の表面区域の各連続ストリッ
プは約0.409ミリセコンドで画像が写される。カメラに
より写される区域40のストリップの幅を75ミクロンと仮
定すると、長さ約30cmの基板12に対しては、各光線30と
32についての反射強度を得るのに約1.6384秒が必要であ
る。理論的にはより速いカメラ38を使用するとより速く
画像を収集できることは可能である。さらに本方法は先
に引用した米国特許第4,811,410号に記載のと同じ装置
を用い実施できる。
ードにある。ライン走査カメラ38が4,096の光検知エレ
メント42を含み、データをそこから読取りできる速さを
10MHzとすると、表面12上の表面区域の各連続ストリッ
プは約0.409ミリセコンドで画像が写される。カメラに
より写される区域40のストリップの幅を75ミクロンと仮
定すると、長さ約30cmの基板12に対しては、各光線30と
32についての反射強度を得るのに約1.6384秒が必要であ
る。理論的にはより速いカメラ38を使用するとより速く
画像を収集できることは可能である。さらに本方法は先
に引用した米国特許第4,811,410号に記載のと同じ装置
を用い実施できる。
以上は一対の光線30と32の各１つにより複数の区域34
と36のストリップの各個を連続して照射することによ
り、基板表面12の３次元画像を得る方法を開示した。連
続的に照射された各ストリップにおける各付属品の高さ
（または深さ）は各光線30と32についての反射強度間の
所定の関係により求められる。
と36のストリップの各個を連続して照射することによ
り、基板表面12の３次元画像を得る方法を開示した。連
続的に照射された各ストリップにおける各付属品の高さ
（または深さ）は各光線30と32についての反射強度間の
所定の関係により求められる。
本発明の３次元画像形成方法は、光線30により基板表
面12上の連続する区域のストリップを照射し、次に連続
し照射された各ストリップから間隔を置き、その対向側
にあるストリップの連続する対の各個から反射する光を
検知することにより実施できる。このためには、第１図
に示したカメラ38と同一のカメラの一対の各個を配線基
板10の表面12に向け、単一光線により照射されたストリ
ップの対向する側の一対のストリップの各１つから反射
する光を検出する２台のカメラは、単一光線と同様に、
配線基板10が軸52に沿って置換移動される間定置のまま
である。単一光源の対向する側にある２台のカメラを用
いる利点は、カメラ38により写される単一ストリップの
対向する側の一対のストリップの各個を別々に照射する
場合に付随する記録上の問題がないことである。なぜな
らば、２度でなく１度だけで両カメラで配線基板を走行
しさえすれば良いからである。しかしながら、この方法
の実施ははるかにコスト高となる。その理由は光源18と
20の各個より各カメラとその付随するエレクトロニクス
は高価なのが通例であるからである。
面12上の連続する区域のストリップを照射し、次に連続
し照射された各ストリップから間隔を置き、その対向側
にあるストリップの連続する対の各個から反射する光を
検知することにより実施できる。このためには、第１図
に示したカメラ38と同一のカメラの一対の各個を配線基
板10の表面12に向け、単一光線により照射されたストリ
ップの対向する側の一対のストリップの各１つから反射
する光を検出する２台のカメラは、単一光線と同様に、
配線基板10が軸52に沿って置換移動される間定置のまま
である。単一光源の対向する側にある２台のカメラを用
いる利点は、カメラ38により写される単一ストリップの
対向する側の一対のストリップの各個を別々に照射する
場合に付随する記録上の問題がないことである。なぜな
らば、２度でなく１度だけで両カメラで配線基板を走行
しさえすれば良いからである。しかしながら、この方法
の実施ははるかにコスト高となる。その理由は光源18と
20の各個より各カメラとその付随するエレクトロニクス
は高価なのが通例であるからである。
本発明の３次元画像形成方法は２つの光線40を用いて
配線基板10の表面を写すことについて述べたが、他の電
磁放射を用いて表面画像を得ることも実施できる。例え
ば本方法は別個のレーダービームを用いて地球表面の地
形図を作成するのに適用できる。
配線基板10の表面を写すことについて述べたが、他の電
磁放射を用いて表面画像を得ることも実施できる。例え
ば本方法は別個のレーダービームを用いて地球表面の地
形図を作成するのに適用できる。
以上の実施例は本発明の説明のためのみのものであ
り、この技術分野の当業者であれば各種変更考案が可能
であるが、それらは本発明の精神と範囲に含まれるもの
である。
り、この技術分野の当業者であれば各種変更考案が可能
であるが、それらは本発明の精神と範囲に含まれるもの
である。
尚、特許請求の範囲に記載した参照番号は発明の容易
なる理解のためで、その範囲を制限するよう解釈される
べきではない。
なる理解のためで、その範囲を制限するよう解釈される
べきではない。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明の方法と装置によりライ
ン走査カメラを用いて非常に容易にかつ高速に、例えば
配線基板の３次元画像を形成することができ配線基板を
検査できる。
ン走査カメラを用いて非常に容易にかつ高速に、例えば
配線基板の３次元画像を形成することができ配線基板を
検査できる。
第１図は、一対の光ビームの各個により照射する基板の
側面図、 第２図は、第１図に示す２つのビームの各強度プロフィ
ールのプロットを示す図、 第３図は、、第１図に示す基板上の点から反射する光の
強度を２つのビームの各入射点からの距離の関数として
のプロットを示す図、及び 第４図は、、第１図の基板の本発明による３次元画像形
成方法のシステム ブロック略図である。 10……基板 12……表面 14……光検知装置 16……システム 17……部品 18……光源 20……光源 22……ビーム 24……ビーム 28……円柱レンズ 30……光線 32……光線 34……ストリップ 36……ストリップ 37……軸 38……ライン走査カメラ（画像収集装置） 39……軸 40……ストリップ 42……光検知エレメント 44……区分 46……画像処理装置 48……I/O装置 50……スライド 52……軸
側面図、 第２図は、第１図に示す２つのビームの各強度プロフィ
ールのプロットを示す図、 第３図は、、第１図に示す基板上の点から反射する光の
強度を２つのビームの各入射点からの距離の関数として
のプロットを示す図、及び 第４図は、、第１図の基板の本発明による３次元画像形
成方法のシステム ブロック略図である。 10……基板 12……表面 14……光検知装置 16……システム 17……部品 18……光源 20……光源 22……ビーム 24……ビーム 28……円柱レンズ 30……光線 32……光線 34……ストリップ 36……ストリップ 37……軸 38……ライン走査カメラ（画像収集装置） 39……軸 40……ストリップ 42……光検知エレメント 44……区分 46……画像処理装置 48……I/O装置 50……スライド 52……軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 13/04
Claims (6)
- 【請求項１】基板の３次元画像を形成する方法におい
て、 （Ａ）第１と第２の光線（22、24）で、前記基板表面を
横断する第１と第２のストリップ（34、36）の１つをそ
れぞれ個別に照射するステップと、前記各光線（22、2
4）は、既知の強度プロフィールを有し、それぞれ第１
と第２の経路に沿って、前記基板に対し同一角度で傾斜
して基板に向けられ、 （Ｂ）前記ステップにより照射された第１と第２のスト
リップ（34、36）からの反射光の強度を、複数の第３の
ストリップ（40）の位置でそれぞれ検知するステップ
と、 （Ｃ）前記複数の反射光の強度間の所定の関係により、
第３のストリップの位置における各付属品の３次元画像
を再構成するステップと、 からなることを特徴とする３次元画像形成方法。 - 【請求項２】前記第３のストリップ（40）は、第１と第
２の複数のストリップ（34、36）の間にあることを特徴
とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】前記（Ｂ）ステップは、ライン走査カメラ
（38）を基板上に向けることを特徴とする請求項２記載
の方法。 - 【請求項４】基板の３次元画像を形成する装置におい
て、 第１の経路に沿って、所定の角度で前記基板（10）に第
１の光線を送り、基板表面を横断する第１ストリップを
照射する第１の照射手段（18）と、 第２の経路に沿って、第１の経路と同じ角度であるが、
第１の経路からは一定の距離をおいて、基板に第２の光
線を送り、基板表面上の第２ストリップを照射する第２
の照射手段（20）と、 前記基板表面上に向けられ、第１と第２の光線の各個に
より照射される第１と第２ストリップの間の第３ストリ
ップから反射する光の強度を検出する画像収集装置（3
8）と、 前記画像収集装置と結合し、その出力信号を処理し、第
１と第２の光線により照射されるときの基板から反射す
る光の強度間の所定の関係から、前記画像収集装置によ
り写されるストリップにおける付属品の３次元画像を算
定する画像処理手段（46）と、 前記画像処理手段に基板全体の３次元画像を構成させる
ための、前記基板ならびに画像収集装置および第１と第
２の照射手段との組み合わせの間の相対運動伝達手段
（50）と、 からなることを特徴とする３次元画像形成装置。 - 【請求項５】前記画像収集装置は、ライン走査カメラで
ある ことを特徴とする請求項４記載の装置。 - 【請求項６】前記第１と第２の照射手段（18、20）は、 個別に光ビームを生成する手段（18、20）と、 前記光ビームを光線に集束する円柱集束エレメント（2
8）と、 を有することを特徴とする請求項４記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US440948 | 1989-11-24 | ||
| US07/440,948 US5101442A (en) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | Three-dimensional imaging technique using sharp gradient of illumination |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03180709A JPH03180709A (ja) | 1991-08-06 |
| JPH0831137B2 true JPH0831137B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=23750859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2313038A Expired - Lifetime JPH0831137B2 (ja) | 1989-11-24 | 1990-11-20 | ３次元画像形成方法とその装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5101442A (ja) |
| JP (1) | JPH0831137B2 (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5477268A (en) * | 1991-08-08 | 1995-12-19 | Mazda Motor Corporation | Method of and apparatus for finishing a surface of workpiece |
| US5299268A (en) * | 1991-11-27 | 1994-03-29 | At&T Bell Laboratories | Method for detecting the locations of light-reflective metallization on a substrate |
| US5715383A (en) * | 1992-09-28 | 1998-02-03 | Eastman Kodak Company | Compound depth image display system |
| US5543964A (en) * | 1993-12-28 | 1996-08-06 | Eastman Kodak Company | Depth image apparatus and method with angularly changing display information |
| US5724071A (en) * | 1995-01-25 | 1998-03-03 | Eastman Kodak Company | Depth image display on a CRT |
| US6049384A (en) * | 1996-02-27 | 2000-04-11 | Cyberoptics Corporation | Method and apparatus for three dimensional imaging using multi-phased structured light |
| US6115491A (en) * | 1996-02-27 | 2000-09-05 | Cyberoptics Corporation | Apparatus and method for estimating background tilt and offset |
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| SE509005C2 (sv) * | 1997-02-24 | 1998-11-23 | Dentronic Ab | Förfarande och arrangemang för beröringsfri inmätning av den tre-dimensionella formen hos detala objekt |
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| US9113043B1 (en) * | 2011-10-24 | 2015-08-18 | Disney Enterprises, Inc. | Multi-perspective stereoscopy from light fields |
| FR3112295B1 (fr) * | 2020-07-10 | 2022-07-29 | Pellenc Selective Tech | Dispositif d'inspection d'objets en flux défilant et machine comprenant un tel dispositif |
Family Cites Families (9)
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|---|---|---|---|---|
| US4113389A (en) * | 1976-04-19 | 1978-09-12 | Morton Kaye | Optical measurement system |
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Non-Patent Citations (1)
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| ＡＴ＆ＴＴＥＣＨＮＩＣＡＬＪＯＵＲＮＡＬ，ＪＵＬＹ／ＡＵＧＵＳＴ，１９９２，Ｐ．３０−３６ |
Also Published As
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|---|---|
| US5101442A (en) | 1992-03-31 |
| JPH03180709A (ja) | 1991-08-06 |
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