JPS63229349A - Pattern inspection apparatus - Google Patents
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- JPS63229349A JPS63229349A JP62061087A JP6108787A JPS63229349A JP S63229349 A JPS63229349 A JP S63229349A JP 62061087 A JP62061087 A JP 62061087A JP 6108787 A JP6108787 A JP 6108787A JP S63229349 A JPS63229349 A JP S63229349A
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
- G01N21/95607—Inspecting patterns on the surface of objects using a comparative method
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔イ既 要〕
本発明は、線状の光ビームを用いて被検査対象のパター
ン形状を検査するパターン検査装置において、上記被検
査対象上からの反射光を左右両側から検知するための２
つの２次元センサとして、光シャッタ機能を有する２次
元ＣＣＤセンサを用い、その光シャッタで２つの２次元
ＣＣＤセンサの光蓄積時間を制御すると共に、これらの
２次元ＣＣＤセンサから得られる光切断画像を交互に切
換えて取出すようにしたことにより、検査の高速化およ
び画像分解能の向上を同時に実現したものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [A Summary] The present invention provides a pattern inspection apparatus that inspects the pattern shape of an object to be inspected using a linear light beam, in which light reflected from above the object to be inspected is reflected on both the left and right sides. 2 to detect from
A two-dimensional CCD sensor with an optical shutter function is used as the two two-dimensional sensors, and the optical shutter controls the light accumulation time of the two two-dimensional CCD sensors, and the light-cut images obtained from these two-dimensional CCD sensors are By alternately switching and taking out the samples, it is possible to simultaneously speed up inspection and improve image resolution.
本発明は、例えばプリント板上に実装されたチプ部品の
位置ずれや欠品等を、光切断法を利用して自動的に検査
するパターン検査装置に関する。The present invention relates to a pattern inspection device that automatically inspects, for example, misalignment or missing parts of chip components mounted on a printed circuit board using an optical cutting method.
従来のパターン検査は、ＴＶカメラを用いて、拡散照明
により物体の形状を検知しようとするものであった。と
ころがこの方法では、物体が黒色である場合、その形状
をコントラスト良く検知することができなかった。Conventional pattern inspection attempts to detect the shape of an object using diffused illumination using a TV camera. However, with this method, it was not possible to detect the shape of a black object with good contrast.
そこで最近では、いわゆる光切断法を利用したパターン
検査装置（第４図）が提案されている。Therefore, recently, a pattern inspection apparatus (FIG. 4) using a so-called optical cutting method has been proposed.
これによれば、半導体レーザ１の光をシリンドリカルレ
ンズ２．３を用いて線状にし、この線状の光ビームＬを
、一定速度で移動するプリント板戸上に垂直に照射する
。その反射光を左右両側からレンズ４．５を介して２つ
の２次元ＣＣＤセンサ６．７で同時に観測する。そして
、第５図に示すように、２次元ＣＣＤセンサ６．７から
得られたそれぞれの光切断画像ＭＩ、Ｍｚを合成して高
さ検知することにより１つの高さ画像Ｍ３を求め、これ
を順次取入れることによりプリント板戸上の部品（チッ
プ部品）Ｑの３次元画像Ｍ４を得る。According to this, the light from the semiconductor laser 1 is made linear using the cylindrical lens 2.3, and this linear light beam L is vertically irradiated onto a printed board door that moves at a constant speed. The reflected light is simultaneously observed by two two-dimensional CCD sensors 6.7 via lenses 4.5 from both the left and right sides. Then, as shown in FIG. 5, one height image M3 is obtained by combining the respective light cut images MI and Mz obtained from the two-dimensional CCD sensor 6.7 and detecting the height. By sequentially taking in the images, a three-dimensional image M4 of the component (chip component) Q on the printed board door is obtained.
この３次元画像Ｍ４を見ることにより、部品Ｑの位置ず
れや欠品等を知ることができる。By looking at this three-dimensional image M4, it is possible to know whether the component Q is out of position or out of stock.
なお、上記の装置では、輝度の高い半導体レーザ１を用
いたことにより、黒色の物品であっても十分な反射光が
得られる。また、左右両側から光切断画像を検知するよ
うにしたことにより、いずれか一方に物体の陰による検
知不能部が生じても、これを他方で補うことができるの
で、正確な部品形状が得られる。In addition, in the above-mentioned apparatus, by using the semiconductor laser 1 with high brightness, sufficient reflected light can be obtained even for a black article. In addition, by detecting the light cut image from both the left and right sides, even if there is an undetectable part due to the shadow of an object on either side, this can be compensated for by the other side, making it possible to obtain an accurate part shape. .
上記従来のパターン検査装置では、検査速度が遅いとい
う問題点がある。すなわち、第６図（ａｌに示すように
、２次元ＣＣＤセンサ６．７における１フレーム当りの
光蓄積時間（以下、１フレーム時間と称す）は１７３０
秒なので、その蓄積されたものを出力するタイミングも
１７３０秒毎となり、それらの合成に要する時間も１フ
レーム当り１７３０秒以下となることはない。The conventional pattern inspection apparatus described above has a problem in that the inspection speed is slow. That is, as shown in FIG. 6 (al), the light accumulation time per frame (hereinafter referred to as 1 frame time) in the two-dimensional CCD sensor 6.7 is 1730
Since the time is seconds, the timing at which the accumulated data is output is also every 1730 seconds, and the time required to synthesize them will never be less than 1730 seconds per frame.
一方、第６図（ｂｌに示すように、左右の２次元ＣＣＤ
センサ６．７の周期を半ピツチずらして１７６０秒毎に
交互に出力するようにしたものも提案されている。しか
しこの方法では、検査速度は２倍になるが、画像が互い
に重複して、いわゆる「かぶり」が生じてしまい、分解
能の向上が見込めないという問題点があった。On the other hand, as shown in Fig. 6 (bl), the left and right two-dimensional CCD
It has also been proposed that the cycle of the sensors 6 and 7 is shifted by half a pitch so that the outputs are output alternately every 1760 seconds. However, although this method doubles the inspection speed, there is a problem in that the images overlap each other, resulting in so-called "fogging" and no improvement in resolution can be expected.
本発明は、上記問題点に鑑み、検査速度が速く、かつ高
分解能の得られるパターン検査装置を提供することを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to provide a pattern inspection apparatus that can achieve high inspection speed and high resolution.
本発明のパターン検査装置は、左右の２次元センサとし
て光シャッタ機能を有する２次元ＣＣＤセンサを用いる
と共に、光シャック制御手段および画像切換手段を備え
たものである。The pattern inspection apparatus of the present invention uses two-dimensional CCD sensors having an optical shutter function as left and right two-dimensional sensors, and is equipped with an optical shack control means and an image switching means.
上記光シャッタ制御手段は、左右の２次元ＣＣＤセンサ
におけるそれぞれの光シャッタを、互いにオン状態が重
複しないように交互にオン、オフさせると共に、それぞ
れのオンする時間を２次元ＣＣＤセンサの１フレーム時
間の半分以下となるようにする手段である。The light shutter control means turns on and off the respective light shutters in the left and right two-dimensional CCD sensors alternately so that the on states do not overlap with each other, and the time when each of the light shutters is turned on is one frame time of the two-dimensional CCD sensor. This is a means to ensure that the amount is less than half of that.
上記画像切換手段は、左右の２次元ＣＯＤセンサから得
られるそれぞれの光切断画像を、上記光シャフタの動作
と同期して、交互に切換えて取出す手段である。ここで
取出された光切断画像に基づいて、被検査対象のパター
ン形状を得る。The image switching means is a means for alternately switching and taking out respective light cut images obtained from the left and right two-dimensional COD sensors in synchronization with the operation of the light shuffler. The pattern shape of the object to be inspected is obtained based on the optically sectioned image taken out here.
光シャッタ制御手段による上記光シャッタの制御により
、各２次元ＣＣＤセンサにおける１フレーム当りの光蓄
積時間は従来の半分以下となり、しかも互いにオン状態
が重複しないので画像の「かぶり」もなくなる。よって
、被検査対象上を線状の光ビームで走査する際の走査速
度を従来の例えば２倍にし、上記光蓄積時間を従来の半
分く例えば１ノロ０秒）にすれば、画像切換手段からは
、高分解能の光切断画像が従来の２倍の速度で取出され
ることになる。すなわち、検査の高速化および画像分解
能の向上が同時に実現される。By controlling the optical shutters by the optical shutter control means, the light accumulation time per frame in each two-dimensional CCD sensor is less than half that of the conventional one, and since the on states do not overlap with each other, "fogging" of images is also eliminated. Therefore, if the scanning speed when scanning the object to be inspected with a linear light beam is doubled, for example, compared to the conventional one, and the light accumulation time is reduced to half the conventional one (for example, 1 no. 0 seconds), the image switching means can be This means that high-resolution photosection images can be taken at twice the speed of conventional methods. That is, speeding up of inspection and improvement of image resolution can be realized at the same time.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は、本発明の一実施例に係る制御系を示すブロッ
ク図である。なお、光照射および光検知のための光学系
は第４図に示したものと同様な構成であり、ただ、通常
の２次元ＣＣＤセンサ６．７の代りに、光シャッタ機能
を持つ２次元ＣＣＤセンサ１１．１２を用いている。こ
の光シャッタのオン、オフは、２次元ＣＣＤセンサ１１
．１２に組込まれたシャッタ端子（不図示）をオン、オ
フすることによって行われる。FIG. 1 is a block diagram showing a control system according to an embodiment of the present invention. The optical system for light irradiation and light detection has a configuration similar to that shown in Fig. 4, but instead of the usual two-dimensional CCD sensor 6.7, a two-dimensional CCD with a light shutter function is used. Sensors 11.12 are used. The on/off of this optical shutter is controlled by a two-dimensional CCD sensor 11.
．． This is done by turning on and off a shutter terminal (not shown) incorporated in 12.
第１図において、光シャッタ制御部１３．１４は、２次
元ＣＣＤセンサ１１．１２のそれぞれの光シソヤタを交
互にオン、オフさせる手段であって、第２図に示すよう
に互いにオン状態が重複しないようにすると共に、それ
ぞれのオンする時間ヲ１／６０秒（１フレーム時間の半
分）となるようにしたものである。また、画像切換部１
５は、２次元ＣＣＤセンサ１１．１２から得られるそれ
ぞれの光切断画像（第５図に示したようなＭ＋ 、Ｍｚ
）を、上記光シャッタ動作と同期して１７６０秒毎に
交互に切換えて取出す手段である。光シャッタ制御部１
３．１４および画像切換部１５による上記制御は、コン
トローラ１６からの指示によって行われる。In FIG. 1, the optical shutter control unit 13.14 is a means for alternately turning on and off the respective optical shutters of the two-dimensional CCD sensor 11.12, and as shown in FIG. 2, the on state overlaps with each other. In addition, the turn-on time of each is set to 1/60 second (half of one frame time). In addition, the image switching section 1
5 are the respective light section images obtained from the two-dimensional CCD sensors 11 and 12 (M+, Mz as shown in FIG.
) is alternately switched and taken out every 1760 seconds in synchronization with the optical shutter operation. Optical shutter control section 1
3.14 and the above-mentioned control by the image switching section 15 are performed according to instructions from the controller 16.
画像切換部１５で取出された光切断画像は順次高さ検知
部１７に送られる。ここでは、送られてきたそれぞれの
画像に対して高さ検知を行って高さ画像（第５図に示し
たようなＭ３）を求め、これらから３次元画像（第５図
に示したようなＭ、）を得る。この３次元画像と基準の
画像とを画像判別部１８で比較することにより、部品の
位置ずれや欠品等を知ることができる。The light-cut images taken out by the image switching section 15 are sequentially sent to the height detection section 17. Here, height detection is performed on each image sent to obtain a height image (M3 as shown in Figure 5), and from these, a three-dimensional image (M3 as shown in Figure 5) is obtained. M,) is obtained. By comparing this three-dimensional image and the reference image in the image discriminating section 18, it is possible to know whether a component is misaligned or missing.
本実施例では、第２図に示した光シャッタのオン、オフ
制御により、各２次元ＣＣＤセンサ１１．１２における
１フレーム当りの光蓄積時間を１７６０秒（従来の半分
）とすることができ、しかも、互いにオン状態が重複し
ないので、第６図（ｂ）で示したような左右の画像の「
かぶり」や画像の流れが生じることはない。さらに左右
の２次元ＣＣＤセンサ１１．１２によって第３図に示す
ように順次検知して得られた画像は、１７６０秒毎に交
互に取出されてそれぞれ独立に高さ検知される。そのた
めプリント板Ｐを従来の２倍の速度で移動させれば、従
来の１フレーム時間（１／ ３・０秒）で従来の２倍の
画像領域を検査できることになる。すなわち、検査速度
が２倍になる。これらのことから、本実施例によれば、
検査の高速化および画像分解能の向上が同時に実現でき
る。In this embodiment, the light accumulation time per frame in each two-dimensional CCD sensor 11, 12 can be reduced to 1760 seconds (half of the conventional one) by controlling the on/off of the optical shutter shown in FIG. Moreover, since the on states do not overlap with each other, the left and right images shown in FIG.
No "fogging" or image flow occurs. Furthermore, images obtained by sequential detection as shown in FIG. 3 by the left and right two-dimensional CCD sensors 11 and 12 are taken out alternately every 1760 seconds and the heights are detected independently. Therefore, if the printed board P is moved at twice the speed of the conventional method, an image area twice as large as the conventional method can be inspected in one frame time (1/3.0 second). In other words, the inspection speed is doubled. For these reasons, according to this example,
Speeding up inspection and improving image resolution can be achieved at the same time.
なお、上記の実施例では２つの２次元ＣＣＤセンサ１１
．１２を用いたが、更に多くの２次元ＣＣＤセンサを用
いることもできる。その場合、その数に合わせてシャッ
タのオン時間を短くし、かつプリント板Ｐの移動速度を
更に速（することにより、検査速度を一層速めることが
可能になる。Note that in the above embodiment, two two-dimensional CCD sensors 11
．． Although 12 two-dimensional CCD sensors were used, more two-dimensional CCD sensors may be used. In that case, the inspection speed can be further increased by shortening the on-time of the shutter and further increasing the moving speed of the printed board P.
また本発明では、光学系は第４図に示したものに限定さ
れることはなく、被検査対象上に線状の光ビームを垂直
に照射し、その反射光を左右両側から２次元ＣＣＤセン
サで光切断画像として検知し得るものであれば、どのよ
うな構成であってもよい。同様に、被検査対象も部品の
実装されたプリント仮に限定されることはなく、本発明
は各種パターンの検査に適用し得るものである。Furthermore, in the present invention, the optical system is not limited to the one shown in FIG. Any configuration may be used as long as it can be detected as a light section image. Similarly, the object to be inspected is not limited to a print on which components are mounted, and the present invention can be applied to inspection of various patterns.
本発明のパターン検査装置によれば、２次元ＣＣＤセン
サの光蓄積時間を光シャッタで制御し、交互に切換えて
検知するようにしたことにより、高分解能の光切断画像
を従来の２倍以上の速度で検知することができ、よって
検査の高速化および画像分解能の向上が同時に可能にな
る。According to the pattern inspection device of the present invention, the light accumulation time of the two-dimensional CCD sensor is controlled by a light shutter, and the detection is performed by switching alternately, so that high-resolution light-cut images can be produced more than twice as fast as before. Detection can be performed at high speed, thereby simultaneously increasing the speed of inspection and improving image resolution.
第１図は本発明の一実施例に係る制御系を示すブロック
図、
第２図は同実施例における２次元ＣＣＤセンサ１１．１
２の検知および出力のタイミングチャート、
第３図は上記２次元ＣＣＤセンサ１１、Ｉ２による検知
の順序を示す図、
第４図は従来のパターン検査装置の光学系を示す斜視図
、
第５図は上記従来の装置によって得られた光切断画像、
高さ画像および３次元画像の一例を示す図、
第６図（ａ）および（ｂｌは上記従来の装置における２
次元ＣＣＤセンサ６．７の検知および出力のタイミング
チャートである。
■・・・半導体レーザ、
２．３・・・シリンドリカルレンズ、
１１．１２・−−２次元ＣＣＤ−１＝ン１（光シャッタ
機能付き）、
１３．１４・・・光シャッタ制御部、
１５・・・画像切換部、
１６・・・コントローラ。
１７・・・高さ検知部、
１８・・・画像判別部、
Ｌ・・・線状の光ビーム、
Ｐ・・・プリント板、
Ｑ・・・部品。FIG. 1 is a block diagram showing a control system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a two-dimensional CCD sensor 11.1 in the same embodiment.
2 is a timing chart of detection and output, FIG. 3 is a diagram showing the order of detection by the two-dimensional CCD sensor 11 and I2, FIG. 4 is a perspective view showing the optical system of a conventional pattern inspection device, and FIG. A photosection image obtained by the above conventional device,
A diagram showing an example of a height image and a three-dimensional image.
It is a timing chart of detection and output of dimensional CCD sensor 6.7. ■... Semiconductor laser, 2.3... Cylindrical lens, 11.12... Two-dimensional CCD-1=N1 (with optical shutter function), 13.14... Optical shutter control unit, 15. ...Image switching unit, 16...Controller. 17... Height detection unit, 18... Image discrimination unit, L... Linear light beam, P... Printed board, Q... Parts.
Claims (1)
しながら走査する光照射手段と、 前記光ビーム（Ｌ）の照射によって前記被検査対象上か
ら得られる反射光を２つの２次元センサで左右両側から
検知して、それぞれ２次元の光切断画像を得る光検知手
段とを備え、 前記光切断画像に基づいて前記被検査対象のパターン形
状を求めるようにしたパターン検査装置において、 前記２つの２次元センサとしてそれぞれ光シャッタ機能
を有する２つの２次元ＣＣＤセンサ（１１、１２）を用
い、 前記それぞれの光シャッタを互いにオン状態が重複しな
いように交互にオン、オフさせると共に、それぞれのオ
ンする時間を前記２次元ＣＣＤセンサ（１１、１２）の
１フレーム時間の半分以下となるようにする光シャッタ
制御手段（１３、１４）と、 前記２つの２次元ＣＣＤセンサ（１１、１２）から得ら
れるそれぞれの光切断画像を前記光シャッタの動作と同
期して交互に切換えて取出す画像切換手段（１５）とを
備え、 該画像切換手段（１５）で取出された光切断画像に基づ
いて前記パターン形状を得ることを特徴とするパターン
検査装置。 ２）前記線状の光ビーム（Ｌ）は、半導体レーザ１の光
をシリンドリカルレンズ（２、３）に透過させることに
よって作成することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のパターン検査装置。 ３）前記被検査対象はプリント板（Ｐ）であり、前記パ
ターン形状は該プリント板上に実装されたチップ部品（
Ｑ）の形状であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項または第２項記載のパターン検査装置。[Scope of Claims] 1) Light irradiation means for vertically irradiating and scanning a linear light beam (L) onto an object to be inspected; and a light detection means for detecting the reflected light from the left and right sides with two two-dimensional sensors to obtain two-dimensional light-cut images, respectively, and determining the pattern shape of the object to be inspected based on the light-cut images. In the pattern inspection apparatus, two two-dimensional CCD sensors (11, 12) each having an optical shutter function are used as the two two-dimensional sensors, and the respective optical shutters are alternately turned on so that their on states do not overlap with each other. optical shutter control means (13, 14) for turning on and off the two-dimensional CCD sensors (11, 12), and for controlling each on-time to be less than half of one frame time of the two-dimensional CCD sensors (11, 12); image switching means (15) for alternately switching and taking out respective light cut images obtained from the CCD sensors (11, 12) in synchronization with the operation of the optical shutter; A pattern inspection apparatus characterized in that the pattern shape is obtained based on a photo-cutting image obtained by using a photo-cutting image. 2) The pattern inspection apparatus according to claim 1, wherein the linear light beam (L) is created by transmitting light from the semiconductor laser 1 through a cylindrical lens (2, 3). . 3) The object to be inspected is a printed board (P), and the pattern shape is a chip component (P) mounted on the printed board.
Claim 1 characterized in that it has the shape of Q).
The pattern inspection device according to item 1 or 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62061087A JPS63229349A (en) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | Pattern inspection apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62061087A JPS63229349A (en) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | Pattern inspection apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63229349A true JPS63229349A (en) | 1988-09-26 |
Family
ID=13160965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62061087A Pending JPS63229349A (en) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | Pattern inspection apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63229349A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009536315A (en) * | 2006-03-02 | 2009-10-08 | フォス アナリティカル アーベー | Apparatus and method for optical measurement of granular materials such as cereals |
| CN108093618A (en) * | 2016-11-22 | 2018-05-29 | 先进装配系统有限责任两合公司 | Inspecting mounting contents by comparing 3D height profile with reference height profile |
-
1987
- 1987-03-18 JP JP62061087A patent/JPS63229349A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN108093618A (en) * | 2016-11-22 | 2018-05-29 | 先进装配系统有限责任两合公司 | Inspecting mounting contents by comparing 3D height profile with reference height profile |
| CN108093618B (en) * | 2016-11-22 | 2021-06-04 | 先进装配系统有限责任两合公司 | Inspecting mounting contents by comparing 3D height profile with reference height profile |
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