(57)【要約】 【課題】３次元形状の測定の際生じる影領域を除去する。【解決手段】３次元形状測定装置はＸ−Ｙステージと、第１及び第２照明と、前記第１及び第２照明の一側に設置される複数個の投影レンズと、前記照明と前記投影レンズの間に複数個の格子が形成される格子板と、前記格子板を前記第１及び第２照明の照射方向と垂直な方向に移動さる投影部移送手段と、からなる投影部と、前記投影部の一側に位置して互いに一定な間隔を置いて設置される多数個のミラーと、前記多数個のミラーの下側に設置され多数個のミラーを経由した光の特性を調節して透過させる第１及び第２フィルタと、前記フィルタの間に設置され検査対象物に光を照射する第３照明からなる光経路変換器と、第３フィルタと、前記第３フィルタを経由した光を結像するために第３フィルタの上側に設置される結像レンズと、前記結像レンズを透過した映像を撮影する結像カメラと、からなる結像部を具備する。【選択図】図１
2010078619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物が固定されるステージと、
光を発生する第１及び第２照明と、前記第1及び第２照明から発生した前記光を各々通過させる第1及び第２格子と、前記第１及び第２格子からの前記光を各々受けて前記検査対象物に向かって交互に前記光を投影する第１及び第２投影レンズと、前記第１及び第２格子を同時に所定回数ｎ回（ｎは自然数）移動させる移送手段と、を有する投影部と、
前記検査対象物からの第１及び第２反射光を交互に受ける結像レンズと、前記結像レンズを透過した映像を撮影するカメラと、を有する結像部と、
を具備することを特徴とする３次元形状測定装置。
【請求項２】
前記第１及び第２格子は、格子板上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の３次元測定装置。
【請求項３】
前記移送手段は、
格子板の一側に設置される投影部ＬＭガイドと、
前記投影部ＬＭガイドが安着される投影部ＬＭレールと、
前記投影部ＬＭガイドに設置され投影部ＬＭガイドを駆動させる格子移送アクチュエーターと、を具備することを特徴とする請求項２に記載の３次元形状測定装置。
【請求項４】
前記格子移送アクチュエーターは、格子板の移送位置を感知するためのフィードバックセンサーが設置されることを特徴とする請求項３に記載の３次元形状測定装置。
【請求項５】
前記第１及び第２投影レンズから出てくる光の経路を変更する多数のミラーを含む光経路変換器をさらに含む請求項１に記載の３次元形状測定装置。
【請求項６】
前記光経路変換器の多数個のミラーは、第１乃至第４ミラーで構成されて、前記第１及び第２ミラーは水平方向に対して斜めに設置されて、第３及び第４ミラーは前記第１及び第２ミラーのそれぞれの外側に設置されて垂直方向に対して斜めに設置されることを特徴とする請求項５に記載の３次元形状測定装置。
【請求項７】
前記結像部は、前記結像レンズ及び前記カメラを垂直方向に移動させる結像部移送手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の３次元形状測定装置。
【請求項８】
前記結像部移送手段は、
前記結像レンズが設置される第１結像部支持部材と、
前記第１結像部支持部材が設置される第１結像部ＬＭガイドと、
前記第１結像部ＬＭガイドに設置される第１結像部モータと、
前記カメラが設置される第２結像部支持部材と、
前記第２結像部支持部材が設置される第２結像部ＬＭガイドと、
前記第２結像部ＬＭガイドに設置される第２結像部モータと、
前記第１及び第２結像部ＬＭガイドがそれぞれ安着される結像部ＬＭレールと、を具備して、
前記第１結像部モータは前記第１結像部ＬＭガイドを前記結像部ＬＭレールに沿って移送させて、前記第２結像部モータは前記第２結像部ＬＭガイドを結像部ＬＭレールに沿って移送させることを特徴とする請求項７に記載の３次元形状測定装置。
【請求項９】
検査対象物が固定されるステージと、
光を発生する第１及び第２照明と、前記第１及び第２照明から発生される前記光を通過させる第１及び第２格子と、前記第１及び第２格子を所定回数ｎ回（ｎは自然数）移動させる移送手段と、前記第１及び第２格子からの前記光を各々受けて前記検査対象物に向かって交互に前記光を前記所定回数ｎ回投影する第１及び第２投影レンズと、を含む投影部と、
前記検査対象物からの第１及び第２反射光を受ける結像レンズと、前記結像レンズを透過した第１及び第２映像をそれぞれ複数撮影するための結像カメラと、を有する結像部と、
前記第１及び第２映像の各々の平均値を用いて前記検査対象物について第１及び第２の２次元映像を算出し、影位置及び／又は光る領域を見つけ、前記影位置又は光る領域を補正し、前記検査対象物について３次元情報を算出する制御装置と、
を具備する３次元形状測定装置。
【請求項１０】
前記第１の２次元映像が前記影位置又は光る領域に対応する場合、前記第２照明による３次元情報が前記検査対象物の３次元情報として用いられることを特徴とする請求項９に記載の３次元形状測定装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２格子は、前記移送手段のみにより制御されることを特徴とする請求項９に記載の３次元形状測定装置。
【請求項１２】
第１照明についての第１基準位相と第２照明についての第２基準位相とを得て、
検査対象物をステージに配置し、
第１格子及び第１投影レンズを介して前記検査対象物に光を所定回数ｎ回（ｎは自然数）投影し、
第２格子及び第２投影レンズを介して前記検査対象物に光を所定回数ｎ回投影し、
カメラを通じて前記検査対象物からの第１及び第２反射映像を得て、
前記第１及び第２反射映像を使用して前記検査対象物の第１及び第２位相を測定し、
前記第１基準位相と前記第１位相との差を用いて前記検査対象物の第１の３次元情報を測定し、
前記第２基準位相と前記第２位相との差を用いて前記検査対象物の第２の３次元情報を測定し、
前記第１反射映像の平均値を用いて前記検査対象物についての第１の２次元映像を算出し、
前記第２反射映像の平均値を用いて前記検査対象物についての第２の２次元映像を算出し、
前記第１及び第２の２次元映像を用いて影位置及び／又は光る領域を検出し、
前記影位置及び／又は光る領域を補正することによって最終の３次元情報を得ること、
を含む３次元形状測定方法。
【請求項１３】
前記第１及び第２格子は、同時に制御されることを特徴とする請求項１２に記載の３次元形状測定方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２基準位相を得ることは、
前記ステージの検査領域にターゲットの位置を合わせて、
移送手段及び照明制御装置によって所定の位置、角度、及び明るさで前記第１照明のスイッチをオンにし、
発生した光を前記第１格子及び第１投影レンズを介して前記ターゲットに対して投影し、
格子移送アクチュエーターが所定回数移動する間に前記所定回数に対応する映像を得て、
バケットアルゴリズムにより前記第１照明についての前記第１基準位相を得て、
移送手段及び照明制御装置によって所定の位置、角度、及び明るさで前記第２照明のスイッチをオンし、
発生した光を前記第２格子及び第２投影レンズを介して前記ターゲットに対して投影し、
格子移送アクチュエーターが所定回数移動する間に前記所定回数に対応する映像を得て、
バケットアルゴリズムにより前記第２照明についての前記第２基準位相を得ること、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の３次元形状測定方法。
【請求項１５】
前記第２照明についての前記検査対象物の第２の３次元情報は、前記第１照明についての前記検査対象物の前記第１の３次元情報を測定する間に得られることを特徴とする請求項１２に記載の３次元形状測定方法。
【請求項１６】
前記検査対象物の前記最終の３次元情報は、前記第１の２次元映像が影位置及び／又は光る領域に対応する場合、前記第２照明についての前記検査対象物の前記第２の３次元情報として得られることを特徴とする請求項１２に記載の３次元形状測定方法。
【請求項１７】
映像が不適切である場合、前記第１及び第２反射映像を受ける結像レンズ及び／又は前記カメラの位置を調節することをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の３次元形状測定方法。
【請求項１８】
前記第１及び第２格子と前記第１及び第２投影レンズを介して前記検査対象物に光を投影する場合、前記第１及び第２格子は移送手段によって同時に移動することを特徴とする請求項１２に記載の３次元形状測方法。
【請求項１９】
前記第１の３次元情報が影位置及び／又は光る領域に対応する場合、前記影位置及び／又は光る領域は前記第１の３次元情報を切替ることよって補正されることを特徴とする請求項１２に記載の３次元形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元形状測定装置及び方法に係るもので、より詳しくは複数個の照明及びフィルタを用いて測定対象物の一側と他側を交互に走査して３次元形状の測定の際生じる影領域を除去することができる３次元形状測定装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
３次元形状測定装置を添付された図１０を用いて説明すると次のとおりである。
【０００３】
図１０に示された３次元形状測定装置は映写装置（１０）、結像装置（２０）、制御装置（３０）及び変位測定装置（４０）から構成されて、それぞれの構成を概略的に説明すると次のとおりである。
【０００４】
映写装置（１０）は格子（図示せず）が具備されて、映写装置（１０）から発生された光は格子を透過して測定物（Ｏ）の一側に投影される。測定物（Ｏ）の一側に格子縞パターンによる光が照射されるとこれを結像装置（２０）で撮影する。結像装置（２０）は測定物（Ｏ）に投影された光によって形成された映像を撮影して制御装置（３０）に伝送して、変位測定装置（４０）は結像装置（２０）から測定物（Ｏ）までの離隔距離の変位を測定して制御装置（３０）に伝送する。制御装置（３０）は変位測定装置（４０）から伝送された変位情報を用いて結像装置（２０）から測定物（Ｏ）までの変位距離を算出して、結像装置（２０）から伝送された映像を用いて高さを算出して、算出された高さ情報を用いて測定物（Ｏ）の３次元形状を測定することになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前記のような従来の３次元形状測定装置は測定物の一側にだけ光を透過して映像を得ることによって測定物の他の側面に形成される影によって測定物を正確に測定することができない短所を内包している。
【０００６】
そこで、本発明の目的は前記のような問題点を解決するためのもので、検査対象物の両側にそれぞれ格子パターンによる光を走査して測定対象物によって変形された映像を得て３次元形状を測定することによって影領域を除去することができる３次元形状測定装置及び方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は複数個のフィルタを用いて光の光学的特性を変化させてより正確な映像を得ることができる３次元形状測定装置及び方法を提供して、３次元形状測定装置に光経路変換器を適用することによって３次元形状測定装置の構成をよりコンパクトに構成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するための本発明の３次元形状測定装置は、複数個の認識マークが形成されたベース部材が安着されるＸＹステージと、光を発生する第１及び第２照明と、前記第１及び第２照明の一側に設置される複数個の投影レンズと、前記第１及び第２照明と前記複数個の投影レンズの間に設置されて複数個の格子が形成される格子板と、前記格子板を前記第１及び第２照明から発生した光の照射方向と垂直な方向に移動させるための投影部移送手段と、からなる投影部と、前記投影部の一側に位置して互いに一定な間隔を置いて設置される多数個のミラーと、前記多数個のミラーの下側にそれぞれ設置され多数個のミラーを経由した光の特性を調節して透過させる第１及び第２フィルタと、前記第１及び第２フィルタの間に設置され検査対象物に光を照射する第３照明からなる光経路変換器と、第３フィルタと、前記第３フィルタを経由した光を結像するために第３フィルタの上側に設置される結像レンズと、前記結像レンズを透過した映像を撮影するために結像レンズの上側に設置される結像カメラと、からなる結像部を具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明の３次元形状測定方法はベース部材をＸＹステージの検査領域に位置させる段階と、前記ベース部材が検査領域に位置されると格子移送及び照明制御装置によって予め設定された明るさ、位置及び角度で第１照明をオンさせる段階と、前記第１照明がオンになって第１照明から光が発生されると発生された光を投影部の第１格子及び第１投影レンズと光経路変換器の第１ミラー、第３ミラー及び第１フィルタを通じてベース部材に投影させる段階と、前記ベース部材に光が投影されると格子移送アクチュエーターを設定された数だけ移動しながら映像を得る段階と、前記映像が得られるとバケットアルゴリズムを用いて第１照明に対する基準位相を得る段階と、前記第１照明に対する基準位相を得る間第２照明をオンさせて前述した方法のように投影部の第２格子、第２投影レンズと光経路変換器の第２ミラー、第４ミラー、第２フィルタを通じて第２照明に対する基準位相を得る段階と、前記第１及び第２照明に対する基準位相が得られると検査対象物をベース部材の上の所定部位に位置させる段階と、前記検査対象物がベース部材の上に位置されると格子移送及び照明制御装置によって設定された明るさで第３照明と第４照明のうちいずれか一つをオンさせて第１認識マークと第２認識マークの位置を感知すると共に検査対象物の位置を確認して検査領域を限定して検査対象物を測定する段階と、前記検査対象物の位置が確認されると第１モータと第２モータを用いて検査対象物を移動させる段階と、前記検査対象物の移動の度に格子移送及び照明制御装置によって設定された明るさで第１照明をオンさせて発生された光を投影部の第１格子及び第１投影レンズと光経路変換器の第１ミラー、第３ミラー及び第１フィルタを通じて検査対象物に投影する段階と、前記第１照明から発生された光が検査対象物に投影されると検査対象物から反射される映像を光経路変換器の第３フィルタ及び結像部の結像カメラを通じて得る段階と、前記第１照明に対する格子イメージが得られると前記得られた映像を用いて検査対象物の位相を測定した後、基準位相との差を用いて検査対象物の３次元情報を得る段階と、前記第１照明に対する検査対象物の３次元情報が得られると第１照明から発生された光を用いて映像を得る方法のように第２照明から発生された光を第２格子、第２投影レンズ、第２ミラー、第４ミラー及び第２フィルタを経由して第２照明に対する検査対象物の３次元情報を得る段階と、前記第２照明に対する検査対象物の３次元情報が得られると第１照明によって得られた映像の各結像カメラの画素別グレー値の平均を用いて別途の照明なしに検査対象物に対する一枚の２次元映像を算出して、グレー明るさ値を用いて影位置及び明るく光る領域を把握する段階と、前記第１照明に対する影位置に該当する部分を第２照明によって得られた３次元情報に切替して、第２照明によって補正された３次元情報を用いて最終的に検査対象物の３次元情報を得る段階を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明の３次元形状測定装置は複数個の照明を選択的に用いることと共に、複数個のフィルタを用いて検査対象物の光学的特性及び幾何学的な模様が多様に変わってもこれに対応して３次元形状を測定することができる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による３次元形状測定装置の斜視図。
【図２】図１に示したＸＹステージの拡大斜視図。
【図３】図１に示した投影部の斜視図。
【図４】図１に示した光経路変換器の斜視図。
【図５】図４に示した光経路変換器の他の実施例を示した斜視図。
【図６】図１に示した結像部の斜視図。
【図７】図６に示した結像部の他の実施例を示した斜視図。
【図８】図１に示した３次元形状測定装置を制御する多数個の制御部の構成を詳しく示したブロック図。
【図９】図８に示した多数個の３次元形状測定装置の他の実施例を示したブロック図。
【図１０】従来の３次元形状測定装置の概略的な図面。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を添付された図面を用いて説明する。
【００１３】
図１は本発明の３次元形状測定装置の斜視図である。示されたように本発明の３次元形状測定装置はＸＹステージ（１００）と、投影部（２００）と、光経路変換器（３００）と、結像部（４００）と、第１及び第２制御部（５００，６００）（図８及び図９参照）から構成される。
【００１４】
まず、ＸＹステージ（１００）は図２に示されたように、その上部にベース部材（１１０）が設置されて、前記ベース部材（１１０）の上側には第１及び第２認識マーク（１１２，１１４）が形成される。そして、前記ベース部材（１１０）の中央には３次元検査をするための検査対象物（１２０）が載せられる。また、前記Ｘ−Ｙステージ（１００）はその一側及び他側にそれぞれ設置された第１及び第２モータ（１３０，１４０）によってＸＹ方向に移動可能に構成される。
【００１５】
前記投影部（２００）は図３に示されたように、光を発散する第１及び第２照明（２１０，２１２）が互いに離隔設置されて、前記第１及び第２照明（２１０，２１２）の一側には第１及び第２集光レンズ（２２０，２２２）がそれぞれ設置される。前記第１及び第２照明（２１０，２１２）は格子移送及び照明制御装置（２７０）によって選択的にオン／オフされるように制御される。また第１及び第２照明（２１０，２１２）の一側にはそれぞれ第１及び第２投影レンズ（２６０，２６２）が設置されて、第１及び第２照明（２１０，２１２）と第１及び第２投影レンズ（２６０，２６２）の間には格子板（２３４）が設置される。格子板（２３４）には複数個の格子（２３０，２３２）が形成される。即ち、複数個の格子（２３０，２３２）は第１及び第２格子（２３０，２３２）からなり、それぞれ格子板（２３４）の長さ方向の両側に一定な間隔に離隔されて形成される。第１及び第２格子（２３０，２３２）が設置される格子板（２３４）の一側には投影部移送手段が設置される。
【００１６】
前記投影部移送手段は格子板（２３４）の一側に設置される投影部ＬＭ（Linear Motion）ガイド（２４０）と、投影部ＬＭガイド（２４０）が安着される投影部ＬＭレール（２４２）と、投影部ＬＭガイド（２４０）に設置され投影部ＬＭガイド（２４０）を駆動させる格子移送アクチュエーター（２５０）から構成される。格子移送アクチュエーター（２５０）は格子移送及び照明制御装置（２７０）によって制御され駆動されて、格子移送アクチュエーター（２５０）の駆動によって投影部ＬＭガイド（２４０）は投影部ＬＭレール（２４２）に沿って所定方向（上、下方向）に移動して格子板（２３４）を移送させる。即ち、前記投影部ＬＭガイド（２４０）には格子板（２３４）が連結されているので投影部ＬＭガイド（２４０）の移動によって格子板（２３４）を所定方向に移動させることができる。
【００１７】
かつ、前記格子移送アクチュエーター（２５０）の一側には第１及び第２格子（２３０，２３２）の移送位置を認識するためのフィードバックセンサー（２５６）が設置されている。前記フィードバックセンサー（２５６）は代表的に材質の伸縮によって異なる抵抗値を有するストレーンゲージセンサーや距離間隔によって集中される電荷量の差を判別する静電容量センサーが適用される。
【００１８】
前記光経路変換器（３００）は図４に示されたように、投影部（２００）の一側に設置されて、投影部（２００）から出た光の経路を変換するためのものである。前記光経路変換器（３００）は第１及び第２投影レンズ（２６０，２６２）から出た光を反射させるための第１及び第２ミラー（３１０，３１２）が離隔設置される。前記第１及び第２ミラー（３１０，３１２）は水平方向に斜めに設置されてその傾斜角度は４５度が好ましくて、場合によって異なる傾斜角度で設置することも可能である。
【００１９】
前記第１及び第２ミラー（３１０，３１２）をそれぞれ経由した光は第３ミラー及び第４ミラー（３２０，３２２）を経て光の経路を変換して、経路が変換された光はそれぞれ第１及び第２フィルタ（３３０，３３２）を経て検査対象物（１２０）に投光される。前記第３及び第４ミラー（３２０，３２２）の下側に設置された第１及び第２フィルタ（３３０，３３２）は第１及び第２格子（２３０，２３２）を通過した光を濾過させてベース部材（１１０）に照射するか又は検査対象物（１２０）の一側と他側に交互にＮ回ずつ走査する。前記第３及び第４ミラー（３２０，３２２）は垂直方向に斜めに設置されて、傾斜角度は使用者の要求によって２０乃至８０度の範囲内で設置可能である。
【００２０】
前記第１及び第２フィルタ（３３０，３３２）は第１及び第２照明（２１０，２１２）から検査対象物（１２０）に入射される照明の光学的特性を変化させるもので、周波数フィルタ、カラーフィルタ、偏光フィルタ、光強度調節フィルタのうちいずれか一つが選択され適用される。
【００２１】
前記周波数フィルタは４００ｎｍ以下の波長を除去するための紫外線除去フィルタ、７００ｎｍ以上の波長を除去するための赤外線除去フィルタを使用して、カラーフィルタは可視光線領域の特定周波数帯域を通過させるために赤色、緑色及び青色フィルタを使用する。例えば、ＰＣＢボードの検査の際、ボードの背景色に対応する赤色と緑色フィルタが主に使用される。即ち、赤色系列のＰＣＢボードには緑色フィルタが使用されて、緑色系列のＰＣＢボードには赤色フィルタが使用される。また、光強度調節フィルタの場合、光強度の範囲を１００〜５０％で調節するために使用されて、光強度調節フィルタとしては中性濃度フィルタが適用されて、偏光フィルタの場合、検査対象物（１２０）で入射光が正反射され結像部（４００）に映る効果を減殺するために線形偏光フィルタを使用する。
【００２２】
ベース部材（１１０）や検査対象物（１２０）に走査された光は検査対象物（１２０）によって変形された格子パターンによる映像を形成して、この変形された格子パターンによる映像はオ−リング状の第３照明（３４０）を経る。前記第３照明（３４０）は複数個のＬＥＤ素子（３４２）がそれぞれ互いに一定な間隔離隔され設置される。そして、前記第３照明（３４０）の上部即ち、第１ミラー（３１０）と第２ミラー（３１２）の間に図５に示されたようにビームスプリッター（３６０）が設置されて、前記ビームスプリッター（３６０）の一側には第４照明（３５０）がさらに具備され設置される。
【００２３】
前記第３照明（３４０）は結像部（４００）の結像カメラ（４２０）の光軸に対して傾いて物体に入射する間接照明として、第１及び第２認識マーク（１１２，１１４）が乱反射金属表面の性向を持っている時使用すると、結像カメラ（４２０）で前記第１及び第２認識マーク（１１２，１１４）を観察する際、効果的に前記第１及び第２認識マーク（１１２，１１４）を認識できる。一方、前記第４照明（３５０）は結像カメラ（４２０）の光軸と同軸に物体に入射する直接照明として、第１及び第２認識マーク（１１２，１１４）が鏡面反射金属表面の性向を持っている時使用すると、結像カメラ（４２０）で前記第１及び第２認識マーク（１１２，１１４）を観察する際、効果的に前記第１及び第２認識マーク（１１２，１１４）を認識できる。
【００２４】
前記第３照明（３４０）から発生した光は検査対象物（１２０）に相対的に大きい入射角で入射した後、検査対象物（１２０）の表面に反射され結像部（４００）に入力される。そして、前記第４照明（３５０）から発生した光はビームスプリッター（３６０）を通じて結像部（４００）の光軸と同軸になって、この光が検査対象物（１２０）に狭い入射角で入射した後、検査対象物（１２０）の表面から反射され結像部（４００）に入力される。前記第３照明（３４０）の入射角は２乃至３５度の範囲を用いることが可能で、前記第４照明（３５０）の入射角は１０度以内の範囲を用いることが可能である。ここでは第３照明（３４０）の入射角は５乃至２０度の範囲を適用して、第４照明（３５０）の入射角は５度以内の範囲を適用した。
【００２５】
前述した前記第１及び第２認識マーク（１１２，１１４）に対して入射光を相対的によく反射する第１及び第２認識マーク（１１２，１１４）は大きくその表面処理状態に応じて高い乱反射性向を持っている種類と高い鏡面反射性向を持っている種類に分かれることができる。前記第１及び第２認識マーク（１１２，１１４）は光を吸収するよりは反射することが特徴である金属材質を使用して、これは食刻方法によって加工され表面処理された金属材質の第１及び第２認識マーク（１１２，１１４）の表面照度によって異なる光反射性向を有する。
【００２６】
表面粗さが大きい場合、入射光が金属表面で多数回反射した後、入射光の方向に関係なく多様な方向に反射光を出す性向を表すのでこれを乱反射性向の金属表面といって、表面粗さが微細な場合、入射光が金属表面で鏡面反射を起こして、入射光と表面の垂直法線、そして反射光がなす角度が同一に形成され入射光が表面で反射される性向を表すのでこれを鏡面反射性向の金属表面という。
【００２７】
前記結像部（４００）は図６に示されたように、結像カメラ（４２０）の下側に結像レンズ（４１０）が設置されて、前記結像レンズ（４１０）の下側には第３フィルタ（４０２）が設置される。前記結像部（４００）で、第３フィルタ（４０２）を通過した変形された映像は結像レンズ（４１０）を通じて結像カメラ（４２０）で得られる。前記第３フィルタ（４０２）は検査対象物（１２０）で反射され結像部（４００）に入力される光の光学的特性を変化させる役割をする。ここで、“光の光学的特性変化”は相応するフィルタを透過する光の周波数範囲を制限して通過させるか又は光の強度を調節するか、光の偏光方向を制限するか、光の偏光特性を変化させることを意味する。かつ、前記第３フィルタ（４０２）は周波数フィルタ、カラーフィルタ、偏光フィルタ、光強度調節フィルタのうちいずれか一つを使用することになる。
【００２８】
一方、前記結像部（４００）は他の実施例として図７に示されたように、結像レンズ（４１０）と結像カメラ（４２０）を互いに移動可能に設置することも可能である。前記結像レンズ（４１０）及び結像カメラ（４２０）はそれぞれ第１及び第２結像部支持部材（４１２，４２２）に設置されて、第１及び第２結像部支持部材（４１２，４２２）はそれぞれ第１及び第２結像部ＬＭガイド（４１４，４２４）に設置されて、第１及び第２結像部ＬＭガイド（４１４，４２４）のそれぞれの一側には第４及び第３モータ（４５０，４４０）が設置される。第４及び第３モータ（４５０，４４０）がそれぞれ設置される第１及び第２結像部ＬＭガイド（４１４，４２４）は結像部ＬＭレール（４３０）に設置される。従って、前記第４モータ（４５０）及び第３モータ（４４０）の動作によって所定位置に結像レンズ（４１０）及び結像カメラ（４２０）を移動させることができるので結像部（４００）のズーム機能を行うことができる。第３フィルタ（４０２）は前述のようなフィルタを使用することが好ましい。
【００２９】
次に、前記のように構成された本発明の３次元形状測定装置の動作を全般的に制御する多数個の制御部（５００，５５０，６００，６５０）の構成を添付された図８及び図９を用いて説明する。
【００３０】
図８は本発明の３次元形状測定装置で結像部（４００）に第３モータ及び第４モータ（４４０，４５０）が適用されず、光経路変換器（３００）に第４照明（３５０）が適用されない場合の多数個の制御部（５００，５５０，６００，６５０）の構成を示して、図９に示された多数個の制御部（５００，５５０，６００，６５０）は本発明の３次元形状測定装置で結像部（４００）に第３モータ及び第４モータ（４４０，４５０）が適用されて、光経路変換器（３００）に第４照明（３５０）が適用される実施例を示す。このような点を参照して多数個の制御部（５００，５５０，６００，６５０）の構成を説明すると次のとおりである。
【００３１】
図８及び図９に各々示されたように多数個の制御部（５００，５５０，６００，６５０）は大きく第１及び第２制御部（５００，６００）と第１及び第２補助制御部（５５０，６５０）から構成される。
【００３２】
前記第１補助制御部（５５０）は投影部（２００）の格子移送アクチュエーター（２５０）を駆動させて光経路変換器（３００）の第１乃至第４照明（２１０，２１２，３４０，３５０）を選択的にオン／オフさせるために投影部（２００）と光経路変換器（３００）にそれぞれ連結されて、前記第２補助制御部（６５０）はＸＹステージ（１００）の第１及び第２モータ（１３０，１４０）を駆動させるためにＸＹステージ（１００）に連結される。第２補助制御部（６５０）はまた、結像部（４００）に結像部移送手段が適用される場合に第１及び第２結像部ＬＭガイド（４１４，４２４）をそれぞれ駆動する第３及び第４モータ（４４０，４５０）を制御して結像レンズ（４１０）と結像カメラ（４２０）をそれぞれ移送させることによって結像レンズ（４１０）と結像カメラ（４２０）の間の間隔を調整するか、ズーム機能のために倍率を調整する。かつ、第２制御部（６００）は第２補助制御部（６５０）を制御するために第２補助制御部（６５０）に連結されて、第１制御部（５００）は第１補助制御部（５５０）と第２制御部（６００）をそれぞれ制御するために第１補助制御部（５５０）と第２制御部（６００）に連結されるように設置される。
【００３３】
前記のような連結構成を有する多数個の制御部（５００，５５０，６００，６５０）の構成を順次に説明すると次のとおりである。
【００３４】
まず、第１制御部（５００）は本発明の３次元形状測定装置を全般的に制御するために映像獲得カード（２８０）、直列通信装置（５２０）及び第１中央制御装置（５３０）から構成される。
【００３５】
直列通信装置（５２０）は第１補助制御部（５５０）と直列通信のために具備され格子移送及び照明制御装置（２７０）に第１メイン制御信号（ＭＡＩＮ１＿Ｓ）を出力して格子移送及び照明制御装置（２７０）から出力される位置信号（ＰＯＳ＿Ｓ）を受信して出力する。直列通信装置（５２０）から出力される位置信号（ＰＯＳ＿Ｓ）を第１中央制御装置（５３０）が受信する。
【００３６】
第１中央制御装置（５３０）は位置信号（ＰＯＳ＿Ｓ）が受信されるとこれを用いて投影部（２００）の格子板（２３４）の移送位置を算出して、照明の明るさや格子移送間隔などがセッティングされると投影部（２００）と光経路変換器（３００）にそれぞれ具備される第１及び第２格子（２３０，２３２）が形成される格子板（２３４）及び第１乃至第３照明（２１０，２１２，３４０）を制御するか又は第４照明（３５０）をそれぞれ選択的に制御するための第１メイン制御信号（ＭＡＩＮ１＿Ｓ）を発生して出力する。かつ、第１中央制御装置（５３０）は第１乃至第４モータ（１３０，１４０，４４０，４５０）のうち少なくとも二つ以上を活性化させるための第２メイン制御信号（ＭＡＩＮ２＿Ｓ）を発生して出力する。
【００３７】
映像獲得カード（２８０）は結像部（４００）と連結され結像部（４００）から出力される映像を受信してアナログ信号からデジタル信号に変換させて出力して第１乃至第４照明（２１０，２１２，３４０，３５０）を選択的にオン／オフさせるための照明イネーブル信号（ＥＥＮ）を発生して、格子移送及び照明制御装置（２７０）からトリガ信号が受信されると結像部（４００）を制御して映像を撮影して、撮影された映像を第１中央制御装置（５３０）に出力する。第１中央制御装置（５３０）は映像獲得カード（２８０）から映像が受信されるとこれを用いてベース部材（１１０）や検査対象物（１２０）の位相を算出して、算出された位相を用いて検査対象物（１２０）の３次元情報を算出することになる。
【００３８】
第１制御部（５００）から出力される第１メイン制御信号（ＭＡＩＮ１＿Ｓ）を受信する第１補助制御部（５５０）は格子移送ドライバ（２５２）と格子移送及び照明制御装置（２７０）から構成される。
【００３９】
格子移送ドライバ（２５２）は移送制御信号（ＭＯＶＣ＿Ｓ）を受信して移送駆動信号（ＭＯＶＤ＿Ｓ）を発生して投影部（２００）の格子移送アクチュエーター（２５０）を駆動させてフィードバックセンサー（２５６）から出力される位置信号（ＰＯＳ＿Ｓ）を受信して出力する。格子移送ドライバ（２５２）から出力される位置信号（ＰＯＳ＿Ｓ）が受信されると格子移送及び照明制御装置（２７０）はこれを受信して直列通信装置（５２０）に伝送する。位置信号（ＰＯＳ＿Ｓ）を伝送する格子移送及び照明制御装置（２７０）は第１メイン制御信号（ＭＡＩＮ１＿Ｓ）を受信して移送制御信号（ＭＯＶＣ＿Ｓ）を発生して格子移送ドライバ（２５２）に出力する。また、格子移送及び照明制御装置（２７０）は映像獲得カード（２８０）から出力される照明イネーブル信号（ＥＥＮ）を受信して投影部（２００）の第１及び第２照明（２１０，２１２）を選択的にオン／オフさせるか又は光経路変換器（３００）の第３及び第４照明（３４０，３５０）を選択的にオン／オフさせる。第１乃至第４照明（２１０，２１２，３４０，３５０）が選択的にオンになり第１乃至第４照明（２１０，２１２，３４０，３５０）のうちいずれか一つがオンになるとトリガ信号を発生して映像獲得カード（２８０）に出力して、映像獲得カード（２８０）はトリガ信号が受信されると結像部（４００）の結像カメラ（４２０）の撮影開始を制御する。
【００４０】
結像カメラ（４２０）がベース部材（１１０）や検査対象物（１２０）を測定するためにＸＹステージ（１００）の駆動が要求されてこれを制御するために第２制御部（６００）が具備される。第２制御部（６００）は第１制御部（５００）と直列又は並列通信プロトコルやＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）を用いて連結することができて、その構成はモータ制御装置（６１０）と第２中央制御装置（６３０）からなる。
【００４１】
モータ制御装置（６１０）はモータ回転情報を受信して第２補助制御部（６５０）の第１乃至第４モータドライバ（１３２，１４２，４４２，４５２）に移送制御信号（ＭＯＶＣ＿Ｓ）を発生して出力して、第１乃至第４モータドライバ（１３２，１４２，４４２，４５２）からそれぞれ出力される位置信号（ＰＯＳ＿Ｓ）を受信して出力する。モータ制御装置（６１０）から出力される位置信号（ＰＯＳ＿Ｓ）は第２中央制御装置（６３０）で受信して第１及び第２モータ（１３０，１４０）によって移送されるＸＹステージ（１００）の移送位置を算出するか又は第３及び第４モータ（４４０，４５０）によって移送される結像部（４００）の結像カメラ（４２０）と結像レンズ（４１０）の移送位置を算出する。また、第２中央制御装置（６３０）は第１中央制御装置（５３０）から出力される第２メイン制御信号（ＭＡＩＮ２＿Ｓ）を受信してＸＹステージ（１００）と結像部（４００）の結像カメラ（４２０）と結像レンズ（４１０）を移送させるためのモータ回転情報を発生して出力する。
【００４２】
モータ制御装置（６１０）から出力される移送制御信号（ＭＯＶＣ＿Ｓ）を受信する第２補助制御部（６５０）は図８に示されたように第１及び第２モータドライバ（１３２，１４２）から構成される。第１及び第２モータドライバ（１３２，１４２）はそれぞれ移送制御信号（ＭＯＶＣ＿Ｓ）を受信してＸＹステージ（１００）の第１及び第２モータ（１３０，１４０）を駆動して、第１及び第２モータ（１３０，１４０）から出力される位置信号（ＰＯＳ＿Ｓ）即ち、第１及び第２モータ（１３０，１４０）にそれぞれ設置されるエンコーダセンサー（図示せず）に出力される位置信号（ＰＯＳ＿Ｓ）を受信してモータ制御装置（６１０）に出力する。
【００４３】
第２補助制御部（６５０）の他の実施例は図９に示されたように第１乃至第４モータドライバ（１３２，１４２，４４２，４５２）から構成されて、第１及び第２モータドライバ（１３２，１４２）は図８に示された第２補助制御部（６５０）の第１及び第２モータドライバ（１３２，１４２）と同一の作用をして、第３及び第４モータドライバ（４４２，４５２）は第３及び第４モータ（４４０，４５０）からそれぞれ出力される位置信号（ＰＯＳ＿Ｓ）を受信してモータ制御装置（６１０）に出力して、モータ制御装置（６１０）から出力される移送制御信号（ＭＯＶＣ＿Ｓ）をそれぞれ受信して結像部（４００）の第３及び第４モータ（４４０，４５０）を駆動させて結像カメラ（４２０）と結像レンズ（４１０）の位置を調整することによって結像カメラ（４２０）の倍率を調節することができるズーム機能を具現することができるようにする。
【００４４】
一方、前記のように構成された本発明の３次元形状測定装置を用いた３次元形状測定方法を説明すると次のとおりである。
【００４５】
まず、ベース部材（１１０）をＸＹステージ（１００）の検査領域（Ｉ）に位置させる段階を実施する。ベース部材（１１０）が検査領域（Ｉ）に位置されると格子移送及び照明制御装置（２７０）によって予め設定された明るさ、位置及び角度で第１照明（２１０）をオンさせる段階を実施する。第１照明（２１０）がオンになって第１照明（２１０）から光が発生されるとその光を投影部（２００）の第１格子（２３０）及び第１投影レンズ（２６０）と光経路変換器（３００）の第１ミラー（３１０）、第３ミラー（３２０）及び第１フィルタ（３３０）を通じてベース部材（１１０）に投影させる段階を実施する。
【００４６】
ベース部材（１１０）に光が投影されると格子移送アクチュエーター（２５０）を設定された数だけ移動しながら映像を得る段階を実施する。映像が得られるとバケットアルゴリズムを用いて第１照明（２１０）に対する基準位相を得る段階を実施する。第１照明（２１０）に対する基準位相を得る間第２照明（２１２）をオンさせて前述した方法のように投影部（２００）の第２格子（２３２）、第２投影レンズ（２６２）と光経路変換器（３００）の第２ミラー（３１２）、第４ミラー（３２２）、第２フィルタ（３３２）を通じて第２照明（２１２）に対する基準位相を得る段階を実施する。
【００４７】
第１及び第２照明に対する基準位相が得られると検査対象物（１２０）をベース部材（１１０）の上の所定部位に位置させる段階を実施する。検査対象物（１２０）がベース部材（１１０）の上に位置されると格子移送及び照明制御装置（２７０）によって設定された明るさで第３照明（３４０）と第４照明（３５０）のうちいずれか一つをオンさせて第１認識マーク（１１２）と第２認識マーク（１１４）の位置を感知して、感知された位置を用いて検査対象物（１２０）の位置を確認して検査領域を限定して検査対象物（１２０）を測定する段階を実施する。
【００４８】
検査対象物（１２０）の位置が確認されると第１モータ（１３０）と第２モータ（１４０）を用いて検査対象物（１２０）を移動させる段階を実施する。検査対象物（１２０）の移動の度に格子移送及び照明制御装置（２７０）によって設定された明るさで第１照明（２１０）をオンさせて発生された光を投影部（２００）の第１格子（２３０）及び第１投影レンズ（２６０）と光経路変換器（３００）の第１ミラー（３１０）、第３ミラー（３２０）及び第１フィルタ（３３０）を通じて検査対象物（１２０）に投影する段階を実施する。
【００４９】
第１照明（２１０）から発生された光が検査対象物（１２０）に投影されると検査対象物（１２０）から反射される映像を光経路変換器（３００）の第３フィルタ（４０２）及び結像部（４００）の結像カメラ（４２０）を通じて得る段階を実施する。第１照明（２１０）に対する格子イメージが得られると前記得られた映像を用いて検査対象物（１２０）の位相を測定した後、基準位相との差を用いて検査対象物（１２０）の３次元情報を得る段階を実施する。第１照明（２１０）に対する検査対象物（１２０）の３次元情報が得られると第１照明（２１０）から発生された光を用いて映像を得る方法のように第２照明（２１２）から発生された光を第２格子（２３２）、第２投影レンズ（２６２）、第２ミラー（３１２）、第４ミラー（３２２）、第２フィルタ（３３２）を経由して第２照明（２１２）に対する検査対象物（１２０）の３次元情報を得る段階を実施する。
【００５０】
第２照明（２１２）に対する検査対象物（１２０）の３次元情報が得られると第１照明（２１０）によって得られた映像の各結像カメラ（４２０）の画素別グレー値の平均を用いて別途の照明なしに検査対象物（１２０）に対する一枚の２次元映像を算出して、グレー明るさ値を用いて影位置及び明るく光る領域を把握する段階を実施する。第１照明（２１０）に対する影位置に該当する部分を第２照明（２１２）によって得られた３次元情報に切替して、第２照明（２１２）によって補正された３次元情報を用いて最終的に検査対象物（１２０）の３次元情報を得る段階を実施する。
【００５１】
前記映像を得る段階で、映像を得る時間は結像カメラ（４２０）の映像獲得速度に応じて異なる。従って、映像の獲得の際、結像カメラ（４２０）の露出計（図示せず）は結像カメラ（４２０）に予め設定された時間だけ露出する。そして、露出の開始はトリガ信号と同期化され動作する。即ち、露出が開始されることはトリガ信号で知ることができるのでトリガ信号を受けて定められた露出時間を回避して格子移送及び照明制御装置（２７０）で格子を所望の分だけ移送させる。
【００５２】
一方、第３フィルタ（４０２）及び結像部（４００）の結像カメラ（４２０）を通じて映像を得る際、第１中央制御装置（５３０）から出力される第１メイン制御信号（ＭＡＩＮ１＿Ｓ）を用いて格子移送アクチュエーター（２５０）を設定された数だけ移動しながら光経路変換器（３００）の第３フィルタ（４０２）及び結像部（４００）の結像レンズ（４１０）及び結像カメラ（４２０）を第４及び第３モータ（４５０，４４０）で調整しながら所定回数の映像を得る。即ち、図７に示されたように、所望の映像を得るために結像レンズ（４１０）や結像カメラ（４２０）の位置を調整する。
【００５３】
また、第３フィルタ（４０２）及び結像部（４００）の結像カメラ（４２０）を通じて映像を得る段階で、得られた映像が適切ではない場合、第３及び第４モータ（４４０，４５０）を用いて結像カメラ（４２０）又は結像レンズ（４１０）の位置を調整して現在倍率を調整する段階をさらに含む。このような段階を行うことによって現在倍率を調節して好ましい映像を得られる。
【符号の説明】
【００５４】
１００…ＸＹステージ、１１２，１１４…第１及び第２認識マーク、２００…投影部、２１０，２１２…第１及び第２照明、２３０，２３２…第１及び第２格子、２５０…格子移送アクチュエーター、２５６…フィードバックセンサー、２６０，２６２…第１及び第２投影レンズ、３００…光経路変換器、３１０，３１２，３２０，３２２…第１乃至第４ミラー、３４０…第３照明、３５０…第４照明、３６０…ビームスプリッター、４００…結像部、４４０，４５０…第３及び第４モータ、５００…第１制御部、６００…第２制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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