(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を移動させるステージと、
前記ステージの上側に設けられ前記ステージに位置した前記検査対象物で反射されるパターン映像を撮影する結像部と、
パターン照明の照射を受けて光経路を変更させて照射するそれぞれ複数の回転鏡素子を含む第１及び第２回転鏡部と、
前記第１及び第２回転鏡部から照射される前記パターン照明をそれぞれ検査対象物に照射する複数個の第１及び第２固定鏡部と、
前記第１及び第２回転鏡部に前記パターン照明を照射させることができるように設置され前記パターン照明を発生する第１パターン照明発生部と、
を有し、
前記複数の回転鏡素子は、各々垂直方向に配置され、異なる角度に傾斜することを特徴とする多方向映写式形状測定装置。
【請求項２】
請求項１において、前記結像部は、前記パターン映像を撮影するカメラと、
前記カメラの下側に設けられ前記検査対象物で反射される前記パターン映像を結像させる結像レンズとを有し、
前記カメラは、ＣＣＤカメラとＣＭＯＳカメラとのうちいずれかが適用されることを特徴とする多方向映写式形状測定装置。
【請求項３】
請求項１において、前記結像部は、前記検査対象物の２次元検査のための照明を発生する第５照明源をさらに有し、前記第５照明源は複数個の発光ダイオード又はドーム状の多層円形ランプからなることを特徴とする多方向映写式形状測定装置。
【請求項４】
請求項２において、前記第１回転鏡部から照射される前記パターン照明の照射を受けて濾過して照射する第１フィルタと、
前記第２回転鏡部から照射される前記パターン照明の照射を受けて濾過して照射する第２フィルタとをさらに有し、
前記第１及び第２フィルタは、それぞれ周波数フィルタ、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適用されることを特徴とする多方向映写式形状測定装置。
【請求項５】
請求項１において、前記第１パターン照明発生部は、
照明を発生する第１及び第２照明源と、
前記第１回転鏡部の前記複数の回転鏡素子に前記パターン照明を照射するように前記第１及び第２照明源の一側に設けられ前記第１及び第２照明源がそれぞれ照射する照明を前記パターン照明に変換する第１及び第２格子素子が設置される格子板と、
前記格子板を移送させる格子板移送機構と、
を有することを特徴とする多方向映写式形状測定装置。
【請求項６】
請求項５において、前記第１パターン照明発生部は、
照明を発生する第３及び第４照明源と、
前記第２回転鏡部の前記複数の回転鏡素子に前記パターン照明を照射するように前記格子板に設けられ前記第３及び第４照明源がそれぞれ照射する照明をパターン照明に変換する第３及び第４格子素子と
をさらに有することを特徴とする多方向映写式形状測定装置。
【請求項７】
請求項５において、前記格子板移送機構は、前記格子板に設置されるＬＭガイドと、
前記ＬＭガイドをガイドするＬＭレールと、
前記ＬＭガイドを前記ＬＭレールに沿って移送するように駆動させ前記格子板を移送させる直線移送機構とを具備し、
前記直線移送機構は、ボールスクリュー、リニアモータ、ＰＺＴ(Piezo electric)移送機構のうちいずれか一つが適用されることを特徴とする多方向映写式形状測定装置。
【請求項８】
請求項１において、前記多方向映写式形状測定装置は、
前記結像部で撮影された前記パターン映像を受信し伝送する映像獲得部と、
前記パターン映像から位相地図を得て、前記パターン映像を用いて前記検査対象物の高さを算出し前記検査対象物の３次元形状を検査する中央制御部とを
さらに有することを特徴とする多方向映写式形状測定装置。
【請求項９】
請求項８において、前記モジュール制御部は、前記中央制御部の制御によって複数個のステージ移送機構を駆動させステージをＸ、Ｙ方向に移送させるテーブル制御器と、
前記中央制御部の制御によって前記第１パターン照明発生部を駆動させ前記パターン照明を発生させ又は前記結像部に含まれる第５照明源を駆動させ２次元検査のための照明を発生させる照明制御器と、
前記中央制御部の制御によって前記第１パターン照明発生部に含まれる格子板移送機構を駆動させ多数個の第１及び第２格子素子が設けられる格子板を移送させる格子制御器と、
前記中央制御部の制御によって前記第１及び第２回転鏡部を駆動させ前記第１パターン照明発生部から照射される前記パターン照明の照射を受けて光経路を変更させ照射する回転鏡制御器と、
を有することを特徴とする多方向映写式形状測定装置。
【請求項１０】
検査対象物をＸ、Ｙ方向に移動させるステージと、
前記ステージの上側に設けられステージに位置した前記検査対象物で反射されるパターン映像を撮影する結像部と、
前記結像部の一側に斜めに設けられ前記ステージに位置した検査対象物の一側にパターン照明を照射してパターン映像が前記結像部に反射されるようにする第１直接反射鏡と、
前記結像部の他側に前記第１直接反射鏡より下側に斜めに設置され、前記ステージに位置した前記検査対象物の他側に前記パターン照明を照射して前記パターン映像が前記結像部に反射されるようにする第２直接反射鏡と、
前記第１及び第２直接反射鏡の一側に設けられ、第１及び第２直接反射鏡に前記パターン照明を発生して照射する第２パターン照明発生部と、
前記第１及び第２直接反射鏡と前記第２パターン照明発生部が内側に設置される第１パターン照明ケースと、
前記結像部の結像部ケースに設けられ前記第１パターン照明ケースを垂直方向に移送させる第１パターン照明昇降部と、
一側には前記第１パターン照明ケースが設置され、他側には前記第１パターン照明昇降部が設置されて、前記検査対象物に前記第２パターン照明発生部から照射される前記パターン照明を多方向から照射するために前記第１パターン照明ケースを回転させるパターン照明回転部と、を有することを特徴とする多方向映写式形状測定装置。
【請求項１１】
検査対象物をＸ、Ｙ方向に移動させるステージと、
前記ステージの上側に設置され外側に結像部ケースが設置され前記ステージに位置した前記検査対象物で反射されるパターン映像を撮影する結像部と、
前記結像部の一側に斜めに設けられ前記ステージに位置した前記検査対象物の一側にパターン照明を照射して前記パターン映像が前記結像部に反射されるようにする第１直接反射鏡と
前記結像部の他側に前記第１直接反射鏡より下側に斜めに設置され、前記ステージに位置した前記検査対象物の他側に前記パターン照明を照射して前記パターン映像が前記結像部に反射されるようにする第２直接反射鏡と、
前記第１直接反射鏡と同一な高さに位置して、前記第１直接反射鏡と直交されるように設置され前記ステージに位置した前記検査対象物の一側に前記パターン照明を照射して前記パターン映像が前記結像部に反射されるようにする第３直接反射鏡と、
前記第２直接反射鏡と同一な高さに位置して、前記第２直接反射鏡と直交されるように設置され他方向から前記ステージに位置した前記検査対象物の他側に前記パターン照明を照射して前記パターン映像が前記結像部に反射されるようにする第４直接反射鏡と
前記第１及び第２直接反射鏡の一側に設けられ、前記第１及び第２直接反射鏡に前記パターン照明を発生して照射する第２パターン照明発生部と、
前記第３及び第４直接反射鏡の一側に設けられ、前記第３及び第４直接反射鏡に前記パターン照明を発生して照射する第３パターン照明発生部と
前記第１乃至第４直接反射鏡と前記第２及び第３パターン照明発生部が内側に設置される第２パターン照明ケースと、
前記結像部の結像部ケースに設けられ前記第２パターン照明ケースを垂直方向に移送させる第２パターン照明昇降部と、を有することを特徴とする多方向映写式形状測定装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記第１乃至第４直接反射鏡は、夫々前記第１乃至第４直接反射鏡を回転させ光経路を変更して照射するための鏡回転機構とホルダとをさらに具備され設置され、前記鏡回転機構は、前記第１乃至第４直接反射鏡を回転させるための回転力を発生し、前記ホルダは、鏡回転機構に設置され第１乃至第４直接反射鏡を支持することを特徴とする多方向映写式形状測定装置。
【請求項１３】
請求項１１において、前記第２及び第３パターン照明発生部は、夫々照明を発生する第１及び第２照明源と、
前記第１及び第２照明源の一側に夫々設置され複数個の第１及び第２照明源から照明が照射されるとこれをパターン照明で発生させ照射する第１及び第２格子素子が設置される格子板と、
前記第１及び第２格子素子を垂直方向に移送させるために前記格子板に設置され格子板を垂直方向に移送させる格子板移送機構と、
前記格子板に設けられ前記第１及び第２格子素子からパターン照明が照射されると、これを照射する第１及び第２照射レンズと、を具備することを特徴とする多方向映写式形状測定装置。
【請求項１４】
請求項１１において、前記第２及び第３パターン照明発生部は、夫々の一側に発生された熱を冷却させるための冷却部をさらに備え、前記冷却部は、冷却ファン、熱電素子、ヒートシンク部材のうちいずれか一つが適用されることを特徴とする多方向映写式形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多方向映写式モアレ干渉計及びこれを用いた検査方法に係るもので、より詳しくは検査対象物の多様な形状による複雑な陰領域を除去することができるように多方向からパターン照明を検査対象物に照射することができる多方向映写式モアレ干渉計及びこれを用いた検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の映写式モアレ干渉計を添付された図面を用いて以下に説明する。図９に示されたように従来のモアレ干渉計は両方向パターン照明を発生する多数個の照射部(projector)(３)と一つの結像部(４)から構成される。
【０００３】
多数個の照射部(３)は結像部(４)の一側と他側にそれぞれ斜めに設置され、照明源(３ｂ)と多数個の照射レンズ(３ｃ、３ｄ)とからなる照明部(３ａ)、格子素子(３ｅ)、格子移送機構(３ｆ)及び照射レンズ(３ｇ)で構成されパターン照明を発生する。パターン照明は照明部(３ａ)の照明源(３ｂ)で発生された照明が多数個の照射レンズ(３ｃ、３ｄ)を透過した後、格子素子(３ｅ)に形成された格子縞によって形成されて、格子縞によるパターン照明は照射レンズ(３ｇ)を透過しＸ−Ｙテーブル(table)(２)に安着された検査対象物(１)に両方向で照射される。Ｘ−Ｙテーブル(２)はテーブル移送機構(２ａ)によって駆動され検査対象物(１)をＸ軸やＹ軸方向に移送させることになる。
【０００４】
結像部(４)はＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラ(４ａ)、結像レンズ(４ｂ)及びフィルタ(filter)(４ｃ)で構成され検査対象物(１)で反射されるパターン照明によるパターン映像を撮影する。結像部(４)の下側にはまた円形ランプ(lamp)(５)が設けられ、円形ランプ(５)は検査対象物(１)の特異形状の撮影の際照明源として使用される。結像部(４)は検査対象物(１)をＸ−Ｙテーブル(２)に位置させた状態で検査対象物(１)の３次元形状を検査するためにＮ-バケットアルゴリズム(bucket algorithm)を適用する場合に格子移送機構(３ｆ)によって格子素子(３ｅ)をＮ回移送させながらＮ個の映像を撮影する。Ｎ個の映像が撮影され得られると制御装置(図示せず)はこれを用いて位相情報を得て、多数個の照射部(３)でそれぞれの位相情報が得られるとノイズの除去された統合位相地図を算出した後、これを用いて検査対象物(１)の高さ地図及び３次元形状を検査する。
【特許文献１】特開２００７−１９９０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来のような映写式モアレ干渉計は多数個の照射部を検査対象物を基準として互いに対向するように設けた状態でそれぞれ照明を照射して検査対象物を検査する場合にその形状が非常に複雑な検査対象物の検査の際、影領域が不完全に除去されるので検査対象物を正確に検査することができない問題点がある。
【０００６】
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、検査対象物の多様な形状による複雑な陰領域を除去することができるように多方向でパターン照明を検査対象物に照射することができる多方向映写式モアレ干渉計及びこれを用いた検査方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的はパターン照明の投射方向を回転鏡部を用いて自在に変更して検査対象物に照射させることができるようにして多数個の格子素子を一つの格子板に設けた後、格子板を移送制御することによって多方向映写式モアレ干渉計をコンパクト(compact)に構成することができ、製造原価を低減することができる多方向映写式モアレ干渉計を提供することにある。
【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一実施形態に係る形状測定装置は検査対象物を移動させるステージと、前記ステージの上側に設けられ前記ステージに位置した前記検査対象物で反射されるパターン映像を撮影する結像部と、パターン照明の照射を受けて光経路を変更させて照射するそれぞれ複数の回転鏡素子を含む第１及び第２回転鏡部と、前記第１及び第２回転鏡部から照射される前記パターン照明をそれぞれ検査対象物に照射する複数個の第１及び第２固定鏡部と、前記第１及び第２回転鏡部に前記パターン照明を照射させることができるように設置され前記パターン照明を発生する第１パターン照明発生部と、を有し、前記複数の回転鏡素子は、各々垂直方向に配置され、異なる角度に傾斜することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の実施形態に係る多方向映写式形状測定装置は、検査対象物をＸ、Ｙ方向に移動させるステージと、前記ステージの上側に設置され外側に結像部ケースが設置され前記ステージに位置した前記検査対象物で反射されるパターン映像を撮影する結像部と、前記結像部の一側に斜めに設けられ前記ステージに位置した前記検査対象物の一側にパターン照明を照射して前記パターン映像が前記結像部に反射されるようにする第１直接反射鏡と前記結像部の他側に前記第１直接反射鏡より下側に斜めに設置され、前記ステージに位置した前記検査対象物の他側に前記パターン照明を照射して前記パターン映像が前記結像部に反射されるようにする第２直接反射鏡と、前記第１直接反射鏡と同一な高さに位置して、前記第１直接反射鏡と直交されるように設置され前記ステージに位置した前記検査対象物の一側に前記パターン照明を照射して前記パターン映像が前記結像部に反射されるようにする第３直接反射鏡と、前記第２直接反射鏡と同一な高さに位置して、前記第２直接反射鏡と直交されるように設置され他方向から前記ステージに位置した前記検査対象物の他側に前記パターン照明を照射して前記パターン映像が前記結像部に反射されるようにする第４直接反射鏡と前記第１及び第２直接反射鏡の一側に設けられ、前記第１及び第２直接反射鏡に前記パターン照明を発生して照射する第２パターン照明発生部と、前記第３及び第４直接反射鏡の一側に設けられ、前記第３及び第４直接反射鏡に前記パターン照明を発生して照射する第３パターン照明発生部と前記第１乃至第４直接反射鏡と前記第２及び第３パターン照明発生部が内側に設置される第２パターン照明ケースと、前記結像部の結像部ケースに設けられ前記第２パターン照明ケースを垂直方向に移送させる第２パターン照明昇降部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の多方向映写式モアレ干渉計及び検査方法は検査対象物の多様な形状による複雑な影領域を除去することができて、パターン照明の投射方向を回転鏡部を用いて自在に変更して検査対象物に照射させることができるようにして多数個の格子素子を一つの格子板に設けた後、格子板を移送制御することによって多方向映写式モアレ干渉計をコンパクトに構成することができて製造原価を低減することができる利点を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の実施形態
以下、本発明の多方向映写式モアレ干渉計の第１の実施形態を添付された図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の多方向映写式モアレ干渉計の構成を示した斜視図である。示されたように本発明の多方向映写式モアレ干渉計はＸ−Ｙステージ(１０)、結像部(１１０)、第１回転鏡部(１２０)、第２回転鏡部(１３０)、多数個の第１固定鏡部(１４０，１５０)、多数個の第２固定鏡部(１６０，１７０)及び第１パターン照明発生部(１８０)から構成されて検査対象物(１)に様々な方向即ち、多方向からパターン照明を照射して検査するもので、夫々の構成を以下に順次説明する。
【００１３】
Ｘ−Ｙステージ(１０)は検査対象物(１)をＸ、Ｙ方向に移動させるために多数個のステージ移送機構(１１，１２)によって移動可能に設けられる。
【００１４】
結像部(１１０)はＸ−Ｙステージ(１０)に位置した検査対象物(１)で反射されるパターン映像を撮影するためにＸ−Ｙステージ(１０)の上側に設けられ、カメラ(１１１)、結像レンズ(１１２)及び第１フィルタ(１１３)で構成されて、結像部(１１０)のそれぞれの構成を以下に説明する。
【００１５】
カメラ(１１１)はパターン映像を撮影するためにＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラのうちいずれか一つが適用される。結像レンズ(１１２)は検査対象物(１)で反射されるパターン映像を結像させるためにカメラ(１１１)の下側に設けられる。第１フィルタ(１１３)は検査対象物(１)で反射されるパターン映像を濾過して透過させるために結像レンズ(１１２)の下側に設けられ、第１フィルタ(１１３)は周波数フィルタ、カラーフィルタや光強度調節フィルタのうちいずれか一つが適用される。また、結像部(１１０)は検査対象物(１)の２次元検査のための照明を発生する第５照明源(１１４)が下側にさらに具備され設置され、第５照明源(１１４)は多数個の発光ダイオード又はドーム状の多層円形ランプのうちいずれか一つでなる。
【００１６】
第１回転鏡部(１２０)は結像部(１１０)の一側に設けられパターン照明を照射受けて光経路を変更させ照射して、第２回転鏡部(１３０)は結像部(１１０)の他側に設けられパターン照明を照射受けて光経路を変更させ照射する。即ち、検査対象物(１)に照射されるパターン照明の入射角を変更して照射する。光経路を変更させ照射する第１及び第２回転鏡部(１２０，１３０)は図３に示されたようにそれぞれ回転鏡(１２３，１３３)の一端が互いに垂直方向に対向するように複層に配設される多数個の回転鏡素子(１２０ａ，１３０ａ)で構成されパターン照明を多方向で検査対象物(１)に照射する。
【００１７】
多数個の回転鏡素子(１２０ａ，１３０ａ)はそれぞれ鏡回転機構(１２１，１３１)、ホルダ(１２２，１３２)及び回転鏡(１２３，１３３)で構成されて、夫々の構成を以下に説明する。鏡回転機構(１２１，１３１)はモータが適用されることができて、図３に示されたように結像部(１１０)の一側と他側にそれぞれ設けられ、ホルダ(holder)(１２２，１３２)は鏡回転機構(１２１，１３１)の上側に回転可能に設けられる。回転鏡(１２３，１３３)は鏡回転機構(１２１，１３１)によってホルダ(１２２，１３２)に支持された状態で回転されるようにホルダ(１２２，１３２)に設置される。
【００１８】
多数個の第１固定鏡部(１４０，１５０)は第１回転鏡部(１２０)の一側にそれぞれ設けられ第１回転鏡部(１２０)から照射されるパターン照明を検査対象物(１)に照射して、多数個の第２固定鏡部(１６０，１７０)は第２回転鏡部(１３０)の他側にそれぞれ設けられ第２回転鏡部(１３０)から照射されるパターン照明を検査対象物(１)に照射させる。
【００１９】
検査対象物(１)にパターン照明を照射する多数個の第１及び第２固定鏡部(１４０,１５０,１６０,１７０)は図１に示されたようにそれぞれ第２フィルタ(１４１,１５１,１６１,１７１)及び固定鏡(１４２,１５２,１６２,１７２)で構成される。第２フィルタ(１４１,１５１,１６１,１７１)は第１及び第２回転鏡部(１２０,１３０)から夫々照射されるパターン照明を照射受けて濾過させ照射して、固定鏡(１４２,１５２,１６２,１７２)はそれぞれ第１及び第２回転鏡部(１２０,１３０)からそれぞれ照射されるパターン照明を照射受けることができるように第２フィルタ(１４１,１５１,１６１,１７１)に斜めに設けられ、パターン照明を第２フィルタ(１４１,１５１,１６１,１７１)に照射する。検査対象物(１)にパターン照明の照射の際第２フィルタ(１４１,１５１,１６１,１７１)はパターン照明を濾過させ照射するためにそれぞれ周波数フィルタ、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適用される。
【００２０】
第１パターン照明発生部(１８０)は発生されたパターン照明を第１及び第２回転鏡部(１２０,１３０)に照射させることができるように設置される。即ち、第１パターン照明発生部(１８０)は第１及び第２回転鏡部(１２０,１３０)の回転鏡(１２３,１３３)にパターン照明を照射するために第１及び第２回転鏡部(１２０,１３０)のそれぞれの前側に位置されるように設けられる。パターン照明を発生する第１パターン照明発生部(１８０)は図２に示されたようにそれぞれ第１乃至第４照明源(１８１ａ,１８１ｂ,１８１ｃ,１８１ｄ)、第１乃至第４格子素子(１８２ａ,１８２ｂ,１８２ｃ,１８２ｄ)、格子板(１８３)、格子板移送機構(１８４)及び第１乃至第４照射レンズ(１８５ａ,１８５ｂ,１８５ｃ,１８５ｄ)で構成されて、それぞれの構成を以下に説明する。
【００２１】
第１乃至第４照明源(１８１ａ,１８１ｂ,１８１ｃ,１８１ｄ)は照明を発生して、格子板(１８３)は第１乃至第４照明源(１８１ａ,１８１ｂ,１８１ｃ,１８１ｄ)の一側にそれぞれ設けられる。格子板(１８３)は第１乃至第４照明源(１８１ａ,１８１ｂ,１８１ｃ,１８１ｄ)の一側に設置され第１乃至第４照明源(１８１ａ,１８１ｂ,１８１ｃ,１８１ｄ)からそれぞれ照明が照射されるとこれをパターン照明で発生させ照射する第１乃至第４格子素子(１８２ａ,１８２ｂ,１８２ｃ,１８２ｄ)が設置される。ここで、格子板(１８３)に設置された第１乃至第４格子素子(１８２ａ,１８２ｂ,１８２ｃ,１８２ｄ)はそれぞれ格子(図示せず)又は液晶素子(liquid crystal device)(図示せず)が適用されることができる。
【００２２】
格子板移送機構(１８４)は格子板(１８３)を垂直方向に移送させ第１乃至第４格子素子(１８２ａ,１８２ｂ,１８２ｃ,１８２ｄ)を移送させるために格子板(１８３)の一側に設けられ、ＬＭガイド(１８４ａ)、ＬＭレール(１８４ｂ)及び直線移送機構(１８４ｃ)で構成される。ＬＭガイド(１８４ａ)は格子板(１８３)に設けられ、ＬＭレール(１８４ｂ)はＬＭガイド(１８４ａ)をガイドすることができるように設置される。直線移送機構(１８４ｃ)はＬＭガイド(１８４ａ)をＬＭレール(１８４ｂ)に沿って移送されるように駆動させ格子板(１８３)を移送させる。格子板(１８３)を移送させる直線移送機構(１８４ｃ)はボールスクリュー、リニアモータやＰＺＴ移送機構のうちいずれか一つが適用される。直線移送機構(１８４ｃ)をＰＺＴ移送機構とする場合に本発明では格子板(１８３)をＰＺＴ移送機構に直接設置することができる。
【００２３】
第１乃至第４照射レンズ(１８５ａ,１８５ｂ,１８５ｃ,１８５ｄ)は第１乃至第４格子素子(１８２ａ,１８２ｂ,１８２ｃ,１８２ｄ)から照射されるパターン照明を照射するために格子板(１８３)の一側に第１乃至第４格子素子(１８２ａ,１８２ｂ,１８２ｃ,１８２ｄ)にそれぞれ対応されるように設けられる。
【００２４】
前記の構成を有する本発明の多方向映写式モアレ干渉計を制御するために回路構成がさらに具備され、本発明の多方向映写式モアレ干渉計の回路構成は図４に示されたように映像獲得部(２１０)、モジュール制御部(２２０)及び中央制御部(２３０)で構成される。図４は本発明の多方向映写式モアレ干渉計の構成をブロックで示した図として、図１に示した多方向映写式モアレ干渉計を概略的に示した図である。即ち、図４は図１に示した第１回転鏡部(１２０)、第２回転鏡部(１３０)、多数個の第１固定鏡部(１４０,１５０)、多数個の第２固定鏡部(１６０,１７０)及び第１パターン照明発生部(１８０)を用いて検査対象物(１)に結像部(１１０)を基準に多方向からパターン照明を照射することが可能であることを示すために図１に示した多方向映写式モアレ干渉計を概略的に示した図である。
【００２５】
図４に示したように、映像獲得部(２１０)は結像部(１１０)で撮影されたパターン映像を受信し伝送して、モジュール制御部(２２０)はＸ−Ｙステージ(１０)と第１及び第２回転鏡部(１２０,１３０)と第１パターン照明発生部(１８０)をそれぞれ制御して第１パターン照明発生部(１８０)でパターン照明を発生させて、第１及び第２回転鏡部(１２０,１３０)からパターン照明が第１及び第２固定鏡部(１４０,１５０,１６０,１７０)にそれぞれ照射されるように回転制御してＸ−Ｙステージ(１０)によって移送される検査対象物(１)にパターン照明を照射する。
【００２６】
検査対象物(１)にパターン照明を照射することを駆動するモジュール制御部(２２０)はテーブル制御器(２２１)、照明制御器(２２２)、格子制御器(２２３)及び回転鏡制御器(２２４)で構成されて、その構成を以下に説明する。
【００２７】
テーブル制御器(２２１)は中央制御部(２３０)の制御によって多数個のステージ移送機構(１１,１２)を駆動させＸ−Ｙステージ(１０)をＸ、Ｙ方向に移送させて、照明制御器(２２２)は中央制御部(２３０)の制御によって第１パターン照明発生部(１８０)を駆動させパターン照明を発生させるか又は結像部(１１０)に含まれる第５照明源(１１４)を駆動させ２次元検査のための照明を発生させる。格子制御器(２２３)は中央制御部(２３０)の制御によって第１パターン照明発生部(１８０)に含まれる格子板移送機構(１８４)を駆動させ第１乃至第４格子素子(１８２ａ,１８２ｂ,１８２ｃ,１８２ｄ)が設けられる格子板(１８３)を移送させて、回転鏡制御器(２２４)は中央制御部(２３０)の制御によって第１及び第２回転鏡部(１２０,１３０)を駆動させ第１パターン照明発生部(１８０)で照射されるパターン照明を照射受けて光経路を変更させ照射させる。
【００２８】
モジュール制御部(２２０)の駆動によってパターン照明の光経路が変更された後、検査対象物(１)に照射され反射されるパターン映像が結像部(１１０)によって撮影された後映像獲得部(２１０)を通じて出力されるとこれを中央制御部(２３０)で伝送受ける。中央制御部(２３０)はモジュール制御部(２２０)を制御してＸ−Ｙステージ(１０)によって移送される検査対象物(１)にパターン照明を照射して、反射されるパターン映像が結像部(１１０)で撮影され映像獲得部(２１０)で伝送されるとパターン映像から位相地図を得て、これを用いて 検査対象物(１)の高さを算出し検査対象物(１)の３次元形状を検査することになる。
【００２９】
第２の実施形態
本発明の第２の実施形態による多方向映写式モアレ干渉計を添付された図面を参照して以下に説明する。
【００３０】
図５Ａ及び図５Ｂに示されたように本発明の第２の実施形態による多方向映写式モアレ干渉計はＸ−Ｙステージ(１０)、結像部(１１０)、第１直接反射鏡(２４０)、第２直接反射鏡(２５０)、第２パターン照明発生部(２６０)、第１パターン照明ケース(２７０)、第１パターン照明昇降部(２８０)及びパターン照明回転部(２９０)で具備されて、その構成を以下に順次に説明する。
【００３１】
Ｘ−Ｙステージ(１０)及び結像部(１１０)の構成は本発明の第１の実施形態による多方向映写式モアレ干渉計に適用されるＸ−Ｙステージ(１０)及び結像部(１１０)と同一であり、結像部(１１０)は結像部ケース(１１０ａ)が外側に設置されることを示した。
【００３２】
第１直接反射鏡(２４０)はＸ−Ｙステージ(１０)に位置した検査対象物(１)の一側にパターン照明を照射してパターン映像が結像部(１１０)に反射されるようにするために結像部(１１０)の一側に斜めに設置される。第２直接反射鏡(２５０)はＸ−Ｙステージ(１０)に位置した検査対象物(１)の他側にパターン照明を照射してパターン映像が結像部(１１０)に反射されるようにするために結像部(１１０)の他側に第１直接反射鏡(２４０)より下側に斜めに設置される。 第２パターン照明発生部(２６０)は第１及び第２直接反射鏡(２４０,２５０)にパターン照明を発生して照射するために第１及び第２直接反射鏡(２４０,２５０)の一側に設けられ、第１パターン照明ケース(２７０)は一字状になされて、 第１及び第２直接反射鏡(２４０,２５０)と第２パターン照明発生部(２６０)が内側に設置される。
【００３３】
第１パターン照明昇降部(２８０)は結像部(１１０)の結像部ケース(１１０ａ)に設けられ第１パターン照明ケース(２７０)を垂直方向に移送させるために移送ガイド(２８１)、移動部材(２８２)及び移送機構(２８３)で構成される。 移送ガイド(２８１)は結像部ケース(１１０ａ)に設けられ、移動部材(２８２)は移送ガイド(２８１)に設けられ移送ガイド(２８１)に沿って垂直方向に移送されるように設置され、移送機構(２８３)は第１パターン照明ケース(２７０)に設けられ第１パターン照明ケース(２７０)を垂直方向に移送させるための駆動力を提供して、移送機構(２８３)は第１パターン照明昇降部(２８０)を制御するパターン照明昇降制御部(図示せず)によって制御され第１パターン照明ケース(２７０)を垂直方向に移送させ検査対象物(１)によって焦点距離を調整することになる。
【００３４】
パターン照明回転部(２９０)は一側に第１パターン照明ケース(２７０)が設置され他側は第１パターン照明昇降部(２８０)に設置されて、検査対象物(１)に第２パターン照明発生部(２６０)から照射されるパターン照明を多方向に照射するために図５Ｂに示した矢印方向に第１パターン照明ケース(２７０)を回転させるために回転部材(２９１)、回転力伝達部材(２９２)及びモータ(２９３)で構成される。回転部材(２９１)はブッシング(bushing)のように内側に空部材が適用され内側は第１パターン照明昇降部(２８０)に設置され、外側は第１パターン照明ケース(２７０)が設置される。回転力伝達部材(２９２)はモータ(２９３)で発生された回転力を回転部材(２９１)に伝達するためにギアやベルト等で構成されて、モータ(２９３)は第１パターン照明ケース(２７０)を回転させ検査対象物(１)を様々な方向から検査できるようにするためにパターン照明回転制御部(図示せず)によって制御される。
【００３５】
第３の実施形態
本発明の第３の実施形態による多方向映写式モアレ干渉計を添付された図面を参照して以下に説明する。
【００３６】
図６Ａ及び図６Ｂに示されたように本発明の第３の実施形態による多方向映写式モアレ干渉計はＸ−Ｙステージ(１０)、結像部(１１０)、第１直接反射鏡(２４０)、第２直接反射鏡(２５０)、第２パターン照明発生部(２６０)、第３直接反射鏡(３００)、第４直接反射鏡(３１０)、第３パターン照明発生部(３２０)、第２パターン照明ケース(３３０)及び第２パターン照明昇降部(３４０)で構成され、夫々の構成を以下に順次説明する。
【００３７】
本発明の第３の実施形態による多方向映写式モアレ干渉計でＸ−Ｙステージ(１０)、結像部(１１０)、第１直接反射鏡(２４０)、第２直接反射鏡(２５０)及び第２パターン照明発生部(２６０)の構成は本発明の第２の実施形態による多方向映写式モアレ干渉計の構成と同一なので詳細な説明は省略する。ただし、本発明の第３の実施形態の多方向映写式モアレ干渉計は一方向で検査対象物(１)の一側にパターン照明を照射する第１直接反射鏡(２４０)、一方向で検査対象物(１)の他側にパターン照明を照射する第２直接反射鏡(２５０)及び第２パターン照明発生部(２６０)を回転させずに検査対象物(１)を多方向、即ち、様々な方向から検査するために第３直接反射鏡(３００)、第４直接反射鏡(３１０)、第３パターン照明発生部(３２０)、第２パターン照明ケース(３３０)及び第２パターン照明昇降部(３４０)がさらに具備される。
【００３８】
第３直接反射鏡(３００)は他方向からＸ−Ｙステージ(１０)に位置した検査対象物(１)の一側にパターン照明を照射してパターン映像が結像部(１１０)に反射されるようにするために第１直接反射鏡(２４０)と同一な高さに第１直接反射鏡(２４０)と直交されるように設置される。第４直接反射鏡(３１０)は他方向からＸ−Ｙステージ(１０)に位置した検査対象物(１)の他側にパターン照明を照射してパターン映像が結像部(１１０)に反射されるようにするために第２直接反射鏡(２５０)と同一な高さに第２直接反射鏡(２５０)と直交されるように設置される。このように第３及び第４直接反射鏡(３００,３１０)は他方向からＸ−Ｙステージ(１０)に位置した検査対象物(１)の一側と他側にパターン照明を照射して、第１及び第２直接反射鏡(２４０,２５０)は一方向でＸ−Ｙステージ(１０)に位置した検査対象物(１)の一側と他側にパターン照明を照射することで第１乃至第４直接反射鏡(２４０,２５０,３００,３１０)によって多方向から検査対象物(１)にパターン照明を照射することができる。ここで、他方向は検査対象物(１)を基準として一方向と別の方向、例えば一方向と直交される方向を示す。第３パターン照明発生部(３２０)は第３及び第４直接反射鏡(３００,３１０)にパターン照明を発生するために第３及び第４直接反射鏡(３００,３１０)の一側に設置される。第２パターン照明ケース(３３０)は十字状となされて第１乃至第４直接反射鏡(２４０,２５０,３００,３１０)と第２及び第３パターン照明発生部(２６０,３２０)が内側に設置される。
【００３９】
第２パターン照明昇降部(３４０)は結像部(１１０)の結像部ケース(１１０ａ)に設置され第２パターン照明ケース(３３０)を垂直方向に移送させるために移送ガイド(３４１)、移動部材(３４２)及び移送機構(３４３)で構成され、夫々の構成及び作用は第１パターン照明昇降部(２８０)の移送ガイド(２８１)、移動部材(２８２)及び移送機構(２８３)と同一なので詳細な説明は省略する。ただし、移動部材(３４２)は一側に第２パターン照明ケース(３３０)が設置され他側は移送ガイド(３４１)に設置され、移送ガイド(３４１)に沿って垂直方向に移送される。
【００４０】
本発明の第２及び第３の実施形態による多方向映写式モアレ干渉計に適用される 第１乃至第４直接反射鏡(２４０,２５０,３００,３１０)は夫々図５Ａに示した第１及び第２直接反射鏡(２４０,２５０)のように固定設置されるか、図６ Ａに示した第１及び第２直接反射鏡(２４０,２５０)のように回転させパターン照明の光経路を変更、即ち、検査対象物(１)に照射されるパターン照明の入射角を調整することができるようにする。
【００４１】
パターン照明の入射角を調整するために第１乃至第４直接反射鏡(２４０,２５０,３００,３１０)は図６Ａで点線で示された第１直接反射鏡(２４０)のように鏡回転機構(４１０)とホルダ(４２０)がさらに具備され設置される。図６Ａに示した楕円内の点線で示された第１直接反射鏡(２４０)は図６Ａに第２パターン照明ケース(３３０)の内側に設置された第１直接反射鏡(２４０)をＫ方向から見たもので、鏡回転機構(４１０)とホルダ(４２０)の構成をより容易に説明するために図示した。第１乃至第４直接反射鏡(２４０,２５０,３００,３１０)に具備される鏡回転機構(４１０)は第１乃至第４直接反射鏡(２４０,２５０,３００,３１０)を回転させるための回転力を発生して、ホルダ(４２０)は鏡回転機構(４１０)に設置され第１乃至第４直接反射鏡(２４０,２５０,３００,３１０)を支持する。
【００４２】
本発明の第２及び第３の実施形態による多方向映写式モアレ干渉計に適用される 第２及び第３パターン照明発生部(２６０,３２０)は夫々のパターン照明を発生して照射するために図７に示されたように夫々第１及び第２照明源(１８１ａ,１８０ｂ)、第１及び第２格子素子(１８２ａ,１８２ｂ)、格子板(１８３ａ)、格子板移送機構(１８４)及び第１及び第２照射レンズ(１８５ａ,１８５ｂ)で構成され、それぞれは本発明の第１の実施形態による多方向映写式モアレ干渉計に適用される第１パターン照明発生部(１８０：図２に示す)の構成及び作用と同一なので詳細な説明は省略する。ただし、第１及び第２照射レンズ(１８５ａ,１８５ｂ)で照射されるパターン照明は夫々第１直接反射鏡(２４０)及び第２直接反射鏡(２５０)に照射されるか又は第３直接反射鏡(３００)及び第４直接反射鏡(３１０)に照射される。かつ、格子板(１８３ａ)は二つの１及び第２格子素子(１８２ａ,１８２ｂ)が設置される反面、本発明の第１の実施形態による多方向映写式モアレ干渉計に適用される格子板(１８３：図２に示す)は第１乃至第４格子素子(１８２ａ,１８２ｂ,１８２ｃ,１８２ｄ：図２に示す)が設置される点が相違する。
【００４３】
本発明の第２及び第３の実施形態による多方向映写式モアレ干渉計に適用される冷却部(３５０)は図６Ａに示されたように第２及び第３パターン照明発生部(２６０,３２０)の第１及び第２照明源(１８１ａ,１８１ｂ)で発生された熱を除去するために第２及び第３パターン照明発生部(２６０,３２０)の一側にさらに具備され設置されることができて、冷却部(３５０)は第２及び第３パターン照明発生部(２６０,３２０)で発生された熱を除去するために冷却ファン、熱電素子及びヒートシンク(hit sink)部材のうちいずれか一つが適用される。
【００４４】
前記の構成を有する本発明の多方向映写式モアレ干渉計を用いた多方向映写式モアレ検査方法を添付された図１、図４及び図８を参照して以下に説明する。
【００４５】
本発明の多方向映写式モアレ干渉計を用いた検査方法は、まず、第１及び第２回転鏡部(１２０,１３０)の回転鏡(１２３,１３３)の回転角度を調整して第５照明源(１１４)をオン(on)させて結像部(１１０)で検査対象物(１)の２次元検査を実施した後Ｘ−Ｙステージ(１０)によって検査対象物(１)を定位置に移送させる(Ｓ１１０)。
【００４６】
検査対象物(１)を定位置に移送させる工程(Ｓ１１０)はパターン照明を多方向から検査対象物(１)に照射するために第１及び第２回転鏡部(１２０,１３０)の回転鏡(１２３,１３３)を回転させて調整して初期設定する(Ｓ１１１)。回転鏡(１２３,１３３)の初期設定が完了されると第５照明源(１１４)をオンさせた(Ｓ１１２)後、結像部(１１０)で撮影して検査対象物(１)の特異形状を検査する(Ｓ１１３)。検査対象物(１)の特異形状を検査する２次元検査が完了されると検査対象物(１)を定位置に移送させる(Ｓ１１４)。
【００４７】
検査対象物(１)が定位置に移送されると第１乃至第４照明源(１８１ａ,１８１ｂ,１８１ｃ,１８１ｄ)のうちいずれか一つの照明源をオンさせる(Ｓ１２０)。選択された照明源がオンされたか否かを中央制御部(２３０)で確認する(Ｓ１３０)。例えば、照明源のオン／オフの順を第１乃至第４照明源(１８１ａ,１８１ｂ,１８１ｃ,１８１ｄ)の順に設定すると中央制御部(２３０)はまず第１照明源(１８１ａ)がオンになったかを確認する。
【００４８】
選択された照明源がオンになったか中央制御部(２３０)で確認する工程(Ｓ１３０)は第１乃至第４照明源(１８１ａ,１８１ｂ,１８１ｃ,１８１ｄ)のうちいずれか一つの照明源をオンさせる工程(Ｓ１２０)で第１乃至第４照明源(１８１ａ,１８１ｂ,１８１ｃ,１８１ｄ)が夫々順次に選択されオン／オフされたかを確認して、選択された照明源がオンにならなかったら第１乃至第４照明源(１８１ａ,１８１ｂ,１８１ｃ,１８１ｄ)のうちいずれか一つの照明源をオンさせる工程(Ｓ１２０)にリターン(return)する。逆に、選択された照明源がオンになったら格子板(１８３)を移送させて選択された照明源に対応される格子素子を１／Ｎピッチずつ移送させる(Ｓ１４０)。例えば、第１照明源(１８１ａ)がオンになるとこれに対応する第１格子素子(１８２ａ)を１／Ｎピッチずつ移送させる。
【００４９】
格子素子が移送されると結像部(１１０)で検査対象物(１)から反射されるパターン映像を撮影する(Ｓ１５０)。パターン映像を得る間格子素子がＮ番目ピッチ移送であるかを中央制御部(２３０)で確認する(Ｓ１６０)。Ｎ番目ピッチ移送を確認することは検査対象物(１)の３次元検査の際Ｎ―バケットアルゴリズムを用いるためであり、格子素子がＮ番目ピッチ移送であるかを中央制御部(２３０)で確認する工程(Ｓ１６０)は格子素子のＮ番目ピッチ移送が完了されないと選択された照明源に対応する格子素子を１／Ｎピッチずつ移送させる工程(Ｓ１４０)にリターンする。逆に、格子素子がＮ番目ピッチ移送されると夫々の移送で撮影されたパターン映像を用いて位相地図を得る(Ｓ１７０)。
【００５０】
位相地図が得られると第１乃至第４位相地図が得られたかを中央制御部(２３０)で確認する(Ｓ１８０)。例えば、中央制御部(２３０)は第１照明源(１８１ａ)及び第１格子素子(１８２ａ)によるパターン映像を撮影して位相地図が得られるとこれを第１位相地図で貯蔵して、この後、第１照明源(１８１ａ)をオフ(off)させた後第２乃至第４照明源(１８１ｂ,１８１ｃ,１８１ｄ)を順次にオン／オフさせながらそれぞれによる第２乃至第４位相地図を得て検査対象物(１)の多方向にパターン照明を照射させた後反射されるパターン映像を撮影して第１乃至第４位相地図を得てその結果を確認する。ここで、第１乃至第４位相地図が得られたかを中央制御部(２３０)で確認する工程(Ｓ１８０)は位相地図を得る工程(Ｓ１７０)で得られる位相地図が第４位相地図まで獲得されないと第１乃至第４位相地図を得るために第１乃至第４照明源(１８１ａ,１８１ｂ,１８１ｃ,１８１ｄ)のうちいずれか一つの照明源をオンさせる工程(Ｓ１２０)にリターンする。逆に、第１乃至第４位相地図が得られたら中央制御部(２３０)は得た第１乃至第４位相地図を用いてノイズが除去された統合位相地図を算出した後、統合位相地図を用いて統合高さ地図を算出して検査対象物(１)の３次元形状を検査する(Ｓ１９０)。
【００５１】
検査対象物(１)を３次元検査する工程(Ｓ１９０)はまず、第１乃至第４位相地図が得られると中央制御部(２３０)は得られた第１乃至第４位相地図を用いてノイズが除去された統合位相地図を算出する(Ｓ１９１)。統合位相地図が算出されると中央制御部(２３０)は統合位相地図を用いて統合高さ地図を算出して(Ｓ１９２)、統合高さ地図が算出されると中央制御部(２３０)はこれを用いて検査対象物(１)の３次元検査を実施する。
【００５２】
産業上の利用可能性
本発明の多方向映写式モアレ干渉計は検査対象物の３次元形状を測定する分野に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施例による多方向映写式モアレ干渉計の構成を示した斜視図。
【図２】図１に示した第１パターン照明発生部の構成を詳細に示した斜視図。
【図３】図１に示した第１及び第２回転鏡部の詳細な構成を示した斜視図。
【図４】本発明の多方向映写式モアレ干渉計の構成をブロックで示した図。
【図５Ａ】本発明の第２実施例による多方向映写式モアレ干渉計の構成を示した図。
【図５Ｂ】本発明の第２実施例による多方向映写式モアレ干渉計の構成を示した図。
【図６Ａ】本発明の第３実施例による多方向映写式モアレ干渉計の構成を示した図。
【図６Ｂ】本発明の第３実施例による多方向映写式モアレ干渉計の構成を示した図。
【図７】図５Ａ及び図６Ａに示した第２及び第３パターン照明発生部の構成を詳細に示した斜視図。
【図８】本発明の多方向映写式モアレ干渉計を用いた検査方法を示した流れ図。
【図９】従来の映写式モアレ干渉計の構成図。
【符号の説明】
【００５４】
１０：Ｘ−Ｙステージ
１１０：結像部
１２０，１３０：第１及び第２回転鏡部
１２０ａ，１３０ａ：回転鏡素子
１２１，１３１：鏡回転機構
１２２，１３２：ホルダ
１２３，１３３：回転鏡
１４０，１５０，１６０，１７０：第１及び第２固定鏡部
１４１，１５１，１６１，１７１：第２フィルタ
１４２，１５２，１６２，１７２：固定鏡
１８０：第１パターン照明発生部
１８１ａ，１８１ｂ，１８１ｃ，１８１ｄ：第１乃至第４照明源
１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ，１８２ｄ：第１乃至第４格子素子
１８３：格子板
１８４：格子板移送機構
２１０：映像獲得部
２２０：モジュール制御部
２３０：中央制御部
２４０：第１直接反射鏡
２５０：第２直接反射鏡
２６０：第２パターン照明発生部
２７０：第１パターン照明ケース
２８０：第１パターン照明昇降部
２９０：パターン照明回転部
３００：第３直接反射鏡
３１０：第４直接反射鏡
３２０：第３パターン照明発生部
３３０：第２パターン照明ケース
３４０：第２パターン照明昇降部
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
0005462999.tif 000010
【図８】
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【図９】
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