(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の第１照明装置及び前記複数個の第１照明装置と交互に配置された複数個の第２照明装置からそれぞれ第１等価波長を有する第１格子パターン光、及び前記第１等価波長と異なる第２等価波長を有する第２格子パターン光を測定対象物に照射して、前記第１格子パターン光に対応する第１パターン画像及び前記第２格子パターン光に対応する第２パターン画像を獲得する段階と、
前記複数個の第１及び第２照明装置のうち互いに隣接する第１及び第２照明装置によって獲得された第１及び第２パターン画像を互いに組合せて組合パターン画像を生成する段階と、
前記組合パターン画像の組合等価波長による前記測定対象物の多数の高さを算出する段階と、
前記算出された前記測定対象物の多数の高さの中の中間値を選択することにより前記測定対象物の代表高さを設定する段階と、
を含み、
前記組合パターン画像を生成する段階において、
前記第１及び第２パターン画像はそれぞれ両側に隣接した照明装置のパターン画像との組合に活用されることを特徴とする３次元形状測定装置の高さ測定方法。
【請求項２】
複数個の第１照明装置及び前記複数個の第１照明装置と交互に配置された複数個の第２照明装置からそれぞれ第１等価波長を有する第１格子パターン光、及び前記第１等価波長と異なる第２等価波長を有する第２格子パターン光を測定対象物に照射して、前記第１格子パターン光に対応する第１パターン画像及び前記第２格子パターン光に対応する第２パターン画像を獲得する段階と、
前記複数個の第１及び第２照明装置のうち互いに隣接する第１及び第２照明装置によって獲得された第１及び第２パターン画像を互いに組合せて組合パターン画像を生成する段階と、
前記組合パターン画像の組合等価波長による前記測定対象物の多数の高さを算出する段階と、
前記算出された前記測定対象物の多数の高さの中の中間値を選択することにより前記測定対象物の代表高さを設定する段階と、
を含み、
前記組合パターン画像を生成する段階は、
前記複数個の第１及び第２照明装置のうち互いに隣接する第１及び第２照明装置によって形成された第１及び第２パターン画像を第１組合して第１組合パターン画像を生成する段階と、
前記第１組合パターン画像を第２組合して第２組合パターン画像を生成する段階と、
を含み、
前記組合パターン画像の組合等価波長による前記測定対象物の多数の高さを算出する段階は、
前記第２組合パターン画像の組合等価波長による前記測定対象物の多数の高さを算出する段階を含むことを特徴とする３次元形状測定装置の高さ測定方法。
【請求項３】
前記複数個の第１及び第２照明装置のうち互いに隣接する第１及び第２照明装置によって獲得された第１及び第２パターン画像を互いに組合して組合パターン画像を生成する段階以前に、
前記第１及び第２パターン画像のうち１次ノイズを判断する段階と、
前記判断された前記１次ノイズを前記組合から除く段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元形状測定装置の高さ測定方法。
【請求項４】
前記１次ノイズを判断する段階において、
前記第１及び第２パターン画像の明るさ、信号対雑音比、位相スミアリングのうち少なくとも一つに基づいて許容範囲を離れる信号が発生する場合、前記１次ノイズと判断することを特徴とする請求項３に記載の３次元形状測定装置の高さ測定方法。
【請求項５】
前記１次ノイズは前記第１及び第２パターン画像のピクセル別に判断され、
前記判断された前記１次ノイズを前記組合から除く段階は、
前記第１及び第２パターン画像のピクセルのうち前記１次ノイズと判断されたピクセルを前記組合から除く段階と、
前記第１及び第２パターン画像のピクセルのうち前記１次ノイズと判断されたピクセルを含むパターン画像を前記組合から除く段階と、
のうち少なくとも一つの段階を含むことを特徴とする請求項４に記載３次元形状測定装置の高さ測定方法。
【請求項６】
前記判断された前記１次ノイズを前記組合から除く段階以後に、
前記１次ノイズと判断されたパターン画像の両側に隣接したパターン画像は互いに隣接しないで互いに異なる等価波長を有するパターン画像と組合されることを特徴とする請求項３に記載の３次元形状測定装置の高さ測定方法。
【請求項７】
前記組合パターン画像の組合等価波長による前記測定対象物の多数の高さを算出する段階以後に、
前記算出された多数の高さのうち２次ノイズを判断する段階と、
前記判断された前記２次ノイズを前記代表高さから除く段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元形状測定装置の高さ測定方法。
【請求項８】
前記２次ノイズを判断する段階において、
前記算出された前記測定対象物の多数の高さのうち許容範囲を離れる値が発生する場合、前記２次ノイズと判断することを特徴とする請求項７に記載の３次元形状測定装置の高さ測定方法。
【請求項９】
前記２次ノイズは前記第１及び第２パターン画像のピクセル別に判断され、
前記判断された前記２次ノイズを前記代表高さから除く段階は、
前記測定対象物の多数の高さのうち前記２次ノイズと判断されたピクセルに対応する高さを前記代表高さから除く段階を含むことを特徴とする請求項８に記載の３次元形状測定装置の高さ測定方法。
【請求項１０】
前記第１及び第２パターン画像からノイズを除去する段階と、前記測定対象物の多数の高さの各々からノイズを除去する段階とのうちの少なくとも一つの段階により前記ノイズが除去された後、前記測定対象物の多数の高さの中間値を選択することにより前記測定対象物の代表高さを設定することを特徴とする請求項１に記載の３次元形状測定装置の高さ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は３次元形状測定装置に関わり、より詳細には格子パターン光を照射して測定対象物の３次元形状を測定する３次元形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電子装置内には少なくとも一つの印刷回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）が具備され、このような印刷回路基板上には多様な形状の素子が実装されている、このような素子の不良などを検査するために、普通、３次元形状測定装置が使用される。
【０００３】
従来の３次元形状測定装置は、照明部から発生された格子パターン光の反射イメージを、カメラを用いて撮影し、撮影された前記反射イメージを用いて印刷回路基板のような測定対象物の高さに基づいた３次元形状を測定する。
【０００４】
前記のような３次元形状測定装置は、照明装置から照射される格子パターン光のピーチ間隔に対応する等価波長と測定対象物の測定可能高さが大体比例するようになり、前記のような等価波長は無限定に増加させることができなく所定の範囲内のみで増加させることができる。
【０００５】
そこで、測定対象物の高さが照明装置から照射される格子パターン光による測定可能な高さを超過する場合、測定対象物の３次元形状の測定が不可能となるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明が解決しようとする課題は、測定対象物の測定可能な高さを増加させることのできる３次元形状測定装置の高さ測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施例による３次元形状測定装置の高さ測定方法は、複数個の第１照明装置及び前記第１照明装置と交互されるように配置された複数個の第２照明装置からそれぞれ第１等価波長を有する第１格子パターン光、及び前記第１等価波長と異なる第２等価波長を有する第２格子パターン光を測定対象物に照射して、前記第１格子パターン光に対応する第１パターン画像及び第２格子パターン光に対応する第２パターン画像を獲得する段階と、前記複数個の第１及び第２照明装置のうち互いに隣接する第１及び第２照明装置によって獲得された第１及び第２パターン画像を互いに組合して組合パターン画像を生成する段階と、前記組合パターン画像の組合等価波長による前記測定対象物の高さを算出する段階と、前記算出された測定対象物の高さを用いて前記測定対象物の代表高さを設定する段階と、を含む。
【０００８】
一実施例として、前記組合パターン画像を生成する段階において、前記第１及び第２パターン画像はそれぞれいずれか一方に隣接した照明装置のパターン画像との組合に活用されてもよい。
【０００９】
一実施例として、前記組合パターン画像を生成する段階において、前記第１及び第２パターン画像はそれぞれ両側に隣接した照明装置のパターン画像との組合に活用されてもよい。
【００１０】
一実施例として、前記組合パターン画像を生成する段階は、前記複数個の第１及び第２照明装置のうち互いに隣接する第１及び第２照明装置によって形成された第１及び第２パターン画像を第１組合して第１組合パターン画像を生成する段階と、第１及び第２組合パターン画像を第２組合して第２組合パターン画像を生成する段階と、を含み、前記組合パターン画像の組合等価波長による前記測定対象物の高さを算出する段階は、前記第２組合パターン画像の組合等価波長による前記測定対象物の高さを算出する段階と、を含んでいてもよい。
【００１１】
一実施例として、前記３次元形状測定装置の高さ測定方法、前記複数個の第１及び第２照明装置のうち互いに隣接する第１及び第２照明装置によって獲得された第１及び第２パターン画像を互いに組合して組合パターン画像を生成する段階以前に、前記第１及び第２パターン画像のうち１次ノイズを判断する段階と、前記判断されたノイズを前記組合から除く段階を更に含んでいてもよい。
【００１２】
一実施例として、前記１次ノイズを判断する段階において、前記第１及び第２パターン画像の明るさ、信号対雑音比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ、ＳＮＲ）、位相スミアリングのうち少なくとも一つに基づいて許容範囲を離れる信号が発生する場合ノイズと判断する。前記１次ノイズは前記第１及び第２パターン画像のピクセル別に判断され、前記判断されたノイズを前記組合から除く段階は、前記第１及び第２パターン画像のピクセルのうちノイズと判断されたピクセルを前記組合から除く段階と、前記第１及び第２パターン画像のピクセルのうちノイズと判断されたピクセルを含むパターン画像を前記組合から除く段階のうち少なくとも一つを含んでいてもよい。
【００１３】
一実施例として、前記判断されたノイズを前記組合から除く段階以後に、前記ノイズと判断されたパターン画像の両側に隣接したパターン画像は互いに隣接しないで互いに異なる等価波長を有するパターン画像と組合されてもよい。
【００１４】
一実施例として、前記３次元形状測定装置の高さ測定方法は、前記組合パターン画像の組合等価波長による前記測定対象物の高さを算出する段階以後に、前記算出された高さのうち２次ノイズを判断する段階と、前記判断されたノイズを前記代表高さ設定から除く段階をさらに含んでいてもよい。前記２次ノイズを判断する段階において、算出された前記測定対象物の高さのうち許容範囲を離れる値が発生する場合ノイズと判断してもよい。前記２次ノイズは前記第１及び第２パターン画像のピクセル別に判断され、前記判断されたノイズを前記代表高さ設定から除く段階は、前記測定対象物の高さのうちノイズと判断されたピクセルに対応する高さを前記代表高さ設定から除く段階を含んでいてもよい。
【００１５】
一実施例として、前記算出された測定対象物の高さを用いて前記測定対象物の代表高さを設定する段階においては、前記算出された測定対象物の高さを大きさ順に配列する時中間に位置する中間値を前記代表高さに設定してもよい。
【００１６】
本発明の他の実施例による３次元形状測定装置の高さ測定方法は、少なくとも２つの照明装置から同一であるか少なくとも一つ以上のそれぞれ異なる等価波長を有する格子パターン光が測定対象物に照射されて形成されたパターン画像を撮像する段階と、前記パターン画像で前記測定対象物の高さをそれぞれ算出する段階と、前記算出された測定対象物の高さのうちいずれか一つのパターン画像の算出高さを代表高さに選定する段階を含む。
【００１７】
一実施例として、前記代表高さに選定する段階は、前記算出された測定対象物の高さのうち中間値を選択して測定対象物の高さに決定する段階を含んでいてもよい。
【００１８】
一実施例として、前記３次元形状測定装置の高さ測定方法は、前記パターン画像で前記測定対象物の高さをそれぞれ算出する段階以前に、前記撮像されたパターン画像のうち１次ノイズを判断する段階と、前記判断されたノイズを除く段階をさらに含んでいてもよい。前記１次ノイズを判断する段階において、前記第１及び第２パターン画像の明るさ、信号対雑音比、位相スミアリングのうち少なくとも一つに基づいて許容範囲を離れる信号が発生する場合ノイズと判断してもよい。
【００１９】
一実施例として、前記代表高さに選定する段階は、前記算出された測定対象物の高さのうち２次ノイズを判断する段階と、前記判断されたノイズを除いた後前記代表高さを選定する段階を含んでいてもよい。前記２次ノイズを判断する段階において、前記算出された測定対象物の高さのうち許容範囲を離れる値が発生する場合ノイズと判断してもよい。
【００２０】
本発明のさらに他の実施例による３次元形状測定装置の高さ測定方法は、少なくとも２つの照明装置から同一であるか少なくとも一つ以上それぞれ異なる等価波長を有する格子パターン光が測定対象物に照射されて形成されたパターン画像を撮像する段階と、前記パターン画像で前記測定対象物の高さをそれぞれ算出する段階と、前記算出された測定対象物の高さを平均して代表高さを算出する段階と、を含む。
【００２１】
一実施例として、前記パターン画像で前記測定対象物の高さをそれぞれ算出する段階以前に、前記パターン画像の明るさ、信号対雑音比、位相スミアリングのうち少なくとも一つに基づいて許容範囲を離れる信号が発生する場合１次ノイズと判断し、前記代表高さに選定する段階以前に、前記算出された測定対象物の高さのうち許容範囲を離れる値が発生する場合２次ノイズと判断し、前記１次ノイズ及び２次ノイズは各段階から除いてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
このような本発明の一実施例による３次元形状測定装置の高さ測定方法は、互いに異なる等価波長を有し交互的に配置された複数個の第１、２照明装置から測定対象物に格子パターン光を照射した後互いに隣接した第１、２照明イメージ装置によって形成された第１、２パターン画像を互いに組合して組合パターン画像を生成した後、前記組合パターン画像の組合等価波長による測定対象物の高さを算出し、算出された測定対象物の高さを用いて測定対象物の代表高さを設定することで、第１、２照明装置それぞれによる測定可能高さを超過する測定対象物の高さを測定することができ、より正確に信頼できる測定対象物の高さを獲得することができる。
【００２３】
さらに、互いに隣接する第１、２照明装置によって形成された第１、２パターン画像のみを互いに組合することで中央制御部の演算効率を向上させて高さ測定時間を短縮させることができる。
【００２４】
また、隣接された照明装置によるパターン画像を１次的に組合し、組合された組合パターン画像を２次的に組合する場合、組合等価波長が増加されてこれによる測定可能高さを大きく増加させることができる。
【００２５】
また、パターン画像を組合する以前にノイズに該当するデータを除去する場合及び/または測定された測定対象物の高さのうちノイズに該当するデータを除去する場合、最終測定高さに対する正確度及び信頼性を大きく向上させることができる。
【００２６】
また、算出された測定対象物の高さのうちいずれか一つのパターン画像の算出高さを代表高さに設定する場合、実際測定された値を代表高さに指定するようになるので、最終測定高さの信頼性を向上させることができ、中間値を測定対象物の代表高さに設定する場合まだ除かれていないノイズがある場合にもこれによって影響を受けないので最終測定高さをより信頼することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例による３次元形状測定装置の高さ測定方法を説明するための概念図である。
【図２】本発明の一実施例による３次元形状測定装置の高さ測定方法を説明するための平面概念図である。
【図３】本発明の一実施例による３次元形状測定装置の高さ測定方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は多様な変更を加えることができ、多様な形態を有することできる。ここでは、特定の実施形態を図面に例示し本文に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むこととして理解されるべきである。
【００２９】
第１、第２などの用語は多用な構成要素を説明するのに使用されることがあるが、前記構成要素は前記用語によって限定解釈されない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみとして使用される。例えば、本発明の権利範囲を外れることなく第１構成要素を第２構成要素ということができ、類似に第２構成要素も第１構成要素ということができる。
【００３０】
本出願において使用した用語は単なる特定の実施形態を説明するために使用されたもので、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に示さない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書に記載された特徴、数字、ステップ、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを意味し、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないこととして理解されるべきである。
【００３１】
特別に定義しない限り、技術的、科学的用語を含んでここで使用される全ての用語は本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるのと同一の意味を有する。
【００３２】
一般的に使用される辞書に定義されている用語と同じ用語は関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本出願で明白に定義しない限り、理想的またも過度に形式的な意味に解釈されない。
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の好適な一実施形態をより詳細に説明する。
【００３４】
図１は本発明の一実施例による３次元形状測定装置の高さ測定方法を説明するための概念図であり、図２は本発明の一実施例による３次元形状測定装置の高さ測定方法を説明するために平面概念図である。
【００３５】
図１乃至図２を参照すると、本発明の一実施例による３次元形状測定装置は格子パターン光のパターン画像を用いて測定対象物の高さに基づいた３次元形状を測定する。前記３次元形状測定装置は、一実施例として、測定ステージ部１００、画像撮影部２００、第１及び２照明装置３００、４００を含む第１照明部、第２照明部４５０、画像獲得部５００、モジュール制御部６００、中央制御部７００を含んでいてもよい。
【００３６】
前記測定ステージ部１００は測定対象物１０を支持するステージ１１０及び前記ステージ１１０を移送させるステージ移送ユニット１２０を含んでいてもよい。本実施例において、前記ステージ１１０によって前記測定対象物１０が前記画像撮影部２００と前記第１及び２照明装置３００、４００に対して移動することによって、前記測定対象物１０での測定位置が変更される。
【００３７】
前記画像撮影部２００は前記ステージ１１０の上部に配置され、前記測定対象物１０から反射されてきた光の印加を受けて前記測定対象物１０に対する画像を測定する。即ち、前記画像撮影部２００は前記第１照明装置３００及び前記第２照明装置４００から出射されて前記測定対象物１０で反射された光の印加を受けて、前記測定対象物１０の平面画像を撮影する。
【００３８】
前記画像撮影部２００はカメラ２１０、結像レンズ２２０、フィルター２３０及び円形ランプ２４０を含んでいてもよい。前記カメラ２１０は前記測定対象物１０から反射される光の印加を受けて前記測定対象物１０の平面画像を撮影し、一例として、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラのうちいずれか一つが採用されてもよい。前記結像レンズ２２０は前記カメラ２１０の下部に配置され、前記測定対象物１０から反射される光を前記カメラ２１０で結像させる。前記フィルター２３０は前記結像レンズ２２０の下部に配置され、前記測定対象物１０から反射される光を濾過させて前記結像レンズ２２０に提供し、一例として周波数フィルター、カラーフィルター及び光強度調節フィルターのうちいずれか一つからなってもよい。前記円形ランプ２４０は前記フィルター２３０の下部に配置され、前記測定対象物の２次元形状のような特異画像を撮影するために、前記測定対象物１０に光を提供することができる。
【００３９】
前記第１照明部は所定の等価波長を有する第１、２格子パターン光を発生させ、前記測定対象物１０に格子パターン光を照射する複数個の照明装置を含む。例えば、前記第１照明部は図２に示されたように、複数個の第１照明装置３００と第２照明装置４００を含んでいてもよい。
【００４０】
前記第１照明装置３００は例えば複数個が測定対象物１０を中心として等間隔に配置されると同時に前記測定対象物１０を支持する前記ステージ１１０に対して傾斜するように配置される。図２に示されたように前記第１照明装置３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄは前記測定対象物１０を中心として４個が等間隔で配置されると同時に前記測定対象物１０を支持するステージ１１０に対して傾斜して配置してもよい。図２においては４個の第１照明装置３００を、測定対象物１０を中心として等間隔に配置したが、４個を超過するか４個未満に設置してもよい。前記のような第１照明装置３００は第１等価波長を有する格子パターン光を測定対象物１０に照射する。
【００４１】
前記第１照明装置３００は第１照明ユニット３１０、第１格子ユニット３２０、第１格子移送ユニット３３０及び第１集光レンズ３４０を含んでいてもよい。前記第１照明ユニット３１０は照明源と少なくとも一つのレンズで構成されて光を発生させ、前記第１格子移送ユニット３２０は前記第１照明ユニット３１０の下部に配置されて前記第１照明ユニット３１０から発生された光を、格子パターンを有する第１パターン光に変更させる。前記第１格子移送ユニット３３０は前記第１格子ユニット３２０と連結されて前記第１格子ユニット３２０を移送させ、一例として、ＰＺＴ（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）移送ユニットや微細直線移送ユニットのうちいずれか一つを採用してもよい。前記第１集光レンズ３４０は前記格子ユニット３２０の下部に配置され前記第１格子ユニット３２０から出射された前記第１格子パターン光を前記測定対象物１０に集光させる。
【００４２】
前記第２照明装置４００は例えば複数個が前記互いに隣接する前記第１照明装置３００の間に配置されると同時に前記測定対象物１０を支持する前記ステージ１１０に対して傾斜して配置される。図２に示されたように前記第２照明装置４００は前記測定対象物１０を中心として４個が等間隔に配置されると同時に前記測定対象物１０を支持するステージ１１０に対して傾斜して配置される。図２においては４個の第２照明装置４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄを、測定対象物１０を中心として等間隔に配置したが、４個を超過するか４個未満に設置してもよい。前記のような第２照明装置４００は前記第１照明装置３００とは異なる第２等価波長を有する格子パターン光を前記測定対象物１０に照射する。
【００４３】
前記第２照明装置４００は第２照明ユニット４１０、第２格子ユニット４２０、第２格子移送ユニット４３０及び第２集光レンズ４４０を含んでいてもよい。前記第２照明装置４００は前述した前記第１照明装置３００とその構成が実質的に同一であるので重複される説明は省略する。
【００４４】
前記第２照明部４５０は前記測定対象物１０の２次元的画像を獲得するための光を測定対象物１０に照射する。一実施例として、前記第２照明部４５０は赤色照明４５２、緑色照明４５４、及び青色照明４５６を含んでいてもよい。例えば、前記赤色照明４５２、前記緑色照明４５４及び前記青色照明４５６は前記測定対象物１０の上部で円形に配置されて前記測定対象物１０にそれぞれ赤色光、緑色光及び青色光を照射することができ、図１に示されたようにそれぞれ高さが異なるように形成されてもよい。
【００４５】
前記画像獲得部５００は前記画像撮影部２００のカメラ２１０と電気的に連結され、前記カメラ２１０から前記第１照明部によるパターン画像を獲得して貯蔵する。また、前記画像獲得部５００は前記カメラ２１０から前記第２照明部４５０による２次元的画像を獲得して貯蔵する。例えば、前記画像獲得部５００は前記カメラ２１０で撮影された第１照明部によるＮ個のパターン画像と、前記第２照明部４５０によるＮ個のパターン画像の印加を受けて貯蔵するイメージシステムを含む。
【００４６】
前記モジュール制御部６００は前記測定ステージ部１００、前記画像撮影部２００、複数個の前記第１照明装置３００及び複数個の前記第２照明装置４００と電気的に連結されて制御する。前記モジュール制御部６００は例えば、照明コントローラ、格子コントローラ及びステージコントローラを含む。前記照明コントローラは前記第１及び第２照明ユニット３１０、４１０をそれぞれ制御して光を発生させ、前記格子コントローラは前記第１及び第２格子移送ユニット３３０、４３０をそれぞれ制御して前記第１及び第２格子ユニット３２０、４２０を移動させる。前記ステージコントローラは前記ステージ移送ユニット１２０を制御して前記ステージ１１０を上下左右に移動させることができる。
【００４７】
前記中央制御部７００は前記画像獲得部５００及び前記モジュール制御部６００と電気的に連結されてそれぞれを制御する。具体的に、前記中央制御部７００は前記５０のイメージシステムから前記第１照明部によるＮ個のパターン画像及び前記第２照明部４５０によるＮ個のパターン画像の印加を受けて、これを処理して前記測定対象物１１０の高さを算出することで、前記測定対象物１１０の３次元形状を測定することができる。また、前記中央制御部７００は前記モジュール制御部６００の照明コントローラ、格子コントローラ及びステージコントローラをそれぞれ制御することができる。このように、前記中央制御部７００はイメージ処理ボード、制御ボード、及びインターフェースボードを含んでいてもよい。
【００４８】
以下、本発明の一実施例による３次元形状測定装置の高さ測定方法について説明すると次のようである。
【００４９】
前記複数個の第１照明装置３００及び第２照明装置４００から同一の所定の波長を有する格子パターン光または少なくとも２種類のそれぞれ異なる所定の波長を有する格子パターン光を測定対象物１０に照射した後、カメラ２１０を用いて撮影し、第１、２照明装置（３００、４００：第１乃至第８チャンネルまたは１番ないし８番の証明装置）によって形成されたパターン画像を用いて前記中央制御部７００を通じて測定対象物１０の高さをそれぞれ算出する。
【００５０】
この際、高さ算出前８個のパターン画像に対してはピクセル単位の１次ノイズ除去を遂行することができる。
【００５１】
前記のようにそれぞれの第１、２照明装置３００、４００を通じて測定対象物１０の高さを算出した後には中央制御部７００によって前記算出された測定対象物１０に対する代表高さを決定するようになる。
【００５２】
この際、代表高さを選択するか、算出する方式には１）全てのチャンネルまたは選択されたチャンネルを用いて測定された高さ情報を平均して算出する方式、２）全てのチャンネルまたは選択されたチャンネルを用いて測定された高さ情報のうち中間値を有する高さを中央制御部７００が代表高さに選定する方式３）全てのチャンネルまたは選択されたチャンネルを用いて測定された高さ情報のうち少なくとも一つ以上同一の高さ情報を有するチャンネルの高さを代表高さに選定する方式などが使用され、各方式を組合して使用してもよい。
【００５３】
ここで、中間値とは、算出された測定対象物の高さを大きさ順に配列する時、中間に位置する値を意味する。これとは異なり、前記中間値は高さ情報の平均値に近い値または各チャンネル別高さ値範囲の中間の値となり得る。また、代表高さ算出の前２次ノイズ除去を遂行することができ、これを通じてノイズが含まれたチャンネルを除去した後、選択されたチャンネルを用いて代表高さを選定することができる。１次ノイズ除去及び２次ノイズ除去については後ほどより詳細に説明する。
【００５４】
一方、本発明の一実施例による３次元形状測定装置として多重波長を用いた高さ測定方法について説明すると次のようである。
【００５５】
図３は本発明の一実施例による３次元形状測定装置の高さ測定方法を示す流れ図である。
【００５６】
図１乃至図３を参照すると、本発明の一実施例による３次元形状測定装置の高さ測定方法は、照明装置から発生され、所定の等価波長を有する格子パターン光を測定対象物に照射して生成されたパターン画像を、カメラを用いて撮影し、撮影された前記パターン画像を用いて前記測定対象物の高さに基づいた３次元形状を測定する。
【００５７】
図１乃至図３を参照すると、前記３次元形状測定装置を使用して測定対象物の高さを測定するためには、まず、測定対象物１０を中心として等間隔に設置された複数個の第１照明装置３００から第１等価波長を有する格子パターン光を測定対象物１０に照射して、第１パターン画像をカメラ２１０を用いて獲得する（Ｓ１１０）。
【００５８】
また、前記複数個の第１照明装置３００と交互されるように配置された複数個の第２照明装置４００から第２等価波長を有する格子パターン光を測定対象物１０に照射して、第２パターン画像をカメラ２１０を用いて獲得する（Ｓ１１０）。
【００５９】
ここで、前記複数個の第１照明装置３００から第１等価波長を有する格子パターン光を測定対象物１０に照射して第１パターン画像をカメラ２１０を用いて獲得する段階と、前記複数個の第２照明装置４００から第２等価波長を有する格子パターン光を測定対象物１０に照射して第２パターン画像をカメラ２１０を用いて獲得する段階はその順序を逆に進行してもよい。
【００６０】
前記のように複数個の第１照明装置３００と前記第１照明装置３００と交互されるように配置された複数個の第２照明装置４００からそれぞれ互いに異なる第１、２等価波長を有する格子パターン光を測定対象物１０に順次に照射して第１、２パターン画像をカメラ２１０を用いて獲得した後には、前記互いに隣接する前記第１、２照明装置３００、４００によって獲得された複数個の第１、２パターン画像が画像獲得部５００によってそれぞれ互いに組合された後、前記組合パターン画像を中央制御部７００で算出するようになる（Ｓ１３０）。
【００６１】
一例として、前記組合パターン画像の算出は両側に隣接したパターン画像を活用することができる。即ち、前記第１、２パターン画像はそれぞれ両側に隣接した第１、２照明装置３００、４００のパターン画像との組合に活用される。
【００６２】
これとは異なり、前記組合パターン画像の算出はいずれか一方に隣接した第１、２照明装置３００、４００のパターン画像との組合に活用されてもよい。
【００６３】
図２及び図３を参照して両側に隣接したパターン画像を活用して前記組合パターン画像を算出する過程をより詳細に説明すると次のようである。
【００６４】
図２に示されたように、１番、３番、５番、７番で表示された第１照明装置３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄが測定対象物１０を中心として等間隔に配置され、２番、４番、６番、８番で表示された第２照明装置４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄが前記第１照明装置３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄの間に位置するように等間隔で配置される。それで、前記１番、３番、５番、７番で表示された第１照明装置３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄから測定対象物１０に第１等価波長を有する格子パターン光が照射されて複数個の第１パターン画像がカメラ２１０によって獲得され、前記２番、４番、６番、８番で表示された第２照明装置４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄから測定対象物１０に第２等価波長を有する格子パターン光が測定対象物１０に照射されて複数個の第２パターン画像がカメラ２１０によって獲得される。以後、前記互いに隣接する第１、２照明装置３００、４００、即ち、図２において点線で形成された楕円で（１番チャンネル乃至８番チャンネル）で結ばれている第１、２照明装置（３００、４００：第１乃至第８チャンネル）によって形成されたそれぞれの第１、２パターン画像は互いに組合されてそれぞれの組合パターン画像を生成する。
【００６５】
ここで、前記第１照明装置３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄは第１等価波長λ１を有する第１格子パターン光を発生させ、前記第２照明装置４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄは前記第１等価波長と異なる第２等価波長λ２を有する第２格子パターン光を発生させる際、前記等価波長λ１２は、λ１２＝λ１・λ２/（λ１−λ２）で決定され、前記３次元形状測定装置が前記第１、２照明装置３００、４００を用いて測定することのできる前記測定対象物１０の測定可能高さは格子パターン光の等価波長λ１２に対応することができる。
【００６６】
ここで、第１、２パターン画像を互いに組合した場合の数は１６個となる。本発明の一実施例においては、点線で形成された楕円（１番チャンネル乃至８番チャンネル）で結ばれている第１、２照明装置（３００、４００：第１乃至８チャンネル）によって形成されたそれぞれの第１、２パターン画像のみ互いに組合された後それぞれの組合パターン画像を活用し、この場合には演算時間を短縮させることができる。
【００６７】
前記のように互いに隣接する第１、２照明装置３００、４００によって形成されたそれぞれの第１、２画像パターンを互いに組合した後前記それぞれの組合パターン画像を用いて前記中央制御部７００を通じて組合等価波長による前記測定対象物１０の高さをそれぞれ算出する。例えば、図２に示されたように１番乃至８番チャンネルを通じて算出された組合パターン画像を用いて中央制御部７００を通じて８個の測定対象物１０の高さを算出する（Ｓ１４０）。
【００６８】
一方、前記組合パターン画像の算出は重複的に遂行されてもよい即ち、前記複数個の第１、２照明装置３００、４００のうち互いに隣接する第１、２照明装置３００、４００によって形成された第１、２パターン画像を第１組合して第１組合パターン画像を生成した後、第１、２組合パターン画像を第２組合して第２組合パターン画像を生成することができる。これにより、前記測定対象物の高さは前記第２組合パターン画像によって算出され、この際の測定対象物の高さは組合等価波長によるので、測定可能高さがより増加される。
【００６９】
前記のように測定対象物１０の高さを算出した後には中央制御部７００によって前記算出された測定対象物１０の高さを用いて前記測定対象物の代表高さを設定することができる。この際、前記算出された測定対象物の高さのうちいずれか一つのパターン画像の算出高さを代表高さに選定することができる。この場合、実際測定された値を代表高さに指定するようになるので、最終測定高さの信頼性を向上させることができる。
【００７０】
例えば、前記算出された測定対象物の高さを大きさ順に配列する時中間に位置する中間値を前記代表高さに設定してもよい。即ち、８個の測定対象物１０の高さのうち中間値を有する高さが中央制御部７００によって選択されて前記測定対象物１０の高さに決定される。ここで、８個の測定対象物１０の高さの平均値を前記測定対象物１０の高さに決定しないで前記８個の測定対象物１０の高さのうち中間値を有する高さを測定対象物１０の高さに決定する理由は、前記第１、２パターン画像のうちノイズのある場合前記ノイズに起因して測定対象物１０の平均値が毀損される場合が発生し得るので、より正確な測定対象物１０の高さ値を算出するためには前記８個の測定対象物１０の平均値より中間値を測定対象物１０の高さに決定することが望ましい。
【００７１】
これに加えて、前記複数個の第１、２照明装置３００、４００のうち互いに隣接する第１、２照明装置３００、４００によって獲得された第１、２パターン画像を互いに組合して組合パターン画像を生成する以前に、前記第１、２照明装置３００、４００から照射されて形成された第１、２パターン画像を中央制御部７００を通じて分析して前記第１、２パターン画像のうち１次ノイズを判断する段階をさらに含んでいてもよい（Ｓ１２０）。
【００７２】
１次ノイズ判断方式はピクセル単位のパターン画像を明るさ、ＳＮＲ、位相スミアリングのうち少なくとも一つを基準として許容範囲を離れる信号、例えば跳ねる信号が発生する場合、これをノイズとして判断してもよい。
【００７３】
また、８個の測定対象物１０の高さを算出（Ｓ１４０）した後２次ノイズ除去を遂行することができる。２次ノイズ判断方式はピクセル別に算出された測定対象物１０の高さのうち許容範囲を離れる値または同一の範囲内に含まれない値、例えば、跳ねる高さが存在する場合、これをノイズとして判断して高さ算出の際該当高さ情報を除いた後、測定対象物１０の代表高さを算出することができる。
【００７４】
ここで、前記判断されたノイズは前記組合から除かれてもよい（Ｓ１２１）。例えば、前記第１、２パターン画像のうち１次ノイズとして判断されたパターン画像は互いに隣接したパターン画像と組合されずに除かれる。例えば、前記１番で表示された第１照明装置３００ａによって形成された第１パターン画像がノイズと判断されると、前記１番で表示された第１照明装置３００ａによって形成された第１パターン画像が含まれた第１チャンネル（１番で表示された第１照明装置３００ａと２番で表示された第２照明装置４００ａ）の第１、２パターン画像と第８チャンネル（１番で表示された第１照明装置３００ａと８番で表示された第２照明装置４００ｄ）による第１、２パターン画像は組合されずに中央制御部７００によって除かれる。
【００７５】
一方、前記ノイズとして判断された第１パターン画像と隣接した２番で表示された第２照明装置４００ａによって形成された第２パターン画像はノイズと判断されていないパターン画像の照明装置として互いに異なる波長を有する例えば、５番で表示された第１照明装置３００ｃによって形成された第１パターン画像と組合された後中央制御部７００によって組合パターン画像が算出される（Ｓ１２２）。また、前記ノイズとして判断された第１パターン画像と隣接した８番で表示された第２照明装置４００ｄによって形成された第２パターン画像も５番で表示された第１照明装置３００ｃによって形成された第１パターン画像と組合された後中央制御部７００によって組合パターン画像が算出されることで１番で表示された第１照明装置３００ａによって形成された第１パターン画像がノイズと判断されることによって１番チャンネルと８番チャンネルが捨てられることを補償できるようにする。
【００７６】
これを通じてノイズが含まれていない２番チャンネル乃至７番チャンネルのパターン画像で算出された組合パターン画像と、補償された２個のパターン画像で算出された組合パターン画像を用いて前記中央制御部７００を通じて前記測定対象物１０の高さをそれぞれ算出するようになる。
【００７７】
前記１次ノイズはパターン画像のピクセル別に判断され、ノイズと判断されたピクセルのみを前記組合から除外することができる。これとは異なり、ノイズと判断されたピクセルを含むパターン画像全体を前記組合から除くこともできる。例えば、ノイズとして判断されたピクセルがパターン画像全体の一定の比率以上を占める場合、パターン画像全体を信頼し難いとみてパターン画像全体を前記組合から除くことができる。また、それぞれの測定対象物１０の高さを算出した後には中央制御部７００によって前記算出された測定対象物１０の高さ平均値を代表高さに決定するか、それぞれの測定対象物１０の高さのうち中間値を選定して前記測定対象物１０の代表高さに決定するようになる。
【００７８】
一方、前記２次ノイズは前記第１、２パターン画像のピクセル別に判断され、前記測定対象物の高さのうちノイズとして判断されたピクセルに対応する高さを前記代表高さの設定から除くことができる。
【００７９】
上述したように本発明の一実施例による３次元形状測定装置の高さ測定方法は互いに異なる等価波長を有する複数個の第１、２照明装置３００、４００から測定対象物１０に格子パターン光を照射した後互いに隣接した第１、２照明装置３００、４００によって形成された第１、２パターン画像を互いに組合した後組合パターン画像を算出した後、前記組合パターンの組合等価波長を用いて測定対象物１０の高さを算出することができるようにする。
【００８０】
従って、本発明の一実施例による３次元形状測定装置は第１、２照明装置３００、４００による測定可能高さを超過する測定対象物１０の高さを測定することができ、より正確で信頼することのできる測定対象物の高さが獲得できる。
【００８１】
また、互いに隣接する第１、２照明装置３００、４００によって形成された第１、２パターン画像のみを互いに組合した後組合パターン画像を算出することで中央制御部７００の演算効率を向上させて高さ測定時間を短縮させることができる。
【００８２】
また、隣接された照明装置によるパターン画像を１次的に組合し、組合された組合パターン画像を２次的に組合する場合、組合等価波長が増加されてこれによる測定可能高さを大きく増加させることができる。
【００８３】
また、パターン画像を組合する以前にノイズに該当するデータを除去する場合及び/または測定された測定対象物の高さのうちノイズに該当するデータを除去する場合、最終測定高さに対する正確度及び信頼性を大きく向上させることができる。
【００８４】
また、算出された測定対象物の高さのうちいずれか一つのパターン画像の算出高さを代表高さに設定する場合、実際測定された値を代表高さに指定するようになるので、最終測定高さの信頼性を向上させることができ、中間値を測定対象物の代表高さに設定する場合まだ除かれていないノイズのある場合にもこれによって影響を受けないので最終測定高さをより信頼することができる。
【００８５】
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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