(57)【要約】【課題】測定対象物の検査方法を提供すること。【解決手段】基板に装着された素子の検査方法において、素子に対応する形状テンプレートを生成する段階と、照明部の格子パターン光を基板に照射してピクセル別高さ情報を獲得する段階と、ピクセル別高さ情報に対応してコントラストマップを生成する段階と、コントラストマップと形状テンプレートとを比較する段階と、を含む。本発明によると、測定対象物を正確に抽出することができる。【選択図】図２
2011013220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に装着された素子の検査方法において、
前記素子に対応する形状テンプレートを生成する段階と、
照明部の格子パターン光を前記基板に照射してピクセル別高さ情報を獲得する段階と、
前記ピクセル別高さ情報に対応してコントラストマップを生成する段階と、
前記コントラストマップと前記形状テンプレートとを比較する段階と、を含むことを特徴とする検査方法。
【請求項２】
前記コントラストマップと前記形状テンプレートとを比較して、前記形状テンプレートに対応する前記素子の大きさ、位置、及び回転情報のうち、少なくとも１つ以上を獲得する段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記照明部は、
光源、前記光源から入射された光を前記格子パターン光に変換させる格子ユニットおよび前記格子ユニットを移送させる格子移送ユニットを含み、前記格子ユニットの移送により前記基板に格子パターン光をＮ回照射することを特徴とする請求項２に記載の検査方法。
【請求項４】
前記基板に照射されたＮ個の格子パターン光をカメラで撮影して前記基板のピクセル別視認性情報を獲得する段階を更に含み、
前記コントラストマップは、前記高さ情報に前記視認性情報を乗算した値に定義されることを特徴とする請求項３に記載の検査方法。
【請求項５】
前記視認性情報は、前記ピクセル別に撮影されたイメージの明るさ信号において、振幅(Ｂｉ(ｘ、ｙ))の平均(Ａｉ(ｘ、ｙ))に対する比として、
Ｖｉ(ｘ、ｙ)＝Ｂｉ(ｘ、ｙ)／Ａｉ(ｘ、ｙ)
と定義されることを特徴とする請求項４に記載の検査方法。
【請求項６】
前記コントラストマップと前記形状テンプレートとは、前記テンプレートの所定許容値の範囲内で比較されることを特徴とする請求項３に記載の検査方法。
【請求項７】
前記形状テンプレートと前記コントラストマップとを比較する段階は、
前記形状テンプレート上にピクセル座標により０、１に設定された値と、前記コントラストマップと重なる部分のコントラスト値とを互いに乗算した後、得られた値を互いに合算する段階と、
前記形状テンプレートの位置の順次移動により最大値を示す位置を前記素子が存在する位置と定める段階と、
前記最大値が基準値以上であれば、前記素子が前記形状テンプレートに対応する素子であることを決定する段階と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の検査方法。
【請求項８】
基板に装着された素子の検査方法において、
前記素子に対応する形状テンプレートを生成する段階と、
複数の方向に光を基板に照射して前記基板のピクセル別シャドウ情報を獲得する段階と、
複数の方向から撮影された前記複数の方向別シャドウ情報をマージしてシャドウマップを生成する段階と、
前記シャドウマップと前記形状テンプレートとを比較して、前記素子の大きさ、位置、及び回転情報のうち、少なくとも１つ以上を獲得する段階と、を含むことを特徴とする検査方法。
【請求項９】
前記複数の方向に光を基板に照射して前記基板のピクセル別シャドウ情報を獲得する段階は、
前記複数の方向から基板に照射される光が、それぞれ格子パターンを変化させながらＮ回照射され、これを撮影する段階を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の検査方法。
【請求項１０】
前記複数の方向に光を基板に照射して前記基板のピクセル別シャドウ情報を獲得する段階は、
Ｎ回照射された光を撮影し、前記撮影されたＮ個のイメージを平均化し、または、位相差の合計が３６０°になるように合算して格子パターンの除去されたイメージを獲得する段階を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の検査方法。
【請求項１１】
基板に装着された素子の検査方法において、
複数の方向へ格子パターン光を変化させながら基板にそれぞれＮ回照射してカメラで撮影する段階と、
前記撮影されたそれぞれの方向別Ｎ個のイメージを利用して前記基板の方向別視認性マップを生成する段階と、
前記方向別視認性マップから前記測定対象物のシャドウ領域を獲得する段階と、
前記獲得された方向別シャドウ領域をマージしてシャドウマップを生成する段階と、を含むことを特徴とする検査方法。
【請求項１２】
前記獲得されたシャドウマップから前記素子の大きさおよび位置情報のうち、少なくとも１つ以上を獲得して前記測定対象物を検査する段階を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の検査方法。
【請求項１３】
前記視認性マップ(Ｖｉ(ｘ、ｙ))は、ピクセル別イメージの明るさ信号において振幅(Ｂｉ(ｘ、ｙ))の平均(Ａｉ(ｘ、ｙ))に対する比(Ｖｉ(ｘ、ｙ)＝Ｂｉ(ｘ、ｙ)／Ａｉ(ｘ、ｙ))であることを特徴とする請求項１２に記載の検査方法。
【請求項１４】
前記シャドウマップから前記素子の大きさおよび位置情報のうち、少なくとも１つ以上を獲得して前記測定対象物を検査する段階は、
前記シャドウマップと前記素子に対応する形状テンプレートとを所定許容値の範囲内で比較する段階を含む特徴とする請求項１２に記載の検査方法。
【請求項１５】
前記シャドウマップと前記形状テンプレートとを比較する段階は、
前記形状テンプレートの位置を初期位置から移動させながら前記シャドウマップと前記テンプレートとを比較する段階を含むことを特徴とする請求項１４に記載の検査方法。
【請求項１６】
前記シャドウマップと前記形状テンプレートとを比較する段階は、
前記形状テンプレート上にピクセル座標により０、１に設定された値と、前記シャドウマップと重なる部分上にピクセル座標により０、１に設定された値とを互いに乗算した後、得られた値を互いに合算する段階と、
前記シャドウテンプレートの位置の順次移動により最大値を示す位置を前記素子が存在する予備位置に定める段階と、
前記最大値が基準値以上であれば、前記素子が前記シャドウテンプレートに対応する素子であることを決定する段階と、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の検査方法。
【請求項１７】
測定対象物の形成された基板に複数の方向へパターン光をそれぞれＮ回照射してカメラで撮影する段階と、
前記撮影されたそれぞれの方向別Ｎ個のイメージを利用して前記基板の方向別視認性マップを生成する段階と、
前記方向別視認性マップから前記測定対象物の方向別シャドウ領域を獲得する段階と、
前記獲得された方向別シャドウ領域を補償する段階と、
前記補償された方向別シャドウ領域をマージしてシャドウマップを生成する段階と、を含むことを特徴とする検査方法(前記Ｎは、２以上の自然数である)。
【請求項１８】
前記視認性マップは、ピクセル別に撮影されたイメージの明るさ信号において、振幅(Ｂｉ(ｘ、ｙ))の平均(Ａｉ(ｘ、ｙ))に対する比(Ｖｉ(ｘ、ｙ)＝Ｂｉ(ｘ、ｙ)／Ａｉ(ｘ、ｙ))として定義されることを特徴とする請求項１７に記載の検査方法。 
【請求項１９】
前記シャドウ領域を補償する段階は、
前記獲得された方向別シャドウ領域に対して各ピクセルに振幅((Ｂｉ(ｘ、ｙ))を乗算することを特徴とする請求項１８に記載の検査方法。
【請求項２０】
前記シャドウ領域を補償する段階は、
前記獲得された方向別シャドウ領域の各ピクセルにおける振幅((Ｂｉ(ｘ、ｙ))が既に設定された基準値以下であればシャドウとして設定することを特徴とする請求項１８に記載の検査方法。
【請求項２１】
前記シャドウマップから前記測定対象物の大きさおよび位置情報のうち、少なくとも１つ以上を獲得する段階を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の検査方法に関し、より詳細にはプリント回路基板に形成された測定対象物の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電子装置内には少なくとも一枚のプリント回路基板(ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ；ＰＣＢ)が具備され、このようなプリント回路基板の上には多様な種類の電子素子（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）が形成されている。
【０００３】
電子素子が実装された基板の信頼性を検証するために、電子素子の実装状態を検査する必要があり、電子素子の実装状態を検査するためには測定対象物の領域を正確に設定することが重要である。
【０００４】
従来は、測定対象物の領域（ｒｅｇｉｏｎ）を設定するために２次元イメージを撮影し、撮影された２次元イメージを利用した。しかし、２次元イメージで測定対象物の領域を設定する作業は、素子の色や照明に影響を受け易いため測定対象物を周辺のもの（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）から判別し難くなり、測定対象物のディメンション(ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ)が変更された場合にも測定対象物の領域を判別し難かった。また、イメージにノイズがある場合、例えば、測定対象物の外の基板上にパターンやシルクスクリーンパターンが形成されている場合、測定対象物を判別しにくく、カメラによりノイズが示されることがあり、パッド領域のような隣接した部分と混同されることもあった。また、従来は素子に対する２次元イメージのフィレット(ｆｉｌｌｅｔ)部分を利用してこれを抽出（ｅｘｔｒａｃｔ）することがあったが、素子のフィレットが小さく形成されている場合にはフィレットを利用して素子を抽出することに限界があった。
【０００５】
よって、前述したような課題を解決しうる測定対象物の領域抽出方法を用いた測定対象物の検査方法が必要とされていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、所望の測定対象物を正確に抽出することが可能な、新規かつ改良された測定対象物の検査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】
本発明の例示的な一実施例による基板に装着された素子の検査方法は、素子に対応する形状テンプレート(ｓｈａｐｅ  ｔｅｍｐｌａｔｅ)を生成する段階、照明部の格子パターン光を基板に照射してピクセル(ｐｉｘｅｌ)別高さ情報を獲得する段階、ピクセル別高さ情報に対応してコントラストマップ（ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｍａｐ）を生成する段階、及びコントラストマップと形状テンプレートとを比較する段階と、を含む。
【０００８】
検査方法は、コントラストマップと形状テンプレートとを比較して、形状テンプレートに対応する素子の大きさ、位置、及び回転情報のうち、少なくとも１つ以上を獲得する段階を更に含んでもよい。
【０００９】
照明部は、光源、光源から入射された光を格子パターン光に変換させる格子ユニット、および格子ユニットを移送させる格子移送ユニットを含んでもよく、格子ユニットの移送により基板に格子パターン光をＮ回照射してもよい。
【００１０】
検査方法は、基板に照射されたＮ個の格子パターン光をカメラで撮影して基板のピクセル別視認性(ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ)情報を獲得する段階を更に含んでもよく、コントラストマップは、高さ情報に視認性情報を乗算した値に定義されてもよい。視認性情報（(Ｖｉ(ｘ、ｙ)）は、ピクセル別に撮影されたイメージの明るさ（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）信号において、振幅(Ｂｉ(ｘ、ｙ))の平均(Ａｉ(ｘ、ｙ))に対する比として、Ｖｉ(ｘ、ｙ)＝Ｂｉ(ｘ、ｙ)／Ａｉ(ｘ、ｙ)と定義されてもよい。
【００１１】
コントラストマップと形状テンプレートは、形状テンプレートの所定許容値(ｔｏｌｅｒａｎｃｅ)の範囲内において比較されてもよい。
【００１２】
形状テンプレートとコントラストマップとを比較する段階は、形状テンプレート上にピクセル座標により０、１に設定された値と、コントラストマップと重なる部分のコントラスト値とを互いに乗算した後、得られた値を互いに合算する段階と、形状テンプレートの位置の順次移動により最大値を示す位置を素子が存在する位置と定める段階と、および最大値が基準値以上であれば、素子が形状テンプレートに対応する素子であることを決定する段階と、を含んでもよい。
【００１３】
本発明の例示的な一実施例による基板に装着された素子の検査方法は、基板に照射されたＮ個の格子パターン光をカメラで撮影して基板のピクセル別視認性情報を獲得する段階を更に含んでもよく、コントラストマップは、高さ情報に視認性情報を乗算した値に定義されてもよい。視認性情報は、ピクセル別に撮影されたイメージの明るさ信号において、振幅(Ｂｉ(ｘ、ｙ))の平均(Ａｉ(ｘ、ｙ))に対する比として、Ｖｉ(ｘ、ｙ)＝Ｂｉ(ｘ、ｙ)／Ａｉ(ｘ、ｙ)と定義されてもよい。
【００１４】
コントラストマップと形状テンプレートとは、形状テンプレートの所定許容値の範囲内で比較されてもよい。
【００１５】
形状テンプレートとコントラストマップとを比較する段階は、形状テンプレート上にピクセル座標により０、１に設定された値と、コントラストマップと重なる部分のコントラスト値とを互いに乗算した後、得られた値を互いに合算する段階と、形状テンプレートの位置の順次移動により最大値を示す位置を素子が存在する位置と定める段階と、最大値が基準値以上であれば、素子が形状テンプレートに対応する素子であることを決定する段階と、を含んでもよい。
【００１６】
本発明の例示的な一実施例による基板に装着された素子の検査方法は、素子に対する形状テンプレートを生成する段階と、複数の方向に光を基板に照射して基板のピクセル別シャドウ情報を獲得する段階と、複数の方向から撮影された複数の方向別シャドウ情報をマージ(ｍｅｒｇｉｎｇ)してシャドウマップを生成する段階と、シャドウマップと形状テンプレートとを比較して、素子の大きさ、位置、及び回転情報のうち、少なくとも１つ以上を獲得する段階と、を含む。
【００１７】
複数の方向に光を基板に照射して基板のピクセル別シャドウ情報を獲得する段階は、複数の方向から基板に照射される光が、それぞれ格子パターンを変化させながらＮ回照射され、これを撮影する段階を更に含んでもよい。
【００１８】
複数の方向に光を基板に照射して基板のピクセル別シャドウ情報を獲得する段階は、Ｎ回照射された光を撮影し、撮影されたＮ個のイメージを平均化し、または、位相差の合計が３６０°になるように合算して格子パターンの除去されたイメージを獲得する段階を更に含んでもよい。
【００１９】
本発明の例示的な一実施例による基板に装着された素子の検査方法は、複数の方向へ格子パターン光を変化させながら基板にそれぞれＮ回照射してカメラで撮影する段階と、撮影されたそれぞれの方向別Ｎ個のイメージを利用して基板の方向別視認性マップを生成する段階と、方向別視認性マップから測定対象物のシャドウ領域を獲得する段階と、獲得された方向別シャドウ領域をマージしてシャドウマップを生成する段階と、を含む。
【００２０】
検査方法は、獲得されたシャドウマップから素子の大きさおよび位置情報のうち、少なくとも１つ以上を獲得して測定対象物を検査する段階を更に含んでもよい。
【００２１】
視認性マップ(Ｖｉ(ｘ、ｙ))は、ピクセル別イメージの明るさ信号において、振幅(Ｂｉ(ｘ、ｙ))の平均(Ａｉ(ｘ、ｙ))に対する比(Ｖｉ(ｘ、ｙ)＝Ｂｉ(ｘ、ｙ)／Ａｉ(ｘ、ｙ))であってもよい。
【００２２】
シャドウマップから素子の大きさおよび位置情報のうち、少なくとも１つ以上を獲得して測定対象物を検査する段階は、シャドウマップと素子に対応する形状テンプレートとを所定許容値の範囲内で比較する段階を含んでもよい。シャドウマップと形状テンプレートとを比較する段階は、形状テンプレートの位置を初期位置から移動させながらシャドウマップとテンプレートとを比較する段階を含んでもよい。
【００２３】
シャドウマップと形状テンプレートとを比較する段階は、形状テンプレート上にピクセル座標により０、１に設定された値と、シャドウマップと重なる部分上にピクセル座標により０、１に設定された値とを互いに乗算した後、得られた値を互いに合算する段階と、シャドウテンプレートの位置の順次移動により最大値を示す位置を素子が存在する予備位置に定める段階と、最大値が基準値以上であれば、素子がシャドウテンプレートに対応する素子であることを決定する段階と、を含んでもよい。
【００２４】
本発明の例示的な一実施例による測定対象物の検査方法は、測定対象物の形成された基板に複数の方向へパターン光をそれぞれＮ回照射してカメラで撮影する段階と、撮影されたそれぞれの方向別Ｎ個のイメージを利用して基板の方向別視認性マップを生成する段階と、方向別視認性マップから測定対象物の方向別シャドウ領域を獲得する段階と、獲得された方向別シャドウ領域を補償する段階と、補償された方向別シャドウ領域をマージしてシャドウマップを生成する段階と、を含む（Ｎは、２以上の自然数である)。
【００２５】
視認性マップは、ピクセル別に撮影されたイメージの明るさ信号において、振幅(Ｂｉ(ｘ、ｙ))の平均(Ａｉ(ｘ、ｙ))に対する比(Ｖｉ(ｘ、ｙ)＝Ｂｉ(ｘ、ｙ)／Ａｉ(ｘ、ｙ))として定義されてもよい。 
【００２６】
シャドウ領域を補償する段階は、獲得された方向別シャドウ領域に対して各ピクセルに振幅((Ｂｉ(ｘ、ｙ))を乗算することによって行われてもよい。
【００２７】
シャドウ領域を補償する段階は、獲得された方向別シャドウ領域の各ピクセルにおける振幅((Ｂｉ(ｘ、ｙ))が既に設定された基準値以下であればシャドウとして設定してもよい。
【００２８】
シャドウマップから測定対象物の大きさおよび位置情報のうち、少なくとも１つ以上を獲得する段階を更に含んでもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、高さによるコントラストマップおよび／または、素子のシャドウによるシャドウマップを利用して所望の素子を抽出するため、２次元イメージを利用して素子を抽出する場合に比べて素子の色や照明の影響を受けることなく、かつ素子のディメンションが変更された場合にも容易に素子を判別することができる。
【００３０】
また、素子周辺に形成されたパターンやシルクスクリーンパターンなどが原因となるノイズや、カメラが原因となるノイズなどの影響を受けないようにすることができ、周辺にパッド領域のように混同され得る他の素子があっても、テンプレートと比較して素子を判別することができるので、正確に素子を抽出することができる。
【００３１】
また、素子のフィレットが小さく形成されている場合にもフィレットを利用して素子を抽出することなく高さによるコントラストマップを利用して素子を抽出することができるので、より正確に素子を抽出することができる。
【００３２】
また、素子の高さが所定の測定可能な範囲を超える場合にも、シャドウは、素子の測定可能な範囲にかかわらず生成されるため、素子の高さと関係なく、より明確な素子の位置、大きさ、回転情報などを獲得することができる。
【００３３】
また、方向別視認性マップで獲得される方向別シャドウ領域を、振幅情報を利用して補償することによって、シャドウ領域のノイズを最大限減少させることができ、これによって測定対象物の装着状態に対する検査信頼性を向上させることができる。
【００３４】
また、方向別視認性マップに比べてノイズが小さい方向別振幅マップを利用してシャドウ領域を抽出することによって、シャドウ領域抽出の信頼性を向上させることができる。
【００３５】
また、測定対象物の高さが測定範囲を超える場合にも、視認性マップを利用して測定対象物の領域を正確に抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例による３次元形状測定方法に利用される例示的な３次元形状測定装置を示した概念図である。
【図２】本発明の一実施例による３次元形状検査方法を示したフローチャートである。
【図３】形状テンプレートの一例を示した概略図である。
【図４】図２で素子の情報を獲得する方法の一実施例を示したフローチャートである。
【図５】ターゲット素子が形状テンプレートに対応する素子であるかを比較する方法の一実施例を説明するための概念図である。
【図６】素子がチップである場合を一例で２次元イメージを獲得して示したイメージである。
【図７】図６のチップをコントラストマップとして示したイメージである。
【図８】図６のチップを、視認性情報を反映したコントラストマップとして示したイメージである。
【図９】本発明の一実施例による３次元形状検査方法を示したフローチャートである。
【図１０】シャドウテンプレートの一例を示した概略図である。
【図１１】視認性情報を利用してシャドウマップを生成する方法の一実施例を示したフローチャートである。
【図１２】図２で素子の情報を獲得する方法の一実施例を示したフローチャートである。
【図１３】ターゲット素子がシャドウテンプレートに対応する素子であるかを比較する方法の一実施例を説明するための概念図である。
【図１４】本発明の一実施例による測定対象物の検査方法に利用される例示的な３次元形状測定装置を示した概念図である。
【図１５】測定対象物の装着された基板の一部を示した平面図である。
【図１６】本発明の一実施例による測定対象物の検査方法を示したフローチャートである。
【図１７】方向別視認性マップを示した図面である。
【図１８】方向別振幅マップを示した図である。
【図１９】方向別シャドウ領域を補償した方向別補償マップを示した図である。
【図２０】補償された方向別シャドウ領域をマージして生成したシャドウマップを示した図である。
【図２１】本発明の他の実施例による測定対象物の検査方法を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明は多様に変更することができ、多様な形態を有することができるが、ここでは、特定の実施形態を図面に例示して詳細に説明する。但し、ここでの記載は、本発明を特定の開示形態に限定するものではなく、本発明の権利範囲は、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を理解すべきである。
【００３８】
また、第１、第２等の用語は、多様な構成要素を説明するために使用することができるが、構成要素は用語によって限定されない。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としてのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲から逸脱することなしに、第１構成要素は第２構成要素と称されてもよく、同様に第２構成要素も第１構成要素に称されてもよい。
【００３９】
本出願において用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するためのものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文脈上、明白に相違が示されない限り、複数の表現を含む。
【００４０】
本出願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものが存在することを意図するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたもの等の存在または付加の可能性を予め排除しないことを理解しなければならない。
【００４１】
なお、異なるものとして定義しない限り、技術的であるか科学的な用語を含めてここで利用される全ての用語は、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によって一般的に理解されるものと同一の意味を有している。一般的に利用される辞典に定義されているもののような用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有することと解釈すべきであり、本出願で明白に定義されない限り、異常にまたは過度に形式的な意味に解釈されない。
【００４２】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００４３】
図１は、本発明の一実施例による３次元形状測定方法に利用される例示的な３次元形状測定装置を示した概念図である。
【００４４】
図１を参照すると、本実施例による３次元形状測定方法に利用される３次元形状測定装置は、測定ステージ部１００、イメージ撮影部２００、第１および第２照明部(３００、４００)、イメージ獲得部５００、モジュール制御部６００、および中央制御部７００を含む。
【００４５】
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、およびステージ１１０を移送させるステージ移送ユニット１２０を含む。本実施例で、ステージ１１０により測定対象物１０がイメージ撮影部２００と第１および第２照明部(３００、４００)に対して移動されることによって、測定対象物１０の測定位置を変更することが可能である。
【００４６】
イメージ撮影部２００は、ステージ１１０の上部に配置され、測定対象物１０から反射された光を受けて測定対象物１０のイメージを撮影する。すなわち、イメージ撮影部２００は、第１および第２照明部(３００、４００)から出射されて測定対象物１０から反射される光を受け、測定対象物１０のイメージを撮影する。
【００４７】
イメージ撮影部２００は、カメラ２１０、結像レンズ２２０、フィルター２３０、およびランプ２４０を含む。カメラ２１０は、測定対象物１０から反射される光を受けて測定対象物１０のイメージを撮影し、一例としてＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラのいずれかが採用してもよい。結像レンズ２２０は、カメラ２１０の下部に配置され、測定対象物１０から反射される光をカメラ２１０に結像させる。フィルター２３０は、結像レンズ２２０の下部に配置され、測定対象物１０から反射される光をろ過させて結像レンズ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、および光強度調節フィルターのいずれか一つであってもよい。ランプ２４０は、フィルター２３０の下部に、例えば、円形状に配置されて、測定対象物１０の２次元形状のような特定の目的のイメージを撮影するために測定対象物１０に光を提供してもよい。
【００４８】
第１照明部３００は例えば、イメージ撮影部２００の右側に測定対象物１０を支持するステージ１１０に対して傾くように配置されてもよい。第１照明部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、および第１集光レンズ３４０を含む。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とで構成されて光を発生させ、第１格子ユニット３２０は、第１照明ユニット３１０の下部に配置され、第１照明ユニット３１０で発生された光を、格子紋パターンを有する第１格子パターン光に変更させる。第１格子移送ユニット３３０は、第１格子ユニット３２０と連結されて第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（ｐｒｅｃｉｓｅ  ｌｉｎｅａｒ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｕｎｉｔ）のいずれかが採用されてもよい。第１集光レンズ３４０は、第１格子ユニット３２０の下部に配置されて第１格子ユニット３２０から出射された第１格子パターン光を測定対象物１０に集光させる。
【００４９】
第２照明部４００は、例えば、イメージ撮影部２００の左側に測定対象物１０を支持するステージ１１０に対して傾斜するように配置してもよい。第２照明部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、および第２集光レンズ４４０を含む。 第２照明部４００は、前述した第１照明部３００と実質的に同一であるため、重複する詳細な説明は省略する。
【００５０】
第１格子移送ユニット３３０が第１格子ユニット３２０をＮ回順次移動させながら、第１照明部３００が測定対象物１０にＮ個の第１格子パターン光を照射するとき、イメージ撮影部２００は、測定対象物１０から反射されたＮ個の第１格子パターン光を順次に受けてＮ個の第１パターンイメージを撮影する。また、第２格子移送ユニット４３０が第２格子ユニット４２０をＮ回順次移動させながら、第２照明部４００が測定対象物１０へＮ個の第２格子パターン光を照射するとき、イメージ撮影部２００は、測定対象物１０から反射されたＮ個の第２格子パターン光を順次に受けてＮ個の第２パターンイメージを撮影する。ここで、Ｎは自然数であり、一例として３または４であってもよい。
【００５１】
なお、本実施例では第１および第２格子パターン光を発生させる照明装置として第１および第２照明部(３００、４００)のみを説明したが、これと異なり、照明部の個数は３つ以上であってもよい。すなわち、測定対象物１０へ照射される格子パターン光が多様な方向から照射され、多様な種類のパターンイメージが撮影されてもよい。例えば、３つの照明部がイメージ撮影部２００を中心に正三角形の形態に配置される場合、３つの格子パターン光が互いに異なる方向から測定対象物１０へ照射されてもよく、４つの照明部がイメージ撮影部２００を中心に正四角形の形態に配置される場合、４つの格子パターン光が互いに異なる方向から測定対象物１０に照射されてもよい。
【００５２】
イメージ獲得部５００は、イメージ撮影部２００のカメラ２１０と電気的に接続され、カメラ２１０からパターンイメージを獲得して保存する。例えば、イメージ獲得部５００は、カメラ２１０で撮影されたＮ個の第１パターンイメージおよびＮ個の第２パターンイメージを受信（ｒｅｃｅｉｖｅ）して保存するイメージシステムを含む。
【００５３】
モジュール制御部６００は、測定ステージ部１００、イメージ撮影部２００、第１照明部３００、および第２照明部４００と電気的に接続されてこれらを制御する。モジュール制御部６００は、例えば、照明コントローラー、格子コントローラー、およびステージコントローラーを含む。照明コントローラーは、第１および第２照明ユニット(３１０、４１０)をそれぞれ制御して光を発生させ、格子コントローラーは、第１および第２格子移送ユニット(３３０、４３０)をそれぞれ制御して第１および第２格子ユニット(３２０、４２０)を移動させる。ステージコントローラーは、ステージ移送ユニット１２０を制御してステージ１１０を上下左右に移動させる。
【００５４】
中央制御部７００は、イメージ獲得部５００、およびモジュール制御部６００と電気的に接続されてそれぞれを制御する。 具体的に、中央制御部７００は、イメージ獲得部５００のイメージシステムからＮ個の第１パターンイメージおよびＮ個の第２パターンイメージを受信して、これを処理して測定対象物の３次元形状を測定する。また、中央制御部７００は、モジュール制御部６００の照明コントローラー、格子コントローラー、およびステージコントローラーをそれぞれ制御する。このため、中央制御部は、イメージ処理ボード、制御ボード、およびインタフェースボードを含んでもよい。
【００５５】
以下、前述した３次元形状測定装置を利用してプリント回路基板に実装された所定の素子を検査する方法をより詳細に説明する。
【００５６】
図２は、本発明の一実施例による３次元形状検査方法を示したフローチャートであり、図３は、形状テンプレートの一例を示した概略図である。
【００５７】
図２および図３を参照すると、プリント回路基板上に実装された所定の素子を検査するために、まず素子の形状を抽象化（ａｂｓｔｒａｃｔｅｄ）した形状テンプレート(ｓｈａｐｅ  ｔｅｍｐｌａｔｅ)８００を生成する(Ｓ１１０)。抽象化される素子８１０は、例えば、六面体形状のチップ(ｃｈｉｐ)を含んでもよい。
【００５８】
一例で、形状テンプレート８００は、図３に示したように素子８１０の形状を抽象化して素子８１０に該当する部分を白色(斜線で示した部分に該当)で表し、素子に該当しない部分を黒色(斜線で示していない部分に該当)で表して予め設定してもよい。図３において、斜線で示した部分が素子に該当する部分を表す。このとき、形状テンプレート８００は、デジタルイメージとして形成され、白色の場合は１の値を有し、黒色の場合は０の値を有するように設定してもよい。
【００５９】
形状テンプレート８００は、テンプレート決定因子（ｔｅｍｐｌａｔｅ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔ）によって定義されてもよい。すなわち、テンプレート決定因子は、形状テンプレート８００を決定するものであってもよく、一例として、素子８１０が六面体の形状のチップである場合、チップの平面的大きさ（ｐｌａｎａｒ  ａｒｅａ）を含むものであってもよい。具体的に、テンプレート決定因子はチップの横の長さ(Ｘ)および縦の長さ(Ｙ)を含んでもよく、横および縦の長さを含むテンプレート決定因子によって形状テンプレート８００が定義されてもよい。
【００６０】
続いて、少なくとも２つ以上の方向から格子イメージ光を測定対象物に照射し、測定対象物のピクセル(ｐｉｘｅｌ)別高さ情報を獲得する(Ｓ１２０)。
【００６１】
測定対象物のピクセル別高さ情報は、図１に一例として示された３次元形状測定装置によって測定対象物を測定したデータから容易に獲得することができる。
【００６２】
次に、ピクセル別に高さ情報に対応したコントラスト(ｃｏｎｔｒａｓｔ)を設定したコントラストマップを生成する(Ｓ１３０)。測定対象物上に実装された比較対象素子（ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｔａｒｇｅｔ  ｄｅｖｉｃｅ）(以下、「ターゲット素子(ｔａｒｇｅｔ  ｄｅｖｉｃｅ)」という)は、ピクセル別高さ情報よりも高い高さを有するほど、大きな値のコントラスト値（ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｖａｌｕｅ）を有するように設定され、これによってコントラストマップは、ターゲット素子の形状に応じて、ターゲット素子が位置した部分を明るく、ターゲット素子が位置しない部分を暗く生成することができる
【００６３】
このとき、コントラストマップは、高さ情報により生成されるため、ターゲット素子の色やターゲット素子上に印刷された文字や図形などの影響を受けず、ターゲット素子の周辺の色や印刷態様などにもまた影響を受けない。すなわち、コントラストマップは、ターゲット素子の高さによる明暗度（ｇｒａｙ  ｓｃａｌｅ）だけを表すことができるため、一般的な２次元イメージより明確にターゲット素子の形状を判別することができる。
【００６４】
一方、ターゲット素子をより明確に検査するために、測定対象物のピクセル別視認性情報（ｖｉｓｉｂｉｌｔｙ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を獲得し、これを利用してもよい。
【００６５】
視認性は、イメージの明るさ信号において、振幅(Ｂｉ(ｘ、ｙ))の平均(Ａｉ(ｘ、ｙ))に対する比として表され、一般的に反射率が増加することによって増加する傾向がある。視認性(Ｖｉ(ｘ、ｙ))は次のように表される。
Ｖｉ(ｘ、ｙ)＝Ｂｉ(ｘ、ｙ)／Ａｉ(ｘ、ｙ)
【００６６】
格子パターン光が多様な方向からプリント回路基板に照射されることにより、多様な種類のパターンイメージを撮影することができる。図１に示したように、イメージ獲得部５００がカメラ２１０で撮影されたＮ個のパターンイメージからＸ−Ｙ座標の各位置(ｉ(ｘ、ｙ))におけるＮ個の明るさ信号（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｓｉｇｎａｌｓ）(Iｉ１、Iｉ２、…、IｉＮ)を抽出し、Ｎ−バケットアルゴリズム(Ｎ−ｂｕｃｋｅｔ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ)を用いて平均(Ａｉ(ｘ、ｙ))および視認性(Ｖｉ(ｘ、ｙ))を算出する。
【００６７】
例えば、Ｎ＝３である場合と、Ｎ＝４である場合とはそれぞれ次のように視認性を算出することができる。
【００６８】
すなわち、Ｎ＝３である場合は、以下の数式１のように算出することができる。
【数１】
2011013220.tif 000003
【００６９】
Ｎ＝４である場合は、以下の数式２のように算出することができる。
【数２】
2011013220.tif 000004
【００７０】
視認性情報は、前述した測定対象物のピクセル別高さ情報を獲得する過程(Ｓ１２０)と同様に、少なくとも２個以上の方向へ格子イメージ光を測定対象物に照射することによって獲得することができる。すなわち、ピクセル別視認性情報も、図１に一例として示した３次元形状測定装置によって測定対象物を測定したデータから容易に獲得することができる。
【００７１】
ピクセル別コントラストは、高さ情報に上述の視認性情報を乗算した値として定義することができる。一般的に、反射率が周辺のもの（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）と比べて大きい素子の場合、素子の視認性は周辺のものの視認性より更に大きい値を示すため、コントラストマップに視認性情報が反映されると、高さ情報のみが反映される場合より、更に素子の存在を強調することが可能となる。
【００７２】
図２を参照すると、続いて、測定対象物のコントラストマップと形状テンプレート８００とを比較して、測定対象物から形状テンプレート８００に対応する素子８１０の情報を獲得する(Ｓ１４０)。素子８１０の情報は、素子８１０の存在有無（ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ）、素子８１０の実際の大きさや配置状態などの情報を含んでもよい。
【００７３】
図４は、図２に示した素子の情報を獲得する方法の一実施例を示したフローチャートである。
【００７４】
図４を参照すると、測定対象物から形状テンプレート８００に対応する素子８１０の情報を獲得するために、まず形状テンプレート８００に対応する素子８１０が測定対象物に存在するのか否かを判断する(Ｓ１４２)。
【００７５】
例えば、所定の検査領域(または、関心領域；ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ)を設定してターゲット素子があるかを確認した後、存在有無を確認する。このとき、検査領域は、一実施例で測定対象物に対する形状を記録したキャド(ＣＡＤ)情報を利用して設定されてもよい。ＣＡＤ情報は、測定対象物の設計情報を含む。また、検査領域は、他の実施例として、学習モード（ｓｔｕｄｙｉｎｇ  ｍｏｄｅ）によって得られた学習情報を用いて設定されてもよい。学習モードは、プリント回路基板のベアボードを学習し、プリント回路基板の設計基準情報を獲得することであり、学習モードを通じて獲得される学習情報（ｓｔｕｄｉｅｄ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を用いて検査領域を設定してもよい。
【００７６】
図５は、ターゲット素子が形状テンプレートに対応する素子であるかを比較する方法の一実施例を説明するための概念図である。
【００７７】
図５を参照すると、ターゲット素子８２０が形状テンプレート８００に対応する素子８１０であるかを判断するために、まず、プリント回路基板の上に所定の検査領域(ＲＯＩ)を設定した後、形状テンプレート８００の位置を初期位置(８００ａ)から順次移動させながら、形状テンプレート８００をコントラストマップと比較する。
【００７８】
形状テンプレート８００をコントラストマップと比較するために、まず、形状テンプレート８００上に、ピクセル座標（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ  ｏｆ  ｐｉｘｅｌ）に応じて例えば、０、１に設定された値と、コントラストマップと重なる部分のコントラスト値とを互いに乗算した値を算出し、算出した値をそれぞれ合算する。続いて、合算した値が最大値を示す位置を素子８１０が存在する予備位置（ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）として設定する。次に、最大値が基準値以上であれば、ターゲット素子８２０が形状テンプレート８００に対応する素子８１０であると決定することができる。
【００７９】
形状テンプレート８００に対応する素子８１０は、所定の大きさを有する。測定対象物のターゲット素子８２０は、これとは異なる大きさを有してもよく、回転されて配置されてもよい。これにより、形状テンプレート８００に記録された素子８１０と、ターゲット素子８２０とを同一の素子として判断する所定の許容値(ｔｏｌｅｒａｎｃｅ  ｖａｌｕｅ)を設定することができ、コントラストマップと形状テンプレート８００とは、テンプレート決定因子の所定の許容値の範囲内でそれぞれ比較されてもよい。例えば、所定の許容値は、形状テンプレート８００に対応する素子８１０の５０％〜１５０％の大きさであってもよい。また、形状テンプレート８００に対応する素子８１０とターゲット素子８２０とを同一の素子として判断する所定の回転角度（ａｎｇｌｅ  ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）が設定されてもよく、コントラストマップと形状テンプレート８００とは所定の回転角度に回転されながら比較されてもよい。
【００８０】
再び図４を参照すると、素子８１０が測定対象物に存在する場合、素子（すなわち、ターゲット素子８２０）の大きさ、位置、および回転角の情報を獲得することができる(Ｓ１４４)。このような情報はコントラストマップを用いて容易に獲得することができる。
【００８１】
一方、測定対象物から形状テンプレート８００に対応する素子の情報を獲得(Ｓ１４０)した後、素子８１０の情報は３次元形状の検査方法において多様な方法に活用することができる。
【００８２】
例えば、素子の情報を用いて形状テンプレート８００に該当する素子の不良の有無を判断してもよい(Ｓ１５０)。すなわち、大きさ情報、回転情報などを用いて素子が測定対象物の上に好適に配置されているかを確認することによって、素子の不良有無を判断することができる。これとは異なり、素子の情報を用いて、測定対象物の情報から素子に関する情報を除くことによって他の素子や部品の情報を獲得してもよい。
【００８３】
一方、素子の情報から素子の一部を抽出して除去し、除去された素子の残り情報を利用して素子の不良有無を判断してもよい。
【００８４】
例えば、素子がプリント回路基板の上に実装されたチップである場合、チップのボディ(ｂｏｄｙ)を除いてチップのボディから延長された端子の情報、チップの端子と連結されたパッドの情報などを、ノイズなしに獲得してもよい。したがって、このように獲得された情報を利用してこのような部品の不良有無も判断することができる。
【００８５】
一実施例として、素子がプリント回路基板の上に形成されたチップである場合、まずチップの本体であるチップボディを抽出し、その後、チップに対するチップ情報からチップボディに対するチップボディ情報を除去し、次にチップボディ情報の除去されたチップ情報からプリント回路基板の上に形成されたチップの不良形成の有無、すなわちチップの端子とパッドとの間の連結状態を判断することができる。
【００８６】
以下、一例としてチップに対して２次元イメージと３次元的な高さ情報を反映したコントラストマップを作成し、２次元イメージおよびコントラストマップの例を、図面を参照して比較する。
【００８７】
図６は、素子がチップである場合を一例として２次元イメージを獲得した場合を示した素子のイメージである。
【００８８】
図６を参照すると、イメージに示されたチップボディの形状は長方形の形態であると推定することはできる。しかし、チップボディの輪郭を明確に確認しにくく、特にチップボディの上下左右のうち、どこからどこまでがチップボディに該当し、また、どこからどこまでがソルダ、パッド、端子などであるかを確認しにくい。
【００８９】
また、イメージが２次元イメージであるため、チップ ボディ上に示された数字や色が異なる部分もそのまま示されてしまうことが分かる。
【００９０】
図７は、図６のチップをコントラストマップとして示したイメージである。
【００９１】
図７を参照すると、イメージに示されたチップボディの形状が長方形であることが明確に分かる。イメージは、ピクセル別高さ情報により大きい値のコントラストを有するように設定された３次元イメージであるため、同一の高さを有して突出したチップボディは明るく示され、チップボディより低い高さに突出したソルダ、パッド、端子などはチップボディより暗く示される。よって、チップボディに該当する部分を容易に確認することができる。
【００９２】
また、イメージが、高さ情報を反映した３次元イメージであるため、チップボディの色やチップボディ上に示された数字はイメージに示されないことが分かる。これによって、色や表示された文字などはチップボディの形状を確認することにおいて全く混同を与えることなく、特に色や文字が非常に複雑なチップボディの場合にもコントラストマップからチップボディの形状を容易に獲得することができる。
【００９３】
図８は、図６に示したチップを、視認性情報を反映したコントラストマップとして示したイメージである。
【００９４】
図８を参照すると、イメージに示されたチップボディの形状をより明確に確認することができる。図８に示したイメージは、視認性情報を反映したコントラストマップであるため、チップボディの部分がより強調されて明るく示され、他の部分はより暗く示される。よって、チップボディの存在が更に強調されてチップボディの形状を容易に獲得することができる。
【００９５】
前述したように、本実施例によれば、高さ情報が反映されたコントラストマップを用いて所望の素子を抽出するため、２次元イメージを用いて素子を抽出する場合に比べて、素子の色や照明の影響を受けることなく、かつ素子のディメンションが変更された場合にも容易に素子を判別することができる。
【００９６】
また、イメージにおいて、素子の周辺に形成されたパターンやシルクスクリーンパターンなどが原因となるノイズや、カメラが原因となるノイズなどの影響を受けないようにすることができ、周辺にパッド領域のような混同される虞のある他の素子が形成された場合にも、テンプレートと比較して素子を判別することができるので、正確に素子を抽出することができる。
【００９７】
また、素子のフィレットが小さく形成されている場合にも、フィレットを利用して素子を抽出することなく高さによるコントラストマップを利用して素子を抽出するので、より正確に素子を抽出することができる。
【００９８】
図９は、本発明の一実施例による３次元形状検査方法を示したフローチャートであり、図１０は、シャドウテンプレートの一例を示した概略図である。
【００９９】
図９および図１０を参照すると、プリント回路基板の上に実装された所定の素子を検査するために、まず素子の影を抽象化したシャドウテンプレート９００を生成する（Ｓ２１０)。抽象化された素子９１０は、例えば六面体形状のチップを含んでもよい。
【０１００】
一例として、シャドウテンプレート９００は、図１０に示したように素子９１０に所定角度に光を照射する時に発生するシャドウを抽象化して素子９１０のシャドウに該当する部分は白色(斜線で示した部分に該当)で表し、素子９１０のシャドウに該当しない部分は黒色(斜線で示していない部分に該当)で表して予め設定することができる。図１０では、斜線で示した部分が素子９１０のシャドウに該当する部分を表している。このとき、シャドウテンプレート９００は、デジタルイメージとして形成され、白色の場合は１の値を有し、黒色の場合は０の値を有するように設定されてもよい。
【０１０１】
シャドウテンプレート９００は、テンプレート決定因子によって定義することが可能である。すなわち、テンプレート決定因子によりシャドウテンプレート９００を決定することができ、一例として、素子９１０が六面体形状のチップであるとき、テンプレート決定因子は、チップのディメンションおよび測定対象物に照射される格子イメージ光の照射角度を含んでもよい。具体的に、テンプレート決定因子は、チップのディメンションに該当するチップの横の長さ(Ｘ)、縦の長さ（Ｙ)、および高さ(図示せず)を含んでもよく、横および縦の長さと高さを含むテンプレート決定因子によってシャドウテンプレート９００が定義されてもよい。
【０１０２】
続いて、複数の方向から格子イメージ光を測定対象物に照射して測定対象物のピクセル別シャドウ情報を獲得する(Ｓ２２０)。
【０１０３】
測定対象物のピクセル別シャドウ情報は、図１に一例として示した３次元形状測定装置によって測定対象物を測定したデータから容易に獲得することができる。
【０１０４】
次に、複数の方向から撮影されたピクセル別シャドウ情報をマージしてシャドウマップを生成する(Ｓ２３０)。例えば、所定の傾斜角を有して４方向から照射して測定対象物を測定する３次元形状測定装置の場合、４方向に測定対象物上に位置した比較対象素子(以下、「ターゲット素子」という)のシャドウが形成され、これをマージするとターゲット素子の周囲を囲むシャドウマップを得ることができる。例えば、シャドウマップはピクセル座標によるシャドウの存在有無によって、シャドウが存在すると１、シャドウが存在しないと０に設定されるように構成してもよい。
【０１０５】
シャドウマップは高さの測定範囲（ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｈｅｉｇｈｔ  ｒａｎｇｅ）に影響を受けないため、素子９１０の高さが３次元形状測定装置の高さの測定可能範囲を超える場合にも、素子９１０の高さに関係なく、より明確な素子９１０の位置、大きさ、回転情報などを含む素子９１０の情報を得ることができる。
【０１０６】
このとき、シャドウマップはターゲット素子の影情報によって生成されるため、ターゲット素子の色やターゲット素子上に印刷された文字や図形などの影響を受けず、ターゲット素子の周辺の色や印刷態様などの影響も受けない。すなわち、シャドウマップは、シャドウの存在有無に応じてターゲット素子の明暗度のみを表すため、一般的な２次元イメージより明確にターゲット素子の形状を判別することができる。
【０１０７】
一方、ターゲット素子をより明確に検査するために図２および図３に基づき説明したような測定対象物のピクセル別視認性情報を獲得し、これを利用してもよい。
【０１０８】
視認性情報は前述した測定対象物のピクセル別シャドウ情報を獲得する過程(Ｓ２２０)と同様に、複数の方向に格子イメージ光を測定対象物に照射することによって獲得することが可能である。すなわち、ピクセル別視認性情報も図１に一例として示した３次元形状測定装置によって測定対象物を測定したデータから容易に獲得することができる。
【０１０９】
図１１は、視認性情報を用いてシャドウマップを生成する方法の一実施例を示したフローチャートである。
【０１１０】
図１１を参照すると、シャドウマップを生成するために、まずピクセル別にシャドウ情報に応じた予備シャドウマップを生成する(Ｓ２３２)。続いて、予備シャドウマップから視認性情報を用いて素子９１０部分を除く(Ｓ２３４)。次に、素子９１０部分の除外されたシャドウマップを確定する(Ｓ２３６)。
【０１１１】
一般的に素子の反射率が周辺のものに比べて大きい場合、素子の視認性は、周辺のものの視認性よりも非常に大きい値を示すため、シャドウマップに視認性情報が反映されると、素子９１０の色が影の色と類似な黒色を示す場合にも、より明確に影を判別することができる。
【０１１２】
再び図９を参照すると、続いて、測定対象物のシャドウマップとシャドウテンプレート９００とを比較して、測定対象物からシャドウテンプレート９００に対応する素子９１０の情報を獲得する(Ｓ２４０)。素子９１０の情報は素子９１０の存在有無、素子９１０の実際の大きさや配置状態などを含んでもよい。
【０１１３】
図１２は、図９で素子の情報を獲得する方法の一実施例を示したフローチャートである。
【０１１４】
図９および図１２を参照すると、測定対象物からシャドウテンプレート９００に対応する素子９１０の情報を獲得するために、まずシャドウテンプレート９００に対応する素子９１０の測定対象物における存在有無を判断することができる(Ｓ２４２)。
【０１１５】
例えば、所定の検査領域(または、関心領域；ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ)を設定してターゲット素子があるかを確認した後、存在有無を確認する。この際、検査領域は、図４で説明された方法と同様の方法で設定されてもよい。
【０１１６】
図１３は、ターゲット素子がシャドウテンプレートに対応する素子であるかを比較する方法の一実施例を説明するための概念図である。
【０１１７】
図１３を参照すると、ターゲット素子９２０がシャドウテンプレート９００に対応する素子９１０であるかを判断するために、まずプリント回路基板の上に所定の検査領域(ＲＯＩ)を設定した後、シャドウテンプレート９００の位置を初期位置９００ａから順次に移動しながらシャドウマップと比較することができる。
【０１１８】
シャドウテンプレート９００をシャドウマップと比較するために、まずシャドウテンプレート９００上の、例えば、ピクセル座標により０、１に設定された値を、シャドウマップ上のピクセル座標により０、１に設定された値とを互いに乗算した後、得られた値を互いに合算する。このとき、一例として、図１３に示したシャドウテンプレート９００の斜線で示した部分とシャドウマップの斜線で示した部分との互いに重なる部分が多いほど、乗算値の合計値は大きくなる。続いて、シャドウテンプレート９００の位置を順次移動させることによって、合算値が最大値を示す位置を、素子９１０が存在する予備位置として設定することができる。このとき、一例として図１３に示したシャドウテンプレート９００の斜線で示した部分と、シャドウマップの斜線で示した部分との互いに重なる部分が最も大きい場合、乗算値の合計値は最大になり、この場合に、シャドウテンプレート９００とシャドウマップとは、ほぼ一致するようになる。次に、最大値が基準値以上であれば、ターゲット素子９２０がシャドウテンプレート９００に対応する素子９１０であることを決定することができる。例えば、基準値は、シャドウテンプレート９００の１と設定された値に所定比率を乗算した値として設定してもよい。
【０１１９】
シャドウテンプレート９００に対応する素子９１０は、所定の大きさを有する。測定対象物のターゲット素子９２０は、これとは異なる大きさを有してもよく、回転されて配置されてもよい。したがって、シャドウテンプレート９００に記録された素子９１０とターゲット素子９２０とを同一の素子と判断する所定の許容値を設定してもよく、シャドウマップとシャドウテンプレート９００とはテンプレート決定因子の所定の許容値の範囲内において比較されてもよい。例えば、所定の許容値は、シャドウテンプレート９００に対応する素子９１０の５０％〜１５０％の範囲の横の長さ（Ｘ)および縦の長さ（Ｙ)と幅(Ｗ)の値を有してもよい。ここで、幅(Ｗ)はすべての方向に同一であってもよいが、方向別に異なるものであってもよい。また、シャドウテンプレート９００に対応する素子９１０とターゲット素子とを同一の素子と判断する所定の回転角度を設定してもよく、シャドウマップとシャドウテンプレート９００とは所定の回転角度に回転されながら比較されてもよい。
【０１２０】
再び図１２を参照すると、素子９１０が測定対象物に存在する場合、素子、すなわちターゲット素子９２０の大きさ、位置、および回転角情報を獲得することができる(Ｓ２４４)。このような情報はシャドウマップを用いて容易に獲得することができる。
【０１２１】
一方、測定対象物からシャドウテンプレート９００に対応する素子９１０の情報を獲得(Ｓ２４０)した後、素子９１０の情報は３次元形状の検査方法において多様な方法に活用することができる。
【０１２２】
例えば、素子９１０の情報を利用してシャドウテンプレート９００に対応する素子の不良有無を判断してもよい(Ｓ２５０)。
【０１２３】
本段階(Ｓ２５０)は、前述した図２の段階(Ｓ１５０)と実質的に同一であるため、重複する詳細な説明は省略する。
【０１２４】
前述したように、本実施例によれば、素子のシャドウによるシャドウマップを利用して所望の素子を抽出するため、２次元イメージを利用して素子を抽出する場合に比べて素子の色や照明の影響を受けることなく、かつ素子のディメンションが変更された場合にも容易に素子を判別することができる。
【０１２５】
また、素子周辺に形成されたパターンやシルクスクリーンパターンなどのノイズ、また、カメラによるノイズなどの影響を受けないようにすることができ、周辺にパッド領域のように混同されることのある他の素子があっても、テンプレートと比較して素子を判別することができるので、正確に素子を抽出することができる。
【０１２６】
また、素子の高さが所定の測定可能範囲を超える場合にも、シャドウは素子の測定可能範囲に関わらず生成されるため、素子の高さと関係なく、より明確な素子の位置、大きさ、回転情報などを獲得することができる。
【０１２７】
図１４は、本発明の一実施例による測定対象物の検査方法に利用される例示的な３次元形状測定装置を示した概念図である。
【０１２８】
図１４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、測定対象物が形成された基板１１５０を支持および移送させるためのステージ１１４０、基板１１５０に光を照射するための一つ以上の第１照明部１１１０および基板１１５０のイメージを撮影するカメラ１１３０を含む。また、３次元形状測定装置は、ステージ１１４０に隣接するように設置されて第１照明部１１１０と別途に基板１１５０に光を照射する第２照明部１１２０を更に含んでもよい。
【０１２９】
第１照明部１１１０は、基板１１５０に形成された測定対象物の３次元形状を測定するための照明であって、一定の形態の光を基板１１５０に対して一定の角度に傾くように照射する。例えば、第１照明部１１１０は、光を発生させる光源１１１２、光源１１１２からの光を格子パターン光に変換させるための格子素子１１１４、格子素子１１１４をピッチ移送させるための格子移送器具１１１６、および格子素子１１１４により変換された格子パターン光を測定対象物に投影するための投影レンズ１１１８を含む。格子素子１１１４は、格子パターン光の位相遷移のためにピエゾアクチュエータ(ｐｉｅｚｏ  ａｃｔｕａｔｏｒ：ＰＺＴ)等の格子移送器具１１１６を通じて２π／Ｎだけずつ移送されてもよい。ここで、Ｎは２以上の自然数である。このような構成を有する第１照明部１１１０は、格子移送器具１１１６により格子素子１１１４を順次に移送しながら毎移送時ごとに基板１１５０に向かって格子パターン光を照射し、カメラ１１３０は格子素子１１１４の移送時ごとに基板１１５０のイメージを撮影する。
【０１３０】
第１照明部１１１０は、測定の精密度を高めるためにカメラ１１３０を中心に円周方向に沿って一定の角度に離隔されるように複数設置される。例えば、第１照明部１１１０は、カメラ１１３０を中心に円周方向に沿って９０°の角度に離隔されて４つ設置されるか、或いは４５°の角度に離隔されて８つ設置されてもよい。
【０１３１】
第２照明部１１２０は、円形のリング形状に形成されてステージ１１４０に隣接するように設置される。第２照明部１１２０は基板１１５０の初期アラインまたは、検査領域設定などのために光を基板１１５０に照射する。例えば、第２照明部１１２０は、白色光を発生させる蛍光ランプを含むか、または、赤色、緑色、および青色光をそれぞれ発生させる赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、および青色発光ダイオードを含んでもよい。
【０１３２】
カメラ１１３０は、ステージ１１４０の上部に配置され、基板１１５０から反射される光を受けて基板１１５０に対するイメージを撮影する。例えば、カメラ１１３０は第１照明部１１１０の格子パターン光の照射を通じて基板１１５０のイメージを撮影し、第２照明部１１２０の光照射を通じて基板１１５０のイメージを撮影する。 カメラ１１３０はイメージ撮影のためにＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラのいずれを含んでもよい。 
【０１３３】
このような構成を有する３次元形状測定装置は、第１照明部１１１０または第２照明部１１２０を用いて基板１１５０に光を照射して、カメラ１１３０を通じて測定対象物が形成された基板１１５０のイメージを撮影することによって、基板１１５０の３次元イメージおよび２次元イメージを測定する。一方、図１４に示した３次元形状測定装置は一例に過ぎず、一つ以上の第１照明部１１１０とカメラ１１３０を含む多様な構成への変更が可能である。
【０１３４】
以下、このような３次元形状測定装置を利用してプリント回路基板に形成された電子素子などの測定対象物を検査する方法について具体的に説明する。
【０１３５】
図１５は測定対象物が装着された基板の一部を示した平面図であり、図１６は本発明の一実施例による測定対象物の検査方法を示したフローチャートあり、図１７は方向別視認性マップを示した図面であり、図１８は方向別振幅マップを示した図であり、図１９は方向別シャドウ領域が補償された方向別補償マップを示した図であり、図２０は補償された方向別シャドウ領域をマージして生成したシャドウマップを示した図である。
【０１３６】
図１４、図１５、および図１６を参照すると、電子素子などの測定対象物１１５２が基板１１５０に装着された状態を検査するためにまず、測定対象物１１５２が形成された基板１１５０に複数の方向からパターン光をそれぞれＮ回照射してカメラ１１３０で基板１１５０のイメージを撮影する(Ｓ１１１０)。ここで、Ｎは２以上の自然数である。その後、カメラ１１３０で撮影されたそれぞれの方向別Ｎ個のイメージを利用して基板１１５０の方向別視認性マップを生成する(Ｓ１１２０)。
【０１３７】
具体的に、複数の第１照明部１１１０が基板１１５０に向かって順次に光を照射すると、カメラ１１３０は順次に方向別イメージを撮影し、これらから方向別視認性マップを生成する。このとき、３次元形状測定装置は、多重チャネル位相遷移モアレ方式を通じて方向別イメージを獲得することができる。例えば、それぞれの第１照明部１１１０を通じて各方向から位相遷移された格子パターン光を複数にわたって基板１１５０に照射し、照射ごとにカメラ１１３０を通じて基板１１５０の位相別イメージを撮影した後、複数の位相別イメージから方向別視認性マップを生成する。一方、複数の位相別イメージから方向別振幅マップを生成してもよい。
【０１３８】
視認性マップは、ピクセル別視認性、すなわち撮影されたイメージの明るさ(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)信号において、振幅(ａｍｐｌｉｔｕｄｅ)(Ｂｉ(ｘ、ｙ))の平均(Ａｉ(ｘ、ｙ))に対する比を用いて形成されてもよい。視認性は図２および図３で説明したことと同一である。
【０１３９】
３次元形状測定装置はこのように算出された視認性情報および振幅情報を用いて、図１７に示した方向別視認性マップ及び図１８に示した方向別振幅マップを生成することができる。
【０１４０】
図１９を参照すると、方向別視認性マップを生成した後、方向別視認性マップから測定対象物１１５２に対する方向別シャドウ領域１１５４を獲得する(Ｓ１１３０)。基板１１５０に形成された測定対象物１１５２は、所定の高さを有するため、第１照明部１１１０から所定の角度に傾くように光を照射すると、測定対象物１１５２の反対側にはシャドウ領域１１５４が発生する。例えば、シャドウ領域１１５４は他の領域に比べて相対的に輝度が非常に低いので、方向別視認性マップと方向別振幅マップ上で黒い色に示される。
【０１４１】
その後、上述した過程により獲得された方向別シャドウ領域１１５４を補償する（Ｓ１１４０)。視認性(Ｖｉ(ｘ、ｙ))は、平均(Ａｉ(ｘ、ｙ))が非常に低いと(例えば、０．ｘｘｘ)、振幅(Ｂｉ(ｘ、ｙ))が低い領域であっても高く出てくることがあるため、図１７に示した通り、実際のシャドウ領域１１５４で明るく示されるノイズ領域１１５６が発生することがある。したがって、ノイズ領域１１５６を除去するために、方向別シャドウ領域１１５４を補償する。方向別シャドウ領域１１５４を補償する方法の一例としては、方向別シャドウ領域１１５４に対して各ピクセルに振幅(Ｂｉ(ｘ、ｙ))を乗算することである。方向別シャドウ領域１１５４を補償する方法の他の例としては、方向別シャドウ領域１１５４の各ピクセルでの振幅(Ｂｉ(ｘ、ｙ))が既に設定された基準値以下であれば、該当ピクセルをシャドウとして設定してもよい。
【０１４２】
このような方法で方向別シャドウ領域１１５４を補償することによって、方向別シャドウ領域１１５４内のノイズ領域１１５６を除去することができ、これを通じてより信頼性のある方向別シャドウ領域１１５４を獲得することができる。また、測定対象物の高さが測定可能範囲を超える場合にも、視認性マップを利用して測定対象物の領域を正確に抽出することができる。
【０１４３】
方向別シャドウ領域１１５４を補償した後、補償された方向別シャドウ領域１１５４をマージして、図２０に示したようなシャドウマップを生成する(Ｓ１１５０)。シャドウマップ上における実際の測定対象物１１５２と測定対象物１１５２の周辺のシャドウ領域１１５４とは、相対的に大きい階調差を有するため、測定対象物１１５２の領域を容易に設定できることになる。例えば、シャドウマップ上で測定対象物１１５２は明るい色に示される一方、シャドウ領域１１５４が暗い色に示されてもよい。また、これとは反対に、測定対象物１１５２が暗い色に示されて、シャドウ領域１１５４が明るい色に示されてもよい。
【０１４４】
一方、シャドウ領域の補償は、方向別視認性マップから方向別シャドウ領域を獲得した後(Ｓ１１３０)、獲得されたそれぞれの方向別シャドウ領域に対して行われることが可能であるが、これとは異なり、方向別シャドウ領域をマージしてシャドウマップを生成した後(Ｓ１１５０)、生成されたシャドウマップ上でシャドウ領域を補償してもよい。
【０１４５】
その後、シャドウマップを利用して測定対象物１１５２の装着状態を検査することができる。具体的に、生成されたシャドウマップから測定対象物１１５２の大きさ、位置、および回転情報などを獲得し、これらの情報のうち、少なくとも一つ以上の情報を利用して測定対象物１１５２の装着状態を検査してもよい。例えば、基板１１５０に対する基礎情報を含むＣＡＤデータには測定対象物１１５２の位置および大きさなどの情報が入っているため、ＣＡＤデータにある情報値とシャドウマップから獲得された情報値とを比較することによって、測定対象物１１５２の装着状態の不良の有無を検査することができる。
【０１４６】
一方、生成されたシャドウマップと比較して測定対象物１１５２に対応するかを確認するためのテンプレートを生成する段階を追加してもよい。テンプレートはＣＡＤデータから測定対象物１１５２の情報を読み込んで生成するか、または、測定装置を通じて測定して生成し、これを保存して用いてもよい。シャドウマップとテンプレートとを比較するとき、シャドウマップとテンプレートとの差が誤差範囲内にあれば、測定対象物とみなしてもよい。このとき、誤差範囲は、使用者によって設定が可能である。
【０１４７】
本実施例では４方向から光を照射する場合、すなわち、４つの第１照明部１１１０を用いる場合について説明したが、これに限定されることなく光照射方向の個数は可変である。
【０１４８】
図２１は、本発明の他の実施例による測定対象物の検査方法を示したフローチャートである。
【０１４９】
図２１を参照すると、測定対象物１１５２の装着状態を検査するために、まず、測定対象物１１５２の形成された基板１１５０に複数の方向から光を照射して図１８に示したような方向別振幅マップを獲得する(Ｓ１２１０)。方向別振幅マップを獲得する方法は前述したため、これに関する詳細な説明は省略する。
【０１５０】
その後、方向別振幅マップから振幅が既に設定された基準値以下の領域をシャドウ領域と判断して方向別シャドウ領域１１５４を抽出する(Ｓ１２２０)。シャドウ領域は、他の領域に比べて相対的に非常に低い振幅を有するのが一般的であるため、適当な基準値を基準に、それの以下の振幅値を有する領域をシャドウ領域に判断することができる。このように、方向別視認性マップに比べてノイズが小さい方向別振幅マップを利用してシャドウ領域を抽出することによって、シャドウ領域抽出の信頼性を向上させることができる。
【０１５１】
その後、方向別シャドウ領域１１５４をマージしてシャドウマップを生成する(Ｓ１２３０)。シャドウマップに対する説明は図２０を参考して説明したため省略する。また、本実施例でも前の実施例と同様に、シャドウマップを利用して測定対象物の装着状態を検査する段階と、テンプレートを生成する段階とを含んでもよい。 
【０１５２】
一方、シャドウマップを生成することにおいて、前の二つの実施例のように、方向別視認性マップや方向別振幅マップを利用する方法の代わりに、方向別に撮影された複数の格子パターンイメージを２Ｄイメージに変換してこれを通じてシャドウマップを生成することもできる。複数の格子パターンイメージを２Ｄイメージに変換する過程で、２Ｄイメージ上に格子パターンが示されることがある。２Ｄイメージ上の格子パターンは、複数の格子パターンイメージを平均化するか、または、複数の格子パターンイメージのうち、位相差が１８０°である２つイメージの明るさ値を合算して２Ｄイメージ上の格子パターンを除去してもよい。また、２Ｄイメージ上の格子パターンは、位相差の合計が３６０°になる格子パターンイメージの明るさ値を合算して除去してもよい。
【０１５３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと理解される。
【符号の説明】
【０１５４】
１０    測定対象物
１００    測定ステージ部
２００    イメージ撮影部
３００    第１照明部
４００    第２照明部
５００    イメージ獲得部
６００    モジュール制御部
７００    中央制御部
８００    形状テンプレート
８１０    素子
８２０    ターゲット素子
９００    シャドウテンプレート
９１０    素子
９２０    ターゲット素子
１１１０    第１照明部
１１２０    第２照明部
１１３０    カメラ
１１４０    ステージ
１１５０    基板
１１５２    測定対象物
１１５４    シャドウ領域
１１５６    ノイズ領域
ＲＯＩ    検査領域
【図８】
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【図９】
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【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【外国語明細書】
2011013220000001.pdf