(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の撮像手段による画像から鏡面球体の位置を測定する測定方法であって、
それぞれの撮像手段について、該撮像手段と同軸であり、かつ互いに平行でない２つのライン照明を前記鏡面球体に照射して撮像を行い、撮像される画像において、前記２つのライン照明の直線の交点を求める工程と、
前記工程で複数の撮像手段について求めた交点の位置から、前記鏡面球体の中心位置を求める工程と、
を含む測定方法。
【請求項２】
２つのライン照明の直線の交点を求める工程は、
撮像手段によって撮像される画像において、一方のライン照明のライン方向と垂直な方向に輝度値を積算し、積算値が最大となる該一方のライン照明のライン方向の位置を求める工程と、
撮像手段によって撮像される画像において、他方のライン照明のライン方向と垂直な方向に輝度値を積算し、積算値が最大となる該他方のライン照明のライン方向の位置を求める工程と、
からなることを特徴とする請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
前記ライン照明は、前記鏡面球体以外からの反射光が前記撮像手段に受光されないように角度を付けて配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の測定方法。
【請求項４】
複数の撮像手段に対して同軸なライン照明が存在する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の測定方法。
【請求項５】
ある撮像手段と同軸なライン照明は、他の撮像手段と同軸なライン照明とは異なる波長の光を照射する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の測定方法。
【請求項６】
前記鏡面球体の周囲に輪郭検出用照明を照射する工程と、
前記複数の撮像手段のいずれかによって撮像される画像において、前記輪郭検出用照明の位置と、前記２つのライン照明の直線の交点の位置とから、前記鏡面球体の半径を求める工程と、
前記鏡面球体の中心と半径とから、該鏡面球体の高さを求める工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の測定方法。
【請求項７】
パッケージに２次元的に配列された複数のバンプの高さを検査する検査方法であって、
請求項６に記載の方法によって、各バンプの高さを算出し、
平均からのばらつきに基づいて、パッケージが良品であるか不良品であるかの判定を行う
ことを特徴とする検査方法。
【請求項８】
鏡面球体の位置を測定する測定装置であって、
複数の撮像手段と、
各撮像手段に設置された、該撮像手段と同軸であり、かつ互いに平行でない２つのライン照明と、
前記複数の撮像手段によって撮像される各画像において、２つのライン照明の直線の交点を求め、これらの交点の位置から前記鏡面球体の中心位置を求める中心位置算出手段と、
を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項９】
２つのライン照明の直線の交点の算出は、
撮像手段によって撮像される画像において、一方のライン照明のライン方向と垂直な方向に輝度値を積算し、積算値が最大となる該一方のライン照明のライン方向の位置を求め、
撮像手段によって撮像される画像において、他方のライン照明のライン方向と垂直な方向に輝度値を積算し、積算値が最大となる該他方のライン照明のライン方向の位置を求める、
ことによって行われることを特徴とする請求項８に記載の測定装置。
【請求項１０】
前記ライン照明は、前記鏡面球体以外からの反射光が前記撮像手段に受光されないように角度を付けて配置されている
ことを特徴とする請求項８または９に記載の測定装置。
【請求項１１】
複数の撮像手段に対して同軸なライン照明が存在する
ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の測定装置。
【請求項１２】
ある撮像手段と同軸なライン照明は、他の撮像手段と同軸なライン照明とは異なる波長の光を照射する
ことを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の測定装置。
【請求項１３】
前記鏡面球体の周囲に光を照射する輪郭検出用照明と、
前記複数の撮像手段のいずれかによって撮像される画像において、前記輪郭検出用照明の位置と、前記２つのライン照明の交点の位置とから前記鏡面球体の半径を求める半径算出手段と、
前記鏡面球体の中心位置と半径とから、該鏡面球体の高さを算出する高さ算出手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の測定装置。
【請求項１４】
パッケージに２次元的に配列された複数のバンプの高さを検査する検査装置であって、
請求項１３に記載の測定装置と、
該測定装置によって測定された各バンプの高さの平均を求め、平均からのばらつきに基づいて、良品であるか不良品であるかの判定を行う品質判定手段と、
を備える検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鏡面球体の中心位置及び高さを測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの進展に伴い、パッケージの小型・軽量化への要求が強く求められている。このような要求を満たすために、パッケージ裏面に半田ボール（半田バンプ）の端子を格子状に配列したＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージがＩＣパッケージの主流とな
っている。図２４にＢＧＡの外観を示す。
【０００３】
これらのパッケージを用いた実装において歩留まり（良品数／投入数）の向上を期するため、バンプの欠落がないこと、及び、バンプの高さにばらつきがないことが重要である。これらが満たされないと、一部の端子が基板のランドと接合し無くなり、実装不良が生じる。
【０００４】
従来、バンプ高さのばらつきを検査するために、ステレオカメラ法による手法が知られている（特許文献１〜３）。ステレオカメラ法では、半田バンプにスポット光を照射し、半田バンプ頂点からの反射光を複数のカメラで撮影してその位置をそれぞれ抽出し、それらの座標位置の差からバンプ頂点の座標を求めている。
【０００５】
バンプ高さを検査する技術としては、ステレオカメラ法以外にも共焦点法や光切断法といった手法もあるが、これらは計測時間が長くなってしまうという欠点がある。
【特許文献１】特開平９−３０４０３０号公報
【特許文献２】特開平１０−２３９０２５号公報
【特許文献３】特開平１１−２８７６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年環境問題を配慮して、半田バンプには鉛フリー半田が用いられている。鉛フリー半田は、表面状態が複雑で、粗い表面となったり滑らかな表面となったり、その特徴が安定しない。半田バンプの表面が滑らかである場合には、スポット光を照射したときの正反射としてバンプ頂点からの光のみを受光することができ、精度良くバンプの頂点位置を求めることができる（図２５（ａ）参照）。しかしながら、半田バンプの表面が粗い場合、照明が散乱してしまいバンプの頂点位置を精度良く求めることが困難となる（図２５（ｂ）参照）。
【０００７】
このように、半田バンプの表面が粗い（凹凸のある）場合には、半田バンプの頂点位置を測定する際に誤差が生じ、結果として測定される半田バンプの高さにも誤差が含まれてしまうという問題が生じる。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、表面の滑らかな球体だけでなく、粗い鏡面球体であっても、精度良くその位置を測定することのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明では、以下の手段又は処理によって鏡面球体の位置を測定する。
【００１０】
すなわち、本発明に係る測定方法は、複数の撮像手段のそれぞれについて、該撮像手段と同軸で、互いに平行でない２つのライン照明を前記鏡面球体に照射して撮像を行い、撮像される画像において、前記２つのライン照明の交点を求める工程と、前記工程で複数の撮像手段について求めた交点の位置から、前記鏡面球体の中心位置を求める工程と、を含む。
【００１１】
ライン照明とは、光の映り方が線に見えるものを言うが、本発明においては線でなくともよく、例えば直線状に並ぶ複数の点光源であってもよい。
【００１２】
このように、複数の撮像手段による撮像画像から、鏡面球体の中心を求めて、視差に基づいて鏡面球体の中心位置の３次元座標を求める。２つのライン照明をクロスさせてその交点として中心を求めているので、表面粗さの影響を吸収できる。したがって、表面が粗い鏡面球体であっても、その中心位置を精度良く求めることができる。球体は、完全な球である必要はなく、例えば半球でもよい。
【００１３】
本発明に係る測定方法は、鏡面球体の中心位置を求める工程と、前記鏡面球体の周囲に輪郭検出用照明を照射する工程と、撮像手段と同軸であり、かつ互いに平行でない２つのライン照明を前記鏡面球体に照射する工程と、前記撮像手段によって撮像される画像において、輪郭検出用照明の位置と、前記２つのライン照明の直線の交点の位置とから、前記鏡面球体の半径を求める工程と、前記鏡面球体の中心と半径とから、該鏡面球体の高さを求める工程と、を含む。
【００１４】
鏡面球体の高さ（頂点位置）は、鏡面球体の中心位置と半径とから求めることができる。そこで、本発明に係る測定方法は、中心位置の他に半径を求めて、鏡面球体の高さを求めている。ここで、半径の測定は、鏡面球体の周囲（縁部）に輪郭検出用の照明を照射して、鏡面球体の縁を検出可能とすることによって行う。検出された鏡面球体の縁とライン照明の交点との距離が、鏡面球体の半径となる。この方法によれば、鏡面球体の表面が粗い場合であっても、鏡面球体の高さを精度良く求めることができる。
【００１５】
本発明に係る測定方法において、２つのライン照明の交点を求める工程は、撮像手段によって撮像される画像において、一方のライン照明のライン方向と垂直な方向に輝度値を積算し、積算値が最大となる該一方のライン照明のライン方向の位置を求める工程と、撮像手段によって撮像される画像において、他方のライン照明のライン方向と垂直な方向に輝度値を積算し、積算値が最大となる該他方のライン照明のライン方向の位置を求める工程と、からなることが好適である。
【００１６】
このように、輝度値を積算することで、表面粗さの影響を吸収することができる。また、ラインセンサを１スキャンごとに積算値を計算できるため、高速に処理を行える。
【００１７】
ここで、前記２つのライン照明は、前記鏡面球体以外からの反射光が撮像手段に受光されないように角度を付けて配置されていることが好適である。
【００１８】
撮像手段が垂直方向から鏡面球体を撮像する場合などでは、ライン照明から照射される光は、鏡面球体以外の物体（例えば、基板等）からも反射して撮像手段によって受光されてしまう場合がある。これが発生すると、撮像手段による中心導出精度に悪影響を及ぼす可能性があるので、この発生を防ぐことが望まれる。そこで、上記のように、２つのライン照明に角度を付けて、鏡面球体以外の物体からの正反射が撮像手段に受光されないようにすることが好適である。
【００１９】
また、同一のライン照明が、複数の撮像手段に対して同軸であることが好適である。
【００２０】
各撮像手段は、それぞれ２つのライン照明の交点から中心座標を求めている。ライン照明は撮像手段と同軸である必要があるが、１つのライン照明を複数の撮像手段に同軸とすることで、ライン照明の数を減らすことができる。撮像手段が２つの場合、４つのライン照明ではなく３つのライン照明のみで上記の方法を行うことができる。このように、ライン照明の数を減らすことで、装置の小型化、コストの低減が望める。
【００２１】
また、ある撮像手段と同軸名ライン照明は、他の撮像手段と同軸なライン照明とは異なる波長の光を照射することが好適である。
【００２２】
一方の撮像手段用のライン照明からの反射光が、他方の撮像手段によって受光されてしまう場合がある。そこで、各撮像手段に対応するライン照明で使用する光の波長（色）を異ならせることで、各撮像手段は対応する波長の光のみを測定することが可能となり、不要なライン照明からの光による影響を排除することができる。
【００２３】
また、本発明に係る検査方法は、パッケージに２次元的に配列された複数のバンプの高さを検査する検査方法であって、上述した測定方法によって各バンプの高さを算出し、平均からのばらつきに基づいて、パッケージが良品であるか不良品であるかの判定を行うことを特徴とする。
【００２４】
このような検査方法によれば、バンプの表面が粗い場合であっても精度良くバンプの高さを測定することができるので、良品・不良品の判定を精度良く行うことができる。
【００２５】
なお、本発明は、上記処理の少なくとも一部を含む測定方法又は検査方法として捉えることができる。また、本発明は、上記処理の少なくとも一部を実行するための測定装置又は検査装置として捉えることもできる。上記手段及び処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。
【００２６】
たとえば、本発明の一態様としての測定装置は、鏡面球体の位置を測定する測定装置であって、複数の撮像手段と、各撮像手段に設置された、該撮像手段と同軸であり、かつ互いに交差する２つのライン照明と、前記複数の撮像手段によって撮像される各画像において、２つのライン照明の直線の交点を求め、これらの交点の位置から前記鏡面球体の中心位置を求める中心位置算出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、表面の粗い鏡面球体であっても精度良くその位置を測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【００２９】
＜測定原理＞
本実施形態は、図２４に示すようなＢＧＡの半田バンプの中心位置及び高さを測定することを目的とする。まず、その測定原理について説明する。
【００３０】
測定の対象である半田バンプは球状の半田ボールである。したがって、その高さは、図１に示すように、（球の中心位置の高さ）＋（半径）として求めることができる。本実施形態は、これを利用して、バンプ高さを測定するために、球の中心位置と半径とをそれぞれ求めている。
【００３１】
（中心位置の測定）
球状の半田ボールをカメラで撮影した場合、図２に示すように、どの方向から撮影しても円となる。この撮影画像内に投影された円の中心位置は、カメラから見た半田ボールの球の中心位置と等しい。したがって、２つのカメラで半田ボールを撮影して撮影された円の中心位置を求めれば、ステレオカメラ法によって２つの中心位置の視差から、球の中心位置（３次元座標）を求めることができる。
【００３２】
次に、カメラで撮影された半田ボールの円形の画像から、その中心を求める方法について説明する。
【００３３】
図３のように、半田ボールをカメラで撮影する際に、そのカメラと同軸のライン照明で半田ボールに光を照射する。なお、カメラとライン照明とが同軸であるというのは、ライン照明の光が作り出す平面上に、カメラの撮影軸が含まれることをいう。このように、同軸ライン照明を半田ボールに照射した場合、カメラで撮影される反射光は、図４に示すように撮影された半田ボールの円画像の中心を通る直線となる。
【００３４】
図５は、２つの同軸ライン照明を使用して半田ボールに光を照射して撮影を行う際の図である。なお、２つの同軸ライン照明は、互いに直交している。この場合には、カメラで撮影される２つのライン照明の反射光は、図６に示すように半田ボールの円の中心で直角に交わる。もっとも、ライン照明の反射光が交わりさえすれば、２つのライン照明自体が交わっている必要はない。
【００３５】
なお、図７に示すようにカメラと同軸ではないライン照明によって半田ボールに光を照射した場合は、撮影される反射光は、図８に示すように円の中心を通らない曲線となる。
【００３６】
次に、図６に示すような撮影画像から、２つのライン照明の反射光の交点（すなわち、撮影された半田ボールの円の中心）を求める処理について、図９を参照して説明する。ここで、図９に示すように、一方のライン照明の方向をＸ方向、他方のライン照明の方向をＹ方向とする。まず、交点位置のＸ座標を求めるには、各Ｘ座標について、Ｙ方向に輝度値を積分した値を求める。そして、このＹ方向の積算輝度値が最も大きくなるＸ座標を、交点のＸ座標とする。同様に、交点位置のＹ座標を求めるには、各Ｙ座標について、Ｘ方向に輝度値を積分した値を求める。そして、このＸ方向の積算輝度値が最も大きくなるＹ座標を、交点のＹ座標とする。このようにして、交点位置を求めることができる。
【００３７】
図６や図９では、ライン照明の反射光を、中心を通るきれいな直線として描いているが、半田ボールの表面が粗い場合などは照明が散乱してきれいな直線とはならないことがある。しかし、本実施形態では上記のようにＸ，Ｙの各方向に輝度値を積算した値が最大となる位置を交点位置として求めているため、このように半田ボールの表面が粗い場合であっても、散乱による影響をあまり受けずに精度良く交点位置を求めることができる。
【００３８】
ここでは、１つのカメラについて、撮影された半田ボール画像の中心を求める方法について説明したが、もう１つのカメラについても同様に半田ボール画像の中心を求める。そして、２つの画像における視差から半田ボール中心の３次元位置を求める。なお、ステレオカメラ法による３次元位置の算出は公知の技術であるのでここでの説明は省略する。
【００３９】
（半径の測定）
次に、半田ボールの半径の求め方について説明する。
【００４０】
半径を求めるためには、図１０に示すように、カメラで撮影される半田ボールの円の縁に照明が当たるように、カメラの撮影軸とほぼ直交する方向から半田ボールに光を当てる
。カメラが斜め上方から半田ボールを撮影している場合は、ほぼ水平方向から照明を当てるローアングル照明を用いる。このローアングル照明は、カメラで撮影される半田ボール画像の縁部（一部でよい）から反射光が撮影されるように設置されていればどのようなものであっても良い。
【００４１】
なお、図では省略しているが半田ボールの中心を求めるための、カメラと同軸のライン照明も用いている。
【００４２】
このようにローアングル照明を用いて半田ボールに光を当てて、カメラで撮影したときの撮影画像を図１１に示す。図に示すように、ローアングル照明による反射光がＸ方向における半田ボールの円画像の縁部にあたっている。この縁部のＸ座標の位置を、Ｙ方向に積分した輝度値から求める。
【００４３】
半田ボールの中心のＸ座標は上記で説明したように求めることができるので、中心と縁部との位置の差から、半田ボールの半径を求めることができる。
【００４４】
（バンプ高さの導出）
このように、半田ボールの中心の３次元位置と、半田ボールの半径とが得られたら、半田ボール中心の高さに半径を加えることで、半田ボールの高さ（バンプ高さ）、すなわち、半田ボールの頂点の高さを求めることができる。
【００４５】
この方法によれば、完全な球体だけでなく、球体の一部であっても基準から頂点までの高さを算出することができる。
【００４６】
＜実施例１＞
図１２は、バンプ検査装置の光学系２０及び撮像系１０の概略構成図である。ＢＧＡのパッケージを水平方向に沿って搬送する搬送ラインの上方に、光学系２０及び撮像系１０が配置されている。ＢＧＡパッケージは、その裏面に縦・横方向にそれぞれ半田バンプが複数並んだアレイを有している（図２４参照）。
【００４７】
光学系２０は次のような構成となっている。
【００４８】
ＢＧＡの半田バンプに対して垂直方向から撮影する垂直カメラ１１が配置されている。また、半田バンプに対して垂直方向から光を照射する２つのライン照明２１，２２が配置されている。ライン照明２１は、搬送方向Ａを平行で水平方向に沿った線状の光源である。ライン照明２２は、搬送方向Ａと直角で水平方向に沿った線状の光源である。これらのライン照明２１，２２は垂直カメラ１１と同軸である。
【００４９】
ＢＧＡの半田バンプを搬送方向Ａの上流側から斜めに撮影する斜めカメラ１２がさらに設置されている。また、半田バンプに対して斜めから光を照射するライン照明２３が、斜めカメラ１２と同軸に設けられている。ライン照明２３は、搬送方向Ａと直角で水平方向に沿った線状の光源である。なお、斜めカメラ１２は、その撮影軸がライン照明２１の光照射面に含まれるように設置されている。すなわち、斜めカメラ１２とライン照明２１とは同軸である。
【００５０】
ＢＧＡの半田バンプを搬送方向Ａの下流側には、ほぼ水平な方向から光を照射する輪郭用照明２４が設置されている。輪郭用照明２４として、本実施例では線状の光源を用いている。
【００５１】
ここで、各照明が照射する光の色（波長）について説明する。ライン照明２２，ライン
照明２３及び輪郭用照明２４は、それぞれ互いに異なる色の光を照射する。本実施例では、ライン照明２２が緑（Ｇ）、ライン照明２３が赤（Ｒ）、輪郭用照明２４が青（Ｂ）の光を照射する。なお、これらの光の色は一例であって、互いに分離できるものであれば互いに異なる任意の色を採用することができる。また、ライン照明２１の色も他の照明と異なる色を採用しても良いが、ライン照明２１についてはこれと直交するライン照明２２又はライン照明２３と同色の光を採用することもできる。本実施例では、ライン照明２１の色は、ライン照明２２と同じ緑（Ｇ）の光を採用する。
【００５２】
このように照明及びカメラを配置した本実施例において、各カメラで撮影されるバンプの画像を図１３に示す。垂直カメラ１１が撮影する画像Ｐ１においては、このカメラと同軸なライン照明であるライン照明２１，２２による反射光Ｌ２１，Ｌ２２が、撮影されたバンプの円の中心で直交する直線となって映る。垂直カメラ１１と同軸でないライン照明２３による反射光Ｌ２３は、円の中心を通らない曲線となっている。また、斜めカメラ１２が撮影する画像Ｐ２においては、このカメラと同軸なライン照明であるライン照明２１，２３による反射光Ｌ２１，Ｌ２３が、撮影されたバンプの円の中心で直交する直線となって映る。斜めカメラ１２と同軸でないライン照明２２による反射光Ｌ２２は、円の中心を通らない曲線となっている。また、輪郭用照明２４による反射光Ｌ２４は、撮影されるバンプの円の、搬送方向Ａ側の端部を照らしている。
【００５３】
図１４は、バンプ検査装置の全体の概略構成を示すブロック図である。バンプ検査装置は、概略、撮像系１０、光学系２０、解析・駆動制御系３０及び搬送系４０から構成される。解析・駆動制御系３０は、コントローラ３１、キャプチャボード３２及び測定検査部３３から構成される。
【００５４】
コントローラ３１は、搬送系４０のサーボモータ４１を制御して搬送ステージ４２を駆動し、ＢＧＡパッケージを測定位置に搬送する。また、バンプ異常があったときに、搬送ステージ４２からその異常パッケージを排出する排出機構（不図示）を駆動する。
【００５５】
キャプチャボード３２は、垂直カメラ１１及び斜めカメラ１２からの画像データを取得し、メモリに格納する。
【００５６】
測定検査部３３は、画像データを取得し、バンプの中心位置及び高さを測定し、バンプの配置位置や高さに異常があるか否かの判定処理を行う。なお、測定検査部３３には、あらかじめ検査対象のＢＧＡパッケージについての、基準となる高さ・大きさ・ピッチや分布の情報の他、判定基準となる各種の閾値が含まれている。
【００５７】
なお、解析・駆動制御系３０はコンピュータ（情報処理装置）によって構成され、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することによって、その機能が実現される。
【００５８】
次に、測定検査部３３が行う処理の流れを、図１５のフローチャートに沿って説明する。測定検査部３３は、まず垂直カメラ１１と斜めカメラ１２での中心位置の視差から、半田ボール中心の３次元位置を計算する（Ｓ１０）。そして、中心位置が公差以内であるか判定する（Ｓ１１）。中心位置のずれが公差より大きい場合（Ｓ１１−ＮＯ）には、位置ズレ不良であると判定する（Ｓ１７）。中心位置のずれが公差以内である場合（Ｓ１１−ＹＥＳ）には、次に斜めカメラ１２の画像からボール半径を計算する（Ｓ１２）。そして、ボール半径のずれが公差以内であるか判定する（Ｓ１３）。ボール半径のずれが公差より大きい場合（Ｓ１３ーＮＯ）には、半径不良であると判定する（Ｓ１８）。ボール半径のズレが公差以内（Ｓ１３−ＹＥＳ）である場合には、半田ボールの高さ（頂点の座標）を、ボールの中心位置の高さにボール半径を加えた値として計算する（Ｓ１４）。そして、ボール高さの平坦度が公差以内であるか判定する（Ｓ１５）。平坦度のずれが公差より
大きい場合には高さ不良であると判定する（Ｓ１９）。ボール高さの平坦度が公差以内である場合（Ｓ１５−ＹＥＳ）は、全ての検査で正常であるので良品であると判定する（Ｓ１６）。
【００５９】
次に、Ｓ１０におけるボールの中心位置算出処理について、図１６，１７を参照して説明する。図１６はボール中心位置計算処理の流れを示すフローチャートであり、図１７はボール中心位置計算処理を概念的に説明する図である。
【００６０】
以下の説明では、図１７に示すように、垂直カメラ１１及び斜めカメラ１２によって撮影される画像内で、ライン照明２１と平行な方向（ＢＧＡの搬送方向と平行でもある）をＸ方向とし、このＸ方向と直交する方向（ライン照明２２，２３と平行でもある）をＹ方向とする。
【００６１】
ボール中心位置計算処理では、まず各Ｘ座標において、同軸ライン照明の色の輝度値をＹ方向に積算する（Ｓ１０−１）。図１７（ａ）に示すように、垂直カメラ１１の画像Ｐ１においては、垂直カメラ１１のＹ方向に平行なライン照明２２の色である緑色の輝度値を求める。図１７（ｂ）に示すように、斜めカメラ１２の画像Ｐ２においては、斜めカメラ１２のＹ方向に平行なライン照明２３の色である赤色の輝度値を求める。そして、この積算値が最大となるＸ座標を、中心位置のＸ座標とする（Ｓ１０−２）。
【００６２】
次に、各Ｙ座標において、同軸ライン照明の色の輝度値をＸ方向に積算する（Ｓ１０−３）。図１７（ａ）（ｂ）に示すように、垂直カメラ１１、斜めカメラ１２のいずれの画像Ｐ１，Ｐ２においても、Ｘ方向に平行なライン照明２１の色である緑色の輝度値を求める。そして、この積算値が最大となるＹ座標を、中心位置のＹ座標とする（Ｓ１０−２）。
【００６３】
最後に、垂直カメラ１１の画像Ｐ１及び斜めカメラ１２の画像Ｐ２に円として撮影される半田ボールの中心の視差から、半田ボールの球中心の３次元位置を求める（Ｓ１０−５）。
【００６４】
なお、垂直カメラ１１の画像Ｐ１において緑色をＹ方向に積算する場合に、ライン照明２１による反射光Ｌ２１も積算されるが、反射光Ｌ２１による寄与分はＸ座標に殆ど依存しないので積算値の最大を求める処理には影響を与えない。同様に、垂直カメラ１１の画像Ｐ１においてＸ方向に積算する場合に、ライン照明２２による反射光Ｌ２２も積算される。また、斜めカメラ１２の画像Ｐ２において緑色をＸ方向に積算する場合に、ライン照明２２による反射光Ｌ２２も積算される。これらについても同様に寄与分が座標に殆どよらないので積算値の最大を求める処理には影響を与えない。もっとも、全ての照明で互いに異なる色の光を採用すれば、このような影響を完全に排除できる。
【００６５】
次に、Ｓ１２におけるボール半径計算処理について、図１８，１９を参照して説明する。図１８はボール半径計算処理の流れを示すフローチャートであり、図１９はボール半径計算処理を概念的に説明する図である。
【００６６】
ボール半径計算処理では、斜めカメラ１２の画像Ｐ２においてＸ方向のエッジ算出処理を行う（Ｓ１２−１）。ここでは、エッジ算出処理としてラプラシアンフィルタなどの２次微分系のフィルタを用いる。Ｘ方向の積算輝度値及びエッジ強度のグラフは、それぞれ図１９（ａ）（ｂ）に示すような形になる。
【００６７】
次に、ボール中心点から、Ｘ軸正の方向に向かってゼロクロス点を探索する（Ｓ１２−２）。このゼロクロス点の探索により、輪郭用照明２４の反射光Ｌ２４が無くなる位置、
すなわち撮影される半田ボールの端の位置が求まる。
【００６８】
そして、中心位置のＸ座標からゼロクロス点のＸ座標を減算して（Ｓ１２−３）、得られた画素数の差とカメラの解像度から、ボールの半径を求めることができる（Ｓ１２−４）。
【００６９】
＜実施例２＞
実施例１のように垂直方向からライン照明２１，２２により光を照射して、垂直カメラ１１を用いて半田バンプを撮影する場合、基板などのバンプ以外から反射した光が垂直カメラ１１によって撮影されてしまうことがある。そのような半田バンプ以外からの反射光を撮影してしまうと、その反射光の位置を半田バンプの中心位置として検出してしまう可能性があり、中心導出の精度に悪影響を及ぼす。
【００７０】
そこで本実施例では、このような半田バンプ以外からの反射光を受光しないように、ライン照明の配置を工夫する。垂直方向から光を照射する２つのライン照明２１，２２に角度をつけて、水平とならないようにする。例えば、図２０に示すように、ライン照明２１を垂直カメラ１１の一方側２１ａと他方側２１ｂとで異なる角度を設けて、ハの字形とする。同様に、ライン照明２２も水平にならないように角度を設けている。
【００７１】
このようにすることで、ライン照明から照射した光で半田バンプ以外から正反射した光は、垂直カメラ１１によって受光されなくなる。したがって、上記のような誤検出が無くなり、中心導出の精度に悪影響を及ばさなくなる。
【００７２】
＜実施例３＞
実施例３も実施例２と同様に、半田バンプ以外からの反射光の影響を排除するために、照明及びカメラの配置を工夫している。本実施例におけるバンプ検査装置の光学系の配置を図２１及び図２２に示す。図２１は光学系の斜視図であり、図２２は光学系の三面図である。
【００７３】
まず、半田バンプを撮影するカメラは、それぞれ鉛直方向から４５°の角度の２つの斜めカメラ３１１，３１２である。そして、それぞれのカメラに、カメラの撮像軸と同軸なライン照明が２つ設けられている。斜めカメラ３１１と同軸な２つのライン照明のうち、ライン照明３２１は搬送方向Ａと平行であり、ライン照明３２２は搬送方向Ａと直交し水平である。また、斜めカメラ３１２と同軸な２つのライン照明のうち、ライン照明３２３は搬送方向Ａと平行であり、ライン照明３２４は搬送方向Ａと直交し水平である。また、半田バンプとほぼ同じ高さから周方向に光を照射するリング状照明３２５が設けられている。
【００７４】
なお、ライン照明３２１，３２２は緑色の光を照射し、ライン照明３２３，３２４は青色の光を照射し、リング状照明３２５は青色の光を照射する。これにより、着目する光のみを分離して計測に使用することで、必要のない照明の反射光による誤測定を防止することができる。
【００７５】
＜変形例１＞
上記の実施例では、各照明から照射する光の色（波長）を変えているが、各照明が光を照射するタイミングを変えても良い。このようにしても、測定に必要な照明の反射光のみを検出することができる。
【００７６】
＜変形例２＞
カメラに円として撮影される半田ボールの中心を直交しているライン照明の反射光の交
点を求めることによって決定しているが、上記のようなＸ（Ｙ）方向への輝度積算値を求める方法以外の方法によって交点を求めても良い。
【００７７】
例えば、図２３（ａ）に示すように、反射光を検出した領域の重心として交点を求めても良い。
【００７８】
また、図２３（ｂ）に示すように、各Ｙ座標について、Ｘ方向の１ラインについて反射光の中点を求める。これは、２次微分によってエッジを抽出して、２つのゼロクロス点の中点を求めることによって行える。各Ｙ座標について中点を求めた後、これを線形近似して、反射光のＹ方向中心線を求める。同様にして、反射光のＸ方向中心線を求め。そして、Ｘ方向中心線とＹ方向中心線の交点として、反射光の中心を求めることができる。
【００７９】
なお、ここでは線形近似によって中心線を求めているが、各Ｙ（Ｘ）について中点のＸ（Ｙ）座標の平均を求めて、これを中心Ｘ（Ｙ）座標としても良い。
【００８０】
＜変形例３＞
上記の説明では、測定の対象物として半田バンプを例に説明しているが、本発明の測定方法及び検査方法は、半田バンプ以外の鏡面球体に対して利用可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】半田ボールの高さが、その中心位置の高さと半径とから求められることを説明する図である。
【図２】半田ボールをカメラで撮影したときの画像について説明する図である。
【図３】同軸ライン照明によって半田ボールに光を照射して撮影を行う際の図である。
【図４】同軸ライン照明を使用して半田ボールを撮影したときの画像の例を示す図である。
【図５】互いに直交する２つの同軸ライン照明によって半田ボールに光を照射して撮影を行う際の図である。
【図６】互いに直交する２つの同軸ライン照明を使用して半田ボールを撮影したときの画像の例を示す図である。
【図７】非同軸のライン照明によって半田ボールに光を照射して撮影を行う際の図である。
【図８】非同軸のライン照明を使用して半田ボールを撮影したときの画像の例を示す図である。
【図９】２つの同軸ライン照明の反射光の交点位置（すなわち撮影された半田ボールの円の中心）を求める処理を説明する図である。
【図１０】ローアングル照明によって半田ボールの周辺に光を照射して撮影を行う際の図である。
【図１１】ローアングル照明を使用して半田ボールを撮影したときの画像の例を示す図である。
【図１２】実施例１に係るバンプ検査装置の光学系の概略構成を示す図である。
【図１３】実施例１に係るバンプ検査装置で撮影されるバンプの画像を示す図である。
【図１４】実施例１に係るバンプ検査装置全体の概略構成を示すブロック図である。
【図１５】実施例１に係るバンプ検査装置での測定検査処理の流れを示すフローチャートである。
【図１６】ボール中心位置計算処理の流れを示すフローチャートである。
【図１７】ボール中心位置計算処理を概念的に説明する図である。
【図１８】ボール半径計算処理の流れを示すフローチャートである。
【図１９】ボール半径計算処理を概念的に説明する図である。
【図２０】実施例２に係るバンプ検査装置の光学系の構成を示す図である。
【図２１】実施例３に係るバンプ検査装置の光学系の構成を示す図（斜視図）である。
【図２２】実施例３に係るバンプ検査装置の光学系の構成を示す図（三面図）である。
【図２３】反射光の交点を求める処理の変形例について説明する図である。
【図２４】ＢＧＡを説明する図である。
【図２５】半田バンプ（半田ボール）の表面の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１１      垂直カメラ
１２      斜めカメラ
２１，２２，２３  ライン照明
２４      輪郭用照明
３１      コントローラ
３２      キャプチャボード
３３      測定検査部
４１      搬送ステージ
４２      サーボモータ
【図１】
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【図２】
0005109633.tif 000003
【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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【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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