[发明专利]三维测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够使用相位偏移法等对测量对象进行三维测量的三维测量装置。

背景技术

迄今为止，作为检查诸如印刷基板的测量对象的质量的方法，已经使用了分析通过对测量对象拍摄获得的图像并且检查该测量对象的质量的方法。在二维图像分析中，难以检测出测量对象在高度方向上的缺陷(例如，裂纹和空洞)。由于这个原因，近来采用了通过三维图像分析测量测量对象的三维形状并且检测该测量对象的质量的方法。

作为通过图像分析测量测量对象的三维形状的方法，广泛地采用作为一种光学切割法的相位偏移法(时间条纹分析法)(例如，参见日本未审查专利申请公开第2010-169433号(第[0033]段、第[0042]段至第[0044]段以及图1))。

日本未审查专利申请公开第2010-169433号(第[0033]段、第[0042]段至第[0044]段以及图1)中记载的三维测量装置包括印制有焊料的印刷基板载置在其上的载物台以及从斜面的上方对印刷基板的表面照射条纹状光图案的照明设备。此外，该三维测量装置进一步包括CCD相机，用于从印刷基板的正上方拍摄被条纹状光图案照射的部分；以及控制设备，用于执行图像处理或运算处理。

照明设备通过将光图案的相位移动约1/4节距来用该光图案照射印刷基板。CCD相机捕获用光图案的相位移动后的光图案所照射的印刷基板的图像，并获得总共四个图像。控制设备通过对所获得的四个图像进行处理来利用相位偏移法计算印刷基板的每个坐标的高度。

发明内容

这里，在测量对象(例如，印刷基板)的检查区中，形成诸如从基准面突起的焊料或从基准面凹入的空洞的检查对象。当用条纹状光图案照射检查对象时，会在检查对象的表面上形成阴影。进一步，当用条纹状光图案照射检查对象时，会根据入射到检查对象的光的角度而形成光晕。在这种情况下，就不能准确地算出检查对象的三维形状。

因此，期望提供一种能够解决阴影或光晕问题的三维测量装置。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种三维测量装置，包括：投影单元、拍摄单元以及控制单元。

投影单元向可投影区投射条纹，该可投影区是向测量对象作垂线时测量对象上的交点的外围区域。

拍摄单元包括可投影区中的多个拍摄区，其中在该多个拍摄区对投射有条纹的测量对象进行拍摄。

基于由拍摄单元拍摄的图像，控制单元执行三维测量该测量对象的处理。

在三维测量装置中，投影单元能够向可投影区投射条纹，该可投影区是向测量对象作垂线时测量对象上的交点的外围区域。因此，在该实施方式中，通过投影单元能够将条纹投射到较宽的范围。进一步，该较宽范围的可投影区被有效地利用，并且在该可投影区中布置多个拍摄区。例如，通过在该可投影区中适宜地布置多个拍摄区并且在这些拍摄区对测量对象的检查区进行拍摄，可以解决关于检查区中的检查对象的阴影问题或光晕问题。可选地，例如，当测量对象具有两个以上检查区时，通过使两个以上检查区同时定位在两个以上拍摄区中，并且使拍摄单元同时拍摄这些检查区，可以高速地计算多个检查区的三维形状。

该三维测量装置可以进一步包括移动单元。

该移动单元移动测量对象相对多个拍摄区的相对位置。

在这种情况下，控制单元可控制移动单元对相对位置的移动，使得移动单元将测量对象中的一个检查区顺次移动至多个拍摄区中的两个以上拍摄区，并且控制单元控制拍摄单元，使得每当检查区与拍摄区的位置吻合时，拍摄单元对检查区进行拍摄。

在三维测量装置中，可以移动测量对象相对多个拍摄区的相对位置，并且可以在各个不同的拍摄区对测量对象中的一个检查区进行拍摄。因此，通过将拍摄区布置在用于适宜地消除检查对象中的检查区中出现的阴影的位置处，并且在每个拍摄区对该一个检查区进行拍摄，可以解决阴影问题。

进一步，在三维测量装置中，可以在各个不同的拍摄区对一个检查区进行拍摄。例如，当在给定拍摄区对检查区进行拍摄时，即使出现光晕，也可通过在不同拍摄区对检测对象进行拍摄解决该光晕问题。

当三维测量装置可进一步包括移动单元时，控制单元控制移动单元对相对位置的移动，使得移动单元将测量对象中两个以上检查区同时移动至多个拍摄区中的两个以上拍摄区，并且控制拍摄单元，使得拍摄单元对两个以上检查区同时拍摄。

在三维测量装置中，可以将两个以上检查区同时定位在两个以上拍摄区中，并且能够通过拍摄单元同时拍摄。因此，可以高速地计算多个检查区的三维形状。

在三维测量装置中，控制单元可以在第一模式和第二模式之间切换。