JPH0156682B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0156682B2 JPH0156682B2 JP57083998A JP8399882A JPH0156682B2 JP H0156682 B2 JPH0156682 B2 JP H0156682B2 JP 57083998 A JP57083998 A JP 57083998A JP 8399882 A JP8399882 A JP 8399882A JP H0156682 B2 JPH0156682 B2 JP H0156682B2
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- JP
- Japan
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- light
- light spot
- dimensional shape
- detection
- detection device
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、プリント基板面上のはんだ付面検査
または厚膜モジユールの搭載部品・パターン間の
接続検査等のように、検査対象の明暗情報のみで
は検査をすることができない立体形状を高速で検
出するための立体形状検出装置に関するものであ
る。
または厚膜モジユールの搭載部品・パターン間の
接続検査等のように、検査対象の明暗情報のみで
は検査をすることができない立体形状を高速で検
出するための立体形状検出装置に関するものであ
る。
まず、従来例を図に従つて説明する。
第1図は、従来の立体形状検出装置の一例のブ
ロツク図、第2図は、その被検出立体形状の一例
の部分斜視図、第3図は、同光切断線のテレビジ
ヨンカメラによる画像信号図、第4図は、同被検
出立体形状の他の例の部分斜視図である。
ロツク図、第2図は、その被検出立体形状の一例
の部分斜視図、第3図は、同光切断線のテレビジ
ヨンカメラによる画像信号図、第4図は、同被検
出立体形状の他の例の部分斜視図である。
この従来装置は、プリント基板PRT上の搭載
部品Pのはんだ付部分に対し、白色光の光源1か
らスリツト2、集光レンズ3を通して平面状のス
リツト光SLTを照射し、第2図に示すように、
その部品Pのリード線LとランドRとの間のはん
だ付部S付近に対する投影光線を斜め横上方に設
置されたテレビジヨンカメラ5(結像レンズ4経
由)で撮像する。
部品Pのはんだ付部分に対し、白色光の光源1か
らスリツト2、集光レンズ3を通して平面状のス
リツト光SLTを照射し、第2図に示すように、
その部品Pのリード線LとランドRとの間のはん
だ付部S付近に対する投影光線を斜め横上方に設
置されたテレビジヨンカメラ5(結像レンズ4経
由)で撮像する。
その投影光線の光切断線OSLは、上記はんだ
付部S付近の上記スリツト光SLTが照射されて
いる部分の断面の輪郭形状を示すので、試料テー
ブル6をx軸方向に移動することにより、リード
線Lの各部における立体形状(はんだ付形状)を
順次に検出して全体の当該立体形状を識別するこ
とができる。
付部S付近の上記スリツト光SLTが照射されて
いる部分の断面の輪郭形状を示すので、試料テー
ブル6をx軸方向に移動することにより、リード
線Lの各部における立体形状(はんだ付形状)を
順次に検出して全体の当該立体形状を識別するこ
とができる。
テレビジヨンカメラ5で撮像した画面は、第3
図に示すように、光線断線OSLの部分の輝度が
高く、テレビジヨンカメラ5の水平走査方向
HSCNが下から上であるので(第3図において、
上下方向の分解能を高くして検出精度を向上する
ため)、その各光切断線OSLの形状は、それごと
に当該各画面全体について最明点までの全位置
(時間)データを求めることによつて初めて得ら
れる。
図に示すように、光線断線OSLの部分の輝度が
高く、テレビジヨンカメラ5の水平走査方向
HSCNが下から上であるので(第3図において、
上下方向の分解能を高くして検出精度を向上する
ため)、その各光切断線OSLの形状は、それごと
に当該各画面全体について最明点までの全位置
(時間)データを求めることによつて初めて得ら
れる。
したがつて、1本の光切断線OSLを検出する
だけでも相当な走査時間を要するので、全体形状
を検出するには非常な長時間を要する。例えば、
走査時間が1走査線当り20msとすると、1つの
物体面を256×256画素、8ビツト階調で3次元像
を得るには、20ms×256≒5秒の時間を必要と
し、実用上の大きな制約となる。
だけでも相当な走査時間を要するので、全体形状
を検出するには非常な長時間を要する。例えば、
走査時間が1走査線当り20msとすると、1つの
物体面を256×256画素、8ビツト階調で3次元像
を得るには、20ms×256≒5秒の時間を必要と
し、実用上の大きな制約となる。
更に、対象物体が軸対称の場合には、光点走査
を軸対称の方向と一致させ、これと直交する一方
向からの検出を物体の半分まで行えば、その物体
形状を問題なく検出できるが、複雑形状で軸対称
でない物体の場合または軸対称であつても1つの
物体形状の場合には、物体の全面について検出を
行う必要がある。
を軸対称の方向と一致させ、これと直交する一方
向からの検出を物体の半分まで行えば、その物体
形状を問題なく検出できるが、複雑形状で軸対称
でない物体の場合または軸対称であつても1つの
物体形状の場合には、物体の全面について検出を
行う必要がある。
例えば、第4図に示すような凹凸のある物体に
ついては、その凸部CVXによつて影となる検出
方向の反対側の部分の検出ができない。これを解
決するには、この物体を水平面上で180゜回転をし
て同一方向から再検出するか、または反対側にも
同様な検出手段を設けなければならない。しかし
ながら、前者の場合は、検出(検査)時間が更に
増大し、後者の場合は、物理的に検出手段の配置
が困難であつたり、コストの大幅な増加となつた
りして実用上の問題であつた。
ついては、その凸部CVXによつて影となる検出
方向の反対側の部分の検出ができない。これを解
決するには、この物体を水平面上で180゜回転をし
て同一方向から再検出するか、または反対側にも
同様な検出手段を設けなければならない。しかし
ながら、前者の場合は、検出(検査)時間が更に
増大し、後者の場合は、物理的に検出手段の配置
が困難であつたり、コストの大幅な増加となつた
りして実用上の問題であつた。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、検出時間、検出性能を向上させ、かつ、経
済的な立体形状検出装置を提供することにある。
くし、検出時間、検出性能を向上させ、かつ、経
済的な立体形状検出装置を提供することにある。
本発明の特徴は、超音波励振振動が加えられた
光偏光器を通したレーザビームを物体表面上に照
射して直線状に光点走査をし、この光点の物体表
面上の軌跡の光線を参照光と位置検出光とに分路
し、その各光強度について光電変換を行つた各電
気信号の比を求め、これを当該光切断線信号とし
て順次に物体表面上の他の位置についても得るこ
とにより、その物体の立体形状を検出しうるよう
に構成した立体形状検出装置にある。
光偏光器を通したレーザビームを物体表面上に照
射して直線状に光点走査をし、この光点の物体表
面上の軌跡の光線を参照光と位置検出光とに分路
し、その各光強度について光電変換を行つた各電
気信号の比を求め、これを当該光切断線信号とし
て順次に物体表面上の他の位置についても得るこ
とにより、その物体の立体形状を検出しうるよう
に構成した立体形状検出装置にある。
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。
る。
第5図は、本発明に係る立体形状検出装置の一
実施例のブロツク図、第6図は、その光切断線に
よる立体形状図である。
実施例のブロツク図、第6図は、その光切断線に
よる立体形状図である。
ここで、10は、レーザ走査部に係るレーザ光
源、11は、同絞り用レンズ、12は、同光偏向
器、13は、同掃引発振器、14は、同集光レン
ズ、15は、光電検出部に係る結像レンズ、16
は、同ハーフミラー、17は、同光点位置検出フ
イルタ、18,19は、同集光レンズ、20,2
1は、同光電変換器、22,23は、同増幅器、
24は、画像データ入力部に係る割算器、25
は、同A−D(アナログ−デイジタル)変換器、
26は、処理部、27は、表示部に係る3次元デ
イスプレイ、28は、試料移動部に係るパルス発
生器、29は、同パルスモータ、30は、同試料
テーブル(例えば、XYテーブル)である。
源、11は、同絞り用レンズ、12は、同光偏向
器、13は、同掃引発振器、14は、同集光レン
ズ、15は、光電検出部に係る結像レンズ、16
は、同ハーフミラー、17は、同光点位置検出フ
イルタ、18,19は、同集光レンズ、20,2
1は、同光電変換器、22,23は、同増幅器、
24は、画像データ入力部に係る割算器、25
は、同A−D(アナログ−デイジタル)変換器、
26は、処理部、27は、表示部に係る3次元デ
イスプレイ、28は、試料移動部に係るパルス発
生器、29は、同パルスモータ、30は、同試料
テーブル(例えば、XYテーブル)である。
まず、レーザ光源10からのレーザビームは、
絞り用レンズ11によつて適当な大きさのスポツ
ト状のビームに絞り込まれ、光偏向器12に入射
される。
絞り用レンズ11によつて適当な大きさのスポツ
ト状のビームに絞り込まれ、光偏向器12に入射
される。
光偏向器12は、掃引発振器13からの高周波
電気信号を圧電振動子で変換して発生した超音波
(掃引発振器13の掃引信号周波数と同一の周波
数のもの)の励振振動により、その音響光学媒体
の屈折率が周期的に変化して入射されたレーザビ
ームを回折させる。その回折角は上記超音波の周
波数に比例するので、光偏向が可能となる。
電気信号を圧電振動子で変換して発生した超音波
(掃引発振器13の掃引信号周波数と同一の周波
数のもの)の励振振動により、その音響光学媒体
の屈折率が周期的に変化して入射されたレーザビ
ームを回折させる。その回折角は上記超音波の周
波数に比例するので、光偏向が可能となる。
すなわち、このように回折されたレーザビーム
が集光レンズ14を通して立体形状の検出対象の
物体Qの表面上に投影されると、その部分につい
て直線状(x軸方向)に光点走査が行われること
になる。
が集光レンズ14を通して立体形状の検出対象の
物体Qの表面上に投影されると、その部分につい
て直線状(x軸方向)に光点走査が行われること
になる。
この光点走査の軌跡の検出は、上記光点走査方
向(x軸方向)と直交する方向に設けられた結像
レンズ15の光路をハーフミラー16で2分し、
その一方には光点位置によつて透過率が変化する
光点位置検出フイルタ17を挿入し、他方には何
も挿入せず直接に、それぞれ、集光レンズ18,
19を通して光電変換器20,21(例えば、ホ
トマルチプライヤによるもの)の出力を増幅器2
2,23で所望のレベルに増幅した光点強度を比
較することによつて行う。
向(x軸方向)と直交する方向に設けられた結像
レンズ15の光路をハーフミラー16で2分し、
その一方には光点位置によつて透過率が変化する
光点位置検出フイルタ17を挿入し、他方には何
も挿入せず直接に、それぞれ、集光レンズ18,
19を通して光電変換器20,21(例えば、ホ
トマルチプライヤによるもの)の出力を増幅器2
2,23で所望のレベルに増幅した光点強度を比
較することによつて行う。
まず、光点位置検出フイルタ17が挿入された
光路からの光点強度は、例えば、物体Qの表面上
に投影された各光点位置の高さに比例して位置検
出フイルタ17の透過率が変化するようにしてお
くことにより、物体Qの表面上の高さ方向の位置
情報を含む位置検出光信号に対応する検出電気信
号Zとして検出される。このようなフイルタは、
例えば、上下方向に厚さの異なる光学ガラスから
なるもの、または平面ガラスに所定の透過率の塗
料等を上下方向で厚さを変えてコーテイングした
もの等で実現することができる。
光路からの光点強度は、例えば、物体Qの表面上
に投影された各光点位置の高さに比例して位置検
出フイルタ17の透過率が変化するようにしてお
くことにより、物体Qの表面上の高さ方向の位置
情報を含む位置検出光信号に対応する検出電気信
号Zとして検出される。このようなフイルタは、
例えば、上下方向に厚さの異なる光学ガラスから
なるもの、または平面ガラスに所定の透過率の塗
料等を上下方向で厚さを変えてコーテイングした
もの等で実現することができる。
なお、何も挿入されない光路側の増幅器23か
らの出力電気信号Xは、光点走査方向の各位置に
おける光点強度に対応する無処理のものである。
らの出力電気信号Xは、光点走査方向の各位置に
おける光点強度に対応する無処理のものである。
これらの各信号Z,Xは対象物の表面状態また
は光源の光量変化等に応じて変化するので、その
信号比Z/Xをとつて上記状態、変化に対する補
償、正規化をすることにより、検出性能を向上す
るようにしている。
は光源の光量変化等に応じて変化するので、その
信号比Z/Xをとつて上記状態、変化に対する補
償、正規化をすることにより、検出性能を向上す
るようにしている。
すなわち、上記信号Z,Xの比Z/X(光切断線
信号)を割算器24で光点走査の1周期ごとに求
め、これをA−D変換器25でデイジタル値に変
換して処理部26に入力する。
信号)を割算器24で光点走査の1周期ごとに求
め、これをA−D変換器25でデイジタル値に変
換して処理部26に入力する。
処理部26は、1つの光切断線信号の入力ごと
にパルス発生器28を制御してパルスモータ29
を駆動し、当該光切断線と垂直方向(y軸方向)
に試験テーブル30を移動する。
にパルス発生器28を制御してパルスモータ29
を駆動し、当該光切断線と垂直方向(y軸方向)
に試験テーブル30を移動する。
上述の各動作を順次に行い、3次元デイスプレ
イ27は、処理部26からの各光切断線信号によ
る情報(データ)により、当該立体形状を第6図
に示すように立体的に表示することができる。
イ27は、処理部26からの各光切断線信号によ
る情報(データ)により、当該立体形状を第6図
に示すように立体的に表示することができる。
上記実施例は、光点走査方向と直交する方向か
ら検出するようにしているが、必ずしも直交に限
らず他の方向からの検出を妨げるものではなく、
また、1方向に限らず2方向以上からも検出する
ことができる。
ら検出するようにしているが、必ずしも直交に限
らず他の方向からの検出を妨げるものではなく、
また、1方向に限らず2方向以上からも検出する
ことができる。
第7図は、本発明に係る立体形状検出装置の他
の実施例の主要部のブロツク図であつて、凸部
CVXに対して相互に影となる反対の2方向から
の検出を可能としたものである。
の実施例の主要部のブロツク図であつて、凸部
CVXに対して相互に影となる反対の2方向から
の検出を可能としたものである。
この実施例は、立体形状の検出対象の物体Qの
凸部CVXに対して相互に影となる反対の2方向
に各光電検出部22A,23A(第5図の実施で
結像レンズ15、ハーフミラー16、位置検出フ
イルタ17並びに集光レンズ18,19、光電変
換器20,21および増幅器22,23に対応す
るもの)を設け、レーザ走査部10A(第5図の
実施例でレーザ光源10、絞り用レンズ11、光
偏向器12、掃引発振器13、集光レンズ14に
対応するもの)による光切断線を検出し、その各
信号Z,Xを割算器24に対して物体の頂点の前
後に分けてスイツチ24a,24bで切替え入力
するようにしたもので、全体の立体形状の検出が
可能となるものである。
凸部CVXに対して相互に影となる反対の2方向
に各光電検出部22A,23A(第5図の実施で
結像レンズ15、ハーフミラー16、位置検出フ
イルタ17並びに集光レンズ18,19、光電変
換器20,21および増幅器22,23に対応す
るもの)を設け、レーザ走査部10A(第5図の
実施例でレーザ光源10、絞り用レンズ11、光
偏向器12、掃引発振器13、集光レンズ14に
対応するもの)による光切断線を検出し、その各
信号Z,Xを割算器24に対して物体の頂点の前
後に分けてスイツチ24a,24bで切替え入力
するようにしたもので、全体の立体形状の検出が
可能となるものである。
上記各実施例において、その光偏向器は例えば
掃引周波数15kHz程度で光点走査をすることがで
きるので、光切断線の検出時間は約70μs/本であ
り、前述の従来例の20ms/本に対して約300倍も
の高速化が可能となり、その検出性能は大幅に向
上する。
掃引周波数15kHz程度で光点走査をすることがで
きるので、光切断線の検出時間は約70μs/本であ
り、前述の従来例の20ms/本に対して約300倍も
の高速化が可能となり、その検出性能は大幅に向
上する。
なお、複数個の光電検出部を設けた場合には、
上述のように複雑な凹凸形状をもつ立体形状の検
出が可能となり、ロボツトの視覚認識や、白黒の
濃淡画像では検査できない立体形状検査の自動化
などに対しても適用することができる。
上述のように複雑な凹凸形状をもつ立体形状の検
出が可能となり、ロボツトの視覚認識や、白黒の
濃淡画像では検査できない立体形状検査の自動化
などに対しても適用することができる。
以上、詳細に説明したように、本発明によれ
ば、検出時間を大幅に向上し、また検出性能も向
上した経済的な立体形状検出装置を実施すること
ができ、その効果は顕著である。
ば、検出時間を大幅に向上し、また検出性能も向
上した経済的な立体形状検出装置を実施すること
ができ、その効果は顕著である。
第1図は、従来の立体形状検出装置の一例のブ
ロツク図、第2図は、その被検出立体形状の一例
の部分斜視図、第3図は、同光切断線のテレビジ
ヨンカメラによる画像信号図、第4図は、同被検
出立体形状の他の例の部分斜視図、第5図は、本
発明に係る立体形状検出装置の一実施例のブロツ
ク図、第6図は、その光切断線による立体形状
図、第7図は、同他の実施例の主要部のブロツク
図である。 10……レーザ光源、11……絞り用レンズ、
12……光偏向器、13……掃引発振器、14…
…集光レンズ、15……結像レンズ、16……ハ
ーフミラー、17……光点位置検出フイルタ、1
8,19……集光レンズ、20,21……光電変
換器、22,23……増幅器、24……割算器、
25……A−D変換器、26……処理装置、27
……3次元デイスプレイ、28……パルス発生
器、29……パルスモータ、30……試料テーブ
ル、10A……レーザ走査部、22A,23A…
…光電変換部、24a,24b……スイツチ。
ロツク図、第2図は、その被検出立体形状の一例
の部分斜視図、第3図は、同光切断線のテレビジ
ヨンカメラによる画像信号図、第4図は、同被検
出立体形状の他の例の部分斜視図、第5図は、本
発明に係る立体形状検出装置の一実施例のブロツ
ク図、第6図は、その光切断線による立体形状
図、第7図は、同他の実施例の主要部のブロツク
図である。 10……レーザ光源、11……絞り用レンズ、
12……光偏向器、13……掃引発振器、14…
…集光レンズ、15……結像レンズ、16……ハ
ーフミラー、17……光点位置検出フイルタ、1
8,19……集光レンズ、20,21……光電変
換器、22,23……増幅器、24……割算器、
25……A−D変換器、26……処理装置、27
……3次元デイスプレイ、28……パルス発生
器、29……パルスモータ、30……試料テーブ
ル、10A……レーザ走査部、22A,23A…
…光電変換部、24a,24b……スイツチ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 光偏向器を通したレーザビームを立体形状の
検出をすべき物体の表面上に照射して当該部分に
ついて光点走査をするレーザ走査手段と、該物体
表面上からの反射光を2系統に分路する手段と該
分路した反射光の一方を受け、該物体の上記光点
走査と直交する方向の光点位置に応じて光透過強
度を変化する光点位置−光強度変換素子を通して
光点位置検出光を得る手段と、上記分路した他の
反射光を参照光とし、該参照光と上記位置検出光
をそれぞれに対応する電気信号に変換する光電検
出手段と、上記位置検出光・参照光に対応する電
気信号比を求める手段と、該信号比を光切断線信
号としてアナログ・デイジタル変換する手段と、
各光切断線信号ごとに上記光点走査方向および光
点位置方向と直交する方向に上記物体を順次に移
動せしめる試料移動手段と、該移動に伴う各光切
断線信号に基づいて当該物体の立体形状情報を得
る手段を有することを特徴とする立体形状検出装
置。 2 上記光点走査方向に対して直交する2方向ま
たは交差する複数方向それぞれについて光電検出
手段を設けたことを特徴とする第1項記載の立体
形状検出装置。 3 上記アナログ・デイジタル変換したデイジタ
ル信号に基いて物体の立体形状の認識処理をする
ことを特徴とする立体形状検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8399882A JPS58201006A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 立体形状検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8399882A JPS58201006A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 立体形状検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58201006A JPS58201006A (ja) | 1983-11-22 |
| JPH0156682B2 true JPH0156682B2 (ja) | 1989-12-01 |
Family
ID=13818196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8399882A Granted JPS58201006A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 立体形状検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58201006A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0612252B2 (ja) * | 1984-03-21 | 1994-02-16 | 友彦 芥田 | 三次元形状の自動測定方法 |
| JPS60209105A (ja) * | 1984-04-02 | 1985-10-21 | Sanpa Kogyo Kk | 変位測定装置 |
| US4650333A (en) * | 1984-04-12 | 1987-03-17 | International Business Machines Corporation | System for measuring and detecting printed circuit wiring defects |
| JPS60220805A (ja) * | 1984-04-17 | 1985-11-05 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 立体形状成形用型板製造装置 |
| JPS6197505A (ja) * | 1984-10-19 | 1986-05-16 | Hitachi Ltd | 実装電子装置のはんだ付部検査装置 |
| JPH02156107A (ja) * | 1988-12-08 | 1990-06-15 | Kunio Yamashita | プリント基板の半田付け部外観検査装置 |
| JP2805909B2 (ja) * | 1989-11-10 | 1998-09-30 | 松下電器産業株式会社 | 電子部品のリードの計測装置及び計測方法 |
| JP2007033048A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Ricoh Co Ltd | はんだ接合判定方法,はんだ検査方法,はんだ検査装置およびはんだ検査用プログラムならびに記録媒体 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3746866A (en) * | 1971-12-20 | 1973-07-17 | Westinghouse Electric Corp | Acousto-optical systems |
| JPS5230799A (en) * | 1975-09-04 | 1977-03-08 | Sumitomo Chem Co Ltd | Method for production of porous carbon |
| JPS5636004A (en) * | 1979-09-03 | 1981-04-09 | Hitachi Ltd | Detecting method of configuration and apparatus thereof |
-
1982
- 1982-05-20 JP JP8399882A patent/JPS58201006A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58201006A (ja) | 1983-11-22 |
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