KR20010099825A - 3차원 데이터 측정장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 피관찰체를 조명하기 위한 광원(8)과, 각각이 조명되는 피관찰체의 화상정보를 포함하고 있으며 서로 분리되어 있는 평행 광선의 다수의 평행 다발을 생성하기 위한 수단(11), 상기 평행 광선의 평행 다발의 광선을 수집하여 이미징 수단으로 보내기 위한 수단(9), 평행 광선의 팽행 다발의 이미지를 발생시키는 것으로 그 발생된 이미지가 두 좌표축의 집합에 의해 묘사가능한 2차원 이미징 영역(12)에서 서로 분리되어 있는 이미징 수단(2) 및, 상기 피관찰체의 아주 동일한 점(h₁)에서 생기지만 평행 광선의 다른 다발에서 물체로부터 상기 2차원 이미징 영역(12)으로 전도되는 대응하는 광선의 입사점의 좌표값으로부터 피관찰체(7)의 길이, 폭 및 높이정보를 추출하기 위한 분석장치(10)를 구비하여 구성되고, 각 이미지가 평행 광선의 하나의 특정 평행 다발에 대응하는 것을 특징으로 하는 피관찰체(7)의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하는 장치에 관한 것이다.

더욱이, 본 발명은 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하는 대응 방법에 관한 것이다.

Description

3차원 데이터 측정장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD TO MEASURE THREE- DIMENSIONAL DATA}

사람은 예컨대 길이, 폭 그리고 제3디멘전인 높이의 3차원(3-D) 물체를 측정하기 위해 두 눈을 이용한다. 이러한 3차원은 또한 관찰자로부터 떨어진 거리로서 언급되어질 수 있다.

본 발명은 길이, 폭, 높이의 3-D 데이터를 측정하기 위한 새로운 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명의 목적을 위해 용어 높이와 거리는 서로 교대될 수 있다.

본 발명의 분야를 더욱 용이하게 이해하기 위해 다음의 일반적 주지가 3-D 데이터를 측정하기 위해 다음의 잘 알려진 장치 및 방법과 관련하여 제공된다.

1. 입체 시각(Stereoscopic Vision)

2. 초점으로부터의 깊이(Depth from Focus)

3. 레이저 거리 측정(Laser Range Finding)

4. 구조광(Structured lighting)

1. 입체 시각(Stereoscopic Vision)

2차원(2-D) 측정은 하나의 눈 또는 하나의 관찰로 형성될 수 있음이 잘 알려져 있다. 3차원 측정을 하기 위해, 2번째 눈이나 2번째 관찰이 요구된다. 그러나, 눈이 각 관찰에 대해 대응하는 위치에서 이동되어지거나, 또는 물체가 눈과 관련한 위치에서 이동되어지면, 단일의 눈은 2개 이상의 관찰을 발생시킬 수 있다.

일반적으로, 다양한 장치가 입체 시각 또는 입체부상도(stereopsis)의 방법을 이용하는 3차원 측정에 유용하다. 도 1은 2개의 이미지 장치(예컨대, 2개의 비디오 카메라(2) 및 렌즈(3))를 이용하는 통상적인 방법을 나타낸 것으로, 이미지 형성 동안 진행된 광선에 따른 경로는 통상적인 렌즈의 이용에 기인하여 비평행이고, 피관찰체의 2개의 이미지(각 카메라에서 하나)가 생성된다.

도 2는 한 세트의 거울이나 프리즘 거울(4)과 함께 이용된 단일 비디오 카메라(2) 및 렌즈(3)를 이용하는 다른 종래 방법을 나타낸 것이다. 또한, 이미지 형성 동안 진행되는 광선에 따른 경로는 비평행이다. 더욱이, 이는 단일 비디오 카메라(2)내에서 2개의 이미지의 경계를 유도하게 된다.

그러나, 피관찰체의 적어도 2개의 이미지를 발생시키기 위한 비평행 광선을 이용하는 도 1 및 도 2와 관련하여 설명된 바와 같은 잘 알려진 방법은 다수의 개별적 구성요소가 이용됨과 더불어 진행되는 비평행 광선을 위해 제공되는 공간으로 인해 비교적 복잡하고 규모가 크다.

2. 초점으로부터의 깊이(Depth from Focus)

단일 이미징 센서로부터 단일 관찰을 이용하는 것에 의해 3번째 디멘전을 측정하는 것이 또한 가능하다. 이는 극도로 좁은 필드 깊이를 갖는 예컨대 현미경인 예컨대 광이미징 시스템을 이용함으로써 수행된다. 이러한 현미경은 교정 스탠드(calibrated stand)상에 수직으로 탑재된다. 높이(z-축)를 측정하기 위해, 관심이 있는 점(point)이 초점에 맞추어질 때까지 현미경이 상하로 이동되어진다. 교정 스탠드상의 높이 데이터는 높이 측정을 제공한다. 다수의 점은 이러한 방법으로 측정될 수 있다. 그러나, 이러한 방법의 결함은 서보-메카니컬 수단이 하나의 점으로부터 다른 점까지 광 이미징 시스템의 초점을 맞추는데 이용되어져야 함에 따라 측정값을 취함에 있어 저속이다. 더욱이, 상세한 내용은 카메라(2)가 극도로 좁은 필드의 폭을 갖춘 렌즈(3)와 함께 도시된 도 3에서 찾을 수 있다. 카메라(2)와 렌즈(3)는 카메라(2)와 렌즈(3)의 잠정적 위치를 표시하는 높이계(6; height meter)를 갖춘 교정 스탠드(5)를 따라 피관찰체에 대해 상하 방향으로 이동되어질 수 있다. 피관찰체의 거리는 렌즈 및 카메라에 의해 발생된 물체의 이미지가 예컨대 흐릿하거나 왜곡되지 않는 초점지워지는 곳에서 교정된 높이계(6)의 판독에 대응한다.

3. 레이저 거리 측정(Laser Range Finding)

거리의 3번째 디멘전은 펄스나 진폭변조파를 이용하거나 전송 및 반사파의 위상 변화를 계산함으로써 또한 얻을 수 있다. 레이저, 레이더, 초음파장치(소위, 음파탐지장치)는 이러한 기술을 이용하는 장치의 예이다. 측정은 간섭계나 에코검출기술을 기초로 할 수 있다. 이러한 기술은 피관찰체에 직접 전송되어 피관찰체에 의해 다시 반사되는 파를 진행시키기 위한 송신기와 도파수단 및 수신기를 구비하는 고가이면서 매우 정교한 광-전자 장치를 요구한다.

4. 구조광(Structured lighting)

구조광은 피관찰체의 표면상의 광패턴의 보호를 포함하고, 하나 이상의 다른 각도로부터 반사된 광을 관찰하거나 투사광에 의해 발생된 것과 같은 그림자를 연구한다. 구조광의 고전적인 예는 해시계이다.

구조광의 예는 광의 점의 투사와, 각도로부터의 물체 표면상으로의 라인이나 격자 눈금 및, 다른 각도로부터 비디오 카메라를 이용하는 광패턴의 관찰을 포함한다. 광투사와 카메라는 2개의 관찰의 이용에 대해 유사하다.

본 발명은 3차원 데이터 측정장치 및 방법에 관한 것으로, 물체의 길이 및 폭 뿐만 아니라 관찰자에 대한 상대 거리와 더불어 그 높이를 측정하는 것에 관한 것이다.

도 1은 종래의 입체 시각에서 2개의 비디오 카메라와 렌즈의 이용을 나타낸 도면,

도 2는 입체 시각을 얻기 위해 하나의 단일 비디오 카메라와 렌즈를 갖춘 거울의 종래 이용을 나타낸 도면,

도 3은 초점 조정을 위해 상/하 이동함에 따라 깊이 또는 높이가 진행 현미경의 상하 방향에서 진행된 거리로부터 얻어지는 진행 현미경의 종래 이용을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 3차원 데이터를 측정하기 위한 장치를 나타낸 도면,

도 5a는 도 4에 도시된 바와 같은 입체 이미지 빔스플리터의 이용에 의해 얻어진 좌측 및 우측 이미지로 구성된 단일 카메라 관찰을 나타낸 도면,

도 5b는 2개의 카메라가 이용되는 경우 도 4에 도시된 장치의 기능적 등가를 나타낸 도면,

도 6은 코팅되지 않은 직각 프리즘을 통해 진행하는 광선의 경로를 나타낸 도면,

도 7은 좌표(x₁,y₁,z₁)를 갖는 공간(h₁)에서의 점의 3-D 좌표 시스템의 표시를 나타낸 도면,

도 8은 도 4에 도시된 입체 이미지 빔스플리터를 통해 도 7에 나타낸 점 h1(x1,y1,z1)으로부터의 2중 광선에 의해 진행된 2개의 경로를 도식적 표현으로 나타낸 도면,

도 9는 더 많은 이미지 점과 그 각각의 관계를 도 8에 대응하여 도식적 표현으로 나타낸 도면,

도 10은 도 4에 도시된 장치의 좌측 및 우측 이미지에서의 스큐(skew)의 초래와 불일치 프리즘의 효과를 도 8에 대응하여 도식적 표현으로 나타낸 도면,

도 11은 도 4에 도시된 입체 이미지 빔스플리터와 관련하여 평탄하게 위치한 평탄 교정장치의 이용을 나타낸 도면,

도 12는 도 4에 도시된 입체 이미지 빔스플리터와 관련하여 z-축 및 y-축에 대해 교정장치로서 이용된 상승된 3각형(웨지)을 나타낸 도면,

도 13은 모든 3차원을 교정하는데 이용하기 위한 복합 교정 물체의 이용을 나타낸 도면,

도 14는 본 발명에 따른 복잡하게 조립된 장치의 실시예를 나타낸 도면,

도 15는 도 14에 도시된 바와 같은 장치의 탑재 형상을 나타낸 도면으로, 경통 연장부(barrel extension)가 텔레센트릭 렌즈 및 카메라와 관련하여 프리즘의 정렬에 편리성을 제공하기 위해 이용되는 것을 나타낸 도면,

도 16a는 도 14에 도시된 장치에 이용된 입체 프리즘이 정렬되어지는 평탄 표면으로서 투명 유리를 이용하는 집적화 광원의 이용을 나타낸 도면,

도 16b는 이산 LED의 부가나 섬유 광의 연속적 스트립을 이용하는 도 16a에 도시된 집적화 광 탑재 형상에서 이용되는 것과 같은 집적화 광원을 나타낸 도면,

도 17은 도 4에 도시된 입체 이미지 빔스플리터의 회전을 허용하도록 2개의 동심 경통 연장부의 이용을 나타낸 도면,

도 18은 본 발명에 따른 장치에서 3상(tri-image) 빔스플리터의 이용을 나타낸 도면,

도 19는 도 18에 도시된 3상 빔스플리터의 평면을 통해 광 투사를 허용하도록 본 발명에 따른 장치에서 동축 빔스플리터의 이용을 나타낸 도면,

도 20은 본 발명에 따른 장치의 이용에 의해 수행되는 와이어의 높이 프로파일링을 나타낸 도면,

도 21은 도 20에 대응하는 표현에서 수평적으로 방향지워지지 않은 스큐된 와이어의 높이 프로파일링을 나타낸 도면,

도 22는 도 20에대응하는 표현에서 수평적으로 방향지워진 와이어의 높이 프로파일링의 한계를 나타낸 도면,

도 23은 4상(quad-image) 피라미드형 빔스플리터의 이용을 나타낸 도면,

도 24는 5상(penta-image) 삼각뿔대 프리즘의 이용을 나타낸 도면,

도 25는 소프트웨어 프로세스 및 방법론의 플로우차트를 나타낸 도면,

도 26a,b는 교정 서브-프로세스의 플로우차트를 나타낸 도면,

도 27은 티칭(teaching) 서브-프로세스의 플로우차트를 나타낸 도면,

도 28a는 반전된 반도체장치의 3-D 관찰을 나타낸 도면,

도 28b는 도 28a에 나타낸 반도체장치의 측면 관찰과 리드의 높이 변화를 강조하여 나타낸 도면,

도 29는 도 28a,b에 도시된 리드화된 반도체장치의 높이 프로파일링을 나타낸 도면,

도 30은 범프를 구비한 리드화된 반도체장치의 표면상으로 투사된 라인을 나타낸 도면,

도 31은 본 발명에 따른 장치에서 집적화 광 투사 시스템을 갖는 3-빔스플리터의 이용을 나타낸 도면,

도 32는 본 발명에 따른 방법에서 수평축을 따른 증가 주사의 이용을 나타낸 도면,

도 33a,b는 납땜 볼의 어레이를 갖춘 BGA(ball grid array)의 평면도 및 투시도를 도식적으로 나타낸 도면,

도 34는 라인 투사와 통합된 본 발명에 따른 방법을 이용함으로써 BGA의 높이 프로파일링을 나타낸 도면이다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 3-D 데이터를 측정하기 위한 알려진 장치 및 방법에 부가하여 3차원 데이터를 측정하기 위한 간단한 장치 및 간단한 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

특히 본 발명은, 필요로 되는 단지 단일의 눈과 단일의 관찰에서 3-D 데이터를 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 관찰하는 눈의 잠정적 위치를 표시하는 교정된 고정밀 높이계를 필요로 하지 않는 3-D 데이터를 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

또한 본 발명은, 정교한 광-전자 장치를 필요로 하지 않는 3-D 데이터를 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

또한 본 발명은, 3-D 데이터 분석이 이미징 수단에 의해 제공된 이미지 데이터로부터 길이, 폭, 높이와 같은 관련된 3-D 물체 데이터를 추출하기 위해 매우 복잡하고 시간이 소모되는 수학적 연산을 수행하기 위해 요구되는 극도로 높은 계산력을 필요로 하지 않고서 개인용 컴퓨터를 기초로 하는 표준 마이크로 프로세서와 같은 통상적인 계산기로 수행될 수 있는 3-D 데이터를 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

이러한 목적은 장치와 관련한 독립청구항 제1항과 방법과 관련한 독립청구항 제2항에 따라 달성된다.

종속항들은 본 발명의 다른 이점의 실시예와 관련된다.

도 4는 본 발명에 따른 3차원 데이터를 측정하기 위한 장치를 나타낸 것으로, 이 장치는 피관찰체(7)를 조명하기 위한 광원(8)과, 상기 조명된 피관찰체(7)로부터 방사되는 평행 광선의 다수의 평행 다발을 생성하기 위한 것으로, 상기 평행 광선의 평행 다발의 각각이 피관찰체(7)의 화상정보를 포함하고 있으며 서로 분리되어 있는 수단으로서의 스테레오 이미지 빔스플리터(11), 상기 평행 광선의 평행 다발의 광선을 수집하여 이미징 수단으로 보내기 위한 수단으로서의 텔레센트릭 렌즈(9), 평행 광선의 팽행 다발의 이미지를 발생시키는 것으로 그 발생된 이미지가 두 좌표축의 집합에 의해 묘사가능한 2차원 이미징 영역에서 서로 분리되어 있는 이미징 수단으로서의 비디오 카메라(2) 등과 같은 이미징 센서 및 이미지 형성장치 및, 상기 피관찰체(7)의 아주 동일한 점에서 생기지만 평행 광선의 다른 다발에서 물체로부터 상기 2차원 이미징 영역으로 전도되는 대응하는 광선의 입사점의 좌표값으로부터 피관찰체(7)의 길이, 폭 및 높이정보를 추출하기 위한 분석장치로서 분석장치 소프트웨어를 사용하는 분석장치(10)를 구비하여 구성되고, 각 이미지가 평행 광선의 하나의 특정 평행 다발에 대응하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 장치의 실시예가 도 14에 도시되어 있는 바, 개인용 컴퓨터(10)를 기초로 하는 마이크로-프로세서가 인터페이스 케이블(16)을 매개로 비디오 카메라(2)에 접속된다. 비디오 카메라(2)는 그에 부착된 텔레센트릭렌즈(9)를 갖춘다. 입체 이미지 빔스플리터(11)로서 기능하는 웨지 형상 프리즘은 경통 연장부(17)를 이용하여 텔레센트릭 렌즈(9)에 정렬 및 부착된다. 피관찰체(7)는 광원(8)에 따라 조명된다.

입체 이미지 빔스플리터(11)의 반대측을 통해 지나가는 평행 광선의 평행 다발에 포함된 이미지 정보는 비디오 카메라(2)의 이미지 영역의 다른 부분에 디스플레이되고, 이어서 인터페이스 케이블(16)을 매개로 PC(10)에 전송되며, 여기서 분석 결과가 PC상에 나타남과 더불어 적절한 조치가 취해진다.

이미징 센서 및 이미지 형성장치

본 발명은, 이미지 평면상에 형성되는 이미지의 형성을 감지하기 위해 1차원(1-D) 또는 2차원(2-D) 이미징 센서를 이용한다. 사용된 이미징 센서는 형성된 이미지의 강도를 감지하는 각 화소를 갖는 다수의 화소과 일체이다. 이러한 목적을 제공하는 가시 및 비가시광의 소정 센서가 사용될 수 있다. 그와 같은 센서의 예로서는 비디오 카메라, 선주사 카메라 및 X-선 이미징 센서가 있다.

도시한 바와 같은 평행광선은 텔레센트릭 렌즈(telecentric lens)의 사용에 의해 광이 진행된 진로를 나타낸다. 거기에는 텔레센트릭 렌즈(9)의 사용으로 시차 및 시야 왜곡이 없다.

고려할 것은 이미지 형성장치, 예컨대 광학렌즈가 큰 초점심도를 갖는 것을 보장해야만 한다는 것이다. 이것은, 도 3과 관련하여 상술한 초점심도를 계산하는 종래기술과는 반대이다. 초점심도는 매우 좁은 초점심도를 필요로 한다. 또한,이미징 센서의 시야내에 관심 물체의 영역을 유지하기 위해, 초점길이 및 초점거리의 사려깊은 선택이 요구된다.

다른 특징으로서, 본 발명은 계산 및 분석을 간단히 하기 위해 텔레센트릭 렌즈(9)를 사용한다. 일반 렌즈와는 다른 텔레센트릭 렌즈는 도 4에 나타낸 바와 같은 시차 또는 시야 왜곡없이 평행 시야각을 제공한다. 또한, 분석하는 동안 필요한 추가적인 계산을 행하기 위해 표준 비-텔레센트릭 렌즈, 예컨대 50mm 매크로 광학렌즈가 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 본 발명은 또한 줌렌즈와 유사한 가변 확대의 텔레센트릭 렌즈를 이용한다. 이것은, 시야에 속하는 물체를 다른 상세한 하나 이상의 물체로 보기 위해 다양하게 확대하여 볼 수 있게 한다. 또한, 텔레센트릭 렌즈의 줌 특징에 있어서는 편리한 구성이 최적의 시야를 제공한다.

스테레오 이미지 빔스플리터/바이-이미지 빔스플리터

본 발명의 바람직한 제1실시예에서는, 한쌍의 스테레오 이미지를 얻기 위해 스테레오 이미지 빔스플리터(splitter)를 갖춘 이미지 형성장치 및 싱글 이미징 센서가 사용된다. 본 발명에 사용된 스테레오 이미지 빔스플리터의 일예는 도 4 또는 도 14에 도시한 바와 같은 비코팅 직각(right-angle) 프리즘 장치이다.

도 5는, 도 4에 도시한 바와 같은 스테레오 이미지 빔스플리터의 사용에 의해 좌측 및 우측 이미지로 이루어진 싱글 카메라 시야를 나타낸다.

프리즘 장치(11)는 이미징 영역(12)의 중심에 수직으로 분할된 2개의 1/2이미지의 물체 또는 물체들의 이미지를 분할한다. 본 발명의 목적에 있어서, 이들 이미지를 도 5a에 나타낸 바와 같이 "좌측" 및 "우측" 이미지라 부른다.

도 5a는 프리즘에 의해 분할되고 이미징 센서의 텔레센트릭 렌즈(9)를 통해 형성되는 광선의 간단한 표시이다. 이미징 센서에 의해 보여지는 합성 좌측 및 우측 이미지가 이러한 그림으로 나타난다. 간단하게 하기 위해, 텔레센트릭 렌즈(9)를 나타내는 광학소자를 도시하지 않았고 적절한 광선 트레이싱으로 인해 이미지 반전이 단순화 되어 도시하지는 않았다.

좌측 및 우측 이미지는 비슷하기는 하지만 동일하지는 않다. 합성 이미지는 2개의 이미징 센서(도 5b에 도시한 바와 같이, 하나는 좌각으로 치환되고 다른 하나는 직각으로 치환된다)의 조합된 시야에 상당한다. 이들 2개의 이미지는 스테레오쌍을 이룬다.

도 5b는, 2개의 카메라(2, 2'; 하나는 좌각으로 치환되고 다른 하나는 직각으로 치환된다)가 사용될 경우 도 4에 도시한 장치의 기능적인 등가를 나타낸다. 2개의 텔레센트릭 렌즈(9, 9')의 사용으로 광선은 평행하다.

도 6은 비코팅 직각 프리즘(11)을 통해 진행하는 광선의 진로를 나타낸다. 이 경우, 좌측 및 우측 이미지의 스테레오쌍의 각도차는=45도이다.

예컨대, 본 발명이 적절한 굴절률을 갖는 직각 프리즘을 사용하면, 좌측 및 우측 시야에 의해 수직으로부터 22.5도의 시야각이 얻어질 수 있다. 2개의 스테레오쌍간 각도차는, 도 6에 도시한 바와 같이 45도가 된다.

프리즘의 직각의 선택은 편리성의 하나이다. 좌측 및 우측 이미지가 관련물체를 포함하는 보다 좁거나 넓은 정점각을 갖는 소정 프리즘이 제공된다.

또한, 상기 프리즘은 유리나 플라스틱과 같은 다양한 재료 및 굴절률을 이용하여 만들어질 수 있다. 사용될 수 있는 프리즘의 또 다른 예는 브러스터(Brewster) 또는 웨지(wedge)형 프리즘이나 5각형 프리즘의 쌍을 포함한다. 또한, 2개의 스테레오쌍간 각도차가 정확히 45도일 필요는 없고, 다른 각도가 사용될 수 있다.

직각 프리즘이 쉽게 이용될 수 있고 직각 반사기나 또는 다른 목적으로 사용될 지라도, 본 발명은 물체의 단일 시야를 2개의 시야로 분할하기 위한 새로운 방법의 비코딩 직각 프리즘을 사용한다.

광원

바람직한 실시예에 있어서, 본 발명은 다수의 거울이나, 프리즘에 상당하는 것 보다는 오히려 비코팅 프리즘을 사용한다.

그러나, 프리즘의 사용은 백색광 분산의 프리즘 효과를 야기한다. 백색광이 프리즘을 통해 2배로 굴절되면, 백색광은 무지개색이 아닌 다양한 색의 스펙트럼으로 분산된다. 이러한 효과가 다른 것에는 우호적일 지라도, 본 발명에서의 이미지를 왜곡시킨다. 이러한 색채변이는 이미지를 흐리게 한다.

이미지의 저확대에서는, 이미지 품질이 여전히 시야 및 저해상도 측정을 받아들이기 때문에, 이러한 효과가 무시될 수 있다. 그러나, 고확대 및 고해상도 측정의 경우에는, 이들 왜곡이 정확한 측정을 방해한다.

이러한 변이를 극복하기 위해, 본 발명은 단일 주파수를 갖는 광이나 좁은 스펙트럼을 갖는 단색광의 광원을 사용한다. 단일 주파수를 갖는 광의 일예는 광원과 같은 적색 발광다이오드(LED)의 어레이가 있다. 또한, 칼라 레이저나 레이저 다이오드가 동일한 효과를 달성하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 백색광은 협대역필터로 필터될 수 있고, 또 이미징 렌즈가 그와 같은 필터에 설치될 수 있다.

칼라 이미지가 요구되면, 본 발명은 칼라 이미지를 구성하기 위해 3개의 칼라화 광(예컨대, 적색, 녹색 및 청색)으로 각각 물체를 비춘다.

색채변이를 감소시키기 위한 본 발명의 또 다른 설계의 고려는 광이 프리즘 내에서 진행하는 거리를 감소시키기 위해 프리즘의 크기를 최소화 하기 위한 것이다.

최적의 조명조건을 이루기 위해 광원이 소정 위치에 위치될 수 있다. 광원 배치의 일예가 도 4 및 도 14에 도시되어 있다. 광원 8의 배치에 의해, 관찰되는 물체(7)가 균등하게 조명될 수 있다.

분석장치

본 발명은 도 4에 도시한 바와 같은 물체의 3개의 칫수를 계산하기 위해 분석장치(10)를 사용한다.

본 발명에 있어서, 분석장치는 순차 명령이 수행되어 정보를 입력 및 출력할 수 있게 하는 컴퓨터적인 기계이다. 순차 명령은 분석장치의 소프트웨어이다. 분석장치의 일예는 개인용 컴퓨터(PC)가 있다. 본 발명에 사용된 PC는 이미징 센서,다른 분석장치, 기계 및 인간과 인터페이스 하는 수단을 갖춘다.

본 발명에 있어서, 상기 분석장치는 이미지 센서상에 형성된 이미지를 분석장치로 계산하여 분석할 수 있는 정보나 데이터로 변환시킬 수 있다. 예컨대, 이미지가 디지털 강도 정보를 갖는 화소의 1차원 또는 2차원 어레이로 분해될 수 있다.

분석장치 소프트웨어

본 발명의 사용에 필요한 3차원 계산 및 분석에 있어서의 단순성을 고려할 때만이 본 발명의 단순성이 평가될 수 있다.

종래의 스테레오 이미징 시스템은 3차원 정보를 계산하기 위해 합성 3차원 계산을 필요로 한다. 이를 위한 방법이, 쉽게 사용할 수 있는 텍스트북에 기술되어 있다.

텔레센트릭 렌즈의 사용 및 직각 프리즘의 선택적인 사용을 통해 본 발명은 분석의 복잡성을 감소시킨다.

대응하는 화소점 및 대응하는 화소 거리

본 발명은, 높이 또는 거리 데이터를 계산하기 위해 좌측 및 우측 이미지의 대응하는 화소간 공간적인 거리를 사용한다.

단순성을 위해, 다음의 고려사항이 기초가 된다. 즉, 복합 이미지 빔스플리터가 평행광선의 2개의 평행 번들을 생성하기 위한 수단으로서 이용되고, 상기 각각의 평행광선의 평행 번들은 관찰되는 조명된 물체의 이미지 정보를 포함하고 상기 평행광선의 평행 번들은 이미징 수단의 이미지 영역으로 서로 분리된다.

본 예에 있어서, 스테레오 이미지 빔스플리터는 이미지를 2개의 이미지로 분리한다. 따라서, 어느 하나의 이미지에서의 이미지 점이 또 다른 이미지에서도 보여질 수 있다(점이 막혀진 것이 제공).

도 7은 좌표 (x₁, y₁, z₁)를 갖는 공간내의 점(h₁)의 3차원 좌표계의 표시를 나타낸다. 공간의 점 h₁(x₁, y₁, z₁)은 양쪽 이미지의 시야, 즉 원점에 대한 공간내의 점의 좌표축이 되는 X, Y 및 Z 내에 위치된다.

도 8은, 카메라2(도 4)에 의해 이미징 영역12(도 5a)에서 보여진 바와 같은 점(h₁)의 좌측 및 우측 이미지로 나타나는 도 4에 도시한 스테레오 이미지 빔스플리터(11)를 통해 도 7에 나타낸 점 h₁(x₁, y₁, z₁)으로부터 광선쌍으로 진행된 2개의 진로를 나타낸다. 좌측 및 우측 이미지상에 2개의 대응하는 점(도 8)을 대응하는 화소점(CPP; Corresponding Pixel Point)이라 부르고, 그들간 수평거리를 대응하는 화소 거리(CPD; Corresponding Pixel Distance)라 부른다.

이미징 센서상의 화소점으로서 좌측 및 우측 이미지로 보여지는 공간내의 점이 도 8에 도시되어 있다. 센서에 대한 2개 면의 수직 정렬 및 프리즘 장치의 구성으로 인해, 좌측 및 우측 이미지상의 2개의 점은 동일한 수평선을 따라 떨어진다. 즉, 어느 하나의 이미지에서 보여지는 점이 동일한 수평선을 따라 또 다른 이미지에서 발견될 수 있다. 이것을 대응하는 화소점(CPP; Corresponding PixelPoint)이라 부른다. 각 비추어진 광선이 도 8에서 점선으로 나타나 있다.

도 9는, 도 8에 나타낸 것과 대응하는 다수의 점 및 CPP와 CPD와의 관계를 나타낸다. 더 먼 물체 점은 빔스플리터(11), 보다 큰 CPD와 떨어진다. 더욱이, 점이 x 및 y축을 따라 오프셋 될 지라도 CPD를 변경하지 않는다. 이것은 이하에서 보다 상세히 설명한다.

도 10은, 도 8에 나타낸 것과 대응하는 본 발명에 따른 장치의 좌측 및 우측 이미지의 비스듬한 결과 및 오정렬된 프리즘의 효과를 나타낸다. 이미징 센서에 의해 보여진 좌측 및 우측 이미지의 2개의 대응하는 화소점간 거리를 대응하는 화소 거리(CPD; Corresponding Pixel Distance)라 부른다. 그러나, 수평축을 따라 검색하는 대신, 직교축을 따라 검색하는 것이 대응하는 CPP를 산출할 수 있을 것이다.

다시 도 9와 관련하여, 다른 높이에서 다른 z좌표 위치를 갖는 또 다른 점 h₂(x₁, y₁, z₂)을 고려한다. 점 h₂와 같이 이미징 센서로부터 멀리 떨어져 있고, 각 화소점은 동일한 수평선을 따라 떨어지지만 더 먼 거리에서 따로 떨어지지는 않는다. 따라서, CPD가 더 크다. 보다 가까운 점 h₂(x₁, y₁, z₃)를 고려하면, CPD가 더 작다.

이제, 도 9의 y축의 중심을 벗어난 점, 즉 h₄(x₂, y₁, z₁)을 고려한다. 비록 점이 좌측으로 치환되었을 지라도, 그들이 동일한 높이에 있기 때문에 CPD는 이전의 점 h₁(x₁, y₁, z₁)과 동일하다. 유사하게, 점이 y축의 중심을 벗어나면, CPD는점 h₅(x₂, y₂, z₁)으로 나타낸 것과 동일함을 유지한다.

비록 이미징 영역(12)이 도 4~14의 수단에 의해 기술되고 설명된 본 발명의 바람직한 실시예의 한세트의 2개의 좌표축에 의해 기술가능한 소정 굴곡된 이미징 영역이 되는 것이 원리일 지라도, 바람직하게는 이미징이 균일한 평면이 되어, 이미징 센서에 물체 점의 거리와 이미징 평면의 물체 점의 좌측과 우측 이미지간 대응하는 화소 거리간의 관계가 엄밀히 선형적으로 비례한다. 이것은, CPD의 계산만이 계산 및 분석을 극히 단순화 하며, 극히 높은 계산력을 가질 필요없이 간단히 상업적으로 이용가능한 표준 개인용 컴퓨터를 이용하여 3차원 분석을 수행할 수 있게 한다.

텔레센트릭 렌즈(9) 및 정밀한 프리즘의 사용은 3차원 교정 프로세스를 단순화 한다. 또한, 텔레센트릭 렌즈(9)의 사용은, 시차 또는 시야 왜곡이 없고, 따라서 이들 왜곡 정정의 필요성이 감소되는 것을 보장한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 스테레오 이미지를 만드는 대응하는 화소점의 검색은 또 다른 이미지의 수평축을 따라 검색함으로써 찾아질 수 있다. 이것은, 검색 뿐만 아니라 검색에 필요한 이미지 프로세싱을 단순화 한다.

분석장치의 기능상 동작

분석장치의 기능상 동작은 이하의 2가지의 단계로 정의된다. 즉,

a) 교정 및,

b) 측정.

교정

교정은, 화소를 복잡한 수학공식을 이용하여 관계를 계산하는 대신 물리적인 크기의 관계로 계산할 필요가 있다.

도 11은, 도 4에 도시한 스테레오 이미지 빔스플리터(11)에 대해 평평하게 위치된 평탄 교정장치(13)의 사용을 나타낸다. 좌측 및 우측 이미지의 결과를 나타낸다. 또한, 프리즘 에지가 수평에 대해 직각으로 표준화 된 것을 나타낸다.

도 12는, 도 4에 나타낸 스테레오 이미지 빔스플리터(11)에 대한 z 및 y축의 교정장치로 이용된 상승된 삼각형(14; 웨지 형태)을 나타낸다. 일단 z축 교정요인이 발견되면 실제 y축 교정요인을 계산하기 위해, 2개의 점 z₁, z₂간 공지의 대각선 거리가 이용된다.

도 13은 모든 3개의 칫수를 교정하기 위해 사용된 구성 교정 물체(15; 이중 웨지 형태)의 사용을 나타낸다.

3개의 칫수로 발명을 교정하기 위해, 공지의 길이(x축), 폭(y축) 및 높이(z축) 칫수를 갖는 3차원 물체가 텔레센트릭 렌즈 앞에 셋업으로 시야내에 위치된다. 성공적으로 각 축을 교정하기 위해, 각 축은 그 축을 따라 공지의 칫수의 점쌍을 가져야만 한다.

발명에 있어서, 교정은 좌측 및 우측 이미지로 보여질 수 있는 소정의 두드러진 특징을 이용하여 수행될 수 있다. 예컨대, 코너 점, 기준점, 에지, 특징의 중심, 텍스처의 블록, 패턴, 비추어진 광 또는 구성된 광에 의해 강화된 특징 등이 교정을 수행하기 위한 지표로 사용될 수 있다.

Y축 교정

y축을 교정하기 위해, 알려진 폭을 갖춘 물체가 이용된다. 이러한 교정장치의 일례는 도 11에 나타낸 바와 같은 평행의 대향하는 양측변의 플랫 직사각형 장치(12)이다. 교정을 위해, 교정장치는 이미징 시스템에 배치되어 수직 및 수평으로 정렬된다. 또, 교정장치는 평탄해야만 하고, 프리즘의 정점에서 2개의 면의 분할에지는 이미징 센서에 수직으로 정렬되는 것이 바람직하다.

이 때, 하나는 좌측 이미지에서 시작한다. 만일, 직사각형 (x₁, y₁, z₁), (x₁, y₂, z₂)의 폭(y축)이 10mm이고, 분석장치에 의해 이 길이를 나타내는데 이용되는 화소수가 100화소이면, 각 화소의 수직해상도는 0.1mm과 같다. 표준 이미지 프로세싱 서브화소 방법론을 이용하면, 소부분의 화소을 나타낼 수도 있다.

이 처리는 복수의 것을 체크하기 위해, 즉 교정처리와 교정장치의 배치에 적절한 어셈블리의 정렬 및 프리즘장치의 고유구조를 체크하기 위해, 우측 이미지에서 반복될 수 있다.

만일, 프리즘이 적당히 구성되고, 정렬이 정밀하면, 양이미지로부터 교정된 독출은 동일해야만 한다.

본 발명에서의 텔레센트릭(telecentric) 렌즈의 이용은 좌측 및 우측 이미지의 y축의 화소 해상도가 시야 도처에서 일정하고, 스페이스 불변, 즉 공간좌표에 의존하지 않는 것을 의미한다.

Z축 교정

마찬가지로, z축을 교정하기 위해, 알려진 높이를 갖춘 물체가 교정에 이용된다. 예컨대, 도 12에 나타낸 바와 같이, 융기된 측변을 갖춘 직사각형 웨지모양의 장치(14)가 이용된다. 교정장치는 이전과 같이 정렬되고, 이때 CPP가 결정되며, 도시한 바와 같이 2개 점의 CPD는 2개의 다른 높이로 계산된다. 이 때, CPD에 대한 높이 해상도 관계가 계산된다. 예컨대, 만일 직사각형 (x₁, y₁, z₁), (x₁, y₁, z₂)의 높이(z축)가 15mm이고, 분석장치에 의해 이 길이를 나타내는데 이용된 화소내의 CPD의 갯수가 100화소이면, 각 화소의 높이 해상도는 0.15mm와 같다.

다시, 서브화소 해상도는 고해상도 표현에 이용될 수 있다.

X축 교정

x축 교정은 y축 및 z축의 교정과 비슷한 방식으로 실행될 수 있다.

그러나, 교정장치가 이미징 센서에 관하여 평탄한 것을 정렬시키고 보증하는 것이 어렵기 때문에, 절대거리를 이용하는 다른 방법이 이용될 수 있다.

물체의 길이를 나타내는 2개의 대각 점은 이전과 같이 선택된다.

점이 서로 다른 높이에 있기 때문에, 2개 점간의 절대거리식, 즉 z²= x²+ y²(피타고라스의 정리)이 이용되고, 여기에서 x, y, z는 2개 점간의 각 거리이다.

결합된 X, Y, Z축 교정장치

단일 교정장치를 이용하여 전체 3개 축의 교정을 결합할 수 있다. 예컨대, 본 발명은 3개 축의 교정을 실행하기 위해 도 13에 나타낸 바와 같이 단일 더블 웨지모양의 교정장치(15)를 이용한다.

측정

일단 본 발명이 교정되면, 2-D 데이터는 좌측 이미지나 우측 이미지로부터 획득될 수 있어 어느 쪽이든 더욱 편리하며, 폐색(occlusion)의 가능성을 덜 갖는다. 화소내의 측정된 거리는 교정인자를 이용하여 물리적인 치수로 변환된다. 일례로서 화소당 0.1mm의 더 빠른 y교정인자를 이용하면-만일 측정이 80.2화소이면, 이것은 물리적인 치수 8.02mm로 변형된다.

그러나, 3-D 높이 데이터의 결정은 좌측 이미지 및 우측 이미지 모두를 필요로 한다. 높이는 교정된 CPD, 즉 물체상의 어떤 특징 점의 CPP쌍으로부터 획득된다.

만일 2개 점 사이의 CPD차가 42.5 화소이면, 화소당 0.15mm의 더 빠른 z교정인자를 이용하면 이들 2개 점 사이의 높이 차이는 6.375mm이다.

소프트웨어 프로세스와 방법론

도 25 내지 도 27은 보여질 물체의 3-D 데이터를 얻기 위한 독창적인 방법을 시각화하는 플로우차트를 나타낸다.

도 25에 나타낸 바와 같이 순차적으로 번호를 붙인 그들 메인처리(main process)의 단계는 다음과 같다.

메인처리:

1) 시스템 초기화

- 분석장치를 부팅시킨다.

- 모든 변수와 파라미터를 초기화한다.

- 다른 시스템 초기화 기능.

2) 시스템 기동

- 이미지 센서와 이미지 획득장치를 기동시킨다.

- 밝기값 및 명암값을 기동시킨다.

- 적당한 초점과 필드깊이를 기동시킨다.

- 주변장치, 예컨대 프린터 등을 기동시킨다.

- 다른 기동기능.

3) 교정

- 교정이 이전에 행해지고 변하지 않았는가?

- 만일 대답이 YES이면, 단계 4)로 나아가고,

- 만일 대답이 NO이면, 다음 단계로 나아가기 전에 단계 A) 교정 서브프로세스로 나아간다.

4) 티칭(Teaching: 가르치는 작업)

- 티칭이 이전에 행해지고 변하지 않았는가?

- 만일 대답이 YES이면, 단계 5)로 나아가고,

- 만일 대답이 NO이면, 다음 단계로 나아가기 전에 단계 B) 티칭 서브프로세스로 나아간다.

5) 현재 유니트의 측정수행

- 이미지내의 관심 있는 점을 추출하기 위해 티칭 정보를 이용한다.

- 2-D 좌표에서의 좌측 이미지로부터 제1세트의 CPP를 추출한다.

- 각 CPP에 대해서는, 2-D에서의 우측 이미지의 프리즘축에 대해 수직인 방향을 따라 2-D 좌표에서 대응하는 CPP를 검색한다.

- 좌측 이미지 및 우측 이미지 사이의 CPP쌍을 서로 관련시킨다.

- 각각의 CPP쌍에 대해서는, 화소내의 CPD를 계산한다.

- 각 CPD 화소 측정에 대해서는, CPD를 물리적 높이측정(예컨대, 밀리미터 또는 수천인치)로 변형시킨다.

- 이미지에서 관심 있는 모든 점의 전체 3개 축의 물리적 측정을 통합한다.

6) 측정된 데이터 분석

- 예컨대, 하나 이상의 라인 또는 에지를 따라 프로파일을 추적하기 위해 이미지에서 관심 있는 점간의 관계를 계산하고 분석한다.

- 이미지에서 관심 있는 점 사이의 물리적 치수, 예컨대 라인을 따르는 프로파일의 높이를 계산하고 분석한다.

7) 결정 및 실행

- 분석되고 측정된 데이터로부터, 결정하고 실행한다.

- 예컨대, 받아들일 수 있는 3-D 측정 허용한계내에 있는 점검된 유니트을 받아들이고, PASS 빈(bin)으로 그것을 보내거나,

- 받아들일 수 있는 3-D 측정 허용한계 바깥쪽에 있는 점검된 물체를 거부하고, 그것을 FAIL 빈으로 보낸다.

다른 예시는 여러 높이의 물체를 그들 각각의 빈으로 분류하는 것이다.

바꾸어 말하면, 보여질 물체의 치수에 대해 결정된 값은 기준 물체의 1조의 소정의 치수값과 비교되고, 1조의 소정의 속성값중의 적어도 하나의 속성값(예컨대, "PASS", "FAIL"; "SIZE CATEGORY 1", "SIZE CATEGORY 2" 등)의 비교의 결과에 기초하여 보여질 물체에 할당된 후에, 보여질 상기 물체는 상기 물체에 이전에 할당된 적어도 하나의 속성값에 기초하여 더 조작된다(예컨대, 속성값 "FAIL"이 귀착된 물체는 FAIL 빈으로 보내진다).

8) 다음 유니트

- 다음 유니트가 유효하면, 단계 5)로 나아간다.

- 유니트가 유효하지 않으면, 단계 9)로 나아간다.

9) 검사의 종료

- 적당히 처리를 종결하고 종료하며 필요하다면 시스템을 셧다운(shutdown)하는데 필요한 단계를 취한다.

도 26a 및 도 26b에 나타낸 바와 같이 순차적으로 번호를 붙인 교정처리의 단계는 다음과 같다.

교정 서브프로세스

i) - 교정장치를 시스템의 시야로 삽입한다.

ii) - Z축 특징 점에서 시작한다.

iii) - 2-D 좌표에서의 좌측 이미지로부터의 CPP의 제1세트를 계산함으로써 시작하는 교정장치의 관심 있는 알려진 특징 점을 추출한다.

iv) - 각각의 CPP에 대해서는, 수평방향을 따라 2-D 좌표에서의 대응하는 CPP를 검색한다.

v) - 만일 대응하는 CPP가 수평방향을 따라 발견되지 않으면,

a) 대응하는 CPP가 있는지 전체 우측 이미지를 지능적이고 자동적으로 검색한다.

지능적인 검색의 예시는,

b) 대응하는 CPP의 기대되는 위치에 아주 근접하여 검색의 우선순위를 선정하는 것이다.

c) 자동 검색이 성공하지 못하면, 인간 오퍼레이터에 의해 수동검색한다.

d) 더 높은 정밀도와 신뢰도 및 반복성이 필요하면 추가의 점에 대해 확인한다.

e) 실제상의 수직축과 방향을 계산한다.

vi) 각 CPP쌍에 대해 화소의 CPD를 계산한다.

viii) 각 CPD 화소측정에 대해 화소당 물리적인 높이측정(예컨대, 밀리미터 또는 수천인치)시의 CPD로부터 교정인자를 계산한다.

ix) 마찬가지로, Y축에 대한 교정인자를 계산한다.

x) 마찬가지로, X축에 대한 교정인자를 계산한다.

xi) 서브프로세스를 종료하고 메인처리로 복귀한다.

도 27에 나타낸 바와 같이 순차적으로 번호를 붙인 티칭처리의 단계를 다음과 같다.

티칭 서브프로세스

i) 샘플형태를 가르침

- 사용자 인터페이스를 이용하여, 분석장치(PC 등)는 검사될 샘플의 형태, 예컨대 2개의 와이어 프로파일을 갖는 것과 관련되는 SOT23 반도체장치 형태를 가르쳤다.

ii) 검사될 장치의 속성을 가르침

- 예컨대, SOT23 장치의 와이어의 컬러나 회색레벨 히스토그램은 PC에게 가르쳐 주었다.

iii) 관심 있는 2개 영역을 가르침

- 예컨대, 좌측 및 우측 이미지 각각에서의 와이어 프로파일의 시점과 종점, 각 와이어를 둘러싸는 관심 있는 각 영역과 더불어, 관심 있는 2개 영역을 갖춘 2개 와이어 SOT23장치.

iv) 검색존 및 경계표를 가르침

- 관심 있는 위치의 원래 영역이 정확하지 않을 수 있기 때문에, 더 큰 검색존에서의 검색은 각 와이어의 위치를 정하도록 실행되야만 할 것이다.

- 또한, 이들 검색존은 경계표에 비례하여 관계될 수 있다. 경계표는 용이하게 위치할 수 있는 이미지내의 구별되는 특징 또는 점이다.

v) 검색 파라미터의 범위를 가르치고 규정함

- 검색하기 위한 검색 방법론의 최적 형태와 최적화된 파라미터.

- 필요에 따라 다른 티칭 파라미터.

본 발명에 따르면, 시퀀스의 순열이 최종 결과를 여전히 달성한다면, 동작의 정확한 기능적인 시퀀스가 수반될 필요는 없다. 예컨대, 교정 및 티이칭(teaching)의 단계는 시퀀스에서 상호교환된다. 즉, 티이칭은 교정 전에 수행될 수 있다. 또한, 우측 이미지 전에 좌측 이미지 상에서 교정을 수행하는 것은 중요하지 않다.

다른 실시예에 있어서, 우측 이미지의 CPP의 리스트를 찾기 전에 좌측 이미지의 CPP의 완전한 리스트를 찾는 시퀀스가 엄격하게 수반될 필요는 없다. 예컨대, CPP의 각 쌍은 다음 쌍에 의해 수반되는 왼쪽 및 우측 이미지로부터 발견할 수 있다. 다른 실시예는 각 축의 교정의 시퀀스가 상호 교환될 수 있다는 것이다.

더욱이, 단계가 완료되고 상호교환될 수 없으면, 단계와 연관된 정보는 이후의 사용을 위해 세이브 되고 리콜될 수 있다. 이러한 단계는, 예컨대 셋업과 교정 티이칭을 포함한다.

본 발명은 분석장치로서 평행 계산 아키텍쳐의 사용을 허락한다. 평행 분석장치는 시퀀스적이 아니라 평행으로 전체 왼쪽 및 우측 이미지, CPP와 CPD를 계산할 수 있게 한다. 또한, 평행은 본 발명의 분석장치의 다수의 다른 형태, 예컨대 익스트랙션과 매칭과 검색, 상관, 산출 및 연산을 포함하는 것으로 확장될 수 있다.

평행 시스템에 있어서, 플로우차트는 연속일 필요는 없고, 평행하게 수행될 수 있다.

본 발명의 각 구성요소의 정확한 디멘션이, 구성요소의 기능적인 목적 및 본 발명이 충족되도록 제공하는 것은 그다지 중요하지 않다. 유사하게, 구성요소의 배치나 각 구성요소의 특징부의 위치는 구성요소의 기능적인 목적 및 본 발명이 충족되도록 제공될 필요가 없다.

높이 프로파일링(height profiling)

상기된 바와 같이, 수평축이나 직교축을 따른 CPP에 대한 검섹은 대응하는 스테레오 점에 대한 검색을 매우 단순하게 만든다. 예컨대, 물체가 수직 배향에서 와이어 높이를 트랙하면, 대응하는 CPP를 따른 특징 점을 매칭하는 것은 늪이 프로파일이 발견되는 것을 허락한다.

도 20은 본 발명에 따른 장치를 사용함으로써 수행된 바와 같이 와이어의 높이 프로파일링을 나타내는데, 이는 5개의 CPP점의 사용과 함께 도 20에 나타내 진다. 본 발명은, 이미징 장치의 해상도 및 이미지로부터 추출할 수 있는 다수의 특징 점에 의해서만 제한되는 다중 CPP점의 사용을 허락한다.

보다 복잡한 물체에 대해서, 물체의 점 및 에지는 물체의 완전한 특징 점을 맵(map)하기 위해서 유사하게 프로파일 된다.

다른 예를 보면, 와이어는 비스듬한 와이어의 높이 프로파일링을 나타낸 도 21에 나타낸 바와 같이 완전히 수평하게 배향되지 않는데, 이 비스듬한 와이어는 도 21에 대응하는 표현으로 수평하게 배향되지 않는다. 와이어가 비스듬하더라도, CPP의 위치는 여전히 프로파일링을 수행할 수 있다.

도 22는 수평하게 배향된 와이어의 높이 프로파일링의 제한을 나타낸다. 와이어가 도 22에 나타낸 바와 같이 수평축과 정확하게 배향되면, 엔드 포인드 만이 결정될 수 있다. 그런데, 본 발명은 완전한 3-D 측정장치가 90°회전되거나 프로파일링을 가능하게 하는 다른 적합한 배향을 허락한다. 또한, 본 발명은 에셈블리의 프리즘 구성요소가 회전되는 것을 허락한다.

본 발명은 하나의 이미지로부터 높이 프로파일링을 위해서 동시에 추출되는 CPP점에 대한 이득을 허용한다. 물체가 수평하게 배향되는 경우를 제외하고, 적합한 재배향 후에 부가적인 관찰이 요구된다.

본 발명에 있어서, 초점을 기계적으로 또는 전기적으로 쉬프트할 필요는 없다. 또한, 본 발명에 있어서, 이미징 장치에 대해서 물체를 움직이고, 높이나 거리를 결정하기 위해서 물체의 다른 관찰을 선택할 필요는 없다.

리드 높이 측정

또한, 본 발명은 반도체 장치의 리드의 높이 프로파일을 측정하는데 사용할 수 있다.

도 28a는 꺼꾸로 놓여진 반도체장치를 3-D 로 나타낸 도면이고, 도 28b는 리드(30)에서 편차의 높이를 강조한 꺼꾸로 놓여진 반도체 장치의 측면도이다.

도 29는 본 발명의 장치에 있어서, 리드가 설치된 반도체장치의 높이 프로파일링을 나타낸 도면이다.

도 28a는 SOIC패키지와 같은 꺼꾸로 놓여진 6-리드 반도체장치를 나타내고, 도 28b는 반도체장치의 측면을 나타낸다. 본 발명은 기준 평면으로부터 이격된 6-리드 각각의 거리를 측정하는데 사용될 수 있다.

도 28에 나타낸 바와 같이, 리드(30,30')는 기준 평면(예컨대, 꺼꾸로 놓여진 반도체장치의 바닥 평면)으로부터의 거리가 다르다.

도 29에 나타낸 바와 같이, 각 리드 팁의 중심은 각 리드의 팁을 발견함으로서 그리고, 딥의 왼쪽 및 오른쪽의 중심을 택함으로써 발견될 수 있다. 좌측 이미지로부터 6개의 리드 팁 중심을 계산한다. 이들 6개의 점은 좌측 이미지의 CPP, 즉 CPP1, CPP2 등이다. 마찬가지로, 우측 이미지로부터 대응하는 6개의 리드 팁 중심, 즉 CPPa, CPPb 등을 계산한다. 프리즘이 적절하게 정렬되면, 대응하는 점은 수직축을 따라 발견될 수 있고, 그렇지 않으면 직교축을 따라 검색한다.

각 CPP점, 즉 CPP1과 CPPa 및 CPPb 등의 CPD를 계산하는 것은 요구되는 3-D 높이 측정으로 귀결된다. 도 29에 나타낸 실시예에 있어서, 중간의 리드는 카메라 시스템으로부터 더욱 이격된다. 그러므로, CPD는 다른 리드의 CPD와 비교해서 보다 크게 된다.

높이 측정은 카메라를 기준으로 할 수 있는데, 대안적으로 기준이 반도체장치의 안착면으로 변경될 수도 있다.

도 15에 나타낸 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 경통 연장부(17)가 텔레센트릭 렌즈(9)와 카메라(2)에 대한 프리즘(11)의 정렬이 편리하도록 제공되는 탑재 특징이 제공된다. 도 15에서, 텔레센트릭 렌즈(9)는 나사산이 형성된 경통 연장부(17)에 연결된다. 경통 연장부(17)의 다른 단부는 프리즘을 위한 홀(18)과 함께 평탄면(19)를 갖는다. 평탄면(19)은 경통 연장부(17)의 단부에 부착된다. 대안적으로, 프리즘을 지탱하는 평탄면이 회전되고, 스크류와 같은 고정수단이나 소정의 다른 고정수단에 의해 고정될 수 있다.

도 16a 및 도 16b는 경통 연장부(17)와 통합되는 통합된 광-탑재 특징을 나타낸다.

도 16a는 도 4에 나타낸 장치에 사용되는 입체 프리즘(11)이 정렬된 평탄면(19)으로서, 투명유리를 사용하는 통합된 광원(8)의 사용을 나타낸다. 프리즘(11)은 유리표면에 접착되는데, 유리내에 구멍이 제공될 필요는 없다. 도시된 광원은 평탄면(19)의 내측 면상에 탑재된 LED이다.

도 16b는 불연속 LED의 부가나 광섬유의 연속 스트립(28)으로 사용되는 도 16에 나타낸 통합된 광 특성에 사용되는 것으로서 통합된 광원(8)을 나타낸다.

광학 렌즈 이미지 편성 시스템에 대해서, 본 발명은 도 15b에 나타낸 바와 같은 경통 연장부(17)-나사산이 형성된 중공의 얇은 원통을 사용한다. 한 단부에서, 중앙에서 절개된 홀(18)을 갖는 평탄면(19)은 도 15에 나타낸 바와 같이 부착된다. 경통(17) 및 홀(18)의 중심에 대한 프리즘장치(11)의 배치프리즘장치(11)를 중앙에 정렬시킨다.

프리즘의 정확한 수평 정렬은, 분서장치 소프트웨어가 미세한 오정렬을 교정할 수 있는 본 발명에서는 중요하지 않다. 경통(17)의 직경은 렌즈(9)와 동일하게 되는데, 나사산을 매칭시킴으로써 경통 연장부(17)가 렌즈(9)에 부착될 수 있다. 경통의 길이는, 프리즘장치가 텔레센트릭 렌즈와 결합하여 사용될 때, 필드의 최적의 깊이를 제공하도록 선택된다. 한편, 본 발명은 고정된 길이의 경통 연장부 또는 경통과 가변 길이의 연장부의 조합을 사용한다.

한편, 본 발명은 평탄면으로서 투명 평탄유리를 사용한다. 그 다음, 프리즘장치는, 광학 접착제를 사용하여 표면에 접착된다. 이 경우, 중심에 홀을 절개할 필요는 없다. 투명 표면의 사용은, 도 16a 및 도 16b에 나타낸 바와 같이 광원이 경통 내에서 통합되고, 투명한 평탄면을 통해 비추어질 수 있는 부가적인 장점을 갖는다.

스테레오 이미지 빔스플리터 탑재 특징

본 발명은, 단순한 정렬을 위해서 거울이나 프리즘의 세트 대신에 프리즘장치를 사용한다. 한가지 고려사항은 이미징 센서에 대해서 프리즘 장치의 정렬을 물리적으로 규격대로 하는 것이다. 이는 직각에서 프리즘장치의 수평 에지를 도 11에 나타낸 이미징 센서의 시계 라인을 정렬함으로써 행해진다. 비스듬한 정렬의예는 도 10에 나타난다.

스테레오 이미지 빔스플리터 회전 특징

본 발명은 수평 배향 정렬을 위한 특징을 제공한다. 스테레오 이미지 스플리터를 이미지 센서에 대해 회전하도록 하기 위해서, 본 발명은 선택적인 특징을 갖는다. 본 발명의 경통 연장부는, 회전 배향을 잠금하기 위한 잠금스크류(21)와 함께 2개의 인터리브된 중심 해브(17,20;halve)로 구성된다. 이는 도 17에 나타난다.

한편, 본 발명은, 스테레오 빔스플리터가 탑재되고 배향이 고정될 때, CPP를 위한 소프트웨어에 의해 직교 방향으로 검색할 수 있다.

평행 광선 다중-빔스플리터의 다중 평행 번들을 생성하기 위한 수단으로서 상기된 2상(bi-image)에 대한 대체물이 채용될 수 있다.

3상(tri-image) 빔스플리터 특징

본 발명은, 3상 빔스플리터(22)나 도 18에 도시된 도브 프리즘을 사용하여 3차원관찰을 달성할 수 있는 특징을 포함한다. 수평한 베이스에 평행한 부가 면이 프리즘 장치에 만들어진다. 이 부가면은 평면 이미지 관찰을 제공한다. 상기된 바와 같이 3상 빔스플리터는 이미지를 스테레오 쌍으로 스플리트하고, 도 18에 도시된 바와 같이 평면 이미지를 이미지의 중심에 포함한다. 도브 프리즘이 이미지를 회전시키기 위한 광학장치로서 이용가능함에도 불구하고, 본 발명은 신규한 방법의도브 프리즘 개념을 사용하여 물체의 단일 관찰을 3방향으로 스플리트한다.

도 19는 본 발명의 장치에서 동축 빔스플리터(24)의 사용하여 도 18에 나타낸 3-빔스플리터의 평면을 통한 광 투사가 허용되는 것을 나타낸다. 광 패턴은 광 프로젝터(23)에 의해 왼쪽으로부터 동축 빔스플리터(24)로 투사된다. 투사된 패턴이 물체상에 캐스트(cast) 될 때, 왼쪽 및 우측 이미지 뿐 아니라 평면 이미지가 동시에 물체를 관찰한다.

4상(quad-image) 빔스플리터 특징

본 발명은, 4상 피라미드 빔스플리터(26)를 사용하는 도 23에 나타낸 바와 같이 피라미드 프리즘을 사용함으로써, 더욱 확장될 수 있다. 빔스플리터(26)는 물체의 관찰을 4개의 이미지로 스플리트하여 수명 및 수직 프로파일 모드의 관찰을 동시에 허용한다. 부가적인 2관찰은 90°프리즘 회전하는 것과 등가인데, 그 밖의 2-D축의 스테레오 이미지를 얻게 된다.

결과적인 이미지가 도 23에 나타낸다. 4이미지를 사용하는 본 발명은 수평 및 수직 프로파일 모두와 함께 본 발명의 소정 부분의 소정의 물리적인 회전 없이 CPD를 쉽게 계산할 수 있다.

5상(penta-image) 빔스플리터 특징

본 발명은 도 24에 나타낸 바와 같이 피라미드 프리즘의 정점을 절개해서 5상을 생성한다. 이는, 도 24에 나타낸 바와 같이 2개의 직교하는 관찰을 생성하기 위해서, 부가적인 2개의 직교하는 면을 갖는 3상 빔스플리터와 유사하다.

5상 빔스플리터(27)의 사용은, 프리즘의 수평면이 평면 관찰 및 다음 섹션에 기재된 광 투사를 위해 사용될 수 있는 3상 빔스플리터와 유사하다.

광 투사 특징

본 발명은 신규한 방법으로 프리즘의 소정 면의 대안적인 사용을 제공한다. 이 면을 통해서 홀로 관찰하는 대신에, 광 패턴이 프리즘 장치의 하나 이상의 면을 통해 물체 평면이나 표면으로 투사된다.

예컨대, 도트 빔이나 라인 광 또는 그리드가 스테레오나 3상 빔스플리터장치를 통해 물체 표면상에 투사될 수 있다. 이들 광 패턴은, 분석장치를 사용하여 물체 분석에 사용할 수 있다. 예컨대, 그리드 광 패턴을 상부표면으로부터 특징이 없고 규칙적인 표면상에 투사함으로서, 반사된 광선이 분석을 위해 동시에 모든 3개의 면에 의해 관찰될 수 있다. 이 특징은, 도 19에 나타낸 바와 같이 팽창부를 갖는, 예컨대 매끄럽고 완만한 곡면의 현저한 특징이 없는 물체에 유용하다.

광 투사가, 특성 및 이미지 편성 시스템의 시야의 광에서 동축적이면, 본 발명은 도 19에 나타낸 바와 같이 동축 광 투사를 위한 부가적인 빔스플리터(24)와 통합될 수 있다.

광 투사를 사용하는 높이 프로파일링

도 30은 라인 프로젝터(23)로부터 범프(31;bump)를 갖는 평탄면으로 투사된 직선의 3-D 관찰을 나타낸다. 단순하게 나타내기 위해서, 본 실시예에서의 라인투사는 범프의 상부에 수직하고 직접적으로 투사된다.

물체의 나머지에 광이 투사되지 않아 어둡기 때문에, 투사된 광의 반사율 만이, 즉 범프(31)의 험프(hump)와 2개의 인접한 곧은 프로파일이 보여질 수 있다. 표면에 높이 편차가 없기 때문에, 인접한 프로파일은 곧다.

도 31에 나타낸 바와 같이 3-빔 이미지 스플리터(22)와 함께 본 발명을 사용하여 라인 투사를 관찰하면, 3개의 이미지가 보여지게 된다. 3개의 이미지는 평면이미지와 왼쪽 및 우측 이미지가다. 본 발명의 실시예에 있어서, 광 투사 빔스플리터(24)의 사이즈는 좁게 만들어지고, 도시된 3상 빔스플리터(22)의 상부에 통합된다.

범프가 평면 이미지와 구별할 수 없음에 따라서, 평면 이미지는 직선을 나타낸다. 그런데, 2개의 측 이미지는 도시된 굽은 높이 프로파일을 보게 된다. 범프가 높을 수록 CPP의 쌍 사이에서 CPD는 짧게 된다.

따라서, 상기된 바와 같은 본 발명에 따른 방법론을 사용하여, 표면상이 투사된 라인의 완전한 높이 프로파일이 추출될 수 있다. 따라서, 표면의 높이 프로파일이 추측될 수 있다.

또한, 본 발명은, 다중 라인이나 표면이나 물체 상의 그리드 또는 패턴의 투사를 준비한다. 대응하는 CPP를 찾고 CPD를 계산하는 것은 측정된 3-D 데이터를 생산한다.

한편, 도 32에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 장치가 단일 축의 모터 구동의 시스템에 부착되어 수평 축을 따라 움직여 증가 단계에서 3-D 라인 프로파일측정을 제공할 수 있다. 따라서, 합성의 3-D 이미지가 전체 면적을 가로질러 스캐닝됨으로써 형성될 수 있다.

본 발명의 적용분야는 소정 영역의 표면 평탄도의 조사이다. 영역이 평탄하면, 투사된 라인의 기대되는 CPD로부터의 소정 편차는 없게 된다.

광투사를 이용한 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array)의 높이 프로파일링

도 33a는 평탄한 캐리어면 위에 땜납볼의 어레이로 이루어진 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array: BGA)의 평면도를 나타내고, 도 33b는 대응하는 개략사시도를 나타낸다.

도 34는 선투사(line projection)를 짜넣은 본 발명에 의한 BGA의 높이 프로파일링(height profiling)을 나타낸다.

본 발명의 설명되는 실시예에서는, BGA의 표면을 가로질러 주사하기 위해 투사된 광선과 동력화 시스템을 사용한다. 전술한 바와 같이, 수평 혹은 수직축을 따라 여러 점의 CPP 및 CPD를 계산함으로써, 도 34에 나타낸 바와 같이 상기 어레이의 각 볼의 높이의 3-D 측정을 행할 수 있게 된다. 도 32에 나타낸 바와 같은 증분 단계에서 BGA의 표면을 가로질러 주사함으로써, BGA의 3-D 높이 프로파일을 확립할 수 있다.

이 발명에서는, 3-D 이미지의 수평축 해상도는 증분 단계의 세밀함에 따르는 바, 즉 단계가 작을수록 수평 해상도가 더 높아진다. 수직축 해상도는 이미징 센서의 샘플링점의 양에 비례한다. 추가의 점이 샘플링되고, 각 점의 배치가 가까워질수록 해상도가 더 높아진다.

높이 해상도는 이미지의 배율에 의해 결정된다. 배율이 클수록 동일한 물리적 높이에 대한 CPD의 변동이 더 커진다. 또한, 차분 각도(도 6)를 증가시킴으로써, CPD의 변동 및 높이 해상도를 증가시킬 수도 있다. 예컨대, 차분 각도를 45도로부터 50도로 증가시키면, CPD의 변동 및 높이 해상도가 증가될 것이다.

Claims (18)

1. 피관찰체를 조명하기 위한 광원(8)과,

   각각이 조명되는 피관찰체(7)의 화상정보를 포함하고 있으며 서로 분리되어 있는 평행 광선의 다수의 평행 다발을 생성하기 위한 수단(11, 22, 26, 27),

   상기 평행 광선의 평행 다발의 광선을 수집하여 이미징 수단으로 보내기 위한 수단(9, 17),

   평행 광선의 팽행 다발의 이미지를 발생시키는 것으로, 그 발생된 이미지가 두 좌표축의 집합에 의해 묘사가능한 2차원 이미징 영역(12)에서 서로 분리되어 있는 이미징 수단(2) 및,

   상기 피관찰체의 아주 동일한 점(h₁∼h₅)에서 생기지만 평행 광선의 다른 다발에서 물체로부터 상기 2차원 이미징 영역(12)으로 전도되는 대응하는 광선의 입사점의 좌표값으로부터 피관찰체(7)의 길이, 폭 및 높이정보를 추출하기 위한 분석장치(10)를 구비하여 구성되고,

   각 이미지가 평행 광선의 하나의 특정 평행 다발에 대응하는 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 장치.
2. 피관찰체를 조명하는 단계와,

   각각이 조명되는 피관찰체(7)의 화상정보를 포함하고 있으며 서로 분리되어있는 평행 광선의 다수의 평행 다발을 생성하는 단계,

   상기 평행 광선의 평행 다발의 광선을 수집하는 단계,

   평행 광선의 팽행 다발의 이미지를 발생시키고, 그 발생된 이미지를 두 좌표축의 집합에 의해 묘사가능한 2차원 이미징 영역(12)에서 서로 분리시키는 단계 및,

   상기 피관찰체의 아주 동일한 점에서 생기지만 평행 광선의 다른 다발에서 물체로부터 상기 2차원 이미징 영역으로 전도되는 대응하는 광선의 입사점의 좌표값으로부터 피관찰체의 길이, 폭 및 높이정보를 추출하는 단계를 구비하고,

   각 이미지가 평행 광선의 하나의 특정 평행 다발에 대응하는 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 평행 광선의 다수의 평행 다발을 생성하기 위한 수단으로서 2상 빔스플리터(11), 3상 빔스플리터(22), 4상 빔스플리터(26) 또는 5상 빔스플리터(27)가 사용되는 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 장치 또는 방법.
4. 제3항에 있어서, 2상 빔스플리터(11), 3상 빔스플리터(22), 4상 빔스플리터(26) 또는 5상 빔스플리터(27)로서 각각 웨지(wedge)형상의 프리즘, 꼭대기가 잘린 웨지형상의 프리즘, 피라미드형상의 프리즘, 꼭대기가 잘린 피라미드형상의 프리즘이 사용되는 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 장치 또는 방법.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 평행 광선의 평행 다발의 광선을 수집하기 위한 수단으로서 텔레센트릭 렌즈(9), 매크로 광학 렌즈 또는 갖가지 배율의 텔레센트릭 렌즈가 사용되는 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 장치 또는 방법.
6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 평행 광선의 입사 평행 다발의 이미지를 발생시키기 위한 이미징 수단으로서 가시광선 및/또는 적외광 및/또는 자외광 및/또는 x선에 민감한 개별의 화소 요소를 갖춘 이미지 센서가 사용되는 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 장치 또는 방법.
7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 센서는 비디오 카메라(2), 선주사 카메라, CCD 카메라 또는 x선 이미징 센서인 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 장치 및 방법.
8. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피관찰체의 길이, 폭 및 높이정보를 추출하기 위한 분석장치(10)로서 컴퓨터 기계가 사용되는 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 장치 또는 방법.
9. 제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 평행 광선의 다수의 평행 다발을 생성하기 위한 수단(9, 17)은, 평행 광선의 입사 평행 다발의 이미지를 발생시키기 위한 이미징 수단(2)에 대해 회전가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 장치 또는 방법.
10. 제1항 내지 제9항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피관찰체(7)를 조명하기 위해, 피관찰체를 조명하기 위한 단색 광원(8), 혹은 청색 광원, 적색 광원 및 녹색 광원이 사용되는 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 장치 또는 방법.
11. 제1항 내지 제10항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(8)은 상기 평행 광선의 평행 다발의 광선을 수집하여 이미징 수단으로 보내기 위한 수단(9)의 하우징내에 집적되고, 상기 평행 광선의 다수의 평행 다발을 생성하기 위한 수단에 대해 소정의 공간관계로 배치되는 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 장치 또는 방법.
12. 제1항 내지 제11항중 어느 한 항에 있어서, 알려지지 않은 피관찰차원의 물체에 대한 표준치수의 역할을 하는 2차원 이미징 영역(12)의 교정좌표값을 제공하기 위해, 상기 평행 광선의 다수의 평행 다발을 생성하기 위한 수단(11, 22, 26,27)으로부터 미리 결정된 거리에 알려진 차원의 기준 물체(13, 14, 15)를 배치하는 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 기준 물체는 평행 6면체 블록 형상의 물체, 웨지형상 또는 2중 웨지형상의 형태의 물체인 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 방법.
14. 제1항 내지 제13항중 어느 한 항에 있어서, 기준 물체의 두드러진 특징은 상기 분석장치(10)에서 분석되어 저장되고, 피관찰체의 데이터는 상기 기준 물체의 두드러진 특징에 대해 얻어지는 데이터와 비교되는 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 방법.
15. 제1항 내지 제14항중 어느 한 항에 있어서, 상기 분석장치(10)는 상기 피관찰체의 동일한 점에서 생기는 다수의 이미지의 다른 이미지에서 대응하는 광선의 입사점의 2차원 좌표 데이터를 결정하여 상기 입사점간의 거리(CPD)를 계산하는 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 방법.
16. 제1항 내지 제15항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미징 수단(2)은 상기 피관찰체(7)에 따라 이동하여 상기 물체를 주사하는 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 방법.
17. 제1항 내지 제16항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피관찰체(7)의 차원에 대해 결정되는 값은, 기준 물체의 미리 결정된 차원값의 집합과 비교되고, 이 비교결과에 기초하여 미리 결정된 속성값 중에서 적어도 하나의 속성값이 상기 피관찰체에 할당되는 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 피관찰체(7)는 상기 물체에 미리 할당된 적어도 하나의 속성값에 기초하여 더 처리되는 것을 특징으로 하는 피관찰체의 3차원 데이터를 광학적으로 측정하기 위한 방법.