CN100491909C - 三维测定装置 - Google Patents

Abstract

一种三维测定装置，其在采用测定对象物的三维形状进行测定时，可缩短测定所需时间。该印刷状态检查装置(1)包括台，该台用于放置印刷有焊糊(H)的印刷基板(K)；构成照射机构的照明器(3)，该照射机构用于对印刷基板(K)的表面，照射相位不同的正弦波状的3个光成分图案；CCD照相机(4)，该CCD照相机(4)构成用于对印刷基板(K)上的，对上述照射的部分进行拍摄的拍摄机构。控制器(7)根据通过照明器(3)的照射而获得的图像数据，由作为平面的印刷基板(K)部的图像数据，获得表示每个光成分的亮度和坐标的关系的曲线图，计算相互的相对相位角度。另外，根据已获得的图像数据和已计算的相对相位角度，采用相位移动法，对焊糊(H)的高度进行运算。

Description

三维测定装置

技术领域

本发明涉及测定测定对象物的三维形状等的三维测定装置。

背景技术

一般，在于印刷基板上，安装电子部件的场合，首先，在设置于印刷基板上的规定的电极图案上，印刷焊糊。接着，根据该焊糊的粘性，将电子部件临时地固定于印刷基板上。然后，将上述印刷基板送向回流炉，经过规定的回流步骤，进行焊剂设置。到目前，必须在送向回流炉的前阶段，检查焊糊的印刷状态，在上述检查时，采用三维测定装置。

近年，人们提出了各种采用光的，所谓的非接触式的三维测定装置，其中，人们提出有采用相位移动法的三维测定装置的技术(日本第211443/1999号发明专利公开公报，日本第2711042号发明专利公报等)。

在上述技术的三维测定装置中，采用CCD照相机。即，通过由光源和正弦波图案的滤色片的组合体构成的照射机构，对测定物体(在该场合，为印刷基板)照射具有条纹状的光强度分布的光图案。另外，采用设置于正上方的CCD照相机，观测基板上的点。在此场合，画面上的点P的光的强度I由下述的公式表示。

I＝e+f·cosφ

(其中，e表示直流杂光噪声(偏置成分)，f表示正弦波的对比度(反射率)，φ表示通过物体的凹凸提供的相位)

此时，使光图案移动，按照4个等级(φ+0、φ+π/2、φ+π、φ+3π/2)使相位变化，获取具有与它们相对应的强度分布IO，I1，I2，I3的图像，根据下述公式，计算位置信息θ。

θ＝arctan{(I3—I1)/(I0—I2)}

采用该位置信息θ，计算印刷基板(焊糊)上的点P的3维坐标(X，Y，Z)，由此，测定焊糊的三维形状，特别是高度。

但是，在上述技术的三维测定装置中，必须按照4个等级使相位变化，获得具有与各等级相对应的强度分布的4个图像。即，必须每当使相位变化时，进行拍摄，其结果是，必须针对1个点，进行4次拍摄。由此，拍摄需要时间，进而，具有从测定开始，到结束的时间增加的危险。

本发明是针对上述情况而提出的，本发明的主要目的在于提供一种三维测定装置，该三维测定装置可在测定测定对象物的三维形状时，缩短测定所需要的时间。

发明内容

本发明的三维测定装置的特征在于该三维测定装置包括照射机构，该照射机构可相对测定对象物，同时照射具有条纹状的光强度分布，并且具有相互不同的波长成分，相对相位关系不同的至少2个光成分图案；拍摄机构，该拍摄机构可针对每个光成分，将来自照射了上述光成分图案的测定对象物的反射光分离，进行拍摄；运算机构，该运算机构可根据相对相位角度和至少2个图像数据，至少对上述测定对象物的高度进行运算，该相对相位角度指根据上述照射机构所照射的至少2个光成分图案而确定的，上述至少2个光成分图案的相互的相对相位角度，该至少2个图像数据是针对每个光成分，通过上述拍摄机构对来自上述测定对象物的反射光进行拍摄而获得的。

按照本发明，通过照射机构，相对测定对象物，同时照射至少2个光成分图案。各光成分图案具有条纹状的光强度分布，并且具有相互不同的波长成分，相对相位关系不同。另外，通过拍摄机构，针对各光成分，将来自照射了光成分图案的测定对象物的反射光分离，拍摄。另外，根据通过上述照射机构照射的至少2个光成分图案，确定至少2个的光成分图案的相互的相对相位角度。此外，通过运算机构，根据在上述不同的相对相位关系下，通过拍摄机构拍摄的至少2个图像数据，与上述相对相位角度，对至少上述测定对象物的规定高度进行运算。于是，与每次使相对相位关系不同时必须进行拍摄的已有技术不同，可针对每个光成分，每当在不同的相对相位关系下，集中进行拍摄。由此，就1个点来说，照射和拍摄所需要的时间显著缩短，于是，可显著缩短测定所需要的时间。并且，由于根据已照射的光成分图案，确定相对相位角度，故不必预先掌握相对相位角度。于是，还可采用下述的照射机构，其不必事先严格地设定相对相位角度，照射相对相位角度不明的光成分图案。其结果是，可简化设计和设备。另外，在采用预先设定相位角度的照射机构的场合，考虑下述的方案，其中，已拍摄的光成分图案的实际的相对相位角度与预定的(已设定的)相对相位角度不同。相对上述情况，按照上述方案，采用根据照射后的光成分图案确定的相对相位角度，对高度等进行运算，由此，可获得更加正确的结果。另外，也可为“至少3个”，而代替“至少2个”。

另外，本发明的三维测定装置的特征在于该三维测定装置包括照射机构，该照射机构可至少相对测定对象物和基本平面，同时照射具有条纹状的光强度分布，并且具有相互不同的波长成分，相对相位关系不同的至少2个光成分图案；拍摄机构，该拍摄机构可针对每个光成分，将至少来自照射了上述光成分图案的测定对象物和基本平面的反射光分离，进行拍摄；运算机构，该运算机构可根据相对相位角度和至少2个图像数据，至少对上述测定对象物的高度进行运算，该相对相位角度指根据通过上述拍摄机构，针对每个光成分对来自上述基本平面的反射光进行拍摄而获得的至少2个图像数据而确定的，相互的相对相位角度，该至少2个图像数据是针对每个光成分，通过上述拍摄机构对来自上述测定对象物的反射光进行拍摄而获得的。

按照本发明，通过照射机构，至少相对测定对象物，同时照射至少2个光成分图案。另外，通过照射机构，至少相对基本平面，同时照射至少2个光成分图案。各光成分图案具有条纹状的光强度分布，并且具有相互不同的波长成分，相对相位关系不同。另外，通过拍摄机构，针对各光成分，将来自照射了光成分图案的测定对象物和基本平面的反射光分离，拍摄。另外，基本平面也可为独立于测定对象物的的基本平面，还可为具有基本平面部分的测定对象物的基本平面部分。此外，根据在上述不同的相对相位关系下，通过拍摄机构拍摄的基本平面的至少2个图像数据，确定相互的相对相位角度。另外，通过运算机构，根据在上述不同的相对相位关系下，通过拍摄机构拍摄的至少2个图像数据，与上述相对相位角度，对至少上述测定对象物的规定高度进行运算。于是，与每次使相对相位关系不同时必须进行拍摄的已有技术不同，可针对每个光成分，每当在不同的相对相位关系下，集中进行拍摄。由此，就1个点来说，照射和拍摄所需要的时间显著缩短，于是，可显著缩短测定所需要的时间。并且，由于根据图像数据，确定相对相位角度，故不必预先掌握相对相位角度。于是，还可采用下述的照射机构，其不必事先严格地设定相对相位角度，照射相对相位角度的不明的光成分图案。其结果是，可简化设计和设备。另外，在采用预先设定相位角度的照射机构的场合，考虑下述的方案，其中，已拍摄的光成分图案的实际的相对相位角度与预定的(已设定的)相对相位角度不同。相对上述情况，按照上述方案，可采用根据图像数据确定的相对相位角度，对高度等进行运算，故可获得更加正确的结果。另外，也可为“至少3个”，而代替“至少2个”。

此外，本发明的三维测定装置的特征在于其包括照射机构，该照射机构可至少相对测定对象物和基本平面，同时照射具有条纹状的光强度分布，并且具有相互不同的波长成分，相对相位关系不同的至少2个光成分图案；拍摄机构，该拍摄机构可针对每个光成分，将至少来自照射了上述光成分图案的测定对象物和基本平面的反射光分离，进行拍摄；运算机构，该运算机构可根据通过上述拍摄机构，针对每个光成分对来自上述基本平面的反射光进行拍摄而获得的至少2个图像数据，对相互的相对相位角度进行运算，并且，可根据通过上述拍摄机构，针对每个光成分对来自上述测定对象物的反射光进行拍摄而获得的至少2个图像数据，与上述已运算的相对相位角度，至少对上述测定对象物的高度进行运算。

按照本发明，通过照射机构，相对至少测定对象物，同时照射至少2个光成分图案。另外，通过照射机构，相对至少基本平面，同时照射至少2个光成分图案。各光成分图案具有条纹状的光强度分布，并且具有相互不同的波长成分，相对相位关系不同。另外，通过拍摄机构，针对各光成分，将来自照射了光成分图案的测定对象物和基本平面的反射光分离，拍摄。另外，基本平面也可为独立于测定对象物的基本平面，还可为具有基本平面部分的测定对象物的基本平面部分。此外，根据在上述不同的相对相位关系下，通过拍摄机构拍摄的基本平面的至少2个图像数据，在运算机构中，运算出相互的相对相位角度。另外，根据在上述不同的相对相位关系下，通过拍摄机构拍摄的至少2个图像数据，与上述已运算的相对相位角度，对至少上述测定对象物的规定高度进行运算。于是，与每次使相对相位关系不同时必须进行拍摄的已有技术不同，可针对每个光成分，每当在不同的相对相位关系下，集中进行拍摄。由此，就1个点来说，照射和拍摄所需要的时间显著缩短，于是，可显著缩短测定所需要的时间。并且，由于可在运算时，计算相对相位角度，故不必预先掌握相对相位角度。于是，还可采用下述的照射机构，其在不必事先严格地设定相对相位角度的情况下，照射相对相位角度的不明的光成分图案。其结果是，可简化设计和设备。另外，在采用预先设定相位角度的照射机构的场合，考虑下述的方案，其中，已拍摄的光成分图案的实际的相对相位角度与预定的(已设定的)相对相位角度不同。相对上述情况，按照上述方案，由于可根据图像数据，计算相对相位角度，并且对高度等进行运算，故可获得更加正确的结果。另外，也可为“至少3个”，而代替“至少2个”。

再有，本发明的三维测定装置的特征在于该三维测定装置包括照射机构，该照射机构可至少相对测定对象物和基本平面，同时照射具有基本正弦波状的条纹状的光强度分布，并且具有相互不同的波长成分，相对相位关系不同的至少3个光成分图案；拍摄机构，该拍摄机构可针对每个光成分，将至少来自照射了上述光成分图案的测定对象物和基本平面的反射光分离，进行拍摄；运算机构，该运算机构可根据通过上述拍摄机构，针对每个光成分对来自上述基本平面的反射光进行拍摄而获得的至少3个图像数据，对相互的相对相位角度进行运算，并且，可根据通过上述拍摄机构，针对每个光成分对来自上述测定对象物的反射光进行拍摄而获得的至少3个图像数据，与上述已运算的相对相位角度，借助相位移动法至少对上述测定对象物的高度进行运算。

按照本发明，通过照射机构，至少相对测定对象物，同时照射至少2个光成分图案。另外，通过照射机构，至少相对基本平面，同时照射至少2个光成分图案。各光成分图案具有基本正弦波的条纹状的光强度分布，并且具有相互不同的波长成分，相对相位关系不同。另外，通过拍摄机构，针对各光成分，将来自照射了光成分图案的测定对象物和基本平面的反射光分离，拍摄。另外，基本平面也可为独立于测定对象物的基本平面，还可为具有基本平面部分的测定对象物的基本平面部分。此外，根据在上述不同的相对相位关系下，通过拍摄机构拍摄的基本平面的至少3个图像数据，通过运算机构，对相互的相对相位角度进行运算。此外，通过相位移动法，根据在上述不同的相对相位关系下，通过拍摄机构拍摄的至少3个图像数据，与上述已运算的相对相位角度，对至少上述测定对象物的规定高度进行运算。于是，与每次使相对相位关系不同时必须进行拍摄的已有技术不同，可针对每个光成分，每当在不同的相对相位关系下，集中进行拍摄。由此，就1个点来说，照射和拍摄所需要的时间显著缩短，于是，可显著缩短测定所需要的时间。并且，由于可在运算时，计算相对相位角度，故不必预先掌握相对相位角度。于是，还可采用下述的照射机构，其不必事先严格地设定相对相位角度，照射相对相位角度不明的光成分图案。其结果是，可简化设计和设备。另外，在采用预先设定相位角度的照射机构的场合，考虑下述的方案，其中，已拍摄的光成分图案的实际的相对相位角度与预定的(已设定的)相对相位角度不同。相对上述情况，按照上述方案，可根据图像数据，计算相对相位角度，对高度等进行运算，故可获得更加正确的结果。

另外，最好，通过上述拍摄机构，对上述基本平面进行拍摄，通过上述运算机构，对上述相互的相对相位角度进行运算，然后，通过上述拍摄机构，对上述测定对象物进行拍摄，通过上述运算机构，对上述测定对象物的高度进行运算。

在此场合，通过拍摄机构，预先对基本平面进行拍摄，通过运算机构，对相互的相对相位角度进行运算。由于预先掌握相对相位角度，故不必每次对基本平面进行拍摄，对相对相位角度进行运算。于是，当对测定对象物的高度进行运算时，由于可仅仅通过对测定对象物进行拍摄，便可对高度进行运算，故可提高处理的速度。

此外，最好，上述运算机构针对每个图像数据，对与照射到上述基本平面的条纹交叉的方向的线上的位置和亮度的关系制作曲线图，根据已制作曲线图的数据，对上述相对相位角度进行运算。

在此场合，通过运算机构，获得针对每个图像数据，与对基本平面照射的条纹交叉的方向的线上的位置和亮度的关系的曲线图。该曲线图基本呈正弦波状。另外，可仅仅通过对各曲线图进行比较，较容易且确实地对光成分图案的相互相位角度进行运算。

还有，最好，上述运算机构针对每个上述图像数据，根据与照射到上述基本平面的条纹交叉的方向的线上的亮度的变化，对上述相对相位角度进行运算。

在此场合，通过运算机构，获得针对每个图像数据，与对基本平面照射的条纹交叉的方向的线上的位置和亮度的关系的数据。另外，可通过对各数据进行比较等方式，较容易且确实地对光成分图案的相互相位角度进行运算。

再有，最好，与上述条纹交叉的方向为与条纹垂直的方向。

在此场合，获得作为与条纹交叉的方向的，与条纹垂直的方向的线上的位置与亮度的关系的数据。由于对于该数据，亮度相对光成分图案的高低变化最明确地表示，故相对相位角度的运算容易且精度高。其结果是，可获得正确的结果。

另外，最好，上述运算机构针对上述多条线，分别运算相对相位角度，确定适合的相对相位角度。

通过运算机构，分别针对多条线，对相对相位角度进行运算。在仅仅根据1个线，计算相对相位角度的场合，具有异常的数据用作相对相位角度的危险。由于相对该情况，根据多个相对相位角度，确定适合的相对相位角度，故可排除异常的数据和有误的因素。其结果是，可计算正确的相对相位角度，并且对高度等进行运算，由此，获得更加正确的结果。

此外，最好，上述测定对象物具有基本平面状的部分，上述基本平面为上述测定对象物的基本平面状的部分。

由于在测定对象物内部，具有基本平面，故可不必为了对相对相位角度进行运算，由此，不必单独地对基本平面进行拍摄，获得仅仅对测定对象物进行拍摄的图像数据。于是，可提高处理的速度。

还有，最好，上述基本平面为设置于上述测定对象物以外的基本平面状的部分。

如果基本平面为测定对象物以外的基本平面，则可在不对测定对象物的表面的凹凸造成影响的情况下进行运算，可获得更加正确的结果。另外，对于在测定对象物中，不具有基本平面状的部分的场合也是有效的。

再有，最好，上述拍摄机构通过1次的拍摄，同时获得上述测定对象物和上述基本平面的图像数据。

在此场合，不必为了对光成分图案的相对相位角度进行运算，单独拍摄基本平面。于是，显著地缩短拍摄所需要的时间，于是，可显著缩短测定所需要的时间。

另外，最好，上述测定对象物为印刷于印刷基板上的焊糊，设置有根据焊糊的高度，判断印刷状态是否良好的判断机构。

在此场合，测定印刷于印刷基板上的焊糊的高度，根据该测定值，进行是否良好的判断。由此，在测定焊糊时，实现上述各作用效果，并且可高精度地进行是否良好的判断。

此外，最好，上述测定对象物为设置于印刷基板上的焊球，设置有根据该焊球的高度，判断该焊球的形状是否良好的判断机构。

在此场合，测定设置于印刷基板上的焊球的高度，根据该测定值，进行是否良好的判断。由此，可在测定焊球时，实现上述各作用效果，并且可高精度地进行是否良好的判断。

附图说明

图1为以示意方式表示具有一个实施例的三维测定装置的印刷状态检查装置的简略立体图；

图2为以示意方式表示具有一个实施例的更加具体的三维测定装置的组成的简略组成图；

图3为表示相对相位关系不同的红，绿，蓝色的光成分图案的亮度与指标之间的关系的一个实例的曲线图。

具体实施方式

下面参照附图，对一个实施例进行描述。图1为以示意方式表示具有本实施例的三维测定装置的印刷状态检查装置1的简略组成图。象该图所示的那样，印刷状态检查装置1包括台2，该台2用于放置印刷有作为测定对象物的焊糊H的印刷基板K；照明器3，该照明器3构成用于从斜上方，对印刷基板K的表面，照射规定的光成分图案的照射机构；CCD照相机4，该CCD照相机4构成用于对印刷基板K上的已照射的部分进行拍摄的拍摄机构；激光指示器，该激光指示器在图中未示出，用于测定基准高度。另外，本实施例的焊糊H通过印刷方式形成于由设置于呈平面的印刷基板K上的铜箔形成的电极图案上。

在台2上设置有电动机5，6，通过该电动机5，6，放置于台2上的印刷基板K可沿任意的方向(X轴方向和Y轴方向)滑动。

可从本实施例的照明器3，照射红，绿，蓝的相应相位不同的光成分图案。更具体地说，象图2所示的那样，照明器3包括光源11；汇聚来自光源11的光的聚光透镜12；照射透镜13；设置于上述两个透镜12，13之间的红，绿，蓝色的滤色光栅条纹片14，15，16。在红色滤色光栅条纹片14中，对应于部位，红色的程度呈正弦波状(条纹状)变化，仅仅对红色的成分呈条纹状遮挡(透光)，而可允许其它的波长区域的全部透光。另外，在绿色滤色光栅条纹片15中，对应于部位，绿色的程度呈正弦波状(条纹状)变化，仅仅对绿色的成分呈条纹状遮挡(透光)，而可允许其它的波长区域的全部透光。但是，该正弦波的相位相对红色滤色光栅条纹片14发生偏移。此外，在蓝色滤色光栅条纹片16中，对应于部位，蓝色的程度呈正弦波状(条纹状)变化，仅仅对蓝色的成分呈条纹状遮挡(透光)，而可允许其它的波长区域的全部透光。但是，该正弦波的相位相对红和绿色滤色光栅条纹片14，15发生偏移。即，这些红，绿，蓝色的滤色光栅条纹片14，15，16在发生相移的状态粘合(显然，即使在相互离开的情况下，仍没有关系)。

另外，从光源11发出的光可经过聚光透镜12，红，绿，蓝色的滤色光栅条纹片14，15，16，以及照射透镜13，作为条纹状的光成分图案，照射到印刷基板K上。

此外，上述CCD照相机4包括第1～第3二向色镜21，22，23和与它们相对应的第1～第3拍摄部24，25，26。即，第1二向色镜21反射规定的波长区域内(与红色光相对应)的光(使其以外的波长的光透射)，第1拍摄部24对该反射光进行拍摄。另外，第2二向色镜22反射规定的波长区域内(与绿色光相对应)的光(使其以外的波长的光透射)，第2拍摄部25对该反射光进行拍摄。此外，第3二向色镜(也可采用普通的反射镜)23反射规定的波长区域内(与蓝色光相对应)的光(使其以外的波长的光透射)，第3拍摄部26对该反射光进行拍摄。

在本实施例中，象图1，图2所示的那样，设置有控制器7，该控制器7用于驱动控制上述CCD照相机4，照明器3，以及电动机5，6，并且根据通过CCD照相机4拍摄的图像数据，进行各种运算。即，如果将印刷基板K放置于台2上，则控制器7首先对电动机5，6进行驱动控制，使其移动到规定位置，使印刷基板K移动到初始位置。该初始位置为以比如，CCD照相机4的视场的大小为1个单元，预先分隔印刷基板K的表面中的1个位置。

另外，控制器7对照明器3进行驱动控制，开始光成分图案的照射。此时，由于在光成分图案中，包括相位不同的多个波长区域，故不必象过去那样，要求经常使相位移动的处理。另外，在进行象这样，各光成分图案发生相移的一起照射的期间，控制器7对CCD照相机4进行驱动控制，针对它们中的每个波长区域(每个拍摄部24～26)，一起拍摄检查区域部分，分别获得3画面量的图像数据。

此外，驱动控制激光指示器，测定作为检查区域内的基准高度的，印刷基板K面中的，没有印刷有焊糊H的非焊剂区域(平面)的高度，以便求出焊糊H的高度。由于非焊剂区域构成平面，故可容易通过激光指示器，进行高度测定。

还有，控制器7包括图像存储器，依次存储图像数据。根据已存储的图像数据，控制器7进行各种图像处理。在进行上述图像处理的期间，控制器7驱动控制电动机5，6可将台2朝向下一检查区域移动。控制器7即使对于在这里的图像数据，仍将其存储于图像存储器中。另一方面，在图像存储器的图像处理一旦结束的场合，由于在图像存储器中已存储下一图像数据，故控制器7可快速地进行下一图像处理。即，检查一方面，进行朝向下一检查区域(第m+1个)的移动和图像输入，另一方面，进行第m个的图像处理和比较判断。之后，反复交替地进行同样的上述并行处理，直至全部的检查区域中的检查完成。象这样，在本实施例的印刷状态检查装置1中，可在通过控制器7的控制，移动检查区域的同时，通过依次进行图像处理，高速地，并且确实地检查印刷基板K上的焊糊H的印刷状态。

下面对控制器7所进行的图像处理和运算处理，以及比较判断处理进行描述。首先，根据已获得的3个画面的图像数据，计算已拍摄的各光成分图案的相对相位角度。各光成分图案的相对相位角度根据对上述平面进行了拍摄的各光成分图案的亮度的曲线图而计算。即，控制器7针对各光成分图案，将下述关系制作成曲线图，该关系指与作为相位测定用平面的非焊剂区域的光成分图案的条纹相垂直的方向的规定线上的坐标和亮度之间的关系。于是，获得图3所示的那样的红色，绿色，蓝色的曲线图。

该3个曲线图为同一周期，根据任何一个曲线图(比如，红色曲线图)，根据曲线图顶部(顶点)之间的距离，计算1个周期的坐标距离a。接着，由于计算作为红色和绿色的光成分图案发生相移的第1相对相位角度α，故计算绿色曲线图的顶部相对红色曲线图的顶部的错开的坐标距离b。另外，第1相对相位角度α通过下述的公式(2a)计算。

α＝360×b/a                   ...(2a)

其中，α表示度数单位。

同样，计算作为红色曲线图和蓝色曲线图的顶部的错开的坐标距离c，通过下述的公式(2b)，计算作为红色和蓝色的光成分图案发生相移的第2相对相位角度β。

β＝360×c/a                   ...(2b)

接着，控制器7采用上述3画面的图像数据，计算检查区域内的高度。就投影于检查区域的光成分图案来说，产生基于高度的差异的相移。于是，在控制器7中，根据光成分图案的相位不同的各波长区域的图像数据，基于相位移动法(条纹扫描法)的原理，计算反射面的高度。

即，各画面上的点P的亮度可分别通过表示正弦波的公式表示。使红色，绿色，蓝色的各公式的振幅和偏置成分一致的场合的各画面上的点P的亮度V0，V1，V2分别由下述的公式表示。

V0＝Asinθ+B                ...(2c)

V1＝Asin(θ+α)+B            ...(2d)

V2＝Asin(θ+β)+B            ...(2e)

其中，θ表示用于导出高度的位置信息，A表示振幅，B表示偏置成分。

根据这些公式(2c)～(2e)，导出下述公式(2f)。

$\tan \mathrm{\θ}=\frac{(V1-V2)\sin \mathrm{\β}+(V0-V2)(\sin \mathrm{\α}-\sin \mathrm{\β})}{(V1-V2)(1-\cos \mathrm{\β})-(V0-V2)(\cos \mathrm{\α}-\cos \mathrm{\β})}$

                                         ...(2f)

$=\frac{(V0-V2)\sin \mathrm{\α}+(-V0+V1)\sin \mathrm{\β}}{(V1-V2)+(-V0+V2)\cos \mathrm{\α}+(V0-V1)\cos \mathrm{\β}}$

根据公式(2f)，输入已计算的相对相位角度α，β和已测定的亮度V0，V1，V2，由此计算位置信息θ。

采用象这样计算的位置信息θ，根据下述的公式，计算焊剂区域内的点P的高度Z。

在这里，如果通过ε表示照明器3的垂直线，与从照明器3，朝向点P照射时的照射光线之间的夹角，则该角度ε由下述的公式(3)表示。

ε＝f(θ+2nπ)                      ...(3)

另外，高度Z按照下述公式(4)导出。

Z＝Lp—Lpc/tanε+Xp/tanε          ...(4)

(其中，Lp表示距照明器3的基准面的高度，Lpc表示CCD照相机4与照明器3之间的X轴方向的距离，Xp表示点P的X坐标。)

象这样获得的点P的高度数据按照拍摄画面的象素P单位而运算，存储于控制器7的存储器中。另外，根据各部分的数据，对检查区域内的各部分的高度进行积分处理，由此，计算已印刷的焊糊H的量。另外，将象这样计算的焊糊H的位置，面积，高度，或量等的数据与预先存储的基准数据进行比较判断，根据该比较结果是否在允许范围内的情况，判断该检查区域的焊糊H的印刷状态是否良好。

如果象上面具体描述的那样，采用本实施例，则根据在不同的相位关系下，CCD照相机4的3个画面的图像数据，对焊糊H的高度进行运算。于是，与必须每当使相对位置关系不同，而进行拍摄的已有技术不同，可针对每个光成分，每当在不同的相对相位关系下，集中进行拍摄。由此，就1个点来说，可进行1次照射和1次的拍摄，使照射和拍摄所需要的时间显著缩短，其结果是，可使测定所需要的时间显著地缩短。

另外，由于可根据每次3个的图像数据，计算焊糊H的高度，故与根据4次的拍摄数据而进行运算的已有技术相比较，总的数据数量减少，进而，可显著缩短运算时间。其结果是，可显著缩短测定所需要的时间。

特别是，在本实施例中，可根据并不那么复杂的数学公式，计算位置信息θ，可根据位置信息θ，对高度进行运算。由此，不产生因运算复杂而造成的延迟，确实实现上述的作用效果。

此外，在不计算第1和第2相对相位角度α，β的场合，必须预先掌握滤色光栅条纹片14，15，16的相移。即，必须在事先严格地设定该滤色光栅条纹片14，15，16的相对相位角度α，β。另外，在不能够事先设定相对相位角度α，β的场合，采用相位角度α，β不明的滤色光栅片的场合，无法对高度等进行运算。相对该情况，如果采用上述实施例，则由于可根据图像数据，计算相位角度α，β，故不必预先掌握相对相位角度α，β。于是，不必事先严格地设定相位角度α，β。另外，还可采用相对相位角度α，β不明的滤色光栅片。其结果是，可简化设计。

还有，在采用预先设定相位角度的滤色光栅片的场合，由于颜料不理想等原因，具有已拍摄的光成分图案的实际的相对相位角度与已预定(已设定的)相对相位角度不同的危险。相对该情况，如果采用上述实施例，则由于根据图像数据，计算相对相位角度，并且对高度等进行运算，故可获得更加正确的结果。

再有，并不限于上述的实施例的描述内容，比如，也可象下述那样实施。

(a)在上述实施例中，根据检查区域内的已拍摄的图像数据，计算相对相位角度α，β，但是，也可根据预先对单独的平面进行了拍摄的图像，进行计算。

(b)在计算相对相位角度α，β时，采用规定的线，即，一条线，但是，也可针对多条线，就每个线，计算相位数据，将其平均值，作为相对相位角度α，β。在此场合，可计算更加正确的相对相位角度α，β。也可获得多个相位数据，由此，检测和删除相位数据中的异常值。

(c)在上述实施例中，根据曲线图顶部的距离的差，计算相对相位角度α，β，但是，相对相位角度的计算方法也可不限于此，而可这样进行，即，比如，根据各曲线图的上下的顶点，计算振幅的中心线，根据各曲线图的中心位置的距离的差，进行计算。

(d)通过照明器3照射的光特别是不限于正弦波，只要是呈条纹状照射相位不同的光成分就可以。另外，波长区域并不限于上述实施例的红色，绿色，蓝色，如果可进行每个波长区域的分离拍摄，则也可为另一波长区域。此外，也可不照射3个光成分，而照射2个，或4个以上的光成分。

(e)此外，滤色光栅片也不限于上述实施例，可照射多个相位不同的波长的条纹。比如，还可仅仅由1个滤色光栅片构成。

(f)在上述实施例中，针对测定以印刷方式形成于印刷基板K上的焊糊H的高度等的场合进行了具体化，但是，此外，也可针对测定在集成电路组件(比如，导线)上通过印刷方式形成的焊糊H的高度等的场合实现具体化。另外，还可针对测定另一测定对象物的高度等的场合实现具体化。作为另一测定对象物，可列举印刷于基板上的印刷物，叠层体等。

(g)在上述实施例中，采用相位移动法，计算高度等，但是不必一定采用相位移动法。比如，也可照射不呈正弦波状的条纹状的光成分图案，对其进行拍摄，根据图像数据，由比值等，计算高度。

Claims (12)

1.一种三维测定装置，其特征在于该三维测定装置包括：

照射机构，该照射机构可至少相对测定对象物和基本平面，同时照射具有条纹状的光强度分布，并且具有相互不同的波长成分，相对相位关系不同的至少2个光成分图案；

拍摄机构，该拍摄机构可针对每个光成分，将至少来自照射了上述光成分图案的测定对象物和基本平面的反射光分离，进行拍摄；

运算机构，该运算机构可根据通过上述拍摄机构，针对每个光成分对来自上述基本平面的反射光进行拍摄而获得的至少2个图像数据，对相互的相对相位角度进行运算，并且，

可根据通过上述拍摄机构，针对每个光成分对来自上述测定对象物的反射光进行拍摄而获得的至少2个图像数据，与上述已运算的相对相位角度，至少对上述测定对象物的高度进行运算。

2.一种三维测定装置，其特征在于该三维测定装置包括：

照射机构，该照射机构可至少相对测定对象物和基本平面，同时照射具有正弦波状的条纹状的光强度分布，并且具有相互不同的波长成分，相对相位关系不同的至少3个光成分图案；

拍摄机构，该拍摄机构可针对每个光成分，将至少来自照射了上述光成分图案的测定对象物和基本平面的反射光分离，进行拍摄；

运算机构，该运算机构可根据通过上述拍摄机构，针对每个光成分对来自上述基本平面的反射光进行拍摄而获得的至少3个图像数据，对相互的相对相位角度进行运算，并且，

可根据通过上述拍摄机构，针对每个光成分对来自上述测定对象物的反射光进行拍摄而获得的至少3个图像数据，与上述已运算的相对相位角度，借助相位移动法至少对上述测定对象物的高度进行运算。

3.根据权利要求1或2所述的三维测定装置，其特征在于通过上述拍摄机构，对上述基本平面进行拍摄，通过上述运算机构，对上述相互的相对相位角度进行运算，然后，通过上述拍摄机构，对上述测定对象物进行拍摄，通过上述运算机构，对上述测定对象物的高度进行运算。

4.根据权利要求1或2所述的三维测定装置，其特征在于上述运算机构针对每个图像数据，对与照射到上述基本平面的条纹交叉的方向的线上的位置和亮度的关系制作曲线图，根据已制作曲线图的数据，对上述相对相位角度进行运算。

5.根据权利要求1或2所述的三维测定装置，其特征在于上述运算机构针对每个图像数据，根据与照射到上述基本平面的条纹交叉的方向的线上的亮度的变化，对上述相对相位角度进行运算。

6.根据权利要求4所述的三维测定装置，其特征在于与上述条纹交叉的方向为与条纹垂直的方向。

7.根据权利要求4所述的三维测定装置，其特征在于上述运算机构针对上述多条线，分别运算相对相位角度，确定适合的相对相位角度。

8.根据权利要求1或2所述的三维测定装置，其特征在于上述测定对象物具有基本平面状的部分，上述基本平面为上述测定对象物的基本平面状的部分。

9.根据权利要求1或2所述的三维测定装置，其特征在于上述基本平面为设置于上述测定对象物以外的基本平面状的部分。

10.根据权利要求1或2所述的三维测定装置，其特征在于上述拍摄机构通过1次的拍摄，同时获得上述测定对象物和上述基本平面的图像数据。

11.根据权利要求1或2所述的三维测定装置，其特征在于上述测定对象物为印刷于印刷基板上的焊糊，设置有根据焊糊的高度，判断印刷状态是否良好的判断机构。

12.根据权利要求1或2所述的三维测定装置，其特征在于上述测定对象物为设置于印刷基板上的焊球，设置有根据该焊球的高度，判断该焊球的形状是否良好的判断机构。

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