CN103245301A

CN103245301A - 三维测量装置

Info

Publication number: CN103245301A
Application number: CN2012102755115A
Authority: CN
Inventors: 间宫高弘; 石垣裕之
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2032-07-31
Also published as: JP2013167464A; JP5643241B2; CN103245301B

Abstract

提供能够有效地提高测量精度的三维测量装置。基板检查装置包括：对印刷基板照射条纹状的光图案的照射装置；对光图案进行拍摄的相机；以及基于拍摄的图像数据进行三维测量的控制装置。照射装置包括发射光的光源、以及将该光转换成条纹状的光图案的液晶光栅(4b)。液晶光栅(4b)在一对玻璃基板(31、32)之间形成有液晶层，并包括配置在其中一个玻璃基板(31)上的公共电极(33)和并排设置在另一个玻璃基板(32)上的多个带状电极(34)。并且，将带状电极(34)分成6条为1组的组，各组的带状电极(34a)等彼此分别并联连接，所述并联连接的带状电极(34a)群等分别与同一个开关元件(36a～36f)连接，并由该开关元件(36a～36f)分别控制。

Description

三维测量装置

技术领域

本发明涉及三维测量装置。

背景技术

一般来说，当在印刷基板上安装电子部件时，首先在被布置在印刷基板上的预定的电极图案上印刷焊料膏。接着，基于该焊料膏的粘性将电子部件暂时固定在印刷基板上。之后，所述印刷基板被放入回流炉，经过预定的回流工序进行焊接。迄今，在放入回流炉之前的阶段需要检查焊料膏的印刷状态，进行该检查时有时使用三维测量装置。

近年来，提出了各种使用光的所谓非接触式的三维测量装置，例如提出了与使用移相法的三维测量装置有关的技术。

在上述利用移相法的三维测量装置中，通过照射单元向被测量物(在此情况下为印刷基板)照射光图案，照射单元由发射预定的光的光源和将从该光源射出的光转换成具有正弦波状(条纹状)的光强分布的光图案的光栅的组合构成。之后，使用紧接在基板上的点的上方配置的摄像单元观测所述基板上的点。摄像单元可使用包括透镜以及摄像器件等的CCD相机等。

另外，用于形成光图案的上述光栅可以举出例如由液晶元件构成的液晶光栅等。

通常，液晶光栅在一对透明基板之间形成有液晶层，并且包括在其中一个透明基板上配置的公共电极、以及并排设置在另一个透明基板上并与公共电极相对的多个带状电极，该液晶光栅通过驱动电路对分别与各个带状电极连接的开关元件(薄膜晶体管等)进行开关控制，并通过控制施加至各个带状电极的电压来形成由光透过率高的“明部”和光透过率低的“暗部”构成的条纹状的光栅图案(参照图12的(a))。并且，经由该液晶光栅照射到被测量物上的光通过由于衍射作用导致的模糊等而变成具有正弦波状的光强分布的光图案(参照图12的(b))。

在上述结构下，通过摄像装置拍摄的图像上的各个像素的光的强度(亮度)I可由下式(1)给出。

其中，e：直流光噪声(偏移分量)，f：正弦波的对比度(contrast)(反射率)，

该像素中的正弦波的相位角。

这里，通过对上述光栅进行切换控制，将光图案的相位改变为例如四个阶段

获取具有与之对应的强度分布I0、I1、I2、I3的图像，并基于下式(2)求得相位角

然后，使用该相位角

基于三角测量的原理来计算印刷基板(焊料膏)上的预定坐标位置(X，Y)的高度(Z)。由此测出测量对象的立体形状。

与预定坐标位置(X，Y)相关的相位角根据其高度而变化，例如在该坐标位置(X，Y)处的高度(Z)为“O”的情况下，照射到该坐标位置(X，Y)的图案光的相位角是“0°”，而在具有预定高度的情况下相位角变为“10°”等等。

这里，简单说明使用三角测量的原理的高度运算方法。例如图13、14所示，在以使光图案的条纹与X轴方向垂直且与Y轴方向平行的方式照射的情况下，若将照明装置90的竖直线与从照明装置90向焊料膏H上的测量对象点h照射时的照射光线所成的角设为ε，则该角ε可通过基于基准平面上的点j的X坐标(Xj)的下式(3)来表示。

ε＝f(Xj)…(3)

并且，高度Z通过下式(4)导出。

Z＝Lh-Lpc/tanε+Xh/tanε…(4)

其中，Lh：照明装置90相对于基准面的高度，Lpc：相机91和照明装置90在X轴方向上的距离，Xh：测量对象点h的X坐标。

但是，在上述液晶光栅中，由于与各个带状电极连接的各个晶体管的特性(偏移和增益等)存在偏差，施加至上述各个带状电极的电压也发生偏差，因此即使是相同的“明部”和“暗部”，与各个带状电极对应的各行的光透过率(亮度水平)也发生偏差(参照图15的(a))。其结果是，照射到被测量物上的光图案也不具有正弦波状的理想的光强分布(参照图15的(b))，三维测量结果可能产生误差。此外，在图15中例示了由6行(6条带状电极)构成光图案的一个周期的情况。

因此，以往，事先掌握光图案的偏差(相位分布)并进行所谓的校准(calibration)等(例如，参照专利文献1)。

作为校准的步骤，首先向预先准备的基准面照射光图案并通过摄像单元进行拍摄。接着，获取拍摄的图像上的各个坐标(像素)的亮度值，并且基于该亮度值算出各个坐标处的光图案的相位角，并存储该相位角。在进行移相法的三维测量的情况下，校准时也与实测时同样地使光图案的相位例如以四个阶段改变，获取具有与之对应的强度分布的图像，并求出各个坐标处的相位角

然后，当进行三维测量时，将校准后存储的各个坐标的相位角与基于实测的亮度值算出的各个坐标的相位角进行比较，算出具有相同相位角的坐标的偏离量，并基于上述三角测量的原理来求出预定坐标位置处的高度。

例如，在预定坐标位置(X，Y)处的实测值(相位角)是“10°”的情况下，检测该“10°”的值位于校准后存储的数据上的什么位置。这里，如果在相对于预定坐标位置(X，Y)距离3个像素的位置存在“10°”，则表示光图案的条纹偏离了三个像素。然后，能够基于光图案的照射角度和光图案的条纹的偏离量来根据三角测量的原理求出预定坐标位置(X，Y)的高度(Z)。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利文献特开2005-337943号公报。

发明内容

发明要解决的问题

但是如上所述，以往，液晶光栅的各个带状电极分别由不同的晶体管等驱动，而且照射到被测量物的各个位置的亮度值也根据每个位置而不同，因此需要对整个测量范围进行校准。

另外，如图16所示，例如当想要对与测量范围W1(基准面上的点O～点P)的端点相当的点P的高度进行测量时，不仅需要对照射到测量范围W1的光图案进行校准，而且还需要对照射到与测量高度范围V对应的范围W2(基准面上的点P～点Q)的光图案进行校准。即需要比测量范围W1大的校准范围W3。换言之，必须将测量范围W1设定得比相机91的摄像范围(照明装置90的照射范围)窄。

结果可能导致测量效率下降。上述问题不限于测量被印刷在印刷基板上的焊料膏等的高度的情况、以及通过使用了正弦波光图案的移相法进行测量的情况，在其他三维测量装置的领域中也是存在的。

本发明就是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供能够有效地提高测量精度的三维测量装置。

用于解决问题的手段

以下，分项说明用于解决上述问题的各个手段。此外，根据必要也记入对应的手段所特有的作用效果。

手段1：一种三维测量装置，其特征在于，包括：

照射单元，所述照射单元包括发射预定的光的光源、以及将来自该光源的光转换成具有条纹状的光强分布的光图案的液晶光栅，并且所述照射单元能够至少对被测量物照射该光图案；

摄像单元，所述摄像单元能够拍摄来自被照射所述光图案的所述被测量物的反射光；以及

图像处理单元，所述图像处理单元基于通过所述摄像单元摄像的图像数据进行三维测量；

其中，所述液晶光栅包括：

彼此相对配置的一对透明基板；

设置在所述两个透明基板之间的液晶层；

设置在所述一对透明基板中的一者上的公共电极；以及

设置在所述一对透明基板中的另一者上并且隔开预定间隔相互平行地排列的多个带状电极；

其中，所述液晶光栅被构成为通过控制向所述公共电极与所述带状电极之间施加的电压来改变所述液晶层的透过率，

将所述多个带状电极分成以n个带状电极为1组的多个带状电极组，其中n是2以上的自然数，并且

将所述各组中的排列顺序为第i个的带状电极彼此并联连接，其中i是1≦i≦n的自然数，

所述液晶光栅还包括n个开关元件，所述n个开关元件分别与所述并联连接的n个带状电极群连接，并控制向该带状电极群施加的电压，

所述多个带状电极组被并联驱动。

根据上述手段1，将n个带状电极作为1组的多个带状电极组中的排列顺序为第i个的带状电极彼此并联连接，所述并联连接的n个带状电极群中分别与一个开关元件连接，并分别由该开关元件进行控制。即，对多个带状电极组中的排列顺序为第i个的带状电极施加的电压在各个带状电极组中是相同的。因此，就算在向各带状电极组内的各带状电极施加的电压发生偏差的情况下，通过多个带状电极组形成的光图案的光强分布在各带状电极组中也分别相同。从而，通过仅对与一个带状电极组对应的范围进行校准，就能够得到与对测量范围整个区域进行校准时相同的结果。而且，由于校准范围小于测量范围，因此能够有效利用摄像单元的拍摄范围整个区域，例如能够将摄像单元的摄像范围整个区域(照明单元的照射范围整个区域)设定为测量范围等。结果，能够有效地提高测量精度。

手段2：根据手段1所述的三维测量装置，其特征在于，包括光栅控制单元，所述光栅控制单元控制所述光栅的切换，以使从所述照射单元照射的具有正弦波状的光强分布的光图案的相位改变为多种，

其中，所述图像处理单元基于多种图像数据并通过移相法进行三维测量，所述多种图像数据是基于照射将相位改变为多种的所述光图案而获得的。

通过上述手段2，能够通过移相法消除偏置分量和调制分量，因此能够进一步提高测量精度。

手段3：根据手段2所述的三维测量装置，其特征在于，所述带状电极组包括12条带状电极。

根据上述3，能够通过对使光图案的相位每次移相120°2π/3)并从三种图像数据获取相位数据的方法、和使光图案的相位每次移相90°(π/2)并从四种图像数据获取相位数据的方法这两种方法进行切换，来改变条纹间距(可测量的高度分辨率)。其结果是，能够提高通用性并进一步提高测量精度。

附图说明

图1是示意性地示出基板检查装置的概要结构图；

图2是示出基板检查装置的电气结构的框图；

图3是示意性地示出液晶光栅的概要结构图；

图4的(a)是示意性地示出在液晶光栅中变化为三种的条纹状光栅图案的各个部位处的透过亮度水平的图，图4的(b)是示意性地示出构成该光栅图案的各光栅行的明暗状态的图；

图5的(a)是示意性地示出形成在液晶光栅上的条纹状光栅图案的各个部位处的透过亮度水平的偏差的图，图5的(b)是示意性地示出经由该光栅图案照射的光图案的光强分布的偏差的图；

图6是用于说明测量范围和校准范围的关系的图；

图7的(a)是示意性地示出其他实施方式涉及的在液晶光栅中变化为四种的条纹状光栅图案的各个部位处的透过亮度水平的图，图7的(b)是示意性地示出构成该光栅图案的各个光栅行的明暗状态的图；

图8是示意性地示出在其他实施方式涉及的液晶光栅中构成四种或三种变化的条纹状光栅图案的各个光栅行的明暗状态的图；

图9是示意性地示出其他实施方式涉及的液晶光栅的电路结构的概要结构图；

图10是用于说明印刷基板的高度位置和被照射的光图案的关系的图；

图11是用于说明其他实施方式涉及的校准范围等的图；

图12的(a)是示意性地示出形成在以往的液晶光栅上的条纹状光栅图案的各个部位处的透过亮度水平的图，图12的(b)是示意性地示出经由该光栅图案照射的光图案的光强分布的图；

图13是示出用于说明使用三角测量原理的高度运算方法的照明装置和测量位置坐标等的位置关系的图；

图14是示意性地示出照射在被测量物上的条纹状光图案的模式的图；

图15的(a)是示意性地示出形成在以往的液晶光栅上的条纹状光栅图案的各个部位处的透过亮度水平的偏差的图，图15的(b)是示意性地示出经由该光栅图案照射的光图案的光强分布的偏差的图；

图16是用于说明测量范围和校准范围的关系的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对一个实施方式进行说明。

图1是示意性地示出具有本实施方式中的三维测量装置的基板检查装置1的概要结构图。如该图所示，基板检查装置1包括：用于载置作为被测量物的印刷基板2的载置台3，其中印刷基板2上印刷有作为测量对象的焊料膏；作为照射单元的照明装置4，其从斜上方对印刷基板2的表面照射预定的光图案；作为摄像单元的相机5，用于拍摄印刷基板2上的被光图案照射的部分；以及控制装置6，用于实施基板检查装置1内的各种控制、图像处理、运算处理。

载置台3设置有马达15、16，通过马达15、16被控制装置6(马达控制单元23)驱动控制，使得载置在载置台3上的印刷基板2向任意的方向(X轴方向以及Y轴方向)滑动。

照明装置4包括：发射预定光的光源4a、以及将从该光源4a射出的光转换成具有条纹状光强分布的光图案的液晶光栅4b，照明装置4能够从斜上方对印刷基板2照射相位以每次三分之一的间距改变的条纹状的光图案。

更详细地说，在照明装置4中，从光源4a射出的光通过光纤被导入到一对聚光透镜，并在该聚光透镜中变成平行光。该平行光经由液晶光栅4b被导入到投影透镜。然后，从投影透镜对印刷基板2照射条纹状的光图案。此外，关于液晶光栅4b的详细结构，将在后面进行说明。

相机5包括透镜和摄像器件等。摄像器件采用了CMOS传感器。当然，摄像器件不限定于此，例如也可以采用CCD传感器等。通过相机5拍摄的图像数据在该相机5内部被转换成数字信号之后，以数字信号的形式被输入到控制装置6(图像数据存储单元24)。然后，控制装置6基于该图像数据来实施如后述那样的图像处理和检查处理等。从这层意思来说，控制装置6构成图像处理单元。

接着，对控制装置6的电气结构进行说明。如图2所示，控制装置6包括：控制相机5的摄像定时的相机控制单元21；控制照明装置4的照明控制单元22；控制马达15、16的马达控制单元23；存储相机5所拍摄的图像数据(亮度数据)的图像数据存储单元24；存储后述的校准数据的校准数据存储单元25；存储基于所述图像数据算出的相位数据的相位数据存储单元26；基于所述校准数据以及相位数据进行三维测量的三维测量单元29；以及基于该三维测量单元29的测量结果来检查焊料膏4的印刷状态的判定单元30。

虽省略了图示，但基板检查装置1包括：由键盘、触摸面板构成的输入单元；具有CRT或液晶等显示屏幕的显示单元；用于保存检查结果等的存储单元；以及对焊料印刷机等输出检查结果等的输出单元等。

这里，参照图3，对液晶光栅4b的结构进行详细说明。

液晶光栅4b将作为一对透明基板的第一玻璃基板31和第二玻璃基板32相隔一定间隔而贴在一起，并具有在其间封入TN(扭转向列型)液晶等而形成的液晶层。

在第一玻璃基板31的整个面上形成有公共电极33，在与之相对的第二玻璃基板32上以一定间距排列有多条具有一定宽度的带状电极34。公共电极33以及带状电极34通过ITO(Indium-tin-oxide，铟锡氧化物)等透明导电膜形成。

此外，为了方便，图3中仅示出了18条带状电极34，但在实际的液晶光栅4b中，总共排列有数百条左右的带状电极34。

另外，虽省略了图示，但在第一玻璃基板31的外侧配置有第一偏振光板，在第二玻璃基板32的外侧配置有第二偏振光板。第一偏振光板和第二偏振光板被配置成以使它们的偏振光轴彼此垂直或平行。

在液晶光栅4b中，在公共电极33和带状电极34之间施加至液晶层的电压在控制装置6(照明控制单元22)的指示下被驱动电路35控制，由此该部分的透过率发生变化。例如，能够通过向公共电极33和带状电极34之间施加预定的电压或者不施加电压来形成透过率高的“明部”以及透过率低的“暗部”。通过交替地形成这样的“明部”和“暗部”，能够形成条纹状的光栅图案。

然后，当例如从第一偏振光板侧对该液晶光栅4b照射来自光源4a的光时，透过该第一偏振光板的光变成向其偏振光轴的方向偏振的直线偏振光，并通过第一玻璃基板31以及公共电极33。

这里，例如在公共电极33和带状电极34之间被施加预定电压的部分，通过TN液晶的直线偏振光不旋转，因此如果第二偏振光板的偏振光轴与第一偏振光板的偏振光轴平行，那么该直线偏振光透过第二偏振光板，成为透过率最高的“明部”。

另一方面，例如在公共电极33和带状电极34之间未被施加电压的部分，该直线偏振光被旋转90°，并透过带状电极34和第二玻璃基板32到达至第二偏振光板。这里，如果第二偏振光板的偏振光轴与第一偏振光板的偏振光轴平行，那么该直线偏振光几乎不能透过第二偏振光板，成为透过率最低的“暗部”。

此外，在第一偏振光板的偏振光轴和第二偏振光板的偏振光轴垂直的情况下，向公共电极33和带状电极34之间施加的电压和透过率的关系变得相反。

而且，在本实施方式中，将带状电极34分成每预定条数为1组的组，并且各组被并联驱动。在图3中示出了将18条带状电极34分成每6条为一组的3组的例子。

更详细地说，在18条带状电极34之中，各组的第一带状电极34a彼此被并联连接，并且该第一带状电极34a群与同一个第一开关元件36a(直接驱动各组的第一带状电极34a的最后级的晶体管等)连接，并经由该第一开关元件36a向各个第一带状电极34a施加电压。

同样地，各组的第二带状电极34b彼此并联连接，第三带状电极34c彼此并联连接，第四带状电极34d彼此并联连接，第五带状电极34e彼此并联连接，并且第六带状电极34f彼此并联连接，并且第二带状电极34b群、第三带状电极34c群、第四带状电极34d群、第五带状电极34e群、以及第六带状电极34f群分别与同一个开关元件(第二开关元件36b、第三开关元件36c、第四开关元件36d、第五开关元件36e、第六开关元件36f)连接，并经由各个开关元件36b～36f向各个带状电极34b～34f施加电压。

然后，将由控制装置6生成的液晶驱动信号(具有二值的强度水平的脉冲信号)输入到驱动电路35，从而在公共电极33和带状电极34之间施加或不施加与液晶驱动信号相应的电压，由此形成包括光透过率高的“明部”和光透过率低的“暗部”的条纹状的光栅图案。由此，经由液晶光栅4b照射到印刷基板2上的光通过由衍射作用引起的模糊等，变成具有正弦波状的光强分布的光图案。

在本实施方式中，由各组的6条带状电极34a～34f之中的任意3条形成“明部”的光栅行，由其余3条形成“暗部”的光栅行(参照图4的(a)和(b))。即，形成以6条带状电极34构成的1组宽度为一个周期的正弦波状的光图案。

并且，通过使向各组内的6条带状电极34a～34f施加的电压的施加顺序随时间改变，能够进行相位偏移。这里，由于所有组的第一带状电极34a彼此、第二带状电极34b彼此、第三带状电极34c彼此、第四带状电极34d彼此、第五带状电极34e彼此、第六带状电极34f彼此分别具有相同的动作模式(参照图4的(b))，因此例如在本实施方式中，通过使由3条光栅行构成的“明部”以及“暗部”每次偏移2行，能够使光图案的相位每阶段2π/3地分三个阶段改变，以使液晶光栅4b整体上连续(参照图4的(a))。如此对液晶光栅4b中的光栅模式进行切换控制的功能相当于光栅控制单元。此外，在图4的(b)中的第一～第六光栅表示分别与第一～第六带状电极34a～34f对应的光栅行。

接着，详细说明由基板检查装置1进行的印刷基板2的检查步骤。首先进行用于掌握光图案的偏差(相位分布)的校准。

当进行校准时，首先准备不同于印刷基板2的、高度位置为0并且构成平面的基准面。基准面与作为测量对象的焊料膏具有相同的颜色。即，该基准面的光图案的反射率与焊料膏的光图案的反射率相等。

接着对上述基准面照射光图案，并且通过相机5拍摄该光图案来获得包含各坐标的亮度值的图像数据。在本实施方式中，使光图案的相位每次移相2π/3，获取在各个光图案下拍摄的三种图像数据。

然后，控制装置6基于上述三种图像数据(亮度值)来计算各坐标处的光图案的相位角，将其作为校准数据存储到校准数据存储单元25中。

通过上述结构，施加于各组的第一带状电极34a群、第二带状电极34b群、第三带状电极34c群、第四带状电极34d群、第五带状电极34e群、以及第六带状电极34f群的电压分别相同，因此即使在如图5的(a)所示那样施加于各带状电极34a群～34f群的电压存在偏差的情况下，如图5的(b)所示，经由各组照射的光图案的波形(光强分布)也分别相同。

从而，在本实施方式中，如图6所示，不需要对测量范围WB1的整个区域进行校准，只要将与对应于一个电极组的光图案的一个周期相当的范围作为校准范围WB2即可。

接着，详细说明对每个检查区域进行的检查例程。该检查例程由控制装置6执行。

控制装置6(马达控制单元23)首先对马达15、16进行驱动控制来移动印刷基板2，将相机5的视场对准印刷基板2上的预定的检查区域(测量范围)。检查区域是以相机5的视场的大小为一个单位将印刷基板2的表面预先分割而得的区域中的一个区域。

接着，控制装置6对照明装置4的液晶光栅4b进行切换控制，将该液晶光栅4b上形成的光栅的位置设定到预定的基准位置。

在液晶光栅4b的切换设定完成之后，控制装置6通过照明控制单元22使照明装置4的光源4a发光，开始照射预定的光图案，并且通过相机控制单元21对相机5进行驱动控制，开始对被照射该光图案的检查区域部分进行拍摄。由相机5拍摄的图像数据被传送给图像数据存储装置24而被存储。

同样地，在将光图案的相位每次移相2π/3的两种光图案下进行上述一系列的处理。由此，关于预定的检查区域，可获得在每次偏移2π/3相位的各个光图案下拍摄的三种图像数据。

然后，控制装置6通过移相法从上述三种图像数据(亮度值)计算各坐标处的光图案的相位角，并将其作为相位数据存储到相位数据存储单元26中。

之后，控制装置6(三维测量单元29)对存储在校准数据存储单元25中的校准数据(基于校准的各坐标的相位角)和存储在相位数据存储单元26中的相位数据(基于实测的各坐标的相位角)进行比较，通过在背景技术中也说明过的公知方法来获取检查区域的各坐标处的高度数据。

而且，控制装置6(三维测量单元29)基于获得的检查区域的各坐标处的高度数据来检测比基准面高的焊料膏的印刷范围，通过在该范围内对各部位的高度进行积分来计算被印刷的焊料膏的量。

然后，控制装置6(判定单元30)将如上述求出的焊料膏的位置、面积、高度或量等数据与预先存储的基准数据进行比较判定，根据该比较结果是否在允许范围内来判定该检查区域中的焊料膏的印刷状态的好坏。

在进行所述处理的期间，控制装置6对马达15、16进行驱动控制来使印刷基板2移动到下一个检查区域，之后，通过在所有检查区域重复进行上述一系列的处理来完成印刷基板2全体的检查。

如上所述，根据本实施方式，采用了将带状电极34分成每6条一组的组并且每组被并联驱动的结构。更加详细地说，各组的带状电极34a～34f彼此分别被并联连接，并且该并联连接的带状电极34a群～34f群分别被连接至同一个开关元件36a～36f，并由该开关元件36a～36f分别进行控制。即，施加至各组的带状电极34a群～34f群的电压分别相同。因此，就算在施加至各带状电极34a群～34f群的电压存在偏差的情况下，经由各组被照射的光图案的光强分布也分别相同。从而，将相当于与一个组对应的光图案的一个周期的范围作为校准范围WB2即可，可得到与对测量范围WB1的整个区域进行校准时相同的结果。而且，由于校准范围WB2小于测量范围WB1，能够有效利用相机5的摄像范围的整个区域，例如能够将相机5的摄像范围整个区域(照明装置4的照射范围整个区域)设定为测量范围WB1等。结果，能够有效地提高测量精度。

此外，不限定于上述实施方式的记载内容，例如也可以如下实施。当然，也能够以下面未例示的其他的应用例、变形例来实施。

(a)在上述实施方式中，将三维测量装置具体化为对印刷形成在印刷基板2上的焊料膏的高度进行测量的基板检查装置1，但不限于此，例如也可以具体化为对印刷在基板上的焊料凸块或安装在基板上的电子部件等其他物体的高度进行测量的结构。

(b)在上述实施方式的移相法中，被构成为使光图案的相位每次以三分之一的间距改变，但不限于此，也可以构成为使光图案的相位每次以四分之一的间距改变。

例如，如图7的(a)、(b)所示，也可以构成为将带状电极34分成每4条一组的组，并且并联驱动各组。根据所述的结构，能够由各组的4条的带状电极34中的任意2条形成“明部”的光栅行，有其余2条形成“暗部”的光栅行。并且，移相时，通过使由2条光栅行构成的“明部”以及“暗部”每次偏移1行，能够使光图案的相位分四个阶段、每个阶段改变π/2。

另外，如图8所示，也可以构成为将带状电极34分成12条一组的组，并且并联驱动各组。根据所述的结构，可通过对使光图案的相位每次移相120°(2π/3)并从三种图像数据获得相位数据的方法、和使光图案的相位每次移相90°(π/2)并从四种图像数据获得相位数据的方法这两种方法进行切换，来改变条纹间距(可测量的高度分辨率)。其结果是，能够提高通用性并进一步提高测量精度。

(c)在上述实施方式中，构成为照射正弦波状的光图案，并通过移相法进行三维测量，但测量方法不限于此。例如也可以构成为不进行移相而是从照射一次光图案所得的亮度值求得各坐标的相位角，并基于三角测量的原理进行高度测量。

另外，被照射的光图案也不限于正弦波状的图案，例如也可以采用三角波状、矩形波状等光强分布随位置而不同的光图案。

(d)在上述实施方式中，构成为液晶光栅4b中的多个带状电极34全部都被并联驱动，但不限于此，也可以构成为具有一部分独立驱动的带状电极34。当然，可以在多个位置设置独立驱动部。通过设置与并联驱动部不同的独立驱动部，能够通过同一光源(一个液晶光栅)同时进行多种类的测量作业等。

例如，如图9所示，也可以构成为包括与并联驱动部41不同的、独立驱动相邻4条带状电极34的独立驱动部42。根据所述的结构，能够形成由“明部”或“暗部”构成的1条粗行(粗条纹)。将粗行照射到印刷基板2并通过相机5进行拍摄的情况下，如图10所示，由于印刷基板2的高度位置，粗条纹的照射范围WD1的位置在图像数据上发生偏离。利用该现象，能够修正印刷基板2在高度方向上的偏离量。例如，如图11所示，当对有关并联驱动部41的范围WC1进行校准时，对于有关独立驱动部42的粗条纹的照射范围WC2，也存储其位置。然后，在实测时，通过在高度方向上移动相机5等以使粗条纹的照射范围WC2对准所述存储的位置，由此能够修正高度。

(e)在上述实施方式中，构成为从图像数据(亮度值)算出在各坐标处的光图案的相位角，并将其作为校准数据进行存储，但预先存储的数据不限定于此，例如也可以构成为存储各坐标处的理想的相位角和实测的相位角的偏离量。

标号说明

1…基板检查装置，2…印刷基板，4…照明装置，4a…光源，4b…液晶光栅，5…相机，6…控制装置，24…图像数据存储单元，25…校准数据存储单元，26…相位数据存储单元，31、32…玻璃基板，33…公共电极，34(34a～34f)…带状电极，36a～36f…开关元件，WB1…测量范围，WB2…校准范围。

Claims

1.一种三维测量装置，其特征在于，包括：

其中，所述液晶光栅包括：

彼此相对配置的一对透明基板；

设置在所述两个透明基板之间的液晶层；

设置在所述一对透明基板中的一者上的公共电极；以及

所述多个带状电极组被并联驱动。

2.根据权利要求1所述的三维测量装置，其特征在于，

包括光栅控制单元，所述光栅控制单元控制所述光栅的切换，以使从所述照射单元照射的具有正弦波状的光强分布的光图案的相位改变为多种，

3.根据权利要求2所述的三维测量装置，其特征在于，

所述带状电极组包括12个带状电极。