CN107110643B

CN107110643B - 三维测量装置

Info

Publication number: CN107110643B
Application number: CN201680003486.1A
Authority: CN
Inventors: 大山刚; 坂井田宪彦; 间宫高弘; 石垣裕之
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2036-01-08
Also published as: JP2017003479A; JP5957575B1; TW201643371A; US20170248413A1; DE112016002639T5; TWI589838B; CN107110643A; US10514253B2; WO2016199439A1; MX2017008749A

Abstract

提供一种在利用相移法进行三维测量时能够在更短时间内实现更高精度的测量的三维测量装置。基板检查装置(1)具备：照明装置(4)，对印刷基板(2)照射条纹状的光图案；相机(5)，拍摄在印刷基板(2)上照射光图案的部分；控制装置(6)，基于所拍摄的图像数据进行三维测量。控制装置(6)基于在第一位置照射第一周期的第一光图案所获得的图像数据来计算第一高度测量值，并从该图像数据取得增益和偏移的值。另外，基于在斜移半个像素间距的第二位置照射第二周期的第二光图案所获得的图像数据并利用所述增益和偏移的值来计算第二高度测量值。并且，将由第一测量值和第二测量值确定的高度数据作为真实的数据来获取。

Description

三维测量装置

技术领域

本发明涉及利用相移法进行三维测量的三维测量装置。

背景技术

通常当在印刷基板上安装电子部件时，首先在配设于印刷基板上的预定的电极图案上印刷焊膏。接着，通过该焊膏的粘性而将电子部件暂时固定在印刷基板上。之后，所述印刷基板被引导到回流炉，经过预定的回流工艺来进行焊接。最近，在被引导到回流炉的之前阶段需要检查焊膏的印刷状态，在进行这种检查时有时使用三维测量装置。

近年来，已提出各种使用光的所谓的非接触式三维测量装置，例如已提出有关使用相移法的三维测量装置的技术。

在利用该相移法的三维测量装置中，通过由发出预定的光的光源和将来自该光源的光转换成具有正弦波状(条纹状)的光强度分布的光图案的光栅组合构成的照射单元将光图案照射到被测物体(在此情况下为印刷在印刷基板上的焊膏)。并且，针对基板上的点使用配置在其正上方的摄像单元来观测。作为摄像单元使用由透镜和摄像元件等构成的CCD相机等。

在上述构成的情况下，由摄像单元拍摄的图像数据上的各像素的光的强度(亮度)I由下式(R1)给出。

这里，f：增益、e：偏移、

光图案的相位。

在这里，通过切换控制上述光栅，使光图案的相位变化到例如4个阶段

并引入具有与这些相位对应的强度分布I₀、I₁、I₂、I₃的图像数据，基于下式(R2)取消f(增益)和e(偏移)来求出相位

并且，使用该相位

并根据三角测量的原理，求出焊膏等被测物体在各坐标(X、Y)上的高度(Z)。

近年来，还提出了如下的三维测量装置(例如，参照专利文献1)，即，基于在第一位置照射第一光图案所获得的图像数据来计算各个像素的第一高度数据，还基于在从那里向预定方向错开半个像素间距的第二位置照射第二光图案所获得的图像数据来计算各个像素的第二高度数据，由此能够进行更高精度的测量。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利文献特开2010-169433号公报。

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，如上所述，在利用相移法的三维测量中，需要使所照射的光图案的相位变化到4个阶段(或者3个阶段)来拍摄4种(或者3种)图像。

因此，当在两个不同的位置进行测量时，需要在各位置各拍摄4次 (或者3次)、合计8次(或者6次)，即，首先在第一位置照射第一光图案，并使其相位变化4个阶段(或者3个阶段)，在这些相位下拍摄4 种(或者3种)图像，之后改变摄像单元与被测物体的位置关系，在第二位置照射第二光图案，并使其相位变化4个阶段(或者3个阶段)，在这些相位下拍摄4种(或者3种)图像，因此拍摄时间有可能大幅增加。

另外，当在一张印刷基板上设定有多个测量对象范围时，测量该一张印刷基板所需的时间更加倍增。因此，要求进一步缩短测量时间。

此外，上述问题未必限于印刷在印刷基板上的焊膏(cream solder)等的高度测量上，在其他三维测量装置领域也是固有的问题。

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种在进行利用了相移法的三维测量时能够以更短时间实现更高精度的测量的三维测量装置。

用于解决问题的手段

下面，逐项说明适合于解决上述技术问题的各种技术方案。此外，根据需要对相应的技术方案附注特有的作用效果。

技术方案1：一种三维测量装置，其特征在于，具备：

照射单元，所述照射单元能够对被测物体照射至少具有条纹状的光强度分布的光图案；

相位控制单元，所述相位控制单元能够将从所述照射单元照射的所述光图案的相位变化为多种；

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物体的反射光；

位移单元，所述位移单元使所述摄像单元与所述被测物体的位置关系发生相对位移；以及

图像处理单元，所述图像处理单元能够基于由所述摄像单元拍摄的图像数据并通过相移法执行所述被测物体的三维测量，

所述图像处理单元具备：

第一测量值获取单元，所述第一测量值获取单元基于在第一位置以第一预定数种类(例如3种或4种)的相位照射第一光图案而拍摄的所述第一预定数种类的图像数据，获取各像素(坐标)所涉及的第一测量值(高度测量值或相位测量值)；

增益偏移获取单元，所述增益偏移获取单元基于在所述第一位置拍摄的所述第一预定数种类的图像数据，获取各像素所涉及的增益和/或偏移的值；

第二测量值获取单元，所述第二测量值获取单元基于在从所述第一位置向预定方向错开半个像素间距的第二位置以比所述第一预定数种类少的第二预定数种类(例如1种或2种)的相位照射第二光图案而拍摄的所述第二预定数种类的图像数据，并利用由所述增益偏移获取单元获取的增益和/或偏移的值，获取各像素所涉及的第二测量值(高度测量值或相位测量值)；以及

高度数据获取单元，所述高度数据获取单元能够基于所述第一测量值和所述第二测量值获取各像素所涉及的高度数据。

根据上述技术方案1，基于在第一位置将第一光图案照射在被测物体所获得的图像数据来进行三维测量，将该测量值作为第一测量值来获取，并且基于在从第一位置向预定方向错开半个像素间距的第二位置将第二光图案照射在被测物体所获得图像数据等来进行三维测量，将该测量值作为第二测量值来获取。而且，将根据第一测量值和第二测量值确定的高度数据作为各像素所涉及的真正的高度数据来获取。

由此，能够生成超过摄像单元(摄像元件)的分辨率的高分辨率的图像数据(包括按照各个像素而排列高度数据的测量数据等图像处理后的图像数据)，因此能够进行更精密的三维测量。

进一步地，在本技术方案中，在通过利用根据在第一位置(第一光图案)的测量时拍摄的图像数据所获得的增益和偏移的值来在第二位置(第二光图案)进行测量时，所要拍摄的图像数(拍摄次数)少于在第一位置所要拍摄的图像数即可。

例如，在第一位置以4种相位照射第一光图案来拍摄4种图像之后、在第二位置以1种相位照射第二光图案来拍摄1种图像的情况下，拍摄次数合计为5次，从而大幅减少拍摄时间。

因此，与只是在两个不同位置进行测量的情况相比，整体拍摄次数较少就可完成，从而能够缩短拍摄时间。其结果，能够显著缩短测量时间。

在这里，作为“从第一位置向预定方向错开半个像素间距的第二位置”的一例，举出了“从第一位置斜移半个像素间距的位置”。根据这种构成，能够通过在第一位置的测量和在第二位置的测量的两处的测量，得到具有摄像元件分辨率的4倍分辨率的图像数据。此外，所谓斜移半个像素间距的位置是指在图像数据中以格子状排列的矩形状的像素的对角线方向(相对于阵列方向的斜方向)上错开半个像素的位置。

技术方案2：如技术方案1所述的三维测量装置，其特征在于，

所述照射单元被构成为能够切换周期(条纹间距)不同的多个光图案来对所述被测物体进行照射，

在所述第一位置照射第一周期的第一光图案，

在所述第二位置照射与所述第一周期不同的第二周期的第二光图案。

实际的被测物体有高的也有低的。例如，谈到焊膏，有薄膜状的，也有呈圆锥台状而突起的。并且，如果与这些被测物体中的最大高度相匹配，扩大照射光图案的周期(条纹间距)，则分辨率变得粗糙，有可能测量精度劣化。另一方面，通过缩小光图案的周期，能够实现提高精度，但能够测量高度的测量范围变得不够(条纹次数变成不希望的其他的情况)。

与此相对地，根据上述技术方案2，高度数据获取单元例如能够基于通过周期长的一个光图案(例如第二光图案)所获得的一个测量值(例如第二测量值)来确定通过周期短的另一个光图案(例如第一光图案)所获得的另一个测量值(例如第一测量值)的条纹次数，并在此基础上通过将该另一个测量值置换(数据置换单元)为考虑了该条纹次数的值来获得各像素所涉及的真正的高度数据。

由此，能够获得如下两种效果：作为利用周期长的光图案的优点，能够增大可测量的高度范围；作为利用周期短的光图案的优点，能够实现分辨率高的高精度的测量。其结果，能够在很宽的测量范围内进行高分辨率的测量，从而能够实现更高精度的测量。

技术方案3：如技术方案1或2所述的三维测量装置，其特征在于，

所述第二测量值获取单元在获取预定的像素所涉及的所述第二测量值时，利用在该像素周边部位的所述增益的平均值和/或所述偏移的平均值。

由于在第一位置拍摄的图像数据和在第二位置拍摄的图像数据是拍摄彼此错开半个像素间距的位置的数据，因此两者的各像素所包含的拍摄范围(被测物体表面)不完全一致。另外，各像素所涉及的增益和偏移的值取决于被包含于该像素的范围内的被测物体表面的特性(反射率等)。因此，基于在第一位置拍摄的图像数据获取的预定的像素所涉及的增益和偏移的值，也有可能并不是最适合获取该像素所涉及的第二测量值的。

与此相对地，根据上述技术方案3，由于为在获取预定的像素所涉及的第二测量值时利用在该像素周边部位的增益和偏移的平均值的构成，因此能够获取更适当的第二测量值。

技术方案4：如技术方案1至3中任一个所述的三维测量装置，其特征在于，

在所述第二预定数为1的情况下，所述第二测量值获取单元在获取所述第二测量值时计算至少满足下述式(S1)的关系的所述第二光图案的相位θ。

V₀＝Asinθ+B···(S1)

这里，V₀：亮度值，A：增益，B：偏移。

根据上述技术方案4，由于在第二位置的拍摄次数为1次即可完成，因此上述技术方案1等的作用效果更奏效。

如果将上述式(S1)对“sinθ”进行整理，则成为如下述式(S2)。

sinθ＝(V₀-B)/A···(S2)

在这里，如果将上述式(S2)对于相位θ进行求解，则能够导出下述式(S3)。

θ＝sin^-1{(V₀-B)/A}···(S3)

如此，相位θ能够由通过第二光图案所获取的已知的亮度值V₀以及通过第一光图案所获取的已知的增益A和偏移B来确定。

技术方案5：如技术方案1至3中任一个所述的三维测量装置，其特征在于，

在所述第二预定数为2的情况下，所述第二测量值获取单元在获取所述第二测量值时计算至少满足下述式(T1)、(T2)的关系的所述第二光图案的相位θ。

V₀＝Asinθ+B···(T1)

V₁＝Asin(θ+90°)+B···(T2)

这里，V₀、V₁：2种图像数据的亮度值，A：增益，B：偏移。

根据上述技术方案5，在相位以90°不同的2种第二光图案下仅拍摄2 次即可，因此上述技术方案1等的作用效果更奏效。

从上述式(T2)导出下述式(T3)。

V₁＝Asin(θ+90°)+B

＝Acosθ+B···(T3)

如果将上述式(T3)对于“cosθ”进行整理，则成为如下述式 (T4)。

cosθ＝(V₁-B)/A···(T4)

另外，如果将上述式(T1)对于“sinθ”进行整理，则成为如下述式 (T5)。

sinθ＝(V₀-B)/A···(T5)

接着，如果将上述式(T4)、(T5)代入到下述式(T6)中，则能够导出下述式(T7)。

tanθ＝sinθ/cosθ···(T6)

＝{(V₀-B)/A}/{(V₁-B)/A}

＝(V₀-B)/(V₁-B)···(T7)

在这里，如果将上述式(T7)对于相位θ进行求解，则能够导出下述式(T8)。

θ＝tan^-1{(V₀-B)/(V₁-B)}···(T8)

如此，相位θ能够由通过第二光图案所获取的已知的亮度值V₀、V₁以及通过第一光图案所获取的已知的偏移B来确定。

另外，根据上述技术方案5，由于能够基于用“tan^-1”的运算式来求出相位θ，因此能够测量-180°～180°的360°范围内的高度，从而能够进一步扩大测量范围。

技术方案6：如技术方案1至5中任一个所述的三维测量装置，其特征在于，

所述被测物体是印刷在印刷基板上的焊膏或形成在晶圆基板上的焊料凸起。

根据上述技术方案6，能够进行印刷在印刷基板上的焊膏或形成在晶圆基板上的焊料凸起的高度测量等。进而，在焊膏或焊料凸起的检查中，基于该测量值能够进行焊膏或焊料凸起的好坏判断。因此，在这样的检查中，能够实现上述各技术方案的作用效果，从而进行高精度的良否判断。其结果，能够实现提高焊料印刷检查装置或焊料凸起检查装置的检查精度。

附图说明

图1是示意性地示出基板检查装置的简要构成图；

图2是示出基板检查装置的电构成的框图；

图3是示出基于各光图案的分辨率等的说明图；

图4的(a)、(b)是示出测量出的高度测量值的数据阵列的示意图；

图5是示出被合成的第一高度测量值和第二高度测量值的数据阵列的示意图；

图6是示出数据置换处理的具体事例的说明图；

图7是示出修正处理的具体事例的说明图；

图8是示出插值处理的具体事例的说明图；

图9是示出相对于真实值的各种高度数据的精度的说明图；

图10是示出第二实施方式涉及的被合成的第一～第四高度测量值的数据阵列的示意图；

图11是示出第二实施方式涉及的数据置换处理的具体事例的说明图；

图12是示出第二实施方式涉及的修正处理的具体事例的说明图；

图13是示出第二实施方式涉及的相对于真实值的各种高度数据的精度的说明图；

图14是在另一实施方式中用于说明作为测量对象的像素与求出测量值时利用的增益、偏移之间的关系的说明图。

具体实施方式

第一实施方式

下面，参照附图来说明一实施方式。图1是示意性地示出具备本实施方式的三维测量装置的基板检查装置1的简要构成图。如该图所示，基板检查装置1具备：载置台3，用于载置印刷基板2，该印刷基板2被印刷作为被测物体的焊膏而成；照明装置4，该照明装置4作为照射单元对印刷基板2的表面从斜上方照射预定的光图案；相机5，该相机5作为摄像单元而用于拍摄在印刷基板2上照射了光图案的部分；以及控制装置6，用于实施在基板检查装置1内的各种控制和图像处理、运算处理。

在载置台3上设置有作为位移单元的马达15、16，通过由控制装置6 (马达控制单元23)驱动控制该马达15、16，使得被载置在载置台3上的印刷基板2能够向任意方向(X轴方向以及Y轴方向)滑动。

照明装置4具备发出预定的光的光源4a以及液晶光栅4b，并且能够对印刷基板2从斜上方照射多种相位变化的条纹状的光图案，该液晶光栅 4b将来自该光源4a的光转换成具有正弦波状(条纹状)的光强度分布的光图案。

更具体地，从光源4a发出的光被光纤引导到一对聚光透镜，在此成为平行光。该平行光经由液晶光栅4b被引导到投影透镜。然后，从投影透镜对印刷基板2照射条纹状的光图案。

在本实施方式中，光图案被设定成与矩形状的印刷基板2的一对边平行地沿X轴方向照射。也就是，光图案的条纹与X轴方向正交且与Y轴方向平行地照射。

液晶光栅4b在一对透明基板之间形成液晶层，并具备被配置在一个透明基板上的共用电极和以与共用电极对置的方式并排设置在另一个透明基板上的多个带状电极，通过驱动电路来控制与各带状电极分别连接的开关元件(薄膜晶体管等)的开闭，并控制施加于各带状电极的电压，由此能够切换与各带状电极对应的各光栅线的透光率，形成由透光率高的“亮部”和透光率低的“暗部”构成的条纹状的光栅图案。并且，经由液晶光栅4b照射到印刷基板2上的光由于衍射作用引起的模糊等成为具有正弦波状的光强度分布的光图案。

另外，照明装置4被构成为能够切换照射周期(条纹间距)不同的多种种类的光图案。在本实施方式中，切换照射周期10μm(高度分辨率 2μm)的第一光图案和其两倍周期20μm(高度分辨率4μm)的第二光图案的两种光图案。在这里，“10μm”相当于“第一周期”，“20μm”相当于“第二周期”。

更具体地，控制液晶光栅4b，例如通过生成将4根光栅线的宽度(2 根光栅线的“亮部”和2根光栅线的“暗部”)作为一个周期的正弦波状的光图案，从而能够照射周期10μm的第一光图案。

另一方面，通过生成将8根光栅线宽度(4根光栅线的“亮部”和4 根光栅线的“暗部”)作为一个周期的正弦波状的光图案，从而能够照射周期20μm的第二光图案。

由此，如图3所示，根据第一光图案，例如如“0±1(μm)”、“2±1 (μm)”、“4±1(μm)”、...那样能够以每“2(μm)”、误差范围±1 (μm)的精度对处于0μm～10μm(10μm相当于在一个条纹次数上的 0μm)范围内的高度进行测量。另一方面，根据第二光图案，例如如“0±2(μm)”、“4±2(μm)”、“8±2(μm)”、...那样能够以每“4 (μm)”、误差范围±2(μm)的精度对处于0μm～20μm范围内的高度进行测量。

相机5由透镜和摄像元件等构成。作为摄像元件采用CMOS (ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor Transistor，互补金属氧化物半导体)传感器。当然摄像元件并不限定于此，例如也可以采用CCD (Charge Coupled Device，电荷耦合器件)传感器等。本实施方式的相机5 例如生成在X轴方向上具有512像素的分辨率、在Y轴方向上具有480像素的分辨率的图像。当然水平分辨率并不限定于此。

由相机5拍摄的图像数据在该相机5内部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)。并且控制装置6以该图像数据为基础实施如后面所述的图像处理、检查处理等。在这个意义上，控制装置6构成图像处理单元。

接着，说明控制装置6的电构成。如图2所示，控制装置6具备：相机控制单元21，控制相机5的拍摄定时；照明控制单元22，控制照明装置4；马达控制单元23，控制马达15、16；图像数据存储单元24，存储由相机5拍摄的图像数据(亮度数据)；增益/偏移存储单元25，存储基于所述图像数据计算的后述的增益A和偏移B的值；三维测量单元26，基于至少所述图像数据进行三维测量；测量值存储单元27，存储该三维测量单元26的测量结果；高度数据获取单元28，基于存储于该测量值存储单元27中的测量值获取真实的高度数据(绝对高度数据)；以及判断单元30，基于由该高度数据获取单元28取得的高度数据检查焊膏的印刷状态。由控制照明装置4(液晶光栅4b)的照明控制单元22构成本实施方式的相位控制单元。

此外，虽然省略图示，但基板检查装置1具备由键盘、触摸面板构成的输入单元；具有CRT(Cathode Ray Tube：阴极射线管)、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。

接着，对由基板检查装置1检查印刷基板2的步骤，根据按照各检查区域进行的检查例程来进行详细说明。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)首先驱动控制马达15、16来使印刷基板2移动，使得相机5的视场与印刷基板2上的预定检查区域的第一位置对齐。此外，检查区域是将相机5视场的大小作为一个单位而来将印刷基板2表面预先分割的其中之一的区域。

接着，控制装置6(照明控制单元22)对照明装置4的液晶光栅4b 进行切换控制，将形成在该液晶光栅4b上的光栅的样式设定为与第一光图案的周期(条纹间距)对应，并且将该光栅位置与预定的基准位置(相位“0°”)对齐。

如果液晶光栅4b的切换设定完成，则控制装置6(照明控制单元 22)使照明装置4的光源4a发光，开始照射第一光图案，并使该第一光图案的相位以每90°依次移位4种相位(相位“0°”、相位“90°”、相位“180°”、相位“270°”)。

并且，控制装置6(相机控制单元21)每当第一光图案的相位依次移位时驱动控制相机5来拍摄被照射该第一光图案的检查区域部分(第一位置)。由此，有关预定的检查区域的第一位置，能够获得在使相位以每 90°移位后的第一光图案下拍摄的4种图像数据。在这里，由相机5拍摄的图像数据被传送到图像数据存储装置24中存储。

并且，控制装置6(三维测量单元26)通过相移法根据上述4种图像数据(亮度值)计算各像素所涉及的第一光图案的相位θ₁。

在这里，上述4种图像数据的各像素所涉及的亮度值V₁₀、V₁₁、V₁₂、 V₁₃能够由下述式(H1)、(H2)、(H3)、(H4)表示。

[数学式1]

V₁₀＝A sinθ₁+B···(H1)

V₁₁＝A sin(θ₁+90°)+B＝A cosθ₁+B···(H2)

V₁₂＝A sin(θ₁+180°)+B＝-A sinθ₁+B···(H3)

V₁₃＝A sin(θ₁+270°)+B＝-A cosθ₁+B···(H4)

这里，A：增益，B：偏移。

如果针对相位θ₁而求解上述式(H1)、(H2)、(H3)、(H4)，则能够导出下述式(H5)。

[数学式2]

θ₁＝tan^-1{(V₁₀-V₁₂)/(V₁₁-V₁₃)}··(H5)

并且，使用如上述那样计算的相位θ₁，并根据三角测量的原理计算各像素所涉及的第一高度测量值(第一测量值)，并将该第一高度测量值存储在测量值存储单元27中。因此，由这些一系列的处理功能构成本实施方式的第一测量值获取单元。

接着，根据在阵列在第一光图案下拍摄的上述4种图像数据确定各像素所涉及的增益A和偏移B。由该处理功能构成本实施方式的增益偏移获取单元。这里，增益A和偏移B的计算处理，在获取上述4种图像数据之后，与上述第一高度测量值的计算处理并行进行。

这里对计算增益A和偏移B的步骤进行更详细地说明。4种图像数据的各像素所涉及的亮度值V₁₀、V₁₁、V₁₂、V₁₃与增益A和偏移B之间的关系如上述式(H1)～(H4)那样。

这里，对4种图像数据的亮度值V₁₀、V₁₁、V₁₂、V₁₃进行加法运算，并将上述式(H1)～(H4)如下述[数学式3]所示那样进行整理，能够导出下述式(H6)。

[数学式3]

V₁₀+V₁₁+V₁₂+V₁₃＝(A sinθ₁+B)+(A cosθ₁+B)

+(-A sinθ₁+B)+(-A cosθ₁+B)

＝4B

B＝(V₁₀+V₁₁+V₁₂+V₁₃)/4···(H6)

另外，能够从上述式(H1)、(H3)导出下述式(H7)。

[数学式4]

根据V₁₀-V₁₂＝2A sinθ₁导出

sinθ₁＝(V₁₀-V₁₂)/2A···(H7)

另外，能够根据上述式(H2)、(H4)导出下述式(H8)。

[数学式5]

根据V₁₁-V₁₃＝2A cosθ₁导出

cosθ₁＝(V₁₁-V₁₃)/2A···(H8)

并且，如下述[数学式6]所示，如果将上述式(H7)、(H8)代入到下述式(H9)中进行整理，则能够导出下述式(H10)。

[数学式6]

1＝sin²θ₁+cos²θ₁···(H9)

1＝{(V₁₀-V₁₂)/2A}²+((V₁₁-V₁₃)/2A}²

4A²＝(V₁₀-V₁₂)²+(V₁₁-V₁₃)²

这里，A＞0

这样计算出的各像素所涉及的增益A和偏移B被存储在增益/偏移存储单元25中。

并且，上述第一光图案所涉及的一系列的拍摄处理结束之后，也就是在进行上述第一高度测量值的计算处理以及增益A和偏移B的计算处理的期间，控制装置6(马达控制单元23)驱动控制马达15、16来使印刷基板2从上述第一位置斜移半个像素间距，使相机5的视场对准印刷基板2 上的预定的检查区域的第二位置。此外，本实施方式的各像素形成具有平行于X轴方向以及Y轴方向的边的正方形。也就是说，斜移半个像素间距是意味着在像素的对角线方向上使仅移动该对角线距离的一半。

同时，控制装置6(照明控制单元22)切换控制照明装置4的液晶光栅4b，将形成在该液晶光栅4b上的光栅的样式设定成与第二光图案的周期(条纹间距)对应，并且使该光栅的位置对准预定的基准位置(相位“0°”)。

如果印刷基板2的位置对准以及照明装置4的切换设定完成，则控制装置6开始进行第二光图案所涉及的拍摄处理。

更具体地，控制装置6通过照明控制单元22使照明装置4的光源4a 发光来开始照射第二光图案，并且由相机控制单元21驱动控制相机5来拍摄被照射该第二光图案的检查区域部分(第二位置)。这里，由相机5 拍摄的图像数据被传送到图像数据存储装置24中存储。

此外，本实施方式中的第二光图案所涉及的拍摄处理，只是在相位“0°”的第二光图案下进行的1次。也就是说，在本实施方式中，有关预定的检查区域的的第二位置，仅获得在相位“0°”的第二光图案下拍摄的 1种图像数据。

并且，控制装置6(三维测量单元26)基于在第二位置在第二光图案下拍摄的1种图像数据(亮度值)和存储于增益/偏移存储单元25中的增益A以及偏移B的值，计算各像素所涉及的第二光图案的相位θ₂。

这里，上述1种图像数据的各像素所涉及的亮度值V₂₀能够用下述式 (H11)表示。

[数学式7]

V₂₀＝A sinθ₂+B···(H11)

如果针对相位θ₂求解上述式(H11)，则能够导出下述式(H12)。

[数学式8]

sinθ₂＝(V₂₀-B)/A

θ₂＝sin^-1{(V₂₀-B)/A}···(H12)

其中，在本实施方式中，在此利用摄像元件的在同一坐标位置(同一像素)获取的增益A和偏移B的值。

并且，使用如上述那样计算出的相位θ₂并根据三角测量的原理计算各像素所涉及的第二高度测量值(第二测量值)，将这个第二高度测量值存储在测量值存储单元27中。因此，通过这些一系列的处理功能构成本实施方式的第二测量值获取单元。

接着，控制装置6(高度数据获取单元28)基于被存储在测量值存储单元27中的第一测量值和第二测量值获取检查区域整体的真实的高度数据。

首先，控制装置6(高度数据获取单元28)对在第一位置得到的测量结果(第一高度测量值)和在第二位中得到的测量结果(第二高度测量值)进行合成，并进行作为该检查区域的一个测量结果而汇总的图像处理。通过该处理能够获得在由具有相机5分辨率的4倍分辨率的摄像单元拍摄的情况同等的测量结果。下面对该图像处理进行详细说明。

这里，假设相机5的分辨率为每个拍摄视场是4×4像素的情况进行说明。在该情况下，在第一位置获得的测量结果的各个像素的第一高度测量值N₁～N₁₆如图4的(a)那样被存储。同样地，在第二位置获得的测量结果的各个像素的第二高度测量值M₁～M₁₆如图4的(b)那样被存储。图4 的(a)、(b)是示意性地表示数据阵列的图(对于图5～图8也是同样的)。

在该情况下，在合成处理中，首先如图5所示，在8×8网格上创建将上述第一高度测量值N₁～N₁₆以及第二高度测量值M₁～M₁₆配置成交错方格状的数据。此外，图5中的空白部分是在该阶段中数据缺少部分。另外，图5是为了便于看清而在交错方格图案上标出了散点图案(对于图 6～图8也是同样的)。

接着，对于第一高度测量值N₁～N₁₆，进行将该第一高度测量值N₁～ N₁₆的值置换为考虑了条纹次数的值的数据置换处理。该处理构成本实施方式中的数据置换单元的功能。

更具体地，如图6所示，关注例如图中由粗框围住的第一高度测量值 N₆，这里存储有在第一位置的通过测量获得的“4”的值。另外，在与第一高度测量值N₆邻接的周围的四个第二高度测量值M₆、M₇、M₁₀、M₁₁中分别存储有“16”、“12”、“16”、“12”。此外，虽然在图6中只记载有这些值，但实际上，与这些同样地，在其他位置也存储有各种高度测量值(对于图7、8也是同样的)。

从图3的表也可以看出，当作为第一高度测量值所获得的值为“4 (±1)μm”时，根据条纹次数的不同，焊膏(被测量坐标)的真实的高度候选为“4(±1)μm”或“14(±1)μm”。也就是说，如果条纹次数为 1，则实际高度为“4(±1)μm”，如果条纹次数为2，则实际高度为“14 (±1)μm”。此外，在本实施方式中，为了便于说明，以不存在焊膏(被测量坐标)的高度超过20μm的情形来进行说明。

并且，在这些候选值“4”或“14”中，在进行该数据置换处理的情况下，采用最接近该第一高度测量值N₆的周围的第二高度测量值M₆、 M₇、M₁₀、M₁₁的平均值〔(16+12+16+12)/4＝14〕的值作为最佳值。也就是说，确定相移法的条纹次数。并且，将第一高度测量值N₆的值置换为考虑了条纹次数的值“14”。对各第一高度测量值N₁～N₁₆同样进行上述处理。

其次，基于考虑了该条纹次数的第一高度测量值N₁～N₁₆，进行修正第二高度测量值M₁～M₁₆的修正处理。该处理构成本实施方式中的修正单元的功能。

更具体地，如图7所示，关注例如图中由粗框围住的第二高度测量值 M₁₁，这里存储有在第二位置的通过测量获得的“12”的值。另外，在与第二高度测量值M₁₁邻接的周围的四个第一高度测量值N₆、N₇、N₁₀、N₁₁中分别存储有上述置换处理后的值“14”、“12”、“14”、“12”。

首先，计算这些周围的四个第一高度测量值N₆、N₇、N₁₀、N₁₁的平均值〔(14+12+14+12)/4＝13〕。并且，判断第二高度测量值M₁₁的值与该平均值是否在“±2”的误差范围内。

这里，当判断为在“±2”的误差范围内时，估计为与该第二高度测量值M₁₁对应的焊膏(被测量坐标)及其附近的形状为比较平滑地连续的形状，并采用该第一高度测量值N₆、N₇、N₁₀、N₁₁的平均值作为第二高度测量值M₁₁的最佳值。

另一方面，当判断为不在“±2”的误差范围内时，估计为与该第二高度测量值M₁₁对应的焊膏(被测量坐标)及其附近的形状为比较起伏剧烈的不连续的形状，并直接采用作为实测数据的第二高度测量值M₁₁的值作为最佳值。

其次，进行对数据缺少部分(图5中的空白部分)的数据进行插值的数据插值处理。该处理构成本实施方式中的插值单元的功能。

在数据插值处理中，例如如图8所示，基于在预定的数据缺少部分的周围邻接配置的置换处理后的第一高度测量值N₁～N₁₆和修正处理后的第二高度测量值M₁～B₁₆的各数据计算平均值，并作为该数据缺少部分的插值而采用。

如果上述一系列的处理结束，则对整个拍摄视场(检查区域)完成与从8×8像素的拍摄图像数据获得的测量数据具有相同精度的测量数据。

并且，控制装置6(判断单元30)基于这样获得的检查区域的测量数据(各像素所涉及的真实的高度数据)，检测出从基准面隆起的焊膏的印刷范围，通过对在该范围内的各部位的高度进行积分来计算被印刷的焊膏的量。

接着，控制装置6(判断单元30)将这样求得的焊膏的位置、面积、高度或量等数据与预先存储的基准数据进行比较判断，并根据该比较结果是否处于允许范围内来判断在该检查区域中的焊膏的印刷状态的好坏。

在进行该处理的期间，控制装置6驱动控制马达15、16来使印刷基板2移动到下一个检查区域，之后，通过在所有的检查区域重复进行上述一系列的处理来结束印刷基板2整体的检查。

如以上详细描述的那样，根据本实施方式，基于在第一位置将第一周期(周期10μm)的第一光图案照射在印刷基板2上而获得的图像数据进行三维测量，并获取该测量值作为第一测量值，基于在从第一位置斜移半个像素间距的第二位置将第二周期(周期20μm)的第二光图案照射在印刷基板2上而获得图像数据等进行三维测量，并获取该测量值作为第二测量值。并且，获取根据第一测量值和第二测量值确定的高度数据作为真实的高度数据。由此，能够生成具有相机5的分辨率的4倍分辨率的图像数据(测量数据)，从而能够进行更精密的三维测量。

进一步地，在本实施方式中，由于利用从在第一位置(第一光图案) 的测量时拍摄的图像数据所获得的增益、偏移的值，因此在第二位置(第二光图案)进行测量时，应拍摄的图像数(拍摄次数)比在第一位置应拍摄的图像数少就可以完成。

进一步地，在本实施方式中，由于利用从由第一光图案进行的测量时被拍摄的图像数据所获得的增益A、偏移B的值，因此在进行由第二光图案进行的测量时，在第二光图案下应拍摄的图像数(拍摄次数)比在第一光图案下应拍摄的图像数少就可以完成。

具体而言，在第一位置以4种相位照射第一光图案来拍摄4种图像、之后在第二位置以一种相位照射第二光图案来拍摄1种图像的情况下，拍摄次数总共为5次，从而拍摄时间大幅减少。

因此，与只是在两个不同的位置进行测量的情况相比，整体拍摄次数少，从而能够缩短拍摄时间。其结果是，能够显著地缩短测量时间。

除此之外，在本实施方式中，基于根据周期长的第二光图案(周期 20μm)所获得的第二高度测量值来确定根据周期短的第一光图案(周期 10μm)所获得的第一高度测量值的条纹次数。并且，通过将第一高度测量值置换为考虑了该条纹次数的适当的值，能够获取各像素所涉及的真实的高度数据。

由此，能够获得如下两种效果：作为利用周期长的第二光图案的优点，能够增加可测量的高度范围；以及作为利用周期短的第一光图案的优点，能够实现分辨率高的高精度的测量。其结果是，如图9所示，能够在很宽的测量范围内进行高分辨率的测量，从而能够实现更高精度的测量。

另外，在本实施方式中为以下构成：基于在预定的数据缺少部分的周围邻接配置的置换处理后的第一高度测量值和修正处理后的第二高度测量值的各数据来计算平均值，并进行采用平均值作为该数据缺少部分的插值的数据插值处理。因此，在合成第一高度测量值和第二高度测量值来创建高分辨率的数据时，能够防止发生所谓数据缺少部分的不良状况的情况。

另外，在本实施方式中，进行基于考虑了条纹次数的精度更高的第一高度测量值来修正第二高度测量值的修正处理。由此，能够将第二高度测量值的值做成更接近真实的值。

第二实施方式

接着，对第二实施方式进行说明。这里，关于与上述第一实施方式重复的部分使用相同的部件名称、相同的附图符号等，省略对其说明，在下面以与第一实施方式的不同部分为中心来进行说明。

在本实施方式的三维测量中，控制装置6首先驱动控制马达15、16 来使印刷基板2移动，使相机5的视场对准印刷基板2上的预定检查区域的第一位置。

接着，控制装置6切换控制照明装置4的液晶光栅4b，将形成在该液晶光栅4b上的光栅的样式设定成与第一光图案的周期(条纹间距)对应，并且使该光栅的位置对准预定的基准位置(相位“0°”)。

如果液晶光栅4b的切换设定完成，则控制装置6使照明装置4的光源 4a发光，开始照射第一光图案，并使该第一光图案的相位以每90°依次移位4种相位(相位“0°”、相位“90°”、相位“180°”、相位“270°”)。

并且，控制装置6每当第一光图案的相位依次移位时，拍摄被照射该第一光图案的检查区域部分(第一位置)并获取4种图像数据。

控制装置6通过相移法根据上述4种图像数据(亮度值)计算各像素所涉及的第一光图案的相位θ₁。

并且，使用如上所述计算的相位θ₁，并根据三角测量的原理计算各像素所涉及的第一高度测量值，将该第一高度测量值存储在测量值存储单元 27中。

同时，根据上述4种图像数据确定各像素所涉及的增益A和偏移B，并存储在增益/偏移存储单元25中。

在进行该处理的期间，控制装置6驱动控制马达15、16来使印刷基板2移动到从上述第一位置向X轴方向错开半个像素间距的位置，并使相机5的视场对准印刷基板2上的预定检查区域的第二位置。

同时，控制装置6切换控制照明装置4的液晶光栅4b，并将形成在该液晶光栅4b上的光栅的样式设定成与第二光图案的周期(条纹间距)对应，并且使该光栅的位置对准预定的基准位置(相位“0°”)。

如果印刷基板2的位置对准以及照明装置4的切换设定完成，则控制装置6开始第二光图案所涉及的拍摄处理。

更具体地，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，开始照射第二光图案，并且由相机控制单元21驱动控制相机5来拍摄被照射该第二光图案的检查区域部分(第二位置)。这里，由相机5 拍摄的图像数据被传送到图像数据存储装置24中存储。

此外，在第二位置进行的第二光图案所涉及的拍摄处理仅是在相位“0°”的第二光图案下进行的1次。也就是说，在本实施方式中，有关预定的检查区域的第二位置，仅获得在相位“0°”的第二光图案下拍摄的1 种图像数据。

并且，控制装置6基于在第二位置在第二光图案下拍摄的1种图像数据(亮度值)和存储在增益/偏移存储单元25中的增益A以及偏移B的值，计算各像素所涉及的第二光图案的相位θ₂。

接着，使用如上述那样计算出的相位θ₂，并根据三角测量的原理计算各像素所涉及的第二高度测量值，并将该第二高度测量值存储在测量值存储单元27中。

在进行该处理的期间，控制装置6驱动控制马达15、16来使印刷基板2移动到从上述第一位置斜移半个像素间距的位置(从上述第二位置向 Y轴方向位移半个像素间距的位置)，并使相机5的视场对准印刷基板2 上的预定检查区域的第三位置。

同时，控制装置6切换控制照明装置4的液晶光栅4b，将形成在该液晶光栅4b上的光栅的样式设定成与第一光图案的周期(条纹间距)对应，并且使该光栅的位置对准预定的基准位置(相位“0°”)。

如果印刷基板2的位置对准以及照明装置4的切换设定完成，则控制装置6开始第一光图案所涉及的拍摄处理。

更具体地，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，开始照射第一光图案，并且由相机控制手段21驱动控制相机5来拍摄被照射该第一光图案的检查区域部分(第三位置)。这里，由相机5 拍摄的图像数据被传送到图像数据存储装置24中存储。

此外，在第三位置进行的第一光图案所涉及的拍摄处理仅是在相位“0°”的第一光图案下进行的1次。也就是说，在本实施方式中，有关预定的检查区域的第三位置，仅获得在相位“0°”的第一光图案下拍摄的1 种图像数据。

并且，控制装置6基于在第三位置在第一光图案下拍摄的1种图像数据(亮度值)和存储在增益/偏移存储单元25中的增益A以及偏移B的值，计算各像素所涉及的第一光图案的相位θ₃。

接着，使用如上述那样计算出的相位θ₃，并根据三角测量的原理计算各像素所涉及的第三高度测量值，将这个第三高度测量值存储在测量值存储单元27中。

在进行该处理的期间，控制装置6驱动控制马达15、16来使印刷基板2移动到从上述第一位置向Y轴方向错开半个像素间距的位置(从上述第三位置向X轴方向错开半个像素间距的位置)，并使相机5的视场对准印刷基板2上的预定的检查区域的第四位置。

同时，控制装置6切换控制照明装置4的液晶光栅4b，将形成在该液晶光栅4b上的光栅的样式设定成与第二光图案的周期(条纹间距)对应，并且使该光栅的位置对准预定的基准位置(相位“0°”)。

更具体地，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，开始照射第二光图案，并且由相机控制手段21驱动控制相机5来拍摄被照射该第二光图案的检查区域部分(第四位置)。在这里，由相机 5拍摄的图像数据被传送到图像数据存储装置24中存储。

此外，在第四位置进行的第二光图案所涉及的拍摄处理，仅是在相位“0°”的第二光图案下进行的1次。也就是说，在本实施方式中，有关预定检查区域的第四位置，仅获得在相位“0°”的第二光图案下拍摄的1种图像数据。

并且，控制装置6基于在第四位置在第二光图案下拍摄的1种图像数据(亮度值)和存储在增益/偏移存储单元25中的增益A以及偏移B的值，计算各像素所涉及的第二光图案的相位θ₄。

接着，使用如上述那样计算的相位θ₄，并根据三角测量的原理计算各像素所涉及的第四高度测量值，将该第四高度测量值存储在测量值存储单元27中。

接着，控制装置6基于被存储在测量值存储单元27中的第一测量值、第二测量值、第三测量值以及第四测量值获取检查区域整体的真实的高度数据。

首先，控制装置6对在第一位置中得到的测量结果(第一高度测量值)、在第二位置中得到的测量结果(第二高度测量值)、在第三位置中得到的测量结果(第三高度测量值)以及在第四位置得到的测量结果(第四高度测量值)进行合成，并进行作为该检查区域的一个测量结果而汇总的图像处理。通过该处理能够获得由具有相机5的分辨率的4倍分辨率的摄像单元拍摄的情况同等的测量结果。下面对该图像处理进行详细说明。

在此，假设相机5的分辨率为每个拍摄视场是4×4像素的情况进行说明。在该情况下，在合成处理中，首先如图10所示，创建在8×8网格上配置在第一～第四的各位置获得的各个像素的第一高度测量值C₁～C₁₆、第二高度测量值D₁～D₁₆、第三高度测量值E₁～E₁₆、第四高度测量值F₁～ F₁₆的数据。图10是为了便于看清而在方格图案上标出了散点图案(对于图11，12也一样)。

接着，对于第一高度测量值C₁～C₁₆和第三高度测量值E₁～E₁₆，进行将该第一高度测量值C₁～C₁₆和第三高度测量值E₁～E₁₆的值置换为考虑了条纹次数的值的数据置换处理。

更具体地，如图11所示，关注例如图中由粗框围住的第一高度测量值C₆，这里存储有在第一位置的通过测量获得的“4”的值。另外，在与第一高度测量值C₆邻接的周围的第二高度测量值D₅、D₆和第四高度测量值F₂、F₆中分别存储有“16”、“12”、“12”、“16”。此外，虽然在图11中只记载有这些值，但实际上，与这些同样地在其他位置也存储有各种高度测量值(对于图12也是同样的)。

与上述实施方式同样地，当作为第一高度测量值所获得的值为“4 (±1)μm”时，根据条纹次数的不同，焊膏(被测量坐标)的真实高度的候选为“4(±1)μm”或“14(±1)μm”。也就是说，如果条纹次数为 1，则实际高度为“4(±1)μm”，如果条纹次数为2，则实际高度为“14 (±1)μm”。

并且，在这些候选值“4”或“14”中，在进行该数据置换处理的情况下，采用最接近该第一高度测量值C₆的周围的第二高度测量值D₅、D₆和第四高度测量值F₂、F₆的平均值〔(16+12+12+16)/4＝14〕的值作为最佳值。也就是说，确定相移法的条纹次数。并且，将第一高度测量值C₆的值置换为考虑了条纹次数的值“14”。对各第一高度测量值C₁～C₁₆和第三高度测量值E₁～E₁₆同样进行上述处理。

接着进行以下修正处理：基于考虑了该条纹次数的第一高度测量值 C₁～C₁₆和第三高度测量值E₁～E₁₆对第二高度测量值D₁～D₁₆和第四高度测量值F₁～F₁₆进行修正。

更具体地，如图12所示，关注例如图中由粗框围住的第二高度测量值D₆，这里存储有在第二位置的通过测量获得的“12”的值。另外，在与第二高度测量值D₆邻接的周围的第一高度测量值C₆、C₇和第三高度测量值E₂、E₆中分别存储有上述置换处理后的值“14”、“12”、“12”、“14”。

首先，计算这些周围的四个第一高度测量值C₆、C₇和第三高度测量值 E₂、E₆的平均值〔(14+12+12+14)/4＝13〕。并且，判断第二高度测量值 D₆的值与该平均值比是否在“±2”的误差范围内。

这里，当判断为在“±2”的误差范围内时，与上述第一实施方式同样地，采用第一高度测量值C₆、C₇和第三高度测量值E₂、E₆的平均值作为第二高度测量值D₆的最佳值。

另一方面，当判断为不在“±2”的误差范围内时，与上述第一实施方式同样地，直接采用作为实测数据的第二高度测量值D₆的值作为最佳值。

如果上述一系列的处理结束，则能够对整个拍摄视场(检查区域)完成与从8×8像素的拍摄图像数据获得的测量数据具有相同精度的测量数据。

如以上详细说明的那样，根据本实施方式，能够起到与上述第一实施方式同样的作用效果。也就是说，如图13所示，能够在很宽的测量范围进行高分辨率的测量，从而能够实现更高精度的测量。

另外，在本实施方式中，当合成各种高度测量值来创建高分辨率的数据时，不存在所谓的发生数据缺少部分的不良状况，因此不必进行插值数据的数据插值处理。其结果，能够获得更接近真实的值的测量数据。

此外，并不限于上述实施方式的记载内容，例如也可以如下实施。当然，在下面未例示的其他应用例、变更例也可以。

(a)在上述各实施方式中，三维测量装置被实施在用于测量印刷形成在印刷基板2上的焊膏的高度的基板检查装置1中，但并不限定于此，例如也可以被实施在用于测量印刷在基板上的焊料凸起或安装在基板上的电子部件等其他部件的高度的结构中。

(b)在上述各实施方式中为以下构成：由液晶光栅4b构成用于将来自光源4a的光转换成条纹状光图案的光栅，并且通过切换控制该光栅，使光图案的相位发生移位。但并不限定于此，也可以为以下构成：例如通过压电致动器等移送单元移送光栅部件，使光图案的相位发生移位。

(c)在上述各实施方式中为以下构成：通过移动载置在载置台3上的印刷基板2来使相机5与印刷基板2的位置关系发生相对位移，但并不限于此，也可以为以下构成：移动相机5来使两者发生相对位移。

(d)在上述各实施方式中为以下构成：在第一位置测量时，基于在相位以每90°不同的4种第一光图案下拍摄的4种图像数据，通过相移法进行高度测量，但并不限于此，也可以为以下构成：例如基于在相位以每 120°不同的3种第一光图案下拍摄的3种图像数据进行高度测量。也就是说，作为在第一位置的拍摄次数的“第一预定数”，只要是至少能够通过相移法进行高度测量的数即可。

(e)为以下构成：在上述第一实施方式中的在第二位置的测量时以及在上述第二实施方式中的在第二～第四位置的测量时，不进行相位移位，而基于照射1种相位的预定的光图案所获得的1种图像数据，并利用已知的增益A和偏移B的值进行高度测量。但并不限于此，可以为以下构成：例如基于在相位不同的2种光图案下拍摄的2种图像数据，并利用已知的增益A和/或偏移B的值进行高度测量。

也就是说，作为上述第一实施方式中的在第二位置的拍摄次数和上述第二实施方式中的在第二～第四位置的拍摄次数的“第二预定数”，只要是至少少于作为在第一位置的拍摄次数的“第一预定数”的数目即可。例如为在第一位置的测量时基于在4种相位的光图案下拍摄的4种图像数据来进行高度测量的构成的情况下，在第二位置等的测量时，也可以为以下构成：基于在3种相位的光图案下拍摄的3种图像数据并利用已知的增益 A和/或偏移B的值来进行高度测量。即使在这种情况下，与以往相比，也能够基于比较简单的运算式来求出光图案的相位，能够实现处理的高速化。

(f)作为利用已知的增益A和/或偏移B的值并基于在相位不同的2 种光图案下拍摄的2种图像数据来进行高度测量的构成，举出例如基于在相位90°不同的2种光图案下拍摄的2种图像数据来进行高度测量的构成。

根据这样的构成，能够通过在第二位置等由第二光图案获取的2种图像数据上的各像素的已知的亮度值V20、V21以及在第一位置由第一光图案获取的已知的偏移B来确定第二光图案的相位θ₂(参照上述式 (T8))。另外，在这样的构成中，由于能够基于使用“tan^-1”的运算式来求出相位θ₂，因此能够测量-180°～180°的360°范围内的高度，从而能够进一步扩大测量范围。

当然，并不限于基于在相位90°不同的2种光图案下拍摄的2种图像数据并利用已知的增益A和/或偏移B的值来进行高度测量的构成，也可以为以下构成：例如基于在相位180°不同的2种光图案下拍摄的2种图像数据并利用已知的增益A和/或偏移B的值来进行高度测量。

(g)在上述各实施方式中，例示出组合周期10μm(高度分辨率 2μm)的第一光图案和周期20μm(高度分辨率4μm)的第二光图案来测量高度20μm为止的焊膏的情况，但是，当然，各光图案的周期和测量范围并不限于此。

另外，在上述各实施方式中为以下的构成：基于在周期较短的第一光图案(周期10μm)下拍摄的4种图像数据来获取增益A和/或偏移B的值，但并不限于此，也可以为以下构成：基于在周期较长的第二光图案 (周期20μm)下拍摄的图像数据来获取增益A和/或偏移B的值。

(h)在上述各实施方式中为以下构成：照射周期不同的2种光图案来扩大测量范围，但并不限于此，也可以将第一光图案和第二光图案设定为相同周期(例如两者均为周期10μm)的光图案。

另外，在上述第二实施方式中可以为以下构成：照射周期不同的3种以上的光图案来扩大测量范围。例如可以为以下构成：在第一位置照射周期α的光图案、在第二位置照射周期β的光图案、在第三位置照射周期γ的光图案、在第四位置照射周期δ的光图案。

(i)在上述各实施方式中，虽然为作为高度测量值而将第一测量值和第二测量值存储在测量值存储单元27中的构成，但并不限于此，也可以为作为相位测量值(相位θ₁、θ₂等)而将第一测量值和第二测量值进行存储的构成。

(i)高度测量值等的修正处理、数据缺少部分的插值处理的过程并不限于上述各实施方式，也可以通过其他方法来构成。

(k)在上述各实施方式中为以下构成：当利用增益A和/或偏移B的值并基于在第二位置等拍摄的1种图像数据来获取预定的像素所涉及的高度测量值等时，利用在相机5的摄像元件的相同坐标位置(相同像素)中获取的增益A和偏移B的值。

并不限于此，也可以为以下构成：当获取预定的像素所涉及的高度测量值时，利用该像素周边部位的增益A的平均值和/或偏移B的平均值。例如如图14所示，也可以为以下构成：当获取在第二位置拍摄的图像数据的像素Q₁(在图中由粗框围住的范围)所涉及的第二高度测量值时，利用该像素Q₁的周边部位、即在第一位置拍摄的图像数据中将所述像素Q₁的拍摄范围包含到一部分中的4个像素P₁、P₂、P₃、P₄(在图中标出了散点图案的范围)所涉及的增益A的平均值和/或偏移B的平均值。

当然，并不限于此，也可以为以下构成：利用像素P₁、P₂、P₃、P₄中的任意2个或3个像素所涉及的增益A的平均值和/或偏移B的平均值。

符号说明

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、22...照明控制单元、23...马达控制单元、24...图像数据存储单元、25...增益/偏移存储单元、26...三维测量单元、27...测量值存储单元、28...高度数据获取单元、A...增益、B...偏移。

Claims

1.一种三维测量装置，其特征在于，具备：

所述图像处理单元具备：

第一测量值获取单元，所述第一测量值获取单元基于在第一位置以第一预定数种类的相位照射第一光图案而拍摄的所述第一预定数种类的图像数据，获取各像素所涉及的第一测量值，所述第一预定数种类是三种以上；

第二测量值获取单元，所述第二测量值获取单元基于在从所述第一位置向预定方向错开半个像素间距的第二位置以比所述第一预定数种类少的第二预定数种类的相位照射第二光图案而拍摄的所述第二预定数种类的图像数据，并利用由所述增益偏移获取单元获取的增益和/或偏移的值，获取各像素所涉及的第二测量值；以及

高度数据获取单元，所述高度数据获取单元能够基于所述第一测量值和所述第二测量值获取各像素所涉及的高度数据，

所述第二测量值获取单元在获取预定的像素所涉及的所述第二测量值时利用在该像素的周边部位的所述增益的平均值和/或所述偏移的平均值。

2.如权利要求1所述的三维测量装置，其特征在于，

所述照射单元被构成为能够切换周期不同的多个光图案来对所述被测物体进行照射，

在所述第一位置照射第一周期的第一光图案，

3.如权利要求1所述的三维测量装置，其特征在于，

在所述第二预定数为1的情况下，所述第二测量值获取单元在获取所述第二测量值时计算至少满足下述式(S1)的关系的所述第二光图案的相位θ，

V₀＝Asinθ+B……(S1)

这里，V₀：亮度值，A：增益，B：偏移。

4.如权利要求2所述的三维测量装置，其特征在于，

V₀＝Asinθ+B……(S1)

这里，V₀：亮度值，A：增益，B：偏移。

5.如权利要求1所述的三维测量装置，其特征在于，

在所述第二预定数为2的情况下，所述第二测量值获取单元在获取所述第二测量值时，计算至少满足下述式(T1)、(T2)的关系的所述第二光图案的相位θ，

V₀＝Asinθ+B……(T1)

V₁＝Asin(θ+90°)+B……(T2)

6.如权利要求2所述的三维测量装置，其特征在于，

V₀＝Asinθ+B……(T1)

V₁＝Asin(θ+90°)+B……(T2)

7.如权利要求1至6中任一项所述的三维测量装置，其特征在于，