CN107407556A - 三维测量装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种在利用相移法进行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。基板检查装置(8)具备：照明装置(10)，向印刷基板(1)照射预定的光图案；相机(11)，拍摄照射该光图案的部分；以及控制装置(12)，实施各种控制和图像处理、运算处理。控制装置(12)首先基于以四组相位照射与焊料区域对应的第一亮度的第一光图案来拍摄的四组图像数据，进行与焊料区域有关的三维测量，并且基于该四组图像数据掌握根据预定的拍摄条件所确定的增益和偏移的关系。接着基于以二组相位照射与背景区域对应的第二亮度的第二光图案来拍摄的二组图像数据，并利用所述增益和偏移的关系，进行与背景区域有关的三维测量。

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
一般来说，印刷基板在由玻璃环氧树脂制成的基底基板上具有电极图案，其表面由抗蚀膜保护。当在该印刷基板上安装电子部件时，首先在电极图案上的未由抗蚀膜保护的预定位置印刷膏状焊料。接着，基于该膏状焊料的粘性在印刷基板上临时固定电子部件。之后，所述印刷基板被导入回流炉，通过经过预定的回流工序进行焊接。最近，在被导入回流炉的前一阶段，需要检查膏状焊料的印刷状态，在进行该检查时有时使用三维测量装置。
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变换为具有正弦波状(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，将光图案照射至被测量物(此情况下为印刷基板)。并且，使用配置于正上方的拍摄单元观测基板上的点。作为拍摄单元，使用由透镜及拍摄元件等构成的CCD相机等。
在上述构成之下，由拍摄单元拍摄的图像数据上的各坐标(像素)的光的强度(亮度)I由下式(T1)给出。
其中，f：增益，e：偏移，光图案的相位。
这里，通过切换控制上述光栅，使光图案的相位例如以四阶段 变化，引入具有与它们对应的强度分布I0、I1、I2、I3的图像数据，基于下式(T2)取消f(增益)和e(偏移)，求出相位
并且，使用该相位基于三角测量的原理求出被测量物上的各坐标(X，Y)的高度(Z)。
然而，印刷基板上的膏状焊料的印刷部分周围(以下称为背景区域)的颜色是各种各样的。这是因为玻璃环氧树脂和抗蚀膜使用各种各样的颜色。并且，在例如黑色等较暗颜色的背景区域中，由拍摄单元拍摄的图像数据的对比度变小。也就是说，在图像数据上，上述光图案的明暗之差(亮度差)变小。因此，背景区域的高度测量可能很困难。理应为了更高精度地测量基板上印刷的膏状焊料的高度，优选在该基板内采取高度基准。但是，由于背景区域不能作为高度基准面适当地利用，因此有可能发生在该基板内不能采取高度基准的不良情况。
鉴于此，近年来，还提出了利用亮度不同的两种光图案进行测量的三维测量装置(例如，参照专利文献1)。具体而言，基于通过照射第一亮度的光图案而获得的图像数据，进行印刷基板上的检查对象区域(焊料区域)有关的三维测量，并且基于通过照射第二亮度的光图案而获得的图像数据，进行印刷基板上的测量基准区域(背景区域)有关的三维测量，将测量基准区域作为高度基准面来测量检查对象区域的膏状焊料的高度和体积。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利文献特开2006-300539号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，如上所述，在利用相移法的现有的三维测量装置中，需要使照射的光图案的相位以四阶段(或三阶段)变化，拍摄四组(或三组)图像。
因此，在切换亮度不同的两种光图案来进行测量的情况下，首先，照射第一亮度的第一光图案，使其相位以四阶段(或三阶段)变化，在这样的情况下拍摄四组(或三组)图像，然后改变亮度，照射第二亮度的第二光图案，使其相位以四阶段(或三阶段)变化，在这样的情况下拍摄四组(或三组)图像，如此地需要在每个亮度的光图案之下分别各拍摄四次(或三次)、共计八次(或六次)，存在拍摄时间大大增加的问题。
另外，在一张印刷基板上设定有多个测量对象范围的情况下，测量该一张印刷基板所需的时间甚至为其几倍。因此，要求进一步缩短测量时间。
另外，上述问题不一定限于印刷在印刷基板上的膏状焊料等的高度测量，在其它的三维测量装置领域也是存在的。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种三维测量装置，在利用相移法进行三维测量时，能够以更短的时间实现更高精度的测量。
用于解决问题的手段
下面，针对适合解决上述问题的各技术方案分项进行说明。另外，根据需要对相应的技术方案标记特有的作用效果。
技术方案1.三维测量装置，其特征在于，包括：
照射单元，所述照射单元具有发出预定的光的光源以及将来自该光源的光变换为具有条纹状的光强度分布的光图案的光栅，能够至少向具有第一测量对象区域和第二测量对象区域的被测量物照射该光图案；
亮度控制单元，所述亮度控制单元能够变更从所述光源发出的光的亮度；
相位控制单元，所述相位控制单元控制所述光栅的移送或切换，能够改变多组从所述照射单元照射的所述光图案的相位；
拍摄单元，所述拍摄单元能够拍摄来自被照射了所述光图案的所述被测量物的反射光；以及
图像处理单元，所述图像处理单元能够基于由所述拍摄单元拍摄的图像数据通过相移法执行所述被测量物的三维测量，
所述图像处理单元包括：
第一测量单元，所述第一测量单元基于以预定数量组(例如，三组或四组)的相位照射与所述第一测量对象区域对应的第一亮度的第一光图案来拍摄的预定数量组的图像数据，进行与所述第一测量对象区域有关的三维测量；
关系掌握单元，所述关系掌握单元基于在所述第一光图案之下拍摄的所述预定数量组的图像数据，掌握根据预定的拍摄条件所确定的增益和偏移的关系；以及
第二测量单元，所述第二测量单元基于以二组相位照射与所述第二测量对象区域对应的第二亮度的第二光图案来拍摄的二组图像数据，并利用根据该二组图像数据的各像素的亮度值所确定的该像素涉及的增益或偏移的值以及由所述关系掌握单元所掌握的增益和偏移的关系，进行与所述第二测量对象区域有关的三维测量。
这里，“与第一测量对象区域对应的第一亮度”和“与第二测量对象区域对应的第二亮度”可以提前设定，也可以每次分别测量来获得。另外，如果“与第一测量对象区域对应的第一亮度”是已知的，则也可以提前设定“与第一测量对象区域对应的第一亮度”，基于“与第一测量对象区域对应的第一亮度”的图像数据，获得“与第二测量对象区域对应的第二亮度”。
如上所述，以往，在以测量第一测量对象区域(例如，焊料区域等)为目的进行拍摄的情况下，关于该图像数据上的第二测量对象区域(例如，背景区域等)，有时亮度过高或过低，或者明暗之差(亮度差)变小。在这种情况下，与第二测量对象区域有关的测量精度有可能显著降低。
在这点上，根据上述技术方案1，被构成为基于照射与第一测量对象区域(例如，比较亮的明部)对应的第一亮度的第一光图案来拍摄的图像数据进行与该第一测量对象区域有关的三维测量，并且基于照射与第二测量对象区域(例如，比较暗的暗部)对应的第二亮度的第二光图案来拍摄的图像数据进行与该第二测量对象区域有关的三维测量。由此，在第一测量对象区域和第二测量对象区域的两者，均能够改变亮度，基于分别在适当亮度的光图案之下拍摄的图像数据进行三维测量。其结果，能够实现抑制测量精度降低。
进一步，在本技术方案中，被构成为从以测量第一测量对象区域为目的而拍摄的预定数量组的图像数据掌握由预定的拍摄条件所确定的增益A和偏移B的关系(例如A＝K(比例常数)×B)。
通过利用由预定的拍摄条件所确定的光图案的增益A和偏移B的关系、以及由图像数据上的被测量坐标(x，y)的亮度值V(x，y)所确定的该被测量坐标(x，y)涉及的光图案的增益A(x，y)或偏移B(x，y)值，能够基于二组相位变化的光图案之下拍摄的二组图像数据并通过相移法进行被测量坐标的三维测量。
也就是说，在本技术方案中，关于第二测量对象区域，只要获取至少二组相位变化的第二光图案之下拍摄的二组图像数据，就能够通过相移法进行三维测量。
由此，例如在将第一亮度的第一光图案以四组(或三组)相位照射，在该情况下拍摄四组(或三组)图像之后，将第二亮度的第二光图案以二组相位照射，在该情况下拍摄二组图像时，拍摄次数为共计六次(或共计五次)，拍摄时间大大降低。
因此，与仅改变光图案的亮度来分别对被测量物上的不同区域进行三维测量的现有技术相比，可以减少整体的拍摄次数，缩短拍摄时间。其结果，能够显著缩短测量时间。
另外，从光源照射的光首先在通过光栅时被衰减，接着由被测量物反射时被衰减，最后在拍摄单元进行A/D转换(模数转换)时衰减之后，作为图像数据的各像素的亮度值获取。
因此，由拍摄单元拍摄的图像数据的各像素的亮度值能够通过乘以光源的亮度、从光源照射的光通过光栅时的衰减率、光由被测量物反射时的反射率、在拍摄单元进行A/D转换(模数转换)时的转换效率等来表示。
例如，光源(均匀光)的亮度：L
光栅的透过率：G＝αsinθ+β
α、β为任意的常数。
在被测量物上的坐标(x，y)中的反射率：R(x，y)
拍摄单元(拍摄元件)的各像素的变换效率：E
与被测量物上的坐标(x，y)对应的图像上的像素的亮度值：V(x，y)
在被测量物上的坐标(x，y)中的光图案的增益：A(x，y)
在被测量物上的坐标(x，y)中的光图案的偏移：B(x，y)的情况下，能够以下式(F1)表示。
[数1]
V(x，y)＝L×G×R(x，y)×E
＝A(x，y)sinθ+B(x，y)…(F1)
这里，增益A(x，y)能够根据基于“sinθ＝1”的光的亮度值V(x，y)MAX与基于“sinθ＝-1”的光的亮度值V(x，y)MIN之差来表示，因此，
例如，光栅为θ＝0时的透过率(＝平均透过率)：Gθ＝0
光栅为θ＝π/2时的透过率(＝最大透过率)：Gθ＝π/2
光栅为θ＝-π/2时的透过率(＝最小透过率)：Gθ＝-π/2
的情况下，能够以下式(F2)表示。
[数2]
A(x，y)＝{(L×Gθ＝π/2×R(x，y)×E)-(L×Gθ＝-π/2×R(x，y)×E)}/2
＝{(L×R(x，y)×E)×(Gθ＝π/2-Gθ＝-π/2)}/2…(F2)
另外，偏移B(x，y)是“sinθ＝0”的光的亮度值V(x，y)，并且是基于“sinθ＝1”的光的亮度值V(x，y)MAX和基于“sinθ＝-1”的光的亮度值V(x，y)MIN的平均值，因此能够以下式(F3)表示。
[数3]
B(x，y)＝L×Gθ＝0×R(x，y)×E
＝{(L×Gθ＝π/2×R(x，y)×E)+(L×Gθ＝-π/2×R(x，y)×E)}/2
＝{(L×R(x，y)×E)×(Gθ＝π/2+Gθ＝-π/2)}/2…(F3)
也就是说，亮度值的最大值V(x，y)MAX、最小值V(x，y)MIN、平均值V(x，y)AV能够分别以下式(F4)、(F5)、(F6)表示，成为如图11的曲线图所示的关系。
[数4]
V(x，y)MAX＝(L×Gθ＝π/2×R(x，y)×E)＝B(x，y)+A(x，y)…(F4)
V(x，y)MIN＝(L×Gθ＝-π/2×R(x，y)×E)＝B(x，y)-A(x，y)…(F5)
V(x，y)AV＝(L×R(x，y)×E)×(Gθ＝π/2+Gθ＝-π/2)/2＝B(x，y)…(F6)
由图11可知，预定的坐标(x，y)中的亮度值的最大值V(x，y)MAX和亮度值的最小值V(x，y)MIN的平均值V(x，y)AV为偏移B(x，y)，该偏移B(x，y)与最大值V(x，y)MAX之差、以及该偏移B(x，y)与最小值V(x，y)MIN之差分别为增益A(x，y)。
另外，亮度值V(x，y)与光源的亮度L或反射率R(x，y)成比例变化，因此例如在反射率R成为一半的坐标位置，增益A和偏移B的值也成为一半。
接着，在使上式(F2)、(F3)成为下式(F2′)、(F3′)之后，如果将两者合并整理，则导出下式(F7)。
[数5]
2A(x，y)/(Gθ＝π/2-Gθ＝-π/2)＝(L×R(x，y)×E)…(F2′)
2B(x，y)/(Gθ＝π/2+Gθ＝-π/2)＝(L×R(x，y)×E)…(F3′)
2A(x，y)/(Gθ＝π/2-Gθ＝-π/2)＝2B(x，y)/(Gθ＝π/2+Gθ＝-π/2)…(F7)
进一步，当针对A(x，y)求解上式(F7)时，成为下式(F8)，能够如图12所示的曲线图那样表示。
[数6]
A(x，y)＝B(x，y)×(Gθ＝π/2-Gθ＝-π/2)/(Gθ＝π/2+Gθ＝-π/2)
＝K×B(x，y)…(F8)
其中，比例常数K＝(Gθ＝π/2-Gθ＝-π/2)/(Gθ-π/2+Gθ＝-π/2)。
也就是说，在将光源的亮度L或反射率R(x，y)的一者固定而使另一者变化的情况下，偏移B(x，y)增加或减少，并且增益A(x，y)也与该偏移B(x，y)成比例地增加或减少。根据该式(F8)，如果知道增益A或偏移B的一者，则能够求出另一者。这里，比例常数K与光源的亮度L和反射率R无关，由光栅的透过率G来确定。也就是说，能够如下述的技术方案2、3那样表述。
但是，在变更光源的亮度L的情况下(例如，当从第一亮度变更为第二亮度时)，图像数据上的被测量坐标(x，y)的亮度值V(x，y)、乃至与该被测量坐标(x，y)有关的光图案的增益A(x，y)以及偏移B(x，y)值分别成为不同值，另一方面，关于比例常数K，由于不依赖于光源的亮度L，因此不变化。也就是说，使用相同的光栅照射的第一光图案和第二光图案中，增益A和偏移B的值分别不同，但是关于比例常数K根本不变。
另外，针对被测量物，如果将相位不同的多个光图案分别以不同的波长(RGB分量)同时照射地构成，则能够通过一次拍摄获取相位不同的三组图像数据。但是，在该构成中，由于对于每个RGB各分量的光图案，光源的亮度、被测量物中的反射率、光栅的透过率、拍摄元件的变换效率等分别不同，因此与RGB各分量的光图案有关的增益A和偏移B的值也分别不同。因此，当基于一次拍摄获得的三组图像数据并通过相移法进行三维测量时，在假设与RGB各分量的光图案有关的增益A和偏移B的值一致之后，忽略其误差而进行运算，因此测量精度有可能显著降低。与之相对地，根据本技术方案1，在获取相位不同的多组图像数据时，由于各图像数据之间的增益A和偏移B的值没有差异，因此能够抑制测量精度降低。
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，所述增益和所述偏移的关系是所述增益和所述偏移彼此唯一确定的关系。
如果增益A和偏移B是彼此唯一确定的关系，则例如通过创建表示增益A和偏移B之间的关系的数表和表数据，能够从增益A求出偏移B或者从偏移B求出增益A。
技术方案3.如技术方案1所述的三维测量装置，其特征在于，所述增益和所述偏移的关系是所述增益和所述偏移成比例的比例关系。
如果增益和偏移成比例关系，则能够用例如A＝K×B(其中，K为比例常数)那样的关系式表示，能够从增益A求出偏移B或者从偏移B求出增益A。进而可以为下述的技术方案4那样的构成。
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，在所述二组相位变化的第二光图案的相对相位关系分别为0、γ时的所述二组图像数据的各像素的亮度值分别为V0、V1的情况下，
所述第二测量单元在进行与所述第二测量对象区域有关的测量时，算出满足下式(1)、(2)、(3)的关系的相位θ。
V0＝Asinθ+B…(1)
V1＝Asin(θ+γ)+B…(2)
A＝KB…(3)
其中，γ≠0，A：增益，B：偏移，K：比例常数。
根据上述技术方案4，通过将上式(3)代入到上式(1)，能够导出下式(4)。
V0＝KBsinθ+B…(4)
如果针对偏移B求解上式，则能够导出下式(5)。
B＝V0/(Ksinθ+1)…(5)
另外，通过将上式(3)代入到上式(2)，能够导出下式(6)。
V1＝KBsin(θ+γ)+B…(6)
如果将上式(6)代入到上式(5)，并且如下述[数7]所示那样整理，则能够导出下式(7)。
[数7]
V1＝K×{V0/(K sinθ+1)}sin(θ+y)+{V0/(K sinθ+1)}
V1×(K sinθ+1)＝K V0 sin(θ+γ)+V0
＝KV0{sinθγcssγ+sinγcosθ)+V0
-V1Ksinθ+KV0cosγsinθ+KV0 sinγcosθ+V0-V1＝0
K(V0 cosγ-V1)sinθ+KV0sinγcosθ+(V0-V1)＝0
(V0cosγ-V1)sinθ+V0sinγcosθ+(V0-V1)/K＝0…(7)
这里，如果设置为“V0cosγ-V1＝a”、“V0sinγ＝b”、“(V0-V1)/K＝c”，则上式(7)能够如下式(8)那样表示。
asinθ+bcosθ+c＝0…(8)
这里，如下述[数8]所示，如果针对相位θ求解上式(8)，则能够导出下述[数9]所示的下式(9)。
[数8]
b2-b2sin2θ＝c2+2ac sinθ+a2sin2θ
(a2+b2)sin2θ+2ac sinθ+c2＝0
[数9]
其中，a＝V0cosγ-V1
b＝V0 sinγ
c＝(V0-V1)/K
因此，上述技术方案4中的“算出满足下式(1)、(2)、(3)的关系的相位θ”可以说成“基于下式(9)算出相位θ”。当然，得到相位θ的算法不限于上式(9)，如果满足上式(1)、(2)、(3)的关系，则也可以采用其他的构成。
技术方案5.如技术方案4所述的三维测量装置，其特征在于，γ＝180°。
根据上述技术方案5，在相位相差180°的二组第二光图案之下进行两次拍摄。
在上式(2)中通过设定为γ＝180°，能够导出下式(10)。
V1＝Asin(θ+180°)+B
＝-Asinθ+B…(10)
并且，能够从上式(1)、(10)导出下式(11)，如果针对偏移B求解下式(11)，则能够导出下式(12)。
V0+V1＝2B…(11)
B＝(V0+V1)/2…(12)
进一步，通过将上式(12)代入到上式(3)，能够导出下式(13)。
A＝KB
＝K(V0+V1)/2…(13)
另外，如果针对“sinθ”整理上式(1)，则成为下式(1′)。
sinθ＝(V0-B)/A…(1′)
并且，通过将上式(12)、(13)代入到上式(1′)，能够导出下式(14)。
sinθ＝{V0-(V0+V1)/2}/{K(V0+V1)/2}
＝(V0-V1)/K(V0+V1)…(14)
这里，如果针对相位θ求解上式(14)，则能够导出下式(15)。
θ＝sin-1[(V0-V1)/K(V0+V1)]…(15)
也就是说，相位θ能够通过已知的亮度值V0、V1以及常数K来确定。
如此，根据上述技术方案5，能够基于比较简单的运算式求出相位θ，在进行被测量物的三维测量时，能够进一步加快处理。
技术方案6.如技术方案4所述的三维测量装置，其特征在于，γ＝90°。
根据上述技术方案6，在相位相差90°的二组第二光图案之下进行两次拍摄。
在上式(2)中，通过设定为γ＝90°，能够导出下式(16)。
V1＝Asin(θ+90°)+B
＝Acosθ+B…(16)
如果针对“cosθ”整理(16)，则变为下式(17)。
cosθ＝(V1-B)/A…(17)
另外，如果针对“sinθ”整理上式(1)，则如上所述变为下式(1′)。
sinθ＝(V0-B)/A…(1′)
接着，如果将上式(1′)、(17)代入到下式(18)，则成为下式(19)，并且通过进一步整理下式(19)，能够导出下式(20)。
sin2θ+cos2θ＝1…(18)
{(V0-B)/A}2+{(V1-B)/A}2＝1…(19)
(V0-B)2+(V1-B)2＝A2…(20)
并且，如果对于上式(20)代入上式(3)，则成为下式(21)，并且通过进一步整理下式(21)，能导出下式(22)。
(V0-B)2+(V1-B)2＝K2B2…(21)
(2-K2)B2-2(V0+V1)B+V0 2V1 2＝0…(22)
这里，如果针对偏移B求解上式(22)，则能够导出下式(23)。
[数10]
其中，B＞0
也就是说，偏移B能够根据已知的亮度值V0、V1以及常数K来确定。
另外，如果将上式(1′)、(17)代入到下式(24)，则成为下式(25)，并且通过进一步整理下式(25)，能导出下式(26)。
tanθ＝sinθ/cosθ…(24)
＝{(V0-B)/A}/{(V1-B)/A}…(25)
＝(V0-B)/(V1-B)…(26)
并且，如果针对相位θ求解上式(26)，能够导出下式(27)。
θ＝tan-1{(V0-B)/(V1-B)}··(27)
也就是说，相位θ能够通过使用上式(23)根据已知的亮度值V0、V1以及常数K来确定。
如此，根据上述技术方案6，能够基于使用“tan-1”的运算式求出相位θ，因此能够在-180°～180°的360°的范围进行高度测量，能够进一步增大测量区域。
技术方案7.如技术方案1至6中任一个所述的三维测量装置，其特征在于，所述第一测量对象区域和所述第二测量对象区域中的一者为检查对象区域，另一者为测量基准区域。
根据上述技术方案7，能够将测量基准区域作为基准面，更适当地进行与检查对象区域有关的测量，从而能够提高测量精度。但是，为了进一步提高“检查对象区域”的测量精度，优选将拍摄次数多的第一测量对象区域设为“检查对象区域”。
技术方案8.如技术方案1至7中任一个所述的三维测量装置，其特征在于，所述被测量物是印刷有膏状焊料的印刷基板或者形成有焊料凸起的晶圆基板。
根据上述技术方案8，能够进行在印刷基板上印刷的膏状焊料或者在晶圆基板上形成的焊料凸起的高度测量等。进而在膏状焊料或焊料凸起的检查中，能够基于该测量值进行膏状焊料或焊料凸起的好坏判断。因此，在该检查中，能够发挥上述各技术方案的作用效果，从而能够以高精度进行好坏判断。其结果，能够提高焊料印刷检查装置或焊料凸起检查装置的检查精度。
例如，如果将被测量物作为印刷基板，则可以考虑上述“检查对象区域(例如第一测量对象区域)”为印刷有膏状焊料的“焊料区域”。另外，可以考虑“测量基准区域(例如第二测量对象区域)”为焊料区域以外的“背景区域”。这里“背景区域”可以考虑是未印刷有膏状焊料的露出电极图案的部分、或是露出由玻璃环氧树脂等形成的基底基板的部分、或是覆盖电极图案的抗蚀膜的部分、或是覆盖基底基板的抗蚀膜的部分。
附图说明
图1是示意性地表示基板检查装置的简要构成图；
图2是印刷基板的局部放大截面图；
图3是表示基板检查装置的电气构成的框图；
图4的(a)是表示焊料用表的说明图，(b)是表示基板用表的说明图；
图5是表示亮度设定处理的流程图；
图6是例示品种信息的显示画面的说明图；
图7是例示在品种信息的显示画面上选择亮度的说明图；
图8是表示第二实施方式的拍摄处理的流程图；
图9是用于表示亮度校正的说明图；
图10是例示另一个实施方式中的品种信息的显示画面的说明图；
图11是表示光源的亮度或者反射率与亮度值的关系的曲线图；
图12是表示增益与偏移的关系的曲线图。
具体实施方式
(第一实施方式)
下面，参照附图来说明一个实施方式。首先对作为检查对象的被测量物的印刷基板的构成进行详细说明。
如图2所示，印刷基板1是在由玻璃环氧树脂等制成的平板状的基底基板2上设置有由铜箔制成的电极图案3。进一步，在预定的电极图案3上印刷有膏状焊料4。
下面，将印刷有该膏状焊料4的区域称为“焊料区域”。另外，将焊料区域以外的部分统称为“背景区域”，但是该背景区域包括露出电极图案3的区域(符号PA)、露出基底基板2的区域(符号PB)、在基底基板2上涂覆有抗蚀膜5的区域(符号PC)、以及在电极图案3上涂覆有抗蚀膜5的区域(符号PD)。另外，抗蚀膜5是为了防止膏状焊料4附着在预定配线部分以外的部分而涂覆在印刷基板1的表面上的。
接着，对具备本实施方式中的三维测量装置的基板检查装置8进行详细说明。图1是示意性地表示基板检查装置8的简要构成图。如该图所示，基板检查装置8具备：放置台9，用于放置印刷基板1；照明装置10，作为照明单元从斜上方向印刷基板1的表面照射预定的光图案；相机11，作为拍摄单元用于拍摄印刷基板1上的照射所述光图案的部分；以及控制装置12，用于实施基板检查装置8内的各种控制和图像处理、运算处理。
在放置台9上设置有马达15、16，通过该马达15、16由控制装置12驱动控制，由此使得放置在放置台9上的印刷基板1向任意的方向(X轴方向和Y轴方向)滑动。
照明装置10具备光源10a和将来自该光源10a的光变换成具有正弦波状(条纹状)的光强度分布的光图案的液晶光栅10b，能够从斜上方向印刷基板1照射以多组相位变化的条纹状的光图案。
更详细地说，在照明装置10中，从光源10a发出的光通过光纤被引导至一对聚光透镜，在那里成为平行光。该平行光经由液晶光栅10b被引导至投影透镜。然后，从投影透镜向印刷基板1照射条纹状的光图案。
进一步，照明装置10被构成为能够改变从光源10a发出的光的亮度。在本实施方式中，通过进行后述的亮度设定处理，至少能够切换成适应焊料区域的焊料用亮度和适应背景区域的背景用亮度。这里“焊料用亮度”相当于本实施方式中的“第一亮度”，“背景用亮度”相当于本实施方式中的“第二亮度”。
液晶光栅10b具备：共同电极，在一对透明基板之间形成有液晶层，并且配置在一个透明基板上；以及带状电极，以与共同电极对置的方式在另一个透明基板上并排设置多个，通过驱动电路对与各带状电极分别连接的开关元件(薄膜晶体管等)进行接通断开控制，控制施加于各带状电极的电压，由此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“明部”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10b照射在印刷基板1上的光由于衍射作用引起的模糊等原因，成为具有正弦波状的光强度分布的光图案。
相机11由透镜和拍摄元件等构成。作为拍摄元件，采用了CMOS传感器。当然，拍摄元件不限于此，例如也可以采用CCD传感器等。由相机11拍摄的图像数据在该相机11内部变换为数字信号之后以数字信号的形式输入至控制装置12，并存储在后述的数据存储装置24中。并且，控制装置12基于该图像数据实施如后述的图像处理和检查处理等。在这个意义上，控制装置12构成图像处理单元。
接着，对控制装置12的电气构成进行说明。如图3所示，控制装置12具备：执行基板检查装置8整体的控制的CPU及输入输出接口21(下面称为“CPU等21”)；由键盘和鼠标或者触摸面板构成的作为“输入单元”的输入装置22；具有CRT和液晶等显示画面的作为“显示单元”的显示装置23；用于存储由相机11拍摄的图像数据和各种运算数据等的数据存储装置24；进行膏状焊料4等的高度和体积测量的作为“三维运算单元”的三维运算装置25；用于存储检查结果的检查结果存储装置26；预先存储检查所需的各种数据的数据库27。另外，这些各装置22～27电连接于CPU等21。
数据库27中存储有表示焊料区域(膏状焊料4的种类)和与其对应的照明装置10的亮度的对应关系的焊料用表27A以及背景区域(印刷基板1的种类)和与其对应的照明装置10的亮度的对应关系的基板用表27B。
在本实施方式中，如图4的(a)所示，焊料用表27A是表示a公司、b公司、c公司等印刷在焊料区域上的膏状焊料4的生产厂家和与其对应的照明装置10的亮度的对应关系的表。另外，如图4的(b)所示，基板用表27B是表示绿、蓝、黑等背景区域的颜色和与其对应的照明装置10的亮度的对应关系的表。
接着，基于图5的流程图以及图6、图7的说明图说明由控制装置12执行的用于设定照明装置10的亮度的亮度设定处理。该亮度设定处理是通过选择操作显示在显示装置23的显示画面上的“设定”按钮来反复执行的处理。“设定”按钮的选择操作通过输入装置22来进行，例如作为由鼠标等定点设备进行选择操作或者由与显示装置23成一体地构成的触摸面板来进行选择操作的构成来实现。
在最初的步骤(下面，将步骤仅由符号S来表示)100中，判断作为检查对象的印刷基板1的品种是否已被输入。印刷基板1假设为按这里指定的每个品种设定有检查区域等。在这里判断为品种已被输入了的情况下(S100：是)，在S110中显示品种信息，转到S120。另一方面，在判断为品种未被输入的情况下(S100：否)，不执行后续的处理，暂时结束该亮度设定处理。
在图6中示出S110中的品种信息的显示例。在这里示出了例如选择了“品种J”的情况。具体而言，显示了窗口W1。该窗口W1由窗口W2、W3构成。在窗口W2中显示有焊料区域的信息，在窗口W3中显示有背景区域的信息。在不论哪一个窗口W2、W3中都显示有印刷基板1的整个图像PG1、PG2。另外，假设该整个图像PG1、PG2是预先准备好的。当然，也可以是基于相机11的拍摄来获取整个图像PG1、PG2。
而且，在窗口W2中显示的焊料用的图像PG1中，显示有印刷有膏状焊料4的焊料区域且是作为检查对象的检查对象区域31(在窗口W2中画斜线表示的区域)。在这里“检查对象区域31”相当于本实施方式中的“第一测量对象区域”。
另一方面，在窗口W3中显示的背景用的图像PG2中，显示有作为背景区域的一部分且是作为高度测量等的基准的测量基准区域32(在窗口W3中画斜线表示的区域)。在这里“测量基准区域32”相当于本实施方式中的“第二测量对象区域”。
另外，在窗口W2中显示有焊料用亮度的输入栏33，在窗口W3中显示有背景用亮度的输入栏34。在这些输入栏33、34中，也可以默认显示亮度值，在S110的阶段也可以将输入栏33、34空栏显示。
返回到图5的说明，在S120中，判断焊料用亮度的输入栏33是否已被选择。焊料用亮度的输入栏33的选择通过输入装置22的选择操作来进行。即，与上述的“设定”按钮的选择操作相同，可以考虑例如由鼠标等定点设备来选择操作或者例如由与显示装置23成一体地构成的触摸面板来选择操作的构成。下面，有关显示画面上的选择操作相同。在这里判断为输入栏33已被选择了的情况下(S120：是)，在S130中显示选择列表(对于此后述)，转到S140。另一方面，在判断为输入栏33未被选择的情况下(S120：否)，转到S160。
在S140中，判断从选择列表是否已选择了亮度值。在这里判断为亮度值已被选择了的情况下(S140：是)，在S150中进行焊料用亮度的设定处理，转到S160。另一方面，亮度值未被选择的期间(S140：否)，反复该判断处理。当然，若在经过预定时间也没被选择的情况下，也可以结束处理，或者也可以进行警告等(在S180中也相同)。
在S160中，判断背景用亮度的输入栏34是否已被选择。背景用亮度的输入栏34的选择通过输入装置22的选择操作来进行。在这里判断为输入栏34已被选择了的情况下(S160：是)，在S170中显示后述的选择列表，转到S180。另一方面，在判断为输入栏34未被选择的情况下(S160：否)，转到S200。
在S180中，判断从选择列表是否已选择了亮度值。在这里判断为亮度值已被选择了的情况下(S180：是)，在S190中进行背景用亮度的设定处理，转到S200。另一方面，在亮度值未被选择的期间(S180：否)，反复该判断处理。
在S200中，判断是否有结束指示。该结束指示是通过在未图示的画面上的“结束”按钮的选择操作来进行。在这里判断为有结束指示的情况下(S200：是)，结束该亮度设定处理。另一方面，在判断为没有结束指示的情况下(S200：否)，反复从S120的处理。
接着，举出具体例来说明上述的亮度值的选择以及设定(S120～190)。另外，在这里虽然说明了背景用亮度的选择以及设定(S160～S190)，但是焊料用亮度的选择以及设定(S120～150)也相同。
以在图6中示出的品种J的印刷基板1的信息显示为前提进行说明。S170中的选择列表的显示，例如以图7所示的方式进行。即，若背景用亮度的输入栏34被选择(S160：是)，则在输入栏34的下侧显示新的窗口W4。所显示的选择列表的内容是在图4的(b)中表示的基板用表中的颜色与亮度的对应关系。并且，若该选择列表中的亮度值(在图中用黑三角等来表示)被选择(S180：是)，则设定该亮度值(S190)，并显示在背景用亮度的输入栏34中。另外，虽然在S180中以选择亮度值的方式进行，但是也可以选择表示为“绿”、“蓝”、“黑”等的基板种类(颜色)，或者选择这些亮度值和基板种类的任一者。
若焊料用亮度和背景用亮度的设定以这种方式结束，则可以开始印刷基板1的检查。
接着，基于按各检查区域进行的检查例程来详细说明基板检查装置8对印刷基板1的检查顺序。该检查例程是由控制装置12(CPU等21)来执行的。
控制装置12首先驱动控制马达15、16来使印刷基板1移动，使相机11的视野与印刷基板1上的预定的检查区域(测量范围)吻合。另外，检查区域是将相机11的视野大小作为一个单位而将印刷基板1的表面预先划分的其中之一的区域。
随后，控制装置12进行照明装置10的设定处理。更详细地说，进行光源10a的亮度的切换控制处理和液晶光栅10b的切换控制处理。具体而言，将从光源10a照射的光的亮度通过上述亮度设定处理来切换设定为预先设定的焊料用亮度(第一亮度)，并且切换控制液晶光栅10b，将形成于该液晶光栅10b的光栅的位置设定为预定的基准位置(相位“0°”)。因此，通过由控制装置12进行光源10a的亮度的切换控制处理的功能构成本实施方式中的“亮度控制单元”，通过进行液晶光栅10b的切换控制处理的功能构成“相位控制单元”。
若光源10a和液晶光栅10b的切换设定结束，则控制装置12使照明装置10的光源10a发光，开始照射焊料用亮度的第一光图案，使该第一光图案的相位每以90°依次移位四组相位(相位“0°”、相位“90°”、相位“180°”、相位“270°”)。
并且，控制装置12每当第一光图案的相位依次移位时驱动控制相机11来拍摄被照射该第一光图案的检查区域部分。由此，对于预定的检查区域，获得在相位每以90°移位的第一光图案之下拍摄的四组图像数据。这里，由相机11拍摄的图像数据被传送至数据存储装置24并存储。
随后，控制装置12(三维运算装置25)通过相移法从上述四组图像数据(亮度值)算出各像素涉及的第一光图案的相位θ1。
这里，上述四组图像数据的各像素涉及的亮度值V10、V11、V12、V13能够由下式(H1)、(H2)、(H3)、(H4)表示。
[数11]
V10＝A1sinθ1+B1…(H1)
V12＝A1sin(θ1+90°)+B1＝Acosθ1+B1…(H2)
V12＝A1sin(θ1+180°)+B1＝-Asinθ1+B1…(H3)
V13＝A1sin(θ1+270°)+B1＝-Acosθ1+B1…(H4)
其中，A1：第一光图案的增益 B1：第一光图案的偏移
如果针对相位θ1求解上式(H1)、(H2)、(H3)、(H4)，则能够导出下式(H5)。
[数12]
θ1＝tan-1{(V10-V12)/(V11-V13)}··(H5)
并且，使用如上所述算出的相位θ1并基于三角测量的原理算出检查对象区域31的各像素(x，y)涉及的高度数据(z)，将该高度数据(z)存储在检查结果存储装置26中。因此，通过这些一系列的处理功能构成本实施方式中的第一测量单元。
接着，从在第一光图案之下拍摄的上述四组图像数据掌握各像素涉及的增益A1和偏移B1的关系，并将其存储在数据存储装置24中。因此，通过该处理功能构成本实施方式中的关系掌握单元。但是，掌握增益A1和偏移B1的关系的处理在上述四组的图像数据获取后(拍摄后)，与上述的检查对象区域31涉及的高度数据的算出处理并行进行。
这里，更详细地说明增益A1和偏移B1的关系、即算出增益A1和偏移B1的比例常数K的顺序。四组图像数据的各像素涉及的亮度值V10、V11、V12、V13与增益A1以及偏移B1的关系如上式(H1)～(H4)所示。
这里，若将四组图像数据的亮度值V10、V11、V12、V13相加，并如下述[数13]所示那样整理上式(H1)～(H4)，则能够导出下式(H6)。
[数13]
V10+V11+V12+V13＝(A1sinθ1+B1)+(A1cosθ1+B1)
+(-A1sinθ1+B1)+(-A1cosθ1+B1)
＝4B1
B1＝(V10+V11+V12+V13)/4…(H6
另外，能够根据上式(H1)、(H3)导出下式(H7)。
[数14]
根据V10-V12＝2A1 sinθ1
sinθ1＝(V10-V12)/2A1…(H7)
另外，能够根据上式(H2)、(H4)导出下式(H8)。
[数15]
根据V11-V13＝2A1cosθ1
cosθ1＝(V11-V13)/2A1…(H8)
并且，如下述[数16]所示那样，若将上式(H7)、(H8)代入到下式(H9)进行整理，则能够导出下式(H10)。
[数16]
1＝sin2θ1+cos2θ1…(H9)
1＝{(V10-V12)/2A1}2+{(V11-V13}/2A1}2
4A1 2＝(V10-V12)2+(V11-V13)2
其中，A1＞0
进一步，基于根据上式(H6)、(H10)导出的下式(H11)算出增益A1和偏移B1的比例常数K。
[数17]
将如上述那样算出的各像素涉及的增益A1和偏移B1的比例常数K存储在数据存储装置24中。
接着，控制装置12开始测量基准区域32涉及的拍摄处理。但是，测量基准区域32涉及的拍摄处理在检查对象区域31涉及的一系列的拍摄处理结束后立即开始。也就是说，与上述的检查对象区域31涉及的高度数据的算出处理以及增益A1和偏移B1的比例常数K的算出处理并行进行。
更详细地说，进行光源10a的亮度的切换控制处理和液晶光栅10b的切换控制处理。具体而言，将从光源10a照射的光的亮度通过上述亮度设定处理来切换设定为预先设定的背景用亮度(第二亮度)，并且切换控制液晶光栅10b，将形成于该液晶光栅10b的光栅的位置设定为预定的基准位置(相位“0°”)。
若光源10a和液晶光栅10b的切换设定结束，则控制装置12使照明装置10的光源10a发光，开始照射背景用亮度的第二光图案，并且将该第二光图案的相位依次移位二组相位(相位“0°”、相位“180°”)。
并且，控制装置12每当第二光图案的相位依次移位时驱动控制相机11来拍摄被照射该第二光图案的检查区域部分。由此，对于预定的检查区域，获得在相位移位180°的第二光图案之下拍摄的二组图像数据。这里，由相机11拍摄的图像数据传送至数据存储装置24并存储。
随后，控制装置12基于上述二组图像数据通过相移法算出测量基准区域32的各像素涉及的第二光图案的相位θ2。
具体而言，在将上述二组图像数据的各像素涉及的亮度值分别设为V20、V21的情况下，第二光图案的相位θ2能够基于上式(15)如下式(15′)所示那样表示。
θ2＝sin-1[(V20-V21)/K(V20+V21)]…(15′)
其中，K：比例常数。
另外，在本实施方式中，在第二光图案之下拍摄的上述二组图像数据的各像素涉及的增益A2和偏移B2的关系(比例常数K＝A2/B2)与在第一光图案之下拍摄的上述四组图像数据的各像素涉及的增益A1和偏移B1的关系(比例常数K＝A1/B1)相等，因此这里的比例常数K使用存储在数据存储装置24中的已知的值(参照上式(H11))。
并且，使用如上所述算出的相位θ2，并基于三角测量原理算出测量基准区域32的各像素(x，y)涉及的高度数据(z)，将该高度数据(z)存储在检查结果存储装置26中。因此，通过这些一系列的处理功能构成本实施方式中的第二测量单元。
随后，控制装置12将测量基准区域32作为高度基准面算出检查对象区域31的膏状焊料4的高度和体积、印刷范围等。并且，控制装置12将如上所述那样求出的膏状焊料4的位置、面积、高度或体积等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来判断该检查区域中的膏状焊料4的印刷状态的好坏。该检查结果存储在检查结果存储装置26中。
在进行该处理的期间，控制装置12驱动控制马达15、16来使印刷基板1移动到下一个检查区域，之后，通过在所有的检查区域反复进行上述一系列的处理来结束印刷基板1整体的检查。
如上详述，根据本实施方式，构成为基于照射与检查对象区域31对应的第一亮度的第一光图案拍摄的图像数据来进行与该检查对象区域31有关的三维测量，并且基于照射与测量基准区域32对应的第二亮度的第二光图案拍摄的图像数据来进行与该测量基准区域32有关的三维测量。由此，改变检查对象区域31和测量基准区域32两者的亮度，从而能够基于在各自适当亮度的光图案之下拍摄的图像数据来进行三维测量。其结果，能够抑制测量精度降低。
进一步，在本实施方式中，能够根据为了测量检查对象区域31而拍摄的四组图像数据掌握由预定的拍摄条件确定的光图案的增益A和偏移B的关系(比例常数K)，并且通过利用该光图案的增益A和偏移B的关系和根据图像数据上的各像素涉及的亮度值V确定的该像素涉及的光图案的增益A或偏移B的值，对于测量基准区域32，基于在以二组相位变化的光图案之下拍摄的二组图像数据通过相移法进行三维测量。
也就是说，根据本实施方式，将第一亮度的第一光图案以四组相位照射，在该情况下拍摄四组图像之后，将第二亮度的第二光图案以二组相位照射，在该情况下拍摄二组图像即可，因此拍摄次数为共6次，大幅减少拍摄时间。
因此，与现有技术相比，整体的拍摄次数少，从而能够缩短拍摄时间。其结果，能够显著缩短测量时间。
另外，在本实施方式中，关于测量基准区域32，基于相位相差180°的二组图像数据来进行三维测量，因此测量区域为-90°～90°的180°范围的相对较窄的范围，但是由于作为基准面的测量基准区域32是平坦且其高度几乎均匀，因此即使测量区域窄也没有特别的问题。
除此之外，在本实施方式中，在图4的(b)的基板用表27B中，还准备了与基板种类(基板颜色)为“黑”的情况对应的亮度。这是因为，在测量基准区域32(背景区域)为黑色或者相对接近于黑色的灰色的情况下，在以与检查对象区域31对应的亮度拍摄的图像数据中，测量基准区域32中的明暗之差(亮度差)变小的可能性高。因此，根据本实施方式，在测量基准区域32为黑色或者接近于黑色的灰色的情况下，成为效果非常出色的结果。
第二实施方式
下面，参照附图说明第二实施方式。但是，与第一实施方式重复的相同构成部分标注相同符号，省略其详细说明。下面，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
在本实施方式中，判断是否能够基于以与检查对象区域31对应的第一亮度照射光图案而拍摄的图像数据进行测量基准区域32的三维测量，在判断为不能进行三维测量的情况下，将所述第一亮度校正为与测量基准区域32对应的第二亮度，并以该第二亮度照射光图案。
下面，参照图8的流程图详细说明与检查对象区域31和测量基准区域32的测量有关的一系列的拍摄处理。
首先，在最初的步骤(下面，将步骤仅由符号S表示)200中，将照明装置10的亮度与膏状焊料4相匹配地设定。该亮度是作为焊料用亮度(第一亮度)预先确定的。
在随后的S210中，由控制装置12点亮照明装置10，以便成为设定的焊料用亮度，并从斜上方向印刷基板1的表面照射第一亮度的第一光图案。并且，控制装置12每当第一光图案的相位依次移位时驱动控制相机11来拍摄被照射该第一光图案的检查区域部分。由此，获得在相位每以90°移位的第一光图案之下拍摄的四组图像数据。
在之后的S220中，基于在S210拍摄的图像数据，算出背景区域的平均亮度。
在随后的S230中，判断背景区域的目标亮度与在S220中算出的平均亮度的差值是否大于等于阈值。在这里判断为差值大于等于阈值的情况下(S230：是)，转到S240。另一方面，在差值小于阈值的情况下(S230：否)，不执行后续的处理，结束该拍摄处理。
在当判断为差值大于等于阈值时所转到的S240中，校正亮度。具体而言，基于在S220中算出的平均亮度与目标亮度的的比率来校正照明装置10的亮度并进行设定。即，校正焊料用亮度(第一亮度)并设定背景用亮度(第二亮度)。
在S250中，由控制装置12点亮照明装置10，以便成为被校正的背景用亮度，并从斜上方向印刷基板1的表面照射第二亮度的第二光图案。并且，控制装置12每当第二光图案的相位依次移位时驱动控制相机11来拍摄被照射该第二光图案的检查区域部分。由此，获得在相位移位180°的第二光图案之下拍摄的二组图像数据。
为了便于理解以上的拍摄处理，举出具体例来进行说明。
图9是示意性地表示背景区域中的光图案的亮度的曲线图。将用于进行背景区域(测量基准区域32)的三维测量的理想的亮度在曲线图上部用双点划线来表示。在照射条纹状的光图案的情况下，希望成为具有一定程度的振幅的正弦曲线。然而，在以与焊料区域(检查对象区域31)相匹配的亮度拍摄的情况下，背景区域比较暗色的情况等，可能成为如在曲线图下部用实线表示的那样振幅小的正弦曲线。也就是说，明暗之差(亮度差)变小。
于是，在上述的拍摄处理中，算出背景区域的平均亮度(图8中的S220)，并判断其与目标亮度之差是否大于等于阈值(S230)，在大于等于阈值的情况下(S230：是)，校正焊料用亮度并设定背景用亮度(S240)。图9而言，算出背景区域的亮度的平均值、即曲线图下部的正弦曲线的平均值N(S220)，判断其与作为预先设定的理想的亮度的平均值的目标值M的差值D是否大于等于阈值(S230)。并且，在大于等于阈值的情况下(S230：是)，基于目标值M与平均值N的比率，校正焊料用亮度并设定背景用亮度。具体而言，焊料用亮度乘以(M/N)并设定背景用亮度。
并且，基于以该背景用亮度照射而获得的图像数据进行测量基准区域32的三维测量，并且基于以焊料用亮度照射而获得的图像数据进行检查对象区域31的三维测量。
另一方面，在未以背景用亮度进行照明和拍摄的情况下，控制装置12基于以焊料用亮度照射而获得的图像数据进行检查对象区域31和测量基准区域32的三维测量。
并且，将测量基准区域32作为高度基准面来测量检查对象区域31的膏状焊料4的高度和体积。
如上详述，根据本实施方式，取得与上述第一实施方式相同的作用效果。
进一步，在本实施方式中，在膏状焊料4的颜色根据生产厂家差别不大的前提下，以与焊料区域(检查对象区域31)相匹配的预先确定的焊料用亮度点亮照明装置10而进行拍摄(图8中的S200、S210)。并且，基于在该焊料用亮度的第一光图案之下拍摄的图像数据，进行与检查对象区域31有关的三维测量。接着，基于在该第一光图案之下拍摄的图像数据，算出背景区域的亮度的平均值(S220)，在其与亮度的目标值的差值大于等于阈值的情况下(S230：是)，利用与目标值的比率来校正焊料用亮度并设定背景用亮度(S240)。若设定了背景用亮度，则以该背景用亮度点亮照明装置10并进行拍摄(S250)。并且，能够基于在该背景用亮度的第二光图案之下拍摄的图像数据执行与测量基准区域32有关的三维测量。
另外，如上所述，在测量基准区域32(背景区域)为黑色或者相对接近于黑色的灰色的情况下，在以与检查对象区域31对应的亮度拍摄的图像数据中，背景区域的明暗之差(亮度差)变小的可能性高。即使在这种情况下，也能够根据实际亮度的平均值与目标值的比率来校正而执行测量基准区域32的三维测量，因此，在测量基准区域32为黑色或者相对接近于黑色的灰色的情况下，成为效果非常出色的结果。
另外，不限于上述实施方式的描述内容，例如也可以如下实施。当然，以下未例示的其他应用例、变更例也是可能的。
(a)在上述实施方式中，将三维测量装置具体化为测量在印刷基板1上印刷形成的膏状焊料4的高度等的基板检查装置8，但不限于此，例如也可以具体化为测量在基板上印刷的焊料凸起或被安装在基板上的电子部件等其他结构的高度的构成。例如是晶圆基板的情况下，可以将氧化膜的表面作为基准高度利用，可算出焊料凸起的高度、形状、体积等。
(b)在上述实施方式中，由液晶光栅10b构成用于将来自光源10a的光变换为条纹状的光图案的光栅，并且通过切换控制光栅来移位光图案的相位。不限于此，例如也可以通过压电致动器等移送单元来移送光栅部件，并使光图案的相位移位。
(c)在上述实施方式中，在根据第一光图案测量第一测量对象区域(检查对象区域31)时基于在相位各相差90°的四组第一光图案之下拍摄的四组图像数据通过相移法进行三维测量，但不限于此，例如也可以基于在相位各相差120°的三组第一光图案之下拍摄的三组图像数据来进行三维测量。也就是说，在第一光图案之下的第一测量对象区域的拍摄次数的“预定数量”至少为能够通过相移法执行三维测量的数量即可。
(d)在上述实施方式中，在根据第二光图案测量第二测量对象区域(测量基准区域32)时基于在相位相差180°的二组光图案之下拍摄的二组图像数据进行三维测量。代替此，例如也可以基于在相位相差90°的二组光图案之下拍摄的二组图像数据进行三维测量。在该情况下，能够通过使用上式(23)、(27)，并利用二组图像数据上的各像素的亮度值V20、V21和已知的比例常数K，算出各像素中的第二光图案的相位θ2。
根据该构成，能够基于使用“tan-1”的运算式来求出相位θ2，因此能够在-180°～180°的360°范围内测量高度，可以使测量区域更大。
当然，除此之外，只要满足上式(1)、(2)、(3)的关系，也可以采用其他构成。作为取得相位θ2的一般式，作为一例可以举出上式(9)(参照[数9])。
(e)掌握增益A和偏移B的关系的关系掌握单元的构成并不限于上述实施方式。
例如增益A和偏移B的关系也可以不作为式子求出，而通过创建表示增益A和偏移B的关系的数表或表数据，能够根据增益A求出偏移B或者根据偏移B求出增益A。
(f)在上述第一实施方式中，存储有按照制造商亮度不同的焊料用表27A，但是在焊料区域(印刷有膏状焊料4的区域)的颜色比较稳定的情况下，也可以省略焊料用表27A。即，也可以与第二实施方式相同地，着眼于生产厂家各公司之间没有大的区别的情况，在以测量检查对象区域31为目的进行拍摄时，以预先确定的亮度点亮照明装置10。
(g)在上述实施方式中，对于多个测量基准区域32(背景区域)，设定相同的背景用亮度，并且基于根据该背景用亮度的照明装置10的照射来进行拍摄。
另一方面，也可以通过不同亮度照射多个测量基准区域32并进行拍摄。这是因为多个各测量基准区域32并不限于同一颜色。因此，如图10所示，也可以在显示品种信息时，与各测量基准区域32对应地显示U1～U5等符号，能够按照各测量基准区域32设定背景用亮度。例如为以与显示在印刷基板1的图像PG2上的符号对应地准备输入栏35的情况。
(h)在上述第二实施方式中，根据图像数据中的背景区域的亮度的平均值与目标值的比率来校正了焊料用亮度。这样做的话能够用比较简单的计算式来校正焊料用亮度，但是亮度和图像数据的亮度并不完全成为线性比例。
因此，也可以将校正信息预先存储在数据库27中。校正信息可以考虑为例如与背景区域的亮度的平均值对应的焊料用亮度的校正倍率。并且，在判断为不能基于根据第一光图案的拍摄进行测量基准区域32的三维测量的情况下，参照该校正信息来校正焊料用亮度并设定背景用亮度。如此，被设定的背景用亮度变得更合适，通过以背景用亮度拍摄，能够可靠地执行测量基准区域32的三维测量。
(i)在上述实施方式中，提到了在测量基准区域32(背景区域)为黑色或者相对接近于黑色的灰色的情况下效果非常出色，但是在测量基准区域32(背景区域)为白色或者相对接近于白色的灰色的情况下，在以与检查对象区域31(焊料区域)对应的亮度拍摄的图像数据中，测量基准区域32(背景区域)中的亮度过高而变成饱和状态的可能性高。因此，在测量基准区域32(背景区域)为白色或者相对接近于白色的灰色的情况下，也成为效果非常出色的结果。
符号说明
1…印刷基板、2…基底基板、3…电极图案、4…膏状焊料、5…抗蚀膜、8…基板检查装置、10…照明装置、10a…光源、10b…液晶光栅、11…相机、12…控制装置、24…数据存储装置、25…三维运算装置、26…检查结果存储装置、27…数据库、27A…焊料用表、27B…基板用表、31…检查对象区域、32…测量基准区域、A1，A2…增益、B1，B2…偏移、K…比例常数。

Claims (8)

1.一种三维测量装置，其特征在于，包括：
照射单元，所述照射单元具有发出预定的光的光源以及将来自该光源的光变换为具有条纹状的光强度分布的光图案的光栅，能够至少向具有第一测量对象区域和第二测量对象区域的被测量物照射该光图案；
亮度控制单元，所述亮度控制单元能够变更从所述光源发出的光的亮度；
相位控制单元，所述相位控制单元控制所述光栅的移送或切换，能够改变多组从所述照射单元照射的所述光图案的相位；
拍摄单元，所述拍摄单元能够拍摄来自被照射了所述光图案的所述被测量物的反射光；以及
图像处理单元，所述图像处理单元能够基于由所述拍摄单元拍摄的图像数据通过相移法执行所述被测量物的三维测量，
所述图像处理单元包括：
第一测量单元，所述第一测量单元基于以预定数量组的相位照射与所述第一测量对象区域对应的第一亮度的第一光图案来拍摄的预定数量组的图像数据，进行与所述第一测量对象区域有关的三维测量；
关系掌握单元，所述关系掌握单元基于在所述第一光图案之下拍摄的所述预定数量组的图像数据，掌握根据预定的拍摄条件所确定的增益和偏移的关系；以及
第二测量单元，所述第二测量单元基于以二组相位照射与所述第二测量对象区域对应的第二亮度的第二光图案来拍摄的二组图像数据，并利用根据该二组图像数据的各像素的亮度值所确定的该像素涉及的增益或偏移的值以及由所述关系掌握单元所掌握的增益和偏移的关系，进行与所述第二测量对象区域有关的三维测量。
2.如权利要求1所述的三维测量装置，其特征在于，
所述增益和所述偏移的关系是所述增益和所述偏移彼此唯一确定的关系。
3.如权利要求1所述的三维测量装置，其特征在于，
所述增益和所述偏移的关系是所述增益和所述偏移成比例的比例关系。
4.如权利要求1至3中任一项所述的三维测量装置，其特征在于，
在所述二组相位变化的第二光图案的相对相位关系分别为0、γ时的所述二组图像数据的各像素的亮度值分别为V0、V1的情况下，
所述第二测量单元在进行与所述第二测量对象区域有关的测量时，算出满足下式(1)、(2)、(3)的关系的相位θ，
V0＝Asinθ+B …(1)
V1＝Asin(θ+γ)+B …(2)
A＝KB …(3)
其中，γ≠0、A：增益，B：偏移，K：比例常数。
5.如权利要求4所述的三维测量装置，其特征在于，
γ＝180°。
6.如权利要求4所述的三维测量装置，其特征在于，
γ＝90°。
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，
所述第一测量对象区域和所述第二测量对象区域中的一者为检查对象区域，另一者为测量基准区域。
8.如权利要求1至7中任一项所述的三维测量装置，其特征在于，
所述被测量物是印刷有膏状焊料的印刷基板或者形成有焊料凸起的晶圆基板。
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