CN107957235A - 三维测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维测量装置，能够实现在进行基于相移法的三维测量时测量效率的提高以及抑制测量精度的降低等。基板检查装置(10)包括运送印刷基板(1)的输送机(13)、针对印刷基板(1)从斜上方照射图案光的照明装置(14)、以及对被照射了该图案光的印刷基板(1)进行拍摄的相机(15)。作为相机(15)的拍摄元件(15b)使用将拍摄区域两分割并从分别不同的通道并行地进行来自该两个区域的输出的CCD区域传感器。并且，印刷基板(1)每被运送预定量，获取在相位按每预定量发生了变化的图案光下拍摄的四种数据。之后，基于从拍摄元件(15b)的同一通道获取的多个数据针对印刷基板(1)上的各坐标位置进行基于相移法的三维测量。

Description

三维测量装置

技术领域

本发明涉及通过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，基于该焊膏的粘性而将电子部件临时固定在印刷基板上。之后，所述印刷基板被引导至回流炉，并经过预定的回流工序来进行焊接。如今，在被引导到回流炉的之前阶段需要检查焊膏的印刷状态，在进行该检查时有时使用三维测量装置。

以往，已提出了各种使用光的非接触式三维测量装置，例如有使用相移法的三维测量装置。

作为使用了相移法的三维测量装置，已知有例如包括移动被测量物的移动机构、对该被测量物照射条纹状的图案光的照射装置、以及对该照射图案光的被测量物进行拍摄的拍摄装置(例如，参照专利文献1)。

在该三维测量装置中，通过将被测量物相对于包括照射装置以及拍摄装置的测量头进行相对移动，能够获取被测量物上的光强度分布按照每个图案光的预定相位而不同的多个图像数据。并且，能够基于这些多个图像数据通过相移法进行被测量物的三维测量。

例如在获取被测量物上的光强度分布以图案光的每90°相位而不同的四种图像数据的情况下，该四种图像数据中的被测量物上的预定的坐标位置的亮度值I₀、I₁、I₂、I₃能够分别通过下式(1)、(2)、(3)、(4)来表示。

这里，α：偏移、β：增益、图案光的相位。

若针对相位而求解上述式(1)、(2)、(3)、(4)，则能够导出下式(5)。

并且，能够使用如上述计算出的相位基于三角测量的原理求出被测量物上的各坐标(X、Y)上的高度Z。

作为用于上述拍摄装置的拍摄元件已知有CCD(Charge Coupled Devices：电荷耦合元件)区域传感器、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)区域传感器等。

例如行间转移方式的CCD区域传感器包括被二维配置成矩阵状并且将入射光转换成与其光量相应的电荷并蓄积的多个受光部(像素)、将被蓄积在该受光部的电荷在垂直方上传送的多个垂直传送部、将从该垂直传送部传送的电荷在水平方向上传送的水平传送部、以及将从该水平传送部传送的电荷转换成电压而放大输出的输出放大器。

近年来，在三维测量的领域中，要求测量的快速化。为了与其对应，例如作为拍摄元件考虑通过使用区域传感器来使拍摄速度(图像数据的获取速度)快速化，所述区域传感器将拍摄区域划分为左右两个区域并从分别不同的通道并行进行来自该两个区域的输出(例如，参照专利文献2)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利文献特开2012-247375号公报；

专利文献2：日本专利文献特开2001-94886号公报。

发明内容

但是，在如专利文献1那样的三维测量装置中，在使用具有多个输出通道的拍摄元件的情况下，存在针对被测量物上的预定位置进行基于相移法的三维测量的基础上从不同的通道获取需要的多个数据(亮度值)的情况。

例如如图14的(a)～(d)所示，假定以下情况：通过具有两个输出通道CH1、CH2的拍摄元件80每经过预定时间Δt对向该图右方连续运送的被测量物90进行拍摄，在针对被测量物90上的预定位置P进行基于相移法的三维测量的基础上获取需要的四种数据(亮度值)。

在图14所示的例子中，在拍摄定时t1、t2，被测量物90上的预定位置P在与第一输出通道CH1对应的左侧拍摄区域80A被拍摄(参照图14的(a)、(b))，在拍摄定时t3、t4，被测量物90上的预定位置P在与第二输出通道CH2对应的右侧拍摄区域80B被拍摄。即，在进行四次拍摄期间，被测量物90上的预定位置P跨越了与各通道CH1、CH2对应的拍摄区域80A、80B的边界部(划分线)80C，因此预定位置P所涉及的四种数据从两个不同的通道各获取两个。

在具有多个输出通道的拍摄元件中，由于输出放大器按照各通道不同，因此各通道中的增益、偏移的值不严格一致。即，由于相移所涉及的上述各式(1)～(4)中的“α(偏移)”以及“β(增益)”的值不一致，因此在如图14的(a)～(d)所示的情况下，有可能导致测量结果的误差增大。

此外，上述问题不一定限于被印刷到印刷基板上的焊膏等的高度测量，在其他的三维测量装置的领域中也是包含在其中的。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供以下三维测量装置，在进行基于相移法的三维测量时，能够实现提高测量效率以及抑制测量精度降低等。

下面，针对适于解决上述问题的各技术方案分项来进行说明。此外，根据需要针对对应的技术方案附加了特有的作用效果。

技术方案1.一种三维测量装置，其特征在于，包括：

照射单元，所述照射单元能够对被测量物(例如印刷基板)照射预定的图案光；

拍摄单元，所述拍摄单元具有拍摄元件，并能够对照射所述图案光的所述被测量物进行拍摄，所述拍摄元件将预定的拍摄区域划分为多个区域，并从分别不同的通道并行地进行来自该被划分的多个区域的输出；

移动单元，所述移动单元能够使所述照射单元以及所述拍摄单元与所述被测量物沿预定方向进行相对移动；

数据获取单元，所述数据获取单元能够获取多个数据，所述多个数据是在从所述照射单元照射的所述图案光下按照每次所述照射单元以及所述拍摄单元与所述被测量物以预定量进行相对移动而在所述拍摄元件的所述多个区域中的同一区域拍摄的所述被测量物上的各坐标位置所涉及的多个数据；以及

数据处理单元，所述数据处理单元能够基于由所述数据获取单元获取的所述多个数据并通过相移法执行所述被测量物上的各坐标位置所涉及的三维测量。

根据上述技术方案1，例如针对被连续运送的被测量物照射具有条纹状(正弦波状)的光强度分布的图案光，该照射图案光的被测量物每被运送预定量(例如相当于图案光的90°相位的距离)而被拍摄单元拍摄。由此，获取被照射的图案光的相位每预定量(例如每90°相位)不同的多种图像数据。并且，基于这些图像数据进行被测量物的三维测量。

进一步，在本技术方案中，使用了拍摄元件，所述拍摄元件将拍摄区域划分为多个区域，并从分别不同的通道并行地进行来自该被划分的多个区域的输出。由此，拍摄速度(图像数据的获取速度)的快速化成为可能，能够实现测量效率的提高。

并且，在本技术方案中，构成为如下：基于从拍摄元件的同一通道获取的多个数据针对被测量物上的各坐标位置进行基于相移法的三维测量。因此，相移所涉及的上述各式(1)～(4)中的“α(偏移)”以及“β(增益)”的值一致，能够实现抑制测量精度的降低。

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，所述拍摄元件被设置为使得划分所述多个区域的划分线(多个区域的边界部)沿所述预定方向。

根据上述技术方案2，构成为如下：在拍摄元件中，不存在与预定方向(照射单元以及拍摄单元与被测量物的相对移动方向)正交的划分线，在与预定方向正交的方向上并列设置多个区域。由此，能够将拍摄元件的预定方向全体区域有效利用到数据获取上。进而，能够实现使照射单元以及拍摄单元与被测量物的相对移动速度快速化等测量效率的进一步提高。

技术方案3.一种三维测量装置，其特征在于，包括：

第一照射单元，所述第一照射单元能够对被测量物照射预定的图案光；

第二照射单元，所述第二照射单元能够对所述被测量物照射与所述图案光不同的第二光；

拍摄单元，所述拍摄单元具有拍摄元件，并能够对所述照射各种光的所述被测量物进行拍摄，所述拍摄元件将预定的拍摄区域划分为多个区域，并从分别不同的通道并行地进行来自该划分的多个区域的输出；

移动单元，所述移动单元能够使所述第一、第二照射单元以及所述拍摄单元与所述被测量物沿预定方向进行相对移动；

第一数据获取单元，所述第一数据获取单元能够获取多个数据，所述多个数据是在从所述第一照射单元照射的所述图案光下按照每次所述第一、第二照射单元以及所述拍摄单元与所述被测量物以预定量进行相对移动而在所述拍摄元件的所述多个区域中的第一区域(例如预定方向上游侧区域)拍摄的所述被测量物上的各坐标位置所涉及的多个数据；

第一数据处理单元，所述第一数据处理单元能够基于由所述第一数据获取单元获取的所述多个数据并通过相移法执行所述被测量物上的各坐标位置所涉及的三维测量；

第二数据获取单元，所述第二数据获取单元能够获取数据，所述数据是在从所述第二照射单元照射的所述第二光下、在所述拍摄元件的所述多个区域中的与所述第一区域在所述预定方向上不同的第二区域(例如预定方向下游侧)拍摄的数据；

第二数据处理单元，所述第二数据处理单元能够基于由所述第二数据获取单元获取的数据而执行预定的处理。

根据上述技术方案3，能够取得与上述技术方案1同样的作用效果。进一步，在本技术方案中，构成为如下：除了以三维测量为目的的第一区域中的拍摄之外，还在第二光下进行在第二区域中的拍摄。即，除了获取三维测量用的数据之外，还能获取在与该三维测量不同的其他用途中使用的数据(用于通过第二数据处理单元执行预定的处理的数据)。

作为结果，由于能够组合多种种类的测量来进行，因此能够实现测量精度的进一步提高。另外，由于在第一区域中的拍摄和在第二区域中的拍摄能够同时进行，因此能够实现拍摄处理的简化，并能够抑制测量效率的降低等。

技术方案4.如技术方案3所述的三维测量装置，其特征在于，所述第二照射单元被构成为，作为所述第二光能够照射光强度恒定的均匀光。

根据上述技术方案4，能够照射均匀光来获取亮度图像数据。进而，能够基于该亮度图像数据例如针对通过三维测量获得的三维数据进行匹配、进行测量区域的提取等，因此能够实现进一步的测量精度的提高等。

技术方案5.如技术方案3所述的三维测量装置，其特征在于，所述第二照射单元被构成为，作为所述第二光能够照射预定的图案光。

根据上述技术方案5，能够新进行与基于从第一照射单元照射的图案光的上述三维测量不同的三维测量，能够实现进一步的测量精度的提高。

例如，对基于在拍摄元件的第一区域获取的多个数据而进行三维测量的测量结果与基于在拍摄元件的第二区域获取的多个数据而进行三维测量的测量结果求取平均值等，能够实现测量精度的提高。

另外，作为“第二光”，只要照射亮度与从第一照射单元照射的图案光不同的图案光，就能够抑制基于被测量物上的各部位的明暗的不同而发生的各种不良情况。例如由于在印刷基板上的焊膏的印刷部分(焊料印刷区域)与其他部分(背景区域)的光的反射率等不同，在同一亮度的图案光下，有可能难以获取各部分的更准确的数据。

技术方案6.如技术方案1至5中任一项所述的三维测量装置，其特征在于，所述被测量物是被印刷了焊膏的印刷基板、或者是被形成了焊料凸起的晶圆基板。

根据上述技术方案6，能够进行被印刷到印刷基板的焊膏、或者被形成在晶圆基板上的焊料凸起的高度测量等。进而，在焊膏或者焊料凸起的检查中，能够基于其测量值进行焊膏或则焊料凸起的好坏判断。因此，在该检查中，起到上述各技术方案的作用效果，能够高精度地进行好坏判断。作为结果，能够实现焊料印刷检查装置或者焊料凸起检查装置中的检查精度的提高。

附图说明

图1是示意性地示出基板检查装置的概略立体图；

图2是印刷基板的截面图；

图3是示出基板检查装置的电构成的框图；

图4是示意性地示出照射到印刷基板上的图案光的方式的图；

图5是示出CCD区域传感器的概略构成的图；

图6是用于说明随时间一起变化的印刷基板上的坐标位置与相机的拍摄范围的关系的示意图；

图7是用于说明随时间一起变化的印刷基板上的坐标位置与图案光的相位的关系的表；

图8是示意性地表示将多个图像数据的坐标位置进行校准的表；

图9是示意性地表示对印刷基板的各坐标位置所涉及的数据进行整理的状态的表；

图10的(a)～(d)是用于说明拍摄定时t1、t2、t3、t4中的印刷基板与拍摄元件的位置关系的示意图；

图11是示出其他的实施方式所涉及的拍摄元件的概略构成的示意图；

图12是示出其他的实施方式所涉及的拍摄元件的概略构成的示意图；

图13的(a)～(d)是用于说明拍摄定时t1、t2、t3、t4中的印刷基板与其他的实施方式所涉及的拍摄元件的位置关系的示意图；

图14的(a)～(d)是用于说明拍摄定时t1、t2、t3、t4中的印刷基板与拍摄元件的位置关系的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对一实施方式进行说明。首先对作为被测量物的印刷基板的构成进行详细地说明。

如图2所示，印刷基板1呈平板状，在玻璃环氧树脂等构成的衬底基板2上设置有铜箔构成的电极图案3。进一步，在预定的电极图案3上印刷形成有焊膏4。将印刷了该焊膏4的区域称为“焊料印刷区域”。将焊料印刷区域以外的部分总称为“背景区域”，在该背景区域中包含露出电极图案3的区域(标号E1)、露出衬底基板2的区域(标号E2)、在衬底基板2上被涂布抗蚀膜5的区域(标号E3)以及在电极图案3上被涂布了抗蚀膜5的区域(标号E4)。此外，抗蚀膜5以在预定布线部分以外不涂焊膏4的方式被涂布在印刷基板1的表面上。

接着，对包括本实施方式中的三维测量装置的基板检查装置的构成进行详细地说明。图1是示意性地示出基板检查装置10的概略构成图。

基板检查装置10包括：作为运送印刷基板1的运送单元(移动单元)的输送机13；作为针对印刷基板1的表面从斜上方照射预定的光的照射单元的照明装置14；作为对该光照射的印刷基板1进行拍摄的拍摄单元的相机15；以及用于输送机13、照明装置14、相机15的驱动控制等实施在基板检查装置10内的各种控制、图像处理、运算处理的控制装置16(参照图3)。控制装置16构成本实施方式中的数据获取单元、数据处理单元。

在输送机13上设置有未图示的马达等驱动单元，通过该马达被控制装置16进行驱动控制，载置于输送机13上的印刷基板1以恒速向预定方向(图1右方)连续运送。由此，相机15的拍摄范围W相对于印刷基板1向相反方向(图1左方)进行相对移动。

照明装置14被构成为包括发出预定的光的光源、将来自该光源的光转换为图案光的光栅(液晶面板等)，并能够对印刷基板1照射具有条纹状(正弦波状)的光强度分布的图案光。

如图4所示，在本实施方式中，在被运送的印刷基板1上，照射条纹的方向与基板运送方向(X方向)正交的图案光。即，在条纹的方向与基板运送方向(X方向)正交的方向(Y方向)上照射平行的图案光。

相机15包括镜头15a、拍摄元件15b等，其光轴沿与载置于输送机13上的印刷基板1垂直的方向(Z方向)设定。在本实施方式中，作为相机15的拍摄元件15b采用行间转移方式的CCD区域传感器30(参照图5)。

如图5所示，CCD区域传感器30包括：多个受光部(像素)31，所述受光部31包括光电转换元件(例如光电二极管)，所述光电转换元件被二维配置成矩阵状，并且将入射光转换成以其光量相应的电荷而进行积蓄；多个垂直传送部(垂直CCD移位寄存器)32，所述多个垂直传送部32与该受光部31的各垂直列对应地分别设置，将积蓄在该垂直列的各受光部31的电荷在垂直方向按每一行(一像素大小)依次传送；水平传送部(水平CCD移位寄存器)33，所述水平传送部将从该垂直传送部32传送的一行量的电荷在水平方向上依次传送；以及输出放大器35，所述输出放大器35将从该水平传送部33传送的电荷转换成电压并进行放大输出。

此外，在本实施方式中，配置相机15，使得CCD区域传感器30的水平方向沿作为基板运送方向的X方向、并且CCD区域传感器30的垂直方向沿与基板运送方向(X方向)正交的Y方向。

进一步，如图5所示，本实施方式涉及的CCD区域传感器30如下构成：将该1画面大小的拍摄区域38以相机15的光轴为中心在垂直方向(Y方向)上两分割(划分为两个)，并从分别不同的两个通道并行地进行来自该被分割(划分)的两个区域的输出。

更详细而言，从位于图5上侧(图1里侧)的第一拍摄区域38A所包含的受光部31读出的电荷经由图5上侧的第一水平传送部33A而从图5上侧的第一输出放大器35A输出。该输出路径为第一通道CH1。

另一方面，从位于图5下侧(图1跟前侧)的第二拍摄区域38B所包含的受光部31读出的电荷经由图5下侧的第二水平传送部33B被从图5下侧的第二输出放大器35B输出。该输出路径为第二通道CH2。

从两通道CH1、CH2分别输出的图像信号(图像数据)经由未图示的回路等被合成为由拍摄区域38整体拍摄的一个画面大小的图像信号(图像数据)，并被转换为数字信号之后从相机15输出到控制装置16。被输入到控制装置16的图像数据被存储在后述的图像数据存储装置24中。并且，控制装置16基于该图像数据实施如后述的图像处理、运算处理等。

接着，参照图3对控制装置16的电构成进行详细地说明。图3是示出基板检查装置10的电构成的框图。

如图3所示，控制装置16包括：管理基板检查装置10整体的控制的CPU以及输入输出接口21；由键盘、鼠标、触摸面板等构成的作为“输入单元”的输入装置22；具有CRT、液晶等的显示画面的、作为“显示单元”的显示装置23；用于存储由相机15拍摄而获取的图像数据等的图像数据存储装置24；用于存储基于该图像数据而获得的三维测量结果等各种运算结果的运算结果存储装置25；以及用于预先存储设计数据等各种信息的设定数据存储装置26等。此外，这些各装置22～26电连接于CPU以及输入输出接口21。

接着，对在基板检查装置10被执行的三维测量处理等各种处理进行详细地说明。

控制装置16对输送机13进行驱动控制并且以恒速连续运送印刷基板1。并且，控制装置16基于来自设置于输送机13的未图示的编码器的信号对照明装置14以及相机15进行驱动控制。

更详细地，每当印刷基板1被运送预定量Δx，即每经过预定时间Δt，通过相机15拍摄照射图案光的印刷基板1。每经过预定时间Δt，由相机15拍摄而获取的图像数据随时被传送给控制装置16，并被存储在图像数据存储装置24。

在本实施方式中，预定量Δx被设定为与从被照明装置14照射的图案光的90°相位大小相当的距离。另外，基板运送方向(X方向)上的相机15的拍摄范围W被设定为图案光的1周期(360°相位)大小的长度。当然，预定量Δx、相机15的拍摄范围W并不限定于此，可以比这长，也可以比这短。

这里，列举具体例子对从照明装置14照射的图案光与被相机15拍摄的印刷基板1之间的关系进行详细说明。图6是用于说明随时间一起进行相对移动的印刷基板1上的坐标位置与相机15的拍摄范围W之间的关系的示意图。图7是用于说明随时间一起进行相对移动的印刷基板1上的坐标位置与图案光的相位之间的关系的表。

如图6、图7所示，在预定的拍摄定时t1，印刷基板1中的、相当于该基板运送方向(X方向)上的坐标P2～P17的范围位于相机15的拍摄范围W内。即，在拍摄定时t1，获取照射了图案光的印刷基板1表面的坐标P2～P17范围的图像数据。

如图7所示，在拍摄定时t1，获取被照射到印刷基板1的图案光的相位如在坐标P17为“0°”、在坐标P16为“22.5°”、在坐标P15为“45°”、…、在坐标P1为“360°(0°)”那样、图案光的相位按照各坐标P2～P17每“22.5°”错开的图像数据。但是，在图7中示出的图案光的相位是假设高度位置为“0”且被照射到呈平面的基准面的情况。

此外，针对印刷基板1上的与基板运送方向(X方向)正交的方向(Y方向)，印刷基板1的Y方向全部范围被包含在相机15的拍摄范围内，针对X方向的同一坐标位置中的Y方向的各坐标位置，在图案光的相位上没有不同。另外，由于相机15与照明装置14的位置关系被固定，因此从照明装置14照射的图案光的相位相对于拍摄元件15b(CCD区域传感器30)的各坐标位置被固定。

在从拍摄定时t1经过了预定时间Δt的拍摄定时t2，相当于印刷基板1上的坐标P6～P21的范围位于相机15的拍摄范围W内，并获取该范围的图像数据。

在从拍摄定时t2经过了预定时间Δt的拍摄定时t3，相当于印刷基板1的坐标P10～P25的范围位于相机15的拍摄范围W内，并获取该范围的图像数据。

在从拍摄定时t3经过了预定时间Δt的拍摄定时t4，相当于印刷基板1的坐标P14～P29的范围位于相机15的拍摄范围W内，并获取该范围的图像数据。

之后，每经过预定时间Δt，则重复执行与上述拍摄定时t1～t4的处理同样的处理。

此外，本实施方式所涉及的拍摄元件15b(CCD区域传感器30)以使第一拍摄区域38A以及第二拍摄区域38B的划分线(边界部)38C沿着基板运送方向(X方向)的方式配置。因此，在本实施方式中，如图10的(a)～(d)所示，在印刷基板1的预定位置P的全部四次拍摄(拍摄定时t1、t2、t3、t4)，在与第一输出通道CH1对应的第一拍摄区域38A被拍摄。即，在针对印刷基板1的预定位置P进行基于相移法的三维测量的基础上从相同的通道获取需要的四种数据(亮度值)。

如此，若获取印刷基板1的预定的坐标位置(例如坐标P17)所涉及的所有的数据，则执行将上述各图像数据的坐标位置进行校准的(将各图像数据的彼此之间的坐标系匹配)校准处理(参照图8)。图8是示意性地示出将在拍摄定时t1～t4获取的多个图像数据的坐标位置进行校准的状态的表。

接着，在将多个图像数据的同一坐标位置所涉及的各种数据按照各坐标位置汇总之后存储到运算结果存储装置25(参照图9)。图9是示意性地示出对印刷基板1的各坐标位置所涉及的各种数据进行整理并排列后的状态的表。但是，在图9中，仅例示了印刷基板1的坐标P17所涉及的部分。由此，在本实施方式中，针对印刷基板1的各坐标位置，获取图案光的相位每90°错开的四种亮度数据。

接着，控制装置16基于如上所述所获取的四种图像数据(各坐标的四种亮度值)，通过在背景技术中也示出的公知的相移法进行每个坐标的高度测量。控制装置16通过在每个坐标重复该处理，计算出印刷基板1整体的高度数据，并作为该印刷基板1的三维数据存储到运算结果存储装置25。

并且，控制装置16基于如上述那样得到的测量结果进行焊膏4的印刷状态的好坏判断。具体地，控制装置16检测与高度基准面相比高预定长度以上的焊膏4的印刷范围，并对在该范围内的各部位的高度进行积分，由此来计算所印刷的焊膏4的量。

接着，控制装置16将如此求出的焊膏4的位置、面积、高度或者量等数据与预先存储在设定数据存储装置26的基准数据(格伯(Gerber)数据等)进行比较判定，根据该比较结果是否处于允许范围内来判定焊膏4的印刷状态的好坏。

如以上详细叙述的那样，在本实施方式中，针对被连续运送的印刷基板1照射具有条纹状的光强度分布的图案光，该照射图案光的印刷基板1每被运送预定量就通过相机15拍摄。由此，获取被照射图案光的相位每90°不同的四种图像数据。并且，基于这些图像数据进行印刷基板1的三维测量。

进一步，在本实施方式中，作为相机15的拍摄元件15b使用CCD区域传感器30，所述CCD区域传感器30将一个画面大小的拍摄区域38以相机15的光轴为中心在垂直方向(Y方向)上两分割，并从分别不同的两个通道CH1、CH2并行进行来自该被分割的两个区域的输出。由此，能够实现拍摄速度(图像数据的获取速度)的快速化、测量效率的提高。

除此之外，本实施方式涉及的拍摄元件15b(CCD区域传感器30)被配置成使得第一拍摄区域38A以及第二拍摄区域38B的边界部(划分线)38C沿基板运送方向。并且，为基于从拍摄元件15b(CCD区域传感器30)的同一通道获取的多个数据对印刷基板1上的各坐标位置进行基于相移法的三维测量的构成。因此，相移所涉及的上述各式(1)～(4)中的“α(偏移)”以及“β(增益)”的值一致，能够实现抑制测量精度的降低。

此外，不限于上述实施方式的记载内容，例如也可以如以下这样实施。当然，也当然能够进行在以下未例示的其他的引用例、变形例。

(a)在上述实施方式中，将三维测量装置实施在对被印刷形成在印刷基板1上的焊膏4的高度进行测量的基板检查装置10，但并不限于此，例如也可以实施在对被印刷到基板上的焊料凸起、被安装到基板上的电子部件等其他部件的高度进行测量的结构。

(b)在上述实施方式中，为通过输送机13对印刷基板1进行连续移动而使照明装置14以及相机15与印刷基板1之间的位置关系发生相对移动的构成，但并不限于此，也可以设为使包含照明装置14以及相机15的测量头运动，从而使其与印刷基板1之间的位置关系发生相对移动的构成。

(c)在上述实施方式中，为在进行基于相移法的三维测量的基础上获取图案光的相位每90°不同的四种图像数据的构成，但是相移次数以及相移量并不限定于这些。也可以采用通过相移法能够进行三维测量的其他的相移次数以及相移量。

例如也可以为获取相位每120°(或者每90°)不同的三种图像数据来进行三维测量的构成，也可以为获取相位每180°(或者每90°)不同的两种图像数据来进行三维测量的构成。

(d)在上述实施方式中，作为相机15的拍摄元件15b采用了行间转移方式的CCD区域传感器30。拍摄元件15b的构成并不限于此。

例如也可以采用全帧转移方式、帧转移方式、帧-行间转移方式等CCD区域传感器。当然，并不限于CCD区域传感器，例如也可以采用CMOS区域传感器等。

在使用一般的CCD区域传感器等的情况下，由于无法在曝光中进行数据传送，因此如上述实施方式那样，在印刷基板1每被运送预定量而进行拍摄(曝光)时，在其间需要进行数据传送(读出)。

与此相对，在使用CMOS区域传感器、具有在数据传送中能够曝光的机构的CCD区域传感器等的情况下，由于能够将拍摄(曝光)与数据传送部分重复地进行，因此适于印刷基板1的连续运送，能够实现测量效率的提高。

(e)在上述实施方式中，采用了CCD区域传感器30，所述CCD区域传感器30将拍摄区域38在Y方向上进行两分割，并从分别不同的两个通道CH1、CH2并行地进行来自该被分割的两个区域的输出。通道数以及拍摄区域的划分构成并不限于上述实施方式，也可以采用其他的构成。例如也可以采用将拍摄区域分割成三个以上区域的拍摄元件(区域传感器)。

作为具体例子，例举图11所示的例子。该图所示的拍摄元件60为如下构成：将拍摄区域在Y方向上进行四分割，并从分别不同的四个通道CH1、CH2、CH3、CH4并行地进行来自该四个区域的输出。拍摄元件60以使将拍摄区域划分成与各通道CH1～CH4对应的多个区域的划分线(多个区域的边界部)60a、60b、60c全部沿基板运送方向(X方向)的方式设置。

另外，作为其他的具体例子，例举图12、图13所示的例子。该图所示的拍摄元件70为如下构成：将其一个画面大小的拍摄区域78以相机15的光轴为中心在水平方向和垂直方向上通过划分线78E、78F分别进行两分割，合计进行四分割，并从分别不同的四个通道CH1、CH2、CH3、CH4并行地进行来自该四个区域的输出。

更详细地，从位于图12右上的第一拍摄区域78A所包含的受光部71A读出的电荷经由预定的垂直传送部72A和第一水平传送部73A从第一输出放大器75A输出。该输出路径为第一通道CH1。

从位于图12右下的第二拍摄区域78B所包含的受光部71B读出的电荷经由预定的垂直传送部72B以及第二水平传送部73B从第二输出放大器75B输出。该输出路径为第二通道CH2。

从位于图12左上的第三拍摄区域78C所包含的受光部71C读出的电荷经由预定的垂直传送部72C以及第三水平传送部73C从第三输出放大器75C输出。该输出路径为第三通道CH3。

从位于图12左下的第四拍摄区域78D所包含的受光部71D读出的电荷经由预定的垂直传送部72D以及第四水平传送部73D从第四输出放大器75D输出。该输出路径为第四通道CH4。

但是，拍摄元件70存在沿与基板运送方向(X方向)正交的方向(Y方向)延伸的划分线78E，拍摄区域78在基板运送方向上被两分割。由此，在通过拍摄元件70针对印刷基板1上的预定位置P进行基于相移法的三维测量的基础上获取需要的四种数据(亮度值)的情况下，例如设定为在第一拍摄区域78A以及第二拍摄区域78B的X方向宽度内以图案光的至少一个周期(360°相位)大小被投影。

并且，如图13的(a)～(d)所示，针对向该图右方连续运送的印刷基板1每经过预定时间Δt(例如印刷基板1每移动与图案光的90°相位量相当的距离)进行拍摄，在印刷基板1的预定位置P的全部四次拍摄(拍摄定时t1、t2、t3、t4)，在与第一输出通道CH1对应的第一拍摄区域78A内被拍摄。

另外，也可以设为如下构成：从拍摄元件70省略划分线78F，将第一拍摄区域78A以及第二拍摄区域78B设为一个区域，并将第三拍摄区域78C以及第四拍摄区域78D设为一个区域。即，与图14的(a)～(d)所示的拍摄元件80的划分构成同样地，将拍摄区域78通过划分线78E在基板运送方向(X方向)上进行两分割，并从分别不同的两个通道并行地进行来自该两个区域的输出。

即使在这样构成的情况下，也与上述图13的(a)～(d)所示的情况同样地，在一个区域的X方向宽度内投影图案光的至少一个周期(360°相位)，在印刷基板1的预定位置P的全部四次拍摄(拍摄定时t1、t2、t3、t4)只要在所述一个区域内被拍摄，就能抑制测量精度降低。

(f)照明装置14的构成并不限于上述实施方式。例如也可以为包括第一照明和第二照明的构成，第一照明为能够照射预定的图案光的第一照射单元，第二照明为能够照射与所述图案光不同的第二光的第二照射单元。

在这样的构成下，例如也可以为如下构成：使用将拍摄区域在基板运送方向(X方向)上分割的上述拍摄元件70，通过拍摄元件70的第一区域(例如第一拍摄区域78A以及第二拍摄区域78B)对从第一照明照射了图案光的印刷基板1上的预定区域进行拍摄，并通过拍摄元件70的第二区域(例如第三拍摄区域78C以及第四拍摄区域78D)对从第二照明照射了第二光的印刷基板1上的其他区域进行拍摄。

通过由拍摄元件70在第一区域中的拍摄获取数据的功能来构成本实施方式的第一数据获取单元，并通过基于由此获取的数据来通过相移法执行三维测量的功能来构成本实施方式的第一数据处理单元。另外，通过由拍摄元件70在第二区域中的拍摄获取数据的功能来构成本实施方式中的第二数据获取单元，并通过基于由此获取的数据执行预定的处理的功能来构成本实施方式中的第二数据处理单元。

这里，作为“第二光”也可以设为能够照射光强度一定的均匀光的构成。通过这样的构成，能够获取亮度图像数据。进而能够基于该亮度图像数据进行例如针对通过三维测量获得的三维数据进行匹配、测量区域的提取等，能够进一步实现测量精度的提高等。

另外，作为“第二光”也可以设为能够照射预定的图案光的构成。通过这样的构成，能够进行与基于从第一照明照射的图案光的第一三维测量独立的、基于从第二照明照射的图案光的第二三维测量，能够进一步实现测量精度的提高。

例如，针对印刷基板1的预定位置P，求取基于在拍摄元件70的第一区域(例如第一拍摄区域78A以及第二拍摄区域78B)获取的多个数据进行了三维测量的测量结果和基于在拍摄元件70的第二区域(例如第三拍摄区域78C以及第四拍摄区域78D)获取的多个数据进行了三维测量的测量结果的平均值等，能够实现测量精度的提高。

特别是作为“第二光”只要从第二照明照射亮度与从第一照明照射的图案光不同的图案光，就能够抑制基于印刷基板1上的各部位的明暗不同而发生的各种不良情况。例如列举一例，将第一照明的图案光的亮度设定为与成为“暗部”的“背景区域”对应的比较明亮的第一亮度，另一方面将第二照明的图案光的亮度设定为与成为“亮部”的“焊料印刷区域”对应的、比所述第一亮度暗的第二亮度。

此外，在使用将拍摄区域在基板运送方向(X方向)上分割的上述拍摄元件70等的情况下，不一定需要基于拍摄元件70的第二区域(例如第三拍摄区域78C以及第四拍摄区域78D)的数据获取，进而省略第二照明等，仅进行基于拍摄元件70的第一区域(例如第一拍摄区域78A以及第二拍摄区域78B)的数据获取。由此，能够实现数据处理的简化、处理负荷的减少。

符号说明

1…印刷基板，4…焊膏，10…基板检查装置，13…输送机，14…照明装置，15…相机，15b…拍摄元件，16…控制装置，24…图像数据存储装置，25…运算结果存储装置，30…CCD区域传感器，38…拍摄区域，38A…第一拍摄区域，38B…第二拍摄区域，38C…划分线(边界部)，CH1…第一通道，CH2…第二通道，W…拍摄范围。

Claims (6)

1.一种三维测量装置，其特征在于，包括：

照射单元，所述照射单元能够对被测量物照射预定的图案光；

拍摄单元，所述拍摄单元具有拍摄元件，并能够对照射所述图案光的所述被测量物进行拍摄，所述拍摄元件将预定的拍摄区域划分为多个区域，并从分别不同的通道并行地进行来自该被划分的多个区域的输出；

移动单元，所述移动单元能够使所述照射单元以及所述拍摄单元与所述被测量物沿预定方向进行相对移动；

数据获取单元，所述数据获取单元能够获取多个数据，所述多个数据是在从所述照射单元照射的所述图案光下按照每次所述照射单元以及所述拍摄单元与所述被测量物以预定量进行相对移动而在所述拍摄元件的所述多个区域中的同一区域拍摄的所述被测量物上的各坐标位置所涉及的多个数据；以及

数据处理单元，所述数据处理单元能够基于由所述数据获取单元获取的所述多个数据并通过相移法执行所述被测量物上的各坐标位置所涉及的三维测量。

2.如权利要求1所述的三维测量装置，其特征在于，

所述拍摄元件被设置为使得划分所述多个区域的划分线沿所述预定方向。

3.一种三维测量装置，其特征在于，包括：

第一照射单元，所述第一照射单元能够对被测量物照射预定的图案光；

第二照射单元，所述第二照射单元能够对所述被测量物照射与所述图案光不同的第二光；

拍摄单元，所述拍摄单元具有拍摄元件，并能够对所述照射各种光的所述被测量物进行拍摄，所述拍摄元件将预定的拍摄区域划分为多个区域，并从分别不同的通道并行地进行来自该划分的多个区域的输出；

移动单元，所述移动单元能够使所述第一、第二照射单元以及所述拍摄单元与所述被测量物沿预定方向进行相对移动；

第一数据获取单元，所述第一数据获取单元能够获取多个数据，所述多个数据是在从所述第一照射单元照射的所述图案光下按照每次所述第一、第二照射单元以及所述拍摄单元与所述被测量物以预定量进行相对移动而在所述拍摄元件的所述多个区域中的第一区域拍摄的所述被测量物上的各坐标位置所涉及的多个数据；

第一数据处理单元，所述第一数据处理单元能够基于由所述第一数据获取单元获取的所述多个数据并通过相移法执行所述被测量物上的各坐标位置所涉及的三维测量；

第二数据获取单元，所述第二数据获取单元能够获取数据，所述数据是在从所述第二照射单元照射的所述第二光下、在所述拍摄元件的所述多个区域中的与所述第一区域在所述预定方向上不同的第二区域拍摄的数据；

第二数据处理单元，所述第二数据处理单元能够基于由所述第二数据获取单元获取的数据而执行预定的处理。

4.如权利要求3所述的三维测量装置，其特征在于，

所述第二照射单元被构成为，作为所述第二光能够照射光强度恒定的均匀光。

5.如权利要求3所述的三维测量装置，其特征在于，

所述第二照射单元被构成为，作为所述第二光能够照射预定的图案光。

6.如权利要求1至5中任一项所述的三维测量装置，其特征在于，

所述被测量物是被印刷了焊膏的印刷基板、或者是被形成了焊料凸起的晶圆基板。