JP2004191200A

JP2004191200A - 三次元計測装置

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Publication number: JP2004191200A
Application number: JP2002359848A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Mamiya; 高弘間宮
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-12-11
Also published as: JP4053414B2

Abstract

【課題】計測対象物の三次元計測を行うに際し、照射ポイントの相違による不具合を払拭し、より正確に三次元計測を行うことを可能とする。
【解決手段】三次元計測装置１は、照射手段３と、ＣＣＤカメラ４と、画像処理手段５とを備える。照射手段３は、プリント基板Ｋの表面に対し斜め上方から所定の光パターンを照射する。ＣＣＤカメラ４は、プリント基板Ｋの真上に配置され、プリント基板Ｋ上の前記光パターンの照射された部分を撮像する。画像処理手段５では、所定の三次元計測方法によって、撮像された画像データに基づき、クリームハンダの三次元計測が行われる。照射手段３は、ハロゲンランプ１１、コンデンサレンズ１２、縞状板１３、投影レンズ１４を具備する。ハロゲンランプ１１と縞状板１３との間に、光強度補正板１５が設けられ、これにより、光パターンの光強度の均質化が図られている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象物の三次元形状等を計測する三次元計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プリント基板上に電子部品を実装する場合、まずプリント基板上に配設された所定の電極パターン上にクリームハンダが印刷される。次に、該クリームハンダの粘性に基づいてプリント基板上に電子部品が仮止めされる。その後、前記プリント基板がリフロー炉へ導かれ、所定のリフロー工程を経ることでハンダ付けが行われる。昨今では、リフロー炉に導かれる前段階においてクリームハンダの印刷状態を検査する必要があり、かかる検査に際して三次元計測装置が用いられることがある。
【０００３】
近年、光を用いたいわゆる非接触式の三次元計測装置が種々提案されており、中でも、例えば位相シフト法を用いた三次元計測装置に関する技術が、代表例として挙げられる。この技術では、図８（ａ）に示すように、例えば計測対象物（ここではプリント基板９１、特にクリームハンダ）に対し、斜め上に配置された照射手段９２から光パターンを照射して、その反射光をプリント基板９１の真上に配置された撮像手段９３にて撮像し、その撮像データに基づいて、画像処理手段９４において計測対象物の高さを計測するものである。前記照射手段９２は、光源９５と、例えば縞状の光強度分布を導出するフィルタ９６と、投影レンズ９７とを備える。図８（ｂ）に示すように、フィルタ９６そのものは、縞状の光強度分布を導出するべく、明部と暗部とが交互に繰り返し配置された板状体よりなる。
【０００４】
ところが、図８（ｃ）に示すように、実際にプリント基板９１に照射される光パターンＰは、投影レンズ９７からの距離が近いポイント（例えばポイントＡ）については明るく、投影レンズから遠いポイント（例えばポイントＢ）ほど暗くなる傾向にある。そのため、撮像手段９３にて撮像される画像における光強度に関し、部位における差異が生じてしまい、正確な三次元計測の妨げとなるおそれがある。
【０００５】
これに対し、得られた画像データに関し、所謂シェーディング補正を行うことで、上記不具合を払拭する技術がある（例えば、特許文献１参照）。この技術では、明暗パターンを有する原画像データから、平均明度曲線データと、明部の包絡線データと、暗部の包絡線データを求め、これら各データを用いて、平均明度分布と明部の明度分布と暗部の明度分布とからシェーディング成分を除去するように、画像データを補正することとしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２３５３１９号公報
【０００７】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、上記のようなシェーディング補正では、暗い部分のデータを持ち上げたりせざるを得ず、ダイナミックレンジが減少してしまうおそれがある。このため、必ずしも平滑化した演算が行うことができない場合があり、正確な計測という意味では、未だ十分なものであるとは言い難い。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、計測対象物の三次元計測を行うに際し、照射ポイントの相違による不具合を払拭し、より正確に三次元計測を行うことのできる三次元計測装置を提供することを主たる目的の一つとしている。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成し得る特徴的手段について以下に説明する。また、各手段につき、特徴的な作用及び効果を必要に応じて記載する。
【００１０】
手段１．計測対象物に対し、縞状の光強度分布を有する光パターンを照射可能な照射手段と、
前記光パターンの照射角度とは異なる角度位置に設置され、前記光パターンの照射された計測対象物を撮像可能な撮像手段と、
少なくとも前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う画像処理手段とを備えた三次元計測装置であって、
前記照射手段からの光パターンの照射ポイントと、前記照射ポイントからの光が前記撮像手段にて撮像される撮像ポイントとを結ぶ光路に関し、各照射ポイント毎に対応する光路長の相違に起因して、前記撮像手段にて撮像される画像データに影響が及ぶのを抑制するべく、前記光パターンを調整するよう構成したことを特徴とする三次元計測装置。
【００１１】
手段１によれば、照射手段によって、計測対象物に対し、縞状の光強度分布を有する光パターンが照射される。光パターンの照射角度とは異なる角度位置に設置された撮像手段によって、光パターンの照射された計測対象物が撮像される。そして、少なくとも前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、画像処理手段では、計測対象物の三次元計測が行われる。さて、上記構成上、照射ポイントと、照射ポイントからの光が撮像手段にて撮像される撮像ポイントとを結ぶ光路に関し、各照射ポイント毎に対応する光路長が相違する。この点、手段１では、照射手段からの光パターンが調整されることで、各光路長の相違に起因して、撮像手段にて撮像される画像データに影響が及ぶのが抑制される。このため、各撮像ポイント毎の光強度の差異が生じにくく、均質化が図られる。従って、撮像手段にて撮像される画像データにおいて、部位における光強度の差異が解消され、結果として、正確な三次元計測を行うことができる。また、従来のようにシェーディング補正する必要もないことから、無理なデータ改変によって悪い影響が生じたりすることもなく、しかも、演算処理の簡素化を図ることもできる。なお、「均質化」とあるのは、フィルタによる光の明暗を無視した上でのものである（以下、各手段及びその作用効果において同様）。
【００１２】
手段２．計測対象物に対し、縞状の光強度分布を有する光パターンを照射可能な照射手段と、
前記光パターンの照射角度とは異なる角度位置に設置され、前記光パターンの照射された計測対象物を撮像可能な撮像手段と、
少なくとも前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う画像処理手段とを備えた三次元計測装置であって、
前記照射手段は、少なくとも光源と、投影レンズと、前記光源及び投影レンズ間に設けられ、光パターンを投影するためのフィルタとを具備し、
前記フィルタに照射される光に関し、前記光パターンの照射軸に直交する面に沿って、光強度を相違させることで、各照射ポイント毎に相違する光路長の相違に起因する影響を抑制するよう構成したことを特徴とする三次元計測装置。
【００１３】
手段２によれば、照射手段の光源からの光が投影レンズを介して投影される。光源及び投影レンズ間に設けられたフィルタによって、光パターンが投影されることとなる。さて、上記構成上、照射ポイントと、照射ポイントからの光が撮像手段にて撮像される撮像ポイントとを結ぶ光路に関し、各照射ポイント毎に対応する光路長が相違する。この点、手段２では、フィルタに照射される光に関し、光パターンの照射軸に直交する面に沿って、光強度が相違させられるよう構成され、これにより、各照射ポイント毎に相違する光路長の相違に起因する影響が抑制される。このため、各撮像ポイント毎の光強度の差異が生じにくく、均質化が図られる。従って、撮像手段にて撮像される画像データにおいて、部位における光強度の差異が解消され、結果として、正確な三次元計測を行うことができる。また、従来のようにシェーディング補正する必要もないことから、無理なデータ改変によって悪い影響が生じたりすることもなく、しかも、演算処理の簡素化を図ることもできる。
【００１４】
手段３．前記投影レンズから放たれる光の光強度に関し、前記光路長の長い方のポイントにおける光強度が、前記光路長の短い方のポイントにおける光強度よりも段階的又は連続的に大きくなるよう構成したことを特徴とする手段２に記載の三次元計測装置。
【００１５】
手段３によれば、投影レンズから放たれる光の光強度に関し、光路長の長い方のポイントにおける光強度が、光路長の短い方のポイントにおける光強度よりも段階的又は連続的に大きくなるよう構成されているため、上述した作用効果がより確実に奏される。
【００１６】
手段４．計測対象物に対し、縞状の光強度分布を有する光パターンを照射可能な照射手段と、
前記光パターンの照射角度とは異なる角度位置に設置され、前記光パターンの照射された計測対象物を撮像可能な撮像手段と、
少なくとも前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う画像処理手段とを備えた三次元計測装置であって、
前記照射手段は、少なくとも光源と、投影レンズと、前記光源及び投影レンズ間に設けられ、光パターンを投影するためのフィルタとを具備し、
前記計測対象物に照射される光パターンの光強度の均質化を図るべく、前記光源及びフィルタ間に、光強度補正手段を設けたことを特徴とする三次元計測装置。
【００１７】
手段４によれば、照射手段の光源からの光が投影レンズを介して投影される。光源及び投影レンズ間に設けられたフィルタによって、光パターンが投影されることとなる。さて、上記構成上、照射ポイントと、照射ポイントからの光が撮像手段にて撮像される撮像ポイントとを結ぶ光路に関し、各照射ポイント毎に対応する光路長が相違する。この点、手段４では、光源及びフィルタ間に、光強度補正手段が設けられ、これにより、計測対象物に照射される光パターンの光強度の均質化が図られる。このため、各撮像ポイント毎の光強度の差異が生じにくく、均質化が図られる。つまり、撮像手段にて撮像される画像データにおいて、部位における光強度の差異が解消され、結果として、正確な三次元計測を行うことができる。また、従来のようにシェーディング補正する必要もないことから、無理なデータ改変によって悪い影響が生じたりすることもなく、しかも、演算処理の簡素化を図ることもできる。
【００１８】
手段５．前記光強度補正手段は、光透過率が一定、かつ、半透明の素材よりなる光強度補正板であって、該光強度補正板の厚みの相違によって光強度の均質化を図るよう構成したことを特徴とする手段４に記載の三次元計測装置。
【００１９】
手段５によれば、比較的簡易な構成でもって、上記作用効果が奏される。結果として、照射手段の構造の複雑化を招きにくくすることができる。
【００２０】
手段６．前記光源から前記フィルタまでの距離の短い方のポイントにおける前記光強度補正板の厚みが、前記距離の長い方のポイントにおける前記光強度補正板の厚みよりも段階的又は連続的に大きくなるよう構成したことを特徴とする手段５に記載の三次元計測装置。
【００２１】
手段６によれば、光源からフィルタまでの距離の短い方のポイントにおける光強度補正板の厚みが、距離の長い方のポイントにおける前記光強度補正板の厚みよりも段階的又は連続的に大きくなるよう構成されている。このため、上記作用効果がより確実に奏されるとともに、前記距離に応じて設計することで、比較的容易に光強度補正板を構成することができる。なお、「投影レンズから計測対象物までの距離の短い方のポイントにおける光強度補正板の厚みが、距離の長い方のポイントにおける前記光強度補正板の厚みよりも段階的又は連続的に大きくなるよう構成」してもよい。
【００２２】
手段７．前記光源は、複数のランプからなることを特徴とする手段２乃至６のいずれかに記載の三次元計測装置。
【００２３】
手段７によれば、複数のランプで光源が構成されることで、各ランプ個々の輝度が小さいようなもの（例えばＬＥＤ）であっても、十分な光パターンの照射を行うことができる。なお、ランプがＬＥＤで構成されているような場合には、電力コストの低減等を図ることができる。
【００２４】
手段８．計測対象物に対し、縞状の光強度分布を有する光パターンを照射可能な照射手段と、
前記光パターンの照射角度とは異なる角度位置に設置され、前記光パターンの照射された計測対象物を撮像可能な撮像手段と、
少なくとも前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う画像処理手段とを備えた三次元計測装置であって、
前記照射手段は、少なくとも複数のランプからなる光源と、投影レンズと、前記光源及び投影レンズ間に設けられ、光パターンを投影するためのフィルタとを具備し、
前記計測対象物に照射される光パターンの光強度の均質化を図るべく、前記各ランプと前記フィルタとの距離を異ならせたことを特徴とする三次元計測装置。
【００２５】
手段８によれば、照射手段の光源からの光が投影レンズを介して投影される。光源及び投影レンズ間に設けられたフィルタによって、光パターンが投影されることとなる。さて、上記構成上、照射ポイントと、照射ポイントからの光が撮像手段にて撮像される撮像ポイントとを結ぶ光路に関し、各照射ポイント毎に対応する光路長が相違する。この点、手段８では、光源が少なくとも複数のランプからなり、各ランプとフィルタとの距離が異なっており、これにより、計測対象物に照射される光パターンの光強度の均質化が図られる。このため、各撮像ポイント毎の光強度の差異が生じにくく、均質化が図られる。つまり、撮像手段にて撮像される画像データにおいて、部位における光強度の差異が解消され、結果として、正確な三次元計測を行うことができる。また、従来のようにシェーディング補正する必要もないことから、無理なデータ改変によって悪い影響が生じたりすることもなく、しかも、演算処理の簡素化を図ることもできる。さらに、各ランプとフィルタとの距離を異ならせるという構成のため、別途の部材等を必要としない。そのため、構造が複雑なものとなりにくい。
【００２６】
手段９．前記複数のランプ毎の前記投影レンズから前記計測対象物までの各光軸距離に関し、前記光軸距離の短い方のランプを、前記光軸距離の長い方のランプよりも、前記フィルタから遠い位置に設置したことを特徴とする手段８に記載の三次元計測装置。
【００２７】
手段９によれば、複数のランプ毎の投影レンズから計測対象物までの各光軸距離に関し、光軸距離の短い方のランプが光軸距離の長い方のランプよりも、フィルタから遠い位置に設置されている。このため、計測対象物に照射される光パターンの光強度の均質化がより確実に図られ、上記作用効果がより確実に奏される。
【００２８】
手段１０．前記複数のランプは共通の電源に接続されていることを特徴とする手段８又は９に記載の三次元計測装置。
【００２９】
手段１０によれば、共通の電源で各ランプの発光が賄われるため、複雑な構成を必要としない。
【００３０】
手段１１．計測対象物に対し、縞状の光強度分布を有する光パターンを照射可能な照射手段と、
前記光パターンの照射角度とは異なる角度位置に設置され、前記光パターンの照射された計測対象物を撮像可能な撮像手段と、
少なくとも前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う画像処理手段とを備えた三次元計測装置であって、
前記照射手段は、少なくとも複数のランプからなる光源と、投影レンズと、前記光源及び投影レンズ間に設けられ、光パターンを投影するためのフィルタとを具備し、
前記計測対象物に照射される光パターンの光強度の均質化を図るべく、前記各ランプの発光強度を異ならせたことを特徴とする三次元計測装置。
【００３１】
手段１１によれば、照射手段の光源からの光が投影レンズを介して投影される。光源及び投影レンズ間に設けられたフィルタによって、光パターンが投影されることとなる。さて、上記構成上、照射ポイントと、照射ポイントからの光が撮像手段にて撮像される撮像ポイントとを結ぶ光路に関し、各照射ポイント毎に対応する光路長が相違する。この点、手段１１では、光源が少なくとも複数のランプからなり、各ランプの発光強度が異なっており、これにより、計測対象物に照射される光パターンの光強度の均質化が図られる。このため、各撮像ポイント毎の光強度の差異が生じにくく、均質化が図られる。つまり、撮像手段にて撮像される画像データにおいて、部位における光強度の差異が解消され、結果として、正確な三次元計測を行うことができる。また、従来のようにシェーディング補正する必要もないことから、無理なデータ改変によって悪い影響が生じたりすることもなく、しかも、演算処理の簡素化を図ることもできる。さらに、各ランプの発光強度を異ならせるという構成のため、別途の部材等を必要としない。そのため、構造が複雑なものとなりにくい。
【００３２】
手段１２．前記複数のランプ毎の前記投影レンズから前記計測対象物までの各光軸距離に関し、前記光軸距離の長い方のランプの発光強度を、前記光軸距離の短い方のランプの発光強度よりも、大きく設定したことを特徴とする手段１１に記載の三次元計測装置。
【００３３】
手段１２によれば、複数のランプ毎の投影レンズから計測対象物までの各光軸距離に関し、光軸距離の長い方のランプの発光強度が、光軸距離の短い方のランプの発光強度よりも、大きく設定されている。このため、計測対象物に照射される光パターンの光強度の均質化がより確実に図られ、上記作用効果がより確実に奏される。
【００３４】
手段１３．前記複数のランプは共通の電源に接続されており、前記電源から各ランプに供給される電圧値、電流値、前記電源及び前記各ランプ間の抵抗値、並びに、発光時間のうち、少なくとも１つを異ならせることで、各ランプの発光強度を異ならせたことを特徴とする手段１１又は１２に記載の三次元計測装置。
【００３５】
手段１３によれば、共通の電源で各ランプの発光が賄われる。また、電源から各ランプに供給される電圧値、電流値、抵抗値、（撮像手段の露光中における）発光時間などを異ならせることで、上記作用効果が奏されることから、構造の複雑化を招きにくい。
【００３６】
手段１４．前記各ランプの発光強度を一律に所定の発光強度に設定した上で、前記照射手段にて、平坦かつ均一な平面に前記光パターンを照射し、前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、撮像エリア内における互いに異なる複数箇所の明るさを測定し記憶する事前測定手段と、前記事前測定手段において測定、記憶された各箇所の明るさに基づき、各箇所の明るさの相違が解消されるよう各ランプの発光強度を制御するランプ制御手段とを設け、前記画像処理手段による前記三次元計測に際しては、前記ランプ制御手段で制御された発光強度にて前記各ランプを発光させるようにしたことを特徴とする手段１１乃至１３のいずれかに記載の三次元計測装置。
【００３７】
手段１４によれば、三次元計測に先だって、各ランプの発光強度が一律に所定の発光強度に設定された上で、照射手段にて、平坦かつ均一な平面に光パターンが照射され、撮像手段にて撮像された画像データに基づき、事前測定手段において、撮像エリア内における互いに異なる複数箇所の明るさが測定され、記憶される。また、事前測定手段において測定、記憶された各箇所の明るさに基づき、各箇所の明るさの相違が解消されるよう各ランプの発光強度が、ランプ制御手段によって制御される。そして、画像処理手段による前記三次元計測に際しては、前記ランプ制御手段で制御された発光強度にて各ランプが発光させられる。このため、そのときどきに応じて、より望ましい均質化が図られることとなる。また、机上の理論ではなく、実際に均質化が図られた上で三次元計測が行われることから、より正確な三次元計測を行うことができる。
【００３８】
手段１５．前記各ランプの発光強度を一律に第１の発光強度に設定した上で、前記照射手段にて、平坦かつ均一な平面に前記光パターンを照射し、前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、撮像エリア内における互いに異なる複数箇所の明るさを測定し記憶する第１の事前測定手段と、
前記各ランプの発光強度を一律に第２の発光強度に設定した上で、前記照射手段にて、平坦かつ均一な平面に前記光パターンを照射し、前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、撮像エリア内における前記複数箇所の明るさを測定し記憶する第２の事前測定手段と、
前記第１及び第２の事前測定手段において測定、記憶された各箇所の明るさに基づき、各箇所の明るさの相違が解消されるよう各ランプの発光強度を制御するランプ制御手段と
を設け、前記画像処理手段による前記三次元計測に際しては、前記ランプ制御手段で制御された発光強度にて前記各ランプを発光させるようにしたことを特徴とする手段１１乃至１３のいずれかに記載の三次元計測装置。
【００３９】
手段１５によれば、三次元計測に先だって、各ランプの発光強度が一律に第１の発光強度に設定された上で、照射手段にて、平坦かつ均一な平面に光パターンが照射され、撮像手段にて撮像された画像データに基づき、第１の事前測定手段において、撮像エリア内における互いに異なる複数箇所の明るさが測定され、記憶される。また、各ランプの発光強度が一律に第２の発光強度に設定された上で、照射手段にて、平坦かつ均一な平面に光パターンが照射され、撮像手段にて撮像された画像データに基づき、第２の事前測定手段において、撮像エリア内における前記複数箇所の明るさが測定され記憶される。さらに、第１及び第２の事前測定手段において測定、記憶された各箇所の明るさに基づき、各箇所の明るさの相違が解消されるよう各ランプの発光強度が、ランプ制御手段によって制御される。そして、画像処理手段による前記三次元計測に際しては、前記ランプ制御手段で制御された発光強度にて各ランプが発光させられる。このため、そのときどきに応じて、最も望ましい均質化が図られることとなる。また、机上の理論ではなく、実際に均質化が図られた上で三次元計測が行われることから、より正確な三次元計測を行うことができる。
【００４０】
手段１６．前記光源は、「Ｎ」（Ｎは３以上の整数）個のランプ群からなり、前記ランプ群を、「Ｍ」（ＭはＮ−１以下かつ２以上の整数）個のグループにグループ分けし、
各グループ毎に各ランプの発光強度を設定するとともに、その設定に際しては、前記撮像手段から遠いグループほど、各ランプの発光強度が大きくなるようにしたことを特徴とする手段１１乃至１３のいずれかに記載の三次元計測装置。
【００４１】
手段１６によれば、光源が、「Ｎ」（Ｎは３以上の整数）個のランプ群からなり、ランプ群が、「Ｍ」（ＭはＮ−１以下かつ２以上の整数）個のグループにグループ分けされる。そして、各グループ毎に各ランプの発光強度が設定されるとともに、その設定に際しては、撮像手段から遠いグループほど、各ランプの発光強度が大きい。このため、上記作用効果がより確実に奏されるとともに、発光強度の相違パターンが、実際のランプの数よりも少なくて済み、発光強度の設定、調整等の負担の軽減を図ることができる。
【００４２】
手段１７．前記各ランプの発光強度を一律に第１の発光強度に設定した上で、前記照射手段にて、平坦かつ均一な平面に前記光パターンを照射し、前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、撮像エリア内における互いに異なる複数箇所の明るさを測定し記憶する第１の事前測定手段と、
前記各ランプの発光強度を一律に第２の発光強度に設定した上で、前記照射手段にて、平坦かつ均一な平面に前記光パターンを照射し、前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、撮像エリア内における前記複数箇所の明るさを測定し記憶する第２の事前測定手段と、
前記第１及び第２の事前測定手段において測定、記憶された各箇所の明るさに基づき、各箇所の明るさの相違が解消されるよう前記各グループ毎のランプの発光強度を制御するランプ制御手段と
を設け、前記画像処理手段による前記三次元計測に際しては、前記ランプ制御手段で制御された発光強度にて前記各ランプを発光させるようにしたことを特徴とする手段１６に記載の三次元計測装置。
【００４３】
手段１７によれば、手段１５，１６の作用効果が併せて奏される。
【００４４】
手段１８．前記各ランプからの光を反射する反射手段を設け、反射手段にて反射した光を前記フィルタに導くよう構成したことを特徴とする手段７乃至１７のいずれかに記載の三次元計測装置。
【００４５】
手段１８によれば、反射手段によって各ランプからの光が反射されて、反射手段にて反射した光がフィルタに導かれる。従って、各ランプの配置の自由度が高められることとなる。
【００４６】
手段１９．前記各ランプを、前記反射手段を中心にしてその外周位置に環状又は略環状に配置したことを特徴とする手段１８に記載の三次元計測装置。
【００４７】
手段１９によれば、各ランプが反射手段を中心にしてその外周位置に環状又は略環状に配置されている。ここで、反射手段がない場合に、各ランプを環状に配置しようとした場合、環状に配置可能なランプの数が制限される場合がある。この点、手段１９では、中心に配置される反射手段に、光を当てればよいため、より多くのランプを配置することができる。場合によっては、反射手段がない場合には不可能なランプ配置を採用することも可能となる。
【００４８】
手段２０．前記光源は、ＬＥＤからなることを特徴とする手段１乃至１９のいずれかに記載の三次元計測装置。
【００４９】
手段２０のように、光源がＬＥＤからなると、消費電力が少なくて済み、電力コストの低減を図ることが可能となる。
【００５０】
手段２１．前記撮像手段は、前記計測対象物の真上に配置され、前記照射手段は、前記計測対象物の斜め上方に配置されていることを特徴とする手段１乃至２０のいずれかに記載の三次元計測装置。
【００５１】
手段２１のように、撮像手段が計測対象物の真上に配置され、照射手段が計測対象物の斜め上方に配置されていると、照射ポイントからの光が計測対象物までに届く距離が各照射ポイント毎に相違することとなる。この点、上記作用効果が奏されることから、前記距離が相違しても光パターンの均質化が図られ、結果として正確な三次元計測を行うことができる。
【００５２】
手段２２．前記計測対象物がプリント基板上に印刷されたクリームハンダであり、該クリームハンダの領域、高さから印刷状態の良否を判定する判定手段を設けたことを特徴とする手段１乃至２１のいずれかに記載の三次元計測装置。
【００５３】
手段２２によれば、クリームハンダの印刷状態の良否判定に際し、正確な良否判定を行うことができる。
【００５４】
手段２３．前記計測対象物がプリント基板上に印刷されたハンダバンプであり、該ハンダバンプの領域、高さからハンダバンプの形状の良否を判定する判定手段を設けたことを特徴とする手段１乃至２１のいずれかに記載の三次元計測装置。
【００５５】
手段２３によれば、ハンダバンプの形状の良否判定に際し、正確な良否判定を行うことができる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００５７】
図１は、本実施の形態における三次元計測装置１を模式的に示す概略構成図である。なお、本実施の形態では、三次元計測装置１は、プリント基板Ｋ上に印刷されてなるクリームハンダ（主として計測対象物を構成する）の印刷状態を検査するための印刷状態検査装置として具現化されている。三次元計測装置１は、プリント基板Ｋを載置するための図示しない移動可能なテーブルを備えている。
【００５８】
三次元計測装置１はまた、照射手段３と、撮像手段としてのＣＣＤカメラ４と、ＣＣＤカメラ４に対し電気的に接続された画像処理手段５とを備えている。照射手段３は、プリント基板Ｋの表面に対し斜め上方から所定の光パターンを照射するように構成されている。ＣＣＤカメラ４は、プリント基板Ｋの真上に配置されており、プリント基板Ｋ上の前記光パターンの照射された部分を撮像可能となっている。そして、画像処理手段５では、所定の三次元計測方法によって、前記ＣＣＤカメラ４にて撮像された画像データに基づき、クリームハンダの三次元計測が行われる。本実施の形態における三次元計測に際しては、既に説明した位相シフト法の外にも、空間コード法、合焦法等、公知の計測方法のうち、任意の計測方法が適宜採用される。
【００５９】
ここで、本実施の形態に係る照射手段３の構成について説明する。照射手段３は、ランプ電源６に接続されてなる光源としてのハロゲンランプ１１と、該ハロゲンランプ１１からの拡散光を集光させるためのコンデンサレンズ１２と、ハロゲンランプ１１からの光を縞状に透過させるべく、光パターンを投影するためのフィルタを構成する縞状板１３と、先端側に設けられた投影レンズ１４とを具備している。縞状板１３は、投影レンズ１４に対して傾斜して設置されている。
【００６０】
さて、本実施の形態では、前記ハロゲンランプ１１と縞状板１３との間において、より厳密には、ハロゲンランプ１１とコンデンサレンズ１２との間において、光強度補正手段としての光強度補正板１５が設けられている点に特徴を有している。該光強度補正板１５は、光透過率が一定、かつ、半透明の樹脂素材によって構成されており、部位によってその厚みが相違している。より詳しくは、ハロゲンランプ１１から縞状板１３までの距離の短い方（投影レンズ１４からプリント基板Ｋまでの距離の短い方）のポイント（図ではポイントα１）における厚みが、前記距離の長い方（投影レンズ１４からプリント基板Ｋまでの距離の長い方）のポイント（図ではポイントβ１）における厚みよりも連続的に大きくなるよう構成されている。前記厚みは、ポイントβ１からポイントα１へ向かうにつれて連続的に大きくなっている。これにより、プリント基板Ｋ上に照射された光パターンの光強度の均質化が図られている。
【００６１】
従来、すなわち、光強度補正板１５が設けられていない場合には、プリント基板Ｋ（クリームハンダ）に照射される光パターンに関し、投影レンズ１４からの距離が近いポイントＡ１については明るく、投影レンズ１４から遠くなるポイントＢ１については暗くなる傾向にある（縞状板１３による明暗は無視した上での話）。これに対し、本実施の形態では、光強度補正板１５が設けられており、これにより、ポイントα１における光強度が比較的大きく弱められ、ポイントβ１における光強度がさほど弱められない。このため、プリント基板Ｋ（クリームハンダ）に照射される光パターンに関し、各ポイント毎の光強度の差異が生じにくく、均質化が図られる。従って、ＣＣＤカメラ４にて撮像される画像データにおいて、部位における光強度の差異が解消され、結果として、正確な三次元計測を行うことができる。
【００６２】
また、従来のようにシェーディング補正する必要もないことから、無理なデータ改変によって悪い影響が生じたりすることもない。しかも、演算処理の複雑化を招いたりすることもないため、結果として、画像処理装置５の制御上の簡素化を図ることができる。
【００６３】
なお、上記例では、光源としてハロゲンランプ１１を採用しているが、他のランプを採用することもできる。例えば、ハロゲンランプ１１に代えて、図２（ａ）に示すように、光源としての複数のＬＥＤ１６を環状に配置することとしてもよい。このように構成することで、輝度の大きなハロゲンランプ１１を採用せずとも済み、電力コストを比較的低く構成することができる。
【００６４】
また、上記例では、光強度補正板１５の厚みが部位に応じて連続的に異なるよう構成されているが、図２（ｂ）に示すように、段階的に厚みの異なる光強度補正板１７を採用することとしてもよい。
【００６５】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。ただし、上述した第１の実施の形態と重複する手段については、同一の部材番号を付すこととし、その説明を省略することとする。そして、以下には、第１の実施の形態と相違する特徴的な点を中心に説明することとする。
【００６６】
図３に示すように、本実施の形態では、照射手段２０の構成に特徴を有している。すなわち、上記第１の実施の形態とは異なり、光強度補正板１５が省略されている。その代わりに、光源として、所定の指向性を有する複数のＬＥＤ２１，２２が採用されている。ここでは、説明の便宜上、第１のＬＥＤ２１及び第２のＬＥＤ２２が設けられている場合について以下に説明する。
【００６７】
同図に示すように、第１のＬＥＤ２１及び縞状板１３間の距離と、第２のＬＥＤ２１及び縞状板１３間の距離とが相違している。より詳しくは、各ＬＥＤ２１，２２毎の投影レンズ１４からプリント基板Ｋまでの各光軸距離に関し、光軸距離の短い方の第１のＬＥＤ２１が、前記光軸距離の長い方の第２のＬＥＤ２２よりも、縞状板１３から遠い位置に設置されている。なお、前記各ＬＥＤ２１，２２は、共通のランプ電源６に接続されている。
【００６８】
上記のように構成されてなる本実施の形態においても、基本的には第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。すなわち、投影レンズ１４からの距離が近いポイントＡ２については、第１のＬＥＤ２１が遠く設けられている分だけ明るさが抑制され、投影レンズ１４からの距離が遠いポイントＢ２については、第２のＬＥＤ２２が近く設けられている分だけ明るくなる（縞状板１３による明暗は無視した上での話）。このため、プリント基板Ｋ（クリームハンダ）に照射される光パターンに関し、各ポイント毎の光強度の差異が生じにくく、均質化が図られる。従って、ＣＣＤカメラ４にて撮像される画像データにおいて、部位における光強度の差異が解消され、結果として、正確な三次元計測を行うことができる。
【００６９】
また、本実施の形態では、共通のランプ電源６で各ＬＥＤ２１，２２の発光が賄われるため、複雑な構成を必要としない。
【００７０】
さらに、各ＬＥＤ２１，２２と縞状板１３との距離を異ならせるという構成のため、別途の部材等を必要としない。そのため、構造が複雑なものとなりにくい。
【００７１】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。ただし、上述した第１、第２の実施の形態と重複する手段については、同一の部材番号を付すこととし、その説明を省略することとする。そして、以下には、上記各実施の形態と相違する特徴的な点を中心に説明することとする。
【００７２】
図４に示すように、本実施の形態においても、照射手段３０の構成に特徴を有しており、光源として、所定の指向性を有する複数のＬＥＤ３１，３２が採用されている。ここでは、説明の便宜上、第１のＬＥＤ３１及び第２のＬＥＤ３２が設けられている場合について以下に説明する。
【００７３】
同図に示すように、本実施の形態では、第１のＬＥＤ３１及び第２のＬＥＤ３２はともに共通のランプ電源６に接続されている。第１のＬＥＤ３１及び第２のＬＥＤ３２とランプ電源６との間には、第１の抵抗３３、第２の抵抗３４がそれぞれ設けられている。第１の抵抗３３と第２の抵抗３４とでは、抵抗値が相違している。より詳しくは、各ＬＥＤ３１，３２毎の投影レンズ１４からプリント基板Ｋまでの各光軸距離に関し、光軸距離の短い方の第１のＬＥＤ３１に対応する第１の抵抗３３の抵抗値が、光軸距離の長い方の第２のＬＥＤ３２に対応する第２の抵抗３４の抵抗値よりも、大きく設定されている。すなわち、第１のＬＥＤ３１への供給電流が、第２のＬＥＤ３２への供給電流よりも小さくなるように設定されている。これにより、第１のＬＥＤ３１の発光強度が、第２のＬＥＤ３２の発光強度よりも小さくなるようになっている。
【００７４】
上記のように構成されてなる本実施の形態においても、基本的には第２の実施の形態と同様の作用効果が奏される。すなわち、投影レンズ１４からの距離が近いポイントＡ３については、第１のＬＥＤ３１の発光強度が小さくなっている分だけ明るさが抑制され、投影レンズ１４からの距離が遠いポイントＢ３については、第２のＬＥＤ３２の発光強度が大きくなっている分だけ明るくなる（縞状板１３による明暗は無視した上での話）。このため、プリント基板Ｋ（クリームハンダ）に照射される光パターンに関し、各ポイント毎の光強度の差異が生じにくく、均質化が図られる。従って、ＣＣＤカメラ４にて撮像される画像データにおいて、部位における光強度の差異が解消され、結果として、正確な三次元計測を行うことができる。
【００７５】
また、本実施の形態では、共通のランプ電源６で各ＬＥＤ３１，３２の発光が賄われるため、複雑な構成を必要としない。
【００７６】
さらに、各抵抗３３，３４の抵抗値を異ならせるという構成のため、特段複雑な部材等を必要としない。そのため、構造が複雑なものとなりにくい。なお、抵抗値を異ならせる外にも、各ＬＥＤ３１，３２をそれぞれ異なる電源に接続し、ＬＥＤ３１，３２への供給電流や供給電圧を異ならせることとしてもよい。
【００７７】
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態について説明する。ただし、上述した第１〜第３の実施の形態と重複する手段については、同一の部材番号を付すこととし、その説明を省略することとする。そして、以下には、上記各実施の形態と相違する特徴的な点を中心に説明することとする。
【００７８】
図５は、本実施の形態における照射手段４０とＣＣＤカメラ４とを上から見た状態を模式的に示す図である。本実施の形態においても、照射手段４０の構成に特徴を有しており、光源として、所定の指向性を有する複数の（８つの）ＬＥＤ４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８が採用されている。
【００７９】
本実施の形態では、これら８つのＬＥＤ４１〜４８が、環状に配置されているとともに、４つのグループＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４にグループ化されている。より詳しくは、ＣＣＤカメラ４に最も近い（投影レンズ１４からプリント基板Ｋまでの光軸距離の最も短い）２つのＬＥＤ４１，４２が第１グループＧ１に、次にＣＣＤカメラ４に近い（前記光軸距離が２番目に短い）２つのＬＥＤ４３，４４が第２グループＧ２に、次にＣＣＤカメラ４に近い（前記光軸距離が３番目に短い）２つのＬＥＤ４５，４６が第３グループＧ３に、そしてＣＣＤカメラ４から最も遠い（投影レンズ１４からプリント基板Ｋまでの光軸距離の最も長い）２つのＬＥＤ４７，４８が第４グループＧ４に分類されている。
【００８０】
本実施の形態においても、上記第３の実施の形態と同様、抵抗値等が適宜異ならされることによって各ＬＥＤ４１〜４８の発光強度が異なるように設定されている。ただし、発光強度の相違は、グループＧ１〜Ｇ４毎に設定されている。
【００８１】
より詳しくは、第１グループＧ１のＬＥＤ４１，４２毎の発光強度が最も小さくなるよう設定されているとともに、第２グループＧ２のＬＥＤ４３，４４、第３グループＧ３のＬＥＤ４５，４６の順に発光強度が大きく設定され、そして、第４グループＧ４のＬＥＤ４７，４８の発光強度が最も大きくなるように設定されている。
【００８２】
上記のように構成されてなる本実施の形態においても、基本的には第３の実施の形態と同様の作用効果が奏される。すなわち、投影レンズ１４からの距離が近いポイントについては、第１グループＧ１の各ＬＥＤ４１，４２の発光強度が小さくなっている分だけ明るさが抑制され、投影レンズ１４からの距離が遠くなるにつけ明るくなり、前記距離の最も遠い第４グループＧ４の各ＬＥＤ４７，４８の発光強度が最も大きく設定されている分だけ明るくなる（縞状板１３による明暗は無視した上での話）。このため、プリント基板Ｋ（クリームハンダ）に照射される光パターンに関し、各ポイント毎の光強度の差異が生じにくく、均質化が図られる。従って、ＣＣＤカメラ４にて撮像される画像データにおいて、部位における光強度の差異が解消され、結果として、正確な三次元計測を行うことができる。
【００８３】
また、本実施の形態では、光源として、「Ｎ」（本実施の形態ではＮ＝８）個のＬＥＤ４１〜４８群からなり、これらＬＥＤ４１〜４８群が、「Ｍ」（本実施の形態ではＭ＝４）個のグループＧ１〜Ｇ４にグループ分けされる。そして、各グループＧ１〜Ｇ４毎に各ＬＥＤ４１〜４８の発光強度が設定されるとともに、その設定に際しては、ＣＣＤカメラ４から遠いグループ（例えば第４グループＧ４）ほど、ＬＥＤ（４７，４８）の発光強度が大きい。このため、上記作用効果がより確実に奏されるとともに、発光強度の相違パターンが、実際のＬＥＤ４１〜４８の数よりも少なくて済み、発光強度の設定、調整等の負担の軽減を図ることができる。
【００８４】
かかる趣旨からすれば、グループ化されるＬＥＤの数としては、必ずしも２個ずつのペアに限られるものではなく、例えば４個ずつ２グループで構成してもよいし、１個３個１個３個ずつでグループ化することとしてもよい。
【００８５】
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態について説明する。ただし、上述した第１〜第４の実施の形態と重複する手段については、同一の部材番号を付すこととし、その説明を省略することとする。そして、以下には、上記各実施の形態と相違する特徴的な点を中心に説明することとする。
【００８６】
図６（ａ）に示すように、本実施の形態においても、照射手段５０の構成に特徴を有しており、光源として、所定の指向性を有する複数のＬＥＤ５１，５２が採用されている。ここでは、説明の便宜上、第１のＬＥＤ５１及び第２のＬＥＤ５２が設けられている場合について以下に説明する。
【００８７】
同図に示すように、本実施の形態では、第１のＬＥＤ５１及び第２のＬＥＤ５２はそれぞれ第１のランプ制御部５３、第２のランプ制御部５４に接続されている。第１及び第２のランプ制御部５３，５４は、図示しない電源に接続されており、各ＬＥＤ５１，５２への電流量を調整することができるようになっている。換言すれば、第１及び第２のランプ制御部５３，５４は、各ＬＥＤ５１，５２の発光強度を調整することができるようになっている。
【００８８】
第１及び第２のランプ制御部５３，５４はまた、画像処理手段５に接続されている。画像処理手段５は、ＣＣＤカメラ４に設定されたカメラ視野ＥＡ（図６（ｂ）参照）内に設定された複数の（本実施の形態では２つの）ウインドウＷＡ，ＷＢにおける明るさに関するデータ（輝度データ）を測定し記憶するとともに、前記各ランプ制御部５３，５４へと出力可能となっている。なお、ウインドウＷＡは、主として第１のＬＥＤ５１によるスポット光ｓｐＡに対応し、ウインドウＷＢは、主として第２のＬＥＤ５２によるスポット光ｓｐＢに対応する（図６（ｂ）参照）。また、本実施の形態では、主として画像処理手段５が、「第１の事前測定手段」、「第２の事前測定手段」を構成し、主として第１及び第２のランプ制御部５３，５４が「ランプ制御手段」を構成する。
【００８９】
本実施の形態においては、実際の三次元計測に先だって、事前測定を行い、その上で第１及び第２のＬＥＤ５１，５２の発光強度が設定（ティーチング）されるようになっている。次に、当該設定（ティーチング）について説明する。
【００９０】
まず、各ＬＥＤ５１，５２の発光強度を一律に第１の発光強度「Ｓ１」に設定した上で、照射手段５０にて、平坦かつ均一な平面に光パターンを照射し、ＣＣＤカメラ４にて撮像を行う。そして、撮像された画像データに基づき、画像処理装置５では撮像エリア（カメラ視野ＥＡ）内における各ウインドウＷＡ，ＷＢの輝度データが測定され記憶される。このときのウインドウＷＡ，ＷＢにおける輝度データがそれぞれ「ＴＡ１」，「ＴＢ１」であったとする。
【００９１】
次に、各ＬＥＤ５１，５２の発光強度を一律に第２の発光強度「Ｓ２」に設定した上で、照射手段５０にて、平坦かつ均一な平面に光パターンを照射し、ＣＣＤカメラ４にて撮像を行う。そして、撮像された画像データに基づき、画像処理装置５では撮像エリア（カメラ視野ＥＡ）内における各ウインドウＷＡ，ＷＢの輝度データが測定され記憶される。このときのウインドウＷＡ，ＷＢにおける輝度データがそれぞれ「ＴＡ２」，「ＴＢ２」であったとする。
【００９２】
そして、各ランプ制御部５３，５４に対し、各輝度データ「ＴＡ１」，「ＴＢ１」，「ＴＡ２」，「ＴＢ２」が入力されると、各ランプ制御部５３，５４では、各ウインドウＷＡ，ＷＢに照射される光パターンの光強度が同一になるよう、各ランプ５１，５２の発光強度を比例計算により算出する。
【００９３】
この場合、ＣＣＤカメラ４で撮像される均一な輝度目標値をＸに設定したとする。すると、第１のランプ５１の発光強度ＶＡは次式（１）で与えられる。
ＶＡ＝Ｓ１＋（Ｓ２−Ｓ１）＊（Ｘ−ＴＡ１）／（ＴＡ２−ＴＡ１） …（１）
また、第２のランプ５２の発光強度ＶＢは次式（２）で与えられる。
ＶＢ＝Ｓ１＋（Ｓ２−Ｓ１）＊（Ｘ−ＴＢ１）／（ＴＢ２−ＴＢ１） …（２）
そして、各ランプ制御部５３，５４では、前記各ＬＥＤ５１，５２の発光強度を制御する。その後、実際の三次元計測に際しては、各ランプ制御部５３，５４にて制御された発光強度ＶＡ，ＶＢにて、各ＬＥＤ５１，５２が発光させられた上で、三次元計測が行われることとなる。
【００９４】
このように、本実施の形態では、基本的には上述した第３の実施の形態と同様の作用効果が奏されるのであるが、特に、本実施の形態では、三次元計測に先だって、上述したティーチングが行われ、各ＬＥＤ５１，５２の発光強度が設定される。このため、そのときどきに応じて、最も望ましい均質化が図られることとなる。また、机上の理論ではなく、実際に均質化が図られた上で三次元計測が行われることから、より正確な三次元計測を行うことができる。
【００９５】
なお、本実施の形態のティーチングを、上記第４の実施の形態におけるグループ化を行った上で実施（つまり、第４の実施の形態と第５の実施の形態とを組み合わせて実施）してもよいことはいうまでもない。また、ティーチングの手法、演算方法、ＬＥＤ、制御部等の個数、ウインドウの個数等についても、特に上記例のものに限定されるものではない。また、事前測定の回数は、１回であってもよいし、３回以上であってもよい。
【００９６】
（第６の実施の形態）
次に、第６の実施の形態について説明する。ただし、上述した第１〜第５の実施の形態と重複する手段については、同一の部材番号を付すこととし、その説明を省略することとする。そして、以下には、上記各実施の形態と相違する特徴的な点を中心に説明することとする。
【００９７】
図７（ａ），（ｂ）に示すように、本実施の形態においても、照射手段６０の構成に特徴を有しており、光源として、所定の指向性を有する複数の（例えば８つの）ＬＥＤ６１〜６８が採用されている。なお、図７（ａ）では、便宜上、第１のＬＥＤ６１及び第５のＬＥＤ６５のみが図示されている。
【００９８】
同図に示すように、本実施の形態では、第１〜第８のＬＥＤ６１〜６８が環状に配置されており、これら６１〜６８はそれぞれ第１〜第８のランプ制御部（図７（ａ）においては、第１及び第５のランプ制御部７１，７２のみ図示）に接続されている。これら各ランプ制御部は、図示しない電源に接続されており、各ＬＥＤ６１〜６８への電流量を調整することができるようになっている。換言すれば、各ランプ制御部は、各ＬＥＤ６１〜６８の発光強度を調整することができるようになっている。そして、三次元計測に先だって、上記第５の実施の形態で説明したようなティーチングが行われ、各ＬＥＤ６１〜６８の発光強度が設定される。
【００９９】
さて、本実施の形態では、第１〜第８のＬＥＤ６１〜６８は、環状に配置されているとともに、発光部分がプリント基板Ｋとは反対方向（斜め上方）に向けられている。その上方、かつ、環状中心には、反射手段を構成する反射ミラー７３が設置されている。そして、各ＬＥＤ６１〜６８からの光は、一旦反射ミラー７３に向けられて放たれた後、反射して、コンデンサレンズ１２の方へと導かれるようになっている。なお、本実施の形態においては、各ＬＥＤ６１〜６８の数に対応して、正８角錐状をなしているが、このような多角錐形状以外にも、円錐形状のものを採用してもよいし、各反射面が凹状に湾曲する湾曲面となっているものを採用してもよい。
【０１００】
本実施の形態においては、反射ミラー７３によって各ＬＥＤ６１〜６８からの光が反射されて、反射ミラー７３にて反射した光がコンデンサレンズ１２、縞状板１３へと導かれる。本実施の形態では、各ＬＥＤ６１〜６８が反射ミラー７３を中心にしてその外周位置に環状に配置されている。ここで、反射ミラーがない場合に、複数の（又は多くの）ＬＥＤを環状に配置しようとした場合、環状に配置可能なＬＥＤの数が制限される場合がある。この点、本実施の形態では、中心に配置される反射ミラー７３に、一旦光を当て、それを反射させる構成を採用しているため、より多くのＬＥＤ６１〜６８を配置することができる。つまり、うまく反射を利用することによって、反射ミラー７３がない場合には不可能なＬＥＤ配置態様を採用することができる。
【０１０１】
例えば、１００個のＬＥＤを環状に配置しようとした場合、反射ミラーがない場合には、図７（ａ）のようなサイズのコンデンサレンズ１２等ではうまく光を屈折させることができず設置することは事実上困難である。これに対し、うまく反射を利用することで、１００個のＬＥＤをも環状に配置することができ、この場合には反射ミラーがない場合において、隣接しあうＬＥＤ同士が重なりあうかのような配置態様をとることもできるのである。また、このように反射ミラー７３を採用することで、各ＬＥＤの配置の自由度が高められることにもなる。
【０１０２】
なお、本実施の形態では、上記第５の実施の形態と同様、ティーチングを行うこととしているが、ティーチングを行わない場合（予め発光強度を異ならせておく場合）にも具体化できることはいうまでもない。さらに、上記第４の実施の形態におけるグループ化を行った上で実施してもよい。
【０１０３】
尚、上述した各実施の形態の記載内容に限定されることなく、例えば次のように実施してもよい。
【０１０４】
（ａ）上記所定の実施の形態の末尾にも記載したが、各実施の形態の特徴部分同士を適宜組み合わせて実施することも可能である。
【０１０５】
（ｂ）上記実施の形態における縞状板１３として、明暗が交互に繰り返されるものを採用しているが、採用される三次元計測方法によっては、各種の光パターンを導出可能なフィルタを採用してもよい。つまり、光パターンとしては、必ずしも縞状でなくてもよく、例えば格子状の光パターンであってもよいし、散点状の光パターンであってもよいし、同心円状の光パターンであってもよい。
【０１０６】
（ｃ）上記実施の形態ではプリント基板Ｋに印刷形成されたクリームハンダの高さ等を計測する場合に具体化したが、他にもＩＣパッケージ（例えばリード）に印刷形成されたクリームハンダの高さ等を計測する場合にも具体化できる。さらに、他の計測対象物の高さ等を計測する場合に具体化してもよい。他の計測対象物としては、基板上に印刷されたハンダバンプ、他の印刷物、積層体等が挙げられる。
【０１０７】
（ｄ）上記実施の形態では具体的な言及はしていないが、三次元計測により計測された高さデータ等に基づいて、印刷状態等の良否を判定する手段を設けてもよいことは勿論である（判定手段）。
【０１０８】
（ｅ）上記第５、第６の実施の形態等では、各ＬＥＤ毎に対応して、各ランプ制御部を設ける構成となっているが、一つの制御部で各ＬＥＤの発光強度を調整可能な構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における三次元計測装置を模式的に示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は第１の実施の形態の変形例における三次元計測装置を模式的に示す概略構成図であり、（ｂ）は変形例における光強度補正板を模式的に示す側面図である。
【図３】第２の実施の形態における三次元計測装置を模式的に示す概略構成図である。
【図４】第３の実施の形態における三次元計測装置を模式的に示す概略構成図である。
【図５】第４の実施の形態における三次元計測装置を模式的に示す概略構成図である。
【図６】（ａ）は第５の実施の形態における三次元計測装置を模式的に示す概略構成図であり、（ｂ）はティーチングの原理を説明するべく照射された光パターン等を示す模式図である。
【図７】（ａ）は第６の実施の形態における三次元計測装置を模式的に示す概略構成図であり、（ｂ）は第６の実施の形態の照射手段の特徴部分を下方から見上げた状態を模式的に示す図である。
【図８】（ａ）は従来技術における三次元計測装置を模式的に示す概略構成図であり、（ｂ）はフィルタを示す模式図であり、（ｃ）は照射された光パターンを示す模式図である。
【符号の説明】
１…三次元計測装置、３，２０，３０，４０，５０，６０…照射手段、４…撮像手段としてのＣＣＤカメラ、５…画像処理手段、６…ランプ電源、１１…光源としてのハロゲンランプ、１２…コンデンサレンズ、１３…フィルタを構成する縞状板、１４…投影レンズ、１５…光強度補正手段としての光強度補正板、１６…光源としてのＬＥＤ、１７…光強度補正手段としての光強度補正板、２１…光源としての第１のＬＥＤ、２２…光源としての第２のＬＥＤ、３１…光源としての第１のＬＥＤ、３２…光源としての第２のＬＥＤ、３３…第１の抵抗、３４…第２の抵抗、４１〜４８…光源としてのＬＥＤ、５１…光源としての第１のＬＥＤ、５２…光源としての第２のＬＥＤ、５３…第１のランプ制御部、５４…第２のランプ制御部、６１〜６８…光源としてのＬＥＤ、７１，７２…ランプ制御部、Ｇ１〜Ｇ４…グループ、Ｋ…プリント基板、ＷＡ，ＷＢ…ウインドウ。

Claims

計測対象物に対し、縞状の光強度分布を有する光パターンを照射可能な照射手段と、
前記光パターンの照射角度とは異なる角度位置に設置され、前記光パターンの照射された計測対象物を撮像可能な撮像手段と、
少なくとも前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う画像処理手段とを備えた三次元計測装置であって、
前記照射手段からの光パターンの照射ポイントと、前記照射ポイントからの光が前記撮像手段にて撮像される撮像ポイントとを結ぶ光路に関し、各照射ポイント毎に対応する光路長の相違に起因して、前記撮像手段にて撮像される画像データに影響が及ぶのを抑制するべく、前記光パターンを調整するよう構成したことを特徴とする三次元計測装置。
計測対象物に対し、縞状の光強度分布を有する光パターンを照射可能な照射手段と、
前記光パターンの照射角度とは異なる角度位置に設置され、前記光パターンの照射された計測対象物を撮像可能な撮像手段と、
少なくとも前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う画像処理手段とを備えた三次元計測装置であって、
前記照射手段は、少なくとも光源と、投影レンズと、前記光源及び投影レンズ間に設けられ、光パターンを投影するためのフィルタとを具備し、
前記フィルタに照射される光に関し、前記光パターンの照射軸に直交する面に沿って、光強度を相違させることで、各照射ポイント毎に相違する光路長の相違に起因する影響を抑制するよう構成したことを特徴とする三次元計測装置。
前記投影レンズから放たれる光の光強度に関し、前記光路長の長い方のポイントにおける光強度が、前記光路長の短い方のポイントにおける光強度よりも段階的又は連続的に大きくなるよう構成したことを特徴とする請求項２に記載の三次元計測装置。
計測対象物に対し、縞状の光強度分布を有する光パターンを照射可能な照射手段と、
前記光パターンの照射角度とは異なる角度位置に設置され、前記光パターンの照射された計測対象物を撮像可能な撮像手段と、
少なくとも前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う画像処理手段とを備えた三次元計測装置であって、
前記照射手段は、少なくとも光源と、投影レンズと、前記光源及び投影レンズ間に設けられ、光パターンを投影するためのフィルタとを具備し、
前記計測対象物に照射される光パターンの光強度の均質化を図るべく、前記光源及びフィルタ間に、光強度補正手段を設けたことを特徴とする三次元計測装置。
前記光強度補正手段は、光透過率が一定、かつ、半透明の素材よりなる光強度補正板であって、該光強度補正板の厚みの相違によって光強度の均質化を図るよう構成したことを特徴とする請求項４に記載の三次元計測装置。
前記光源から前記フィルタまでの距離の短い方のポイントにおける前記光強度補正板の厚みが、前記距離の長い方のポイントにおける前記光強度補正板の厚みよりも段階的又は連続的に大きくなるよう構成したことを特徴とする請求項５に記載の三次元計測装置。
前記光源は、複数のランプからなることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の三次元計測装置。
計測対象物に対し、縞状の光強度分布を有する光パターンを照射可能な照射手段と、
前記光パターンの照射角度とは異なる角度位置に設置され、前記光パターンの照射された計測対象物を撮像可能な撮像手段と、
少なくとも前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う画像処理手段とを備えた三次元計測装置であって、
前記照射手段は、少なくとも複数のランプからなる光源と、投影レンズと、前記光源及び投影レンズ間に設けられ、光パターンを投影するためのフィルタとを具備し、
前記計測対象物に照射される光パターンの光強度の均質化を図るべく、前記各ランプと前記フィルタとの距離を異ならせたことを特徴とする三次元計測装置。
前記複数のランプ毎の前記投影レンズから前記計測対象物までの各光軸距離に関し、前記光軸距離の短い方のランプを、前記光軸距離の長い方のランプよりも、前記フィルタから遠い位置に設置したことを特徴とする請求項８に記載の三次元計測装置。
前記複数のランプは共通の電源に接続されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の三次元計測装置。
計測対象物に対し、縞状の光強度分布を有する光パターンを照射可能な照射手段と、
前記光パターンの照射角度とは異なる角度位置に設置され、前記光パターンの照射された計測対象物を撮像可能な撮像手段と、
少なくとも前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う画像処理手段とを備えた三次元計測装置であって、
前記照射手段は、少なくとも複数のランプからなる光源と、投影レンズと、前記光源及び投影レンズ間に設けられ、光パターンを投影するためのフィルタとを具備し、
前記計測対象物に照射される光パターンの光強度の均質化を図るべく、前記各ランプの発光強度を異ならせたことを特徴とする三次元計測装置。
前記複数のランプ毎の前記投影レンズから前記計測対象物までの各光軸距離に関し、前記光軸距離の長い方のランプの発光強度を、前記光軸距離の短い方のランプの発光強度よりも、大きく設定したことを特徴とする請求項１１に記載の三次元計測装置。
前記複数のランプは共通の電源に接続されており、前記電源から各ランプに供給される電圧値、電流値、前記電源及び前記各ランプ間の抵抗値、並びに、発光時間のうち、少なくとも１つを異ならせることで、各ランプの発光強度を異ならせたことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の三次元計測装置。
前記各ランプの発光強度を一律に所定の発光強度に設定した上で、前記照射手段にて、平坦かつ均一な平面に前記光パターンを照射し、前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、撮像エリア内における互いに異なる複数箇所の明るさを測定し記憶する事前測定手段と、
前記事前測定手段において測定、記憶された各箇所の明るさに基づき、各箇所の明るさの相違が解消されるよう各ランプの発光強度を制御するランプ制御手段と
を設け、前記画像処理手段による前記三次元計測に際しては、前記ランプ制御手段で制御された発光強度にて前記各ランプを発光させるようにしたことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の三次元計測装置。
前記各ランプの発光強度を一律に第１の発光強度に設定した上で、前記照射手段にて、平坦かつ均一な平面に前記光パターンを照射し、前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、撮像エリア内における互いに異なる複数箇所の明るさを測定し記憶する第１の事前測定手段と、
前記各ランプの発光強度を一律に第２の発光強度に設定した上で、前記照射手段にて、平坦かつ均一な平面に前記光パターンを照射し、前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、撮像エリア内における前記複数箇所の明るさを測定し記憶する第２の事前測定手段と、
前記第１及び第２の事前測定手段において測定、記憶された各箇所の明るさに基づき、各箇所の明るさの相違が解消されるよう各ランプの発光強度を制御するランプ制御手段と
を設け、前記画像処理手段による前記三次元計測に際しては、前記ランプ制御手段で制御された発光強度にて前記各ランプを発光させるようにしたことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の三次元計測装置。
前記光源は、「Ｎ」（Ｎは３以上の整数）個のランプ群からなり、
前記ランプ群を、「Ｍ」（ＭはＮ−１以下かつ２以上の整数）個のグループにグループ分けし、
各グループ毎に各ランプの発光強度を設定するとともに、その設定に際しては、前記撮像手段から遠いグループほど、各ランプの発光強度が大きくなるようにしたことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の三次元計測装置。
前記各ランプの発光強度を一律に第１の発光強度に設定した上で、前記照射手段にて、平坦かつ均一な平面に前記光パターンを照射し、前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、撮像エリア内における互いに異なる複数箇所の明るさを測定し記憶する第１の事前測定手段と、
前記各ランプの発光強度を一律に第２の発光強度に設定した上で、前記照射手段にて、平坦かつ均一な平面に前記光パターンを照射し、前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、撮像エリア内における前記複数箇所の明るさを測定し記憶する第２の事前測定手段と、
前記第１及び第２の事前測定手段において測定、記憶された各箇所の明るさに基づき、各箇所の明るさの相違が解消されるよう前記各グループ毎のランプの発光強度を制御するランプ制御手段と
を設け、前記画像処理手段による前記三次元計測に際しては、前記ランプ制御手段で制御された発光強度にて前記各ランプを発光させるようにしたことを特徴とする請求項１６に記載の三次元計測装置。
前記各ランプからの光を反射する反射手段を設け、反射手段にて反射した光を前記フィルタに導くよう構成したことを特徴とする請求項７乃至１７のいずれかに記載の三次元計測装置。
前記各ランプを、前記反射手段を中心にしてその外周位置に環状又は略環状に配置したことを特徴とする請求項１８に記載の三次元計測装置。
前記光源は、ＬＥＤからなることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれかに記載の三次元計測装置。
前記撮像手段は、前記計測対象物の真上に配置され、前記照射手段は、前記計測対象物の斜め上方に配置されていることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれかに記載の三次元計測装置。
前記計測対象物がプリント基板上に印刷されたクリームハンダであり、該クリームハンダの領域、高さから印刷状態の良否を判定する判定手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至２１のいずれかに記載の三次元計測装置。
前記計測対象物がプリント基板上に印刷されたハンダバンプであり、該ハンダバンプの領域、高さからハンダバンプの形状の良否を判定する判定手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至２１のいずれかに記載の三次元計測装置。