JP2006300539A - 三次元計測装置及び基板検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】計測対象物の所定領域を高さ基準面として適正に利用可能であって、しかも、簡素化によりコストを低減させると共に三次元計測に要する時間を低減させた三次元計測装置を提供する。
【解決手段】計測基準領域とそれに応じた照明装置１０の輝度との対応関係が基板用テーブル２７Ｂとして照明用データベース２７に記憶されている。そして、この基板用テーブル２７Ｂに基づき、計測基準領域に応じた照明装置１０の輝度（背景用輝度）が設定可能となっている。かかる構成の下、背景用輝度での照射によって得られる画像データに基づき、プリント基板の計測基準領域の三次元計測を行う。また、検査対象領域の計測を目的とする撮像に前後して計測基準領域の計測を目的とする撮像を１回だけ行い、各撮像ごとに三次元計測を行う。
【選択図】 図３
【解決手段】計測基準領域とそれに応じた照明装置１０の輝度との対応関係が基板用テーブル２７Ｂとして照明用データベース２７に記憶されている。そして、この基板用テーブル２７Ｂに基づき、計測基準領域に応じた照明装置１０の輝度（背景用輝度）が設定可能となっている。かかる構成の下、背景用輝度での照射によって得られる画像データに基づき、プリント基板の計測基準領域の三次元計測を行う。また、検査対象領域の計測を目的とする撮像に前後して計測基準領域の計測を目的とする撮像を１回だけ行い、各撮像ごとに三次元計測を行う。
【選択図】 図３
Description
本発明は、計測対象物の三次元形状等を計測する三次元計測装置及び当該三次元計測装置を備える基板検査装置に関するものである。
一般に、プリント基板は、ガラスエポキシ樹脂からなるベース基板の上に電極パターンを具備し、表面がレジスト膜によって保護されている。前記プリント基板上に電子部品を実装する場合、まず電極パターン上のレジスト膜による保護がされていない所定位置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。
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いる。例えば、位相シフト法を用いた三次元計測装置においては、照射手段によって、可視光を光源とした縞状の光強度分布を有する光パターンを被測定物（この場合プリント基板）に照射する。そして、ＣＣＤカメラによって被測定物を撮像し、得た画像から前記光パターンの縞の位相差を解析することで、クリームハンダの三次元形状、特に高さが計測される。
ところが、プリント基板上のクリームハンダの印刷部分の周囲（以下、背景領域という）の色は様々である。これは、ガラスエポキシ樹脂やレジスト膜に種々の色が使用されるためである。そして、例えば黒色などの比較的暗い色の背景領域では、ＣＣＤカメラによる撮像に基づく画像データのコントラストが小さくなってしまう。つまり、画像データ上、上記光パターンの明暗の差（輝度差）が小さくなってしまうのである。そのため、背景領域の高さの計測が困難となるおそれがある。本来であれば基板上に印刷されたクリームハンダの高さをより高精度で計測するためには、その基板内に高さ基準を採ることが望ましい。しかしながら、背景領域を高さ基準面として適正に利用できないため、その基板内に高さ基準を採ることができないといった不具合を生じるおそれがある。
これを解決するための手法として、撮像条件を切り換えて複数枚の画像を取り込み、当該複数枚の画像を合成して合成画像を用いて三次元計測を行う装置が考案されている。かかる技術においては、例えば撮像条件を３２通りに切り替えて、複数枚の画像を取り込み、それらを合成することによって計測に最適な画像を生成し、所望の計測処理を実行している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３５７４０８号公報
しかしながら、上述した手法では、撮像条件を切り替えて複数枚の画像の合成処理を行うため、装置が複雑になりコストアップを招くおそれがある。また、予め設定された区画領域毎に規定の最大輝度条件を満足する区画領域画像を抽出し各区画領域画像を寄せ集めて一連の断面輪郭線部分像を含む合成画像を生成するため、合成処理に時間を要する結果となり、三次元計測に要する時間が著しく長くなってしまう。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、計測対象物の所定領域を高さ基準面として適正に利用可能であって、しかも、簡素化によりコストを低減させると共に三次元計測に要する時間の短縮化を図ることのできる三次元計測装置及び基板検査装置を提供することにある。
以下、上記目的等を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果等を付記する。
手段１．検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能な照射手段と、
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記照射手段をして、前記第１測定エリアに応じた照射強度で前記光を照射させ、当該照射の前又は後に、前記第２測定エリアに応じた照射強度で前記光を照射させることが可能な制御手段とを備え、
前記撮像手段は、前記制御手段による照射ごとに撮像を行うよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記照射手段をして、前記第１測定エリアに応じた照射強度で前記光を照射させ、当該照射の前又は後に、前記第２測定エリアに応じた照射強度で前記光を照射させることが可能な制御手段とを備え、
前記撮像手段は、前記制御手段による照射ごとに撮像を行うよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
手段１に記載の三次元計測装置では、照射手段が、計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能となっている。この計測対象物は、検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する。なお、「照射強度」とは、照射手段としての光源の輝度であることが考えられる。また、照射対象面の明るさ、すなわち、照度であることが考えられる。以下の手段でも同様とする。そして、撮像手段が照射手段による光の照射に基づき撮像を行う。
ここで特に手段１では、制御手段が、照射手段に、第１測定エリアに応じた照射強度で光を照射させ、当該照射の前又は後に、第２測定エリアに応じた照射強度で光を照射させることが可能となっている。そして、制御手段による各照射強度での光の照射ごとに撮像手段による撮像が行われる。
例えば第１測定エリアの計測を目的とする撮像を行った場合、画像データ上、第２測定エリアにおいては、輝度が高すぎたり低すぎたりあるいは明暗の差（輝度差）が小さくなってしまうことがある。その場合、高さ計測の基準となる第２測定エリアを適正に利用できないため、計測対象物に高さ基準を採ることができないといった不具合を生じるおそれがある。
この点、手段１によれば、第１測定エリアについては当該第１測定エリアに応じた照射強度で光を照射し、第２測定エリアについてはそれとは別の当該第２測定エリアに応じた照射強度で光を照射することができる。従って、第２測定エリアに合わせた撮像に基づく三次元計測が可能となり、第２測定エリアを計測の基準として適正に利用できる。すなわち、計測対象物の所定領域を高さ基準面として適正に利用可能となる。
また、第１測定エリアの計測を目的とする撮像及び第２測定エリアの計測を目的とする撮像をそれぞれ１回ずつ行う構成とすれば、計２回の撮像によって計測対象物の三次元計測が可能となる。したがって、装置を簡素化できコストを低減させることができる。また、三次元計測に要する時間の短縮化を図ることができる。
なお、「第１測定エリアに応じた照射強度」、「第２測定エリアに応じた照射強度」は、前もって設定しておいても良いし、都度別途計測して求めても良い。また、「第１測定エリアに応じた照射強度」が既知であれば、「第１測定エリアに応じた照射強度」を前もって設定しておき、「第１測定エリアに応じた照射強度」による撮像の映像データを基に「第２測定エリアに応じた照射強度」を求めても良い。
また、計測対象物をプリント基板とすれば、上述した第１測定エリアは、クリームハンダが印刷されたハンダ領域であることが考えられる。また、第２測定エリアは、ハンダ領域以外の背景領域あるいは背景領域に設けられた領域であることが考えられる。背景領域は、計測対象物がプリント基板であれば、クリームハンダの印刷されていない電極パターンの部分であったり、ガラスエポキシ樹脂の部分であったり、レジスト膜の部分であったりすることが考えられる。以下の手段でも同様である。
手段２．検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能な照射手段と、
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記撮像手段による撮像に基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う三次元演算手段と、
前記第２測定エリアと当該第２測定エリアに応じた前記照射強度との対応関係を記憶する記憶手段と、
前記照射手段をして、前記第１測定エリアに応じた照射強度で前記光を照射させ、当該照射の前又は後に、前記記憶手段に記憶された前記対応関係に基づき、前記第２測定エリアに応じた照射強度で前記光を照射させる制御手段とを備え、
前記撮像手段は、前記制御手段による各照射強度での前記光の照射ごとに撮像を行うよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記撮像手段による撮像に基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う三次元演算手段と、
前記第２測定エリアと当該第２測定エリアに応じた前記照射強度との対応関係を記憶する記憶手段と、
前記照射手段をして、前記第１測定エリアに応じた照射強度で前記光を照射させ、当該照射の前又は後に、前記記憶手段に記憶された前記対応関係に基づき、前記第２測定エリアに応じた照射強度で前記光を照射させる制御手段とを備え、
前記撮像手段は、前記制御手段による各照射強度での前記光の照射ごとに撮像を行うよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
手段２に記載の三次元計測装置においても、照射手段が、計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能となっている。この計測対象物は、検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する。そして、撮像手段が照射手段による光の照射に基づき撮像を行い、三次元演算手段によって、計測対象物の三次元計測が行われる。
ここで特に手段２では、第２測定エリアと当該第２測定エリアに応じた照射強度との対応関係が、記憶手段に記憶されている。具体的には、第２測定エリアの色に基づいて照射強度との対応関係を記憶しておくことが考えられる。すなわち、第２測定エリアの色が第１測定エリアに比べて暗い色である場合には、画像データ上の輝度差が比較的小さくなるため、相対的に大きな照射強度を対応させる。一方、第２測定エリアの色が第１測定エリアに比べて明るい色である場合には、画像データ上の輝度値が飽和するおそれがあるため、相対的に小さな照射強度を対応させる。そして、制御手段は、照射手段に、第１測定エリアに応じた照射強度で光を照射させ、当該照射の前又は後に、記憶手段に記憶された対応関係に基づき、第２測定エリアに応じた照射強度で光を照射させる。ここで、制御手段による各照射強度での光の照射ごとに撮像手段による撮像が行われる。
手段２によれば、第２測定エリアと当該第２測定エリアに応じた照射強度との対応関係を記憶しておき、第１測定エリアに応じた照射強度での光の照射とは別に、第２測定エリアに応じた照射強度で光が照射される。したがって、第２測定エリアに合わせた撮像に基づく三次元計測が可能となり、第２測定エリアを計測の基準として適正に利用できる。すなわち、計測対象物の所定領域を高さ基準面として適正に利用可能となる。
また、第１測定エリアの計測を目的とする撮像に前後して、第２測定エリアの計測を目的とする撮像を１回だけ行う構成とすれば、計２回の撮像によって計測対象物の三次元計測が可能となる。したがって、装置を簡素化できコストを低減させることができる。また、三次元計測に要する時間の短縮化を図ることができる。
手段３．検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能な照射手段と、
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記撮像手段による撮像に基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う三次元演算手段と、
前記第２測定エリアと当該第２測定エリアに応じた前記照射強度との対応関係を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された対応関係に基づき、前記第２測定エリアに応じた照射強度を設定する設定手段と、
前記照射手段をして、前記第１測定エリアに応じた照射強度で前記光を照射させ、当該照射の前又は後に、前記設定手段にて設定される照射強度で前記光を照射させる制御手段とを備え、
前記撮像手段は、前記制御手段による各照射強度での前記光の照射ごとに撮像を行うよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記撮像手段による撮像に基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う三次元演算手段と、
前記第２測定エリアと当該第２測定エリアに応じた前記照射強度との対応関係を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された対応関係に基づき、前記第２測定エリアに応じた照射強度を設定する設定手段と、
前記照射手段をして、前記第１測定エリアに応じた照射強度で前記光を照射させ、当該照射の前又は後に、前記設定手段にて設定される照射強度で前記光を照射させる制御手段とを備え、
前記撮像手段は、前記制御手段による各照射強度での前記光の照射ごとに撮像を行うよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
手段３に記載の三次元計測装置も、上述した構成と基本的に同様となっている。したがって、上記三次元計測装置と同様の効果を奏する。
特に手段３では、記憶手段に記憶された対応関係に基づき、設定手段によって、第２測定エリアに応じた照射強度が設定される。そして、制御手段は、照射手段に、第１測定エリアに応じた照射強度で光を照射させ、当該照射の前又は後に、設定手段にて設定される照射強度で光を照射させる。ここで、制御手段による各照射強度での光の照射ごとに撮像手段による撮像が行われる。設定手段は、記憶手段に記憶された対応関係に基づき、自動で照射強度を設定する手段としてもよいし、又は、作業者が手動で照射強度を設定する手段としてもよい。後者のような構成とすれば、照射強度の設定に関する自由度が大きくなり、作業者の経験などをいかした幅広い照射強度の設定が可能となる。
なお、作業者が手動で照射強度を設定する構成における設定手段の構成としては、次のようなものが考えられる。
手段４．手段３に記載の三次元計測装置において、
情報表示を行うための表示画面を有する表示手段と、
情報入力を行うための入力手段とを備え、
前記設定手段は、前記対応関係を前記表示手段の前記表示画面に表示し、前記入力手段を介して前記表示画面に表示された前記対応関係が選択されると、当該選択された対応関係に基づき、前記照射強度を設定するよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
情報表示を行うための表示画面を有する表示手段と、
情報入力を行うための入力手段とを備え、
前記設定手段は、前記対応関係を前記表示手段の前記表示画面に表示し、前記入力手段を介して前記表示画面に表示された前記対応関係が選択されると、当該選択された対応関係に基づき、前記照射強度を設定するよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
手段４によれば、対応関係が表示手段の表示画面に表示され、入力手段を介して表示画面に表示された対応関係が選択されると、当該選択された対応関係に基づき、照射強度が設定される。したがって、作業者が手動で照射強度を設定する場合であっても、比較的容易な照射強度の設定が実現される。
なお、表示手段は、ＣＲＴや液晶などの表示画面を有するディスプレイ装置として具現化することが考えられる。また、入力手段は、マウスなどのポインティングデバイスや、表示画面と一体になったタッチパネルとして具現化することが考えられる。以下の手段でも同様とする。
手段５．手段１乃至４のいずれかに記載の三次元計測装置において、
前記第１測定エリアに応じた照射強度は、予め定められた照射強度であることを特徴とする三次元計測装置。
前記第１測定エリアに応じた照射強度は、予め定められた照射強度であることを特徴とする三次元計測装置。
例えば、第１測定エリアに応じた照射強度を自動又は手動で設定することも考えられる。もっとも、例えば第１測定エリアがクリームハンダの印刷されたハンダ領域である場合など、第１測定エリアがほぼ同様の色を呈するため、第１測定エリアに応じた照射強度は、自ずと決定される。したがって、そのような場合には、手段５に示すように、予め定められた照射強度を採用することが考えられる。このようにすれば、装置の簡素化を促進でき、また、三次元計測に要する時間の短縮化を図ることができる。
手段６．検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能な照射手段と、
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記撮像手段による撮像に基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う三次元演算手段と、
前記第１測定エリアと当該第１測定エリアに応じた前記照射強度との対応関係、及び、前記第２測定エリアと当該第２測定エリアに応じた前記照射強度との対応関係を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記対応関係に基づき、前記第１測定エリアに応じた第１の照射強度、及び、前記第２測定エリアに応じた第２の照射強度を設定する設定手段と、
前記照射手段をして、前記設定手段にて設定される第１の照射強度で前記光を照射させ、当該照射の前又は後に、前記設定手段にて設定される第２の照射強度で前記光を照射させる制御手段とを備え、
前記撮像手段は、前記制御手段による各照射強度での前記光の照射ごとに撮像を行うよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記撮像手段による撮像に基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う三次元演算手段と、
前記第１測定エリアと当該第１測定エリアに応じた前記照射強度との対応関係、及び、前記第２測定エリアと当該第２測定エリアに応じた前記照射強度との対応関係を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記対応関係に基づき、前記第１測定エリアに応じた第１の照射強度、及び、前記第２測定エリアに応じた第２の照射強度を設定する設定手段と、
前記照射手段をして、前記設定手段にて設定される第１の照射強度で前記光を照射させ、当該照射の前又は後に、前記設定手段にて設定される第２の照射強度で前記光を照射させる制御手段とを備え、
前記撮像手段は、前記制御手段による各照射強度での前記光の照射ごとに撮像を行うよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
手段６に記載の三次元計測装置も、上述した構成と同様、照射手段が、計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能となっている。この計測対象物は、検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する。そして、撮像手段が照射手段による光の照射に基づき撮像を行い、三次元演算手段によって、計測対象物の三次元計測が行われる。
ここで特に手段６では、第１測定エリアと当該第１測定エリアに応じた照射強度との対応関係、及び、第２測定エリアと当該第２測定エリアに応じた照射強度との対応関係が、記憶手段に記憶されている。また、これらの対応関係に基づき、設定手段によって、第１測定エリアに応じた第１の照射強度、及び、第２測定エリアに応じた第２の照射強度が設定される。そして、制御手段は、照射手段に、設定手段にて設定される第１の照射強度で光を照射させ、当該照射の前又は後に、設定手段にて設定される第２の照射強度で光を照射させる。ここで、制御手段による各照射強度での光の照射ごとに撮像手段による撮像が行われる。
手段６によれば、第２測定エリアに応じた第２の照射強度だけでなく、第１測定エリアに応じた第１の照射強度が、設定手段にて設定される。そして、第１及び第２の照射強度で光が照射されて撮像が行われる。したがって、上述した効果に加え、第１測定エリアの三次元計測が確実に実行可能となる点で有利である。
手段７．手段６に記載の三次元計測装置において、
情報表示を行うための表示画面を有する表示手段と、
情報入力を行うための入力手段とを備え、
前記設定手段は、前記対応関係を前記表示手段の前記表示画面に表示し、前記入力手段を介して前記表示画面に表示された前記対応関係が選択されると、当該選択された対応関係に基づき、前記測定エリアに応じた照射強度を設定するよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
情報表示を行うための表示画面を有する表示手段と、
情報入力を行うための入力手段とを備え、
前記設定手段は、前記対応関係を前記表示手段の前記表示画面に表示し、前記入力手段を介して前記表示画面に表示された前記対応関係が選択されると、当該選択された対応関係に基づき、前記測定エリアに応じた照射強度を設定するよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
手段７によれば、対応関係が表示手段の表示画面に表示され、入力手段を介して表示画面に表示された対応関係が選択されると、当該選択された対応関係に基づき、測定エリアに応じた照射強度が設定される。したがって、作業者が手動で照射強度を設定する場合であっても、比較的容易な照射強度の設定が実現される。
手段８．手段１乃至７のいずれかに記載の三次元計測装置において、
前記計測対象物の三次元計測は、前記第１測定エリアの三次元計測と前記第２測定エリアの三次元計測とを別個の撮像に基づき行うことによってなされるよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
前記計測対象物の三次元計測は、前記第１測定エリアの三次元計測と前記第２測定エリアの三次元計測とを別個の撮像に基づき行うことによってなされるよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
手段８によれば、第１測定エリアの三次元計測と第２測定エリアの三次元計測とが別個の撮像に基づいて行われ、計測対象物の三次元計測がなされる。すなわち、画像の合成などの複雑な処理は行われない。したがって、装置を簡素化できコストを低減させることができる。また、三次元計測に要する時間の短縮化を図ることができる。
手段９．手段１乃至８のいずれかに記載の三次元計測装置において、
前記計測対象物は、前記第２測定エリアを複数個有しており、
前記制御手段は、前記照射手段をして、前記複数個の各第２測定エリアに対し、異なる照射強度で前記光を照射させることが可能に構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
前記計測対象物は、前記第２測定エリアを複数個有しており、
前記制御手段は、前記照射手段をして、前記複数個の各第２測定エリアに対し、異なる照射強度で前記光を照射させることが可能に構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
手段９によれば、複数個の各第２測定エリアに対し、異なる照射強度で光が照射可能となっている。このようにすれば、撮像回数が３回以上になるものの、各第２測定エリアの三次元計測が確実に実行可能となり、各第２測定エリアを計測の基準として適正に利用できる。すなわち、計測対象物の所定領域を高さ基準面として適正に利用可能となる。
ところで、第１測定エリアがクリームハンダの印刷されたハンダ領域である場合など、以下のような構成を採用することが考えられる。
手段１０．検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能な照射手段と、
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記撮像手段による撮像に基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う三次元演算手段と、
前記照射手段をして前記第１測定エリアに応じた第１の照射強度で前記光を照射させ、当該照射に基づく撮像により前記第２測定エリアの三次元計測が可能か否かを判断し、三次元計測が不可能と判断された場合には、前記第１の照射強度を前記第２測定エリアに応じて補正し、前記照射手段をして前記補正された第２の照射強度で前記光を照射させる制御手段と
を備えていることを特徴とする三次元計測装置。
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記撮像手段による撮像に基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う三次元演算手段と、
前記照射手段をして前記第１測定エリアに応じた第１の照射強度で前記光を照射させ、当該照射に基づく撮像により前記第２測定エリアの三次元計測が可能か否かを判断し、三次元計測が不可能と判断された場合には、前記第１の照射強度を前記第２測定エリアに応じて補正し、前記照射手段をして前記補正された第２の照射強度で前記光を照射させる制御手段と
を備えていることを特徴とする三次元計測装置。
手段１０に記載の三次元計測装置では、照射手段が、計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能となっている。この計測対象物は、検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する。なお、「照射強度」とは、照射手段としての光源の輝度であることが考えられる。また、照射対象面の明るさ、すなわち、照度であることが考えられる。以下の手段でも同様とする。そして、撮像手段が照射手段による光の照射に基づき撮像を行い、三次元演算手段によって、計測対象物の三次元計測が行われる。
ここで特に手段１０では、制御手段が、照射手段に第１測定エリアに応じた第１の照射強度で光を照射させ、当該照射に基づく撮像により第２測定エリアの三次元計測が可能か否かを判断し、三次元計測が不可能と判断された場合には、第１の照射強度を第２測定エリアに応じて補正し、照射手段に、補正された第２の照射強度で光を照射させる。
例えば第１測定エリアの計測を目的とする撮像を行った場合、画像データ上、第２測定エリアにおいては、輝度が高すぎたり低すぎたりあるいは明暗の差（輝度差）が小さくなってしまうことがある。その場合、高さ計測の基準となる第２測定エリアを適正に利用できないため、計測対象物に高さ基準を採ることができないといった不具合を生じるおそれがある。
この点、手段１０では、第１の照射強度での照射に基づく撮像によって第２測定エリアの三次元計測が不可能である場合、第１の照射強度が第２測定エリアに応じて補正され、第２の照射強度で光が照射される。したがって、第２の照射強度での照射に基づく撮像によれば、第２測定エリアの三次元計測が確実に実行可能となり、第２測定エリアを計測の基準として適正に利用できる。一方、第１の照射強度での撮像によって第２測定エリアの三次元計測が可能である場合、当該撮像によって、第２測定エリアの三次元計測が実行でき、第２測定エリアを計測の基準として適正に利用できる。すなわち、いずれの場合であっても、計測対象物の所定領域を高さ基準面として適正に利用可能となる。
また、手段１０によれば、場合によっては１回の撮像により、補正が行われる場合でも２回の撮像により、撮像領域の三次元計測がなされることになる。したがって、装置を簡素化できコストを低減させることができる。また、三次元計測に要する時間の短縮化を図ることができる。
なお、この構成における技術思想は、第１測定エリアの三次元計測を確実に実行可能とするための照射強度が予め分かっていることを前提とするものである。つまり、１回目の撮像によって第１測定エリアの三次元計測が確実に実行可能となるため、最初に第１の照射強度での撮像を行い、特定の場合にだけ、第２の照射強度での２回目の撮像を行おうとするのである。以下の構成でも同様である。
手段１１．検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能な照射手段と、
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記撮像手段による撮像に基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う三次元演算手段と、
前記照射手段をして前記第１測定エリアに応じた第１の照射強度で前記光を照射させる第１照射処理、前記第１照射処理に基づく撮像により前記第２測定エリアの三次元計測が可能か否かを判断する判断処理、前記判断処理にて前記三次元計測が不可能と判断された場合に前記第１の照射強度を前記第２測定エリアに応じて補正する補正処理、及び、前記照射手段をして前記補正処理にて補正された第２の照射強度で前記光を照射させる第２照射処理を実行可能な制御手段と
を備えていることを特徴とする三次元計測装置。
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記撮像手段による撮像に基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う三次元演算手段と、
前記照射手段をして前記第１測定エリアに応じた第１の照射強度で前記光を照射させる第１照射処理、前記第１照射処理に基づく撮像により前記第２測定エリアの三次元計測が可能か否かを判断する判断処理、前記判断処理にて前記三次元計測が不可能と判断された場合に前記第１の照射強度を前記第２測定エリアに応じて補正する補正処理、及び、前記照射手段をして前記補正処理にて補正された第２の照射強度で前記光を照射させる第２照射処理を実行可能な制御手段と
を備えていることを特徴とする三次元計測装置。
手段１１に記載の三次元計測装置においても、照射手段が、計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能となっている。この計測対象物は、検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する。そして、撮像手段が照射手段による光の照射に基づき撮像を行い、三次元演算手段によって、計測対象物の三次元計測が行われる。
ここで特に手段１１では、制御手段によって、第１照射処理、判断処理、補正処理、及び、第２照射処理が実行可能となっている。第１照射処理では、照射手段に、第１測定エリアに応じた第１の照射強度で光を照射させる。判断処理では、第１照射処理に基づく撮像により第２測定エリアの三次元計測が可能か否かが判断される。補正処理では、判断処理にて三次元計測が不可能と判断された場合に第１の照射強度が補正される。そして、第２照射処理では、照射手段に補正処理にて補正された第２の照射強度で光を照射させる。
手段１１によれば、第１の照射強度での照射に基づく撮像によって第２測定エリアの三次元計測が不可能である場合、第１の照射強度が第２測定エリアに応じて補正され、第２の照射強度で光が照射される。したがって、第２の照射強度での照射に基づく撮像によれば、第２測定エリアの三次元計測が確実に実行可能となり、第２測定エリアを計測の基準として適正に利用できる。一方、第１の照射強度での撮像によって第２測定エリアの三次元計測が可能である場合、当該撮像によって、第２測定エリアの三次元計測が実行でき、第２測定エリアを計測の基準として適正に利用できる。すなわち、計測対象物の所定領域を高さ基準面として適正に利用可能となる。
また、手段１１によれば、場合によっては１回の撮像により、補正が行われる場合でも２回の撮像により、計測対象物の三次元計測がなされることになる。したがって、装置を簡素化できコストを低減させることができる。また、三次元計測に要する時間の短縮化を図ることができる。
手段１２．手段１０又は１１に記載の三次元計測装置において、
前記三次元演算手段は、前記第２の照射強度での撮像がなされた場合には、前記第１測定エリアの三次元計測と前記第２測定エリアの三次元計測とを別個の撮像に基づき行うことにより、前記計測対象物の三次元計測を行うよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
前記三次元演算手段は、前記第２の照射強度での撮像がなされた場合には、前記第１測定エリアの三次元計測と前記第２測定エリアの三次元計測とを別個の撮像に基づき行うことにより、前記計測対象物の三次元計測を行うよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。
手段１２によれば、２回の撮像によって計測対象物の三次元計測を行う場合、第１測定エリアの三次元計測と第２測定エリアの三次元計測とが別個の撮像に基づいて行われ、計測対象物の三次元計測がなされる。すなわち、画像の合成などの複雑な処理は行われない。したがって、装置を簡素化できコストを低減させることができる。また、三次元計測に要する時間の短縮化を図ることができる。
手段１３．手段１０乃至１２のいずれかに記載の三次元計測装置において、
前記第２測定エリアの三次元計測が可能か否かの判断は、前記第１の照射強度での照射に基づく撮像による画像データ中の背景領域における輝度を用いてなされることを特徴とする三次元計測装置。
前記第２測定エリアの三次元計測が可能か否かの判断は、前記第１の照射強度での照射に基づく撮像による画像データ中の背景領域における輝度を用いてなされることを特徴とする三次元計測装置。
手段１３によれば、第２測定エリアの三次元計測が可能か否かの判断は、第１の照射強度での照射に基づく撮像による画像データ中の背景領域における輝度を用いてなされる。このようにすれば、三次元計測が可能か否かの判断を容易に行うことができ、装置の簡素化に寄与する。
手段１４．手段１３に記載の三次元計測装置において、
前記三次元計測が可能か否かの判断は、前記背景領域における輝度の平均値と予め定められる輝度の目標値との差分を用いてなされることを特徴とする三次元計測装置。
前記三次元計測が可能か否かの判断は、前記背景領域における輝度の平均値と予め定められる輝度の目標値との差分を用いてなされることを特徴とする三次元計測装置。
三次元計測が可能か否かの判断に画像データ中の輝度を用いる場合、手段１４に示すように、背景領域における輝度の平均値と予め定められる輝度の目標値との差分を用いることが考えられる。例えば照射される光が縞状のパターンである場合、明暗の差が小さくなると、それに伴って平均輝度も小さくなることが知られている。そこで、予め目標値を定めておき、その目標値との差分を用いて判断することが考えられる。このようにすれば、三次元計測が可能か否かの判断を容易に行うことができ、装置の簡素化に寄与する。
手段１５．手段１３又は１４に記載の三次元計測装置において、
前記第２測定エリアに応じた前記第１の照射強度の補正は、前記背景領域における輝度の平均値と予め定められる輝度の目標値との比率に基づいてなされることを特徴とする三次元計測装置。
前記第２測定エリアに応じた前記第１の照射強度の補正は、前記背景領域における輝度の平均値と予め定められる輝度の目標値との比率に基づいてなされることを特徴とする三次元計測装置。
手段１５によれば、第２測定エリアに応じた第１の照射強度の補正が、背景領域における輝度の平均値と目標値との比率に基づいてなされる。例えば平均値が目標値の１／２であれば、照射強度を２倍にするという具合である。このようにすれば、比較的簡単な構成によって照射強度を補正することができ、装置の簡素化に寄与する。
手段１６．手段１３又は１４に記載の三次元計測装置において、
前記背景領域における輝度の平均値に基づき前記第１の照射強度の補正するための補正情報を記憶する記憶手段を備え、
前記第２測定エリアに応じた前記第１の照射強度の補正は、前記記憶手段に記憶された補正情報に基づいてなされることを特徴とする三次元計測装置。
前記背景領域における輝度の平均値に基づき前記第１の照射強度の補正するための補正情報を記憶する記憶手段を備え、
前記第２測定エリアに応じた前記第１の照射強度の補正は、前記記憶手段に記憶された補正情報に基づいてなされることを特徴とする三次元計測装置。
手段１６によれば、第２測定エリアに応じた第１の照射強度の補正は、記憶手段に記憶された補正情報に基づいてなされる。上述したように照射強度を比率に基づいて補正することも可能だが、照射強度と画像の輝度とは必ずしも完全には線形比例しない。そこで、背景領域における輝度の平均値に基づき照射強度の補正するための補正情報を用意しておき、この補正情報に基づいて照射強度を補正することが考えられる。このようにすれば、補正した第２の照射強度がより適切なものとなり、第２の照射強度での照射に基づく撮像によって、第２測定エリアの三次元計測が確実に実行可能となる。
手段１７．手段１３又は１４に記載の三次元計測装置において、
前記第２測定エリアと当該第２測定エリアに応じた前記照射強度との対応関係を記憶する記憶手段を備え、
前記第２測定エリアに応じた照射強度の補正は、前記記憶手段に記憶された対応関係に基づいてなされることを特徴とする三次元計測装置。
前記第２測定エリアと当該第２測定エリアに応じた前記照射強度との対応関係を記憶する記憶手段を備え、
前記第２測定エリアに応じた照射強度の補正は、前記記憶手段に記憶された対応関係に基づいてなされることを特徴とする三次元計測装置。
手段１７によれば、第２測定エリアと当該第２測定エリアに応じた照射強度との対応関係が記憶されている。具体的には、第２測定エリアの色に基づいて照射強度との対応関係を記憶しておくことが考えられる。すなわち、第２測定エリアの色が第１測定エリアに比べて暗い色である場合には、画像データ上の輝度差が比較的小さくなるため、相対的に大きな照射強度を対応させる。一方、第２測定エリアの色が第１測定エリアに比べて明るい色である場合には、画像データ上の輝度値が飽和するおそれがあるため、相対的に小さな照射強度を対応させる。ここで、第２測定エリアに応じた照射強度の補正は、記憶された対応関係に基づいてなされる。このようにすれば、補正した第２の照射強度がより適切なものとなり、第２の照射強度での照射に基づく撮像によって、第２測定エリアの三次元計測が確実に実行可能となる。
手段１８．手段１７に記載の三次元計測装置において、
前記記憶手段に記憶された対応関係に基づき、前記第２測定エリアに応じた照射強度を設定する設定手段を備えていることを特徴とする三次元計測装置。
前記記憶手段に記憶された対応関係に基づき、前記第２測定エリアに応じた照射強度を設定する設定手段を備えていることを特徴とする三次元計測装置。
手段１８によれば、記憶手段に記憶された対応関係に基づき、設定手段によって、第２測定エリアに応じた照射強度が設定される。ここで設定手段は、記憶手段に記憶された対応関係に基づき、自動で照射強度を設定する手段としてもよいし、又は、作業者が手動で照射強度を設定する手段としてもよい。後者のような構成とすれば、照射強度の設定に関する自由度が大きくなり、作業者の経験などをいかした幅広い照射強度の設定が可能となる。
なお、設定手段を備える三次元計測装置の具体的な構成として、「情報表示を行うための表示画面を有する表示手段と、情報入力を行うための入力手段とを備え、前記設定手段は、前記対応関係を前記表示手段の前記表示画面に表示し、前記入力手段を介して前記表示画面に表示された前記対応関係が選択されると、当該選択された対応関係に基づき、前記照射強度を設定すること」としてもよい。このようにすれば、作業者が手動で照射強度を設定する場合であっても、比較的容易な照射強度の設定が実現される。なお、表示手段は、ＣＲＴや液晶などの表示画面を有するディスプレイ装置として具現化することが考えられる。また、入力手段は、マウスなどのポインティングデバイスや、表示画面と一体になったタッチパネルとして具現化することが考えられる。
手段１９．手段１乃至１８のいずれかに記載の三次元計測装置において、
前記第２測定エリアは、黒色あるいは相対的に黒色に近い灰色であることを特徴とする三次元計測装置。
前記第２測定エリアは、黒色あるいは相対的に黒色に近い灰色であることを特徴とする三次元計測装置。
手段１９に示すように第２測定エリアが黒色あるいは相対的に黒色に近い灰色である場合、第１測定エリアに応じた照射強度での照射に基づく撮像による画像データ中において、第２測定エリア画像における明暗の差（輝度差）が小さくなるおそれが高い。したがって、このような構成においては、本発明の効果が際立つ。
手段２０．手段１乃至１８のいずれかに記載の三次元計測装置において、
前記第２測定エリアは、白色あるいは相対的に白色に近い灰色であることを特徴とする三次元計測装置。
前記第２測定エリアは、白色あるいは相対的に白色に近い灰色であることを特徴とする三次元計測装置。
手段２０に示すように第２測定エリアが白色あるいは相対的に白色に近い灰色である場合、第１測定エリアに応じた照射強度での照射に基づく撮像による画像データ中において、第２測定エリア画像における輝度が高くなりすぎて飽和状態となってしまうおそれが高い。したがって、このような構成においては、本発明の効果が際立つ。
手段２１．手段１乃至２０のいずれかに記載の三次元計測装置において、
前記計測対象物は、ベース基板に対して電極パターンが形成されたプリント基板であり、前記第１測定エリアは、前記電極パターン上にハンダが印刷されたハンダ領域であり、前記第２測定エリアは、ハンダ領域以外の背景領域に設けられ、前記電極パターン、前記ベース基板、前記電極パターン上を覆うレジスト膜、あるいは、前記ベース基板上を覆うレジスト膜の領域であり、前記プリント基板の検査に用いられることを特徴とする三次元計測装置。
前記計測対象物は、ベース基板に対して電極パターンが形成されたプリント基板であり、前記第１測定エリアは、前記電極パターン上にハンダが印刷されたハンダ領域であり、前記第２測定エリアは、ハンダ領域以外の背景領域に設けられ、前記電極パターン、前記ベース基板、前記電極パターン上を覆うレジスト膜、あるいは、前記ベース基板上を覆うレジスト膜の領域であり、前記プリント基板の検査に用いられることを特徴とする三次元計測装置。
手段２１では、計測対象物が、ベース基板に対して電極パターンが形成されたプリント基板となっている。ここで、第１測定エリアは、電極パターンにハンダが印刷されたハンダ領域である。また、第２測定エリアは、ハンダ領域以外の背景領域に設けられ、具体的には、電極パターン、ベース基板、電極パターン上を覆うレジスト膜、あるいは、ベース基板上を覆うレジスト膜の領域となっている。
この場合、電極パターン、ベース基板、電極パターン上を覆うレジスト膜、あるいは、ベース基板上を覆うレジスト膜の領域を、高さ計測の基準として適正に利用できる。すなわち、計測対象物の所定領域を高さ基準面として適正に利用可能となる。
なお、ここで「ハンダが印刷されたハンダ領域」は、クリームハンダを含むいわゆるハンダの領域、銀ペーストの領域、導電性接着剤の領域、バンプの領域などを含むものとする。以下の手段でも同様である。
以上は三次元計測装置の発明として説明してきたが、次のような三次元計測方法の発明として実現することもできる。
手段２２．検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する計測対象物に対し、三次元計測用の光を照射して撮像を行い、前記計測対象物の三次元計測を行う三次元計測方法であって、
前記撮像のための前記光の照射を、次に示す手順（１）〜（４）によって行うことを特徴とする三次元計測方法。
前記撮像のための前記光の照射を、次に示す手順（１）〜（４）によって行うことを特徴とする三次元計測方法。
（１）前記第１測定エリアに応じた第１の照射強度で前記光を照射する。
（２）前記第１の照射強度での撮像に基づいて前記第２測定エリアの三次元計測が可能か否かを判断する。
（３）前記第２測定エリアの三次元計測が不可能と判断された場合に、前記第２測定エリアに応じて前記第１の照射強度を補正する。
（４）前記補正された第２の照射強度で前記光を照射する。
このような三次元計測方法によっても、上述した三次元計測装置と同様の効果が奏される。すなわち、第２の照射強度での撮像に基づいて第２測定エリアの三次元計測が確実に実行可能となり、第２測定エリアを計測の基準として適正に利用できる。すなわち、計測対象物の所定領域を高さ基準面として適正に利用可能となる。そして、場合によっては１回の撮像により、補正が行われる場合でも２回の撮像により計測対象物の三次元計測がなされるため、装置を簡素化できコストを低減させることができる。また、三次元計測に要する時間の短縮化を図ることができる。
さらに検査装置の発明として実現することもできる。
手段２３．手段１乃至２１のいずれかに記載の三次元計測装置を具備し、又は、手段２２に記載の三次元計測方法を採用し、さらに、前記計測対象物の三次元計測の結果に基づき前記計測対象物を検査する検査手段を備えていることを特徴とする検査装置。
このような検査装置においても、上述した効果が奏されることになる。なお、上記手段２１の構成を前提とした「基板検査装置」としてもよい。すなわち、次に示すごとくである。
手段２４．手段１乃至２０のいずれかに記載の三次元計測装置を具備し、又は、手段２２に記載の三次元計測方法を採用し、さらに、前記計測対象物の三次元計測の結果に基づき前記計測対象物を検査する検査手段を備え、
前記計測対象物は、ベース基板に対して電極パターンが形成されたプリント基板であり、前記第１測定エリアは、前記電極パターン上にハンダが印刷されたハンダ領域であり、前記第２測定エリアは、ハンダ領域以外の背景領域に設けられ、前記電極パターン、前記ベース基板、前記電極パターン上を覆うレジスト膜、あるいは、前記ベース基板上を覆うレジスト膜の領域であることを特徴とする基板検査装置。
前記計測対象物は、ベース基板に対して電極パターンが形成されたプリント基板であり、前記第１測定エリアは、前記電極パターン上にハンダが印刷されたハンダ領域であり、前記第２測定エリアは、ハンダ領域以外の背景領域に設けられ、前記電極パターン、前記ベース基板、前記電極パターン上を覆うレジスト膜、あるいは、前記ベース基板上を覆うレジスト膜の領域であることを特徴とする基板検査装置。
このような基板検査装置においても、上述した効果が奏されることになる。
以下、実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
［第１実施形態］
図２に示すように、プリント基板１は、平板状をなし（平面を備え）、ガラスエポキシ樹脂等からなるベース基板２に、銅箔からなる電極パターン３が設けられている。さらに、所定の電極パターン３上には、クリームハンダ４が印刷形成されている。このクリームハンダ４が印刷された領域を「ハンダ領域」ということにする。ハンダ領域以外の部分を「背景領域」と総称するが、この背景領域には、電極パターン３が露出した領域（記号Ａ）、ベース基板２が露出した領域（記号Ｂ）、ベース基板２上にレジスト膜５がコーティングされた領域（記号Ｃ）、及び、電極パターン３上にレジスト膜５がコーティングされた領域（記号Ｄ）が含まれる。なお、レジスト膜５は、所定配線部分以外にクリームハンダ４がのらないように、プリント基板１の表面にコーティングされるものである。
［第１実施形態］
図２に示すように、プリント基板１は、平板状をなし（平面を備え）、ガラスエポキシ樹脂等からなるベース基板２に、銅箔からなる電極パターン３が設けられている。さらに、所定の電極パターン３上には、クリームハンダ４が印刷形成されている。このクリームハンダ４が印刷された領域を「ハンダ領域」ということにする。ハンダ領域以外の部分を「背景領域」と総称するが、この背景領域には、電極パターン３が露出した領域（記号Ａ）、ベース基板２が露出した領域（記号Ｂ）、ベース基板２上にレジスト膜５がコーティングされた領域（記号Ｃ）、及び、電極パターン３上にレジスト膜５がコーティングされた領域（記号Ｄ）が含まれる。なお、レジスト膜５は、所定配線部分以外にクリームハンダ４がのらないように、プリント基板１の表面にコーティングされるものである。
図１は、本実施の形態における三次元計測装置を具備する印刷状態検査装置８を模式的に示す概略構成図である。同図に示すように、印刷状態検査装置８は、プリント基板１を載置するための載置台９と、プリント基板１の表面に対し斜め上方から所定の光成分パターンを照射するための「照射手段」としての照明装置１０と、プリント基板１上の前記照射された部分を撮像するための「撮像手段」としてのＣＣＤカメラ１１と、印刷状態検査装置８内における各種制御や画像処理、演算処理を実施するための制御装置１２とを備えている。なお、照明装置１０は、設定される輝度で前記光成分パターンを照射可能に構成されている。
前記載置台９には、モータ１５，１６が設けられており、該モータ１５，１６が制御装置１２により駆動制御されることによって、載置台９上に載置されたプリント基板１が任意の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へスライドさせられるようになっている。
次に、制御装置１２の電気的構成について説明する。
図３に示すように、制御装置１２は、印刷状態検査装置８全体の制御を司るＣＰＵ及び入出力インターフェース２１、キーボードやマウス、あるいは、タッチパネルで構成される「入力手段」としての入力装置２２、ＣＲＴや液晶などの表示画面を有する「表示手段」としての表示装置２３、ＣＣＤカメラ１１による撮像に基づく画像データを記憶するための画像データ記憶装置２４、ＣＣＤカメラ１１による撮像に基づいてクリームハンダ４の高さや体積の計測を行う「三次元演算手段」としての三次元演算装置２５、検査結果を記憶するための検査結果記憶装置２６、及び、照明用データベース２７を備えている。照明用データベース２７は、上記ハンダ領域（クリームハンダ４の種類）とそれに応じた照明装置１０の輝度との対応関係を示すハンダ用テーブル２７Ａ及び、上記背景領域（プリント基板１の種類）とそれに応じた照明装置１０の輝度との対応関係を示す基板用テーブル２７Ｂを記憶している。本実施形態では、ハンダ用テーブル２７Ａは、図４（ａ）に示すように、Ａ社、Ｂ社、Ｃ社などのハンダ領域に印刷されたクリームハンダ４の製造メーカと、それらに応じた照明装置１０の輝度との対応関係を示すものとなっている。また、基板用テーブル２７Ｂは、図４（ｂ）に示すように、緑、青、黒などの背景領域の色と、それらに応じた照明装置１０の輝度との対応関係を示すものとなっている。なお、これら各装置２２〜２７は、ＣＰＵ及び入出力インターフェース２１に対し電気的に接続されている。
次に、制御装置１２によって実行される、照明装置１０の輝度を設定するための輝度設定処理について、図５のフローチャート及び図６、図７の説明図に基づき説明する。この輝度設定処理は、表示装置２３の表示画面に表示される「設定」ボタンが選択操作されることで繰り返し実行されるものである。「設定」ボタンの選択操作は、入力装置２２を介してなされるが、例えばマウス等のポインティングデバイスで選択操作されたり、あるいは、表示装置２３と一体に構成されたタッチパネルで選択操作されたりする構成として実現される。
最初のステップ（以下、ステップを単に記号Ｓで示す）１００において、検査対象となるプリント基板１の品種が入力されたか否かを判断する。プリント基板１は、ここで指定される品種ごとに検査の領域などが設定されているものとする。ここで品種が入力されたと判断された場合（Ｓ１００：ＹＥＳ）、Ｓ１１０にて品種情報を表示し、Ｓ１２０へ移行する。一方、品種が入力されていないと判断された場合（Ｓ１００：ＮＯ）、以降の処理を実行せず、本輝度設定処理を一旦終了する。
Ｓ１１０における品種情報の表示例を、図６に示す。ここでは例えば品種Ｈが選択された場合を示している。具体的には、ウインドウＷ１が表示されている。このウインドウＷ１は、ウインドウＷ２，Ｗ３から構成されている。ウインドウＷ２にはハンダ領域の情報が表示され、ウインドウＷ３には背景領域の情報が表示される。いずれのウインドウＷ２，Ｗ３にも、プリント基板１の全体画像ＰＧ１，ＰＧ２が表示される。なお、この全体画像ＰＧ１，ＰＧ２は予め用意されているものとする。もちろん、ＣＣＤカメラ１１による撮像に基づいて全体画像ＰＧ１，ＰＧ２を取得するようにしてもよい。
そして、ウインドウＷ２に表示されるハンダ用の画像ＰＧ１には、クリームハンダ４の印刷されたハンダ領域であり、検査の対象となる「第１測定エリア」としての検査対象領域３１（斜線を施して示した領域）が表示されている。一方、ウインドウＷ３に表示される背景用の画像ＰＧ２には、背景領域の一部であって、高さ計測の基準となる「第２測定エリア」としての計測基準領域３２（斜線を施して示した領域）が表示されている。また、ウインドウＷ２にはハンダ用輝度の入力欄３３が表示され、ウインドウＷ３には背景用輝度の入力欄３４が表示される。これらの入力欄３３，３４には、輝度値がデフォルト表示されるようにしてもよいし、Ｓ１１０の段階では入力欄３３，３４を空欄にして表示するようにしてもよい。
図５の説明に戻り、Ｓ１２０では、ハンダ用輝度の入力欄３３が選択されたか否かを判断する。ハンダ用輝度の入力欄３３の選択は、入力装置２２を介した選択操作によりなされる。すなわち、上述した「設定」ボタンの選択操作と同様、例えばマウス等のポインティングデバイスで選択操作されたり、あるいは、例えば表示装置２３と一体に構成されたタッチパネルで選択操作されたりする構成が考えられる。以下、表示画面上での選択操作については同様とする。ここで入力欄３３が選択されたと判断された場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、Ｓ１３０にて選択リスト（これについては後述する）を表示し、Ｓ１４０へ移行する。一方、入力欄３３が選択されていないと判断された場合（Ｓ１２０：ＮＯ）、Ｓ１６０へ移行する。
Ｓ１４０では、選択リストから輝度値が選択されたか否かを判断する。ここで輝度値が選択されたと判断された場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、Ｓ１５０にてハンダ用輝度の設定処理を行い、Ｓ１６０へ移行する。一方、輝度値が選択されないうちは（Ｓ１４０：ＮＯ）、この判断処理を繰り返す。もちろん、所定時間経過しても選択されないような場合には、処理を終了してもよいし、警告等を行ってもよい（Ｓ１８０においても同様）。
Ｓ１６０では、背景用輝度の入力欄３４が選択されたか否かを判断する。背景用輝度の入力欄３４の選択は、入力装置２２を介した選択操作によりなされる。ここで入力欄３４が選択されたと判断された場合（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、Ｓ１７０にて、後述する選択リストを表示し、Ｓ１８０へ移行する。一方、入力欄３４が選択されていないと判断された場合（Ｓ１６０：ＮＯ）、Ｓ２００へ移行する。
Ｓ１８０では、選択リストから輝度値が選択されたか否かを判断する。ここで輝度値が選択されたと判断された場合（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、Ｓ１９０にて背景用輝度の設定処理を行い、Ｓ２００へ移行する。一方、輝度値が選択されないうちは（Ｓ１８０：ＮＯ）、この判断処理を繰り返す。
Ｓ２００では、終了指示があったか否かを判断する。この終了指示は、図示しない画面上の「終了」ボタンの選択操作によってなされる。ここで終了指示があったと判断された場合（Ｓ２００：ＹＥＳ）、本輝度設定処理を終了する。一方、終了指示がないと判断された場合（Ｓ２００：ＮＯ）、Ｓ１２０からの処理を繰り返す。
次に上述した輝度値の選択及び設定（Ｓ１２０〜１９０）について、具体例を挙げて説明する。なお、ここでは背景用輝度の選択及び設定（Ｓ１６０〜Ｓ１９０）について説明するが、ハンダ用輝度の選択及び設定（Ｓ１２０〜１５０）も同様となる。
図６に示した品種Ｈのプリント基板１の情報表示を前提にして説明する。Ｓ１７０における選択リストの表示は、例えば図７に示す態様で行われる。すなわち、背景用輝度の入力欄３４が選択されると（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、新たなウインドウＷ４が入力欄３４の下側に表示される。表示される選択リストの内容は、図４（ｂ）に示した基板用テーブルにおける色と輝度との対応関係である。そして、この選択リスト中の輝度値（図中に黒三角などで示した）が選択されると（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、当該輝度値が設定されて（Ｓ１９０）、背景用輝度の入力欄３４に表示される。なお、Ｓ１８０では輝度値を選択させるようにしているが、「緑」、「青」、「黒」などと示される基板種類（色）を選択させるようにしてもよいし、あるいは、それら輝度値及び基板種類のいずれか一方を選択させるようにしてもよい。
このようにしてハンダ用輝度及び背景用輝度が設定された後、検査開始が指示されると、図３に示すＣＰＵ及び入出力インターフェース２１によって、設定された輝度となるように照明装置１０が点灯され、プリント基板１の表面に対し斜め上方から所定の光成分パターンが照射される。そして、ＣＰＵ及び入出力インターフェース２１からの制御信号によりＣＣＤカメラ１１が照射部分を、それぞれの輝度ごとに撮像する。ＣＣＤカメラ１１による撮像に基づく画像データは、画像データ記憶装置２４へ記憶される。
そして、ＣＰＵ及び入出力インターフェース２１からの制御信号によって、ハンダ用輝度での照射によって得られる画像データに基づき、三次元演算装置２５が、図６に示すクリームハンダ４の検査対象領域３１の三次元計測（高さ計測、体積計測など）を行う。また、背景用輝度での照射によって得られる画像データに基づき、三次元演算装置２５が、図６に示すプリント基板１の計測基準領域３２の三次元計測（基準高さ計測）を行う。これによって、プリント基板１の三次元計測が行われる。具体的には、計測基準領域３２を高さ基準面として検査対象領域３３のクリームハンダ４の高さや体積が計測されることになる。つまり、本実施形態においては、２回の撮像によって、プリント基板１の三次元計測が可能となるのである。なお、本実施形態において、三次元計測には位相シフト法を採用している。
この計測値に基づいてＣＰＵ及び入出力インターフェース２１は、クリームハンダ４の印刷状態を検査し、良／不良の判定を行って、その検査結果を、検査結果記憶装置２６へ記憶する。また、不良判定されたプリント基板１は、図示しない排出機構によって排出される。
以上詳述したように、本実施形態では、背景領域（計測基準領域３２）とそれに応じた照明装置１０の輝度との対応関係が基板用テーブル２７Ｂとして照明用データベース２７に記憶されている。そして、この基板用テーブル２７Ｂに基づき、計測基準領域３２の三次元計測を行うために、背景領域に応じた照明装置１０の輝度（背景用輝度）が設定可能となっている。かかる構成の下、背景用輝度での照射によって得られる画像データに基づき、プリント基板１の計測基準領域３２の三次元計測が行われる。これによって、計測基準領域３２の三次元計測が確実に実行可能となり、計測基準領域３２を、検査対象領域３１の計測の基準として、適正に利用できる。すなわち、計測対象物の所定領域を高さ基準面として適正に利用することができる。特に、図４（ｂ）の基板用テーブル２７Ｂには、基板種類（基板色）が「黒」の場合に対応する輝度も用意されている。これは、計測基準領域３２（背景領域）が黒色あるいは相対的に黒色に近い灰色である場合、検査対象領域３１に応じた輝度での撮像に基づく画像データにおいては、計測基準領域３２における明暗の差（輝度差）が小さくなるおそれが高いからである。したがって、本実施形態によれば、計測基準領域３２が黒色あるいは相対的に黒色に近い灰色である場合には、効果が際立つ結果となる。
また、本実施形態では、ハンダ領域（検査対象領域３１）とそれに応じた照明装置１０の輝度との対応関係が、ハンダ用テーブル２７Ａとして、照明用データベース２７に記憶されている。そして、このハンダ用テーブル２７Ａに基づき、検査対象領域３１の三次元計測を行うために、ハンダ領域に応じた照明装置１０の輝度（ハンダ用輝度）が設定可能となっている。かかる構成の下、ハンダ用輝度での照射によって得られる画像データに基づき、プリント基板１の計測基準領域３２の三次元計測が行われる。これによって、検査対象領域３１の三次元計測が確実に実行可能となる。
このとき、検査対象領域３１の計測を目的とする撮像に前後して計測基準領域３２の計測を目的とする撮像が１回だけ行われるため、計２回の撮像によってプリント基板１の三次元計測が可能となる。これによって、三次元計測装置を簡素化できコストを低減させることができる。結果として、印刷状態検査装置８の簡素化およびコスト低減が実現される。また、三次元計測に要する時間の短縮化を図ることができる。
さらにまた、本実施形態では、検査対象領域３１の三次元計測と計測基準領域３２の三次元計測とを別個の撮像（ハンダ用輝度での撮像、背景用輝度での撮像）に基づき行うことにより、プリント基板１の三次元計測を行う。すなわち、画像の合成などの複雑な処理は行われない。したがってこの点でも、装置の簡素化およびコスト低減が実現される。
また、本実施形態では、上記ハンダ用テーブル２７Ａに示される対応関係を選択リストとして表示し（図５中のＳ１３０）、作業者による選択操作によって（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、ハンダ用輝度を設定する（Ｓ１５０）。また、上記基板用テーブル２７Ｂに示される対応関係を選択リストとして表示し（Ｓ１７０）、作業者による選択操作によって（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、背景用輝度を設定する（Ｓ１９０）。このように手動による設定を行えるようになっているため、輝度の設定に関する自由度が大きくなり、作業者の経験などをいかした幅広い輝度の設定が可能となる。また、表示装置２３の表示画面に選択リストが表示されるようになっており（図７参照）、入力装置２２を介した選択操作によって輝度値が選択されるようになっているため、比較的容易な輝度の設定が実現される。
以上説明した実施の形態において、例えば、次のように構成の一部を適宜変更して実施することも可能である。勿論、以下において例示しない他の変更例も当然可能である。
（ａ）上記第１実施形態ではメーカ毎に輝度の異なるハンダ用テーブル２７Ａを記憶している構成であったが、ハンダ領域（クリームハンダ４の印刷された領域）の色が比較的安定している場合には、ハンダ用テーブル２７Ａを省略してもよい。すなわち、製造メーカ各社で大きな違いがないことに着目し、検査対象領域３１の計測を目的とする撮像に際しては、予め決められた輝度で照明装置１０を点灯する構成としてもよい。
（ｂ）上記第１実施形態では、複数個の計測基準領域３２（背景領域）に対し、同一の（唯一の）背景用輝度を設定し、当該背景用輝度による照明装置１０の照射に基づき撮像を行っている。
これに対し、複数個の計測基準領域３２を、異なる輝度での照射によって撮像する構成としてもよい。これは複数個の各計測基準領域３２が、同一色であるとは限らないためである。そこで、図８に示すように、品種情報の表示において、各計測基準領域３２に対応させてＡ〜Ｅなどの記号を表示し、各計測基準領域３２毎に背景用輝度を設定可能な構成としてもよい。例えばプリント基板１の画像ＰＧ２に表示される記号に対応させるようにして入力欄３５を用意するという具合である。
このようにすれば、撮像回数が３回以上になるものの、各計測基準領域３２の三次元計測が確実に実行可能となり、各計測基準領域３２を計測の基準として適正に利用できる。すなわち、プリント基板１の背景領域を高さ基準面として適正に利用可能となる。
（ｃ）計測基準領域３２（背景領域）が黒色あるいは相対的に黒色に近い灰色である場合に効果が際立つ旨上述したが、計測基準領域３２（背景領域）が白色あるいは相対的に白色に近い灰色である場合には、検査対象領域３１（ハンダ領域）に応じた照射強度での撮像による画像データ中において、計測基準領域３２（背景領域）における輝度が高くなりすぎて飽和状態となってしまうおそれが高い。したがって、上記基板用テーブル２７Ｂに、基板種類（基板色）が「白」の場合に対応する輝度を用意しておけば、計測基準領域３２（背景領域）が白色あるいは相対的に白色に近い灰色である場合に効果が際立つ結果となる。
（ｄ）上記実施の形態では、プリント基板１に印刷形成されたクリームハンダ４の高さ等を計測する場合に具体化したが、ウエハ基板や実装基板等の検査装置にも適用できる。例えば、ウエハ基板の場合には、酸化膜の表面を基準高さとして利用可能となり、ハンダバンプの高さ、形状、体積等を算出可能となる。
（ｅ）上記実施の形態では、三次元計測方法として位相シフト法を採用しているが、他にも光切断法や、モアレ法、合焦法、共焦点法、空間コード法、格子縞投影法等といった各種三次元計測方法を採用することもできる。
次に第２実施形態について説明する。
［第２実施形態］
図２に示すように、プリント基板１は、平板状をなし（平面を備え）、ガラスエポキシ樹脂等からなるベース基板２に、銅箔からなる電極パターン３が設けられている。さらに、所定の電極パターン３上には、クリームハンダ４が印刷形成されている。このクリームハンダ４が印刷された領域を「ハンダ領域」ということにする。ハンダ領域以外の部分を「背景領域」と総称するが、この背景領域には、電極パターン３が露出した領域（記号Ａ）、ベース基板２が露出した領域（記号Ｂ）、ベース基板２上にレジスト膜５がコーティングされた領域（記号Ｃ）、及び、電極パターン３上にレジスト膜５がコーティングされた領域（記号Ｄ）が含まれる。なお、レジスト膜５は、所定配線部分以外にクリームハンダ４がのらないように、プリント基板１の表面にコーティングされるものである。
［第２実施形態］
図２に示すように、プリント基板１は、平板状をなし（平面を備え）、ガラスエポキシ樹脂等からなるベース基板２に、銅箔からなる電極パターン３が設けられている。さらに、所定の電極パターン３上には、クリームハンダ４が印刷形成されている。このクリームハンダ４が印刷された領域を「ハンダ領域」ということにする。ハンダ領域以外の部分を「背景領域」と総称するが、この背景領域には、電極パターン３が露出した領域（記号Ａ）、ベース基板２が露出した領域（記号Ｂ）、ベース基板２上にレジスト膜５がコーティングされた領域（記号Ｃ）、及び、電極パターン３上にレジスト膜５がコーティングされた領域（記号Ｄ）が含まれる。なお、レジスト膜５は、所定配線部分以外にクリームハンダ４がのらないように、プリント基板１の表面にコーティングされるものである。
図１は、本実施の形態における三次元計測装置を具備する印刷状態検査装置８を模式的に示す概略構成図である。同図に示すように、印刷状態検査装置８は、プリント基板１を載置するための載置台９と、プリント基板１の表面に対し斜め上方から所定の光成分パターンを照射するための「照射手段」としての照明装置１０と、プリント基板１上の前記照射された部分を撮像するための「撮像手段」としてのＣＣＤカメラ１１と、印刷状態検査装置８内における各種制御や画像処理、演算処理を実施するための制御装置１２とを備えている。なお、照明装置１０は、設定される輝度で前記光成分パターンを照射可能に構成されている。
前記載置台９には、モータ１５，１６が設けられており、該モータ１５，１６が制御装置１２により駆動制御されることによって、載置台９上に載置されたプリント基板１が任意の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へスライドさせられるようになっている。
次に、制御装置１２の電気的構成について説明する。
図３に示すように、制御装置１２は、印刷状態検査装置８全体の制御を司る「制御手段」としてのＣＰＵ及び入出力インターフェース２１、キーボードやマウス、あるいは、タッチパネルで構成される入力装置２２、ＣＲＴや液晶などの表示画面を有する表示装置２３、ＣＣＤカメラ１１による撮像に基づく画像データを記憶するための画像データ記憶装置２４、ＣＣＤカメラ１１による撮像に基づいてクリームハンダ４の高さや体積の計測を行う「三次元演算手段」としての三次元演算装置２５、及び、検査結果を記憶するための検査結果記憶装置２６を備えている。なお、これら各装置２２〜２７は、ＣＰＵ及び入出力インターフェース２１に対し電気的に接続されている。
ところで、検査の対象となるプリント基板１には、その品種ごとに検査の領域などが設定されている。例えば、図１０に、品種Ｈのプリント基板１の品種情報を例示した。このような品種情報は、表示装置２３の表示画面に表示される「品種表示」ボタンが選択操作され、品種が入力されることによってなされる。「品種表示」ボタンの選択操作は、入力装置２２を介してなされるが、例えばマウス等のポインティングデバイスで選択操作されたり、あるいは、表示装置２３と一体に構成されたタッチパネルで選択操作されたりする構成として実現される。
図１０に示すように、品種情報の表示においては、ウインドウＷ１が表示される。このウインドウＷ１は、ウインドウＷ２，Ｗ３から構成されている。ウインドウＷ２にはハンダ領域の情報が表示され、ウインドウＷ３には背景領域の情報が表示される。いずれのウインドウＷ２，Ｗ３にも、プリント基板１の全体画像ＰＧ１，ＰＧ２が表示される。なお、この全体画像ＰＧ１，ＰＧ２は予め用意されているものとする。もちろん、ＣＣＤカメラ１１による撮像に基づいて全体画像ＰＧ１，ＰＧ２を取得するようにしてもよい。
そして、ウインドウＷ２に表示されるハンダ用の画像ＰＧ１には、クリームハンダ４の印刷されたハンダ領域であって、検査の対象となる「第１測定エリア」としての検査対象領域３１（斜線を施して示した領域）が表示される。一方、ウインドウＷ３に表示される背景用の画像ＰＧ２には、背景領域であって、高さ計測の基準となる「第２測定エリア」としての計測基準領域３２（斜線を施して示した領域）が表示される。
プリント基板１には、検査視野が予め設定され、この検査視野に合わせて載置台９上に載置されたプリント基板１が任意の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へスライドさせられ、この検査視野ごとに、照明装置１０による光パターンの照射及びＣＣＤカメラ１１による撮像がなされて、検査対象領域３１のクリームハンダ４の印刷状態が検査される。このとき、検査基準領域３２が高さ基準面として利用される。
次に、設定される検査視野ごとの撮像処理を、図１１のフローチャートに基づいて説明する。この撮像処理は、ＣＰＵ及び入出力インターフェース２１にて実行されるものである。
最初のステップ（以下、ステップを単に記号Ｓで示す）２００において、照明装置１０の輝度をクリームハンダ４に合わせて設定する。この輝度は、ハンダ用輝度として、予め決められたものである。
続くＳ２１０では、ＣＰＵ及び入出力インターフェース２１によって、設定された輝度（ハンダ用輝度）となるように照明装置１０が点灯され、プリント基板１の表面に対し斜め上方から所定の光成分パターンが照射される。そして、ＣＰＵ及び入出力インターフェース２１からの制御信号によりＣＣＤカメラ１１が照射部分を撮像する。ＣＣＤカメラ１１による撮像に基づく画像データは、画像データ記憶装置２４へ記憶される。
次のＳ２２０では、Ｓ２１０にて撮像された画像データに基づき、背景領域の平均輝度を算出する。
続くＳ２３０では、背景領域の目標輝度とＳ２２０にて算出された平均輝度との差分がしきい値以上か否かを判断する。ここで差分がしきい値以上であると判断された場合（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、Ｓ２４０へ移行する。一方、差分がしきい値を下回っている場合（Ｓ２３０：ＮＯ）、以降の処理を実行せず、本撮像処理を終了する。
差分がしきい値以上であると判断された場合に移行するＳ２４０では、輝度を補正する。具体的には、Ｓ２２０にて算出された平均輝度と目標輝度との比率に基づき、照明装置１０の輝度を補正して設定する。すなわち、ハンダ用輝度が補正されて背景用輝度が設定されることになる。
Ｓ２５０では、ＣＰＵ及び入出力インターフェース２１によって、補正された輝度（背景用輝度）となるように照明装置１０が点灯され、プリント基板１の表面に対し斜め上方から所定の光成分パターンが照射される。そして、ＣＰＵ及び入出力インターフェース２１からの制御信号によりＣＣＤカメラ１１が照射部分を撮像する。ＣＣＤカメラ１１による撮像に基づく画像データは、画像データ記憶装置２４へ記憶される。
なお、以上の撮像処理が「制御手段」の実行する処理であり、詳しくは、Ｓ２１０における照明処理が「第１照射処理」に相当し、Ｓ２３０の処理が「判断処理」に相当し、Ｓ２４０における補正処理が「補正処理」に相当し、Ｓ２５０における照明処理が「第２照射処理」に相当することになる。
以上の撮像処理に対する理解を容易にするため、具体例を挙げて説明する。
図１２は、背景領域における光パターンの輝度をグラフとして模式的に示すものである。背景領域（計測基準領域３２）の三次元計測を行うための理想的な輝度を、グラフ上部に二点鎖線で示した。縞状の光パターンを照射した場合、ある程度の振幅を有するサインカーブとなることが望ましい。ところが、ハンダ領域（検査対象領域３１）に合わせた輝度で撮像した場合、背景領域が比較的暗い色である場合など、グラフ下部に実線で示すような振幅の小さなサインカーブとなってしまうことがある。つまり、明暗の差（輝度差）が小さくなってしまうのである。
そこで、上述の撮像処理においては、背景領域の平均輝度を算出し（図１１中のＳ２２３０）、目標輝度との差がしきい値以上であるか否かを判断し（Ｓ２３０）、しきい値以上である場合（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、ハンダ用輝度を補正して背景用輝度を設定する（Ｓ２４０）。図１２で言えば、背景領域の輝度の平均値、すなわちグラフ下部のサインカーブの平均値Ｎを算出し（Ｓ２２０）、予め定められる理想的な輝度の平均値である目標値Ｍとの差分Ｄが、しきい値以上であるか否かを判断する（Ｓ２３０）。そして、しきい値以上である場合（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、目標値Ｍと平均値Ｎとの比率に基づいて、ハンダ用輝度を補正して背景用輝度を設定する。具体的には、ハンダ用輝度を（Ｍ／Ｎ）倍して背景用輝度を設定する。
そして、背景用輝度での照明・撮像が行われた場合、ＣＰＵ及び入出力インターフェース２１からの制御信号によって、背景用輝度での照射によって得られた画像データに基づき、三次元演算装置２５が、図１０に示すプリント基板１の計測基準領域３２の三次元計測を行う。また、ハンダ用輝度での照射によって得られる画像データに基づき、三次元演算装置２５が、図１０に示すクリームハンダ４の検査対象領域３１の三次元計測を行う。これによって、プリント基板１の三次元計測が行われる。具体的には、計測基準領域３２を高さ基準面として検査対象領域３３のクリームハンダ４の高さや体積が計測されることになる。
一方、背景用輝度での照明・撮像が行われない場合、ＣＰＵ及び入出力インターフェース２１からの制御信号によって、ハンダ用輝度での照射によって得られた画像データに基づき、三次元演算装置２５が、図１０に示すプリント基板１の検査対象領域３１及び計測基準領域３２の三次元計測を行う。これによって、プリント基板１の三次元計測が行われる。具体的には、計測基準領域３２を高さ基準面として検査対象領域３３のクリームハンダ４の高さや体積が計測されることになる。
なお、本実施形態において、三次元計測には位相シフト法を採用している。
この計測値に基づき、ＣＰＵ及び入出力インターフェース２１は、クリームハンダ４の印刷状態を検査し、良／不良の判定を行って、その検査結果を、検査結果記憶装置２６へ記憶する。ここで不良判定されたプリント基板１は、図示しない排出機構によって排出される。
以上詳述したように、本実施形態では、最初にハンダ領域（検査対象領域３１）に合わせたハンダ用輝度で照明装置１０が点灯されて撮像が行われる（図１１中のＳ２００，Ｓ２１０）。クリームハンダ４の色が製造メーカによってそれほど異ならないという前提の下、１回目の撮像に基づいて、検査対象領域３１の三次元計測は確実に実行可能となる。そして、この１回目の撮像に基づき、背景領域の輝度の平均値を算出し（Ｓ２２０）、輝度の目標値との差分がしきい値以上である場合は（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、目標値との比率を用いてハンダ用輝度を補正して背景用輝度を設定する（Ｓ２４０）。背景用輝度が設定されると、この背景用輝度で照明装置１０が点灯されて２回目の撮像が行われる（Ｓ２５０）。したがって、この２回目の撮像に基づけば、計測基準領域３２の三次元計測が確実に実行可能となる。これによって、計測基準領域３２の三次元計測が確実に実行可能となり、計測対象物の所定領域を高さ基準面として適正に利用可能となる。しかも、場合によっては１回の撮像により、補正が行われる場合でも２回の撮像により、撮像領域の三次元計測がなされることになる。したがって、装置を簡素化できコストを低減させることができる。また、三次元計測に要する時間の短縮化を図ることができる。
また、本実施形態では、２回の撮像がなされる場合、検査対象領域３１の三次元計測と計測基準領域３２の三次元計測とを別個の撮像（ハンダ用輝度での１回目の撮像、背景用輝度での２回目の撮像）に基づき行うことにより、プリント基板１（検査視野）の三次元計測を行う。すなわち、画像の合成などの複雑な処理は行われない。したがってこの点でも、装置の簡素化およびコスト低減が実現される。
さらにまた、本実施形態では、背景領域の平均輝度が算出され（図１１中のＳ２２３０）、目標輝度との差がしきい値以上であるか否かが判断され（Ｓ２３０）、しきい値以上である場合（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、ハンダ用輝度が補正されて背景用輝度が設定される（Ｓ２４０）。このように、背景領域の輝度を用い、また、輝度の目標値をの差分を用いて判断処理を行うため、判断処理の簡素化を図ることができる。さらに、補正処理においては、背景輝度の平均値と目標値との比率に基づく補正がなされる。したがって、補正処理の簡素化を図ることができる。これらのことからも、装置の簡素化およびコスト低減が実現される。
また、計測基準領域３２（背景領域）が黒色あるいは相対的に黒色に近い灰色である場合、検査対象領域３１に応じた輝度での撮像に基づく画像データにおいて、背景領域における明暗の差（輝度差）が小さくなるおそれが高い。このような場合も、実際の輝度の平均値と目標値との比率で補正されて計測基準領域３２の三次元計測が実行可能となるため、計測基準領域３２が黒色あるいは相対的に黒色に近い灰色である場合には、効果が際立つ結果となる。
以上説明した実施の形態において、例えば、次のように構成の一部を適宜変更して実施することも可能である。勿論、以下において例示しない他の変更例も当然可能である。
（ａ）上記第２実施形態では画像データにおける背景領域の輝度の平均値と目標値との比率でハンダ用輝度を補正していた。このようにすれば比較的簡単な計算式でハンダ用輝度が補正されることになるが、照射強度と画像データの輝度とは、完全には線形比例しない。
そこで、図９に二点鎖線で示すような「記憶手段」としてのデータベース２８を備える構成とし、ここに補正情報を記憶しておくようにしてもよい。補正情報は、例えば背景領域の輝度の平均値に応じたハンダ用輝度の補正倍率であることが考えられる。そして、１回目の撮像に基づいて計測基準領域３２の三次元計測が不可能と判断された場合、この補正情報を参照してハンダ用輝度を補正して背景用輝度を設定する。このようにすれば、設定される背景用輝度がより適切なものとなり、背景用輝度での撮像によって、第２測定エリアの三次元計測が確実に実行可能となる。
また、同様に、「記憶手段」としてのデータベース２８を備える構成とし、ここに対応情報を記憶しておくようにしてもよい。対応情報は、計測基準領域３２と当該計測基準領域３２に応じた輝度との対応関係を示すものである。そして、１回目の撮像に基づいて計測基準領域３２の三次元計測が不可能と判断された場合、この対応情報を参照して計測基準領域３２に応じた背景用輝度を設定する。このようにすれば、設定される背景用輝度がより適切なものとなり、背景用輝度での撮像によって、第２測定エリアの三次元計測が確実に実行可能となる。
（ｂ）計測基準領域３２（背景領域）が黒色あるいは相対的に黒色に近い灰色である場合に効果が際立つ旨上述したが、計測基準領域３２（背景領域）が白色あるいは相対的に白色に近い灰色である場合には、検査対象領域３１（ハンダ領域）に応じた照射強度での撮像による画像データ中において、計測基準領域３２（背景領域）における輝度が高くなりすぎて飽和状態となってしまうおそれが高い。したがって、計測基準領域３２（背景領域）が白色あるいは相対的に白色に近い灰色である場合にも効果が際立つ結果となる。
（ｃ）上記実施の形態では、プリント基板１に印刷形成されたクリームハンダ４の高さ等を計測する場合に具体化したが、ウエハ基板や実装基板等の検査装置にも適用できる。例えば、ウエハ基板の場合には、酸化膜の表面を基準高さとして利用可能となり、ハンダバンプの高さ、形状、体積等を算出可能となる。
（ｄ）上記実施の形態では、三次元計測方法として位相シフト法を採用しているが、他にも光切断法や、モアレ法、合焦法、共焦点法、空間コード法、格子縞投影法等といった各種三次元計測方法を採用することもできる。
１…プリント基板、２…ガラスエポキシ樹脂、３…電極パターン、４…クリームハンダ、５…レジスト膜、８…印刷状態検査装置、９…載置台、１０…照明装置、１１…ＣＣＤカメラ、１２…制御装置、１５，１６…モータ、２１…入出力インターフェース、２２…入力装置、２３…表示装置、２４…画像データ記憶装置、２５…三次元演算装置、２６…検査結果記憶装置、２７…照明用データベース、２７Ａ…ハンダ用テーブル、２７Ｂ…基板用テーブル、２８…データベース、３１…検査対象領域、３２…計測基準領域、３３，３４，３５…入力欄。
Claims (14)
- 検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能な照射手段と、
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記照射手段をして、前記第１測定エリアに応じた照射強度で前記光を照射させ、当該照射の前又は後に、前記第２測定エリアに応じた照射強度で前記光を照射させることが可能な制御手段とを備え、
前記撮像手段は、前記制御手段による照射ごとに撮像を行うよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。 - 検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能な照射手段と、
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記撮像手段による撮像に基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う三次元演算手段と、
前記第２測定エリアと当該第２測定エリアに応じた前記照射強度との対応関係を記憶する記憶手段と、
前記照射手段をして、前記第１測定エリアに応じた照射強度で前記光を照射させ、当該照射の前又は後に、前記記憶手段に記憶された前記対応関係に基づき、前記第２測定エリアに応じた照射強度で前記光を照射させる制御手段とを備え、
前記撮像手段は、前記制御手段による各照射強度での前記光の照射ごとに撮像を行うよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。 - 検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能な照射手段と、
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記撮像手段による撮像に基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う三次元演算手段と、
前記第２測定エリアと当該第２測定エリアに応じた前記照射強度との対応関係を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された対応関係に基づき、前記第２測定エリアに応じた照射強度を設定する設定手段と、
前記照射手段をして、前記第１測定エリアに応じた照射強度で前記光を照射させ、当該照射の前又は後に、前記設定手段にて設定される照射強度で前記光を照射させる制御手段とを備え、
前記撮像手段は、前記制御手段による各照射強度での前記光の照射ごとに撮像を行うよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。 - 請求項３に記載の三次元計測装置において、
情報表示を行うための表示画面を有する表示手段と、
情報入力を行うための入力手段とを備え、
前記設定手段は、前記対応関係を前記表示手段の前記表示画面に表示し、前記入力手段を介して前記表示画面に表示された前記対応関係が選択されると、当該選択された対応関係に基づき、前記照射強度を設定するよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。 - 請求項１乃至４のいずれかに記載の三次元計測装置において、
前記第１測定エリアに応じた照射強度は、予め定められた照射強度であることを特徴とする三次元計測装置。 - 検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能な照射手段と、
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記撮像手段による撮像に基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う三次元演算手段と、
前記第１測定エリアと当該第１測定エリアに応じた前記照射強度との対応関係、及び、前記第２測定エリアと当該第２測定エリアに応じた前記照射強度との対応関係を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記対応関係に基づき、前記第１測定エリアに応じた第１の照射強度、及び、前記第２測定エリアに応じた第２の照射強度を設定する設定手段と、
前記照射手段をして、前記設定手段にて設定される第１の照射強度で前記光を照射させ、当該照射の前又は後に、前記設定手段にて設定される第２の照射強度で前記光を照射させる制御手段とを備え、
前記撮像手段は、前記制御手段による各照射強度での前記光の照射ごとに撮像を行うよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。 - 請求項６に記載の三次元計測装置において、
情報表示を行うための表示画面を有する表示手段と、
情報入力を行うための入力手段とを備え、
前記設定手段は、前記対応関係を前記表示手段の前記表示画面に表示し、前記入力手段を介して前記表示画面に表示された前記対応関係が選択されると、当該選択された対応関係に基づき、前記測定エリアに応じた照射強度を設定するよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。 - 請求項１乃至７のいずれかに記載の三次元計測装置において、
前記計測対象物の三次元計測は、前記第１測定エリアの三次元計測と前記第２測定エリアの三次元計測とを別個の撮像に基づき行うことによってなされるよう構成されていることを特徴とする三次元計測装置。 - 請求項１乃至８のいずれかに記載の三次元計測装置において、
前記計測対象物は、前記第２測定エリアを複数個有しており、
前記制御手段は、前記照射手段をして、前記複数個の各第２測定エリアに対し、異なる照射強度で前記光を照射させることが可能に構成されていることを特徴とする三次元計測装置。 - 検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能な照射手段と、
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記撮像手段による撮像に基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う三次元演算手段と、
前記照射手段をして前記第１測定エリアに応じた第１の照射強度で前記光を照射させ、当該照射に基づく撮像により前記第２測定エリアの三次元計測が可能か否かを判断し、三次元計測が不可能と判断された場合には、前記第１の照射強度を前記第２測定エリアに応じて補正し、前記照射手段をして前記補正された第２の照射強度で前記光を照射させる制御手段と
を備えていることを特徴とする三次元計測装置。 - 検査の対象となる第１測定エリア及び当該第１測定エリアの高さ計測の基準となる第２測定エリアを有する計測対象物に対し、三次元計測用の光を、設定される照射強度で照射可能な照射手段と、
前記照射手段による前記光の照射に基づき、撮像を行う撮像手段と、
前記撮像手段による撮像に基づき、前記計測対象物の三次元計測を行う三次元演算手段と、
前記照射手段をして前記第１測定エリアに応じた第１の照射強度で前記光を照射させる第１照射処理、前記第１照射処理に基づく撮像により前記第２測定エリアの三次元計測が可能か否かを判断する判断処理、前記判断処理にて前記三次元計測が不可能と判断された場合に前記第１の照射強度を前記第２測定エリアに応じて補正する補正処理、及び、前記照射手段をして前記補正処理にて補正された第２の照射強度で前記光を照射させる第２照射処理を実行可能な制御手段と
を備えていることを特徴とする三次元計測装置。 - 請求項１乃至１１のいずれかに記載の三次元計測装置において、
前記第２測定エリアは、黒色あるいは相対的に黒色に近い灰色であることを特徴とする三次元計測装置。 - 請求項１乃至１１のいずれかに記載の三次元計測装置において、
前記第２測定エリアは、白色あるいは相対的に白色に近い灰色であることを特徴とする三次元計測装置。 - 請求項１乃至１３のいずれかに記載の三次元計測装置を具備し、さらに、前記計測対象物の三次元計測の結果に基づき前記計測対象物を検査する検査手段を備え、
前記計測対象物は、ベース基板に対して電極パターンが形成されたプリント基板であり、前記第１測定エリアは、前記電極パターン上にハンダが印刷されたハンダ領域であり、前記第２測定エリアは、ハンダ領域以外の背景領域に設けられ、前記電極パターン、前記ベース基板、前記電極パターン上を覆うレジスト膜、あるいは、前記ベース基板上を覆うレジスト膜の領域であることを特徴とする基板検査装置。
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