JP2013098341A - 部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度かつ高速に部品の三次元形状を測定する部品実装装置および三次元形状測定装置を提供すること。
【解決手段】部品実装装置２０であって、ノズル１１０と、撮像部であるカメラ２００と、輝度変化光を発する発光部１３０と、ノズル１１０に保持された部品の表面における輝度変化光の輝度分布を相対的に第二方向に移動させるヘッド１００と、ノズル１１０に配置された基準面部１１３と、基準面部１１３の基準面部位の少なくとも１点の輝度変化光を撮像した結果である基準面データおよび対象物データを取得するデータ取得部１６０と、基準面データに示される輝度値と、基準面データの基準の輝度値とを用いて基準面部１１３の第三方向におけるずれ量を算出するずれ量算出部１７０と、ずれ量を用いて対象物データに示される輝度値を補正する補正部１８０と、補正された輝度値を用い、位相シフト法に用いられる波形を作成する波形作成部１９０とを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、部品等の物体の形状を三次元的に測定し、その測定結果を用いて部品を基板に実装する部品実装装置に関する。

部品が実装された実装基板を生産するための実装基板生産システムは、基板に部品を実装する部品実装装置、および、基板に実装された部品を検査する検査装置などの各種の実装基板生産装置を備えている。

例えば、部品実装装置では、部品の実装精度を向上するために、部品を実装する前に、ノズルに吸着された状態における部品の形状を測定する。部品実装装置は、その測定結果を用いて、例えば、当該部品の基板へ装着時の当該ノズルの下降距離の補正を行う。これにより、当該部品は、精度良くかつ確実に当該基板に装着される。

つまり、部品実装装置等の部品実装基板生産装置において、精度良く部品実装基板を生産するためには、これらの部品の形状の測定を精度良く行う必要がある。

そこで、第一の従来技術として、互いに位相が異なる複数の正弦波縞パターン光を物体に投影し、当該物体をカメラで撮像して、当該物体の形状測定を行う位相シフト法が提案されている（例えば、特許文献１および２、非特許文献１参照。）。

位相シフト法では、輝度変化を正弦波で表すことのできる正弦波縞パターン光を、正弦波の位相をずらしながら複数回物体に投影し、位相をずらした正弦波縞パターン光が投影されるごとに物体を撮像する。

このようにして撮像された複数枚の物体の画像データから、座標ごとに、物体が存在しない場合に観測されるだろう輝度の変化パターンが示す正弦波と、実際に観測された物体の画像データにおける輝度の変化パターンが示す正弦波との位相のずれを算出する。座標ごとに算出された位相のずれ量から、物体の形状が測定される。

また、第二の従来技術として、基準面上において、物体移動方向の垂直方向に対し所定角度傾いた正弦波縞パターン光が投影された基準面上を、物体を移動させながら複数のラインセンサからなる撮像部で物体を撮像することにより、物体の形状を測定する位相シフト法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

特許第３９２１５４７号公報 特開２００２−２５７５２８号公報 特許第３６２９５３２号公報

三高、濱田、「位相シフト法による高速高精度３次元計測技術」、パナソニック電工技報、パナソニック電工株式会社、２００２年８月、Ｐ．１０−１５

しかしながら、第一の従来技術では、物体の形状を測定するために、正弦波縞パターン光を正弦波の位相をずらしながら、複数回、物体の全体を一括して撮像処理（撮像およびデータ転送）しなければならない。これは、物体の画像データにおける輝度の変化パターンが示す正弦波を推定するためには、複数の輝度が必要とされるためである。このため、この方法では、物体の形状を測定するために時間を要するという課題がある。

特に、部品実装装置では、ノズルに吸着された部品を高速移動中に、当該部品の形状を測定する必要がある。このため、物体の形状を測定するために長時間を要する第一の従来技術に係る位相シフト法を利用して物体の形状を測定することは困難である。

また、第二の従来技術では、物体を移動させながら物体の形状を測定することができる。しかし、特許文献３に記載の方法では、正弦波縞パターン光の輝度の変化方向と複数のラインセンサの並び方向とが異なる。

このため、形状の測定処理の前に行う撮像部と正弦波縞パターン光を投影する投影部との位置調整が困難であるという課題がある。つまり、位置調整においては、物体が存在しない基準面上に正弦波縞パターン光を投影し、基準面を撮像部で撮像する。撮像により得られる画像データが所望のパターンとなるように撮像部又は投影部の位置を変化させることにより位置調整を行う。このような位置調整においては、撮像部又は投影部の位置を少し変化させただけで、各ラインセンサ上の複数の画素の輝度が変化してしまう。よって、撮像部と投影部との位置調整が煩雑で困難である。

さらに、部品実装装置では、ヘッドを移動させることでヘッドが有するノズルに吸着された部品を移動させ、この移動期間中に当該部品が撮像される。そのため、移動時おけるヘッドの振動等の影響により、部品の形状測定の精度を高精度に維持または向上させることが困難であるという課題もある。

本発明は、上記従来の課題を考慮し、位相シフト法を採用しつつ測定時の振動等の影響を排除し、高精度かつ高速に部品の三次元形状を測定することのできる部品実装装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る部品実装装置は、部品を基板に実装する部品実装装置であって、前記部品を吸着することで保持するノズルと、第一方向と前記第一方向に交差する第二方向とに撮像のための画素が行列状に配置される撮像部と、前記撮像部の撮像領域において前記第一方向に沿って輝度が揃い、かつ、前記第二方向の位置に応じて輝度が変化する輝度分布を有する光である輝度変化光を発する発光部と、前記発光部から前記部品に照射されている、前記第二方向の位置に応じて輝度が周期的に変化する輝度変化光における輝度の変化の周期を維持しつつ、前記ノズルに保持された前記部品の表面における前記輝度変化光の輝度分布を、前記部品に対して相対的に前記第二方向に移動させる移動部と、前記ノズルに配置され、前記発光部から照射されている前記輝度変化光を前記撮像部に向けて反射する平面を有する基準面部と、（ａ）前記部品の一部である測定部位を前記撮像部が順次撮像した結果である対象物データ、および、（ｂ）前記部品の前記一部である測定部位が撮像されるそれぞれの撮像のタイミングで、前記基準面部における基準面部位の少なくとも１点の前記輝度変化光を前記撮像部が撮像した結果である基準面データを取得するデータ取得部と、（ｃ）前記基準面データに示される、前記撮像のタイミングの前記基準面部の前記少なくとも１点における前記輝度変化光の輝度値と、（ｄ）前記基準面部が、前記第一方向および前記第二方向の双方に交差する第三方向におけるずれが無いとした際に前記第三方向の所定の位置に存在すると仮定した場合の、前記基準面部の前記少なくとも１点における前記輝度変化光の輝度値とを用いて、それぞれの前記撮像のタイミングにおける前記基準面部の、前記第三方向のずれが無いとした場合の前記所定の位置からの前記第三方向におけるずれ量を算出するずれ量算出部と、前記ずれ量算出部により算出されたずれ量を用いて、前記対象物データに示される前記部品の前記測定部位における光の輝度値を補正する補正部と、前記補正部により補正された輝度値を用い、位相シフト法による前記部品の前記測定部位の前記第三方向の位置の算出に用いられる波形であって、前記部品の前記測定部位に対応する波形を作成する波形作成部とを備える。

この構成によれば、部品の表面における光の輝度分布を当該部品に対して相対的に移動させながら、位相シフト法による、当該部品の三次元形状（具体的には、部品の表面の各部分の第三方向（Ｚ軸方向）の位置）の測定が実行される。

また、この測定の際に、測定対象物である部品を保持するノズルに配置された基準面部の、第三方向における基準位置からのずれ量が求められる。さらに、対象物データに示される部品の一部における光の輝度値が当該ずれ量によって補正される。

このようにして補正された輝度値は、上記位相シフト法による部品の三次元形状の算出に用いられる。すなわち、本態様の部品実装装置によれば、位相シフト法による部品の三次元形状の算出のための複数の測定タイミングのそれぞれにおける、当該部品の第三方向のずれ量を取得することが可能となる。つまり、これら測定結果を、当該複数の測定タイミングにおける測定結果にフィードバックすることができ、その結果、当該部品の三次元形状を精度よく求めることができる。

さらに、当該部品の第三方向のずれ量の取得には、部品を撮像するカメラが用いられるため、当該ずれ量を取得するための測距センサまたは加速度計等を別途用いる必要がない。

また、当該部品の第三方向のずれ量の取得のために基準面部に照射される光として、部品の三次元形状の特定のための輝度変化光を利用できるため、基準面部に光を照射する装置を別途用意する必要もない。

このように、本態様の部品実装装置によれば、位相シフト法を採用しつつ測定時の振動等の影響を排除し、高精度かつ高速に部品の三次元形状を測定することができる。

また、本発明の一態様に係る部品実装装置において、前記基準面部は、フランジ状の第一基準面部と、前記第一基準面部よりも、前記ノズルの前記部品が吸着される先端部に近い側の位置に配置され、前記第一基準面部よりも外径が小さな第二基準面部とを有し、前記データ取得部は、前記第一基準面部および前記第二基準面部の一方における前記少なくとも１点の前記輝度変化光を、前記撮像のタイミングで前記撮像部が撮像した結果を、前記基準面データとして取得するとしてもよい。

この構成によれば、カメラから見て前方に第二基準面部が配置され、その後方に第一基準面部が配置され、かつ、第二基準面部は第一基準面部の外径よりも小さい。そのため、例えば、カメラから見た第一基準面部および第二基準面部それぞれの視認性などに応じて、第一基準面部および第二基準面部を使い分けることが可能となる。

また、本発明の一態様に係る部品実装装置において、前記第二基準面部は、前記発光部からの前記輝度変化光を前記撮像部に向けて反射する平面の、前記撮像のタイミングにおける前記第三方向の位置が、前記撮像部の焦点深度内または焦点深度近傍となるように前記ノズルに配置されているとしてもよい。

この構成によれば、第二基準面部のカメラ側の面が、明瞭にカメラにより認識される。その結果、例えば、ずれ量算出部によるずれ量の算出結果の精度が向上される。

また、本発明の一態様に係る部品実装装置において、前記発光部は、前記第二方向の位置に応じて輝度が周期的に変化する輝度分布を有する光である輝度変化光を基準面部に照射し、前記データ取得部は、前記少なくとも１点を含む少なくとも３点であって、前記第一基準面部および前記第二基準面部の当該一方において前記第二方向に互いに離れた位置にある基準面部位の少なくとも３点の前記輝度変化光を前記撮像部が撮像した結果である前記基準面データを取得し、前記ずれ量算出部は、前記基準面データに示される前記少なくとも３点の前記輝度変化光の輝度値から求められる、前記撮像のタイミングの前記第一基準面部および前記第二基準面部の当該一方における前記輝度変化光の輝度分布と、前記第一基準面部および前記第二基準面部の当該一方が、前記第三方向のずれが無いとした場合の前記所定の位置に存在すると仮定した場合の前記少なくとも３点の前記輝度変化光の輝度値から求められる前記輝度変化光の輝度分布との位相差から、前記撮像タイミングにおける前記ずれ量を算出するとしてもよい。

この構成によれば、発光部から照射される輝度変化光により、第一基準面部および前記第二基準面部の一方に現れる光の濃淡の縞模様がカメラにより観測される。されにその縞模様の移動量から、第一基準面部および前記第二基準面部の当該一方の第三方向における正規の位置からのずれ量が算出される。つまり、位相シフト法により、当該一方の第三方向のずれ量が算出される。そのため、例えば、第一基準面部および前記第二基準面部の当該一方の反射率が不明である場合であっても、当該一方の第三方向のずれ量が精度良く求められる。

また、本発明の一態様に係る部品実装装置において、前記データ取得部は、前記基準面部の前記第一基準面部および前記第二基準面部の当該一方における前記第二方向の連続した領域であって、前記輝度変化光における輝度の半周期分の長さより長い連続した領域から、前記撮像部が撮像した結果である前記基準面データを取得し、前記ずれ量算出部は、前記基準面データに示される前記連続した領域における、前記少なくとも３点の前記輝度変化光の輝度値を含む複数の輝度値を、輝度軸と前記第二方向の軸とにより形成される２次元平面にプロットすることで、前記撮像のタイミングの前記第一基準面部および前記第二基準面部の当該一方における光の輝度分布を求めるとしてもよい。

この構成によれば、例えば、基準面データに示される複数の輝度値をプロットしていくだけで、基準面における光の輝度分布を示す曲線または直線を特定することができる。つまり、部品の第三方向の本来的な位置からのずれ量の算出処理を容易化することができる。

また、本発明の一態様に係る部品実装装置において、前記データ取得部は、前記第一基準面部における前記基準面部位の少なくとも１点の前記輝度変化光を前記撮像部が撮像した結果である前記基準面データを取得し、前記ずれ量算出部は、前記基準面データに示される、前記少なくとも１点における前記輝度変化光の反射光の輝度値、および、前記第一基準面部の既知である所定の反射率から求まる、前記少なくとも１点における前記輝度変化光の入射光の輝度値と、前記第一基準面部が、前記第三方向のずれが無いとした際に前記第三方向の前記所定の位置に存在すると仮定した場合の前記少なくとも１点における前記輝度変化光の入射光の輝度値との差分から、前記ずれ量を算出するとしてもよい。

この構成によれば、第一基準面部の既知の反射率を利用することで、カメラによって取得される第一基準面部の１点の輝度値から、第一基準面部の第三方向における正規の位置からのずれ量を求めることができる。つまり、部品の第三方向の本来的な位置からのずれ量の算出処理が容易化される。

また、本発明の一態様に係る部品実装装置において、前記発光部は、光の輝度が前記周期で変化する輝度変化光を前記部品に照射する第一発光部と、前記第二方向に対して傾斜した輝度分布を有する輝度変化光を前記第一基準面部に照射する第二発光部とを有するとしてもよい。

この構成によれば、例えば、部品には位相シフト法による三次元形状の測定のための、輝度変化に周期性のある輝度変化光を照射しつつ、第一基準面部には、輝度変化に周期性のない輝度変化光を照射することができる。その結果、例えば、位相シフト法による部品の三次元形状の測定と、第一基準面部のずれ量の許容範囲の拡大とを両立させることができる。

また、本発明の一態様に係る部品実装装置において、前記データ取得部は、前記部品および前記ノズルの前記基準面部に対する所定の条件に応じて選択された、前記第一基準面部および前記第二基準面部の当該一方における前記少なくとも１点の前記輝度変化光を、前記撮像のタイミングで前記撮像部が撮像した結果である前記基準面データを取得するとしてもよい。

この構成によれば、当該部品実装装置で複数の部品を順次実装していく際に、例えば、それぞれの部品の属性または特性に応じて、第一基準面部および第二基準面部のうちの適した一方を選択することができる。

また、本発明の一態様に係る部品実装装置において、前記データ取得部は、前記部品のサイズが、前記部品および前記ノズルの前記基準面部に対する閾値より大きい場合、前記第一基準面部における前記少なくとも１の前記輝度変化光点を、前記撮像のタイミングで前記撮像部が撮像した結果である前記基準面データを取得し、前記部品のサイズが、前記部品および前記ノズルの前記基準面部に対する閾値以下である場合、前記第二基準面部における前記少なくとも１点の前記輝度変化光を、前記撮像のタイミングで前記撮像部が撮像した結果である前記基準面データを取得するとしてもよい。

この構成によれば、基板に実装すべき部品のサイズと閾値との比較により、第一基準面部または第二基準面部が選択されるため、例えば、当該選択に係る処理が部品ごととに効率よく実行される。

なお、本発明は、上記いずれかの態様に係る部品実装装置として実現することができるだけでなく、部品実装装置に含まれる特徴的な処理を含む部品実装方法として実現することもできる。

また、部品実装方法に含まれる特徴的な処理を含む、コンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体およびインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができる。

さらに、上記いずれかの態様に係る部品実装装置の特徴的な構成要素を含む集積回路として実現することもできる。

本発明によれば、位相シフト法を採用しつつ測定時の振動等の影響を排除し、高精度かつ高速に部品の三次元形状を測定する部品実装装置を提供することが可能となる。

図１は、実施の形態における部品実装装置の構成を示す外観図である。 図２は、実施の形態における部品実装装置の内部の主要な構成を示す平面図である。 図３は、実施の形態における三次元形状測定装置の構造的外観を模式的に示す図である。 図４は、実施の形態の三次元形状測定装置における輝度変化光の照射状態、および、カメラの撮像領域を模式的に示す側面図である。 図５Ａは、実施の形態におけるノズルの構成概要を示す側面図である。 図５Ｂは、実施の形態におけるノズルの構成概要を示す下面図である。 図６は、実施の形態における三次元形状測定装置の機能構成を、機構的および構造的構成とともに示すブロック図である。 図７Ａは、第二基準面部の第三方向のずれに伴う、第二基準面部における光の輝度分布の変化を表す第一の模式図である。 図７Ｂは、第二基準面部の第三方向のずれに伴う、第二基準面部における光の輝度分布の変化を表す第二の模式図である。 図８Ａは、第二基準面部の第三方向の移動の前後での、第二基準面部における光の輝度分布の位相差を例示する図である。 図８Ｂは、第二基準面部における光の輝度分布の位相差と、第二基準面部１１５の第三方向のずれ量との関係を示す図である。 図９は、実施の形態におけるノズルに保持された部品および第二基準面部の撮像のタイミングを示す模式図である。 図１０は、実施の形態における、対象物データに示される輝度値の補正の手順の一例を示す模式図である。 図１１は、実施の形態における、補正後の輝度値に応じて作成された波形の一例を示す図である。 図１２Ａは、エリアイメージセンサが第二基準面部の第二方向に連続した領域を撮像する様子を示す模式図である。 図１２Ｂは、エリアイメージセンサが第一基準面部の第二方向に並ぶ４点を撮像する様子を示す模式図である。 図１３Ａは、第一基準面部の第三方向のずれに伴う、第一基準面部における光の輝度分布の変化を表す第一の模式図である。 図１３Ｂは、第一基準面部の第三方向のずれに伴う、第一基準面部における光の輝度分布の変化を表す第二の模式図である。 図１４は、第一基準面部の第三方向の移動の前後での、第一基準面部における光の輝度分布の位相差を例示する図である。 図１５は、第一基準面部の光の反射率を用いたずれ量の算出に利用される輝度変化光の別の一例を説明するための図である。 図１６は、変形例１における部品および第一基準面部の撮像のタイミングを示す模式図である。 図１７は、変形例１における、対象物データに示される輝度値の補正の手順の一例を示す模式図である。 図１８は、エリアイメージセンサが、第一基準面部の複数の点を撮像する様子を示す模式図である。 図１９は、エリアイメージセンサが、第二基準面部の１点を撮像する様子を示す模式図である。 図２０は、変形例２における、ノズルとノズルに吸着された部品のサイズとの関係の２つの例を示す模式図である。 図２１は、変形例２における三次元形状測定装置の基準面部の選択に係る処理の流れの一例を示すフロー図である。 図２２Ａは、第二基準面部がノズル本体部と一体に形成されているノズルの構成概要を示す側面図である。 図２２Ｂは、第二基準面部の前面がカメラの焦点深度の外側に配置された場合のノズルの構成概要を示す側面図である。 図２３は、部品の第三方向のずれ量算出用の発光部と位相シフト用の発光部とが別に設けられた三次元形状測定装置の構成概要を示す図である。

以下に、本発明の実施形態に係る部品実装装置および三次元形状測定装置ついて、図面を参照しながら説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。

また、以下で説明する実施の形態およびその変形例等のそれぞれでは、本発明の好ましい一具体例が示されている。実施の形態およびその変形例等で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、請求の範囲によって限定される。よって、以下の実施の形態およびその変形例等における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素は、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成する要素として説明される。

図１は、実施の形態における部品実装装置２０の構成を示す外観図である。

図２は、実施の形態における部品実装装置２０の内部の主要な構成を示す平面図である。

部品実装装置２０は、部品実装基板生産装置の一例であり、図１に示すように、基板３０に部品を実装する装置である。

また、部品実装装置２０は、図２に示すように、基板３０に対して部品４０を実装する２つの実装ユニットを備えている。２つの実装ユニットは、お互いが協調し１枚の基板３０に対して実装作業を行う。当該実装ユニットは、ヘッド１００、カメラ２００および部品供給部３００等によって構成されている。

部品供給部３００は、例えば、部品テープを収納する複数の部品カセット３１０の配列からなる。なお、部品テープとは、例えば、同一部品種の複数の部品４０がテープ（キャリアテープ）上に均等に並べられたものであり、リール等に巻かれた状態で供給される。また、部品テープに並べられる部品４０は、例えばＢＧＡまたはチップ部品等である。

ヘッド１００は、複数のノズル１１０を備えており、部品カセット３１０に収容された部品テープの部品４０を当該ノズル１１０で吸着して、吸着した部品４０を基板３０上に搬送し、基板３０に当該部品４０を装着する。なお、ノズル１１０の詳細な説明については後述する。

また、部品実装装置２０は、ヘッド１００のノズル１１０に保持された部品４０の三次元形状を測定する三次元形状測定装置１０を有している。

三次元形状測定装置１０は、ヘッド１００のノズル１１０に保持されている部品４０をその下方側からカメラ２００が撮像することで得られたデータに基づいて当該部品４０の三次元形状を測定する。

図３は、実施の形態における三次元形状測定装置１０の構造的外観を模式的に示す図である。

図４は、実施の形態の三次元形状測定装置１０における輝度変化光の照射状態、および、カメラ２００の撮像領域を模式的に示す側面図である。

ヘッド１００は、図３に示すように、部品４０を保持する複数のノズル１１０を備えている。本実施の形態の場合、ノズル１１０は、真空吸着により部品４０を保持する。また、ヘッド１００は、ノズル１１０をそれぞれ独立にＺ軸方向に上下動させる機構を備えており、部品４０を保持して搬送し、基板３０に部品４０を装着する機能を備えている。

つまり、ヘッド１００は、部品供給部３００に配置されている部品４０をノズル１１０に吸着保持させ、ノズル１１０がカメラ２００の上方を通過するように移動する。そして、カメラ２００は、ノズル１１０およびノズル１１０が保持している部品４０を撮像することで、ノズル１１０および部品４０の位置等を認識する。

その後、ヘッド１００は、部品４０を保持したノズル１１０を基板３０の装着位置に移動させ、カメラ２００の撮像結果を用いて、ノズル１１０に保持されている部品４０の位置を補正し、基板３０に部品４０を装着する。

また、部品４０を吸着した状態のノズル１１０をカメラ２００が撮像する際、発光部１３０から発せられる光がＺ軸に対して傾いた方向から斜め上方の部品４０およびノズル１１０に照射される。

具体的には、発光部１３０は、図４に示すように、カメラ２００の撮像領域Ａにおいて第一方向（Ｙ軸方向）に沿って輝度Ｂが揃い、かつ、第一方向と交差する第二方向（Ｘ軸方向）の位置に応じて輝度Ｂが周期的に変化する輝度分布を有する光である輝度変化光Ｄを発する。

本実施の形態の場合、輝度変化光の輝度Ｂの変化は正弦波を形成している。なお、同図中に示されている輝度Ｂの変化を示す正弦波の波長は、説明のため模式的に示されており、撮像領域Ａに対し異なるスケールで示されている。

ここで、ヘッド１００は、輝度変化光Ｄにおける輝度の周期を維持しつつ、測定対象物の表面における光の輝度分布を、当該測定対象物（本実施の形態では部品４０）に対して相対的に第二方向（Ｘ軸方向）に移動させる移動部としての機能も有している。

つまり、本実施の形態では、部品実装装置２０において静止している三次元形状測定装置１０のカメラ２００および発光部１３０に対して、ノズル１１０で部品４０を保持した状態のヘッド１００が第二方向（Ｘ軸方向）に移動する。これにより、輝度変化光Ｄにおける輝度の周期を維持しつつ、測定対象物である部品４０の表面における輝度変化光Ｄの光の輝度分布を、部品４０に対して相対的に第二方向（Ｘ軸方向）に移動させることができる。

なお、ヘッド１００の移動を駆動する駆動部（図示せず）はエンコーダを備えており、ヘッド１００の移動速度および位置などの情報を出力することができる。

撮像部であるカメラ２００は、第一方向（Ｙ軸方向）と第一方向に交差する第二方向（Ｘ軸方向）とに撮像のための画素２１１が行列状に並ぶエリアイメージセンサ２１０と、エリアイメージセンサ２１０表面に結像するための光学系（例えばテレセントリックレンズ、図示せず）を備えている。

エリアイメージセンサ２１０は、例えば第一方向（Ｙ軸方向）に画素２１１が４０００個程度並び、第二方向（Ｘ軸方向）に画素２１１が３０００個程度並ぶ画像認識デバイスである。本実施の形態の場合、エリアイメージセンサ２１０として、ＣＭＯＳ（complementary metal-oxide semiconductor）イメージセンサが採用されている。

またこのＣＭＯＳイメージセンサは、画素２１１に照射された光の全体的強度をデジタルデータとして出力する、いわゆる白黒のイメージセンサである。このＣＭＯＳイメージセンサは、行列状に配置される画素２１１の内の任意の領域に含まれる画素２１１のみのデジタルデータを取得することができる。

さらに、ＣＭＯＳイメージセンサは、前記領域をＣＭＯＳイメージセンサ内に複数箇所設けることができ、当該領域以外の画素２１１からのデータを取得しないことで測定に必要な箇所（例えば図３のＬ１参照）の像に対応する画素２１１の群だけを高速で取得することができる。

すなわち、本実施の形態におけるカメラ２００は、予め定められた焦点深度内にエリアイメージセンサ２１０に対応した矩形の撮像領域Ａを有し、カメラ２００の側から見て撮像領域に配置される物体の像の必要な部分のデジタルデータだけを出力することができる。

本実施の形態の場合、直線状に形成された前記測定に必要な箇所に対応するライン状の撮像領域をラインと称する。例えば、図３に示すライン１（図では“Ｌ１”と表記、他の図も同じ）は、第一方向（Ｙ軸方向）に並べられた一列の画素２１１群によって形成される。本実施の形態では、このようなラインが、第二方向（Ｘ軸方向）に並んで複数設定されている。なお、ラインの幅は、複数列の画素２１１群によって形成されていてもよい。

また、本実施の形態では、上記の輝度変化光の下で、エリアイメージセンサ２１０によって、測定対象物である、ノズル１１０に保持された部品４０が撮像されるとともに、ノズル１１０に配置された基準面部１１３も撮像される。

なお、エリアイメージセンサ２１０として、ＣＭＯＳイメージセンサ以外に、必要な箇所の行または列上の像を取得することができるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサを用いることも可能である。

また、ライン状の撮像領域を形成可能なエリアイメージセンサ２１０の代わりに、各ラインに対応する、第一方向（Ｙ軸方向）に少なくとも一列上に画素が並ぶラインイメージセンサを第二方向（Ｘ軸方向）に並べて配置した構成のラインセンサカメラ（図示せず）を、撮像部として用いることも可能である。

図５Ａは、実施の形態におけるノズル１１０の構成概要を示す側面図である。

図５Ｂは、実施の形態におけるノズル１１０の構成概要を示す下面図である。

本実施の形態におけるノズル１１０は、ノズル本体部１１１と、テーパ形状のノズル先端部１１２と、基準面部１１３とを有する。

基準面部１１３は、測定対象物との間の距離であって、第一方向（Ｙ軸方向）および第二方向（Ｘ軸方向）の双方に交差する第三方向（Ｚ軸方向）における距離が維持されるように配置されている。

また、基準面部１１３は、本実施の形態では、フランジ状の第一基準面部１１４と、第一基準面部１１４よりノズル先端部１１２に近い側の位置に配置され、第一基準面部１１４よりも外径が小さな外第二基準面部１１５とによって構成されている。

つまり、第一基準面部１１４および第二基準面部１１５が、ノズル１１０において位置が固定されていることにより、第一基準面部１１４および第二基準面部１１５のそれぞれから、測定対象物である部品４０までの距離は維持されている。

また、第一基準面部１１４は、第二基準面部１１５よりも外径が大きい。そのため、例えば図５Ｂのノズル１１０の下面図において、部品４０が第二基準面部１１５のほとんどを覆う程度に大きな場合であっても、カメラ２００は、第一基準面部１１４を撮像可能である。

また、第二基準面部１１５は、例えば、外径２ｍｍ〜３ｍｍ、内径約１．５ｍｍ、厚み約１ｍｍのドーナツ形状の部材であるが、この形状に限定されるものではない。

また、第二基準面部１１５はノズル先端部１１２の部品４０を吸着保持する先端面からの前後方向（Ｚ軸方向）の距離Ｄ１が４ｍｍ以下、例えば０．４〜４ｍｍの位置に配置されている。なお、第二基準面部１１５は、好ましくは、距離Ｄ１が０．４〜３ｍｍの位置に配置されている。

なお、第二基準面部１１５の第三方向（Ｚ軸方向）の位置は、カメラ２００による撮像側の第二基準面部１１５の前面（Ｚ軸マイナス側の面、以下同じ）を基準として特定される。また、第一基準面部１１４の位置も同様に、第一基準面部１１４の前面（Ｚ軸マイナス側の面、以下同じ）を基準として特定される。

ここで、カメラ２００は、基板３０への実装面側であり部品４０の撮像される面である、部品４０の前面（Ｚ軸マイナス側の面、以下同じ）から後方（Ｚ軸プラス方向）に距離Ｄ２離れた位置まで実質的に正確な撮像が可能な能力を有する。

具体的には、例えば距離Ｄ２は、カメラ２００が撮像する部品４０の厚ｔみの８〜１０倍以下、好ましくは２〜５倍程度の距離である。つまり、カメラ２００により実質的に撮像可能な焦点深度相当の位置で、第二基準面部１１５は、第二基準面部１１５の前面が、カメラ２００が正確に撮像できる距離Ｄ２内に配置されている。そのため、カメラ２００により第二基準面部１１５を実質的に正確に撮像することができる。

このように、本実施の形態では、第二基準面部１１５は、発光部１３０からの輝度変化光をカメラ２００に向けて反射する平面（前面）の、撮像タイミングにおける第三方向（Ｚ軸方向）の位置が、カメラ２００の焦点深度内あるいは焦点深度近傍となるようにノズル１１０に配置されている。

その結果、例えば、第二基準面部１１５における、発光部１３０から発せられた光の輝度分布が、カメラ２００により高精度に認識される。

また、第二基準面部１１５は、少なくとも、その前面（Ｚ軸マイナス側の面、以下同じ）が、発光部１３０から照射される光をカメラ２００が認識可能な程度に反射できる素材で形成されていればよい。また、第二基準面部１１５のカメラ２００側の面（前面）の光に対する反射率が必ずしも既知である必要はなく、当該前面においておおよそ一定であればよい。具体的には、輝度が周期的に変化する輝度変化光Ｄが当該前面に照射された場合に、その反射光からカメラ２００が当該前面における光の輝度分布の周期を認識できる程度に反射率が揃っていればよい。

また、部品４０は、例えば、０４０２チップ部品および０６０３チップ部品などの、厚みｔ（Ｚ軸方向の厚み）が０．２〜０．４ｍｍ程度の部品である。

なお、上述のように、第二基準面部１１５は、ノズル先端部１１２の部品４０を吸着保持する先端面からの前後方向（Ｚ軸方向）の距離Ｄ１が０．４〜４ｍｍの位置に配置されている。ここで、このＤ１の下限が０ｍｍでないのは、ノズル１１０の部品４０の吸着面と第二基準面部１１５との間に段差部（隙間）を設けるためである。つまり、当該段差部により、部品４０の実装動作時に、隣接する基板３０への実装済みの部品と第二基準面部１１５との干渉が防止され、例えば、第二基準面部１１５に汚れが転写するのを抑制することができる。その結果、例えば、第二基準面部１１５の撮像品質を高品質に維持することが可能である。

図６は、実施の形態における三次元形状測定装置１０の機能構成を、機構的および構造的構成とともに示すブロック図である。

三次元形状測定装置１０は、部品４０を保持したノズル１１０を、カメラ２００と発光部１３０に対して相対的に移動させるヘッド１００（移動部）と、ノズル１１０に設けられた基準面部１１３と、ヘッド１００（移動部）のノズル１１０に保持された部品４０およびヘッド１００のノズル１１０に設けられた基準面部１１３に対して撮像および測定を行う構成のカメラ２００と、発光部１３０と、測定制御部１５０とを備える。

測定制御部１５０は、データ取得部１６０と、ずれ量算出部１７０と、補正部１８０と、波形作成部１９０とを有する。

データ取得部１６０は、対象物データと基準面データとを取得する。対象物データは、測定対象物である、ノズル１１０に保持された部品４０の一部（測定部位）をカメラ２００が撮像した結果のデータである。また、基準面データは、測定対象物（部品４０）の当該一部が撮像された撮像のタイミングで、基準面部１１３における第二方向（Ｘ軸方向）に互いに離れた位置にある少なくとも３点の輝度変化光（本実施の形態では、例えば４点）を、カメラ２００のエリアイメージセンサ２１０における、第二方向（Ｘ軸方向）に互いに離れた位置にあるそれぞれに対応する少なくとも３つ（本実施の形態では例えば４つ）のラインを構成する画素２１１群によって撮像した結果のデータである。なお、上述の３つのラインは、対象箇所を撮像できれば、必ずしもＸ軸方向に互いに離れた位置でなくてもよい。

ずれ量算出部１７０は、当該撮像のタイミングの基準面部１１３における各ライン毎の光の輝度分布と、ノズル１１０の基準の輝度分布との位相差から、当該撮像のタイミングにおける基準面部１１３の所定の位置からの第三方向（Ｚ軸方向）におけるずれ量を算出する。

なお、上記の基準の輝度分布とは、基準面部１１３が第三方向（Ｚ軸方向）における上記所定の位置に存在すると仮定した場合の基準面部１１３における光の輝度分布のことである。

また、ノズル１１０の基準面部１１３の第三方向（Ｚ軸方向）における上記所定の位置とは、ヘッド１００のノズル１１０が、カメラ２００の上方にある場合における第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置（移動時基準高さ）である。上記所定の位置は、ノズル１１０の基準面部１１３が、上下方向（Ｚ軸方向）の所定の基準位置（部品４０を保持するノズル１１０の第二方向（Ｘ軸方向）への移動時基準高さ）に静止しているとした場合の基準面データから求められる。つまり、上記所定の位置は、ヘッド１００の移動に伴う振動、および、ヘッド１００を移動可能に保持するビーム（図示せず）の歪み等の外乱がないとした場合における、基準面部１１３の第三方向（Ｚ軸方向）における位置である。

本実施の形態では、具体的には、基準面部１１３における第一基準面部１１４および第二基準面部１１５の少なくとも一方についての基準面データがデータ取得部１６０によって取得され、当該少なくとも一方についての正規の位置からのずれ量が、ずれ量算出部１７０によって求められる。

補正部１８０は、ずれ量算出部１７０により算出されたずれ量を用いて、対象物データに示される、カメラ２００のエリアイメージセンサ２１０の各ラインがそれぞれ撮像したタイミングでの測定対象物（部品４０）の一部（例えば測定部位Ｋ）における光の輝度値を補正する。

波形作成部１９０は、補正部１８０により補正された輝度値を用い、位相シフト法による測定対象物の当該一部（例えば測定部位Ｋ）の第三方向（Ｚ軸方向）の位置の算出に用いられる波形であって、測定対象物の当該一部（例えば測定部位Ｋ）に対応する波形を作成する。

具体的には、波形作成部１９０は、本実施の形態では、補正部１８０から得られる、互いに異なるタイミングで測定された、部品４０の当該一部（例えば測定部位Ｋ）に対応する例えば４つ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）の補正後の輝度値から、当該一部に対応する波形（本実施の形態では正弦波）を作成する。

測定制御部１５０は、このようにして作成された波形と、基準波形との位相差を求める。

なお、基準波形とは、部品４０がノズル１１０に吸着されていないとした場合の仮想平面における、カメラ２００のエリアイメージセンサ２１０の各ラインが撮像するとした場合の輝度分布を示す波形（正弦波）である。また、仮想平面とは、例えば部品４０を吸着保持するノズル１１０のノズル先端部１１２の先端面のＺ軸方向の位置（高さ位置）を通りＸ軸方向およびＹ軸方向の双方に平行な平面である。

なお、基準面部１１３と測定対象物（部品４０）の当該一部（測定部位Ｋ）とのエリアイメージセンサ２１０の各ラインにおけるそれぞれの撮像のタイミングは同じタイミングである。

このようにして求められた位相差から、部品４０の当該一部の、仮想平面、つまり、ノズル先端部１１２の先端面からの距離が求められる。すなわち、位相シフト法により、振動等の外乱の影響を排除した部品４０の当該一部の第三方向（Ｚ軸方向）の位置を示す情報が求められる。測定制御部１５０は、このようにして、部品４０の各部分についての第三方向（Ｚ軸方向）の位置を示す情報を位相シフト法により算出し、これら算出結果をまとめることで、振動等の外乱の影響を排除した部品４０の三次元形状を示す測定結果として出力する。

ここで、上記のように、部品４０の一部（測定部位Ｋ）に対応する波形の作成には、補正部１８０による補正後の輝度値が用いられる。また、補正部１８０による補正には、基準面部１１３における輝度分布の基準からのずれ量が用いられている。

つまり、簡単に説明すると、ヘッド１００（移動部）が第二方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動した場合の、部品４０を吸着保持するノズル１１０に設けられた基準面部１１３（例えば第二基準面部１１５）に対して発光部１３０から照射される、第二方向（Ｘ軸方向）に周期的に輝度が変化する輝度変化光により現れる光の縞模様の相対的な移動量（１周期未満の移動量）から、基準面部１１３の、水平方向（第二方向）移動時における第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置からのずれ量が求められる。その結果、部品４０の撮像のタイミングにおける、部品４０を保持したノズル１１０の第三方向（Ｚ軸方向）の本来的な位置からのずれ量が求められる。さらに、求められた部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）の本来的な位置からのずれ量（第三方向振動ずれ）が、部品４０の撮像結果にフィードバックされる。

これにより、例えばヘッド１００の移動に伴い発生する振動による影響を排除した上で、部品４０の三次元形状を、位相シフト法を用いて高精度かつ高速に求めることができる。

図７Ａ〜図８Ｂを用いて、基準面部１１３における光の輝度分布の変化と、基準面部１１３の第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置からのずれとの関係について説明する。

図７Ａは、第二基準面部１１５の第三方向（Ｚ軸方向）のずれに伴う、第二基準面部１１５における光の輝度分布の変化を表す第一の模式図である。

図７Ａの（ａ）に示すように、ノズル１１０の基準面部１１３の第二基準面部１１５が、第三方向（Ｚ軸方向）にずれが無いとした場合の第三方向の位置である正規の位置（Ｚ＝Ｚ０）にある場合、第二基準面部１１５には、図において右斜め下から発光部１３０により照射される、第二方向（Ｘ軸方向）に周期的に輝度が変化す輝度変化光により、正弦波を形成する輝度分布Ｂ０が現れる。

この状態から、例えばヘッド１００の移動に伴い発生する振動により、ノズル１１０の基準面部１１３の第二基準面部１１５が正規の位置から第三方向のＺ軸プラスの方向（図において上方）にずれて移動した場合（Ｚ＝Ｚ１）を想定する。

この場合、図７Ａの（ｂ）に示すように、Ｚ軸方向の斜め下方より発光部１３０にて照射された輝度変化光による第二基準面部１１５における輝度分布Ｂ０は、図において実質的に左に移動する。その結果、移動後の輝度分布Ｂ１が、第三方向からカメラ２００によって観測される。

図７Ｂは、ノズル１１０の第二基準面部１１５の第三方向（Ｚ軸方向）のずれに伴う、第二基準面部１１５における光の輝度分布の変化を表す第二の模式図である。

具体的には、図７Ｂの（ａ）は、図７Ａの（ａ）に対応するノズル１１０のＺ軸方向の下面図であり、図７Ｂの（ｂ）は、図７Ａの（ｂ）に対応するノズル１１０のＺ軸方向の下面図である。

例えば、第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置にある場合の第二基準面部１１５における輝度分布Ｂ０に示される正弦波における３π／２ラジアンの位相に対応する同一輝度の第一方向（Ｙ軸方向）に平行な線Ｒ（Ｘ＝Ｒ：第二基準面部１１５における、基準面部１１３の一部である基準面部位Ｊに対応する輝度変化光の線）は、ノズル１１０の第二基準面部１１５が第三方向（Ｚ軸方向）のＺ軸プラスの方向に振動等によりずれた場合、図７Ｂの（ｂ）に示すように、輝度変化光の縞模様が図において実質的に左方向（第二方向（Ｘ軸方向）における左の方向）に相対的に移動することで、線Ｒ１（Ｘ＝Ｒ´）として第二基準面部１１５上に現れ、カメラ２００により観測される。

つまり、図７Ａの（ｂ）に示すように、ノズル１１０の第二基準面部１１５が、水平方向（第二方向（Ｘ軸方向））への移動時、あるいは、移動直後の停止時に、第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置からＺ軸プラスの方向（図において上方）に、振動、反り、またはたわみ等により移動した場合、図７Ｂの（ｂ）に示すように、第二基準面部１１５に現れる輝度変化光の縞模様が全体として図において左方向（第二方向（Ｘ軸方向）における左の方向）に実質的に移動する。

図８Ａは、第二基準面部１１５の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ（振動ずれ）による移動の前後での、ノズル１１０の第二基準面部１１５における光の輝度分布の位相差を例示する図である。

図８Ｂは、第二基準面部１１５における光の輝度分布の位相差と、第二基準面部１１５の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量との関係を示す図である。

図８Ａに示すように、基準面部１１３の第二基準面部１１５における輝度変化光による輝度分布Ｂ０上のＸ＝Ｒの点と、ノズル１１０の第二基準面部１１５の第三方向（Ｚ軸方向）のずれに伴う当該Ｒに対応する輝度分布Ｂ１上のＸ＝Ｒ´の点との距離から、輝度分布Ｂ０と輝度分布Ｂ１との位相差ｄ（ｄは位相の差分の絶対値であり、０＜ｄ＜２π）が求められる。

ずれ量算出部１７０は、この位相差ｄと、光の照射角（発光部１３０からの光軸のＸ軸（第二方向軸）とのなす鋭角）θとから、後述する（式１）により、第二基準面部１１５の第三方向（Ｚ軸方向）における正規の位置（Ｚ＝Ｚ０）からのずれ量ΔＺを求める（図８Ｂ参照）。

ΔＺ＝ｄｔａｎθ （式１）

ここで、ノズル１１０に設けられた基準面部１１３の第二基準面部１１５の第三方向のＺ軸プラスの方向の移動量（ずれ量）はΔＺであり、ノズル１１０に保持された測定対象物（部品４０）は、ノズル１１０に設けられた基準面部１１３の第二基準面部１１５との距離が一定に保たれた状態で移送されている。従って、測定対象物（部品４０）の、当該タイミングにおける第三方向のＺ軸プラスの方向の移動量（ずれ量）もΔＺとなる。

ずれ量算出部１７０によって求められたずれ量ΔＺは、当該ずれ量ΔＺに対応するタイミングで撮像された対象物データに示される輝度値の補正に用いられる。輝度値の補正については、図１０および図１１を用いて後述する。

なお、図７Ａ〜図８Ｂでは、ノズル１１０の第二基準面部１１５が、第三方向（Ｚ軸方向）のずれによりＺ軸プラスの方向に移動した場合について説明したが、第二基準面部１１５が、第三方向のＺ軸マイナスの方向に移動した場合も同様に（式１）によりΔＺが求められる。

つまり、ノズル１１０の第二基準面部１１５が、ノズル１１０の水平方向（第二方向（Ｘ軸方向））移動時における、第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置にある場合の輝度分布Ｂ０と、第二基準面部１１５がＺ軸マイナスの方向にずれて移動した場合の輝度分布Ｂ１との位相差がｄであれば、第二基準面部１１５のＺ軸マイナスの方向の移動量（ずれ量）はΔＺ＝ｄｔａｎθとなる。

また、第二基準面部１１５における輝度分布Ｂ０と輝度分布Ｂ１との第三方向（Ｚ軸方向）のずれによる位相差ｄを、ｄ＝Ｒ−Ｒ´（図８Ａ参照、−π＜ｄ＜π）とすると、第二基準面部１１５のＺ軸についての移動方向は、その正負も含め、下記の（式２）で表される。

ΔＺ＝ｄｔａｎθ （式２）

このような、部品４０を保持するノズル１１０の、水平方向（第二方向（Ｘ軸方向））の移動時における、第三方向（Ｚ軸方向）の第二基準面部１１５の正規の位置からのずれ量の算出のための、第二基準面部１１５における輝度分布（正弦波）は、第一方向（Ｙ軸方向）に沿って輝度Ｂが揃い、かつ第二方向（Ｘ軸方向）の位置に応じて周期的に変化する輝度分布の輝度変化光Ｄ（図４参照）の、第二基準面部１１５における第二方向（Ｘ軸方向）に互いに離れた位置にある少なくとも３点を撮像した結果である基準面データから求められる。

本実施の形態では、カメラ２００のエリアイメージセンサ２１０によって同一タイミングに取得された、ノズル１１０の基準面部１１３の第二基準面部１１５における第二方向（Ｘ軸方向）に互いに離れた位置にある４点の輝度変化光の輝度値から、当該タイミングの第二基準面部１１５における輝度分布が求められる。

つまり、カメラ２００が、部品４０の撮像を行うタイミングで第二基準面部１１５の４点の輝度変化光が撮像され、これよって得られた基準面データが、当該タイミングにおける対象物データに示される輝度値の補正に用いられる。

図９は、実施の形態におけるノズル１１０に保持された部品４０およびノズル１１０の第二基準面部１１５の撮像のタイミングを示す模式図である。

図９に示すように、エリアイメージセンサ２１０には、複数列の画素２１１群からなる４つのライン（Ｌ１〜Ｌ４）が第二方向（Ｘ軸方向）に並んで設定されており、これら４つのラインを用いて、部品４０および第二基準面部１１５が撮像される。

これら４つのラインは、例えば、発光部１３０から発せられる輝度変化光Ｄにおける一周期を４等分する間隔で設定されている。つまり、輝度変化光Ｄにおける輝度分布に示される正弦波の位相の０ラジアン、（π／２）ラジアン、πラジアン、および（３π／２）ラジアンのそれぞれに対応する間隔で、４つのラインが設定されている。

これら４つのラインを上記間隔で設定することにより、４つのラインそれぞれから得られる、第二方向（Ｘ軸方向）の、輝度変化光Ｄの輝度分布における４つの輝度値から、当該４つの輝度値に対応する正弦波が精度よく推定される。

このような４つのラインがエリアイメージセンサ２１０に設定されている状態において、以下のように、Ｔ＝Ｔ１〜Ｔ４の４回の撮像のタイミングで、ノズル１１０に保持された部品４０、および、ノズル１１０に設けられた基準面部１１３の第二基準面部１１５の撮像が行われる。なお、撮像のタイミングＴ１〜Ｔ４のそれぞれは、その時点での部品４０の撮像対象の一部である測定部位Ｋ（以下、「対象部分」という。）が、各ラインを通過するタイミングである。

まず、Ｔ＝Ｔ１のタイミングで、部品４０の対象部分の像がライン１によって取得される。また、同じタイミングで、ライン１〜ライン４のそれぞれにより、第二基準面部１１５の撮像面である前面のＸ軸方向に並ぶ４点の輝度変化光の像が取得される。

データ取得部１６０は、エリアイメージセンサ２１０から、対象部分の輝度値Ｐ１を示す対象物データを取得し、かつ、ライン１〜４に対応する第二基準面部１１５の４点の基準面部位Ｊ１＿１〜Ｊ１＿４の輝度値Ｑ１＿１〜Ｑ１＿４を示す基準面データを取得する。

以後、図９に示すように、Ｔ＝Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の撮像のタイミングで、順次、ノズル１１０に保持された部品４０の対象部分（測定部位Ｋ）の像が、エリアイメージセンサ２１０のライン２、ライン３、ライン４によって取得される。また、図９に示すように、Ｔ＝Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の撮像のタイミングで、エリアイメージセンサ２１０のライン１〜ライン４のそれぞれにより、各撮像のタイミングに応じた、各ライン（ライン１〜４）に対応するノズル１１０の第二基準面部１１５の４点の基準面部位Ｊの輝度変化光の像が取得される。

その結果、データ取得部１６０は、エリアイメージセンサ２１０から、ノズル１１０に保持された部品４０の対象部分（測定部位Ｋ）の輝度変化光の輝度値Ｐ２、Ｐ３、およびＰ４を示す対象物データを取得する。また、データ取得部１６０は、エリアイメージセンサ２１０から、Ｔ＝Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の撮像のタイミングにおける第二基準面部１１５の４点の輝度値Ｑ２＿１〜Ｑ２＿４、Ｑ３＿１〜Ｑ３＿４、およびＱ４＿１〜Ｑ４＿４のそれぞれを示す基準面データを取得する。

つまり、本実施の形態におけるデータ取得部１６０は、エリアイメージセンサ２１０に設定された４つのラインから出力されるデジタルデータを取得する。これにより、データ取得部１６０は、ノズル１１０に保持された部品４０の三次元形状の特定のための位相シフト法に用いられる輝度値と、当該輝度値の補正のための、ノズル１１０に設けられた基準面部１１３（図９では第二基準面部１１５）における輝度変化光の輝度値とを一括して取得することができる。

なお、データ取得部１６０は、部品４０の対象部分（測定部位Ｋ）の輝度値を得るための、エリアイメージセンサ２１０のライン（本実施の形態ではＬ１〜Ｌ４）に含まれない他の画素２１１から、ノズル１１０の基準面部１１３の第二基準面部１１５の第二方向（Ｘ軸方向）に並んだ少なくとも３点の基準面部位Ｊの輝度変化光の輝度値を示す基準面データを取得してもよい。

このようにして、データ取得部１６０によって取得された基準面データは、対象物データに示される輝度値の補正に用いられる。

図１０は、実施の形態における、測定対象物である部品４０の一部である測定部位Ｋを撮像した結果である対象物データに示される輝度値の補正の手順の一例を示す模式図である。

図１０の（ａ）に示すように、Ｔ＝Ｔ１の撮像のタイミングで得られた対象物データに示される輝度変化光の輝度値（測定輝度値）がＰ１である場合を想定する。この場合、当該タイミングに対応する基準面データに示される輝度値Ｑ１＿１〜Ｑ１＿４を用いて、当該タイミングにおける第二基準面部１１５のずれ量、つまり当該タイミングにおける部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量ΔＺが、ずれ量算出部１７０によって算出される。具体的には、図７Ａ〜図８Ｂを用いて説明した方法によってずれ量ΔＺが算出される。

すなわち、基準面部１１３の第二基準面部１１５の基準面データに示される輝度値Ｑ１＿１〜Ｑ１＿４から求められる正弦波（図８ＡのＢ１に対応）と、第二基準面部１１５が正規の位置にある場合に対応する正弦波（図８ＡのＢ０に対応）との位相シフトの位相差ｄと、上記（式１）とから、ずれ量ΔＺが算出される。

複数の輝度値の波形からなる位相差ｄからずれ量ΔＺを求めることにより、例えば、第一方向（Ｙ軸方向）または第二方向（Ｘ軸方向）等に傾いた基準面部１１３であっても、ずれ量を求めることができる。

なお、本例においては、Ｔ＝Ｔ１の撮像のタイミングにおいて、例えば図７Ａに示すように、第二基準面部１１５が第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置からＺ軸プラスの方向（図１０における上方）に振動ずれにより移動した場合を想定する。

この場合、部品４０は、Ｔ＝Ｔ１の撮像のタイミングでは、本来的には、Ｚ軸マイナスの方向（図１０における下方）にΔＺだけ移動した位置に存在すべきであったことを意味する。

従って、補正部１８０は、このずれ量ΔＺに対応して、輝度変化光の測定輝度値Ｐ１を補正し、補正後の輝度値Ｐ１´を生成する。

具体的には、ノズル１１０に保持された測定対象物である部品４０が、Ｚ軸マイナスの方向に、振動等によりずれてΔＺだけ移動したと仮定した場合の、部品４０の対象部分のＺ軸方向の位置における輝度変化光の輝度分布の正弦波（図１０の（ｂ）における実線の正弦波）から、当該対象部分に対応する輝度値を、補正後の輝度値Ｐ１´として取得する。

ずれ量算出部１７０は、同様に、Ｔ＝Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の撮像の各タイミングにおける、部品４０を保持したノズル１１０の第二基準面部１１５の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量ΔＺを算出し、補正部１８０は、同様にこれら撮像の各タイミングにおける、測定輝度Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４により、補正後の輝度変化光の輝度値Ｐ２´、Ｐ３´、Ｐ４´を生成する。

波形作成部１９０は、これら補正後の輝度値Ｐ１´〜Ｐ４´を用いて、図１１に示すように、これら輝度値Ｐ１´〜Ｐ４´に対応する波形を作成する。具体的には、本実施の形態では、正弦波の波形Ｗ１が作成される。

測定制御部１５０は、このように作成された、撮像の各タイミングでの第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量ΔＺに対応する補正後の輝度値Ｐ１´〜Ｐ４´によるノズル１１０に保持された部品４０の対象物データの波形Ｗ１と、部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）の高さが０とした場合の波形である基準波形Ｗ０との位相シフトによる位相差を求め、上述のように、当該位相差から、ノズル１１０に保持された部品４０の当該対象部分の第三方向（Ｚ軸方向）の位置を示す情報を算出する。

測定制御部１５０は、このようにして、第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量を考慮した、部品４０の各部分についての第三方向（Ｚ軸方向）の位置を示す情報を位相シフト法により算出し、これら算出結果をまとめ、ノズル１１０に保持された部品４０の三次元形状を示す測定結果として出力する。

このように、本実施の形態の部品実装装置２０によれば、位相シフト法を採用しつつ測定時の振動等の影響を排除し、正確かつ高速に測定対象物の三次元形状を測定することができる。

なお、本実施の形態において、基準面部１１３の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量の算出に際し、データ取得部１６０は、ノズル１１０に設けられた基準面部１１３の第二基準面部１１５において第二方向（Ｘ軸方向）に互いに離れた位置にある基準面部位Ｊの４点の輝度変化光の輝度値を示す基準面データを取得するとした。

つまり、本実施の形態では、ずれ量算出部１７０は、これら４点の輝度値を接続するような正弦波を算出するとした。

しかしながら、データ取得部１６０は４点の輝度値に限定されず、３点以上の輝度値を示す基準面データを取得してもよい。データ取得部１６０、例えば、基準面部１１３の第二基準面部１１５において第二方向（Ｘ軸方向）に連続する領域をカメラ２００が撮像した結果である基準面データを取得してもよい。

図１２Ａの（ａ）は、エリアイメージセンサ２１０がノズル１１０の第二基準面部１１５の第二方向（Ｘ軸方向）に連続した領域を撮像する様子を示す模式図である。

例えば、Ｔ＝Ｔ１のタイミングにおいて、ノズル１１０に保持された部品４０の対象部分（測定部位Ｋ）の像がエリアイメージセンサ２１０のライン１によって取得される。さらに、当該撮像のタイミングにおいて、例えば、図１２Ａの（ａ）に示すように、ライン１〜４をＸ軸方向に横断するように設定された撮像の領域により、第二基準面部１１５のＸ軸方向に連続した領域の像が取得される。

この場合、データ取得部１６０は、第二基準面部１１５上の輝度変化光のＸ軸方向に連続する多数の輝度値（Ｑ１＿１〜Ｑ１＿ｎ）を示す基準面データを取得することができる。

その結果、ずれ量算出部１７０は、基準面部１１３の当該基準面データに示される輝度値を、輝度軸とＸ軸とによって形成される２次元平面のグラフにプロットすることで、図１２Ａの（ｂ）に示すように、第二基準面部１１５の第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置からのＺ軸方向のずれ量を求めるために、第二基準面部１１５が第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置にいるとした場合の輝度分布Ｂ０を得ることができる。

つまり、ずれ量算出部１７０は、第二基準面部１１５上の輝度変化光の４点の輝度値から当該４点の輝度値に対応する正弦波の波形を必ずしも算出する必要がなく、得られた複数の輝度値を２次元平面にプロットするだけで、上記輝度分布Ｂ０の正弦波形を求めることも可能である。その結果、例えば、ずれ量算出部１７０における、第二基準面部１１５の正規の位置からのずれ量を求める処理が容易化される。

なお、このようにずれ量算出部１７０に輝度値をプロットさせる場合、データ取得部１６０は、第二基準面部１１５の第二方向（Ｘ軸方向）の連続した領域であって、輝度変化光Ｄにおける輝度の半周期分（π）の長さよりも長い連続した領域をカメラ２００のエリアイメージセンサ２１０が撮像した結果である基準面データを取得して、Ｚ軸方向にずれた（移動した）場合の実際の第二基準面部１１５を撮像した結果から、輝度分布Ｂ１の一部を得る。

これは、第二基準面部１１５が、振動等により第三方向（Ｚ軸方向）にずれたとした場合の輝度分布Ｂ１において、輝度分布から求められる正弦波の極小値および極大値のいずれか一方が一つだけ検出できれば、輝度分布Ｂ０との間の位相差ｄの算出が可能となるためである。

また、ずれ量算出部１７０は、基準面部１１３の第二基準面部１１５に代えて、または加えて、第一基準面部１１４における光の輝度分布を用いて、第一基準面部１１４の正規の位置からの第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量を算出してもよい。つまり、ずれ量算出部１７０は、第一基準面部１１４を用いて部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量を求めてもよい。

図１２Ｂは、エリアイメージセンサ２１０が第一基準面部１１４の第二方向（Ｘ軸方向）に並ぶ、基準面部１１３の第一基準面部１１４の一部である基準面部位Ｊ（Ｊ１〜Ｊ４）の輝度変化光の４点をそれぞれのラインで撮像する様子を示す模式図である。

例えば、部品４０の対象部分（測定部位Ｋ）の像が、エリアイメージセンサ２１０のライン１によって取得される撮像のタイミングにおいて、ライン１〜ライン４のそれぞれにより、第一基準面部１１４の前面のＸ軸方向に並ぶ複数の基準面部位Ｊ（Ｊ１〜Ｊ４）としての４点の像が同時に取得される。

データ取得部１６０は、エリアイメージセンサ２１０から、対象部分の輝度値Ｐ１を示す対象物データ取得し、かつ、ライン１〜ライン４のそれぞれの撮像のタイミングごとに、ライン１〜ライン４のそれぞれのライン上の第一基準面部１１４の、複数の基準面部位Ｊ（Ｊ１〜Ｊ４）４点の輝度値Ｑ１＿１〜Ｑ１＿４を示す基準面データを取得する。

その結果、ずれ量算出部１７０は、輝度値Ｑ１＿１〜Ｑ１＿４を用いて、図７Ａ〜図８Ｂを用いて説明した方法によって、ノズル１１０の基準面部１１３の、ヘッド１００のノズル１１０が水平方向（Ｘ、Ｙ軸方向）もしくは上下方向（Ｚ軸方向）に移動中、または、移動直後の第三方向（Ｚ軸方向）にずれていないとした場合の（基準高さにあるとした場合の）位置である第一基準面部１１４の正規の位置からのずれ量ΔＺを算出する。これにより、部品４０の本来的な位置からの第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量ΔＺが求められる。

つまり、簡単にいうと、ずれ量算出部１７０は、ノズル１１０の斜め下方向から照射される輝度変化光による、第一基準面部１１４に現れる光の縞模様のずれの移動量に応じて、部品４０のずれ量ΔＺを算出することもできる。

すなわち、カメラ２００のエリアイメージセンサ２１０が、ノズル１１０に設けられた第一基準面部１１４における光の輝度分布を、基準となる輝度分布との位相差が求められる程度に認識可能であれば、上述の第一基準面部１１４を用いた部品４０のずれ量ΔＺの算出手法の実行は可能である。

さらに、例えば、ノズル１１０に保持された部品４０のサイズ（下面サイズ）が比較的に大きいためにカメラ２００から第二基準面部１１５を十分に認識できない場合に、第二基準面部１１５ではなく第一基準面部１１４を用いた部品４０のずれ量ΔＺの算出手法を用いるといった選択的な処理の切り替えも可能である。このような処理の切り替えについては、図２１を用いて後述する。

また、発光部１３０が発する輝度変化光は、輝度の変化が正弦波を形成する輝度変化光でなくてもよく、例えば、第二方向（Ｘ軸方向）の位置に応じて輝度が周期的に変化する、のこぎり波または三角波であってもよい。

（変形例１）
次に、実施の形態の変形例１について説明する。具体的には、ノズル１１０の基準面部１１３を撮像することで得られる、第二方向（Ｘ軸方向）の位置に応じて輝度Ｂが周期的にあるいは傾斜するように変化する輝度分布を有する光である輝度変化光Ｄの少なくとも１点の輝度値から部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量ΔＺを求める手法について、変形例１として説明する。

また、変形例１における部品実装装置２０および三次元形状測定装置１０の基本的な構成は、上記実施の形態における部品実装装置２０および三次元形状測定装置１０の基本的な構成と同じである。

図１３Ａは、ノズル１１０の第一基準面部１１４の第三方向（Ｚ軸方向）のずれに伴う、基準面部１１３の第一基準面部１１４における光の輝度分布の変化を表す第一の模式図である。

なお、第一基準面部１１４は光に対する既知の反射率である所定の反射率ｒを有している。具体的には、第一基準面部１１４のカメラ２００側の面（前面）の反射率は、ほぼ全域においてｒである。

図１３Ａの（ａ）に示すように、第一基準面部１１４が正規の位置（Ｚ＝Ｚ０）にある場合、第一基準面部１１４の前面には、図において、発光部１３０により右（第二方向（Ｘ軸方向の右）斜め下から照射される輝度変化光Ｄにより、正弦波を形成する輝度分布Ｂ０が現れる。

この場合、例えば第一基準面部１１４の前面における、基準面部１１３の一部である基準面部位Ｊにおける入射光の輝度がＩであれば、基準面部位Ｊからの反射光の輝度はＩｒである。

この状態から、例えばヘッド１００の水平方向（Ｘ、Ｙ軸方向）または上下方向（Ｚ軸方向）の移動に伴い発生する振動により、第一基準面部１１４が正規の位置からＺ軸プラスの方向（図１３Ａにおいて上方）に移動した場合（Ｚ＝Ｚ１）を想定する。

この場合、図１３Ａの（ｂ）に示すように、ヘッド１００のノズル１１０に設けられた第一基準面部１１４における輝度分布Ｂ０は、図において左（第二方向（Ｘ軸方向）の発光部１３０から離れる方向）に移動する。その結果、振動等の第三方向（Ｚ軸方向）のずれによる移動後の輝度分布Ｂ１に対応する基準面部位Ｊからの反射光がカメラ２００によって観測される。具体的には、基準面部位Ｊにおける入射光の輝度がＩ´であれば、基準面部位Ｊからの反射光の輝度はＩ´ｒである。

図１３Ｂは、第一基準面部１１４の第三方向（Ｚ軸方向）のずれに伴う、第一基準面部１１４における光の輝度分布の変化を表す第二の模式図である。

具体的には、図１３Ｂの（ａ）は、図１３Ａの（ａ）に対応し、図１３Ｂの（ｂ）は、図１３Ａの（ｂ）に対応する。

第一基準面部１１４が、第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置からＺ軸プラスの方向（図１３Ｂにおいて奥の方向）に、振動ずれ等により移動した場合、図１３Ｂの（ａ）および（ｂ）に示すように、基準面部位Ｊにおける輝度はＩからＩ´に変化する。

この場合、ずれ量算出部１７０は、基準面部位Ｊにおける反射光の輝度値Ｉ´ｒを示す基準面データを、カメラ２００から取得する。さらに、ずれ量算出部１７０は、取得した基準面データに示される反射光の輝度値Ｉ´ｒを、既知の反射率ｒで除することで、基準面部位Ｊにおける入射光の輝度値Ｉ´を得ることができる。

図１４は、第一基準面部１１４の第三方向の振動ずれ等による微小な移動（例えば０．５μｍ〜４０μｍ程度）の前後での、基準面部１１３の第一基準面部１１４の基準面部位Ｊにおける光の輝度分布の位相差を例示する図である。

ここで、基準面部１１３の一部である基準面部位Ｊは、基準面部１１３の第一基準面部１１４が、第三方向（Ｚ軸方向）のずれがないとした場合の所定の位置（正規の位置）に存在する場合において、例えば輝度変化光の正弦波の輝度分布における輝度の極小値と極大値との間の輝度の光が入射する位置にある。

より具体的には、基準面部位Ｊは、輝度分布Ｂ０に示される正弦波において極小値から極大値にいたる間の輝度Ｉの光が入射する位置にある。このことを、ずれ量算出部１７０は、第一基準面部１１４の正規の位置（Ｚ＝Ｚ０）、発光部１３０の配置位置、および発光部１３０からの輝度変化光における輝度の周期等の情報から認識可能である。

また、例えば図において、第三方向（Ｚ軸方向）におけるずれ前（正規の位置）での輝度値Ｉ＜ずれ後の輝度値Ｉ´であることから、ずれ量算出部１７０は、第一基準面部１１４における光の輝度分布がＸ軸マイナスの方向（図１４における左方）にずれたことを認識可能である。

従って、ずれ量算出部１７０は、図１４に示すように、輝度分布Ｂ０を、Ｘ＝Ｊの位置のときに輝度がＩ´となるように、その波形を変えずにＸ軸マイナス方向に移動させた場合の移動量（位相差ｄ）を算出する。

つまり、ずれ量算出部１７０は、第三方向（Ｚ軸方向）への振動ずれ等による移動後の輝度分布Ｂ１と、第三方向（Ｚ軸方向）にずれていないとした場合の輝度分布Ｂ０との間の位相差ｄを求めさらに、上述の（式１）から、ずれ量ΔＺ（図１３ＡにおけるＺ１−Ｚ０）を求める。

このように、実施の形態の変形例１における三次元形状測定装置１０は、ノズル１１０の基準面部１１３の第一基準面部１１４を撮像することで得られる１点の輝度値と、第一基準面部１１４の既知の光の反射率とを用いて、第一基準面部１１４の第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置からのずれ量ΔＺを算出することができる。つまり、その時点でノズル１１０に吸着されている部品４０の本来的な位置（第三方向（Ｚ軸方向）にずれがないとした場合の位置）からの第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量が求められる。

なお、基準面部１１３の第一基準面部１１４に照射される光は、第二方向（Ｘ軸方向）の位置に応じて輝度が変化している輝度変化光であればよい。つまり、第二方向（Ｘ軸方向）の位置に応じて輝度が必ずしも周期的に変化している必要はない。

より詳細には、第二方向（Ｘ軸方向）に対して、測定（撮像）される領域で少なくとも傾斜した変化の輝度分布を有する輝度変化光が、基準面部１１３の第一基準面部１１４に照射されていればよい。このように、第一基準面部１１４の測定面である前面に既知の反射率ｒを有するとした場合において、第一基準面部１１４を撮像することで得られる少なくとも１点の輝度値から、第一基準面部１１４の第三方向にずれていないとした場合の本来の位置である正規の位置からのずれ量ΔＺを算出することができる。

図１５は、第一基準面部１１４の光の反射率が既知である場合、その反射率を用いたずれ量の算出に利用される輝度変化光の別の一例を説明するための図である。

例えば、輝度変化光が照射される第一基準面部１１４の第二方向（Ｘ軸方向）の位置であるＸと、照射された輝度分布における輝度値とが正比例する関係にある輝度変化光が、第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置にある第一基準面部１１４に入射された場合を想定する。この場合、図１５に示すように、まず、第一基準面部１１４には第三方向にずれていないとした場合の本来の位置における輝度分布Ｂ０が現れる。また、第一基準面部１１４が相対的に第二方向（Ｘ軸方向）に移動する際の、カメラ２００による、あるタイミングにおける第一基準面部１１４の撮像結果（輝度値Ｉ´ｒ）と、既知の反射率ｒとを用いて得られる補正された輝度値Ｉ´から、第三方向のずれの移動も含む補正された輝度分布Ｂ１が求められる。

この場合、ずれ量算出部１７０は、ともに直線を形成する輝度分布Ｂ０と輝度分布Ｂ１との間のＸ軸方向（第二方向）の距離ｄを求め、当該ｄと上記（式１）とにより、第一基準面部１１４の正規の位置からの第三方向のずれ量ΔＺを算出する。

また、それぞれが輝度変化光の波形の一種である、のこぎり波または三角波を、基準面部１１３の第一基準面部１１４に照射してもよい。この場合であっても、ずれ量算出部１７０は、第一基準面部１１４を撮像することで得られる少なくとも１点の輝度値と、既知の反射率ｒとを用いて、第一基準面部１１４の第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置からのずれ量ΔＺを算出することができる。

なお、位相シフト法による、測定対象物としての部品４０の三次元形状の算出のためには、部品４０には第二方向（Ｘ軸方向）の位置に応じて周期的に変化する輝度変化光を照射する必要がある。これは、測定対象物である部品４０の反射率が常に既知であるとは限らないためである。

そのため、図１５に示すような周期的には変化しない輝度変化光を第一基準面部１１４に照射する場合、ずれ量算出用の発光部と位相シフト用の発光部とを別に設ける必要がある。このようにずれ量算出用の発光部と位相シフト用の発光部とを別に設ける構成については、図２３を用いて後述する。

図１６は、実施の形態の変形例１における部品４０および光に対する既知の反射率を有する第一基準面部１１４の撮像のタイミングを示す模式図である。

なお、カメラ２００のエリアイメージセンサ２１０における４つのライン（Ｌ１〜Ｌ４）の設定位置等は、上記実施の形態と同じである（図９参照）。

また、Ｔ＝Ｔ１〜Ｔ４の４回の撮像のタイミングも、上記実施の形態と同じであり、部品４０の撮像対象の一部である対象部分（測定部位Ｋ）が、各ラインを通過するタイミングである。

このような４つのラインが設定されたエリアイメージセンサ２１０により、以下のように、Ｔ＝Ｔ１〜Ｔ４の４回の撮像のタイミングで、部品４０および第一基準面部１１４の撮像が行われる。

まず、Ｔ＝Ｔ１のタイミングで、部品４０の対象部分（測定部位Ｋ）の像がライン１によって取得される。また、同じタイミングで、ライン１により、第一基準面部１１４の、第三方向（Ｚ軸方向）における輝度変化光が照射されている側の面である前面の（測定面）、例えば同じライン１上の基準面部位Ｊの少なくとも１点の輝度変化光の像が取得される。

データ取得部１６０は、エリアイメージセンサ２１０から、対象部分（測定部位Ｋ）の輝度値Ｐ１を示す対象物データを取得し、かつ、基準面部１１３の第一基準面部１１４の少なくとも１点の基準面部位Ｊの輝度値Ｑ１を示す基準面データを取得する。

以後、図１６に示すように、Ｔ＝Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の撮像のタイミングで、部品４０の対象部分（測定部位Ｋ）の像が、カメラ２００のエリアイメージセンサ２１０のライン２、ライン３、ライン４によって取得される。また、図１６に示すように、Ｔ＝Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の撮像のタイミングで、エリアイメージセンサ２１０のライン１〜ライン４のそれぞれにより、第一基準面部１１４の基準面データの測定箇所である基準面部位Ｊの少なくとも当該１点の像が取得される。

その結果、データ取得部１６０は、エリアイメージセンサ２１０から、部品４０の対象部分（測定部位Ｋ）の輝度値Ｐ２、Ｐ３、およびＰ４を示す対象物データを取得する。また、データ取得部１６０は、エリアイメージセンサ２１０から、基準面部１１３の第一基準面部１１４の当該１点の輝度値Ｑ２、Ｑ３およびＱ４のそれぞれを示す基準面データを取得する。

つまり、実施の形態の変形例１におけるデータ取得部１６０は、エリアイメージセンサ２１０に設定された４つのラインから撮像処理により出力されるデジタルデータを取得する。これにより、データ取得部１６０は、部品４０の三次元形状の特定のための位相シフト法に用いられる輝度値と、第三方向（Ｚ軸方向）のずれを補正する、当該輝度値の補正のための基準面部１１３（図１６では第一基準面部１１４）における輝度値とを一括して取得することができる。

なお、変形例１では、カメラ２００で撮像される第一基準面部１１４の少なくとも１点の第一基準面部１１４における基準面部位Ｊの位置は、部品４０の測定部位Ｋの撮像のタイミングであるＴ＝Ｔ１〜Ｔ４の４回の撮像のタイミングにおいて同一である。しかし、これら４回の撮像のタイミングのそれぞれで撮像される第一基準面部１１４の基準面部位Ｊは、第一基準面部１１４が第一方向（Ｙ軸方向）および第二方向（Ｘ軸方向）にて表される面に対して傾いていなければ（カメラ２００からの、第一基準面部１１４の第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置に対する撮像距離が変わらなければ）、第一基準面部１１４において互いに異なる位置であってもよい。

また、同じ撮像のタイミングのデータであれば、データ取得部１６０は、測定対象物である部品４０の対象部分（測定部位Ｋ）の輝度値を得るためのライン（本実施の形態ではＬ１〜Ｌ４）に含まれない画素２１１から、第一基準面部１１４の少なくとも１点の基準面部位Ｊの輝度値を示す基準面データを取得してもよい。

このようにして、データ取得部１６０によって取得された、基準面部１１３の第一基準面部１１４の基準面データは、対象物データに示される輝度値の第三方向（Ｚ軸方向）の補正に用いられる。

図１７は、変形例１における、対象物データに示される輝度値の補正の手順の一例を示す模式図である。

図１７の（ａ）に示すように、Ｔ＝Ｔ１の撮像のタイミングで得られた部品４０の対象物データに示される輝度値（測定輝度値）がＰ１である場合を想定する。この場合、当該タイミングに対応する、基準面部１１３の第一基準面部１１４の基準面データに示される輝度値Ｑ１を用いて、当該撮像のタイミングにおける第一基準面部１１４のずれ量、つまり当該撮像のタイミングにおける部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量ΔＺが、ずれ量算出部１７０によって算出される。具体的には、図１３Ａ〜図１４を用いて説明した方法によってずれ量ΔＺが算出される。

すなわち、部品４０に対する撮像のタイミングで撮像した第一基準面部１１４の基準面データに示される輝度値Ｑ１から求められる正弦波（図１４のＢ１に対応）と、第一基準面部１１４が第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置にある場合に対応する正弦波（図１４のＢ０に対応）との位相差ｄと、上記（式１）とから、第三方向のずれ量ΔＺが算出される。

なお、本例においては、Ｔ＝Ｔ１の撮像のタイミングにおいて、例えば図１３Ａに示すように、第一基準面部１１４が第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置からＺ軸プラスの方向（図１７における上方）に、振動または反り等によりずれて移動した場合を想定する。

この場合、部品４０は、カメラ２００のエリアイメージセンサ２１０のライン１（Ｌ１）に対応する、部品４０の対象部分（測定部位Ｋ）を撮像するタイミングであるＴ＝Ｔ１の撮像のタイミングでは、本来的には、Ｚ軸マイナスの方向（図１７における下方）にΔＺだけ移動した位置に存在すべきであったことを意味する。

従って、補正部１８０は、このずれ量ΔＺに対応して、測定対象物である部品４０の測定輝度値Ｐ１を補正し、補正後の輝度値Ｐ１´を生成する。

具体的には、部品４０が、第三方向のＺ軸マイナスの方向にずれ量ΔＺだけ移動したと仮定した場合の、部品４０の対象部分（測定部位Ｋ）のＺ軸方向の位置における光の輝度分布の正弦波（図１７の（ｂ）における実線の正弦波）から、当該対象部分（測定部位Ｋ）に対応する輝度値を、部品４０の補正後の輝度値Ｐ１´として取得する。

ずれ量算出部１７０は、同様に、エリアイメージセンサ２１０における各ライン（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）に対応する、部品４０の対象部分（測定部位Ｋ）を撮像するタイミングであるＴ＝Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の撮像の各タイミングにおける第一基準面部１１４の第三方向のずれ量ΔＺを算出する。補正部１８０は、これら撮像の各タイミングにおける、部品４０の対象部分（測定部位Ｋ）の第三方向のずれ量を用いた補正後の輝度値Ｐ２´、Ｐ３´、Ｐ４´それぞれを生成する。

波形作成部１９０は、これら補正後の輝度値Ｐ１´〜Ｐ４´を用いて、これら輝度値Ｐ１´〜Ｐ４´に対応する波形を作成する。例えば、図１１に示した正弦波の波形Ｗ１が作成される。

測定制御部１５０は、このように作成された、部品４０の対象物データの補正後の輝度値から求まる波形Ｗ１と、部品４０の第三方向の高さが０（基準）とした場合の基準波形Ｗ０との位相差（図１１参照）を求める。測定制御部１５０はさらに、上述のように、当該位相差から、部品４０の当該対象部分（測定部位Ｋ）の第三方向（Ｚ軸方向）の位置を示す情報（部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）の高さ情報）を算出する。

測定制御部１５０は、このようにして、部品４０の各部分（複数の対象部分（測定部位Ｋ））についての第三方向（Ｚ軸方向）の位置を示す情報を位相シフト法により算出し、これら算出結果をまとめ、部品４０の三次元形状を示す測定結果として出力する。

このように、実施の形態の変形例１における部品実装装置２０によれば、位相シフト法を採用しつつ測定時の第三方向（Ｚ軸方向）の振動等の影響を排除し、正確かつ高速に測定対象物の三次元形状を測定することができる。

ここで、カメラ２００による部品４０の認識率向上のためにノズル１１０に着脱可能に取り付けられる反射板を、第一基準面部１１４として利用することができる。

つまり、ノズル１１０を他のノズル１１０と交換する場合であっても、当該他のノズル１１０で使用可能であり、かつ、ノズル１１０とは切り離して製造および管理することが可能な部材を第一基準面部１１４として利用することができる。従って、例えばノズル１１０と一体の部材を第一基準面部１１４として利用する場合よりも、反射率ｒを所望の値に維持すること、および、反射率の位置の違いによるばらつきを極めて小さくすることなど、反射率ｒの制御が容易である。

このような観点からも、第一基準面部１１４の反射率ｒを利用した部品４０のずれ量の算出手法は有用であると言える。

なお、本実施の形態において、データ取得部１６０は、第一基準面部１１４の測定する部分である基準面部位の１点の輝度変化光の輝度値を示す基準面データを取得するとした。また、ずれ量算出部１７０は、当該１点の輝度値と、第一基準面部１１４の反射率ｒとから、第一基準面部１１４の第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置からのずれ量ΔＺを算出するとした。

しかしながら、ずれ量算出部１７０は、第一基準面部１１４の、好ましくは第二方向（Ｘ軸方向）に離散して配置される、基準面部位の複数点の輝度変化光の輝度値を用いて、第一基準面部１１４の第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置からのずれ量ΔＺを算出してもよい。

図１８は、カメラ２００のエリアイメージセンサ２１０が、第一基準面部１１４の複数の点を撮像する様子を示す模式図である。

例えば、図１８に示すように、ライン１（Ｌ１）により部品４０の対象部分（測定部位Ｋ）を撮像するタイミングで、ライン１〜４（Ｌ１〜Ｌ４）によって、第一基準面部１１４の４点の基準面部位Ｊ（Ｊ１〜Ｊ４）の像を取得する。

この場合、データ取得部１６０は、対象部分（測定部位Ｋ）の輝度値Ｐ１を示す部品４０の対象物データと、その撮像タイミングでの４点の基準面部位Ｊ（Ｊ１〜Ｊ４）の輝度値Ｑ１＿１〜Ｑ１＿４のそれぞれを示す第一基準面部１１４（基準面部１１３）の基準面データとを取得する。

ずれ量算出部１７０は、第一基準面部１１４（基準面部１１３）の４点の輝度値Ｑ１＿１〜Ｑ１＿４のそれぞれと、第一基準面部１１４の既知の反射率ｒとを用いて、４つのずれ量ΔＺ１〜ΔＺ４を算出し、さらに、ΔＺ１〜ΔＺ４の平均値を求める。ずれ量算出部１７０は、このようにして算出した平均値を第一基準面部１１４の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量ΔＺとして補正部１８０に出力する。

このように、データ取得部１６０が、部品４０の少なくとも１つの対象部分（測定部位Ｋ）を撮像するタイミングにおける、第一基準面部１１４の複数点の輝度値を取得することで、ずれ量算出部１７０はこれらの輝度値と反射率ｒとから求められる複数のずれ量の平均を算出することができる。これにより、例えば、第一基準面部１１４の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量ΔＺがより精度良く求められる。その結果、三次元形状測定装置１０による部品４０の三次元形状の測定結果の精度も向上される。

なお、複数の輝度値の取得する場合において、測定結果の精度に悪影響がなければ、基準面部位の配置を特に限定しなくてもよい。

また、ずれ量算出部１７０は、基準面部１１３の第二基準面部１１５の少なくとも１点の反射光の輝度と第二基準面部１１５の反射率ｒ´とを用いて、第二基準面部１１５の第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置からのずれ量を算出してもよい。

図１９は、カメラ２００のエリアイメージセンサ２１０が、第二基準面部１１５の１点を撮像する様子を示す模式図である。

例えば、部品４０の対象部分（測定部位Ｋ）の像（輝度値）がエリアイメージセンサ２１０のライン１（Ｌ１）によって取得されるタイミングにおいて、ライン１（Ｌ１）により、第二基準面部１１５の、輝度変化光が照射される側の面である前面（Ｚ軸マイナス側の面、図１９において手前側の面）の１点の基準面部位Ｊの像（輝度値）が取得される。

データ取得部１６０は、エリアイメージセンサ２１０のライン１（Ｌ１）から、部品４０の対象部分の輝度値Ｐ１を示す対象物データを取得し、かつ、第二基準面部１１５の１点の輝度値Ｑ１を示す基準面データを取得する。

その結果、ずれ量算出部１７０は、輝度値Ｑ１と反射率ｒ´とを用いて、図１３Ａ〜図１４を用いて説明した方法によって、第二基準面部１１５の第三方向（Ｚ軸方向）の正規の位置からのずれ量ΔＺを算出する。これにより、部品４０の本来的な位置からの第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量ΔＺが求められる。

このように、基準面部１１３の第二基準面部１１５の反射率ｒ´が既知であれば、上記の、第二基準面部１１５の１点の反射光の輝度値を用いた部品４０のずれ量ΔＺの算出手法の実行は可能である。

（変形例２）
次に、実施の形態の変形例２について説明する。具体的には、基準面部１１３の第一基準面部１１４および第二基準面部１１５のいずれか一方を、部品４０とノズル１１０の基準面部１１３とに対する所定の条件に応じて選択し、選択した当該一方を用いて部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量ΔＺを求める手法について、変形例２として説明する。

また、変形例２における部品実装装置２０および三次元形状測定装置１０の基本的な構成は、上記実施の形態における部品実装装置２０および三次元形状測定装置１０の基本的な構成と同じである。

図２０は、実施の形態の変形例２における、ノズル１１０と、ノズル１１０により吸着保持された部品４０のサイズとの関係の２つの例を示す模式図である。

図２０の（ａ）に示すように、比較的小さな部品４０がノズル１１０に保持されている場合、カメラ２００が、第一基準面部１１４と第二基準面部１１５の双方を認識可能である場合が想定される。

しかし、図２０の（ｂ）に示すように、比較的大きな部品４０がノズル１１０に保持されている場合、カメラ２００は、第一基準面部１１４を認識可能であるが、ノズル１１０に保持された部品４０側の第一基準面部１１４より小さい第二基準面部１１５が、カメラ２００の撮像の視野方向（第三方向）に対して部品４０の影になり、実質的に認識できない場合が想定される。

そこで、変形例２における三次元形状測定装置１０は、例えば、図２０の（ａ）に示すように、部品４０が第二基準面部１１５より小さい場合は、第一基準面部１１４より小さく、かつ、部品４０により近い側にある第二基準面部１１５を用いて部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量ΔＺを算出し、図２０の（ｂ）に示すように、第二基準面部１１５が実質的に部品４０の影になる場合は、第二基準面部１１５および部品４０よりも大きい第一基準面部１１４を用いて当該ずれ量ΔＺを算出する。

つまり、三次元形状測定装置１０は、測定対象物である部品４０のサイズに応じて、部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量ΔＺを求めるために用いる基準面部（１１４または１１３）を選択してもよい。

図２１は、変形例２における三次元形状測定装置１０の基準面部１１３（１１４または１１５）の選択に係る処理の流れの一例を示すフロー図である。

三次元形状測定装置１０の測定制御部１５０（図６参照）は、例えば、部品実装装置２０が保持する部品ライブラリ（図示せず）から、測定対象の部品４０のサイズを取得し、取得したサイズと、測定対象の部品４０のノズル１１０の基準面部１１３に対する閾値とを比較する（Ｓ１０）。

例えば、測定制御部１５０（図６参照）は、カメラ２００の撮像方向（第三方向）から見た場合の部品４０の最大外径が閾値より小さいか否かを判断する。なお、この場合の閾値は、例えば、第二基準面部１１５の最大外径の８割程度の値である。

ここで、この閾値は、例えば、カメラ２００の撮像方向（第三方向）から見た場合の部品４０のサイズに応じて変化し得る、カメラ２００のエリアイメージセンサ２１０による第二基準面部１１５の認識可能領域の面積および形状が、エリアイメージセンサ２１０による第二基準面部１１５の第二方向（Ｘ軸方向）に並んだ、基準面部位の輝度変化光の例えば４点の像の取得に十分か否かが判断できる値であればよい。つまり、当該閾値は、特定の値に限定されず、かつ、当該閾値との比較の対象となる部品４０のサイズの種類（最大外径、およびＹ軸方向の幅など）も特定の種類に限定されない。

測定制御部１５０は、部品４０のサイズが閾値より小さい場合（Ｓ１０でＹｅｓ）、部品４０のずれ量の算出に、第二基準面部１１５を用いることを決定する（Ｓ１２）。

この場合、データ取得部１６０は、カメラ２００のエリアイメージセンサ２１０から、部品４０についての対象物データを取得するとともに、第二基準面部１１５の４点の輝度値（図９参照）を示す基準面データを取得する（Ｓ１６）。

また、部品４０のサイズが閾値以上でかつ第一基準面部１１４より小さい場合（Ｓ１０でＮｏ）、測定制御部１５０は、部品４０のずれ量の算出に、第一基準面部１１４を用いることを決定する（Ｓ１４）。

この場合、データ取得部１６０は、カメラ２００のエリアイメージセンサ２１０から、部品４０についての対象物データを取得するとともに、第一基準面部１１４の少なくとも１点の輝度値（図１６参照）を示す基準面データを取得する（Ｓ１６）。

その後、ずれ量算出部１７０は、基準面データに示される輝度値を用いて、第一基準面部１１４または第二基準面部１１５の、それぞれの基準位置からの第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量を算出する。補正部１８０は、算出されたずれ量を用いて、対象物データに示される輝度値を補正する（Ｓ１８）。

波形作成部１９０は、補正部１８０から出力される補正後の輝度値を用いて、これら補正後の輝度値に対応する波形（例えば、図１１の波形Ｗ１）を作成する。

測定制御部１５０は、作成された波形を用い、上述のように、部品４０の各部分についての第三方向（Ｚ軸方向）の位置を示す情報を位相シフト法により算出し、これら算出結果をまとめて、部品４０の三次元形状を示す測定結果として出力する。

このように、三次元形状測定装置１０は、基準面部１１３の第一基準面部１１４および第二基準面部１１５のいずれか一方を条件に応じて選択し、選択した当該一方を用いて測定対象物である部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量ΔＺを求めることができる。

例えば、第二基準面部１１５がカメラ２００の焦点深度内あるいは焦点深度近傍（例えば焦点深度より２〜３ｍｍ以内程度）に存在することで、カメラ２００のエリアイメージセンサ２１０が高精度で第二基準面部１１５を認識可能な構成の場合、第一基準面部１１４よりも、カメラ２００側に撮像の距離が近い第二基準面部１１５の方を優先的に使用したほうが好ましいことが考えられる。

この場合、例えば上述のように、部品４０のサイズと閾値との比較処理を実行することで、エリアイメージセンサ２１０による第二基準面部１１５の認識可能領域が、少なくとも１点以上、あるいは４点の、輝度変化光の輝度の取得が可能な程度に存在する場合には、第二基準面部１１５を用いた、部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）へのずれ量の算出が実行されるのが好ましい。

なお、基準面部１１３の第一基準面部１１４および第二基準面部１１５のいずれを用いるかについての判断に、部品４０のサイズを示す情報を用いなくてもよい。例えば、測定制御部１５０は、エリアイメージセンサ２１０によるノズル１１０の撮像結果から、第二基準面部１１５の認識可能領域が十分に存在すると判断した場合に、第二基準面部１１５を用いると判断してもよい。

また、例えば、第二基準面部１１５の前面が何らかの要因により汚れた場合など、第二基準面部１１５における光の輝度分布がカメラ２００により明瞭に認識できない場合は、第一基準面部１１４を用いると判断してもよい。

また、例えば、部品実装装置２０のオペレータの明示の指示により、基準面部１１３の第一基準面部１１４および第二基準面部１１５のどちらを部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）へのずれ量の算出に用いるかが決定されてもよい。

このように変形例２における三次元形状測定装置１０によれば、例えば、様々なサイズの部品４０に応じた適切な手法で、部品４０の撮像時における第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量が算出される。その結果、部品４０の三次元形状が高精度かつ高速に求められる。

なお、（ｉ）第二基準面部１１５を用いた部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）へのずれ量の算出と、（ｉｉ）第一基準面部１１４を用いた部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）へのずれ量の算出との両方が実行されてもよい。この場合、ずれ量算出部１７０は、（ｉ）の算出結果と、（ｉｉ）の算出結果との平均を、部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量として補正部１８０に出力してもよい。これにより、例えば、三次元形状測定装置１０による部品４０の三次元形状の測定結果の精度が向上する。

以上、説明したように、実施の形態ならびにその変形例１および２における部品実装装置２０は、三次元形状測定装置１０を備え、三次元形状測定装置１０は、ヘッド１００のノズル１１０により保持され、移送中の、部品４０の三次元形状を位相シフト法により求めることができる。

また、三次元形状測定装置１０は、部品４０の三次元形状の算出の過程において、第三方向（Ｚ軸方向）の部品４０のずれ量を取得し、そのずれ量を、部品４０の三次元形状の算出処理にフィードバックすることができる。

さらに、このずれ量の取得には、部品４０を撮像するためのカメラ２００（エリアイメージセンサ２１０）が用いられる。つまり、部品４０のずれ量の計測のための測距センサまたは加速度計等を別途用いなくても上記ずれ量の取得は可能である。

また、部品４０の第三方向のずれ量の取得のために基準面部１１３の第一基準面部１１４および第二基準面部１１５の少なくとも一方に照射される光として、部品４０の三次元形状の特定のための輝度変化光を利用できる。そのため、第二基準面部１１５に光を照射するための装置を別途用意しなくともよい。

（補足事項）
以下、本発明の実施の形態、ならびに、その変形例１および２についての補足事項を説明する。

例えば、第二基準面部１１５は、ノズル本体部１１１と別体の部材として、ノズル本体部１１１に取り付けられていてもよく、ノズル本体部１１１と一体の部材としてノズル本体部１１１に形成されていてもよい。

図２２Ａは、第二基準面部１１５がノズル本体部１１１と一体に形成されているノズル１１０の構成概要を示す側面図である。

図２２Ａに示すノズル１１０では、ノズル本体部１１１の前方端部（Ｚ軸マイナスの方向の端部）の径が部品４０を吸着して保持するノズル先端部１１２の最大外径よりも大きく形成されている。

つまり、図２２Ａに示すノズル１１０では、ノズル本体部１１１の前方端部が、第二基準面部１１５として機能する。

なお、図２２Ａでは、ノズル本体部１１１は、Ｚ軸マイナスの方向にかけて外径が大きくなるテーパ形状であるが、テーパ形状は必須ではなく、ノズル本体部１１１の前方端部が部品４０を保持するノズル先端部１１２の最大外径よりも大きく形成されていれば、他の形状であってもよい。

また、上記実施の形態では、第二基準面部１１５はノズル先端部１１２の先端面から距離Ｄ２内に配置されているとした（図５Ａ参照）。つまり、第二基準面部１１５の輝度変化光が照射される側の面である前面がカメラ２００の焦点深度内あるいは焦点深度近傍に存在するように、第二基準面部１１５が配置されるとした。

しかしながら、第二基準面部１１５の前面が焦点深度よりも外側に配置されていてもよい。

図２２Ｂは、第二基準面部１１５の前面がカメラ２００の焦点深度の外側に配置された場合のノズル１１０の構成概要を示す側面図である。

このように、第二基準面部１１５の前面がカメラ２００の焦点深度の外側に配置された場合、当該前面がカメラ２００の焦点深度内に配置されている場合よりも、当該前面の撮像結果の明瞭性は低下する。

しかし、当該前面の撮像結果の明瞭性が低下した場合であっても、第二基準面部１１５の前面に輝度変化光を照射した場合に、当該前面からの反射光により、当該輝度変化光における輝度の周期を測定制御部１５０が輝度値の相対値として認識可能であればよい。つまり、この場合、図７Ａ〜図８Ｂを用いて説明したように、第二基準面部１１５の第三方向のずれがないとした場合の正規の位置からの第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量の算出は可能である。

また、第二基準面部１１５を、ノズル先端部１１２の部品４０を保持している面を挟んで部品４０とは反対側の方向である後方（Ｚ軸プラスの方向）に移動させることで、基板に既に装着されている比較的背の高い部品の近傍に、第二基準面部１１５と当該部品との干渉を防止しつつ、ノズル１１０に吸着された部品４０の基板への装着が可能となるという利点もある。

また、実施の形態ならびに変形例１および２では、基準面部１１３は、第一基準面部１１４および第二基準面部１１５を有している。しかしながら、基準面部１１３は、第一基準面部１１４および第二基準面部１１５のいずれか一方のみを有していてもよい。例えば、ノズル１１０に保持される部品が、カメラ２００による、ノズル１１０の第一基準面部１１４の認識をほとんど妨げない程度に小さい部品のみであることが予め分かっている場合、基準面部１１３は第二基準面部１１５のみを有していてもよい。

また、実施の形態ならびに変形例１および２では、輝度変化光が照射される第一基準面部１１４および第二基準面部１１５は、部品４０を保持したノズル１１０の撮像方向の下面視における形状であるＺ軸方向から見た場合の形状が真円形状である（例えば図５Ｂ参照）。しかしながら、第一基準面部１１４および第二基準面部１１５は、少なくとも、発光部１３０からの輝度変化光を撮像方向のカメラ２００向けて反射する平面を有していれば、これらの形状は特定の形状に限定されない。例えば、第一基準面部１１４および第二基準面部１１５は、撮像方向のＺ軸方向から見た場合の形状が楕円または多角形であってもよい。

また、三次元形状測定装置１０において輝度変化光を照射する発光部について、後述するように、部品４０のずれ量算出用の発光部と位相シフト用の発光部とを別に設けてもよい。

図２３は、部品４０の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量算出用の発光部と位相シフト用の発光部とが別に設けられた三次元形状測定装置１０の構成概要を示す図である。

図２３に示す三次元形状測定装置１０における発光部１３０は、第一発光部１３１と第二発光部１３２とを有する。

第一発光部１３１は、ノズル１１０に保持された測定対象物である部品４０に輝度変化光を照射する。第二発光部１３２は、ノズル１１０に設けられた基準面部１１３に、部品４０に照射される輝度変化光と同一または異なる周期の輝度変化光を照射する。

このように、ノズル１１０に保持された部品４０に輝度変化光を照射する発光部と、ノズル１１０の基準面部１１３に輝度変化光を照射する発光部とを分けることで、部品４０および基準面部１１３それぞれの特性等に応じた周期または輝度の変化態様の輝度変化光を照射することができる。

例えば、測定対象物が、０４０２チップ部品または０６０３チップ部品などの比較的に小さな部品４０であり、ノズル１１０の第二基準面部１１５の外径が２ｍｍ〜３ｍｍである場合を想定する。この場合、基準面部１１３に照射される第二発光部１３２から発せられる輝度変化光の周期を、部品４０に照射される第一発光部１３１から発せられる輝度変化光の周期よりも長くすることも考えられる。

これにより、例えば、位相シフト法による部品４０の三次元形状の算出結果の精度を高く維持しつつ、第二基準面部１１５における光の輝度分布の移動量に基づく第二基準面部１１５の第三方向（Ｚ軸方向）のずれ量の算出手法における、ずれ量の許容範囲を拡大することができる。

また、例えば、部品４０には、第一発光部１３１から、図４に示すような輝度変化が正弦波を示す輝度変化光Ｄを照射し、ノズル１１０の第一基準面部１１４には、第二発光部１３２から、図１５に示すような輝度変化に周期性のない輝度変化光を照射することもできる。

以上、本発明の部品実装装置について、実施の形態およびその変形例等に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、これら実施の形態およびその変形例等に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態およびその変形例等に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

例えば、ヘッド１００を停止させることで位置が固定された測定対象物（部品４０）に対し、カメラ２００と発光部１３０とを移動させることで、第二方向（Ｘ軸方向）に輝度が変化している輝度変化光における輝度の周期を維持しつつ、測定対象物の表面における光の輝度分布を、当該測定対象物に対して相対的に第二方向（Ｘ軸方向）に、基準面部１１３および測定対象物（部品４０）を撮像するカメラ２００とともに移動させてもよい。

ここで、例えば部品４０をノズル１１０にて保持しつつ水平方向（第二方向（Ｘ軸方向））に移動するヘッド１００を一旦停止させて部品４０の３次元形状の測定を行う場合、ヘッド１００の移動の停止から一定期間は、停止時の慣性に起因する振動が継続する場合が考えられる。

しかしながら、三次元形状測定装置１０であれば、上述のように振動の影響を排除しつつ、部品４０の３次元形状の高速かつ高精度の測定が可能である。従って、三次元形状測定装置１０は、ヘッド１００の振動が収束することを待つことなく、ヘッド１００の停止から即座に、第三方向（Ｚ軸方向）のずれを考慮した部品４０の３次元形状の測定を開始することができる。

またこの場合、カメラ２００は測定対象物に対して移動させなくてもよい。さらに、発光部１３０の物理的な位置は固定しておき、輝度変化光を発生させるフィルタまたはミラー等を機械的または電気的に駆動することで、輝度変化光における輝度の周期を維持しつつ測定対象物の表面における光の輝度分布自体を、当該測定対象物に対して走査するように相対的に第二方向（Ｘ軸方向）に移動させてもよい。

つまり、測定対象物の表面に現れる輝度変化光による光の縞模様が、第二方向（Ｘ軸方向）に移動されるのであれば、測定対象物および発光部１３０のいずれを移動または動作させてもよい。

なお、測定対象物である部品４０の撮像動作時に、部品４０に対して発光部１３０自体を移動させる、または、発光部１３０が照射する光自体を動かして部品４０上を走査する動作をさせることで、輝度変化光における輝度の周期を維持しつつ測定対象物の表面における光の輝度分布を、当該測定対象物に対して相対的に第二方向（Ｘ軸方向）に移動させる場合、発光部１３０を移動または動作させる機構またはソフトウェア等が、本発明の部品実装基板生産装置および三次元形状測定装置における移動部として機能する。

また、本実施の形態では、基準面部１１３は、部品４０を保するノズル１１０に設けられているとした。しかし、基準面部１１３は、測定対象物である部品４０と基準面部１１３との間の距離が撮像時の第三方向（Ｚ軸方向）において維持されるよう配置されるのであれば、ノズル１１０ではなく、例えば、ノズル１１０を保持するホルダあるいはノズル１１０を備えるヘッド１００自体に設けられてもよい。

また、実施の形態ならびに変形例１および２では、部品実装基板生産装置として部品実装装置２０を例示した。しかしながら、部品実装基板生産装置は、基板に部品を実装する部品実装装置２０に限定されるわけではなく、半田印刷装置および検査装置など部品実装基板の生産に寄与する装置であれば全て部品実装基板生産装置に含まれる。

例えば、検査装置が、三次元形状測定装置１０と同様の機能を有する装置を備えることで、半田が印刷された基板あるいは部品が実装された基板をコンベア、プレートあるいはテーブル等の移動部で移動させながら当該基板を検査する際に、その移動に起因する振動による影響を排除しつつ、半田が正しい位置に印刷されているか、または、部品が正しい位置に正しい姿勢で実装されているか等を検査することができる。

この場合、測定対象物は、基板、印刷された半田、または、基板に実装された部品である。また、第三方向（Ｚ軸方向）の、振動等によるずれの基準として撮像する基準面部１１３は、本実施の形態では、部品４０を保持するノズル１１０に設けられているが、半田印刷装置又は検査装置では、基板を保持あるいは移動させる移動部に基準面部１１３を設け、測定対象物と基準面部１１３との間の距離が撮像時に第三方向（Ｚ軸方向）において維持されるよう配置される。

本発明は、高精度かつ高速に部品の三次元形状を測定することのできる部品実装装置に利用できる。

１０ 三次元形状測定装置
２０ 部品実装装置
３０ 基板
４０ 部品
１００ ヘッド
１１０ ノズル
１１１ ノズル本体部
１１２ ノズル先端部
１１３ 基準面部
１１４ 第一基準面部
１１５ 第二基準面部
１３０ 発光部
１３１ 第一発光部
１３２ 第二発光部
１５０ 測定制御部
１６０ データ取得部
１７０ ずれ量算出部
１８０ 補正部
１９０ 波形作成部
２００ カメラ、撮像部
２１０ エリアイメージセンサ
２１１ 画素
３００ 部品供給部
３１０ 部品カセット

Claims (9)

1. 部品を基板に実装する部品実装装置であって、
   前記部品を吸着することで保持するノズルと、
   第一方向と前記第一方向に交差する第二方向とに撮像のための画素が行列状に配置される撮像部と、
   前記撮像部の撮像領域において前記第一方向に沿って輝度が揃い、かつ、前記第二方向の位置に応じて輝度が変化する輝度分布を有する光である輝度変化光を発する発光部と、
   前記発光部から前記部品に照射されている、前記第二方向の位置に応じて輝度が周期的に変化する輝度変化光における輝度の変化の周期を維持しつつ、前記ノズルに保持された前記部品の表面における前記輝度変化光の輝度分布を、前記部品に対して相対的に前記第二方向に移動させる移動部と、
   前記ノズルに配置され、前記発光部から照射されている前記輝度変化光を前記撮像部に向けて反射する平面を有する基準面部と、
   （ａ）前記部品の一部である測定部位を前記撮像部が順次撮像した結果である対象物データ、および、（ｂ）前記部品の前記一部である測定部位が撮像されるそれぞれの撮像のタイミングで、前記基準面部における基準面部位の少なくとも１点の前記輝度変化光を前記撮像部が撮像した結果である基準面データを取得するデータ取得部と、
   （ｃ）前記基準面データに示される、前記撮像のタイミングの前記基準面部の前記少なくとも１点における前記輝度変化光の輝度値と、（ｄ）前記基準面部が、前記第一方向および前記第二方向の双方に交差する第三方向におけるずれが無いとした際に前記第三方向の所定の位置に存在すると仮定した場合の、前記基準面部の前記少なくとも１点における前記輝度変化光の輝度値とを用いて、それぞれの前記撮像のタイミングにおける前記基準面部の、前記第三方向のずれが無いとした場合の前記所定の位置からの前記第三方向におけるずれ量を算出するずれ量算出部と、
   前記ずれ量算出部により算出されたずれ量を用いて、前記対象物データに示される前記部品の前記測定部位における光の輝度値を補正する補正部と、
   前記補正部により補正された輝度値を用い、位相シフト法による前記部品の前記測定部位の前記第三方向の位置の算出に用いられる波形であって、前記部品の前記測定部位に対応する波形を作成する波形作成部と
   を備える部品実装装置。
2. 前記基準面部は、フランジ状の第一基準面部と、前記第一基準面部よりも、前記ノズルの前記部品が吸着される先端部に近い側の位置に配置され、前記第一基準面部よりも外径が小さな第二基準面部とを有し、
   前記データ取得部は、前記第一基準面部および前記第二基準面部の一方における前記少なくとも１点の前記輝度変化光を、前記撮像のタイミングで前記撮像部が撮像した結果を、前記基準面データとして取得する
   請求項１記載の部品実装装置。
3. 前記第二基準面部は、前記発光部からの前記輝度変化光を前記撮像部に向けて反射する平面の、前記撮像のタイミングにおける前記第三方向の位置が、前記撮像部の焦点深度内または焦点深度近傍となるように前記ノズルに配置されている
   請求項２記載の部品実装装置。
4. 前記発光部は、前記第二方向の位置に応じて輝度が周期的に変化する輝度分布を有する光である輝度変化光を基準面部に照射し、
   前記データ取得部は、前記少なくとも１点を含む少なくとも３点であって、前記第一基準面部および前記第二基準面部の当該一方において前記第二方向に互いに離れた位置にある基準面部位の少なくとも３点の前記輝度変化光を前記撮像部が撮像した結果である前記基準面データを取得し、
   前記ずれ量算出部は、前記基準面データに示される前記少なくとも３点の前記輝度変化光の輝度値から求められる、前記撮像のタイミングの前記第一基準面部および前記第二基準面部の当該一方における前記輝度変化光の輝度分布と、前記第一基準面部および前記第二基準面部の当該一方が、前記第三方向のずれが無いとした場合の前記所定の位置に存在すると仮定した場合の前記少なくとも３点の前記輝度変化光の輝度値から求められる前記輝度変化光の輝度分布との位相差から、前記撮像のタイミングにおける前記ずれ量を算出する
   請求項２または３記載の部品実装装置。
5. 前記データ取得部は、前記基準面部の前記第一基準面部および前記第二基準面部の当該一方における前記第二方向の連続した領域であって、前記輝度変化光における輝度の半周期分の長さより長い連続した領域から、前記撮像部が撮像した結果である前記基準面データを取得し、
   前記ずれ量算出部は、前記基準面データに示される前記連続した領域における、前記少なくとも３点の前記輝度変化光の輝度値を含む複数の輝度値を、輝度軸と前記第二方向の軸とにより形成される２次元平面にプロットすることで、前記撮像のタイミングの前記第一基準面部および前記第二基準面部の当該一方における光の輝度分布を求める
   請求項４記載の部品実装装置。
6. 前記データ取得部は、前記第一基準面部における前記基準面部位の少なくとも１点の前記輝度変化光を前記撮像部が撮像した結果である前記基準面データを取得し、
   前記ずれ量算出部は、前記基準面データに示される、前記少なくとも１点における前記輝度変化光の反射光の輝度値、および、前記第一基準面部の既知である所定の反射率から求まる、前記少なくとも１点における前記輝度変化光の入射光の輝度値と、前記第一基準面部が、前記第三方向のずれが無いとした際に前記第三方向の前記所定の位置に存在すると仮定した場合の前記少なくとも１点における前記輝度変化光の入射光の輝度値との差分から、前記ずれ量を算出する
   請求項２または３記載の部品実装装置。
7. 前記発光部は、
   光の輝度が前記周期で変化する輝度変化光を前記部品に照射する第一発光部と、
   前記第二方向に対して傾斜した輝度分布を有する輝度変化光を前記第一基準面部に照射する第二発光部とを有する
   請求項６記載の部品実装装置。
8. 前記データ取得部は、前記部品および前記ノズルの前記基準面部に対する所定の条件に応じて選択された、前記第一基準面部および前記第二基準面部の当該一方における前記少なくとも１点の前記輝度変化光を、前記撮像のタイミングで前記撮像部が撮像した結果である前記基準面データを取得する
   請求項２〜７のいずれか１項に記載の部品実装装置。
9. 前記データ取得部は、
   前記部品のサイズが、前記部品および前記ノズルの前記基準面部に対する閾値より大きい場合、前記第一基準面部における前記少なくとも１点の前記輝度変化光を、前記撮像のタイミングで前記撮像部が撮像した結果である前記基準面データを取得し、
   前記部品のサイズが、前記部品および前記ノズルの前記基準面部に対する閾値以下である場合、前記第二基準面部における前記少なくとも１点の前記輝度変化光を、前記撮像のタイミングで前記撮像部が撮像した結果である前記基準面データを取得する
   請求項８記載の部品実装装置。

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