JP7178426B2 - 三次元計測装置、及び、ワーク作業装置 - Google Patents

Description

本明細書で開示する技術は、三次元計測装置、及び、ワーク作業装置に関する。

従来、デジタルカメラなどの撮像部を用いて計測対象の高さを計測する方法として位相シフト法が知られている（例えば、特許文献１参照）。位相シフト法は、計測対象の同一領域に、ｓｉｎ波で白黒が変化する光を、位相を１／３あるいは１／４ずつずらして複数回撮像し、位相差から計測対象の高さを計測する方法である。

また、従来、計測対象の高さを計測する方法として光切断法も知られている。光切断法はスポット光あるいはライン光を計測対象に投影し、計測対象で反射された光を受光した受光素子の位置から三角測量の原理で高さを計測するものである。

特開２０１５－１３８１号公報

しかしながら、位相シフト法では位相をずらして計測対象の同一領域を複数回撮像しなければならないので計測に時間を要する。また、光切断法ではライン上のみの高さ情報しか得られないので、視野全体の高さ情報を得るには、ラインに直交する方向の画素数分ラインを移動撮像する必要があり、撮像回数が大幅に増加する。
本明細書では、位相シフト法や光切断法に比べて短時間で計測対象の高さを計測できる技術を開示する。

本明細書で開示する三次元計測装置は、計測対象の高さを計測する三次元計測装置であって、複数波長間の相対的な明るさが所定の方向に連続して変化しているパターン光であって、各前記波長の光の明るさを変数とする所定の演算式の演算値が前記明るさの変化の１周期内において重複しないパターン光を、前記計測対象の高さの基準となる基準平面に向けて前記所定の方向から斜めに投影する第１の光源部と、前記計測対象で反射された前記パターン光を前記波長毎に受光する第１の受光部と、前記第１の受光部が前記波長毎に受光した光の受光量に基づいて前記計測対象の高さを求める制御部と、を備える。

複数波長の光は無彩色（黒色、白色もしくはその中間の明るさのグレー等）の面で反射されても各波長の光の明るさの比率（複数波長間の相対的な明るさ）が変化しない。言い換えると、複数波長の光が無彩色の面で反射された場合、反射された各波長の光の明るさの比率は無彩色の面の明るさ（黒色、白色もしくはその中間の明るさのグレー等）や光自体の明るさに影響されない。
このため、所定の演算式が、各波長の光の明るさの比率が同じであれば演算値が同じになるものである場合、複数波長間の相対的な明るさが所定の方向に連続して変化しているパターン光であって、当該所定の演算式の演算値が各波長の光の明るさの変化の１周期内において重複しないパターン光を無彩色の面に投影し、当該パターン光が投影された領域の各位置で反射された各波長の光の受光量から当該所定の演算式の演算値を求めると、求めた演算値は計測対象の明るさや当該パターン光自体の明るさによらず位置毎に一意の値（ユニークな値）となる。
このため、例えば予め高さの基準となる基準平面にパターン光を投影し、各位置で反射されたパターン光を波長毎に受光した受光量あるいはその受光量から所定の演算式によって求めた演算値を記憶しておけば、計測対象で反射されたパターン光を受光した受光量と、予め記憶されている受光量あるいは演算値とから、各位置の高さを判断できる。
即ち、当該パターン光を用いると計測対象の明るさやパターン光自体の明るさによらず位置毎に演算値が一意の値になるので、位相シフト法のように同一領域を複数回撮像しなくても高さを計測できる。また、光切断法のようにラインに直交する方向の画素数分ラインを移動撮像しなくても高さを計測できる。
よって上記の三次元計測装置によると、位相シフト法や光切断法に比べて短時間で計測対象の高さを計測できる。
なお、計測対象の面は無彩色に限られない。計測対象の面が有彩色である場合は可視領域外の光（言い換えると不可視領域の光）を投影すればよい。不可視領域の光を投影すれば有彩色の面で反射されても複数波長の光の明るさの比率が変化しないので同様の効果を得ることができる。

前記制御部は、前記第１の受光部が前記波長毎に受光した光の受光量から前記所定の演算式の演算値を求め、当該演算値に基づいて前記計測対象の高さを求めてもよい。

上記の三次元計測装置によると、例えば予め高さの基準となる基準平面にパターン光を投影し、各位置で反射されたパターン光を波長毎に受光した受光量から所定の演算式によって演算した演算値を記憶しておき、第１の受光部が波長毎に受光した光の受光量から所定の演算式によって演算した演算値と、予め記憶されている演算値とに基づくことにより、計測対象の高さを求めることができる。

前記パターン光は前記基準平面の所定の範囲に投影されてもよい。

上記の三次元計測装置によると、計測対象を上述した所定の範囲内に配置することにより、計測対象の高さを計測できる。

前記第１の光源部は線状の前記パターン光を投影するものであり、前記第１の受光部は主走査方向に並列に延びる複数のラインセンサであり、当該三次元計測装置は、前記第１の光源部及び前記ラインセンサを前記計測対象に対して前記主走査方向に直交する副走査方向に相対移動させる移動部を備えてもよい。

上記の三次元計測装置によると、相対移動させる移動量を変えることで、計測対象の大きさに応じて撮像範囲を変えることができる。

前記第１の光源部は面状の前記パターン光を投影するものであり、前記第１の受光部はエリアセンサであってもよい。

上記の三次元計測装置によると、計測対象全体を一度で撮像できるので、ラインセンサを用いる場合に比べて短時間に高さを計測できる。

前記複数の波長は可視領域外の波長であってもよい。

可視領域外の波長（以下、不可視領域の波長という）は計測対象の色の影響を受けない（あるいは受け難い）ので、計測対象の色が有彩色であっても高さを計測できる。

前記パターン光は前記複数波長間の相対的な明るさが連続して且つ周期的に変化しており、且つ、周期毎に前記明るさの変動幅が異なっていてもよい。

計測対象の高さがパターン光の１周期分の幅を超えている場合、パターン光を位相接続して複数周期分投影すると、周期間で演算値が重複することにより、高さを誤計測する可能性がある。
周期毎に明るさの変動幅を異ならせると、各周期で同じ演算値が求められても明るさの変動幅の違いからそれぞれがいずれの周期の演算値であるかを特定できる。このため、計測対象の高さがパターン光の１周期分の幅を超えていても一度の撮像で計測対象の高さを計測できる。

前記制御部は、前記第１の受光部が前記波長毎に受光した光の受光量から求めた前記演算値と、前記パターン光の各前記波長の光の明るさから求めた前記演算値を表す基準平面マップとに基づいて前記計測対象の高さを求めてもよい。

上記の三次元計測装置によると、基準平面マップを用いることにより、計測対象の高さを求めることができる。

前記制御部は、前記パターン光の各前記波長の光の理論的な明るさから前記所定の演算式によって前記演算値を求めることによって前記基準平面マップを作成してもよい。

上記の三次元計測装置によると、基準板を用いずに基準平面マップを作成できるので、簡素な構成で基準平面マップを作成できる。

前記基準平面に一致するように配置されている基準板を有し、前記制御部は、前記第１の光源部によって前記基準板に前記パターン光を投影し、前記基準板で反射されて前記第１の受光部で受光された前記パターン光の前記波長毎の光の受光量から前記所定の演算式によって前記演算値を求めることによって前記基準平面マップを作成してもよい。

上記の三次元計測装置によると、基準板を備えているので、定期的に基準板から基準平面マップを作成することにより、第１の光源部の明るさや第１の受光部の受光感度などが経時変化しても計測精度の低下を抑制できる。

前記基準平面に一致するように配置されている基準板を有し、前記制御部は、前記第１の光源部によって前記基準板に前記パターン光を投影し、前記基準板で反射されて前記第１の受光部で受光された前記パターン光の前記波長毎の光の受光量から前記所定の演算式によって前記演算値を求めることによって部分的なマップを作成し、作成した部分的なマップから前記基準平面マップの他の部分を補間することによって前記基準平面マップを作成してもよい。

上記の三次元計測装置によると、基準平面マップ全体を一度に作成できる大きな基準板を用いる場合に比べて基準板を小さくできる。

記憶部を備え、前記基準平面に一致するように配置されている基準板に前記第１の光源部によって前記パターン光を投影し、前記基準板で反射されて前記第１の受光部で受光された前記パターン光の前記波長毎の光の受光量から前記所定の演算式によって求めた前記演算値を表す前記基準平面マップにおいて、各前記波長の光の明るさが変化する方向に並ぶ複数の前記演算値を行と定義し、当該方向に直交する方向に並ぶ複数の前記演算値を列と定義したとき、前記記憶部には列毎に前記演算値を平均した平均値が記憶されており、前記制御部は、前記計測対象で反射されて前記第１の受光部で受光された前記パターン光の前記波長毎の光の受光量と、前記記憶部に記憶されている前記列毎の平均値とに基づいて前記計測対象の高さを求めてもよい。

基準平面マップはデータ量が多いので、基準平面マップ全体を記憶部に記憶させると大容量の記憶部が必要となり、三次元計測装置の製造コストが増加する。
上記の三次元計測装置によると、列毎に演算値を平均した平均値を記憶部に記憶させるので、記憶部に記憶させるデータ量は基準平面マップの１行分のデータ量となる。このため、基準平面マップ全体を記憶させておく場合に比べて記憶部の記憶領域を節約できる。

記憶部を備え、前記基準平面に一致するように配置されている基準板に前記第１の光源部によって前記パターン光を投影し、前記基準板で反射されて前記第１の受光部で受光された前記パターン光の前記波長毎の光の受光量から前記所定の演算式によって求めた前記演算値を表す前記基準平面マップにおいて、各前記波長の光の明るさが変化する方向に並ぶ複数の前記演算値を行と定義し、当該方向に直交する方向に並ぶ複数の前記演算値を列と定義したとき、前記記憶部には列方向の一方の端部の所定数の行について列毎に前記演算値を平均した平均値が記憶されているとともに、列方向の他方の端部の所定数の行について列毎に前記演算値を平均した平均値が記憶されており、前記制御部は、前記記憶部に記憶されている前記一方の端部の前記所定数の行の列毎の平均値と前記他方の端部の前記所定数の行の列毎の平均値とから前記基準平面マップの各行を補間することによって前記基準平面マップを復元してもよい。

基準板にパターン光を投影して撮像した画像から基準平面マップを作成する場合、第１の光源部と第１の受光部との相対角度が傾いていることにより、基準平面マップが傾いて作成されることがある。その場合は計測対象も傾いて撮像されることになるが、基準平面マップも傾いているので高さの計測には支障がない。
しかしながら、列毎に演算値を平均した平均値を記憶部に記憶させておき、記憶されている列毎の平均値を基準平面マップとして用いると、傾いていない基準平面マップが用いられてしまう。
上記の三次元計測装置によると、列方向の一方の端部の所定数の行の列毎の平均値と他方の端部の所定数の行の列毎の平均値とを記憶部に記憶させておくので、基準平面マップ全体を記憶させておく場合に比べて記憶部の記憶領域を節約できる。そして、上記の三次元計測装置によると、それらの平均値から基準平面マップの各行を補間するので、傾いた状態の基準平面マップを復元できる。このため、第１の光源部と第１の受光部との相対角度が傾いていても高さを精度よく計測できる。

前記制御部は、前記計測対象で反射されて前記第１の受光部で受光された前記パターン光の前記波長毎の光の受光量から、前記計測対象の明るさを表す多値画像を作成してもよい。

計測対象に段差がない領域があり、その領域に文字や極性マークなどの図形が当該領域の明るさとは異なる明るさで表記されている場合がある。三次元計測装置は複数波長の光の相対的な明るさから部品の高さを計測するので計測対象の明るさの影響を受けないが、その過程で受光した各波長の光の受光量から、計測対象の明るさを表す多値画像を作成することができる。すなわち、部品全体を一度撮像することで、部品の高さの計測と計測対象に表記されている図形の認識とを行うことができる。

前記第１の光源部が前記計測対象に前記パターン光を投影する方向を相対的に変更する変更部を備え、前記制御部は、前記変更部によって前記方向を相対的に変更することにより、前記第１の光源部に少なくとも２方向から順に前記パターン光を投影させてもよい。

計測対象にパターン光を投影する方向が一方向だけであると、計測対象の形状によってはパターン光が投影されない陰の部分が生じ、計測対象の高さを全面に亘って計測できない場合がある。
上記の三次元計測装置によると、計測対象にパターン光を投影する方向を相対的に変更して少なくとも２方向から順にパターン光を投影させるので、パターン光を投影する方向が一方向だけである場合に比べ、計測対象の高さを全面に亘って計測できる可能性が高くなる。

前記第１の光源部によって投影される前記パターン光とは波長が異なる前記パターン光を前記第１の光源部とは異なる方向から前記基準平面に向けて斜めに投影する第２の光源部と、前記第２の光源部によって投影されて前記計測対象で反射された前記パターン光を前記波長毎に受光する第２の受光部と、を備え、前記制御部は、前記第１の光源部と前記第２の光源部とに同時に前記パターン光を投影させてもよい。

パターン光を投影する方向が一方向だけであると、計測対象の形状によってはパターン光が投影されない陰の部分が生じ、計測対象の高さを全面に亘って計測できない場合がある。
上記の三次元計測装置によると、計測対象に複数の方向からパターン光を投影するので、パターン光を投影する方向が一方向だけである場合に比べ、計測対象の高さを全面に亘って計測できる可能性が高くなる。
また、三次元計測装置によると、第１の光源部によって投影されるパターン光の波長と第２の光源部によって投影されるパターン光の波長とが異なっているので、これらを同時に計測対象に投影しても各波長の光を個別に受光できる。このため第１の光源部と第２の光源部とから同時にパターン光を投影して計測対象を撮像することができる。このため撮像に要する時間を短縮でき、計測対象の高さを短時間で計測できる。

本明細書で開示するワーク作業装置は、ワークに対して所定の作業を行う作業部と、前記作業に関わる対象物の高さを計測する請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の三次元計測装置と、を備える。

上記のワーク作業装置によると、位相シフト法や光切断法に比べて短時間で計測対象の高さを計測できる。

実施形態１に係る部品実装ラインの模式図 表面実装機を上から見た模式図 ヘッドユニットを前側から見た模式図 Ｘ方向から見た部品撮像カメラを示す模式図 Ｙ方向から見た部品撮像カメラを示す模式図 表面実装機の電気的構成を示すブロック図 色相環を示す模式図 （Ａ）は台形波の模式図、（Ｂ）はカラー画像の模式図 （Ａ）はｓｉｎ波の模式図、（Ｂ）はカラー画像の模式図 部品の高さ計測を説明するための模式図 高さ計測の手順を説明するための模式図 高さの計算を説明するための模式図 部品の下面を示す模式図 （Ａ）は実施形態２に係るデータ量を削減する方法１を説明するための模式図、（Ｂ）は実施形態２に係るデータ量を削減する方法２を説明するための模式図 実施形態３に係る基準平面色相マップを作成する他の方法２を説明するための模式図 （Ａ）は実施形態４に係る台形波の模式図、（Ｂ）はカラー画像の模式図 （Ａ）はｓｉｎ波の模式図、（Ｂ）はカラー画像の模式図 （Ａ）は独立波の模式図、（Ｂ）はカラー画像の模式図 高さ計測の手順を説明するための模式図 （Ａ）は実施形態５に係るカラー画像の模式図、（Ｂ）は別のカラー画像の模式図 実施形態６に係る部品撮像カメラの模式図 （Ａ）は他の実施形態に係る色相値のグラフ、（Ｂ）は（Ａ）に示すグラフの位相を補正したグラフ

＜実施形態１＞
実施形態１を図１乃至図１３に基づいて説明する。以降の説明では同一の構成部材には一部を除いて図面の符号を省略している場合がある。

（１）部品実装ライン
図１を参照して、部品実装ライン１０について説明する。部品実装ライン１０は基板Ｗ（図２参照、ワークの一例）に部品Ｅ（図２参照、計測対象及び作業に関わる対象物の一例）を実装するラインである。部品実装ライン１０はローダー１１、スクリーン印刷機１２、印刷検査機１３、ディスペンサ１４、複数台の表面実装機１５（ワーク作業装置の一例）、実装後外観検査機１６、リフロー装置１７、硬化後外観検査装置１８及びアンローダー１９を備えており、これらが複数のコンベア２０を介して直列に接続されている。

ローダー１１はラックに収納されている基板Ｗをスクリーン印刷機１２に供給する装置である。
スクリーン印刷機１２は基板Ｗの表面に半田ペーストをスクリーン印刷することによって回路を形成する装置である。
印刷検査機１３はスクリーン印刷機１２によってスクリーン印刷された半田を検査する装置である。

ディスペンサ１４は基板Ｗに接着剤を塗布する装置である。
表面実装機１５は基板Ｗに部品Ｅを実装する実装作業（所定の作業の一例）を行う装置である。表面実装機１５の構成については後述する。
実装後外観検査機１６は表面実装機１５によって部品Ｅが実装された後の基板Ｗの外観を検査する装置である。

リフロー装置１７は半田ペーストを高温下で溶解させ、部品Ｅと基板Ｗ上の電極（いわゆるランド）とを電気的に接続する装置である。
硬化後外観検査装置１８はリフロー装置１７によって溶解された半田ペーストが硬化した後に基板Ｗの外観を検査する装置である。
アンローダー１９は硬化後外観検査装置１８から送り出された基板Ｗをラックに収納する装置である。

（１－１）表面実装機の構成
図２を参照して、表面実装機１５の構成について説明する。以降の説明では図２に示すＸ方向を左右方向、Ｙ方向を前後方向、図３に示すＺ方向を上下方向という。また、以降の説明では図２に示す右側を上流側、左側を下流側という。

表面実装機１５は基台２９、基板Ｗを搬送する基板搬送装置３０、図示しないバックアップ装置、基板Ｗに搭載する部品Ｅを供給する４つのテープ部品供給装置３１、テープ部品供給装置３１によって供給された部品Ｅを基板Ｗに実装する部品実装装置３２、制御部３３（図６参照）及び操作部３４（図６参照）を備えている。基板搬送装置３０、バックアップ装置、テープ部品供給装置３１及び部品実装装置３２は作業部の一例である。

基板搬送装置３０は基板ＷをＸ方向の上流側から作業位置Ａに搬入し、作業位置Ａで部品Ｅが実装された基板Ｗを下流側に搬出するものである。基板搬送装置３０はＸ方向に循環駆動する一対のコンベアベルト３０Ａ及び３０Ｂ、それらのコンベアベルト３０Ａ及び３０Ｂを駆動するコンベア駆動モータ６０（図６参照）などを備えている。後側のコンベアベルト３０Ａは前後方向に移動可能であり、基板Ｗの幅に応じて２つのコンベアベルト３０Ａと３０Ｂとの間隔を調整可能である。

図示しないバックアップ装置は作業位置Ａの下方に配置されている。バックアップ装置は基板Ｗの品種に応じた位置にセットされている複数のバックアップピンを備えており、作業位置Ａに基板Ｗが搬送されるとバックアップピンを上昇させて基板Ｗを下から支持する。

テープ部品供給装置３１は部品実装装置３２のＹ方向の両側においてＸ方向に並んで２箇所ずつ、計４箇所に配されている。これらのテープ部品供給装置３１には複数のフィーダ３５がＸ方向に横並び状に整列して取り付けられている。各フィーダ３５は複数の部品Ｅが収容された部品テープが巻回されたリール、及び、リールから部品テープを引き出す電動式のテープ送出装置等を備えており、作業位置Ａ側の端部に設けられた部品供給位置から部品Ｅを一つずつ供給する。

なお、ここでは部品供給装置としてテープ部品供給装置３１を例に説明するが、部品供給装置は部品Ｅが載置されているトレイを供給する所謂トレイフィーダであってもよいし、半導体ウェハを供給するものであってもよい。

部品実装装置３２はヘッドユニット３６、ヘッド搬送部３７（移動部の一例）、基板撮像カメラ３８、及び、２つの部品撮像カメラ３９（撮像部の一例）を備えている。部品撮像カメラ３９と制御部３３（図６参照）とは実施形態１に係る三次元計測装置を構成している。

ヘッドユニット３６は複数（ここでは５個）の実装ヘッド４０を備えており、それらの実装ヘッド４０によって部品Ｅを吸着及び解放するものである。本実施形態に係るヘッドユニット３６は所謂インライン型であり、複数の実装ヘッド４０がＸ軸方向に並んで設けられている。ヘッドユニット３６の構成については後述する。

ヘッド搬送部３７はヘッドユニット３６を所定の可動範囲内でＸ方向及びＹ方向に搬送するものである。ヘッド搬送部３７はヘッドユニット３６をＸ方向に往復移動可能に支持しているビーム４１、ビーム４１をＹ方向に往復移動可能に支持している一対のＹ軸ガイドレール４２、ヘッドユニット３６をＸ方向に往復移動させるＸ軸サーボモータ５６、ビーム４１をＹ方向に往復移動させるＹ軸サーボモータ５７などを備えている。

基板撮像カメラ３８はヘッドユニット３６に設けられている。基板撮像カメラ３８は基板Ｗに付されている図示しないフィデューシャルマークを上から撮像して基板Ｗの位置や傾きなどを認識するためのものであり、撮像面を下に向けた姿勢で配されている。

２つの部品撮像カメラ３９はそれぞれＸ軸方向に並んだ２つのテープ部品供給装置３１の間に設けられている。部品撮像カメラ３９は実装ヘッド４０に吸着されている部品Ｅを下から撮像して部品Ｅの形状、実装ヘッド４０に対する部品Ｅの位置、実装ヘッド４０の中心軸線周りの部品Ｅの回転角度などを認識するためのものであり、撮像面を上に向けた姿勢で配されている。また、本実施形態では部品撮像カメラ３９は部品Ｅの高さ計測にも用いられる。部品撮像カメラ３９の構成については後述する。

図３を参照して、ヘッドユニット３６の構成について説明する。ヘッドユニット３６は５個の実装ヘッド４０、各実装ヘッド４０を個別に昇降させるＺ軸サーボモータ５８（図６参照）、各実装ヘッド４０を一斉に軸周りに回転させるＲ軸サーボモータ５９（図６参照、変更部の一例）などを備えている。

各実装ヘッド４０はノズルシャフト４０Ａと、ノズルシャフト４０Ａの下端部に着脱可能に取り付けられている吸着ノズル４０Ｂとを有している。吸着ノズル４０Ｂにはノズルシャフト４０Ａを介して図示しない空気供給装置から負圧及び正圧が供給される。吸着ノズル４０Ｂは負圧が供給されることによって部品Ｅを吸着し、正圧が供給されることによってその部品Ｅを解放する。

なお、ここではインライン型のヘッドユニット３６を例に説明したが、ヘッドユニット３６は例えば複数の実装ヘッド４０が円周上に配列された所謂ロータリーヘッドであってもよい。

図４を参照して、部品撮像カメラ３９の構成について説明する。部品撮像カメラ３９はＹ方向（主走査方向）に延びるライン状の光を部品Ｅの下面に斜め下から投影する第１の光源部３９Ａと、部品Ｅで反射された光を受光する受光部３９Ｂとを備えている。

前述したように部品撮像カメラ３９は部品Ｅの高さ計測にも用いられる。詳しくは後述するが、本実施形態では色の３属性（色相、彩度、明度）の一つである色相が連続して変化しているライン状のパターン光６５（複数波長間の相対的な明るさが連続して変化しているパターン光の一例）を部品Ｅに投影して高さを計測する。即ち、パターン光６５は、パターン光６５の光軸に対して傾斜角度を有する平面上にて１方向に色相が連続的に変化することとなるパターン光ともいえる。

第１の光源部３９Ａはパターン光６５を投影するためにカラー液晶プロジェクタとして構成されている。なお、第１の光源部３９Ａはパターン光６５を投影できるものであればカラー液晶プロジェクタに限られない。例えば、第１の光源部３９Ａは透明なシートに描かれたパターン画像を投影するプロジェクタであってもよい。

受光部３９Ｂは複数の受光素子がＹ方向（主走査方向）に１列に並ぶ図示しないラインセンサを３列有している。各列は互いに並列に配されており、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のうち他の列とは異なる波長（色）の光だけを透過させるカラーフィルタが設けられている。３列のリニアセンサは第１の受光部の一例である。

演算に用いる濃度が検出される１つの画素は上述した３つのラインセンサの隣接する受光素子ということになる。詳しくは後述するが、部品撮像カメラ３９は上方を通過する部品Ｅを時系列で撮像する。このとき部品撮像カメラ３９は部品Ｅの同一か所で反射された光が各ラインセンサに入射するよう、各ラインセンサが光を受光するタイミングを僅かにずらして受光する。このため３つの受光素子を１つの画素とみなすことができる。なお、より精度が求められる場合にはプリズム等により１ライン上の光が各ラインセンサに同時に分配される構成としてもよい。

部品Ｅによって反射されたパターン光６５はラインセンサによって受光され、各受光素子の受光量に応じたアナログ電圧が画像処理部５３（図６参照）に出力される。なお、部品撮像カメラ３９はアナログ電圧をデジタルデータ（濃度）に変換して画像処理部５３に出力してもよい。

図５に示すように、制御部３３はヘッド搬送部３７を制御して部品Ｅが部品撮像カメラ３９の上方をＸ方向（副走査方向）の上流側から下流側（あるいは下流側から上流側）に向かって通過するようにヘッドユニット３６を搬送する。部品撮像カメラ３９は上方を通過する部品Ｅを時系列で撮像することによって部品Ｅ全体を撮像する。

（１－２）表面実装機の電気的構成
図６を参照して、表面実装機１５の電気的構成について説明する。表面実装機１５は制御部３３及び操作部３４を備えている。
制御部３３は演算処理部５０、モータ制御部５１、記憶部５２、画像処理部５３、外部入出力部５４、フィーダ通信部５５などを備えている。

演算処理部５０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えている。ＲＯＭには制御プログラムや各種のデータなどが記憶されている。ＣＰＵは制御プログラムを実行することによって表面実装機１５の各部を制御する。ＲＡＭはＣＰＵが各種の処理を実行するための主記憶装置として用いられる。

モータ制御部５１は演算処理部５０の制御の下でＸ軸サーボモータ５６、Ｙ軸サーボモータ５７、Ｚ軸サーボモータ５８、Ｒ軸サーボモータ５９、コンベア駆動モータ６０などの各モータを回転させる。
記憶部５２はハードディスクや不揮発性のメモリなどを記憶媒体として用いる外部記憶装置である。記憶部５２には表面実装機１５の動作を定義した生産プログラムなどの各種のデータが記憶される。生産プログラムには生産が予定されている基板Ｗの生産枚数や品種に関する情報、部品Ｅの実装座標や実装角度に関する情報、部品Ｅの実装順序に関する情報等が定義されている。

画像処理部５３は基板撮像カメラ３８や部品撮像カメラ３９から出力されたアナログ電圧をＲＧＢ毎に０～２５５の２５６階調のデジタルデータ（濃度）に変換することによってカラー画像データを作成する。画像処理部５３は各波長の光の受光量が所定の値の場合に最大階調として出力されるように調整されている。更には、部品撮像カメラ３９の第１の光源部３９Ａも投影するパターン光６５の各波長の光の最大光量が２５６階調の最大階調となるように調整されている。
なお、基板撮像カメラ３８や部品撮像カメラ３９が直接デジタルデータ（濃度）を出力する場合は、画像処理部５３は不要である。

外部入出力部５４はいわゆるインターフェースであり、表面実装機１５に設けられている各種センサ６７から出力される検出信号が取り込まれるように構成されている。また、外部入出力部５４は演算処理部５０から出力される制御信号に基づいて各種アクチュエータ類６８に対する動作制御を行うように構成されている。

フィーダ通信部５５は演算処理部５０がフィーダ３５と通信するためのインターフェースである。
操作部３４は液晶ディスプレイなどの表示装置や、タッチパネル、キーボード、マウスなどの入力装置を備えている。作業者は操作部３４を操作して各種の設定などを行うことができる。

（２）コプラナリティ
図４では部品Ｅの例としてＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）を示している。ＳＯＰは部品本体の対向する２辺にリード電極６１を有している。各リード電極６１の最下面の高さにバラツキがあると部品Ｅを基板Ｗに搭載したときに一部のリード電極６１が基板Ｗに接触しないことによって実装不良となる虞がある。

このため、制御部３３は部品撮像カメラ３９を用いて各リード電極６１の最下面の高さを計測し、各リード電極６１の最下面の高さの均一性（所謂コプラナリティ）を判断する。制御部３３は、コプラナリティが悪い場合（即ち最下面の高さのバラツキが大きい場合）は部品不良として部品Ｅを廃棄ボックスに廃棄する。

ここで、図４において平面６２は部品Ｅの高さを計測するときに吸着ノズル４０Ｂの下端面が位置する平面である。以降の説明では平面６２のことを基準平面６２という。基準平面６２は受光部３９Ｂの光軸に対して垂直であること、即ち３つのラインセンサの受光素子の直線（もしくは受光部３９Ｂがエリアセンサを有するものである場合はエリアセンサの受光素子の平面）と平行なことが好ましい。なお、受光部３９Ｂの光軸に垂直な面に対して傾きがある場合には傾きを補正すればよい。

以降の説明では部品Ｅの下面の任意の点と基準平面６２との上下方向の距離をその点の高さという。本実施形態では部品Ｅの下面が基準平面６２より上にある場合も下にある場合も高さを計測できる。部品Ｅの下面が基準平面６２より上にある場合はマイナスの高さとなる。高さは基準平面６２に対する変位量ということもできる。

ここでは部品ＥとしてＳＯＰを例に説明したが、部品ＥはＳＯＰに限られない。例えば部品ＥはＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）であってもよいし、下面に複数の半田ボールを有するＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）であってもよい。

（３）部品撮像カメラを用いた高さ計測
以下の説明では部品Ｅの下面（パターン光６５が投影される面）の色は無彩色であるとする。無彩色は白と黒との混合で得られる色であり、白、黒、グレーが含まれる。無彩色に限定する理由は、ＲＧＢの３波長からなるパターン光６５は有彩色の面で反射されると色相（言い換えると各波長の光の相対的な明るさ）が変化するため、高さを精度よく計測できないからである。

（３―１）色相
先ず、図７を参照して、色相について説明する。前述したように色相は色の３属性（色相、彩度、明度）の一つであり、色合い、あるいは色調とも称される。彩度は色の鮮やかさであり、明度は色の明暗（明るさ）である。色相は色から彩度の要素と明度の要素とを取り除いた残りであるということもできる。

図７に模式的に示す色相環は色相を環状に表したものである。図７においてＲは赤、Ｙは黄、Ｇは緑、Ｃはシアン、Ｂは青、Ｍはマゼンタを示している。以降の説明では色相環において赤を始点とした反時計回りの角度を色相値という。ＨＳＶ表色系の場合は以下の式１から色相値を計算できる。式１は所定の演算式の一例であり、色相値は所定の演算式の演算値の一例である。

・・・ 式１

図４に示すパターン光６５は、Ｙ方向（所定の方向の一例）の前側から後側に向かって色相を０度～３６０度まで連続して一意に変化させることを２周期繰り返したものである。同一周期内では色相が連続して一意に変化しているので（言い換えると同じ色相が２度表れないので）、色相の１周期分のパターン光を受光して画素毎に色相値を計算すると全ての色相値がユニークな値となる。

また、色相は色から彩度の要素と明度の要素とを取り除いた残りであるので、計算される色相値は部品Ｅの明るさ（表面の色が白か黒かグレーかという明るさ）や光源の明るさ（光源との距離が異なる等して明るさが異なるような場合を含む光源全体としての明るさであり、撮像対象の高さが部分的に異なって明るさが異なっても影響を受けない）に影響されない。

例えば、部品Ｅに所定の色相の光（Ｒ，Ｇ，Ｂ夫々の波長相互の光量が所定の比率の光）を投影し、部品Ｅで反射された光を受光して色相値を計算する場合、投影する光の色相が同じであれば部品Ｅの明るさや光源の明るさを変えても計算される色相値は同じになる。

（３－２）パターン光の生成
図８及び図９を参照して、パターン光６５を生成する方法について説明する。パターン光６５を生成する方法としては種々の方法があるが、ここでは図８に示す台形波を用いる方法、及び、図９に示すｓｉｎ波を用いる方法について説明する。

（３－２－１）台形波を用いる方法
図８（Ａ）は台形波の一例である。図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示す台形波を用いて生成したパターン光６５を基準平面６２に投影して撮像されたカラー画像を示している。ここでは光の明るさを０（黒）～２５５（白）の２５６階調で表すものとする。

図８（Ａ）に示すように、台形波を用いる方法ではＲＧＢの各色の光の明るさを台形状に変化させ、それらの位相を１／３（＝１２０度）ずつずらして重ね合わせる。具体的には、図８（Ａ）に示す例では色相の１周期（３６０度）が６等分されている。赤色の光の明るさは、０度～６０度の区間では２５５、６０度～１２０度の区間では２５５～０まで直線的に変化、１２０度～２４０度の区間では０、２４０度～３００度の区間では０～２５５まで直線的に変化、３００度～３６０度の区間では２５５となっている。

緑色の光の明るさは、０度～６０度の区間では０～２５５まで直線的に変化、６０度～１８０度の区間では２５５、１８０度～２４０度の区間では２５５～０まで直線的に変化、２４０度～３６０度の区間では０となっている。
青色の光の明るさは、０度～１２０度の区間では０、１２０度～１８０度の区間では０～２５５まで直線的に変化、１８０度～３００度の区間では２５５、３００度～３６０度の区間では２５５～０まで直線的に変化している。

なお、ここでは台形波を例に説明したが、ＲＧＢいずれかの波形が連続して変化していれば台形波以外であってもよい。例えば二等辺三角形（左右対称が望ましい）であってもよい。また、左右対称でなくても（極端にはノコギリ波）でもよい。また、上述した台形波のように、ＲＧＢの光のうち少なくとも一つの明るさが連続して変化している区間では、他の色の光は明るさが変化しなくてもよい。

（３－２－２）ｓｉｎ波を用いる方法
図９（Ａ）はｓｉｎ波の一例である。図９（Ｂ）は図９（Ａ）に示すｓｉｎ波を用いて生成したパターン光６５を基準平面６２に投影して撮像されたカラー画像を示している。図９（Ａ）に示すように、ｓｉｎ波を用いる方法では、ＲＧＢの各色の光の明るさをｓｉｎ波で変化させ、ＲＧＢの明るさの和が常に一定となるように位相を１／３（＝１２０度）ずつずらして重ね合わせる。

図９（Ａ）に示す例では、赤色の光は０度及び３６０度で明るさが２５５になり、１８０度で明るさが０になる。緑色の光は赤色の光に対して位相が１２０度ずれており、１２０度で明るさが２５５になり、３００度で明るさが０になる。青色の光は赤色の光に対して位相が２４０度ずれており、６０度で明るさが０になり、２４０度で明るさが２５５になる。

なお、光源部３９Ａは所定の距離離れた基準平面６２に台形波またはｓｉｎ波の１周期のパターン光６５を所定の長さに亘り投影することを２周期繰り返すが、この所定の長さは設計値として記憶部５２に記憶されている。また、光源部３９Ａが基準平面６２に対して固定されているので基準平面６２の所定の位置にパターン光６５が形成される。従って、パターン光６５の各波長の光の明るさが連続的に変化する方向において所定の原点位置を決めることで、パターン光６５の所定の位相位置は原点からの対応する所定の距離に位置することになる。

（３－３）高さ計測の手順
図１０に示すように、便宜上、ここでは部品Ｅ１と部品Ｅ２とを同時に撮像してそれらの高さを計測する場合を例に説明する（なお、通常、実装ヘッド４０に吸着されている部品Ｅは一つずつ撮像される）。また、ここでは１周期のパターン光６５を位相接続して２周期分のパターン光６５（図８に示される台形波または図９に示されるｓｉｎ波）を投影する場合を例に説明する。

図１１に示す画像７０は部品撮像カメラ３９によって図１０に示されるパターン光６５が投影された部品Ｅ１及び部品Ｅ２を撮像したカラー画像（画像の一例）である。カラー画像７０の各画素のＲＧＢ毎の濃度は夫々０～２５５の２５６階調で表される。カラー画像７０において矩形領域７１は部品Ｅ１の下面を示しており、矩形領域７２は部品Ｅ２の下面を示している。

なお、パターン光６５が斜めから投影されるのでカラー画像７０には部品Ｅの影となる部分が生じるが、簡単化のためカラー画像７０では影を省略している。また、部品Ｅの形状によっては矩形領域７１や矩形領域７２に影が生じる場合もあるが、図１１に示す部品Ｅは下面がフラットであるので矩形領域７１や矩形領域７２に影は生じていない。

画像７３は図示しない無彩色（例えば白）の基準板を基準平面６２と一致するように配置し、その状態で部品撮像カメラ３９によって図１０に示されるパターン光６５が投影された基準板を撮像したカラー画像を前述した式１によって色相値に変換し、さらにその色相値を明るさ（濃度）に変換して表示した画像である。以下、この色相値を基準平面６２内の位置毎に記憶したマップを基準平面色相マップという。なお、基準平面６２内の位置は部品撮像カメラ３９の画素の位置で表される。

基準平面色相マップを明度で表示した画像７３の各画素の濃度は０～３５９度の３６０階調で表される。実施形態１では、予め表面実装機１５の工場出荷時などに基準平面色相マップが作成されて記憶部５２に記憶されているものとする。
基準平面色相マップの作成では、１ライン分のパターン光６５が投影される大きさのＹ方向に延びる細長い無彩色（例えば白）の基準板が基準平面６２に重なるように配置される。そして、部品撮像カメラ３９によってその基準板に１ライン分のパターン光６５が投影され、基準板で反射されたパターン光６５をラインセンサによって波長毎に受光した受光量から１ライン分の基準平面色相マップが作成される。図７に示す画像７３はＹ方向に延びる１ライン分の基準平面色相マップを示す画像をＸ方向に複数並列に並べたものであり、記憶部５２に記憶されている基準平面色相マップは１ライン分だけである。

前述したように、画像７３は基準平面マップの一例を画像として示すものである。基準平面色相マップは基準平面６２と一致する基準板に投影されたパターン光を撮像することなしに、図８または図９に示す理論値通りの波形のパターン光６５が基準平面６２に投影された場合を想定してその位置毎のＲＧＢの値を式１にて計算して求めて位置毎に記憶してもよい。位置毎は想定される部品撮像カメラ３９の画素毎でもよいし、それとは異なる距離間隔毎に記憶してもよい。
更には、あえて基準平面マップとして予め記憶しておかず、対象物の高さを算出する際に演算により個々の位置の色相値を求めてもよい。

グラフ７４は基準平面色相マップを示す画像７３の直線７５上の画素の色相値を表すグラフである。グラフ７４の横軸は基準平面上の位置を示す画素数（即ち基準平面６２上の基準位置からの距離）であり、縦軸は０から３５９度の色相値である。
グラフ７４に示すように、パターン光６５は１周期内では色相が略リニア（略直線状）に変化している（即ち１周期内では色相が連続して一意に変化している）。なお、パターン光６５は１周期内で色相が連続して一意に変化していればよく、必ずしもリニアに変化するものに限定されない。

画像７６はカラー画像７０の各画素のＲＧＢ毎の濃度を前述した式１によって色相値に変換した画像（正確には色相値をさらに明度（濃度）に変換した白黒画像であり、以下、色相変換画像７６という）である。色相変換画像７６の各画素の濃度も３６０階調で表される。
グラフ７７は色相変換画像７６の直線７８上の画素の色相値を表すグラフである。グラフ７７の横軸は基準平面上の位置を示す画素数であり、縦軸は０から３５９度の色相値である。

画像７９は色相変換画像７６の各画素の色相値から基準平面色相マップを示す画像７３の対応する画素の色相値を減じた画像（以下、色相差画像７９という）である。
グラフ８０は色相差画像７９の直線８１上の画素の色相値を表すグラフである。グラフ８０の横軸は画素数であり、縦軸は０から３５９度の色相値である。なお、直線７５，７８，８１は基準平面６２上の同じ直線であるものとする。

例えば、色相変換画像７６のグラフ７７のＸ方向（横軸方向）の位置（画素番号）Ｐ１について考える。便宜上、ここでは位置Ｐ１の色相値が２００度であるとする。基準平面色相マップを示す画像７３のグラフ７４では、色相値が２００度となる位置は位置Ｐ２である。即ち、部品Ｅ１がなければ位置Ｐ２で受光されていた光が、部品Ｅ１があることによって位置Ｐ１で受光されている。

この場合、図１２に示すように、第１の光源部３９Ａから投影されるパターン光６５の傾きをθとすると、位置Ｐ１と位置Ｐ２との距離（画素数）とパターン光６５の傾きθとから位置Ｐ１における部品Ｅ１の高さを計算できる。具体的には、以下に示す式２によって高さを計算できる。
高さ＝位置Ｐ１と位置Ｐ２との距離×ｔａｎθ ・・・ 式２

上述した式２によって計算される高さの単位は画素数である。なお、所定の比例係数を乗算することによって単位を画素数から基準平面６２上の距離［ｍ］に変換することもできる。

なお、パターン光６５が平行光でない場合は、パターン光６５が投影された領域内の位置によってパターン光６５の傾きθが異なる。このため、パターン光６５が平行光でない場合は位置に応じて傾きθを補正してもよい。

ところで、画像７３の基準平面色相マップのグラフ７４で示されるように、本実施形態では位置（画素番号）と色相値とが略リニアに対応しているので、画像７３の基準平面色相マップにおける位置Ｐ１の色相値と色相変換画像７６における位置Ｐ１の色相値との差（色相差）は、位置Ｐ１と位置Ｐ２との距離に略正比例する。このため、本実施形態では、制御部３３は位置Ｐ１と位置Ｐ２との距離からではなく、色相差から位置Ｐ１の高さを計算する。

具体的には、制御部３３は、位置Ｐ１の色相値と色相変換画像７６における位置Ｐ１の色相値との差（色相差）が位置Ｐ１と位置Ｐ２との距離に正比例すると看做せる場合には、位置Ｐ１における色相差を色相差画像７９から取得し、以下の式３によって高さを計算する。
高さ＝色相差×ｔａｎθ ・・・ 式３

色相差と距離とに比例関係があるので、上述した式３によって計算される高さの単位は画素数と等価である。このため、所定の比例係数を乗算することによって単位を画素数に変換することもできる。また、別の比例係数を乗算することによって基準平面６２上の距離［ｍ］に変換することもできる。

なお、位置（画素番号）と色相値とは一対一で対応していればよく、必ずしもリニアに対応していなくてもよい。位置と色相値とがリニアに対応していない場合は前述した式２によって高さを計算すればよい。即ち、位置Ｐ１の色相値を取得し、基準平面色相マップに記憶された色相値からこの色相値と同じ色相値を有する位置Ｐ２を検索して式２により計算すればよい。

（４）部品の明るさを表す多値画像の作成
図１３に示すように、部品Ｅの下面に文字や極性マークなどの図形８５が部品Ｅの下面の明るさ（明度）とは異なる明るさで表記されている場合がある。制御部３３は、部品Ｅの高さを計測する過程で作成されたカラー画像７０から部品Ｅの下面の明るさを表す多値画像を作成し、作成した多値画像を解析して図形８５を認識する。

以下、カラー画像７０から部品Ｅの下面の明るさを表す多値画像を作成する方法について説明する。多値画像を作成する方法はパターン光６５を作成する方法によって異なる。ここでは多値画像を作成する方法を、パターン光６５を作成する方法毎に説明する。

（４－１）台形波を用いてパターン光を作成する場合
前述した図８（Ａ）に示すように、台形波は常にＲＧＢのいずれかの値が最大値となっている。このため、制御部３３は、以下の式４に示すように、カラー画像７０から画素毎にＲＧＢの明るさ（濃度）の最大値を取得することで多値画像を作成する。図８（Ａ）の台形波の場合、位置（画素）毎の最大値は常に最大の濃度であるので一定の明るさが得られる。
明るさ＝Ｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ） ・・・ 式４

（４－２）ｓｉｎ波を用いてパターン光を作成する場合
前述した図９（Ａ）に示すように、ｓｉｎ波はＲＧＢの明るさの和が常に一定となっている。このため、制御部３３は、以下の式５に示すように、カラー画像７０から画素毎にＲＧＢの明るさ（濃度）の和を取得することで多値画像を作成する。
明るさ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂ ・・・ 式５

（５）実施形態の効果
実施形態１に係る三次元計測装置（部品撮像カメラ３９及び制御部３３）によると、色相が連続して変化しているパターン光６５を部品Ｅに投影する。パターン光６５を用いると部品Ｅの明るさやパターン光６５自体の明るさによらず位置毎に色相値が一意の値になるので、位相シフト法のように同一領域を複数回撮像しなくても高さを計測できる。また、光切断法のようにラインに直交する方向の画素数分ラインを移動撮像しなくても高さを計測できる。このため位相シフト法や光切断法に比べて短時間で部品Ｅの高さを計測できる。

三次元計測装置によると、受光部３９Ｂとしてラインセンサを用いるので、部品撮像カメラ３９と部品Ｅとを相対移動させる移動量を変えることで、部品Ｅの大きさに応じて撮像範囲を変えることができる。また、パターン光６５の照射範囲を狭めることができるので、三次元計測装置のサイズを小さくできる。

三次元計測装置によると、部品Ｅの高さを計測する過程で作成されるカラー画像７０から部品Ｅの下面の明るさを表す多値画像を作成するので、部品Ｅ全体を一度撮像することで、部品Ｅの高さの計測と部品Ｅの下面に表記されている図形８５の認識とを行うことができる。

＜実施形態２＞
前述した実施形態１は第１の光源部３９Ａがライン状のパターン光を投影するものであり、受光部３９Ｂとしてラインセンサを用いるものである。そして、実施形態１では１ライン分の基準平面色相マップが記憶部５２に記憶されている。

これに対し、実施形態２に係る第１の光源部３９Ａは面状のパターン光を投影するものであり、受光部３９ＢはＲＧＢの各色の受光素子が所定の配列パターンで二次元配列されたカラーエリアセンサ（以下、単にエリアセンサという）である。実施形態２では面状の基準板を用いて基準平面色相マップが作成される。具体的には、第１の光源部３９Ａによって面状の基準板に面状のパターン光が投影され、基準板で反射されたパターン光をエリアセンサによって波長毎に受光した光の受光量に基づいて基準平面色相マップが作成される。

実施形態２に係る基準平面色相マップは二次元データであるので実施形態１の基準平面色相マップに比べてデータ量が多くなる。このため、実施形態２では基準平面色相マップのデータ量を削減して記憶する。ここでは基準平面色相マップのデータ量を削減する方法として２つの方法について説明する。

（１）方法１
図１４（Ａ）を参照して、方法１について説明する。方法１では、基準板を撮像して作成された基準平面色相マップにおいて、パターン光の各波長の光の明るさが変化する方向（図１４において左右方向）を行方向と定義し、当該方向に直交する方向（図１４において上下方向）を列方向と定義したとき、列毎に色相値を平均した平均値（以下、代表色相値という）を記憶部５２に記憶させておく。

制御部３３は、記憶部５２に記憶されている列毎の代表色相値を基準平面色相マップとして用いる。具体的には、制御部３３は色相変換画像７６の各画素からその画素が位置している列の代表色相値を減算することによって色相差画像７９を作成する。

（２）方法２
図１４（Ｂ）を参照して、方法２について説明する。基準平面６２を撮像する場合、第１の光源部３９Ａと受光部３９Ｂとの相対的な角度がずれていることにより、図１４（Ｂ）に示すように斜めに傾いた平面部分について基準平面色相マップが作成される場合がある。この場合、方法１のように各列の代表色相値だけを記憶部５２に記憶すると、基準平面色相マップ上部（列方向の一方の端部の一例）の色相値、及び、基準平面色相マップ下部（列方向の他方の端部の一例）の色相値が代表色相値と大きく異なってしまう。

このため、方法２では、基準板を撮像して作成された基準平面色相マップにおいて、基準平面色相マップ上部の所定数の行（例えば２～３行）について列毎に色相値の平均値を記憶部５２に記憶させておくとともに、基準平面色相マップ下部の所定数の行について列毎に色相値の平均値を記憶部５２に記憶させておく。
制御部３３は、記憶部５２に記憶されている基準平面色相マップ上部の所定数の行の列毎の平均値と基準平面色相マップ下部の所定数の行の列毎の平均値とから基準平面色相マップの各行を線形補間することにより、斜めに傾いた基準平面色相マップを復元する。

（３）実施形態の効果
方法１によると、列毎に色相値を平均した平均値（代表色相値）を記憶部５２に記憶させるので、記憶部５２に記憶させるデータ量は基準平面色相マップの１行分のデータ量となる。このため、基準平面色相マップ全体を記憶させておく場合に比べて記憶部５２の記憶領域を節約できる。

方法２によると、列方向の一方の端部の所定数の行の列毎の平均値と他方の端部の所定数の行の列毎の平均値とを記憶部５２に記憶させておくので、基準平面色相マップ全体を記憶させておく場合に比べて記憶部５２の記憶領域を節約できる。そして、方法２によると、それらの平均値から基準平面色相マップを復元するので、傾いた状態の基準平面色相マップを復元できる。このため、第１の光源部３９Ａと受光部３９Ｂとの相対角度が傾いていても高さを精度よく計測できる。

＜実施形態３＞
前述した実施形態１では基準板を撮像することによって基準平面色相マップを作成する場合を例に説明した。実施形態３では基準平面色相マップを作成する他の方法について説明する。

（１）他の方法１
他の方法１は計算によって基準平面色相マップを作成する方法である。具体的には例えば、制御部３３は前述した図８（Ａ）や図９（Ａ）に示すＲＧＢ各色の光の明るさ（０～２５５）を角度毎に色相値に変換することによって基準平面色相マップを論理的に作成する。例えば図８（Ａ）に示す１２０度の場合、制御部３３は１２０度におけるＲＧＢ各色の光の明るさ（０，２５５，０）を前述した式１に代入することによって色相値に変換する。

上述した１２０度は位相値である。位相値は基準平面６２における位置、即ち位相原点からの距離（例えばＸ）になる。距離ＸにおけるＲＧＢの各色の光の明るさは台形波あるいはｓｉｎ波の関数となる。従って、色相値は距離Ｘの関数で表される。色相値が距離Ｘの関数であるので、色相値からその色相値のあるべき位置が計算できる。前述しているが、これから基準平面色相マップに記憶してもよいし、基準平面色相マップに記憶しないで計算式だけを記憶しておいてもよい。

他の方法１は、計算した色相値（設計値）のパターン光６５を第１の光源部３９Ａが忠実に再現でき、また、受光部３９Ｂもそのパターン光６５を受光して上述した設計値を忠実に再現できる場合（あるいは忠実に再現できると見做せる場合）に適用できる。

（２）他の方法２
図１５を参照して、他の方法２について説明する。他の方法２では部品撮像カメラ３９の撮像範囲８６の左側、又は、撮像範囲８６の右側、あるいはその両方にＹ方向に延びる細長い無彩色（例えば白）の基準板８７を配置する。制御部３３は基準板８７で反射されたパターン光６５を波長毎に受光した受光量から変換された各画素の濃度から色相値を計算することによって部分的なマップを作成する。そして、制御部３３は作成した部分的なマップから前述した実施形態２の方法１や方法２と同様にして基準平面色相マップの他の部分を補間することによって基準平面色相マップを作成する。

（３）実施形態の効果
他の方法１では基準平面色相マップを記憶部５２に記憶しておかなくてよいので、記憶部５２の記憶領域を節約できる。また、他の方法１では基準板を用いずに基準平面色相マップを作成するので、基準板を用いる場合に比べて簡素な構成で基準平面色相マップを作成できる。

他の方法２では基準平面色相マップを記憶部５２に記憶しておかなくてよいので、記憶部５２の記憶領域を節約できる。また、他の方法２では基準平面色相マップ全体を一度に作成できる大きな基準板を用いる場合に比べて基準板８７を小さくできる。また、他の方法２では定期的に基準板８７を撮像して基準平面色相マップを作成することにより（あるいは部品Ｅの高さを計測するときにその都度基準板８７を撮像して基準平面色相マップを作成することにより）、第１の光源部３９Ａの明るさや受光部３９Ｂの受光感度が経時変化しても計測精度の低下を抑制できる。

＜実施形態４＞
前述した実施形態１では１周期の色相を位相接続して複数周期分のパターン光６５を投影する。これに対し、実施形態４では色相が連続して且つ周期的に変化しており、且つ、周期毎に彩度値（明るさの変動幅）が異なっているパターン光を投影する。

（１）パターン光の生成
上述したパターン光を生成する方法としては、台形波を用いる方法、ｓｉｎ波を用いる方法、独立波を用いる方法などがある。以下、各方法について説明する。なお、以下の説明ではパターン光の波長としてＲＧＢを例に説明するが、波長はＲＧＢに限定されない。

（１－１）台形波を用いる方法
図１６（Ａ）は台形波の一例である。図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）に示す台形波を用いて生成したパターン光を基準平面６２に投影して撮像されたカラー画像を示している。
図１６（Ａ）に示すように、台形波を用いる方法では、いずれの周期においても台形の上辺の明るさを２５５とし、１周期が経過するごとに台形の下辺の明るさを段階的に低くする。具体的には、図１６（Ａ）に示す例では、１周期目では台形の下辺の明るさが１５０であり、２周期目では１００、３周期目では５０、４周期目では０となるように下辺の明るさが段階的に低くなっている。

台形波を用いる場合、色相値、明度値、彩度値は以下の式から計算できる。式６は所定の演算式の一例である。

・・・ 式６

明度値＝ＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ） ・・・ 式７

・・・ 式８

（１－２）ｓｉｎ波を用いる方法
図１７（Ａ）はｓｉｎ波の一例である。図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）に示すｓｉｎ波を用いて生成したパターン光を基準平面６２に投影して撮像されたカラー画像を示している。図１７（Ａ）に示すように、ｓｉｎ波を用いる方法では１周期が経過するごとにｓｉｎ波の振幅（明るさの変動幅）を段階的に大きくする。

ｓｉｎ波を用いる場合、色相値、明度値、彩度値は以下の式から計算できる。式９は所定の演算式の一例である。

・・・ 式９

明度値＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂ ・・・ 式１０

・・・ 式１１

（１－３）独立波を用いる方法
図１８（Ａ）は独立波の一例である。図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）に示す独立波を用いて生成したパターン光を基準平面６２に投影して撮像されたカラー画像を示している。図１８（Ａ）に示すように、独立波を用いる方法では、ＲＧＢ毎に互いに異なる変化パターンで明るさを変化させる。具体的には、図１８（Ａ）に示す例では、赤の明るさは２５５で一定である。緑の明るさは周期の始めが０であり、周期の終わりに２５５となるように明るさが直線的に変化している。青の明るさは１周期が経過するごとに段階的に高くなっている。

独立波を用いる場合、色相値、明度値、彩度値は以下の式から計算できる。式１２は所定の演算式の一例である。
色相値＝Ｇ／Ｒ ・・・ 式１２
明度値＝Ｒ ・・・ 式１３
彩度値＝Ｂ／Ｒ ・・・ 式１４

なお、上記の例ではＲ（赤）を明度として一定の値（リファレンス）とし、Ｇ（緑）を色相として連続的に変化させ、Ｂ（青）を彩度として段階的に変化させているが、いずれの色（波長）を色相、明度、彩度とするかは適宜に決定できる。

（２）高さ計測の手順
図１９に示す画像９０は上述したパターン光が投影された基準平面６２を撮像したカラー画像である。なお、便宜上、図１９では部品Ｅを省略している。
画像９１はカラー画像９０から変換した画像（以下、色相変換画像９１という）である。グラフ９２は色相変換画像９１の直線９３上の画素の色相値を表すグラフである。グラフ９２に示すように、色相変換画像９１の画素の色相値は周期毎に０度～３６０度まで直線的に変化する。

画像９４はカラー画像９０から変換した彩度値を表す画像（以下、彩度変換画像９４という）である。ＨＳＶ表色系の場合は前述した式８から彩度値を計算できる。グラフ９５は彩度変換画像９４の直線９６上の画素の彩度値を表すグラフである。グラフ９５に示すように、彩度変換画像９４の画素の彩度値は１周期内では一定であり、１周期が経過するごとに段階的に大きくなる。

画像９７は色相変換画像７６を彩度変換画像９４に基づいて補正した画像（以下、補正色相画像９７という）である。具体的には、補正色相画像９７は、以下の式１５～式１７に示すように、色相変換画像９１の各画素の色相値に、彩度変換画像９４の彩度値が変化する毎に３６０を加算することによって補正した画像である。
Ｓ０：補正色相値＝色相値＋０・・・ 式１５
Ｓ１：補正色相値＝色相値＋３６０・・・ 式１６
Ｓ２：補正色相値＝色相値＋７２０・・・ 式１７

グラフ９８は補正色相画像９７の直線９９上の画素の色相値を表すグラフである。グラフ９８に示すように、補正色相画像９７の各画素の色相値は全ての周期に亘って一意の値になる。グラフ９８は理論通りのパターン光６５と理論通りの受光部３９Ｂであれば完全に直線の１次関数となる。

（２）実施形態の効果
実施形態４に係る三次元計測装置によると、パターン光は色相が連続して且つ周期的に変化しており、且つ、周期毎に彩度値（明るさの変動幅）が異なっているので、各周期で同じ演算値が計算されても彩度値の違いからそれぞれがいずれの周期の演算値であるかを特定できる。このため、部品Ｅの高さがパターン光の１周期分の幅を超えていても一度の撮像で計測対象の高さを計測できる。

＜実施形態５＞
実施形態５では、部品撮像カメラ３９が部品Ｅにパターン光６５を投影する方向を相対的に変更し、各方向で部品撮像カメラ３９によって部品Ｅを撮像する。具体的には、前述したようにヘッドユニット３６は部品Ｅを吸着する実装ヘッド４０を軸周りに回転させるＲ軸サーボモータ５９を備えている。制御部３３は実装ヘッド４０を軸周りに回転させることによって部品Ｅを回転させる。これにより、部品撮像カメラ３９が部品Ｅにパターン光６５を投影する方向が変更される。制御部３３は複数の方向（例えば０度及び１８０度）で部品撮像カメラ３９によって部品Ｅを撮像する。

なお、パターン光６５を投影する方向は２方向に限定されるものではなく、３方向以上から投影してもよい。ただし、精度よく高さを計測するためには少なくとも対向する二つの方向（例えば０度及び１８０度）を含むことが望ましい。

図２０（Ａ）は０度で撮像されたカラー画像を示しており、図２０（Ｂ）は１８０度で撮像されたカラー画像を示している。図２０（Ａ）では部品Ｅの右側にパターン光６５が投影されない陰の部分が生じているが、図２０（Ｂ）ではパターン光６５を逆側から投影しているので部品Ｅの右側の影が消えている。制御部３３はこれら２つのカラー画像を用いることによって部品Ｅの高さを計測する。

実施形態５に係る三次元計測装置によると、部品Ｅにパターン光６５を投影する方向を相対的に変更して少なくとも２方向から順にパターン光６５を投影させるので、パターン光６５を投影する方向が一方向だけである場合に比べ、部品Ｅの高さを全面に亘って計測できる可能性が高くなる。

また、三次元計測装置によると、Ｒ軸サーボモータ５９を用いることによって部品撮像カメラ３９が部品Ｅにパターン光６５を投影する方向を相対的に変更するので、方向を相対的に変更するための構成を別途備えなくてよい。このため、方向を相対的に変更するためのコストを抑制できる。

＜実施形態６＞
図２１に示すように、実施形態６に係る部品撮像カメラ３９は第２の光源部１０１を備えている。第２の光源部１０１もプロジェクタとして構成されている。第２の光源部１０１は、複数波長間の相対的な明るさが連続して変化しているパターン光１０２であって第１の光源部３９Ａによって投影されるパターン光６５とは波長が異なるパターン光１０２を、第１の光源部３９Ａとは異なる方向（例えば第１の光源部３９Ａから実装ヘッド４０の軸回りに１８０度回転した方向）から部品Ｅに投影する。

ここで波長が異なるとは、ＲＧＢの範囲と重なる部分がない範囲の波長であり、例えば紫外線領域の波長や赤外線領域の波長である。
なお、パターン光１０２は、第１の光源部３９Ａによって投影されるパターン光６５と重ならない範囲であればＲＧＢの範囲の波長であってもよい。ここで「重ならない」とは、パターン光６５の複数の波長の最小値と最大値との間にパターン光１０２の複数の波長のいずれもが重ならないことをいう。また、パターン光１０２は可視光（可視領域の波長）であっても不可視光（不可視領域の波長）であってもよい。

また、第１の光源部３９Ａ及び第２の光源部１０１がいずれも不可視光を投影してもよい。例えば第１の光源部３９Ａが紫外線領域の２以上の波長の光からなるパターン光を投影し、第２の光源部１０１が赤外線領域の２以上の波長の光からなるパターン光を投影してもよい。

受光部３９Ｂは、前述したＲＧＢの３列のラインセンサ（第１の受光部の一例）に加えて、第２の光源部１０１によって投影されて部品Ｅで反射されたパターン光１０２を受光する複数のラインセンサ（第２の受光部の一例）を有している。これらのラインセンサにはパターン光１０２を構成する光の波長のうち他のラインセンサとは異なる波長の光だけを透過させるフィルタが設けられている。

第１の光源部３９Ａによって投影されるパターン光６５と第２の光源部１０１によって投影されるパターン光１０２とは波長が異なっているので、これらを同時に投影しても各ラインセンサはそのラインセンサに対応する波長の光だけを受光できる。このため、制御部３３は撮像に要する時間を短縮するために第１の光源部３９Ａと第２の光源部１０１とから同時に部品Ｅにパターン光６５及び１０２を投影して部品Ｅを撮像する。
そして、制御部３３は、第１の光源部３９Ａによって投影されたパターン光６５を受光して作成したカラー画像と、第２の光源部１０１によって投影されたパターン光１０２を受光して作成した画像とを用いて部品Ｅの高さを判断する。

実施形態６に係る三次元計測装置によると、部品Ｅに２方向からパターン光６５及び１０２を投影するので、部品Ｅの高さを全面に亘って計測できる可能性が高くなる。また、三次元計測装置によると、第１の光源部３９Ａと第２の光源部１０１とから同時に部品Ｅにパターン光６５及び１０２を投影して部品Ｅを撮像するので、撮像に要する時間を短縮できる。このため部品Ｅの高さを短時間で計測できる。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書によって開示される技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態１では複数の波長としてＲＧＢの３つの可視光を例に説明したが、複数の波長は不可視領域の波長（例えば近赤外光）であってもよい。不可視領域の波長は部品Ｅの色の影響を受けないので（あるいは受け難いので）、部品Ｅの下面の色が有彩色であっても高さを計測できる。なお、不可視領域の波長を用いる場合は受光部３９Ｂの受光波長もその波長に合わせる必要がある。

（２）上記実施形態では第１の光源部３９Ａ及び第２の光源部１０１としてプロジェクタを例に説明したが、これらの光源部はプロジェクタに限られない。例えば光源部は回析格子（グレーティング）、プリズム、光学フィルタ、複数色ＬＥＤ順次配列などであってもよい。

（３）上記実施形態では複数波長の例として３波長を例に説明したが、複数波長は３波長に限定されるものではなく、２波長以上であればよい。

（４）上記実施形態ではカラー画像の表色系としてＨＳＶ表色系を例に説明したが、表色系はＨＳＶ表色系に限られない。例えば表色系はＹＩＱ表色系、Ｌａｂ表色系などであってもよい。

ＹＩＱ表色系の場合は以下の式１８によって色相値を計算できる。式１８は所定の演算式の一例である。

・・・ 式１８

Ｌａｂ表色系の場合は以下の式１９～式２２によって色相値を計算できる。式２２においてＸｎ、Ｙｎ、Ｚｎは基準白色におけるＸＹＺの値である。式１９～式２２は所定の演算式の一例である。
Ｘ＝０．４１２Ｒ＋０．３５８Ｇ＋０．１８１Ｂ ・・・ 式１９
Ｙ＝０．２１３Ｒ＋０．７１５Ｇ＋０．０７２Ｂ ・・・ 式２０
Ｚ＝０．０１９Ｒ＋０．１１９Ｇ＋０．９５１Ｂ ・・・ 式２１

・・・ 式２２

図２２（Ａ）はＨＳＶ表色系、ＹＩＱ表色系及びＬａｂ表色系で計算した色相値を示すグラフである。図示するように各表色系は位相がずれている。図２２（Ｂ）は各表色系の位相が一致するように補正したグラフである。

（５）上記実施形態１では予め作成された基準平面色相マップが記憶部５２に記憶されている場合を例に説明した。これに対し、基準平面色相マップ全体を一度に作成できる大きな基準板を備え、その基準板から基準平面色相マップを作成してもよい。このようにすると、第１の光源部３９Ａがパターン光を忠実に再現する精度や受光部３９Ｂのパターン光を忠実に再現する精度が低くても高さを精度よく計測できる。

（６）上記実施形態では撮像部として部品撮像カメラ３９を例に説明したが、撮像部は基板撮像カメラ３８であってもよい。

（７）上記実施形態ではワーク作業装置として表面実装機１５を例に説明したが、ワーク作業装置は表面実装機１５に限られない。例えば、ワーク作業装置はスクリーン印刷機１２、印刷検査機１３、ディスペンサ１４、実装後外観検査機１６あるいは硬化後外観検査装置１８であってもよい。
例えば、スクリーン印刷機１２の場合は、撮像面を下に向けた姿勢の撮像部と、撮像部を基板Ｗの上方で水平方向に搬送する搬送部とを備え、撮像部を搬送して基板Ｗの各部を上から撮像することにより、基板Ｗに印刷された半田ペーストの高さを計測してもよい。
また、ディスペンサ１４の場合は、接着剤を塗布するディスペンサヘッドを上下方向に移動可能に保持しているヘッドユニット３６と、ヘッドユニット３６を水平方向に搬送する搬送部とを備えているので、撮像面を下に向けた姿勢の撮像部をヘッドユニット３６に配置し、撮像部を搬送して基板Ｗの各部を上から撮像することにより、基板Ｗに塗布された接着剤の高さを計測してもよい。
印刷検査機１３、実装後外観検査機１６、硬化後外観検査装置１８などについても同様である。

１５…表面実装機（ワーク作業装置の一例）、３０…基板搬送装置（作業部の一例）、３１…テープ部品供給装置（作業部の一例）、３２…部品実装装置（作業部の一例）、３３…制御部（三次元計測装置の一例）、３７…ヘッド搬送部（移動部の一例）、３９…部品撮像カメラ（撮像部、三次元計測装置の一例）、３９Ａ…第１の光源部、３９Ｂ…第１の受光部、５２…記憶部、５９…Ｒ軸サーボモータ（変更部の一例）、６２…基準平面、６５…パターン光、７０…カラー画像（画像の一例）、７３…基準平面色相マップ（基準平面マップの一例）、８７…基準板、９０…カラー画像（画像の一例）、１００…パターン光、１０１…第２の光源部、１０２…パターン光、Ｅ（Ｅ１、Ｅ２）…部品（計測対象の一例）

Claims (10)

1. 計測対象の高さを計測する三次元計測装置であって、
   複数波長間の相対的な明るさが所定の方向に連続して変化しているパターン光であって、各前記波長の光の明るさを変数とする所定の演算式の演算値が前記明るさの変化の１周期内において重複しないパターン光を、前記計測対象の高さの基準となる基準平面に向けて前記所定の方向から斜めに投影する第１の光源部と、
   前記計測対象で反射された前記パターン光を前記波長毎に受光する第１の受光部と、
   前記第１の受光部が前記波長毎に受光した光の受光量に基づいて前記計測対象の高さを求める制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１の受光部が前記波長毎に受光した光の受光量から求めた前記演算値と、前記パターン光の各前記波長の光の明るさから求めた前記演算値を表す基準平面マップとに基づいて前記計測対象の高さを求め、
   前記基準平面に一致するように配置されている基準板を有し、
   前記制御部は、前記第１の光源部によって前記基準板に前記パターン光を投影し、前記基準板で反射されて前記第１の受光部で受光された前記パターン光の前記波長毎の光の受光量から前記所定の演算式によって前記演算値を求めることによって部分的なマップを作成し、作成した部分的なマップから前記基準平面マップの他の部分を補間することによって前記基準平面マップを作成する、三次元計測装置。
2. 計測対象の高さを計測する三次元計測装置であって、
   複数波長間の相対的な明るさが所定の方向に連続して変化しているパターン光であって、各前記波長の光の明るさを変数とする所定の演算式の演算値が前記明るさの変化の１周期内において重複しないパターン光を、前記計測対象の高さの基準となる基準平面に向けて前記所定の方向から斜めに投影する第１の光源部と、
   前記計測対象で反射された前記パターン光を前記波長毎に受光する第１の受光部と、
   前記第１の受光部が前記波長毎に受光した光の受光量に基づいて前記計測対象の高さを求める制御部と、
   記憶部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１の受光部が前記波長毎に受光した光の受光量から求めた前記演算値と、前記パターン光の各前記波長の光の明るさから求めた前記演算値を表す基準平面マップとに基づいて前記計測対象の高さを求め、
   前記基準平面に一致するように配置されている基準板に前記第１の光源部によって前記パターン光を投影し、前記基準板で反射されて前記第１の受光部で受光された前記パターン光の前記波長毎の光の受光量から前記所定の演算式によって求めた前記演算値を表す前記基準平面マップにおいて、各前記波長の光の明るさが変化する方向に並ぶ複数の前記演算値を行と定義し、当該方向に直交する方向に並ぶ複数の前記演算値を列と定義したとき、前記記憶部には列毎に前記演算値を平均した平均値が記憶されており、
   前記制御部は、前記計測対象で反射されて前記第１の受光部で受光された前記パターン光の前記波長毎の光の受光量と、前記記憶部に記憶されている前記列毎の平均値とに基づいて前記計測対象の高さを求める、三次元計測装置。
3. 計測対象の高さを計測する三次元計測装置であって、
   複数波長間の相対的な明るさが所定の方向に連続して変化しているパターン光であって、各前記波長の光の明るさを変数とする所定の演算式の演算値が前記明るさの変化の１周期内において重複しないパターン光を、前記計測対象の高さの基準となる基準平面に向けて前記所定の方向から斜めに投影する第１の光源部と、
   前記計測対象で反射された前記パターン光を前記波長毎に受光する第１の受光部と、
   前記第１の受光部が前記波長毎に受光した光の受光量に基づいて前記計測対象の高さを求める制御部と、
   記憶部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１の受光部が前記波長毎に受光した光の受光量から求めた前記演算値と、前記パターン光の各前記波長の光の明るさから求めた前記演算値を表す基準平面マップとに基づいて前記計測対象の高さを求め、
   前記基準平面に一致するように配置されている基準板に前記第１の光源部によって前記パターン光を投影し、前記基準板で反射されて前記第１の受光部で受光された前記パターン光の前記波長毎の光の受光量から前記所定の演算式によって求めた前記演算値を表す前記基準平面マップにおいて、各前記波長の光の明るさが変化する方向に並ぶ複数の前記演算値を行と定義し、当該方向に直交する方向に並ぶ複数の前記演算値を列と定義したとき、前記記憶部には列方向の一方の端部の所定数の行について列毎に前記演算値を平均した平均値が記憶されているとともに、列方向の他方の端部の所定数の行について列毎に前記演算値を平均した平均値が記憶されており、
   前記制御部は、前記記憶部に記憶されている前記一方の端部の前記所定数の行の列毎の平均値と前記他方の端部の前記所定数の行の列毎の平均値とから前記基準平面マップの各行を補間することによって前記基準平面マップを復元する、三次元計測装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の三次元計測装置であって、
   前記制御部は、前記計測対象で反射されて前記第１の受光部で受光された前記パターン光の前記波長毎の光の受光量から、前記計測対象の明るさを表す多値画像を作成する、三次元計測装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の三次元計測装置であって、
   前記第１の光源部が前記計測対象に前記パターン光を投影する方向を相対的に変更する変更部を備え、
   前記制御部は、前記変更部によって前記方向を相対的に変更することにより、前記第１の光源部に少なくとも２方向から順に前記パターン光を投影させる、三次元計測装置。
6. 計測対象の高さを計測する三次元計測装置であって、
   複数波長間の相対的な明るさが所定の方向に連続して変化しているパターン光であって、各前記波長の光の明るさを変数とする所定の演算式の演算値が前記明るさの変化の１周期内において重複しないパターン光を、前記計測対象の高さの基準となる基準平面に向けて前記所定の方向から斜めに投影する第１の光源部と、
   前記計測対象で反射された前記パターン光を前記波長毎に受光する第１の受光部と、
   前記第１の受光部が前記波長毎に受光した光の受光量に基づいて前記計測対象の高さを求める制御部と、
   前記第１の光源部によって投影される前記パターン光とは波長が異なる前記パターン光を前記第１の光源部とは異なる方向から前記基準平面に向けて斜めに投影する第２の光源部と、
   前記第２の光源部によって投影されて前記計測対象で反射された前記パターン光を前記波長毎に受光する第２の受光部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第１の光源部と前記第２の光源部とに同時に前記パターン光を投影させる、三次元計測装置。
7. ワークに対して所定の作業を行う作業部と、
   前記作業に関わる対象物の高さを計測する請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の三次元計測装置と、
   を備えるワーク作業装置。
8. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の三次元計測装置であって、
   前記演算値は色相値である、三次元計測装置。
9. 請求項４に記載の三次元計測装置であって、
   前記パターン光は、赤、青、緑の各色の光の明るさを台形状に変化させ、それらの位相を１２０度ずつずらして重ね合わせた光であって、常に赤、青、緑のいずれかの明るさが最大値となっている光であり、
   前記制御部は、前記計測対象で反射されて前記第１の受光部で受光された前記パターン光の前記波長毎の光の受光量からカラー画像を作成し、作成したカラー画像から画素毎に赤、青、緑の明るさの最大値を取得することで前記多値画像を作成する、三次元計測装置。
10. 請求項４に記載の三次元計測装置であって、
    前記パターン光は、赤、青、緑の各色の光の明るさをｓｉｎ波で変化させ、赤、青、緑の明るさの和が常に一定となるように位相を１２０度ずつずらして重ね合わせた光であり、
    前記制御部は、前記計測対象で反射されて前記第１の受光部で受光された前記パターン光の前記波長毎の光の受光量からカラー画像を作成し、作成したカラー画像から画素毎に赤、青、緑の明るさの和を取得することで前記多値画像を作成する、三次元計測装置。

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