WO2017138178A1 - 三次元計測装置 - Google Patents

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WO2017138178A1
WO2017138178A1 PCT/JP2016/075517 JP2016075517W WO2017138178A1 WO 2017138178 A1 WO2017138178 A1 WO 2017138178A1 JP 2016075517 W JP2016075517 W JP 2016075517W WO 2017138178 A1 WO2017138178 A1 WO 2017138178A1
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WO
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imaging
circuit board
printed circuit
measurement
predetermined
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PCT/JP2016/075517
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大山　剛
憲彦 坂井田
二村　伊久雄
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Ckd株式会社
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Publication date
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    • G01N2021/95638—Inspecting patterns on the surface of objects for PCB's

Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional measuring apparatus that performs three-dimensional measurement.
  • cream solder is first printed on a predetermined electrode pattern disposed on the printed circuit board.
  • an electronic component is temporarily fixed on the printed circuit board based on the viscosity of the cream solder.
  • the printed circuit board is guided to a reflow furnace, and soldering is performed through a predetermined reflow process.
  • a three-dimensional measuring device is sometimes used for such inspection.
  • a moving mechanism that moves an object to be measured
  • an irradiation apparatus that irradiates the object to be measured with a striped pattern light
  • an object irradiated with the pattern light for example, see Patent Document 1.
  • An apparatus including an imaging device that images a measurement object is known (for example, see Patent Document 1).
  • the imaging device includes a lens, an imaging element, and the like.
  • a plurality of pieces of image data in which the light intensity distribution on the measurement object is different by a predetermined phase of the pattern light by moving the measurement object relative to the measurement head including the irradiation device and the imaging device. Can be obtained. Then, it is possible to perform three-dimensional measurement of the object to be measured by the phase shift method based on the plurality of image data.
  • the luminance value I 0 at a predetermined coordinate position on the measurement object in the four types of image data can be represented by the following formulas (1), (2), (3), and (4), respectively.
  • I 0 ⁇ sin ⁇ + ⁇ (1)
  • ⁇ gain, ⁇ : offset, ⁇ : pattern light phase.
  • the height (Z) at each coordinate (X, Y) on the object to be measured can be obtained using the phase ⁇ calculated as described above.
  • the measured object such as a printed circuit board
  • the above-described problem is not necessarily limited to three-dimensional measurement of cream solder or the like printed on a printed circuit board, but is inherent in the field of other three-dimensional measurement apparatuses. Of course, the problem is not limited to the phase shift method.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a three-dimensional measurement apparatus capable of improving measurement accuracy and the like when performing three-dimensional measurement.
  • Irradiating means capable of irradiating a measurement object (for example, a printed circuit board) with predetermined light (for example, a striped pattern light);
  • An image sensor provided so as to be displaceable at least in the vertical direction (optical axis direction), and a both-side telecentric optical system that forms an image of a predetermined area on the measurement object irradiated with the predetermined light on the image sensor
  • Imaging means having Moving means capable of relatively moving the irradiating means and the imaging means and the object to be measured;
  • a three-dimensional measurement apparatus comprising image processing means capable of performing three-dimensional measurement on a predetermined measurement target (for example, cream solder) on the object to be measured based on an image picked up by the image pickup means;
  • Measuring means capable of measuring the height of the predetermined area (for example, the height of the base substrate) at least in the previous stage of performing imaging related to the predetermined area on the measurement object under the predetermined light; Based on the measurement result of the measuring means, when
  • the image is taken while adjusting the height position of the image sensor in accordance with a predetermined area (imaging area) on the object to be measured, it is possible to always obtain an in-focus image. Become. As a result, even when there is a warp or the like in the measured object, it is possible to keep the entire measured object within the in-focus range (acquiring an in-focus image for the entire measured object). Improvements can be made.
  • this means is configured to keep the distance between the object to be measured and the imaging device constant by moving only the imaging device up and down.
  • the mechanism relating to the height adjustment (Z-axis correction) can be made extremely compact as compared with the conventional one.
  • fine and quick movement is possible, and measurement accuracy and measurement speed can be remarkably improved.
  • the measuring means includes At least in the previous stage of performing imaging related to a predetermined area on the object to be measured under the predetermined light, the inclination of the predetermined area can be measured,
  • the adjusting means includes Based on the measurement result of the measuring means, when performing imaging related to the predetermined area, the inclination of the image sensor is adjusted so that the inclination (posture) of the image sensor matches the inclination of the predetermined area.
  • the three-dimensional measuring apparatus according to means 1, wherein the three-dimensional measuring apparatus is configured to be adjustable.
  • the entire image pickup means when the entire image pickup means is tilted, the field of view of the image pickup means may be deviated (depart from a predetermined area). Further, since the posture of the whole heavy imaging device is controlled, it is difficult to make a fine movement or a quick movement, and there is a concern about a decrease in measurement accuracy or measurement speed. In addition, a large-scale mechanism for moving the entire image pickup means is required, which may increase the size of the apparatus.
  • the predetermined area on the object to be measured is inclined. Even so, it is possible to always obtain an image in focus on the entire field of view of the imaging means. As a result, even when there is a warp or the like in the measured object, it is possible to keep the entire measured object within the in-focus range (acquiring an in-focus image for the entire measured object). Improvements can be made.
  • this means is configured to adjust the inclination of only the image sensor, the mechanism relating to the inclination adjustment can be made extremely compact as compared with the prior art. In addition, fine and quick movement is possible, and measurement accuracy and measurement speed can be remarkably improved.
  • the tilt adjustment is performed using the both-side telecentric optical system, the influence on the magnification caused by the tilt of the image sensor can be suppressed.
  • Means 3 The three-dimensional image according to claim 2, further comprising correction means for correcting an image picked up by the image pickup means on the basis of the amount of displacement in the horizontal direction of each pixel when the image pickup device is tilted. Measuring device.
  • image data shift caused by the positional shift of each pixel in the horizontal direction when the image sensor is tilted is corrected by software by a calculation process, thereby suppressing a decrease in measurement accuracy. be able to.
  • This means uses a double-sided telecentric optical system, and the light received by the image sensor is light parallel to the optical axis. Therefore, if the amount of tilt of the image sensor is known, the pixel can be accurately calculated with a simple calculation formula. The amount of horizontal deviation can be obtained. As a result, it is possible to easily grasp which coordinate position on the object to be measured corresponds to each pixel of the image sensor. As a result, control processing load can be reduced.
  • Means 4 By the moving means, the irradiation means and the imaging means and the object to be measured are relatively reciprocated along a predetermined direction, In the outward path, the measurement by the measurement unit relating to a predetermined area on the object to be measured is performed, The three-dimensional measuring apparatus according to any one of means 1 to 3, wherein in the return path, the adjustment by the adjusting means relating to the predetermined area and imaging under the predetermined light are executed.
  • the measurement by the measuring means can be performed in the same direction of flow (outward path) for all the areas on the object to be measured, and the imaging is performed under the predetermined light in the same direction ( Since it can be executed in the return path), it is possible to reduce measurement errors and the like due to different movement directions and improve measurement accuracy (position accuracy).
  • Means 5 The three-dimensional measuring apparatus according to any one of means 1 to 4, wherein the object to be measured is a printed board on which cream solder is printed or a wafer board on which solder bumps are formed.
  • the above means 5 it is possible to perform three-dimensional measurement or the like of cream solder printed on a printed circuit board or solder bumps formed on a wafer substrate.
  • the quality of cream solder or solder bumps can be determined based on the measured values. Therefore, in such an inspection, the effect of each means described above is exhibited, and the quality determination can be performed with high accuracy. As a result, it is possible to improve the inspection accuracy in the solder printing inspection apparatus or the solder bump inspection apparatus.
  • the printed board 1 has a flat plate shape, and an electrode pattern 3 made of copper foil is provided on a base board 2 made of glass epoxy resin or the like. Further, cream solder 4 is printed on the predetermined electrode pattern 3.
  • the area where the cream solder 4 is printed is referred to as “solder printing area”.
  • the portion other than the solder printing area is collectively referred to as a “background area”.
  • the background area includes an area where the electrode pattern 3 is exposed (symbol A), an area where the base substrate 2 is exposed (symbol B), and the base substrate 2. 2 includes a region where the resist film 5 is coated (symbol C) and a region where the resist film 5 is coated on the electrode pattern 3 (symbol D). Note that the resist film 5 is coated on the surface of the printed circuit board 1 so that the cream solder 4 is not applied to portions other than the predetermined wiring portion.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a substrate inspection apparatus 10.
  • the board inspection apparatus 10 includes a conveyor 13 that can move the printed circuit board 1, an illumination device 14 that irradiates various kinds of light to the surface of the printed circuit board 1 obliquely from above, and irradiation of the various lights.
  • a camera 15 as an image pickup means for picking up an image of the printed circuit board 1, and a control device for performing various controls, image processing, and arithmetic processing in the board inspection apparatus 10 such as drive control of the conveyor 13, the illumination device 14, and the camera 15. 16 (see FIG. 5).
  • the conveyor 13 is provided with a driving means such as a motor (not shown).
  • a driving means such as a motor (not shown).
  • the motor is driven and controlled by the control device 16
  • the printed circuit board 1 placed on the conveyor 13 is moved in the X-axis direction (FIG. 1). In the horizontal direction).
  • the printed circuit board 1 is continuously moved to the right in the X-axis direction at a constant speed.
  • the imaging range (field of view) W of the camera 15 in the X-axis direction moves relative to the printed circuit board 1 in the reverse direction (leftward in the X-axis direction).
  • the illumination device 14 and the camera 15 are integrated as a measurement head 12.
  • the measuring head 12 is provided so as to be horizontally movable along a Y-axis direction (depth direction in FIG. 1) perpendicular to the X-axis direction by a driving means (not shown).
  • the X-axis direction according to a predetermined range V in the Y-axis direction of the printed circuit board 1 (imaging range (field of view) V of the camera 15 in the Y-axis direction: see FIG. 3).
  • the printed circuit board 1 is moved in the reverse direction (leftward in the X-axis direction) and returned to the initial position.
  • the measuring head 12 is moved by a predetermined amount along the Y-axis direction.
  • the entire range of the printed board 1 in the X-axis direction is measured while the printed board 1 is continuously moved rightward in the X-axis direction.
  • the entire printed circuit board 1 can be measured.
  • the illumination device 14 includes nine illuminations (first illumination 14A to ninth illumination 14I). Since the first illumination 14A to the ninth illumination 14I are known, a detailed description using the drawings is omitted.
  • the first illumination 14A and the second illumination 14B irradiate a predetermined pattern light.
  • the first illumination 14A and the second illumination 14B include a light source that emits predetermined light, a liquid crystal optical shutter that converts light from the light source into pattern light, and the like.
  • the light emitted from the light source is guided to a condensing lens, where it is converted into parallel light, then guided to a projection lens through a liquid crystal optical shutter, and irradiated as a striped pattern light.
  • a liquid crystal optical shutter By using the liquid crystal optical shutter, pattern light having a light intensity distribution close to an ideal sine wave can be generated, and the measurement resolution of three-dimensional measurement is improved.
  • the pattern light parallel to the Y-axis direction in which the stripe direction is orthogonal to the moving direction (X-axis direction) of the printed circuit board 1 is irradiated.
  • the printed circuit board 1 is irradiated with pattern light having a striped (sinusoidal) light intensity distribution along the moving direction.
  • the pattern light becomes measurement light for three-dimensional measurement of the cream solder 4 and the like.
  • the brightness of the pattern light emitted from the first illumination 14A is different from that of the pattern light emitted from the second illumination 14B.
  • the luminance of the pattern light of the first illumination 14A is set to a relatively bright first luminance corresponding to the “background region” that is the “dark portion”.
  • the brightness of the pattern light of the second illumination 14B is set to a second brightness that is darker than the first brightness, corresponding to the “solder printing area” that is the “bright portion”.
  • the third illumination 14C and the fourth illumination 14D are configured to be able to radiate red uniform light having a constant light intensity in the entire range. However, similarly to the above, the third illumination 14C is irradiated with the red uniform light having the first luminance, and the fourth illumination 14D is irradiated with the red uniform light having the second luminance.
  • the fifth illumination 14E and the sixth illumination 14F are configured to be able to irradiate green uniform light having a constant light intensity in the entire range.
  • the fifth illumination 14E is irradiated with the green uniform light with the first luminance
  • the sixth illumination 14F is irradiated with the green uniform light with the second luminance.
  • the seventh illumination 14G and the eighth illumination 14H are configured to be able to emit blue uniform light having a constant light intensity in the entire range. However, as described above, the seventh illumination 14G is irradiated with the blue uniform light having the first luminance, and the eighth illumination 14H is irradiated with the blue uniform light having the second luminance.
  • the ninth illumination 14I is configured to be able to irradiate slit light (sheet-shaped laser light).
  • the slit light becomes measurement light for measuring the height (warp measurement) of the printed circuit board 1.
  • the first illumination 14A to the ninth illumination 14I are switched by the control device 16.
  • the first illumination 14A to the eighth illumination 14H are sequentially switched every predetermined time according to a predetermined order, and any one of predetermined light (pattern light or uniform light) can be irradiated at a predetermined timing. Yes.
  • Various lights emitted from the first illumination 14A to the eighth illumination 14H are a predetermined range (hereinafter referred to as “first imaging range”) on the downstream side in the measurement movement direction of the conveyor 13 in the imaging range W of the camera 15 in the X-axis direction. W1 ”).
  • the ninth illumination 14I continuously irradiates slit light without interruption during continuous movement of the printed circuit board 1.
  • the slit light is projected onto a predetermined range (hereinafter referred to as “second imaging range W2”) on the upstream side in the measurement movement direction of the conveyor 13 in the imaging range W of the camera 15.
  • the camera 15 is composed of an image sensor 17, a bilateral telecentric optical system 18 and the like, and its optical axis 19 is set along the vertical direction (Z-axis direction).
  • a CCD image sensor is employed as the image sensor 17.
  • the camera 15 is provided with an actuator (not shown) that can individually move the four corners of the image sensor 17 having a rectangular flat plate shape.
  • the image sensor 17 can be displaced in the vertical direction, and its posture (tilt) can be adjusted.
  • the image sensor 17 is normally maintained in a reference posture (horizontal posture) along the horizontal direction.
  • the imaging element 17 is divided into two regions, a first imaging region K1 corresponding to the first imaging range W1 and a second imaging region K2 corresponding to the second imaging range W2. Then, an image of the first imaging range W1 irradiated with pattern light or uniform light is captured by the first imaging region K1, and an image of the second imaging range W2 irradiated with slit light is captured by the second imaging region K2. Imaged.
  • the double-sided telecentric optical system 18 is constituted by a double-sided telecentric lens that is integrally provided with an object side lens 31, an aperture stop 32, an image side lens 33, and the like.
  • the object side lens 31 condenses the reflected light from the printed circuit board 1 and has a telecentric structure in which the optical axis 19 and the principal ray are parallel on the object side.
  • the image side lens 33 is used to form an image of the light that has passed through the aperture stop 32 from the object side lens 31 on the light receiving surface of the image sensor 17, and is telecentric in which the optical axis 19 and the principal ray are parallel on the image side. It has a structure.
  • the aperture stop 32 is disposed at the position of the rear focal point of the object side lens 31 and the position of the front focal point of the image side lens 33.
  • the image data picked up by the camera 15 is converted into a digital signal inside the camera 15, input to the control device 16 in the form of a digital signal, and stored in an image data storage device 24 described later. Then, the control device 16 performs image processing, calculation processing, and the like as described later based on the image data.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an outline of the substrate inspection apparatus 10.
  • the control device 16 includes a CPU and an input / output interface 21 that control the entire board inspection apparatus 10, an input device 22 as an “input means” including a keyboard, a mouse, a touch panel, and the like, a CRT, Display device 23 as a “display unit” having a display screen such as a liquid crystal, image data storage device 24 for storing image data captured by camera 15, and a three-dimensional measurement result obtained based on the image data For example, a calculation result storage device 25 for storing various calculation results is provided.
  • the devices 22 to 25 are electrically connected to the CPU and the input / output interface 21.
  • the image data storage device 24 includes a first data storage area corresponding to the first imaging area K1 of the imaging element 17 and a second data storage area corresponding to the second imaging area K2.
  • the control device 16 drives and controls the conveyor 13 to continuously move the printed circuit board 1 at a constant speed.
  • the control device 16 drives and controls the lighting device 14 and the camera 15 based on a signal from an encoder (not shown) provided on the conveyor 13.
  • the predetermined amount ⁇ x is set to a distance corresponding to the phase ⁇ / 8 minutes (22.5 °) of the pattern light emitted from the first illumination 14A and the second illumination 14B.
  • the first imaging range W1 of the camera 15 is set to a length corresponding to the phase 2 ⁇ (360 °) of the pattern light.
  • the image sensor 17 is adjusted in accordance with the height and inclination of the predetermined area on the printed circuit board 1 to be subjected to the next imaging process. Processing for adjusting the height and inclination is performed. Details of the adjustment process of the image sensor 17 will be described later.
  • the image data captured by the camera 15 (the first imaging area K1 and the second imaging area K2 of the imaging device 17) every time the predetermined time ⁇ t elapses is stored in the image data storage device 24 (the first data storage area and the first data storage area). 2 data storage area).
  • the light emitted from the first illumination 14A to the eighth illumination 14H is switched in a predetermined order. Is projected into the first imaging range W1 of the camera 15. And this is imaged with the camera 15 (1st imaging area K1 of the image pick-up element 17), and is memorize
  • the slit light irradiated from the ninth illumination 14I is projected into the second imaging range W2 of the camera 15. And this is imaged with the camera 15 (2nd imaging area K2 of the image pick-up element 17), and is memorize
  • the image sensor 17 when the image sensor 17 is tilted by the adjustment process of the image sensor 17, a predetermined value is applied to the image data captured by the camera 15 (the first image area K1 and the second image area K2 of the image sensor 17). After the correction process is performed, the corrected image data is stored in the image data storage device 24 (first data storage area and second data storage area). Details of the image data correction processing will be described later.
  • control device 16 appropriately performs three-dimensional measurement or luminance image based on the phase shift method based on the image data (image data in the first imaging range W1) stored in the first data storage area of the image data storage device 24. And measuring the height (warp measurement) of the printed circuit board 1 based on the image data (image data in the second imaging range W2) stored in the second data storage area of the image data storage device 24. It becomes.
  • height measurement warp measurement of the printed circuit board 1
  • Such height measurement is performed by a known light cutting method using slit light, and every time image data is newly stored in the second data storage area of the image data storage device 24 (a predetermined time ⁇ t has elapsed). Are executed sequentially.
  • the control device 16 and the slit light projected on the printed circuit board 1 and a predetermined reference position (for example, warping on the printed circuit board 1)
  • the amount of deviation from the position at which the slit light is projected when there is no light is calculated.
  • the position of the slit light projected on the second imaging range W2 of the camera 15 is shifted in the X-axis direction. It becomes.
  • a shift amount in the Z-axis direction (height direction) from the reference height position at each coordinate position of the printed circuit board 1 is calculated by the principle of triangulation, and this is calculated on the printed circuit board 1.
  • the relative height data of each coordinate position is stored in the calculation result storage device 25.
  • the inclination of the predetermined area on the printed circuit board 1 can also be calculated. Accordingly, the ninth illumination 14I for irradiating the slit light, the camera 15 for imaging the second illumination 14I (second imaging area K2 of the imaging device 17), and the image data storage device 24 (second data storage area) for storing the captured image data.
  • the measurement unit in the present embodiment is configured by the function of the control device 16 that performs height measurement (including inclination measurement) of the printed circuit board 1.
  • the control device 16 first determines a predetermined area (next imaging timing) on the printed circuit board 1 to be subjected to the next imaging process based on the height measurement result (height data of each coordinate position on the printed circuit board 1). , Height data at each coordinate position in a predetermined area on the printed circuit board 1 existing in the imaging range W is extracted.
  • the control device 16 presets the height difference between the height of a predetermined coordinate position on the printed circuit board 1 intersecting the optical axis 19 of the camera 15 and the height of the center position of the image sensor 17 at the next imaging timing.
  • the height position of the image sensor 17 is adjusted so that the set value (predetermined distance) is obtained (see FIG. 6).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the warp of the printed circuit board 1 and the focusing range.
  • the set value is set so that the center position of the image sensor 17 is positioned between the upper limit Ga of the focusing range with respect to the printed circuit board 1 and the lower limit Gb of the focusing range.
  • the control device 16 adjusts the tilt of the image sensor 17 so that the tilt of the image sensor 17 matches the tilt of a predetermined area on the printed circuit board 1 to be subjected to the next imaging process (see FIG. 7). Specifically, the height difference between the height at each coordinate position in the predetermined area on the printed circuit board 1 and the height of each pixel of the image sensor 17 corresponding to the coordinate position is set to the preset setting value. adjust.
  • the adjusting means in the present embodiment is configured by the function of the actuator that can displace the image sensor 17 and the control device 16 that controls the actuator to adjust the height and tilt.
  • the correction processing of the image data performed when the tilt adjustment of the image sensor 17 is performed will be described in detail. Specifically, when the image sensor 17 is tilted, the image data shift caused by the position shift of each pixel in the horizontal direction (each pixel of the image sensor 17 and the corresponding coordinate position on the printed circuit board 1). Is corrected.
  • the correction means in this embodiment is configured by the function of performing such correction processing.
  • the horizontal deviation amount X 1 at one end in the axial direction can be derived from the following formula (a).
  • X 1 Z 1 tan ( ⁇ / 2) (a)
  • Z 1 Difference in height between one end portion in the X-axis direction and the central portion 17a (half of the difference in height between both end portions in the X-axis direction).
  • the horizontal shift amount may be calculated by calculation each time, or a numerical table or table data representing the correspondence between the image sensor 17 and the inclination angle is created in advance, and based on this table. It is good also as composition to grasp.
  • the calculation formula for calculating the horizontal shift amount X 1 is not limited to the above formula (a), and may be calculated using another calculation formula.
  • FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the relationship between the first imaging range W1 of the camera 15 that relatively moves with time and the coordinate position on the printed circuit board 1.
  • FIG. 10 is a correspondence table for explaining the type of irradiation light that changes over time and the mode of irradiation light at each coordinate position of the printed circuit board 1 (phase of pattern light, color of uniform light, and the like).
  • the printed circuit board 1 is irradiated with pattern light having the first luminance from the first illumination 14A.
  • the range corresponding to the coordinates P1 to P17 in the moving direction (X-axis direction) of the printed circuit board 1 is located in the first imaging range W1 of the camera 15.
  • the range of the coordinates P1 to P17 on the surface of the printed circuit board 1 irradiated with the first luminance pattern light is imaged by the first imaging region K1 of the imaging device 17.
  • the phase of the pattern light applied to the printed circuit board 1 is “0 °” at the coordinate P17, “22.5 °” at the coordinate P16, “45 °” at the coordinate P15,...
  • Image data such as “360 °” in which the phase of the pattern light is shifted by “22.5 °” for each of the coordinates P1 to P17 is acquired.
  • the printed board 1 is irradiated with red uniform light having the first luminance from the third illumination 14C.
  • a range corresponding to the coordinates P2 to P18 of the printed circuit board 1 is located in the first imaging range W1 of the camera 15, and the range is imaged by the first imaging region K1 of the imaging device 17. Note that “R” at each coordinate position in FIG. 10 indicates that the light irradiated to the position is “red uniform light having the first luminance”.
  • the pattern light having the second luminance is irradiated from the second illumination 14B to the printed circuit board 1.
  • a range corresponding to the coordinates P3 to P19 of the printed circuit board 1 is located in the first imaging range W1 of the camera 15, and the range is imaged by the first imaging region K1 of the imaging device 17.
  • the printed board 1 is irradiated with the red uniform light having the second luminance from the fourth illumination 14D.
  • a range corresponding to the coordinates P4 to P20 of the printed circuit board 1 is located in the first imaging range W1 of the camera 15, and the range is imaged by the first imaging region K1 of the imaging device 17. Note that “r” at each coordinate position in FIG. 10 indicates that the light irradiated to the position is “red uniform light of second luminance”.
  • the printed circuit board 1 is irradiated with the pattern light having the first luminance from the first illumination 14A.
  • a range corresponding to the coordinates P5 to P21 of the printed circuit board 1 is located in the first imaging range W1 of the camera 15, and the range is imaged by the first imaging region K1 of the imaging device 17.
  • the printed board 1 is irradiated with green uniform light having the first luminance from the fifth illumination 14E.
  • a range corresponding to the coordinates P6 to P22 of the printed circuit board 1 is located in the first imaging range W1 of the camera 15, and the range is imaged by the first imaging region K1 of the imaging device 17.
  • G at each coordinate position in FIG. 10 indicates that the light applied to the position is “green uniform light of the first luminance”.
  • the printed circuit board 1 is irradiated with the pattern light having the second luminance from the second illumination 14B.
  • a range corresponding to the coordinates P7 to P23 of the printed circuit board 1 is located in the first imaging range W1 of the camera 15, and the range is imaged by the first imaging region K1 of the imaging device 17.
  • the printed board 1 is irradiated with green uniform light having the second luminance from the sixth illumination 14F.
  • a range corresponding to the coordinates P8 to P24 of the printed circuit board 1 is located in the first imaging range W1 of the camera 15, and the range is imaged by the first imaging region K1 of the imaging device 17. Note that “g” at each coordinate position in FIG. 10 indicates that the light emitted to the position is “green uniform light of second luminance”.
  • the printed circuit board 1 is irradiated with the pattern light having the first luminance from the first illumination 14A.
  • a range corresponding to the coordinates P9 to P25 of the printed circuit board 1 is located in the first imaging range W1 of the camera 15, and the range is imaged by the first imaging region K1 of the imaging device 17.
  • the printed board 1 is irradiated with the blue uniform light having the first luminance from the seventh illumination 14G.
  • a range corresponding to the coordinates P10 to P26 of the printed circuit board 1 is located in the first imaging range W1 of the camera 15, and the range is imaged by the first imaging region K1 of the imaging device 17.
  • “B” at each coordinate position in FIG. 10 indicates that the light applied to the position is “blue uniform light of the first luminance”.
  • the printed circuit board 1 is irradiated with the pattern light having the second luminance from the second illumination 14B.
  • a range corresponding to the coordinates P11 to P27 of the printed circuit board 1 is located in the first imaging range W1 of the camera 15, and the range is imaged by the first imaging region K1 of the imaging device 17.
  • the printed board 1 is irradiated with blue uniform light having the second luminance from the eighth illumination 14H.
  • a range corresponding to the coordinates P12 to P28 of the printed circuit board 1 is located in the first imaging range W1 of the camera 15, and the range is imaged by the first imaging region K1 of the imaging device 17. Note that “b” at each coordinate position in FIG. 10 indicates that the light applied to the position is “blue uniform light of second luminance”.
  • the printed circuit board 1 is irradiated with the pattern light having the first luminance from the first illumination 14A.
  • a range corresponding to the coordinates P13 to P29 of the printed circuit board 1 is located in the first imaging range W1 of the camera 15, and the range is imaged by the first imaging region K1 of the imaging device 17.
  • the imaging timing t14 when the predetermined time ⁇ t has elapsed from the imaging timing t13, no light is emitted from the first illumination 14A to the eighth illumination 14H. However, in order to image the slit light emitted from the ninth illumination 14I, the imaging process by the camera 15 is performed as usual.
  • the printed circuit board 1 is irradiated with the pattern light having the second luminance from the second illumination 14B.
  • a range corresponding to the coordinates P15 to P31 of the printed circuit board 1 is located in the first imaging range W1 of the camera 15, and the range is imaged by the first imaging region K1 of the imaging device 17.
  • the imaging timing t16 when the predetermined time ⁇ t has elapsed from the imaging timing t15, no light is emitted from the first illumination 14A to the eighth illumination 14H. However, in order to image the slit light emitted from the ninth illumination 14I, the imaging process by the camera 15 is performed as usual.
  • FIG. 11 is a table schematically showing a state in which coordinate positions of a plurality of image data acquired at imaging timings t1 to t16 are aligned.
  • FIG. 12 is a table schematically showing a state in which various data related to each coordinate position of the printed circuit board 1 shown in FIG. 11 are arranged and rearranged for each preset group. However, in FIG. 12, only the part concerning the coordinate P17 of the printed circuit board 1 is illustrated.
  • the first group data consisting of four types of data, each of which is imaged under the pattern light of the first luminance at each coordinate position of the printed circuit board 1 and the phase of the pattern light is shifted by 90 °
  • the second group data Second group data consisting of four types of data that are imaged under luminance pattern light and the phase of the pattern light is shifted by 90 °, and under uniform light of each color component of red, green, and blue with the first luminance
  • Third group data consisting of luminance data of the three color components picked up
  • third data consisting of luminance data of the three color components picked up under uniform light of the red, green and blue color components of the second luminance. It is stored in 4 groups.
  • control device 16 executes various processes corresponding to the group based on the group data.
  • first three-dimensional data three-dimensional data of the entire printed circuit board 1 is calculated and stored in the calculation result storage device 25.
  • three-dimensional measurement for each coordinate is performed by a known phase shift method. Then, by repeating this processing for each coordinate, three-dimensional data (hereinafter referred to as second three-dimensional data) of the entire printed circuit board 1 is calculated and stored in the calculation result storage device 25.
  • the function of calculating the three-dimensional data of the printed circuit board 1 by the phase shift method constitutes the image processing means (three-dimensional measurement means) in the present embodiment.
  • color image data of the entire printed circuit board 1 having red, green, and blue color components (hereinafter referred to as first color image data) is generated and stored in the calculation result storage device 25. .
  • color image data of the entire printed circuit board 1 having red, green, and blue color components (hereinafter referred to as second color image data) is generated and stored in the calculation result storage device 25. To do.
  • the color information of each pixel of each color image data is discriminated and various measurement target areas are extracted. For example, a range of “white” pixels is extracted from the second color image data as a solder print area, and a range of “red” pixels is extracted from the first color image data as an exposed electrode area (background area) of the electrode pattern 3.
  • the “green” pixel range is extracted as a substrate region (background region) where the base substrate 2 or the resist film 5 is exposed.
  • the control device 16 determines the quality of the printed state of the cream solder 4 based on the measurement result obtained as described above. Specifically, the printing range of the cream solder 4 that is higher than the height reference plane by a predetermined length or more is detected, and the volume of the portion within this range is calculated. Then, the volume is compared with a preset reference value, and whether or not the cream solder 4 is printed is determined based on whether or not the comparison result is within an allowable range.
  • the value of the first three-dimensional data is adopted for the solder print area extracted from the second color image data, and the background area that is the height reference plane is the first. 2 Three-dimensional data values are adopted.
  • the pattern light having a striped light intensity distribution is irradiated onto the continuously moving printed board 1, and the pattern light is irradiated.
  • an image is taken by the camera 15.
  • four types of image data in which the phase of the irradiated pattern light is different by 90 ° are acquired.
  • three-dimensional measurement of the cream solder 4 etc. is performed based on these image data.
  • the image is captured while adjusting the height position and inclination of the image sensor 17 in accordance with a predetermined area (imaging area) on the printed circuit board 1, so that an always focused image is acquired. It becomes possible. As a result, even when the printed circuit board 1 is warped or the like, it is possible to keep the entire printed circuit board 1 within the in-focus range (acquisition of an in-focus image for the entire printed circuit board 1). Improvements can be made.
  • the height adjustment and the inclination adjustment are performed by displacing only the image sensor 17. For this reason, the mechanism concerning height adjustment and inclination adjustment can be made extremely compact. In addition, fine and quick movement is possible, and measurement accuracy and measurement speed can be remarkably improved.
  • the height adjustment and the inclination adjustment are performed using the both-side telecentric optical system, the influence on the magnification caused by the position change of the image sensor 17 or the height change of the surface of the printed circuit board 1 is also suppressed. be able to.
  • the image data shift caused by the positional shift of each pixel in the horizontal direction is corrected in a software manner by calculation processing. Can be suppressed.
  • the double-sided telecentric optical system 18 is used, and the light received by the image sensor 17 is light parallel to the optical axis 19.
  • the horizontal deviation amount of the pixel can be accurately obtained by the equation.
  • the slit light is irradiated by the second imaging region K2 located on the upstream side (left side in FIG. 1) of the camera 15 (imaging device 17) while continuously moving the printed circuit board 1.
  • the image of the second imaging range W2 is taken to measure the height (warp measurement) of the printed circuit board 1, and pattern light is emitted from the first imaging region K1 located on the downstream side in the X-axis direction (right side in FIG. 1).
  • An image of the first imaging range W1 is picked up and three-dimensional measurement of the cream solder 4 or the like is performed.
  • the three-dimensional measurement of the entire printed circuit board 1 can be performed by simply moving the printed circuit board 1 in one direction without reciprocating. It can be performed. Furthermore, both the imaging for measuring the height of the printed circuit board 1 (warping measurement) and the imaging for performing three-dimensional measurement of the cream solder 4 and the like can be performed at once, thereby simplifying the imaging process. be able to.
  • a configuration for measuring the height of the printed circuit board 1 (warping measurement) and three-dimensional measurement of the cream solder 4 or the like based on image data obtained by a single (same optical system) camera 15 is used. It has become. Thereby, compared with the structure etc. which provided the several imaging mechanism (camera) separately, position accuracy can be improved (it becomes easy to make image data correspond in a pixel unit and to handle with the same coordinate system). Therefore, the apparatus can be reduced in size and simplified.
  • the second luminance for the purpose of the three-dimensional measurement by the phase shift method is performed between the time when the imaging is performed a plurality of times under the pattern light of the first luminance for the purpose of the three-dimensional measurement by the phase shift method. Multiple times of imaging under the pattern light, and imaging under uniform light of each color component of the first luminance and the second luminance for the purpose of acquiring luminance image data.
  • each part on the printed circuit board 1 It is possible to suppress the occurrence of various problems based on the difference in brightness.
  • the three-dimensional measuring device is embodied as the substrate inspection device 10 that performs three-dimensional measurement of the cream solder 4 printed and formed on the printed circuit board 1. You may embody in the structure which performs the three-dimensional measurement of other things, such as the printed solder bump and the electronic component mounted on the board
  • phase shift method when performing three-dimensional measurement by the phase shift method, four types of image data having different phases by 90 ° are obtained.
  • the number of phase shifts and the amount of phase shift are It is not limited to these.
  • Other phase shift times and phase shift amounts that can be three-dimensionally measured by the phase shift method may be employed.
  • three types of image data with different phases of 120 ° (or 90 °) may be acquired to perform three-dimensional measurement, or two types of image data with different phases of 180 ° (or 90 °) may be acquired. Then, it may be configured to perform three-dimensional measurement.
  • the configuration (moving means) for relatively moving the measurement head 12 (the illumination device 14 and the camera 15) and the printed circuit board 1 is not limited to the above embodiment.
  • the printed circuit board 1 when the measurement of the entire range in the X-axis direction related to the predetermined range V in the Y-axis direction of the printed circuit board 1 is completed while the printed circuit board 1 is continuously moved rightward in the X-axis direction by the conveyor 13, the printed circuit board 1 is moved. While moving in the reverse direction (leftward in the X-axis direction) to return to the initial position, the measuring head 12 is moved by a predetermined amount along the Y-axis direction, and then the printed circuit board 1 is continuously moved rightward in the X-axis direction again. In this configuration, the entire range of the printed circuit board 1 in the X-axis direction is measured.
  • the measurement head 12 includes a stage on which the printed circuit board 1 can be placed and a driving unit that can move the stage in the X-axis direction and the Y-axis direction under a configuration in which the measurement head 12 is fixed so as not to move.
  • the measurement head 12 and the printed circuit board 1 may be relatively moved.
  • the measurement head 12 and the printed circuit board 1 are relatively moved by configuring the measurement head 12 to be movable in the X-axis direction and the Y-axis direction. Also good.
  • the printed circuit board 1 may be moved intermittently, and various measurements may be performed while sequentially stopping a predetermined area on the printed circuit board 1 within the imaging range of the camera 15.
  • the configuration related to the irradiation means, such as the type of light emitted from each illumination, is not limited to the illumination device 14 of the above embodiment.
  • the configuration is not limited to this, and only the first illumination 14 ⁇ / b> A and the second illumination 14 ⁇ / b> B may be provided as long as image data necessary for performing three-dimensional measurement by the phase shift method is acquired.
  • it is good also as a structure provided only with either one of the 1st illumination 14A or the 2nd illumination 14B.
  • the configuration relating to the height measurement of the printed circuit board 1 is not limited to this.
  • a laser pointer is emitted from the ninth illumination 14I, or pattern light having a longer fringe period than pattern light emitted from the first illumination 14A or the like (pattern light for three-dimensional measurement such as cream solder 4) is emitted.
  • Other measurement methods different from the light cutting method, such as height measurement may be employed.
  • (F) in the said embodiment, it becomes a structure which irradiates the striped pattern light with respect to the printed circuit board 1 from the 1st illumination 14A and the 2nd illumination 14B, and performs three-dimensional measurement of the cream solder 4 etc. by a phase shift method.
  • a phase shift method For example, other three-dimensional measurement methods such as a spatial code method and a moire method may be employed.
  • a measurement method with high measurement accuracy such as a phase shift method.
  • the slit light is irradiated by the second imaging region K2 located on the upstream side (left side in FIG. 1) of the camera 15 (imaging device 17) while continuously moving the printed circuit board 1.
  • the first imaging region K2 is measured by taking an image of the second imaging range W2 and measuring the height of the printed circuit board 1, and the first imaging region K1 located downstream in the X-axis direction (right side in FIG. 1) is irradiated with pattern light.
  • the image of the imaging range W1 is picked up and three-dimensional measurement of the cream solder 4 or the like is performed.
  • the present invention is not limited to this, and any other configuration may be used as long as the height measurement of the predetermined area is performed at least in the previous stage of performing imaging related to the predetermined area on the printed circuit board 1 for the purpose of three-dimensional measurement by the phase shift method. May be adopted.
  • the image pickup device 17 may be configured to perform image pickup for the purpose of three-dimensional measurement of the cream solder 4 or the like while adjusting the image pickup device 17 to the in-focus range.
  • the height measurement (warp measurement) of the printed circuit board 1 may be configured to measure the height of the base substrate 2 or the electrode pattern 3 of the printed circuit board 1, The height of the entire printed circuit board 1 including the cream solder 4 may be measured.
  • the shift amount in the Z-axis direction (height direction) from the reference height position at each coordinate position of the printed circuit board 1 is calculated, and this is relative to each coordinate position on the printed circuit board 1.
  • the calculation result storage device 25 stores the data as typical height data.
  • the height measurement of the printed circuit board 1 is not limited to this, and the absolute height of the printed circuit board 1 may be measured, or the relative height of the printed circuit board 1 with respect to a predetermined reference (for example, both-side telecentric optical system 18 of the camera 15). It is good also as a structure which measures height.
  • the four corner portions of the image sensor 17 are provided with actuators that can be individually moved up and down.
  • the configuration for adjusting the height and tilt of the image sensor 17 is as follows. It is not limited to.
  • a mechanism may be provided in which a mechanism for adjusting the tilt is provided by rotating the imaging element 17 about a predetermined rotation axis, and a mechanism for adjusting the height by moving the mechanism up and down.
  • the method of height adjustment and tilt adjustment is not limited to the above embodiment.
  • the height adjustment and the inclination adjustment are performed in stages.
  • the height adjustment and the inclination adjustment may be performed at the same time.
  • a CCD image sensor is employed as the image sensor 17 of the camera 15, but the image sensor 17 is not limited to this, and a CMOS image sensor or the like may be employed, for example.
  • the said embodiment although it has the structure provided with the 1st imaging region K1 and the 2nd imaging region K2 by dividing the area
  • one sheet A plurality of imaging devices provided on the circuit board may be assigned as the first imaging region K1 and the second imaging region K2, respectively.
  • the same effects as the effects of the above-described embodiment can be obtained.
  • the color image data (luminance image data) is used for performing extraction processing of various measurement target areas. However, instead of or in addition to this, it is used for other purposes. Also good.
  • color image data may be mapped to three-dimensional data obtained by three-dimensional measurement. With this configuration, it is possible to express the shade of the object to be measured and enhance the texture of the three-dimensional image. As a result, it is easy to instantly grasp the shape of the object to be measured, and the time required for the confirmation work can be significantly reduced.

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Abstract

三次元計測を行うにあたり、計測精度の向上等を図ることのできる三次元計測装置を提供する。基板検査装置１０は、プリント基板１を移動するコンベア１３と、プリント基板１に対し所定の光を照射する照明装置１４と、該光の照射されたプリント基板１を撮像するカメラ１５とを備えている。カメラ１５は、上下方向へ変位可能に設けられた撮像素子と、これにプリント基板１の像を結像させる両側テレセントリック光学系とを備えている。そして、三次元計測を目的としたプリント基板１の所定領域に係る撮像を行う前段階に、該所定領域の高さ計測等を行うと共に、この結果に基づき撮像素子１７の高さ調整等を行う。

Description

三次元計測装置
　本発明は、三次元計測を行う三次元計測装置に関するものである。
　一般に、プリント基板上に電子部品を実装する場合、まずプリント基板上に配設された所定の電極パターン上にクリーム半田が印刷される。次に、該クリーム半田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半田付けが行われる。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半田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。
　近年では、光を用いた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がよく知られている。
　位相シフト法を利用した三次元計測装置としては、例えば被計測物を移動する移動機構と、該被計測物に対し縞状のパターン光を照射する照射装置と、該パターン光の照射された被計測物を撮像する撮像装置とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。撮像装置は、レンズや撮像素子等からなる。
　かかる三次元計測装置においては、照射装置及び撮像装置からなる計測ヘッドに対し被計測物を相対移動することにより、被計測物上における光強度分布がパターン光の所定位相分ずつ異なる複数の画像データを取得することができる。そして、これら複数の画像データを基に位相シフト法により被計測物の三次元計測を行うことができる。
　例えば被計測物上における光強度分布がパターン光の位相９０°分ずつ異なる４通りの画像データを取得した場合、当該４通りの画像データにおける被計測物上の所定の座標位置の輝度値Ｉ0，Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3は、それぞれ下記式（１）、（２）、（３）、（４）により表すことができる。
　Ｉ0＝αsinθ＋β　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）
　Ｉ1＝αsin（θ＋９０°）＋β　＝αcosθ＋β　　・・・（２）
　Ｉ2＝αsin（θ＋１８０°）＋β＝－αsinθ＋β　・・・（３）
　Ｉ3＝αsin（θ＋２７０°）＋β＝－αcosθ＋β　・・・（４）
　但し、　α：ゲイン、β：オフセット、θ：パターン光の位相。
　上記式（１）、（２）、（３）、（４）を位相θについて解くと、下記式（５）を導き出すことができる。
　θ＝tan-1｛（Ｉ0－Ｉ2）／（Ｉ1－Ｉ3）｝　・・（５）
　そして、上記のように算出された位相θを用いて、三角測量の原理に基づき、被計測物上の各座標（Ｘ，Ｙ）における高さ（Ｚ）を求めることができる。
　しかしながら、プリント基板等の被計測物に反り等がある場合には、被計測物全体を合焦範囲内に収めることが困難となり、一部ピントの合わない画像データが取得されてしまうため、計測精度が低下するおそれがある。
　これに対し、近年では、被計測物と撮像装置との間が一定となるように、照射装置及び撮像装置からなる計測ヘッドを高さ方向（Ｚ軸方向）へ相対移動させ調整する技術も見受けられる（例えば、特許文献２参照）。
特開２０１２－２４７３７５号公報 特表２００６－５１６７１９号公報
　しかしながら、引用文献２のように、計測ヘッド全体を高さ方向へ相対移動する場合には、計測ヘッド自体を移動するにしても、被計測物を載置したテーブル側を移動するにしても、いずれにしても重量のあるものを上下動する構成となるため、細やかな動きや素早い動きが難しく、計測精度や計測速度の低下が懸念される。また、計測ヘッド全体やテーブル全体を動かす大掛かりな機構が必要となり、装置が大型化するおそれもある。
　尚、上記課題は、必ずしもプリント基板上に印刷されたクリーム半田等の三次元計測に限らず、他の三次元計測装置の分野においても内在するものである。勿論、位相シフト法に限られる問題ではない。
　本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、三次元計測を行うにあたり、計測精度の向上等を図ることのできる三次元計測装置を提供することにある。
　以下、上記課題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を付記する。
　手段１．所定の光（例えば縞状のパターン光など）を被計測物（例えばプリント基板など）に対し照射可能な照射手段と、
　少なくとも上下方向（光軸方向）へ変位可能に設けられた撮像素子と、該撮像素子に対し前記所定の光の照射された前記被計測物上の所定領域の像を結像させる両側テレセントリック光学系とを有した撮像手段と、
　前記照射手段及び前記撮像手段と前記被計測物とを相対移動可能な移動手段と、
　前記撮像手段により撮像された画像を基に前記被計測物上の所定の計測対象（例えばクリーム半田など）について三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備えた三次元計測装置であって、
　前記所定の光の下で前記被計測物上の所定領域に係る撮像を行う少なくとも前段階において、該所定領域の高さ（例えばベース基板の高さ）を計測可能な計測手段と、
　前記計測手段の計測結果に基づき、該所定領域に係る撮像を行う際には、該所定領域と前記撮像素子との間が所定距離（所定領域が合焦範囲内に収まる距離）となるように、前記撮像素子の高さ位置を調整可能な調整手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。
　上記手段１によれば、被計測物上の所定領域（撮像領域）に合わせて撮像素子の高さ位置を調整しながら撮像していくため、常にピントの合った画像を取得することが可能となる。結果として、被計測物に反り等がある場合においても、被計測物全体を合焦範囲内に収めること（被計測物全体についてピントの合った画像を取得すること）が可能となり、計測精度の向上を図ることができる。
　特に、本手段においては、撮像素子のみを上下動させることで、被計測物と撮像素子との距離を一定に保つように構成されている。これにより、高さ調整（Ｚ軸補正）に係る機構を従来に比べ極めてコンパクトにすることができる。また、細やかで素早い動きが可能となり、計測精度や計測速度を著しく向上させることができる。
　さらに、両側テレセントリック光学系を利用した上で高さ調整を行っているため、撮像素子の高さ方向への位置変化や、被計測物の表面の高さ変化などに起因した倍率への影響も抑えることができる。
　手段２．前記計測手段は、
　前記所定の光の下で前記被計測物上の所定領域に係る撮像を行う少なくとも前段階において、該所定領域の傾きを計測可能に構成され、
　前記調整手段は、
　前記計測手段の計測結果に基づき、該所定領域に係る撮像を行う際には、前記撮像素子の傾き（姿勢）が該所定領域の傾きに合わせた傾きとなるように、前記撮像素子の傾きを調整可能に構成されていることを特徴とする手段１に記載の三次元計測装置。
　被計測物に反り等があり、被計測物上の所定領域（撮像領域）が傾いている場合には、撮像手段の視野全体を合焦範囲内に収めることが困難となるおそれがある。かかる不具合に対応しようとした場合、従来では、被計測物の反り等に合わせて撮像手段（撮像装置）全体を傾け、視野全体にピントを合わせる必要がある。
　しかしながら、撮像手段全体を傾けた場合には、撮像手段の視野がずれる（所定領域から外れてしまう）おそれがある。また、重量のある撮像手段全体を姿勢制御する構成となるため、細やかな動きや素早い動きが難しく、計測精度や計測速度の低下が懸念される。また、撮像手段全体を動かす大掛かりな機構が必要となり、装置が大型化するおそれもある。
　この点、上記手段２によれば、被計測物上の所定領域（撮像領域）に合わせて撮像素子の傾きを調整しながら撮像していくため、被計測物上の所定領域が傾いている場合であっても、常に撮像手段の視野全体にピントの合った画像を取得することが可能となる。結果として、被計測物に反り等がある場合においても、被計測物全体を合焦範囲内に収めること（被計測物全体についてピントの合った画像を取得すること）が可能となり、計測精度の向上を図ることができる。
　特に、本手段においては、撮像素子のみを傾き調整する構成となっているため、傾き調整に係る機構を従来に比べ極めてコンパクトにすることができる。また、細やかで素早い動きが可能となり、計測精度や計測速度を著しく向上させることができる。
　さらに、両側テレセントリック光学系を利用した上で傾き調整を行っているため、撮像素子の傾き等に起因した倍率への影響も抑えることができる。
　手段３．前記撮像素子を傾けた場合における各画素の水平方向への位置ずれ量を基に、前記撮像手段により撮像された画像を補正する補正手段を備えたことを特徴とする手段２に記載の三次元計測装置。
　撮像素子を基準姿勢（水平姿勢）から傾けた場合、各画素の水平方向における位置がずれるため、撮像素子の各画素と、これに対応する被計測物上の座標位置との位置関係にもずれが生じる。そのため、この状態で撮像した画像を基に三次元計測を行った場合には、計測精度が低下するおそれがある。
　これに対し、上記手段３によれば、撮像素子を傾けた場合における各画素の水平方向への位置ずれにより生じる画像データのずれを演算処理でソフト的に補正し、計測精度の低下抑制を図ることができる。
　尚、本手段では、両側テレセントリック光学系を用いており、撮像素子が受光する光が光軸と平行な光であるため、撮像素子の傾き量を把握すれば、簡単な計算式で正確に画素の水平ずれ量を求めることができる。ひいては、撮像素子の各画素が被計測物上のどの座標位置に対応するかを容易に把握することができる。結果として、制御処理の負荷軽減を図ることができる。
　手段４．前記移動手段により、前記照射手段及び前記撮像手段と前記被計測物とを所定方向に沿って相対的に往復移動させ、
　その往路において、前記被計測物上の所定領域に係る前記計測手段による計測を実行し、
　その復路において、該所定領域に係る前記調整手段による調整、及び、前記所定の光の下で撮像を実行することを特徴とする手段１乃至３のいずれかに記載の三次元計測装置。
　上記手段４によれば、被計測物上の全ての領域に関して、計測手段による計測を同一方向の流れ（往路）の中で実行でき、かつ、所定の光の下で撮像を同一方向の流れ（復路）の中で実行できるため、移動方向が異なることに起因した計測誤差等を低減し、計測精度（位置精度）の向上を図ることができる。
　手段５．前記被計測物は、クリーム半田が印刷されたプリント基板であること、又は、半田バンプが形成されたウエハ基板であることを特徴とする手段１乃至４のいずれかに記載の三次元計測装置。
　上記手段５によれば、プリント基板に印刷されたクリーム半田、又は、ウエハ基板に形成された半田バンプの三次元計測等を行うことができる。ひいては、クリーム半田又は半田バンプの検査において、その計測値に基づいてクリーム半田又は半田バンプの良否判定を行うことができる。従って、かかる検査において、上記各手段の作用効果が奏されることとなり、精度よく良否判定を行うことができる。結果として、半田印刷検査装置又は半田バンプ検査装置における検査精度の向上を図ることができる。
基板検査装置を模式的に示す概略構成図である。 プリント基板の断面図である。 カメラの概略構成図である。 撮像素子の概略構成図である。 基板検査装置の概略構成を示すブロック図である。 プリント基板の反りと合焦範囲との関係を示す図である。 撮像素子の傾き調整を説明するための模式図である。 （ａ）は、基準姿勢から傾いた状態の撮像素子を示す図であり、（ｂ）は、画像データの水平ずれ補正を説明するための模式図である。 時間経過と共に変化するカメラの撮像範囲と、プリント基板上の座標位置との関係を説明するための模式図である。 時間経過と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様を説明するための対応表である。 複数の画像データの座標位置を位置合せした状態を模式的に示した表である。 プリント基板上の各座標位置に係る各種データを各種カテゴリーごとに整理して並べ替えた状態を模式的に示した表である。
　以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず被計測物としてのプリント基板の構成について詳しく説明する。
　図２に示すように、プリント基板１は、平板状をなし、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、クリーム半田４が印刷形成されている。このクリーム半田４が印刷された領域を「半田印刷領域」ということにする。半田印刷領域以外の部分を「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半田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。
　次に、本実施形態における三次元計測装置を具備する基板検査装置の構成について詳しく説明する。図１は、基板検査装置１０を模式的に示す概略構成図である。
　基板検査装置１０は、プリント基板１を移動可能な移動手段としてのコンベア１３と、プリント基板１の表面に対し斜め上方から各種光を照射する照射手段としての照明装置１４と、該各種光の照射されたプリント基板１を撮像する撮像手段としてのカメラ１５と、コンベア１３や照明装置１４、カメラ１５の駆動制御など基板検査装置１０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１６（図５参照）とを備えている。
　コンベア１３には、図示しないモータ等の駆動手段が設けられており、該モータが制御装置１６により駆動制御されることによって、コンベア１３上に載置されたプリント基板１をＸ軸方向（図１の左右方向）に沿って水平移動することができる。
　そして、計測時には、プリント基板１をＸ軸方向右向きに定速で連続移動させる。これにより、Ｘ軸方向におけるカメラ１５の撮像範囲（視野）Ｗは、プリント基板１に対し逆方向（Ｘ軸方向左向き）に相対移動していくこととなる。
　照明装置１４及びカメラ１５は計測ヘッド１２として一体化されている。計測ヘッド１２は、図示しない駆動手段により、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向（図１の奥行方向）に沿って水平移動可能に設けられている。
　そして、プリント基板１をＸ軸方向右向きに連続移動しながら、プリント基板１のＹ軸方向所定範囲Ｖ（Ｙ軸方向におけるカメラ１５の撮像範囲（視野）Ｖ：図３参照）に係るＸ軸方向全範囲の計測が終了すると、プリント基板１を逆方向（Ｘ軸方向左向き）に移動させ、初期位置に戻す。同時に、計測ヘッド１２をＹ軸方向に沿って所定量移動させる。その後、上記同様に、プリント基板１をＸ軸方向右向きに連続移動しながら、プリント基板１のＸ軸方向全範囲の計測を行う。このように、計測ヘッド１２をＹ軸方向に順次ずらしながら、プリント基板１のＸ軸方向全範囲の計測を行うことにより、プリント基板１全域の計測を行うことができる。
　照明装置１４は、９つの照明（第１照明１４Ａ～第９照明１４Ｉ）を備えている。第１照明１４Ａ～第９照明１４Ｉは、それぞれ公知のものであるため、図面を用いた詳細な説明は省略する。
　このうち、第１照明１４Ａ及び第２照明１４Ｂは、所定のパターン光を照射するものである。第１照明１４Ａ及び第２照明１４Ｂは、所定の光を発する光源や、該光源からの光をパターン光に変換する液晶光学シャッタなどを備えている。
　ここで、光源から発せられた光は集光レンズに導かれ、そこで平行光にされた後、液晶光学シャッタを介して投影レンズに導かれ、縞状のパターン光として照射されることとなる。液晶光学シャッタを使用することによって、理想的な正弦波に近い光強度分布を有するパターン光を生成することができ、三次元計測の計測分解能が向上する。
　本実施形態では、縞の方向がプリント基板１の移動方向（Ｘ軸方向）と直交するＹ軸方向に平行なパターン光が照射される。これにより、プリント基板１に対し、その移動方向に沿って縞状（正弦波状）の光強度分布を有するパターン光が照射されることとなる。本実施形態においては、このパターン光がクリーム半田４などを三次元計測するための計測光となる。
　但し、第１照明１４Ａから照射されるパターン光と、第２照明１４Ｂから照射されるパターン光とでは、その輝度が異なる。詳しくは、第１照明１４Ａのパターン光の輝度は、「暗部」となる上記「背景領域」に対応した比較的明るい第１輝度に設定されている。一方、第２照明１４Ｂのパターン光の輝度は、「明部」となる上記「半田印刷領域」に対応した、前記第１輝度よりも暗い第２輝度に設定されている。
　第３照明１４Ｃ及び第４照明１４Ｄは、全範囲において光強度が一定の赤色均一光を照射可能に構成されている。但し、上記同様、第３照明１４Ｃからは上記第１輝度の赤色均一光が照射され、第４照明１４Ｄからは上記第２輝度の赤色均一光が照射される構成となっている。
　第５照明１４Ｅ及び第６照明１４Ｆは、全範囲において光強度が一定の緑色均一光を照射可能に構成されている。但し、上記同様、第５照明１４Ｅからは上記第１輝度の緑色均一光が照射され、第６照明１４Ｆからは上記第２輝度の緑色均一光が照射される構成となっている。
　第７照明１４Ｇ及び第８照明１４Ｈは、全範囲において光強度が一定の青色均一光を照射可能に構成されている。但し、上記同様、第７照明１４Ｇからは上記第１輝度の青色均一光が照射され、第８照明１４Ｈからは上記第２輝度の青色均一光が照射される構成となっている。
　第９照明１４Ｉは、スリット光（シート状のレーザ光）を照射可能に構成されている。本実施形態においては、このスリット光がプリント基板１の高さ計測（反り計測）を行うための計測光となる。
　尚、上記第１照明１４Ａ～第９照明１４Ｉのうち、第１照明１４Ａ～第８照明１４Ｈに関しては、制御装置１６により切替制御が行われる。詳しくは、所定の順序に従い所定時間経過毎に第１照明１４Ａ～第８照明１４Ｈを順次切替え、所定のタイミングに所定の光いずれか１つ（パターン光又は均一光）を照射可能に構成されている。第１照明１４Ａ～第８照明１４Ｈから照射される各種光は、Ｘ軸方向におけるカメラ１５の撮像範囲Ｗのうち、コンベア１３の計測時移動方向下流側の所定範囲（以下、「第１撮像範囲Ｗ１」という）に対し投影される。
　一方、第９照明１４Ｉは、プリント基板１の連続移動中、スリット光を途切れることなく連続照射する。かかるスリット光は、カメラ１５の撮像範囲Ｗのうち、コンベア１３の計測時移動方向上流側の所定範囲（以下、「第２撮像範囲Ｗ２」に対し投影される。
　カメラ１５は、図３に示すように、撮像素子１７や両側テレセントリック光学系１８等から構成され、その光軸１９が鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って設定されている。本実施形態では、撮像素子１７としてＣＣＤイメージセンサを採用している。
　また、カメラ１５には、矩形平板状をなす撮像素子１７の４つの各コーナー部を個別に上下動可能なアクチュエータ（図示略）が設けられている。これにより、撮像素子１７は上下方向に変位可能となると共に、その姿勢（傾き）を調整可能に構成されている。但し、撮像素子１７は、通常、水平方向に沿った基準姿勢（水平姿勢）で維持されている。
　撮像素子１７は、図４に示すように、第１撮像範囲Ｗ１に対応する第１撮像領域Ｋ１と、第２撮像範囲Ｗ２に対応する第２撮像領域Ｋ２の２つの領域に区分けされている。そして、第１撮像領域Ｋ１により、パターン光又は均一光が照射される第１撮像範囲Ｗ１の像が撮像され、第２撮像領域Ｋ２により、スリット光が照射される第２撮像範囲Ｗ２の像が撮像される。
　両側テレセントリック光学系１８は、物体側レンズ３１、開口絞り３２、像側レンズ３３等を一体に備えた両側テレセントリックレンズにより構成されている。
　物体側レンズ３１は、プリント基板１からの反射光を集光するものであり、物体側で光軸１９と主光線とが平行となるテレセントリック構造を有する。
　像側レンズ３３は、物体側レンズ３１から開口絞り３２を透過した光を撮像素子１７の受光面に結像させるためのものであり、像側で光軸１９と主光線とが平行となるテレセントリック構造を有する。
　開口絞り３２は、物体側レンズ３１の後側焦点の位置かつ像側レンズ３３の前側焦点の位置に配置されている。
　カメラ１５によって撮像された画像データは、該カメラ１５内部においてデジタル信号に変換された上で、デジタル信号の形で制御装置１６に入力され、後述する画像データ記憶装置２４に記憶される。そして、制御装置１６は、該画像データを基に、後述するような画像処理や演算処理等を実施する。
　次に、制御装置１６の電気的構成について図５を参照して詳しく説明する。図５は、基板検査装置１０の概略を示すブロック図である。
　図５に示すように、制御装置１６は、基板検査装置１０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、タッチパネル等で構成される「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、カメラ１５により撮像された画像データなどを記憶するための画像データ記憶装置２４、該画像データに基づいて得られた三次元計測結果など、各種演算結果を記憶するための演算結果記憶装置２５などを備えている。尚、これら各装置２２～２５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。
　画像データ記憶装置２４は、撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１に対応する第１データ記憶領域と、第２撮像領域Ｋ２に対応する第２データ記憶領域とを備えている。
　次に、基板検査装置１０にて実行される三次元計測処理等の各種処理について詳しく説明する。
　制御装置１６は、プリント基板１のＹ軸方向所定範囲Ｖに係る計測が開始されると、コンベア１３を駆動制御してプリント基板１を定速で連続移動する。また、制御装置１６は、コンベア１３に設けられた図示しないエンコーダからの信号に基づいて、照明装置１４及びカメラ１５を駆動制御する。
　そして、プリント基板１が所定量Δｘ移動される毎、つまり所定時間Δｔが経過する毎に、カメラ１５による撮像処理が行われる。本実施形態では、前記所定量Δｘが、第１照明１４Ａ及び第２照明１４Ｂから照射されるパターン光の位相π／８分（２２．５°分）に相当する距離に設定されている。また、カメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１が、パターン光の位相２π分（３６０°分）に相当する長さに設定されている。
　一方、所定の撮像処理の終了時から次の撮像処理が開始されるまでの間においては、次の撮像処理の対象となるプリント基板１上の所定領域の高さや傾きに合わせて撮像素子１７の高さや傾きを調整する処理が行われる。かかる撮像素子１７の調整処理の詳細については後述する。
　所定時間Δｔが経過する毎にカメラ１５（撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１及び第２撮像領域Ｋ２）により撮像された画像データは、随時、画像データ記憶装置２４（第１データ記憶領域及び第２データ記憶領域）へ転送され記憶される。
　より詳しくは、プリント基板１が所定量Δｘ移動される毎、つまり所定時間Δｔが経過する毎に、第１照明１４Ａ～第８照明１４Ｈから照射される光が所定の順序で切替えられ、いずれかの光がカメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１内に投影される。そして、これがカメラ１５（撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１）により撮像され、画像データ記憶装置２４（第１データ記憶領域）に記憶される。
　同時に、第９照明１４Ｉから照射されたスリット光がカメラ１５の第２撮像範囲Ｗ２内に投影される。そして、これがカメラ１５（撮像素子１７の第２撮像領域Ｋ２）により撮像され、画像データ記憶装置２４（第２データ記憶領域）に記憶される。
　但し、撮像素子１７の調整処理により、撮像素子１７が傾いている場合には、カメラ１５（撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１及び第２撮像領域Ｋ２）により撮像された画像データに対し所定の補正処理が行われた上で、かかる補正後の画像データが画像データ記憶装置２４（第１データ記憶領域及び第２データ記憶領域）に記憶される。かかる画像データの補正処理の詳細については後述する。
　そして、制御装置１６は、適宜、画像データ記憶装置２４の第１データ記憶領域に記憶された画像データ（第１撮像範囲Ｗ１の画像データ）を基に、位相シフト法による三次元計測や輝度画像による計測を行い、画像データ記憶装置２４の第２データ記憶領域に記憶された画像データ（第２撮像範囲Ｗ２の画像データ）を基に、プリント基板１の高さ計測（反り計測）を行うこととなる。
　ここで、まずプリント基板１の高さ計測（反り計測）について説明する。かかる高さ計測は、スリット光を用いた公知の光切断法により行われるものであり、画像データ記憶装置２４の第２データ記憶領域に新たに画像データが記憶される毎（所定時間Δｔが経過する毎）に順次実行される。
　制御装置１６は、画像データ記憶装置２４の第２データ記憶領域に記憶された画像データを基に、プリント基板１上に投影されたスリット光と、所定の基準位置（例えばプリント基板１に反り等がない場合にスリット光が投影される位置）とのずれ量を算出する。ここで、仮にプリント基板１の所定の座標位置における高さ位置が基準高さ位置と異なる場合には、カメラ１５の第２撮像範囲Ｗ２に投影されるスリット光の位置がＸ軸方向にずれることとなる。
　続いて、これを基に三角測量の原理により、プリント基板１の各座標位置における基準高さ位置からのＺ軸方向（高さ方向）へのずれ量を算出し、これをプリント基板１上の各座標位置の相対的な高さデータとして演算結果記憶装置２５に記憶する。
　このようにして、プリント基板１が所定量Δｘ移動される毎に、スリット光の投影される位置も相対移動していき、プリント基板１上の各座標位置の高さデータが順次記憶されていく。
　また、プリント基板１上の各座標位置の高さデータが求まることにより、プリント基板１上の所定領域の傾きも算出することができる。従って、スリット光を照射する第９照明１４Ｉ、これを撮像するカメラ１５（撮像素子１７の第２撮像領域Ｋ２）、撮像された画像データを記憶する画像データ記憶装置２４（第２データ記憶領域）、並びに、プリント基板１の高さ計測（傾き計測を含む）を行う制御装置１６の機能により、本実施形態における計測手段が構成されることとなる。
　次に、所定の撮像処理の終了時から次の撮像処理が開始されるまでの間に行われる撮像素子１７の調整処理について詳しく説明する。
　制御装置１６は、まず上記高さ計測の結果（プリント基板１上の各座標位置の高さデータ）を基に、次の撮像処理の対象となるプリント基板１上の所定領域（次の撮像タイミングにおいて撮像範囲Ｗ内に存在するプリント基板１上の所定領域）内の各座標位置における高さデータを抽出する。
　続いて、制御装置１６は、次の撮像タイミングにおいてカメラ１５の光軸１９と交差するプリント基板１上の所定の座標位置の高さと、撮像素子１７の中心位置の高さとの高低差が予め設定した設定値（所定距離）となるように、撮像素子１７の高さ位置を調整する（図６参照）。図６は、プリント基板１の反りと合焦範囲との関係を示す図である。本実施形態では、撮像素子１７の中心位置が、プリント基板１に対する合焦範囲の上限Ｇａと合焦範囲の下限Ｇｂとの中間に位置するように前記設定値が設定されている。
　次に、制御装置１６は、撮像素子１７の傾きが次の撮像処理の対象となるプリント基板１上の所定領域の傾きに合わせた傾きとなるように、撮像素子１７の傾きを調整する（図７参照）。具体的には、プリント基板１上の所定領域内の各座標位置における高さと、該座標位置に対応する撮像素子１７の各画素の高さとの高低差が予め設定した上記設定値となるように調整する。
　そして、高さ調整及び傾き調整の完了後、所定のタイミングでプリント基板１上の所定領域に係る撮像処理が実行される。従って、撮像素子１７を変位可能なアクチュエータや、これを制御して高さ調整や傾き調整を行う制御装置１６の機能により、本実施形態における調整手段が構成されることとなる。
　ここで、上記撮像素子１７の傾き調整が行われた場合に行われる画像データの補正処理について詳しく説明する。具体的には、撮像素子１７が傾いている場合に、各画素の水平方向への位置ずれにより生じる画像データのずれ（撮像素子１７の各画素と、これに対応するプリント基板１上の座標位置との位置関係のずれ）を補正する処理が行われる。かかる補正処理を行う機能により本実施形態における補正手段が構成される。
　例えば図８（ａ）、（ｂ）に示すように、基準姿勢（水平姿勢）にある撮像素子１７をＸ軸方向中央部１７ａのＹ軸方向を軸心としてγだけ傾けた場合には、Ｘ軸方向一端部における水平ずれ量Ｘ1は、下記式（ａ）により導き出すことができる。
　Ｘ1＝Ｚ1tan（γ/２）・・・（ａ）
　但し、Ｚ1：Ｘ軸方向一端部と中央部１７ａとの高低差（Ｘ軸方向両端部の高低差の半分）。
　ここで、例えばγ＝１°とし、Ｚ1＝０．５ｍｍ（Ｘ軸方向両端部の高低差を１ｍｍ）とした場合、tan（γ/２）＝０．００８７となるため、Ｘ軸方向一端部にある画素の水平ずれ量Ｘ1は４μｍとなる。
　尚、かかる水平ずれ量は、その都度、計算により算出する構成としてもよいし、予め撮像素子１７と傾斜角との対応関係を表した数表やテーブルデータを作成しておき、これを基に把握する構成としてもよい。勿論、水平ずれ量Ｘ1を算出する演算式も上記式（ａ）に限定されるものではなく、他の演算式を用いて算出する構成としてもよい。
　次に、照明装置１４の第１照明１４Ａ～第８照明１４Ｈから照射される光と、カメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１（撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１）において撮像されるプリント基板１との関係について具体例を挙げ詳しく説明する。
　図９は、時間経過と共に相対移動するカメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１と、プリント基板１上の座標位置との関係を説明するための模式図である。図１０は、時間経過と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板１の各座標位置における照射光の態様（パターン光の位相や均一光の色など）を説明するための対応表である。
　図９，１０に示すように、所定の撮像タイミングｔ１においては、プリント基板１に対し、第１照明１４Ａから第１輝度のパターン光が照射される。この際、カメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１内には、プリント基板１のうち、その移動方向（Ｘ軸方向）における座標Ｐ１～Ｐ１７に相当する範囲が位置する。
　つまり、撮像タイミングｔ１においては、第１輝度のパターン光が照射されたプリント基板１表面の座標Ｐ１～Ｐ１７の範囲が撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１により撮像されることとなる。具体的には、プリント基板１に照射されたパターン光の位相が座標Ｐ１７で「０°」、座標Ｐ１６で「２２．５°」、座標Ｐ１５で「４５°」、・・・、座標Ｐ１で「３６０°」といった、パターン光の位相が各座標Ｐ１～Ｐ１７ごとに「２２．５°」ずつずれた画像データが取得される。
　撮像タイミングｔ１より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２においては、プリント基板１に対し、第３照明１４Ｃから第１輝度の赤色均一光が照射される。この際、カメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１内には、プリント基板１の座標Ｐ２～Ｐ１８に相当する範囲が位置し、該範囲が撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１により撮像される。なお、図１０中の各座標位置において「Ｒ」とあるのは、該位置に照射された光が「第１輝度の赤色均一光」であることを指す。
　撮像タイミングｔ２より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３においては、プリント基板１に対し、第２照明１４Ｂから第２輝度のパターン光が照射される。この際、カメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１内には、プリント基板１の座標Ｐ３～Ｐ１９に相当する範囲が位置し、該範囲が撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１により撮像される。
　撮像タイミングｔ３より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ４においては、プリント基板１に対し、第４照明１４Ｄから第２輝度の赤色均一光が照射される。この際、カメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１内には、プリント基板１の座標Ｐ４～Ｐ２０に相当する範囲が位置し、該範囲が撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１により撮像される。なお、図１０中の各座標位置において「ｒ」とあるのは、該位置に照射された光が「第２輝度の赤色均一光」であることを指す。
　撮像タイミングｔ４より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ５においては、プリント基板１に対し、第１照明１４Ａから第１輝度のパターン光が照射される。この際、カメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１内には、プリント基板１の座標Ｐ５～Ｐ２１に相当する範囲が位置し、該範囲が撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１により撮像される。
　撮像タイミングｔ５より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ６においては、プリント基板１に対し、第５照明１４Ｅから第１輝度の緑色均一光が照射される。この際、カメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１内には、プリント基板１の座標Ｐ６～Ｐ２２に相当する範囲が位置し、該範囲が撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１により撮像される。なお、図１０中の各座標位置において「Ｇ」とあるのは、該位置に照射された光が「第１輝度の緑色均一光」であることを指す。
　撮像タイミングｔ６より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ７においては、プリント基板１に対し、第２照明１４Ｂから第２輝度のパターン光が照射される。この際、カメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１内には、プリント基板１の座標Ｐ７～Ｐ２３に相当する範囲が位置し、該範囲が撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１により撮像される。
　撮像タイミングｔ７より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ８においては、プリント基板１に対し、第６照明１４Ｆから第２輝度の緑色均一光が照射される。この際、カメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１内には、プリント基板１の座標Ｐ８～Ｐ２４に相当する範囲が位置し、該範囲が撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１により撮像される。なお、図１０中の各座標位置において「ｇ」とあるのは、該位置に照射された光が「第２輝度の緑色均一光」であることを指す。
　撮像タイミングｔ８より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ９においては、プリント基板１に対し、第１照明１４Ａから第１輝度のパターン光が照射される。この際、カメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１内には、プリント基板１の座標Ｐ９～Ｐ２５に相当する範囲が位置し、該範囲が撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１により撮像される。
　撮像タイミングｔ９より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１０においては、プリント基板１に対し、第７照明１４Ｇから第１輝度の青色均一光が照射される。この際、カメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１内には、プリント基板１の座標Ｐ１０～Ｐ２６に相当する範囲が位置し、該範囲が撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１により撮像される。なお、図１０中の各座標位置において「Ｂ」とあるのは、該位置に照射された光が「第１輝度の青色均一光」であることを指す。
　撮像タイミングｔ１０より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１１においては、プリント基板１に対し、第２照明１４Ｂから第２輝度のパターン光が照射される。この際、カメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１内には、プリント基板１の座標Ｐ１１～Ｐ２７に相当する範囲が位置し、該範囲が撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１により撮像される。
　撮像タイミングｔ１１より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１２においては、プリント基板１に対し、第８照明１４Ｈから第２輝度の青色均一光が照射される。この際、カメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１内には、プリント基板１の座標Ｐ１２～Ｐ２８に相当する範囲が位置し、該範囲が撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１により撮像される。なお、図１０中の各座標位置において「ｂ」とあるのは、該位置に照射された光が「第２輝度の青色均一光」であることを指す。
　撮像タイミングｔ１２より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１３においては、プリント基板１に対し、第１照明１４Ａから第１輝度のパターン光が照射される。この際、カメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１内には、プリント基板１の座標Ｐ１３～Ｐ２９に相当する範囲が位置し、該範囲が撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１により撮像される。
　撮像タイミングｔ１３より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１４においては、第１照明１４Ａ～第８照明１４Ｈからいずれの光も照射されない。但し、第９照明１４Ｉから照射されたスリット光を撮像するため、カメラ１５による撮像処理は通常通り行われる。
　撮像タイミングｔ１４より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１５においては、プリント基板１に対し、第２照明１４Ｂから第２輝度のパターン光が照射される。この際、カメラ１５の第１撮像範囲Ｗ１内には、プリント基板１の座標Ｐ１５～Ｐ３１に相当する範囲が位置し、該範囲が撮像素子１７の第１撮像領域Ｋ１により撮像される。
　撮像タイミングｔ１５より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１６においては、第１照明１４Ａ～第８照明１４Ｈからいずれの光も照射されない。但し、第９照明１４Ｉから照射されたスリット光を撮像するため、カメラ１５による撮像処理は通常通り行われる。
　撮像タイミングｔ１６より所定時間Δｔが経過したタイミングにおいては、再び上記撮像タイミングｔ１における処理と同様の処理が行われる。以後、上記撮像タイミングｔ１～ｔ１６の処理と同様の処理が繰り返し行われる。
　このようにして、プリント基板１の所定の座標位置（例えば座標Ｐ１７）に係る全てのデータが取得されると、上記各画像データの座標位置を位置合せする（各画像データの相互間の座標系を合せる）位置合せ処理を実行する（図１１参照）。図１１は、撮像タイミングｔ１～ｔ１６において取得した複数の画像データの座標位置を位置合せした状態を模式的に示した表である。
　続いて、複数の画像データの同一座標位置に係る各種データを各座標位置ごとにまとめた上で、予め設定したグループ（カテゴリー）ごとに整理して、演算結果記憶装置２５に記憶する（図１２参照）。図１２は、図１１に示したプリント基板１の各座標位置に係る各種データを、予め設定したグループごとに整理して並べ替えた状態を模式的に示した表である。但し、図１２では、プリント基板１の座標Ｐ１７に係る部分のみを例示している。
　本実施形態では、プリント基板１の各座標位置につき、第１輝度のパターン光の下で撮像され、該パターン光の位相が９０°ずつずれた４通りのデータからなる第１グループデータ、第２輝度のパターン光の下で撮像され、該パターン光の位相が９０°ずつずれた４通りのデータからなる第２グループデータ、第１輝度の赤・緑・青の各色成分の均一光の下で撮像された３色の色成分の輝度データからなる第３グループデータ、第２輝度の赤・緑・青の各色成分の均一光の下で撮像された３色の色成分の輝度データからなる第４グループデータに分けて記憶される。
　次に、制御装置１６は、上記各グループデータに基づき、該グループに対応した各種処理を実行する。
　より詳しくは、第１グループデータに基づき、背景技術でも示した公知の位相シフト法により各座標毎の三次元計測を行う。そして、該処理を各座標毎に繰り返すことで、プリント基板１全体の三次元データ（以下、第１三次元データという）を算出し、演算結果記憶装置２５に記憶する。
　同様に、第２グループデータに基づき、公知の位相シフト法により各座標毎の三次元計測を行う。そして、該処理を各座標毎に繰り返すことで、プリント基板１全体の三次元データ（以下、第２三次元データという）を算出し、演算結果記憶装置２５に記憶する。
　ここで位相シフト法によりプリント基板１の三次元データを算出する機能により本実施形態における画像処理手段（三次元計測手段）が構成される。
　また、第３グループデータに基づき、赤・緑・青の各色成分を有したプリント基板１全体のカラー画像データ（以下、第１カラー画像データという）を生成し、演算結果記憶装置２５に記憶する。
　同様に、第４グループデータに基づき、赤・緑・青の各色成分を有したプリント基板１全体のカラー画像データ（以下、第２カラー画像データという）を生成し、演算結果記憶装置２５に記憶する。
　続いて、上記各カラー画像データの各画素の色情報を判別して各種計測対象領域の抽出を行う。例えば、第２カラー画像データから「白色」の画素の範囲を半田印刷領域として抽出し、第１カラー画像データから「赤色」の画素の範囲を電極パターン３の露出した電極領域（背景領域）として抽出し、「緑色」の画素の範囲をベース基板２又はレジスト膜５の露出した基板領域（背景領域）として抽出する。
　次に、制御装置１６は、上記のように得られた計測結果を基にクリーム半田４の印刷状態の良否判定を行う。具体的には、高さ基準面より所定長以上、高くなったクリーム半田４の印刷範囲が検出され、この範囲内の部位の体積が算出される。そして、該体積が予め設定した基準値と比較判定され、この比較結果が許容範囲内にあるか否かによって、該クリーム半田４の印刷状態の良否が判定される。
　上記判定処理が行われる際、本実施形態では、第２カラー画像データから抽出した半田印刷領域に関しては、第１三次元データの値が採用され、高さ基準面となる背景領域に関しては、第２三次元データの値が採用される。
　以上詳述したように、本実施形態では、位相シフト法による三次元計測を目的として、連続移動するプリント基板１に対し縞状の光強度分布を有するパターン光が照射され、該パターン光の照射されたプリント基板１が所定量移動する毎にカメラ１５により撮像される。これにより、照射されたパターン光の位相が９０°ずつ異なる４通りの画像データが取得される。そして、これらの画像データを基にクリーム半田４等の三次元計測が行われる。
　その際、本実施形態では、プリント基板１上の所定領域（撮像領域）に合わせて撮像素子１７の高さ位置や傾きを調整しながら撮像していくため、常にピントの合った画像を取得することが可能となる。結果として、プリント基板１に反り等がある場合においても、プリント基板１全体を合焦範囲内に収めること（プリント基板１全体についてピントの合った画像を取得すること）が可能となり、計測精度の向上を図ることができる。
　特に、本実施形態では、撮像素子１７のみを変位させることで、高さ調整や傾き調整を行う構成となっている。このため、高さ調整や傾き調整に係る機構を極めてコンパクトにすることができる。また、細やかで素早い動きが可能となり、計測精度や計測速度を著しく向上させることができる。
　さらに、両側テレセントリック光学系を利用した上で高さ調整や傾き調整を行っているため、撮像素子１７の位置変化や、プリント基板１の表面の高さ変化などに起因した倍率への影響も抑えることができる。
　加えて、本実施形態では、撮像素子１７を傾けた場合に、各画素の水平方向への位置ずれにより生じる画像データのずれを演算処理でソフト的に補正する構成となっているため、計測精度の低下抑制を図ることができる。
　特に、本実施形態では、両側テレセントリック光学系１８を用いており、撮像素子１７が受光する光が光軸１９と平行な光であるため、撮像素子１７の傾き量を把握すれば、簡単な計算式で正確に画素の水平ずれ量を求めることができる。ひいては、撮像素子１７の各画素がプリント基板１上のどの座標位置に対応するかを容易に把握することができる。結果として、制御処理の負荷軽減を図ることができる。
　また、本実施形態では、プリント基板１を連続移動させつつ、カメラ１５（撮像素子１７）のＸ軸方向上流側（図１左側）に位置する第２撮像領域Ｋ２により、スリット光が照射される第２撮像範囲Ｗ２の像を撮像してプリント基板１の高さ計測（反り計測）を行い、Ｘ軸方向下流側（図１右側）に位置する第１撮像領域Ｋ１により、パターン光が照射される第１撮像範囲Ｗ１の像を撮像してクリーム半田４等の三次元計測を行う構成となっている。
　これにより、プリント基板１を連続移動させつつ、撮像素子１７を合焦範囲へ調整しながらクリーム半田４等の三次元計測を目的とした撮像を行うことができ、計測効率の向上を図ることができる。また、Ｙ軸方向におけるプリント基板１の幅とカメラ１５の撮像範囲との関係によっては、プリント基板１を往復動させることなく、一方向へ連続移動させるだけで、プリント基板１全体の三次元計測を行うことができる。さらに、プリント基板１の高さ計測（反り計測）を行うための撮像と、クリーム半田４等の三次元計測を行うための撮像の両方を一度に行うことができ、撮像処理の簡素化を図ることができる。
　また、本実施形態では、単一（同一光学系）のカメラ１５により得られた画像データを基に、プリント基板１の高さ計測（反り計測）やクリーム半田４等の三次元計測を行う構成となっている。これにより、複数の撮像機構（カメラ）を別々に設けた構成などと比べ、位置精度を向上させることができる（画像データを画素単位で一致させ、同一座標系で取り扱うことが容易となる）と共に、装置の小型化や簡素化を図ることができる。
　また、本実施形態では、位相シフト法による三次元計測を目的として第１輝度のパターン光の下で複数回の撮像が行われる合間に、位相シフト法による三次元計測を目的とした第２輝度のパターン光の下での複数回の撮像や、輝度画像データを取得することを目的とした第１輝度及び第２輝度の各色成分の均一光の下での撮像が行われる。
　つまり、上記位相シフト法による三次元計測を行う上で必要な全ての画像データを取得するのに要する時間を延ばすことなく、該三次元計測用の画像データの取得に加え、該三次元計測とは異なる他の用途に用いる画像データを別途取得することができる。
　結果として、複数種類の計測を組み合せて行うことが可能となり、位相シフト法を利用した三次元計測を行うにあたり、計測効率の低下を抑制しつつ、計測精度の向上等を図ることができる。
　また、照射光の輝度を替え、半田印刷領域（明部）に適した輝度による撮像と、背景領域（暗部）に適した輝度による撮像とを別々に行うことで、プリント基板１上の各部位の明暗の違いに基づく様々な不具合の発生を抑制することができる。
　尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
　（ａ）上記実施形態では、三次元計測装置を、プリント基板１に印刷形成されたクリーム半田４の三次元計測を行う基板検査装置１０に具体化したが、これに限らず、例えば基板上に印刷された半田バンプや、基板上に実装された電子部品など、他のものの三次元計測を行う構成に具体化してもよい。
　（ｂ）上記実施形態では、位相シフト法による三次元計測を行う上で、位相が９０°ずつ異なる４通りの画像データを取得する構成となっているが、位相シフト回数及び位相シフト量は、これらに限定されるものではない。位相シフト法により三次元計測可能な他の位相シフト回数及び位相シフト量を採用してもよい。
　例えば位相が１２０°（又は９０°）ずつ異なる３通りの画像データを取得して三次元計測を行う構成としてもよいし、位相が１８０°（又は９０°）ずつ異なる２通りの画像データを取得して三次元計測を行う構成としてもよい。
　（ｃ）計測ヘッド１２（照明装置１４及びカメラ１５）とプリント基板１を相対移動させる構成（移動手段）は、上記実施形態に限定されるものではない。
　例えば上記実施形態では、コンベア１３によりプリント基板１をＸ軸方向右向きに連続移動しながら、プリント基板１のＹ軸方向所定範囲Ｖに係るＸ軸方向全範囲の計測が終了すると、プリント基板１を逆方向（Ｘ軸方向左向き）に移動させ、初期位置に戻すと共に、計測ヘッド１２をＹ軸方向に沿って所定量移動させ、その後、再度、プリント基板１をＸ軸方向右向きに連続移動しながら、プリント基板１のＸ軸方向全範囲の計測を行うといった構成となっている。
　これに限らず、例えば計測ヘッド１２が移動不能に固定された構成の下、プリント基板１を載置可能なステージと、該ステージをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能な駆動手段とを備え、計測ヘッド１２とプリント基板１を相対移動させる構成としてもよい。
　逆に、プリント基板１が移動不能に固定される構成の下、計測ヘッド１２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に構成することにより、計測ヘッド１２とプリント基板１を相対移動させる構成としてもよい。
　また、計測ヘッド１２とプリント基板１を相対移動させず停止した状態で各種計測を行う構成としてもよい。例えばプリント基板１を間欠移動させ、プリント基板１上の所定領域を順次、カメラ１５の撮像範囲に停止させながら各種計測を行う構成としてもよい。
　（ｄ）各照明から照射される光の種類など、照射手段に係る構成は上記実施形態の照明装置１４に限定されるものではない。
　例えば上記実施形態では、パターン光を照射する第１照明１４Ａ及び第２照明１４Ｂのみならず、第３照明１４Ｃなど、均一光を照射する複数の均一光照明を備えた構成となっているが、これに限らず、位相シフト法による三次元計測を行う上で必要な画像データを取得するだけであれば、第１照明１４Ａ及び第２照明１４Ｂだけを備えた構成としてもよい。勿論、第１照明１４Ａ又は第２照明１４Ｂのいずれか一方のみを備えた構成としてもよい。
　（ｅ）上記実施形態では、第９照明１４Ｉからプリント基板１に対しスリット光を照射し、これをカメラ１５により撮像した画像データを基に公知の光切断法によりプリント基板１の高さ計測（傾き計測を含む）を行う構成となっている。
　プリント基板１の高さ計測に係る構成は、これに限定されるものではない。例えば第９照明１４Ｉからレーザポインタを照射したり、第１照明１４Ａ等から照射されるパターン光（クリーム半田４等の三次元計測用のパターン光）よりも縞の周期が粗いパターン光を照射して高さ計測を行うなど、光切断法とは異なる他の計測方法を採用してもよい。但し、計測効率を低下させないためには、光切断法など、プリント基板１を連続的に高速移動しながら比較的容易に高さを求めることができる計測方法を採用することが好ましい。
　（ｆ）上記実施形態では、第１照明１４Ａ及び第２照明１４Ｂからプリント基板１に対し縞状のパターン光を照射し、位相シフト法によりクリーム半田４等の三次元計測を行う構成となっている。これに限らず、例えば空間コード法やモアレ法など、他の三次元計測法を採用することとしてもよい。但し、クリーム半田４など小さな計測対象を計測する場合には、位相シフト法など、計測精度の高い計測方法を採用することがより好ましい。
　（ｇ）上記実施形態では、プリント基板１を連続移動させつつ、カメラ１５（撮像素子１７）のＸ軸方向上流側（図１左側）に位置する第２撮像領域Ｋ２により、スリット光が照射される第２撮像範囲Ｗ２の像を撮像してプリント基板１の高さ計測を行い、Ｘ軸方向下流側（図１右側）に位置する第１撮像領域Ｋ１により、パターン光が照射される第１撮像範囲Ｗ１の像を撮像してクリーム半田４等の三次元計測を行う構成となっている。
　これに限らず、位相シフト法による三次元計測を目的としたプリント基板１上の所定領域に係る撮像を行う少なくとも前段階において、該所定領域の高さ計測を行う構成であれば、他の構成を採用してもよい。
　例えば、プリント基板１を往復移動させつつ、その往路において、スリット光のみ照射して高速でプリント基板１の高さ計測（反り計測）を行い、その復路において、前記高さ計測の結果を基に、撮像素子１７を合焦範囲へ調整しつつクリーム半田４等の三次元計測を目的とした撮像を行う構成としてもよい。
　また、プリント基板１の高さ計測を行うための照射手段及び撮像手段を、位相シフト法による三次元計測を行うための照射手段及び撮像手段（照明装置１４及びカメラ１５）とは別に備えた構成としてもよい。
　（ｈ）上記実施形態では特に言及していないが、プリント基板１の高さ計測（反り計測）は、プリント基板１のベース基板２や電極パターン３の高さを計測する構成としてもよいし、クリーム半田４を含むプリント基板１全体の高さを計測する構成としてもよい。
　但し、プリント基板１のベース基板２や電極パターン３の高さのみでなく、クリーム半田４を含むプリント基板１全体の高さを計測することがより好ましい。これにより、その後の撮像素子１７の調整時に合焦範囲の上限Ｇａも考慮した調整が可能になる。
　（ｉ）上記実施形態では、プリント基板１の各座標位置における基準高さ位置からのＺ軸方向（高さ方向）へのずれ量を算出し、これをプリント基板１上の各座標位置の相対的な高さデータとして演算結果記憶装置２５に記憶する構成となっている。
　これに限らず、プリント基板１の高さ計測は、プリント基板１の絶対高さを計測する構成としてもよいし、所定の基準（例えばカメラ１５の両側テレセントリック光学系１８）に対するプリント基板１の相対高さを計測する構成としてもよい。
　（ｊ）プリント基板１の高さ計測（反り計測）において、所定の分解能を超える解像度で計測が可能である場合には、クリーム半田４等の三次元計測時の次数を特定するための情報として利用することも可能となるため、三次元計測における高さのダイナミックレンジを拡大することも可能になる。
　（ｋ）上記実施形態では、撮像素子１７の４つの各コーナー部を個別に上下動可能なアクチュエータを備えた構成となっているが、撮像素子１７の高さ調整及び傾き調整を行う構成はこれに限定されるものではない。例えば所定の回動軸を中心に撮像素子１７を回動させることにより傾き調整を行う機構を設けると共に、該機構を上下動させることにより高さ調整を行う機構を設けた構成としてもよい。
　また、高さ調整や傾き調整の方法は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、高さ調整と傾き調整を段階に行っているが、高さ調整及び傾き調整を同時に行う構成としてもよい。
　また、傾き調整を行わず、撮像素子１７が基準姿勢を維持したまま合焦範囲に収まるように高さ調整のみを行う構成としてもよい。
　（ｌ）上記実施形態では、カメラ１５の撮像素子１７としてＣＣＤイメージセンサを採用しているが、撮像素子１７はこれに限定されるものではなく、例えばＣＭＯＳイメージセンサ等を採用してもよい。
　また、上記実施形態では、１つの撮像素子１７の領域を区分けすることにより、第１撮像領域Ｋ１と第２撮像領域Ｋ２とを備えた構成となっているが、これに限らず、例えば１枚の回路基板上に設けられた複数の撮像素子をそれぞれ、第１撮像領域Ｋ１と第２撮像領域Ｋ２として割り当てた構成としてもよい。少なくとも単一（同一光学系）のカメラ１５であれば、上記実施形態の作用効果と同様の作用効果が得られる。
　（ｍ）上記実施形態では、カラー画像データ（輝度画像データ）を、各種計測対象領域の抽出処理を行うために利用しているが、これに代えて又は加えて、他の用途に使用してもよい。例えば、三次元計測により得られた三次元データに対しカラー画像データをマッピングする構成としてもよい。かかる構成とすれば、被計測物の濃淡を表現することができ、三次元画像の質感を高めることができる。その結果、被計測物の形状を瞬時に把握することが容易となり、確認作業に要する時間を著しく軽減させることができる。
　１…プリント基板、４…クリーム半田、１０…基板検査装置、１３…コンベア、１４…照明装置、１４Ａ～１４Ｉ…照明、１５…カメラ、１６…制御装置、１７…撮像素子、１８…両側テレセントリック光学系、２４…画像データ記憶装置、３１…物体側レンズ、３２…開口絞り、３３…像側レンズ、Ｇａ…合焦範囲の上限、Ｇｂ…合焦範囲の下限、Ｋ１…第１撮像領域、Ｋ２…第２撮像領域、Ｗ…撮像範囲、Ｗ１…第１撮像範囲、Ｗ２…第２撮像範囲。

Claims (5)

  1. 　所定の光を被計測物に対し照射可能な照射手段と、
    　少なくとも上下方向へ変位可能に設けられた撮像素子と、該撮像素子に対し前記所定の光の照射された前記被計測物上の所定領域の像を結像させる両側テレセントリック光学系とを有した撮像手段と、
    　前記照射手段及び前記撮像手段と前記被計測物とを相対移動可能な移動手段と、
    　前記撮像手段により撮像された画像を基に前記被計測物上の所定の計測対象について三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備えた三次元計測装置であって、
    　前記所定の光の下で前記被計測物上の所定領域に係る撮像を行う少なくとも前段階において、該所定領域の高さを計測可能な計測手段と、
    　前記計測手段の計測結果に基づき、該所定領域に係る撮像を行う際には、該所定領域と前記撮像素子との間が所定距離となるように、前記撮像素子の高さ位置を調整可能な調整手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。
  2. 　前記計測手段は、
    　前記所定の光の下で前記被計測物上の所定領域に係る撮像を行う少なくとも前段階において、該所定領域の傾きを計測可能に構成され、
    　前記調整手段は、
    　前記計測手段の計測結果に基づき、該所定領域に係る撮像を行う際には、前記撮像素子の傾きが該所定領域の傾きに合わせた傾きとなるように、前記撮像素子の傾きを調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の三次元計測装置。
  3. 　前記撮像素子を傾けた場合における各画素の水平方向への位置ずれ量を基に、前記撮像手段により撮像された画像を補正する補正手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の三次元計測装置。
  4. 　前記移動手段により、前記照射手段及び前記撮像手段と前記被計測物とを所定方向に沿って相対的に往復移動させ、
    　その往路において、前記被計測物上の所定領域に係る前記計測手段による計測を実行し、
    　その復路において、該所定領域に係る前記調整手段による調整、及び、前記所定の光の下で撮像を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の三次元計測装置。
  5. 　前記被計測物は、クリーム半田が印刷されたプリント基板であること、又は、半田バンプが形成されたウエハ基板であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の三次元計測装置。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6306230B1 (ja) * 2017-02-09 2018-04-04 Ckd株式会社 半田印刷検査装置、半田印刷検査方法、及び、基板の製造方法
JP7081941B2 (ja) * 2017-03-03 2022-06-07 Ｊｆｅテクノリサーチ株式会社 三次元形状計測装置及び三次元形状計測方法
CN107944422B (zh) * 2017-12-08 2020-05-12 业成科技（成都）有限公司 三维摄像装置、三维摄像方法及人脸识别方法
JP6715872B2 (ja) * 2018-02-21 2020-07-01 株式会社東光高岳 基板形状計測装置
IL264937B (en) * 2018-02-25 2022-09-01 Orbotech Ltd Range differences for self-focusing in optical imaging systems
JP7181292B2 (ja) * 2018-06-26 2022-11-30 株式会社Fuji 平坦度取得システムおよび実装機
JP7174768B2 (ja) * 2018-09-27 2022-11-17 ヤマハ発動機株式会社 ３次元測定装置
JP7257162B2 (ja) * 2019-02-08 2023-04-13 株式会社キーエンス 検査装置
US11375124B2 (en) * 2019-02-25 2022-06-28 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Optical measurement equipment and method for measuring warpage of a workpiece
JP7000380B2 (ja) * 2019-05-29 2022-01-19 Ckd株式会社 三次元計測装置及び三次元計測方法
US11260678B2 (en) * 2019-06-26 2022-03-01 Xerox Corporation Print substrate optical motion sensing and dot clock generation
CN112109073B (zh) * 2019-08-30 2022-10-04 上汽通用五菱汽车股份有限公司 一种机器人离线程序的修正装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60242306A (ja) * 1984-05-16 1985-12-02 Hitachi Metals Ltd 微小寸法測定装置
JP2002350359A (ja) * 2001-05-28 2002-12-04 Nikon Corp 欠陥検査装置
JP2012247375A (ja) * 2011-05-31 2012-12-13 Ckd Corp 三次元計測装置
JP2014178233A (ja) * 2013-03-15 2014-09-25 Azbil Corp 形状測定装置及び形状測定方法
JP2014222292A (ja) * 2013-05-13 2014-11-27 株式会社ブイ・テクノロジー 露光装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG73563A1 (en) * 1998-11-30 2000-06-20 Rahmonic Resources Pte Ltd Apparatus and method to measure three-dimensional data
US6614539B1 (en) * 1999-05-11 2003-09-02 Minolta Co., Ltd. Telecentric optical system
KR100615576B1 (ko) * 2003-02-06 2006-08-25 주식회사 고영테크놀러지 3차원형상 측정장치
JP2006234553A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 外観検査装置および外観検査方法
US7471381B2 (en) * 2006-05-23 2008-12-30 Agency For Science, Technology And Research Method and apparatus for bump inspection
EP2136178A1 (en) * 2007-04-05 2009-12-23 Nikon Corporation Geometry measurement instrument and method for measuring geometry
JP2010164350A (ja) * 2009-01-14 2010-07-29 Ckd Corp 三次元計測装置
KR101158323B1 (ko) * 2010-10-14 2012-06-26 주식회사 고영테크놀러지 기판 검사방법
EP2722640A4 (en) * 2011-06-20 2014-11-19 Yaskawa Denki Seisakusho Kk DEVICE FOR MEASURING A THREE DIMENSIONAL SHAPE AND ROBOTIC SYSTEM
JP5955574B2 (ja) * 2012-02-03 2016-07-20 株式会社東光高岳 立体形状計測装置
WO2014084131A1 (ja) * 2012-11-29 2014-06-05 株式会社ニコン 形状測定装置、構造物製造システム、ステージ装置、形状測定方法、構造物製造方法、プログラム、及び記録媒体
US9740190B2 (en) * 2014-10-09 2017-08-22 Mitutoyo Corporation Method for programming a three-dimensional workpiece scan path for a metrology system
WO2016084194A1 (ja) * 2014-11-27 2016-06-02 株式会社東京精密 形状測定装置
JP6027220B1 (ja) * 2015-12-22 2016-11-16 Ckd株式会社 三次元計測装置
PT3411695T (pt) * 2016-02-01 2022-03-03 Kla Tencor Corp Método e sistema para medição topográfica tridimensional ótica
JP7143057B2 (ja) * 2016-12-28 2022-09-28 株式会社キーエンス 三次元測定装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60242306A (ja) * 1984-05-16 1985-12-02 Hitachi Metals Ltd 微小寸法測定装置
JP2002350359A (ja) * 2001-05-28 2002-12-04 Nikon Corp 欠陥検査装置
JP2012247375A (ja) * 2011-05-31 2012-12-13 Ckd Corp 三次元計測装置
JP2014178233A (ja) * 2013-03-15 2014-09-25 Azbil Corp 形状測定装置及び形状測定方法
JP2014222292A (ja) * 2013-05-13 2014-11-27 株式会社ブイ・テクノロジー 露光装置

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