(57)【要約】【課題】三次元計測における計測精度の低下抑制を図ることのできる三次元計測装置を提供する。【解決手段】基板検査装置１は、プリント基板２に対し縞パターンを投影する投影装置４と、プリント基板２上の縞パターンの投影された部分を撮像するカメラ５と、基板検査装置１内における各種制御を実施する制御装置６とを備えている。投影装置４は、所定の光を発する光源４ａや、該光源４ａからの光を縞パターンに変換するＤＭＤ４ｂなどを備え、単位時間あたり所定のフレーム数で縞パターンをプリント基板２に対し投影する。制御装置６は、所定数フレーム分の縞パターン投影期間の前後に所定の全黒パターンを投影可能な１フレーム分の全黒パターン投影期間を設定し、縞パターン投影期間前の全黒パターン投影期間中にカメラ５の撮像処理を開始し、縞パターン投影期間後の全黒パターン投影期間中にカメラ５の撮像処理を終了する。【選択図】      図１
2018146289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の前後に、所定の全黒パターンを投影可能な少なくとも１フレーム分の全黒パターン投影期間を設定し、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間前の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を開始し、かつ、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間後の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【請求項２】
所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して前記撮像処理を開始し、かつ、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して前記撮像処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【請求項３】
所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の前後の少なくとも一方に、所定の全黒パターンを投影可能な少なくとも１フレーム分の全黒パターン投影期間を設定可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間前の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を開始し、又は、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して前記撮像処理を開始し、
かつ、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間後の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を終了し、又は、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して前記撮像処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【請求項４】
所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して前記光源の点灯処理を開始し、
かつ、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して前記光源の点灯処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【請求項５】
前記反射型光変調素子は、前記画素として、前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の傾斜状態と、前記第１の傾斜状態とは異なる第２の傾斜状態とに択一的に所定軸を中心に揺動変位可能な可動ミラーを備えたデジタル・マイクロミラー・デバイス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。
【請求項６】
前記反射型光変調素子は、前記縞パターンとして、正弦波状の光強度分布を有する光パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、位相の異なる複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能に構成され、
前記画像処理手段は、前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に位相シフト法により前記被計測物の三次元計測を実行可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の三次元計測装置。
【請求項７】
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、接着剤が塗布されたプリント基板であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の三次元計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相シフト法などを利用して三次元計測を行う三次元計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にプリント基板に電子部品を実装する製造ラインにおいては、まずプリント基板の所定位置に対しクリーム半田が印刷される（半田印刷工程）。続いて、プリント基板の所定位置に対し接着剤が塗布される（接着剤塗布工程）。次に、プリント基板に対し電子部品が実装される（実装工程）。ここで、電子部品は、クリーム半田の粘性や接着剤によって仮止めされた状態となる。その後、プリント基板はリフロー炉へ導かれ、半田付けが行われる（リフロー工程）。
【０００３】
このような製造ラインにおいては、例えば部品実装前にクリーム半田の印刷状態や接着剤の塗布状態を検査する基板検査装置などが設けられている。従来、基板検査装置として三次元計測装置が種々提案されている。中でも、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。
【０００４】
位相シフト法を利用した三次元計測装置においては、所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換する格子等からなる投影手段を備え、該投影手段により被計測物に対し縞パターンを投影する。
【０００５】
そして、被計測物の真上に配置した撮像手段を用いて被計測物上に投影された縞パターンを撮像する。撮像手段としては、レンズ及び撮像素子等からなるＣＣＤカメラ等が用いられる。
【０００６】
上記構成の下、撮像手段により撮像され取得した画像データ上の各画素の光の強度（輝度）Ｉは下式（Ｕ１）で与えられる。
【０００７】
Ｉ＝ｆ・sinφ＋ｅ    ・・（Ｕ１）
但し、ｆ：ゲイン、ｅ：オフセット、φ：縞パターンの位相。
【０００８】
そして、上記格子の位置を順次切替え、縞パターンの位相を例えば９０°ずつ４通り（φ＋０、φ＋９０°、φ＋１８０°、φ＋２７０°）にシフトさせると共に、位相の異なる各縞パターンの下で撮像を行う。
【０００９】
これにより、位相の異なる各縞パターンの下で撮像された強度分布Ｉ0、Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3をもつ画像データを取得することができる。ひいては下記式（Ｕ２）に基づいて位相φを求めることができる。
【００１０】
φ＝tan-1[(Ｉ1−Ｉ3)／(Ｉ2−Ｉ0)]  ・・（Ｕ２）
この位相φ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。
【００１１】
一般に、位相シフト法を利用する三次元計測装置においては、計測精度を高めるため、正弦波状の光強度分布を有する縞パターンを投影する。しかし、精度の良い理想的な正弦波状の光強度分布を有する縞パターンを投影することは非常に難しい。
【００１２】
これに鑑み、近年では、デジタル・マイクロミラー・デバイス（Digital Micromirror Device：以下「ＤＭＤ」と称する。）を用いて縞パターンを投影する三次元計測装置も見受けられる（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
ＤＭＤを用いることにより、縞パターンの中間階調をより正確に表現することができるため、投影する縞パターンをより理想的な正弦波状の光強度分布に近づけることができ、計測精度の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１５−１３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、ＤＭＤでは、画素毎に１フレーム（例えば１／６０秒）中のデューティ比を変化させることで、フレーム単位で所望の輝度となる光を表現している（図４参照）。
【００１６】
そのため、図８に示すように、所定の縞パターン（例えばパターン１）に係る所定数フレーム分の投影期間のうちの１フレーム期間の途中で、該所定の縞パターンを撮像する撮像処理（露光処理）を開始した場合や終了した場合には、ＤＭＤの各画素がフレーム単位で表現している光の輝度（デューティ比に則した階調）が、撮像手段により取得した画像データに適切に反映されず、三次元計測における計測精度が低下するおそれがある。
【００１７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、三次元計測における計測精度の低下抑制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。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
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。
【００１９】
手段１．所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子（例えばＤＭＤ）を有し、単位時間あたり所定のフレーム数（例えば１秒あたり６０フレーム）で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態（オン状態）と、前記第１の状態とは異なる第２の状態（オフ状態）とに択一的に切替え可能な複数の画素（例えばマイクロミラー）が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像（露光）を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の前後に、所定の全黒パターンを投影可能な少なくとも１フレーム分の全黒パターン投影期間を設定し、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間前の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を開始し、かつ、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間後の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【００２０】
ここで「全黒パターン」とは、投影領域全域が黒くなる（真っ暗となる）光学像を意味する。つまり「全黒パターン」が投影された場合には、投影領域全域に対し光が全く照射されず、投影領域全域において輝度値が「０」の状態となる。従って「全黒パターン投影期間」においては、少なくとも１フレーム全期間において投影領域全域に対し光が全く照射されない状態となる。
【００２１】
これにより「全黒パターン投影期間」において撮像処理（露光処理）を行ったとしても、かかる期間においては撮像手段に対し光が入射せず、撮像素子に電荷が蓄積されることはない。それ故、所定の全黒パターンを投影可能な「全黒パターン投影期間」を、被計測物に対し光が投射されない「非投影期間」と換言することも可能である。
【００２２】
尚、「全黒パターン」の生成方法としては、例えば１フレーム全期間において反射型光変調素子の全画素を上記第２の状態（オフ状態）とする方法や、光源を消灯する方法、別途設けたシャッタにより遮光する方法などが挙げられる。
【００２３】
上記手段１によれば、ＤＭＤ等の反射型光変調素子を用いて被計測物に対し縞パターンを投影しているため、従来のように格子等を用いて縞パターンを投影し撮像した場合よりも、三次元計測を行う上で、より精度の良い画像データを取得することが可能となる。
【００２４】
さらに、本手段では、全黒パターン投影期間中に撮像処理を開始及び終了させている。上記のとおり、全黒パターン投影期間においては、撮像手段に対し光が入射せず、撮像素子に電荷が蓄積されない。従って、所定数フレーム分の縞パターン投影期間に投影された光だけを撮像（露光）することができる。
【００２５】
これにより、反射型光変調素子の各画素がフレーム単位で表現している光の輝度（デューティ比に則した階調）が、撮像手段により取得した画像データに適切に反映されることとなる。結果として、三次元計測における計測精度の低下抑制を図ることができる。
【００２６】
手段２．所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して前記撮像処理を開始し、かつ、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して前記撮像処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【００２７】
上記手段２によれば、反射型光変調素子のフレームの切替えタイミングに同期して撮像処理を開始及び終了させている。結果として、上記手段１と同様の作用効果が奏される。
【００２８】
手段３．所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の前後の少なくとも一方に、所定の全黒パターンを投影可能な少なくとも１フレーム分の全黒パターン投影期間を設定可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間前の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を開始し、又は、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して前記撮像処理を開始し、
かつ、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間後の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を終了し、又は、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して前記撮像処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【００２９】
上記手段３によれば、撮像処理の開始又は終了の一方については全黒パターン投影期間中に行われ、他方については反射型光変調素子のフレームの切替えタイミングに同期して行われる。結果として、上記手段１，２と同様の作用効果が奏される。
【００３０】
手段４．所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して前記光源の点灯処理を開始し、
かつ、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して前記光源の点灯処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【００３１】
上記手段４によれば、反射型光変調素子のフレームの切替えタイミングに同期して光源の点灯処理を開始及び終了させている。これにより、所定数フレーム分の縞パターン投影期間の間しか被計測物に対し光が投射されないため、撮像処理の開始及び終了タイミングによらず、所定数フレーム分の縞パターン投影期間に投影された光だけを撮像（露光）することができる。結果として、上記手段１と同様の作用効果が奏される。
【００３２】
手段５．前記反射型光変調素子は、前記画素として、前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の傾斜状態と、前記第１の傾斜状態とは異なる第２の傾斜状態とに択一的に所定軸を中心に揺動変位可能な可動ミラーを備えたデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）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。
【００３３】
液晶デバイス等に比べ、ＤＭＤは各画素の動作が高速で、偏光板等による光ロスも少ないため、上記手段５によれば、高画質・高解像度の画像データを取得しやすくなる。
【００３４】
手段６．前記反射型光変調素子は、前記縞パターンとして、正弦波状の光強度分布を有する光パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、位相の異なる複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能に構成され、
前記画像処理手段は、前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に位相シフト法により前記被計測物の三次元計測を実行可能に構成されていることを特徴とする手段１乃至５のいずれかに記載の三次元計測装置。
【００３５】
上記手段６によれば、ＤＭＤ等の反射型光変調素子を用いて被計測物に対し縞パターンを投影しているため、従来のように格子等を用いて縞パターンを投影し撮像した場合よりも、理想的な正弦波により近い光強度分布を有する画像データを取得することが可能となる。
【００３６】
尚、位相シフト法のように、位相の異なる縞パターンの下で撮像した複数の画像データの輝度値の違いを基に三次元計測を行う構成においては、輝度値の誤差が僅かであっても、計測精度に多大な影響を与えるおそれがある。従って、本手段に係る構成の下において上記手段１等の作用効果がより奏功することとなる。
【００３７】
手段７．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、接着剤が塗布されたプリント基板であることを特徴とする手段１乃至６のいずれかに記載の三次元計測装置。
【００３８】
上記手段７によれば、プリント基板に印刷されたクリーム半田、又は、プリント基板に塗布された接着剤の高さ計測等を行うことができる。ひいては、クリーム半田又は接着剤の検査において、その計測値に基づいてクリーム半田又は接着剤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、基板検査装置における検査精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】基板検査装置を模式的に示す概略構成図である。
【図２】基板検査装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】ＤＭＤの反射面を模式的に示す部分拡大平面図である。
【図４】各画素における輝度とマイクロミラーのオン時間との関係を示す図である。
【図５】投影装置及びカメラの処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】第２実施形態に係る投影装置及びカメラの処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】第３実施形態に係る投影装置及びカメラの処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】従来の投影装置及びカメラの処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
〔第１実施形態〕
以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、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１を模式的に示す概略構成図である。同図に示すように、基板検査装置１は、計測対象たるクリーム半田が印刷されてなる被計測物としてのプリント基板２を載置するための載置台３と、プリント基板２の表面に対し斜め上方から所定の縞パターン（正弦波状の光強度分布を有する光パターン）を投影する投影手段としての投影装置４と、プリント基板２上の縞パターンの投影された部分を撮像する撮像手段としてのカメラ５と、投影装置４やカメラ５の駆動制御など基板検査装置１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６とを備えている。制御装置６は、本実施形態における画像取得手段及び画像処理手段を構成する。
【００４１】
載置台３には、モータ１５，１６が設けられており、該モータ１５，１６が制御装置６により駆動制御されることによって、載置台３上に載置されたプリント基板２が任意の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へスライドするようになっている。
【００４２】
投影装置４は、所定の光を発する光源４ａや、該光源４ａからの光を縞パターンに変換する反射型光変調素子としてのデジタル・マイクロミラー・デバイス（以下「ＤＭＤ」と称する。）４ｂなどを備え、単位時間あたり所定のフレーム数（例えば１秒あたり６０フレーム：６０ＦＰＳ）で縞パターン等の光学象をプリント基板２に対し投影する。
【００４３】
投影装置４において、光源４ａから発せられた光は集光レンズ（図示略）等を介してＤＭＤ４ｂに導かれる。そして、ＤＭＤ４ｂの反射面において選択的に反射され変調された光が投影レンズ４ｃに導かれると、該光は投影レンズ４ｃを介してプリント基板２に対し投射されることとなる。
【００４４】
本実施形態では、光源４ａとして白色光を出射するランプ光源を採用している。勿論、光源４ａは、これに限定されるものではなく、例えばＬＥＤ光源やレーザー光源等を採用してもよい。また、白色光に限らず、例えば近赤外光など他の光を出射する光源を採用してもよい。
【００４５】
尚、本実施形態で用いるＤＭＤ４ｂは公知のものである。以下、ＤＭＤ４ｂの基本的構成について図３を参照して説明する。図３は、ＤＭＤ４ｂの反射面を模式的に示す部分拡大平面図である。
【００４６】
ＤＭＤ４ｂは、互いに独立して駆動制御可能な平面視矩形状の多数のマイクロミラー（可動ミラー）４１がシリコン基板上に二次元配列された構成を有している。各マイクロミラー４１がそれぞれＤＭＤ４ｂの１画素を構成する。
【００４７】
各マイクロミラー４１は、その一対角線を揺動軸４１ａとして揺動可能に支持されると共に、その裏側に配設された図示しない電極に対し駆動電圧が印加されることで発生する静電引力によって傾斜した状態となる。
【００４８】
これを基に、各画素に印加される駆動電圧を制御することで、各マイクロミラー４１は、ＤＭＤ４ｂの基準面に対して例えば＋１０°傾いた第１の傾斜状態（以下「オン状態」という）と、−１０°傾いた第２の傾斜状態（以下「オフ状態」という）とに択一的に切替え可能となる。
【００４９】
そして、オン状態のマイクロミラー４１に対し光源４ａから光が入射した場合には、該マイクロミラー４１に反射した反射光が投影レンズ４ｃに入射し、投影レンズ４ｃを介してプリント基板２に対し投射される。
【００５０】
一方、オフ状態のマイクロミラー４１に光源から光が入射した場合には、該マイクロミラー４１に反射した反射光は投影レンズ４ｃには入射せず、所定の光吸収体（図示略）に向け投射される。つまり、プリント基板２に向け投射されず、プリント基板２上には黒点が投影されることとなる。
【００５１】
また、図４に示すように、ＤＭＤ４ｂは、オンオフ制御を高速で行い、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によって各マイクロミラー４１の１フレーム期間中におけるオン状態にある時間割合（デューティ比）を変化させることで、各画素毎に例えば２５６階調の階調表現が可能となっている。
【００５２】
そして、予め設定された投影パターン情報を基に生成した制御信号によって、ＤＭＤ４ｂ上に二次元配列された各マイクロミラー４１をそれぞれ個別に駆動制御することにより、投影パターン情報に応じて変調された縞パターン（正弦波状の光強度分布を有する光パターン）等の光学象をプリント基板２上に投影することが可能となる。
【００５３】
カメラ５は、レンズや撮像素子等からなる。本実施形態では、撮像素子としてＣＭＯＳセンサを採用している。勿論、撮像素子はこれに限定されるものではなく、例えばＣＣＤセンサ等を採用してもよい。
【００５４】
カメラ５によって撮像され取得された画像データは、該カメラ５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６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６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。
【００５５】
ここで、制御装置６の電気的構成について説明する。図２に示すように、制御装置６は、基板検査装置１全体の制御を司るＣＰＵ及び入出力インターフェース２１（以下、「ＣＰＵ等２１」という）、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５により撮像し取得し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、各種演算結果を記憶するための演算結果記憶装置２５、プリント基板２に係る設計情報や、投影装置４が生成する縞パターン等に係る投影パターン情報などの各種情報を予め記憶しておくための設定データ記憶装置２６などを備えている。尚、これら各装置２２〜２６は、ＣＰＵ等２１に対し電気的に接続されている。
【００５６】
次に、基板検査装置１によってプリント基板２の各検査エリアごとに行われる検査ルーチンについて図５を参照して詳しく説明する。図５は、投影装置４及びカメラ５の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００５７】
かかる検査ルーチンは、制御装置６（ＣＰＵ等２１）にて実行されるものである。本実施形態では、各検査エリアについて、それぞれ４回の画像取得処理を行うことにより、光強度分布の異なる４通りの画像データを取得する。
【００５８】
制御装置６は、まずモータ１５，１６を駆動制御してプリント基板２を移動させ、カメラ５の視野（撮像範囲）をプリント基板２上の所定の検査エリアに合わせる。尚、検査エリアは、カメラ５の視野の大きさを１単位としてプリント基板２の表面を予め分割しておいた中の１つのエリアである。
【００５９】
続いて、制御装置６は、クロック信号等に基づき所定のタイミングで１フレーム分の全黒パターン生成処理を開始する。
【００６０】
具体的には、投影装置４を駆動制御して、ＤＭＤ４ｂの全画素（全てのマイクロミラー４１）が１フレーム全期間においてオフ状態となる処理を実行する。これにより、光源４ａの点灯の有無に拘らず、プリント基板２に対しては、１フレーム全期間において継続して投影装置４から光が投射されることはなく、全黒パターンが投影された状態となる。
【００６１】
また、この全黒パターン投影期間中の所定のタイミングにおいて、光源４ａの点灯処理を開始する。尚、本実施形態では、１つの検査エリアに係る４回の撮像処理が終了するまでの間、光源４ａの点灯期間が継続する。
【００６２】
さらに、この全黒パターン投影期間中の所定のタイミング（図５の例では光源４ａの点灯後）において、カメラ５を駆動制御して１回目の撮像処理（露光処理）を開始する。但し、全黒パターンの投影期間中は、カメラ５に対し光が入射しないため、撮像素子に電荷が蓄積されることはない。
【００６３】
制御装置６は、上記全黒パターン投影期間（全黒パターン生成処理）の終了後、１回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、位相の異なる４通りの縞パターンのうちの１つ目の縞パターン（位相「０°」のパターン１）の生成処理を所定数フレーム分（図５の例では２フレーム分）実行する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して１つ目の縞パターンが投影された状態となる。尚、この間、カメラ５による１回目の撮像処理は継続して実行されている。
【００６４】
制御装置６は、１回目の縞パターン投影期間（縞パターン生成処理）の終了後、上記同様の１フレーム分の全黒パターン生成処理を実行し、プリント基板２に対して全黒パターンが投影された状態とする。
【００６５】
そして、この全黒パターン投影期間中の所定のタイミングにおいて、１回目の撮像処理を終了すると共に、２回目の撮像処理を開始する。尚、カメラ５により撮像され取得された画像データは、各撮像処理の終了後、画像データ記憶装置２４へ転送され記憶される。
【００６６】
制御装置６は、上記全黒パターン投影期間（全黒パターン生成処理）の終了後、２回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、２つ目の縞パターン（位相「９０°」のパターン２）の生成処理を所定数フレーム分（図５の例では２フレーム分）実行する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して２つ目の縞パターンが投影された状態となる。尚、この間、カメラ５による２回目の撮像処理は継続して実行されている。
【００６７】
制御装置６は、２回目の縞パターン投影期間（縞パターン生成処理）の終了後、上記同様の１フレーム分の全黒パターン生成処理を実行し、プリント基板２に対して全黒パターンが投影された状態とする。そして、この全黒パターン投影期間中の所定のタイミングにおいて、２回目の撮像処理を終了すると共に、３回目の撮像処理を開始する。
【００６８】
制御装置６は、上記全黒パターン投影期間（全黒パターン生成処理）の終了後、３回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、３つ目の縞パターン（位相「１８０°」のパターン３）の生成処理を所定数フレーム分（図５の例では２フレーム分）実行する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して３つ目の縞パターンが投影された状態となる。尚、この間、カメラ５による３回目の撮像処理は継続して実行されている。
【００６９】
制御装置６は、３回目の縞パターン投影期間（縞パターン生成処理）の終了後、上記同様の１フレーム分の全黒パターン生成処理を実行し、プリント基板２に対して全黒パターンが投影された状態とする。そして、この全黒パターン投影期間中の所定のタイミングにおいて、３回目の撮像処理を終了すると共に、４回目の撮像処理を開始する。
【００７０】
制御装置６は、上記全黒パターン投影期間（全黒パターン生成処理）の終了後、４回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、４つ目の縞パターン（位相「２７０°」のパターン４）の生成処理を所定数フレーム分（図５の例では２フレーム分）実行する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して４つ目の縞パターンが投影された状態となる。尚、この間、カメラ５による４回目の撮像処理は継続して実行されている。
【００７１】
制御装置６は、４回目の縞パターン投影期間（縞パターン生成処理）の終了後、上記同様の１フレーム分の全黒パターン生成処理を実行し、プリント基板２に対して全黒パターンが投影された状態とする。そして、この全黒パターン投影期間中の所定のタイミングにおいて、４回目の撮像処理を終了する。また、この全黒パターン投影期間中の所定のタイミングにおいて、光源４ａの点灯処理を終了する（図５の例では、４回目の撮像処理の終了後）。
【００７２】
このように、上記４回の画像取得処理を行うことにより、所定の検査エリアにつき三次元計測を行う上で必要な光強度分布の異なる４通りの画像データが取得される。
【００７３】
続いて、制御装置６は、上記のように取得した４通りの画像データ（各画素の輝度値）を基に、背景技術においても説明した公知の位相シフト法により三次元計測（高さ計測）を行い、かかる計測結果を演算結果記憶装置２５に記憶する。
【００７４】
次に、制御装置６は、三次元計測結果（各座標における高さデータ）に基づき、クリーム半田の良否判定処理を行う。具体的に、制御装置６は、上記のように得られた検査エリアの計測結果に基づいて、基準面より高くなったクリーム半田の印刷範囲を検出し、この範囲内での各部位の高さを積分することにより、印刷されたクリーム半田の量を算出する。
【００７５】
続いて、制御装置６は、このようにして求めたクリーム半田の位置、面積、高さ又は量等のデータを、予め設定データ記憶装置２６に記憶されている基準データ（ガーバデータなど）と比較判定し、この比較結果が許容範囲内にあるか否かによって、その検査エリアにおけるクリーム半田の印刷状態の良否を判定する。
【００７６】
かかる処理が行われている間に、制御装置６は、モータ１５，１６を駆動制御してプリント基板２を次の検査エリアへと移動せしめ、以降、上記一連の処理が、全ての検査エリアで繰り返し行われることで、プリント基板２全体の検査が終了する。
【００７７】
以上詳述したように、本実施形態によれば、ＤＭＤ４ｂを用いてプリント基板２に対し縞パターンを投影しており、縞パターンの中間階調をより正確に表現することができるため、投影する縞パターンをより理想的な正弦波状の光強度分布に近づけることができる。結果として、位相シフト法を利用した三次元計測を行う上で、より精度の良い画像データを取得することができる。
【００７８】
さらに、本実施形態では、所定数フレーム分の縞パターン投影期間の前後に１フレーム分の全黒パターン投影期間を設定すると共に、該全黒パターン投影期間中にカメラ５による撮像処理を開始及び終了させている。全黒パターン投影期間は、カメラ５に対し光が入射せず、撮像素子に電荷が蓄積されないため、所定数フレーム分の縞パターン投影期間に投影された光だけを撮像することができる。
【００７９】
これにより、ＤＭＤ４ｂの各画素がフレーム単位で表現している光の輝度（デューティ比に則した階調）が、カメラ５により取得した画像データに適切に反映されることとなる。結果として、位相シフト法を利用した三次元計測における計測精度の低下抑制を図ることができる。
【００８０】
〔第２実施形態〕
次に第２実施形態について図６を参照して詳しく説明する。図６は、本実施形態に係る投影装置４及びカメラ５の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。尚、上述した第１実施形態と重複する部分については、同一の部材名称、同一の符号を用いる等してその詳細な説明を省略するとともに、以下には第１実施形態と相違する部分を中心として説明することとする。
【００８１】
本実施形態に係る各検査エリアの検査ルーチンでは、まずモータ１５，１６を駆動制御してプリント基板２を移動させ、カメラ５の視野（撮像範囲）をプリント基板２上の所定の検査エリアに合わせる。
【００８２】
続いて、制御装置６は、クロック信号等に基づき所定のタイミングで１フレーム分の不使用のインターバル期間の設定処理を実行する。ここで、不使用とは、プリント基板２に対し何らかの光学像が投影されるか否かに拘わらず、画像データの取得に用いないことを意味する。
【００８３】
このインターバル期間中の所定のタイミングにおいて、光源４ａの点灯処理を開始する。尚、本実施形態では、１つの検査エリアに係る４回の撮像処理が終了するまでの間、光源４ａの点灯期間が継続する。
【００８４】
制御装置６は、上記インターバル期間の終了後、１回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、位相の異なる４通りの縞パターンのうちの１つ目の縞パターン（位相「０°」のパターン１）の生成処理を所定数フレーム分（図６の例では２フレーム分）実行する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して１つ目の縞パターンが投影された状態となる。
【００８５】
また、制御装置６は、この縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して、カメラ５による１回目の撮像処理を開始する。そして、縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して１回目の撮像処理を終了する。尚、この間、１回目の撮像処理は継続して実行される。
【００８６】
制御装置６は、１回目の縞パターン生成処理及び撮像処理の終了と同時に、上記同様の１フレーム分のインターバル期間の設定処理を実行する。
【００８７】
制御装置６は、上記インターバル期間の終了後、２回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、２つ目の縞パターン（位相「９０°」のパターン２）の生成処理を所定数フレーム分（図６の例では２フレーム分）実行する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して２つ目の縞パターンが投影された状態となる
また、制御装置６は、この縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して、カメラ５による２回目の撮像処理を開始する。そして、縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して２回目の撮像処理を終了する。尚、この間、２回目の撮像処理は継続して実行される。
【００８８】
制御装置６は、２回目の縞パターン生成処理及び撮像処理の終了と同時に、上記同様の１フレーム分のインターバル期間の設定処理を実行する。
【００８９】
制御装置６は、上記インターバル期間の終了後、３回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、３つ目の縞パターン（位相「１８０°」のパターン３）の生成処理を所定数フレーム分（図６の例では２フレーム分）実行する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して３つ目の縞パターンが投影された状態となる
また、制御装置６は、この縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して、カメラ５による３回目の撮像処理を開始する。そして、縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して３回目の撮像処理を終了する。尚、この間、３回目の撮像処理は継続して実行される。
【００９０】
制御装置６は、３回目の縞パターン生成処理及び撮像処理の終了と同時に、上記同様の１フレーム分のインターバル期間の設定処理を実行する。
【００９１】
制御装置６は、上記インターバル期間の終了後、４回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、４つ目の縞パターン（位相「２７０°」のパターン４）の生成処理を所定数フレーム分（図６の例では２フレーム分）実行する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して４つ目の縞パターンが投影された状態となる
また、制御装置６は、この縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して、カメラ５による４回目の撮像処理を開始する。そして、縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して４回目の撮像処理を終了する。尚、この間、４回目の撮像処理は継続して実行される。
【００９２】
制御装置６は、４回目の縞パターン生成処理及び撮像処理の終了と同時に、上記同様の１フレーム分のインターバル期間の設定処理を実行する。そして、このインターバル期間中の所定のタイミングにおいて、光源４ａの点灯処理を終了する。
【００９３】
以上詳述したように、本実施形態によれば、ＤＭＤ４ｂのフレームの切替えタイミングに同期して撮像処理を開始及び終了させている。結果として、上記第１実施形態と同様の作用効果が奏される。
【００９４】
〔第３実施形態〕
次に第３実施形態について図７を参照して詳しく説明する。図７は、本実施形態に係る投影装置４及びカメラ５の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。尚、上述した第１，２実施形態と重複する部分については、同一の部材名称、同一の符号を用いる等してその詳細な説明を省略するとともに、以下には第１，２実施形態と相違する部分を中心として説明することとする。
【００９５】
本実施形態に係る各検査エリアの検査ルーチンでは、まずモータ１５，１６を駆動制御してプリント基板２を移動させ、カメラ５の視野（撮像範囲）をプリント基板２上の所定の検査エリアに合わせる。
【００９６】
続いて、制御装置６は、クロック信号等に基づき所定のタイミングで１フレーム分の不使用のインターバル期間の設定処理を実行する。ここで、不使用とは、縞パターンの投影に用いないことを意味する。
【００９７】
このインターバル期間中の所定のタイミングにおいて、カメラ５を駆動制御して１回目の撮像処理（露光処理）を開始する。但し、インターバル期間中は、カメラ５に対し光が入射しないため、撮像素子に電荷が蓄積されることはない。
【００９８】
制御装置６は、上記インターバル期間の終了後、１回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、位相の異なる４通りの縞パターンのうちの１つ目の縞パターン（位相「０°」のパターン１）の生成処理を所定数フレーム分（図７の例では２フレーム分）実行する。
【００９９】
また、制御装置６は、この縞パターン生成処理の最初のフレームの開始タイミングに同期して、光源４ａの１回目の点灯処理を開始する。そして、縞パターン生成処理の最後のフレームの終了タイミングに同期して光源４ａの１回目の点灯処理を終了する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して１つ目の縞パターンが投影された状態となる。
【０１００】
制御装置６は、１回目の縞パターン投影期間（縞パターン生成処理及び点灯処理）の終了と同時に、上記同様の１フレーム分のインターバル期間の設定処理を実行する。そして、このインターバル期間中の所定のタイミングにおいて、１回目の撮像処理を終了すると共に、２回目の撮像処理を開始する。
【０１０１】
制御装置６は、上記インターバル期間の終了後、２回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、２つ目の縞パターン（位相「９０°」のパターン２）の生成処理を所定数フレーム分（図７の例では２フレーム分）実行する。
【０１０２】
また、制御装置６は、この縞パターン生成処理の最初のフレームの開始タイミングに同期して、光源４ａの２回目の点灯処理を開始する。そして、縞パターン生成処理の最後のフレームの終了タイミングに同期して光源４ａの２回目の点灯処理を終了する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して２つ目の縞パターンが投影された状態となる。
【０１０３】
制御装置６は、２回目の縞パターン投影期間（縞パターン生成処理及び点灯処理）の終了と同時に、上記同様の１フレーム分のインターバル期間の設定処理を実行する。そして、このインターバル期間中の所定のタイミングにおいて、２回目の撮像処理を終了すると共に、３回目の撮像処理を開始する。
【０１０４】
制御装置６は、上記インターバル期間の終了後、３回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、３つ目の縞パターン（位相「１８０°」のパターン３）の生成処理を所定数フレーム分（図７の例では２フレーム分）実行する。
【０１０５】
また、制御装置６は、この縞パターン生成処理の最初のフレームの開始タイミングに同期して、光源４ａの３回目の点灯処理を開始する。そして、縞パターン生成処理の最後のフレームの終了タイミングに同期して光源４ａの３回目の点灯処理を終了する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して３つ目の縞パターンが投影された状態となる。
【０１０６】
制御装置６は、３回目の縞パターン投影期間（縞パターン生成処理及び点灯処理）の終了と同時に、上記同様の１フレーム分のインターバル期間の設定処理を実行する。そして、このインターバル期間中の所定のタイミングにおいて、３回目の撮像処理を終了すると共に、４回目の撮像処理を開始する。
【０１０７】
制御装置６は、上記インターバル期間の終了後、４回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、４つ目の縞パターン（位相「２７０°」のパターン４）の生成処理を所定数フレーム分（図７の例では２フレーム分）実行する。
【０１０８】
また、制御装置６は、この縞パターン生成処理の最初のフレームの開始タイミングに同期して、光源４ａの４回目の点灯処理を開始する。そして、縞パターン生成処理の最後のフレームの終了タイミングに同期して光源４ａの４回目の点灯処理を終了する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して４つ目の縞パターンが投影された状態となる。
【０１０９】
制御装置６は、４回目の縞パターン投影期間（縞パターン生成処理及び点灯処理）の終了と同時に、上記同様の１フレーム分のインターバル期間の設定処理を実行する。そして、このインターバル期間中の所定のタイミングにおいて、４回目の撮像処理を終了する。
【０１１０】
以上詳述したように、本実施形態によれば、ＤＭＤ４ｂのフレームの切替えタイミングに同期して光源４ａの点灯処理を開始及び終了させている。これにより、所定数フレーム分の縞パターン投影期間の間しかプリント基板２に対し光が投射されないため、撮像処理の開始及び終了タイミングによらず、所定数フレーム分の縞パターン投影期間に投影された光だけを撮像することができる。結果として、上記第１，２実施形態と同様の作用効果が奏される。
【０１１１】
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。
【０１１２】
（ａ）上記各実施形態では、三次元計測装置を、プリント基板２に印刷されたクリーム半田の印刷状態を検査する基板検査装置１（半田印刷検査装置）に具体化したが、これに限らず、例えばプリント基板上に塗布された接着剤や、プリント基板上に実装された電子部品、ウエハ基板に形成された半田バンプなど、他の対象を計測する構成に具体化してもよい。
【０１１３】
（ｂ）上記各実施形態では、位相シフト法による三次元計測を行う上で、縞パターンの位相が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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
（ｃ）上記各実施形態では、位相シフト法により三次元計測を行う構成となっているが、これに限らず、例えば空間コード法など、他のパターン投影法（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。
【０１１６】
（ｄ）基板検査装置１の構成は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記各実施形態では、モータ１５，１６を駆動制御してプリント基板２を移動させ、カメラ５の視野（撮像範囲）をプリント基板２上の所定の検査エリアに合わせる構成となっている。これに限らず、例えばプリント基板２を固定した状態で、投影装置４及びカメラ５からなる検査ヘッドを移動させ、プリント基板２上の所定の検査エリアに合わせる構成としてもよい。
【０１１７】
（ｅ）投影装置４に係る構成は上記各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、反射型光変調素子としてＤＭＤ４ｂを採用しているが、これに代えて、例えば反射型液晶素子（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal On Silicon）など、他のものを採用してもよい。
【０１１８】
また、ＤＭＤ４ｂに係る画素数、階調数、フレームレート、マイクロミラー４１の二次元配列構成、マイクロミラー４１の揺動軸４１ａの向き、マイクロミラー４１の傾斜角度などは上記各実施形態に限定されず、他の構成を採用してもよい。
【０１１９】
また、上記各実施形態では、ＤＭＤ４ｂにおける各マイクロミラー４１の１フレーム期間中におけるオン状態にある時間割合（デューティ比）を変化させる方法として、パルス幅変調（ＰＷＭ）を例示しているが、これに限らず、例えば各マイクロミラー４１の１フレーム期間中におけるオン状態にある回数を調整するパルス密度変調 (ＰＤＭ）等を採用してもよい。
【０１２０】
（ｆ）光源４ａの点灯処理の開始タイミング及び終了タイミング、並びに、カメラ５の撮像処理の開始タイミング及び終了タイミングは、上記実施形態に限定されるものではない。
【０１２１】
例えば上記第１及び第２実施形態においては、１つの検査エリアに係る４回の撮像処理が終了するまでの間、光源４ａの点灯期間が継続する構成となっているが、これに限らず、縞パターン投影期間の前後（全黒パターン投影期間中又はインターバル期間中）に一旦、光源４ａを消灯する構成としてもよい。
【０１２２】
さらに、かかる構成の下、第１実施形態においては、縞パターン投影期間前の全黒パターン投影期間中において、光源４ａの点灯処理の開始タイミングと、カメラ５の撮像処理の開始タイミングとを同期させる、及び／又は、縞パターン投影期間後の全黒パターン投影期間中において、光源４ａの点灯処理の終了タイミングと、カメラ５の撮像処理の開始タイミングとを同期させる構成としてもよい。
【０１２３】
また、上記第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせた構成としてもよい。具体的には、カメラ５による撮像処理の開始又は終了の一方については、縞パターン投影期間前又は後の全黒パターン投影期間中に行われ、他方については縞パターン投影期間前又は後のＤＭＤ４ｂのフレームの切替えタイミングに同期して行われる構成としてもよい。
【０１２４】
また、上記第３実施形態において、縞パターン投影期間（ＤＭＤ４ｂの縞パターン生成処理、及び、光源４ａの点灯処理）の最初のフレームの開始タイミングに同期してカメラ５の撮像処理を開始する、及び／又は、縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期してカメラ５の撮像処理を終了する構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１２５】
１…基板検査装置、２…プリント基板、４…投影装置、４ａ…光源、４ｂ…デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）、５…カメラ、６…制御装置、４ｃ…投影レンズ、４１…マイクロミラー、４１ａ…揺動軸。
【図１】
2018146289.tif 000003
【図２】
2018146289.tif 000004
【図３】
2018146289.tif 000005
【図４】
2018146289.tif 000006
【図５】
2018146289.tif 000007
【図６】
2018146289.tif 000008
【図７】
2018146289.tif 000009
【図８】
2018146289.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月12日(2017.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の前後に、所定の全黒パターンを投影可能な少なくとも１フレーム分の全黒パターン投影期間を設定し、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間前の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を開始し、かつ、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間後の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【請求項２】
所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の前後の少なくとも一方に、所定の全黒パターンを投影可能な少なくとも１フレーム分の全黒パターン投影期間を設定可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間前の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を開始し、又は、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して前記撮像処理を開始し、
かつ、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間後の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を終了し、又は、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して前記撮像処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【請求項３】
所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して前記光源の点灯処理を開始し、
かつ、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して前記光源の点灯処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【請求項４】
前記反射型光変調素子は、前記画素として、前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の傾斜状態と、前記第１の傾斜状態とは異なる第２の傾斜状態とに択一的に所定軸を中心に揺動変位可能な可動ミラーを備えたデジタル・マイクロミラー・デバイスであ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。
【請求項５】
前記反射型光変調素子は、前記縞パターンとして、正弦波状の光強度分布を有する光パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、位相の異なる複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能に構成され、
前記画像処理手段は、前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に位相シフト法により前記被計測物の三次元計測を実行可能に構成されてい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。
【請求項６】
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、接着剤が塗布されたプリント基板であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の三次元計測装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
手段２．所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の前後の少なくとも一方に、所定の全黒パターンを投影可能な少なくとも１フレーム分の全黒パターン投影期間を設定可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間前の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を開始し、又は、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して前記撮像処理を開始し、
かつ、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間後の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を終了し、又は、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して前記撮像処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
上記手段２によれば、撮像処理の開始又は終了の一方については全黒パターン投影期間中に行われ、他方については反射型光変調素子のフレームの切替えタイミングに同期して行われる。結果として、上記手段１と同様の作用効果が奏される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
手段３．所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して前記光源の点灯処理を開始し、
かつ、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して前記光源の点灯処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
上記手段３によれば、反射型光変調素子のフレームの切替えタイミングに同期して光源の点灯処理を開始及び終了させている。これにより、所定数フレーム分の縞パターン投影期間の間しか被計測物に対し光が投射されないため、撮像処理の開始及び終了タイミングによらず、所定数フレーム分の縞パターン投影期間に投影された光だけを撮像（露光）することができる。結果として、上記手段１と同様の作用効果が奏される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
手段４．前記反射型光変調素子は、前記画素として、前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の傾斜状態と、前記第１の傾斜状態とは異なる第２の傾斜状態とに択一的に所定軸を中心に揺動変位可能な可動ミラーを備えたデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）であ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。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
液晶デバイス等に比べ、ＤＭＤは各画素の動作が高速で、偏光板等による光ロスも少ないため、上記手段４によれば、高画質・高解像度の画像データを取得しやすくなる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
手段５．前記反射型光変調素子は、前記縞パターンとして、正弦波状の光強度分布を有する光パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、位相の異なる複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能に構成され、
前記画像処理手段は、前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に位相シフト法により前記被計測物の三次元計測を実行可能に構成されてい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。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
上記手段５によれば、ＤＭＤ等の反射型光変調素子を用いて被計測物に対し縞パターンを投影しているため、従来のように格子等を用いて縞パターンを投影し撮像した場合よりも、理想的な正弦波により近い光強度分布を有する画像データを取得することが可能となる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
手段６．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、接着剤が塗布されたプリント基板であることを特徴とする手段１乃至５のいずれかに記載の三次元計測装置。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
上記手段６によれば、プリント基板に印刷されたクリーム半田、又は、プリント基板に塗布された接着剤の高さ計測等を行うことができる。ひいては、クリーム半田又は接着剤の検査において、その計測値に基づいてクリーム半田又は接着剤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、基板検査装置における検査精度の向上を図ることができる。
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月3日(2018.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の前後に、所定の全黒パターンを投影可能な少なくとも１フレーム分の全黒パターン投影期間を設定し、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間前の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を開始し、かつ、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間後の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【請求項２】
所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る２以上の所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して前記撮像処理を開始し、かつ、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して前記撮像処理を終了し、
一つ目の縞パターンの投影が終了または一つ目の縞パターンによる撮像が終了してから、二つ目の縞パターンの投影が開始または二つ目の縞パターンによる撮像が開始するまでの間に少なくとも１フレーム空けるようにしたことを特徴とする三次元計測装置。
【請求項３】
所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る２以上の所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の前に、所定の全黒パターンを投影可能な少なくとも１フレーム分の全黒パターン投影期間を設定可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間前の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を開始し、
一つ目の縞パターンの投影が終了または一つ目の縞パターンによる撮像が終了してから、二つ目の縞パターンの投影が開始または二つ目の縞パターンによる撮像が開始するまでの間に少なくとも１フレーム空けるようにしたことを特徴とする三次元計測装置。
【請求項４】
所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る２以上の所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の後に、所定の全黒パターンを投影可能な少なくとも１フレーム分の全黒パターン投影期間を設定可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間後の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を終了し、
一つ目の縞パターンの投影が終了または一つ目の縞パターンによる撮像が終了してから、二つ目の縞パターンの投影が開始または二つ目の縞パターンによる撮像が開始するまでの間に少なくとも１フレーム空けるようにしたことを特徴とする三次元計測装置。
【請求項５】
所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る２以上の所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して前記光源の点灯処理を開始し、
かつ、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して前記光源の点灯処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【請求項６】
前記反射型光変調素子は、前記画素として、前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の傾斜状態と、前記第１の傾斜状態とは異なる第２の傾斜状態とに択一的に所定軸を中心に揺動変位可能な可動ミラーを備えたデジタル・マイクロミラー・デバイスであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の三次元計測装置。
【請求項７】
前記反射型光変調素子は、前記縞パターンとして、正弦波状の光強度分布を有する光パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、位相の異なる複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能に構成され、
前記画像処理手段は、前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に位相シフト法により前記被計測物の三次元計測を実行可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の三次元計測装置。
【請求項８】
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、接着剤が塗布されたプリント基板であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の三次元計測装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相シフト法などを利用して三次元計測を行う三次元計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にプリント基板に電子部品を実装する製造ラインにおいては、まずプリント基板の所定位置に対しクリーム半田が印刷される（半田印刷工程）。続いて、プリント基板の所定位置に対し接着剤が塗布される（接着剤塗布工程）。次に、プリント基板に対し電子部品が実装される（実装工程）。ここで、電子部品は、クリーム半田の粘性や接着剤によって仮止めされた状態となる。その後、プリント基板はリフロー炉へ導かれ、半田付けが行われる（リフロー工程）。
【０００３】
このような製造ラインにおいては、例えば部品実装前にクリーム半田の印刷状態や接着剤の塗布状態を検査する基板検査装置などが設けられている。従来、基板検査装置として三次元計測装置が種々提案されている。中でも、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。
【０００４】
位相シフト法を利用した三次元計測装置においては、所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換する格子等からなる投影手段を備え、該投影手段により被計測物に対し縞パターンを投影する。
【０００５】
そして、被計測物の真上に配置した撮像手段を用いて被計測物上に投影された縞パターンを撮像する。撮像手段としては、レンズ及び撮像素子等からなるＣＣＤカメラ等が用いられる。
【０００６】
上記構成の下、撮像手段により撮像され取得した画像データ上の各画素の光の強度（輝度）Ｉは下式（Ｕ１）で与えられる。
【０００７】
Ｉ＝ｆ・sinφ＋ｅ    ・・（Ｕ１）
但し、ｆ：ゲイン、ｅ：オフセット、φ：縞パターンの位相。
【０００８】
そして、上記格子の位置を順次切替え、縞パターンの位相を例えば９０°ずつ４通り（φ＋０、φ＋９０°、φ＋１８０°、φ＋２７０°）にシフトさせると共に、位相の異なる各縞パターンの下で撮像を行う。
【０００９】
これにより、位相の異なる各縞パターンの下で撮像された強度分布Ｉ0、Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3をもつ画像データを取得することができる。ひいては下記式（Ｕ２）に基づいて位相φを求めることができる。
【００１０】
φ＝tan-1[(Ｉ1−Ｉ3)／(Ｉ2−Ｉ0)]  ・・（Ｕ２）
この位相φ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。
【００１１】
一般に、位相シフト法を利用する三次元計測装置においては、計測精度を高めるため、正弦波状の光強度分布を有する縞パターンを投影する。しかし、精度の良い理想的な正弦波状の光強度分布を有する縞パターンを投影することは非常に難しい。
【００１２】
これに鑑み、近年では、デジタル・マイクロミラー・デバイス（Digital Micromirror Device：以下「ＤＭＤ」と称する。）を用いて縞パターンを投影する三次元計測装置も見受けられる（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
ＤＭＤを用いることにより、縞パターンの中間階調をより正確に表現することができるため、投影する縞パターンをより理想的な正弦波状の光強度分布に近づけることができ、計測精度の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１５−１３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、ＤＭＤでは、画素毎に１フレーム（例えば１／６０秒）中のデューティ比を変化させることで、フレーム単位で所望の輝度となる光を表現している（図４参照）。
【００１６】
そのため、図８に示すように、所定の縞パターン（例えばパターン１）に係る所定数フレーム分の投影期間のうちの１フレーム期間の途中で、該所定の縞パターンを撮像する撮像処理（露光処理）を開始した場合や終了した場合には、ＤＭＤの各画素がフレーム単位で表現している光の輝度（デューティ比に則した階調）が、撮像手段により取得した画像データに適切に反映されず、三次元計測における計測精度が低下するおそれがある。
【００１７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、三次元計測における計測精度の低下抑制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。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
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。
【００１９】
手段１．所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子（例えばＤＭＤ）を有し、単位時間あたり所定のフレーム数（例えば１秒あたり６０フレーム）で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態（オン状態）と、前記第１の状態とは異なる第２の状態（オフ状態）とに択一的に切替え可能な複数の画素（例えばマイクロミラー）が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像（露光）を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の前後に、所定の全黒パターンを投影可能な少なくとも１フレーム分の全黒パターン投影期間を設定し、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間前の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を開始し、かつ、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間後の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【００２０】
ここで「全黒パターン」とは、投影領域全域が黒くなる（真っ暗となる）光学像を意味する。つまり「全黒パターン」が投影された場合には、投影領域全域に対し光が全く照射されず、投影領域全域において輝度値が「０」の状態となる。従って「全黒パターン投影期間」においては、少なくとも１フレーム全期間において投影領域全域に対し光が全く照射されない状態となる。
【００２１】
これにより「全黒パターン投影期間」において撮像処理（露光処理）を行ったとしても、かかる期間においては撮像手段に対し光が入射せず、撮像素子に電荷が蓄積されることはない。それ故、所定の全黒パターンを投影可能な「全黒パターン投影期間」を、被計測物に対し光が投射されない「非投影期間」と換言することも可能である。
【００２２】
尚、「全黒パターン」の生成方法としては、例えば１フレーム全期間において反射型光変調素子の全画素を上記第２の状態（オフ状態）とする方法や、光源を消灯する方法、別途設けたシャッタにより遮光する方法などが挙げられる。
【００２３】
上記手段１によれば、ＤＭＤ等の反射型光変調素子を用いて被計測物に対し縞パターンを投影しているため、従来のように格子等を用いて縞パターンを投影し撮像した場合よりも、三次元計測を行う上で、より精度の良い画像データを取得することが可能となる。
【００２４】
さらに、本手段では、全黒パターン投影期間中に撮像処理を開始及び終了させている。上記のとおり、全黒パターン投影期間においては、撮像手段に対し光が入射せず、撮像素子に電荷が蓄積されない。従って、所定数フレーム分の縞パターン投影期間に投影された光だけを撮像（露光）することができる。
【００２５】
これにより、反射型光変調素子の各画素がフレーム単位で表現している光の輝度（デューティ比に則した階調）が、撮像手段により取得した画像データに適切に反映されることとなる。結果として、三次元計測における計測精度の低下抑制を図ることができる。
【００２６】
手段２．所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る２以上の所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して前記撮像処理を開始し、かつ、前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して前記撮像処理を終了し、
一つ目の縞パターンの投影が終了または一つ目の縞パターンによる撮像が終了してから、二つ目の縞パターンの投影が開始または二つ目の縞パターンによる撮像が開始するまでの間に少なくとも１フレーム空けるようにしたことを特徴とする三次元計測装置。
【００２７】
上記手段２によれば、反射型光変調素子のフレームの切替えタイミングに同期して撮像処理を開始及び終了させている。結果として、上記手段１と同様の作用効果が奏される。
【００２８】
手段３−１．所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る２以上の所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の前に、所定の全黒パターンを投影可能な少なくとも１フレーム分の全黒パターン投影期間を設定可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間前の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を開始し、
一つ目の縞パターンの投影が終了または一つ目の縞パターンによる撮像が終了してから、二つ目の縞パターンの投影が開始または二つ目の縞パターンによる撮像が開始するまでの間に少なくとも１フレーム空けるようにしたことを特徴とする三次元計測装置。
手段３−２．所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る２以上の所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の後に、所定の全黒パターンを投影可能な少なくとも１フレーム分の全黒パターン投影期間を設定可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間後の前記全黒パターン投影期間中に前記撮像処理を終了し、
一つ目の縞パターンの投影が終了または一つ目の縞パターンによる撮像が終了してから、二つ目の縞パターンの投影が開始または二つ目の縞パターンによる撮像が開始するまでの間に少なくとも１フレーム空けるようにしたことを特徴とする三次元計測装置。
【００２９】
上記手段３−１，３−２によれば、撮像処理の開始又は終了の一方については全黒パターン投影期間中に行われ、他方については反射型光変調素子のフレームの切替えタイミングに同期して行われる。結果として、上記手段１，２と同様の作用効果が奏される。
【００３０】
手段４．所定の光を発する光源、及び、該光源からの光を所定の縞パターンに変換可能な反射型光変調素子を有し、単位時間あたり所定のフレーム数で前記縞パターンを被計測物に対し投影可能な投影手段と、
少なくとも前記縞パターンの投影された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記投影手段及び前記撮像手段を制御し、複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記反射型光変調素子は、
前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の状態と、前記第１の状態とは異なる第２の状態とに択一的に切替え可能な複数の画素が二次元配列された構成を有すると共に、
前記画素毎の１フレーム期間中における前記第１の状態にある割合を変化させることにより前記縞パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、
前記複数の画像データのうちの１つの画像データを取得する上で、
前記複数通りの縞パターンのうちの１通りの縞パターンに係る所定数フレーム分の縞パターン投影期間を少なくとも含む所定期間において連続して撮像を行う撮像処理を実行可能に構成され、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して前記光源の点灯処理を開始し、
かつ、
前記所定数フレーム分の縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して前記光源の点灯処理を終了することを特徴とする三次元計測装置。
【００３１】
上記手段４によれば、反射型光変調素子のフレームの切替えタイミングに同期して光源の点灯処理を開始及び終了させている。これにより、所定数フレーム分の縞パターン投影期間の間しか被計測物に対し光が投射されないため、撮像処理の開始及び終了タイミングによらず、所定数フレーム分の縞パターン投影期間に投影された光だけを撮像（露光）することができる。結果として、上記手段１と同様の作用効果が奏される。
【００３２】
手段５．前記反射型光変調素子は、前記画素として、前記光源から入射した光を前記被計測物に対し投射可能なように反射させる第１の傾斜状態と、前記第１の傾斜状態とは異なる第２の傾斜状態とに択一的に所定軸を中心に揺動変位可能な可動ミラーを備えたデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）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。
【００３３】
液晶デバイス等に比べ、ＤＭＤは各画素の動作が高速で、偏光板等による光ロスも少ないため、上記手段５によれば、高画質・高解像度の画像データを取得しやすくなる。
【００３４】
手段６．前記反射型光変調素子は、前記縞パターンとして、正弦波状の光強度分布を有する光パターンを生成可能に構成され、
前記画像取得手段は、位相の異なる複数通りの縞パターンを順次投影し撮像することにより、光強度分布の異なる複数の画像データを取得可能に構成され、
前記画像処理手段は、前記画像取得手段により取得された複数の画像データを基に位相シフト法により前記被計測物の三次元計測を実行可能に構成されていることを特徴とする手段１乃至５のいずれかに記載の三次元計測装置。
【００３５】
上記手段６によれば、ＤＭＤ等の反射型光変調素子を用いて被計測物に対し縞パターンを投影しているため、従来のように格子等を用いて縞パターンを投影し撮像した場合よりも、理想的な正弦波により近い光強度分布を有する画像データを取得することが可能となる。
【００３６】
尚、位相シフト法のように、位相の異なる縞パターンの下で撮像した複数の画像データの輝度値の違いを基に三次元計測を行う構成においては、輝度値の誤差が僅かであっても、計測精度に多大な影響を与えるおそれがある。従って、本手段に係る構成の下において上記手段１等の作用効果がより奏功することとなる。
【００３７】
手段７．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、接着剤が塗布されたプリント基板であることを特徴とする手段１乃至６のいずれかに記載の三次元計測装置。
【００３８】
上記手段７によれば、プリント基板に印刷されたクリーム半田、又は、プリント基板に塗布された接着剤の高さ計測等を行うことができる。ひいては、クリーム半田又は接着剤の検査において、その計測値に基づいてクリーム半田又は接着剤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、基板検査装置における検査精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】基板検査装置を模式的に示す概略構成図である。
【図２】基板検査装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】ＤＭＤの反射面を模式的に示す部分拡大平面図である。
【図４】各画素における輝度とマイクロミラーのオン時間との関係を示す図である。
【図５】投影装置及びカメラの処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】第２実施形態に係る投影装置及びカメラの処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】第３実施形態に係る投影装置及びカメラの処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】従来の投影装置及びカメラの処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
〔第１実施形態〕
以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、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１を模式的に示す概略構成図である。同図に示すように、基板検査装置１は、計測対象たるクリーム半田が印刷されてなる被計測物としてのプリント基板２を載置するための載置台３と、プリント基板２の表面に対し斜め上方から所定の縞パターン（正弦波状の光強度分布を有する光パターン）を投影する投影手段としての投影装置４と、プリント基板２上の縞パターンの投影された部分を撮像する撮像手段としてのカメラ５と、投影装置４やカメラ５の駆動制御など基板検査装置１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６とを備えている。制御装置６は、本実施形態における画像取得手段及び画像処理手段を構成する。
【００４１】
載置台３には、モータ１５，１６が設けられており、該モータ１５，１６が制御装置６により駆動制御されることによって、載置台３上に載置されたプリント基板２が任意の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へスライドするようになっている。
【００４２】
投影装置４は、所定の光を発する光源４ａや、該光源４ａからの光を縞パターンに変換する反射型光変調素子としてのデジタル・マイクロミラー・デバイス（以下「ＤＭＤ」と称する。）４ｂなどを備え、単位時間あたり所定のフレーム数（例えば１秒あたり６０フレーム：６０ＦＰＳ）で縞パターン等の光学象をプリント基板２に対し投影する。
【００４３】
投影装置４において、光源４ａから発せられた光は集光レンズ（図示略）等を介してＤＭＤ４ｂに導かれる。そして、ＤＭＤ４ｂの反射面において選択的に反射され変調された光が投影レンズ４ｃに導かれると、該光は投影レンズ４ｃを介してプリント基板２に対し投射されることとなる。
【００４４】
本実施形態では、光源４ａとして白色光を出射するランプ光源を採用している。勿論、光源４ａは、これに限定されるものではなく、例えばＬＥＤ光源やレーザー光源等を採用してもよい。また、白色光に限らず、例えば近赤外光など他の光を出射する光源を採用してもよい。
【００４５】
尚、本実施形態で用いるＤＭＤ４ｂは公知のものである。以下、ＤＭＤ４ｂの基本的構成について図３を参照して説明する。図３は、ＤＭＤ４ｂの反射面を模式的に示す部分拡大平面図である。
【００４６】
ＤＭＤ４ｂは、互いに独立して駆動制御可能な平面視矩形状の多数のマイクロミラー（可動ミラー）４１がシリコン基板上に二次元配列された構成を有している。各マイクロミラー４１がそれぞれＤＭＤ４ｂの１画素を構成する。
【００４７】
各マイクロミラー４１は、その一対角線を揺動軸４１ａとして揺動可能に支持されると共に、その裏側に配設された図示しない電極に対し駆動電圧が印加されることで発生する静電引力によって傾斜した状態となる。
【００４８】
これを基に、各画素に印加される駆動電圧を制御することで、各マイクロミラー４１は、ＤＭＤ４ｂの基準面に対して例えば＋１０°傾いた第１の傾斜状態（以下「オン状態」という）と、−１０°傾いた第２の傾斜状態（以下「オフ状態」という）とに択一的に切替え可能となる。
【００４９】
そして、オン状態のマイクロミラー４１に対し光源４ａから光が入射した場合には、該マイクロミラー４１に反射した反射光が投影レンズ４ｃに入射し、投影レンズ４ｃを介してプリント基板２に対し投射される。
【００５０】
一方、オフ状態のマイクロミラー４１に光源から光が入射した場合には、該マイクロミラー４１に反射した反射光は投影レンズ４ｃには入射せず、所定の光吸収体（図示略）に向け投射される。つまり、プリント基板２に向け投射されず、プリント基板２上には黒点が投影されることとなる。
【００５１】
また、図４に示すように、ＤＭＤ４ｂは、オンオフ制御を高速で行い、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によって各マイクロミラー４１の１フレーム期間中におけるオン状態にある時間割合（デューティ比）を変化させることで、各画素毎に例えば２５６階調の階調表現が可能となっている。
【００５２】
そして、予め設定された投影パターン情報を基に生成した制御信号によって、ＤＭＤ４ｂ上に二次元配列された各マイクロミラー４１をそれぞれ個別に駆動制御することにより、投影パターン情報に応じて変調された縞パターン（正弦波状の光強度分布を有する光パターン）等の光学象をプリント基板２上に投影することが可能となる。
【００５３】
カメラ５は、レンズや撮像素子等からなる。本実施形態では、撮像素子としてＣＭＯＳセンサを採用している。勿論、撮像素子はこれに限定されるものではなく、例えばＣＣＤセンサ等を採用してもよい。
【００５４】
カメラ５によって撮像され取得された画像データは、該カメラ５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６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６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。
【００５５】
ここで、制御装置６の電気的構成について説明する。図２に示すように、制御装置６は、基板検査装置１全体の制御を司るＣＰＵ及び入出力インターフェース２１（以下、「ＣＰＵ等２１」という）、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５により撮像し取得し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、各種演算結果を記憶するための演算結果記憶装置２５、プリント基板２に係る設計情報や、投影装置４が生成する縞パターン等に係る投影パターン情報などの各種情報を予め記憶しておくための設定データ記憶装置２６などを備えている。尚、これら各装置２２〜２６は、ＣＰＵ等２１に対し電気的に接続されている。
【００５６】
次に、基板検査装置１によってプリント基板２の各検査エリアごとに行われる検査ルーチンについて図５を参照して詳しく説明する。図５は、投影装置４及びカメラ５の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００５７】
かかる検査ルーチンは、制御装置６（ＣＰＵ等２１）にて実行されるものである。本実施形態では、各検査エリアについて、それぞれ４回の画像取得処理を行うことにより、光強度分布の異なる４通りの画像データを取得する。
【００５８】
制御装置６は、まずモータ１５，１６を駆動制御してプリント基板２を移動させ、カメラ５の視野（撮像範囲）をプリント基板２上の所定の検査エリアに合わせる。尚、検査エリアは、カメラ５の視野の大きさを１単位としてプリント基板２の表面を予め分割しておいた中の１つのエリアである。
【００５９】
続いて、制御装置６は、クロック信号等に基づき所定のタイミングで１フレーム分の全黒パターン生成処理を開始する。
【００６０】
具体的には、投影装置４を駆動制御して、ＤＭＤ４ｂの全画素（全てのマイクロミラー４１）が１フレーム全期間においてオフ状態となる処理を実行する。これにより、光源４ａの点灯の有無に拘らず、プリント基板２に対しては、１フレーム全期間において継続して投影装置４から光が投射されることはなく、全黒パターンが投影された状態となる。
【００６１】
また、この全黒パターン投影期間中の所定のタイミングにおいて、光源４ａの点灯処理を開始する。尚、本実施形態では、１つの検査エリアに係る４回の撮像処理が終了するまでの間、光源４ａの点灯期間が継続する。
【００６２】
さらに、この全黒パターン投影期間中の所定のタイミング（図５の例では光源４ａの点灯後）において、カメラ５を駆動制御して１回目の撮像処理（露光処理）を開始する。但し、全黒パターンの投影期間中は、カメラ５に対し光が入射しないため、撮像素子に電荷が蓄積されることはない。
【００６３】
制御装置６は、上記全黒パターン投影期間（全黒パターン生成処理）の終了後、１回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、位相の異なる４通りの縞パターンのうちの１つ目の縞パターン（位相「０°」のパターン１）の生成処理を所定数フレーム分（図５の例では２フレーム分）実行する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して１つ目の縞パターンが投影された状態となる。尚、この間、カメラ５による１回目の撮像処理は継続して実行されている。
【００６４】
制御装置６は、１回目の縞パターン投影期間（縞パターン生成処理）の終了後、上記同様の１フレーム分の全黒パターン生成処理を実行し、プリント基板２に対して全黒パターンが投影された状態とする。
【００６５】
そして、この全黒パターン投影期間中の所定のタイミングにおいて、１回目の撮像処理を終了すると共に、２回目の撮像処理を開始する。尚、カメラ５により撮像され取得された画像データは、各撮像処理の終了後、画像データ記憶装置２４へ転送され記憶される。
【００６６】
制御装置６は、上記全黒パターン投影期間（全黒パターン生成処理）の終了後、２回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、２つ目の縞パターン（位相「９０°」のパターン２）の生成処理を所定数フレーム分（図５の例では２フレーム分）実行する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して２つ目の縞パターンが投影された状態となる。尚、この間、カメラ５による２回目の撮像処理は継続して実行されている。
【００６７】
制御装置６は、２回目の縞パターン投影期間（縞パターン生成処理）の終了後、上記同様の１フレーム分の全黒パターン生成処理を実行し、プリント基板２に対して全黒パターンが投影された状態とする。そして、この全黒パターン投影期間中の所定のタイミングにおいて、２回目の撮像処理を終了すると共に、３回目の撮像処理を開始する。
【００６８】
制御装置６は、上記全黒パターン投影期間（全黒パターン生成処理）の終了後、３回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、３つ目の縞パターン（位相「１８０°」のパターン３）の生成処理を所定数フレーム分（図５の例では２フレーム分）実行する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して３つ目の縞パターンが投影された状態となる。尚、この間、カメラ５による３回目の撮像処理は継続して実行されている。
【００６９】
制御装置６は、３回目の縞パターン投影期間（縞パターン生成処理）の終了後、上記同様の１フレーム分の全黒パターン生成処理を実行し、プリント基板２に対して全黒パターンが投影された状態とする。そして、この全黒パターン投影期間中の所定のタイミングにおいて、３回目の撮像処理を終了すると共に、４回目の撮像処理を開始する。
【００７０】
制御装置６は、上記全黒パターン投影期間（全黒パターン生成処理）の終了後、４回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、４つ目の縞パターン（位相「２７０°」のパターン４）の生成処理を所定数フレーム分（図５の例では２フレーム分）実行する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して４つ目の縞パターンが投影された状態となる。尚、この間、カメラ５による４回目の撮像処理は継続して実行されている。
【００７１】
制御装置６は、４回目の縞パターン投影期間（縞パターン生成処理）の終了後、上記同様の１フレーム分の全黒パターン生成処理を実行し、プリント基板２に対して全黒パターンが投影された状態とする。そして、この全黒パターン投影期間中の所定のタイミングにおいて、４回目の撮像処理を終了する。また、この全黒パターン投影期間中の所定のタイミングにおいて、光源４ａの点灯処理を終了する（図５の例では、４回目の撮像処理の終了後）。
【００７２】
このように、上記４回の画像取得処理を行うことにより、所定の検査エリアにつき三次元計測を行う上で必要な光強度分布の異なる４通りの画像データが取得される。
【００７３】
続いて、制御装置６は、上記のように取得した４通りの画像データ（各画素の輝度値）を基に、背景技術においても説明した公知の位相シフト法により三次元計測（高さ計測）を行い、かかる計測結果を演算結果記憶装置２５に記憶する。
【００７４】
次に、制御装置６は、三次元計測結果（各座標における高さデータ）に基づき、クリーム半田の良否判定処理を行う。具体的に、制御装置６は、上記のように得られた検査エリアの計測結果に基づいて、基準面より高くなったクリーム半田の印刷範囲を検出し、この範囲内での各部位の高さを積分することにより、印刷されたクリーム半田の量を算出する。
【００７５】
続いて、制御装置６は、このようにして求めたクリーム半田の位置、面積、高さ又は量等のデータを、予め設定データ記憶装置２６に記憶されている基準データ（ガーバデータなど）と比較判定し、この比較結果が許容範囲内にあるか否かによって、その検査エリアにおけるクリーム半田の印刷状態の良否を判定する。
【００７６】
かかる処理が行われている間に、制御装置６は、モータ１５，１６を駆動制御してプリント基板２を次の検査エリアへと移動せしめ、以降、上記一連の処理が、全ての検査エリアで繰り返し行われることで、プリント基板２全体の検査が終了する。
【００７７】
以上詳述したように、本実施形態によれば、ＤＭＤ４ｂを用いてプリント基板２に対し縞パターンを投影しており、縞パターンの中間階調をより正確に表現することができるため、投影する縞パターンをより理想的な正弦波状の光強度分布に近づけることができる。結果として、位相シフト法を利用した三次元計測を行う上で、より精度の良い画像データを取得することができる。
【００７８】
さらに、本実施形態では、所定数フレーム分の縞パターン投影期間の前後に１フレーム分の全黒パターン投影期間を設定すると共に、該全黒パターン投影期間中にカメラ５による撮像処理を開始及び終了させている。全黒パターン投影期間は、カメラ５に対し光が入射せず、撮像素子に電荷が蓄積されないため、所定数フレーム分の縞パターン投影期間に投影された光だけを撮像することができる。
【００７９】
これにより、ＤＭＤ４ｂの各画素がフレーム単位で表現している光の輝度（デューティ比に則した階調）が、カメラ５により取得した画像データに適切に反映されることとなる。結果として、位相シフト法を利用した三次元計測における計測精度の低下抑制を図ることができる。
【００８０】
〔第２実施形態〕
次に第２実施形態について図６を参照して詳しく説明する。図６は、本実施形態に係る投影装置４及びカメラ５の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。尚、上述した第１実施形態と重複する部分については、同一の部材名称、同一の符号を用いる等してその詳細な説明を省略するとともに、以下には第１実施形態と相違する部分を中心として説明することとする。
【００８１】
本実施形態に係る各検査エリアの検査ルーチンでは、まずモータ１５，１６を駆動制御してプリント基板２を移動させ、カメラ５の視野（撮像範囲）をプリント基板２上の所定の検査エリアに合わせる。
【００８２】
続いて、制御装置６は、クロック信号等に基づき所定のタイミングで１フレーム分の不使用のインターバル期間の設定処理を実行する。ここで、不使用とは、プリント基板２に対し何らかの光学像が投影されるか否かに拘わらず、画像データの取得に用いないことを意味する。
【００８３】
このインターバル期間中の所定のタイミングにおいて、光源４ａの点灯処理を開始する。尚、本実施形態では、１つの検査エリアに係る４回の撮像処理が終了するまでの間、光源４ａの点灯期間が継続する。
【００８４】
制御装置６は、上記インターバル期間の終了後、１回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、位相の異なる４通りの縞パターンのうちの１つ目の縞パターン（位相「０°」のパターン１）の生成処理を所定数フレーム分（図６の例では２フレーム分）実行する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して１つ目の縞パターンが投影された状態となる。
【００８５】
また、制御装置６は、この縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して、カメラ５による１回目の撮像処理を開始する。そして、縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して１回目の撮像処理を終了する。尚、この間、１回目の撮像処理は継続して実行される。
【００８６】
制御装置６は、１回目の縞パターン生成処理及び撮像処理の終了と同時に、上記同様の１フレーム分のインターバル期間の設定処理を実行する。
【００８７】
制御装置６は、上記インターバル期間の終了後、２回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、２つ目の縞パターン（位相「９０°」のパターン２）の生成処理を所定数フレーム分（図６の例では２フレーム分）実行する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して２つ目の縞パターンが投影された状態となる
また、制御装置６は、この縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して、カメラ５による２回目の撮像処理を開始する。そして、縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して２回目の撮像処理を終了する。尚、この間、２回目の撮像処理は継続して実行される。
【００８８】
制御装置６は、２回目の縞パターン生成処理及び撮像処理の終了と同時に、上記同様の１フレーム分のインターバル期間の設定処理を実行する。
【００８９】
制御装置６は、上記インターバル期間の終了後、３回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、３つ目の縞パターン（位相「１８０°」のパターン３）の生成処理を所定数フレーム分（図６の例では２フレーム分）実行する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して３つ目の縞パターンが投影された状態となる
また、制御装置６は、この縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して、カメラ５による３回目の撮像処理を開始する。そして、縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して３回目の撮像処理を終了する。尚、この間、３回目の撮像処理は継続して実行される。
【００９０】
制御装置６は、３回目の縞パターン生成処理及び撮像処理の終了と同時に、上記同様の１フレーム分のインターバル期間の設定処理を実行する。
【００９１】
制御装置６は、上記インターバル期間の終了後、４回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、４つ目の縞パターン（位相「２７０°」のパターン４）の生成処理を所定数フレーム分（図６の例では２フレーム分）実行する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して４つ目の縞パターンが投影された状態となる
また、制御装置６は、この縞パターン投影期間の最初のフレームの開始タイミングに同期して、カメラ５による４回目の撮像処理を開始する。そして、縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期して４回目の撮像処理を終了する。尚、この間、４回目の撮像処理は継続して実行される。
【００９２】
制御装置６は、４回目の縞パターン生成処理及び撮像処理の終了と同時に、上記同様の１フレーム分のインターバル期間の設定処理を実行する。そして、このインターバル期間中の所定のタイミングにおいて、光源４ａの点灯処理を終了する。
【００９３】
以上詳述したように、本実施形態によれば、ＤＭＤ４ｂのフレームの切替えタイミングに同期して撮像処理を開始及び終了させている。結果として、上記第１実施形態と同様の作用効果が奏される。
【００９４】
〔第３実施形態〕
次に第３実施形態について図７を参照して詳しく説明する。図７は、本実施形態に係る投影装置４及びカメラ５の処理動作を説明するためのタイミングチャートである。尚、上述した第１，２実施形態と重複する部分については、同一の部材名称、同一の符号を用いる等してその詳細な説明を省略するとともに、以下には第１，２実施形態と相違する部分を中心として説明することとする。
【００９５】
本実施形態に係る各検査エリアの検査ルーチンでは、まずモータ１５，１６を駆動制御してプリント基板２を移動させ、カメラ５の視野（撮像範囲）をプリント基板２上の所定の検査エリアに合わせる。
【００９６】
続いて、制御装置６は、クロック信号等に基づき所定のタイミングで１フレーム分の不使用のインターバル期間の設定処理を実行する。ここで、不使用とは、縞パターンの投影に用いないことを意味する。
【００９７】
このインターバル期間中の所定のタイミングにおいて、カメラ５を駆動制御して１回目の撮像処理（露光処理）を開始する。但し、インターバル期間中は、カメラ５に対し光が入射しないため、撮像素子に電荷が蓄積されることはない。
【００９８】
制御装置６は、上記インターバル期間の終了後、１回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、位相の異なる４通りの縞パターンのうちの１つ目の縞パターン（位相「０°」のパターン１）の生成処理を所定数フレーム分（図７の例では２フレーム分）実行する。
【００９９】
また、制御装置６は、この縞パターン生成処理の最初のフレームの開始タイミングに同期して、光源４ａの１回目の点灯処理を開始する。そして、縞パターン生成処理の最後のフレームの終了タイミングに同期して光源４ａの１回目の点灯処理を終了する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して１つ目の縞パターンが投影された状態となる。
【０１００】
制御装置６は、１回目の縞パターン投影期間（縞パターン生成処理及び点灯処理）の終了と同時に、上記同様の１フレーム分のインターバル期間の設定処理を実行する。そして、このインターバル期間中の所定のタイミングにおいて、１回目の撮像処理を終了すると共に、２回目の撮像処理を開始する。
【０１０１】
制御装置６は、上記インターバル期間の終了後、２回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、２つ目の縞パターン（位相「９０°」のパターン２）の生成処理を所定数フレーム分（図７の例では２フレーム分）実行する。
【０１０２】
また、制御装置６は、この縞パターン生成処理の最初のフレームの開始タイミングに同期して、光源４ａの２回目の点灯処理を開始する。そして、縞パターン生成処理の最後のフレームの終了タイミングに同期して光源４ａの２回目の点灯処理を終了する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して２つ目の縞パターンが投影された状態となる。
【０１０３】
制御装置６は、２回目の縞パターン投影期間（縞パターン生成処理及び点灯処理）の終了と同時に、上記同様の１フレーム分のインターバル期間の設定処理を実行する。そして、このインターバル期間中の所定のタイミングにおいて、２回目の撮像処理を終了すると共に、３回目の撮像処理を開始する。
【０１０４】
制御装置６は、上記インターバル期間の終了後、３回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、３つ目の縞パターン（位相「１８０°」のパターン３）の生成処理を所定数フレーム分（図７の例では２フレーム分）実行する。
【０１０５】
また、制御装置６は、この縞パターン生成処理の最初のフレームの開始タイミングに同期して、光源４ａの３回目の点灯処理を開始する。そして、縞パターン生成処理の最後のフレームの終了タイミングに同期して光源４ａの３回目の点灯処理を終了する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して３つ目の縞パターンが投影された状態となる。
【０１０６】
制御装置６は、３回目の縞パターン投影期間（縞パターン生成処理及び点灯処理）の終了と同時に、上記同様の１フレーム分のインターバル期間の設定処理を実行する。そして、このインターバル期間中の所定のタイミングにおいて、３回目の撮像処理を終了すると共に、４回目の撮像処理を開始する。
【０１０７】
制御装置６は、上記インターバル期間の終了後、４回目の縞パターン生成処理を実行する。具体的には、ＤＭＤ４ｂを駆動制御して、４つ目の縞パターン（位相「２７０°」のパターン４）の生成処理を所定数フレーム分（図７の例では２フレーム分）実行する。
【０１０８】
また、制御装置６は、この縞パターン生成処理の最初のフレームの開始タイミングに同期して、光源４ａの４回目の点灯処理を開始する。そして、縞パターン生成処理の最後のフレームの終了タイミングに同期して光源４ａの４回目の点灯処理を終了する。これにより、所定数フレームの間、プリント基板２に対して４つ目の縞パターンが投影された状態となる。
【０１０９】
制御装置６は、４回目の縞パターン投影期間（縞パターン生成処理及び点灯処理）の終了と同時に、上記同様の１フレーム分のインターバル期間の設定処理を実行する。そして、このインターバル期間中の所定のタイミングにおいて、４回目の撮像処理を終了する。
【０１１０】
以上詳述したように、本実施形態によれば、ＤＭＤ４ｂのフレームの切替えタイミングに同期して光源４ａの点灯処理を開始及び終了させている。これにより、所定数フレーム分の縞パターン投影期間の間しかプリント基板２に対し光が投射されないため、撮像処理の開始及び終了タイミングによらず、所定数フレーム分の縞パターン投影期間に投影された光だけを撮像することができる。結果として、上記第１，２実施形態と同様の作用効果が奏される。
【０１１１】
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。
【０１１２】
（ａ）上記各実施形態では、三次元計測装置を、プリント基板２に印刷されたクリーム半田の印刷状態を検査する基板検査装置１（半田印刷検査装置）に具体化したが、これに限らず、例えばプリント基板上に塗布された接着剤や、プリント基板上に実装された電子部品、ウエハ基板に形成された半田バンプなど、他の対象を計測する構成に具体化してもよい。
【０１１３】
（ｂ）上記各実施形態では、位相シフト法による三次元計測を行う上で、縞パターンの位相が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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
（ｃ）上記各実施形態では、位相シフト法により三次元計測を行う構成となっているが、これに限らず、例えば空間コード法など、他のパターン投影法（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。
【０１１６】
（ｄ）基板検査装置１の構成は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記各実施形態では、モータ１５，１６を駆動制御してプリント基板２を移動させ、カメラ５の視野（撮像範囲）をプリント基板２上の所定の検査エリアに合わせる構成となっている。これに限らず、例えばプリント基板２を固定した状態で、投影装置４及びカメラ５からなる検査ヘッドを移動させ、プリント基板２上の所定の検査エリアに合わせる構成としてもよい。
【０１１７】
（ｅ）投影装置４に係る構成は上記各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、反射型光変調素子としてＤＭＤ４ｂを採用しているが、これに代えて、例えば反射型液晶素子（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal On Silicon）など、他のものを採用してもよい。
【０１１８】
また、ＤＭＤ４ｂに係る画素数、階調数、フレームレート、マイクロミラー４１の二次元配列構成、マイクロミラー４１の揺動軸４１ａの向き、マイクロミラー４１の傾斜角度などは上記各実施形態に限定されず、他の構成を採用してもよい。
【０１１９】
また、上記各実施形態では、ＤＭＤ４ｂにおける各マイクロミラー４１の１フレーム期間中におけるオン状態にある時間割合（デューティ比）を変化させる方法として、パルス幅変調（ＰＷＭ）を例示しているが、これに限らず、例えば各マイクロミラー４１の１フレーム期間中におけるオン状態にある回数を調整するパルス密度変調 (ＰＤＭ）等を採用してもよい。
【０１２０】
（ｆ）光源４ａの点灯処理の開始タイミング及び終了タイミング、並びに、カメラ５の撮像処理の開始タイミング及び終了タイミングは、上記実施形態に限定されるものではない。
【０１２１】
例えば上記第１及び第２実施形態においては、１つの検査エリアに係る４回の撮像処理が終了するまでの間、光源４ａの点灯期間が継続する構成となっているが、これに限らず、縞パターン投影期間の前後（全黒パターン投影期間中又はインターバル期間中）に一旦、光源４ａを消灯する構成としてもよい。
【０１２２】
さらに、かかる構成の下、第１実施形態においては、縞パターン投影期間前の全黒パターン投影期間中において、光源４ａの点灯処理の開始タイミングと、カメラ５の撮像処理の開始タイミングとを同期させる、及び／又は、縞パターン投影期間後の全黒パターン投影期間中において、光源４ａの点灯処理の終了タイミングと、カメラ５の撮像処理の開始タイミングとを同期させる構成としてもよい。
【０１２３】
また、上記第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせた構成としてもよい。具体的には、カメラ５による撮像処理の開始又は終了の一方については、縞パターン投影期間前又は後の全黒パターン投影期間中に行われ、他方については縞パターン投影期間前又は後のＤＭＤ４ｂのフレームの切替えタイミングに同期して行われる構成としてもよい。
【０１２４】
また、上記第３実施形態において、縞パターン投影期間（ＤＭＤ４ｂの縞パターン生成処理、及び、光源４ａの点灯処理）の最初のフレームの開始タイミングに同期してカメラ５の撮像処理を開始する、及び／又は、縞パターン投影期間の最後のフレームの終了タイミングに同期してカメラ５の撮像処理を終了する構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１２５】
１…基板検査装置、２…プリント基板、４…投影装置、４ａ…光源、４ｂ…デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）、５…カメラ、６…制御装置、４ｃ…投影レンズ、４１…マイクロミラー、４１ａ…揺動軸。