(57)【要約】【課題】光源とデジタルミラーデバイスとを含む光源ユニットの外形が大型化してしまうのを抑制することが可能な３次元形状測定装置を提供する。【解決手段】この外観検査装置１００（３次元形状測定装置）は、ＬＥＤ３２３と、ＬＥＤ３２３から照射された光を反射させることにより、基板１１０の高さ情報を取得可能な明部と暗部とを交互に含む縞パターン光を基板１１０に照射するＤＭＤ３２６と、ＤＭＤ３２６により縞パターン光が照射された基板１１０を撮像する撮像部３１とを備え、ＤＭＤ３２６は、ダイヤモンド配列になるように配置された複数のミラー３２６ａにより構成されている。【選択図】図７
2015001381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から照射された光を反射させることにより、検査対象部位の高さ情報を取得可能な明部と暗部とを交互に含む縞パターン光を前記検査対象部位に照射するデジタルミラーデバイスと、
前記デジタルミラーデバイスにより縞パターン光が照射された前記検査対象部位を撮像する撮像部とを備え、
前記デジタルミラーデバイスは、ダイヤモンド配列になるように配置された複数のミラーにより構成されている、３次元形状測定装置。
【請求項２】
前記デジタルミラーデバイスは、前記複数のミラーが調整されることにより前記デジタルミラーデバイスに対して略４５度傾斜した明部と暗部とを交互に含む縞パターン光を照射するように構成されている、請求項１に記載の３次元形状測定装置。
【請求項３】
前記デジタルミラーデバイスは、前記複数のミラーの反射面に略垂直な法線周りに回転可能に構成され、
前記デジタルミラーデバイスおよび前記光源は、前記法線周りに、略４５度回転可能に構成されている、請求項２に記載の３次元形状測定装置。
【請求項４】
投影レンズをさらに備え、
前記デジタルミラーデバイスおよび前記光源は、前記法線周りに回転可能で、かつ、前記投影レンズとは独立して回転するように構成されている、請求項３に記載の３次元形状測定装置。
【請求項５】
前記光源および前記デジタルミラーデバイスを含み、所定の投影領域に縞パターン光を照射するプロジェクタが設けられており、
前記複数のミラーは、それぞれ、略矩形形状に形成されるとともに、略矩形の対角線に対応する位置に揺動軸を有し、
複数の前記揺動軸は、互いに略平行で、かつ、前記デジタルミラーデバイスの前記光源に対向する辺に略平行になるように構成され、
前記光源および前記デジタルミラーデバイスは、前記光源から照射される光の進行方向と前記ミラーの前記揺動軸とが略直交するように配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の３次元形状測定装置。
【請求項６】
前記プロジェクタは、投影レンズを有し、
前記プロジェクタは、上方から見て、前記撮像部を取り囲むように複数配置され、
複数の前記プロジェクタの各々は、前記投影領域が前記撮像部の撮像領域を含むように、少なくとも、前記投影レンズの投影倍率、または、前記投影レンズの光軸が設定されるように構成されている、請求項５に記載の３次元形状測定装置。
【請求項７】
前記プロジェクタは、投影レンズを有し、
前記プロジェクタは、前記デジタルミラーデバイスの平面視における中心と前記投影レンズの光軸とがずらされるように、前記デジタルミラーデバイスと前記投影レンズとが、互いに相対的に平行移動可能なように構成されている、請求項５または６に記載の３次元形状測定装置。
【請求項８】
前記撮像部は、略矩形形状の撮像領域において前記検査対象部位を撮像可能なように構成され、
前記プロジェクタは、上方から見て、前記撮像部を取り囲むように複数配置され、
複数の前記プロジェクタのうち前記撮像領域の辺に対して所定の角度傾斜する位置に配置されるプロジェクタのデジタルミラーデバイスおよび光源は、前記複数のミラーの反射面に略垂直な法線周りに、前記プロジェクタが配置される前記所定の角度傾斜した位置に対応する角度回転されて配置されている、請求項５〜７のいずれか１項に記載の３次元形状測定装置。
【請求項９】
前記撮像部は、略長方形形状の撮像領域において前記検査対象部位を撮像可能なように構成され、
前記プロジェクタの配置位置が前記撮像領域の短辺に対向する位置である場合には、デジタルミラーデバイスおよび光源は、前記撮像領域の長辺に対向する位置に配置されたプロジェクタのデジタルミラーデバイスおよび光源に対して、前記複数のミラーの反射面に略垂直な法線周りに略９０度回転されて配置され、
前記プロジェクタの配置位置が前記撮像領域の長辺に対して略４５度傾斜した位置である場合には、デジタルミラーデバイスおよび光源は、前記撮像領域の長辺に対向する位置に配置されたプロジェクタのデジタルミラーデバイスおよび光源に対して、前記複数のミラーの反射面に略垂直な法線周りに略４５度回転されて配置されている、請求項８に記載の３次元形状測定装置。
【請求項１０】
前記デジタルミラーデバイスは、前記プロジェクタに近い側よりも遠い側で強度が強くなるように縞パターン光を前記検査対象部位に照射するように構成されている、請求項５〜９のいずれか１項に記載の３次元形状測定装置。
【請求項１１】
前記デジタルミラーデバイスは、前記撮像部の撮像領域よりも外側の領域では、縞パターン光を照射しないことにより黒色表示を行うように構成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の３次元形状測定装置。
【請求項１２】
前記撮像部は、撮像領域の位置を変更可能に構成され、
前記デジタルミラーデバイスは、位置を変更可能な前記撮像領域が前記投影領域に含まれるように前記法線周りに回転可能に構成されている、請求項３に記載の３次元形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、３次元形状測定装置に関し、特に、検査対象部位の高さ情報を取得可能な３次元形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、検査対象部位の高さ情報を取得可能な３次元形状測定装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、光源と、光源から照射された光を反射させ、検査対象部位の高さ情報を取得可能な縞パターン光を検査対象部位に照射するように構成されたＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）とを含む縞パターン投影部を備えた３次元形状計測装置が開示されている。また、この３次元形状計測装置は、縞パターン投影部から照射された縞パターン光により検査対象部位を撮像する撮像部を備えている。このＤＭＤは、複数のミラーが配列され、光源から照射された光を反射させることにより、縞パターン光を検査対象部位に照射するように構成されている。また、ＤＭＤは、縞パターン投影部から照射される縞パターン光の進行方向に略垂直になるように配置されていると考えられる。なお、このＤＭＤの複数のミラーの配置状態の詳細は不明である。
【０００４】
また、従来より、格子状（碁盤目状）に複数のミラーを配置した矩形状の外形を有するＤＭＤ（以下、格子状のＤＭＤ）が知られている。格子状のＤＭＤの複数のミラーは、それぞれ、略矩形形状に形成され、略矩形の対角線に対応する位置にミラーを揺動させるための揺動軸を有している。これらの揺動軸は、互いに略平行で、かつ、ＤＭＤの辺（縁辺）に対して略４５度傾斜されている。また、光源とＤＭＤとは、光源から照射される光の進行方向と複数のミラーのそれぞれの揺動軸とが略直交するように配置されている。このため、格子状のＤＭＤを用いた３次元形状計測装置では、光源は、平面視において、矩形状の外形を有するＤＭＤの角部に対して斜め方向に所定の間隔を隔てた位置に配置される必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０４３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の３次元形状計測装置に従来の格子状（碁盤目状）のＤＭＤを適用した場合には、上述したように、平面視で、矩形状の外形を有するＤＭＤに対して斜め方向に所定の間隔を隔てた位置に光源を配置する必要があるので、平面視で光源が矩形状の外形を有するＤＭＤの設置幅からはみ出して配置されることになり、その結果、光源とＤＭＤとを含む縞パターン投影部（光源ユニット）の外形が大型化してしまうという問題点がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、光源とデジタルミラーデバイスとを含む光源ユニットの外形が大型化してしまうのを抑制することが可能な３次元形状測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の一の局面による３次元形状測定装置は、光源と、光源から照射された光を反射させることにより、検査対象部位の高さ情報を取得可能な明部と暗部とを交互に含む縞パターン光を検査対象部位に照射するデジタルミラーデバイスと、デジタルミラーデバイスにより縞パターン光が照射された検査対象部位を撮像する撮像部とを備え、デジタルミラーデバイスは、ダイヤモンド配列になるように配置された複数のミラーにより構成されている。
【０００９】
この発明の一の局面による３次元形状測定装置では、上記のように、ダイヤモンド配列に配置された複数のミラーを含むデジタルミラーデバイスを３次元計測装置に設けることによって、デジタルミラーデバイスの辺（縁辺）に平行な複数のミラーの揺動軸を有するダイヤモンド配列のデジタルミラーデバイスに対して光源を配置する際に、平面視で、矩形状の外形を有するデジタルミラーデバイスの設置幅の範囲内に光源を設けた場合でも、光源から照射される光の進行方向と複数のミラーのそれぞれの揺動軸とを略直交させることができる。これにより、光源から照射された光をデジタルミラーデバイスにより反射させて明部と暗部とを交互に含む縞パターン光を検査対象部位に投影することができる。その結果、格子状のデジタルミラーデバイスを用いた場合に、平面視で、矩形状の外形を有するデジタルミラーデバイスの角部に対して斜め方向に所定の間隔を隔てた位置に光源を配置する場合とは異なり、光源とデジタルミラーデバイスとを含む光源ユニットの設置幅が大きくなるのを抑制することができる。したがって、光源とデジタルミラーデバイスを含む光源ユニットの外形が大型化してしまうのを抑制することができる。
【００１０】
上記一の局面による３次元形状測定装置において、好ましくは、デジタルミラーデバイスは、複数のミラーが調整されることによりデジタルミラーデバイスに対して略４５度傾斜した明部と暗部とを交互に含む縞パターン光を照射するように構成されている。このように構成すれば、デジタルミラーデバイスに対して略４５度以外の角度（たとえば、９０度傾斜）傾斜した縞パターン光を照射する場合とは異なり、明部と暗部とを交互に含む縞パターン光のエッジを略直線状にすることができるので、精度がよい縞パターン光を発生させることができる。その結果、３次元形状測定装置の計測精度を向上させることができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、デジタルミラーデバイスは、複数のミラーの反射面に略垂直な法線周りに回転可能に構成され、デジタルミラーデバイスおよび光源は、法線周りに、略４５度回転可能に構成されている。このように構成すれば、検査対象部位を側面から見た場合の高さ方向における縞パターン光の隣接する明部（暗部）のピッチ（間隔）を小さくすることができるので、３次元形状測定の分解能（計測精度）を向上させることができる。
【００１２】
上記デジタルミラーデバイスが複数のミラーの反射面に略垂直な法線周りに回転可能な構成において、好ましくは、投影レンズをさらに備え、デジタルミラーデバイスおよび光源は、法線周りに回転可能で、かつ、投影レンズとは独立して回転するように構成されている。このように構成すれば、デジタルミラーデバイスおよび光源の位置関係を維持しながら投影レンズに対してデジタルミラーデバイスのミラーの法線周り（投影レンズの中心線周り）に回転することができるので、検査対象部位を側面から見た場合の高さ方向における縞パターン光の隣接する明部（暗部）のピッチ（間隔）を小さくする場合に、デジタルミラーデバイスと、投影レンズと、投影領域との位置関係を維持した状態でデジタルミラーデバイスおよび光源をデジタルミラーデバイスのミラーの法線周りに回転させることができる。これにより、近距離と遠距離とでピントを合わせることができるシャインプルーフ条件を維持することができる。その結果、デジタルミラーデバイスおよび光源を回転させても、光学系を調整する必要をなくすことができる。
【００１３】
上記第一の局面による３次元形状測定装置において、好ましくは、光源およびデジタルミラーデバイスを含み、所定の投影領域に縞パターン光を照射するプロジェクタが設けられており、複数のミラーは、それぞれ、略矩形形状に形成されるとともに、略矩形の対角線に対応する位置に揺動軸を有し、複数の揺動軸は、互いに略平行で、かつ、デジタルミラーデバイスの光源に対向する辺に略平行になるように構成され、光源およびデジタルミラーデバイスは、光源から照射される光の進行方向とミラーの揺動軸とが略直交するように配置されている。このように構成すれば、デジタルミラーデバイスを揺動させる揺動軸が矩形状の外形を有するデジタルミラーデバイスの辺（縁辺）に平行なダイヤモンド配列のデジタルミラーデバイスを設けた構成により、光源から照射される光の進行方向と複数のミラーのそれぞれの揺動軸とを略直交させることができるので、容易に、光源から照射された光をデジタルミラーデバイスにより反射させて縞パターン光を検査対象部位に投影することができる。
【００１４】
この場合、好ましくは、プロジェクタは、投影レンズを有し、プロジェクタは、上方から見て、撮像部を取り囲むように複数配置され、複数のプロジェクタの各々は、投影領域が撮像部の撮像領域を含むように、少なくとも、投影レンズの投影倍率、または、投影レンズの光軸が設定されるように構成されている。このように構成すれば、複数のプロジェクタを配置した場合でも、複数のプロジェクタのそれぞれから照射された縞パターン光に対応する画像をもれなく（とりこぼしなく）取得することができる。
【００１５】
上記所定の投影領域に縞パターン光を照射するプロジェクタが設けられる構成において、好ましくは、プロジェクタは、投影レンズを有し、プロジェクタは、デジタルミラーデバイスの平面視における中心と投影レンズの光軸とがずらされるように、デジタルミラーデバイスと投影レンズとが、互いに相対的に平行移動可能なように構成されている。このように構成すれば、プロジェクタの投影領域と撮像部の撮像領域とがずれている場合でも、デジタルミラーデバイスと投影レンズとの相対的な位置を変更することにより、プロジェクタの投影領域に撮像部の撮像領域を含ませることができるので、プロジェクタから照射された縞パターン光に対応する画像を容易にもれなく（とりこぼしなく）取得することができる。
【００１６】
上記所定の投影領域に縞パターン光を照射するプロジェクタが設けられる構成において、好ましくは、撮像部は、略矩形形状の撮像領域において検査対象部位を撮像可能なように構成され、プロジェクタは、上方から見て、撮像部を取り囲むように複数配置され、複数のプロジェクタのうち撮像領域の辺に対して所定の角度傾斜する位置に配置されるプロジェクタのデジタルミラーデバイスおよび光源は、複数のミラーの反射面に略垂直な法線周りに、プロジェクタが配置される所定の角度傾斜した位置に対応する角度回転されて配置されている。このように構成すれば、投影レンズの投影倍率を上げることなくプロジェクタの投影領域に撮像部の撮像領域を含ませることができるので、投影領域に投影される縞パターン光の解像度が低下するのを抑制することができる。また、投影レンズの投影倍率を上げることなくプロジェクタの投影領域に撮像部の撮像領域を含ませることができるので、投影領域に投影される縞パターン光の輝度が低下するのを抑制することができる。
【００１７】
上記撮像部が略矩形形状の撮像領域において検査対象部位を撮像可能な構成において、好ましくは、撮像部は、略長方形形状の撮像領域において検査対象部位を撮像可能なように構成され、プロジェクタの配置位置が撮像領域の短辺に対向する位置である場合には、デジタルミラーデバイスおよび光源は、撮像領域の長辺に対向する位置に配置されたプロジェクタのデジタルミラーデバイスおよび光源に対して、複数のミラーの反射面に略垂直な法線周りに略９０度回転されて配置され、プロジェクタの配置位置が撮像領域の長辺に対して略４５度傾斜した位置である場合には、デジタルミラーデバイスおよび光源は、撮像領域の長辺に対向する位置に配置されたプロジェクタのデジタルミラーデバイスおよび光源に対して、複数のミラーの反射面に略垂直な法線周りに略４５度回転されて配置されている。このように構成すれば、所定位置のデジタルミラーデバイスおよび光源を、撮像領域の長辺に対向する位置に配置されたプロジェクタのデジタルミラーデバイスおよび光源に対して、複数のミラーの反射面に略垂直な法線周りに所定角度（たとえば、略４５度または略９０度）回転させることにより、容易に、投影レンズの投影倍率を上げることなくプロジェクタの投影領域に撮像部の撮像領域を含ませることができる。
【００１８】
上記所定の投影領域に縞パターン光を照射するプロジェクタが設けられる構成において、好ましくは、デジタルミラーデバイスは、プロジェクタに近い側よりも遠い側で強度が強くなるように縞パターン光を検査対象部位に照射するように構成されている。このように構成すれば、投影領域に照射された縞パターン光の明るさがプロジェクタに近い側よりも遠い側で低下するのを抑制することができるので、投影領域における縞パターン光の明るさを均一化することができる。
【００１９】
上記第一の局面による３次元形状測定装置において、好ましくは、デジタルミラーデバイスは、撮像部の撮像領域よりも外側の領域では、縞パターン光を照射しないことにより黒色表示を行うように構成されている。このように構成すれば、投影領域から投影された縞パターン光が撮像領域の周辺で乱反射するのを抑制することができるので、３次元形状測定装置の計測精度を向上させることができる。
【００２０】
上記デジタルミラーデバイスが複数のミラーの反射面に略垂直な法線周りに回転可能な構成において、好ましくは、撮像部は、撮像領域の位置を変更可能に構成され、デジタルミラーデバイスは、位置を変更可能な撮像領域が投影領域に含まれるように法線周りに回転可能に構成されている。このように構成すれば、撮像部の撮像領域の位置を変更した場合でもデジタルミラーデバイスを回転させる簡易な操作により、位置を変更可能な撮像領域を投影領域に含ませることができるので、縞パターン光に対応する画像を容易にもれなく（とりこぼしなく）取得することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、上記のように、光源とデジタルミラーデバイスとを含む光源ユニットの外形が大型化してしまうのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態による外観検査装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による外観検査装置のプロジェクタの配置状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による外観検査装置のプロジェクタを説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態による外観検査装置のプロジェクタをＤＭＤの法線方向から見た模式図である。
【図５】本発明の一実施形態による外観検査装置のＤＭＤを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による外観検査装置のＤＭＤを拡大した図である。
【図７】本発明の一実施形態による外観検査装置のＤＭＤを回転させた状態を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施形態による外観検査装置のＤＭＤを回転させない状態を示した図である。
【図９】本発明の一実施形態による外観検査装置のＤＭＤを略９０度回転させた状態を示した図である。
【図１０】本発明の一実施形態による外観検査装置のＤＭＤを略４５度回転させた状態を示した図である。
【図１１】本発明の一実施形態による外観検査装置のＡ１の位置に配置したプロジェクタを示した図である。
【図１２】本発明の一実施形態による外観検査装置のＢ１の位置に配置したプロジェクタを示した図である。
【図１３】本発明の一実施形態による外観検査装置のＣ１の位置に配置したプロジェクタを示した図である。
【図１４】本発明の一実施形態による外観検査装置の非回転状態によるＤＭＤの縞パターン光を照射した検査対象部位を示した図である。
【図１５】本発明の一実施形態による外観検査装置の回転状態によるＤＭＤの縞パターン光を照射した検査対象部位を示した図である。
【図１６】本発明の一実施形態による外観検査装置のＤＭＤにより反射された縞パターン光の強度を示した図である。
【図１７】本発明の一実施形態による外観検査装置の投影領域に投影される縞パターン光の強度を示した図である。
【図１８】本発明の一実施形態による外観検査装置の撮像領域の周囲に縞パターン光を投影しない状態を示した図である。
【図１９】本発明の一実施形態による外観検査装置の外観検査処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
まず、図１〜図１８を参照して、本発明の一実施形態による外観検査装置１００の構造について説明する。なお、外観検査装置１００は、本発明の「３次元形状測定装置」の一例である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態による外観検査装置１００は、基板製造プロセスにおける製造中または製造後のプリント基板（以下、「基板」という）１１０を検査対象部位として撮像し、基板１１０および基板１１０上の電子部品（図示せず）に対する各種検査を行う装置である。外観検査装置１００は、電子部品を基板１１０に実装して回路基板を製造するための基板製造ラインの一部を構成している。なお、基板１１０は、本発明の「検査対象部位」の一例である。
【００２６】
基板製造プロセスの概要としては、まず、配線パターンが形成された基板１１０上に、ハンダ印刷装置（図示せず）によって所定のパターンでハンダ（ハンダペースト）の印刷（塗布）が行われる（ハンダ印刷工程）。続いて、ハンダ印刷後の基板１１０に、表面実装機（図示せず）によって電子部品が搭載（実装）される（実装工程）ことにより、電子部品の端子部がハンダ上に配置される。その後、実装済み基板１１０がリフロー炉（図示せず）に搬送されてハンダの溶融および硬化（冷却）が行われる（リフロー工程）ことにより、電子部品の端子部が基板１１０の配線に対して半田接合される。これにより、電子部品が配線に対して電気的に接続された状態で基板１１０上に固定され、基板製造が完了する。
【００２７】
外観検査装置１００は、たとえば、ハンダ印刷工程後の基板上のハンダの印刷状態の検査や、実装工程後における電子部品の実装状態の検査、または、リフロー工程後における電子部品の実装状態の検査などに用いられる。したがって、外観検査装置１００は、基板製造ラインにおいて１または複数設けられる。ハンダの印刷状態としては、設計上の印刷位置に対する印刷位置ずれ、ハンダの形状、体積および高さ（塗布量）、ブリッジ（短絡）の有無などの検査が行われる。電子部品の実装状態としては、電子部品の種類および向き（極性）が適正か否か、電子部品の設計上の実装位置に対する位置ずれの量が許容範囲内か、端子部の半田接合状態が正常か否かなどの検査が行われる。また、各工程間での共通の検査内容として、ゴミやその他の付着物などの異物の検出も行われる。
【００２８】
図１に示すように、外観検査装置１００は、基板１１０を搬送するための基板搬送コンベア１０と、基板搬送コンベア１０の上方をＸＹ方向（水平方向）およびＺ方向（上下方向）に移動可能なヘッド移動機構２０と、ヘッド移動機構２０によって保持された撮像ヘッド部３０と、外観検査装置１００の制御を行う制御装置４０とを備えている。以下、外観検査装置１００の具体的な構造を説明する。
【００２９】
基板搬送コンベア１０は、基板１１０をＸ方向に搬送するとともに、所定の検査位置で基板１１０を停止させて保持することが可能なように構成されている。また、基板搬送コンベア１０は、検査が終了した基板１１０を所定の検査位置からＸ方向に搬送して、外観検査装置１００から基板１１０を搬出することが可能なように構成されている。
【００３０】
また、ヘッド移動機構２０は、基板搬送コンベア１０の上方（矢印Ｚ１方向）に設けられ、たとえばボールネジ軸とサーボモータとを用いた直交３軸（ＸＹＺ軸）ロボットにより構成されている。直交３軸ロボットの構成自体は公知であるので、詳細な説明は省略する。ヘッド移動機構２０は、これらのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の駆動を行うためのＸ軸モータ、Ｙ軸モータおよびＺ軸モータを備えている。これらのＸ軸モータ、Ｙ軸モータおよびＺ軸モータにより、ヘッド移動機構２０は、撮像ヘッド部３０を、基板搬送コンベア１０（基板１１０）の上方（矢印Ｚ１方向）でＸＹ方向（水平方向）およびＺ方向（上下方向）に移動させることが可能なように構成されている。
【００３１】
また、撮像ヘッド部３０は、撮像部３１と、プロジェクタ３２とを備えている。この撮像ヘッド部３０がヘッド移動機構２０によって基板１１０の上方の所定位置に移動されるとともに、撮像部３１やプロジェクタ３２などを用いることによって、撮像ヘッド部３０が基板１１０および基板１１０上の電子部品などの外観検査のための撮像を行うように構成されている。
【００３２】
撮像部３１は、プロジェクタ３２により縞パターン光が照射された基板１１０（検査対象部位）を撮像するように構成されている。撮像部３１は、レンズを保持する鏡筒部３１ａが設けられたＣＣＤカメラなどから構成されている。撮像部３１は、搬送方向（Ｘ方向）に対して横長の略矩形（長方形）形状の撮像領域Ｒ１（図２参照）において基板１１０（検査対象部位）を撮像可能なように構成されている。また、撮像部３１は、撮像領域Ｒ１に配置された基板１１０の上面の２次元画像を略垂直上方の位置から撮像するように構成されている。すなわち、撮像部３１の直下の位置を含むように撮像領域Ｒ１が設定されている。この撮像部３１により、プロジェクタ３２による照明光の下では、２次元画像が得られる。また、撮像部３１は、図８〜図１０に示すように、撮像中心周りに配置方向を変更することにより、撮像領域Ｒ１が搬送方向（Ｘ方向）に対して横長の略矩形形状になる状態（横長状態）と、撮像領域Ｒ１が搬送方向に対して縦長の略矩形形状になる状態（縦長状態）とを変更可能に構成されている。
【００３３】
プロジェクタ３２は、図２に示すように、上方からみて、撮像部３１の周囲を取り囲むように複数個（８個）配置されている。また、８つのプロジェクタ３２は、撮像中心（撮像部３１）から等距離の位置に、略等角度（略４５度）間隔で配列されている。また、プロジェクタ３２は、図１に示すように、撮像部３１の撮像領域Ｒ１を通る撮像軸２００から所定角度で斜めに傾斜した位置に形成されている。
【００３４】
ここで、本実施形態では、プロジェクタ３２は、図３に示すように、光源ユニット３２１と、プロジェクタ筐体部３２２と、投影レンズ３２７と、制御基板３２８とを含んでいる。また、光源ユニット３２１には、ＬＥＤ３２３と、集光レンズ３２４と、ミラー３２５と、ＤＭＤ（登録商標）（デジタルミラーデバイス）３２６とが設けられている。また、この光源ユニット３２１は、プロジェクタ筐体部３２２に取り付けるための嵌合部３２９を有している。この嵌合部３２９は、光源ユニット３２１をプロジェクタ筐体部３２２に対して回動および移動可能なように構成されている。また、光源ユニット３２１は、嵌合部３２９により、プロジェクタ筐体部３２２に対して独立して、ＤＭＤ３２６の法線３００周りに略９０度回転可能に構成されている。なお、ＤＭＤ３２６の法線３００は、平面視におけるＤＭＤ３２６の中心近傍の揺動していない状態の後述する複数のミラー３２６ａの反射面３２６ｃにおける法線を示す概念である。また、光源ユニット３２１は、ＤＭＤ３２６の中心線５００（図４参照）に対して左右に略４５度ずつ、ＤＭＤ３２６の法線３００の周りに回転可能（図４参照）に構成されている。また、光源ユニット３２１は、嵌合部３２９により、投影レンズ３２７のレンズ面が延びる方向（Ｕ方向）（図３参照）に平行移動可能なように構成されている。また、光源ユニット３２１の回転および平行移動は、手動により行われる。また、プロジェクタ３２の各部は、制御基板３２８によって制御されるように構成されている。なお、ＬＥＤ３２３は、本発明の「光源」の一例である。
【００３５】
ＬＥＤ３２３は、たとえば、白色ＬＥＤにより構成されている。ＬＥＤ３２３から照射された光は、集光レンズ３２４およびミラー３２５を介して、ＤＭＤ３２６に照射される。
【００３６】
また、ＤＭＤ３２６は、図５および図６に示すように、個別駆動可能な複数のミラー３２６ａ（可動マイクロミラー）により、所定の反射方向への光の反射を任意の階調で、個々のミラー３２６ａ単位でオンオフすることが可能となっている。また、ＤＭＤ３２６は、ＬＥＤ３２３から照射された光を反射させることにより、縞パターン光を照射するように構成されている。これにより、プロジェクタ３２は、任意の明暗パターンの光を基板１１０（投影領域Ｒ２）に投影することが可能である。プロジェクタ３２は、正弦波状の光強度分布を有する等間隔の格子状の明暗パターン（縞パターン光）を基板１１０に投影し、この明暗パターンの位置（位相）をシフトさせた複数の画像を撮像部３１に撮像させる。これにより、位相シフト法による三次元形状計測用画像を得ることが可能となる。詳細は省略するが、得られた複数枚（たとえば、４枚）の三次元形状計測用画像における同一部分の画素値の差異に基づいて、基板１１０の立体形状（高さ）を算出することが可能である。
【００３７】
また、本実施形態では、ＤＭＤ３２６は、ダイヤモンド配列になるように配置された複数のミラー３２６ａにより構成されている。また、ＤＭＤ３２６は、平面視において、略矩形形状を有している。複数のミラー３２６ａは、それぞれ、略矩形（正方形）形状に形成されるとともに、略矩形の対角線に対応する位置に揺動軸３２６ｂ（図６参照）を有している。複数の揺動軸３２６ｂは、互いに略平行になるように構成されている。複数の揺動軸３２６ｂは、図５に示すように、それぞれ、ＤＭＤ３２６のＬＥＤ３２３に対向する辺（縁辺）３２６ｄに略平行になるように構成されている。また、辺３２６ｄは、投影領域Ｒ２（撮像領域Ｒ１）に対して、略平行である。なお、ＤＭＤ３２６のＬＥＤ３２３に対向する辺（縁辺）３２６ｄとは、ＬＥＤ３２３を辺３２６ｄの幅の範囲内の領域に含む（収める）ような辺を示す概念である。すなわち、ＤＭＤ３２６の法線３００方向から見た際に、ＬＥＤ３２３はＤＭＤ３２６の設置幅からはみ出さない位置に配置されている。ＬＥＤ３２３およびＤＭＤ３２６は、ＬＥＤ３２３から照射される光の進行方向（Ｓ方向）とミラー３２６ａの揺動軸３２６ｂとが略直交するように配置されている。また、ＤＭＤ３２６は、複数のミラー３２６ａが調整されることによりＤＭＤ３２６に対して略４５度傾斜した明部と暗部とを交互に含む縞パターン（図５参照）光を照射するように構成されている。また、ＤＭＤ３２６は、光源ユニット３２１を移動させることにより、嵌合部３２９により、投影レンズ３２７に対して投影レンズ３２７のレンズ面が延びる方向（Ｕ方向）（図２参照）に平行移動するように構成されている。
【００３８】
また、ＤＭＤ３２６は、図７に示すように、複数のミラー３２６ａの反射面３２６ｃに略垂直な法線３００（図３参照）周りに回転可能に構成されている。詳細には、ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３は、光源ユニット３２１を回転させることにより、投影レンズ３２７とは独立して法線３００周りに回転可能に構成されている。ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３は、法線３００周りに、０度より大きく、９０度以下の角度範囲で回転可能に構成されている。また、ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３の回転角度は、プロジェクタ３２に対してＤＭＤ３２６が横長状態に配置された状態（図８および図１２参照）を基準（０度）としている。図８〜図１０に示すように、ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３が、光源ユニット３２１を回転させることにより、法線３００周りに所定角度回転され、投影領域Ｒ２の形状が変更される。また、プロジェクタ３２（ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３）は、撮像部３１の横長状態および縦長状態の両方の状態の撮像領域Ｒ１を含むように投影領域Ｒ２が設定されるように構成されている。詳細には、図８に示すように、ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３が法線３００周りに回転されない場合には、プロジェクタ３２は、略台形形状の投影領域Ｒ２を有する。また、図９に示すように、ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３が、光源ユニット３２１を回転させることにより法線３００周りに反時計周りに略９０度回転された場合には、プロジェクタ３２は、投影領域Ｒ２の奥行き方向に（プロジェクタ３２から照射される光の進行方向に沿って）延びる略台形形状の投影領域Ｒ２を有する。また、図１０に示すように、ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３が、光源ユニット３２１を回転させることにより、法線３００周りに反時計周りに略４５度回転された場合には、プロジェクタ３２は、ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３の傾斜に対応し、かつ、投影領域Ｒ２の奥行き方向に延びる略矩形形状の投影領域Ｒ２を有する。なお、図８〜図１０のそれぞれに示された投影領域Ｒ２は、位置Ｂ１（図２参照）に配置されたプロジェクタ３２が有するものである。なお、図８〜図１３および図１８の撮像領域Ｒ１（投影領域Ｒ２）のＸ軸およびＹ軸の目盛は、撮像部３１の撮像領域Ｒ１の中心（原点）からの距離を示している。
【００３９】
また、本実施形態では、図１１に示すように、８つのプロジェクタ３２のうち横長状態の撮像領域Ｒ１の短辺に対応する位置（図２における位置Ａ１およびＡ２）に配置される２つのプロジェクタ３２のＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３は、複数のミラー３２６ａの反射面３２６ｃに略垂直な法線３００周りに、略９０度回転させた状態で配置されている。言い換えると、プロジェクタ３２の配置位置が撮像領域Ｒ１の短辺に対向する位置Ａ１およびＡ２である場合には、ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３は、撮像領域Ｒ１の長辺に対向する位置Ｂ１およびＢ２に配置されたプロジェクタ３２のＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３に対して、複数のミラー３２６ａの反射面３２６ｃに略垂直な法線３００周りに略９０度回転されて配置されている。この場合、位置Ａ１に配置されたプロジェクタ３２は、位置Ｂ１に配置されるプロジェクタ３２の奥行き方向に延びる略台形形状の投影領域Ｒ２（図９参照）を時計回りに略９０度回転させた投影領域Ｒ２を有する。また、位置Ａ１に配置されたプロジェクタ３２は、この略台形形状の投影領域Ｒ２に、撮像部３１の横長状態および縦長状態の撮像領域Ｒ１を含んでいる。また、位置Ａ２に配置されるプロジェクタ３２の投影領域Ｒ２は、位置Ａ１に配置されるプロジェクタ３２の投影領域Ｒ２と、撮像領域Ｒ１（投影領域Ｒ２）のＹ軸に関して線対称の関係にある。
【００４０】
また、図１２に示すように、８つのプロジェクタ３２のうち撮像領域Ｒ１の長辺に対応する位置位置（図２における位置Ｂ１およびＢ２）に配置される２つのプロジェクタ３２のＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３は、複数のミラー３２６ａの反射面３２６ｃに略垂直な法線３００周りに、回転させない状態で配置されている。この場合、位置Ｂ１に配置されたプロジェクタ３２は、プロジェクタ３２の奥行き方向に延びる略台形形状の投影領域Ｒ２を有する。また、位置Ｂ１に配置されたプロジェクタ３２は、この略台形形状の投影領域Ｒ２に、撮像部３１の横長状態および縦長状態の撮像領域Ｒ１を含んでいる。また、位置Ｂ２に配置されるプロジェクタ３２の投影領域Ｒ２は、位置Ｂ１に配置されるプロジェクタ３２の投影領域Ｒ２と、撮像領域Ｒ１（投影領域Ｒ２）のＸ軸に関して線対称の関係にある。
【００４１】
また、図１３に示すように、８つのプロジェクタ３２のうち撮像領域Ｒ１の辺に対して４５度の角度傾斜する位置（図２における位置Ｃ１〜Ｃ４）に配置される４つのプロジェクタ３２のＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３は、複数のミラー３２６ａに略垂直な法線３００周りに、略４５度回転されて配置されている。言い換えると、プロジェクタ３２の配置位置が撮像領域Ｒ１の長辺に対して略４５度傾斜した位置Ｃ１〜Ｃ４である場合には、ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３は、撮像領域Ｒ１の長辺に対向する位置Ｂ１およびＢ２に配置されたプロジェクタ３２のＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３に対して、複数のミラー３２６ａの反射面３２６ｃに略垂直な法線３００周りに略４５度回転されて配置されている。この場合、位置Ｃ１に配置されたプロジェクタ３２は、位置Ｂ１に配置されるプロジェクタ３２のＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３の傾斜に対応し、かつ、投影領域Ｒ２の奥行き方向に延びる略台形形状の投影領域Ｒ２（図１３参照）を時計回りに略４５度回転させた歪んだ矩形形状の投影領域Ｒ２を有する。また、位置Ｃ２に配置されたプロジェクタ３２は、この投影領域Ｒ２に、撮像部３１の横長状態および縦長状態の撮像領域Ｒ１を含んでいる。また、位置Ｃ２〜Ｃ４に配置される各々のプロジェクタ３２の投影領域Ｒ２は、位置Ｃ１に配置されるプロジェクタ３２の投影領域Ｒ２を、撮像領域Ｒ１の原点に関して、略９０度、略１８０度、略２７０度、時計回りの方向に回転させた関係にある。
【００４２】
また、図１４および図１５では、基板１１０（検査対象部位）を側面から見た高さ方向における縞パターン光の隣り合う明部（暗部）のピッチを示している。この高さ方向の明部（暗部）ピッチにより、３次元計測を行う際の分解能が規定される。具体的には、ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３を法線３００周りに略４５度回転させた状態（回転状態）では、縞パターン光の明部（暗部）のピッチ（間隔）はＰ１（図１５参照）になる。ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３を法線３００周りに回転させない状態（非回転状態）では、縞パターン光の明部（暗部）のピッチはＰ２（図１４参照）になる。詳細には、縞パターン光の投影面（基板１１０の上面）における明部（暗部）のピッチＰ０は、回転状態および非回転状態ともに同一である。一方、基板１１０の搬送方向（Ｘ方向）における明部（暗部）のピッチ（すなわち、基板１１０を側面から見て高さ方向（Ｚ方向）の明部（暗部）のピッチ）は、回転状態の場合の方が非回転状態の場合よりも小さくなる。すなわち、回転状態での縞パターン光のピッチＰ１は、非回転状態での縞パターン光ピッチがＰ２よりも小さくなる。これにより、ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３が回転状態にある位置Ｃ１〜Ｃ４（図２参照）に配置されたプロジェクタ３２では、非回転状態のプロジェクタ３２と比較して、３次元計測を行う際の分解能が向上している。
【００４３】
また、ＤＭＤ３２６は、図１６に示すように、複数のミラー３２６ａの揺動（たとえば、複数のミラー３２６ａが揺動する際のデューティ比）が調整されることによって、プロジェクタ３２に近い側よりも遠い側で強度が強くなるように縞パターン光を基板１１０に照射するように構成されている。これにより、図１７に示すように、投影領域Ｒ２に照射された縞パターン光の明るさがプロジェクタ３２に近い側よりも遠い側で低下するのが抑制され、投影領域Ｒ２全体で縞パターン光の明るさが均一になっている。
【００４４】
また、ＤＭＤ３２６は、図１８に示すように、撮像部３１の撮像領域Ｒ１よりも外側の領域Ｒ３では、縞パターン光を照射しないことにより黒色表示を行うように構成されている。言い換えると、プロジェクタ３２は、撮像部３１の撮像領域Ｒ１と略一致する領域に縞パターン光を投影するように構成されている。
【００４５】
図１１〜図１３に示すように、投影レンズ３２７は、縞パターン光が投影される投影領域Ｒ２の大きさ（面積）を変更可能なように構成されている。複数のプロジェクタ３２の各々は、投影領域Ｒ２が撮像部３１の撮像領域Ｒ１を含む（収める）ように、投影レンズ３２７の光軸４００が設定されるように構成されている。
【００４６】
また、図１に示すように、外観検査装置１００は、制御装置４０によって制御されるように構成されている。制御装置４０は、制御部４１と、記憶部４２と、画像処理部４３と、撮像制御部４４と、投影制御部４５と、モータ制御部４６とを含んでいる。
【００４７】
制御部４１は、論理演算を実行するＣＰＵ、ＣＰＵを制御するプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）および装置の動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などから構成されている。制御部４１は、ＲＯＭに記憶されているプログラムや、記憶部４２に格納されたソフトウェア（プログラム）に従って、画像処理部４３、撮像制御部４４、投影制御部４５およびモータ制御部４６を介して、外観検査装置１００の各部を制御するように構成されている。そして、制御部４１は、撮像部３１やプロジェクタ３２を用いて、基板１１０に対する上述した各種の外観検査を行う。
【００４８】
記憶部４２は、各種データの記憶および制御部４１による読み出しが可能な不揮発性の記憶装置からなる。記憶部４２には、撮像部３１によって撮像された撮像画像データ、基板１１０に実装される電子部品（図示せず）の設計上の位置情報を定めた基板データ、基板１１０に実装される電子部品（図示せず）の形状を定めた部品形状データベース、プロジェクタ３２が生成する投影パターン（三次元計測用の縞（明暗）パターン）の情報などが記憶されている。制御部４１は、撮像部３１と、プロジェクタ３２とを用いた３次元形状計測による３次元（立体形状）検査に基づいて、基板１１０上のハンダの検査や、基板１１０に実装された電子部品（図示せず）の実装状態検査、および、完成状態の基板１１０の検査などを行う。
【００４９】
画像処理部４３は、撮像部３１によって撮像された撮像画像（撮像信号）を画像処理して、基板１１０の電子部品（図示せず）や半田接合部（ハンダ）を認識（画像認識）するのに適した画像データを生成するように構成されている。
【００５０】
図１に示すように、撮像制御部４４は、制御部４１から出力される制御信号に基づいて、撮像部３１から所定のタイミングで撮像信号の読み出しを行うとともに、読み出した撮像信号を画像処理部４３に出力するように構成されている。投影制御部４５は、制御部４１から出力される制御信号に基づいて、プロジェクタ３２による照明の制御を行う。プロジェクタ３２を用いた３次元形状計測を行う場合には、投影制御部４５は、記憶部４２に記憶された投影パターンデータ（ＤＭＤ３２６に対して略４５度傾斜した縞パターン光を投影するためのパターンデータ）を用いて、位相をシフトさせた複数の投影パターンの照明光で複数回（たとえば、４回）の投影を行うようにプロジェクタ３２を制御する。
【００５１】
モータ制御部４６は、制御部４１から出力される制御信号に基づいて、外観検査装置１００の各サーボモータ（ヘッド移動機構２０のＸ軸モータ、Ｙ軸モータおよびＺ軸モータ、基板搬送コンベア１０を駆動するためのモータ（図示せず）など）の駆動を制御するように構成されている。また、モータ制御部４６は、各サーボモータのエンコーダ（図示せず）からの信号に基づいて、撮像ヘッド部３０および基板１１０などの位置を取得するように構成されている。
【００５２】
次に、図５および図１９を参照して、本実施形態による外観検査装置１００の制御部４１により実行される外観検査処理フローについて説明する。ここでは、位相を２π／４ずつシフトさせた４枚の画像が取得される例について説明する。
【００５３】
まず、ステップＳ１において、縞パターン光（正弦波縞パターン）の位相の番号ｎが０（位相のずれなし）に設定（リセット）される。
【００５４】
次に、ステップＳ２において、ＤＭＤ３２６の投影パターンが設定される。具体的には、ＤＭＤ３２６は、記憶部４２から読みだした投影パターン（ＤＭＤ３２６に対して略４５度傾斜した縞パターン光を投影するための投影パターンデータ）の情報に基づいて、略４５度傾斜した縞パターンのうちｎ番目の位相パターンの撮像パターンが設定される。そして、ＤＭＤ３２６に対して略４５度傾斜したｎ番目の位相に対応した縞パターン（図５参照）を形成するように複数のミラー３２６ａの揺動が制御される。
【００５５】
次に、ステップＳ３において、縞パターン光が投影領域Ｒ２に投影される。具体的には、８つのプロジェクタ３２からステップＳ２でＤＭＤ３２６に設定した縞パターンに対応する縞パターン光が、投影領域Ｒ２に投影される。
【００５６】
次に、ステップＳ４において、画像が撮像される。具体的には、ステップＳ３で投影された縞パターン光を用いて基板１１０の画像が取得される。
【００５７】
次に、ステップＳ５において、縞パターン光の位相の番号ｎが３より小さいか否かが判断される。位相の番号ｎが３より小さい場合には、ステップＳ６に進む。一方、位相の番号ｎが３より小さくない場合には、ステップＳ７に進む。
【００５８】
ステップＳ６において、縞パターン光の位相の番号ｎがｎ＋１に設定され、その後、ステップＳ２に戻る。ステップＳ２〜ステップＳ５が繰り返されることによって、位相を２π／４ずつシフトさせた４枚の撮像画像が取得される。
【００５９】
ステップＳ７において、位相が算出される。具体的には、各位相の番号ｎ（たとえば、ｎ＝０〜３）で撮像された画像から各画像に対応する位相値が部位毎に算出される。
【００６０】
次に、ステップＳ８において、基板１１０の高さが検出される。具体的には、ステップＳ７において算出された各画像に対応する位相値の情報と、予め記憶部に記憶されている空間座標と位相値とを対応付けるテーブルとに基づいて、基板１１０の各部位の高さが検出される。また、この基板１１０の高さ情報に基づいて、基板１１０の各種検査が行われる。その後、外観検査処理フローが終了される。
【００６１】
本実施形態では、上記のように、ダイヤモンド配列に配置された複数のミラー３２６ａを含むＤＭＤ３２６を外観検査装置１００に設ける。これにより、ＤＭＤ３２６の辺３２６ｄ（縁辺）に平行な複数のミラー３２６ｃの揺動軸３２６ｂを有するダイヤモンド配列のＤＭＤ３２６に対してＬＥＤ３２３を配置する際に、平面視で矩形状の外形を有するＤＭＤ３２６の設置幅の範囲内にＬＥＤ３２３を設けた場合でも、ＬＥＤ３２３から照射される光の進行方向と複数のミラー３２６ｃのそれぞれの揺動軸３２６ｂとを略直交させることができる。その結果、ＬＥＤ３２３から照射された光をＤＭＤ３２６により反射させて縞パターン光を基板１１０に投影することができる。これにより、格子状のＤＭＤを用いた場合に、平面視で矩形状の外形を有するＤＭＤの角部に対して斜め方向に所定の間隔を隔てた位置に光源を配置する場合とは異なり、ＬＥＤ３２３とＤＭＤ３２６を含む光源ユニット３２１の設置幅が大きくなるのを抑制することができる。したがって、ＬＥＤ３２３とＤＭＤ３２６を含む光源ユニット３２１の外形が大型化してしまうのを抑制することができる。
【００６２】
また、本実施形態では、上記のように、複数のミラー３２６ａが調整されることによりＤＭＤ３２６に対して略４５度傾斜した縞パターン光を照射するようにＤＭＤ３２６を構成する。これにより、ＤＭＤ３２６に対して略４５度以外の角度（たとえば、９０度傾斜）傾斜した縞パターン光を照射する場合とは異なり、縞パターン光のエッジを略直線状にすることができるので、精度がよい縞パターン光を発生させることができる。
【００６３】
また、本実施形態では、上記のように、複数のミラー３２６ａの反射面３２６ｃに略垂直な法線３００周りに回転可能にＤＭＤ３２６を構成し、法線３００周りに、略４５度回転可能にＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３を構成する。これにより、基板１１０を側面から見た場合の高さ方向における縞パターン光の隣接する明部（暗部）のピッチ（間隔）を小さくすることができるので、３次元形状測定の分解能（計測精度）を向上させることができる。
【００６４】
また、本実施形態では、上記のように、法線３００周りに回転可能で、かつ、投影レンズ３２７とは独立して回転するようにＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３を構成する。これにより、ＤＭＤ３２６と、投影レンズ３２７と、投影領域Ｒ２との位置関係を維持した状態でＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３をミラー３２６ａの法線３００周りに回転させることができるので、近距離と遠距離とでピントを合わせることができるシャインプルーフ条件を維持することができる。その結果、ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３を回転させても、光学系を調整する必要をなくすことができる。
【００６５】
また、本実施形態では、上記のように、略矩形形状に形成され、対角線に対応する位置に揺動軸３２６ｂを有する複数のミラー３２６ａを設ける。また、互いに略平行で、かつ、ＤＭＤ３２６のＬＥＤ３２３に対向する辺に略平行になるように複数の揺動軸３２６ｂを構成する。また、ＬＥＤ３２３から照射される光の進行方向とミラー３２６ａの揺動軸３２６ｂとが略直交するようにＬＥＤ３２３およびＤＭＤ３２６を配置する。これにより、ＤＭＤ３２６を揺動させる揺動軸３２６ｂが矩形状の外形を有するＤＭＤ３２６の辺３２６ｄ（縁辺）に平行なダイヤモンド配列のＤＭＤ３２６を設けた構成により、ＬＥＤ３２３から照射される光の進行方向と複数のミラー３２６ａのそれぞれの揺動軸３２６ｂとを略直交させることができるので、容易に、ＬＥＤ３２３から照射された光をＤＭＤ３２６により反射させて縞パターン光を基板１１０に投影することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、上記のように、投影領域Ｒ２が撮像部３１の撮像領域Ｒ１を含むように投影レンズ３２７の光軸が設定されるように、複数のプロジェクタ３２の各々を構成する。これにより、複数のプロジェクタ３２を配置した場合でも、複数のプロジェクタ３２のそれぞれから照射された縞パターン光に対応する画像をもれなく（とりこぼしなく）取得することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、上記のように、ＤＭＤ３２６の平面視における中心（中心線５００）と投影レンズ３２７の光軸とがずらされるように、ＤＭＤ３２６と投影レンズ３２７とが、互いに相対的に平行移動可能なようにプロジェクタ３２を構成する。これにより、プロジェクタ３２の投影領域Ｒ２と撮像部３１の撮像領域Ｒ１とがずれている場合でも、ＤＭＤ３２６と投影レンズ３２７との相対的な位置を変更することにより、プロジェクタ３２の投影領域Ｒ２に撮像部３１の撮像領域Ｒ１を含ませることができるので、プロジェクタ３２から照射された縞パターン光に対応する画像を容易にもれなく（とりこぼしなく）取得することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、上記のように、８つのプロジェクタ３２のうち撮像領域Ｒ１の辺に対して略４５度傾斜する位置（位置Ｃ１〜Ｃ４）に配置される４つのプロジェクタ３２のＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３を、複数のミラー３２６ａの反射面３２６ｃに略垂直な法線３００周りに、略４５度回転させて配置する。これにより、投影レンズ３２７の投影倍率を上げることなく位置Ｃ１〜Ｃ４に配置される４つのプロジェクタ３２の投影領域Ｒ２に撮像部３１の撮像領域Ｒ１を含ませることができるので、投影領域Ｒ２に投影される縞パターン光の解像度が低下するのを抑制することができる。また、投影レンズ３２７の投影倍率を上げることなく位置Ｃ１〜Ｃ４に配置される４つのプロジェクタ３２の投影領域Ｒ２に撮像部３１の撮像領域Ｒ１を含ませることができるので、投影領域Ｒ２に投影される縞パターン光の輝度が低下するのを抑制することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、上記のように、プロジェクタ３２の配置位置が撮像領域Ｒ１の短辺に対向する位置Ａ１およびＡ２である場合には、撮像領域Ｒ１の長辺に対向する位置Ｂ１およびＢ２に配置されたプロジェクタ３２のＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３に対して、ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３を複数のミラー３２６ａの法線３００周りに略９０度回転して配置し、プロジェクタ３２の配置位置が撮像領域Ｒ１の長辺に対して略４５度傾斜した位置Ｃ１〜Ｃ４である場合には、位置Ｂ１およびＢ２に配置されたプロジェクタ３２のＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３に対して、ＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３を複数のミラー３２６ａの法線３００周りに略４５度回転して配置する。これにより、所定位置のＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３を、位置Ｂ１およびＢ２に配置されたプロジェクタ３２のＤＭＤ３２６およびＬＥＤ３２３に対して、複数のミラー３２６ａの法線３００周りに所定角度（たとえば、略４５度または略９０度）回転させることにより、容易に、投影レンズ３２７の投影倍率を上げることなくプロジェクタ３２の投影領域Ｒ２に撮像領域Ｒ１を含ませることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、上記のように、プロジェクタ３２に近い側よりも遠い側で強度が強くなるように縞パターン光を基板１１０に照射するようにＤＭＤ３２６を構成する。これにより、投影領域Ｒ２に照射された縞パターン光の明るさがプロジェクタ３２に近い側よりも遠い側で低下するのを抑制することができるので、投影領域Ｒ２における縞パターン光の明るさを均一化することができる。
【００７１】
また、本実施形態では、上記のように、撮像部３１の撮像領域Ｒ１よりも外側の領域Ｒ３では、縞パターン光を照射しないことにより黒色表示を行うようにＤＭＤ３２６を構成する。これにより、投影領域Ｒ２から投影された縞パターン光が撮像領域Ｒ１の周辺で乱反射するのを抑制することができるので、外観検査装置１００の計測精度を向上させることができる。
【００７２】
また、本実施形態では、上記のように、撮像領域Ｒ１の位置を変更可能に撮像部３１を構成し、位置を変更可能な撮像領域Ｒ１が投影領域Ｒ２に含まれるように法線３００周りに回転可能にＤＭＤ３２３を構成する。これにより、撮像部３１の撮像領域Ｒ１の位置を変更した場合でもＤＭＤ３２３を回転させる簡易な操作により、位置を変更可能な撮像領域Ｒ１を投影領域Ｒ２に含ませることができるので、縞パターン光に対応する画像を容易にもれなく（とりこぼしなく）取得することができる。
【００７３】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７４】
たとえば、上記実施形態では、本発明を３次元形状測定装置の一例としての基板（検査対象部位）を検査する外観検査装置に適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、異物検査装置、半田印刷検査装置および部品検査装置などのほかの３次元形状測定にも適用可能である。
【００７５】
また、上記実施形態では、位置Ｃ１〜Ｃ４のＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）およびＬＥＤ（光源）を、ミラーの法線周りに略４５度回転させた状態で配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、位置Ｃ１〜Ｃ４のデジタルミラーデバイスおよび光源を、ミラーの法線周りに４５度以外の角度回転させた状態で配置してもよいし、ミラーの法線周り回転させない状態で配置してもよい。
【００７６】
また、上記実施形態では、本発明の光源としてＬＥＤを用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＬＥＤ以外の、たとえば、レーザ光源を光源として設けてもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、ＤＭＤの平面視における中心線５００と投影レンズの光軸とがずらされるように、ＤＭＤが投影レンズに対して平行移動する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＤＭＤの平面視における中心線５００と投影レンズの光軸とがずらされるように、投影レンズがＤＭＤに対して平行移動してもよいし、投影レンズおよびＤＭＤの両方が、互いに相対的に平行移動してもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、上方から見て、複数のプロジェクタが、互いに、撮像部を中心として略４５度傾斜した位置に設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数のプロジェクタが、互いに、撮像部を中心として略４５度以外の角度傾斜した位置に設けられてもよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、プロジェクタに近い側よりも遠い側で強度が強くなるように縞パターン光を検査対象部位に照射する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、プロジェクタに近い側と遠い側とで強度が略均一になるように縞パターン光を検査対象部位に照射してもよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、撮像領域よりも外側の領域では縞パターン光を照射しない例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、撮像領域よりも外側の領域でも、縞パターン光を照射してもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、投影領域が撮像部の撮像領域を含むように、投影レンズの光軸が設定される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、投影領域が撮像部の撮像領域を含むように、投影レンズの投影倍率を設定してもよいし、投影レンズの投影倍率および光軸の両方を設定してもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、ＤＭＤおよびＬＥＤ（光源）を、手動によりＤＭＤを構成する複数のミラーの法線周りに回転させるとともに、投影レンズのレンズ面に対して平行移動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、プロジェクタ３２にモータを設け、ＤＭＤおよび光源を、モータの動力によりＤＭＤを構成する複数のミラーの法線周りに回転させるとともに、投影レンズのレンズ面に対して平行移動させてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態では、ＤＭＤおよびＬＥＤ（光源）を時計回りに回転させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＤＭＤおよび光源を半時計回りに回転させてもよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、説明の便宜上、制御部の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローを用いて説明したが、たとえば、制御部の処理動作を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
【符号の説明】
【００８５】
３１  撮像部
３２  プロジェクタ
１００  外観検査装置（３次元形状測定装置）
１１０  基板（検査対象部位）
３００  法線
３２３  ＬＥＤ（光源）
３２６  ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）
３２６ａ  ミラー
３２６ｂ  揺動軸
３２６ｃ  反射面
３２７  投影レンズ
３２６ｄ  辺
４００  光軸
Ｒ１  撮像領域
Ｒ２  投影領域
Ｒ３  領域
Ｓ方向  光の進行方向
５００  中心線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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