(57)【要約】【課題】位置検出素子の受光面へ入射する反射光が多重反射や透過反射である場合にあっても、正しい３次元認識結果を得ることができる検査装置および３次元画像認識装置ならびに３次元画像認識方法を提供することを目的とする。【解決手段】計測対象物である電子部品７を含む検査領域６に対して照射された光の反射光を受光することにより、検査領域６の平面情報を示す２次元画像における各画素の輝度情報に基づき、電子部品７の高さ情報を取得する３次元画像認識において、走査光の反射光のＰＳＤ１５の受光面１５ａへの入射を、主走査方向に所定の入射幅で設定された透光開口部２０ａのみに限定して他の範囲への入射を遮蔽し、透光開口部２０ａを主走査方向へ移動させる遮光手段駆動機構を制御して、透光開口部２０ａを走査手段による光の主走査方向への走査と同期させて移動させる。【選択図】図５
2013148353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を基板に実装する電子部品実装用設備に用いられ、検査対象物を含む検査領域に対して照射された光の反射光を受光することにより、前記検査領域の平面情報を示す２次元画像における各画素の輝度情報に基づき、前記検査対象物について所定の検査を行う検査装置であって、
光発生手段によって発生された前記光を主走査方向に走査させる走査手段と、
前記主走査方向と直交する副走査方向に相対移動する前記検査領域に対して前記走査された走査光を所定の入射方向から入射させる走査光入射手段と、
受光面を前記検査領域を含む平面に対して所定の配置角度で傾斜させて配置された位置検出素子と、
前記走査光の反射光の前記受光面への入射を主走査方向に所定の入射幅で設定された入射許容範囲のみに限定して他の範囲への入射を遮蔽する遮光手段と、
前記入射許容範囲を主走査方向へ移動させる遮光手段駆動機構と、
前記遮光手段駆動機構を制御することにより、前記入射許容範囲を前記走査手段による前記光の主走査方向への走査と同期させて移動させる同期制御部と、
前記走査光の検査領域からの反射光の受光位置を前記位置検出素子によってそれぞれ検出する位置検出部と、
前記位置検出部の受光位置検出結果に基づき、前記検査領域の２次元画像において前記輝度情報と高さとを対応させた３次元認識画像を形成する画像形成部と、
前記３次元認識画像に基づいて前記検査対象物の高さ情報を算出する高さ演算処理部と、
前記高さ情報を予め記憶された検査判定データと比較することにより前記検査の結果を判定する判定処理部と備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
計測対象物を含む計測領域に対して照射された光の反射光を受光することにより、前記計測領域の平面情報を示す２次元画像における各画素の輝度情報に基づき、前記計測対象物の高さ情報を取得する３次元画像認識装置であって、
光発生手段によって発生された前記光を主走査方向に走査させる走査手段と、
前記主走査方向と直交する副走査方向に相対移動する前記計測領域に対して前記走査された走査光を所定の入射方向から入射させる走査光入射手段と、
前記入射方向を挟んで配置され受光面を前記計測領域を含む平面に対して所定の配置角度で傾斜させた位置検出素子と、
前記走査光の反射光の前記受光面への入射を主走査方向に所定の入射幅で設定された入射許容範囲のみに限定して他の範囲への入射を遮蔽する遮光手段と、
前記入射許容範囲を主走査方向へ移動させる遮光手段駆動機構と、
前記遮光手段駆動機構を制御することにより、前記入射許容範囲を前記走査手段による前記光の主走査方向への走査と同期させて移動させる同期制御部と、
前記走査光の計測領域からの反射光の受光位置を前記位置検出素子によってそれぞれ検出する位置検出部と、
前記位置検出部の受光位置検出結果に基づき、前記計測領域の２次元画像において前記輝度情報と高さとを対応させた３次元認識画像を形成する画像形成部と、
前記３次元認識画像に基づいて前記計測対象物の高さ情報を算出する高さ演算処理部とを備えたことを特徴とする３次元画像認識装置。
【請求項３】
光発生手段によって発生された前記光を主走査方向に走査させる走査手段と、
前記主走査方向と直交する副走査方向に相対移動する計測領域に対して前記走査された走査光を所定の入射方向から入射させる走査光入射手段と、前記入射方向を挟んで配置され受光面を前記計測領域を含む平面に対して所定の配置角度で傾斜させた位置検出素子と、前記走査光の計測領域からの反射光の受光位置を前記位置検出素子によってそれぞれ検出する位置検出部とを備えた３次元画像認識装置によって、計測対象物を含む計測領域に対して照射された光の反射光を受光することにより、前記計測領域の平面情報を示す２次元画像における各画素の輝度情報に基づき、前記計測対象物の高さ情報を取得する３次元画像認識方法であって、
前記走査光の反射光の前記受光面への入射を主走査方向に所定の入射幅で設定された入射許容範囲のみに限定して他の範囲への入射を遮蔽し、
前記入射許容範囲を主走査方向へ移動させる遮光手段駆動機構を制御することにより、前記入射許容範囲を前記走査手段による前記光の主走査方向への走査と同期させて移動させることを特徴とする３次元画像認識方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品などの検査対象物の３次元画像情報に基づいて所定の検査処理を行う検査装置およびこの検査装置において用いられる３次元画像認識装置ならびに３次元画像認識方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年電子機器の高機能化および求められる信頼性の高度化に伴い、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する部品実装工程においては、各種の工程間検査が導入されている。このような工程間検査において、電子部品が基板に半田接合された後の最終的な部品実装状態を確認するための実装状態検査では、基板上面の３次元画像情報に基づき、基板における各電子部品の位置や姿勢、半田接合部の形状などの検査対象項目について所定の３次元認識処理が実行される。この３次元認識では、一般に計測対象に対して照射されたレーザ光の反射光を位置検出素子が受光した受光位置に基づいて、計測対象の３次元情報が取得される（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に示す先行技術例では、透光性を有する計測対象の高さ位置を検出する場合に、表面からの反射光と裏面からの反射光とのいずれかのみを選択的に位置検出素子に入射させることを目的として、位置検出素子の受光面を部分的に覆う遮光マスクを設け、表面、裏面をそれぞれ計測対象とする場合には、遮光マスクを移動させて遮光範囲を変化させるようにしている。これにより、板状の透光体の検査を、その表面、裏面からの照射点の反射光のみを受光して正しい計測結果を得ることができるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２０１７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の位置検出素子を用いた３次元認識手法を、電子部品が実装された基板を対象とする実装状態検査に適用するに際しては、位置検出素子の特性に起因して、特許文献例に示すような一般的な３次元画像認識では正しい認識結果を得ることが難しいという課題が生じている。すなわち位置検出素子は、光電効果を有する受光面に光が入射した場合に、受光面の両端に設けられた電極から出力される電流の比によって光の入射位置を検出する構成となっていることから、受光面における入射光の位置が複数である場合や、入射位置が特定点のみならず拡散した範囲となっているような場合には、本来検出対象とすべき入射光の位置ではなく、入射光の重心位置が位置検出結果として出力される。
【０００６】
入射光の位置が複数となる事態は、検査光が基板に入射した反射光が位置検出素子に直接入射するとともに、反射光が近接する電子部品の側面などによって再度反射された後に位置検出素子に入射する場合などの多重反射によって生じる。また入射光が拡散した範囲に入射する事態は、基板で検査光を遮るランドなどが存在しない部位において、内部に透過し拡散した検査光が裏面によって反射されて、基板表面から位置検出素子に拡散状態で入射する透過反射の場合などに生じる。
【０００７】
そして実際の基板における多重反射や透過反射などの発生態様は、個々の基板の基板材質、部品配置などの諸条件に複雑に依存しており、上述の特許文献例に示すように、単に表面・裏面の区分のみで計測対象を切り分ける手法では対応は不可能である。このように、従来技術を用いた位置検出素子による３次元画像認識においては、位置検出素子の受光面へ入射する反射光が多重反射や透過反射である場合には、正しい３次元認識結果を得ることが困難であるという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、位置検出素子の受光面へ入射する反射光が多重反射や透過反射である場合にあっても、正しい３次元認識結果を得ることができる検査装置および３次元画像認識装置ならびに３次元画像認識方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の検査装置は、電子部品を基板に実装する電子部品実装用設備に用いられ、検査対象物を含む検査領域に対して照射された光の反射光を受光することにより、前記検査領域の平面情報を示す２次元画像における各画素の輝度情報に基づき、前記検査対象物について所定の検査を行う検査装置であって、光発生手段によって発生された前記光を主走査方向に走査させる走査手段と、前記主走査方向と直交する副走査方向に相対移動する前記検査領域に対して前記走査された走査光を所定の入射方向から入射させる走査光入射手段と、受光面を前記検査領域を含む平面に対して所定の配置角度で傾斜させて配置された位置検出素子と、走査光の反射光の前記受光面への入射を主走査方向に所定の入射幅で設定された入射許容範囲のみに限定して他の範囲への入射を遮蔽する遮光手段と、前記入射許容範囲を主走査方向へ移動させる遮光手段駆動機構と、前記遮光手段駆動機構を制御することにより、前記入射許容範囲を前記走査手段による前記光の主走査方向への走査と同期させて移動させる同期制御部と、前記走査光の検査領域からの反射光の受光位置を前記位置検出素子によってそれぞれ検出する位置検出部と、前記位置検出部の受光位置検出結果に基づき、前記検査領域の２次元画像において前記輝度情報と高さとを対応させた３次元認識画像を形成する画像形成部と、前記３次元認識画像に基づいて前記検査対象物の高さ情報を算出する高さ演算処理部と、前記高さ情報を予め記憶された検査判定データと比較することにより前記検査の結果を判定する判定処理部と備えた。
【００１０】
本発明の３次元画像認識装置は、計測対象物を含む計測領域に対して照射された光の反射光を受光することにより、前記計測領域の平面情報を示す２次元画像における各画素の輝度情報に基づき、前記計測対象物の高さ情報を取得する３次元画像認識装置であって、光発生手段によって発生された前記光を主走査方向に走査させる走査手段と、前記主走査方向と直交する副走査方向に相対移動する前記計測領域に対して前記走査された走査光を所定の入射方向から入射させる走査光入射手段と、前記入射方向を挟んで配置され受光面を前記計測領域を含む平面に対して所定の配置角度で傾斜させた位置検出素子と、走査光の反射光の前記受光面への入射を主走査方向に所定の入射幅で設定された入射許容範囲のみに限定して他の範囲への入射を遮蔽する遮光手段と、前記入射許容範囲を主走査方向へ移動させる遮光手段駆動機構と、前記遮光手段駆動機構を制御することにより、前記入射許容範囲を前記走査手段による前記光の主走査方向への走査と同期させて移動させる同期制御部と、前記走査光の計測領域からの反射光の受光位置を前記位置検出素子によってそれぞれ検出する位置検出部と、前記位置検出部の受光位置検出結果に基づき、前記計測領域の２次元画像において前記輝度情報と高さとを対応させた３次元認識画像を形成する画像形成部と、前記３次元認識画像に基づいて前記計測対象物の高さ情報を算出する高さ演算処理部とを備えた。
【００１１】
本発明の３次元画像認識方法は、光発生手段によって発生された前記光を主走査方向に走査させる走査手段と、前記主走査方向と直交する副走査方向に相対移動する計測領域に対して前記走査された走査光を所定の入射方向から入射させる走査光入射手段と、前記入射方向を挟んで配置され受光面を前記計測領域を含む平面に対して所定の配置角度で傾斜させた位置検出素子と、前記走査光の計測領域からの反射光の受光位置を前記位置検出素子によってそれぞれ検出する位置検出部とを備えた３次元画像認識装置によって、計測対象物を含む計測領域に対して照射された光の反射光を受光することにより、前記計測領域の平面情報を示す２次元画像における各画素の輝度情報に基づき、前記計測対象物の高さ情報を取得する３次元画像認識方法であって、走査光の反射光の前記受光面への入射を主走査方向に所定の入射幅で設定された入射許容範囲のみに限定して他の範囲への入射を遮蔽し、前記入射許容範囲を主走査方向へ移動させる遮光手段駆動機構を制御することにより、前記入射許容範囲を前記走査手段による前記光の主走査方向への走査と同期させて移動させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、計測対象物を含む計測領域に対して照射された光の反射光を受光することにより、計測領域の平面情報を示す２次元画像における各画素の輝度情報に基づき、計測対象物の高さ情報を取得する３次元画像認識において、走査光の反射光の受光面への入射を主走査方向に所定の入射幅で設定された入射許容範囲のみに限定して他の範囲への入射を遮蔽し、入射許容範囲を主走査方向へ移動させる遮光手段駆動機構を制御して入射許容範囲を走査手段による光の主走査方向への走査と同期させて移動させることにより、受光面への入射光を計測に必要な反射光のみに限定することができ、位置検出素子へ入射する反射光が多重反射や透過反射である場合にあっても、正しい３次元認識結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態の検査装置の構成を示す斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の３次元画像認識装置に用いられる３次元センサの構成および機能説明図
【図３】本発明の一実施の形態の３次元画像認識装置における位置検出素子に備えられた遮光手段の構成説明図
【図４】本発明の一実施の形態の検査装置の制御系の構成を示すブロック図
【図５】本発明の一実施の形態の３次元画像認識方法における位置検出素子に備えられた遮光手段の機能説明図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して検査装置１の全体構成を説明する。検査装置１は、電子部品搭載後の実装状態検査装置や半田接合後の外観検査装置など、電子部品を基板に実装する電子部品実装用設備に用いられるものである。検査対象物を含む検査領域に対して照射された光の反射光を受光することにより、検査領域の平面情報を示す２次元画像における各画素の輝度情報に基づいて検査対象物の所定部位について高さ情報を取得する３次元画像認識を行い、得られた高さ情報に基づいて所定の検査を行う。本実施の形態においては、検査光が入射した反射光が近接する電子部品の側面などによって再度反射された後に位置検出素子に入射する場合などの多重反射が生じる形態の実装状態が検査対象となる例を示している。
【００１５】
図１において、検査装置１は、検査保持部２の上方に３次元センサ１０を配設して構成されている。検査保持部２は基板位置決め機構３の上面に基板搬送機構４を載置した構造となっており、基板搬送機構４には上流側装置から検査対象の基板５が搬入されて保持される。基板位置決め機構３を駆動することにより、基板搬送機構４に保持された基板５はＸＹＺθ方向に移動する。基板５には検査対象物（計測対象物）である電子部品７が前工程で搭載されており、３次元センサ１０による計測領域である検査領域６内に電子部品７が位置するように基板位置決め機構３を駆動することにより、基板５の上面において検査が必要な範囲に検査領域６を移動させることができる。なお、基板位置決め機構３を駆動して基板５を移動させる替わりに、３次元センサ１０を基板５に対して移動させる構成であってもよい。
【００１６】
次に検査領域６内の３次元認識画像を取得する３次元センサ１０の構成を、図１，図２を参照して説明する。図１において３次元センサ１０には検査光であるレーザ光を発光するレーザ光源部１１（光発生手段）が光軸を水平にした姿勢で配置されており、レーザ光源部１１に隣接して、複数の単位反射面１２ｂを有するポリゴンミラー１２が、回転軸１２ａを垂直にした姿勢で配置されている。レーザ光源部１１から発光された光は、集光レンズ（図示省略）によって集光されてポリゴンミラー１２に対して照射され（矢印ａ）、単位反射面１２ｂによって反射されてｆθレンズ１３に入射する（矢印ｃ）。このとき、ポリゴンミラー１２を回転駆動部（図示省略）によって回転させる（矢印ｂ）ことにより、単位反射面１２ｂからｆθレンズ１３に入射する光は、Ｙ方向（矢印ｅ方向）に、すなわち主走査方向に走査されながら、平行光線となって検査領域６の上方に位置する照射ミラー１４に入射する（矢印ｄ）。
【００１７】
そして照射ミラー１４によって反射された光は垂直上方から基板５に対して投射されて（矢印ｆ）、基板５の上面の検査領域６に対して矢印ｇ方向の走査光として照射される。このとき、基板位置決め機構３を駆動して基板５をＸ方向、すなわちすなわち主走査方向に直交する副走査方向に相対移動させることにより、検査光を検査領域６内において主走査方向、副走査方向の２方向に走査させることができる。
【００１８】
上記構成においてポリゴンミラー１２は、光発生手段であるレーザ光源部１１によって発生された光を主走査方向に走査させる走査手段となっている。そしてｆθレンズ１３および照射ミラー１４は、主走査方向と直交する副走査方向に基板位置決め機構３によって相対移動する検査領域６に対して、ポリゴンミラー１２によって走査された走査光を所定の入射方向である垂直上方から入射させる走査光入射手段となっている。
【００１９】
検査領域６の上方には、位置検出素子であるＰＳＤ１５が、受光面１５ａ（図２参照）を検査領域６を含む平面（ここでは水平面）に対して所定の配置角度で傾斜させた姿勢で配置されている。図２（ａ）のＸＺ断面に示すように、ＰＳＤ１５は走査光の入射方向（矢印ｆ）に対して受光面１５ａを水平面に対して配置角度θだけ傾斜させた姿勢で配置されている。照射ミラー１４によって垂直下方に反射されて検査領域６に含まれる計測対象物（検査対象物）に対して照射された走査光は、検査領域６に存在する計測対象物によって反射され、レンズ１６によって集光されてＰＳＤ１５の受光面１５ａに入光する。図２（ａ）は、走査光が検査領域６において基板５の上面５ａに照射されて（矢印ｆ）、その反射光（矢印ｈ）がレンズ１６を介してＰＳＤ１５の受光面１５ａに入射した状態を示している。ＰＳＤ１５による検出信号は位置検出部１７に送られ、これにより検査領域６からの反射光の受光位置Ｚ１が検出される。この受光位置Ｚ１は、基板５の上面５ａの高さに対応するものである。
【００２０】
図２（ｂ）は、走査光が検査領域６において認識対象物である電子部品７の上面７ａに照射されて（矢印ｆ）、その反射光（矢印ｈ）がレンズ１６を介してＰＳＤ１５の受光面１５ａに入射した状態を示している。このとき、検査領域６において電子部品７の上面７ａは基板５の上面５ａよりも電子部品７の高さＨだけ高い位置にあることから、この場合の受光面１５ａにおける受光位置Ｚ２は、受光位置Ｚ１から高さＨに対応した変位分ΔＺだけずれた位置となる。そしてＰＳＤ１５による検出信号は位置検出部１７に送られ、これにより検査領域６からの反射光の受光位置Ｚ２が検出される。すなわち、位置検出部１７は、走査光の検査領域６からの反射光の受光位置を、位置検出素子であるＰＳＤ１５によって検出する機能を有している。
【００２１】
次に図３を参照して、ＰＳＤ１５の詳細構成およびＰＳＤ１５に備えられた遮光手段について説明する。図２（ａ）において、ＰＳＤ１５は光電効果を有する受光面１５ａの主走査方向（Ｙ方向）と直交する方向における両端面に電極１５ｂを設けた構成となっており、電極１５ｂは位置検出部１７（図２参照）と接続されている。位置検出部１７は、受光面１５ａに光が入射した場合に２つの電極１５ｂから出力される電流の比によって光の入射位置を検出する。
【００２２】
受光面１５ａの表面側は、遮光性を有するシート状の遮光マスク２０によって覆われており、遮光マスク２０はＰＳＤ１５のＹ方向の両側端部に配置された１対のローラ２１ａ、２１ｂに調帯されている。駆動ローラであるローラ２１ａを遮光手段駆動機構２２によって回転駆動（矢印ｉ）することにより、遮光マスク２０は矢印ｊ方向に移動する。遮光マスク２０において受光面１５ａに対応する範囲には、主走査方向と直交する方向にスリット状の透光開口部２０ａが入射幅Ｗに対応した所定の開口幅で形成されている。機構駆動部２４によって遮光手段駆動機構２２を駆動して遮光マスク２０を矢印ｊ方向に移動させることにより、透光開口部２０ａは受光面１５ａの上面で主走査方向に移動する。なお開口幅は、受光面１５ａに入射する反射光のビームサイズに基づいて適宜設定される。
【００２３】
受光面１５ａの一方側の側端部には、主走査方向に沿って開口位置検出センサ２３が配設されており、遮光マスク２０において透光開口部２０ａに対応する位置に設けられた開口位置指示部２０ｂが開口位置検出センサ２３上で移動すると、開口位置検出センサ２３は開口位置指示部２０ｂの位置、すなわち透光開口部２０ａの位置を示す位置信号を出力する。この位置信号は同期制御部２５に出力され、同期制御部２５がこの位置信号に基づいて機構駆動部２４を制御することにより、受光面１５ａの上面における透光開口部２０ａの主走査方向の位置を任意に制御することができる。同期制御部２５はさらにポリゴンミラー１２（図１参照）の回転動作を制御可能となっており、同期制御部２５がポリゴンミラー１２および遮光手段駆動機構２２を同期して制御することにより、検査領域６に対して照射される検査光の走査と、ＰＳＤ１５における透光開口部２０ａの主走査方向への移動とを同期させることができる。
【００２４】
図３（ｂ）は、このような遮光マスク２０を備えたＰＳＤ１５における光の入射形態を示している。受光面１５ａ側からＰＳＤ１５に入射する反射光のうち、遮光マスク２０において透光開口部２０ａの幅範囲に入射する光（反射光ｈ）は、透光開口部２０ａを通過することによって受光面１５ａへの入射が許容されて受光される。これに対し、透光開口部２０ａが存在しない範囲に入射する光（反射光ｈ＊）は、遮光性を有する遮光マスク２０によって遮られ、受光面１５ａには到達しない。すなわち、遮光マスク２０は入射許容範囲である透光開口部２０ａのみに限定して反射光の受光面１５ａへの入射を許容する機能を有している。
【００２５】
上記構成において、透光開口部２０ａが形成された遮光マスク２０は、受光面１５ａへの走査光の入射を主走査方向に所定の入射幅Ｗで設定された入射許容範囲のみに限定して、他の範囲への入射を遮蔽する遮光手段となっており、遮光手段駆動機構２２は入射許容範囲である透光開口部２０ａを主走査方向へ移動させる機能を有する。そして同期制御部２５は、機構駆動部２４を介して遮光手段駆動機構２２を制御することにより、入射許容範囲を走査手段であるポリゴンミラー１２による検査光の主走査方向への走査と同期させて移動させる制御機能を有している。なお、遮光手段としては図３に示す構成には限定されず、透光開口部２０ａと同様のスリット状の開口部を有するシャッター部材を用い、このシャッター部材を直動機構によって往復動させる構成であってもよい。
【００２６】
次に図４を参照して、この３次元画像認識を用いた検査装置１の制御系の構成を説明する。制御部２６は演算処理装置であって内部制御機能として上述の同期制御部２５を有しており、記憶部２７に記憶された各種のプログラムやデータに基づいて以下に説明する各部を制御する。記憶部２７には、部品種類データ２７ａ、部品形状情報２７ｂ、検査判定データ２７ｃが記憶されている。部品種類データ２７ａは、検査装置１において検査対象となる部品の種類についてのデータを記憶する。部品形状情報２７ｂは、検査対象となる部品の形状や寸法など、３次元画像認識処理において必要とされるデータを記憶する。検査判定データ２７ｃは、３次元画像認識処理によって取得された高さ情報に基づいて検査処理を行うために用いられる判定データである。
【００２７】
機構駆動部２４は、制御部２６に制御されて、基板搬送機構４、基板位置決め機構３および遮光手段駆動機構２２を駆動する。これにより、検査装置１における基板５の搬入・搬出や、３次元センサ１０による画像認識時の基板５の位置決め動作およびＰＳＤ１５による受光位置検出時に、後述する多重反射などによって生じる不要光を遮光する遮光動作が実行される。
【００２８】
３次元センサ１０は、ポリゴンミラー１２、ＰＳＤ１５および位置検出部１７を備えており、ＰＳＤ１５の位置検出信号を位置検出部１７が受信することにより検出した受光位置の情報を、以下に説明する３次元認識処理部２８に対して出力する。３次元認識処理部２８は、画像形成部２９および高さ演算処理部３０より構成される。画像形成部２９は、位置検出部１７の受光位置検出結果に基づき、検査領域６の２次元画像において各画素の輝度情報と高さとを対応させた３次元認識画像を形成する処理を行う。高さ演算処理部３０は、画像形成部２９によって形成された３次元認識画像に基づいて、検査対象物の高さ情報を算出する演算を行う。
【００２９】
そして、判定処理部３１はこのようにして高さ演算処理部３０によって算出された高さ情報を、予め記憶部２７に記憶された検査判定データ２７ｃと比較することにより、当該電子部品７についての検査の結果を判定する。すなわち、求められた高さが高さ変動許容値として定められた閾値範囲を外れたならば、部品浮きなどの部品高さ異常と判定される。また求められた複数点の高さ相互の高さ差δＨが高さ差許容値として定められた閾値を超えたならば、部品傾き異常と判定される。
【００３０】
上記構成において、制御部２６、記憶部２７、機構駆動部２４、３次元センサ１０および３次元認識処理部２８は、鏡面状の平坦な上面を有する計測対象物（検査対象物としての電子部品７）を含む計測領域（検査領域６）に対して照射された光の反射光を受光することにより、計測領域の平面情報を示す２次元画像における各画素の輝度情報に基づき、計測対象物の所定部位の高さ情報を取得する３次元画像認識装置を構成する。
【００３１】
次に、図５を参照して、上述の３次元画像認識装置による３次元画像認識方法について説明する。この３次元画像認識方法においては、基板５の上面５ａに設定され計測対象物としての電子部品７を含む検査領域６（計測領域）に対して、レーザ光源部１１、ポリゴンミラー１２，ｆθレンズ１３、照射ミラー１４によって照射された走査光の反射光を受光することにより、検査領域６の平面情報を示す２次元画像における各画素の輝度情報に基づき、電子部品７の高さ情報が取得される。
【００３２】
高さ情報取得のためのＰＳＤ１５による受光位置検出では、図５（ａ）に示すように、上方から照射される走査光（矢印ｆ）は、ポリゴンミラー１２（図１参照）によって主走査方向（矢印ｇ）に走査される。そしてこの走査光は検査領域６内の計測対象物によって反射され、反射光はレンズ１６（図示省略）によってビーム状に集光されて、ＰＳＤ１５によって受光される。このＰＳＤ１５による反射光の受光に際しては、同期制御部２５がポリゴンミラー１２および遮光手段駆動機構２２を制御することにより、走査光の検査領域６への入射と同期させて、遮光マスク２０を主走査方向へ移動させる（矢印ｋ）。これにより、遮光マスク２０において反射光の入射が許容される入射許容範囲である透光開口部２０ａも、走査光と同期して移動する。
【００３３】
このＰＳＤ１５による反射光の受光において、検査光の入射位置が電子部品７の側面７ｂの近傍であるような場合には、図５（ｂ）に示すように、上面５ａによって反射された反射光は、上面５ａから直接ＰＳＤ１５に入射する主反射光ｈ１に加え、近接して位置する側面７ｂによって再度反射されてＰＳＤ１５に入射する多重反射光ｈ２としてＰＳＤ１５に入射する。このような多重反射光ｈ２が主反射光ｈ１とともに受光面１５ａによって受光されると、ＰＳＤ１５から位置検出部１７に対して出力される受光位置信号は、本来検出すべき主反射光ｈ１の正しい入射位置ではなく、不要なノイズである多重反射光ｈ２の入射による影響が加味された不正確な受光位置信号となる。そしてこのような受光位置信号の誤差は、上述の多重反射光のみならず、基板５で検査光を遮るランドなどが存在しない部位において内部に透過し拡散した検査光が基板５の裏面によって反射されて、上面５ａからＰＳＤ１５に対して拡散状態で入射する透過反射の場合などに生じる。
【００３４】
このような場合にあっても、本実施の形態に示す３次元画像認識においては、遮光手段として図３に示す構成の遮光マスク２０をＰＳＤ１５に備えていることから、図５（ａ）に示すように、主反射光ｈ１のみを透光開口部２０ａを介して受光面１５ａに入射させ、多重反射光ｈ２を遮光マスク２０によって遮光して受光面１５ａへの入射を遮蔽することが可能となっている。これにより、受光面１５ａには本来検出すべき主反射光ｈ１のみが入射し、ＰＳＤ１５から位置検出部１７に対して正しい受光位置信号が出力される。
【００３５】
すなわち本実施の形態に示す検査装置および３次元画像認識装置ならびに３次元画像認識方法では、計測対象物を含む計測領域に対して照射された光の反射光を受光することにより、計測領域の平面情報を示す２次元画像における各画素の輝度情報に基づき計測対象物の高さ情報を取得する３次元画像認識において、走査光の反射光のＰＳＤ１５の受光面１５ａへの入射を、主走査方向に所定の入射幅Ｗで設定された入射許容範囲としての透光開口部２０ａのみに限定して他の範囲への入射を遮蔽するようにしている。そしてこれを実現するため、透光開口部２０ａが設けられた遮光マスク２０を主走査方向へ移動させる遮光手段駆動機構２２およびポリゴンミラー１２を同期制御部２５によって制御することにより、入射許容範囲をポリゴンミラー１２による光の主走査方向への走査と同期させて移動させる構成を採用している。
【００３６】
これにより、受光面１５ａへの入射光を計測に必要な主反射光ｈ１のみに限定することができ、従来技術においては正しい３次元認識が困難であった認識対象、すなわちＰＳＤ１５へ入射する反射光が多重反射や透過反射である場合にあっても、正しい３次元認識結果を得ることができる。
【００３７】
なお上記実施の形態では、１つのＰＳＤ１５によって受光位置を検出する構成例を示したが、複数のＰＳＤを計測対象物を挟んで対称に配置した構成であってもよい。またここでは３次元画像認識を電子部品の実装状態検査に適用した例を示したが、本発明はこのような適用例には限定されず、反射光が多重反射や透過反射である対象物を認識し、高さ計測を行う用途であれば、本発明の適用対象となる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の検査装置および３次元画像認識装置ならびに３次元画像認識方法は、位置検出素子の受光面へ入射する反射光が多重反射や透過反射である場合にあっても、正しい３次元認識結果を得ることができるという効果を有し、基板に電子部品を実装する部品実装用設備において電子部品の実装状態検査などの検査処理を行う用途に有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１  検査装置
２  検査保持部
５  基板
５ａ  上面
６  検査領域
７  電子部品
７ｂ  側面
１０  ３次元センサ
１１  レーザ光源部
１２  ポリゴンミラー
１３  ｆθレンズ
１５  ＰＳＤ
１５ａ  受光面
１６  レンズ
２０  遮光マスク
２０ａ  透光開口部
【図１】
2013148353.tif 000003
【図２】
2013148353.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013148353.tif 000006
【図５】
2013148353.tif 000007