JP2017122641A

JP2017122641A - 三次元計測装置

Info

Publication number: JP2017122641A
Application number: JP2016001622A
Authority: JP
Inventors: 二村　伊久雄; Ikuo Futamura; 伊久雄二村; 大山　剛; Takeshi Oyama; 剛大山; 憲彦坂井田; Norihiko Sakaida
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2016-01-07
Filing date: 2016-01-07
Publication date: 2017-07-13
Also published as: WO2017119155A1; TW201734405A

Abstract

【課題】三次元計測を行うにあたり、計測精度の向上等を図ることのできる三次元計測装置を提供する。【解決手段】基板検査装置１０は、プリント基板１を搬送するコンベア１３と、プリント基板１の表面に対し所定の光を照射する照明装置１４と、該光の照射されたプリント基板１を撮像するカメラ１５とを備えている。そして、連続搬送されるプリント基板１を同一照明の光の下で複数のタイミングで撮像し、該撮像結果をプリント基板１上の各座標位置毎に加算し平均する処理を実行することにより、三次元計測など所定の用途に用いる１つの画像データを取得する。【選択図】図１

Description

本発明は、三次元計測を行う三次元計測装置に関するものである。

一般に、プリント基板上に電子部品を実装する場合、まずプリント基板上に配設された所定の電極パターン上にクリーム半田が印刷される。次に、該クリーム半田の粘性に基づいてプリント基板上に電子部品が仮止めされる。その後、前記プリント基板がリフロー炉へ導かれ、所定のリフロー工程を経ることで半田付けが行われる。昨今では、リフロー炉に導かれる前段階においてクリーム半田の印刷状態を検査する必要があり、かかる検査に際して三次元計測装置が用いられることがある。

近年では、光を用いた非接触式の三次元計測装置が種々提案されている。例えば位相シフト法を用いた三次元計測装置がよく知られている。

位相シフト法を利用した三次元計測装置としては、例えば被計測物を搬送する搬送手段と、該被計測物に対し縞状のパターン光を照射する照射手段と、該パターン光の照射された被計測物を撮像する撮像手段とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。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。

かかる三次元計測装置においては、搬送される被計測物を複数のタイミングで撮像することにより、被計測物上における光強度分布がパターン光の所定位相分ずつ異なる複数の画像データを取得することができる。そして、これら複数の画像データを基に位相シフト法により被計測物の三次元計測を行うことができる。

例えば被計測物上における光強度分布がパターン光の位相９０°分ずつ異なる４通りの画像データを取得した場合、当該４通りの画像データにおける被計測物上の所定の座標位置の輝度値Ｉ₀，Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃は、それぞれ下記式（１）、（２）、（３）、（４）により表すことができる。

Ｉ₀＝αsinθ＋β ・・・（１）
Ｉ₁＝αsin（θ＋９０°）＋β ＝αcosθ＋β ・・・（２）
Ｉ₂＝αsin（θ＋１８０°）＋β＝−αsinθ＋β ・・・（３）
Ｉ₃＝αsin（θ＋２７０°）＋β＝−αcosθ＋β ・・・（４）
但し、 α：ゲイン、β：オフセット、θ：パターン光の位相。

上記式（１）、（２）、（３）、（４）を位相θについて解くと、下記式（５）を導き出すことができる。

θ＝tan^-1｛（Ｉ₀−Ｉ₂）／（Ｉ₁−Ｉ₃）｝・・（５）
そして、上記のように算出された位相θを用いて、三角測量の原理に基づき、被計測物上の各座標（Ｘ，Ｙ）における高さ（Ｚ）を求めることができる。

特開２０１２−２４７３７５号公報特開２０１３−１５６０４５号公報

しかしながら、従来では、搬送される被計測物を複数のタイミングで撮像しているため、被計測物上の所定の座標位置を撮像素子の異なる画素でそれぞれ撮像することとなる。そのため、撮像素子の各画素で感度等の性能にばらつきがある場合には、計測誤差の原因となり得る。特に位相シフト法を利用した三次元計測においては、撮像素子の異なる画素で取得された輝度値を基に、被計測物上の所定の座標位置に係る演算を行うこととなるため、画素毎の性能のばらつきが計測誤差に直結するおそれがある。

尚、上記課題は、必ずしもプリント基板上に印刷されたクリーム半田等の高さ計測を行う場合に限らず、他の三次元計測装置の分野においても内在するものである。勿論、位相シフト法に限られる問題ではない。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、三次元計測を行うにあたり、計測精度の向上等を図ることのできる三次元計測装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。

手段１．被計測物（例えばプリント基板）に対し所定の光を照射可能な少なくとも１つの照明を有する照射手段と、
前記光の照射された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記照射手段及び前記撮像手段と前記被計測物とを相対移動可能な移動手段とを備え、
前記照射手段及び前記撮像手段と前記被計測物とを相対移動させつつ、該被計測物に対し前記照射手段から所定のタイミングに所定の光を照射し、前記撮像手段により撮像された撮像結果を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な三次元計測装置であって、
前記撮像手段により撮像された撮像結果を基に、所定の用途（例えば上記三次元計測）に用いる画像データを取得可能な画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段により取得された少なくとも１つの画像データを基に、所定の処理（例えば三次元計測処理）を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記画像データ取得手段が１つの画像データを取得する上で、
前記照射手段の同一照明から照射される光の下での撮像（露光）を、前記照射手段及び前記撮像手段と前記被計測物との相対位置関係が異なる複数のタイミングで実行し、
該撮像結果（撮像された複数の画像データの各画素の輝度値）を前記被計測物上の各座標位置毎に（座標位置を一致させた上で）加算又は平均する処理を実行することを特徴する三次元計測装置。

上記手段１によれば、相対移動する被計測物を同一照明の光の下で複数のタイミングで撮像し、該撮像結果を被計測物上の各座標位置毎に加算又は平均する処理を実行することにより、所定の用途に用いる１つの画像データを取得する構成となっている。

これにより、撮像手段（撮像素子）の異なる画素で撮像した撮像結果（輝度値）を加算等することとなるため、撮像素子の画素毎の性能のばらつきによる計測結果への影響を緩和することができる。

尚、特許文献１，２では、照明の輝度を変えて撮像することで、被計測物上の各部位（明部や暗部）に適した画像データを取得する構成となっているが、被計測物上の所定部位に係る演算を行う際、輝度の異なる複数の画像データの中から当該部位に適した何れかの画像データを選択するといった処理が必要になり、処理が複雑化するおそれがある。

この点、本手段によれば、このような複雑な処理をすることなく、単純に複数回撮像した結果（輝度値）を加算等するだけで、被計測物上のすべての部位（明部から暗部まで）に対応した輝度のダイナミックレンジの広い画像データを取得することができる。

一般に撮像素子が受光した光量（受光量）が多いほど、より計測に適した画質の良い画像、つまりノイズや量子化誤差の影響が小さい画像を得ることができる。しかし、撮像（露光）時間が長いと、撮像素子が飽和レベルに達してしまい、画像がいわゆる「白飛び」してしまう。これに対し、撮像（露光）を複数回行い、画素毎に輝度値を加算することで、飽和させることなく、受光量のより多い画像を得ることができる。

加えて、複数回撮像した結果を加算等することでＳ／Ｎ比を向上することができる。これについて、図５２に示したシミュレーション結果を基に詳しく説明する。ここでは、ノイズをモデル化して１回の撮像で「１（Ｖ）」、「０（Ｖ）」、「−１（Ｖ）」の３種類のうちの１つのノイズが等しい確率でのるものとし、２回の撮像では、同様に２回のるものと仮定してＳ／Ｎ比を計算してみたところ、１回の撮像では「１．２２×Ａ（Ａ：信号レベル）」だった値が２回の撮像により「１．７３×Ａ」に改善した。尚、図５２中の「σ」は標準偏差を示す。

結果として、一回の撮像で取得した画像データを用いた場合よりも計測精度の向上等を図ることができる。

手段２．前記照射手段は、縞状（例えば正弦波状）の光強度分布を有するパターン光を照射可能な照明を備え、
前記画像データ取得手段は、少なくとも前記パターン光の下で撮像された撮像結果を基に、前記被計測物上における光強度分布が前記パターン光の所定位相分（例えば位相９０°相当分）ずつ異なる複数の画像データ（例えば４つの画像データ）を取得可能に構成され、
前記画像処理手段は、前記画像データ取得手段により取得された前記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する手段１に記載の三次元計測装置。

上記手段２によれば、被計測物を相対移動させつつ三次元計測を行う三次元計測装置においても、輝度のダイナミックレンジが広くノイズの少ない画像データを基に、位相シフト法による三次元計測を行うことが可能となる。以下、この原理について図５３を参照して説明する。

図５３は、被計測物上の各座標位置と、９０°ずつ位相の異なる４つの正弦波状のパターン光の輝度値との関係を示したグラフである。ここで横軸として示した位相値は、被計測物上の各座標位置を示すものであり、基準とするsinθのパターン光の各位相に対応する被計測物上の位置を指す。また、ここでは輝度の最大値を「１」、輝度の最小値を「０」と設定している。

図５３の例において、撮像タイミングｔ1における撮像で輝度値がsinθ＝ａ1となり、撮像タイミングｔ2における撮像で輝度値がsinθ＝ａ2となった場合、その値を単純加算して処理すると、輝度値は［ａ1+ａ2］となる。これは［ａ1とａ2との平均の２倍］であり、［撮像タイミングｔ1.5における輝度値の2倍］に相当する値となる。

上記関係は、sinθのパターン光のみならず、sin(θ+π/2)、sin(θ+π)、sin(θ+3π/2)それぞれのパターン光においても同様であることから、公知の位相シフト法の計算式（上記「背景技術」参照）においてゲインαとオフセットβの値が変わるだけで撮像タイミングｔ1.5における輝度値により位相θを求めることと実質的には等しくなる。つまり、位相シフト法を利用した三次元計測においては、照射したパターン光の位相が異なる画像データ（輝度値）を複数加算したとしても、その平均の位相のパターン光が照射されたものとして計測を行うことが可能となる。

手段３．前記照射手段及び前記撮像手段と前記被計測物とが少なくとも前記所定位相分よりも小さい所定量（例えばパターン光の位相６°相当分）相対移動するタイミング毎に前記撮像手段による撮像処理を実行可能な構成の下、
前記撮像処理を実行可能なタイミングのうち、連続した複数回分のタイミングを、前記同一照明から照射されるパターン光の下での撮像を行う複数のタイミングとしたことを特徴する手段２に記載の三次元計測装置。

上記手段３によれば、位相シフト法による三次元計測を行う上で必要な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際には、パターン光の下で被計測物が所定量相対移動される毎に複数回連続して撮像し、該撮像結果を被計測物上の各座標位置毎に加算又は平均する処理を実行することとなる。

また、連続したタイミングで撮像することにより、公知の位相シフト法の計算式におけるゲインαの見かけ上の値が小さくなること（図５３の撮像タイミングｔ1.5参照）が抑制される。結果として、より高精度の三次元計測が可能となる。

手段４．前記画像データ取得手段が前記複数の画像データ（例えば４つの画像データ）を取得する上で、前記被計測物に対し照射されるパターン光がすべて１８０°位相の異なる一対のパターン光の組み合わせからなることを特徴する手段２又は３に記載の三次元計測装置。

上記手段４によれば、複数のタイミングで撮像された複数の撮像結果において、被計測物上の所定の座標位置におけるパターン光の位相が異なることに基づく誤差を、位相シフト法による計算の過程（上記「背景技術」参照）で相殺することができ、その影響を小さく抑えることができる。

例えば図５３において、撮像タイミングｔ3における撮像で輝度値がsinθ＝ｂ1となり、撮像タイミングｔ4における撮像で輝度値がsinθ＝ｂ2となった場合、その値を単純加算して処理すると、輝度値は［ｂ1+ｂ2］となる。しかし、この場合、［ｂ1とｂ2との平均の２倍］が［撮像タイミングｔ3.5における輝度値の２倍］とは等しくならない。

但し、この場合、sin(θ+π) のパターン光における［ｃ1+ｃ2］も［撮像タイミングｔ3.5における輝度値の２倍］とは等しくなく、［ｂ1+ｂ2］-［撮像タイミングｔ3.5におけるsinθの値］＝［撮像タイミングｔ3.5におけるsin(θ+π)の値］-［ｃ1+ｃ2］となることから、公知の位相シフト法の計算式においてゲインαがやや小さくなるだけで撮像タイミングｔ3.5における輝度値により位相θを求めることと実質的には等しくなる。結果として、さらなる計測精度の向上を図ることができる。

手段５．前記照射手段は、光強度が一定の均一光を照射可能な少なくとも１つの照明を備え、
前記画像データ取得手段は、少なくとも前記均一光の下で撮像された撮像結果を基に輝度画像データを取得可能に構成されていることを特徴する手段１乃至４のいずれかに記載の三次元計測装置。

上記手段５によれば、取得した輝度画像データを基に、前記画像処理手段が例えば三次元計測により得られた三次元データに対しマッピングを行うことや、計測領域の抽出を行うこと等が可能となる。結果として、さらなる計測精度の向上等を図ることができる。

尚、一般に三次元計測装置において主要な役割を果たす三次元計測（パターン光）用の照明機構に比べ、補助的な役割を果たす輝度画像（均一光）用の照明機構は、スペース上の問題で簡素にせざるを得ないため、照明の輝度のばらつき（輝度ムラ）が生じやすくなるおそれがある。この点、本手段によれば、上記手段１の構成の下、均一光照明の輝度ムラによる影響を緩和することができる。特にテレセントリック光学系を使用しない場合は、均一光照明の輝度ムラによる影響を受けやすくなるため、より奏功することとなる。

手段６．前記照射手段及び前記撮像手段と前記被計測物とが所定量相対移動するタイミング毎に前記撮像手段による撮像処理を実行可能な構成の下、
前記撮像処理を実行可能なタイミングのうち、連続しない複数回分のタイミングを、前記同一照明から照射される均一光の下での撮像を行う複数のタイミングとしたことを特徴する手段５に記載の三次元計測装置。

上記手段６によれば、連続したタイミングで撮像し比較的近い位置の撮像結果を加算等する場合よりも、より離れた位置の撮像結果を加算等することができ、より平均化することができる。結果として、均一光照明における輝度ムラの影響をより緩和することができ、上記手段５の作用効果をさらに高めることができる。

特に上記手段２に係る構成の下、同一照明から照射される均一光の下での撮像回数をｎ回とし、パターン光の１周期（１波長を進むのに要する時間）をＴとした場合、タイミング［Ｔ／ｎ］毎に均一光の下で撮像することが好ましい。

手段７．前記照射手段は、それぞれ所定の光を照射する複数の照明を備え、
所定の順序に従い前記複数の照明を切替え、所定のタイミングに所定の光（複数の照明のうちのいずれか１つの照明からの光）を照射可能に構成されてい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。

尚、複数の照明から照射される光には、例えば均一光やパターン光など照射態様の異なる異種の光や、輝度の異なる２種類のパターン光など輝度の異なる同種の光、輝度や照射態様が同じで照射方向のみが異なる光なども含まれる。

上記手段７によれば、例えば第１の照明から照射される光の下での撮像を複数回行う合間に、第２の照明から照射される光の下での撮像を行うことができる。

具体例としては、例えば三次元計測を目的として所定のパターン光の下で複数の画像データが取得される合間（１つの画像データの取得に係る一連の撮像が複数回行われる合間）にそれぞれ、１つの輝度画像データを取得することを目的とした所定の均一光の下での複数回の撮像のうちの１回が行われる構成が挙げられる。

かかる場合、三次元計測を行う上で必要な全ての画像データを取得するのに要する時間を延ばすことなく、該三次元計測用の画像データの取得に加え、該三次元計測とは異なる他の用途に用いる画像データ（画像処理手段により所定の処理を実行するための画像データ）を別途取得することができる。

結果として、複数種の計測を組み合せて行うことが可能となり、三次元計測を行うにあたり、計測効率の低下を抑制しつつ、計測精度の向上等を図ることができる。

これに代えて又は加えて、例えば三次元計測を目的として第１の方向から照射した第１のパターン光の下で複数の画像データが取得される合間（１つの画像データの取得に係る一連の撮像が複数回行われる合間）にそれぞれ、三次元計測を目的として第２の方向から照射した第２のパターン光の下で１つの画像データを取得する（１つの画像データの取得に係る一連の撮像が行われる）構成とすることができる。

パターン光を異なる方向から照射することにより、被計測物にパターン光が照射されない影の部分が生じることを極力防止することができる。

手段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、半田バンプが形成されたウエハ基板であることを特徴とする手段１乃至７のいずれかに記載の三次元計測装置。

上記手段８によれば、プリント基板に印刷されたクリーム半田、又は、ウエハ基板に形成された半田バンプの高さ計測等を行うことができる。ひいては、クリーム半田又は半田バンプの検査において、その計測値に基づいてクリーム半田又は半田バンプの良否判定を行うことができる。従って、かかる検査において、上記各手段の作用効果が奏されることとなり、精度よく良否判定を行うことができる。結果として、半田印刷検査装置又は半田バンプ検査装置における検査精度の向上を図ることができる。

基板検査装置を模式的に示す概略斜視図である。プリント基板の断面図である。基板検査装置の電気的構成を示すブロック図である。プリント基板上に照射されたパターン光の態様を模式的に示した図である。時間経過と共に変化するカメラの撮像範囲と、プリント基板上の座標位置との関係を説明するための模式図である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１〜ｔ１５）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ４６〜Ｘ６０）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１〜ｔ１５）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ３１〜Ｘ４５）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１〜ｔ１５）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ１６〜Ｘ３０）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１〜ｔ１５）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ１〜Ｘ１５）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１６〜ｔ３０）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ４６〜Ｘ６０）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１６〜ｔ３０）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ３１〜Ｘ４５）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１６〜ｔ３０）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ１６〜Ｘ３０）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１６〜ｔ３０）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ１〜Ｘ１５）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ３１〜ｔ４５）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ４６〜Ｘ６０）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ３１〜ｔ４５）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ３１〜Ｘ４５）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ３１〜ｔ４５）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ１６〜Ｘ３０）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ３１〜ｔ４５）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ１〜Ｘ１５）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ４６〜ｔ６０）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ４６〜Ｘ６０）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ４６〜ｔ６０）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ３１〜Ｘ４５）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ４６〜ｔ６０）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ１６〜Ｘ３０）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ４６〜ｔ６０）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ１〜Ｘ１５）との関係を説明するための対応表である。撮像タイミングｔ１〜ｔ１５にて撮像された複数の画像データの座標位置を位置合せした状態を模式的に示した表である。撮像タイミングｔ１６〜ｔ３０にて撮像された複数の画像データの座標位置を位置合せした状態を模式的に示した表である。撮像タイミングｔ３１〜ｔ４５にて撮像された複数の画像データの座標位置を位置合せした状態を模式的に示した表である。撮像タイミングｔ４６〜ｔ６０にて撮像された複数の画像データの座標位置を位置合せした状態を模式的に示した表である。プリント基板の各座標位置に係る各種データを各種カテゴリー（第１パターン光に係る４つの位相グループ）ごとに整理して並べ替えた状態を模式的に示した表である。プリント基板の各座標位置に係る各種データを各種カテゴリー（第２パターン光に係る４つの位相グループ）ごとに整理して並べ替えた状態を模式的に示した表である。プリント基板の各座標位置に係る各種データを各種カテゴリー（各均一光に係る５つの色グループ）ごとに整理して並べ替えた状態を模式的に示した表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１〜ｔ９）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ５５〜Ｘ７２）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１〜ｔ９）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ５４〜Ｘ３７）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１〜ｔ９）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ３６〜Ｘ１９）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１〜ｔ９）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ１８〜Ｘ１）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１０〜ｔ１８）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ５５〜Ｘ７２）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１０〜ｔ１８）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ５４〜Ｘ３７）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１０〜ｔ１８）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ３６〜Ｘ１９）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１０〜ｔ１８）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ１８〜Ｘ１）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１９〜ｔ２７）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ５５〜Ｘ７２）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１９〜ｔ２７）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ５４〜Ｘ３７）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１９〜ｔ２７）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ３６〜Ｘ１９）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１９〜ｔ２７）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ１８〜Ｘ１）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ２８〜ｔ３６）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ５５〜Ｘ７２）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ２８〜ｔ３６）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ５４〜Ｘ３７）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ２８〜ｔ３６）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ３６〜Ｘ１９）との関係を説明するための対応表である。プリント基板がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ２８〜ｔ３６）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板上の各座標位置における照射光の態様、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ１８〜Ｘ１）との関係を説明するための対応表である。撮像タイミングｔ１〜ｔ９にて撮像された複数の画像データの座標位置を位置合せした状態を模式的に示した表である。撮像タイミングｔ１０〜ｔ１８にて撮像された複数の画像データの座標位置を位置合せした状態を模式的に示した表である。撮像タイミングｔ１９〜ｔ２７にて撮像された複数の画像データの座標位置を位置合せした状態を模式的に示した表である。撮像タイミングｔ２８〜ｔ３６にて撮像された複数の画像データの座標位置を位置合せした状態を模式的に示した表である。プリント基板の各座標位置に係る各種データを各種カテゴリー（第１パターン光に係る４つの位相グループ）ごとに整理して並べ替えた状態を模式的に示した表である。プリント基板の各座標位置に係る各種データを各種カテゴリー（第２パターン光に係る４つの位相グループ）ごとに整理して並べ替えた状態を模式的に示した表である。プリント基板の各座標位置に係る各種データを各種カテゴリー（各均一光に係る３つの色グループ）ごとに整理して並べ替えた状態を模式的に示した表である。Ｓ／Ｎ比に関するシミュレーション結果を示す表である。被計測物上の各座標位置と、９０°ずつ位相の異なる４つの正弦波状のパターン光の輝度値との関係を示したグラフである。

〔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。まず被計測物としてのプリント基板の構成について詳しく説明する。

図２に示すように、プリント基板１は、平板状をなし、ガラスエポキシ樹脂等からなるベース基板２に、銅箔からなる電極パターン３が設けられている。さらに、所定の電極パターン３上には、クリーム半田４が印刷形成されている。このクリーム半田４が印刷された領域を「半田印刷領域」ということにする。半田印刷領域以外の部分を「背景領域」と総称するが、この背景領域には、電極パターン３が露出した領域（記号Ａ）、ベース基板２が露出した領域（記号Ｂ）、ベース基板２上にレジスト膜５がコーティングされた領域（記号Ｃ）、及び、電極パターン３上にレジスト膜５がコーティングされた領域（記号Ｄ）が含まれる。なお、レジスト膜５は、所定配線部分以外にクリーム半田４がのらないように、プリント基板１の表面にコーティングされるものである。

次に、本実施形態における三次元計測装置を具備する基板検査装置の構成について詳しく説明する。図１は、基板検査装置１０を模式的に示す概略構成図である。

基板検査装置１０は、プリント基板１を搬送する搬送手段（移動手段）としてのコンベア１３と、プリント基板１の表面に対し斜め上方から所定の光を照射する照射手段としての照明装置１４と、該光の照射されたプリント基板１を撮像する撮像手段としてのカメラ１５と、コンベア１３や照明装置１４、カメラ１５の駆動制御など基板検査装置１０内における各種制御や画像処理、演算処理を実施するための制御装置１６（図３参照）とを備えている。制御装置１６は、本実施形態における画像データ取得手段や画像処理手段を構成する。

コンベア１３には、図示しないモータ等の駆動手段が設けられており、該モータが制御装置１６により駆動制御されることによって、コンベア１３上に載置されたプリント基板１が所定方向（図１右方向）へ定速で連続搬送される。これにより、カメラ１５の撮像範囲Ｗは、プリント基板１に対し逆方向（図１左方向）へ相対移動していくこととなる。

照明装置１４は、７つの照明を備え、照射される光が制御装置１６により切替制御される。具体的には、縞状のパターン光（第１パターン光）を照射可能な第１照明１４Ａと、縞状のパターン光（第２パターン光）を照射可能な第２照明１４Ｂと、全範囲において光強度が一定の赤色均一光を照射可能な第３照明１４Ｃと、全範囲において光強度が一定の緑色均一光を照射可能な第４照明１４Ｄと、全範囲において光強度が一定の青色均一光を照射可能な第５照明１４Ｅと、全範囲において光強度が一定の近赤外色均一光を照射可能な第６照明１４Ｆと、全範囲において光強度が一定の近紫外色均一光を照射可能な第７照明１４Ｇとを備えている。

第１照明１４Ａ〜第７照明１４Ｇは、公知のものであるため、図面を用いた詳細な説明は省略する。例えば第１照明１４Ａ及び第２照明１４Ｂは、所定の光を発する光源や、該光源からの光をパターン光に変換する液晶光学シャッタを備えている。

ここで、光源から発せられた光は集光レンズに導かれ、そこで平行光にされた後、液晶光学シャッタを介して投影レンズに導かれ、縞状のパターン光として照射されることとなる。

液晶光学シャッタを使用することによって、理想的な正弦波に近い光強度分布を有するパターン光を生成することができ、三次元計測の計測分解能が向上する。また、パターン光の位相シフトの制御を電気的に行うことができ、制御系のコンパクト化を図ることができる。

第１照明１４Ａ及び第２照明１４Ｂは、カメラ１５の光軸方向である略鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って視た平面視（Ｘ−Ｙ平面）において、プリント基板１の搬送方向（Ｘ方向）にカメラ１５を挟んで相対向する位置に配置されている。また、本実施形態では、第１照明１４Ａから照射される第１パターン光と、第２照明１４Ｂから照射される第２パターン光とが輝度及び周期が同一のパターン光となっている。

図４に示すように、本実施形態では、縞の方向がプリント基板１の搬送方向（Ｘ方向）と直交するパターン光が照射される。すなわち、搬送されるプリント基板１上において搬送方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に平行なパターン光が照射される。これにより、プリント基板１に対し、その搬送方向に沿って縞状（正弦波状）の光強度分布を有するパターン光が照射されることとなる。但し、図４では、簡略化のため、中間階調域を省略し、明暗２値の縞模様でパターン光を図示している。

上記公知の構成に加え、集光レンズや投影レンズなど、第１照明１４Ａや第２照明１４Ｂ等の光学系にテレセントリック光学系を用いた構成としてもよい。プリント基板１は、コンベア１３により搬送される際に高さ位置が微妙に変化してしまうおそれがある。テレセントリック光学系を用いれば、このような変化に影響を受けることなく、精度良く計測を行うことができる。

カメラ１５は、レンズや撮像素子等を備え、その光軸がコンベア１３上に載置されるプリント基板１に垂直な方向（Ｚ方向）に沿って設定されている。本実施形態では、撮像素子としてＣＣＤセンサを採用している。

カメラ１５によって撮像された画像データは、該カメラ１５内部においてデジタル信号に変換された上で、デジタル信号の形で制御装置１６に入力され、後述する画像データ記憶装置２４に記憶される。そして、制御装置１６は、該画像データを基に、後述するような画像処理や演算処理等を実施する。

次に、制御装置１６の電気的構成について図３を参照して詳しく説明する。図３は、基板検査装置１０の概略を示すブロック図である。

図３に示すように、制御装置１６は、基板検査装置１０全体の制御を司るＣＰＵ及び入出力インターフェース２１、キーボードやマウス、タッチパネル等で構成される「入力手段」としての入力装置２２、ＣＲＴや液晶などの表示画面を有する「表示手段」としての表示装置２３、カメラ１５により撮像された画像データなどを記憶するための画像データ記憶装置２４、該画像データに基づいて得られた三次元計測結果など、各種演算結果を記憶するための演算結果記憶装置２５、設計データ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及び入出力インターフェース２１に対し電気的に接続されている。

次に、基板検査装置１０にて実行される三次元計測処理等の各種処理について詳しく説明する。

制御装置１６は、コンベア１３を駆動制御してプリント基板１を定速で連続搬送する。そして、制御装置１６は、コンベア１３に設けられた図示しないエンコーダからの信号に基づいて、照明装置１４及びカメラ１５を駆動制御する。

より詳しくは、プリント基板１が所定量Δｘ搬送される毎、つまり所定時間Δｔが経過する毎に、所定の順序で照明装置１４から照射される光を切替えると共に、該光の照射されたプリント基板１をカメラ１５により撮像する撮像処理を実行する。所定時間Δｔが経過する毎にカメラ１５により撮像された画像データは、随時、画像データ記憶装置２４へ転送され記憶される。

尚、本実施形態では、前記所定量Δｘが、第１照明１４Ａ及び第２照明１４Ｂから照射されるパターン光の位相６°相当分の距離に設定されている。また、プリント基板１の搬送方向（Ｘ方向）におけるカメラ１５の撮像範囲Ｗがパターン光の１周期（位相３６０°）相当分の長さに設定されている。勿論、所定量Δｘやカメラ１５の撮像範囲Ｗは、これに限定されるものではなく、これより長くてもよいし、短くてもよい。

ここで、照明装置１４から照射される光と、カメラ１５により撮像されるプリント基板１との関係について具体例を挙げ詳しく説明する。

図５は、時間経過と共に相対移動するカメラ１５の撮像範囲Ｗと、プリント基板１上の座標位置との関係を説明するための模式図である。図６〜２１は、プリント基板１がパターン光の１周期（位相３６０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１〜ｔ６０）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板１上の各座標位置における照射光の態様（パターン光の位相や均一光の色）、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ１〜Ｘ６０）との関係を説明するための対応表である。

尚、プリント基板１上における搬送方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）については、プリント基板１のＹ方向全範囲がカメラ１５の撮像範囲内に含まれ、Ｘ方向の同一座標位置におけるＹ方向の各座標位置については照射光の種類及び態様に違いはない。

また、カメラ１５と照明装置１４の位置関係は固定されているため、照明装置１４から照射されるパターン光の位相は、撮像素子の各座標Ｘ１〜Ｘ６０に対し固定されている。例えば撮像素子の座標Ｘ６０で「０°」、座標Ｘ５９で「６°」、座標Ｘ５８で「１２°」、・・・、座標Ｘ１で「３５４°」となる。一方、搬送されるプリント基板１上の各座標位置（例えば座標Ｐ６０）においては、後述するように時間経過（ｔ１〜ｔ６０）と共にパターン光の位相が「６°」ずつ変化していく。但し、図６〜２１で示されるパターン光の位相は、高さ位置「０」かつ平面をなす基準面に照射された場合を想定したものである。

図６〜図９に示すように、撮像タイミングｔ１においては、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ１〜Ｐ６０に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

ここから所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２（図６〜図９参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ２〜Ｐ６１に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３（図６〜図９参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ３〜Ｐ６２に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ４（図６〜図９参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ４〜Ｐ６３に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ５（図６〜図９参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ５〜Ｐ６４に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ６（図６〜図９参照）においては、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ６〜Ｐ６５に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ７（図６〜図９参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ７〜Ｐ６６に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ８（図６〜図９参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ８〜Ｐ６７に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ９（図６〜図９参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ９〜Ｐ６８に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１０（図６〜図９参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ１０〜Ｐ６９に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１１（図６〜図９参照）においては、第３照明１４Ｃから赤色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ１１〜Ｐ７０に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図６〜図９中の各座標位置において「Ｒ１」とあるのは、該位置に照射された光が「赤色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１２（図６〜図９参照）においては、第４照明１４Ｄから緑色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ１２〜Ｐ７１に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図６〜図９中の各座標位置において「Ｇ１」とあるのは、該位置に照射された光が「緑色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１３（図６〜図９参照）においては、第５照明１４Ｅから青色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ１３〜Ｐ７２に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図６〜図９中の各座標位置において「Ｂ１」とあるのは、該位置に照射された光が「青色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１４（図６〜図９参照）においては、第６照明１４Ｆから近赤外色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ１４〜Ｐ７３に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図６〜図９中の各座標位置において「ＮＩＲ１」とあるのは、該位置に照射された光が「近赤外色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１５（図６〜図９参照）においては、第７照明１４Ｇから近紫外色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ１５〜Ｐ７４に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図６〜図９中の各座標位置において「ＮＵＶ１」とあるのは、該位置に照射された光が「近紫外色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１６（図１０〜図１３参照）においては、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ１６〜Ｐ７５に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１７（図１０〜図１３参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ１７〜Ｐ７６に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１８（図１０〜図１３参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ１８〜Ｐ７７に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１９（図１０〜図１３参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ１９〜Ｐ７８に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２０（図１０〜図１３参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ２０〜Ｐ７９に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２１（図１０〜図１３参照）においては、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ２１〜Ｐ８０に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２２（図１０〜図１３参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ２２〜Ｐ８１に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２３（図１０〜図１３参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ２３〜Ｐ８２に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２４（図１０〜図１３参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ２４〜Ｐ８３に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２５（図１０〜図１３参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ２５〜Ｐ８４に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２６（図１０〜図１３参照）においては、第３照明１４Ｃから赤色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ２６〜Ｐ８５に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図１０〜図１３中の各座標位置において「Ｒ２」とあるのは、該位置に照射された光が「赤色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２７（図１０〜図１３参照）においては、第４照明１４Ｄから緑色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ２７〜Ｐ８６に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図１０〜図１３中の各座標位置において「Ｇ２」とあるのは、該位置に照射された光が「緑色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２８（図１０〜図１３参照）においては、第５照明１４Ｅから青色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ２８〜Ｐ８７に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図１０〜図１３中の各座標位置において「Ｂ２」とあるのは、該位置に照射された光が「青色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２９（図１０〜図１３参照）においては、第６照明１４Ｆから近赤外色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ２９〜Ｐ８８に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図１０〜図１３中の各座標位置において「ＮＩＲ２」とあるのは、該位置に照射された光が「近赤外色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３０（図１０〜図１３参照）においては、第７照明１４Ｇから近紫外色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ３０〜Ｐ８９に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図１０〜図１３中の各座標位置において「ＮＵＶ２」とあるのは、該位置に照射された光が「近紫外色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３１（図１４〜図１７参照）においては、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ３１〜Ｐ９０に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３２（図１４〜図１７参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ３２〜Ｐ９１に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３３（図１４〜図１７参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ３３〜Ｐ９２に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３４（図１４〜図１７参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ３４〜Ｐ９３に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３５（図１４〜図１７参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ３５〜Ｐ９４に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３６（図１４〜図１７参照）においては、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ３６〜Ｐ９５に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３７（図１４〜図１７参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ３７〜Ｐ９６に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３８（図１４〜図１７参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ３８〜Ｐ９７に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３９（図１４〜図１７参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ３９〜Ｐ９８に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ４０（図１４〜図１７参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ４０〜Ｐ９９に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ４１（図１４〜図１７参照）においては、第３照明１４Ｃから赤色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ４１〜Ｐ１００に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図１４〜図１７中の各座標位置において「Ｒ３」とあるのは、該位置に照射された光が「赤色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ４２（図１４〜図１７参照）においては、第４照明１４Ｄから緑色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ４２〜Ｐ１０１に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図１４〜図１７中の各座標位置において「Ｇ３」とあるのは、該位置に照射された光が「緑色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ４３（図１４〜図１７参照）においては、第５照明１４Ｅから青色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ４３〜Ｐ１０２に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図１４〜図１７中の各座標位置において「Ｂ３」とあるのは、該位置に照射された光が「青色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ４４（図１４〜図１７参照）においては、第６照明１４Ｆから近赤外色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ４４〜Ｐ１０３に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図１４〜図１７中の各座標位置において「ＮＩＲ３」とあるのは、該位置に照射された光が「近赤外色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ４５（図１４〜図１７参照）においては、第７照明１４Ｇから近紫外色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ４５〜Ｐ１０４に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図１４〜図１７中の各座標位置において「ＮＵＶ３」とあるのは、該位置に照射された光が「近紫外色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ４６（図１８〜図２１参照）においては、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ４６〜Ｐ１０５に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ４７（図１８〜図２１参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ４７〜Ｐ１０６に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ４８（図１８〜図２１参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ４８〜Ｐ１０７に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ４９（図１８〜図２１参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ４９〜Ｐ１０８に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ５０（図１８〜図２１参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ５０〜Ｐ１０９に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ５１（図１８〜図２１参照）においては、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ５１〜Ｐ１１０に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ５２（図１８〜図２１参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ５２〜Ｐ１１１に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ５３（図１８〜図２１参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ５３〜Ｐ１１２に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ５４（図１８〜図２１参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ５４〜Ｐ１１３に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ５５（図１８〜図２１参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ５５〜Ｐ１１４に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ５６（図１８〜図２１参照）においては、第３照明１４Ｃから赤色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ５６〜Ｐ１１５に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図１８〜図２１中の各座標位置において「Ｒ４」とあるのは、該位置に照射された光が「赤色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ５７（図１８〜図２１参照）においては、第４照明１４Ｄから緑色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ５７〜Ｐ１１６に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図１８〜図２１中の各座標位置において「Ｇ４」とあるのは、該位置に照射された光が「緑色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ５８（図１８〜図２１参照）においては、第５照明１４Ｅから青色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ５８〜Ｐ１１７に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図１８〜図２１中の各座標位置において「Ｂ４」とあるのは、該位置に照射された光が「青色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ５９（図１８〜図２１参照）においては、第６照明１４Ｆから近赤外色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ５９〜Ｐ１１８に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図１８〜図２１中の各座標位置において「ＮＩＲ４」とあるのは、該位置に照射された光が「近赤外色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ６０（図１８〜図２１参照）においては、第７照明１４Ｇから近紫外色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ６０）には、プリント基板１上の座標Ｐ６０〜Ｐ１１９に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図１８〜図２１中の各座標位置において「ＮＵＶ４」とあるのは、該位置に照射された光が「近紫外色均一光」であることを指す。

このようにして、プリント基板１の所定の座標位置（例えば座標Ｐ６０）に係る全てのデータが取得されると、上記各画像データの座標位置を位置合せする（各画像データの相互間の座標系を合せる）位置合せ処理を実行する（図２２〜図２５参照）。かかる処理を実行する機能が本実施形態における位置合せ手段を構成する。図２２〜図２５は、撮像タイミングｔ１〜ｔ６０において取得した複数の画像データの座標位置を位置合せした状態を模式的に示した表である。

続いて、複数の画像データの同一座標位置に係る各種データを各座標位置ごとにまとめた上で、予め設定したグループ（カテゴリー）ごとに整理して、演算結果記憶装置２５に記憶する（図２６〜図２８参照）。図２６〜図２８は、図２２〜図２５に示したプリント基板１の各座標位置に係る各種データを、予め設定したグループごとに整理して並べ替えた状態を模式的に示した表である。但し、図２６〜図２８では、プリント基板１の座標Ｐ６０に係る部分のみを例示している。

図２６〜図２８に示すように、本実施形態では、１３個のグループに分けられる。詳しくは、第１パターン光に係る第１位相グループ［θ］、第２位相グループ［θ＋９０°］、第３位相グループ［θ＋１８０°］、第４位相グループ［θ＋２７０°］の４つのグループ、第２パターン光に係る第１位相グループ［θ］、第２位相グループ［θ＋９０°］、第３位相グループ［θ＋１８０°］、第４位相グループ［θ＋２７０°］の４つのグループ、各均一光に係る赤色グループ［Ｒ］、緑色グループ［Ｇ］、青色グループ［Ｂ］、近赤外色グループ［ＮＩＲ］、近紫外色グループ［ＮＵＶ］の５つのグループの計１３グループに分けて整理される。

第１パターン光に係る第１位相グループ［θ］は、撮像タイミングｔ１〜ｔ５において撮像された位相０°〜位相２４°（位相が６°ずつ異なる位相３０°相当分）の範囲における５個の輝度値からなる（図２６参照）。

第１パターン光に係る第２位相グループ［θ＋９０°］は、撮像タイミングｔ１６〜ｔ２０において撮像された位相９０°〜位相１１４°（位相が６°ずつ異なる位相３０°相当分）の範囲における５個の輝度値からなる（図２６参照）。

第１パターン光に係る第３位相グループ［θ＋１８０°］は、撮像タイミングｔ３１〜ｔ３５において撮像された位相１８０°〜位相２０４°（位相が６°ずつ異なる位相３０°相当分）の範囲における５個の輝度値からなる（図２６参照）。

第１パターン光に係る第４位相グループ［θ＋２７０°］は、撮像タイミングｔ４６〜ｔ５０において撮像された位相２７０°〜位相２９４°（位相が６°ずつ異なる位相３０°相当分）の範囲における５個の輝度値からなる（図２６参照）。

第２パターン光に係る第１位相グループ［θ］は、撮像タイミングｔ６〜ｔ１０において撮像された位相３０°〜位相５４°（位相が６°ずつ異なる位相３０°相当分）の範囲における５個の輝度値からなる（図２７参照）。

第２パターン光に係る第２位相グループ［θ＋９０°］は、撮像タイミングｔ２１〜ｔ２５において撮像された位相１２０°〜位相１４４°（位相が６°ずつ異なる位相３０°相当分）の範囲における５個の輝度値からなる（図２７参照）。

第２パターン光に係る第３位相グループ［θ＋１８０°］は、撮像タイミングｔ３６〜ｔ４０において撮像された位相２１０°〜位相２３４°（位相が６°ずつ異なる位相３０°相当分）の範囲における５個の輝度値からなる（図２７参照）。

第２パターン光に係る第４位相グループ［θ＋２７０°］は、撮像タイミングｔ５１〜ｔ５５において撮像された位相３００°〜位相３２４°（位相が６°ずつ異なる位相３０°相当分）の範囲における５個の輝度値からなる（図２７参照）。

赤色グループ［Ｒ］は、撮像タイミングｔ１１，ｔ２６，ｔ４１，ｔ５６において赤色均一光の下で撮像された４個の輝度値（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）からなる（図２８参照）。

緑色グループ［Ｇ］は、撮像タイミングｔ１２，ｔ２７，ｔ４２，ｔ５７において緑色均一光の下で撮像された４個の輝度値（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４）からなる（図２８参照）。

青色グループ［Ｂ］は、撮像タイミングｔ１３，ｔ２８，ｔ４３，ｔ５８において青色均一光の下で撮像された４個の輝度値（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）からなる（図２８参照）。

近赤外色グループ［ＮＩＲ］は、撮像タイミングｔ１４，ｔ２９，ｔ４４，ｔ５９において近赤外色均一光の下で撮像された４個の輝度値（ＮＩＲ１，ＮＩＲ２，ＮＩＲ３，ＮＩＲ４）からなる（図２８参照）。

近紫外色グループ［ＮＵＶ］は、撮像タイミングｔ１５，ｔ３０，ｔ４５，ｔ６０において近紫外色均一光の下で撮像された４個の輝度値（ＮＵＶ１，ＮＵＶ２，ＮＵＶ３，ＮＵＶ４）からなる（図２８参照）。

上記グループ分けが終了すると、制御装置１６は、上記各パターン光に係る各位相グループに含まれる５個の輝度値を加算して、その平均値を算出する平均処理を実行する。そして、制御装置１６は、前記平均処理により取得した値を演算結果記憶装置２５に記憶する。

これにより、プリント基板１の各座標位置ごとに、それぞれ第１パターン光に係る４通りの（各位相グループの輝度平均値）及び第２パターン光に係る４通りの輝度値（各位相グループの輝度平均値）を取得することができる。結果として、第１パターン光に係るプリント基板１全体についての光強度分布の異なる４通りの画像データ、及び、第２パターン光に係るプリント基板１全体についての光強度分布の異なる４通りの画像データを取得することができる。尚、上記構成により、ここで取得される第１パターン光に係る４通りの画像データ、及び、第２パターン光に係る４通りの画像データは、それぞれ正弦波状の光強度分布を有するパターン光の位相を９０°ずつシフトさせ撮像した４通りの画像データと同様の画像データとなる。

続いて、制御装置１６は、上記のように取得した第１パターン光に係る４通りの画像データ（各座標の４通りの輝度値）、及び、第２パターン光に係る４通りの画像データ（各座標の４通りの輝度値）を基に、それぞれ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。

尚、本実施形態では、一方（例えば第１パターン光）の照射により得られた計測結果を主たる計測結果として記憶し、そのデータ欠落部分に関して、他方（例えば第２パターン光）の照射により得られた計測結果により補完する構成となっている。このように、パターン光を２方向から照射することにより、プリント基板１にパターン光が照射されない影の部分が生じることを極力防止することができる。

また、制御装置１６は、上記グループ分けが終了すると、上記各色グループに含まれる４個の輝度値を加算して、その平均値を算出する平均処理を実行する。そして、制御装置１６は、前記平均処理により取得した値を演算結果記憶装置２５に記憶する。

そして、制御装置１６は、上記のように取得した各値を基に、赤・緑・青・近赤外色・近紫外色の各色成分を有したプリント基板１全体の画像データ（以下、輝度画像データという）を生成し、演算結果記憶装置２５に記憶する。

続いて、上記輝度画像データの各画素の色情報を判別して各種計測対象領域の抽出を行う。例えば「白色」の画素の範囲を半田印刷領域として抽出し、「赤色」の画素の範囲を電極パターン３の露出した電極領域（背景領域）として抽出し、「緑色」の画素の範囲をベース基板２又はレジスト膜５の露出した基板領域（背景領域）として抽出する。

次に、制御装置１６は、上記のように得られた計測結果を基にクリーム半田４の印刷状態の良否判定を行う。具体的には、制御装置１６は、高さ基準面より所定長以上、高くなったクリーム半田４の印刷範囲を検出し、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４の量を算出する。

続いて、制御装置１６は、このようにして求めたクリーム半田４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、クリーム半田４の印刷状態の良否を判定する。

以上詳述したように、本実施形態では、連続搬送されるプリント基板１を同一照明の光の下で複数のタイミングで撮像し、該撮像結果をプリント基板１上の各座標位置毎に加算し平均する処理を実行することにより、所定の用途に用いる１つの画像データを取得する構成となっている。

例えば、位相シフト法による三次元計測を行う上で必要な９０°ずつ位相の異なる４通りの画像データのうちの１つの画像データを取得する際には、第１パターン光又は第２パターン光の下で、プリント基板１が所定量Δｘ搬送される毎に連続して撮像された５回分の画像データの輝度値をプリント基板１の各座標位置毎に加算して、その平均値を算出する。

また、プリント基板１に係る輝度画像データを取得する際には、プリント基板１がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する毎に、各色成分の均一光の下で撮像された４回分の画像データの輝度値をプリント基板１の各座標位置毎に加算して、その平均値を算出する。

かかる構成により、カメラ１５（撮像素子）の異なる画素で撮像した撮像結果（輝度値）を加算等することとなるため、撮像素子の画素毎の性能のばらつきによる計測結果への影響を緩和することができる。

また、複雑な処理をすることなく、単純に複数回撮像した結果（輝度値）を加算等するだけで、プリント基板１上のすべての部位（明部から暗部まで）に対応した輝度のダイナミックレンジの広い画像データを取得することができる。さらに、複数回撮像した結果を加算等することでＳ／Ｎ比を向上することができる。

また、三次元計測用の画像データを取得する際には、カメラ１５により撮像処理を実行可能な所定時間Δｔ経過毎の撮像タイミングのうち、連続した複数回分のタイミングでパターン光の下で撮像を行う構成となっている。これにより、位相シフト法による計算を行う上でゲイン（上記「背景技術」参照）の見かけ上の値が小さくなることを抑制することができる。結果として、より高精度の三次元計測が可能となる。

また、輝度画像データを取得する際には、カメラ１５により撮像処理を実行可能な所定時間Δｔ経過毎の撮像タイミングのうち、連続しない複数回分のタイミングで各色成分の均一光の下で撮像を行う構成となっている。これにより、連続したタイミングで撮像し比較的近い位置の撮像結果を加算等する場合よりも、より離れた位置の撮像結果を加算等することができ、より平均化することができる。結果として、均一光照明における輝度ムラの影響をより緩和することができる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。尚、第１実施形態と同一構成部分については、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態に係る照明装置１４は、近赤外色均一光を照射可能な第６照明１４Ｆと、近紫外色均一光を照射可能な第７照明１４Ｇとが省略された構成となっている。

つまり、本実施形態に係る照明装置１４は、第１パターン光を照射可能な第１照明１４Ａと、第２パターン光を照射可能な第２照明１４Ｂと、全範囲において光強度が一定の赤色均一光を照射可能な第３照明１４Ｃと、全範囲において光強度が一定の緑色均一光を照射可能な第４照明１４Ｄと、全範囲において光強度が一定の青色均一光を照射可能な第５照明１４Ｅとを備え、照射される光が制御装置１６により切替制御される構成となっている。

尚、本実施形態では、プリント基板１の搬送方向（Ｘ方向）におけるカメラ１５の撮像範囲Ｗに係る撮像素子の画素数が７２画素（Ｘ１〜Ｘ７２）に設定されると共に、第１照明１４Ａ及び第２照明１４Ｂから照射される各パターン光の１周期（位相３６０°）の長さも、これに相当する長さに設定されている。さらに、所定時間Δｔ経過毎のプリント基板１の搬送量（所定量Δｘ）が各パターン光の位相１０°相当分の距離に設定されている。つまり、本実施形態では、撮像素子の２画素分ずつプリント基板１が搬送されることとなる。

図２９〜図４４は、プリント基板１がパターン光の１周期（位相３６０°）相当分の距離を移動する間において、時間経過（ｔ１〜ｔ３６）と共に変化する照射光の種類、及び、プリント基板１上の各座標位置における照射光の態様（パターン光の位相や均一光の色）、並びに、これらと撮像素子の各画素の座標位置（Ｘ１〜Ｘ７２）との関係を説明するための対応表である。

カメラ１５と照明装置１４の位置関係は固定されているため、照明装置１４から照射されるパターン光の位相は、撮像素子の各座標Ｘ１〜Ｘ７２に対し固定されている。例えば撮像素子の座標Ｘ７２で「０°」、座標Ｘ７１で「５°」、座標Ｘ７０で「１０°」、・・・、座標Ｘ１で「３５５°」となる。一方、搬送されるプリント基板１上の各座標位置（例えば座標Ｐ７２）においては、後述するように時間経過（ｔ１〜ｔ３６）と共にパターン光の位相が「１０°」ずつ変化していく。

図２９〜図３２に示すように、撮像タイミングｔ１においては、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ１〜Ｐ７２に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

ここから所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２（図２９〜図３２参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ３〜Ｐ７４に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３（図２９〜図３２参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ５〜Ｐ７６に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ４（図２９〜図３２参照）においては、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ７〜Ｐ７８に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ５（図２９〜図３２参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ９〜Ｐ８０に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ６（図２９〜図３２参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ１１〜Ｐ８２に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ７（図２９〜図３２参照）においては、第３照明１４Ｃから赤色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ１３〜Ｐ８４に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図２９〜図３２中の各座標位置において「Ｒ１」とあるのは、該位置に照射された光が「赤色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ８（図２９〜図３２参照）においては、第４照明１４Ｄから緑色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ１５〜Ｐ８６に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図２９〜図３２中の各座標位置において「Ｇ１」とあるのは、該位置に照射された光が「緑色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ９（図２９〜図３２参照）においては、第５照明１４Ｅから青色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ１７〜Ｐ８８に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図２９〜図３２中の各座標位置において「Ｂ１」とあるのは、該位置に照射された光が「青色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１０（図３３〜図３６参照）においては、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ１９〜Ｐ９０に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１１（図３３〜図３６参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ２１〜Ｐ９２に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１２（図３３〜図３６参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ２３〜Ｐ９４に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１３（図３３〜図３６参照）においては、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ２５〜Ｐ９６に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１４（図３３〜図３６参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ２７〜Ｐ９８に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１５（図３３〜図３６参照）においては、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ２９〜Ｐ１００に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１６（図３３〜図３６参照）においては、第３照明１４Ｃから赤色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ３１〜Ｐ１０２に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図３３〜図３６中の各座標位置において「Ｒ２」とあるのは、該位置に照射された光が「赤色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１７（図３３〜図３６参照）においては、第４照明１４Ｄから緑色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ３３〜Ｐ１０４に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図３３〜図３６中の各座標位置において「Ｇ２」とあるのは、該位置に照射された光が「緑色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１８（図３３〜図３６参照）においては、第５照明１４Ｅから青色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ３５〜Ｐ１０６に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図３３〜図３６中の各座標位置において「Ｂ２」とあるのは、該位置に照射された光が「青色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ１９（図３７〜図４０参照）においては、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ３７〜Ｐ１０８に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２０（図３７〜図４０参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ３９〜Ｐ１１０に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２１（図３７〜図４０参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ４１〜Ｐ１１２に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２２（図３７〜図４０参照）においては、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ４３〜Ｐ１１４に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２３（図３７〜図４０参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ４５〜Ｐ１１６に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２４（図３７〜図４０参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ４７〜Ｐ１１８に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２５（図３７〜図４０参照）においては、第３照明１４Ｃから赤色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ４９〜Ｐ１２０に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図３７〜図４０中の各座標位置において「Ｒ３」とあるのは、該位置に照射された光が「赤色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２６（図３７〜図４０参照）においては、第４照明１４Ｄから緑色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ５１〜Ｐ１２２に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図３７〜図４０中の各座標位置において「Ｇ３」とあるのは、該位置に照射された光が「緑色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２７（図３７〜図４０参照）においては、第５照明１４Ｅから青色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ５３〜Ｐ１２４に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図３７〜図４０中の各座標位置において「Ｂ３」とあるのは、該位置に照射された光が「青色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２８（図４１〜図４４参照）においては、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ５５〜Ｐ１２６に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２９（図４１〜図４４参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ５７〜Ｐ１２８に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３０（図４１〜図４４参照）においては、再度、第１照明１４Ａから第１パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ５９〜Ｐ１３０に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３１（図４１〜図４４参照）においては、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ６１〜Ｐ１３２に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３２（図４１〜図４４参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ６３〜Ｐ１３４に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３３（図４１〜図４４参照）においては、再度、第２照明１４Ｂから第２パターン光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ６５〜Ｐ１３６に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３４（図４１〜図４４参照）においては、第３照明１４Ｃから赤色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ６７〜Ｐ１３８に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図４１〜図４４中の各座標位置において「Ｒ４」とあるのは、該位置に照射された光が「赤色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３５（図４１〜図４４参照）においては、第４照明１４Ｄから緑色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ６９〜Ｐ１４０に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図４１〜図４４中の各座標位置において「Ｇ４」とあるのは、該位置に照射された光が「緑色均一光」であることを指す。

さらに所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３６（図４１〜図４４参照）においては、第５照明１４Ｅから青色均一光が照射される。この際、カメラ１５の撮像範囲Ｗ（Ｘ１〜Ｘ７２）には、プリント基板１上の座標Ｐ７１〜Ｐ１４２に相当する範囲が位置しており、該範囲が撮像されることとなる。なお、図４１〜図４４中の各座標位置において「Ｂ４」とあるのは、該位置に照射された光が「青色均一光」であることを指す。

このようにして、プリント基板１の所定の座標位置（例えば座標Ｐ７１、Ｐ７２）に係る全てのデータが取得されると、上記各画像データの座標位置を位置合せする（各画像データの相互間の座標系を合せる）位置合せ処理を実行する（図４５〜図４８参照）。図４５〜図４８は、撮像タイミングｔ１〜ｔ３６において取得した複数の画像データの座標位置を位置合せした状態を模式的に示した表である。

続いて、複数の画像データの同一座標位置に係る各種データを各座標位置ごとにまとめた上で、予め設定したグループ（カテゴリー）ごとに整理して、演算結果記憶装置２５に記憶する（図４９〜図５１参照）。図４９〜図５１は、図４５〜図４８に示したプリント基板１の各座標位置に係る各種データを、予め設定したグループごとに整理して並べ替えた状態を模式的に示した表である。但し、図４９〜図５１では、プリント基板１の座標Ｐ７１、Ｐ７２に係る部分のみを例示している。

図４９〜図５１に示すように、本実施形態では、１１個のグループに分けられる。詳しくは、第１パターン光に係る第１位相グループ［θ］、第２位相グループ［θ＋９０°］、第３位相グループ［θ＋１８０°］、第４位相グループ［θ＋２７０°］の４つのグループ、第２パターン光に係る第１位相グループ［θ］、第２位相グループ［θ＋９０°］、第３位相グループ［θ＋１８０°］、第４位相グループ［θ＋２７０°］の４つのグループ、各均一光に係る赤色グループ［Ｒ］、緑色グループ［Ｇ］、青色グループ［Ｂ］の３つのグループの計１１個のグループに分けて整理される。

第１パターン光に係る第１位相グループ［θ］は、撮像タイミングｔ１〜ｔ３において撮像された位相０°〜２０°又は位相５°〜２５°（位相が１０°ずつ異なる位相３０°相当分）の範囲における３個の輝度値からなる（図４９参照）。

第１パターン光に係る第２位相グループ［θ＋９０°］は、撮像タイミングｔ１０〜ｔ１２において撮像された位相９０°〜１１０°又は位相９５°〜１１５°（位相が１０°ずつ異なる位相３０°相当分）の範囲における３個の輝度値からなる（図４９参照）。

第１パターン光に係る第３位相グループ［θ＋１８０°］は、撮像タイミングｔ１９〜ｔ２１において撮像された位相１８０°〜２００°又は位相１８５°〜２０５°（位相が１０°ずつ異なる位相３０°相当分）の範囲における３個の輝度値からなる（図４９参照）。

第１パターン光に係る第４位相グループ［θ＋２７０°］は、撮像タイミングｔ２８〜ｔ３０において撮像された位相２７０°〜２９０°又は位相２７５°〜２９５°（位相が１０°ずつ異なる位相３０°相当分）の範囲における３個の輝度値からなる（図４９参照）。

第２パターン光に係る第１位相グループ［θ］は、撮像タイミングｔ４〜ｔ６において撮像された位相３０°〜５０°又は位相３５°〜５５°（位相が１０°ずつ異なる位相３０°相当分）の範囲における３個の輝度値からなる（図５０参照）。

第２パターン光に係る第２位相グループ［θ＋９０°］は、撮像タイミングｔ１３〜ｔ１５において撮像された位相１２０°〜１４０°又は位相１２５°〜１４５°（位相が１０°ずつ異なる位相３０°相当分）の範囲における３個の輝度値からなる（図５０参照）。

第２パターン光に係る第３位相グループ［θ＋１８０°］は、撮像タイミングｔ２２〜ｔ２４において撮像された位相２１０°〜２３０°又は位相２１５°〜２３５°（位相が１０°ずつ異なる位相３０°相当分）の範囲における３個の輝度値からなる（図５０参照）。

第２パターン光に係る第４位相グループ［θ＋２７０°］は、撮像タイミングｔ３１〜ｔ３３において撮像された位相３００°〜３２０°又は位相３０５°〜３２５°（位相が１０°ずつ異なる位相３０°相当分）の範囲における３個の輝度値からなる（図５０参照）。

赤色グループ［Ｒ］は、撮像タイミングｔ７，ｔ１６，ｔ２５，ｔ３４において赤色均一光の下で撮像された４個の輝度値（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）からなる（図５１参照）。

緑色グループ［Ｇ］は、撮像タイミングｔ８，ｔ１７，ｔ２６，ｔ３５において緑色均一光の下で撮像された４個の輝度値（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４）からなる（図５１参照）。

青色グループ［Ｂ］は、撮像タイミングｔ９，ｔ１８，ｔ２７，ｔ３６において青色均一光の下で撮像された４個の輝度値（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）からなる（図５１参照）。

上記グループ分けが終了すると、制御装置１６は、上記各パターン光に係る各位相グループに含まれる３個の輝度値を加算して、その平均値を算出する平均処理を実行する。そして、制御装置１６は、前記平均処理により取得した値を演算結果記憶装置２５に記憶する。

以降、これらの画像データを基に、上記第１実施形態と同様、プリント基板１の三次元計測やクリーム半田４の印刷状態の検査などが行われることとなる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果が奏される。また、本実施形態では、所定時間Δｔ経過毎にプリント基板１がパターン光の位相１０°相当分（撮像素子の２画素分）ずつ搬送され撮像処理が行われる構成となっているため、第１実施形態に比べ計測精度がやや劣る反面、計測効率を高めることができる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記各実施形態では、三次元計測装置を、プリント基板１に印刷形成されたクリーム半田４の高さを計測する基板検査装置１０に具体化したが、これに限らず、例えば基板上に印刷された半田バンプや、基板上に実装された電子部品など、他のものの高さを計測する構成に具体化してもよい。

（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、位相が９０°ずつ異なる４通りの画像データを取得する構成となっているが、位相シフト回数及び位相シフト量は、これらに限定されるものではない。位相シフト法により三次元計測可能な他の位相シフト回数及び位相シフト量を採用してもよい。

例えば位相が１２０°（又は９０°）ずつ異なる３通りの画像データを取得して三次元計測を行う構成としてもよいし、位相が１８０°（又は９０°）ずつ異なる２通りの画像データを取得して三次元計測を行う構成としてもよい。

但し、上記各実施形態のように、位相シフト法による三次元計測を行う上で必要な複数の画像データ（上記各実施形態では４つの画像データ）を取得する上で、プリント基板１に対し照射されるパターン光（第１パターン光又は第２パターン光）がすべて１８０°位相の異なる一対のパターン光の組み合わせからなることが好ましい。このようにすれば、複数のタイミングで撮像された複数の撮像結果において、プリント基板１上の所定の座標位置におけるパターン光の位相が異なることに基づく誤差を、位相シフト法による計算の過程（上記「背景技術」参照）で相殺することができ、その影響を小さく抑えることができる。

（ｃ）上記各実施形態では、三次元計測用の画像データを取得する際には、第１パターン光又は第２パターン光の下で、プリント基板１が所定量Δｘ搬送される毎に連続して５回（又は３回）撮像を行う構成となっている。三次元計測用の画像データ取得に係る撮像回数や撮像タイミングはこれに限定されるものではない。例えば所定時間Δｔ経過毎の撮像タイミングのうち、連続しない複数のタイミングでパターン光に係る撮像を行う構成としてもよい。

一方、上記各実施形態では、輝度画像データを取得する際には、プリント基板１がパターン光の１／４周期（位相９０°）相当分の距離を移動する毎に１回ずつ計４回、各色成分の均一光の下での撮像を行う構成となっている。輝度画像データの取得に係る撮像回数や撮像タイミングはこれに限定されるものではない。例えば所定時間Δｔ経過毎の撮像タイミングのうち、連続する複数のタイミングで均一光に係る撮像を行う構成としてもよい。

（ｄ）各照明から照射される光の種類など、照射手段に係る構成は上記各実施形態の照明装置１４に限定されるものではない。

例えば上記各実施形態に係る第１照明１４Ａ及び第２照明１４Ｂでは、液晶光学シャッタを使用して、理想的な正弦波に近い光強度分布を有するパターン光を照射する構成となっている。これに限らず、光源からの光をパターン光に変換する格子として格子板を採用してもよい。また、正弦波状の光強度分布を有するパターン光に代えて、縞状のパターン光として、矩形波状や台形波状などの光強度分布を有するパターン光を照射する構成としてもよい。

また、上記各実施形態では、パターン光を照射する第１照明１４Ａ及び第２照明１４Ｂのみならず、第３照明１４Ｃなど、均一光を照射する複数の均一光照明を備えた構成となっているが、これに限らず、位相シフト法による三次元計測を行う上で必要な画像データを取得するだけであれば、第１照明１４Ａ及び第２照明１４Ｂだけを備えた構成としてもよい。勿論、第１照明１４Ａ又は第２照明１４Ｂのいずれか一方のみを備えた構成としてもよい。

（ｅ）上記各実施形態では、第１照明１４Ａから照射される第１パターン光と、第２照明１４Ｂから照射される第２パターン光とが輝度及び周期が同一のパターン光となっている。

これに限らず、各パターン光の周期（縞ピッチ）を異ならせた構成としてもよい。例えば第１パターン光を第１周期（例えば６００μｍ）のパターン光とすると共に、第２パターン光を前記第１周期よりも長い第２周期（例えば８００μｍ）のパターン光としてもよい。このように周期の短い第１パターン光と、周期の長い第２パターン光とを組合わせて計測を行うようにすれば、両パターン光が照射される領域に関しては、長い周期の第２パターン光を利用するメリットである計測可能な高さレンジを大きくできること、及び、周期の短い第１パターン光を利用するメリットである分解能の高い高精度な計測を実現できることの双方の効果を得ることができる。結果として、広ダイナミックレンジで高分解能の計測を行うことができ、より高精度な計測を実現することができる。

また、特許文献１，２と同様に、輝度の異なるパターン光（又は均一光）を照射して同様の作用効果が得る構成としてもよい。但し、本願発明によれば、複数回撮像した結果（輝度値）を加算等することで、プリント基板１上のすべての部位（明部から暗部まで）に対応した輝度のダイナミックレンジの広い画像データを取得することができるため、輝度の異なる光を照射することなく、プリント基板１上の各部位の明暗の違いに基づく各種不具合の発生を抑制することができる。

（ｆ）上記各実施形態では、三次元計測方法として位相シフト法を採用しているが、この他にも空間コード法やモアレ法、合焦法等といった各種三次元計測方法を採用することもできる。従って、縞状のパターン光に代えて又は加えて、他の三次元計測用の光を照射する構成としてもよい。

（ｇ）上記各実施形態では、コンベア１３によりプリント基板１を連続搬送することにより、照明装置１４及びカメラ１５とプリント基板１との位置関係を相対移動させる構成となっているが、これに限らず、照明装置１４及びカメラ１５からなる計測ヘッドを動かし、プリント基板１との位置関係を相対移動させる構成としてもよい。また、コンベア１３に代えて他の移動手段を採用してもよいし、プリント基板１を連続移動するのではなく、間欠移動する構成としてもよい。

（ｈ）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必要な４通りの画像データのうちの１つの画像データを取得する際に、第１パターン光又は第２パターン光の下で、プリント基板１が所定量Δｘ搬送される毎に撮像された複数回分（例えば撮像タイミングｔ１〜ｔ５）の画像データの輝度値をプリント基板１の各座標位置毎に加算して、その平均値を算出する構成となっている。

これに限らず、平均値を算出する処理を省略し、複数回分の画像データの輝度値をプリント基板１の各座標毎に加算した加算データ（画像データ）を基に三次元計測を行う構成としてもよい。

また、プリント基板１の移動中（例えば撮像タイミングｔ１〜ｔ５）において連続してパターン光を照射する構成としてもよい。

（ｉ）上記各実施形態では、カメラ１５の撮像素子としてＣＣＤセンサを採用しているが、撮像素子はこれに限定されるものではなく、例えばＣＭＯＳセンサ等を採用してもよい。

尚、一般のＣＣＤカメラ等を用いた場合には、露光中にデータ転送を行うことができないため、上記各実施形態のようにプリント基板１が所定量搬送される毎に撮像（露光）を行う場合には、その間にデータ転送（読出）を行う必要がある。

これに対し、カメラ１５として、ＣＭＯＳカメラや、データ転送中に露光可能な機能を持ったＣＣＤカメラ等を用いた場合には、撮像（露光）とデータ転送とを一部で重複して行うことができるため、プリント基板１の連続搬送に適しており、計測時間の短縮化を図ることができる。

（ｊ）上記各実施形態では、輝度画像データを、各種計測対象領域の抽出処理を行うために利用しているが、これに代えて又は加えて、他の用途に使用してもよい。例えば、三次元計測により得られた三次元データに対し輝度画像データをマッピングする構成としてもよい。かかる構成とすれば、被計測物の濃淡を表現することができ、三次元画像の質感を高めることができる。その結果、被計測物の形状を瞬時に把握することが容易となり、確認作業に要する時間を著しく軽減させることができる。

１…プリント基板、４…クリーム半田、１０…基板検査装置、１３…コンベア、１４…照明装置、１４Ａ〜１４Ｇ…照明、１５…カメラ、１６…制御装置、２４…画像データ記憶装置、２５…演算結果記憶装置、Ｗ…撮像範囲。

Claims

被計測物に対し所定の光を照射可能な少なくとも１つの照明を有する照射手段と、
前記光の照射された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記照射手段及び前記撮像手段と前記被計測物とを相対移動可能な移動手段とを備え、
前記照射手段及び前記撮像手段と前記被計測物とを相対移動させつつ、該被計測物に対し前記照射手段から所定のタイミングに所定の光を照射し、前記撮像手段により撮像された撮像結果を基に前記被計測物の三次元計測を実行可能な三次元計測装置であって、
前記撮像手段により撮像された撮像結果を基に、所定の用途に用いる画像データを取得可能な画像データ取得手段と、
前記画像データ取得手段により取得された少なくとも１つの画像データを基に、所定の処理を実行可能な画像処理手段とを備え、
前記画像データ取得手段が１つの画像データを取得する上で、
前記照射手段の同一照明から照射される光の下での撮像を、前記照射手段及び前記撮像手段と前記被計測物との相対位置関係が異なる複数のタイミングで実行し、
該撮像結果を前記被計測物上の各座標位置毎に加算又は平均する処理を実行することを特徴する三次元計測装置。
前記照射手段は、縞状の光強度分布を有するパターン光を照射可能な照明を備え、
前記画像データ取得手段は、少なくとも前記パターン光の下で撮像された撮像結果を基に、前記被計測物上における光強度分布が前記パターン光の所定位相分ずつ異なる複数の画像データを取得可能に構成され、
前記画像処理手段は、前記画像データ取得手段により取得された前記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する請求項１に記載の三次元計測装置。
前記照射手段及び前記撮像手段と前記被計測物とが少なくとも前記所定位相分よりも小さい所定量相対移動するタイミング毎に前記撮像手段による撮像処理を実行可能な構成の下、
前記撮像処理を実行可能なタイミングのうち、連続した複数回分のタイミングを、前記同一照明から照射されるパターン光の下での撮像を行う複数のタイミングとしたことを特徴する請求項２に記載の三次元計測装置。
前記画像データ取得手段が前記複数の画像データを取得する上で、前記被計測物に対し照射されるパターン光がすべて１８０°位相の異なる一対のパターン光の組み合わせからなることを特徴する請求項２又は３に記載の三次元計測装置。
前記照射手段は、光強度が一定の均一光を照射可能な少なくとも１つの照明を備え、
前記画像データ取得手段は、少なくとも前記均一光の下で撮像された撮像結果を基に輝度画像データを取得可能に構成されていることを特徴する請求項１乃至４のいずれかに記載の三次元計測装置。
前記照射手段及び前記撮像手段と前記被計測物とが所定量相対移動するタイミング毎に前記撮像手段による撮像処理を実行可能な構成の下、
前記撮像処理を実行可能なタイミングのうち、連続しない複数回分のタイミングを、前記同一照明から照射される均一光の下での撮像を行う複数のタイミングとしたことを特徴する請求項５に記載の三次元計測装置。
前記照射手段は、それぞれ所定の光を照射する複数の照明を備え、
所定の順序に従い前記複数の照明を切替え、所定のタイミングに所定の光を照射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。
前記被計測物は、クリーム半田が印刷されたプリント基板であること、又は、半田バンプが形成されたウエハ基板であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の三次元計測装置。