CN110291359A - 三维测量装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够抑制三维测量中的测量精度的降低的三维测量装置。基板检查装置(1)包括：对印刷基板(2)投影条纹图案的投影装置(4)；对印刷基板(2)上的被投影了条纹图案的部分进行拍摄的相机(5)；以及实施基板检查装置(1)内的各种控制的控制装置(6)。投影装置(4)包括发出预定的光的光源(4a)、将来自该光源(4a)的光变换为条纹图案的DMD(4b)等，并每单位时间以预定帧数将条纹图案投影到印刷基板(2)上。控制装置(6)在预定数量帧的条纹图案投影期间的前后设定能够投影预定的全黑图案的一帧的全黑图案投影期间，在条纹图案投影期间前的全黑图案投影期间中开始相机(5)的拍摄处理，在条纹图案投影期间后的全黑图案投影期间中结束相机(5)的拍摄处理。

Description

三维测量装置
技术领域
本发明涉及利用相移法等进行三维测量的三维测量装置。
背景技术
一般在印刷基板上安装电子部件的生产线中，首先在印刷基板的预定位置印刷膏状焊料(焊料印刷工序)。接着，对印刷基板的预定位置涂敷粘接剂(粘接剂涂敷工序)。接着，在印刷基板上安装电子部件(安装工序)。在此，电子部件成为被膏状焊料的粘性或粘接剂临时固定的状态。然后，印刷基板被导入回流炉，进行焊接(回流工序)。
在这样的生产线中，例如设置有在部件安装前检查膏状焊料的印刷状态或粘接剂的涂敷状态的基板检查装置等。以往，作为基板检查装置提出了各种三维测量装置。其中，使用相移法的三维测量装置是众所周知的。
在利用了相移法的三维测量装置中，包括投影单元，该投影单元由发出预定的光的光源以及将来自该光源的光变换为预定的条纹图案的光栅等构成，通过该投影单元对被测量物投影条纹图案。
然后，使用配置在被测量物的正上方的拍摄单元对投影在被测量物上的条纹图案进行拍摄。作为拍摄单元，使用由透镜及拍摄元件等构成的CCD相机等。
在上述结构下，由拍摄单元拍摄并获取的图像数据上的、各像素的光的强度(亮度)I由下式(U1)给出。
其中，f：增益，e：偏移，φ：条纹图案的相位。
然后，依次切换上述光栅的位置，使条纹图案的相位例如每次90°变换而为四组(φ+0、φ+90°、φ+180°、φ+270°)，且在相位不同的各条纹图案下进行拍摄。
由此，能够获取在相位不同的各条纹图案下拍摄的、具有强度分布I0、I1、I2、I3的图像数据。进而，能够基于下述式(U2)求出相位φ。
φ＝tan-1[(I1-I3)/(I2-I0)]……(U2)
能够使用该相位φ基于三角测量的原理求出被测量物上的各坐标(X，Y)的高度(Z)。
通常，在利用相移法的三维测量装置中，为了提高测量精度，投影具有正弦波状的光强度分布的条纹图案。然而，投影具有高精度的理想的正弦波状的光强度分布的条纹图案是非常困难的。
鉴于此，近年来，也掌握了使用数字微镜器件(Digital Micromirror Device：以下称为“DMD”。)投影条纹图案的三维测量装置(例如，参照专利文献1)。
通过使用DMD，能够更准确地表现条纹图案的中间灰度，因此能够使投影的条纹图案更接近理想的正弦波状的光强度分布，能够实现测量精度提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-1381号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在DMD中，通过对每个像素改变一帧(例如1/60秒)中的占空比，由此以帧为单位表现成为所希望的亮度的光(参照图4)。
因此，如图8所示，在预定的条纹图案(例如图案1)涉及的预定数量帧的投影期间中的一帧期间的中途开始拍摄该预定的条纹图案的拍摄处理(曝光处理)的情况下或结束该拍摄处理的情况下，DMD的各像素以帧为单位表现的光的亮度(基于占空比的灰度)不能被由拍摄单元获取的图像数据适当地反映，三维测量中的测量精度有可能降低。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制三维测量中的测量精度的降低的三维测量装置。
用于解决问题的手段
以下，对适合于解决上述问题的各方法进行分项说明。另外，根据需要附记对应的手段所特有的作用效果。
技术方案1.一种三维测量装置，其特点在于，包括：
投影单元，具有发出预定光的光源和能够将来自该光源的光变换为预定的条纹图案的反射型光调制元件(例如DMD)，并且每单位时间能够以预定帧数(例如每秒60帧)将所述条纹图案投影到被测量物上；
拍摄单元，能够对至少投影有所述条纹图案的所述被测量物进行拍摄；
图像获取单元，控制所述投影单元和所述拍摄单元，依次投影并拍摄多组条纹图案，由此能够获取光强度分布不同的多个图像数据；以及
图像处理单元，能够基于由所述图像获取单元获取的多个图像数据来执行所述被测量物的三维测量，
所述反射型光调制元件
具有多个像素(例如微镜)被二维排列的结构，所述多个像素能够在第一状态(接通状态)和与所述第一状态不同的第二状态(断开状态)中择一地切换，所述第一状态是使从所述光源入射的光以能够向所述被测量物投射的方式反射的状态，并且，
被构成为能够通过使每个所述像素的一帧期间中的处于所述第一状态的比例变化，来生成所述条纹图案，
所述图像获取单元
被构成为在获取所述多个图像数据中的一个图像数据的基础上，
能够在预定期间内执行连续进行拍摄(曝光)的拍摄处理，所述预定期间至少包含所述多组条纹图案中的一组条纹图案涉及的预定数量帧的条纹图案投影期间，
在所述预定数量帧的条纹图案投影期间的前后，设定能够投影预定的全黑图案的至少一帧的全黑图案投影期间，
在所述预定数量帧的条纹图案投影期间前的所述全黑图案投影期间中开始所述拍摄处理，并且在所述预定数量帧的条纹图案投影期间后的所述全黑图案投影期间中结束所述拍摄处理。
在此，“全黑图案”是指整个投影区域变黑(变成漆黑)的光学像。即，在投影了“全黑图案”的情况下，对整个投影区域完全不照射光，在整个投影区域成为亮度值为“0”的状态。因此，在“全黑图案投影期间”中，成为至少在一帧整个期间中对整个投影区域完全不照射光的状态。
由此，即使在“全黑图案投影期间”中进行拍摄处理(曝光处理)，在该期间中，光也不会入射到拍摄单元，不会在拍摄元件中蓄积电荷。因此，也可以将能够投影预定的全黑图案的“全黑图案投影期间”改称为对被测量物不投射光的“非投影期间”。
另外，作为“全黑图案”的生成方法，例如可以举出在一帧全部期间中将反射型光调制元件的全部像素设为上述第二状态(断开状态)的方法、熄灭光源的方法、利用另外设置的快门进行遮光的方法等。
根据上述技术方案1，由于使用DMD等反射型光调制元件对被测量物投影条纹图案，因此与以往那样使用光栅等投影条纹图案进行拍摄的情况相比，能够在进行三维测量的基础上，获取精度更高的图像数据。
并且，在本技术方案中，在全黑图案投影期间中开始及结束拍摄处理。如上所述，在全黑图案投影期间，光不入射到拍摄单元，电荷不蓄积在拍摄元件中。因此，能够仅对在预定数量帧的条纹图案投影期间投影的光进行拍摄(曝光)。
由此，反射型光调制元件的各像素以帧为单位表现的光的亮度(基于占空比的灰度)适当地反映在由拍摄单元获取的图像数据中。其结果是，能够抑制三维测量中测量精度的降低。
技术方案2.一种三维测量装置，其特点在于，包括：
投影单元，具有发出预定光的光源和能够将来自该光源的光变换为预定的条纹图案的反射型光调制元件，并且每单位时间能够以预定帧数将所述条纹图案投影到被测量物上；
拍摄单元，能够对至少投影有所述条纹图案的所述被测量物进行拍摄；
图像获取单元，控制所述投影单元和所述拍摄单元，依次投影并拍摄多组条纹图案，由此能够获取光强度分布不同的多个图像数据；以及
图像处理单元，能够基于由所述图像获取单元获取的多个图像数据来执行所述被测量物的三维测量，
所述反射型光调制元件
具有多个像素被二维排列的结构，所述多个像素能够在第一状态和与所述第一状态不同的第二状态中择一地切换，所述第一状态是使从所述光源入射的光以能够向所述被测量物投射的方式反射的状态，并且，
被构成为能够通过使每个所述像素的一帧期间中的处于所述第一状态的比例变化，来生成所述条纹图案，
所述图像获取单元
被构成为在获取所述多个图像数据中的一个图像数据的基础上，
能够在预定期间内执行连续进行拍摄的拍摄处理，所述预定期间至少包含所述多组条纹图案中的一组条纹图案涉及的预定数量帧的条纹图案投影期间，
与所述预定数量帧的条纹图案投影期间的最初的帧的开始定时同步地开始所述拍摄处理，并且与所述预定数量帧的条纹图案投影期间的最后的帧的结束定时同步地结束所述拍摄处理。
根据上述技术方案2，与反射型光调制元件的帧的切换定时同步地开始及结束拍摄处理。其结果是，起到与上述技术方案1同样的作用效果。
技术方案3.一种三维测量装置，其特点在于，包括：
投影单元，具有发出预定光的光源和能够将来自该光源的光变换为预定的条纹图案的反射型光调制元件，并且每单位时间能够以预定帧数将所述条纹图案投影到被测量物上；
拍摄单元，能够对至少投影有所述条纹图案的所述被测量物进行拍摄；
图像获取单元，控制所述投影单元和所述拍摄单元，依次投影并拍摄多组条纹图案，由此能够获取光强度分布不同的多个图像数据；以及
图像处理单元，能够基于由所述图像获取单元获取的多个图像数据来执行所述被测量物的三维测量，
所述反射型光调制元件
具有多个像素被二维排列的结构，所述多个像素能够在第一状态和与所述第一状态不同的第二状态中择一地切换，所述第一状态是使从所述光源入射的光以能够向所述被测量物投射的方式反射的状态，并且，
被构成为能够通过使每个所述像素的一帧期间中的处于所述第一状态的比例变化，来生成所述条纹图案，
所述图像获取单元
被构成为在获取所述多个图像数据中的一个图像数据的基础上，
能够在预定期间内执行连续进行拍摄的拍摄处理，所述预定期间至少包含所述多组条纹图案中的一组条纹图案涉及的预定数量帧的条纹图案投影期间，
被构成为能够在所述预定数量帧的条纹图案投影期间的前后的至少一者，设定能够投影预定的全黑图案的至少一帧的全黑图案投影期间，
在所述预定数量帧的条纹图案投影期间前的所述全黑图案投影期间中开始所述拍摄处理，或者与所述预定数量帧的条纹图案投影期间的最初的帧的开始定时同步地开始所述拍摄处理，
并且，
在所述预定数量帧的条纹图案投影期间后的所述全黑图案投影期间中结束所述拍摄处理，或者与所述预定数量帧的条纹图案投影期间的最后的帧的结束定时同步地结束所述拍摄处理。
根据上述技术方案3，对于拍摄处理的开始或结束的一者，在全黑图案投影期间中进行，对于另一者，与反射型光调制元件的帧的切换定时同步地进行。其结果是，起到与上述技术方案1、2同样的作用效果。
技术方案4.一种三维测量装置，其特点在于，包括：
投影单元，具有发出预定光的光源和能够将来自该光源的光变换为预定的条纹图案的反射型光调制元件，并且每单位时间能够以预定帧数将所述条纹图案投影到被测量物上；
拍摄单元，能够对至少投影有所述条纹图案的所述被测量物进行拍摄；
图像获取单元，控制所述投影单元和所述拍摄单元，依次投影并拍摄多组条纹图案，由此能够获取光强度分布不同的多个图像数据；以及
图像处理单元，能够基于由所述图像获取单元获取的多个图像数据来执行所述被测量物的三维测量，
所述反射型光调制元件
具有多个像素被二维排列的结构，所述多个像素能够在第一状态和与所述第一状态不同的第二状态中择一地切换，所述第一状态是使从所述光源入射的光以能够向所述被测量物投射的方式反射的状态，并且，
被构成为能够通过使每个所述像素的一帧期间中的处于所述第一状态的比例变化，来生成所述条纹图案，
所述图像获取单元
被构成为在获取所述多个图像数据中的一个图像数据的基础上，
能够在预定期间内执行连续进行拍摄的拍摄处理，所述预定期间至少包含所述多组条纹图案中的一组条纹图案涉及的预定数量帧的条纹图案投影期间，
与所述预定数量帧的条纹图案投影期间的最初的帧的开始定时同步地开始所述光源的点亮处理，
并且，
与所述预定数量帧的条纹图案投影期间的最后的帧的结束定时同步地结束所述光源的点亮处理。
根据上述技术方案4，与反射型光调制元件的帧的切换定时同步地开始及结束光源的点亮处理。由此，由于仅在预定数量帧的条纹图案投影期间内对被测量物投射光，所以无论拍摄处理的开始及结束定时如何，能够仅对在预定数量帧的条纹图案投影期间投影的光进行拍摄(曝光)。其结果是，起到与上述技术方案1同样的作用效果。
技术方案5.如技术方案1至4中任一方案所述的三维测量装置，其特点在于，所述反射型光调制元件是作为所述像素包括可动反射镜的数字微镜器件，所述可动反射镜能够在第一倾斜状态和与所述第一倾斜状态不同的第二倾斜状态中择一地以预定轴为中心摆动移位，所述第一倾斜状态是使从所述光源入射的光以能够向所述被测量物投射的方式反射的状态。
与液晶器件等相比，DMD的各像素的动作高速，由偏振片等引起的光损失也少，因此根据上述技术方案5，容易获取高画质、高分辨率的图像数据。
技术方案6.如技术方案1至5中任一方案所述的三维测量装置，其特点在于，所述反射型光调制元件被构成为能够生成具有正弦波状的光强度分布的光图案作为所述条纹图案，
所述图像获取单元被构成为能够通过依次投影并拍摄相位不同的多组条纹图案，来获取光强度分布不同的多个图像数据，
所述图像处理单元被构成为能够基于由所述图像获取单元获取的多个图像数据通过相移法执行所述被测量物的三维测量。
根据上述技术方案6，由于使用DMD等反射型光调制元件对被测量物投影条纹图案，因此与以往那样使用光栅等投影条纹图案进行拍摄的情况相比，能够获取具有更接近理想的正弦波的光强度分布的图像数据。
另外，在如相移法那样，基于在相位不同的条纹图案下拍摄的多个图像数据的亮度值的不同进行三维测量的结构中，即使亮度值的误差很小，也有可能对测量精度带来很大的影响。因此，在本技术方案的结构下，上述技术方案1等的作用效果更有效。
技术方案7.如技术方案1至6中任一方案所述的三维测量装置，其特点在于，所述被测量物是印刷有膏状焊料的印刷基板，或者是涂敷有粘接剂的印刷基板。
根据上述技术方案7，能够进行印刷在印刷基板上的膏状焊料或涂敷在印刷基板上的粘接剂的高度测量等。进而，在膏状焊料或粘接剂的检查中，能够基于其测量值进行膏状焊料或粘接剂的好坏判定。因此，在该检查中，起到上述各技术方案的作用效果，能够高精度地进行好坏判定。其结果是，能够实现基板检查装置的检查精度的提高。
附图说明
图1是示意性地表示基板检查装置的概略结构图；
图2是表示基板检查装置的电结构的框图；
图3是示意性地表示DMD的反射面的局部放大平面图；
图4是表示各像素的亮度与微镜的接通时间的关系的图；
图5是用于说明投影装置和相机的处理动作的时序图；
图6是用于说明第二实施方式涉及的投影装置及相机的处理动作的时序图；
图7是用于说明第三实施方式涉及的投影装置及相机的处理动作的时序图；
图8是用于说明现有的投影装置及相机的处理动作的时序图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下，参照附图对一个实施方式进行说明。图1是示意性地表示包括本实施方式中的三维测量装置的基板检查装置1的概略结构图。如该图所示，基板检查装置1包括：载置台3，用于载置作为被测量物的印刷基板2，该被测量物为印刷作为测量对象的膏状焊料而成；作为投影单元的投影装置4，对印刷基板2的表面从斜上方投影预定的条纹图案(具有正弦波状的光强度分布的光图案)；作为拍摄单元的相机5，对印刷基板2上的被投影了条纹图案的部分进行拍摄；以及控制装置6，用于实施投影装置4或相机5的驱动控制等基板检查装置1内的各种控制、图像处理、运算处理。控制装置6构成本实施方式中的图像获取单元和图像处理单元。
在载置台3上设置有马达15、16，该马达15、16由控制装置6驱动控制，由此使得载置在载置台3上的印刷基板2向任意的方向(X轴方向和Y轴方向)滑动。
投影装置4包括：发出预定的光的光源4a、以及将来自该光源4a的光变换为条纹图案的作为反射型光调制元件的数字微镜器件(以下称为“DMD”)4b等，以每单位时间预定帧数(例如每秒60帧：60FPS)将条纹图案等光学像投影到印刷基板2上。
在投影装置4中，从光源4a发出的光经由聚光透镜(省略图示)等被导向DMD 4b。然后，当在DMD 4b的反射面上被选择性地反射并调制的光被导向投影透镜4c时，该光经由投影透镜4c投射到印刷基板2上。
在本实施方式中，作为光源4a采用射出白色光的灯光源。当然，光源4a并不限定于此，例如也可以采用LED光源或激光光源等。另外，不限于白色光，例如也可以采用射出近红外光等其他光的光源。
另外，本实施方式中使用的DMD 4b是公知的。以下，参照图3对DMD 4b的基本结构进行说明。图3是示意性地表示DMD 4b的反射面的局部放大平面图。
DMD 4b具有能够相互独立地进行驱动控制的、平面观察时为矩形的多个微镜(可动反射镜)41二维排列在硅基板上的结构。各微镜41分别构成DMD 4b的一个像素。
各微镜41被支承为能够以其一条对角线作为摆动轴41a而摆动，并且成为通过静电引力而倾斜的状态，该静电引力通过对配置在各微镜41的背侧的未图示的电极施加驱动电压而产生。
基于此，通过控制对各像素施加的驱动电压，各微镜41能够在第一倾斜状态(以下称为“接通状态”)和第二倾斜状态(以下称为“断开状态”)中择一地切换，所述第一倾斜状态是相对于DMD 4b的基准面例如倾斜+10°的状态，所述第二倾斜状态是相对于DMD 4b的基准面例如倾斜-10°的状态。
并且，在光从光源4a入射到接通状态的微镜41的情况下，在该微镜41反射的反射光入射到投影透镜4c，并经由投影透镜4c投射到印刷基板2上。
另一方面，在光从光源入射到断开状态的微镜41的情况下，在该微镜41反射的反射光不入射到投影透镜4c，而朝向预定的光吸收体(省略图示)投射。即，不朝向印刷基板2投射，而在印刷基板2上投影黑点。
另外，如图4所示，DMD 4b高速地进行接通断开控制，例如通过脉冲宽度调制(PWM)使各微镜41在一帧期间中处于接通(ON)状态的时间比例(占空比)变化，能够对每个像素进行例如256灰度的灰度表现。
然后，根据基于预先设定的投影图案信息生成的控制信号，对在DMD 4b上二维排列的各微镜41分别单独地进行驱动控制，由此能够将根据投影图案信息调制的条纹图案(具有正弦波状的光强度分布的光图案)等光学像投影到印刷基板2上。
相机5由透镜或拍摄元件等构成。在本实施方式中，采用CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor Transistor，互补金属氧化物半导体)传感器作为拍摄元件。当然，拍摄元件并不限定于此，例如也可以采用CCD传感器等。
由相机5拍摄并获取的图像数据在该相机5内部被变换为数字信号之后，以数字信号的形式输入到控制装置6，并存储在后述的图像数据存储装置24中。然后，控制装置6基于该图像数据实施后述的图像处理或运算处理等。
在此，对控制装置6的电结构进行说明。如图2所示，控制装置6包括以下等：CPU及输入输出接口21(以下称为“CPU等21”)，管理基板检查装置1整体的控制；作为“输入单元”的输入装置22，由键盘、鼠标、触摸面板等构成；作为“显示单元”的显示装置23，具有CRT(Cathode Ray Tube，阴极射线管)或液晶等显示画面；图像数据存储装置24，用于存储由相机5拍摄并获取的图像数据等；运算结果存储装置25，用于存储各种运算结果；设定数据存储装置26，用于预先存储印刷基板2涉及的设计信息、投影装置4生成的条纹图案等涉及的投影图案信息等各种信息。另外，这些各装置22～26与CPU等21电连接。
接着，参照图5详细说明由基板检查装置1对印刷基板2的各检查区域进行的检查例程。图5是用于说明投影装置4及相机5的处理动作的时序图。
该检查例程由控制装置6(CPU等21)执行。在本实施方式中，通过对各检查区域分别进行四次图像获取处理，来获取光强度分布不同的四组图像数据。
控制装置6首先对马达15、16进行驱动控制，使印刷基板2移动，使相机5的视野(拍摄范围)与印刷基板2上的预定的检查区域相匹配。另外，检查区域是以相机5的视野的大小为一个单位而预先分割印刷基板2的表面的其中的一个区域。
接着，控制装置6基于时钟信号等在预定的定时开始一帧的全黑图案生成处理。
具体而言，对投影装置4进行驱动控制，执行DMD 4b的全部像素(全部的微镜41)在一帧全部期间成为断开状态的处理。由此，无论光源4a有无点亮，都不会对印刷基板2在一帧整个期间内持续地从投影装置4投射光，成为被投影了全黑图案的状态。
另外，在该全黑图案投影期间中的预定的定时，开始光源4a的点亮处理。另外，在本实施方式中，到一个检查区域涉及的四次拍摄处理结束为止的期间，光源4a的点亮期间持续。
并且，在该全黑图案投影期间中的预定的定时(在图5的例子中光源4a点亮后)，对相机5进行驱动控制，开始第一次的拍摄处理(曝光处理)。但是，在全黑图案的投影期间中，由于光不入射到相机5，所以在拍摄元件中不蓄积电荷。
控制装置6在上述全黑图案投影期间(全黑图案生成处理)结束后，执行第一次条纹图案生成处理。具体而言，对DMD 4b进行驱动控制，执行预定数量帧(在图5的例子中为两帧)的、相位不同的四组条纹图案中的第一个条纹图案(相位“0°”的图案1)的生成处理。由此，在预定数量帧期间，成为对印刷基板2投影了第一个条纹图案的状态。另外，在此期间，持续执行相机5的第一次拍摄处理。
控制装置6在第一次条纹图案投影期间(条纹图案生成处理)结束后，执行与上述同样的一帧的全黑图案生成处理，成为对印刷基板2投影了全黑图案的状态。
然后，在该全黑图案投影期间中的预定的定时，结束第一次拍摄处理，并且开始第二次拍摄处理。另外，由相机5拍摄并获取的图像数据在各拍摄处理结束后，被传送到图像数据存储装置24并存储。
控制装置6在上述全黑图案投影期间(全黑图案生成处理)结束后，执行第二次条纹图案生成处理。具体而言，对DMD 4b进行驱动控制，执行预定数量帧(在图5的例子中为两帧)的第二个条纹图案(相位“90°”的图案2)的生成处理。由此，在预定数量帧期间，设为第二个条纹图案被投影到印刷基板2上的状态。另外，在此期间，持续执行相机5的第二次拍摄处理。
控制装置6在第二次条纹图案投影期间(条纹图案生成处理)结束后，执行与上述同样的一帧的全黑图案生成处理，设为对印刷基板2投影了全黑图案的状态。并且，在该全黑图案投影期间中的预定的定时，结束第二次拍摄处理，并且开始第三次拍摄处理。
控制装置6在上述全黑图案投影期间(全黑图案生成处理)结束后，执行第三次条纹图案生成处理。具体而言，对DMD 4b进行驱动控制，执行预定数量帧(在图5的例子中为两帧)的第三个条纹图案(相位“180°”的图案3)的生成处理。由此，在预定数量帧期间，成为对印刷基板2投影了第三个条纹图案的状态。另外，在此期间，持续执行相机5的第三次拍摄处理。
控制装置6在第三次条纹图案投影期间(条纹图案生成处理)结束后，执行与上述同样的一帧的全黑图案生成处理，设为对印刷基板2投影了全黑图案的状态。并且，在该全黑图案投影期间中的预定的定时，结束第三次拍摄处理，并且开始第四次拍摄处理。
控制装置6在上述全黑图案投影期间(全黑图案生成处理)结束后，执行第四次条纹图案生成处理。具体而言，对DMD 4b进行驱动控制，执行预定数量帧(在图5的例子中为两帧)的第四个条纹图案(相位“270°”的图案4)的生成处理。由此，在预定数量帧期间，成为第四个条纹图案被投影到印刷基板2上的状态。另外，在此期间，持续执行相机5的第四次拍摄处理。
控制装置6在第四次条纹图案投影期间(条纹图案生成处理)结束后，执行与上述同样的一帧的全黑图案生成处理，设为对印刷基板2投影了全黑图案的状态。并且，在该全黑图案投影期间中的预定的定时，结束第四次拍摄处理。另外，在该全黑图案投影期间中的预定的定时，结束光源4a的点亮处理(在图5的例子中，第四次拍摄处理结束后)。
这样，通过进行上述四次图像获取处理，获取对预定的检查区域进行三维测量所需的光强度分布不同的四组图像数据。
接着，控制装置6基于如上所述获取的四组图像数据(各像素的亮度值)通过在背景技术中也说明的公知的相移法进行三维测量(高度测量)，并将该测量结果存储在运算结果存储装置25中。
接着，控制装置6基于三维测量结果(各坐标的高度数据)进行膏状焊料的好坏判定处理。具体而言，控制装置6基于如上所述得到的检查区域的测量结果来检测比基准面高的膏状焊料的印刷范围，对该范围内的各部位的高度进行积分，由此算出被印刷的膏状焊料的量。
接着，控制装置6将这样求出的膏状焊料的位置、面积、高度或量等数据与预先存储在设定数据存储装置26中的基准数据(格柏数据等)进行比较判定，根据该比较结果是否在允许范围内来判定该检查区域中的膏状焊料的印刷状态是否良好。
在进行该处理的期间，控制装置6驱动控制马达15、16，使印刷基板2向下一个检查区域移动，之后上述一系列的处理在所有的检查区域反复进行，由此印刷基板2整体的检查结束。
如上详细所述，根据本实施方式，由于使用DMD 4b对印刷基板2投影条纹图案，能够更准确地表现条纹图案的中间灰度，因此能够使投影的条纹图案更接近理想的正弦波状的光强度分布。作为结果，在进行利用了相移法的三维测量的基础上，能够获取精度更好的图像数据。
并且，在本实施方式中，在预定数量帧的条纹图案投影期间的前后设定一帧的全黑图案投影期间，并在该全黑图案投影期间中使相机5的拍摄处理开始及结束。在全黑图案投影期间，由于不向相机5入射光，在拍摄元件中不蓄积电荷，因此能够仅对在预定数量帧的条纹图案投影期间投影的光进行拍摄。
由此，DMD 4b的各像素以帧为单位表现的光的亮度(基于占空比的灰度)适当地反映在由相机5获取的图像数据中。其结果是，能够抑制利用了相移法的三维测量中的测量精度的降低。
(第二实施方式)
接着，参照图6对第二实施方式进行详细说明。图6是用于说明本实施方式涉及的投影装置4及相机5的处理动作的时序图。另外，对于与上述第一实施方式重复的部分，使用相同的部件名称、相同的符号等，省略其详细的说明，并且，以下，以与第一实施方式不同部分为中心进行说明。
在本实施方式涉及的各检查区域的检查例程中，首先对马达15、16进行驱动控制，使印刷基板2移动，使相机5的视野(拍摄范围)与印刷基板2上的预定的检查区域相匹配。
接着，控制装置6基于时钟信号等在预定的定时执行一帧的不使用的间隔期间的设定处理。在此，所谓不使用是指无论对印刷基板2是否投影某种光学像，都不用于图像数据的获取。
在该间隔期间中的预定的定时，开始光源4a的点亮处理。另外，在本实施方式中，在到一个检查区域的四次拍摄处理结束为止的期间，光源4a的点亮期间持续。
控制装置6在上述间隔期间结束后，执行第一次条纹图案生成处理。具体而言，对DMD 4b进行驱动控制，执行预定数量帧(在图6的例子中为两帧)的、相位不同的四组条纹图案中的第一个条纹图案(相位“0°”的图案1)的生成处理。由此，在预定数量帧期间，成为对印刷基板2投影了第一个条纹图案的状态。
另外，控制装置6与该条纹图案投影期间的最初的帧的开始定时同步，开始相机5的第一次拍摄处理。然后，与条纹图案投影期间的最后的帧的结束定时同步地结束第一次拍摄处理。另外，在此期间，持续执行第一次拍摄处理。
控制装置6在第一次条纹图案生成处理及拍摄处理结束的同时，执行与上述同样的一帧的间隔期间的设定处理。
控制装置6在上述间隔期间结束后，执行第二次条纹图案生成处理。具体而言，对DMD 4b进行驱动控制，执行预定数量帧(在图6的例子中为两帧)的第二个条纹图案(相位“90°”的图案2)的生成处理。由此，在预定数量帧期间，成为第二个条纹图案被投影到印刷基板2上的状态。
另外，控制装置6与该条纹图案投影期间的最初的帧的开始定时同步，开始相机5的第二次拍摄处理。并且，与条纹图案投影期间的最后的帧的结束定时同步地结束第二次拍摄处理。另外，在此期间，持续执行第二次拍摄处理。
控制装置6在第二次条纹图案生成处理和拍摄处理结束的同时，执行与上述同样的一帧的间隔期间的设定处理。
控制装置6在上述间隔期间结束后，执行第三次条纹图案生成处理。具体而言，对DMD 4b进行驱动控制，执行预定数量帧(在图6的例子中为两帧)的第三个条纹图案(相位“180°”的图案3)的生成处理。由此，在预定数量帧期间，成为对印刷基板2投影了第三个条纹图案的状态。
另外，控制装置6与该条纹图案投影期间的最初的帧的开始定时同步，开始相机5的第三次拍摄处理。并且，与条纹图案投影期间的最后的帧的结束定时同步地结束第三次拍摄处理。另外，在此期间，持续执行第三次拍摄处理。
控制装置6在第三次条纹图案生成处理及拍摄处理结束的同时，执行与上述同样的一帧的间隔期间的设定处理。
控制装置6在上述间隔期间结束后，执行第四次条纹图案生成处理。具体而言，对DMD 4b进行驱动控制，执行预定数量帧(在图6的例子中为两帧)的第四个条纹图案(相位“270°”的图案4)的生成处理。由此，在预定数量帧期间，成为对印刷基板2投影了第四个条纹图案的状态。
另外，控制装置6与该条纹图案投影期间的最初的帧的开始定时同步，开始相机5的第四次拍摄处理。并且，与条纹图案投影期间的最后的帧的结束定时同步地结束第四次拍摄处理。另外，在此期间，持续执行第四次拍摄处理。
控制装置6在第四次条纹图案生成处理及拍摄处理结束的同时，执行与上述同样的一帧的间隔期间的设定处理。然后，在该间隔期间中的预定的定时，结束光源4a的点亮处理。
如上详细所述，根据本实施方式，与DMD 4b的帧的切换定时同步地开始及结束拍摄处理。其结果是，能够起到与上述第一实施方式同样的作用效果。
(第三实施方式)
接着，参照图7对第三实施方式进行详细说明。图7是用于说明本实施方式涉及的投影装置4及相机5的处理动作的时序图。另外，对于与上述的第一、第二实施方式重复的部分，使用相同的部件名称、相同的符号等，省略其详细的说明，并且下面以与第一、第二实施方式不同部分为中心进行说明。
在本实施方式涉及的各检查区域的检查例程中，首先对马达15、16进行驱动控制，使印刷基板2移动，使相机5的视野(拍摄范围)与印刷基板2上的预定的检查区域相匹配。
接着，控制装置6基于时钟信号等在预定的定时执行一帧的不使用的间隔期间的设定处理。在此，所谓不使用是指不用于条纹图案的投影。
在该间隔期间中的预定的定时，对相机5进行驱动控制，开始第一次拍摄处理(曝光处理)。但是，在间隔期间中，由于不向相机5入射光，所以在拍摄元件中不蓄积电荷。
控制装置6在上述间隔期间结束后，执行第一次条纹图案生成处理。具体而言，对DMD 4b进行驱动控制，执行预定数量帧(在图7的例子中为两帧)的、相位不同的四组条纹图案中的第一个条纹图案(相位“0°”的图案1)的生成处理。
另外，控制装置6与该条纹图案生成处理的最初的帧的开始定时同步，开始光源4a的第一次点亮处理。并且，与条纹图案生成处理的最后的帧的结束定时同步地结束光源4a的第一次点亮处理。由此，在预定数量帧期间，成为对印刷基板2投影了第一个条纹图案的状态。
控制装置6在第一次条纹图案投影期间(条纹图案生成处理及点亮处理)结束的同时，执行与上述同样的一帧的间隔期间的设定处理。并且，在该间隔期间中的预定的定时，结束第一次拍摄处理，并且开始第二次拍摄处理。
控制装置6在上述间隔期间结束后，执行第二次条纹图案生成处理。具体而言，对DMD 4b进行驱动控制，执行预定数量帧(在图7的例子中为两帧)的第二个条纹图案(相位“90°”的图案2)的生成处理。
另外，控制装置6与该条纹图案生成处理的最初的帧的开始定时同步，开始光源4a的第二次点亮处理。然后，与条纹图案生成处理的最后的帧的结束定时同步地结束光源4a的第二次点亮处理。由此，在预定数量帧期间，成为第二个条纹图案被投影到印刷基板2上的状态。
控制装置6在第二次条纹图案投影期间(条纹图案生成处理及点亮处理)结束的同时，执行与上述同样的一帧的间隔期间的设定处理。然后，在该间隔期间中的预定的定时，结束第二次拍摄处理，并且开始第三次拍摄处理。
控制装置6在上述间隔期间结束后，执行第三次条纹图案生成处理。具体而言，对DMD 4b进行驱动控制，执行预定数量帧(在图7的例子中为两帧)的第三个条纹图案(相位“180°”的图案3)的生成处理。
另外，控制装置6与该条纹图案生成处理的最初的帧的开始定时同步，开始光源4a的第三次点亮处理。并且，与条纹图案生成处理的最后的帧的结束定时同步地结束光源4a的第三次点亮处理。由此，在预定数量帧期间，成为对印刷基板2投影了第三个条纹图案的状态。
控制装置6在第三次条纹图案投影期间(条纹图案生成处理及点亮处理)结束的同时，执行与上述同样的一帧的间隔期间的设定处理。然后，在该间隔期间中的预定的定时，结束第三次拍摄处理，并且开始第四次拍摄处理。
控制装置6在上述间隔期间结束后，执行第四次条纹图案生成处理。具体而言，对DMD 4b进行驱动控制，执行预定数量帧(在图7的例子中为两帧)的第四个条纹图案(相位“270°”的图案4)的生成处理。
另外，控制装置6与该条纹图案生成处理的最初的帧的开始定时同步，开始光源4a的第四次点亮处理。并且，与条纹图案生成处理的最后的帧的结束定时同步地结束光源4a的第四次点亮处理。由此，在预定数量帧期间，成为第四个条纹图案被投影到印刷基板2上的状态。
控制装置6在第四次条纹图案投影期间(条纹图案生成处理及点亮处理)结束的同时，执行与上述同样的一帧的间隔期间的设定处理。然后，在该间隔期间中的预定的定时，结束第四次拍摄处理。
如上所述，根据本实施方式，与DMD 4b的帧的切换定时同步地开始及结束光源4a的点亮处理。由此，由于仅在预定数量帧的条纹图案投影期间内对印刷基板2投射光，所以与拍摄处理的开始及结束定时无关，能够仅对在预定数量帧的条纹图案投影期间投影的光进行拍摄。其结果是，起到与上述第一、第二实施方式同样的作用效果。
另外，并不限定于上述实施方式的记载内容，例如也可以如下实施。毋庸置疑，以下未例示的其他应用例、变更例当然也是可能的。
(a)在上述各实施方式中，将三维测量装置具体化为检查印刷在印刷基板2上的膏状焊料的印刷状态的基板检查装置1(焊料印刷检查装置)，但不限于此，也可以具体化为测量例如涂布在印刷基板上粘接剂、安装在印刷基板上的电子部件、形成在晶片基板上的焊料凸起等其他对象的结构。
(b)在上述各实施方式中，构成为在进行基于相移法的三维测量的基础上，获取条纹图案的相位相差90°的四组图像数据，但相移次数和相移量不限于此。也可以采用通过相移法能够进行三维测量的其他相移次数以及相移量。
例如也可以是获取相位相差120°(或90°)的三组图像数据来进行三维测量的结构，也可以是获取相位相差180°(或90°)的两组图像数据来进行三维测量的结构。
(c)在上述各实施方式中，构成为通过相移法进行三维测量，但不限于此，例如也可以采用空间编码法等其他图案投影法(三维测量法)。但是，在测量膏状焊料等小的测量对象的情况下，更优选采用相移法等测量精度高的测量方法。
(d)基板检查装置1的结构不限于上述实施方式。例如构成为在上述各实施方式中，对马达15、16进行驱动控制，使印刷基板2移动，使相机5的视野(拍摄范围)与印刷基板2上的预定的检查区域相匹配。不限于此，例如也可以构成为在固定了印刷基板2的状态下，使包括投影装置4及相机5的检查头移动，并与印刷基板2上的预定的检查区域相匹配。
(e)投影装置4的结构并不限定于上述各实施方式。例如，在上述实施方式中，采用DMD 4b作为反射型光调制元件，但代替之，也可以采用例如反射型液晶元件(LCOS：LiquidCrystal OnSilicon)等其他部件。
另外，DMD 4b的像素数、灰度数、帧速率、微镜41的二维排列结构、微镜41的摆动轴41a的朝向、微镜41的倾斜角度等并不限定于上述各实施方式，也可以采用其他结构。
另外，在上述各实施方式中，作为使DMD 4b中的各微镜41在一帧期间中处于接通状态的时间比例(占空比)变化的方法，例示了脉冲宽度调制(PWM)，但不限于此。例如，也可以采用调整各微镜41在一帧期间中处于接通状态的次数的脉冲密度调制(PDM)等。
(f)光源4a的点亮处理的开始定时及结束定时、及相机5的拍摄处理的开始定时及结束定时并不限定于上述实施方式。
例如，在上述第一和第二实施方式中，构成为在到一个检查区域涉及的四次拍摄处理结束为止的期间，光源4a的点亮期间持续，但不限于此，也可以构成为在条纹图案投影期间前后(全黑图案投影期间中或间隔期间中)暂时熄灭光源4a。
并且，在该结构下，在第一实施方式中，也可以构成为在条纹图案投影期间前的全黑图案投影期间中，使光源4a的点亮处理的开始定时与相机5的拍摄处理的开始定时同步，和/或在条纹图案投影期间后的全黑图案投影期间中，使光源4a的点亮处理的结束定时与相机5的拍摄处理的开始定时同步。
另外，也可以是组合了上述第一实施方式和第二实施方式的结构。具体而言，也可以构成为关于相机5的拍摄处理的开始或结束的一者在条纹图案投影期间前或后的全黑图案投影期间中进行，关于另一者，与条纹图案投影期间前或后的DMD 4b的帧的切换定时同步地进行。
另外，在上述第三实施方式中，也可以构成为在条纹图案投影期间(DMD 4b的条纹图案生成处理和光源4a的点亮处理)的最初的帧的开始定时同步地开始相机5的拍摄处理，和/或与条纹图案投影期间的最后的帧的结束定时同步地结束相机5的拍摄处理。
符号说明
1…基板检查装置、2…印刷基板、4…投影装置、4a…光源、4b…数字微镜器件(DMD)、5…相机、6…控制装置、4c…投影透镜、41…微镜、41a…摆动轴。

Claims (7)

1.一种三维测量装置，其特征在于，包括：
投影单元，具有发出预定光的光源以及能够将来自该光源的光变换为预定的条纹图案的反射型光调制元件，并且每单位时间能够以预定帧数将所述条纹图案投影到被测量物上；
拍摄单元，能够对至少投影有所述条纹图案的所述被测量物进行拍摄；
图像获取单元，控制所述投影单元和所述拍摄单元，依次投影并拍摄多组条纹图案，由此能够获取光强度分布不同的多个图像数据；以及
图像处理单元，能够基于由所述图像获取单元获取的多个图像数据来执行所述被测量物的三维测量，
所述反射型光调制元件
具有多个像素被二维排列的结构，所述多个像素能够在第一状态和与所述第一状态不同的第二状态中择一地切换，所述第一状态是使从所述光源入射的光以能够向所述被测量物投射的方式反射的状态，并且，
被构成为能够通过使每个所述像素的一帧期间中的处于所述第一状态的比例变化，来生成所述条纹图案，
所述图像获取单元
被构成为在获取所述多个图像数据中的一个图像数据的基础上，
能够在预定期间内执行连续进行拍摄的拍摄处理，所述预定期间至少包含所述多组条纹图案中的一组条纹图案涉及的预定数量帧的条纹图案投影期间，
在所述预定数量帧的条纹图案投影期间的前后，设定能够投影预定的全黑图案的至少一帧的全黑图案投影期间，
在所述预定数量帧的条纹图案投影期间前的所述全黑图案投影期间中开始所述拍摄处理，并且在所述预定数量帧的条纹图案投影期间后的所述全黑图案投影期间中结束所述拍摄处理。
2.一种三维测量装置，其特征在于，包括：
投影单元，具有发出预定光的光源和能够将来自该光源的光变换为预定的条纹图案的反射型光调制元件，并且每单位时间能够以预定帧数将所述条纹图案投影到被测量物上；
拍摄单元，能够对至少投影有所述条纹图案的所述被测量物进行拍摄；
图像获取单元，控制所述投影单元和所述拍摄单元，依次投影并拍摄多组条纹图案，由此能够获取光强度分布不同的多个图像数据；以及
图像处理单元，能够基于由所述图像获取单元获取的多个图像数据来执行所述被测量物的三维测量，
所述反射型光调制元件
具有多个像素被二维排列的结构，所述多个像素能够在第一状态和与所述第一状态不同的第二状态中择一地切换，所述第一状态是使从所述光源入射的光以能够向所述被测量物投射的方式反射的状态，并且，
被构成为能够通过使每个所述像素的一帧期间中的处于所述第一状态的比例变化，来生成所述条纹图案，
所述图像获取单元
被构成为在获取所述多个图像数据中的一个图像数据的基础上，
能够在预定期间内执行连续进行拍摄的拍摄处理，所述预定期间至少包含所述多组条纹图案中的一组条纹图案涉及的预定数量帧的条纹图案投影期间，
与所述预定数量帧的条纹图案投影期间的最初的帧的开始定时同步地开始所述拍摄处理，并且与所述预定数量帧的条纹图案投影期间的最后的帧的结束定时同步地结束所述拍摄处理。
3.一种三维测量装置，其特征在于，包括：
投影单元，具有发出预定光的光源和能够将来自该光源的光变换为预定的条纹图案的反射型光调制元件，并且每单位时间能够以预定帧数将所述条纹图案投影到被测量物上；
拍摄单元，能够对至少投影有所述条纹图案的所述被测量物进行拍摄；
图像获取单元，控制所述投影单元和所述拍摄单元，依次投影并拍摄多组条纹图案，由此能够获取光强度分布不同的多个图像数据；以及
图像处理单元，能够基于由所述图像获取单元获取的多个图像数据来执行所述被测量物的三维测量，
所述反射型光调制元件
具有多个像素被二维排列的结构，所述多个像素能够在第一状态和与所述第一状态不同的第二状态中择一地切换，所述第一状态是使从所述光源入射的光以能够向所述被测量物投射的方式反射的状态，并且，
被构成为能够通过使每个所述像素的一帧期间中的处于所述第一状态的比例变化，来生成所述条纹图案，
所述图像获取单元
被构成为在获取所述多个图像数据中的一个图像数据的基础上，
能够在预定期间内执行连续进行拍摄的拍摄处理，所述预定期间至少包含所述多组条纹图案中的一组条纹图案涉及的预定数量帧的条纹图案投影期间，
被构成为能够在所述预定数量帧的条纹图案投影期间的前后的至少一者，设定能够投影预定的全黑图案的至少一帧的全黑图案投影期间，
在所述预定数量帧的条纹图案投影期间前的所述全黑图案投影期间中开始所述拍摄处理，或者与所述预定数量帧的条纹图案投影期间的最初的帧的开始定时同步地开始所述拍摄处理，
并且
在所述预定数量帧的条纹图案投影期间后的所述全黑图案投影期间中结束所述拍摄处理，或者与所述预定数量帧的条纹图案投影期间的最后的帧的结束定时同步地结束所述拍摄处理。
4.一种三维测量装置，其特征在于，包括：
投影单元，具有发出预定光的光源和能够将来自该光源的光变换为预定的条纹图案的反射型光调制元件，并且每单位时间能够以预定帧数将所述条纹图案投影到被测量物上；
拍摄单元，能够对至少投影有所述条纹图案的所述被测量物进行拍摄；
图像获取单元，控制所述投影单元和所述拍摄单元，依次投影并拍摄多组条纹图案，由此能够获取光强度分布不同的多个图像数据；以及
图像处理单元，能够基于由所述图像获取单元获取的多个图像数据来执行所述被测量物的三维测量，
所述反射型光调制元件
具有多个像素被二维排列的结构，所述多个像素能够在第一状态和与所述第一状态不同的第二状态中择一地切换，所述第一状态是使从所述光源入射的光以能够向所述被测量物投射的方式反射的状态，并且，
被构成为能够通过使每个所述像素的一帧期间中的处于所述第一状态的比例变化，来生成所述条纹图案，
所述图像获取单元
被构成为在获取所述多个图像数据中的一个图像数据的基础上，
能够在预定期间内执行连续进行拍摄的拍摄处理，所述预定期间至少包含所述多组条纹图案中的一组条纹图案涉及的预定数量帧的条纹图案投影期间，
与所述预定数量帧的条纹图案投影期间的最初的帧的开始定时同步地开始所述光源的点亮处理，
并且，
与所述预定数量帧的条纹图案投影期间的最后的帧的结束定时同步地结束所述光源的点亮处理。
5.如权利要求1至4中任一项所述的三维测量装置，其特征在于，
所述反射型光调制元件是作为所述像素包括可动反射镜的数字微镜器件，所述可动反射镜能够在第一倾斜状态和与所述第一倾斜状态不同的第二倾斜状态中择一地以预定轴为中心摆动移位，所述第一倾斜状态是使从所述光源入射的光以能够向所述被测量物投射的方式反射的状态。
6.如权利要求1至5中任一项所述的三维测量装置，其特征在于，
所述反射型光调制元件被构成为能够生成具有正弦波状的光强度分布的光图案作为所述条纹图案，
所述图像获取单元被构成为能够通过依次投影并拍摄相位不同的多组条纹图案，来获取光强度分布不同的多个图像数据，
所述图像处理单元被构成为能够基于由所述图像获取单元获取的多个图像数据通过相移法执行所述被测量物的三维测量。
7.如权利要求1至6中任一项所述的三维测量装置，其特征在于，
所述被测量物是印刷有膏状焊料的印刷基板，或者是涂敷有粘接剂的印刷基板。
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