CN113966457A - 三维测量装置和三维测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在进行利用相移法的三维测量时能够实现测量的高速化的三维测量装置以及三维测量方法。基板检查装置(1)包括：照明装置(4)，从斜上方对印刷基板(2)照射规定的光图案；相机(5)，对印刷基板(2)上的被照射了光图案的部分进行拍摄；以及控制装置(6)，其对它们进行控制。控制装置(6)使所照射的光图案的相位进行4次变化，并且在这些相位不同的各光图案下进行拍摄，获取4种图像数据。并且构成为，在基于这4种图像数据通过相移法进行三维测量时，从图像数据上的规定的坐标位置的4个亮度值中，提取未过曝光且未欠曝光的两个以上且小于4个的亮度值，并基于该亮度值执行规定的坐标位置的高度测量。

Description

三维测量装置和三维测量方法

技术领域

本发明涉及利用相移法进行三维测量的三维测量装置以及三维测量方法。

背景技术

通常，印刷基板在由玻璃环氧树脂构成的基底基板上具有电极图案，表面被抗蚀剂膜保护。在该印刷基板上安装电子部件的情况下，首先在电极图案上的未被抗蚀剂膜保护的规定位置印刷膏状焊料。接着，基于该膏状焊料的粘性，在印刷基板上临时固定电子部件。之后，将所述印刷基板引导至回流炉，经过规定的回流工序来进行焊接。最近，需要在被引导至回流炉之前的阶段检查膏状焊料的印刷状态，在该检查时，有时使用利用了相移法的三维测量装置。

在利用了相移法的三维测量装置中，通过由光源和光栅的组合构成的照射单元，将光图案照射到被测量物(在该情况下为印刷基板)，其中，该光源发出规定的光，该光栅将来自该光源的光转换为具有正弦波状(条纹状)的光强度分布的光图案。然后，使用配置在正上方的拍摄单元来观测基板上的点。作为拍摄单元，使用由透镜和拍摄元件等构成的CCD(charge coupled device，电荷耦合器件)相机等。

在该结构下，使照射到印刷基板的光图案的相位多次(例如4次、3次或2次)移位，并且在相位不同的各光图案下进行拍摄，获取多种图像数据。然后，基于这些多种图像数据，通过相移法进行三维测量。

然而，在印刷基板上存在明亮的部位、灰暗的部位，除此之外，通常由于使用单板式的彩色图像传感器作为拍摄元件，因此针对拍摄元件的每个像素配置红色(R)、绿色(G)或者蓝色(B)中的任意一个的彩色滤光片，由于能够拍摄的波长区域不同，因此，由于拍摄对象部位的颜色的影响也会产生明暗。

基于这种情况，会产生超过拍摄元件的亮度动态范围的明暗，在过亮的部位或过暗的部位，例如针对如上述那样获取的4种图像数据中的一种或两种图像数据，产生所谓的“过曝光”或“欠曝光”，有可能发生无法进行该部位的高度测量的不良情况。

鉴于此，近年来，还提出了利用亮度不同的2种光图案进行测量的三维测量装置(例如，参照专利文献1、2)。

根据该三维测量装置，例如基于以多个相位照射第一亮度的光图案而得到的图像数据，进行印刷基板上的检查对象区域(焊料区域)的三维测量，并且基于以多个相位照射第二亮度的光图案而得到的图像数据，进行印刷基板上的测量基准区域(背景区域)的三维测量，将测量基准区域作为高度基准面而测量检查对象区域的膏状焊料的高度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-300539号公报；

专利文献2：日本特开2017-9442号公报。

发明内容

发明要解决的课题

然而，如上所述，在利用相移法的以往的三维测量装置中，需要使照射的光图案的相位变化为4个阶段(或3个阶段、或2个阶段)，拍摄具有与它们对应的光强度分布的4种(或3种、或2种)图像。

因此，如上述专利文献1、2所涉及的现有技术那样，在切换亮度不同的2种光图案来进行测量的情况下，首先照射第一亮度的第一光图案，使该相位变化为4个阶段(或3个阶段、或2个阶段)，在这些情况下拍摄4种(或3种、或2种个)图像后，改变亮度，照射第二亮度的第二光图案，使该相位以4个阶段(或3个阶段、或2个阶段)变化，在这些情况下拍摄4种(或3种、或2种)图像，在各亮度的光图案下分别各进行4次(或3次、或2次)、2组共8次(或6次、或4次)的照射及拍摄，有可能导致测量时间大幅增大。

另外，在一张印刷基板上设定有多个测量对象范围的情况下，该一张印刷基板的测量所需的时间进而为其数倍。因此，要求进一步缩短测量时间。

另外，上述课题不一定限于印刷在印刷基板上的膏状焊料等的高度测量，在其他的三维测量装置的领域中也是存在的。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种三维测量装置以及三维测量方法，在进行利用了相移法的三维测量时，能够实现测量的高速化。

用于解决课题的手段

以下，对适于解决上述课题的各手段分项进行说明。另外，根据需要，对对应的技术方案附加特有的作用效果。

手段1：一种三维测量装置，用于利用相移法对规定的被测量物(例如印刷基板)进行三维测量，其特点在于，包括：

照射单元，能够对所述被测量物照射具有条纹状的光强度分布的规定的光图案；

相位控制单元，使从所述照射单元照射的所述光图案的相位变化为N个，N为3以上的自然数；

拍摄单元，能够对照射了所述光图案的所述被测量物进行拍摄；以及

图像处理单元，能够基于在进行N个相位变化的所述光图案下拍摄并获取的N种图像数据，通过相移法执行所述被测量物的三维测量，

其中，所述图像处理单元被构成为能够执行如下处理：

基于所述N种图像数据，获取该图像数据上的规定的坐标位置的N个亮度值；

从所述规定的坐标位置的N个亮度值中提取未过曝光且未欠曝光的两个以上且小于N个的亮度值；以及

基于所述两个以上且小于N个的亮度值测量所述规定的坐标位置的高度。

这里，“过曝光”是指在图像数据的规定的坐标位置(像素)，其亮度值超过拍摄单元的亮度动态范围的上限值等规定的高亮度等级、无法对明亮度进行适当灰度表现的状态。

另一方面，“欠曝光”是指在图像数据的规定的坐标位置(像素)，其亮度值低于拍摄单元的亮度动态范围的下限值等规定的低亮度等级、无法对明亮度(暗度)进行适当灰度表现的状态。

根据上述手段1，使向被测量物照射的光图案的相位进行N个(N为3以上的自然数)变化，并且在这些相位不同的各光图案下进行拍摄，获取N种图像数据。

并且，构成为：在基于这些N种图像数据通过相移法进行三维测量时，从图像数据上的规定的坐标位置的N个亮度值中，提取未过曝光且未欠曝光的两个以上且小于N个的亮度值，并基于该亮度值执行规定的坐标位置的高度测量。

即，即使在规定的坐标位置中，N个亮度值中的一部分为“过曝光”或“欠曝光”，也能够利用“过曝光”或“未欠曝光”的剩余的两个以上且小于N个的亮度值来进行高度测量。

由此，能够扩大亮度动态范围。结果，不需要改变亮度条件来进行多次(多组)高度测量，因此能够实现测量的高速化。此外，能够获取数据欠缺部分少的高度测量数据，能够实现测量精度的提高。

手段2：一种三维测量装置，用于利用相移法对规定的被测量物(例如印刷基板)进行三维测量，其特点在于，包括：

照射单元，能够对所述被测量物照射具有条纹状的光强度分布的规定的光图案；

相位控制单元，使从所述照射单元照射的所述光图案的相位进行每90°的四种变化；

拍摄单元，能够对照射了所述光图案的所述被测量物进行拍摄；以及

图像处理单元，能够基于在进行四个相位变化的所述光图案下拍摄而获取的四种图像数据，通过相移法执行所述被测量物的三维测量，

其中，所述图像处理单元被构成为能够执行如下处理：

基于所述四种图像数据获取该图像数据上的规定的坐标位置的4个亮度值；

从所述规定的坐标位置的4个亮度值中，提取未过曝光且未欠曝光的三个以上的亮度值；以及

基于所述三个以上的亮度值测量所述规定的坐标位置的高度。

根据上述手段2，起到与上述手段1相同的作用效果。在进行利用了相移法的高度测量时，在高度计算中使用的亮度值为4个或3个的情况下，运算处理变得容易，并且容易得到高精度的测量结果。作为结果，根据本手段，能够实现进一步的测量的高速化，并且能够实现进一步的测量精度的提高。

手段3：一种三维测量装置，用于利用相移法对规定的被测量物(例如印刷基板)进行三维测量，其特点在于，包括：

第一照射单元，能够对所述被测量物照射具有条纹状的光强度分布的第一光图案；

第一相位控制单元，使从所述第一照射单元照射的所述第一光图案的相位进行N次变化，N为3以上的自然数；

第二照射单元，能够对所述被测量物照射具有条纹状的光强度分布的第二光图案；

第二相位控制单元，使从所述第二照射单元照射的所述第二光图案的相位进行N次变化，N是3以上的自然数；

拍摄单元，能够对照射了所述第一光图案或第二光图案的所述被测量物进行拍摄；以及

图像处理单元，能够基于由所述拍摄单元获取的图像数据，执行所述被测量物的三维测量；

其中，所述图像处理单元被构成为，

能够基于在进行N个相位变化的所述第一光图案下拍摄而获取的N种图像数据来执行第一高度测量，

能够基于在进行N个相位变化的所述第二光图案下拍摄而获取的N种图像数据来执行第二高度测量，

并且被构成为能够执行以下处理：基于所述第一高度测量的测量结果以及所述第二高度测量的测量结果来计算所述被测量物的高度测量数据，

在进行所述第一高度测量和所述第二高度测量的情况下，被构成为能够分别执行如下处理：

基于所述N种图像数据，获取该图像数据上的规定的坐标位置的N个亮度值；

从所述规定的坐标位置的N个亮度值中，提取未过曝光且未欠曝光的两个以上且小于N个的亮度值；以及

基于所述两个以上且小于N个的亮度值对所述规定的坐标位置的高度进行测量，

在进行计算所述高度测量数据的处理时，

当在计算所述第一高度测量的测量结果时使用的、未过曝光且未欠曝光的亮度值的数量

与在计算所述第二高度测量的测量结果时使用的、未过曝光且未欠曝光的亮度值的数量存在差异的情况下，

获取其数量多的一者的测量结果作为所述高度测量数据，或者获取对其数量多的一者的测量结果进行规定的加权而算出的结果作为高度测量数据。

根据上述手段3，可起到与上述手段1相同的作用效果。特别是根据本手段，为以下构成：基于在第一光图案下拍摄并获取的N种图像数据来执行第一高度测量，并且基于在第二光图案下拍摄并获取的N种图像数据来执行第二高度测量，基于这两个测量结果来计算被测量物的高度测量数据。

此外，在基于上述两个测量结果计算出被测量物的高度测量数据时，在计算各测量结果时使用过的未过曝光且未欠曝光的亮度值的数量存在差异的情况下(例如一个为4个，另一个为3个)，获取该数量多的测量结果作为高度测量数据，或者获取对该数量多的测量结果进行规定的加权而计算出的结果作为高度测量数据。

其结果是，能够更多地使用未过曝光且未欠曝光的亮度值进行测量，进而能够获取数据欠缺部分少的高度测量数据，能够实现进一步的测量精度的提高。

手段4：根据手段1至3中任一项所述的三维测量装置，其特点在于，所述图像处理单元针对所述图像数据的各坐标位置的亮度值，分别进行是否为所述未过曝光且未欠曝光的亮度值的判定。

根据上述手段4，能够容易且高精度地进行是否为未过曝光且未欠曝光的亮度值的判定。

手段5：根据手段1至4中任一项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、或者形成有焊料凸起的晶圆基板。

根据上述手段5，能够进行印刷在印刷基板上的膏状焊料或者形成在晶片基板上的焊料凸起的高度测量等。进而，在膏状焊料或焊料凸起的检查中，能够基于其测量值进行膏状焊料或焊料凸起的良好与否判定。因此，在该检查中，起到上述各单元的作用效果，能够高效且高精度地进行良好与否判定。其结果，能够实现焊料印刷检查装置或焊料凸块检查装置中的检查效率、检查精度的提高。

手段6：一种三维测量方法，用于利用相移法对规定的被测量物(例如印刷基板)进行三维测量，其特点在于，包括：

照射工序，对所述被测量物照射具有条纹状的光强度分布的规定的光图案；

相位控制工序，使所述光图案的相位进行N次变化，N为3以上的自然数；

拍摄工序，对照射了所述光图案的所述被测量物进行拍摄；

图像处理工序，基于在进行N个相位变化的所述光图案下拍摄并获取的N种图像数据，通过相移法进行所述被测量物的三维测量，

在所述图像处理工序中能够执行如下处理：

基于所述N种图像数据，获取该图像数据上的规定的坐标位置的N个亮度值；

从所述规定的坐标位置的N个亮度值中，提取未过曝光且未欠曝光的两个以上且小于N个的亮度值；以及

基于所述两个以上且小于N个的亮度值测量所述规定的坐标位置处的高度。

根据上述手段6，可起到与上述手段1相同的作用效果。

附图说明

图1是示意性地示出基板检查装置的简略结构图；

图2是示出基板检查装置的电气结构的框图；

图3是示出光图案的亮度值与拍摄元件的亮度动态范围的关系的曲线图，是示出所有的亮度值未过曝光且未欠曝光的状态的图；

图4是示出光图案的亮度值与拍摄元件的亮度动态范围的关系的曲线图，是示出一部分的亮度值存在过曝光的状态的图；

图5是示出光图案的亮度值与拍摄元件的亮度动态范围的关系的曲线图，是示出一部分的亮度值存在欠曝光的状态的图；

图6是示出光图案的亮度值与拍摄元件的亮度动态范围的关系的曲线图，是示出一部分的亮度值存在过曝光的状态的图；

图7是示出光图案的亮度值与拍摄元件的亮度动态范围的关系的曲线图，是示出一部分的亮度值存在欠曝光的状态的图；

图8是示意性地示出另一实施方式的基板检查装置的简略结构图；

图9是示出另一实施方式的检查例程的流程图。

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是示意性地示出具有本实施方式的三维测量装置的基板检查装置1的简略结构图。如该图所示，基板检查装置1包括：载置台3，其用于载置作为被测量物的印刷基板2，该印刷基板印刷有成为测量对象的膏状焊料；作为照射单元的照明装置4，用于从斜上方对印刷基板2的表面照射规定的光图案；作为拍摄单元的相机5，用于对印刷基板2上的被照射了光图案的部分进行拍摄；以及控制装置6，用于实施基板检查装置1内的各种控制、图像处理、运算处理。

在载置台3设置有马达15、16，通过该马达15、16被控制装置6进行驱动控制，使载置于载置台3上的印刷基板2向任意的方向(X轴方向以及Y轴方向)滑动。

照明装置4包括：光源4a，其发出规定的光；以及液晶光栅4b，将来自该光源4a的光转换为具有正弦波状(条纹状)的光强度分布的光图案，该照明装置4能够对印刷基板2从斜上方照射进行多次(在本实施方式中相差四分之一间距的“0°”、“90°”、“180°”、“270°”)相位变化的条纹状的光图案。这里，对液晶光栅4b中的光栅方式进行切换控制的机构相当于相位控制单元。

更详细而言，在照明装置4中，从光源4a发出的光通过光纤被引导到一对聚光透镜，在那里成为平行光。该平行光经由液晶光栅4b被引导至投影透镜。然后，从投影透镜对印刷基板2照射条纹状的光图案。

液晶光栅4b在一对透明基板之间形成有液晶层，并且具有公共电极和带状电极，该公共电极配置在一个透明基板上，该带状电极以与该公共电极对置的方式在另一个透明基板上并列设置有多个，通过驱动电路对与各带状电极分别连接的开关元件(薄膜晶体管等)进行接通断开控制、并对施加于各带状电极的电压进行控制，来切换与各带状电极对应的各光栅线的光透射率，形成由光透射率高的“亮部”和光透射率低的“暗部”构成的条纹状的光栅图案。并且，经由液晶光栅4b照射到印刷基板2上的光由于因衍射作用而引起的模糊等而成为具有正弦波状的光强度分布的光图案。

另外，在本实施方式中，照明装置4设定为，各光图案与矩形的印刷基板2的一对边平行地沿X轴方向照射。即，光图案的条纹与X轴方向正交且与Y轴方向平行地照射。

相机5由透镜、拍摄元件等构成。作为拍摄元件，采用单板式的CMOS传感器。由相机5拍摄到的图像数据在该相机5内部被转换为数字信号，在此基础上，以数字信号的形式输入到控制装置6，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、检查处理等。在该意义上，控制装置6构成本实施方式中的图像处理单元。

接着，对控制装置6的电气结构进行说明。如图2所示，控制装置6包括：管理基板检查装置1整体的控制的微型计算机21；由键盘、鼠标、触摸面板等构成的作为“输入单元”的输入装置22；具有CRT(Cathode Ray Tube，阴极射线管)或液晶等显示画面的作为“显示单元”的显示装置23；用于存储由相机5拍摄并获取的图像数据等的图像数据存储装置24；用于存储基于该图像数据得到的三维测量结果等各种运算结果的运算结果存储装置25；以及预先存储格柏(Gerber)数据、校准数据等各种信息的设定数据存储装置26。

微型计算机21包括作为运算单元的CPU 21a、存储各种程序的ROM21b、暂时存储运算数据、输入输出数据等各种数据的RAM 21c等，并与上述各装置22～26等电连接。并且，具有在与这些各装置22～26等之间进行各种数据或信号的输入输出控制的功能。

接着，对由基板检查装置1进行的印刷基板2的检查步骤进行详细说明。首先，进行用于掌握光图案的偏差(相位分布)的校准。

在液晶光栅4b中，由于与各带状电极连接的各晶体管的特性(偏置、增益等)的偏差，对上述各带状电极施加的电压也产生偏差，因此即使是相同的“明部”、“暗部”，光透射率(亮度等级)也会根据与各带状电极对应的各行而产生偏差。其结果是，照射到被测量物上的光图案也不会成为正弦波状的理想的光强度分布，三维测量结果有可能产生误差。

因此，预先掌握光图案的偏差(相位分布)，进行所谓的校准等。

作为校准的步骤，首先，与印刷基板2分开地准备高度位置0且形成平面的基准面。基准面与作为测量对象的膏状焊料为相同的颜色。即，光图案的反射率与膏状焊料相等。

接着，对上述基准面照射光图案，并且利用相机5对其进行拍摄，由此得到包含各坐标的亮度值的图像数据。在本实施方式中，在进行校准时，使光图案的相位每次移位90°，获取在各光图案下拍摄到的4种图像数据。

然后，控制装置6根据上述4种图像数据计算各坐标位置(各像素)中的光图案的相位角θ，并将其作为校准数据存储在设定数据存储装置26中。

进而，在本实施方式中，根据上述4种图像数据，确定各坐标位置的光图案的增益B及偏置A、以及两者的关系，并将其作为校准数据存储在设定数据存储装置26中。

这里，将更详细地说明计算增益B和偏置A的步骤。4种图像数据的各坐标位置的亮度值(I₀、I₁、I₂、I₃)与增益B及偏置A的关系可由下述式(1)、(2)、(3)、(4)表示。

[数学式1]

I₀＝A+B sinθ ···(1)

I₁＝A+B sin(θ+90°)＝A+Bcosθ ···(2)

I₂＝A+B sin(θ+180°)＝A+B cos(θ+90°)

＝A-B sinθ···(3)

I₃＝A+B sin(θ+270°)＝A+Bcos(θ+180°)

＝A-B sin(θ+90°)

＝A-B cosθ···(4)

另外，上述式(1)、(2)、(3)、(4)能够变换为下述式(1’)、(2’)、(3’)、(4’)。

[数学式2]

sinθ＝(I₀-A)/B ···(1′)

cosθ＝(I₁-A)/B ···(2′)

sinθ＝(A-I₂)/B ···(3′)

cosθ＝(A-I₃)/B ···(4′)

然后，将4种图像数据的各坐标位置的亮度值(I₀，I₁，I₂，I₃)相加，如下述数学式3所示对上述式(1)、(2)、(3)、(4)进行整理，能够导出下述式(5)。

[数学式3]

I₀+I_l+I₂+I₃＝(A+B sinθ)+(A+B cosθ)

+(A-B sinθ)+(A-B cosθ)

＝4A

A＝(I₀+I₁+I₂+I₃)/4···(5)

另外，若如下述数学式4所示对上述式(1)、(3)进行整理，则能够导出下述式(6)。

[数学式4]

I₀-I₂＝2 B sinθ

sinθ＝(I₀-I₂)/2B···(6)

另外，若如下述数学式5所示对上述式(2)、(4)进行整理，则能够导出下述式(7)。

[数学式5]

I₁-I₃＝2 B cosθ

cosθ＝(I₁-I₃)/2B···(7)

并且，如下述数学式6所示，若将上述式(6)、(7)代入下述式(8)并进行整理，则能够导出下述式(9)。

[数学式6]

1＝sin²θ+cos²θ···(8)

1＝{(T₀-I₂)/2B}²+{(I₁-I₃)/2B}²

4B²＝(I₀-I₂)²+(I₁-I₃)²

B＞0

并且，基于从上述式(5)、(9)导出的下述式(10)，算出增益B及偏置A的比例常数K。

[数学式7]

并且，将如上述那样计算出的各坐标位置的光图案的增益B、偏置A以及比例常数K作为校准数据，并存储在设定数据存储装置26中。

接着，详细说明按各检查区域进行的检查例程。该检查例程由控制装置6执行。

控制装置6首先对马达15、16进行驱动控制，从而使印刷基板2移动，使相机5的视野与印刷基板2上的规定的检查区域对准。此外，检查区域是以相机5的视野的大小为1个单位而预先分割印刷基板2的表面中的一个区域。

这样，当检查区域的位置对准结束时，控制装置6对照明装置4的液晶光栅4b进行切换控制，将形成于该液晶光栅4b的光栅图案的位置设定为规定的基准位置(“0°”相位的位置)。这里，切换光栅图案的位置的工序构成本实施方式中的相位控制工序(以下是同样的)。

当液晶光栅4b的切换设定完成时，控制装置6使光源4a发光，开始照射规定的光图案，并且对相机5进行驱动控制，开始对照射了该光图案的检查区域部分进行拍摄。这里，照射光图案的工序构成本实施方式中的照射工序，利用相机5对其进行拍摄的工序构成本实施方式中的拍摄工序(以下是同样的)。

然后，控制装置6在经过规定时间(例如2msec)后，结束光图案的照射，并且结束该光图案所涉及的第一次拍摄。这里，由相机5拍摄到的图像数据被传送并存储于图像数据存储装置24(以下是同样的)。

接着，控制装置6对照明装置4的液晶光栅4b进行切换控制，将形成于该液晶光栅4b的光栅图案的位置从基准位置(“0°”相位的位置)切换到光图案的相位错开四分之一间距的“90°”相位的位置。

当液晶光栅4b的切换设定完成时，控制装置6使光源4a发光，开始照射规定的光图案，并且对相机5进行驱动控制，开始对照射了该光图案的检查区域部分进行拍摄。

然后，控制装置6在经过规定时间后，结束光图案的照射，并且结束该光图案所涉及的第二次拍摄。

接着，控制装置6对照明装置4的液晶光栅4b进行切换控制，将形成于该液晶光栅4b的光栅图案的位置从“90°”相位的位置切换到光图案的相位错开四分之一间距的相位“180°”的位置。

当液晶光栅4b的切换设定完成时，控制装置6使光源4a发光，开始照射规定的光图案，并且对相机5进行驱动控制，开始对照射了该光图案的检查区域部分进行拍摄。

然后，控制装置6在经过规定时间后，结束光图案的照射，并且结束该光图案所涉及的第三次拍摄。

接着，控制装置6对照明装置4的液晶光栅4b进行切换控制，将形成于该液晶光栅4b的光栅图案的位置从“180°”相位的位置切换到光图案的相位错开四分之一间距的“270°”相位的位置。

当液晶光栅4b的切换设定完成时，控制装置6使光源4a发光，开始照射规定的光图案，并且对相机5进行驱动控制，开始对照射了该光图案的检查区域部分进行拍摄。

然后，控制装置6在经过规定时间后，结束光图案的照射，并且结束该光图案所涉及的第四次拍摄。

这样，通过进行上述一系列的图像获取处理，获取在进行四个相位变化的光图案下拍摄到的四个画面大小的图像数据。

然后，控制装置6基于像这样获取的4种图像数据，通过相移法进行该检查区域的三维测量。通过该处理工序构成本实施方式中的图像处理工序。

更详细而言，关于上述4种图像数据中的规定的坐标位置，在该坐标位置的4个亮度值均未被设为“过曝光”且也未被设为“欠曝光”的情况下，与以往同样地，基于这4个亮度值，计算该坐标位置的光图案的相位θ。

此外，这里，各图像数据中的规定的坐标位置的亮度值是否为“过曝光”、或者是否为“欠曝光”的判定能够如以下那样进行。例如，在亮度值以“0”～“255”进行灰度表现的结构下，在亮度值成为作为欠曝光亮度等级的等级“5”以下的情况下，判定为“欠曝光”，在亮度值成为作为过曝光亮度等级的等级“250”以上的情况下，能够判定为“过曝光”。

如图3所示，在求出规定的坐标位置的光图案的相位T的情况下，在该坐标位置的4个亮度值J₀、J₁、J₂、J₃全部处于亮度动态范围LG的范围内的情况下，即，在比相机5的拍摄元件的过曝光亮度等级L1小且比欠曝光亮度等级L2大的情况下，与以往同样地，能够基于这4个亮度值J₀、J₁、J₂、J₃，计算该坐标位置的光图案的相位T。

这里，上述4种图像数据的各坐标位置处的亮度值I₀、I₁、I₂、I₃能够通过上述式(1)、(2)、(3)、(4)、进而由上述式(1’)、(2’)、(3’)、(4’)表示。

并且，如下述数学式8所示，若针对相位θ求解上述式(1)、(2)、(3)、(4)，则能够导出下述式(11)。

[数学式8]

tanθ＝sinθ/cosθ

＝(I₀-I₂)/(I₁-I₃)

θ＝tan^-1((I₀-I₂)/(I₁-I₃)}···(11)

另外，关于上述4种图像数据中的规定的坐标位置，在该坐标位置的4个亮度值中的1个为“过曝光”的情况下，基于这以外的、没有“过曝光”的3个亮度值，计算该坐标位置的光图案的相位θ。

例如，如图4所示，在求出规定的坐标位置的光图案的相位T的情况下，在该坐标位置的4个亮度值J₀、J₁、J₂、J₃中的1个亮度值J₀为“过曝光”的情况下(大于过曝光亮度等级L1的情况下)，基于这以外的、不存在“过曝光”(比过曝光亮度等级L1小)的3个亮度值J₁、J₂、J₃，计算该坐标位置的光图案的相位T。

这样，即使在光图案的振幅的15～50％左右的范围(参照图4)大于拍摄元件的过曝光亮度等级L1的情况下，也能够进行光图案的相位θ的计算。

同样地，关于上述4种图像数据中的规定的坐标位置，在该坐标位置的4个亮度值中的1个为“欠曝光”的情况下，基于这以外的、不存在“欠曝光”的3个亮度值，计算该坐标位置的光图案的相位θ。

例如，如图5所示，在求出规定的坐标位置的光图案的相位T的情况下，在该坐标位置的4个亮度值J₀、J₁、J₂、J₃中的1个亮度值J₃为“欠曝光”的情况下(比欠曝光亮度等级L2小的情况下)，基于这以外的、不存在“欠曝光”(比欠曝光亮度等级L2大)的3个亮度值J₀、J₁、J₂，计算该坐标位置的光图案的相位T。

这样，即使在光图案的振幅的15～50％左右的范围(参照图5)小于拍摄元件的欠曝光亮度等级L2的情况下，也能够进行光图案的相位θ的计算。

这里，在上述4种图像数据的各坐标位置的亮度值I₀、I₁、I₂、I₃中，例如亮度值I₃为“过曝光”或“欠曝光”的情况下，通过如下述数学式9所示的那样对上述式(1)、(2)、(3)进行整理，能够通过下述式(12)来表示偏置A。

[数学式9]

I₀-I₂＝(A+B sinθ)-(A-B sin 0)

＝2 B sin 0

B＝(I₀-I₂)/2sinθ

I₀＝A+{(I₀-I₂)/2sinθ}×sinθ

2I₀＝2A+I₀-I₂

2A＝I₀+I₂

A＝(I₀+I₂)/2 ···(12)

并且，如下述数学式10所示，若基于上述式(1’)、(2’)来求解相位θ，则能够导出下式(13)。

[数学式10]

tanθ＝sinθ/cosθ

＝{(I₀-A)/B}/{(I₁-A)/B}

＝(I₀-A)/(I₁-A)

＝{I₀-(I₀+I₂)/2}/{I₁-(I₀+I₂)/2}

＝{2I₀-I₀-I₂}/{2I₁-I₀-I₂}

＝{I₀-I₂}/{2I₁-I₀-I₂}

θ＝tan¹{(I₀-I₂)/(2T₁-I₀-I₂)}···(13)

这里，在上述4种图像数据的各坐标位置的亮度值I₀、I₁、I₂、I₃中，例如亮度值I₁为“过曝光”或“欠曝光”的情况下，如下述数学式11所示，若基于上述式(1’)、(4’)对相位θ求解，则能够导出下述式(14)。

[数学式11]

tanθ＝sinθ/cosθ

＝{(I₀-A)/B}/{(A-I₃)/B}

＝(I₀-A)/(A-I₃)

＝{I₀-(I₀+I₂)/2}/{(I₀+I₂)/2-I₃}

＝{2I₀-I₀-I₂}/{I₀+I₂-2I₃}

＝{I₀-I₂}/{I₀+I₂-2I₃}

θ＝tan^-1{(I₀-I₂)/(I₀+I₂-2I₃)}···(14)

这里，在上述4种图像数据的各坐标位置的亮度值I₀、I₁、I₂、I₃中，例如亮度值I₀为“过曝光”或“欠曝光”的情况下，通过如下述数学式12所示那样对上述式(2’)、(4’)进行整理，能够通过下式(15)来表示偏置A。

[数学式12]

{(I₁-A)/B}＝{(A-I₃)/B}

2A＝I₁+I₃

A＝(I₁+I₃)/2···(15)

并且，如下述数学式13所示，若基于上述式(3’)、(4’)对相位θ求解，则能够导出下式(16)。

[数学式13]

根据tanθ＝sinθ/cosθ

＝{(A-I₂)/B}/{(A-I₃)/B}

＝(A-I₂)/(A-I₃)

＝{(I₁+I₃)/2-I₂}/{(I₁+I₃)/2-I₃}

＝{I_l+I₃-2I₂}/{I_l+I₃2I₃}

＝{I_l+I₃-2I₂}/{I₁-I₃}

θ＝tan^-1{(I₁+I₃-2I₂)/(I₁I₃)}···(16)

这里，在上述4种图像数据的各坐标位置的亮度值I₀、I₁、I₂、I₃中，例如亮度值I₂为“过曝光”或“欠曝光”的情况下，如下述数学式14所示，若基于上述式(1’)、(2’)对相位θ求解，则能够导出下式(17)。根据

[数学式14]

tanθ＝sinθ/cosθ

tanθ＝{(I₀-A)/B}/{(I₁-A)/B}

＝(I₀-A)/(I₁-A)

＝{I₀-(I₁+I₃)/2}/{I₁-(I₁+I₃)/2}

＝{2I₀-I₁-I₃}/{2I₁-I₁-I₃}

＝{2I₀I₁-I₃}/{I₁-T₃}

θ＝tan^-1{(2I₀-I_l-I₃)/(I₁-I₃)}···(17)

另外，关于上述4种图像数据中的规定的坐标位置，在该坐标位置的4个亮度值中的2个为“过曝光”的情况下，基于这以外的、不存在“过曝光”的2个亮度值，计算该坐标位置的光图案的相位θ。

例如，如图6所示，在求出规定的坐标位置的光图案的相位T的情况下，在该坐标位置的4个亮度值J₀、J₁、J₂、J₃中的2个亮度值J₀、J₁为“过曝光”的情况下(大于过曝光亮度等级L1的情况下)，基于这以外的不存在“过曝光”(比过曝光亮度等级L1小)的2个亮度值J₂、J₃，计算该坐标位置的光图案的相位T。

这样，即使在光图案的振幅的50～80％左右的范围(参照图6)大于拍摄元件的过曝光亮度等级L1的情况下，也能够进行光图案的相位θ的计算。

同样地，关于上述4种图像数据中的规定的坐标位置，在该坐标位置的4个亮度值中的2个为“欠曝光”的情况下，基于这以外的、不存在“欠曝光”的2个亮度值，计算该坐标位置的光图案的相位θ。

例如，如图7所示，在求出规定的坐标位置的光图案的相位T的情况下，在该坐标位置的4个亮度值J₀、J₁、J₂、J₃中的2个亮度值J₂、J₃为“欠曝光”的情况下(比欠曝光亮度等级L2小的情况下)，基于这以外的、不存在“未欠曝光”(比欠曝光亮度等级L2大)的2个亮度值J₀、J₁，计算该坐标位置的光图案的相位T。

这样，即使在光图案的振幅的50～80％左右的范围(参照图7)小于拍摄元件的欠曝光亮度等级L2的情况下，也能够进行光图案的相位θ的计算。

这里，假设在上述4种图像数据的各坐标位置的亮度值I₀、I₁、I₂、I₃中的2个亮度值I₂、I₃为“过曝光”或“欠曝光”的情况下，通过使用例如日本特开2016-211986号公报(参照段落～)中记载的计算方法，能够基于上述式(1)、(2)以及上述比例常数K，通过下式(18)来表示偏置A。

[数学式15]

A＞0

并且，如下述数学式16所示，若基于上述式(1’)、(2’)来求解相位θ，则能够导出下式(19)。

[数学式16]

tanθ＝sinθ/cosθ

＝{(I₀-A)/B}/{(I₁-A)/B}

＝(I₀-A)/(I₁-A)

θ＝tan^-1{(I₀-A)/(I₁-A)}···(19)

接着，控制装置6对如上述那样计算出的各坐标位置的相位θ与存储于上述设定数据存储装置26的校准数据(基于校准的各坐标位置的相位)进行比较，计算具有相同相位的坐标(像素)的偏移量，基于三角测量的原理，计算检查区域的各坐标(x，y)涉及的高度数据(z)，并将该高度数据(z)存储于运算结果存储装置25。

例如，在规定的坐标(x，y)的实测值(相位)为“10°”的情况下，检测该“10°”的值处于通过校准而存储的数据上的哪个位置。这里，如果与坐标(x，y)相比相邻3个像素而存在“10°”，则这意味着光图案的条纹偏离了3个像素。然后，基于光图案的照射角度和光图案的条纹的偏移量，通过三角测量的原理，能够求出坐标(x，y)的高度数据(z)。

接着，控制装置6根据这样得到的规定的检查区域的各坐标中的高度数据，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，由此计算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、高度或者量等数据与预先存储在设定数据存储装置26中的基准数据进行比较判定，根据该比较结果是否处于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对马达15、16进行驱动控制而使印刷基板2向下一个检查区域移动，之后，在全部的检查区域反复进行上述一系列的处理，由此印刷基板2整体的检查结束。

如以上详述的那样，根据本实施方式，使照射到印刷基板2的光图案的相位变化四次，并且在这些相位不同的各光图案下进行拍摄，获取4种图像数据。

并且构成为：在基于这4种图像数据通过相移法进行三维测量时，从图像数据上的规定的坐标位置的4个亮度值中，提取未过曝光且未欠曝光的2个以上且小于4个的亮度值，并基于该亮度值执行规定的坐标位置的高度测量。

即，在规定的坐标位置，即使4个亮度值中的一部分为“过曝光”或“欠曝光”，也能够利用“过曝光”或“未欠曝光”的剩余的两个以上且小于四个的亮度值进行高度测量。

由此，能够扩大亮度动态范围。结果，不需要改变亮度条件来进行多次(多组)高度测量，因此能够实现测量的高速化。此外，能够获取数据欠缺部分少的高度测量数据，能够实现测量精度的提高。

(第二实施方式)

以下，参照附图对第二实施方式进行说明。此外，对与第一实施方式相同的结构部分标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。

图8是示意性地示出本实施方式的基板检查装置1的简略结构图。如该图所示，基板检查装置1包括：载置台3、用于从斜上方对印刷基板2的表面照射规定的光图案的2个照明装置(作为第一照射单元的第一照明装置4A、以及作为第二照射单元的第二照明装置4B)、相机5以及控制装置6。

第一照明装置4A包括第一光源4Aa和第一液晶光栅4Ab，该第一光源4Aa发出规定的光，该第一液晶光栅4Ab将来自该第一光源4Aa的光转换为具有正弦波状(条纹状)的光强度分布的第一光图案，该第一照明装置4A能够对印刷基板2从斜上方照射进行多次(在本实施方式中相差四分之一间距的“0°”、“90°”、“180°”、“270°”)相位变化的条纹状的第一光图案。这里，对第一液晶光栅4Ab中的光栅形态进行切换控制的机构相当于第一相位控制单元。

同样地，第二照明装置4B包括第二光源4Ba和第二液晶光栅4Bb，该第二光源4Ba发出规定的光，该第二液晶光栅4Bb将来自该第二光源4Ba的光转换为具有正弦波状(条纹状)的光强度分布的第二光图案，该第二照明装置4B能够对印刷基板2从斜上方照射进行多次(在本实施方式中相差四分之一间距的“0°”、“90°”、“180°”、“270°”)相位变化的条纹状的第二光图案。这里，对第二液晶光栅4Bb的光栅形态进行切换控制的机构相当于第二相位控制单元。

液晶光栅4Ab、4Bb分别与上述第一实施方式的液晶光栅4b同样，形成由光透射率高的“明部”和透光率低的“暗部”构成的条纹状的光栅图案，经由它们向印刷基板2上照射的光成为具有正弦波状的光强度分布的光图案。

此外，在本实施方式中，在沿着相机5的拍摄方向、即大致铅垂方向(Z轴方向)观察的俯视(X-Y平面)中，各照明装置4A、4B配置于隔着印刷基板2而相对的位置。这里，配置有第一照明装置4A的位置相当于本实施方式中的第一位置，配置有第二照明装置4B的位置相当于第二位置。

接着，对本实施方式的基板检查装置1的印刷基板2的检查步骤进行详细说明。首先，进行用于掌握光图案的偏差(相位分布)的校准。在本实施方式中，通过在上述第一实施方式中说明的校准的步骤，对第一液晶光栅4Ab(第一光图案)以及第二液晶光栅4Bb(第二光图案)分别进行校准。

进而，关于第一液晶光栅4Ab及第二液晶光栅4Bb的每一个，通过与上述第一实施方式相同的步骤，确定各像素中的光图案的增益B及偏置A以及两者的关系，将其作为校准数据存储在设定数据存储装置26中。

接着，参照图9的流程图详细说明针对各检查区域进行的检查例程。该检查例程由控制装置6执行。

控制装置6首先对马达15、16进行驱动控制，从而使印刷基板2移动，使相机5的视野与印刷基板2上的规定的检查区域对准。

这样，当检查区域的位置对准结束时，控制装置6首先在步骤S1中执行图像数据获取处理。

具体而言，控制装置6与上述第一实施方式同样地，对第一照明装置4A进行驱动控制，从而向检查区域照射第一光图案，并且使该第一光图案的相位依次移位四分之一间距(90°)。并且，控制装置6对相机5进行驱动控制，依次拍摄被照射了每90°相位不同的第一光图案的检查区域，获取4画面大小的图像数据。

之后，控制装置6与上述同样地，对第二照明装置4B进行驱动控制，从而向检查区域照射第二光图案，并且使该第二光图案的相位依次移位四分之一间距(90°)。并且，控制装置6对相机5进行驱动控制，依次拍摄被照射了每90°相位不同的第二光图案的检查区域，获取4画面大小的图像数据。

由此，获取进行四个相位变化的第一光图案下拍摄到的4画面大小的图像数据、以及在进行四个相位变化的第二光图案下拍摄到的4画面大小的图像数据，合计获取8画面大小的图像数据。

接着，控制装置6在步骤S2中执行高度数据计算处理。详细而言，控制装置6基于在上述步骤S1中在第一光图案下获取的4种图像数据，对每个坐标位置(像素)进行高度测量(第一高度测量)，并且基于在上述步骤S1中在第二光图案下获取的4种图像数据，对每个坐标位置(像素)进行高度测量(第二高度测量)。

具体而言，首先，通过与上述第一实施方式同样的方法，关于各坐标位置，在4个亮度值全部不存在“过曝光”等的情况下，基于该4个亮度值计算相位θ，在1个亮度值存在“过曝光”等的情况下，基于剩余的3个亮度值计算相位θ，在2个亮度值存在“过曝光”等的情况下，基于剩余的2个亮度值来计算相位θ。

接着，控制装置6对如上述那样计算出的各坐标位置(像素)的相位θ与存储于上述设定数据存储装置26的校准数据(基于校准的各像素的相位)进行比较，计算具有相同相位的像素的偏移量，基于三角测量的原理，计算检查区域的各坐标(x，y)涉及的高度数据(z)。

这里，基于在第一光图案下获取的4种图像数据计算出的各坐标位置的高度数据作为“第一高度数据”而存储在运算结果存储装置25中，基于在第二光图案下获取的4种图像数据计算出的各坐标位置的高度数据作为“第二高度数据”存储在运算结果存储装置25中。

接着，在步骤S3中，控制装置6将在上述步骤S2中计算出的“第一高度数据”和“第二高度数据”分别转换为以规定的基准面(例如印刷焊膏的焊盘等)为基准的高度数据。

这里，对“第一高度数据”转换而得的数据作为“基准面基准下的第一高度数据”而存储于运算结果存储装置25，对“第二高度数据”转换而得的数据作为“基准面基准下的第二高度数据”而存储于运算结果存储装置25。

接着，在步骤S4中，控制装置6进行对“基准面基准下的第一高度数据”与“基准面基准下的第二高度数据”整合的整合处理。

在本实施方式中，针对检查区域的各坐标(x，y)，分别计算“基准面基准下的第一高度数据”和“基准面基准下的第二高度数据”的平均值作为该坐标(x，y)的“真正的高度数据”，并将其存储于运算结果存储装置25。

这里，在本实施方式中，在计算上述平均值时，成为单纯地对“基准面基准下的第一高度数据”和“基准面基准下的第二高度数据”进行平均的构成。

接着，控制装置6在步骤S5中进行良好与否判定处理。详细而言，控制装置6基于在上述步骤S4中获取的检查区域的各坐标(x，y)的“真正的高度数据(z)”，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，由此计算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、高度或者量等数据与预先存储在设定数据存储装置26中的基准数据进行比较判定，根据该比较结果是否处于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。由此，该检查区域所涉及的检查例程结束。

然后，在进行上述良好与否判定处理的期间，控制装置6对电动机15、16进行驱动控制而使印刷基板2向下一个检查区域移动，之后，在全部的检查区域反复进行上述一系列的处理(检查例程)，由此印刷基板2整体的检查结束。

如以上详述的那样，根据本实施方式，起到与上述第一实施方式同样的作用效果。

此外，根据本实施方式，构成为基于在第一光图案下拍摄并获取的4种图像数据执行第一高度测量，并且基于在第二光图案下拍摄并获取的4种图像数据执行第二高度测量，基于这两个测量结果，针对检查区域的各坐标位置计算高度测量数据。

其结果是，能够进一步获取数据欠缺部分少的高度测量数据，能够进一步实现测量精度的提高。

例如，在本实施方式中，在能够从在第一光图案下获取的4种图像数据针对规定的坐标位置获取不存在“过曝光”或“欠曝光”的4个亮度值的情况下，并且，在能够从在第二光图案下获取的4种图像数据针对该坐标位置获取不存在“过曝光”或“欠曝光”的4个亮度值的情况下，与以往同样，能够以高测量精度获取该坐标位置的“真正的高度数据”。

另外，在能够从在第一光图案(或第二光图案)下获取的4种图像数据中针对规定的坐标位置获取不存在“过曝光”或“欠曝光”的4个亮度值的情况下，并且，在能够从在第二光图案(或第一光图案)下获取的4种图像数据针对该坐标位置获取不存在“过曝光”或“欠曝光”的3个或2个亮度值的情况下，通过使用以往未进行的第二光图案(或第一光图案)涉及的该3个或2个亮度值的高度测量数据的计算，能够实现“真正的高度数据”的测量精度的提高。

但是，在能够从在第一光图案(或第二光图案)下获取的4种图像数据针对规定的坐标位置获取不存在“过曝光”或“欠曝光”的4个、3个或2个亮度值的情况下，且无法从在第二光图案(或第一光图案)下获取的4种图像数据针对该坐标位置获取不存在“过曝光”或“欠曝光”的2个以上的亮度值的情况下，与以往同样，将使用第一光图案(或第二光图案)涉及的4个、3个或2个亮度值计算出的高度测量数据用作“真正的高度数据”。

另一方面，在能够从在第一光图案(或第二光图案)下获取的4种图像数据针对规定的坐标位置获取不存在“过曝光”或“欠曝光”的3个亮度值的情况下，并且，在能够从在第二光图案(或第一光图案)下获取的4种图像数据针对该坐标位置获取不存在“过曝光”或“欠曝光”的3个或2个亮度值的情况下，通过使用以往未进行的第一光图案(或第二光图案)涉及的该3个亮度值的高度测量数据的计算、以及使用了第二光图案(或第一光图案)涉及的该3个或2个亮度值的高度测量数据的计算，能够针对以往成为数据欠缺部分的该坐标位置获取“真正的高度数据”。

同样地，在能够从在第一光图案下获取的4种图像数据针对规定的坐标位置获取不存在“过曝光”或“欠曝光”的2个亮度值的情况下，并且，在能够从在第二光图案下获取的4种图像数据针对该坐标位置获取不存在“过曝光”或“欠曝光”的2个亮度值的情况下，通过使用以往未进行的第一光图案涉及的该2个亮度值的高度测量数据的计算、以及使用了第二光图案的该2个亮度值的高度测量数据的计算，能够针对以往成为数据欠缺部分的该坐标位置获取“真正的高度数据”。

另外，并不限定于上述各实施方式的记载内容，例如也可以如下实施。当然，当然也可以为以下未例示的其他应用例、变更例。

(a)在上述各实施方式中，将三维测量装置具体化为测量印刷形成于印刷基板2的膏状焊料的高度的基板检查装置1，但不限于此，例如也可以具体化为测量形成于基板上的焊料凸起、安装于基板上的电子部件等其他部件的高度的结构。

(b)照射单元的构成并不限定于上述各实施方式。例如，在上述各实施方式中，为以下构成：由液晶光栅4b(4Ab、4Bb)构成用于将来自光源4a(光源4Aa、4Ba)的光转换为条纹状的光图案的光栅，并且对其进行切换控制，由此使光图案的相位偏移。但并不限定于此，例如也可以为以下构成：通过压电致动器等移送机构移送光栅部件，使光图案的相位偏移。

(c)在上述各实施方式中，为以下构成：通过相移法基于在相位每90°不同的4种光图案下拍摄并获取的4种图像数据进行高度测量。

不限于此，只要构成为使光图案的相位进行N次(N为3以上的自然数)变化、通过相移法基于在这些相位不同的N种光图案下拍摄并获取的N种图像数据进行高度测量即可。

例如，也可以为以下构成：基于在相位每120°不同的3种光图案下拍摄并获取的3种图像数据来进行高度测量。

但是，优选构成为，在基于在相位每90°不同的4种光图案下拍摄并获取的4种图像数据进行高度测量的结构下，从图像数据上的规定的坐标位置的4个亮度值中提取未过曝光且未欠曝光的3个以上的亮度值，并基于该亮度值执行规定的坐标位置处的高度测量。

在进行利用相移法的高度测量时，在高度计算中使用的亮度值为4个或3个的情况下，运算处理变得容易，并且容易得到高精度的测量结果。因此，根据上述结构，能够实现进一步的测量的高速化，并且能够实现进一步的测量精度的提高。

另一方面，为了进一步扩大亮度动态范围，优选为如下结构：基于N种(N为3以上的自然数)图像数据，从该图像数据上的规定的坐标位置的N个亮度值中提取未过曝光且未欠曝光的2个以上的亮度值，基于该2个以上的亮度值能够执行该坐标位置的高度测量。

(d)在上述第二实施方式中，为以下构成：在对“基准面基准下的第一高度数据”和“基准面基准下的第二高度数据”进行整合的整合处理(步骤S4)中，针对检查区域的各坐标(x，y)，分别将单纯地对“基准面基准第一高度数据”和“基准面基准第二高度数据”进行平均而得到的平均值计算为该坐标(x，y)的“真正的高度数据”。

但不限于此，在计算“基准面基准下的第一高度数据”和“基准面基准下的第二高度数据”的平均值时，例如在“基准面基准下的第一高度数据”或“基准面基准下的第二高度数据”中的任意一者是基于不存在“过曝光”等的4个亮度值计算出的数据，另一者是在1个亮度值存在“过曝光”等、基于剩余3个亮度值计算出的数据的情况下，也可以是与亮度值的数量对应的加权平均。

这样，在计算第一高度测量的测量结果时使用的、未过曝光且未欠曝光的亮度值的数量与计算第二高度测量的测量结果时使用的、未过曝光且未欠曝光的亮度值的数量存在差异的情况下，优选获取该数量较多的测量结果作为“真实的高度数据”，或者获取对该数量较多的测量结果进行预定的加权而计算出的结果作为“真实的高度数据”。

其结果是，能够更多地使用未过曝光且未欠曝光的亮度值进行测量，进而能够获取数据欠缺部分少的“真正的高度数据”，能够实现进一步的测量精度的提高。

(e)在上述步骤S4的整合处理中，也可以设为以下构成：取代“基准面基准下的第一高度数据”和“基准面基准下的第二高度数据”的平均值，例如针对检查区域的各坐标(x，y)，分别选择“基准面基准下的第一高度数据”或“基准面基准下的第二高度数据”中的任意一者，将其作为该坐标(x，y)的“真正的高度数据”进行计算。

这里，在选择上述任意一者的“基准面基准下的高度数据”的情况下，例如在上述步骤S1的图像数据获取处理中，针对规定的坐标(x，y)，也可以选择3个以上的亮度值存在“过曝光”等，只能获取“基准面基准下的第一高度数据”或“基准面基准下的第二高度数据”中任一者的高度数据的情况下，选择能够获取高度数据的“基准面基准下的高度数据”。

另外，在选择上述任意一者的“基准面基准下的高度数据”的情况下，例如也可以构成为，在“基准面基准下的第一高度数据”或“基准面基准下的第二高度数据”中的任意一者是基于不存在“过曝光”等的4个亮度值计算出的数据，另一者是在1个亮度值存在“过曝光”等、基于剩余3个亮度值计算出的数据的情况下，选择不存在“过曝光”等的亮度值的数量多的“基准面基准下的高度数据”。

即，在一者是基于不存在“过曝光”等的3个亮度值计算出的数据，另一者是基于不存在“过曝光”等的2个亮度值计算出的数据的情况下，选择不存在“过曝光”等的亮度值为3个的“基准面基准下的高度数据”。

另外，也可以构成为，在选择上述任意一者的“基准面基准下的高度数据”的情况下，作为规定的坐标(x，y)的“真正的高度数据”，参考该坐标(x，y)的周围的坐标(x，y)的“真正的高度数据”，选择适当的“基准面基准下的高度数据”。

另外，在步骤S4的整合处理中，也可以构成为，组合上述的计算“基准面基准下的第一高度数据”和“基准面基准下的第二高度数据”的平均值的处理、选择“基准面基准下的第一高度数据”或“基准面基准下的第二高度数据”中的一者的处理，获取检查区域的全部坐标(x，y)的“真正的高度数据”。

(f)拍摄单元的结构并不限定于上述各实施方式。例如，在上述各实施方式中，作为拍摄元件，采用单板式的CMOS传感器。不限于此，例如也可以采用CCD传感器等。当然，并不限定于单板式的彩色图像传感器。

上述“背景技术”所记载的不良情况并不限于单板式的彩色图像传感器，只要在印刷基板2上存在明亮的部位、黑暗的部位，即可产生。

符号说明

1…基板检查装置、2…印刷基板、4…照明装置、4a…光源、4b…液晶光栅、5…相机、6…控制装置、24…图像数据存储装置、25…运算结果存储装置、26…设定数据存储装置、I₀、I₁、I₂、I₃…亮度值、A…偏移、B…增益、K…比例常数、L1…过曝光亮度等级、L2…欠曝光亮度等级、LG…亮度动态范围。

Claims (6)

1.一种三维测量装置，用于利用相移法对规定的被测量物进行三维测量，其特征在于，包括：

照射单元，能够对所述被测量物照射具有条纹状的光强度分布的规定的光图案；

相位控制单元，使从所述照射单元照射的所述光图案的相位变化为N个，N为3以上的自然数；

拍摄单元，能够对照射了所述光图案的所述被测量物进行拍摄；以及

图像处理单元，能够基于在进行N个相位变化的所述光图案下拍摄并获取的N种图像数据，通过相移法执行所述被测量物的三维测量，

其中，所述图像处理单元被构成为能够执行如下处理：

基于所述N种图像数据，获取该图像数据上的规定的坐标位置的N个亮度值；

从所述规定的坐标位置的N个亮度值中提取未过曝光且未欠曝光的两个以上且小于N个的亮度值；以及

基于所述两个以上且小于N个的亮度值测量所述规定的坐标位置的高度。

2.一种三维测量装置，用于利用相移法对规定的被测量物进行三维测量，其特征在于，包括：

照射单元，能够对所述被测量物照射具有条纹状的光强度分布的规定的光图案；

相位控制单元，使从所述照射单元照射的所述光图案的相位进行每90°的四种变化；

拍摄单元，能够对照射了所述光图案的所述被测量物进行拍摄；以及

图像处理单元，能够基于在进行四个相位变化的所述光图案下拍摄而获取的四种图像数据，通过相移法执行所述被测量物的三维测量，

其中，所述图像处理单元被构成为能够执行如下处理：

基于所述四种图像数据获取该图像数据上的规定的坐标位置的4个亮度值；

从所述规定的坐标位置的4个亮度值中，提取未过曝光且未欠曝光的三个以上的亮度值；以及

基于所述三个以上的亮度值测量所述规定的坐标位置的高度。

3.一种三维测量装置，用于利用相移法对规定的被测量物进行三维测量，其特征在于，包括：

第一照射单元，能够对所述被测量物照射具有条纹状的光强度分布的第一光图案；

第一相位控制单元，使从所述第一照射单元照射的所述第一光图案的相位进行N次变化，N为3以上的自然数；

第二照射单元，能够对所述被测量物照射具有条纹状的光强度分布的第二光图案；

第二相位控制单元，使从所述第二照射单元照射的所述第二光图案的相位进行N次变化，N是3以上的自然数；

拍摄单元，能够对照射了所述第一光图案或第二光图案的所述被测量物进行拍摄；以及

图像处理单元，能够基于由所述拍摄单元获取的图像数据，执行所述被测量物的三维测量；

其中，所述图像处理单元被构成为，

能够基于在进行N个相位变化的所述第一光图案下拍摄而获取的N种图像数据来执行第一高度测量，

能够基于在进行N个相位变化的所述第二光图案下拍摄而获取的N种图像数据来执行第二高度测量，

能够执行基于所述第一高度测量的测量结果以及所述第二高度测量的测量结果来计算所述被测量物的高度测量数据，

在进行所述第一高度测量和所述第二高度测量的情况下，能够分别执行如下处理：

基于所述N种图像数据，获取该图像数据上的规定的坐标位置的N个亮度值；

从所述规定的坐标位置的N个亮度值中，提取未过曝光且未欠曝光的两个以上且小于N个的亮度值；以及

基于所述两个以上且小于N个的亮度值对所述规定的坐标位置的高度进行测量，

在进行计算所述高度测量数据的处理时，

当在计算所述第一高度测量的测量结果时使用的、未过曝光且未欠曝光的亮度值的数量

与在计算所述第二高度测量的测量结果时使用的、未过曝光且未欠曝光的亮度值的数量存在差异的情况下，

获取其数量多的一者的测量结果作为所述高度测量数据，或者获取对其数量多的一者的测量结果进行规定的加权而算出的结果作为高度测量数据。

4.如权利要求1至3中任一项所述的三维测量装置，其特征在于，

所述图像处理单元针对所述图像数据的各坐标位置的亮度值，分别进行是否为所述未过曝光且未欠曝光的亮度值的判定。

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，

所述被测量物是印刷有膏状焊料的印刷基板、或者形成有焊料凸起的晶圆基板。

6.一种三维测量方法，用于利用相移法对规定的被测量物进行三维测量，其特征在于，包括：

照射工序，对所述被测量物照射具有条纹状的光强度分布的规定的光图案；

相位控制工序，使所述光图案的相位进行N次变化，N为3以上的自然数；

拍摄工序，对照射了所述光图案的所述被测量物进行拍摄；

图像处理工序，基于在进行N个相位变化的所述光图案下拍摄并获取的N种图像数据，通过相移法进行所述被测量物的三维测量，

在所述图像处理工序中能够执行如下处理：

基于所述N种图像数据，获取该图像数据上的规定的坐标位置的N个亮度值；

从所述规定的坐标位置的N个亮度值中，提取未过曝光且未欠曝光的两个以上且小于N个的亮度值；以及

基于所述两个以上且小于N个的亮度值测量所述规定的坐标位置处的高度。

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