JP6553011B2 - Three-dimensional measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、位相シフト法により三次元計測を行う三次元計測装置に関するものである。   The present invention relates to a three-dimensional measurement apparatus that performs three-dimensional measurement by a phase shift method.

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。   Generally, when mounting an electronic component on a printed circuit board, cream solder is first printed on a predetermined electrode pattern disposed on the printed circuit board. Next, an electronic component is temporarily fixed on the printed circuit board based on the viscosity of the cream solder. Thereafter, the printed circuit board is introduced into a reflow furnace, and soldering is performed through a predetermined reflow process. Nowadays, it is necessary to inspect the printing condition of the cream solder before being introduced to the reflow furnace, and a three-dimensional measuring device may be used for such inspection.

従来、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ある。   Conventionally, various non-contact three-dimensional measurement devices using light have been proposed. For example, there is a three-dimensional measuring apparatus using a phase shift method.

位相シフト法を用いた三次元計測装置としては、例えば被計測物を移動する移動機構と、該被計測物に対し縞状のパターン光を照射する照射装置と、該パターン光の照射された被計測物を撮像する撮像装置とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。   As a three-dimensional measurement apparatus using the phase shift method, for example, a moving mechanism that moves an object to be measured, an irradiation apparatus that irradiates the object to be measured with a striped pattern light, and an object irradiated with the pattern light. An apparatus including an imaging device that images a measurement object is known (for example, see Patent Document 1).

かかる三次元計測装置においては、照射装置及び撮像装置からなる計測ヘッドに対し被計測物を相対移動することにより、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。   In such a three-dimensional measurement apparatus, a plurality of pieces of image data in which the light intensity distribution on the measurement object is different by a predetermined phase of the pattern light by moving the measurement object relative to the measurement head including the irradiation device and the imaging device. You can get Then, it is possible to perform three-dimensional measurement of the object to be measured by the phase shift method based on the plurality of image data.

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、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。 For example, when four types of image data having different light intensity distributions on the measurement object by 90 ° of the phase of the pattern light are acquired, the luminance value I 0 at a predetermined coordinate position on the measurement object in the four types of image data. , I 1 , I 2 and I 3 can be represented by the following formulas (1), (2), (3) and (4), respectively.

Ｉ0＝α＋βsinφ ・・・（１）
Ｉ1＝α＋βsin（φ＋９０°） ・・・（２）
Ｉ2＝α＋βsin（φ＋１８０°） ・・・（３）
Ｉ3＝α＋βsin（φ＋２７０°） ・・・（４）
但し、α：オフセット、β：ゲイン、φ：パターン光の位相。 I 0 = α + βsinφ (1)
I 1 = α + β sin (φ + 90 °) (2)
I 2 = α + β sin (φ + 180 °) (3)
I 3 = α + β sin (φ + 270 °) (4)
However, α: offset, β: gain, φ: phase of pattern light.

上記式（１）、（２）、（３）、（４）を位相φについて解くと、下記式（５）を導き出すことができる。   If the above equations (1), (2), (3) and (4) are solved for the phase φ, the following equation (5) can be derived.

φ＝tan-1｛（Ｉ0−Ｉ2）／（Ｉ1−Ｉ3）｝・・・（５）
そして、上記のように算出された位相φ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。 φ = tan −1 {(I 0 −I 2 ) / (I 1 −I 3 )} (5)
Then, using the phase φ calculated as described above, the height (Z) at each coordinate (X, Y) on the object to be measured can be obtained based on the principle of triangulation.

上記撮像装置に用いられる撮像素子としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices：電荷結合素子）エリアセンサや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）エリアセンサなどが知られている。   As an imaging device used in the imaging apparatus, a CCD (Charge Coupled Devices) area sensor, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) area sensor, and the like are known.

例えばインターライン転送方式のＣＣＤエリアセンサは、行列状に２次元配置されかつ入射光をその光量に応じた電荷に変換して蓄積する複数の受光部（画素）と、該受光部に蓄積された電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送部と、該垂直転送部から転送される電荷を水平方向に転送する水平転送部と、該水平転送部から転送される電荷を電圧に変換し増幅して出力する出力アンプとを備えてなる。   For example, an interline transfer type CCD area sensor is two-dimensionally arranged in a matrix, and converts a plurality of light receiving portions (pixels) that accumulate incident light into charges corresponding to the amount of light, and the light receiving portions that are stored in the light receiving portions. A plurality of vertical transfer units for transferring charges in the vertical direction, a horizontal transfer unit for transferring charges transferred from the vertical transfer unit in the horizontal direction, and converting and amplifying the charges transferred from the horizontal transfer unit to voltages And an output amplifier for outputting.

近年、三次元計測の分野においては、計測の高速化が求められている。これに対応するため、例えば撮像素子として、撮像領域を左右２つの領域に区画し、該２つの領域からの出力をそれぞれ異なるチャンネルから並行して行うエリアセンサを用いることで、撮像速度（画像データの取得速度）を高速化することが考えられる（例えば、特許文献２参照）。   In recent years, in the field of three-dimensional measurement, speeding up of measurement is required. To cope with this, for example, as an image sensor, an imaging area is divided into two areas on the left and right, and an area sensor that performs output from the two areas in parallel from different channels is used. It is conceivable to speed up the acquisition speed of (see, for example, Patent Document 2).

特開２０１２−２４７３７５号公報JP 2012-247375 A 特開２００１−９４８８６号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-94886

しかしながら、特許文献１のような三次元計測装置において、複数の出力チャンネルを有する撮像素子を用いた場合には、被計測物上の所定位置について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データ（輝度値）が異なるチャンネルから取得されてしまう場合がある。   However, in the three-dimensional measuring apparatus as in Patent Document 1, when an image sensor having a plurality of output channels is used, it is necessary for performing three-dimensional measurement by the phase shift method at a predetermined position on the object to be measured. Multiple data (brightness values) may be acquired from different channels.

例えば図１４（ａ）〜（ｄ）に示すように、２つの出力チャンネルＣＨ１，ＣＨ２を有する撮像素子８０によって、同図右方向へ向け連続搬送される被計測物９０を所定時間Δｔが経過する毎に撮像し、被計測物９０上の所定位置Ｐについて位相シフト法による三次元計測を行う上で必要な４通りのデータ（輝度値）を取得する場合を想定する。   For example, as shown in FIGS. 14A to 14D, a predetermined time Δt elapses in the measurement object 90 continuously conveyed in the right direction of the figure by the imaging device 80 having two output channels CH1 and CH2. It is assumed that imaging is performed for each time, and four types of data (brightness values) necessary to perform three-dimensional measurement by the phase shift method at a predetermined position P on the measurement object 90 are acquired.

図１４に示す例では、被計測物９０上の所定位置Ｐは、撮像タイミングｔ１，ｔ２においては、第１出力チャンネルＣＨ１に対応する左側撮像領域８０Ａで撮像され〔図１４（ａ），（ｂ）参照〕、撮像タイミングｔ３，ｔ４においては、第２出力チャンネルＣＨ２に対応する右側撮像領域８０Ｂで撮像される。つまり、４回の撮像を行う間に被計測物９０上の所定位置Ｐが、各チャンネルＣＨ１，ＣＨ２に対応する撮像領域８０Ａ，８０Ｂの境界部（区画線）８０Ｃを跨いでしまい、所定位置Ｐに係る４通りのデータが２つずつ異なるチャンネルから取得されることとなる。   In the example shown in FIG. 14, the predetermined position P on the measurement object 90 is imaged in the left imaging area 80A corresponding to the first output channel CH1 at the imaging timings t1 and t2 [FIGS. 14A and 14B. Reference), at the imaging timings t3 and t4, imaging is performed in the right imaging region 80B corresponding to the second output channel CH2. That is, the predetermined position P on the measurement object 90 straddles the boundary portions (partition lines) 80C of the imaging regions 80A and 80B corresponding to the channels CH1 and CH2 during the four imaging operations, and the predetermined position P The four types of data pertaining to are acquired from two different channels.

複数の出力チャンネルを有する撮像素子においては、各チャンネル毎に出力アンプが異なるため、各チャンネルにおけるゲインやオフセットの値が厳密には一致しない。つまり、位相シフトに係る上記各式（１）〜（４）における「α（オフセット）」及び「β（ゲイン）」の値が一致しないため、図１４に示すような場合には、計測結果の誤差が増大するおそれがある。   In an imaging device having a plurality of output channels, since the output amplifier is different for each channel, the values of gain and offset in each channel do not match exactly. That is, since the values of “α (offset)” and “β (gain)” in the above formulas (1) to (4) relating to the phase shift do not match, in the case shown in FIG. Errors may increase.

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。   The above problem is not necessarily limited to the measurement of height of cream solder or the like printed on a printed circuit board, but is inherent in the field of other three-dimensional measurement devices.

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、位相シフト法による三次元計測を行うにあたり、計測効率の向上及び計測精度の低下抑制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。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a purpose thereof is a three-dimensional measurement apparatus capable of improving measurement efficiency and suppressing reduction in measurement accuracy when performing three-dimensional measurement by a phase shift method. To provide.

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。   Hereinafter, each means suitable for solving the above-mentioned subject will be described by item. In addition, the operation and effect specific to the corresponding means will be added as needed.

手段１．所定のパターン光を被計測物（例えばプリント基板）に対し照射可能な照射手段と、
所定の撮像領域が複数の領域に区画され、該区画された複数の領域からの出力をそれぞれ異なるチャンネルから並行して行う撮像素子を有し、前記パターン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所定方向に沿って相対移動可能な移動手段と、
前記照射手段から照射された前記パターン光の下で、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毎に、前記撮像素子における前記複数の領域のうちの同一領域において撮像される前記被計測物上の各座標位置に係る複数のデータを取得可能なデータ取得手段と、
前記データ取得手段により取得された前記複数のデータを基に位相シフト法により前記被計測物上の各座標位置に係る三次元計測を実行可能なデータ処理手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。 Means 1. An irradiation unit capable of irradiating a predetermined pattern light onto an object to be measured (for example, a printed circuit board);
A predetermined imaging region is partitioned into a plurality of regions, and includes an imaging device that performs output from the partitioned regions in parallel from different channels, and images the measurement object irradiated with the pattern light. Possible imaging means;
Moving means capable of relatively moving the irradiation means, the imaging means, and the object to be measured along a predetermined direction;
Each time the irradiation unit, the imaging unit, and the object to be measured move relative to each other by a predetermined amount under the pattern light emitted from the irradiation unit, the same area among the plurality of areas in the imaging device Data acquisition means capable of acquiring a plurality of data relating to each coordinate position on the object to be imaged;
Data processing means capable of performing three-dimensional measurement on each coordinate position on the object to be measured by a phase shift method based on the plurality of data acquired by the data acquisition means. Former measuring device.

上記手段１によれば、例えば連続搬送される被計測物に対し縞状（正弦波状）の光強度分布を有するパターン光が照射され、該パターン光の照射された被計測物が所定量（例えばパターン光の位相９０°分に相当する距離）搬送される毎に撮像手段により撮像される。これにより、照射されたパターン光の位相が所定量ずつ（例えば位相９０°ずつ）異なる複数通りの画像データが取得される。そして、これらの画像データを基に被計測物の三次元計測が行われる。   According to the means 1, for example, pattern light having a striped (sinusoidal) light intensity distribution is irradiated onto an object to be continuously conveyed, and the object to be measured irradiated with the pattern light has a predetermined amount (for example, Each time the pattern light is transported (distance corresponding to 90 ° phase of the pattern light), the image is picked up by the image pickup means. As a result, a plurality of sets of image data are acquired in which the phase of the irradiated pattern light differs by a predetermined amount (for example, by 90 °). Then, three-dimensional measurement of the object to be measured is performed based on these image data.

さらに、本手段では、撮像領域が複数の領域に区画され、該区画された複数の領域からの出力をそれぞれ異なるチャンネルから並行して行う撮像素子が用いられている。これにより、撮像速度（画像データの取得速度）の高速化が可能となり、計測効率の向上を図ることができる。   Further, in this means, an imaging device is used in which the imaging region is partitioned into a plurality of regions and outputs from the partitioned regions are performed in parallel from different channels. As a result, the imaging speed (image data acquisition speed) can be increased, and the measurement efficiency can be improved.

加えて、本手段では、撮像素子の同一チャンネルから取得される複数のデータを基に、被計測物上の各座標位置について、位相シフト法による三次元計測を行う構成となっている。このため、位相シフトに係る上記各式（１）〜（４）における「α（オフセット）」及び「β（ゲイン）」の値が一致することとなり、計測精度の低下抑制を図ることができる。   In addition, this means is configured to perform three-dimensional measurement by the phase shift method for each coordinate position on the object to be measured based on a plurality of data acquired from the same channel of the image sensor. For this reason, the values of “α (offset)” and “β (gain)” in the above equations (1) to (4) relating to the phase shift coincide with each other, and the reduction in measurement accuracy can be suppressed.

手段２．前記撮像素子は、前記複数の領域を区画する区画線（複数の領域の境界部）が前記所定方向に沿うように設けられていることを特徴とする手段１に記載の三次元計測装置。   Means 2. 2. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 1, wherein the imaging element is provided such that a partition line (a boundary portion of the plurality of regions) dividing the plurality of regions is along the predetermined direction.

上記手段２によれば、撮像素子において、所定方向（照射手段及び撮像手段と被計測物との相対移動方向）と直交する区画線が存在せず、所定方向と直交する方向に複数の領域が並設された構成となる。これにより、撮像素子における所定方向全域をデータ取得に活用することができる。ひいては、照射手段及び撮像手段と被計測物との相対移動速度を高速化することが可能となるなど、計測効率のさらなる向上を図ることができる。   According to the above means 2, in the imaging device, there is no partition line orthogonal to the predetermined direction (the relative movement direction of the irradiation means and imaging means and the object to be measured), and there are a plurality of regions in the direction orthogonal to the predetermined direction. It becomes the structure arranged in parallel. Thus, the entire area in the predetermined direction of the imaging device can be utilized for data acquisition. As a result, it is possible to increase the relative movement speed between the irradiation means and the imaging means and the object to be measured, and the measurement efficiency can be further improved.

手段３．所定のパターン光を被計測物に対し照射可能な第１照射手段と、
前記被計測物に対し前記パターン光とは異なる第２の光を照射可能な第２照射手段と、
所定の撮像領域が複数の領域に区画され、該区画された複数の領域からの出力をそれぞれ異なるチャンネルから並行して行う撮像素子を有し、前記各種光の照射された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記両照射手段及び前記撮像手段と前記被計測物とを所定方向に沿って相対移動可能な移動手段と、
前記第１照射手段から照射された前記パターン光の下で、前記両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毎に、前記撮像素子における前記複数の領域のうちの第１領域（例えば所定方向上流側領域）において撮像される前記被計測物上の各座標位置に係る複数のデータを取得可能な第１データ取得手段と、
前記第１データ取得手段により取得された前記複数のデータを基に位相シフト法により前記被計測物上の各座標位置に係る三次元計測を実行可能な第１データ処理手段と、
前記第２照射手段から照射された前記第２の光の下で、前記撮像素子における前記複数の領域のうち、前記第１領域とは前記所定方向に異なる第２領域（例えば所定方向下流側領域）において撮像されるデータを取得可能な第２データ取得手段と、
前記第２データ取得手段により取得されたデータに基づき、所定の処理を実行可能な第２データ処理手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。 Means 3. A first irradiation unit capable of irradiating a predetermined pattern light onto an object to be measured;
A second irradiating unit capable of irradiating a second light different from the pattern light to the object to be measured;
A predetermined imaging area is divided into a plurality of areas, and has an imaging element that performs output from the divided areas in parallel from different channels, and images the measurement object irradiated with the various lights. Possible imaging means;
Moving means capable of relatively moving the two irradiation means, the imaging means, and the object to be measured along a predetermined direction;
Under the pattern light emitted from the first irradiation means, each of the two irradiation means, the imaging means, and the object to be measured moves by a predetermined amount relative to each other among the plurality of areas in the imaging device. First data acquisition means capable of acquiring a plurality of data relating to each coordinate position on the object to be measured which is imaged in a first area (for example, an area on the upstream side in a predetermined direction);
First data processing means capable of executing three-dimensional measurement relating to each coordinate position on the measurement object by a phase shift method based on the plurality of data acquired by the first data acquisition means;
A second region (for example, a downstream region in a predetermined direction) that is different from the first region in the predetermined direction among the plurality of regions in the image sensor under the second light irradiated from the second irradiation unit. A second data acquisition unit capable of acquiring data captured in
A three-dimensional measurement apparatus comprising: second data processing means capable of executing predetermined processing based on data acquired by the second data acquisition means.

上記手段３によれば、上記手段１と同様の作用効果が奏される。さらに、本手段では、三次元計測を目的とした第１領域における撮像に加え、第２の光の下で第２領域における撮像を行う構成となっている。つまり、三次元計測用の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データ（第２データ処理手段により所定の処理を実行するためのデータ）を取得することができる。   According to the above means 3, the same function and effect as the above means 1 can be obtained. Furthermore, in this means, in addition to the imaging in the first area for the purpose of three-dimensional measurement, the imaging in the second area is performed under the second light. That is, in addition to the acquisition of data for three-dimensional measurement, it is possible to acquire data used for other purposes different from the three-dimensional measurement (data for executing a predetermined process by the second data processing means).

結果として、複数種類の計測を組み合せて行うことが可能となるため、計測精度のさらなる向上を図ることができる。また、第１領域における撮像と、第２領域における撮像を同時に行うことができるため、撮像処理の簡素化を図ると共に、計測効率の低下抑制等を図ることができる。   As a result, a plurality of types of measurement can be combined and measurement accuracy can be further improved. In addition, since imaging in the first area and imaging in the second area can be performed simultaneously, simplification of imaging processing and suppression of reduction in measurement efficiency can be achieved.

手段４．前記第２照射手段は、前記第２の光として、光強度が一定の均一光を照射可能に構成されていることを特徴とする手段３に記載の三次元計測装置。   Means 4. The three-dimensional measurement device according to the means 3, wherein the second irradiation unit is configured to be capable of irradiating uniform light having a constant light intensity as the second light.

上記手段４によれば、均一光を照射して輝度画像データを取得することが可能となる。ひいては該輝度画像データを基に、例えば三次元計測により得られる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ため、さらなる計測精度の向上等を図ることができる。   According to the means 4, it is possible to acquire luminance image data by irradiating uniform light. As a result, it is possible to perform mapping on 3D data obtained by, for example, 3D measurement based on the luminance image data, and to extract a measurement area, thereby further improving measurement accuracy and the like. Can.

手段５．前記第２照射手段は、前記第２の光として、所定のパターン光を照射可能に構成されていることを特徴とする手段３に記載の三次元計測装置。   Means 5. The three-dimensional measurement device according to the means 3, wherein the second irradiation unit is configured to be capable of irradiating a predetermined pattern light as the second light.

上記手段５によれば、第１照射手段から照射されるパターン光に基づく上記三次元計測とは別の三次元計測を新たに行うことが可能となり、さらなる計測精度の向上を図ることができる。   According to the means 5, it becomes possible to newly perform three-dimensional measurement different from the three-dimensional measurement based on the pattern light emitted from the first irradiation means, and further improve the measurement accuracy.

例えば、撮像素子の第１領域において取得した複数のデータを基に三次元計測した計測結果と、撮像素子の第２領域において取得した複数のデータを基に三次元計測した計測結果との平均値を求める等して、計測精度の向上を図ることができる。   For example, an average value of a measurement result obtained by three-dimensional measurement based on a plurality of data acquired in the first area of the image sensor and a measurement result obtained by three-dimensional measurement based on a plurality of data acquired in the second area of the image sensor Thus, the measurement accuracy can be improved.

また、「第２の光」として、第１照射手段から照射されるパターン光とは輝度の異なるパターン光を照射すれば、被計測物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。例えばプリント基板上のクリーム半田の印刷部分（半田印刷領域）と、その他の部分（背景領域）とでは光の反射率等が異なることから、同一輝度のパターン光の下では、各部分のより正確なデータを取得することが困難となるおそれがある。   Further, if pattern light having a luminance different from that of the pattern light emitted from the first irradiation means is irradiated as “second light”, various problems may occur due to differences in brightness of each part on the measurement object. It can be suppressed. For example, since the light reflectance and the like differ between the printed portion (solder printed area) of the cream solder and the other portion (background area) on the printed circuit board, under pattern light of the same brightness, each portion is more accurate It may be difficult to obtain such data.

手段６．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５のいずれかに記載の三次元計測装置。   Means 6. The three-dimensional measurement device according to any one of the means 1 to 5, wherein the object to be measured is a printed circuit board on which cream solder is printed, or a wafer substrate on which solder bumps are formed.

上記手段６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。   According to the above-mentioned means 6, height measurement etc. of cream solder printed on a printed circuit board or a solder bump formed in a wafer board can be performed. As a result, in the inspection of the cream solder or the solder bump, the quality determination of the cream solder or the solder bump can be performed based on the measured value. Therefore, in the inspection, the operation and effect of each of the above-described means are exhibited, and the quality determination can be performed with high accuracy. As a result, it is possible to improve the inspection accuracy in the solder printing inspection apparatus or the solder bump inspection apparatus.

基板検査装置を模式的に示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows a board | substrate inspection apparatus typically. プリント基板の断面図である。It is a sectional view of a printed circuit board. 基板検査装置の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of a board | substrate inspection apparatus. 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。It is the figure which showed typically the aspect of the pattern light irradiated on the printed circuit board. ＣＣＤエリアセンサの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of a CCD area sensor. 時間経過と共に変化するプリント基板上の座標位置と、カメラの撮像範囲との関係を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the relationship between the coordinate position on the printed circuit board which changes with progress of time, and the imaging range of a camera. 時間経過と共に変化するプリント基板上の座標位置と、パターン光の位相との関係を説明するための表である。It is a table | surface for demonstrating the relationship between the coordinate position on a printed circuit board which changes with progress of time, and the phase of pattern light. 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。It is the table | surface which showed typically the state which aligned the coordinate position of several image data. プリント基板の各座標位置に係るデータを整理した状態を模式的に示した表である。It is the table | surface which showed typically the state which arranged the data concerning each coordinate position of a printed circuit board. （ａ）〜（ｄ）は、撮像タイミングｔ１，ｔ２、ｔ３，ｔ４におけるプリント基板と撮像素子との位置関係を説明するための模式図である。(A)-(d) is a schematic diagram for demonstrating the positional relationship of the printed circuit board and image pick-up element in image pick-up timing t1, t2, t3, t4. 別の実施形態に係る撮像素子の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the image pick-up element which concerns on another embodiment. 別の実施形態に係る撮像素子の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the image pick-up element which concerns on another embodiment. （ａ）〜（ｄ）は、撮像タイミングｔ１，ｔ２、ｔ３，ｔ４におけるプリント基板と、別の実施形態に係る撮像素子との位置関係を説明するための模式図である。(A)-(d) is a schematic diagram for demonstrating the positional relationship of the printed circuit board in imaging timing t1, t2, t3, and t4, and the image pick-up element concerning another embodiment. （ａ）〜（ｄ）は、撮像タイミングｔ１，ｔ２、ｔ３，ｔ４におけるプリント基板と撮像素子との位置関係を説明するための模式図である。(A)-(d) is a schematic diagram for demonstrating the positional relationship of the printed circuit board and image pick-up element in image pick-up timing t1, t2, t3, t4.

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。   Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings. First, the configuration of a printed circuit board as an object to be measured will be described in detail.

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Ｅ１）、ベース基板２が露出した領域（記号Ｅ２）、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Ｅ３）、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Ｅ４）が含まれる。尚、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。   As shown in FIG. 2, the printed board 1 has a flat plate shape, and an electrode pattern 3 made of copper foil is provided on a base board 2 made of glass epoxy resin or the like. Further, cream solder 4 is printed on the predetermined electrode pattern 3. The area where the cream solder 4 is printed is referred to as “solder printing area”. The portion other than the solder printing area is collectively referred to as a “background area”. The background area includes an area where the electrode pattern 3 is exposed (symbol E1), an area where the base substrate 2 is exposed (symbol E2), and the base substrate 2 A region (symbol E3) coated with the resist film 5 and a region (symbol E4) coated with the resist film 5 on the electrode pattern 3 are included. The resist film 5 is coated on the surface of the printed circuit board 1 so that the cream solder 4 does not rest on other than the predetermined wiring portion.

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。   Next, the configuration of the substrate inspection apparatus including the three-dimensional measurement apparatus according to this embodiment will be described in detail. FIG. 1 is a schematic configuration view schematically showing a substrate inspection apparatus 10.

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データ取得手段やデータ処理手段を構成する。   The substrate inspection apparatus 10 includes a conveyor 13 as a conveying means (moving means) for conveying the printed circuit board 1, an illumination device 14 as an irradiating means for irradiating predetermined light on the surface of the printed circuit board 1 from above, To perform various controls, image processing, and arithmetic processing in the substrate inspection apparatus 10 such as drive control of the camera 15 and the conveyor 13, the illumination device 14, and the camera 15 as imaging means for imaging the printed circuit board 1 irradiated with light. The control device 16 (see FIG. 3). The control device 16 constitutes data acquisition means and data processing means in the present embodiment.

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。   The conveyor 13 is provided with driving means such as a motor (not shown), and the motor is driven and controlled by the control device 16 so that the printed circuit board 1 placed on the conveyor 13 is in a predetermined direction (FIG. 1 right Direction) at a constant speed. As a result, the imaging range W of the camera 15 moves relative to the printed circuit board 1 in the reverse direction (left direction in FIG. 1).

照明装置１４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格子（液晶パネルなど）を備え、プリント基板１に対し縞状（正弦波状）の光強度分布を有するパターン光を照射可能に構成されている。   The illuminating device 14 includes a light source that emits predetermined light and a grating (liquid crystal panel or the like) that converts light from the light source into pattern light, and has a striped (sinusoidal) light intensity distribution with respect to the printed circuit board 1. It is comprised so that irradiation of pattern light is possible.

図４に示すように、本実施形態では、搬送されるプリント基板１上において、縞の方向が基板搬送方向（Ｘ方向）と直交するパターン光が照射される。すなわち、縞の方向が基板搬送方向（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。   As shown in FIG. 4, in the present embodiment, pattern light in which the direction of the stripes is orthogonal to the substrate conveyance direction (X direction) is irradiated on the printed substrate 1 to be conveyed. That is, pattern light in which the direction of the stripes is parallel to the direction (Y direction) orthogonal to the substrate transfer direction (X direction) is irradiated.

カメラ１５は、レンズ１５ａや撮像素子１５ｂ等を備え、その光軸がコンベア１３上に載置されたプリント基板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、カメラ１５の撮像素子１５ｂとして、インターライン転送方式のＣＣＤエリアセンサ３０を採用している（図５参照）。   The camera 15 includes a lens 15a, an imaging element 15b, and the like, and its optical axis is set along a direction (Z direction) perpendicular to the printed circuit board 1 placed on the conveyor 13. In the present embodiment, an interline transfer type CCD area sensor 30 is adopted as the image pickup element 15b of the camera 15 (see FIG. 5).

図５に示すように、ＣＣＤエリアセンサ３０は、行列状に２次元配置されかつ入射光をその光量に応じた電荷に変換して蓄積する光電変換素子（例えばフォトダイオード）からなる複数の受光部（画素）３１と、該受光部３１の各垂直列に対応してそれぞれ設けられ、該垂直列の各受光部３１に蓄積された電荷を垂直方向に１行分（一画素分）ずつ順次転送する複数の垂直転送部（垂直ＣＣＤシフトレジスタ）３２と、該垂直転送部３２から転送される１行分の電荷を水平方向に順次転送する水平転送部（水平ＣＣＤシフトレジスタ）３３と、該水平転送部３３から転送される電荷を電圧に変換し増幅して出力する出力アンプ３５とを備えている。   As shown in FIG. 5, the CCD area sensor 30 includes a plurality of light receiving units that are two-dimensionally arranged in a matrix and that are formed by photoelectric conversion elements (for example, photodiodes) that convert incident light into charges corresponding to the amount of light. (Pixels) 31 are provided corresponding to each vertical column of the light receiving unit 31, and the charges accumulated in the light receiving units 31 of the vertical column are sequentially transferred by one row (one pixel) in the vertical direction. A plurality of vertical transfer units (vertical CCD shift registers) 32, a horizontal transfer unit (horizontal CCD shift register) 33 for sequentially transferring the charges for one row transferred from the vertical transfer unit 32 in the horizontal direction, and the horizontal An output amplifier 35 that converts the electric charge transferred from the transfer unit 33 into a voltage, amplifies it, and outputs it is provided.

尚、本実施形態では、ＣＣＤエリアセンサ３０の水平方向が基板搬送方向であるＸ方向に沿い、かつ、ＣＣＤエリアセンサ３０の垂直方向が基板搬送方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向に沿うように、カメラ１５が配置されている。   In the present embodiment, the horizontal direction of the CCD area sensor 30 is along the X direction, which is the substrate transport direction, and the vertical direction of the CCD area sensor 30 is along the Y direction orthogonal to the substrate transport direction (X direction). The camera 15 is disposed.

さらに、本実施形態に係るＣＣＤエリアセンサ３０は、図５に示すように、その１画面分の撮像領域３８がカメラ１５の光軸を中心として垂直方向（Ｙ方向）に２分割（２つに区画）され、該分割（区画）された２つの領域からの出力をそれぞれ異なる２つのチャンネルから並行して行う構成となっている。   Further, as shown in FIG. 5, the CCD area sensor 30 according to the present embodiment has an imaging area 38 for one screen divided into two in the vertical direction (Y direction) around the optical axis of the camera 15 (in two). And the output from the two divided areas is performed in parallel from two different channels.

より詳しくは、図５上側（図１奥側）に位置する第１撮像領域３８Ａに含まれる受光部３１から読み出された電荷は、図５上側の第１水平転送部３３Ａを介して、図５上側の第１出力アンプ３５Ａから出力される。かかる出力経路が第１チャンネルＣＨ１となる。   More specifically, the charges read from the light receiving unit 31 included in the first imaging region 38A positioned on the upper side (the rear side in FIG. 5) of FIG. 5 are illustrated via the first horizontal transfer unit 33A on the upper side of FIG. 5 is output from the first output amplifier 35A on the upper side. The output path is the first channel CH1.

一方、図５下側（図１手前側）に位置する第２撮像領域３８Ｂに含まれる受光部３１から読み出された電荷は、図５下側の第２水平転送部３３Ｂを介して、図５下側の第２出力アンプ３５Ｂから出力される。かかる出力経路が第２チャンネルＣＨ２となる。   On the other hand, the charges read from the light receiving unit 31 included in the second imaging region 38B located on the lower side (front side in FIG. 1) of FIG. 5 are transmitted via the second horizontal transfer unit 33B on the lower side of FIG. 5 is output from the second output amplifier 35B on the lower side. The output path is the second channel CH2.

両チャンネルＣＨ１，ＣＨ２からそれぞれ出力された画像信号（画像データ）は、図示しない回路等を介して、撮像領域３８全体によって撮像された１画面分の画像信号（画像データ）として合成されると共に、デジタル信号に変換された上で、カメラ１５から制御装置１６へ出力される。制御装置１６に入力された画像データは、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。   The image signals (image data) respectively output from both channels CH1 and CH2 are synthesized as an image signal (image data) for one screen captured by the entire imaging region 38 via a circuit (not shown) and the like. After being converted into a digital signal, it is output from the camera 15 to the control device 16. The image data input to the control device 16 is stored in an image data storage device 24 described later. Then, the control device 16 performs image processing, calculation processing, and the like as described later based on the image data.

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の電気的構成を示すブロック図である。   Next, the electrical configuration of the control device 16 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing the electrical configuration of the substrate inspection apparatus 10. As shown in FIG.

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により撮像され取得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。   As shown in FIG. 3, the control device 16 includes a CPU and an input / output interface 21 that control the entire board inspection apparatus 10, an input device 22 as an “input means” configured by a keyboard, a mouse, a touch panel, and the like, a CRT, A display device 23 as a “display unit” having a display screen such as a liquid crystal, an image data storage device 24 for storing image data captured and acquired by the camera 15, and a three-dimensional image obtained based on the image data An operation result storage device 25 for storing various operation results such as measurement results, and a setting data storage device 26 for previously storing various information such as design data are provided. Each of these devices 22 to 26 is electrically connected to the CPU and the input / output interface 21.

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。   Next, various processing such as three-dimensional measurement processing executed by the substrate inspection apparatus 10 will be described in detail.

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。   The control device 16 drives and controls the conveyor 13 to continuously convey the printed circuit board 1 at a constant speed. Then, the control device 16 drives and controls the lighting device 14 and the camera 15 based on a signal from an encoder (not shown) provided on the conveyor 13.

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、パターン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。所定時間Δｔが経過する毎に、カメラ１５により撮像され取得された画像データは、随時、制御装置１６へ転送され、画像データ記憶装置２４に記憶される。   More specifically, each time the printed circuit board 1 is transported by a predetermined amount Δx, that is, each time a predetermined time Δt elapses, the printed circuit board 1 irradiated with the pattern light is imaged by the camera 15. Every time the predetermined time Δt elapses, the image data captured and acquired by the camera 15 is transferred to the control device 16 as needed, and stored in the image data storage device 24.

本実施形態では、所定量Δｘが、照明装置１４から照射されるパターン光の位相９０°分に相当する距離に設定されている。また、基板搬送方向（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°）分に相当する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。   In the present embodiment, the predetermined amount Δx is set to a distance corresponding to a phase of 90 ° of the pattern light emitted from the illumination device 14. Further, the imaging range W of the camera 15 in the substrate transport direction (X direction) is set to a length corresponding to one cycle (phase 360 °) of the pattern light. Of course, the predetermined amount Δx and the imaging range W of the camera 15 are not limited to this, and may be longer or shorter.

ここで、照明装置１４から照射されるパターン光と、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６は、時間経過と共に相対移動するプリント基板１上の座標位置とカメラ１５の撮像範囲Ｗとの関係を説明するための模式図である。図７は、時間経過と共に相対移動するプリント基板１上の座標位置とパターン光の位相との関係を説明するための表である。   Here, the relationship between the pattern light emitted from the illumination device 14 and the printed circuit board 1 imaged by the camera 15 will be described in detail by giving a specific example. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the relationship between the coordinate position on the printed circuit board 1 which moves relative to the passage of time and the imaging range W of the camera 15. As shown in FIG. FIG. 7 is a table for explaining the relationship between the coordinate position on the printed circuit board 1 which moves relative to the passage of time and the phase of the pattern light.

図６，７に示すように、所定の撮像タイミングｔ１において、カメラ１５の撮像範囲Ｗ内には、プリント基板１のうち、その基板搬送方向（Ｘ方向）における座標Ｐ２〜Ｐ１７に相当する範囲が位置する。つまり、撮像タイミングｔ１においては、パターン光が照射されたプリント基板１表面の座標Ｐ２〜Ｐ１７の範囲の画像データが取得される。   As shown in FIGS. 6 and 7, at a predetermined imaging timing t <b> 1, a range corresponding to coordinates P <b> 2 to P <b> 17 in the board transport direction (X direction) of the printed board 1 is within the imaging range W of the camera 15. To position. That is, at the imaging timing t1, the image data in the range of the coordinates P2 to P17 on the surface of the printed circuit board 1 irradiated with the pattern light is acquired.

図７に示すように、撮像タイミングｔ１においては、プリント基板１に照射されたパターン光の位相が座標Ｐ１７で「０°」、座標Ｐ１６で「２２．５°」、座標Ｐ１５で「４５°」、・・・、座標Ｐ１で「３６０°（０°）」といったように、パターン光の位相が各座標Ｐ２〜Ｐ１７ごとに「２２．５°」ずつずれた画像データが取得される。但し、図７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。   As shown in FIG. 7, at the imaging timing t1, the phase of the pattern light irradiated onto the printed circuit board 1 is “0 °” at the coordinate P17, “22.5 °” at the coordinate P16, and “45 °” at the coordinate P15. ... Image data in which the phase of the pattern light is shifted by “22.5 °” for each of the coordinates P2 to P17, such as “360 ° (0 °)” at the coordinate P1. However, the phase of the pattern light shown in FIG. 7 is assumed to be a case where the reference position having a height position “0” and a plane is irradiated.

尚、プリント基板１上における基板搬送方向（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パターン光の位相に違いはない。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１５ｂ（ＣＣＤエリアセンサ３０）の各座標位置に対し固定されている。   As for the direction (Y direction) orthogonal to the board conveyance direction (X direction) on the printed board 1, the entire Y direction range of the printed board 1 is included in the imaging range of the camera 15, and the same coordinate position in the X direction. There is no difference in the phase of the pattern light for each coordinate position in the Y direction in. Since the positional relationship between the camera 15 and the illumination device 14 is fixed, the phase of the pattern light emitted from the illumination device 14 is fixed with respect to each coordinate position of the image sensor 15b (CCD area sensor 30). .

撮像タイミングｔ１より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ２において、カメラ１５の撮像範囲Ｗ内には、プリント基板１上の座標Ｐ６〜Ｐ２１に相当する範囲が位置し、該範囲の画像データが取得される。   At an imaging timing t2 when a predetermined time Δt has elapsed from the imaging timing t1, a range corresponding to coordinates P6 to P21 on the printed circuit board 1 is located in the imaging range W of the camera 15, and image data in the range is acquired. Ru.

撮像タイミングｔ２より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ３において、カメラ１５の撮像範囲Ｗ内には、プリント基板１の座標Ｐ１０〜Ｐ２５に相当する範囲が位置し、該範囲の画像データが取得される。   At the imaging timing t3 when the predetermined time Δt has elapsed from the imaging timing t2, a range corresponding to the coordinates P10 to P25 of the printed circuit board 1 is located in the imaging range W of the camera 15, and image data in the range is acquired. .

撮像タイミングｔ３より所定時間Δｔが経過した撮像タイミングｔ４において、カメラ１５の撮像範囲Ｗ内には、プリント基板１の座標Ｐ１４〜Ｐ２９に相当する範囲が位置し、該範囲の画像データが取得される。   At the imaging timing t4 when the predetermined time Δt has elapsed from the imaging timing t3, a range corresponding to the coordinates P14 to P29 of the printed circuit board 1 is located in the imaging range W of the camera 15, and image data in the range is acquired. .

以後、所定時間Δｔが経過する毎に、上記撮像タイミングｔ１〜ｔ４の処理と同様の処理が繰り返し行われる。   Thereafter, every time the predetermined time Δt elapses, the same process as the process of the imaging timings t1 to t4 is repeatedly performed.

尚、本実施形態に係る撮像素子１５ｂ（ＣＣＤエリアセンサ３０）は、第１撮像領域３８Ａ及び第２撮像領域３８Ｂの区画線（境界部）３８Ｃが基板搬送方向（Ｘ方向）に沿うように配置されている。従って、本実施形態では、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、プリント基板１の所定位置Ｐが４回の撮像（撮像タイミングｔ１，ｔ２、ｔ３，ｔ４）すべてにおいて、第１出力チャンネルＣＨ１に対応する第１撮像領域３８Ａで撮像されることとなる。つまり、プリント基板１の所定位置Ｐについて位相シフト法による三次元計測を行う上で必要な４通りのデータ（輝度値）が同一のチャンネルから取得される。   Note that the imaging element 15b (CCD area sensor 30) according to the present embodiment is arranged so that the partition line (boundary portion) 38C of the first imaging area 38A and the second imaging area 38B is along the substrate transport direction (X direction). It is done. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 10A to 10D, the first output is generated for all four imagings (imaging timings t1, t2, t3, and t4) at the predetermined position P of the printed circuit board 1 The image is captured in the first imaging region 38A corresponding to the channel CH1. That is, four types of data (brightness values) necessary for performing three-dimensional measurement by the phase shift method at the predetermined position P of the printed circuit board 1 are obtained from the same channel.

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Ｐ１７）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８参照）。図８は、撮像タイミングｔ１〜ｔ４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。   When all the data relating to the predetermined coordinate position (for example, coordinate P17) of the printed circuit board 1 is acquired in this way, the coordinate positions of the image data are aligned (the coordinate system between the image data). Perform alignment processing (see FIG. 8). FIG. 8 is a table schematically showing a state in which the coordinate positions of a plurality of image data acquired at imaging timings t1 to t4 are aligned.

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演算結果記憶装置２５に記憶する（図９参照）。図９は、プリント基板１の各座標位置に係る各種データを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９では、プリント基板１の座標Ｐ１７に係る部分のみを例示している。これにより、本実施形態では、プリント基板１の各座標位置につき、パターン光の位相が９０°ずつずれた４通りの輝度データが取得されることとなる。   Subsequently, various data relating to the same coordinate position of a plurality of image data are put together for each coordinate position and stored in the calculation result storage device 25 (see FIG. 9). FIG. 9 is a table schematically showing a state in which various data relating to each coordinate position of the printed circuit board 1 are arranged and rearranged. However, in FIG. 9, only the part which concerns on the coordinate P17 of the printed circuit board 1 is illustrated. Thus, in the present embodiment, four types of luminance data in which the phase of the pattern light is shifted by 90 ° are acquired at each coordinate position of the printed circuit board 1.

次に、制御装置１６は、上記のように取得した４通りの画像データ（各座標の４通りの輝度値）を基に、背景技術でも示した公知の位相シフト法により各座標毎の高さ計測を行う。制御装置１６は、該処理を各座標毎に繰り返すことで、プリント基板１全体の高さデータを算出し、該プリント基板１の三次元データとして演算結果記憶装置２５に記憶する。   Next, based on the four kinds of image data (four kinds of luminance values of each coordinate) acquired as described above, the control device 16 uses the known phase shift method shown in the background art to determine the height for each coordinate. Make a measurement. The control device 16 calculates height data of the entire printed circuit board 1 by repeating the process for each coordinate, and stores the data in the calculation result storage device 25 as three-dimensional data of the printed circuit board 1.

そして、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、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。   And the control apparatus 16 determines the quality of the printing state of the cream solder 4 based on the measurement result obtained as mentioned above. Specifically, the control device 16 detects the print range of the cream solder 4 that has become higher than the height reference plane by a predetermined length or more, and integrates the height of each part within this range to perform printing. Calculate the amount of cream solder 4.

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。   Subsequently, the control device 16 sets the data such as the position, area, height or amount of the cream solder 4 thus obtained as reference data (gerber data etc.) stored in advance in the setting data storage device 26. The comparison determination is made, and the quality of the printed state of the cream solder 4 is determined depending on whether the comparison result is within the allowable range.

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に対し縞状の光強度分布を有するパターン光が照射され、該パターン光の照射されたプリント基板１が所定量搬送される毎にカメラ１５により撮像される。これにより、照射されたパターン光の位相が９０°ずつ異なる４通りの画像データが取得される。そして、これらの画像データを基にプリント基板１の三次元計測が行われる。   As described above in detail, in the present embodiment, the pattern light having a stripe-like light intensity distribution is irradiated to the print substrate 1 which is continuously conveyed, and the print substrate 1 irradiated with the pattern light is conveyed by a predetermined amount. The camera 15 picks up an image each time it Thereby, four types of image data in which the phase of the irradiated pattern light is different by 90 ° are acquired. And three-dimensional measurement of the printed circuit board 1 is performed based on these image data.

さらに、本実施形態では、カメラ１５の撮像素子１５ｂとして、１画面分の撮像領域３８がカメラ１５の光軸を中心として垂直方向（Ｙ方向）に２分割され、該分割された２つの領域からの出力をそれぞれ異なる２つのチャンネルＣＨ１，ＣＨ２から並行して行うＣＣＤエリアセンサ３０が用いられている。これにより、撮像速度（画像データの取得速度）の高速化が可能となり、計測効率の向上を図ることができる。   Furthermore, in the present embodiment, as the imaging element 15b of the camera 15, the imaging area 38 for one screen is divided into two in the vertical direction (Y direction) with the optical axis of the camera 15 as a center. The CCD area sensor 30 is used which performs the output in parallel from two different channels CH1 and CH2. As a result, the imaging speed (image data acquisition speed) can be increased, and the measurement efficiency can be improved.

加えて、本実施形態に係る撮像素子１５ｂ（ＣＣＤエリアセンサ３０）は、第１撮像領域３８Ａ及び第２撮像領域３８Ｂの境界部（区画線）３８Ｃが基板搬送方向に沿うように配置されている。そして、撮像素子１５ｂ（ＣＣＤエリアセンサ３０）の同一チャンネルから取得される複数のデータを基にプリント基板１上の各座標位置について、位相シフト法による三次元計測を行う構成となっている。このため、位相シフトに係る上記各式（１）〜（４）における「α（オフセット）」及び「β（ゲイン）」の値が一致することとなり、計測精度の低下抑制を図ることができる。   In addition, the imaging element 15b (CCD area sensor 30) according to the present embodiment is arranged such that a boundary portion (partition line) 38C between the first imaging region 38A and the second imaging region 38B is along the substrate transport direction. . And it is the structure which performs the three-dimensional measurement by the phase shift method about each coordinate position on the printed circuit board 1 based on the some data acquired from the same channel of the image pick-up element 15b (CCD area sensor 30). For this reason, the values of “α (offset)” and “β (gain)” in the above equations (1) to (4) relating to the phase shift coincide with each other, and the reduction in measurement accuracy can be suppressed.

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。   In addition, it is not limited to the description content of the said embodiment, For example, you may implement as follows. Of course, other applications and modifications not illustrated below are naturally possible.

（ａ）上記実施形態では、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。   (A) In the above embodiment, the three-dimensional measurement device is embodied in the substrate inspection device 10 that measures the height of the cream solder 4 printed on the printed circuit board 1, but the present invention is not limited thereto. The present invention may be embodied in a configuration for measuring the height of other things, such as printed solder bumps and electronic components mounted on a substrate.

（ｂ）上記実施形態では、コンベア１３によりプリント基板１を連続移動することにより、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。   (B) In the above embodiment, the printed circuit board 1 is continuously moved by the conveyor 13 so that the positional relationship between the lighting device 14 and the camera 15 and the printed circuit board 1 is relatively moved. The measuring head including the illumination device 14 and the camera 15 may be moved to relatively move the positional relationship with the printed circuit board 1.

（ｃ）上記実施形態では、位相シフト法による三次元計測を行う上で、パターン光の位相が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。   (C) In the above embodiment, when performing three-dimensional measurement by the phase shift method, four types of image data having different phase of the pattern light by 90 ° are obtained. The amount is not limited to these. Other phase shift times and phase shift amounts that can be three-dimensionally measured by the phase shift method may be employed.

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。   For example, three types of image data with different phases of 120 ° (or 90 °) may be acquired to perform three-dimensional measurement, or two types of image data with different phases of 180 ° (or 90 °) may be acquired. Then, it may be configured to perform three-dimensional measurement.

（ｄ）上記実施形態では、カメラ１５の撮像素子１５ｂとして、インターライン転送方式のＣＣＤエリアセンサ３０が採用されている。撮像素子１５ｂの構成は、これに限定されるものではない。   (D) In the above embodiment, the interline transfer type CCD area sensor 30 is employed as the imaging element 15b of the camera 15. The configuration of the imaging element 15b is not limited to this.

例えばフルフレーム転送方式やフレーム転送方式、フレームインターライン転送方式などのＣＣＤエリアセンサを採用してもよい。勿論、ＣＣＤエリアセンサに限らず、例えばＣＭＯＳエリアセンサ等を採用してもよい。   For example, a CCD area sensor such as a full frame transfer method, a frame transfer method, or a frame interline transfer method may be employed. Of course, not only the CCD area sensor but also a CMOS area sensor or the like may be employed.

一般のＣＣＤエリアセンサ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。   When a general CCD area sensor or the like is used, data transfer cannot be performed during exposure. Therefore, when imaging (exposure) is performed every time the printed circuit board 1 is conveyed by a predetermined amount as in the above embodiment. In the meantime, data transfer (reading) needs to be performed.

これに対し、ＣＭＯＳエリアセンサや、データ転送中に露光可能な機能を持ったＣＣＤエリアセンサ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、計測効率の向上を図ることができる。   On the other hand, when a CMOS area sensor or a CCD area sensor having a function capable of exposure during data transfer is used, imaging (exposure) and data transfer can be partially overlapped. Therefore, it is suitable for the continuous conveyance of the printed circuit board 1, and the measurement efficiency can be improved.

（ｅ）上記実施形態では、撮像領域３８がＹ方向に２分割され、該分割された２つの領域からの出力をそれぞれ異なる２つのチャンネルＣＨ１，ＣＨ２から並行して行うＣＣＤエリアセンサ３０が採用されている。チャンネル数及び撮像領域の区画構成は、上記実施形態に限定されず、他の構成を採用してもよい。例えば撮像領域を３つ以上の領域に分割した撮像素子（エリアセンサ）を採用してもよい。   (E) In the above embodiment, the CCD area sensor 30 is employed in which the imaging region 38 is divided into two in the Y direction, and outputs from the two divided regions are performed in parallel from two different channels CH1 and CH2, respectively. ing. The number of channels and the division configuration of the imaging area are not limited to the above embodiment, and other configurations may be adopted. For example, an imaging device (area sensor) in which an imaging region is divided into three or more regions may be adopted.

具体例として、図１１に示す例が挙げられる。同図に示す撮像素子６０は、撮像領域をＹ方向に４分割し、該４つの領域からの出力をそれぞれ異なる４つのチャンネルＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３，ＣＨ４から並行して行う構成となっている。撮像素子６０は、撮像領域を各チャンネルＣＨ１〜ＣＨ４に対応する複数の領域に区画する区画線（複数の領域の境界部）６０ａ，６０ｂ，６０ｃがすべて基板搬送方向（Ｘ方向）に沿うように設けられている。   A specific example is shown in FIG. The image pickup device 60 shown in the figure has a configuration in which an image pickup region is divided into four in the Y direction, and outputs from the four regions are performed in parallel from four different channels CH1, CH2, CH3, and CH4, respectively. The image pickup device 60 is configured so that the partition lines (boundaries of the plurality of regions) 60a, 60b, and 60c that divide the image pickup region into a plurality of regions corresponding to the channels CH1 to CH4 are all along the substrate transport direction (X direction). It is provided.

また、他の具体例として、図１２，１３に示す例が挙げられる。同図に示す撮像素子７０は、その１画面分の撮像領域７８がカメラ１５の光軸を中心として水平方向及び垂直方向に区画線７８Ｅ，７８Ｆによりそれぞれ２分割、計４分割され、該４つの領域からの出力をそれぞれ異なる４つのチャンネルＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３，ＣＨ４から並行して行う構成となっている。   Moreover, the example shown to FIG. 12, 13 is mentioned as another specific example. The image pickup element 70 shown in the figure has an image pickup area 78 for one screen divided into two in total in the horizontal direction and the vertical direction about the optical axis of the camera 15 by dividing lines 78E and 78F. The output from the area is performed in parallel from four different channels CH1, CH2, CH3 and CH4.

より詳しくは、図１２右上に位置する第１撮像領域７８Ａに含まれる受光部７１Ａから読み出された電荷は、所定の垂直転送部７２Ａ及び第１水平転送部７３Ａを介して、第１出力アンプ７５Ａから出力される。かかる出力経路が第１チャンネルＣＨ１となる。   More specifically, the charge read from the light receiving unit 71A included in the first imaging region 78A located at the upper right of FIG. 12 is transmitted to the first output amplifier via the predetermined vertical transfer unit 72A and the first horizontal transfer unit 73A. It is output from 75A. Such an output path is the first channel CH1.

図１２右下に位置する第２撮像領域７８Ｂに含まれる受光部７１Ｂから読み出された電荷は、所定の垂直転送部７２Ｂ及び第２水平転送部７３Ｂを介して、第２出力アンプ７５Ｂから出力される。かかる出力経路が第２チャンネルＣＨ２となる。   The charges read from the light receiving unit 71B included in the second imaging region 78B located in the lower right of FIG. 12 are output from the second output amplifier 75B via the predetermined vertical transfer unit 72B and the second horizontal transfer unit 73B. Be done. The output path is the second channel CH2.

図１２左上に位置する第３撮像領域７８Ｃに含まれる受光部７１Ｃから読み出された電荷は、所定の垂直転送部７２Ｃ及び第３水平転送部７３Ｃを介して、第３出力アンプ７５Ｃから出力される。かかる出力経路が第３チャンネルＣＨ３となる。   The charges read from the light receiving unit 71C included in the third imaging region 78C located in the upper left of FIG. 12 are output from the third output amplifier 75C via the predetermined vertical transfer unit 72C and the third horizontal transfer unit 73C. Ru. The output path is the third channel CH3.

図１２左下に位置する第４撮像領域７８Ｄに含まれる受光部７１Ｄから読み出された電荷は、所定の垂直転送部７２Ｄ及び第４水平転送部７３Ｄを介して、第４出力アンプ７５Ｄから出力される。かかる出力経路が第４チャンネルＣＨ４となる。   The charges read from the light receiving unit 71D included in the fourth imaging region 78D located in the lower left of FIG. 12 are output from the fourth output amplifier 75D via the predetermined vertical transfer unit 72D and the fourth horizontal transfer unit 73D. Ru. The output path is the fourth channel CH4.

但し、撮像素子７０には、基板搬送方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に沿って延びる区画線７８Ｅが存在し、撮像領域７８が基板搬送方向に２分割されている。そのため、撮像素子７０によって、プリント基板１上の所定位置Ｐについて位相シフト法による三次元計測を行う上で必要な４通りのデータ（輝度値）を取得する場合には、例えば第１撮像領域７８Ａ及び第２撮像領域７８ＢのＸ方向幅内にパターン光の少なくとも１周期（位相３６０°）分が投影されるように設定する。   However, the imaging element 70 has a partition line 78E extending along a direction (Y direction) orthogonal to the substrate transport direction (X direction), and the imaging region 78 is divided into two in the substrate transport direction. Therefore, when acquiring four types of data (luminance values) necessary for performing the three-dimensional measurement by the phase shift method at the predetermined position P on the printed circuit board 1 by the imaging element 70, for example, the first imaging region 78A. And at least one cycle (360 ° phase) of the pattern light is projected within the width in the X direction of the second imaging region 78B.

そして、図１３（ａ）〜（ｄ）に示すように、同図右方向へ向け連続搬送されるプリント基板１を所定時間Δｔが経過する毎（例えばプリント基板１がパターン光の位相９０°分に相当する距離を移動する毎）に撮像し、プリント基板１の所定位置Ｐが４回の撮像（撮像タイミングｔ１，ｔ２、ｔ３，ｔ４）すべてにおいて、第１出力チャンネルＣＨ１に対応する第１撮像領域７８Ａ内で撮像されるようにする。   Then, as shown in FIGS. 13A to 13D, every time a predetermined time Δt passes through the printed circuit board 1 continuously conveyed in the right direction in the figure (for example, the printed circuit board 1 has a pattern light phase of 90 °). Each time the camera moves a distance corresponding to 1), and the first imaging corresponding to the first output channel CH1 in all four imagings (imaging timings t1, t2, t3, and t4) at the predetermined position P of the printed board 1 An image is taken within the area 78A.

また、撮像素子７０から区画線７８Ｆを省略し、第１撮像領域７８Ａ及び第２撮像領域７８Ｂを１つの領域とすると共に、第３撮像領域７８Ｃ及び第４撮像領域７８Ｄを１つの領域とした構成としてもよい。つまり、図１４に示す撮像素子８０の区画構成と同様に、撮像領域７８が区画線７８Ｅにより基板搬送方向（Ｘ方向）に２分割され、該２つの領域からの出力をそれぞれ異なる２つのチャンネルから並行して行う構成としてもよい。   Further, the configuration is such that the partition line 78F is omitted from the imaging element 70, the first imaging area 78A and the second imaging area 78B are one area, and the third imaging area 78C and the fourth imaging area 78D are one area. It may be That is, similarly to the section configuration of the imaging element 80 shown in FIG. 14, the imaging area 78 is divided into two in the substrate transport direction (X direction) by the dividing line 78E, and the outputs from the two areas are respectively obtained from two different channels. The configuration may be performed in parallel.

かかる構成とした場合においても、上記図１３（ａ）〜（ｄ）に示した場合と同様に、一方の領域のＸ方向幅内にパターン光の少なくとも１周期（位相３６０°）分が投影され、プリント基板１の所定位置Ｐが４回の撮像（撮像タイミングｔ１，ｔ２、ｔ３，ｔ４）すべてにおいて前記一方の領域内で撮像されるようにすれば、計測精度の低下を抑制することができる。   Even in such a configuration, as in the case shown in FIGS. 13A to 13D, at least one cycle (phase 360 °) of the pattern light is projected within the X-direction width of one region. If the predetermined position P of the printed circuit board 1 is imaged in the one area in all four imaging operations (imaging timings t1, t2, t3, and t4), a decrease in measurement accuracy can be suppressed. .

（ｆ）照明装置１４の構成は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば所定のパターン光を照射可能な第１照射手段としての第１照明と、前記パターン光とは異なる第２の光を照射可能な第２照射手段としての第２照明とを備えた構成としてもよい。   (F) The configuration of the lighting device 14 is not limited to the above embodiment. For example, it is also possible to have a configuration including a first illumination as a first irradiation unit capable of irradiating a predetermined pattern light and a second illumination as a second irradiation unit capable of irradiating a second light different from the pattern light. Good.

かかる構成の下、例えば撮像領域が基板搬送方向（Ｘ方向）に分割された上記撮像素子７０を用いて、第１照明からパターン光が照射されたプリント基板１上の所定領域を撮像素子７０の第１領域（例えば第１撮像領域７８Ａ及び第２撮像領域７８Ｂ）により撮像すると共に、第２照明から第２の光が照射されたプリント基板１上の他の領域を撮像素子７０の第２領域（例えば第３撮像領域７８Ｃ及び第４撮像領域７８Ｄ）により撮像する構成としてもよい。   Under such a configuration, for example, by using the imaging element 70 in which the imaging area is divided in the board conveyance direction (X direction), a predetermined area on the printed circuit board 1 irradiated with the pattern light from the first illumination is displayed on the imaging element 70. The second region of the image sensor 70 is a region other than the first region (for example, the first imaging region 78A and the second imaging region 78B) on the printed circuit board 1 irradiated with the second light from the second illumination. It is good also as a structure imaged by (For example, the 3rd imaging area 78C and the 4th imaging area 78D).

撮像素子７０の第１領域における撮像によりデータを取得する機能により、本実施形態における第１データ取得手段が構成され、これにより取得されたデータを基に位相シフト法により三次元計測を実行する機能により、本実施形態における第１データ処理手段が構成される。また、撮像素子７０の第２領域における撮像によりデータを取得する機能により、本実施形態における第２データ取得手段が構成され、これにより取得されたデータに基づき所定の処理を実行する機能により、本実施形態における第２データ処理手段が構成される。   The function of acquiring data by imaging in the first region of the image sensor 70 constitutes the first data acquisition means in the present embodiment, and the function of performing three-dimensional measurement by the phase shift method based on the acquired data Thus, the first data processing means in the present embodiment is configured. Further, the function of acquiring data by imaging in the second region of the image sensor 70 constitutes the second data acquisition means in the present embodiment, and the function of executing predetermined processing based on the data acquired thereby enables The second data processing means in the embodiment is configured.

ここで、「第２の光」として、光強度が一定の均一光を照射可能な構成としてもよい。かかる構成により、輝度画像データを取得することが可能となる。ひいては該輝度画像データを基に、例えば三次元計測により得られる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り、さらなる計測精度の向上等を図ることができる。   Here, the “second light” may be configured to irradiate uniform light having a constant light intensity. With this configuration, it is possible to acquire luminance image data. As a result, for example, it is possible to perform mapping on three-dimensional data obtained by three-dimensional measurement, extraction of a measurement region, and the like based on the luminance image data, thereby further improving measurement accuracy and the like. .

また、「第２の光」として、所定のパターン光を照射可能な構成としてもよい。かかる構成により、第１照明から照射されるパターン光に基づく第１の三次元計測とは別に、第２照明から照射されるパターン光に基づく第２の三次元計測を行うことが可能となり、さらなる計測精度の向上を図ることができる。   In addition, as the “second light”, a configuration capable of irradiating a predetermined pattern light may be used. With this configuration, apart from the first three-dimensional measurement based on the pattern light emitted from the first illumination, it is possible to perform the second three-dimensional measurement based on the pattern light emitted from the second illumination. The measurement accuracy can be improved.

例えば、プリント基板１の所定位置Ｐについて、撮像素子７０の第１領域（例えば第１撮像領域７８Ａ及び第２撮像領域７８Ｂ）において取得した複数のデータを基に三次元計測した計測結果と、撮像素子７０の第２領域（例えば第３撮像領域７８Ｃ及び第４撮像領域７８Ｄ）において取得した複数のデータを基に三次元計測した計測結果との平均値を求める等して、計測精度の向上を図ることができる。   For example, for a predetermined position P of the printed circuit board 1, a measurement result obtained by three-dimensional measurement based on a plurality of data acquired in a first area (for example, the first imaging area 78A and the second imaging area 78B) of the imaging element 70, and imaging Measurement accuracy is improved by, for example, obtaining an average value of measurement results obtained by three-dimensional measurement based on a plurality of data acquired in the second region (for example, the third imaging region 78C and the fourth imaging region 78D) of the element 70. Can be

特に「第２の光」として、第１照明から照射されるパターン光とは輝度の異なるパターン光を第２照明から照射すれば、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。例えば第１照明のパターン光の輝度を、「暗部」となる「背景領域」に対応した比較的明るい第１輝度に設定する一方、第２照明のパターン光の輝度を、「明部」となる「半田印刷領域」に対応した、前記第１輝度よりも暗い第２輝度に設定することが一例に挙げられる。   In particular, if pattern light having a luminance different from that of the pattern light emitted from the first illumination is emitted from the second illumination as the “second light”, various problems based on the difference in brightness of each part on the printed circuit board 1 are caused. Occurrence can be suppressed. For example, the brightness of the pattern light of the first illumination is set to a relatively bright first brightness corresponding to the “background region” that is the “dark part”, while the brightness of the pattern light of the second illumination is the “bright part”. One example is to set the second luminance that is darker than the first luminance, corresponding to the “solder print area”.

尚、撮像領域が基板搬送方向（Ｘ方向）に分割された上記撮像素子７０等を用いる場合には、必ずしも撮像素子７０の第２領域（例えば第３撮像領域７８Ｃ及び第４撮像領域７８Ｄ）によるデータ取得は必要なく、第２照明等を省略し、撮像素子７０の第１領域（例えば第１撮像領域７８Ａ及び第２撮像領域７８Ｂ）によるデータ取得のみを行う構成としてもよい。これにより、データ処理の簡素化や処理負荷の低減を図ることができる。   When the imaging device 70 or the like in which the imaging region is divided in the substrate conveyance direction (X direction) is used, the second region (for example, the third imaging region 78C and the fourth imaging region 78D) of the imaging device 70 is necessarily required. It is not necessary to acquire data, and the second illumination and the like may be omitted, and only data acquisition by the first area (for example, the first imaging area 78A and the second imaging area 78B) of the imaging device 70 may be performed. Thereby, simplification of data processing and reduction of processing load can be achieved.

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、１５…カメラ、１５ｂ…撮像素子、１６…制御装置、２４…画像データ記憶装置、２５…演算結果記憶装置、３０…ＣＣＤエリアセンサ、３８…撮像領域、３８Ａ…第１撮像領域、３８Ｂ…第２撮像領域、３８Ｃ…区画線（境界部）、ＣＨ１…第１チャンネル、ＣＨ２…第２チャンネル、Ｗ…撮像範囲。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printed circuit board, 4 ... Cream solder, 10 ... Board | substrate test | inspection apparatus, 13 ... Conveyor, 14 ... Lighting apparatus, 15 ... Camera, 15b ... Image pick-up element, 16 ... Control apparatus, 24 ... Image data storage apparatus, 25 ... Calculation result Storage device, 30 ... CCD area sensor, 38 ... imaging area, 38A ... first imaging area, 38B ... second imaging area, 38C ... partition line (boundary), CH1 ... first channel, CH2 ... second channel, W ... imaging range.

Claims (6)

所定のパターン光を被計測物に対し照射可能な照射手段と、
所定の撮像領域が複数の領域に区画され、該区画された複数の領域からの出力をそれぞれ異なるチャンネルから並行して行う撮像素子を有し、前記パターン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所定方向に沿って相対移動可能な移動手段と、
前記照射手段から照射された前記パターン光の下で、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毎に、前記撮像素子における前記複数の領域のうちの同一領域において撮像される前記被計測物上の各座標位置に係る複数のデータを取得可能なデータ取得手段と、
前記データ取得手段により取得された前記複数のデータを基に位相シフト法により前記被計測物上の各座標位置に係る三次元計測を実行可能なデータ処理手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。 An irradiation unit capable of irradiating a predetermined pattern light onto an object to be measured;
A predetermined imaging region is partitioned into a plurality of regions, and includes an imaging device that performs output from the partitioned regions in parallel from different channels, and images the measurement object irradiated with the pattern light. Possible imaging means;
Moving means capable of relatively moving the irradiation means, the imaging means, and the object to be measured along a predetermined direction;
Each time the irradiation unit, the imaging unit, and the object to be measured move relative to each other by a predetermined amount under the pattern light emitted from the irradiation unit, the same area among the plurality of areas in the imaging device Data acquisition means capable of acquiring a plurality of data relating to each coordinate position on the object to be imaged;
Data processing means capable of performing three-dimensional measurement on each coordinate position on the object to be measured by a phase shift method based on the plurality of data acquired by the data acquisition means. Former measuring device. 前記撮像素子は、前記複数の領域を区画する区画線が前記所定方向に沿うように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の三次元計測装置。   The three-dimensional measurement apparatus according to claim 1, wherein the image pickup element is provided such that division lines dividing the plurality of areas are along the predetermined direction. 所定のパターン光を被計測物に対し照射可能な第１照射手段と、
前記被計測物に対し前記パターン光とは異なる第２の光を照射可能な第２照射手段と、
所定の撮像領域が複数の領域に区画され、該区画された複数の領域からの出力をそれぞれ異なるチャンネルから並行して行う撮像素子を有し、前記各種光の照射された前記被計測物を撮像可能な撮像手段と、
前記両照射手段及び前記撮像手段と前記被計測物とを所定方向に沿って相対移動可能な移動手段と、
前記第１照射手段から照射された前記パターン光の下で、前記両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毎に、前記撮像素子における前記複数の領域のうちの第１領域において撮像される前記被計測物上の各座標位置に係る複数のデータを取得可能な第１データ取得手段と、
前記第１データ取得手段により取得された前記複数のデータを基に位相シフト法により前記被計測物上の各座標位置に係る三次元計測を実行可能な第１データ処理手段と、
前記第２照射手段から照射された前記第２の光の下で、前記撮像素子における前記複数の領域のうち、前記第１領域とは前記所定方向に異なる第２領域において撮像されるデータを取得可能な第２データ取得手段と、
前記第２データ取得手段により取得されたデータに基づき、所定の処理を実行可能な第２データ処理手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。 A first irradiation unit capable of irradiating a predetermined pattern light onto an object to be measured;
A second irradiating unit capable of irradiating a second light different from the pattern light to the object to be measured;
A predetermined imaging area is divided into a plurality of areas, and has an imaging element that performs output from the divided areas in parallel from different channels, and images the measurement object irradiated with the various lights. Possible imaging means;
Moving means capable of relatively moving the two irradiation means, the imaging means, and the object to be measured along a predetermined direction;
Under the pattern light emitted from the first irradiation means, each of the two irradiation means, the imaging means, and the object to be measured moves by a predetermined amount relative to each other among the plurality of areas in the imaging device. First data acquisition means capable of acquiring a plurality of data relating to each coordinate position on the object to be measured which is imaged in a first area;
First data processing means capable of executing three-dimensional measurement relating to each coordinate position on the measurement object by a phase shift method based on the plurality of data acquired by the first data acquisition means;
Under the second light emitted from the second irradiating means, among the plurality of areas in the imaging device, data captured in a second area different from the first area in the predetermined direction is acquired Possible second data acquisition means;
A three-dimensional measurement apparatus comprising: second data processing means capable of executing predetermined processing based on data acquired by the second data acquisition means. 前記第２照射手段は、前記第２の光として、光強度が一定の均一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３に記載の三次元計測装置。   The three-dimensional measurement apparatus according to claim 3, wherein the second irradiation unit is configured to be capable of irradiating uniform light having a constant light intensity as the second light. 前記第２照射手段は、前記第２の光として、所定のパターン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３に記載の三次元計測装置。   The three-dimensional measurement apparatus according to claim 3, wherein the second irradiation unit is configured to be capable of irradiating a predetermined pattern light as the second light. 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５のいずれかに記載の三次元計測装置。   The three-dimensional measurement device according to any one of claims 1 to 5, wherein the object to be measured is a printed circuit board on which cream solder is printed, or a wafer substrate on which solder bumps are formed. .
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JP7164476B2 (en) * 2019-03-27 2022-11-01 株式会社キーエンス Image processing device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6268923B1 (en) * 1999-10-07 2001-07-31 Integral Vision, Inc. Optical method and system for measuring three-dimensional surface topography of an object having a surface contour
JP3629532B2 (en) * 2001-03-27 2005-03-16 国立大学法人 和歌山大学 Method and system for measuring real-time shape of continuously moving object
WO2007061632A2 (en) * 2005-11-09 2007-05-31 Geometric Informatics, Inc. Method and apparatus for absolute-coordinate three-dimensional surface imaging
JP2009031150A (en) * 2007-07-27 2009-02-12 Omron Corp Three-dimensional shape measuring device, three-dimensional shape measurement method, three-dimensional shape measurement program, and record medium
JP5282689B2 (en) * 2009-07-23 2013-09-04 ソニー株式会社 Imaging apparatus and imaging method
JP5640025B2 (en) * 2012-01-27 2014-12-10 Ckd株式会社 3D measuring device
JP6463944B2 (en) * 2013-11-25 2019-02-06 キヤノン株式会社 Imaging device, imaging device, and mobile phone
KR101782334B1 (en) * 2013-11-25 2017-09-27 캐논 가부시끼가이샤 Image sensor, image capturing apparatus, and cellular phone

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