WO2016166807A1 - 外観検査装置および外観検査方法 - Google Patents

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WO2016166807A1
WO2016166807A1 PCT/JP2015/061423 JP2015061423W WO2016166807A1 WO 2016166807 A1 WO2016166807 A1 WO 2016166807A1 JP 2015061423 W JP2015061423 W JP 2015061423W WO 2016166807 A1 WO2016166807 A1 WO 2016166807A1
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WO
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substrate
measurement region
measurement
inspection apparatus
dimensional shape
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PCT/JP2015/061423
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English (en)
French (fr)
Inventor
伸章 田端
Original Assignee
ヤマハ発動機株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
    • H05K13/081—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
    • H05K13/0815—Controlling of component placement on the substrate during or after manufacturing

Definitions

  • the present invention relates to an appearance inspection apparatus and an appearance inspection method for inspecting the appearance of a substrate.
  • the vision inspection apparatus described in Patent Document 1 includes a first camera that directly faces an inspection object and a lattice pattern irradiation unit that irradiates the lattice pattern, and shows how the lattice pattern irradiated to the inspection object is deformed. Based on the result of imaging with one camera, the height of the inspection object is measured.
  • Such a technique can be used, for example, to inspect the appearance of a board on which a component is attached by soldering.
  • the first camera faces the inspection object. Therefore, when inspecting the substrate, there are cases where the three-dimensional shape of the side surface of an object (solder or component) existing on the substrate cannot always be accurately measured.
  • positioned around the 1st camera is provided. However, this second camera only confirms whether the parts are lifted or not inserted, and is not sufficient to solve such a problem.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of an object existing on a substrate.
  • an appearance inspection apparatus is held by a substrate holding unit that holds a substrate, a projector that irradiates light toward the substrate held by the substrate holding unit, and the substrate holding unit. Based on a captured image obtained by capturing the measurement area with the tilt camera while irradiating light from the projector to the measurement area set with respect to the substrate, and the tilt camera arranged with respect to the normal direction of the surface of the substrate.
  • a control unit that measures the three-dimensional shape of the measurement region.
  • the visual inspection method includes a step of setting a measurement region on the substrate, and a light is applied to the measurement region, and the surface is inclined with respect to the normal direction of the surface of the substrate.
  • the measurement area is imaged by the tilted camera arranged to obtain a captured image, and the three-dimensional shape of the measurement area is measured based on the captured image.
  • the tilt camera provided in the present invention (appearance inspection apparatus and appearance inspection method) configured as described above is arranged to be inclined with respect to the normal direction of the surface of the substrate, and compared with the above-mentioned facing camera. It is suitable for capturing the side surface of an object present on the surface of a substrate. And based on the picked-up image which imaged the measurement area
  • the perspective view which shows typically an example of the inspection head with which the external appearance inspection apparatus concerning this invention is provided.
  • inspection head of FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating an appearance inspection apparatus according to the present invention.
  • the top view which illustrates direction of a measurement area typically.
  • substrate in which different types of components are mixed is test
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of an inspection head provided in an appearance inspection apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing an example of the inspection head of FIG.
  • the horizontal direction X, the horizontal direction Y, and the vertical direction Z orthogonal to each other are shown as appropriate.
  • the inspection head 3 has the surface 10a of the substrate 10 held horizontally as an inspection target, and performs imaging while irradiating (projecting) a predetermined pattern of light onto the surface 10a of the substrate 10 within the inspection range F3. .
  • the inspection heads 3 are a front-facing camera 31a located in the center in plan view from the vertical direction Z, and four heads arranged concentrically at regular intervals around the optical axis Aa of the front-facing camera 31a. Tilt cameras 31b to 31e.
  • different symbols 31a to 31e are assigned to the five cameras. However, in the following, the common symbol 31 is used as appropriate when the individual cameras are not distinguished.
  • the cameras 31a to 31e for example, CCD (Charge-Coupled Device) cameras can be used.
  • the five cameras 31a to 31e are arranged so as to face the inspection range F3 on the surface 10a of the substrate 10, and the inspection range F3 can be accommodated in each field of view. In other words, the visual fields of the five cameras 31a to 31e overlap each other in the inspection range F3 on the surface 10a of the substrate 10.
  • the facing camera 31a is arranged so that its optical axis Aa is parallel to the vertical direction Z, and faces the inspection range F3 from above. Therefore, the angle formed by the optical axis Aa of the directly facing camera 31a and the surface 10a of the substrate 10 is 90 degrees.
  • the directly facing camera 31a has a telecentric lens, and images the surface 10a of the substrate 10 in the inspection range F3 through the telecentric lens.
  • the tilt cameras 31b to 31e are arranged so that their optical axes Ab to Ae are tilted with respect to the vertical direction Z, and face the inspection range F3 from obliquely above.
  • the angles (elevation angles) formed by the optical axes Ab to Ae of the tilt cameras 31b to 31e and the surface 10a of the substrate 10 are equal to each other and are acute angles of less than 90 degrees.
  • the optical axes Ab to Ae of the four tilt cameras 31b to 31e are different by 90 degrees. That is, when the angle (azimuth angle) is defined counterclockwise starting from the coordinate axis X (horizontal direction X) in the plan view of FIG.
  • the angle of the optical axis Ab of the tilt camera 31b is 45 degrees
  • the tilt camera 31c The angle of the optical axis Ac is 135 degrees
  • the angle of the optical axis Ad of the tilt camera 31d is 225 degrees
  • the angle of the optical axis Ae of the tilt camera 31e is 315 degrees.
  • the inspection head 3 has four projectors 32b to 32e (projectors) arranged concentrically at regular intervals around the optical axis Aa of the directly facing camera 31a.
  • different projectors 32b to 32e are assigned to the four projectors.
  • the common reference 32 is used as appropriate when the individual projectors are not distinguished.
  • Each of the projectors 32b to 32e irradiates the inspection range F3 with a striped pattern light (pattern light) whose light intensity distribution changes in a sine wave shape.
  • the stripes constituting the pattern light are parallel to the direction intersecting with the optical axes Ab to Ae of the four tilt cameras 31b to 32e at 45 degrees in plan view from the vertical direction Z.
  • Each of the projectors 32b to 32e has an LED (Light Emitting And a digital micromirror device that reflects the light from the light source toward the inspection range F3. Then, by adjusting the angles of the respective micromirrors of the digital micromirror device, it is possible to irradiate the inspection range F3 with four kinds of pattern lights having different phases. That is, the inspection head 3 can measure the three-dimensional shape in the inspection range F3 by the phase shift method by performing imaging with the cameras 31a to 31e while changing the phase of the pattern light irradiated from the projectors 32b to 32e. it can.
  • the four projectors 32b to 32e are arranged such that their optical axes Bb to Be are inclined with respect to the vertical direction Z, and face the inspection range F3 from obliquely above, and are on the surface 10a of the substrate 10.
  • the inspection range F3 can be accommodated in each light irradiation range.
  • the pattern light irradiation ranges of the four projectors 32b to 32e overlap each other in the inspection range F3 on the surface 10a of the substrate 10.
  • the angles (elevation angles) formed by the optical axes Bb to Be of the projectors 32b to 32e and the surface 10a of the substrate 10 are equal to each other and are acute angles of less than 90 degrees.
  • the optical axes Bb to Be of the four projectors 32b to 32e are different by 90 degrees. That is, when the angle (azimuth angle) is defined counterclockwise with the coordinate axis X (horizontal direction X) as the starting line in the plan view of FIG.
  • the angle of the optical axis Bb of the projector 32b becomes 0 degrees, and the optical axis of the projector 32c
  • the angle of Bc is 90 degrees
  • the angle of the optical axis Bd of the projector 32d is 180 degrees
  • the angle of the optical axis Be of the projector 32e is 270 degrees.
  • the projectors 32b to 32e are arranged between the tilt cameras 31b to 32e adjacent in the circumferential direction.
  • FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating an appearance inspection apparatus according to the present invention.
  • the appearance inspection apparatus 1 controls the transport conveyor 2, the inspection head 3, and the drive mechanism 4 by the control device 100, and acquires the three-dimensional shape of the measurement region set for the substrate 10 (printed substrate). The appearance of the substrate 10 is inspected.
  • the transport conveyor 2 transports the substrate 10 along a predetermined transport path. Specifically, the transfer conveyor 2 carries the substrate 10 before inspection into the inspection position in the appearance inspection apparatus 1 and holds the substrate 10 horizontally at the inspection position. Thereby, the surface 10a of the flat substrate 10 is held horizontally, and the normal direction of the surface 10a of the substrate 10 coincides with the vertical direction Z. When the inspection of the substrate 10 at the inspection position is completed, the conveyor 2 carries the substrate 10 after the inspection out of the appearance inspection apparatus 1.
  • the inspection head 3 faces the surface 10a of the substrate 10 held by the conveyor 2 from the upper side in the vertical direction Z. As described above, the inspection head 3 images the inspection range F3 with the cameras 31a to 31e while irradiating the inspection range F3 on the surface 10a of the substrate 10 with the pattern light from the projectors 32b to 32e.
  • the drive mechanism 4 drives the inspection head 3 in the horizontal directions X and Y and the vertical direction Z by a motor while supporting the inspection head 3. By driving the drive mechanism 4, the inspection head 3 can fit the measurement region set on the surface 10a of the substrate 10 within the inspection range F3.
  • the control device 100 has a main control unit 110 composed of a CPU (Central Processing Unit) and a memory, and the main control unit 110 supervises the control of each part of the device, and the inspection is executed. Also.
  • the control device 100 has a user interface 200 composed of input / output devices such as a display, a keyboard, and a mouse. A user inputs a command to the control device 100 via the user interface 200, and the control device 100 You can check the inspection results.
  • the control device 100 includes an irradiation control unit 120 that controls the projectors 32b to 32e, an imaging control unit 130 that controls the cameras 31a to 31e, a drive control unit 140 that controls the drive mechanism 4, and a storage unit 150 that stores data and the like. And an image processing unit 160 that executes image processing.
  • the control device 100 inspects the substrate 10 by executing an imaging operation for imaging the measurement region using the inspection head 3 and an image process for performing arithmetic processing on the captured image acquired by the imaging operation.
  • an imaging operation for imaging the measurement region using the inspection head 3
  • an image process for performing arithmetic processing on the captured image acquired by the imaging operation.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of image capturing executed for substrate inspection.
  • the flowchart of FIG. 4 is executed according to the control of the main control unit 110.
  • the main control unit 110 specifies the measurement region R (I) (FIG. 5) based on the component data De stored in the storage unit 150. That is, the component data De indicates the position and shape of the component on the surface 10 a of the substrate 10. Accordingly, the main control unit 110 obtains the position of the solder for attaching the component to the surface 10a of the substrate 10 from the component data De, and sets the measurement region so as to include the solder.
  • a plurality of components are attached to the surface 10a of the substrate 10, and a plurality of solder attachment locations (pads) are provided.
  • a plurality of measurement regions R (I) are set.
  • the identification number I for identifying the measurement region R (I) to be imaged is reset to zero (step S102), and the identification number I is incremented (step S103). If the identification number I is equal to or less than the maximum value Imax (“NO” in step S104), the drive control unit 140 adjusts the position of the inspection head 3 by the drive mechanism 4, thereby making the inspection head 3 the I-th measurement. It is made to oppose area
  • the maximum value Imax is the number of measurement regions R (I) specified in step S101. As a result, the I-th measurement region R (I) is included in the inspection range F3 of the inspection head 3.
  • the main control unit 110 determines the direction of the I-th measurement region R (I).
  • FIG. 5 is a plan view schematically illustrating the direction of the measurement region.
  • a rectangular chip component 8 is taken as an example, and the arrangement direction E of the chip component 8 is parallel to the horizontal direction X, the arrangement pattern 2 orthogonal to the horizontal direction X, and the horizontal direction X.
  • Each of the arrangement patterns 3 inclined by 45 degrees is shown.
  • the arrangement direction E of the chip component 8 is the length direction of the chip component 8 in a plan view from the vertical direction Z, and terminals 81 and 82 provided at both ends of the chip component 8 are arranged in the example of FIG. Match the direction. As shown in FIG.
  • the terminal 81 is attached to the pad 11 provided on the surface 10 a of the substrate 10 with the solder 91, and the chip component 8 is arranged in the arrangement direction E.
  • the terminal 82 is attached to the pad 12 provided on the surface 10a of the substrate 10 by the solder 92.
  • step S106 of FIG. 4 the main control unit 110 determines the direction of the slope of the solders 91 and 92 (in other words, the direction of the normal of the slope) in which the measurement area R (I) is set as the measurement area. Judged as the direction of R (I). Specifically, on which end of the first side E1 and the second side E2 of the chip component 8 the terminals 81, 82 to which the solders 91, 92, which are the setting targets of the measurement region R (I), are attached, are located. Confirm.
  • step S107 the main control unit 110 selects the projector 32 to be used for imaging the measurement region R (I) from the projectors 32b to 32e based on the determination result of the direction of the measurement region R (I). Specifically, the projector 32 that satisfies the irradiation condition of irradiating the measurement region R (I) with pattern light from the side where the measurement region R (I) faces is selected.
  • the projector 32 that irradiates the pattern light from the first side E1 to the measurement region R (I) is selected.
  • the identification number P for identifying the projector 32 selected in step S107 is reset to zero (step S108), and the identification number P is incremented (step S109). If the identification number P is equal to or smaller than the maximum value Pmax (“NO” in step S110), a captured image necessary for measuring the three-dimensional shape of the measurement region R (I) by the phase shift method is acquired in step S111. ⁇ S114 is executed.
  • the maximum value Pmax is the number of projectors 32 selected in step S107.
  • the irradiation control unit 120 controls the projector 32 based on the pattern data Dp (S) read from the storage unit 150, thereby measuring the pattern light indicated by the pattern data Dp (S) from the projector 32 within the inspection range F3.
  • the region R (I) can be irradiated.
  • Steps S112 to S114 are repeatedly executed until the identification number S exceeds the maximum value Smax (“YES” in step S113).
  • the captured images of the measurement region R (I) by the five cameras 31a to 31e are acquired while incrementing the identification number S and changing the phase of the pattern light applied to the measurement region R (I) (step S1). S114).
  • a set of captured images is acquired with four images obtained by imaging the measurement region R (I) with each of the cameras 31a to 31e while irradiating light from the projector 32 with the identification number P. Accordingly, the main control unit 110 associates the measurement region R (I) with the identification number P for identifying the projector 32 that has emitted light during imaging and the identification number C for identifying the cameras 31a to 31e that have performed imaging. ) Of the captured image Ds (I, P, C).
  • steps S109 to S114 are repeatedly executed until the identification number P exceeds the maximum value Pmax (“YES” in step S110). Accordingly, the captured image Ds (I, P, C) of the measurement region R (I) can be acquired using all the projectors 32 selected in step S107. Until the identification number I exceeds the maximum value Imax (“YES” in step S104), steps S103 to S114 are repeatedly executed. Thereby, the captured images Ds (I, P, C) can be acquired for all the measurement regions R (I) specified in step S101. In this way, when the imaging operation of FIG. 4 is finished, image processing for performing arithmetic processing on the captured image acquired by the imaging operation is executed.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of image processing executed for substrate inspection.
  • the flowchart of FIG. 6 is executed according to the control of the main control unit 110.
  • the identification number I for identifying the measurement region R (I) to be subjected to image processing is reset to zero (step S201), and the identification number I is incremented (step S202). If the identification number I is equal to or less than the maximum value Imax (“NO” in step S203), the main control unit 110 uses the technique in step S106 described above with reference to FIG. The direction of the region R (I) is determined (step S204).
  • step S205 the main control unit 110 determines which of the tilt cameras 31b to 31D in the captured image Ds (I, P, C) of the measurement region R (I) based on the determination result of the direction of the measurement region R (I). Whether to use the captured image Ds (I, P, C) captured at 31e is selected. Specifically, the captured image Ds (I, P, C) of the tilt camera 31 that satisfies the imaging condition of imaging the measurement region R (I) from the side where the measurement region R (I) faces is selected.
  • the tilt camera 31 that images the measurement region R (I) from the first side E1 has the measurement region R (in the arrangement direction E) in a side view from the direction orthogonal to the arrangement direction E (in other words, in the arrangement direction E). All the tilt cameras 31 that image the measurement region R (I) from the first side E1 than I) are applicable.
  • one inclined camera 31 c that captures an image from the first side E1 with respect to the measurement region R (I) in the inspection range F3 is provided. Selected.
  • the case where the measurement region R (I) faces the first side E1 in the arrangement direction E has been described as an example.
  • the measurement region R (I) may face the second side E2 in the arrangement direction E. It is the same.
  • step S206 the image processing unit 160 uses the captured images Ds (I, P, C) of the tilt camera 31 and the facing camera 31 selected in step S205, and the three-dimensional shape Dt of the measurement region R (I). (I) is calculated.
  • the three-dimensional shape Dt (I) may be obtained as follows.
  • the captured image Ds (I, P, C) of the measurement region R (I) by the selected tilt camera 31 is converted into the coordinate system of the directly facing camera 31.
  • the average of the pixel value of the captured image Ds (I, P, C) of the tilted camera 31 after the coordinate conversion and the pixel value of the captured image Ds (I, P, C) of the directly facing camera 31 is calculated for each pixel. calculate.
  • the average calculation is performed for the captured images Ds (I, P, C) having the same phase of the pattern light of the projector 32 used at the time of imaging.
  • the average captured image Ds (I, P, C) having the average pixel value can be acquired for four types of pattern light having different phases. Therefore, the image processing unit 160 calculates the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) from these average captured images Ds (I, P, C) using the phase shift method.
  • step S207 the image processing unit 160 determines the quality of the solders 91 and 92 in the measurement region R (I) based on the calculated three-dimensional shape Dt (I). Steps S202 to S207 are repeatedly executed until the identification number I exceeds the maximum value Imax (“YES” in step S203). As a result, the three-dimensional shape Dt (I) is obtained for all the measurement regions R (I) specified in step S101, and pass / fail determination is executed.
  • the tilt cameras 31b to 31e provided in the present embodiment are arranged to be tilted with respect to the normal direction (vertical direction Z) of the surface 10a of the substrate 10 and are arranged on the surface 10a of the substrate 10. It is suitable for capturing the side surfaces of the existing solders 91 and 92 (FIG. 7).
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating the advantages of the tilt camera.
  • the side surface 91a of the solder 91 faces the normal direction of the surface 10a of the substrate 10 as compared to the arrow V1 that captures the side surface 91a of the solder 91 from the normal direction (vertical direction Z) of the surface 10a of the substrate 10.
  • the arrow V2 that captures the side surface 91a from the direction inclined in the direction inclined to the normal direction of the side surface 91a can more accurately capture the side surface 91a of the solder 91 from the front.
  • the three-dimensional shape Dt of the measurement region R (I) is based on the measurement region R (I) obtained by imaging the measurement region R (I) set with respect to the substrate 10 by the tilt cameras 31b to 31e. (I) is measured. Therefore, even when the measurement region R (I) is set to include the side surfaces 91a and 92a of the solders 91 and 92 existing on the substrate 10, the three-dimensional shape Dt of the side surfaces 91a and 92a of the solders 91 and 92 is provided. It is possible to accurately measure (I).
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating another advantage of the tilt camera.
  • V ⁇ b> 1 that captures the side surface 91 a of the solder 91 from the normal direction (vertical direction Z) of the surface 10 a of the substrate 10, it is reflected by the surface 10 a of the substrate 10. The reflected light is re-reflected by the side surface 91 a of the solder 91 and enters the camera 31.
  • the reflection surface 10 b of the substrate 10 is reflected in the captured image of the side surface 91 a of the solder 91.
  • the side surface 91 a is captured from the direction in which the side surface 91 a of the solder 91 faces the normal direction of the surface 10 a of the substrate 10. In the case of the arrow V2, occurrence of such reflection can be suppressed.
  • the measurement region R (I) can be imaged by the tilt cameras 31b to 31e from a plurality of directions, and the three-dimensional shape Dt (I) of the side surfaces 91a and 92a of the solder 91 and 92 existing on the surface 10a of the substrate 10. It is advantageous in accurately measuring.
  • the captured images Ds (I, P, C) of the plurality of tilt cameras 31b to 31e the captured images Ds (I, P, C) used for measuring the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I).
  • the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) using the captured image Ds (I, P, C) obtained by capturing the measurement region R (I) from an appropriate one of the plurality of imaging directions. Can be measured. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape Dt (I) of the side surfaces 91a and 92a of the solders 91 and 92 existing on the surface 10a of the substrate 10.
  • the component data De indicating the position and outer shape of the chip component 8 attached to the surface 10a of the substrate 10 by the solders 91 and 92 is acquired, and the measurement region R
  • the imaging conditions required in the imaging direction of the tilt cameras 31b to 31e that capture (I) are set according to the component data De.
  • the captured image Ds (I, P, C) of the tilt camera 31 that images the measurement region R (I) from the direction satisfying the imaging condition is used to measure the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I).
  • the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) using the captured image Ds (I, P, C) obtained by imaging the measurement region R (I) from the imaging direction selected based on the component data De. Can be measured. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape Dt (I) of the side surfaces 91a and 92a of the solders 91 and 92 existing on the surface 10a of the substrate 10.
  • the measurement region R (I) is set with respect to the side surfaces 91a and 92a of the solders 91 and 92. Then, an imaging condition is set based on the result of determining the positional relationship between the solder 91 and 92 and the chip component 8 attached to the substrate 10 by the solder 91 and 92 from the component data De.
  • the captured image Ds (I, P, C) obtained by capturing the measurement region R (I) from the imaging direction selected based on the positional relationship between the solders 91 and 92 and the chip component 8 from among the plurality of imaging directions. It is possible to measure the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I). Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape Dt (I) of the side surfaces 91a and 92a of the solders 91 and 92 existing on the surface 10a of the substrate 10.
  • the terminal 81 (terminal 82) to which the solder 91 (solder 92) to be set in the measurement region R (I) is attached is any of the chip components 8 in the arrangement direction E parallel to the surface 10a of the substrate 10. Is determined based on the component data De (step S204). Then, if it is determined that the corresponding terminal 81 (terminal 82) is located at the end of the first side E1 (second side E2) of the chip component 8 in the arrangement direction E, it is more in the arrangement direction E than the measurement region R (I). An imaging condition for imaging the measurement region R (I) from the first side E1 (second side E2) is set.
  • step S205 there may be two tilt cameras 31 that satisfy the imaging condition when imaging the measurement region R (I) depending on the direction of the measurement region R (I). That is, when there are two tilt cameras 31 arranged so as to sandwich the measurement region R (I) in the direction V perpendicular to the placement direction E, the two tilt cameras 31 satisfy the imaging condition. .
  • the two tilt cameras 31c and 31d satisfy the imaging conditions
  • the two tilt cameras 31b and 31c Satisfy imaging conditions in the example of “placement pattern 2”.
  • the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) is obtained by using the captured images Ds (I, P, C) of the two tilt cameras 31 and the three-dimensional shape of the measurement region R (I).
  • the shape Dt (I) can be measured.
  • the captured images Ds (I, P, C) of the two tilt cameras 31 are converted into the coordinate system of the directly facing camera 31. Then, the captured image Ds (I, P, C) after the coordinate conversion of one tilt camera 31, the captured image Ds (I, P, C) after the coordinate conversion of the other camera 31, and the imaging of the directly facing camera 31.
  • the average of the pixel values of the image Ds (I, P, C) is calculated for each pixel.
  • the average calculation is performed for the captured images Ds (I, P, C) having the same phase of the pattern light of the projector 32 used for imaging.
  • the average captured image Ds (I, P, C) having the average pixel value can be acquired for four types of pattern light having different phases. Therefore, the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) can be calculated from these average captured images Ds (I, P, C) using the phase shift method.
  • imaging is executed by overlapping the exposure times of the two tilt cameras 31 with each other.
  • the time required for imaging by the two tilt cameras 31 can be shortened, and the three-dimensional shape Dt (I) can be measured efficiently.
  • the captured images Ds (I, P, C) of the two tilt cameras 31 may be used complementarily to calculate the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I).
  • the pixel value of the portion causing halation in the captured image Ds (I, P, C) of one tilt camera 31 is not used for the above average calculation, for example, by treating it as null.
  • the projector 32 is arranged to be inclined with respect to the normal direction (vertical direction Z) of the surface 10a of the substrate 10 held on the transport conveyor 2.
  • the projector 32 inclined with respect to the normal direction of the surface 10 a of the substrate 10. . Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape Dt (I) of the side surfaces 91a and 92a of the solders 91 and 92 existing on the surface 10a of the substrate 10.
  • a plurality of projectors 32b to 32e are provided. Therefore, the pattern light from the projectors 32b to 32e arranged in an inclined manner can be applied to the measurement region R (I) from a plurality of directions, and the side surfaces 91a of the solders 91 and 92 existing on the surface 10a of the substrate 10 This is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape Dt (I) of 92a.
  • the projector 32 used for imaging the measurement region R (I) is selected from the plurality of projectors 32b to 32e based on the irradiation direction in which the projector 32 emits the pattern light to the measurement region R (I) (step S106, S107).
  • the original shape Dt (I) can be measured. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape Dt (I) of the side surfaces 91a and 92a of the solders 91 and 92 existing on the surface 10a of the substrate 10.
  • step S106 and S107 component data De indicating the position and outer shape of the chip component 8 attached to the surface 10a of the substrate 10 by the solders 91 and 92 is acquired, and the measurement region R ( In I), the irradiation condition obtained in the pattern light irradiation direction of the projector 32 that irradiates the pattern light is set according to the component data De. Then, the measurement region R (I) is imaged while turning on the projector 32 that irradiates the measurement region R (I) with the pattern light from the direction satisfying the irradiation condition.
  • the original shape Dt (I) can be measured. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape Dt (I) of the side surfaces 91a and 92a of the solders 91 and 92 existing on the surface 10a of the substrate 10.
  • the measurement region R (I) is set with respect to the side surfaces 91a and 92a of the solders 91 and 92. Then, irradiation conditions are set based on the result of determining the positional relationship between the solder 91 and 92 and the chip component 8 attached to the substrate 10 by the solder 91 and 92 from the component data De.
  • the picked-up image Ds (I, P, C) can be used to measure the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I). Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape Dt (I) of the side surfaces 91a and 92a of the solders 91 and 92 existing on the surface 10a of the substrate 10.
  • the terminal 81 (terminal 82) to which the solder 91 (solder 92) to be set in the measurement region R (I) is attached is any of the chip components 8 in the arrangement direction E parallel to the surface 10a of the substrate 10. Is determined based on the component data De (step S106). Then, if it is determined that the corresponding terminal 81 (terminal 82) is located at the end of the first side E1 (second side E2) of the chip component 8 in the arrangement direction E, it is more in the arrangement direction E than the measurement region R (I). An irradiation condition is set such that pattern light is irradiated from the first side E1 (second side E2) to the measurement region R (I).
  • step S107 there may be two projectors 32 that satisfy the irradiation condition for irradiating the measurement region R (I) with the pattern light depending on the direction of the measurement region R (I). That is, when there are two projectors 32 arranged so as to sandwich the measurement region R (I) in the direction V orthogonal to the arrangement direction E, the two projectors 32 satisfy the irradiation condition.
  • the two projectors 32c and 32d satisfy the irradiation condition.
  • the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) is measured using the captured image Ds (I, P, C) obtained by sequentially turning on the two projectors 32.
  • the three-dimensional shape Dt (I) of I) can be measured.
  • the average of the pixel values of the captured image Ds (I, P, C) captured by lighting one projector 32 and the captured image Ds (I, P, C) captured by lighting the other projector 32 is calculated. Calculate for each pixel. The average calculation is performed for the captured images Ds (I, P, C) having the same phase of the pattern light of the projector 32 used at the time of imaging. In this way, the average captured image Ds (I, P, C) having the average pixel value can be acquired for four types of pattern light having different phases. Therefore, the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) can be calculated from these average captured images Ds (I, P, C) using the phase shift method.
  • Such a configuration can also be applied to suppress the influence of the above-mentioned halation.
  • the pixel value of the portion causing halation in the captured image Ds (I, P, C) captured by using one projector 32 is not used for the above average calculation, for example, by treating it as null. To do.
  • the pixel value of the captured image Ds (I, P, C) captured using the other projector 32 is used. This is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape Dt (I) of the side surfaces 91a and 92a of the solders 91 and 92 existing on the surface 10a of the substrate 10 while suppressing the influence of halation.
  • the four tilt cameras 31b to 31e are arranged circumferentially at a pitch of 90 degrees around the normal line of the surface 10a of the substrate 10.
  • the projector 32 is parallel to the direction intersecting with the optical axes Ab to Ae of the four tilt cameras 31b to 31e at 45 degrees in a plan view from the normal direction (vertical direction Z) of the surface 10a of the substrate 10.
  • a pattern light composed of a stripe is irradiated onto the measurement region R (I). Then, based on the result of imaging the measurement region R (I) while irradiating the measurement region R (I) with the pattern light from the projector 32, the exposure times of the four tilt cameras 31b to 31e overlap each other.
  • the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) is measured using the method. As a result, it is possible to reduce the time required to capture the captured image Ds (I, P, C) necessary for measuring the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I), and to reduce the three-dimensional shape Dt.
  • the measurement of (I) can be performed efficiently.
  • a facing camera 31a and tilt cameras 31b to 31e are provided, and the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) is measured using each captured image Ds (I, P, C).
  • Ds (I, P, C) were.
  • the appearance inspection apparatus 1 corresponds to an example of the “appearance inspection apparatus” of the present invention
  • the transport conveyor 2 corresponds to an example of the “substrate holding unit” of the present invention
  • the projectors 32b to 32e Each corresponds to an example of the “projector” of the present invention
  • each of the tilt cameras 31b to 31e corresponds to an example of the “tilt camera” of the present invention
  • the directly facing camera 31a is an example of the “facing camera” of the present invention.
  • the control device 100 corresponds to an example of the “control unit” of the present invention
  • the measurement region R (I) corresponds to an example of the “measurement region” of the present invention
  • the component data De is the “component” of the present invention.
  • the chip component 8 corresponds to an example of “data”
  • the chip component 8 corresponds to an example of “component” or “chip component” of the present invention
  • the terminals 81 and 82 correspond to an example of “terminal” of the present invention
  • the solders 91 and 92 Is an example of the “solder” of the present invention.
  • orientation E corresponds to an example of the "particular direction" of the present invention.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made to the above without departing from the spirit of the present invention.
  • a specific method for calculating the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) from the captured image Ds (I, P, C) of the measurement region R (I) is not limited to the above example, and is conventionally known. The method can be used as appropriate.
  • the measurement region R (I, P, C) is used by using the captured images Ds (I, P, C) of both the two tilt cameras 31.
  • the three-dimensional shape Dt (I) of I) was calculated.
  • the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) is calculated using the captured image Ds (I, P, C) of one tilt camera 31 selected from the two tilt cameras 31. It doesn't matter.
  • step S107 If there are two projectors 32 that satisfy the irradiation condition in the determination in step S107, measurement is performed using the captured images Ds (I, P, C) obtained by lighting each of the two projectors 32.
  • the three-dimensional shape Dt (I) of the region R (I) was calculated.
  • the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) is obtained by using Ds (I, P, C) obtained by lighting one projector 32 selected from the two projectors 32. You may calculate.
  • the present invention is applied to the appearance inspection apparatus 1 provided with the facing camera 31a.
  • the present invention can also be applied to the appearance inspection apparatus 1 that does not include the facing camera 31a.
  • step S114 all the tilt cameras 31b to 31e are turned on regardless of the direction of the measurement region R (I).
  • what is used for calculating the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) is a predetermined positional relationship with respect to the measurement region R (I), that is, a captured image Ds ( I, P, C) only. Therefore, the tilt camera 31 that satisfies the imaging condition may be specified based on the determination result of the direction of the measurement region R (I) in step S106, and only the tilt camera 31 thus specified may be used for imaging in step S114.
  • each measurement region R (I) may be measured while including a plurality of measurement regions R (I) in the inspection range F3. Even in such a configuration, the imaging condition is obtained for each measurement region R (I), and the tertiary of each measurement region R (I) is obtained using the captured image Ds (I, P, C) of the tilt camera 31 that satisfies the imaging condition.
  • the original shape Dt (I) may be calculated.
  • the exposure times of two or more tilt cameras 31 may overlap each other, and the two or more tilt cameras 31 may perform imaging.
  • captured images Ds (I, P, C) used for calculation of the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) are captured images Ds (I, P, C) of the two or more tilt cameras 31.
  • the three-dimensional shape Dt (I) can be calculated from the appropriate captured image Ds (I, P, C).
  • the measured three-dimensional shape Dt (I) may be stored in the storage unit 150 as point cloud data. This allows the user to inspect the substrate 10 while performing human image processing such as changing the line of sight that displays the three-dimensional shape Dt (I) of the measurement region R (I) on the screen of the user interface 200. It becomes.
  • the present invention is applied to the inspection of the solders 91 and 92 for joining the chip component 8 to the substrate 10 is illustrated.
  • the present invention can also be applied to the inspection of the solders 91 and 92 that connect different types of components (for example, lead components) to the substrate 10 to the chip component 8.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing a state in which a board in which different types of components are mixed is inspected.
  • the part 8A is hidden behind the part 8B in a plan view from the vertical direction Z. Therefore, the mounting state of the component 8A cannot be inspected only with the facing camera 31a.
  • the mounting state of the component 8A can be inspected by imaging the component 8A with the tilt camera 31 that performs imaging from the direction indicated by the one-dot chain line arrow in FIG. It becomes possible.
  • the inspection target is not limited to solder, and various objects existing on the surface 10a of the substrate 10 can be the inspection target.
  • the visual field inspection apparatus may be configured such that the fields of view overlap each other in the inspection range of the surface of the substrate, and the control unit sets the measurement region within the inspection range where the fields of view of the plurality of tilt cameras overlap.
  • Such a configuration is advantageous for accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the object existing on the surface of the substrate, because the measurement region can be imaged from a plurality of directions by the tilt camera.
  • control unit sets the appearance inspection device so that the picked-up image used for measuring the three-dimensional shape of the measurement area is selected from the picked-up images of the plurality of tilt cameras based on the direction in which the tilt camera picks up the measurement area. It may be configured. As a result, it is possible to measure the three-dimensional shape of the measurement region using a captured image obtained by capturing the measurement region from an appropriate imaging direction among a plurality of imaging directions. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the object existing on the surface of the substrate.
  • the control unit acquires component data indicating the position and outer shape of the component attached to the surface of the substrate by soldering, and sets the imaging condition to be calculated in the imaging direction of the tilt camera that images the measurement area in the component data.
  • the appearance inspection apparatus may be configured so that a captured image of a tilt camera that captures the measurement region from a direction that satisfies the imaging condition is used for measuring the three-dimensional shape of the measurement region.
  • control unit sets a measurement region for the surface of the solder, and sets an imaging condition based on a result of judging the positional relationship between the solder and the component attached to the board from the component data.
  • the control unit determines from the component data that the terminal to which the solder to be set in the measurement region is attached in a specific direction parallel to the surface of the substrate. If it is determined that the chip part is located at the first side end, the appearance inspection apparatus may be configured to set an imaging condition of imaging the measurement region from the first side of the measurement region. This makes it possible to accurately measure the three-dimensional shape of the side surface of the solder that attaches the terminal of the chip component to the substrate.
  • the appearance inspection apparatus may be configured to be used for measuring the three-dimensional shape of the region.
  • the three-dimensional shape of the measurement region can be measured based on the captured image obtained by capturing the measurement region from two different directions.
  • the three-dimensional shape of the measurement area can be measured by using the captured images of the two tilt cameras in a complementary manner. Specifically, for example, even if a part of the image captured by one tilt camera causes halation, the part can be supplemented by the image captured by the other tilt camera. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the object existing on the surface of the substrate.
  • control unit causes the respective exposure times of at least two tilt cameras arranged so as to sandwich the measurement region in a direction parallel to the surface of the substrate and orthogonal to the specific direction to execute imaging.
  • An appearance inspection apparatus may be configured. As a result, the time required for imaging by the two tilt cameras can be shortened, and the three-dimensional shape can be measured efficiently.
  • control unit sets a plurality of measurement areas, causes at least two tilt cameras among the plurality of tilt cameras to perform imaging with overlapping exposure times, and sets the measurement area for each of the plurality of measurement areas.
  • the appearance inspection apparatus may be configured to select a captured image used for measurement of a three-dimensional shape from captured images of tilt cameras with exposure times overlapping each other. As a result, it is possible to reduce the time required to capture a captured image necessary for measuring the three-dimensional shape of the measurement region, and it is possible to efficiently measure the three-dimensional shape.
  • the appearance inspection apparatus may be configured such that the projector is inclined with respect to the normal direction of the surface of the substrate held by the substrate holding unit. In such a configuration, it is possible to irradiate light on the side surface of the object existing on the surface of the substrate by the projector inclined with respect to the normal direction of the surface of the substrate. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the object existing on the surface of the substrate.
  • the appearance inspection apparatus is configured to include a plurality of projectors that face different directions in a plan view from the normal direction of the surface of the substrate, and that the respective light irradiation ranges overlap each other on the surface of the substrate. Also good.
  • light from a projector disposed at an inclination can be irradiated onto the measurement region from a plurality of directions, which is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the object existing on the surface of the substrate. It is.
  • the appearance inspection apparatus may be configured so that a projector used for imaging the measurement area is selected from a plurality of projectors based on an irradiation direction in which the projector irradiates light to the measurement area.
  • a projector used for imaging the measurement area is selected from a plurality of projectors based on an irradiation direction in which the projector irradiates light to the measurement area.
  • the control unit acquires component data indicating the position and outer shape of the component attached to the surface of the substrate by soldering, and determines the irradiation condition obtained in the light irradiation direction of the projector that irradiates light to the measurement region.
  • the appearance inspection apparatus may be configured so that the tilting camera images the measurement area while turning on a projector that is set according to the component data and illuminates the measurement area with light from the direction satisfying the irradiation condition.
  • control unit sets the measurement area on the surface of the solder, and sets the irradiation condition based on the result of judging the positional relationship between the solder and the component attached to the board from the component data.
  • the three-dimensional shape of the measurement region is measured using a captured image obtained by capturing the measurement region while irradiating light from the irradiation direction selected based on the positional relationship between the solder and the component from a plurality of irradiation directions. Is possible. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the solder existing on the surface of the substrate.
  • the control unit determines from the component data that the terminal to which the solder to be set in the measurement region is attached in a specific direction parallel to the surface of the substrate.
  • the appearance inspection apparatus may be configured to set an irradiation condition of irradiating the measurement region with light from the first side of the measurement region.
  • At least two projectors are arranged so as to sandwich the measurement region in a direction parallel to the surface of the substrate and perpendicular to the specific direction, and the control unit illuminates at least two projectors in order to capture the measurement region.
  • an appearance inspection apparatus may be configured. In such a configuration, it is possible to measure the three-dimensional shape of the measurement region based on the captured image captured while sequentially turning on two projectors that emit light from different directions. As a result, the three-dimensional shape of the measurement region can be measured by using the captured image captured by lighting one projector and the captured image captured by lighting the other projector.
  • the portion can be supplemented by the captured image when the other projector is lit. Therefore, it is advantageous in accurately measuring the three-dimensional shape of the side surface of the object existing on the surface of the substrate.
  • the plurality of tilt cameras include at least four tilt cameras arranged circumferentially at a pitch of 90 degrees around the normal line of the substrate surface, and the projector is provided with respect to the normal direction of the substrate surface.
  • the measurement area is irradiated with light having a pattern composed of stripes parallel to the optical axis of each of the four tilt cameras at 45 degrees, and the control unit irradiates the measurement area with light from the projector.
  • the appearance inspection apparatus may be configured to measure the three-dimensional shape of the measurement area based on the result of imaging the measurement area by overlapping the exposure times of the four tilt cameras. As a result, it is possible to reduce the time required to capture a captured image necessary for measuring the three-dimensional shape of the measurement region, and it is possible to efficiently measure the three-dimensional shape.
  • the camera further includes a facing camera that faces the normal direction of the surface of the substrate and has a field of view that overlaps the fields of view of the plurality of tilt cameras on the surface of the substrate, and the control unit emits light from the projector to the measurement region.
  • the appearance inspection apparatus may be configured to measure the three-dimensional shape of the measurement region based on the captured image obtained by capturing the measurement region with the facing camera and the captured image captured by the tilt camera. As described above, by measuring the three-dimensional shape of the measurement region using the captured images of the facing camera and the tilt camera, it is possible to perform measurement with higher accuracy.
  • the control unit determines the height of the measurement region in each pixel based on the image obtained by converting the captured image captured by the tilt camera into the coordinate system of the directly facing camera and the captured image captured by the directly facing camera.
  • the appearance inspection apparatus may be configured to measure the three-dimensional shape of the measurement region.
  • control unit may configure the appearance inspection apparatus so as to hold the measured three-dimensional shape of the measurement region as point cloud data. This makes it possible to perform an inspection while performing arbitrary image processing such as changing the line of sight of the three-dimensional shape of the measurement region.
  • each of the camera 31 and the projector 32 can be changed as appropriate.

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Abstract

傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅは、基板１０の表面１０ａの法線方向（鉛直方向Ｚ）に対して傾斜して配置されており、基板１０の表面１０ａに存在する半田９１、９２の側面を捉えるのに適している（図７）。そして、基板１０に対して設定された計測領域Ｒ（Ｉ）を傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅにより撮像した計測領域Ｒ（Ｉ）に基づき、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を計測する。したがって、計測領域Ｒ（Ｉ）が基板１０に存在する半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａを含むように設定された場合であっても、半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａの三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を的確に計測することが可能となっている。

Description

外観検査装置および外観検査方法
　この発明は、基板の外観を検査する外観検査装置および外観検査方法に関する。
　特許文献１に記載のビジョン検査装置は、検査対象物に正対する第１カメラと、格子模様を照射する格子模様照射部とを備え、検査対象物に照射された格子模様が変形する様子を第１カメラで撮像した結果に基づき、検査対象物の高さを測定する。
特表２０１４－５１０２７６号公報
　このような技術は、例えば部品が半田により取り付けられた基板の外観を検査するのに用いることができる。ただし、上記の第１カメラは、検査対象物に正対するものである。そのため、基板を検査するにあたって、基板に存在する物体（半田あるいは部品等）の側面の三次元形状を必ずしも的確に計測できない場合があった。ちなみに、特許文献１では、第１カメラの周囲に配置された第２カメラが設けられている。ただし、この第２カメラは部品の浮き立ちや未挿入を確認するに過ぎず、かかる問題を解消するのに足りるものではなかった。
　この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測することを可能とする技術の提供を目的とする。
　本発明にかかる外観検査装置は、上記目的を達成するために、基板を保持する基板保持部と、基板保持部に保持される基板に向けて光を照射するプロジェクターと、基板保持部に保持される基板の表面の法線方向に対して傾斜して配置された傾斜カメラと、基板に対して設定した計測領域にプロジェクターから光を照射しつつ計測領域を傾斜カメラにより撮像した撮像画像に基づき、計測領域の三次元形状を計測する制御部とを備える。
　本発明にかかる外観検査方法は、上記目的を達成するために、基板に対して計測領域を設定する工程と、計測領域に光を照射しつつ、基板の表面の法線方向に対して傾斜して配置された傾斜カメラにより計測領域を撮像して、撮像画像を取得する工程と、撮像画像に基づき計測領域の三次元形状を計測する工程とを備える。
　このように構成された本発明（外観検査装置および外観検査方法）が備える傾斜カメラは、基板の表面の法線方向に対して傾斜して配置されており、上記の正対カメラと比較して基板の表面に存在する物体の側面を捉えるのに適している。そして、基板に対して設定された計測領域を傾斜カメラにより撮像した撮像画像に基づき、計測領域の三次元形状を計測する。したがって、計測領域が基板に存在する物体の側面を含むように設定された場合であっても、物体の側面の三次元形状を的確に計測することが可能となっている。
　基板に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測することが可能となる。
本発明にかかる外観検査装置が備える検査ヘッドの一例を模式的に示す斜視図。 図１の検査ヘッドの一例を模式的に示す平面図。 本発明にかかる外観検査装置を模式的に例示するブロック図。 基板検査のために実行される画像撮像の一例を示すフローチャート。 計測領域の向きを模式的に説明する平面図。 基板検査のために実行される画像処理の一例を示すフローチャート。 傾斜カメラが有する利点を模式的に説明する図。 傾斜カメラが有する別の利点を模式的に説明する図。 異なる種類の部品が混在する基板を検査する様子を模式的に示す図。
　図１は本発明にかかる外観検査装置が備える検査ヘッドの一例を模式的に示す斜視図である。図２は図１の検査ヘッドの一例を模式的に示す平面図である。両図および以下の図では、互いに直交する水平方向Ｘ、水平方向Ｙおよび鉛直方向Ｚを適宜示すものとする。この検査ヘッド３は、水平に保持される基板１０の表面１０ａを検査対象としており、検査範囲Ｆ３内の基板１０の表面１０ａに対して、所定パターンの光を照射（投影）しつつ撮像を行う。
　両図に示すように、検査ヘッド３は、鉛直方向Ｚからの平面視において中央に位置する正対カメラ３１ａと、正対カメラ３１ａの光軸Ａａを中心に同心円状に等間隔で並ぶ４台の傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅとを有する。なお、両図では、５台のカメラに互いに異なる符号３１ａ～３１ｅが付されているが、以下では、個々のカメラを区別しない場合は共通の符号３１を適宜用いることとする。カメラ３１ａ～３１ｅとしては、例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラを用いることができる。５台のカメラ３１ａ～３１ｅは、基板１０の表面１０ａ上の検査範囲Ｆ３に対向するように配置されており、検査範囲Ｆ３をそれぞれの視野に収めることができる。換言すれば、５台のカメラ３１ａ～３１ｅの視野は、基板１０の表面１０ａ上の検査範囲Ｆ３において互いに重複する。
　正対カメラ３１ａは、その光軸Ａａが鉛直方向Ｚに平行となるように配置されており、上方から検査範囲Ｆ３に正対する。したがって、正対カメラ３１ａの光軸Ａａが基板１０の表面１０ａと成す角度は９０度となっている。正対カメラ３１ａはテレセントリックレンズを有しており、このテレセントリックレンズを介して検査範囲Ｆ３における基板１０の表面１０ａを撮像する。
　傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅは、それぞれの光軸Ａｂ～Ａｅが鉛直方向Ｚに対して傾斜するように配置されており、斜め上方から検査範囲Ｆ３に対向する。傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅの光軸Ａｂ～Ａｅが基板１０の表面１０ａと成す角度（仰角）は互いに等しく、９０度未満の鋭角となっている。一方、鉛直方向Ｚからの平面視において、４台の傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅの光軸Ａｂ～Ａｅは９０度ずつ異なっている。つまり、図２の平面視において座標軸Ｘ（水平方向Ｘ）を始線として反時計回りに角度（方位角）を定義すると、傾斜カメラ３１ｂの光軸Ａｂの角度は４５度となり、傾斜カメラ３１ｃの光軸Ａｃの角度は１３５度となり、傾斜カメラ３１ｄの光軸Ａｄの角度は２２５度となり、傾斜カメラ３１ｅの光軸Ａｅの角度は３１５度となる。
　さらに、検査ヘッド３は、正対カメラ３１ａの光軸Ａａを中心に同心円状に等間隔で並ぶ４台のプロジェクター３２ｂ～３２ｅ（投影機）を有する。なお、両図では、４台のプロジェクターに互いに異なる符号３２ｂ～３２ｅが付されているが、以下では、個々のプロジェクターを区別しない場合は共通の符号３２を適宜用いることとする。プロジェクター３２ｂ～３２ｅのそれぞれは、光強度分布が正弦波状に変化する縞状のパターンの光（パターン光）を検査範囲Ｆ３に照射する。パターン光を構成する縞は、鉛直方向Ｚからの平面視において、４台の傾斜カメラ３１ｂ～３２ｅそれぞれの光軸Ａｂ～Ａｅと４５度で交差する方向に平行である。
プロジェクター３２ｂ～３２ｅのそれぞれは、ＬＥＤ(Light Emitting
Diode)等の光源と、光源からの光を検査範囲Ｆ３へ向けて反射するデジタル・マイクロミラー・デバイスとを有している。そして、デジタル・マイクロミラー・デバイスの各マイクロミラーの角度を調整することで、互いに位相の異なる４通りのパターン光を検査範囲Ｆ３に照射できる。つまり、検査ヘッド３は、プロジェクター３２ｂ～３２ｅから照射するパターン光の位相を変化させながらカメラ３１ａ～３１ｅにより撮像を行うことで、位相シフト法によって検査範囲Ｆ３内の三次元形状を計測することができる。
　４台のプロジェクター３２ｂ～３２ｅは、それぞれの光軸Ｂｂ～Ｂｅが鉛直方向Ｚに対して傾斜するように配置されて、斜め上方から検査範囲Ｆ３に対向しており、基板１０の表面１０ａ上の検査範囲Ｆ３をそれぞれの光の照射範囲に収めることができる。換言すれば、４台のプロジェクター３２ｂ～３２ｅのパターン光の照射範囲は、基板１０の表面１０ａ上の検査範囲Ｆ３において互いに重複する。
プロジェクター３２ｂ～３２ｅの光軸Ｂｂ～Ｂｅが基板１０の表面１０ａと成す角度（仰角）は互いに等しく、９０度未満の鋭角となっている。一方、鉛直方向Ｚからの平面視において、４台のプロジェクター３２ｂ～３２ｅの光軸Ｂｂ～Ｂｅは９０度ずつ異なっている。つまり、図２の平面視において座標軸Ｘ（水平方向Ｘ）を始線として反時計回りに角度（方位角）を定義すると、プロジェクター３２ｂの光軸Ｂｂの角度は０度となり、プロジェクター３２ｃの光軸Ｂｃの角度は９０度となり、プロジェクター３２ｄの光軸Ｂｄの角度は１８０度となり、プロジェクター３２ｅの光軸Ｂｅの角度は２７０度となる。このように、円周方向に隣り合う傾斜カメラ３１ｂ～３２ｅの間にプロジェクター３２ｂ～３２ｅが配置されている。
　図３は本発明にかかる外観検査装置を模式的に例示するブロック図である。この外観検査装置１は、制御装置１００によって搬送コンベア２、検査ヘッド３および駆動機構４を制御して、基板１０（プリント基板）に対して設定した計測領域の三次元形状を取得することにより、基板１０の外観を検査する。
　搬送コンベア２は、基板１０を所定の搬送経路に沿って搬送する。具体的には、搬送コンベア２は、検査前の基板１０を外観検査装置１内の検査位置に搬入し、基板１０を検査位置で水平に保持する。これによって、平板状の基板１０の表面１０ａが水平に保持され、基板１０の表面１０ａの法線方向は鉛直方向Ｚに一致する。また、検査位置における基板１０への検査が終了すると、搬送コンベア２は、検査後の基板１０を外観検査装置１の外へ搬出する。
　検査ヘッド３は、搬送コンベア２により保持される基板１０の表面１０ａに対して、鉛直方向Ｚの上側から対向する。検査ヘッド３は、上述したとおり、基板１０の表面１０ａ上の検査範囲Ｆ３にプロジェクター３２ｂ～３２ｅからパターン光を照射しつつ、カメラ３１ａ～３１ｅにより検査範囲Ｆ３を撮像する。駆動機構４は、検査ヘッド３を支持しつつ、モーターによって水平方向Ｘ、Ｙおよび鉛直方向Ｚへ検査ヘッド３を駆動させる。この駆動機構４の駆動によって、検査ヘッド３は、基板１０の表面１０ａに設定された計測領域を検査範囲Ｆ３内に収めることができる。
　制御装置１００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)およびメモリーで構成された主制御部１１０を有しており、主制御部１１０が装置各部の制御を統括することで、検査が実行される。また。制御装置１００は、ディスプレイ、キーボードおよびマウス等の入出力機器で構成されたユーザーインターフェース２００を有しており、ユーザーは、ユーザーインターフェース２００を介して制御装置１００に指令を入力したり、制御装置１００による検査結果を確認したりすることができる。さらに、制御装置１００は、プロジェクター３２ｂ～３２ｅを制御する照射制御部１２０、カメラ３１ａ～３１ｅを制御する撮像制御部１３０、駆動機構４を制御する駆動制御部１４０、データ等を記憶する記憶部１５０、および画像処理を実行する画像処理部１６０を有する。
　そして、制御装置１００は、検査ヘッド３を用いて計測領域を撮像する撮像動作と、撮像動作で取得した撮像画像に対して演算処理を施す画像処理とを実行して、基板１０を検査する。続いては、基板１０の表面１０ａに電子部品を取り付ける半田の形状を計測し、その計測結果に基づき半田の形状の良否を検査する場合を例示して、具体的な説明を行う。
　図４は基板検査のために実行される画像撮像の一例を示すフローチャートである。図４のフローチャートは、主制御部１１０の制御に従って実行される。ステップＳ１０１では、主制御部１１０は、記憶部１５０に記憶された部品データＤｅに基づき、計測領域Ｒ（Ｉ）（図５）を特定する。つまり、部品データＤｅは、基板１０の表面１０ａにおける部品の位置および形状を示す。そこで、主制御部１１０は、基板１０の表面１０ａに部品を取り付ける半田の位置を部品データＤｅから求めて、当該半田を含むように計測領域を設定する。なお、基板１０の表面１０ａでは、複数の部品が取り付けられており、半田の取付箇所（パッド）が複数設けられている。これに対応して、計測領域Ｒ（Ｉ）も複数設定されることとなる。
　続いて、撮像動作の対象とする計測領域Ｒ（Ｉ）を識別するための識別番号Ｉをゼロにリセットし（ステップＳ１０２）、識別番号Ｉをインクリメントする（ステップＳ１０３）。そして、識別番号Ｉが最大値Ｉｍａｘ以下であれば（ステップＳ１０４で「ＮＯ」）、駆動制御部１４０が駆動機構４により検査ヘッド３の位置を調整することで、検査ヘッド３をＩ番目の計測領域Ｒ（Ｉ）に対向させる。ここで、最大値Ｉｍａｘは、ステップＳ１０１で特定された計測領域Ｒ（Ｉ）の個数である。これによって、Ｉ番目の計測領域Ｒ（Ｉ）が検査ヘッド３の検査範囲Ｆ３内に含まれることとなる。ステップＳ１０６では、主制御部１１０がＩ番目の計測領域Ｒ（Ｉ）の向きを判定する。
　図５は計測領域の向きを模式的に説明する平面図である。同図においては、矩形状のチップ部品８を例に挙げて、チップ部品８の配置方向Ｅが水平方向Ｘに平行な配置パターン１、水平方向Ｘに直交する配置パターン２、および水平方向Ｘから４５度傾いた配置パターン３をそれぞれ示す。ここで、チップ部品８の配置方向Ｅは、鉛直方向Ｚからの平面視におけるチップ部品８の長さ方向であり、図５の例ではチップ部品８の両端に設けられた端子８１、８２が並ぶ方向に一致する。図５に示すように、チップ部品８の配置方向Ｅの第１側Ｅ１では、基板１０の表面１０ａに設けられたパッド１１に端子８１が半田９１により取り付けられ、チップ部品８の配置方向Ｅの第２側Ｅ２（第１側Ｅ１の逆側）では、基板１０の表面１０ａに設けられたパッド１２に端子８２が半田９２により取り付けられている。
　そして、図４のステップＳ１０６では、主制御部１１０は、計測領域Ｒ（Ｉ）が設定された半田９１、９２の斜面の向き（換言すれば、当該斜面の法線の向き）を、計測領域Ｒ（Ｉ）の向きとして判断する。具体的には、計測領域Ｒ（Ｉ）の設定対象である半田９１、９２が付着する端子８１、８２が、チップ部品８において第１側Ｅ１および第２側Ｅ２のいずれの端に位置するかを確認する。そして、第１側Ｅ１の端に位置することを確認すると、計測領域Ｒ（Ｉ）が配置方向Ｅの第１側Ｅ１を向くと判定し、第２側Ｅ２の端に位置することを確認すると、計測領域Ｒ（Ｉ）が配置方向Ｅの第２側Ｅ２を向くと判定する。
　図５の具体例で示すと、「配置パターン１」の例では、計測領域Ｒ（Ｉ）が水平方向Ｘに平行な配置方向Ｅの第１側Ｅ１を向くと判定する。「配置パターン２」の例では、計測領域Ｒ（Ｉ）が水平方向Ｘに直交する配置方向Ｅの第１側Ｅ１を向くと判定する。あるいは、「配置パターン３」の例では、計測領域Ｒ（Ｉ）が水平方向Ｘから４５度傾いた配置方向Ｅの第１側Ｅ１を向くと判定する。
　ステップＳ１０７では、主制御部１１０は、計測領域Ｒ（Ｉ）の向きの判定結果に基づき、当該計測領域Ｒ（Ｉ）の撮像に用いるプロジェクター３２をプロジェクター３２ｂ～３２ｅのうちから選択する。具体的には、計測領域Ｒ（Ｉ）が向く側から当該計測領域Ｒ（Ｉ）にパターン光を照射するという照射条件を満たすプロジェクター３２を選択する。
　したがって、計測領域Ｒ（Ｉ）が配置方向Ｅの第１側Ｅ１を向く場合は、第１側Ｅ１から計測領域Ｒ（Ｉ）にパターン光を照射するプロジェクター３２が選択される。ここで、第１側Ｅ１から計測領域Ｒ（Ｉ）にパターン光を照射するプロジェクター３２には、配置方向Ｅに直交する方向からの側面視において（換言すれば、配置方向Ｅにおいて）、計測領域Ｒ（Ｉ）よりも第１側Ｅ１から計測領域Ｒ（Ｉ）にパターン光を照射する全てのプロジェクター３２が該当する。
　図５の具体例で示すと、「配置パターン１」の例では、水平方向Ｘに平行な配置方向Ｅにおいて、検査範囲Ｆ３内の計測領域Ｒ（Ｉ）よりも第１側Ｅ１から光を照射する１台のプロジェクター３２ｄ（図２）が選択される。「配置パターン２」の例では、水平方向Ｘに直交する配置方向Ｅにおいて、検査範囲Ｆ３内の計測領域Ｒ（Ｉ）よりも第１側Ｅ１から光を照射する１台のプロジェクター３２ｃが選択される。あるいは、「配置パターン３」の例では、水平方向Ｘから４５度傾く配置方向Ｅにおいて、検査範囲Ｆ３内の計測領域Ｒ（Ｉ）よりも第１側Ｅ１から光を照射する２台のプロジェクター３２ｃ、３２ｄが選択される。なお、ここでは、計測領域Ｒ（Ｉ）が配置方向Ｅの第１側Ｅ１を向く場合を例示して説明したが、計測領域Ｒ（Ｉ）が配置方向Ｅの第２側Ｅ２を向く場合も同様である。
　続いて、ステップＳ１０７で選択されたプロジェクター３２を識別する識別番号Ｐをゼロにリセットし（ステップＳ１０８）、識別番号Ｐをインクリメントする（ステップＳ１０９）。そして、識別番号Ｐが最大値Ｐｍａｘ以下であれば（ステップＳ１１０で「ＮＯ」）、位相シフト法によって計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状を計測するために必要な撮像画像を取得するステップＳ１１１～Ｓ１１４を実行する。ここで、最大値Ｐｍａｘは、ステップＳ１０７で選択されたプロジェクター３２の個数である。
　つまり、記憶部１５０には、上述した４通りのパターン光を示すパターンデータＤｐ（Ｓ）（Ｓ＝１、２、３、４）が記憶されている。そして、照射制御部１２０は、記憶部１５０から読み出したパターンデータＤｐ（Ｓ）に基づきプロジェクター３２を制御することで、パターンデータＤｐ（Ｓ）が示すパターン光をプロジェクター３２から検査範囲Ｆ３内の計測領域Ｒ（Ｉ）に照射できる。
そこで、パターン光を識別する識別番号Ｓをゼロにリセットし（ステップＳ１１１）、識別番号Ｓをインクリメントする（ステップＳ１１２）。そして、識別番号Ｓが最大値Ｓｍａｘ（＝４）以下であれば（ステップＳ１１３で「ＮＯ」）、５台のカメラ３１ａ～３１ｅに検査範囲Ｆ３内の計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像させて、５台のカメラ３１ａ～３１ｅそれぞれの撮像画像を取得する（ステップＳ１１４）。なお、計測領域Ｒ（Ｉ）の撮像は、Ｐ番目の１台のプロジェクター３２のみを点灯させつつ他のプロジェクター３２を消灯させた状態で、５台のカメラ３１ａ～３１ｅを同時に露光させて（すなわち、５台のカメラ３１ａ～３１ｅの露光時間を同じにして）、実行される。そして、識別番号Ｓが最大値Ｓｍａｘを超えるまで（ステップＳ１１３で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１１２～Ｓ１１４が繰り返し実行される。これによって、識別番号Ｓをインクリメントして計測領域Ｒ（Ｉ）に照射するパターン光の位相を変更しながら、５台のカメラ３１ａ～３１ｅによる計測領域Ｒ（Ｉ）の撮像画像を取得する（ステップＳ１１４）。
　こうして、識別番号Ｐのプロジェクター３２から光を照射しつつカメラ３１ａ～３１ｅのそれぞれで計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像した４枚で１組の撮像画像が取得される。そこで、主制御部１１０は、撮像の際に光を照射したプロジェクター３２を識別する識別番号Ｐと、撮像を行ったカメラ３１ａ～３１ｅを識別する識別番号Ｃとに関連付けて、計測領域Ｒ（Ｉ）の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を記憶部１５０に記憶する。
　そして、識別番号Ｐが最大値Ｐｍａｘを超えるまで（ステップＳ１１０で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１０９～Ｓ１１４が繰り返し実行される。これによって、ステップＳ１０７で選択された全てのプロジェクター３２を用いて、計測領域Ｒ（Ｉ）の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を取得できる。識別番号Ｉが最大値Ｉｍａｘを超えるまで（ステップＳ１０４で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１０３～Ｓ１１４が繰り返し実行される。これによって、ステップＳ１０１で特定された全ての計測領域Ｒ（Ｉ）について撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を取得できる。こうして、図４の撮像動作を終えると、撮像動作で取得した撮像画像に対して演算処理を施す画像処理が実行される。
　図６は基板検査のために実行される画像処理の一例を示すフローチャートである。図６のフローチャートは、主制御部１１０の制御に従って実行される。まず、画像処理の対象とする計測領域Ｒ（Ｉ）を識別するための識別番号Ｉをゼロにリセットし（ステップＳ２０１）、識別番号Ｉをインクリメントする（ステップＳ２０２）。そして、識別番号Ｉが最大値Ｉｍａｘ以下であれば（ステップＳ２０３で「ＮＯ」）であれば、図５を用いて上述したステップＳ１０６での手法を用いて、主制御部１１０がＩ番目の計測領域Ｒ（Ｉ）の向きを判定する（ステップＳ２０４）。
　ステップＳ２０５では、主制御部１１０は、計測領域Ｒ（Ｉ）の向きの判定結果に基づき、計測領域Ｒ（Ｉ）の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）のうち、いずれの傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅで撮像した撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を用いるかを選択する。具体的には、計測領域Ｒ（Ｉ）が向く側から当該計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像するといった撮像条件を満たす傾斜カメラ３１の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を選択する。
　したがって、計測領域Ｒ（Ｉ）が配置方向Ｅの第１側Ｅ１を向く場合は、第１側Ｅ１から計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像する傾斜カメラ３１の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）が選択される。ここで、第１側Ｅ１から計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像する傾斜カメラ３１には、配置方向Ｅに直交する方向からの側面視において（換言すれば、配置方向Ｅにおいて）、計測領域Ｒ（Ｉ）よりも第１側Ｅ１から計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像する全ての傾斜カメラ３１が該当する。
　図５の具体例で示すと、「配置パターン１」の例では、水平方向Ｘに平行な配置方向Ｅにおいて、検査範囲Ｆ３内の計測領域Ｒ（Ｉ）よりも第１側Ｅ１から撮像する２台の傾斜カメラ３１ｃ、３１ｄのそれぞれが撮像した撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）が選択される。「配置パターン２」の例では、水平方向Ｘに直交する配置方向Ｅにおいて、検査範囲Ｆ３内の計測領域Ｒ（Ｉ）よりも第１側Ｅ１から撮像する２台の傾斜カメラ３１ｂ、３１ｃのそれぞれが撮像した撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）が選択される。あるいは、「配置パターン３」の例では、水平方向Ｘから４５度傾く配置方向Ｅにおいて、検査範囲Ｆ３内の計測領域Ｒ（Ｉ）よりも第１側Ｅ１から撮像する１台の傾斜カメラ３１ｃが選択される。なお、ここでは、計測領域Ｒ（Ｉ）が配置方向Ｅの第１側Ｅ１を向く場合を例示して説明したが、計測領域Ｒ（Ｉ）が配置方向Ｅの第２側Ｅ２を向く場合も同様である。
　ステップＳ２０６では、画像処理部１６０は、ステップＳ２０５で選択した傾斜カメラ３１および正対カメラ３１それぞれの撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を用いて、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を算出する。具体的には例えば次のようにして、三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を求めれば良い。
　まず、選択した傾斜カメラ３１による計測領域Ｒ（Ｉ）の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を正対カメラ３１の座標系に変換する。そして、座標変換後の傾斜カメラ３１の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）の画素値と、正対カメラ３１の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）の画素値との平均を画素毎に算出する。なお、平均の算出は、撮像の際に用いたプロジェクター３２のパターン光の位相が互いに同一の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）どうしについて実行する。これによって、平均の画素値を有する平均撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）が、互いに位相の異なる４通りのパターン光について取得できる。そこで、画像処理部１６０は位相シフト法を用いて、これらの平均撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）から計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を算出する。
　ステップＳ２０７では、画像処理部１６０は、算出した三次元形状Ｄｔ（Ｉ）に基づき、計測領域Ｒ（Ｉ）の半田９１、９２の形状の良否を判定する。そして、識別番号Ｉが最大値Ｉｍａｘを超えるまで（ステップＳ２０３で「ＹＥＳ」）、ステップＳ２０２～Ｓ２０７が繰り返し実行される。これによって、ステップＳ１０１で特定された全ての計測領域Ｒ（Ｉ）について、三次元形状Ｄｔ（Ｉ）が求められて、良否判定が実行される。
　以上に説明したように、本実施形態が備える傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅは、基板１０の表面１０ａの法線方向（鉛直方向Ｚ）に対して傾斜して配置されており、基板１０の表面１０ａに存在する半田９１、９２の側面を捉えるのに適している（図７）。ここで、図７は傾斜カメラが有する利点を模式的に説明する図である。つまり、基板１０の表面１０ａの法線方向（鉛直方向Ｚ）から半田９１の側面９１ａを捉える矢印Ｖ１に比べて、基板１０の表面１０ａの法線方向に対して半田９１の側面９１ａが向く側（換言すれば、側面９１ａの法線方向が向く側）に傾斜した方向から側面９１ａを捉える矢印Ｖ２の方が、半田９１の側面９１ａをより正面から的確に捉えられる。そして、本実施形態では、基板１０に対して設定された計測領域Ｒ（Ｉ）を傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅにより撮像した計測領域Ｒ（Ｉ）に基づき、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を計測する。したがって、計測領域Ｒ（Ｉ）が基板１０に存在する半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａを含むように設定された場合であっても、半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａの三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を的確に計測することが可能となっている。
　また、このような傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅは、基板１０の表面１０ａの写り込みを抑制するのに適するといった別の利点も有する。図８は傾斜カメラが有する別の利点を模式的に説明する図である。図８の「写り込み有り」の欄に示すように、基板１０の表面１０ａの法線方向（鉛直方向Ｚ）から半田９１の側面９１ａを捉える矢印Ｖ１の場合、基板１０の表面１０ａで反射された光が、半田９１の側面９１ａで再反射されてカメラ３１に入射する。そのため、基板１０の反射面１０ｂが、半田９１の側面９１ａの撮像画像に写り込んでしまうおそれがある。これに対して、図８の「写り込み無し」の欄に示すように、基板１０の表面１０ａの法線方向に対して半田９１の側面９１ａが向く側（に傾斜した方向から側面９１ａを捉える矢印Ｖ２の場合、このような写り込みの発生を抑制できる。
　さらに、複数の傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅが設けられている。したがって、複数の方向から傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅにより計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像することができ、基板１０の表面１０ａに存在する半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａの三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を的確に計測するにあって有利となっている。
　また、複数の傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅそれぞれの撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）のうち計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）の計測に用いる撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を、傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅが計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像する方向に基づき選択する（ステップＳ２０４、Ｓ２０５）。これにより、複数の撮像方向のうち適当な撮像方向から計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像した撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を用いて計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を計測することが可能となる。したがって、基板１０の表面１０ａに存在する半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａの三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を的確に計測するにあって有利となっている。
　具体的には、上記のステップＳ２０４、Ｓ２０５で示したように、基板１０の表面１０ａに半田９１、９２により取り付けられたチップ部品８の位置および外形を示す部品データＤｅを取得し、計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像する傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅの撮像方向に求める撮像条件を当該部品データＤｅに応じて設定する。そして、この撮像条件を満たす方向から計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像する傾斜カメラ３１の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）の計測に用いる。かかる構成では、部品データＤｅに基づき選択した撮像方向から計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像した撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を用いて計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を計測することが可能となる。したがって、基板１０の表面１０ａに存在する半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａの三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を的確に計測するにあって有利となっている。
　特に、本実施形態では、計測領域Ｒ（Ｉ）は、半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａに対して設定される。そして、半田９１、９２と当該半田９１、９２により基板１０に取り付けられるチップ部品８との位置関係を部品データＤｅから判断した結果に基づき撮像条件を設定する。かかる構成では、複数の撮像方向のうちから半田９１、９２とチップ部品８との位置関係に基づき選択した撮像方向から計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像した撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を用いて計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を計測することが可能となる。したがって、基板１０の表面１０ａに存在する半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａの三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を的確に計測するにあって有利となっている。
　具体的には、計測領域Ｒ（Ｉ）の設定対象である半田９１（半田９２）が付着する端子８１（端子８２）が、基板１０の表面１０ａに平行な配置方向Ｅにおいてチップ部品８のいずれの側の端にあるかを部品データＤｅに基づき判定する（ステップＳ２０４）。そして、該当の端子８１（端子８２）が配置方向Ｅにおけるチップ部品８の第１側Ｅ１（第２側Ｅ２）の端に位置すると判定すると、計測領域Ｒ（Ｉ）よりも配置方向Ｅの第１側Ｅ１（第２側Ｅ２）から計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像するという撮像条件を設定する。これによって、チップ部品８の端子８１（端子８２）を基板１０に取り付ける半田９１（半田９２）の側面９１ａ（側面９１ｂ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を的確に計測することが可能となる。
　ところで、ステップＳ２０５の判断においては、計測領域Ｒ（Ｉ）の向きによって、当該計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像する際の撮像条件を満たす２台の傾斜カメラ３１が存在し得る。つまり、配置方向Ｅに直交する方向Ｖにおいて計測領域Ｒ（Ｉ）を挟むように配置された２台の傾斜カメラ３１が存在する場合、当該２台の傾斜カメラ３１が撮像条件を満たすこととなる。上述の図５の具体例で示すと、「配置パターン１」の例では２台の傾斜カメラ３１ｃ、３１ｄが撮像条件を満たし、「配置パターン２」の例では２台の傾斜カメラ３１ｂ、３１ｃが撮像条件を満たす。かかる場合、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）は、２台の傾斜カメラ３１それぞれの撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を用いて、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を計測できる。
　つまり、２台の傾斜カメラ３１それぞれの撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を正対カメラ３１の座標系に変換する。そして、一の傾斜カメラ３１の座標変換後の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）、他のカメラ３１の座標変換後の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）、および正対カメラ３１の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）の画素値の平均を画素毎に算出する。この際、平均の算出は、撮像の際に用いたプロジェクター３２のパターン光の位相が互いに同一の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）どうしについて実行する。これによって、平均の画素値を有する平均撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）が、互いに位相の異なる４通りのパターン光について取得できる。そこで、位相シフト法を用いて、これらの平均撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）から計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を算出することができる。
　さらに、これら２台の傾斜カメラ３１それぞれの露光時間を互いに重複させて、撮像を実行している。これによって、２台の傾斜カメラ３１の撮像に要する時間を短縮でき、三次元形状Ｄｔ（Ｉ）の計測を効率的に行うことが可能となっている。
　ちなみに、傾斜カメラ３１には、プロジェクター３２から射出されて基板１０の表面１０ａで正反射された光が入射するおそれがある。このような正反射光は、傾斜カメラ３１の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）におけるハレーションの原因となる。そこで、２台の傾斜カメラ３１それぞれの撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を相補的に、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）の算出に用いても良い。つまり、一の傾斜カメラ３１の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）においてハレーションを起こしている部分の画素値は、例えばｎｕｌｌとして扱う等して、上記の平均演算に用いないこととする。そして、該当部分については、他の傾斜カメラ３１の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）の画素値のみを用いる。これによって、ハレーションの影響を抑えて、基板１０の表面１０ａに存在する半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａの三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を的確に計測するのに有利となっている。
　また、プロジェクター３２は、搬送コンベア２に保持される基板１０の表面１０ａの法線方向（鉛直方向Ｚ）に対して傾斜して配置されている。かかる構成では、基板１０の表面１０ａの法線方向に対して傾斜したプロジェクター３２によって、基板１０の表面１０ａに存在する半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａにパターン光を照射することが可能となる。したがって、基板１０の表面１０ａに存在する半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａの三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を的確に計測するにあって有利となっている。
　さらに、複数のプロジェクター３２ｂ～３２ｅが設けられている。したがって、傾斜して配置されたプロジェクター３２ｂ～３２ｅからのパターン光を複数の方向から計測領域Ｒ（Ｉ）に照射することができ、基板１０の表面１０ａに存在する半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａの三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を的確に計測するにあって有利となっている。
　また、複数のプロジェクター３２ｂ～３２ｅのうちから計測領域Ｒ（Ｉ）の撮像に用いるプロジェクター３２を、プロジェクター３２が計測領域Ｒ（Ｉ）にパターン光を照射する照射方向に基づき選択する（ステップＳ１０６、Ｓ１０７）。これにより、複数の照射方向のうち適当な照射方向からパターン光を照射しつつ計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像した撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を用いて計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を計測することが可能となる。したがって、基板１０の表面１０ａに存在する半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａの三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を的確に計測するにあって有利となっている。
　具体的には、上記ステップＳ１０６、Ｓ１０７で示したように、基板１０の表面１０ａに半田９１、９２により取り付けられたチップ部品８の位置および外形を示す部品データＤｅを取得し、計測領域Ｒ（Ｉ）にパターン光を照射するプロジェクター３２のパターン光の照射方向に求める照射条件を当該部品データＤｅに応じて設定する。そして、この照射条件を満たす方向から計測領域Ｒ（Ｉ）にパターン光を照射するプロジェクター３２を点灯させつつ計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像する。かかる構成では、部品データＤｅに基づき選択した照射方向からパターン光を照射しつつ計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像した撮像画像Ｄｓ（Ｉ，Ｐ、Ｃ）を用いて計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を計測することが可能となる。したがって、基板１０の表面１０ａに存在する半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａの三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を的確に計測するにあって有利となっている。
　特に、本実施形態では、計測領域Ｒ（Ｉ）は、半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａに対して設定される。そして、半田９１、９２と当該半田９１、９２により基板１０に取り付けられるチップ部品８との位置関係を部品データＤｅから判断した結果に基づき照射条件を設定する。かかる構成では、複数の照射方向のうちから半田９１、９２とチップ部品８との位置関係に基づき選択した照射方向から光を照射しつつ計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像した撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を用いて計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を計測することが可能となる。したがって、基板１０の表面１０ａに存在する半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａの三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を的確に計測するにあって有利となっている。
　具体的には、計測領域Ｒ（Ｉ）の設定対象である半田９１（半田９２）が付着する端子８１（端子８２）が、基板１０の表面１０ａに平行な配置方向Ｅにおいてチップ部品８のいずれの側の端にあるかを部品データＤｅに基づき判定する（ステップＳ１０６）。そして、該当の端子８１（端子８２）が配置方向Ｅにおけるチップ部品８の第１側Ｅ１（第２側Ｅ２）の端に位置すると判定すると、計測領域Ｒ（Ｉ）よりも配置方向Ｅの第１側Ｅ１（第２側Ｅ２）から計測領域Ｒ（Ｉ）にパターン光を照射するという照射条件を設定する。これによって、チップ部品８の端子８１（端子８２）を基板１０に取り付ける半田９１（半田９２）の側面９１ａ（側面９１ｂ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を的確に計測することが可能となる。
　ところで、ステップＳ１０７の判断においては、計測領域Ｒ（Ｉ）の向きによって、当該計測領域Ｒ（Ｉ）にパターン光を照射する際の照射条件を満たす２台のプロジェクター３２が存在し得る。つまり、配置方向Ｅに直交する方向Ｖにおいて計測領域Ｒ（Ｉ）を挟むように配置された２台のプロジェクター３２が存在する場合、当該２台のプロジェクター３２が照射条件を満たすこととなる。上述の図５の具体例で示すと、「配置パターン３」の例では２台のプロジェクター３２ｃ、３２ｄが照射条件を満たす。かかる場合、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）は、２台のプロジェクター３２を順番に点灯させて撮像した撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を用いて、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を計測できる。
　つまり、一のプロジェクター３２を点灯させて撮像した撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）、および他のプロジェクター３２を点灯させて撮像した撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）の画素値の平均を画素毎に算出する。なお、平均の算出は、撮像の際に用いたプロジェクター３２のパターン光の位相が互いに同一の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）どうしについて実行する。こうして、平均の画素値を有する平均撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）が、互いに位相の異なる４通りのパターン光について取得できる。そこで、位相シフト法を用いて、これらの平均撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）から計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を算出することができる。
　また、かかる構成は、上述したハレーションの影響を抑えるのに応用することもできる。つまり、一のプロジェクター３２を用いて撮像した撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）においてハレーションを起こしている部分の画素値は、例えばｎｕｌｌとして扱う等して、上記の平均演算に用いないこととする。そして、該当部分については、他のプロジェクター３２を用いて撮像した撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）の画素値のみを用いる。これによって、ハレーションの影響を抑えて、基板１０の表面１０ａに存在する半田９１、９２の側面９１ａ、９２ａの三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を的確に計測するのに有利となっている。
　また、４台の傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅは、基板１０の表面１０ａの法線を中心に９０度のピッチで円周状に配列されている。また、プロジェクター３２は、基板１０の表面１０ａの法線方向（鉛直方向Ｚ）からの平面視において、４台の傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅそれぞれの光軸Ａｂ～Ａｅと４５度で交差する方向に平行な縞からなるパターン光を計測領域Ｒ（Ｉ）に照射する。そして、プロジェクター３２から計測領域Ｒ（Ｉ）にパターン光を照射しつつ、４台の傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅの露光時間を互いに重複させて計測領域Ｒ（Ｉ）を撮像した結果に基づき、位相シフト法を用いて計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を計測する。これによって、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）の計測に必要となる撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）の撮像に要する時間の短縮を図ることができ、三次元形状Ｄｔ（Ｉ）の計測を効率的に行うことが可能となっている。
　また、正対カメラ３１ａおよび傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅが設けられており、それぞれの撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を用いて、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を計測していた。これによって、より精度の高い計測が可能となっている。
　このように本実施形態では、外観検査装置１が本発明の「外観検査装置」の一例に相当し、搬送コンベア２が本発明の「基板保持部」の一例に相当し、プロジェクター３２ｂ～３２ｅのそれぞれが本発明の「プロジェクター」の一例に相当し、傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅのそれぞれが本発明の「傾斜カメラ」の一例に相当し、正対カメラ３１ａが本発明の「正対カメラ」の一例に相当し、制御装置１００が本発明の「制御部」の一例に相当し、計測領域Ｒ（Ｉ）が本発明の「計測領域」の一例に相当し、部品データＤｅが本発明の「部品データ」の一例に相当し、チップ部品８が本発明の「部品」あるいは「チップ部品」の一例に相当し、端子８１、８２が本発明の「端子」の一例に相当し、半田９１、９２が本発明の「半田」の一例に相当し、配置方向Ｅが本発明の「特定方向」の一例に相当する。
　なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、計測領域Ｒ（Ｉ）の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）から当該計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を算出する具体的手法は上記の例に限られず、従来の手法を適宜用いることができる。
　また、ステップＳ２０５の判断において撮像条件を満たす２台の傾斜カメラ３１が存在する場合は、当該２台の傾斜カメラ３１両方の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を用いて、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を算出していた。しかしながら、２台の傾斜カメラ３１のうちから選択した１台の傾斜カメラ３１の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を用いて、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を算出しても構わない。
　また、ステップＳ１０７の判断において照射条件を満たす２台のプロジェクター３２が存在する場合は、当該２台のプロジェクター３２それぞれを点灯させて撮像した撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を用いて、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を算出していた。しかしながら、２台のプロジェクター３２のうちから選択した１台のプロジェクター３２を点灯させて撮像したＤｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を用いて、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を算出しても構わない。
　また、正対カメラ３１ａを備えた外観検査装置１に対して本発明を適用した場合について説明を行った。しかしながら、正対カメラ３１ａを具備しない外観検査装置１に対しても本発明を適用可能である。
　また、ステップＳ１１４でのパターンの撮像では、計測領域Ｒ（Ｉ）の向きに拘わらず全ての傾斜カメラ３１ｂ～３１ｅを点灯させていた。しかしながら、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）の算出に用いるのは、計測領域Ｒ（Ｉ）に対して所定の位置関係、すなわち撮像条件を満たす傾斜カメラ３１の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）のみである。そこで、ステップＳ１０６における計測領域Ｒ（Ｉ）の向きの判定結果に基づき、撮像条件を満たす傾斜カメラ３１を特定し、ステップＳ１１４では、こうして特定された傾斜カメラ３１のみを撮像に用いても良い。
　また、検査範囲Ｆ３に複数の計測領域Ｒ（Ｉ）を含みつつ、各計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を計測するように構成しても構わない。かかる構成においても、各計測領域Ｒ（Ｉ）について撮像条件を求めて、当該撮像条件を満たす傾斜カメラ３１の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を用いて各計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を算出すれば良い。
　さらに、かかる構成では、２台以上の傾斜カメラ３１の露光時間を互いに重複させて、当該２台以上の傾斜カメラ３１に撮像を実行させても良い。この場合、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）の算出に用いる撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）を、当該２台以上の傾斜カメラ３１の撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）のうちから選択することで、適切な撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）により三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を算出できる。しかも、計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）の算出に必要となる撮像画像Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）の撮像に要する時間の短縮も図ることができ、三次元形状Ｄｔ（Ｉ）の計測を効率的に行うことが可能となる。
　また、計測した三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を点群データとして記憶部１５０に保持するように構成しても良い。これによって、ユーザーインターフェース２００の画面上で計測領域Ｒ（Ｉ）の三次元形状Ｄｔ（Ｉ）を映し出す視線を変えるといった人の画像処理を施しつつ、ユーザーが基板１０の検査を実行することが可能となる。
　また、チップ部品８を基板１０に接合する半田９１、９２の検査に本発明を適用した場合を例示した。しかしながら、チップ部品８とは異なる種類の部品（例えばリード部品）を基板１０に接続する半田９１、９２の検査に本発明を適用することもできる。
　さらに言えば、多種多様な部品が混在する基板１０の検査に対しては、本発明を適用することが好適となる。図９は異なる種類の部品が混在する基板を検査する様子を模式的に示す図である。図９の例では、鉛直方向Ｚからの平面視において、部品８Ａが部品８Ｂに隠れている。したがって、正対カメラ３１ａのみでは、部品８Ａの取付状態を検査することはできない。これに対して、上記の実施形態に示した構成では、図９において一点鎖線矢印で示す方向から撮像を行う傾斜カメラ３１で部品８Ａを撮像することで、部品８Ａの取付状態も検査することが可能となる。
　また、上記では、半田の形状を検査する場合について主に説明した。しかしながら、検査の対象は半田に限られず、基板１０の表面１０ａに存在する各種物体が検査の対象となり得る。
　以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明では例えば、少なくとも２台の傾斜カメラは、基板の表面の法線方向からの平面視において互いに異なる方向を向くとともに、それぞれの視野が基板の表面の検査範囲において互いに重複し、制御部は、複数の傾斜カメラの視野が重複する検査範囲内に計測領域を設定するように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成は、複数の方向から傾斜カメラにより計測領域を撮像することができ、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利である。
　また、制御部は、複数の傾斜カメラそれぞれの撮像画像のうち計測領域の三次元形状の計測に用いる撮像画像を、傾斜カメラが計測領域を撮像する方向に基づき選択するように、外観検査装置を構成しても良い。これにより、複数の撮像方向のうち適当な撮像方向から計測領域を撮像した撮像画像を用いて計測領域の三次元形状を計測することが可能となる。したがって、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利である。
　具体的には、制御部は、基板の表面に半田により取り付けられた部品の位置および外形を示す部品データを取得し、計測領域を撮像する傾斜カメラの撮像方向に求める撮像条件を当該部品データに応じて設定し、撮像条件を満たす方向から計測領域を撮像する傾斜カメラの撮像画像を計測領域の三次元形状の計測に用いるように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成では、複数の撮像方向のうちから部品の位置および外形に基づき選択した撮像方向から計測領域を撮像した撮像画像を用いて計測領域の三次元形状を計測することが可能となる。したがって、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利となる。
　また、制御部は、半田の表面に対して計測領域を設定し、半田と、基板に取り付けられる部品との位置関係を部品データから判断した結果に基づき撮像条件を設定するように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成では、複数の撮像方向のうちから半田と部品との位置関係に基づき選択した撮像方向から計測領域を撮像した撮像画像を用いて計測領域の三次元形状を計測することが可能となる。したがって、基板の表面に存在する半田の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利となる。
　具体的には、例えば部品が端子を有するチップ部品を含む場合には、制御部は、部品データから、計測領域の設定対象である半田が付着する端子が、基板の表面に平行な特定方向におけるチップ部品の第１側の端に位置すると判断すると、計測領域の第１側から計測領域を撮像するという撮像条件を設定するように、外観検査装置を構成しても良い。これによって、チップ部品の端子を基板に取り付ける半田の側面の三次元形状を的確に計測することが可能となる。
　また、少なくとも２台の傾斜カメラは、基板の表面に平行で特定方向に直交する方向において計測領域を挟むように配置されて計測領域を撮像し、制御部は、撮像条件を満たす撮像画像を計測領域の三次元形状の計測に用いるように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成では、異なる方向から２台の傾斜カメラが計測領域を撮像した撮像画像に基づき計測領域の三次元形状を計測できる。その結果、２台の傾斜カメラの撮像画像を相補的に用いて、計測領域の三次元形状を計測できる。具体的には、例えば一方の傾斜カメラの撮像画像の一部分がハレーションを起こしていても、当該一部分を他方の傾斜カメラの撮像画像により補うことができる。したがって、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利となる。
　また、制御部は、基板の表面に平行で特定方向に直交する方向において計測領域を挟むように配置された少なくとも２台の傾斜カメラのそれぞれの露光時間を互いに重複させて撮像を実行させるように、外観検査装置を構成しても良い。これによって、２台の傾斜カメラの撮像に要する時間を短縮でき、三次元形状の計測を効率的に行うことが可能となる。
　また、制御部は、複数の計測領域を設定し、複数の傾斜カメラのうち少なくとも２台の傾斜カメラに露光時間を互いに重複させて撮像を実行させ、複数の計測領域のそれぞれについて、計測領域の三次元形状の計測に用いる撮像画像を露光時間を互いに重複させた傾斜カメラの撮像画像のうちから選択するように、外観検査装置を構成しても良い。これによって、計測領域の三次元形状の計測に必要となる撮像画像の撮像に要する時間の短縮を図ることができ、三次元形状の計測を効率的に行うことが可能となる。
　また、プロジェクターは、基板保持部に保持される基板の表面の法線方向に対して傾斜して配置されるように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成では、基板の表面の法線方向に対して傾斜したプロジェクターによって、基板の表面に存在する物体の側面に光を照射することが可能となる。したがって、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利である。
　また、基板の表面の法線方向からの平面視において互いに異なる方向を向くとともに、それぞれの光の照射範囲が基板の表面において互いに重複する複数のプロジェクターを備えるように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成では、傾斜して配置されたプロジェクターからの光を複数の方向から計測領域に照射することができ、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利である。
　また、複数のプロジェクターのうちから計測領域の撮像に用いるプロジェクターを、プロジェクターが計測領域に光を照射する照射方向に基づき選択するように、外観検査装置を構成しても良い。これにより、複数の照射方向のうち適当な照射方向から光を照射しつつ計測領域を撮像した撮像画像を用いて計測領域の三次元形状を計測することが可能となる。したがって、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利である。
　具体的には、制御部は、基板の表面に半田により取り付けられた部品の位置および外形を示す部品データを取得し、計測領域に光を照射するプロジェクターの光の照射方向に求める照射条件を当該部品データに応じて設定し、照射条件を満たす方向から計測領域に光を照射するプロジェクターを点灯させつつ傾斜カメラに計測領域を撮像させるように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成では、複数の照射方向のうちから部品の位置および外形に基づき選択した照射方向から光を照射しつつ計測領域を撮像した撮像画像を用いて計測領域の三次元形状を計測することが可能となる。したがって、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利となる。
　また、制御部は、半田の表面に対して計測領域を設定し、半田と、基板に取り付けられる部品との位置関係を部品データから判断した結果に基づき照射条件を設定するように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成では、複数の照射方向のうちから半田と部品との位置関係に基づき選択した照射方向から光を照射しつつ計測領域を撮像した撮像画像を用いて計測領域の三次元形状を計測することが可能となる。したがって、基板の表面に存在する半田の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利となる。
　具体的には、例えば部品が端子を有するチップ部品を含む場合には、制御部は、部品データから、計測領域の設定対象である半田が付着する端子が、基板の表面に平行な特定方向におけるチップ部品の第１側の端に位置すると判断すると、計測領域の第１側から計測領域に光を照射するという照射条件を設定するように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成は、チップ部品の端子を基板に取り付ける半田の側面の三次元形状を的確に計測するにあたって有利である。
　また、少なくとも２台のプロジェクターは、基板の表面に平行で特定方向に直交する方向において計測領域を挟むように配置され、制御部は、少なくとも２台のプロジェクターを順番に点灯させて計測領域を撮像するように、外観検査装置を構成しても良い。かかる構成では、異なる方向から光を照射する２台のプロジェクターを順番に点灯させつつ撮像した撮像画像に基づき計測領域の三次元形状を計測できる。その結果、一方のプロジェクターを点灯させて撮像した撮像画像と、他方のプロジェクターを点灯させて撮像した撮像画像とを相補的に用いて、計測領域の三次元形状を計測できる。具体的には、一方のプロジェクターを点灯させた際の撮像画像の一部分がハレーションを起こしていても、当該一部分を他のプロジェクターを点灯させた際の撮像画像により補うことができる。したがって、基板の表面に存在する物体の側面の三次元形状を的確に計測するにあって有利となる。
　また、複数の傾斜カメラは、基板の表面の法線を中心に９０度のピッチで円周状に配列された少なくとも４台の傾斜カメラを含み、プロジェクターは、基板の表面の法線方向からの平面視において、４台の傾斜カメラそれぞれの光軸と４５度で交差する方向に平行な縞からなるパターンの光を計測領域に照射し、制御部は、プロジェクターから計測領域に光を照射しつつ４台の傾斜カメラの露光時間を互いに重複させて計測領域を撮像した結果に基づき、計測領域の三次元形状を計測するように、外観検査装置を構成しても良い。これによって、計測領域の三次元形状の計測に必要となる撮像画像の撮像に要する時間の短縮を図ることができ、三次元形状の計測を効率的に行うことが可能となる。
　また、基板の表面の法線方向を向くとともに、基板の表面において複数の傾斜カメラの視野と重複する視野を有する正対カメラをさらに備え、制御部は、計測領域にプロジェクターから光を照射しつつ計測領域を正対カメラで撮像した撮像画像と、傾斜カメラにより撮像した撮像画像とに基づき、計測領域の三次元形状を計測するように、外観検査装置を構成しても良い。このように正対カメラおよび傾斜カメラそれぞれの撮像画像を用いて計測領域の三次元形状を計測することで、より精度の高い計測が可能となる。
　この際、制御部は、傾斜カメラで撮像した撮像画像を正対カメラの座標系に変換した画像と、正対カメラが撮像した撮像画像とに基づき、各画素における計測領域の高さを決定することで、計測領域の三次元形状を計測するように、外観検査装置を構成しても良い。
　また、制御部は、計測した計測領域の三次元形状を点群データとして保持するように、外観検査装置を構成しても良い。これによって、計測領域の三次元形状の視線を変えるといった任意の画像処理を施しつつ検査を行うことが可能となる。
　さらに、カメラ３１およびプロジェクター３２それぞれの個数や配置についても、適宜変更が可能である。
　１…外観検査装置
　１０…基板
　２…搬送コンベア（基板保持部）
　３１ａ…正対カメラ
　３１ｂ～３１ｅ…傾斜カメラ
　３２ｂ～３２ｅ…プロジェクター
　８…チップ部品
　８１、８２…端子
　９１、９２…半田
　１００…制御装置（制御部）
　Ｒ（Ｉ）…計測領域
　Ｄｅ…部品データ
　Ｅ…配置方向（特定方向）
　Ｅ１…第１側
　Ｅ２…第２側
　Ｖ…配置方向に直交する方向
　Ｆ３…検査範囲
　Ｚ…鉛直方向（基板の法線方向）
　Ｄｓ（Ｉ、Ｐ、Ｃ）…撮像画像

Claims (21)

  1. 　基板を保持する基板保持部と、
    　前記基板保持部に保持される前記基板に向けて光を照射するプロジェクターと、
    　前記基板保持部に保持される前記基板の表面の法線方向に対して傾斜して配置された傾斜カメラと、
    　前記基板に対して設定した計測領域に前記プロジェクターから光を照射しつつ前記計測領域を前記傾斜カメラにより撮像した撮像画像に基づき、前記計測領域の三次元形状を計測する制御部と
    を備えた外観検査装置。
  2. 　少なくとも２台の前記傾斜カメラは、前記基板の表面の法線方向からの平面視において互いに異なる方向を向くとともに、それぞれの視野が前記基板の表面の検査範囲において互いに重複し、
    　前記制御部は、前記複数の傾斜カメラの視野が重複する検査範囲内に前記計測領域を設定する請求項１に記載の外観検査装置。
  3. 　前記制御部は、前記複数の傾斜カメラそれぞれの前記撮像画像のうち前記計測領域の三次元形状の計測に用いる前記撮像画像を、前記傾斜カメラが前記計測領域を撮像する方向に基づき選択する請求項２に記載の外観検査装置。
  4. 　前記制御部は、前記基板の表面に半田により取り付けられた部品の位置および外形を示す部品データを取得し、前記計測領域を撮像する前記傾斜カメラの撮像方向に求める撮像条件を当該部品データに応じて設定し、前記撮像条件を満たす方向から前記計測領域を撮像する前記傾斜カメラの前記撮像画像を前記計測領域の三次元形状の計測に用いる請求項３に記載の外観検査装置。
  5. 　前記制御部は、前記半田の表面に対して前記計測領域を設定し、前記半田と、前記基板に取り付けられる前記部品との位置関係を前記部品データから判断した結果に基づき前記撮像条件を設定する請求項４に記載の外観検査装置。
  6. 　前記部品は、端子を有するチップ部品を含み、
    　前記制御部は、前記部品データから、前記計測領域の設定対象である前記半田が付着する前記端子が、前記基板の表面に平行な特定方向における前記チップ部品の第１側の端に位置すると判断すると、前記計測領域の第１側から前記計測領域を撮像するという前記撮像条件を設定する請求項５に記載の外観検査装置。
  7. 　少なくとも２台の前記傾斜カメラは、前記基板の表面に平行で前記特定方向に直交する方向において前記計測領域を挟むように配置されて前記計測領域を撮像し、
    　前記制御部は、前記撮像条件を満たす前記撮像画像を前記計測領域の三次元形状の計測に用いる請求項６に記載の外観検査装置。
  8. 　前記制御部は、前記基板の表面に平行で前記特定方向に直交する方向において前記計測領域を挟むように配置された少なくとも２台の前記傾斜カメラのそれぞれの露光時間を互いに重複させて撮像を実行させる請求項７に記載の外観検査装置。
  9. 　前記制御部は、複数の前記計測領域を設定し、前記複数の傾斜カメラのうち少なくとも２台の傾斜カメラに露光時間を互いに重複させて撮像を実行させ、前記複数の計測領域のそれぞれについて、前記計測領域の三次元形状の計測に用いる前記撮像画像を露光時間を互いに重複させた前記傾斜カメラの前記撮像画像のうちから選択する請求項３ないし８のいずれか一項に記載の外観検査装置。
  10. 　前記プロジェクターは、前記基板保持部に保持される前記基板の表面の法線方向に対して傾斜して配置される請求項１ないし９のいずれか一項に記載の外観検査装置。
  11. 　前記基板の表面の法線方向からの平面視において互いに異なる方向を向くとともに、それぞれの光の照射範囲が前記基板の表面において互いに重複する複数の前記プロジェクターを備える請求項１０に記載の外観検査装置。
  12. 　前記複数のプロジェクターのうちから前記計測領域の撮像に用いる前記プロジェクターを、前記プロジェクターが前記計測領域に光を照射する照射方向に基づき選択する請求項１１に記載の外観検査装置。
  13. 　前記制御部は、前記基板の表面に半田により取り付けられた部品の位置および外形を示す部品データを取得し、前記計測領域に光を照射する前記プロジェクターの光の照射方向に求める照射条件を当該部品データに応じて設定し、前記照射条件を満たす方向から前記計測領域に光を照射する前記プロジェクターを点灯させつつ前記傾斜カメラに前記計測領域を撮像させる請求項１２に記載の外観検査装置。
  14. 　前記制御部は、前記半田の表面に対して前記計測領域を設定し、前記半田と、前記基板に取り付けられる前記部品との位置関係を前記部品データから判断した結果に基づき前記照射条件を設定する請求項１３に記載の外観検査装置。
  15. 　前記部品は、端子を有するチップ部品を含み、
    　前記制御部は、前記部品データから、前記計測領域の設定対象である前記半田が付着する前記端子が、前記基板の表面に平行な特定方向における前記チップ部品の第１側の端に位置すると判断すると、前記計測領域の第１側から前記計測領域に光を照射するという前記照射条件を設定する請求項１４に記載の外観検査装置。
  16. 　少なくとも２台の前記プロジェクターは、前記基板の表面に平行で前記特定方向に直交する方向において前記計測領域を挟むように配置され、
    　前記制御部は、少なくとも２台の前記プロジェクターを順番に点灯させて前記計測領域を撮像する請求項１５に記載の外観検査装置。
  17. 　前記複数の傾斜カメラは、前記基板の表面の法線を中心に９０度のピッチで円周状に配列された少なくとも４台の前記傾斜カメラを含み、
    　前記プロジェクターは、前記基板の表面の法線方向からの平面視において、前記４台の傾斜カメラそれぞれの光軸と４５度で交差する方向に平行な縞からなるパターンの光を前記計測領域に照射し、
    　前記制御部は、前記プロジェクターから前記計測領域に光を照射しつつ前記４台の傾斜カメラの露光時間を互いに重複させて前記計測領域を撮像した結果に基づき、前記計測領域の三次元形状を計測する請求項２に記載の外観検査装置。
  18. 　前記基板の表面の法線方向を向くとともに、前記基板の表面において前記複数の傾斜カメラの視野と重複する視野を有する正対カメラをさらに備え、
    　前記制御部は、前記計測領域に前記プロジェクターから光を照射しつつ前記計測領域を前記正対カメラで撮像した撮像画像と、前記傾斜カメラにより撮像した前記撮像画像とに基づき、前記計測領域の三次元形状を計測する請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の外観検査装置。
  19. 　前記制御部は、前記傾斜カメラで撮像した前記撮像画像を前記正対カメラの座標系に変換した画像と、前記正対カメラが撮像した前記撮像画像とに基づき、各画素における前記計測領域の高さを決定することで、前記計測領域の三次元形状を計測する請求項１８に記載の外観検査装置。
  20. 　前記制御部は、計測した前記計測領域の三次元形状を点群データとして保持する請求項１ないし１９のいずれか一項に記載の外観検査装置。
  21. 　基板に対して計測領域を設定する工程と、
    　前記計測領域に光を照射しつつ、前記基板の表面の法線方向に対して傾斜して配置された傾斜カメラにより前記計測領域を撮像して、撮像画像を取得する工程と、
    　前記撮像画像に基づき前記計測領域の三次元形状を計測する工程と
    を備える外観検査方法。
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