特許 6198312 ３次元測定装置、３次元測定方法および基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6198312

(24)【登録日】2017年9月1日

(45)【発行日】2017年9月20日

(54)【発明の名称】３次元測定装置、３次元測定方法および基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/24 20060101AFI20170911BHJP

   G06T 1/00 20060101ALI20170911BHJP

   B23K 1/00 20060101ALI20170911BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/24 K

   G06T1/00 305B

   G06T1/00 315

   B23K1/00 A

【請求項の数】12

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-205182(P2013-205182)

(22)【出願日】2013年9月30日

(65)【公開番号】特開2015-68779(P2015-68779A)

(43)【公開日】2015年4月13日

【審査請求日】2016年8月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】314006938

【氏名又は名称】ＪＵＫＩオートメーションシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 崇正

【審査官】 八木 智規

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１８６１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３７０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５７５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／１８４０３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１５４１２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

Ｇ０６Ｔ １／００− ５／５０

Ｇ０６Ｔ ９／００− ９／４０

Ｇ０６Ｔ １１／６０−１３／８０

Ｇ０６Ｔ １７／０５

Ｇ０６Ｔ １９／００−１９／２０

Ｂ２３Ｋ １／００− ３／０８

Ｂ２３Ｋ ３１／０２

Ｂ２３Ｋ ３３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物の所定位置の高さ、または、高さ変位を測定するように構成された高さ測定部と、
照度差ステレオ法により前記測定対象物の３次元形状を測定するように構成された３次元形状測定部と、
前記高さ測定部で得られたデータに基づき、前記３次元形状測定部で得られたデータを補正するように構成された補正部とを具備し、
前記３次元形状測定部は、３以上の光源によってそれぞれ個別に光が照射された前記測定対象物を含む領域を撮像デバイスで撮影することにより、３以上の画像を取得するように構成された照度差ステレオ画像取得部を含み、
前記３以上の光源による照射方向を含む光が照射された前記測定対象物を前記撮像デバイスで撮影することにより、前記測定対象物を含む画像を取得するように構成された画像取得部と、
前記画像取得部で得られた前記測定対象物を含む画像内の複数の領域を抽出するように構成された画像処理部と
をさらに具備する３次元測定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の３次元測定装置であって、
前記高さ測定部は、前記画像処理部で得られた前記複数の領域を横断する線に沿って、前記測定対象物の高さを測定する
３次元測定装置。

【請求項3】

請求項１に記載の３次元測定装置であって、
前記３次元形状測定部は、前記画像処理部により抽出された領域ごとに、前記３次元形状を測定する
３次元測定装置。

【請求項4】

測定対象物の所定位置の高さ、または、高さ変位を測定するように構成された高さ測定部と、
照度差ステレオ法により前記測定対象物の３次元形状を測定するように構成された３次元形状測定部と、
前記高さ測定部で得られたデータに基づき、前記３次元形状測定部で得られたデータを補正するように構成された補正部とを具備し、
前記補正部は、前記高さ測定部で得られたデータと前記３次元形状測定部で得られたデータとの差に基づき、前記３次元形状測定部で得られたデータを補正する
３次元測定装置。

【請求項5】

請求項４に記載の３次元測定装置であって、
前記補正部は、前記３次元形状測定部で得られたデータから前記差の分を除去する
３次元測定装置。

【請求項6】

請求項１または４に記載の３次元測定装置であって、
前記高さ測定部は、変位計を有する
３次元測定装置。

【請求項7】

請求項１または４に記載の３次元測定装置であって、
前記測定対象物である基板を保持する保持部と、
前記保持部上に配置され、前記撮像デバイスおよび前記３以上の光源を一体的に支持する支持部と、
前記保持部と前記支持部とを相対的に移動させる移動機構と
をさらに具備する３次元測定装置。

【請求項8】

請求項１または４に記載の３次元測定装置であって、
前記測定対象物は、基板上に実装された部品、または、基板上に形成された半田である
３次元測定装置。

【請求項9】

測定対象物の所定位置の高さ、または、高さ変位を測定し、
照度差ステレオ法により前記測定対象物の３次元形状を測定し、
前記高さまたは高さ変位測定で得られたデータに基づき、前記３次元形状の測定で得られたデータを補正し、
前記３次元形状の測定では、３以上の光源によってそれぞれ個別に光が照射された前記測定対象物を含む領域を撮像デバイスで撮影することにより、３以上の画像を取得し、
前記３以上の光源による照射方向を含む光が照射された前記測定対象物を前記撮像デバイスで撮影することにより、前記測定対象物を含む画像を取得し、
取得した前記測定対象物を含む画像内の複数の領域を抽出する
３次元測定方法。

【請求項10】

測定対象物の所定位置の高さ、または、高さ変位を測定し、
照度差ステレオ法により前記測定対象物の３次元形状を測定し、
前記高さまたは前記高さ変位測定で得られたデータと、前記３次元形状の測定で得られたデータとの差に基づき、前記３次元形状の測定で得られたデータを補正する
３次元測定方法。

【請求項11】

基板上に、部品を実装または半田を形成し、
前記基板上の前記部品または前記半田を測定対象物として、その測定対象物の所定位置の高さ、または、高さ変位を測定し、
照度差ステレオ法により前記測定対象物の３次元形状を測定し、
前記高さまたは高さ変位測定で得られたデータに基づき、前記３次元形状の測定で得られたデータを補正し、
前記３次元形状の測定では、３以上の光源によってそれぞれ個別に光が照射された前記測定対象物を含む領域を撮像デバイスで撮影することにより、３以上の画像を取得し、
前記３以上の光源による照射方向を含む光が照射された前記測定対象物を前記撮像デバイスで撮影することにより、前記測定対象物を含む画像を取得し、
取得した前記測定対象物を含む画像内の複数の領域を抽出する
基板の製造方法。

【請求項12】

基板上に、部品を実装または半田を形成し、
前記基板上の前記部品または前記半田を測定対象物として、その測定対象物の所定位置の高さ、または、高さ変位を測定し、
照度差ステレオ法により前記測定対象物の３次元形状を測定し、
前記高さまたは高さ変位測定で得られたデータと、前記３次元形状の測定で得られたデータとの差に基づき、前記３次元形状の測定で得られたデータを補正する
基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、測定対象物を３次元形状を測定する３次元測定装置等の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、照度差ステレオ法を用いた３次元形状の測定方法がある。照度差ステレオ法では、まず、光の照射方向が異なる３つ以上の照明によって測定対象物に対して順番に光が照射され、照明が切り換えられる度に撮像部によって測定対象物が撮像される。次に、撮像部によって得られた３枚以上の画像に基づいて測定対象物の表面の各点における法線方向が法線マップとして取得される。

【0003】

これにより、測定対象物を３次元的に測定することができる。なお、照射方向が異なる光が測定対象物に照射されて撮像された３枚以上の画像が存在すれば、照度差ステレオ法を用いて測定対象物の３次元形状を測定することができる。

【0004】

特許文献１には、半田が印刷された基板や、電子部品が搭載された基板の外観を、照度差ステレオ法を用いて検査する外観検査装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−２３７０３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一般に、照度差ステレオ法の適用には、測定対象物の測定面が拡散反射（ランバート反射）すること、また、形状変化が線型的であることが条件となる。測定面の形態がこの条件から離れるほど、照度差ステレオ法による測定データの誤差は大きくなる。

【0007】

本技術の目的は、照度差ステレオ法を用いた測定の精度を向上させることができる３次元測定装置等を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本技術に係る３次元測定装置は、高さ測定部と、３次元形状測定部と、補正部とを具備する。
前記高さ測定部は、測定対象物の所定位置の高さ、または、高さ変位を測定するように構成される。
前記３次元形状測定部は、照度差ステレオ法により前記測定対象物の３次元形状を測定するように構成される。
前記補正部は、前記高さ測定部で得られたデータに基づき、前記３次元形状測定部で得られたデータを補正するように構成される。

【0009】

この３次元測定装置は、前記高さ測定部で得られた高精度のデータに基づき、照度差ステレオ法による測定で得られたデータを補正するので、照度差ステレオ法を用いた測定の精度を向上させることができる。

【0010】

前記３次元形状測定部は、３以上の光源によってそれぞれ個別に光が照射された測定対象物を含む領域を撮像デバイスで撮影することにより、３以上の画像を取得するように構成された照度差ステレオ画像取得部を含んでもよい。これにより、照度差ステレオ法による３次元形状の測定が可能となる。

【0011】

前記３次元測定装置は、画像取得部と、画像処理部とをさらに具備してもよい。

【0012】

前記画像取得部は、前記３以上の光源による照射方向を含む光が照射された前記測定対象物を前記撮像デバイスで撮影することにより、前記測定対象物を含む画像を取得するように構成されてもよい。

【0013】

前記画像処理部は、前記画像取得部で得られた前記測定対象物を含む画像内の複数の領域を抽出するように構成されてもよい。画像処理部は、測定対象物を含む画像を複数の領域に区分することにより、それらの領域に基づいた、高さ測定部および／または３次元形状測定部による測定が可能となり、測定精度を高めることができる。

【0014】

前記高さ測定部は、前記画像処理部で得られた前記複数の領域を横断する線に沿って、前記測定対象物の高さを測定してもよい。なお、測定点として２点以上あれば線分を構成でき、測定点として３点以上あれば面を構成できるので、より精度を高めることができる。

【0015】

前記３次元形状測定部は、前記画像処理部により抽出された領域ごとに、前記３次元形状を測定してもよい。

【0016】

前記補正部は、前記高さ測定部で得られたデータと前記３次元形状測定部で得られたデータとの差に基づき、前記３次元形状測定部で得られたデータを補正してもよい。これにより、補正部は、前記高さ測定部で得られたデータと前記３次元形状測定部で得られたデータとの誤差を求め、この誤差に基づき補正を行うことができる。

【0017】

前記補正部は、前記３次元形状測定部で得られたデータから前記差の分を除去してもよい。

【0018】

前記高さ測定部は、変位計を有してもよい。変位計を用いることにより、高さ測定部による測定精度が向上する。

【0019】

本技術の他の形態に係る３次元測定装置は、３以上の光源と、撮像デバイスと、高さ測定部と、３次元形状測定部と、補正部とを具備する。
前記撮像デバイスは、測定対象物を撮影可能である。
前記高さ測定部は、前記測定対象物の所定位置の高さ、または、高さ変位を測定するように構成される。
前記３次元形状測定部は、前記３以上の光源および前記撮像デバイスを用いて、照度差ステレオ法により前記測定対象物の３次元形状を測定するように構成されている。
前記補正部は、前記高さ測定部で得られたデータに基づき、前記３次元形状測定部で得られたデータを補正するように構成される。

【0020】

前記３次元測定装置は、前記測定対象物である基板を保持する保持部と、前記保持部上に配置され、前記撮像デバイスおよび前記３以上の光源を一体的に支持する支持部と、前記保持部と前記支持部とを相対的に移動させる移動機構とをさらに具備してもよい。

【0021】

本技術に係る３次元測定方法は、測定対象物の所定位置の高さ、または、高さ変位を測定することを含む。
照度差ステレオ法により前記測定対象物の３次元形状が測定される。
前記高さまたは高さ変位測定で得られたデータに基づき、前記３次元形状の測定で得られたデータが補正される。

【0022】

本技術に係る３次元測定のためのプログラムは、３次元測定装置に、以下の各ステップを実行させる。それらのステップは、測定対象物の所定位置の高さ、または、高さ変位を測定するステップと、照度差ステレオ法により前記測定対象物の３次元形状を測定するステップと、前記高さまたは高さ変位測定で得られたデータに基づき、前記３次元形状の測定で得られたデータを補正するステップである。

【0023】

本技術に係る基板の製造方法は、基板上に、部品を実装または半田を形成することを含む。
前記基板上の前記部品または前記半田の、所定位置の高さ、または、高さ変位が測定される。
照度差ステレオ法により前記部品または前記半田のの３次元形状が測定される。
前記高さまたは高さ変位測定で得られたデータに基づき、前記３次元形状の測定で得られたデータが補正される。

【発明の効果】

【0024】

以上、本技術によれば、照度差ステレオ法を用いた測定の精度を向上させることができる。

【0025】

なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、本技術に係る３次元測定装置が適用される検査装置を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示す検査装置を実装基板の搬送方向で見た図である。

【図3】図３は、Ｚ方向で見た撮像ユニットの概略的な図である。

【図4】図４は、検査装置の電気的な構成を機能的に示すブロック図である。

【図5】図５は、検査装置による動作を示すフローチャートである。

【図6】図６は、撮像デバイスによる撮影領域の例を示す。

【図7】図７は、ステップ１０６により抽出された画像内の領域の分類を説明するための図である

【図8】図８は、測定対象物の測定面と空間の座標系との関係を示す。

【図9】図９は、照度差ステレオ法により計算された勾配フィールドのデータによる曲線を示す。

【図10】図１０は、補正後の勾配フィールドのデータによる曲線を示す。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、図面を参照しながら、本技術の実施形態を説明する。

【0028】

１．３次元測定装置が適用される検査装置の構成

【0029】

１）検査装置の構成
図１は、本技術に係る３次元測定装置が適用される検査装置を示す斜視図である。図２は、図１に示す検査装置１００を実装基板の搬送方向で見た図である。

【0030】

この検査装置１００は、例えば実装機により実装基板等の基板に電子部品が実装された後、基板上の電子部品の実装の状態を検査する装置である。

【0031】

検査装置１００は、基板１を搬送方向（Ｘ方向）に沿って搬送し、搬送されている基板１を所定の位置に停止させる搬送部１０を有する。検査装置１００は、停止目標位置に停止された基板１を下方から支持するバックアップ部２０を有する。

【0032】

検査装置１００は、バックアップ部２０に支持された基板１に光を照射する照明部３２と、光が照射された基板１を撮影する撮像デバイス３１とを有する撮像ユニット３０と、撮像ユニット３０をＸおよびＹ方向に移動させる移動機構４０とを有する。

【0033】

検査装置１００による検査対象となる基板１は、例えば、平面視で矩形の形状を有している。基板１上には、複数のアライメントマーク３が設けられる（図１参照）。図１では、アライメントマーク３が基板１の対角線上の角部の近傍に設けられた場合の一例が示されている。

【0034】

搬送部１０は、基板１を両側から挟みこむようにして基板１を搬送方向に沿ってガイドする２つのガイド１１を有する。各ガイド１１は、基板１の搬送方向に長い形状を有する板状の部材である。各ガイド１１の下側には、それぞれ、ガイド１１を下方から支持する複数の脚部１２が設けられている。各ガイド１１は、この脚部１２を介して、検査装置１００の基台（図示せず）上に取り付けられる。

【0035】

バックアップ部２０は、昇降可能に構成されたバックアッププレート２１と、このバックアッププレート２１上に立設された複数の支持ピン２２とを有する。

【0036】

各ガイド１１の内側の側面には、正逆回転が可能なコンベアベルト１３がそれぞれ設けられる。搬送部１０は、このコンベアベルト１３の駆動により基板１を検査処理が行われる所定位置（バックアップ部２０が配置される位置）まで搬送したり、検査が終了した基板１を搬出したりすることが可能とされる。

【0037】

各ガイド１１は、上端部が内側に向けて折り曲げられるように形成されている。ガイド１１の上端部は、バックアップ部２０によって基板１が上方に移動されたときに、基板１を上側に当接することにより、当該上端部およびバックアップ部２０で基板１の両側を挟むことが可能である。このようにして基板１は保持され、保持された状態で撮像ユニット３０による検査処理が行われる。この場合、搬送部１０あるいはバックアップ部２０は、基板を保持する「保持部」として機能する。

【0038】

図３は、Ｚ方向で見た撮像ユニット３０の概略的な図である。撮像ユニット３０の照明部３２は、その頂部に開口が形成されたドーム形状のドーム部材３２ａと、ドーム部材３２ａの内側に配置された３以上の照明（光源）３２ｂとを有する。１つの照明３２ｂは、例えば、１つまたは複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）によって構成される。照明３２ｂは、例えば８個設けられ、撮像ユニット３０の主光軸（Ｚ方向）を中心とした円周上に配置されている。これらの照明３２ｂは、例えば等角度間隔で位置している。

【0039】

ドーム部材３２ａは、撮像デバイス３１および複数の照明３２ｂを一体的に支持する「支持部」として機能する。

【0040】

撮像デバイス３１は、照明部３２のドーム部材３２ａの上側において、ドーム部材３２ａに設けられた開口の位置に固定されており、その主光軸が基板１の検査面に対して垂直となるように配置される。撮像デバイス３１は、ＣＣＤセンサ（ＣＣＤ：Charge Coupled Device）、あるいはＣＭＯＳセンサ（ＣＭＯＳ：Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子と、結像レンズ等の光学系とを有する。

【0041】

撮像デバイス３１は、後述する制御部１５の制御に応じて、基板１上のアライメントマーク３を撮像したり、基板１の検査面を撮像したりする。撮像デバイス３１の撮影領域は、例えば、３５ｍｍ×３５ｍｍ程度とされる。撮像デバイス３１により基板１の検査面が撮像されるとき、撮像デバイス３１は、移動機構４０によってＸおよびＹ軸方向に移動し、検査する必要がある基板１上の領域を複数回に分けて撮像する。また、撮像デバイス３１は、後述するように、後述する測定対象物の３次元測定時に利用される。

【0042】

図に示す例では、撮像ユニット３０の数が１つである場合が示されているが、撮像ユニット３０の数は、２以上であってもよい。

【0043】

検査装置１００は、撮像ユニット３０と一体的に移動可能に設けられたレーザ変位計３３を備える。例えばレーザ変位計３３は、撮像デバイス３１の側部に取り付けられている。レーザ変位計３３は、基板１上の測定対象物である電子部品の所定位置における高さ、または、高さ変位を測定する。

【0044】

２）検査装置の電気的構成
図４は、検査装置１００の電気的な構成を機能的に示すブロック図である。

【0045】

検査装置１００は、制御部１５、画像処理部１６、画像記憶部１７を備える。また、上検査装置１００は、述した移動機構４０、レーザ変位計３３、撮像デバイス３１および照明部３２を備える。

【0046】

画像処理部１６は、制御部１５による制御にしたがって、撮像デバイス３１で得られた基板１上の画像を処理する。画像記憶部１７は、画像処理部１６により処理された画像データを記憶する。

【0047】

制御部１５は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のコンピュータに用いられるハードウェア要素を少なくとも備える、制御部１５は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のＰＬＤ(Programmable Logic Device)、その他ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のデバイスにより実現されてもよい。

【0048】

制御部１５は、複数の照明３２ｂを個別にONおよびOFFすることが可能である。制御部１５は、例えば少なくとも１つの照明３２ｂを点灯することもできるし、８個すべての照明３２ｂを同時に点灯することもできる。

【0049】

２．検査装置の動作

【0050】

図５は、基板の製造方法の一部である、検査装置１００による動作を示すフローチャートである。

【0051】

制御部１５は、搬送部１０によって搬入された基板１上に撮像ユニット３０を移動させ、基板１上のアライメントマークを撮像デバイス３１により撮影する。これにより、基板１と撮像ユニット３０とが相対的に位置決めされる（ステップ１０１）。またこれにより、検査装置１００のシステム内で統一された座標系が決定される。

【0052】

制御部１５は、照明３２ｂを１つずつ個別に点灯させ、一定の位置にある撮像デバイス３１を用いて、基板１上の所定の領域をその点灯の切り替えごとに撮影する（ステップ１０２）。

【0053】

所定の領域（撮影領域ＰＡ）とは、図６に示すように、基板１の実装面Ｐ１上に実装された、測定対象となる例えば１以上の電子部品Ｐ２を含む領域である。

【0054】

測定対象となる電子部品が複数存在する場合は、それに応じて撮影領域ＰＡが複数となる場合もある。あるいは、撮像デバイス３１は、複数の電子部品Ｐ２を含む１つの領域を１つの撮影領域ＰＡとして撮影してもよいし、基板１の全体を１つの撮影領域ＰＡとして撮影してもよい。すなわち、測定対象となる電子部品の数、大きさ、配置、撮像デバイス３１が有する画角や解像度によって、撮影領域ＰＡが適宜設定され得る。

【0055】

ステップ１０２により、制御部１５は、８個の異なる方向の光による測定対象物の８個の撮影領域ＰＡの画像を取得する（ステップ１０３）。説明の便宜上、以下ではそれら複数の画像を「画像Ａ」とする。これら複数（８個）の画像は、照度差ステレオ法による３次元形状の測定のための計算に利用される。この場合、制御部１５は「照度差ステレオ画像取得部」として機能する。

【0056】

制御部１５は、撮影した画像Ａを、画像処理部１６を介して画像記憶部１７に記憶する。画像Ａは、カラー画像でもよいし、グレースケール画像でもよい。

【0057】

また、制御部１５はすべての照明３２ｂを点灯した状態、つまり８個の照明３２ｂの照射方向を含む光を測定対象物に照射した状態で、撮像デバイス３１を用いて、測定対象物を撮影する（ステップ１０４）。これにより、制御部１５は測定対象物を含む撮影領域ＰＡの１つの画像を取得する（ステップ１０５）。この場合、制御部１５は「画像取得部」として機能する。説明の便宜上、以下では、その１つの画像を「画像Ｂ」とする。

【0058】

画像Ｂは、必ずしも８つのすべての照明３２ｂの照射による画像でなくてもよく、８つのうち例えば光軸を中心点とした点対称位置にある所定数の照明３２ｂの照射による画像であってもよい。

【0059】

制御部１５は、撮影した画像Ｂを、画像処理部１６を介して画像記憶部１７に記憶する。画像Ｂは、カラー画像でもよいし、グレースケール画像でもよく、画像Ａのそれらの選択と同じものとすることが好ましい。

【0060】

制御部１５は、画像処理部１６により画像Ｂを解析する。図６は、上記したように所定の領域ＰＡの画像（例えば画像Ｂ）の例を示す。この例では、電子部品Ｐ２は抵抗等の受動素子である。画像処理部１６は、画像Ｂのピクセル値（輝度値）に基づくエッジ処理等により、画像Ｂから複数の領域を抽出する（ステップ１０６）。この複数の領域は、撮影領域ＰＡ内にある対象物の材質の違いで区分された領域となる。すなわち、材質の違いにより、照明光の反射率および反射方向など、反射の形態が異なるからである。

【0061】

図７は、ステップ１０６により得られた領域の分類を説明するための図である。領域（１）は基板１の表面（実装面）Ｐ１、領域（２）および（４）は電子部品Ｐ２の電極部、領域（３）は電子部品Ｐ２の樹脂パッケージ部である。

【0062】

次に制御部１５は、移動機構４０の動作を制御することにより、それらの抽出された複数の領域（１）〜（４）を横断するように、撮像ユニット３０に支持されたレーザ変位計３３を移動させる。

【0063】

制御部１５は、レーザ変位計３３をこのように走査しながら、このレーザ変位計３３を用いて、電子部品Ｐ２の実装面Ｐ１からの高さを測定する（ステップ１０７）。すなわち、制御部１５は、その電子部品Ｐ２の高さ（つまり高さ変位）を測定する。この場合、レーザ変位計３３および制御部１５は「高さ測定部」として機能する。

【0064】

図８は、測定対象物の測定面Ｒと空間の座標系との関係を示す。制御部１５は、ステップ１０６で抽出した領域ごとに、照度差ステレオ法を用いて、それら領域ごとの勾配フィールドC(p,q)を生成する（ステップ１０８）。p=δz/δx、q=δz/δyである。この場合、少なくとも制御部１５は、「３次元形状測定部」として機能する。

【0065】

具体的には、制御部１５は、既知の各照明３２ｂの相対位置および既知の各照明３２ｂによる照射方向を用いて、抽出された各領域（１）〜（４）内の輝度値等に基づき、それら領域ごとにp=δz/δx、q=δz/δyを計算する。測定点は、例えば図６に示す線分上で、領域ごとに少なくとも１つの点（ピクセル）とされる。

【0066】

ステップ１０８で得られた勾配フィールドp、qのデータが、実装面Ｐ１を含む電子部品Ｐ２の形状を示す。図９は、その勾配フィールドp、qのデータに基づく曲線を示す。この曲線形状が、各領域（１）〜（４）に対応した形状を有する。

【0067】

次に、制御部１５は、レーザ変位計３３で得られたデータに基づき、勾配フィールドp、qを補正する（ステップ１０９）。この場合、制御部１５は「補正部」として機能する。領域ごとに分断された図６に示す線上における、レーザ変位計３３での測定データ(pm、qm)と、これらに対応する勾配フィールド(p、q)との差（誤差）を取ったものの集合を、それぞれ(ep、eq)とする（以下の式を参照）。nは測定回数、つまり測定点の数である。

【0068】

【数1】

【0069】

点列ep_1..n、eq_1..nに基づき算出した近似式をそれぞれe(x)、e(y)とし、制御部１５は、下記の式を用いて勾配フィールドC(p,q)を補正する。補正された勾配フィールドをp_f、q_fとする。すなわち、補正された勾配フィールドp_f、q_fは、照度差ステレオ法による３次元形状の測定のデータから上記誤差の分を除去した値を表している。

【0070】

【数2】

【0071】

上記の近似式e(x)、e(y)を求めるための近似方法は特に限定されないが、例えば、平均法、バイリニア法、あるいはn次近似（例えば２次近似）等が適用され得る。

【0072】

補正された勾配フィールドp_f、q_fは、例えば図１０に示すように、図９に示すものと比べ、その高さ情報が補正された曲線を示す。

【0073】

３．まとめ

【0074】

本実施形態に係る検査装置１００は、レーザ変位計３３で得られた高精度なデータに基づき、照度差ステレオ法による測定で得られたデータを補正するので、照度差ステレオ法を用いた測定の精度を向上させることができる。

【0075】

特に、異なる複数の材質を含む領域は、それぞれ異なる反射率を有するため、照度差ステレオ法を適用すると高精度な３次元形状のデータは得られない。しかし、レーザ変位計３３で得られた高精度なデータを用いることにより、測定対象物が異なる複数の材質を持っていても、照度差ステレオ法による測定データの精度を高めることができる。

【0076】

例えば、１次元レーザ変位計を用い、これを２次元領域全体内で走査することにより３次元形状を測定する方法に比べ、本実施形態に係る３次元測定によれば、高速に３次元形状を測定することができる。また、２次元レーザ変位計などの高価な測定器を用いる必要もないので、安価に３次元形状の測定が可能になる。

【0077】

本技術の３次元測定の方法を検査装置１００に適用することにより、従来の検査装置１００による検査項目に加え、この３次元形状の測定による検査が可能となる。したがって、１台の検査装置１００で多様な検査処理を実現することができ、製品の信頼性を高めることができる。

【0078】

４．他の実施形態

【0079】

本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。

【0080】

上記実施形態に係る検査装置１００は、特に、基板１上に実装された電子部品の状態を検査するものであったが、例えば基板１上に形成された半田の状態を検査するものであってもよい。その場合、半田の状態を検査する検査装置は、その３次元形状の測定のデータを用いて、半田の体積を算出するようにしてもよい。

【0081】

測定対象物としては、上記のように受動素子でなくてもよく、能動素子も含む様々なものに本技術を適用可能である。

【0082】

あるいは、３次元測定装置が検査装置１００に適用されるのではなく、３次元測定装置が３次元測定の単独の機能を持つ装置であってもよい。例えば本技術は、医療分野や他の産業分野で利用される３次元測定装置に適用されてもよい。

【0083】

図６に示したように、レーザ変位計３３を走査する方向はＸ方向であったが、ＸおよびＹの両方向の成分を含む走査方向であってもよい。これにより、測定点の数を多くすることができ、計算の正確性を高めることができる。あるいは、１つの測定対象物内で複数の方向の線に沿って走査が行われてもよい。

【0084】

図６に示した例では、撮像デバイス３１による撮影領域ＰＡが、１つの電子部品Ｐ２の画像を含む領域であった。しかし、例えばその撮影領域が複数の電子部品の画像を含む場合、制御部１５は、その複数の電子部品の相対配置、姿勢、向き等に応じた、変位計の走査処理のアルゴリズムを持っていてもよい。これにより、検査の時間効率を上げることができる。

【0085】

上記実施形態では、レーザ変位計が用いられたが、光干渉を利用した変位計や、超音波を利用した変位計、接触式の変位計等であってもよい。変位計に限られず、例えば光切断法など、例えば少なくとも１次元状の光を測定対象物に照射してその光の反射状態を検出できるセンサがあれば、どのような機器であってもよい。

【0086】

図５に示したステップ１０２（および１０３）と、ステップ１０４（および１０５）の順序は逆であってもよい。

【0087】

あるいは、これらステップ１０２および１０４は、それぞれ照明光の波長を変えて同時に行われてもよい。この場合、例えば画像Ａを取得するための撮影は可視光が用いられ、画像Ｂを取得するための撮影は赤外線が用いられることにより、それらを同時に撮影することができる。この場合、撮像デバイスはそれら異なる波長の光をそれぞれ検出することが可能なイメージセンサを備える必要がある。

【0088】

あるいは、画像処理部１６が、ステップ１０２（および１０３）で得られた画像Ａを処理することにより、画像Ｂを生成してもよい。この場合、ステップ１０４および１０５は不要となる。

【0089】

上記実施形態は、撮像ユニットが、搬送部１０に保持された基板に対して移動する構成であったが、撮像ユニットが固定であり、基板を保持する保持部が撮像ユニットに対して移動する構成であってもよい。

【0090】

上記実施形態では、光源となる照明３２ｂの数は８個であったが、少なくとも３個あればよく、９個以上であってもよい。

【0091】

上記実施形態では、撮像ユニット３０にレーザ変位計３３が一体的に支持されていたが、これらを個別に移動させる機構を検査装置が備えていてもよい。

【0092】

上記実施形態では、レーザ変位計３３としての高さ測定部は、電子部品の複数の領域（１）〜（４）を横断するようにして、高さ変位を測定した。このような測定方法に限られず、高さ測定部は、例えばそれら領域ごとに少なくとも１点ずつの測定点で高さを測定してもよい。

【0093】

以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。

【0094】

本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）
測定対象物の所定位置の高さ、または、高さ変位を測定するように構成された高さ測定部と、
照度差ステレオ法により前記測定対象物の３次元形状を測定するように構成された３次元形状測定部と、
前記高さ測定部で得られたデータに基づき、前記３次元形状測定部で得られたデータを補正するように構成された補正部と
を具備する３次元測定装置。
（２）
（１）に記載の３次元測定装置であって、
前記３次元形状測定部は、３以上の光源によってそれぞれ個別に光が照射された測定対象物を含む領域を撮像デバイスで撮影することにより、３以上の画像を取得するように構成された照度差ステレオ画像取得部を含む
３次元測定装置。
（３）
（２）に記載の３次元測定装置であって、
前記３以上の光源による照射方向を含む光が照射された前記測定対象物を前記撮像デバイスで撮影することにより、前記測定対象物を含む画像を取得するように構成された画像取得部と、
前記画像取得部で得られた前記測定対象物を含む画像内の複数の領域を抽出するように構成された画像処理部と
をさらに具備する３次元測定装置。
（４）
（３）に記載の３次元測定装置であって、
前記高さ測定部は、前記画像処理部で得られた前記複数の領域を横断する線に沿って、前記測定対象物の高さを測定する
３次元測定装置。
（５）
（３）または（４）に記載の３次元測定装置であって、
前記３次元形状測定部は、前記画像処理部により抽出された領域ごとに、前記３次元形状を測定する
３次元測定装置。
（６）
（１）から（５）のうちいずれか１つに記載の３次元測定装置であって、
前記補正部は、前記高さ測定部で得られたデータと前記３次元形状測定部で得られたデータとの差に基づき、前記３次元形状測定部で得られたデータを補正する
３次元測定装置。
（７）
（６）に記載の３次元測定装置であって、
前記補正部は、前記３次元形状測定部で得られたデータから前記差の分を除去する
３次元測定装置。
（８）
（１）から（７）のうちいずれか１つに記載の３次元測定装置であって、
前記高さ測定部は、変位計を有する
３次元測定装置。
（９）
３以上の光源と、
測定対象物を撮影可能な撮像デバイスと、
前記測定対象物の所定位置の高さ、または、高さ変位を測定するように構成された高さ測定部と、
前記３以上の光源および前記撮像デバイスを用いて、照度差ステレオ法により前記測定対象物の３次元形状を測定するように構成された３次元形状測定部と、
前記高さ測定部で得られたデータに基づき、前記３次元形状測定部で得られたデータを補正するように構成された補正部と
を具備する３次元測定装置。
（１０）
（９）に記載の３次元測定装置であって、
前記測定対象物である基板を保持する保持部と、
前記保持部上に配置され、前記撮像デバイスおよび前記３以上の光源を一体的に支持する支持部と、
前記保持部と前記支持部とを相対的に移動させる移動機構と
をさらに具備する３次元測定装置。
（１１）
測定対象物の所定位置の高さ、または、高さ変位を測定し、
照度差ステレオ法により前記測定対象物の３次元形状を測定し、
前記高さまたは高さ変位測定で得られたデータに基づき、前記３次元形状の測定で得られたデータを補正する
３次元測定方法。
（１２）
基板上に、部品を実装または半田を形成し、
前記基板上の前記部品または前記半田の、所定位置の高さ、または、高さ変位を測定し、
照度差ステレオ法により前記部品または前記半田の３次元形状を測定し、
前記高さまたは高さ変位測定で得られたデータに基づき、前記３次元形状の測定で得られたデータを補正する
基板の製造方法。

【符号の説明】

【0095】

ＰＡ…撮影領域
Ｐ２…電子部品
１…基板
１０…搬送部
１５…制御部
１６…画像処理部
１７…画像記憶部
２０…バックアップ部
３０…撮像ユニット
３１…撮像デバイス
３２…照明部
３２ａ…ドーム部材
３２ｂ…照明
３３…レーザ変位計
４０…移動機構
１００…検査装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】