JP5765651B2 - ３次元測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、位相シフト法等を使用して測定対象物を３次元測定する３次元測定装置に関する。

従来から、プリント基板等の測定対象物の品質を検査する方法として、測定対象物を撮像して得られた画像を解析して、測定対象物の品質を検査する方法が用いられている。２次元的な画像解析では、測定対象物の欠け、凹み等の高さ方向の欠陥検出が困難であるため、近年においては、３次元的な画像解析により測定対象物の３次元形状を測定して、測定対象物の品質を検査する方法が用いられるようになってきている。

画像解析により測定対象物の３次元形状を測定する方法として、光切断法の一種である位相シフト法（時間縞解析法）が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の３次元計測装置は、半田が印刷されたプリント基板を載置する載置台と、プリント基板の表面に対して斜め上方から縞状の光パターンを照射する照明装置とを備える。また、３次元計測装置は、縞状の光パターンが照射された部分をプリント基板の真上から撮像するＣＣＤカメラと、画像処理や演算処理を実行する制御装置とを備える。

照射装置は、光パターンの位相を１／４ピッチずつずらしながらプリント基板に対して光パターンを照射する。ＣＣＤカメラは、位相がずらされる度に光パターンが照射されたプリント基板の画像を撮像し、合計で４枚の画像を取得する。制御装置は、取得された４枚の画像の画像処理を実行し、位相シフト法に基づいて、プリント基板の座標毎の高さを算出する。

特開２０１０−１６９４３３号公報（段落[００３３]、［００４２］〜［００４４］、図１）

ここで、プリント基板等の測定対象物の検査領域には、基準面に対して突出する半田、あるいは、基準面に対して凹んでいる溝等の検査対象が形成されている。この検査対象に縞状の光パターンが照射されると、測定対象物の表面上に影ができてしまう。また、検査対象に縞状の光パターンが照射された場合に、検査対象に入射される光の角度によっては、ハレーションが生じてしまう場合がある。この場合、検査対象の３次元形状を正確に算出することができない。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、影の問題や、ハレーションの問題などを解消することができる３次元測定装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る３次元測定装置は、投影部と、撮像部と、制御部とを具備する。
前記投影部は、測定対象物に向けて垂線を下ろしたときの前記測定対象物上の交点の周囲の領域である投影可能領域に縞を投影可能とされる。
前記撮像部は、前記投影可能領域内に、縞が投影された前記測定対象物を撮像する複数の撮像領域を有する。
前記制御部は、前記撮像部により撮像された画像に基づいて、前記測定対象物を３次元測定するための処理を実行する。

この３次元測定装置では、投影部は、測定対象物に向けて垂線を下ろしたときの前記測定対象物上の交点の周囲の領域である投影可能領域に縞を投影することが可能とされる。従って、この形態では、投影部により、広範囲での縞の投影が可能である。そして、この広範囲の投影可能領域が有効活用され、この投影可能領域内に、複数の撮像領域が配置される。これにより、例えば、複数の撮像領域を投影可能領域内の適切な位置に配置して、測定対象物の検査領域をこれらの撮像領域で撮像することで、検査領域内の検査対象による影の問題やハレーションの問題を解消することができる。あるいは、例えば、測定対象物が２以上の検査領域を有する場合には、この２以上の検査領域を２以上の撮像領域に同時に位置させて、撮像部により同時に撮像することで、高速に複数の検査領域の３次元形状を算出することができる。

上記３次元測定装置は、移動部をさらに具備していてもよい。
前記移動部は、前記測定対象物と、前記複数の撮像領域との相対位置を移動させる。
この場合、前記制御部は、前記移動部による前記相対位置の移動を制御して、前記測定対象物内の１つの検査領域を前記複数の撮像領域のうちの２以上の撮像領域の位置に順次移動し、前記撮像部を制御して、前記検査領域が前記撮像領域の位置に合わされる度に前記検査領域を撮像してもよい。

この３次元測定装置では、測定対象物と複数の撮像領域との相対位置を移動して、測定対象物内の１つの検査領域を異なる撮像領域でそれぞれ撮像することができる。これにより、例えば、検査領域内の検査対象に生じる影を相殺することができる適切な位置に撮像領域をそれぞれ配置して、この撮像領域でそれぞれ１つの検査領域を撮像することで、影の問題を解消することができる。

また、この３次元測定装置では、１つの検査領域を異なる撮像領域でそれぞれ撮像することができるので、例えば、ある撮像領域で検査領域を撮像した場合にハレーションが生じてしまっても、他の撮像領域で検査対象を撮像することで、ハレーションの問題を解消することができる。

上記３次元測定装置が、前記移動部をさらに具備する場合、前記制御部は、前記移動部による前記相対位置の移動を制御して、前記測定対象物内の２以上の検査領域を、前記複数の撮像領域のうち２以上の撮像領域の位置に同時に位置させ、前記撮像部を制御して、前記２以上の検査領域を同時に撮像してもよい。

この３次元測定装置では、２以上の検査領域を２以上の撮像領域に同時に位置させて、撮像部により同時に撮像することができるので、高速に複数の検査領域の３次元形状を算出することができる。

上記３次元測定装置において、前記制御部は、第１のモードと、第２のモードとを切り替え可能であってもよい。
前記第１のモードでは、前記制御部は、前記移動部による前記相対位置の移動を制御して、前記測定対象物内の１つの検査領域を前記複数の撮像領域のうちの２以上の撮像領域の位置に順次移動し、前記撮像部を制御して、前記検査領域が前記撮像領域の位置に合わされる度に前記検査領域を撮像する。
前記第２のモードでは、前記制御部は、前記移動部による前記相対位置の移動を制御して、前記測定対象物内の２以上の検査領域を、前記複数の撮像領域のうち２以上の撮像領域の位置に同時に位置させ、前記撮像部を制御して、前記２以上の検査領域を同時に撮像する。

この３次元測定装置では、影等の問題を解消して精密に検査領域を検査することが可能な第１のモードと、２以上の検査領域を撮像部により同時に撮像して高速に検査領域の３次元形状を算出することが可能な第２のモードとを任意に切り替えることができる。

上記３次元測定装置において、前記複数の撮像領域のうち少なくとも１つの撮像領域は、前記投影可能領域において、他の撮像領域に対して１８０°±９０°の範囲の位置に配置されていてもよい。これにより、適切に検査対象に生じる影の影響を排除することができる。

上記３次元測定装置において、前記複数の撮像領域のうち少なくとも１つの撮像領域は、前記投影領域において、前記他の撮像領域に対して１８０°±４５°の範囲の位置に配置されていてもよい。これにより、適切に検査対象に生じる影の影響を排除することができる。

上記３次元測定装置において、前記複数の撮像領域のうち少なくとも１つの撮像領域は、前記投影可能領域において、０°、±９０°及び１８０°から外れた位置に配置されていてもよい。これにより、適切にハレーションの影響を排除することができる。

上記３次元測定装置において、前記複数の撮像領域のうち少なくとも１つの撮像領域は、前記投影可能領域において、±４５°及び±１３５°から外れた位置に配置されていてもよい。これにより、適切にハレーションの影響を排除することができる。

上記記載の３次元測定装置であって、前記複数の撮像領域のうち少なくとも１つの撮像領域は、前記投影可能領域において、０°、±４５°、±９０°、±１３５°及び１８０°から外れた位置に配置されていてもよい。これにより、適切にハレーションの影響を排除することができる。

上記３次元測定装置において、前記複数の撮像領域のうち少なくとも１つの撮像領域は、前記投影可能領域における前記交点からの距離が他の撮像領域とは異なっていてもよい。これにより、測定精度と測定レンジが他の撮像領域とは異なる撮像領域を配置することができる。

上記３次元測定装置において、前記撮像部は、前記複数の撮像領域に対応する複数の撮像器を有していてもよい。

上記３次元測定装置において、前記撮像部は、前記複数の撮像領域のうち、２以上の撮像領域を単独で撮像可能な撮像器を有していてもよい。
これにより、撮像器の数を減らすことができるので、コストを削減することができる。

上記３次元測定装置において、前記撮像部が２以上の撮像領域を単独で撮像可能な撮像器を有している場合、前記３次元測定装置は、反射部と、駆動部とをさらに具備していてもよい。
前記駆動部は、前記複数の撮像領域のうちの１つの撮像領域からの光を前記撮像器に入射させる第１の入射状態と、他の撮像領域からの光を前記反射部により前記撮像器に導いて前記撮像器に入射させる第２の入射状態とを切り替えるように前記反射部を駆動する。

上記３次元測定装置において、前記投影部は、前記投影可能領域のうち、前記複数の撮像領域以外の領域に縞が投影されないように、前記縞の投影を制限するマスクを有していてもよい。
これにより、投影可能領域内において余計な領域に縞が投影されることで、乱反射が撮像部に入射してしまい検査領域の測定精度が低下してしまうことを防止することができる。

以上説明したように、本発明の一形態によれば、影の問題や、ハレーションの問題などを解消することができる３次元測定装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る３次元測定装置を示す図である。 ３次元測定装置によって３次元測定される測定対象物の一例を示す図である。 投影部の光学系を示す図である。 遮光マスクを示す平面図である。 基板上に投影される縞の様子を示す平面図であり、投影可能領域と、撮像領域との関係を示す図である。 本発明の一実施形態に係る３次元測定装置の制御部の処理を示すフローチャートである。 検査領域が第１の撮像領域に位置する場合に、検査領域内に形成された半田等の検査対象によって生じる影の様子を示す図である。 検査領域が第２の撮像領域に位置する場合に、検査対象によって生じる影の様子を示す図である。 影の影響を排除するための複数の撮像領域の位置を説明するための図であり、検査対象が各撮像領域に位置する場合にできる影の様子を示す図である。 検査対象が各撮像領域に位置する場合にできる影の様子を示す図である。 検査対象が各撮像領域に位置する場合にできる影の様子を示す図である。 検査対象が各撮像領域に位置する場合にできる影の様子を示す図である。 本発明の他の実施形態における、投影可能領域内の複数の撮像領域の配置を示す図である。 ハレーションの影響を排除するための複数の撮像領域の位置を説明するための図であり、検査対象が各撮像領域に位置する場合のハレーションの影響を示す図である。 検査対象が各撮像領域に位置する場合のハレーションの影響を示す図である。 検査対象が各撮像領域に位置する場合のハレーションの影響を示す図である。 検査対象が各撮像領域に位置する場合のハレーションの影響を示す図である。 他の実施形態に係る３次元測定装置の処理を示すフローチャートである。 撮像領域が、０°、±４５°、±９０°、±１３５°及び１８０°から外れた位置に配置された場合のハレーションの影響を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態における、投影可能領域内の複数の撮像領域の配置を示す図である。 ２以上の撮像領域を単独で撮像可能な撮像器の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

＜第１実施形態＞
［３次元測定装置１００の全体構成及び各部の構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係る３次元測定装置１００を示す図である。図２は、３次元測定装置１００によって３次元測定される測定対象物１０の一例を示す図である。

図２に示すように、本実施形態では、３次元測定装置１００により３次元測定される測定対象物１０の一例として、複数の検査領域１１（１１Ａ〜１１Ｊ）を有する基板１０を例に挙げて説明する。検査領域１１には、例えば、検査対象１２（図７、図８等参照）としての半田等が印刷されている。図２に示す例では、基板１０は、１０個の検査領域１１を有している。

図１に示すように、３次元測定装置１００は、基板１０を載置するステージ４５と、ステージ移動機構４６（移動部）と、投影部２０と、撮像部３０と、制御部４１と、記憶部４２と、表示部４３と、入力部４４とを有する。

投影部２０は、例えば、プロジェクタ等により構成され、基板１０の表面（投影面）に対して光軸４が垂直となるように配置される。

図３は、投影部２０の光学系２１を示す図である。図４は、遮光マスク２６を示す平面図である。図５は、基板１０上に投影される縞の様子を示す平面図であり、投影可能領域２と、撮像領域１との関係を示す図である。

図３に示すように、投影部２０は、光学系２１を含む。光学系２１は、光源２２と、光源２２からの光を集光する集光レンズ２３と、集光レンズ２３により集光された光を通過させて縞を形成する位相格子２４と、位相格子２４を通過した光を基板１０の表面上に投影する投影レンズ２５とを有する。光学系２１は、その全体の光軸４が基板１０の表面に対して垂直とされる。

光源２２としては、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ、水銀ランプ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等が挙げられるが、光源２２の種類は、特に限定されない。位相格子２４は、複数のスリットを有しており、この複数のスリットにより正弦波状に輝度が変化する縞を形成して、基板１０の表面上に投影させる。

位相格子２４には、スリットが形成された方向と直交する方向（Ｘ軸方向）に位相格子２４を移動させる、図示しない格子移動機構が設けられている。この格子移動機構は、制御部４１の制御に応じて、位相格子２４を移動させ、基板１０に投影される縞の位相をシフトさせる。なお、位相格子２４、格子移動機構の代わりに、格子状の縞模様を表示する液晶格子等が用いられても構わない。

図３及び図５を参照して、投影部２０は、投影部２０から基板１０に向けて垂線を下ろした場合における、垂線と基板１０の表面（投影面）との交点３の周囲の領域に縞を投影可能とされる。以降では、上記垂線と、基板１０の表面（投影面）との交点３の周囲の領域であって、縞を投影可能な領域を投影可能領域２とよぶ。本実施形態では、上記したように、光軸４が基板の表面に対して垂直とされているので、投影部２０から基板１０に向かう垂線と、光軸とが一致する。従って、この実施形態では、光軸と基板の表面（投影面）との交点３の周囲の領域が投影可能領域２とされる。ここで、投影部２０の光軸４が基板１０の表面に対して垂直とされることで、投影部２０は、投影可能領域２の全体に、像の歪み（ディストーション）のない均等な幅の縞を投影可能とされる。なお、光軸４が基板の表面に対して傾くと、縞の像に歪みが生じてしまう場合がある。

投影可能領域２内には、複数の撮像領域１（１Ａ、１Ｂ）が配置されている。この撮像領域１で、縞が投影された検査領域１１が撮像される。投影可能領域２は、上記交点３を中心とした広範な領域とされているので、投影可能領域２内に撮像領域１を複数個設けることが可能である。さらに、投影部２０は、投影可能領域２全体に、像の歪みのない均等な幅の縞を投影することができるので、投影可能領域２内であれば、どのような位置であっても、撮像領域１を配置することができる。

投影可能領域２内における撮像領域１の個数や、位置は、影の影響の排除、ハレーションの影響の排除、検査速度の向上等を目的として、任意に設定することができる。

本実施形態の説明では、一例として、影の影響を排除する目的で、投影可能領域２内に複数の撮像領域１が配置されている場合について説明する。撮像領域１の個数については、２以上とされるが、理解の容易化のために、本実施形態では、第１の撮像領域１Ａ及び第２の撮像領域１Ｂの２つであるとして説明する。第１の撮像領域１Ａ及び第２の撮像領域１Ｂは、互いに上記交点３を中心として反対側（１８０°）の位置に配置されている。なお、投影可能領域２内における撮像領域１の相対位置については、後に詳述する。

図３及び図４を参照して、投影レンズ２５の下方の位置には、遮光マスク２６が設けられている。ここで、投影可能領域２内において、第１の撮像領域１Ａ及び第２の撮像領域１Ｂ以外の領域に縞が投影されると、乱反射が生じて撮像部３０に入射してしまい検査対象１２の測定精度が低下してしまう恐れがある。

そこで、本実施形態では、投影可能領域２のうち、第１の撮像領域１Ａ及び第２の撮像領域１Ｂ以外の領域に縞が投影されないように、縞の投影を制限する遮光マスク２６を設けることとしている。遮光マスク２６は、例えば、円形の薄板部材に開口２７（２７Ａ、２７Ｂ）を設けることで形成される。開口２７Ａ、２７Ｂは、投影可能領域２内に配置された第１の撮像領域１Ａ及び第２の撮像領域１Ｂに対応する位置に設けられる。

この遮光マスク２６により、図５に示すように、第１の撮像領域１Ａ及び第２の撮像領域１Ｂ以外の領域に縞が投影されることを制限することができる。これにより、乱反射が撮像部３０に入射されてしまい、半田等の検査対象１２の測定精度が低下してしまうことを防止することができる。

図３では、遮光マスク２６は、投影レンズ２５の下方の位置に配置されているが、遮光マスク２６の位置は、光源２２と集光レンズ２３の間、集光レンズ２３と位相格子２４の間、あるいは、位相格子２４と投影レンズ２５の間であっても構わない。

再び図１を参照して、撮像部３０は、第１の撮像領域１Ａ及び第２の撮像領域１Ｂに対応する第１の撮像器３１及び第２の撮像器３２を有する。第１の撮像器３１及び第２の撮像器３２は、それぞれ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の撮像素子を含む。また、第１の撮像器３１及び第２の撮像器３２は、撮像領域１からの光を撮像素子の撮像面に結像させる結像レンズ等の光学系を含む。第１の撮像器３１及び第２の撮像器３２は、制御部４１の制御に応じて、縞が投影された基板１０上の検査領域１１を撮像する。

ステージ４５は、基板１０を保持することが可能とされている。ステージ移動機構４６は、制御部４１からの駆動信号に応じて、ステージ４５をＸＹ方向に移動させる。ステージ移動機構４６は、ステージ４５をＸＹ方向に移動させることで、基板１０の検査領域１１と、撮像領域１との相対位置を変化させる。

表示部４３は、例えば、液晶ディスプレイ等により構成され、制御部４１の制御に応じて、基板１０上の検査領域１１の３次元画像等を表示する。入力部４４は、キーボード、マウス、タッチパネル等により構成され、ユーザからの指示を入力する。

記憶部４２は、３次元測定装置１００の処理に必要な各種のプログラムが記憶されるＲＯＭ（Read Only memory）等の不揮発性のメモリと、制御部４１の作業領域として用いられるＲＡＭ（Random Access memory）等の揮発性のメモリとを有する。

制御部４１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、記憶部４２に記憶された各種のプログラムに基づき、３次元測定装置１００を統括的に制御する。例えば、制御部４１は、ステージ移動機構４６を制御して、検査領域１１と、撮像領域１との相対位置を変化させて検査領域１１と撮像領域１との位置を合わせたり、格子移動機構を制御して、基板１０に投影される縞の位相をシフトさせたりする。また、制御部４１は、撮像部３０を制御して縞が投影された検査領域１１の画像を撮像したり、撮像された画像に基づいて位相シフト法により検査領域１１の３次元形状を算出したりする。

［動作説明］
図６は、３次元測定装置１００の制御部４１の処理を示すフローチャートである。
まず、３次元測定装置１００の制御部４１は、ステージ移動機構４６を制御して、ステージ４５を基板１０の受け取り位置まで移動させ、基板受け渡し装置（図示せず）から、基板１０を受け取る（ステップ１０１）。

次に、制御部４１は、ステージ移動機構４６を制御してステージ４５を移動させて、複数の検査領域１１のうちの１つの検査領域１１を、第１の撮像領域１Ａの位置に合わせる（ステップ１０２）。この場合、例えば、複数の検査領域１１のうち、図２中、左上に位置する検査領域１１Ａが第１の撮像領域１Ａの位置に合わされる。次に、制御部４１は、投影部２０から光を照射して、第１の撮像領域１Ａの位置に合わされた検査領域１１に縞を投影させる（ステップ１０３）。

図７は、検査領域１１が第１の撮像領域１Ａに位置する場合に、検査領域１１内に形成された半田等の検査対象１２によって生じる影の様子を示す図である。図７に示すように、検査領域１１が第１の撮像領域１Ａに位置する場合には、検査対象１２の右側に影ができる。

縞が投影されると、制御部４１は、第１の撮像器３１により、第１の撮像領域１Ａにおいて、縞が投影された検査領域１１を撮像する（ステップ１０４）。次に、制御部４１は、格子移動機構を制御して位相格子２４を移動させることで、検査領域１１に投影される縞の位相をπ／２［rad］シフトさせる（ステップ１０５）。縞の位相をシフトさせると、次に、制御部４１は、４枚の画像が撮像されたかを判定する（ステップ１０６）。

４枚の画像が撮像されていない場合（ステップ１０６のＮＯ）、制御部４１は、ステップ１０４へ戻り、縞が投影された検査領域１１を撮像する。そして、制御部４１は、再び、縞の位相をπ／２シフトさせ（ステップ１０５）、再び、４枚の画像が撮像されたかを判定する（ステップ１０６）。これにより、それぞれ縞の位相が異なる合計４枚の画像が撮像される。

４枚目の画像が撮像された場合（ステップ１０６のＹＥＳ）、制御部４１は、４枚の画像に基づいて、位相シフト法により、画像の各画素での高さを算出する（ステップ１０７）。この場合、制御部４１は、４枚の画像から各画素（各座標（ｘ、ｙ））の輝度値を抽出し、以下の式（１）を適用することにより、各画素での位相φ（ｘ、ｙ）を算出する。そして、制御部４１は、算出された各画素での位相φ（ｘ、ｙ）に基づいて、３角測量の原理を利用して、各画素の高さを算出する。

なお、式（１）において、Ｉ_０（ｘ、ｙ）、Ｉ_π／２（ｘ、ｙ）、Ｉ_π（ｘ、ｙ）、Ｉ_３π／２（ｘ、ｙ）は、それぞれ、縞の位相が０、π／２、π、３π／２である場合における各画素（各座標）の輝度値である。
φ（ｘ、ｙ）＝Ｔａｎ^−１｛Ｉ_３π／２（ｘ、ｙ）−Ｉ_π／２（ｘ、ｙ）｝／｛Ｉ_０（ｘ、ｙ）−Ｉ_π（ｘ、ｙ）｝・・・（１）

なお、図７に示すように、半田等の検査対象１２によって影となっている部分については、輝度が略ゼロとなってしまい、その画素（座標）では、各画像間で輝度値の差がないので、上記（１）において、位相φを算出することができない。従って、影となっている部分については、制御部４１は、高さを算出することができない。

各画素での高さを算出すると、次に、制御部４１は、ステージ移動機構４６を制御して、検査領域１１と、撮像領域１Ａ、１Ｂとの相対位置を変化させる。そして、制御部４１は、先ほど第１の撮像領域１Ａで撮像された検査領域１１を、第２の撮像領域１Ｂの位置に合わせる（ステップ１０８）。第２の撮像領域１Ｂの位置に検査領域１１が合わされると、検査領域１１に縞が投影される（ステップ１０９）。

図８は、検査領域１１が第２の撮像領域１Ｂに位置する場合に、検査対象１２によって生じる影の様子を示す図である。図８に示すように、検査領域１１が第２の撮像領域１Ｂに位置する場合、半田等の検査対象１２の左側に影が生じるが、図７において影になっていた検査対象１２の右側には、縞を投影することができる。

縞が投影されると、制御部４１は、第２の撮像器３２により、縞が投影された検査領域１１を撮像する（ステップ１１０）。次に、制御部４１は、格子移動機構を制御して位相格子２４を移動させることで、第２の撮像領域１Ｂにおいて検査領域１１に投影される縞の位相をπ／２［rad］シフトさせる（ステップ１１１）。次に、制御部４１は、４枚の画像が撮像されたかを判定する（ステップ１１２）。

それぞれ縞の位相が異なる合計４枚の画像が撮像された場合（ステップ１１２のＹＥＳ）、制御部４１は、４枚の画像に基づいて、位相シフト法により、画像の各画素での高さを算出する（ステップ１１３）。この場合、制御部４１は、上記式（１）を使用して位相シフト法により、各画素（各座標）での高さを算出する。

ここで、検査領域１１が第１の撮像領域１Ａに位置していた場合に影になっていた部分は、検査領域１１が第２の撮像領域１Ｂに位置する場合には、影とされていない（図７、図８参照）。従って、制御部４１は、ステップ１０７において、影が原因で高さを算出することができなかった画素（座標）を、ステップ１０８において補間することができる。これにより、制御部４１は、検査領域１１内の検査対象１２の形状を正確に算出することができる。つまり、１つの検査領域１１を複数の撮像領域１で撮像して、検査対象１２の３次元形状を算出することで、影の影響を排除して、検査対象１２の形状を正確に算出することができる。

検査領域１１の３次元形状が算出された場合、制御部４１は、その３次元形状を表示部４３に表示させる。ユーザは、その３次元画像を見て、基板１０の検査領域１１内に形成された検査対象１２を検査する。表示部４３に表示される画像は、影の影響が排除された精密な画像であるので、ユーザは、検査対象１２の微細な欠陥も正確に判断することができる。

次に、制御部４１は、全ての検査領域１１について、位相シフト法による検査領域１１の３次元形状の算出が終了したかを判定する（ステップ１１４）。全ての検査領域１１について、３次元形状の算出がされていない場合（ステップ１１４のＮＯ）、制御部４１は、次の検査領域１１の３次元形状の算出に移行し（ステップ１１５）、その次の検査領域１１を、第１の撮像領域１Ａの位置に合わせる（ステップ１０１）。そして、ステップ１０１〜ステップ１１４までの処理を繰り返す。３次元形状が算出される検査領域１１の順番は、特に制限はないが、例えば、検査領域１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ・・１１Ｊの順番とされる。

基板１０上の全ての検査領域１１について、３次元形状の算出が終了した場合（ステップ１１４のＹＥＳ）、制御部４１は、ステージ移動機構４６を制御して、基板１０を排出位置まで移動させて、基板１０を排出する（ステップ１１６）。そして、制御部４１は、新たな基板１０を基板受け渡し装置から受け取り、ステップ１０１〜１１６までの処理を実行する。

図６の説明では、第１の撮像領域１Ａ及び第２の撮像領域１Ｂの両方の撮像領域１で１つの検査領域１１を撮像した後に、次の検査領域１１の撮像に移行する場合について説明した。一方で、第１の撮像領域１Ａで全ての検査領域１１を撮像した後に、第２の撮像領域１Ｂで全ての検査領域１１を撮像する方法が用いられても構わない。

［影の影響を排除するための複数の撮像領域１の位置］
次に、影の影響を排除するための、投影可能領域２内における複数の撮像領域１の位置について説明する。

図９〜図１２は、影の影響を排除するための複数の撮像領域１の位置を説明するための図であり、検査対象１２（１２Ａ〜１２Ｄ）が各撮像領域１（１ａ〜１ｈ）に位置する場合にできる影の様子を示す図である。図９〜図１２は、それぞれ、基板１０上の検査領域１１において、横方向（０°）、縦方向（９０°）、＋４５°の方向、−４５°の方向へ向けて検査対象１２が形成された場合の影の様子を示す図である。

図９〜図１２に示すように、基板１０上の検査領域１１内に形成された半田等の検査対象１２（１２Ａ〜１２Ｄ）は、一般的に一方向に長い直方体形状を有している場合が多い。そして、この場合、図９、図１０に示すように、検査対象１２（１２Ａ、１２Ｂ）は、横方向（０°）（Ｘ軸方向）又は縦方向（９０°）（Ｙ軸方向）に向けて基板１０上に形成されていることが最も一般的である。検査対象１２が横方向、縦方向に向けて形成される形態の次に一般的な形態としては、図１１、図１２に示すように、検査対象１２（１２Ｃ、１２Ｄ）が±４５°の方向で形成される形態である。

図９〜図１２の説明では、投影可能領域２内における、２つの撮像領域１の相対位置について説明する。ここでの説明では、２つの撮像領域１のうち、一方の撮像領域１は、図中、撮像領域１ａの位置（基準位置）に配置されていることとする。そして、一方の撮像領域１に対する他の撮像領域１の相対位置についての適切な位置について説明する。なお、投影可能領域２内における撮像領域１ａの位置を０°として説明する。

まず、図９及び図１０を参照して、検査領域１１内において検査対象１２（１２Ａ、１２Ｂ）が横方向、あるいは、縦方向に向けて形成されている場合について説明する。この場合、検査対象１２が撮像領域１ａに位置する場合には、検査対象１２の右側に影ができる。

撮像領域１ａに対して±４５°の角度の位置に位置する撮像領域１ｂ、１ｈでは、検査領域１１が撮像領域１ａに位置する場合に影ができてしまった部分に影ができてしまう。一方、撮像領域１ａに対して±９０°、±１３５°、１８０°の角度の位置に位置する撮像領域１ｃ、１ｇ、１ｄ、１ｆ、１ｅでは、検査対象１２が第１の撮像領域１ａに位置する場合に影ができてしまった部分には、影ができない。

つまり、検査対象１２が横方向、あるいは、縦方向に向けて形成されている場合には、他の撮像領域１が、一方の撮像領域１に対して１８０°±９０°の範囲内であれば、影の影響を適切に排除することができる。

次に、図１１及び図１２を参照して、検査領域１１内において検査対象１２（１２Ｃ、１２Ｄ）が＋４５°、あるいは、−４５°の方向へ向けて形成されている場合について説明する。この場合、検査対象１２が撮像領域１ａに位置する場合には、検査対象１２の右側に影ができる。

撮像領域１ａに対して±４５°、±９０°の角度の位置に位置する撮像領域１ｂ、１ｈ、１ｃ、１ｇでは、検査領域１１が撮像領域１ａに位置する場合に影ができてしまった部分に影ができてしまう。一方、撮像領域１ａに対して±１３５°、１８０°の角度の位置に位置する撮像領域１ｄ、１ｆ、１ｅでは、検査対象１２が撮像領域１ａに位置する場合に影ができてしまった部分には、影ができない。

つまり、検査対象１２が基板１０上で＋４５°の方向、あるいは、−４５°の方向に向けて形成されている場合には、他の撮像領域１が、一方の撮像領域１に対して１８０°±４５°の範囲内であれば、影の影響を適切に排除することができる。

なお、他の撮像領域１が、一方の撮像領域１に対して１８０°±４５°の範囲内であれば、検査対象１２が横方向、縦方向、＋４５°の方向、−４５°の方向のどの方向に向けて形成されている場合でも、影の影響を適切に排除することができる。

図９〜図１０の説明では、理解を容易にするために、１つの検査領域１１に対して１つの検査対象１２が設けられている場合について説明した。しかし、向きが異なる複数の検査対象１２が１つの検査領域１１内に形成されている場合もある。例えば、横方向、縦方向、＋４５°、−４５°の方向の検査対象１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄが、１つの検査領域１１内に形成されている場合もある。このような場合においても、他方の撮像領域１が、一方の撮像領域１に対して１８０°±４５°の範囲内であれば、影の影響を適切に排除することができる。

＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態以降の説明では、上述の第１実施形態と同様の構成及び機能を有する部材等については、同様の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。

図１３は、第２実施形態における、投影可能領域２内の複数の撮像領域１の配置を示す図である。図１３に示す例では、投影可能領域２内において、０°の位置に第１の撮像領域１Ｃが配置され、１３５°の位置に第２の撮像領域１Ｄが配置されている。

なお、第２実施形態では、第２の撮像領域１Ｄの位置が第１実施形態と異なっているので、これに合わせて、撮像部３０（第２の撮像器３２）の位置や、遮光マスク２６の開口２７の位置等も適宜変更される。

第１の撮像領域１Ｃ及び第２の撮像領域１Ｄは、ハレーションの影響を排除する観点から、上記位置に配置されている。以降では、これについて説明する。

図１４〜図１７は、ハレーションの影響を排除するための複数の撮像領域１の位置を説明するための図であり、検査対象１２（１２Ａ〜１２Ｄ）が各撮像領域１（１ａ〜１ｈ）に位置する場合のハレーションの影響を示す図である。図１４〜図１７は、それぞれ、検査領域１１内において横方向（０°）、縦方向（９０°）、＋４５°の方向、−４５°の方向へ向けて検査対象１２が形成された場合のハレーションの影響を示す図である。

半田等の検査対象１２の長辺に対して垂直に光が照射されると、ハレーションが生じてしまう場合がある。従って、図１４〜図１７では、検査対象１２の長辺に対して垂直に光が照射される場合に×印が付されている。また、検査対象１２の短辺に対して垂直に光が照射された場合にもハレーションが生じてしまう場合がある。なお、検査対象１２の短辺に対して垂直に光が照射された場合は、長辺に対して光が垂直に入射された場合に比べてハレーションが生じる可能性が低いので、この場合には、図中△印が付されている。その他の場合には、ハレーションが生じる可能性が低いので図中○印が付されている。

まず、図１４に示すように、横方向に向けて検査対象１２Ａが配置されている場合について説明する。この場合、検査対象１２Ａが±９０°の撮像領域１ｃ、１ｇに位置する場合には、検査対象１２Ａの長辺に対して光が垂直に照射されるので、ハレーションが生じてしまう場合がある（×印参照）。検査対象１２Ａが、０°、１８０°の撮像領域１ａ、１ｅに位置する場合、検査対象１２Ａの短辺に対して光が垂直に照射されるので、ハレーションが生じてしまう場合がある（△印参照）。一方、検査対象１２Ａが±４５°、±１３５°の撮像領域１ｂ、１ｈ、１ｄ、１ｆに位置する場合、検査対象１２の長辺及び短辺に対して光が垂直には照射されない。従って、この場合、ハレーションが生じる可能性が低い（○印参照）。

図１５に示すように、縦方向に向けて検査対象１２Ｂが配置されている場合、０°、１８０°の撮像領域１ａ、１ｅでは、検査対象１２Ｂの長辺に光が垂直に照射される（×印参照）。±９０°の撮像領域１ｃ、１ｇでは、検査対象１２Ｂの短辺に光が垂直に照射される（△印参照）。一方、±４５°、±１３５°の撮像領域１ｂ、１ｈ、１ｄ、１ｆでは、検査対象１２の長辺及び短辺に対して光が垂直には照射されない（○印参照）。

横方向又は縦方向に向けて配置された検査対象１２Ａ、１２Ｂの辺に垂直に入射されることを回避するためには、複数の撮像領域１のうち、少なくとも１つの撮像領域１を、投影可能領域２内において０°、±９０°、１８０°から外れた位置に配置すればよいことが分かる。このような観点から、第２の撮像領域１Ｄは、図１３に示すように、投影可能領域２内において１３５°の位置に配置されている。

図１６に示すように、＋４５°の方向に検査対象１２Ｃが配置されている場合、−４５°、１３５°の撮像領域１ｈ、１ｄでは、検査対象１２の長辺に光が垂直に照射される（×印参照）。４５°、−１３５°の撮像領域１ｂ、１ｆでは、検査対象１２の短辺に光が垂直に照射される（△印参照）。一方、０°、±９０°、１８０°の撮像領域１ａ、１ｃ、１ｇ、１ｅでは、検査対象１２Ｃの長辺及び短辺に対して光が垂直には照射されない（○印参照）。

図１７に示すように、−４５°の方向に検査対象１２Ｄが配置されている場合、４５°、−１３５°の撮像領域１ｂ、１ｆでは、検査対象１２の長辺に光が垂直に照射される（×印参照）。−４５°、１３５°の撮像領域１ｈ、１ｄでは、検査対象１２の短辺に光が垂直に照射される（△印参照）。一方、０°、±９０°、１８０°の撮像領域１ａ、１ｃ、１ｇ、１ｅでは、検査対象１２の長辺及び短辺に対して光が垂直には照射されない（○印参照）。

±４５°の方向に向けて配置された検査対象１２Ｃ、１２Ｄの辺に垂直に入射されることを回避するためには、複数の撮像領域１のうち、少なくとも１つの撮像領域１を、投影可能領域２内において±４５°、±１３５°から外れた位置に配置すれよいことが分かる。このような観点から、第１の撮像領域１Ｃは、図１３において、投影可能領域２において０°の位置に配置されている。

［動作説明］
次に、第２実施形態に係る３次元測定装置１００の動作について説明する。図１８は、第２実施形態に係る３次元測定装置１００の処理を示すフローチャートである。

まず、３次元測定装置１００の制御部４１は、基板受け渡し装置から基板１０を受け取り（ステップ２０１）、検査領域１１が第１の撮像領域１Ｃで撮像される領域であるか否かを判定する（ステップ２０２）。

図２を参照して、基板１０の複数の検査領域１１（１１Ａ〜１１Ｊ）のうち、どの検査領域１１が第１の撮像領域１Ｃで撮像され、どの検査領域１１が第２の撮像領域１Ｄで撮像されるかについては、入力部４４を介してユーザにより予め設定されている。例えば、複数の検査領域１１のうち検査領域１１Ａ〜１１Ｅに、＋４５°又は−４５°の方向の検査対象１２Ｃ、１２Ｄが形成されており、検査領域１１Ｆ〜１１Ｊに、横向き又は縦向きの検査対象１２Ａ、１２Ｂが形成されているとする。この場合、ユーザは、検査領域１１Ａ〜１１Ｅを第１の撮像領域１Ｃで撮像するように設定し、検査領域１１Ｆ〜１１Ｊを第２の撮像領域１Ｄで撮像するように設定する。

検査領域１１が第１の撮像領域１Ｃで撮像されるべき領域である場合（ステップ２０２のＹＥＳ）、制御部４１は、検査領域１１と、第１の撮像領域１Ｃとの位置を合わせる（ステップ２０３）。次に、制御部４１は、投影部２０により第１の撮像領域１Ｃに位置する検査領域１１に縞を投影し（ステップ２０４）、縞の位相が異なる４枚の画像を取得する（ステップ２０５〜２０７）。

なお、検査対象１２に光（縞）が照射されるとき、検査対象１２に入射される光は、検査対象１２の辺に対して垂直には、入力されないので（図１６、１７参照）、ハレーションは、生じない。

縞の位相が異なる４枚の画像が取得された場合（ステップ２０７のＹＥＳ）、制御部４１は、４枚の画像に基づいて、位相シフト法により、検査領域１１の各画素（各座標）での高さを算出する（ステップ２０８）。

ステップ２０２において、判定が否定的である場合（ステップ２０２のＮＯ）、つまり、検査領域１１が第２の撮像領域１Ｄで撮像されるべき領域である場合、制御部４１は、検査領域１１と、第２の撮像領域１Ｄとの位置を合わせる（ステップ２０９）。次に、制御部４１は、第２の撮像領域１Ｄに位置する検査領域１１に縞を投影し（ステップ２１０）、位相が異なる４枚の画像を取得する（ステップ２１１〜２１３）。

なお、検査対象１２に光（縞）が照射されるとき、検査対象１２に入射される光は、検査対象１２の辺に対して垂直には、入力されないので（図１４、１５参照）、ハレーションは生じない。

位相の異なる４枚の画像が取得された場合（ステップ２１３のＹＥＳ）、制御部４１は、４枚の画像に基づいて、位相シフト法より、検査領域１１の各画素（各座標）での高さを算出する（ステップ２１４）。

検査領域１１の各画素での高さを算出すると、次に、制御部４１は、全ての検査領域１１について、検査領域１１の３次元形状の算出が終了したかを判定する（ステップ２１５）。全ての検査領域１１について３次元形状の算出がされていない場合（ステップ２１５のＮＯ）、制御部４１は、次の検査領域１１の３次元形状の算出に移行し（ステップ２１６）、ステップ２０１〜ステップ２１５までの処理を繰り返す。

基板１０上の全ての検査領域１１について、３次元形状の算出が終了した場合（ステップ２１５のＹＥＳ）、制御部４１は、基板１０を排出位置まで移動させて、基板１０を排出する（ステップ２１７）。そして、制御部４１は、新たな基板１０を基板受け渡し装置から受け取り、ステップ２０１〜２１７までの処理を実行する。以上のような処理により、検査対象１２の向きに関係なくハレーションの問題を解消することができる。

［第２実施形態変形例］
図１８に示す処理では、１つの検査領域１１を第１の撮像領域１Ｃ及び第２の撮像領域１Ｄのうちの一方の撮像領域１に位置させて撮像する場合について説明した。一方、上述の第１実施形態と同様に、１つの検査領域１１を第１の撮像領域１Ｃ及び第２の撮像領域１Ｄの位置に順次移動して、第１の撮像領域１Ｃ及び第２の撮像領域１Ｄで１つの検査領域１１を撮像する処理が実行されてもよい。

例えば、検査領域１１において検査対象１２が縦方向に配置されている場合を想定する。この場合、例えば、第１の撮像領域１Ｃで検査領域１１を撮像した際に、検査対象１２の長辺に垂直に光が入射してしまいハレーションが生じてしまう場合がある。しかし、第２の撮像領域１Ｄで検査領域１１を撮像する際には、検査対象１２の辺に対して光は垂直に入射されないので、ハレーションは、生じない。検査対象１２が横方向、±４５°に形成されている場合も同様であり、２つの撮像領域１のうち一方でハレーションが生じてしまっても、他方では、ハレーションは生じない。従って、１つの検査領域１１を２つの撮像領域１Ｃ、１Ｄで撮像した場合にも、検査対象１２の向きに関係なくハレーションの問題を解消することができる。

２つの撮像領域１Ｃ、１Ｄで、１つの撮像領域１をそれぞれ撮像する場合、検査領域１１をどちらの撮像領域１で撮像するかをユーザが設定する必要がないので、特に有効である。また、２つの撮像領域１Ｃ、１Ｄで、１つの撮像領域１をそれぞれ撮像する場合、向きが異なる複数の検査対象１２が１つの検査領域１１内に形成されている場合にもハレーションの問題を適切に解消することができる。

また、２つの撮像領域１Ｃ、１Ｄで、１つの検査領域１１をそれぞれ撮像する場合、影の問題とハレーションの問題を同時に解消し得る。すなわち、第２実施形態では、第２の撮像領域１Ｄは、第１の撮像領域１Ｃに対して１８０°±４５°の範囲とされている（図９〜図１２参照）。従って、２つの撮像領域１Ｃ、１Ｄで、１つの撮像領域１をそれぞれ撮像することで、検査対象１２の向きに関係なく、影の問題とハレーションの問題を同時に解消することができる。

図１４〜図１７の説明では、複数の撮像領域１のうち、少なくとも１つの撮像領域１を、投影可能領域２内において０°、±９０°、１８０°、あるいは、±４５°、±１３５°から外れた位置に配置するとして説明した。しかし、複数の撮像領域１のうち、少なくとも１つの撮像領域１を０°、±４５°、±９０°、±１３５°及び１８０°の位置から外すように配置してもよい。

図１９は、撮像領域１が、０°、±４５°、±９０°、±１３５°及び１８０°から外れた位置に配置された場合のハレーションの影響を示す図である。図１９（Ａ）〜（Ｄ）では、それぞれ、検査対象１２が横方向（０°）、縦方向（９０°）、＋４５°の方向、−４５°の方向に形成されている場合が示されている。また、図１９では、一例として、検査領域１１が２０２．５°の位置に配置された場合が示されている。

図１９に示すように、０°、±４５°、±９０°、±１３５°及び１８０°から外れた位置に撮像領域１１ｉが配置された場合、検査対象１２の向きがどの向きであっても、検査対象１２の辺に垂直に光（縞）が照射されない。従って、検査対象１２の向きがどの向きであっても、ハレーションが生じてしまうことを防止することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る３次元測定装置１００では、高精細モード（第１のモード）と、高速モード（第２のモード）とを切り替え可能である点で上述の各実施形態と異なっている。

高精細モードは、１つの検査領域１１を複数の撮像領域１の位置に順次移動して、複数の撮像領域１でそれぞれ１つの検査領域１１を撮像するモードである。高速モードは、複数の検査領域１１を複数の撮像領域１に同時に位置させて、複数の撮像領域１を同時に撮像するモードである。

図２０は、第３実施形態における、投影可能領域２内の複数の撮像領域１の配置を示す図である。図２０に示すように、第３実施形態では、投影可能領域２内に５つの撮像領域１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉが配置されている。５つの撮像領域１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉは、それぞれ、０°、４５°、１３５°、２０２．５°、２７０°の位置に配置されている。

第３実施形態の説明では、０°、４５°、１３５°、２０２．５°、２７０°の位置に配置されている撮像領域１を順番に、第１の撮像領域１Ｅ、第２の撮像領域１Ｆ・・、第５の撮像領域１Ｉと呼ぶ。

なお、第３実施形態では、５つの撮像領域１を有しているので、例えば、この５つの撮像領域１に対応して、撮像部３０は、５つの撮像器を有している。また、遮光マスク２６の開口２７も５つの撮像領域１に対応して、５つの撮像領域１の位置に対応する位置に５つ形成される。

５つの撮像領域１は、影やハレーションの問題を解消する観点から上記した配置とされている。例えば、影の影響を排除するために、５つの撮像領域１のうち少なくとも１つの撮像領域１は、他の撮像領域１に対して、１８０°±９０°（あるいは、１８０°±４５°）の範囲に配置されている（図９〜図１２参照）。また、ハレーションの影響を排除する観点から、第２の撮像領域１Ｆ及び第３の撮像領域１Ｇは、０°、±９０°、１８０°から外れた位置に配置されている（図１４、図１５参照）。また、ハレーションの影響を排除する観点から、第１の撮像領域１Ｅ及び第５の撮像領域１Ｉは、±４５°、±１３５°から外れた位置に配置されている（図１６、図１７参照）。また、ハレーションの影響を排除する観点から、第４の撮像領域１Ｈは、０°、±４５°、±９０°、±１３５°及び１８０°から外れた位置に配置されている（図１９参照）。

なお、第２の撮像領域１Ｆは、他の撮像領域１Ｅ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉとは、投影可能領域２の中心（光軸４と、基板１０の表面との交点３）からの距離が異なっている。このような配置とすることにより、第２の撮像領域１Ｆでは、他の撮像領域１Ｅ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉと比べて、検査対象１２に照射される光の照射角度が変わるので、測定精度と測定レンジを変化させることができる。一般的に、検査対象１２に照射される光の照射角度が浅くなるほど分解能（測定精度）が向上する代わりに測定レンジが狭くなる。一方、位相シフト法では、検査対象１２に照射される光の照射角度が深くなるほど分解能が低下する代わりに測定レンジが深くなる。

［高精細モード］
まず、高精細モードについて説明する。高精細モードでは、典型的には、上述の第１実施形態等で説明した処理と同様の処理が実行される。例えば、高精細モードでは、制御部４１は、１つの検査領域１１を第１の撮像領域１Ｅ及び第４の撮像領域１Ｈの位置に順次移動して、第１の撮像領域１Ｅ及び第４の撮像領域１Ｈでそれぞれ１つの検査領域１１を撮像する。

使用される撮像領域１の組み合わせとしては、第１の撮像領域１Ａと第４の撮像領域１Ｈとの組み合わせ、第１の撮像領域１Ｅと第３の撮像領域１Ｇとの組み合わせ、第３の撮像領域１Ｇと第５の撮像領域１Ｉとの組み合わせ等が挙げられる。なお、これらの組み合わせに限られず、勿論ほかの組み合わせであっても構わない。使用される撮像領域１の数は、２つに限られず、３つ以上であっても構わない。高精度モードでは、影やハレーションの問題を回避して精密な検査対象１２の３次元画像を表示させることがでるので、ユーザは、精密に検査領域１１を検査することができる。

［高速モード］
次に、高速モードについて説明する。高精細モードと高速モードとの切り替えについては、入力部４４を介したユーザからの指示に基づいて実行される。

高速モードでは、制御部４１は、複数の検査領域１１を複数の撮像領域１に同時に位置させて、複数の検査領域１１を複数の撮像領域１で同時に撮像する。例えば、基板１０上に複数の検査領域１１が図２に示すような位置では位置されていたとする。この場合、制御部４１は、まず、検査領域１１Ｃ、検査領域１１Ａを第１の撮像領域１Ｅ、第３の撮像領域１Ｇに同時に位置させて、２つの検査領域１１Ｃ、１１Ａを同時に撮像する。また、制御部４１は、検査領域１１Ｊ、１１Ｉ、１１Ｈを第１の撮像領域１Ｅ、第３の撮像領域１Ｇ、第４の撮像領域１Ｈに同時に位置させて、３つの検査領域１１Ｊ、１１Ｉ、１１Ｈを同時に撮像する。

なお、１０個の検査領域１１のうち、同時に撮像すべき検査領域１１は、予めユーザが入力部４４を介して３次元測定装置１００に設定しておく。他の５つの検査領域１１Ｂ、１１Ｄ〜１１Ｇについては、制御部４１は、例えば、第４の撮像領域１Ｈの位置に合わせて、第４の撮像領域１Ｈで撮像する。この例では、２つの検査領域１１Ｃ、１１Ａを同時に撮像することができ、また、３つの検査領域１１Ｊ、１１Ｉ、１１Ｈを同時に撮像することができるので、１０個の検査領域１１を７回の撮像回数（１回の撮像回数で、４枚の画像が取得）で撮像することができる。このように、高速モードでは、高速に検査領域１１を撮像して、高速に検査対象１２の３次元形状を算出することができる。

ここでの説明では、２つあるいは３つの検査領域１１を同時に撮像する場合について説明したが、４以上の検査領域１１を４つ以上の撮像領域１に位置させて同時に撮像してもよい。

第３実施形態に係る３次元測定装置１００では、ユーザが高精細モードと高速モードとを任意に切り替えることができる。これにより、ユーザは、検査対象１２を精密に検査する必要がある場合には、高精細モードを選択して精密な検査対象１２の３次元画像を表示させることができる。一方、ユーザは、素早く検査対象１２を検査する必要がある場合には、高速モードを選択して高速に検査対象１２の３次元画像を表示させることができる。

なお、第３実施形態の説明では、３次元測定装置１００は、高精細モードと、高速モードとの両方のモードを有している場合について説明したが、高速モードのみを有している形態も考えられる。

＜各種変形例＞
上述の各実施形態では、基板１０と、複数の撮像領域１との相対位置をＸＹ方向に移動させる移動部の一例として、ステージ移動機構４６を例に挙げて説明した。しかし、移動部は、典型的には、基板１０と複数の撮像領域１との相対位置をＸＹ方向に移動可能な形態であればよく、例えば、移動部は、投影部２０及び撮像部３０をＸＹ方向へ移動する形態であっても構わない。あるいは、移動部は、ステージ４５（基板１０）と、投影部２０及び撮像部３０との両方をＸＹ方向へ移動する形態であてもよい。

上述の各実施形態では、撮像部３０は、複数の撮像領域１に対応する複数の撮像器を有しているとして説明した。しかし、撮像部３０は、２以上の撮像領域１を単独で撮像可能な撮像器を有していてもよい。

図２１は、２以上の撮像領域１を単独で撮像可能な撮像器の一例を示す図である。図２１の説明では、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

図２１に示すように、この例では、反射部５０が設けられている。反射部５０は、撮像器３３の下方の位置（第１の撮像領域１Ａの上方）に設けられた第１の反射部５１と、第２の撮像領域１Ｂの上方に設けられた第２の反射部５２とを有する。

第１の反射部５１は、Ｙ軸方向の軸を中心として回動可能とされており、モータなどの駆動部５３の駆動により回動される。駆動部５３は、制御部４１の制御により第１の反射部５１を回動させることで、第１の撮像領域１Ａからの光を撮像器３３に入射させる第１の入射状態と、第２の撮像領域１Ｂからの光を反射部５０により撮像器３３に導いて撮像器３３に入射させる第２の入射状態とを切り替える。

なお、反射部５０は、第１の撮像領域１Ａと、第２の撮像領域１Ｂの他にも撮像領域１が存在する場合には、その他の撮像領域１からの光を撮像器３３に入射可能なように構成されていてもよい。図２１に示す形態の場合、撮像器３３の数を減らすことができるので、コストを削減することができる。

あるいは、２以上の撮像領域１を単独で撮像可能な撮像器の他の例として、投影部２０との相対位置がＸＹ方向へ移動可能な撮像器が挙げられる。この撮像器は、投影部２０を中心として撮像部の周囲で回転可能とされ、また、投影部２０に近づく方向及び遠ざかる方向へ移動可能とされる。

上述の説明では、測定対象物１０の一例として、実装部品を半田付けするための半田が印刷された基板１０を例に挙げて説明した。しかし、測定対象物１０は、これに限られない。測定対象物１０の他の例としては、実装部品を接着するための接着剤が形成された基板、配線パターンが形成された配線基板、ランドが形成された基板、蛍光体が印刷された基板等が挙げられる。

上述の説明では、縞の位相を４回シフトさせ、４枚の画像を取得して位相シフト法を適用する場合について説明した。しかし、位相のシフト回数及び画像の枚数は、３以上であれば、本発明を適用することができる。

上述の説明では、撮像部２０の光軸４が基板１０の表面（投影面）に対して垂直である場合について説明した。しかしながら、必ずしも光軸４が基板の表面に対して垂直である必要はない。すなわち、撮像部２０は、投影部２０から基板１０に向けて垂線を下ろした場合における、垂線と基板１０の表面との交点３の周囲の領域に縞を投影可能とされるのであれば、必ずしも光軸４は、基板の表面に対して垂直である必要はない。このような場合にも、影やハレーションの問題を適切に排除することは可能である。

１、１Ａ〜１Ｉ、１ａ〜１ｉ…撮像領域
２…投影可能領域
３…交点
４…光軸
１０…測定対象物（基板）
１１、１１Ａ〜１１Ｊ…検査領域
１２、１２Ａ〜１２Ｄ…検査対象
２０…投影部
２１…光学系
２２…光源
２３…集光レンズ
２４…位相格子
２５…投影レンズ
２６…遮光マスク
３０…撮像部
３１、３２、３３…撮像器
４１…制御部
４５…ステージ
４６…ステージ移動機構
５０…反射部
５３…駆動部
１００…３次元測定装置

Claims (12)

1. 投影部から測定対象物に向けて垂線を下ろしたときの前記測定対象物上の交点の周囲の領域である投影可能領域に縞を含む光を放射状に投影可能な投影部と、
   前記投影可能領域内において前記交点を中心とした前記垂線の回りの角度がそれぞれ異なるように配置された複数の撮像領域で、光が投影された前記測定対象物を撮像可能な撮像部と、
   前記撮像部により撮像された画像に基づいて、前記測定対象物を３次元測定するための処理を実行する制御部と、
   前記測定対象物と、前記複数の撮像領域との相対位置を移動させる移動部と
   を具備し、
   前記制御部は、前記移動部による前記相対位置の移動を制御して、前記測定対象物内の１つの検査領域を前記複数の撮像領域のうちの２以上の撮像領域の位置に順次移動し、前記撮像部を制御して、前記検査領域が前記撮像領域の位置に合わされる度に前記検査領域を撮像する
   ３次元測定装置。
2. 請求項１に記載の３次元測定装置であって、
   前記制御部は、
   前記移動部による前記相対位置の移動を制御して、前記測定対象物内の１つの検査領域を前記複数の撮像領域のうちの２以上の撮像領域の位置に順次移動し、前記撮像部を制御して、前記検査領域が前記撮像領域の位置に合わされる度に前記検査領域を撮像する第１のモードと、
   前記移動部による前記相対位置の移動を制御して、前記測定対象物内の２以上の検査領域を、前記複数の撮像領域のうち２以上の撮像領域の位置に同時に位置させ、前記撮像部を制御して、前記２以上の検査領域を同時に撮像する第２のモードとを切り替え可能である
   ３次元測定装置。
3. 請求項１に記載の３次元測定装置であって、
   前記複数の撮像領域のうち少なくとも１つの撮像領域は、前記投影可能領域において、前記交点を中心とした前記垂線の回りの角度が、他の撮像領域に対して１８０°±９０°の範囲の位置に配置される
   ３次元測定装置。
4. 請求項３に記載の３次元測定装置であって、
   前記複数の撮像領域のうち少なくとも１つの撮像領域は、前記投影可能領域において、前記交点を中心とした前記垂線の回りの角度が、前記他の撮像領域に対して１８０°±４５°の範囲の位置に配置される
   ３次元測定装置。
5. 請求項１に記載の３次元測定装置であって、
   前記複数の撮像領域のうち少なくとも１つの撮像領域は、前記投影可能領域において、前記交点を中心とした前記垂線の回りの角度が、０°、±９０°及び１８０°から外れた位置に配置される
   ３次元測定装置。
6. 請求項１に記載の３次元測定装置であって、
   前記複数の撮像領域のうち少なくとも１つの撮像領域は、前記投影可能領域において、前記交点を中心とした前記垂線の回りの角度が、±４５°及び±１３５°から外れた位置に配置される
   ３次元測定装置。
7. 請求項１に記載の３次元測定装置であって、
   前記複数の撮像領域のうち少なくとも１つの撮像領域は、前記投影可能領域において、前記交点を中心とした前記垂線の回りの角度が、０°、±４５°、±９０°、±１３５°及び１８０°から外れた位置に配置される
   ３次元測定装置。
8. 請求項１に記載の３次元測定装置であって、
   前記複数の撮像領域のうち少なくとも１つの撮像領域は、前記投影可能領域における前記交点からの距離が他の撮像領域とは異なる
   ３次元測定装置。
9. 請求項１に記載の３次元測定装置であって、
   前記撮像部は、前記複数の撮像領域に対応する複数の撮像器を有する
   ３次元測定装置。
10. 請求項１に記載の３次元測定装置であって、
    前記撮像部は、前記複数の撮像領域のうち、２以上の撮像領域を単独で撮像可能な撮像器を有する
    ３次元測定装置。
11. 請求項１０に記載の３次元測定装置であって、
    反射部と、
    前記複数の撮像領域のうちの１つの撮像領域からの光を前記撮像器に入射させる第１の入射状態と、他の撮像領域からの光を前記反射部により前記撮像器に導いて前記撮像器に入射させる第２の入射状態とを切り替えるように前記反射部を駆動する駆動部と
    をさらに具備する３次元測定装置。
12. 請求項１に記載の３次元測定装置であって、
    前記投影部は、前記投影可能領域のうち、前記複数の撮像領域以外の領域に光が投影されないように、光の投影を制限するマスクを有する
    ３次元測定装置。