JP2002048523A - 三次元計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】計測対象物の三次元形状を位相シフト法を用い
て計測するに際し、計測に要する時間の短縮を図ること
の可能な三次元計測装置を提供する。 【解決手段】印刷状態検査装置１は、クリームハンダの
印刷されてなるプリント基板Ｋを載置するためのテーブ
ル２と、プリント基板Ｋの表面に対し斜め上方から正弦
波状の複数の位相変化する光成分パターンを照射するた
めの照明装置３と、プリント基板Ｋからの反射光を撮像
するためのＣＣＤカメラ４とを備えている。照明装置３
から照射される光成分パターンは、互いに異なる波長成
分を有し、互いに相対位相関係が異なる。ＣＣＤカメラ
４は、反射光を各光成分毎に分離して一度に撮像する。
制御装置７は、撮像データに基づき位相シフト法により
クリームハンダの高さを演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物の三次
元形状等を位相シフト法を用いて計測する三次元計測装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プリント基板上に電子部品を実
装する場合、まずプリント基板上に配設された所定の電
極パターン上にクリームハンダが印刷される。次に、該
クリームハンダの粘性に基づいてプリント基板上に電子
部品が仮止めされる。その後、前記プリント基板がリフ
ロー炉へ導かれ、所定のリフロー工程を経ることでハン
ダ付けが行われる。昨今では、リフロー炉に導かれる前
段階においてクリームハンダの印刷状態を検査する必要
があり、かかる検査に際して三次元計測装置が用いられ
ることがある。

【０００３】近年、光を用いたいわゆる非接触式の三次
元計測装置が種々提案されており、中でも位相シフト法
を用いた三次元計測装置に関する技術が提案されている
（特開平１１−２１１４４３号公報、特許第２７１１０
４２号等）。

【０００４】上記技術における三次元計測装置において
は、ＣＣＤカメラが用いられる。すなわち、光源と正弦
波パターンのフィルタとの組み合わせからなる照射手段
により、縞状の光強度分布を有する光パターンを測定物
体（この場合プリント基板）に照射する。そして、基板
上の点を真上に配置したＣＣＤカメラを用いて観測す
る。この場合、画面上の点Ｐの光の強度Ｉは下式で与え
られる。

【０００５】Ｉ＝ｅ＋ｆ・ｃｏｓφ ［但し、ｅ：直流光ノイズ（オフセット成分）、ｆ：正
弦波のコントラスト（反射率）、φ：物体の凹凸により
与えられる位相］ このとき、光パターンを移動させて、位相を４段階（φ
＋０、φ＋π／２、φ＋π、φ＋３π／２）に変化さ
せ、これらに対応する強度分布Ｉ０、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３
をもつ画像を取り込み、下記式に基づいて位置情報θを
求める。

【０００６】 θ＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｉ３−Ｉ１）／（Ｉ０−Ｉ２）｝ この位置情報θを用いて、プリント基板（クリームハン
ダ）上の点Ｐの３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が求められ、
もってクリームハンダの三次元形状、特に高さが計測さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しょうとする課題】ところで、上記技術に
おける三次元計測装置においては、位相を４段階に変化
させ、各段階に対応する強度分布をもつ４通りの画像を
取得する必要がある。つまり、位相を変化させる度に撮
像を行わなければならず、結果として１つのポイントに
関し撮像を４回行う必要がある。このため、撮像に時間
を要することとなり、ひいては、計測開始から終了まで
の時間が長いものとなってしまうおそれがある。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、計測対象物の三次元形状を位相シフト法を用い
て計測するに際し、計測に要する時間の短縮を図ること
の可能な三次元計測装置を提供することを主たる目的の
一つとしている。

【０００９】

【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成し得る特徴的手段について以下に説明する。また、
各手段につき、特徴的な作用及び効果を必要に応じて記
載する。

【００１０】手段１．少なくとも計測対象物に対し、縞
状の光強度分布を有するとともに、互いに異なる波長成
分を有し、互いに相対位相関係の異なる複数の光成分パ
ターンを同時に照射可能な照射手段と、前記光成分パタ
ーンの照射された計測対象物からの反射光を各光成分毎
に分離して撮像可能な撮像手段と、前記異なる相対位相
関係下において前記撮像手段にて撮像された複数通りの
画像データに基づき、位相シフト法により少なくとも前
記計測対象物の所定の高さを演算する演算手段とを備え
たことを特徴とする三次元計測装置。ここで、「位相シ
フト法」とは、被測定物（ここでは計測対象物）に対
し、照明手段と撮像手段とを所定の角度をもって配置
し、照明手段が所定周期の縞状の光を照射して得た映像
と、同一周期で位相の異なる縞状の光を照射して得た１
つ又は複数の映像とをもとにして、被測定物の高さを三
角測量の原理により求める三次元計測の手法をいう。

【００１１】手段１によれば、少なくとも計測対象物に
対し、照射手段によって、複数の光成分パターンが同時
に照射される。ここで、各光成分パターンは、縞状の光
強度分布を有するとともに、互いに異なる波長成分を有
し、互いに相対位相関係が異なっている。また、光成分
パターンの照射された計測対象物からの反射光が、撮像
手段によって各光成分毎に分離されて撮像される。そし
て、前記異なる相対位相関係下において撮像手段にて撮
像された複数通りの画像データに基づき、演算手段で
は、位相シフト法により少なくとも前記計測対象物の所
定の高さが演算される。従って、相対位相関係を異なら
せる毎に撮像を行う必要があった従来技術とは異なり、
各光成分毎に、異なる相対位相関係下毎に、まとめて撮
像を行うことができる。このため、１つのポイントに関
し照射及び撮像に要する時間が著しく短縮が図られるこ
ととなり、もって、計測に要する時間の飛躍的な短縮を
図ることができる。

【００１２】手段２．少なくとも計測対象物に対し、縞
状の光強度分布を有するとともに、互いに異なる波長成
分を有し、互いに相対位相関係の異なる少なくとも２つ
の光成分パターンを同時に照射可能な照射手段と、前記
光成分パターンの照射された計測対象物からの反射光を
各光成分毎に分離して撮像可能な撮像手段と、前記異な
る相対位相関係下において前記撮像手段にて撮像された
少なくとも２通りの画像データ及び別途の補正用データ
に基づき、位相シフト法により少なくとも前記計測対象
物の所定の高さを演算する演算手段とを備えたことを特
徴とする三次元計測装置。

【００１３】手段２によれば、少なくとも計測対象物に
対し、照射手段によって、少なくとも２つの光成分パタ
ーンが同時に照射される。ここで、各光成分パターン
は、縞状の光強度分布を有するとともに、互いに異なる
波長成分を有し、互いに相対位相関係が異なっている。
また、光成分パターンの照射された計測対象物からの反
射光が、撮像手段によって各光成分毎に分離されて撮像
される。そして、前記異なる相対位相関係下において撮
像手段にて撮像された少なくとも２通りの画像データ及
び別途の補正用のデータに基づき、演算手段では、位相
シフト法により少なくとも前記計測対象物の所定の高さ
が演算される。従って、相対位相関係を異ならせる毎に
撮像を行う必要があった従来技術とは異なり、各光成分
毎に、異なる相対位相関係下毎に、まとめて撮像を行う
ことができる。このため、１つのポイントに関し照射及
び撮像に要する時間が著しく短縮が図られることとな
り、もって、計測に要する時間の飛躍的な短縮を図るこ
とができる。

【００１４】手段３．前記補正用データは、白色全照射
された計測対象物からの反射光を撮像した画像データで
あることを特徴とする手段２に記載の三次元計測装置。

【００１５】手段３によれば、白色全照射された計測対
象物からの反射光を別途撮像した画像データに基づいて
補正がされた上で計測対象物の所定の高さが演算され
る。このため、所定の波長成分の光成分パターンを照射
した場合、計測対象物の色合い等によって反射率が大き
く相違する場合があるが、かかる場合でも反射率による
影響を補正により相殺することができる。その結果、計
測の精度の向上を図ることができる。

【００１６】手段４．少なくとも計測対象物に対し、縞
状の光強度分布を有するとともに、互いに異なる波長成
分を有し、互いに相対位相関係の異なる少なくとも３つ
の光成分パターンを同時に照射可能な照射手段と、前記
光成分パターンの照射された計測対象物からの反射光を
各光成分毎に分離して撮像可能な撮像手段と、前記異な
る相対位相関係下において前記撮像手段にて撮像された
少なくとも３通りの画像データに基づき、位相シフト法
により少なくとも前記計測対象物の所定の高さを演算す
る演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装
置。

【００１７】手段４によれば、少なくとも計測対象物に
対し、照射手段によって、少なくとも３つの光成分パタ
ーンが同時に照射される。ここで、各光成分パターン
は、縞状の光強度分布を有するとともに、互いに異なる
波長成分を有し、互いに相対位相関係が異なっている。
また、光成分パターンの照射された計測対象物からの反
射光が、撮像手段によって各光成分毎に分離されて撮像
される。そして、前記異なる相対位相関係下において撮
像手段にて撮像された少なくとも３通りの画像データに
基づき、演算手段では、位相シフト法により少なくとも
前記計測対象物の所定の高さが演算される。従って、相
対位相関係を異ならせる毎に撮像を行う必要があった従
来技術とは異なり、各光成分毎に、異なる相対位相関係
下毎に、まとめて撮像を行うことができる。このため、
１つのポイントに関し照射及び撮像に要する時間が著し
く短縮が図られることとなり、もって、計測に要する時
間の飛躍的な短縮を図ることができる。なお、上記「少
なくとも３つの」及び「少なくとも３通りの」に代え
て、それぞれ「３つの」及び「３通りの」としてもよ
い。

【００１８】手段５．前記互いに異なる相対位相関係を
それぞれ０、α、βとしたときの前記３通りの画像デー
タがそれぞれV0、V1、V2であるとき、前記演算手段は、
下記式（１）により位置情報θを求め、該位置情報θに
基づき前記所定の高さを演算するものであることを特徴
とする手段４に記載の三次元計測装置。

【００１９】

【数４】 ここで、手段５に関し、３通りの相対位相関係をそれぞ
れ０、α、βとしたときの前記３通りの画像データ（光
強度）がそれぞれV0、V1、V2であるとき、一般的には下
式（１ａ），（１ｂ），（１ｃ）が成立することとな
る。

【００２０】 V0＝Ａsinθ＋Ｂ ・・・（１ａ） V1＝Ａsin（θ＋α）＋Ｂ ・・・（１ｂ） V2＝Ａsin（θ＋β）＋Ｂ ・・・（１ｃ） 但し、α≠０，β≠０，α≠β，Ａ：振幅，Ｂ：オフセ
ット成分 これらの式（１ａ）乃至（１ｃ）により、上記式（１）
が導き出される。

【００２１】このようにさほど複雑でない数式に基づい
て位置情報θを求めることができ、該位置情報θに基づ
き前記所定の高さを演算することができる。そのため、
３通りの画像データに基づいて計測対象物の所定の高さ
を求めるに際し、演算が複雑になってしまうことによる
遅延が生じない。

【００２２】なお、「β＝−αとしたことを特徴とする
手段５に記載の三次元計測装置」としてもよい。かかる
構成によれば、β＝−αとすることで、上記式（１）か
ら下記式（１ｄ）が導き出される。

【００２３】 θ＝ARCTAN［[(2V0-V1-V2)sinα]／[(V1-V2)(１-cosα)]］ ・・（１ｄ） このため、演算がより容易なものとなり、より一層高速
の処理が可能となる。

【００２４】さらに、「β＝−α、かつ、α＝π／２と
したことを特徴とする手段５に記載の三次元計測装置」
としてもよい。かかる構成によれば、上記式（１ｄ）か
ら下記式（１ｅ）が導き出される。

【００２５】 θ＝ARCTAN[(2V0-V1-V2)／(V1-V2)] ・・（１ｅ） このため、上記式（１ｅ）の分母たる(V1-V2)及び分子
たる(2V0-V1-V2)のθによる変化が最大（具体的には±
２）となることから、V0、V1、V2それぞれの測定誤差の
影響を比較的小さいものとすることができ、ひいては計
測の精度をより高めることができる。また、演算がさら
に一層容易なものとなる。

【００２６】手段６．少なくとも計測対象物に対し、同
一振幅及び同一オフセット成分の光源からの光に基づ
き、縞状の光強度分布を有するとともに、互いに異なる
波長成分を有し、互いに相対位相関係の異なる３つの光
成分パターンを同時に照射して第１の照射を行うととも
に、少なくとも計測対象物に対し、前記光源からの光に
基づき白色の全照射たる第２の照射を行うことの可能な
照射手段と、前記第１の照射に基づく光成分パターンの
照射された計測対象物からの反射光を各光成分毎に分離
して撮像する第１の撮像を行うとともに、前記第２の照
射に基づく計測対象物からの反射光を各光成分毎に分離
して撮像する第２の撮像を行うことの可能な撮像手段
と、前記異なる相対位相関係下において前記撮像手段に
よる第１の撮像に基づく３通りの画像データ、及び、前
記第２の撮像に基づく画像データに基づき、位相シフト
法により少なくとも前記計測対象物の所定の高さを演算
する演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装
置。

【００２７】手段６によれば、少なくとも計測対象物に
対し、照射手段では、同一振幅及び同一オフセット成分
の光源からの光に基づき、３つの光成分パターンが同時
に照射されることで第１の照射が行われる。これら光成
分パターンは、縞状の光強度分布を有するとともに、互
いに異なる波長成分を有し、互いに相対位相関係が異な
っている。また、照射手段では、少なくとも計測対象物
に対し、前記光源からの光に基づき白色の全照射たる第
２の照射が行われる。これに対し、撮像手段では、前記
第１の照射に基づく光成分パターンの照射された計測対
象物からの反射光が各光成分毎に分離されて撮像される
第１の撮像が行われる。また、撮像手段では、前記第２
の照射に基づく計測対象物からの反射光が各光成分毎に
分離されて撮像される第２の撮像が行われる。そして、
異なる相対位相関係下において前記撮像手段による第１
の撮像に基づく３通りの画像データ、及び、前記第２の
撮像に基づく画像データに基づき、演算手段では、位相
シフト法により少なくとも前記計測対象物の所定の高さ
が演算される。従って、相対位相関係を異ならせる毎に
撮像を行う必要があった従来技術とは異なり、各光成分
毎に、異なる相対位相関係下毎に、まとめて撮像を行う
ことができる。このため、１つのポイントに関し２回の
照射及び２回の撮像を行えばよく、照射及び撮像に要す
る時間が著しく短縮が図られることとなり、もって、計
測に要する時間の飛躍的な短縮を図ることができる。ま
た、所定の波長成分の光成分パターンを照射した場合、
計測対象物の色合い等によって反射率が大きく相違する
場合があるが、かかる場合でも第２の撮像が行われるこ
とによって反射率による影響が相殺されることとなる。
その結果、計測の精度の向上を図ることができる。

【００２８】手段７．前記第１の撮像に際しての前記互
いに異なる相対位相関係をそれぞれ０、α、βとしたと
きの各光成分毎の前記３通りの画像データがそれぞれＲ
ｓ、Ｇｓ、Ｂｓであり、前記第２の撮像に際しての各光
成分毎の３通りの画像データがそれぞれＲｗ、Ｇｗ、Ｂ
ｗであるとき、前記演算手段は、下記式（２）により位
置情報θを求め、該位置情報θに基づき前記所定の高さ
を演算するものであることを特徴とする手段６に記載の
三次元計測装置。

【００２９】

【数５】 ここで、手段７に関し、３通りの相対位相関係をそれぞ
れ０、α、βとしたときの第１の撮像に際しての各光成
分毎の３通りの画像データ（光強度）がそれぞれＲｓ、
Ｇｓ、Ｂｓであり、前記第２の撮像に際しての各光成分
毎の３通りの画像データ（光強度）がそれぞれＲｗ、Ｇ
ｗ、Ｂｗであるとき、一般的には下式（２ａ），（２
ｂ），（２ｃ），（２ｄ），（２ｅ），（２ｆ）が成立
することとなる。

【００３０】 Ｒｓ＝Ｍｒ（Ａsinθ＋Ｂ） ・・・（２ａ） Ｇｓ＝Ｍｇ｛Ａsin（θ＋α）＋Ｂ｝ ・・・（２ｂ） Ｂｓ＝Ｍｂ｛Ａsin（θ＋β）＋Ｂ｝ ・・・（２ｃ） Ｒｗ＝Ｍｒ（Ａ＋Ｂ） ・・・（２ｄ） Ｇｗ＝Ｍｇ（Ａ＋Ｂ） ・・・（２ｅ） Ｂｗ＝Ｍｂ（Ａ＋Ｂ） ・・・（２ｆ） 但し、Ｍｒ：ある点での赤色成分に対する反射率、Ｍ
ｇ：ある点での緑色成分に対する反射率、Ｍｂ：ある点
での青色成分に対する反射率、α≠０，β≠０，α≠
β，Ａ：振幅，Ｂ：オフセット成分 これらの式（２ａ）乃至（２ｆ）により、上記式（２）
が導き出される。

【００３１】このようにさほど複雑でない数式に基づい
て位置情報θを求めることができ、該位置情報θに基づ
き前記所定の高さを演算することができる。そのため、
３通りの画像データに基づいて計測対象物の所定の高さ
を求めるに際し、演算が複雑になってしまうことによる
遅延が生じない。

【００３２】なお、「β＝−αとしたことを特徴とする
手段７に記載の三次元計測装置」としてもよい。かかる
構成によれば、β＝−αとすることで、上記式（２）か
ら下記式（２ｇ）が導き出される。 θ＝ARCTAN［[(2Rs/Rw-Gs/Gw-Bs/Bw)sinα]／[(Gs/Gw-Bs/Bw)(１-cosα)]］ ・・・（２ｇ） このため、演算がより容易なものとなり、より一層高速
の処理が可能となる。

【００３３】さらに、「β＝−α、かつ、α＝π／２と
したことを特徴とする手段７に記載の三次元計測装置」
としてもよい。かかる構成によれば、上記式（２ｇ）か
ら下記式（２ｈ）が導き出される。

【００３４】 θ＝ARCTAN［(2Rs/Rw-Gs/Gw-Bs/Bw)／(Gs/Gw-Bs/Bw)］ ・・・（２ｈ） このため、演算がより一層容易なものとなり、より一層
高速の処理が可能となる。

【００３５】手段８．前記互いに異なる波長成分を有す
る３つの光成分パターンは、それぞれ、赤色、緑色、青
色の光成分パターンであることを特徴とする手段４乃至
７のいずれかに記載の三次元計測装置。

【００３６】手段８によれば、波長域がオーバーラップ
しにくく、しかも比較的容易に第１の撮像を行うための
照射手段を構成することができる。

【００３７】手段９．少なくとも計測対象物に対し、同
一振幅及び同一オフセット成分の光源からの光に基づ
き、縞状の光強度分布を有するとともに、互いに異なる
波長成分を有し、互いに相対位相関係の異なる４つの光
成分パターンを同時に照射して第１の照射を行うととも
に、少なくとも計測対象物に対し、前記光源からの光に
基づき白色の全照射たる第２の照射を行うことの可能な
照射手段と、前記第１の照射に基づく光成分パターンの
照射された計測対象物からの反射光を各光成分毎に分離
して撮像する第１の撮像を行うとともに、前記第２の照
射に基づく計測対象物からの反射光を各光成分毎に分離
して撮像する第２の撮像を行うことの可能な撮像手段
と、前記異なる相対位相関係下において前記撮像手段に
よる第１の撮像に基づく４通りの画像データ、及び、前
記第２の撮像に基づく画像データに基づき、位相シフト
法により少なくとも前記計測対象物の所定の高さを演算
する演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装
置。

【００３８】手段９によれば、少なくとも計測対象物に
対し、照射手段では、同一振幅及び同一オフセット成分
の光源からの光に基づき、４つの光成分パターンが同時
に照射されることで第１の照射が行われる。これら光成
分パターンは、縞状の光強度分布を有するとともに、互
いに異なる波長成分を有し、互いに相対位相関係が異な
っている。また、照射手段では、少なくとも計測対象物
に対し、前記光源からの光に基づき白色の全照射たる第
２の照射が行われる。これに対し、撮像手段では、前記
第１の照射に基づく光成分パターンの照射された計測対
象物からの反射光が各光成分毎に分離されて撮像される
第１の撮像が行われる。また、撮像手段では、前記第２
の照射に基づく計測対象物からの反射光が各光成分毎に
分離されて撮像される第２の撮像が行われる。そして、
異なる相対位相関係下において前記撮像手段による第１
の撮像に基づく４通りの画像データ、及び、前記第２の
撮像に基づく画像データに基づき、演算手段では、位相
シフト法により少なくとも前記計測対象物の所定の高さ
が演算される。従って、相対位相関係を異ならせる毎に
撮像を行う必要があった従来技術とは異なり、各光成分
毎に、異なる相対位相関係下毎に、まとめて撮像を行う
ことができる。このため、１つのポイントに関し２回の
照射及び２回の撮像を行えばよく、照射及び撮像に要す
る時間が著しく短縮が図られることとなり、もって、計
測に要する時間の飛躍的な短縮を図ることができる。ま
た、所定の波長成分の光成分パターンを照射した場合、
計測対象物の色合い等によって反射率が大きく相違する
場合があるが、かかる場合でも第２の撮像が行われるこ
とによって反射率による影響が相殺されることとなる。
その結果、計測の精度の向上を図ることができる。

【００３９】手段１０．前記第１の撮像に際しての前記
互いに異なる相対位相関係をそれぞれ０、α、β、γと
したときの各光成分毎の前記４通りの画像データがそれ
ぞれＲｓ、Ｇｓ、Ｂｓ、Ｉｓであり、前記第２の撮像に
際しての各光成分毎の４通りの画像データがそれぞれＲ
ｗ、Ｇｗ、Ｂｗ、Ｉｗであるとき、前記演算手段は、下
記式（３）により位置情報θを求め、該位置情報θに基
づき前記所定の高さを演算するものであることを特徴と
する手段９に記載の三次元計測装置。

【００４０】

【数６】 ここで、手段１０に関し、４通りの相対位相関係をそれ
ぞれ０、α、β、γとしたときの第１の撮像に際しての
各光成分毎の４通りの画像データ（光強度）がそれぞれ
Ｒｓ、Ｇｓ、Ｂｓ、Ｉｓであり、前記第２の撮像に際し
ての各光成分毎の３通りの画像データ（光強度）がそれ
ぞれＲｗ、Ｇｗ、Ｂｗ、Ｉｗであるとき、一般的には下
式（３ａ），（３ｂ），（３ｃ），（３ｄ），（３
ｅ），（３ｆ）、（３ｇ），（３ｈ）が成立することと
なる。

【００４１】 Ｒｓ＝Ｍｒ（Ａsinθ＋Ｂ） ・・・（３ａ） Ｇｓ＝Ｍｇ｛Ａsin（θ＋α）＋Ｂ｝ ・・・（３ｂ） Ｂｓ＝Ｍｂ｛Ａsin（θ＋β）＋Ｂ｝ ・・・（３ｃ） Ｉｓ＝Ｍｉ｛Ａsin（θ＋γ）＋Ｂ｝ ・・・（３ｄ） Ｒｗ＝Ｍｒ（Ａ＋Ｂ） ・・・（３ｅ） Ｇｗ＝Ｍｇ（Ａ＋Ｂ） ・・・（３ｆ） Ｂｗ＝Ｍｂ（Ａ＋Ｂ） ・・・（３ｇ） Ｉｗ＝Ｍｉ（Ａ＋Ｂ） ・・・（３ｈ） 但し、Ｍｒ：ある点での赤色成分に対する反射率、Ｍ
ｇ：ある点での緑色成分に対する反射率、Ｍｂ：ある点
での青色成分に対する反射率、Ｍｉ：ある点での赤外成
分に対する反射率、α≠０，β≠０，α≠β，Ａ：振
幅，Ｂ：オフセット成分 これらの式（３ａ）乃至（３ｈ）により、上記式（３）
が導き出される。

【００４２】このようにさほど複雑でない数式に基づい
て位置情報θを求めることができ、該位置情報θに基づ
き前記所定の高さを演算することができる。そのため、
４通りの画像データに基づいて計測対象物の所定の高さ
を求めるに際し、演算が複雑になってしまうことによる
遅延が生じない。

【００４３】なお、「α＝π／２、β＝π、γ＝３π／
２としたことを特徴とする手段１０に記載の三次元計測
装置」としてもよい。かかる構成によれば、上記式
（３）から下記式（３ｉ）が導き出される。

【００４４】 θ＝ARCTAN｛(Rs/Rw-Bs/Bw)／(Gs/Gw-Is/Iw)｝ ・・・（３ｉ） このため、演算がより一層容易なものとなり、より一層
高速の処理が可能となる。

【００４５】手段１１．前記互いに異なる波長成分を有
する４つの光成分パターンは、それぞれ、赤色、緑色、
青色及び赤外線の光成分パターンであることを特徴とす
る手段９又は１０に記載の三次元計測装置。

【００４６】手段１１によれば、波長域がオーバーラッ
プしにくく、しかも比較的容易に第１の撮像を行うため
の照射手段を構成することができる。

【００４７】手段１２．少なくとも計測対象物に対し、
同一振幅及び同一オフセット成分の光源からの光に基づ
き、縞状の光強度分布を有するとともに、互いに異なる
波長成分を有し、互いに相対位相関係の異なる２つの光
成分パターンを同時に照射して第１の照射を行うととも
に、少なくとも計測対象物に対し、前記光源からの光に
基づき白色の全照射たる第２の照射を行うことの可能な
照射手段と、前記第１の照射に基づく光成分パターンの
照射された計測対象物からの反射光を各光成分毎に分離
して撮像する第１の撮像を行うとともに、前記第２の照
射に基づく計測対象物からの反射光を各光成分毎に分離
して撮像する第２の撮像を行うことの可能な撮像手段
と、前記異なる相対位相関係下において前記撮像手段に
よる第１の撮像に基づく２通りの画像データ、及び、前
記第２の撮像に基づく画像データに基づき、位相シフト
法により少なくとも前記計測対象物の所定の高さを演算
する演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装
置。

【００４８】手段１２によれば、少なくとも計測対象物
に対し、照射手段では、同一振幅及び同一オフセット成
分の光源からの光に基づき、２つの光成分パターンが同
時に照射されることで第１の照射が行われる。これら光
成分パターンは、縞状の光強度分布を有するとともに、
互いに異なる波長成分を有し、互いに相対位相関係が異
なっている。また、照射手段では、少なくとも計測対象
物に対し、前記光源からの光に基づき白色の全照射たる
第２の照射が行われる。これに対し、撮像手段では、前
記第１の照射に基づく光成分パターンの照射された計測
対象物からの反射光が各光成分毎に分離されて撮像され
る第１の撮像が行われる。また、撮像手段では、前記第
２の照射に基づく計測対象物からの反射光が各光成分毎
に分離されて撮像される第２の撮像が行われる。そし
て、異なる相対位相関係下において前記撮像手段による
第１の撮像に基づく２通りの画像データ、及び、前記第
２の撮像に基づく画像データに基づき、演算手段では、
位相シフト法により少なくとも前記計測対象物の所定の
高さが演算される。従って、相対位相関係を異ならせる
毎に撮像を行う必要があった従来技術とは異なり、各光
成分毎に、異なる相対位相関係下毎に、まとめて撮像を
行うことができる。このため、１つのポイントに関し２
回の照射及び２回の撮像を行えばよく、照射及び撮像に
要する時間が著しく短縮が図られることとなり、もっ
て、計測に要する時間の飛躍的な短縮を図ることができ
る。また、所定の波長成分の光成分パターンを照射した
場合、計測対象物の色合い等によって反射率が大きく相
違する場合があるが、かかる場合でも第２の撮像が行わ
れることによって反射率による影響が相殺されることと
なる。その結果、計測の精度の向上を図ることができ
る。

【００４９】手段１３．前記互いに異なる相対位相関係
を０、αとしたときの前記第１の撮像に際しての各光成
分毎の前記２通りの画像データがそれぞれＲ０、Ｂ０で
あり、前記第２の撮像に際しての各光成分毎の２通りの
画像データがそれぞれＲ０ｈ、Ｂ０ｈであるとき、前記
演算手段は、下記式（４）により位置情報θを求め、該
位置情報θに基づき前記所定の高さを演算するものであ
ることを特徴とする手段１２に記載の三次元計測装置。

【００５０】 θ＝ＡＲＣＴＡＮ｛Ｋ・ｓｉｎα／（１−Ｋ・ｃｏｓα）｝・・・（４） 但し、α≠０，π、 Ｋ＝（Ｒ０／Ｒ０ｈ−１）／（Ｂ
０／Ｂ０ｈ−１） ここで、手段１３に関し、２通りの相対位相関係をそれ
ぞれ０、αとしたときの第１の撮像に際しての各光成分
毎の２通りの画像データ（光強度）がそれぞれＲ０、Ｂ
０であり、前記第２の撮像に際しての各光成分毎の２通
りの画像データ（光強度）がそれぞれＲ０ｈ、Ｂ０ｈで
あるとき、一般的には下式（４ａ），（４ｂ），（４
ｃ），（４ｄ）が成立することとなる。

【００５１】 Ｒ０＝Ｍｒｒ（Ａｒ・sinθ＋Ｂｒ） ・・・（４ａ） Ｂ０＝Ｍｂｂ｛Ａｂ・sin（θ＋α）＋Ｂｂ｝ ・・・（４ｂ） Ｒ０ｈ＝Ｍｒｒ・Ｂｒ ・・・（４ｃ） Ｂ０ｈ＝Ｍｂｂ・Ｂｂ ・・・（４ｄ） 但し、Ｍｒｒ：ある点での所定波長成分に対する反射
率、Ｍｂｂ：ある点での所定波長成分に対する反射率、
α≠０、Ａ：振幅、Ｂ：オフセット成分 これらの式（４ａ）乃至（４ｄ）により、上記式（４）
が導き出される。

【００５２】このようにさほど複雑でない数式に基づい
て位置情報θを求めることができ、該位置情報θに基づ
き前記所定の高さを演算することができる。そのため、
２通りの画像データに基づいて計測対象物の所定の高さ
を求めるに際し、演算が複雑になってしまうことによる
遅延が生じない。

【００５３】なお、「「α＝π／２としたことを特徴と
する手段１３に記載の三次元計測装置」としてもよい。
かかる構成によれば、上記式（４）から下記式（４ｅ）
が導き出される。

【００５４】 θ＝ARCTAN｛Ｒ０／Ｒ０ｈ−１）／（Ｂ０／Ｂ０ｈ−１）｝…（４ｅ） このため、演算がより一層容易なものとなり、より一層
高速の処理が可能となる。

【００５５】手段１４．前記互いに異なる波長成分を有
する２つの光成分パターンは、それぞれ、赤色及び青
色、赤外線及び緑色、又は赤外線及び青色の光成分パタ
ーンであることを特徴とする手段１２又は１３に記載の
三次元計測装置。

【００５６】手段１４によれば、波長域が一層オーバー
ラップしにくく、しかも比較的容易に第１の撮像を行う
ための照射手段を構成することができる。

【００５７】手段１５．前記照射手段は、第１の照射に
際し、光源からの光を、互いに異なる波長成分を有し、
互いに相対位相関係の異なる各光成分パターンに一旦分
離した上で合成して照射可能な液晶プロジェクタ機構を
備えていることを特徴とする手段４乃至１４のいずれか
に記載の三次元計測装置。

【００５８】手段１５によれば、縞状の光成分パターン
を作成した場合に、その照度が理想的な正弦波に近いも
のが得られ、これにより、三次元計測の測定分解能が向
上する。また、光パターンの位相シフトの制御を電気的
に行うことができ、制御系のコンパクト化を図ることも
できる。また、第２の照射を行うときも、正弦波パター
ンを解消するだけで、つまり全照射するだけで、白色光
を照射することが可能となる。かかる意味で、別途白色
光用の照明装置当を用意しなくても済むというメリット
も生じる。

【００５９】手段１６．前記照射手段は、第１の照射に
際し、光源からの光を、所定の波長成分について縞状に
遮光するとともに残りの波長成分について全面的に透光
を許容するフィルタ格子縞板を用いて、互いに相対位相
関係の異なる各光成分パターンを同時に照射可能なフィ
ルタ格子縞板機構を備えていることを特徴とする手段４
乃至１４のいずれかに記載の三次元計測装置。

【００６０】手段１６によれば、液晶を使用しなくても
よい分、構成の簡素化を図ることができる。

【００６１】手段１７．前記光成分パターンは、略正弦
波状の光強度分布を有することを特徴とする手段１乃至
１６のいずれかに記載の三次元計測装置。

【００６２】手段１７によれば、光成分パターンは、略
正弦波状の光強度分布を有するため、より一層の計測精
度の向上を図ることができる。

【００６３】手段１８．手段１乃至１７のいずれかに記
載の三次元計測装置を備え、プリント基板又はＩＣパッ
ケージに印刷形成されたクリームハンダの少なくとも高
さを計測し、その計測値に基づいて良否判定を導出する
ことの可能なクリームハンダ印刷検査装置。

【００６４】手段１８によれば、プリント基板又はＩＣ
パッケージに印刷形成されたクリームハンダの少なくと
も高さが計測され、その計測値に基づいて良否判定が行
われる。このため、クリームハンダの計測に際して上記
各作用効果が奏され、しかも精度よく良否判定を行うこ
とができる。

【００６５】手段１９．プリント基板又はＩＣパッケー
ジにクリームハンダを印刷形成する工程と、上記手段１
８に記載のクリームハンダ印刷検査装置を用いて良否判
定を行う検査工程と、前記検査工程において良品判定さ
れたものについてのみ実装を行うべくリフローを施すリ
フロー工程とを備えたことを特徴とする基板の製造方
法。

【００６６】手段１９によれば、検査に要する時間の短
縮を図ることができることから、全体的な製造時間の低
減を図ることができ、しかも不良品の発生を抑制するこ
とができる。

【００６７】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、第１
の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

【００６８】図１は、本実施の形態における三次元計測
装置を具備する印刷状態検査装置１を模式的に示す概略
構成図である。同図に示すように、印刷状態検査装置１
は、クリームハンダの印刷されてなるプリント基板Ｋを
載置するためのテーブル２と、プリント基板Ｋの表面に
対し斜め上方から所定の光成分パターンを照射するため
の照射手段を構成する照明装置３と、プリント基板Ｋ上
の前記照射された部分を撮像するための撮像手段を構成
するＣＣＤカメラ４とを備えている。なお、本実施の形
態におけるクリームハンダは、プリント基板Ｋ上に設け
られた銅箔からなる電極パターン上に印刷形成されてい
る。

【００６９】テーブル２には、モータ５，６が設けられ
ており、該モータ５，６によって、テーブル２上に載置
されたプリント基板Ｋが任意の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸
方向）へスライドさせられるようになっている。

【００７０】本実施の形態における照明装置３からは、
赤、緑、青のぞれぞれ波長の異なるカラー光パターンが
照射されるようになっている。より詳しくは、図２に示
すように、照明装置３は、光源１１と、光源１１からの
光を集める集光レンズ１２と、照射レンズ１３と、両レ
ンズ１２，１３間に配設された赤、緑、青色のフィルタ
格子縞板１４，１５，１６とを備えている。赤色フィル
タ格子縞板１４は、部位に応じて赤色の度合いが正弦波
状（縞状）に変化しており、赤色の成分についてのみ縞
状に遮光（透光）させ他の波長域の全透光を許容するよ
うになっている。また、緑色フィルタ格子縞板１５は、
部位に応じて緑色の度合いが正弦波状（縞状）に変化し
ており、緑色の成分についてのみ縞状に遮光（透光）さ
せ他の波長域の全透光を許容するようになっている。但
し、その正弦波は、赤色フィルタ格子縞板１４に比べて
位相が所定ピッチ（本実施の形態では「π／２」）ずれ
ている（図３参照）。さらに、青色フィルタ格子縞板１
６は、部位に応じて青色の度合いが正弦波状（縞状）に
変化しており、青色の成分についてのみ縞状に遮光（透
光）させ他の波長域の全透光を許容するようになってい
る。但し、その正弦波は、前記緑色フィルタ格子縞板１
５に比べて位相が所定ピッチ（本実施の形態では「π／
２」）ずれている（図３参照）。つまり、これら赤、
緑、青色のフィルタ格子縞板１４，１５，１６は、互い
に位相が所定ピッチずらされた状態で張り合わされてい
る（勿論、相互に離間していても差し支えない）。さら
には、１枚の格子縞板に、赤、緑、青色の塗装（又は印
刷）を施すとともに、当該塗装（又は印刷）に際し、各
色の位相が互いに所定ピッチずらされるように構成して
もよい。上記の場合には、各色の度合いが必ずしも正弦
波状とならなくとも矩形波状となっていても差し支えな
い。また、さらに、一枚の透明な板に、赤、黄、シア
ン、青、赤、黄、シアン、青・・・・の順に縞を塗装
（又は印刷）することにより、格子縞板を構成してもよ
い。この場合には、黄は赤と緑とを透過する塗料によっ
て構成され、シアンは緑と青とを透過する塗料によって
構成される。また、赤から黄、黄からシアン、シアンか
ら青、青から赤は、徐々に変化してもよいし、明確に塗
り分けられていてもよい。

【００７１】そして、光源１１から放たれた光は、集光
レンズ１２、前記各色フィルタ格子縞板１４，１５，１
６、及び照射レンズ１２を経て図４に示すようなカラー
光パターンとしてプリント基板Ｋ上に照射されるように
なっている。

【００７２】なお、後述する対比撮像に際しては、前記
各色フィルタ格子縞板１４，１５，１６が取り除かれた
状態で、白色光がプリント基板Ｋ上に照射されるように
なっている（第２の照射）。この場合、対比撮像に際し
色フィルタ格子縞板１４，１５，１６を取り除く構成と
してもよいし、別途の白色光用の照明装置３を用いるこ
ととしてもよい。

【００７３】また、前記ＣＣＤカメラ４は、第１〜第３
のダイクロイックミラー２１，２２，２３及びそれらに
対応する第１〜第３の撮像部２４，２５，２６を備えて
いる。すなわち、第１のダイクロイックミラー２１は、
所定の波長域内（赤色光に対応）の光を反射（それ以外
の波長の光を透過）し、第１の撮像部２４はその反射光
を撮像する。また、第２のダイクロイックミラー２２
は、所定の波長域内（緑色光に対応）の光を反射（それ
以外の波長の光を透過）し、第２の撮像部２５はその反
射光を撮像する。さらに、第３のダイクロイックミラー
（通常のミラーを用いてもよい）２３は、所定の波長域
内（青色光に対応）の光を反射（それ以外の波長の光を
透過）し、第３の撮像部２６はその反射光を撮像する。

【００７４】本実施の形態においては、図１，２に示す
ように、前記ＣＣＤカメラ４、照明装置３、モータ５，
６を駆動制御するとともに、ＣＣＤカメラ４により撮像
された撮像データに基づき種々の演算を実行するための
制御装置７が設けられている。すなわち、プリント基板
Ｋがテーブル２上に載置されると、制御装置７は、まず
モータ５，６を駆動制御して所定の位置に移動させ、プ
リント基板Ｋを初期位置に移動させる。この初期位置
は、例えばＣＣＤカメラ４の視野の大きさを１単位とし
てプリント基板Ｋの表面を予め分割しておいた中の１つ
の位置である。また、制御装置７は、照明装置３を駆動
制御して光成分パターンの照射を開始する。このとき、
光成分パターンには、位相が所定ピッチで相違する複数
の波長域のものが含まれているため、従来のように位相
を所定ピッチずつシフトさせるといった処理を必要とし
ない。さらに、このようにして各光成分パターンの位相
がずらされた一斉照射が行われている間に、制御装置７
はＣＣＤカメラ４を駆動制御して、これら各波長域毎に
（撮像部２４〜２６）ごとに検査エリア部分を一斉に撮
像し、それぞれ３画面分の画像データを得る（第１の撮
像）。

【００７５】制御装置７は画像メモリを備えており、３
画面分の画像データを順次記憶する。この記憶した画像
データに基づいて、制御装置７は各種画像処理を行う。
かかる画像処理が行われている間に、制御装置７は、モ
ータ５，６を駆動制御してテーブル２を次の検査エリア
へと移動せしめる。制御装置７は、ここでの画像データ
についても画像メモリへ格納する。一方、画像メモリで
の画像処理が一旦終了した場合、すでに画像メモリには
次の画像データが記憶されているので、速やかに制御装
置７は次の画像処理を行うことができる。つまり、検査
は、一方で次なる検査エリア（ｍ＋１番目）への移動及
び画像入力を行い、他方ではｍ番目の画像処理及び比較
判定を行う。以降、全ての検査エリアでの検査が完了す
るまで、交互に同様の上記並行処理が繰り返し行われ
る。このように、本実施の形態の印刷状態検査装置１に
おいては、制御装置７の制御により検査エリアを移動し
ながら、順次画像処理を行うことにより、プリント基板
Ｋ上のクリームハンダの印刷状態を高速かつ確実に検査
することができるようになっている。

【００７６】次に、対比撮像を行う。すなわち、上述し
たように、照明装置３から、白色光をプリント基板Ｋ上
に照射して（第２の照射）、このときの反射光をＣＣＤ
カメラ４を用いて上記の場合と同様に撮像する（第２の
撮像）。

【００７７】次に、制御装置７の行う画像処理及び演算
処理、並びに、比較判定処理について説明する。プリン
ト基板Ｋに投影された光パターンに関して、プリント基
板Ｋ面上とクリームハンダとの間では、その高さの相違
に基づく位相のずれが生じる。そこで、制御装置７で
は、光パターンの位相が所定ピッチずつずれた各波長域
での画像データ（本実施の形態では３画面の画像デー
タ）に基づき、位相シフト法（縞走査法）の原理に基づ
いて検査エリア内の各部の反射面の高さを算出するので
ある。

【００７８】すなわち、本実施の形態の如く赤色、緑
色、青色のぞれぞれの位相を所定ピッチ（π／２）ずつ
ずらした場合の画面上の点Ｐの光の強度Ｒｓ、Ｇｓ、Ｂ
ｓは、それぞれ下式で与えられる。

【００７９】 Ｒｓ＝Ｍｒ（Ａsinθ＋Ｂ） ・・・（２ａ’） Ｇｓ＝Ｍｇ｛Ａsin（θ＋π／２）＋Ｂ｝ ・・・（２ｂ’） Ｂｓ＝Ｍｂ｛Ａsin（θ−π／２）＋Ｂ｝ ・・・（２ｃ’） 但し、Ｍｒ：点Ｐでの赤色成分に対する反射率，Ｍｇ：
点Ｐでの緑色成分に対する反射率，Ｍｂ：点Ｐでの青色
成分に対する反射率、Ａ：振幅、Ｂ：オフセット成分，
θ：高さを導出するための位置情報。

【００８０】また、白色光を照射した場合の点Ｐの光の
強度Ｒｗ、Ｇｗ、Ｂｗは、それぞれ下式で与えられる。

【００８１】 Ｒｗ＝Ｍｒ（Ａ＋Ｂ） ・・・（２ｄ’） Ｇｗ＝Ｍｇ（Ａ＋Ｂ） ・・・（２ｅ’） Ｂｗ＝Ｍｂ（Ａ＋Ｂ） ・・・（２ｆ’） これら式（２ａ’）〜（２ｆ’）に基づき、Ｍｒ，Ｍ
ｇ，Ｍｂを消去すると、下式（２ｇ’）が導き出され
る。

【００８２】 tanθ＝[(2Rs/Rw-Gs/Gw-Bs/Bw)]／[(Gs/Gw-Bs/Bw)] ・・・（２ｇ’） かかる式（２ｇ’）より、下記式（２ｇ）が導き出され
る。

【００８３】 θ＝ARCTAN｛(2Rs/Rw-Gs/Gw-Bs/Bw)／(Gs/Gw-Bs/Bw)｝ ・・・（２ｇ） このように演算された位置情報θを用いて、下記式に基
づいてプリント基板Ｋ（クリームハンダ）上の点Ｐの高
さＺを求める。

【００８４】ここで、照明装置３の鉛直線と、照明装置
３から点Ｐに向けて照射したときの照射光線とのなす角
をεとすると、当該角εは、下式（５）により表され
る。

【００８５】 ε＝ｆ（θ＋２ｎπ） ・・（５） そして、高さＺは、下記式（６）に従って導き出され
る。

【００８６】 Ｚ＝Ｌｐ−Ｌｐｃ／tanε＋Ｘｐ／tanε ・・（６） （但し、Ｌｐ：照明装置３の基準面からの高さ、Ｌｐ
ｃ：ＣＣＤカメラ４と照明装置３とのＸ軸方向の距離、
Ｘｐ：点ＰのＸ座標。） このようにして得られた点Ｐの高さデータは、撮像画面
の画素Ｐ単位に演算され、制御装置７のメモリに格納さ
れる。また、当該各部のデータに基づいて、基準面より
高くなったクリームハンダの印刷範囲が検出され、この
範囲内での各部の高さを積分することにより、印刷され
たクリームハンダの量が算出される。そして、このよう
にして求めたクリームハンダの位置、面積、高さ又は量
等のデータが予め記憶されている基準データと比較判定
され、この比較結果が許容範囲内にあるか否かによっ
て、その検査エリアにおけるクリームハンダの印刷状態
の良否が判定されるのである。

【００８７】以上詳述したように、本実施の形態によれ
ば、異なる相対位相関係下においてＣＣＤカメラ４によ
る第１の撮像に基づく３通りの画像データ、及び、前記
第２の撮像に基づく画像データに基づき、クリームハン
ダの高さを演算することとした。従って、相対位相関係
を異ならせる毎に撮像を行う必要があった従来技術とは
異なり、各光成分毎に、異なる相対位相関係下毎に、ま
とめて撮像を行うことができる。このため、１つのポイ
ントに関し２回の照射及び２回の撮像を行えばよく、照
射及び撮像に要する時間が著しく短縮が図られることと
なり、その結果、計測に要する時間の飛躍的な短縮を図
ることができる。また、所定の波長成分の光成分パター
ンを照射した場合、計測対象物の色合い等によって反射
率が大きく相違する場合があるが、かかる場合でも第２
の撮像が行われることによって反射率による影響が相殺
されることとなる。その結果、計測の精度の向上を図る
ことができる。

【００８８】また、３通りずつの画像データに基づいて
クリームハンダの高さを求めることができることから、
４回の撮像データに基づいて演算されていた従来技術に
比べて、総合的なデータ数が少なくて済み、ひいては演
算時間の著しい短縮を図ることができる。その結果、計
測に要する時間の飛躍的な短縮を図ることができる。

【００８９】特に、本実施の形態ではさほど複雑でない
数式に基づいて位置情報θを求めることができ、該位置
情報θに基づき高さを演算することができる。そのた
め、演算が複雑になってしまうことによる遅延が生じず
に、上記作用効果が確実に奏される。

【００９０】さらに、上記例において、照明装置３は、
フィルタ格子縞板１４〜１６を用いて、互いに相対位相
関係の異なる各光成分パターンを合成して照射可能なフ
ィルタ格子縞板機構を備えている。このため、液晶を使
用しなくてもよい分、構成の簡素化を図ることができ
る。

【００９１】なお、上記例では、集光レンズ１２及び照
射レンズ１３間に赤、緑、青の色フィルタ格子縞板１
４，１５，１６を配設してなる照明装置３を用いること
とした。これに対し、例えば図５に示すような照明装置
３０を用いることとしてもよい。すなわち、照明装置３
０は、第１〜第３のダイクロイックミラー３１，３２
Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ及びミラー３４を備えてい
るとともに、赤色、緑色、青色の各液晶パネル３５，３
６，３７を備えている。第１のダイクロイックミラー３
１は、所定の波長域内（赤色光に対応）の光を反射し、
それ以外の波長域の光を透過する。また、第２のダイク
ロイックミラー３２Ａ，３２Ｂは、所定の波長域内（緑
色光に対応）の光を反射し、それ以外の波長域の光を透
過する。さらに、第３のダイクロイックミラー３３Ａ，
３３Ｂは、所定の波長域内（青色光に対応）の光を反射
し、それ以外の波長域の光を透過する（但し、第３の上
流側のダイクロイックミラー３３Ａに代えて通常のミラ
ーを用いてもよい）。

【００９２】従って、光源１１から放たれた光は、集光
レンズ１２を経た後、第１のダイクロイックミラー３１
によってまず分光される。すなわち、赤色成分の光は、
第１のダイクロイックミラー３１によって反射して赤色
液晶パネル３５を透過して、ミラー３４へと導かれ、該
ミラー３４にて反射して第２の下流側のダイクロイック
ミラー３２Ｂへと導かれる。一方、第１のダイクロイッ
クミラー３１を透過した赤色以外の成分の光は、第２の
上流側のダイクロイックミラー３２Ａの方へ導かれ、そ
こで、また分光される。このとき、緑色成分の光は、第
２の上流側のダイクロイックミラー３２Ａによって反射
して緑色液晶パネル３６を透過して、相対する第２の下
流側のダイクロイックミラー３２Ｂへと導かれる。従っ
て、第２の下流側のダイクロイックミラー３２Ｂから
は、赤色成分の光と、緑色成分の光が第３の下流側ダイ
クロイックミラー３３Ｂの方へと導かれる。

【００９３】一方、第２の上流側のダイクロイックミラ
ー３２Ａを透過した緑色以外の成分の光（ここでは主と
して青色成分の光）は、第３の上流側のダイクロイック
ミラー３３Ａの方へ導かれる。該第３の上流側のダイク
ロイックミラー３３Ａによって反射した青色成分の光
は、青色液晶パネル３７を透過して、相対する第３の下
流側のダイクロイックミラー３３Ｂへと導かれる。従っ
て、第３の下流側のダイクロイックミラー３３Ｂから
は、赤色成分の光と、緑色成分の光と、青色成分の光が
合成されて照射レンズ１３の方へと導かれる。

【００９４】このとき、制御装置７は液晶パネル３５，
３６，３７を適宜制御して各色成分の位相ピッチをずら
すようにする。このように、赤、緑、青の光成分につき
３通りの相対位相関係下において、ＣＣＤカメラ４にて
撮像された３通りの画像データに基づき、位相シフト法
に基づいて（上記各式に基づいて）クリームハンダの高
さを演算するようにしてもよい。上記のように、照明装
置３に液晶パネル３５〜３７が使用されていることによ
って、縞状の光パターンを作成した場合に、その照度が
理想的な正弦波に近いものが得られ、これにより、三次
元計測の測定分解能が向上する。また、光パターンの位
相シフトの制御を電気的に行うことができ、制御系のコ
ンパクト化を図ることもできる。また、対比撮像として
白色光を照射するときも、正弦波パターンを解消するだ
けで、つまり全照射するだけで、白色光を照射すること
が可能となる。かかる意味で、別途白色光用の照明装置
当を用意しなくても済むというメリットも生じる。な
お、上記例において、液晶パネル３５〜３７に代えて、
格子縞板を用いることとしてもよい。

【００９５】さらに、本実施の形態及び上記例では、対
比撮像として白色光を照射して、対象物体の色に基づく
反射率の成分を消去することとしているが、測定物体の
色に基づく反射率が問題とならないような場合（例えば
測定物体が１色のような場合）には、対比撮像（第２の
撮像）を行わないこととしてもよい。この場合、画素点
Ｐに関し撮像回数を１回にすることができ、計測時間の
さらに一層の短縮化を図ることができる。

【００９６】（第２の実施の形態）次に、第２の実施の
形態について図６等を参照しつつ説明する。但し、上述
した第１の実施の形態と重複する部分については、同一
の部材名称、同一の符号を用いる等してその説明を省略
するとともに、以下には第１の実施の形態と相違する部
分を中心として説明することとする。

【００９７】図６に示すように、本実施の形態における
照明装置４０は、光源１１と、光源１１からの光を集め
る集光レンズ１２と、照射レンズ１３と、両レンズ１
２，１３間に配設された赤、緑、青及び赤外のフィルタ
格子縞板１４，１５，１６，４１とを備えている。赤外
フィルタ格子縞板４１は、外観は無色透明ではあるが、
赤外成分についてのみ縞状に減衰させるようになってい
る。但し、その正弦波は、青色フィルタ格子縞板１６に
比べてさらに位相が所定ピッチ（本実施の形態では「π
／２」）ずれている。つまり、これら赤、緑、青及び赤
外のフィルタ格子縞板１４，１５，１６は、互いに位相
が所定ピッチずらされた状態で張り合わされている（勿
論、相互に離間していても差し支えない）。さらには、
１枚の格子縞板に、赤、緑、青色及び赤外の塗装（又は
印刷）を施すとともに、当該塗装（又は印刷）に際し、
各色等の位相が互いに所定ピッチずらされるように構成
してもよい。上記の場合には、各色の度合いが必ずしも
正弦波状とならなくとも矩形波状となっていても差し支
えない（後述する第３の実施の形態においても同様）。

【００９８】そして、光源１１から放たれた光は、集光
レンズ１２、前記各色フィルタ格子縞板１４，１５，１
６，４１、及び照射レンズ１２を経てカラー光パターン
としてプリント基板Ｋ上に照射されるようになってい
る。

【００９９】なお、対比撮像に際しては、上記第１の実
施の形態と同様、フィルタ格子縞板１４，１５，１６，
４１が取り除かれた状態で、白色光がプリント基板Ｋ上
に照射され、撮像されるようになっている。この場合、
対比撮像に際しフィルタ格子縞板１４，１５，１６，４
１を取り除く構成としてもよいし、別途の白色光用の照
明装置を用いることとしてもよい。

【０１００】また、前記ＣＣＤカメラ４は、前記第１〜
第３のダイクロイックミラー２１，２２，２３及びそれ
らに対応する第１〜第３の撮像部２４，２５，２６に加
えて、第４のダイクロイックミラー４２及び第４の撮像
部４３を備えている。すなわち、第４のダイクロイック
ミラー（通常のミラーを用いてもよい）４２は、所定の
波長域内（赤外線に対応）の光を反射し、第４の撮像部
４３はその透過光を撮像する。

【０１０１】次に、本実施の形態において制御装置７に
よって行われる画像処理及び演算処理、並びに、比較判
定処理について説明する。本実施の形態においても、制
御装置７では、光パターンの位相が所定ピッチずつずれ
た各波長域での画像データ（本実施の形態では４画面の
画像データ）に基づき、位相シフト法（縞走査法）の原
理に基づいて検査エリア内の各部の反射面の高さを算出
する。

【０１０２】すなわち、本実施の形態の如く赤色、緑
色、青色、赤外のぞれぞれの位相を所定ピッチ（π／
２）ずつずらした場合の画面上の点Ｐの光の強度Ｒｓ、
Ｇｓ、Ｂｓ、Ｉｓは、それぞれ下式で与えられる。

【０１０３】 Ｒｓ＝Ｍｒ（Ａsinθ＋Ｂ） ・・・（３ａ’） Ｇｓ＝Ｍｇ｛Ａsin（θ＋π／２）＋Ｂ｝ ・・・（３ｂ’） Ｂｓ＝Ｍｂ｛Ａsin（θ＋π）＋Ｂ｝ ・・・（３ｃ’） Ｉｓ＝Ｍｉ｛Ａsin（θ＋３π／２）＋Ｂ｝ ・・・（３ｄ’） 但し、Ｍｉ：点Ｐでの赤外成分に対する反射率。

【０１０４】また、白色光を照射した場合の点Ｐの光の
強度Ｒｗ、Ｇｗ、Ｂｗは、それぞれ下式で与えられる。

【０１０５】 Ｒｗ＝Ｍｒ（Ａ＋Ｂ） ・・・（３ｅ’） Ｇｗ＝Ｍｇ（Ａ＋Ｂ） ・・・（３ｆ’） Ｂｗ＝Ｍｂ（Ａ＋Ｂ） ・・・（３ｇ’） Ｉｗ＝Ｍｉ（Ａ＋Ｂ） ・・・（３ｈ’） これら式（３ａ’）〜（３ｈ’）に基づき、Ｍｒ，Ｍ
ｇ，Ｍｂ，Ｍｉを消去すると、下式（３ｉ’）が導き出
される。

【０１０６】 tanθ＝(Rs/Rw-Bs/Bw)／(Gs/Gw-Is/Iw) ・・・（３ｉ’） かかる式（３ｉ’）より、下記式（３ｉ）が導き出され
る。

【０１０７】 θ＝ARCTAN｛(Rs/Rw-Bs/Bw)／(Gs/Gw-Is/Iw)｝ ・・・（３ｉ） このように演算された位置情報θを用いて、上記と同様
にプリント基板Ｋ（クリームハンダ）上の点Ｐの高さＺ
が求められ、もってクリームハンダの印刷状態の良否が
判定される。

【０１０８】このように、本実施の形態においても、上
述した第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。
また特に、画像データがそれぞれ４通りであるため、演
算式の簡素化を図ることができ、かかる点で処理の高速
化を図ることができる。

【０１０９】なお、上記例では、集光レンズ１２及び照
射レンズ１３間に赤、緑、青、赤外のフィルタ格子縞板
１４，１５，１６，４１を配設してなる照明装置４０を
用いることとした。これに対し、例えば図７に示すよう
な照明装置５０を用いることとしてもよい。すなわち、
照明装置５０は、第１〜第３のダイクロイックミラー３
１，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ及びミラー３４、
並びに、赤色、緑色、青色の各液晶パネル３５，３６，
３７を備えているとともに、第４のダイクロイックミラ
ー５１Ａ，５１Ｂ及び赤外液晶パネル５２を備えてい
る。第４のダイクロイックミラー５１Ａ，５１Ｂは、所
定の波長域内（赤外光に対応）の光を反射し、それ以外
の波長域の光を透過する。（但し、第４の上流側のダイ
クロイックミラー５１Ａに代えて通常のミラーを用いて
もよい）。

【０１１０】従って、光源１１から放たれた光は、集光
レンズ１２を経た後、第１のダイクロイックミラー３１
によってまず分光される。すなわち、赤色成分の光は、
第１のダイクロイックミラー３１によって反射して赤色
液晶パネル３５を透過して、ミラー３４へと導かれ、該
ミラー３４にて反射して第２の下流側のダイクロイック
ミラー３２Ｂへと導かれる。一方、第１のダイクロイッ
クミラー３１を透過した赤色以外の成分の光は、第２の
上流側のダイクロイックミラー３２Ａの方へ導かれ、そ
こで、また分光される。このとき、緑色成分の光は、第
２の上流側のダイクロイックミラー３２Ａによって反射
して緑色液晶パネル３６を透過して、相対する第２の下
流側のダイクロイックミラー３２Ｂへと導かれる。従っ
て、第２の下流側のダイクロイックミラー３２Ｂから
は、赤色成分の光と、緑色成分の光が第３の下流側ダイ
クロイックミラー３３Ｂの方へと導かれる。

【０１１１】一方、第２の上流側のダイクロイックミラ
ー３２Ａを透過した緑色以外の成分の光は、第３の上流
側のダイクロイックミラー３３Ａの方へ導かれる。該第
３の上流側のダイクロイックミラー３３Ａによって反射
した青色成分の光は、青色液晶パネル３７を透過して、
相対する第３の下流側のダイクロイックミラー３３Ｂへ
と導かれる。従って、第３の下流側のダイクロイックミ
ラー３３Ｂからは、赤色成分の光と、緑色成分の光と、
青色成分の光が合成されて照射レンズ１３の方へと導か
れる。

【０１１２】さらに、第３の上流側のダイクロイックミ
ラー３３Ａを透過した青色以外の成分の光（ここでは赤
外光）は、第４の上流側のダイクロイックミラー５１Ａ
の方へ導かれる。該第４の上流側のダイクロイックミラ
ー５１Ａによって反射した赤外成分の光は、赤外液晶パ
ネル５２を透過して、相対する第４の下流側のダイクロ
イックミラー５１Ｂへと導かれる。従って、第４の下流
側のダイクロイックミラー５１Ｂからは、赤色成分の光
と、緑色成分の光と、青色成分の光と、赤外成分の光が
合成されて照射レンズ１３の方へと導かれる。

【０１１３】このとき、制御装置７は液晶パネル３５，
３６，３７、５２を適宜制御して各色成分の位相ピッチ
をずらすようにする。このように、赤、緑、青、赤外の
光成分につき４通りの相対位相関係下において、ＣＣＤ
カメラ４にて撮像された４通りの画像データに基づき、
位相シフト法に基づいて（上記各式に基づいて）クリー
ムハンダの高さを演算するようにしてもよい。

【０１１４】さらに、本実施の形態及び上記例では、対
比撮像として白色光を照射して、対象物体の色に基づく
反射率の成分を消去することとしているが、測定物体の
色に基づく反射率が問題とならないような場合（例えば
測定物体が１色のような場合）には、対比撮像を行わな
いこととしてもよい。この場合、画素点Ｐに関し撮像回
数を１回にすることができ、計測時間のさらに一層の短
縮化を図ることができる。

【０１１５】（第３の実施の形態）次に、第３の実施の
形態について図８等を参照しつつ説明する。但し、上述
した各実施の形態と重複する部分については、同一の部
材名称、同一の符号を用いる等してその説明を省略する
とともに、以下には上記各実施の形態と相違する部分を
中心として説明することとする。

【０１１６】図８に示すように、本実施の形態における
照明装置６０は、光源１１と、光源１１からの光を集め
る集光レンズ１２と、照射レンズ１３と、両レンズ１
２，１３間に配設された赤及び青のフィルタ格子縞板１
４，１６とを備えている。赤色フィルタ格子縞板１４
は、部位に応じて赤色の度合いが正弦波状（縞状）に変
化しており、赤色の成分についてのみ縞状に減衰させる
ようになっている。また、青色フィルタ格子縞板１６
は、部位に応じて青色の度合いが正弦波状（縞状）に変
化しており、青色の成分についてのみ縞状に減衰させる
ようになっている。但し、その正弦波は、赤色フィルタ
格子縞板１４に比べて位相が所定ピッチ（本実施の形態
では例えば「α」）ずれている。

【０１１７】そして、光源１１から放たれた光は、集光
レンズ１２、前記各色フィルタ格子縞板１４，１６及び
照射レンズ１２を経てカラー光パターンとしてプリント
基板Ｋ上に照射されるようになっている。なお、対比撮
像に際しては、フィルタ格子縞板１４，１６が取り除か
れた状態で、白色光がプリント基板Ｋ上に照射されるよ
うになっている。この場合、対比撮像に際しフィルタ格
子縞板１４，１６を取り除く構成としてもよいし、別途
の白色光用の照明装置を用いることとしてもよい。

【０１１８】また、前記ＣＣＤカメラ４は、第１の実施
の形態における前記第１、第３のダイクロイックミラー
２１，２３及びそれらに対応する第１、第３の撮像部２
４，２６を備えている。

【０１１９】次に、本実施の形態において制御装置７に
よって行われる画像処理及び演算処理、並びに、比較判
定処理について説明する。本実施の形態においても、制
御装置７では、光パターンの位相が所定ピッチずれた各
波長域での画像データ（本実施の形態では２画面分の画
像データ）に基づき、位相シフト法（縞走査法）の原理
に基づいて検査エリア内の各部の反射面の高さを算出す
る。但し、本実施の形態では、赤及び青の光パターンに
関し、それぞれの光源１１の振幅及びオフセット成分が
予め同じになるよう光源１１を調整しておく必要があ
る。また、これとともに、オフセット成分除去用の白色
光の光源１１についても同様に振幅及びオフセット成分
が予め同じ（Ａｒ＝Ａｂ，Ｂｒ＝Ｂｂ）になるよう光源
１１を調整しておく必要がある。

【０１２０】そして、このように調整した上で、本実施
の形態の如く赤色、青色の位相を所定ピッチ（例えば
α）ずらした場合の画面上の点Ｐの光の強度Ｒ０、Ｂ０
は、それぞれ下式（４ａ）、（４ｂ）で与えられる［但
し、位相を所定ピッチずらしクリームハンダを撮像した
場合、クリームハンダの反射率が前記調整（光源補正）
を行った場合と異なることが考えられるのでこの場合の
反射率をそれぞれＭｒｒ、Ｍｂｂとする］。

【０１２１】 Ｒ０＝Ｍｒｒ（Ａｒ・ｓｉｎθ＋Ｂｒ） ・・・（４ａ） Ｂ０＝Ｍｂｂ｛Ａｂ・ｓｉｎ（θ＋α）＋Ｂｂ｝ ・・・（４ｂ） 但し、Ａｒ：光源補正時の赤色成分の振幅、Ａｂ：光源
補正時の青色成分の振幅、Ｂｒ：光源補正時の赤色成分
のオフセット成分、Ｂｂ：光源補正時の青色成分のオフ
セット成分。

【０１２２】また、白色光を照射した場合の点Ｐの光の
強度Ｒ０ｈ、Ｂ０ｈは、それぞれ下式（４ｃ）、（４
ｄ）で与えられる。

【０１２３】 Ｒ０ｈ＝Ｍｒｒ・Ｂｒ ・・・（４ｃ） Ｂ０ｈ＝Ｍｂｂ・Ｂｂ ・・・（４ｄ） これら式（４ａ）〜（４ｄ）に基づき、下式（４）が導
き出される。

【０１２４】 θ＝ＡＲＣＴＡＮ｛Ｋ・ｓｉｎα／（１−Ｋ・ｃｏｓα）｝・・・（４） 但し、α≠０，π、 Ｋ＝（Ｒ０／Ｒ０ｈ−１）／（Ｂ
０／Ｂ０ｈ−１） 特に、α＝π／２とした場合、上記式（４）より下記式
（４ｅ）が導き出される。

【０１２５】 θ＝ARCTAN｛（Ｒ０／Ｒ０ｈ−１）／（Ｂ０／Ｂ０ｈ−１）｝…（４ｅ） このように演算された位置情報θを用いて、上記と同様
にプリント基板Ｋ（クリームハンダ）上の点Ｐの高さＺ
が求められ、もってクリームハンダの印刷状態の良否が
判定される。

【０１２６】このように、本実施の形態においても、上
述した第１、第２の実施の形態と同様の作用効果が奏さ
れる。また特に、画像データがそれぞれ２通りであるた
め、位相の異なる光成分パターンの各波長域として全く
別のもの（波長域の離れたもの同士）を採用すること
で、波長のオーバーラップによる悪影響を防止すること
ができ、ひいては、正確な測定を行うことができる。

【０１２７】なお、上記例では、集光レンズ１２及び照
射レンズ１３間に赤、青のフィルタ格子縞板１４，１６
を配設してなる照明装置６０を用いることとした。これ
に対し、例えば図９に示すような照明装置７０を用いる
こととしてもよい。すなわち、照明装置７０は、第１、
及び第３のダイクロイックミラー３１，３３Ａ，３３Ｂ
及びミラー３４、並びに、赤色、青色の各液晶パネル３
５，３７を備えている。

【０１２８】従って、光源１１から放たれた光は、集光
レンズ１２を経た後、第１のダイクロイックミラー３１
によってまず分光される。すなわち、赤色成分の光は、
第１のダイクロイックミラー３１によって反射して赤色
液晶パネル３５を透過して、ミラー３４へと導かれ、該
ミラー３４にて反射して第３の下流側のダイクロイック
ミラー３３Ｂへと導かれる。一方、第１のダイクロイッ
クミラー３１を透過した赤色以外の成分の光は、第３の
上流側のダイクロイックミラー３３Ａの方へ導かれ、そ
こで、また分光される。このとき、青色成分の光は、第
３の上流側のダイクロイックミラー３３Ａによって反射
して青色液晶パネル３７を透過して、相対する第３の下
流側のダイクロイックミラー３３Ｂへと導かれる。従っ
て、第３の下流側のダイクロイックミラー３３Ｂから
は、赤色成分の光と、青色成分の光が合成されて照射レ
ンズ１３の方へと導かれる。

【０１２９】このとき、制御装置７は液晶パネル３５，
３７を適宜制御して各色成分の位相ピッチをずらすよう
にする。このように、赤、青の光成分につき２通りの相
対位相関係下において、ＣＣＤカメラ４にて撮像された
２通りの画像データに基づき、位相シフト法に基づいて
（上記各式に基づいて）クリームハンダの高さを演算す
るようにしてもよい。なお、本実施の形態では、赤、青
の光成分パターンを採用することとしたが、赤外線及び
緑色、又は赤外線及び青色の光成分パターンであっても
よい。また、赤外線及び赤色、赤色及び緑色、緑色及び
青色の光成分パターンであってもよい。

【０１３０】尚、上述した実施の形態の記載内容に限定
されることなく、例えば次のように実施してもよい。

【０１３１】（ａ）上記実施の形態における光成分パタ
ーンは、正弦波状の光強度分布を有するものであった
が、縞状のものであれば、例えば鋸歯状、或いは、矩形
波状の光強度分布を有する光パターンであってもよい。

【０１３２】（ｂ）上記実施の形態では特に言及しては
いないが、プリント基板Ｋにクリームハンダを印刷形成
する工程と、上記実施の形態における印刷状態検査装置
１を用いて良否判定を行う検査工程と、前記検査工程に
おいて良品判定されたものについてのみ実装を行うべく
リフローを施すリフロー工程とを備えた基板の製造方法
に具現化することも可能である。該製造方法によれば、
検査に要する時間の短縮を図ることができることから、
全体的な製造時間の低減を図ることができ、しかも不良
品の発生を抑制することができる。

【０１３３】（ｃ）上記各実施の形態では、α＝π／２
とした場合を中心に説明しているが、これ以外にも、α
＝（２／３）π、α＝（１／３）π、α＝（１／４）
π、α＝（１／８）π、α＝（１／１６）πとしてもよ
い。

【０１３４】（ｄ）上記実施の形態ではプリント基板Ｋ
に印刷形成されたクリームハンダの高さ等を計測する場
合に具体化したが、他にもＩＣパッケージ（例えばリー
ド）に印刷形成されたクリームハンダの高さ等を計測す
る場合にも具体化できる。さらに、他の計測対象物の高
さ等を計測する場合に具体化してもよい。他の計測対象
物としては、基板上に印刷された印刷物、積層体等が挙
げられる。

【０１３５】（ｅ）各実施の形態における各光成分パタ
ーンは、必ずしも厳密に赤、青、緑、赤外線等に区別す
る必要はない。要するに、波長域が異なっていればよい
という趣旨であって、黄色（ＲＧ）、シアン（青緑）色
等の中間色を有する光成分パターンであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態における三次元計測装置を具
備する印刷状態検査装置を模式的に示す概略斜視図であ
る。

【図２】第１の実施の形態におけるより詳細な三次元計
測装置の構成を模式的に示す概略構成図である。

【図３】相対位相関係の異なる赤、緑、青の各フィルタ
の光強度分布の一例を示すグラフである。

【図４】照明装置からクリームハンダに対し合成照射さ
れる光パターンの例を示す図である。

【図５】第１の実施の形態の別の例の三次元計測装置の
構成を模式的に示す概略構成図である。

【図６】第２の実施の形態におけるより詳細な三次元計
測装置の構成を模式的に示す概略構成図である。

【図７】第２の実施の形態の別の例の三次元計測装置の
構成を模式的に示す概略構成図である。

【図８】第３の実施の形態におけるより詳細な三次元計
測装置の構成を模式的に示す概略構成図である。

【図９】第３の実施の形態の別の例の三次元計測装置の
構成を模式的に示す概略構成図である。

【符号の説明】

１…三次元計測装置を具備する印刷状態検査装置、２…
テーブル、３，３０，４０，５０，６０，７０…照射手
段を構成する照明装置、４…撮像手段としてのＣＣＤカ
メラ、７…演算手段を構成する制御装置、１１…光源、
１４…赤色フィルタ格子縞板、１５…緑色フィルタ格子
縞板、１６…青色フィルタ格子縞板、手Ｋ…プリント基
板、Ｃ…計測対象物を構成するクリームハンダ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 7/60 １５０ Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｅ Ｆターム(参考） 2F065 AA24 AA53 BB05 CC01 CC26 DD06 EE00 FF06 FF09 GG23 GG24 HH06 HH12 JJ03 JJ09 JJ26 LL04 LL20 LL21 LL25 LL26 LL41 NN05 NN11 PP12 QQ00 QQ21 QQ23 QQ24 QQ26 RR05 5B057 AA03 BA02 CA01 CA13 CA16 DB03 DB06 DC03 DC09 5L096 AA02 AA09 BA03 CA02 CA17 FA66 GA40 HA01

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも計測対象物に対し、縞状の光
   強度分布を有するとともに、互いに異なる波長成分を有
   し、互いに相対位相関係の異なる複数の光成分パターン
   を同時に照射可能な照射手段と、 前記光成分パターンの照射された計測対象物からの反射
   光を各光成分毎に分離して撮像可能な撮像手段と、 前記異なる相対位相関係下において前記撮像手段にて撮
   像された複数通りの画像データに基づき、位相シフト法
   により少なくとも前記計測対象物の所定の高さを演算す
   る演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装
   置。
2. 【請求項２】 少なくとも計測対象物に対し、縞状の光
   強度分布を有するとともに、互いに異なる波長成分を有
   し、互いに相対位相関係の異なる少なくとも２つの光成
   分パターンを同時に照射可能な照射手段と、 前記光成分パターンの照射された計測対象物からの反射
   光を各光成分毎に分離して撮像可能な撮像手段と、 前記異なる相対位相関係下において前記撮像手段にて撮
   像された少なくとも２通りの画像データ及び別途の補正
   用データに基づき、位相シフト法により少なくとも前記
   計測対象物の所定の高さを演算する演算手段とを備えた
   ことを特徴とする三次元計測装置。
3. 【請求項３】 前記補正用データは、白色全照射された
   計測対象物からの反射光を撮像した画像データであるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の三次元計測装置。
4. 【請求項４】 少なくとも計測対象物に対し、縞状の光
   強度分布を有するとともに、互いに異なる波長成分を有
   し、互いに相対位相関係の異なる少なくとも３つの光成
   分パターンを同時に照射可能な照射手段と、 前記光成分パターンの照射された計測対象物からの反射
   光を各光成分毎に分離して撮像可能な撮像手段と、 前記異なる相対位相関係下において前記撮像手段にて撮
   像された少なくとも３通りの画像データに基づき、位相
   シフト法により少なくとも前記計測対象物の所定の高さ
   を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする三次元
   計測装置。
5. 【請求項５】 前記互いに異なる相対位相関係をそれぞ
   れ０、α、βとしたときの前記３通りの画像データがそ
   れぞれV0、V1、V2であるとき、前記演算手段は、下記式
   （１）により位置情報θを求め、該位置情報θに基づき
   前記所定の高さを演算するものであることを特徴とする
   請求項４に記載の三次元計測装置。 【数１】
6. 【請求項６】 少なくとも計測対象物に対し、同一振幅
   及び同一オフセット成分の光源からの光に基づき、縞状
   の光強度分布を有するとともに、互いに異なる波長成分
   を有し、互いに相対位相関係の異なる３つの光成分パタ
   ーンを同時に照射して第１の照射を行うとともに、少な
   くとも計測対象物に対し、前記光源からの光に基づき白
   色の全照射たる第２の照射を行うことの可能な照射手段
   と、 前記第１の照射に基づく光成分パターンの照射された計
   測対象物からの反射光を各光成分毎に分離して撮像する
   第１の撮像を行うとともに、前記第２の照射に基づく計
   測対象物からの反射光を各光成分毎に分離して撮像する
   第２の撮像を行うことの可能な撮像手段と、 前記異なる相対位相関係下において前記撮像手段による
   第１の撮像に基づく３通りの画像データ、及び、前記第
   ２の撮像に基づく画像データに基づき、位相シフト法に
   より少なくとも前記計測対象物の所定の高さを演算する
   演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。
7. 【請求項７】 前記第１の撮像に際しての前記互いに異
   なる相対位相関係をそれぞれ０、α、βとしたときの各
   光成分毎の前記３通りの画像データがそれぞれＲｓ、Ｇ
   ｓ、Ｂｓであり、前記第２の撮像に際しての各光成分毎
   の３通りの画像データがそれぞれＲｗ、Ｇｗ、Ｂｗであ
   るとき、前記演算手段は、下記式（２）により位置情報
   θを求め、該位置情報θに基づき前記所定の高さを演算
   するものであることを特徴とする請求項６に記載の三次
   元計測装置。 【数２】
8. 【請求項８】 前記互いに異なる波長成分を有する３つ
   の光成分パターンは、それぞれ、赤色、緑色、青色の光
   成分パターンであることを特徴とする請求項４乃至７の
   いずれかに記載の三次元計測装置。
9. 【請求項９】 少なくとも計測対象物に対し、同一振幅
   及び同一オフセット成分の光源からの光に基づき、縞状
   の光強度分布を有するとともに、互いに異なる波長成分
   を有し、互いに相対位相関係の異なる４つの光成分パタ
   ーンを同時に照射して第１の照射を行うとともに、少な
   くとも計測対象物に対し、前記光源からの光に基づき白
   色の全照射たる第２の照射を行うことの可能な照射手段
   と、 前記第１の照射に基づく光成分パターンの照射された計
   測対象物からの反射光を各光成分毎に分離して撮像する
   第１の撮像を行うとともに、前記第２の照射に基づく計
   測対象物からの反射光を各光成分毎に分離して撮像する
   第２の撮像を行うことの可能な撮像手段と、 前記異なる相対位相関係下において前記撮像手段による
   第１の撮像に基づく４通りの画像データ、及び、前記第
   ２の撮像に基づく画像データに基づき、位相シフト法に
   より少なくとも前記計測対象物の所定の高さを演算する
   演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。
10. 【請求項１０】 前記第１の撮像に際しての前記互いに
    異なる相対位相関係をそれぞれ０、α、β、γとしたと
    きの各光成分毎の前記４通りの画像データがそれぞれＲ
    ｓ、Ｇｓ、Ｂｓ、Ｉｓであり、前記第２の撮像に際して
    の各光成分毎の４通りの画像データがそれぞれＲｗ、Ｇ
    ｗ、Ｂｗ、Ｉｗであるとき、前記演算手段は、下記式
    （３）により位置情報θを求め、該位置情報θに基づき
    前記所定の高さを演算するものであることを特徴とする
    請求項９に記載の三次元計測装置。 【数３】
11. 【請求項１１】 前記互いに異なる波長成分を有する４
    つの光成分パターンは、それぞれ、赤色、緑色、青色及
    び赤外線の光成分パターンであることを特徴とする請求
    項９又は１０に記載の三次元計測装置。
12. 【請求項１２】 少なくとも計測対象物に対し、同一振
    幅及び同一オフセット成分の光源からの光に基づき、縞
    状の光強度分布を有するとともに、互いに異なる波長成
    分を有し、互いに相対位相関係の異なる２つの光成分パ
    ターンを同時に照射して第１の照射を行うとともに、少
    なくとも計測対象物に対し、前記光源からの光に基づき
    白色の全照射たる第２の照射を行うことの可能な照射手
    段と、 前記第１の照射に基づく光成分パターンの照射された計
    測対象物からの反射光を各光成分毎に分離して撮像する
    第１の撮像を行うとともに、前記第２の照射に基づく計
    測対象物からの反射光を各光成分毎に分離して撮像する
    第２の撮像を行うことの可能な撮像手段と、 前記異なる相対位相関係下において前記撮像手段による
    第１の撮像に基づく２通りの画像データ、及び、前記第
    ２の撮像に基づく画像データに基づき、位相シフト法に
    より少なくとも前記計測対象物の所定の高さを演算する
    演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。
13. 【請求項１３】 前記互いに異なる相対位相関係をαと
    したときの前記第１の撮像に際しての各光成分毎の前記
    ２通りの画像データがそれぞれＲ０、Ｂ０であり、前記
    第２の撮像に際しての各光成分毎の２通りの画像データ
    がそれぞれＲ０ｈ、Ｂ０ｈであるとき、前記演算手段
    は、下記式（４）により位置情報θを求め、該位置情報
    θに基づき前記所定の高さを演算するものであることを
    特徴とする請求項１２に記載の三次元計測装置。 θ＝ＡＲＣＴＡＮ｛Ｋ・ｓｉｎα／（１−Ｋ・ｃｏｓα）｝・・・（４） 但し、α≠０，π、 Ｋ＝（Ｒ０／Ｒ０ｈ−１）／（Ｂ
    ０／Ｂ０ｈ−１）
14. 【請求項１４】 前記互いに異なる波長成分を有する２
    つの光成分パターンは、それぞれ、赤色及び青色、赤外
    線及び緑色、又は赤外線及び青色の光成分パターンであ
    ることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の三次元
    計測装置。
15. 【請求項１５】 前記照射手段は、第１の照射に際し、
    光源からの光を、互いに異なる波長成分を有し、互いに
    相対位相関係の異なる各光成分パターンに一旦分離した
    上で合成して照射可能な液晶プロジェクタ機構を備えて
    いることを特徴とする請求項４乃至１４のいずれかに記
    載の三次元計測装置。
16. 【請求項１６】 前記照射手段は、第１の照射に際し、
    光源からの光を、所定の波長成分について縞状に遮光す
    るとともに残りの波長成分について全面的に透光を許容
    するフィルタ格子縞板を用いて、互いに相対位相関係の
    異なる各光成分パターンを同時に照射可能なフィルタ格
    子縞板機構を備えていることを特徴とする請求項４乃至
    １４のいずれかに記載の三次元計測装置。
17. 【請求項１７】 前記光成分パターンは、略正弦波状の
    光強度分布を有することを特徴とする請求項１乃至１６
    のいずれかに記載の三次元計測装置。