JP6847088B2 - 投影装置及び三次元計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、位相シフト法などのパターン投影法を利用した三次元計測を行うにあたり、所定のパターン光を投影する投影装置及びこれを備えた三次元計測装置に関するものである。

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

従来、所定のパターン光を投影して三次元計測を行う三次元計測装置が種々提案されている。中でも、位相シフト法を利用した三次元計測装置がよく知られている。

位相シフト法を利用した三次元計測装置は、プリント基板等の被計測物に対し、縞状の光強度分布を有するパターン光（以下、「縞パターン」という）を斜め上方より投影する投影装置と、該縞パターンの投影された被計測物を撮像する撮像装置とを備えている。

投影装置は、所定の光を発する光源と、該光源からの光を縞パターンに変換するパターン生成部とを備え、ここで生成された縞パターンが投影レンズ等からなる投影光学系を介して被計測物に対し投影される。

かかる構成の下、被計測物に投影される縞パターンの位相を複数通り（例えば４通り）にシフトさせると共に、位相の異なる各縞パターンの下で撮像を行い、被計測物に係る複数通りの画像データを取得する。そして、これらの画像データを基に被計測物の三次元計測を行う。

但し、実際に高さ計測される計測対象には、高さの高いものもあれば低いものもある。例えばクリーム半田に関して言えば、従来の一般的なプリント基板上に印刷されるクリーム半田の高さは通常１００μｍ程度であるが、近年、自動車の電動化に伴い増加している車載用プリント基板等においては、パワー回路等が搭載されるため、クリーム半田の高さが３００〜４００μｍ程度となる場合もある。

ここで、例えば車載用プリント基板に合わせて、投影する縞パターンの周期を従来よりも長くした三次元計測装置を用いれば、高さのダイナミックレンジが増え、車載用プリント基板の計測は可能となるものの、これを従来の一般的なプリント基板の計測に用いた場合には、高さ分解能が粗くなり、計測精度が悪化してしまうおそれがある。

従って、三次元計測装置に汎用性を持たせるためには、プリント基板等の被計測物の凹凸度合いが大きい場合には周期の長い縞パターンを投影し、凹凸度合いが小さい場合には周期の短い縞パターンを投影するといったように、被計測物の凹凸度合いに応じた縞パターンを投影する必要がある。

しかしながら、パターン生成部として、フィルムやガラス板などに格子パターンを印刷した従来の格子板を用いた場合には、印刷された格子パターンの幅やピッチを変更できないため、被計測物に投影される縞パターンは一定となる。

そのため、仮に格子板を用いる三次元計測装置によって、被計測物の凹凸度合いに応じて異なる縞パターンを投影しようとした場合には、印刷された格子パターンの幅やピッチが異なる格子板を予め複数用意しておき、被計測物の凹凸度合いに応じて、これらの格子板を使い分ける必要が生じる。このように、その都度、格子板を交換しなければならない三次元計測装置は、利便性が悪く、生産性の低下を招くおそれがある。

一方、パターン生成部として、複数の画素がマトリクス状に二次元配列されてなる液晶素子などを用いた三次元計測装置なども見受けられる。

しかしながら、従来の液晶素子は画素と画素の間が暗部となることから、生成される縞パターンが微視的には不連続なものとなるため、被計測物に投影される縞パターンが、想定した縞パターンとならず、三次元計測の計測精度が低下するおそれがある。

これに対し、近年では、上記不具合を解消するため特殊な液晶素子を用いて、被計測物の凹凸度合いに応じて格子パターンの幅やピッチを変更し、周期の異なる縞パターンを投影可能とした三次元計測装置も見受けられる（例えば、特許文献１参照）。

具体的に、特許文献１に記載された三次元計測装置は、液晶素子に一定のピッチと幅を有するストライブ状の電極をＮ本形成し、３あるいは４の倍数の電極数ｎで前記ストライブ状電極をＮ／ｎ個のグループに分割し、各々のグループごとに正弦波状の強度分布を有する格子を１本ずつ作成し、前記電極数ｎに応じて前記正弦波の一周期をｎ等分に分割し、該分割された各々の領域の正弦波の振幅と、該正弦波のバイアス強度との和の強度に対応する液晶駆動信号を前記ストライブ電極の各々に印加して正弦波強度分布を有する格子パターン（縞パターン）をＮ／ｎ本発生させると共に、該格子パターンの一周期を３あるいは４分割した周期を単位とし、前記ストライブ電極に印加する前記の液晶駆動信号の電圧印加の配列を順次変化させ、前記格子パターンの位相を２π／３、あるいはπ／２ピッチごとにシフトさせ、前記電極数ｎを変化させることによって測定される物体の表面形状に適する格子パターンを形成するように構成されている。

特開平１１−８３４５４号公報

しかしながら、特許文献１に係る構成では、上述した特殊な液晶素子が必要となり、投影装置の製造コストが増大するおそれがある。

さらに、液晶素子は、偏光フィルタを介するため、被計測物に投影される縞パターンが暗くなるおそれがある。結果として、精度の良い輝度画像データを取得できず、三次元計測の計測精度が低下するおそれがある。

尚、上記課題は、必ずしもプリント基板上に印刷されたクリーム半田等の三次元計測に限らず、他の三次元計測の分野においても内在するものである。勿論、位相シフト法に限られる問題ではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、パターン投影法を利用した三次元計測を行うにあたり計測精度の向上等を図ることのできる投影装置及び三次元計測装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。

手段１．所定の被計測物（例えばプリント基板）に係る三次元計測を行うにあたり、前記被計測物に対し所定のパターン光を投影する投影装置であって、
所定の光を発する光源と、
前記光源から入射する光をパターン光に変換して出射するパターン生成部と、
前記パターン生成部から出射されるパターン光を前記被計測物に対し結像させる投影光学系とを備え、
前記パターン生成部は、
所定の透過率で光を透過する透光部と、少なくとも一部の光を遮る遮光部とが第１方向（例えば水平方向）に交互に並ぶ格子パターンを有した複数の格子部材が、前記第１方向と直交する第２方向（例えば上下方向）に相対向するように配置されると共に、
前記第１方向に対する前記複数の格子部材の相対位置関係を変更可能な格子移動手段を備えることにより、
前記被計測物に投影するパターン光の周期を変更可能に構成されていることを特徴とする投影装置。

尚、「格子部材」には、例えばガラスやアクリル樹脂などの透光素材により平板状又はフィルム状に形成された基材上に格子パターンが印刷（蒸着）形成されたものや、不透明樹脂や金属等を加工しスリット等を開口形成することにより格子パターンを形成したものなどが含まれる。

上記手段１によれば、光源からの光をパターン光に変換するパターン生成部を複数の格子部材を用いて構成することにより、液晶格子等を用いた場合よりも明るいパターン光の投影が可能となる。

また、複数の格子部材の相対位置関係を変更する格子移動手段を備えることにより、格子部材を交換することなく、被計測物に投影するパターン光の周期（ピッチ）を変更することが可能となる。

さらに、ガラス板等の基材上に格子パターンが印刷された既存の格子板など、安価な光学部材を用いることができるため、液晶素子等の高価な光学制御素子をパターン生成部として用いた場合に比べ、パターン生成部の製造コストを抑制することができる。

加えて、既存の液晶素子等を用いた場合のように、画素の制御を行う必要もなく、制御の簡素化を図ることができると共に、生成されるパターン光が微視的に不連続となることもないため、より理想的なパターン光を被計測物に対し投影することが可能となる。

手段２．前記複数の格子部材に形成された格子パターンが同一であることを特徴とする手段１に記載の投影装置。

上記手段２によれば、同一の格子パターンを有する複数の格子部材を用いることにより、パターン生成部の構成の簡素化、格子部材の移動制御の簡素化、製造コストの増加抑制などを図ることができる。

ここで、上記「格子パターンが同一」とは、前記第１方向における前記透光部の幅が同一であること、前記第１方向における前記遮光部の幅が同一であること、前記第１方向における前記透光部と前記遮光部の比が同一であること、並びに、前記第１方向における前記透光部及び前記遮光部の形成ピッチが同一であることを意味する。

尚、複数の格子部材の格子パターンを重ね合わせた合成格子パターンにおける透光部と遮光部の比に関しては、完全同一であることが好ましいが、略同一であってもよい。略同一となっていれば、パターン投影法を利用した三次元計測を行う上で十分な精度のパターン光を生成することは可能である。

手段３．前記パターン生成部は、
前記第２方向に相対向する２つの前記格子部材のうちの一方の格子部材における前記格子パターンの遮光部と、他方の格子部材における前記格子パターンの遮光部とが前記第１方向に連なるように、前記２つの格子部材を配置することにより、長周期のパターン光を生成可能に構成され、
前記一方の格子部材における前記格子パターンの遮光部と、前記他方の格子部材における前記格子パターンの遮光部とが前記第１方向に離間するように、前記２つの格子部材を配置することにより、短周期のパターン光を生成可能に構成されていることを特徴とする手段１又は２に記載の投影装置。

上記手段３によれば、一方の格子部材の遮光部によって生成されるパターン光の暗部と、他方の格子部材の遮光部によって生成されるパターン光の暗部とが連なる長周期のパターン光、及び、一方の格子部材の遮光部によって生成されるパターン光の暗部と、他方の格子部材の遮光部によって生成されるパターン光の暗部とが離間する短周期のパターン光の２種類のパターン光を切換えて投影することができる。

手段４．前記パターン生成部は、
前記一方の格子部材における前記格子パターンの遮光部の第１方向一端側の端部位置と、他方の格子部材における前記格子パターンの遮光部の第１方向他端側の端部位置とが第１方向同一位置となるように、前記２つの格子部材を配置することにより、前記長周期のパターン光を生成可能に構成されていることを特徴とする手段３に記載の投影装置。

上記手段４によれば、長周期のパターン光、及び、短周期のパターン光の双方で、明部と暗部の比を同一とすることができる。結果として、より理想的なパターン光を被計測物に対し投影することが可能となる。

手段５．前記パターン生成部は、
前記一方の格子部材における前記格子パターンの遮光部の第１方向一端部を含む所定範囲と、前記他方の格子部材における前記格子パターンの遮光部の第１方向他端部を含む所定範囲とが前記第１方向に重なるように、前記２つの格子部材を配置することにより、前記長周期のパターン光を生成可能に構成されていることを特徴とする手段３に記載の投影装置。

上記手段５によれば、相対向する２つの格子部材の遮光部の一部が重なることで、該両遮光部間からの光の漏れを低減することができる。結果として、より理想的なパターン光を被計測物に対し投影することが可能となる。

手段６．前記複数の格子部材は、１つの固定された固定格子部材と、これに対し相対変位可能に設けられた少なくとも１つの可動格子部材とにより構成されていることを特徴とする手段１乃至５のいずれかに記載の投影装置。

上記手段６によれば、格子部材の移動制御の簡素化を図ると共に、固定格子部材があることにより、パターン光の投影位置（投影基準位置）を安定させることができる。

手段７．前記遮光部は、透過率の異なる複数の部位から構成されていることを特徴とする手段１乃至６のいずれかに記載の投影装置。

上記手段７によれば、透過率の高い部位（例えば透光部）と、透過率の低い部位（例えば遮光部のうちの透過率がより低い部位）との間に、透過率が中程度の部位を設けることができ、より理想的なパターン光を被計測物に対し投影することが可能となる。

手段８．前記パターン光として、縞状（例えば正弦波状）の光強度分布を有するパターン光を投影可能に構成されていることを特徴とする手段１乃至７のいずれかに記載の投影装置。

上記手段８によれば、縞状の光強度分布を有するパターン光を投影することにより、位相シフト法による三次元計測を行うことができる。結果として、三次元計測の計測精度の向上等を図ることができる。

位相シフト法のように、位相の異なるパターン光の下で撮像し取得した複数の画像データの輝度値の違いを基に三次元計測を行う構成においては、輝度値の誤差が僅かであっても、計測精度に多大な影響を与えるおそれがある。従って、本手段に係る構成の下において上記各手段の作用効果がより奏功することとなる。特に正弦波状の光強度分布を有するパターン光は、光強度分布（波形）が崩れやすいため、高い投影精度が要求される。

手段９．手段１乃至８のいずれかに記載の投影装置と、
前記パターン光の投影された前記被計測物の所定範囲を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段により撮像され取得された画像データを基に前記被計測物に係る三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。

上記手段９によれば、手段１乃至８のいずれかに記載の投影装置から投影されるパターン光を利用して三次元計測を行うことができる。通常、パターン投影法を利用した三次元計測を行う際には、所定の光源から出射された光をパターン生成部において所定のパターン光に変換し、投影光学系を介して被計測物に対し投影する。そして、パターン光の投影された被計測物を撮像手段により撮像し、取得した画像データを基に被計測物の三次元計測を行う。

より具体的に、上記手段８に記載の投影装置から投影されるパターン光を利用して位相シフト法による三次元計測を行う三次元計測装置としては、
「手段８に記載の投影装置と、
前記パターン光の投影された前記被計測物の所定範囲を撮像可能な撮像手段と、
前記投影装置によって投影されるパターン光と、前記被計測物との相対位置関係（位相）を変化させるパターン光変位手段と、
前記パターン光と前記被計測物との相対位置関係が異なる状態で、前記撮像手段により撮像され取得された前記被計測物に係る複数の画像データを基に位相シフト法により前記被計測物に係る三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。」が一例に挙げられる。

尚、上記「被計測物」としては、例えばクリーム半田が印刷されたプリント基板などが挙げられる。つまり、上記各手段に記載の投影装置を用いることにより、プリント基板に印刷されたクリーム半田の三次元計測を行うことができる。ひいては、クリーム半田の検査において、その計測値に基づいてクリーム半田の良否判定を行うことができる。従って、かかる検査において、上記各手段の作用効果が奏されることとなり、精度よく良否判定を行うことができる。結果として、半田印刷検査装置における検査精度の向上を図ることができる。

基板検査装置の概略構成を示す模式図である。 プリント基板の概略構成を示す平面模式図である。 プリント基板の断面模式図である。 プリント基板上に投影された縞パターンの態様を示す模式図である。 投影装置の概略構成を示す模式図である。 基板検査装置の電気的構成を示すブロック図である。 格子ユニットの概略構成を示す模式図である。 固定格子板及び可動格子板の相対位置関係の変化を説明するための図であって、（ａ）は長周期の縞パターンを投影する際の固定格子板及び可動格子板の相対位置関係を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は短周期の縞パターンを投影する際の固定格子板及び可動格子板の相対位置関係を模式的に示す斜視図である。 固定格子板及び可動格子板の相対位置関係の変化を説明するための図であって、（ａ）は長周期の縞パターンを投影する際の固定格子板及び可動格子板の相対位置関係を示す模式図であり、（ｂ）は短周期の縞パターンを投影する際の固定格子板及び可動格子板の相対位置関係を示す模式図である。 第２実施形態における固定格子板及び可動格子板の相対位置関係の変化を説明するための図であって、（ａ）は長周期の縞パターンを投影する際の固定格子板及び可動格子板の相対位置関係を示す模式図であり、（ｂ）は短周期の縞パターンを投影する際の固定格子板及び可動格子板の相対位置関係を示す模式図である。 第３実施形態における固定格子板及び可動格子板の相対位置関係の変化を説明するための図であって、（ａ）は長周期の縞パターンを投影する際の固定格子板及び可動格子板の相対位置関係を示す模式図であり、（ｂ）は短周期の縞パターンを投影する際の固定格子板及び可動格子板の相対位置関係を示す模式図である。 第４実施形態における固定格子板及び可動格子板の相対位置関係の変化を説明するための図であって、（ａ）は長周期の縞パターンを投影する際の固定格子板及び可動格子板の相対位置関係を示す模式図であり、（ｂ）は短周期の縞パターンを投影する際の固定格子板及び可動格子板の相対位置関係を示す模式図である。 第５実施形態における固定格子板及び可動格子板の相対位置関係の変化を説明するための図であって、（ａ）は長周期の縞パターンを投影する際の固定格子板及び可動格子板の相対位置関係を示す模式図であり、（ｂ）は短周期の縞パターンを投影する際の固定格子板及び可動格子板の相対位置関係を示す模式図である。 第６実施形態における固定格子板及び可動格子板の相対位置関係の変化を説明するための図であって、（ａ）は長周期の縞パターンを投影する際の固定格子板及び可動格子板の相対位置関係を示す模式図であり、（ｂ）は短周期の縞パターンを投影する際の固定格子板及び可動格子板の相対位置関係を示す模式図である。

〔第１実施形態〕
以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず本実施形態において被計測物となるプリント基板１の構成について詳しく説明する（図２，３参照）。図２は、プリント基板１の概略構成を示す平面模式図である。図３は、プリント基板１の断面模式図である。

図２，３に示すように、プリント基板１は、ガラスエポキシ樹脂等からなる平板状のベース基板２の表面上に、銅箔からなる電極パターン３Ａやランド３Ｂが形成されてなる。ベース基板２の表面上には、ランド３Ｂ及びその近傍を除く部分にレジスト膜４がコーティングされている。そして、ランド３Ｂ上にクリーム半田５が印刷される。

尚、本実施形態に係るプリント基板１は、例えば電気自動車などに搭載される車載用プリント基板であって、インバータ回路など、比較的大きな負荷電流が流れる電子部品が実装されるパワー回路部ＰＡや、これを制御する制御回路など、比較的小さな信号電流が流れる電子部品が実装される制御回路部ＰＢが混在した構成となっている。

次に、本実施形態における三次元計測装置を構成する基板検査装置１０について詳しく説明する（図１参照）。図１は、基板検査装置１０の概略構成を示す模式図である。以下、図１の紙面左右方向を「Ｘ軸方向」とし、紙面前後方向を「Ｙ軸方向」とし、紙面上下方向（鉛直方向）を「Ｚ軸方向」として説明する。

基板検査装置１０は、プリント基板１に印刷されたクリーム半田５の印刷状態を検査する半田印刷検査装置である。基板検査装置１０は、プリント基板１の搬送や位置決め等を行う搬送機構１１と、プリント基板１の検査を行うための検査ユニット１２と、搬送機構１１や検査ユニット１２の駆動制御など基板検査装置１０内における各種制御や画像処理、演算処理を実施するための制御装置１３（図６参照）とを備えている。

搬送機構１１は、プリント基板１の搬送方向（Ｙ軸方向）に沿って配置された一対の搬送レール１１ａと、各搬送レール１１ａに対し回転可能に配設された無端のコンベアベルト１１ｂと、該コンベアベルト１１ｂを駆動するモータ等の駆動手段（図示略）と、プリント基板１を所定位置に位置決めするためのチャック機構（図示略）と備え、制御装置１３により駆動制御される。

上記構成の下、基板検査装置１０へ搬入されたプリント基板１は、搬送方向と直交する幅方向（Ｘ軸方向）の両側縁部がそれぞれ搬送レール１１ａに挿し込まれると共に、コンベアベルト１１ｂ上に載置される。続いて、コンベアベルト１１ｂが動作を開始し、プリント基板１が所定の検査位置まで搬送される。プリント基板１が検査位置に達すると、コンベアベルト１１ｂが停止すると共に、チャック機構が作動する。このチャック機構の動作により、コンベアベルト１１ｂが押し上げられ、コンベアベルト１１ｂと搬送レール１１ａの上辺部によってプリント基板１の両側縁部が挟持された状態となる。これにより、プリント基板１が検査位置に位置決め固定される。検査が終了すると、チャック機構による固定が解除されると共に、コンベアベルト１１ｂが動作を開始する。これにより、プリント基板１は、基板検査装置１０から搬出される。勿論、搬送機構１１の構成は、上記形態に限定されるものではなく、他の構成を採用してもよい。

検査ユニット１２は、プリント基板１の搬送路（一対の搬送レール１１ａ）の上方に配設されている。検査ユニット１２は、プリント基板１上の所定の検査範囲に対し斜め上方から縞パターンＷ（図４参照）を投影する投影装置１４と、該縞パターンＷの投影されたプリント基板１上の所定の検査範囲を真上から撮像する撮像手段としてのカメラ１５と、Ｘ軸方向への移動を可能とするＸ軸移動機構１６（図６参照）と、Ｙ軸方向への移動を可能とするＹ軸移動機構１７（図６参照）とを備え、制御装置１３により駆動制御される。

尚、図２に示すように、プリント基板１上の所定の検査範囲は、カメラ１５の撮像視野（撮像範囲）Ｋの大きさを１単位としてプリント基板１上に予め設定された複数のエリア（検査範囲「１」〜「１５」）のうちの１つのエリアである。

制御装置１３は、Ｘ軸移動機構１６及びＹ軸移動機構１７を駆動制御することにより、検査ユニット１２（撮像視野Ｋ）を、検査位置に位置決め固定されたプリント基板１上の任意の検査範囲の上方位置へ移動することができる。そして、プリント基板１上に設定された複数の検査範囲に検査ユニット１２を順次移動させつつ、各検査範囲に係る検査処理を実行していくことで、プリント基板１全域に係る半田印刷検査を実行する構成となっている。

投影装置１４は、図５に示すように、所定の光を発する光源１９と、該光源１９からの光を縞パターンＷに変換するパターン生成部としての格子ユニット２０と、該格子ユニット２０により生成された縞パターンＷをプリント基板１上に結像する投影光学系としての投影レンズユニット２１と、格子ユニット２０を変位させ、プリント基板１に投影される縞パターンＷの位相を変化させるための格子ユニット移動機構２２（図７参照）とを備え、制御装置１３により駆動制御される。

投影装置１４は、その光軸Ｊ１がＸ−Ｚ平面に平行し、かつ、Ｚ軸方向に対し所定角度α（例えば３０°）傾斜するように配置されている。

光源１９は、白色光を出射するハロゲンランプにより構成されている。光源１９から出射された光は、図示しない前処理レンズ群等を介して平行光化された状態で光軸Ｊ１に沿って格子ユニット２０に入射する。

ここで、格子ユニット２０の構成について図７を参照して詳しく説明する。図７は格子ユニット２０の概略構成を示す模式図である。

尚、格子ユニット２０単体について説明する際には、便宜上、図７の紙面左右方向を「Ｘ´軸方向」とし、紙面前後方向を「Ｙ´軸方向」とし、紙面上下方向を「Ｚ´軸方向」として説明する。

但し、格子ユニット２０単体を説明するための座標系（Ｘ´，Ｙ´，Ｚ´）と、基板検査装置１０（投影装置１４）全体を説明するための座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は異なる座標系である。ここで、「Ｘ´軸方向」が本実施形態における「第１方向」に相当し、「Ｚ´軸方向」が「第２方向」に相当する。

図７に示すように、格子ユニット２０は、その外殻を構成する本体ケース部２４と、該本体ケース部２４内に設けられた固定格子部材としての固定格子板２５及び可動格子部材としての可動格子板２６と、該固定格子板２５に対し可動格子板２６を相対変位させ、プリント基板１に投影される縞パターンＷの周期を変更するための格子板移動機構（パターン周期変更機構）２７とを備えている。格子板移動機構２７が本実施形態における格子移動手段を構成する。

本体ケース部２４は、透光性を有しており、その表面が、光源１９から出射された光を格子ユニット２０内部に入射させる格子ユニット２０の入射面２０ａとなり、その裏面が、格子ユニット２０内部を透過した光（縞パターンＷ）を出射させる格子ユニット２０の出射面２０ｂとなる。

固定格子板２５及び可動格子板２６は、格子ユニット２０の入射面２０ａ及び出射面２０ｂに直交する自身の光軸Ｊ３（Ｚ´軸方向となる図７の上下方向）に対し相対向するように配設されている。

固定格子板２５は、本体ケース部２４に対し相対変位不能に固定されている。一方、可動格子板２６は、光軸Ｊ３と直交するＸ´軸方向（図７の左右方向）に沿って変位可能に設けられている。

格子板移動機構２７は、可動格子板２６のＸ´軸方向一方側（図７左側）に設けられかつ該可動格子板２６を他方側（図７右側）に向け付勢する付勢手段としてのバネ部材２７ａと、可動格子板２６のＸ´軸方向他方側に設けられかつ該可動格子板２６をＸ´軸方向に沿ってスライド変位させる駆動手段としてのソレノイド２７ｂとを備え、制御装置１３により駆動制御される。

各格子板２５，２６には、所定の透過率で光を透過する透光部３１と、少なくとも一部の光を遮る遮光部３２とがＸ´軸方向に交互に並ぶように配置構成された格子パターン３０が形成されている〔図８（ａ），（ｂ）参照〕。図８（ａ），（ｂ）は、固定格子板２５及び可動格子板２６の相対位置関係の変化を説明するための模式図である。

具体的に、本実施形態の各格子板２５，２６においては、所定の透光素材（例えばガラスやアクリル樹脂等）により平板状又はフィルム状に形成された基材２８上に、遮光部３２がＸ´軸方向に所定間隔で印刷（蒸着）形成されることにより、格子パターン３０が形成されている。

そして、本実施形態では、格子パターン３０の印刷面（格子面）が光源１９側、すなわち光の入射側に向くように各格子板２５，２６が配置されている〔図８（ａ），（ｂ）参照〕。但し、図７においては、分かりやすくするため、遮光部３２に対応する部位について、各格子板２５，２６の表面のみならず、各格子板２５，２６の厚み方向全域を黒塗りして示している（後述する図９〜図１４についても同様）。

また、本実施形態では、固定格子板２５及び可動格子板２６に形成された格子パターン３０が同一となっている。つまり、両格子板２５，２６において、Ｘ´軸方向における透光部３１の幅が同一となり、Ｘ´軸方向における遮光部３２の幅が同一となり、Ｘ´軸方向における透光部３１と遮光部３２の比が同一となり、並びに、Ｘ´軸方向における透光部３１及び遮光部３２の形成ピッチが同一となっている。

具体的に、本実施形態に係る各格子板２５，２６では、Ｘ´軸方向における透光部３１の幅が「６００（３０×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部３２の幅が「２００（１０×２０）μｍ」に設定され、透光部３１と遮光部３２の比が「３：１」となっている〔図９（ａ），（ｂ）参照〕。尚、図９における透光部３１及び遮光部３２の幅の表記態様は、後述する図１０〜図１４に示す他の実施形態と比較しやすい表記態様としている。

上記構成の下、格子ユニット２０は、生成する縞パターンＷを、周期（縞ピッチ）の異なる２種類の縞パターンＷに切換えることができる。

具体的に、本実施形態では、第１周期８００μｍ（高さ分解能８μｍ）の第１縞パターンＷ１と、第２周期４００μｍ（高さ分解能４μｍ）の第２縞パターンＷ２の２種類の縞パターンＷに切換えることができる。「第１周期８００μｍ」が本実施形態における「長周期」に相当し、「第２周期４００μｍ」が「短周期」に相当する。

ここで、長周期の第１縞パターンＷ１を生成する場合には、格子板移動機構２７を駆動制御して可動格子板２６をＸ´軸方向にスライド変位させ、図９（ａ）に示すように、固定格子板２５側の遮光部３２のＸ´軸方向一端部（右端部）の位置に、可動格子板２６側の遮光部３２のＸ´軸方向他端部（左端部）を位置合わせする。

この結果、格子ユニット２０には、両格子板２５，２６の格子パターン３０を重ね合わせた合成格子パターンとして、Ｘ´軸方向における透光部の幅が「４００（２０×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部の幅が「４００（２０×２０）μｍ」、透光部と遮光部の比が「１：１」となる仮想の格子パターンが形成されることとなる。

そして、この合成格子パターンにより、第１周期８００μｍの第１縞パターンＷ１が生成される。かかる第１縞パターンＷ１がプリント基板１上に投影されることにより、０μｍ〜８００μｍの高さ範囲内にあるクリーム半田５を「８μｍ」刻みの精度で計測することができる。

尚、通常、格子を通過する光は完全な平行光でなく、透光部及び遮光部の境界部における回折作用等に起因して、投影される縞パターンの「明部」及び「暗部」の境界部に中間階調域が生じることとなる。そのため、プリント基板１に対し投影される縞パターンＷは、プリント基板１の搬送方向（Ｙ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向）に沿って正弦波状の光強度分布を有するパターン光となる（図４参照）。

但し、図４及び図９では、簡略化のため、中間階調域を省略し、明暗２値の縞模様で縞パターンＷを図示している。従って、図９における縞パターンＷの明部及び暗部の幅の表記は、合成格子パターンにおける透光部及び遮光部の幅を示したものである（後述する図１０〜図１４においても同様）。

一方、短周期の第２縞パターンＷ２を生成する場合には、格子板移動機構２７を駆動制御して可動格子板２６をＸ´軸方向にスライド変位させ、図９（ｂ）に示すように、可動格子板２６側の遮光部３２を固定格子板２５側の透光部３１のＸ´軸方向中央部に位置合わせする。

この結果、格子ユニット２０には、両格子板２５，２６の格子パターン３０を重ね合わせた合成格子パターンとして、Ｘ´軸方向における透光部の幅が「２００（１０×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部の幅が「２００（１０×２０）μｍ」、透光部と遮光部の比が「１：１」となる仮想の格子パターンが形成されることとなる。

そして、この合成格子パターンにより、第２周期４００μｍの第２縞パターンＷ２が生成される。かかる第２縞パターンＷ２がプリント基板１上に投影されることにより、０μｍ〜４００μｍの高さ範囲内にあるクリーム半田５を「４μｍ」刻みの精度で計測することができる。

尚、本実施形態では、投影光学系（投影レンズユニット２１）の投影倍率を１倍とした例を示したが、投影倍率は、これに限定されるものではない。投影倍率によって、各格子板２５，２６上での格子パターン３０のサイズ（格子ユニット２０の出射面２０ｂにおける合成格子パターンのサイズ）と、プリント基板１上に投影される縞パターンＷのサイズは変化する。

また、格子ユニット２０を変位させる格子ユニット移動機構２２は、図７に示すように、格子ユニット２０のＸ´軸方向一方側（図７左側）に設けられかつ該格子ユニット２０を他方側（図７右側）に向け付勢する付勢手段としてのバネ部材２２ａと、格子ユニット２０のＸ´軸方向他方側に設けられかつ該格子ユニット２０をＸ´軸方向に沿ってスライド変位させる駆動手段としてのピエゾ素子２２ｂとを備え、制御装置１３により駆動制御される。格子ユニット移動機構２２が本実施形態におけるパターン光変位手段を構成する。

図５の説明に戻り、投影レンズユニット２１は、入射側レンズ３５及び出射側レンズ３６を有し、これら両レンズ３５，３６により両側テレセントリック光学系（両側テレセントリックレンズ）として構成されている。

ここで、入射側レンズ３５は、格子ユニット２０から出射された光（縞パターンＷ）を集光するものであり、入射側で光軸Ｊ１と主光線とが平行となるテレセントリック構造を有する。

出射側レンズ３６は、入射側レンズ３５を透過した光（縞パターンＷ）の像をプリント基板１上に結像させるためのものであり、出射側で光軸Ｊ１と主光線とが平行となるテレセントリック構造を有する。

さらに、本実施形態に係る投影装置１４においては、プリント基板１上に投影される縞パターンＷが投影範囲（本実施形態では撮像視野Ｋと同一範囲）全域において合焦するように、光軸Ｊ１に対し格子ユニット２０（光軸Ｊ３）が傾くように設定されている（図５，図７参照）。

具体的には、プリント基板１に対して、格子ユニット２０の出射面（合成格子面）２０ｂ及び投影レンズユニット２１の主面がシャインプルーフの条件を満たすように設定されている。

ここで、シャインプルーフの原理について図５を参照して説明する。シャインプルーフの原理とは、格子ユニット２０の出射面２０ｂを含む平面Ｓ１と、投影レンズユニット２１の主面を含む平面Ｓ２とが同一直線Ｃ（図５上の点Ｃにおける紙面に垂直な直線）上で交わる場合、縞パターンＷが合焦状態で投影される物体面Ｓ３も同一直線Ｃ上で交わるというものである。従って、このようなシャインプルーフの原理に基づく条件は、格子ユニット２０の出射面２０ｂを含む平面Ｓ１と、投影レンズユニット２１の主面を含む平面Ｓ２と、プリント基板１の表面（投影面）を含む平面Ｓ３が同一直線Ｃ上で互いに交わることである。

上記構成の下、投影装置１４において、光源１９から出射された光は、格子ユニット２０の入射面２０ａに対し入射する。格子ユニット２０内を透過した光は、格子ユニット２０の出射面２０ｂから縞パターンＷとして出射される。そして、投影レンズユニット２１を介してプリント基板１上に投影される。これにより、本実施形態では、図４に示すように、プリント基板１の搬送方向（Ｙ軸方向）に平行な縞パターンＷが投影されることとなる。

カメラ１５は、図１に示すように、複数の受光素子が二次元配列された受光面を有する撮像素子１５ａと、該撮像素子１５ａに対し、縞パターンＷが投影されたプリント基板１の撮像視野Ｋの像を結像させる撮像光学系としての撮像レンズユニット１５ｂとを有し、その光軸Ｊ２がプリント基板１の上面に垂直な鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って設定されている。本実施形態では、撮像素子１５ａとしてＣＣＤエリアセンサを採用している。

撮像レンズユニット１５ｂは、物体側レンズ、開口絞り、像側レンズ等を一体に備えた両側テレセントリックレンズ（両側テレセントリック光学系）により構成されている。但し、図１においては、簡素化のため、撮像レンズユニット１５ｂを１つのレンズとして図示している。

ここで、物体側レンズは、プリント基板１からの反射光を集光するものであり、物体側で光軸Ｊ２と主光線とが平行となるテレセントリック構造を有する。また、像側レンズは、物体側レンズから開口絞りを透過した光を撮像素子１５ａの受光面に結像させるためのものであり、像側で光軸Ｊ２と主光線とが平行となるテレセントリック構造を有する。

カメラ１５によって撮像され取得された画像データは、随時、該カメラ１５内部においてデジタル信号に変換された上で、デジタル信号の形で制御装置１３に入力され、後述する画像データ記憶装置４４に記憶される。そして、制御装置１３は、該画像データを基に、後述するような画像処理や演算処理等を実施する。制御装置１３が本実施形態における画像処理手段を構成する。

次に制御装置１３の電気的構成について図６を参照して説明する。図６は、基板検査装置１０の電気的構成を示すブロック図である。

図６に示すように、制御装置１３は、基板検査装置１０全体の制御を司るマイクロコンピュータ４１、キーボードやマウス、タッチパネル等で構成される「入力手段」としての入力装置４２、ＣＲＴや液晶などの表示画面を有する「表示手段」としての表示装置４３、カメラ１５により撮像され取得された画像データなどを記憶するための画像データ記憶装置４４、該画像データに基づいて得られた三次元計測結果など、各種演算結果を記憶するための演算結果記憶装置４５、ガーバデータなどの各種情報を予め記憶しておくための設定データ記憶装置４６などを備えている。

マイクロコンピュータ４１は、演算手段としてのＣＰＵ４１ａや、各種プログラムを記憶するＲＯＭ４１ｂ、演算データや入出力データなどの各種データを一時的に記憶するＲＡＭ４１ｃなどを備え、上記各装置４２〜４６等と電気的に接続されている。そして、これら各装置４２〜４６等との間で各種データや信号の入出力制御を行う機能を有する。

設定データ記憶装置４６には、プリント基板１に設定された複数の検査範囲、並びに、これらに対するカメラ１５の撮像視野Ｋの移動順序に関する情報などが記憶されている。ここで「撮像視野Ｋの移動順序」とは、プリント基板１上に設定された複数の検査範囲について、いかなる順序でカメラ１５の撮像視野Ｋを移動させていくかを定めたものである。

尚、プリント基板１に係る複数の検査範囲並びにこれらに対する撮像視野Ｋの移動順序の設定は、ガーバデータ等を基にして事前に所定のプログラムにより自動で又は作業者により手動で行われる。

例えば図２に示した例では、右上コーナー部の検査範囲を起点として撮像視野Ｋの移動順序（検査順序）が設定されている。尚、図２において二点鎖線枠により囲まれた範囲が撮像視野Ｋ（検査範囲）を示し、この枠内に付された丸付き数字「１」〜「１５」が検査順序を示す。また、図２においては、撮像視野Ｋの移動方向（移動経路）を点線矢印で示している。

次に基板検査装置１０により行われるプリント基板１の検査ルーチンについて詳しく説明する。かかる検査ルーチンは、制御装置１３（マイクロコンピュータ４１）により実行されるものである。

上述したように、基板検査装置１０へ搬入されたプリント基板１が所定の検査位置に位置決め固定されると、制御装置１３は、まずプリント基板１の位置検出処理を実行する。

より詳しくは、制御装置１３は、プリント基板１上に付された位置決め用マーク（図示略）を検出し、該検出したマークの位置情報（座標）と、ガーバデータに記憶されたマークの位置情報（座標）とを基に、プリント基板１の位置情報（傾きや位置ズレなど）を算出する。これにより、プリント基板１の位置検出処理を終了する。そして、このプリント基板１の位置情報を基に、検査ユニット１２（カメラ１５）とプリント基板１との相対位置関係のズレを補正する補正処理を実行する。

その後、設定データ記憶装置４６に記憶された検査順序に従って、検査ユニット１２をプリント基板１上の「１」番目の検査範囲に対応する位置へ移動させる移動処理を実行する。

この間、制御装置１３は、設定データ記憶装置４６に記憶されたガーバデータに基づき、「１」番目の検査範囲に投影する縞パターンＷの周期を該検査範囲に対応した周期に調整する処理を実行する。

図２に示すように、本実施形態では、「１」番目の検査範囲が制御回路部ＰＢとなっているため、ここでは短周期の第２縞パターンＷ２に設定する。

検査ユニット１２の移動処理が完了し、カメラ１５の撮像視野Ｋがプリント基板１上の「１」番目の検査範囲に合わせられると、投影装置１４から第２縞パターンＷ２を投影して、プリント基板１上の「１」番目の検査範囲に係る検査処理を実行する。かかる検査処理の詳細については後述する（他の検査範囲に係る検査処理についても同様）。

その後、プリント基板１上の「１」番目の検査範囲に係る検査処理が終了すると、設定データ記憶装置４６に記憶された検査順序に従って、検査ユニット１２をプリント基板１上の「２」番目の検査範囲に対応する位置へ移動させる移動処理を開始する。

この間、制御装置１３は、上記同様、「２」番目の検査範囲に投影する縞パターンＷの周期を該検査範囲に対応した周期に調整（変更）する処理を実行する。

図２に示すように、本実施形態では、「２」番目の検査範囲がパワー回路部ＰＡとなっているため、ここでは長周期の第１縞パターンＷ１に設定する。

検査ユニット１２の移動処理が完了し、カメラ１５の撮像視野Ｋがプリント基板１上の「２」番目の検査範囲に合わせられると、投影装置１４から第１縞パターンＷ１を投影して、プリント基板１上の「２」番目の検査範囲に係る検査処理を実行する。

その後、プリント基板１上の「２」番目の検査範囲に係る検査処理が終了すると、設定データ記憶装置４６に記憶された検査順序に従って、検査ユニット１２をプリント基板１上の「３」番目の検査範囲に対応する位置へ移動させる移動処理を開始する。

以降同様に、プリント基板１上の「３」番目〜「１５」番目の検査範囲ついて、該検査範囲に対応する縞パターンＷ（第１縞パターンＷ１又は第２縞パターンＷ２）によって検査処理が実行されることにより、プリント基板１全体に係る半田印刷検査が終了する。

次にプリント基板１の各検査範囲にて行われる検査処理について説明する。かかる検査処理は、制御装置１３（マイクロコンピュータ４１）によって実行されるものである。

本実施形態では、各検査範囲について、投影装置１４から投影される縞パターンＷの位相を変化させつつ、位相の異なる縞パターンＷの下で４回の撮像処理を行うことにより、光強度分布の異なる４通りの画像データを取得する。以下、詳しく説明する。

上述したように、制御装置１３は、まずＸ軸移動機構１６及びＹ軸移動機構１７を駆動制御して検査ユニット１２を移動させ、カメラ１５の撮像視野Ｋをプリント基板１の所定の検査範囲に位置合わせする。同時に、投影装置１４の格子ユニット２０を移動制御し、該格子ユニット２０の位置を所定の基準位置（例えば位相「０°」の位置）に設定する。

格子ユニット２０の位置決めが完了すると、制御装置１３は、投影装置１４の光源１９を発光させ、所定の縞パターンＷ（第１縞パターンＷ１又は第２縞パターンＷ２）を投影すると共に、カメラ１５を駆動制御して、該縞パターンＷの下での１回目の撮像処理を実行する。

その後、制御装置１３は、所定の縞パターンＷの下での１回目の撮像処理の終了と同時に、光源１９を消灯すると共に、格子ユニット２０の移動処理を実行する。具体的には、格子ユニット２０の位置を前記基準位置から、縞パターンＷの位相が４分の１ピッチ（９０°）ずれる第２の位置へ移動させる。

格子ユニット２０の移動処理が完了すると、制御装置１３は、光源１９を発光させ、所定の縞パターンＷを投影すると共に、カメラ１５を駆動制御して、該縞パターンＷの下での２回目の撮像処理を実行する。

以後、同様の処理を繰り返し行うことで、９０°ずつ（４分の１ピッチずつ）位相の異なる縞パターンＷの下で光強度分布の異なる４通りの画像データを取得する。これにより、正弦波状の光強度分布を有する縞パターンＷの位相を９０°ずつシフトさせた４通りの画像データを取得することができる。

そして、制御装置１３は、上記のように取得した４通りの画像データ（各座標の４通りの輝度値）を基に公知の位相シフト法によりクリーム半田５の三次元計測（各座標の高さ計測）を行い、かかる計測結果を演算結果記憶装置４５に記憶する。

ここで、公知の位相シフト法について説明する。上記４通りの画像データにおけるプリント基板１上の所定座標位置の光強度（輝度）Ｉ０，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３は、それぞれ下記式（１）、（２）、（３）、（４）により表すことができる。

Ｉ０＝αsinθ＋β ・・・（１）
Ｉ１＝αsin（θ＋９０°）＋β ＝αcosθ＋β ・・・（２）
Ｉ２＝αsin（θ＋１８０°）＋β＝−αsinθ＋β ・・・（３）
Ｉ３＝αsin（θ＋２７０°）＋β＝−αcosθ＋β ・・・（４）
但し、α：ゲイン、β：オフセット、θ：縞パターンの位相。

そして、上記式（１）、（２）、（３）、（４）を位相θについて解くと、下記式（５）を導き出すことができる。

θ＝tan^-1｛（Ｉ０−Ｉ２）／（Ｉ１−Ｉ３）｝ ・・（５）
このように算出された位相θを用いることにより、三角測量の原理に基づき、プリント基板１上の各座標（Ｘ，Ｙ）における高さ（Ｚ）を求めることができる。

次に、制御装置１３は、上記のようにして得られた三次元計測結果（各座標における高さデータ）に基づき、クリーム半田５の印刷状態の良否判定処理を行う。具体的に、制御装置１３は、上記のように得られた検査範囲の計測結果に基づいて、各検査範囲（パワー回路部ＰＡ、制御回路部ＰＢ）ごとに定められた高さ基準面より所定長以上、高くなったクリーム半田５の印刷範囲を検出し、この範囲内での各部位の高さを積分することにより、印刷されたクリーム半田５の量を算出する。

続いて、制御装置１３は、このようにして求めたクリーム半田５の位置、面積、高さ又は量等のデータを、予め設定データ記憶装置４６に記憶されている基準データ（ガーバデータなど）と比較判定し、この比較結果が許容範囲内にあるか否かによって、その検査範囲におけるクリーム半田５の印刷状態の良否を判定する。

上記４通りの画像データの取得後、上記良否判定処理が行われている間に、制御装置１３は、検査ユニット１２を次の検査範囲へと移動させる。以降、上記一連の処理が、プリント基板１上の全ての検査範囲で繰り返し行われることで、プリント基板１全体に係る半田印刷検査が終了する。

以上詳述したように、本実施形態によれば、投影装置１４からプリント基板１に対し縞パターンＷを投影すると共に、該縞パターンＷの位相を異ならせた４通りの画像データを取得し、これらの画像データを基に位相シフト法によるプリント基板１の三次元計測が行われる。

この際、本実施形態では、プリント基板１上の検査範囲の凹凸度合いに応じて、投影装置１４から投影する縞パターンＷの周期（ピッチ）を変更する構成となっている。具体的には、長周期の第１縞パターンＷ１と、短周期の第２縞パターンＷ２の２種類の縞パターンＷを切換えて投影する。

特に本実施形態に係る投影装置１４によれば、光源１９からの光を縞パターンＷに変換するパターン生成部として格子ユニット２０（格子板２５，２６）を用いることにより、液晶格子等を用いた場合よりも明るい縞パターンＷの投影が可能となる。

また、２枚の格子板２５，２６の相対位置関係を変更する格子板移動機構２７を備えることにより、格子板２５，２６を交換することなく、プリント基板１に投影する縞パターンＷの周期を変更することが可能となる。

さらに、本実施形態では、ガラス板等の基材２８上に格子パターン３０が印刷された既存の格子板２５，２６など、安価な光学部材を用いることができるため、液晶素子等の高価な光学制御素子をパターン生成部として用いた場合に比べ、パターン生成部の製造コストを抑制することができる。

加えて、既存の液晶素子等を用いた場合のように、画素の制御を行う必要もなく、制御の簡素化を図ることができると共に、生成される縞パターンＷが微視的に不連続となることもないため、より理想的な縞パターンＷをプリント基板１に対し投影することが可能となる。

〔第２実施形態〕
次に第２実施形態について図１０を参照して詳しく説明する。尚、上記第１実施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詳細な説明を省略するとともに、以下には第１実施形態と相違する部分を中心として説明することとする（後述する第３実施形態から第６実施形態についても同様）。

本実施形態に係る固定格子板２５及び可動格子板２６では、Ｘ´軸方向における透光部３１の幅が「５８０（２９×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部３２の幅が「２２０（１１×２０）μｍ」に設定され、透光部３１と遮光部３２の比が「２９：１１」となっている〔図１０（ａ），（ｂ）参照〕。

そして、長周期の第１縞パターンＷ１を生成する場合には、格子板移動機構２７を駆動制御して可動格子板２６をＸ´軸方向にスライド変位させ、図１０（ａ）に示すように、固定格子板２５側の遮光部３２のＸ´軸方向一端部（右端部）を含む所定範囲と、可動格子板２６側の遮光部３２のＸ´軸方向他端部（左端部）を含む所定範囲とが、Ｘ´軸方向に重なるように位置合わせする。

この結果、格子ユニット２０には、両格子板２５，２６の格子パターン３０を重ね合わせた合成格子パターンとして、Ｘ´軸方向における透光部の幅が「４００（２０×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部の幅が「４００（２０×２０）μｍ」、透光部と遮光部の比が「１：１」となる仮想の格子パターンが形成されることとなる。そして、この合成格子パターンにより、第１周期８００μｍの第１縞パターンＷ１が生成される。

一方、短周期の第２縞パターンＷ２を生成する場合には、格子板移動機構２７を駆動制御して可動格子板２６をＸ´軸方向にスライド変位させ、図１０（ｂ）に示すように、可動格子板２６側の遮光部３２を固定格子板２５側の透光部３１のＸ´軸方向中央部に位置合わせする。

この結果、格子ユニット２０には、両格子板２５，２６の格子パターン３０を重ね合わせた合成格子パターンとして、Ｘ´軸方向における透光部の幅が「１８０（９×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部の幅が「２２０（１１×２０）μｍ」、透光部と遮光部の比が「９：１１」となる仮想の格子パターンが形成されることとなる。そして、この合成格子パターンにより、第２周期４００μｍの第２縞パターンＷ２が生成される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果が奏される。

特に本実施形態によれば、長周期の第１縞パターンＷ１を生成する際に、固定格子板２５側の遮光部３２の一部と、可動格子板２６側の遮光部３２の一部とが重なることで、光の漏れを抑制することができる。結果として、より理想的な縞パターンＷをプリント基板１に対し投影することが可能となる。

尚、本実施形態では、短周期の第２縞パターンＷ２を生成する際、合成格子パターンにおける透光部と遮光部の比が「１：１」の完全同一となっていないが、その比が「９：１１」のように略同一となっていれば、位相シフト法による三次元計測を行う上で十分な精度の正弦波状の光強度分布を有する縞パターンＷを生成することができる。

〔第３実施形態〕
次に第３実施形態について図１１を参照して詳しく説明する。本実施形態に係る固定格子板２５及び可動格子板２６では、Ｘ´軸方向における透光部３１の幅が「６００（３０×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部３２の幅が「２００（１０×２０）μｍ」に設定され、透光部３１と遮光部３２の比が「３：１」となっている〔図１１（ａ），（ｂ）参照〕。

そして、長周期の第１縞パターンＷ１を生成する場合には、格子板移動機構２７を駆動制御して可動格子板２６をＸ´軸方向にスライド変位させ、図１１（ａ）に示すように、固定格子板２５側の遮光部３２のＸ´軸方向一端部（右端部）を含む所定範囲と、可動格子板２６側の遮光部３２のＸ´軸方向他端部（左端部）を含む所定範囲とが、Ｘ´軸方向に重なるように位置合わせする。

この結果、格子ユニット２０には、両格子板２５，２６の格子パターン３０を重ね合わせた合成格子パターンとして、Ｘ´軸方向における透光部の幅が「４２０（２１×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部の幅が「３８０（１９×２０）μｍ」、透光部と遮光部の比が「２１：１９」となる仮想の格子パターンが形成されることとなる。そして、この合成格子パターンにより、第１周期８００μｍの第１縞パターンＷ１が生成される。

一方、短周期の第２縞パターンＷ２を生成する場合には、格子板移動機構２７を駆動制御して可動格子板２６をＸ´軸方向にスライド変位させ、図１１（ｂ）に示すように、可動格子板２６側の遮光部３２を固定格子板２５側の透光部３１のＸ´軸方向中央部に位置合わせする。

この結果、格子ユニット２０には、両格子板２５，２６の格子パターン３０を重ね合わせた合成格子パターンとして、Ｘ´軸方向における透光部の幅が「２００（１０×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部の幅が「２００（１０×２０）μｍ」、透光部と遮光部の比が「１：１」となる仮想の格子パターンが形成されることとなる。そして、この合成格子パターンにより、第２周期４００μｍの第２縞パターンＷ２が生成される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、上記第１，２実施形態と同様の作用効果が奏される。

〔第４実施形態〕
次に第４実施形態について図１２を参照して詳しく説明する。本実施形態に係る格子ユニット２０は、１つの固定格子板２５と、２つの可動格子板２６により構成されている。具体的には、固定格子板２５の上側に位置する第１可動格子板２６Ａと、固定格子板２５の下側に位置する第２可動格子板２６Ｂとを備えている。

本実施形態に係る固定格子板２５及び可動格子板２６（２６Ａ，２６Ｂ）では、Ｘ´軸方向における透光部３１の幅が「１０００（５０×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部３２の幅が「２００（１０×２０）μｍ」に設定され、透光部３１と遮光部３２の比が「５：１」となっている〔図１２（ａ），（ｂ）参照〕。

そして、長周期の第１縞パターンＷ１を生成する場合には、格子板移動機構２７を駆動制御して第１可動格子板２６Ａ及び第２可動格子板２６ＢをそれぞれＸ´軸方向にスライド変位させ、図１２（ａ）に示すように、固定格子板２５側の遮光部３２のＸ´軸方向一端部（左端部）の位置に、第１可動格子板２６Ａ側の遮光部３２のＸ´軸方向他端部（右端部）を位置合わせすると共に、固定格子板２５側の遮光部３２のＸ´軸方向他端部（右端部）の位置に、第２可動格子板２６Ｂ側の遮光部３２のＸ´軸方向一端部（左端部）を位置合わせする。

この結果、格子ユニット２０には、３つの格子板２５，２６Ａ，２６Ｂの格子パターン３０を重ね合わせた合成格子パターンとして、Ｘ´軸方向における透光部の幅が「６００（３０×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部の幅が「６００（３０×２０）μｍ」、透光部と遮光部の比が「１：１」となる仮想の格子パターンが形成されることとなる。そして、この合成格子パターンにより、第１周期１２００μｍの第１縞パターンＷ１が生成される。

一方、短周期の第２縞パターンＷ２を生成する場合には、格子板移動機構２７を駆動制御して第１可動格子板２６Ａ及び第２可動格子板２６ＢをそれぞれＸ´軸方向にスライド変位させ、図１２（ｂ）に示すように、第１可動格子板２６Ａ側の遮光部３２を固定格子板２５側の遮光部３２からＸ´軸方向一方側（左方）へ所定量〔２００（１０×２０）μｍ〕離間させると共に、第２可動格子板２６Ｂ側の遮光部３２を固定格子板２５側の遮光部３２からＸ´軸方向他方側（右方）へ所定量〔２００（１０×２０）μｍ〕離間させる。

この結果、格子ユニット２０には、３つの格子板２５，２６Ａ，２６Ｂの格子パターン３０を重ね合わせた合成格子パターンとして、Ｘ´軸方向における透光部の幅が「２００（１０×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部の幅が「２００（１０×２０）μｍ」、透光部と遮光部の比が「１：１」となる仮想の格子パターンが形成されることとなる。そして、この合成格子パターンにより、第２周期４００μｍの第２縞パターンＷ２が生成される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果が奏される。特に本実施形態によれば、３つの格子板２５，２６Ａ，２６Ｂを用いることにより、長周期の第１縞パターンＷ１と、短周期の第２縞パターンＷ２との周期の差を大きくすることができる。

〔第５実施形態〕
次に第５実施形態について図１３を参照して詳しく説明する。本実施形態に係る固定格子板２５及び可動格子板２６では、Ｘ´軸方向における透光部３１の幅が「５００（２５×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部３２の幅が「３００（１５×２０）μｍ」に設定され、透光部３１と遮光部３２の比が「５：３」となっている〔図１３（ａ），（ｂ）参照〕。

但し、本実施形態における遮光部３２は、透過率の異なる複数の部位から構成されている。より詳しくは、透過率の高い部位（透光部３１）と、透過率の低い部位（遮光部３２のうちの透過率がより低い部位）との間に、透過率が中程度の部位を設けている。

具体的には、遮光部３２のＸ´軸方向中央部の「１００（５×２０）μｍ」範囲に透過率２５％の高遮光部が設けられ、該高遮光部のＸ´軸方向両側の「１００（５×２０）μｍ」範囲にはそれぞれ透過率５０％の中遮光部が設けられている。一方、本実施形態における透光部３１の透過率は１００％となっている。

そして、長周期の第１縞パターンＷ１を生成する場合には、格子板移動機構２７を駆動制御して可動格子板２６をＸ´軸方向にスライド変位させ、図１３（ａ）に示すように、固定格子板２５側の遮光部３２のＸ´軸方向一端部（右端部）を含む所定範囲（透過率５０％の部位）と、可動格子板２６側の遮光部３２のＸ´軸方向他端部（左端部）を含む所定範囲（透過率５０％の部位）とが、Ｘ´軸方向に重なるように位置合わせする。

この結果、格子ユニット２０には、両格子板２５，２６の格子パターン３０を重ね合わせた合成格子パターンとして、Ｘ´軸方向における透光部の幅が「３００（１５×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部の幅が「５００（２５×２０）μｍ」、透光部と遮光部の比が「３：５」となる仮想の格子パターンが形成されることとなる。

但し、合成格子パターンの遮光部は、そのＸ´軸方向中央部の「３００（１５×２０）μｍ」範囲が透過率２５％の高遮光部となり、該高遮光部のＸ´軸方向両側の「１００（５×２０）μｍ」範囲が透過率５０％の中遮光部となっている。

そして、この合成格子パターンにより、第１周期８００μｍの第１縞パターンＷ１が生成される。

一方、短周期の第２縞パターンＷ２を生成する場合には、格子板移動機構２７を駆動制御して可動格子板２６をＸ´軸方向にスライド変位させ、図１３（ｂ）に示すように、可動格子板２６側の遮光部３２を固定格子板２５側の透光部３１のＸ´軸方向中央部に位置合わせする。

この結果、格子ユニット２０には、両格子板２５，２６の格子パターン３０を重ね合わせた合成格子パターンとして、Ｘ´軸方向における透光部の幅が「１００（５×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部の幅が「３００（１５×２０）μｍ」、透光部と遮光部の比が「１：３」となる仮想の格子パターンが形成されることとなる。

但し、合成格子パターンの遮光部は、そのＸ´軸方向中央部の「１００（５×２０）μｍ」範囲が透過率２５％の高遮光部となり、該高遮光部のＸ´軸方向両側の「１００（５×２０）μｍ」範囲が透過率５０％の中遮光部となっている。

そして、この合成格子パターンにより、第２周期４００μｍの第２縞パターンＷ２が生成される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果が奏される。特に本実施形態によれば、遮光部３２が、透過率の異なる複数の部位から構成されることにより、より理想的な縞パターンＷをプリント基板１に対し投影することが可能となる。

〔第６実施形態〕
次に第６実施形態について図１４を参照して詳しく説明する。本実施形態に係る固定格子板２５及び可動格子板２６では、Ｘ´軸方向における透光部３１の幅が「５００（２５×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部３２の幅が「３００（１５×２０）μｍ」に設定され、透光部３１と遮光部３２の比が「５：３」となっている〔図１４（ａ），（ｂ）参照〕。

但し、本実施形態における遮光部３２は、透過率の異なる複数の部位から構成されている。より詳しくは、透過率の高い部位（透光部３１）と、透過率の低い部位（遮光部３２のうちの透過率がより低い部位）との間に、透過率が中程度の部位を設けている。

具体的には、遮光部３２のＸ´軸方向中央部の「２００（１０×２０）μｍ」範囲に透過率５０％の中遮光部が設けられ、該中遮光部のＸ´軸方向両側の「５０（２．５×２０）μｍ」範囲にはそれぞれ透過率７５％の低遮光部が設けられている。一方、本実施形態における透光部３１の透過率は１００％となっている。

そして、長周期の第１縞パターンＷ１を生成する場合には、格子板移動機構２７を駆動制御して可動格子板２６をＸ´軸方向にスライド変位させ、図１４（ａ）に示すように、固定格子板２５側の遮光部３２のＸ´軸方向一端部（右端部）を含む所定範囲（１００μｍ範囲）と、可動格子板２６側の遮光部３２のＸ´軸方向他端部（左端部）を含む所定範囲（１００μｍ範囲）とが、Ｘ´軸方向に重なるように位置合わせする。

この結果、格子ユニット２０には、両格子板２５，２６の格子パターン３０を重ね合わせた合成格子パターンとして、Ｘ´軸方向における透光部の幅が「３００（１５×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部の幅が「５００（２５×２０）μｍ」、透光部と遮光部の比が「３：５」となる仮想の格子パターンが形成されることとなる。

但し、合成格子パターンの遮光部は、そのＸ´軸方向中央部の「１００（５×２０）μｍ」範囲が透過率３８％の高遮光部となり、該高遮光部のＸ´軸方向両側の「１５０（７．５×２０）μｍ」範囲がそれぞれ透過率５０％の中遮光部となり、さらにその外側の「５０（２．５×２０）μｍ」範囲がそれぞれ透過率７５％の低遮光部となっている。

そして、この合成格子パターンにより、第１周期８００μｍの第１縞パターンＷ１が生成される。

一方、短周期の第２縞パターンＷ２を生成する場合には、格子板移動機構２７を駆動制御して可動格子板２６をＸ´軸方向にスライド変位させ、図１４（ｂ）に示すように、可動格子板２６側の遮光部３２を固定格子板２５側の透光部３１のＸ´軸方向中央部に位置合わせする。

この結果、格子ユニット２０には、両格子板２５，２６の格子パターン３０を重ね合わせた合成格子パターンとして、Ｘ´軸方向における透光部の幅が「１００（５×２０）μｍ」、Ｘ´軸方向における遮光部の幅が「３００（１５×２０）μｍ」、透光部と遮光部の比が「１：３」となる仮想の格子パターンが形成されることとなる。

但し、合成格子パターンの遮光部は、そのＸ´軸方向中央部の「２００（１０×２０）μｍ」範囲が透過率５０％の中遮光部となり、該中遮光部のＸ´軸方向両側の「５０（２．５×２０）μｍ」範囲がそれぞれ透過率７５％の低遮光部となっている。

そして、この合成格子パターンにより、第２周期４００μｍの第２縞パターンＷ２が生成される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、上記第１，第５実施形態と同様の作用効果が奏される。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記各実施形態では、本願発明である投影装置及び三次元計測装置を、プリント基板１に印刷されたクリーム半田５の印刷状態を検査する基板検査装置１０に具体化したが、これに限らず、例えばプリント基板上に実装された電子部品など、他の対象を検査する装置に具体化してもよい。勿論、プリント基板とは異なる対象物を被計測物として三次元計測を行う構成としてもよい。

（ｂ）上記各実施形態では、パワー回路部ＰＡ及び制御回路部ＰＢが混在したプリント基板１を被計測物とし、該プリント基板１上のパワー回路部ＰＡに対しては長周期の第１縞パターンＷ１を投影して三次元計測を行い、制御回路部ＰＢに対しては短周期の第２縞パターンＷ２を投影して三次元計測を行うといったように、プリント基板１上の各検査範囲の凹凸度合いに応じて縞パターンＷの周期を切換える構成となっている。

これに限らず、パワー回路部ＰＡのみを有したプリント基板を被計測物とし、これに対し長周期の第１縞パターンＷ１だけを投影して三次元計測を行い、制御回路部ＰＢのみを有したプリント基板を被計測物とし、これに対し短周期の第２縞パターンＷ２だけを投影して三次元計測を行うといったように、製造ラインにおいて製造されるプリント基板の種別に応じて縞パターンＷの周期を切換える構成としてもよい。

また、パワー回路部ＰＡに対しては、長周期の第１縞パターンＷ１と短周期の第２縞パターンＷ２の双方をそれぞれ複数通り投影して、両者を組み合わせて三次元計測を行う構成としてもよい。これにより、計測時間は増えるものの、高さ分解能を落とすことなく、ダイナミックレンジを広げることができる。

（ｃ）上記各実施形態では、位相シフト法による三次元計測を行う上で、縞パターンＷの位相が９０°ずつ異なる４通りの画像データを取得する構成となっているが、位相シフト回数及び位相シフト量は、これらに限定されるものではない。位相シフト法により三次元計測可能な他の位相シフト回数及び位相シフト量を採用してもよい。例えば位相が１２０°又は９０°ずつ異なる３通りの画像データを取得して三次元計測を行う構成としてもよい。

（ｄ）上記各実施形態では、位相シフト法による三次元計測を行う上で、縞パターンＷとして、正弦波状の光強度分布を有するパターン光を投影する構成となっているが、これに限らず、縞パターンＷとして、例えば矩形波状や三角波状など非正弦波状の光強度分布を有するパターン光を投影する構成としてもよい。

但し、非正弦波状の光強度分布を有するパターン光を投影し三次元計測を行うよりも、正弦波状の光強度分布を有するパターン光を投影し三次元計測を行う方が計測精度が良い。そのため、計測精度の向上を図る点においては、正弦波状の光強度分布を有するパターン光を投影し三次元計測を行う構成とすることが好ましい。

（ｅ）上記各実施形態では、プリント基板１に対し縞パターンＷを投影し、位相シフト法により三次元計測を行う構成となっているが、これに限らず、例えば空間コード法やモアレ法など、他のパターン投影法を利用して三次元計測を行う構成としてもよい。但し、クリーム半田５など小さな計測対象を計測する場合には、位相シフト法など、計測精度の高い計測方法を採用することがより好ましい。

（ｆ）上記各実施形態では、所定位置に固定されたプリント基板１上の複数の検査範囲に対し、検査ユニット１２（投影装置１４及びカメラ１５）を順次移動させることにより、プリント基板１全域の検査を行う構成となっている。これに限らず、検査ユニット１２を固定させた状態で、プリント基板１を移動させることにより、プリント基板１全域の検査を行う構成としてもよい。

また、上記各実施形態では、投影装置１４において格子ユニット２０を変位させる格子ユニット移動機構２２を備えることにより、検査ユニット１２とプリント基板１とを相対移動させることなく、所定位置に固定されたプリント基板１と、そこに投影される縞パターンＷとの相対位置関係を変化（位相シフト）させる構成となっているが、縞パターンＷとプリント基板１とを相対変位させる構成（パターン光変位手段）は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば上述したようにプリント基板全域において、投影する縞パターンＷの周期を切換えない場合には、コンベア等によりプリント基板を連続移動させる、又は、固定されたプリント基板に対し検査ユニット１２を連続移動させることにより、該プリント基板と、そこに投影される縞パターンＷとの相対位置関係を変化（位相シフト）させる構成としてもよい。

（ｇ）上記各実施形態では、光源１９が白色光を出射するハロゲンランプにより構成されている。これに限らず、白色ＬＥＤなど他の光源を用いる構成としてもよい。

（ｈ）パターン生成部の構成は、上記各実施形態に係る格子ユニット２０に限定されるものではない。

例えば上記各実施形態では、透光性を有する本体ケース部２４内に固定格子板２５及び可動格子板２６が収容された構成となっているが、これに限らず、例えばフレーム枠などにより固定格子板２５及び可動格子板２６等がユニット化された構成としてもよい。

上記各実施形態では、１つの固定された固定格子板２５と、１又は２つの可動格子板２６とを備えた構成となっているが、これに限らず、４つ以上の格子板が相対向するように配置された構成としてもよい。

また、全ての格子板を可動格子板としてもよい。例えば第１可動格子板と第２可動格子板を備え、これらをそれぞれ移動させることにより、両者の相対位置関係を変更する構成としてもよい。

（ｉ）上記各実施形態に係る格子ユニット２０では、プリント基板１上のパワー回路部ＰＡに対応して、長周期の第１縞パターンＷ１を生成し、制御回路部ＰＢに対応して、短周期の第２縞パターンＷ２を生成する構成となっているが、格子ユニット２０が生成する縞パターンＷの数（種類）や、具体的な周期は、上記各実施形態に限定されるものではない。

例えばプリント基板１上の検査範囲の凹凸度合いに応じて、周期の異なる３種類以上の縞パターンＷを生成可能な構成としてもよい。

（ｊ）格子移動手段に係る構成は、上記各実施形態に係る格子板移動機構２７に限定されるものではない。例えば上記格子板移動機構２７は、可動格子板２６をスライド変位させる駆動手段としてのソレノイド２７ｂを用いているが、これに限らず、ピエゾ素子など他のアクチュエータを採用してもよい。

（ｋ）パターン光変位手段に係る構成は、上記各実施形態に係る格子ユニット移動機構２２に限定されるものではない。例えば上記格子ユニット移動機構２２は、格子ユニット２０をスライド変位させる駆動手段としてのピエゾ素子２２ｂを用いているが、これに限らず、ソレノイドなど他のアクチュエータを採用してもよい。

（ｌ）格子部材及び格子パターンの構成は、上記各実施形態に係る固定格子板２５及び可動格子板２６並びに格子パターン３０に限定されるものではない。

例えば上記各実施形態に係る格子板２５，２６は、格子パターン３０の印刷面が入射側に向くように配置された構成となっているが、これに限らず、例えば格子パターン３０の印刷面が出射側に向くように配置された構成としてもよい。

また、固定格子板２５及び可動格子板２６が、格子パターン３０の印刷面同士が相対向するように配置された構成としてもよいし、格子パターン３０の非印刷面同士が相対向するように配置された構成としてもよい。格子パターン３０の印刷面同士が相対向するように配置した方が、縞パターンＷのピントを合いやすくする点においては好ましい。

尚、上記各実施形態では、特に言及していないが、固定格子板２５及び可動格子板２６を図７に示したように当接状態で配置した構成としてもよいし、図８等に示すように離間（近接）した状態で配置した構成としてもよい。

（ｍ）上記各実施形態に係る格子板２５，２６においては、所定の透光素材（例えばガラスやアクリル樹脂等）により平板状又はフィルム状に形成された基材２８上に、遮光部３２が印刷（蒸着）形成されることにより、格子パターン３０が形成されている。

これに限らず、例えばレーザー加工など他の方法により格子パターンが形成される構成としてもよい。

また、不透明樹脂や金属等を加工しスリット等を開口形成することにより格子パターンを形成した格子板などを採用してもよい。

また、透光部３１及び遮光部３２の透過率は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば透光部３１の透過率は、１００％に限定されるものではなく、９５％程度の透過率であってもよい。

上記各実施形態では、固定格子板２５及び可動格子板２６に形成された格子パターン３０が同一となっている。これに限らず、これらの格子板２５，２６によって、周期の異なる複数の縞パターンＷを生成可能であれば、これらの格子板２５，２６に形成される格子パターン３０が同一でなくともよい。

また、透光部３１や遮光部３２の幅など、格子パターン３０の具体的なサイズは、上記各実施形態に限定されるものではない。

（ｎ）投影光学系に係る構成は、上記各実施形態に係る投影レンズユニット２１に限定されるものではない。

例えば上記各実施形態に係る投影レンズユニット２１は、入射側レンズ３５及び出射側レンズ３６を有し、これら両レンズ３５，３６により両側テレセントリック光学系（両側テレセントリックレンズ）として構成されている。これに限らず、投影レンズユニット２１として、物体側テレセントリックレンズ（物体側テレセントリック光学系）を採用してもよい。また、テレセントリック構造を有しない構成としてもよい。

（ｏ）撮像手段は、上記実施形態のカメラ１５に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、撮像素子１５ａとしてＣＣＤエリアセンサを採用しているが、これに限らず、例えばＣＭＯＳエリアセンサ等を採用してもよい。

また、撮像レンズユニット１５ｂが両側テレセントリックレンズ（両側テレセントリック光学系）により構成されている。これに限らず、撮像レンズユニット１５ｂとして、物体側テレセントリックレンズ（物体側テレセントリック光学系）を採用してもよい。また、テレセントリック構造を有しない構成としてもよい。

（ｐ）上記各実施形態に係る投影装置１４では、プリント基板１に対して、格子ユニット２０の出射面２０ｂ及び投影レンズユニット２１の主面がシャインプルーフの条件を満たすように設定されている。

これに限らず、投影範囲全域における縞パターンＷの合焦状態によっては、必ずしもシャインプルーフの条件を満たすように設定されていなくともよい。

また、上記シャインプルーフの条件は、格子板２５，２６の配置構成などを加味したものであることが好ましい。

格子ユニット２０の出射面２０ｂに形成される合成格子パターンは、格子板２５，２６の格子パターン３０を重ね合わせた格子パターンであるため、格子板２５，２６の配置構成などを考慮することなく、格子ユニット２０の出射面２０ｂ及び投影レンズユニット２１の主面がシャインプルーフの条件を満たすように配置された場合には、僅かながらも誤差が生じ得るおそれがある。

１…プリント基板、５…クリーム半田、１０…基板検査装置、１２…検査ユニット、１３…制御装置、１４…投影装置、１５…カメラ、１９…光源、２０…格子ユニット、２１…投影レンズユニット、２２…格子ユニット移動機構、２５…固定格子板、２６…可動格子板、２７…格子板移動機構、３０…格子パターン、３１…透光部、３２…遮光部、Ｊ１…投影装置の光軸、Ｊ３…格子ユニットの光軸、ＰＡ…パワー回路部、ＰＢ…制御回路部、Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）…縞パターン。

Claims (9)

1. 所定の被計測物に係る三次元計測を行うにあたり、前記被計測物に対し所定のパターン光を投影する投影装置であって、
   所定の光を発する光源と、
   前記光源から入射する光をパターン光に変換して出射するパターン生成部と、
   前記パターン生成部から出射されるパターン光を前記被計測物に対し結像させる投影光学系とを備え、
   前記パターン生成部は、
   所定の透過率で光を透過する透光部と、少なくとも一部の光を遮る遮光部とが第１方向に交互に並ぶ格子パターンを有した複数の格子部材が、前記第１方向と直交する第２方向に相対向するように配置されると共に、
   前記第１方向に対する前記複数の格子部材の相対位置関係を変更可能な格子移動手段を備えることにより、
   前記被計測物に投影するパターン光の周期を変更可能に構成されていることを特徴とする投影装置。
2. 前記複数の格子部材に形成された格子パターンが同一であることを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
3. 前記パターン生成部は、
   前記第２方向に相対向する２つの前記格子部材のうちの一方の格子部材における前記格子パターンの遮光部と、他方の格子部材における前記格子パターンの遮光部とが前記第１方向に連なるように、前記２つの格子部材を配置することにより、長周期のパターン光を生成可能に構成され、
   前記一方の格子部材における前記格子パターンの遮光部と、前記他方の格子部材における前記格子パターンの遮光部とが前記第１方向に離間するように、前記２つの格子部材を配置することにより、短周期のパターン光を生成可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の投影装置。
4. 前記パターン生成部は、
   前記一方の格子部材における前記格子パターンの遮光部の第１方向一端側の端部位置と、他方の格子部材における前記格子パターンの遮光部の第１方向他端側の端部位置とが第１方向同一位置となるように、前記２つの格子部材を配置することにより、前記長周期のパターン光を生成可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の投影装置。
5. 前記パターン生成部は、
   前記一方の格子部材における前記格子パターンの遮光部の第１方向一端部を含む所定範囲と、前記他方の格子部材における前記格子パターンの遮光部の第１方向他端部を含む所定範囲とが前記第１方向に重なるように、前記２つの格子部材を配置することにより、前記長周期のパターン光を生成可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の投影装置。
6. 前記複数の格子部材は、１つの固定された固定格子部材と、これに対し相対変位可能に設けられた少なくとも１つの可動格子部材とにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の投影装置。
7. 前記遮光部は、透過率の異なる複数の部位から構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の投影装置。
8. 前記パターン光として、縞状の光強度分布を有するパターン光を投影可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の投影装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の投影装置と、
   前記パターン光の投影された前記被計測物の所定範囲を撮像可能な撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像され取得された画像データを基に前記被計測物に係る三次元計測を実行可能な画像処理手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。

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