JP2008175604A - 光変位センサー及びそれを用いた変位測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照射角度の異なる複数の光源により正反射光と乱反射光を受けて、これまで正反射光だけでは受けにくい陰の部分の変位測定精度を改善できる技術を提供する。
【解決手段】
被測定部物の表面の対象位置を照射する第１の光源ＯＳ１と、対象位置にて該第１の光源の第１の光軸に対して第１の角度θ１で形成される第１の散乱光路上に配置された第１の受光手段Ｄ１と、第１の光軸に対して第１の散乱光路と反対側に第２の角度θ２で形成される第２の散乱光路上に配置された第２の受光手段Ｄ２と、第１の光軸に対して斜めの角度θ３で対象位置を照射する第２の光源ＯＳ２と、対象位置にて該第２の光源の第２の光軸に対して第３の角度２θ３で形成される正反射光路上に配置された第３の受光手段Ｄ３と、を相互の位置を定めて一つの筐体内に備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被測定物の光（ビーム）を当てて走査しつつその反射光を受けることにより、被測定物の表面の変位を三角測量するのに用いられる光変位センサー及びそれを用いた変位測定装置に関する。特に、本発明は、正反射光及び乱反射光を利用して走査方向に傾斜する被測定物の表面の変位を測定できる技術に係る。

光源により被測定物に斜め方向から光（ビーム）を照射して、被測定物からの正反射光（照射した地点における垂直線に対する照射角と同じ角度で反対側へ反射するビーム）三角測量により変位測定する装置においては、被測定物の傾斜面における測定精度に弱点があり、これを克服すべく、同時に照射地点から垂直の方向に反射する乱反射光を捕捉して測定する技術があった（特許文献１）。

特許文献１の技術は、正反射光と乱反射光とをそれぞれ異なるＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）で同時に、変位情報及び光量を検出して、光量の大きさを比較して良好な変位情報を用いて、測定する技術である。

特許第３８１７２３２号公報

上記の特許文献１の技術によれば、被測定物の傾斜している表面の変位を測定することができるが、まだ、垂直線に対して光源と反対側のほうの被測定物の傾斜、つまり陰になる部分の測定には不十分なものがあった。例えば、基板に印刷されたはんだ（クリームはんだ）の量（例えば体積）を異なる方向から測定した場合、その測定の方向によって、陰になる部分があるため異なる体積値を示す傾向があった。

本発明の目的は、照射角度の異なる複数の光源により正反射光と乱反射光を受け、正反射光だけでは求めにくい陰の部分の変位測定精度を改善できる技術を提供する。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被測定物の表面の対象位置を照射する第１の光源（ＯＳ１）と、前記対象位置にて該第１の光源の第１の光軸に対して第１の角度θ１で形成される第１の散乱光路上に配置された第１の受光手段（Ｄ１）と、該第１の光軸に対して該第１の散乱光路と反対側に第２の角度θ２で形成される第２の散乱光路上に配置された第２の受光手段（Ｄ２）と、該第１の光軸に対して斜めの角度θ３で前記対象位置を照射する第２の光源（ＯＳ２）と、該対象位置にて該第２の光源の第２の光軸に対して第３の角度２θ３で形成される正反射光路上に配置された第３の受光手段（Ｄ３）と、を相互の位置を定めて一つの筐体内に備えた。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の受光手段、前記第２の受光手段及び前記第３の受光手段のそれぞれは、所定長さの受光面を有し、該所定長さ方向における受光位置に応じて光変位情報を検出する位置検出器であって、前記第１の光軸、前記第２の光源の光軸、前記第１の散乱光路、前記第２の散乱光路及び正反射光路を含む平面内で、前記所定長さ方向を該平面に沿うように配置された構成である。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１の角度θ１と前記第２の角度θ２は、それぞれ、前記斜めの角度θ３より大きい構成とした。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１の角度θ１、前記第２の角度θ２と前記第３の角度２θ３は同一になるよう構成され、前記第１の受光手段が前記第１の散乱光路となす角度（α１）、第２の受光手段が前記第２の散乱光路となす角度（α２）及び第３の受光手段が前記正反射光路となす角度（α３）が同一になるように構成される。

請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１の散乱光路上で、所定距離Ｌ１ｎにおいて前記対象位置からの前記第１の角度θ１を軸とした散乱光を集め、所定距離Ｌ１ｍに離れた前記第１の受光手段に結像させる第１の集光機能素子（Ｋ１）と、前記第２の散乱光路上で、所定距離Ｌ２ｎにおいて前記対象位置からの前記第２の角度θ２を軸とした散乱光を集め、所定距離Ｌ２ｍに離れた前記第２の受光手段に結像させる第２の集光機能素子（Ｋ２）と、前記正反射光路上で、所定距離Ｌ３ｎにおいて前記対象位置からの前記第３の角度θ３を軸とした正反射光を集め、所定距離Ｌ３ｍに離れた第３の受光手段に結像させる第３の集光機能素子（Ｋ３）とを備え、前記第１の受光手段が前記第１の散乱光路となす角度α１がｔａｎ^―１（Ｌ１ｎ／Ｌ１ｍ×ｔａｎθ１）、第２の受光手段が前記第２の散乱光路となす角度α２がｔａｎ^―１（Ｌ２ｎ／Ｌ２ｍ×ｔａｎθ２）及び前記第３の受光手段が前記正反射光路となす角度α３がｔａｎ^―１（Ｌ３ｎ／Ｌ３ｍ×ｔａｎ２θ３）になる配置にされる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、 前記所定距離の比Ｌ１ｎ／Ｌ１ｍ、Ｌ２ｎ／Ｌ２ｍ及びＬ３ｎ／Ｌ３ｍが同一値で、前記第１の角度θ１、前記第２の角度θ２及び前記第３の角度２θ３が同一値である構成である。

請求項７に記載の発明は、請求項２において、前記被測定物の位置に対して該光変位センサーを前記平面と平行な方向へ相対的に走査させる走査機構（７）と、前記第１の受光手段の出力と前記第２の受光手段の出力との和と、前記第３の受光手段の出力を基に、前記被測定物の表面の変位を求める測定部（１００）と、を備えた。

請求項１、２又は３に記載の発明は、三角測量における正反射光による変位測定と、互いに相反する方向への乱反射光による変位測定とを行える構成であるから、第１の光軸に直交する平面、或いはその平面に対して傾斜する面における変位を測定可能とする。
請求項５に記載の発明によれば、さらに、各受光手段において、それぞれの測定範囲（変位の範囲）でほぼ同じ感度で測定可能である。
請求項６又は４に記載の発明によれば、各受光手段同士が同じ感度で測定可能である。

本発明の実施形態を図を用いて説明する。図１は本発明に係る光変位センサーの実施形態を説明するための模式的な構成図である。図２は図１の各要素の位置関係を説明するための図である。図３は、図１の各受光手段が検出する光量について説明するための図である。図４は図１の光変位センサーの実施形態を用いた測定部の実施形態を示す図である。図５は図４の測定部を用いた検査装置の実施形態を示す図である。

［光変位センサー］
図１で、光変位センサー２は、一枚の板状の基板あるいは平板上の基台（以下、「基台」と言う。）に、被測定部物の表面の対象位置を照射する第１の光源ＯＳ１と、対象位置にて該第１の光軸に対して第１の角度θ１で形成される第１の散乱光路上に配置された第１の受光手段Ｄ１と、第１の光軸に対して第１の光路と反対側に第２の角度θ２で形成される第２の散乱光路上に配置された第２の受光手段Ｄ２と、第１の光軸に対して斜めの角度θ３で対象位置を照射する第２の光源ＯＳ２と、対象位置にて第２の光源の第２の光軸に対して第３の角度２θ３で形成される正反射光路上に配置された第３の受光手段Ｄ３と、を備え、互いの位置関係を固定して、一体的に１筐体を形成するように備えている。それは、図１に示すように被測定物１の表面を光変位センサー２は、基台の面に平行な方向（図面に向かって左右方向）に要素間の位置関係を保持したまま移動して走査できるようにするためである。

図１で、第１の光源ＯＳ１は、例えば、レーザであって、被測定物１の面（この面は、被測定物１の詳細部位における面ではなく、全体的な方向性を示す面）に対して垂直方向に光（ビーム）を照射する。つまり第１の光軸は被測定物１の面に垂直である。第２の光源ＯＳ２は、例えば、レーザであって、第１の光軸に対して図１の右方向から（左からでも良い）角度θ３で交叉するように光（ビーム）を照射する。この交叉する位置が測定しようとする被測定物１の対象位置である。第１の光源ＯＳ１から対象位置までの第１の照射光路、及び第２の光源ＯＳ２から対象位置までの第２の照射光路のそれぞれには、図示しないが、各光源からの光を集光して平行光に変換するコリメータレンズ、更にその平行光を対象位置へ集光させる集光レンズを備えても良い（つまり、この場合、対象位置は、第１の光源ＯＳ１及び後記の第２の光源ＯＳ２のそれぞれからの光が集光される位置でもある。）。また、第１の光源ＯＳ１と第２の光源ＯＳ２とは、同一波長の場合は、同一光源から分岐して取り出した光であっても良い。

被測定物１上の照射位置（対象位置）において、第１の光軸に対して左に角度θ１を成した位置（第１の散乱光路上の位置）に第１の受光手段Ｄ１が配置され、第１の光軸に対して右に角度θ２を成した位置（第２の散乱光路上の位置）に第２の受光手段Ｄ２が配置されている。第１の受光手段Ｄ１及び第２の受光手段Ｄ２は、第１の光源ＯＳ１が照射した光によって反射された反射光の内、それぞれ角度θ１、角度θ２で乱反射した光（ビーム）を受光する。第３の受光手段Ｄ３は、第２の光源ＯＳ２の第２の光軸に対して角度２θ３を成す光路上（正反射光路上）で正反射した光（ビーム）を受光する。

第１の光源ＯＳ１，第１の受光手段Ｄ１及び第２の受光手段Ｄ２を用いた乱反射による変位測定系は、被測定物１の面が傾斜を有するときに有効であり、第２の光源ＯＳ２，及び第３の受光手段Ｄ３を用いた正反射による変位測定系は、被測定物１の面が平坦であるときに有効である。したがって、角度θ３は角度θ１或いは角度θ２より小さい方が好ましい。また、はんだが印刷されたプリント基板は、光沢の弱く、主に凸凹の多いはんだ面と、光沢の強く主に平坦なレジスト面に分けられるが、前者は乱反射変位測定系により、後者は反射変位測定系により測定することが望ましい。

正反射光と乱反射光の相互干渉を避けるため、第１の光源ＯＳ１，第１の受光手段Ｄ１及び第２の受光手段Ｄ２を用いた乱反射変位測定系の変位測定動作と、第２の光源ＯＳ２，及び第３の受光手段Ｄ３を用いた正反射変位測定系による変位測定動作とは、別々の波長で同時に行うか、或いは同一波長で交互にタイムシェアリングで行う。別々な波長で行う場合は、第１の受光手段Ｄ１及び第２の受光手段Ｄ２と、第３の受光手段Ｄ３とにそれぞれが受光する波長を通過させ、他の波長を遮る光学フィルターを挿入する必要がある。

図３は、図３（Ａ）に示す被測定物１として平面に反射強度の強いレジスト領域１ａと、斜面と平坦部を有し反射強度の弱いはんだ領域１ｂとを有するプリント基板の変位を測定する例であって、図３（Ｂ）〜（Ｄ）は走査して測定したときの各受光手段の光量を模擬的に示したものである。図３（Ｂ）〜（Ｄ）に示されるように、はんだ領域１ｂに傾斜があっても、いずれかの受光手段で受光できる、つまり、変位を測定できることを示している。

図２では、さらに、第１の受光手段Ｄ１と対象位置との間の第１の乱反射光路、第２の受光手段Ｄ２と対象位置との間の第２の乱反射光路、及び第３の受光手段Ｄ３と対象位置との間の正反射光路のそれぞれには、対象位置から各反射光を集光して平行光に変換するコリメータレンズと、更にその平行光を対象位置へ集光して結像させる集光レンズとを備えた集光機能素子Ｋ１，Ｋ２、Ｋ３を備えている。ここでは「集光機能素子」と言う表現を用いているが、基本的には各反射光（ビーム）を集光して各受光手段へ結像させる機能であり、これと同一機能を単一のレンズ或いは複数のレンズで達成できることから、それら全体を表すための表現である。そして、図１のように、各集光機能素子Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３のそれぞれが配置された光軸を中心として反射光を平行光に変換する位置までの距離をＬ１ｎ、Ｌ２ｎ、Ｌ３ｎとし、各受光手段へ集光させるまでの距離をＬ１ｍ、Ｌ２ｍ及びＬ３ｍとする。集光機能素子Ｋ１，Ｋ２、Ｋ３が平行光として維持している距離（集光機能素子の長さ）は、各受光素子の対象位置に対する位置を決めるのに用いられる。

また、第１の受光手段Ｄ１、第２の受光手段Ｄ２及び第３の受光手段Ｄ３のそれぞれは、所定長さの受光面を有し、該所定長さ方向における受光位置に応じて光変位情報を検出する位置検出器（ＰＳＤ）が用いられている。ＰＳＤは、長さ方向に光検出素子が配置され、その長さ方向の両端からの位置を示す情報としてそれらの各端部から出力Ａ、出力Ｂが出力されるとその変位情報は（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）で示される。また、併せて、各受光手段は光量情報を出力する。ＰＳＤは、光学的に変位を測定し電気信号に変換する素子であり、フォトダイオードで構成されても良いし、ＣＣＤで構成されても良い。

そして、第１の受光手段Ｄ１が第１の散乱光路となす角度α１、第２の受光手段が第２の散乱光路となす角度α２及び第３の受光手段が前記正反射光路となす角度α３とに設定される。これらの角度は、感度調整のために設定される。

本実施形態では、上記第１の受光手段Ｄ１が第１の散乱光路となす角度α１がｔａｎ^―１（Ｌ１ｎ／Ｌ１ｍ×ｔａｎθ１）、第２の受光手段Ｄ２が第２の散乱光路となす角度α２がｔａｎ^―１（Ｌ２ｎ／Ｌ２ｍ×ｔａｎθ２）、及び第３の受光手段Ｄ３が正反射光路となす角度α３がｔａｎ^―１（Ｌ３ｎ／Ｌ３ｍ×ｔａｎ２θ３）になる配置にしていることにより、各受光手段は、その長さ方向における光をセンシングする感度がほぼ同じ感度、つまり受光手段の長さ方向（センシングする素子が配列されている方向）の感度の差を軽減して測定することができる。

これらの基になる原理は、シャインプルークの原理（Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）と呼ばれ、ある像をレンズで被写体面へ写すとき、像の面とレンズの面と被写体の面の３つの面のそれぞれの延長線が同一点で交われば、像の面全体でピントが合うとされているものである。本実施形態では、図２に示すようにこの条件を利用して、３つの受光手段における感度を適切に合わせている。図２において、範囲Ｒが、被測定物１の測定可能な変位範囲を示し、受光手段Ｄ（各受光手段Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を代表する。）の長さ方向の面を示す。範囲Ｒの延長線（この場合は、光源からの光軸と同じ）と、集光機能素子Ｋ（各集光機能素子Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を代表する。）の面の延長線と、受光手段Ｄの面の延長線とが一点で交わるように、配置構成することにより、ピントの合った、つまり、受光手段の長さ方向において（いわば範囲Ｒ全体において）、適切な感度で変位測定ができる。

そして、上記式で、さらに、距離の比Ｌ１ｎ／Ｌ１ｍ、Ｌ２ｎ／Ｌ２ｍ及びＬ３ｎ／Ｌ３ｍが同一値で、第１の角度θ１、第２の角度θ２及び第３の角度２θ３が同一値（θ）であることにより、範囲Ｒに対して角度α１、角度α２及び角度α３も同じ値（α）になり、受光手段間の感度の差も少なくして測定することができる。

なお、上記式で、距離の比Ｌ１ｎ／Ｌ１ｍ、Ｌ２ｎ／Ｌ２ｍ及びＬ３ｎ／Ｌ３ｍが同一値であるか無いかに関わらず、第１の角度θ１、第２の角度θ２及び第３の角度２θ３を同一値（θ）とし、角度α１、角度α２及び角度α３も同一値（α）として配置することにより、受光手段内部ではピントの合うところと合わないところが出るが、受光手段間の感度のバラツキは抑えることができる。なお、本発明における距離や角度は、測定範囲におけるほぼセンターの値で説明している。

以上のように、光変位センサー２は、対称な２つの方向の乱反射を利用した乱反射変位測定系を用いていること、その乱反射変位測定系と正反射変位測定系とで分かれており、互いの干渉の無い状態で測定できること、さらに、第１の角度θ１、第２の角度θ２及び第３の角度２θ３が同一値（θ）であるため、各変位計測を同じ感度にすることができるので、被測定物１の反射率に関係無く感度補正無しで、正反射の陰の部分も測定でき、乱反射変位測定系と正反射変位測定系とでの変位測定の差を軽減して、精度の高い測定ができる。

［測定部の構成］
上記の光変位センサー２を用いた変位測定を行う測定部１００の実施形態について図４を基に説明する。
図４で、走査機構７は、モータ等の駆動源及びベルト等の駆動機構を有し、被測定部１，もしくは光変位センサー２、或いはそれらの双方を移動させて走査させる。図１に示すように光変位センサー２の平面方向、つまり、第１の受光手段Ｄ１等の各要素が配列された配列方向へ主走査させながら変位測定をさせ、次にその配列方向と直交方向に移動して（副走査）して、そこから主走査して変位測定を行う。この動作を繰り返すことにより、被測定物１の、所望範囲についての変位測定を行わせる。

制御部８は、パネル等（不図示）からの指示により例えば、はんだが印刷されたプリント基板の所望測定範囲の指示を受け、その所望範囲についての走査指示を走査機構７へ送って上記のように走査させる。走査にあたっては、第１の光源ＯＳ１と第２の光源ＯＳ２が同一波長の光源を利用した場合は、被測定物１上の同一の走査位置（対象位置）で第１の光源ＯＳ１と第２の光源ＯＳ２を交互に切り替える構成とする。異なる波長の光源を利用した場合は、必ずしも切り替える必要はなく、同時に出力させる構成としても良い。

加算器３は、第１の受光手段Ｄ１の出力Ａ１と第２の受光手段Ｄ２の出力Ａ２を受けてそれらを加算し、その結果Ａｘ＝Ａ１＋Ａ２を出力する。加算器４は、第１の受光手段Ｄ１の出力Ｂ１と第２の受光手段Ｄ２の出力Ｂ２を受けてそれらを加算し、その結果Ｂｘ＝Ｂ１＋Ｂ２を出力する。演算器５は、それらを基に乱反射による変位情報Ｌ１＝（Ａｘ−Ｂｘ）／（Ａｘ＋Ｂｘ）を求める。また、演算器５は、第３の受光手段Ｄ３からの出力を受けて正反射による変位情報Ｌ２＝（Ａ３−Ｂ３）／（Ａ３＋Ｂ３）を求める。このとき、演算器５は、それぞれの受光手段から光量情報を受けており、乱反射変位測定系による光量と正反射変位測定系による光量の大きさを比較し、光量の大きい方の変位測定系の変位情報を求めた変位情報として画像処理部６へ出力する。そうすることにより、図３のように各受光手段における受光光量が異なっても、より光量の高い方の変位情報を利用できる。

なお、乱反射変位測定系による光量と正反射変位測定系による光量の大きさを比較し、光量の大きい方の変位測定系の変位情報を選択するにあたっては、本出願人が出願した特許３８１７２３２号公報に示される手順を採用しても良い。つまり、乱反射変位測定系による光量、正反射変位測定系による光量のうち、所定の下限閾値以上、かつ所定の上限閾値以下の光量を採用して、一方の光量だけが採用された場合は、その採用された光量に該当する変位測定系の変位情報を測定値とし、双方の光量が採用された場合は、双方の光量を比較し、光量の高い方の変位測定系の変位情報を測定値として出力し、或いは画像処理部６へ送る。なお、変位情報を得るだけであれば、演算器５の出力を制御部８からの位置情報に対してプロットすることにより得られる。

画像処理部６は、制御部８から被測定物１のレイアウト情報（配置図）と走査して測定しているときの位置情報とを受け、演算器５からその位置情報における変位情報を受けて、レイアウト上に変位情報に応じて量的な形状を表す立体画像を形成することにより、画像として再現出力する。

なお、被測定物１が、図３（Ａ）に示すような、クリームはんだが印刷されたプリント基板であって、光沢の弱く、主に凸凹の多いはんだ面と、光沢の強く主に平坦なレジスト面に分けられるような場合は、画像処理部６は、交互に測定されて演算器５で求められた、乱反射変位測定系による測定された変位情報Ｌ１及び正反射変位測定系により測定された変位情報Ｌ２を基に、それぞれの画像を生成し、演算器５が双方の光量を比較して、暗いと判断された方のその位置の画像を削除し、そして重ね合わせて作成する方法でもよい。
典型的な例で言えば、乱反射による変位情報Ｌ１で作成された画像から、レジスト面の画像（この画像に相当する変位情報Ｌ１）を削除し、正反射による変位情報Ｌ２で作成された画像から、はんだ面の画像を（この画像に相当する変位情報Ｌ２）を削除し、削除された双方の画像を重ねることで、目的の画像が得ることができる。
上記説明のいずれの手法も、下記説明の形状検査装置に適用可能である。

［形状検査装置］
図５を基に、上記説明した光変位センサー２を使用した図４の測定部１００（変位測定装置）を利用して被測定物の表面の変位を検査する形状検査装置に利用した実施形態について説明する。本実施形態は、例えば、プリント基板にクリームはんだを印刷したときの、斜面を含む形状のはんだの状態の良否判定に利用できる。図５において、制御部１２，比較手段９、判定手段１０及び表示手段１１は、検査部２００を構成している。なお、制御部１２は、図４の制御部８を含む。

画像処理部６（図４のものと同じ）は、演算器５の出力と制御部１２からの被測定物の測定点の位置（座標）とから測定したエリア（測定点の集合領域：例えば、プリント基板上に印刷されたクリームはんだ面）における面積（例えば、はんだ印刷された面積）や体積（例えば、はんだ量）を表す画像データを生成する。比較手段９は、制御部１２からそのエリアにおける、設計値等をレファレンス（面積や体積）として受けて、画像データとレファレンスとの差を演算し出力する。なお、画像データに変換することなく、その測定点において測定した変位（高さ：例えば、はんだの高さ）とレファレンス（この場合は、例えば、測定点における設計上の高さ）との差を出力しても良い。

判定手段１０は、レファレンスに対応する許容値を制御部１２から受けて、比較手段９からの出力と比較し、比較手段９の出力が、許容値内であれば合格とし、許容値外であれば不良（否）と判定する。

表示手段１１は、判定手段１０の判定結果を表示する。また、制御部１２からレイアウト情報（例えば、プリント基板のはんだ箇所の配置図）を受けて表示し、レイアウトのどの位置におけるはんだが不良（否）であり、合格であるかを識別可能に表示してもよい。また、それらと別に或いは併せて、画像処理部６で生成した画像データに基づく画像を表示させて、どの箇所のはんだ状態が不良であり、合格であるかを識別可能に表示させることもできる。

上記の光変位センサー２を用いて被測定物の表面形状を検査すると、単に頂点やフラット部分のならず傾斜部分の形状も含めて良否判定の検査ができる。

上記説明において、被測定物における測定対象として図３（Ａ）のように被測定物１の表面の凸部で傾斜とその頂点が、本実施形態で変位測定できる旨を説明したが、反対に凹部であっても、その凹部の開口の広さにもよるがその傾斜部と底部の変位を測定できる。

本発明に係る光変位センサーの実施形態を説明するための模式的な構成図である。 図１の各要素の位置関係を説明するための図である。 図１の各受光手段が検出する光量について説明するための図である。 図１の光変位センサーを用いた測定部の実施形態を示す図である。 図４の測定部を用いた検査装置の実施形態を示す図である。

符号の説明

１ 被測定物、 ２ 光変位センサー、 ３ 加算器、４ 加算器、５ 演算器、
６ 画像処理部、７ 走査機構、８ 制御部、９ 比較手段、１０ 判定手段、
１１ 表示手段、１２ 制御部、１００ 測定部、２００ 検査部
Ｄ１ 第１の受光手段、Ｄ２ 第２の受光手段、Ｄ３ 第３の受光手段、
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３ 集光機能素子、
Ｌ１ 乱反射による変位情報
Ｌ２ 正反射による変位情報
ＯＳ１ 第１の光源、ＯＳ２ 第２の光源、
Ｒ 範囲

Claims (7)

1. 被測定物の表面の対象位置を照射する第１の光源（ＯＳ１）と、前記対象位置にて該第１の光源の第１の光軸に対して第１の角度θ１で形成される第１の散乱光路上に配置された第１の受光手段（Ｄ１）と、該第１の光軸に対して該第１の散乱光路と反対側に第２の角度θ２で形成される第２の散乱光路上に配置された第２の受光手段（Ｄ２）と、該第１の光軸に対して斜めの角度θ３で前記対象位置を照射する第２の光源（ＯＳ２）と、該対象位置にて該第２の光源の第２の光軸に対して第３の角度２θ３で形成される正反射光路上に配置された第３の受光手段（Ｄ３）と、を相互の位置を定めて一つの筐体内に備えたことを特徴とする光変位センサー。
2. 前記第１の受光手段、前記第２の受光手段及び前記第３の受光手段のそれぞれは、所定長さの受光面を有し、該所定長さ方向における受光位置に応じて光変位情報を検出する位置検出器であって、前記第１の光軸、前記第２の光源の光軸、前記第１の散乱光路、前記第２の散乱光路及び正反射光路を含む平面内で、前記所定長さ方向を該平面に沿うように配置された構成であることを特徴とする請求項１に記載の光変位センサー。
3. 前記第１の角度θ１と前記第２の角度θ２は、それぞれ、前記斜めの角度θ３より大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の光変位センサー。
4. 前記第１の角度θ１、前記第２の角度θ２と前記第３の角度２θ３は同一になるよう構成され、
   前記第１の受光手段が前記第１の散乱光路となす角度（α１）、第２の受光手段が前記第２の散乱光路となす角度（α２）及び第３の受光手段が前記正反射光路となす角度（α３）が同一になるように構成されることを特徴とする請求項２に記載の光変位センサー。
5. 前記第１の散乱光路上で、所定距離Ｌ１ｎにおいて前記対象位置からの前記第１の角度θ１を軸とした散乱光を集め、所定距離Ｌ１ｍに離れた前記第１の受光手段に結像させる第１の集光機能素子（Ｋ１）と、前記第２の散乱光路上で、所定距離Ｌ２ｎにおいて前記対象位置からの前記第２の角度θ２を軸とした散乱光を集め、所定距離Ｌ２ｍに離れた前記第２の受光手段に結像させる第２の集光機能素子（Ｋ２）と、前記正反射光路上で、所定距離Ｌ３ｎにおいて前記対象位置からの前記第３の角度θ３を軸とした正反射光を集め、所定距離Ｌ３ｍに離れた第３の受光手段に結像させる第３の集光機能素子（Ｋ３）とを備え、前記第１の受光手段が前記第１の散乱光路となす角度α１がｔａｎ^―１（Ｌ１ｎ／Ｌ１ｍ×ｔａｎθ１）、第２の受光手段が前記第２の散乱光路となす角度α２がｔａｎ^―１（Ｌ２ｎ／Ｌ２ｍ×ｔａｎθ２）及び前記第３の受光手段が前記正反射光路となす角度α３がｔａｎ^―１（Ｌ３ｎ／Ｌ３ｍ×ｔａｎ２θ３）になる配置にされることを特徴とする請求項２に記載の光変位センサー。
6. 前記所定距離の比Ｌ１ｎ／Ｌ１ｍ、Ｌ２ｎ／Ｌ２ｍ及びＬ３ｎ／Ｌ３ｍが同一値で、前記第１の角度θ１、前記第２の角度θ２及び前記第３の角度２θ３が同一値であることを特徴とする請求項５に記載の光変位センサー。
7. 請求項２の光変位センサー（２）と、
   前記被測定物の位置に対して該光変位センサーを前記平面と平行な方向へ相対的に走査させる走査機構（７）と、
   前記第１の受光手段の出力と前記第２の受光手段の出力との和と、前記第３の受光手段の出力を基に、前記被測定物の表面の変位を求める測定部（１００）と、を備えたこと特徴とする変位測定装置。

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