JP3108588B2 - 形状計測方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投光ビームを検査対象
物に照射して形成される投光スポットを走査し、受光光
学系を通して投光スポットの像として形成される結像ス
ポットの位置を計測することによって、検査対象物の立
体形状を計測できるようにした形状計測方法およびその
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、三角測量法の原理に基づいて
検査対象物の立体形状を計測する方法として、特開平４
−５５０８号公報に記載された図２０に示す発明のよう
な方法が知られている。この方法では、光源１からの光
ビームを振動ミラーよりなる走査装置２で走査し、投光
レンズ３を通して投光レンズ３の光軸に略平行な方向の
光線とした後に検査対象物Ｗに照射することで検査対象
物Ｗの上に投光スポットを形成し、走査装置２での走査
によって検査対象物Ｗの上で投光スポットを走査する。
ここに、投光レンズ３はコリメートレンズとして機能
し、検査対象物Ｗに対して照射される投光ビームは、ど
の位置でも検査対象物Ｗの主平面（図２０の上面）に略
直交する。

【０００３】一方、投光スポットは投光ビームの検査対
象物Ｗへの照射方向とは異なる方向の（投光ビームが走
査される平面に対して角度θをなす）光軸を有した受光
光学系４を通してＰＳＤよりなる位置検出器５により位
置が検出される。すなわち、投光スポットの像として形
成される結像スポットの位置を位置検出器５で検出する
ことによって、検査対象物Ｗへの投光ビームの照射方向
における投光スポットの位置を三角測量法の原理で求
め、検査対象物Ｗの主平面の立体形状を求めることがで
きるのである。ここに、受光光学系４は、受光レンズ４
ａのほか３枚の反射ミラー４ｂ〜４ｄおよび走査装置２
により構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例では、
検査対象物Ｗの主平面については、投光スポットの位置
を走査することで任意の位置の立体形状を求めることが
できるが、主平面に交差する方向の形状を測定するのは
難しいという問題がある。とくに、側面からＪ字状のリ
ードが突出するパッケージ（図１参照）を備える電子部
品を回路基板に表面実装している場合には、回路基板へ
のリードの半田付け部位がパッケージの裏面側に隠れ、
しかも主平面は回路基板の表面と平行な面になるのが一
般的であるから、半田付け部位の良否を形状から判定し
ようとしても投光ビームを半田付け部位に照射すること
ができず半田付け部位の形状計測が行なえないという問
題が生じる。

【０００５】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、投光ビームを主平面に対して斜めに交差する
ように照射することによって主平面に交差する面につい
ても立体形状の測定を可能とし、かつ計測部位を容易に
変更することができるようにした形状計測方法およびそ
の装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、以下の手段を採用している。すなわち、請求項１な
いし請求項２の発明は形状計測方法に関するものであっ
て、検査対象物に投光ビームを照射して形成される投光
スポットを検査対象物の上で走査し、投光ビームの照射
方向とは異なる方向の光軸を有した受光光学系を通して
投光スポットの像として形成される結像スポットの位置
を測定することによって検査対象物の立体形状を計測す
ることを共通の方法にしている。

【０００７】

【０００８】請求項１の発明は、投光ビームの走査範囲
の一部範囲を偏向部材に重複させ、投光ビームを走査範
囲が偏向部材に重複する範囲での反射光と偏向部材に重
複しない範囲での直接光とに２分岐し、分岐した各投光
ビームにより検査対象物の所望部位に各別に投光スポッ
トを形成することを特徴とする。

【０００９】

【００１０】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、位置検出器の結像スポットから投光スポットを見込
む経路を経路分割手段によって複数の経路に分割すると
ともに、分割された各経路をそれぞれ経路集結手段によ
って上記投光スポットに集結させることを特徴とする。
請求項３ないし請求項４の発明は形状計測装置に関する
ものであって、検査対象物に投光ビームを照射する光源
と、投光ビームにより形成される投光スポットを検査対
象物の上で走査する走査装置と、投光ビームの照射方向
とは異なる方向の光軸を有した受光光学系と、受光光学
系を通して投光スポットの像として形成される結像スポ
ットの位置を測定する位置検出器と、走査装置の走査位
置と位置検出器の出力とに基づいて検査対象物の立体形
状を計測する演算回路とを備えたことを共通の構成にし
ている。

【００１１】

【００１２】

【００１３】請求項３の発明は、投光スポットを走査す
る際の投光ビームの走査範囲の一部範囲で投光ビームを
反射して検査対象物に照射し残りの範囲で投光ビームを
検査対象物に直接照射する偏向部材を設けて成ることを
特徴とする。

【００１４】

【００１５】

【００１６】請求項４の発明は、位置検出器の結像スポ
ットから投光スポットを見込む経路を複数の経路に分割
するハーフミラーと、分割された各経路をそれぞれ上記
投光スポットに集結させる反射ミラーとを付加したこと
を特徴とする。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【作用】 請求項１の発明の方法によれば、投光ビームを
２分岐するにあたって、投光ビームの走査範囲のうちの
一部範囲でのみ投光ビームを反射させるから、投光ビー
ムが反射光と直接光とに２分岐されるのであって、投光
ビームの走査位置により投光スポットの照射箇所を識別
できるから、受光側で各投光スポットに対応する反射光
を分離するなどの処理が不要であり、簡単な方法ながら
投光ビームの１回の走査で２箇所の形状計測が行なえる
のである。

【００２０】

【００２１】

【００２２】請求項２の発明の方法によれば、結像スポ
ットから投光スポットを見込む経路を複数に分岐し、か
つ分岐された各経路を投光スポットに集結するから、複
数の経路を通った投光スポットからの反射光によって結
像スポットを形成することができ、いずれかの経路では
投光スポットが死角に入って結像スポットが形成されな
いような場合でも他の経路で投光スポットに対する結像
スポットを形成できる可能性が高くなる。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】請求項３の発明の構成によれば、投光ビー
ムを２分岐するにあたって、投光ビームの走査範囲のう
ちの一部範囲でのみ投光ビームを反射させるから、投光
ビームが反射光と直接光とに２分岐されるのであって、
投光ビームの走査位置により投光スポットの照射箇所を
識別できるから、受光側で反射光を分離するなどの処理
が不要であり、簡単な方法ながら投光ビームの１回の走
査で２箇所の形状計測が行なえるのである。

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】請求項４の発明の構成によれば、結像スポ
ットから投光スポットを見込む経路をハーフミラーによ
って複数に分岐し、かつ分岐された各経路を反射ミラー
によって投光スポットに集結するから、複数の経路を通
った投光スポットからの反射光によって結像スポットを
形成することができ、いずれかの経路では投光スポット
が死角に入って結像スポットが形成されないような場合
でも他の経路で投光スポットに対する結像スポットを形
成できる可能性が高くなる。

【００３１】

【実施例】

（実施例１）図１に本実施例の具体構成を示し、図２に
本実施例における光学系を簡略化した図を示す。しかし
て、レーザ光源のような光源１からの投光ビームは、振
動ミラー（回転するポリゴンミラーでもよい）よりなる
走査装置２により偏向された後に投光レンズ３を通して
投光レンズ３の光軸に略平行な方向に出射される。すな
わち、投光レンズ３を通過した投光ビームの主光線が光
軸に平行となるテレセントリック光学系を構成するよう
に走査装置２と投光レンズ３との関係が規定されてい
る。検査対象物Ｗａ，Ｗｂとしては回路基板ＢＤに並べ
て実装したＪ字形のリードを有する電子部品を示してあ
り、リードの下端部が半田付けされている。また、回路
基板ＢＤの表面に平行な面を主平面とする。ここに、立
体形状の測定対象はリードの半田付け部位の形状であっ
て、投光ビームは主平面に対して斜めに交差する方向か
ら照射され、投光スポットはリードの高さ方向に走査さ
れるものとする。すなわち、投光ビームがリードの表面
に対して直交する平面内で走査されるように、走査装置
２や投光レンズ３が配置されている。

【００３２】投光レンズ３から出射された光ビームの走
査範囲のうちの略半分の範囲では図３のように検査対象
物Ｗａに対して直接照射されるが、残りの略半分の範囲
では他の検査対象物Ｗｂに照射されるように反射ミラー
よりなる偏向部材６で反射されて偏向される。投光レン
ズ３の光軸は検査対象物Ｗａ，Ｗｂの主平面に対して斜
めに交差するように配置されており、偏向部材６は反射
面が検査対象物Ｗａ，Ｗｂの主平面に対して直交し、か
つ検査対象物Ｗａ，Ｗｂにおいて投光ビームが走査され
るリードの表面に平行になるように配置される。この構
成によって、走査装置２が１回走査されるたびに各検査
対象物Ｗａ，Ｗｂの上で投光ビームが順次走査されるこ
とになる。

【００３３】受光光学系４は、受光レンズ４ａと３枚の
反射ミラー４ｂ〜４ｄと走査装置２とにより構成され
る。すなわち、検査対象物Ｗａ，Ｗｂと受光レンズ４ａ
との間には反射ミラー４ｂが配設され、受光レンズ４ａ
を通った光は、２枚の反射ミラー４ｃ，４ｄを通して屈
曲された後、走査装置２で偏向されてＰＳＤよりなる１
次元の位置検出器５に入射する。ここに、反射ミラー４
ｂ〜４ｄは光学系の配置の都合で設けてあり必ずしも設
ける必要はない。また、受光光学系４は、光軸（すなわ
ち受光レンズ４ａの光軸を通る光線が反射ミラー４ｂで
反射したときに通る光路）が、投光ビームの走査される
上記平面に対して交差するように配置される。図１で説
明すれば、投光ビームはＸＺ平面で走査され、受光光学
系４の光軸と投光ビームとを含む平面はＸＺ平面に略直
交することになる。

【００３４】このようにして位置検出器５の受光面に
は、投光ビームの照射方向における検査対象物Ｗａ，Ｗ
ｂまでの距離に対応した位置に結像スポットが形成され
ることになる。すなわち、Ｚ方向の変位に伴う結像スポ
ットの移動方向が受光面の長手方向に一致するように位
置検出器５の向きが設定される。上述のように、投光ビ
ームをＸＺ平面上で走査し、受光光学系４の光軸と投光
ビームとを含む平面をＸＺ平面に略直交させていること
によって、図４に示すように投光ビームが検査対象物Ｗ
ａ，Ｗｂのリードで反射した後に回路基板ＢＤで再反射
されるような二次反射が生じたとしても（本来の投光ス
ポットａに対する結像スポットをａ′、二次反射による
投光スポットｂに対する結像スポットをｂ′としてあ
る）、位置検出器５の受光面の上では二次反射による結
像スポットｂ′は、本来の結像スポットａ′に対して長
手方向（紙面に交差する方向）にはほとんど変位せず、
紙面に平行な方向（すなわち、位置検出器５の受光面の
幅方向）に変位することになる。したがって形状の誤計
測を抑制することができる。なお、偏向部材６で反射し
て検査対象物Ｗｂに照射された投光ビームに対する反射
光は偏向部材６で再反射して受光光学系４に入射し、偏
向部材６に照射されずに検査対象物Ｗａに直接照射され
た投光ビームに対する反射光は受光光学系４に直接入射
する。

【００３５】上記構成では、走査装置２によって投光ビ
ームを走査するのに対して、受光側でも走査装置２を介
して位置検出器５に結像スポットを形成しているから、
位置検出器５の受光面の有効幅を越えない位置に結像ス
ポットを形成することができる。ここに、走査装置２に
入射する光源１からの投光ビームと走査装置２から位置
検出器５に向かう光線とを分離するためのプリズム７も
設けられる。

【００３６】上述した走査装置２の振動位置は走査用駆
動回路１１により制御され、この走査用駆動回路１１の
出力によってどちらの検査対象物Ｗａ，Ｗｂに投光スポ
ットが形成されているかを知ることができるから、演算
回路１２では走査用駆動回路１１の出力と位置検出器５
の出力とに基づいて、各検査対象物Ｗａ，Ｗｂの立体形
状を計測することができるのである。このように、投光
ビームを主平面に対して斜めに交差させる形で照射して
いることによって、Ｊ字形のリードを有する電子部品の
半田付け部分の立体形状の計測が可能になるのである。
しかも、投光ビームを偏向部材６によって２方向に分
け、各投光ビームをそれぞれ異なる検査対象物Ｗａ，Ｗ
ｂに照射するから、投光ビームの１回の走査で２個の検
査対象物Ｗａ，Ｗｂの検査が可能になり、しかも、１つ
の光学系で２個の検査対象物Ｗａ，Ｗｂについての検査
が可能になるのである。加えて、偏向部材６で検査対象
物Ｗａ，Ｗｂの所望位置に投光ビームを照射しているか
ら、必要に応じて偏向部材６の位置や向きを変えるだけ
で検査対象物Ｗａ，Ｗｂの所望の位置の立体形状の計測
が可能になるのである。

【００３７】（実施例２）実施例１においては、走査装
置２を投光側と受光側とで共用しているが、図５に示す
ように投光側と受光側とに分けて２個の走査装置２ａ，
２ｂを設けてもよい。この場合、両走査装置２ａ，２ｂ
が同期するように振動させれば、実施例１と同様の機能
となる。他の構成は実施例１と同様である。

【００３８】（参考例１） ところで、投光ビームを２方向に分けるために図 ６およ
び図７に示すように、ビームスプリッタよりなる偏向部
材６を回路基板ＢＤに直交し両検査対象物Ｗａ，Ｗｂの
中央線を含む面上に配置するとともに、偏向部材６を透
過した透過光と偏向部材６で反射された反射光とに２分
岐し、透過光と反射光との光路上にそれぞれ出入自在な
遮光板８ａ，８ｂを配置した構成としてもよい。遮光板
８ａ，８ｂは回路基板ＢＤに平行に配置され、各遮光板
８ａ，８ｂは図示していないソレノイドのような駆動源
によって、偏向部材６から各検査対象物Ｗａ，Ｗｂへの
光路上に位置する位置と、光路を開放する位置との間で
回路基板ＢＤに沿って移動する。また、各遮光板８ａ，
８ｂを駆動する駆動源が遮光板駆動回路１３により制御
されて、各遮光板８ａ，８ｂが択一的に光路を開放す
る。通常は走査装置２による投光ビームの１回の走査毎
に遮光板８ａ，８ｂを交互に開閉する。偏向部材６を形
成するビームスプリッタとしてはハーフミラーを用い
る。

【００３９】受光光学系４については、実施例１と同様
に、投光ビームが走査される平面に対して光軸と投光ビ
ームとを含む平面が略直航するように配置される。ま
た、受光光学系４では、偏向部材６での反射光により検
査対象物Ｗｂに形成された投光スポットについては偏向
部材６で再反射させた後に結像し、偏向部材６での透過
光により検査対象物Ｗａに形成された投光スポットにつ
いては偏向部材６を透過させて結像する。

【００４０】上記構成によって、実施例１と同様に、各
検査対象物Ｗａ，Ｗｂの所望部位の立体形状の計測が可
能になるのである。しかも、偏向部材６は投光ビームの
光路を反射光と透過光とに２分岐するから、各検査対象
物Ｗａ，Ｗｂの走査範囲を実施例１と同範囲とすれば、
走査装置２の振動幅が実施例１の略半分になり、それだ
け走査装置２の構成が簡単になるとともに、投光レンズ
３も小形になって製造が容易になるのである。他の構成
および動作は実施例１と同様である。なお、実施例２と
同様にして図８のように投光側と受光側とで個別に走査
装置２ａ，２ｂを設け、互いに同期振動させるようにし
てもよい。

【００４１】（参考例２） 参考例１ では、偏光部材６で投光ビームを２分岐した後
に、遮光板８ａ，８ｂを開閉することで、どちらの光路
の投光ビームを採用するかを決定していたが、波長によ
って光路を識別してもよい。すなわち、図９に示す構成
を有し、光源１としては複数波長を含む投光ビームを照
射するものを用い、偏向部材６としては波長選択特性を
有するものを用いる。具体的には、偏向部材６として分
波器である干渉フィルタを用いることで投光ビームを反
射波長と透過波長とに分波し、反射波長と透過波長との
投光ビームをそれぞれ検査対象物Ｗａ，Ｗｂに照射する
のである。

【００４２】一方、受光光学系４は、偏向部材６での反
射光により検査対象物Ｗｂに形成された投光スポットに
ついては偏向部材６で再反射させた後に結像し、偏向部
材６での透過光により検査対象物Ｗａに形成された投光
スポットについては偏向部材６を透過させて結像するよ
うに配置する。したがって、受光レンズ４ａへの入射光
の波長は偏向部材６で混合されているが、プリズム７に
よって投光ビームと分離された受光光線を干渉フィルタ
９を通して分波することにより、各検査対象物Ｗａ，Ｗ
ｂに形成された投光スポットに対応した結像スポットを
格別に分離することができる。すなわち、干渉フィルタ
９で分波され各別に形成される結像スポットの位置を個
別の位置検出器５ａ，５ｂで監視することによって、各
検査対象物Ｗａ，Ｗｂの立体形状を計測することができ
るのである。

【００４３】上述した構成では、投光ビームを１回走査
すれば、２個の検査対象物Ｗａ，Ｗｂの立体形状を一度
に計測することができるから、実施例３の構成よりも立
体形状の計測に要する時間が半分程度に短縮されること
になる。他の構成および動作は実施例１と同様である。（参考例３） 図 １０に示すように、参考例２と同様に、複数波長を含
む光源１を用い、偏向部材６としては分波器である干渉
フィルタを用いてもよい。分岐された投光ビームは各検
査対象物Ｗａ，Ｗｂに照射されてそれぞれ投光スポット
を形成し、その反射光は受光光学系４を通過して位置検
出器５に結像スポットを形成しようとする。ここで、受
光光学系４と位置検出器５との間には、特定波長を選択
的に通過させる２種類のフィルタ１０ａ，１０ｂを有し
たフィルタ板１０が設けられ、フィルタ駆動回路１４に
よって一方のフィルタ１０ａ，１０ｂが択一的に光路に
挿入されるようにしてある。したがって、走査装置２で
の１回の走査毎にフィルタ１０ａ，１０ｂを交互に入れ
換えるようにすれば、各検査対象物Ｗａ，Ｗｂの立体形
状を個別に計測することができるのである。他の構成お
よび動作は実施例１と同様である。

【００４４】（参考例４） 図１１に示すように、偏向部材６として反射ミラーを用
いるとともに、偏向部材６を偏向部材駆動回路１５によ
って移動自在に制御した構成を採用することもできる。
すなわち、偏向部材６は図示していないソレノイドのよ
うな駆動源によって、投光レンズ３から一方の検査対象
物Ｗａへの光路上に配置される位置と、この光路から取
り除かれる位置との間で回路基板ＢＤに直交する面内で
移動自在とされる。また、駆動源は投光ビームの走査に
同期して偏向部材駆動回路１５により制御される。

【００４５】上記構成によれば、偏向部材６が投光ビー
ムの経路に存在しないときには、投光ビームが検査対象
物Ｗａに照射されて検査対象物Ｗａに投光スポットが形
成され、偏向部材６が投光ビームの経路に存在すれば、
投光ビームが偏向部材６で反射されて検査対象物Ｗｂに
投光スポットが形成されることになる。したがって、位
置検出器５の受光面に形成される結像スポットは偏向部
材６の位置に応じて各検査対象物Ｗａ，Ｗｂに対応する
ものとなる。なお、受光光学系４は、偏向部材６を含む
面内に反射ミラー４ｂで屈曲された受光レンズ４ａの光
軸が含まれる位置、または投光ビームの光路上に偏向部
材６が存在するときに偏向部材６での投光スポットの鏡
像を位置検出器５の受光面に結像させる位置のどちらに
配置してもよい。他の構成および動作は実施例１と同様
である。

【００４６】（参考例５） 図 １２および図１３に示すように、偏向部材６として回
路基板ＢＤに直交し２個の検査対象物Ｗａ，Ｗｂの間の
対称線を含む面内に回路基板ＢＤに平行な回転軸６ａを
有した反射ミラーを用いてもよい。偏向部材６は図示し
ていないモータのような駆動源によって回転軸６ａが回
動可能であって、偏向部材駆動回路１５で駆動源を制御
することにより、投光ビームを各検査対象物Ｗａ，Ｗｂ
に照射できる角度を向くようになっている。ここに、投
光レンズ３は、両検査対象物Ｗａ，Ｗｂに対する走査範
囲の全領域について投光ビームが偏向部材６で一旦反射
されるように配置される。

【００４７】上述の構成によって、投光ビームが反射さ
れて各検査対象物Ｗａ，Ｗｂにそれぞれ照射されるよう
に偏向部材６の角度を設定すれば、偏向部材６の角度の
変更のみで他の光学系は共通にしたままで各検査対象物
Ｗａ，Ｗｂごとの立体形状を計測することができる。他
の構成および動作は実施例１と同様である。また、実施
例２と同様にして図１４のように投光側と受光側とで個
別の走査装置２ａ，２ｂを設け、互いに同期振動させて
も同様に機能する。

【００４８】（実施例３） 上述した各実施例では検査対象物Ｗａ，Ｗｂに対する光
切断面が固定的に設定されていたが、二次反射等の影響
を除去するためには光切断面を変更したい場合がある。
そこで、本実施例では、図１５および図１６のように回
路基板ＢＤをターンテーブル（軸のみを図示してある）
１７の上に載置し、ターンテーブル１７をテーブル駆動
回路２０で制御して回動させることによって、検査対象
物Ｗａ，Ｗｂに対する光切断面を変化させることができ
るようにしているのである。ここでは、実施例１に対応
した構成を示しているが、上述した他の構成についてタ
ーンテーブル１７を採用してもよい。また、回路基板Ｂ
Ｄには３個の検査対象物Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃを実装してあ
り、上記光学系では一度に立体形状を計測できるのは２
個の検査対象物Ｗａ，Ｗｂについてであるが、ターンテ
ーブル１７の軸と検査対象物Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃとの位置
関係を適宜設定しておくことで、ターンテーブル１７を
回動させるだけで３個以上の検査対象物Ｗａ，Ｗｂ，Ｗ
ｃについて一つの光学系で立体形状を計測することがで
きるのである。また、検査対象物Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃの４
側面について形状計測を行なう場合に、１つの投光ビー
ムを検査対象物Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃに照射する場合に、検
査対象物Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃの向きを代えて４回の計測を
行なう必要があるが、投光ビームを２分岐する上述の各
構成例を本実施例の構成と組み合わせて採用することに
よって、２回の計測で４側面の計測が可能になる。すな
わち、計測回数が減少して計測に要する時間を短縮する
ことができる。他の構成および動作は実施例１と同様で
ある。なお、実施例２と同様にして図１７のように投光
側と受光側とで個別の走査装置２ａ，２ｂを設け、互い
に同期振動させても同様に機能する。

【００４９】（実施例４） 本実施例は、図１８、図１９に示すように、投光ビーム
を走査する平面（図１のＸＺ平面）に略平行な一対の反
射ミラー１８ａ，１８ｂを反射面同士を対向させた形で
互いに離間して配置し、また反射ミラー１８ａ，１８ｂ
の間にハーフミラー１９を配置した構成を有する。ハー
フミラー１９は結像スポットから投光スポットを見込む
経路上に配置され、この経路を２分岐する経路分割手段
として機能する。また、反射ミラー１８ａ，１８ｂは分
割された各経路を偏向部材６を介して投光スポットに集
結させるのであって経路集結手段として機能する。

【００５０】上述のように、受光光学系４を通して投光
スポットを位置検出器５の受光面に結像させるにあたっ
て、投光スポットと結像スポットとの間の経路を２経路
設けていることによって、一方の経路では検査対象物Ｗ
ａ，Ｗｂのリードによって死角が形成され投光スポット
を位置検出器５から見込むことができないような場合で
も、他方の経路で結像スポットを形成することが可能に
なり、結果的に死角が形成されにくくなるのである。本
実施例の偏向部材６は実施例１に対応するものである
が、上述した他の構成で示した偏向部材６を用いてもよ
い。他の構成および動作は実施例１と同様である。

【００５１】

【００５２】

【００５３】

【発明の効果】 請求項１の発明は、投光ビームを２分岐
するにあたって、投光ビームの走査範囲のうちの一部範
囲でのみ投光ビームを反射させるから、投光ビームが反
射光と直接光とに２分岐されるのであって、投光ビーム
の走査位置により投光スポットの照射箇所を識別できる
から、受光側で反射光を分離するなどの処理が不要であ
り、簡単な方法ながら投光ビームの１回の走査で２箇所
の形状計測が行なえるという利点がある。

【００５４】

【００５５】

【００５６】請求項２の発明は、結像スポットから投光
スポットを見込む経路を複数に分岐し、かつ分岐された
各経路を投光スポットに集結するので、複数の経路を通
った投光スポットからの反射光によって結像スポットを
形成することができ、いずれかの経路では投光スポット
が死角に入って結像スポットが形成されないような場合
でも他の経路で投光スポットに対する結像スポットを形
成できる可能性が高くなり、死角が形成されにくくなる
という利点を有する。

【００５７】

【００５８】

【００５９】

【００６０】請求項３の発明は、投光ビームを２分岐す
るにあたって、投光ビームの走査範囲のうちの一部範囲
でのみ投光ビームを反射させるから、投光ビームが反射
光と直接光とに２分岐されるのであって、投光ビームの
走査位置により投光スポットの照射箇所を識別できるか
ら、受光側で反射光を分離するなどの処理が不要であ
り、簡単な方法ながら投光ビームの１回の走査で２箇所
の形状計測が行なえるという利点がある。

【００６１】

【００６２】

【００６３】請求項４の発明は、結像スポットから投光
スポットを見込む経路をハーフミラーによって複数に分
岐し、かつ分岐された各経路を反射ミラーによって投光
スポットに集結するので、複数の経路を通った投光スポ
ットからの反射光によって結像スポットを形成すること
ができ、いずれかの経路では投光スポットが死角に入っ
て結像スポットが形成されないような場合でも他の経路
で投光スポットに対する結像スポットを形成できる可能
性が高くなる。その結果、死角が形成されにくくなり、
各種形状の検査対象物に対応することが可能になるとい
う利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す具体構成図である。

【図２】実施例１を示す光学系を簡略化した構成図であ
る。

【図３】実施例１を示す要部の動作説明図である。

【図４】実施例１での二次反射に関する説明図である。

【図５】実施例２を示す構成図である。

【図６】参考例１を示す具体構成図である。

【図７】参考例１を示す要部の動作説明図である。

【図８】参考例１の別の構成例を示す構成図である。

【図９】参考例２を示す具体構成図である。

【図１０】参考例３を示す具体構成図である。

【図１１】参考例４を示す具体構成図である。

【図１２】参考例５を示す具体構成図である。

【図１３】参考例５を示す要部の動作説明図である。

【図１４】参考例５の別の構成例を示す構成図である。

【図１５】実施例３示す具体構成図である。

【図１６】実施例３示し、（ａ）は要部側面図、（ｂ）
は要部正面図である。

【図１７】実施例３別の構成例を示す構成図である。

【図１８】実施例４示す具体構成図である。

【図１９】実施例４示す要部の動作説明図である。

【図２０】従来例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 走査装置 ３ 投光レンズ ４ 受光光学系 ５ 位置検出器 ５ａ 位置検出器 ５ｂ 位置検出器 ６ 偏向部材 ６ａ 回転軸 １０ フィルタ板 １０ａ フィルタ １０ｂ フィルタ １２ 演算回路 １７ ターンテーブル ＢＤ 回路基板 Ｗａ 検査対象物 Ｗｂ 検査対象物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−189505（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−282407（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−109904（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−142303（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G06T 1/00 G06T 7/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象物に投光ビームを照射して形成
   される投光スポットを検査対象物の上で走査し、投光ビ
   ームの照射方向とは異なる方向の光軸を有した受光光学
   系を通して投光スポットの像として形成される結像スポ
   ットの位置を測定することによって検査対象物の立体形
   状を計測する形状計測方法において、投光ビームの走査
   範囲の一部範囲を偏向部材に重複させ、投光ビームを走
   査範囲が偏向部材に重複する範囲での反射光と偏向部材
   に重複しない範囲での直接光とに２分岐し、分岐した各
   投光ビームにより検査対象物の所望部位に各別に投光ス
   ポットを形成することを特徴とする形状計測方法。
2. 【請求項２】 位置検出器の結像スポットから投光スポ
   ットを見込む経路を経路分割手段によって複数の経路に
   分割するとともに、分割された各経路をそれぞれ経路集
   結手段によって上記投光スポットに集結させることを特
   徴とする請求項１記載の形状計測方法。
3. 【請求項３】 検査対象物に投光ビームを照射する光源
   と、投光ビームにより形成される投光スポットを検査対
   象物の上で走査する走査装置と、投光ビームの照射方向
   とは異なる方向の光軸を有した受光光学系と、受光光学
   系を通して投光スポットの像として形成される結像スポ
   ットの位置を測定する位置検出器と、走査装置の走査位
   置と位置検出器の出力とに基づいて検査対象物の立体形
   状を計測する演算回路とを備えた形状計測装置におい
   て、投光スポットを走査する際の投光ビームの走査範囲
   の一部範囲で投光ビームを反射して検査対象物に照射し
   残りの範囲で投光ビームを検査対象物に直接照射する偏
   向部材を設けて成ることを特徴とする形状計測装置。
4. 【請求項４】 位置検出器の結像スポットから投光スポ
   ットを見込む経路を複数の経路に分割するハーフミラー
   と、分割された各経路をそれぞれ上記投光スポットに集
   結させる反射ミラーとを付加したことを特徴とする請求
   項３記載の形状計測装置。