JP3141470B2

JP3141470B2 - ３次元形状検出方法および装置

Info

Publication number: JP3141470B2
Application number: JP03336599A
Authority: JP
Inventors: 靖彦原; 秀明土井; 行雄見坊
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-12-19
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 2001-03-05
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: JPH05164520A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、黒い物体・白い光拡散
性物体、また金属やプラスチックのように光沢を有する
物体が混在する機械加工部品や電子実装基板等の３次元
物体に対してその３次元形状を安定に検出できるように
した３次元形状検出方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】３次元形状の計測に関する従来技術とし
ては、例えば文献(三次元画像計測、井口征二、他著、
昭晃堂１９９０年１１月１９日)にあるように種々のも
のがある。主なものを上げると、光を物体にあて、反
射光の時間おくれ量を測る「光レ−ダ法」、光点あるい
は、スリット光を物体に照射し、検出は、照射光軸と角
度を持った方向から行い、光点あるいはスリット光の物
体上での位置ずれを検出することにより、物体の形状を
検知する「三角測量法」、光線で物体を照射し、光の正
反射方向あるいは正反射パタ−ンを検知することによ
り、物体面の傾きを測定する方法、自動焦点法の応
用、共焦点(Con-focal)レ−ザ走査顕微鏡(C.J.R.Shep
pard;Applications of scanning optical microscopy;p
roceedings SPIE Vol.368 Microscopy-Techniques and
capabilities (Sira)PP88-96(1982))による焦点の深い
画像検出法の応用等が考えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の内
は、正反射光を検出するのであるから、光沢面以外の物
体は検出できない。他の方法は一般に、光の拡散面の方
が安定に３次元計測ができる。しかし、光沢面の検出は
不得意である。また、工業製品には黒色の部分(例：IC
など)が良く用いられている。また、白い拡散性の表面
(例：プリント板のシルク文字印刷など)もあり、光の反
射率が大きく変化する。このような物体が同時にあると
き、従来技術の光による検出法は適用が難しいという課
題を有していた。

【０００４】即ち、従来技術においては、種々の光反射
特性を有する物体に対して３次元形状の検出ができるよ
うにするという課題について、考慮されていない。

【０００５】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、種々の光反射特性を有する機械加工部品や電
子実装基板等の３次元物体に対して安定して３次元形状
の検出ができるようにした３次元形状検出方法およびそ
の装置を提供することにある。

【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、本発明では、光源より発射したレーザ光を集光レン
ズで集光して試料に照射し、試料のレーザ光により照射
された個所の像を集光レンズを介して検出することによ
り試料のレーザ光を照射した個所の高さを求めることを
試料の所定の領域に渡って行う試料の３次元形状を検出
する方法において、光源より発射して集光レンズに向か
うレーザ光と試料で反射し集光レンズを通過したレーザ
光との光路上に設けたレンズの光路の方向の位置を変化
させることによりレーザ光により照射された個所の像の
結像位置を変化させて結像位置の異なる複数の像を検出
し、この検出した結像位置の異なる複数の像に基づいて
試料のレーザ光を照射した個所の高さを求めるようにし
た。

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【作用】ところで、(１)例として、図２に示すように、
支持面７に存在する完全光拡散性かつ無吸収の物体１’
に入射光線２が入射する場合を考える。反射拡散光を結
像レンズ４で集光して検出器５で検出する場合、結像レ
ンズ４に入射する光量Ｉは次式で与えられる(例えば光
学技術1985-ＩＩ-3、P6:光学工業技術協会)。Ｉ＝Ｃ・（Ｒ²／（Ｄ²＋Ｒ²））（数１）ここで、Ｃ：定数．Ｒ：結像レンズ４の半径．Ｄ：拡散
面物体１’から結像レンズ４までの距離である。

【００１３】Ｒ＝∞のときはＩ＝Ｃとなり、これは全拡
散光量を意味する。Ｒ：Ｄ＝１：１，３：１，５：１の
ときのおのおの結像レンズ４に入射する光量は、全光量
Ｉの１／２，１／10，１／26になる。すなわち、完全拡
散面の場合には、入射光線２のかなりの部分が検出器５
に入射する場合が考えられる。

【００１４】完全拡散面の例としては、硫酸バリウムの
ような白色体があり、この場合入射光線が偏光の場合で
も拡散光はほぼ無偏光になる。工業材料でこのような性
質を有するものとしては、例えばセラミック材料、印刷
文字などがある。プリント基板材料の場合、例えばガラ
スエポキシのような材料が用いられる。この場合、材料
は半透明であり、基材内に侵入して再び外部に放散する
光については、無偏光状態になる。この場合は、基材内
部で失われる光が多いので、レンズにより集光される光
量は完全拡散面のように多くはない。黒色の物体でかつ
表面が拡散性の場合、式(数１)にさらに光反射率ｋがか
かる。光反射率がｋ＝１／1000の場合を仮定すると、
レンズに入射する光量は、さらに式(１)の１／1000にな
る。最低の光量レベルでも、例えば、10のダイナミック
レンジが必要であると考えれば、検出器のダイナミック
レンジは10000が必要になる。検出器のダイナミックレ
ンジはせいぜい数100〜1000であり、種々の光拡散性の
表面に適応することは難しいことが分る。

【００１５】(２)次に光沢面物体の場合を検討してみ
る。まず、物体に光線を入射してその反射方向を検出し
て、物体の面の傾きを検出する方法について考察してみ
る。

【００１６】図３に示すように、支持面７に存在する円
形断面の光沢面物体１に上方から光線を入射させる場合
を考えてみる。半透鏡３で反射された入射光２が光沢面
物体１の頂点に入射した場合、正反射光６は真上に反射
し、強い正反射光６が半透鏡３を通して結像レンズ４で
結像されて検出器５に入射する。図４（ａ）に示すよう
に入射光２の角度がθ＝45°の場合、支持面７に存在す
る光沢面物体１の法線角度φがφ＝22.5°の部分の正反
射光６が結像レンズ４を介して検出器５によって検出さ
れる。(なお、図４において光沢面物体１の大きさは、
分り易さのために拡大して描かれている。また実際はレ
ンズ４の開口数に応じてφより多少大きい角度の光沢面
物体１からの反射光まで検出器５で検出される)。同様
に入射光２の角度がθ＝90°の場合(図４(ｂ))、光沢面
物体１で光る部分はφ＝45°である。φ＞45°の部分
は、θ＞90°にしなければ検出できない。これは不可能
である。実際には、支持面７の上には、他の物体があり
得るので、θ≧90°の照明はできない。光沢面物体１が
他の物体の近くにある場合は、θ＝20°〜30°の照明も
できない場合がある。すなわち従来の検出法は光沢面物
体の立体形状を検出する場合に限られた性能しか実現で
きない。以上は、光線２の入射角度θを変えた検討であ
るが、例えば入射角をθ＝０°とし、検出器５および結
像レンズ４の角度φを可変としても同様な問題が生じ
る。

【００１７】(３)以上の検討は、光沢面物体の面が完全
な鏡面の場合の検討であるが、物体１′の面が拡散面で
ある場合、入射光線方向に対して検出光軸を角度Ψ傾け
て三角測量の原理で高さを測定することができる。この
場合、例えば図５に示すように入射光線２、２′、２″
に対して、照射点ａ，ｂ，ｃに応じて、結像レンズ４に
よる検出器５上の照射点位置ａ′，ｂ′，ｃ′が異って
くるので、拡散面物体１′の高さｈが求まる。高さｈを
求める画像処理は画像処理回路100によって行われる。
物体が、光沢面物体の場合も、表面が多少とも拡散面で
あれば、この原理で立体形状が検出できる場合もある。
しかし、この場合も特に金属面のように反射率が高い場
合は検出器に対して正反射の条件が成立する場合、例え
ばφ＝45°で対象物１′の面の角度がφ＝22.5°の場
合、強い正反射光が検出器５に入射する。他方、φ＝2
2.5°以外の部分は、極めて弱い検出光しか得られな
い。

【００１８】この場合の散乱光は、研磨した金属やガラ
スの場合1/1000くらいである。従って、光沢面物体での
形状検出を行おうとすると、(１)で述べたような検出器
のダイナミックレンジの問題につき当たる。また、図６
に示すように入射光線２は、同図上部に示すように、多
少広がった強度分布９を持っている。例えばｂ点に光線
が入射した場合、ａ点で正反射の条件が成立するため
に、ｂ点よりもａ点が明るく輝いて見えることになる。
この場合、高さｈはｈ₁でなくｈ₂と誤って検出されてし
まう。

【００１９】即ち、最も光反射の少ない物体に検出器の
ゲインを合せると、反射率の高い物体では、光量が多す
ぎて検出器出力が飽和してしまう。また、反射率の高い
物体に合せると、反射率の低い物体は十分な検出器出力
が得られない。また、反射率の高い物体では光の正反射
によって、高さを誤って検出することが起こる。

【００２０】以上のように、明・暗、光沢面、梨地面を
とわず、種々の光反射特性を有する物体に対して安定し
て３次元形状の検出をすることが必要である。そこで、
物体の変化によって検出器に入る光の強弱の変化が大き
いので、光源，光学条件および、検出器に関して特別な
制御を行う必要がある。

【００２１】(４)第１に、検出器５の特性を非飽和型に
することが考えられる。TVＡカメラ等の画像検出器の場
合、感度を悪くすると、暗い物体が検出できなくなる。
検出器５の特性自体を図７のように対数型(あるいは対
数類似型)にしておけば、暗い部分に対しては感度良
く、明るい部分に対しては感度が悪くなる。CCDリニア
イメ−ジセンサ−には、この種類のセンサ−が市販され
ている。(カナダ．DALSA社．DYNASENSOR)。フォトダイ
オ−ドのような単一センサ−では、出力増幅器に対数型
の増幅器を使うことができる。

【００２２】(５)第２に照明光量を制御することが考え
られる。これを行えば、実質的に、例えばTVカメラのダ
イナミックレンジを増大させることができそうに思える
が、TV画面の中に暗い部分と明るい部分が混在する場合
は、これは有効でない。暗い部分を検出するために照明
を明るくすると、明るい部分でTVカメラ出力が飽和して
しまうためである。この対策としては、レ−ザ光点で物
体を走査し、明るい部分での光量を瞬時に制御するか、
あらかじめ試行の走査を行って、物体の明るさに関する
情報を得ておきこの情報にもと基づいて、光点の光量を
調整することが考えられる。

【００２３】(６)第３に光学系にフィルタ−を挿入して
(４)(５)の機能を代行させることが考えられる。非線型
の濃度フィルタ−としては光量レベルに感知して、自動
的に濃度がかわるサングラスが知られているが、本発明
の目的には濃度変化の速度や空間解像力の点で使用は困
難と考えられる。物体の明るさレベルをあらかじめ検知
して、明るい部分の光透過率を下げるようにフィルタ−
を制御することが考えられる。この場合のフィルタ−と
しては、近年盛んに用いられている透過照明型の液晶表
示器を用いることができる。

【００２４】(７)図６で説明したように光沢面で誤って
高さを検出する誤動作に対しては、以下の対策が有効で
ある。図１に示すように、入射光線10を偏光レ−ザ光と
する。該偏光レ−ザ光10は集光レンズ12で、支持面７に
存在する光沢面物体１、１’位置で光点に絞られ、半透
鏡３で反射して照射されるものとする。光沢面物体１、
１’からは、正反射光６および散乱光８が上方に進み、
半透鏡３を透過して結像レンズ４で結像される。ここ
で、正反射光６は、ほぼ偏光状態を保った状態で反射さ
れる。他方、散乱光８は、光沢面上の細かな傷、異物等
によって散乱されたものなので、偏光状態がランダムで
ある。従って、偏光板11を正反射光６の偏光を遮断する
方向に設定すれば、強い正反射光６をカットし、散乱光
８によってのみ、光沢面物体１の面上の光点ｄの位置を
検出器５によって検出できる。半透鏡３の代りに偏光ビ
−ムスプリッタを用いれば、光の損失を低くすることが
できる。図８に示す上方光線入射・斜検出方式、図４に
示す上方検出・斜光線入射方式、ここには図示していな
いが、斜光線入射・斜検出方式においても、検出器５の
前、結像レンズ４の前後など、入射光線２、２’と、正
反射光６、６’・散乱光８、８’を分離したあとから、
検出器５までの間に、偏光遮断光学要素を挿入すること
によって、この目的を達成することができる。偏光板を
使用することにより、検出器のダイナミックレンジの問
題は低減するが、これは光沢面物体に対してだけであ
り、光りの拡散面からの反射光は前に述べたように無偏
光であるので偏光板の導入は問題の全てを解決すること
はできない。

【００２５】

【実施例】以下本発明の３次元形状を検出するための実
施例を説明する。実施例としては、基本的に従来方式の
うち、光レ−ダ法、三角測量法、共焦点レ−ザ走
査顕微鏡等の光の正反射光を利用しなくても検出できる
方法に適用できる。しかし光の正反射方向を検知するよ
うな検出法()には適用できない。

【００２６】実施例１図９に示すように偏光レ−ザ光10を光偏向器13を介し
て、集光レンズ12によって光点に絞り込み、例えばプリ
ント印刷板や多層基板等の基板で形成された支持面７上
に存在するはんだ等の物体１、１’の面上を走査する。
同図では、光点の走査は、紙面に垂直方向に行われる。
光点走査によって得られる散乱光は、結像レンズ４、偏
光板11を通って、検出器５で検出され、画像処理回路10
0によって光点位置の変位(光点の高さ)が、入射光軸と
検出光軸との間に所定の角度を有するため、三角測量の
原理で測定される。同図で検出器５が複数設置されてい
るが、これは、ＩＣ等の電子部品の部品113によって、
何方かの検出器５の光路が遮断されることに対する対策
である。検出器５は、例えばポジションセンサを用いて
光点の位置を検出することができる。また、同図は、検
出器５からの出力値を光量制御装置16に導き、一定レベ
ル以上の検出器出力値が得られたときに、検出出力レベ
ルをほぼ一定に保つように、レ−ザ光変調器１４(ＡＯ
変調器、ＥＯ変調器など)を制御するか、レ−ザ15から
発振する光量そのものを制御する(半導体レ−ザ等の場
合)ことによって、より安定な動作が可能となる。同図
の17は、レ−ザ光波長以外の波長を遮断するためのフィ
ルタ−であり、外光の影響を低減し、また、対象物から
発生することのある蛍光による誤動作を避けることがで
きる。これらの機能は、以下の実例においても有効であ
る。また、検出器５として図７に示すような特性(対数
形)のダイナミックレンジの極めて大きな不飽和形の検
出器を使うと、検出光レベルが変化しても、対象物の形
状を安定して検出できる。なお、24は、増幅器である。

【００２７】実施例２第２の実施例を図１１に示す。この例も前例と同じに偏
光レ−ザ光10を絞り込み、基板等の支持面７に存在する
はんだ等の物体１，１´を上方から照射して、偏光器13
によって直線上に走査する。(偏光器13によって光路は
折り曲げられるが図１１では展開図を示している。)偏
光レ−ザ光10は集光レンズ12,４´,４を通って物体１,
１´を照射し、反射光６，８は結像レンズ４，４´を通
ってＣＣＤリニアイメ−ジセンサ５´上に結像する。物
体１，１´の高さに応じて、センサ５´上での光点位置
ｈ´は例えばａ´，ｂ´のように変化する。

【００２８】図１０は、光点走査に伴う、光点の移動
と、センサ５´による検出の状況を示すものである。同
図で物体上での光点走査座標Ｘに対するセンサ５´での
光点位置変位ｈ´を求めれば物体高さ形状が求まる。こ
れは、図１０のセンサ５´の各走査Ｎに対して、センサ
５´上で、最も、光量の高い画素を求めることを意味す
る。

【００２９】さて、本例において仮に物体１，１´から
の反射光量が強い場合を考えてみる。この場合、センサ
５´はブル−シング現象を起こす。ブルーシングを起こ
すとＣＣＤリニアイメージセンサ５´から得られるビデ
オ信号は乱れるので、光点のピーク位置ｈ´を求めるこ
とができない。このために次のような手段をとる。

【００３０】光量分布記憶回路101は、各々のＣＣＤ５
´走査Ｎに対して、光点の明るさを記憶する。これはあ
る光点走査（すなわち偏光器13の走査）に対して記憶を
行う。ついで、次の光点走査のときには、各々のＣＣＤ
５´走査Ｎに対してレーザ光量制御装置16により、光変
調器14に制御信号を送り、光点の明るい(すなわち物体
からの反射光の強い)光点走査位置Ｘでのレーザ光10の
光量を減じる。また光点の暗い部分ではレーザ光10の光
量を増す。この光量の増減は、センサ５´のダイナミッ
クレンジの中に入る程度に制御すれば良い。上記では連
続した２回の光点走査について説明したが、間にダミー
走査が入っても良いし、また、偏光器13が往復振動鏡で
あれば、往路と復路を利用することもできる。センサ5
´として非飽和型のＣＣＤリニアイメージセンサを用い
ても、光量変化に強い安定した検出を行う一法となる。

【００３１】実施例３図１２は、共焦点レーザ走査顕微鏡の原理を用いた例を
示す。偏光レーザ光10は、変調器14´を通り、変調信号
18に応じて、正弦波あるいはパルス状に強度が変調され
る。レーザが半導体レーザの場合はレーザ電源に変調を
かけることによってこの目的を達成することができる。
なおレーザ光の変調は検出におけるＳＮ比を上げるため
の手段であり、必ずしも必須の条件ではない。次に、レ
ンズ19および20によりレーザ光束を広げる。ピンホール
21は、レーザ光の平行度を良くし、迷光を防ぐ手段であ
る。レーザ光は次に半透明プリズム３´により偏向器13
Ａおよび13Ｂに導く。偏向器13Ａ、13Ｂは、振動鏡とし
て図示してあるが、これは、回転多面鏡、ＡＯ偏向器等
も用いることができることは自明である。12は集光レン
ズであるが、テレセントリックなｆθレンズを用いれ
ば、支持面７に対して、常に垂直にレーザ光が入射し、
かつ光点走査の直線性の点で好都合である。さて、物体
からの反射光６、８は、入射光とは逆の方向を進み、半
透明プリズム３´を通って結像レンズ22によってピンホ
ール23の上に集光される。検出器５´は、前の実施例と
はちがい、フォトダイオード、光電子倍増管のような光
量を検知するデバイスが用いられる。次に検出器５´の
出力28は増幅器24を通り、ＡＤ変換器25により、ディジ
タル信号に直されて、記憶装置26に記憶される。ここ
で、増幅器24は、変調されたレーザ光を用いる場合は、
その変調周波数の帯域のみを増幅する狭帯域増幅器で良
い。レーザ光点は、基板７面上を２次元的に走査し、Ｎ
ＸＮの画素の情報を検出するものとする。画素に対応し
た検出器出力28を記憶装置26に入力するためには同期信
号が必要であるが、これは、光偏光器13Ａ、１３Ｂの駆
動信号、あるいは、走査された光点の動きを、別途モニ
ターすることによって得るが同図では省略されている。
共焦点レーザ顕微鏡では、対象物上にレーザ光点が焦点
を結びかつ、対象物からもどる光８、６がピンホール２
３の上でちょうど光点を結像する場合のみ大きな検出信
号が得られる（図１２の場合偏光板11があるために正反
射光６は検出器５´に入らない）。３次元的に対象物を
検出するには、Ｚステージ27を△Ｚづつ変位させながら
同様にＭ回画像を検出する。検出した画像は、ＮＸＮ画
素の画像がＭ枚記憶装置26に入力されている。そして、
画像処理回路100（図１２には図示せず。）において、
対象物の立体形状は、図１３に示すようにＭ面の検出画
像の同一画素(Ｎ₁、Ｎ₂)について、一番検出出力レベル
が高い平面Ｍｎを求める。更に、全ての画素についてこ
れを求めれば、対象物１、１’の立体形状を求めること
ができる。また増幅器24として非飽和型を用いれば光量
変化に強い検出を行うことができる。

【００３２】実施例４図１４に他の実施例を示す。基本構成は図１２に類似で
あるが、本実施例では、図１２におけるレンズ20、22を
１枚のレンズ30で兼用させている。検出器５´の前には
偏光板11、フィルタ17がおかれているが、これらと同じ
厚さのガラス板(ダミ−ガラス板)128、129がピンホ−ル
21のあとに置かれている。これは、２つの光路、23から
３´と、21から３´の両方の光路条件を同一に保つため
である。レ−ザ光は半透明プリズム３´のあとにあるレ
ンズ30を通り、光束31に示すように結像レンズ12によっ
て平面Ｚ＝Ｚ₁で光点を形成する。すなわち、図１２の
実例と同様に平面Ｚ₁での画像が検出できる。次に、画
像処理回路100からの指令により、レンズ30を△Ｚ´だ
け光軸方向に動かしたとする。すると、例えば光束32に
示すように、別の平面Ｚ＝Ｚ₂で光点を結像する。従っ
てレンズ30の光軸方向の位置Ｚ´を変えることにより、
検出平面をＺ軸方向に走査することができる。本実施例
では、図１２で示すように対象物をＺ軸方向に走査する
必要がない。図１４では、△Ｚは大きく誇張されている
が、△Ｚを小さくすれば図１２に示したように△Ｚを小
さく設定することもできる。本実施例は、電子実装部品
に示すように平面に近い対象物１、１’においても有効
であるが、例えば機械部品の位置認識のように３次元的
に位置のばらつきが大きい場合も有効である。これは、
光点の結像平面Ｚが、簡単に変えられること、各々のＺ
結像平面で光学的に合焦点状態で検出を行うのであるか
ら、Ｚが変化しても画像は、常に鮮明に映ることがあげ
られる。三角測量法、光レ−ダ法にしろ、光点の結像
は、あらかじめあるＺ平面に決めておかなければならな
いので、対象物のＺ変化が大きいと焦点ぼけにより鮮明
な画像が得られなくなる。また、△Ｚの大きさ(Ｚ軸方
向サンプリング幅)を、始めは粗く設定し、対象物のＺ
位置がおおよそ分れば、その付近で△Ｚの値を小さくし
て、精度の高いＺ軸方向位置検出を行うこともできる。
図１４の実施例において、集光レンズ12の焦点距離が可
変にできるようにしておいても、同様な効果が得られ
る。Ｚの移動範囲が小さければ、図１２の構成におい
て、レンズ12をＺ軸方向に走査しても、対象物をＺ軸方
向に走査したのと同じ効果が得られる。これは、どちら
の方を動かした方が装置として容易かを判断して決める
べきである。

【００３３】図１２の場合と同様に、レンズ30等を光軸
方向に△Ｚづつ変位させながら同様にＭ回画像を検出す
る。検出した画像は、ＮＸＮ画素の画像がＭ枚記憶装置
26に入力される。そして、画像処理回路100（図１２に
は図示せず。）において、対象物の立体形状は、図１３
に示すようにＭ面の検出画像の同一画素(Ｎ₁、Ｎ₂)につ
いて、一番検出出力レベルが高い平面Ｍｎを求める。更
に、全ての画素についてこれを求めれば、対象物１、
１’の立体形状を求めることができる。また増幅器24と
して非飽和型を用いれば光量変化に強い検出を行うこと
ができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、従来安定に検出が困難
であった種々の反射条件を有する物体の３次元形状が安
定に検出できるようになる。このために、ＦＡ用物体３
次元位置認識や電子部品実装状態の検査自動化に適用が
可能であり、従来の技術の限界を打破することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の光学検出の説明図である。

【図２】本発明に係る第２の光学検出の説明図である。

【図３】本発明に係る第３の光学検出である上方検出・
斜光線入射方式の説明図である。

【図４】本発明に係る第４の光学検出の説明図である。

【図５】本発明に係る第５の光学検出の説明図である。

【図６】本発明に係る第６の光学検出の説明図である。

【図７】検出器特性を示す図である。

【図８】本発明に係る第７の光学検出である上方光線入
射・斜検出方式の説明図である。

【図９】本発明の実施例１を示す概略構成図である。

【図１０】光点位置変化検出例を示す図である。

【図１１】本発明の実施例２を示す概略構成図である。

【図１２】本発明の実施例３を示す概略構成図である。

【図１３】記憶画像の画像処理を説明するための図であ
る。

【図１４】本発明の実施例４を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１、１’…物体（はんだ）、２…入射光、３…
半透鏡４…結像レンズ、５…検出器、６…正反射光７…支持面（基板）、８…散乱光、 10…偏光レ
ーザ光 11…偏光板、 12… 集光レンズ、 13、13Ａ、13
Ｂ…光偏向器 14…変調器、 16…光量制御装置、 27…Ｚステ−
ジ 100…画像処理装置、 101…光量分布記憶装置

フロントページの続き (56)参考文献特開平１−123102（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−20404（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−53804（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−118106（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−31909（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−148811（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G01C 3/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源より発射したレーザ光を集光レンズで
集光して試料に照射し、前記試料の前記レーザ光により
照射された個所の像を前記集光レンズを介して検出する
ことにより前記試料の前記レーザ光を照射した個所の高
さを求めることを前記試料の所定の領域に渡って行う前
記試料の３次元形状を検出する方法であって、前記光源
より発射して前記集光レンズに向かうレーザ光と前記試
料で反射し前記集光レンズを通過したレーザ光との光路
上に設けたレンズの該光路の方向の位置を変化させるこ
とにより前記レーザ光により照射された個所の像の結像
位置を変化させて前記結像位置の異なる複数の像を検出
し、該検出した結像位置の異なる複数の像に基づいて前
記試料の前記レーザ光を照射した個所の高さを求めるこ
とを特徴とする３次元形状検出方法。
【請求項２】前記検出した結像位置の異なる複数の像に
基づいて前記試料の前記レーザ光を照射した箇所の位置
の高さを求めることを、前記レーザ光の像の結像位置を
荒く変化させて得た複数の像から前記試料の前記レーザ
光を照射した位置の概略の高さを求め、該求めた概略の
高さの近辺で前記レーザ光の像の結像位置を細かく変化
させて得た複数の前記レーザ光の像から精度高く求める
ことを特徴とする請求項１記載の３次元形状検出方法。
【請求項３】前記試料に照射するレーザ光が偏光レーザ
光であり、前記試料の前記レーザ光により照射された個
所の像を前記集光レンズを介して検出することを、前記
偏光レーザ光の照射による前記試料からの正反射光を遮
断する偏光板を介して行うことを特徴とする請求項１記
載の３次元形状検出方法。