JP3356156B2 - 接触角計測装置 - Google Patents
接触角計測装置Info
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- JP3356156B2 JP3356156B2 JP2000065546A JP2000065546A JP3356156B2 JP 3356156 B2 JP3356156 B2 JP 3356156B2 JP 2000065546 A JP2000065546 A JP 2000065546A JP 2000065546 A JP2000065546 A JP 2000065546A JP 3356156 B2 JP3356156 B2 JP 3356156B2
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- fillet
- pattern
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、接触角計測装置に
関し、詳しくは、液状物により母材に形成されたフィレ
ットの接触角を光学的に計測する接触角計測装置に関す
る。
関し、詳しくは、液状物により母材に形成されたフィレ
ットの接触角を光学的に計測する接触角計測装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】マイクロソルダリング技術において、は
んだ材料の濡れ性は接合強度と共に重要な特性である。
はんだ濡れ性評価手法の１つにメニスコグラフ試験機を
用いた方法が知られている。この方法は、被接合材（基
板）をはんだ浴に浸したときに受ける力の時間変化（濡
れ曲線）を求めて、濡れ時間と濡れ力とを評価するもの
である。はんだ濡れ性評価においては、濡れ時間、濡れ
力と共に、溶融状態でのはんだ鏡面の角度（接触角）も
重要な因子として用いられるが、メニスコグラフ法で
は、この接触角を求めることはできない。
んだ材料の濡れ性は接合強度と共に重要な特性である。
はんだ濡れ性評価手法の１つにメニスコグラフ試験機を
用いた方法が知られている。この方法は、被接合材（基
板）をはんだ浴に浸したときに受ける力の時間変化（濡
れ曲線）を求めて、濡れ時間と濡れ力とを評価するもの
である。はんだ濡れ性評価においては、濡れ時間、濡れ
力と共に、溶融状態でのはんだ鏡面の角度（接触角）も
重要な因子として用いられるが、メニスコグラフ法で
は、この接触角を求めることはできない。
【０００３】図１２に、メニスコグラフ法において、溶
融したはんだ浴に母材を浸したときに形成されるはんだ
フィレットの様子を示す。母材が浸漬されるとはんだが
母材に沿って濡れ上がり、曲面形状のはんだフィレット
が形成される。この状態におけるはんだフィレット先端
でのはんだ鏡面と母材面とがなす角度θが接触角であ
る。
融したはんだ浴に母材を浸したときに形成されるはんだ
フィレットの様子を示す。母材が浸漬されるとはんだが
母材に沿って濡れ上がり、曲面形状のはんだフィレット
が形成される。この状態におけるはんだフィレット先端
でのはんだ鏡面と母材面とがなす角度θが接触角であ
る。
【０００４】はんだフィレット各部の法線ベクトルが基
準面としての水平面と成す角度（以下、「はんだフィレ
ット各部の角度」という）分布の時間変化及び接触角
を、濡れ曲線と同時に計測することは、はんだ材料のは
んだ濡れ挙動を解明する上で大変有意義なことである。
準面としての水平面と成す角度（以下、「はんだフィレ
ット各部の角度」という）分布の時間変化及び接触角
を、濡れ曲線と同時に計測することは、はんだ材料のは
んだ濡れ挙動を解明する上で大変有意義なことである。
【０００５】一方、発明者等は、２種類の投光パターン
で交互に照明を行い、それぞれの反射光の強度をカメラ
で撮像し、その強度比に基づいて対象物の面方向を検出
する装置を提案している（特開平８−１３６２５２号公
報、特開平９−２１０６５３号公報）。はんだフィレッ
トは金属光沢を有する鏡面物体であるので、この装置を
用いることにより、鏡面の正反射特性を利用してはんだ
フィレット各部の角度を測定することができ、各部の角
度を積分して得られたはんだフィレットの３次元形状か
ら接触角θを算出することが可能である。この場合、接
触角θを精度良く算出するためには、はんだフィレット
の３次元形状を正確に求める必要がある。
で交互に照明を行い、それぞれの反射光の強度をカメラ
で撮像し、その強度比に基づいて対象物の面方向を検出
する装置を提案している（特開平８−１３６２５２号公
報、特開平９−２１０６５３号公報）。はんだフィレッ
トは金属光沢を有する鏡面物体であるので、この装置を
用いることにより、鏡面の正反射特性を利用してはんだ
フィレット各部の角度を測定することができ、各部の角
度を積分して得られたはんだフィレットの３次元形状か
ら接触角θを算出することが可能である。この場合、接
触角θを精度良く算出するためには、はんだフィレット
の３次元形状を正確に求める必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィレ
ット先端部近傍には、はんだの濡れ性を向上させるため
に母材に塗布したフラックスが溶融して堆積しており、
熱により焦げ付きを生じている場合もある。このためフ
ラックスによりフィレット先端部近傍のはんだ鏡面の反
射率が低下して正確な角度を求めることができず、この
部分を積分の開始点とした場合には、はんだフィレット
の３次元形状を適切に求めることができない。このた
め、接触角θにも大きな誤差が生じてしまう、という問
題があった。
ット先端部近傍には、はんだの濡れ性を向上させるため
に母材に塗布したフラックスが溶融して堆積しており、
熱により焦げ付きを生じている場合もある。このためフ
ラックスによりフィレット先端部近傍のはんだ鏡面の反
射率が低下して正確な角度を求めることができず、この
部分を積分の開始点とした場合には、はんだフィレット
の３次元形状を適切に求めることができない。このた
め、接触角θにも大きな誤差が生じてしまう、という問
題があった。
【０００７】従って、本発明の目的は、液状物により母
材に形成されたフィレットの接触角を、光学的手法によ
り精度良く計測する接触角計測装置を提供することにあ
る。
材に形成されたフィレットの接触角を、光学的手法によ
り精度良く計測する接触角計測装置を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、液状物により母材に形成
されたフィレットを照明するように配列された複数の発
光部を備える照明手段と、各発光部の輝度がそれぞれ異
なる第１のパターン、各発光部の輝度がそれぞれ異なり
且つ第１のパターンとは異なる第２のパターン、及びフ
ィレットを拡散照明する第３のパターンでフィレットが
照明されるように前記照明手段を制御する照明制御手段
と、フィレットからの反射光像を撮像する撮像手段と、
フィレットを第１のパターンで照明したときの撮像によ
り得られた第１の反射光像の輝度と、フィレットを第２
のパターンで照明したときの撮像により得られた第２の
反射光像の輝度との比に基づいて、フィレット各部の角
度を演算する角度演算手段と、フィレットを第３のパタ
ーンで照明したときの第３の反射光像に基づいて定まる
積分開始点から前記演算されたフィレット各部の角度を
積分してフィレットの３次元形状を演算する形状演算手
段と、演算されたフィレットの３次元形状に基づいて、
液状物の接触角を演算する接触角演算手段と、を備えた
ことを特徴とする。
に、請求項１に記載の発明は、液状物により母材に形成
されたフィレットを照明するように配列された複数の発
光部を備える照明手段と、各発光部の輝度がそれぞれ異
なる第１のパターン、各発光部の輝度がそれぞれ異なり
且つ第１のパターンとは異なる第２のパターン、及びフ
ィレットを拡散照明する第３のパターンでフィレットが
照明されるように前記照明手段を制御する照明制御手段
と、フィレットからの反射光像を撮像する撮像手段と、
フィレットを第１のパターンで照明したときの撮像によ
り得られた第１の反射光像の輝度と、フィレットを第２
のパターンで照明したときの撮像により得られた第２の
反射光像の輝度との比に基づいて、フィレット各部の角
度を演算する角度演算手段と、フィレットを第３のパタ
ーンで照明したときの第３の反射光像に基づいて定まる
積分開始点から前記演算されたフィレット各部の角度を
積分してフィレットの３次元形状を演算する形状演算手
段と、演算されたフィレットの３次元形状に基づいて、
液状物の接触角を演算する接触角演算手段と、を備えた
ことを特徴とする。
【０００９】請求項１の発明の照明手段は、液状物によ
り母材に形成されたフィレットを照明するように配列さ
れた複数の発光部を備えており、照明制御手段は、この
照明手段の各発光部の輝度がそれぞれ異なる第１のパタ
ーン、各発光部の輝度がそれぞれ異なり且つ第１のパタ
ーンとは異なる第２のパターン、及びフィレットを拡散
照明する第３のパターンの３つのパターンでフィレット
が照明されるように照明手段を制御する。フィレットか
らの反射光像は撮像手段によって撮像される。
り母材に形成されたフィレットを照明するように配列さ
れた複数の発光部を備えており、照明制御手段は、この
照明手段の各発光部の輝度がそれぞれ異なる第１のパタ
ーン、各発光部の輝度がそれぞれ異なり且つ第１のパタ
ーンとは異なる第２のパターン、及びフィレットを拡散
照明する第３のパターンの３つのパターンでフィレット
が照明されるように照明手段を制御する。フィレットか
らの反射光像は撮像手段によって撮像される。
【００１０】第１のパターンで照明されたときも、また
第２のパターンで照明されたときも、同一の発光部から
照明された光は、フィレットの同一部により反射され
て、撮像手段の同じ位置に結像される。
第２のパターンで照明されたときも、同一の発光部から
照明された光は、フィレットの同一部により反射され
て、撮像手段の同じ位置に結像される。
【００１１】従って、角度演算手段により、フィレット
を第１のパターンで照明したときの反射光像の輝度とフ
ィレットを第２のパターンで照明したときの反射光像の
輝度との比に基づいて、フィレット各部に光を照明した
発光部の位置を各々求めることができ、この発光部の位
置を用いてフィレット各部の角度が演算される。即ち、
各発光部は照明時の輝度がそれぞれ異なり、フィレット
表面の各部の反射率の影響は比を取ることによりキャン
セルされるので、第１のパターンで照明したときの反射
光像の輝度と第２のパターンで照明したときの反射光像
の輝度との比から、撮像手段の所定位置に結像される光
を照明した発光部の位置が特定され、発光部の位置、フ
ィレットの反射点、及び撮像手段への入射位置を用い
て、フィレット各部の角度が演算される。
を第１のパターンで照明したときの反射光像の輝度とフ
ィレットを第２のパターンで照明したときの反射光像の
輝度との比に基づいて、フィレット各部に光を照明した
発光部の位置を各々求めることができ、この発光部の位
置を用いてフィレット各部の角度が演算される。即ち、
各発光部は照明時の輝度がそれぞれ異なり、フィレット
表面の各部の反射率の影響は比を取ることによりキャン
セルされるので、第１のパターンで照明したときの反射
光像の輝度と第２のパターンで照明したときの反射光像
の輝度との比から、撮像手段の所定位置に結像される光
を照明した発光部の位置が特定され、発光部の位置、フ
ィレットの反射点、及び撮像手段への入射位置を用い
て、フィレット各部の角度が演算される。
【００１２】また、第３のパターンでフィレットが照明
され、その反射光像が撮像手段により撮像され、形状演
算手段により、フィレットを第３のパターンで照明した
ときの第３の反射光像に基づいて定まる積分開始点から
前記演算されたフィレット各部の角度を積分して、フィ
レットの３次元形状が演算される。
され、その反射光像が撮像手段により撮像され、形状演
算手段により、フィレットを第３のパターンで照明した
ときの第３の反射光像に基づいて定まる積分開始点から
前記演算されたフィレット各部の角度を積分して、フィ
レットの３次元形状が演算される。
【００１３】即ち、フィレットの３次元形状は、フィレ
ットを第３のパターンで照明したときの反射光像に応じ
て積分条件を設定して演算することができる。また、フ
ィレットを第３のパターンで照明したときの反射光像に
基づいて設定された積分の開始点以前のデータを読み飛
ばして積分し、３次元形状を演算するようにしてもよ
い。
ットを第３のパターンで照明したときの反射光像に応じ
て積分条件を設定して演算することができる。また、フ
ィレットを第３のパターンで照明したときの反射光像に
基づいて設定された積分の開始点以前のデータを読み飛
ばして積分し、３次元形状を演算するようにしてもよ
い。
【００１４】最後に、接触角演算手段により、演算され
たフィレットの３次元形状に基づいて、液状物の母材へ
の接触角が演算される。
たフィレットの３次元形状に基づいて、液状物の母材へ
の接触角が演算される。
【００１５】請求項１の発明では、拡散照明となる第３
パターンでフィレットを照明してフィレットの輝度情報
である反射光像を得て、その反射光像と演算されたフィ
レット各部の角度とに基づいて、即ち、フィレットにつ
いて、母材表面での反射率低下等、角度の正確な計測を
阻害する要因の有無をモニタ画像で確認し、誤って求め
られたデータを演算に用いないようにして、適正な開始
点から積分を行うように積分条件を設定し、フィレット
の３次元形状を演算している。
パターンでフィレットを照明してフィレットの輝度情報
である反射光像を得て、その反射光像と演算されたフィ
レット各部の角度とに基づいて、即ち、フィレットにつ
いて、母材表面での反射率低下等、角度の正確な計測を
阻害する要因の有無をモニタ画像で確認し、誤って求め
られたデータを演算に用いないようにして、適正な開始
点から積分を行うように積分条件を設定し、フィレット
の３次元形状を演算している。
【００１６】このため、フィレット先端部近傍に、例え
ば母材表面での反射率低下等のフィレットの角度の正確
な計測を阻害する要因がある場合においても、適切なフ
ィレットの３次元形状を算出することができ、この３次
元形状から接触角θを求めることにより、液状物の接触
角θを精度良く求めることができる。
ば母材表面での反射率低下等のフィレットの角度の正確
な計測を阻害する要因がある場合においても、適切なフ
ィレットの３次元形状を算出することができ、この３次
元形状から接触角θを求めることにより、液状物の接触
角θを精度良く求めることができる。
【００１７】請求項２に記載の発明は、液状物により母
材に形成されたフィレットを照明するように配列された
複数の発光部を備える照明手段と、各発光部の輝度がそ
れぞれ異なる第１のパターン、及び各発光部の輝度がそ
れぞれ異なり且つ第１のパターンとは異なる第２のパタ
ーンでフィレットが照明されるように前記照明手段を制
御する照明制御手段と、フィレットからの反射光像を撮
像する撮像手段と、フィレットを第１のパターンで照明
したときの撮像により得られた第１の反射光像の輝度
と、フィレットを第２のパターンで照明したときの撮像
により得られた第２の反射光像の輝度との比に基づい
て、フィレット各部の角度を演算する角度演算手段と、
前記第１の反射光像及び前記第２の反射光像のいずれか
一方の光像に基づいて定まる積分開始点から前記演算さ
れたフィレット各部の角度を積分してフィレットの３次
元形状を演算する形状演算手段と、演算されたフィレッ
トの３次元形状に基づいて、液状物の接触角を演算する
接触角演算手段と、を備えたことを特徴とする。
材に形成されたフィレットを照明するように配列された
複数の発光部を備える照明手段と、各発光部の輝度がそ
れぞれ異なる第１のパターン、及び各発光部の輝度がそ
れぞれ異なり且つ第１のパターンとは異なる第２のパタ
ーンでフィレットが照明されるように前記照明手段を制
御する照明制御手段と、フィレットからの反射光像を撮
像する撮像手段と、フィレットを第１のパターンで照明
したときの撮像により得られた第１の反射光像の輝度
と、フィレットを第２のパターンで照明したときの撮像
により得られた第２の反射光像の輝度との比に基づい
て、フィレット各部の角度を演算する角度演算手段と、
前記第１の反射光像及び前記第２の反射光像のいずれか
一方の光像に基づいて定まる積分開始点から前記演算さ
れたフィレット各部の角度を積分してフィレットの３次
元形状を演算する形状演算手段と、演算されたフィレッ
トの３次元形状に基づいて、液状物の接触角を演算する
接触角演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】請求項２の発明の照明制御手段は、各発光
部の輝度がそれぞれ異なる第１のパターン、及び各発光
部の輝度がそれぞれ異なり且つ第１のパターンとは異な
る第２のパターンの２つのパターンでフィレットが照明
されるように照明手段を制御する。フィレットからの反
射光像が撮像手段によって撮像されると、請求項１の発
明と同様に、角度演算手段によりフィレット各部の角度
が演算される。そして、形状演算手段により、前記第１
の反射光像及び前記第２の反射光像のいずれか一方の光
像に基づいて定まる積分開始点から前記演算されたフィ
レット各部の角度を積分してフィレットの３次元形状が
演算され、接触角演算手段により、演算されたフィレッ
トの３次元形状に基づいて、液状物の母材への接触角が
演算される。なお、前記第１の反射光像及び前記第２の
反射光像のいずれか一方の光像の代わりに、フィレット
を第１のパターンで照明したときの第１の反射光像及び
フィレットを第２のパターンで照明したときの第２の反
射光像を合成して得られた光像でもよい。
部の輝度がそれぞれ異なる第１のパターン、及び各発光
部の輝度がそれぞれ異なり且つ第１のパターンとは異な
る第２のパターンの２つのパターンでフィレットが照明
されるように照明手段を制御する。フィレットからの反
射光像が撮像手段によって撮像されると、請求項１の発
明と同様に、角度演算手段によりフィレット各部の角度
が演算される。そして、形状演算手段により、前記第１
の反射光像及び前記第２の反射光像のいずれか一方の光
像に基づいて定まる積分開始点から前記演算されたフィ
レット各部の角度を積分してフィレットの３次元形状が
演算され、接触角演算手段により、演算されたフィレッ
トの３次元形状に基づいて、液状物の母材への接触角が
演算される。なお、前記第１の反射光像及び前記第２の
反射光像のいずれか一方の光像の代わりに、フィレット
を第１のパターンで照明したときの第１の反射光像及び
フィレットを第２のパターンで照明したときの第２の反
射光像を合成して得られた光像でもよい。
【００１９】請求項２の発明では、積分条件を設定する
ための特別な照明を行うことなく、第１のパターン及び
第２のパターンでフィレットを照明してフィレットの輝
度情報である反射光像を得て、その反射光像（または複
数の反射光像を合成して得られた合成光像）と演算され
たフィレット各部の角度とに基づいて、即ち、フィレッ
ト各部の角度の正確な計測を阻害する要因の有無をモニ
タ画像で確認し、誤って求められたデータを演算に用い
ないようにして、適正な開始点から積分を行うように積
分条件を設定し、フィレットの３次元形状を演算してい
る。
ための特別な照明を行うことなく、第１のパターン及び
第２のパターンでフィレットを照明してフィレットの輝
度情報である反射光像を得て、その反射光像（または複
数の反射光像を合成して得られた合成光像）と演算され
たフィレット各部の角度とに基づいて、即ち、フィレッ
ト各部の角度の正確な計測を阻害する要因の有無をモニ
タ画像で確認し、誤って求められたデータを演算に用い
ないようにして、適正な開始点から積分を行うように積
分条件を設定し、フィレットの３次元形状を演算してい
る。
【００２０】従って、請求項２の発明では、請求項１の
発明と同様に、フィレット先端部近傍に、例えば母材表
面での反射率低下等のフィレットの角度の正確な計測を
阻害する要因がある場合においても、適切なフィレット
の３次元形状を算出することができ、この３次元形状か
ら接触角θを求めることにより、液状物の接触角θを精
度良く求めることができると共に、照明パターンが２種
類で済むため、計測工程が簡略化され、計測時間も短縮
できる。また、形状演算手段を、前記第１の反射光像と
前記第２の反射光像とを合成して得られた合成光像に基
づいて定まる積分開始点から前記演算されたフィレット
各部の角度を積分してフィレットの３次元形状を演算す
るものに変更した場合にも、同様の効果を得ることがで
きる。
発明と同様に、フィレット先端部近傍に、例えば母材表
面での反射率低下等のフィレットの角度の正確な計測を
阻害する要因がある場合においても、適切なフィレット
の３次元形状を算出することができ、この３次元形状か
ら接触角θを求めることにより、液状物の接触角θを精
度良く求めることができると共に、照明パターンが２種
類で済むため、計測工程が簡略化され、計測時間も短縮
できる。また、形状演算手段を、前記第１の反射光像と
前記第２の反射光像とを合成して得られた合成光像に基
づいて定まる積分開始点から前記演算されたフィレット
各部の角度を積分してフィレットの３次元形状を演算す
るものに変更した場合にも、同様の効果を得ることがで
きる。
【００２１】なお、本発明において、接触角θは、はん
だフィレット各部の角度を積分して得られたはんだフィ
レットの３次元形状の輪郭線を直線または曲線近似し、
近似した直線または曲線と母材表面とが成す角度として
決定されている。
だフィレット各部の角度を積分して得られたはんだフィ
レットの３次元形状の輪郭線を直線または曲線近似し、
近似した直線または曲線と母材表面とが成す角度として
決定されている。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の接触角計測装置
を、はんだフィレットの接触角計測に適用した実施の形
態について説明する。 （第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態につい
て説明する。図１には、はんだフィレット接触角計測シ
ステム１０の全体構成が示されている。はんだフィレッ
ト接触角計測システム１０は、メニスコグラフ試験機１
２と、光学計測部１４と、コンピュータ１６とから構成
されている。
を、はんだフィレットの接触角計測に適用した実施の形
態について説明する。 （第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態につい
て説明する。図１には、はんだフィレット接触角計測シ
ステム１０の全体構成が示されている。はんだフィレッ
ト接触角計測システム１０は、メニスコグラフ試験機１
２と、光学計測部１４と、コンピュータ１６とから構成
されている。
【００２３】メニスコグラフ試験機１２は、設置板１８
に戴置された台座２０を備えており、台座２０には取り
外し可能なはんだ浴２２が昇降可能に保持されている。
台座２０には支柱２４が立設され、該支柱２４にははん
だ浴２２の上方に向かって迫出したアーム２６が支持さ
れている。アーム２６には濡れ力を測定するための電子
てんびん２８が収納されており、計測時には、母材であ
る板状の銅片３０が電子てんびん２８のフックに引掛け
られ、その一部がはんだ浴２２に浸るように、はんだ浴
２２が上昇される。
に戴置された台座２０を備えており、台座２０には取り
外し可能なはんだ浴２２が昇降可能に保持されている。
台座２０には支柱２４が立設され、該支柱２４にははん
だ浴２２の上方に向かって迫出したアーム２６が支持さ
れている。アーム２６には濡れ力を測定するための電子
てんびん２８が収納されており、計測時には、母材であ
る板状の銅片３０が電子てんびん２８のフックに引掛け
られ、その一部がはんだ浴２２に浸るように、はんだ浴
２２が上昇される。
【００２４】光学計測部１４は、設置板１８上に固定さ
れた高さの調節が可能な台座３２と、台座３２上に配置
されたＣＣＤカメラ３４と、一端がＣＣＤカメラ３４の
上面に固定された照明装置３６とから構成されている。
れた高さの調節が可能な台座３２と、台座３２上に配置
されたＣＣＤカメラ３４と、一端がＣＣＤカメラ３４の
上面に固定された照明装置３６とから構成されている。
【００２５】ＣＣＤカメラ３４はレンズ３８を有し、図
２に示すように、計測時には、銅片３０表面に形成され
たはんだフィレット４０の先端部がレンズ３８の光軸上
に位置するように調整される。このＣＣＤカメラ３４
は、照明装置３６で照明されたはんだフィレット４０か
らの反射光像を撮像する。また、ＣＣＤカメラ３４はコ
ンピュータ１６に接続されている。撮像により得られＣ
ＣＤカメラ３４から出力された画像信号は、Ａ／Ｄ変換
器によりデジタル信号に変換されてコンピュータ１６に
入力される。
２に示すように、計測時には、銅片３０表面に形成され
たはんだフィレット４０の先端部がレンズ３８の光軸上
に位置するように調整される。このＣＣＤカメラ３４
は、照明装置３６で照明されたはんだフィレット４０か
らの反射光像を撮像する。また、ＣＣＤカメラ３４はコ
ンピュータ１６に接続されている。撮像により得られＣ
ＣＤカメラ３４から出力された画像信号は、Ａ／Ｄ変換
器によりデジタル信号に変換されてコンピュータ１６に
入力される。
【００２６】照明装置３６は、銅片３０のフィレット部
の位置を中心とした１／４円弧状のアーム４１を備え、
アーム４１の内側には多数（本実施の形態では３７個）
のＬＥＤ（発光ダイオード）４２が、所定の角度間隔
（本実施の形態では２．２°）でアーム４１に沿って、
即ち、円弧状に配置されている。ＬＥＤの発光輝度は駆
動電流に対して直線的に変化するため、各ＬＥＤの発光
輝度は抵抗によって駆動電流量を制御することにより調
整することができる。また、ＬＥＤの発光波長を近赤外
領域（例えば、ピーク発光波長８８０ｎｍ）とし、近赤
外領域の光を透過するフィルタを通してＣＣＤカメラで
撮像することにより、蛍光灯等の各種光源の照明下での
計測が可能になる。
の位置を中心とした１／４円弧状のアーム４１を備え、
アーム４１の内側には多数（本実施の形態では３７個）
のＬＥＤ（発光ダイオード）４２が、所定の角度間隔
（本実施の形態では２．２°）でアーム４１に沿って、
即ち、円弧状に配置されている。ＬＥＤの発光輝度は駆
動電流に対して直線的に変化するため、各ＬＥＤの発光
輝度は抵抗によって駆動電流量を制御することにより調
整することができる。また、ＬＥＤの発光波長を近赤外
領域（例えば、ピーク発光波長８８０ｎｍ）とし、近赤
外領域の光を透過するフィルタを通してＣＣＤカメラで
撮像することにより、蛍光灯等の各種光源の照明下での
計測が可能になる。
【００２７】また、照明装置３６は照明駆動装置４４に
接続されており、照明駆動装置４４により駆動される。
照明駆動装置４４はコンピュータ１６に接続されてお
り、コンピュータ１６からの指令に基づき、照明装置３
６を所定の駆動タイミングで且つ所定の駆動モードで駆
動する。
接続されており、照明駆動装置４４により駆動される。
照明駆動装置４４はコンピュータ１６に接続されてお
り、コンピュータ１６からの指令に基づき、照明装置３
６を所定の駆動タイミングで且つ所定の駆動モードで駆
動する。
【００２８】なお、照明装置３６の駆動モードは、第１
パターン、第２パターン、及び第３パターンの３種類で
ある。第１パターンでは、円弧状に配列された１番目の
ＬＥＤから最後のＬＥＤまでを輝度が等比級数的に増加
するように発光させ、第２パターンでは、１番目のＬＥ
Ｄから最後のＬＥＤまでを輝度が等比級数的に減少する
ように発光させる。第３パターンは、はんだフィレット
４０表面の反射率を観察するために方向性のない拡散照
明であり、例えば、１番目のＬＥＤから最後のＬＥＤま
でを同じ輝度で発光させる。
パターン、第２パターン、及び第３パターンの３種類で
ある。第１パターンでは、円弧状に配列された１番目の
ＬＥＤから最後のＬＥＤまでを輝度が等比級数的に増加
するように発光させ、第２パターンでは、１番目のＬＥ
Ｄから最後のＬＥＤまでを輝度が等比級数的に減少する
ように発光させる。第３パターンは、はんだフィレット
４０表面の反射率を観察するために方向性のない拡散照
明であり、例えば、１番目のＬＥＤから最後のＬＥＤま
でを同じ輝度で発光させる。
【００２９】コンピュータ１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及
びＲＡＭを備え、モニタ１７に接続されている。ＣＣＤ
カメラ３４からコンピュータ１６に入力されたデジタル
信号は画像データとしてＲＡＭに記憶される。
びＲＡＭを備え、モニタ１７に接続されている。ＣＣＤ
カメラ３４からコンピュータ１６に入力されたデジタル
信号は画像データとしてＲＡＭに記憶される。
【００３０】次に、はんだフィレット４０の表面での光
の正反射を利用して、はんだフィレット４０の各部位の
角度を求める方法について説明する。この方法は、はん
だフィレット４０の表面に対して、照明装置３６とＣＣ
Ｄカメラ３４とを図３に示すように配置した上で、各Ｌ
ＥＤを発光させ反射光像の輝度を計測し、はんだフィレ
ット４０の表面の角度に応じてはんだフィレット４０の
表面から反射してＣＣＤカメラ３４に入射する光がどの
ＬＥＤからの光かを特定し、ＣＣＤカメラ３４で撮像さ
れた画像の画素とＬＥＤとの対応付けを行うことによ
り、はんだフィレット４０表面の画素に対応した各微小
部位の角度を求めるものである。ＣＣＤカメラ３４で撮
像された画像の画素とＬＥＤとの対応付けは、以下のよ
うに行う。
の正反射を利用して、はんだフィレット４０の各部位の
角度を求める方法について説明する。この方法は、はん
だフィレット４０の表面に対して、照明装置３６とＣＣ
Ｄカメラ３４とを図３に示すように配置した上で、各Ｌ
ＥＤを発光させ反射光像の輝度を計測し、はんだフィレ
ット４０の表面の角度に応じてはんだフィレット４０の
表面から反射してＣＣＤカメラ３４に入射する光がどの
ＬＥＤからの光かを特定し、ＣＣＤカメラ３４で撮像さ
れた画像の画素とＬＥＤとの対応付けを行うことによ
り、はんだフィレット４０表面の画素に対応した各微小
部位の角度を求めるものである。ＣＣＤカメラ３４で撮
像された画像の画素とＬＥＤとの対応付けは、以下のよ
うに行う。
【００３１】図３（Ａ）に示すように、ＬＥＤの輝度を
段階的に小さくした第１の発光パターンＡで照明したと
き、ＣＣＤのある画素では、はんだフィレット４０の表
面の角度に応じてｉ番目のＬＥＤからの反射光像が撮像
される。このときのＬＥＤの輝度をＬ１（ｉ）とする。
また、図３（Ｂ）に示すように、ＬＥＤの輝度を第１の
発光パターンＡとは逆に段階的に大きくした第２の発光
パターンＢで照明したとき、光は第１の発光パターンＡ
で照明した場合と同一の光路でＣＣＤカメラ３４に入射
し、ｉ番目のＬＥＤからの反射光像が同一の画素で撮像
される。このときのＬＥＤの輝度をＬ２（ｉ）とする。
段階的に小さくした第１の発光パターンＡで照明したと
き、ＣＣＤのある画素では、はんだフィレット４０の表
面の角度に応じてｉ番目のＬＥＤからの反射光像が撮像
される。このときのＬＥＤの輝度をＬ１（ｉ）とする。
また、図３（Ｂ）に示すように、ＬＥＤの輝度を第１の
発光パターンＡとは逆に段階的に大きくした第２の発光
パターンＢで照明したとき、光は第１の発光パターンＡ
で照明した場合と同一の光路でＣＣＤカメラ３４に入射
し、ｉ番目のＬＥＤからの反射光像が同一の画素で撮像
される。このときのＬＥＤの輝度をＬ２（ｉ）とする。
【００３２】ｉ番目のＬＥＤからの光が、はんだフィレ
ット４０表面の微小部位で正反射してＣＣＤカメラ３４
へ入射するとき、はんだフィレット４０表面の反射率を
ｒとすると、ＣＣＤカメラ３４で撮像された反射光像の
輝度は、第１の発光パターンＡでのＬ１（ｉ）に対して
はｒ・Ｌ１（ｉ）、第２の発光パターンＢでのＬ２
（ｉ）に対してはｒ・Ｌ２（ｉ）となる。従って、得ら
れた２つの反射光像の輝度比は、｛ｒ・Ｌ１（ｉ）｝／
｛ｒ・Ｌ２（ｉ）｝、すなわちＬ１（ｉ）／Ｌ２（ｉ）
であり、ｉ番目のＬＥＤについて予め設定された２つの
パターンでの発光輝度比に等しい。従って、撮像した２
つの反射光像の輝度比により、ＣＣＤの入射位置の各々
（各画素の各々）で、撮像された反射光像に対応するＬ
ＥＤを求めることができる。
ット４０表面の微小部位で正反射してＣＣＤカメラ３４
へ入射するとき、はんだフィレット４０表面の反射率を
ｒとすると、ＣＣＤカメラ３４で撮像された反射光像の
輝度は、第１の発光パターンＡでのＬ１（ｉ）に対して
はｒ・Ｌ１（ｉ）、第２の発光パターンＢでのＬ２
（ｉ）に対してはｒ・Ｌ２（ｉ）となる。従って、得ら
れた２つの反射光像の輝度比は、｛ｒ・Ｌ１（ｉ）｝／
｛ｒ・Ｌ２（ｉ）｝、すなわちＬ１（ｉ）／Ｌ２（ｉ）
であり、ｉ番目のＬＥＤについて予め設定された２つの
パターンでの発光輝度比に等しい。従って、撮像した２
つの反射光像の輝度比により、ＣＣＤの入射位置の各々
（各画素の各々）で、撮像された反射光像に対応するＬ
ＥＤを求めることができる。
【００３３】このように、２つの発光パターンではんだ
フィレット４０を照明して、ＣＣＤカメラ３４で撮像し
た２つ反射光像の各画素における輝度比から、ＣＣＤカ
メラ３４で受光した光線を出力したＬＥＤの位置が分か
るので、その画素に対応するはんだフィレット４０表面
の微小部位がどのＬＥＤからの光を反射したかを特定す
ることができ、ＬＥＤの位置とＣＣＤカメラ３４の受光
位置（画素位置）との関係から、その微小部位における
法線ベクトルが基準面と成す角度βを求めることができ
る。
フィレット４０を照明して、ＣＣＤカメラ３４で撮像し
た２つ反射光像の各画素における輝度比から、ＣＣＤカ
メラ３４で受光した光線を出力したＬＥＤの位置が分か
るので、その画素に対応するはんだフィレット４０表面
の微小部位がどのＬＥＤからの光を反射したかを特定す
ることができ、ＬＥＤの位置とＣＣＤカメラ３４の受光
位置（画素位置）との関係から、その微小部位における
法線ベクトルが基準面と成す角度βを求めることができ
る。
【００３４】これにより、ＣＣＤカメラ３４の視野内に
おいて、はんだフィレット４０表面の角度分布を、例え
ば図５に示すように求めることができる。
おいて、はんだフィレット４０表面の角度分布を、例え
ば図５に示すように求めることができる。
【００３５】なお、予め設定された２つのパターンでの
輝度比によりＬＥＤを特定するため、ＣＣＤカメラで撮
像することができる輝度範囲（ダイナミックレンジ）に
より光源であるＬＥＤの個数が制限され、計測分解能が
制限されるが、複数の異なる露光条件で撮像を行い、各
露光条件下で撮像された複数の画像を合成することによ
り、ＣＣＤカメラのダイナミックレンジより広いダイナ
ミックレンジの画像を合成することができ、ＬＥＤの個
数を増やして計測分解能を向上させることができる。
輝度比によりＬＥＤを特定するため、ＣＣＤカメラで撮
像することができる輝度範囲（ダイナミックレンジ）に
より光源であるＬＥＤの個数が制限され、計測分解能が
制限されるが、複数の異なる露光条件で撮像を行い、各
露光条件下で撮像された複数の画像を合成することによ
り、ＣＣＤカメラのダイナミックレンジより広いダイナ
ミックレンジの画像を合成することができ、ＬＥＤの個
数を増やして計測分解能を向上させることができる。
【００３６】次に、このはんだフィレット接触角計測シ
ステム１０の接触角の計測手順を、図４に示すフローチ
ャートに基づいて説明する。
ステム１０の接触角の計測手順を、図４に示すフローチ
ャートに基づいて説明する。
【００３７】ステップ１００において、計測開始信号に
よりはんだ浴２２を上昇させると、銅片３０がはんだ浴
に浸り、銅片３０とはんだ浴２２とが接することによる
導通信号により測定が開始され、コンピュータ１６から
照明駆動装置４４を制御して照明装置３６を第１の発光
パターンＡで発光させる。ステップ１０２で、このとき
のはんだフィレット４０の画像をＣＣＤカメラ３４によ
って撮像し、ステップ１０４で、各画素位置（ｘ，ｙ）
における反射光像の輝度Ｉａ（ｘ，ｙ）をコンピュータ
１６に取り込み、対数変換して輝度値Ｄａ（ｘ，ｙ）と
した後、画像データＡとして記憶する。
よりはんだ浴２２を上昇させると、銅片３０がはんだ浴
に浸り、銅片３０とはんだ浴２２とが接することによる
導通信号により測定が開始され、コンピュータ１６から
照明駆動装置４４を制御して照明装置３６を第１の発光
パターンＡで発光させる。ステップ１０２で、このとき
のはんだフィレット４０の画像をＣＣＤカメラ３４によ
って撮像し、ステップ１０４で、各画素位置（ｘ，ｙ）
における反射光像の輝度Ｉａ（ｘ，ｙ）をコンピュータ
１６に取り込み、対数変換して輝度値Ｄａ（ｘ，ｙ）と
した後、画像データＡとして記憶する。
【００３８】次に、ステップ１０６で、コンピュータ１
６から照明駆動装置４４を制御して、照明装置３６を第
２の発光パターンＢで発光させる。そして、ステップ１
０８で、この時のはんだフィレット４０の画像をＣＣＤ
カメラ３４によって撮像し、ステップ１１０で、各画素
位置（ｘ，ｙ）における反射光像の輝度Ｉｂ（ｘ，ｙ）
をコンピュータ１６に取り込み、対数変換して輝度値Ｄ
ｂ（ｘ，ｙ）とした後、画像データＢとして記憶する。
６から照明駆動装置４４を制御して、照明装置３６を第
２の発光パターンＢで発光させる。そして、ステップ１
０８で、この時のはんだフィレット４０の画像をＣＣＤ
カメラ３４によって撮像し、ステップ１１０で、各画素
位置（ｘ，ｙ）における反射光像の輝度Ｉｂ（ｘ，ｙ）
をコンピュータ１６に取り込み、対数変換して輝度値Ｄ
ｂ（ｘ，ｙ）とした後、画像データＢとして記憶する。
【００３９】次に、ステップ１１２において、記憶した
画像データＡ、Ｂ間で対応する画素における対数変換し
た輝度値の差（Ｄａ（ｘ，ｙ）−Ｄｂ（ｘ，ｙ））を演
算し、差（Ｄａ（ｘ，ｙ）−Ｄｂ（ｘ，ｙ））を各画素
についての反射光像の輝度比Ｉａ／Ｉｂに相当する値と
して記憶する。反射光像の輝度Ｉａ、Ｉｂを対数変換し
て輝度値Ｄａ、Ｄｂとしたのは、輝度比に相当する値を
減算により求めるようにするためであり、減算により求
めた差を逆変換した値は反射光像の輝度比（Ｉａ（ｘ，
ｙ）／Ｉｂ（ｘ，ｙ））に相当している。なお、上記で
は、差によって輝度比に相当する値を求める例について
説明したが、輝度Ｉａ（ｘ，ｙ）、Ｉｂ（ｘ，ｙ）を対
数変換することなく記憶し、直接輝度比を求めるように
してもよい。
画像データＡ、Ｂ間で対応する画素における対数変換し
た輝度値の差（Ｄａ（ｘ，ｙ）−Ｄｂ（ｘ，ｙ））を演
算し、差（Ｄａ（ｘ，ｙ）−Ｄｂ（ｘ，ｙ））を各画素
についての反射光像の輝度比Ｉａ／Ｉｂに相当する値と
して記憶する。反射光像の輝度Ｉａ、Ｉｂを対数変換し
て輝度値Ｄａ、Ｄｂとしたのは、輝度比に相当する値を
減算により求めるようにするためであり、減算により求
めた差を逆変換した値は反射光像の輝度比（Ｉａ（ｘ，
ｙ）／Ｉｂ（ｘ，ｙ））に相当している。なお、上記で
は、差によって輝度比に相当する値を求める例について
説明したが、輝度Ｉａ（ｘ，ｙ）、Ｉｂ（ｘ，ｙ）を対
数変換することなく記憶し、直接輝度比を求めるように
してもよい。
【００４０】次に、ステップ１１４において、各画素位
置（ｘ，ｙ）に対応する反射点における法線ベクトルが
基準面と成す角度（はんだフィレット４０の各部の角
度）を求める。角度は、反射光像の輝度差（Ｄａ（ｘ，
ｙ）−Ｄｂ（ｘ，ｙ））の値から角度へ変換するルック
アップテーブルを予め作成しておき、このテーブルを参
照することで求めることができる。このルックアップテ
ーブルは、はんだフィレット４０の位置、照明装置３６
の各ＬＥＤの位置、およびＣＣＤカメラ３４への入射位
置からキャリブレーションを行い作成する方法の他、は
んだフィレット４０の位置に実際に色々な角度の面を置
いて取り込んだ画像データをもとに作成する方法があ
る。尚、はんだフィレット４０、ＬＥＤ４２、およびＣ
ＣＤカメラ３４への入射位置の位置関係は、はんだフィ
レット４０の反射点、即ち、ＣＣＤカメラ３４の画面上
の画素位置に応じて変化するので、以上の処理により、
ＣＣＤカメラ３４で撮像した１画面の各画素に対応する
はんだフィレット４０の各部の角度分布を得ることがで
きる。
置（ｘ，ｙ）に対応する反射点における法線ベクトルが
基準面と成す角度（はんだフィレット４０の各部の角
度）を求める。角度は、反射光像の輝度差（Ｄａ（ｘ，
ｙ）−Ｄｂ（ｘ，ｙ））の値から角度へ変換するルック
アップテーブルを予め作成しておき、このテーブルを参
照することで求めることができる。このルックアップテ
ーブルは、はんだフィレット４０の位置、照明装置３６
の各ＬＥＤの位置、およびＣＣＤカメラ３４への入射位
置からキャリブレーションを行い作成する方法の他、は
んだフィレット４０の位置に実際に色々な角度の面を置
いて取り込んだ画像データをもとに作成する方法があ
る。尚、はんだフィレット４０、ＬＥＤ４２、およびＣ
ＣＤカメラ３４への入射位置の位置関係は、はんだフィ
レット４０の反射点、即ち、ＣＣＤカメラ３４の画面上
の画素位置に応じて変化するので、以上の処理により、
ＣＣＤカメラ３４で撮像した１画面の各画素に対応する
はんだフィレット４０の各部の角度分布を得ることがで
きる。
【００４１】次に、ステップ１１６において、コンピュ
ータ１６から照明駆動装置４４を制御して照明装置３６
を第３の発光パターンＣで発光させる。ステップ１１８
で、このときのはんだフィレット４０の画像をＣＣＤカ
メラ３４によって撮像し、ステップ１２０で、撮像した
画像をモニターに画像Ｃとして表示する。
ータ１６から照明駆動装置４４を制御して照明装置３６
を第３の発光パターンＣで発光させる。ステップ１１８
で、このときのはんだフィレット４０の画像をＣＣＤカ
メラ３４によって撮像し、ステップ１２０で、撮像した
画像をモニターに画像Ｃとして表示する。
【００４２】次に、ステップ１２２で、積分条件を設定
する。例えば、モニターに表示された画像Ｃから、フィ
レット先端部にフラックスが堆積しており、積分の開始
点として不適切と判断されるときは、その角度データを
無効データとして無視して演算に用いないようにし、フ
ラックス堆積部分の下側から積分を開始するように積分
開始点を設定する。
する。例えば、モニターに表示された画像Ｃから、フィ
レット先端部にフラックスが堆積しており、積分の開始
点として不適切と判断されるときは、その角度データを
無効データとして無視して演算に用いないようにし、フ
ラックス堆積部分の下側から積分を開始するように積分
開始点を設定する。
【００４３】積分条件の設定は、例えば、画像Ｃ内の画
素間に極端な濃度差があるときにその画素に対応する角
度データを無視して積分の開始点を設定する、というよ
うに自動で行うことができる。また、オペレータがモニ
ターに表示された画像Ｃを目視して、マニュアル操作で
積分条件を入力するようにしてもよい。
素間に極端な濃度差があるときにその画素に対応する角
度データを無視して積分の開始点を設定する、というよ
うに自動で行うことができる。また、オペレータがモニ
ターに表示された画像Ｃを目視して、マニュアル操作で
積分条件を入力するようにしてもよい。
【００４４】ステップ１２４で、はんだフィレット４０
の各部の角度が、設定された条件下で積分されて、はん
だフィレット４０の３次元形状が演算される。ステップ
１２６で３次元形状の輪郭線を直線または曲線近似し、
ステップ１２８で近似した直線または曲線と銅片表面と
の成す角度θが接触角として算出される。
の各部の角度が、設定された条件下で積分されて、はん
だフィレット４０の３次元形状が演算される。ステップ
１２６で３次元形状の輪郭線を直線または曲線近似し、
ステップ１２８で近似した直線または曲線と銅片表面と
の成す角度θが接触角として算出される。
【００４５】積分条件の設定を行わずに求めた、はんだ
フィレットの各部位の角度の分布を図５及び図６に示
す。この図において、上下方向はフィレットの高さ方向
を表し、左右方向はフィレットの幅方向を表す。銅片３
０の表面に形成されたはんだフィレット先端部にフラッ
クスが溶融して堆積していると、その部分での反射率が
低下するので、周辺の角度値と連続性の無い角度値（例
えば、図５の上から４行目の中央の４つのデータ）を算
出してしまう。しかしながら、角度分布のみを見ていて
も、周辺の角度値と連続性の無い角度値がフラックスの
堆積に起因して誤って求められたものか否かを判断する
ことができない。このため、この誤った角度を起点とし
て図５の上から下へと積分が行われ、はんだフィレット
４０の３次元形状が算出された結果、フィレット先端部
では誤った形状が算出されてしまう。
フィレットの各部位の角度の分布を図５及び図６に示
す。この図において、上下方向はフィレットの高さ方向
を表し、左右方向はフィレットの幅方向を表す。銅片３
０の表面に形成されたはんだフィレット先端部にフラッ
クスが溶融して堆積していると、その部分での反射率が
低下するので、周辺の角度値と連続性の無い角度値（例
えば、図５の上から４行目の中央の４つのデータ）を算
出してしまう。しかしながら、角度分布のみを見ていて
も、周辺の角度値と連続性の無い角度値がフラックスの
堆積に起因して誤って求められたものか否かを判断する
ことができない。このため、この誤った角度を起点とし
て図５の上から下へと積分が行われ、はんだフィレット
４０の３次元形状が算出された結果、フィレット先端部
では誤った形状が算出されてしまう。
【００４６】一方、図７にモニタに表示された画像Ｃを
示すが、この画像Ｃを参照すれば、フィレット先端部に
フラックスの堆積による着色があり、この部分で入射光
が吸収されて反射率が低下したために誤った角度値が算
出されたことが分かる。従って、この部分の角度を読み
飛ばし、開始点を下側へずらして積分を行い算出したは
んだフィレット４０の３次元形状を図８（Ｂ）に示す。
図から分かるように、算出された３次元形状は図８
（Ａ）に示す実際のフィレット先端部の形状を適切に表
している。 （第２の実施の形態）次に、本発明の第２の実施の形態
について説明する。第２の実施の形態は、図１に示すは
んだフィレット接触角計測システム１０を用い、照明装
置３６の駆動モードを、前述の第１パターン及び第２パ
ターンの２種類とし、第１のパターンで照明したときの
画像データ及び第２のパターンで照明したときの画像デ
ータのいずれかを選択して使用し、積分条件を設定する
ものである。
示すが、この画像Ｃを参照すれば、フィレット先端部に
フラックスの堆積による着色があり、この部分で入射光
が吸収されて反射率が低下したために誤った角度値が算
出されたことが分かる。従って、この部分の角度を読み
飛ばし、開始点を下側へずらして積分を行い算出したは
んだフィレット４０の３次元形状を図８（Ｂ）に示す。
図から分かるように、算出された３次元形状は図８
（Ａ）に示す実際のフィレット先端部の形状を適切に表
している。 （第２の実施の形態）次に、本発明の第２の実施の形態
について説明する。第２の実施の形態は、図１に示すは
んだフィレット接触角計測システム１０を用い、照明装
置３６の駆動モードを、前述の第１パターン及び第２パ
ターンの２種類とし、第１のパターンで照明したときの
画像データ及び第２のパターンで照明したときの画像デ
ータのいずれかを選択して使用し、積分条件を設定する
ものである。
【００４７】次に、この第２の実施の形態のはんだフィ
レット接触角計測システム１０の接触角の計測手順を、
図９に示すフローチャートに基づいて説明する。計測開
始信号によりはんだ浴２２を上昇させると、銅片３０が
はんだ浴に浸り、銅片３０とはんだ浴２２とが接するこ
とによる導通信号により測定が開始される。測定開始と
共に、第１の実施の形態のステップ１００〜１０４と同
様にして、コンピュータ１６から照明駆動装置４４を制
御して照明装置３６を第１の発光パターンＡで発光させ
て、はんだフィレット４０を照明し、はんだフィレット
４０の画像をＣＣＤカメラ３４によって撮像し、各画素
位置（ｘ，ｙ）における反射光像の輝度Ｉａ（ｘ，ｙ）
をコンピュータ１６に取り込み、発光パターンＡでの画
像データＡとして記憶する。
レット接触角計測システム１０の接触角の計測手順を、
図９に示すフローチャートに基づいて説明する。計測開
始信号によりはんだ浴２２を上昇させると、銅片３０が
はんだ浴に浸り、銅片３０とはんだ浴２２とが接するこ
とによる導通信号により測定が開始される。測定開始と
共に、第１の実施の形態のステップ１００〜１０４と同
様にして、コンピュータ１６から照明駆動装置４４を制
御して照明装置３６を第１の発光パターンＡで発光させ
て、はんだフィレット４０を照明し、はんだフィレット
４０の画像をＣＣＤカメラ３４によって撮像し、各画素
位置（ｘ，ｙ）における反射光像の輝度Ｉａ（ｘ，ｙ）
をコンピュータ１６に取り込み、発光パターンＡでの画
像データＡとして記憶する。
【００４８】次に、第１の実施の形態のステップ１０６
〜１１０と同様にして、コンピュータ１６から照明駆動
装置４４を制御して照明装置３６を第２の発光パターン
Ｂで発光させて、はんだフィレット４０を照明し、はん
だフィレット４０の画像をＣＣＤカメラ３４によって撮
像し、各画素位置（ｘ，ｙ）における反射光像の輝度Ｉ
ｂ（ｘ，ｙ）をコンピュータ１６に取り込み、発光パタ
ーンＢでの画像データＢとして記憶する。
〜１１０と同様にして、コンピュータ１６から照明駆動
装置４４を制御して照明装置３６を第２の発光パターン
Ｂで発光させて、はんだフィレット４０を照明し、はん
だフィレット４０の画像をＣＣＤカメラ３４によって撮
像し、各画素位置（ｘ，ｙ）における反射光像の輝度Ｉ
ｂ（ｘ，ｙ）をコンピュータ１６に取り込み、発光パタ
ーンＢでの画像データＢとして記憶する。
【００４９】次に、ステップ２１１で、第１の発光パタ
ーンＡで照明して得られた画像データと第２の発光パタ
ーンＢで照明して得られた画像データとの間で対応する
画素における輝度比（Ｉａ（ｘ，ｙ）／Ｉｂ（ｘ，
ｙ））を演算して記憶する。なお、上記では、商によっ
て輝度比を求める例について説明したが、各画素位置
（ｘ，ｙ）における反射光像の輝度を対数変換して記憶
し、差によって輝度比に相当する値を求めるようにして
もよい。
ーンＡで照明して得られた画像データと第２の発光パタ
ーンＢで照明して得られた画像データとの間で対応する
画素における輝度比（Ｉａ（ｘ，ｙ）／Ｉｂ（ｘ，
ｙ））を演算して記憶する。なお、上記では、商によっ
て輝度比を求める例について説明したが、各画素位置
（ｘ，ｙ）における反射光像の輝度を対数変換して記憶
し、差によって輝度比に相当する値を求めるようにして
もよい。
【００５０】次に、第１の実施の形態のステップ１１４
と同様にして、上記輝度比から各画素位置（ｘ，ｙ）に
対応する反射点における法線ベクトルが基準面と成す角
度（はんだフィレット４０の各部の角度）を求める。角
度は、反射光像の輝度比から角度へ変換するルックアッ
プテーブルを予め作成しておき、このテーブルを参照す
ることで求めることができる。以上の処理により、ＣＣ
Ｄカメラ３４で撮像した１画面の各画素に対応するはん
だフィレット４０の各部の角度分布を得ることができ
る。
と同様にして、上記輝度比から各画素位置（ｘ，ｙ）に
対応する反射点における法線ベクトルが基準面と成す角
度（はんだフィレット４０の各部の角度）を求める。角
度は、反射光像の輝度比から角度へ変換するルックアッ
プテーブルを予め作成しておき、このテーブルを参照す
ることで求めることができる。以上の処理により、ＣＣ
Ｄカメラ３４で撮像した１画面の各画素に対応するはん
だフィレット４０の各部の角度分布を得ることができ
る。
【００５１】次に、ステップ２１２において、表示する
画像として、第１の発光パターンＡで照明したときの画
像データを用いるか、第２の発光パターンＢで照明した
ときの画像データを用いるかを選択し、ステップ２１４
で、第１の発光パターンＡで照明したときの画像データ
が選択された場合には、画像データＡに基づく画像Ｐ A
をモニタに表示し、第２の発光パターンＢで照明したと
きの画像データが選択された場合には、画像データＢに
基づく画像ＰBをモニタに表示する。
画像として、第１の発光パターンＡで照明したときの画
像データを用いるか、第２の発光パターンＢで照明した
ときの画像データを用いるかを選択し、ステップ２１４
で、第１の発光パターンＡで照明したときの画像データ
が選択された場合には、画像データＡに基づく画像Ｐ A
をモニタに表示し、第２の発光パターンＢで照明したと
きの画像データが選択された場合には、画像データＢに
基づく画像ＰBをモニタに表示する。
【００５２】次に、第１の実施の形態のステップ１２２
〜１２８と同様にして、モニターに表示された画像ＰA
（または、画像ＰB）を確認し、積分条件が設定され、
はんだフィレット４０の各部の角度が設定された条件下
で積分されて、はんだフィレット４０の３次元形状が演
算され、３次元形状の輪郭線の近似直線と銅片表面との
成す角度θが接触角として算出される。
〜１２８と同様にして、モニターに表示された画像ＰA
（または、画像ＰB）を確認し、積分条件が設定され、
はんだフィレット４０の各部の角度が設定された条件下
で積分されて、はんだフィレット４０の３次元形状が演
算され、３次元形状の輪郭線の近似直線と銅片表面との
成す角度θが接触角として算出される。
【００５３】本実施の形態においても、モニタに表示さ
れた画像を参照すると、フィレット先端部にフラックス
の堆積による着色があり、この部分で入射光が吸収され
て反射率が低下したために誤った角度値が算出されたこ
とが分かる。従って、この部分の角度を読み飛ばし、開
始点を下側へずらして積分を行い算出すると、実際のフ
ィレット先端部の３次元形状が適切に求められる。 （第３の実施の形態）次に、本発明の第３の実施の形態
について説明する。第３の実施の形態は、第２の実施の
形態と同様に、図１に示すはんだフィレット接触角計測
システム１０を用い、照明装置３６の駆動モードを、前
述の第１パターン及び第２パターンの２種類とし、第１
のパターンで照明したときの画像データ及び第２のパタ
ーンで照明したときの画像データのいずれかを選択して
使用し、積分条件を設定するものであるが、それぞれの
パターンで照明する際に複数の画像を撮像し、これらの
画像を合成して得られた合成画像を輝度比の演算及びモ
ニタへの表示に使用する点で、第２の実施の形態と相違
する。
れた画像を参照すると、フィレット先端部にフラックス
の堆積による着色があり、この部分で入射光が吸収され
て反射率が低下したために誤った角度値が算出されたこ
とが分かる。従って、この部分の角度を読み飛ばし、開
始点を下側へずらして積分を行い算出すると、実際のフ
ィレット先端部の３次元形状が適切に求められる。 （第３の実施の形態）次に、本発明の第３の実施の形態
について説明する。第３の実施の形態は、第２の実施の
形態と同様に、図１に示すはんだフィレット接触角計測
システム１０を用い、照明装置３６の駆動モードを、前
述の第１パターン及び第２パターンの２種類とし、第１
のパターンで照明したときの画像データ及び第２のパタ
ーンで照明したときの画像データのいずれかを選択して
使用し、積分条件を設定するものであるが、それぞれの
パターンで照明する際に複数の画像を撮像し、これらの
画像を合成して得られた合成画像を輝度比の演算及びモ
ニタへの表示に使用する点で、第２の実施の形態と相違
する。
【００５４】次に、この第３の実施の形態のはんだフィ
レット接触角計測システム１０の接触角の計測手順を、
図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。ステ
ップ２００において、第１の実施の形態のステップ１０
０〜１０４と同様にして、コンピュータ１６から照明駆
動装置４４を制御して照明装置３６を第１の発光パター
ンＡで発光させて、はんだフィレット４０を照明し、照
明開始から所定時間Ｔ Sの間のはんだフィレット４０の
画像をＣＣＤカメラ３４によって撮像し、各画素位置
（ｘ，ｙ）における反射光像の輝度ＩａS（ｘ，ｙ）を
コンピュータ１６に取り込み、発光パターンＡでの照明
時間が短い画像データＡSとして記憶する。
レット接触角計測システム１０の接触角の計測手順を、
図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。ステ
ップ２００において、第１の実施の形態のステップ１０
０〜１０４と同様にして、コンピュータ１６から照明駆
動装置４４を制御して照明装置３６を第１の発光パター
ンＡで発光させて、はんだフィレット４０を照明し、照
明開始から所定時間Ｔ Sの間のはんだフィレット４０の
画像をＣＣＤカメラ３４によって撮像し、各画素位置
（ｘ，ｙ）における反射光像の輝度ＩａS（ｘ，ｙ）を
コンピュータ１６に取り込み、発光パターンＡでの照明
時間が短い画像データＡSとして記憶する。
【００５５】次のステップ２０２で、第１の実施の形態
のステップ１００〜１０４と同様にして、コンピュータ
１６から照明駆動装置４４を制御して照明装置３６を第
１の発光パターンＡで発光させて、はんだフィレット４
０を照明し、照明開始から所定時間ＴL（＞ＴS）の間の
はんだフィレット４０の画像をＣＣＤカメラ３４によっ
て撮像し、各画素位置（ｘ，ｙ）における反射光像の輝
度ＩａL（ｘ，ｙ）をコンピュータ１６に取り込み、発
光パターンＡでの照明時間が長い画像データＡ Lとして
記憶する。
のステップ１００〜１０４と同様にして、コンピュータ
１６から照明駆動装置４４を制御して照明装置３６を第
１の発光パターンＡで発光させて、はんだフィレット４
０を照明し、照明開始から所定時間ＴL（＞ＴS）の間の
はんだフィレット４０の画像をＣＣＤカメラ３４によっ
て撮像し、各画素位置（ｘ，ｙ）における反射光像の輝
度ＩａL（ｘ，ｙ）をコンピュータ１６に取り込み、発
光パターンＡでの照明時間が長い画像データＡ Lとして
記憶する。
【００５６】次に、ステップ２０４で、第１の実施の形
態のステップ１０６〜１１０と同様にして、コンピュー
タ１６から照明駆動装置４４を制御して照明装置３６を
第２の発光パターンＢで発光させて、はんだフィレット
４０を照明し、照明開始から所定時間ＴLの間のはんだ
フィレット４０の画像をＣＣＤカメラ３４によって撮像
し、各画素位置（ｘ，ｙ）における反射光像の輝度Ｉｂ
L（ｘ，ｙ）をコンピュータ１６に取り込み、発光パタ
ーンＢでの照明時間が長い画像データＢLとして記憶す
る。
態のステップ１０６〜１１０と同様にして、コンピュー
タ１６から照明駆動装置４４を制御して照明装置３６を
第２の発光パターンＢで発光させて、はんだフィレット
４０を照明し、照明開始から所定時間ＴLの間のはんだ
フィレット４０の画像をＣＣＤカメラ３４によって撮像
し、各画素位置（ｘ，ｙ）における反射光像の輝度Ｉｂ
L（ｘ，ｙ）をコンピュータ１６に取り込み、発光パタ
ーンＢでの照明時間が長い画像データＢLとして記憶す
る。
【００５７】次のステップ２０６において、第１の実施
の形態のステップ１０６〜１１０と同様にして、コンピ
ュータ１６から照明駆動装置４４を制御して、照明装置
３６を第２の発光パターンＢで発光させて、はんだフィ
レット４０を照明し、照明開始から所定時間ＴSの間の
はんだフィレット４０の画像をＣＣＤカメラ３４によっ
て撮像し、各画素位置（ｘ，ｙ）における反射光像の輝
度ＩｂS（ｘ，ｙ）をコンピュータ１６に取り込み、発
光パターンＢでの照明時間が短い画像データＢ Sとして
記憶する。
の形態のステップ１０６〜１１０と同様にして、コンピ
ュータ１６から照明駆動装置４４を制御して、照明装置
３６を第２の発光パターンＢで発光させて、はんだフィ
レット４０を照明し、照明開始から所定時間ＴSの間の
はんだフィレット４０の画像をＣＣＤカメラ３４によっ
て撮像し、各画素位置（ｘ，ｙ）における反射光像の輝
度ＩｂS（ｘ，ｙ）をコンピュータ１６に取り込み、発
光パターンＢでの照明時間が短い画像データＢ Sとして
記憶する。
【００５８】次に、ステップ２０８において、画像デー
タＡS、ＡL間で対応する画素における合成画像の輝度Ｉ
ａmix（ｘ，ｙ）を演算する。この場合、照明時間が長
い場合（時間ＴL）の画像データＡLから得られる輝度が
飽和していない場合には、時間ＴLの輝度ＩａL（ｘ，
ｙ）を合成画像の輝度Ｉａmix（ｘ，ｙ）とし、照明時
間が長い場合の画像データＡLから得られる輝度が飽和
している場合には、照明時間が短い場合（時間ＴS）の
画像データＡSから得られる輝度と照明時間の比Ｒ（ＴL
／ＴS）との積（ＩａS（ｘ，ｙ）×Ｒ）を合成画像の輝
度Ｉａmix（ｘ，ｙ）とする。この合成画像の輝度Ｉａ
mix（ｘ，ｙ）を合成画像データＡMIXとして記憶する。
タＡS、ＡL間で対応する画素における合成画像の輝度Ｉ
ａmix（ｘ，ｙ）を演算する。この場合、照明時間が長
い場合（時間ＴL）の画像データＡLから得られる輝度が
飽和していない場合には、時間ＴLの輝度ＩａL（ｘ，
ｙ）を合成画像の輝度Ｉａmix（ｘ，ｙ）とし、照明時
間が長い場合の画像データＡLから得られる輝度が飽和
している場合には、照明時間が短い場合（時間ＴS）の
画像データＡSから得られる輝度と照明時間の比Ｒ（ＴL
／ＴS）との積（ＩａS（ｘ，ｙ）×Ｒ）を合成画像の輝
度Ｉａmix（ｘ，ｙ）とする。この合成画像の輝度Ｉａ
mix（ｘ，ｙ）を合成画像データＡMIXとして記憶する。
【００５９】次に、ステップ２１０で、上記と同様にし
て、画像データＢS、ＢL間で対応する画素における合成
画像の輝度Ｉｂmix（ｘ，ｙ）を演算し、この合成画像
の輝度Ｉｂmix（ｘ，ｙ）を合成画像データＢMIXとして
記憶する。
て、画像データＢS、ＢL間で対応する画素における合成
画像の輝度Ｉｂmix（ｘ，ｙ）を演算し、この合成画像
の輝度Ｉｂmix（ｘ，ｙ）を合成画像データＢMIXとして
記憶する。
【００６０】次に、第２の実施の形態のステップ２１１
と同様にして、第１の発光パターンＡで照明して得られ
た合成画像データと第２の発光パターンＢで照明して得
られた合成画像データとの間で対応する画素における輝
度比を演算して記憶する。異なる照明条件下で撮像され
た複数の画像を合成することにより、ＣＣＤカメラのダ
イナミックレンジより広いダイナミックレンジの画像を
合成することができるので、合成画像データ（ＡMIXと
ＢMIX）の組合せから、輝度比を演算するのが好まし
い。なお、上記では、商によって輝度比を求める例につ
いて説明したが、各画素位置（ｘ，ｙ）における反射光
像の輝度を対数変換して記憶し、差によって輝度比に相
当する値を求めるようにしてもよい。
と同様にして、第１の発光パターンＡで照明して得られ
た合成画像データと第２の発光パターンＢで照明して得
られた合成画像データとの間で対応する画素における輝
度比を演算して記憶する。異なる照明条件下で撮像され
た複数の画像を合成することにより、ＣＣＤカメラのダ
イナミックレンジより広いダイナミックレンジの画像を
合成することができるので、合成画像データ（ＡMIXと
ＢMIX）の組合せから、輝度比を演算するのが好まし
い。なお、上記では、商によって輝度比を求める例につ
いて説明したが、各画素位置（ｘ，ｙ）における反射光
像の輝度を対数変換して記憶し、差によって輝度比に相
当する値を求めるようにしてもよい。
【００６１】次に、第１の実施の形態のステップ１１４
と同様にして、上記輝度比から各画素位置（ｘ，ｙ）に
対応する反射点における法線ベクトルが基準面と成す角
度（はんだフィレット４０の各部の角度）を求める。角
度は、反射光像の輝度比から角度へ変換するルックアッ
プテーブルを予め作成しておき、このテーブルを参照す
ることで求めることができる。以上の処理により、ＣＣ
Ｄカメラ３４で撮像した１画面の各画素に対応するはん
だフィレット４０の各部の角度分布を得ることができ
る。
と同様にして、上記輝度比から各画素位置（ｘ，ｙ）に
対応する反射点における法線ベクトルが基準面と成す角
度（はんだフィレット４０の各部の角度）を求める。角
度は、反射光像の輝度比から角度へ変換するルックアッ
プテーブルを予め作成しておき、このテーブルを参照す
ることで求めることができる。以上の処理により、ＣＣ
Ｄカメラ３４で撮像した１画面の各画素に対応するはん
だフィレット４０の各部の角度分布を得ることができ
る。
【００６２】次に、ステップ２１２において、表示する
画像として、第１の発光パターンＡで照明したときの画
像データ（ＡS、ＡL）を用いるか、第２の発光パターン
Ｂで照明したときの画像データ（ＢS、ＢL）を用いるか
を選択する。
画像として、第１の発光パターンＡで照明したときの画
像データ（ＡS、ＡL）を用いるか、第２の発光パターン
Ｂで照明したときの画像データ（ＢS、ＢL）を用いるか
を選択する。
【００６３】次に、ステップ２１４で、第１の発光パタ
ーンＡで照明したときの画像データが選択された場合に
は、合成画像データＡMIXに基づく合成画像ＰMAをモニ
タに表示し、第２の発光パターンＢで照明したときの画
像データが選択された場合には、合成画像データＢMIX
に基づく合成画像ＰMBをモニタに表示する。なお、合成
画像データＡMIXまたは合成画像データＢMIXのデータ幅
がモニタのデータ幅（通常は８ビット）を超える場合
は、画像データを圧縮して使用する。
ーンＡで照明したときの画像データが選択された場合に
は、合成画像データＡMIXに基づく合成画像ＰMAをモニ
タに表示し、第２の発光パターンＢで照明したときの画
像データが選択された場合には、合成画像データＢMIX
に基づく合成画像ＰMBをモニタに表示する。なお、合成
画像データＡMIXまたは合成画像データＢMIXのデータ幅
がモニタのデータ幅（通常は８ビット）を超える場合
は、画像データを圧縮して使用する。
【００６４】上記では、照明時間が短い場合の画像デー
タ（ＡSまたはＢS）と照明時間が長い場合の画像データ
（ＡLまたはＢL）とを合成して合成画像データ（ＡMIX
またはＢMIX）を演算し、合成画像データ（ＡMIXまたは
ＢMIX）に基づく合成画像（ＰMAまたはＰMB）をモニタ
に表示する例について説明したが、ステップ２１２にお
いて、照明時間が短い場合の画像データ（ＡSまたは
ＢS）又は照明時間が長い場合の画像データ（ＡLまたは
ＢL）を選択してそのまま使用しても良い。画像データ
（ＡS、ＢS、ＡL、またはＢL）をそのまま使用する場合
には、ステップ２１４で、使用するデータに対応して、
画像データＡSに基づく画像ＰSA、画像データＡLに基づ
く画像ＰLA、画像データＢSに基づく画像ＰSB、及び画
像データＢLに基づく画像ＰLBをのいずれかをモニタに
表示する。
タ（ＡSまたはＢS）と照明時間が長い場合の画像データ
（ＡLまたはＢL）とを合成して合成画像データ（ＡMIX
またはＢMIX）を演算し、合成画像データ（ＡMIXまたは
ＢMIX）に基づく合成画像（ＰMAまたはＰMB）をモニタ
に表示する例について説明したが、ステップ２１２にお
いて、照明時間が短い場合の画像データ（ＡSまたは
ＢS）又は照明時間が長い場合の画像データ（ＡLまたは
ＢL）を選択してそのまま使用しても良い。画像データ
（ＡS、ＢS、ＡL、またはＢL）をそのまま使用する場合
には、ステップ２１４で、使用するデータに対応して、
画像データＡSに基づく画像ＰSA、画像データＡLに基づ
く画像ＰLA、画像データＢSに基づく画像ＰSB、及び画
像データＢLに基づく画像ＰLBをのいずれかをモニタに
表示する。
【００６５】次に、第１の実施の形態のステップ１２２
〜１２８と同様にして、モニターに表示された画像ＰMA
（または、画像ＰSA、画像ＰLA、画像ＰMB、画像ＰSB、
及び画像ＰLBのいずれかの画像）を確認し、積分条件が
設定され、はんだフィレット４０の各部の角度が設定さ
れた条件下で積分されて、はんだフィレット４０の３次
元形状が演算され、３次元形状の輪郭線の近似直線と銅
片表面との成す角度θが接触角として算出される。
〜１２８と同様にして、モニターに表示された画像ＰMA
（または、画像ＰSA、画像ＰLA、画像ＰMB、画像ＰSB、
及び画像ＰLBのいずれかの画像）を確認し、積分条件が
設定され、はんだフィレット４０の各部の角度が設定さ
れた条件下で積分されて、はんだフィレット４０の３次
元形状が演算され、３次元形状の輪郭線の近似直線と銅
片表面との成す角度θが接触角として算出される。
【００６６】本実施の形態においても、モニタに表示さ
れた画像を参照すると、フィレット先端部にフラックス
の堆積による着色があり、この部分で入射光が吸収され
て反射率が低下したために誤った角度値が算出されたこ
とが分かる。従って、この部分の角度を読み飛ばし、開
始点を下側へずらして積分を行い算出すると、実際のフ
ィレット先端部の３次元形状が適切に求められる。 （第４の実施の形態）第３の実施の形態では、第１の発
光パターンＡで照明したときの画像データ（ＡS、ＡL）
及び第２の発光パターンＢで照明したときの画像データ
（ＢS、ＢL）のいずれかを選択する例について説明した
が、第４の実施の形態は、図１１に示すように、図１０
のステップ２１２に代えて、画像データ（ＡS、ＡL）と
画像データ（ＢS、ＢL）からなる総ての画像データを使
用して合成画像データを演算するステップ２１６を設け
たものである。その他の点は、第３の実施の形態と同様
であるため、同一ステップには同じ符号を付して説明を
省略する。
れた画像を参照すると、フィレット先端部にフラックス
の堆積による着色があり、この部分で入射光が吸収され
て反射率が低下したために誤った角度値が算出されたこ
とが分かる。従って、この部分の角度を読み飛ばし、開
始点を下側へずらして積分を行い算出すると、実際のフ
ィレット先端部の３次元形状が適切に求められる。 （第４の実施の形態）第３の実施の形態では、第１の発
光パターンＡで照明したときの画像データ（ＡS、ＡL）
及び第２の発光パターンＢで照明したときの画像データ
（ＢS、ＢL）のいずれかを選択する例について説明した
が、第４の実施の形態は、図１１に示すように、図１０
のステップ２１２に代えて、画像データ（ＡS、ＡL）と
画像データ（ＢS、ＢL）からなる総ての画像データを使
用して合成画像データを演算するステップ２１６を設け
たものである。その他の点は、第３の実施の形態と同様
であるため、同一ステップには同じ符号を付して説明を
省略する。
【００６７】本実施の形態では、ステップ２１６で、合
成画像データＡMIXと合成画像データＢMIXとを更に合成
した合成画像データＭMIXを演算し、ステップ２１４
で、得られた合成画像データＭMIXに基づく合成画像Ｐ
MABをモニタに表示する。
成画像データＡMIXと合成画像データＢMIXとを更に合成
した合成画像データＭMIXを演算し、ステップ２１４
で、得られた合成画像データＭMIXに基づく合成画像Ｐ
MABをモニタに表示する。
【００６８】合成画像データＭMIXは、記憶した合成画
像データＡMIX、ＢMIX間で対応する画素における合成画
像の輝度Ｉmix（ｘ，ｙ）に関するデータである。合成
画像の輝度Ｉmix（ｘ，ｙ）は、第１の発光パターンＡ
での合成画像の輝度Ｉａmix（ｘ，ｙ）と第２の発光パ
ターンＢでの合成画像の輝度Ｉｂmix（ｘ，ｙ）との和
（Ｉａmix（ｘ，ｙ）＋Ｉｂmix（ｘ，ｙ））として演算
することができる。または、第１の発光パターンＡでの
合成画像の輝度Ｉａmix（ｘ，ｙ）と第２の発光パター
ンＢでの合成画像の輝度Ｉｂmix（ｘ，ｙ）のうち大き
い方の値（Ｍａｘ（Ｉａmix（ｘ，ｙ），Ｉｂmix（ｘ，
ｙ）））を合成画像の輝度Ｉmix（ｘ，ｙ）として演算
することができる。なお、合成画像データＭMIXのデー
タ幅がモニタのデータ幅（通常は８ビット）を超える場
合は、画像データを圧縮して使用する。
像データＡMIX、ＢMIX間で対応する画素における合成画
像の輝度Ｉmix（ｘ，ｙ）に関するデータである。合成
画像の輝度Ｉmix（ｘ，ｙ）は、第１の発光パターンＡ
での合成画像の輝度Ｉａmix（ｘ，ｙ）と第２の発光パ
ターンＢでの合成画像の輝度Ｉｂmix（ｘ，ｙ）との和
（Ｉａmix（ｘ，ｙ）＋Ｉｂmix（ｘ，ｙ））として演算
することができる。または、第１の発光パターンＡでの
合成画像の輝度Ｉａmix（ｘ，ｙ）と第２の発光パター
ンＢでの合成画像の輝度Ｉｂmix（ｘ，ｙ）のうち大き
い方の値（Ｍａｘ（Ｉａmix（ｘ，ｙ），Ｉｂmix（ｘ，
ｙ）））を合成画像の輝度Ｉmix（ｘ，ｙ）として演算
することができる。なお、合成画像データＭMIXのデー
タ幅がモニタのデータ幅（通常は８ビット）を超える場
合は、画像データを圧縮して使用する。
【００６９】本実施の形態においても、モニタに表示さ
れた画像を参照すると、フィレット先端部にフラックス
の堆積による着色があり、この部分で入射光が吸収され
て反射率が低下したために誤った角度値が算出されたこ
とが分かる。従って、この部分の角度を読み飛ばし、開
始点を下側へずらして積分を行い算出すると、実際のフ
ィレット先端部の３次元形状が適切に求められる。
れた画像を参照すると、フィレット先端部にフラックス
の堆積による着色があり、この部分で入射光が吸収され
て反射率が低下したために誤った角度値が算出されたこ
とが分かる。従って、この部分の角度を読み飛ばし、開
始点を下側へずらして積分を行い算出すると、実際のフ
ィレット先端部の３次元形状が適切に求められる。
【００７０】以上の通り、第１〜４の実施の形態では、
はんだフィレットを照明して画像を撮像し、その画像を
モニタに表示してはんだフィレット表面の反射率を観察
するので、角度値がフラックスの堆積などの光学的な計
測を阻害する要因により誤って求められたか否かを判断
することができ、誤って求められたデータを読み飛ばす
等して積分の開始点を決定し、決定された開始点から積
分を行い、はんだフィレットの３次元形状を算出するこ
とにより、フィレットの３次元形状を適切に求めること
ができ、はんだの銅片への接触角θを光学的に精度良く
計測することができる。
はんだフィレットを照明して画像を撮像し、その画像を
モニタに表示してはんだフィレット表面の反射率を観察
するので、角度値がフラックスの堆積などの光学的な計
測を阻害する要因により誤って求められたか否かを判断
することができ、誤って求められたデータを読み飛ばす
等して積分の開始点を決定し、決定された開始点から積
分を行い、はんだフィレットの３次元形状を算出するこ
とにより、フィレットの３次元形状を適切に求めること
ができ、はんだの銅片への接触角θを光学的に精度良く
計測することができる。
【００７１】特に、第２〜第４の実施の形態では、照明
パターンが２種類で済むため、計測工程が簡略化され、
計測時間も短縮できる。
パターンが２種類で済むため、計測工程が簡略化され、
計測時間も短縮できる。
【００７２】また、第３の実施の形態では、第１の発光
パターンＡで照明したときの画像データ（ＡS、ＡL）及
び第２の発光パターンＢで照明したときの画像データ
（ＢS、ＢL）を使用した合成画像データを用いて積分条
件を設定する例について説明し、第４の実施の形態で
は、第１の発光パターンＡで照明したときの画像データ
（ＡS、ＡL）及び第２の発光パターンＢで照明したとき
の画像データ（ＢS、ＢL）の両方を使用した合成画像デ
ータを用いて積分条件を設定する例について説明した
が、１つの装置内で、画像データ（ＡS、ＡL）及び画像
データ（ＢS、ＢL）のいずれかを選択して使用するか、
合成画像データを使用するかを、選択できるように構成
してもよい。
パターンＡで照明したときの画像データ（ＡS、ＡL）及
び第２の発光パターンＢで照明したときの画像データ
（ＢS、ＢL）を使用した合成画像データを用いて積分条
件を設定する例について説明し、第４の実施の形態で
は、第１の発光パターンＡで照明したときの画像データ
（ＡS、ＡL）及び第２の発光パターンＢで照明したとき
の画像データ（ＢS、ＢL）の両方を使用した合成画像デ
ータを用いて積分条件を設定する例について説明した
が、１つの装置内で、画像データ（ＡS、ＡL）及び画像
データ（ＢS、ＢL）のいずれかを選択して使用するか、
合成画像データを使用するかを、選択できるように構成
してもよい。
【００７３】なお、第１〜４の実施の形態では、本発明
の接触角計測装置を、メニスコ装置の板状または棒状の
母材に形成されたはんだフィレットの接触角計測に適用
した例について説明したが、チップ部品の部品端子に形
成されたはんだフィレット、挿入型リード部品のリード
に形成されたはんだフィレット、及び表面実装型リード
部品のリードに形成されたはんだフィレットの接触角計
測にも適用することができるほか、インク等の他の液状
物の接触角計測にも適用することができる。
の接触角計測装置を、メニスコ装置の板状または棒状の
母材に形成されたはんだフィレットの接触角計測に適用
した例について説明したが、チップ部品の部品端子に形
成されたはんだフィレット、挿入型リード部品のリード
に形成されたはんだフィレット、及び表面実装型リード
部品のリードに形成されたはんだフィレットの接触角計
測にも適用することができるほか、インク等の他の液状
物の接触角計測にも適用することができる。
【００７４】
【発明の効果】本発明によれば、フィレットを照明して
反射光像を得て、得られた反射光像と演算されたフィレ
ット各部の角度とに基づいて、フィレットの３次元形状
を演算するので、フィレット先端部近傍に、例えば母材
表面の反射率の低下等フィレットの角度の正確な計測を
阻害する要因がある場合においても、正確なフィレット
の３次元形状を算出することができ、この３次元形状か
ら接触角θを求めることにより、液状物の接触角θを精
度良く求めることができる、という効果が得られる。
反射光像を得て、得られた反射光像と演算されたフィレ
ット各部の角度とに基づいて、フィレットの３次元形状
を演算するので、フィレット先端部近傍に、例えば母材
表面の反射率の低下等フィレットの角度の正確な計測を
阻害する要因がある場合においても、正確なフィレット
の３次元形状を算出することができ、この３次元形状か
ら接触角θを求めることにより、液状物の接触角θを精
度良く求めることができる、という効果が得られる。
【図１】第１及び第２の実施の形態のはんだフィレット
接触角計測システムの概略構成図である。
接触角計測システムの概略構成図である。
【図２】ＣＣＤカメラの配置位置を示す構成図である。
【図３】対象物の各部位の角度を求める原理を説明する
説明図である。
説明図である。
【図４】第１の実施の形態の接触角の計測手順を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図５】補正前の画像データから求めたはんだフィレッ
トの各部位の角度βの分布図である。
トの各部位の角度βの分布図である。
【図６】図５の角度βの分布に基づいて算出されたはん
だフィレットの３次元形状を示す図である。
だフィレットの３次元形状を示す図である。
【図７】モニタに表示された画像Ｃを模式的に示す模式
図である。
図である。
【図８】（Ａ）は実際のフィレット先端部の形状を示す
概略図であり、（Ｂ）は補正後の角度に基づいて積分を
行い算出したはんだフィレットの３次元形状を示すずで
ある。
概略図であり、（Ｂ）は補正後の角度に基づいて積分を
行い算出したはんだフィレットの３次元形状を示すずで
ある。
【図９】第２の実施の形態の接触角の計測手順を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図１０】第３の実施の形態の接触角の計測手順を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図１１】第４の実施の形態の接触角の計測手順を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図１２】メニスコグラフ法において形成されるはんだ
フィレットを示す模式図である。
フィレットを示す模式図である。
【符号の説明】 １０ はんだフィレット接触角計測システム １２ はんだフィレット形成部 １４ 光学計測部 １６ コンピュータ １８ 設置板 ２２ はんだ浴 ３０ 母材 ３４ ＣＣＤカメラ ３６ 照明装置 ３８ レンズ ４０ はんだフィレット ４２ ＬＥＤ（発光ダイオード） ４４ 照明駆動装置
フロントページの続き (56)参考文献 塚田敏彦 水野守倫 山田啓一 山本 新 高尾尚史 長谷川英雄，メニスコグ ラフ法における接触角測定技術の開発 （２）〜接触角計測システム〜，第２回 エレクトロニクスにおけるマイクロ接 合・実装技術シンポジウム論文集，日 本，社団法人 溶接学会，1996年２月１ 日，ｐ107−112 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 G01N 21/88
Claims (7)
- 【請求項１】液状物により母材に形成されたフィレット
を照明するように配列された複数の発光部を備える照明
手段と、 各発光部の輝度がそれぞれ異なる第１のパターン、各発
光部の輝度がそれぞれ異なり且つ第１のパターンとは異
なる第２のパターン、及びフィレットを拡散照明する第
３のパターンでフィレットが照明されるように前記照明
手段を制御する照明制御手段と、 フィレットからの反射光像を撮像する撮像手段と、 フィレットを第１のパターンで照明したときの撮像によ
り得られた第１の反射光像の輝度と、フィレットを第２
のパターンで照明したときの撮像により得られた第２の
反射光像の輝度との比に基づいて、フィレット各部の角
度を演算する角度演算手段と、 フィレットを第３のパターンで照明したときの第３の反
射光像に基づいて定まる積分開始点から前記演算された
フィレット各部の角度を積分してフィレットの３次元形
状を演算する形状演算手段と、 演算されたフィレットの３次元形状に基づいて、液状物
の接触角を演算する接触角演算手段と、を備えた接触角
計測装置。 - 【請求項２】液状物により母材に形成されたフィレット
を照明するように配列された複数の発光部を備える照明
手段と、 各発光部の輝度がそれぞれ異なる第１のパターン、及び
各発光部の輝度がそれぞれ異なり且つ第１のパターンと
は異なる第２のパターンでフィレットが照明されるよう
に前記照明手段を制御する照明制御手段と、 フィレットからの反射光像を撮像する撮像手段と、 フィレットを第１のパターンで照明したときの撮像によ
り得られた第１の反射光像の輝度と、フィレットを第２
のパターンで照明したときの撮像により得られた第２の
反射光像の輝度との比に基づいて、フィレット各部の角
度を演算する角度演算手段と、前記第１の反射光像及び前記第２の反射光像のいずれか
一方の光像に基づいて 定まる積分開始点から前記演算さ
れたフィレット各部の角度を積分して フィレットの３次
元形状を演算する形状演算手段と、 演算されたフィレットの３次元形状に基づいて、液状物
の接触角を演算する接触角演算手段と、を備えた接触角
計測装置。 - 【請求項３】液状物により母材に形成されたフィレット
を照明するように配列された複数の発光部を備える照明
手段と、 各発光部の輝度がそれぞれ異なる第１のパターン、及び
各発光部の輝度がそれぞれ異なり且つ第１のパターンと
は異なる第２のパターンでフィレットが照明されるよう
に前記照明手段を制御する照明制御手段と、 フィレットからの反射光像を撮像する撮像手段と、 フィレットを第１のパターンで照明したときの撮像によ
り得られた第１の反射光像の輝度と、フィレットを第２
のパターンで照明したときの撮像により得られた第２の
反射光像の輝度との比に基づいて、フィレット各部の角
度を演算する角度演算手段と、前記第１の反射光像と前記第２の反射光像とを合成して
得られた合成光像に基づいて定まる積分開始点から前記
演算されたフィレット各部の角度を積分して フィレット
の３次元形状を演算する形状演算手段と、 演算されたフィレットの３次元形状に基づいて、液状物
の接触角を演算する接触角演算手段と、を備えた接触角
計測装置。 - 【請求項４】前記形状演算手段は、前記積分の開始点以
前のデータを読み飛ばして積分する請求項１乃至３のい
ずれか１項に記載の接触角計測装置。 - 【請求項５】前記液状物により母材に形成されたフィレ
ットが、はんだ液によりメニスコ装置の板状または棒状
の母材に形成されたはんだフィレット、はんだ液により
チップ部品の部品端子に形成されたはんだフィレット、
はんだ液により挿入型リード部品のリードに形成された
はんだフィレット、及びはんだ液により表面実装型リー
ド部品のリードに形成されたはんだフィレットのいずれ
かである請求項１乃至４のいずれか１項に記載の接触角
計測装置。 - 【請求項６】前記フィレットが、はんだ液によりフラッ
クスが塗布された母材に形成されたはんだフィレットで
ある場合に、 前記形状演算手段は、前記第３の反射光像に基づいて、
フィレット先端部にフラックスが堆積しており、積分の
開始点として不適切と判断されるときは、その角度デー
タを無効データとして無視して演算に用いないように
し、フラックス堆積部分の下側から積分を開始するよう
に積分開始点を設定可能である請求項１、４及び５のい
ずれか１項に記載の接触角計測装置。 - 【請求項７】前記形状演算手段は、前記第３の反射光像
内の画素間に極端な濃度差があるときに、該画素に対応
する角度データを無視して積分の開始点を設定可能であ
る請求項６に記載の接触角計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000065546A JP3356156B2 (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 接触角計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000065546A JP3356156B2 (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 接触角計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001255128A JP2001255128A (ja) | 2001-09-21 |
| JP3356156B2 true JP3356156B2 (ja) | 2002-12-09 |
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ID=18585049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000065546A Expired - Lifetime JP3356156B2 (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 接触角計測装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3356156B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5271776B2 (ja) * | 2009-04-02 | 2013-08-21 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 自動分析装置 |
| JP6306494B2 (ja) * | 2014-12-02 | 2018-04-04 | 日本電信電話株式会社 | 形状推定装置、形状推定方法および形状推定プログラム |
| CN110744161B (zh) * | 2019-09-30 | 2021-07-13 | 上海航天设备制造总厂有限公司 | 基于三维激光扫描的电连接器自动搪锡机 |
-
2000
- 2000-03-09 JP JP2000065546A patent/JP3356156B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 塚田敏彦 水野守倫 山田啓一 山本新 高尾尚史 長谷川英雄，メニスコグラフ法における接触角測定技術の開発（２）〜接触角計測システム〜，第２回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム論文集，日本，社団法人 溶接学会，１９９６年２月１日，ｐ１０７−１１２ |
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|---|---|
| JP2001255128A (ja) | 2001-09-21 |
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