JPH01174911A - 高さ検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 表面に異なる材質からなる部分が存在する物体における
、特定の材質の部分のみの高さを検知するための高さ検
知装置に関し、 プリント配線板等の物体に対し、その移動中においても
、特定の材質の部分の高さを正確にかつ安定に検知でき
る高さ検知装置を提供することを目的とし 検知対象面に光スポットを照射する光照射手段と、該光
スポットからの反射光を該光照射方向と異なる角度から
光位置検出素子上に結像させ該光位置検出素子から光ス
ポットの位置の変化に応じて増加する第１の信号と減少
する第２の信号とを得るスポット位置検出手段と、該第
１の信号と第２の信号とを加算した光強度信号によって
該第１の信号と第２の信号の差信号を除算して前記検知
対象の高さを示す光スポット位置信号を得る高さ演算手
段とからなる高さ検知装置において、前記光強度信号の
レベルに応じて前記高さ演算手段の光スポット位置信号
を選択的に出力させる選択手段を具えて構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、表面に異なる材質からなる部分が存在する物
体における、特定の材質の部分のみの高さを検知するた
めの高さ検知装置に関するものである。

プリント配線板等においては、絶縁物からなる基材部の
表面に導体箔からなるパターンが形成されており、従っ
て基材部と導体部とでは僅かに高さが異なっている。

このような物体の検査を行う場合、基材部または導体部
のように特定の部分のみの高さを、物体の移動中におい
ても正確かつ安定に検知し得るようにすることが要望さ
れている。

〔従来の技術〕

第４図は従来の光スポット方式高さ検知装置の構成を示
したものである。

第４図において１１は光源であって、半導体レーザまた
は発光ダイオード等か、らなっている。光源１１から射
出された光は、コリメートレンズ１２を経て平行光線に
整形され、さらに集光レンズ１３を経て検知対象１４上
にスポット状に集光される。光源１１、コリメートレン
ズ１２、集光レンズ１３は光スポット照射系を形成して
いる。

一方、光スポット照射系の照射方向とは異なる角度で、
斜め方向から光スポットに基づく検知対象１４からの反
射光を結像する結像レンズ１５が設けられ、その結像面
には光位置検出素子（ＰＳＤ）１６が配置されている。

光位置検出素子１６の検知面上における反射光スポット
の位置は検知対象１４の高さに応じて変化し、これによ
って検知対象１４の高さの検知を行うことができる。結
像レンズ１５、光位置検出素子１６はスポット位置検出
系を構成している。

第５図は光スポット方式による高さ検知の原理を説明し
たものである。検知対象１４の位置がＰのとき光位置検
出素子１６上におけるスポットの中心位置がＰ′であっ
たとすると、検知対象１４の位置がＱになるとスポット
の中心位置もＱ′に変化する。この場合におけるスポッ
トの中心位置の移動量は検知対象１４の位置の変動量に
対応している。

光位置検出素子１６は帯状の検知面とその長さ方向の両
端に設けられた２個の出力端子とを有し、検知面上のス
ポットの位置に応じて大きさの変化する出力信号をその
両端子から発生するように構成されている。すなわちス
ポットが一方の端部にあったときはその端子の出力が最
大で他方の端子の出力が最小であり、スポットが他方の
端部にあったときは両端子の出力の大小関係が逆になる
。

またスポットが中間の位置にあったときはその位置に応
じて最大値と最小値の間で直線的に大きさの変化する出
力信号が両端子から発生する。

第６図は光位置検出素子の出力信号の処理を示したもの
であって、光位置検出素子上におけるスポットの中心位
置の移動量から検知対象の高さを求める際の処理を説明
するものである。

光位置検出素子１６は長さ２Ｌからなる一次元の構造を
をし、両端に出力信号端子ａ、ｂを有している。いま中
心からＸの位置にスポットを生じたときの両端子ａ、ｂ
の出力信号をＡ、Ｂとすると、光スポット位置Ｘは Ａ＋Ｂ として求められる。またこのときのスポットの光強度■
は １＝Ａ＋Ｂ で与えられる。

第６図において１７は加算回路であって、出力信号Ａ、
Ｂによって光強度信号１　　（＝Ａ＋Ｂ）を求める。１
８は減算回路であって、出力信号Ａ。

Ｂによって減算値（Ａ−Ｂ）を求める。１９は除よって
スポット位置信号Ｘが得られる。加算回路１７、減算回
路１８、除算回路１９は高さ演算系を構成している。

さらに除算回路１９の光スポット位置信号Ｘはアナログ
ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器２０に加えられて、サンプ
リングパルス発生回路２１からの一定周期のサンプリン
グパルスによってＡ／Ｄ変換を行われ、得られたディジ
タル出力信号によって高さ分表示器２２において高さ表
示が行われる。なおアナログメータによって表示を行う
場合にはＡ／Ｄ変換の必要がなく、除算回路の出力を直
接接続すればよいことは言うまでもない。

（発明が解決しようとする問題点〕 第４図に示された従来の高さ検知装置では、検知対象の
面上に材質の異なる部分が存在する場合でも、これらを
含めてすべて高さの検知を行うことができる。

従って検知対象がプリント配線板等のようにその表面上
に異なる材質からなるパターンが形成されている場合、
検知対象を移動させながら例えば基材部のみの高さを検
知することは困難であった。

本発明はこのような問題点を解決しようとするものであ
って、プリント配線板等のようにその表面上に異なる材
質からなるパターンが形成された物体であり、かつそれ
が移動している場合にも、特定の材質の部分の高さのみ
を正確にかつ安定に検知する高さ検知装置を提供するこ
とを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理的構成を示したものであって、本
発明の高さ検知装置は、検知対象面に光スポットを照射
する光照射手段１と、光スポットからの反射光を光照射
方向と異なる角度から光位置検出素子上に結像させ光位
置検出素子から光スポットの位置の変化に応じて増加す
る第１の信号と減少する第２の信号とを得るスポット位
置検出手段２と、第１の信号と第２の信号とを加算した
光強度信号によって第１の信号と第２の信号の差信号を
除算して検知対象の高さを示す光スポット位置信号を得
る高さ演算手段３とからなる高さ検知装置において、選
択手段４を具えたものである。

選択手段４は、光強度信号のレベルに応じて−高さ演算
手段３の光スポット位置信号を選択的に出力させること
によって、検知対象面における他と異なる反射率を有す
る特定の部分の高さを選択的に検知するものである。

〔作　用〕

第２図は本発明の詳細な説明するものである。

以下においては第２図（ａｌにその断面を示すような、
基材部３１と導体部３２とからなるプリント配線板を例
として説明を行う。

プリント配線板における基材部と導体部とでは、一般に
その光反射率が異なっている。従って第４図に示された
ような光スポット方式高さ検知装置における光強度信号
Ｉは、基材部の光反射率が低く導体部の光反射率が高い
とすると、第２図■に示すように、基材部と導体部では
そのレベルが異なっている。そこでこれを適当なスライ
スレベルを用いて二値化とすると、第２図■に示すよう
に、基材部で“Ｏ”、導体部で“１”のレベルを有する
二値化信号を得る。そしてこの信号をゲート信号をして
第２図■に示すＡ／Ｄ変換用サンプリングパルスをゲー
トすることによって、第′２図■に示す基材部に対する
サンプリングパルスと、第２図■に示す導体部に対する
サンプリングパルスを得ることができる。

このようにして得られたいずれかのサンプリングパルス
を選択して、第４図に示された高さ検出装置に適用する
ことによって、基材部または導体部のいずれか任意の一
方のみの高さを選択的に検出することができることは明
らかである。

なおこのような検知方式は検知対象において、（１）　
　その表面に複数種類のパターンが存在し、かつ （２）　　それらの光反射率が異なっている。

という条件が成立すれば適用可能であり、従って検知対
象はプリント配線板に限られるものではない。また複数
種類のパターンは異なる材質でなくてもよく、同一材質
であっても光反射率を異にするものであれば適用できる
ことは言うまでもない。

〔実施例〕

第３図は本発明の一実施例を示したものであって、第４
図におけると同じ部分を同じ番号で示し、それらの動作
もまた同様である。２３は二値化回路であって、所定の
スライスレベルｖｔｈによって第２図■に示すような光
強度信号１　　（＝Ａ＋Ｂ）を二値化して、第２図■に
示すような二値化信号を発生する。２４はスイッチであ
って側位ＩＲ。

Ｓに切り替えられることによって、二値化信号を一方で
はそのまま、他方ではインバータ２５を経て反転してア
ンド回路２６の一方の入力に供給する。アンド回路２６
の他方の入力には、サンプリングパルス発生回路２１か
ら第２図■に示すごときサンプリングパルスを加えられ
ており、従ってスイッチ２４の位置のＲ側とＳ側とに応
じて、それぞれ第２図■に示すような導体部サンプリン
グパルスと、第２図■に示すような基材部サンプリング
パルスとを発生する。

Ａ／Ｄ変換器２０はアンド回路２６から与えられるサン
プリングパルスによって、除算回路１９からの光スポッ
ト位置信号Ｘをディジタル化する。

従って検知対象１４がプリント基板であった場合、スイ
ッチ２４をＲ側にすることによって導体部の高さが表示
器２２において表示され、同じくＳ側にすることによっ
て基材部の高さが表示されろ。

なお第３図の構成においてＡ／Ｄ変換器および表示器を
２Ｍｉ使用することが可能であれば、導体部および基材
部の高さをそれぞれ別個に同時に表示させることも可能
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、表面に反射率を異
にする従って例えば材質を異にする複数種類の部分によ
ってパターンが形成されている物体において、特定の部
分のみの高さを正確かつ安定に検知することができるの
で、プリント配線板における基材部のみの高さをプリン
ト配線板の移動中に検知するような場合に適用して好適
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成を示す図、第２図は本発明
の詳細な説明する図、 第３図は本発明の一実施例を示す図、 第４図は従来の光スポット方式高さ検知装置の構成を示
す図、 第５図は光スポット方式による高さ検知の原理を説明す
る図、 第６図は光位置検出素子の出力信号の処理を説明する図
である。 １１・・・光源 １２・・・コリメートレンズ １３・・・集光レンズ １４・・・検知対象 １５・・・結像レンズ １６・・・光位置検知素子（Ｐ　Ｓ　Ｄ）１７・・・加
算回路 １８・・・減算回路 １９・・・除算回路 ２０・・・アナログディジタル（Ａ／Ｄ）変換器２１・
・・サンプリングパルス発生器 ２２・・・高さ表示器 ２３・・・二値化回路 ２４・・・スイッチ ２５・・・インバータ ２６・・・アンド回路 特許出願人　　　富士通株式会社 代理人　弁理士　玉　蟲　久五部 （外１名） 本発明の原理的構成を示す図 第　１　図 本発明の詳細な説明ｔｚ図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 検知対象面に光スポットを照射する光照射手段（１）と
   、 該光スポットからの反射光を該光照射方向と異なる角度
   から光位置検出素子上に結像させ該光位置検出素子から
   光スポットの位置の変化に応じて増加する第１の信号と
   減少する第２の信号とを得るスポット位置検出手段（２
   ）と、 該第１の信号と第２の信号とを加算した光強度信号によ
   つて該第１の信号と第２の信号の差信号を除算して前記
   検知対象の高さを示す光スポット位置信号を得る高さ演
   算手段（３）とからなる高さ検知装置において、 前記光強度信号のレベルに応じて前記高さ演算手段（３
   ）の光スポット位置信号を選択的に出力させる選択手段
   （４）を具えてなることを特徴とする高さ検知装置。