JPH0377006A - 物体形状計測装置 - Google Patents

物体形状計測装置

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JPH0377006A
JPH0377006A JP21432689A JP21432689A JPH0377006A JP H0377006 A JPH0377006 A JP H0377006A JP 21432689 A JP21432689 A JP 21432689A JP 21432689 A JP21432689 A JP 21432689A JP H0377006 A JPH0377006 A JP H0377006A
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JP
Japan
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light
psda
reflected light
received
psd
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Pending
Application number
JP21432689A
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English (en)
Inventor
Giichi Kakigi
柿木 義一
Tetsuo Hizuka
哲男 肥塚
Shinji Hashinami
伸治 橋波
Yoshinori Sudo
嘉規 須藤
Masahito Nakajima
雅人 中島
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、物体形状計測装置に関し、特に、半導体位置
検出器(P S D)を使用し、非接触で物体の形状を
計測する物体形状計測装置に関する。
従前、光学的に被計測物体を計測するものとしては、電
子的な走査によるテレビジョン用撮像管や固体撮像素子
などのイメージデバイスによるもの、ミラー、レティク
ルなどの機械的走査によるものなど、基本的には画像の
走査技術に立脚した方法がほとんどであった。こうした
走査方式による場合、計測のサンプリングレートが走査
速度により決定されてしまう欠点がある。
これに対し、ポジションセンサヘッドは上述の走査方式
を行わずに、光点の位置を平面的に検出する素子で、応
答速度が速く、しかも非分割のため連続した位置検出が
行え、高速に移動する光点の動きも高速度で検出できる
特長を持っている。
ポジションセンサヘッドの検出器として用いられる半導
体装置検出器(P S D)は、高抵抗半導体表面の片
面ないし両面に均一な抵抗層を設け、抵抗層の両端に信
号取り出し用の一対の電極を形成して構成される。抵抗
層に光を当てると光の入射位置に発生した光生成電流が
一対の電極から分割して取り出され、取り出された電流
の大きさは、各電極と入射位置との間の抵抗値に逆比例
する。
すなわち、抵抗層の表面を受光面とし、この受光面に光
スポットを照射すると、そのスポット照射位置に応じた
電流差を持つ一対の電流(以下、h。
h)を取り出すことができ、非接触の位置センサとして
、例えば表面実装部品の実装状態や外観検査を行う物体
形状計測装置に用いられている。
〔従来の技術〕
従来のこの種の物体形状計測装置としては、例えば第4
図にその概念図を示すように、X−Yステージl上に記
載したS OP (SIlall 0utline P
a−(kage)やQFP (口uad Flat P
ackage)などの表面実装部品2に真上からレーザ
光線P、を照射し、レンズ3によってその反射光P2を
PSD4の受光面4aに導いて結像させ、PSDから取
り出された2つの出力電流!+、Itを次式のに従って
信号処理することにより、ステージ1表面からレーザ光
線の反射点Aまでの高さhoを測定するものが知られて
いる。
そして、レーザ光線Plを走査させたり、ステージlを
移動させたりしてhoを連続的に測定すれば、このho
の変化プロフィールから対象物体の輪郭形状を計測する
ことができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような従来の物体形状計測装置にあ
っては、対象物体からの反射レーザ光線を、1つのPS
Dで受光する構成となっていたため、例えば対象物体が
複雑な形状をもっていたり、表面に光沢があったりした
場合に、高さの測定精度が悪化するといった問題点があ
った。
すなわち、第5図において、今、対象物体をQFPのリ
ード部として、このリード部のB点の高さhbを測定す
る場合、B点にレーザ光線P1を照射すると、このB点
で反射してPSDに向う反射レーザ光Pgの他に、B点
で反射し、さらに、0点でも反射してPSDに向う反射
レーザ光(以下、多重反射光)Pnが発生することがあ
る。こうした多重反射光がPSDで受光された場合には
、高さの計測精度を悪化させるので問題であった。
〔発明の目的〕
そこで、本発明は、多重反射光による影響を排除し、測
定精度の向上を図ることを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る物体形状計測装置は、上記目的を達成する
ために、物体上にレーザ光を照射し、該物体からの反射
レーザ光を半導体装置検出器(PSD)で受光し、IP
sDの出力信号を信号処理して、物体の形状を計測する
物体形状計測装置において、検出角を異ならせて前記半
導体装置検出器を複数個配置するとともに、該複数個の
半導体装置検出器の出力信号に基づいてそれぞれの受光
光量を比較し、最低基準光量を超えかつ最も低光量の半
導体装置検出器を選択し、この選択した半導体装置検出
器の出力信号に基づいて形状を計測するように構成する
〔作用〕
本発明では、多重反射光を受光したPSDの受光光量と
、正規の反射レーザ光のみを受光したPSDの受光光量
との大小関係、すなわち、前者に比べて後者の方が小光
量であることに着目し、E記構成を備えることで、複数
のPSDの受光光量を比較し、最も光量の少ない(但し
、必要最低光量を超える光1)PSDの出力信号を選ぶ
といった選択作用を実現して、多重反射光の影響を排除
し、計測精度の向上を図るものである。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1.2図は本発明に係る物体形状計測装置の一実施例
を示す図である。
まず、第1図に従って本装置の光学系の構成を説明する
。8は図示しないレーザ光発生ユニットからのレーザ光
Ptを集束する集束レンズ、9は測定対象物体(例えば
sopやQFPなど)の表面であり、この表面9でレー
ザ光P1が複数方向に反射(反射光Pa、Pb、Pc)
 している。これらの反射光P a % P b % 
P cはレーザ光p、に平行な同一の平面内を通り、レ
ーザ光P、の光軸に対し、各々異なった角度(検知角と
いう)θa、Ob、θCをなしている。各検知角ごとに
、センサ部Sa、、5bXScが配置され、センサ部S
 a s3b、3eは各々集束レンズL、と従来例と同
様のPSDfi:備える。以下、各部のPSDに符号a
、b、cを付す乙ともに、各PSDからの信号h、hに
も符号3.b、cを付して識別する。
第2図は、本実施例における信号処理系の構成図で、信
号処理後は、各PSDごとの和・差信号生成回路10a
、10b、10cと、3つのレベル検出回路11a、l
lb、11Cと、選択回路12と、割算回路13とを備
える。和・差信号生成回路IQa、10b、10cは、
電流/電圧変換器14.15と、差信号(it12)を
生成する差演算器16と、和信号(i。
+Iア)を生成する和演算器17とを備え、各PSDか
らのI、、I□を2つの信号(II   1g )(I
l+r2)に変換して出力する。レベル検出回路11a
、1.lb、Ileは、必要最低光量に相当する基準電
圧■、と明るさに相当する和信号(1゜+tz)とを比
較し、Vi<(1+  →−1t)のときに■(レベル
の信号を出力するコンパレータ18と、セレクト人力(
S)にHレベル信号を入力すると、A入力側の和信号N
++iz)を選択し、■。
く(11→−12)でないとき、B入力側の最大光量に
相当する所定電圧V、を選択するセレクタ19とを備え
、和・差信号生成回路10a、1.Ob、10cからの
明るさに相当する和信号(tt+xz)が必要最低光量
を超えるとき、その和信号(II  +12)を選択し
て出力する一方、必要最低光量を超えないとき、最大光
量に相当するv2を選択して出力する。選択回路12は
、コンパレータ20.21、セレクタ22.23.24
.25を備え、各レベル検出回路11a、llb、ll
cからの出力信号((1++1またはvg)を比較し、
これらの信号のなかで最も暗い信号を出力したPSDを
選び、そのPSDからの和信号((1++Iz)または
vtの場合もある)および差信号(111g)を選択し
て出力する。割算回路■3は、選択された差信号を分子
側に入力し、和信号を分母側に入力して除算演算を実行
しその答すなわち高さの値を出力する。
次に、作用を説明する。
レーザ光PIを物体の表面9上に照射すると、Plは乱
反射して多方向に反射する。今、1次反射光(1回しか
反射しない光)をPSDa、PSDb、、PSDcの全
てに受光させ、そして、psDaを除<PSDb、PS
Dcに多重反射光(2回以上反射した光)を受光させた
と考える。ずなわち、PSDa→1次反射光のみ、PS
Db、、PSDc−*1次反射光と多重反射光、となり
、PSDaの受光光量に比べてPSDbSPSDcの光
量は大きいものとなる。これら、3つの受光光量(1i
a”Izb)、(1+b+1zb)、(Iie+I*e
)がV−よりも大きければ、すなわち必要最低光量を超
えて充分な光量であれば、選択回路12は、これらの3
つの受光光量のなかで最も暗い(Illl+1+b)を
選択し、そして、この(r +a+ I +b)を出力
したPSDaからの差信号(I +−−1z−)も選択
し、割算回路13は、選択和信号(Ita+lzm)と
選択差信号(I 1m−12,)に基づいて除算演算を
実行し、その答すなわち高さの値を得ることになる。
このように、本実施例では、測定対象物体の表面9から
の反射レーザ光を多方向に配置したpsDa、PSDb
、PSDcで受光し、各PSDa。
b、cからの明るさの信号を比較して、最も暗いもの(
例えばPSDa)(但し、最低光量を超えること)を選
択するとともに、その明るさの信号を出力したPSDa
からの差信号を選択し、これらの選択差信号および選択
和信号に従って除算を実行し、高さの値を得るようにし
たので、多重反射の影響を排除して正確な高さの測定を
行うことができ、計測精度を向上することができる。
なお、上記実施例では、PSDの配置数を3つとしたが
、これに限るものではない。要は、複数個のPSDと、
その数に見合った信号処理系を構成すればよく、例えば
第3図に他の実施態様例を示すように、扇形に多数のP
SDa−fを配置してもよいし、また、レーザ光線P1
の光軸口りに、扇形列を複数列配置してもよい。勿論こ
のようにした場合は、信号処理系の構成を、そのPSD
の数に合わせて変更することは言うまでもない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、多重反射光による影響を排除して、測
定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1.2図は本発明に係る物体形状計測装置の一実施例
を示す図であり、 第1図はその光学系の構成図、 第2図はその信号処理系の構成図、 第3図は本発明に係る物体形状計測装置の他の実施態様
例を示すその光学系の構成図、第4.5図は従来例を示
す図であり、 第4図はその光学系の構成図、 第5図はその多重反射光を説明する図である。 PSD・・・・・・半導体装置検出器、8・・・・・・
集束レンズ、 9・・・・・・物体の表面、 lQa、LOb、10c・・・・・・和・差信号生成回
路、1.1a、llb、1.lc・・・・・・レベル検
出回路、12・・・・・・選択回路、 13・・・・・・割算回路。 一実施例の光学系の構成図 第1図 他の実施態様例を示すその光学系の構成間第 図 多重反射光を説明する図 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 物体上にレーザ光を照射し、該物体からの反射レーザ光
    を半導体装置検出器(PSD)で受光し、該PSDの出
    力信号を信号処理して、物体の形状を計測する物体形状
    計測装置において、検出角を異ならせて前記半導体装置
    検出器を複数個配置するとともに、該複数個の半導体装
    置検出器の出力信号に基づいてそれぞれの受光光量を比
    較し、最低基準光量を超えかつ最も低光量の半導体装置
    検出器を選択し、この選択した半導体装置検出器の出力
    信号に基づいて形状を計測するように構成したことを特
    徴とする物体形状計測装置。
JP21432689A 1989-08-21 1989-08-21 物体形状計測装置 Pending JPH0377006A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21432689A JPH0377006A (ja) 1989-08-21 1989-08-21 物体形状計測装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP21432689A JPH0377006A (ja) 1989-08-21 1989-08-21 物体形状計測装置

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Publication Number Publication Date
JPH0377006A true JPH0377006A (ja) 1991-04-02

Family

ID=16653904

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21432689A Pending JPH0377006A (ja) 1989-08-21 1989-08-21 物体形状計測装置

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JP (1) JPH0377006A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05196416A (ja) * 1992-01-17 1993-08-06 Japan Radio Co Ltd 光学式変位測定装置
CN110174077A (zh) * 2018-02-21 2019-08-27 Juki株式会社 3维测量装置、电子部件安装装置及3维测量方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05196416A (ja) * 1992-01-17 1993-08-06 Japan Radio Co Ltd 光学式変位測定装置
CN110174077A (zh) * 2018-02-21 2019-08-27 Juki株式会社 3维测量装置、电子部件安装装置及3维测量方法

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