JPH04105008A

JPH04105008A - 立体形状検出装置

Info

Publication number: JPH04105008A
Application number: JP2222618A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Mio; 美尾　恵己
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-08-27
Filing date: 1990-08-27
Publication date: 1992-04-07

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、部品及び基板の立体形状の検出装置に関する
。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭６０−１９６６０８号公報に記載
のように、被測定物上に、斜め方向から、光ビームを投
光し、投光されたスポットを、真上から検出することに
より、三角測量の原理で、スポットの高さ位置を得、Ｘ
Ｙ子テーブル移動により、平面の位置情報を得て、被測
定物の３次元形状を検出する方法をとっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、高さ方向の検出範囲と、検出精度の競
合関係についての配慮がされておらず、検出範囲を大き
くすると、検出精度が悪くなり、検出精度を良くすると
、検出範囲が狭くなる問題があった。

本発明の目的は、高さ方向の位置検出が、高精度で、検
出範囲の広い立体形状測定装置の提供にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、三角測量原理を用いた高
さ検出系において、高精度用の検出系と、広範囲検出用
の検出系と、２系統の検出系を設け、広範囲検出用の検
出系からの検出位置情報により、検出系と被測定物の位
置関係を修正し、高精度検出系の検出範囲内に被測定物
が入るように、制御して、検出することにより、広範囲
に、高精度の立体形状の測定が可能としたものである。

上記、検出系と被測定物の位置関係の修正手段として、
被測定物を移動させる方法と検出系を移動させる方法が
ある。前者は、請求項１に、後者は、請求項２に対応す
る。

〔作用〕

高精度検出系は一般に、光学倍率を大きく設定して、実
現し、高分解能だが、検出範囲が狭いという特徴をもつ
。一方、広範囲検出系は、光学倍率を小さく設定して実
現し、低分解能だが、検出範囲が広いという特徴をもつ
。

そこで、広範囲検出系からの検出高さ情報よりＸＹＺテ
ーブルを移動させ、高精度検出系の検出範囲内に、被測
定物が入るように、制御し、ＸＹ２テーブルの座標値と
高精度検出系の高さ検出値より、高さを算出する。ここ
で、Ｘ　Ｙ　Ｚテーブルの座標分解能は、高精度検出系
の分解能と同等又は、同等以上でなければならない。

以上の高さ検出法であれば、広範囲に、高精度な高さ検
出が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、第１図により、構成及び動
作について説明する。

被測定物１は、３方向移動可能なＸＹＺテーブル２上に
、セットされている。被測定物１上には、レーザ投光器
３から、発光されたレーザ光が被測定物上に、スポット
光を結像する集光レンズ４がある。

被測定物１の斜め上方には、対物レンズ５、その後部に
は、ハーフミラ−６、縮小レンズ７、Ｂ系リニアセンサ
８が、同一光軸線上に配置しである。Ｂ系リニアセンサ
８の出力は、Ｂ系ピーク位置検出器９に接続され、Ｂ系
ピーク位置検出器９の出力は、コンピュータ１０に接続
されている。ハーフミラ−６の直交光軸上の左上部には
、Ａ系リニアセンサ１１があり、Ａ系リニアセンサ１１
の出力はＡ系ピーク位置検出器１２に接続されている。

Ａ系ピーク位置検出器１２の出力は、コンピュータ１０
に接続されている。

一方、コンピュータ１０からは、レーザ投光器３とＸＹ
Ｚテーブル２への接続がある。

ここで、Ａ系リニアセンサ１１及びＢ系リニアセンサ８
は、２５６画素からなるリニアセンサで。

Ａ糸検出系の検出分解能はｌＩＬｍ／画素である。

（従って、Ａ糸検出系の検出範囲は２５６μｍとなる。

）一方、Ｂ糸検出系の検出分解能は１０μｍ／画素である
。また検出範囲は、２５６０μｍとなる。

次に動作について説明する。

コンピュータ１０より、レーザ投光器３へ１点灯指令が
発行されることにより、レーザ投光器３が発光し、被測
定物１上に、スポット状の輝点Ｐを生じる。被測定物１
上の輝点Ｐは、対物レンズ５及びハーフミラ−６により
、Ａ系リニアセンサ１１上のＰ′点に結像される。又、
被検査物１の高さが点線で示すようになった場合は、輝
点はＱの位置となり、Ａ系リニアセンサ１１上の結像位
置もＱ′点となる。そのときのＡ系リニアセンサ１１の
出力を第２図に示す。

Ａ系リニアセンサ１１の出力は、Ｐ′点に結像した場合
、実線で示す出力となり、Ｑ′点に結像した場合、破線
で示した出力となる。

このＡ系リニアセンサ１１の出力は、Ａ系ピーク位置検
出回路１２により、出力の最も大きい画素位置が検出さ
れる。検出さ九たＡ糸検出位置は、コンピュータ１０に
伝わる。コンピュータ１０は、これに、Ａ糸検出系の検
出分解能１μｍを乗算することにより、被測定物１のＰ
点又はＱ点の高さ実寸法情報を得る。

一方、Ｂ糸検出系においては、被測定物１上の輝点Ｐは
、対物レンズ５．ハーフミラ−６及び、縮小レンズ７を
通って、Ｂ系リニアセンサ８上のＰ″点に結像される。

又、被検査物１の高さか点線で示すようになった場合は
、輝点けＱ点になり、Ｂ系リニアセンサ８上の結像位置
はＱ“どなる。

そのときのＢ系リニアセンサ８の出力を第３図に示す。

このＢ系リニアセンサ８の出力は、Ｂ系ピーク位置検出
回路９により、出力か最大となる画素位置が検出される
。検出されたＢ糸検出位置はコンピュータ１０に伝わり
、Ａ系と同様に処理されて、被測定物１のＰ点又はＱ点
の高さ情報を得る。

コンピュータ１０は、検出されたＡ糸検出位置とＢ糸検
出位置とては、Ａ糸検出系の方が、検出分解能が高く、
高精度である。検出位置として、Ａ糸検出位置を採用す
る。又、被検査対象の凸凹が大きく、Ｐ点、Ｑ点のＡ系
リニアセンサ１１上の結像位置Ｐ’　、Ｑ’点が、Ａ系
リニアセンサ１１上に結像できない場合は、Ａ糸検出位
置は検出不能となり、コンピュータ］０は、検出範囲の
広いＢ糸検出系の検出位置から、被測定物１のＰ点、又
はＱ点がＡ糸検出系の検出範囲内に入るように２方向の
移動量を算出し、ＸＹＺテーブル２を移動させる。

次に、検出可能となったＡ糸検出系から、Ａ系検畠位置
を得る。

コンピュータ１０は、Ａ糸検出位置（△ｈ）とＸＹＺチ
ーフル２の座標値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）より、被測定物１のＰ
点の３次元座枠をｐ　（ｘ、ｙ、ｚ十△ｈ）と算出する
。コンピュータ１０は、ＸＹＺテーブル２をＸＹ力方向
２次元方向に移動させ、同様に高さ検出することをくり
返すことにより、被測定１の３次元形状を測定する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、広範囲に、高精度な高さ検出ができる
ので、段差の大きい被測定物であっても。

高精度に立体形状の計測が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図の
Ａ系リニアセンサの出力図、第３図は第１図のＢ系リニ
アセンサの呂力図である。１・・・被測定物、２・・ＸＹＺテーブル、３・・・レ
ーザ投光器、６・・ハーフミラ−Ｂ系リニアセンサ、１
１・Ａ系リニアセンサ、１０・・コンピュータ。第１図

Claims

【特許請求の範囲】１、被測定物上にスポット光を投光する投光系と、被測
定物上のスポット光を斜め方向から検出し、スポット光
の高さ位置を検出する検出系と、被測定物を３次元方向
に移動させるＸＹＺテーブルと、上記投光系、検出系、
ＸＹＺテーブルを制御する制御装置からなる立体形状検
出装置において、複数の検出系を設けたことを特徴とす
る立体形状検出装置。２、被測定物上にスポット光を投光する投光系と、被測
定物上のスポット光を斜め方向から検出し、スポット光
の高さ位置を検出する検出系と、投光系及び検出系を３
次元方向に移動させるＸＹＺテーブルと、上記、投光系
、検出系、ＸＹＺテーブルを制御する制御装置からなる
立体形状検出装置において、複数の検出系を設けたこと
を特徴とする立体形状検出装置。