JPS61225606A - 物体形状測定装置 - Google Patents

物体形状測定装置

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JPS61225606A
JPS61225606A JP6826885A JP6826885A JPS61225606A JP S61225606 A JPS61225606 A JP S61225606A JP 6826885 A JP6826885 A JP 6826885A JP 6826885 A JP6826885 A JP 6826885A JP S61225606 A JPS61225606 A JP S61225606A
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JP
Japan
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signal
circuit
amplifier
output
amplifiers
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Pending
Application number
JP6826885A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichi Matsui
健一 松井
Toshiro Nakajima
利郎 中島
Mitsuhito Kamei
光仁 亀井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp, Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP6826885A priority Critical patent/JPS61225606A/ja
Publication of JPS61225606A publication Critical patent/JPS61225606A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures

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〕 この発明は、物体の形状を光学的に測定する物体形状測
定装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、物体の形状を測定する手段としてI昔を用いた光
切断法がよく知られているが、最近ITVに代ってPA
D素子(Po5ition 5ensitive De
tect、or)が光切断法に用いられつつある。
第3図は、従来の光切断法において、レーザ光を測定対
象物体面例えば試料面上に走査し、試料面上に走査した
レーザスポットの軌跡を検出する光学系を示す概略図で
ある。図において(1)はレーザ光源、(λ)はレーザ
光を後述の試料面上に走査するスキャナー、(3)は走
査方向を平行にするための偏向レンズ、(りは走査レー
ザ光、(りは測定対象となる物体例えば試料、(ja)
 、 (jb)は試料(りの試料面、(6)は試料面(
ra) 、 (tb)上のレーザ軌跡、(ia)、(a
b)、(ac)はレーザ軌跡(6)の各試料面(ra)
 、 (tb)上の端点、(7)は試料面(ja) 、
 (jb)上のレーザ軌跡(6)を検出するカメラを示
す。
第弘図は従来の3次元物体形状測定装置に用いられてい
た信号処理回路の回路図であり、CI>はP8D素子、
(?a) 、 (qb) 、 (?c) 、 (fd)
はPSD素子(t)の電極、(tOa)、(lOb)は
それぞれ電極(9a) 、(9b)に接続されてPSD
素子(t)の出力信号を増幅するアンプ、(11)は両
方のアンプ(10a)、(10b)からの出力信号を減
算する減算機、(l2)は両方のアンプ(lOa)、(
tOb)からの出力信号を加算する加算器、(13)は
減算器(11)、加算器(l2)からの出力信号を除算
する除算器である。
第5図はスキャナー(λ)の駆動信号と試料(5)から
の反射光強度とを示す波形図であり、(ハ→はスキャナ
ー(2)を駆動する三角波信号、(15)は走査時間中
の径路のみの走査時間、(16)は試料0)からの反射
光強度、(/?) 、(/ff)はそれぞれ試料面(r
b) 、 (ja)にレーザスポットが走査される走査
時間を示す。
レーザ光源(1)から出射されたレーザ光はスキャナー
(2)および偏光レンズ(3)を介して試料は)の試料
面(ja) 、 (j′b)上に走査され、試料(りの
形状にしたかったレーザ軌跡(6)を試料面(ra)。
(yb)上に描く。これら試料面(ja) 、 (jb
)上のレーザ軌跡(6)はカメラ(り)ICよって受光
され、カメラ(ワ)内に組み込まれているPSD素子<
g>上に投影され、このPAD素子<g>の電極(?a
)、(qb) 。
(9c)、(fd)から、PSD素子面上のスポット位
置とそれぞれの電極(9a)、(9b)、(?c)、(
fd)との距離に比例した電流が出力される。電極(?
a)、(qb)からの出力電流Ia、Ibはアンプ(l
Oa)、(10b)によってそれぞれ電圧に変換され、
かつ演算処理が可能なレベルに増幅される。アンプ(#
)a) 、 (tOb)からの増幅された出力信号は、
減算器(ll)、加算器(l2)および除算器(13)
により、Xa −Ib Ia+Ib の演算が行われる。この結果、PSD素子面上のレーザ
スポットの位置にl対lで対応した信号が出力される。
従来例における具体的な動作について以下に説明する。
なお、説明の都合上、測定対象として、第3図に示した
ように、先端がテーノく一状の物体例えばバイトの刃先
を取り上げる。測定対象となる試料(S)の一つの試料
面(ra)、(jb)がカメラ(り)に対してなす角は
大きく異なるため、カメラ(7)の集光効率が試料面(
5a)と試料面(rb)とでは大きく異なる。その結果
、カメラ(7)内のPAD素子(t)へ投影されるレー
ザ光の強度(第5図の(#))は、試料面(3a)上を
走査する走査時間(/&)では小さくなり、また試料面
(Ib)上を走査する走査時間(lり)では大きくなる
従来の物体形状池」定装置では、演算素子(減算器(/
/) 、加算器(l2)および除算器(/j))が常に
比例動作できるように、アンプ(#7a)、(10b)
のゲインを設定しなければならない。例えばl走査領域
内の一面(試料面)間の反射光強度に差のある場合、筐
ず反射光強度の強い領域で演算素子の出力が飽和聾ない
工うにアンプのゲインを設定する必要かあった。
〔発明が解決しようと1−る問題点〕 従来の物体形状測定装置は以上のように構成8れていた
ので、−面間の反射光強度が大きく異なる場合、走査時
間(tg)におけるように反射光強度の低い試料面(j
a)からのレーザスポットを検出する際、P8D素子0
>からの出力信号値は小さくなり、演算素子への入力信
号も小さくなる。この結果、走査時間(1g)では、演
算結果がノイズ等の外乱の影響を受けやすくなり、特に
除算処理を行う場合にはその影響は大きく、得られたレ
ーザスポット位置の測定精度が悪くなるといった問題点
があった。
この発明は、上述なような問題点を解決するためになさ
れたもので、試料面からの反射光強度の差の有無にかか
わらず、全測定領域にわたって一定の精度で物体の形状
を測定できる三次元物体形状測定装置を得ることを目的
としたものである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係わる物体形状測定装置は、各々異ったゲイ
ンを有する複数個のアンプ或は1個の可変ゲインアンプ
と、レーザ光の走査周期ごとに各アジプ出力を順番に選
択する信号選択回路と、この信号選択回路の出力信号レ
ベルからデータの有幼性な判定する判定回路とを設けた
ものである。
〔作用〕
この発明における信号処理回路は、レーザ光の走査周期
ととK PAD素子からの出力信号の増幅率を変化させ
、かつ適正レベルの信号のみを取り出すことによって常
に一定の精度で演算処理が可能となる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はこの発FJAKよる物体形状測定装置に使用される
信号処理回路の一実施例を示す。(ff)は試料面(t
a) 、 (より)上のレーザスポット位置を検出する
PSD素子、(ta)、(fb)はP8D素子0>の電
極、(lva)、(lqb)はそれぞれ電極(ta)、
(fb) IIC接続されて走査時間(17)中のPS
D素子出力レベルにゲインを合わせたアンプ、(JOa
)、(−〇b)はそれぞれ電極(ta) 、 (fb)
に接続されて走査時間(1g)中のPSD素子出力レベ
ルにゲインを合わせたアンプ、(J/a) 、 (コ/
1))は走査周期ごとにアンプ(lva)と(−〇a)
 、 (lvb)と(λOb)から入力信号を選択する
信号選択回路、(−一)はこれら信号選択回路(コla
) 、 (λlb)の入力を選択する制御信号を出力す
るコントロール回路、(λ3)はスキャナー(2)を駆
動するスキャナー駆動回路であってコントロール回路(
−一)へ接続される。また、(21I)は加算器(l−
)の出力レベルによって信号の有効性を判定する判定回
路、(xa)(27)  は有効性判定のためのそれぞ
れ上限レベル、下限レペp−it示し、(=3)は除算
器(13)および判定回路(コダ)へ接続されて有効デ
ータのみを出力するゲート回路である。
第2図はスキャナー駆動信号および信号処理回路各部の
信号を示す波形図であり、(コざ)はアンプ出力を選択
する制御信号、(コ9)は加算器(12)からの出力信
号、(30)、(J/)はそれぞれデータの有効、無効
を判定する下限レベルと上限レベルを示す@ PSD素子面上に試料面上のレーザスポットか投影さす
ると電極(9a)、(fb)からそれぞれPAD面上の
スポット位置と電極の距離に比例する電流が出力される
。PSD素子<1>かうの出力電流はレーザ光゛が走査
される試料面によって波形(/4) K示したように大
きく変化する。なお、説明の都合上、2種類のゲインを
もったアンプを構成する場合について説明する。アンプ
(zva)、(lvb)はあらかじめ設定された同一の
ゲインで、またアンプ(JOa)。
(二〇b)はアンプ(lva)、(19b)とは異なっ
た同一のゲインでPAD素子(t)からの出力信号な増
幅する。
PSD素子CI)からの出力電流はアンプ(19a)、
(19b)。
(20a) 、 (20b)によって電圧変換されかつ
それぞれのアンプで設定されたゲインによって増幅され
、信号選択回路(コla)、(21b) K入力される
。コントロール回路(λλ)は、スキャナー駆動回路(
コ3)から出力されるスキャナー駆動信号(ハリをもと
にしてl走査周期ごとに切りかわる制御信号(コt)を
発生する。信号選択回路(J/a) 、 (−lb)は
コントロール回路(コ2)で発生された制御信号(2I
r)Kより信号レベルがHighならアンプ(19a)
、(zvb)の出力信号を、信号レベルがLovrなら
アンプ(コOa)。
(λOb)の出力信号を選択するというようにl走査周
期ごとく、λつの入力信号な切り換え工出力する。出力
された信号は減算器(ll)、加算器(/、2)および
除算器(13)によって演算される。このうち加算器(
l2)の出力は判定回路(24I)に入力され、その出
力は波形(ユ9)のようになる。判定回路(コ4I)は
、あらかじめ設定した上限レベル(31)と下限レベル
(30)の間のレベルをもつ信号のみを演算に適正なレ
ベルにある有効信号と判定し、ゲート回路(コ5)へゲ
ート信号を出力する。ゲート回路(ユS)はゲート信号
な受けて、有効と判定された領域のみの除算結果を出力
する。この結果、往路走査時間(コSa)中では走査時
間(17)中の信号が、往路走査時間(コtb)中では
走査時間(lt)中の信号が有効と判定され、判定対象
となる一試料面の全域にわたって適正なレベルで演算さ
れた結果が出力される。
なお、上記実施例では、コ試料面が異なる角度を持つこ
とによって反射光強度が変化する試料を測定対象として
取り扱ったか、反射率の変化や表面の粗度の違い等の要
因によって反射光強度に差のある表面に対しても同様の
効果が得られることは明らかである。
また、アンプの増幅率を変化させるために、ゲインの異
なるアンプを複数個設けたが、lっのアンプのゲインそ
のものを可変としても発明の効果に何ら変わりがない。
更に、上記実施例では、アンプゲインを変えることによ
り、演算素子への六方信号レベルを適正レベルに増幅し
たが、アンプのゲインを固定してレーザ光の強度を変化
させても同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、試料面から得られる
反射光強度に応じてアンプのゲインを変えることにより
、常に適正なレベルで演算処理が可能となったので、反
射率変化のある試料に対しても、レーザの全走査領域に
ゎたって均一な精度で形状測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による物体形状測定装置の
信号処理回路を示す回路図、第一図はこの発明による信
号処理回路各部の信号を示す波形図、第3図は従来から
ある光切断法の光学系を示す概略図、第ダ図は従来の信
号処理回路を示す回路図、第S図はスキャナーの駆動信
号と試料からの反射光強度とな示す波形図である。 <i>はレーザ光源、(2)はスキャナー、<1>はP
SD素子、(lya)、(19b)、(−〇a)、(−
〇b)はアンプ、(J/a)、(−lb)は信号選択回
路、(ll)は減算器、(l2)は加算器、(13)は
除算器、(−ダ)は判定回路、(2よ)はゲート回路で
ある。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す◎

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)反射効率が異なる複数の表面を有する物体の形状
    を測定するために、前記複数の表面に光を走査する手段
    と、前記表面上の光の走査像が結像されるPSD素子と
    、このPSD素子の出力側に接続され、各々異つたゲイ
    ンを有する複数個のアンプか或は1個の可変ゲインアン
    プを少なくとも含む増幅手段と、この増幅手段の出力が
    所定の範囲内に入つたときのデータを有効とする判定手
    段とを備えたことを特徴とする物体形状測定装置。
  2. (2)アンプのゲインを固定すると共に、走査する光の
    強度を各走査ごとに変化させるようにしたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の物体形状測定装置。
JP6826885A 1985-03-29 1985-03-29 物体形状測定装置 Pending JPS61225606A (ja)

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JP6826885A JPS61225606A (ja) 1985-03-29 1985-03-29 物体形状測定装置

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JP (1) JPS61225606A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0346015A2 (en) * 1988-06-04 1989-12-13 Fujitsu Limited Optical system for detecting three-dimensional shape
EP0417736A2 (en) * 1989-09-12 1991-03-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. System for optically inspecting conditions of parts packaged on substrate

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0346015A2 (en) * 1988-06-04 1989-12-13 Fujitsu Limited Optical system for detecting three-dimensional shape
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