JPH02278111A - 光点位置測定装置 - 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】 ［概要コ 外観検査装置等に用いられ、検査面に光を照射して形成
された光点の位置を測定する光点位置測定装置に関し、 第１回目の反射に係る光点位置を測定できるようにする
ことを目的とし、 光位置検出器と、検査面上の光点を該光位置検出器の受
光面に結像させる結像光学手段と、該受光面上に配置さ
れ、結像光の一部を遮光する遮光手段と、規定範囲外の
虚光点からの結像光を遮光するために該遮光手段を制御
して遮光範囲を調整する遮光制御手段と、を備えて第１
発明を構成し、第１光位置検出器と、検査面上の光点を
該第１光位置検出器の受光而に結像させる第１結像光学
手段と、第２光位置検出器と、該検査面上の該光点を該
第２光位置検出器の受光面に結像させ、かつ、該光点の
うら１回［］の反射による光点を該受光面の特定位置に
結像させる第２結像光学手段と、該第２光位置検出器の
該受光面の該特定位置しに配置され該特定位置への結像
光を遮光する遮光部材と、該第１光位置検出器の出力に
含まれている２回目の反射に係る成分を該第２光位置検
出器の出力を用いて除去することにより該第１回目の反
射に係る光点位置を求める光点位置演算手段と、を備え
て第２発明を構成する。

Ｕ産業上の利用分野］ 本発明は外観検査装置等に用いられ、検査面に光を照射
して形成された光点の位置を測定する光点位置測定装置
に関する。

Ｕ従来の技術］ 第６図はチップ部品実装済みプリント配線板の外観検査
装置に用いられる従来の光点高さ位置測定装置を示す。

検査面１０（第６図ではチップ部品の端子の上面）の真
上から入射光束が収束照射されて、検査面１０−ヒに形
成された光点り、は、結像レンズＩ２で光位置検出器（
ＰＳＤ）　ｌ　４の受光面上に結像され、光点像Ｓｌが
形成される。ＰＳＤＩ４の一対の端子からは、光電効果
により、受光強度及び受光面上の結像位置に応じた電流
１．、　ｌ、が取り出される。電流夏、１．は、それぞ
れ電流／ｍｍ圧変器１６、１Ｂにより電圧ｖ１、■！に
変換されて演算回路２ｏへ供給され、演算回路２０　ｔ
ｊ：　Ｘ　＝　（Ｖ、　−Ｌ）／（Ｖ、　、＋−ｖ、）
を算出する。この位置Ｘは、ＰＳＤ１４の一対の出力端
子の一端から他端へ向けて座標軸Ｘをとり、受光面の中
点を原点とし、Ｘの範囲を−１〜＋１に規格化したとき
の受光面−Ｌの光点像Ｓ、の位置であり、検査面１０上
の光点し、の高さに対応している。入射光束を検査面１
０上に走査して高さデータをメモリに書き込み、そのデ
ータの処理を行うことにより高さ欠陥が検知される。

１発明が解決し、ようとする課題］ しか（，５、第６図に示す如く、入射光束が検査面１０
上で２回反射されて光点Ｌ　、　、［、ｔが形成され、
光点１．いり、がＰＳＤ１４の受光面に結像されて２ｐ
！の光点像Ｓ１、Ｓ、が形成された場合には、演算回路
２０＋こより求められた光点位置Ｘは光点像Ｓ、と光点
像Ｓ、の中間位置を示すことになり、正確な高さを測定
することかできない。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、１回［Ｊの反射に
係る光点位置を測定することが可能な光点位置測定装置
を提供することにある。

［課題を解決するための手段１ （１）第１発明 第１図は本第１発明の原理構成を示すブロック図である
。

図中、■は先位（ｎ検出器（ＰＳＤ）であり、その受光
面１．の光位置及び受光強度に応じた一対の信号を出力
する。

２は結像光学手段であり、検査面３１−の光点を光位置
検出器ｌの受光而に結像させる。

４は遮光手段であり、例えば、遮光板とこれをスライド
させる機構とで、または液晶シャッターで構成され、Ｐ
ＳＤ　ｌの受光面一■−に配置されて結像光の一部を遮
光ケる。

５は遮光制御手段であり、規定範囲外の虚光点り、’か
らの結像光を遮光するために遮光手段４を制御して遮光
範囲を調整する。

（２）第２発明 第２図は本第２発明の原理構成を示すブロック図である
。

図中、１Ａ及び１Ｂは第１及び第２の光位置検出器（Ｐ
ＳＤ）であり、それぞれ、その受光面上の光位置及び受
光強度に応じた一対の信号を出力する。

２Δ及び２Ｂは第１及び第２の結像光学手段であり、そ
れぞれ検査面３上の光点を第１及び第２のＰＳＤ１Ａ、
２Ａの受光面に結像させる。この第２結像光学手段２Ｂ
はさらに、光点ｌ４３、Ｌ、のうち１回目の反射による
光点り、をＰＳＤ１Ｂの受光面の特定位置に結像させる
。

６は遮光部材であり、第２　ＰＳＤの受光面のこの特定
位置上に配置され、該特定位置への結像光を遮光する。

７は光位置演算手段であり、第１ＰＳＤ１Ａの出力に含
まれている２回目の反射に係る成分を、第２ＰＳＤ１Ｂ
の出力を用いて除去することにより、第１回目の反射に
係る光点位置を求める。

［作用］ 入射光束が検査面３上で２回反射されて２個の光点り、
、　Ｌ、が形成されても、第１発明では、２回目の反射
に係る光点し、からの、すなわち、規定範囲外、例えば
検査面３の下限の点より下にある実際には存在しない虚
光点Ｉ４．′からの結像光を遮光するので、ＰＳＤ　Ｉ
の受光面には第１回目の反射に係る光点Ｌ１の像Ｓ、の
みが形成される。

また、第２発明では、これら光点り、、１．、のうち１
回目の反射による光点Ｌ１が第２ＰＳＤ１Ｂの受光面に
形成されず、第２ＰＳＤ１Ｂの出力には２回目の反射に
よる光点り、の情報のみが含まれている。

第１ＰＳＤ１Ａの出力に含まれている２回目の反射に係
る成分は、この第２ＰＳＤ１Ｂの出力を用いて除去され
る。

したがって、これらいずれの発明も、従来測定できなか
った１回目の反射のみに係る光点位置を測定することが
できる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

（１）第１実施例 第３図は光点高さ位置測定装置の光学系を示す。

検査面ＩＯは、Ｘ−Ｙステージ２２上に載置されたプリ
ント配線板１０ａの表面と、このプリント配線板１０ａ
に実装された多数のチップ部品１０ｂの表面とで構成さ
れている。

レーザ２４から放射されたレーザ光は、ガルバノミラ−
２６で反射され、ｆθレンズ２８を通ってプリント配線
板１０ａに略垂直に検査面ｌＯ上に照射されて、光点り
が形成される。電流力計型の角振動器３０によりガルバ
ノミラ−２６を一定角度範囲で角振動させると、この先
点りが検査面１０上を走査して光切断線３２が形成され
る。

光点しは、結像レンズ１２により、ＰＳＤＩ４の受光面
に結像される。光点りの高さ方向に対応したＰＳＤＩ４
の受光面上の方向をＸ軸方向とすると、ＰＳＤＩ４のＸ
軸方向端部側には、その受光面に向き合った遮光板３４
Ａ、３４Ｂが配置されている。

遮光板３４Ａ、３４Ｂの基端にはそれぞれアーム３６Δ
、３６Ｂが突設されており、これらに形成されたラック
３８Ａ、３８Ｂは、それぞれパルスモータ４０Ａ、４０
Ｂの回転軸に取り付けられたビニオン４２Ａ、４２Ｂと
噛合している。したがって、パルスモータ４０Ａ、４０
Ｂを駆動することにより、遮光板３４　Ａ、　３４　Ｂ
ＩＪ（ＰＳＤＩ　４の受光面に平行に移動し、ＰＳＤＩ
４の受光面の面積が変化する。

第４図に示す如く、入射光束が検査面１０上で２回反射
されて光点り、、　Ｉ７．が形成されると、遮光板３４
Ａが無ければＰＳＤＩ４の受光面には光点１４６、Ｌ、
の像Ｓ、、　Ｓ、が形成される。この光点像Ｓ、の位置
は、光点り、の真下の実際には存在しない虚光点１４．
。

の高さ位置に対応している。虚光点Ｌ２°はプリント配
線板＋Ｏａ上の点Ｌ３よりも下方にあり、光点り、の結
像レンズ１２による結像光を遮光板３４Ａで遮光しても
なんら問題はない。

そこで、プリント配線板１０ａの小領域内での高さ変動
を見込んで、点し、に対応するＰＳＤＩ４の受光面上の
点Ｓ３より僅かＸ軸正方向側に遮光板３４Ａの先端が位
置するように、遮光板３４Ａを配置する。

ここで、プリント配線板１０ａの表面の高さは、その反
りにより最大２ｍｍ程度変化する。一方、チップ部品１
０ｂの高さは［１，４〜２ｍａ＋程度である。したがっ
て、光走査位置におけるプリント配線板１０ａの高さに
応じて、遮光板３４Ａをスライドさせる必要がある。そ
こで、次のようにして１＜　）レスモータ４０Ａを制御
している。

すなわち、ＰＳＤＩ４の一対の端子から出力される電流
信号１８、ｌ、を高さ位置演算回路４４へ供給してＰＳ
ＤＩ４の受光面上の光点像位置Ｘを求める。

この位置Ｘは第６図で説明した位置Ｘと同一であり、ま
た、高さ位置演算回路４４は、第６図に示ずｌ／Ｖ変換
器１６．１８及び演算回路２０で構成されている。検査
面ｌＯ上の光点りの像位置ｘ１ずなわら光点高さ位置Ｘ
は、プリント配線ｆｃ１Ｏａ上の光走査位置に対応して
、高さメモリ４６に古き込まれる。プリント配線板１０
ａの反りによるその表面高さの変化は緩やかであるので
、例えば、プリント配線板１０ａのチップ部品１０ｂ力
く実装されていない端部（各走査ラインの始端）の高さ
を、基準高さデータ選択回路４８により高さメモリ４６
から読み出し、これをこの走査ラインの基準高さＸ。と
じて遮光板制御回路５０へ供給する。

遮光板制御回路５０は、パルスモータ４０Ａを駆動して
遮光板３４Ａをスライドさせ、遮光板３４Ａの先端を、
ＰＳＤＩ　４の受光面上のこの基準高さＸ。

に対応した位置よりも僅かＸ軸止方向側に位置させる。

一方、部品最大高さ設定器５２には、チップＦｌ（品１
０ｂの最大高さり、が設定されており、この設定値は遮
光板制御回路５０へ供給される。Ｘｏ＋ｈｍより高い位
置にある光点は、１回目の反射により形成されないので
、遮光板制御回路５０はパルスモータ４０Ｂを駆動して
遮光板３４Ｂをスライドさせ、上記同様に、その先端を
（ｘｏ＋ｈａ）に対応した位置よりも僅かＸ軸負方向側
に位置させる。

なお、本発明は、遮光板３４Ｂ、ピニオン４２Ｂ及び部
品最大高さ設定器５２を設けない構成であってらよい。

また、上記遮光機構の代わりに、液晶ンヤッターを用い
、その電圧印加範囲を変えて遮光範囲をａ！１整する構
成であってもよい。

（２）第２実施例 第５図は第２実施例の光点高さ位置測定装置を示す。

入射光束はハーフミラ−１２Ｃを透過して検査面１０Ｆ
に照射され、２回反射されて検査面１０上に光点し５、
Ｌ、が形成され、これらは結像レンズ＋２ＡによりＰＳ
ＤＩ４Ａの受光面に結像されて光点像Ｓｌｌ、ＳＩＮが
形成される。また、光点り、、　Ｉ５．からの反射光は
、ハーフミラ−１２Ｇで反射され結像レンズ１２Ｂを通
ってＰＳＤＩ４ｒ３上に結像される。

ＰＳＤ！４Ｂの受光面中央部には遮光片５４が配置され
ている。光点Ｌ１が検査面＋　０１のどの位置にあって
も、光点１５．の像Ｓｙ＋は必ず遮光片５４上に形成さ
れる。すなわち、光点り、の結像光はＰＳＤ１４Ｂの受
光面に到達しない。これに対し、光点Ｉ１．の像Ｓｅｔ
はこの受光面に形成される。

ＰＳＤ１４Δの一対の出力端子から取り出される電流信
号は、それぞれＩ／Ｖ変換器＋６Ａ、＋８Ａに供給され
て電圧ＶＩ、　Ｌに変換され、これらが加算器５６Ａ及
び減算器５８Ａに供給されて（Ｖ＋＋Ｖ＊）及び（ｖ、
−ｖ、）が得られる。

ここで、光点像Ｓ　１１％　５ｉｔｓ　Ｓ１Ｆの位置で
の受光強度をそれぞれＰｌ、ＰｌｔＳｐａｔとし、ＰＳ
Ｄ１４Ａ。

１４Ｂの受光面に第１実施例と同様にＸ軸をとって光点
像Ｓ１．５ｌｆｆｉ、Ｓｘ＊（’）位置をそれぞれＸｌ
、Ｘｔ。

ｘ３とすると、重ね合わせの原理により次式が成立する
。

Ｌ＋　Ｖｔ＝　ａ　（Ｐ＋＋＋　Ｐ＋ｔ）　　　　　　
　’　　”　　”　　（１）Ｌ　　Ｖ＊＝　ａ（Ｐ＋＋
Ｘ＋＋　Ｐ＋ｔＸｔ）　　　　”　　”　　’　　（２
）Ｖｓ＋　Ｖ４＝　ｂ　Ｐｔｔ　　　　　　　　　　　
　　　・　’　　（３）Ｖｓ−Ｖａ＝　ｂ’　Ｐｔ２Ｘ
＊　　　　　　　　　　・　・　・　（４）ここに、３
、ｂは定数である。また、ｈｔとＰｔ。

はほぼ比例し、Ｘ、とＸ、はほぼ比例する。したがって
、定数に１、Ｋ、を適当にとると、次式が成立する。

Ｌ＋Ｌ　　Ｋ＋（Ｖｓ＋Ｖａ）＝ａＰ＋＋　　　”　　
（５）Ｖ、−Ｌ−Ｌ（Ｘ、−Ｖ、）−ａ　Ｐ、、Ｘ、　
　−−−（６）よって、検査面１０−１：、の１回反射
による光点りの像Ｓｌ＋の位置ｘＩは次式で表される。

Ｌ　＝　［Ｌ　＋　Ｖｔ−Ｌ（Ｖｓ　＋Ｖ４））／（Ｖ
＋　−Ｖｔ−Ｋｔ（Ｖ、＋Ｖ４））そこで、加算器５６
Ｂ、減算器５８Ｂの出力値をそれぞれ定数倍器６０．６
２へ供給してに３倍、Ｋ２倍し、加算器５６Ａ及び定数
倍器６０の出力値を減算器６４に供給して上式（５）の
値を求め、減算器５８Ａ、定数倍器６２の出力値を減算
器６６に供給して上式（６）の値を求める。さらに、減
算′ａ６４．６６の出力値を除算器６８へ供給して上式
（７）で示される光点高さ位置ｘ、を求める。

この第２実施例装置は特に、第１実施例装置において測
定領域を遮光板により限定することが困難な程度に、第
１回目の反射に係る光点と第２回目の反射に係る光点と
が接近して現れる場合に有効である。

なお、マイクロコンピュータを用いて上記演算をソフト
ウェア構成により実行してもよいことは勿論である。

また、光学系の配置により位置ｘ、とＸｓが比例関係に
ならなくても、両者が一定の関係にあればよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、入射光束が検査面上で２回反射さ
れて２個の光点が形成されても、本第１発明に係る光点
位置測定装置では、２回目の反射に係る光点からの結像
光が遮光されるので、ＰＳＤの受光面には第１回目の反
射に係る光点の像のみが形成され、本第２発明に係る光
点位置測定装置では、第２　ＰＳＤの出力には２回目の
反射による光点の情報のみが含まれ、第１　ＰＳＤの出
力に含まれている２回目の反射に係る成分はこの第２　
ＰＳＤの出力を用いて除去されるので、いずれの発明も
、従来測定できなかった１回目の反射のみに係る光点位
置を測定することができるという優れた効果を奏し、外
観検査装置等における検査面の高さ測定の正確化に寄与
するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明の原理構成図、 第２図は第２発明の原理構成図である。 第３図及び第４図は本発明の第１実施例に係り、第３図
は光点高さ位置測定装置の光学系構成図、第４図はこの
光点高さ位置測定装置の全体構成図である。 第５図は本発明の第２実施例に係る光点高さ位置測定装
置の構成図である。 第６図は従来の光点高さ位置測定装置の構成図である。 ６Ａ、５６Ｂは加算器 ８Ａ、５８Ｂ、６４．６６は減算器 ０．６２は定数倍器 ８は除算器 図中、 １０は検査面 １２．１２Ａ、１２Ｂは結像レンズ １４、＋４Ａ、１４ＢはＰＳＤ ３４Ａ、３４Ｂは遮光板 ３８Ａ１３８Ｂはラック ４０Ａ、４０Ｂはパルスモータ ４２Ａ、４２Ｂはビニオン ５０は遮光板制御回路 ５４は遮光片 Ｌ２ 第１発明の原理ｌ！Ｌ或図 第 図 角橡１器３０ ｔ、φ、鳥、！俊１測足隻１の光学翫構へ図（第１笑杷
例）第３図 高２発明の原理構成図 第２図 高さ測定装置の構成図〈従来技術〉 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）、光位置検出器（１）と、 検査面（３）上の光点を該光位置検出器（１）の受光面
   に結像させる結像光学手段（２）と、 該受光面上に配置され、結像光の一部を遮光する遮光手
   段（４）と、 規定範囲外の虚光点（Ｌ＿２′）からの結像光を遮光す
   るために該遮光手段（４）を制御して遮光範囲を調整す
   る遮光制御手段（５）と、 を有することを特徴とする光点位置測定装置。 ２）、第１光位置検出器（１Ａ）と、 検査面（３）上の光点を該第１光位置検出器（１Ａ）の
   受光面に結像させる第１結像光学手段（２Ａ）と、第２
   光位置検出器（１Ｂ）と、 該検査面（３）上の該光点を該第２光位置検出器（１Ｂ
   ）の受光面に結像させ、かつ、該光点のうち１回目の反
   射による光点（Ｌ＿１）を該受光面の特定位置に結像さ
   せる第２結像光学手段（２Ｂ）と、該第２光位置検出器
   （１Ｂ）の該受光面の該特定位置上に配置され、該特定
   位置への結像光を遮光する遮光部材（６）と、 該第１光位置検出器（１Ａ）の出力に含まれている２回
   目の反射に係る成分を、該第２光位置検出器（１Ｂ）の
   出力を用いて除去することにより、該第１回目の反射に
   係る光点位置を求める光点位置演算手段（７）と、 を有することを特徴とする光点位置測定装置。