JPH0280905A - 高さ測定方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ビームを利用して被測定物体の高さを測定
する方法に係り、特に被測定物体が厳密な位置決めがさ
れていない場合にその頂点位置の高さを測定する方法に
関する。

〔従来の技術〕

従来、光ビームを用いて非接触で物体の高さを測定する
方法は種々知られている。そのうち、被測定物体の厳密
な位置決めがされていない場合、すなわち被測定物体の
頂点が所定の位置にない場合、その高さを知る方法とし
て、例えば特開昭６０−１９６６０８に記載の方法が知
られている。この方法は、ｘ、ｙ、ｚを三次元直交座標
として、光ビームをＹ座標に対し粗いステップで走査し
、所定の検査方法により変曲点付近を検知し、その変曲
点付近をＹ／！ＩＨＩに対しさらに細かいステップで走
査し、ついでＸ座標に対し１ステツプ走査し、さらにこ
れらを繰り返し行なうものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、測定時間については配慮がされておら
ず、被測定物体の頂点が所定の位置にないとき、被測定
物体の頂点付近を全面走査して頂点位置を見つけ出す必
要があり、高精度ではあるが、高速測定に適さないとい
う問題があった。

本発明の目的は、被測定物体の頂点が所定の位置にない
場合でも、高精度で速やかに被測定物体の高さを測定す
る方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、球面状の被測定物体に斜め上方から光ビー
ムを照射し、上記光ビームを被測定物体に対して相対的
に走査し、その反射光を位置検出素子で検出することに
より被測定物体の光ビーム照射位置の高さを測定し、被
測定物体の頂点の高さを測定する方法において、上記光
ビームの相対的走査を被測定物体の座標軸のＸ軸方向に
行ない。

上記光ビームの反射光量からその走査線上の変曲点の位
置を求め、ついで上記光ビームの相対的走査を該変曲点
を含むＹ軸方向に行ない、上記光ビームの反射光量から
頂点の位置を求め、該頂点の位置の被測定物体の高さを
上記反射光より求めることを特徴とする高さ測定方法に
よって達成される。

〔作用〕

本発明においては、光ビームの相対的な走査がＸ軸方向
、Ｙ軸方向にそれぞれ一回でよいので。

厳密な位置決めがされていない球面状の被測定物体の頂
点位置高さを敏速に高精度で求めることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する
。

第２図は、本発明を行なうための高さ測定装置の構成を
示す構成図である。半球状の被測定物体３がベース４上
に近接して複数個搭載されている。

検出器７は従来の高さ測定器の検出ヘッド部であり、光
ビームを斜め方向に発する光源と、反射光の位置検出素
子を有する。被測定物体と検出器との距離は三角法の原
理で測定される。測定器本体８よりメモリ１３及び判定
手段１２を有する制御手段９に反射光量１０及び高さ信
号１１が送られる。ベース４はＸステージ６、Ｙステー
ジ５によりＸ方向、Ｙ方向に移動可能である。

第１図は１本発明の測定方法の原理を説明する説明図で
ある。また、第３図、第４図は、それぞれステージ移動
によるＹ方向、Ｘ方向の光ビーム走査位置と反射光量及
び光ビーム照射位置の物体の高さとの関係を示す図であ
る。

以下、−個の被測定物体３の頂点の高さを測定する場合
について説明する。第１図に示すように、被測定物体３
の頂点位置２の周辺をＹ方向走査位置１ａに従って光ビ
ームが走査するように制御手段９によりＹステージ５を
定速で移動させながら反射光量及び高さ信号を検出し、
第３図に示す反射光量ｌＯ及び高さ信号１１が検出され
る。判定手段１２は、反射光量１０がある判定レベル１
４を越えた位置１５と切った位置１６との中心位置１７
を変曲点と判定する。この位置は頂点位置２のＹ座標と
なる。

つぎに、制御手段９により、初期位置が上記Ｙ座標上に
くるようＹステージ５を移動し、光ビームがＸ方向走査
位置１ｂに従って走査するようにＸステージ６を定速で
移動させながら反射光量及び高さ信号を検出し、第４図
に示す結果を得る。

反射光量１０について前述と同じ方法で中心位置１９を
判定する。この中心位置１９が被測定物体３の頂点位置
２であるため、この位置の高さ信号が求める頂点位置の
高さとなる。

Ｘ方向、Ｙ方向のステージ走査スピードはサンプリング
ピッチとの関係で決定する。また被測定物体３が異なり
、その表面の反射率が異なる場合でも判定レベル１４を
変えることにより対応できる。

第５図は３列３行に並んだ複数の球状被測定物体３の各
頂点位置高さを計測する場合のＸステージ６、Ｙステー
ジ５の走査順序を示した図である。

手順としては、列ごとに１度のＹステージ５の走査で各
球状被測定物体３のＹ方向頂点座標を前記の方法で求め
、この座標を制御手段９内のメモリ１３に記憶する０次
に行ごとにＸステージ６の走査を連続して行ない反射光
量１０及び高さ信号１１をサンプリングする。この際、
各球状被測定物体３の手前で、先にメモリ１３に記憶し
たそれぞれのＹ方向頂点座標位置にＹステージ５を補正
移動する。

この補正移動は５反射光量及び高さ信号のサンプリング
は伴わないため定速で移動する必要はなく、容易に実現
できる。最後にサンプリングした各被測定物体ごとの反
射光量及び高さ信号よりそれぞれの頂点位置高さを前記
した方法で求める。この演算処理は各被測定物体の走査
が終わるごとにリアルタイムで行なうことも可能である
。

上述の実施例においては、Ｙ方向走査を先に行ない次に
Ｘ方向走査を行なったが、これは次に述べる計測精度り
の理由による。すなわち、検出器７の発する光ビームの
スポット径は１例えば数十−の有限な大きさをもってお
り５光ビームの受光素子は特性上ビームの重心位置で高
さを判定する。

このため１球状被測定物体３の頂点位置２の前後におい
ては、光ビームの入射、反射方向を含む面に垂直なＹ方
向走査では第３図に示すように安定して高さを検出でき
るのに比べ、上記面に対して平行なＸ方向走査では第４
図に示すように頂点位置前後でオフセットされた高さ信
号を出力する。

つまり、補正移動の分解能及び位置決め精度の影響を受
けにくくするために、Ｘステージ走査を後に行なった方
が最終的な頂点位置計測精度は向上する。

以上述べた実施例によれば、−個の被測定物体の頂点位
置高さを計測するのに二回のサンプリング走査で終ねり
、また複数個の球状被測定物体の頂点位置高さを測定す
る場合、行または列単位にまとめて連続サンプリング走
査が可能であるためステージの加減速時間を省略でき迅
速な頂点位置高さ計測が可能になる。被測定物体の数が
増せばさら１こ効率は向上する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光ビームの相対的な走査が、Ｘ軸方向
、Ｙ軸方向にそれぞれ一回、計二回で。

厳密な位置決めがされていない被測定物体の頂点位置を
判定できるので、速やかに高さ計測することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の測定方法の原理を説明する説明図、
第２図は１本発明を行なうための高さ測定装置の一実施
例の構成を示す構成図、第３図及び第４図は、それぞれ
ステージ移動によるＹ方向、Ｘ方向の光ビーム走査位置
と反射光量及び光ビーム照射位置の物体の高さとの関係
を示す図、第５図はステージ走査説明図である。 １ａ・・・Ｙ方向走査位置　　１ｂ・・・Ｘ方向走査位
置２・・・頂点位置　　　　　３・・・被測定物体４・
・・ベース　　　　　　５・・・Ｙステージ６・・・Ｘ
ステージ　　　　７・・・検出器８・・・測定器本体　
　　　９・・・制御手段１０・・・反射光量　　　　　
１１・・・高さ信号１２・・・判定手段　　　　　１３
・・・メモリ１４・・・判定レベル　　　　１５．１６
・・・位置１７．１９・・・中心位置 代理人弁理士　　中　村　純之助 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、球面状の被測定物体に斜め上方から光ビームを照射
   し、上記光ビームを被測定物体に対して相対的に走査し
   、その反射光を位置検出素子で検出することにより被測
   定物体の光ビーム照射位置の高さを測定し、被測定物体
   の頂点の高さを測定する方法において、上記光ビームの
   相対的走査を被測定物体の座標軸のＸ軸方向に行ない、
   上記光ビームの反射光量からその走査線上の変曲点の位
   置を求め、ついで上記光ビームの相対的走査を該変曲点
   を含むＹ軸方向に行ない、上記光ビームの反射光量から
   頂点の位置を求め、該頂点の位置の被測定物体の高さを
   上記反射光より求めることを特徴とする高さ測定方法。