JPH0412212A - Comb-shaped light projector and surface shape measuring instrument using the same - Google Patents

Comb-shaped light projector and surface shape measuring instrument using the same

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JPH0412212A
JPH0412212A JP11231590A JP11231590A JPH0412212A JP H0412212 A JPH0412212 A JP H0412212A JP 11231590 A JP11231590 A JP 11231590A JP 11231590 A JP11231590 A JP 11231590A JP H0412212 A JPH0412212 A JP H0412212A
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JP
Japan
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light
comb
optical fiber
shaped light
sample
Prior art date
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Application number
JP11231590A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoichi Yoshiyama
吉山 正一
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve the work efficiency by providing the device so that optical axes of a condensing lens placed in the tip of an optical fiber of an optical fiber band are parallel to each other and exist in one plane. CONSTITUTION:A video signal outputted from a CCD camera 18 is stored in an image memory 29 through an A/D converter 28. In an image processor 30, image data is read in from the memory 29, a center point P of each light spot 17a is determined, height H of each center point P is calculated by using a prescribed expression, a surface shape of a sample 10 is measured, and its result is supplied to a plotter 32 and a monitor TV 34. By such a constitution, in accordance with the kind of the sample 10 or the area, magnification of a zoom lens 18a of the camera 18 is changed. As a result, the number of picture elements (u) corresponding to the distance (d) is changed. This number of picture elements (u) is proportional to the photographing magnification. Also, the num ber of picture elements (u) is the number of picture elements between the center points P of the adjacent light spots 17a, and this number of picture elements (u) can be derived by the same method.

Description

【発明の詳細な説明】 r概要】 試料表面に櫛形光を投光する投光器及びこれを用いた表
面形状測定装置に関し、 試料表面に形成された光スポラ・トを光セン力に結像さ
せるレンズの倍率を変更しても、装置を再校正する必要
が無いようにすることを目的とし、光ファイバをある一
定間隔で帯状に東ねた光ファイババンドと、該光ファイ
ババンドの光ファイバ先端に配置した集光レンズと、該
光ファイババンドの基端に配置され、該光ファイバに光
を導入する光源とを有し、各集光レンズの光軸が互いに
平行で一平面内に存在するように配置して櫛形光投光器
を構成し、これと、該櫛形光投光器の投光により試料面
に形成された光スポツト列を撮影し映像信号を出力する
カメラと、該映像信号を受けこれをデジタル値に変換し
画素データとして出力する手段と、該画素データを受け
、隣合う該光スポツト間の画素数を求め、該画素数及び
前記一定間隔を用い、光切断法により該光スポットが形
成された位置の高さを検出して出力する手段とで表面形
状測定装置を構成する。
[Detailed Description of the Invention] rSummary] Regarding a light projector that projects comb-shaped light onto a sample surface and a surface shape measuring device using the same, a lens that images a light sporat formed on the sample surface into a light sensor force. In order to avoid the need to recalibrate the equipment even if the magnification of It has a condensing lens arranged and a light source disposed at the base end of the optical fiber band and introducing light into the optical fiber, and the optical axis of each condensing lens is parallel to each other and exists in one plane. A comb-shaped light projector is arranged, and a camera that photographs a row of light spots formed on the sample surface by the projection of light from the comb-shaped light projector and outputs a video signal, and a camera that receives the video signal and converts it into a digital image. means for converting into a value and outputting it as pixel data, receiving the pixel data, determining the number of pixels between the adjacent light spots, and forming the light spot by a light cutting method using the number of pixels and the constant interval. A surface shape measuring device is constituted by means for detecting and outputting the height at the position.

r産業上の利用分野】 本発明は、部品未実装又は実装済のプリント配線基板等
の試料の表面に櫛形光を投光する投光器及びこれを用い
た表面形状測定装置に関する。
The present invention relates to a light projector that projects comb-shaped light onto the surface of a sample such as a printed wiring board with or without components mounted thereon, and a surface shape measuring device using the same.

r従来の技術】 試料表面の各点の高さを光学的に検出して表面形状を測
定する表面形状測定装置では、次のような方式のものが
ある。
2. Description of the Related Art There are the following types of surface shape measuring devices that measure the surface shape by optically detecting the height of each point on the surface of a sample.

■光ビームを試料表面に投光して光スポットを形成し、
この光スポットを結像レンズでPSD(光位置検出器)
に結像させて光スポットの位置の高さを検出し、この光
ビームを走査させて試料表面の形状を測定する。
■Project a light beam onto the sample surface to form a light spot,
This light spot is detected by a PSD (optical position detector) using an imaging lens.
The height of the light spot is detected by scanning the light beam to measure the shape of the sample surface.

■光ビームを試料表面に投光して光スポットを形成し、
この光スポットをCCDカメラ等で撮影し、その映像信
号をデジタル化して画像処理を行い、光切断法により表
面形状測定する。
■Project a light beam onto the sample surface to form a light spot,
This light spot is photographed with a CCD camera or the like, the video signal is digitized, image processing is performed, and the surface shape is measured using a light cutting method.

このような表面形状測定装置によれば、高さ数μm乃至
数mmの凹凸形状を高精度で測定することができる。
According to such a surface shape measuring device, it is possible to measure an uneven shape having a height of several μm to several mm with high precision.

r発明が解決しようとする課題) しかし、上記いずれの方式の表面形状測定装置も、光ス
ポットを光センサに結像させるレンズの倍率を変えると
、標準試料の表面形状を測定することにより装置を校正
しなければならないた必、測定(ヱ作が煩4tl&であ
った。
(Problems to be Solved by the Invention) However, with any of the above-mentioned surface shape measuring devices, if the magnification of the lens that focuses the light spot on the optical sensor is changed, the device cannot be operated by measuring the surface shape of the standard sample. It was necessary to calibrate the measurement (the original work was 4tl&).

本発明の目的は、このような問題点に鑑み、試料表面に
形成された光スポットを光センサに結像させるレンズの
倍率を変更しても、装置を再校正する必要を無くするこ
とができる櫛形光投光器及びこれを用いた表面形状測定
装置を提供することにある。
In view of these problems, an object of the present invention is to eliminate the need to recalibrate the apparatus even if the magnification of the lens that images the light spot formed on the sample surface onto the optical sensor is changed. An object of the present invention is to provide a comb-shaped light projector and a surface shape measuring device using the same.

1課題を解決するための手段及びその作用]実施例図面
を参照して本発明を説明する。
1. Means for Solving the Problems and Their Effects] The present invention will be explained with reference to embodiment drawings.

本発明の櫛形光投光器は、例えば第2図に示す如く、光
ファイバ20aをある一定間隔dで帯状に東ねた光ファ
イババンド20と、光ファイババンド20の光ファイバ
先端に配置した集光1/ンズ26と、光ファイババンド
20の基端に配置され光ファイバ20aに光を導入する
光源24とを有し、各集光レンズ2Gの光軸が互いに平
行で一平面内に存在するように配置している。
The comb-shaped light projector of the present invention includes, for example, as shown in FIG. / lenses 26 and a light source 24 arranged at the base end of the optical fiber band 20 and introducing light into the optical fiber 20a, so that the optical axes of the respective condensing lenses 2G are parallel to each other and exist in one plane. It is placed.

このような構成の櫛形光投光装置14によれば、光スポ
ット17の間隔は光ファイバ20’aのピッチdに等し
くなる。
According to the comb-shaped light projection device 14 having such a configuration, the interval between the light spots 17 is equal to the pitch d of the optical fibers 20'a.

例えば第5図に示す如<、」二記描成にさらに、集光レ
ンズ26の前方に、長手方向を集光レンズ26の配列方
向と平行にしてシリンドリカルレンズ35を配置した場
合、光スポット17bの形状は長円形となるが、腓合う
光スポラ)17b間の距離は不変であり、光ファイバ2
0aのピッチdに等しい。
For example, as shown in FIG. The shape of the optical fiber 2 is oval, but the distance between the two optical spora) 17b remains unchanged, and the optical fiber 2
It is equal to the pitch d of 0a.

この櫛形光投光器14Aによれば、試料10の種類によ
りその厚さが変わった場合、長い光ファイババンド20
と一体的な集光レンズ26を固定したままでシリンドリ
カルレンズ35の高さを調整すればよいので、櫛形光投
光器14Aの調整が容易になる。
According to this comb-shaped light projector 14A, when the thickness of the sample 10 changes depending on the type, the long optical fiber band 20
Since it is only necessary to adjust the height of the cylindrical lens 35 while fixing the condensing lens 26 integral with the comb-shaped light projector 14A, it becomes easy to adjust the comb-shaped light projector 14A.

本発明の表面形状測定装置では、例えば第1図に示す如
く、上記構成の櫛形光投光器14と、櫛形光投光器14
の投光により試料面10に形成された光スポツト列17
を撮影し映像信号を出力するカメラ18と、該映像信号
を受け、これをデジタル値に変換し画素データとして出
力する手段、例えばA/D変換器28又は2値化回路と
、該画素データを受け、隣合う光スポラ)17a間の画
素数1」を求め、該画素数U及び前記一定間隔dを用い
、光切断法により光スポラ)17aが形成された位置の
高さを検出して出力する手段30とを有している。
In the surface shape measuring device of the present invention, for example, as shown in FIG.
A row of light spots 17 formed on the sample surface 10 by the projection of light.
A camera 18 that photographs the image and outputs a video signal, a means for receiving the video signal, converting it into a digital value, and outputting it as pixel data, such as an A/D converter 28 or a binarization circuit, and a means for converting the pixel data. The number of pixels 1 between adjacent optical spora) 17a is determined, and the height of the position where optical spoiler) 17a is formed is detected and output using the optical cutting method using the pixel number U and the constant interval d. and means 30 for doing so.

」二記構成において、試料10の種類又は試料10の領
域に応じて、カメラ18の撮影倍率を変更すると、光ス
ポット17の間隔dに対応した画素数Uが変わる。
In the configuration described above, when the imaging magnification of the camera 18 is changed depending on the type of the sample 10 or the area of the sample 10, the number of pixels U corresponding to the interval d of the light spots 17 changes.

しかし、この画素数Uは、撮影倍率に比例する。However, this number of pixels U is proportional to the imaging magnification.

また、画素数Uは隣合う光スポット17a間の画素数で
あり、同一手法(同一コンピュータプログラム)でこの
画素数U(撮影倍率に比例)を求めることができる。
Further, the number of pixels U is the number of pixels between adjacent light spots 17a, and this number of pixels U (proportional to the photographing magnification) can be obtained using the same method (same computer program).

したがって、このような構成の表面形状測定装置によれ
ば、カメラ18の撮影倍率を変更しても、従来のように
標準試料の表面形状を測定して装置を再校正するという
煩雑な操作をなんら行う必要がない。
Therefore, according to the surface shape measuring device having such a configuration, even if the photographing magnification of the camera 18 is changed, the complicated operation of measuring the surface shape of the standard sample and recalibrating the device as in the past can be avoided. There's no need to do it.

本発明のもう1つの表面形状測定装置では、例えば第6
図に示す如く、上記構成の櫛形光投光器14と、第1及
び第2のラインセンサ40.42と、櫛形光投光器14
の投光により試料面10に形成された光スポツト列を第
1及び第2のラインセンサ40.42に結像させる結像
光学手段36.38と、第1のラインセンサ40の受光
素子40a」二に配置され、受光素子40aの配列方向
に直角な方向に沿って透過率が単調変化しているフィル
タ40bと、・第2のラインセンサ42の出力を受け、
隣合う光スポラ)17a間の画素数Uを求める手段48
.28B、29B及び30Δと、第1及び第2のライン
センサ40.42の出力を受け、両うインセンザの対応
する一対の受光素子40a、42aの出力及び該画素数
■から、光スポラ) 1.7 aが形成された位置の高
さを演算して出力する手段46〜50.28 A、、2
9 A及び30Aとを有している。
In another surface profile measuring device of the present invention, for example, the sixth
As shown in the figure, the comb-shaped light projector 14 configured as described above, the first and second line sensors 40, 42, and the comb-shaped light projector 14
an imaging optical means 36.38 that images a row of light spots formed on the sample surface 10 by the projection of light onto the first and second line sensors 40.42; and a light receiving element 40a of the first line sensor 40. a filter 40b which is arranged at the second line and whose transmittance changes monotonically along the direction perpendicular to the arrangement direction of the light receiving elements 40a; - receives the output of the second line sensor 42;
Means 48 for determining the number of pixels U between adjacent optical spora) 17a
.. 28B, 29B, and 30Δ, and the outputs of the first and second line sensors 40.42, and from the outputs of the corresponding pair of light receiving elements 40a, 42a of both insensors and the number of pixels, optical spoiler) 1. 7. Means for calculating and outputting the height of the position where a is formed 46 to 50.28 A, 2
9A and 30A.

この表面形状測定装置においても、上記同様にして、結
像レンズ36の倍率によらず同一手法で画素数Uを求め
ることができるので、結像レンズ36の倍率を変更して
も、従来のように標準試料の表面形状を測定して装置を
再校正するという煩雑な操作をなんら行う必要がない。
In this surface profile measuring device as well, the number of pixels U can be determined by the same method regardless of the magnification of the imaging lens 36 in the same way as described above, so even if the magnification of the imaging lens 36 is changed, it can be There is no need to perform any complicated operations such as measuring the surface shape of the standard sample and recalibrating the device.

r実施例) 以下、図面に基づいて本発朋の一実施例を説明する。r Example) Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

(1)第1実施例 第1図は櫛形光投光器を用いた表面形状測定装置を示す
(1) First Embodiment FIG. 1 shows a surface shape measuring device using a comb-shaped light projector.

試料10は、例えば部品未実装又は実装法のプリント配
線基板であり、走査用x−Yステージ12上に搭載され
ている。試料10の表面には、櫛形光投光器14により
櫛形光16が投光され、光スポラ)17aが一列に並ん
だ光スポツト列17が形成される。この光スポット列1
7に向けて、ズームレンズ18aを備えたCCDカメラ
18が配置されており、光スポツト列17を撮影しその
画像を処理することにより試料1oの表面形状が測定さ
れる。
The sample 10 is, for example, a printed wiring board with no components mounted or components mounted thereon, and is mounted on an x-y stage 12 for scanning. A comb-shaped light 16 is projected onto the surface of the sample 10 by a comb-shaped light projector 14, and a light spot row 17 in which light sporaters 17a are arranged in a line is formed. This light spot row 1
7, a CCD camera 18 equipped with a zoom lens 18a is arranged, and the surface shape of the sample 1o is measured by photographing the light spot array 17 and processing the image.

櫛形光投光器14は、第2図に示す如く、光ファイバ2
0aを数十乃至数百μmの一定間隔dで帯状に束ねた光
ファイババンド20を備えている。
The comb-shaped light projector 14 is connected to an optical fiber 2 as shown in FIG.
It is provided with an optical fiber band 20 in which fibers 0a are bundled into a strip at regular intervals d of several tens to hundreds of μm.

光ファイババンド20の一端はコネクタ22に固定され
、コネクタ22は光源24に接続されている。光ファイ
ババンド20の他端には、各光ファイバ20aの端面に
、集光マイクロレンズ26が一体形成されている。集光
マイクロレンズ26は、−直線上に配置され、この−直
線が試料1oの表面に平行になり、かつ、光源24から
放射された光が光ファイバ20a及び集光マイクロレン
ズ26を通って試料10の表面に収束する高さに配置さ
れている。したがって、集光マイクロレンズ26から放
射される光は、第2図に示すような櫛形光16となる。
One end of the optical fiber band 20 is fixed to a connector 22, and the connector 22 is connected to a light source 24. At the other end of the optical fiber band 20, a condensing microlens 26 is integrally formed on the end face of each optical fiber 20a. The condensing microlens 26 is arranged on a straight line, and this straight line is parallel to the surface of the sample 1o, and the light emitted from the light source 24 passes through the optical fiber 20a and the condensing microlens 26 to the sample 1o. They are placed at a height that converges on the surface of 10. Therefore, the light emitted from the condensing microlens 26 becomes a comb-shaped light 16 as shown in FIG.

集光マイクロレンズ26の光軸と試料10の表面とのな
す角は、鋭角に設定されている。
The angle between the optical axis of the condensing microlens 26 and the surface of the sample 10 is set to be an acute angle.

試料表面形状が第2図に示すような場合には、このよう
な配置により、CCDカメラ18による光スポツト列1
7の撮影画像は第3図に示す如くなる。光スポラ)17
aの中心点Pの基準線からの距離yは、光スポラh 1
7 aが形成された位置の基準面に対する高さHに比例
しており、両者の関係は、第4図から明らかなように、 H= y sinθ、/5in(θ1+θ2)−(]、
)となる。ここに、 θ1 、櫛形光16と試料10との間の角θ2 :CC
Dカメラ18の光軸と試料10との間の角 である。
When the sample surface shape is as shown in FIG.
The photographed image No. 7 is as shown in FIG. Photospora) 17
The distance y from the reference line of the center point P of a is the optical spora h 1
It is proportional to the height H of the position where 7 a is formed relative to the reference plane, and the relationship between the two is, as is clear from Fig. 4, H = y sin θ, /5in (θ1 + θ2) - (],
). Here, θ1, angle θ2 between the comb light 16 and the sample 10: CC
D is the angle between the optical axis of the camera 18 and the sample 10.

一方、隣合う光スポラ) ]、 7 a間の距離は、光
ファイバ20aのピッチdに等しい。第3図において、
dlyに対応する画素数をそれぞれ1j、、nとすると
、 y = n d / u           ・・・
 (2)が成立する。
On the other hand, the distance between adjacent optical spora) ], 7a is equal to the pitch d of the optical fiber 20a. In Figure 3,
If the number of pixels corresponding to dly is 1j, , n, then y = nd / u...
(2) holds true.

第1図において、CCDカメラ18から出力された映像
信号は、A、 / D変換器28に供給されてデジタル
化された後、画像メモリ29に格納される。画像処理装
置30は、画像メモリ29から画像データを読み込み、
各光スポット17 aの中心点Pを決定し、次に、上式
(1)及び(2)を用いて各中心点Pの高さHを算出す
ることにより、試料10の表面形状を測定し、その結果
をプロッタ32及びモニターTV34へ供給する。
In FIG. 1, a video signal output from a CCD camera 18 is supplied to an A/D converter 28, digitized, and then stored in an image memory 29. The image processing device 30 reads image data from the image memory 29,
The surface shape of the sample 10 is measured by determining the center point P of each light spot 17a, and then calculating the height H of each center point P using the above equations (1) and (2). , and supplies the results to the plotter 32 and monitor TV 34.

」1記構成において、試料10の種類又は試料10の領
域に応じて、CCDカメラ18のズームレンズ18aの
倍率を変更する。これにより、距離dに対応した画素数
Uが変わる。
In configuration 1, the magnification of the zoom lens 18a of the CCD camera 18 is changed depending on the type of sample 10 or the area of the sample 10. This changes the number of pixels U corresponding to the distance d.

しかし、この画素数Uは、撮影倍率に比例する。However, this number of pixels U is proportional to the imaging magnification.

また、画素数Uは隣合う光スポット17 aの中心点P
間の画素数であり、同一手法(同一コンピュータプログ
ラム)でこの画素数Uを末的ることができる。
In addition, the number of pixels U is the center point P of the adjacent light spots 17a.
This number of pixels U can be determined using the same method (using the same computer program).

したがって、ズームレンズ1.8 aの倍率を変更して
も、従来のように標準試料の表面形状を測定して装置を
再校正するという煩雑な1菓作をなんら行う必要がない
Therefore, even if the magnification of the zoom lens 1.8a is changed, there is no need to carry out the complicated process of measuring the surface shape of the standard sample and recalibrating the apparatus as in the conventional method.

(2)第2実施例 第5図は、第2実施例の櫛形光投光器14Aによる投光
状態を示す。
(2) Second Embodiment FIG. 5 shows the state of light emitted by the comb-shaped light projector 14A of the second embodiment.

この櫛形光投光器14Aは、集光マイクロレンズ26の
前方に、シリンドリカルレンズ35がその長平方向を集
光マイクロレンズ26の配列方向と平行にして配置され
ている。他の点は上記第1実施例と同一である。
In this comb-shaped light projector 14A, a cylindrical lens 35 is arranged in front of the condensing microlenses 26 with its elongated direction parallel to the arrangement direction of the condensing microlenses 26. The other points are the same as the first embodiment.

本第3実施例では、集光マイクロレンズ26の位置を固
定し、集光マイクロレンズ26に対するシリンドリカル
レンズ35の位置を変えることにより、櫛形光16の収
束位置を試料10の基準面に一致させることができる。
In the third embodiment, by fixing the position of the condensing microlens 26 and changing the position of the cylindrical lens 35 with respect to the condensing microlens 26, the convergence position of the comb-shaped light 16 is made to coincide with the reference plane of the sample 10. I can do it.

この場合、光スポット17bの形状は長円形とな”るが
、隣合う光スポラ)17b間の距離は不変であり、光フ
ァイバ20aのピッチdに等しい。
In this case, the shape of the light spot 17b becomes an ellipse, but the distance between adjacent light spots 17b remains unchanged and is equal to the pitch d of the optical fibers 20a.

したがって、試料10の種類によりその厚さが変わった
場合、長い光ファイババンド20と一体] 4 になった集光マイクロレンズ26を固定したままでシリ
ンドリカルレンズ35の高さを調整すればよいので、櫛
形光投光器14Δの調整が容易になる。
Therefore, if the thickness of the sample 10 changes depending on the type of sample 10, the height of the cylindrical lens 35 can be adjusted while keeping the condensing microlens 26 integrated with the long optical fiber band 20 fixed. Adjustment of the comb-shaped light projector 14Δ becomes easy.

(3)第3実施例 第6図は櫛形光投光器14を用いた表面形状測定装置を
示す。
(3) Third Embodiment FIG. 6 shows a surface shape measuring device using a comb-shaped light projector 14.

この櫛形光投光器14は、第1実施例のものと同一であ
るが、第1実施例とは配置が異なり、集光マイクロレン
ズ26の光軸がX−Yステージ12の表面に直角になる
ように、櫛形光投光器14が配置されている。
This comb-shaped light projector 14 is the same as that of the first embodiment, but its arrangement is different from that of the first embodiment, so that the optical axis of the condensing microlens 26 is perpendicular to the surface of the XY stage 12. A comb-shaped light projector 14 is arranged.

光スポツト列17の斜め上方には、一対のラインセンサ
40及び42が配置され、さらに、これらに光スポット
列17の像を結像させるための結像レンズ36及びハー
フミラ−38が配置されている。光スポラ)・列17か
らの反射光は、結像レンズ36を通り、ハーフミラ−3
8で2分割され、それぞれラインセンサ40.42」二
に結像される。
A pair of line sensors 40 and 42 are arranged diagonally above the light spot row 17, and an imaging lens 36 and a half mirror 38 are further arranged to form an image of the light spot row 17 on these. . (Optical Spora) - The reflected light from the column 17 passes through the imaging lens 36 and enters the half mirror 3.
The image is divided into two by 8, and each is imaged by a line sensor 40 and 42''.

このラインセンサ40は、第7図に示す如く、細長のホ
トダイオード40aが一列に配置され、ホトダイオード
40aの長手方向はこの配列方向に直角な方向となって
いる。例えば、ホトダイオド40aの寸法は幅20μm
、長さ2500μmであり、ラインセンサ40にはこれ
が1024個配列されている。このようなラインセンサ
40は、スペクトル測定用の市販のものを用いることが
出来る。ホトダイオード40aの前方には、フィルタ4
0bが配置され、これは、ラインセンサ40のパッケー
ジの枠に嵌約られている。フィルタ40bの透過率は、
ホトダイオード40aの長手方向(第7図X軸方向)に
沿って、第8図に示す如く直線的に変化している。
As shown in FIG. 7, in this line sensor 40, elongated photodiodes 40a are arranged in a row, and the longitudinal direction of the photodiodes 40a is perpendicular to the arrangement direction. For example, the photodiode 40a has a width of 20 μm.
, 2500 μm in length, and 1024 of these are arranged in the line sensor 40. As such a line sensor 40, a commercially available one for spectrum measurement can be used. A filter 4 is provided in front of the photodiode 40a.
0b is arranged and is fitted into the frame of the package of the line sensor 40. The transmittance of the filter 40b is
It changes linearly along the longitudinal direction of the photodiode 40a (X-axis direction in FIG. 7) as shown in FIG.

一方、ラインセンサ42は、このフィルタ40bの代わ
りに、透過率がほぼ100%で均一な保護用ガラス板4
2bが設けられ、他の点はラインセンサ40と同一構成
になっている。
On the other hand, the line sensor 42 uses a protective glass plate 4 with a uniform transmittance of almost 100% instead of the filter 40b.
2b is provided, and the other points have the same configuration as the line sensor 40.

ホトダイオード40aの受光強度は、光スポット17a
の明るさ及びフィルタ40b上の光透過位置Xによるが
、ホトダイオード40aの出力をこれに対応するホトダ
イオード42aの出力で除したものは、フィルタ40b
の光透過位置Xのみによる。
The intensity of the light received by the photodiode 40a is the same as that of the light spot 17a.
The output of the photodiode 40a divided by the output of the corresponding photodiode 42a is determined by the brightness of the filter 40b and the light transmission position X on the filter 40b.
It depends only on the light transmission position X.

そこで、ドライバ44でラインセンサ40及び42を電
気的に走査して、対応する一対のホトダイオード40a
、42aから蓄積電荷を取り出し、それぞれアンプ46
.48で増幅し電圧値A、Bに変換して、除算回路50
へ供給する。除算回路50は、このAをBで除した高さ
信号A/Bを出力する。高さ信号A/Bは、第6図に示
すように試料10の基準面の位置が試料10の受光面の
中央に対応している場合には、上式(1)の高さHに比
例している。高さ信号A/Bは、A、 / D変換器2
8Aでデジタル化された後、高さメモリ29Δに格納さ
れる。
Therefore, the driver 44 electrically scans the line sensors 40 and 42 to detect the corresponding pair of photodiodes 40a.
, 42a are taken out from the amplifiers 46 and 42a, respectively.
.. 48 and converts it into voltage values A and B, and divides it into a dividing circuit 50.
supply to The division circuit 50 divides this A by B and outputs a height signal A/B. When the position of the reference plane of the sample 10 corresponds to the center of the light-receiving surface of the sample 10 as shown in FIG. 6, the height signal A/B is proportional to the height H of the above equation (1). are doing. Height signal A/B is A,/D converter 2
After being digitized at 8A, it is stored in the height memory 29Δ.

一方、これと同時に、アンプ48Aからの明るさ信号B
は、A/D変換器28Bでデジタル変換された後、明る
さメモ1J29Bに格納される。
Meanwhile, at the same time, the brightness signal B from the amplifier 48A
is digitally converted by the A/D converter 28B and then stored in the brightness memo 1J29B.

画像処理装置30Δは、明るさメモIJ 29 Bに格
納された明るさデータに基づき、第1実施例と同様にし
て」1記画素数Uを求める。この処理は、結像レンズ3
6の倍率変更毎に1回行なえばよい。
The image processing device 30Δ calculates the number of pixels U based on the brightness data stored in the brightness memo IJ 29B in the same manner as in the first embodiment. This process is performed by the imaging lens 3
It is sufficient to perform this once every time the magnification of 6 is changed.

画像処理装置30Aはまた、(A/B−Δ)に比例した
高さト■を求約る。ここに△は、試料10の基準面高さ
補正値であり、例えば測定位置付近の基準面に対応した
高さ信号A/Bの平均値により決定される。
The image processing device 30A also calculates the height t which is proportional to (A/B-Δ). Here, Δ is the reference plane height correction value of the sample 10, which is determined, for example, by the average value of the height signals A/B corresponding to the reference plane near the measurement position.

この第3実施例においても、上記画素数Uを第1実施例
と同様にして求めることができるので、すなわち、同一
手法でこの画素数Uを求めることができので、結像レン
ズ36の倍率を変更しても、従来のように標準試料の表
面形状を測定して装置を再校正するという煩雑な操作を
なんら行う必要がない。
In this third embodiment as well, the number of pixels U can be determined in the same manner as in the first embodiment, that is, the number of pixels U can be determined using the same method, so the magnification of the imaging lens 36 can be Even if the change is made, there is no need to perform the complicated operations of measuring the surface shape of the standard sample and recalibrating the device as in the past.

r発明の効果) 以上説明した如く、本発明に係る櫛形光投光器及びこれ
を用いた表面形状測定装置によれば、試料表面に形成さ
れた光スポットを光センサに結像させるレンズの倍率を
変更しても、測定装置の再校正をする必要が無いという
優れた効果を奏し、作業効率の向上に寄与するところが
大きい。
r Effects of the Invention) As explained above, according to the comb-shaped light projector and the surface profile measuring device using the same according to the present invention, the magnification of the lens that images the light spot formed on the sample surface on the optical sensor can be changed. However, it has the excellent effect of eliminating the need to recalibrate the measuring device, which greatly contributes to improving work efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図乃至第4図は本発明の第1実施例に係り、第1図
は櫛形光投光器を用いた表面形状測定装置の構成図、 第2図は櫛形光投光器による投光状態を示す口笛3図は
この投光状態に対応した光スポツト列の撮影画像図、 第4図は光切断法による高さ検出説明図である。 第5図は本発明の第2実施例の櫛形光投光器による投光
状態を示す図である。 第6図乃至第8図は本発明の第3実施例に係り、第6図
は櫛形光投光器を用いた表面形状測定装置の構成図、 第7図は第6図のラインセンサの一部分解斜視図、 第8図は第7図のフィルタのX軸方向に沿った透過率分
布図である。 図中、 10は試料 14.14Aは櫛形光投光器 16は櫛形光 17は光スポツト列 17a、17bは光スポット 18はCCDカメラ 18aはズームレンズ 20は光ファイババンド 20aは光ファイバ 24は光源 26は集光マイクロレンズ 28.28A、28BはΔ/D変換器 29は画像メモリ、 29Aは高さメモリ 29Bは明るさメモリ 30.30Aは画像処理装置 35はシリンドリカルレンズ 6は結像レンズ 8はハーフミラ− 0142はラインセンサ Oa、42aはホトダイオード Obはフィルタ 2bはガラス板
1 to 4 relate to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a configuration diagram of a surface profile measuring device using a comb-shaped light projector, and FIG. 2 is a whistle showing the state of light projection by the comb-shaped light projector. FIG. 3 is a photographed image of a row of light spots corresponding to this light projection state, and FIG. 4 is an explanatory diagram of height detection using the light cutting method. FIG. 5 is a diagram showing a light emitting state by a comb-shaped light projector according to a second embodiment of the present invention. 6 to 8 relate to a third embodiment of the present invention, FIG. 6 is a configuration diagram of a surface shape measuring device using a comb-shaped light projector, and FIG. 7 is a partially exploded perspective view of the line sensor of FIG. 6. 8 is a transmittance distribution diagram along the X-axis direction of the filter of FIG. 7. In the figure, 10 is the sample 14, 14A is the comb-shaped light projector 16, the comb-shaped light 17 is the light spot row 17a, 17b is the light spot 18, the CCD camera 18a, the zoom lens 20, the optical fiber band 20a, the optical fiber 24, the light source 26 is Condensing microlenses 28, 28A and 28B, Δ/D converter 29, image memory, 29A, height memory 29B, brightness memory 30, 30A, image processing device 35, cylindrical lens 6, imaging lens 8, half mirror. 0142 is the line sensor Oa, 42a is the photodiode Ob, and the filter 2b is the glass plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)、光ファイバ(20a)をある一定間隔(d)で帯
状に束ねた光ファイババンド(20)と、該光ファイバ
バンドの光ファイバ先端に配置した集光レンズ(26)
と、 該光ファイババンドの基端に配置され、該光ファイバに
光を導入する光源(24)とを有し、各集光レンズの光
軸が互いに平行で一平面内に存在するように配置したこ
とを特徴とする櫛形光投光器。 2)、前記集光レンズ(26)の前方に、長手方向を該
集光レンズの配列方向と平行にしてシリンドリカルレン
ズ(35)を配置したことを特徴とする請求項1記載の
櫛形光投光器。 3)、請求項1又は2記載の櫛形光投光器(14、該櫛
形光投光器の投光により試料面(10)に形成された光
スポット列(17)を撮影し、映像信号を出力するカメ
ラ(18)と、 該映像信号を受け、これをデジタル値に変換し画素デー
タとして出力する手段(28)と、該画素データを受け
、隣合う該光スポット間の画素数(u)を求め、該画素
数及び前記一定間隔(d)を用い、光切断法により該光
スポットが形成された位置の高さを検出して出力する手
段(30)と、 を有することを特徴とする表面形状測定装置。 4)、請求項1又は2記載の櫛形光投光器(14、14
a)と、 第1及び第2のラインセンサ(40、42)と、該櫛形
光投光器の投光により試料面(10)に形成された光ス
ポット列(17)を該第1及び第2のラインセンサに結
像させる結像光学手段(36、38)と、 該第1のラインセンサ(40)の受光素子(40a)上
に配置され、該受光素子の配列方向に直角な方向に沿っ
て透過率が単調変化しているフィルタ(40b)と、 該第2のラインセンサ(42)の出力を受け、隣合う該
光スポットの間の画素数(u)を求める手段(48、2
8B、29B、30A)と、該第1及び第2のラインセ
ンサの出力を受け、両ラインセンサの対応する一対の該
受光素子の出力及び該画素数(u)から、該光スポット
が形成された位置の高さを演算して出力する手段(46
〜50、28A、29A、30A)と、 を有することを特徴とする表面形状測定装置。
[Claims] 1) An optical fiber band (20) in which optical fibers (20a) are bundled at a certain interval (d), and a condenser lens (26) disposed at the tip of the optical fiber of the optical fiber band. )
and a light source (24) disposed at the proximal end of the optical fiber band to introduce light into the optical fiber, arranged so that the optical axes of the condenser lenses are parallel to each other and exist in one plane. A comb-shaped light projector. 2) The comb-shaped light projector according to claim 1, further comprising a cylindrical lens (35) arranged in front of the condenser lens (26) with its longitudinal direction parallel to the arrangement direction of the condenser lens. 3) A comb-shaped light projector (14) according to claim 1 or 2; a camera ( 18); means (28) for receiving the video signal, converting it into a digital value and outputting it as pixel data; receiving the pixel data, determining the number of pixels (u) between the adjacent light spots; A surface shape measuring device comprising: means (30) for detecting and outputting the height of the position where the light spot is formed by a light cutting method using the number of pixels and the constant interval (d). 4) The comb-shaped light projector (14, 14) according to claim 1 or 2.
a), the first and second line sensors (40, 42), and the light spot array (17) formed on the sample surface (10) by the light emitted from the comb-shaped light projector. an imaging optical means (36, 38) for forming an image on the line sensor; and an imaging optical means (36, 38) disposed on the light receiving element (40a) of the first line sensor (40), along a direction perpendicular to the arrangement direction of the light receiving element. a filter (40b) whose transmittance changes monotonically; and means (48, 2) for receiving the output of the second line sensor (42) and calculating the number of pixels (u) between the adjacent light spots;
8B, 29B, 30A) and the outputs of the first and second line sensors, the light spot is formed from the outputs of the corresponding pair of light receiving elements of both line sensors and the number of pixels (u). Means for calculating and outputting the height of the position (46
~50, 28A, 29A, 30A), A surface shape measuring device characterized by having these.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005279028A (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Hamamatsu Univ School Of Medicine Endoscope
CN103759668A (en) * 2014-01-02 2014-04-30 南京理工大学 Inclined wave surface interfering system based on optical fiber array type space point source array generator
US11951671B2 (en) 2019-04-09 2024-04-09 Nissei Asb Machine Co., Ltd. Preform temperature adjustment device and temperature adjustment method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005279028A (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Hamamatsu Univ School Of Medicine Endoscope
CN103759668A (en) * 2014-01-02 2014-04-30 南京理工大学 Inclined wave surface interfering system based on optical fiber array type space point source array generator
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