JPH0447210A - Height measuring apparatus by laser spot light - Google Patents
Height measuring apparatus by laser spot lightInfo
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- JPH0447210A JPH0447210A JP2154765A JP15476590A JPH0447210A JP H0447210 A JPH0447210 A JP H0447210A JP 2154765 A JP2154765 A JP 2154765A JP 15476590 A JP15476590 A JP 15476590A JP H0447210 A JPH0447210 A JP H0447210A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、レーザスポット光による高さ計測装置に係り
、位置検出素子が受光した光量分布の重心位置を平均化
することにより、反射点の高さを正確に計測するように
したものである。Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention relates to a height measuring device using a laser spot light, in which the position of the center of gravity of the light intensity distribution received by a position detection element is averaged. It is designed to accurately measure height.
(従来の技術)
第9図に示すように、基板4に電子部品の電極5を接着
する半田6に、レーザ照射器1からレーザスポット光を
照射し、その反射光を集光素子2で集光して、PSDの
ような位置検出素子3に入射させることにより、反射点
7の高さを計測することが行われる。8は焦点を反射点
7に合わせるための集光素子である。(Prior Art) As shown in FIG. 9, a laser spot light is irradiated from a laser irradiator 1 onto a solder 6 for bonding an electrode 5 of an electronic component to a substrate 4, and the reflected light is collected by a condenser 2. The height of the reflection point 7 is measured by making the light incident on the position detection element 3 such as a PSD. 8 is a condensing element for focusing on the reflection point 7.
第10図(a)、 (b)、(c)は、焦点を反射点
7に正確に合わせた場合の反射点7の輝度の分布を示す
ものであって、同図(a)に示すものは、反射点7のほ
ぼ全面が明るく輝いている。この場合、明るく輝く部分
Slの重心G1は、反射点7のセンターAにほぼ一致し
ている。この場合、位置検出素子3が受光した光量分布
は、第11図のaに示すように、はぼ正規分布であり、
ゼロ点Oから重心位置Gl’ までの距離Z1を検出す
ることにより、反射点7の高さをほぼ正確に計測できる
。Figures 10 (a), (b), and (c) show the distribution of brightness at the reflection point 7 when the focus is accurately set on the reflection point 7, which is shown in Figure 10 (a). , almost the entire surface of the reflection point 7 shines brightly. In this case, the center of gravity G1 of the brightly shining portion Sl almost coincides with the center A of the reflection point 7. In this case, the distribution of the amount of light received by the position detection element 3 is approximately a normal distribution, as shown in a of FIG.
By detecting the distance Z1 from the zero point O to the center of gravity position Gl', the height of the reflection point 7 can be measured almost accurately.
(発明が解決しようとする課題)
ところがレーザスポット光を対象物に照射した場合、第
10図(a)に示すような均一な輝度分布は得に<<、
第10図(b)、 (c)に示すように、明る(輝く
部分S2.S3が偏在しやすい傾向にある。G2.G3
は明るく輝く部分S2.S3の重心であり、センターA
がらかなり変位している。第11図のす、Cは、第1O
図(b)、 (C)の光量分布を示すものであって、
ゼロ点○から重心位置G2・、G3までの距離Z2.Z
3には誤差△Z2.△Z3が含まれており、この距離Z
2.Z3に基づいて算出される反射点7の高さも誤差を
含むことになる。(Problem to be Solved by the Invention) However, when a target object is irradiated with laser spot light, the uniform brightness distribution as shown in FIG.
As shown in Fig. 10(b) and (c), bright (shining parts S2 and S3 tend to be unevenly distributed.G2.G3)
is the brightly shining part S2. The center of gravity of S3, center A
It has shifted considerably. Figure 11.
It shows the light amount distribution of Figures (b) and (C),
Distance Z2. from zero point ○ to center of gravity position G2., G3. Z
3 has an error △Z2. △Z3 is included, and this distance Z
2. The height of the reflection point 7 calculated based on Z3 also includes an error.
このような光量分布のばらつきは、レーザスポット光を
半田や電極などの金属面に照射した場合に特に発生しや
すいものであり、更には反射点で反射された反射光同士
が互いに干渉することによっても、計測誤差が生じる。Such variations in the light intensity distribution are particularly likely to occur when the laser spot light is irradiated onto metal surfaces such as solder or electrodes, and furthermore, it is caused by the interference of the reflected light at the reflection point with each other. Also, measurement errors occur.
そこで本発明は、上記のような光量分布のばらつきよる
誤差を解消して、反射点の高さを正確に計測できる手段
を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, it is an object of the present invention to provide a means for accurately measuring the height of a reflection point by eliminating errors caused by variations in the light amount distribution as described above.
(課題を解決するための手段)
このために本発明は、対象物にレーザスポット光を照射
するレーザ照射器と、この対象物に反射された反射光を
受光し、受光した光量分布の重心位置から、反射点の高
さを検出する位置検出素子と、この重心位置を平均化す
る平均化手段とから、レーザスポット光による高さ計測
装置を構成している。(Means for Solving the Problems) For this purpose, the present invention provides a laser irradiator that irradiates a laser spot light onto an object, receives the reflected light reflected by the object, and positions the center of gravity of the received light amount distribution. A height measuring device using a laser spot light is constituted by a position detecting element that detects the height of the reflection point and an averaging means that averages the center of gravity position.
(作用)
上記構成によれば、位置検出素子が受光した光量分布の
重心位置を平均化することにより、光量分布のばらつき
による誤差を解消して、反射点の高さを正確に計測する
ことができる。(Function) According to the above configuration, by averaging the center of gravity of the light intensity distribution received by the position detection element, it is possible to eliminate errors caused by variations in the light intensity distribution and accurately measure the height of the reflection point. can.
(実施例1) 次に、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。(Example 1) Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図において、lはレーザ照射器、2は集光素子、3
はPSDのような位置検出素子、4は基板、5は基板4
に半田6により接着された電子部品の電極、7はレーザ
スポット光の反射点である。10はミラーであり、レー
ザ照射器1から照射されたレーザスポット光は、このミ
ラー10に反射されて、計測対象物である半田6に照射
され、反射光は位置検出素子3に入射する。集光素子8
は、レーザスポット光の焦点を計測点である反射点7に
合致させる。In FIG. 1, l is a laser irradiator, 2 is a condensing element, and 3 is a laser irradiator.
is a position detection element such as a PSD, 4 is a substrate, and 5 is a substrate 4
Electrodes of the electronic component are bonded to the electrodes by solder 6, and 7 is a reflection point of the laser spot light. Reference numeral 10 denotes a mirror, and the laser spot light emitted from the laser irradiator 1 is reflected by the mirror 10 and irradiated onto the solder 6, which is the object to be measured, and the reflected light enters the position detection element 3. Condensing element 8
The focus of the laser spot light is made to coincide with the reflection point 7 which is the measurement point.
11はミラー10の背面に装着された振動手段としての
圧電素子であり、電圧が印加されると伸縮し、ミラー1
0は振動する。11 is a piezoelectric element as a vibration means attached to the back surface of the mirror 10, and when a voltage is applied, it expands and contracts, and the mirror 1
0 vibrates.
レーザスポット光を照射しながら、ミラー10を振動さ
せると、第2図(a)、 (b)に示すように、2つ
の輝度分布が得られる。同図(a)は、圧電素子11が
収縮した状態での輝度分布、同図(b)は伸張した状態
での輝度分布、Ga、Gbは明るく輝く部分Sa、Sb
の重心であり、明るく輝く部分SL、S2は偏在してい
る。この第2図(a)、(b)は、第1o図(b)、
(c)に対応している。When the mirror 10 is vibrated while irradiating the laser spot light, two brightness distributions are obtained as shown in FIGS. 2(a) and 2(b). The figure (a) shows the brightness distribution when the piezoelectric element 11 is contracted, and the figure (b) shows the brightness distribution when the piezoelectric element 11 is expanded. Ga and Gb are the brightly shining parts Sa and Sb.
The brightly shining parts SL and S2 are unevenly distributed. These Figures 2(a) and (b) are similar to Figure 1o(b),
This corresponds to (c).
また第3図a、bはそれぞれの光量分布、Ga’ 、
Gb′ は重心位置である。In addition, Fig. 3 a and b show the respective light intensity distributions, Ga',
Gb' is the center of gravity position.
そこで2つの重心位置Ga・、Gb・の平均位置Gm″
を求め、ゼロ点0からの距#Zmを求めることにより、
反射点7の正確な高さを求めることができる。この平均
位置Gm・ は、第2図(C)に示すように、第2図(
a)、 (b)の2つの輝度分布を重ねた場合の重心
Gaと重心cbの平均位置Gmに対応するものであり、
この平均位置Cmは、反射点7のセンターAにほぼ合致
している。このように、ミラー10を振動させることに
より得られる2つの輝度分布を平均することにより、反
射点7の高さを正確に計測することができる。Therefore, the average position Gm″ of the two center of gravity positions Ga・, Gb・
By finding the distance #Zm from the zero point 0,
The accurate height of the reflection point 7 can be determined. This average position Gm・ is calculated as shown in FIG. 2(C).
It corresponds to the average position Gm of the center of gravity Ga and the center of gravity cb when the two brightness distributions of a) and (b) are superimposed,
This average position Cm almost coincides with the center A of the reflection point 7. In this way, by averaging the two luminance distributions obtained by vibrating the mirror 10, the height of the reflection point 7 can be accurately measured.
(実施例2)
第4図において、12はXミラー 13はYミラーであ
り、X方向とY方向に回転させることにより、レーザス
ポット光をXY力方向スキャンニングさせながら、半田
6に照射する。この場合、圧電素子11によりミラー1
2.13を振動させることにより、第2図(a)、
(b)に示したものと同様の輝度分布が得られる。なお
、Xミラー12を回転させてX方向にスキャンニングし
ているときは、可動側のXミラー12は振動させずに、
固定側のXミラー13を振動させる。また同様にXミラ
ー13を回転させてY方向にスキャンニングしていると
きは、固定側のXミラー12を振動させる。(Example 2) In FIG. 4, 12 is an X mirror and 13 is a Y mirror, which are rotated in the X and Y directions to irradiate the solder 6 with laser spot light while scanning in the XY force directions. In this case, the piezoelectric element 11 causes the mirror 1 to
By vibrating 2.13, Figure 2(a),
A brightness distribution similar to that shown in (b) is obtained. Note that when scanning in the X direction by rotating the X mirror 12, the movable X mirror 12 is not vibrated;
The fixed side X mirror 13 is vibrated. Similarly, when scanning in the Y direction by rotating the X mirror 13, the fixed X mirror 12 is vibrated.
(実施例3)
第5図及び第6図において、15はレーザ照射器1とミ
ラー14の間に設けられた光透過体であり、回転軸16
を中心に回転する。17はモータである。この光透過体
15は、透明なガラス板や合成樹脂板により形成されて
おり、肉厚部15aと肉薄部15bを有している。(Example 3) In FIGS. 5 and 6, 15 is a light transmitting body provided between the laser irradiator 1 and the mirror 14, and the rotating shaft 16
Rotate around. 17 is a motor. The light transmitting body 15 is made of a transparent glass plate or a synthetic resin plate, and has a thick part 15a and a thin part 15b.
この光透過体15を透過するレーザスポット光は屈折す
るため、肉厚部15aを透過するレーザ光の光路長と、
肉薄部15bを透過するレーザ光の光路長には微差があ
ることから、光透過体15を回転させると光路長は微変
動し、第2図(a)、 (b)に示したものと同様の
輝度分布が得られる。Since the laser spot light transmitted through this light transmitting body 15 is refracted, the optical path length of the laser light transmitted through the thick portion 15a is
Since there is a slight difference in the optical path length of the laser beam that passes through the thin part 15b, when the light transmitting body 15 is rotated, the optical path length changes slightly, and the optical path length changes slightly as shown in FIGS. 2(a) and 2(b). A similar brightness distribution is obtained.
また第7図に示す光透過体18は、屈折率の異なる光透
過部18a、18bを一体的に結合して形成されており
、上記光透過体15に替えて使用できる。Further, the light transmitting body 18 shown in FIG. 7 is formed by integrally combining light transmitting parts 18a and 18b having different refractive indexes, and can be used in place of the light transmitting body 15 described above.
(実施例4)
第8図において、19はレーザ照明器Iを回転させるモ
ータである。レーザ照明器Iを回転させると、これから
照明されるレーザスポット光は、その光軸を中心に回転
することから、反射点7から位置検出素子3へ向かって
反射された反射光同士の干渉ムラは平均化され、上記実
施例と同様の効果が得られる。勿論、回転プリズムなど
により、レーザ光を光軸を中心に回転させてもよい。(Embodiment 4) In FIG. 8, 19 is a motor that rotates the laser illuminator I. When the laser illuminator I is rotated, the laser spot light that will be illuminated from now on rotates around its optical axis, so there is no interference unevenness between the reflected lights reflected from the reflection point 7 toward the position detection element 3. The results are averaged, and the same effect as in the above embodiment can be obtained. Of course, the laser beam may be rotated around the optical axis using a rotating prism or the like.
本発明は更に種々の手段が考えられるのであって、例え
ばレーザスポット光の光路に周波数シフターを設けて、
周波数を変えることにより、第2回(a)、 (b)
に示したものと同様の輝度分布を得てもよく、要は位置
検出素子3に入射するレーザ光の光量分布の重心を平均
化できればよい。また計測対象物も、半田に限らず、電
極などの高さ計測手段として適用できる。The present invention can further include various means, such as providing a frequency shifter in the optical path of the laser spot light,
By changing the frequency, the second (a), (b)
It is also possible to obtain a brightness distribution similar to that shown in FIG. Furthermore, the object to be measured is not limited to solder, and can be applied as a height measuring means such as an electrode.
(発明の効果)
以上説明したように本発明は、対象物にレーザスポット
光を照射するレーザ照射器と、この対象物に反射された
反射光を受光し受光した光量分布の重心位置から、反射
点の高さを検出する位置検出素子と、この重心位置を平
均化する平均化手段とから高さ計測位置を構成している
ので、対象物の高さを正確に計測することができる。(Effects of the Invention) As explained above, the present invention includes a laser irradiator that irradiates a laser spot light onto a target object, a laser irradiator that irradiates a laser spot light onto a target object, a laser irradiator that receives the reflected light reflected by the target object, and a light beam that is reflected from the center of gravity of the received light amount distribution. Since the height measurement position is composed of a position detection element that detects the height of a point and an averaging means that averages the center of gravity position, the height of the object can be accurately measured.
図は本発明の実施例を示すものであって、第1図は計測
装置の側面図、第2図は輝度の分布図、第3図は解析図
、第4図、第5図は他の実施例の側面図、第6図、第7
図は光透過体の斜視図、第8図は更に他の実施例の側面
図、第9図は従来の計測装置の側面図、第10図は輝度
の分布図、第11図は解析図である。
l・・・レーザ照明器
3・・・位置検出素子
6・・・対象物
7・・・反射点
第
図
(○)
第
図
第
図
第
図
第
図
第
図
第
ア
図
第
図
第
図The figures show examples of the present invention, in which Figure 1 is a side view of the measuring device, Figure 2 is a luminance distribution diagram, Figure 3 is an analysis diagram, and Figures 4 and 5 are other diagrams. Side view of the embodiment, Figures 6 and 7
The figure is a perspective view of a light transmitting body, Figure 8 is a side view of another embodiment, Figure 9 is a side view of a conventional measuring device, Figure 10 is a luminance distribution diagram, and Figure 11 is an analysis diagram. be. l...Laser illuminator 3...Position detection element 6...Target 7...Reflection point (○) Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure A Figure Figure
Claims (4)
器と、この対象物に反射された反射光を受光し、受光し
た光量分布の重心位置から、反射点の高さを検出する位
置検出素子と、この重心位置を平均化する平均化手段と
から成ることを特徴とするレーザスポット光による高さ
計測装置。(1) A laser irradiator that irradiates a laser spot light onto a target object, and a position detection element that receives the reflected light reflected from the target object and detects the height of the reflection point from the center of gravity of the received light amount distribution. and an averaging means for averaging the center of gravity position.
れたレーザスポット光を、上記対象物側へ反射させるミ
ラーと、このミラーの振動手段とから成ることを特徴と
する上記特許請求の範囲第1項に記載のレーザスポット
光による高さ計測装置。(2) The above-mentioned claim characterized in that the above-mentioned averaging means comprises a mirror that reflects the laser spot light irradiated from the above-mentioned laser irradiator toward the above-mentioned object, and means for vibrating this mirror. A height measuring device using a laser spot light according to item 1.
物の間にあって、レーザスポット光の透過長を微変動さ
せる光透過体であることを特徴とする上記特許請求の範
囲第1項に記載のレーザスポット光による高さ計測装置
。(3) The above claim 1 is characterized in that the averaging means is a light transmitting body that is located between the laser irradiator and the object and that slightly changes the transmission length of the laser spot light. Height measurement device using the laser spot light described above.
れたレーザスポット光を、光軸を中心に回転させる手段
であることを特徴とする上記特許請求の範囲第1項に記
載のレーザスポット光による高さ計測装置。(4) The laser spot according to claim 1, wherein the averaging means is a means for rotating the laser spot light irradiated from the laser irradiator around an optical axis. Light-based height measurement device.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2154765A JPH0447210A (en) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | Height measuring apparatus by laser spot light |
| US07/902,152 US5272517A (en) | 1990-06-13 | 1992-06-22 | Height measurement apparatus using laser light beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2154765A JPH0447210A (en) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | Height measuring apparatus by laser spot light |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0447210A true JPH0447210A (en) | 1992-02-17 |
Family
ID=15591406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2154765A Pending JPH0447210A (en) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | Height measuring apparatus by laser spot light |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0447210A (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61218902A (en) * | 1985-03-26 | 1986-09-29 | Toshiba Corp | Position measuring method |
| JPS61206812U (en) * | 1985-06-14 | 1986-12-27 | ||
| JPS63200011A (en) * | 1987-02-16 | 1988-08-18 | Mitsutoyo Corp | Photoelectric position detector |
| JPH0213802A (en) * | 1988-07-01 | 1990-01-18 | Fujitsu Ltd | Mounting state inspecting device for circuit part |
-
1990
- 1990-06-13 JP JP2154765A patent/JPH0447210A/en active Pending
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