JPH0447210A - レーザスポット光による高さ計測装置 - 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】 （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。

（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。

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
。

（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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）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。
2. （２）上記平均化手段が、上記レーザ照射器から照射さ
   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。
3. （３）上記平均化手段が、上記レーザ照射器と上記対象
   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
   。
4. （４）上記平均化手段が、上記レーザ照射器から照射さ
   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。