[go: up one dir, main page]

KR100855849B1 - Position variation measuring apparatus and figure inspecting apparatus using the same - Google Patents

Position variation measuring apparatus and figure inspecting apparatus using the same Download PDF

Info

Publication number
KR100855849B1
KR100855849B1 KR1020060091666A KR20060091666A KR100855849B1 KR 100855849 B1 KR100855849 B1 KR 100855849B1 KR 1020060091666 A KR1020060091666 A KR 1020060091666A KR 20060091666 A KR20060091666 A KR 20060091666A KR 100855849 B1 KR100855849 B1 KR 100855849B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light receiving
light
lens
displacement
measuring point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020060091666A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20070035964A (en
Inventor
아쓰로 다누마
마사유키 나카지마
Original Assignee
안리츠 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 안리츠 코포레이션 filed Critical 안리츠 코포레이션
Publication of KR20070035964A publication Critical patent/KR20070035964A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100855849B1 publication Critical patent/KR100855849B1/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2441Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/245Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using a plurality of fixed, simultaneously operating transducers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518Projection by scanning of the object
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2545Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with one projection direction and several detection directions, e.g. stereo
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02Interferometers
    • G01B9/02015Interferometers characterised by the beam path configuration
    • G01B9/02017Interferometers characterised by the beam path configuration with multiple interactions between the target object and light beams, e.g. beam reflections occurring from different locations
    • G01B9/02021Interferometers characterised by the beam path configuration with multiple interactions between the target object and light beams, e.g. beam reflections occurring from different locations contacting different faces of object, e.g. opposite faces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

피측정물 상의 측정점의 형상에 따라서 다른 각도로 정반사하는 빛을 검출할 수 있는 복안기능을 구비한 광센서에 의해, 정점이나 평탄한 면뿐만 아니라 경사면의 변위를 측정하는 기술을 제공한다.An optical sensor having a compound eye function capable of detecting light specularly reflected at different angles in accordance with the shape of a measuring point on an object to be measured provides a technique for measuring displacement of an inclined surface as well as a vertex or a flat surface.

투광부(100)에 의해, 빛을 피측정물 상의 측정점에 집광시키고, 그 측정점으로부터 정반사하는 반사광을 수광하기 위한 복수의 수광부(200,210,220)를 구비하고, 그 복수의 수광부는, 투광되는 빛을 포함하여 피측정물에 거의 수직인 평면과 교차하는 방향으로 측정점을 축으로 하여 거의 부채형상으로 배열되고, 또한 각 수광부의 수광면이 차지하는 측정점으로부터 수광 할 수 있는 수광범위가, 서로 이웃하는 수광부의 수광면끼리 연속하도록 배치하는 구성으로 한다.The light transmitting part 100 includes a plurality of light receiving parts 200, 210, and 220 for condensing light to a measuring point on a measurement target and receiving reflected light reflected from the measuring point. The plurality of light receiving parts includes light that is transmitted. And the light receiving ranges arranged in a substantially fan shape with the measuring points as axes in the direction intersecting the plane substantially perpendicular to the object to be measured and receiving from the measuring points occupied by the light receiving surfaces of each light receiving portion are adjacent to each other. It is set as the structure arrange | positioned so that surfaces may continue.

변위측정, 복안기능, 형상검사 Displacement measurement, compound eye function, shape inspection

Description

변위측정장치 및 그것을 이용한 형상검사장치{POSITION VARIATION MEASURING APPARATUS AND FIGURE INSPECTING APPARATUS USING THE SAME}Displacement measuring device and shape inspection device using the same {POSITION VARIATION MEASURING APPARATUS AND FIGURE INSPECTING APPARATUS USING THE SAME}

도 1에 관한 광변위센서의 실시형태를 설명하기 위한 모식적인 구성도이다.It is a typical block diagram for demonstrating embodiment of the optical displacement sensor which concerns on FIG.

도 2는 도 1의 구성을 대략 화살표 A에서 본 모식적인 도이다.FIG. 2 is a schematic view of the configuration of FIG. 1 seen from an arrow A. FIG.

도 3은 수광소자인 PSD 및 수광렌즈(기능소자)를 포함하는 수광부를 설명하기 위한 도이고, 복수의 수광부를 동일구성으로 한 경우를 설명하기 위한 도이다.3 is a view for explaining a light receiving unit including a light receiving element PSD and a light receiving lens (functional element), and for explaining a case in which a plurality of light receiving units are configured in the same configuration.

도 4는 복수의 수광부의 수광렌즈 기능소자를 바꾼 경우의 예를 설명하기 위한 도이다.4 is a diagram for explaining an example of the case where the light receiving lens functional elements of the plurality of light receiving units are replaced.

도 5는 복수의 수광부에 있어서의 수광렌즈 기능소자 및 수광소자인 PSD가 다른 경우의 예를 설명하기 위한 도이다.FIG. 5 is a diagram for explaining an example in which the light receiving lens functional element and the light receiving element PSD in the plurality of light receiving portions are different.

도 6은 본 발명의 변위측정장치에 관한 실시형태의 기능구성을 나타내는 도이다.6 is a diagram showing a functional configuration of an embodiment of a displacement measuring device of the present invention.

도 7은 도 6의 실시형태를 이용한 형상검사장치의 실시형태의 기능 구성을 나타내는 도이다.FIG. 7 is a diagram showing a functional configuration of an embodiment of a shape inspection apparatus using the embodiment of FIG. 6.

도 8은 변위측정결과의 예를 나타내는 도이다.8 is a diagram illustrating an example of a displacement measurement result.

도 9는 수광렌즈의 수광범위의 연속성을 설명하기 위한 도이다.9 is a view for explaining the continuity of the light receiving range of the light receiving lens.

도 10은 2개의 광변위센서를 구비한 구성예를 나타내는 도이다.10 is a diagram illustrating a configuration example provided with two optical displacement sensors.

도 11은 카메라의 위치를 설명하기 위한 도이다.11 is a diagram for explaining a position of a camera.

도 12는 선행기술을 설명하기 위한 도이다.12 is a view for explaining the prior art.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 콜리미터 렌즈 2 : 집광렌즈1: collimator lens 2: condensing lens

3 : 수광렌즈(기능소자) 4, 4a, 4b : 광변위센서3: light receiving lens (functional element) 4, 4a, 4b: optical displacement sensor

5 : 주사기구 6 : 제어부5: syringe port 6: control unit

7, 8 : 가산기 9 : 연산기7, 8: adder 9: calculator

10 : 화상처리부 11 : 비교수단10: image processing unit 11: comparison means

12 : 판정수단 13 : 표시수단12: judgment means 13: display means

LD : 광원 PSD : 수광소자LD: light source PSD: light receiving element

100 : 투광부 200, 210, 220 : 수광부100: light transmitting part 200, 210, 220: light receiving part

300 : 변위측정부 400 : 검사부300: displacement measurement unit 400: inspection unit

500 : 카메라 600 : 시일재500: camera 600: seal material

본 발명은 피측정물에 빛을 쬐어 주사하면서 그 반사광을 받는 것에 의해, 피측정물의 표면의 변위를 삼각측량하는 변위측정장치 및 그것을 이용한 형상검사 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 주사방향으로 경사지는 피측정물의 표면의 변위를 측정할 수 있는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement measuring device for triangulating displacement of the surface of a measurement object by receiving light reflected on the object to be scanned and receiving the reflected light and a shape inspection device using the same. In particular, the present invention relates to a technique capable of measuring the displacement of the surface of an object to be inclined in the scanning direction.

종래, 삼각측량에 의해 변위측정하는 장치로서, 특허문헌 1의 종래 기술에 나타낸 것이 있다. 이러한 종래기술에 의해 변위측정을 행하면, 피측정물의 표면의 경사를 잘 측정할 수 없는 문제가 있었다. 예를 들면, 도 12(A)에 도시된 바와 같이, 피측정물의 시일재의 표면형상을 측정하려고 하면, 주사위치가 m점(대략 정상부근의 평면의 점)에서 주사광을 입력했을 때 정반사하는 반사광을 측정하여 변위를 측정하고, 그대로 위치 n점(기울어진 면의 점)으로 옮겨서 m점에서의 측정과 같은 각도의 주사광을 입력하여 측정하려고 하면, n점에서 정반사하는 반사광이 m점에서의 반사광과는 다른 방향으로 반사한다. 즉, 반사광을 검출하는 검출기를 m점의 반사광을 받는 위치에 배치하면, n점의 반사광을 받을 수 없는 일이 생긴다. 따라서, 측정결과를 주사방향에 따라서 플롯(plot)하면, 도 12(B)의 실선으로 나타낸 바와 같이 시일재의 경사부에 있어서, 시일재의 실단면(도 12(B)의 점선)에 비해 움푹 들어간 파형을 얻을 수 있다. 상기와 같이 경사부에 있어서는 정반사한 반사광을 수광할 수 없기 때문이다.Conventionally, there exist some which were shown by the prior art of patent document 1 as an apparatus which measures displacement by triangulation. When the displacement measurement is performed by such a prior art, there is a problem that the inclination of the surface of the object to be measured cannot be measured well. For example, as shown in Fig. 12 (A), when trying to measure the surface shape of the sealing material of the object to be measured, the dice are specularly reflected when the scanning light is input at the m point (the point in the plane near the top). When the displacement is measured by measuring the reflected light, and it is moved to the position n point (the point of the inclined plane) as it is, and the measurement is made by inputting the scanning light at the same angle as the measurement at the point m, the reflected light reflected by the point n at the point m Reflects in a different direction from the reflected light. That is, when the detector which detects reflected light is arrange | positioned in the position which receives the reflected light of m points, it may happen that it cannot receive the reflected light of n points. Therefore, when the measurement results are plotted along the scanning direction, as shown by the solid line in Fig. 12 (B), in the inclined portion of the seal member, the recessed portion of the seal member (indicated by the dotted line in Fig. 12 (B)) is indented. You can get a waveform. This is because the reflected light reflected by the specular portion cannot be received as described above.

따라서, 특허문헌 1의 발명은, 광변위센서 그 자체를 피측정물의 경사면에 따라 회전시켜 측정하는 것이다. 특허문헌 1의 발명에 관한 기술은, 광변위센서의 출력이 소정값이 되도록, 광변위센서를 회전하도록 자동 제어하는 구성으로 되어 있었다. 따라서, 측정점의 기울어진 면이나 평면 등에 추종하여 측정하는 것이 가능하였다.Therefore, invention of patent document 1 rotates the optical displacement sensor itself along the inclined surface of a to-be-measured object, and measures it. The technique which concerns on invention of patent document 1 was comprised by the automatic control so that an optical displacement sensor may rotate so that the output of an optical displacement sensor may become a predetermined value. Therefore, it was possible to follow the measurement to the inclined surface, the plane, etc. of a measuring point.

[특허문헌 1] 일본특허공개공보 평성7-69151호[Patent Document 1] Japanese Patent Publication No. Pyeongseong 7-69151

상기 특허문헌 1의 기술에 의하면, 광변위센서의 출력이 소정값이 되도록 광센서의 회전위치(각도)를 자동 제어하는 것이기 때문에, 광변위센서의 출력이 소정값으로 안정될 때까지의 제어시간이 필요한 것, 또한 그 제어시간은 측정점에 있어서의 형상(평평한 면, 기울어진 면 등)에 의존한다라는 것이 있고, 측정점을 차례차례로 주사하면서 측정하는 변위측정장치에 있어서는, 그 주사시간을 지연시킬 우려가 있었다. 또한, 구성도 회전위치의 제어기구도 복잡하였다.According to the technique of Patent Document 1, since the rotation position (angle) of the optical sensor is automatically controlled so that the output of the optical displacement sensor becomes a predetermined value, the control time until the output of the optical displacement sensor is stabilized to a predetermined value. This necessary thing and the control time depend on the shape (flat surface, inclined surface, etc.) at a measuring point, and the displacement measuring apparatus which measures, and scans a measuring point sequentially, may delay the scanning time. There was. Moreover, the structure and control mechanism of a rotation position were also complicated.

본 발명의 목적은, 피측정물 상의 측정점의 형상에 따라 다른 각도로 정반사하는 빛을 검출할 수 있는 복안(複眼)기능을 구비한 광센서에 의해, 그 측정점에 있어서의 형상의 영향을 방지하고, 측정점을 주사하면서(형상의 변화에 의존하는 시간을 들이는 일 없이) 측정할 수 있는 기술을 제공한다.An object of the present invention is to prevent the influence of the shape at the measurement point by an optical sensor having a compound eye function capable of detecting light reflected at different angles according to the shape of the measurement point on the measurement object. It provides a technique for measuring while scanning a measuring point (without taking time to rely on a change in shape).

상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1에 기재의 발명은, 광원(LD)과, 상기 광원으로부터 출사한 빛을 피측정물 상에 집광시키는 것에 의해 집광한 위치를 측정점으로서 조사하는 집광렌즈(2)와, 상기 피측정물로부터 상기 측정점을 대칭으로 하여 정반사한 빛을 수광하는 수광렌즈(3)와, 상기 수광렌즈로 집광된 빛을 받는 수광소자(PSD)를 갖고, 상기 수광소자의 수광면 상의 수광위치에 의해 상기 측정점 에 있어서의 상기 피측정물의 변위를 검출하는 변위측정장치에 있어서,In order to achieve the above object, the invention described in claim 1, the light condensing lens (2) for irradiating the light source (LD) and the position collected by condensing the light emitted from the light source on the measurement object as a measurement point And a light receiving lens (3) for receiving light reflected by the measurement points symmetrically from the object to be measured, and a light receiving element (PSD) for receiving the light collected by the light receiving lens, on the light receiving surface of the light receiving element. A displacement measuring device for detecting a displacement of the measured object at the measuring point by a light receiving position,

상기 수광렌즈와 상기 수광소자로 수광부를 형성하고, 상기 광원의 하나에 대하여 상기 수광부가 상기 측정점을 중심으로 복수 구비하고, 복수의 수광부 중 어느 하나가 상기 정반사한 반사광을 수광한다.A light receiving unit is formed of the light receiving lens and the light receiving element, and a plurality of light receiving units are provided with respect to one of the light sources around the measurement point, and any one of the plurality of light receiving units receives the reflected light.

청구항 2에 기재의 발명은, 청구항 1에 기재의 발명에 있어서, 상기 복수의 수광부는, 상기 측정점과 상기 수광렌즈와의 거리가 전부 거의 동일하고, 또한 상기 수광렌즈와 상기 수광소자와의 거리가 전부 거의 동일한 구성으로 한다.In the invention according to claim 2, in the invention according to claim 1, the distance between the measuring point and the light receiving lens is almost the same, and the distance between the light receiving lens and the light receiving element is the same. All are made into substantially the same structure.

청구항 3에 기재의 발명은, 광원(LD)과, 상기 광원으로부터 출사한 빛을 피측정물 상에 집광시키는 것에 의해 집광한 위치를 측정점으로서 조사하는 집광렌즈(2)와, 상기 피측정물로부터 상기 측정점을 대칭으로 하여 정반사한 빛을 수광하는 수광렌즈(3)와, 상기 수광렌즈로 집광된 빛을 받는 수광소자(PSD)를 갖고, 상기 광원, 상기 집광렌즈, 상기 수광렌즈 및 상기 수광소자가 상기 피측정물에 대해서 상대적으로 이동함으로써, 상기 측정점이 상기 피측정물을 주사하도록 되어 있고, 상기 수광소자의 수광면 상의 수광위치에 의해 상기 측정점에 있어서의 상기 피측정물의 변위를 검출하는 변위측정장치에 있어서,
상기 광원의 하나에 대하여, 상기 수광렌즈와 상기 수광소자로 형성된 수광부를 적어도 3개 이상의 복수로 구비하고, 상기 복수의 수광부 중 어느 하나가 상기 피측정물의 상기 주사방향에 따른 단면에 있어서의 양측의 경사부분(Xn-1)(Xn+1) 및 그 사이의 꼭대기부분(Xn) 중의 어느 한 부분을 측정점으로 해서도 정반사된 반사광을 수광할 수 있도록, 상기 측정점을 중심으로 배열하여 구비한다.
청구항 4에 기재의 발명은, 빛을 피측정물 상에 집광시키는 것에 의해 집광 된 위치를 측정점으로서 조사하는 투광부(100)와, 상기 측정점으로부터 정반사하는 반사광을 수광하기 위한 수광부(210)를 갖는 광변위센서를 구비하고, 상기 투광되는 빛을 포함하여 상기 피측정부에 거의 수직인 평면에 직교하는 방향으로 상대적으로 상기 광변위센서를 이동시키는 것에 의해 주사하고, 상기 피측정물의 변위를 측정하는 변위측정장치로서,
The invention described in claim 3 includes a light source LD, a condenser lens 2 for irradiating a light-condensed position as a measurement point by condensing the light emitted from the light source on a measurement object, and the measurement object. And a light receiving lens 3 for receiving the specularly reflected light with the measurement points symmetrical, and a light receiving element PSD receiving the light focused by the light receiving lens, wherein the light source, the light collecting lens, the light receiving lens, and the light receiving element are provided. Is moved relative to the object to be measured so that the measuring point scans the object to be measured, and the displacement of detecting the displacement of the object to be measured at the measuring point by the light receiving position on the light receiving surface of the light receiving element. In the measuring device,
At least three or more light-receiving portions formed by the light-receiving lens and the light-receiving element are provided for one of the light sources, and any one of the plurality of light-receiving portions is formed on both sides of the cross section along the scanning direction of the object to be measured. It arrange | positions centering on the said measuring point so that the reflected light reflected by the specular | flexion part Xn-1 (Xn + 1) and any one part of the top part Xn in between can be received.
Invention of Claim 4 has the light transmission part 100 which irradiates the position condensed by condensing light on a to-be-measured object as a measuring point, and the light receiving part 210 for receiving the reflected light which specularly reflects from the said measuring point. An optical displacement sensor, scanning by moving the optical displacement sensor in a direction orthogonal to a plane perpendicular to a plane substantially perpendicular to the measurement unit including the transmitted light, and measuring displacement of the measured object As a displacement measuring device,

삭제delete

삭제delete

상기 광변위센서는, 상기 하나의 투광부에 대하여, 상기 수광부를 복수(200,210,220)를 구비하고 있고, 상기 복수의 수광부는, 상기 측정점을 향하여 상기 평면과 교차하는 방향으로 배열되고, 또한 상기 각 수광부의 수광면이 차지하는 상기 측정점으로부터 상기 정반사한 반사광을 수광할 수 있는 수광범위가, 변위측정상, 서로 이웃하는 수광부의 수광면끼리로 연속하도록 배치된 구성으로 한다.
청구항 5에 기재의 발명은, 청구항 4에 기재의 발명에 있어서, 상기 복수의 수광부는 상기 평면과 교차하는 점에 1개와, 그 평면과 교차하는 방향의 양측에 같은 수만큼 대칭으로 배열된 구성으로 한다.
The optical displacement sensor includes a plurality of light receiving parts (200, 210, 220) with respect to the one light transmitting part, and the plurality of light receiving parts are arranged in a direction crossing the plane toward the measuring point, and each of the light receiving parts The light receiving range capable of receiving the specularly reflected reflected light from the measuring points occupied by the light receiving surfaces of the light receiving surfaces is arranged so that the light receiving surfaces adjacent to each other in the light receiving portions are discontinued in displacement measurement.
In the invention according to claim 5, in the invention according to claim 4, the plurality of light receiving parts are arranged at the point intersecting the plane and symmetrically arranged by the same number on both sides of the direction intersecting the plane. do.

삭제delete

청구항 6에 기재의 발명은, 청구항 4 또는 5에 기재의 발명에 있어서, 상기 투광부는, 광원(LD)과, 상기 광원으로부터 출사한 빛을 피측정물 상에 집광시키는 것에 의해 집광된 위치를 측정점으로서 조사하는 집광렌즈(2)를 구비하고,In the invention according to claim 6, in the invention according to claim 4 or 5, the light transmitting portion measures a light collected position by condensing the light source LD and the light emitted from the light source on the measurement object. And a condensing lens 2 for irradiation as

상기 복수의 수광부는, 상기 측정점으로부터 정반사한 빛을 받아 집광하는 수광렌즈 기능소자(3a,3b,3c)와, 상기 수광렌즈 기능소자로 집광된 빛을 받는 수광소자(PSD1,PSD2,PSD3)를 구비하고, 상기 수광부의 수광면은, 상기 수광렌즈 기능소자의 수광면인 구성으로 한다.The plurality of light receiving units may include light receiving lens functional elements 3a, 3b, and 3c that receive and reflect light reflected from the measurement point, and light receiving elements PSD1, PSD2, and PSD3 that receive light collected by the light receiving lens functional element. And the light receiving surface of the light receiving portion is a light receiving surface of the light receiving lens functional element.

청구항 7에 기재의 발명은, 청구항 6에 기재의 발명에 있어서, 상기 복수의 수광렌즈 기능소자로부터 상기 집광되는 위치까지의 거리는 거의 동일하고, 상기 각 수광렌즈 기능소자는 상기 측정점으로부터 거의 동일거리에 배치되고, 또한 서로 이웃하는 수광렌즈 기능소자의 수광면이 서로 접하도록 근방에 배치된 구성으로 한다. In the invention according to claim 7, in the invention according to claim 6, the distances from the plurality of light receiving lens functional elements to the condensed position are almost the same, and each of the light receiving lens functional elements is approximately the same distance from the measurement point. The light-emitting surfaces of the light-receiving lens functional elements that are adjacent to each other are arranged to be adjacent to each other.

청구항 8에 기재의 발명은, 청구항 6에 기재의 발명에 있어서, 상기 각 수광렌즈 기능소자는, 상기 측정점으로부터 정반사한 빛을 받아 평행광으로 하는 콜리미터 렌즈(3a1,3b1,3c1)와 콜리미터 렌즈로부터의 평행광을 상기 대응하는 수광소자에 집광하는 수광용 집광렌즈(3a1,3b2,3c2)를 갖고,In the invention according to claim 8, in the invention according to claim 6, each of the light receiving lens functional elements receives collimated light reflected from the measurement point and uses collimator lenses 3a1, 3b1, 3c1 and collimator. Light receiving light collecting lenses 3a1, 3b2, 3c2 for condensing parallel light from the lens to the corresponding light receiving elements;

상기 수광부의 수광면은, 상기 콜리미터 렌즈의 수광면으로서, 서로 이웃하는 콜리미터 렌즈의 수광면이 상기 측정점에 대해서 차지하는 수광범위가, 서로 연속하도록 배치되는 것과 함께, 각 수광렌즈 기능소자에 있어서의, 상기 측정점과 상기 콜리미터 렌즈 간의 거리와, 상기 수광용 집광렌즈와 상기 수광소자간의 거리의 비가 거의 동일한 구성으로 한다.The light receiving surface of the light receiving portion is a light receiving surface of the collimator lens, and the light receiving ranges of the light receiving surfaces of neighboring collimator lenses occupy the measurement points are arranged so as to be continuous with each other. The ratio of the distance between the measuring point and the collimator lens and the distance between the light condensing lens and the light receiving element is almost the same.

청구항 10에 기재의 발명은, 빛을 피측정물 상에 집광시키는 것에 의해 집광된 위치를 측정점으로서 조사하는 투광부(100)와, 상기 측정점으로부터 정반사하는 반사광을 수광하기 위한 수광부(210)를 갖는 광변위센서와, 상기 투광되는 빛을 포함하여 상기 피측정물에 거의 수직인 평면에 직교하는 방향으로 상대적으로 상기 광변위센서를 이동시키는 것에 의해 주사하여, 상기 광센서의 출력에 의해 피측정물의 변위를 측정하는 변위측정부(300)와, 변위측정부의 출력의 양호불량을 판정하는 검사부(400)를 구비한 형상검사장치로서,The invention according to claim 10 includes a light transmitting portion 100 for irradiating a collected light position as a measuring point by condensing light on a measurement object, and a light receiving portion 210 for receiving reflected light reflected from the measuring point. Scan by moving the optical displacement sensor relatively in a direction orthogonal to a plane substantially perpendicular to the object under measurement, including an optical displacement sensor and the transmitted light, and output by the output of the optical sensor. A shape inspection apparatus having a displacement measuring unit (300) for measuring displacement and an inspection unit (400) for determining a poor quality of output of the displacement measuring unit,

상기 광변위센서는, 상기 하나의 투광부에 대하여, 상기 수광부를 복수(200,210,220)를 구비하고 있고, 복수의 수광부는, 상기 측정점을 향하여 상기 평면과 교차하는 방향으로 배열되고, 또한 상기 각 수광부의 수광면이 차지하는 상기 측정점으로부터 상기 정반사하는 반사광을 수광할 수 있는 수광범위가, 변위측정상, 서로 이웃하는 수광부의 수광면끼리 연속하도록 배치된 구성으로 한다.The optical displacement sensor includes a plurality of light receiving units 200, 210, and 220 with respect to the one light transmitting unit, and the plurality of light receiving units are arranged in a direction crossing the plane toward the measurement point, and each of the light receiving units The light receiving range which can receive the reflected light reflected from the measurement point occupied by the light receiving surface is arranged such that the light receiving surfaces adjacent to each other in the displacement measurement are arranged continuously.

청구항 9의 발명은 각각 청구항 4 또는 5의 발명에 있어서, 또는 청구항 11의 발명은 청구항 10의 발명에 있어서, 각각 광변위센서를 주사방향이 다른 방향마다 구비한 구성으로 한다.According to the invention of claim 9, the invention of claim 4 or 5, or the invention of claim 11, in the invention of claim 10, the optical displacement sensor is provided in each of different directions in the scanning direction.

한편, 상기 발명의 표현을 바꾸면 다음과 같이 말할 수 있다. 즉, 광원과, 상기 광원으로부터 출사한 빛을 피측정물 상에 집광시키는 것에 의해 집광된 위치를 측정점으로 해서 조사하는 집광렌즈와, 상기 측정점을 경계로 하여 대칭으로 정반사한 빛을 받아 집광하는 수광렌즈 기능소자와, 상기 수광렌즈 기능소자에서 집광된 빛을 받는 수광소자를 가지는 광변위센서를 구비하고, 상기 광변위센서를 상기 피측정물에 대해서 상대적으로, 또한 상기 광원으로부터 상기 측정점까지의 광로를 포함하여 상기 피측정물에 대해서 거의 수직인 평면에 직교하는 방향으로 이동시키는 것에 의해 상기 측정점을 주사시키고, 상기 수광소자의 수광면 상의 수광위치에 의해 상기 측정점에 있어서의 상기 피측정물의 변위를 검출하는 변위측정장치로서,On the other hand, if the expression of the said invention is changed, it can be said as follows. That is, a light source, a light condensing lens irradiating the light emitted from the light source on the object to be measured as a measuring point, and a light receiving lens for condensing by receiving light reflected symmetrically with respect to the measuring point as a boundary. An optical displacement sensor having a lens functional element and a light receiving element receiving the light collected by the light receiving lens functional element, wherein the optical displacement sensor is relative to the object to be measured, and is an optical path from the light source to the measurement point; Scanning the measurement point by moving in a direction orthogonal to a plane substantially perpendicular to the object under test, and shifting the measured object at the measurement point by the light receiving position on the light receiving surface of the light receiving element. A displacement measuring device for detecting

상기 광변위센서는, 상기 수광렌즈 기능소자가 복수, 상기 평면과 교차하는 방향으로 상기 평면을 경계로 대칭으로 상기 측정점을 축으로 하여 대략 부채형상 으로 배열되고, 또한 상기 각 수광렌즈 기능소자의 측정점에 대해서 갖는 수광범위가 변위측정상 서로 이웃하는 수광렌즈 기능소자 간에 연속하도록 배치되고, 또한, 상기 수광소자가 복수, 상기 배열된 수광렌즈 기능소자에 대응하여 각 수광렌즈 기능소자에 의해서 집광되는 위치에 배치되는 구성을 구비한 것을 특징으로 하는 변위측정기.The optical displacement sensor has a plurality of light receiving lens functional elements arranged in a substantially fan shape with the measuring point as an axis symmetrically with respect to the plane in a direction crossing the plane, and also measuring points of the respective light receiving lens functional elements. A position where the light receiving ranges with respect to each other are arranged so as to be continuous between adjacent light receiving lens functional elements in displacement measurement, and the plurality of light receiving elements are condensed by each light receiving lens functional element corresponding to the arranged light receiving lens functional elements. Displacement measuring device comprising a configuration disposed in.

[발명의 실시형태]Embodiment of the Invention

본 발명의 실시형태를 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은, 본 발명에 관한 광변위센서의 실시형태를 설명하기 위한 모식적인 구성도이다. 도 1(A)은 광원인 LD(레이저 다이오드)로부터 피측정물에 조사되는 빛을 포함하여 피측정물에 수직인 평면에 직교하는 방향에서 본 도이다. 바꿔 말하면, 주사방향에서 본 도이다. 도 2는, 도 1의 구성을 화살표 A에서 본 모식적인 도이다. 도 3은, 수광소자인 PSD 및 수광렌즈(기능소자)를 포함하는 수광부를 설명하기 위한 도이고, 복수의 수광부를 동일구성으로 한 경우를 설명하기 위한 도이다. 도 4는, 복수의 수광부의 수광렌즈 기능소자를 바꾼 경우의 예를 설명하기 위한 도이다. 도 5는, 복수의 수광부에 있어서의 수광렌즈 기능소자 및 수광소자인 PSD가 다른 경우의 예를 설명하기 위한 도이다. 도 6은, 본 발명의 변위측정장치에 관한 실시형태의 기능구성을 나타내는 도이다. 도 7은, 도 6의 실시형태를 이용한 형상검사장치의 실시형태의 기능구성을 나타내는 도이다. 도 8은, 변위측정결과의 예를 나타내는 도이다. 도 9는, 수광범위의 연속성을 설명하기 위한 도이다. 도 10은, 2개의 광변위센서를 구비한 구성예를 나타내는 도이다. 도 11은, 카메라의 위치를 설명하기 위한 도이 다.Embodiment of this invention is described using drawing. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic block diagram for demonstrating embodiment of the optical displacement sensor which concerns on this invention. FIG. 1 (A) is a view seen from a direction perpendicular to a plane perpendicular to the object under test including light irradiated from the LD (laser diode) serving as the light source. In other words, this is the view seen from the scanning direction. FIG. 2 is a schematic view of the configuration of FIG. 1 seen from an arrow A. FIG. 3 is a view for explaining a light receiving unit including a PSD as a light receiving element and a light receiving lens (functional element), and for explaining a case in which a plurality of light receiving units have the same configuration. 4 is a diagram for explaining an example of the case where the light receiving lens functional elements of the plurality of light receiving units are replaced. 5 is a diagram for explaining an example where the light receiving lens functional element and the light receiving element PSD in the plurality of light receiving portions are different. 6 is a diagram showing a functional configuration of an embodiment of a displacement measuring device of the present invention. FIG. 7: is a figure which shows the functional structure of embodiment of the shape inspection apparatus using embodiment of FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a displacement measurement result. 9 is a diagram for explaining the continuity of the light receiving range. 10 is a diagram showing a configuration example provided with two optical displacement sensors. 11 is a diagram for explaining the position of a camera.

[광변위센서][Optical Displacement Sensor]

여기에서는, 도 1에 있어서의 광원(LD), 콜리미터 렌즈(1) 및 집광렌즈(2)로 구성되는 투광부(100)와, 수광렌즈(기능소자) 및 수광소자(이 1조합이 1수광부)로 이루어지는 3개의 수광부(200,210,220)(대표하여 「수광부」라 하는 경우가 있다.)로 구성되는 광변위센서의 구성 및 동작에 대해 설명한다.Here, the light-transmitting part 100 which consists of the light source LD, the collimator lens 1, and the condensing lens 2 in FIG. 1, a light receiving lens (functional element), and a light receiving element (the combination of 1 is 1). The configuration and operation of the optical displacement sensor constituted by three light receiving units 200, 210, and 220 (sometimes referred to as "light receiving units") composed of a light receiving unit will be described.

한편, 본 발명에 있어서, 「수광렌즈 기능소자」라고 하는 표현을 이용하고 있지만, 동일 기능·성능을 단일의 렌즈 혹은 복수의 렌즈로 달성할 수 있는 것으로부터, 그것들 전체를 표시하기 위한 표현이다.On the other hand, in the present invention, the expression "light-receiving lens functional element" is used, but since the same function and performance can be achieved with a single lens or a plurality of lenses, the expression is for displaying them all.

도 1에 있어서, 광원(LD)은 예를 들면, 레이저 다이오드이고, 빛을 발생한다. 실제는, 빛의 묶음(빔)이지만, 도 1에는 단순한 선으로 나타내고 있다. 콜리미터 렌즈(1)는, 광원(LD)으로부터의 빛을 받아 평행광으로 변환하여 집광렌즈(2)로 보낸다. 집광렌즈(2)는, 콜리미터 렌즈(1)로부터 받은 평행광을 집광하여 피측정물 상을 조사한다. 이하에서는, 이 조사된 위치를 「측정점」이라고 한다.1, the light source LD is a laser diode, for example, and produces light. In reality, although it is a bundle of light (beam), it is shown by the simple line in FIG. The collimator lens 1 receives the light from the light source LD, converts it into parallel light, and sends it to the condensing lens 2. The condenser lens 2 condenses the parallel light received from the collimator lens 1 and irradiates the object to be measured. Hereinafter, this irradiated position is called "measurement point."

도 1 및 도 2에 있어서, 이 예에서는, 수광렌즈(기능소자)로서는 수광렌즈 (3a,3b,3c)(대표하여 「수광렌즈 3」이라 하는 경우가 있다.)의 3개를 갖고, 조사된 피측정물 상의 측정점에서 정반사한 빛을 받아 수광소자(PSD1∼3) 중의 어느 하나에 집광시킨다. 이 예에서는, 수광소자로서도 PSD1∼3 중의 3개를 가지고 있다. 수광소자(PSD1∼3)(대표하여 「수광소자 PSD」라고 하는 경우가 있다.)의 각각은, 이 경우는, 도 1(B)에 나타내는 바와 같이 동일한 구성을 갖는다. 수광소자(PSD1 ∼3)는, 광학적으로 변위를 측정하여 전기신호로 변환하는 소자이고, 포토다이오드로 구성되어도 좋고, CCD로 구성되어도 좋다. 수광소자(PSD1∼3)는, 광학도 1(B)의 세로방향에, 빛을 받은 PSD 상의 위치, 즉 변위 Lp는 그 양 끝단으로부터 출력되는 강도, 예를 들면, 출력 A1과 출력 B1의 값을 이용하여, Lp1 = (A1-B1) / (A1+B1)으로 나타낸다. 따라서, 도 1에 나타내는 바와 같이 측정점의 형상, 높이의 변화는, 수광소자(PSD1∼3)가 수광하는 위치 P1, P2, P3이 각각의 출력 A1∼A3, 출력 B1∼B3에서 상기 식에 의해 특정되어, 변위 Lp1∼Lp3을 측정할 수 있다(자세한 것은 후기.).1 and 2, in this example, the light receiving lens (functional element) has three of the light receiving lenses 3a, 3b, and 3c (typically referred to as "light receiving lens 3"). The light reflected from the measurement point on the measured object is received and condensed on any one of the light receiving elements PSD1 to 3. In this example, the light receiving element has three of PSD1 to 3 as well. Each of the light receiving elements PSD1 to 3 (typically referred to as "light receiving element PSD") has the same configuration as shown in FIG. 1 (B) in this case. The light receiving elements PSD1 to 3 are elements which optically measure displacement and convert them into electrical signals, and may be constituted by a photodiode or a CCD. The light receiving elements PSD1 to 3 have a position on the PSD that receives light in the longitudinal direction of the optical diagram 1 (B), that is, the displacement Lp is the intensity output from both ends thereof, for example, the value of the output A1 and the output B1. Using Lp1 = (A1-B1) / (A1 + B1). Therefore, as shown in Fig. 1, the change in the shape and height of the measuring point is determined by the above formulas at positions A, A, A and B, respectively, at positions P1, P2, and P3 received by the light receiving elements PSD1 to 3, respectively. It is possible to determine the displacements Lp1 to Lp3 (details later).

도 1, 도 2의 수광렌즈(3a,3b,3c)는, 같은 초점거리의 것을 사용하고, 예를 들면, 도 3과 같이 비(PSD측의 초점거리 F2/측정점측의 초점거리 F1)가 같은 렌즈(렌즈기능소자)를 사용하고 있다. 수광소자(PSD)의 성능, 수광렌즈(3)의 성능이 같기 때문에, 측정점과 각 수광렌즈(3)과의 사이의 거리는 같고, 또한 측정점과 각 수광소자(PSD)와의 사이의 거리도 같다. 수광부(200,210,220)의 3개의 변위검출감도를 동일하게 하기 위해서이다.The light receiving lenses 3a, 3b, and 3c of Figs. 1 and 2 use the same focal lengths. For example, as shown in Fig. 3, the ratio (focal length F2 on the PSD side / focal length F1 on the measurement point side) The same lens (lens function element) is used. Since the performance of the light receiving element PSD and the performance of the light receiving lens 3 are the same, the distance between the measuring point and each light receiving lens 3 is the same, and the distance between the measuring point and each light receiving element PSD is also the same. This is for equalizing the three displacement detection sensitivity of the light receiving units 200, 210 and 220.

또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 투광부(100)로부터 투광되는 빛의 광로를 포함하여 피측정물에 수직인 면(도 1의 면, 혹은 도 2의 수광소자(PSD2)와 측정점을 연결하는 선 위에 세운 면)과 교차하도록 거의 부채형상으로 배설된 수광렌즈 (3a,3b,3c)의 수광면은 서로 이웃하는 것끼리 접촉하도록 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 도 2에 나타내는 바와 같이 수광렌즈(3a)에서 받은 빛은 수광소자 (PSD1)에 집광하고, 수광렌즈(3b)로 받은 빛은 PSD2에 집광하고, 수광소자(3c)로 받은 빛 은 수광소자(PSD3)에 집광시키는 것에 의해, 수광렌즈(3a)로부터 (3c)까지의 부채형상으로 배설된 각 각도범위(수광범위)에 있는 빛을 빠짐없이 수광할 수 있는 구성으로 하기 위한 것이다. 서로 이웃하는 각 수광소자의 수광면 사이에 틈새가 있으면, 그 틈새에 들어간 빛은 수광할 수 없기 때문에, 그 틈새에 들어간 위치에 있어서의 측정점의 변위에 오차를 일으키게 되기 때문이다.In addition, as shown in FIG. 2, a plane perpendicular to the object to be measured (the plane of FIG. 1 or the light receiving element PSD2 of FIG. 2) is connected to the measurement target, including an optical path of light transmitted from the light-transmitting unit 100. Preferably, the light receiving surfaces of the light receiving lenses 3a, 3b, and 3c disposed almost in a fan shape so as to intersect with the surface standing on the line) are in contact with each other. That is, as shown in FIG. 2, the light received from the light receiving lens 3a is focused on the light receiving element PSD1, the light received by the light receiving lens 3b is focused on the PSD2, and the light received by the light receiving element 3c is received. By condensing on the element PSD3, it is set as the structure which can receive the light in each angle range (light receiving range) arrange | positioned in fan shape from the light receiving lens 3a to 3c all without missing. This is because if there is a gap between the light receiving surfaces of each of the light receiving elements adjacent to each other, the light entering the gap cannot be received, which causes an error in the displacement of the measuring point at the position entered into the gap.

한편, 상기와 같이 「부채형상으로 배설된 수광렌즈(3a,3b,3c)의 수광면은 서로 이웃하는 것끼리 접촉하도록 구성」이란, 말하자면 각 수광부(수광렌즈 3)의 수광면이 측정점에 대해서 갖는 수광범위를 서로 이웃하는 수광면끼리 연속하도록 배치시키는 것으로, 완전하게 연속하면 좋지만, 배치·구조상의 오차 등의 문제가 있다. 따라서, 여기서의 「연속하도록 배치」란, 배치한 결과 어디까지나 실질적으로 변위측정을 할 수 있는 것을 의미한다. 바꿔 말하면, 실질적으로 측정에 영향이 없는 수광범위의 불연속을 허용한다. 예를 들면, 빛을 광속으로서 파악한 경우, 도 9에 나타내는 바와 같이 적어도 빛의 일부가 몇 개의 수광렌즈에 입력되고 있으면, 측정 가능하기 때문에, 연속성이 있다. 도 9는, 설명을 위해 도 4의 수광렌즈(3a1,3b1,3c1)만 꺼내서 다시 배열한 것이다. 도 9에 있어서, 측정점으로부터의 반사광 A(사선부분의 광속)의 일부가 수광렌즈(3b1과 3c1)의 사이를 빠지고, 일부가 수광렌즈(3b1)에서 수광하고 있다. 반사광 B(사선부분의 광속)의 일부가 수광렌즈(3b1)에 입력되고, 다른 일부가 수광렌즈(3a1)에 입력되고, 또한 다른 일부가 수광렌즈(3b1과 3a1)의 사이를 빠지고, 일부가 수광렌즈(3b1)로 수광하고 있다. 이와 같이, 측정점으로부터의 반사광이 전부 빠지지 않는 치수관계의 구조로 함으 로써, 연속성이 생긴다. On the other hand, as described above, "the light receiving surfaces of the light receiving lenses 3a, 3b, and 3c arranged in a fan shape are configured so that neighboring ones come into contact with each other", that is, the light receiving surfaces of each light receiving unit (light receiving lens 3) have a measurement point. The light receiving ranges are arranged so that neighboring light receiving surfaces are continuous with each other. The light receiving ranges may be completely continuous, but there are problems such as errors in arrangement and structure. Therefore, "arrangement so that it may be continuous" here means that displacement measurement can be substantially carried out to the last as a result of arrangement | positioning. In other words, it allows discontinuity in the light receiving range without substantially affecting the measurement. For example, when light is captured as a luminous flux, as shown in FIG. 9, if at least a part of the light is input to several light receiving lenses, it can be measured, and thus there is continuity. FIG. 9 shows only the light receiving lenses 3a1, 3b1, 3c1 of FIG. 4 and rearranges them for explanation. In FIG. 9, a part of the reflected light A (the light beam in the diagonal portion) from the measurement point is missing between the light receiving lenses 3b1 and 3c1, and a part of the light is received by the light receiving lens 3b1. A part of the reflected light B (beam of oblique portion) is input to the light receiving lens 3b1, another part is input to the light receiving lens 3a1, and another part is separated between the light receiving lenses 3b1 and 3a1, and a part of the The light is received by the light receiving lens 3b1. In this way, continuity occurs by having a dimensional relationship structure in which the reflected light from the measuring point does not entirely fall out.

한편, 주사과정에 있어서, 예를 들면, 다음의 (가) 또는 (나)와 같은 측정방법으로, 소정거리 사이에 있어서 반사광이 빠지는 일이 있어도, 측정상은 실질적으로 연속하여 측정하는 것으로서, 그 변위측정상 허용되는 오차범위 내이면, 실질적으로 수광면의 수광범위가 연속하도록 배치된 것으로 간주하는 것으로 한다.On the other hand, in the scanning process, for example, in the following measurement method as (a) or (b), even if the reflected light may fall out between predetermined distances, the measurement image is measured substantially continuously and the displacement thereof is measured. If it is within the error range allowable in measurement, it is assumed that the light receiving range of the light receiving surface is arranged to be continuous.

(가) 주사방향으로 주사하고, 소정거리마다(주사방향의 측정분해능)에 변위를 측정한다. 즉, 주사방향으로 소정거리마다 연속하여 측정할 수 있으면 좋다. 또한, 상기와 같이 소정거리마다 측정하는 것이, 피측정물의 요철의 경사도의 정도나, 평탄도의 정도가 피측정물의 종류 등으로 예상될 때, 그 소정거리 간격을 크게 하거나 혹은 집중적으로 일부는 세밀하고 일부는 크게 하거나 하는 경우가 있다.(A) Scan in the scanning direction and measure the displacement every predetermined distance (measurement resolution in the scanning direction). That is, what is necessary is just to be able to measure continuously every predetermined distance in a scanning direction. In addition, when the measurement for each predetermined distance is performed as described above, when the degree of inclination or unevenness of the measured object or the degree of flatness is expected to be the type of the measured object or the like, the predetermined distance interval is increased or partially concentrated. And some may be larger.

(나) 피측정부의 요철 형상의 경사도의 정도나, 평탄도의 정도에 따라서는, 소정거리 간격의 하나 또는 복수 간격마다 변위를 측정하고, 그 하나 또는 복수간격에 있어서의 값은 전후의 측정값으로 보정하거나, 혹은 전후의 측정값을 연결하는 선 상의 추정값으로 하는 것도 가능하다.(B) Depending on the degree of inclination and the degree of flatness of the uneven shape of the portion to be measured, the displacement is measured at one or more intervals of the predetermined distance interval, and the value at the one or more intervals is the measured value before and after. It is also possible to make the correction as the estimated value on the line connecting the measured values before and after.

이상과 같이 실질적인 악영향이 없으면, 수광범위의 불연속성이 있어도 본 발명의 범주에 속한다. 이하, 수광범위의 연속에 대해서는, 상기 의미를 나타내는 것으로 한다.If there is no substantial adverse effect as described above, even if there is a discontinuity in the light receiving range, it belongs to the scope of the present invention. Hereinafter, about the continuation of a light receiving range, the said meaning shall be shown.

도 2는, 도 1의 화살표 A에서 본 도이고(광원측의 구성을 생략), 또한 주(主)주사의 위치에 의해 정반사의 각도가 바뀌고, 또한 수광소자(PSD1∼3)에서의 수광위치가 변화하는 모습을 나타내고 있다. 제1 주사광, 제2 주사광 및 제3 주사 광은, 본래 하나의 빛으로 측정점을 주(主)주사하는 것이지만, 설명상, 피측정물 상의 측정점 Xn-1을 주사한 때의 빛을 제1 주사광, 측정점 Xn을 주사한 때의 빛을 제2 주사광 및 측정점 Xn+1을 주사한 때의 빛을 제3 주사광으로서 표현하고 있다. 제1 주사광에 의해서 측정점 Xn-1의 경사(주 주사방향에 대해서 우측으로 올라가는 경사점)에서 정반사한 빛은, 수광렌즈(3a)에서 수광소자(PSD1)에 집광되고(p2), 그 변위가, Lp2= (A1-B1)/(A1+B1)로서 측정된다. 제2 주사광에 의해서 측정점 Xn의 정상에서 정반사한 빛은, 수광렌즈(3b)에서 수광소자(PSD2)에 집광되고(p1), 그 변위가, Lp1= (A2-B2)/(A2+B2)로서 측정된다. 제3 주사광에 의해서 측정점 Xn+1의 경사(주 주사방향에 대해서 우측으로 내려가는 경사점)에서 정반사한 빛은, 수광렌즈(3c)에서 수광소자(PSD3)에 집광되고(p3), 그 변위가, Lp3 = (A3-B3)/(A3+B3)로서 측정된다. 실제는, 후기하는 변위측정장치(도 6 참조)에서 설명하는 바와 같이, 변위 L = (A-B)/(A+B), A = A1+A2+A3, B = B1+B2+B3 로 표시할 수 있다.Fig. 2 is a view seen from arrow A in Fig. 1 (omission of the configuration on the light source side), and the angle of regular reflection changes depending on the position of the main scanning, and the light receiving position in the light receiving elements PSD 1 to 3; Is changing appearance. The first scanning light, the second scanning light, and the third scanning light mainly scan the measurement point with one light, but for the sake of explanation, the light when the measurement point Xn-1 on the measurement object is scanned is removed. The light at the time of scanning one scanning light and the measuring point Xn is represented as the 3rd scanning light at the time of scanning the 2nd scanning light and the measuring point Xn + 1. Light reflected by the first scanning light at an inclination of the measuring point Xn-1 (an inclination point rising to the right with respect to the main scanning direction) is focused on the light receiving element PSD1 by the light receiving lens 3a (p2), and the displacement thereof. Is measured as Lp2 = (A1-B1) / (A1 + B1). Light specularly reflected at the top of the measuring point Xn by the second scanning light is focused on the light receiving element PSD2 by the light receiving lens 3b (p1), and the displacement is Lp1 = (A2-B2) / (A2 + B2). Measured as The light reflected by the third scanning light at an inclination of the measuring point Xn + 1 (an inclination point descending to the right with respect to the main scanning direction) is collected by the light receiving lens 3c on the light receiving element PSD3 (p3), and the displacement thereof. Is measured as Lp3 = (A3-B3) / (A3 + B3). Actually, as explained in the displacement measuring device described later (see Fig. 6), displacement L = (AB) / (A + B), A = A1 + A2 + A3, and B = B1 + B2 + B3. Can be.

도 8에 그 측정결과를 나타낸다. 도 8은, 가로축이 주 주사방향의 주사위치를 나타내고, 세로축은 각 수광소자(PSD)의 출력을 기본으로 계산한 변위이다. 이 도면과 같이, 경사면에서 정반사한 빛을 수광하여, 그 형상변위를 구할 수 있다.The measurement result is shown in FIG. 8, the horizontal axis represents dice in the main scanning direction, and the vertical axis is a displacement calculated based on the output of each light receiving element PSD. As shown in this figure, the light reflected by the specular surface is received and its shape displacement can be obtained.

[광변위센서의 형태][Type of optical displacement sensor]

여기에서는, 광변위센서의 형태, 특히 수광부의 형태에 대해 설명한다. 수광부는, 그것을 구성하는 수광소자(PSD), 수광렌즈 기능소자 등의 차이에 의해서 다음의 (1)∼(4)에 나타낸 것과 같은 실시형태가 있고, 어느 것을 채용해도 좋다.Here, the form of an optical displacement sensor, especially the form of a light receiving part is demonstrated. The light receiving unit has embodiments as shown in the following (1) to (4) depending on the difference between the light receiving element PSD, the light receiving lens functional element, etc. constituting it, and any of them may be adopted.

(1) 3개의 수광부를 구성하는, 각각의 수광소자(PSD), 수광렌즈 기능소자의 성능·기능이 같은 경우 :(1) When the performance and function of each of the light receiving element (PSD) and the light receiving lens functional element constituting three light receiving units are the same:

이것에 대해서는, 상기의 도 1, 2에서 설명한 바와 같이, 측정점과 각 수광렌즈(3)와의 사이의 거리는 같고, 또한 측정점과 각 수광소자(PSD)와의 사이의 거리도 같다.As described above with reference to FIGS. 1 and 2, the distance between the measuring point and each light receiving lens 3 is the same, and the distance between the measuring point and each light receiving element PSD is also the same.

(2) 각 수광부의 수광소자(PSD)의 성능·기능은 같지만, 각 수광렌즈 기능소자의 성능·기능이 다른 경우: (2) When the light receiving element (PSD) of each light receiving unit has the same performance and function, but the performance and function of each light receiving lens functional element are different:

이 예를 도 4에 대해 설명한다. 도 4의 각 수광렌즈 기능소자는, 각각 측정점으로부터의 정반사를 수광하여 평행광으로 하는 콜리미터 렌즈(3a1,3b1,3c1)와, 그 평행광을 수광소자(PSD)에 집광시키는 수광용 집광렌즈(3a2,3b2,3c2)로 구성된다. 여기서, 콜리미터 렌즈(3a1,3b1,3c1)의 각 초점거리를 Fa1, Fb1, Fc1으로 하고, 수광용 집광렌즈(3a2,3b2,3c2)의 각 초점거리를 Fa2, Fb2, Fc2로 해서, 각 수광부로서의 광학적 확대율 Fa2/Fa1, Fb2/Fb2, Fc2/Fc1이 전부 동일한 값이다. 이 경우, 측정점과 각 콜리미터 렌즈와의 사이의 거리, 측정점과 각 수광소자(PSD)와의 사이의 거리(도 4의 거리 La, Lb, Lc)는, 각각 달라도 좋다. 특히, 콜리미터 렌즈(3a1,3b1,3c1)와 수광소자(PSD)와의 사이에 따라서도 거리가 달라 진다.This example is described with reference to FIG. 4. Each of the light receiving lens functional elements shown in Fig. 4 is a collimator lens 3a1, 3b1, 3c1 that receives the specular reflection from the measuring point to form parallel light, and a light condensing lens for condensing the parallel light on the light receiving element PSD. (3a2, 3b2, 3c2). Here, each focal length of the collimator lens 3a1, 3b1, 3c1 is Fa1, Fb1, Fc1, and each focal length of the light condensing lenses 3a2, 3b2, 3c2 is Fa2, Fb2, Fc2, respectively. The optical magnifications Fa2 / Fa1, Fb2 / Fb2, and Fc2 / Fc1 as light receiving parts are all the same. In this case, the distance between the measuring point and each collimator lens and the distance between the measuring point and each light receiving element PSD (distances La, Lb and Lc in FIG. 4) may be different. In particular, the distance also varies between the collimator lenses 3a1, 3b1, 3c1 and the light receiving element PSD.

이 예에서는, 콜리미터 렌즈(3a1,3b1,3c1)가 측정점으로부터의 빛을 집광하므로, 서로 이웃하는 콜리미터 렌즈(3a1)와 콜리미터 렌즈(3b1), 콜리미터 렌즈 (3b1)와 콜리미터 렌즈(3c)의 각 수광면의 측정점에 대한 수광범위가 서로 연속하도록 배열되는 것이 필요하다. 측정점으로부터의 정반사가 콜리미터 렌즈 간에서 새지 않게 하기 위해서이다. 이 경우는, 콜리미터 렌즈(3a1,3b1,3c1)에 초점거리 의 차이에 따라서, 측정점으로부터의 거리를 다르게 할 수도 있으므로(도 4를 참조), 상기 (1)과 달리, 서로 이웃하는 수광면에서 수광범위를 연속시키는 것이 용이하게 된다.In this example, since the collimator lenses 3a1, 3b1, 3c1 condense the light from the measuring point, the collimator lens 3a1, the collimator lens 3b1, the collimator lens 3b1, and the collimator lens neighboring each other It is necessary that the light receiving ranges for the measuring points of each light receiving surface of (3c) be arranged so as to be continuous with each other. This is to prevent specular reflection from the measuring point from leaking between collimator lenses. In this case, the distance from the measuring point may be different depending on the difference in focal length between the collimator lenses 3a1, 3b1, 3c1 (see Fig. 4). It becomes easy to continue the light receiving range at.

(3) 각 수광부의 수광소자(PSD)의 성능·기능, 및 각 수광렌즈 기능소자의 성능·기능이 다른 경우 :(3) When the performance and function of the light receiving element (PSD) of each light receiving unit and the performance and function of each light receiving lens functional element are different:

이 예를 도 5의 2개의 수광부에 대해서 비교하여 설명한다. 도 5(A)의 각 수광렌즈 기능소자는, 각각 측정점으로부터의 정반사를 수광하여 평행광으로 하는 콜리미터 렌즈(3b1,3c1)와 그 평행광을 수광소자(PSD)에 집광시키는 수광용 집광렌즈(3b2,3c2)로 구성된다. 여기서, 콜리미터 렌즈(3b1,3c1)의 각 초점거리를 Fb1, Fc1으로 하고, 수광용 집광렌즈(3b2,3c2)의 각 초점거리를 Fb2, Fc2로 하면, 각 수광부로서의 광학적 확대율 Fb2/Fb1, Fc2/Fc1이다. 한편, 도 5(B)는, 도 5(A)의 수광소자(PSD2,PSD3)의 부분을 확대한 도이다. 이 도면에서, 수광소자(PSD2와 PSD3)에서는, 후단의 디지털 처리에 의해 같은 구획수 Q(예를 들면, 4096)로서 취급되어 처리되지만, 그러한 처리의 1구획(화소, 도트) 당의 사이즈의 비(PSD2의 1구획사이즈/PSD3의 1구획사이즈)가, 광학적 확대율의 비{(Fb2/Fb1)/(Fc2/Fc1)}에 동일하게 되어 있다. 결과적으로, 수광소자(PSD2)와 수광소자(PSD3)가 동일광으로부터 받는 1구획당의 감도(感度)는 같게 된다. 따라서, 이 형태에서도, 측정점으로부터 각 수광소자(PSD1∼3)까지의 거리는 수광부마다 다르게 할 수 있다. 이러한 생각은, 수광소자(PSD)로서 CCD소자, CMOS소자 등을 어레이 형상으로 배치하여 형성한 경우도, 그러한 수광소자간에 화소수(예: CCD 소자수)가 같고, 그 1화소당 사이즈(예: CCD소자의 사이즈)가 다른 구성의 것을 이용함으로써 대응할 수 있다.This example is explained by comparing the two light receiving units in FIG. 5. Each of the light receiving lens functional elements shown in Fig. 5A receives collimating lenses 3b1 and 3c1 for receiving the specular reflection from the measuring point to form parallel light, and the light condensing lens for condensing the parallel light on the light receiving element PSD. (3b2, 3c2). When the focal lengths of the collimator lenses 3b1 and 3c1 are set to Fb1 and Fc1, and the focal lengths of the light condensing lenses 3b2 and 3c2 are set to Fb2 and Fc2, the optical magnifications Fb2 / Fb1, Fc2 / Fc1. 5B is an enlarged view of portions of the light receiving elements PSD2 and PSD3 in FIG. 5A. In this figure, the light receiving elements PSD2 and PSD3 are treated as the same number of divisions Q (for example, 4096) by the digital processing at the rear stage, but the ratio of the size per one division (pixel, dot) of such processing is processed. (One compartment size of PSD2 / one compartment size of PSD3) is equal to the ratio {(Fb2 / Fb1) / (Fc2 / Fc1)} of the optical magnification. As a result, the sensitivity per compartment that the light receiving element PSD2 and the light receiving element PSD3 receive from the same light becomes the same. Therefore, also in this embodiment, the distance from the measuring point to each of the light receiving elements PSD1 to 3 can be different for each light receiving unit. The idea is that even when CCDs, CMOS devices, and the like are arranged as arrays of light receiving elements (PSDs), the number of pixels (for example, the number of CCD elements) is the same between the light receiving elements, and the size per pixel (for example, The size of the CCD element) can be used by using a structure having a different configuration.

(4) 상기 3에서, 각 수광부의 각 수광렌즈 기능소자의 성능·기능이 다르지만, 수광소자(PSD)의 성능ㆍ기능이 같고, 소프트웨어 또는 앰프의 게인(gain) 등으로 오프세트, 감도 등을 조정하는 경우 : (4) In the above 3, although the performance and function of each light receiving lens functional element of each light receiving unit are different, the performance and function of the light receiving element (PSD) are the same, and the offset, sensitivity, etc. are determined by software or amplifier gain. If you adjust:

각 수광렌즈 기능소자의 성능·기능이 다른 것에 의해서, 광학적 배율(감도)이나 오프세트가 다르지만, 그 만큼을 소프트웨어나 앰프로 조정한다. 즉, 상기 (3)과 같이 확대율이 Fb2/Fb1과 확대율 Fc2/Fc1이 달라도, 동일 기능ㆍ성능의 수광소자(PSD2와 PSD3)가 수광하는 상의 위치는 변하지 않기 때문에, 그 소프트웨어나 앰프로 조정할 수 있다.The optical magnification (sensitivity) and offset differ depending on the performance and function of each of the light receiving lens functional elements, but the amount is adjusted by software or amplifier. That is, even if the magnification is different from Fb2 / Fb1 and the magnification Fc2 / Fc1 as in (3) above, the position of the image received by the light receiving elements PSD2 and PSD3 of the same function and performance does not change, and thus can be adjusted by the software or the amplifier. have.

[변위측정장치][Displacement measuring device]

도 6을 기초로, 상기 설명한 광변위센서를 사용한 변위측정장치의 실시형태에 대해 설명한다.Based on FIG. 6, embodiment of the displacement measuring apparatus using the optical displacement sensor mentioned above is demonstrated.

도 6에 있어서, 광변위센서(4)가, 상기 도 1, 2에서 설명한 변위센서를 간단하게 나타낸 것이다. 광변위센서(4)에는, 대표하여 도 1에 있어서의 광원(LD)과 수광소자(PSD1∼3)가 기재되어 있다. 도 6에 있어서, 제어부(6), 주사기구(5), 가산기(7,8), 연산기(9) 및 화상처리부(10)는, 변위측정부(300)를 구성하고 있다.In Fig. 6, the optical displacement sensor 4 simply shows the displacement sensor described in Figs. In the optical displacement sensor 4, the light source LD and the light receiving elements PSD 1 to 3 in FIG. 1 are described. In FIG. 6, the control unit 6, the syringe port 5, the adders 7 and 8, the calculator 9, and the image processing unit 10 constitute a displacement measuring unit 300.

도 6의 제어부(6)는, 미리 피측정물의 표면을 주사하여 측정하기 위해서 필요한, 피측정물의 표면에 관한 레이아웃 정보를 갖고, 그 레이아웃에 기초하여 주 주사범위와 그 횟수, 주 주사방향에 직교하는 방향에의 부 주사범위와 그 횟수를 결정하고, 주사기구(5)에 대해서 지시하는 것과 함께, 주사개시를 지시한다. 한 편, 주사하고 있을 때의 위치의 정보, 즉 측정점의 위치정보를 출력하고 있다.The control part 6 of FIG. 6 has the layout information about the surface of a to-be-measured object which is necessary for previously scanning and measuring the surface of a to-be-measured object, and is orthogonal to a main scanning range, the frequency | count, and a main scanning direction based on the layout. The sub-scan range and the number of times in the direction to be determined are determined, and the start of the injection is instructed along with the instructor 5 being instructed. On the other hand, information on the position at the time of scanning, that is, position information of the measuring point is output.

주사기구(5)는, 제어부위(6)의 지시에 따라서, 광변위센서(4)와 피측정물을 상대적으로 주 주사방향으로 이동시키고, 및 부 주사방향으로 이동시키는 구동기구 및 수단을 구비한다. 예를 들면, 그러한 수단은, 광변위센서(4)를 주 주사방향으로 직선적으로 이동시키고, 1개의 주 주사가 끝나면 주 주사방향과 직교방향으로 피측정물을 이동시키는 것에 의해, 광변위센서(4)에 의한 측정점을 상대적으로 주사한다.The syringe port 5 is provided with a drive mechanism and means for moving the optical displacement sensor 4 and the object to be measured in the main scanning direction and in the sub scanning direction in accordance with the instructions on the control section 6. do. For example, such a means is provided by moving the optical displacement sensor 4 linearly in the main scanning direction, and moving the object under test in a direction orthogonal to the main scanning direction when one main scanning is completed. Scan the measuring point according to 4) relatively.

가산기(7)는, 수광소자(PSD1∼3)의 상단의 각 출력(A1,A2,A3)을 가산하고, A = A1+A2+A3을 출력하고, 가산기(8)는 수광소자(PSD1∼3)의 하단의 각 출력(B1, B2,B3)을 가산하고, B = B1+B2+B3을 출력하고 있다. 그리고, 이러한 출력 A, B를 기초로, 연산기(9)가 변위정보로서의 출력 L = (A-B)/(A+B)을 연산하여 출력한다. 한편, 측정대상이 거울면에서 반사광의 지향성이 강한 경우는, 측정점으로부터의 정반사광은 한 개이므로, 수광소자(PSD1∼3)의 어느 한 쪽에 입력되므로, 출력 L1 = (A1-B1)/(A1+B1), 출력 L2 = (A2-B2)/(A2+B2) 또는 출력 L3 = (A3-B3)/(A3+B3) 중에서 빛을 받은 1개의 연산결과와 출력 L = (A-B)/(A+B)의 연산결과는 같다.The adder 7 adds the respective outputs A1, A2, A3 of the upper ends of the light receiving elements PSD1 to 3, outputs A = A1 + A2 + A3, and the adder 8 receives the light receiving elements PSD1-. Each output B1, B2, B3 at the bottom of 3) is added, and B = B1 + B2 + B3 is output. Based on these outputs A and B, the calculator 9 calculates and outputs output L = (A-B) / (A + B) as displacement information. On the other hand, when the measurement object has a strong directivity of the reflected light on the mirror surface, since there is only one specularly reflected light from the measurement point, it is input to either of the light receiving elements PSD1 to 3, so that the output L1 = (A1-B1) / ( A1 + B1), output L2 = (A2-B2) / (A2 + B2) or output L3 = (A3-B3) / (A3 + B3) The operation result of (A + B) is the same.

변위측정장치로서 도 8에 나타내는 바와 같이 측정점과 변위를 플롯하는 것뿐이면, 연산기(9)의 출력을 제어부(6)의 위치정보에 대해서 플롯하는 것에 의해 얻을 수 있다. 화상처리부(10)는, 연산기(9)의 출력과 제어부(6)의 위치정보를 기초로, 피측정물의 표면형상을 각 화소가 변위정보로 이루어지는 3차원 화상으로서 재현하기 위한 것이다. 주 주사방향, 부 주사방향 및 변위방향을 3차원으로 하는 화상을 연산하여 출력하더라도 좋다.As shown in Fig. 8, the displacement measuring device can be obtained by plotting the output of the calculator 9 with respect to the positional information of the control unit 6 as long as the measurement point and the displacement are plotted. The image processing unit 10 is for reproducing the surface shape of the object to be measured as a three-dimensional image in which each pixel consists of displacement information based on the output of the calculator 9 and the positional information of the control unit 6. An image having three main dimensions in the main scanning direction, the sub scanning direction, and the displacement direction may be calculated and output.

[형상검사장치][Shape Inspection Device]

도 7을 기초로, 상기 설명한 광변위센서(4)를 사용한 변위측정장치를 이용하여 피측정물의 표면의 변위를 검사하는 형상검사장치에 이용한 실시형태에 대해 설명한다. 예를 들면, 프린트기판에 전자부품을 탑재 리플로우 후의 특히 경사면의 땜납상태의 양부 판정에도 유효하다. 도 7에 있어서, 제어부(6), 비교수단(11), 판정수단(12) 및 표시수단(13)은 검사부(400)를 구성하고 있다.7, the embodiment used for the shape inspection apparatus which examines the displacement of the surface of a to-be-measured object using the displacement measuring apparatus using the optical displacement sensor 4 demonstrated above is demonstrated. For example, the electronic component is mounted on a printed board, and it is also effective for determining whether the solder state of the inclined surface is particularly good after reflow. In FIG. 7, the control part 6, the comparison means 11, the determination means 12, and the display means 13 comprise the inspection part 400. As shown in FIG.

화상처리부(10)는 연산기(9)의 출력과 제어부(6)로부터의 피측정물의 측정점의 위치(좌표)에서 측정한 에어리어(측정점의 집합영역: 예를 들면, 프린트기판 상에 인쇄된 크림 땜납면)에 있어서의 면적(예를 들면, 땜납 인쇄된 면적)이나 부피(예를 들면, 땜납량)를 나타내는 화상 데이터를 생성한다. 비교수단(11)은, 제어부(6)로부터 그 에어리어에 있어서의, 설계값 등을 레퍼런스(면적이나 부피)로서 받아, 화상데이터와 레퍼런스와의 차이를 연산하여 출력한다. 한편, 화상데이터로 변환하는 일 없이, 그 측정점에서 측정한 변위(높이 : 예를 들면, 땜납의 높이)와 레퍼런스(이 경우는, 예를 들면, 측정점에 있어서의 설계상의 높이)와의 차이를 출력해도 좋다.The image processing unit 10 measures an area (collecting area of measuring points: for example, cream solder printed on a printed circuit board) measured at the output of the calculator 9 and the position (coordinate) of the measuring point of the measurement target object from the control unit 6. Image data indicating an area (for example, a solder-printed area) and a volume (for example, an amount of solder) on the surface) are generated. The comparing means 11 receives the design value or the like in the area from the control part 6 as a reference (area or volume), calculates and outputs the difference between the image data and the reference. On the other hand, the difference between the displacement measured at the measurement point (height: for example, the height of the solder) and the reference (in this case, the design height at the measurement point, for example) without being converted into image data is output. You may also

판정수단(12)은, 레퍼런스에 대응하여 그 허용값을 제어부로부터 받아, 비교수단(11)으로부터의 출력과 비교하여, 비교수단(11)의 출력이 허용값 내이면 합격으로 하고, 허용값 외이면 불량(부)으로 판정한다.The judging means 12 receives the allowable value from the control part in response to the reference, compares it with the output from the comparing means 11, and makes a pass if the output of the comparing means 11 is within the allowable value. If it is, it is determined that it is defective.

표시수단(13)은, 판정수단(12)의 판정결과를 표시한다. 또한, 제어부(6)로 부터 레이아웃 정보(예를 들면, 프린트기판의 땜납 개소의 배치도)를 받아 표시하여, 레이아웃의 어느 위치가 불량(부)이고, 합격인지를 식별 가능하게 표시해도 좋다. 또한, 그것들과 별도로 혹은 더불어, 화상처리부(10)에서 생성한 화상데이터에 기초하는 화상을 표시시켜, 어느 개소가 불량이며, 합격인지를 식별 가능하게 표시시킬 수도 있다.The display means 13 displays the determination result of the determination means 12. In addition, layout information (for example, a layout of soldering points of a printed circuit board) is received from the control unit 6 and displayed, and it is possible to display which position of the layout is defective (negative) and can be discriminated. In addition or in addition to these, an image based on the image data generated by the image processing unit 10 can be displayed, and it can be displayed so that it can be discriminated whether any part is defective or passed.

상기 복안의 광변위센서를 이용하여 피측정물의 표면 형상을 검사하면, 단순히 정점이나 플랫(flat) 부분뿐만 아니라, 경사 부분의 형상도 포함하여 양부 판정의 검사를 할 수 있다.When the surface shape of the object to be measured is inspected using the optical displacement sensor of the compound eye, it is possible not only to check the vertex or flat portion but also to check the quality determination including the shape of the inclined portion.

상기 설명에 있어서, 피측정물에 있어서의 측정대상으로 하여 도 8과 같이 피측정물의 표면의 볼록부에서 경사와 그 정점이, 본 실시형태에서 변위 측정할 수 있다라는 요지를 설명했지만, 반대로 오목부이더라도 그 오목부의 개구(開口)의 넓이에 의해서도 그 경사부와 바닥부의 변위를 측정할 수 있다.In the above description, although the inclination and the vertices of the convex portions of the surface of the object under measurement are measured in the present embodiment as shown in FIG. Even if it is a part, the displacement of the inclination part and the bottom part can be measured also by the width | variety of the opening part of the recessed part.

[광변위센서를 2개 구비한 예][Example with two optical displacement sensors]

도 10(A)에, 도 1 또는 도 6에 나타낸 광변위센서와 동일한 광변위센서(4a 및 4b)의 2개를 구비한 형상검사장치를 나타낸다. 이 형상검사장치 대신에 변위측정장치이더라도 좋다. 도 10에 있어서, 부호가 도 1 내지 도 6에 나타나는 부호가 동일한 요소는 기능도 동일하다. 도 10에 있어서, 광변위센서(4a)와 광변위센서 (4b)는 같은 것이고, 각각 같은 투광부(100) 및 같은 수광부(200,210,220)를 가지고 있다. 그리고, 광변위센서(4a)와 광변위센서(4b)는, 서로 주 주사방향이 직교하는 방향으로 배치되어 있다. 그것들은, 예를 들면, 도 10(B)에 나타내는 바와 같이 기초재에 직사각형 형상으로 설치된 시일재(600)로서, 도 10(C)과 같이 불룩 솟아오른 형상을 측정하는데 이용된다. 즉, 광변위센서(4a)가, 도 10(B)의 도면 상의 상한방향의 시일재(600)의 형상을 측정하고, 광변위센서(4b)가 도 10(B)의 도면 상의 가로방향의 시일재(600)를 측정한다. 그리고, 각 광변위센서(4a 또는 4b)의 각 출력은, 도 10(A)의 스위치(S)로 전환되어, 변위측정부(300) 및 검사부(400)를 거쳐, 검사결과가 표시수단(13)에 표시된다.Fig. 10A shows a shape inspection apparatus provided with two of the same optical displacement sensors 4a and 4b as the optical displacement sensor shown in Fig. 1 or 6. The displacement measuring device may be used instead of the shape inspection device. In Fig. 10, elements having the same reference numerals as those shown in Figs. 1 to 6 have the same functions. In Fig. 10, the optical displacement sensor 4a and the optical displacement sensor 4b are the same, and have the same light transmitting portion 100 and the same light receiving portion 200, 210, 220, respectively. And the optical displacement sensor 4a and the optical displacement sensor 4b are arrange | positioned in the direction orthogonal to a main scanning direction mutually. They are the sealing material 600 provided in the rectangular shape in the base material as shown to FIG. 10 (B), for example, and are used for measuring the bulging shape like FIG. 10 (C). That is, the optical displacement sensor 4a measures the shape of the sealing member 600 in the upper limit direction on the drawing in FIG. 10 (B), and the optical displacement sensor 4b is in the horizontal direction on the drawing in FIG. 10 (B). The sealing material 600 is measured. And each output of each optical displacement sensor 4a or 4b is switched to the switch S of FIG. 10 (A), and it passes through the displacement measuring part 300 and the inspection part 400, and an inspection result is displayed on display means ( 13).

광변위센서(4a)와 광변위센서(4b)의 전환 및 스위치(S)의 전환은, 제어부(6)에 의해서 전환된다. 조작자는, 도 11에 나타내는 바와 같이 측정점의 상부에 설치된 카메라(500)가 촬영한 측정점의 영상을 표시수단(13)으로 확인하면서, 조작수단(도시하지 않음)에 의해 전환지시를 제어부(6)에 출력한다.Switching of the optical displacement sensor 4a and the optical displacement sensor 4b and switching of the switch S are switched by the controller 6. As shown in Fig. 11, the operator controls the switching instruction by the operation means (not shown) while checking the image of the measurement point photographed by the camera 500 provided on the measurement point with the display means 13. Output to.

이와 같이 광변위센서를 2개 준비하지 않고, 1개의 광변위센서(4)를 갖고, 측정방향이 다를 때마다, 그 광변위센서(4)의 방향을 변환기구로 변환해도 좋지만, 그 경우, 측정 정확도의 미소한 재현성이 문제가 되어 온다. 또한, 재현성은 변환기구의 시간경과에 따른 변화의 영향을 받기 쉽다. 도 10(A)의 예에서는, 측정방향이 달라도 재현성이 좋은 측정을 실시하기 위해서 2개의 광변위센서(4a 및 4b)를 구비한 것이다.In this way, the optical displacement sensor 4 may be converted into a transducer tool whenever the optical displacement sensor 4 has one optical displacement sensor 4 and the measurement direction is different without preparing two optical displacement sensors. Minor reproducibility of accuracy has been a problem. In addition, reproducibility is susceptible to changes over time of the transducer tool. In the example of FIG. 10 (A), two optical displacement sensors 4a and 4b are provided in order to perform the measurement with good reproducibility even if the measurement direction is different.

본 발명은 광변위센서가 다른 각도의 복수의 빛을 검출할 수 있는 수광부를 구비하는 구성, 이른바 복안기능을 가지는 구성이기 때문에, 주사 중에 측정점의 형상변화에 응답하여 수광 할 수 있으므로, 형상의 변화에 따른 변위를 주사하면서 즉시 측정할 수 있다. 또한, 종래의 특허문헌 1과 같이 단안(單眼)의 광변위센서를 회전시키는 기구가 없기 때문에, 용이하게 구성할 수 있다.The present invention has a configuration in which the optical displacement sensor includes a light receiving unit capable of detecting a plurality of lights at different angles, and thus has a so-called compound eye function, so that the optical displacement sensor can receive light in response to the shape change of the measuring point during scanning. It can be measured immediately by scanning the displacement according to. Moreover, since there is no mechanism which rotates a monocular optical displacement sensor like the conventional patent document 1, it can be comprised easily.

Claims (11)

빛을 피측정물 상에 집광시키는 것에 의해 집광된 위치를 측정점으로서 조사하는 투광부(100)와, 상기 측정점으로부터 정반사하는 반사광을 수광하기 위한 수광부(210)를 갖는 광변위센서를 구비하고, 상기 투광되는 빛을 포함하여 상기 피측정물에 수직인 평면에 직교하는 방향으로 상대적으로 상기 광변위센서를 이동시키는 것에 의해 주사하고, 상기 피측정물의 변위를 측정하는 변위측정장치로서,And a light displacement sensor having a light projecting portion 100 for irradiating the collected light as a measuring point by condensing light on the object to be measured and a light receiving portion 210 for receiving the reflected light specularly reflected from the measuring point. A displacement measuring apparatus for scanning by moving the optical displacement sensor in a direction orthogonal to a plane perpendicular to the plane to be measured, including the light to be transmitted, and measuring the displacement of the object to be measured. 상기 광원의 하나에 대하여 상기 수광부를 적어도 3개 이상의 복수로 구비하고, 상기 복수의 수광부 중 어느 하나가 상기 피측정물의 상기 평면에 따른 단면에 있어서의 양측의 경사부분(Xn-1)(Xn+1) 및 그 사이의 꼭대기부분(Xn) 중의 어느 한 부분을 측정점으로 해서도 정반사된 반사광을 수광할 수 있도록, 상기 복수의 수광부를 상기 측정점을 중심으로 배열하여 구비한 것을 특징으로 하는, 변위측정장치.At least three or more light receiving parts are provided with respect to one of the light sources, and any one of the plurality of light receiving parts is inclined portions Xn-1 (Xn +) on both sides in the cross section along the plane of the object to be measured. 1) and a plurality of light receiving units arranged around the measuring point so as to receive the reflected light reflected by any one of the top portion (Xn) between the measurement point, displacement measurement Device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 수광부를 상기 측정점을 중심으로 배열하는 것은,Arranging the plurality of light receiving parts about the measurement point, 상기 복수의 수광부를 상기 측정점을 향하여 상기 평면과 교차하는 방향으로 배열하고, 또한 상기 각 수광부의 수광면이 차지하는 상기 측정점으로부터 상기 정반사한 반사광을 수광할 수 있는 수광범위가, 변위측정상, 서로 이웃하는 수광부의 수광면끼리로 연속하도록 배치하는 것임을 특징으로 하는, 변위측정장치.The light receiving ranges in which the plurality of light receiving parts are arranged in the direction crossing the plane toward the measuring point and which receive the specularly reflected reflected light from the measuring point occupied by the light receiving surface of each light receiving part are adjacent to each other in displacement measurement. Displacement measuring device, characterized in that arranged so as to be continuous with the light receiving surface. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 복수의 수광부는, 상기 평면과 교차하는 점에 1개와, 그 평면과 교차하는 방향의 양측에 같은 수만큼 대칭으로 배열된 것을 특징으로 하는, 변위측정장치.And said plurality of light receiving sections are arranged symmetrically by one at a point intersecting the plane and the same number on both sides of the direction intersecting the plane. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,The method of claim 2 or 3, 상기 투광부는, 광원(LD)과, 상기 광원으로부터 출사한 빛을 피측정물 상에 집광시키는 것에 의해 집광된 위치를 측정점으로서 조사하는 집광렌즈(2)를 구비하고,The light transmitting portion includes a light source LD and a light collecting lens 2 for irradiating a light collected position as a measuring point by condensing the light emitted from the light source on a measurement target, 상기 복수의 수광부는, 상기 측정점으로부터 정반사한 빛을 받아 집광하는 수광렌즈 기능소자(3a,3b,3c)와, 상기 수광렌즈 기능소자에서 집광된 빛을 받는 수광소자(PSD1, PSD2, PSD3)를 구비하고,The plurality of light receiving units may include light receiving lens functional elements 3a, 3b, and 3c that receive and reflect light reflected from the measurement point, and light receiving elements PSD1, PSD2, and PSD3 that receive light collected by the light receiving lens functional element. Equipped, 상기 수광부의 수광면은, 상기 수광렌즈 기능소자의 수광면인 것을 특징으로 하는, 변위측정장치.The light receiving surface of the light receiving unit is a light receiving surface of the light receiving lens functional element. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 복수의 수광렌즈 기능소자로부터 상기 집광되는 위치까지의 거리는 동일하고, 상기 각 수광렌즈 기능소자는 상기 측정점으로부터 동일거리에 배치되고, 또한 서로 이웃하는 수광렌즈 기능소자의 수광면이 서로 접하도록 근방에 배치된 것을 특징으로 하는, 변위측정장치.The distances from the plurality of light receiving lens functional elements to the condensed position are the same, and each of the light receiving lens functional elements is disposed at the same distance from the measuring point, and the light receiving surfaces of adjacent light receiving lens functional elements are in contact with each other. Displacement measuring device, characterized in that disposed on. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 각 수광렌즈 기능소자는, 상기 측정점으로부터 정반사한 빛을 받아 평행광으로 하는 콜리미터 렌즈(3a1,3b1,3c1)와 상기 콜리미터 렌즈로부터의 평행광을 상기 대응하는 수광소자에 집광하는 수광용 집광렌즈(3a2,3b2,3c2)를 갖고,Each of the light receiving lens functional elements receives collimating lenses 3a1, 3b1, 3c1, which receive light reflected by the measuring point into parallel light, and the light receiving lens for condensing parallel light from the collimating lens on the corresponding light receiving elements. With condensing lenses 3a2, 3b2, 3c2, 상기 수광부의 수광면은, 상기 콜리미터 렌즈의 수광면으로서, 서로 이웃하는 콜리미터 렌즈의 수광면이 상기 측정점에 대해서 차지하는 수광범위가, 변위 측정상 서로 연속하도록 배치되는 것과 함께, 각 수광렌즈 기능소자에 있어서, 상기 측정점과 상기 콜리미터 렌즈 사이의 거리와 상기 수광용 집광렌즈와 상기 수광소자간의 거리의 비가, 동일한 것을 특징으로 하는, 변위측정장치.The light receiving surface of the light receiving portion is a light receiving surface of the collimator lens, and the light receiving ranges occupied by the light receiving surfaces of neighboring collimator lenses with respect to the measuring point are arranged so as to be continuous with each other in displacement measurement. The device according to claim 1, wherein the ratio of the distance between the measuring point and the collimator lens and the distance between the light condensing lens and the light receiving element is the same. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,The method of claim 2 or 3, 상기 광변위센서는, 2개 구비되고, 또한 각각의 상기 주사가 다른 방향으로 주사 가능하게 배치된 구성인 것을 특징으로 하는, 변위측정장치.The optical displacement sensor is provided with two, and each said scanning is a structure arrange | positioned so that scanning in a different direction is possible, The displacement measuring apparatus characterized by the above-mentioned. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020060091666A 2005-09-28 2006-09-21 Position variation measuring apparatus and figure inspecting apparatus using the same Expired - Fee Related KR100855849B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2005-00282629 2005-09-28
JP2005282629A JP4275661B2 (en) 2005-09-28 2005-09-28 Displacement measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070035964A KR20070035964A (en) 2007-04-02
KR100855849B1 true KR100855849B1 (en) 2008-09-01

Family

ID=37958860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060091666A Expired - Fee Related KR100855849B1 (en) 2005-09-28 2006-09-21 Position variation measuring apparatus and figure inspecting apparatus using the same

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP4275661B2 (en)
KR (1) KR100855849B1 (en)
CN (1) CN100498217C (en)
TW (1) TWI288226B (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4995041B2 (en) * 2007-11-01 2012-08-08 アンリツ株式会社 Printed solder inspection method and printed solder inspection apparatus
JP5033587B2 (en) * 2007-11-05 2012-09-26 アンリツ株式会社 Printed solder inspection apparatus and printed solder inspection method
JP2012007942A (en) * 2010-06-23 2012-01-12 Fuji Xerox Co Ltd Position measurement device
CN103363951B (en) * 2012-04-10 2015-11-25 通用电气公司 Trigonometry distance measurement system and method
KR20150107450A (en) * 2014-03-14 2015-09-23 주식회사 엔젤 Dual acting cylinder integrated with tapeless encoder

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0763538A (en) * 1993-08-31 1995-03-10 Matsushita Electric Works Ltd Visual inspecting device for surface
JP2002246302A (en) * 2001-02-21 2002-08-30 Nikon Corp Position detector and exposure system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5859924A (en) * 1996-07-12 1999-01-12 Robotic Vision Systems, Inc. Method and system for measuring object features
US5812269A (en) * 1996-07-29 1998-09-22 General Scanning, Inc. Triangulation-based 3-D imaging and processing method and system
JP2885765B2 (en) * 1997-06-20 1999-04-26 富山日本電気株式会社 How to measure the amount of solder
US6618155B2 (en) * 2000-08-23 2003-09-09 Lmi Technologies Inc. Method and apparatus for scanning lumber and other objects

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0763538A (en) * 1993-08-31 1995-03-10 Matsushita Electric Works Ltd Visual inspecting device for surface
JP2002246302A (en) * 2001-02-21 2002-08-30 Nikon Corp Position detector and exposure system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007093369A (en) 2007-04-12
CN1940469A (en) 2007-04-04
CN100498217C (en) 2009-06-10
TW200712437A (en) 2007-04-01
TWI288226B (en) 2007-10-11
KR20070035964A (en) 2007-04-02
JP4275661B2 (en) 2009-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101273094B1 (en) The measurement method of PCB bump height by using three dimensional shape detector using optical triangulation method
US9019351B2 (en) Three-dimensional image measuring apparatus
US7641099B2 (en) Solder joint determination method, solder inspection method, and solder inspection device
KR101659302B1 (en) Three-dimensional shape measurement apparatus
JP2005504305A (en) 3D scanning camera
US7271919B2 (en) Confocal displacement sensor
US6636310B1 (en) Wavelength-dependent surface contour measurement system and method
IL138414A (en) Apparatus and method for optically measuring an object surface contour
KR20140019227A (en) Image sensor positioning apparatus and method
KR100855849B1 (en) Position variation measuring apparatus and figure inspecting apparatus using the same
JP4877100B2 (en) Mounting board inspection apparatus and inspection method
KR20160102244A (en) Non-imaging coherent line scanner systems and methods for optical inspection
JPH11132748A (en) Multifocal simultaneous detection device, three-dimensional shape detection device, appearance inspection device, and method thereof
JP2019100753A (en) Printed circuit board inspection device and printed circuit board inspection method
JP4864734B2 (en) Optical displacement sensor and displacement measuring apparatus using the same
JP2009139285A (en) Solder ball inspection device, inspection method thereof, and shape inspection device
KR101846189B1 (en) Apparatus and method for adjusting the focus automatically
JPH06258040A (en) Laser displacement meter
JP3073485B2 (en) Height measuring device and semiconductor package inspection device using the same
JPH04110706A (en) 3D shape data acquisition device
JP4995041B2 (en) Printed solder inspection method and printed solder inspection apparatus
JP3513945B2 (en) Optical displacement measuring device
JPH0486548A (en) Packaged substrate appearance inspection device
JP2008157749A (en) Inspection device
JP5509035B2 (en) Printed solder inspection apparatus and printed solder inspection method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20060921

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20070822

Patent event code: PE09021S01D

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20080222

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20080808

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20080826

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20080826

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20110720

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120802

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20120802

Start annual number: 5

End annual number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130801

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20130801

Start annual number: 6

End annual number: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20160709