(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象を上方から撮像することができるように保持し、必要に応じて前記計測対象に歪み荷重を印加することができ、ＸＹステージにより水平方向に移動可能とされた計測対象保持手段と、
Ｚステージにより上下方向に移動可能とされ、前記計測対象保持手段に保持された前記計測対象を上方から撮像する撮像手段とを備える歪み量計測装置を使用した歪み量計測方法であって、
前記計測対象に歪み荷重を印加しない状態で、前記撮像手段を使用して前記計測対象の指定エリアの画像を取得し、前記指定エリア内の第１、第２の計測用エリアの画像の保存と、前記第１、第２の計測用エリア間の距離の算出とを行う工程と、
前記計測対象に歪み荷重を印加した状態で、前記撮像手段を使用して前記計測対象の画像を取得し、保存されている前記第１、第２の計測用エリアの画像とのマッチングにより前記第１、第２の計測用エリアを検出し、前記第１、第２の計測用エリア間の距離を算出する工程と、
前記計測対象に歪み荷重を印加しない状態での前記第１、第２の計測用エリア間の距離と、前記計測対象に歪み荷重を印加した状態での前記第１、第２の計測用エリア間の距離とから、前記第１、第２の計測用エリア間の歪み量を算出する工程とを含んでいることを特徴とする歪み量計測方法。
【請求項２】
前記第１、第２の計測用エリア間の距離は、前記指定エリアのＸＹステージ座標と、前記指定エリア内の前記第１、第２の計測用エリアのＸＹ座標と、前記Ｚステージの座標を使用して算出することを特徴とする請求項１記載の歪み量計測方法。
【請求項３】
前記Ｚステージの一定のＺ座標範囲の各Ｚ座標における前記第１、第２の指定エリアの画像を前記第１、第２の計測用エリアと同一の大きさのフォーカスエリアで走査し、フォーカスエリア内でエッジ強度値を加算又は平均した値をフォーカス度として求め、各走査箇所でのフォーカス度を比較して最大のフォーカス値の箇所を検出して、各Ｚ座標での検出箇所を比較して最大のフォーカス値の検出箇所を含む位置を前記第１、第２の計測用エリアとすることを特徴とする請求項１又は２記載の歪み量計測方法。
【請求項４】
水平方向に移動可能とされたＸＹステージ及び上下方向に移動可能とされたＺステージと、
計測対象を上方から撮像することができるように保持し、必要に応じて前記計測対象に歪み荷重を印加することができ、前記ＸＹステージにより水平方向に移動可能とされた計測対象保持手段と、
前記Ｚステージにより上下方向に移動可能とされ、前記計測対象保持手段に保持された前記計測対象を上方から撮像する撮像手段と、
前記計測対象に歪み荷重を印加しない状態で、前記撮像手段を使用して前記計測対象の指定エリアの画像を取得し、前記指定エリア内の第１、第２の計測用エリアの画像の保存と、前記第１、第２の計測用エリア間の距離の算出とを行う工程と、
前記計測対象に歪み荷重を印加した状態で、前記撮像手段を使用して前記計測対象の画像を取得し、保存されている前記第１、第２の計測用エリアの画像とのマッチングにより前記第１、第２の計測用エリアを検出し、前記第１、第２の計測用エリア間の距離を算出する工程と、
前記計測対象に歪み荷重を印加しない状態での前記第１、第２の計測用エリア間の距離と、前記計測対象に歪み荷重を印加した状態での前記第１、第２の計測用エリア間の距離とから、前記第１、第２の計測用エリア間の歪み量を算出する工程を行う制御手段を備えていることを特徴とする歪み量計測装置。
【請求項５】
前記計測対象保持手段は、前記制御手段の制御により前記計測対象に歪み荷重を印加することができるように構成されていることを特徴とする請求項４記載の歪み量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント板に歪み荷重を印加した場合におけるプリント板の歪み量の計測や、ＱＦＰ（Ｑuad Ｆlat Ｐackage）を搭載したプリント板に歪み荷重を印加した場合におけるＱＦＰのリードの歪み量を計測する場合等に使用して好適な歪み量計測方法及び装置に関する。
【０００２】
近年、ノートブック型パーソナルコンピュータ等の携帯情報機器においては、製品の小型軽量化を図るために、薄型のプリント板が使用されている。しかし、薄型のプリント板は変形を起こしやすく、プリント板の搭載部品（例えば、ＱＦＰ）が不良となるおそれがある。
【０００３】
このため、このような携帯情報機器においては、プリント板に生じる変形を考慮した設計、評価が必要となり、その前提として、プリント板に歪み荷重を印加した場合におけるプリント板の歪み量の計測や、プリント板の歪みに伴う搭載部品の歪み量の計測を行う必要がある。
【０００４】
【従来の技術】
図７は従来の歪み量計測装置の一例を示す概略的斜視図であり、図７中、１は計測対象であるプリント板、２はプリント板１に搭載されたＱＦＰ、３Ａ〜３Ｄはプリント板１の表面に接着剤で張り付けられた歪みゲージ、４は歪み量計測器本体、５は歪みゲージ３Ａ〜３Ｄと歪み量計測器本体４とを接続するケーブル群である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す従来の歪み量計測装置においては、歪みゲージ３Ａ〜３Ｄを接着剤でプリント板１０に張り付けると共に、歪みゲージ１個あたり４本のケーブルが必要となるので、例えば、計測箇所が５０個所ある場合には、５０個の歪みゲージを接着剤でプリント板１０に張り付ける必要があると共に、２００本のケーブル処理が必要となり、計測に多大の労力が必要になるという問題点があった。
【０００６】
また、歪みゲージの張り付け及びケーブル処理によりプリント板１に変形等の副次的な影響が現れ、計測の信頼性が低下してしまうという問題点や、計測対象がＱＦＰ２のリードのように微小なものである場合には、歪みゲージの張り付けが不可能であり、歪み量の計測が不可能であるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑み、歪み量計測の省力化と、歪み量計測の信頼性の向上化と、歪みゲージを使用することができない微小なものの歪み量計測可能化による利便性の向上化を図ることができるようにした歪み量計測方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の歪み量計測方法は、計測対象を上方から撮像することができるように保持し、必要に応じて計測対象に歪み荷重を印加することができ、ＸＹステージにより水平方向に移動可能とされた計測対象保持手段と、Ｚステージにより上下方向に移動可能とされ、計測対象保持手段に保持された計測対象を上方から撮像する撮像手段とを備える歪み量計測装置を使用した歪み量計測方法であって、計測対象に歪み荷重を印加しない状態で、撮像手段を使用して計測対象の指定エリアの画像を取得し、指定エリア内の第１、第２の計測用エリアの画像の保存と、第１、第２の計測用エリア間の距離の算出とを行う工程と、計測対象に歪み荷重を印加した状態で、撮像手段を使用して計測対象の画像を取得し、保存されている第１、第２の計測用エリアの画像とのマッチングにより第１、第２の計測用エリアを検出し、第１、第２の計測用エリア間の距離を算出する工程と、計測対象に歪み荷重を印加しない状態での第１、第２の計測用エリア間の距離と、計測対象に歪み荷重を印加した状態での第１、第２の計測用エリア間の距離とから、第１、第２の計測用エリア間の歪み量を算出する工程とを含んでいるというものである。
【０００９】
本発明の歪み量計測方法によれば、計測対象の歪み量を計測対象の画像認識を通して行うことができるので、歪みゲージを接着剤で計測対象に張り付ける作業及び歪みゲージと歪み量計測器本体とを接続するケーブルの処理作業を不要とすることができると共に、歪みゲージの張り付け及びケーブル処理による計測対象の変形等の副次的な影響を除去することができ、更に、歪みゲージの張り付けが不可能な微小なものについても歪み量の計測が可能となる。
【００１０】
本発明の歪み量計測装置は、水平方向に移動可能とされたＸＹステージ及び上下方向に移動可能とされたＺステージと、計測対象を上方から撮像することができるように保持し、必要に応じて計測対象に歪み荷重を印加することができ、ＸＹステージにより水平方向に移動可能とされた計測対象保持手段と、Ｚステージにより上下方向に移動可能とされ、計測対象保持手段に保持された計測対象を上方から撮像する撮像手段と、計測対象に歪み荷重を印加しない状態で、撮像手段を使用して計測対象の指定エリアの画像を取得し、指定エリア内の第１、第２の計測用エリアの画像の保存と、第１、第２の計測用エリア間の距離の算出とを行う工程と、計測対象に歪み荷重を印加した状態で、撮像手段を使用して計測対象の画像を取得し、保存されている第１、第２の計測用エリアの画像とのマッチングにより第１、第２の計測用エリアを検出し、第１、第２の計測用エリア間の距離を算出する工程と、計測対象に歪み荷重を印加しない状態での第１、第２の計測用エリア間の距離と、計測対象に歪み荷重を印加した状態での第１、第２の計測用エリア間の距離とから、第１、第２の計測用エリア間の歪み量を算出する工程を行う制御手段を備えているというものである。
【００１１】
本発明の歪み量計測装置によれば、計測対象の歪み量を計測対象の画像認識を通して行うことができるので、歪みゲージを接着剤で計測対象に張り付け作業及び歪みゲージと歪み量計測器本体とを接続するケーブルの処理作業を不要とすることができると共に、歪みゲージの貼り付け及びケーブル処理による計測対象の変形等の副次的な影響を除去することができ、更に、歪みゲージの張り付けが不可能な微小なものについても歪み量の計測が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６を参照して、本発明の歪み量計測方法及び装置の一実施形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明の歪み量計測装置の一実施形態の概略的構成図である。図１中、１０は計測対象であるプリント板、１１はプリント板１０を上方から撮像することができるように保持し、必要に応じてプリント板１０に歪み荷重を印加することができるようにされた計測対象保持手段をなす治具、１２は治具１１を保持して治具１１を水平方法に移動可能とされたＸＹステージである。
【００１４】
また、１３は上下方向に移動可能とされたＺステージ、１４はＺステージ１３に保持された光学顕微鏡であり、１５Ａ〜１５Ｅは対物レンズ、１６はプリント板１０を撮像するためのＣＣＤカメラである。
【００１５】
また、１７はＸＹステージ１２及びＺステージ１３の動きをコントロールするステージコントローラ、１８はステージコントローラ１７の制御、ＣＣＤカメラ１６が撮像した画像の入力及び表示、計測用エリアの切り出し、切り出した計測用エリアの画像の保存、計測用エリアの座標の保存、計測用エリア間の歪み量の算出などを行うパーソナルコンピュータである。
【００１６】
図２は治具１１の第１構成例を示す図であり、図２Ａは概略的上面図、図２Ｂは図２ＡのＸ−Ｘ線に沿った概略的断面図、図２Ｃは押えシャフト部材を上げた状態を示す概略的断面図である。
【００１７】
図２中、２０は上面を開口とされた筐体、２１は筐体２０上に配置された押えシャフト部材であり、２２は枠体、２３、２４は枠体２２内に同一の高さに水平に固定され、プリント板１０に下方から歪み荷重を印加する場合に、プリント板１０をその両端で押えるための押えシャフトである。
【００１８】
押えシャフト部材２１は、蝶番２５Ａ、２５Ｂを介して筐体２０に蝶着され、図２Ｃに示すように開くことにより、プリント板１０を治具１１内に配置することができるようにされていると共に、ツマミ付きネジ部材２６Ａ、２６Ｂで筐体２０に不動的に固定することができるようにされている。
【００１９】
また、２７はプリント板１０に対して下方から歪み荷重を印加するための歪み荷重シャフト、２８は歪み荷重シャフト２７を保持する歪み荷重シャフト保持部材、２９は荷重シャフト保持部材２８を上下方向に移動させるためのウオーム歯車機構である。
【００２０】
また、３０はウオーム歯車機構２９のウオーム３１に連結された回転シャフト、３２は回転シャフト３０を回転させ、ウオーム歯車機構２９を介して歪み荷重シャフト保持部材２８を上下方向に移動させるためのツマミである。
【００２１】
このように構成された治具１１の第１構成例においては、治具１１内にプリント板１０を配置し、プリント板１０に歪み荷重を印加しないようにしてプリント板１０を押えシャフト２３、２４と歪み荷重シャフト２７で挟持する場合には、図３Ａに示すように、プリント板１０を水平に保持することができる。
【００２２】
また、図３Ｂに誇張的に示すように、歪み荷重シャフト２７を上方に押し上げる場合には、プリント板１０の両端を押えシャフト２３、２４で押え、プリント板１０に歪み荷重を印加して歪みを生じさせることができる。なお、３４は搭載部品（例えば、ＱＦＰ）である。
【００２３】
なお、ツマミ３２の代わりに、モータ及びモータの回転を減速する減速機を設け、モータの駆動をパーソナルコンピュータ１８で制御することにより、歪み荷重シャフト保持部材２８の上下方向の移動を制御するように構成しても良い。
【００２４】
図４は治具１１の第２構成例を示す概略的斜視図であり、治具１１の第２構成例は、プリント板１０を実際のケースに実装した場合に発生する歪みを再現できるように構成したものである。
【００２５】
図４中、３６はＸＹステージ１２上に水平に配置されるベース、３７〜４０はベース３６に立設された固定シャフトであり、これら固定シャフト３７〜４０は、上面を面一とされ、かつ、上面側に垂直方向に雌ねじ４１〜４４が形成されている。
【００２６】
また、４５〜４８はプリント板１０に形成されているネジ透過孔４９〜５２を介して雌ねじ４１〜４４にねじ込むことにより、プリント板１０を固定シャフト３７〜４０に固定させるための雄ねじである。
【００２７】
このように構成された治具１１の第２構成例においては、図５Ａに示すように、プリント板１０を固定シャフト３７〜４０上に載置して、雄ねじ４５〜４８でプリント板１０を固定しないようにする場合には、プリント板１０に歪み荷重を印加しないようにして水平に保持することができる。
【００２８】
これに対して、図５Ｂに示すように、プリント板１０を固定シャフト３７〜４０上に載置して、雄ねじ４５〜４８で固定シャフト３７〜４０に固定する場合には、雄ねじ４５〜４８でプリント板１０を固定シャフト３７〜４０に固定することによる歪み荷重をプリント板１０に印加して歪みを生じさせることができる。
【００２９】
図６は本発明の歪み量計測方法の一実施形態を説明するための概略的平面図であり、本発明の歪み量計測方法の一実施形態は、図１に示す本発明の歪み量計測装置の一実施形態を使用した歪み量計測方法である。
【００３０】
本発明の歪み量計測方法の一実施形態においては、まず、プリント板１０に歪み荷重を印加しない状態で、図６Ａに示すように、プリント板１０上に予め指定されている指定エリア５４の画像を入力し、指定エリア５４の画像から計測用エリア５５を切り出して、計測用エリア５５の画像を辞書として保存すると共に、計測用エリア５５の３次元座標（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）を保存する。
【００３１】
次に、同じく、プリント板１０に歪み荷重を印加しない状態で、ＸＹステージ１２を駆動してプリント板１０の水平位置を移動させて、プリント板１０上に予め指定されている指定エリア５６の画像を入力し、指定エリア５６の画像から計測用エリア５７を切り出して、計測用エリア５７の画像を辞書として保存すると共に、計測用エリア５７の３次元座標（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を保存し、更に、計測用エリア５５、５７間の距離Ｌ｛＝√［(Ｘ１−Ｘ２)2 ＋(Ｙ１−Ｙ２)2 ＋(Ｚ１−Ｚ２)2 ］｝を算出し、これを保存する。
【００３２】
次に、プリント板１０に歪み荷重を印加し、図６Ｂに示すように、指定エリア５４の画像を入力し、保存されている計測用エリア５５の画像とのマッチングを行い、計測用エリア５５を検出し、プリント板１０に歪み荷重を印加した場合における計測用エリア５５の３次元座標（Ｘ１'、Ｙ１'、Ｚ１'）を保存する。
【００３３】
次に、ＸＹステージ１２を駆動してプリント板１０の水平位置を移動させて、指定エリア５６の画像を入力し、保存されている計測用エリア５７の画像とのマッチングを行い、計測用エリア５７を検出し、プリント板１０に歪み荷重を印加した場合における計測用エリア５７の３次元座標（Ｘ２'、Ｙ２'、Ｚ２'）を保存し、更に、計測用エリア５５、５７間の距離Ｌ'｛＝√［(Ｘ１'−Ｘ２')2 ＋(Ｙ１'−Ｙ２')2 ＋(Ｚ１'−Ｚ２')2 ］｝を算出し、これを保存する。
【００３４】
次に、計測用エリア５５、５７間の変形量ΔＬ［＝Ｌ−Ｌ'］を算出し、これに基づいて、計測用エリア５５、５７間の歪み量ε［＝（Ｌ−Ｌ'）／Ｌ］を算出して保存する。
【００３５】
なお、計測用エリア５５、５７のＸＹ座標は、指定エリア５４、５６のＸＹステージ座標と、指定エリア５４、５６内の計測用エリア５５、５７のＸＹ座標から算出することができ、計測用エリア５５、５７のＺ座標は、Ｚステージ１３のＺ座標から算出することができる。
【００３６】
また、指定エリア５４、５６の画像を取得するためのＸＹステージ１２の移動は、指定エリア５４、５６の座標をファイル化した座標ファイルに基づいて行うことができ、この座標ファイルは、例えば、プリント板１０のＣＡＤ設計データに基づいて作成することができる。
【００３７】
また、計測用エリア５５、５７の切り出しは、パーソナルコンピュータ１８のディスプレイに表示された指定エリア５４、５６の画像から操作者が行うようにしても良いし、あるいは、Ｚステージ１３の一定のＺ座標範囲の各Ｚ座標における指定エリア５４、５６の画像を計測用エリア５５、５７と同一の大きさのフォーカスエリアで走査し、フォーカスエリア内でエッジ強度値を加算又は平均した値をフォーカス度として求め、各走査箇所でのフォーカス度を比較して最大のフォーカス値の箇所を検出し、各Ｚ座標での検出箇所を比較して最大のフォーカス値の検出箇所を含む位置を計測用エリア５５、５７として切り出すようにしても良い。
【００３８】
以上のように、本発明の歪み量計測装置の一実施形態を使用した本発明の歪み量計測方法の一実施形態によれば、プリント板１０の歪み量の計測をプリント板１０の画像認識を通して行うようにしているので、歪みゲージを接着剤でプリント板１０に張り付ける作業及び歪みゲージと歪み量計測器本体とを接続するケーブルの処理作業を不要とすることができ、歪み量計測の省力化を図ることができる。
【００３９】
また、歪みゲージの張り付け及びケーブル処理によるプリント板１０の変形等の副次的な影響を除去することができるので、歪み量計測の信頼性の向上化を図ることができる。
【００４０】
また、プリント板１０の歪み量のほか、歪みゲートを使用することができない微小な搭載部品の歪み量（例えば、ＱＦＰのリードの歪み量）を計測することもでき、利便性の向上化を図ることができる。
【００４１】
なお、本発明の歪み量測定方法の一実施形態においては、計測用エリア５５、５７は、異なる指定エリア５４、５６内の計測用エリアである場合について説明したが、本発明は、同一の指定エリア内から複数の計測用エリアを切り出す場合にも適用することができる。
【００４２】
この場合、同一の指定エリア内の計測用エリアについては、その画像を保存する際に、同一の指定エリア内の計測用エリアであることを識別することができる識別情報を付加する場合には、歪み荷重を印加した状態での計測用エリアの辞書検索（マッチング）を容易に行うことができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の歪み量計測方法又は装置によれば、計測対象の歪み量を計測対象の画像認識を通して行うことができるようにしたことにより、歪みゲージを接着剤で計測対象に張り付ける作業及び歪みゲージと歪み量計測器本体とを接続するケーブルの処理作業を不要とすることができると共に、歪みゲージの貼り付け及びケーブル処理による計測対象の変形等の副次的な影響を除去することができ、更に、歪みゲージの張り付けが不可能な微小なものについても歪み量の計測が可能となるので、歪み量計測の省力化と、歪み量計測の信頼性の向上化と、利便性の向上化とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の歪み量計測装置の一実施形態の概略的構成図である。
【図２】本発明の歪み量計測装置の一実施形態が備える治具の第１構成例を示す図である。
【図３】本発明の歪み量計測装置の一実施形態が備える治具の第１構成例の機能を説明するための概略的斜視図である。
【図４】本発明の歪み量計測装置の一実施形態が備える治具の第２構成例を示す概略的斜視図である。
【図５】本発明の歪み量計測装置の一実施形態が備える治具の第２構成例の機能を説明するための概略的斜視図である。
【図６】本発明の歪み量計測方法の一実施形態を説明するための概略的平面図である。
【図７】従来の歪み量計測装置の一例を示す概略的斜視図である。
【符号の説明】
（図１）
１５Ａ〜１５Ｅ  対物レンズ
（図２）
２０  筐体
２１  押さえシャフト部材
２３、２４  押さえシャフト
２５Ａ、２５Ｂ  蝶番
２７  歪み荷重シャフト
２９  ウオーム歯車機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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