JP2008076962A - Optical inspection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物体に光を照射し、その反射光若しくは透過光によって、物体の表面の均一性(凹凸の有無)や物体内部の均一性(例えば物体内における物質の分布の均一性等)を検査するための光学検査装置に関するものである。 The present invention irradiates an object with light, and the reflected light or transmitted light gives the object surface uniformity (the presence or absence of irregularities) and the inside of the object (for example, the uniformity of the distribution of substances in the object). The present invention relates to an optical inspection apparatus for inspection.
物体の表面の均一性(例えば1ミクロンないし数10ミクロン程度の凹凸の有無)や物体内部の均一性(本明細書においては、これら均一性を「物体の均一性」と表示することがある)を、通常の光学検査装置(例えば光学顕微鏡等)で目視しても、あるいは上記光学検査装置にビデオカメラ等を装着して得た画像に画像処理を施しても、物体の均一性がない(「物体の不均一性」と表示することがある)部分(「物体の不均一部分」と表示することがある)における反射光あるいは透過光の明るさには殆ど変化がないため(コントラスト比が1に極めて近いため)、物体の不均一部分の有無を判断することが極めて困難である。そこで、物体の不均一部分における光学像の明るさの変化を強調できる(コントラスト比を増大できる)ノマルスキー微分干渉検査装置が多用される。 Uniformity of the surface of the object (for example, presence or absence of unevenness of about 1 micron to several tens of microns) and uniformity inside the object (in the present specification, this uniformity may be referred to as “object uniformity”) Even if the image is visually observed with a normal optical inspection apparatus (for example, an optical microscope) or image processing is performed on an image obtained by attaching a video camera or the like to the optical inspection apparatus, there is no object uniformity ( The brightness of the reflected or transmitted light in the part (which may be displayed as "non-uniform part of the object") (which may be displayed as "non-uniform part of the object") is almost unchanged (the contrast ratio is It is extremely difficult to determine the presence or absence of a non-uniform portion of the object. Therefore, a Nomarski differential interference inspection apparatus that can emphasize the change in the brightness of the optical image in the non-uniform portion of the object (can increase the contrast ratio) is frequently used.
ノマルスキー微分干渉検査装置を用いると、物体の不均一部分の光学像のコントラスト比を増大させることができるから、視覚による検査の場合において、明るく山のように盛り上がって見える部分と、山の陰のように暗く見える部分とを相対的に目立たせることができる。その結果、物体の不均一部分の光学像(2次元像)を目視すると、あたかも立体画像のように見えて、物体の不均一部分の有無の判断(検査)が容易になる。 When using a Nomarski differential interference inspection apparatus, the contrast ratio of the optical image of the non-uniform part of the object can be increased. Therefore, in the case of visual inspection, the part that appears bright and swelled, and the shadow of the mountain The portion that looks dark like this can be made relatively conspicuous. As a result, when an optical image (two-dimensional image) of a non-uniform portion of an object is visually observed, it looks as if it is a three-dimensional image, and it becomes easy to determine (inspect) whether or not there is a non-uniform portion of the object.
かかるノマルスキー微分干渉検査装置は、例えば、第1の光軸上に、対物レンズ、ノマルスキープリズム、ハーフミラー(若しくはビームスプリッター)、及びレンズ群とこのレンズ群の中に位置する回転可能な検光子(偏光素子)を位置づけて、検査対象物体(試料)の光学像を結像面上に結像するものである。ここで検査対象物体に照明光を照射する光源は、ハーフミラーが配置された位置で第1の光軸と直交する第2の光軸上に位置づけられるとともに、光源とハーフミラーとの間には、偏光板が位置づけられている。光源から偏光板を経てハーフミラーに入射した光は、ハーフミラーで反射され、第1の光軸に沿ってノマルスキープリズムと対物レンズを通った後に被写体へ照射される。そして被写体で反射して再び対物レンズに入射した光が、ノマルスキープリズム、ハーフミラー、及び検光子を有するレンズ群を透過して、結像面に像を結像する。ノマルスキー微分干渉検査装置において、物体の不均一性に対応したコントラスト比の高い微分干渉像を得るためには、光源からハーフミラーに入射する光の偏光を偏光板の回転で調整し、また被写体に向かう光と被写体で反射された光とによる微分干渉をノマルスキープリズムで調整し、更に検光子を回転させるのである(例えば、特許文献1及び2)。
しかし、ノマルスキー微分干渉検査装置は、3つの調整要素の調整機構を有して高コストであることに加え、上記偏光板、ノマルスキープリズムおよび検光子の3つの調整要素は、相互に影響しあって微分干渉像のコントラスト比を増大させるものだから、検査対象である物体(例えば微小なロエレクトロニクス部品や微小なメカトロニクス部品等)を検査(物体の均一性を判断)するには、熟練度の高いオペレータを必要とし、また検光子(偏光素子)の回転にともなって、結像面上の光学像の位置が変動するから、ときには検査対象領域が視野(エリアセンサーを用いたときには、画像領域)の外に出てしまうという問題がある。そこで本発明は、上記各問題を解決すべく、調整要素が少なくて調整機構を簡素化かつローコスト化でき、検査のために高い熟練度を必要とせず(操作が容易で)、調整に伴い光学像が結像面上で位置変動しない光学検査装置を実現するものである。 However, the Nomarski differential interference inspection apparatus has an adjustment mechanism of three adjustment elements and is expensive, and the three adjustment elements of the polarizing plate, the Nomarski prism, and the analyzer influence each other. Because it increases the contrast ratio of the differential interference image, a highly skilled operator is required to inspect (e.g., determine the uniformity of an object) an object to be inspected (for example, a microloelectronic component or a micromechatronic component). Since the position of the optical image on the imaging surface changes with the rotation of the analyzer (polarization element), sometimes the region to be inspected is outside the field of view (or the image region when using an area sensor). There is a problem of going out. In order to solve the above problems, the present invention can simplify and reduce the cost of the adjustment mechanism with fewer adjustment elements, and does not require a high level of skill for inspection (easy to operate). An optical inspection apparatus in which the position of an image does not change on the imaging surface is realized.
上記課題を解決するために、本発明にかかる光学検査装置は、光路上に対物レンズ側から、対物レンズ、ビームスプリッター、及び結像レンズを位置づけて、対物レンズに相対する物体の光学像を結像面に結像する光学検査装置において、開口を有する遮光板を、更にビームスプリッターと対物レンズとの間、若しくは対物レンズを構成する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間で、少なくとも対物レンズとビームスプリッターとを位置づける対物レンズ側光軸と交差する平面に位置づけ、ビームスプリッターが、光源からビームスプリッターに入射した光を対物レンズ側光軸に沿って対物レンズに向けて反射若しくは透過して物体に照射するとともに、物体から反射されて対物レンズ側光軸に沿って対物レンズに入射した光を結像レンズへと透過若しくは反射させる構成を有している。 In order to solve the above problems, an optical inspection apparatus according to the present invention positions an objective lens, a beam splitter, and an imaging lens on the optical path from the objective lens side, and forms an optical image of an object facing the objective lens. In an optical inspection apparatus that forms an image on an image plane, a light shielding plate having an opening is further provided between the beam splitter and the objective lens, or between any one of a plurality of lenses constituting the objective lens. Position the lens and the beam splitter on a plane that intersects the optical axis on the objective lens side, and the beam splitter reflects or transmits the light incident on the beam splitter from the light source toward the objective lens along the optical axis on the objective lens side. Irradiates the object and reflects the light reflected from the object and incident on the objective lens along the optical axis on the objective lens side. Has a configuration in which transmission or reflecting into.
かかる構成を有する光学検査装置では、遮光板の開口は、対物レンズ側光軸に沿ってビームスプリッターから対物レンズを経て物体に照射される光束及び対物レンズに入射してビームスプリッターに向かう光束の一部を遮って、開口の縁部によって光に回折を生じさせることができる。発明者は、こうした光の回折を生じさせると、物体の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化が強調される(コントラスト比が増大する)こと(請求項1)を見出したのである。 In the optical inspection apparatus having such a configuration, the opening of the light shielding plate is a light flux that is incident on the object from the beam splitter through the objective lens along the optical axis on the objective lens side and a light flux that enters the objective lens and travels toward the beam splitter. The light can be diffracted by the edge of the opening. The inventor has found that when the diffraction of the light is caused, the change in the brightness of the optical image corresponding to the non-uniform portion of the object is emphasized (contrast ratio is increased) (Claim 1). .
また発明者は、遮光板を、ビームスプリッターと結像レンズとの間、若しくは結像レンズを構成する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間で、少なくともビームスプリッターと結像レンズとを位置づける結像レンズ側光軸と交差する平面に位置づけることで、遮光板でビームスプリッターを透過して結像面に向かう光束の一部を遮って、開口の縁部によって光に回折を生じさせれば、物体の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化が強調されること(請求項2)を見出したのである。 The inventor positions at least the beam splitter and the imaging lens between the beam splitter and the imaging lens or between any of the plurality of lenses constituting the imaging lens. If it is positioned on a plane that intersects the optical axis on the imaging lens side, a part of the light beam that passes through the beam splitter through the beam splitter and goes to the imaging surface is blocked, and the light is diffracted by the edge of the aperture. It has been found that the change in the brightness of the optical image corresponding to the non-uniform portion of the object is emphasized (claim 2).
なお上記各構成(請求項1及び請求項2の構成)において、ビームスプリッターが、光源から入射した光を対物レンズに向けて反射し、対物レンズから入射した光を結像レンズへと透過するときには、対物レンズ側光軸と結像レンズ側光軸とが1本の光軸となる。その一方、ビームスプリッターが、光源から入射した光を対物レンズに向けて透過し、対物レンズから入射した光を結像レンズへと反射するときには、対物レンズ側光軸と光源側光軸とが1本の光軸となり、対物レンズ側光軸と結像レンズ側光軸とが互いに交差することになる。 In each of the above configurations (the configurations of claims 1 and 2), when the beam splitter reflects the light incident from the light source toward the objective lens and transmits the light incident from the objective lens to the imaging lens. The objective lens side optical axis and the imaging lens side optical axis form a single optical axis. On the other hand, when the beam splitter transmits light incident from the light source toward the objective lens and reflects light incident from the objective lens to the imaging lens, the objective lens side optical axis and the light source side optical axis are 1 Thus, the objective lens side optical axis and the imaging lens side optical axis intersect each other.
ここで上記構成(請求項2)の光学検査装置は、ビームスプリッターから結像レンズ側に透過若しくは反射した光に、遮光板の開口の縁部によって回折を生じさせるものだから、請求項3に記載のように、ビームスプリッターを有さず、外光で物体を照明することとし、遮光板を、対物レンズが有する複数のレンズ及び結像レンズが有する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間で光学検査装置の光軸と交差する平面に位置づけて、対物レンズに入射して光軸に沿って結像面に向かう光束の一部を開口の縁部によって遮って光に回折を生じさせても物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を強調することができる。このとき物体は、外光を対物レンズ側に反射するものであっても透過するものであってもよい。 Here, the optical inspection apparatus having the above configuration (claim 2) causes the light transmitted or reflected from the beam splitter to the imaging lens side to be diffracted by the edge of the opening of the light shielding plate. As described above, an object is illuminated with external light without a beam splitter, and a light shielding plate is provided between any one of a plurality of lenses included in the objective lens and a plurality of lenses included in the imaging lens. Positioning it on a plane that intersects the optical axis of the optical inspection device, the part of the light beam that enters the objective lens and travels toward the image plane along the optical axis is blocked by the edge of the aperture to cause diffraction in the light. Also, it is possible to emphasize the change in brightness of the optical image of the non-uniform part of the object. At this time, the object may reflect or transmit external light to the objective lens side.
ここで発明者は、開口の縁部を、遮光板が交差する光軸の近傍に位置づけることによって、物体の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を顕著に強調できること(請求項4)を見出した。従って、遮光板が、その交差する光軸に対し、その交差方向に移動可能であれば、物体の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を最も強調できる位置に遮光板の開口の縁部を位置づけることができる(請求項5)。また遮光板の開口を正方形状もしくは長方形状とすれば、開口の4つの縁部の1つを遮光板が交差する光軸近傍に位置づけて光に回折によって生じる物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を協調することができる(請求項6)。 Here, the inventor can remarkably emphasize the change in the brightness of the optical image corresponding to the non-uniform portion of the object by positioning the edge of the opening in the vicinity of the optical axis where the light shielding plates intersect. ) Was found. Therefore, if the light shielding plate is movable in the intersecting direction with respect to the intersecting optical axes, the opening of the light shielding plate is positioned at the position where the change in the brightness of the optical image corresponding to the non-uniform portion of the object can be most emphasized. The edge can be positioned (Claim 5). If the light-shielding plate has a square or rectangular opening, one of the four edges of the light-shielding plate is positioned near the optical axis where the light-shielding plate intersects, and the optical image of the non-uniform portion of the object caused by light diffraction Changes in brightness can be coordinated (claim 6).
請求項7に記載の光学検査装置は、物体の光学像を電気信号に変換するエリアセンサーを更に有しているから、エリアセンサー(例えばビデオカメラ)から出力される物体の映像信号(ビデオシグナル)を、コンピュータや画像処理装置に入力できるとともに、映像モニタ(ピクチャーモニタ)等に表示することによって、物体の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を容易に認識することができる(物体の均一性検査を更に容易することができる)。 Since the optical inspection apparatus according to claim 7 further includes an area sensor that converts an optical image of the object into an electric signal, a video signal (video signal) of the object output from the area sensor (for example, a video camera). Can be input to a computer or an image processing apparatus, and by displaying on a video monitor (picture monitor), a change in the brightness of the optical image corresponding to the non-uniform portion of the object can be easily recognized (object The uniformity inspection can be further facilitated).
このように本発明にかかる光学検査装置によれば、遮光板で光束の一部を遮光して、結像面に結像する物体の光学像における物体の不均一部分の明るさの変化を強調することができ、更に光束の遮光の状態を調整することで、物体の不均一部分の明るさの変化を顕著に強調することができる。よって本発明にかかる光学検査装置によれば、調整要素を少なくすることができて、調整機構が簡素化かつローコスト化され、また調整要素は開口の位置調整(光束の遮光状態の調整)だけだから高度の熟練度を必要とせず、更に偏光素子である検光子を用いないから、検光子の回転にともなう結像面上の光学像の位置変動を防ぐことがきる。 As described above, according to the optical inspection apparatus of the present invention, a part of the light beam is shielded by the light shielding plate, and the change in the brightness of the nonuniform portion of the object in the optical image of the object imaged on the imaging surface is emphasized. Further, by adjusting the light shielding state of the light beam, it is possible to remarkably emphasize the change in the brightness of the non-uniform portion of the object. Therefore, according to the optical inspection apparatus of the present invention, the adjustment elements can be reduced, the adjustment mechanism is simplified and the cost is reduced, and the adjustment elements are only the position adjustment of the aperture (adjustment of the light shielding state of the light beam). Since a high degree of skill is not required and an analyzer, which is a polarizing element, is not used, it is possible to prevent a change in the position of the optical image on the image plane due to the rotation of the analyzer.
以下、図面を参照して、本発明にかかる光学検査装置を説明する。 Hereinafter, an optical inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明にかかる光学検査装置の一実施例(実施例1、光学検査装置10)の概略構成例を示す図である。
図1に示す光学検査装置10は、複数のレンズを有する対物レンズ20、遮光板30、ビームスプリッター40、複数のレンズを有する結像レンズ50、光源60、これら対物レンズ20ないし光源60を収納して遮光する鏡筒70、及び結像レンズ50側で鏡筒70に装着されたビデオカメラ80を有している。ここで対物レンズ20、遮光板30及びビームスプリッター40を位置づけた対物レンズ側光軸11と、ビームスプリッター40及び像レンズ50を位置づけた結像レンズ側光軸12とは、1本の光軸13をなしており、この光軸13上にビデオカメラ80(例えばCCDビデオカメラ)のレンズ81が位置づけられている。そしてレンズ81は、光学検査装置10が結像する光学像をビデオカメラ80が有する例えばCCD素子の光電面に結像する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration example of an optical inspection apparatus according to an embodiment (Example 1, optical inspection apparatus 10) according to the present invention.
An
遮光板30は、厚さが5mmで幅が42mmであり、一辺が30mmの正方形状の開口31を有し、対物レンズ20とビームスプリッター40との間に位置し、遮光板30の長さ方向に鏡筒70を対物レンズ側光軸11と直交するように貫通し、図示しない駆動装置(例えば減速駆動装置)によって、上記貫通方向に直線移動することができる。そして遮光板30のビームスプリッター40側の表面とビームスプリッター40との間隔は10mmであり、遮光板30の対物レンズ20側の表面と対物レンズ20のフランジとの間隔は25mmである。また開口31のほぼ中央に対物レンズ側光軸11が位置するように遮光板30の位置をプリセットすることができる。
The
ビームスプリッター40は、略直角二等辺三角形の断面形状を有するプリズム41及び42を有し、略直角二等辺三角形の底辺を含む底面同士を相対させて反射面43を形成している。反射面43は、中央において光軸13と45度の角度で交差するように位置づけられ、光源側光軸14が反射面43の中央において光軸13と直交している。光源60は、例えば白熱電球61と集光レンズ62を有して、白熱電球61が放射する光を集光レンズ62で集光し、光源側光軸14に沿って、ビームスプリッター40に照射するように構成されている。
The beam splitter 40 includes
図2(a)は、長方形状の遮光板30の開口31と、対物レンズ側光軸11に沿った光束11a等との相対的位置関係を示す平面図である。開口31は、長さ方向中心線32aに直交する直線状縁部31a、31bと、幅方向中心線32bに直交する直線状縁部31c、31dとで正方形状に規定され、遮光板30の中央に設けられている。ここで光束11aは、対物レンズ20とビームスプリッター40との間で、図1中の矢印Aの方向に向かう光束及び図1中の矢印Bの方向に向かう光束の両方の光束である。
FIG. 2A is a plan view showing a relative positional relationship between the opening 31 of the rectangular
次に、検査対象である物体1(例えば微小なロエレクトロニクス部品や微小なメカトロニクス部品等)を検査する場合における、光学検査装置10の調整について説明する。
先ず、物体1を台2に載せ対物レンズ20に相対するよう位置づけるとともに(図1)、遮光板30を前述プリセットの位置に設定する。次に、白熱電球61を点灯して光源60から光をビームスプリッター40に向けて放射する。すると光源60から放射された光は、光源側光軸14に沿ってビームスプリッター40の反射面43に到達し、図1中矢印Aで示す方向に反射面43で反射される光と、反射面43を透過する光とに分離される。反射面43で反射された光は、対物レンズ側光軸11に沿って対物レンズ20に向かう(なお、反射面43を透過した光は、ビームスプリッター40を透過して、鏡筒70の例えば黒色塗装された内面で吸収される)。対物レンズ20に向かった光は、遮光板30がプリセット位置にあるから、遮光板30で遮光されず、対物レンズ20を透過して物体1に照射される。
Next, adjustment of the
First, the object 1 is placed on the table 2 so as to face the objective lens 20 (FIG. 1), and the
こうして物体1に照射された光は、物体1の表面の反射率が高いときには、物体1の表面で反射され、物体1の表面近傍が光を透過するとともに反射するときには、物体1の表面ないし内部で反射される。物体1で反射されて対物レンズ20に入射した光は、図1中矢印Bで示す方向に対物レンズ側光軸11に沿ってビームスプリッター40に入射する。ビームスプリッター40に入射した光は、反射面43で反射される光と、反射面43を透過する光とに分離される。反射面43を透過した光は、結像レンズ50によって結像面に物体1の光学像を結像するから、この光学像をビデオカメラ80によって撮像することができる(なお反射面43で反射した光は、光源側光軸14に沿って光源60の方向に向かい、鏡筒70の内面で吸収される)。
The light thus irradiated on the object 1 is reflected by the surface of the object 1 when the reflectance of the surface of the object 1 is high, and when the vicinity of the surface of the object 1 transmits and reflects light, the surface or the inside of the object 1 is reflected. Reflected by. The light reflected by the object 1 and entering the objective lens 20 enters the beam splitter 40 along the objective lens side
次に、物体1の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調するための調整について説明する。
遮光板30がプリセット位置にあるときには、対物レンズ側光軸11が開口31の中央に位置し、遮光板30は光束11aを遮光しないから、光学検査装置10は、通常の光学顕微鏡と同様に作用して、物体1の不均一部分の明るさの変化は極めて少ない(図3(a)に示す画像参照)。ここで図2(a)に示すように遮光板30で光束11aを遮ると、直線状縁部31aによる光の回折が生じる。発明者は、この回折が生じると、図3(b)に示す画像のように、物体1の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化が強調されることを見出した。こうした光学像の明るさの変化は、直線状縁部31aが対物レンズ側光軸11と丁度接した状態でなくても強調されることがわかった。何故ならば、遮光板30をその長さ方向に移動させながら、直線状縁部31aを対物レンズ側光軸11の近傍に近づけていくと、物体1の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化が徐々に強調されていき、そして直線状縁部31aが対物レンズ側光軸11と交差するあたりで、上記光学像の明るさの変化が最も強調され、直線状縁部31aが対物レンズ側光軸11と交差したのち、遮光板30が対物レンズ側光軸11上で光線を遮光するようになると、上記強調の程度が徐々に減少することを見出したからである。
Next, adjustment for enhancing the change in the brightness of the optical image corresponding to the non-uniform portion of the object 1 will be described.
When the
また図3(c)及び(d)は、遮光板30を、上記位置よりも対物レンズ20側に近い位置で対物レンズ側光軸11と交差させたときの光学像の明るさの変化の様子を示す画像であり、図3(e)及び(f)は、遮光板30を、対物レンズ20の近傍の位置で対物レンズ側光軸11と交差させたときの光学像の明るさの変化の様子を示す画像である((図3(c)及び(e)は遮光板30がプリセット位置にあるときの画像であり、同図(d)及び(f)は物体1の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調したときの画像である)。つまり、遮光板30をビームスプリッター40に比較的近い位置で対物レンズ側光軸11と交差させると、図3(a)及び(b)の画像を得ることができ、この位置よりも対物レンズ20寄りで遮光板30を対物レンズ側光軸11と交差させると、図3(c)及び(d)の画像を得ることができ、さらに遮光板30を対物レンズ20寄りの位置で対物レンズ側光軸11と交差させると、図3(e)及び(f)の画像を得ることができるのである。
3C and 3D show changes in the brightness of the optical image when the
このように対物レンズ側光軸11方向に対する遮光板30、開口31及び直線状縁部31aの位置関係には、特別な制約がなく(例えばシュリーレン法のように、エッジを焦点に位置づけるなどの制約はないし、また直線状縁部31aは、鋭いエッジ形状を有しなくてもよいのである)、遮光板30がビームスプリッター40と対物レンズ20との間で光束11aの一部を遮ると、直線状縁部31aで生じる光の回折が物体1の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調し、かかる明るさの変化は、直線状縁部31aが対物レンズ側光軸11ないしその近傍に位置づけられると、最も強調されるのである。
Thus, there is no special restriction on the positional relationship between the
従って、例えば光学検査装置10の光学像をビデオカメラ80で撮像し映像モニタ等で目視しながら、不均一部分が存する基準の試料(光学検査装置10の調整をするための基準の試料)を台2の上で所定の位置に位置づけ、対物レンズ20の焦点の調整を行ったのち、基準の試料における不均一部分の画像のコントラストが最も強調されるように、対物レンズ側光軸11に対する遮光板30の位置を調整した後に、上記基準の試料に替えて物体1の映像を目視すれば、物体1の不均一部分の有無を容易に検査することができるのである。
Therefore, for example, while taking an optical image of the
例えば、図4(a)は、遮光板30をプリセット位置に位置づけたときに、物体1を撮像した画像(図3(a))の走査線Haにおける映像信号のコントラストの変化を説明する波形であり、図4(b)は、光学像のコントラストを強調したときに、物体1の不均一部分を撮像した画像(図3(b))の走査線Hb(走査線Haに対応する位置の走査線)における映像信号のコントラスト変化を説明する波形である(なお図4は、コントラスト変化を説明するため、映像信号の変化分(交流成分)だけを示したものである)。
For example, FIG. 4A shows a waveform for explaining a change in contrast of the video signal in the scanning line Ha of the image (FIG. 3A) obtained by imaging the object 1 when the
このように光学検査装置10は、物体1の不均一部分に対応した光学像のコントラストを強調することができるから、ビデオカメラ80で撮像した映像をモニタすると、物体1の不均一部分をあたかも立体画像のように視認することができて、物体の不均一部分の有無の判断が容易になる。また図4(b)に示すように、映像信号のコントラストが強調されて(映像信号のレベルの変化が強調されて)、映像信号のレベル差の検出が容易になるから、画像処理による物体の不均一部分の発見が容易になる。
As described above, the
なお図1では、対物レンズ側光軸11と結像レンズ側光軸12とが1本の光軸13を形成し、光源側光軸14が光軸13と直交するが、対物レンズ側光軸11と光源側光軸14とで1本の光軸を形成し、該1本の光軸に結像レンズ側光軸12が直交するように構成することもできる(すなわち、図1中で、結像レンズ50等と光源60等の位置づけを入れ替える構成とすることもできる)。また光源60の反射光を結像レンズ50へと導くことができれば、反射面43と光軸13(若しくは対物レンズ側光軸11)との交差角度は45度に限定されない。
In FIG. 1, the objective lens side
図5は、本発明にかかる光学検査装置の他の実施例(実施例2、光学検査装置15)の概略構成例を示す図である。なお光学検査装置10と同様の機能を有する構成要素には同一の符号を附し、その説明を省略する。
光学検査装置15は、光学検査装置10に対し、遮光板30がビームスプリッター40と結像レンズ50の間に位置する点で相違する。かかる構成を有する結果、光学検査装置15では、物体1の表面ないし内部で反射されて、対物レンズ20に入射し、図5中矢印Bで示す方向に対物レンズ側光軸11に沿ってビームスプリッター40に入射した光で、ビームスプリッター40の反射面43を透過した光が、遮光板30の開口31の直線状縁部31aで回折し、結像レンズ50によって結像面に物体1の光学像を結像する。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration example of another example (Example 2, optical inspection apparatus 15) of the optical inspection apparatus according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which has the function similar to the
The optical inspection device 15 is different from the
光学検査装置15においても、物体1の不均一部分の画像のコントラストが強調される。例えば、図6(a)は、遮光板30がプリセット位置にあるとき(光学検査装置15が通常の光学顕微鏡と同様に作用するとき)の光学像であり、同図(b)は開口31の直線状縁部31aを結像レンズ側光軸12の近傍に位置づけたとき(物体1の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調したとき)の光学像の画像である。
Also in the optical inspection device 15, the contrast of the image of the non-uniform portion of the object 1 is enhanced. For example, FIG. 6A is an optical image when the
このように光学検査装置15においても、図2(b)に示すように遮光板30がビームスプリッター40と結像レンズ50との間で光束12aの一部を遮ると、直線状縁部31aで生じる光の回折が物体1の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調し、この光学像の明るさの変化は、直線状縁部31aが結像レンズ側光軸12ないしその近傍に位置づけられると、最も強調されるのである。ここで遮光板30は、直線状縁部31aを光学検査装置15の焦点に位置づける等の制約がないから、ビームスプリッター40と結像レンズ50との間の任意の位置に位置づけることができるのである。
Thus, also in the optical inspection apparatus 15, when the
なお図2(b)では、開口31の直線状縁部31aと相対する直線状縁部31bが結像レンズ側光軸12の近傍に位置して光束12aの一部を遮るから(図2(a)と図2(b)とでは、遮られる光束が左右逆の部分だから)、物体1の不均一部分の光学像の明るさの変化は、図3(b)、(d)及び(f)とは逆極性に強調される。つまり図6(b)の画像を目視したときの凹凸感は、図3(b)、(d)及び(f)と逆になるのである。これを図6(b)の走査線Hc(走査線Haに対応する位置の走査線)における映像信号のコントラスト変化を波形で示すと、図4(c)のように示すことができ、図4(b)と図(c)とを対比すると、強調された明るさの変化が逆極性なのである。
In FIG. 2B, the
図7は、本発明にかかる光学検査装置の他の実施例(実施例3、光学検査装置16)の概略構成例を示す図である。なお光学検査装置10及び15と同様の機能を有する構成要素には同一の符号を附し、その説明を省略する。
前述の光学検査装置15は、遮光板30が有する開口31の直線状縁部31aが、ビームスプリッター40から結像レンズ50へと向かう光束12aの光に回折を生じさせるものであって、ビームスプリッター40から対物レンズ側光軸11に沿って対物レンズ20に向けて反射される光束の光に回折を生じさせるものではない。従って、図7に示すように、ビームスプリッター40及び光源60を有さなくても、開口31を有する遮光板30を、対物レンズ20と結像レンズ50との間で、光学検査装置16の光軸13と交差する平面に位置づけても、外部光源60’から物体1に光を照射すれば、図2(a)又は(b)に示すように遮光板30が対物レンズ20と結像レンズ50との間の光束13aの一部を遮ることができて、直線状縁部31aで生じる光の回折が物体1の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調し、この光学像の明るさの変化は、直線状縁部31aが光軸13ないしその近傍に位置づけられると、最も強調されるのである。こうして光学検査装置16は、物体1の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調することができるのである。
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration example of another embodiment (third embodiment, optical inspection device 16) of the optical inspection device according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which has the function similar to the
In the optical inspection device 15 described above, the
また光学検査装置15では、前述のとおり、結像レンズ側光軸12上における遮光板30、開口31及び直線状縁部31aの位置関係に、特別な制約がないのだから、光学検査装置16においても、遮光板30を対物レンズ20が有する複数のレンズ及び結像レンズ50が有する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間で、光軸13と交差する平面に位置づけることができるのである。また物体1が光を透過するものであれば、外部光源60’の光が物体1を透過するようにして、この透過光が対物レンズ10に入射するように構成してもよい。
In the optical inspection device 15, as described above, the positional relationship among the
なお本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で変形して実施できることはいうまでもない。例えば、遮光板の開口は、回折を生じることができれば長方形状あるいは任意の形状であってもよく、遮光板は、回折を生じることができれば交差する光軸と直交していなくてもよい。またビームスプリッターは、プリズムによって構成されるものに限定されず、入射する光を2つの光路に分離することができれば、ハーフミラーであってもその他の構成を有するものであってもよいのである。かかるビームスプリッターに光を入射させる光源は、鏡筒と分離されて光ファーバー等を介して光源側光軸に沿って光を入射させるものであってもよい。またビデオカメラを装着する場合、ビデオカメラのレンズは、実質的に結像側のレンズを構成するから、本発明は、ビデオカメラのレンズを結像レンズから除く趣旨のものではない。もちろんビデオカメラによらず、目視によって物体の不均一部分の有無を検査することもできる。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified without departing from the spirit of the present invention. For example, the opening of the light shielding plate may have a rectangular shape or an arbitrary shape as long as diffraction can occur, and the light shielding plate may not be orthogonal to the intersecting optical axes as long as diffraction can occur. The beam splitter is not limited to a prism, and may be a half mirror or another configuration as long as incident light can be separated into two optical paths. The light source that makes light incident on the beam splitter may be a light source that is separated from the lens barrel and that makes light incident along the light source side optical axis via an optical fiber or the like. When a video camera is mounted, the video camera lens substantially constitutes a lens on the imaging side, and the present invention is not intended to exclude the video camera lens from the imaging lens. Of course, it is possible to inspect for the presence or absence of an uneven portion of an object by visual observation without using a video camera.
10、15、16 光学検査装置
11 対物レンズ側光軸
12 結像レンズ側光軸
13 光軸
11a、12a、13a 光束
20 対物レンズ
30 遮光板
31 開口
31a、31b、31c、31d 直線状縁部(縁部)
40 ビームスプリッター
50 結像レンズ
80 ビデオカメラ(エリアセンサー)
DESCRIPTION OF
40 Beam splitter 50
Claims (7)
開口を有する遮光板が、更に前記ビームスプリッターと前記対物レンズとの間、若しくは前記対物レンズを構成する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間において、少なくとも前記対物レンズと前記ビームスプリッターとを位置づける対物レンズ側光軸と交差する平面に位置づけられ、
前記ビームスプリッターが、光源から入射した光を前記対物レンズ側光軸に沿って前記対物レンズに向けて反射若しくは透過して前記物体に照射するとともに、前記物体で反射されて前記対物レンズ側光軸に沿って前記対物レンズに入射した光を前記結像レンズへと透過若しくは反射させ、
前記遮光板の開口が、前記対物レンズ側光軸に沿って前記ビームスプリッターから前記対物レンズを経て前記物体に照射される光束及び前記対物レンズに入射して前記ビームスプリッターに向かう光束の一部を遮って回折を生じさせて、前記結像面に結像した前記物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を強調することを特徴とする光学検査装置。 In the optical inspection apparatus that positions the objective lens, the beam splitter, and the imaging lens from the objective lens side, and forms an optical image of an object facing the objective lens on the imaging surface,
A light-shielding plate having an opening further includes at least the objective lens and the beam splitter between the beam splitter and the objective lens, or between any one of a plurality of lenses constituting the objective lens. Positioned on the plane that intersects the optical axis on the objective lens side,
The beam splitter reflects or transmits the light incident from the light source toward the objective lens along the objective lens side optical axis and irradiates the object, and is reflected by the object and is reflected on the objective lens side optical axis. Transmitting or reflecting the light incident on the objective lens along the imaging lens,
The opening of the light-shielding plate is configured to divide a part of a light beam incident on the object through the objective lens from the beam splitter along the objective lens side optical axis and a part of the light beam incident on the objective lens and traveling toward the beam splitter. An optical inspection apparatus characterized in that a change in brightness of an optical image of a non-uniform portion of the object imaged on the imaging surface is emphasized by blocking and generating diffraction.
開口を有する遮光板が、更に前記ビームスプリッターと前記結像レンズとの間、若しくは前記結像レンズを構成する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間において、少なくとも前記ビームスプリッターと結像レンズとを位置づける結像レンズ側光軸と交差する平面に位置づけられ、
前記ビームスプリッターが、光源から入射する光を前記対物レンズ側光軸に沿って前記対物レンズに向けて反射若しくは透過して前記物体に照射するとともに、前記物体で反射されて前記対物レンズ側光軸に沿って前記対物レンズに入射した光を前記結像レンズへと透過若しくは反射させ、
前記遮光板の開口が、前記ビームスプリッターを透過して前記結像面に向かう光束の一部を遮って回折を生じさせて、前記結像面に結像した前記物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を強調することを特徴とする光学検査装置。 In the optical inspection apparatus that positions the objective lens, the beam splitter, and the imaging lens from the objective lens side, and forms an optical image of an object facing the objective lens on the imaging surface,
A light shielding plate having an opening is further provided at least between the beam splitter and the imaging lens, or between any one of the plurality of lenses constituting the imaging lens. Is positioned on a plane that intersects the optical axis on the imaging lens side,
The beam splitter reflects or transmits light incident from a light source toward the objective lens along the objective lens side optical axis and irradiates the object, and is reflected by the object and is reflected on the objective lens side optical axis. Transmitting or reflecting the light incident on the objective lens along the imaging lens,
An optical image of an inhomogeneous portion of the object imaged on the imaging surface, with the opening of the light shielding plate blocking the part of the light beam that passes through the beam splitter and directed to the imaging surface to cause diffraction. An optical inspection apparatus characterized by emphasizing a change in brightness.
開口を有する遮光板が、更に前記対物レンズが有する複数のレンズ及び前記結像レンズが有する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間において、前記対物レンズと結像レンズを位置づけた光軸と交差する平面に位置づけられ、
前記遮光板の開口が、前記光軸に沿って前記対物レンズに入射して前記結像面に向かう光束の一部を遮って回折を生じさせて、前記結像面に結像した前記物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を強調することを特徴とする光学検査装置。 In the optical inspection apparatus that positions the objective lens and the imaging lens from the objective lens side and forms an optical image of the object facing the objective lens on the imaging surface,
A light shielding plate having an opening, and an optical axis that positions the objective lens and the imaging lens between any one of the plurality of lenses of the objective lens and the plurality of lenses of the imaging lens; Positioned in the intersecting plane,
The opening of the light-shielding plate is incident on the objective lens along the optical axis and shields a part of the light beam traveling toward the imaging surface to generate diffraction, so that the object imaged on the imaging surface An optical inspection apparatus that emphasizes a change in brightness of an optical image of a non-uniform portion.
前記物体の光学像を電気信号に変換するエリアセンサーを更に有することを特徴とする光学検査装置。 In the optical inspection device according to any one of claims 1 to 3,
An optical inspection apparatus further comprising an area sensor for converting an optical image of the object into an electrical signal.
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