JP2002354202A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 離散的に配置された多数の読取領域の画像を
迅速かつ効率的に読み取ることが可能な画像読取装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】 画像読取装置は、被読取物体１１上にピ
ッチ［Ｐ０］で離散的に配置された多数の読取領域１２
の画像を拡大して読み取るためのものであり、第１光学
系３３と、第２光学系３５と、ＣＣＤ３７とを備える。
第１光学系３３は、一対のレンズ３１、３２よりなる両
側テレセントリック光学系から構成され、その倍率は
［Ｐ１／Ｐ０］となっている。第２光学系３５は、第１
光学系３３により形成された読取領域１２の投影像２２
をＣＣＤ３７上に拡大投影するためのものであり、第１
の光学系３３の光軸と平行な光軸を有しピッチ［Ｐ１］
で配設された多数の拡大投影レンズ３４と、各拡大投影
レンズ３４間を区分けするように遮光する遮光部材３６
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被読取物体上に
一定の周期や規則性をもって離散的に配置された多数の
読取領域の画像を拡大して読み取る画像読取装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体ウエハをテストするため
のプローバに対しては、プローバの針先が所定の位置に
配置されているか否か、または、ゴミ等が付着していな
いかの検査、あるいは、針先の圧接力を測定するための
針跡の検査等が実行される。この検査時には、プローバ
の針先やプローバによる針跡の画像を拡大投影して撮像
素子により読み取る。このときの拡大倍率は、十分な解
像度が得られるように設定される。

【０００３】このとき、プローバは所定のピッチで規則
的に配置されている。一方、プローバのサイズはそのピ
ッチに比べて比較的小さい。従って、上述したように読
取領域としてのプローバの針先等を拡大投影する際に
は、プローバが配置された領域全体を撮像素子により読
み取ることは不可能である。このため、従来の画像読取
装置においては、プローバと読取装置とを相対的に移動
させることにより、多数のプローバの画像を拡大して読
み取るようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、被読取物
体上に一定の周期や規則性をもって離散的に配置された
多数の読取領域の画像を拡大して読み取る画像読取装置
においては、被読取物体上の多数の読取領域の画像を読
み取る際には、被読取物体と画像読取装置とを相対的に
移動させる必要があることから、全ての読取領域の画像
を読み取るまでに極めて長い時間を要する。

【０００５】また、被読取物体における読取領域以外の
領域の画像も高倍率で読み取ることから、多くの画素が
無駄になり、また、必要のない画像データの処理を行う
ことになってしまう。

【０００６】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、被読取物体上に一定の周期や規則性を
もって離散的に配置された多数の読取領域の画像を迅速
かつ効率的に読み取ることが可能な画像読取装置を提供
することを目的とする。

【０００７】なお、この明細書でいう「離散的」とは、
読取領域がランダムに配置されるのではなく、読取領域
が被読取物体上に一定の周期や規則性をもって配置され
た状態をいう。このような状態においては、多数の読取
領域が一定のピッチで配置される。但し、この明細書で
いう「一定のピッチで配置される」とは、読取領域のピ
ッチが常に一定である場合のみならず、その一部の読取
領域が欠如して読取領域のピッチが部分的に上記ピッチ
の整数倍になっている場合等を含む概念である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、被読取物体上にピッチ［Ｐ０］で離散的に配置され
た多数の読取領域の画像を拡大して読み取るための画像
読取装置であって、撮像素子と、単一の光軸を有し、前
記読取領域の投影像をピッチ［Ｐ１］で形成するため
の、その倍率が［Ｐ１／Ｐ０］の第１光学系と、前記第
１光学系により形成された読取領域の投影像を前記撮像
素子上に拡大投影するための、前記多数の読取領域と同
一方向にピッチ［Ｐ１］で配設された複数の光学素子か
ら成る第２光学系と、を備えたことを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記第２光学系は、各光学素子間に遮
光部材を有する。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の発明において、前記第１光学系はテレ
セントリック光学系より構成される。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、前記第２光学系を構成する各光学素子
は、前記第１光学系の光軸と平行な光軸を有する拡大投
影レンズより構成される。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請
求項４のいずれかに記載の発明において、前記第２光学
系における複数の光学素子は二次元に配置されており、
前記撮像素子は二次元状のエリアを撮像可能な二次元の
撮像素子より構成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る画像読取
装置の概要図である。

【００１４】この画像読取装置は、被読取物体１１上に
ピッチ［Ｐ０］で離散的に配置された多数の読取領域１
２の画像を拡大して読み取るためのものであり、第１光
学系３３と、第２光学系３５と、ＣＣＤ３７とを備え
る。

【００１５】第１光学系３３は、一対のレンズ３１、３
２よりなる両側テレセントリック光学系から構成され、
その倍率は［Ｐ１／Ｐ０］となっている。このため、レ
ンズ３１の前側焦点位置に被読取物体１１を配置するこ
とにより、レンズ３２の後ろ側焦点位置２１に被読取物
体１１上における読取領域１２の投影像２２がピッチ
［Ｐ１］で形成されることになる。

【００１６】第２光学系３５は、第１光学系３３により
形成された読取領域１２の投影像２２を二次元の撮像素
子としてのＣＣＤ３７上に拡大投影するためのものであ
り、前記第１の光学系３３の光軸と平行な光軸を有し、
ピッチ［Ｐ１］で配設された多数の拡大投影レンズ３４
と、各拡大投影レンズ３４間を区分けするように遮光す
る艶消しされたハニカム構造の遮光部材３６とを備え
る。

【００１７】図２は、被読取物体１１上に離散的に配置
された読取領域１２と、第２光学系３５における拡大投
影レンズ３４との関係を示す説明図である。

【００１８】図２（ａ）に示すように、上述した読取領
域１２は、縦横とも、互いにピッチ［Ｐ０］だけ離隔し
た状態で、６行５列に配置されている。これに対して、
第２光学系３５における拡大投影レンズ３４は、図２
（ｂ）に示すように互いにピッチ［Ｐ１］だけ離隔した
状態で、６行５列に配置されている。

【００１９】なお、図２においては、説明の便宜上、読
取領域１２および拡大投影レンズ３４を６行５列に配置
した場合について説明しているが、実際には、より多数
の読取領域１２および拡大投影レンズ３４が配置され
る。このとき、読取領域１２の数と拡大投影レンズ３４
の数とが一致する必要はない。

【００２０】このような構成を有する画像読取装置にお
いては、第１光学系３３の作用により、被読取物体１１
上にピッチ［Ｐ０］で離散的に配置された多数の読取領
域１２の投影像２２が、レンズ３２の後ろ側焦点位置２
１にピッチ［Ｐ１］で形成され、この投影像２２は、第
２光学系３５を構成する各拡大投影レンズ３４の作用に
より、ＣＣＤ３７上にピッチ［Ｐ１］で拡大投影され
る。なお、ＣＣＤ３７は、互いにピッチ［Ｐ１］だけ離
隔した６行５列の領域を分割して画像処理し得る画像処
理回路と接続されている。

【００２１】このとき、第１光学系３３は、両側テレセ
ントリック光学系から構成されている。このため、像側
においては、第１光学系３３により形成された読取領域
１２の投影像２２を第２光学系３５に有効にリレーする
ことができる。また、物体側においては、焦点位置ずれ
が生じても倍率誤差が発生しないという利点がある。但
し、第１光学系として像側のみの片側テレセントリック
光学系を採用してもよい。

【００２２】また、第２光学系３５には、各拡大投影レ
ンズ３４間を区分けするように遮光する艶消しされたハ
ニカム構造の遮光部材３６が配設されていることから、
隣接する領域からの光線が迷光等となって光学的性能が
劣化することを有効に防止することが可能となる。

【００２３】なお、上述した実施形態においては、読取
領域１２が、縦横とも、同一ピッチ［Ｐ０］で配置され
ている。しかしながら、読取領域１２の縦方向のピッチ
と横方向のピッチとが異なる場合においては、第２光学
系３５における拡大投影レンズ３４のピッチを、縦方向
と横方向とで異ならせるようにする必要がある。

【００２４】図３は、このような実施形態における、被
読取物体１１上に離散的に配置された読取領域１２と、
第２光学系３５における拡大投影レンズ３４との関係を
示す説明図である。

【００２５】図３（ａ）に示すように、読取領域１２
は、縦方向においては互いにピッチ［Ｐ０］だけ離隔し
た状態で、また、横方向においては互いにピッチ［Ｐ
２］だけ離隔した状態で配置されている。これに対し
て、第２光学系３５における拡大投影レンズ３４は、図
３（ｂ）に示すように、縦方向においては互いにピッチ
［Ｐ１］だけ離隔した状態で、また、横方向においては
互いにピッチ［Ｐ３］だけ離隔した状態で配置されてい
る。ここで、「Ｐ１／Ｐ０］は［Ｐ３／Ｐ２］と等しく
なっている。

【００２６】なお、図２および図３に示す実施形態にお
いては、第２光学系３５における拡大投影レンズ３４
を、縦方向と横方向の両方向に各々複数個列設した二次
元状の配置とし、各拡大投影レンズ３４による拡大投影
像を二次元の撮像素子としてのＣＣＤ３７により読み取
る構成となっている。しかしながら、第２光学系３５に
おける拡大投影レンズ３４を、縦方向のみ複数個列設し
た一次元状に配置するとともに、ＣＣＤ３７の代わりに
一次元のラインセンサ等を使用してもよい。この場合に
おいては、第１光学系３３と第２光学系３５とＣＣＤ３
７とから成る画像読取装置と、被読取物体１１とを、横
方向に相対的に移動させるようにすればよい。

【００２７】また、上述した実施形態においては、第
１、第２光学系３３、３５を構成する光学素子としてレ
ンズ３１、３２、３４を使用しているが、ミラー等の光
学素子を使用するようにしてもよい。

【００２８】

【実施例】直径２０μｍの読取領域１２が１ｍｍのピッ
チで二次元的に配置された被読取物体１１の画像を１μ
ｍの分解能で読み取る画像読取装置を構成する場合の実
施例について検討する。

【００２９】この場合においては、ＣＣＤ３７として、
１画素の大きさが８μｍ、また、その画素数が６４０×
４８０のものを使用する。第１光学系３３の倍率を［１
／５］とした場合、レンズ３２の後ろ側焦点位置２１に
おいては、直径４μｍの投影像２２が縦横２００μｍの
ピッチで形成される。

【００３０】一方、第２光学系３５においては、倍率が
４０倍の拡大投影レンズ３４が縦横２００μｍピッチで
配設されている。上記縦横２００μｍピッチで形成され
た投影像２２は、このピッチを維持したまま、１６０μ
ｍに拡大され、ＣＣＤ３７に投影される。このため、Ｃ
ＣＤ３７に対して２５×２５画素（２００×２００μ
ｍ）毎の領域を分割して画像処理することにより、最大
で２５×１９＝４７５エリアの読取領域１２の画像を一
括して読み取ることが可能となる。

【００３１】一方、この発明に係る画像読取装置を使用
しない場合においては、直径２０μｍの読取領域１２か
ら１６０μｍの大きさの像を形成する場合には、ＣＣＤ
３７における６４０×４８０画素のうちの２０×２０画
素のみが有効となり、他の画素は無駄となる。また、Ｃ
ＣＤ３７で検出しうるエリアが０．６４ｍｍ×０．４８
ｍｍであることから、１ｍｍピッチで配置された読取領
域１２は一度に一つのみしか読み取ることができず、上
述したこの発明に係る画像読取装置と同数の読取領域１
２を読み取るためには、４７５回の移動を繰り返すこと
が必要となることになる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、ピッチ
［Ｐ０］で配置された多数の読取領域の画像を拡大して
読み取るに際し、読取領域の投影像をピッチ［Ｐ１］で
形成するためのその倍率が［Ｐ１／Ｐ０］の第１光学系
と、第１光学系により形成された読取領域の投影像を撮
像素子上に拡大投影するための多数の読取領域と同一方
向にピッチ［Ｐ１］で配設された複数の光学素子から成
る第２光学系とを備えたことから、離散的に配置された
多数の読取領域の画像を迅速かつ効率的に読み取ること
が可能となる。

【００３３】請求項２に記載の発明によれば、第２光学
系が各光学素子間に遮光部材を有することから、隣接す
る領域からの光線が迷光等となって光学的性能が劣化す
ることを有効に防止することが可能となる。

【００３４】請求項３に記載の発明によれば、第１光学
系がテレセントリック光学系より構成されることから、
第１光学系から第２光学系へ投影像を有効にリレーする
ことが可能となる。

【００３５】請求項４に記載の発明によれば、第２光学
系を構成する各光学素子が第１光学系の光軸と平行な光
軸を有する拡大投影レンズより構成されることから、第
１光学系により形成された読取領域の投影像を撮像素子
上に簡易に拡大投影することが可能となる。

【００３６】請求項５に記載の発明によれば、第２光学
系における複数の光学素子は二次元に配置されており、
撮像素子は二次元状のエリアを撮像可能な二次元の撮像
素子より構成されることから、二次元状に配置された読
取領域の画像を効率的に読み取ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る画像読取装置の概要図である。

【図２】被読取物体１１上に離散的に配置された読取領
域１２と、第２光学系３５における拡大投影レンズ３４
との関係を示す説明図である。

【図３】被読取物体１１上に離散的に配置された読取領
域１２と、第２光学系３５における拡大投影レンズ３４
との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１１ 被読取物体 １２ 読取領域 ２１ レンズ３２の後ろ側焦点位置 ２２ 読取領域１２の投影像 ３１ レンズ ３２ レンズ ３３ 第１光学系 ３４ 拡大投影レンズ ３５ 第２光学系 ３６ 遮光部材 ３７ ＣＣＤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植村 春生 京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神 北町１番地の１ 大日本スクリーン製造株 式会社内 Ｆターム(参考） 5B047 AA12 BA02 BB04 BC05 BC14 5C072 AA01 BA05 DA02 DA15 DA21 EA05 EA08 VA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被読取物体上にピッチ［Ｐ０］で離散的
   に配置された多数の読取領域の画像を拡大して読み取る
   ための画像読取装置であって、 撮像素子と、 単一の光軸を有し、前記読取領域の投影像をピッチ［Ｐ
   １］で形成するための、その倍率が［Ｐ１／Ｐ０］の第
   １光学系と、 前記第１光学系により形成された読取領域の投影像を前
   記撮像素子上に拡大投影するための、前記多数の読取領
   域と同一方向にピッチ［Ｐ１］で配設された複数の光学
   素子から成る第２光学系と、 を備えたことを特徴とする画像読取装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像読取装置におい
   て、 前記第２光学系は、各光学素子間に遮光部材を有する画
   像読取装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の画像読
   取装置において、 前記第１光学系はテレセントリック光学系より構成され
   る画像読取装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の画像読取装置におい
   て、 前記第２光学系を構成する各光学素子は、前記第１光学
   系の光軸と平行な光軸を有する拡大投影レンズより構成
   される画像読取装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
   の画像読取装置において、 前記第２光学系における複数の光学素子は二次元に配置
   されており、前記撮像素子は二次元状のエリアを撮像可
   能な二次元の撮像素子より構成される画像読取装置。