JP2002500771A - レンズ検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 レンズ被検体（４）を収容するために架台に設けられたホルダ（２）と、裏面が照明される検査対象物（５）と、結像対物レンズ（８）と、検査対象物（５）の画像を評価するための検知装置（９）とを有するレンズ検査装置であって、結像対物レンズ（８）は検知装置（９）と１つのユニット（１２）に統合されている。ここにおいて、レンズ被検体は対物レンズ被検体（４）であり、検査対象物（５）は、対物レンズ被検体（４）の焦点面にホルダ（２）内で配置されており、結像対物レンズ（８）はコリメータ対物レンズであり、検知装置はコリメータ対物レンズの焦点面に配置されており、ホルダ（２）またはユニットは架台（１）に旋回可能に支承されており、ホルダ（２）とユニット（１２）は相互に相対的に旋回可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の名称］ レンズ検査装置 本発明は、請求項１の上位概念に記載のレンズ検査装置に関する。このような 検査装置は、日本ＪＰ−Ａ−０９−１５９５７５の特許抄録から公知である。 フォト対物レンズおよび類似の形式の光学系の光学的結像品質を判定するため に、モジュレーション−トランスファー関数ＭＴＦが測定される。これはもっと も頻繁に使用される量的方法である。これに適した対物レンズ検査装置は例えば 、Optical Shop Testing,Daniel Malacara編著、John Wiley & Sons Inc .第２版(1992),421ページから公知である。コリメータ対物レンズにより、裏側 から照明されたスリットまたはホール（点）が無限（遠）へ投影される。対物レ ンズ被検体はスリットまたはホールをその焦点面に結像する。コリメータ焦点距 離は通常、被検体の焦点距離よりも大きい。従ってここでは、縮小結像が取り扱 われ、これは顕微鏡対物レンズによって後から拡大することにより初めて評価す ることができる。 焦点距離測定装置も、スリットが例えば二重スリットにより置換されているだ けで同じ原理で動作する。二重スリット像の倍率測定によって被検体の焦点距離 を検出することができる。 結像特性（ＭＴＦ）または焦点距離（歪み）を画像野（画像高さ≠０）で測定 するためには、被検体を画像角に相応して旋回し、後から拡大する顕微鏡対物レ ンズを画点に追従させなければならない。 これに適した検査装置がＤＥ３８４２１４４Ａ１に記載されている。裏面で照 明された検査対象物が照明装置の出射レンズを介して無限（遠）へ結像される。 照明装置は被検体に対して相対的に旋回することができる。被検体はその光軸を 中心に回転可能に支承されている。被検体により形成された検査対象物の結像は 顕微鏡対物レンズを介してＣＣＤ平面アレイに結像され、画像処理装置を介して 評価される。画像記録装置は被検体の光軸に対して垂直に摺動するよう配置され ている。 同じ原理に従って、日本特許抄録ＪＰ−Ａ−０９−２８１００２に記載の検査 装置は構成されている。被検体として非焦点（afokal）レンズ系が設けられてい る。照明装置と検知装置は被検体に対して相対的に旋回可能である。 日本特許抄録ＪＰ−Ａ−０９−１５９５７５から、被検体が裏面で照明された 検査対象物を中間画像面に直接結像し、この中間画像面から結像対物レンズを介 して検知装置に結像されるように構成された検査装置が公知である。被検体はそ の光軸を中心に回転可能に支承されている。結像された対物レンズと検知装置は １つのユニットに統合され、架台に固定されている。検査対象物を有する照明装 置と被検体に対するホルダとはそれぞれ別のユニットに統合されており、このユ ニットは同じように架台に相互に固定的に配向されて固定されている。 aft und Technik,(1970),Bd,V,Heft 1,3-12pp.Fig.5から公知である。 ＵＳ５２２１８３４から、被検体が裏面の照明された検査対象物を中間画像面 に結像し、この中間画像面から検査対象物が第１の補助光学系を介してまず無限 大に結像されるように構成された検査装置が公知である。平行ビーム束には開口 絞りが挿入され、第２の補助光学系が有限結像を検知器に形成する。 公知の装置に存在する２段階の結像には高い技術的要求ないしコストが必要で ある。このコストはＭＴＦ適用の場合は特に空間的なスペースに反映される。測 定精度は顕微鏡対物レンズの結像品質に大きく依存する。画像野の測定のために はこのリレー光学系に対する要求がとりわけ高い。なぜなら、測定原理に基づき アパーチャが部分的にしか使用されないからである。 本発明の課題は、フォト対物レンズおよびビデオ対物レンズでの種々異なる検 査に対して汎用的に使用可能なレンズ検査装置を提供し、さらにこの検査装置は 小型の構造を有し、その測定精度がさらに改善されるようにすることである。 この課題は冒頭に述べた形式のレンズ検査装置において本発明により、レンズ 被検体が対物レンズ被検体であること、対物レンズ被検体の焦点面にある検査対 象物がホルダ内に配置されていること、結像対物レンズはコリメータ対物レンズ であり、検知装置がコリメータ対物レンズの焦点面に配置されていること、ホル ダまたはユニットが架台に旋回可能に支承されていること、ホルダおよびユニッ トは相互に相対的に旋回可能であるように構成して解決される。このことにより 、検査対象物は１段で拡大されて結像される。画像は観察装置を介して評価する ことができる。画像野での測定のために、被検体を有するホルダまたは観察装置 を有するユニットを旋回することができる。ホルダ内の検査対象物を対物レンズ 被検体の受け部の平面（受け面）に対して相対的に調整可能に配置すると有利で ある。 画像野でのさらなる測定のために、対物レンズ被検体の収容部をホルダに回転 可能に支承する。観察装置としてＣＣＤカメラを設けることができ、このカメラ の記録画像は視覚的判定のためにモニタに供給することができる。自動的測定評 価のために電子的画像評価装置を後置接続し、この画像評価装置が測定評価を画 像分析法により実行することができる。 図面には本発明のレンズ検査装置の構造が概略的に示されている。 図１は、被検体の軸で測定するための構成を示す。 図２は、旋回されたホルダを有する被検体の画像野で測定するための構成を示 す。 図３は、旋回された観察ユニットを有する被検体の画像野で測定するための構 成を示す。 図１は、対物レンズ被検体４に対する収容部を有するホルダ２が配置された架 台１を示す。ホルダ２内では検査対象物（試料）５が図示しないキャリッジに配 置されている。検査対象物は例えば面平行なガラスプレートからなり、このガラ スプレートに種々の検査構造体、例えば線状ラスタまたはホールラスタが取り付 けられる。この構造体は光源６を介して透過光で照明され、被検体４を通って無 限（遠）へ投影される。検査対象物は被検体４の光軸７に沿って調整（移動）可 能である。これにより被検体４の焦点面へと調整することができる。この調整は モニタ駆動部を介して自動的にオートフォーカス信号に依存して行われる。 検査対象物は有利には交換可能にキャリッジ（スライダ）に配置される。しか し検査対象物には種々の構造体を備えた複数の検査野を取り付けることもできる 。この場合は、検査対象物がキャリッジと共に付加的に光軸７に対して垂直にも 摺動できるよう支承される。調整装置は矢印（複数）により示されている。この ようなキャリッジの機械的構造は公知のものであり、本発明の対象ではない。キ ャリッジの調整は手動または所定の検査プログラムに従い電動で行うことができ る。 その焦点距離が被検体４の焦点距離よりも大きくなければならないコリメータ 対物レンズ８によって、被検体４により撮像された検査対象物５の画像がＣＣＤ カメラ９に結像される。コリメータ対物レンズ８とＣＣＤカメラ９とは有利には ケーシング１２にユニットとして配置されている。これにより障害となる周囲光 をカメラから遠ざけておくことができる。拡大する結像を取り扱うので、結像さ れた構造体を付加的な後拡大なしで評価することができる。第１の評価では、検 査対象物の調整に依存して光軸に沿い所定の空間周波数で、最大画像コントラス トを備えている平面を検出することができる。測定されたコントラストの経過か ら、被検体４の焦点面にある検査対象物の電動調整のためのオートフォーカス信 号を導出することができる。ＣＣＤカメラ９のフォーマットは通常、被検体４の 撮像フォーマットより小さいかまたは同じである。これにより倍率に依存して被 検体４の全画像フォーマットの常に一部だけが検出される。 画像野にある被検体４を判定するために、この被検体を検査対象物５および光 源６と共にホルダにより、その入射瞳を中心にして判定すべき画像角に相応して 旋回する。回転角は測定して表示することができる。旋回された状態が図２に示 されている。あるいは、ケーシングをコリメータ対物レンズ８およびＣＣＤカメ ラ９と共に旋回することもできる。これは図３に示されている。画像円全体を判 定するためには、被検体４をさらにその光軸７を中心にして回転しなければなら ない。このために受け部３が回転台としてホルダ２に構成されている。被検体は 測定の際にその受け部３に固定されたままである。 ＣＣＤカメラ９により撮像（記録）された構造は画像信号に変換され、モニタ １０に視覚的評価のために表示することができる。画像信号はまた電子的画像評 価装置１１に画像分析評価のために供給することもできる。これに適したソフト ウエアは例えばOEGGmbH社、Frankfurt(Oder)から、ＣＯＭＥＦ−ＭＴＦの名称で 提供されている。コリメータ対物レンズ８は探査すべきスペクトル領域に対して と、無限に離れた対象物の結像に対して最適に補正されている。ＣＣＤカメラの 画像面に発生した画像エラーは従って直接、被検体４に帰属される。ここでは種 々異なる検査を被検体４に行うことができる。 スターテスト（Sterntest）により質的評価を行うことができる。このために 、検査対象物５として直径２〜５μｍの円形ホール（孔）を有するホールラスタ が被検体４により結像される。質的評価の結果（Aussagen）は被検体のセンタリ ング状態に関するものである。この検査方法は顕微鏡分野では通例のことである 。同じように個々の画像エラーを点結像によって分析することができる。 ＭＴＦ測定はエッジの結像を使用する。分析されたエッジ画像から被検体のＭ TFは倍率に依存する最大空間周波数まで計算される。 ＭＴＦ測定によって被検体の“最良調整面”（Einstellebene）を求めること ができる。この最良調整面には所定の空間周波数が最大コントラストで結像され る。このためにコントラスト経過が被検体４の個々の焦点位置に依存して（対応 して）測定される。 被検体の焦点距離は、検査対象物において既知であるラスタ間隔の倍率を測定 することにより検出される。既知のコリメータ焦点距離と倍率との関係から被検 体の焦点距離が得られる。 同じように画像野の倍率も検出できる。画像野で測定された倍率に対する画像 中央での倍率の比から、回転角を考慮して歪みが得られる。 述べられた検査自体は公知である。 図示の実施例では架台１は垂直に設置されている。しかし全体構造を水平に構 成することもできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＣＮ，Ｊ Ｐ，ＫＲ，ＵＳ (72)発明者 キューン、ヨアヒム ドイツ連邦共和国、Ｄ―35630 エーリン クスハオゼン、ヴァルトシュトラーセ 18 (72)発明者 ハラント、ベルント ドイツ連邦共和国、Ｄ―35606 ゾルムス、 マルクシーツヴェーク 13

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． レンズ被検体（４）を収容するために架台に設けられたホルダ（２）と 、裏面で照明される検査対象物（５）と、結像対物レンズ（８）と、検査対象物 （５）の画像を評価するための検知装置（９）とを有するレンズ検査装置であっ て、 結像対物レンズ（８）は検知装置（９）と１つのユニット（１２）に統合され ている形式の検査装置において、 レンズ被検体は対物レンズ被検体（４）であること、 検査対象物（５）は、対物レンズ被検体（４）の焦点面においてホルダ（２） 内に配置されていること、 結像対物レンズ（８）はコリメータ対物レンズであり、該検知装置はコリメー タ対物レンズの焦点面に配置されていること、 ホルダ（２）またはユニットは架台（１）に旋回可能に支承されていること、 該ホルダ（２）と該ユニット（１２）は相互に相対的に旋回可能であること、 を特徴とするレンズ検査装置。 ２． 検査対象物（５）はホルダ（２）内において、対物レンズ被検体（４） の受け部の平面に対して相対的に調整可能に配置されている、請求項１記載のレ ンズ検査装置。 ３． 対物レンズ被検体（４）の受け部（３）はホルダ（２）に回転可能に支 承されている、請求項１記載のレンズ検査装置。 ４． 観察装置（９）としてＣＣＤカメラが設けられている、請求項１記載の レンズ検査装置。 ５． ＣＣＤカメラには電子的画像評価装置（１１）が後置接続されている、 請求項１記載のレンズ検査装置。 ６． コリメータ対物レンズ（８）の焦点距離は、対物レンズ被検体（４）の 焦点距離よりも大きい、請求項１記載のレンズ検査装置。