JP2005134158A - 欠陥検出装置 - Google Patents

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JP2005134158A JP2003367896A JP2003367896A JP2005134158A JP 2005134158 A JP2005134158 A JP 2005134158A JP 2003367896 A JP2003367896 A JP 2003367896A JP 2003367896 A JP2003367896 A JP 2003367896A JP 2005134158 A JP2005134158 A JP 2005134158A
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Abstract

【課題】被検物の種類や欠陥形状が変化しても高感度で欠陥検出ができ、かつ、像歪みが極めて少ない画像を得ることができる欠陥検出装置を提供する。
【解決手段】光源1と、光源1から出射した光をケーラー照明法により被検面3位置に照射する照明光学系2と、照明光学系2光軸に対してシフトして配置され、被検面3位置で生じた照明光の散乱光を結像する撮像光学系4及び結像された散乱光の像を撮像する撮像素子5と、撮像光学系4及び撮像素子5を移動させる駆動機構6を有し、撮像光学系4が、物体側から順に、正・正の屈折力を持つ群と、その中間に配置された開口絞りSとで構成され、最も物体側に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有し、駆動機構6は、撮像光学系4と撮像素子とを、それぞれ別個に照明光学系の光軸に対して垂直に移動させるようになっている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、表面が平滑な試料の欠陥ならびに異物を検出するための欠陥検出装置に関する。
映画フィルム、フォトマスクブランク、ガラス基板、CCDカラーフィルター、NDフィルター、偏向板、波長板等は、平滑な表面を有している。
従来、このような表面が平滑な試料における欠陥ならびに異物を検出する手段として暗視野照明による斜撮影方式が知られている。
斜撮影方式は、被検物表面の欠陥部分で生じる散乱光を検出することで、被検物の欠陥部を強調した像を得るという方式である。斜撮影方式を利用した装置は、例えば、例えば次の特許文献1で提案されている。
特開2000−266690号公報
特許文献1に記載の装置は、図25に示すように、撮像レンズ51、53、及び撮像素子52、54を備えている。また、被検物56を照明するために、光源55が設けられている。撮像レンズ51及び撮像素子52は撮影用であり、光源55の光軸上に設けられている。撮像レンズ53及び撮像素子54は欠陥検出用であり、光源55の光軸に対して傾斜して配置されている。光源55からの光で被検物56を照明すると、被検物56からは様々な方向に進む透過光が生じる。そこで、被検物56の通常の撮影においては、図25(a)に示すように、被検物56を光軸方向に透過する光を、撮像レンズ51及び撮像素子52を介して撮像する。他方、被検物56の欠陥を検出する場合には、図25(b)に示すように、被検物56表面の欠陥部分によって散乱されて透過する光を、撮像レンズ53及び撮像素子54を介して撮像するようになっている。
特許文献1に記載の欠陥検出装置によれば、被検物56を透過した通常の光は、撮影レンズ53に入射しない。すなわち、被検物56表面の欠陥や異物から生じる散乱光のみが撮影レンズ53に入射するので、欠陥部分の像を撮像素子53で撮像することができる。撮像素子53で撮像された欠陥部分の像は、図示省略した画像処理手段等により、欠陥部を強調した像とすることができる。
ところで、被検物から発生する散乱光を撮影レンズ及び撮像素子を介して最大強度で検出できる撮影レンズ及び撮像素子の角度は、被検物の種類や欠陥部の形状によって異なる。そのため、高いS/Nで散乱光を撮像するには、散乱光の強度を最大に検出できる角度となるように撮影レンズ及び撮像素子の位置を調整する必要がある。
しかしながら、特許文献1の撮影レンズ53及び撮像素子54は、被検物の種類や欠陥形状の変化に合わせた角度となるように位置を変化させることができない。このため、被検物の種類や欠陥形状が変わると欠陥検出感度が悪くなってしまい撮影性能が悪くなるという問題があった。
また、欠陥検出用の撮影レンズ53及び撮像素子54を、光源55の光軸に対して傾斜して配置したのでは(図26(a)参照)、被検物56との距離が撮像レンズ53及び撮像素子54の部位によって異なる。すなわち、撮像領域によって撮像倍率が異なるため、例えば、図26(b)に示すように、撮像すべき像が歪んでしまう。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、被検物の種類や欠陥形状が変化しても高感度で欠陥検出ができ、かつ、像歪みが極めて少ない画像を得ることができる欠陥検出装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明による欠陥検出装置は、光源と、該光源から出射した光をケーラー照明法により被検面位置に照射する照明光学系と、該照明光学系の光軸に対してシフトして配置され、被検面位置で生じた照明光の散乱光を結像する撮像光学系及び結像された散乱光の像を撮像する撮像素子と、該撮像光学系及び撮像素子を移動させる駆動機構を有し、前記撮像光学系が、物体側から順に、正・正の屈折力を持つ群と、その中間に配置された開口絞りとで構成され、最も物体側に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有し、前記駆動機構は、前記撮像光学系と前記撮像素子とを、それぞれ別個に照明光学系の光軸に対して垂直に移動させることを特徴としている。
また、本発明においては、前記撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、前記撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度をθo、前記照明光学系の軸外主光線と前記照明光学系の光軸とのなす角度をθiとしたとき、
θi<θo<65°
を満たすのが好ましい。
また、本発明においては、前記撮像光学系の焦点距離をf、前記撮像素子の対角長をL、撮像倍率をβとしたとき、
0.5<f/L×β<10
を満たすのが好ましい。
また、本発明においては、撮像レンズの被検物側のFNOをFNOobとしたとき、
8<FNOob<26
を満たすのが好ましい。
本発明の欠陥検出装置は、撮像素子と撮像光学系を別々に動かすようにしたことによって、被検物の種類や欠陥形状にあわせて角度を変えることができる。
また、光学配置を絞りに対して対象にすることで、検出角の違う広い画角において像面湾曲を抑制できる。軸上から軸外にいたるそれぞれの画角の光束に対して最小偏角に近い構成をとるため軸上から軸外にかけて広い角度で収差の発生を防止することができる。そのため被検物の種類や欠陥形状が変化しても欠陥検出感度を高い感度に維持できる。
実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
図1は本発明の一実施形態にかかる透過型の欠陥検出装置における撮像光学系及び撮像素子の配置を示す説明図、図2は図1の欠陥検出装置における被検物の傷形状と撮像光学系及び撮像素子による最適な検出角度との関係を示す説明図で、(a)は被検物の傷が深いときの被検物の断面図及び被検面で生じた散乱光を最適に検出できる角度を示すグラフ、(b)は被検物の傷が浅いときの被検物の断面図及び被検面で生じた散乱光を最適に検出できる角度を示すグラフである。
本実施形態にかかる欠陥検出装置は、光源1と、照明光学系2と、撮像光学系4と、撮像素子5と駆動機構6を有している。ここで、照明光学系2は、光源1から出射した光を、ケーラー照明法により被検面3位置に照射する。また、撮像光学系4は照明光学系2の光軸に対してシフトして配置され、被検面3位置で生じた照明光の散乱光を結像する。撮像素子5は、撮像光学系4及び結像された散乱光の像を撮像する。駆動機構6は、撮像光学系4及び撮像素子5を駆動する。
駆動機構6は、モーター61a,61bとコントローラー62とを有している。そして、モーター61aを駆動することによって、撮像光学系4を照明光学系2の光軸に対して垂直に移動させることができる。また、モーター61bを駆動することによって、撮像素子5を照明光学系2の光軸に対して垂直に移動させることができる。コントローラー62は、モーター61a,61bの駆動量を別個に制御することができるように構成されている。
本実施形態の欠陥検出装置では、撮像光学系4と撮像素子5とが別々に動くように構成されている。そこで、撮像光学系4及び撮像素子5を、照明光学系2の光軸に対してシフトした状態にすることができる。このようにすれば、被検物3の種類や欠陥形状にあわせて、散乱光に対し最適な検出角度となる位置に調整することができる(図1(a),(b)参照)。そのため、被検物の種類や欠陥形状が変化しても、高い感度で欠陥検出ができる。しかも、撮像光学系のレンズ面や撮像素子面は、照明光学系の光軸に対してシフトした状態を保つため、撮像画像の歪みを極力抑えることができる。
なお、図1の実施形態の欠陥検出装置では、欠陥検出用の撮像素子5で撮像された像は映像処理部7を介して、デジタル化されるとともに欠陥部分の強調や或いは欠陥部分の補正等の画像処理が施され、モニター8に表示されるようになっている。
また、本発明の欠陥検出装置では、撮像光学系は、物体側から順に、正・正の屈折力を持つ群と、その中間に配置された開口絞りとで構成されている。
このように、屈折力が絞りに対して対称となるように光学配置すれば、検出角の違う広い画角において像面湾曲を抑制できる。このため、被検物の種類や欠陥形状が変化しても高い感度で欠陥検出感度ができる。
また、本発明の欠陥検出装置では、撮像光学系における最も物体側のレンズを、負の屈折力を持つ物体側に凸面を向けたメニスカスレンズで構成している。
このように構成すれば、軸上から軸外にいたるそれぞれの画角の光束に対して最小偏角に近い構成をとることになり、軸上から軸外にかけて広い角度で収差の発生を防止することができる。このため、被検物の種類や欠陥形状が変化しても高い感度で欠陥を検出することができる。
また、本発明の欠陥検出装置では、図3に示すように、前記撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、前記撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度をθo、前記照明光学系の軸外主光線と前記照明光学系の光軸とのなす角度をθiとしたとき、次の条件式(1)
θi<θo<65° …(1)
を満足するように構成されている。このようにすれば、欠陥部で生じた散乱光の強度が強い状態で、同時に明視野光を受光しないで撮像素子で撮像できるため、欠陥検出感度が高くなる。なお、ここでの軸外主光線は、最も光軸から離れた位置を通過する軸外主光線である。
条件式(1)の上限値を上回る又は条件式(2)の下限値を下回ると、散乱光の強度が弱くなるため、欠陥検出感度が低くなってしまう。
一方、条件式(1)の下限値を下回る又は条件式(2)の上限値を上回ると、明視野光も受光してしまうため、欠陥検出感度が低くなってしまう。
なお、好ましくは、次の条件式(1') を満たすようにするのがよい。
θi+5°<θo<50° …(1')
図4(a)は欠陥検出装置における撮像光学系4の焦点距離が小さすぎる状態、図4(b)は欠陥検出装置における撮像光学系4の焦点距離が大きすぎる状態を示す説明図である。
図4(a)のように撮像光学系4の焦点距離が小さすぎると、被検物3の撮像部位により、撮像光学系に入射する散乱光の角度の差が大きくなり、つまりは、検出角度の差が大きくなってしまう。一方、図4(b)のよに、撮影光学系4焦点距離が大きすぎると、装置全体が大型化してしまい、周囲の光学部材と機械的に干渉してしまう。
そこで、本発明の欠陥検出装置においては、前記撮像光学系の焦点距離をf、撮像素子の対角長をL、撮像倍率をβとしたとき、次の条件式(2)
0.5<f/L×β<10 …(2)
を満たすように構成する。このようにすれば、装置が大型化することがないため、周囲とメカ的に干渉してしまうことがない。また、被検物の撮像部位による検出角度の差が大きくならず、検出精度にムラが生じることもない。
なお、好ましくは、次の条件式(2')
1.0<f/L×β<5 …(2')
を満たすようにするのがよい。
また、本発明の欠陥検出装置は、前記撮像光学系の被検面側FNOをFNOobとしたとき、次の条件式(3)
8<FNOob<26 …(3)
を満たすように構成されている。
このようにすれば、被検物の深さ方向の位置合わせが容易となり、かつ、高い欠陥検出像の解像力が得られる。
条件式(3)の下限値を下回ると、前記撮像光学系の被検面側FNOが明るくなりすぎて、被写界深度が浅くなり、被検物の深さ方向の位置合わせが困難になる。
一方、条件式(3)の上限値を上回ると、前記撮像光学系の被検面側FNOが暗くなりすぎて、回折限界のスポット径(φ=0.61×λ×FNO)が大きくなり、欠陥検出像の解像力が悪くなってしまう。
なお、好ましくは、次の条件式(3')
12<FNOob<20 …(3')
を満たすようにするのがよい。
以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。
図5〜図9は本発明の実施例1にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図である。ここで、図5はθoが0度、図6はθoが12度、図7はθoが21度、図8はθoが27度、図9はθoが30度の状態を示している。このθoは、所定の線と前記照明光学系の光軸とのなす角度である。所定の線とは、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、撮像光学系の中心点とを結ぶ線のことである。
なお、図5〜図9では説明の便宜上、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点を、照明光学系の光軸上に位置させている。また、図5はあくまでも説明の便宜上の配置にすぎず、実際は図6〜図9に示すように、撮像光学系及び撮像素子が照明光学系の光軸上からシフトしている。図10は実施例1の撮像光学系の像面湾曲収差図である。
実施例1の撮像光学系4は、物体側より順に、正の屈折力をもつ前群G1と開口絞りSと、正の屈折力をもつ後群G2とを有して構成されている。なお、図中、Iは撮像素子5の撮像面、Oは物体面(被検物3の表面)である。
前群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と、両凸レンズL12と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL13とで構成されている。
後群G2は、物体側より順に、両凸レンズL21と、両凸レンズL22と両凹レンズL23との接合レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24と、両凸レンズL25とで構成されている。
撮影光学系4及び撮像素子5は、図1に示した駆動機構6を介して、被検物3表面のキズや欠陥等に応じて、図6〜図9に示すような角度となるように、それぞれ別個の移動量で照明光学系の光軸に対して垂直に移動する。なお、被検物3としては厚さが約0,1mm〜0.2mmのフィルムを用いている。また、フィルムの傷の深さは数μm〜数十μmである。
次に、実施例1の撮像光学系を構成する光学部材の数値データを示す。
なお、実施例1の数値データにおいて、r1、r2、…は各レンズ面の曲率半径、d1、d2、…は各レンズの肉厚または空気間隔、ne1、ne2、…は各レンズのe線での屈折率、νe1、νe2、…は各レンズのアッべ数、FNOは全系のFナンバーを表している。これらの記号は以下の各実施例の数値データにおいて共通である。
数値データ1
FNO:5.6
絞り径:7.792
倍率:0.35

0=∞(物体面) d0=145.000
1=229.3446 d1=4.000 ne1=1.48915 νe1=70.04
2=25.3050 d2=17.686
3=82.5841 d3=12.000 ne3=1.80642 νe3=34.72
4=-307.3125 d4=3.183
5=-41.6723 d5=12.000 ne5=1.59143 νe5=60.86
6=-39.3393 d6=13.354
7=∞(開口絞り) d7=1.000
8=48.5416 d8=12.000 ne8=1.62555 νe8=57.89
9=-72.3447 d9=1.000
10=41.1505 d10=5.979 ne10=1.51825 νe10=63.93
11=-37.3188 d11=12.000 ne11=1.72310 νe11=29.28
12=26.0640 d12=19.894
13=-19.2980 d13=5.000 ne13=1.64419 νe13=34.20
14=-26.6950 d14=11.232
15=109.7854 d15=14.206 ne15=1.85504 νe15=23.59
16=-135.1275 d16=19.526
17=∞(撮像面) d17=0
図11〜図15は本発明の実施例2にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図である。ここで、図11はθoが0度、図12はθoが16度、図13はθoが28度、図14はθoが36度、図15はθoが40度の状態を示している。なお、説明の便宜上、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点を、照明光学系の光軸上に位置させている。また、図11はあくまでも説明の便宜上の配置にすぎず、実際は図12〜図15に示すように、撮像光学系及び撮像素子が照明光学系の光軸上からシフトしている。図16は実施例2の撮像光学系の像面湾曲収差図である。
実施例2の撮像光学系4は、物体側より順に、正の屈折力をもつ前群G1と開口絞りSと、正の屈折力をもつ後群G2とを有して構成されている。なお、図中、Iは撮像素子5の撮像面、Oは物体面(被検物3の表面)である。
前群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL12’と、両凸レンズL13’と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL14とで構成されている。
後群G2は、物体側より順に、両凸レンズL21と、両凸レンズL22と両凹レンズL23との接合レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24と、両凸レンズL25とで構成されている。
撮影光学系4及び撮像素子5は、図1に示した駆動機構6を介して、被検物3表面のキズや欠陥等に応じて、図12〜図15に示すような角度となるように、それぞれ別個の移動量で照明光学系の光軸に対して垂直に移動する。なお、被検物3としては厚さが約0,1mm〜0.2mmのフィルムを用いている。また、フィルムの傷の深さは数μm〜数十μmである。
次に、実施例2の撮像光学系を構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ2
FNO:5.6
絞り径:6.964
倍率:0.3

0=∞(物体面) d0=135.000
1=56.4670 d1=2.000 ne1=1.77621 νe1=49.36
2=23.5920 d2=13.599
3=-60.9505 d3=12.000 ne3=1.85504 νe3=23.59
4=-71.3262 d4=1.000
5=267.5065 d5=12.000 ne5=1.73740 νe5=51.24
6=-67.5051 d6=3.704
7=-38.4550 d7=8.104 ne7=1.48915 νe7=70.04
8=-35.0047 d8=11.468
9=∞(開口絞り) d9=19.261
10=127.7222 d10=12.000 ne10=1.77621 νe10=49.36
11=-112.3404 d11=1.000
12=41.1575 d12=10.440 ne12=1.77621 νe12=49.36
13=-66.1241 d13=2.000 ne13=1.76859 νe13=26.30
14=27.6405 d14=25.624
15=-26.0812 d15=4.000 ne15=1.76859 νe15=26.30
16=-36.9972 d16=2.089
17=102.6720 d17=18.890 ne17=1.85504 νe17=23.59
18=-154.0886 d18=19.526
19=∞(撮像面) d19=0
図17〜図21は本発明の実施例3にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図である。ここで、図17はθoが0度、図18はθoが16度、図19はθoが28度、図20はθoが36度、図21はθoが40度のときの状態を示している。なお、説明の便宜上、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点を、照明光学系の光軸上に位置させている。また、図17はあくまでも説明の便宜上の配置にすぎず、実際は図18〜図21に示すように、撮像光学系及び撮像素子が照明光学系の光軸上からシフトしている。図22は実施例3の撮像光学系の像面湾曲収差図である。
実施例3の撮像光学系4は、物体側より順に、正の屈折力をもつ前群G1と開口絞りSと、正の屈折力をもつ後群G2とを有して構成されている。なお、図中、Iは撮像面、Oは物体面である。
前群G1は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL12’と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL13”と、両凸レンズL14’とで構成されている。
後群G2は、物体側より順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL21’と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL22’と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL23’と、両凸レンズL24’とで構成されている。
撮影光学系4及び撮像素子5は、図1に示した駆動機構6を介して、被検物3表面のキズや欠陥等に応じて、図18〜図21に示すような角度となるように、それぞれ別個の移動量で照明光学系の光軸に対して垂直に移動する。なお、被検物3としては厚さが約0,1mm〜0.2mmのフィルムを用いている。また、フィルムの傷の深さは数μm〜数十μmである。
次に、実施例3の撮像光学系を構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ3
FNO:5.6
絞り径:7.044
倍率:0.3

0=∞(物体面) d0=135.000
1=83.0758 d1=2.000 ne1=1.69401 νe1=54.59
2=24.5810 d2=15.897
3=-39.9828 d3=12.000 ne3=1.77621 νe3=49.36
4=-41.0345 d4=17.240
5=32.6640 d5=12.000 ne5=1.85504 νe5=23.59
6=22.2213 d6=2.137
7=33.6320 d7=12.000 ne7=1.69979 νe7=55.31
8=-37.3498 d8=1.000
9=∞(開口絞り) d9=1.911
10=-29.7379 d10=12.000 ne10=1.68082 νe10=55.08
11=-34.7275 d11=1.000
12=76.7208 d12=10.093 ne12=1.85504 νe12=23.59
13=29.0067 d13=1.043
14=31.0925 d14=12.000 ne14=1.48915 νe14=70.04
15=35.4816 d15=33.062
16=96.9201 d16=19.616 ne16=1.77621 νe16=49.36
17=-153.7076 d17=19.526
18=∞(撮像面) d18=0
次に、各実施例における条件式パラメータの値を表1に示す。
表1
さて、以上の実施例で説明した本発明の欠陥検出装置は、映画フィルムスキャナー(テレシネ装置)などの光学装置に用いることが出来る。以下に、その実施形態を例示する。
テレシネ装置とは、映画フイルムをデジタライズする装置である。このテレシネ装置は、例えば、図24に示すように、照明光学系でフィルムを照明し、撮像光学系を経由し、CCD等の固体撮像素子で撮像しデジタル化する構成になっている。
ところで、上記のようなテレシネ装置は、映画フイルム表面にあるスクラッチ等微細な欠陥や、フィルムに付着した塵、挨、汚れ、指紋という異物も画像化してしまう。テレシネ装置では、これらの異物やキズの影響を取り除く事が必要である。
図23は本発明の欠陥検出装置を搭載したテレシネ装置の一例を示す概略構成図である。
本例のテレシネ装置は、光源1、撮像光学系9及び撮像素子10を有する。また、被検物3である映写フィルムをケーラー照明するために、照明光学系2が設けられている。よって、光源1は、照明光学系2の照明用光源である。また、撮像光学系9と撮像素子10は、被検面3に対し垂直な光軸上に配置されている。更に、図1に示した本発明の欠陥検出装置の基本構成を備えている。そして、撮像光学系4の中心軸と撮像素子5の面の法線は、被検面3に対し垂直な光軸上略平行(あるいは略平行)となるように配置されている。撮像素子5,10には、それぞれ映像処理部7,11が接続されている。映像処理部7,11には、欠陥補正部12が接続されている。欠陥補正部12には、映像記録部13が接続されている。
撮像光学系4及び撮像素子5はそれぞれ照明光学系2の光軸に対して垂直に別個の移動量でもって移動する。
このように構成されたテレシネ装置では、光源1で映写フィルム等の被検物3を照明する。被検物3を透過した光は、撮像光学系9を経て撮像素子10に入射する。撮像素子10には被検物3の像が形成され、この像が撮像される。撮像された像は、映像処理部11を介してデジタル化され、欠陥補正部12へと送られる。このとき、被検物3に欠陥(異物やキズなど)がある場合には、デジタル化された画像データに、その欠陥がそのまま存在することになる。そこで、欠陥の種類や大きさに応じて、撮像光学系4の位置を変える。ここでは、コントローラー62を介して、それぞれ所定量光軸に対して垂直に、撮像光学系4移動させる。そして、この状態で、被検物3の欠陥部分で散乱した光を撮像素子5で撮像し、映像処理部7でデジタル化する。この映像処理部7でデジタル化した欠陥部の画像データは、欠陥補正部12へと送られる。欠陥補正部12は、映像処理部11でデジタル化された画像データに対し、映像処理部7でデジタル化された欠陥部に相当する位置の画像データを補正する。欠陥補正部12で補正された画像は、映像記録部13に記録される。
従って、本例のテレシネ装置によれば、欠陥検出装置を介して、テレシネ装置で得られた画像データの欠陥部を特定して、欠陥部を補正する画像処理を行うことにより、フィルムの異物やキズの影響を取り除くことができる。
その場合、撮像光学系9と撮像素子10を別々に動かすようにしたことによって、フィルムの種類や欠陥形状にあわせて角度を変えることができる。
以上説明したように、本発明の欠陥検出装置は、特許請求に記載された発明の他に以下に示す特徴を備えている。
(1)前記撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、前記撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度をθo、前記照明光学系の軸外主光線と前記照明光学系の光軸とのなす角度をθiとしたとき、
θi<θo<65°
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の欠陥検出装置。
(2)前記撮像光学系の焦点距離をf、前記撮像素子の対角長をL、撮像倍率をβとしたとき、
1.0<f/L×β<5
を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の欠陥検出装置。
(3)前記撮像レンズの被検面側のFNOをFNOobとしたとき、
12<FNOob<20
を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の欠陥検出装置。
本発明の一実施形態にかかる透過型の欠陥検出装置における撮像光学系及び撮像素子の配置を示す説明図である。 図1の欠陥検出装置における被検物の傷形状と撮像光学系及び撮像素子による最適な検出角度との関係を示す説明図で、(a)は被検物の傷が深いときの被検物の断面図及び被検面で生じた散乱光を最適に検出できる角度を示すグラフ、(b)は被検物の傷が浅いときの被検物の断面図及び被検面で生じた散乱光を最適に検出できる角度を示すグラフである。 本発明の欠陥検出装置における撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、前記撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度との関係を説明するための説明図である。 (a)は欠陥検出装置における撮像光学系4の焦点距離が小さすぎる状態、(b)は欠陥検出装置における撮像光学系4の焦点距離が大きすぎる状態を示す説明図である。 本発明の実施例1にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図であり、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度θoが0度の状態を示している。 本発明の実施例1にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図であり、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度θoが12度の状態を示している。 本発明の実施例1にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図であり、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度θoが21度の状態を示している。 本発明の実施例1にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図であり、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度θoが27度の状態を示している。 本発明の実施例1にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図であり、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度θoが29度の状態を示している。 実施例1の撮像光学系の像面湾曲収差図である。 本発明の実施例2にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図であり、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度θoが0度の状態を示している。 本発明の実施例2にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図であり、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度θoが16度の状態を示している。 本発明の実施例2にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図であり、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度θoが28度の状態を示している。 本発明の実施例2にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図であり、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度θoが36度の状態を示している。 本発明の実施例2にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図であり、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度θoが40度の状態を示している。 実施例2の撮像光学系の像面湾曲収差図である。 本発明の実施例3にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図であり、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度θoが0度の状態を示している。 本発明の実施例3にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図であり、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度θoが16度の状態を示している。 本発明の実施例3にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図であり、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度θoが28度の状態を示している。 本発明の実施例3にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図であり、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度θoが36度の状態を示している。 本発明の実施例3にかかる欠陥検出装置に用いる撮像光学系及び撮像素子の構成及び位置関係を示す光軸に沿う断面図であり、撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度θoが40度の状態を示している。 実施例3の撮像光学系の像面湾曲収差図である。 本発明の欠陥検出装置を搭載したテレシネ装置の一例を示す概略構成図である。 テレシネ装置の概念図である。 従来の欠陥検出装置の一例を示す概略構成図であり、(a)は通常撮影状態、(b)は欠陥部撮影状態を示している。 (a)は従来の欠陥検出装置における撮像光学系の配置を示す説明図、(b)はこの撮像光学系で撮影したときの画像の歪みを示す説明図である。
符号の説明
1 光源
2 照明光学系
3 被検面
4 撮像光学系
5 撮像素子
6 駆動機構
61a,61b モーター
62 コントローラー
7 映像処理部
8 モニター
51 (通常撮影用)撮像レンズ
52 (通常撮影用)撮像素子
53 (欠陥部検出用)撮影レンズ
54 (欠陥部検出用)撮像素子
55 光源
56 被検物(試料)
G1 前群
G2 後群
L11 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
L12 両凸レンズ
L12’ 物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
L13 物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
L13’ 両凸レンズ
L13” 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
L13’” 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
L14 物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
L14’ 両凸レンズ
L14” 両凹レンズ
L21 両凸レンズ
L21’ 物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
L21” 物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
L22 両凸レンズ
L22’ 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
L22” 物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
L23 両凹レンズ
L23’ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
L23” 物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
L23’” 物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
L24 物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
L24’ 両凸レンズ
L24” 物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
L24’” 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
L25 両凸レンズ
I 撮像面
O 物体面
S 開口絞り

Claims (4)

  1. 光源と、
    該光源から出射した光をケーラー照明法により被検面位置に照射する照明光学系と、
    該照明光学系の光軸に対してシフトして配置され、被検面位置で生じた照明光の散乱光を結像する撮像光学系及び結像された散乱光の像を撮像する撮像素子と、
    該撮像光学系及び撮像素子を移動させる駆動機構を有し、
    前記撮像光学系が、物体側から順に、正・正の屈折力を持つ群と、その中間に配置された開口絞りとで構成され、最も物体側に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有し、
    前記駆動機構は、前記撮像光学系と前記撮像素子とを、それぞれ別個に照明光学系の光軸に対して垂直に移動させることを特徴とする欠陥検出装置。
  2. 前記撮像素子の中心点と共役位置にある被検面上の点と、前記撮像光学系の中心点とを結ぶ線と、前記照明光学系の光軸とのなす角度をθo、前記照明光学系の軸外主光線と前記照明光学系の光軸とのなす角度をθiとしたとき、
    θi<θo<65°
    を満たすことを特徴とする請求項1に記載の欠陥検出装置。
  3. 前記撮像光学系の焦点距離をf、前記撮像素子の対角長をL、撮像倍率をβとしたとき、
    0.5<f/L×β<10
    を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の欠陥検出装置。
  4. 前記撮像光学系の被検面側FNOをFNOobとしたとき、
    8<FNOob<26
    を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の欠陥検出装置。
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