JP2005241692A - Optical device, imaging apparatus and inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は対象物体を透過した光により透過像の観察、撮像等を行う光学装置、撮像装置及び検査装置に関する。 The present invention relates to an optical apparatus, an imaging apparatus, and an inspection apparatus that perform observation, imaging, and the like of a transmitted image with light transmitted through a target object.
従来の液晶表示装置用の検査装置では反射光による画像と透過光による画像を別々に撮像するために落射光源と透過光源の両方が用いられていた。この検査装置について図7を用いて説明する。図7は従来の液晶表示装置検査装置の構成を示した平面図である。101はFPD、111は落射光源、112は落射光源用コンデンサーレンズ、113はハーフミラー、114は結像レンズ、115はCCDカメラ、121は透過光源、122は透過光源用コンデンサーレンズである。
In a conventional inspection apparatus for a liquid crystal display device, both an incident light source and a transmitted light source are used to separately capture an image by reflected light and an image by transmitted light. This inspection apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a plan view showing a configuration of a conventional liquid crystal display device inspection apparatus.
この検査装置では被検査対象物体のFPD101を落射光源111と透過光源121の二つの照明により照らすための光学系が設けられている。このFPD101は液晶表示装置に用いられる液晶パネル、カラーフィルター基板、TFTアレイ基板等である。このFPD101を透明なガラスのステージ(図示せず)の上に載せて観察する。FPD101の透過像及び反射像をCCDカメラ115によって測定し、欠陥や異物の検査を行っている。
In this inspection apparatus, an optical system for illuminating the FPD 101 of the object to be inspected with two illuminations of an incident light source 111 and a
先ず、反射像を撮像するための落射光源用の光学系について説明する。落射光源111から放射された光が落射光源用コンデンサーレンズ112を通過することにより、集光される。落射光源用コンデンサーレンズ112を通過した光線はハーフミラー113に照射され、二つの光線に分岐される。
First, an incident light source optical system for capturing a reflected image will be described. The light emitted from the incident light source 111 passes through the incident light
そのうちの一つはハーフミラー113によりFPD101の方向に反射される。この光は結像レンズ114を通過して、FPD101を照らす。そして、FPD101で反射された光はハーフミラー113を透過してCCDカメラ115に入射される。この光により反射像を撮像する。
One of them is reflected by the
透過像を撮像するための透過光源121はFPD101の裏面側に設けられている。この透過光源121から放射された光は透過光源用コンデンサーレンズ122を通過し、集光される。そして、FPD101を照らす。
A
FPD101を通過した光はさらにハーフミラー113を通過する。この光はCCDカメラ115に入射する。この光によって透過像を撮像する。これら2つの光源により、FPD101の透過像と反射像を撮像し、FPD101の欠陥や異物の検査を行っている。
The light that has passed through the FPD 101 further passes through the
FPD101の全面を検査するためにはFPD101又は光学系を移動させる必要がある。しかし、FPD101を移動させた場合、装置サイズが大きくなるというデメリットがある。さらに、近年の基板サイズの大型化により、このデメリットは顕著になってしまう。 In order to inspect the entire surface of the FPD 101, it is necessary to move the FPD 101 or the optical system. However, when the FPD 101 is moved, there is a demerit that the apparatus size increases. Furthermore, this demerit becomes conspicuous as the substrate size increases in recent years.
従って、FPD101の全面を検査するために、FPD101を固定して、図8に示すように光学系を移動させていた(例えば、特許文献1参照)。しかし、上記のような構成の検査装置では以下のような問題点があった。落射光源111からの光と透過光源121からの光を同じ位置に照らす必要がある。この場合、CCDカメラ115を含む落射光学系110と透過光学系120をトラッキングしながら移動させなければならない。この場合、駆動系が複雑になり、部品点数を削減してコストダウンを図ることが困難であった。またFPD101は光を透過する透明なガラスステージに載せられるが、ガラスステージは振動に弱く検査に影響を及ぼすことがあった。また、FPD101の真下を非透明な物体で支持すると光が透過しないため、耐震性を向上することができなかった。
Therefore, in order to inspect the entire surface of the FPD 101, the FPD 101 is fixed and the optical system is moved as shown in FIG. 8 (see, for example, Patent Document 1). However, the inspection apparatus configured as described above has the following problems. It is necessary to illuminate the light from the incident light source 111 and the light from the
特に近年は液晶表示装置の基板サイズが大型化しているため、駆動範囲を広げる必要がある。よって、構成部品の大型化、重量化を招くという問題点があった。また最近の配線パターンの微細化により、駆動系の精度を高める必要がある。上記のような構成において2つの光学系を精度よく移動させるためには駆動系が複雑化してしまうという問題点があった。 In particular, since the substrate size of the liquid crystal display device has been increased in recent years, it is necessary to widen the driving range. Therefore, there is a problem that the component parts are increased in size and weight. In addition, it is necessary to improve the accuracy of the drive system due to recent miniaturization of the wiring pattern. In the configuration as described above, there is a problem that the drive system becomes complicated in order to move the two optical systems with high accuracy.
別の構成の検査装置について図9を用いて説明する。図9は従来の検査装置の構成を示す斜視図である。図8で付した符号と同一の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。ここで、126は蛍光灯、127は拡散板である。本検査装置では上述の検査装置の透過光源及び透過光学系が異なるものである。 An inspection apparatus having another configuration will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a conventional inspection apparatus. Since the same reference numerals as those in FIG. 8 indicate the same configuration, the description thereof is omitted. Here, 126 is a fluorescent lamp, and 127 is a diffusion plate. In this inspection apparatus, the transmission light source and the transmission optical system of the above-described inspection apparatus are different.
本検査装置においては透過光源として蛍光灯126を用いている。この蛍光灯126をFPD101の裏面側に設けている。この蛍光灯126からの光を拡散板127によって拡散させてFPD101の全面を裏面側から照らしている。この構成ならば、FPD101の全面を照らすことができる。よって、透過光学系120を移動させる必要はなくなり、落射光学系110のみの移動でFPD101の全面を観察することが出来る。
In this inspection apparatus, a
しかし、本構成では照明の効率が著しく低く、検査に充分な光量を得るためには蛍光灯126の本数を増やす必要がある。従って、省電力化を図ることが難しいという問題点があった。特に近年は液晶表示装置の基板サイズが大型化しているため、この問題点は顕著になってしまう。
However, in this configuration, the illumination efficiency is extremely low, and it is necessary to increase the number of
また拡散板127によって光を拡散させているが、FPD全体に対して光を均一に照らすことは難しく、面内に明暗の差が生じ検査精度が悪くなるという問題点もあった。さらに、拡散板127を通過した蛍光灯126の光を用いているため、照明のコヒーレンスすなわちパーシャルコヒーレンスファクターを制御することが困難であった。従って、分解能やコントラストを制御することが困難であるといった問題点もあった。
Further, although the light is diffused by the
また、観察用のワークを載せる載物台の上に平面型発光体を設け、その上にワークを載せる画像測定機が開示されている。(例えば、特許文献2参照)しかし、この画像測定機では、発光励起源とその光学系を必要としていた。また発光体からの蛍光を利用しているため、光量を一定に保つことが難しい場合もあった。
このように従来の光学装置では、透過像及び反射像を撮像、観察等する場合、装置が複雑化、大型化してしまうという問題点があった。
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであり、簡素化された光学系で透過像を観察、撮像することができる光学装置、撮像装置及び検査装置を提供することを目的とする。
As described above, the conventional optical apparatus has a problem that the apparatus becomes complicated and large when a transmission image and a reflection image are captured and observed.
The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an optical apparatus, an imaging apparatus, and an inspection apparatus that can observe and capture a transmission image with a simplified optical system. .
本発明の第一の態様にかかる光学装置は、対象物体(例えば、本実施の形態にかかるFPD1)を透過した光を用いて、前記対象物体に関するオペレーションを行う光学装置であって、光源(例えば、本実施の形態にかかる落射光源11)と、光源からの光を前記対象物体の前面に光を導く第1の光学手段(例えば、本実施の形態にかかる対物レンズ14)と、前記光源と前記対象物体との間に配置され、中心部を遮光する遮光部と前記遮光部の周りに設けられた透光部とを有するフィルター(例えば、本実施の形態にかかるフィルター20)と、前記対象物体の裏面側に配置され、入射方向と同じ方向に光を再帰反射させる再帰反射部材(例えば、本実施の形態にかかる再帰反射シート)と、前記再帰反射部材で再帰反射され、前記対象物体を透過した透過光を受光する第2の光学手段(例えば、本実施の形態にかかるカメラ15)とを備えるものである。これにより、簡易な構成で透過像を正確に観察、撮像することができる。
An optical device according to a first aspect of the present invention is an optical device that performs an operation related to a target object using light transmitted through a target object (for example, FPD1 according to the present embodiment), and includes a light source (for example, The incident light source 11) according to the present embodiment, first optical means for guiding light from the light source to the front surface of the target object (for example, the
本発明の第二の態様にかかる光学装置は、上述の光学装置において、前記遮光部が、前記対象物体上において視野となる領域に対応するものである。これにより、簡易な構成でより正確に透過像を撮像、観察することができる。 An optical device according to a second aspect of the present invention is the above-described optical device, wherein the light shielding unit corresponds to a region that is a field of view on the target object. Thereby, a transmission image can be picked up and observed more accurately with a simple configuration.
本発明の第三の態様にかかる光学装置は、上述の光学装置において、前記対象物体が前記再帰反射部材と離間して載置されることを特徴とするものである。これにより、反射光と透過光が重なるのを防ぐことができ、簡易な構成で正確に透過像を観察、撮像することができる。 An optical device according to a third aspect of the present invention is characterized in that, in the above-described optical device, the target object is placed separately from the retroreflective member. Thereby, it is possible to prevent the reflected light and the transmitted light from overlapping, and it is possible to accurately observe and capture the transmitted image with a simple configuration.
本発明の第四の態様にかかる光学装置は、上述の光学装置において、前記フィルターが光路上に出し入れ可能に設けられていることを特徴とするものである。これにより、簡易な構成で透過像と反射像とを別々に観察、撮像することができる。 An optical device according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in the above-described optical device, the filter is provided so as to be able to be taken in and out of the optical path. Thereby, a transmission image and a reflection image can be observed and imaged separately with a simple configuration.
本発明の第五の態様にかかる光学装置は、上述の光学装置において、前記対象物体の裏面側に載置され、前記再帰反射部材から前記対象物体に入射する光の偏光状態を変化させる偏光手段をさらに備え、前記第2の光学手段は受光した前記透過光と前記対象物体の前面で反射された反射光との偏光状態の違いに基づいて前記反射光または前記透過光の光量を変化させるものである。これにより、簡易な構成で正確に透過像と反射像を観察、撮像することができる。 An optical device according to a fifth aspect of the present invention is the above optical device, wherein the polarizing device is placed on the back side of the target object and changes the polarization state of light incident on the target object from the retroreflective member. And the second optical means changes the amount of the reflected light or the transmitted light based on a difference in polarization state between the received transmitted light and the reflected light reflected by the front surface of the target object. It is. Thereby, it is possible to accurately observe and capture the transmission image and the reflection image with a simple configuration.
本発明の第六の態様にかかる光学装置は、上述の光学装置において、前記偏光手段は入射した光の2軸の偏光成分間の位相を1/4波長ずらす1/4波長板であることを特徴とするものである。これにより、簡易な構成で正確に透過像と反射像とを観察、撮像等することができる。 In the optical device according to a sixth aspect of the present invention, in the above-described optical device, the polarizing means is a quarter-wave plate that shifts the phase between the biaxial polarization components of incident light by a quarter wavelength. It is a feature. Thereby, it is possible to accurately observe and capture the transmitted image and the reflected image with a simple configuration.
本発明の第七の態様にかかる撮像装置は、対象物体を透過した光を用いて、前記対象物体の透過像を撮像する撮像装置であって、光源と、光源からの光を前記対象物体の前面に光を導く第1の光学手段と、前記光源と前記対象物体との間に配置され、中心部を遮光する遮光部と前記遮光部の周りに設けられた透光部とを有するフィルターと、前記対象物体の裏面側に配置され、入射方向と同じ方向に光を再帰反射させる再帰反射部材と、前記再帰反射部材で再帰反射され、前記対象物体を透過した透過光を受光する撮像手段とを備えるものである。これにより、簡易な構成で透過像を正確に撮像することができる。 An imaging apparatus according to a seventh aspect of the present invention is an imaging apparatus that captures a transmission image of the target object using light transmitted through the target object, and includes a light source and light from the light source of the target object. A first optical means that guides light to the front surface, a filter that is disposed between the light source and the target object and that has a light shielding portion that shields a central portion and a light transmitting portion provided around the light shielding portion; A retroreflective member that is disposed on the back side of the target object and retroreflects light in the same direction as the incident direction; and an imaging unit that receives the transmitted light that is retroreflected by the retroreflective member and transmitted through the target object. Is provided. Thereby, a transmission image can be accurately picked up with a simple configuration.
本発明の第八の態様にかかる撮像装置は、上述の撮像装置において、前記遮光部が、前記対象物体上において視野となる領域に対応するものである。これにより、簡易な構成で透過像をより正確に撮像することができる。 An imaging device according to an eighth aspect of the present invention is the imaging device described above, wherein the light shielding unit corresponds to a region that is a visual field on the target object. Thereby, a transmission image can be more accurately picked up with a simple configuration.
本発明の第九の態様にかかる撮像装置は、上述の撮像装置において、前記対象物体の裏面側に載置され、前記再帰反射部材から前記対象物体に入射する光の偏光状態を変化させる偏光手段をさらに備え、前記フィルターが光路上に出し入れ可能に設けられ、前記フィルターが光路上に配置されている時に、前記撮像手段により前記透過光を受光し、前記フィルターが光路外に配置されている時に、前記透過光と前記対象物体の前面で反射された反射光との偏光状態の違いに基づいて前記反射光を分離して、前記反射光を前記撮像手段により受光するものである。これにより、簡易な構成で透過像と反射像と撮像することができる。 An imaging apparatus according to a ninth aspect of the present invention is the above-described imaging apparatus, wherein the polarization unit is placed on the back side of the target object and changes the polarization state of light incident on the target object from the retroreflective member. When the filter is provided so that it can be taken in and out of the optical path, and when the filter is arranged on the optical path, the transmitted light is received by the imaging means, and when the filter is arranged outside the optical path The reflected light is separated based on the difference in polarization state between the transmitted light and the reflected light reflected by the front surface of the target object, and the reflected light is received by the imaging means. Thereby, it is possible to capture a transmission image and a reflection image with a simple configuration.
本発明の第十の態様にかかる検査装置は、上述の撮像装置に備えてものである。これにより、簡易な構成で、透過像を用いて検査を行うことができる。 An inspection apparatus according to a tenth aspect of the present invention is provided in the above-described imaging apparatus. Thereby, it is possible to perform an inspection using a transmission image with a simple configuration.
なお、本発明において、光学手段とは、レンズ、ミラー、プリズム、フィルターなどの光学部品のほか、CCDカメラ等の検出器を含む。また、以下の記載において、一つの要素から他の要素が光を受光する場合、直接に受光するほか、他の光学手段を介して受光する場合も含むものである。 In the present invention, the optical means includes a detector such as a CCD camera in addition to optical components such as a lens, a mirror, a prism, and a filter. Further, in the following description, when one element receives light from another element, it includes the case of receiving light via other optical means in addition to receiving light directly.
本発明によれば簡易な構成で透過像を観察、撮像することができる光学装置、撮像装置及び検査装置を提供すること。 According to the present invention, an optical apparatus, an imaging apparatus, and an inspection apparatus that can observe and capture a transmission image with a simple configuration are provided.
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能であろう。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略される。 Hereinafter, embodiments to which the present invention can be applied will be described. The following description is to describe the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment. For clarity of explanation, the following description is omitted and simplified as appropriate. Further, those skilled in the art will be able to easily change, add, and convert each element of the following embodiments within the scope of the present invention. In addition, what attached | subjected the same code | symbol in each figure has shown the same element, and abbreviate | omits description suitably.
本発明にかかる観察用の光学装置を用いた検査装置について図1を用いて説明する。図1は本発明にかかる光学装置の一例である検査装置を示している。1はFPD、11は落射光源、12はコンデンサーレンズ、13はビームスプリッタ、14は対物レンズ、15はカメラ、16は偏光板、19はカメラ側偏光板、20はフィルター、23は再帰反射シート、24は1/4波長板、41はリレーレンズ、42はチューブレンズである。
An inspection apparatus using the observation optical apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an inspection apparatus which is an example of an optical apparatus according to the present invention. 1 is an FPD, 11 is an incident light source, 12 is a condenser lens, 13 is a beam splitter, 14 is an objective lens, 15 is a camera, 16 is a polarizing plate, 19 is a polarizing plate on the camera side, 20 is a filter, 23 is a retroreflective sheet,
図1に示す検査装置は例えば、検査対象であるFPD1の欠陥を検査するものである。FPD1は液晶表示装置に用いられる液晶パネル、カラーフィルター基板又はTFTアレイ基板等であり、観察用ステージ(図示せず)の上に載せられているものとする。このFPD1には位置に応じて、光を透過する透過領域と光を反射する反射領域が形成されている。例えば、カラーフィルター基板では、R、G、Bの着色層が光の一部を透過する透過領域となり、ブラックマトリクス(BM)が光を反射する反射領域となる。
The inspection apparatus shown in FIG. 1 is for inspecting a defect of the
図1に示す検査装置では1つの落射光源でFPD1の表面で反射した反射光による反射像とFPD1を透過した透過光による透過像を別々に撮像することができる。反射像及び透過像を別々に撮像するための光学系について説明する。本実施の形態ではFPD1の表面で反射した反射光とし、FPD1を透過して再帰反射シート23で反射され、再度FPD1を透過した透過光とする。透過光と反射光とを偏光状態に基づいてカメラ側偏光板19で分離している。これについて説明する。
In the inspection apparatus illustrated in FIG. 1, a reflected image reflected by the surface of the
FPD1と対向する位置には落射光源11が設けられている。落射光源11は一般的なランプ光源であり、例えば、ハロゲンランプやキセノンランプが挙げられる。落射光源11からの光は偏光板16を通過することによって、ある一定の振動方向以外の成分をカットされる。自然光(非偏光光線)や円偏光の光が偏光板16に入射した場合、偏光板16は自然光を直線偏光された光に偏光することができる。従って、落射光源11から放射された自然光(非偏光光線)は、非偏光光線が偏光板16により、ある一定の偏光角(振動方向)を持つ直線偏光の光に偏光される。偏光板16により偏光された直線偏光の光はコンデンサーレンズ12を通過することで、必要な光量が得られるように集光される。
An epi-
コンデンサーレンズ12により集光された光は視野絞りを通過してリレーレンズ41a入射する。リレーレンズ41aにより集光された光は、照明絞りを通過してリレーレンズ41bに入射する。リレーレンズ41bにより集光された光は、ビームスプリッタ13に入射する。コンデンサーレンズ12及びリレーレンズ41a、41bは単数又は複数の光学レンズであり、入射光を屈折して出射する。なお、ビームスプリッタ13とリレーレンズ41との間にはフィルター20が挿入可能に設けられている。ここではフィルター20は光路外に配置されている。このフィルター20については後述する。コンデンサーレンズ12とリレーレンズ41aとの間が視野絞りの位置となり、リレーレンズ41aとリレーレンズ41bとの間が照明絞りの位置となる。
The light condensed by the
ビームスプリッタ13に入射した光の一部はそのままビームスプリッタ13を透過してFPD1の方向に出射する。落射光源11からの光をビームスプリッタ13で分岐することにより、同軸照明系が構成される。この同軸照明系により影ができず平面を効率よく照明することができる。本実施の形態にかかる検査装置では、1つの落射光源11からの光でFPD1を透過した透過光に基づく透過像及びFPD1の表面で反射した反射光に基づく反射像を別々に撮像することができる。ビームスプリッタ13を透過した光はチューブレンズ42に入射する。チューブレンズ42は複数のレンズから構成され、入射した光を集光して出射する。ビームスプリッタ13からチューブレンズ42に入射した光は集光されるよう屈折されてFPD1の方向に出射する。チューブレンズ42からの光はFPD1と対向配置された対物レンズ14により集光され、FPD1に入射する。すなわち、対物レンズ14は入射した光を、FPD1上において適当なスポットとなるよう光を屈折して、FPD1の方向に出射する。FPD1は入射した光が透過するよう、例えば、中空のステージに載置されている。
Part of the light incident on the
FPD1に入射した光のうち、FPD1の表面で反射した反射光は再度、対物レンズ14に入射する。対物レンズ14に入射した光は、屈折されて出射し、対物瞳を通過する。そして、チューブレンズ42を通過して、ビームスプリッタ13に入射する。ビームスプリッタ13はFPD1から入射した光の一部をカメラ15の方向に反射する。カメラ側に反射された光はカメラ側偏光板19に入射する。カメラ側偏光板19ではある一定の振動方向を持つ成分以外の光がカットされ、入射した光は直線偏光の光に偏光される。またカメラ側偏光板19は回転できるようになって、任意の振動方向の光のみを透過させることができる。従って、自然光(非偏光光線)や円偏光の光が入射した場合、直線偏光された光に偏光することができる。さらに、カメラ側偏光板19を回転させることにより、直線偏光の光の偏光角を調整することができる。
Of the light incident on the
一方、FPD1に入射した光のうち、FPD1を透過した光は1/4波長板24に入射する。FPD1は例えば落射光源11からの光が照射され照明される部分に穴が開いているステージの上に載置されているからである。1/4波長板24は入射した光の2軸の偏光成分間の位相を1/4波長ずらすことができる。したがって、2回通過させることにより、直線偏光の光の振動方向を90度回転させることができる。1/4波長板24を透過した光は再帰反射シート23に入射する。再帰反射シート23に入射した光は入射方向とほとんど同じ方向に再帰反射され、再度1/4波長板24を通過する。したがって、FPD1を透過した光は2回、1/4波長板24を透過している。1/4波長板24を通過した光はFPD1に入射する。FPD1に入射した光は、FPD1を透過する。FPD1を透過した透過光は反射光と同様にカメラ15にカメラ側偏光板19に入射する。
On the other hand, of the light incident on the
本発明にかかる検査装置はこの反射光と透過光とをカメラ側偏光板19により分離することができる。落射光源11からの光は偏光板16により、直線偏光の光となってFPD1に照射されている。ここでは、例えば、落射光源11からの光が偏光板16によってP偏光の光に偏光されたものとして説明する。
The inspection apparatus according to the present invention can separate the reflected light and transmitted light by the camera
P偏光の光がFPD1に入射された場合、FPD1の表面で反射した反射光は同じP偏光の光となる。一方、再帰反射シート23で反射されFPD1を再度、透過した透過光はFPD1の裏面側に設けられた1/4波長板24を往復で2回通過しているため、偏光角が90度ずれて、S偏光の光となる。カメラ側偏光板19に入射する反射光と透過光とは90度偏光角が異なっている。カメラ側偏光板19を回転させて角度を調整することに、透過光又は反射光を選択的に透過させることができる。反射像を撮像するときは、FPD1で反射された直線偏光の反射光と同じ偏光角の光が透過するようにカメラ側偏光板19を回転させ、取り付け角度を調整する。これにより、偏光角がカメラ側偏光板19の偏光各と90度異なる透過光はカットされ、反射光のみがカメラ15に入射される。
When P-polarized light is incident on the
一方。透過像撮像時は反射像を撮像した状態からカメラ側偏光板19を90度回転させる。すると、カメラ側偏光板19の偏光方向と異なる偏光角を持つ反射光はカットされる。従って、カメラ側偏光板19の偏光方向と同じ偏光角を持つ透過光のみがカメラ側偏光板19を透過する。これにより、透過光のみがカメラ15に入射される。よって、透過光のみを分離することができ、透過像のみ撮像することが可能になる。反射像撮像時にはカメラ側偏光板19により透過光がカットされ、透過像撮像時にはカメラ側偏光板19により反射光がカットされる。従って、反射光または透過光のいずれか一方のみを選択的に透過させることができ、カメラ15に入射させることができる。これにより、透過光又は反射光のいずれか一方がカメラ15により検出され、透過像と反射像を別々に撮像することができる。
on the other hand. When the transmission image is captured, the camera-side
つまり、反射像撮像時にはFPD1を透過して再帰反射シート23で反射して、再度、FPD1を透過した透過光はカメラ側偏光板19でカットされる。よって、反射光のみを分離することができ、反射像のみを撮像することが可能になる。一方、透過像撮像時には、FPD1の表面で反射した反射光はカメラ側偏光板19でカットされる。よって、透過光のみを分離することができ、透過像のみを撮像することが可能になる。このように、FPD1の裏面側に1/4波長板24を載置することにより、透過光と反射光とが互いに直交する直線偏光の光となるため、偏光角に応じてカメラ側偏光板19を回転させることにより、それぞれを分離することができる。
That is, when the reflected image is captured, the transmitted light that is transmitted through the
さらに本実施の形態では、透過像をより正確に撮像するため、リレーレンズ41bとビームスプリッタ13との間にフィルター20を挿入可能に配置している。これについて、以下に説明する。
Furthermore, in this embodiment, in order to capture a transmission image more accurately, the
FPD1に付着したゴミやFPD1に設けられたパターンのエッジ(例えば、着色層とBMとの境界)により、FPD1の表面で反射した光が回転しまうことがある。すなわち、FPD1のゴミが付着した箇所や着色層とBMとの境界に光が照射されると、FPD1を透過する際に偏光状態が変わってしまう。この場合、例えば、FPD1の表面で反射した反射光が完全なP偏光の光とはならずに、カメラ側偏光板19に入射してしまう。これにより、反射光と透過光が直交した偏光角を持つ直線偏光の光とならず、一方を撮像しているときに他方の光がカメラ15に入射してしまう。これにより、例えば、透過像を撮像しているはずなのに、反射像が撮像されてしまうおそれがある。本実施の形態ではこれを防ぐために図2に示すようにフィルター20を光路上に挿入した状態で透過像の撮像を行う。
The light reflected on the surface of the
透過像を正確に撮像するためのフィルター20の構成について図3を用いて説明する。図3はフィルター20の構成を示す図である。フィルター20は中心部に円形の遮光部21が設けられ、その周りに開口部22が設けられている。遮光部21に入射した光は遮光され、開口部22に入射した光をそのまま透過する。さらに開口部22に周りは遮光されている。この遮光部21の中心が光軸と重なるように挿入される。フィルター20は、検査装置の光軸に対して垂直に挿入される。フィルター20を光路上に配置することにより、光軸及びその周辺の光が遮光され、リング状の光がFPD1に入射する。FPD1は遮光部21の周りの開口部22を透過した光により照明される。したがって、FPD1はリング状に照明される。フィルター20は例えば、透明なガラス基板にフォトリソグラフィー工程で遮光膜をパターニングすることにより形成することができる。あるいは、機械的に開口部22を設けてもよい。この場合、遮光部21はブリッジなどにより固定されるようにする。
A configuration of the
この遮光部21はFPD1における視野と対応する大きさで形成されている。すなわち、遮光部21に対応する部分がカメラ15により撮像される。透過像撮像時には視野の部分が照明されずに、その周りだけが開口部22からの光によりリング状に照明される。このリング状に照明されたFPD1の構成を図4に示す。図4はリング状に照明されているFPD1の構成を示す断面図である。なお、図4では1/4波長板24を省略して図示している。フィルター20を光軸と合わせて配置することにより、FPD1には非照明部28と照明部27とができる。中央の非照明部28が視野に対応する位置となり、この部分がカメラ15で撮像される。視野に対応する非照明部28の周りにはリング状の照明部27が配置される。非照明部28は遮光部21に対応し、照明部27は開口部22に対応している。
The
この非照明部28が視野となるように遮光部21が設けられているため、FPD1に投影される遮光部21の大きさは例えば、100μm〜1mm程度となる。その周りの開口部22は例えば、遮光部21の大きさの1/10〜1/3の幅となるようにする。対物レンズ14の倍率が高倍率のとき、視野は小さくなり、低倍率のとき、視野は大きくなる。また、フィルター20における遮光部21及び開口部22の実際の寸法はレンズの倍率等に基づいて決定される。
Since the
対物レンズ14からFPD1に入射した光では、視野が非照明部28となり、視野の外側が照明部27となる。すなわち、非照明部28がカメラ15により撮像される。従って、照明部27においてFPD1の表面で反射した反射光はカメラ15での撮像に寄与しない。照明部27において、フィルター20の開口部22を透過して照明部27に入射した光はFPD1を透過して、再帰反射シート23に入射する。
In the light incident on the
図4は対物レンズ14により集光され、FPD1において非照明部27の点に入射する光束を矢印で模式的に示している。対物レンズ14に入射した光束がFPD1の非照明部27における1点に集光されている。ここで、再帰反射シート23に入射した光はほとんどが入射方向と同じ方向に反射されるが、一部の光は図4に示すように入射方向と異なる方向に反射される。対物レンズ14における光軸近傍の矢印は入射方向と異なる方向に反射される光を示している。すなわち、対物レンズ14の光軸近傍において、矢印の方向に入射した光は再帰反射シート23で入射方向とは異なる方向に反射されている。これについては後述する。本発明では再帰反射シート23において、入射方向とは異なる方向に反射される光を利用して、視野を照明している。照明部27に入射した光がFPD1の裏面側から視野である非照明部28を照明する。
FIG. 4 schematically shows a light beam collected by the
再帰反射シート23で入射方向と異なる方向に反射された光の一部は非照明部28となっている視野部分の方向に反射される。再帰反射シート23とFPD1の間には例えば、10mmの隙間が設けられている。これにより、再帰反射シート23で視野部分の方向に反射された光が視野部分に入射する。この視野部分を透過した光は上述のようにカメラ15で検出される。したがって、非照明部28となっている視野部分を透過光で照明することができる。また、視野部分には落射光源11から直接、入射する光がないため、反射光がカメラ15で検出されることがない。これにより、透過光のみをカメラ15に入射させることができる。このようにフィルター20を設けることにより、透過像を正確に撮像することができる。
A part of the light reflected by the
次に、再帰反射シート23において、入射した方向と異なる方向に反射される現象について図5を用いて説明する。図5(a)はビーズタイプの再帰反射シートの構成を模式的に示す拡大断面図である。図5(b)はプリズムタイプの再帰反射シートの構成を模式的に示す拡大断面図である。まず、図5(a)を用いてビーズタイプの再帰反射シート23での再帰反射の原理について説明する。
Next, a phenomenon in which the
図5(a)ではガラスビーズ31を用いた再帰反射シート23の一例を示している。さらに図5(a)にはガラスビーズで正確に再帰反射される再帰反射光51と、入射方向とは異なる方向に反射される光52とを矢印で示している。
FIG. 5A shows an example of the
再帰反射シート23には多数のガラスビーズ31が散りばめられている。例えば、直径数十μmの微小な球状のガラスビーズ31は反射層32の上に設けられている。このガラスビーズ31は屈折率の違いにより、入射した光を屈折させる。反射層32はガラスビーズ31に対応した半球状の凹みとなっている。反射層32の表面は例えば、Al蒸着等により光を反射する反射面となっている。この凹みの中に、ガラスビーズ31が設けられる。このようなガラスビーズ31及び反射層32が基材となるシートの上に多数設けられる。さらに、この上に表面フィルムが設けられることもある。上述の構成により、矢印の方向から入射した光がガラスビーズ31で屈折し、反射層32で反射される。そして、反射層32で反射した光はガラスビーズ31で屈折して、矢印の方向に反射される。すなわち、図5(a)において正確に再帰反射される再帰反射光51のように、入射方向と同じ方向に反射される。このようにして、再帰反射シート23に入射した光は入射方向と同じ方向で再帰反射される。
A large number of
しかしながら、例えば、ガラスビーズ31あるいは反射層32の形状のずれにより、正確に再帰反射されないことがある。すなわち、ガラスビーズや反射層32が完全に球状となっていない場合、入射方向と反射方向が正確に一致しなくなる。この場合、入射方向と反射方向がずれ、図5(a)の光52に示すように入射した光は入射した方向とは異なる方向に反射される。入射方向とは異なる方向に反射された光は、FPD1上において入射した位置とは異なる位置に反射される。このような入射方向と反射方向のずれは、ガラスビーズや反射層の製作上の誤差、ガラスビーズの取り付け時の誤差、表面に付着したゴミ、表面フィルムなどのずれ、再帰反射シートの経時的な劣化など様々な要因が考えられる。したがって、再帰反射シート23で全ての光が完全に再帰反射されることは現実的には困難であり、一部の光は入射方向と異なる方向で反射される。この入射方向とは異なる方向に反射する光を利用して、遮光部21に対応する視野を照明する。
However, for example, the retroreflected light may not be accurately reflected due to a shift in the shape of the
また、球面レンズでは一般的に球面収差が存在する。従って、ビーズタイプの再帰反射シート23に用いられるガラスビーズ31にも球面収差が存在する。そのため、再帰反射シート23の表面で反射された反射光は入射光と同じ方向に反射されるとは限らない。光軸(ガラスビーズ31の中心軸)からの高さである入射高hによって、反射光の角度が異なる。これにより、入射光と異なる方向に反射される光52が生じる。特に入射高hが高い光は球面収差が大きく、入射方向とは異なる方向に反射される。この入射方向とは異なる方向に反射する光を利用して、遮光部21に対応する視野を照明する。
In addition, spherical lenses generally have spherical aberration. Therefore, spherical aberration also exists in the
また、図5(b)ではプリズムタイプの再帰反射シート23の一例を示している。プリズムタイプの再帰反射シート23について説明する。基材35の上には接着剤34が設けられる。接着剤34の上にはマイクロプリズム33が多数設けられたプリズムシートが貼り合わされる。これにより、基材35の上にプリズムシートが取り付けられる。マイクロプリズム33はアクリルなどの透明な樹脂により形成される。このマイクロプリズム33に入射した光は、図5(b)に示すように屈折率の違いにより入射した光を屈折させて、入射方向と同じ方向に反射する。
FIG. 5B shows an example of a prism
マイクロプリズム33において斜面の角度のずれは以下に示すように強調されて、反射光の角度のずれを生じさせる。これについて図5(c)を用いて説明する。図5(c)はプリズム内における光の進行方向を示す図である。マイクロプリズム33の鏡面56の法線57とマイクロプリズム33の鏡面56に入射する入射光53との傾きをθとする。入射光53の垂線と鏡面56との角度もθとなる。さらに鏡面56の法線57と鏡面56で反射される反射光54との間の角度もθとなる。入射光53と反射光54との角度は2θとなる。鏡面56の傾きθは反射光で2θに拡大される。従って、設計値から実際のプリズムの角度がずれて、鏡面56に誤差が生じた場合、反射光の誤差も2倍に拡大される。
In the
マイクロプリズム33の内部に入射した光は図5(b)にように2鏡面において反射されて、マイクロプリズム33から出射する。すなわち再帰反射シート23では反射面が2面あるため、鏡面誤差(真の角度からの誤差)の4倍が反射光の誤差となる。
The light incident on the inside of the
ここで、再帰反射シート23とFPD1の間に10mmの隙間が設けられているとする。例えば、50倍の対物レンズの場合、視野は400μmφ程度である。この例では入射光と反射光との間に200μm(半径)/10mm(距離)=20mradの角度誤差があれば、照明部27を透過した光が照明部を照らすことができる。すなわち、再帰反射シート23で反射する光において、20mradの光軸誤差があれば、照明部27と透過した周辺光が非照明部28である中央部を照らすことができる。反射光の光軸誤差は2面の鏡面反射で鏡面誤差の4倍に強調されているため、20mrad/2/2=5mradの鏡面誤差があれば、照明部27を透過した光により非照明部28を照明することが可能になる。5mrad程度の微小な誤差は、一般的なプリズムタイプの再帰反射シート23に生じる角度誤差である。さらに、図5(b)におけるdも関与して、反射光はより拡散する。
Here, it is assumed that a 10 mm gap is provided between the
なお、図5に示した再帰反射シート23は典型的な一例であり、本発明に利用可能な再帰反射シートはこれらに限るものではない。
The
上述のように、ガラスビーズ31や反射層32あるいはマイクロプリズム33の形状のずれ、さらには球面収差等により、正確に再帰反射されないことがある。すなわち、ガラスビーズ31や反射層32が完全に球状となっていない箇所やマイクロプリズム33の傾斜面の角度がずれている箇所では、入射方向と反射方向が正確に一致しなくなる。このような箇所に入射した光は入射方向と反射方向がずれ、入射した方向とは異なる方向に反射される。入射方向とは異なる方向に反射された光は、FPD1上において入射した位置とは異なる位置に反射される。このような入射方向と反射方向のずれは、ガラスビーズ31や反射層32あるいはマイクロプリズム33の製作上の誤差、収差、ガラスビーズ又はマイクロプリズム33の取り付け時の誤差、表面に付着したゴミや異物、表面フィルムなどのずれ、再帰反射シートの経時的な劣化など様々な要因が考えられる。したがって、再帰反射シート23で全ての光が完全に再帰反射されることは現実的には困難であり、一部の光は入射方向と異なる方向で反射される。この入射方向とは異なる方向に反射する光を利用して、遮光部21に対応する視野を照明する。
As described above, accurate retroreflection may not be achieved due to a deviation in the shape of the
入射方向と異なる方向で反射された光により、上述のように直接照明することができなかった非照明部28を照明することができる。すなわち、図4に示すようにFPD1において照明部27に入射した光の一部は角度が変わり、一部が非照明部28の方向に反射される。したがって、再帰反射シート23で反射した光が非照明部28に入射してFPD1の視野部分を透過する。なお、図4では光軸近傍の光のみ入射方向と異なる方向に反射されているが、その他の光も入射方向と異なる方向に反射される。そして、入射方向と異なる方向に反射される光の一部は非照明部28に入射して、視野部分を透過する。この光をカメラ15で検出することにより、透過像を正確に撮像することができる。さらに、FPD1を再帰反射シート23と離間して設置することにより、FPD1と再帰反射シート23との距離が広がるため、入射方向と異なる方向に反射する光が少ない場合であっても、効率よく非照明部28を照明することができる。本実施の形態では、例えば、再帰反射シート23とFPD1の間に10mmの隙間が設けられている。
The
透過像撮像時には図2に示すようにフィルター20を光路上に挿入する。フィルター20を挿入することにより、視野部分が非照明部となるため、反射光がカメラ15により検出されない。従って、図2に示すように透過像撮像時にはカメラ15の前に配置されたカメラ側偏光板19を光路上から取り除いてもよい。すなわち、カメラ側偏光板19及びフィルター20を光路上に出し入れ可能に設け、透過像撮像時にはフィルター20を光路上に配置して、カメラ側偏光板19を光路外に配置する。反射像撮像時にはフィルター20を光路外に配置して、カメラ側偏光板19を光路上に配置する。そして、カメラ側偏光板19を透過光が遮光されるように回転する。これにより、反射像と透過像を別々に撮像することができる。さらに、透過像をより正確に撮像することができる。
When a transmission image is captured, the
フィルター20は実像位置、すなわち、1次像の位置又は視野絞りの位置に配置する。具体的にはリレーレンズ41bとビームスプリッタ13との間の結像位置又はコンデンサーレンズ12とリレーレンズ41aとの間の結像位置に配置する。これにより、視野部分の光が入射することを防ぐことができ、正確に透過像を撮像することができる。
The
カメラ15に撮像された反射像または透過像は、カメラ15に接続された処理装置により出力される。パーソナルコンピュータなどを用いた処理装置では参照パターンと撮像パターンを比較して欠陥の有無が判別される。これらの処理は通常の処理を利用することができるため説明を省略する。
The reflected or transmitted image captured by the
上述の実施の形態では撮像手段としてCCDカメラを用いたが、MOSやCMOSの個体撮像素子、フォトダイオードアレイ等を用いてもよい。さらに撮像手段の替わりに接眼レンズを設けて、肉眼で被観察体を観察する観察装置、顕微鏡に適用することが可能である。このような観察装置、顕微鏡でも透過側の照明系を設ける必要がないので、コストダウンにつながる。もちろん、FPD1以外を対象物体として、検査、撮像、観察等をおこなってもよい。
In the above-described embodiment, the CCD camera is used as the image pickup means. However, an individual image pickup device such as a MOS or CMOS, a photodiode array, or the like may be used. Furthermore, an eyepiece can be provided instead of the imaging means, and the present invention can be applied to an observation apparatus and a microscope for observing an object to be observed with the naked eye. Even in such an observation apparatus and microscope, it is not necessary to provide a transmission-side illumination system, which leads to cost reduction. Of course, inspection, imaging, observation, and the like may be performed using objects other than the
落射光源11は必要な光量が得られる光源ならばよく、例えば、ハロゲンランプやキセノンランプが挙げられる。これ以外にもレーザー、LED、蛍光灯、電球等でもよい。もちろん、光の波長は特定されるものでなく、白色光でも特定の波長の光を放射する光源でもよい。また、可視光に限られるものでなく、測定機器により赤外線や紫外線等の可視光以外の光を放射する光源でも用いることができる。
The incident
上述の検査装置では偏光板16を用いて落射光源11からの光を直線偏光の光に偏光させたが、偏光ビームスプリッタなどの偏光素子を用いてもよい。さらには、落射光源11に偏光光源を用いもよい。もちろん、図示した構成以外の構成を有する光学装置に対して利用することができる。例えば、撮像装置を2つ設けて、透過像と反射像を別々の撮像装置により撮像するようにしてもよい。さらには、本発明により、1つの光源により透過像と反射像とを別々に撮像することができ、より正確に透過像を撮像することが可能になる。また、カメラ側偏光板19を取り除くことにより、反射像と透過像とを重ね合わせた像を撮像することが可能になる。透明なガラスステージが不要になるため、装置構成を簡略化することができる。
In the inspection apparatus described above, the light from the incident
1 FPD、11 落射光源、12 コンデンサーレンズ、13 ハーフミラー
14 対物レンズ、15 カメラ、16 偏光板、19 カメラ側偏光板
20 フィルター、21 遮光部、22 開口部、23 再帰反射シート、
24 1/4波長板、27 照明部、28 非照明部、
31 ガラスビーズ、32 反射層、41 リレーレンズ、42 チューブレンズ
101 FPD、110 落射光学系、111 落射光源
112 落射光源用コンデンサーレンズ、113 ハーフミラー、114 結像レンズ
115 CCDカメラ、120 透過光学系、121 透過光源、
122 透過光源用コンデンサーレンズ、126 蛍光灯、127 拡散板
DESCRIPTION OF
24 1/4 wavelength plate, 27 illumination part, 28 non-illumination part,
31 Glass beads, 32 Reflective layer, 41 Relay lens, 42
122 Condenser lens for transmission light source, 126 Fluorescent lamp, 127 Diffuser
Claims (10)
光源と、
光源からの光を前記対象物体の前面に光を導く第1の光学手段と、
前記光源と前記対象物体との間に配置され、中心部を遮光する遮光部と前記遮光部の周りに設けられた透光部とを有するフィルターと、
前記対象物体の裏面側に配置され、入射方向と同じ方向に光を再帰反射させる再帰反射部材と、
前記再帰反射部材で再帰反射され、前記対象物体を透過した透過光を受光する第2の光学手段とを備える光学装置。 An optical device that performs operations related to the target object using light transmitted through the target object,
A light source;
First optical means for guiding light from a light source to the front surface of the target object;
A filter that is disposed between the light source and the target object and includes a light-shielding part that shields a central part and a light-transmitting part provided around the light-shielding part;
A retroreflective member disposed on the back side of the target object and retroreflects light in the same direction as the incident direction;
An optical apparatus comprising: a second optical unit that receives the transmitted light that is retroreflected by the retroreflective member and transmitted through the target object.
前記第2の光学手段は受光した前記透過光と前記対象物体の前面で反射された反射光との偏光状態の違いに基づいて前記反射光または前記透過光の光量を変化させる請求項4記載の光学装置。 A polarization unit mounted on the back side of the target object and changing a polarization state of light incident on the target object from the retroreflective member;
The said 2nd optical means changes the light quantity of the said reflected light or the said transmitted light based on the difference in the polarization state of the received transmitted light and the reflected light reflected by the front surface of the said target object. Optical device.
光源と、
光源からの光を前記対象物体の前面に光を導く第1の光学手段と、
前記光源と前記対象物体との間に配置され、中心部を遮光する遮光部と前記遮光部の周りに設けられた透光部とを有するフィルターと、
前記対象物体の裏面側に配置され、入射方向と同じ方向に光を再帰反射させる再帰反射部材と、
前記再帰反射部材で再帰反射され、前記対象物体を透過した透過光を受光する撮像手段とを備える撮像装置。 An imaging device that captures a transmission image of the target object using light transmitted through the target object,
A light source;
First optical means for guiding light from a light source to the front surface of the target object;
A filter that is disposed between the light source and the target object and includes a light-shielding part that shields a central part and a light-transmitting part provided around the light-shielding part;
A retroreflective member disposed on the back side of the target object and retroreflects light in the same direction as the incident direction;
An imaging apparatus comprising: imaging means for receiving transmitted light that is retroreflected by the retroreflective member and transmitted through the target object.
前記フィルターが光路上に出し入れ可能に設けられ、
前記フィルターが光路上に配置されている時に、前記撮像手段により前記透過光を受光し、
前記フィルターが光路外に配置されている時に、前記透過光と前記対象物体の前面で反射された反射光との偏光状態の違いに基づいて前記反射光を分離して、前記反射光を前記撮像手段により受光する請求項7又は8記載の撮像装置。 A polarization unit mounted on the back side of the target object and changing a polarization state of light incident on the target object from the retroreflective member;
The filter is provided so that it can be taken in and out of the optical path,
When the filter is disposed on the optical path, the imaging means receives the transmitted light,
When the filter is disposed outside the optical path, the reflected light is separated based on a difference in polarization state between the transmitted light and the reflected light reflected from the front surface of the target object, and the reflected light is imaged. The imaging device according to claim 7 or 8, wherein the imaging device receives light by means.
The inspection apparatus provided with the imaging device in any one of Claims 7 thru | or 9.
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