JP2005300961A - Multi-directional observation device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、同一の観察対象物を異なる複数の方向から観察可能な多方向観察装置に関するものである。 The present invention relates to a multidirectional observation apparatus capable of observing the same observation object from a plurality of different directions.
従来、観察対象物を横方向から観察する観察装置としては、例えば、非特許文献1に示された構造のものがある。この観察装置は、撮像手段から観察対象物までの光路をミラーによって屈曲させて、斜め方向から観察対象物を撮像するようになっている。撮像手段に向かう光軸回りにミラーを回転させることにより、ワークを傾けることなく、観察対象物を360°のあらゆる方向から観察することができるようになっている。
しかしながら、このような構造の観察装置では、観察対象物に焦点を合わせた後には、ミラーの回転のみによって容易に全周にわたる画像を撮像可能であるが、撮像手段に向かう光軸がミラーによって遮られているために、撮像手段は、観察対象物を直接撮像することができない。このため、斜め方向からの画像のみを用いて焦点合わせを行うことになるが、この場合には、ミラーを回転させたときにピントが合う位置は1カ所に限られる場合が多く、ミラーを回転させて異なる方向から観察するたびに焦点合わせを行う必要があるという煩わしさがある。これを回避するためには、観察対象物への焦点合わせ作業を、別の手段を用いて行う必要があり、装置が複雑化するという不都合がある。 However, in the observation apparatus having such a structure, after focusing on the observation object, an image over the entire circumference can be easily captured only by the rotation of the mirror, but the optical axis toward the imaging means is blocked by the mirror. Therefore, the imaging unit cannot directly image the observation object. For this reason, focusing is performed using only an image from an oblique direction. In this case, when the mirror is rotated, the focus is often limited to one position, and the mirror is rotated. Therefore, there is an annoyance that it is necessary to perform focusing each time observation is performed from different directions. In order to avoid this, it is necessary to perform the focusing operation on the observation object using another means, and there is a disadvantage that the apparatus becomes complicated.
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で同一の観察対象物を複数の方向から観察可能な多方向観察装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a multidirectional observation apparatus that can observe the same observation object from a plurality of directions with a simple configuration.
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、同一観察対象物を光路長の異なる複数方向から同時に観察する装置であって、一の光路上の焦点位置の像と、他の光路上の焦点位置の像とを同一の撮像手段に結像させる結像光学系と、これら一の光路および他の光路の空気換算長を一致させる焦点位置補正部材とを備える多方向観察装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention is an apparatus for simultaneously observing the same object to be observed from a plurality of directions having different optical path lengths, in which an image at a focal position on one optical path and an image at a focal position on another optical path are the same imaging means. A multidirectional observation apparatus is provided that includes an imaging optical system that forms an image on the optical path and a focal position correction member that matches the air-converted lengths of the one optical path and the other optical path.
この発明によれば、焦点位置補正部材の作動により、一の光路および他の光路の空気換算長が一致させられるので、一の光路上の焦点位置の像と、他の光路上の焦点位置の像とが結像光学系によって、同時に同一の撮像手段に結像されることになる。したがって、簡易な構成により、同一の観察対象物を複数方向から同時に観察することができる。 According to the present invention, the air conversion lengths of the one optical path and the other optical path are made to coincide with each other by the operation of the focal position correction member, so that the image of the focal position on the one optical path and the focal position on the other optical path The image is simultaneously formed on the same imaging means by the imaging optical system. Therefore, the same observation object can be simultaneously observed from a plurality of directions with a simple configuration.
上記発明においては、前記焦点位置補正部材が、一の光路に対して、該一の光路とは異なる方向に他の光路を偏向する偏向部材であることが好ましい。観察方向を異ならせる偏向部材が焦点位置補正部材を兼ねることにより、部品点数を少なくして簡易な構成により上記作用を達成することが可能となる。 In the above invention, the focal position correcting member is preferably a deflecting member that deflects another optical path in a direction different from the one optical path with respect to the one optical path. Since the deflecting member that changes the observation direction also serves as the focal position correcting member, the above-described operation can be achieved with a simple configuration by reducing the number of components.
また、上記発明においては、前記焦点位置補正部材がプリズムからなることが好ましい。プリズムを透過させることにより、空気との屈折率の相違によって簡易に空気換算長を一致させることができる。 Moreover, in the said invention, it is preferable that the said focus position correction member consists of prisms. By transmitting the prism, the air conversion length can be easily matched by the difference in refractive index from air.
また、上記発明においては、前記焦点位置補正部材が複数に分割され、少なくとも1つが挿脱可能に設けられていることが好ましい。焦点位置補正部材の少なくとも1つを挿脱することにより、空気換算長を変化させることができる。したがって、寸法の異なる観察対象物を観察する場合にも、焦点位置補正部材を挿脱させるだけで、光路長の異なる複数の方向から同一観察対象物の像を同時に同一の撮像手段に結像させることが可能となる。 Moreover, in the said invention, it is preferable that the said focus position correction member is divided | segmented into plurality, and at least 1 is provided so that insertion or removal is possible. The air conversion length can be changed by inserting / removing at least one of the focal position correcting members. Therefore, even when observing observation objects with different dimensions, the same observation object is simultaneously formed on the same imaging means from a plurality of directions having different optical path lengths by simply inserting and removing the focal position correction member. It becomes possible.
また、上記発明においては、前記一の光路に沿う方向に、前記観察対象物、結像光学系または撮像手段を変位させる第1の焦点位置調節手段と、前記一の光路に直交し、かつ、前記他の光路を含む平面に沿う方向に前記焦点位置補正部材または前記観察対象物を変位させる第2の焦点位置調節手段とを備えることが好ましい。 In the above invention, the first focus position adjusting means for displacing the observation object, the imaging optical system, or the imaging means in a direction along the one optical path, orthogonal to the one optical path, and It is preferable to include a second focal position adjusting unit that displaces the focal position correcting member or the observation object in a direction along a plane including the other optical path.
この発明によれば、まず、第1の焦点位置調節手段を作動させることにより、観察対象物、結像光学系または撮像手段を一の光路に沿う方向に変位させ、一の光路上の焦点位置の像を撮像手段に結像させる。次いで、第2の焦点位置調節手段を作動させ、一の光路に直交する方向に焦点位置補正部材または観察対象物を変位させることにより、一の光路上の焦点位置の像を撮像手段に結像させたまま、他の光路上の焦点位置の像を同じ撮像手段に結像させることができる。 According to this invention, first, by activating the first focal position adjusting means, the observation object, the imaging optical system or the imaging means is displaced in a direction along one optical path, and the focal position on the one optical path is obtained. These images are formed on the imaging means. Next, the second focal position adjusting means is operated to displace the focal position correcting member or the observation object in a direction orthogonal to the one optical path, thereby forming an image of the focal position on the one optical path on the imaging means. The image of the focal position on the other optical path can be formed on the same imaging means while being left.
また、本発明は、同一観察対象物を光路長の異なる複数方向から観察する装置であって、一の光路上の焦点位置の像と、他の光路上の焦点位置の像とを同一の撮像手段に結像させる結像光学系と、前記一の光路上の焦点位置の像が撮像手段に結像された状態から、当該一の光路と他の光路との光路長の差に基づいて決定される所定距離だけ、前記一の光路上の像の結像状態をずらして、他の光路上の焦点位置の像を撮像手段に結像させる焦点位置調節手段とを備える多方向観察装置を提供する。 Further, the present invention is an apparatus for observing the same object to be observed from a plurality of directions having different optical path lengths, and the same image of a focal position image on one optical path and an image of a focal position on another optical path. Determined based on the optical path length difference between the one optical path and the other optical path from the imaging optical system to be imaged on the means and the image of the focal position on the one optical path being imaged on the imaging means A multi-directional observation apparatus comprising: a focus position adjusting unit that shifts an imaging state of an image on the one optical path by a predetermined distance and forms an image of a focal position on another optical path on an imaging unit To do.
この発明によれば、光路長の異なる複数の光路が結像光学系の作動により、同一の撮像手段に結像される。この場合に、一の光路と他の光路とでは光路長が異なるので、一の光路上の焦点位置の像を撮像手段に結像させると、他の光路上の焦点位置の像は撮像手段に結像されずに撮像される。したがって、焦点位置調節手段を作動させることにより、光路長の差に基づいて決定される所定距離だけ一の光路上の像の結像状態をずらして、他の光路上の焦点位置の像を撮像手段に結像させることができる。これにより、同一の撮像手段によって、光路長の異なる複数方向から同一の観察対象物を観察することが可能となる。 According to this invention, a plurality of optical paths having different optical path lengths are imaged on the same imaging means by the operation of the imaging optical system. In this case, since the optical path length is different between one optical path and another optical path, when an image of the focal position on one optical path is formed on the imaging means, the image of the focal position on the other optical path is transferred to the imaging means. An image is taken without being imaged. Therefore, by operating the focal position adjusting means, the imaging state of the image on one optical path is shifted by a predetermined distance determined based on the difference in optical path length, and the image of the focal position on the other optical path is captured. The means can be imaged. Thereby, the same observation object can be observed from a plurality of directions having different optical path lengths by the same imaging means.
本発明によれば、同一の観察対象物を異なる複数の方向から観察した場合の画像を同一の撮像手段によって簡易に取得することができる。その結果、同一の観察対象物を複数の方向から観察する場合に、焦点位置合わせを容易に行うことができ。全ての光路上の焦点位置の像を鮮明に撮像することができるという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the image at the time of observing the same observation target object from several different directions can be easily acquired with the same imaging means. As a result, when the same observation object is observed from a plurality of directions, the focus position can be easily adjusted. There is an effect that images of the focal positions on all the optical paths can be clearly captured.
本発明の一実施形態に係る多方向観察装置について、図1〜図3を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る多方向観察装置1は、図1に示されるように、観察対象物であるICチップSの裏面に設けられた端子S1の長さ寸法を計測する装置であって、光源2と、該光源2からの光を偏向するハーフミラー3と、ハーフミラー3により偏向された光をICチップSの裏面に結像させる第1の結像光学系4と、ICチップSの裏面において反射され、第1の結像光学系4およびハーフミラー3を透過した光を撮像するCCD(荷電結合素子:Charge Coupled Device)のような撮像素子(撮像手段)5と、該撮像素子5とハーフミラー3との間に配置され、ハーフミラー3を透過した光を撮像素子5の撮像面に結像させる第2の結像光学系6と、ICチップSの裏面に対し間隔を空けて配置される焦点位置補正部材7とを備えている。図中符号8は、撮像された画像を表示するモニタ、符号9は、ICチップSを搭載するステージである。
A multidirectional observation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
焦点位置補正部材7は、図2(a)に示されるように、正方形のICチップSの外形寸法より、若干大きな間隔をあけて、ICチップSの各辺に沿って配置される4個のプリズム(以下、プリズム7という。)により構成されている。各プリズム7は、同図(b)に示されるように、相互に対向する側面の下部に、下方に向かって漸次中心から離れる方向に傾斜する傾斜面7aを備えている。この傾斜面7aの傾斜角度は、水平に配置された前記ICチップSの裏面に対して60°の角度をなしており、ICチップSの裏面に直交する光路L1に対して60°の角度をなした方向からICチップSの端子S1を観察できるようになっている。
As shown in FIG. 2A, the focal
言い換えると、水平に配置されたICチップSを鉛直上方から見ると、図2(a)に示されるように、4個のプリズム7によって囲まれた空間にICチップS全体を見ることができるとともに、4個のプリズム7の上端面には、30°斜め上から見たICチップSを見ることができるようになっている。
すなわち、図2(b)に示されるように、ICチップSを直接鉛直上方から見る第1の光路L1と、プリズム7を介して斜め上方4方向からICチップSを見る第2〜第5の光路L2〜L5とが形成されている。図2(b)には、説明の簡単のために光路L1,L2,L4を示し、光路L3,L5は省略している。第1の光路L1と第2〜第5の光路L2〜L5とは、異なる光路長を有している。
In other words, when the horizontally disposed IC chip S is viewed from above, the entire IC chip S can be seen in the space surrounded by the four
That is, as shown in FIG. 2 (b), a first optical path L 1 viewed from directly vertically above the IC chip S, second to view IC chip S from obliquely above four directions through the
本実施形態においては、第2〜第5の光路L2〜L5は、空気光路とプリズム7内の光路とを備え、例えば、図3に示されるように、空気光路長Bと、プリズム7内の光路長C1+C2+C3とを足し合わせた光路長を有している。プリズム7の屈折率をnとすると、第2〜第5の光路L2〜L5の空気換算光路長A2は、A2=B+(C1+C2+C3)/nとなる。本実施形態においては、第1の光路L1の光路長をA1として、A1=A2となるようにプリズム7の屈折率nが選択されている。その結果、第1の光路L1とその他の光路L2〜L5とは空気換算光路長において一致することとなるので、各光路L1〜L5上の焦点位置をICチップSのそれぞれの観察位置に一致させることにより、全ての光路L1〜L5上における同一の観察対象物であるICチップSの像を同時に撮像素子5の撮像面に結像させることができるようになっている。
In the present embodiment, the second to fifth optical paths L 2 to L 5 include an air optical path and an optical path in the
このように構成された本実施形態に係る多方向観察装置1の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る多方向観察装置1を用いて、ICチップSの裏面および該裏面に立設されている端子S1の長さを観察するには、まず、裏面を上に向けたICチップSを水平なステージ9上に配置し、その上方から本実施形態の多方向観察装置1を近接させる。
The operation of the
In order to observe the back surface of the IC chip S and the length of the terminal S1 erected on the back surface using the
プリズム7をICチップSに近接配置するとともに、4個のプリズム7の間の空間を通して上方からICチップS全体が見えるように位置調整して、光源2を作動させる。光源2から発せられた光は、ハーフミラー3により反射されることにより、第1の結像レンズ4を介してICチップSの裏面に集光され、プリズム7間の空間を通過する第1の光路L1と、プリズム7を通過する第2〜第5の光路L2〜L5を通ってICチップSに照射される。
The
ICチップSにおいて反射された光は、第1の結像レンズ4を透過して戻り、ハーフミラー3を透過して第2の結像レンズ6により撮像素子5の撮像面に集光されることになる。
ICチップSの裏面を真上から観察する第1の光路L1と、ICチップSの足を斜め上から観察する第2〜第5の光路L2〜L5とが、その空気換算光路長を一致させられているので、第1〜第5の光路L1〜L5上の全てのピントが同時に合う位置に、多方向観察装置1を配置することができる。
The light reflected by the IC chip S passes through the first imaging lens 4 and returns, passes through the
The first optical path L 1 for observing the back surface of the IC chip S from directly above and the second to fifth optical paths L 2 to L 5 for observing the legs of the IC chip S from obliquely above are the air-converted optical path lengths. Therefore, the
この場合において、本実施形態に係る多方向観察装置1によれば、同一の撮像素子5によって光路長の異なる全ての光路L1〜L5上の焦点位置の像を撮像することができる。したがって、まず、第1の光路L1における焦点位置をICチップSの裏面に一致させ、次いで、第1の光路L1における焦点位置がICチップSの裏面に一致した状態を維持したまま、他の光路L2〜L5における焦点位置をICチップSの足に一致させることができる。これにより、全ての光路上L1〜L5の焦点位置の像を同時に撮像素子5に簡単に結像させることができる。
In this case, according to the
また、この場合に、第1の光路L1における焦点位置合わせ作業を特別な装置を用いることなく実施できる。したがって、装置を入れ替えることなく、簡易かつ迅速に、同一のICチップSを複数方向から見た鮮明な画像を取得することができる。また、同一の撮像素子5によって全ての光路L1〜L5上の焦点位置の像を撮像するので、装置の構成を簡易にすることができ、また、装置のコンパクト化を図ることができる。
Further, in this case, it can be carried without using any special device focusing position operation in the first optical path L 1. Therefore, a clear image obtained by viewing the same IC chip S from a plurality of directions can be acquired easily and quickly without replacing the apparatus. Moreover, since the image of the focus position on all the optical paths L 1 to L 5 is picked up by the same
なお、上記実施形態においては、焦点位置調節部材として、4個のプリズム7を設けたが、その個数に限定されるものではなく、観察する箇所に応じて個数を任意に設定してもよい。
また、4個のプリズム7は、同一形状のものを使用した場合について説明したが、これに代えて、同一観察対象物Sの異なる位置の観察対象部位f1,f2を観察する場合には、図4に示されるように、異なる形状のプリズム7′,7″を採用してもよい。
また、図5に示されるように、観察対象物Sが正方形ではない異形の場合、例えば、長方形の場合には、それに合わせて4個のプリズム7の長さを異ならせることにしてもよい。
In the above embodiment, the four
In addition, although the case where the four
As shown in FIG. 5, when the observation object S has a non-square shape, for example, a rectangular shape, the lengths of the four
さらに、形状の異なる複数の観察対象物S,S′を観察したい場合には、図6に示されるように、観察対象物S,S′を変更することにより生ずる光路長の増減を補償するための光路長補償部材10を挿脱可能に設けることにしてもよい。図6に示される例では、第1の実施形態のプリズム7上に挿脱される他のプリズム10である。このプリズム10の厚さおよび屈折率を調節することにより、このプリズム10を挿入したときの空気換算光路長を任意に調節することができる。
Further, when it is desired to observe a plurality of observation objects S and S ′ having different shapes, as shown in FIG. 6, in order to compensate for the increase and decrease in the optical path length caused by changing the observation objects S and S ′. The optical path
次に、本発明の第2の実施形態に係る多方向観察装置11について、図7および図8を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明においては、上述した第1の実施形態に係る多方向観察装置1と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を簡略化する。
Next, a
In the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to portions having the same configuration as the
本実施形態に係る多方向観察装置11は、図7に示されるように、第1の結像光学系4をその光軸方向(すなわち、上下方向)に変位させる光学系移動機構(第1の焦点位置調節機構)12と、観察対象物であるICチップSを搭載したステージ9を水平2方向(X、Y方向)に変位させる対象物移動機構(第2の焦点位置調節機構)13とを備えている。また、撮像素子5により撮像されたICチップSの画像を受信して画像処理し、前記光学系移動機構12と対象物移動機構13とを制御する制御装置14を備えている。その他の構成は、第1の実施形態に係る多方向観察装置1と同じである。
As shown in FIG. 7, the
前記制御装置14は、まず、撮像素子5により撮像された画像に基づいて、光学系移動機構12を作動させ、次いで、対象物移動機構13を作動させるように構成されている。
以下、制御装置14の動作手順の一例について、図8を参照して説明する。
図8は撮像素子5の撮像面に撮像される画像を示している。撮像面は、画像処理の便宜上図8中に鎖線で示されるように、中央の領域P、周囲の領域Q1〜Q4に分割されているものとする。
The
Hereinafter, an example of the operation procedure of the
FIG. 8 shows an image captured on the imaging surface of the
図8(a)に示されるように、ICチップSの中心位置O1と撮像素子5の中心位置O2とがずれており、かつ、第1の結像光学系4の結像位置もICチップSの裏面から離れた位置にある状態から、全ての光路L1〜L5上の焦点位置をICチップSの裏面に一致させる場合について説明する。
撮像素子5において画像が撮像されると、制御装置14は、まず、図8(a)に示される撮像素子5の撮像面の中央近傍の領域Pの画像G1を処理してそのコントラスト比を計算する。そして、領域Pのコントラスト比の計算を光学系移動機構12を逐次作動させながら繰り返し、コントラスト比が最も大きくなる位置に光学系移動機構12を停止する。
As shown in FIG. 8 (a), and the center position O 2 of the center position O 1 and the
When an image is captured by the
これにより、画像のコントラスト比が最も大きくなった時点で、図8(b)に示されるように、領域Pの画像G1はピントが合った鮮明な画像となる。領域Pの画像G1は、プリズム7間の空間を通過して真上からICチップS全体を観察する第1の光路L1の画像を示している。したがって、これにより第1の光路L1の焦点位置がICチップSの裏面に一致させられたことになる。
一方、ICチップSの中心位置O1と撮像素子5の中心位置O2とは相変わらずずれているので、周囲の領域Q1〜Q4の画像はピントが合っていない。
Thus, when the contrast ratio of the image becomes the largest, as shown in FIG. 8 (b), the image G 1 region P becomes clear image in focus. An image G 1 in the region P shows an image of the first optical path L 1 that passes through the space between the
On the other hand, since the still displaced from the center position O 2 of the center position O 1 and the
次に制御装置は、ピントがあった領域Pの画像G1を処理して、ICチップSの外縁を検出する。これにより、撮像素子5の中心位置O2がICチップの中心位置O1に対して、どちらにどれだけずれているのかが判るので、制御装置14は、そのずれが少なくなる方向に対象物移動機構13を作動させてステージ9を水平方向に変位させる。
Next, the control unit processes the image G 1 of the in focus regions P, and detecting the outer edge of the IC chip S. Thus, with respect to the center position O 1 position O 2 is the IC chip center of the
図8(b)に示す例では、撮像素子5の中心位置O2はICチップの中心位置O1に対して左下方向にずれているので、まずステージ9をX方向に矢印で示されるように移動させ、撮像素子5の中心位置O2のX座標とICチップSの中心位置O1のX座標とを一致させる。制御装置14は、上記において検出したICチップSの外縁から割り出した移動量だけステージ9を変位させることにしてもよいが、上記と同様に、領域Q1,Q3のいずれかのコントラスト比が最も大きくなる地点、あるいは、これら領域Q1,Q3のコントラスト比が一致する地点においてステージ9の変位を停止することにしてもよい。これにより、領域Pの画像G1に加え、領域Q1,Q3の画像G2,G4、すなわち、第2、第4の光路L2,L4上の焦点位置がICチップSに一致させられ、ICチップSの裏面に設けられた足S1を斜め上方から見た鮮明な画像を得ることができる。
In the example shown in FIG. 8B, since the center position O 2 of the
同様にして、図8(c)に示されるように、ステージ9をY方向に矢印で示されるように移動させ、撮像素子5の中心位置O2のY座標とICチップSの中心位置O1のY座標とを一致させる。制御装置14は、同様にICチップSの外縁から割り出した移動量だけステージ9を変位させることにしてもよいが、上記と同様に、領域Q2,Q4のいずれかのコントラスト比が最も大きくなる地点、あるいは、これら領域Q2,Q4のコントラスト比が一致する地点においてステージ9の変位を停止することにしてもよい。これにより、図8(d)に示されるように、全ての領域P,Q1〜Q4の画像G1〜G5、すなわち第1〜第5の全ての光路L1〜L5上の焦点位置がICチップSに一致させられ、ICチップSの裏面を光路長の異なる複数方向から見た鮮明な画像を得ることができる。
Similarly, as shown in FIG. 8C, the stage 9 is moved in the Y direction as indicated by an arrow, and the Y coordinate of the center position O 2 of the
本実施形態に係る多方向観察装置11によれば、第1の実施形態に係る多方向観察装置1と同様に、光路長の異なる複数の方向から同一の観察対象物Sを同一の撮像素子5によって同時に撮像することができる。
また、まず、第1の光路L1上の焦点位置の像を撮像素子5に結像させ、得られた画像に基づいて第2から第5の光路L2〜L5上の焦点位置の像を撮像素子5に結像させるので、光路長の異なる複数方向から同一の観察対象物Sを見た鮮明な画像を自動的に取得することができる。
According to the
Further, first, the image the first image of the focal position on the optical path L 1 to the
なお、本実施形態においては、X、Y方向の焦点位置あわせを別個に行う場合について説明したが、これに代えて、X、Y方向同時に焦点位置調節を行うことも可能である。
また、ICチップSの外縁を検出して、撮像素子5の中心位置O2とICチップSの中心位置O1とのずれ方向を検出したが、これに代えて、ICチップSの裏面に付された記号や模様を検出し、これに基づいてズレ量を補正することにしてもよい。
また、第1の結像光学系4を光軸方向に移動させる場合について説明したが、これに代えて、観察対象物Sを載せたステージ9または撮像素子5を上下方向に変位させることにしてもよい。
In the present embodiment, the case where the focus positions in the X and Y directions are separately adjusted has been described. However, instead of this, the focus position can be adjusted simultaneously in the X and Y directions.
Further, by detecting the outer edge of the IC chip S, it has been detected the deviation direction between the center position O 1 of the center position O 2 and the IC chip S of the
Moreover, although the case where the first imaging optical system 4 is moved in the optical axis direction has been described, instead of this, the stage 9 or the
次に、本発明の第3の実施形態に係る多方向観察装置20について、図9および図10を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明においては、上述した第2の実施形態に係る多方向観察装置11と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を簡略化する。
Next, a multidirectional observation apparatus 20 according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 9 and 10.
In the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to portions having the same configuration as the
本実施形態に係る多方向観察装置20は、焦点位置調節部材7に代えて、ミラー21を採用している点で第2の実施形態に係る多方向観察装置11と相違している。本実施形態に係る多方向観察装置20は、光路長の異なる複数の光路の空気換算光路長を一致させずに、複数の観察方向から同一の観察対象物Sを同一の撮像素子5に撮像する装置である。
The multidirectional observation apparatus 20 according to the present embodiment is different from the
本実施形態に係る多方向観察装置20は、図9に示されるように、第1,第2の実施形態におけるプリズム7に代えて、4枚のミラー21を配置している。ミラー21の間に形成される空間を通して、ICチップSを真上から直接観察可能な第1の光路L1を有するとともに、ミラー21によって屈折されてICチップSを斜め上から観察する第2〜第5の光路L2〜L5を備えている。
As shown in FIG. 9, the multidirectional observation apparatus 20 according to the present embodiment includes four
本実施形態においては、制御装置14内に、第1の光路L1の光路長と、第2〜第5の光路L2〜L5の光路長との差が既知の値として記憶されている。第1〜第5の光路L1〜L5の空気換算光路長を一致させていないので、撮像素子5に撮像された複数光路L1〜L5上の画像G1〜G5は同時に焦点位置が合うことはないが、光路長の差が予め制御装置14内に記憶されており、第1の光路L1上の焦点位置の像が撮像素子5の撮像面に結像された時点で、上下方向にどれだけ焦点位置をずらせば、第2〜第5の光路L2〜L5上の焦点位置の像を撮像素子5の撮像面に結像させることができるかは判っていることになる。
In the present embodiment, the difference between the optical path length of the first optical path L 1 and the optical path lengths of the second to fifth optical paths L 2 to L 5 is stored as a known value in the
そこで、本実施形態においては、制御装置14が、図10に示されるように制御を行う。
まず、図10(a)に示されるように、ICチップSの中心位置O1と撮像素子5の中心位置O2とがずれており、かつ、第1の結像光学系4の結像位置もICチップSの裏面から離れた位置にある状態から、全ての光路L1〜L5上の焦点位置をICチップSの裏面に一致させる場合について説明する。
撮像素子5において画像が撮像されると、制御装置14は、まず、図10(a)に示される撮像素子5の撮像面の中央近傍の領域Pの画像G1を処理してそのコントラスト比を計算する。そして、領域Pの画像G1のコントラスト比の計算を光学系移動機構12を逐次作動させながら繰り返し、コントラスト比が最も大きくなる位置に光学系移動機構12を停止する。
Therefore, in the present embodiment, the
First, as shown in FIG. 10 (a), and the center position O 2 of the center position O 1 and the
When an image is captured by the
これにより、画像のコントラスト比が最も大きくなった時点で、図10(b)に示されるように、領域Pの画像G1はピントが合った鮮明な画像となる。領域Pの画像G1は、ミラー21間の空間を通過して真上からICチップS全体を観察する第1の光路L1の画像を示している。したがって、これにより第1の光路L1の焦点位置がICチップSの裏面に一致させられたことになる。
Thus, when the contrast ratio of the image becomes the largest, as shown in FIG. 10 (b), the image G 1 region P becomes clear image in focus. An image G 1 in the region P shows an image of the first optical path L 1 that passes through the space between the
次に制御装置14は、ピントがあった領域Pの画像G1を処理して、ICチップSの外縁を検出する。これにより、制御装置14は、撮像素子5の中心位置O2がICチップSの中心位置O1に対して、どちらにどれだけずれているのかを演算する。また、上述したように、制御装置14には、第1の光路L1の光路長と第2〜第5の光路L2〜L5の光路長との差を記憶しているので、光学系移動機構12を作動させて、第2〜第5の光路L2〜L5上の焦点位置を撮像素子5に結像可能な位置まで第1の結像光学系4を変位させる。これにより、図10(c)に示されるように、撮像素子5上の画像G1〜G5は全ての画像のピントがずれた状態になる。
Next, the
この状態で、上記により演算した撮像素子5の中心位置O2とICチップSの中心位置O1とのズレ量だけ、対象物移動機構13を作動させてステージ9を水平方向に変位させる。
図10(c)に示す例では、撮像素子5の中心位置O2はICチップSの中心位置に対して左下方向にずれているので、まずステージ9をX方向に矢印で示されるように移動させ、撮像素子5の中心位置O2のX座標とICチップSの中心位置O1のX座標とを一致させる。これにより、領域Q1,Q3の画像、すなわち、第2、第4の光路L2,L4上の焦点位置がICチップSに一致させられ、ICチップSの裏面に設けられた足S1を斜め上方から見た鮮明な画像を得ることができる。
In this state, the stage 9 is displaced in the horizontal direction by operating the
In the example shown in FIG. 10 (c), moved so that the center position O 2 of the
同様にして、図10(d)に示されるように、ステージ9をY方向に矢印で示されるように移動させ、撮像素子5の中心位置O2のY座標とICチップSの中心位置O1のY座標とを一致させる。これにより、図10(e)に示されるように、周囲の領域Q1〜Q4の画像、すなわち第2〜第5の光路L2〜L5上の焦点位置がICチップSに一致させられ、ICチップSの裏面を光路長の異なる複数方向から見た鮮明な画像を得ることができる。
Similarly, as shown in FIG. 10D, the stage 9 is moved in the Y direction as indicated by the arrow, and the Y coordinate of the center position O 2 of the
すなわち、本実施形態に係る多方向観察装置20によれば、領域Pの画像G1と領域Q1〜Q4の画像G2〜G5とは同時にはピントを合わせることはできないが、領域Pのピントを合わせた鮮明な画像G1および領域Q1〜Q4のピントを合わせた鮮明な画像G2〜G5を、それぞれ同一の撮像素子5によって撮像することができる。
That is, according to the multi-directional observation device 20 according to the present embodiment, it is not possible to focus at the same time the
なお、上記各実施形態においては、観察対象物としてICチップSを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、異なる方向から観察することが望まれる任意の観察対象物を観察するのに適用してもよい。
また、ピント合わせをコントラスト比により行う例を挙げて説明したが、これに代えて、照準光を投影してその反射光の位置ずれから合焦を検出する方法等、他の光学的な合焦点方法を用いてもよい。
In each of the above embodiments, the IC chip S has been described as an example of the observation object. However, the present invention is not limited to this, and any observation object that is desired to be observed from different directions is observed. It may be applied to
In addition, although an example in which focusing is performed using a contrast ratio has been described, instead of this, other optical focusing points such as a method of projecting aiming light and detecting focusing from a positional deviation of the reflected light, etc. A method may be used.
S ICチップ(観察対象物)
L1 第1の光路(一の光路)
L2〜L5 第2〜第5の光路(他の光路)
1,11,20 多方向観察装置
4 第1の結像光学系(結像光学系)
5 撮像手段
6 第2の結像光学系(結像光学系)
7 プリズム(焦点位置補正部材,偏向部材)
10 プリズム(焦点位置補正部材)
12 光学系移動機構(第1の焦点位置調節手段)
13 対象物移動機構(第2の焦点位置調節手段)
S IC chip (observation object)
L 1 first optical path (one optical path)
L 2 to L 5 second to fifth optical paths (other optical paths)
1, 11, 20 Multi-directional observation device 4 First imaging optical system (imaging optical system)
5 Imaging means 6 Second imaging optical system (imaging optical system)
7 Prism (focal position correction member, deflection member)
10 Prism (focal position correction member)
12 Optical system moving mechanism (first focus position adjusting means)
13 Object moving mechanism (second focal position adjusting means)
Claims (6)
一の光路上の焦点位置の像と、他の光路上の焦点位置の像とを同一の撮像手段に結像させる結像光学系と、
これら一の光路および他の光路の空気換算長を一致させる焦点位置補正部材とを備える多方向観察装置。 An apparatus for simultaneously observing the same observation object from a plurality of directions with different optical path lengths,
An imaging optical system that forms an image of a focal position on one optical path and an image of a focal position on another optical path on the same imaging means;
A multidirectional observation apparatus comprising: a focal position correction member that matches the air-converted lengths of the one optical path and the other optical path.
前記一の光路に直交し、かつ、前記他の光路を含む平面に沿う方向に前記焦点位置補正部材または前記観察対象物を変位させる第2の焦点位置調節手段とを備える請求項1から請求項4のいずれかに記載の多方向観察装置。 First focus position adjusting means for displacing the observation object, the imaging optical system or the imaging means in a direction along the one optical path;
The second focal position adjusting means for displacing the focal position correcting member or the observation object in a direction perpendicular to the one optical path and along a plane including the other optical path. 5. The multidirectional observation apparatus according to any one of 4 above.
一の光路上の焦点位置の像と、他の光路上の焦点位置の像とを同一の撮像手段に結像させる結像光学系と、
前記一の光路上の焦点位置の像が撮像手段に結像された状態から、当該一の光路と他の光路との光路長の差に基づいて決定される所定距離だけ、前記一の光路上の像の結像状態をずらして、他の光路上の焦点位置の像を撮像手段に結像させる焦点位置調節手段とを備える多方向観察装置。 An apparatus for observing the same observation object from a plurality of directions with different optical path lengths,
An imaging optical system that forms an image of a focal position on one optical path and an image of a focal position on another optical path on the same imaging means;
From the state in which the image of the focal position on the one optical path is formed on the imaging means, a predetermined distance determined on the basis of the optical path length difference between the one optical path and the other optical path is on the one optical path. A multi-directional observation apparatus comprising: a focus position adjusting unit that shifts an imaging state of the image of the image to form an image of a focal position on another optical path on an imaging unit.
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