JP2006189402A

JP2006189402A - 透明体検査装置および透明体検査方法

Info

Publication number: JP2006189402A
Application number: JP2005003128A
Authority: JP
Inventors: Koichi Shirakawa; 光一白川
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2025-01-07
Also published as: JP4494984B2

Abstract

【課題】透明体における欠陥の有無を判断することができる透明体検査装置を提供する。
【解決手段】透明体９２，コリメータレンズ系１１およびリレーレンズ系１２の何れかが光軸に垂直な面上において移動または回動されて、コリメータレンズ系１１およびリレーレンズ系１２と透明体１３との間の相対的配置関係は、第１および第２の相対的配置関係それぞれに設定される。第１および第２の相対的配置関係それぞれの状態において、光源９１から出射された光は、透明体９２，コリメータレンズ系１１およびリレーレンズ系１２を経て撮像部１３の撮像面に入射して、その光強度の放射角分布の画像が撮像部１３により得られる。第１の相対的配置関係の状態において得られた第１画像と、第２の相対的配置関係の状態において得られた第２画像とは、互いに比較されて解析され、その解析結果に基づいて透明体９２が検査される。
【選択図】図１

Description

本発明は、透明体を検査する装置および方法に関するものである。

透明体を検査する装置として特許文献１に開示されたものが知られている。この文献に開示された透明体検査装置は、レンズと、該レンズの前側焦点に位置する点光源と、該点光源から放射され該レンズを通過した光を受ける受光部とを備えており、検査すべき透明体が該点光源と該レンズとの間の任意の位置に置かれる。そして、この透明体検査装置は、点光源から放射されて透明体およびレンズを経た光を受光部により受光して、この受光部による受光結果に基づいて透明体における欠陥の有無を検査する。ここで、透明体における欠陥としては、透明体の表面に付着した塵埃等の異物、透明体の表面に存在するキズ、透明体の内部に存在するキズ・異物・炉材欠点・脈理（すじ）・バリ・ふじ・未溶解物・泡、および、透明体の屈折率または厚みの不均一、等が挙げられる。
特開平１−１３１４３７号公報

しかしながら、上記の従来の透明体検査装置では、実際には透明体に欠陥が存在しない場合に、受光部による受光結果に基づいて透明体に欠陥が存在すると誤って判断されることがある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、透明体における欠陥の有無をより正確に判断することができる透明体検査装置および透明体検査方法を提供することを目的とする。

本発明に係る透明体検査装置は、光源から出射された光のうち透明体を透過した光に基づいて透明体を検査する装置であって、(1) 前側焦点位置に光源が位置するように配置されて光源から出射された光のうち透明体を透過した光を受光するコリメータレンズ系と、(2) コリメータレンズ系の後側焦点面上にコリメータレンズ系により生じた像を再結像するリレーレンズ系と、(3) リレーレンズ系により再結像された像を撮像する撮像部と、(4) 透明体，コリメータレンズ系およびリレーレンズ系の何れかを光軸に垂直な面上において移動または回動させて、コリメータレンズ系およびリレーレンズ系と透明体との間の相対的配置関係を変化させる移動手段と、を備えることを特徴とする。

この透明体検査装置では、移動手段による移動または回動により、透明体，コリメータレンズ系およびリレーレンズ系の何れかが光軸に垂直な面上において移動または回動されて、コリメータレンズ系およびリレーレンズ系と透明体との間の相対的配置関係は、第１の相対的配置関係および第２の相対的配置関係それぞれに設定される。第１の相対的配置関係および第２の相対的配置関係それぞれの状態において、光源から出射された光は、透明体，コリメータレンズ系およびリレーレンズ系を経て撮像部の撮像面に入射して、その光強度の放射角分布の画像が撮像部により得られる。なお、本光学系について撮像により得られた画像上の位置と放射角との関係が予め取得されており、この関係に基づいて、撮像により得られた画像から数値的に放射角分布が得られる。そして、第１の相対的配置関係の状態において得られた第１画像と、第２の相対的配置関係の状態において得られた第２画像とは、互いに比較されて解析され、その解析結果に基づいて透明体が検査される。このような比較・解析は検査者により行われてもよいが、このような比較・解析を行う為に設けられた比較解析部により行われるのも好適である。

本発明に係る透明体検査装置は、撮像部による撮像により得られた画像を画像処理して他の画像を作成する画像処理部を更に備えるのが好適である。この場合、この画像処理部による画像処理が、撮像部による撮像により得られた画像に対して二次微分処理または一次元プロファイルデータ変換処理であるのが好適である。また、本発明に係る透明体検査装置は、移動手段による移動または回動により設定された第１および第２の相対的配置関係それぞれにおいて撮像部による撮像により得られた画像に基づいて画像処理部による画像処理により作成された画像を互いに比較して解析し、その解析結果に基づいて透明体を検査する比較解析部を更に備えるのが好適である。

本発明に係る透明体検査方法は、光源から出射された光のうち透明体を透過した光に基づいて透明体を検査する方法であって、(1) 前側焦点位置に光源が位置するように配置されて光源から出射された光のうち透明体を透過した光を受光するコリメータレンズ系と、コリメータレンズ系の後側焦点面上にコリメータレンズ系により生じた像を再結像するリレーレンズ系と、リレーレンズ系により再結像された像を撮像する撮像部とを用い、(2) 透明体，コリメータレンズ系およびリレーレンズ系の何れかを光軸に垂直な面上において移動または回動させて、コリメータレンズ系およびリレーレンズ系と透明体との間の相対的配置関係を変化させ、(3) この移動または回動により設定された第１および第２の相対的配置関係それぞれにおいて撮像部による撮像により得られた画像を互いに比較して解析し、その解析結果に基づいて透明体を検査することを特徴とする。

本発明に係る透明体検査方法は、光源から出射された光のうち透明体を透過した光に基づいて透明体を検査する方法であって、(1) 前側焦点位置に光源が位置するように配置されて光源から出射された光のうち透明体を透過した光を受光するコリメータレンズ系と、コリメータレンズ系の後側焦点面上にコリメータレンズ系により生じた像を再結像するリレーレンズ系と、リレーレンズ系により再結像された像を撮像する撮像部と、撮像部による撮像により得られた画像を画像処理して他の画像を作成する画像処理部とを用い、(2) 透明体，コリメータレンズ系およびリレーレンズ系の何れかを光軸に垂直な面上において移動または回動させて、コリメータレンズ系およびリレーレンズ系と透明体との間の相対的配置関係を変化させ、(3) この移動または回動により設定された第１および第２の相対的配置関係それぞれにおいて撮像部による撮像により得られた画像に基づいて画像処理部による画像処理により作成された画像を互いに比較して解析し、その解析結果に基づいて透明体を検査することを特徴とする。ここで、画像処理部による画像処理が、撮像部による撮像により得られた画像に対して二次微分処理または一次元プロファイルデータ変換処理であるのが好適である。

また、光源は、パッケージの内部に収納された半導体発光素子であり、透明体は、半導体発光素子から出射された光をパッケージの外部へ出力する透明窓であるのが好適である。

本発明によれば、透明体における欠陥の有無をより正確に判断することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

先ず、本発明に係る透明体検査装置および透明体検査方法における透明体検査の原理について説明する。図１は、第１実施形態に係る透明体検査装置１の概略構成図である。この図に示される透明体検査装置１は、コリメータレンズ系１１、リレーレンズ系１２、撮像部１３、コンピュータ１４および表示部１５を備える。この透明体検査装置１は、パッケージ９０内に収納されたレーザダイオード（半導体発光素子）９１から出射された光のうちパッケージ９０の透明窓９２を透過した光に基づいて該透明窓９２を検査するものである。なお、パッケージ９０は、キャンタイプのものであってもよいし、フレームタイプのものであってもよい。

コリメータレンズ系１１は、前側焦点位置にレーザダイオード９１の光出射端面が位置するように配置されており、そのレーザダイオード９１から出射された光のうち透明窓９２を透過した光を受光する。コリメータレンズ系１１はＦθレンズとして作用する。すなわち、コリメータレンズ系１１に光が入射するときの光線角度と、後側焦点面上における位置とは、互いに対応関係にある。したがって、後側焦点面上における光強度分布は、前側焦点位置にあるレーザダイオード９１から出射された光の強度の放射角分布（すなわち、ファーフィールドパターン）を表す。このコリメータレンズ系１１として無限遠補正の集光レンズまたは顕微鏡対物レンズが好適に用いられる。

リレーレンズ系１２は、コリメータレンズ系１１の後側焦点面上にコリメータレンズ系１１により生じた像を倍率変換して撮像部１３の撮像面上に再結像する。このリレーレンズ系１２は、表面や内部にキズや汚れ等が無いことが望ましい。コリメータレンズ系１１およびリレーレンズ系１２はＦＦＰ（Far Field Pattern）光学系１０を構成している。そして、撮像部１３は、撮像面上にリレーレンズ系１２により再結像された像を撮像する。すなわち、撮像部１３は、レーザダイオード９１から出力される光のファーフィールドパターンを撮像する。この撮像部１３としてＣＣＤカメラが好適に用いられる。

パッケージ９０、コリメータレンズ系１１およびリレーレンズ系１２の何れかを光軸に垂直な面上において移動または回動させる移動手段が設けられている。この移動手段の作用により、コリメータレンズ系１１およびリレーレンズ系１２と透明窓９２の間の相対的配置関係が変化する。この相対的配置関係の変化に際して、コリメータレンズ系１１およびリレーレンズ系１２がＦＦＰ光学系１０を構成している点は維持される。

コンピュータ１４は、撮像部１３による撮像により得られた画像データを入力し、２つの画像を互いに比較して解析する比較解析部として作用し、また、画像処理する画像処理部として作用する。具体的には、コンピュータ１４は、移動または回動により設定された第１および第２の相対的配置関係それぞれにおいて撮像部１３による撮像により得られた画像を互いに比較して解析し、その解析結果に基づいて透明窓９２を検査する。また、コンピュータ１４は、撮像部１３による撮像により得られた画像を画像処理（好適には二次微分処理または一次元プロファイルデータ変換処理）して他の画像を作成し、その画像処理により作成された２つの画像について上記の比較および解析をする。

表示部１５は、撮像部１３により撮像されコンピュータ１４により取得された画像を表示し、コンピュータ１４により画像処理された後の画像を表示し、また、コンピュータ１４による比較・解析の結果を表示する。

図２は、第１実施形態に係る透明体検査装置１の撮像部１３による撮像により得られる画像の一例を示す図である。同図（ａ）は、撮像部１３による撮像により得られる画像を示す。同図（ｂ）は、同図（ａ）に示された画像において強度ピーク位置を通過する水平ライン上の光強度分布を示す。また、同図（ｃ）は、同図（ａ）に示された画像において強度ピーク位置を通過する垂直ライン上の光強度分布を示す。この図に示されるように、撮像部１３による撮像により、レーザダイオード９１から出力される光のファーフィールドパターンの画像が得られ、また、スロー軸方向（水平方向）およびファスト軸方向（垂直方向）それぞれにおける光強度の放射角分布が得られる。

図３は、第１実施形態に係る透明体検査装置１の撮像部１３による撮像により得られる画像の他の例を示す図である。同図（ａ）は、撮像部１３による撮像により得られる画像を示す。同図（ｂ）は、同図（ａ）に示された画像に対してラプラシアンフィルタにより二次微分処理を施したものである。ここでは、透明窓９２にゴミや汚れ等の欠陥がある場合の画像を示す。同図（ａ）と比べて、同図（ｂ）においては、欠陥Ａ〜Ｄが同心円状の回折縞等として強調されて表示されている。これらのうち欠陥Ａ，Ｂは、光強度が比較的大きい領域に存在する。もし、これらの欠陥Ａ，Ｂが透明窓９２に存在する場合には、この透明窓９２は不良品と判断されるべきである。しかし、この図のみからでは、これらの欠陥が透明窓９２に存在すること（すなわち、透明窓９２が不良品であること）を確定することはできず、透明窓９２が良品であってコリメータレンズ系１１またはリレーレンズ系１２に欠陥が存在する可能性もある。

そこで、第１実施形態に係る透明体検査装置１および透明体検査方法では、透明窓９２，コリメータレンズ系１１およびリレーレンズ系１２の何れかが光軸に垂直な面上において移動または回動して、コリメータレンズ系１１およびリレーレンズ系１２と透明窓９２との間の相対的配置関係が変化する。そして、この移動または回動により設定された第１および第２の相対的配置関係それぞれにおいて撮像部１３による撮像により得られた画像が互いに比較されて解析され、その解析結果に基づいて透明窓９２が検査される。或いは、この移動または回動により設定された第１および第２の相対的配置関係それぞれにおいて撮像部１３による撮像により得られた画像に基づいて画像処理が行われ、この画像処理により作成された画像が互いに比較されて解析され、その解析結果に基づいて透明窓９２が検査される。

図４は、第１実施形態に係る透明体検査装置１の撮像部１３による撮像により得られる画像の更に他の例を示す図である。同図（ａ）は、第１の相対的配置関係において撮像部１３による撮像により得られた第１画像を示す。また、同図（ｂ）は、第２の相対的配置関係において撮像部１３による撮像により得られた第２画像を示す。ここでは、第１の相対的配置関係に対して、第２の相対的配置関係は、レーザダイオード９１および透明窓９２とともにパッケージ９０が光軸の周りに９０度だけ回転したものである。

同図（ａ）に示されるように、第１の相対的配置関係において撮像部１３による撮像により得られた第１画像においては、光強度が比較的大きい領域中に欠陥Ａ，Ｂが認められる。また、同図（ｂ）に示されるように、第２の相対的配置関係において撮像部１３による撮像により得られた第１画像においても、光強度が比較的大きい領域中に欠陥Ａ，Ｂが認められる。しかし、第１画像と第２画像とを比較すると、レーザダイオード９１から出力された光の強度分布に対する相対的位置関係については、欠陥Ａは同一であるのに対して、欠陥Ｂは相違している。このことから、欠陥Ａは透明窓９２に存在するものと判断され、一方、欠陥Ｂはコリメータレンズ系１１またはリレーレンズ系１２に存在するものと判断され得る。

このように、同一の透明窓９２について、第１の相対的配置関係において撮像部１３による撮像により得られた第１画像と、第２の相対的配置関係において撮像部１３による撮像により得られた第２画像と、が互いに比較されて解析されることにより、透明窓９２における欠陥の有無が判断され得る。なお、この比較解析は、コンピュータ１４により行われてもよいし、表示部１５に表示された画像を見た検査者により行われてもよい。また、この比較解析は、第１画像および第２画像それぞれの二次微分画像に基づいて行われてもよい。

次に、本発明に係る透明体検査装置のより具体的な構成、および、その透明体検査装置を用いた透明体検査方法について説明する。

図５は、第２実施形態に係る透明体検査装置２の構成図である。同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は正面図である。この図に示される透明体検査装置２は、ＦＦＰ光学系１０、撮像部１３、コンピュータ１４および表示部１５を備え、さらに、ホルダ２１、回転ステージ２２およびスライドステージ２３をも備える。これらのうち、ＦＦＰ光学系１０、撮像部１３、コンピュータ１４および表示部１５それぞれは、図１を用いて説明したものと同様のものである。

ホルダ２１は、回転ステージ２２の上に固定されていて、パッケージ９０を着脱自在に保持することができ、また、パッケージ９０に接続されたリードピン（不図示）を介してレーザダイオード９１に電流を供給するための配線（不図示）が設けられていて、レーザダイオード９１を発光させることができる。

回転ステージ２２は、スライドステージ２３の上に固定されていて、ホルダ２１とともにパッケージ９０を光軸の周りに回動させることができ、これにより、ＦＦＰ光学系１０と透明窓９２との間の相対的配置関係を変化させることができる。スライドステージ２３は、ホルダ２１およびパッケージ９０とともに回転ステージ２２を、平行移動させて、ホルダ２１に対してパッケージ９０の着脱が可能な位置、および、レーザダイオード９１および透明窓９２の検査が可能な位置、それぞれに配置することができる。パッケージ９０が検査可能位置に配置された状態では、パッケージ９０内に収納されたレーザダイオード９１から出力される光は、パッケージ９０の透明窓９２を透過して、ＦＦＰ光学系１０に入射する。

この透明体検査装置２は以下のように動作する。スライドステージ２３により、ホルダ２１および回転ステージ２２が手前に引き出されて、ホルダ２１にパッケージ９０が取り付けられ、その後、ホルダ２１および回転ステージ２２が検査可能位置へ移動される。そして、レーザダイオード９１が点灯されて、そのレーザダイオード９１から出力された光は、パッケージ９０の透明窓９２を透過してＦＦＰ光学系１０に入射し、その光のファーフィールドパターンが撮像部１３により撮像される。この撮像部１３による撮像により得られた第１画像は、コンピュータ１４に取り込まれ、表示部１５により表示される。

撮像部１３による撮像により得られた第１画像において光強度が比較的大きい領域に欠陥の存在が認められない場合には、透明窓９２が良品であると判断される。また、スロー軸方向およびファスト軸方向それぞれにおける光強度の放射角分布が得られ、この点に関するレーザダイオード９１の良否が判断される。例えば、スロー軸方向の半値全幅が１０度〜１１度の範囲内であれば、レーザダイオード９１が良品であると判断される。このように、１のレーザダイオードについて、その放射角度分布と透明窓における欠陥の有無とを同時に計測し、その相対的位置関係を比較することによって、パッケージ内に収納されたレーザダイオードについて精密な良否判断を行うことが可能となる。なお、これらの判断は、コンピュータ１４により行われてもよいし、表示部１５に表示された第１画像を見た検査者により行われてもよい。

撮像部１３による撮像により得られた第１画像において光強度が比較的大きい領域に欠陥の存在が認められる場合には、回転ステージ２２により、ホルダ２１とともにパッケージ９０が光軸の周りに９０度だけ回転される。その状態で、レーザダイオード９１から出力された光は、パッケージ９０の透明窓９２を透過してＦＦＰ光学系１０に入射し、その光のファーフィールドパターンが撮像部１３により撮像される。この撮像部１３による撮像により得られた第２画像は、コンピュータ１４に取り込まれ、表示部１５により表示される。表示部１５において、第１画像と第２画像とは対比が容易なように並べられて表示されるのが好適である。そして、既に図４を用いて説明したように、第１画像と第２画像とが互いに比較されて解析され、その解析結果に基づいて透明窓９２が検査される。なお、この比較解析は、コンピュータ１４により行われてもよいし、表示部１５に表示された画像を見た検査者により行われてもよい。また、この比較解析は、第１画像および第２画像それぞれの二次微分画像に基づいて行われてもよい。

図６は、第３実施形態に係る透明体検査装置３の構成図である。同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は正面図である。この図に示される透明体検査装置３は、ＦＦＰ光学系１０、撮像部１３、コンピュータ１４および表示部１５を備え、さらに、ホルダ２１_１〜２１_４、回転ステージ２２_１〜２２_４および回転式搬送ステージ２４をも備える。これらのうち、ＦＦＰ光学系１０、撮像部１３、コンピュータ１４および表示部１５それぞれは、図１を用いて説明したものと同様のものである。ホルダ２１_１〜２１_４それぞれは、図５中のホルダ２１と同様のものである。また、回転ステージ２２_１〜２２_４それぞれは、図５中の回転ステージ２２と同様のものである。

回転式搬送ステージ２４は、中心軸の周りに回転することが可能である。回転ステージ２２_１〜２２_４は、回転式搬送ステージ２４の上に固定されていて、回転式搬送ステージ２４上の回転中心軸を中心とする円上に等間隔に配置されている。また、パッケージ９０を着脱自在に保持することができる各ホルダ２１_ｎは、対応する回転ステージ２２_ｎの上に固定されている。ここで、ｎは１以上の任意の整数である。そして、回転式搬送ステージ２４が回転することにより、ホルダ２１_ｎとともに回転ステージ２２_ｎは、順次に取り外し位置Ｐ１、取り付け位置Ｐ２、予備位置Ｐ３および検査位置Ｐ４に配置される。

取り外し位置Ｐ１は、その位置にあるルダ２１からパッケージ９０を取り外すための位置である。取り付け位置Ｐ２は、その位置にあるホルダ２１にパッケージ９０を取り付けるための位置である。なお、ホルダ２１に対するパッケージ９０の着脱は、例えばロボットアームにより行われてもよいし、検査者により行われてもよい。予備位置Ｐ３は、取り付け位置Ｐ２から検査位置Ｐ４へ到る途中の過渡的な位置であって、レーザダイオード９１の出力パワー（パワー測定光学系により）、スペクトル（スペクトルアナライザーにより）、ニアフィールドパターン（ＮＦＰ光学系により）等の測定（判定）が行われてもよい。また、検査位置Ｐ４は、その位置にあるホルダ２１に取り付けられたパッケージ９０内のレーザダイオード９１および透明窓９２を検査するための位置である。なお、図６においては、ｎ値を４としたが、これに限定されるものではなく、例えば、上記レーザダイオードの測定（判定）項目数に応じて増減してもよい。このような構成によれば、レーザダイオードの出荷検査において種々の良否判定を回転式搬送ステージ上で行うことができる。

この透明体検査装置３は以下のように動作する。取り付け位置Ｐ２にあるホルダ２１にパッケージ９０が取り付けられる。その後、回転式搬送ステージ２４による回転により、そのパッケージ９０が取り付けられたホルダ２１は、予備位置Ｐ３を経て検査位置Ｐ４に配置される。そして、その検査位置Ｐ４において、レーザダイオード９１が点灯されて、そのレーザダイオード９１から出力された光は、パッケージ９０の透明窓９２を透過してＦＦＰ光学系１０に入射し、その光のファーフィールドパターンが撮像部１３により撮像される。この撮像部１３による撮像により得られた第１画像は、コンピュータ１４に取り込まれ、表示部１５により表示される。

撮像部１３による撮像により得られた第１画像において光強度が比較的大きい領域に欠陥の存在が認められない場合には、透明窓９２が良品であると判断される。また、スロー軸方向およびファスト軸方向それぞれにおける光強度の放射角分布が得られ、この点に関するレーザダイオード９１の良否が判断される。例えば、スロー軸方向の半値全幅が１０度〜１１度の範囲内であれば、レーザダイオード９１が良品であると判断される。なお、これらの判断は、コンピュータ１４により行われてもよいし、表示部１５に表示された第１画像を見た検査者により行われてもよい。

撮像部１３による撮像により得られた第１画像において光強度が比較的大きい領域に欠陥の存在が認められる場合には、検査位置Ｐ４にある回転ステージ２２により、ホルダ２１とともにパッケージ９０が光軸の周りに９０度だけ回転される。その状態で、レーザダイオード９１から出力された光は、パッケージ９０の透明窓９２を透過してＦＦＰ光学系１０に入射し、その光のファーフィールドパターンが撮像部１３により撮像される。この撮像部１３による撮像により得られた第２画像は、コンピュータ１４に取り込まれ、表示部１５により表示される。表示部１５において、第１画像と第２画像とは対比が容易なように並べられて表示されるのが好適である。そして、既に図４を用いて説明したように、第１画像と第２画像とが互いに比較されて解析され、その解析結果に基づいて透明窓９２が検査される。なお、この比較解析は、コンピュータ１４により行われてもよいし、表示部１５に表示された画像を見た検査者により行われてもよい。また、この比較解析は、第１画像および第２画像それぞれの二次微分画像に基づいて行われてもよい。

以上の検査が終了すると、その検査が終了したパッケージ９０が取り付けられたホルダ２１は回転式搬送ステージ２４による回転により取り外し位置Ｐ１に配置される。その取り外し位置Ｐ１においてホルダ２１からパッケージ９０が取り外される。そして、そのパッケージ９０は、良品棚および不良品棚の何れかに振り分けられる。この振り分けは、自動的に行われてもよし、検査者により行われてもよい。

図７は、第４実施形態に係る透明体検査装置４の構成図である。同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は正面図である。この図に示される透明体検査装置４は、ＦＦＰ光学系１０、撮像部１３、コンピュータ１４および表示部１５を備え、さらに、さらに、ホルダ２１_１〜２１_４、回転式搬送ステージ２４および光学系回転ステージ２５をも備える。これらのうち、ＦＦＰ光学系１０、撮像部１３、コンピュータ１４および表示部１５それぞれは、図１を用いて説明したものと同様のものである。ホルダ２１_１〜２１_４それぞれは、図５中のホルダ２１_１〜２１_４と同様のものである。

前述した第３実施形態に係る透明体検査装置３は、パッケージ９０を回転させるための回転ステージ２２_１〜２２_４を備えていたが、この第４実施形態に係る透明体検査装置４は、ＦＦＰ光学系１０を回転させるための光学系回転ステージ２５を備える。この光学系回転ステージ２５は、ＦＦＰ光学系１０と撮像部１３との間に設けられていて、ＦＦＰ光学系１０を光軸の周りに回転させることができる。

この透明体検査装置４は以下のように動作する。取り付け位置Ｐ２にあるホルダ２１にパッケージ９０が取り付けられる。その後、回転式搬送ステージ２４による回転により、そのパッケージ９０が取り付けられたホルダ２１は、予備位置Ｐ２を経て検査位置Ｐ４に配置される。そして、その検査位置Ｐ４において、レーザダイオード９１が点灯されて、そのレーザダイオード９１から出力された光は、パッケージ９０の透明窓９２を透過してＦＦＰ光学系１０に入射し、その光のファーフィールドパターンが撮像部１３により撮像される。この撮像部１３による撮像により得られた第１画像は、コンピュータ１４に取り込まれ、表示部１５により表示される。

撮像部１３による撮像により得られた第１画像において光強度が比較的大きい領域に欠陥の存在が認められる場合には、光学系回転ステージ２５により、ＦＦＰ光学系１０が光軸の周りに９０度だけ回転される。その状態で、レーザダイオード９１から出力された光は、パッケージ９０の透明窓９２を透過してＦＦＰ光学系１０に入射し、その光のファーフィールドパターンが撮像部１３により撮像される。この撮像部１３による撮像により得られた第２画像は、コンピュータ１４に取り込まれ、表示部１５により表示される。表示部１５において、第１画像と第２画像とは対比が容易なように並べられて表示されるのが好適である。そして、既に図４を用いて説明したように、第１画像と第２画像とが互いに比較されて解析され、その解析結果に基づいて透明窓９２が検査される。なお、この比較解析は、コンピュータ１４により行われてもよいし、表示部１５に表示された画像を見た検査者により行われてもよい。また、この比較解析は、第１画像および第２画像それぞれの二次微分画像に基づいて行われてもよい。

以上の検査が終了すると、その検査が終了したパッケージ９０が取り付けられたホルダ２１は回転式搬送ステージ２４による回転により取り外し位置Ｐ４に配置される。その取り外し位置Ｐ４においてホルダ２１からパッケージ９０が取り外される。そして、そのパッケージ９０は、良品棚および不良品棚の何れかに振り分けられる。この振り分けは、自動的に行われてもよし、検査者により行われてもよい。

以上に説明した各実施形態の透明体検査装置および透明体検査方法において、透明窓９２の良否判定に際して、以下のような処理を更に行うのも好適である。

例えば、透明窓９２の欠陥の種類に応じた画像パターンを予め用意しておき、実際に撮像部１３による撮像により得られた画像中の欠陥部分の画像パターンに対してパターンマッチング解析を行って、その欠陥が如何なる種類のものであるかを判定する。この判定により、その欠陥が透明窓９２の表面に存在するのか内部に存在するのかを判断することができ、或いは、その欠陥が致命的なものであるのか除去等の対処が可能なものであるのかを判断することができる。なお、このパターンマッチングの前処理として、画像に対してラプラシアンフィルタにより二次微分処理を施し、さらに二値化処理を施しておくのが好適である。

また、例えば、実際に撮像部１３による撮像により得られた画像に対して一次元プロファイルデータ変換処理をして、各一次元プロファイルデータについて重心検出を行って、２つ以上の重心が確認された場合には、透明窓９２を不良品であると判断するのも好適である。図８は、撮像部１３による撮像により得られる画像および一次元プロファイルデータを示す図である。同図（ａ）は、撮像部１３による撮像により得られる画像を示す。同図（ｂ）は、同図（ａ）に示された画像中のラインＬ１上の一次元プロファイルデータを示す。また、同図（ｃ）は、同図（ａ）に示された画像中のラインＬ１上の一次元プロファイルデータを示す。ラインＬ１，Ｌ２は何れも画像中のスロー軸方向に平行であって、ラインＬ１は欠陥を通過することはなく、ラインＬ２は欠陥Ａを通過する。同図（ｂ），（ｃ）に示されるように、ラインＬ２上に欠陥Ａが存在することから、ラインＬ１，Ｌ２それぞれの一次元プロファイルデータの重心位置は相違している。このように２つ以上の重心が確認された場合には、透明窓９２を不良品であると判断する。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では検査対象物はパッケージ９０の透明窓９２であったが、これに限られるものではない。

第１実施形態に係る透明体検査装置１の概略構成図である。第１実施形態に係る透明体検査装置１の撮像部１３による撮像により得られる画像の一例を示す図である。第１実施形態に係る透明体検査装置１の撮像部１３による撮像により得られる画像の他の例を示す図である。第１実施形態に係る透明体検査装置１の撮像部１３による撮像により得られる画像の更に他の例を示す図である。第２実施形態に係る透明体検査装置２の構成図である。第３実施形態に係る透明体検査装置３の構成図である。第４実施形態に係る透明体検査装置４の構成図である。撮像部１３による撮像により得られる画像および一次元プロファイルデータを示す図である。

符号の説明

１〜４…透明体検査装置、１０…ＦＦＰ光学系、１１…コリメータレンズ系、１２…リレーレンズ系、１３…撮像部、１４…コンピュータ（比較解析部、画像処理部）、１５…表示部、２１…ホルダ、２２…回転ステージ、２３…スライドステージ、２４…回転式搬送ステージ、２５…光学系回転ステージ、９０…パッケージ、９１…レーザダイオード、９２…透明窓、Ｐ１…取り外し位置、Ｐ２…取り付け位置、Ｐ３…予備位置、Ｐ４…検査位置。

Claims

光源から出射された光のうち透明体を透過した光に基づいて前記透明体を検査する装置であって、
前側焦点位置に前記光源が位置するように配置されて前記光源から出射された光のうち前記透明体を透過した光を受光するコリメータレンズ系と、
前記コリメータレンズ系の後側焦点面上に前記コリメータレンズ系により生じた像を再結像するリレーレンズ系と、
前記リレーレンズ系により再結像された像を撮像する撮像部と、
前記透明体，前記コリメータレンズ系および前記リレーレンズ系の何れかを光軸に垂直な面上において移動または回動させて、前記コリメータレンズ系および前記リレーレンズ系と前記透明体との間の相対的配置関係を変化させる移動手段と、
を備えることを特徴とする透明体検査装置。
前記移動手段による移動または回動により設定された第１および第２の相対的配置関係それぞれにおいて前記撮像部による撮像により得られた画像を互いに比較して解析し、その解析結果に基づいて前記透明体を検査する比較解析部を更に備えることを特徴とする請求項１記載の透明体検査装置。
前記撮像部による撮像により得られた画像を画像処理して他の画像を作成する画像処理部を更に備えることを特徴とする請求項１記載の透明体検査装置。
前記画像処理部による画像処理が、前記撮像部による撮像により得られた画像に対して二次微分処理または一次元プロファイルデータ変換処理である、ことを特徴とする請求項３記載の透明体検査装置。
前記移動手段による移動または回動により設定された第１および第２の相対的配置関係それぞれにおいて前記撮像部による撮像により得られた画像に基づいて前記画像処理部による画像処理により作成された画像を互いに比較して解析し、その解析結果に基づいて前記透明体を検査する比較解析部を更に備えることを特徴とする請求項３記載の透明体検査装置。
光源から出射された光のうち透明体を透過した光に基づいて前記透明体を検査する方法であって、
前側焦点位置に前記光源が位置するように配置されて前記光源から出射された光のうち前記透明体を透過した光を受光するコリメータレンズ系と、前記コリメータレンズ系の後側焦点面上に前記コリメータレンズ系により生じた像を再結像するリレーレンズ系と、前記リレーレンズ系により再結像された像を撮像する撮像部とを用い、
前記透明体，前記コリメータレンズ系および前記リレーレンズ系の何れかを光軸に垂直な面上において移動または回動させて、前記コリメータレンズ系および前記リレーレンズ系と前記透明体との間の相対的配置関係を変化させ、
この移動または回動により設定された第１および第２の相対的配置関係それぞれにおいて前記撮像部による撮像により得られた画像を互いに比較して解析し、その解析結果に基づいて前記透明体を検査する、
ことを特徴とする透明体検査方法。
光源から出射された光のうち透明体を透過した光に基づいて前記透明体を検査する方法であって、
前側焦点位置に前記光源が位置するように配置されて前記光源から出射された光のうち前記透明体を透過した光を受光するコリメータレンズ系と、前記コリメータレンズ系の後側焦点面上に前記コリメータレンズ系により生じた像を再結像するリレーレンズ系と、前記リレーレンズ系により再結像された像を撮像する撮像部と、前記撮像部による撮像により得られた画像を画像処理して他の画像を作成する画像処理部とを用い、
前記透明体，前記コリメータレンズ系および前記リレーレンズ系の何れかを光軸に垂直な面上において移動または回動させて、前記コリメータレンズ系および前記リレーレンズ系と前記透明体との間の相対的配置関係を変化させ、
この移動または回動により設定された第１および第２の相対的配置関係それぞれにおいて前記撮像部による撮像により得られた画像に基づいて前記画像処理部による画像処理により作成された画像を互いに比較して解析し、その解析結果に基づいて前記透明体を検査する、
ことを特徴とする透明体検査方法。
前記画像処理部による画像処理が、前記撮像部による撮像により得られた画像に対して二次微分処理または一次元プロファイルデータ変換処理である、ことを特徴とする請求項７記載の透明体検査方法。
前記光源が、パッケージの内部に収納された半導体発光素子であり、
前記透明体が、前記半導体発光素子から出射された光を前記パッケージの外部へ出力する透明窓である、
ことを特徴とする請求項６または７に記載の透明体検査方法。