JP2013076858A - Optical element and shape inspecting apparatus - Google Patents

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秀明 土井
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秀明 笹澤
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康裕 吉武
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve performance of an optical element.SOLUTION: An optical element 1 has a container 2 having a space 8 formed therein. The container 2 is provided with a light transmissive film member 3, which partitions the space 8 inside of the container 2 into a first space 9 and a second space 10. The first space 9 is filled with a first medium 5. The second space 10 is filled with a second medium 6 having a refractive index different from that of the first medium 5. Furthermore, the optical element 1 has a differential pressure generating unit 7 that generates differential pressure between the first space 9 and the second space 10. A focal point distance of the light that passes through the film member 3 can be changed by warping the film member 3 by means of the differential pressure generated by the differential pressure generating unit 7.

Description

本発明は、光学素子および形状検査装置に関し、特に、可変焦点レンズからなる光学素子およびその光学素子が組み込まれた形状検査装置に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to an optical element and a shape inspection apparatus, and more particularly to a technique effective when applied to an optical element composed of a variable focus lens and a shape inspection apparatus incorporating the optical element.

液晶やプラズマなどのFPD(Flat Panel Display)の製造工程では、表示基板の周辺に、駆動IC(Integrated Circuit)の搭載、COF(Chip On Film)、FPC(Flexible Printed Circuits)などのいわゆるTAB(Tape Automated Rounding)の接続、および、周辺基板(PCB;Printed Circuit Board)の実装を行う複数の処理作業工程が順次行われる。このような複数の処理作業工程に伴って、表示基板の形状を検出する各種の形状検出工程が行われる。例えば、表示基板に異方性導電フィルム(ACF;Anisotropic Conductive Film)を貼付けるACF工程が行われた後、ACFの貼付け状態を検査するために、基板アライメントマークの形状を検出して位置合わせする形状検出工程が行われる。   In the manufacturing process of FPD (Flat Panel Display) such as liquid crystal and plasma, so-called TAB (Tape) such as mounting IC (Integrated Circuit), COF (Chip On Film), FPC (Flexible Printed Circuits) around the display substrate. A plurality of processing work steps for performing connection of Automated Rounding and mounting of a peripheral board (PCB: Printed Circuit Board) are sequentially performed. Various shape detection steps for detecting the shape of the display substrate are performed along with the plurality of processing operation steps. For example, after an ACF process for attaching an anisotropic conductive film (ACF) to a display substrate is performed, the shape of the substrate alignment mark is detected and aligned in order to inspect the attachment state of the ACF. A shape detection step is performed.

あるいは、パターン検査装置により、プリント基板、プリント基板製造用マスク、半導体集積回路ウェハまたは半導体集積回路製造用マスクなどに形成されたパターンを高速で検査する検査工程が行われる。このような検査工程では、例えば半導体集積回路製造用のフォトマスクの外観検査を実施する際に、フォトマスク上の検査対象パターンを撮像して得られる画像信号と、基準パターンデータとを比較しながら欠陥判定処理を行う形状検出工程が行われる。   Alternatively, an inspection process for inspecting a pattern formed on a printed circuit board, a printed circuit board manufacturing mask, a semiconductor integrated circuit wafer, a semiconductor integrated circuit manufacturing mask, or the like at a high speed is performed by the pattern inspection apparatus. In such an inspection process, for example, when performing an appearance inspection of a photomask for manufacturing a semiconductor integrated circuit, an image signal obtained by imaging an inspection target pattern on the photomask is compared with reference pattern data. A shape detection step for performing defect determination processing is performed.

このような形状検出工程では、光学式の形状検出機構が用いられている。形状検出機構は、ステージ上に被検出物を保持し、保持された被検出物の形状を検出器により検出する。被検出物と検出器との間には、対物レンズと結像系レンズが設けられている。   In such a shape detection step, an optical shape detection mechanism is used. The shape detection mechanism holds an object to be detected on the stage and detects the shape of the object to be detected held by a detector. An objective lens and an imaging system lens are provided between the object to be detected and the detector.

そして、光学式の形状検出機構では、被検出物の高さ位置の変動に対応するため、例えば結像系レンズの位置を移動させることで合焦させる。このため、光学式の形状検出機構では、結像系レンズの位置を機械的に移動させるための機械式の移動機構などが不可欠となる。このような機械式の移動機構では、重量の大きな部材、すなわち慣性の大きな部材を動かすために、合焦点形成までに時間を要するという問題がある。   In the optical shape detection mechanism, in order to cope with a change in the height position of the object to be detected, for example, the focusing is performed by moving the position of the imaging system lens. For this reason, in the optical shape detection mechanism, a mechanical movement mechanism for mechanically moving the position of the imaging lens is indispensable. In such a mechanical movement mechanism, there is a problem that it takes time to form a focal point in order to move a heavy member, that is, a member having a large inertia.

一方、2種類の屈折率の異なる液体を、分離させた状態で微小な穴部に充填し、一方の液体の圧力を変化させ、2種類の液体の間の界面が球面状に撓むように変形させることで、レンズ効果を得るという、可変焦点レンズからなる光学素子についての技術がある。可変焦点レンズからなる光学素子として、例えば以下のような技術が知られている。   On the other hand, two kinds of liquids with different refractive indexes are filled in a minute hole in a separated state, and the pressure of one of the liquids is changed to deform so that the interface between the two kinds of liquids is bent into a spherical shape. Thus, there is a technique for an optical element composed of a variable focus lens that obtains a lens effect. As an optical element composed of a variable focus lens, for example, the following techniques are known.

特開2008−152090号公報(特許文献1)には、水と油のように不混和な第1の流体および第2の流体を筐体に封入し、第1の流体と第2の流体とにより規定される界面の形状を変化させることで、焦点距離を変える可変焦点レンズからなる光学素子の技術が記載されている。   In JP-A-2008-152090 (Patent Document 1), a first fluid and a second fluid immiscible such as water and oil are enclosed in a casing, and the first fluid and the second fluid are sealed. Describes the technology of an optical element composed of a variable focus lens that changes the focal length by changing the shape of the interface defined by.

液体などの流体の圧力を変化させる場合、結像系レンズの位置を機械式の移動機構により移動させる場合に比べて高速な応答が可能であるため、可変焦点レンズからなる光学素子では、合焦点形成までの時間を短くすることができる。   When changing the pressure of a fluid such as a liquid, it is possible to respond faster than when the position of the imaging lens is moved by a mechanical movement mechanism. The time until formation can be shortened.

特開2008−152090号公報JP 2008-152090 A

本発明者の検討によれば、次のことが分かった。   According to the study of the present inventor, the following has been found.

第1の流体と第2の流体との界面の形状は、例えば親水性の差、または、比重の差などの物理的又は化学的な特性の差により規定されているだけである。そのため、本発明者による調査の結果、外部から衝撃や振動が加えられた場合に、界面の形状が乱れやすいことが分かった。   The shape of the interface between the first fluid and the second fluid is only defined by a difference in physical or chemical properties such as a difference in hydrophilicity or a difference in specific gravity. Therefore, as a result of investigation by the present inventor, it was found that the shape of the interface tends to be disturbed when an impact or vibration is applied from the outside.

いったん、界面の形状が乱れると、その界面の形状の乱れが収束するまでは、界面の位置を精度よく位置決めすることができない。その結果、外部から衝撃や振動が加えられた場合には、本来の高速応答を実現することができず、光学素子の性能が低下するおそれがある。   Once the shape of the interface is disturbed, the position of the interface cannot be accurately positioned until the disorder of the shape of the interface converges. As a result, when an impact or vibration is applied from the outside, the original high-speed response cannot be realized, and the performance of the optical element may be deteriorated.

本発明の目的は、光学素子の性能を向上させることができる技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the performance of an optical element.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

代表的な実施の形態による光学素子は、透過する光の焦点距離が変更可能な可変焦点レンズである。光学素子は、内部に空間が形成された容器を有する。容器には、容器の内部の空間を第1の空間と第2の空間とに仕切る、光が透過可能な膜部材が設けられている。第1の空間には、第1の媒質が充填されている。第2の空間には、第1の媒質の屈折率と異なる屈折率を有する第2の媒質が充填されている。また、光学素子は、第1の空間と第2の空間との間で、差圧を発生させる差圧発生部を有する。差圧発生部が発生させた差圧により膜部材を撓ませることで、膜部材を透過する光の焦点距離が変更可能である。   The optical element according to the representative embodiment is a variable focus lens capable of changing the focal length of transmitted light. The optical element has a container in which a space is formed. The container is provided with a light-transmissive film member that partitions the space inside the container into a first space and a second space. The first space is filled with the first medium. The second space is filled with a second medium having a refractive index different from that of the first medium. The optical element also includes a differential pressure generating unit that generates a differential pressure between the first space and the second space. The focal length of the light transmitted through the film member can be changed by bending the film member with the differential pressure generated by the differential pressure generator.

また、代表的な実施の形態による形状検査装置は、可変焦点レンズからなる光学素子が組み込まれた形状検査装置である。形状検査装置は、被検出物を保持するステージと、ステージに保持された被検出物の形状を検出する検出器とを有する。ステージに保持された被検出物と検出器との間には、対物レンズが設けられており、対物レンズと検出器との間には、光学素子が設けられている。光学素子は、内部に空間が形成された容器を有する。容器には、容器の内部の空間を第1の空間と第2の空間とに仕切る、光が透過可能な膜部材が設けられている。第1の空間には、第1の媒質が充填されている。第2の空間には、第1の媒質の屈折率と異なる屈折率を有する第2の媒質が充填されている。また、光学素子は、第1の空間と第2の空間との間で、差圧を発生させる差圧発生部を有する。差圧発生部が発生させた差圧により膜部材を撓ませることで、膜部材を透過する光の焦点距離が変更可能である。   In addition, the shape inspection apparatus according to a typical embodiment is a shape inspection apparatus in which an optical element including a variable focus lens is incorporated. The shape inspection apparatus includes a stage that holds an object to be detected, and a detector that detects the shape of the object to be detected held on the stage. An objective lens is provided between the object to be detected held on the stage and the detector, and an optical element is provided between the objective lens and the detector. The optical element has a container in which a space is formed. The container is provided with a light-transmissive film member that partitions the space inside the container into a first space and a second space. The first space is filled with the first medium. The second space is filled with a second medium having a refractive index different from that of the first medium. The optical element also includes a differential pressure generating unit that generates a differential pressure between the first space and the second space. The focal length of the light transmitted through the film member can be changed by bending the film member with the differential pressure generated by the differential pressure generator.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

代表的な実施の形態によれば、光学素子の性能を向上させることができる。   According to the representative embodiment, the performance of the optical element can be improved.

実施の形態1の光学素子の構成を模式的に示す断面図である。2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the optical element of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の光学素子の膜部材の状態を模式的に示す拡大断面図である。3 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a state of a film member of the optical element according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の光学素子の膜部材の状態を模式的に示す拡大断面図である。3 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a state of a film member of the optical element according to Embodiment 1. FIG. 第1の空間と第2の空間との間で差圧が発生しているときの実施の形態1の光学素子の状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state of the optical element of Embodiment 1 when the differential pressure | voltage has generate | occur | produced between 1st space and 2nd space. 第1の空間と第2の空間との間で差圧が発生しているときの実施の形態1の光学素子の状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state of the optical element of Embodiment 1 when the differential pressure | voltage has generate | occur | produced between 1st space and 2nd space. 実施の形態1の光学素子の製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。FIG. 6 is a manufacturing process flow chart showing a part of the manufacturing process of the optical element according to the first embodiment. 実施の形態1の光学素子の製造工程中の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view during the manufacturing process of the optical element according to Embodiment 1. 実施の形態1の光学素子の製造工程中の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view during the manufacturing process of the optical element according to Embodiment 1. 実施の形態1の光学素子の製造工程中の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view during the manufacturing process of the optical element according to Embodiment 1. 実施の形態1の光学素子の製造工程中の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view during the manufacturing process of the optical element according to Embodiment 1. 実施の形態1の光学素子の製造工程中の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view during the manufacturing process of the optical element according to Embodiment 1. 実施の形態1の光学素子の製造工程中の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view during the manufacturing process of the optical element according to Embodiment 1. 実施の形態1の光学素子の製造工程中の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view during the manufacturing process of the optical element according to Embodiment 1. 実施の形態1の光学素子の製造工程中の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view during the manufacturing process of the optical element according to Embodiment 1. 第1の流体と第2の流体との間に膜部材が設けられていない比較例の光学素子の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the optical element of the comparative example in which the film | membrane member is not provided between the 1st fluid and the 2nd fluid. 第1の空間と第2の空間との間で差圧が発生しているときの比較例の光学素子の状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state of the optical element of a comparative example when the differential pressure | voltage has generate | occur | produced between 1st space and 2nd space. 第1の空間と第2の空間との間で差圧が発生しているときの比較例の光学素子の状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state of the optical element of a comparative example when the differential pressure | voltage has generate | occur | produced between 1st space and 2nd space. 比較例の光学素子において、第1の流体と第2の流体との界面の形状が乱れている状態の一例を模式的に示す断面図である。In the optical element of a comparative example, it is sectional drawing which shows typically an example of the state where the shape of the interface of the 1st fluid and the 2nd fluid is disturb | confused. 実施の形態2の形状検出機構の構成を模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a shape detection mechanism of a second embodiment. 実施の形態2の形状検査装置である検査ユニットが組み込まれた表示基板モジュール組立ラインの構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the display board module assembly line in which the test | inspection unit which is a shape test | inspection apparatus of Embodiment 2 was integrated. 実施の形態2の表示基板モジュール組立ラインのうち、ACF貼付状態検査ユニットを中心とする要部を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the principal part centering on an ACF sticking state inspection unit among the display board module assembly lines of Embodiment 2. FIG. 図21に示す構成のうち検査に必要な主要部分および検査対象である表示基板を示した図である。It is the figure which showed the display substrate which is a main part required for a test | inspection among the structures shown in FIG. 21, and a test object. 実施の形態2の形状検査装置において様々なACF貼付け状態を効率よく検査できる方法を説明する図である。It is a figure explaining the method which can test | inspect various ACF sticking states efficiently in the shape inspection apparatus of Embodiment 2. FIG. ACF貼付状態検査の検査動作を示す処理フロー図である。It is a processing flowchart which shows the test | inspection operation | movement of an ACF sticking state test | inspection. 実施の形態3の形状検査装置であるパターン検査装置のブロック図である。FIG. 10 is a block diagram of a pattern inspection apparatus that is a shape inspection apparatus according to a third embodiment. 実施の形態3の形状検査装置であるパターン検査装置の2次元パターン走査の説明図である。It is explanatory drawing of the two-dimensional pattern scanning of the pattern inspection apparatus which is a shape inspection apparatus of Embodiment 3. FIG. 実施の形態3の形状検査装置であるパターン検査装置の2次元パターン走査の説明図である。It is explanatory drawing of the two-dimensional pattern scanning of the pattern inspection apparatus which is a shape inspection apparatus of Embodiment 3. FIG. 実施の形態3の形状検査装置であるパターン検査装置の欠陥候補検出部のブロック図である。FIG. 10 is a block diagram of a defect candidate detection unit of a pattern inspection apparatus that is a shape inspection apparatus according to a third embodiment.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number. Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。   In the drawings used in the embodiments, hatching may be omitted even in a cross-sectional view so as to make the drawings easy to see. Further, even a plan view may be hatched to make the drawing easy to see.

(実施の形態1)
<光学素子>
本発明の一実施の形態である光学素子を、図面を参照して説明する。本実施の形態の光学素子は、焦点距離が変更可能な可変焦点レンズである。
(Embodiment 1)
<Optical element>
An optical element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The optical element of the present embodiment is a variable focus lens whose focal length can be changed.

図1は、実施の形態1の光学素子の構成を模式的に示す断面図である。図2および図3は、実施の形態1の光学素子の膜部材の状態を模式的に示す拡大断面図である。図2は、第1の空間と第2の空間との間で差圧が発生していない状態を示し、図3は、第1の空間と第2の空間との間で差圧が発生している状態を示す。図4および図5は、第1の空間と第2の空間との間で差圧が発生しているときの実施の形態1の光学素子の状態を模式的に示す断面図である。図4は、第2の空間に対する第1の空間の差圧が正圧である状態を示し、図5は、第2の空間に対する第1の空間の差圧が負圧である状態を示す。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the optical element according to Embodiment 1. 2 and 3 are enlarged cross-sectional views schematically showing the state of the film member of the optical element of the first embodiment. FIG. 2 shows a state in which no differential pressure is generated between the first space and the second space, and FIG. 3 shows a state in which a differential pressure is generated between the first space and the second space. It shows the state. 4 and 5 are cross-sectional views schematically showing the state of the optical element according to Embodiment 1 when a differential pressure is generated between the first space and the second space. FIG. 4 shows a state where the differential pressure of the first space with respect to the second space is a positive pressure, and FIG. 5 shows a state where the differential pressure of the first space with respect to the second space is a negative pressure.

図1に示されるように、光学素子1は、容器2、膜部材3、第1の流体5、第2の流体6、差圧発生部7を有する。   As shown in FIG. 1, the optical element 1 includes a container 2, a membrane member 3, a first fluid 5, a second fluid 6, and a differential pressure generator 7.

容器2の内部には、空間8が形成されている。膜部材3は、空間8を第1の空間9と第2の空間10とに仕切るように設けられており、光(例えば可視光)が透過可能な材質からなる。第1の空間9には、第1の流体5が充填されており、第2の空間10には、第2の流体6が充填されている。したがって、第1の流体5と第2の流体6とは、膜部材3を介して接触している。膜部材3は、膜部材3の周辺部が、空間8の内壁に例えば接着材により接着されることで、取り付けられている。差圧発生部7は、第1の空間9と第2の空間10との間で、差圧(圧力差)を発生させる。差圧発生部7の詳細については、後述する。   A space 8 is formed inside the container 2. The membrane member 3 is provided so as to partition the space 8 into a first space 9 and a second space 10 and is made of a material that can transmit light (for example, visible light). The first space 9 is filled with the first fluid 5, and the second space 10 is filled with the second fluid 6. Therefore, the first fluid 5 and the second fluid 6 are in contact via the membrane member 3. The membrane member 3 is attached by bonding the peripheral portion of the membrane member 3 to the inner wall of the space 8 with an adhesive, for example. The differential pressure generator 7 generates a differential pressure (pressure difference) between the first space 9 and the second space 10. Details of the differential pressure generator 7 will be described later.

第1の流体5と第2の流体6とは、光(例えば可視光)が透過可能であって、かつ、互いに異なる屈折率を有する。第1の流体5と第2の流体6との間の屈折率差により、第1の流体5と第2の流体6との界面、すなわち膜部材3で光が屈折するため、膜部材3から所定の距離(焦点距離に略等しい)離れた位置で光を合焦させることができる。前述したように、差圧発生部7により、第1の空間9と第2の空間10との間で、差圧(圧力差)を発生させることで、膜部材3を撓ませ、上に凸の形状または下に凸の形状に変形させることができる。したがって、第1の流体5と第2の流体6との界面の形状を変形させることができ、膜部材3を透過する光の焦点距離を変更することができる。このようにして、光学素子1は、焦点距離が変更可能な可変焦点レンズとして機能する。   The first fluid 5 and the second fluid 6 can transmit light (for example, visible light) and have different refractive indexes. Because the refractive index difference between the first fluid 5 and the second fluid 6 causes light to be refracted at the interface between the first fluid 5 and the second fluid 6, that is, the film member 3. Light can be focused at a position away from a predetermined distance (substantially equal to the focal length). As described above, the differential pressure generator 7 generates a differential pressure (pressure difference) between the first space 9 and the second space 10, thereby bending the membrane member 3 and projecting upward. Or can be deformed into a convex shape. Therefore, the shape of the interface between the first fluid 5 and the second fluid 6 can be changed, and the focal length of the light transmitted through the film member 3 can be changed. In this way, the optical element 1 functions as a variable focus lens whose focal length can be changed.

なお、屈折率として、ナトリウムのD線(波長589.3nm)で測定して得られた屈折率を用いることができる。以下でも、屈折率nというときは、ナトリウムのD線での屈折率を意味するものとする。   In addition, as a refractive index, the refractive index obtained by measuring with the D line | wire (wavelength 589.3nm) of sodium can be used. Hereinafter, the refractive index n means the refractive index of sodium at the D-line.

膜部材3の近傍における、第1の空間9の形状、および、第2の空間10の形状は、多角柱形状であってもよいが、円筒形状であることが好ましい。すなわち膜部材3の近傍における、第1の空間9の光軸に垂直な断面形状、および、第2の空間10の光軸に垂直な断面形状は、多角形であってもよいが、円形であることが好ましい。第1の空間9の形状、および、第2の空間10の形状が円筒形状であるときは、膜部材3の形状、すなわち、第1の流体5と第2の流体6との界面の形状が、膜部材3を透過する光の光軸を中心として軸対称な形状となる。これにより、光学素子1において、可変焦点レンズとして必要な、光学的に軸対称な性質が得られやすくなる。   The shape of the first space 9 and the shape of the second space 10 in the vicinity of the membrane member 3 may be a polygonal column shape, but is preferably a cylindrical shape. That is, the cross-sectional shape perpendicular to the optical axis of the first space 9 and the cross-sectional shape perpendicular to the optical axis of the second space 10 in the vicinity of the film member 3 may be polygonal, but circular. Preferably there is. When the shape of the first space 9 and the shape of the second space 10 are cylindrical, the shape of the membrane member 3, that is, the shape of the interface between the first fluid 5 and the second fluid 6 is The shape is axisymmetric about the optical axis of the light transmitted through the film member 3. Thereby, in the optical element 1, it becomes easy to obtain the optically axisymmetric property required as a variable focus lens.

容器2は、内部に第1の空間9が形成された第1の容器部材11と、内部に第2の空間10が形成された第2の容器部材12とを含み、第1の容器部材11と第2の容器部材12とが重ねられたものであることが好ましい。このような構造により、光学素子の製造工程の説明で後述するように、第1の流体5および第2の流体6を容器2中に容易に充填することができる。以下、容器2が第1の容器部材11と第2の容器部材12とを含む場合を例示して説明する。ただし、容器2は、最初から一体の部材として準備されたものであってもよい。   The container 2 includes a first container member 11 in which a first space 9 is formed, and a second container member 12 in which a second space 10 is formed. It is preferable that the first container member 12 and the second container member 12 are stacked. With such a structure, the first fluid 5 and the second fluid 6 can be easily filled in the container 2 as will be described later in the description of the manufacturing process of the optical element. Hereinafter, the case where the container 2 includes the first container member 11 and the second container member 12 will be described as an example. However, the container 2 may be prepared as an integral member from the beginning.

第1の容器部材11は、主面11aから主面11aの反対面11bまで貫通するように、第1の開口部13が形成されていることが好ましく、第2の容器部材12は、主面12aから主面12aの反対面12bまで貫通するように、第2の開口部14が形成されていることが好ましい。また、第1の容器部材11には、第1の開口部13の反対面11b側を封止するように、第1の封止部材15が取り付けられていることが好ましく、第2の容器部材12には、第2の開口部14の主面12a側を封止するように、第2の封止部材16が取り付けられていることが好ましい。このような構造により、光学素子の製造工程の説明で後述するように、第1の流体5および第2の流体6を容器2中に容易に充填することができる。以下、第1の容器部材11に第1の開口部13が形成されており、第2の容器部材12に第2の開口部14が形成されており、第1の開口部13の反対面11b側が第1の封止部材15で封止されており、第2の開口部14の主面12a側が第2の封止部材16で封止されている場合を例示して説明する。ただし、第1の容器部材11は、主面11aに形成されている第1の開口部13が反対面11bまで貫通しておらず、第1の開口部13の底部すなわち反対面11b側の部分が、光が透過可能な材質からなるものであってもよい。また、第2の容器部材12は、反対面12bに形成されている第2の開口部14が主面12aまで貫通しておらず、第2の開口部14の底部すなわち主面12a側の部分が、光が透過可能な材質からなるものであってもよい。   The first container member 11 is preferably formed with a first opening 13 so as to penetrate from the main surface 11a to the opposite surface 11b of the main surface 11a, and the second container member 12 has the main surface It is preferable that the 2nd opening part 14 is formed so that it may penetrate from 12a to the opposite surface 12b of the main surface 12a. Moreover, it is preferable that the 1st sealing member 15 is attached to the 1st container member 11 so that the opposite surface 11b side of the 1st opening part 13 may be sealed, and the 2nd container member 12, the second sealing member 16 is preferably attached so as to seal the main surface 12a side of the second opening 14. With such a structure, the first fluid 5 and the second fluid 6 can be easily filled in the container 2 as will be described later in the description of the manufacturing process of the optical element. Hereinafter, the first opening 13 is formed in the first container member 11, the second opening 14 is formed in the second container member 12, and the opposite surface 11 b of the first opening 13. The case where the side is sealed with the first sealing member 15 and the main surface 12a side of the second opening 14 is sealed with the second sealing member 16 will be described as an example. However, as for the 1st container member 11, the 1st opening part 13 currently formed in the main surface 11a does not penetrate to the opposite surface 11b, but the part of the bottom part of the 1st opening part 13, ie, the opposite surface 11b side. However, it may be made of a material capable of transmitting light. Further, in the second container member 12, the second opening 14 formed on the opposite surface 12b does not penetrate to the main surface 12a, and the bottom of the second opening 14, that is, the portion on the main surface 12a side. However, it may be made of a material capable of transmitting light.

また、第1の空間9の圧力を第2の空間10の圧力よりも高くして膜部材3を撓ませ、上に凸の形状に変形させた状態で可変焦点レンズとして用いる場合には、図2に示されるように、膜部材3の周辺部4が、第2の容器部材12の反対面12bに、例えば接着材により接着されることで、取り付けられていることが好ましい。これにより、膜部材3が撓んで変形したときに、図3に示されるように、周辺部4が、取り付けられている側(第2の容器部材12側)にさらに押し付けられるため、膜部材3が第2の容器部材12の反対面12bから剥がれることを防止することができる。   Further, when the film member 3 is bent by making the pressure of the first space 9 higher than the pressure of the second space 10 and deformed into an upwardly convex shape, it is used as a variable focus lens. 2, it is preferable that the peripheral portion 4 of the membrane member 3 is attached to the opposite surface 12b of the second container member 12 by, for example, bonding with an adhesive. Thereby, when the membrane member 3 is bent and deformed, as shown in FIG. 3, the peripheral portion 4 is further pressed against the attached side (the second container member 12 side). Can be prevented from peeling off from the opposite surface 12 b of the second container member 12.

第1の容器部材11と第2の容器部材12とは、第1の容器部材11の主面11aと、第2の容器部材12の反対面12bとが、接着剤(図示せず)により接着されたものであってもよい。あるいは、第1の容器部材11の主面11aと第2の容器部材12の反対面12bとの間にOリングが挟まれた状態で、第1の容器部材11と第2の容器部材12とが、ボルトとナット(図示せず)などにより圧着されるように締め付けられたものであってもよい。   The first container member 11 and the second container member 12 are bonded to the main surface 11a of the first container member 11 and the opposite surface 12b of the second container member 12 by an adhesive (not shown). It may be what was done. Alternatively, the first container member 11, the second container member 12, and the O-ring are sandwiched between the main surface 11 a of the first container member 11 and the opposite surface 12 b of the second container member 12. However, it may be tightened so as to be crimped by a bolt and a nut (not shown).

第1の容器部材11、第2の容器部材12、第1の封止部材15および第2の封止部材16として、例えばガラス、透明樹脂などを用いることができる。また、透明樹脂として、例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、スチレン−アクリロニトリル樹脂(SAN樹脂)、メチルメタクリレート−スチレン樹脂(MS樹脂)などを用いることができる。   As the 1st container member 11, the 2nd container member 12, the 1st sealing member 15, and the 2nd sealing member 16, glass, transparent resin, etc. can be used, for example. Further, as the transparent resin, for example, polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), styrene-acrylonitrile resin (SAN resin), methyl methacrylate-styrene resin (MS resin) and the like can be used.

第1の流体5と第2の流体6とは、互いに異なる屈折率nを有するものであればよく、液体でもよく、気体でもよい。また、第1の流体5および第2の流体6として、例えばゲル状物質などを含む各種の媒質を含むもの(第1の媒質5および第2の媒質6)を用いることができる。第1の流体5および第2の流体6のうち、一方の流体(低い屈折率を有する流体)として、例えば水(n=1.33)を用いることができ、他方の流体(高い屈折率を有する流体)として、例えばポリジメチルシロキサン(PDMS)(n=1.41)などのシリコーンオイルを用いることができる。   The first fluid 5 and the second fluid 6 only have to have different refractive indexes n, and may be liquid or gas. In addition, as the first fluid 5 and the second fluid 6, for example, those containing various media including a gel material (the first medium 5 and the second medium 6) can be used. For example, water (n = 1.33) can be used as one of the first fluid 5 and the second fluid 6 (fluid having a low refractive index), and the other fluid (having a high refractive index). For example, silicone oil such as polydimethylsiloxane (PDMS) (n = 1.41) can be used as the fluid.

また、第1の流体5と第2の流体6とは、添加剤を添加することで、比重が略等しくなるように調整されていることが好ましい。これにより、衝撃や振動が加えられることで光学素子1が微小角度傾斜したときなどに、第1の流体5と第2の流体6との界面の形状が、その界面を透過する光の光軸を中心として軸対称な形状から乱れることを防止できる。流体として水(比重1)を用いるときは、添加剤として例えば塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム等のアルカリ金属塩、或いはアルカリ土類金属塩を用いることができる。また、流体としてPDMS(比重0.91〜1.0)を用いるときは、添加剤として例えばパラフィンを用いることができる。   Moreover, it is preferable that the 1st fluid 5 and the 2nd fluid 6 are adjusted so that specific gravity may become substantially equal by adding an additive. As a result, when the optical element 1 is tilted by a small angle due to an impact or vibration, the shape of the interface between the first fluid 5 and the second fluid 6 is the optical axis of light transmitted through the interface. Can be prevented from being disturbed from an axisymmetric shape around the center. When water (specific gravity 1) is used as the fluid, for example, alkali metal salts such as sodium chloride, potassium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, or alkaline earth metal salts can be used as additives. Moreover, when using PDMS (specific gravity 0.91-1.0) as a fluid, a paraffin can be used as an additive, for example.

膜部材3の材質としては、光を透過可能な樹脂であって、第1の流体5および第2の流体6のいずれにも不溶な材質であればよく、特に限定されるものではない。したがって、膜部材3の材質として、例えばシリコーン樹脂を用いることができる。   The material of the film member 3 is not particularly limited as long as it is a resin that can transmit light and is insoluble in both the first fluid 5 and the second fluid 6. Therefore, for example, a silicone resin can be used as the material of the membrane member 3.

膜部材3の厚さは、膜部材3のヤング率などの弾性率や屈折率にもよるが、例えば1〜1000μmとすることが好ましい。膜部材3の厚さが1μm未満の場合、膜部材3自体の強度を確保することが困難であるからである。また、膜部材3の厚さが1000μmを超える場合、第1の流体5と膜部材3との界面、または、第2の流体6と膜部材3との界面で、光が屈折し、第1の流体5と第2の流体6との界面での屈折が複雑になるからである。   The thickness of the film member 3 is preferably, for example, 1 to 1000 μm, although it depends on the elastic modulus such as Young's modulus and the refractive index of the film member 3. This is because if the thickness of the membrane member 3 is less than 1 μm, it is difficult to ensure the strength of the membrane member 3 itself. When the thickness of the membrane member 3 exceeds 1000 μm, the light is refracted at the interface between the first fluid 5 and the membrane member 3 or the interface between the second fluid 6 and the membrane member 3, and the first This is because refraction at the interface between the fluid 5 and the second fluid 6 becomes complicated.

また、膜部材3の屈折率が、第1の流体5および第2の流体6のうち一方の屈折率と等しくなることが好ましい。これにより、膜部材3と、第1の流体5および第2の流体6のうち一方との間で光が屈折しないため、第1の流体5および第2の流体6のうち一方と、膜部材3とが、光学的に一体に振舞うことができるからである。例えば第1の流体5および第2の流体6のうち一方としてPDMSを用いる場合、膜部材3としてもPDMSを用いることができる。PDMSは、液体として用いることができる一方で、例えばゲル化剤の添加などにより固化させることもでき、容易に膜部材3を形成することができるからである。   In addition, the refractive index of the film member 3 is preferably equal to the refractive index of one of the first fluid 5 and the second fluid 6. Thereby, since light does not refract between the membrane member 3 and one of the first fluid 5 and the second fluid 6, one of the first fluid 5 and the second fluid 6 and the membrane member This is because 3 can behave optically and integrally. For example, when PDMS is used as one of the first fluid 5 and the second fluid 6, PDMS can also be used as the membrane member 3. This is because PDMS can be used as a liquid, but can be solidified, for example, by adding a gelling agent, and the film member 3 can be easily formed.

本実施の形態では、第1の流体5と第2の流体6とが膜部材3を介して接触する。従って、第1の流体5および第2の流体6のうち、一方を油系の液体にし、他方を水系の液体にするなど、互いに不混和な材料を選択するという制約がなくなり、材料選択の自由度が広がるという利点がある。   In the present embodiment, the first fluid 5 and the second fluid 6 are in contact via the membrane member 3. Therefore, there is no restriction of selecting materials immiscible with each other such that one of the first fluid 5 and the second fluid 6 is oil-based liquid and the other is water-based liquid. There is an advantage that the degree spreads.

光学素子1は、差圧発生部7として、第1の圧力調整部21を有している。第1の圧力調整部21は、第1の空間9の壁面を、壁面に交差する方向に変位させることで、第1の空間9の圧力を調整する。第1の圧力調整部21として、アクチュエータ23を用いることができる。また、アクチュエータ23が変位させる第1の空間9の壁面として、ダイアフラム24を用いることができる。このとき、アクチュエータ23は、ダイアフラム24を変位させ、第1の空間9の体積を減少または増加させることで、第1の空間9の圧力が第2の空間10の圧力よりも大きくなるかまたは小さくなるように調整する。ダイアフラム24は、例えば、図1に示されるように、第1の空間9から横に伸びた、第1の空間9と連通している空間25の下側(反対面11b側)の面に設けることができる。このとき、アクチュエータ23は、ダイアフラム24の下側(反対面11b側)に接するように設けることができる。アクチュエータ23として、例えば電圧を印加することで伸縮可能なピエゾ素子(圧電素子)を用いることができる。   The optical element 1 includes a first pressure adjusting unit 21 as the differential pressure generating unit 7. The first pressure adjusting unit 21 adjusts the pressure of the first space 9 by displacing the wall surface of the first space 9 in a direction intersecting the wall surface. An actuator 23 can be used as the first pressure adjustment unit 21. Moreover, the diaphragm 24 can be used as the wall surface of the first space 9 that is displaced by the actuator 23. At this time, the actuator 23 displaces the diaphragm 24 to decrease or increase the volume of the first space 9 so that the pressure in the first space 9 becomes larger or smaller than the pressure in the second space 10. Adjust so that For example, as illustrated in FIG. 1, the diaphragm 24 is provided on the lower surface (opposite surface 11 b side) of the space 25 that extends laterally from the first space 9 and communicates with the first space 9. be able to. At this time, the actuator 23 can be provided in contact with the lower side (opposite surface 11 b side) of the diaphragm 24. As the actuator 23, for example, a piezoelectric element (piezoelectric element) that can be expanded and contracted by applying a voltage can be used.

ピエゾ素子23およびダイアフラム24が上記のように配置されているとき、例えばピエゾ素子23が上下方向(厚さ方向)に伸びるとともに左右方向(面内方向)に縮むように電圧を印加することにより、ダイアフラム24を上に凸の形状になるように撓ませ、第1の空間9の体積を減少させる。これに伴って、第2の空間10の圧力に対する第1の空間9の圧力を大きくし、第2の空間10に対する第1の空間9の差圧(圧力差)を正圧とすることができる。この差圧により、膜部材3は、図4に示されるように、上に凸の形状になるように撓む。すなわち、ピエゾ素子23が発生させた差圧により、第1の流体5と第2の流体6との界面の形状は、上に凸の形状になるように変形する。そして、ピエゾ素子23に印加する電圧を調整し、界面の形状の変形量を調整することで、膜部材3を透過する光の焦点距離を変更することができる。   When the piezoelectric element 23 and the diaphragm 24 are arranged as described above, for example, by applying a voltage so that the piezoelectric element 23 extends in the vertical direction (thickness direction) and contracts in the horizontal direction (in-plane direction), the diaphragm 24 is bent so as to have a convex shape upward, and the volume of the first space 9 is reduced. Accordingly, the pressure in the first space 9 with respect to the pressure in the second space 10 can be increased, and the differential pressure (pressure difference) in the first space 9 with respect to the second space 10 can be made positive. . Due to this differential pressure, the membrane member 3 bends so as to have a convex shape as shown in FIG. That is, due to the differential pressure generated by the piezo element 23, the shape of the interface between the first fluid 5 and the second fluid 6 is deformed so as to be convex upward. And the focal distance of the light which permeate | transmits the film | membrane member 3 can be changed by adjusting the voltage applied to the piezoelectric element 23, and adjusting the deformation amount of the shape of an interface.

一方、例えばピエゾ素子23が上下方向(厚さ方向)に縮むとともに左右方向(面内方向)に伸びるように電圧を印加することにより、ダイアフラム24を下に凸の形状になるように撓ませ、第1の空間9の体積を増加させる。これに伴って、第2の空間10の圧力に対する第1の空間9の圧力を小さくし、第2の空間10に対する第1の空間9の差圧(圧力差)を負圧とすることができる。この差圧により、膜部材3は、図5に示されるように、下に凸の形状になるように撓む。すなわち、ピエゾ素子23が発生させた差圧により、第1の流体5と第2の流体6との界面の形状は、下に凸の形状になるように変形する。そして、ピエゾ素子23に印加する電圧を調整し、界面の形状の変形量を調整することで、膜部材3を透過する光の焦点距離を変更することができる。   On the other hand, for example, by applying a voltage so that the piezo element 23 contracts in the vertical direction (thickness direction) and extends in the left-right direction (in-plane direction), the diaphragm 24 is bent into a downwardly convex shape, The volume of the first space 9 is increased. Accordingly, the pressure in the first space 9 with respect to the pressure in the second space 10 can be reduced, and the differential pressure (pressure difference) in the first space 9 with respect to the second space 10 can be made negative. . By this differential pressure, the membrane member 3 is bent so as to have a downwardly convex shape as shown in FIG. That is, due to the differential pressure generated by the piezo element 23, the shape of the interface between the first fluid 5 and the second fluid 6 is deformed so as to be convex downward. And the focal distance of the light which permeate | transmits the film | membrane member 3 can be changed by adjusting the voltage applied to the piezoelectric element 23, and adjusting the deformation amount of the shape of an interface.

また、光学素子1には、バッファタンク(空気溜部)31が設けられていることが好ましい。バッファタンク31は、第1の容器部材11および第2の容器部材12からなる容器2の外部に設けられている。バッファタンク31の内部は、第2の空間10とオリフィス(オリフィス部)32を介して連通している。第2の空間10と、オリフィス32であって第2の空間10側の端部32aからバッファタンク31に向かって途中までの部分、すなわち、オリフィス32の第2の空間10側の部分とは、第2の流体6で充填されている。一方、バッファタンク31と、オリフィス32であってバッファタンク31側の端部32bから第2の空間10に向かって途中までの部分、すなわち、オリフィス32のバッファタンク31側の部分とは、第2の流体6で充填されていない。第2の空間10がバッファタンク31と連通されていることで、上記した差圧が正圧になり、膜部材3が上に凸の形状になるように撓み、第2の空間10の体積が減少したとき、第2の流体6を第2の空間10の外部へ逃がすことができる。また、第2の空間10とバッファタンク31とがオリフィス32を介して連通しているため、バッファタンク31から空気が第2の空間10に気泡として入り込むことを防止することができる。したがって、膜部材3と第2の流体6との間、および、膜部材3近傍における第2の流体6中に、気泡が入り込むことを防止することができ、膜部材3の形状が、膜部材3を透過する光の光軸を中心として軸対称な形状から乱れることを防止することができる。   The optical element 1 is preferably provided with a buffer tank (air reservoir) 31. The buffer tank 31 is provided outside the container 2 including the first container member 11 and the second container member 12. The interior of the buffer tank 31 communicates with the second space 10 via an orifice (orifice portion) 32. The second space 10 and the portion of the orifice 32 that is partway from the end 32a on the second space 10 side toward the buffer tank 31, that is, the portion of the orifice 32 on the second space 10 side, Filled with a second fluid 6. On the other hand, the buffer tank 31 and the portion of the orifice 32 that extends from the end 32b on the buffer tank 31 side to the middle of the second space 10, that is, the portion of the orifice 32 on the buffer tank 31 side are the second. The fluid 6 is not filled. Since the second space 10 communicates with the buffer tank 31, the above-described differential pressure becomes a positive pressure, the membrane member 3 is bent so as to have a convex shape, and the volume of the second space 10 is increased. When decreased, the second fluid 6 can escape to the outside of the second space 10. In addition, since the second space 10 and the buffer tank 31 communicate with each other via the orifice 32, it is possible to prevent air from entering the second space 10 from the buffer tank 31 as bubbles. Accordingly, bubbles can be prevented from entering between the membrane member 3 and the second fluid 6 and in the second fluid 6 in the vicinity of the membrane member 3, and the shape of the membrane member 3 is 3 can be prevented from being disturbed from an axially symmetric shape with the optical axis of the light transmitted through 3 as the center.

なお、図4に示されるように、膜部材3が上に凸の形状になるように撓むときは、オリフィス32に充填されている第2の流体6のバッファタンク31側の端面32cは、第1の空間9の圧力と第2の空間10の圧力とが等しいとき(図1に示されるとき)に比べ、バッファタンク31側に移動する。また、図5に示されるように、膜部材3が下に凸の形状になるように撓むときは、第2の流体6の端面32cは、第1の空間9の圧力と第2の空間10の圧力とが等しいとき(図1に示されるとき)に比べ、第2の空間10側に移動する。そのため、光学素子1を可変焦点レンズとして用いる際に、第2の流体6のバッファタンク31側の端面32cが、端部32aと端部32bとの間に常に位置するように、オリフィス32の長さが決められている。   As shown in FIG. 4, when the membrane member 3 bends so as to have a convex shape upward, the end surface 32 c on the buffer tank 31 side of the second fluid 6 filled in the orifice 32 is Compared to the case where the pressure in the first space 9 and the pressure in the second space 10 are equal (when shown in FIG. 1), the first space 9 moves toward the buffer tank 31 side. As shown in FIG. 5, when the membrane member 3 is bent so as to have a downwardly convex shape, the end surface 32 c of the second fluid 6 has the pressure in the first space 9 and the second space. Compared to when the pressure of 10 is equal (when shown in FIG. 1), the second space 10 moves. Therefore, when the optical element 1 is used as a variable focus lens, the length of the orifice 32 is such that the end surface 32c of the second fluid 6 on the buffer tank 31 side is always located between the end portion 32a and the end portion 32b. Is decided.

さらに、光学素子1は、差圧発生部7として、バッファタンク31の内圧を調整する第2の圧力調整部33を含むことが好ましい。第2の圧力調整部33は、例えばポンプなどからなる加圧装置と、例えば放出弁からなる減圧装置を、例えば三方バルブを介して切り替え可能に連結されたものを用いることができる。第2の圧力調整部33により、バッファタンク31の内圧を調整することで、第1の圧力調整部21(アクチュエータ23)により第1の空間9の圧力が所定の圧力になるときに、膜部材3が所定の形状になるように、第2の空間10の圧力を調整することができる。予め第2の圧力調整部33により膜部材3の形状を粗調整しておき、次に第1の圧力調整部21(アクチュエータ23)により膜部材3の形状を微調整することにより、焦点距離を、より広範囲で、かつ、より精度よく変更することができる。   Furthermore, the optical element 1 preferably includes a second pressure adjusting unit 33 that adjusts the internal pressure of the buffer tank 31 as the differential pressure generating unit 7. As the second pressure adjusting unit 33, a pressure device composed of, for example, a pump and a pressure reducing device composed of, for example, a discharge valve, which are switchably connected via, for example, a three-way valve can be used. When the internal pressure of the buffer tank 31 is adjusted by the second pressure adjusting unit 33, the membrane member when the pressure in the first space 9 becomes a predetermined pressure by the first pressure adjusting unit 21 (actuator 23). The pressure in the second space 10 can be adjusted so that 3 has a predetermined shape. The focal length is adjusted by coarsely adjusting the shape of the membrane member 3 in advance by the second pressure adjusting unit 33 and then finely adjusting the shape of the membrane member 3 by the first pressure adjusting unit 21 (actuator 23). It can be changed in a wider range and with higher accuracy.

<光学素子の製造方法>
次に、本実施の形態の光学素子の製造工程を、図面を参照して説明する。図6は、実施の形態1の光学素子の製造工程の一部を示す製造プロセスフロー図である。図7〜図14は、実施の形態1の光学素子の製造工程中の断面図である。
<Optical element manufacturing method>
Next, the manufacturing process of the optical element of this Embodiment is demonstrated with reference to drawings. FIG. 6 is a manufacturing process flow chart showing a part of the manufacturing process of the optical element of the first embodiment. 7 to 14 are cross-sectional views of the optical element according to Embodiment 1 during the manufacturing process.

初めに、図7に示されるように、第1の容器部材11を準備する(図6のステップS1)。第1の容器部材11には、主面11aから主面11aの反対面11bまで貫通するように、第1の開口部13が形成されている。また、第1の開口部13から横に伸びた空間25の下側(反対面11b側)の面には、ダイアフラム24が設けられている。また、ダイアフラム24の下側(反対面11b側)に接するように、アクチュエータ23が設けられている。すなわち、第1の容器部材11は、空間25の下側(反対面11b側)の面に、ダイアフラム24を設ける工程、および、ダイアフラム24の下側(反対面11b側)にアクチュエータ23を設ける工程が、既に行われたものである。ただし、空間25の下側(反対面11b側)の面に、ダイアフラム24を設ける工程、および、ダイアフラム24の下側(反対面11b側)にアクチュエータ23を設ける工程については、後述するステップS5の前であれば、いずれの段階で行ってもよい。   First, as shown in FIG. 7, the first container member 11 is prepared (step S1 in FIG. 6). A first opening 13 is formed in the first container member 11 so as to penetrate from the main surface 11a to the surface 11b opposite to the main surface 11a. A diaphragm 24 is provided on the lower surface (opposite surface 11 b side) of the space 25 extending laterally from the first opening 13. An actuator 23 is provided so as to be in contact with the lower side of the diaphragm 24 (on the opposite surface 11b side). That is, the first container member 11 includes a step of providing the diaphragm 24 on the lower side (opposite surface 11b side) of the space 25 and a step of providing the actuator 23 on the lower side (opposite surface 11b side) of the diaphragm 24. Has already been done. However, the step of providing the diaphragm 24 on the lower side (opposite surface 11b side) of the space 25 and the step of providing the actuator 23 on the lower side (opposite surface 11b side) of the space 24 are described in step S5 described later. It may be performed at any stage as long as it is before.

次に、図8に示されるように、第2の容器部材12を準備する(図6のステップS2)。第2の容器部材12には、主面12aから主面12aの反対面12bまで貫通するように第2の開口部14が形成されている。また、第2の容器部材12の側面には、細孔34が形成されている。細孔34は、第2の開口部14と連通しているため、第2の開口部14は、細孔34を介して第2の容器部材12の側面に開口している。   Next, as shown in FIG. 8, the second container member 12 is prepared (step S2 in FIG. 6). A second opening 14 is formed in the second container member 12 so as to penetrate from the main surface 12a to the surface 12b opposite to the main surface 12a. In addition, pores 34 are formed on the side surface of the second container member 12. Since the pore 34 communicates with the second opening 14, the second opening 14 opens on the side surface of the second container member 12 through the pore 34.

次に、図9に示されるように、第1の容器部材11に第1の封止部材15を取り付ける(図6のステップS3)。第1の開口部13の反対面11b側を封止するように、第1の封止部材15を取り付ける。   Next, as FIG. 9 shows, the 1st sealing member 15 is attached to the 1st container member 11 (step S3 of FIG. 6). The 1st sealing member 15 is attached so that the opposite surface 11b side of the 1st opening part 13 may be sealed.

次に、図10に示されるように、第2の容器部材12に膜部材3を取り付ける(図6のステップS4)。第2の開口部14の反対面12b側を封止するように、膜部材3を取り付ける。   Next, as shown in FIG. 10, the membrane member 3 is attached to the second container member 12 (step S4 in FIG. 6). The membrane member 3 is attached so as to seal the opposite surface 12b side of the second opening 14.

次に、図11に示されるように、第1の開口部13に第1の流体5を充填する(図6のステップS5)。ステップS3において、第1の開口部13の反対面11b側が第1の封止部材15により封止されている。したがって、反対面11b側が第1の封止部材15により封止された第1の開口部13に、第1の流体5を充填する。   Next, as shown in FIG. 11, the first fluid 13 is filled in the first opening 13 (step S5 in FIG. 6). In step S <b> 3, the opposite surface 11 b side of the first opening 13 is sealed with the first sealing member 15. Therefore, the first fluid 5 is filled in the first opening 13 whose opposite surface 11 b side is sealed by the first sealing member 15.

次に、図12に示されるように、第1の容器部材11に第2の容器部材12を取り付ける(図6のステップS6)。膜部材3が、第1の流体5が充填された第1の開口部13の主面11a側を封止するように、第2の容器部材12を第1の容器部材11の主面11a側に取り付ける。すなわち、第1の容器部材11と第2の容器部材12とが重なるように、第1の容器部材11に第2の容器部材12を取り付け、容器2を形成する。これにより、第1の開口部13の反対面11b側が第1の封止部材15により封止され、第1の開口部13の主面11a側が膜部材3により封止されることで、第1の空間9が形成される。また、第1の空間9には、第1の流体5が充填されている。   Next, as shown in FIG. 12, the second container member 12 is attached to the first container member 11 (step S6 in FIG. 6). The second container member 12 is connected to the main surface 11a side of the first container member 11 so that the membrane member 3 seals the main surface 11a side of the first opening 13 filled with the first fluid 5. Attach to. That is, the container 2 is formed by attaching the second container member 12 to the first container member 11 so that the first container member 11 and the second container member 12 overlap each other. Thereby, the opposite surface 11 b side of the first opening 13 is sealed by the first sealing member 15, and the main surface 11 a side of the first opening 13 is sealed by the film member 3. A space 9 is formed. The first space 9 is filled with the first fluid 5.

次に、図13に示されるように、オリフィス32、バッファタンク31および第2の圧力調整部33を取り付ける(図6のステップS7)。第2の開口部14が、オリフィス32を介してバッファタンク31の内部と連通するように、第2の容器部材12にオリフィス管32dおよびバッファタンク31を取り付ける。具体的には、第2の開口部14が第2の容器部材12の側面に開口している細孔34に、オリフィス管32dの一端を接続し、オリフィス管32dの他端にバッファタンク31を接続する。オリフィス管32dは、細孔34と一体となってオリフィス32として機能する。そして、バッファタンク31に第2の圧力調整部33を接続する。   Next, as shown in FIG. 13, the orifice 32, the buffer tank 31, and the second pressure adjustment unit 33 are attached (step S7 in FIG. 6). The orifice tube 32d and the buffer tank 31 are attached to the second container member 12 so that the second opening 14 communicates with the inside of the buffer tank 31 through the orifice 32. Specifically, one end of the orifice pipe 32d is connected to the pore 34 in which the second opening 14 is open on the side surface of the second container member 12, and the buffer tank 31 is connected to the other end of the orifice pipe 32d. Connecting. The orifice pipe 32 d functions as the orifice 32 integrally with the pore 34. Then, the second pressure adjusting unit 33 is connected to the buffer tank 31.

次に、図14に示されるように、第2の開口部14に第2の流体6を充填する(図6のステップS8)。ステップS6において、第2の開口部14の反対面12b側が膜部材3により封止されている。したがって、反対面12b側が膜部材3により封止された第2の開口部14に、第2の流体6を充填する。このとき、第2の開口部14と、オリフィス32であって第2の開口部14側の端部32aからバッファタンク31に向かって途中までの部分、すなわち、オリフィス32の第2の開口部14側の部分とが充填されるように、第2の流体6を充填する。例えば第2の圧力調整部33によりバッファタンク31の内圧を大気圧に対して負圧にすることにより、オリフィス32であって第2の開口部14側の端部32aからバッファタンク31に向かって途中までの部分に、第2の流体6を容易に充填することができる。   Next, as shown in FIG. 14, the second fluid 6 is filled in the second opening 14 (step S8 in FIG. 6). In step S <b> 6, the opposite surface 12 b side of the second opening 14 is sealed with the film member 3. Therefore, the second fluid 6 is filled in the second opening 14 whose opposite surface 12 b side is sealed by the membrane member 3. At this time, the second opening 14 and a portion of the orifice 32 that extends from the end 32 a on the second opening 14 side to the buffer tank 31, that is, the second opening 14 of the orifice 32. The second fluid 6 is filled so that the side portion is filled. For example, by making the internal pressure of the buffer tank 31 negative with respect to the atmospheric pressure by the second pressure adjustment unit 33, the orifice 32 and the end 32 a on the second opening 14 side toward the buffer tank 31. The second fluid 6 can be easily filled in the middle part.

次に、第2の容器部材12に第2の封止部材16を取り付ける(図6のステップS9)。第2の流体6が充填された第2の開口部14の主面12a側を封止するように、第2の封止部材16を取り付ける。これにより、第2の開口部14の反対面12b側が膜部材3により封止され、第2の開口部14の主面12a側が第2の封止部材16により封止されることで、第2の空間10が形成される。また、第2の空間10と、オリフィス32であって第2の空間10側の端部32aからバッファタンク31に向かって途中までの部分、すなわち、オリフィス32の第2の空間10側の部分には、第2の流体6が充填されている。なお、バッファタンク31と、オリフィス32であってバッファタンク31側の端部32bから第2の空間10に向かって途中までの部分、すなわち、オリフィス32のバッファタンク31側の部分には、第2の流体6が充填されていない。   Next, the second sealing member 16 is attached to the second container member 12 (step S9 in FIG. 6). The second sealing member 16 is attached so as to seal the main surface 12a side of the second opening 14 filled with the second fluid 6. Thereby, the opposite surface 12 b side of the second opening 14 is sealed by the film member 3, and the main surface 12 a side of the second opening 14 is sealed by the second sealing member 16. The space 10 is formed. In addition, the second space 10 and the orifice 32 in the portion from the end 32a on the second space 10 side to the middle of the buffer tank 31, that is, the portion of the orifice 32 on the second space 10 side. Is filled with the second fluid 6. Note that the buffer tank 31 and the orifice 32 in the portion from the end 32b on the buffer tank 31 side to the middle of the second space 10, that is, the portion on the buffer tank 31 side of the orifice 32, The fluid 6 is not filled.

以上の工程により、図1に示されるように、可変焦点レンズからなる光学素子を容易かつ簡便な方法で製造することができる。   Through the above steps, as shown in FIG. 1, an optical element composed of a variable focus lens can be easily and simply manufactured.

ただし、前述したように、容器2は、第1の容器部材11と第2の容器部材12とを含むものでなく、最初から一体の部材として準備されたものであってもよい。このとき、容器2および膜部材3を準備し、容器2の内部の空間8を第1の空間9と第2の空間10とに仕切るように、膜部材3を取り付け、第1の空間9に第1の流体5を充填し、第2の空間10に第2の流体6を充填するようにしてもよい。   However, as described above, the container 2 does not include the first container member 11 and the second container member 12 but may be prepared as an integral member from the beginning. At this time, the container 2 and the membrane member 3 are prepared, and the membrane member 3 is attached so that the space 8 inside the container 2 is divided into the first space 9 and the second space 10. The first fluid 5 may be filled and the second space 10 may be filled with the second fluid 6.

<界面の形状の乱れについて>
図15は、第1の流体と第2の流体との間に膜部材が設けられていない比較例の光学素子の構成を模式的に示す断面図である。図16および図17は、第1の空間と第2の空間との間で差圧が発生しているときの比較例の光学素子の状態を模式的に示す断面図である。図18は、比較例の光学素子において、第1の流体と第2の流体との界面の形状が乱れている状態の一例を模式的に示す断面図である。
<Disturbance of interface shape>
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an optical element of a comparative example in which no film member is provided between the first fluid and the second fluid. FIGS. 16 and 17 are cross-sectional views schematically showing the state of the optical element of the comparative example when a differential pressure is generated between the first space and the second space. FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing an example of a state in which the shape of the interface between the first fluid and the second fluid is disturbed in the optical element of the comparative example.

図15において、光学素子101、容器102、第1の流体105、第2の流体106、差圧発生部107は、それぞれ上記光学素子1、容器2、第1の流体5、第2の流体6、差圧発生部7に相当するものである。また、空間108、第1の空間109、第2の空間110、第1の容器部材111、主面111a、反対面111b、第2の容器部材112、主面112a、反対面112b、第1の開口部113、第2の開口部114、第1の封止部材115、第2の封止部材116は、それぞれ上記空間8、第1の空間9、第2の空間10、第1の容器部材11、主面11a、反対面11b、第2の容器部材12、主面12a、反対面12b、第1の開口部13、第2の開口部14、第1の封止部材15、第2の封止部材16に相当するものである。また、第1の圧力調整部121、アクチュエータ123、ダイアフラム124、空間125は、それぞれ上記第1の圧力調整部21、アクチュエータ23、ダイアフラム24、空間25に相当するものである。   In FIG. 15, the optical element 101, the container 102, the first fluid 105, the second fluid 106, and the differential pressure generation unit 107 are the optical element 1, the container 2, the first fluid 5, and the second fluid 6, respectively. This corresponds to the differential pressure generator 7. In addition, the space 108, the first space 109, the second space 110, the first container member 111, the main surface 111a, the opposite surface 111b, the second container member 112, the main surface 112a, the opposite surface 112b, the first The opening 113, the second opening 114, the first sealing member 115, and the second sealing member 116 are the space 8, the first space 9, the second space 10, and the first container member, respectively. 11, main surface 11a, opposite surface 11b, second container member 12, main surface 12a, opposite surface 12b, first opening 13, second opening 14, first sealing member 15, second This corresponds to the sealing member 16. The first pressure adjusting unit 121, the actuator 123, the diaphragm 124, and the space 125 correspond to the first pressure adjusting unit 21, the actuator 23, the diaphragm 24, and the space 25, respectively.

ただし、比較例の光学素子101では、膜部材が設けられていない。すなわち、比較例の光学素子101では、第1の流体105と第2の流体106とが直接接しており、界面103が形成されている。また、比較例の光学素子101では、容器102の外部にバッファタンクが設けられておらず、バッファタンクの内部と第2の空間110とを連通するためのオリフィスも設けられていない。そして、第2の空間110の体積が減少したとき、第2の流体106を逃がすための空間108aが、第2の空間110の一部として容器102の内部に設けられている。   However, in the optical element 101 of the comparative example, no film member is provided. That is, in the optical element 101 of the comparative example, the first fluid 105 and the second fluid 106 are in direct contact with each other, and the interface 103 is formed. In the optical element 101 of the comparative example, the buffer tank is not provided outside the container 102, and the orifice for communicating the inside of the buffer tank and the second space 110 is not provided. When the volume of the second space 110 decreases, a space 108 a for escaping the second fluid 106 is provided inside the container 102 as a part of the second space 110.

比較例の光学素子101でも、例えばピエゾ素子からなるアクチュエータ123を上下方向(厚さ方向)に伸びるとともに左右方向(面内方向)に縮むように電圧を印加することにより、ダイアフラム124を上に凸の形状になるように撓ませ、第1の空間109の体積を減少させる。これに伴って、第2の空間110の圧力に対する第1の空間109の圧力を大きくし、第2の空間110に対する第1の空間109の差圧を正圧とすることができる。この差圧により、図16に示されるように、第1の流体105と第2の流体106との界面103の形状が、上に凸の形状になるように変形する。なお、このとき、第2の流体106を逃がすための空間108aの体積が、第1の空間109の圧力と第2の空間110の圧力とが等しいとき(図15に示されるとき)に比べて減少する。   Also in the optical element 101 of the comparative example, the diaphragm 124 is convex upward by applying a voltage so that the actuator 123 made of, for example, a piezoelectric element extends in the vertical direction (thickness direction) and contracts in the horizontal direction (in-plane direction). The volume of the first space 109 is reduced by bending the shape. Accordingly, the pressure in the first space 109 with respect to the pressure in the second space 110 can be increased, and the differential pressure in the first space 109 with respect to the second space 110 can be made positive. Due to this differential pressure, as shown in FIG. 16, the shape of the interface 103 between the first fluid 105 and the second fluid 106 is deformed so as to be convex upward. At this time, the volume of the space 108a for allowing the second fluid 106 to escape is larger than when the pressure in the first space 109 is equal to the pressure in the second space 110 (as shown in FIG. 15). Decrease.

一方、例えばピエゾ素子からなるアクチュエータ123を上下方向(厚さ方向)に縮むとともに左右方向(面内方向)に伸びるように電圧を印加することにより、ダイアフラム124を下に凸の形状になるように撓ませ、第1の空間109の体積を増加させる。これに伴って、第2の空間110の圧力に対する第1の空間109の圧力を小さくし、第2の空間110に対する第1の空間109の差圧を負圧とすることができる。この差圧により、図17に示されるように、第1の流体105と第2の流体106との界面103の形状が、下に凸の形状になるように変形する。なお、このとき、第2の流体106を逃がすための空間108aの体積が、第1の空間109の圧力と第2の空間110の圧力とが等しいとき(図15に示されるとき)に比べて増加する。   On the other hand, by applying a voltage so that the actuator 123 made of, for example, a piezo element contracts in the vertical direction (thickness direction) and extends in the horizontal direction (in-plane direction), the diaphragm 124 has a convex shape downward. The volume of the first space 109 is increased by bending. Accordingly, the pressure of the first space 109 with respect to the pressure of the second space 110 can be reduced, and the differential pressure of the first space 109 with respect to the second space 110 can be made negative. With this differential pressure, as shown in FIG. 17, the shape of the interface 103 between the first fluid 105 and the second fluid 106 is deformed so as to be convex downward. At this time, the volume of the space 108a for allowing the second fluid 106 to escape is larger than when the pressure in the first space 109 is equal to the pressure in the second space 110 (as shown in FIG. 15). To increase.

第1の流体105と第2の流体106との界面103の形状が変形するときの第1の流体105の移動重量および第2の流体106の移動重量は、固定焦点レンズを移動させる場合の移動重量に比べて少ない。また、ピエゾ素子からなるアクチュエータ123を撓ませるときの応答時間も短い(例えば1msec以下)。   The moving weight of the first fluid 105 and the moving weight of the second fluid 106 when the shape of the interface 103 between the first fluid 105 and the second fluid 106 is deformed are movements when the fixed focus lens is moved. Less than weight. Further, the response time when the actuator 123 made of a piezo element is bent is short (for example, 1 msec or less).

しかし、比較例の光学素子101では、可変焦点レンズを構成するレンズ面が、第1の流体105と第2の流体106との界面103である。そのため、光学素子に衝撃や振動が加えられることで、第1の流体105および第2の流体106が振動し、図18に示されるように、界面103の形状が乱れることがある。界面103の形状がいったん乱れると、第1の流体105および第2の流体106の振動が減衰して界面103の形状の乱れが収束するまでに、例えば30msec程度の時間がかかることがある。その結果、比較例の光学素子101では、可変焦点レンズを実際に合焦させるまでの時間として、例えば30msec程度の時間が必要である。また、既に合焦している状態であっても、光学素子に衝撃や振動が加えられることで、界面103の形状が乱れた後、合焦を回復させるまでに、例えば30msec程度の時間が必要である。   However, in the optical element 101 of the comparative example, the lens surface constituting the variable focus lens is the interface 103 between the first fluid 105 and the second fluid 106. Therefore, when an impact or vibration is applied to the optical element, the first fluid 105 and the second fluid 106 vibrate, and the shape of the interface 103 may be disturbed as shown in FIG. Once the shape of the interface 103 is disturbed, it may take, for example, about 30 msec for the vibration of the first fluid 105 and the second fluid 106 to attenuate and the shape of the interface 103 to converge. As a result, in the optical element 101 of the comparative example, a time of about 30 msec, for example, is required as the time until the variable focus lens is actually focused. Further, even if the lens is already in focus, it takes about 30 msec, for example, to recover the focus after the shape of the interface 103 is disturbed by the impact or vibration applied to the optical element. It is.

このような衝撃や振動が加えられた場合に、界面103の形状が乱れやすいという問題に対しては、可変焦点レンズではなく、固定焦点レンズを機械式の移動機構により移動させることも考えられる。しかし、機械式の移動機構では、重量の大きな部材、すなわち慣性の大きな部材を動かすため、そもそも固定焦点レンズを合焦位置まで移動させるのに時間を要するという問題がある。また、固定焦点レンズを合焦位置まで移動させた後、移動の際に発生した慣性の大きな部材の振動が減衰するまでに、すなわち、実際に合焦させるまでに、通常例えば100msec程度の時間がかかることがある。   For such a problem that the shape of the interface 103 is likely to be disturbed when such an impact or vibration is applied, it is conceivable to move the fixed focus lens by a mechanical moving mechanism instead of the variable focus lens. However, the mechanical movement mechanism has a problem that it takes time to move the fixed focus lens to the in-focus position in order to move a heavy member, that is, a member having a large inertia. Also, after the fixed focus lens is moved to the in-focus position, it usually takes about 100 msec, for example, until the vibration of the large inertia member generated during the movement is attenuated, that is, until it is actually focused. It may take.

さらに、比較例の光学素子101では、第2の空間110の体積が減少したとき、第2の流体106を逃がすための空間108aが、第2の空間110の一部として容器102の内部に設けられている。そのため、衝撃や振動が加えられることで光学素子が微小角度傾斜したときなどに、その空間108aの空気が、界面103に、または、その界面103近傍における第1の流体105中もしくは第2の流体106中に、気泡として入り込み、界面103の形状が乱れるおそれがある。   Further, in the optical element 101 of the comparative example, when the volume of the second space 110 is reduced, a space 108 a for allowing the second fluid 106 to escape is provided inside the container 102 as a part of the second space 110. It has been. Therefore, when the optical element is tilted by a small angle due to impact or vibration, the air in the space 108a is in the first fluid 105 or the second fluid in the interface 103 or in the vicinity of the interface 103. 106 may enter as bubbles, and the shape of the interface 103 may be disturbed.

<本実施の形態の主要な特徴と効果>
一方、実施の形態1の光学素子1では、容器2の内部に光が透過可能な膜部材3が設けられている。膜部材3は、容器2の内部の空間8を、第1の空間9と第2の空間10とに仕切る。第1の空間9には第1の流体5が充填されており、第2の空間10には第2の流体6が充填されている。すなわち、実施の形態1の光学素子1では、第1の流体5と第2の流体6とは、膜部材3を介して接触している。そのため、光学素子1に衝撃や振動が加えられた場合でも、膜部材3があるために、第1の流体5と第2の流体6との界面の形状が乱れにくい。また、膜部材3があるために、そもそも光学素子1に衝撃や振動が加えられた場合における第1の流体5と第2の流体6との界面の振動の振幅が小さい。そのため、実施の形態1の光学素子1では、比較例の光学素子101よりも短い時間、例えば10msec程度の時間で、第1の流体5と第2の流体6との界面の振動が減衰し、界面の形状の乱れが収束する。その結果、実施の形態1の光学素子1では、レンズを実際に合焦させる時間が、例えば10msec程度の時間まで短縮される。すなわち、実施の形態1の光学素子1によれば、比較例の光学素子101に比べ、数分の一の時間で合焦させることができ、合焦させるまでの応答速度を向上させることで、光学素子の性能を向上させることができる。
<Main features and effects of the present embodiment>
On the other hand, in the optical element 1 according to Embodiment 1, a film member 3 capable of transmitting light is provided inside the container 2. The membrane member 3 partitions the space 8 inside the container 2 into a first space 9 and a second space 10. The first space 9 is filled with the first fluid 5, and the second space 10 is filled with the second fluid 6. That is, in the optical element 1 of the first embodiment, the first fluid 5 and the second fluid 6 are in contact with each other through the film member 3. Therefore, even when an impact or vibration is applied to the optical element 1, the shape of the interface between the first fluid 5 and the second fluid 6 is not easily disturbed because of the film member 3. In addition, since the film member 3 is present, the amplitude of the vibration at the interface between the first fluid 5 and the second fluid 6 when an impact or vibration is applied to the optical element 1 is small. Therefore, in the optical element 1 of the first embodiment, the vibration at the interface between the first fluid 5 and the second fluid 6 is attenuated in a time shorter than the optical element 101 of the comparative example, for example, about 10 msec, Disturbances in the shape of the interface converge. As a result, in the optical element 1 of the first embodiment, the time for actually focusing the lens is reduced to, for example, about 10 msec. That is, according to the optical element 1 of the first embodiment, it can be focused in a fraction of the time compared to the optical element 101 of the comparative example, and by improving the response speed until focusing, The performance of the optical element can be improved.

また、既に合焦している状態であって、光学素子に衝撃や振動が加えられた後、合焦を回復させるまでに要する時間も、例えば10msec程度の時間まで短縮される。すなわち、実施の形態1の光学素子1によれば、比較例の光学素子101に比べ、数分の一の時間で合焦を回復させることができ、合焦させた後の安定性を向上させることで、光学素子の性能を向上させることができる。   In addition, the time required to recover the focus after the impact or vibration is applied to the optical element in the already focused state is shortened to, for example, about 10 msec. That is, according to the optical element 1 of the first embodiment, focusing can be recovered in a fraction of the time compared to the optical element 101 of the comparative example, and stability after focusing is improved. As a result, the performance of the optical element can be improved.

なお、実施の形態1の光学素子1によれば、従来の固定焦点レンズを移動機構により移動させる場合に比べ、略十分の一の時間で合焦させることができる。   In addition, according to the optical element 1 of Embodiment 1, it can focus in about one-tenth of time compared with the case where the conventional fixed focus lens is moved by a moving mechanism.

また、実施の形態1の光学素子1では、容器2の外部にバッファタンク31が設けられており、バッファタンク31の内部が第2の空間10とオリフィス32を介して連通している。これにより、膜部材3が上に凸の形状になるように撓み、第2の空間10の体積が減少した場合でも、第2の流体6を第2の空間10の外部へ逃がすことができる。また、オリフィス32があるために、衝撃や振動が加えられることで光学素子が微小角度傾斜したときなどに、バッファタンク31の内部の空気が第2の空間10に気泡として入り込み、膜部材3の形状、すなわち、第1の流体5と第2の流体6との界面の形状が乱れることを防止することができる。   In the optical element 1 according to the first embodiment, the buffer tank 31 is provided outside the container 2, and the inside of the buffer tank 31 communicates with the second space 10 via the orifice 32. Thereby, even when the membrane member 3 is bent so as to have a convex shape and the volume of the second space 10 is reduced, the second fluid 6 can be released to the outside of the second space 10. Further, since the orifice 32 is present, the air inside the buffer tank 31 enters the second space 10 as bubbles when the optical element is tilted by a small angle due to impact or vibration, and the membrane member 3 It is possible to prevent the shape, that is, the shape of the interface between the first fluid 5 and the second fluid 6 from being disturbed.

(実施の形態2)
<形状検出機構>
次に、本発明の一実施の形態である形状検出機構を、図面を参照して説明する。実施の形態2の形状検出機構は、実施の形態1の光学素子である可変焦点レンズを結像系レンズとして用いた光学式の形状検出機構である。
(Embodiment 2)
<Shape detection mechanism>
Next, a shape detection mechanism according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The shape detection mechanism of the second embodiment is an optical shape detection mechanism using the variable focus lens, which is the optical element of the first embodiment, as an imaging system lens.

図19は、実施の形態2の形状検出機構の構成を模式的に示す図である。   FIG. 19 is a diagram schematically showing the configuration of the shape detection mechanism of the second embodiment.

形状検出機構は、被検出物41を保持するステージ42と、ステージ42に保持された被検出物41の形状を検出する検出器43とを有する。ステージ42に保持された被検出物41と検出器43との間には、対物レンズ44と結像系レンズ45とが設けられている。検出器43として、例えばCCD(Charge Coupled Device)カメラなどを用いることができる。そして、結像系レンズ45として、実施の形態1の光学素子1を用いることができる。   The shape detection mechanism includes a stage 42 that holds the detected object 41 and a detector 43 that detects the shape of the detected object 41 held on the stage 42. Between the detected object 41 held on the stage 42 and the detector 43, an objective lens 44 and an imaging system lens 45 are provided. As the detector 43, for example, a CCD (Charge Coupled Device) camera can be used. The optical element 1 according to Embodiment 1 can be used as the imaging system lens 45.

図19において、光学素子1(結像系レンズ45)では、例えば第2の流体6が、第1の流体5の屈折率よりも大きい屈折率を有するものとする。そして、第2の流体6が充填されている第2の空間10の圧力に対し、第1の流体5が充填されている第1の空間9の圧力を小さくし、第2の空間10に対する第1の空間9の差圧を負圧とすることで、膜部材3の形状を、すなわち、第1の流体5と第2の流体6との界面の形状を、下に凸の形状になるように変形させる。そして、実施の形態1で説明したように、ピエゾ素子23(図1参照)に印加する電圧を調整し、界面の変形量を調整することで、被検出物41から対物レンズ44を介して光学素子1に入射した光Rが検出器43の位置で合焦するように、光学素子1の焦点距離を変更することができる。   In FIG. 19, in the optical element 1 (imaging system lens 45), for example, the second fluid 6 has a refractive index larger than the refractive index of the first fluid 5. Then, the pressure in the first space 9 filled with the first fluid 5 is reduced with respect to the pressure in the second space 10 filled with the second fluid 6, and the second pressure with respect to the second space 10 is reduced. By setting the differential pressure in the first space 9 to a negative pressure, the shape of the membrane member 3, that is, the shape of the interface between the first fluid 5 and the second fluid 6 becomes a convex shape downward. To deform. Then, as described in the first embodiment, the voltage applied to the piezo element 23 (see FIG. 1) is adjusted, and the amount of deformation of the interface is adjusted, so that the optical element is detected from the detected object 41 via the objective lens 44. The focal length of the optical element 1 can be changed so that the light R incident on the element 1 is focused at the position of the detector 43.

あるいは、光学素子1(結像系レンズ45)については、光学素子1の上下配置が図19に示した上下配置と逆になるように、配置してもよい。このとき、例えば第1の流体5が、第2の流体6の屈折率よりも大きい屈折率を有するものとする。そして、第2の流体6が充填されている第2の空間10の圧力に対し、第1の流体5が充填されている第1の空間9の圧力を大きくし、第2の空間10に対する第1の空間9の差圧を正圧とすることで、膜部材3の形状を、すなわち、第1の流体5と第2の流体6との界面の形状を、下に凸の形状(図1に示した上下配置において上に凸の形状)になるように変形させることができる。   Alternatively, the optical element 1 (imaging system lens 45) may be arranged so that the vertical arrangement of the optical element 1 is opposite to the vertical arrangement shown in FIG. At this time, for example, it is assumed that the first fluid 5 has a refractive index larger than the refractive index of the second fluid 6. Then, the pressure in the first space 9 filled with the first fluid 5 is increased with respect to the pressure in the second space 10 filled with the second fluid 6, and the second pressure with respect to the second space 10 is increased. By making the differential pressure in the first space 9 positive, the shape of the membrane member 3, that is, the shape of the interface between the first fluid 5 and the second fluid 6, is convex downward (FIG. 1). The upper and lower arrangements shown in FIG. 5 can be deformed so as to have a convex shape.

<形状検査装置>
次に、本発明の一実施の形態である形状検査装置を、図面を参照して説明する。本実施の形態の形状検査装置は、前述の形状検出機構を組み込んだ形状検査装置であって、液晶やプラズマなどのFPDの表示基板の周辺に、駆動ICの搭載、COF、FPCなどのいわゆるTABの接続、および、周辺基板の実装を行うための表示基板モジュール組立ラインに組み込まれたものである。以下では、表示基板に異方性導電フィルム(ACF)を貼付けた後、ACFの貼付け状態を検査する検査ユニットが組み込まれた表示基板モジュール組立ラインを例示して説明する。
<Shape inspection device>
Next, a shape inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The shape inspection apparatus according to the present embodiment is a shape inspection apparatus incorporating the above-described shape detection mechanism, and a so-called TAB such as a drive IC mounted on the periphery of an FPD display substrate such as liquid crystal or plasma, COF, FPC, or the like. And a display board module assembly line for mounting peripheral boards. Hereinafter, a display substrate module assembly line in which an inspection unit for inspecting the attachment state of the ACF is incorporated will be described as an example after an anisotropic conductive film (ACF) is attached to the display substrate.

図20は、実施の形態2の形状検査装置である検査ユニットが組み込まれた表示基板モジュール組立ラインの構成を模式的に示す図である。   FIG. 20 is a diagram schematically showing a configuration of a display substrate module assembly line in which an inspection unit which is a shape inspection apparatus according to the second embodiment is incorporated.

表示基板モジュール組立ライン51は、搬送装置52によって、図20中左から右に向かって(X方向に)表示基板Pを順次搬送しながら、表示基板Pの周辺部に各種処理作業を行って、ICやTABなどの実装組立作業を行う装置である。搬送装置52として、例えば表示基板Pが搭載された基板搬送部材52aを、ガイドレール52b上に沿って搬送するように構成されたものを用いることができる。   The display substrate module assembly line 51 performs various processing operations on the periphery of the display substrate P while sequentially transporting the display substrate P from the left to the right in FIG. It is a device that performs assembly work such as IC and TAB. As the transport device 52, for example, a device configured to transport the substrate transport member 52a on which the display substrate P is mounted along the guide rail 52b can be used.

表示基板モジュール組立ライン51は、(1)表示基板Pの端部のTAB貼付け部を清掃する端子クリーニング工程、(2)清掃後の表示基板Pの端部に異方性導電フィルム(ACF)を貼付けるACF工程、(3)貼付けたACFの貼付け状態を検査するACF検査工程、(4)ACFを貼付けた位置の基板配線にTABやICを位置決めして搭載する搭載工程、(5)搭載したTABやICを加熱圧着し、ACFにより固定する圧着工程を順次行い、さらに基板辺の最後、または全ての処理辺が終了した後に周辺基板であるPCB基板を実装する処理作業を行うように構成されている。   The display board module assembly line 51 includes (1) a terminal cleaning process for cleaning the TAB attaching part at the end of the display board P, and (2) an anisotropic conductive film (ACF) at the end of the display board P after cleaning. ACF process for pasting, (3) ACF inspection process for inspecting the pasting state of the pasted ACF, (4) Mounting process for positioning and mounting TAB and IC on the substrate wiring at the position where the ACF is pasted, (5) Mounted It is configured to sequentially perform a crimping process of thermally bonding the TAB and IC and fixing them with ACF, and further performing a processing operation of mounting a PCB substrate as a peripheral substrate after the end of the substrate side or after all processing sides are completed. ing.

表示基板モジュール組立ライン51には、図20中左から右に向かって(X方向に)、端子クリーニング処理作業装置54、ACF貼付処理作業装置55、TAB/IC搭載処理作業装置56および本圧着処理作業装置57が設けられている。また、ACF貼付処理作業装置55とTAB/IC搭載処理作業装置56の間には、ACF貼付状態検査ユニット58が設けられている。端子クリーニング処理作業装置54では、表示基板Pの端部のTAB貼付け部を清掃する。ACF貼付処理作業装置55では、清掃後の表示基板Pの端部に異方性導電フィルム(ACF)を貼付ける。TAB/IC搭載処理作業装置56では、ACFを貼付けた位置の基板配線にTABやICを位置決めして搭載する。本圧着処理作業装置57では、搭載したTABやICを加熱圧着する。ACF貼付状態検査ユニット58では、貼付けたACFの貼付け状態を検査する。なお、図20では、PCB基板実装処理作業装置の図示を省略している。   In the display substrate module assembly line 51, from the left to the right in FIG. 20 (in the X direction), a terminal cleaning processing work device 54, an ACF sticking processing work device 55, a TAB / IC mounting processing work device 56, and a main pressure bonding process. A working device 57 is provided. Further, an ACF application state inspection unit 58 is provided between the ACF application processing work device 55 and the TAB / IC mounting processing work device 56. In the terminal cleaning processing work device 54, the TAB attaching part at the end of the display substrate P is cleaned. In the ACF sticking processing work device 55, an anisotropic conductive film (ACF) is stuck on the edge of the display substrate P after cleaning. In the TAB / IC mounting processing work device 56, the TAB or IC is positioned and mounted on the substrate wiring at the position where the ACF is pasted. The main press-bonding processing device 57 heat-presses the mounted TAB or IC. The ACF attachment state inspection unit 58 inspects the attachment state of the attached ACF. In FIG. 20, illustration of the PCB substrate mounting processing work apparatus is omitted.

次に、ACF貼付状態検査ユニット58について説明する。   Next, the ACF sticking state inspection unit 58 will be described.

図21は、実施の形態2の表示基板モジュール組立ラインのうち、ACF貼付状態検査ユニットを中心とする要部を模式的に示す図である。図21では、図20に示す表示基板モジュール組立ライン51のうち、ACF貼付処理作業装置55、ACF貼付状態検査ユニット58および搬送装置52を示す。また図21では、表示基板モジュール組立ライン51全体を制御する統括制御部59、ラインの状態等を表示するモニタ60aおよびコンピュータ60bも示す。   FIG. 21 is a diagram schematically showing the main part of the display substrate module assembly line of the second embodiment centering on the ACF attachment state inspection unit. FIG. 21 shows the ACF attachment processing work device 55, the ACF attachment state inspection unit 58, and the transfer device 52 in the display substrate module assembly line 51 shown in FIG. FIG. 21 also shows an overall control unit 59 that controls the entire display board module assembly line 51, a monitor 60a that displays the line status, and a computer 60b.

図20および図21に示されるように、ACF貼付処理作業装置55は、4台のACF貼付処理作業ユニット55a〜55dを有している。ACF貼付状態検査ユニット58は、4台のうち下流のユニット装置55dと、TAB/IC搭載処理作業装置56との間に設けられ、表示基板Pを次のTAB/IC搭載処理作業装置56に搬送中に、前段の4台のACF貼付処理作業ユニット55a〜55dで貼付けたACFを撮像し検査する。また、搬送装置52は、統括制御部59に制御され、基板搬送部材52aを駆動する駆動ユニット52cや表示基板Pを位置認識するためのリニアエンコーダ52dを有する。   As shown in FIGS. 20 and 21, the ACF attachment processing work device 55 includes four ACF attachment processing work units 55 a to 55 d. The ACF sticking state inspection unit 58 is provided between the unit device 55d downstream of the four units and the TAB / IC mounting processing work device 56, and conveys the display substrate P to the next TAB / IC mounting processing work device 56. Inside, the ACF pasted by the four ACF pasting processing work units 55a to 55d in the preceding stage is imaged and inspected. The transport device 52 includes a drive unit 52c that drives the substrate transport member 52a and a linear encoder 52d for recognizing the position of the display substrate P, which is controlled by the overall control unit 59.

ACF貼付状態検査ユニット58は、ACF貼付部を撮像するための照明手段61および撮像手段62、ACF貼付処理作業装置55の装置制御部70からの指示を受けて撮像タイミング等の制御、撮像した画像信号を処理する画像処理部63、ならびに、ACF貼付結果等を表示する表示部64を有する。   The ACF application state inspection unit 58 controls the imaging timing and the like and receives an image in response to an instruction from the illumination unit 61 and the imaging unit 62 for imaging the ACF application unit and the device control unit 70 of the ACF application processing work device 55. It has an image processing unit 63 that processes signals, and a display unit 64 that displays ACF pasting results and the like.

図22は、図21に示す構成のうち検査に必要な主要部分および検査対象である表示基板を示した図である。図22に示されるように、照明手段61は、LED(Light Emitting Diode)61a、集光レンズ61bおよびLED電源61cからなり、撮像手段62は、ラインセンサカメラ62a、対物レンズ62bおよび結像系レンズ62cからなる。   FIG. 22 is a diagram showing a main part necessary for inspection and a display substrate to be inspected in the configuration shown in FIG. As shown in FIG. 22, the illumination unit 61 includes an LED (Light Emitting Diode) 61a, a condenser lens 61b, and an LED power source 61c. The imaging unit 62 includes a line sensor camera 62a, an objective lens 62b, and an imaging system lens. 62c.

本実施の形態では、撮像手段62として、前述した形状検出機構を用いることができる。すなわち、ラインセンサカメラ62a、対物レンズ62b、結像系レンズ62cとして、前述した形状検出機構の検出器43、対物レンズ44、結像系レンズ45を、それぞれ用いることができる。すなわち、結像系レンズ62cとして、実施の形態1の光学素子1を用いることができる。   In the present embodiment, the shape detection mechanism described above can be used as the imaging unit 62. That is, as the line sensor camera 62a, the objective lens 62b, and the imaging system lens 62c, the above-described detector 43 of the shape detection mechanism, the objective lens 44, and the imaging system lens 45 can be used. That is, the optical element 1 of Embodiment 1 can be used as the imaging system lens 62c.

また、本実施の形態では、結像系レンズ62cとともに、結像系レンズ62c自体の高さ位置を変更する高さ位置変更機構65を設けてもよい。これにより、被検出物の高さが被検出物ごとに大きく異なる場合でも、結像系レンズ62cに入射した光を、それぞれの被検出物の高さに応じて、ラインセンサカメラ62aの位置で精度よく合焦させることができる。図22では、結像系レンズ62cとともに高さ位置変更機構65を合わせて設けた例を示している。   In the present embodiment, a height position changing mechanism 65 that changes the height position of the imaging system lens 62c itself may be provided together with the imaging system lens 62c. As a result, even when the height of the detected object is greatly different for each detected object, the light incident on the imaging system lens 62c is changed at the position of the line sensor camera 62a according to the height of each detected object. It is possible to focus accurately. FIG. 22 shows an example in which the height position changing mechanism 65 is provided together with the imaging system lens 62c.

さらに、被検出物の高さが被検出物ごとに異なることが分かっている場合には、例えばACF貼付処理作業装置55を制御する装置制御部70に、予め、被検出物ごとの高さデータを入力しておく。そして、直前の被検出物の検出が終了した後、当該被検出物の検出が始まる前に、まず、装置制御部70からの指示を受けて高さ位置変更機構65を駆動させ、結像系レンズ62cの高さ位置を変更することで、結像系レンズ62cに入射した光を、ラインセンサカメラ62aの位置に近い位置で合焦させる。次いで、当該被検出物の検出の直前に、膜部材3の形状を変形させ、光学素子1の焦点距離を変更することで、結像系レンズ62cに入射した光を、ラインセンサカメラ62aの位置で合焦させる。これにより、被検出物の高さが被検出物ごとに大きく異なる場合でも、結像系レンズ62cに入射した光を、それぞれの被検出物の高さに応じて、ラインセンサカメラ62aの位置で精度よく合焦させることができ、かつ、検査速度を向上させることができる。   Furthermore, when it is known that the height of the detected object differs for each detected object, for example, the height data for each detected object is previously stored in the apparatus control unit 70 that controls the ACF sticking processing work apparatus 55. Enter. Then, after the detection of the immediately preceding detection object is completed and before the detection of the detection object starts, first, the height position changing mechanism 65 is driven in response to an instruction from the apparatus control unit 70, and the imaging system By changing the height position of the lens 62c, the light incident on the imaging system lens 62c is focused at a position close to the position of the line sensor camera 62a. Next, immediately before the detection of the detected object, the shape of the film member 3 is deformed and the focal length of the optical element 1 is changed so that the light incident on the imaging system lens 62c is changed to the position of the line sensor camera 62a. To focus on. As a result, even when the height of the detected object is greatly different for each detected object, the light incident on the imaging system lens 62c is changed at the position of the line sensor camera 62a according to the height of each detected object. It is possible to focus accurately and improve the inspection speed.

図23は、実施の形態2の形状検査装置において様々なACF貼付け状態を効率よく検査できる方法を説明する図である。なお、図22および図23では、表示基板Pの搬送中にACF貼付け状態を検査するための撮像領域をSHとして示す。   FIG. 23 is a diagram for explaining a method capable of efficiently inspecting various ACF attachment states in the shape inspection apparatus according to the second embodiment. In FIGS. 22 and 23, an imaging region for inspecting the ACF attachment state during conveyance of the display substrate P is indicated as SH.

本実施の形態のACF貼付状態検査は、ACFが存在しなければいけない領域(判定エリア71a、71b、71c、71e)を各ACFの貼付位置に設け、例えばその判定エリアの外周部(4辺)上の画素のみで処理を行うものとすることができる。図23において、判定エリア71aのACF73aは、検査で合格となる例を示している。また、判定エリア71bおよび71cにおけるACF73bおよび73cは、検査で不合格となる例を示している。さらに、判定エリア71eにはACFがないため、検査で不合格となる例を示している。判定エリアは、合格であるACF73aを含む領域である71aに示されるように、ACF貼付位置より貼付誤差分を引いた内側の領域とする。なお、74a、74b、74cおよび74eは、判定エリア71a、71b、71cおよび71eのそれぞれにおける表示基板Pのリードを示す。また、75は、基板アライメントマーク(基板マーク)を示す。   In the ACF application state inspection of the present embodiment, areas (determination areas 71a, 71b, 71c, 71e) where the ACF must exist are provided at the application positions of each ACF, for example, the outer peripheral part (four sides) of the determination area Processing can be performed only with the upper pixel. In FIG. 23, an ACF 73a in the determination area 71a shows an example of passing the inspection. Further, ACFs 73b and 73c in the determination areas 71b and 71c show examples in which the inspection fails. Further, since there is no ACF in the determination area 71e, an example in which the inspection fails is shown. The determination area is an inner area obtained by subtracting the pasting error from the ACF pasting position, as indicated by 71a, which is an area including the passing ACF 73a. 74a, 74b, 74c and 74e indicate leads of the display substrate P in the determination areas 71a, 71b, 71c and 71e, respectively. Reference numeral 75 denotes a substrate alignment mark (substrate mark).

図24は、ACF貼付状態検査の検査動作を示す処理フロー図である。   FIG. 24 is a process flow diagram showing the inspection operation of the ACF attachment state inspection.

まず、ACF貼付処理作業装置55でACF貼付処理作業が終了したことを検知し、表示基板Pを次のTAB/IC搭載処理作業装置56に搬送し、その搬送中に、ACF貼付状態検査ユニット58により、図22および図23に示す撮像領域SHの画像を取得する(ステップS11)。次に、その取込画像から、表示基板Pに形成された基板アライメントマーク(基板マーク)75を検出する(ステップS12)。次に、両端の基板マーク75間の長さの基準値と、取込みデータに基づき算出された基板マーク75間の長さの算出値とに基づいて、画像の伸縮の補正と、アライメントによる表示基板Pの角度補正とを行う(ステップS13)。また、作業内容と画像処理で得られた基板マーク75に基づいて、判定エリア71a、71b、71c、71eを設定する(ステップS14)。次に、ACF貼付け状態を判定する(ステップS15)。その後、判定結果、取込画像データ等を統括制御部59に転送する(ステップS16)。   First, it is detected by the ACF sticking processing work device 55 that the ACF sticking processing work has been completed, the display substrate P is transported to the next TAB / IC mounting processing work device 56, and during the transport, the ACF sticking state inspection unit 58 is transported. Thus, the image of the imaging region SH shown in FIGS. 22 and 23 is acquired (step S11). Next, a substrate alignment mark (substrate mark) 75 formed on the display substrate P is detected from the captured image (step S12). Next, based on the reference value of the length between the substrate marks 75 at both ends and the calculated value of the length between the substrate marks 75 calculated based on the captured data, the display substrate by the correction of the expansion and contraction of the image and the alignment P angle correction is performed (step S13). Also, determination areas 71a, 71b, 71c, 71e are set based on the work content and the board mark 75 obtained by the image processing (step S14). Next, the ACF application state is determined (step S15). Thereafter, the determination result, the captured image data, and the like are transferred to the overall control unit 59 (step S16).

ステップS15では、例えば、判定エリアの外周部上の輝度値を判定閾値Svと順次比較し、全外周部の輝度値が判定閾値Svより低いときは、図23のACF73aのように、ACFは正常な位置に正常な状態で貼付けられたことになるため、合格と判定することができる。一方、全外周部の輝度値のうちいずれかが判定閾値Svより高いときは、不合格と判定することができる。   In step S15, for example, the luminance values on the outer periphery of the determination area are sequentially compared with the determination threshold value Sv. When the luminance values of all the outer peripheral portions are lower than the determination threshold value Sv, the ACF is normal as shown by ACF 73a in FIG. Since it is affixed at a normal position in a normal state, it can be determined as acceptable. On the other hand, when any one of the luminance values of the entire outer peripheral portion is higher than the determination threshold value Sv, it can be determined as rejected.

本実施の形態では、撮像手段62の結像系レンズ62cとして、実施の形態1の光学素子1を用いることができる。光学素子1は、結像系レンズ62cに衝撃や振動が加えられた場合でも、従来に比べ、数分の一の時間で合焦を回復させることができ、合焦させた後の安定性を向上させることで、結像系レンズ62cの性能を向上させることができる。したがって、表示基板モジュール組立ライン51においてACF貼付状態検査を行う際に、結像系レンズ62cに衝撃や振動が加えられた後、合焦を回復させるまでに要する時間を短縮することができ、ACF貼付状態検査の検査速度を向上させることができる。また、表示基板モジュール組立ライン51においてACF貼付状態検査を行う際に、短時間でより精度良く基板アライメントマーク(基板マーク)75を検出することができ、ACF貼付状態検査の検査精度を向上させることができる。   In the present embodiment, the optical element 1 of the first embodiment can be used as the imaging system lens 62c of the imaging means 62. Even when an impact or vibration is applied to the imaging system lens 62c, the optical element 1 can recover the focus in a fraction of the time compared to the conventional one, and the stability after the focus is achieved. By improving, the performance of the imaging system lens 62c can be improved. Accordingly, when the ACF attachment state inspection is performed in the display substrate module assembly line 51, it is possible to reduce the time required to restore the focus after the impact or vibration is applied to the imaging system lens 62c. The inspection speed of the applied state inspection can be improved. In addition, when the ACF attachment state inspection is performed in the display substrate module assembly line 51, the substrate alignment mark (substrate mark) 75 can be detected with higher accuracy in a short time, and the inspection accuracy of the ACF attachment state inspection is improved. Can do.

また、光学素子1とともに高さ位置変更機構65を設けた場合には、被検出物の高さが被検出物ごとに大きく異なる場合でも、結像系レンズ62cに入射した光を、それぞれの被検出物の高さに応じて、ラインセンサカメラ62aの位置で精度よく合焦させることができる。   Further, when the height position changing mechanism 65 is provided together with the optical element 1, the light incident on the imaging system lens 62 c can be changed even if the height of the object to be detected varies greatly from object to object. Depending on the height of the detected object, the line sensor camera 62a can be accurately focused.

なお、実施の形態2では、実施の形態1の光学素子1を組み込んだ形状検査装置を、表示基板にACFを貼付けた後、ACFの貼付け状態を検査する工程に適用する場合について説明した。しかし、表示基板に代え、COFやFPCなどのいわゆるTABなどにACFを貼付けた後、ACFの貼付け状態を検査する工程にも、実施の形態2を適用でき、同様の効果を得ることができる。   In the second embodiment, a case has been described in which the shape inspection apparatus incorporating the optical element 1 of the first embodiment is applied to a process of inspecting the attachment state of the ACF after attaching the ACF to the display substrate. However, the second embodiment can be applied to the step of inspecting the ACF attachment state after attaching the ACF to a so-called TAB such as COF or FPC instead of the display substrate, and similar effects can be obtained.

(実施の形態3)
実施の形態2では、実施の形態1の光学素子1を組み込んだ形状検査装置が、ACFの貼付け状態を検査するものであった。しかし、実施の形態1の光学素子1を組み込んだ形状検査装置が、半導体集積回路製造用マスクなどに形成されたパターンを相互に比較し、欠陥検出を行うものであってもよい。
(Embodiment 3)
In the second embodiment, the shape inspection apparatus incorporating the optical element 1 of the first embodiment inspects the ACF attachment state. However, the shape inspection apparatus incorporating the optical element 1 according to the first embodiment may detect defects by comparing patterns formed on a semiconductor integrated circuit manufacturing mask or the like with each other.

<形状検査装置>
次に、本発明の一実施の形態である形状検査装置を、図面を参照して説明する。本実施の形態の形状検査装置は、実施の形態2で説明した形状検出機構と同様の形状検出機構を組み込んだ形状検査装置であって、プリント基板、プリント基板製造用マスク、半導体集積回路ウェハまたは半導体集積回路製造用マスクなどに形成されたパターンを高速で検査するパターン検査装置である。以下では、半導体集積回路製造用マスク(フォトマスク)の外観検査を実施する際に、フォトマスク上の検査対象パターンを撮像して得られる画像信号と、基準パターンデータとを比較しながら欠陥判定処理を行うパターン検査装置を例示して説明する。
<Shape inspection device>
Next, a shape inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The shape inspection apparatus according to the present embodiment is a shape inspection apparatus incorporating a shape detection mechanism similar to the shape detection mechanism described in the second embodiment, and includes a printed circuit board, a printed circuit board manufacturing mask, a semiconductor integrated circuit wafer, This is a pattern inspection apparatus for inspecting a pattern formed on a semiconductor integrated circuit manufacturing mask or the like at high speed. In the following, when performing an appearance inspection of a semiconductor integrated circuit manufacturing mask (photomask), a defect determination process is performed while comparing an image signal obtained by imaging the inspection target pattern on the photomask with reference pattern data. A pattern inspection apparatus that performs the above will be described as an example.

図25は、実施の形態3の形状検査装置であるパターン検査装置のブロック図である。図26および図27は、実施の形態3の形状検査装置であるパターン検査装置の2次元パターン走査の説明図である。図28は、実施の形態3の形状検査装置であるパターン検査装置の欠陥候補検出部のブロック図である。   FIG. 25 is a block diagram of a pattern inspection apparatus which is a shape inspection apparatus according to the third embodiment. 26 and 27 are explanatory diagrams of two-dimensional pattern scanning of the pattern inspection apparatus which is the shape inspection apparatus of the third embodiment. FIG. 28 is a block diagram of a defect candidate detection unit of the pattern inspection apparatus which is the shape inspection apparatus according to the third embodiment.

図25に示されるように、パターン検査装置は被検査マスク81を検査するためのものである。パターン検査装置には、XYステージ82a、機構制御装置82b、座標測定器82cが設けられている。上記XYステージ82aから座標測定器82cは、被検査マスク81を走査する走査部を構成する。また、パターン検査装置には、照明光源83a、コンデンサレンズ83b、顕微鏡83c、撮像器84a、A/D変換器84b、タイミング回路84cが設けられている。上記した照明光源83aからタイミング回路84cは、被検査マスク81上の検査対象パターンを撮像する撮像部を構成する。さらに、パターン検査装置には、欠陥候補検出部85が設けられている。   As shown in FIG. 25, the pattern inspection apparatus is for inspecting a mask 81 to be inspected. The pattern inspection apparatus is provided with an XY stage 82a, a mechanism control device 82b, and a coordinate measuring device 82c. The coordinate measuring device 82c from the XY stage 82a constitutes a scanning unit that scans the inspection mask 81. The pattern inspection apparatus includes an illumination light source 83a, a condenser lens 83b, a microscope 83c, an imager 84a, an A / D converter 84b, and a timing circuit 84c. The above-described illumination light source 83a to timing circuit 84c constitute an imaging unit that images the inspection target pattern on the inspection mask 81. Furthermore, the defect inspection unit 85 is provided in the pattern inspection apparatus.

また、パターン検査装置には、ビットパターン発生器86、メモリインターフェース87、基準データメモリ88が設けられている。上記ビットパターン発生器86から基準データメモリ88は、基準パターンデータを発生させる基準パターンデータ発生部を構成する。さらに、パターン検査装置には、制御処理部89が設けられている。   In addition, the pattern inspection apparatus is provided with a bit pattern generator 86, a memory interface 87, and a reference data memory 88. The reference data memory 88 from the bit pattern generator 86 constitutes a reference pattern data generator for generating reference pattern data. Furthermore, a control processing unit 89 is provided in the pattern inspection apparatus.

本実施の形態では、撮像部の一部に、実施の形態2で前述した形状検出機構を用いることができる。すなわち、撮像器84aとして、前述した形状検出機構の検出器43を用いることができ、顕微鏡83cとして、前述した形状検出機構の対物レンズ44および結像系レンズ45を用いることができる。このうち、結像系レンズ45として、実施の形態1の光学素子1を用いることができる。   In the present embodiment, the shape detection mechanism described in the second embodiment can be used for a part of the imaging unit. That is, the detector 43 of the shape detection mechanism described above can be used as the image pickup device 84a, and the objective lens 44 and the imaging system lens 45 of the shape detection mechanism described above can be used as the microscope 83c. Among these, the optical element 1 of Embodiment 1 can be used as the imaging system lens 45.

上記のように構成されたパターン検査装置では、まず、XYステージ82aに搭載した被検査マスク81を照明光源83a、コンデンサレンズ83bによって透過照明し、この時に得られる被検査マスク81上のパターン像を顕微鏡83cで拡大し、このパターン像(光学像)を撮像器84aで検出し、電気的な映像信号に変換する。   In the pattern inspection apparatus configured as described above, first, the inspection mask 81 mounted on the XY stage 82a is transmitted and illuminated by the illumination light source 83a and the condenser lens 83b, and the pattern image on the inspection mask 81 obtained at this time is obtained. The image is magnified by the microscope 83c, and this pattern image (optical image) is detected by the image pickup device 84a and converted into an electrical video signal.

一方、基準となるパターン信号(基準パターン信号)は、基準データメモリ(例えば磁気テープ装置)88に記録された基準データが、メモリインターフェース87を介してビットパターン発生器86により発生する。この基準パターン信号と、上記撮像器84aからの映像信号とが、欠陥候補検出部85において比較され、欠陥判定処理が行われる。   On the other hand, as a reference pattern signal (reference pattern signal), reference data recorded in a reference data memory (for example, a magnetic tape device) 88 is generated by a bit pattern generator 86 via a memory interface 87. The reference pattern signal and the video signal from the image pickup device 84a are compared in the defect candidate detection unit 85, and defect determination processing is performed.

被検査マスク81は、一般に、図26に示されるように、ガラス130にチップ(ダイとも称される集積回路1個)の機能パターン131が多数繰り返してX、Y方向に整列配置されている。この被検査マスク81を搭載したXYステージ82aは、あらかじめ設定入力されたデータにもとづき機構制御装置82bによって駆動され、被検査マスク81の全面を走査するように制御される。また、図27に示されるように、IC(集積回路)チップのパターン131a、131bは、同一形状パターンがくり返されたものである。そして、パターン131a、131bを撮像器84aに対して1回の検査幅(センサ幅)LでX方向に走査し、マスクパターンの有効部分132の終端に達すると、撮像器84aに対してY方向へ1走査線分だけ移動し、次に再び撮像器84aに対して−X方向に移動走査する動作をくり返すことによってマスク全面の2次元パターン走査を行う。なお、図27のA、Bで示されるのは、チップとしての有効部分であり、図27のCで示されるのは、ダイシングエリアである。   As shown in FIG. 26, the mask 81 to be inspected generally has a functional pattern 131 of chips (one integrated circuit, also called a die) repeatedly arranged on the glass 130 in the X and Y directions. The XY stage 82a on which the inspection mask 81 is mounted is driven by a mechanism control device 82b based on data set and input in advance, and is controlled to scan the entire surface of the inspection mask 81. Further, as shown in FIG. 27, IC (integrated circuit) chip patterns 131a and 131b are obtained by repeating the same shape pattern. Then, the patterns 131a and 131b are scanned in the X direction with one inspection width (sensor width) L with respect to the image pickup device 84a, and when the end of the effective portion 132 of the mask pattern is reached, the Y direction with respect to the image pickup device 84a. The two-dimensional pattern scan of the entire mask surface is performed by repeating the operation of moving and scanning in the -X direction again with respect to the image pickup device 84a. In addition, what is shown by A and B in FIG. 27 is an effective portion as a chip, and what is shown by C in FIG. 27 is a dicing area.

次に、図28に基づいて、欠陥候補検出部85の構成動作を説明する。   Next, the configuration operation of the defect candidate detection unit 85 will be described with reference to FIG.

撮像器84a(図25参照)により検出された被検査マスク81のパターンのアナログ撮像信号は、A/D変換器84bによってデジタル信号に変換され、検出パターン映像信号となる。そして、この検出パターン映像信号は、XY平面上の2次元的な出力位置を制御処理部89からの指令によって可変とした位置補正回路90を通ってマルチプレクサ94に入力されるとともに、バッファメモリ92(#1〜#m)にも順次入力される。バッファメモリ92は、一定時間内の画像データを一時的にプールするためのシフトレジスタから構成されたメモリであり、位置ずれ補正機能を有するものである。この位置ずれ補正機能付の各バッファメモリ92からの出力は、マルチプレクサ94へ入力される。   The analog image pickup signal of the pattern of the mask 81 to be inspected detected by the image pickup device 84a (see FIG. 25) is converted into a digital signal by the A / D converter 84b and becomes a detection pattern video signal. The detected pattern video signal is input to the multiplexer 94 through the position correction circuit 90 in which the two-dimensional output position on the XY plane is variable by a command from the control processing unit 89, and the buffer memory 92 ( Also sequentially input to # 1 to #m). The buffer memory 92 is a memory composed of a shift register for temporarily pooling image data within a predetermined time, and has a positional deviation correction function. The output from each buffer memory 92 with this positional deviation correction function is input to the multiplexer 94.

マルチプレクサ94では、位置補正回路90からの入力または上記バッファメモリ92からの入力のいずれかが選択され、選択された入力が検出画像データVとして欠陥検出回路98へ出力される。また、検出画像データVは、欠陥検出回路98へ入力されるとともに、解析メモリ96にも入力され、欠陥候補画像データとして解析メモリ96において記憶され、後に制御処理部89により読み取られ、内容解析が可能なようになっている。 The multiplexer 94 is selected one of an input from the input or the buffer memory 92 from the position correcting circuit 90, is input to the selected output to the defect detection circuit 98 as the detected image data V D. The detected image data V D is input to the defect detection circuit 98 and also input to the analysis memory 96, stored as defect candidate image data in the analysis memory 96, and later read by the control processing unit 89 for content analysis. Is now possible.

一方、ビットパターン発生器86(図25参照)で発生した基準パターン信号は、位置補正回路91を通ってマルチプレクサ95に入力されるとともに、バッファメモリ93(#1〜#m)にも順次入力される。バッファメモリ93は、バッファメモリ92と同様に、位置ずれ補正機能を有するものである。この位置ずれ補正機能付の各バッファメモリ93からの出力は、マルチプレクサ95へ入力される。   On the other hand, the reference pattern signal generated by the bit pattern generator 86 (see FIG. 25) is input to the multiplexer 95 through the position correction circuit 91 and also sequentially input to the buffer memories 93 (# 1 to #m). The Similar to the buffer memory 92, the buffer memory 93 has a positional deviation correction function. The output from each buffer memory 93 with this positional deviation correction function is input to the multiplexer 95.

マルチプレクサ95では、位置補正回路91からの入力または上記バッファメモリ93からの入力のいずれかが選択され、選択された入力が標準画像データVとして欠陥検出回路98へ出力される。また、標準画像データVは、欠陥検出回路98へ入力されるとともに、解析メモリ97にも入力されて記憶され、後に制御処理部89により読み取られ、内容解析が可能なようになっている。 The multiplexer 95 is selected either an input or an input from the buffer memory 93 from the position correcting circuit 91, input selected is outputted to the defect detection circuit 98 as the standard image data V R. Further, the standard image data V R is inputted to the defect detection circuit 98, the analysis also stored is input to the memory 97, is read by the control processor 89 after, so that the possible contents analyzed.

検出画像データVおよび標準画像データVは、欠陥検出回路98に含まれる図示しない不一致検出器で比較され、検出画像データVおよび標準画像データVの不一致が真の欠陥によるものであるときに、欠陥検出回路98から欠陥検出信号Dが出力されるようになっている。欠陥検出回路98から出力された欠陥候補信号Dは、制御処理部89に対して割込コントローラ99を介して割込をかけ、これに対応して制御処理部89は、解析メモリ96、97への画像信号入力を停止させる。続いて、解析メモリ96に保存されている欠陥候補画像を含む検出画像データVと、解析メモリ97に保存されている標準画像データVとを比較し、詳細解析を行う。例えば、位置合わせの不良などに起因する疑似欠陥は、この詳細解析によって除去され、真の欠陥のみが制御処理部89のメモリ内に登録記録される。すなわち、位置合わせを検査中に行いながら欠陥候補判定を行うことで、欠陥候補判定器の構造を簡単なものにすることができる。更に、真の欠陥か、擬似欠陥かを判定できるため、誤判定の割合を減少させることができる。 Detected image data V D and standard image data V R is compared with mismatch detector (not shown) included in the defect detection circuit 98, a mismatch of the detected image data V D and standard image data V R is due to true defect Sometimes, a defect detection signal D is output from the defect detection circuit 98. The defect candidate signal D output from the defect detection circuit 98 interrupts the control processing unit 89 via the interrupt controller 99, and the control processing unit 89 responds to the analysis memories 96 and 97 in response thereto. The image signal input is stopped. Subsequently, it compares the detected image data V D containing defect candidate image stored in the analysis memory 96, and a standard image data V R stored in the analysis memory 97, a detailed analysis. For example, pseudo defects due to misalignment or the like are removed by this detailed analysis, and only true defects are registered and recorded in the memory of the control processing unit 89. That is, by performing defect candidate determination while performing alignment during inspection, the structure of the defect candidate determiner can be simplified. Furthermore, since it is possible to determine whether the defect is a true defect or a pseudo defect, it is possible to reduce the rate of erroneous determination.

本実施の形態では、結像系レンズとして実施の形態1の光学素子1を用いているため、結像系レンズとして前述した比較例の光学素子101を用いた場合に比べ、数分の一の時間で合焦させることができ、撮像器84aで被検査マスク81のパターンのアナログ撮像信号を検出する際の合焦の応答速度を向上させることができる。また、結像系レンズとして前述した比較例の光学素子101を用いた場合に比べ、結像系レンズに衝撃や振動が加えられた後、数分の一の時間で合焦を回復させることができ、撮像器84aで被検査マスク81のパターンのアナログ撮像信号を検出する際の合焦の安定性を向上させることができる。さらに、結像系レンズとして従来の固定焦点レンズを移動機構により移動させる方法を用いた場合に比べ、略十分の一の時間で合焦させることができ、撮像器84aで被検査マスク81のパターンのアナログ撮像信号を検出する際の合焦の応答速度を向上させることができる。   In this embodiment, since the optical element 1 of the first embodiment is used as the imaging system lens, it is a fraction of that in the case where the optical element 101 of the comparative example described above is used as the imaging system lens. It is possible to focus in time, and it is possible to improve the response speed of focusing when the image pickup device 84a detects the analog image pickup signal of the pattern of the mask 81 to be inspected. Further, compared with the case where the optical element 101 of the comparative example described above is used as the imaging system lens, the in-focus state can be recovered in a fraction of the time after the impact or vibration is applied to the imaging system lens. In addition, it is possible to improve the stability of focusing when the image pickup device 84a detects the analog image pickup signal of the pattern of the mask 81 to be inspected. Further, compared to the case where a conventional fixed-focus lens is moved by a moving mechanism as an imaging system lens, it can be focused in approximately one-tenth of the time, and the pattern of the mask 81 to be inspected by the imager 84a. It is possible to improve the focusing response speed when detecting the analog imaging signal.

実施の形態3では、実施の形態1の光学素子1を組み込んだ形状検査装置を、半導体集積回路製造用マスク上のチップパターンの形状を検査する工程に適用する場合について説明した。しかし、プリント基板、プリント基板製造用マスク、半導体集積回路ウェハなどを検査するための形状検査装置にも、実施の形態3を適用でき、同様の効果を得ることができる。   In the third embodiment, the case where the shape inspection apparatus incorporating the optical element 1 of the first embodiment is applied to the step of inspecting the shape of the chip pattern on the semiconductor integrated circuit manufacturing mask has been described. However, the third embodiment can be applied to a shape inspection apparatus for inspecting a printed circuit board, a printed circuit board manufacturing mask, a semiconductor integrated circuit wafer, and the like, and similar effects can be obtained.

さらに、実施の形態1の光学素子1を組み込んだ形状検査装置を、半導体装置を含む各種の電子部品の製品の形状を検査するための形状検査装置に適用することができる。あるいは、実施の形態1の光学素子1を組み込んだ形状検査装置を、例えばフォトリソグラフィ技術によりフォトレジストパターンを形成する際に、半導体基板上に形成されたフォトレジスト層をパターン露光する露光装置に組み込み、半導体基板のアライメントマークを検出して位置合わせする位置合わせ機構の一部として用いることもできる。   Furthermore, the shape inspection apparatus incorporating the optical element 1 of the first embodiment can be applied to a shape inspection apparatus for inspecting the shape of various electronic component products including a semiconductor device. Alternatively, the shape inspection apparatus incorporating the optical element 1 according to the first embodiment is incorporated into an exposure apparatus that performs pattern exposure of the photoresist layer formed on the semiconductor substrate, for example, when a photoresist pattern is formed by photolithography. Also, it can be used as a part of an alignment mechanism that detects and aligns an alignment mark on a semiconductor substrate.

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

本発明は、光学素子および形状検査装置に適用して有効である。   The present invention is effective when applied to an optical element and a shape inspection apparatus.

1 光学素子
2 容器
3 膜部材
4 周辺部
5 第1の流体
6 第2の流体
7 差圧発生部
8 空間
9 第1の空間
10 第2の空間
11 第1の容器部材
11a、12a 主面
11b、12b 反対面
12 第2の容器部材
13 第1の開口部
14 第2の開口部
15 第1の封止部材
16 第2の封止部材
21 第1の圧力調整部
23 アクチュエータ(ピエゾ素子)
24 ダイアフラム
25 空間
31 バッファタンク
32 オリフィス
32a、32b 端部
32c 端面
32d オリフィス管
33 第2の圧力調整部
34 細孔
41 被検出物
42 ステージ
43 検出器
44 対物レンズ
45 結像系レンズ
51 表示基板モジュール組立ライン
52 搬送装置
52a 基板搬送部材
52b ガイドレール
52c 駆動ユニット
52d リニアエンコーダ
54 端子クリーニング処理作業装置
55 ACF貼付処理作業装置
55a〜55d ACF貼付処理作業ユニット
56 TAB/IC搭載処理作業装置
57 本圧着処理作業装置
58 ACF貼付状態検査ユニット
59 統括制御部
60a モニタ
60b コンピュータ
61 照明手段
61a LED
61b 集光レンズ
61c LED電源
62 撮像手段
62a ラインセンサカメラ
62b 対物レンズ
62c 結像系レンズ
63 画像処理部
64 表示部
65 高さ位置変更機構
70 装置制御部
71a、71b、71c、71e 判定エリア
73a、73b、73c ACF
74a、74b、74c、74e リード
75 基板マーク(基板アライメントマーク)
81 被検査マスク
82a XYステージ
82b 機構制御装置
82c 座標測定器
83a 照明光源
83b コンデンサレンズ
83c 顕微鏡
84a 撮像器
84b A/D変換器
84c タイミング回路
85 欠陥候補検出部
86 ビットパターン発生器
87 メモリインターフェース
88 基準データメモリ
89 制御処理部
90、91 位置補正回路
92、93 バッファメモリ
94、95 マルチプレクサ
96、97 解析メモリ
98 欠陥検出回路
99 割込コントローラ
130 ガラス
131 機能パターン
131a、131b パターン
132 有効部分
D 欠陥候補信号
P 表示基板
SH 撮像領域
Sv 判定閾値
検出画像データ
標準画像データ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical element 2 Container 3 Film | membrane member 4 Peripheral part 5 1st fluid 6 2nd fluid 7 Differential pressure generation part 8 Space 9 1st space 10 2nd space 11 1st container member 11a, 12a Main surface 11b 12b Opposite surface 12 Second container member 13 First opening 14 Second opening 15 First sealing member 16 Second sealing member 21 First pressure adjustment unit 23 Actuator (piezo element)
24 Diaphragm 25 Space 31 Buffer tank 32 Orifice 32a, 32b End portion 32c End surface 32d Orifice pipe 33 Second pressure adjusting portion 34 Fine hole 41 Object 42 Stage 43 Detector 44 Objective lens 45 Imaging system lens 51 Display substrate module Assembly line 52 Transport device 52a Substrate transport member 52b Guide rail 52c Drive unit 52d Linear encoder 54 Terminal cleaning processing work device 55 ACF sticking processing work device 55a to 55d ACF sticking processing work unit 56 TAB / IC mounting processing work device 57 Main pressure bonding processing Work device 58 ACF sticking state inspection unit 59 General control unit 60a Monitor 60b Computer 61 Illuminating means 61a LED
61b Condensing lens 61c LED power source 62 Imaging means 62a Line sensor camera 62b Objective lens 62c Imaging system lens 63 Image processing unit 64 Display unit 65 Height position changing mechanism 70 Device control units 71a, 71b, 71c, 71e Determination area 73a, 73b, 73c ACF
74a, 74b, 74c, 74e Lead 75 Substrate mark (Substrate alignment mark)
81 Mask to be inspected 82a XY stage 82b Mechanism controller 82c Coordinate measuring device 83a Illumination light source 83b Condenser lens 83c Microscope 84a Imager 84b A / D converter 84c Timing circuit 85 Defect candidate detection unit 86 Bit pattern generator 87 Memory interface 88 Reference Data memory 89 Control processing unit 90, 91 Position correction circuit 92, 93 Buffer memory 94, 95 Multiplexer 96, 97 Analysis memory 98 Defect detection circuit 99 Interrupt controller 130 Glass 131 Function pattern 131a, 131b Pattern 132 Effective portion D Defect candidate signal P display substrate SH imaging area Sv determination threshold V D detected image data V R standard image data

Claims (14)

内部に空間が形成された容器と、
前記空間を第1の空間と第2の空間とに仕切る、光が透過可能な膜部材と、
前記第1の空間に充填された第1の媒質と、
前記第2の空間に充填された、前記第1の媒質の屈折率と異なる屈折率を有する第2の媒質と、
前記第1の空間と前記第2の空間との間で、差圧を発生させる差圧発生部と、
を有し、
前記差圧発生部が発生させた差圧により前記膜部材を撓ませることで、前記膜部材を透過する光の焦点距離が変更可能であることを特徴とする光学素子。
A container having a space formed therein;
A membrane member capable of transmitting light, which divides the space into a first space and a second space;
A first medium filled in the first space;
A second medium filled in the second space and having a refractive index different from that of the first medium;
A differential pressure generating section for generating a differential pressure between the first space and the second space;
Have
An optical element characterized in that a focal length of light transmitted through the film member can be changed by bending the film member with a differential pressure generated by the differential pressure generating unit.
請求項1記載の光学素子において、
前記容器の外部に設けられており、内部が前記第2の空間とオリフィス部を介して連通している空気溜部を有し、
前記差圧発生部は、前記第1の空間の圧力を調整する第1の圧力調整部であり、
前記第2の媒質は、前記オリフィス部の前記第2の空間側の端部から前記空気溜部側に向かって途中まで充填されたものであることを特徴とする光学素子。
The optical element according to claim 1, wherein
Provided outside of the container, and has an air reservoir portion in which the interior communicates with the second space via an orifice portion;
The differential pressure generating unit is a first pressure adjusting unit that adjusts the pressure in the first space,
The optical element is characterized in that the second medium is filled halfway from the end of the orifice portion on the second space side toward the air reservoir portion side.
請求項2記載の光学素子において、
前記空気溜部の内圧を調整する第2の圧力調整部を有することを特徴とする光学素子。
The optical element according to claim 2, wherein
An optical element comprising a second pressure adjusting unit for adjusting an internal pressure of the air reservoir.
請求項2記載の光学素子において、
前記第1の圧力調整部は、前記第1の空間の壁面を、前記壁面に交差する方向に変位させることで、前記第1の空間の圧力を調整するアクチュエータであることを特徴とする光学素子。
The optical element according to claim 2, wherein
The optical element, wherein the first pressure adjusting unit is an actuator that adjusts the pressure in the first space by displacing the wall surface of the first space in a direction intersecting the wall surface. .
請求項1記載の光学素子において、
前記容器は、内部に前記第1の空間が形成された第1の容器部材と、内部に前記第2の空間が形成された第2の容器部材とを含み、
前記膜部材は、前記第2の容器部材の前記第1の容器部材側に取り付けられていることを特徴とする光学素子。
The optical element according to claim 1, wherein
The container includes a first container member in which the first space is formed, and a second container member in which the second space is formed.
The optical element, wherein the film member is attached to the first container member side of the second container member.
請求項1記載の光学素子において、
前記膜部材の屈折率は、前記第1の媒質および前記第2の媒質のうち一方の屈折率と等しいことを特徴とする光学素子。
The optical element according to claim 1, wherein
An optical element, wherein a refractive index of the film member is equal to a refractive index of one of the first medium and the second medium.
請求項6記載の光学素子において、
前記膜部材と、前記第1の媒質および前記第2の媒質のうち前記一方とは、ポリジメチルシロキサンからなることを特徴とする光学素子。
The optical element according to claim 6.
The optical element, wherein the film member and the one of the first medium and the second medium are made of polydimethylsiloxane.
被検出物を保持するステージと、
前記ステージに保持された被検出物の形状を検出する検出器と、
前記被検出物と前記検出器との間に設けられた対物レンズと、
前記対物レンズと前記検出器との間に設けられた、光学素子と、
を有する形状検査装置であって、
前記光学素子は、
内部に空間が形成された容器と、
前記空間を第1の空間と第2の空間とに仕切る、光が透過可能な膜部材と、
前記第1の空間に充填された第1の媒質と、
前記第2の空間に充填された、前記第1の媒質の屈折率と異なる屈折率を有する第2の媒質と、
前記第1の空間と前記第2の空間との間で、差圧を発生させる差圧発生部と、
を有し、
前記差圧発生部が発生させた差圧により前記膜部材を撓ませることで、前記膜部材を透過する光の焦点距離が変更可能であることを特徴とする形状検査装置。
A stage for holding an object to be detected;
A detector for detecting the shape of the detection object held on the stage;
An objective lens provided between the object to be detected and the detector;
An optical element provided between the objective lens and the detector;
A shape inspection apparatus having
The optical element is
A container having a space formed therein;
A membrane member capable of transmitting light, which divides the space into a first space and a second space;
A first medium filled in the first space;
A second medium filled in the second space and having a refractive index different from that of the first medium;
A differential pressure generating section for generating a differential pressure between the first space and the second space;
Have
A shape inspection apparatus characterized in that a focal length of light transmitted through the film member can be changed by bending the film member with a differential pressure generated by the differential pressure generation unit.
請求項8記載の形状検査装置であって、
前記容器の外部に設けられており、内部が前記第2の空間とオリフィス部を介して連通している空気溜部を有し、
前記差圧発生部は、前記第1の空間の圧力を調整する第1の圧力調整部であり、
前記第2の媒質は、前記オリフィス部の前記第2の空間側の端部から前記空気溜部側に向かって途中まで充填されたものであることを特徴とする形状検査装置。
The shape inspection apparatus according to claim 8,
Provided outside of the container, and has an air reservoir portion in which the interior communicates with the second space via an orifice portion;
The differential pressure generating unit is a first pressure adjusting unit that adjusts the pressure in the first space,
2. The shape inspection apparatus according to claim 1, wherein the second medium is filled halfway from an end portion of the orifice portion on the second space side toward the air reservoir portion side.
請求項9記載の形状検査装置であって、
前記空気溜部の内圧を調整する第2の圧力調整部を有することを特徴とする形状検査装置。
The shape inspection apparatus according to claim 9,
A shape inspection apparatus comprising a second pressure adjusting unit for adjusting an internal pressure of the air reservoir.
請求項9記載の形状検査装置であって、
前記第1の圧力調整部は、前記第1の空間の壁面を、前記壁面に交差する方向に変位させることで、前記第1の空間の圧力を調整するアクチュエータであることを特徴とする形状検査装置。
The shape inspection apparatus according to claim 9,
The first pressure adjusting unit is an actuator that adjusts the pressure of the first space by displacing the wall surface of the first space in a direction intersecting the wall surface. apparatus.
請求項8記載の形状検査装置であって、
前記容器は、内部に前記第1の空間が形成された第1の容器部材と、内部に前記第2の空間が形成された第2の容器部材とを含み、
前記膜部材は、前記第2の容器部材の前記第1の容器部材側に取り付けられていることを特徴とする形状検査装置。
The shape inspection apparatus according to claim 8,
The container includes a first container member in which the first space is formed, and a second container member in which the second space is formed.
The shape inspection apparatus, wherein the film member is attached to the first container member side of the second container member.
請求項8記載の形状検査装置であって、
前記膜部材の屈折率は、前記第1の媒質および前記第2の媒質のうち一方の屈折率と等しいことを特徴とする形状検査装置。
The shape inspection apparatus according to claim 8,
The shape inspection apparatus according to claim 1, wherein a refractive index of the film member is equal to a refractive index of one of the first medium and the second medium.
請求項13記載の形状検査装置であって、
前記膜部材と、前記第1の媒質および前記第2の媒質のうち前記一方とは、ポリジメチルシロキサンからなることを特徴とする形状検査装置。
The shape inspection apparatus according to claim 13,
The shape inspection apparatus, wherein the film member and the one of the first medium and the second medium are made of polydimethylsiloxane.
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