JP2014048336A - 撮像レンズ及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストでかつ簡易に対象物を複数方向から撮像することが可能な撮像レンズを提供する。
【解決手段】対象物を撮像手段で撮像するために用いる撮像レンズであって、レンズ本体12の撮像手段側の面13とは反対側の対象物側の面に凹面部14を設け、凹面部14は互いに異なる向きに傾斜する複数の傾斜面15を有し、複数の傾斜面15に入射した光が撮像手段側の面13から互いに平行に出射されるように構成した。
【選択図】図3
【解決手段】対象物を撮像手段で撮像するために用いる撮像レンズであって、レンズ本体12の撮像手段側の面13とは反対側の対象物側の面に凹面部14を設け、凹面部14は互いに異なる向きに傾斜する複数の傾斜面15を有し、複数の傾斜面15に入射した光が撮像手段側の面13から互いに平行に出射されるように構成した。
【選択図】図3
Description
本発明は、対象物を撮像手段で撮像するために用いる撮像レンズ、及び撮像レンズを備える撮像装置に関する。
例えば、半導体ウェハに生じた微小な割れ(以下、クラックという)の有無を検査するために用いられる検査装置が知られている(特許文献1参照)。この種の検査装置では、一般に、半導体ウェハに赤外線光を照射し、その透過光をカメラで受光して、モニタ上に赤外線像として表示する。このとき、半導体ウェハの撮像範囲内にクラックがあると、モニタ上の画像において、クラックの部分が影として映し出される。
ところが、半導体ウェハを一方向のみから撮像する場合、図36に示すように、クラックCがカメラの撮像方向Dに対して略平行を成すように形成されていると、モニタに表示されるクラックの影は非常に細くなるので(撮像幅ZはクラックCの幅Wと同じ1μm程度となるので)、クラックの発見が困難となり、クラックを見逃す虞がある。
そのため、従来、クラックを発見しやすくするために、カメラの向きや半導体ウェハの向きを変えることで半導体ウェハを複数方向から撮像する方法が提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、カメラや半導体ウェハの向きを変更可能に構成すると、構造が複雑化するといった問題がある。また、カメラを複数台設置する方法もあるが、この場合、高コスト化するといった問題がある。
そこで、本発明は、斯かる事情に鑑み、低コストでかつ簡易に対象物を複数方向から撮像することが可能な撮像レンズ、及びその撮像レンズを備えた撮像装置を提供しようとするものである。
請求項1の発明は、対象物を撮像手段で撮像するために用いる撮像レンズであって、レンズ本体の前記撮像手段側の面とは反対側の前記対象物側の面に凹面部を設け、前記凹面部は互いに異なる向きに傾斜する複数の傾斜面を有し、前記複数の傾斜面に入射した光が前記撮像手段側の面から互いに平行に出射されるように構成したものである。
請求項1に記載の撮像レンズを用いることで、複数の傾斜面から入射した対象物からの光を、撮像手段側の面から互いに平行に出射することができ、対象物を複数方向から同時に撮像することができる。
請求項2の発明は、請求項1に記載の撮像レンズにおいて、前記レンズ本体の前記撮像手段側の面に平坦面部を設け、前記複数の傾斜面に入射した光が前記平坦面部から互いに平行に出射されるように構成したものである。
この場合も、複数の傾斜面から入射した対象物からの光を、平坦面部から互いに平行に出射することで、対象物を複数方向から同時に撮像することができる。
請求項3の発明は、請求項2に記載の撮像レンズにおいて、前記凹面部の中央に、前記平坦面部と平行な中央平坦面部を設けたものである。
凹面部の中央に平坦面部と平行な中央平坦面部を設けることで、当該中央平面部を介して対象物を撮像手段の撮像方向と平行な方向から撮像することが可能となる。
請求項4の発明は、請求項2又は3に記載の撮像レンズにおいて、前記平坦面部の中央から前記凹面部の中央へ貫通する貫通孔を形成したものである。
平坦面部の中央から凹面部の中央へ貫通する貫通孔を形成することで、当該貫通孔を介して対象物を撮像手段の撮像方向と平行な方向から撮像することが可能となる。また、この場合、加工がし易く、製造コストの低減を図れる。
請求項5の発明は、請求項4に記載の撮像レンズにおいて、前記貫通孔を、前記平坦面部から前記凹面部に向かって縮径させたものである。
貫通孔を平坦面部から凹面部に向かって縮径させることで、傾斜面を介して撮像できる範囲を大きく確保することが可能となる。
請求項6の発明は、請求項1に記載の撮像レンズにおいて、前記レンズ本体の前記撮像手段側の面に凸面部を設け、前記凸面部は、互いに異なる向きに傾斜する複数の傾斜面を有し、前記凹面部の各傾斜面に入射した光が前記凸面部の各傾斜面から互いに平行に出射されるように構成したものである。
この場合も、複数の傾斜面から入射した対象物からの光を、凸面部の各傾斜面から互いに平行に出射することで、対象物を複数方向から同時に撮像することができる。また、この場合、レンズ本体を薄くすることができる。
請求項7の発明は、請求項6に記載の撮像レンズにおいて、前記凹面部の各傾斜面を、当該各傾斜面に入射する光の光軸に対して直交する方向に配設したものである。
凹面部の各傾斜面を、当該各傾斜面に入射する光の光軸に対して直交する方向に配設することで、当該各傾斜面における光の屈折をなくすことができる。これにより、撮像レンズにおける屈折回数を減らすことができる。その結果、傾斜面を介して案内する光の光路差を小さくすることができ、像のボケを抑制することが可能となる。
請求項8の発明は、請求項6に記載の撮像レンズにおいて、前記凸面部と前記凹面部の双方の傾斜面を、互いに平行に配設したものである。
凸面部と凹面部の双方の傾斜面を互いに平行に配設してもよい。
請求項9の発明は、請求項6から8のいずれか1項に記載の撮像レンズにおいて、前記凸面部と前記凹面部の中央に、それぞれ互いに平行な中央平坦面部を設けたものである。
凸面部と凹面部の中央に、それぞれ互いに平行な中央平坦面部を設けることで、各中央平面部を介して対象物を撮像手段の撮像方向と平行な方向から撮像することが可能となる。
請求項10の発明は、請求項6から9のいずれか1項に記載の撮像レンズにおいて、前記凸面部の中央から前記凹面部の中央へ貫通する貫通孔を形成したものである。
凸面部の中央から凹面部の中央へ貫通する貫通孔を形成することで、当該貫通孔を介して対象物を撮像手段の撮像方向と平行な方向から撮像することが可能となる。また、この場合、加工がし易く、製造コストの低減を図れる。
請求項11の発明は、請求項10に記載の撮像レンズにおいて、前記貫通孔を、前記凸面部から前記凹面部に向かって縮径させたものである。
貫通孔を凸面部から凹面部に向かって縮径させることで、傾斜面を介して撮像できる範囲を大きく確保することが可能となる。
請求項12の発明は、撮像レンズと、前記撮像レンズを介して対象物の表面を撮像する撮像手段とを備える撮像装置であって、前記撮像レンズとして、請求項1から11のいずれか1項に記載の撮像レンズを備えたものである。
撮像装置が請求項1から11のいずれか1項に記載の撮像レンズを備えることで、対象物を複数方向から同時に撮像することができるようになる。
請求項13の発明は、請求項12に記載の撮像装置において、前記撮像手段を、テレセントリック光学系を備えるカメラとしたものである。
撮像手段を、テレセントリック光学系を備えるカメラとすることで、画像処理に適したものとなる。
請求項14の発明は、請求項12又は13に記載の撮像装置において、前記撮像レンズ又は前記対象物を、前記凹面部の中央を通り、かつ、前記撮像手段の撮像方向と平行な軸線回りに回転させて撮像方向を変更可能に構成したものである。
撮像レンズ又は対象物を、前記軸線回りに回転させることで、傾斜面の数を増やすことなく、より多方向からの撮像が可能となる。
本発明によれば、簡単に対象物を複数の方向から同時に撮像することができるようになる。これにより、複数の撮像手段を設置したり、撮像手段や対象物の向きを変えたりする必要がないので、構成の簡素化と低コスト化を図れるようになる。
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
図1は、本発明の実施の一形態である検査装置の概略構成図である。
図1に示す検査装置は、半導体ウェハ1を支持する支持部材としての可動台2と、半導体ウェハ1に赤外線光を照射する赤外線照射手段3と、半導体ウェハ1の赤外線像を撮像する撮像装置4と、撮像した赤外線像を表示するモニタ5とを備える。
図1に示す検査装置は、半導体ウェハ1を支持する支持部材としての可動台2と、半導体ウェハ1に赤外線光を照射する赤外線照射手段3と、半導体ウェハ1の赤外線像を撮像する撮像装置4と、撮像した赤外線像を表示するモニタ5とを備える。
可動台2は、図示しない移動機構によって、水平方向及び鉛直方向に移動可能に構成されており、半導体ウェハ1を適切な位置に配設できるようになっている。可動台2の下方には、赤外線照射手段3が配設されており、赤外線照射手段3から上方へ向けて赤外線が照射されるようになっている。赤外線照射手段3としては、ハロゲンランプ等の公知の赤外線光源から任意に選択したものを適用可能である。
撮像装置4は、撮像手段としてカメラ6と、半導体ウェハ1とカメラ6の間に介在する撮像レンズ7とを備えている。カメラ6は、カメラ本体8と、カメラ本体8に取り付けられたレンズ鏡筒9とを備える。カメラ本体8内には、光学系を介して形成される像を電気信号に変換する撮像素子10が設けられている。また、レンズ鏡筒9内には、テレセントリック光学系であるテレセントリックレンズ11が設けてある。
ここで、テレセントリック光学系とは、主光線がレンズ光軸に対して平行となるように設計された光学系であり、特に画像処理に最適な光学系である。テレセントリック光学系には、物体側にのみ主光線がレンズ光軸と平行となる物体側テレセントリック光学系と、像側にのみ主光線がレンズ光軸と平行となる像側テレセントリック光学系と、物体側と像側との両方で主光線がレンズ光軸と平行となる両側テレセントリック光学系がある。そのうち、ここでは、少なくとも物体側に主光線がレンズ光軸と平行となるテレセントリック光学系、すなわち、物体側テレセントリック光学系又は両側テレセントリック光学系を用いる。
赤外線照射手段3から半導体ウェハ1へ赤外線光を照射すると、その赤外線光は半導体ウェハ1を透過し、撮像レンズ7、テレセントリックレンズ11を介して、撮像素子10に半導体ウェハ1の赤外線像が形成される。そして、この赤外線像を、撮像素子10によって電気信号に変換してモニタ5へと送り、モニタ5で電気信号に基づき半導体ウェハ1の赤外線像がコントラスト画像として表示されるようになっている。
図2は、上記検査装置に用いられる撮像レンズの斜視図である。
以下、図2に基づいて、本発明の第1実施形態の撮像レンズの構成について説明する。
以下、図2に基づいて、本発明の第1実施形態の撮像レンズの構成について説明する。
図2に示すように、第1実施形態の撮像レンズ7は、直方体に形成された透光性部材から成るレンズ本体12を有する。このレンズ本体12のカメラ6側に配設される面(図の上面)は、平坦面部13となっている。一方、平坦面部13とは反対側の半導体ウェハ1側に配設される面(図の下面)は、凹面部14となっている。
図2に示す構成では、凹面部14は、4つの三角形状の傾斜面15を有する四角錐状に形成されている。各傾斜面15は、凹面部14の中央に向かってレンズ本体12の内部へ進入するように配設されると共に互いに異なる向きに傾斜している。
図3は、第1実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。
図3に示すように、半導体ウェハ1を透過した赤外線光は、撮像レンズ7の各傾斜面15に入射すると、傾斜面15を境界に屈折し、反対側の平坦面部13から出射される。このとき、平坦面部13から出射される赤外線光は、平坦面部13に対して垂直方向に、互いに平行に出射されるようになっている。そして、平行に出射された赤外線光は、そのままテレセントリックレンズ11に入射し、撮像素子10を介してモニタ5に赤外線像として表示される。
図3に示すように、半導体ウェハ1を透過した赤外線光は、撮像レンズ7の各傾斜面15に入射すると、傾斜面15を境界に屈折し、反対側の平坦面部13から出射される。このとき、平坦面部13から出射される赤外線光は、平坦面部13に対して垂直方向に、互いに平行に出射されるようになっている。そして、平行に出射された赤外線光は、そのままテレセントリックレンズ11に入射し、撮像素子10を介してモニタ5に赤外線像として表示される。
図4に、第1実施形態の撮像レンズを介してモニタに表示される半導体ウェハの画像を示す。
図4に示すように、モニタの画面には、三角形状の4つの表示区画H1〜H4があり、表示区画H1〜H4ごとに半導体ウェハの画像P1〜P4が表示される。これらの画像P1〜P4は、撮像レンズが有する4つの傾斜面を介して半導体ウェハを斜め上方から撮像したものである。このように、4つの傾斜面を有する撮像レンズを介して半導体ウェハを撮像することで、半導体ウェハを異なる4方向から同時に撮像することができる。なお、図4において、各画像P1〜P4中の丸印示した部分e1〜e4は、各画像P1〜P4中の同じ箇所を示している。
図4に示すように、モニタの画面には、三角形状の4つの表示区画H1〜H4があり、表示区画H1〜H4ごとに半導体ウェハの画像P1〜P4が表示される。これらの画像P1〜P4は、撮像レンズが有する4つの傾斜面を介して半導体ウェハを斜め上方から撮像したものである。このように、4つの傾斜面を有する撮像レンズを介して半導体ウェハを撮像することで、半導体ウェハを異なる4方向から同時に撮像することができる。なお、図4において、各画像P1〜P4中の丸印示した部分e1〜e4は、各画像P1〜P4中の同じ箇所を示している。
図5は、第1実施形態の撮像レンズを用いて撮像する本発明と、第1実施形態の撮像レンズを用いないで撮像する比較例との、それぞれの光路差を比較した図である。
図5において、(a)は、比較例の検査装置を用いた場合の光路差を示す。この比較例では、本発明の第1実施形態の撮像レンズを用いないで直接カメラ6で半導体ウェハ1の撮像を行っている。一方、(b)は、本発明の検査装置を用いた場合の光路差を示す。
図5において、(a)は、比較例の検査装置を用いた場合の光路差を示す。この比較例では、本発明の第1実施形態の撮像レンズを用いないで直接カメラ6で半導体ウェハ1の撮像を行っている。一方、(b)は、本発明の検査装置を用いた場合の光路差を示す。
図5(a)に示すように、比較例の場合、半導体ウェハ1の一端部を透過する透過光L1と反対側の端部を透過する透過光L2との光路差ΔIは、下記式(1)で表される。
ΔI=Ia・・・・・式(1)
このように、比較例の場合、各透過光L1,L2がカメラ6に直接入射するので、各透過光L1,L2が半導体ウェハ1からカメラ6に入射するまでの光路差Iaが、そのまま光路差ΔIとして現れる。なお、図5(a)に示す透過光L1,L2の各光路において、同じ符号cの部分は同じ光路長の部分を示している。
一方、図5(b)に示すように、本発明の場合は、半導体ウェハ1の一端部を透過する透過光L1と反対側の端部を透過する透過光L2との光路差ΔIは、下記式(2)で表される。なお、図5(b)に示す透過光L1,L2の各光路においても、同じ符号d,eの部分は同じ光路長の部分を示している。
ΔI=Ia−Ib・・・式(2)
このように、本発明の場合は、透過光L1とL2が撮像レンズ7に入射するまでの光路差Iaが、撮像レンズ7に入射してからカメラ6に入射するまでの光路差Ibによって相殺される。このため、上記比較例の場合に比べて、本発明の場合は、光路差が小さくなる利点がある。従って、第1実施形態の撮像レンズを用いることにより、被写界深度の比較的浅いカメラであっても、像のボケを抑制することができるようになる。また、図5(b)において、角度θが小さいほど、すなわち、赤外線光が傾斜面15へ入射した際の屈折角が小さいほど、光路差は小さくなるので、像のボケを一層抑制することが可能となる。
また、第1実施形態の撮像レンズを用いた構成においては、以下のような特性がある。
図6は、第1実施形態の撮像レンズを透過する光の光路を示す図であり、この図において、符号Q1〜Q3は、半導体ウェハ1上の任意に選択した撮像点、符号s1〜s3及び符号t1〜t3は、それぞれ前記撮像点Q1〜Q3からの光が撮像レンズ7の各傾斜面15を通過して出射する出射点を示す。
図6は、第1実施形態の撮像レンズを透過する光の光路を示す図であり、この図において、符号Q1〜Q3は、半導体ウェハ1上の任意に選択した撮像点、符号s1〜s3及び符号t1〜t3は、それぞれ前記撮像点Q1〜Q3からの光が撮像レンズ7の各傾斜面15を通過して出射する出射点を示す。
ここで、図6において、各出射点s1〜s3、t1〜t3間の距離を、それぞれAとB、aとbとすると、各出射点間の距離AとB、aとbの関係は、撮像レンズ7に対する半導体ウェハ1の向きにかかわらず一定となる。すなわち、A:B=a:bとなる。このように、第1実施形態の撮像レンズを用いた構成では、撮像レンズ7に対する半導体ウェハ1の向きにかかわらず、各出射点間の距離の関係が一定となるので、各傾斜面15を介して撮像された各画像の位置関係を対応させて容易に把握することが可能である。このため、各画像上の位置を対応させるために行う計算も非常に簡単なものとなる。
また、特に、撮像レンズ7が偶数個の傾斜面15を有する構成においては、互いに対向する傾斜面15を介して表示される画像間において、さらに以下のような特性がある。
例えば、4つの傾斜面15を有するタイプを例に説明すると、図7において、互いに対向する傾斜面15を介して表示される画像のうち、図の左右に対向して並ぶ画像P1,P3上の同一箇所e1,e3は、各画像表示区画G1,G3の対称軸となる仮想線Yに対して直交する同一直線M上に配設される。同様に、図の上下に対向して並ぶ画像P2,P4間においては、それぞれの同一箇所e2,e4が、各画像表示区画G2,G4の対称軸となる仮想線Xに対して直交する同一直線N上に配設される。また、図示省略するが、その他の偶数個の傾斜面15を有する構成においても同様となる。このように、互いに対向する傾斜面15を介して表示される画像間において、同一箇所が所定の直線上に配設される特性に基づいて、各画像上の位置の特定を行うことも可能である。
例えば、4つの傾斜面15を有するタイプを例に説明すると、図7において、互いに対向する傾斜面15を介して表示される画像のうち、図の左右に対向して並ぶ画像P1,P3上の同一箇所e1,e3は、各画像表示区画G1,G3の対称軸となる仮想線Yに対して直交する同一直線M上に配設される。同様に、図の上下に対向して並ぶ画像P2,P4間においては、それぞれの同一箇所e2,e4が、各画像表示区画G2,G4の対称軸となる仮想線Xに対して直交する同一直線N上に配設される。また、図示省略するが、その他の偶数個の傾斜面15を有する構成においても同様となる。このように、互いに対向する傾斜面15を介して表示される画像間において、同一箇所が所定の直線上に配設される特性に基づいて、各画像上の位置の特定を行うことも可能である。
上述の実施形態では、凹面部14を四角錐状に形成したものであったが、凹面部14の形状はこれに限定されるものではない。三角錐状やその他の多角錐状に形成してもよい。
図8に、凹面部を六角錐状に形成した場合のモニタに表示される半導体ウェハの画像を示す。
この場合、凹面部14を構成する傾斜面15は6つ設けられているので、モニタの画面には、半導体ウェハを6方向から撮像した6つの画像P1〜P6が表示される。また、図示省略するが、凹面部14をその他の多角錐状に形成した場合も同様に、その凹面部14が有する傾斜面15の数に応じて複数の画像が表示される。
この場合、凹面部14を構成する傾斜面15は6つ設けられているので、モニタの画面には、半導体ウェハを6方向から撮像した6つの画像P1〜P6が表示される。また、図示省略するが、凹面部14をその他の多角錐状に形成した場合も同様に、その凹面部14が有する傾斜面15の数に応じて複数の画像が表示される。
また、凹面部14を角錐以外の形状に形成してもよい。
例えば、図9に示すように、凹面部14が、その両端側から中間部に向かってレンズ本体12内部へ進入するように傾斜する一対の傾斜面15を有するように構成してもよい。この場合、各傾斜面15を通して撮像される画像は、図10に示すようなものとなる。
例えば、図9に示すように、凹面部14が、その両端側から中間部に向かってレンズ本体12内部へ進入するように傾斜する一対の傾斜面15を有するように構成してもよい。この場合、各傾斜面15を通して撮像される画像は、図10に示すようなものとなる。
凹面部14が有する傾斜面15の数は、多い方がより多方向からの撮像が可能となる。しかしながら、傾斜面15の数を増やすにも限界がある。また、傾斜面15の数を多くすると、反対に傾斜面15ごとに対応した各表示区画の範囲が小さくなったり、カメラ6の画素数が決まっている場合は、各画像表示区画に割り当てられる画素数が相対的に減って、解像度が低くなったりする。
そこで、図11に示すように、撮像レンズ7を、凹面部14の中央を通り、かつ、カメラ6の撮像方向(又は撮像レンズ7からカメラ6への光の射出方向)と平行な軸線R回りに回転させることで、傾斜面15の数を増やすことなく、より多方向からの撮像が可能となる。
半導体ウェハ1を全周方向から撮像したい場合、撮像レンズ7を例えば360°回転させればよい。ただし、必ずしも撮像レンズ7を360°回転させる必要はない。具体的には、n個の傾斜面15を有する凹面部14の場合、回転させる角度は360°/nだけでよい。例えば、4つの傾斜面15を有する四角錐状の凹面部14の場合、360°/4=90°だけ撮像レンズ7を回転させればよい。すなわち、4つの傾斜面15によって4等分された視野をそれぞれ90°回転させることで、4×90°=360°の撮像が可能となる。
また、上記とは反対に、撮像レンズ7を固定し、半導体ウェハ1を上記軸線R回りに回転させたり、あるいは、撮像レンズ7と半導体ウェハ1の双方を回転させたりしても、同様に全周方向からの撮像が可能である。また、撮像レンズ7と一緒にカメラ6を回転させたりしてもよい。また、360°全周からの画像を得る必要がない場合は、適宜回転角度を設定すればよい。
図12に、第1実施形態の撮像レンズにおいて、凹面部の形状を異ならせた場合のモニタに表示される各種表示画面の例を示す。
なお、図12(a)〜(g)の各図において、比較のため、モニタの表示画面全体の大きさ及び形状は全て同じ大きさ及び形状で表示している。また、各図中、円形のハッチング部分は、表示画面中の各表示区画において撮像レンズを回転させたときに撮像対象物がはみ出さずに表示される最大有効表示範囲を示している。
なお、図12(a)〜(g)の各図において、比較のため、モニタの表示画面全体の大きさ及び形状は全て同じ大きさ及び形状で表示している。また、各図中、円形のハッチング部分は、表示画面中の各表示区画において撮像レンズを回転させたときに撮像対象物がはみ出さずに表示される最大有効表示範囲を示している。
図12において、(a)と(b)は、それぞれ、凹面部に互いに対向する2つの傾斜面を設けることで、表示区画を2つ形成したものであるが、それぞれ表示区画の形状が異なる。具体的には、(a)では、四角形を成す表示画面全体を、その一対の対辺の中間部を通る線分で分割することで、四角形の表示区画を2つ形成している。一方、(b)では、同様の表示画面全体を、1つの対角線で分割することで、三角形の表示区画を2つ形成している。
(a)と(b)を比較すると、(b)の方が(a)よりも撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲を大きく確保できる点で有利である。これに対し、(a)は(b)よりも撮像レンズの形状が簡単になるため、製造上有利となる。
また、(c)と(d)は、それぞれ、凹面部を四角錐状に形成することで、表示区画を4つ形成したものである。しかし、互いに表示区画の形状が異なっている。具体的には、(c)では、表示画面全体を、その二対の対辺の中間部を通る2線分で分割することで、四角形の表示区画を4つ形成している。一方、(d)では、表示画面全体を、2つの対角線で分割することで、三角形の表示区画を4つ形成している。
(c)と(d)を比較すると、(c)の方が(d)よりも撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲を大きく確保できる点で有利である。これに対し、(d)は(c)よりも撮像レンズの形状が簡単になるため、製造上有利となる。
また、(e)は、凹面部を六角錐状に形成し、表示区画を6つ形成したものであり、(f)は、凹面部を八角錐状に形成し、表示区画を8つ形成したものである。このように、傾斜面の数を増やすと撮像できる方向は増加するが、表示区画当たりの面積が小さくなるため、表示区画ごとに表示できる範囲や撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲も小さくなる傾向にある。
また、(g)は、凹面部を三角錐状に形成し、表示区画を3つ形成したものである。この場合、表示区画ごとに表示できる範囲や撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲を大きく確保することができる。ただし、この例のように平面視したときに四角形などの偶数個の辺から成るレンズ本体に対して三角錐や互角錐などの奇数個の傾斜面を形成する場合は、形状が複雑化するためレンズ形成に手間がかかる。
上記のように、モニタ画面上の表示区画の大きさや形状は、レンズ本体に形成する傾斜面の数や配置の仕方によって異なる。これに応じて、表示区画ごとに表示できる範囲や撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲も異なるので、撮像対象物の種類や撮像の目的などに応じて適した撮像レンズを選択することが好ましい。
図13は、本発明の第2実施形態の撮像レンズの斜視図である。
図13に示す撮像レンズ7は、上述の第1実施形態の撮像レンズ7と比較して、凹面部14の形状が異なる。具体的に、図13に示す撮像レンズ7の凹面部14には、その中央にカメラ6側の平坦面部13と平行な中央平坦面部16が設けられている。そして、この中央平坦面部16の周囲に、中央平坦面部16に向かってレンズ本体12の内部へ進入するように傾斜する複数の傾斜面15が設けられている。ここでは、凹面部14が、全体として四角錐台状に形成されているが、その他の角錐台状に形成することも可能である。また、図14に示すように、互いに対向する2つの傾斜面15を有する構成において、各傾斜面15の間に中央平坦面部16を形成することも可能である。
図13に示す撮像レンズ7は、上述の第1実施形態の撮像レンズ7と比較して、凹面部14の形状が異なる。具体的に、図13に示す撮像レンズ7の凹面部14には、その中央にカメラ6側の平坦面部13と平行な中央平坦面部16が設けられている。そして、この中央平坦面部16の周囲に、中央平坦面部16に向かってレンズ本体12の内部へ進入するように傾斜する複数の傾斜面15が設けられている。ここでは、凹面部14が、全体として四角錐台状に形成されているが、その他の角錐台状に形成することも可能である。また、図14に示すように、互いに対向する2つの傾斜面15を有する構成において、各傾斜面15の間に中央平坦面部16を形成することも可能である。
図15は、第2実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。
図15に示すように、半導体ウェハ1を透過した赤外線光は、撮像レンズ7の各傾斜面15と中央平坦面部16とにそれぞれ入射する。各傾斜面15に入射した赤外線光は、上述の実施形態と同様に、傾斜面15を境界に屈折し、反対側の平坦面部13から出射される。一方、中央平坦面部16に入射した赤外線光は、そのまま直進し、反対側の平坦面部13から出射される。また、各傾斜面15及び中央平坦面部16を介して平坦面部13から出射される赤外線光は、それぞれ、平坦面部13に対して垂直方向に、互いに平行に出射されるようになっている。そして、平行に出射された赤外線光は、そのままテレセントリックレンズ11に入射し、撮像素子10を介してモニタ5に赤外線像として表示される。
図15に示すように、半導体ウェハ1を透過した赤外線光は、撮像レンズ7の各傾斜面15と中央平坦面部16とにそれぞれ入射する。各傾斜面15に入射した赤外線光は、上述の実施形態と同様に、傾斜面15を境界に屈折し、反対側の平坦面部13から出射される。一方、中央平坦面部16に入射した赤外線光は、そのまま直進し、反対側の平坦面部13から出射される。また、各傾斜面15及び中央平坦面部16を介して平坦面部13から出射される赤外線光は、それぞれ、平坦面部13に対して垂直方向に、互いに平行に出射されるようになっている。そして、平行に出射された赤外線光は、そのままテレセントリックレンズ11に入射し、撮像素子10を介してモニタ5に赤外線像として表示される。
図16に、第2実施形態の撮像レンズを介してモニタに表示される半導体ウェハの画像を示す。
ここでは、四角錐台状の凹面部を有する撮像レンズを用いた場合に表示される画像と、六角錐台状の凹面部を有する撮像レンズを用いた場合に表示される画像とを示している。
ここでは、四角錐台状の凹面部を有する撮像レンズを用いた場合に表示される画像と、六角錐台状の凹面部を有する撮像レンズを用いた場合に表示される画像とを示している。
図16(a)に示すように、四角錐台状の凹面部を有する撮像レンズを用いた場合は、モニタの画面には、中央にある四角形状の表示区画H5と、その周囲にある台形状の4つの表示区画H1〜H4に、それぞれ、半導体ウェハの画像P1〜P5が表示される。周囲の4つの表示区画H1〜H4に表示された各画像P1〜P4は、半導体ウェハを各傾斜面を介して斜め上方から撮像したものであり、中央の表示区画H5に表示された画像P5は、半導体ウェハを上記中央平坦面部を介して鉛直上方(撮像手段の撮像方向と平行な方向)から撮像したものである。
また、図16(b)に示すように、六角錐台状の凹面部を有する撮像レンズを用いた場合は、中央にある六角形状の表示区画H7と、その周囲にある台形状又は五角形状の6つの表示区画H1〜H6に、それぞれ、半導体ウェハの画像P1〜P7が表示される。この場合も、周囲の6つの表示区画H1〜H6に表示された各画像P1〜P6は、半導体ウェハを各傾斜面を介して斜め上方から撮像したものであり、中央の表示区画H7に表示された画像P7は、半導体ウェハを上記中央平坦面部を介して鉛直上方から撮像したものである。なお、図16において、各画像P1〜P7中の丸印示した部分e1〜e7は、各画像P1〜P7中の同じ箇所を示している。
このように、第2実施形態の撮像レンズを用いた場合は、複数の傾斜面を介して半導体ウェハを斜め上方から撮像した画像に加え、中央平坦面部を介して半導体ウェハを鉛直上方から撮像した画像が同時に得ることが可能である。また、第2実施形態の構成によれば、中央平坦面部16を介して画像を得ることで、表示画面の中央近傍を有効活用することができるようになる。
また、第2実施形態の撮像レンズにおいては、以下のような特性がある。
図17において、中央平坦面部を介して撮像される画像P7と、複数の傾斜面のうちの1つを介して撮像される画像P1とを例に説明すると、これらの画像P1,P7上の同一箇所e1,e7は、これらの画像P1,P7を表示する表示区画H1,H7間の境界線に対して直交する同一直線K上に配設される。また、この関係は、中央平坦面部16と全ての傾斜面15との間において成立し、傾斜面15の数が偶数であるか奇数であるかに限らず成立する。
図17において、中央平坦面部を介して撮像される画像P7と、複数の傾斜面のうちの1つを介して撮像される画像P1とを例に説明すると、これらの画像P1,P7上の同一箇所e1,e7は、これらの画像P1,P7を表示する表示区画H1,H7間の境界線に対して直交する同一直線K上に配設される。また、この関係は、中央平坦面部16と全ての傾斜面15との間において成立し、傾斜面15の数が偶数であるか奇数であるかに限らず成立する。
さらに、撮像レンズ7が偶数個の傾斜面15を有する構成においては、図7で説明したのと同様に、互いに対向する傾斜面15を介して表示される画像間において、同一箇所が所定の直線上に配設される特性がある。このように、第2実施形態の撮像レンズが有する特性に基づき、各画像上の位置の特定を行うことが可能である。
また、図18に示すように、第2実施形態の撮像レンズにおいても、撮像レンズ7に対する半導体ウェハ1の向きにかかわらず、傾斜面15及び中央平坦面部16から出射される各出射点間の距離の関係が一定となる。すなわち、図18において、半導体ウェハ1上の任意に選択した撮像点Q1〜Q3からの光が撮像レンズ7の各傾斜面15及び中央平坦面部16を通過して出射する出射点を、それぞれ、符号s1〜s3、符号t1〜t3及び符号u1〜u3で示し、各出射点s1〜s3、t1〜t3、u1〜u3間の距離を、それぞれAとB、aとb、αとβとすると、A:B=a:b=α:βの関係となる。従って、第2実施形態の撮像レンズを用いて撮像した場合も、上記第1実施形態と同様に、この対応関係を利用することで、簡単な計算で各画像上の位置を対応させて特定することが可能である。
また、図示省略するが、第2実施形態の撮像レンズを用いた構成において、上記第1実施形態と同様に、撮像レンズ7と半導体ウェハ1の少なくとも一方を回転させて、撮像可能な範囲を対象物の周方向に拡大することも可能である。
図19に、第2実施形態の撮像レンズにおいて、凹面部の形状を異ならせた場合のモニタに表示される各種表示画面の例を示す。
なお、図19(a)〜(g)の各図において、比較のため、モニタの表示画面全体の大きさ及び形状は全て同じ大きさ及び形状で表示している。また、各図中、円形のハッチング部分は、表示画面中の各表示区画において撮像レンズを回転させたときに撮像対象物がはみ出さずに表示される最大有効表示範囲を示している。
なお、図19(a)〜(g)の各図において、比較のため、モニタの表示画面全体の大きさ及び形状は全て同じ大きさ及び形状で表示している。また、各図中、円形のハッチング部分は、表示画面中の各表示区画において撮像レンズを回転させたときに撮像対象物がはみ出さずに表示される最大有効表示範囲を示している。
図19において、(a)と(b)は、それぞれ、中央平坦面部の両側に傾斜面を設けることで、表示区画を3つ形成したものであるが、互いに表示区画の形状が異なる。具体的には、(a)では、四角形を成す表示画面全体を、その一対の対辺に直交する2線分で分割することで、長方形の表示区画を3つ形成している。一方、(b)では、同様の表示画面全体を、対角線と平行な2線分で分割することで、三角形の表示区画を2つと、長六角形の表示区画を1つ形成している。
(a)と(b)を比較すると、(b)の方が(a)よりも撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲を大きく確保できる点で有利である。ただし、(a)(b)の例では、いずれも、長く延びた表示区画を有しているので、特に撮像レンズを回転させたときに表示区画全体を有効活用するのが難しい。
また、(c)と(d)は、それぞれ、凹面部を四角錐台状に形成することで、表示区画を5つ形成したものであるが、(c)では、表示画面全体を、その中央に配設された四角形と、その四角形の各頂点から表示画面の各辺の中間部に向かってひいた線分によって分割することで、5つの表示区画を形成している。一方、(d)では、表示画面全体を、その中央に配設された四角形と、その四角形の各頂点から表示画面の各頂点に向かってひいた線分によって分割することで、表示区画を5つ形成している。
(c)と(d)を比較すると、(c)の方が(d)よりも撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲を大きく確保できる点で有利である。
また、(e)は、凹面部を六角錐台状に形成し、表示区画を7つ形成したものであり、(f)は、凹面部を八角錐台状に形成し、表示区画を9つ形成したものである。このように、傾斜面の数を増やすと撮像できる方向は増加するが、表示区画当たりの面積が小さくなるため、表示区画ごとに表示できる範囲や撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲も小さくなる傾向にある。
また、(g)は、凹面部を三角錐台状に形成し、表示区画を4つ形成したものである。この場合、表示画面全体における回転時の最大有効表示範囲の割合が少なくなるので非効率である。
図20は、本発明の第3実施形態の撮像レンズの斜視図である。
この実施形態では、撮像レンズ7に、平坦面部13の中央から凹面部14の中央へ貫通する貫通孔17が形成されている。そして、貫通孔17の周囲に、異なる向きに傾斜する複数の傾斜面15が形成されている。ここでは、凹面部14が4つの傾斜面15を有する構成であるが、傾斜面15の数を2又は3、あるいは5以上とすることも可能である。また、貫通孔17の断面形状も四角形に限らず、その他の多角形に形成することもできる。
この実施形態では、撮像レンズ7に、平坦面部13の中央から凹面部14の中央へ貫通する貫通孔17が形成されている。そして、貫通孔17の周囲に、異なる向きに傾斜する複数の傾斜面15が形成されている。ここでは、凹面部14が4つの傾斜面15を有する構成であるが、傾斜面15の数を2又は3、あるいは5以上とすることも可能である。また、貫通孔17の断面形状も四角形に限らず、その他の多角形に形成することもできる。
図21は、第3実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。
図21に示すように、第3実施形態の撮像レンズの透過光路は、基本的に、図15に示す第2実施形態の撮像レンズの透過光路と同様である。異なる点は、第2実施形態では、撮像レンズ7の中央部(中央平坦面部16)を通過する光がレンズ内を直進するのに対し、第3実施形態では、撮像レンズ7の中央部を通過する光がレンズのない空間部(貫通孔17)を直進する点である。ただし、いずれの場合も透過光路は同じとなるので、モニタに表示される画像も同様となる。
図21に示すように、第3実施形態の撮像レンズの透過光路は、基本的に、図15に示す第2実施形態の撮像レンズの透過光路と同様である。異なる点は、第2実施形態では、撮像レンズ7の中央部(中央平坦面部16)を通過する光がレンズ内を直進するのに対し、第3実施形態では、撮像レンズ7の中央部を通過する光がレンズのない空間部(貫通孔17)を直進する点である。ただし、いずれの場合も透過光路は同じとなるので、モニタに表示される画像も同様となる。
従って、第3実施形態の撮像レンズを用いた場合も、第2実施形態と同様に、半導体ウェハを、複数の斜め上方向からと鉛直上方(撮像手段の撮像方向と平行な方向)から同時に撮像することが可能である。また、第3実施形態においても、各画像間の位置関係や撮像範囲に関して、第2実施形態と同様の特性を有している。
このように、第3実施形態の撮像レンズと第2実施形態の撮像レンズは、対象物を斜め上方と鉛直上方から撮像できる点で同様であるが、製造容易性の点では第3実施形態の構成の方が有利である。すなわち、第2実施形態の撮像レンズは、凹面部14の中央に中央平坦面部16を形成しなければならないため、加工が面倒である。また、中央平坦面部16は反対側の平坦面部13と平行を成すように配設される必要があるため、中央平坦面部16を精度良く加工することが求められる。これに対し、第3実施形態の撮像レンズの場合は、凹面部14の中央に貫通孔17を形成するだけでよいので、加工がし易く、製造コストを低減できる利点がある。
また、図示省略するが、第3実施形態の撮像レンズを用いた構成においても、上記第各実施形態と同様に、撮像レンズ7と半導体ウェハ1の少なくとも一方を回転させるようにしてもよい。
また、図22に示すように、貫通孔17を、上方の平坦面部13から下方の凹面部14に向かって縮径させることで、図21に示すように、貫通孔17をストレート状に形成した場合に比べて、傾斜面15の領域を増やすことができる。これにより、半導体ウェハ1を斜め方向から撮像できる範囲を大きく確保することができる。一方、半導体ウェハ1を鉛直上方から撮像できる範囲を大きく確保したい場合は、反対に、貫通孔17をストレート状に形成すればよい。
図23は、本発明の第4実施形態の撮像レンズの斜視図である。
この実施形態では、レンズ本体12のカメラ6側に配設される面(図の上面)を、凸面部18としている。一方、反対側の半導体ウェハ1側に配設される面(図の下面)は、上記第1実施形態(図2参照)と同様の凹面部14となっている。
この実施形態では、レンズ本体12のカメラ6側に配設される面(図の上面)を、凸面部18としている。一方、反対側の半導体ウェハ1側に配設される面(図の下面)は、上記第1実施形態(図2参照)と同様の凹面部14となっている。
図23に示す構成では、凸面部18は、4つの三角形状の傾斜面19を有する四角錐状に形成されている。各傾斜面19は、凸面部18の中央に向かってレンズ本体12から突出するように配設されると共に互いに異なる向きに傾斜している。
また、凹面部14は、凸面部18と同数の傾斜面15を有する角錐状に形成されている。ここでは、凹面部14は、凸面部18と同様に、四角錐状に形成されており、凸面部18の各傾斜面19と凹面部14の各傾斜面15は互いに対向する位置に配設されている。
なお、凹面部14と凸面部18は、四角錐以外の角錐状に形成することも可能である。
また、凸面部18と凹面部14は、角錐以外の形状に形成してもよい。
例えば、図24に示すように、凸面部18と凹面部14が、それぞれ共に互いに対向する2つの傾斜面を有する構成とすることも可能である。
また、凸面部18と凹面部14は、角錐以外の形状に形成してもよい。
例えば、図24に示すように、凸面部18と凹面部14が、それぞれ共に互いに対向する2つの傾斜面を有する構成とすることも可能である。
このように、レンズ本体12の一方の面を凹面部14とし、他方の面を凸面部18とすることで、第1実施形態のような片側に凹面部14のみを形成した撮像レンズに比べて、レンズ本体12を薄くすることができる。このため、第4実施形態の撮像レンズを用いた場合、省スペース化を図ることができ、部品配置のレイアウトの自由度も広がる。
図25は、第4実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。
図25に示すように、半導体ウェハ1を透過した赤外線光は、撮像レンズ7に入射すると、凹面部14の各傾斜面15で屈折し、さらに、撮像レンズ7から出射される際に、凸面部18の各傾斜面19で屈折する。このとき、凸面部18の各傾斜面19から出射される赤外線光は、互いに平行に出射されるようになっている。そして、平行に出射された赤外線光は、そのままテレセントリックレンズ11に入射し、撮像素子10を介してモニタ5に赤外線像として表示される。
図25に示すように、半導体ウェハ1を透過した赤外線光は、撮像レンズ7に入射すると、凹面部14の各傾斜面15で屈折し、さらに、撮像レンズ7から出射される際に、凸面部18の各傾斜面19で屈折する。このとき、凸面部18の各傾斜面19から出射される赤外線光は、互いに平行に出射されるようになっている。そして、平行に出射された赤外線光は、そのままテレセントリックレンズ11に入射し、撮像素子10を介してモニタ5に赤外線像として表示される。
また、図26は、別の第4実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。
上記図25に示す例では、赤外線光が撮像レンズ7に入射するときと出射するときとで2回屈折する透過光路となっているが、図26に示す例では、赤外線光の屈折回数が1回となるようにしている。具体的には、図26に示す例では、凹面部14の各傾斜面15を、入射される赤外線光の光軸に対して直交するように配設し、当該傾斜面15に赤外線光が入射する際に屈折せず直進するようにしている。従って、この場合、赤外線光は、凸面部18の各傾斜面19を通過するときにだけ屈折し、その後、互いに平行に出射される。
上記図25に示す例では、赤外線光が撮像レンズ7に入射するときと出射するときとで2回屈折する透過光路となっているが、図26に示す例では、赤外線光の屈折回数が1回となるようにしている。具体的には、図26に示す例では、凹面部14の各傾斜面15を、入射される赤外線光の光軸に対して直交するように配設し、当該傾斜面15に赤外線光が入射する際に屈折せず直進するようにしている。従って、この場合、赤外線光は、凸面部18の各傾斜面19を通過するときにだけ屈折し、その後、互いに平行に出射される。
一方、上記図25に示す構成では、凹面部14と凸面部18の各傾斜面15,19が互いに平行に配設されており、凹面部14の各傾斜面15は、入射される赤外線光の光軸に対して直交するように配設されてはいない。なお、このように、赤外線光の屈折回数を異ならせる効果については、後で詳しく説明する。
第4実施形態の撮像レンズを介してモニタに表示される半導体ウェハの画像は、基本的に、上記第1実施形態の撮像レンズを用いた場合の画像(図4参照)と同様となる。すなわち、第4実施形態の撮像レンズを用いた場合、半導体ウェハ1からの赤外線光を凹面部14と凸面部18の各傾斜面15,19を介してカメラ6へと導くことができるので、半導体ウェハ1を異なる複数の方向から同時に撮像することができる。また、第4実施形態においても、各画像間の位置関係や撮像範囲に関して、第1実施形態と同様の特性を有している。
図27は、第4実施形態の撮像レンズを用いて撮像する本発明と、第4実施形態の撮像レンズを用いないで撮像する比較例との、それぞれの光路差を比較した図である。
図27において、(a)は、比較例の検査装置を用いた場合の光路差を示す。この比較例では、本発明の第4実施形態の撮像レンズを用いないで直接カメラ6で半導体ウェハ1の撮像を行っている。一方、(b)は、本発明の検査装置を用いた場合の光路差を示す。ここでは、上記図25に示す2回屈折タイプの光路差を示している。
図27において、(a)は、比較例の検査装置を用いた場合の光路差を示す。この比較例では、本発明の第4実施形態の撮像レンズを用いないで直接カメラ6で半導体ウェハ1の撮像を行っている。一方、(b)は、本発明の検査装置を用いた場合の光路差を示す。ここでは、上記図25に示す2回屈折タイプの光路差を示している。
図27(a)に示すように、比較例の場合、半導体ウェハ1の一端部を透過する透過光L1と反対側の端部を透過する透過光L2との光路差ΔIは、下記式(3)で表される。
ΔI=Ic・・・・・式(3)
このように、比較例の場合、各透過光L1,L2がカメラ6に直接入射するので、各透過光L1,L2が半導体ウェハ1からカメラ6に入射するまでの光路差Icが、そのまま光路差ΔIとして現れる。なお、図27(a)に示す透過光L1,L2の各光路において、同じ符号fの部分は同じ光路長の部分を示している。
一方、図27(b)に示すように、本発明の場合は、半導体ウェハ1の一端部を透過する透過光L1と反対側の端部を透過する透過光L2との光路差ΔIは、下記式(4)で表される。なお、図27(b)に示す透過光L1,L2の各光路においても、同じ符号g,h,iの部分は同じ光路長の部分を示している。
ΔI=Ic−(Id+Ie)・・・式(4)
このように、本発明の場合は、透過光L1とL2が撮像レンズ7に入射するまでの光路差Icが、撮像レンズ7に入射してからカメラ6に入射するまでの光路差IdとIeによって相殺される。このため、上記比較例の場合に比べて、本発明の場合は、光路差が小さくなる利点がある。従って、第4実施形態の撮像レンズを用いることにより、被写界深度の比較的浅いカメラであっても、像のボケを抑制することができるようになる。また、図27(b)において、撮像レンズ7の屈折率が小さいほど、光路差は小さくなるので、像のボケを一層抑制することが可能となる。
次に、図28に、上記図26に示す1回屈折タイプの光路差と、比較例の光路差を示す。
図28において、(a)が、比較例の検査装置を用いた場合の光路差であり、(b)が、本発明の検査装置を用いた場合の光路差である。
図28において、(a)が、比較例の検査装置を用いた場合の光路差であり、(b)が、本発明の検査装置を用いた場合の光路差である。
この場合も、上記と同様に、比較例では、各透過光L1,L2がカメラ6に直接入射するので、下記式(5)の通り、半導体ウェハ1からカメラ6までの光路差Ifが、そのまま光路差ΔIとして現れる。なお、図28(a)に示す透過光L1,L2の各光路において、同じ符号jの部分は同じ光路長の部分を示している。
ΔI=If・・・・・式(5)
一方、図28(b)に示すように、本発明の場合は、半導体ウェハ1の一端部を透過する透過光L1と反対側の端部を透過する透過光L2との光路差ΔIは、下記式(6)で表される。なお、図28(b)に示す透過光L1,L2の各光路においても、同じ符号k,l,mの部分は同じ光路長の部分を示している。
ΔI=If+Ig−Ih・・・式(6)
このように、1回屈折タイプの場合は、透過光L1とL2が撮像レンズ7に入射するまでの光路差Ifが、撮像レンズ7に入射してからカメラ6に入射するまでの光路差Ig−Ihによって相殺される。このため、上記比較例の場合に比べて、1回屈折のタイプの場合も、光路差が小さくなる。なお、1回屈折タイプの場合も、撮像レンズ7の屈折率が小さいほど、光路差は小さくなる。
また、撮像レンズ7での屈折を1回にすることで、2回屈折タイプの場合に比べて、光路差を一層小さくすることが可能である。従って、1回屈折タイプの撮像レンズ7を採用した場合は、像のボケをより一層抑制することができる。
図29は、本発明の第5実施形態の撮像レンズの斜視図である。
この実施形態では、凹面部14と凸面部18の中央に、それぞれ互いに平行な中央平坦面部16,20を設けている。図29に示す構成では、凹面部14と凸面部18は、いずれも四角錐台状に形成されており、凸面部18の各傾斜面19と凹面部14の各傾斜面15は互いに対向する位置に配設されている。
この実施形態では、凹面部14と凸面部18の中央に、それぞれ互いに平行な中央平坦面部16,20を設けている。図29に示す構成では、凹面部14と凸面部18は、いずれも四角錐台状に形成されており、凸面部18の各傾斜面19と凹面部14の各傾斜面15は互いに対向する位置に配設されている。
なお、凹面部14と凸面部18は、四角錐台以外の角錐台状に形成することも可能である。
また、凸面部18と凹面部14は、角錐台以外の形状に形成してもよい。
例えば、図30に示すように、凹面部14と凸面部18が、互いに対向する2つの傾斜面15,19を有する構成において、各傾斜面15,19の間に中央平坦面部16,20を形成することも可能である。
また、凸面部18と凹面部14は、角錐台以外の形状に形成してもよい。
例えば、図30に示すように、凹面部14と凸面部18が、互いに対向する2つの傾斜面15,19を有する構成において、各傾斜面15,19の間に中央平坦面部16,20を形成することも可能である。
図31と図32に、第5実施形態の撮像レンズの透過光路を示す。
図31は、1回屈折タイプの透過光路を示す図であり、図32は、2回屈折タイプの透過光路を示す図である。
図31は、1回屈折タイプの透過光路を示す図であり、図32は、2回屈折タイプの透過光路を示す図である。
図31に示すように、2回屈折タイプの場合、凹面部14の各傾斜面15に入射した赤外線光は、その入射の際に屈折し、さらに、凸面部18の各傾斜面19から出射される際に屈折する。一方、凹面部14の中央平坦面部16に入射した赤外線光は、そのまま直進し、反対側の凸面部18の中央平面部20から出射される。そして、凸面部18の各傾斜面19及び中央平坦面部20から出射された赤外線光は、それぞれ、平坦面部20に対して垂直方向に、互いに平行に出射され、そのままテレセントリックレンズ11に入射し、撮像素子10を介してモニタ5に赤外線像として表示される。
また、図32に示すように、1回屈折タイプの場合は、赤外線光は、凹面部14の各傾斜面15に入射する際、屈折せず直進する。この場合、凹面部14の各傾斜面15は、入射される赤外線光の光軸に対して直交するように配設されている。それ以外は、上記2回屈折タイプと同様である。
第5実施形態の撮像レンズを介してモニタに表示される半導体ウェハの画像は、基本的に、上記第2実施形態の撮像レンズを用いた場合の画像(図16参照)と同様となる。すなわち、第5実施形態の撮像レンズを用いた場合、半導体ウェハを、複数の斜め上方向からと鉛直上方から同時に撮像することが可能である。また、第5実施形態においても、各画像間の位置関係や撮像範囲に関して、第2実施形態と同様の特性を有している。
図33は、本発明の第6実施形態の撮像レンズの斜視図である。
この実施形態では、撮像レンズ7に、凸面部18の中央から凹面部14の中央へ貫通する貫通孔17が形成されている。そして、凹面部14と凸面部18には、それぞれ貫通孔17の周囲に、異なる向きに傾斜する複数の傾斜面15,19が形成されている。ここでは、凹面部14及び凸面部18が4つの傾斜面15,19を有する構成であるが、傾斜面15,19の数を2又は3、あるいは5以上とすることも可能である。また、貫通孔17の断面形状も四角形に限らず、その他の多角形に形成することもできる。
この実施形態では、撮像レンズ7に、凸面部18の中央から凹面部14の中央へ貫通する貫通孔17が形成されている。そして、凹面部14と凸面部18には、それぞれ貫通孔17の周囲に、異なる向きに傾斜する複数の傾斜面15,19が形成されている。ここでは、凹面部14及び凸面部18が4つの傾斜面15,19を有する構成であるが、傾斜面15,19の数を2又は3、あるいは5以上とすることも可能である。また、貫通孔17の断面形状も四角形に限らず、その他の多角形に形成することもできる。
図34は、第6実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。
図34に示すように、第6実施形態の撮像レンズの透過光路は、基本的に、図31に示す第5実施形態の撮像レンズの透過光路と同様である。異なる点は、第5実施形態では、撮像レンズ7の中央部(中央平坦面部16,20)を通過する光がレンズ内を直進するのに対し、第6実施形態では、撮像レンズ7の中央部を通過する光がレンズのない空間部(貫通孔17)を直進する点である。ただし、いずれの場合も透過光路は同じとなるので、モニタに表示される画像も同様となる。
図34に示すように、第6実施形態の撮像レンズの透過光路は、基本的に、図31に示す第5実施形態の撮像レンズの透過光路と同様である。異なる点は、第5実施形態では、撮像レンズ7の中央部(中央平坦面部16,20)を通過する光がレンズ内を直進するのに対し、第6実施形態では、撮像レンズ7の中央部を通過する光がレンズのない空間部(貫通孔17)を直進する点である。ただし、いずれの場合も透過光路は同じとなるので、モニタに表示される画像も同様となる。
従って、第6実施形態の撮像レンズを用いた場合も、第5実施形態と同様に、半導体ウェハを、複数の斜め上方向からと鉛直上方から同時に撮像することが可能である。また、第6実施形態においても、各画像間の位置関係や撮像範囲に関して、第5実施形態と同様、すなわち第2実施形態と同様の特性を有している。ただし、第6実施形態の構成では、貫通孔17を形成することで、中央平坦面部16,20を精度良く加工しなくてもよいので、第5実施形態の構成よりも、加工がし易く、製造コストを低減できる利点がある。
なお、図34では、2回屈折タイプの場合を例に挙げて説明したが、1回屈折タイプの構成(図32)に同様に貫通孔17を形成することも可能である。
また、図35に示すように、貫通孔17を、上方の凸面部18から下方の凹面部14に向かって縮径させることで、図34に示すように、貫通孔17をストレート状に形成した場合に比べて、下方の傾斜面15の領域を増やすことができる。これにより、半導体ウェハ1を斜め方向から撮像できる範囲を大きく確保することができる。一方、半導体ウェハ1を鉛直上方から撮像できる範囲を大きく確保したい場合は、反対に、貫通孔17をストレート状に形成すればよい。
なお、図35では、2回屈折タイプを例に説明したが、1回屈折タイプの構成(図32)においても同様に貫通孔17を縮径するように形成することは可能である。
また、図示省略するが、上記凸面部18を有する各実施形態の撮像レンズ7を用いた検査装置においても、撮像レンズ7と半導体ウェハ1の少なくとも一方を回転させることで、撮像可能な範囲を対象物の周方向に拡大させることが可能である。その場合、各実施形態において、表示区画ごとに表示できる範囲や撮像レンズを回転させたときの最大有効表示範囲は、上記凸面部18を有しない各実施形態と同様となる(図12、図19参照)。
以上のように、本発明によれば、半導体ウェハを、複数の方向から同時に撮像することができるので、半導体ウェハに生じるクラックの発見が容易となり、クラックの見逃しの虞を低減できる。また、半導体ウェハとカメラとの間に複数の傾斜面を有する撮像レンズを介するだけで、簡単に半導体ウェハを複数方向から撮像することができる。これにより、複数台のカメラを設置したり、カメラを回転させたりする必要がないので、構成の簡素化と低コスト化を図れるようになる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
上述の実施形態では、半導体ウェハのクラックの有無を検査する検査装置に、本発明に係る撮像レンズを適用した場合を例に説明したが、半導体ウェハ以外の対象物の検査を行う装置にも本発明を適用することは可能である。また、撮像対象物は、半導体ウェハのような透光性ワークに限らず、非透光性のワークであってもよい。また、検査以外の目的、例えば観察や位置認識あるいは計測などの目的で用いられる撮像装置にも本発明を適用可能である。
上述の実施形態では、半導体ウェハのクラックの有無を検査する検査装置に、本発明に係る撮像レンズを適用した場合を例に説明したが、半導体ウェハ以外の対象物の検査を行う装置にも本発明を適用することは可能である。また、撮像対象物は、半導体ウェハのような透光性ワークに限らず、非透光性のワークであってもよい。また、検査以外の目的、例えば観察や位置認識あるいは計測などの目的で用いられる撮像装置にも本発明を適用可能である。
1 半導体ウェハ(対象物)
4 撮像装置
6 カメラ(撮像手段)
7 撮像レンズ
11 テレセントリックレンズ
12 レンズ本体
13 平坦面部
14 凹面部
15 傾斜面
16 中央平坦面部
17 貫通孔
18 凸面部
19 傾斜面
20 中央平坦面部
4 撮像装置
6 カメラ(撮像手段)
7 撮像レンズ
11 テレセントリックレンズ
12 レンズ本体
13 平坦面部
14 凹面部
15 傾斜面
16 中央平坦面部
17 貫通孔
18 凸面部
19 傾斜面
20 中央平坦面部
Claims (14)
- 対象物を撮像手段で撮像するために用いる撮像レンズであって、
レンズ本体の前記撮像手段側の面とは反対側の前記対象物側の面に凹面部を設け、
前記凹面部は互いに異なる向きに傾斜する複数の傾斜面を有し、
前記複数の傾斜面に入射した光が前記撮像手段側の面から互いに平行に出射されるように構成したことを特徴とする撮像レンズ。 - 前記レンズ本体の前記撮像手段側の面に平坦面部を設け、
前記複数の傾斜面に入射した光が前記平坦面部から互いに平行に出射されるように構成した請求項1に記載の撮像レンズ。 - 前記凹面部の中央に、前記平坦面部と平行な中央平坦面部を設けた請求項2に記載の撮像レンズ。
- 前記平坦面部の中央から前記凹面部の中央へ貫通する貫通孔を形成した請求項2に記載の撮像レンズ。
- 前記貫通孔を、前記平坦面部から前記凹面部に向かって縮径させた請求項4に記載の撮像レンズ。
- 前記レンズ本体の前記撮像手段側の面に凸面部を設け、
前記凸面部は、互いに異なる向きに傾斜する複数の傾斜面を有し、
前記凹面部の各傾斜面に入射した光が前記凸面部の各傾斜面から互いに平行に出射されるように構成した請求項1に記載の撮像レンズ。 - 前記凹面部の各傾斜面を、当該各傾斜面に入射する光の光軸に対して直交する方向に配設した請求項6に記載の撮像レンズ。
- 前記凸面部と前記凹面部の双方の傾斜面を、互いに平行に配設した請求項6に記載の撮像レンズ。
- 前記凸面部と前記凹面部の中央に、それぞれ互いに平行な中央平坦面部を設けた請求項6から8のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
- 前記凸面部の中央から前記凹面部の中央へ貫通する貫通孔を形成した請求項6から8のいずれか1項に記載の撮像レンズ。
- 前記貫通孔を、前記凸面部から前記凹面部に向かって縮径させた請求項10に記載の撮像レンズ。
- 撮像レンズと、前記撮像レンズを介して対象物を撮像する撮像手段とを備える撮像装置であって、
前記撮像レンズとして、請求項1から11のいずれか1項に記載の撮像レンズを備えたことを特徴とする撮像装置。 - 前記撮像手段を、テレセントリック光学系を備えるカメラとした請求項12に記載の撮像装置。
- 前記撮像レンズ又は前記対象物を、前記凹面部の中央を通り、かつ、前記撮像手段の撮像方向と平行な軸線回りに回転させて撮像方向を変更可能に構成した請求項12又は13に記載の撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012188955A JP2014048336A (ja) | 2012-08-29 | 2012-08-29 | 撮像レンズ及び撮像装置 |
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ID=50608105
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JP2012188955A Pending JP2014048336A (ja) | 2012-08-29 | 2012-08-29 | 撮像レンズ及び撮像装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107295232A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-10-24 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 摄像头模组及电子设备 |
CN109283684A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-01-29 | 国营芜湖机械厂 | 基于Light tools仿真的透明件边缘封闭区观测棱镜的设计方法及棱镜 |
-
2012
- 2012-08-29 JP JP2012188955A patent/JP2014048336A/ja active Pending
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CN109283684B (zh) * | 2018-09-20 | 2021-11-19 | 国营芜湖机械厂 | 基于Light tools仿真的透明件边缘封闭区观测棱镜的设计方法及棱镜 |
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