JP2014048336A - 撮像レンズ及び撮像装置 - Google Patents

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

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）。

特開２００６−１８４１７７号公報

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。

本発明に係る撮像装置の実施の一形態を示す図である。 本発明の第１実施形態の撮像レンズの斜視図である。 第１実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。 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である。 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。 第１実施形態の撮像レンズの特性を説明するための図である。 第１実施形態の撮像レンズの特性を説明するための図である。 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図である。 凹面部を角錐以外の形状に形成した例を示す図である。 図９に示す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である。 撮像レンズを回転可能に構成した例を示す図である。 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図である。 本発明の第２実施形態の撮像レンズの斜視図である。 凹面部を角錐台以外の形状に形成した例を示す図である。 第２実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。 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図である。 第２実施形態の撮像レンズの特性を説明するための図である。 第２実施形態の撮像レンズの特性を説明するための図である。 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図である。 本発明の第３実施形態の撮像レンズの斜視図である。 第３実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。 貫通孔を縮径させた例を示す図である。 本発明の第４実施形態の撮像レンズの斜視図である。 凸面部と凹面部を角錐以外の形状に形成した例を示す図である。 第４実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。 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。 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。 別の第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。 本発明の第５実施形態の撮像レンズの斜視図である。 凸面部と凹面部を角錐台以外の形状に形成した例を示す図である。 第５実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。 別の第５実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。 本発明の第６実施形態の撮像レンズの斜視図である。 第６実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。 貫通孔を縮径させた例を示す図である。 従来の半導体ウェハ検査装置を用いた検査方法を示す図である。

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。

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。

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（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (14)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。

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