JP2014055891A - Imaging lens and imaging apparatus - Google Patents

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Tatsuyuki Kawamura
竜幸 河村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging lens capable of easily imaging a subject in a plurality of directions at a low cost.SOLUTION: An imaging lens 7 used for imaging a subject 1 by imaging means 7 is configured so that a flat surface part 13 is provided on the surface on the side of the subject 1 of a lens body 12 and a convex part 18 is provided on the surface on the side of the imaging means 7 opposite to the flat surface part 13. The convex part 18 includes a plurality of inclined surfaces 19 inclined in directions different from each other and light made incident on the flat surface part 13 is emitted in parallel with each other from the plurality of inclined surfaces 19.

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。   The present invention relates to an imaging lens used for imaging an object with an imaging unit, and an imaging apparatus including the imaging lens.

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。   For example, an inspection apparatus used for inspecting the presence or absence of a minute crack (hereinafter referred to as a crack) generated in a semiconductor wafer is known (see Patent Document 1). In this type of inspection apparatus, generally, a semiconductor wafer is irradiated with infrared light, the transmitted light is received by a camera, and displayed as an infrared image on a monitor. At this time, if there is a crack in the imaging range of the semiconductor wafer, the cracked portion is projected as a shadow in the image on the monitor.

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24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。   However, when imaging a semiconductor wafer from only one direction, as shown in FIG. 24, if the crack C is formed so as to be substantially parallel to the imaging direction D of the camera, the crack displayed on the monitor Since the shadow becomes very thin (the imaging width Z is about 1 μm, which is the same as the width W of the crack C), it is difficult to find the crack and there is a risk of missing the crack.

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)。   For this reason, conventionally, in order to make it easier to find a crack, a method of imaging a semiconductor wafer from a plurality of directions by changing the direction of the camera or the direction of the semiconductor wafer has been proposed (see Patent Document 1).

特開2006−184177号公報JP 2006-184177 A

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。   However, there is a problem that the structure becomes complicated if the orientation of the camera and the semiconductor wafer can be changed. There is also a method of installing a plurality of cameras, but in this case, there is a problem that the cost is increased.

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。   Therefore, in view of such circumstances, the present invention intends to provide an imaging lens capable of easily imaging an object from a plurality of directions at low cost, and an imaging apparatus including the imaging lens. .

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、レンズ本体の前記対象物側の面に平坦面部を設けると共に、前記平坦面部とは反対側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、前記平坦面部に入射した光が前記複数の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。   The invention according to claim 1 is an imaging lens used for imaging an object with an imaging unit, wherein a flat surface portion is provided on a surface of the lens body on the object side, and the imaging on the side opposite to the flat surface portion is provided. A convex surface portion is provided on the surface on the means side, the convex surface portion has a plurality of inclined surfaces inclined in different directions, and light incident on the flat surface portion is emitted in parallel to each other from the plurality of inclined surfaces. It is composed.

請求項1に記載の撮像レンズを用いることで、対象物側の平坦面部から入射した光を、反対側の凸面部が有する複数の傾斜面から互いに平行に出射することができるので、対象物を複数方向から同時に撮像することができる。   By using the imaging lens according to claim 1, light incident from the flat surface portion on the object side can be emitted in parallel to each other from a plurality of inclined surfaces of the convex surface portion on the opposite side. Images can be taken simultaneously from multiple directions.

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、前記凸面部の中央に、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。   According to a second aspect of the present invention, in the imaging lens according to the first aspect, a central flat surface portion parallel to the flat surface portion is provided at the center of the convex surface portion.

凸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。   By providing a central flat surface portion parallel to the flat surface portion at the center of the convex surface portion, the object can be imaged from the direction parallel to the imaging direction of the imaging means via the central flat surface portion.

請求項3の発明は、請求項1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平坦面部の中央へ貫通する貫通孔を形成したものである。   A third aspect of the present invention is the imaging lens according to the first aspect, wherein a through-hole penetrating from the center of the convex surface portion to the center of the flat surface portion is formed.

凸面部の中央から平坦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。   By forming a through hole penetrating from the center of the convex surface portion to the center of the flat surface portion, the object can be imaged from the direction parallel to the imaging direction of the imaging means through the through hole. In this case, the processing is easy and the manufacturing cost can be reduced.

請求項4の発明は、請求項3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平坦面部に向かって縮径させたものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the imaging lens according to the third aspect, the through hole is reduced in diameter from the convex surface portion toward the flat surface portion.

貫通孔を凸面部から平坦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。   By reducing the diameter of the through hole from the convex surface portion toward the flat surface portion, it is possible to ensure a large range in which imaging can be performed via the inclined surface.

請求項5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4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。   The invention of claim 5 is an image pickup apparatus comprising an image pickup lens and an image pickup means for picking up an image of a surface of an object through the image pickup lens, and the image pickup lens is any one of claims 1 to 4. The imaging lens described in 1 is provided.

撮像装置が請求項1から4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。   When the imaging apparatus includes the imaging lens according to any one of claims 1 to 4, the object can be simultaneously imaged from a plurality of directions.

請求項6の発明は、請求項5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。   A sixth aspect of the present invention is the imaging apparatus according to the fifth aspect, wherein the imaging means is a camera having a telecentric optical system.

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。   By using a camera equipped with a telecentric optical system as the imaging unit, the imaging unit is suitable for image processing.

請求項7の発明は、請求項5又は6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、前記凸面部の中央を通り、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。   A seventh aspect of the present invention is the imaging apparatus according to the fifth or sixth aspect, wherein the imaging lens or the object passes through the center of the convex surface portion and around an axis parallel to the imaging direction of the imaging means. The imaging direction can be changed by rotating.

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。   By rotating the imaging lens or the object around the axis, imaging from more directions can be performed without increasing the number of inclined surfaces.

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。   According to the present invention, an object can be easily imaged simultaneously from a plurality of directions. As a result, it is not necessary to install a plurality of imaging means or change the orientation of the imaging means or the object, so that the configuration can be simplified and the cost can be reduced.

本発明に係る撮像装置の実施の一形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the imaging device which concerns on this invention. 本発明の第1実施形態の撮像レンズの斜視図である。1 is a perspective view of an imaging lens according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。It is a figure which shows the transmitted optical path of the imaging lens of 1st Embodiment. 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。It is a figure which shows the image of the semiconductor wafer displayed on a monitor through the imaging lens of 1st Embodiment. 第1実施形態の撮像レンズを用いて撮像する場合の光路差を示す図である。It is a figure which shows the optical path difference in the case of imaging using the imaging lens of 1st Embodiment. 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。It is a figure for demonstrating the characteristic of the imaging lens of 1st Embodiment. 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。It is a figure for demonstrating the characteristic of the imaging lens of 1st Embodiment. 凸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。It is a figure which shows the image of the semiconductor wafer displayed on a monitor at the time of forming a convex surface part in hexagonal pyramid shape. 凸面部を角錐以外の形状に形成した例を示す図である。It is a figure which shows the example which formed the convex surface part in shapes other than a pyramid. 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。It is a figure which shows the image of the semiconductor wafer displayed on a monitor via the imaging lens shown in FIG. 第1実施形態の撮像レンズの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the imaging lens of 1st Embodiment. 撮像レンズを回転可能に構成した例を示す図である。It is a figure which shows the example which comprised the imaging lens so that rotation was possible. 第1実施形態の撮像レンズにおいて、凸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。In the imaging lens of 1st Embodiment, it is a figure which shows the example of the various display screens displayed on a monitor when the shape of a convex-surface part is varied. 本発明の第2実施形態の撮像レンズの斜視図である。It is a perspective view of the imaging lens of 2nd Embodiment of this invention. 凸面部を角錐台以外の形状に形成した例を示す図である。It is a figure which shows the example which formed the convex part in shapes other than a truncated pyramid. 第2実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。It is a figure which shows the transmitted optical path of the imaging lens of 2nd Embodiment. 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。It is a figure which shows the image of the semiconductor wafer displayed on a monitor through the imaging lens of 2nd Embodiment. 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。It is a figure for demonstrating the characteristic of the imaging lens of 2nd Embodiment. 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。It is a figure for demonstrating the characteristic of the imaging lens of 2nd Embodiment. 第2実施形態の撮像レンズにおいて、凸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。In the imaging lens of 2nd Embodiment, it is a figure which shows the example of the various display screens displayed on a monitor when the shape of a convex-surface part is varied. 本発明の第3実施形態の撮像レンズの斜視図である。It is a perspective view of the imaging lens of 3rd Embodiment of this invention. 第3実施形態の撮像レンズの透過光路を示す図である。It is a figure which shows the transmitted optical path of the imaging lens of 3rd Embodiment. 貫通孔を縮径させた例を示す図である。It is a figure which shows the example which diameter-reduced the through-hole. 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。It is a figure which shows the inspection method using the conventional semiconductor wafer inspection apparatus.

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。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.

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。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
The inspection apparatus shown in FIG. 1 includes a movable table 2 as a support member that supports a semiconductor wafer 1, infrared irradiation means 3 that irradiates the semiconductor wafer 1 with infrared light, and an imaging apparatus 4 that captures an infrared image of the semiconductor wafer 1. And a monitor 5 for displaying the captured infrared image.

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。   The movable table 2 is configured to be movable in a horizontal direction and a vertical direction by a moving mechanism (not shown) so that the semiconductor wafer 1 can be disposed at an appropriate position. An infrared irradiation means 3 is disposed below the movable table 2, and infrared rays are irradiated upward from the infrared irradiation means 3. As the infrared irradiating means 3, one arbitrarily selected from known infrared light sources such as a halogen lamp can be applied.

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。   The imaging device 4 includes a camera 6 as imaging means, and an imaging lens 7 interposed between the semiconductor wafer 1 and the camera 6. The camera 6 includes a camera body 8 and a lens barrel 9 attached to the camera body 8. In the camera body 8, there is provided an image sensor 10 that converts an image formed via an optical system into an electrical signal. In addition, a telecentric lens 11 that is a telecentric optical system is provided in the lens barrel 9.

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。   Here, the telecentric optical system is an optical system designed such that the principal ray is parallel to the lens optical axis, and is an optical system particularly suitable for image processing. The telecentric optical system includes an object side telecentric optical system in which the chief ray is parallel to the lens optical axis only on the object side, an image side telecentric optical system in which the chief ray is parallel to the lens optical axis only on the image side, and the object side. There is a bilateral telecentric optical system in which the principal ray is parallel to the lens optical axis on both the image side and the image side. Among them, here, a telecentric optical system in which the principal ray is parallel to the lens optical axis at least on the object side, that is, an object side telecentric optical system or a bilateral telecentric optical system is used.

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。   When the semiconductor wafer 1 is irradiated with infrared light from the infrared irradiation means 3, the infrared light is transmitted through the semiconductor wafer 1, and an infrared image of the semiconductor wafer 1 is formed on the image sensor 10 through the imaging lens 7 and the telecentric lens 11. The The infrared image is converted into an electrical signal by the image sensor 10 and sent to the monitor 5. The infrared image of the semiconductor wafer 1 is displayed as a contrast image on the monitor 5 based on the electrical signal.

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。
FIG. 2 is a perspective view of an imaging lens used in the inspection apparatus.
Hereinafter, based on FIG. 2, the structure of the imaging lens of 1st Embodiment of this invention is demonstrated.

図2に示すように、第1実施形態の撮像レンズ7は、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の半導体ウェハ1側に配設される面(図の下面)は、平坦面部13となっている。一方、平坦面部13とは反対側のカメラ6側に配設される面(図の上面)は、凸面部18となっている。   As shown in FIG. 2, the imaging lens 7 of the first embodiment has a lens body 12 made of a translucent member. A surface (lower surface in the drawing) disposed on the semiconductor wafer 1 side of the lens body 12 is a flat surface portion 13. On the other hand, a surface (upper surface in the drawing) disposed on the camera 6 side opposite to the flat surface portion 13 is a convex surface portion 18.

図2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。   In the configuration shown in FIG. 2, the convex surface portion 18 is formed in a quadrangular pyramid shape having four triangular inclined surfaces 19. Each inclined surface 19 is disposed so as to protrude from the lens body 12 toward the center of the convex portion 18 and is inclined in different directions.

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の平坦面部13に入射すると、平坦面部13を境界に屈折し、さらに反対側の凸面部18の各傾斜面19で屈折して出射される。このとき、各傾斜面19から出射される赤外線光は、カメラ6の方向へ向かって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。
FIG. 3 is a diagram illustrating a transmission optical path of the imaging lens according to the first embodiment.
As shown in FIG. 3, when the infrared light transmitted through the semiconductor wafer 1 is incident on the flat surface portion 13 of the imaging lens 7, it is refracted with the flat surface portion 13 as a boundary, and further on each inclined surface 19 of the convex surface portion 18 on the opposite side. Refraction is emitted. At this time, the infrared light emitted from each inclined surface 19 is emitted in parallel with each other toward the camera 6. Then, the infrared light emitted in parallel enters the telecentric lens 11 as it is, and is displayed as an infrared image on the monitor 5 via the image sensor 10.

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。
FIG. 4 shows an image of the semiconductor wafer displayed on the monitor via the imaging lens of the first embodiment.
As shown in FIG. 4, the monitor screen has four triangular display sections H1 to H4, and images P1 to P4 of the semiconductor wafer are displayed for each display section H1 to H4. These images P <b> 1 to P <b> 4 are obtained by imaging a semiconductor wafer from above obliquely through four inclined surfaces of the imaging lens. Thus, by imaging a semiconductor wafer via an imaging lens having four inclined surfaces, the semiconductor wafer can be imaged simultaneously from four different directions. In FIG. 4, circled portions e1 to e4 in the images P1 to P4 indicate the same portions in the images P1 to P4.

図5は、第1実施形態の撮像レンズを用いて撮像する場合の光路差を示す図である。
第1実施形態の撮像レンズを用いた場合、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、図5において、透過光L1とL2が撮像レンズ7に入射してから出射するまでの光路差をIb、透過光L1とL2が撮像レンズ7を出射してからカメラ6に入射するまでの光路差をIaとすると、下記式(1)で表される。なお、図5に示す透過光L1,L2の各光路において、同じ符号c,d,eの部分は同じ光路長の部分を示している。
FIG. 5 is a diagram illustrating an optical path difference when imaging is performed using the imaging lens of the first embodiment.
When the imaging lens of the first embodiment is used, the optical path difference ΔI between the transmitted light L1 transmitted through one end portion of the semiconductor wafer 1 and the transmitted light L2 transmitted through the opposite end portion is the transmitted light L1 in FIG. , L2 is the optical path difference from the incidence to the imaging lens 7 until it is emitted, and Ia is the optical path difference from the transmission light L1 and L2 from the imaging lens 7 to the incidence to the camera 6. It is represented by (1). In addition, in each optical path of the transmitted light L1 and L2 shown in FIG.

ΔI=Ib−Ia・・・式(1)   ΔI = Ib−Ia (1)

このように、第1実施形態の撮像レンズを用いた場合、光路差ΔIは、透過光L1とL2が撮像レンズ7に入射してから出射するまでの光路差Ibと、透過光L1とL2が撮像レンズ7を出射してからカメラ6に入射するまでの光路差Iaとの差分によって得られる。   As described above, when the imaging lens of the first embodiment is used, the optical path difference ΔI includes the optical path difference Ib from when the transmitted lights L1 and L2 enter the imaging lens 7 to the exit, and the transmitted lights L1 and L2. It is obtained by the difference with the optical path difference Ia from the exit from the imaging lens 7 to the incidence on the camera 6.

また、図5において、撮像レンズ7の平坦面部13に対して垂直な線と各透過光L1,L2が撮像レンズ7を透過する際の光軸とが成す角をθとすると、上記光路差ΔIを、下記式(2)で表すことも可能である。   In FIG. 5, if the angle formed by a line perpendicular to the flat surface portion 13 of the imaging lens 7 and the optical axis when each of the transmitted lights L1 and L2 passes through the imaging lens 7, θ is the optical path difference ΔI. Can also be represented by the following formula (2).

ΔI=(1/cosθ−1)Ib・・・式(2)   ΔI = (1 / cos θ−1) Ib Expression (2)

また、上記光路差ΔIは、角度θが小さいほど、すなわち、撮像レンズ7の屈折率が小さいほど小さくなるので、像のボケを抑制することができる。   Further, the optical path difference ΔI becomes smaller as the angle θ is smaller, that is, as the refractive index of the imaging lens 7 is smaller, so that blurring of the image can be suppressed.

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19を通過して出射する出射点を示す。
The configuration using the imaging lens of the first embodiment has the following characteristics.
FIG. 6 is a diagram illustrating an optical path of light transmitted through the imaging lens of the first embodiment. In this figure, reference numerals Q1 to Q3 denote arbitrarily selected imaging points on the semiconductor wafer 1, reference numerals s1 to s3, and FIG. Reference numerals t1 to t3 indicate exit points where light from the imaging points Q1 to Q3 passes through the inclined surfaces 19 of the imaging lens 7 and exits.

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19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。   Here, in FIG. 6, assuming that the distances between the emission points s1 to s3 and t1 to t3 are A and B, and a and b, respectively, the relationship between the distances A and B, and a and b between the emission points is It is constant regardless of the orientation of the semiconductor wafer 1 with respect to the imaging lens 7. That is, A: B = a: b. As described above, in the configuration using the imaging lens of the first embodiment, the relationship between the distances between the emission points is constant regardless of the orientation of the semiconductor wafer 1 with respect to the imaging lens 7. Thus, it is possible to easily grasp the positional relationship of each image taken in correspondence with each other. For this reason, the calculation performed to correspond the position on each image becomes very simple.

また、特に、撮像レンズ7が偶数個の傾斜面19を有する構成においては、互いに対向する傾斜面19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19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19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19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19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。
In particular, in the configuration in which the imaging lens 7 has an even number of inclined surfaces 19, the following characteristics are further provided between images displayed via the inclined surfaces 19 facing each other.
For example, a type having four inclined surfaces 19 will be described as an example. Among images displayed through the inclined surfaces 19 facing each other in FIG. The same places e1 and e3 are arranged on the same straight line M orthogonal to the virtual line Y that is the axis of symmetry of the image display sections G1 and G3. Similarly, between the images P2 and P4 arranged opposite to each other in the vertical direction in the figure, the same portions e2 and e4 are the same straight line orthogonal to the virtual line X that is the axis of symmetry of the image display sections G2 and G4. N. Although not shown, the same applies to other configurations having an even number of inclined surfaces 19. As described above, it is also possible to specify the position on each image based on the characteristic that the same portion is arranged on a predetermined straight line between the images displayed via the inclined surfaces 19 facing each other. is there.

上述の実施形態では、凸面部18を四角錐状に形成したものであったが、凸面部18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。   In the above-described embodiment, the convex surface portion 18 is formed in a quadrangular pyramid shape, but the shape of the convex surface portion 18 is not limited to this. A triangular pyramid or other polygonal pyramids may be formed.

図8に、凸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、凸面部18を構成する傾斜面19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、凸面部18をその他の多角錐状に形成した場合も同様に、その凸面部18が有する傾斜面19の数に応じて複数の画像が表示される。
FIG. 8 shows an image of the semiconductor wafer displayed on the monitor when the convex surface portion is formed in a hexagonal pyramid shape.
In this case, since six inclined surfaces 19 constituting the convex surface portion 18 are provided, six images P1 to P6 obtained by imaging the semiconductor wafer from six directions are displayed on the monitor screen. Although not shown, when the convex surface portion 18 is formed in other polygonal pyramids, a plurality of images are displayed according to the number of inclined surfaces 19 of the convex surface portion 18.

また、凸面部18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、凸面部18が、その両端側から中間部に向かってレンズ本体12から突出するように傾斜する一対の傾斜面19を有するように構成してもよい。この場合、各傾斜面19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。
Moreover, you may form the convex part 18 in shapes other than a pyramid.
For example, as shown in FIG. 9, the convex surface portion 18 may be configured to have a pair of inclined surfaces 19 that are inclined so as to protrude from the lens body 12 toward the intermediate portion from both end sides thereof. In this case, an image captured through each inclined surface 19 is as shown in FIG.

また、図11(a)(b)に示すように、角柱状の部材(直方体)や円柱の部材を、その側面の途中から一端に向かって複数回カットし、角錐状のカット面を形成することにより、第1実施形態の撮像レンズ7を作成してもよい。   Further, as shown in FIGS. 11A and 11B, a prismatic member (a rectangular parallelepiped) or a cylindrical member is cut a plurality of times from the middle of the side surface toward one end to form a pyramidal cut surface. Thus, the imaging lens 7 of the first embodiment may be created.

ところで、凸面部18が有する傾斜面19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19の数を増やすにも限界がある。また、傾斜面19の数を多くすると、反対に傾斜面19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。   By the way, as the number of the inclined surfaces 19 included in the convex surface portion 18 is larger, imaging from more than one direction is possible. However, there is a limit to increasing the number of inclined surfaces 19. On the contrary, when the number of the inclined surfaces 19 is increased, the range of each display section corresponding to each inclined surface 19 is reduced, or when the number of pixels of the camera 6 is determined, the pixels assigned to each image display section The number is relatively reduced and the resolution is lowered.

そこで、図12に示すように、撮像レンズ7を、凸面部18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19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。   Therefore, as shown in FIG. 12, the imaging lens 7 passes through the center of the convex portion 18 and is around an axis R parallel to the imaging direction of the camera 6 (or the light emission direction from the imaging lens 7 to the camera 6). By rotating the lens to the first position, it is possible to capture images from more directions without increasing the number of inclined surfaces 19.

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19を有する凸面部18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19を有する四角錐状の凸面部18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19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。   When it is desired to image the semiconductor wafer 1 from the entire circumference, the imaging lens 7 may be rotated by, for example, 360 °. However, it is not always necessary to rotate the imaging lens 7 by 360 °. Specifically, in the case of the convex portion 18 having n inclined surfaces 19, the rotation angle may be only 360 ° / n. For example, in the case of a quadrangular pyramid-shaped convex surface portion 18 having four inclined surfaces 19, the imaging lens 7 may be rotated by 360 ° / 4 = 90 °. In other words, by rotating the field of view equally divided into four by the four inclined surfaces 19 by 90 °, 4 × 90 ° = 360 ° imaging can be performed.

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。   On the other hand, if the imaging lens 7 is fixed and the semiconductor wafer 1 is rotated around the axis R, or both the imaging lens 7 and the semiconductor wafer 1 are rotated, all the same processing is performed. Imaging from the circumferential direction is possible. Further, the camera 6 may be rotated together with the imaging lens 7. In addition, when it is not necessary to obtain an image from the entire 360 ° circumference, a rotation angle may be set as appropriate.

図13に、第1実施形態の撮像レンズにおいて、凸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13(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。
FIG. 13 shows examples of various display screens displayed on the monitor when the shape of the convex surface portion is changed in the imaging lens of the first embodiment.
In each of FIGS. 13A to 13G, the size and shape of the entire display screen of the monitor are all displayed in the same size and shape for comparison. In each figure, a circular hatched portion indicates a maximum effective display range in which an imaging target object is displayed without protruding when the imaging lens is rotated in each display section in the display screen.

図13において、(a)と(b)は、それぞれ、凸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。   In FIGS. 13A and 13B, two display sections are formed by providing two inclined surfaces facing each other on the convex portion, but the shapes of the display sections are different. Specifically, in (a), two rectangular display sections are formed by dividing the entire rectangular display screen by a line segment passing through the middle part of the pair of opposite sides. On the other hand, in (b), two triangular display sections are formed by dividing the same entire display screen by one diagonal line.

(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。   Comparing (a) and (b), (b) is advantageous in that a larger maximum effective display range can be secured when the imaging lens is rotated than (a). On the other hand, (a) is advantageous in manufacturing because the shape of the imaging lens becomes simpler than (b).

また、(c)と(d)は、それぞれ、凸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。   In (c) and (d), four display sections are formed by forming convex portions in a quadrangular pyramid shape. However, the display sections have different shapes. Specifically, in (c), four rectangular display sections are formed by dividing the entire display screen into two line segments that pass through the middle part of the two pairs of opposite sides. On the other hand, in (d), four triangular display sections are formed by dividing the entire display screen by two diagonal lines.

(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。   Comparing (c) and (d), (c) is advantageous in that a larger maximum effective display range can be secured when the imaging lens is rotated than (d). On the other hand, (d) is advantageous in manufacturing because the shape of the imaging lens becomes simpler than (c).

また、(e)は、凸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、凸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。   Further, (e) is a convex surface portion formed in a hexagonal pyramid shape and six display sections are formed, and (f) is a convex surface portion formed in an octagonal pyramid shape and eight display sections are formed. Is. As described above, increasing the number of inclined surfaces increases the direction in which imaging can be performed, but the area per display section decreases, so the range that can be displayed for each display section and the maximum effective display range when the imaging lens is rotated It tends to be smaller.

また、(g)は、凸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。   In (g), the convex surface portion is formed in a triangular pyramid shape, and three display sections are formed. In this case, it is possible to ensure a large range that can be displayed for each display section and a maximum effective display range when the imaging lens is rotated. However, when forming an odd number of inclined surfaces such as a triangular pyramid or a equilateral pyramid on a lens body composed of an even number of sides such as a quadrangle when viewed in plan as in this example, the shape becomes complicated. It takes time to form a lens.

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。   As described above, the size and shape of the display section on the monitor screen vary depending on the number of inclined surfaces formed on the lens body and the manner of arrangement. Accordingly, the range that can be displayed for each display section and the maximum effective display range when the imaging lens is rotated are different, so it is necessary to select an imaging lens that is suitable for the type of imaging object and the purpose of imaging. Is preferred.

図14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14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、凸面部18の形状が異なる。具体的に、図14に示す撮像レンズ7の凸面部18には、その中央に半導体ウェハ1側の平坦面部13と平行な中央平坦面部20が設けられている。そして、この中央平坦面部20の周囲に、中央平坦面部20に向かってレンズ本体12から突出するように傾斜する複数の傾斜面19が設けられている。ここでは、凸面部18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15に示すように、互いに対向する2つの傾斜面19を有する構成において、各傾斜面19の間に中央平坦面部20を形成することも可能である。
FIG. 14 is a perspective view of an imaging lens according to the second embodiment of the present invention.
The imaging lens 7 shown in FIG. 14 differs from the imaging lens 7 of the first embodiment described above in the shape of the convex surface portion 18. Specifically, a central flat surface portion 20 parallel to the flat surface portion 13 on the semiconductor wafer 1 side is provided at the center of the convex surface portion 18 of the imaging lens 7 shown in FIG. A plurality of inclined surfaces 19 that are inclined so as to protrude from the lens body 12 toward the central flat surface portion 20 are provided around the central flat surface portion 20. Here, although the convex surface part 18 is formed in the shape of a quadrangular pyramid as a whole, it can also be formed in other pyramid shapes. As shown in FIG. 15, in a configuration having two inclined surfaces 19 facing each other, a central flat surface portion 20 can be formed between the inclined surfaces 19.

図16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16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の平坦面部13から入射し、凸面部18が有する各傾斜面19と中央平坦面部20から出射する。このとき、各傾斜面19から出射する赤外線光は屈折し、中央平坦面部20から出射する赤外線光は屈折せずに直進するが、各傾斜面19及び中央平坦面部20から出射する赤外線光は、それぞれ、カメラ6の方向へ向かって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。
FIG. 16 is a diagram illustrating a transmission light path of the imaging lens according to the second embodiment.
As shown in FIG. 16, the infrared light transmitted through the semiconductor wafer 1 enters from the flat surface portion 13 of the imaging lens 7 and exits from the inclined surfaces 19 and the central flat surface portion 20 of the convex surface portion 18. At this time, the infrared light emitted from each inclined surface 19 is refracted, and the infrared light emitted from the central flat surface portion 20 goes straight without being refracted, but the infrared light emitted from each inclined surface 19 and the central flat surface portion 20 is The beams are emitted in parallel with each other toward the camera 6. Then, the infrared light emitted in parallel enters the telecentric lens 11 as it is, and is displayed as an infrared image on the monitor 5 via the image sensor 10.

図17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、四角錐台状の凸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、六角錐台状の凸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。
FIG. 17 shows an image of a semiconductor wafer displayed on a monitor via the imaging lens of the second embodiment.
Here, an image displayed when an imaging lens having a quadrangular frustum-shaped convex surface portion is used and an image displayed when an imaging lens having a hexagonal frustum-shaped convex surface portion is used are shown. .

図17(a)に示すように、四角錐台状の凸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。   As shown in FIG. 17A, in the case of using an imaging lens having a quadrangular frustum-shaped convex surface portion, the monitor screen has a quadrangular display section H5 in the center and a trapezoid around it. Semiconductor wafer images P1 to P5 are displayed in the four display sections H1 to H4, respectively. The images P1 to P4 displayed in the four surrounding display sections H1 to H4 are obtained by imaging the semiconductor wafer from obliquely above through the inclined surfaces, and the image P5 displayed in the central display section H5 is The semiconductor wafer is imaged vertically from above (the direction parallel to the imaging direction of the imaging means) through the central flat surface portion.

また、図17(b)に示すように、六角錐台状の凸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17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。   In addition, as shown in FIG. 17B, when an imaging lens having a hexagonal frustum-shaped convex surface portion is used, a hexagonal display section H7 at the center and a trapezoidal or pentagonal shape around the hexagonal display section H7. Semiconductor wafer images P1 to P7 are displayed in the six display sections H1 to H6, respectively. Also in this case, the images P1 to P6 displayed in the six surrounding display sections H1 to H6 are images of the semiconductor wafer imaged obliquely from above through the respective inclined surfaces, and are displayed in the central display section H7. The image P7 is an image of the semiconductor wafer taken from above through the central flat surface portion. In FIG. 17, the circled portions e1 to e7 in the images P1 to P7 indicate the same portions in the images P1 to P7.

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。   As described above, when the imaging lens of the second embodiment is used, in addition to an image obtained by imaging a semiconductor wafer from a diagonally upper side through a plurality of inclined surfaces, the semiconductor wafer is imaged from an upper vertical direction through a central flat surface portion. Images can be obtained simultaneously. In addition, according to the configuration of the second embodiment, it is possible to effectively utilize the vicinity of the center of the display screen by obtaining an image through the central flat surface portion.

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18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20と全ての傾斜面19との間において成立し、傾斜面19の数が偶数であるか奇数であるかに限らず成立する。
The imaging lens of the second embodiment has the following characteristics.
In FIG. 18, an image P7 imaged through the central flat surface portion and an image P1 imaged through one of a plurality of inclined surfaces will be described as an example. The same image on these images P1 and P7. The places e1 and e7 are arranged on the same straight line K orthogonal to the boundary line between the display sections H1 and H7 displaying these images P1 and P7. Further, this relationship is established between the central flat surface portion 20 and all the inclined surfaces 19, and is established regardless of whether the number of the inclined surfaces 19 is an even number or an odd number.

さらに、撮像レンズ7が偶数個の傾斜面19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19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。   Further, in the configuration in which the imaging lens 7 has an even number of inclined surfaces 19, the same place is a predetermined straight line between images displayed via the inclined surfaces 19 facing each other, as described with reference to FIG. 7. There is a characteristic placed on top. As described above, the position on each image can be specified based on the characteristics of the imaging lens of the second embodiment.

また、図19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19及び中央平坦面部20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19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19及び中央平坦面部20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。   Further, as shown in FIG. 19, also in the imaging lens of the second embodiment, the distance between the emission points emitted from the inclined surface 19 and the central flat surface portion 20 regardless of the orientation of the semiconductor wafer 1 with respect to the imaging lens 7. The relationship is constant. That is, in FIG. 19, the emission points at which light from arbitrarily selected imaging points Q1 to Q3 on the semiconductor wafer 1 pass through the inclined surfaces 19 and the central flat surface portion 20 of the imaging lens 7 are denoted by reference numerals, respectively. s1 to s3, t1 to t3, and u1 to u3, and the distances between the emission points s1 to s3, t1 to t3, and u1 to u3 are A and B, a and b, and α and β, respectively. A: B = a: b = α: β. Therefore, even when an image is picked up using the imaging lens of the second embodiment, as in the first embodiment, the correspondence is used to specify the position on each image in correspondence with a simple calculation. It is possible.

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。   Although not shown in the drawing, in the configuration using the imaging lens of the second embodiment, as in the first embodiment, the imaging lens 7 and the semiconductor wafer 1 are rotated, and an imageable range is targeted. It is also possible to enlarge in the circumferential direction of the object.

図20に、第2実施形態の撮像レンズにおいて、凸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20(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。
FIG. 20 shows examples of various display screens displayed on the monitor when the shape of the convex surface portion is changed in the imaging lens of the second embodiment.
20A to 20G, for the purpose of comparison, the entire size and shape of the display screen of the monitor are all displayed in the same size and shape. In each figure, a circular hatched portion indicates a maximum effective display range in which an imaging target object is displayed without protruding when the imaging lens is rotated in each display section in the display screen.

図20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。   In FIGS. 20A and 20B, three display sections are formed by providing inclined surfaces on both sides of the central flat surface portion, but the shapes of the display sections are different from each other. Specifically, in (a), three rectangular display sections are formed by dividing the entire rectangular display screen by two line segments orthogonal to the pair of opposite sides. On the other hand, in (b), the same entire display screen is divided into two line segments parallel to the diagonal line, thereby forming two triangular display sections and one long hexagonal display section.

(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。   Comparing (a) and (b), (b) is advantageous in that a larger maximum effective display range can be secured when the imaging lens is rotated than (a). However, in each of the examples (a) and (b), since the display section extends long, it is difficult to effectively utilize the entire display section particularly when the imaging lens is rotated.

また、(c)と(d)は、それぞれ、凸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。   Further, (c) and (d) are formed by forming the convex surface portion in the shape of a quadrangular pyramid to form five display sections. In (c), the entire display screen is centered. Are divided by line segments drawn from the respective vertices of the rectangle toward the middle portion of each side of the display screen, thereby forming five display sections. On the other hand, in (d), the display screen is divided into five by dividing the entire display screen by a square arranged at the center and a line drawn from each vertex of the rectangle toward each vertex of the display screen. Forming one.

(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。   Comparing (c) and (d), (c) is advantageous in that a larger maximum effective display range can be secured when the imaging lens is rotated than (d).

また、(e)は、凸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、凸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。   Further, (e) is a convex surface portion formed in a hexagonal frustum shape and seven display sections are formed, and (f) is a convex surface portion formed in an octagonal frustum shape and nine display sections. Formed. As described above, increasing the number of inclined surfaces increases the direction in which imaging can be performed, but the area per display section decreases, so the range that can be displayed for each display section and the maximum effective display range when the imaging lens is rotated It tends to be smaller.

また、(g)は、凸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。   In (g), the convex portion is formed in a triangular frustum shape and four display sections are formed. In this case, the ratio of the maximum effective display range during rotation in the entire display screen is reduced, which is inefficient.

図21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、凸面部18の中央から平坦面部13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19が形成されている。ここでは、凸面部18が4つの傾斜面19を有する構成であるが、傾斜面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。
FIG. 21 is a perspective view of an imaging lens according to the third embodiment of the present invention.
In this embodiment, the imaging lens 7 is formed with a through hole 17 that penetrates from the center of the convex surface portion 18 to the center of the flat surface portion 13. A plurality of inclined surfaces 19 that are inclined in different directions are formed around the through hole 17. Here, although the convex surface part 18 is the structure which has the four inclined surfaces 19, the number of the inclined surfaces 19 can also be 2 or 3 or 5 or more. Moreover, the cross-sectional shape of the through-hole 17 is not limited to a quadrangle, and may be formed in other polygons.

図22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22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16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20)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。
FIG. 22 is a diagram illustrating a transmission optical path of the imaging lens according to the third embodiment.
As shown in FIG. 22, the transmission optical path of the imaging lens of the third embodiment is basically the same as the transmission optical path of the imaging lens of the second embodiment shown in FIG. The difference is that in the second embodiment, the light passing through the central portion (central flat surface portion 20) of the imaging lens 7 goes straight through the lens, whereas in the third embodiment, the light passes through the central portion of the imaging lens 7. That is, the light to travel straightly travels through the space (the through hole 17) where there is no lens. However, since the transmitted light path is the same in either case, the image displayed on the monitor is the same.

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。   Therefore, even when the imaging lens of the third embodiment is used, as in the second embodiment, the semiconductor wafer is simultaneously imaged from a plurality of obliquely upward directions and vertically upward (a direction parallel to the imaging direction of the imaging means). Is possible. Also in the third embodiment, the positional relationship between the images and the imaging range have the same characteristics as in the second embodiment.

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、凸面部18の中央に中央平坦面部20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20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20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、凸面部18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。   As described above, the imaging lens of the third embodiment and the imaging lens of the second embodiment are the same in that the object can be imaged from diagonally upward and vertically upward, but in terms of manufacturability, the imaging lens of the third embodiment. The configuration is more advantageous. That is, the imaging lens of the second embodiment is troublesome because the central flat surface portion 20 must be formed at the center of the convex surface portion 18. Further, since the central flat surface portion 20 needs to be disposed so as to be parallel to the opposite flat surface portion 13, it is required to process the central flat surface portion 20 with high accuracy. On the other hand, in the case of the imaging lens according to the third embodiment, it is only necessary to form the through hole 17 at the center of the convex portion 18, so that there is an advantage that the processing is easy and the manufacturing cost can be reduced.

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。   Although not shown, in the configuration using the imaging lens according to the third embodiment, at least one of the imaging lens 7 and the semiconductor wafer 1 may be rotated as in the first embodiment.

また、図23に示すように、貫通孔17を、上方の凸面部18から下方の平坦面部13に向かって縮径させることで、図22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、平坦面部13の領域を増やすことができる。これにより、傾斜面19を介して半導体ウェハ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。   Further, as shown in FIG. 23, the through-hole 17 is formed in a straight shape as shown in FIG. 22 by reducing the diameter of the through-hole 17 from the upper convex surface portion 18 toward the lower flat surface portion 13. Compared to the case, the area of the flat surface portion 13 can be increased. Thereby, it is possible to ensure a large range in which the semiconductor wafer 1 can be imaged from the oblique direction via the inclined surface 19. On the other hand, when it is desired to ensure a large range in which the semiconductor wafer 1 can be imaged from vertically above, the through-hole 17 may be formed in a straight shape.

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。   As described above, according to the present invention, since a semiconductor wafer can be imaged simultaneously from a plurality of directions, it is easy to find a crack generated in the semiconductor wafer, and the possibility of missing a crack can be reduced. In addition, the semiconductor wafer can be easily imaged from a plurality of directions simply by passing an imaging lens having a plurality of inclined surfaces between the semiconductor wafer and the camera. As a result, it is not necessary to install a plurality of cameras or rotate the cameras, so that the configuration can be simplified and the cost can be reduced.

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。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention.
In the above-described embodiment, the case where the imaging lens according to the present invention is applied to an inspection apparatus that inspects for cracks in a semiconductor wafer has been described as an example, but the present invention is also applied to an apparatus that inspects an object other than a semiconductor wafer. It is possible to apply the invention. Further, the imaging object is not limited to a translucent workpiece such as a semiconductor wafer, and may be a non-translucent workpiece. The present invention can also be applied to an imaging apparatus used for purposes other than inspection, such as observation, position recognition, or measurement.

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
17 貫通孔
18 凸面部
19 傾斜面
20 中央平坦面部
1 Semiconductor wafer (object)
4 Imaging device 6 Camera (imaging means)
7 imaging lens 11 telecentric lens 12 lens body 13 flat surface portion 17 through-hole 18 convex surface portion 19 inclined surface 20 central flat surface portion

Claims (7)

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、
レンズ本体の前記対象物側の面に平坦面部を設けると共に、
前記平坦面部とは反対側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、
前記平坦面部に入射した光が前記複数の傾斜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。
An imaging lens used for imaging an object with an imaging means,
While providing a flat surface portion on the object side surface of the lens body,
Providing a convex surface portion on the surface on the imaging means side opposite to the flat surface portion,
The convex surface portion has a plurality of inclined surfaces inclined in different directions,
An imaging lens configured to emit light incident on the flat surface portion in parallel with each other from the plurality of inclined surfaces.
前記凸面部の中央に、前記平坦面部と平行な中央平坦面部を設けた請求項1に記載の撮像レンズ。   The imaging lens according to claim 1, wherein a central flat surface portion parallel to the flat surface portion is provided at the center of the convex surface portion. 前記凸面部の中央から前記平坦面部の中央へ貫通する貫通孔を形成した請求項1に記載の撮像レンズ。   The imaging lens according to claim 1, wherein a through-hole penetrating from a center of the convex surface portion to a center of the flat surface portion is formed. 前記貫通孔を、前記凸面部から前記平坦面部に向かって縮径させた請求項3に記載の撮像レンズ。   The imaging lens according to claim 3, wherein the diameter of the through hole is reduced from the convex surface portion toward the flat surface portion. 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4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。
An imaging apparatus comprising an imaging lens and imaging means for imaging an object through the imaging lens,
An imaging apparatus comprising the imaging lens according to claim 1 as the imaging lens.
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5に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 5, wherein the imaging unit is a camera including a telecentric optical system. 前記撮像レンズ又は前記対象物を、前記凸面部の中央を通り、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5又は6に記載の撮像装置。   The imaging lens or the object is configured to be able to change the imaging direction by rotating around the axis parallel to the imaging direction of the imaging means through the center of the convex surface portion. Imaging device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11409108B2 (en) * 2019-05-30 2022-08-09 Boe Technology Group Co., Ltd. Near-eye display panel and near-eye display device

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