JP2015055561A - マイクロレンズアレイの欠陥検査方法及び欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロレンズアレイ上のマイクロレンズの欠陥の有無を検査できるマイクロレンズアレイの欠陥検査方法及び欠陥検査装置を提供すること。【解決手段】本発明にかかるマイクロレンズアレイの欠陥検査方法は、複数のマイクロレンズが面内に配列されたマイクロレンズアレイ１６０の欠陥検査方法であって、光源１１０からマイクロレンズアレイ１６０に照射された光が各マイクロレンズを透過して生成された、光軸に沿った方向のある１か所における複数の集光スポットの画像を、撮像素子１４０を用いて取得し、取得された集光スポットの画像からマイクロレンズ１６１の欠陥の有無を検出することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明はマイクロレンズアレイの欠陥検査方法及び欠陥検査装置に関する。

透過型スクリーンや液晶プロジェクタに用いられる部品として、マイクロレンズアレイが知られている（特許文献１）。製造したマイクロレンズアレイの光学的性能が設計通りになっているかを検査する方法が種々知られている（特許文献２、３）。

特許第４７６９９１２号公報 特開２０００−００９５８７号公報 特開２０００−１５５０７１号公報

マイクロレンズアレイには、素子表面に凹凸形状を設けた屈折型と、素子内部に屈折率分布を設けた屈折率分布型がある。いずれの種類においても、マイクロレンズアレイの製造工程では、その製法に由来した様々な欠陥が生じることがある。例えば、マイクロレンズ形状を有する金型を用いて射出成形法により製造されたマイクロレンズアレイの場合、焼け、シルバー、気泡、ウェルドライン、傷、異物付着などの様々な欠陥が発生し得る。本明細書では、これらの欠陥を光学機能的な欠陥と区別して呼称するため、形態欠陥ということにする。

マイクロレンズアレイに形態欠陥があれば不良品となるため、出荷前に欠陥の有無を検査する必要がある。外観は見るとすぐに良否がわかるので、光学性能の検査よりも外観検査の方がわかりやすい。そのため、通常は、光学性能の検査の前にまず目視による外観の検査を行う。

プロジェクタやヘッドアップディスプレイなどの表示素子においては、画質の高精細化が進んでおり、その構成部品となるマイクロレンズアレイにも、レンズの配列ピッチをより細かくする要求がある。
しかしながら、マイクロレンズの配列ピッチが数十μｍ以下になった場合には、上述した様々な欠陥も数十μｍ以下のサイズのものを検出する必要がある。このような小さい欠陥を人間の目による目視検査で確実に検出するのは非常に難しい。

ここで、ＣＣＤなどの固体撮像素子によるカメラを用いてマイクロレンズアレイの表面を撮影し、取得したカメラ画像を用いて欠陥検査も行うことも考えられる。例えば、照明光をマイクロレンズアレイに照射して、その反射光を撮像素子により取得する。この方法によれば、撮像レンズにより倍率を拡大してマイクロレンズを観察できるので、目視検査よりもマイクロレンズの検査が確実に行えるようにも思える。しかし、カメラ画像を用いた欠陥検査においては、マイクロレンズアレイの表面の多数のマイクロレンズによる乱反射が問題となる。

ある箇所のマイクロレンズに欠陥がある場合に、カメラ画像では、そのマイクロレンズの像は、隣接した欠陥のないマイクロレンズの乱反射した像と重畳してしまうことがある。このため、数十μｍ以下の小さい欠陥を精度よく検査するのは困難である。このようにマイクロレンズの欠陥検査方法については、有効な方法が未だ確立していないのが現状である。

例えば、特許文献２および特許文献３には、マイクロレンズアレイの焦点距離を測定する方法が開示されている。
特許文献２においては、マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズごとにその焦点距離を測定する方法が開示されている。
特許文献３においては、マイクロレンズアレイの焦点距離を各レンズのエッジからではなく、正確に各レンズ主点からの距離として計測するための方法が開示されている。

特許文献２および特許文献３の両文献に開示されているマイクロレンズアレイの検査方法は基本的に同じ原理に基づいているので、これを以下簡単に説明する。
まず、マイクロレンズアレイに平行光を入射させる。平行光を得るため、両文献においてはレーザ光などのコヒーレント光を用いている。
そして、マイクロレンズアレイの各マイクロレンズを透過して来た光を受光器で受光する。このとき、マイクロレンズアレイに平行光を入射したので、各マイクロレンズからの射出光は焦点距離の位置で収束するはずである。

したがって、この焦点位置に受光器をもってくれば、光を受光する面積は最小を示し、かつ、最大の受光輝度値を得るであろう。
逆に、焦点距離の位置から外れたところに受光器があると、光を受光する面積は大きくなり、受光輝度値は減少するであろう。

特許文献２および特許文献３の両文献においては、受光器とマイクロレンズアレイとの距離を近づけたり遠ざけたりして、受光器で受光する光の面積や輝度値を距離の関数として取得する。
そして、受光面積が最小となるか、受光輝度値が最大となる受光器の地点を求めれば、すなわちそれがマイクロレンズの焦点距離である。

特許文献２においては、マイクロレンズごとの焦点距離を計測し、それが設計値通りになっているかを一つ一つ検査する。
焦点距離が設計値からずれてしまっている異常なマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイは、選別や廃棄等の対象となる。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、マイクロレンズアレイ上のマイクロレンズの欠陥の有無を検査できるマイクロレンズアレイの欠陥検査方法及び欠陥検査装置を提供することを目的とする。

本発明にかかるマイクロレンズアレイの欠陥検査方法は、
複数のマイクロレンズが面内に配列されたマイクロレンズアレイの欠陥検査方法であって、
光源から前記マイクロレンズアレイに照射された光が各マイクロレンズを透過して生成された、光軸に沿った方向のある１か所における複数の集光スポットの画像を、撮像素子を用いて取得し、
取得された前記集光スポットの画像から前記マイクロレンズの欠陥の有無を検出することを特徴とする。

上述のマイクロレンズアレイの欠陥検査方法は、
前記マイクロレンズの前記集光スポットの輪郭線を取得し、
前記集光スポットの形状、前記集光スポットの面積、前記集光スポット内の最大光強度、及び前記集光スポット内の積分強度の少なくとも一つについて、検査項目として前記輪郭線を用いて算出することを特徴とする。

さらに、上述のマイクロレンズアレイの欠陥検査方法は、
前記マイクロレンズの焦点からずれた位置における前記集光スポットの画像から、各マイクロレンズの欠陥の有無を検出することを特徴とする。

また、上述のマイクロレンズアレイの欠陥検査方法は、
前記マイクロレンズアレイに照射される光が、前記マイクロレンズアレイに向かって発散してくる光であることを特徴とする。

さらに、上述のマイクロレンズアレイの欠陥検査方法は、
前記マイクロレンズの前記集光スポットを検出する位置は、前記マイクロレンズから、前記マイクロレンズの焦点距離の２倍の位置までの範囲内であることを特徴とする。

さらにまた、上述のマイクロレンズアレイの欠陥検査方法は、
検査の対象とする前記集光スポットの前記検査項目と、周囲の前記集光スポットの前記検査項目とを比較することにより、欠陥の有無を判定することを特徴とする。

本発明にかかるマイクロレンズ欠陥検査装置は、
複数のマイクロレンズが面内に配列されたマイクロレンズアレイに光を照射して、前記マイクロレンズアレイに照射された光が各マイクロレンズを透過して生成された集光スポットの画像を複数まとめて検査するマイクロレンズ欠陥検査装置であって、
前記マイクロレンズアレイに光を照射する光源と、
前記マイクロレンズアレイへと入射する光の発散角を変更する発散角変更手段と、
光軸に沿った方向のある１か所における、前記集光スポットの画像を取得するための撮像素子と、
前記撮像素子に前記集光スポットの像を結像させる撮像レンズと、
前記集光スポットの画像から前記マイクロレンズの欠陥の有無を検出する欠陥検出手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、マイクロレンズアレイ上のマイクロレンズの欠陥の有無を検査できるマイクロレンズアレイの欠陥検査方法及び欠陥検査装置を提供することができる。

実施の形態１にかかるマイクロレンズアレイ欠陥検査装置の構成を示す図である。 図１の、光源から集光スポットが生成される部分までを切り出して示す図である。 実施の形態１にかかるマイクロレンズアレイ欠陥検査装置の変形例を示す図である。 実施の形態１にかかるマイクロレンズアレイの光学顕微鏡写真を示す図である。 実施の形態１にかかるマイクロレンズアレイの、マイクロレンズの焦点よりもマイクロレンズに近い位置における集光スポットの画像を示す図である。 実施の形態１にかかるマイクロレンズアレイの、マイクロレンズの焦点での集光スポットの画像を示す図である。 図５に示した各集光スポットの輪郭線を求めた画像を示す図である。 図６に示した各集光スポットの輪郭線を求めた画像を示す図である。 図８に示した各集光スポットについて、楕円近似の長軸及び短軸の長さ、面積、最大強度、積分強度を計測した結果を示す一覧表である。 実施の形態１にかかるマイクロレンズアレイ欠陥検査装置の、マイクロレンズアレイを裏返して設置した変形例を示す図である。 実施の形態１にかかるマイクロレンズアレイ欠陥検査装置において、マイクロレンズに発散角θの光が入射した場合の焦点位置を示す図である。

[実施の形態１]
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態１にかかるマイクロレンズアレイ欠陥検査装置１００の構成を示す図である。
マイクロレンズアレイ欠陥検査装置１００は、光源１１０と、発散角変更手段１２０と、撮像レンズ１３０と、撮像素子１４０と、マイクロレンズアレイ支持部１５０と、コンピュータ１７０を備える。検査対象となるマイクロレンズアレイ１６０は、マイクロレンズアレイ支持部１５０に支持される。

まず、検査対象となるマイクロレンズアレイ１６０について簡単に説明しておく。マイクロレンズアレイ１６０の一の面には、複数のマイクロレンズ１６１が２次元的に配列されている。マイクロレンズ１６１の配列はハニカム配列でもよいし、正方配列や他の配列であってもよい。また、マイクロレンズ１６１は、隙間なく密接に配列されていてもよいし、密接せずに隙間をあけて配列されていても構わない。

マイクロレンズアレイ１６０上に形成されたマイクロレンズ１６１はサイズが小さいため、その焦点距離も相応に短い。例えば、マイクロレンズアレイ１６０が、アクリル樹脂（屈折率１．４９）を用いて射出成形により作製され、レンズの曲率半径が５０μｍ、レンズのピッチが３０μｍの場合、マイクロレンズ１６１の焦点距離は約１００μｍである。

光源１１０としては、ハロゲンランプやキセノンランプなどの白色ランプ光源や、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を用いることができる。また、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤなどの単色光源を用いてもよいし、キセノンランプなどの白色光源からの光を分光器に通して任意波長の単色光としたものを用いてもよい。さらに、Ｈｅ−Ｎｅレーザや半導体レーザなどのコヒーレントな光源を使っても良い。これらの光源の光を光ファイバーに導入し、その出射光を点光源として用いてもよい。また、レーザを光源として用いる場合には、ビームエキスパンダーを用いてビーム径を広げてもよい。

光源１１０から出射された光は発散角変更手段１２０に入射する。発散角変更手段１２０は、入射した光の発散角を変えてから出射する。図１においては、発散角変更手段１２０から出射された光は平行光となっている。

発散角変更手段１２０は、第１のレンズ１２１と、第２のレンズ１２２と、ピンホール１２３と、を備える。光源１１０から出射された光は第１のレンズ１２１に入射し、第１のレンズ１２１により集光される。集光された光は、集光点に配置されたピンホール１２３を通過してから再度広がり、第２のレンズ１２２に入射する。第２のレンズ１２２で屈折された光は平行光となる。第１のレンズ１２１、第２のレンズ１２２、及びピンホール１２３は、図１中のｚ軸方向に移動することができる。光源１１０、第１のレンズ１２１、第２のレンズ１２２、及びピンホール１２３の位置関係を変化させることにより、発散角変更手段１２０は第２のレンズ１２２から出射される光の発散角を変更することができる。

発散角変更手段１２０により平行光とされた光は、マイクロレンズアレイ１６０に入射する。マイクロレンズアレイ１６０に入射した光は、マイクロレンズアレイ１６０上の各マイクロレンズ１６１により集光され、各マイクロレンズ１６１の直後に集光スポットが生成される。各マイクロレンズ１６１を出た光の光束はそれぞれ分離しており、光軸に垂直な平面で断面を取ると、各マイクロレンズ１６１を出た光束についてそれぞれ分離した円状の断面ができる。この円状の断面を集光スポットと呼ぶことにする。

図２に、図１の光源１１０から集光スポットが生成される部分までを切り出したものを示す。
光軸に沿った方向をｚ軸とし、マイクロレンズアレイ１６０が配置された位置をｚ＝０とする。マイクロレンズアレイ１６０上の各マイクロレンズ１６１が生成する集光スポットは、それぞれのマイクロレンズ１６１からその焦点距離Ｆだけ離れた平面Ａ上（ｚ＝Ｆ）に焦点を結び、このとき集光スポットが最小となる。その後、透過光は拡がり、平面Ｂ上（ｚ＝２Ｆ）で隣接した集光スポットと重なり始める。

平面Ａよりマイクロレンズアレイ１６０側の平面Ｐや、平面Ａと平面Ｂとの間にある平面Ｑでは、各集光スポットは分離した状態である。しかし、平面Ｂより撮像レンズ１３０側にある平面Ｒでは、各集光スポットが隣接した集光スポットと互いに重なった状態となる（図２中の濃い網掛けの領域を参照）。したがって、各マイクロレンズ１６１の集光スポットを分離して検出できるｚ座標の範囲は、０＜ｚ＜２Ｆである。

撮像レンズ１３０は、全体として正のパワーを持つレンズであり、各マイクロレンズ１６１が生成する集光スポットの像を撮像素子１４０上に結像させる。撮像レンズ１３０は、図１中のｚ軸方向に移動できるようになっている。

ここで、マイクロレンズ１６１の集光スポットの画像を、撮像レンズ１３０を介さずに直接撮像素子１４０で取得する場合について考える。マイクロレンズアレイ１６０の表面上にあるマイクロレンズ１６１の全てを、一度に検査するのは困難である。そのため、一部のマイクロレンズ１６１を検査した後に、撮像素子１４０がマイクロレンズアレイ１６０の表面と平行に移動してから、次の箇所のマイクロレンズ１６１を検査する。この場合、撮像素子１４０が移動するときにマイクロレンズアレイ１６０に接触して、傷を付けてしまうおそれがある。

そこで、図１に示すように、集光スポット測定位置の平面Ｍの、撮像レンズ１３０による共役な平面上に撮像素子１４０を配置して、集光スポットを取り込むことが望ましい。これにより、マイクロレンズアレイ１６０と撮像素子１４０との距離を広くとることが可能になる。そのため、測定箇所を変更するときにマイクロレンズアレイ１６０を傷付けるおそれがなくなる。光学系配置についてはこの例のほかにも様々な変形が可能である。

撮像素子１４０は、ＣＣＤ素子や、ＣＭＯＳタイプの固体撮像素子を用いることができる。また、２次元撮像素子を用いたエリアカメラで測定する方法以外に、１次元ラインセンサを用いたラインスキャンカメラを用いて、測定される成形品を連続的に移動させながら集光スポットを検出してもよい。あるいは、２次元撮像素子の代わりに、フォトダイオードやフォトトランジスタを２次元に配列して代用してもよい。撮像素子１４０は、図１中のｚ軸方向に移動することができる。

マイクロレンズアレイ支持部１５０は、マイクロレンズアレイ１６０を支持して固定する。マイクロレンズアレイ１６０が交換可能な構造となっている。マイクロレンズアレイ支持部１５０は、図１中のｚ軸方向に移動することができる。

コンピュータ１７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する一般的なコンピュータである。マイクロレンズアレイ欠陥検査装置１００の制御用プログラムを、ＲＯＭ又はＲＡＭに格納することができる。この制御用プログラムを実行することにより、撮像素子１４０が取得した画像に画像処理を行ったり、マイクロレンズアレイ欠陥検査装置１００の動作の制御を行ったりできる。

本実施形態にかかるマイクロレンズアレイの欠陥検査方法を説明する。
まず、マイクロレンズアレイ１６０上の検査対象領域を決定する。そして、光源１１０からマイクロレンズアレイ１６０上の検査対象領域へと光を照射する。すると、マイクロレンズアレイ１６０へと照射された光が、マイクロレンズアレイ１６０上の各マイクロレンズ１６１を透過して、集光スポットを複数形成する。

次に、ｚ軸上のどの地点における集光スポットを観察するか決定し、撮像レンズ１３０及び撮像素子１４０を移動させる。０＜ｚ＜２Ｆにある集光スポットの像を、撮像レンズ１３０により撮像素子１４０に導く。そして、撮像レンズ１３０により撮像素子１４０上に結像された集光スポットの画像を取得する。最後に、各集光スポットの画像から、各マイクロレンズ１６１の欠陥の有無を検出する。

各集光スポットの画像から各マイクロレンズ１６１の欠陥の有無を検出するための検査項目としては、各マイクロレンズ１６１の集光スポットの形状、集光スポットの面積、集光スポット内の最大光強度、及び、集光スポット内の積分強度がある。それぞれの検査項目について、検査対象の集光スポットの画像とその周囲の集光スポットの画像とを比較することにより欠陥の有無を判定することができる。

本実施形態にかかるマイクロレンズアレイの欠陥検査方法により集光スポットから欠陥を検出した結果の例を参照しつつ、上述の検査項目について説明する。

図４は、一部のレンズに形態欠陥を含むマイクロレンズアレイ１６０（レンズピッチ３４μｍ）の光学顕微鏡写真である。形態欠陥を丸印で囲って示している。
図５及び図６は、マイクロレンズアレイ１６０上の図４の顕微鏡写真に示した箇所に対応する集光スポットの画像である。図５は、マイクロレンズ１６１の焦点よりもマイクロレンズ１６１に近い位置における集光スポットの画像である。図６は、マイクロレンズ１６１の焦点での集光スポットの画像である。図５及び図６ともに、各集光スポットが分離した状態で画像を取得することができている。

（集光スポットの形状）
マイクロレンズ１６１の集光スポットの形状からマイクロレンズ１６１の欠陥の有無を検出する方法について説明する。
まず、取得した複数のマイクロレンズ１６１の集光スポットの画像を二値化処理し、各集光スポットの輪郭を抽出し、集光スポットごとにその輪郭線を求める。図７に、図５の集光スポットの輪郭線を求めた結果を示す。図８に、図６の集光スポットの輪郭線を求めた結果を示す。

図７及び図８を見ると、欠陥を有するマイクロレンズ１６１は他の正常なマイクロレンズ１６１と形状が異なることが明らかである。なお、図７及び図８中の番号は、各マイクロレンズ１６１に対して固有の番号が振られているわけではなく、画像取得ごとに適当に番号を付しているに過ぎない。

次に、各集光スポットについて、輪郭線を構成する画素の座標から最小二乗法により輪郭線を楕円近似した式を求める。マイクロレンズ１６１の形状に起因して集光スポットが楕円形状とは大きく異なる場合は、その集光スポットの形状に応じた基準形状を選んでもよい。
次に、各集光スポットの輪郭線の楕円近似結果から、楕円の長軸及び短軸の長さを算出する。そして、長軸及び短軸の長さが、周囲の集光スポットの平均値から大きく離れている箇所の集光スポットを欠陥有り（不良）と判定する。

（集光スポットの面積）
マイクロレンズ１６１の集光スポットの面積からマイクロレンズ１６１の欠陥の有無を検出する方法について説明する。
上述したマイクロレンズ１６１の集光スポット形状の検査で各集光スポットの輪郭線が得られた（図７、図８）。この輪郭線を構成する画素の座標から、輪郭線内の面積を積分して求める。積分を用いずに、単純に輪郭線上及びその内側にある画素数を集計するだけでもよい。
各集光スポットのうち、その面積が周囲の集光スポットの面積の平均値から大きく離れているものを欠陥有り（不良）と判定する。

（集光スポット内の最大強度）
上述したマイクロレンズ１６１の集光スポット形状の検査で各集光スポットの輪郭線が得られ、この輪郭線を構成する画素の座標がわかる（図７、図８）。これより、集光スポットの輪郭線上及び輪郭線の内側にある各画素の受光量を比較し、受光量が最大の画素の数値を、その集光スポット内の最大強度とする。
各集光スポットのうち、最大強度が周囲の集光スポットの平均値から大きく離れているものを欠陥有り（不良）と判定する。

（集光スポット内の積分強度）
上述したマイクロレンズ１６１の集光スポット形状の検査で各集光スポットの輪郭線が得られ、この輪郭線を構成する画素の座標がわかる（図７、図８）。これより、集光スポットの輪郭線上及び輪郭線の内側の画素の受光量を全て積算して求めた数値を、その集光スポットの積分強度とする。
各集光スポットのうち、積分強度が周囲の集光スポットの平均値から大きく離れているものを欠陥有り（不良）と判定する。

図９に、図８に示した各集光スポットについて、楕円近似の長軸及び短軸の長さ、面積、最大強度、積分強度を計測した結果を一覧表として示す。この検査結果から番号３７のレンズが欠陥を有すると判定された。
なお、上述の各検査項目についての良否判定スライスレベルは、例えば、欠陥を有する複数のサンプルの検査結果に統計的な処理を施すことにより、適切な数値を決めることができる。

これらの検査項目を組み合わせることにより、様々な形態の欠陥を確実に検出することが可能になる。例えば、レンズ形状は正常であるが、成形した樹脂の着色により透過率が低下している欠陥の場合には、集光スポットの形状や面積では欠陥の影響が見え難い。しかし、集光スポット内の最大光強度や積分強度によれば、透過率の低下を検出することが可能である。

（変形例）
樹脂成形品には一定の反りがあるのが一般的である。このため、マイクロレンズアレイ１６０に反りがある場合には、マイクロレンズアレイ１６０上のある測定箇所では分離した集光スポットが得られていても、別な測定箇所では分離した集光スポットを得ることができないことがある。例えば、上述の焦点距離が約１００μｍのマイクロレンズ１６１の場合、分離した集光スポットが得られる範囲は焦点距離の２倍の約２００μｍしかないため、撮像レンズ１３０や撮像素子１４０を配置する際の公差に十分な余裕があるとはいえない。

図３に示すように、マイクロレンズアレイ欠陥検査装置１００の発散角変更手段１２０を用いてマイクロレンズアレイ１６０への入射光に角度をつけて発散光とすることにより、上記の問題を解決することができる。すなわち、マイクロレンズアレイ１６０への入射光を、マイクロレンズアレイ１６０に向かって発散してくる光とするのである。

入射光に角度を持たせることにより、マイクロレンズ１６１の集光位置は焦点よりも遠くなり（ｚ＝Ｆ’、Ｆ＜Ｆ’）、マイクロレンズ１６１により集光される光束の角度は、平行光を入射させる場合よりも小さくなる。集光スポットを分離して取り込むことができる範囲（０＜ｚ＜２Ｆ’）が広がるため、集光スポットを撮影できる範囲を広げることが可能である。

発散角変更手段１２０によりマイクロレンズアレイ１６０への入射光に角度をつけるには、光源１１０と、第１のレンズ１２１と、第２のレンズ１２２と、ピンホール１２３と、マイクロレンズアレイ１６０との位置関係を変えればよい。マイクロレンズアレイ１６０への入射光を発散光にできる一例としては、図３に示すように、光源１１０と、第１のレンズ１２１と、ピンホール１２３と、マイクロレンズアレイ１６０の位置はそのままで、第２のレンズ１２２をピンホール１２３に近づければよい。

しかし、マイクロレンズアレイ１６０への入射光の発散角を大きくしすぎると、マイクロレンズ１６１が集光しなくなる。そのため、マイクロレンズアレイ１６０への入射光の発散角は、各マイクロレンズ１６１の集光スポットが焦点を結ぶ範囲内とする必要がある。

図１の構成において、分離した集光スポットを取り込み可能な測定位置（平面Ｍ）の範囲はマイクロレンズ１６１から約２００μｍの範囲（平面Ｂまで）である。図３の場合、入射光の発散角を１０度にすると、分離した集光スポットを取り込み可能な測定位置（平面Ｍ’）の範囲を、約４８０μｍ（平面Ｂ’まで）に広げることができる。しかし、発散角を１０度まで広げると、各マイクロレンズ１６１の透過光は集光せず、焦点を結ばなくなる。

したがって、マイクロレンズアレイ１６０への入射光の発散角を１０度前後に調整すれば、集光スポットを分離して取得できる範囲を２倍以上に広げることができる。このため、マイクロレンズアレイ１６０の反りや測定位置ずれが生じても、その影響を受けずに、複数のマイクロレンズの欠陥検査が１か所で可能な検査方法を提供することが可能になる。

図１１において、マイクロレンズ１６１に発散角θの光が入射した場合の焦点位置Ｓ_２は、マイクロレンズの焦点距離をＦ、各マイクロレンズのピッチをｐとすると、次式（１）で与えられる。

この場合、集光スポットを観察可能な位置ｚは次式（２）の範囲となる。
０ ＜ ｚ ＜ ２・Ｓ_２ ・・・（２）

以上説明したように、本発明により、マイクロレンズアレイ上のマイクロレンズの欠陥の有無を検査できるマイクロレンズアレイの欠陥検査方法及び欠陥検査装置を提供できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、マイクロレンズアレイ１６０は、樹脂成形により製造されるものには限らず、ガラス材をエッチングすることにより製造するものでもよい。また、マイクロレンズアレイに入射する光束について、図１では光源１１０からの光がマイクロレンズ１６１を成形した面の背面から入射しているが、図１０に示すように、マイクロレンズ１６１を成形した面側から入射させてもよい。

１００ マイクロレンズアレイ欠陥検査装置
１１０ 光源
１２０ 発散角変更手段
１２１ 第１のレンズ
１２２ 第２のレンズ
１２３ ピンホール
１３０ 撮像レンズ
１４０ 撮像素子
１５０ マイクロレンズアレイ支持部
１６０ マイクロレンズアレイ
１６１ マイクロレンズ
１７０ コンピュータ

Claims (7)

1. 複数のマイクロレンズが面内に配列されたマイクロレンズアレイの欠陥検査方法であって、
   光源から前記マイクロレンズアレイに照射された光が各マイクロレンズを透過して生成された、光軸に沿った方向のある１か所における複数の集光スポットの画像を、撮像素子を用いて取得し、
   取得された前記集光スポットの画像から前記マイクロレンズの欠陥の有無を検出することを特徴とする
   マイクロレンズアレイの欠陥検査方法。
2. 前記マイクロレンズの前記集光スポットの輪郭線を取得し、
   前記集光スポットの形状、前記集光スポットの面積、前記集光スポット内の最大光強度、及び前記集光スポット内の積分強度の少なくとも一つについて、検査項目として前記輪郭線を用いて算出することを特徴とする
   請求項１に記載のマイクロレンズアレイの欠陥検査方法。
3. 前記マイクロレンズの焦点からずれた位置における前記集光スポットの画像から、各マイクロレンズの欠陥の有無を検出することを特徴とする
   請求項１又は２に記載のマイクロレンズアレイの欠陥検査方法。
4. 前記マイクロレンズアレイに照射される光が、前記マイクロレンズアレイに向かって発散してくる光であることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイの欠陥検査方法。
5. 前記マイクロレンズの前記集光スポットを検出する位置は、前記マイクロレンズから、前記マイクロレンズの焦点距離の２倍の位置までの範囲内であることを特徴とする
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイの欠陥検査方法。
6. 検査の対象とする前記集光スポットの前記検査項目と、周囲の前記集光スポットの前記検査項目とを比較することにより、欠陥の有無を判定することを特徴とする
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイの欠陥検査方法。
7. 複数のマイクロレンズが面内に配列されたマイクロレンズアレイに光を照射して、前記マイクロレンズアレイに照射された光が各マイクロレンズを透過して生成された集光スポットの画像を複数まとめて検査するマイクロレンズ欠陥検査装置であって、
   前記マイクロレンズアレイに光を照射する光源と、
   前記マイクロレンズアレイへと入射する光の発散角を変更する発散角変更手段と、
   光軸に沿った方向のある１か所における、前記集光スポットの画像を取得するための撮像素子と、
   前記撮像素子に前記集光スポットの像を結像させる撮像レンズと、
   前記集光スポットの画像から前記マイクロレンズの欠陥の有無を検出する欠陥検出手段と、
   を備えることを特徴とする
   マイクロレンズ欠陥検査装置。