JP2023139653A - 光学検査装置、処理装置、光学検査方法、及び、光学検査プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】被検物の表面の光学検査を高精度化することが可能な光学検査装置を提供すること。【解決手段】実施形態によれば、光学検査装置は、撮像部と、第１の波長選択部と、照明部と、第２の波長選択部とを有する。撮像部は、被検物からの光で被検物を撮像することが可能なイメージセンサーを備える。第１の波長選択部は、撮像部の光軸上に設けられ、複数の所定波長の光を選択的に通過させる。照明部は、被検物を照明する。第２の波長選択部は、照明部の光軸上に設けられ、第１の波長選択部に対して相補的に複数の所定波長の光を通過させる。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、光学検査装置、処理装置、光学検査方法、及び、光学検査プログラムに関する。

様々な産業において，物体の非接触での表面測定が重要となっている。従来方法では，光線を方向ごとに色対応させて、物体面の表面状態を記述できるＢＲＤＦ情報を取得する手法がある。

米国特許第５，６７５，４０７号明細書

Hiroshi Ohno and Takahiro Kamikawa, "One-shot BRDF imaging system to obtain surface properties," Optical Review volume 28, pages 655-661 (2021). W. L. Hows, "Rainbow schlieren and its application," Applied Optics, vol. 23, No. 14, 1984

本発明が解決しようとする課題は、被検物の表面の光学検査を高精度化することが可能な光学検査装置、処理装置、光学検査方法、及び、光学検査プログラムを提供することである。

実施形態によれば、光学検査装置は、撮像部と、第１の波長選択部と、照明部と、第２の波長選択部とを有する。撮像部は、被検物からの光で被検物を撮像することが可能なイメージセンサーを備える。第１の波長選択部は、撮像部の光軸上に設けられ、複数の所定波長の光を選択的に通過させる。照明部は、被検物を照明する。第２の波長選択部は、照明部の光軸上に設けられ、第１の波長選択部に対して相補的に複数の所定波長の光を通過させる。

第１実施形態に係る光学検査装置の動作原理を示す概略的な断面図。 図１に示す光学検査装置の第１の波長選択部を示す概略図。 図１に示す光学検査装置の第２の波長選択部を示す概略図。 第１実施形態に係る光学検査装置の動作原理を示す概略的な断面図。 図１及び図４に示す光学検査装置の処理装置の処理フローを示す概略的なフローチャート。 第１実施形態に係る光学検査装置に用いる第１の波長選択部（及び第２の波長選択部）の変形例を示す概略図。 図６に示す第１の波長選択部（及び第２の波長選択部）を用いて光学検査を行うときの動作原理を示す概略的な断面図。 第１実施形態に係る光学検査装置に用いる第１の波長選択部（及び第２の波長選択部）の一例を示す概略図。 第１実施形態に係る光学検査装置に用いる第１の波長選択部（及び第２の波長選択部）の一例を示す概略図。 第１実施形態に係る光学検査装置に用いる第１の波長選択部（及び第２の波長選択部）の一例を示す概略図。 第１実施形態に係る光学検査装置に用いる第１の波長選択部（及び第２の波長選択部）の一例を示す概略図。 第１実施形態に係る光学検査装置に用いる第１の波長選択部（及び第２の波長選択部）の一例を示す概略図。 第２実施形態に係る光学検査装置の動作原理を示す概略的な断面図。 第３実施形態に係る光学検査装置の動作原理を示す概略的な断面図。 図１４に示す光学検査装置の第２の波長選択部を示す概略図。 第４実施形態に係る光学検査装置の動作原理を示す概略的な断面図。 第５実施形態に係る光学検査装置の動作原理を示す概略的な断面図。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

本明細書において、光は電磁波の一種であり、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線、マイクロ波なども含まれるとする。本実施形態において、光は可視光であるとし、例えば波長は４５０ｎｍから７００ｎｍの領域にあるとする。

（第１実施形態）
本実施形態に係る光学検査装置１０について、図１から図５を参照して詳細に説明する。

図１には、本実施形態の光学検査装置１０の模式的な断面図を示す。

本実施形態に係る光学検査装置１０は、撮像部１２と照明部１４とを有する。

撮像部１２は、結像光学素子（第１の結像光学素子）２２と、被検物Ｓからの光をイメージセンサー（センサーとも呼ぶ）２６とを有する。撮像部１２には、複数の所定波長の光を選択的に通過させる第１の波長選択部２４が設けられる。照明部１４は、光源３２と、照明レンズ（第２の結像光学素子）３６とを有する。照明部１４には、複数の所定波長の光を選択的に通過させる第２の波長選択部３４が設けられる。

結像光学素子２２は、例えば結像レンズである。図１において、結像レンズは模式的に１つのレンズで代表して描いているが、複数のレンズから構成される組レンズであってもよい。あるいは、結像光学素子２２は、凹面ミラーや凸面ミラー、あるいはそれらの組み合わせでもよい。つまり、結像光学素子２２は、物体の一点、つまり物点から発した光線群を共役な像点に集める機能を有する光学素子であればなんでもよい。結像光学素子によって物体表面の物点から発した光線群が像点に集められる（集光される）ことを結像という。あるいは、物点が像点（物点の共役点）に移されるともいう。また、十分に遠い物点から発せられた光線群が結像光学素子によって移される共役点の集合面を、結像光学素子の焦点面と呼ぶ。また、焦点面に垂直な線であり、結像素子の中心を通るものを撮像部１２の光軸Ｌ１とする。このとき、この光線によって移される物点の共役な像点を焦点と呼ぶ。

第１の波長選択部２４は、光軸Ｌ１上に配置される。第１の波長選択部２４は、結像光学素子２２の第１の焦点面Ｆ１、あるいはその近傍に配置される。このように、第１の波長選択部２４を結像光学素子２２の焦点面Ｆ１に配置することにより、光線の方向に応じた色付けが可能となる（非特許文献１参照）。

第１の波長選択部２４は、少なくとも２つ以上の波長選択領域２４ａ，２４ｂを有する。それらのうち２つの波長選択領域を、第１－１の波長選択領域２４ａと第１－２の波長選択領域２４ｂとする。第１－２の波長選択領域２４ｂは第１の波長を有する光線を通過させる。ここで、光線を通過させるとは、透過あるいは反射によって光線を物点から像点に向かわせることを意味する。本実施形態において、第１－２の波長選択領域２４ｂは第１の波長の光線を透過させるとする。一方、第１－２の波長選択領域２４ｂは第２の波長の光線を実質的に遮蔽する。ここで遮蔽とは、光線を通過させないことを意味する。つまり、光線を物点から像点に向かわせないことを意味する。ただし、遮蔽は、光線の強度を大幅に低減し、残りのわずかな成分を通過させる場合も含む。第１－１の波長選択領域２４ａは第２の波長を有する光線を通過させる。本実施形態において、第１－１の波長選択領域２４ａは第２の波長の光線を透過させるとする。一方、第１－１の波長選択領域２４ａは、第１の波長の光線を実質的に遮蔽する。例えば、第１の波長は６５０ｎｍの赤光とし、第２の波長は４５０ｎｍの青光とする。ただし、これに限らず、各波長は何でもよい。

イメージセンサー（略してセンサーとも呼ぶ）２６は、被検物Ｓからの光で被検物Ｓを撮像することが可能である。イメージセンサー２６は、少なくとも１つ以上の画素を持ち、各画素は少なくとも２つの異なる波長の光線、つまり第１の波長の光線と第２の波長の光線を受光できるとする。ただし、それら２つの異なる波長を識別できなくてもよい。つまり、センサー２６はモノクロセンサーで良い。センサー２６が配置された領域を含む面を、結像光学素子の像面とする。センサー２６はエリアセンサーでもよく、ラインセンサーでもよい。エリアセンサーとは、同一面内にエリア状に画素を配列させたものである。また、ラインセンサーは、画素をライン状に配列させたものである。また各画素でＲ、Ｇ、Ｂの３チャンネルの色チャンネルを備えるものでよい。ただし、１チャンネルのモノクロセンサーでもよい。本実施形態では、センサー２６はエリアセンサーとし、各画素で赤と青の２つ光を受光できるエリアセンサーであるとする。つまり、波長４５０ｎｍの青光と、波長６５０ｎｍの赤光をそれぞれの画素で受光できるとする。

光源３２は例えば面発光のＬＥＤを用いる。ただし、これに限らず、光源３２は光を発するものならば何でもよい。光源３２は、例えば、面発光のＯＬＥＤでもよいし、キセノンランプやハロゲンランプと拡散板を組み合わせたものでもよいし、Ｘ線光源でも赤外線光源でもよい。

第２の波長選択部３４は、光軸Ｌ２上に配置される。第２の波長選択部３４は、少なくとも２つ以上の波長選択領域３４ａ，３４ｂを有する。それらのうち２つの波長選択領域を、第２－１の波長選択領域３４ａと第２－２の波長選択領域３４ｂとする。第２－１の波長選択領域３４ａは第１の波長を有する光線を通過させる。ここで、光線を通過させるとは、透過あるいは反射によって光線を物点から像点に向かわせることを意味する。一方、第２－１の波長選択領域３４ａは、第２の波長の光線を実質的に遮蔽する。ここで遮蔽とは、光線を通過させないことを意味する。つまり、光線を物点から像点に向かわせないことを意味する。第２－２の波長選択領域３４ｂは第２の波長の光線を含む波長スペクトルを通過させる。一方、第２－２の波長選択領域３４ｂは第１の波長の光線を実質的に遮蔽する。

照明レンズ３６は、例えば結像レンズである。図１において、照明レンズ３６は模式的に１つのレンズで代表して描いているが、複数のレンズから構成される組レンズであってもよい。あるいは、照明レンズ３６は、凹面ミラーや凸面ミラー、あるいはそれらの組み合わせでもよい。つまり、照明レンズ３６は、物体の一点、つまり物点から発した光線群を共役な像点に集める機能を有する光学素子であればなんでもよい。照明レンズ３６によって物体表面の物点から発した光線群が像点に集められる（集光される）ことを結像という。あるいは、物点が像点（物点の共役点）に移されるともいう。また、十分に遠い物点から発せられた光線群が照明レンズ３６によって移される共役点の集合面を、照明レンズ（結像光学素子）３６の焦点面と呼ぶ。また、焦点面に垂直な線であり、照明レンズ３６の中心を通るものを照明部１４の光軸Ｌ２とする。このとき、この光線によって移される物点の共役な像点を焦点と呼ぶ。そして、第２の波長選択部３４は、照明レンズ３６の第２の焦点面Ｆ２、あるいはその近傍に配置する。

このように、第２の波長選択部３４を照明レンズ３６の焦点面Ｆ２に配置することにより、光線の方向に応じて光に色付け（抽出）することが可能となる（非特許文献１参照）。すなわち、光源３２からの光を第２の波長選択部３４に通過させると、光線の方向に応じて光の波長スペクトルが変化する。

本実施形態では、光源３２の発光点Ｅからの光は、第２の波長選択部３４を通過し、照明レンズ３６の光軸Ｌ２に沿って伝搬し、ビームスプリッター３８を介して被検物Ｓの表面の物点Ｏに結像される。ここで、照明部１４の光軸Ｌ２は、ビームスプリッター３８を介して屈曲すると考えることができる。

物体Ｓの表面における物点Ｏからの反射光の方向分布はＢＲＤＦ（Bidirectional Reflectance Distribution Function）と呼ばれる分布関数で表すことができる。ＢＲＤＦは、一般的に、表面性状・形状によって変化する。つまり、物体表面の表面状態によって変化する。例えば、表面が粗いと反射光は様々な方向に広がるため、ＢＲＤＦは広い分布となる。つまり、広い角度にわたって反射光が存在することになる。一方、表面が鏡面になると、反射光はほぼ正反射成分のみとなり、ＢＲＤＦは狭い分布となる。このように、ＢＲＤＦは物体表面の表面性状・形状を反映する。ここで表面性状・形状とは、表面粗さでもよく、ミクロンサイズの微小な凹凸でもよく、表面の傾きでもよく、ひずみなどでもよい。つまり、表面の高さ分布に関するものならばなんでもよい。表面性状・形状が、微細な構造で構成されるとき、その典型的な構造スケールはナノスケールでもよく、ミクロンスケールでもよく、ミリスケールでもよく、どのようなスケールでもよい。

図２に示す第１の波長選択部２４と図３に示す第２の波長選択部３４とは相補性を有する。つまり、少なくとも相関関係を有する。ここで、第１の波長選択部２４と第２の波長選択部３４が相補性を有する場合、次の２つの特徴を有する。

第１の特徴として、第１の波長選択部２４と第２の波長選択部３４は相似形である。ここで、第１の波長選択部２４と第２の波長選択部３４の全領域がお互いに相似形である必要はない。例えば、第１の波長選択部２４と第２の波長選択部３４との全体的な大きさや外縁形状は、どのような形状であってもよい。つまり、第１の波長選択部２４と第２の波長選択部３４のうち、撮像に用いられる光線が通過する領域が互いに相似であればよい。

ここで、図１における第１の波長選択部２４の断面図は、図２の上図に対応する。また、光軸Ｌ１に直交する平面における波長選択部２４の断面は、図２の下図に対応する。図１における第２の波長選択部３４の断面図は、図３の右図に対応する。また、光軸Ｌ２に直交する平面における波長選択部３４の断面図は、図３の左図に対応する。そして、光軸Ｌ１に直交する平面における第１の波長選択部２４の断面図と、光軸Ｌ２に直交する平面における波長選択部３４の断面図は、相似形である。つまり、第１の波長選択部２４の第１－１の波長選択領域２４ａと、第２の波長選択部３４の第２－１の波長選択領域３４ａとは、相似形である。同様に、第１の波長選択部２４の第１－２の波長選択領域２４ｂと、第２の波長選択部３４の第２－２の波長選択領域３４ｂとは、相似形である。ただし、第１の波長選択部２４及び第２の波長選択部３４は、撮像に用いられる光線が通過する領域あるいはその近傍であっても、局所的にならば互いに異なる形状を有していてもよい。これについては後述の実施形態（図１４参照）で説明する。例えば、第２の波長選択部３４は、波長遮蔽部３５を有していてもよい。また、第１の波長選択部２４は、波長遮蔽部３５とともに、又は、波長遮蔽部３５に代えて、同様の遮蔽部を有していてもよい。

第２の特徴は、第１の波長選択部２４の波長選択領域２４ａ，２４ｂと第２の波長選択部３４の波長選択領域３４ａ,３４ｂとはそれぞれの通過波長領域に相補的な関係性を有する。つまり、少なくとも通過波長領域に対し、互いに相関関係を有する。第１－１の波長選択領域２４ａと第２－１の波長選択領域３４ａを通過する光の波長領域は互いに異なり、第１－２の波長選択領域２４ｂと第２－２の波長選択領域３４ｂを通過する光の波長領域も互いに異なる。一方、第１－１の波長選択領域２４ａと第２－２の波長選択領域３４ｂは、光を通過させる波長領域として互いに共通の通過波長領域を有し、第１－２の波長選択領域２４ｂと第２－１の波長選択領域３４ａも、光を通過させる波長領域として互いに共通の通過波長領域を有する。

つまり、第２－１の波長選択領域３４ａを通過した波長の光線は、第１－１の波長選択領域２４ａで遮蔽される関係を有する。第２－１の波長選択領域３４ａを通過した波長の光線は、第１－２の波長選択領域２４ｂを通過する関係を有する。第２－２の波長選択領域３４ｂを通過した波長の光線は、第１－２の波長選択領域２４ｂで遮蔽される関係を有する。第２－２の波長選択領域３４ｂを通過した波長の光線は、第１－１の波長選択領域２４ａを通過する関係を有する。

第１の波長選択部２４と第２の波長選択部３４は相似形であるとしたが、その相似比は、結像光学素子２２の焦点距離と照明レンズ３６の焦点距離との比で定まる。例えば、結像光学素子２２の焦点距離を１００ｍｍとし、照明レンズ３６の焦点距離を５０ｍｍとすると、相似比は２倍となる。つまり、第１の波長選択部２４は、第２の波長選択部３４を２倍に相似拡大したものになる。

以上のように、第１の波長選択部２４と第２の波長選択部３４とがそれぞれ所定の断面で相似形状である相似関係、及び、両者の各領域で複数の所定波長の通過／遮蔽に対して関係性を有することを、第１の波長選択部２４と第２の波長選択部３４が相補性を有するとする。

処理装置１６は、例えば、コンピュータ等から構成され、プロセッサ（処理回路）及び記憶媒体を備える。プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、マイコン、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）及びＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のいずれかを含む。記憶媒体には、メモリ等の主記憶装置に加え、補助記憶装置が含まれ得る。記憶媒体としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、及び、半導体メモリ等の書き込み及び読み出しが随時に可能な不揮発性メモリが挙げられる。

処理装置１６では、プロセッサ及び記憶媒体のそれぞれは、１つのみ設けられてもよく、複数設けられてもよい。処理装置１６では、プロセッサは、記憶媒体等に記憶されるプログラム等を実行することにより、処理を行う。また、処理装置１６のプロセッサによって実行されるプログラムは、インターネット等のネットワークを介して処理装置１６に接続されたコンピュータ（サーバ）、又は、クラウド環境のサーバ等に格納されてもよい。この場合、プロセッサは、ネットワーク経由でプログラムをダウンロードする。処理装置１６では、イメージセンサー２６からの画像取得、イメージセンサー２６から取得した画像に基づく各種算出処理は、プロセッサ等によって実行され、記憶媒体が、データ記憶部として機能する。

また、処理装置１６による処理の少なくとも一部が、クラウド環境に構成されるクラウドサーバによって実行されてもよい。クラウド環境のインフラは、仮想ＣＰＵ等の仮想プロセッサ及びクラウドメモリによって、構成される。ある一例では、イメージセンサー２６からの画像取得、イメージセンサー２６から取得した画像に基づく各種算出処理が、仮想プロセッサによって実行され、クラウドメモリが、データ記憶部として機能する。

なお、本実施形態では、処理装置１６は、イメージセンサー２６を制御する。また、処理装置１６は、光源３２を制御する。

以上の構成のもとで、本実施形態の光学検査装置１０の動作原理について図１、図４及び図５を用いて説明する。

処理装置１６は、照明部１４の光源３２を発光させ、イメージセンサー２６で像を撮像する（ステップＳ１０１）。

光源３２の発光点Ｅからの光は、第２の波長選択部３４を通過し、照明レンズ３６の光軸Ｌ２に沿って伝搬し、ビームスプリッター３８を介して被検物Ｓの表面の物点Ｏに結像される。ここで、例えば第１の光線Ｂ１は、光源３２の発光点Ｅから第２の波長選択部３４の第２－１の波長選択領域３４ａを通過し、第１の波長を含む赤光となって照明レンズ３６を通過し、ビームスプリッター３８で反射され、被検物Ｓの物点Ｏに到達する。また、第２の光線Ｂ２は光源３２の発光点Ｅから第２の波長選択部３４の第２－２の波長選択領域３４ｂを通過し、第２の波長を含む青光となって照明レンズ３６を通過し、ビームスプリッター３８で反射され、被検物Ｓの物点Ｏに到達する。

なお、第２の波長選択部３４の第２－１の波長選択領域３４ａは、第１の波長とは異なる第２の波長の光を遮蔽する。このため、第２の波長である青光が、第２の波長選択部３４の第２－１の波長選択領域３４ａで遮蔽される。第２の波長選択部３４の第２－２の波長選択領域３４ｂは、第２の波長とは異なる第１の波長の光を遮蔽する。このため、第１の波長である赤光が、第２の波長選択部３４の第２－２の波長選択領域３４ｂで遮蔽される。

図１において、被検物Ｓの標準的な表面は、例えばほぼ鏡面であるとする。また、これを標準面と呼ぶ。このとき、被検物Ｓの物点Ｏに入射した光線はほぼ正反射される。つまり、物点ＯにおけるＢＲＤＦは、ほぼ正反射成分が主成分となり、狭い方向分布を有する。一方、図４に示すように、もし物点Ｏにミクロンサイズの凹凸欠陥Ｃがあるとすれば、物点ＯのＢＲＤＦは広い分布を持つ。ただし、ミクロンサイズの凹凸部を標準面とし、鏡面を欠陥としてもよい。つまり、標準面をどのような表面と定めるかは、任意である。

図１に示すように、被検物Ｓの表面の物点Ｏで反射した光のうち、正反射成分は、正反射方向に反射されて結像光学素子（結像レンズ）２２に向かう。例えば、第１の光線Ｂ１が物点Ｏで反射されると、第１の光線Ｂ１の反射光の方向分布は、符号１で示す第１のＢＲＤＦで表せる。第１のＢＲＤＦ１で表せる反射光のうち、正反射成分はビームスプリッター３８を通過し、結像光学素子２２を通過し、第１の波長選択部２４の第１－１の波長選択領域２４ａで遮蔽される。このとき、第１の波長選択部２４が存在しなければ、第１のＢＲＤＦ１で表せる反射光のうち、正反射成分は、イメージセンサー２６上の像点Ｉに到達する。

また、第２の光線Ｂ２が物点Ｏで反射されると、第２の光線Ｂ２の反射光の方向分布は、符号２で示す第２のＢＲＤＦで表せる。第２のＢＲＤＦ２で表せる反射光のうち、正反射成分はビームスプリッター３８を通過し、結像光学素子（結像レンズ）２２を通過し、第１の波長選択部２４の第１－２の波長選択領域２４ｂで遮蔽される。このとき、第１の波長選択部２４が存在しなければ、第２のＢＲＤＦ２で表せる反射光のうち、正反射成分は、イメージセンサー２６上の像点Ｉに到達する。

このように、第１の波長選択部２４と第２の波長選択部３４が相補性を有するため、被検物Ｓの表面の物点Ｏで反射した光（第１の光線Ｂ１及び第２の光線Ｂ２）のうち、正反射成分は、いずれもイメージセンサー２６に到達せずに遮蔽される。つまり、イメージセンサー２６で取得される画像としては、全体が黒い画像、全体の画素値が実質的に０となる。これは、光源３２で発光した光がイメージセンサー２６で受光されないことを意味する。

被検物Ｓの表面がほぼ鏡面であり、物点Ｏに入射した光線はほぼ正反射されるので、実質的に第１のＢＲＤＦ１と第２のＢＲＤＦ２はそれぞれ正反射成分が主となり、反射光は実質的に第１の波長選択部２４で遮蔽される。つまり、イメージセンサー２６で取得される画像としては、全体が黒い画像、全体の画素値が実質的に０となる。

一方、図４に示すように、被検物Ｓの物点Ｏに凹凸Ｃがある場合、物点ＯにおけるＢＲＤＦは、標準面である鏡面状の表面のものに比べて広い分布となる。つまり、第１の光線Ｂ１は物点Ｏで反射され、例えば符号３で示す第３のＢＲＤＦで表せる反射光となり、第２の光線Ｂ２は物点Ｏで反射され、例えば符号４で示す第４のＢＲＤＦで表せる反射光となる。この場合、第１の光線Ｂ１は物点Ｏで反射され、ビームスプリッター３８、結像光学素子２２を通過し、第１の波長選択部２４の第１－１の波長選択領域２４ａに加えて、第１－２の波長選択領域２４ｂに到達する成分が生じる。第１－２の波長選択領域２４ｂは、第１の光線Ｂ１を通過させる。そして、第１の波長選択部２４を通過した第１の光線Ｂ１（の成分）は、イメージセンサー２６上の像点Ｉに到達する。これにより、像点Ｉで第１の波長が受光される。つまり、センサー２６は、赤光を受光する。

同様に、第２の光線Ｂ２は物点Ｏで反射され、ビームスプリッター３８、結像光学素子２２を通過し、第１の波長選択部２４の第１－２の波長選択領域２４ｂに加えて、第１－１の波長選択領域２４ａに到達する成分が生じる。第１－１の波長選択領域２４ａは、第２の光線Ｂ２を通過させる。そして、第１の波長選択部２４を通過した第２の光線Ｂ２（の成分）は、イメージセンサー２６上の像点Ｉに到達する。これにより、像点Ｉで第２の波長が受光される。つまり、センサー２６は、青光を受光する。

以上により、図４に示す被検物Ｓのように、センサー２６は、凹凸Ｃが存在する物点Ｏについて、第１の波長および第２の波長を同時に受光する。一方、図１に示す被検物Ｓのように、凹凸Ｃの無い標準面における物点Ｏに対する像点Ｉでは、センサー２６は、いずれの光も受光しない。

処理装置１６は、イメージセンサー２６で取得した画像について、被検物Ｓの表面からの光を受光したか否か判断する（ステップＳ１０２）。

処理装置１６は、イメージセンサー２６で被検物Ｓの表面からの光を受光していれば（ステップＳ１０２－Ｙｅｓ）、被検物Ｓの表面に凹凸Ｃが存在すると判定する（ステップＳ１０３）。処理装置１６は、イメージセンサー２６で被検物Ｓの表面からの光を受光していなければ（ステップＳ１０２－Ｎｏ）、被検物Ｓの表面に凹凸Ｃが存在しないと判定する（ステップＳ１０４）。

すなわち、処理装置（プロセッサ）１６は、イメージセンサー２６の各画素において、被検物Ｓからの反射光の受光の有無を検出する。処理装置（プロセッサ）１６は、イメージセンサー２６の各画素において、受光無と検出したとき、各画素に対応する像点Ｉに対する被検物Ｓの表面が標準面であると出力し、受光有と検出したとき、像点Ｉに対する被検物Ｓの表面が標準面とは異なると出力する。このため、処理装置１６は、イメージセンサー２６の各画素において、受光の有無の検出結果に基づいて、当該画素に対応する物点Ｏにおける表面の、標準面との差異を出力する。すなわち、処理装置１６は、イメージセンサー２６の各画素において、検出結果が受光無の場合に当該画素に対応する被検物Ｓの物点Ｏは標準面上であると出力し、検出結果が受光有の場合に当該画素に対応する被検物Ｓの表面の物点Ｏは標準面と異なる表面上であると出力する。

これにより、処理装置１６は、イメージセンサー２６で取得した画像から被検物Ｓ上の凹凸Ｃの有無を識別することができる。また、被検物Ｓ上に凹凸Ｃがある場合、センサー２６は、第１の波長だけでなく、第２の波長の光も同時に受光できる。このため、センサー２６で受光する光のＳ／Ｎを高めることができる。一方、もし、センサー２６が第１の波長（赤光）だけ、あるいは第２の波長（青光）だけ受光した場合は、第１の波長と第２の波長の両方を受光した場合に比べて光量が少なくなるので、両方を受光した場合よりもＳ／Ｎが低くなる。すなわち、処理装置１６は、イメージセンサー２６で撮像した画像の全画素において、それぞれ、光を受光しない位置を暗い黒とし、光を受光した位置を赤光と青光とが混ざった明るい色として得る。このため、処理装置１６は、凹凸Ｃが存在する位置と凹凸Ｃが存在しない位置とのコントラストを明確につけて出力することができる。つまり、明暗だけでなく、異なる色として、両者のコントラストを明確につけることができる。

本実施形態は、第１の波長と第２の波長という２つの異なる波長を利用する例について説明したが、イメージセンサー２６はそれら２つの波長を区別しなくても機能することに注意されたい。すなわち、概略、像点Ｉの画素値が０である被検物Ｓの物点Ｏは凹凸Ｃがなく、画素値が０よりも大きい位置は、凹凸Ｃが存在するとして処理装置１６が判断し得る。そのため、センサー２６は、モノクロセンサーを使用することができる。また、センサー２６は、カラーセンサーを使用してもよいため、使用できるイメージセンサーの選択肢の幅を広げることができる。

また、本実施形態において標準面を鏡面としたが、標準面を凹凸面としてもよい。その場合も、標準面のＢＲＤＦと、それとは異なる面におけるＢＲＤＦは互いに異なるため、２つの相補的な波長選択部を適宜調整することにより、同様に機能させることができる。このため、処理装置１６は、イメージセンサー２６の各画素において、受光の有無の検出結果に基づいて、当該画素に対応する物点Ｏにおける表面の、標準面との差異を出力する。すなわち、処理装置１６は、イメージセンサー２６の各画素において、検出結果が受光無の場合に当該画素に対応する被検物Ｓの物点Ｏは標準面と異なる表面上であると出力し、検出結果が受光有の場合に当該画素に対応する被検物Ｓの表面の物点Ｏは標準面上であると出力する。このように、イメージセンサー２６の各画素における受光の有無と、標準面の正否は適宜に設定可能である。

本実施形態において、結像光学素子２２及び照明レンズ３６は共通化することができる。つまり、１つの結像光学素子２２を照明レンズ３６として用いてもよい。その場合、ビームスプリッター３８の位置は、結像光学素子２２よりもイメージセンサー２６に近い側に配置する。この場合、結像光学素子２２と照明レンズ３６は共通（単一）であるため、それぞれの焦点距離は等しくなる。

本実施形態において、イメージセンサー２６の受光面の全面積と光源３２の発光面の全面積の比率は、結像光学素子２２あるいは照明レンズ３６の焦点距離によって調整することができる。つまり、例えば、任意の発光面を持つ光源３２に対して、結像光学素子２２あるいは照明レンズ３６の位置を調整することにより、イメージセンサー２６の面積を調整することができる。

また、ビームスプリッター３８は、偏光ビームスプリッター３８（polarization beam splitter）でもよい。この場合、被検物Ｓの表面から散乱によって偏光方向が回転したもののみがイメージセンサー２６で受光される。これにより、散乱への感度を高めることができるという効果がある。

本実施形態に係る第１の波長選択部２４は、被検物Ｓと撮像部１２との光路の間で、撮像部１２の光軸Ｌ１上に設けられ、複数の所定波長の光を選択的に通過させる。第２の波長選択部３４は、照明部１４（光源３２）と被検物Ｓとの光路の間で、照明部１４の光軸Ｌ２上に設けられ、第１の波長選択部２４に対して相補性を有する状態に複数の所定波長の光を選択的に通過させる。このため、光学検査装置１０は、撮像部１２のイメージセンサー２６で被検物Ｓの表面からの光を受光すれば、被検物Ｓの表面に凹凸Ｃが存在し、撮像部１２のイメージセンサー２６で被検物Ｓの表面からの光を受光しなければ、被検物Ｓの表面に凹凸Ｃが存在することを検出する。そして、受光の有無によって被検物Ｓの表面状態を判断することができ、被検物Ｓの表面の光学検査を高精度化することができる。
したがって、本実施形態によれば、被検物Ｓの表面の光学検査を高精度化することが可能な光学検査装置１０、処理装置１６、光学検査方法、及び、光学検査プログラムを提供することができる。

（変形例）
イメージセンサー２６として、モノクロセンサーの代わりにカラーセンサーを用いた場合、イメージセンサー２６は青光と赤光を各画素において識別できる。その場合、例えば、物点Ｏに凹凸部Ｃが存在し、イメージセンサー２６が第２の光線である青光のみ受光した場合、第１の光線である赤光のＢＲＤＦと第２の光線である青光のＢＲＤＦが異なることを意味する。この場合、第２の光線である青光のＢＲＤＦのほうが、第１の光線である赤光のＢＲＤＦよりも分布が広いことを意味する。つまり、ＢＲＤＦの入射角依存性が把握できる。これにより、より詳細なＢＲＤＦの情報が取得できるため、より精度のよい光学検査が可能となる効果がある。

第１の波長選択部２４及び第２の波長選択部３４として、様々なものを用いることができる。例えば、第１の波長選択部２４及び第２の波長選択部３４は、光学検査装置１０の光軸Ｌ１，Ｌ２の軸回りに異方性を持たせることにより、被検物Ｓの表面の傾斜の方向を識別することができる。その場合、イメージセンサー２６は、少なくとも異なる２色を識別できるカラーセンサーとする。ここでは、イメージセンサー２６は、第１の波長（赤）と第２の波長（青）を識別できるとする。例えば、図６に示すように第１の波長選択部２４として第１－１の波長選択領域２４ａ及び第１－２の波長選択領域２４ｂを有する。第２の波長選択部３４は、第１の波長選択部２４の第１－１の波長選択領域２４ａ及び第１－２の波長選択領域２４ｂに対して相補性を有するものとし、それらを第２－１の波長選択領域３４ａ及び第２－２の波長選択領域３４ｂとする。また、第１の波長選択部２４は、波長遮蔽部２５を第１－１の波長選択領域２４ａ及び第１－２の波長選択領域２４ｂの周囲に備えるとする。波長遮蔽部２５は、光源３２から発する光線を全て遮蔽するとする。

なお、図６中、第１の波長選択部２４の第１－１の波長選択領域２４ａ及び第１－２の波長選択領域２４ｂはそれぞれ半円状で、第１－１の波長選択領域２４ａ及び第１－２の波長選択領域２４ｂを合わせると円形状となる。図示しないが、第２の波長選択部３４の第２－１の波長選択領域３４ａは、第１の波長選択部２４の第１－１の波長選択領域２４ａと同様に半円状で、第２の波長選択部３４の第２－２の波長選択領域３４ｂは、第１の波長選択部２４の第１－２の波長選択領域２４ｂと同様に半円状であり、これらの隣接方向が光軸Ｌ１，Ｌ２に沿って同じ方向とする。

このとき、図７に示すように、被検物Ｓの表面に傾斜Ｄがあれば、第１のＢＲＤＦ１と第２のＢＲＤＦ２ともに同じ方向に傾く。それにより、第１の光線Ｂ１は、第１の波長選択部２４の第１－２の波長選択領域２４ｂ及び波長遮蔽部２５に到達し、第１－２の波長選択領域２４ｂを通過する。このため、イメージセンサー２６では第１の波長が赤色のチャンネルで受光される。一方、第２の光線Ｂ２は、第１の波長選択部２４の第１－２の波長選択領域２４ｂ及び遮蔽部２５に到達するが、そこで遮蔽される。つまり、イメージセンサー２６では第２の波長の光は受光されない。このため、青色のチャンネルの信号（画素値）は０となる。もし、物点Ｏにおける傾斜Ｄが図で示したものに対して逆に傾いているとする。その場合、同様のメカニズムにより、第２の波長の光である青光のみイメージセンサー２６で受光される。以上により、光軸Ｌ１の軸回りに異方性を持たせた波長選択部２４とカラーイメージセンサー２６を用いることにより、青光を受光したか、あるいは、赤色光を受光したかの識別によって傾斜の方向を推定することができる。すなわち、処理装置（プロセッサ）１６は、イメージセンサー２６の少なくとも１つの画素に被検物Ｓからの反射光の受光があるとき、受光した光の色により、その画素に対応する物点Ｏの表面の傾斜方向を識別する。

波長選択部２４，３４はそれぞれ例えば支持部によって支持されることが好適である。支持部は波長選択部２４，３４を個別に又は連動して、例えば等角度ずつ回転させることが可能である。ＢＲＤＦが特別な異方性を有していた場合でも、波長選択部２４，３４を回転させながらイメージセンサー２６で像を撮像することで精度のよいＢＲＤＦ分布を取得することができる。
第１の波長選択部２４及び第２の波長選択部３４が相補的な関係を維持しながら、光軸Ｌ１，Ｌ２の軸回りに例えば４５°ずつなど、適宜の角度ずつ回転させて、それぞれ像を取得することで、被検物Ｓの物点Ｏにおける傾斜Ｄの方向を推定することができる。

以上により、光軸Ｌ１の軸回りに異方性を持たせた波長選択部２４とカラーイメージセンサー２６を用いることにより、青光を受光したか、あるいは、赤色光を受光したかの識別によって被検物Ｓの表面の傾斜の方向を推定することができる。

本変形例によれば、被検物Ｓの表面の光学検査を高精度化することが可能な光学検査装置１０、処理装置１６、光学検査方法、及び、光学検査プログラムを提供することができる。

（波長選択部の例）
図８から図１２に様々な第１の波長選択部２４の形状を示す。波長選択部２４は、光学検査に必要な感度に応じて最適化することができる。図示しないが、第２の波長選択部３４は、第１の波長選択部２４と相補的な関係を維持したものが用いられる。

図８に示す第１の波長選択部２４の第１－１の波長選択領域２４ａが渦巻きを除いた位置であり、第１－２の波長選択領域２４ｂが渦巻きの位置である。そして、図示しないが、第２の波長選択部３４の第２－１の波長選択領域３４ａは、図８中の第１－１の波長選択領域２４ａが渦巻きを除いた位置と相似形に形成され、第２－２の波長選択領域３４ｂは、図８中の第１－２の波長選択領域２４ｂが渦巻きの位置と相似形に形成される。

図９に示す波長選択部２４と、図示しない波長選択部３４とは、図２に示す波長選択部２４と図３に示す波長選択部３４と同様の関係に配置される。図９は、第１の波長選択部２４の第１－１の波長選択領域２４ａが円環を除いた位置であり、第１－２の波長選択領域２４ｂが円環の位置である。

図１０の第１の波長選択部２４は、４つの波長選択領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを有する。図１０に示す波長選択部２４と、図示しない波長選択部３４とは、図２に示す波長選択部２４と図３に示す波長選択部３４と同様の関係に配置される。図示しないが、第２の波長選択部３４は、４つの波長選択領域３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを有するとする。なお、図１０に示す第１の波長選択部２４は、異方性を有する。このため、図１０に示す第１の波長選択部２４は、上述した傾斜面Ｄ（図７参照）の検出に用いることができる。

第１－１の波長選択領域２４ａは、例えば第１の波長を通過させ、それぞれ異なる第２－第４の波長を遮蔽する。第１－２の波長選択領域２４ｂは、例えば第２の波長を通過させ、それぞれ異なる第１、第３、第４の波長を遮蔽する。第１－３の波長選択領域２４ｃは、例えば第３の波長を通過させ、それぞれ異なる第１、第２、第４の波長を遮蔽する。第１－４の波長選択領域２４ｄは、例えば第４の波長を通過させ、それぞれ異なる第１－第３の波長を遮蔽する。

第２の波長選択部３４の各波長選択領域３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄでいずれの波長を通過させ、いずれの波長を遮蔽するかは適宜に設定可能である。第２－１の波長選択領域３４ａは、例えば第４の波長を通過させ、それぞれ異なる第１－第３の波長を遮蔽する。第２－２の波長選択領域３４ｂは、例えば第１の波長を通過させ、それぞれ異なる第２－第４の波長を遮蔽する。第２－３の波長選択領域３４ｃは、例えば第２の波長を通過させ、それぞれ異なる第１、第３、第４の波長を遮蔽する。第２－４の波長選択領域３４ｄは、例えば第３の波長を通過させ、それぞれ異なる第１、第２、第４の波長を遮蔽する。

図１１に示す波長選択部２４と、図示しない波長選択部３４とは、図２に示す波長選択部２４と図３に示す波長選択部３４と同様の関係に配置される。
図１１の第１の波長選択部２４は、２つの波長選択領域２４ａ，２４ｂを有する。波長選択領域２４ａ，２４ｂは、それぞれストライプ状で、図１１に示す上下方向に隣接する。なお、図１１に示す第１の波長選択部２４は、異方性を有する。このため、図１１に示す第１の波長選択部２４は、上述した傾斜面Ｄの検出に用いることができる。

図１２に示す波長選択部２４と、図示しない波長選択部３４とは、図２に示す波長選択部２４と図３に示す波長選択部３４と同様の関係に配置される。
図１２の第１の波長選択部２４は、３つの波長選択領域２４ａ，２４ｂを有する。第１－１の波長選択領域２４ａは、第１－２の波長選択領域２４ｂの間に配設されている。

（第２実施形態）
本実施形態に係る光学検査装置１０について、図１３を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る光学検査装置１０は、基本的に第１実施形態に係る光学検査装置１０と同じである。以下では、差分について述べる。

本実施形態において、イメージセンサー２６はモノクロセンサーではなく、青光、緑光、赤光を区別できるカラーセンサーであるとする。

第１の波長選択部２４及び第２の波長選択部３４は光軸Ｌ１，Ｌ２に対して相補的な関係を有する。第１の波長選択部２４は、第１－１の波長選択領域２４ａ、第１－２の波長選択領域２４ｂ、第１－３の波長選択領域２４ｃを備える。それぞれの波長選択領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃを通過する光の波長スペクトルは互いに異なるとする。第２の波長選択部３４は、第２－１の波長選択領域３４ａ、第２－２の波長選択領域３４ｂ、第２－３の波長選択領域３４ｃを備える。それぞれの波長選択領域３４ａ，３４ｂ，３４ｃを通過する光の波長スペクトルは互いに異なるとする。

本実施形態の光学検査装置１０の動作原理について説明する。

光源３２の発光面上の発光点Ｅから第２－３の波長選択領域３４ｃを通過した光は、波長５５０ｎｍを含む第３の光線Ｂ３となり、緑光となる。第３の光線Ｂ３は、照明レンズ３６を通過し、ビームスプリッター３８で反射され、物点Ｏに到達する。さらに、物点Ｏで反射されて、符号３で示す第３のＢＲＤＦで表せる反射光となり、ビームスプリッター３８を通過し、結像レンズ２２を通過し、第１の波長選択部２４に到達する。

被検体Ｓの表面が鏡面であれば、第１の光線Ｂ１、第２の光線Ｂ２、第３の光線Ｂ３は第１の波長選択部２４によって遮蔽される。この場合、イメージセンサー２６は、イメージセンサー２６上の像点で光を受光しない。つまり、暗い画像（画素値０）となる。このとき、イメージセンサー２６上の像点Ｉで、青光、赤光、緑光のいずれも受光されず、０色が受光されたことになる。これを色数０とする。

一方、物点Ｏに凹凸Ｃがある場合、第１の光線Ｂ１、第２の光線Ｂ２、第３の光線Ｂ３は第１の波長選択部２４を通過する。そのため、イメージセンサー２６は、イメージセンサー２６上の像点Ｉで、青光、赤光、緑光の３色を受光する。これを色数３とする。処理装置１６は、イメージセンサー２６から像を取得し、各画素における色数を出力する。これにより、処理装置１６は、各画素において、第１の波長選択部２４のうち、３つの波長選択領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃを通過したか否かを認識できる。

色数は、物点ＯでのＢＲＤＦの分布の広さに依存する。つまり、ＢＲＤＦの分布が広いほど処理装置１６が検出する色数は多くなり、ＢＲＤＦの分布が狭いほど処理装置１６が検出する色数は小さくなる。言い換えると、色数が大きいほど散乱光分布（ＢＲＤＦ）は広がっており、色数が小さいほど散乱光分布（ＢＲＤＦ）は狭くなると考えられる。そのため、処理装置１６による色数推定処理により、各像点Ｉにおける色数が取得できれば、各物点ＯにおけるＢＲＤＦの違いを識別できる。すなわち、処理装置（プロセッサ）１６は、受光した光の色数により、表面状態の違いを識別する。例えば、処理装置（プロセッサ）１６は、イメージセンサー２６の少なくとも１つの画素に被検物Ｓからの反射光の受光があるとき、その画素に対応する物点Ｏにおける表面が標準面と異なることを認識する。

ただし、処理装置１６における色数の数え方は、背景ノイズ（暗電流ノイズやセンサーや波長選択領域の分光性能など）をどのように設定するかによって様々な流儀が考えられる。例えば、センサー２６の分光性能によっては、緑光がセンサー２６に到達していないにも関わらず、赤光によって緑光に対応する電気信号が反応することがある。そこで、背景ノイズをオフセットするなどして、色数と光線が通過した波長選択部２４，３４の数を対応づけるためのキャリブレーションを行う。このようなキャリブレーションにより、処理装置１６は、正確な色数を取得することができる。

ＢＲＤＦは表面性状・形状と相関があるため、本実施形態に係る光学検査装置１０により、被検物Ｓの表面における各物点Ｏの表面状態の違いを識別できるという効果がある。

本実施形態によれば、被検物Ｓの表面の光学検査を高精度化することが可能な光学検査装置１０、処理装置１６、光学検査方法、及び、光学検査プログラムを提供することができる。

（第３実施形態）
本実施形態に係る光学検査装置１０について、図１４を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る光学検査装置１０は、基本的に第１実施形態に係る光学検査装置１０と同じである。以下では、差分について述べる。

本実施形態において、図１４及び図１５に示すように、第２の波長選択部３４は、例えば帯状の波長遮蔽部３５をさらに備える。

図１５中に示す波長遮蔽部３５の帯の幅（線幅）Ｗを遮蔽幅と定義する。

図１４に示す被検物Ｓの標準面が鏡面であるとし、標準面における物点ＯでのＢＲＤＦは正反射成分のみとする。このとき、図１５に示す遮蔽幅Ｗが０である（波長遮蔽部３５が無い）ときは、被検物Ｓの表面の凹凸Ｃなどの存在によってＢＲＤＦが広がると、即座にイメージセンサー２６にて受光が起こる。つまり、遮蔽幅Ｗが０である（波長遮蔽部３５が無い）場合、ＢＲＤＦの分布の違いに非常に感度が高いと言える。一方、図１５に示す遮蔽幅Ｗを大きくしていくと、ＢＲＤＦが少し広がっても第１の波長選択部２４を通過する光線が存在しない状態を実現できる。つまり、ＢＲＤＦの分布の違いの感度を弱めることができる。これは、例えば、被検物Ｓの標準面が少し拡散性を有し、ＢＲＤＦが少し広がっている場合、標準面からの反射光の受光を完全に遮蔽し、Ｓ／Ｎを高めることができるという利点がある。このように、第２の波長選択部３４が波長遮蔽部３５を備え、波長遮蔽部３５の遮蔽幅Ｗを調整可能とすることにより、ＢＲＤＦの違いの感度を調整することができる。

本実施形態に係る光学検査装置１０によれば、波長遮蔽部３５が波長遮蔽部３５を備え、ＢＲＤＦに応じて遮蔽幅Ｗを調整することにより、被検物Ｓの表面上の凹凸Ｃなどの欠陥検知のＳ／Ｎを調整することができるという利点が生じる。

なお、遮蔽部３５の遮蔽幅Ｗを電磁的に調整することにより、第２の波長選択部３４のラインナップの数を少なくすることができる。

本実施形態では、第２の波長選択部３４が遮蔽部３５を備える例について説明した。第１の波長選択部２４の第１の波長選択領域２４ａと第２の波長選択領域２４ｂとの間に遮蔽部３５に対応するような遮蔽部を有していてもよい。この場合、遮蔽部３５はなくてもよい。

本実施形態によれば、被検物Ｓの表面の光学検査を高精度化することが可能な光学検査装置１０、処理装置１６、光学検査方法、及び、光学検査プログラムを提供することができる。

（第４実施形態）
本実施形態に係る光学検査装置１０について、図１６を参照して詳細に説明する。本実施形態は、基本的に第１実施形態に係る光学検査装置１０と同じである。以下では、差分について述べる。

照明部１４の光源３２をＬＥＤとする。照明部１４は、照明レンズ３６の焦点面Ｆ２にピンホール開口４０を備える。ピンホール開口４０の穴径は例えば０．４ｍｍとする。このような構成により、照明部１４から平行光を照射することができる。平行光は第２の波長選択部３４を通過し、ビームスプリッター３８を介して被検物Ｓの表面へと照射される。
なお、本実施形態に係る光学検査装置１０の第２の波長選択部３４は、光路上において、照明レンズ３６よりも被検物Ｓに近い側に配置される。第２の波長選択部３４の配置は、第２実施形態に係る光学検査装置１０（図１３参照）の第２の波長選択部３４の配置と同じである。

本実施形態に係る光学検査装置１０の第１の波長選択部２４は、撮像部１２と被検物Ｓとの間に配置される。第１の波長選択部２４は、結像レンズ２２よりも被検物Ｓに近い側に配置される。つまり、第１の波長選択部２４は、結像レンズ２２の焦点面ではない場所に配置される。第１の波長選択部２４の配置は、第２実施形態に係る光学検査装置１０（図１３参照）の第１の波長選択部２４の配置とは異なる。図１６に示す断面における第１の波長選択部２４の配置は、図１３に示す断面における第１の波長選択部２４の配置と左右が反転している。そして、第１の波長選択部２４と第２の波長選択部３４は互いに相補性を有するとする。

本実施形態に係る光学検査装置１０の動作原理について説明する。

被検物Ｓの表面の標準面が鏡面であるとする。本実施形態により、標準面で反射された光は全て、第１の波長選択部２４によって遮蔽される。これは、第１の波長選択部２４と第２の波長選択部３４とが互いに相補性を有するからである。

被検物Ｓの表面の物点Ｏにおいて凹凸形状Ｃ（図１６参照）が存在する場合を考える。すると、被検物Ｓの表面の物点ＯでのＢＲＤＦ１は、標準面でのものと比べて広い分布となる。これにより、第１の波長選択部２４を通過する光が生じ、イメージセンサー２６は第１の波長選択部２４を通過する光を受光する。

以上により、本実施形態に係る光学検査装置１０によれば、凹凸Ｃに対してＳ／Ｎの高い光学検査が実現できる。本実施形態は、結像レンズ２２とイメージセンサー２６とが一体になった市販カメラの前に第１の波長選択部２４を後付けで配置することができる。これにより、光学検査装置１０の汎用性を高めることができるという利点がある。

本実施形態によれば、被検物Ｓの表面の光学検査を高精度化することが可能な光学検査装置１０、処理装置１６、光学検査方法、及び、光学検査プログラムを提供することができる。

（第５実施形態）
本実施形態に係る光学検査装置１０について、図１７を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る光学検査装置１０は、基本的には第４実施形態の光学検査装置１０と同じである。以下は差分について述べる。

図１７に本実施形態に係る光学検査装置１０の斜視図を示す。
照明部１４は、光源（ＬＥＤ）３２、開口４０（図１６参照）、照明レンズ３６（図１６参照）、第２の波長選択部３４を備える。開口４０は、スリット状であるとする。ここで、例えばスリット幅は０．４ｍｍとし、長手方向に３００ｍｍであるとする。光源３２は、例えば、発光面が１．０ｍｍ×３．０ｍｍのものを複数、開口４０のスリットの長手方向に沿って配置する。照明レンズ３６は、シリンドリカルレンズとし、長手方向は３００ｍｍであるとする。焦点距離は例えば５０ｍｍとする。スリット状の開口４０は照明レンズ３６の焦点面Ｆ２に配置する。このような構成により、照明部１４からの光は、ラインビームを成形する。このため、照明部１４からの光は、スリット状の開口４０と直交する第１の断面Ｓ１において平行光となる。一方、照明部１４からの光は、第１の断面Ｓ１に直交する第２の断面Ｓ２に直交投影(正投影)した光線において、拡散光となる。

第１の波長選択部２４及び第２の波長選択部３４はストライプ状とし、互いに相補性を有する。

照明部１４と撮像部１２は、照明部１４の照明レンズの光軸Ｌ２と結像レンズ２２の光軸Ｌ１が被検物Ｓの表面（被検物）に対して正反射の位置関係になるように配置される。ここで、ビームスプリッター３８は用いないことに注意されたい。

図１７において、第１の断面Ｓ１は光軸Ｌ１，Ｌ２を含むとし、照明部１４からの光は平行光である。一方、第１の断面Ｓ１に直交する断面を第２の断面Ｓ２とする。第２の断面Ｓ２に直交投影（正投影）した光線おいて、照明部１４からの光は平行光ではなく、拡散光となる。

第１の波長選択部２４は、３つの波長選択領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃを備え、第２の波長選択部３４は、３つの波長選択領域３４ａ，３４ｂ，３４ｃを備える。それぞれ３つの波長選択領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、ストライプ状であるとする。

第１の断面Ｓ１あるいはそれに平行な断面において、第１の波長選択部２４の複数の波長選択領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、及び、第２の波長選択部３４の複数の波長選択領域３４ａ，３４ｂ，３４ｃが配置されている。つまり、第１の断面Ｓ１上に、複数の波長選択領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃを配列する方向が含まれる。一方、第１の断面Ｓ１に直交する第２の断面Ｓ２あるいはそれに平行な断面において、複数の波長選択領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃは変化しない。

照明部１４は被検物Ｓの表面上を照射し、ストライプ状に色変化する照射野Ｆを形成する。

第１の断面Ｓ１において、ＢＲＤＦ１の分布の広がりは、波長選択部２４の波長選択領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃを通過した光の色数で識別できる。ただし、照明部１４からの光は平行光であるので、撮像部１２ではこの断面Ｓ１に対応する方向の画角が狭くなる。つまり、この方向の撮像範囲は狭い。一方、第２の断面Ｓ２あるいはそれに平行な断面において、色数は一定となる。なぜならば、本断面Ｓ２あるいはそれに平行な断面において、第１の波長選択部２４の波長選択領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、第２の波長選択部３４の波長選択領域３４ａ，３４ｂ，３４ｃが変化しないからである。ただし、本断面Ｓ２に直交投影した光線において照明部１４からの光は拡散光であるので、撮像部１２で取得される画像において、この断面Ｓ２に対応する方向の画角は広くなる。以上により、取得画像において、光軸Ｌ１，Ｌ２と直交する２つの方向に対し、一つの方向では画角は狭いがそれに直交する方向に対しては画角を広くできる。また、像点Ｉにおける色数は第１の断面Ｓ１において光線が波長選択部２４を通過した際の波長選択領域２４ａ，２４ｂ，２４ｃの数となる。

これらにより、照明部１４からの光を完全に平行光にした場合と比較し、全体としての画角が広くできるという効果がある。また、波長選択領域をストライプ状としたことにより、そうでない場合と比べて、全体としての画角が広くできるという効果がある。

また、第４実施形態に係る光学検査装置１０（図１６参照）と同様に、第１の波長選択部２４を撮像部１２の前面に配置する構成により、どのような撮像部（つまりカメラ）１２に対しても本光学系を組むことができる。つまり、カメラの選択幅を本構成により広げることができる。つまり、波長選択部２４を通過した光が撮像用の結像レンズ２２を通過することにより、波長選択部２４を容易に配置できるようになるという効果がある。

本実施形態によれば、被検物Ｓの表面の光学検査を高精度化することが可能な光学検査装置１０、処理装置１６、光学検査方法、及び、光学検査プログラムを提供することができる。

以上述べた少なくともひとつの実施形態によれば、被検物Ｓの表面の光学検査を高精度化することが可能な光学検査装置１０、処理装置１６、光学検査方法、及び、光学検査プログラムを提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…光学検査装置、１２…撮像部、１４…照明部、１６…処理装置、２２…結像光学素子、２４…第１の波長選択部、２４ａ…第１－１の波長選択領域、２４ｂ…第１－２の波長選択領域、２６…センサー（イメージセンサー）、３２…光源、３４…第２の波長選択部、３４ａ…第２－１の波長選択領域、３４ｂ…第２－２の波長選択領域、３６…照明レンズ、３８…ビームスプリッター。

Claims (13)

1. 被検物からの光で前記被検物を撮像することが可能なイメージセンサーを備える撮像部と、
   前記撮像部の光軸上に設けられ、複数の所定波長の光を選択的に通過させる第１の波長選択部と、
   前記被検物を照明する照明部と、
   前記照明部の光軸上に設けられ、前記第１の波長選択部に対して相補的に複数の所定波長の光を通過させる、第２の波長選択部と
   を備える、光学検査装置。
2. 前記第１の波長選択部は、第１の波長の光を遮蔽し、かつ、前記イメージセンサーに向けて前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を通過させる第１－１の領域と、前記イメージセンサーに向けて前記第１の波長の光を通過させ、かつ、前記第２の波長の光を遮蔽する第１－２の領域とを備え、
   前記第２の波長選択部は、前記第１－１の領域と相似形であり、かつ、前記被検物に向けて前記第１の波長の光を通過させ、かつ、前記第２の波長の光を遮蔽する第２－１の領域と、前記第１－２の領域と相似形であり、かつ、前記被検物に向けて前記第２の波長の光を通過させ、かつ、前記第１の波長の光を遮蔽する第２－２の領域とを備える、
   請求項１に記載の光学検査装置。
3. 前記第１の波長選択部及び前記第２の波長選択部の少なくとも一方は、波長遮蔽部を有する、請求項１又は請求項２に記載の光学検査装置。
4. 前記波長遮蔽部は帯状であるとし、その帯の幅を遮蔽幅とし、遮蔽幅を調整可能である、
   請求項３に記載の光学検査装置。
5. 前記撮像部は、第１の結像光学素子を備え、
   前記照明部は、第２の結像光学素子を備え、
   前記第１の波長選択部は、前記第１の結像光学素子の焦点面に配置され、前記撮像部の前記光軸に対して異方性を有し、
   前記第２の波長選択部は、前記第２の結像光学素子の焦点面に配置され、前記照明部の前記光軸に対して異方性を有する、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光学検査装置。
6. 前記撮像部は、第１の結像光学素子を備え、
   前記第１の波長選択部は、前記撮像部の前記第１の結像光学素子の焦点面あるいはその近傍に配置され、
   前記照明部は、第２の結像光学素子を備え、
   前記第２の波長選択部は、前記照明部の前記第２の結像光学素子の焦点面あるいはその近傍に配置される、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光学検査装置。
7. 前記照明部は前記被検物に平行光を照射するとし、
   前記第１の波長選択部は、前記撮像部と前記被検物との間に配置される、
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光学検査装置。
8. 前記被検物と前記撮像部との間にビームスプリッターを備え、
   前記ビームスプリッターは、偏光ビームスプリッターである、
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の光学検査装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光学検査装置の前記イメージセンサーの各画素において、前記被検物からの反射光の受光の有無を検出し、
   前記イメージセンサーの各画素において、前記検出結果が受光無の場合に当該画素に対応する前記被検物の物点は標準面上であると出力し、前記検出結果が受光有の場合に当該画素に対応する前記被検物の表面の物点は前記標準面と異なる表面上であると出力する、
   プロセッサを含む、処理装置。
10. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光学検査装置の前記イメージセンサーの各画素において、前記被検物からの反射光の受光の有無を検出し、
    前記イメージセンサーの各画素において、前記検出結果が受光無の場合に当該画素に対応する前記被検物の物点は標準面と異なる表面上であると出力し、前記検出結果が受光有の場合に当該画素に対応する前記被検物の表面の物点は前記標準面上であると出力する、
    プロセッサを含む、処理装置。
11. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光学検査装置を用いて被検物の表面を検査する光学検査方法であって、
    前記イメージセンサーの各画素において、前記被検物からの反射光の受光の有無を検出し、
    前記イメージセンサーの各画素において、前記受光の有無の検出結果に基づいて、当該画素に対応する物点における表面の、標準面との差異を出力する、
    光学検査方法。
12. 前記イメージセンサーの少なくとも１つの画素において受光した色数により、表面状態の違いを識別する、
    請求項１１に記載に光学検査方法。
13. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光学検査装置を用いて被検物の表面を検査する光学検査プログラムであって、
    前記イメージセンサーの各画素において、前記被検物からの反射光の受光の有無を検出する処理と、
    前記イメージセンサーの各画素において、前記受光の有無の検出結果に基づいて、当該画素に対応する物点における表面の、標準面との差異を出力する処理と、
    をプロセッサに実行させる、光学検査プログラム。