JP3406412B2 - 画像取込み装置 - Google Patents
画像取込み装置Info
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- JP3406412B2 JP3406412B2 JP03861395A JP3861395A JP3406412B2 JP 3406412 B2 JP3406412 B2 JP 3406412B2 JP 03861395 A JP03861395 A JP 03861395A JP 3861395 A JP3861395 A JP 3861395A JP 3406412 B2 JP3406412 B2 JP 3406412B2
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- JP
- Japan
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- optical
- image
- lens means
- optical axis
- dst0
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電子デバイス（半導
体ウエハ、印刷配線板等の基板やＣＲＴ、ＬＣＤ等の表
示デバイス）の組み立て、加工、検査等を行う際に、そ
の対象物パターンの画像を取込む画像取込み装置に関す
る。
体ウエハ、印刷配線板等の基板やＣＲＴ、ＬＣＤ等の表
示デバイス）の組み立て、加工、検査等を行う際に、そ
の対象物パターンの画像を取込む画像取込み装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子デバイスの組み立て、加工、
検査等を行う際に大画面の対象物パターンの画像を取込
むためには、その対象物を可動ステージに載置し、可動
ステージを移動させることによって画像取込みのための
視野を切り換える画像取込み装置が用いられていた。
検査等を行う際に大画面の対象物パターンの画像を取込
むためには、その対象物を可動ステージに載置し、可動
ステージを移動させることによって画像取込みのための
視野を切り換える画像取込み装置が用いられていた。
【０００３】また、従来の他の画像取込み装置として、
例えば特開昭６１−３９５３９号公報に開示されている
ようなものもあった。すなわち、揺動ミラーによって対
象物パターンの画像を取込むための視野を切り換え、対
象物パターンの検査を行う画像取込み装置である。
例えば特開昭６１−３９５３９号公報に開示されている
ようなものもあった。すなわち、揺動ミラーによって対
象物パターンの画像を取込むための視野を切り換え、対
象物パターンの検査を行う画像取込み装置である。
【０００４】図９は従来の画像取込み装置の構成を示す
ブロック図である。図において、１は定められた正しい
パターンを備えた標準対象物、２は標準対象物１に対し
て正確な位置に位置決めされた被検査対象物、３は標準
対象物１と被検査対象物２に対向して配置された揺動ミ
ラーである。この揺動ミラー３は、往復揺動して傾斜角
を変え、標準対象物１からの入射光の光軸１ａと被検査
対象物２からの入射光の光軸２ａとを交互に切り換え
て、予め定められた光軸４に沿って反射できるように形
成されている。５は光軸４上に置かれ揺動ミラー３の反
射光を集め定められた位置に像を結ばせるレンズ手段、
６はレンズ手段５の結像点に置かれ光の有無を電気信号
に変換して出力できるイメージセンサ等を備えたＴＶカ
メラ等の光学的感応手段である。７は揺動ミラー３の切
り換えに同期して光学的感応手段６からの出力信号を通
すゲート回路と、そのゲート回路の出力信号から変化分
を取り出すための微分回路及びフィルターと、その微分
回路からの出力を増幅する差動増幅器とを有する処理ユ
ニット、８は処理ユニット７の出力としての対象物パタ
ーン画像等を表示する表示手段である。
ブロック図である。図において、１は定められた正しい
パターンを備えた標準対象物、２は標準対象物１に対し
て正確な位置に位置決めされた被検査対象物、３は標準
対象物１と被検査対象物２に対向して配置された揺動ミ
ラーである。この揺動ミラー３は、往復揺動して傾斜角
を変え、標準対象物１からの入射光の光軸１ａと被検査
対象物２からの入射光の光軸２ａとを交互に切り換え
て、予め定められた光軸４に沿って反射できるように形
成されている。５は光軸４上に置かれ揺動ミラー３の反
射光を集め定められた位置に像を結ばせるレンズ手段、
６はレンズ手段５の結像点に置かれ光の有無を電気信号
に変換して出力できるイメージセンサ等を備えたＴＶカ
メラ等の光学的感応手段である。７は揺動ミラー３の切
り換えに同期して光学的感応手段６からの出力信号を通
すゲート回路と、そのゲート回路の出力信号から変化分
を取り出すための微分回路及びフィルターと、その微分
回路からの出力を増幅する差動増幅器とを有する処理ユ
ニット、８は処理ユニット７の出力としての対象物パタ
ーン画像等を表示する表示手段である。
【０００５】次に動作について説明する。所定の切り換
え周波数で揺動ミラー３を揺動させ、標準対象物１と被
検査対象物２の像を交互に切り換えて光学的感応手段６
に導く。被検査対象物２のパターンの欠陥がなければ、
光学的感応手段６からの出力信号は直流成分だけとなる
が、パターンに欠陥があると、その変化が切り換え周波
数に対応した交流成分の信号となって処理ユニット７の
微分回路によって取り出される。
え周波数で揺動ミラー３を揺動させ、標準対象物１と被
検査対象物２の像を交互に切り換えて光学的感応手段６
に導く。被検査対象物２のパターンの欠陥がなければ、
光学的感応手段６からの出力信号は直流成分だけとなる
が、パターンに欠陥があると、その変化が切り換え周波
数に対応した交流成分の信号となって処理ユニット７の
微分回路によって取り出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の画像取込み装置
は以上のように構成されているので、可動ステージを備
えた画像取込み装置にあっては、ステージ移動に時間を
要するという問題点があった。また特開昭６１−３９５
３９号公報に開示されているような画像取込み装置にあ
っては、レンズ手段５の焦点が合う光軸が光軸１ａと光
軸２ａのみであり、決められた２カ所の画像しか取込め
ず、大画面の対象物パターン全面の画像を処理するには
時間を要するなどの問題点があった。
は以上のように構成されているので、可動ステージを備
えた画像取込み装置にあっては、ステージ移動に時間を
要するという問題点があった。また特開昭６１−３９５
３９号公報に開示されているような画像取込み装置にあ
っては、レンズ手段５の焦点が合う光軸が光軸１ａと光
軸２ａのみであり、決められた２カ所の画像しか取込め
ず、大画面の対象物パターン全面の画像を処理するには
時間を要するなどの問題点があった。
【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、可動ステージが不要で装置全体
を小型化でき、高さが一定でない大面積の対象物であっ
ても、その対象物パターン全面の画像を高速で高精度に
取込むことができる画像取込み装置を得ることを目的と
する。
ためになされたもので、可動ステージが不要で装置全体
を小型化でき、高さが一定でない大面積の対象物であっ
ても、その対象物パターン全面の画像を高速で高精度に
取込むことができる画像取込み装置を得ることを目的と
する。
【０００８】また、この発明は、さらに高精度の対象物
パターン画像を高速で取込むことができる画像取込み装
置を得ることを目的とする。
パターン画像を高速で取込むことができる画像取込み装
置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る画
像取込み装置は、第一のレンズ手段と、第一のレンズ手
段を経た光軸を偏向させ所定周波数で切り換える光軸偏
向切換え手段と、この光軸偏向切換え手段を経た光学的
な像に感応し所定の映像信号を出力する光学的感応手段
と、前記光軸偏向切換え手段と前記光学的感応手段との
間に配設され前記光軸偏向切換え手段を経た光学的な像
を前記光学的感応手段に導く第二のレンズ手段と、前記
光学的感応手段から出力される前記映像信号を処理して
前記対象物の画像を得る処理ユニットとを備え、前記第
一のレンズ手段と前記対象物の中央部との距離をＤＳＴ
０とし前記第一のレンズ手段の焦点距離をｆ１とする
と、前記対象物が中央部の高い凸形状の場合にはＤＳＴ
０＞ｆ１、前記対象物が中央部の低い凹形状の場合には
ＤＳＴ０＜ｆ１、前記対象物の高さが一定の場合にはＤ
ＳＴ０＝ｆ１と設定可能に形成したものである。
像取込み装置は、第一のレンズ手段と、第一のレンズ手
段を経た光軸を偏向させ所定周波数で切り換える光軸偏
向切換え手段と、この光軸偏向切換え手段を経た光学的
な像に感応し所定の映像信号を出力する光学的感応手段
と、前記光軸偏向切換え手段と前記光学的感応手段との
間に配設され前記光軸偏向切換え手段を経た光学的な像
を前記光学的感応手段に導く第二のレンズ手段と、前記
光学的感応手段から出力される前記映像信号を処理して
前記対象物の画像を得る処理ユニットとを備え、前記第
一のレンズ手段と前記対象物の中央部との距離をＤＳＴ
０とし前記第一のレンズ手段の焦点距離をｆ１とする
と、前記対象物が中央部の高い凸形状の場合にはＤＳＴ
０＞ｆ１、前記対象物が中央部の低い凹形状の場合には
ＤＳＴ０＜ｆ１、前記対象物の高さが一定の場合にはＤ
ＳＴ０＝ｆ１と設定可能に形成したものである。
【００１０】
請求項２の発明に係る画像取込み装置は、
数式により決定される値と測定データより作成される補
正テーブル値とを加算し、前記光軸偏向切換え手段を制
御して視野位置決めを行う制御ユニットを備えたもので
ある。
数式により決定される値と測定データより作成される補
正テーブル値とを加算し、前記光軸偏向切換え手段を制
御して視野位置決めを行う制御ユニットを備えたもので
ある。
【００１１】
【作用】請求項１の発明における画像取込み装置は、第
一のレンズ手段を経た光軸が光軸偏向切換え手段で偏向
され所定周波数で切り換えられて第二のレンズ手段で光
学的感応手段に導かれ、その光学的感応手段から出力さ
れる映像信号が処理ユニットで処理されることにより、
高さが一定でない大面積の対象物であっても、その対象
物パターン全面の画像を高速で高精度に取込むことがで
きる。
一のレンズ手段を経た光軸が光軸偏向切換え手段で偏向
され所定周波数で切り換えられて第二のレンズ手段で光
学的感応手段に導かれ、その光学的感応手段から出力さ
れる映像信号が処理ユニットで処理されることにより、
高さが一定でない大面積の対象物であっても、その対象
物パターン全面の画像を高速で高精度に取込むことがで
きる。
【００１２】
請求項２の発明における画像取込み装置
は、数式により決定される値で視野の概略位置決めがな
され、測定データより作成される補正テーブル値で装置
固有の誤差を補正して光軸偏向切換え手段を制御するこ
とにより、さらに高精度の対象物パターン画像を取込
む。
は、数式により決定される値で視野の概略位置決めがな
され、測定データより作成される補正テーブル値で装置
固有の誤差を補正して光軸偏向切換え手段を制御するこ
とにより、さらに高精度の対象物パターン画像を取込
む。
【００１３】
【実施例】実施例１．
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
はこの発明の一実施例による画像取込み装置を示すブロ
ック図であり、従来技術である図８に示した相当部分に
は同一符号を付しその説明を省略する。図において、１
０は中央部が凸形状の被検査対象物（対象物）、１１及
び１２は揺動可能に形成されそれぞれ被検査対象物１０
上で直交する向きに光軸１３を偏向させるガルバノミラ
ー（光軸偏向切換え手段）、１４はガルバノミラー１
１，１２と被検査対象物１０との間に配設され焦点距離
がｆ１のレンズ手段（第一のレンズ手段）、ＤＳＴ０は
レンズ手段１４と被検査対象物１０の中央部との距離で
ある。この距離ＤＳＴ０は可変自在となっている。１５
はガルバノミラー１１，１２の動作を制御し視野位置決
めを行うためのガルバノ制御ユニット（制御ユニッ
ト）、１６は測定データより作成された補正テーブルで
ある。このガルバノ制御ユニット１５は数式により決定
される値と測定データより作成される補正テーブル値と
を加算して視野位置決めを行えるように形成されてい
る。
はこの発明の一実施例による画像取込み装置を示すブロ
ック図であり、従来技術である図８に示した相当部分に
は同一符号を付しその説明を省略する。図において、１
０は中央部が凸形状の被検査対象物（対象物）、１１及
び１２は揺動可能に形成されそれぞれ被検査対象物１０
上で直交する向きに光軸１３を偏向させるガルバノミラ
ー（光軸偏向切換え手段）、１４はガルバノミラー１
１，１２と被検査対象物１０との間に配設され焦点距離
がｆ１のレンズ手段（第一のレンズ手段）、ＤＳＴ０は
レンズ手段１４と被検査対象物１０の中央部との距離で
ある。この距離ＤＳＴ０は可変自在となっている。１５
はガルバノミラー１１，１２の動作を制御し視野位置決
めを行うためのガルバノ制御ユニット（制御ユニッ
ト）、１６は測定データより作成された補正テーブルで
ある。このガルバノ制御ユニット１５は数式により決定
される値と測定データより作成される補正テーブル値と
を加算して視野位置決めを行えるように形成されてい
る。
【００１４】
概略の位置決めは、数式により決定される
値で視野位置決めを行うことによりなされるが、そのま
までは装置固有の誤差を含んでおり、正確なパターン位
置への視野位置決めができない。そこで、予め概略位置
決めされた状態で図示しない基準パターンとのずれを測
定し、作成したおいたものが上記補正テーブル１６であ
る。
値で視野位置決めを行うことによりなされるが、そのま
までは装置固有の誤差を含んでおり、正確なパターン位
置への視野位置決めができない。そこで、予め概略位置
決めされた状態で図示しない基準パターンとのずれを測
定し、作成したおいたものが上記補正テーブル１６であ
る。
【００１５】
以下、本実施例に係るガラスチューブによ
って、被検査対象物１０の全面上でレンズ手段１４の焦
点を合わせる原理を図について説明する。図２はこの発
明の一実施例によるレンズ手段１個の光学系を示すブロ
ック図、図３は図２の拡大図であり、図において、ＷＤ
は被検査対象物１０のワーク面とレンズ手段１４の中心
との距離であるワーキングディスタンス、ＭＤ１はガル
バノミラー１１若しくはガルバノミラー１２のミラーの
回転中心とレンズ手段１４の中心との距離、ＤＥＦＬは
偏向量、ＫＤ１はガルバノミラー１１若しくはガルバノ
ミラー１２のミラーの回転中心と光学的感応手段６のカ
メラ面との距離である。なお、このカメラ面を置く位置
は、レンズ手段１４の中心を通る光線と、レンズ手段１
４の中心より後述する距離Ｌ０ＦＦ１離れた所を通る光
線とが結像する位置である。
って、被検査対象物１０の全面上でレンズ手段１４の焦
点を合わせる原理を図について説明する。図２はこの発
明の一実施例によるレンズ手段１個の光学系を示すブロ
ック図、図３は図２の拡大図であり、図において、ＷＤ
は被検査対象物１０のワーク面とレンズ手段１４の中心
との距離であるワーキングディスタンス、ＭＤ１はガル
バノミラー１１若しくはガルバノミラー１２のミラーの
回転中心とレンズ手段１４の中心との距離、ＤＥＦＬは
偏向量、ＫＤ１はガルバノミラー１１若しくはガルバノ
ミラー１２のミラーの回転中心と光学的感応手段６のカ
メラ面との距離である。なお、このカメラ面を置く位置
は、レンズ手段１４の中心を通る光線と、レンズ手段１
４の中心より後述する距離Ｌ０ＦＦ１離れた所を通る光
線とが結像する位置である。
【００１６】
また図３に示すように、Ｘ−Ｙ座標系に点
０、Ａ、Ｂ、Ｂ１、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｇを決める。そして、
点ＤＧ間の距離をＬ０ＦＦ１、点Ａ０間の距離をＭ０Ｆ
Ｆ、点ＢＤ間の距離を１１と定義する。さらに、角度Ａ
Ｇ０をα、角度ＢＤＥをαｆ、角度Ａ０Ｃをαｍ、角度
０ＢＢ１をαｋ、角度０ＤＧをαｍ０、線分ＢＢ１と線
分ＥＢの延長戦とのなす角をβと定義すると以下の関係
が成り立ち、距離ＫＤ１が求められる。すなわち、 α＝ tan−１（ＤＥＦＬ／ＷＤ） αｆ＝ tan−１（Ｌ０ＦＦ１／ｆ１＋（ＤＥＦＬ−Ｌ０ＦＦ１）／ＷＤ） αｍ＝（９０゜−α）／２ αｋ＝９０゜−αｍ−αｆ αｍ０＝ tan−１（ＭＤ１／Ｌ０ＦＦ１） β＝αｍ−αｋ また、三角形Ａ０Ｇ、Ｂ０Ｄより、以下の関係が成り立
つ。 Ｍ０ＦＦ＝ＭＤ１・ sin（α）／ sin（αｍ） ｌ１＝（ＭＤ１２＋Ｌ０ＦＦ１２）１／２・sin（αｍ０−αｍ） ／sin（１８０゜−αｋ） またさらに、点０を原点としたので、点Ａ、点Ｂ１の座
標は、以下のように示される。 Ａ＝（Ｍ０ＦＦ・ cos（αｍ），Ｍ０ＦＦ・sin（αｍ）） Ｂ１＝（０，ｌ１・ cos（αｆ）−ＭＤ１ ＋（Ｌ０ＦＦ１−ｌ１・ sin（αｆ））・ tan（β））
０、Ａ、Ｂ、Ｂ１、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｇを決める。そして、
点ＤＧ間の距離をＬ０ＦＦ１、点Ａ０間の距離をＭ０Ｆ
Ｆ、点ＢＤ間の距離を１１と定義する。さらに、角度Ａ
Ｇ０をα、角度ＢＤＥをαｆ、角度Ａ０Ｃをαｍ、角度
０ＢＢ１をαｋ、角度０ＤＧをαｍ０、線分ＢＢ１と線
分ＥＢの延長戦とのなす角をβと定義すると以下の関係
が成り立ち、距離ＫＤ１が求められる。すなわち、 α＝ tan−１（ＤＥＦＬ／ＷＤ） αｆ＝ tan−１（Ｌ０ＦＦ１／ｆ１＋（ＤＥＦＬ−Ｌ０ＦＦ１）／ＷＤ） αｍ＝（９０゜−α）／２ αｋ＝９０゜−αｍ−αｆ αｍ０＝ tan−１（ＭＤ１／Ｌ０ＦＦ１） β＝αｍ−αｋ また、三角形Ａ０Ｇ、Ｂ０Ｄより、以下の関係が成り立
つ。 Ｍ０ＦＦ＝ＭＤ１・ sin（α）／ sin（αｍ） ｌ１＝（ＭＤ１２＋Ｌ０ＦＦ１２）１／２・sin（αｍ０−αｍ） ／sin（１８０゜−αｋ） またさらに、点０を原点としたので、点Ａ、点Ｂ１の座
標は、以下のように示される。 Ａ＝（Ｍ０ＦＦ・ cos（αｍ），Ｍ０ＦＦ・sin（αｍ）） Ｂ１＝（０，ｌ１・ cos（αｆ）−ＭＤ１ ＋（Ｌ０ＦＦ１−ｌ１・ sin（αｆ））・ tan（β））
【００１７】
従って、ＫＤ１は次式で表される。
ＫＤ１＝（Ｍ０ＦＦ・ sin（αｍ）−（ｌ１・ cos（αｆ）−ＭＤ１
＋（Ｌ０ＦＦ１−ｌ１・ sin（αｆ））・ tan（β）））／ tan（β）
【００１８】
次に動作について説明する。先ず、被検査
対象物１０がその中央部とレンズ手段１４との距離が距
離ＤＳＴ０となるように配置される。次にガルバノミラ
ー１１，１２により、光軸１３が高速に切り換えられ、
被検査対象物１０上の各パターン画像がレンズ手段１４
を介してＴＶカメラ等の光学的感応手段６により撮影さ
れ、処理ユニット７で処理される。かかる場合、適正な
レンズ手段１４を配置することで、近軸の光学特性よ
り、被検査対象物１０が中央部の高い凸形状かつ大面積
であっても、その全面上で焦点を合わせることができ
る。すなわち、これは偏向量ＤＥＦＬの増加とともに焦
点位置が遠くなる現象を利用したものである。なお、被
検査対象物１０の高さが一定でない場合は、ミラー偏向
視野により光学系の倍率が変化してパターンの大きさが
変わるため、処理ユニット７により倍率補正を行う。
対象物１０がその中央部とレンズ手段１４との距離が距
離ＤＳＴ０となるように配置される。次にガルバノミラ
ー１１，１２により、光軸１３が高速に切り換えられ、
被検査対象物１０上の各パターン画像がレンズ手段１４
を介してＴＶカメラ等の光学的感応手段６により撮影さ
れ、処理ユニット７で処理される。かかる場合、適正な
レンズ手段１４を配置することで、近軸の光学特性よ
り、被検査対象物１０が中央部の高い凸形状かつ大面積
であっても、その全面上で焦点を合わせることができ
る。すなわち、これは偏向量ＤＥＦＬの増加とともに焦
点位置が遠くなる現象を利用したものである。なお、被
検査対象物１０の高さが一定でない場合は、ミラー偏向
視野により光学系の倍率が変化してパターンの大きさが
変わるため、処理ユニット７により倍率補正を行う。
【００１９】
次にガルバノミラー１１，１２を揺動して
光軸１３を偏向させた時の焦点位置の変化を図について
説明する。図４はこの発明の一実施例によるレンズ手段
１個の光学系について焦点位置の変化を示すグラフ図で
ある。この図４は、偏向量ＤＥＦＬを０ｍｍから１２０
ｍｍまで変化させミラー回転中心とカメラ面の距離ＫＤ
１について、ＤＥＦＬ＝０ｍｍの時との差をカメラ面位
置変化量としてプロットしたものである。なお、計算に
際しては、レンズ手段１４の焦点位置をｆ１＝２２５ｍ
ｍ、その他の各距離をＬ０ＦＦ１＝１０ｍｍ、ＭＤ１＝
１５０ｍｍとした。
光軸１３を偏向させた時の焦点位置の変化を図について
説明する。図４はこの発明の一実施例によるレンズ手段
１個の光学系について焦点位置の変化を示すグラフ図で
ある。この図４は、偏向量ＤＥＦＬを０ｍｍから１２０
ｍｍまで変化させミラー回転中心とカメラ面の距離ＫＤ
１について、ＤＥＦＬ＝０ｍｍの時との差をカメラ面位
置変化量としてプロットしたものである。なお、計算に
際しては、レンズ手段１４の焦点位置をｆ１＝２２５ｍ
ｍ、その他の各距離をＬ０ＦＦ１＝１０ｍｍ、ＭＤ１＝
１５０ｍｍとした。
【００２０】
この図４より、偏向量ＤＥＦＬの増加とと
もに焦点位置が遠くなることがわかる。したがって実施
例１の構成によれば、光学的感応手段６のカメラ面位置
を固定することによって、中央部の高い凸形状の被検査
対象物１０上で焦点を合わせることができ、対象物パタ
ーン全面で解像度の良い画像を得ることができる。ま
た、従来必要としていた可動ステージは不要になり、装
置全体も小型化できる。
もに焦点位置が遠くなることがわかる。したがって実施
例１の構成によれば、光学的感応手段６のカメラ面位置
を固定することによって、中央部の高い凸形状の被検査
対象物１０上で焦点を合わせることができ、対象物パタ
ーン全面で解像度の良い画像を得ることができる。ま
た、従来必要としていた可動ステージは不要になり、装
置全体も小型化できる。
【００２１】
実施例２．
図５はこの発明の他の実施例による画像取込み装置の構
成を示すブロック図、図６は図５の光学系の概略を示す
ブロック図、図７は図６の拡大図であり、図において、
１７は焦点距離ｆ２のレンズ手段（第二のレンズ手段）
である。すなわち、本実施例は上記実施例１の構成にお
いて、光学的感応手段６のカメラ面とガルバノミラー１
２等の反射ミラーとの間にレンズ手段１７を配設したも
のである。なお、従来技術及び実施例１に示した相当部
分には同一符号を付し、その説明を省略する。ＭＤ２は
ガルバノミラー１１若しくはガルバノミラー１２のミラ
ーの回転中心とレンズ手段１７の中心との距離、ＫＤ２
はレンズ手段１７と光学的感応手段６のカメラ面との距
離である。なお、このカメラ面を置く位置は、レンズ手
段１４の中心を通る光線と、レンズ手段１４の中心より
上述した距離Ｌ０ＦＦ１離れた所を通る光線とがレンズ
手段１７を介して結像する位置である。
成を示すブロック図、図６は図５の光学系の概略を示す
ブロック図、図７は図６の拡大図であり、図において、
１７は焦点距離ｆ２のレンズ手段（第二のレンズ手段）
である。すなわち、本実施例は上記実施例１の構成にお
いて、光学的感応手段６のカメラ面とガルバノミラー１
２等の反射ミラーとの間にレンズ手段１７を配設したも
のである。なお、従来技術及び実施例１に示した相当部
分には同一符号を付し、その説明を省略する。ＭＤ２は
ガルバノミラー１１若しくはガルバノミラー１２のミラ
ーの回転中心とレンズ手段１７の中心との距離、ＫＤ２
はレンズ手段１７と光学的感応手段６のカメラ面との距
離である。なお、このカメラ面を置く位置は、レンズ手
段１４の中心を通る光線と、レンズ手段１４の中心より
上述した距離Ｌ０ＦＦ１離れた所を通る光線とがレンズ
手段１７を介して結像する位置である。
【００２２】
また、レンズ手段１４と被検査対象物１０
の中央部との距離である距離ＤＳＴ０と焦点距離ｆ１と
を次のように設定する。すなわち、被検査対象物１０が
中央部の高い凸形状の場合に距離ＤＳＴ０＞焦点距離ｆ
１、被検査対象物１０が中央部の低い凹形状の場合にＤ
ＳＴ０＜ｆ１、被検査対象物１０の高さが一定の場合に
ＤＳＴ０＝ｆ１と設定するものとする。
の中央部との距離である距離ＤＳＴ０と焦点距離ｆ１と
を次のように設定する。すなわち、被検査対象物１０が
中央部の高い凸形状の場合に距離ＤＳＴ０＞焦点距離ｆ
１、被検査対象物１０が中央部の低い凹形状の場合にＤ
ＳＴ０＜ｆ１、被検査対象物１０の高さが一定の場合に
ＤＳＴ０＝ｆ１と設定するものとする。
【００２３】
以下、本実施例に係る画像取込み装置によ
って、被検査対象物１０のパターン全面上で解像度の良
い画像を得るための原理を図について説明する。図７よ
り、以下の関係が成り立つ。 α＝ tan−１（ＤＥＦＬ／ＷＤ） αｆ＝ tan−１（Ｌ０ＦＦ１／ｆ１＋（ＤＥＦＬ−Ｌ０ＦＦ１）／ＷＤ） αｍ＝（９０゜−α）／２ αｋ＝９０゜−αｍ−αｆ αｍ０＝ tan−１（ＭＤ１／Ｌ０ＦＦ１） β＝αｍ−αｋ Ｍ０ＦＦ＝ＭＤ１・ sin（α）／ sin（αｍ） ｌ１＝（ＭＤ１２＋Ｌ０ＦＦ１２）１／２・sin（αｍ０−αｍ） ／sin（１８０゜−αｋ）
って、被検査対象物１０のパターン全面上で解像度の良
い画像を得るための原理を図について説明する。図７よ
り、以下の関係が成り立つ。 α＝ tan−１（ＤＥＦＬ／ＷＤ） αｆ＝ tan−１（Ｌ０ＦＦ１／ｆ１＋（ＤＥＦＬ−Ｌ０ＦＦ１）／ＷＤ） αｍ＝（９０゜−α）／２ αｋ＝９０゜−αｍ−αｆ αｍ０＝ tan−１（ＭＤ１／Ｌ０ＦＦ１） β＝αｍ−αｋ Ｍ０ＦＦ＝ＭＤ１・ sin（α）／ sin（αｍ） ｌ１＝（ＭＤ１２＋Ｌ０ＦＦ１２）１／２・sin（αｍ０−αｍ） ／sin（１８０゜−αｋ）
【００２４】
また、図６及び図７に示すように、Ｘ−Ｙ
座標系に点Ａ２、Ｂ２を決める。そして、点Ｂ２のＹ座
標を−Ｌ０ＦＦ２、点Ｆを点Ａ２からの光線と点Ｂ２か
らの光線が結像する点とし、線分Ｂ２ＦとＸ軸のなす角
度をγと定義すると以下の関係が成り立ち、距離ＫＤ２
が求められる。すなわち、 Ａ２＝（ＭＤ２，Ｍ０ＦＦ・ sin（αｍ）） Ｂ２＝（ｍｄ２，−Ｌ０ＦＦ２） Ｆ＝（ＭＤ２＋ＫＤ２，ｙ） Ｌ０ＦＦ２＝ＭＤ１−ｌ１・ cos（αｆ） −（ｍｄ２＋ｌ０ｆｆ１−ｌ１・sin（αｆ））・ tan（β） γ＝ tan−１（Ｌ０ＦＦ２／ｆ２＋ tan（β））
座標系に点Ａ２、Ｂ２を決める。そして、点Ｂ２のＹ座
標を−Ｌ０ＦＦ２、点Ｆを点Ａ２からの光線と点Ｂ２か
らの光線が結像する点とし、線分Ｂ２ＦとＸ軸のなす角
度をγと定義すると以下の関係が成り立ち、距離ＫＤ２
が求められる。すなわち、 Ａ２＝（ＭＤ２，Ｍ０ＦＦ・ sin（αｍ）） Ｂ２＝（ｍｄ２，−Ｌ０ＦＦ２） Ｆ＝（ＭＤ２＋ＫＤ２，ｙ） Ｌ０ＦＦ２＝ＭＤ１−ｌ１・ cos（αｆ） −（ｍｄ２＋ｌ０ｆｆ１−ｌ１・sin（αｆ））・ tan（β） γ＝ tan−１（Ｌ０ＦＦ２／ｆ２＋ tan（β））
【００２５】
従って、ＫＤ２は次式で表される。
ＫＤ２＝（Ｍ０ＦＦ・ sin（αｍ）−ｙ）・ｆ２／（Ｍ０ＦＦ・ sin（αｍ））
＝（ｙ＋Ｌ０ＦＦ２）／ tan（γ）
なお、点ＦのＹ座標は次のように表される。
ｙ＝（ｆ２−Ｌ０ＦＦ２／ tan（γ））
／（１／ tan（γ）＋ｆ２／（Ｍ０ＦＦ・ sin（αｍ）））
【００２６】
次に動作について説明する。先ず、被検査
対象物１０が中央部とレンズ手段１４との距離がＤＳＴ
０となるように置かれる。次にガルバノミラー１１，１
２により、光軸１３が高速に切り換えられ、被検査対象
物１０上の各パターン画像がレンズ手段１４、レンズ手
段１７を介してＴＶカメラ等の光学的感応手段６により
撮影され、処理ユニット７で処理される。かかる場合
に、適正なレンズ手段１４、レンズ手段１７を配置する
ことで、近軸の光学特性より、各種形状の大面積の被検
査対象物１０全面上で焦点を合わせることができる。す
なわち、ＤＳＴ０＞ｆ１の場合にあっては偏向量ＤＥＦ
Ｌの増加とともに焦点位置が遠くなり、ＤＳＴ０＜ｆ１
の場合似合っては偏向量ＤＥＦＬの増加とともに焦点位
置が近くなり、ＤＳＴ０＝ｆ１の場合にあっては焦点位
置が一定となる現象を利用したものである。なお、ガル
バノ制御ユニット１５と処理ユニット７による補正動作
は、実施例１の場合と同様である。
対象物１０が中央部とレンズ手段１４との距離がＤＳＴ
０となるように置かれる。次にガルバノミラー１１，１
２により、光軸１３が高速に切り換えられ、被検査対象
物１０上の各パターン画像がレンズ手段１４、レンズ手
段１７を介してＴＶカメラ等の光学的感応手段６により
撮影され、処理ユニット７で処理される。かかる場合
に、適正なレンズ手段１４、レンズ手段１７を配置する
ことで、近軸の光学特性より、各種形状の大面積の被検
査対象物１０全面上で焦点を合わせることができる。す
なわち、ＤＳＴ０＞ｆ１の場合にあっては偏向量ＤＥＦ
Ｌの増加とともに焦点位置が遠くなり、ＤＳＴ０＜ｆ１
の場合似合っては偏向量ＤＥＦＬの増加とともに焦点位
置が近くなり、ＤＳＴ０＝ｆ１の場合にあっては焦点位
置が一定となる現象を利用したものである。なお、ガル
バノ制御ユニット１５と処理ユニット７による補正動作
は、実施例１の場合と同様である。
【００２７】
次にガルバノミラー１１，１２を揺動して
光軸１３を偏向させた時の焦点位置の変化を図について
説明する。図８はこの発明の一実施例によるレンズ手段
２個の光学系について焦点位置の変化を示すグラフ図で
あり、偏向量ＤＥＦＬを０ｍｍから１２０ｍｍまで変化
させ、レンズ手段１７とカメラ面の距離ＫＤ２につい
て、ＤＥＦＬ＝０ｍｍの時との差をカメラ面位置変化量
としてプロットしたものである。なお、レンズ手段１
４，１７の焦点距離についてはそれぞれｆ１＝４５０ｍ
ｍ、ｆ２＝４００ｍｍ、各距離については、Ｌ０ＦＦ１
＝１０ｍｍ、ＭＤ１＝１５０ｍｍ、ＭＤ２＝２００ｍｍ
として計算した。
光軸１３を偏向させた時の焦点位置の変化を図について
説明する。図８はこの発明の一実施例によるレンズ手段
２個の光学系について焦点位置の変化を示すグラフ図で
あり、偏向量ＤＥＦＬを０ｍｍから１２０ｍｍまで変化
させ、レンズ手段１７とカメラ面の距離ＫＤ２につい
て、ＤＥＦＬ＝０ｍｍの時との差をカメラ面位置変化量
としてプロットしたものである。なお、レンズ手段１
４，１７の焦点距離についてはそれぞれｆ１＝４５０ｍ
ｍ、ｆ２＝４００ｍｍ、各距離については、Ｌ０ＦＦ１
＝１０ｍｍ、ＭＤ１＝１５０ｍｍ、ＭＤ２＝２００ｍｍ
として計算した。
【００２８】
この図８より、ワーキングディスタンスＷ
Ｄの設定により、偏向量ＤＥＦＬの増加とともに焦点位
置の遠近Ｗ制御できることがわかる。したがって実施例
２の構成によれば、光学的感応手段６のカメラ面位置を
固定することによって、被検査対象物１０の形状に応じ
てレンズ手段１４と被検査対象物１０中央部との距離Ｄ
ＳＴ０を設定すれば、各種形状の大面積の被検査対象物
上に焦点を合わせることができ、対象物パターン全面で
解像度の良い画像を得ることができる。また、従来必要
としていた可動ステージは不要となり、装置全体も小型
化できる。
Ｄの設定により、偏向量ＤＥＦＬの増加とともに焦点位
置の遠近Ｗ制御できることがわかる。したがって実施例
２の構成によれば、光学的感応手段６のカメラ面位置を
固定することによって、被検査対象物１０の形状に応じ
てレンズ手段１４と被検査対象物１０中央部との距離Ｄ
ＳＴ０を設定すれば、各種形状の大面積の被検査対象物
上に焦点を合わせることができ、対象物パターン全面で
解像度の良い画像を得ることができる。また、従来必要
としていた可動ステージは不要となり、装置全体も小型
化できる。
【００２９】
実施例３．
以上の説明において、二つのガルバノミラー１１，１２
により、被検査対象物１０上で直交する２軸に光軸が偏
向される場合について説明したが、ガルバノミラー１つ
で、１軸のみに光軸が偏向されるような構成としてもよ
い。かかる構成によっても、対象物パターン全面で解像
度の良い画像を得ることができ、また従来必要としてい
た可動ステージは不要になり、装置全体も小型化でき
る。
により、被検査対象物１０上で直交する２軸に光軸が偏
向される場合について説明したが、ガルバノミラー１つ
で、１軸のみに光軸が偏向されるような構成としてもよ
い。かかる構成によっても、対象物パターン全面で解像
度の良い画像を得ることができ、また従来必要としてい
た可動ステージは不要になり、装置全体も小型化でき
る。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、第一のレンズ手段と、この第一のレンズ手段を経た
光軸を偏向させ所定周波数で切り換える光軸偏向切換え
手段と、この光軸偏向切換え手段を経た光学的な像に感
応し所定の映像信号を出力する光学的感応手段と、この
光学的感応手段と前記光軸偏向切換え手段との間に配設
されその光軸偏向切換え手段を経た光学的な像を前記光
学的感応手段に導く第二のレンズ手段と、前記光学的感
応手段から出力される前記映像信号を処理して前記対象
物の画像を得る処理ユニットとを備え、前記第一のレン
ズ手段と前記対象物の中央部との距離をＤＳＴ０とし前
記第一のレンズ手段の焦点距離をｆ１とすると、前記対
象物が中央部の高い凸形状の場合にはＤＳＴ０＞ｆ１、
前記対象物が中央部の低い凹形状の場合にはＤＳＴ０＜
ｆ１、前記対象物の高さが一定の場合にはＤＳＴ０＝ｆ
１と設定可能に形成するように構成したので、可動ステ
ージが不要となって装置全体を小型化できるものであり
ながら、高さが一定でない大面積の対象物であっても、
その対象物パターン全面の画像を高速で高精度に取込む
ことができる効果がある。
ば、第一のレンズ手段と、この第一のレンズ手段を経た
光軸を偏向させ所定周波数で切り換える光軸偏向切換え
手段と、この光軸偏向切換え手段を経た光学的な像に感
応し所定の映像信号を出力する光学的感応手段と、この
光学的感応手段と前記光軸偏向切換え手段との間に配設
されその光軸偏向切換え手段を経た光学的な像を前記光
学的感応手段に導く第二のレンズ手段と、前記光学的感
応手段から出力される前記映像信号を処理して前記対象
物の画像を得る処理ユニットとを備え、前記第一のレン
ズ手段と前記対象物の中央部との距離をＤＳＴ０とし前
記第一のレンズ手段の焦点距離をｆ１とすると、前記対
象物が中央部の高い凸形状の場合にはＤＳＴ０＞ｆ１、
前記対象物が中央部の低い凹形状の場合にはＤＳＴ０＜
ｆ１、前記対象物の高さが一定の場合にはＤＳＴ０＝ｆ
１と設定可能に形成するように構成したので、可動ステ
ージが不要となって装置全体を小型化できるものであり
ながら、高さが一定でない大面積の対象物であっても、
その対象物パターン全面の画像を高速で高精度に取込む
ことができる効果がある。
【００３１】
請求項２の発明によれば、数式により決定
される値と測定データより作成される補正テーブル値と
を加算し、前記光軸偏向切換え手段を制御して視野位置
決めを行う制御ユニットを備えるように構成したので、
請求項１の発明よりもさらに高精度の対象物パターン画
像を取込むことができる効果がある。
される値と測定データより作成される補正テーブル値と
を加算し、前記光軸偏向切換え手段を制御して視野位置
決めを行う制御ユニットを備えるように構成したので、
請求項１の発明よりもさらに高精度の対象物パターン画
像を取込むことができる効果がある。
【図１】 この発明の一実施例による画像取込み装置の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の一実施例によるレンズ手段１個の
光学系を示すブロック図である。
光学系を示すブロック図である。
【図３】 図２の拡大図である。
【図４】 この発明の一実施例によるレンズ手段１個の
光学系について焦点位置の変化を示すグラフ図である。
光学系について焦点位置の変化を示すグラフ図である。
【図５】 この発明の他の実施例による画像取込み装置
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図６】 図５の光学系の概略を示すブロック図であ
る。
る。
【図７】 図６の拡大図である。
【図８】 この発明の一実施例によるレンズ手段２個の
光学系について焦点位置の変化を示すグラフ図である。
光学系について焦点位置の変化を示すグラフ図である。
【図９】 従来の画像取込み装置の構成を示すブロック
図である。
図である。
６ 光学的感応手段、７ 処理ユニット、１０ 被検査
対象物（対象物）、１１，１２ ガルバノミラー（光軸
偏向切換え手段）、１３ 光軸、１４ レンズ手段（第
一のレンズ手段）、ＤＳＴ０ 距離、１５ ガルバノ制
御ユニット（制御ユニット）、１６ 補正テーブル、１
７ レンズ手段（第二のレンズ手段）。
対象物（対象物）、１１，１２ ガルバノミラー（光軸
偏向切換え手段）、１３ 光軸、１４ レンズ手段（第
一のレンズ手段）、ＤＳＴ０ 距離、１５ ガルバノ制
御ユニット（制御ユニット）、１６ 補正テーブル、１
７ レンズ手段（第二のレンズ手段）。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−193677（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−135273（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−202023（ＪＰ，Ａ)
実開 平５−33109（ＪＰ，Ｕ)
特表 平９−509256（ＪＰ，Ａ)
米国特許5192980（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 11/00 - 11/30
G01N 21/956
Claims (2)
- 【請求項１】 対象物の光学的な像を得る第一のレンズ
手段と、前記第一のレンズ手段を経た光軸を偏向させ所
定周波数で切り換える光軸偏向切換え手段と、前記光軸
偏向切換え手段を経た光学的な像に感応し所定の映像信
号を出力する光学的感応手段と、前記光軸偏向切換え手
段と前記光学的感応手段との間に配設され前記光軸偏向
切換え手段を経た光学的な像を前記光学的感応手段に導
く第二のレンズ手段と、前記光学的感応手段から出力さ
れる前記映像信号を処理して前記対象物の画像を得る処
理ユニットとを備え、前記第一のレンズ手段と前記対象
物の中央部との距離をＤＳＴ０とし前記第一のレンズ手
段の焦点距離をｆ１とすると、前記対象物が中央部の高
い凸形状の場合にはＤＳＴ０＞ｆ１、前記対象物が中央
部の低い凹形状の場合にはＤＳＴ０＜ｆ１、前記対象物
の高さが一定の場合にはＤＳＴ０＝ｆ１と設定可能に形
成したことを特徴とする画像取込み装置。 - 【請求項２】 数式により決定される値と測定データに
より作成される補正テーブル値とを加算し、前記光軸偏
向切換え手段を制御して視野位置決めを行う制御ユニッ
トを備えたことを特徴とする請求項１記載の画像取込み
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03861395A JP3406412B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 画像取込み装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03861395A JP3406412B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 画像取込み装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08233554A JPH08233554A (ja) | 1996-09-13 |
| JP3406412B2 true JP3406412B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=12530117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03861395A Expired - Lifetime JP3406412B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 画像取込み装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3406412B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1137731A (ja) | 1997-07-24 | 1999-02-12 | Sumitomo Kinzoku Erekutorodebaisu:Kk | 画像取込みシステム |
| CN102944561B (zh) * | 2012-11-16 | 2015-07-29 | 北京金橙子科技有限公司 | 一种矩阵式小器件的外观检测方法及装置 |
-
1995
- 1995-02-27 JP JP03861395A patent/JP3406412B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08233554A (ja) | 1996-09-13 |
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