JP7309640B2 - 光学検査装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、光学検査装置に関する。

様々な産業において、非接触での光学検査技術が重要となっている。光学検査技術の従来方法では、透過する物体の散乱の大きさを定量的に測定する方法として、カラー開口を用いた手法がある。

特開２００８－２０９７２６号公報

Walton L. Howes, "Rainbow schlieren and its applications", Appl. Optics, vol.23, No.14, 1984

しかし、従来では、被検体の高精度な散乱特性情報を提供することが困難な場合があった。

実施形態の光学検査装置は、光選択部と、検出素子と、第１結像素子と、を備える。光選択部は、互いに異なる波長領域の光線を選択的に透過または反射する、複数の波長選択領域を有する。検出素子は、前記光選択部を介して受光面に到達した光線の散乱特性情報を検出する。第１結像素子は、被検体で散乱された散乱光を、前記光選択部を介して前記受光面に入射させる。複数の前記波長選択領域は、前記第１結像素子の光軸に対する方位角が互いに異なる。前記光選択部は、前記第１結像素子の焦点面に配置され、時系列的に光線を選択して透過または反射させること、および、複数の前記波長選択領域によって光線を選択的に異なる波長にする機能を有する。前記検出素子は、互いに異なる波長の光線を選択的に透過し、前記光選択部に設けられた前記波長選択領域の数以上の数の複数枚の波長フィルタを画素ごとに備え、前記検出素子に設けられた複数の前記波長フィルタを用いて、少なくとも２つの異なる方向を含む前記散乱特性情報を同時期に検出し、かつ、少なくとも２つの異なる方向を含む前記散乱特性情報を時系列的に検出し、前記受光面に到達した光線が透過または反射された前記波長選択領域を識別できる分光画像を撮像する。

第１の実施形態に係る光学検査装置の模式図。 第１の実施形態に係る光学検査装置の断面図。 第１の実施形態に係る情報処理装置の機能的構成のブロック図。 第１の実施形態に係る解析処理の流れを示すフローチャート。 変形例に係る光学検査装置の模式図。 変形例に係る光学検査装置の模式図。 第２の実施形態に係る光学検査装置の模式図。 第２の実施形態に係る光選択部の模式図。 第３の実施形態に係る光学検査装置の模式図。 第４の実施形態に係る光学検査装置の模式図。 第５の実施形態に係る光学検査装置の模式図。 情報処理装置のハードウェア構成図。

以下に添付図面を参照して、本実施形態の光学検査装置を詳細に説明する。

実施形態で説明に用いる図面は、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、詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の光学検査装置１Ａの一例を示す模式図である。図２は、図１の光学検査装置１Ａの矢印Ｚ方向に沿った断面図である。

光学検査装置１Ａは、光学検査装置の一例である。本実施形態および後述する実施形態の光学検査装置を総称して説明する場合には、単に、光学検査装置１と称して説明する場合がある。

光学検査装置１Ａは、照射部１０と、第１結像素子２０と、光選択部３０と、検出素子４０と、情報処理装置５０と、を備える。

照射部１０は、光線Ｒを照射する。照射部１０は、光源１０Ａを備える。照射部１０は、光源１０Ａから出射された光線Ｒを、被検体Ｓへ照射する。

光源１０Ａは、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）であり、白色光を発光する。なお、光源１０Ａは、ＬＥＤに限らず、白熱電球、蛍光管、水銀灯等であってもよい。また、光源１０Ａは、レーザ、赤外線、または、Ｘ線などを照射する光源であってもよい。また、光源１０Ａの発光は、白色に限らない。光源１０Ａから出射する光線Ｒに含まれる波長は、後述する光選択部３０の波長選択性に応じて決定されればよい。

本実施形態では、照射部１０から照射される光線Ｒが電磁波であり、例えば、可視光である場合を一例として説明する。具体的には、本実施形態では、照射部１０から照射される光線Ｒが、４００ｎｍから７５０ｎｍの可視光領域の波長の光線を含む場合を一例として説明する。なお、光線Ｒに含まれる波長は、この波長に限定されない。

被検体Ｓは、光学検査装置１Ａにおける検査対象である。被検体Ｓは、照射された光線Ｒを屈折または散乱させる対象であればよい。被検体Ｓは、例えば、生細胞、レーザ溶接領域を含む物体、などであるが、これらに限定されない。レーザ溶接領域は、レーザによって溶接された領域である。また、被検体Ｓは、固体、液体、気体、の何れであってもよい。本実施形態では、被検体Ｓが、固体である場合を一例として説明する。

本実施形態では、照射部１０から照射された光線Ｒが被検体Ｓを通過することで、該光線Ｒが被検体Ｓで散乱される形態を、一例として説明する。

第１結像素子２０は、照射部１０から照射され、被検体Ｓで散乱された散乱光を、光選択部３０を介して検出素子４０の受光面４１へ入射させる。被検体Ｓは、第１結像素子２０の光軸Ｚに沿った方向における、第１結像素子２０と照射部１０との間に配置されている。

なお、本実施形態では、第１結像素子２０の光軸Ｚに沿った方向を、矢印Ｚ方向として説明する。また、矢印Ｚ方向に直交する方向を、矢印Ｘ方向および矢印Ｙ方向として説明する。矢印Ｘ方向および矢印Ｙ方向は、互いに直交する方向である。

第１結像素子２０は、光を結像させる結像性能を有する素子であればよい。第１結像素子２０は、例えば、レンズ、凹面鏡、などである。第１結像素子２０の材質は限定されない。例えば、第１結像素子２０は、光学ガラス、または、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）等の光学プラスチック、で構成する。

第１結像素子２０は、焦点面を有する。焦点面は、無限遠にある物体がレンズによって結像される平面である。詳細には、焦点面は、平行な光線Ｌが第１結像素子２０に入射したときに集まる点の集合である。特に、光線Ｌが第１結像素子２０の光軸Ｚに沿って入射すると、該光線Ｌは光軸Ｚ上の焦点に集光される。すなわち、焦点面は、第１結像素子２０の焦点を含む面である。本実施形態では、第１結像素子２０の光軸Ｚと直交し、且つ、焦点を通る面であるＸＹ平面が、焦点面となる。ＸＹ平面は、光軸Ｚ（矢印Ｚ方向）に直交する二次元平面であり、矢印Ｙ方向および矢印Ｘ方向によって規定される平面である。

検出素子４０は、受光面４１に到達した光線Ｌの散乱特性情報を検出する。受光面４１は、検出素子４０における、光線Ｌを受光する面である。受光面４１は、第１結像素子２０の光軸Ｚに対して直交する二次元平面である。

検出素子４０は、受光面４１に入射した光線Ｌの受光位置と受光強度とを、散乱特性情報として出力可能な素子であればよい。検出素子４０は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等である。

本実施形態では、検出素子４０が、画素ごとに光電変換素子（フォトダイオード）を配列した撮像素子である場合を、一例として説明する。すなわち、本実施形態では、検出素子４０は、撮像により撮像画像を得ることで、受光面４１に到達した光線Ｌの散乱特性情報を検出する形態を、一例として説明する。

光選択部３０は、複数の波長選択領域３２を有する光学機構である。光選択部３０は、第１結像素子２０の光軸Ｚ（矢印Ｚ方向）に対して直交する二次元平面（ＸＹ平面）を板面とする板状部材である。

光選択部３０は、光軸Ｚに沿った方向（矢印Ｚ方向）における、検出素子４０と第１結像素子２０との間に配置されている。詳細には、光選択部３０は、第１結像素子２０の焦点面に配置されている。光選択部３０は、第１結像素子２０の焦点面に完全に一致するように配置された形態に限定されない。例えば、光選択部３０は、第１結像素子２０の焦点面に対して、実質的な近傍に配置されていてもよい。

光選択部３０は、複数の波長選択領域３２を有する。

複数の波長選択領域３２は、互いに異なる波長領域の光線Ｌを選択的に透過または反射する。選択的に透過する、とは、特定の波長領域の光線Ｌを透過し、該特定の波長領域以外の波長領域の光線Ｌを非透過（反射または吸収）とすることを意味する。選択的に反射する、とは、特定の波長領域の光線Ｌを反射し、該特定の波長領域以外の波長領域の光線Ｌを非反射（透過または吸収）とすることを意味する。

本実施形態では、複数の波長選択領域３２は、互いに異なる波長領域の光線Ｌを選択的に透過する形態を、一例として説明する。

また、本実施形態では、光選択部３０が、第１波長選択領域３２Ａ、および第２波長選択領域３２Ｂ、の２つの波長選択領域３２を有する場合を、一例として説明する。

波長選択領域３２のサイズは、選択的に透過または反射する波長よりも大きいとする。例えば、１ミクロンメートル以上であるとする。ただし、この限りではない。

また、波長選択領域３２のサイズは、第１結像素子２０の焦点距離よりも十分に小さいとする。例えば、第１結像素子２０の焦点距離ｆが１００ｍｍだとすると、波長選択領域３２のサイズｓは１ｍｍ以下とする。ただし、この限りではない。ここで、焦点距離ｆと波長選択領域３２のサイズｓの関係は、以下の式（１）で表される。
ｓ＜ｆ ・・・（１）

第１波長選択領域３２Ａは、第１波長領域の光線Ｌを透過し、第１波長領域以外の波長領域（第２波長領域と称して説明する）の光線Ｌを非透過である。また、本実施形態では、第２波長選択領域３２Ｂは、第１波長領域および第２波長領域の光線Ｌを非透過である形態を一例として説明する。

例えば、第１波長領域の光線Ｌが、青色（波長４５０ｎｍ）の光線Ｌである場合を想定する。この場合、第１波長選択領域３２Ａは、青色の光線Ｌを透過し、青色以外の光線Ｌを非透過である。また、第２波長選択領域３２Ｂは、青色および青色以外の光線Ｌを非透過である。

複数の波長選択領域３２（第１波長選択領域３２Ａ、第２波長選択領域３２Ｂ）は、第１結像素子２０の光軸Ｚに対する方位角が互いに異なる。

光軸Ｚに対する方位角が異なるとは、複数の波長選択領域３２の各々の全領域の方位角範囲が、互いに異なる事を意味する。方位角範囲とは、１つの波長選択領域３２内の全領域内に含まれる複数の点の各々の、光軸Ｚに対する方位角の最小値から最大値までの、方位角の範囲である。例えば、光軸Ｚを中心とする円環形状の領域の方位角範囲は０°～３６０°となる。また、円環形状の領域を構成する、光軸Ｚを中心とする同心円の円環同士の方位角は、等しくなる。

本実施形態では、複数の波長選択領域３２（第１波長選択領域３２Ａ、第２波長選択領域３２Ｂ）は、光軸Ｚに対する方位角が互いに異なるように、光選択部３０のＸＹ平面上における、互いに異なる位置に配置されている。本実施形態では、第１波長選択領域３２Ａは、光選択部３０における、光軸Ｚから外れた位置に配置されている場合を一例として説明する。すなわち、第１波長選択領域３２Ａは、光選択部３０における、第１結像素子２０の焦点を含まない領域である。また、本実施形態では、第２波長選択領域３２Ｂは、光選択部３０における、第１結像素子２０の光軸Ｚを含む位置に配置されている場合を一例として説明する。すなわち、第２波長選択領域３２Ｂは、光選択部３０における、第１結像素子２０の焦点を含まない領域である。

次に、光学検査装置１Ａにおける、光学的な作用を説明する。

照射部１０から出射した光線Ｒは、被検体Ｓへ照射される。上述したように、本実施形態では、光線Ｒが被検体Ｓを通過する場合を一例として説明する。

光線Ｒが被検体Ｓを通過する際、被検体Ｓによって光線Ｒが散乱する。散乱する、とは、入射した光線Ｒの光線方向がずれる、または、光線方向が様々な方向に分岐することを意味する。なお、被検体Ｓによる光線Ｒの散乱は、光線Ｒが被検体Ｓで反射される場合も含まれる。このため、被検体Ｓによる光線Ｒの散乱とは、光線Ｒが被検体Ｓを通過または被検体Ｓを反射することによって生じる、光線方向のずれや分岐を意味する。また、光線Ｒが被検体Ｓを通過する場合、光線方向のずれとは、光線Ｒの被検体Ｓへの入射方向に対するずれを意味する。また、光線Ｒが被検体Ｓを反射する場合、光線方向のずれとは、光線Ｒの被検体Ｓによる正反射方向に対するずれ、を意味する。

光線Ｒが被検体Ｓを通過することで、光線Ｒが、第１光線Ｌ１と第２光線Ｌ２とに分岐された散乱光となる場合を想定して説明する。第１光線Ｌ１と第２光線Ｌ２とは、互いに方向の異なる光線Ｌである。

本実施形態では、第２光線Ｌ２の方向が、光軸Ｚに沿った方向である場合を想定して説明する。第２光線Ｌ２の方向とは、被検体Ｓから第１結像素子２０に到るまでの第２光線Ｌ２の方向である（図２参照）。また、第１光線Ｌ１の方向は、光軸Ｚからずれた方向である場合を想定して説明する。第１光線Ｌ１の方向とは、被検体Ｓから第１結像素子２０に到るまでの第１光線Ｌ１の方向である（図２参照）。

この場合、光軸Ｚに沿った光線Ｌである第２光線Ｌ２は、第１結像素子２０を通過することで、第１結像素子２０の焦点面上の焦点を通過する。一方、第１光線Ｌ１は光軸Ｚからずれた方向であり、光軸Ｚと第１光線Ｌ１の方向とのなす角度は、０°より大きい。第１光線Ｌ１は、光軸Ｚに沿った方向ではなく、光軸Ｚに非平行であることから、第１結像素子２０の焦点を通過しない。

第１結像素子２０の焦点面には、互いに方位角の異なる第１波長選択領域３２Ａおよび第２波長選択領域３２Ｂを有する光選択部３０が、配置されている。

上述したように、第１波長選択領域３２Ａと第２波長選択領域３２Ｂとは、光軸Ｚに対する方位角が互いに異なる。詳細には、本実施形態では、第１波長選択領域３２Ａは、第１結像素子２０の焦点を含まない位置に配置されている。また、本実施形態では、第１波長選択領域３２Ａは、第１波長領域の光線Ｌを選択的に透過する。第２波長選択領域３２Ｂは、第１結像素子２０の焦点を含む位置に配置されている。また、本実施形態では、第２波長選択領域３２Ｂは、第１波長領域および第２波長領域の光線Ｌを非透過である。

このため、第１光線Ｌ１が第１波長領域の光線Ｌである場合、第１方向の光線Ｌである第１光線Ｌ１は、第１波長選択領域３２Ａを通過する。また、図２に示すように、第１結像素子２０であるレンズの基本的な性質により、第１方向の光線Ｌであり且つ第１波長領域の第１光線Ｌ１は全て、第１波長選択領域３２Ａを通過することができる。

一方、第２光線Ｌ２は、光軸Ｚに沿った方向の光線Ｌであるため、第１波長選択領域３２Ａに到らない。また、第２光線Ｌ２は、第１波長選択領域３２Ａを非透過な第２波長領域の光線Ｌである。このため、第２光線Ｌ２は、第１波長選択領域３２Ａを通過しない。

このため、光選択部３０は、第１結像素子２０に入射する全ての方向の光線Ｌについて、第１波長選択領域３２Ａに到達する方向である第１方向に対して平行か否かを選別することが可能である。また、本実施形態では、第２波長選択領域３２Ｂは、第１波長領域および第２波長領域の双方の光線Ｌを非透過である。このため、第１結像素子２０に入射する光線Ｌの内、光軸Ｚに平行な第２方向の第２光線Ｌ２は、光選択部３０によって全て遮蔽されることとなる。

すなわち、本実施形態の光学検査装置１Ａでは、被検体Ｓによる散乱光である光線Ｌが、第１方向であるか第２方向であるかによって、光選択部３０の波長選択領域３２を通過できるか否かが決定されることとなる。

光選択部３０の第１波長選択領域３２Ａを通過した第１光線Ｌ１は、検出素子４０によって受光される。

検出素子４０の受光面４１は、第１結像素子２０に対する被検体Ｓの像面に配置されている。詳細には、検出素子４０は、第１結像素子２０に対する被検体Ｓの像面と、検出素子４０の受光面４１と、が一致するように配置されている。このため、被検体Ｓの像が、受光面４１に結像される。

このため、本実施形態では、検出素子４０は、第１波長領域であり、且つ、特定の方向である第１方向の第１光線Ｌ１を選択的に撮像することができる。すなわち、検出素子４０は、撮像による撮像画像を取得することで、光選択部３０を介して受光面４１に到達した光線Ｌの散乱特性情報を得ることができる。

図１に戻り説明を続ける。次に、情報処理装置５０について説明する。

情報処理装置５０は、検出素子４０にデータまたは信号を授受可能に接続されている。情報処理装置５０は、検出素子４０で撮像された撮像画像を解析する。

図３は、情報処理装置５０の機能的構成の一例を示すブロック図である。情報処理装置５０は、処理部５２と、記憶部５４と、出力部５６と、を備える。処理部５２、記憶部５４、および出力部５６は、バス５８を介してデータまたは信号を授受可能に接続されている。

記憶部５４は、各種データを記憶する。記憶部５４は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等である。なお、記憶部５４は、情報処理装置５０の外部に設けられた記憶装置であってもよい。また、記憶部５４は、記憶媒体であってもよい。具体的には、記憶媒体は、プログラムや各種情報を、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やインターネットなどを介してダウンロードして記憶または一時記憶したものであってもよい。また、記憶部５４を、複数の記憶媒体から構成してもよい。

出力部５６は、各種の情報を出力する。例えば、出力部５６は、ディスプレイ、スピーカ、ネットワークを介して外部装置と通信する通信部、の少なくとも１つを備える。

処理部５２は、取得部５２Ａと、解析部５２Ｂと、出力制御部５２Ｃと、を備える。取得部５２Ａ、解析部５２Ｂ、および出力制御部５２Ｃの少なくとも１つは、例えば、１または複数のプロセッサにより実現される。例えば、上記各部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサにプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよい。上記各部は、専用のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのプロセッサ、すなわちハードウェアにより実現してもよい。上記各部は、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。複数のプロセッサを用いる場合、各プロセッサは、各部のうち１つを実現してもよいし、各部のうち２以上を実現してもよい。

取得部５２Ａは、検出素子４０から撮像画像を取得する。すなわち、取得部５２Ａは、撮像画像を、散乱特性情報として取得する。

解析部５２Ｂは、取得部５２Ａで取得した散乱特性情報を解析する。解析部５２Ｂは、散乱特性情報を解析することで、被検体Ｓの、距離情報、屈折率分布、散乱強度、表面形状、構成材料、および立体構造再構築、の少なくとも１つの解析結果を導出する。

本実施形態の検出素子４０は、上述したように、第１波長領域であり、且つ、特定の方向である第１方向の第１光線Ｌ１を選択的に撮像する。すなわち、本実施形態では、撮像によって得られた撮像画像である散乱特性情報は、特定の波長領域である第１波長領域であり、且つ、特定の方向である第１方向を有する第１光線Ｌ１を選択的に撮像した撮像画像である。このため、この撮像画像は、ある特定の角度から光を入射したときの散乱光の角度分布特性を表す。

解析部５２Ｂは、撮像画像を解析することで、被検体Ｓの各点の散乱方向が第１方向であるか否かを判断する。また、解析部５２Ｂは、該判断結果に基づいて、被検体Ｓの、距離情報、屈折率分布、散乱強度、表面形状、構成材料、および立体構造再構築、の少なくとも１つの解析結果を導出すればよい。

なお、解析部５２Ｂは、散乱特性情報と、予め記憶したリファレンス特性情報と、の比較結果に基づいて、被検体Ｓの異常を検知してもよい。例えば、光学検査装置１は、被検体Ｓに代えて参照用の参照被検体を、光学検査装置１を用いて撮像する。解析部５２Ｂは、この撮像画像を、リファレンス特性情報として予め記憶する。参照被検体は、基準となる被検体Ｓである。参照被検体には、例えば、正常と判定可能な被検体Ｓを用いればよい。例えば、被検体Ｓがレーザ溶接領域を含む物体である場合を想定する。この場合、参照被検体には、レーザ溶接領域がユーザ所望の溶接状態である被検体Ｓを、参照被検体として用いればよい。

そして、解析部５２Ｂは、被検体Ｓの散乱特性情報と、リファレンス特性情報と、の散乱特性が予め定めた基準値以上異なる場合に、被検体Ｓを異常であると検知すればよい。

出力制御部５２Ｃは、解析部５２Ｂの解析結果を出力部５６へ出力する。また、出力制御部５２Ｃは、解析部５２Ｂによる被検体Ｓの異常の有無の検知結果を、出力部５６へ更に出力してもよい。解析結果および検知結果の少なくとも一方を出力部５６へ出力することで、ユーザに対してこれらの情報を容易に通知することができる。

次に、情報処理装置５０が実行する解析処理の流れの一例を説明する。図４は、情報処理装置５０が実行する解析処理の流れの一例を示す、フローチャートである。

まず、取得部５２Ａが、検出素子４０から撮像画像である散乱特性情報を取得する（ステップＳ１００）。解析部５２Ｂは、ステップＳ１００で取得した散乱特性情報を解析する（ステップＳ１０２）。出力制御部５２Ｃは、ステップＳ１０２の解析結果を出力部５６へ出力する（ステップＳ１０４）。そして、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施形態の光学検査装置１Ａは、光選択部３０と、検出素子４０と、第１結像素子２０と、を備える。光選択部３０は、互いに異なる波長領域の光線Ｌを選択的に透過または反射する、複数の波長選択領域３２を有する。検出素子４０は、光選択部３０を介して受光面４１に到達した光線Ｌの散乱特性情報を検出する。第１結像素子２０は、被検体Ｓで散乱された散乱光である光線Ｌを、光選択部３０を介して受光面４１に入射させる。複数の波長選択領域３２は、第１結像素子２０の光軸Ｚに対する方位角が互いに異なる。

このように、本実施形態の光学検査装置１Ａは、光選択部３０を備える。光選択部３０は、複数の波長選択領域３２を備える。複数の波長選択領域３２は、互いに異なる波長領域の光線Ｌを選択的に透過または反射し、第１結像素子２０の光軸Ｚに対する方位角が互いに異なる。

このため、本実施形態の光学検査装置１Ａでは、特定の波長領域（例えば、第１波長領域）であり且つ特定の方向（例えば、第１方向）の光線Ｌを選択的に検出することが可能となる。このため、検出結果である散乱特性情報（撮像画像）により、被検体Ｓの各点の散乱方向が該特定の方向（例えば、第１方向）であるか否かを、容易且つ高精度に判別することが可能となる。

一方、光選択部３０の複数の波長選択領域３２（第１波長選択領域３２Ａ、第２波長選択領域３２Ｂ）の第１結像素子２０の光軸Ｚに対する方位角が同じ場合、異なる選択領域を通過した光線の方位角の区別がつかない。すなわち、散乱方向の方位角情報を得ることができない。本実施形態によると、各波長選択領域３２の方位角が異なるため、散乱方向の方位角情報を得ることができる。

波長選択領域３２のサイズは、選択的に透過または反射する波長よりも大きい。そのため、各波長選択領域３２のサイズが波長よりも小さい場合に比べて、波長選択領域３２による光の回折が起こりにくい。光は、一般的に、各波長選択領域３２のサイズが波長に近いか、それ以下だと回折され、光の進行方向が変化してしまう。これによって、最終的に検出素子４０で受光される光の散乱方向に誤差が生じる。本実施形態は、波長選択領域３２のサイズは選択的に透過または反射する波長よりも大きいため、光の回折が低減でき、誤差が生じにくいという効果がある。

また、波長選択領域３２のサイズｓは、第１結像素子２０の焦点距離ｆよりも十分に小さい。すなわち、上記の式（１）が成り立つ。また、散乱角の推定誤差Δθは、以下の式（２）で表される。
Δθ＝ｓ／ｆ ・・・（２）

すなわち、焦点距離ｆよりも波長選択領域３２のサイズｓが小さいことにより、散乱角の推定誤差が抑えられるという効果がある。

従って、本実施形態の光学検査装置１Ａは、被検体Ｓの高精度な散乱特性情報を提供することができる。

（変形例１）
上記実施形態では、第１波長選択領域３２Ａは、第１波長領域の光線Ｌを透過し、第１波長領域以外の波長領域である第２波長領域の光線Ｌを非透過である形態を一例として説明した。また、第２波長選択領域３２Ｂは、第１波長領域および第２波長領域の光線Ｌを非透過である場合を一例として説明した。

しかし、第２波長選択領域３２Ｂは、第１波長領域の光線Ｌを非透過とし、第２波長領域の光線Ｌを透過する形態であってもよい。また、第２の波長領域として、第１波長領域以外の波長領域内の、特定の波長を定めてもよい。

例えば、第１波長領域の光線Ｌが、青色の光線Ｌである場合を想定する。この場合、第１波長選択領域３２Ａは、青色の光線Ｌを透過し、青色以外の光線Ｌを非透過である。また、例えば、第２波長選択領域３２Ｂを、赤色（例えば、６５０ｎｍ）の光線Ｌを選択的に透過する構成とする。この場合、第２波長選択領域３２Ｂは、青色の光線Ｌを非透過であり、赤色の光線Ｌを透過する。

第１光線Ｌ１が第１波長領域（青色）の光線Ｌであり、第２光線Ｌ２が第２波長領域（赤色）の光線Ｌである場合を想定する。光軸Ｚに対して非平行な第１方向の光線Ｌである第１光線Ｌ１は、第１波長選択領域３２Ａを透過する。また、光軸Ｚに対して平行な第２方向の光線Ｌである第２光線Ｌ２は、第１波長選択領域３２Ａを通過しないが、第２波長選択領域３２Ｂを通過する。

このため、本変形例では、検出素子４０には、第１方向の光線Ｌである第１光線Ｌ１と、第２方向の光線Ｌである第２光線Ｌ２と、が同じタイミングで検出素子４０に到達することとなる。すなわち、検出素子４０には、被検体Ｓによる散乱光の方向毎に異なる色の光線Ｌが、検出素子４０へ到達することとなる。

この場合、検出素子４０を、画素毎に複数枚の波長フィルタを備えた構成とすればよい。複数枚の波長フィルタは、互いに異なる波長の光線Ｌを選択的に透過するフィルタである。画素毎に複数枚の波長フィルタを備えた構成とすることで、検出素子４０は、各画素で分光することができる。

すなわち、本変形例では、検出素子４０は、第１波長領域と第２波長領域とを分光した分光画像を同時期に撮像することができる。すなわち、検出素子４０は、被検体Ｓによる光線Ｌの散乱角に応じた画像を、同時期に取得することができる。

また、分光画像を撮像することで、検出素子４０は、第１方向と第２方向の各々の方向の光線Ｌの、散乱特性情報を検出することができる。言い換えると、本変形例では、検出素子４０は、上記第１の実施形態に比べて、第１方向とは異なる方向の光線Ｌの情報を更に取得することができる。

情報処理装置５０の解析部５２Ｂは、散乱特性情報である分光画像を解析することで、被検体Ｓによる散乱光である、複数の方向の各々の光線Ｌの散乱特性情報を解析することができる。

従って、本変形例では、被検体Ｓの更に高精度な散乱特性情報を提供することができる。また、本変形例では、被検体Ｓが高速で動く細胞などの動きを伴う被検体Ｓである場合であっても、被検体Ｓの高精度な散乱特性情報を提供することができる。

また、本変形例では、複数の方向の光線Ｌの散乱特性情報を解析することで、高精度に被検体Ｓの立体形状の再構築を行うことができる。なお、この解析には、例えば、照度差ステレオ法などを用いればよい。

（変形例２）
上記第１の実施形態では、照射部１０から照射された光線Ｒが被検体Ｓを通過することで、該光線Ｒが被検体Ｓで散乱される形態を、一例として説明した。そして、上記第１の実施形態では、光学検査装置１Ａは、通過による散乱光である光線Ｌを検出する形態を一例として説明した。しかし、光線Ｒが被検体Ｓで反射されることで、該光線Ｒが被検体Ｓで散乱される形態であってもよい。そして、光学検査装置１は、反射による散乱光である光線Ｌを検出する形態であってもよい。

図５は、本変形例の光学検査装置１ＡＡの一例を示す模式図である。光学検査装置１ＡＡは、光学検査装置１Ａおよび光学検査装置１の一例である。なお、光学検査装置１ＡＡは、光学検査装置１ＡＡに設けられた他の光学機構に対する、照射部１０および被検体Ｓの各々の、光学的位置関係が光学検査装置１Ａと異なる点以外は、光学検査装置１Ａと同様の構成である。

光学検査装置１ＡＡでは、照射部１０から出射した光線Ｒが被検体Ｓで反射し、被検体Ｓによる散乱光である光線Ｌが第１結像素子２０によって光選択部３０に結像されるように、光学検査装置１ＡＡに含まれる光学機構の少なくとも１つの配置を調整すればよい。

本変形例では、照射部１０から照射された光線Ｒは、被検体Ｓで反射することで、第１光線Ｌ１と第２光線Ｌ２とに分岐された散乱光となる。第１光線Ｌ１および第２光線Ｌ２は、第１結像素子２０によって光選択部３０へ結像され、第１光線Ｌ１が選択的に第１波長選択領域３２Ａを通過する。

このため、本変形例の検出素子４０は、第１の実施形態と同様に、第１波長領域であり、且つ、特定の方向である第１方向の第１光線Ｌ１を選択的に撮像することができる。すなわち、本変形例の光学検査装置１ＡＡは、被検体Ｓによる反射光についても、被検体Ｓの各点の散乱方向が第１方向であるか否かを判断することができる。

このように、光学検査装置１ＡＡは、被検体Ｓによる反射光の散乱特性情報を検出する形態であってもよい。

（変形例３）
上記第１の実施形態では、光選択部３０に設けられた複数の波長選択領域３２が、互いに異なる波長領域の光線Ｌを選択的に透過する形態を、一例として説明した。しかし、複数の波長選択領域３２は、互いに異なる波長領域の光線Ｌを選択的に反射する形態であってもよい。

択的に反射する、とは、特定の波長領域の光線Ｌを反射し、該特定の波長領域以外の波長領域の光線Ｌを非反射（透過または吸収）とすることを意味する。

図６は、本変形例の光学検査装置１ＡＢの一例を示す模式図である。光学検査装置１ＡＢは、光学検査装置１Ａおよび光学検査装置１の一例である。なお、光学検査装置１ＡＢは、光学検査装置１ＡＢに設けられた他の光学機構に対する光選択部３０の位置関係が光学検査装置１Ａと異なる点、および、ダイクロイックミラー６０を更に備える点以外は、光学検査装置１Ａと同様の構成である。

ダイクロイックミラー６０は、第１結像素子２０を通過した光線Ｌを反射し、光選択部３０による反射光を透過する。

光選択部３０は、第１波長選択領域３２Ａおよび第２波長選択領域３２Ｂを有する。本変形例では、第１波長選択領域３２Ａは、第１波長領域の光線Ｌを選択的に反射する。すなわち、第１波長選択領域３２Ａは、第１波長領域の光線Ｌを反射し、第２波長領域の光線Ｌを非反射（透過または吸収）である。また、本変形例では、第２波長選択領域３２Ｂは、第１波長領域および第２波長領域の光線Ｌを非反射（透過または吸収）である形態を一例として説明する。

なお、光学検査装置１ＡＢにおける光選択部３０の光学的位置、および、第１波長選択領域３２Ａおよび第２波長選択領域３２Ｂの位置関係は、第１の実施形態の光学検査装置１Ａと同様である。

本変形例では、照射部１０から照射された光線Ｒは、被検体Ｓを通過することで、第１光線Ｌ１と第２光線Ｌ２とに分岐された散乱光となる。第１光線Ｌ１および第２光線Ｌ２は、第１結像素子２０を通過し、ダイクロイックミラー６０で反射されることで、光選択部３０へ結像される。光選択部３０に到達した光線Ｌの内、第１方向の第１光線Ｌ１は第１波長選択領域３２Ａで反射され、ダイクロイックミラー６０を介して検出素子４０へ到る。一方、光選択部３０に到達した光線Ｌの内、第２方向の第２光線Ｌ２は、光選択部３０で遮蔽される。

このため、本変形例の検出素子４０は、第１の実施形態と同様に、第１波長領域であり、且つ、特定の方向である第１方向の第１光線Ｌ１を選択的に撮像することができる。このため、本変形例の光学検査装置１ＡＢは、被検体Ｓの各点の散乱方向が第１方向であるか否かを判断することができる。

（第２の実施形態）
上記実施形態では、光選択部３０が２つの波長選択領域３２を有する形態を一例として説明した。しかし、光選択部３０は、第１結像素子２０の光軸Ｚに対する方位角が互いに異なる複数の波長選択領域３２を備えた構成であればよく、２つの波長選択領域３２を有する形態に限定されない。

本実施形態では、光選択部３０が、３つの波長選択領域３２を有する形態を一例として説明する。

図７は、本実施形態の光学検査装置１Ｂの一例を示す模式図である。光学検査装置１Ｂは、光学検査装置１の一例である。

光学検査装置１Ｂは、照射部１０と、第１結像素子２０と、光選択部３４と、検出素子４０と、情報処理装置５０と、を備える。

光学検査装置１Ｂは、光選択部３０に代えて光選択部３４を備える点以外は、第１の実施形態の光学検査装置１Ａと同様の構成である。

光選択部３４は、第１波長選択領域３２Ａ、第２波長選択領域３２Ｂ、第３波長選択領域３２Ｃ、の３つの波長選択領域３２を有する場合を、一例として説明する。なお、光選択部３４は、第２波長選択領域３２Ｂを更に備える点以外は、上記実施形態で説明した光選択部３０と同様である。

第１波長選択領域３２Ａ、第２波長選択領域３２Ｂ、および第２波長選択領域３２Ｂは、互いに異なる波長領域の光線Ｌを選択的に透過または反射する。本実施形態では、第１波長選択領域３２Ａ、第２波長選択領域３２Ｂ、および第２波長選択領域３２Ｂは、互いに異なる波長領域の光線Ｌを選択的に透過する形態を、一例として説明する。

第１の実施形態と同様に、第１波長選択領域３２Ａは、第１波長領域の光線Ｌを透過し、第１波長領域以外の波長領域の光線Ｌを非透過である。また、本実施形態では、第２波長選択領域３２Ｂは、第２波長領域の光線Ｌを選択的に透過し、第２波長領域以外の波長領域の光線Ｌを非透過である。第３波長選択領域３２Ｃは、第３波長領域の光線Ｌを選択的に透過し、第２波長領域以外の光線Ｌを非透過である。

第１波長領域、第２波長領域、および第３波長領域は、互いに異なる波長領域である。例えば、第１波長領域の光線Ｌが青色（波長４５０ｎｍ）の光線Ｌであり、第２波長領域の光線Ｌが赤色（波長６５０ｎｍ）の光線Ｌであり、第３波長領域の光線Ｌが緑色（波長５５０ｎｍ）の光線Ｌである場合を、一例として説明する。

このため、第１波長選択領域３２Ａは第１波長領域の青色の光線Ｌを通過させ、第２波長選択領域３２Ｂは第２波長領域の赤色の光線Ｌを通過させ、第３波長選択領域３２Ｃは第３波長領域の緑色の光線Ｌを通過させる。

また、第１の実施形態と同様に、複数の波長選択領域３２（第１波長選択領域３２Ａ、第２波長選択領域３２Ｂ、第３波長選択領域３２Ｃ）は、第１結像素子２０の光軸Ｚに対する方位角が互いに異なる。

本実施形態では、第１の実施形態と同様に、第１波長選択領域３２Ａは、光選択部３４における、光軸Ｚから外れた位置に配置されている場合を一例として説明する。また、第３波長選択領域３２Ｃについても、光軸Ｚから外れた位置に配置されている場合を一例として説明する。すなわち、第１波長選択領域３２Ａおよび第３波長選択領域３２Ｃは、光選択部３０における、第１結像素子２０の焦点を含まない領域である。但し、第１波長選択領域３２Ａおよび第３波長選択領域３２Ｃの光軸Ｚに対する方位角は異なる。また、第１の実施形態と同様に、第２波長選択領域３２Ｂは、光選択部３４における、第１結像素子２０の光軸Ｚを含む位置に配置されている場合を一例として説明する。すなわち、第２波長選択領域３２Ｂは、光選択部３４における、第１結像素子２０の焦点を含まない領域である。

図８は、光選択部３４の模式図である。図８には、光選択部３４のＸＹ平面図を示した。図８に示すように、光選択部３４の光線Ｌの受光面を複数のセル３６に分割した構成とする。そして、第１波長選択領域３２Ａ、第２波長選択領域３２Ｂ、および第３波長選択領域３２Ｃの何れかを、複数のセル３６の何れかに配置する。この配置により、互い方位角が異なる波長選択領域３２の組合せを実現することができる。

図７に戻り説明を続ける。本実施形態では、検出素子４０は、上記変形例１と同様に、画素毎に複数枚の波長フィルタを備えた構成である。複数枚の波長フィルタは、互いに異なる波長の光線Ｌを選択的に透過するフィルタである。本実施形態では、検出素子４０は、第１波長領域、第２波長領域、および第３波長領域、の各々の波長領域の光線Ｌを選択的に透過するフィルタを、画素毎に備える。このため、検出素子４０は、各画素で、第１波長領域、第２波長領域、および第３波長領域を分光した、分光画像を撮像可能な構成である。

なお、検出素子４０は、光選択部３４に設けられた波長選択領域３２と同じ個数に分光した分光画像を撮像可能な構成であればよい。すなわち、光選択部３４に設けられた波長選択領域３２の数がＮ個（Ｎは２以上の整数）であると想定する。この場合、検出素子４０は、画素ごとに、互いに異なる波長の光線Ｌを選択的に透過する、Ｎ種類以上の数のフィルタを備えた構成とすればよい。

検出素子４０は、波長選択領域３２の全個数を分光により識別できるとする。すなわち、波長選択領域３２の異なる２つの領域を通過した光線は、検出素子４０で必ず識別可能であるとする。そのため、波長選択領域３２の異なる２つの領域を通過した光線の波長領域は、一方の波長領域に含まれない波長（識別波長）を他方は必ず有している。さらに、検出素子４０は、その波長（一方の波長領域に含まれない波長）を検知できるとする。

具体的には、光選択部３４に、第１波長選択領域３２Ａ、第２波長選択領域３２Ｂ、および第３波長選択領域３２Ｃの３つの波長選択領域３２が設けられた形態を想定する。この場合、検出素子４０は、第１波長領域、第２波長領域、および第３波長領域を含む互いに異なる３種類以上の波長領域を分光した、分光画像を撮像可能な構成とすればよい。

検出素子４０をこのように構成することで、検出素子４０で取得可能な散乱角情報を最大とすることが可能となる。

次に、光学検査装置１Ｂにおける、光学的な作用を説明する。

照射部１０から出射した光線Ｒは、被検体Ｓへ照射され、被検体Ｓを通過する。光線Ｒが被検体Ｓを通過する際、被検体Ｓによって光線Ｒが散乱する。散乱の定義は、上述したため、ここでは記載を省略する。

光線Ｒが被検体Ｓを通過することで、光線Ｒが、第１光線Ｌ１と、第２光線Ｌ２と、第３光線Ｌ３と、に分岐された散乱光となる場合を想定して説明する。第１光線Ｌ１と第２光線Ｌ２と第３光線Ｌ３とは、互いに方向の異なる光線Ｌである。光線Ｌ（第１光線Ｌ１、第２光線Ｌ２、第３光線Ｌ３）の方向とは、第１の実施形態と同様に、被検体Ｓから第１結像素子２０に到るまでに光線Ｌの方向である。

第１の実施形態と同様に、第２光線Ｌ２の方向が光軸Ｚに沿った方向であり、第１光線Ｌ１の方向が光軸Ｚからずれた方向である場合を想定して説明する。また、本実施形態では、第３光線Ｌ３の方向が光軸Ｚからずれた方向である場合を想定して説明する。

この場合、光軸Ｚに沿った光線Ｌである第２光線Ｌ２は、第１結像素子２０を通過することで、第１結像素子２０の焦点面上の焦点を通過する。一方、第１光線Ｌ１および第３光線Ｌ３は光軸Ｚからずれた方向であり、光軸Ｚの方向とのなす角度は、０°より大きい。第１光線Ｌ１および第３光線Ｌ３は、光軸Ｚに沿った方向ではなく、光軸Ｚに非平行であることから、第１結像素子２０の焦点を通過しない。

第１結像素子２０の焦点面には、互いに方位角の異なる第１波長選択領域３２Ａ、第２波長選択領域３２Ｂ、および第３波長選択領域３２Ｃを有する光選択部３４が、配置されている。

上述したように、第１波長選択領域３２Ａ、第２波長選択領域３２Ｂ、および第３波長選択領域３２Ｃは、光軸Ｚに対する方位角が互いに異なる。詳細には、本実施形態では、第１波長選択領域３２Ａおよび第３波長選択領域３２Ｃは、第１結像素子２０の焦点を含まない位置に配置されている。また、本実施形態では、第１波長選択領域３２Ａは、第１波長領域の光線Ｌを選択的に透過する。第２波長選択領域３２Ｂは、第１結像素子２０の焦点を含む位置に配置されている。また、本実施形態では、第２波長選択領域３２Ｂは、第２波長領域の光線Ｌを選択的に透過する。また、第３波長選択領域３２Ｃは、第３波長領域の光線Ｌを選択的に透過する。

このため、第１光線Ｌ１が第１波長領域の光線Ｌであり、第２光線Ｌ２が第１波長領域の光線Ｌであり、第３光線Ｌ３が第３波長領域の光線Ｌである場合を想定する。この場合、第１方向の光線Ｌである第１光線Ｌ１は、第１波長選択領域３２Ａを選択的に通過し、第２波長選択領域３２Ｂおよび第３波長選択領域３２Ｃで遮蔽される。また、第２方向の光線Ｌである第２光線Ｌ２は、第２波長選択領域３２Ｂを選択的に通過し、第１波長選択領域３２Ａおよび第３波長選択領域３２Ｃで遮蔽される。同様に、第３方向の光線Ｌである第３光線Ｌ３は、第３波長選択領域３２Ｃを選択的に通過し、第１波長選択領域３２Ａおよび第２波長選択領域３２Ｂで遮蔽される。

このため、検出素子４０には、第１方向であり且つ第１波長領域である第１光線Ｌ１と、第２方向であり且つ第２波長領域である第２光線Ｌ２と、第３方向であり且つ第３波長領域である第３光線Ｌ３と、が同じタイミングで検出素子４０に到達することとなる。すなわち、検出素子４０には、被検体Ｓによる散乱光の方向毎に異なる色の光線Ｌが、検出素子４０へ到達することとなる。

検出素子４０は、上述したように、各画素で、第１波長領域、第２波長領域、および第３波長領域を分光した、分光画像を同時期に撮像することができる。このため、検出素子４０は、第１方向、第２方向、および第３方向の各々の散乱角に対する情報を、分光画像である撮像画像の全領域にわたって取得することができる。よって、検出素子４０は、撮像画像を構成する複数の画素の各々ごとに、第１方向、第２方向、および第３方向の各々の方向の散乱光の強度比を、ＲＧＢの強度比として取得することができる。

このような散乱強度比の角度分布は、ＢＲＤＦ（Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と称される。すなわち、本実施形態の光学検査装置１Ｂでは、撮像画像の全面に渡って、ＢＲＤＦを１回の撮像（ワンショット）により取得することができる。

物体の表面形状や構成材料は、ＢＲＤＦで識別できることが知られている。このため、本実施形態の光学検査装置１Ｂを用いることで、１回の撮像によりＢＲＤＦを画素数分取得することができる。

また、被検体Ｓによる散乱光の光線Ｌの方向を判別することで、被検体Ｓの像面から光線Ｌを逆方向にたどることができる。光線Ｌを逆方向にたどることで、解析部５２Ｂは、被検体Ｓの奥行方向に関する情報を取得することができる。このため、解析部５２Ｂは、被検体Ｓの三次元情報を取得し、被検体Ｓの立体構造を再構築することができる。

従って、本実施形態では、上記第１の実施形態の効果に加えて、被検体Ｓの更に高精度な散乱特性情報を提供することができる。また、本実施形態では、被検体Ｓが高速で動く細胞などの動きを伴う被検体Ｓである場合であっても、被検体Ｓの高精度な散乱特性情報を提供することができる。

検出素子４０は、光選択部３４に設けられた波長選択領域３２と同じ個数に分光した分光画像を撮像可能な構成である。すなわち、光選択部３４に設けられた波長選択領域３２の数がＮ個（Ｎは２以上の整数）であり、検出素子４０は、画素ごとに、互いに異なる波長の光線Ｌを選択的に透過する、Ｎ種類以上の数のフィルタを備えた構成としている。これにより、波長選択領域３２の異なる領域を通過した光線の方向を、検出素子４０で全て区別することができる。一方、フィルタがＮ種類未満であれば、波長選択領域３２の異なる領域を通過した２つの光線のうち、検出素子４０で検出できない光線、または、区別できない光線が存在することになる。すなわち、本実施形態により、高精度に光線方向を識別できる。

（第３の実施形態）
本実施形態では、特有の構成の照射部を備えた形態を説明する。

図９は、本実施形態の光学検査装置１Ｃの一例を示す模式図である。光学検査装置１Ｃは、光学検査装置１の一例である。

光学検査装置１Ｃは、上記第２の実施形態の光学検査装置１Ｂ（図７参照）における照射部１０に代えて、照射部１１を備える。この点以外は、光学検査装置１Ｃは、光学検査装置１Ｂと同様の構成である。すなわち、光学検査装置１Ｃは、第２の実施形態の光学検査装置１Ｂに、照射部１１を組み合わせた構成である。

照射部１１は、光源１０Ａと、導光体１０Ｂと、リフレクタ１０Ｃと、を備える。

光源１０Ａは、第１の実施形態と同様である。本実施形態では、光源１０Ａは、第１の実施形態と同様に、白色光を発光する形態を一例として説明する。なお、光源１０Ａの発光は白色に限定されない。

リフレクタ１０Ｃは、光源１０Ａから出射された光線Ｒの平行光を被検体Ｓへ照射するための光学素子の一例である。リフレクタ１０Ｃは、入射した光線Ｒを該光線Ｒの入射方向と平行で、且つ、反入射方向へと反射する反射面Ｑを有する。

導光体１０Ｂは、光源１０Ａから出射された光線Ｒをリフレクタ１０Ｃの焦点Ｐに導光する光学部材である。リフレクタ１０Ｃの焦点Ｐとは、上記反射面Ｑの焦点Ｐである。

導光体１０Ｂは、例えば、光ファイバであるが、これに限定されない。導光体１０Ｂは、長手方向の一端面が光源１０Ａに光学的に連結され、他端面が反射面Ｑの焦点Ｐに配置されている。

次に、光学検査装置１Ｃにおける、光学的な作用を説明する。

光源１０Ａから出射された光線Ｒは、導光体１０Ｂの長手方向の一端面に入射し、内部全反射によって導光体１０Ｂの長手方向の他端面から射出される。導光体１０Ｂの他端面は反射面Ｑの焦点Ｐに配置されている。このため、幾何光学により、リフレクタ１０Ｃの焦点Ｐから発せられた光線Ｒは、全て平行光とされる。平行光とされた光線Ｒは、被検体Ｓへ照射される。すなわち、照射部１１によって、平行光の光線Ｒを被検体Ｓへ照射ことができる。

なお、リフレクタ１０Ｃの焦点Ｐに光源１０Ａを配置した場合についても、平行光の光線Ｒを被検体Ｓへ照射することができる。

しかし、リフレクタ１０Ｃの焦点Ｐに光源１０Ａを配置した場合、光源１０Ａによってリフレクタ１０Ｃの反射面Ｑが遮蔽され、光効率が低下する場合がある。そこで、照射部１１を、導光体１０Ｂを備えた構成とし、導光体１０Ｂの他端面を反射面Ｑの焦点Ｐに配置することで、光効率の低下を抑制することができる。

また、導光体１０Ｂとして、より透明で、且つ、より細い導光体１０Ｂを用いることで、光効率の低下を更に抑制することができる。

平行光とされた光線Ｒは、被検体Ｓへ照射され、被検体Ｓを通過することで散乱する。上記第２の実施形態で説明したように、光線Ｒは、第１光線Ｌ１と、第２光線Ｌ２と、第３光線Ｌ３と、に分岐された散乱光となり、第１結像素子２０へ到る。そして、第１方向の光線Ｌである第１光線Ｌ１は、第１波長選択領域３２Ａを選択的に通過する。また、第２方向の光線Ｌである第２光線Ｌ２は、第２波長選択領域３２Ｂを選択的に通過する。同様に、第３方向の光線Ｌである第３光線Ｌ３は、第３波長選択領域３２Ｃを選択的に通過する。

このため、検出素子４０には、第１方向であり且つ第１波長領域である第１光線Ｌ１と、第２方向であり且つ第２波長領域である第２光線Ｌ２と、第３方向であり且つ第３波長領域である第３光線Ｌ３と、が同じタイミングで検出素子４０に到達する。

第２の実施形態と同様に、検出素子４０は、各画素で、第１波長領域、第２波長領域、および第３波長領域を分光した、分光画像を同時期に撮像することができる。すなわち、検出素子４０は、被検体Ｓによる光線Ｌの散乱角に応じた画像を、同時期に取得することができる。

光学検査装置１Ｃの情報処理装置５０に設けられた解析部５２Ｂは、上記第２の実施形態と同様に、散乱特性情報である分光画像を解析する。例えば、解析部５２Ｂは、被検体Ｓの各点の複数の散乱方向の各々を特定することができる。すなわち、解析部５２Ｂは、被検体Ｓによる散乱光である、複数の方向の各々の光線Ｌの散乱特性情報を解析することができる。

上述したように、本実施形態では、被検体Ｓには、平行光の光線Ｒが照射される。すなわち、本実施形態では、被検体Ｓに照射される光線Ｒの方向が既知である。

このため、本実施形態では、解析部５２Ｂは、散乱特性情報である分光画像を解析することで、被検体Ｓによる散乱光に含まれる、第１方向、第２方向、第３方向、の各々の方向の光線Ｌと、被検体Ｓに照射された光線Ｒの方向と、の成す角度を算出することができる。すなわち、解析部５２Ｂは、被検体Ｓによる散乱角度の絶対値を算出することができる。

従って、本実施形態では、上記実施形態の効果に加えて、被検体Ｓの更に高精度な散乱特性情報を提供することができる。また、本実施形態では、被検体Ｓが高速で動く細胞などの動きを伴う被検体Ｓである場合であっても、被検体Ｓの更に高精度な散乱特性情報を提供することができる。

また、本実施形態の解析部５２Ｂは、被検体Ｓによる散乱角度の絶対値を算出することができる。このため、本実施形態の２５Ｂは、第２の実施形態の効果に加えて、更に高精度に、被検体Ｓの、距離情報、屈折率分布、散乱強度、表面形状、構成材料、立体構造再構築、の少なくとも１つの解析結果を提供することができる。

（第４の実施形態）
本実施形態では、結像素子を更に備えた形態を説明する。

図１０は、本実施形態の光学検査装置１Ｄの一例を示す模式図である。光学検査装置１Ｄは、光学検査装置１の一例である。

光学検査装置１Ｄは、上記第３の実施形態の光学検査装置１Ｃ（図９参照）の構成に加えて、第２結像素子７０を更に備える。

第２結像素子７０は、光選択部３４を透過または反射した光線Ｌを、検出素子４０の受光面４１に結像させる。

第２結像素子７０は、第２結像素子７０の光軸Ｚに沿った方向（矢印Ｚ方向）における、光選択部３４と検出素子４０との間に配置されている。第１結像素子２０と第２結像素子７０の光軸Ｚは、一致する。

第２結像素子７０は、光を結像させる結像性能を有する素子であればよい。第２結像素子７０は、例えば、レンズ、凹面鏡、などである。第２結像素子７０の材質は限定されない。例えば、第１結像素子２０は、光学ガラス、または、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）等の光学プラスチック、で構成する。

第２結像素子７０を備えた構成とし、第２結像素子７０の光軸Ｚに沿った方向の位置を調整することで、光選択部３４を通過した光線Ｌによる被検体Ｓの像面の倍率を調整することができる。

このため、本実施形態では、上記実施形態の効果に加えて、検出素子４０で撮像される撮像画像の倍率を所望の倍率に調整することができる。

なお、第２結像素子７０と検出素子４０とを一体的に構成してもよい。この場合、例えば、ハイパースペクトルカメラを、第２結像素子７０および検出素子４０として構成すればよい。

（第５の実施形態）
なお、光学検査装置１は、光源１０Ａから検出素子４０へ到る光線が、ミラーを介して折り畳まれた構成であってもよい。

図１１は、本実施形態の光学検査装置１Ｅの一例を示す模式図である。

光学検査装置１Ｅは、光源１０Ａと、リフレクタ１０Ｃと、第１結像素子２０と、検出素子４０と、第２結像素子７０と、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）８０と、ミラー９０と、を備える。

光源１０Ａ、リフレクタ１０Ｃ、第１結像素子２０、検出素子４０、および第２結像素子７０は、上記実施形態と同様である。なお、本実施形態では、リフレクタ１０Ｃには、軸外しの放物面鏡を用いる場合を一例として説明する。また、本実施形態では、杯パースペクトルカメラを、第２結像素子７０および検出素子４０として構成した場合を一例として示した。

本実施形態の光学検査装置１Ｅは、複数のミラー９０を備える。図１１には、ミラー９０として、ミラー９０Ａ～ミラー９０Ｅを備えた構成と一例として示した。ミラー９０は、入射した光を反射する光学機構であればよい。複数のミラー９０を備えた構成とすることで、光源１０Ａから照射された光線Ｒは、複数のミラー９０を介して、被検体Ｓおよび第１結像素子２０を通過し、ＤＭＤ８０へ到る。このため、光学検査装置１Ｅ全体の小型化を図ることができる。

ＤＭＤ８０は、光選択部３０の一例である。ＤＭＤ８０は、上記実施形態で説明した複数の波長選択領域３２を実現するための機構である。

詳細には、ＤＭＤ８０は、複数のマイクロミラーをＭ個配列した構成である。Ｍは、２以上の整数である。ＤＭＤ８０では、複数のマイクロミラーの各々が稼働する。マイクロミラーの稼働により、複数のマイクロミラーの各々で、入射した光線Ｌを正反射させるか、遮蔽させるか（正反射方向とは違う方向に反射）、の２つの動作を独立に行うことがきる。つまり、ＤＭＤ８０は、Ｍ個のマイクロミラーの稼働により、特定の方向の光線（例えば、第１光線Ｌ１、第２光線Ｌ２、第３光線Ｌ３）を通過または反射させるか、遮蔽させるか、をそれぞれ選択できる。このため、ＤＭＤ８０を用いることで、最大Ｍ個の波長選択領域３２を実現することができる。

また、ＤＭＤ８０は、Ｍ個のマイクロミラーを電気的に独立に操作できる。このため、光選択部としてＤＭＤ８０を用いることで、時系列に選択的に通過または反射させる光線Ｌの方向を変化させることができる。

例えば、光源１０Ａから照射される光線Ｒが単色であり、光線Ｒの波長が第１波長のみであった場合を想定する。このような場合であっても、Ｍ個のマイクロミラーを時系列で稼働させることにより、検出素子４０では、様々な散乱角の散乱光に対する撮像画像を取得することができる。

次に、上記実施形態および変形例における情報処理装置５０の、ハードウェア構成の一例を説明する。

図１２は、上記実施形態および変形例に係る情報処理装置５０の、ハードウェア構成図の一例である。

情報処理装置５０は、ＣＰＵ８６などの制御装置と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）８８やＲＡＭ９１やＨＤＤ（ハードディスクドライブ）９２などの記憶装置と、各種機器とのインターフェースであるＩ／Ｆ部８２と、出力情報などの各種情報を出力する出力部８１と、ユーザによる操作を受付ける入力部９４と、各部を接続するバス９６とを備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。

情報処理装置５０では、ＣＰＵ８６が、ＲＯＭ８８からプログラムをＲＡＭ９１上に読み出して実行することにより、上記各部がコンピュータ上で実現される。

なお、情報処理装置５０で実行される上記各処理を実行するためのプログラムは、ＨＤＤ９２に記憶されていてもよい。また、情報処理装置５０で実行される上記各処理を実行するためのプログラムは、ＲＯＭ８８に予め組込まれて提供されていてもよい。

また、情報処理装置５０で実行される上記処理を実行するためのプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータプログラムプロダクトとして提供されるようにしてもよい。また、情報処理装置５０で実行される上記処理を実行するためのプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしてもよい。また、情報処理装置５０で実行される上記処理を実行するためのプログラムを、インターネットなどのネットワーク経由で提供または配布するようにしてもよい。

なお、上記には、本発明の実施形態および変形例を説明したが、上記実施形態および変形例は、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。この新規な実施形態は、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。この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。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 光学検査装置
１０ 照射部
１０Ａ 光源
１０Ｂ 導光体
１０Ｃ リフレクタ
２０ 第１結像素子
３０、３４ 光選択部
３２ 波長選択領域
４０ 検出素子
５２Ｂ 解析部
７０ 第２結像素子
８０ ＤＭＤ

Claims (11)

1. 互いに異なる波長領域の光線を選択的に透過または反射する、複数の波長選択領域を有する光選択部と、
   前記光選択部を介して受光面に到達した光線の散乱特性情報を検出する検出素子と、
   被検体で散乱された散乱光を、前記光選択部を介して前記受光面に入射させる第１結像素子と、
   を備え、
   複数の前記波長選択領域は、前記第１結像素子の光軸に対する方位角が互いに異なり、
   前記光選択部は、
   前記第１結像素子の焦点面に配置され、時系列的に光線を選択して透過または反射させること、および、複数の前記波長選択領域によって光線を選択的に異なる波長にする機能を有し、
   前記検出素子は、
   互いに異なる波長の光線を選択的に透過し、前記光選択部に設けられた前記波長選択領域の数以上の数の複数枚の波長フィルタを画素ごとに備え、前記検出素子に設けられた複数の前記波長フィルタを用いて、少なくとも２つの異なる方向を含む前記散乱特性情報を同時期に検出し、かつ、少なくとも２つの異なる方向を含む前記散乱特性情報を時系列的に検出し、前記受光面に到達した光線が透過または反射された前記波長選択領域を識別できる分光画像を撮像する、
   光学検査装置。
2. 前記光選択部を透過または反射した光線を前記受光面に結像させる第２結像素子、
   を更に備える、請求項１に記載の光学検査装置。
3. 光源と、
   光源から出射された光線の平行光を前記被検体に照射する光学素子と、
   を有する照射部を更に備える、
   請求項１または請求項２に記載の光学検査装置。
4. 前記光学素子は、
   リフレクタと、
   前記光源である白色光源から出射された少なくとも異なる２つの波長の光線を前記リフレクタの焦点に導光する導光体と、
   を有し、
   前記導光体は、
   前記少なくとも異なる２つの波長の光線に対して透明であり、前記異なる２つの波長の光線を同時に平行光に変換する、
   請求項３に記載の光学検査装置。
5. 前記散乱特性情報を解析する解析部を備える、
   請求項１～請求項４の何れか１項に記載の光学検査装置。
6. 前記解析部は、
   前記被検体の、距離情報、屈折率分布、散乱強度、表面形状、構成材料、および立体構造、の少なくとも１つの解析結果を導出する、
   請求項５に記載の光学検査装置。
7. 前記解析部は、
   前記散乱特性情報と、リファレンス特性情報と、の比較結果に基づいて、前記被検体の異常を検知する、
   請求項５または請求項６に記載の光学検査装置。
8. 前記被検体は、
   生細胞またはレーザ溶接領域を含む物体である、
   請求項１～請求項７の何れか１項に記載の光学検査装置。
9. 複数の前記波長選択領域は、選択的に透過または反射する波長よりも大きい、
   請求項１に記載の光学検査装置。
10. 複数の前記波長選択領域は、前記第１結像素子の焦点距離よりも小さい、
    請求項１に記載の光学検査装置。
11. 複数の前記波長選択領域は、異なる２つの前記波長選択領域を光線が通過する際、一方の光線の波長領域に含まれない識別波長を他方の光線が持つように作用し、
    前記検出素子は前記識別波長を検知できる、
    請求項１に記載の光学検査装置。

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