JPH01274283A - パターン読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、所要のパターンを形成したプリント基板、
プリント基板パターンマスク、半導体マスク等のパター
ンを読取って電気信号に変換するパターン読取装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来のパターン読取装置としては、例えば特開昭５７−
１５４２１９号公報に記載されているものがある。

この従来例は、複写機等の一枚の原稿像を、主走査方向
に複数個に分割された個々の読取ヘッドで読取り、画像
処理するに当たって、各読取ヘッドを構成する各結像レ
ンズがテレセントリック系であって、ハーフミラ−を介
して空間的に分離された構成を有する。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来のパターン読取装置にあっては
、１枚の原稿を画像処理するには好適であるが、大面積
の被検査物を全面走査して読取る場合には、光学系が複
雑となり、且つ高速走査時のリンギングにより像プレ、
像ボケが生じ、これを防止するためには、読取時間を長
くせざるを得ないという未解決の課題があった。

そこで、この発明は、上記従来例の未解決の課題に着目
したものであり、光学系として、テレセントリック系と
することにより、パターンを形成した被検査物と、これ
を描像する撮像装置との間の距離変動があってもその影
響を受けることがなく高速走査が可能なパターン読取装
置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明は、所要のパター
ンを形成した被検査物と、該被検査物に光学系を介して
対向された撮像装置等を配設する結像面とを相対的に移
動可能に配設したパターン読取装置において、前記光学
系は、対物レンズと、該対物レンズと前記撮像装置等を
配設する結像面又は被検査物との間に介装された光学絞
りとを備えるテレセントリック系に構成されていること
を特徴としている。

また、この発明は、光学系を光軸上に２つの対物レンズ
を両者の焦点位置が一致するように対向配設し、両対物
の焦点位置に光学絞りを介挿したテレセントリック系に
構成したことを特徴としている。

〔作用〕

この発明においては、被検査物のパターンを、対物レン
ズを介し、且つその焦点位置に配設した光学絞りを介し
て結像面に入力することにより、物体側にテレセントリ
ックな光学系を構成することができ、被検査物のパター
ンが凹凸、歪み等によって反りを生じている状態で高速
走査したときでも、倍率変化及び像ボケなく結像面に撮
像装置。

ビデオカメラ、イメージセンサ等を配置すれば精度のよ
いパターン読取を行うシとができる。

また、被検査物のパターンを、光学絞り及び対物レンズ
を介して結像面に配設した撮像装置等に入力することに
より、像側にテレセントリックな光学系を構成すること
ができ、上記と同様に高精度のパターン読取を行うこと
ができる。

さらに、光軸上に２つの対物レンズを両者の焦点位置が
一致するように対向配設し、両対物レンズの焦点位置に
光学絞りを設けることによっても、物体側及び像側にテ
レセントリックな光学系を構成することができ、上記と
同様に高精度のパターン読取りを行うことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図である。

図中、１は固定部に固着された基台であって、固定部に
固着された基部１ａと、その左端側から上方に逆り字状
に延長するアーム部１ｂとから構成されている。

基台１の基部ｌａ上には、少なくとも左右方向（ＸＹ方
向）に粗動及び微動可能な移動ステージ２がＳＭ”Ｈさ
れ、この移動ステージ２の上面にプリント基板等の被検
査物３が着脱自在に保持されている。

また、基台ｌのアーム部１ｂの自由端には、上下方向に
延長し、且つ上下方向に移動可能な第１ステージ４が配
設され、この第１ステージ４の移動テーブル４ｂに同様
に上下方向に移動可能な第２ステージ５が配設され、第
１のステージ４と第２ステージ５とで焦点合わせ又は倍
率調整を独立に行うことができる。

第１ステージ４は、アーム部１ｂに固定された固定案内
部４ａと、この固定案内部４ａに案内されて上下方向に
移動自在の移動テーブル４ｂとを備え、移動テーブル４
ｂが固定案内部４ａに回転自在に保持され電動モータ４
ｃによって回転駆動される螺軸４ｄとこれに螺合して移
動テーブル４ｂに固着されたポールナツト４ｅとで構成
されるボールネジ４ｆによって上下方向に粗動される。

第２ステージ５は、第１ステージ４と同様に、移動テー
ブル４ｂに固着された固定案内部５ａと、これに案内さ
れて上下方向に移動可能な移動テーブル５ｂとを備え、
移動テーブル５ｂが固定案内部５ａに回転自在に保持さ
れ電動モータ５Ｃによって回転駆動される前記螺軸４ｄ
よりピッチが小さい螺軸５ｄとこれに螺合して移動テー
ブル５ｂに固着されたポールナツト５ｅとで構成される
ボールネジ５ｒによって上下方向に移動される。

そして、第１ステージ４の移動テーブル４ｂの下端には
、被検査物３に対向する位置にテレセントリックレンズ
６が配設されている。このテレセントリックレンズ６は
、第２図に示すように、被検査物３と対向する対物レン
ズ６ａと、その被検査物３とは反対側の焦点位置に配設
された開口絞り又は射出瞳で構成される光学絞り６ｂと
で被検査物３側にテレセントリックな光学系を形成して
いる。

また、第２ステージ５の移動テーブル５ｂには、テレセ
ントリックレンズ６の光軸６Ｃ上で且つテレセントリッ
クレンズ６の対物レンズ６ａ及びこの対物レンズ６ａの
焦点近傍位置に光学絞りと光学絞り６ｂから離間した位
置である結像面に撮像装置としてのＣＣＤイメージセン
サ７が配設されている。

さらに、被検査物３とテレセントリックレンズ６との間
にハーフミラ−８が介挿され、このハーフミラ−８に水
平方向から対向してコンデンサレンズ９及び照明ランプ
１０が配設されている。

また、テレセントリックレンズ６の焦点調整を行うため
に、第３図に示す、焦点合わせ用目盛板１１が用意され
ている。この焦点合わせ用目盛板１１は、被検査物３の
厚みと等しい厚みに形成され、且つ表面を光反射面１１
ａとし、この光反射面１１ａ内に所定間隔（例えば５０
μ程度）で光を吸収する黒色で矩形に形成された多数の
先非反射部１１ｂが配列されたものであり、この焦点合
わせ用目盛板１１を移動ステージ２上に載置した状態で
、ＣＣＤイメージセンサ７から出力される画像信号に基
づいて第１ステージ４の移動テーブル４ｂを移動させる
ことにより焦点調整を行う。

さらに、ＣＣＤイメージセンサ７に投影される被検査物
３の投影像の倍率を調整するために、第４図に示す、倍
率合わせ用目盛板１２が用意されている。この倍率合わ
せ用目盛り板１２は、被検査物３の厚みと等しい厚みに
形成され、且つ表面を光反射面ｔＺａとして、この光反
射面１２ａ内に所定間隔Ｌ１で光を吸収する黒色で且つ
所定間隔Ｌ１と等しい幅の矩形に形成された多数の先非
反射面１２ｂが配列されたものであり、この倍率合わせ
用目盛板１２を移動ステージ２上に載置した状態で、Ｃ
ＣＤイメージセンサ７から出力される画像信号に基づい
て第２ステージ５の移動テーブル５ｂを移動させること
により倍率調整を行う。

ここで、テレセントリックレンズ６の対物レンズ６ａの
倍率を１．３倍とし、ＣＣＤイメージセンサ７の１画素
が１３μであるものとすると、倍率合わせ用目盛板１２
の所定間隔Ｌ１は、１０μに選定され、ＣＣＤイメージ
センサ７の１つ置きの画素から光検出信号が出力される
ように第２ステージ５を調整する。なお、対物レンズ６
ａの倍率が、１、３　Ｘ　Ｏ，９９９であるときには所
定間隔Ｌ＋を１０．０１に、１．３Ｘ１．００１である
ときには所定間隔り、を９．９９μに設定する。

次に、上記実施例の動作を説明する。先ず、被検査物３
のパターン読取りを開始する前に、焦点調整を行う。こ
の焦点調整は、第３図に示す焦点合わせ用目盛板１１を
移動ステージ２上に載置し光反射面１１ａをテレセント
リックレンズ６に対向させた状態で固定保持し、この状
態で照明ランプ１０を点灯させて焦点合わせ用目盛板１
１に形成された光反射面１１ａ及び先非反射面１１ｂの
像をテレセントリックレンズ６を介してＣＣＤイメージ
センサ７に投影する。この状態で、ＣＣＤイメージセン
サ７から出力される画像データを読込み、この画像デー
タに基づいて焦点が合っているか否かを判定し、焦点が
あっていないときには、電動モータ４Ｃを回転駆動して
第１テーブル４ｂを上下方向に粗動させて焦点調整を行
う。

この焦点調整が完了すると、移動ステージ２上から焦点
合わせ用目盛板１１を取り外し、これに代えて第４図に
示す倍率合わせ用目盛板１２を固定保持させ、前記と同
様にＣＣＤイメージセンサ７の画像データを読込み、そ
の各画素における１つ置きの画素から所定値の画像デー
タが出力されているか否かを判定することにより倍率が
合っているか否かを判断し、倍率が合っていないときに
は、電動モータ５Ｃを回転駆動して第２ステージ５の移
動テーブル５ｂを上下方向に移動させることにより倍率
調整を行う。

次いで、再度焦点調整用目盛板１１を移動ステージ２１
に固定保持させて焦点調整を行い、焦点がずれていると
きには、再度焦点調整を行う。

このようにして、焦点及び倍率の双方の調整が完了した
ら、移動テーブル２上に被検査物３を載置し、被検査物
３に形成されたパターンをテレセントリックレンズ６を
介してＣＣＤイメージセンサ７に入射し、移動ステージ
２をＸ方向及び又はＹ方向に順次移動させることにより
、被検査物３に形成されたパターンを順次ＣＣＤイメー
ジセンサ７で読取り、このＣＣＤイメージセンサ７から
出力される画像データを例えばビットマツプメモリに記
憶し、このビットマツプメモリに記憶された被検査パタ
ーンと予め記憶されたマスクパターンとを比較して欠陥
検査を行う。

このように、上記実施例においては、被検査物３に形成
されたパターンが被検査物側にテレセントリックなテレ
セントリックレンズ６を介してＣＣＤイメージセンサ７
に読取られるように構成されているので、被検査物３と
してのプリント基板等に多少の凹凸や歪等による反りが
あって、被検査物３とテレセントリックレンズ６との間
の距離が変化する場合であっても、その距離変化にかか
わらずＣＣＤイメージセンサ７上のパターン投影像が一
定となり、高速走査時のリンギングにより像ブレ、像ボ
ケを生じることなく、鮮明な画像データを得ることがで
きる。

なお、上記実施例においては、テレセントリックレンズ
６を被検査物３側にテレセントリックな系に構成した場
合について説明したが、これに限定されるものではなく
、第５図〜第７図に示すように構成することもできる。

すなわち、第５図は、テレセントリックレンズ６を、対
物レンズ６ａと被検査物３との間に開口絞り又は入射瞳
で構成される光学絞り６ｂを設けて像側にテレセントリ
ックな系に構成したもので、この場合にも、光学絞り６
ｂ及び対物レンズ６ａに対する被検査物３の距離変化が
生じてもテレセントリック系が崩れることがなく、鮮明
な画像データを得ることができる。但し、ＣＣＤイメー
ジセンサ７とテレセントリックレンズ６間の距離に変化
を生じると像ボケを生じ易くなるが、対物レンズ６ａと
して焦点距離の長いものを適用することにより、多少の
距離変化に対しては影響を受けないようにすることがで
きる。

第６図は、テレセントリックレンズ６を、第２図の実施
例における光学絞り６ｂとＣＣＤイメージセンサ７との
間に焦点が光学絞り６ｂ位置となる第２の対物レンズ６
ｄを介挿して物体側及び像側にテレセントリックな系に
構成したもので、この場合にも、上記実施例と同様に像
ズレ、像ボケを生じることなく鮮明な画像データを得る
ことができる。

第７図は、テレセントリックレンズ６を、第６図の構成
を有する光学系を２組連結した構成を有し、この場合に
も第６図と同様の作用効果が得られることはいうまでも
ない。

また、上記実施例においては、撮像装置としてＣＣＤイ
メージセンサを適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、ＩＴＶカメラ等の他の任意
の撮像装置を適用し得る。

さらに、上記実施例においては、テレセントリックレン
ズ６を移動ステージ２に対して上下動させる場合につい
て説明したが、これに限らず移動ステージ２を上下方向
（Ｘ方向）に移動可能に構成することもでき、要は移動
ステージ２とテレセントリックレンズ６とが相対移動可
能に構成されていればよいものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、被検査物と撮
像装置との間に介挿した光学系を、対物レンズと、これ
と被検査物との間又は撮像装置との間に介挿した光学絞
りとで、物体側又は像側にテレセントリックな光学系を
構成することができ、被検査物に凹凸や反り等が生じて
被検査物と光学系との間に距離変化があっても、その距
離変化の影響を受けることなく、撮像装置等を配置する
結像位置で高精度のパターン読取データを得ることがで
き、しかもそのための構成が対物レンズと光学絞りを設
けるだけでよく、全体の構成を筒易化することができる
効果が得られる。

また、光学系を焦点位置を一致させて対向された２つの
対物レンズと、その焦点位置に介挿した光学絞りとによ
って構成することにより、物体側及び像側にテレセント
リックな光学系を構成することができ、上記と同様に被
検査物に凹凸や反りが生じている場合であっても、これ
らに影響されることなく撮像装置から高精度のパターン
読取データを得ることができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図はテ
レセントリックレンズの一例を示す説明図、第３図は焦
点合わせ用目盛板の一例を示す平面図、第４図は倍率合
わせ用目盛板の一例を示す平面図、第５図〜第７図はそ
れぞれテレセントリックレンズの他の例を示す説明図で
ある。 図中、１は基台、２は移動ステージ、３は被検査物、４
は第１ステージ、５は第２ステージ、６はテレセントリ
ックレンズ、６ａは対物レンズ、６ｂは光学絞り、７は
ＣＯＤイメージセンサである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所要のパターンを形成した被検査物と、該被検査
   物に光学系を介して対向された結像面とを相対的に移動
   可能に配設したパターン読取装置において、前記光学系
   は、対物レンズと、該対物レンズと前記結像面との間に
   介装された光学絞りとを備えるテレセントリック系に構
   成されていることを特徴とするパターン読取装置。
2. （２）所要のパターンを形成した被検査物と、該被検査
   物に光学系を介して対向された撮像装置とを相対的に移
   動可能に配設したパターン読取装置において、前記光学
   系は、対物レンズと、該対物レンズと前記被検査物との
   間に介装された光学絞りとを備えるテレセントリック系
   に構成されていることを特徴とするパターン読取装置。
3. （３）所要のパターンを形成した被検査物と、該被検査
   物に光学系を介して対向された撮像装置とを相対的に移
   動可能に配設したパターン読取装置において、前記光学
   系は、焦点位置を一致させて対向された一対の対物レン
   ズと、両対物レンズの焦点位置に介装された光学絞りと
   を備えるテレセントリック系に構成されていることを特
   徴とするパターン読取装置。