JPH11344418A - 局部的屈折欠陥検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像素子のパッケージとして用いられる
クリアモールド樹脂等の光学材料或いは光学素子の局部
的屈折欠陥（屈折ムラ）の存在の有無を検出する新規な
局部的屈折欠陥検出方法を提供する。 【解決手段】 被検査体１に対して光強度分布の均一な
平行光を照射し、該被検査体１を通過した光を撮像し、
その撮像画像情報から全領域における平均出力値から所
定の範囲を逸脱した出力をする部分の存在の有無を検出
することにより局部的屈折欠陥の有無を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば撮像素子の
パッケージとして用いられるクリアモールド樹脂等の光
学材料或いは光学素子の局部的屈折欠陥（屈折ムラ）の
存在の有無を検出する局部的屈折欠陥検出方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光学素子、例えばＣＣＤ固体撮像素子等
を樹脂により封止する技術があり、その封止に用いられ
るクリアモールド樹脂は、例えば製造過程で樹脂の硬化
ムラにより或いは不純物の混入等により光の屈折方向が
局所的に異なる部分ができる場合がある。そのような局
所的屈折異常のある樹脂を精密光学製品であるＣＣＤ固
体撮像素子にパッケージとして用いると、被写体を正し
く撮像することができないという問題を生じる。この点
を図３（Ａ）、（Ｂ）に従って説明する。

【０００３】同図において、１はクリアモールド樹脂、
２は撮像素子のセンサ部分で、図面には８画素目から１
２画素目までが図示されている。そして、その各画素か
らのＣＣＤ固体撮像素子出力が図３（Ａ）、（Ｂ）各々
の１番下の部分に示されている。本例において、クリア
モールド樹脂１の１０画素目の受光部分に対応したとこ
ろ（斜めのハッチングを施したところ）に屈折異常が存
在し、そこに入った光が本来受光素子の１０画素目の部
分に入るべきであるにも拘わらずその屈折異常によって
隣の９画素目の受光素子に入ってしまうというようなこ
とが生じる。従って、このような場合、９画素目の出力
が異常屈折により大きくなり、１０画素目の出力が異常
屈折により小さくなる。つまり、１０画素目の受光素子
には被写体側から本来入るべき光よりも屈折異常により
他の画素に向かった光の分少ない光が入ることになり、
９画素目の受光素子には本来入るべき光の他に１０画素
目に入るべき光の少なくとも一部を加えた光が入るので
あり、従って図３（Ａ）に示すようにＣＣＤ信号出力電
圧が不均一になるのである。尚、そのような異常屈折不
良のない場合には、図３（Ｂ）に示すように、ＣＣＤ信
号出力電圧は均一になる。

【０００４】従って、被写体を極めて高い精度で正確に
撮像することを要求される固体撮像素子等においては、
このような屈折異常による画像情報の狂いを看過するこ
とができない。にも拘わらず、斯かる屈折異常の有無の
検査をすることは従来行われていなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、被写
体を極めて高い精度で正確に撮像することを要求される
固体撮像素子等においてはその素子を封止するクリアモ
ールド樹脂の局部的屈折異常による画像情報の狂いを看
過することができないにも拘わらず、斯かる屈折異常の
有無の検査をする適切な方法がないためそのような検査
が従来行われていなかった。これは、ＣＣＤ固体撮像素
子等の光学装置の品質管理の向上、信頼性の向上を図る
ことの障害になる。

【０００６】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、撮像素子のパッケージとして用いら
れるクリアモールド樹脂等の光学材料或いは光学素子の
局部的屈折欠陥（屈折ムラ）の存在の有無を検出する新
規な局部的屈折欠陥検出方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の局部的屈折欠
陥検出方法は、被検査体に対して光強度分布の均一な平
行光を照射し、該被検査体を通過した光を撮像し、その
撮像画像情報からその全領域における平均出力値から所
定の範囲を逸脱した値の出力をする部分の存在の有無を
検出することにより局部的屈折欠陥の有無を検出するこ
とを特徴とする。

【０００８】従って、請求項１の局部的屈折欠陥検出方
法によれば、光強度分布の均一な平行光を照射すると、
被検査体を通過した光は該被検査体に局部的屈折欠陥が
ない限り光強度分布の均一な光になるが、局部的屈折欠
陥がある場合、被検査体を通過した光に部分的に平均値
よりも強いところと弱いところが生じるので、平均値か
ら逸脱した強さの光を出した部分があったか否かにより
局部的屈折欠陥の有無を検出することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、基本的には、被検査体
に対して光強度分布の均一な平行光を照射し、該被検査
体を通過した光を撮像し、その撮像画像情報から各部分
の平均出力値から所定の範囲を逸脱した出力をする部分
の存在の有無を検出することにより局部的屈折欠陥の有
無を検出するものであり、被検査体は撮像素子を封止す
るクリアモールド樹脂がその典型例であり、封止される
撮像素子はリニアセンサタイプかエリアセンサタイプか
を問わないし、また、ＣＣＤ型かＭＯＳ型か増幅型かを
問わない。また、被検査体には、クリアモールド樹脂の
みならず、光学的な素子、材料も含まれうるものであ
り、クリアモールド樹脂には限定されない。

【００１０】平行光発生手段により発生する平行光は光
強度分布の均一な光であることが必要であり、また、Ｆ
値が例えば５０以上というような高い平行度を有するこ
とが好ましい。というのは、平行度が低いと光の散乱に
より光が回り込み屈折効果によって見えにくくなるから
である。

【００１１】撮像手段としては例えばクリアモールド樹
脂により封止された例えばＣＣＤ固体撮像素子等の撮像
素子そのものを用いることができるが、被検査体がクリ
アモールド樹脂の如き撮像素子を封止する樹脂でない場
合には、被検査体の反平行光発生手段側（裏側）に検査
専用の撮像素子を設け、更に、被検査体・撮像素子間に
結像レンズを設け、被検査体の裏面を被写体として該結
像レンズにより撮像素子に結像し、該撮像素子の出力に
より局部的屈折欠陥を検出するようにしても良い。

【００１２】そして、撮像手段の出力からの局部的屈折
欠陥の検出は、撮像画像情報から全領域における平均出
力値と最高出力部分又は最低出力部の出力値との差を上
記平均出力値で除した値を算出し、その値が予め設定し
た範囲内にあるか否かを以て局部的屈折欠陥の有無の検
出を行う。その算出式は[ （Ｖｍａｘ−Ｖａｖｅ）／Ｖ
ａｖｅ] ×１００（％）である。但し、Ｖｍａｘ：全画
素中の最大出力画素の出力、Ｖａｖｅ：全画素の平均出
力。この値が予め設定した範囲内にあるか否かを以て局
部的屈折欠陥の有無を判定する。

【００１３】尚、[ （Ｖａｖｅ−Ｖｍin）／Ｖａｖｅ]
×１００（％）の値が予め設定した範囲内にあるか否か
を以て局部的屈折欠陥の有無を判定するようにしても良
い。但し、Ｖｍin：全画素中の最小出力画素の出力。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説
明する。図１（Ａ）、（Ｂ）は本発明局部的屈折欠陥検
出方法の第１の実施例の説明図である。図において、１
はクリアモールド樹脂、２は撮像素子のセンサ部分で、
図面には８画素目から１２画素目までが図示されてい
る。３は平行光発生手段で、光強度分布の均一な平行光
を発生する。平行光の平行度はＦ値が例えば５０以上と
いうように高くされている。というのは、平行度が低い
と光の散乱により光が回り込み屈折効果によって見えに
くくなるからである。

【００１５】そして、その各画素からのＣＣＤ固体撮像
素子出力が図１（Ａ）、（Ｂ）の１番下の部分に示され
ている。図１（Ａ）は被検査体であるクリアモールド樹
脂１に局部的屈折欠陥が無い場合を、（Ｂ）は局部的屈
折欠陥がある場合を示している。本例において、この局
部的屈折欠陥はクリアモールド樹脂１の１０画素目の受
光部分に対応したところ（斜めのハッチングを施したと
ころ）に屈折異常が存在している。

【００１６】図１（Ａ）に示すようにクリアモールド樹
脂１に局部的屈折欠陥がない場合には、該クリアモール
ド樹脂１は平行光発生手段３から受けた光強度分布の均
一な平行光を若干の減衰を無視すればそのまま通し、撮
像素子の各センサ部分に通し、その透過光の光強度分布
は均一である。従って、各画素の出力電圧は均一であ
る。この場合は、異常が無いわけであり、従って異常な
しと判断する。

【００１７】図１（Ｂ）に示すような場合、クリアモー
ルド樹脂１の１０画素目の受光部分に対応したところ
（斜めのハッチングを施したところ）に屈折異常が存在
し、そこに入った光が本来受光素子の１０画素目の部分
に入るべきであるにも拘わらずその屈折異常によって隣
の９画素目の受光素子に入ってしまうというようなこと
が生じる。従って、このような場合、９画素目の出力が
異常屈折により大きくなり、１０画素目の出力が異常屈
折により小さくなる。つまり、１０画素目の受光素子に
は被写体側から本来入るべき光よりも屈折異常により他
の画素に向かった光の分少ない光が入ることになり、９
画素目の受光素子には本来入るべき光の他に１０画素目
に入るべき光の少なくとも一部を加えた光が入るからで
ある。この場合は異常ありと判断する。

【００１８】具体的には、撮像画像情報から全領域にお
ける平均出力値と最高出力部分又は最低出力部の出力値
との差を上記平均出力値で除した値を算出し、その値が
予め設定した範囲内にあるか否かを以て局部的屈折欠陥
の有無の検出を行う。その算出式は[ （Ｖｍａｘ−Ｖａ
ｖｅ）／Ｖａｖｅ] ×１００（％）である。但し、Ｖｍ
ａｘ：全画素中の最大出力画素の出力、Ｖａｖｅ：全画
素の平均出力。この値が予め設定した範囲内にあるか否
かを以て局部的屈折欠陥の有無を判定する。例えば、そ
の範囲を５％以内と設定した場合には、上記算出式の値
が５％以内であれば異常なしとし、５％を越えると異常
ありと判定するのである。

【００１９】このような局部的屈折欠陥検出方法によれ
ば、局部的屈折欠陥を定量的に把握して局部的屈折欠陥
の有無の判定を固体撮像素子の製品撮像検査時に行うこ
とができる。

【００２０】第２図は本発明局部的屈折欠陥検出方法の
第２の実施例の説明図である。本実施例は被検査体が撮
像素子と関係がない或いは撮像素子と一体的に存在しな
い場合に本発明を適用したものである。即ち、第１の実
施例は撮像素子を保護しそれと一体のクリアモールド樹
脂の局部的屈折欠陥を検査するものであり、従って、そ
の撮像素子を撮像手段として検査に用いていたが、撮像
素子と一体に形成されていない被検査体についてその局
部的屈折欠陥を検査する場合には、第２の実施例により
行うと良い。

【００２１】図２において、１ａは被検査体、例えば透
明樹脂で、撮像素子と無関係に用いられるか、撮像素子
保護用などとして用いられるも撮像素子と一体化されな
い段階におけるものである。５は該被検査体１ａをその
開口部にて保持する遮光保持体である。３は平行光発生
手段で、該被検査体１ａの一方の側に設けられており、
２ａは局部的屈折欠陥検査専用撮像素子で、例えばＣＣ
Ｄ固体撮像素子からなり、図１に示す第１の実施例にお
ける撮像素子に代わる役割を果たすものであり、被検査
体１ａの反平行光発生手段側に設けられている。４は結
像レンズで、被検査体１ａと撮像素子２ａとの間に設け
られ、被検査体１ａの裏面を撮像素子２ａの撮像面に結
像する。即ち、被検査体１ａの裏面が被写体として撮像
素子２ａの撮像面に結像されるのである。

【００２２】このようにすれば、図１（Ａ）、（Ｂ）に
示した第１の実施例と同じ原理によって被検査体１ａの
局部的屈折欠陥の有無を検出することができる。

【００２３】

【発明の効果】請求項１の局部的屈折欠陥検出方法によ
れば、光強度分布の均一な平行光を照射すると、被検査
体を通過した光は該被検査体に局部的屈折欠陥がない限
り光強度分布の均一な光になるが、局部的屈折欠陥があ
る場合、被検査体を通過した光に部分的に平均値よりも
強いところと弱いところが生じるので、平均値から逸脱
した強さの光を出した部分があったか否かにより局部的
屈折欠陥の有無を検出することができる。

【００２４】請求項２の局部的屈折欠陥検出方法によれ
ば、撮像画像情報から全領域における平均出力値と最高
出力部分又は最低出力部の出力値との差を上記平均出力
値で除した値が予め設定した範囲内にあるか否かを以て
局部的屈折欠陥の有無の検出を行うので、定量的に設け
た基準に基づいて明確に局部的屈折欠陥有無の検出を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）は本発明局部的屈折欠陥検出方
法の第１の実施例の説明図であり、（Ａ）は局部的屈折
欠陥が無い場合を、（Ｂ）は局部的屈折欠陥がある場合
を示す。

【図２】本発明局部的屈折欠陥検出方法の第２の実施例
の説明図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）は従来例の説明図であり、
（Ａ）は局部的屈折欠陥がある場合を、（Ｂ）は局部的
屈折欠陥がない場合を示す。

【符号の説明】

１、１ａ・・・被検査体、２、２ａ・・・撮像素子、３
・・・平行光発生手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査体に対して光強度分布の均一な平
   行光を照射し、該被検査体を通過した光を撮像し、その
   撮像画像情報から全領域の平均出力値から所定の範囲を
   逸脱した出力をする部分の存在の有無を検出することに
   より局部的屈折欠陥の有無を検出することを特徴とする
   局部的屈折欠陥検出方法。
2. 【請求項２】 撮像画像情報から全領域における平均出
   力値と最高出力部分又は最低出力部の出力値との差を上
   記平均出力値で除した値が予め設定した範囲内にあるか
   否かを以て局部的屈折欠陥の有無の検出を行うことを特
   徴とする請求項１記載の局部的屈折欠陥検出方法。