JP5942242B2 - 検査用照明装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態に係る検査用照明装置10の平面図である。図2は、検査用照明装置10の側面図である。
図1、2に示すように、検査用照明装置10は、光源部20と、前記光源部20から発せられた光を平行光に変換するコリメータレンズ30と、前記コリメータレンズ30を通過した光を被検物体Wに向けて集光するためのフレネルコンデンサレンズ40と、前記コリメータレンズ30と前記フレネルコンデンサレンズ40の間に配置されたシグマ絞り50と、を備えている。
なお、複数のLED光源22は、ランプ等の他の光源によって代替することも可能である。また、ロッド・プリズム24は、LED等の光源から発せられる光を均一化できるのであれば、他の光学素子によって代替することも可能である。
球面レンズからなるコンデンサレンズを用いた場合、コンデンサレンズが大型化してしまう。また、複数枚のコンデンサレンズが必要である。さらに、撮像素子としてラインCCDを用いることを前提とした場合、コンデンサレンズは矩形であればよいにもかかわらず、球面レンズからなるコンデンサレンズは円形であるため、コンデンサレンズの大部分が無駄になってしまう。
これに対して、フレネルコンデンサレンズ40を用いた場合、レンズの非球面化が容易である。このため、球面レンズを用いた場合のようにレンズの大部分を無駄にすることがなく、また、フレネルコンデンサレンズ40は1枚でもケーラー照明系を実現できるため、ケーラー照明系を低コストで実現することができる。
なお、本実施形態の検査用照明装置10では、結像レンズ60の仕様の変更に合わせて、異なる仕様のフレネルコンデンサレンズ40を用いる必要がある。異なる仕様のフレネルコンデンサレンズ40を用いた場合、フレネルコンデンサレンズ40の透過率カーブ特性も変わってくる。このため、アポダイジングフィルタ70の仕様を、フレネルコンデンサレンズ40の透過率カーブの特性に合わせて変更する必要がある。
より具体的には、アポダイジングフィルタ70は、シグマ絞り50とフレネルコンデンサレンズ40の表面(光源部20側の表面)との光軸方向における距離を1としたとき、フレネルコンデンサレンズ40の表面から1/3以内の距離に配置されることが好ましい。
本発明の検査用照明装置10によって、被検物体Wに照射される光の照度の均一化を図ることができることを確認するための実験を行った。なお、照度の均一化を確認することが目的の実験であるため、被検物体Wにはパターンのない素ガラスを用いた。この実験では、結像レンズ60として1倍のレンズを用いた。また、ラインCCD80として、12,000画素×5μm=60mmのライン型CCDを用いた。アポダイジングフィルタ70は、中央部の透過率が50%のものを用いた。アポダイジングフィルタ70は、シグマ絞り50とフレネルコンデンサレンズ40の中間の位置(フレネルコンデンサレンズ40から1/2)に配置した。
本発明の検査用照明装置10を用いることによって、結像レンズ60の分解能と焦点深度を測定した。
測定について説明する前に、まず、本実施形態の検査用照明装置10における瞳(絞り)の共役関係、結像レンズ60の分解能、及び焦点深度について説明する。
図7を見れば分かる通り、ベストフォーカス位置での拡散照明のMTFが38%であったのに対し、本実施形態の検査用光照明装置10(ケーラー照明系)のMTFは73%であり、分解能がおよそ2倍に改善されることを確認できた。
画像データの処理において、MTF30%以上がソフトウエア処理出来る目安であると言われている。そこで、MTF30%以上を基準として、焦点深度の評価を行った。
図7を左列のグラフを見れば分かる通り、本実施形態の検査用照明装置10(ケーラー照明系)を用いた場合には、ベストフォーカス位置で73%、−50μmの位置で61%、+50μmの位置で56%のMTF値が測定された。この結果より、±75μm程度の焦点深度が確保されていることを確認できた。この程度の焦点深度が確保されていれば、数10ミクロンのうねりのあるガラスパネルを検査する場合でも、画像データのソフトウエア処理が可能であるといえる。
本発明の検査用光照明装置を用いて、適切なσ絞りを選択する事により、高精細パネルの検査を安価に実現することが可能となった。
20 光源部
22 光源
24 ロッド・プリズム
30 コリメータレンズ
40 フレネルコンデンサレンズ
50 シグマ絞り
60 結像レンズ
70 アポダイジングフィルタ
80 ラインCCD
W 被検物体
Claims (1)
- 光源部と、前記光源部から発せられた光を平行光に変換するコリメータレンズと、前記コリメータレンズを通過した光を被検物体に向けて集光するためのフレネルコンデンサレンズと、前記コリメータレンズと前記フレネルコンデンサレンズの間に配置されたシグマ絞りと、を備える検査用照明装置であって、
前記シグマ絞りと前記フレネルコンデンサレンズの間には、アポダイジングフィルタが設置されており、
前記アポダイジングフィルタは、前記シグマ絞りと前記フレネルコンデンサレンズとの距離を1としたとき、前記フレネルコンデンサレンズから1/3以内の距離に配置されていることを特徴とする、検査用照明装置。
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