光学検査装置
【課題】調整要素が少なく調整機構を簡素かつローコスト化でき、操作が容易で、調整に伴う光学像の位置変動がない光学検査装置を実現する。
【解決手段】対物レンズ側から、対物レンズ、ビームスプリッター、結像レンズを位置づけ、ビームスプリッターに入射する光で物体を照明し、その反射光の光束の一部を、開口を有する遮光板を光軸と交差させて遮って、回折を生じさせることで、結像面に結像した物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を強調する。このとき遮光板をビームスプリッターと対物レンズとの間、又は対物レンズを構成する複数のレンズの何れかのレンズの間で対物レンズ側光軸と交差させると、結像面に結像した物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を最も強調することができる。また外光を用いるときには、ビームスプリッターを有しない構成とすることができる。
【解決手段】対物レンズ側から、対物レンズ、ビームスプリッター、結像レンズを位置づけ、ビームスプリッターに入射する光で物体を照明し、その反射光の光束の一部を、開口を有する遮光板を光軸と交差させて遮って、回折を生じさせることで、結像面に結像した物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を強調する。このとき遮光板をビームスプリッターと対物レンズとの間、又は対物レンズを構成する複数のレンズの何れかのレンズの間で対物レンズ側光軸と交差させると、結像面に結像した物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を最も強調することができる。また外光を用いるときには、ビームスプリッターを有しない構成とすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体に光を照射し、その反射光若しくは透過光によって、物体の表面の均一性（凹凸の有無）や物体内部の均一性（例えば物体内における物質の分布の均一性等）を検査するための光学検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物体の表面の均一性（例えば１ミクロンないし数１０ミクロン程度の凹凸の有無）や物体内部の均一性（本明細書においては、これら均一性を「物体の均一性」と表示することがある）を、通常の光学検査装置（例えば光学顕微鏡等）で目視しても、あるいは上記光学検査装置にビデオカメラ等を装着して得た画像に画像処理を施しても、物体の均一性がない（「物体の不均一性」と表示することがある）部分（「物体の不均一部分」と表示することがある）における反射光あるいは透過光の明るさには殆ど変化がないため（コントラスト比が１に極めて近いため）、物体の不均一部分の有無を判断することが極めて困難である。そこで、物体の不均一部分における光学像の明るさの変化を強調できる（コントラスト比を増大できる）ノマルスキー微分干渉検査装置が多用される。
【０００３】
ノマルスキー微分干渉検査装置を用いると、物体の不均一部分の光学像のコントラスト比を増大させることができるから、視覚による検査の場合において、明るく山のように盛り上がって見える部分と、山の陰のように暗く見える部分とを相対的に目立たせることができる。その結果、物体の不均一部分の光学像（２次元像）を目視すると、あたかも立体画像のように見えて、物体の不均一部分の有無の判断（検査）が容易になる。
【０００４】
かかるノマルスキー微分干渉検査装置は、例えば、第１の光軸上に、対物レンズ、ノマルスキープリズム、ハーフミラー（若しくはビームスプリッター）、及びレンズ群とこのレンズ群の中に位置する回転可能な検光子（偏光素子）を位置づけて、検査対象物体（試料）の光学像を結像面上に結像するものである。ここで検査対象物体に照明光を照射する光源は、ハーフミラーが配置された位置で第１の光軸と直交する第２の光軸上に位置づけられるとともに、光源とハーフミラーとの間には、偏光板が位置づけられている。光源から偏光板を経てハーフミラーに入射した光は、ハーフミラーで反射され、第１の光軸に沿ってノマルスキープリズムと対物レンズを通った後に被写体へ照射される。そして被写体で反射して再び対物レンズに入射した光が、ノマルスキープリズム、ハーフミラー、及び検光子を有するレンズ群を透過して、結像面に像を結像する。ノマルスキー微分干渉検査装置において、物体の不均一性に対応したコントラスト比の高い微分干渉像を得るためには、光源からハーフミラーに入射する光の偏光を偏光板の回転で調整し、また被写体に向かう光と被写体で反射された光とによる微分干渉をノマルスキープリズムで調整し、更に検光子を回転させるのである（例えば、特許文献１及び２）。
【特許文献１】特開平１０−２６８２００号公報
【特許文献２】特開平１１−１１９１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ノマルスキー微分干渉検査装置は、３つの調整要素の調整機構を有して高コストであることに加え、上記偏光板、ノマルスキープリズムおよび検光子の３つの調整要素は、相互に影響しあって微分干渉像のコントラスト比を増大させるものだから、検査対象である物体（例えば微小なロエレクトロニクス部品や微小なメカトロニクス部品等）を検査（物体の均一性を判断）するには、熟練度の高いオペレータを必要とし、また検光子（偏光素子）の回転にともなって、結像面上の光学像の位置が変動するから、ときには検査対象領域が視野（エリアセンサーを用いたときには、画像領域）の外に出てしまうという問題がある。そこで本発明は、上記各問題を解決すべく、調整要素が少なくて調整機構を簡素化かつローコスト化でき、検査のために高い熟練度を必要とせず（操作が容易で）、調整に伴い光学像が結像面上で位置変動しない光学検査装置を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明にかかる光学検査装置は、光路上に対物レンズ側から、対物レンズ、ビームスプリッター、及び結像レンズを位置づけて、対物レンズに相対する物体の光学像を結像面に結像する光学検査装置において、開口を有する遮光板を、更にビームスプリッターと対物レンズとの間、若しくは対物レンズを構成する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間で、少なくとも対物レンズとビームスプリッターとを位置づける対物レンズ側光軸と交差する平面に位置づけ、ビームスプリッターが、光源からビームスプリッターに入射した光を対物レンズ側光軸に沿って対物レンズに向けて反射若しくは透過して物体に照射するとともに、物体から反射されて対物レンズ側光軸に沿って対物レンズに入射した光を結像レンズへと透過若しくは反射させる構成を有している。
【０００７】
かかる構成を有する光学検査装置では、遮光板の開口は、対物レンズ側光軸に沿ってビームスプリッターから対物レンズを経て物体に照射される光束及び対物レンズに入射してビームスプリッターに向かう光束の一部を遮って、開口の縁部によって光に回折を生じさせることができる。発明者は、こうした光の回折を生じさせると、物体の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化が強調される（コントラスト比が増大する）こと（請求項１）を見出したのである。
【０００８】
また発明者は、遮光板を、ビームスプリッターと結像レンズとの間、若しくは結像レンズを構成する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間で、少なくともビームスプリッターと結像レンズとを位置づける結像レンズ側光軸と交差する平面に位置づけることで、遮光板でビームスプリッターを透過して結像面に向かう光束の一部を遮って、開口の縁部によって光に回折を生じさせれば、物体の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化が強調されること（請求項２）を見出したのである。
【０００９】
なお上記各構成（請求項１及び請求項２の構成）において、ビームスプリッターが、光源から入射した光を対物レンズに向けて反射し、対物レンズから入射した光を結像レンズへと透過するときには、対物レンズ側光軸と結像レンズ側光軸とが１本の光軸となる。その一方、ビームスプリッターが、光源から入射した光を対物レンズに向けて透過し、対物レンズから入射した光を結像レンズへと反射するときには、対物レンズ側光軸と光源側光軸とが１本の光軸となり、対物レンズ側光軸と結像レンズ側光軸とが互いに交差することになる。
【００１０】
ここで上記構成（請求項２）の光学検査装置は、ビームスプリッターから結像レンズ側に透過若しくは反射した光に、遮光板の開口の縁部によって回折を生じさせるものだから、請求項３に記載のように、ビームスプリッターを有さず、外光で物体を照明することとし、遮光板を、対物レンズが有する複数のレンズ及び結像レンズが有する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間で光学検査装置の光軸と交差する平面に位置づけて、対物レンズに入射して光軸に沿って結像面に向かう光束の一部を開口の縁部によって遮って光に回折を生じさせても物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を強調することができる。このとき物体は、外光を対物レンズ側に反射するものであっても透過するものであってもよい。
【００１１】
ここで発明者は、開口の縁部を、遮光板が交差する光軸の近傍に位置づけることによって、物体の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を顕著に強調できること（請求項４）を見出した。従って、遮光板が、その交差する光軸に対し、その交差方向に移動可能であれば、物体の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を最も強調できる位置に遮光板の開口の縁部を位置づけることができる（請求項５）。また遮光板の開口を正方形状もしくは長方形状とすれば、開口の４つの縁部の１つを遮光板が交差する光軸近傍に位置づけて光に回折によって生じる物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を協調することができる（請求項６）。
【００１２】
請求項７に記載の光学検査装置は、物体の光学像を電気信号に変換するエリアセンサーを更に有しているから、エリアセンサー（例えばビデオカメラ）から出力される物体の映像信号（ビデオシグナル）を、コンピュータや画像処理装置に入力できるとともに、映像モニタ（ピクチャーモニタ）等に表示することによって、物体の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を容易に認識することができる（物体の均一性検査を更に容易することができる）。
【発明の効果】
【００１３】
このように本発明にかかる光学検査装置によれば、遮光板で光束の一部を遮光して、結像面に結像する物体の光学像における物体の不均一部分の明るさの変化を強調することができ、更に光束の遮光の状態を調整することで、物体の不均一部分の明るさの変化を顕著に強調することができる。よって本発明にかかる光学検査装置によれば、調整要素を少なくすることができて、調整機構が簡素化かつローコスト化され、また調整要素は開口の位置調整（光束の遮光状態の調整）だけだから高度の熟練度を必要とせず、更に偏光素子である検光子を用いないから、検光子の回転にともなう結像面上の光学像の位置変動を防ぐことがきる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明にかかる光学検査装置を説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明にかかる光学検査装置の一実施例（実施例１、光学検査装置１０）の概略構成例を示す図である。
図１に示す光学検査装置１０は、複数のレンズを有する対物レンズ２０、遮光板３０、ビームスプリッター４０、複数のレンズを有する結像レンズ５０、光源６０、これら対物レンズ２０ないし光源６０を収納して遮光する鏡筒７０、及び結像レンズ５０側で鏡筒７０に装着されたビデオカメラ８０を有している。ここで対物レンズ２０、遮光板３０及びビームスプリッター４０を位置づけた対物レンズ側光軸１１と、ビームスプリッター４０及び像レンズ５０を位置づけた結像レンズ側光軸１２とは、１本の光軸１３をなしており、この光軸１３上にビデオカメラ８０（例えばＣＣＤビデオカメラ）のレンズ８１が位置づけられている。そしてレンズ８１は、光学検査装置１０が結像する光学像をビデオカメラ８０が有する例えばＣＣＤ素子の光電面に結像する。
【００１６】
遮光板３０は、厚さが５ｍｍで幅が４２ｍｍであり、一辺が３０ｍｍの正方形状の開口３１を有し、対物レンズ２０とビームスプリッター４０との間に位置し、遮光板３０の長さ方向に鏡筒７０を対物レンズ側光軸１１と直交するように貫通し、図示しない駆動装置（例えば減速駆動装置）によって、上記貫通方向に直線移動することができる。そして遮光板３０のビームスプリッター４０側の表面とビームスプリッター４０との間隔は１０ｍｍであり、遮光板３０の対物レンズ２０側の表面と対物レンズ２０のフランジとの間隔は２５ｍｍである。また開口３１のほぼ中央に対物レンズ側光軸１１が位置するように遮光板３０の位置をプリセットすることができる。
【００１７】
ビームスプリッター４０は、略直角二等辺三角形の断面形状を有するプリズム４１及び４２を有し、略直角二等辺三角形の底辺を含む底面同士を相対させて反射面４３を形成している。反射面４３は、中央において光軸１３と４５度の角度で交差するように位置づけられ、光源側光軸１４が反射面４３の中央において光軸１３と直交している。光源６０は、例えば白熱電球６１と集光レンズ６２を有して、白熱電球６１が放射する光を集光レンズ６２で集光し、光源側光軸１４に沿って、ビームスプリッター４０に照射するように構成されている。
【００１８】
図２（ａ）は、長方形状の遮光板３０の開口３１と、対物レンズ側光軸１１に沿った光束１１ａ等との相対的位置関係を示す平面図である。開口３１は、長さ方向中心線３２ａに直交する直線状縁部３１ａ、３１ｂと、幅方向中心線３２ｂに直交する直線状縁部３１ｃ、３１ｄとで正方形状に規定され、遮光板３０の中央に設けられている。ここで光束１１ａは、対物レンズ２０とビームスプリッター４０との間で、図１中の矢印Ａの方向に向かう光束及び図１中の矢印Ｂの方向に向かう光束の両方の光束である。
【００１９】
次に、検査対象である物体１（例えば微小なロエレクトロニクス部品や微小なメカトロニクス部品等）を検査する場合における、光学検査装置１０の調整について説明する。
先ず、物体１を台２に載せ対物レンズ２０に相対するよう位置づけるとともに（図１）、遮光板３０を前述プリセットの位置に設定する。次に、白熱電球６１を点灯して光源６０から光をビームスプリッター４０に向けて放射する。すると光源６０から放射された光は、光源側光軸１４に沿ってビームスプリッター４０の反射面４３に到達し、図１中矢印Ａで示す方向に反射面４３で反射される光と、反射面４３を透過する光とに分離される。反射面４３で反射された光は、対物レンズ側光軸１１に沿って対物レンズ２０に向かう（なお、反射面４３を透過した光は、ビームスプリッター４０を透過して、鏡筒７０の例えば黒色塗装された内面で吸収される）。対物レンズ２０に向かった光は、遮光板３０がプリセット位置にあるから、遮光板３０で遮光されず、対物レンズ２０を透過して物体１に照射される。
【００２０】
こうして物体１に照射された光は、物体１の表面の反射率が高いときには、物体１の表面で反射され、物体１の表面近傍が光を透過するとともに反射するときには、物体１の表面ないし内部で反射される。物体１で反射されて対物レンズ２０に入射した光は、図１中矢印Ｂで示す方向に対物レンズ側光軸１１に沿ってビームスプリッター４０に入射する。ビームスプリッター４０に入射した光は、反射面４３で反射される光と、反射面４３を透過する光とに分離される。反射面４３を透過した光は、結像レンズ５０によって結像面に物体１の光学像を結像するから、この光学像をビデオカメラ８０によって撮像することができる（なお反射面４３で反射した光は、光源側光軸１４に沿って光源６０の方向に向かい、鏡筒７０の内面で吸収される）。
【００２１】
次に、物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調するための調整について説明する。
遮光板３０がプリセット位置にあるときには、対物レンズ側光軸１１が開口３１の中央に位置し、遮光板３０は光束１１ａを遮光しないから、光学検査装置１０は、通常の光学顕微鏡と同様に作用して、物体１の不均一部分の明るさの変化は極めて少ない（図３（ａ）に示す画像参照）。ここで図２（ａ）に示すように遮光板３０で光束１１ａを遮ると、直線状縁部３１ａによる光の回折が生じる。発明者は、この回折が生じると、図３（ｂ）に示す画像のように、物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化が強調されることを見出した。こうした光学像の明るさの変化は、直線状縁部３１ａが対物レンズ側光軸１１と丁度接した状態でなくても強調されることがわかった。何故ならば、遮光板３０をその長さ方向に移動させながら、直線状縁部３１ａを対物レンズ側光軸１１の近傍に近づけていくと、物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化が徐々に強調されていき、そして直線状縁部３１ａが対物レンズ側光軸１１と交差するあたりで、上記光学像の明るさの変化が最も強調され、直線状縁部３１ａが対物レンズ側光軸１１と交差したのち、遮光板３０が対物レンズ側光軸１１上で光線を遮光するようになると、上記強調の程度が徐々に減少することを見出したからである。
【００２２】
また図３（ｃ）及び（ｄ）は、遮光板３０を、上記位置よりも対物レンズ２０側に近い位置で対物レンズ側光軸１１と交差させたときの光学像の明るさの変化の様子を示す画像であり、図３（ｅ）及び（ｆ）は、遮光板３０を、対物レンズ２０の近傍の位置で対物レンズ側光軸１１と交差させたときの光学像の明るさの変化の様子を示す画像である（（図３（ｃ）及び（ｅ）は遮光板３０がプリセット位置にあるときの画像であり、同図（ｄ）及び（ｆ）は物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調したときの画像である）。つまり、遮光板３０をビームスプリッター４０に比較的近い位置で対物レンズ側光軸１１と交差させると、図３（ａ）及び（ｂ）の画像を得ることができ、この位置よりも対物レンズ２０寄りで遮光板３０を対物レンズ側光軸１１と交差させると、図３（ｃ）及び（ｄ）の画像を得ることができ、さらに遮光板３０を対物レンズ２０寄りの位置で対物レンズ側光軸１１と交差させると、図３（ｅ）及び（ｆ）の画像を得ることができるのである。
【００２３】
このように対物レンズ側光軸１１方向に対する遮光板３０、開口３１及び直線状縁部３１ａの位置関係には、特別な制約がなく（例えばシュリーレン法のように、エッジを焦点に位置づけるなどの制約はないし、また直線状縁部３１ａは、鋭いエッジ形状を有しなくてもよいのである）、遮光板３０がビームスプリッター４０と対物レンズ２０との間で光束１１ａの一部を遮ると、直線状縁部３１ａで生じる光の回折が物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調し、かかる明るさの変化は、直線状縁部３１ａが対物レンズ側光軸１１ないしその近傍に位置づけられると、最も強調されるのである。
【００２４】
従って、例えば光学検査装置１０の光学像をビデオカメラ８０で撮像し映像モニタ等で目視しながら、不均一部分が存する基準の試料（光学検査装置１０の調整をするための基準の試料）を台２の上で所定の位置に位置づけ、対物レンズ２０の焦点の調整を行ったのち、基準の試料における不均一部分の画像のコントラストが最も強調されるように、対物レンズ側光軸１１に対する遮光板３０の位置を調整した後に、上記基準の試料に替えて物体１の映像を目視すれば、物体１の不均一部分の有無を容易に検査することができるのである。
【００２５】
例えば、図４（ａ）は、遮光板３０をプリセット位置に位置づけたときに、物体１を撮像した画像（図３（ａ））の走査線Ｈａにおける映像信号のコントラストの変化を説明する波形であり、図４（ｂ）は、光学像のコントラストを強調したときに、物体１の不均一部分を撮像した画像（図３（ｂ））の走査線Ｈｂ（走査線Ｈａに対応する位置の走査線）における映像信号のコントラスト変化を説明する波形である（なお図４は、コントラスト変化を説明するため、映像信号の変化分（交流成分）だけを示したものである）。
【００２６】
このように光学検査装置１０は、物体１の不均一部分に対応した光学像のコントラストを強調することができるから、ビデオカメラ８０で撮像した映像をモニタすると、物体１の不均一部分をあたかも立体画像のように視認することができて、物体の不均一部分の有無の判断が容易になる。また図４（ｂ）に示すように、映像信号のコントラストが強調されて（映像信号のレベルの変化が強調されて）、映像信号のレベル差の検出が容易になるから、画像処理による物体の不均一部分の発見が容易になる。
【００２７】
なお図１では、対物レンズ側光軸１１と結像レンズ側光軸１２とが１本の光軸１３を形成し、光源側光軸１４が光軸１３と直交するが、対物レンズ側光軸１１と光源側光軸１４とで１本の光軸を形成し、該１本の光軸に結像レンズ側光軸１２が直交するように構成することもできる（すなわち、図１中で、結像レンズ５０等と光源６０等の位置づけを入れ替える構成とすることもできる）。また光源６０の反射光を結像レンズ５０へと導くことができれば、反射面４３と光軸１３（若しくは対物レンズ側光軸１１）との交差角度は４５度に限定されない。
【実施例２】
【００２８】
図５は、本発明にかかる光学検査装置の他の実施例（実施例２、光学検査装置１５）の概略構成例を示す図である。なお光学検査装置１０と同様の機能を有する構成要素には同一の符号を附し、その説明を省略する。
光学検査装置１５は、光学検査装置１０に対し、遮光板３０がビームスプリッター４０と結像レンズ５０の間に位置する点で相違する。かかる構成を有する結果、光学検査装置１５では、物体１の表面ないし内部で反射されて、対物レンズ２０に入射し、図５中矢印Ｂで示す方向に対物レンズ側光軸１１に沿ってビームスプリッター４０に入射した光で、ビームスプリッター４０の反射面４３を透過した光が、遮光板３０の開口３１の直線状縁部３１ａで回折し、結像レンズ５０によって結像面に物体１の光学像を結像する。
【００２９】
光学検査装置１５においても、物体１の不均一部分の画像のコントラストが強調される。例えば、図６（ａ）は、遮光板３０がプリセット位置にあるとき（光学検査装置１５が通常の光学顕微鏡と同様に作用するとき）の光学像であり、同図（ｂ）は開口３１の直線状縁部３１ａを結像レンズ側光軸１２の近傍に位置づけたとき（物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調したとき）の光学像の画像である。
【００３０】
このように光学検査装置１５においても、図２（ｂ）に示すように遮光板３０がビームスプリッター４０と結像レンズ５０との間で光束１２ａの一部を遮ると、直線状縁部３１ａで生じる光の回折が物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調し、この光学像の明るさの変化は、直線状縁部３１ａが結像レンズ側光軸１２ないしその近傍に位置づけられると、最も強調されるのである。ここで遮光板３０は、直線状縁部３１ａを光学検査装置１５の焦点に位置づける等の制約がないから、ビームスプリッター４０と結像レンズ５０との間の任意の位置に位置づけることができるのである。
【００３１】
なお図２（ｂ）では、開口３１の直線状縁部３１ａと相対する直線状縁部３１ｂが結像レンズ側光軸１２の近傍に位置して光束１２ａの一部を遮るから（図２（ａ）と図２（ｂ）とでは、遮られる光束が左右逆の部分だから）、物体１の不均一部分の光学像の明るさの変化は、図３（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）とは逆極性に強調される。つまり図６（ｂ）の画像を目視したときの凹凸感は、図３（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）と逆になるのである。これを図６（ｂ）の走査線Ｈｃ（走査線Ｈａに対応する位置の走査線）における映像信号のコントラスト変化を波形で示すと、図４（ｃ）のように示すことができ、図４（ｂ）と図（ｃ）とを対比すると、強調された明るさの変化が逆極性なのである。
【実施例３】
【００３２】
図７は、本発明にかかる光学検査装置の他の実施例（実施例３、光学検査装置１６）の概略構成例を示す図である。なお光学検査装置１０及び１５と同様の機能を有する構成要素には同一の符号を附し、その説明を省略する。
前述の光学検査装置１５は、遮光板３０が有する開口３１の直線状縁部３１ａが、ビームスプリッター４０から結像レンズ５０へと向かう光束１２ａの光に回折を生じさせるものであって、ビームスプリッター４０から対物レンズ側光軸１１に沿って対物レンズ２０に向けて反射される光束の光に回折を生じさせるものではない。従って、図７に示すように、ビームスプリッター４０及び光源６０を有さなくても、開口３１を有する遮光板３０を、対物レンズ２０と結像レンズ５０との間で、光学検査装置１６の光軸１３と交差する平面に位置づけても、外部光源６０’から物体１に光を照射すれば、図２（ａ）又は（ｂ）に示すように遮光板３０が対物レンズ２０と結像レンズ５０との間の光束１３ａの一部を遮ることができて、直線状縁部３１ａで生じる光の回折が物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調し、この光学像の明るさの変化は、直線状縁部３１ａが光軸１３ないしその近傍に位置づけられると、最も強調されるのである。こうして光学検査装置１６は、物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調することができるのである。
【００３３】
また光学検査装置１５では、前述のとおり、結像レンズ側光軸１２上における遮光板３０、開口３１及び直線状縁部３１ａの位置関係に、特別な制約がないのだから、光学検査装置１６においても、遮光板３０を対物レンズ２０が有する複数のレンズ及び結像レンズ５０が有する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間で、光軸１３と交差する平面に位置づけることができるのである。また物体１が光を透過するものであれば、外部光源６０’の光が物体１を透過するようにして、この透過光が対物レンズ１０に入射するように構成してもよい。
【００３４】
なお本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で変形して実施できることはいうまでもない。例えば、遮光板の開口は、回折を生じることができれば長方形状あるいは任意の形状であってもよく、遮光板は、回折を生じることができれば交差する光軸と直交していなくてもよい。またビームスプリッターは、プリズムによって構成されるものに限定されず、入射する光を２つの光路に分離することができれば、ハーフミラーであってもその他の構成を有するものであってもよいのである。かかるビームスプリッターに光を入射させる光源は、鏡筒と分離されて光ファーバー等を介して光源側光軸に沿って光を入射させるものであってもよい。またビデオカメラを装着する場合、ビデオカメラのレンズは、実質的に結像側のレンズを構成するから、本発明は、ビデオカメラのレンズを結像レンズから除く趣旨のものではない。もちろんビデオカメラによらず、目視によって物体の不均一部分の有無を検査することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例（実施例１）における光学検査装置の概略断面構成例を示す図である。
【図２】本発明にかかる光学検査装置のおける遮光板の開口と光束との位置関係を示す平面図である。
【図３】図１の光学検査装置による物体の不均一部分の画像例である。
【図４】本発明の光学検査装置による画像の１走査線の映像信号波形例を説明する図である。
【図５】本発明の他の実施例（実施例２）における光学検査装置の概略断面構成例を示す図である。
【図６】図５の光学検査装置による物体の不均一部分の画像例である。
【図７】本発明の他の実施例（実施例３）における光学検査装置の概略断面構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０、１５、１６ 光学検査装置
１１ 対物レンズ側光軸
１２ 結像レンズ側光軸
１３ 光軸
１１ａ、１２ａ、１３ａ 光束
２０ 対物レンズ
３０ 遮光板
３１ 開口
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ 直線状縁部（縁部）
４０ ビームスプリッター
５０ 結像レンズ
８０ ビデオカメラ（エリアセンサー）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体に光を照射し、その反射光若しくは透過光によって、物体の表面の均一性（凹凸の有無）や物体内部の均一性（例えば物体内における物質の分布の均一性等）を検査するための光学検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物体の表面の均一性（例えば１ミクロンないし数１０ミクロン程度の凹凸の有無）や物体内部の均一性（本明細書においては、これら均一性を「物体の均一性」と表示することがある）を、通常の光学検査装置（例えば光学顕微鏡等）で目視しても、あるいは上記光学検査装置にビデオカメラ等を装着して得た画像に画像処理を施しても、物体の均一性がない（「物体の不均一性」と表示することがある）部分（「物体の不均一部分」と表示することがある）における反射光あるいは透過光の明るさには殆ど変化がないため（コントラスト比が１に極めて近いため）、物体の不均一部分の有無を判断することが極めて困難である。そこで、物体の不均一部分における光学像の明るさの変化を強調できる（コントラスト比を増大できる）ノマルスキー微分干渉検査装置が多用される。
【０００３】
ノマルスキー微分干渉検査装置を用いると、物体の不均一部分の光学像のコントラスト比を増大させることができるから、視覚による検査の場合において、明るく山のように盛り上がって見える部分と、山の陰のように暗く見える部分とを相対的に目立たせることができる。その結果、物体の不均一部分の光学像（２次元像）を目視すると、あたかも立体画像のように見えて、物体の不均一部分の有無の判断（検査）が容易になる。
【０００４】
かかるノマルスキー微分干渉検査装置は、例えば、第１の光軸上に、対物レンズ、ノマルスキープリズム、ハーフミラー（若しくはビームスプリッター）、及びレンズ群とこのレンズ群の中に位置する回転可能な検光子（偏光素子）を位置づけて、検査対象物体（試料）の光学像を結像面上に結像するものである。ここで検査対象物体に照明光を照射する光源は、ハーフミラーが配置された位置で第１の光軸と直交する第２の光軸上に位置づけられるとともに、光源とハーフミラーとの間には、偏光板が位置づけられている。光源から偏光板を経てハーフミラーに入射した光は、ハーフミラーで反射され、第１の光軸に沿ってノマルスキープリズムと対物レンズを通った後に被写体へ照射される。そして被写体で反射して再び対物レンズに入射した光が、ノマルスキープリズム、ハーフミラー、及び検光子を有するレンズ群を透過して、結像面に像を結像する。ノマルスキー微分干渉検査装置において、物体の不均一性に対応したコントラスト比の高い微分干渉像を得るためには、光源からハーフミラーに入射する光の偏光を偏光板の回転で調整し、また被写体に向かう光と被写体で反射された光とによる微分干渉をノマルスキープリズムで調整し、更に検光子を回転させるのである（例えば、特許文献１及び２）。
【特許文献１】特開平１０−２６８２００号公報
【特許文献２】特開平１１−１１９１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ノマルスキー微分干渉検査装置は、３つの調整要素の調整機構を有して高コストであることに加え、上記偏光板、ノマルスキープリズムおよび検光子の３つの調整要素は、相互に影響しあって微分干渉像のコントラスト比を増大させるものだから、検査対象である物体（例えば微小なロエレクトロニクス部品や微小なメカトロニクス部品等）を検査（物体の均一性を判断）するには、熟練度の高いオペレータを必要とし、また検光子（偏光素子）の回転にともなって、結像面上の光学像の位置が変動するから、ときには検査対象領域が視野（エリアセンサーを用いたときには、画像領域）の外に出てしまうという問題がある。そこで本発明は、上記各問題を解決すべく、調整要素が少なくて調整機構を簡素化かつローコスト化でき、検査のために高い熟練度を必要とせず（操作が容易で）、調整に伴い光学像が結像面上で位置変動しない光学検査装置を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明にかかる光学検査装置は、光路上に対物レンズ側から、対物レンズ、ビームスプリッター、及び結像レンズを位置づけて、対物レンズに相対する物体の光学像を結像面に結像する光学検査装置において、開口を有する遮光板を、更にビームスプリッターと対物レンズとの間、若しくは対物レンズを構成する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間で、少なくとも対物レンズとビームスプリッターとを位置づける対物レンズ側光軸と交差する平面に位置づけ、ビームスプリッターが、光源からビームスプリッターに入射した光を対物レンズ側光軸に沿って対物レンズに向けて反射若しくは透過して物体に照射するとともに、物体から反射されて対物レンズ側光軸に沿って対物レンズに入射した光を結像レンズへと透過若しくは反射させる構成を有している。
【０００７】
かかる構成を有する光学検査装置では、遮光板の開口は、対物レンズ側光軸に沿ってビームスプリッターから対物レンズを経て物体に照射される光束及び対物レンズに入射してビームスプリッターに向かう光束の一部を遮って、開口の縁部によって光に回折を生じさせることができる。発明者は、こうした光の回折を生じさせると、物体の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化が強調される（コントラスト比が増大する）こと（請求項１）を見出したのである。
【０００８】
また発明者は、遮光板を、ビームスプリッターと結像レンズとの間、若しくは結像レンズを構成する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間で、少なくともビームスプリッターと結像レンズとを位置づける結像レンズ側光軸と交差する平面に位置づけることで、遮光板でビームスプリッターを透過して結像面に向かう光束の一部を遮って、開口の縁部によって光に回折を生じさせれば、物体の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化が強調されること（請求項２）を見出したのである。
【０００９】
なお上記各構成（請求項１及び請求項２の構成）において、ビームスプリッターが、光源から入射した光を対物レンズに向けて反射し、対物レンズから入射した光を結像レンズへと透過するときには、対物レンズ側光軸と結像レンズ側光軸とが１本の光軸となる。その一方、ビームスプリッターが、光源から入射した光を対物レンズに向けて透過し、対物レンズから入射した光を結像レンズへと反射するときには、対物レンズ側光軸と光源側光軸とが１本の光軸となり、対物レンズ側光軸と結像レンズ側光軸とが互いに交差することになる。
【００１０】
ここで上記構成（請求項２）の光学検査装置は、ビームスプリッターから結像レンズ側に透過若しくは反射した光に、遮光板の開口の縁部によって回折を生じさせるものだから、請求項３に記載のように、ビームスプリッターを有さず、外光で物体を照明することとし、遮光板を、対物レンズが有する複数のレンズ及び結像レンズが有する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間で光学検査装置の光軸と交差する平面に位置づけて、対物レンズに入射して光軸に沿って結像面に向かう光束の一部を開口の縁部によって遮って光に回折を生じさせても物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を強調することができる。このとき物体は、外光を対物レンズ側に反射するものであっても透過するものであってもよい。
【００１１】
ここで発明者は、開口の縁部を、遮光板が交差する光軸の近傍に位置づけることによって、物体の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を顕著に強調できること（請求項４）を見出した。従って、遮光板が、その交差する光軸に対し、その交差方向に移動可能であれば、物体の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を最も強調できる位置に遮光板の開口の縁部を位置づけることができる（請求項５）。また遮光板の開口を正方形状もしくは長方形状とすれば、開口の４つの縁部の１つを遮光板が交差する光軸近傍に位置づけて光に回折によって生じる物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を協調することができる（請求項６）。
【００１２】
請求項７に記載の光学検査装置は、物体の光学像を電気信号に変換するエリアセンサーを更に有しているから、エリアセンサー（例えばビデオカメラ）から出力される物体の映像信号（ビデオシグナル）を、コンピュータや画像処理装置に入力できるとともに、映像モニタ（ピクチャーモニタ）等に表示することによって、物体の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を容易に認識することができる（物体の均一性検査を更に容易することができる）。
【発明の効果】
【００１３】
このように本発明にかかる光学検査装置によれば、遮光板で光束の一部を遮光して、結像面に結像する物体の光学像における物体の不均一部分の明るさの変化を強調することができ、更に光束の遮光の状態を調整することで、物体の不均一部分の明るさの変化を顕著に強調することができる。よって本発明にかかる光学検査装置によれば、調整要素を少なくすることができて、調整機構が簡素化かつローコスト化され、また調整要素は開口の位置調整（光束の遮光状態の調整）だけだから高度の熟練度を必要とせず、更に偏光素子である検光子を用いないから、検光子の回転にともなう結像面上の光学像の位置変動を防ぐことがきる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明にかかる光学検査装置を説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明にかかる光学検査装置の一実施例（実施例１、光学検査装置１０）の概略構成例を示す図である。
図１に示す光学検査装置１０は、複数のレンズを有する対物レンズ２０、遮光板３０、ビームスプリッター４０、複数のレンズを有する結像レンズ５０、光源６０、これら対物レンズ２０ないし光源６０を収納して遮光する鏡筒７０、及び結像レンズ５０側で鏡筒７０に装着されたビデオカメラ８０を有している。ここで対物レンズ２０、遮光板３０及びビームスプリッター４０を位置づけた対物レンズ側光軸１１と、ビームスプリッター４０及び像レンズ５０を位置づけた結像レンズ側光軸１２とは、１本の光軸１３をなしており、この光軸１３上にビデオカメラ８０（例えばＣＣＤビデオカメラ）のレンズ８１が位置づけられている。そしてレンズ８１は、光学検査装置１０が結像する光学像をビデオカメラ８０が有する例えばＣＣＤ素子の光電面に結像する。
【００１６】
遮光板３０は、厚さが５ｍｍで幅が４２ｍｍであり、一辺が３０ｍｍの正方形状の開口３１を有し、対物レンズ２０とビームスプリッター４０との間に位置し、遮光板３０の長さ方向に鏡筒７０を対物レンズ側光軸１１と直交するように貫通し、図示しない駆動装置（例えば減速駆動装置）によって、上記貫通方向に直線移動することができる。そして遮光板３０のビームスプリッター４０側の表面とビームスプリッター４０との間隔は１０ｍｍであり、遮光板３０の対物レンズ２０側の表面と対物レンズ２０のフランジとの間隔は２５ｍｍである。また開口３１のほぼ中央に対物レンズ側光軸１１が位置するように遮光板３０の位置をプリセットすることができる。
【００１７】
ビームスプリッター４０は、略直角二等辺三角形の断面形状を有するプリズム４１及び４２を有し、略直角二等辺三角形の底辺を含む底面同士を相対させて反射面４３を形成している。反射面４３は、中央において光軸１３と４５度の角度で交差するように位置づけられ、光源側光軸１４が反射面４３の中央において光軸１３と直交している。光源６０は、例えば白熱電球６１と集光レンズ６２を有して、白熱電球６１が放射する光を集光レンズ６２で集光し、光源側光軸１４に沿って、ビームスプリッター４０に照射するように構成されている。
【００１８】
図２（ａ）は、長方形状の遮光板３０の開口３１と、対物レンズ側光軸１１に沿った光束１１ａ等との相対的位置関係を示す平面図である。開口３１は、長さ方向中心線３２ａに直交する直線状縁部３１ａ、３１ｂと、幅方向中心線３２ｂに直交する直線状縁部３１ｃ、３１ｄとで正方形状に規定され、遮光板３０の中央に設けられている。ここで光束１１ａは、対物レンズ２０とビームスプリッター４０との間で、図１中の矢印Ａの方向に向かう光束及び図１中の矢印Ｂの方向に向かう光束の両方の光束である。
【００１９】
次に、検査対象である物体１（例えば微小なロエレクトロニクス部品や微小なメカトロニクス部品等）を検査する場合における、光学検査装置１０の調整について説明する。
先ず、物体１を台２に載せ対物レンズ２０に相対するよう位置づけるとともに（図１）、遮光板３０を前述プリセットの位置に設定する。次に、白熱電球６１を点灯して光源６０から光をビームスプリッター４０に向けて放射する。すると光源６０から放射された光は、光源側光軸１４に沿ってビームスプリッター４０の反射面４３に到達し、図１中矢印Ａで示す方向に反射面４３で反射される光と、反射面４３を透過する光とに分離される。反射面４３で反射された光は、対物レンズ側光軸１１に沿って対物レンズ２０に向かう（なお、反射面４３を透過した光は、ビームスプリッター４０を透過して、鏡筒７０の例えば黒色塗装された内面で吸収される）。対物レンズ２０に向かった光は、遮光板３０がプリセット位置にあるから、遮光板３０で遮光されず、対物レンズ２０を透過して物体１に照射される。
【００２０】
こうして物体１に照射された光は、物体１の表面の反射率が高いときには、物体１の表面で反射され、物体１の表面近傍が光を透過するとともに反射するときには、物体１の表面ないし内部で反射される。物体１で反射されて対物レンズ２０に入射した光は、図１中矢印Ｂで示す方向に対物レンズ側光軸１１に沿ってビームスプリッター４０に入射する。ビームスプリッター４０に入射した光は、反射面４３で反射される光と、反射面４３を透過する光とに分離される。反射面４３を透過した光は、結像レンズ５０によって結像面に物体１の光学像を結像するから、この光学像をビデオカメラ８０によって撮像することができる（なお反射面４３で反射した光は、光源側光軸１４に沿って光源６０の方向に向かい、鏡筒７０の内面で吸収される）。
【００２１】
次に、物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調するための調整について説明する。
遮光板３０がプリセット位置にあるときには、対物レンズ側光軸１１が開口３１の中央に位置し、遮光板３０は光束１１ａを遮光しないから、光学検査装置１０は、通常の光学顕微鏡と同様に作用して、物体１の不均一部分の明るさの変化は極めて少ない（図３（ａ）に示す画像参照）。ここで図２（ａ）に示すように遮光板３０で光束１１ａを遮ると、直線状縁部３１ａによる光の回折が生じる。発明者は、この回折が生じると、図３（ｂ）に示す画像のように、物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化が強調されることを見出した。こうした光学像の明るさの変化は、直線状縁部３１ａが対物レンズ側光軸１１と丁度接した状態でなくても強調されることがわかった。何故ならば、遮光板３０をその長さ方向に移動させながら、直線状縁部３１ａを対物レンズ側光軸１１の近傍に近づけていくと、物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化が徐々に強調されていき、そして直線状縁部３１ａが対物レンズ側光軸１１と交差するあたりで、上記光学像の明るさの変化が最も強調され、直線状縁部３１ａが対物レンズ側光軸１１と交差したのち、遮光板３０が対物レンズ側光軸１１上で光線を遮光するようになると、上記強調の程度が徐々に減少することを見出したからである。
【００２２】
また図３（ｃ）及び（ｄ）は、遮光板３０を、上記位置よりも対物レンズ２０側に近い位置で対物レンズ側光軸１１と交差させたときの光学像の明るさの変化の様子を示す画像であり、図３（ｅ）及び（ｆ）は、遮光板３０を、対物レンズ２０の近傍の位置で対物レンズ側光軸１１と交差させたときの光学像の明るさの変化の様子を示す画像である（（図３（ｃ）及び（ｅ）は遮光板３０がプリセット位置にあるときの画像であり、同図（ｄ）及び（ｆ）は物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調したときの画像である）。つまり、遮光板３０をビームスプリッター４０に比較的近い位置で対物レンズ側光軸１１と交差させると、図３（ａ）及び（ｂ）の画像を得ることができ、この位置よりも対物レンズ２０寄りで遮光板３０を対物レンズ側光軸１１と交差させると、図３（ｃ）及び（ｄ）の画像を得ることができ、さらに遮光板３０を対物レンズ２０寄りの位置で対物レンズ側光軸１１と交差させると、図３（ｅ）及び（ｆ）の画像を得ることができるのである。
【００２３】
このように対物レンズ側光軸１１方向に対する遮光板３０、開口３１及び直線状縁部３１ａの位置関係には、特別な制約がなく（例えばシュリーレン法のように、エッジを焦点に位置づけるなどの制約はないし、また直線状縁部３１ａは、鋭いエッジ形状を有しなくてもよいのである）、遮光板３０がビームスプリッター４０と対物レンズ２０との間で光束１１ａの一部を遮ると、直線状縁部３１ａで生じる光の回折が物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調し、かかる明るさの変化は、直線状縁部３１ａが対物レンズ側光軸１１ないしその近傍に位置づけられると、最も強調されるのである。
【００２４】
従って、例えば光学検査装置１０の光学像をビデオカメラ８０で撮像し映像モニタ等で目視しながら、不均一部分が存する基準の試料（光学検査装置１０の調整をするための基準の試料）を台２の上で所定の位置に位置づけ、対物レンズ２０の焦点の調整を行ったのち、基準の試料における不均一部分の画像のコントラストが最も強調されるように、対物レンズ側光軸１１に対する遮光板３０の位置を調整した後に、上記基準の試料に替えて物体１の映像を目視すれば、物体１の不均一部分の有無を容易に検査することができるのである。
【００２５】
例えば、図４（ａ）は、遮光板３０をプリセット位置に位置づけたときに、物体１を撮像した画像（図３（ａ））の走査線Ｈａにおける映像信号のコントラストの変化を説明する波形であり、図４（ｂ）は、光学像のコントラストを強調したときに、物体１の不均一部分を撮像した画像（図３（ｂ））の走査線Ｈｂ（走査線Ｈａに対応する位置の走査線）における映像信号のコントラスト変化を説明する波形である（なお図４は、コントラスト変化を説明するため、映像信号の変化分（交流成分）だけを示したものである）。
【００２６】
このように光学検査装置１０は、物体１の不均一部分に対応した光学像のコントラストを強調することができるから、ビデオカメラ８０で撮像した映像をモニタすると、物体１の不均一部分をあたかも立体画像のように視認することができて、物体の不均一部分の有無の判断が容易になる。また図４（ｂ）に示すように、映像信号のコントラストが強調されて（映像信号のレベルの変化が強調されて）、映像信号のレベル差の検出が容易になるから、画像処理による物体の不均一部分の発見が容易になる。
【００２７】
なお図１では、対物レンズ側光軸１１と結像レンズ側光軸１２とが１本の光軸１３を形成し、光源側光軸１４が光軸１３と直交するが、対物レンズ側光軸１１と光源側光軸１４とで１本の光軸を形成し、該１本の光軸に結像レンズ側光軸１２が直交するように構成することもできる（すなわち、図１中で、結像レンズ５０等と光源６０等の位置づけを入れ替える構成とすることもできる）。また光源６０の反射光を結像レンズ５０へと導くことができれば、反射面４３と光軸１３（若しくは対物レンズ側光軸１１）との交差角度は４５度に限定されない。
【実施例２】
【００２８】
図５は、本発明にかかる光学検査装置の他の実施例（実施例２、光学検査装置１５）の概略構成例を示す図である。なお光学検査装置１０と同様の機能を有する構成要素には同一の符号を附し、その説明を省略する。
光学検査装置１５は、光学検査装置１０に対し、遮光板３０がビームスプリッター４０と結像レンズ５０の間に位置する点で相違する。かかる構成を有する結果、光学検査装置１５では、物体１の表面ないし内部で反射されて、対物レンズ２０に入射し、図５中矢印Ｂで示す方向に対物レンズ側光軸１１に沿ってビームスプリッター４０に入射した光で、ビームスプリッター４０の反射面４３を透過した光が、遮光板３０の開口３１の直線状縁部３１ａで回折し、結像レンズ５０によって結像面に物体１の光学像を結像する。
【００２９】
光学検査装置１５においても、物体１の不均一部分の画像のコントラストが強調される。例えば、図６（ａ）は、遮光板３０がプリセット位置にあるとき（光学検査装置１５が通常の光学顕微鏡と同様に作用するとき）の光学像であり、同図（ｂ）は開口３１の直線状縁部３１ａを結像レンズ側光軸１２の近傍に位置づけたとき（物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調したとき）の光学像の画像である。
【００３０】
このように光学検査装置１５においても、図２（ｂ）に示すように遮光板３０がビームスプリッター４０と結像レンズ５０との間で光束１２ａの一部を遮ると、直線状縁部３１ａで生じる光の回折が物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調し、この光学像の明るさの変化は、直線状縁部３１ａが結像レンズ側光軸１２ないしその近傍に位置づけられると、最も強調されるのである。ここで遮光板３０は、直線状縁部３１ａを光学検査装置１５の焦点に位置づける等の制約がないから、ビームスプリッター４０と結像レンズ５０との間の任意の位置に位置づけることができるのである。
【００３１】
なお図２（ｂ）では、開口３１の直線状縁部３１ａと相対する直線状縁部３１ｂが結像レンズ側光軸１２の近傍に位置して光束１２ａの一部を遮るから（図２（ａ）と図２（ｂ）とでは、遮られる光束が左右逆の部分だから）、物体１の不均一部分の光学像の明るさの変化は、図３（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）とは逆極性に強調される。つまり図６（ｂ）の画像を目視したときの凹凸感は、図３（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）と逆になるのである。これを図６（ｂ）の走査線Ｈｃ（走査線Ｈａに対応する位置の走査線）における映像信号のコントラスト変化を波形で示すと、図４（ｃ）のように示すことができ、図４（ｂ）と図（ｃ）とを対比すると、強調された明るさの変化が逆極性なのである。
【実施例３】
【００３２】
図７は、本発明にかかる光学検査装置の他の実施例（実施例３、光学検査装置１６）の概略構成例を示す図である。なお光学検査装置１０及び１５と同様の機能を有する構成要素には同一の符号を附し、その説明を省略する。
前述の光学検査装置１５は、遮光板３０が有する開口３１の直線状縁部３１ａが、ビームスプリッター４０から結像レンズ５０へと向かう光束１２ａの光に回折を生じさせるものであって、ビームスプリッター４０から対物レンズ側光軸１１に沿って対物レンズ２０に向けて反射される光束の光に回折を生じさせるものではない。従って、図７に示すように、ビームスプリッター４０及び光源６０を有さなくても、開口３１を有する遮光板３０を、対物レンズ２０と結像レンズ５０との間で、光学検査装置１６の光軸１３と交差する平面に位置づけても、外部光源６０’から物体１に光を照射すれば、図２（ａ）又は（ｂ）に示すように遮光板３０が対物レンズ２０と結像レンズ５０との間の光束１３ａの一部を遮ることができて、直線状縁部３１ａで生じる光の回折が物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調し、この光学像の明るさの変化は、直線状縁部３１ａが光軸１３ないしその近傍に位置づけられると、最も強調されるのである。こうして光学検査装置１６は、物体１の不均一部分に対応した光学像の明るさの変化を強調することができるのである。
【００３３】
また光学検査装置１５では、前述のとおり、結像レンズ側光軸１２上における遮光板３０、開口３１及び直線状縁部３１ａの位置関係に、特別な制約がないのだから、光学検査装置１６においても、遮光板３０を対物レンズ２０が有する複数のレンズ及び結像レンズ５０が有する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間で、光軸１３と交差する平面に位置づけることができるのである。また物体１が光を透過するものであれば、外部光源６０’の光が物体１を透過するようにして、この透過光が対物レンズ１０に入射するように構成してもよい。
【００３４】
なお本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で変形して実施できることはいうまでもない。例えば、遮光板の開口は、回折を生じることができれば長方形状あるいは任意の形状であってもよく、遮光板は、回折を生じることができれば交差する光軸と直交していなくてもよい。またビームスプリッターは、プリズムによって構成されるものに限定されず、入射する光を２つの光路に分離することができれば、ハーフミラーであってもその他の構成を有するものであってもよいのである。かかるビームスプリッターに光を入射させる光源は、鏡筒と分離されて光ファーバー等を介して光源側光軸に沿って光を入射させるものであってもよい。またビデオカメラを装着する場合、ビデオカメラのレンズは、実質的に結像側のレンズを構成するから、本発明は、ビデオカメラのレンズを結像レンズから除く趣旨のものではない。もちろんビデオカメラによらず、目視によって物体の不均一部分の有無を検査することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例（実施例１）における光学検査装置の概略断面構成例を示す図である。
【図２】本発明にかかる光学検査装置のおける遮光板の開口と光束との位置関係を示す平面図である。
【図３】図１の光学検査装置による物体の不均一部分の画像例である。
【図４】本発明の光学検査装置による画像の１走査線の映像信号波形例を説明する図である。
【図５】本発明の他の実施例（実施例２）における光学検査装置の概略断面構成例を示す図である。
【図６】図５の光学検査装置による物体の不均一部分の画像例である。
【図７】本発明の他の実施例（実施例３）における光学検査装置の概略断面構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０、１５、１６ 光学検査装置
１１ 対物レンズ側光軸
１２ 結像レンズ側光軸
１３ 光軸
１１ａ、１２ａ、１３ａ 光束
２０ 対物レンズ
３０ 遮光板
３１ 開口
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ 直線状縁部（縁部）
４０ ビームスプリッター
５０ 結像レンズ
８０ ビデオカメラ（エリアセンサー）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズ側から、前記対物レンズ、ビームスプリッター、結像レンズを位置づけて、前記対物レンズに相対する物体の光学像を結像面に結像する光学検査装置において、
開口を有する遮光板が、更に前記ビームスプリッターと前記対物レンズとの間、若しくは前記対物レンズを構成する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間において、少なくとも前記対物レンズと前記ビームスプリッターとを位置づける対物レンズ側光軸と交差する平面に位置づけられ、
前記ビームスプリッターが、光源から入射した光を前記対物レンズ側光軸に沿って前記対物レンズに向けて反射若しくは透過して前記物体に照射するとともに、前記物体で反射されて前記対物レンズ側光軸に沿って前記対物レンズに入射した光を前記結像レンズへと透過若しくは反射させ、
前記遮光板の開口が、前記対物レンズ側光軸に沿って前記ビームスプリッターから前記対物レンズを経て前記物体に照射される光束及び前記対物レンズに入射して前記ビームスプリッターに向かう光束の一部を遮って回折を生じさせて、前記結像面に結像した前記物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を強調することを特徴とする光学検査装置。
【請求項２】
対物レンズ側から、前記対物レンズ、ビームスプリッター、結像レンズを位置づけて、前記対物レンズに相対する物体の光学像を結像面に結像する光学検査装置において、
開口を有する遮光板が、更に前記ビームスプリッターと前記結像レンズとの間、若しくは前記結像レンズを構成する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間において、少なくとも前記ビームスプリッターと結像レンズとを位置づける結像レンズ側光軸と交差する平面に位置づけられ、
前記ビームスプリッターが、光源から入射する光を前記対物レンズ側光軸に沿って前記対物レンズに向けて反射若しくは透過して前記物体に照射するとともに、前記物体で反射されて前記対物レンズ側光軸に沿って前記対物レンズに入射した光を前記結像レンズへと透過若しくは反射させ、
前記遮光板の開口が、前記ビームスプリッターを透過して前記結像面に向かう光束の一部を遮って回折を生じさせて、前記結像面に結像した前記物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を強調することを特徴とする光学検査装置。
【請求項３】
対物レンズ側から、前記対物レンズ、結像レンズを位置づけて、前記対物レンズに相対する物体の光学像を結像面に結像する光学検査装置において、
開口を有する遮光板が、更に前記対物レンズが有する複数のレンズ及び前記結像レンズが有する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間において、前記対物レンズと結像レンズを位置づけた光軸と交差する平面に位置づけられ、
前記遮光板の開口が、前記光軸に沿って前記対物レンズに入射して前記結像面に向かう光束の一部を遮って回折を生じさせて、前記結像面に結像した前記物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を強調することを特徴とする光学検査装置。
【請求項４】
前記開口の縁部は、前記遮光板が交差する光軸の近傍に位置づけられたことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の光学検査装置。
【請求項５】
前記遮光板は、該遮光板が交差する光軸に対し、その交差方向に移動可能なことを特徴とする請求項４に記載の光学検査装置。
【請求項６】
前記遮光板の開口が正方形状もしくは長方形状であることを特徴とする請求項５に記載の光学検査装置。
【請求項７】
請求項１ないし３の何れかに記載の光学検査装置において、
前記物体の光学像を電気信号に変換するエリアセンサーを更に有することを特徴とする光学検査装置。
【請求項１】
対物レンズ側から、前記対物レンズ、ビームスプリッター、結像レンズを位置づけて、前記対物レンズに相対する物体の光学像を結像面に結像する光学検査装置において、
開口を有する遮光板が、更に前記ビームスプリッターと前記対物レンズとの間、若しくは前記対物レンズを構成する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間において、少なくとも前記対物レンズと前記ビームスプリッターとを位置づける対物レンズ側光軸と交差する平面に位置づけられ、
前記ビームスプリッターが、光源から入射した光を前記対物レンズ側光軸に沿って前記対物レンズに向けて反射若しくは透過して前記物体に照射するとともに、前記物体で反射されて前記対物レンズ側光軸に沿って前記対物レンズに入射した光を前記結像レンズへと透過若しくは反射させ、
前記遮光板の開口が、前記対物レンズ側光軸に沿って前記ビームスプリッターから前記対物レンズを経て前記物体に照射される光束及び前記対物レンズに入射して前記ビームスプリッターに向かう光束の一部を遮って回折を生じさせて、前記結像面に結像した前記物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を強調することを特徴とする光学検査装置。
【請求項２】
対物レンズ側から、前記対物レンズ、ビームスプリッター、結像レンズを位置づけて、前記対物レンズに相対する物体の光学像を結像面に結像する光学検査装置において、
開口を有する遮光板が、更に前記ビームスプリッターと前記結像レンズとの間、若しくは前記結像レンズを構成する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間において、少なくとも前記ビームスプリッターと結像レンズとを位置づける結像レンズ側光軸と交差する平面に位置づけられ、
前記ビームスプリッターが、光源から入射する光を前記対物レンズ側光軸に沿って前記対物レンズに向けて反射若しくは透過して前記物体に照射するとともに、前記物体で反射されて前記対物レンズ側光軸に沿って前記対物レンズに入射した光を前記結像レンズへと透過若しくは反射させ、
前記遮光板の開口が、前記ビームスプリッターを透過して前記結像面に向かう光束の一部を遮って回折を生じさせて、前記結像面に結像した前記物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を強調することを特徴とする光学検査装置。
【請求項３】
対物レンズ側から、前記対物レンズ、結像レンズを位置づけて、前記対物レンズに相対する物体の光学像を結像面に結像する光学検査装置において、
開口を有する遮光板が、更に前記対物レンズが有する複数のレンズ及び前記結像レンズが有する複数のレンズのうちの何れかのレンズの間において、前記対物レンズと結像レンズを位置づけた光軸と交差する平面に位置づけられ、
前記遮光板の開口が、前記光軸に沿って前記対物レンズに入射して前記結像面に向かう光束の一部を遮って回折を生じさせて、前記結像面に結像した前記物体の不均一部分の光学像の明るさの変化を強調することを特徴とする光学検査装置。
【請求項４】
前記開口の縁部は、前記遮光板が交差する光軸の近傍に位置づけられたことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の光学検査装置。
【請求項５】
前記遮光板は、該遮光板が交差する光軸に対し、その交差方向に移動可能なことを特徴とする請求項４に記載の光学検査装置。
【請求項６】
前記遮光板の開口が正方形状もしくは長方形状であることを特徴とする請求項５に記載の光学検査装置。
【請求項７】
請求項１ないし３の何れかに記載の光学検査装置において、
前記物体の光学像を電気信号に変換するエリアセンサーを更に有することを特徴とする光学検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−７６９６２（Ｐ２００８−７６９６２Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５８７９０（Ｐ２００６−２５８７９０）
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【出願人】（０００１０３６６６）オカノ電機株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２５日（２００６．９．２５）
【出願人】（０００１０３６６６）オカノ電機株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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