観察装置
【課題】 透明な物体の表面に付着した微小な異物、及び透明な物体の表面の微小な欠陥を精度良く検出することができる観察装置を提供する。
【解決手段】 表面観察装置は、光源装置、偏光変換装置、ハーフミラー、レンズ、受光モジュール、回路基板、筐体、処理装置などを備えている。受光モジュールは、偏光フィルタ１５１、マイクロレンズアレイ１５３、イメージセンサなどを有している。そして、偏光フィルタ１５１の＋Ｚ側の面とマイクロレンズアレイ１５３との間隙Ｄｉｎｔは、マイクロレンズアレイ１５３におけるレンズピッチＰｍｌ以下となるように設定されている。
【解決手段】 表面観察装置は、光源装置、偏光変換装置、ハーフミラー、レンズ、受光モジュール、回路基板、筐体、処理装置などを備えている。受光モジュールは、偏光フィルタ１５１、マイクロレンズアレイ１５３、イメージセンサなどを有している。そして、偏光フィルタ１５１の＋Ｚ側の面とマイクロレンズアレイ１５３との間隙Ｄｉｎｔは、マイクロレンズアレイ１５３におけるレンズピッチＰｍｌ以下となるように設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察装置に係り、更に詳しくは、対象物の表面を光学的に観察する観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業製品の製造現場において、物体に異物が付着していないことや、物体に傷がないことを担保するのは、その後の工程を予定通りに行い、所望の製品を高い歩留まりで製造するのに重要である。
【０００３】
そこで、製造ラインでは、例えば、物体で反射された光をＣＣＤカメラなどのイメージセンサで受光し、画像処理によって物体に異物が付着しているか否か、物体に傷があるか否かを検出する検出装置が用いられている。
【０００４】
ところで、上記の検出装置では、透明なＩＣチップ、ガラス、フィルムなどは、下地の影響で、表面に異物が存在するか否か、物体に傷があるか否かを検出するのは困難であった。
【０００５】
そこで、透明な物体の表面が健全であるか否かを検出するための装置が種々提案された。
【０００６】
例えば、特許文献１には、透明固体の表面及び内部に存在する異物又は欠陥を検出する検査装置が開示されている。この検査装置は、白色光の面光源と、面光源からの光を透過する第１の偏光板と、第１の偏光板を透過して被検査対象物に照射され、被検査対象物を透過した光を受光して透過させる第２の偏光板とを有し、第２の偏光板を通った光の強度むら又は色むらに基づいて、異物又は欠陥を検出する機能を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年、部材表面の健全性に関する要求が厳しくなり、１μｍ程度の微小な異物の付着も許されなくなってきている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されている検査装置では、１μｍ程度の微小な異物の検出は困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、対象物の表面を光学的に観察する観察装置であって、前記対象物を介した光の光路上に配置されたレンズと、前記レンズを通過した光の光路上に配置された偏光フィルタと、前記偏光フィルタを通過した光の光路上に配置されたマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイを介した光の光路上に配置され、複数の受光部を有するイメージセンサとを備え、前記偏光フィルタと前記マイクロレンズアレイとの間隔が、前記マイクロレンズアレイにおけるレンズピッチ以下である観察装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の観察装置によれば、対象物を介した光が干渉することなくマイクロレンズに入射し、透明な物体の表面に付着した異物、及び透明な物体の表面の欠陥を精度良く観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面観察装置の構成を説明するための図である。
【図２】図１における光源装置を説明するための図である。
【図３】図１における偏光変換装置を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ偏光変換装置における保持部材の移動を説明するための図である。
【図５】偏光変換装置における偏光板１１１を説明するための図である。
【図６】偏光変換装置における偏光板１１２を説明するための図である。
【図７】受光モジュールが回路基板に実装されている状態を説明するための図（その１）である。
【図８】受光モジュールが回路基板に実装されている状態を説明するための図（その２）である。
【図９】受光モジュールの構成を説明するための図である。
【図１０】偏光フィルムの偏光パターンを説明するための図である。
【図１１】偏光フィルムとマイロレンズアレイとの位置関係を説明するための図である。
【図１２】ガラス板の表面を観察したときの観察結果を説明するための図（その１）である。
【図１３】ガラス板の表面を観察したときの観察結果を説明するための図（その２）である。
【図１４】偏光フィルムとマイロレンズアレイとの間隔が大きい場合の不都合を説明するための図である。
【図１５】図１４のときに観察される異物の像を説明するための図である。
【図１６】本実施形態の利点を説明するための図である。
【図１７】図１６の一部を拡大した図である。
【図１８】図１６のときに観察される異物の像を説明するための図である。
【図１９】照明用の光束が対象物の表面に斜入射されたときに観察される異物の像を説明するための図である。
【図２０】偏光パターンの変形例を説明するための図である。
【図２１】図２０の一部を拡大した図である。
【図２２】図２０の偏光パターンの変形例を用いた受光モジュールを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１８に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る表面観察装置１０の概略構成が示されている。
【００１３】
この表面観察装置１０は、光源装置１００、偏光変換装置１１０、ハーフミラー１２０、レンズ１３０、受光モジュール１５０、回路基板１７０、筐体１８０、処理装置２００、入力装置２１０、表示装置２２０、ＨＤＤ装置２３０及び水平駆動装置２４０などを備えている。
【００１４】
ここでは、観察される対象物３００は、透明な板状部材である。この対象物３００は、搬送ベルト４００に載置され、表面観察の際に、所定の位置に搬送される。
【００１５】
なお、本明細書では、対象物３００の表面に直交する方向をＺ軸方向、該Ｚ軸方向に直交する面内で互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。
【００１６】
ここでは、表面観察装置１０は、対象物３００の＋Ｚ側に配置され、対象物３００の＋Ｚ側の面を観察する。以下では、対象物３００の＋Ｚ側の面を「対象面」ともいう。
【００１７】
光源装置１００は、一例として図２に示されるように、ＬＥＤを含む光源１０１、該光源１０１から射出された光束を略平行光とするコリメートレンズ１０２を有している。
【００１８】
光源１０１は、処理装置２００によって点灯及び消灯される。
【００１９】
光源装置１００は、−Ｘ方向に光束を射出する。
【００２０】
偏光変換装置１１０は、光源装置１００の−Ｘ側に配置され、一例として図３に示されるように、２つの偏光板（１１１、１１２）、該２つの偏光板（１１１、１１２）を保持する保持部材１１３、及び該保持部材１１３をＺ軸方向に移動させる駆動機構を有している。
【００２１】
駆動機構は、保持部材１１３に形成された「めねじ部」にねじ込まれるねじ部材と、該ねじ部材の−Ｚ側端部に取り付けられた第１歯車と、該第１歯車にかみ合わされた第２歯車を含むシャフトと、該シャフトを回転させるステッピングモータ１１５などを有している。このステッピングモータ１１５は、処理装置２００によって制御される。
【００２２】
そこで、ステッピングモータ１１５が駆動されると、２つの偏光板（１１１、１１２）のＺ軸方向に関する位置が変化する。
【００２３】
ここでは、処理装置２００は、図４（Ａ）に示されるように、光源装置１００からの光束が偏光板１１１のほぼ中央部を通過する第１位置、及び図４（Ｂ）に示されるように、光源装置１００からの光束が偏光板１１２のほぼ中央部を通過する第２位置、のいずれかを選択してステッピングモータ１１５を制御する。
【００２４】
偏光板１１１は、偏光方向がＺ軸方向に直交する直線偏光を透過させ、偏光板１１２は、偏光方向がＺ軸方向に平行な直線偏光を透過させる（図５及び図６参照）。
【００２５】
ハーフミラー１２０は、偏光変換装置１１０の−Ｘ側に配置され、偏光変換装置１１０から射出された光束の約半分を−Ｚ方向に反射する。
【００２６】
レンズ１３０は、ハーフミラー１２０の−Ｚ側に配置され、ハーフミラー１２０で反射された光束を対象面近傍に集光する。ここでは、レンズ１３０として、倍率が１０００倍の集光レンズが用いられている。
【００２７】
なお、レンズ１３０に代えて、複数のレンズからなるレンズ系を用いても良い。例えば、倍率が１００倍のレンズをハーフミラー１２０の−Ｚ側に配置し、倍率が１０倍のレンズをハーフミラー１２０と受光モジュール１５０との間に配置しても良い。
【００２８】
ここでは、ハーフミラー１２０で反射された光束は、対象面を落射照明する。そして、対象面で反射された光束の大部分は、再度レンズ１３０を通過してハーフミラー１２０に入射する。
【００２９】
ハーフミラー１２０に入射した光束は、約半分がハーフミラー１２０を透過する。
【００３０】
受光モジュール１５０は、ハーフミラー１２０を透過した光束の光路上に配置されている。
【００３１】
受光モジュール１５０は、一例として図７及び図８に示されるように、回路基板１７０の−Ｚ側の面に実装されている。
【００３２】
受光モジュール１５０は、一例として図９に示されるように、偏光フィルタ１５１、マイクロレンズアレイ１５３、イメージセンサ１５５などを有し、これらが一体化されている。
【００３３】
偏光フィルタ１５１は、透明な板状部材の＋Ｚ側の面に偏光パターン１５２が形成されている。ここでは、偏光パターン１５２は、一例として図１０に示されるように、マトリックス状に配列された２種類の微小パターン（１５２ａ、１５２ｂ）からなっている。各微小パターンは、同じ大きさの四角形状であり、ここでは、ｄｘ＝ｄｙ＝６μｍである。
【００３４】
微小パターン１５２ａは、偏光方向がＸ軸方向に直交する直線偏光を透過させ、微小パターン１５２ｂは、偏光方向がＸ軸方向に平行な直線偏光を透過させる。
【００３５】
微小パターン１５２ａの＋Ｘ側、−Ｘ側、＋Ｙ側、及び−Ｙ側には微小パターン１５２ｂが配置され、微小パターン１５２ｂの＋Ｘ側、−Ｘ側、＋Ｙ側、及び−Ｙ側には微小パターン１５２ａが配置されている。
【００３６】
マイクロレンズアレイ１５３は、偏光フィルタ１５１の＋Ｚ側に配置されている。偏光フィルタ１５１の＋Ｚ側の面とマイクロレンズアレイ１５３との間隙Ｄｉｎｔ（図１１参照）は、マイクロレンズアレイ１５３におけるレンズピッチＰｍｌ（図１１参照）以下となるように設定されている。具体的には、Ｐｍｌ＝６μｍ、Ｄｉｎｔ＝２μｍである。
【００３７】
マイクロレンズアレイ１５３は、偏光フィルタ１５１を透過した光束を集光する。
【００３８】
イメージセンサ１５５は、マイクロレンズアレイ１５３の＋Ｚ側に配置され、マイクロレンズアレイ１５３を介した光束を受光する複数の受光領域を有している。ここでは、各受光領域は、１辺の長さが６μｍの略正方形である。すなわち、マイクロレンズと受光領域は、１対１で対応している。そこで、上記間隙Ｄｉｎｔは、受光領域の大きさ以下である。なお、以下では、便宜上、イメージセンサ１５５の受光領域を「画素」ともいう。
【００３９】
ここでは、イメージセンサ１５５は、対象面における直径０．１７８ｍｍの領域からの反射光を受光することができる。
【００４０】
イメージセンサ１５５の受光情報は処理装置２００に出力される。なお、イメージセンサ１５５からは、１画素毎に２５６階調の濃度に対応したデータが出力される。
【００４１】
光源装置１００、偏光変換装置１１０、ハーフミラー１２０、レンズ１３０、受光モジュール１５０、及び回路基板１７０は、筐体１８０に取り付けられている。
【００４２】
水平駆動装置２４０は、処理装置２００の指示によって、筐体１８０をＸＹ面内で移動させる。筐体１８０の位置情報は、水平駆動装置２４０から処理装置２００に通知される。なお、ここでは、ＸＹ面内でのレンズ１３０の光軸位置が、筐体１８０の位置情報として水平駆動装置２４０から出力される（図１参照）。
【００４３】
処理装置２００は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、ネットワークを介して他の装置と情報通信を行うための通信制御装置などを有している。
【００４４】
入力装置２１０は、例えばキーボード、マウス、タブレット、ライトペン及びタッチパネルなどのうち少なくとも１つの入力媒体（図示省略）を備え、作業者から入力された各種情報をＣＰＵに通知する。なお、入力媒体からの情報はワイヤレス方式で入力されても良い。
【００４５】
表示装置２２０は、例えばＣＲＴ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及びプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）などを用いた表示部（図示省略）を備え、ＣＰＵから指示された各種情報を表示する。
【００４６】
なお、表示装置２２０と入力装置２１０とが一体化されたものとして、例えばタッチパネル付きＬＣＤなどがある。
【００４７】
ＨＤＤ装置２３０は、ハードディスクと、該ハードディスクを駆動するための駆動装置などから構成されている。
【００４８】
次に、処理装置２００の動作について説明する。
【００４９】
（１）不図示のセンサ出力から対象物３００が表面観察開始位置に搬送されたことを確認すると、光源１０１を点灯させる。
（２）光源装置１００からの光束が偏光板１１１のほぼ中央部を通過するように、ステッピングモータ１１５を制御する。
（３）イメージセンサ１５５の出力を第１偏光イメージとして、筐体１８０の位置情報とともにＲＡＭに保存する。
（４）光源装置１００からの光束が偏光板１１２のほぼ中央部を通過するように、ステッピングモータ１１５を制御する。
（５）イメージセンサ１５５の出力を第２偏光イメージとして、筐体１８０の位置情報とともにＲＡＭに保存する。
（６）水平駆動装置２４０を介して、筐体１８０を次の観察位置に移動させる。
（７）上記（２）〜（５）を行う。
（８）すべての観察位置での観察が完了するまで、上記（６）及び（７）を繰り返し行う。
（９）すべての観察位置での観察が完了すると、筐体１８０の位置情報毎に、第１偏光イメージと第２偏光イメージを合成する。ここで合成されたイメージは、入力装置２１０に表示される。
（１０）筐体１８０の位置情報毎に、上記合成結果に基づいて、異物及び欠陥の有無を判断し、その判断結果を筐体１８０の位置情報とともにＲＡＭに保存する。
（１１）異物及び欠陥の少なくとも一方が有れば、その形状及び大きさを求め、筐体１８０の位置情報とともにＲＡＭに保存する。
（１２）異物が有れば、その像の階調から、該異物が金属、樹脂、セラミックのいずれであるかを判断し、筐体１８０の位置情報とともにＲＡＭに保存する。なお、像の階調と材質との関係は予め求められ、ＲＯＭに格納されている。
（１３）異物及び欠陥の少なくとも一方が有れば、筐体１８０の位置情報から、対象物３００における該異物及び欠陥の位置情報を求め、ＲＡＭに保存する。
（１４）対象物３００における異物及び欠陥の有無情報、形状、大きさ、材質、対象物３００における該異物及び欠陥の位置情報を、入力装置２１０に表示するとともに、ネットワークを介して他の装置に通知する。
（１５）観察結果を、観察日時、対象物３００を特定することができる情報（例えば、ＩＤ番号）とともに、ＨＤＤ装置２３０に保存する。
（１６）次の対象物を待つ。
【００５０】
図１２及び図１３には、透明なガラス板の表面に付着している異物の画像が示されている。いずれも、１μｍ程度の大きさである。このように、１μｍ程度の大きさの異物であっても形状を明確に知ることができる。
【００５１】
そして、例えば、上記他の装置が、合否判別工程の判別装置であれば、該判別装置は、処理装置２００からの観察結果に基づいて、異物及び欠陥がなければ、あるいは、異物及び欠陥の少なくとも一方があっても、形状、大きさが設定されている許容範囲内であれば合格と判断し、異物及び欠陥の形状、大きさが許容範囲内でなければ不合格と判断する。また、判別装置は、処理装置２００からの観察結果に基づいて、異物が除去可能であると判断すると、該対象物を再生処理工程に送る。
【００５２】
また、例えば、上記他の装置が、洗浄工程の洗浄装置であれば、該洗浄装置は、処理装置２００からの観察結果に基づいて、異物が付着している位置を重点的に洗浄する。
【００５３】
このように、表面観察装置１０を製造ラインに組み込むことにより、不良品の抽出、再生可能品の抽出を自動化することができる。また、効率的な洗浄処理が可能となる。また、ラインの速度を上げることができる。さらに、正確な検品が可能となり、製造歩留まりの向上を図ることができる。
【００５４】
ところで、仮に偏光フィルタ１５１の＋Ｚ側の面とマイクロレンズアレイ１５３との間隙ＤｉｎｔがレンズピッチＰｍｌよりも大きいと、一例として図１４に示されるように、干渉した光束がマイクロレンズに入射する。この場合は、一例として図１５に示されるように、対象面に付着している異物の形状、大きさは、不明確な状態で観察される。
【００５５】
一方、本実施形態では、偏光フィルタ１５１の＋Ｚ側の面とマイクロレンズアレイ１５３との間隙ＤｉｎｔがレンズピッチＰｍｌ以下であるため、一例として図１６及び図１７に示されるように、干渉した光束がマイクロレンズに入射することはない。なお、図１７は、図１６の一部を拡大した図である。この場合は、一例として図１８に示されるように、対象面に付着している異物の形状及び大きさは、明確な状態で観察される。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態に係る表面観察装置１０によると、表面観察装置１０は、光源装置１００、偏光変換装置１１０、ハーフミラー１２０、レンズ１３０、受光モジュール１５０、回路基板１７０、筐体１８０、処理装置２００、入力装置２１０、表示装置２２０、ＨＤＤ装置２３０及び水平駆動装置２４０などを備えている。
【００５７】
受光モジュール１５０は、偏光フィルタ１５１、マイクロレンズアレイ１５３、イメージセンサ１５５などを有している。そして、偏光フィルタ１５１の＋Ｚ側の面とマイクロレンズアレイ１５３との間隙Ｄｉｎｔは、マイクロレンズアレイ１５３におけるレンズピッチＰｍｌ以下となるように設定されている。
【００５８】
この場合は、各マイクロレンズに入射する光束が、互いに干渉するのを抑制することができ、異物あるいは欠陥の鮮明な像を得ることができる。
【００５９】
そこで、表面観察装置１０によれば、透明な物体の表面に付着した微小な異物、及び透明な物体の表面の微小な欠陥を精度良く観察することができる。その結果、１μｍ程度の異物があっても、その形状、大きさ、及び材質を知ることができる。同様に、１μｍ程度の欠陥があっても、その形状、及び大きさを知ることができる。
【００６０】
また、特許文献１に開示されている検査装置と異なり、表面観察装置１０によれば、対象物が、不透明な物体に載置されていても、透明な物体の表面に付着した微小な異物、及び透明な物体の表面の微小な欠陥を精度良く観察することができる。
【００６１】
また、従来の観察装置では、微小な異物及び微小な欠陥の形状を求めるには、高い倍率のレンズが必要となる。この場合、視野が狭くなり、対象物の全面を観察するのに多大な時間を必要とする。また、この場合、ピント合わせが難しくなる。
【００６２】
一方、表面観察装置１０では、レンズの倍率をそれほど高くしなくても鮮明な像を得ることができる。そこで、従来よりも短時間で、対象物の全面を観察することができる。また、ピント合わせも容易である。すなわち、通常の顕微鏡観察と同様の間隔で透明部材の表面観察を非接触で行うことができる。
【００６３】
また、表面観察装置１０では、落射照明によって対象物の表面で照明しているため、装置の小型化を図ることができる。
【００６４】
また、表面観察装置１０では、高価な部品を用いることなく、従来よりも鮮明な像を得ることができ、コストパフォーマンスの向上を図ることができる。
【００６５】
なお、上記実施形態では、光源装置１００からの光束が、対象物の表面に対して直交する方向から入射する場合について説明したが、これに限定されるものではない。光源装置１００からの光束が、対象物の表面に斜入射されても良い。この場合は、一例として図１９に示されるように、異物や欠陥の３次元形状を知ることができる。
【００６６】
また、上記実施形態において、前記偏光フィルタ１５１の偏光パターン１５２に代えて、一例として図２０〜図２２に示される偏光パターン１５２’を用いても良い。ここでは、図２１における符号ｄ１は符号ｄ２と同じであり、６μｍに設定されている。
【００６７】
この場合は、予め、対象物３００の位置に全反射部材（例えば、ミラー）をおき、イメージセンサ１５５の全ての画素について、偏光フィルタ１５１がないときの入射光量を基準とし、光源装置１００からの光束が偏光板１１１を通過しているときに入射光量が５０％以上となる画素（便宜上、「第１画素群」という）であるか、光源装置１００からの光束が偏光板１１２を通過しているときに入射光量が５０％以上（便宜上、「第２画素群」という）となる画素であるかを求める。
【００６８】
そして、処理装置２００は、対象物３００を観察する際に、上記工程（３）では、上記第１画素群に属する複数の画素の出力から前記第１偏光イメージを求め、上記工程（５）では、上記第２画素群に属する複数の画素の出力から前記第２偏光イメージを求める。
【００６９】
この場合は、イメージセンサ１５５と偏光フィルタ１５１の位置合わせを、上記実施形態よりも簡略化することができる。
【００７０】
また、上記実施形態において、光源１０１が複数の発光部を有していても良い。
【００７１】
また、上記実施形態では、偏光変換装置１１０において、保持部材１１３をＺ軸方向に移動させて、光源装置１００からの光束が通過する偏光板を選択する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、保持部材１１３をＹ軸方向に移動させたり、あるいは保持部材１１３をＸ軸方向に平行な軸まわりに回転させて、光源装置１００からの光束が通過する偏光板を選択しても良い。また、１つの偏光板をＸ軸方向に平行な軸まわりに回転させても良い。要するに、偏光変換装置１１０から射出される光束の偏光方向を選択することができれば良い。
【００７２】
また、上記実施形態では、レンズ１３０の倍率が１０００倍の場合について説明したが、これに限定されるものではない。必要な検出精度や、検出対象の異物及び欠陥の大きさに応じて適切な倍率のレンズを用いることができる。例えば、検出対象の異物及び欠陥の大きさが大きい場合には、低倍率のレンズを用いることができ、広い視野を一度に観察することができる。その結果、観察に要する時間を短縮することができる。また、倍率が可変のレンズを用いても良い。
【００７３】
また、上記実施形態では、マイクロレンズと画素が１対１に対応している場合について説明したが、これに限定されるものではない。必要な検出精度があまり高くない場合や、検出対象の異物及び欠陥の大きさがある程度大きい場合には、例えば、４つの画素に対して１つのマイクロレンズが設けられても良い。
【００７４】
また、上記実施形態では、１画素の大きさが６μｍの場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【００７５】
また、上記実施形態では、レンズピッチＰｍｌが６μｍ、間隙Ｄｉｎｔが２μｍの場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、間隙ＤｉｎｔがレンズピッチＰｍｌ以下であれば良い。
【００７６】
また、上記実施形態では、観察対象の視野を異ならせる際に、筐体１８０を移動させる場合について説明したが、これに限らず、対象物３００を移動させても良い。
【００７７】
また、上記実施形態において、前記対象物は、有色の透明部材であっても良い。
【００７８】
また、上記実施形態において、回路基板１７０上に処理回路を含むＩＣチップを実装し、処理装置２００が行っていた処理の少なくとも一部を該ＩＣチップで行っても良い。
【符号の説明】
【００７９】
１０…表面観察装置（観察装置）、１００…光源装置、１０１…光源、１０２…コリメートレンズ、１１０…偏光変換装置（偏光変換機構）、１１１…偏光板（第１の偏光選択部材）、１１２…偏光板（第２の偏光選択部材）、１１３…保持部材、１１５…ステッピングモータ、１２０…ハーフミラー、１３０…レンズ、１５０…受光モジュール、１５１…偏光フィルタ、１５２…偏光パターン、１５２’…偏光パターン、１５３…マイクロレンズアレイ、１５５…イメージセンサ、１７０…回路基板、１８０…筐体、２００…処理装置、２１０…入力装置、２２０…表示装置、２３０…ＨＤＤ装置、２４０…水平駆動装置、３００…対象物。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８０】
【特許文献１】特開２００８−００８７８７号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察装置に係り、更に詳しくは、対象物の表面を光学的に観察する観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業製品の製造現場において、物体に異物が付着していないことや、物体に傷がないことを担保するのは、その後の工程を予定通りに行い、所望の製品を高い歩留まりで製造するのに重要である。
【０００３】
そこで、製造ラインでは、例えば、物体で反射された光をＣＣＤカメラなどのイメージセンサで受光し、画像処理によって物体に異物が付着しているか否か、物体に傷があるか否かを検出する検出装置が用いられている。
【０００４】
ところで、上記の検出装置では、透明なＩＣチップ、ガラス、フィルムなどは、下地の影響で、表面に異物が存在するか否か、物体に傷があるか否かを検出するのは困難であった。
【０００５】
そこで、透明な物体の表面が健全であるか否かを検出するための装置が種々提案された。
【０００６】
例えば、特許文献１には、透明固体の表面及び内部に存在する異物又は欠陥を検出する検査装置が開示されている。この検査装置は、白色光の面光源と、面光源からの光を透過する第１の偏光板と、第１の偏光板を透過して被検査対象物に照射され、被検査対象物を透過した光を受光して透過させる第２の偏光板とを有し、第２の偏光板を通った光の強度むら又は色むらに基づいて、異物又は欠陥を検出する機能を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年、部材表面の健全性に関する要求が厳しくなり、１μｍ程度の微小な異物の付着も許されなくなってきている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されている検査装置では、１μｍ程度の微小な異物の検出は困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、対象物の表面を光学的に観察する観察装置であって、前記対象物を介した光の光路上に配置されたレンズと、前記レンズを通過した光の光路上に配置された偏光フィルタと、前記偏光フィルタを通過した光の光路上に配置されたマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイを介した光の光路上に配置され、複数の受光部を有するイメージセンサとを備え、前記偏光フィルタと前記マイクロレンズアレイとの間隔が、前記マイクロレンズアレイにおけるレンズピッチ以下である観察装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の観察装置によれば、対象物を介した光が干渉することなくマイクロレンズに入射し、透明な物体の表面に付着した異物、及び透明な物体の表面の欠陥を精度良く観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面観察装置の構成を説明するための図である。
【図２】図１における光源装置を説明するための図である。
【図３】図１における偏光変換装置を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ偏光変換装置における保持部材の移動を説明するための図である。
【図５】偏光変換装置における偏光板１１１を説明するための図である。
【図６】偏光変換装置における偏光板１１２を説明するための図である。
【図７】受光モジュールが回路基板に実装されている状態を説明するための図（その１）である。
【図８】受光モジュールが回路基板に実装されている状態を説明するための図（その２）である。
【図９】受光モジュールの構成を説明するための図である。
【図１０】偏光フィルムの偏光パターンを説明するための図である。
【図１１】偏光フィルムとマイロレンズアレイとの位置関係を説明するための図である。
【図１２】ガラス板の表面を観察したときの観察結果を説明するための図（その１）である。
【図１３】ガラス板の表面を観察したときの観察結果を説明するための図（その２）である。
【図１４】偏光フィルムとマイロレンズアレイとの間隔が大きい場合の不都合を説明するための図である。
【図１５】図１４のときに観察される異物の像を説明するための図である。
【図１６】本実施形態の利点を説明するための図である。
【図１７】図１６の一部を拡大した図である。
【図１８】図１６のときに観察される異物の像を説明するための図である。
【図１９】照明用の光束が対象物の表面に斜入射されたときに観察される異物の像を説明するための図である。
【図２０】偏光パターンの変形例を説明するための図である。
【図２１】図２０の一部を拡大した図である。
【図２２】図２０の偏光パターンの変形例を用いた受光モジュールを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１８に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る表面観察装置１０の概略構成が示されている。
【００１３】
この表面観察装置１０は、光源装置１００、偏光変換装置１１０、ハーフミラー１２０、レンズ１３０、受光モジュール１５０、回路基板１７０、筐体１８０、処理装置２００、入力装置２１０、表示装置２２０、ＨＤＤ装置２３０及び水平駆動装置２４０などを備えている。
【００１４】
ここでは、観察される対象物３００は、透明な板状部材である。この対象物３００は、搬送ベルト４００に載置され、表面観察の際に、所定の位置に搬送される。
【００１５】
なお、本明細書では、対象物３００の表面に直交する方向をＺ軸方向、該Ｚ軸方向に直交する面内で互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。
【００１６】
ここでは、表面観察装置１０は、対象物３００の＋Ｚ側に配置され、対象物３００の＋Ｚ側の面を観察する。以下では、対象物３００の＋Ｚ側の面を「対象面」ともいう。
【００１７】
光源装置１００は、一例として図２に示されるように、ＬＥＤを含む光源１０１、該光源１０１から射出された光束を略平行光とするコリメートレンズ１０２を有している。
【００１８】
光源１０１は、処理装置２００によって点灯及び消灯される。
【００１９】
光源装置１００は、−Ｘ方向に光束を射出する。
【００２０】
偏光変換装置１１０は、光源装置１００の−Ｘ側に配置され、一例として図３に示されるように、２つの偏光板（１１１、１１２）、該２つの偏光板（１１１、１１２）を保持する保持部材１１３、及び該保持部材１１３をＺ軸方向に移動させる駆動機構を有している。
【００２１】
駆動機構は、保持部材１１３に形成された「めねじ部」にねじ込まれるねじ部材と、該ねじ部材の−Ｚ側端部に取り付けられた第１歯車と、該第１歯車にかみ合わされた第２歯車を含むシャフトと、該シャフトを回転させるステッピングモータ１１５などを有している。このステッピングモータ１１５は、処理装置２００によって制御される。
【００２２】
そこで、ステッピングモータ１１５が駆動されると、２つの偏光板（１１１、１１２）のＺ軸方向に関する位置が変化する。
【００２３】
ここでは、処理装置２００は、図４（Ａ）に示されるように、光源装置１００からの光束が偏光板１１１のほぼ中央部を通過する第１位置、及び図４（Ｂ）に示されるように、光源装置１００からの光束が偏光板１１２のほぼ中央部を通過する第２位置、のいずれかを選択してステッピングモータ１１５を制御する。
【００２４】
偏光板１１１は、偏光方向がＺ軸方向に直交する直線偏光を透過させ、偏光板１１２は、偏光方向がＺ軸方向に平行な直線偏光を透過させる（図５及び図６参照）。
【００２５】
ハーフミラー１２０は、偏光変換装置１１０の−Ｘ側に配置され、偏光変換装置１１０から射出された光束の約半分を−Ｚ方向に反射する。
【００２６】
レンズ１３０は、ハーフミラー１２０の−Ｚ側に配置され、ハーフミラー１２０で反射された光束を対象面近傍に集光する。ここでは、レンズ１３０として、倍率が１０００倍の集光レンズが用いられている。
【００２７】
なお、レンズ１３０に代えて、複数のレンズからなるレンズ系を用いても良い。例えば、倍率が１００倍のレンズをハーフミラー１２０の−Ｚ側に配置し、倍率が１０倍のレンズをハーフミラー１２０と受光モジュール１５０との間に配置しても良い。
【００２８】
ここでは、ハーフミラー１２０で反射された光束は、対象面を落射照明する。そして、対象面で反射された光束の大部分は、再度レンズ１３０を通過してハーフミラー１２０に入射する。
【００２９】
ハーフミラー１２０に入射した光束は、約半分がハーフミラー１２０を透過する。
【００３０】
受光モジュール１５０は、ハーフミラー１２０を透過した光束の光路上に配置されている。
【００３１】
受光モジュール１５０は、一例として図７及び図８に示されるように、回路基板１７０の−Ｚ側の面に実装されている。
【００３２】
受光モジュール１５０は、一例として図９に示されるように、偏光フィルタ１５１、マイクロレンズアレイ１５３、イメージセンサ１５５などを有し、これらが一体化されている。
【００３３】
偏光フィルタ１５１は、透明な板状部材の＋Ｚ側の面に偏光パターン１５２が形成されている。ここでは、偏光パターン１５２は、一例として図１０に示されるように、マトリックス状に配列された２種類の微小パターン（１５２ａ、１５２ｂ）からなっている。各微小パターンは、同じ大きさの四角形状であり、ここでは、ｄｘ＝ｄｙ＝６μｍである。
【００３４】
微小パターン１５２ａは、偏光方向がＸ軸方向に直交する直線偏光を透過させ、微小パターン１５２ｂは、偏光方向がＸ軸方向に平行な直線偏光を透過させる。
【００３５】
微小パターン１５２ａの＋Ｘ側、−Ｘ側、＋Ｙ側、及び−Ｙ側には微小パターン１５２ｂが配置され、微小パターン１５２ｂの＋Ｘ側、−Ｘ側、＋Ｙ側、及び−Ｙ側には微小パターン１５２ａが配置されている。
【００３６】
マイクロレンズアレイ１５３は、偏光フィルタ１５１の＋Ｚ側に配置されている。偏光フィルタ１５１の＋Ｚ側の面とマイクロレンズアレイ１５３との間隙Ｄｉｎｔ（図１１参照）は、マイクロレンズアレイ１５３におけるレンズピッチＰｍｌ（図１１参照）以下となるように設定されている。具体的には、Ｐｍｌ＝６μｍ、Ｄｉｎｔ＝２μｍである。
【００３７】
マイクロレンズアレイ１５３は、偏光フィルタ１５１を透過した光束を集光する。
【００３８】
イメージセンサ１５５は、マイクロレンズアレイ１５３の＋Ｚ側に配置され、マイクロレンズアレイ１５３を介した光束を受光する複数の受光領域を有している。ここでは、各受光領域は、１辺の長さが６μｍの略正方形である。すなわち、マイクロレンズと受光領域は、１対１で対応している。そこで、上記間隙Ｄｉｎｔは、受光領域の大きさ以下である。なお、以下では、便宜上、イメージセンサ１５５の受光領域を「画素」ともいう。
【００３９】
ここでは、イメージセンサ１５５は、対象面における直径０．１７８ｍｍの領域からの反射光を受光することができる。
【００４０】
イメージセンサ１５５の受光情報は処理装置２００に出力される。なお、イメージセンサ１５５からは、１画素毎に２５６階調の濃度に対応したデータが出力される。
【００４１】
光源装置１００、偏光変換装置１１０、ハーフミラー１２０、レンズ１３０、受光モジュール１５０、及び回路基板１７０は、筐体１８０に取り付けられている。
【００４２】
水平駆動装置２４０は、処理装置２００の指示によって、筐体１８０をＸＹ面内で移動させる。筐体１８０の位置情報は、水平駆動装置２４０から処理装置２００に通知される。なお、ここでは、ＸＹ面内でのレンズ１３０の光軸位置が、筐体１８０の位置情報として水平駆動装置２４０から出力される（図１参照）。
【００４３】
処理装置２００は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、ネットワークを介して他の装置と情報通信を行うための通信制御装置などを有している。
【００４４】
入力装置２１０は、例えばキーボード、マウス、タブレット、ライトペン及びタッチパネルなどのうち少なくとも１つの入力媒体（図示省略）を備え、作業者から入力された各種情報をＣＰＵに通知する。なお、入力媒体からの情報はワイヤレス方式で入力されても良い。
【００４５】
表示装置２２０は、例えばＣＲＴ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及びプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）などを用いた表示部（図示省略）を備え、ＣＰＵから指示された各種情報を表示する。
【００４６】
なお、表示装置２２０と入力装置２１０とが一体化されたものとして、例えばタッチパネル付きＬＣＤなどがある。
【００４７】
ＨＤＤ装置２３０は、ハードディスクと、該ハードディスクを駆動するための駆動装置などから構成されている。
【００４８】
次に、処理装置２００の動作について説明する。
【００４９】
（１）不図示のセンサ出力から対象物３００が表面観察開始位置に搬送されたことを確認すると、光源１０１を点灯させる。
（２）光源装置１００からの光束が偏光板１１１のほぼ中央部を通過するように、ステッピングモータ１１５を制御する。
（３）イメージセンサ１５５の出力を第１偏光イメージとして、筐体１８０の位置情報とともにＲＡＭに保存する。
（４）光源装置１００からの光束が偏光板１１２のほぼ中央部を通過するように、ステッピングモータ１１５を制御する。
（５）イメージセンサ１５５の出力を第２偏光イメージとして、筐体１８０の位置情報とともにＲＡＭに保存する。
（６）水平駆動装置２４０を介して、筐体１８０を次の観察位置に移動させる。
（７）上記（２）〜（５）を行う。
（８）すべての観察位置での観察が完了するまで、上記（６）及び（７）を繰り返し行う。
（９）すべての観察位置での観察が完了すると、筐体１８０の位置情報毎に、第１偏光イメージと第２偏光イメージを合成する。ここで合成されたイメージは、入力装置２１０に表示される。
（１０）筐体１８０の位置情報毎に、上記合成結果に基づいて、異物及び欠陥の有無を判断し、その判断結果を筐体１８０の位置情報とともにＲＡＭに保存する。
（１１）異物及び欠陥の少なくとも一方が有れば、その形状及び大きさを求め、筐体１８０の位置情報とともにＲＡＭに保存する。
（１２）異物が有れば、その像の階調から、該異物が金属、樹脂、セラミックのいずれであるかを判断し、筐体１８０の位置情報とともにＲＡＭに保存する。なお、像の階調と材質との関係は予め求められ、ＲＯＭに格納されている。
（１３）異物及び欠陥の少なくとも一方が有れば、筐体１８０の位置情報から、対象物３００における該異物及び欠陥の位置情報を求め、ＲＡＭに保存する。
（１４）対象物３００における異物及び欠陥の有無情報、形状、大きさ、材質、対象物３００における該異物及び欠陥の位置情報を、入力装置２１０に表示するとともに、ネットワークを介して他の装置に通知する。
（１５）観察結果を、観察日時、対象物３００を特定することができる情報（例えば、ＩＤ番号）とともに、ＨＤＤ装置２３０に保存する。
（１６）次の対象物を待つ。
【００５０】
図１２及び図１３には、透明なガラス板の表面に付着している異物の画像が示されている。いずれも、１μｍ程度の大きさである。このように、１μｍ程度の大きさの異物であっても形状を明確に知ることができる。
【００５１】
そして、例えば、上記他の装置が、合否判別工程の判別装置であれば、該判別装置は、処理装置２００からの観察結果に基づいて、異物及び欠陥がなければ、あるいは、異物及び欠陥の少なくとも一方があっても、形状、大きさが設定されている許容範囲内であれば合格と判断し、異物及び欠陥の形状、大きさが許容範囲内でなければ不合格と判断する。また、判別装置は、処理装置２００からの観察結果に基づいて、異物が除去可能であると判断すると、該対象物を再生処理工程に送る。
【００５２】
また、例えば、上記他の装置が、洗浄工程の洗浄装置であれば、該洗浄装置は、処理装置２００からの観察結果に基づいて、異物が付着している位置を重点的に洗浄する。
【００５３】
このように、表面観察装置１０を製造ラインに組み込むことにより、不良品の抽出、再生可能品の抽出を自動化することができる。また、効率的な洗浄処理が可能となる。また、ラインの速度を上げることができる。さらに、正確な検品が可能となり、製造歩留まりの向上を図ることができる。
【００５４】
ところで、仮に偏光フィルタ１５１の＋Ｚ側の面とマイクロレンズアレイ１５３との間隙ＤｉｎｔがレンズピッチＰｍｌよりも大きいと、一例として図１４に示されるように、干渉した光束がマイクロレンズに入射する。この場合は、一例として図１５に示されるように、対象面に付着している異物の形状、大きさは、不明確な状態で観察される。
【００５５】
一方、本実施形態では、偏光フィルタ１５１の＋Ｚ側の面とマイクロレンズアレイ１５３との間隙ＤｉｎｔがレンズピッチＰｍｌ以下であるため、一例として図１６及び図１７に示されるように、干渉した光束がマイクロレンズに入射することはない。なお、図１７は、図１６の一部を拡大した図である。この場合は、一例として図１８に示されるように、対象面に付着している異物の形状及び大きさは、明確な状態で観察される。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態に係る表面観察装置１０によると、表面観察装置１０は、光源装置１００、偏光変換装置１１０、ハーフミラー１２０、レンズ１３０、受光モジュール１５０、回路基板１７０、筐体１８０、処理装置２００、入力装置２１０、表示装置２２０、ＨＤＤ装置２３０及び水平駆動装置２４０などを備えている。
【００５７】
受光モジュール１５０は、偏光フィルタ１５１、マイクロレンズアレイ１５３、イメージセンサ１５５などを有している。そして、偏光フィルタ１５１の＋Ｚ側の面とマイクロレンズアレイ１５３との間隙Ｄｉｎｔは、マイクロレンズアレイ１５３におけるレンズピッチＰｍｌ以下となるように設定されている。
【００５８】
この場合は、各マイクロレンズに入射する光束が、互いに干渉するのを抑制することができ、異物あるいは欠陥の鮮明な像を得ることができる。
【００５９】
そこで、表面観察装置１０によれば、透明な物体の表面に付着した微小な異物、及び透明な物体の表面の微小な欠陥を精度良く観察することができる。その結果、１μｍ程度の異物があっても、その形状、大きさ、及び材質を知ることができる。同様に、１μｍ程度の欠陥があっても、その形状、及び大きさを知ることができる。
【００６０】
また、特許文献１に開示されている検査装置と異なり、表面観察装置１０によれば、対象物が、不透明な物体に載置されていても、透明な物体の表面に付着した微小な異物、及び透明な物体の表面の微小な欠陥を精度良く観察することができる。
【００６１】
また、従来の観察装置では、微小な異物及び微小な欠陥の形状を求めるには、高い倍率のレンズが必要となる。この場合、視野が狭くなり、対象物の全面を観察するのに多大な時間を必要とする。また、この場合、ピント合わせが難しくなる。
【００６２】
一方、表面観察装置１０では、レンズの倍率をそれほど高くしなくても鮮明な像を得ることができる。そこで、従来よりも短時間で、対象物の全面を観察することができる。また、ピント合わせも容易である。すなわち、通常の顕微鏡観察と同様の間隔で透明部材の表面観察を非接触で行うことができる。
【００６３】
また、表面観察装置１０では、落射照明によって対象物の表面で照明しているため、装置の小型化を図ることができる。
【００６４】
また、表面観察装置１０では、高価な部品を用いることなく、従来よりも鮮明な像を得ることができ、コストパフォーマンスの向上を図ることができる。
【００６５】
なお、上記実施形態では、光源装置１００からの光束が、対象物の表面に対して直交する方向から入射する場合について説明したが、これに限定されるものではない。光源装置１００からの光束が、対象物の表面に斜入射されても良い。この場合は、一例として図１９に示されるように、異物や欠陥の３次元形状を知ることができる。
【００６６】
また、上記実施形態において、前記偏光フィルタ１５１の偏光パターン１５２に代えて、一例として図２０〜図２２に示される偏光パターン１５２’を用いても良い。ここでは、図２１における符号ｄ１は符号ｄ２と同じであり、６μｍに設定されている。
【００６７】
この場合は、予め、対象物３００の位置に全反射部材（例えば、ミラー）をおき、イメージセンサ１５５の全ての画素について、偏光フィルタ１５１がないときの入射光量を基準とし、光源装置１００からの光束が偏光板１１１を通過しているときに入射光量が５０％以上となる画素（便宜上、「第１画素群」という）であるか、光源装置１００からの光束が偏光板１１２を通過しているときに入射光量が５０％以上（便宜上、「第２画素群」という）となる画素であるかを求める。
【００６８】
そして、処理装置２００は、対象物３００を観察する際に、上記工程（３）では、上記第１画素群に属する複数の画素の出力から前記第１偏光イメージを求め、上記工程（５）では、上記第２画素群に属する複数の画素の出力から前記第２偏光イメージを求める。
【００６９】
この場合は、イメージセンサ１５５と偏光フィルタ１５１の位置合わせを、上記実施形態よりも簡略化することができる。
【００７０】
また、上記実施形態において、光源１０１が複数の発光部を有していても良い。
【００７１】
また、上記実施形態では、偏光変換装置１１０において、保持部材１１３をＺ軸方向に移動させて、光源装置１００からの光束が通過する偏光板を選択する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、保持部材１１３をＹ軸方向に移動させたり、あるいは保持部材１１３をＸ軸方向に平行な軸まわりに回転させて、光源装置１００からの光束が通過する偏光板を選択しても良い。また、１つの偏光板をＸ軸方向に平行な軸まわりに回転させても良い。要するに、偏光変換装置１１０から射出される光束の偏光方向を選択することができれば良い。
【００７２】
また、上記実施形態では、レンズ１３０の倍率が１０００倍の場合について説明したが、これに限定されるものではない。必要な検出精度や、検出対象の異物及び欠陥の大きさに応じて適切な倍率のレンズを用いることができる。例えば、検出対象の異物及び欠陥の大きさが大きい場合には、低倍率のレンズを用いることができ、広い視野を一度に観察することができる。その結果、観察に要する時間を短縮することができる。また、倍率が可変のレンズを用いても良い。
【００７３】
また、上記実施形態では、マイクロレンズと画素が１対１に対応している場合について説明したが、これに限定されるものではない。必要な検出精度があまり高くない場合や、検出対象の異物及び欠陥の大きさがある程度大きい場合には、例えば、４つの画素に対して１つのマイクロレンズが設けられても良い。
【００７４】
また、上記実施形態では、１画素の大きさが６μｍの場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【００７５】
また、上記実施形態では、レンズピッチＰｍｌが６μｍ、間隙Ｄｉｎｔが２μｍの場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、間隙ＤｉｎｔがレンズピッチＰｍｌ以下であれば良い。
【００７６】
また、上記実施形態では、観察対象の視野を異ならせる際に、筐体１８０を移動させる場合について説明したが、これに限らず、対象物３００を移動させても良い。
【００７７】
また、上記実施形態において、前記対象物は、有色の透明部材であっても良い。
【００７８】
また、上記実施形態において、回路基板１７０上に処理回路を含むＩＣチップを実装し、処理装置２００が行っていた処理の少なくとも一部を該ＩＣチップで行っても良い。
【符号の説明】
【００７９】
１０…表面観察装置（観察装置）、１００…光源装置、１０１…光源、１０２…コリメートレンズ、１１０…偏光変換装置（偏光変換機構）、１１１…偏光板（第１の偏光選択部材）、１１２…偏光板（第２の偏光選択部材）、１１３…保持部材、１１５…ステッピングモータ、１２０…ハーフミラー、１３０…レンズ、１５０…受光モジュール、１５１…偏光フィルタ、１５２…偏光パターン、１５２’…偏光パターン、１５３…マイクロレンズアレイ、１５５…イメージセンサ、１７０…回路基板、１８０…筐体、２００…処理装置、２１０…入力装置、２２０…表示装置、２３０…ＨＤＤ装置、２４０…水平駆動装置、３００…対象物。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８０】
【特許文献１】特開２００８−００８７８７号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の表面を光学的に観察する観察装置であって、
前記対象物を介した光の光路上に配置されたレンズと、
前記レンズを通過した光の光路上に配置された偏光フィルタと、
前記偏光フィルタを通過した光の光路上に配置されたマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイを介した光の光路上に配置され、複数の受光部を有するイメージセンサとを備え、
前記偏光フィルタと前記マイクロレンズアレイとの間隔が、前記マイクロレンズアレイにおけるレンズピッチ以下である観察装置。
【請求項２】
前記偏光フィルタと前記マイクロレンズアレイとの間隔が、前記イメージセンサにおける受光部の大きさ以下であることを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
【請求項３】
前記偏光フィルタは、前記イメージセンサにおける最も近接する２つの受光部が、それぞれ互いに直交する直線偏光を受光するように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の観察装置。
【請求項４】
前記偏光フィルタと前記マイクロレンズアレイと前記イメージセンサは、一体化されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の観察装置。
【請求項５】
光源と、
互いに直交する２つの直線偏光のいずれかが選択され、前記光源からの光を該選択された直線偏光に変換して射出する偏光変換機構と、
前記レンズと前記偏光フィルタとの間に配置され、前記偏光変換機構からの直線偏光の一部を前記レンズを介して前記対象物に向かう方向に反射する反射部材と、を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の観察装置。
【請求項６】
前記反射部材は、ハーフミラーであることを特徴とする請求項５に記載の観察装置。
【請求項７】
前記偏光変換機構は、前記２つの直線偏光の一方を透過させる第１の偏光選択部材と、他方を透過させる第２の偏光選択部材と、前記第１の偏光選択部材及び前記第２の偏光選択部材のうち前記選択された直線偏光を透過させるほうを、前記光源からの光の光路上に配置させる駆動機構と、を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の観察装置。
【請求項８】
前記イメージセンサの出力信号に基づいて、前記対象物における異物及び欠陥の少なくとも一方の有無を判断する処理装置とを備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の観察装置。
【請求項９】
前記処理装置は、更に前記対象物における異物及び欠陥の少なくとも一方の形状を求めることを特徴とする請求項８に記載の観察装置。
【請求項１０】
前記処理装置は、更に前記対象物における異物及び欠陥の少なくとも一方が存在する位置情報を求めることを特徴とする請求項８又は９に記載の観察装置。
【請求項１】
対象物の表面を光学的に観察する観察装置であって、
前記対象物を介した光の光路上に配置されたレンズと、
前記レンズを通過した光の光路上に配置された偏光フィルタと、
前記偏光フィルタを通過した光の光路上に配置されたマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイを介した光の光路上に配置され、複数の受光部を有するイメージセンサとを備え、
前記偏光フィルタと前記マイクロレンズアレイとの間隔が、前記マイクロレンズアレイにおけるレンズピッチ以下である観察装置。
【請求項２】
前記偏光フィルタと前記マイクロレンズアレイとの間隔が、前記イメージセンサにおける受光部の大きさ以下であることを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
【請求項３】
前記偏光フィルタは、前記イメージセンサにおける最も近接する２つの受光部が、それぞれ互いに直交する直線偏光を受光するように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の観察装置。
【請求項４】
前記偏光フィルタと前記マイクロレンズアレイと前記イメージセンサは、一体化されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の観察装置。
【請求項５】
光源と、
互いに直交する２つの直線偏光のいずれかが選択され、前記光源からの光を該選択された直線偏光に変換して射出する偏光変換機構と、
前記レンズと前記偏光フィルタとの間に配置され、前記偏光変換機構からの直線偏光の一部を前記レンズを介して前記対象物に向かう方向に反射する反射部材と、を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の観察装置。
【請求項６】
前記反射部材は、ハーフミラーであることを特徴とする請求項５に記載の観察装置。
【請求項７】
前記偏光変換機構は、前記２つの直線偏光の一方を透過させる第１の偏光選択部材と、他方を透過させる第２の偏光選択部材と、前記第１の偏光選択部材及び前記第２の偏光選択部材のうち前記選択された直線偏光を透過させるほうを、前記光源からの光の光路上に配置させる駆動機構と、を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の観察装置。
【請求項８】
前記イメージセンサの出力信号に基づいて、前記対象物における異物及び欠陥の少なくとも一方の有無を判断する処理装置とを備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の観察装置。
【請求項９】
前記処理装置は、更に前記対象物における異物及び欠陥の少なくとも一方の形状を求めることを特徴とする請求項８に記載の観察装置。
【請求項１０】
前記処理装置は、更に前記対象物における異物及び欠陥の少なくとも一方が存在する位置情報を求めることを特徴とする請求項８又は９に記載の観察装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図８】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図８】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図２２】
【公開番号】特開２０１３−３６９０８（Ｐ２０１３−３６９０８Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７４４５３（Ｐ２０１１−１７４４５３）
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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