(57)【要約】【課題】被検物に係る情報を高精度に測定することができる光学検査装置を提供する。【解決手段】実施形態の光学検査装置１は、波長選択領域が設けられた第１の開口面を有する第１の受光側絞り４１（第１の絞り）と、第１の受光側絞り４１とは異なる波長選択領域が設けられた第２の開口面を有する第２の受光側絞り４４（第２の絞り）と、第１の開口面及び第２の開口面を通過して撮像面２１に到達した光線を撮像する撮像素子２０と、第１の開口面及び前記第２の開口面を通過する光線を撮像面２１へ入射させる受光側レンズ４２（第１のレンズ）とを備える。【選択図】      図１７
2019124542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長選択領域が設けられた第１の開口面を有する第１の絞りと、
前記第１の絞りとは異なる波長選択領域が設けられた第２の開口面を有する第２の絞りと、
前記第１の開口面及び前記第２の開口面を通過して撮像面に到達した光線を撮像する撮像素子と、
前記第１の開口面及び前記第２の開口面を通過する光線を前記撮像面へ入射させる第１のレンズと
を備える光学検査装置。
【請求項２】
前記第１の開口面の中心領域を通過可能な光線は、前記第２の開口面の中心領域で吸収され、
前記第２の開口面の中心領域を通過可能な光線は、前記第１の開口面の中心領域で吸収される、
請求項１に記載の光学検査装置。
【請求項３】
前記第１の絞り及び前記第２の絞りの波長選択領域は、それぞれ、中心領域と、前記中心領域とは波長選択性が異なる周辺領域との２つの領域に分割されており、
前記第２の開口面の周辺領域を通過した光線は、前記第１の開口面の中心領域を通過可能であり、
前記第２の開口面の中心領域を通過した光線は、前記第１の開口面の周辺領域を通過可能である、
請求項１又は２に記載の光学検査装置。
【請求項４】
前記第１の開口面は、前記第１のレンズの焦点面に配置されており、
前記第２の開口面は、前記第１のレンズの近傍に配置されている、
請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の光学検査装置。
【請求項５】
前記撮像素子の撮像する光線は、被検物の被検面で反射又は散乱された光線であり、
前記撮像面上の光線位置を前記第１の絞りの波長選択領域に対応した波長毎に取得し、前記第１の開口面の中心領域を通過した光線の光線位置と、前記第２の開口面の中心領域を通過した光線の光線位置との間隔に基づいて、前記第１のレンズと前記被検物の被検面との間の距離を算出する処理回路をさらに備える、
請求項４に記載の光学検査装置。
【請求項６】
光源と、
前記第１の開口面及び前記第２の開口面を通過する光線を被検物に照射する第２のレンズと
をさらに備え、
前記第１の開口面は、前記第２のレンズの焦点面に配置されており、
前記第２の開口面は、前記第２のレンズの近傍に配置されている、
請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の光学検査装置。
【請求項７】
ドットパターン状の波長選択領域が設けられた開口面を有し、前記光源の発光面に対向する位置に配置された第３の絞りをさらに備える、請求項６に記載の光学検査装置。
【請求項８】
前記撮像素子の撮像する光線は、前記被検物の被検面で反射又は散乱された光線であり、
前記撮像面上の光線位置を前記第１の絞りの波長選択領域に対応した波長毎に取得し、前記第１の開口面の中心領域を通過した光線の光線位置と、前記第２の開口面の中心領域を通過した光線の光線位置との間隔及び位置関係に基づいて、前記第１のレンズと前記被検物の被検面との間の距離を算出する処理回路をさらに備える、
請求項６又は７に記載の光学検査装置。
【請求項９】
光源と、
前記光源から射出されて前記第２の絞りを通過した光線を被検物に照射する第２のレンズと
をさらに備え、
前記第１の絞りの開口面と、前記第２の絞りの開口面とは共役の関係にある、
請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の光学検査装置。
【請求項１０】
前記光源の発光面と、前記撮像面とは共役の関係にある、請求項９に記載の光学検査装置。
【請求項１１】
前記第１の開口面は、前記第１のレンズを介した前記第２のレンズの焦点面に配置されており、
前記第２の開口面は、前記第２のレンズの焦点面に配置されている、
請求項９又は１０に記載の光学検査装置。
【請求項１２】
前記撮像素子の撮像する光線は、前記被検物によって偏角された光線であり、
前記撮像面に到達した光線の強度に基づいて、前記被検物の屈折率分布又は散乱強度を算出する処理回路をさらに備える、
請求項９乃至１１のうち何れか１項に記載の光学検査装置。
【請求項１３】
ドットパターン状の波長選択領域が設けられた開口面を有し、前記光源の発光面に対向する位置に配置された第３の絞りをさらに備える、請求項９乃至１１のうち何れか１項に記載の光学検査装置。
【請求項１４】
前記撮像素子の撮像する光線は、前記被検物によって偏角された光線であり、
前記撮像面上の光線位置を前記第１の絞りの波長選択領域に対応した波長毎に取得し、前記第１の開口面の中心領域を通過した光線の光線位置と、前記第１の開口面の周辺領域を通過した光線の光線位置との間隔に基づいて、前記被検物の屈折率分布又は散乱強度を算出する処理回路をさらに備える、
請求項１３に記載の光学検査装置。
【請求項１５】
被検物の被検面から出射し、波長選択領域が設けられた第１の開口面を有する第１の絞りと、前記第１の絞りとは異なる波長選択領域が設けられた第２の開口面を有する第２の絞りとを通過して撮像面に到達した光線を撮像し、
取得された前記光線の前記撮像面上の光線位置又は強度に基づいて、前記被検物に係る情報を取得する、
光学検査方法。
【請求項１６】
前記第１の開口面の中心領域を通過可能な光線は、前記第２の開口面の中心領域で吸収され、
前記第２の開口面の中心領域を通過可能な光線は、前記第１の開口面の中心領域で吸収される、
請求項１５に記載の光学検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光学検査装置及び光学検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な産業において、非接触での検査技術が重要となっている。従来、シュリーレン法を用いた空間場を測定する非接触の検査装置がある。
【０００３】
従来のシュリーレン法では、屈折率分布や散乱の有無は判別できても、屈折率や散乱の大きさを定量的に測定することは難しかった。そこで、定量的に測定する方法として、カラー開口を用いた手法がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Walton L. Howes, “Rainbow schlieren and its applications”, Appl. Optics, vol.23, No.14, 1984.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、被検物に係る情報を高精度に測定することができる光学検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、光学検査装置は、波長選択領域が設けられた第１の開口面を有する第１の絞りと、前記第１の絞りとは異なる波長選択領域が設けられた第２の開口面を有する第２の絞りと、前記第１の開口面及び前記第２の開口面を通過して撮像面に到達した光線を撮像する撮像素子と、前記第１の開口面及び前記第２の開口面を通過する光線を前記撮像面へ入射させる第１のレンズとを備える。
【０００７】
実施形態によれば、光学検査方法は、被検物の被検面から出射し、波長選択領域が設けられた第１の開口面を有する第１の絞りと、前記第１の絞りとは異なる波長選択領域が設けられた第２の開口面を有する第２の絞りとを通過して撮像面に到達した光線を撮像し、取得された前記光線の前記撮像面上の光線位置又は強度に基づいて、前記被検物に係る情報を取得する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る光学検査装置の構成例の概略を示す模式図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る発光側光学素子群の構成例の概略を示す鳥瞰図であり、第１の発光側絞りを通過した後の光線について説明するための図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る発光側光学素子群の構成例の概略を示す側面図であり、第１の発光側絞りを通過した後の光線について説明するための図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１の実施形態に係る第１の発光側絞りの構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第１の実施形態に係る第１の受光側絞りの構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第１の実施形態の第１の変形例に係る第１の発光側絞りの構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１の実施形態の第１の変形例に係る第１の受光側絞りの構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、第１の実施形態の第２の変形例に係る第１の発光側絞りの構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、第１の実施形態の第２の変形例に係る第１の受光側絞りの構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、第１の実施形態の第３の変形例に係る第１の発光側絞りの構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、第１の実施形態の第３の変形例に係る第１の受光側絞りの構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第１の実施形態の第４の変形例に係る第１の発光側絞りの構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第１の実施形態の第４の変形例に係る第１の受光側絞りの構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図９】図９は、第１の実施形態の第５の変形例に係る発光側光学素子群の構成例の概略を示す模式図であり、第１の発光側絞りを通過した後の光線について説明するための図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、第１の実施形態の第５の変形例に係る第２の発光側絞り（第１の発光側絞り）の構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、第１の実施形態の第５の変形例に係る第３の発光側絞り（第１の発光側絞り）の構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係る光学検査装置の構成例の概略を示す模式図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、第２の実施形態に係る第１の発光側絞りの構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、第２の実施形態に係る第１の受光側絞りの構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図１３】図１３は、第３の実施形態に係る光学検査装置の構成例の概略を示す模式図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、第３の実施形態に係る第１の発光側絞りの構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、第３の実施形態に係る第５の発光側絞りの構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図１５】図１５は、第３の実施形態に係る第４の発光側絞りの構成の一例を示すｘ−ｙ断面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、第３の実施形態に係る撮像面上の光線位置の一例を示す模式図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、第３の実施形態に係る撮像面上の光線位置の一例を示す模式図である。
【図１７】図１７は、第４の実施形態に係る光学検査装置の構成例の概略を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）
まず、本実施形態に係る光学検査装置１の構成について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１に本実施形態に係る光学検査装置１のｘ−ｚ断面図を示す。図２に本実施形態に係る光学検査装置１の照明光学系の鳥瞰図を示す。図３に本実施形態に係る光学検査装置１の照明光学系のｘ−ｚ断面図を示す。また、図１〜図３の各々では、光源１０から射出された光線経路の一例を示す光線図が合わせて示されている。
【００１２】
なお、本実施形態では、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の各々について、以下のように定義する。ｚ軸は、光源１０の光軸であり、光学検査装置１の備える各光学素子の中心を通る。＋ｚ方向は、光源１０から撮像素子２０へ向かう方向である。ｘ軸及びｙ軸は、互いに直交し、また、ｚ軸と直交する。−ｘ方向は、例えば重力方向である。ここで、例えば、図１に示す光学検査装置１のｘ−ｚ断面図では、＋ｚ方向は、左から右へ向かう方向であり、−ｘ方向は、上から下へ向かう方向であり、＋ｙ方向は、紙面に垂直に奥から手前へ向かう方向である。
【００１３】
図１に示すように、光学検査装置１は、光源１０と、撮像素子２０と、光学素子群とを備える。
【００１４】
光源１０は、＋ｚ側の側面に発光面１１を備える。光源１０は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、白色光を発光する。なお、光源１０は、ＬＥＤに限らず、白熱電球、蛍光管、水銀灯等であってもよい。また、光源１０の発光は、白色に限らない。光源１０から出射する光線に含まれる波長は、後述する第１の発光側絞り及び第１の受光側絞りの有する波長選択性に応じて決定されればよい。
【００１５】
撮像素子２０は、−ｚ側の面に撮像面２１を備える。撮像素子２０は、例えば、Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ）である。撮像素子２０は、撮像面２１に入射した光線の受光位置と受光強度とを出力する。撮像素子２０は、ＣＣＤに限らず、Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ（ＣＭＯＳ）等の撮像センサであってもよいし、受光素子であってもよい。
【００１６】
光学素子群は、発光側光学素子群３０と、受光側光学素子群４０とを備える。ここで、光源１０と、発光側光学素子群３０とは、照明光学系に含まれる。また、撮像素子２０と、受光側光学素子群４０とは、撮像光学系に含まれる。すなわち、光学検査装置１は、照明光学系と、撮像光学系とを備えているとも表現できる。
【００１７】
発光側光学素子群３０は、光源１０の＋ｚ側に配置されている。受光側光学素子群４０は、発光側光学素子群３０の＋ｚ側に配置されている。撮像素子２０は、受光側光学素子群４０の＋ｚ側に配置されている。また、光学検査装置１において、被検物６０は、発光側光学素子群３０と、受光側光学素子群４０との間に配置される。
【００１８】
発光側光学素子群３０は、第１の発光側絞り３１（第２の絞り）と、発光側レンズ３２（第２のレンズ）とを備える。受光側光学素子群４０は、第１の受光側絞り４１（第１の絞り）と、受光側レンズ４２（第１のレンズ）とを備える。第１の発光側絞り３１は、光源１０の＋ｚ側に配置されている。発光側レンズ３２は、第１の発光側絞り３１の＋ｚ側に配置されている。第１の受光側絞り４１は、発光側レンズ３２の＋ｚ側に配置されている。受光側レンズ４２は、第１の受光側絞り４１の＋ｚ側に配置されている。被検物６０は、発光側レンズ３２と、受光側レンズ４２との間に配置される。
【００１９】
第１の発光側絞り３１は、発光側レンズ３２の焦点面に第１の発光側絞り３１の開口が位置するように配置される。第１の受光側絞り４１は、受光側レンズ４２の焦点面に第１の受光側絞り４１の開口が位置するように配置される。ここで、焦点面は、無限遠にある物体がレンズによって結像される平面である。このような配置を行うことにより、第１の発光側絞り３１の開口面上の点から射出される光線は、第１の受光側絞り４１の開口面上の点に結像される。すなわち、第１の発光側絞り３１の開口面と、第１の受光側絞り４１の開口面とは、共役の関係にある。
【００２０】
ここで、第１の発光側絞り３１と、第１の受光側絞り４１との各々の構成について、より詳細に説明をする。第１の発光側絞り３１と、第１の受光側絞り４１とは、それぞれ、開口を備える支持部材と、開口に設けられた波長選択部材とを備える。波長選択部材は、特定の波長（波長スペクトル）の光線を透過させる性質を有する。波長選択部材は、可視光域の何れの波長の光線も透過させる透明な部材と、可視光域の何れの波長の光線も透過させない黒色の部材とを含み得る。図４Ａに第１の発光側絞り３１の開口のｘ−ｙ断面を模式図として示す。図４Ｂに第１の受光側絞り４１のｘ−ｙ断面を模式図として示す。
【００２１】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第１の発光側絞り３１の開口と、第１の受光側絞り４１の開口とには、それぞれ、波長選択領域が設けられている。各々の波長選択領域は、少なくとも２つの波長選択領域に分割されている。波長選択領域の形状はどのような形状であってもよいが、本実施形態では、複数の波長選択領域が、例えば、同心円状に設けられている場合を例として説明をする。また、波長選択領域を規定する各々の同心円の半径を、各々の絞り毎に、外側から順にｒｎ（ｎ＝０、１、２、…）と記載する。ここで、各々の絞り毎に、ｒｎの値は異なり得る。
【００２２】
本実施形態に係る第１の発光側絞り３１の波長選択領域は、図４Ａに示すように、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２と、第３の領域Ａ３との、３つの領域に同心円状に分割されている。第１の領域Ａ１は、半径ｒ１から半径ｒ０の領域である。第１の領域Ａ１は、可視光を透過させない。すなわち、第１の領域Ａ１を構成する波長選択部材の色は、黒色である。第２の領域Ａ２は、半径ｒ２から半径ｒ１の領域である。第２の領域Ａ２は、青色の光線を透過させる。すなわち、第２の領域Ａ２を構成する波長選択部材の色は、青色である。ただし、実際には、透過した可視光が青色に見え、部材の色はその補色であるが、ここでは便宜上青色の部材と呼ぶ。第３の領域Ａ３は、半径ｒ２以下の領域である。第３の領域Ａ３は、赤色の光線を透過させる。すなわち、第３の領域Ａ３を構成する波長選択部材の色は、赤色である。ただし、実際には、透過した可視光が赤色に見え、部材の色はその補色であるが、ここでは便宜上赤色の部材と呼ぶ。
【００２３】
本実施形態に係る第１の受光側絞り４１の波長選択領域は、図４Ｂに示すように、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２と、第３の領域Ａ３と、第４の領域Ａ４との、４つの領域に同心円状に分割されている。第１の領域Ａ１は、半径ｒ１から半径ｒ０の領域である。第１の領域Ａ１は、可視光を透過させない。すなわち、第１の領域Ａ１を構成する波長選択部材の色は、黒色である。第２の領域Ａ２は、半径ｒ２から半径ｒ１の領域である。第２の領域Ａ２は、可視光（白色光）を透過させる。すなわち、第２の領域Ａ２を構成する波長選択部材の色は、透明である。第３の領域Ａ３は、半径ｒ３から半径ｒ２の領域である。第３の領域Ａ３は、赤色の光線を透過させる。すなわち、第３の領域Ａ３を構成する波長選択部材の色は、赤色である。第４の領域Ａ４は、半径ｒ３以下の領域である。第４の領域Ａ４は、青色の光線を透過させる。すなわち、第４の領域Ａ４を構成する波長選択部材の色は、青色である。
【００２４】
ここで、赤色光の光線は、例えば、波長スペクトルのピーク波長が６５０ｎｍであるものとする。また、青色光の光線は、例えば、波長スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるものとする。
【００２５】
ここで、発光面１１を基準に＋ｚ方向に位置し、光線の照射によって明るくなる領域を照射領域と定義する。また、照射領域内に存在する任意の面を光線の照射面として定義する。ただし、以下の説明では、照射面は、発光面１１の結像面であるとした場合を例とする。
【００２６】
発光側レンズ３２は、発光面１１上の点から射出された光線を照射面上の点に結像させる。このとき、照射面は、発光面１１の共役面である。受光側レンズ４２は、被検面上の点から射出された光線を撮像面２１上の点に結像させる。ここで、被検面は、被検物６０内のｚ軸に垂直な任意の面である。このとき、被検面は、撮像面２１の共役面である。発光側レンズ３２は、受光側レンズ４２を介して、発光面１１上の点から射出された光線を撮像面２１上の点に結像させる。なお、照射面と被検面とが同一の面であるとき、発光面１１と撮像面２１とは共役の関係にあると表現できる。発光側レンズ３２は、受光側レンズ４２を介して、第１の発光側絞り３１の開口面上の点から射出された光線を、第１の受光側絞り４１の開口面上の点に結像させる。このとき、第１の発光側絞り３１の開口面は、第１の受光側絞り４１の開口面の共役面である。
【００２７】
なお、発光側レンズ３２及び受光側レンズ４２は、例えば光学ガラスで形成されるが、これに限らない。発光側レンズ３２及び受光側レンズ４２は、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）等の光学プラスチックで形成されていてもよい。
【００２８】
なお、発光側レンズ３２の焦点距離と、受光側レンズ４２の焦点距離とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。ただし、発光側レンズ３２の焦点距離と、受光側レンズ４２の焦点距離とが異なる場合、第１の受光側絞り４１の開口の寸法は、第１の発光側絞り３１の開口の寸法に拡大・縮小倍率を掛けた寸法である。ここで、拡大倍率又は縮小倍率は、発光側レンズ３２の焦点距離と、受光側レンズ４２の焦点距離との比によって決定される。
【００２９】
本実施形態では、発光側レンズ３２の焦点距離と、受光側レンズ４２の焦点距離とが同じである場合を例として説明をする。このとき、図４Ａに示す第１の発光側絞り３１における半径ｒ０、半径ｒ１、半径ｒ２は、それぞれ、図４Ｂに示す第１の受光側絞り４１における半径ｒ０、半径ｒ２、半径ｒ３と同じ値である。
【００３０】
図１に示すように、光学検査装置１は、処理回路５０をさらに備える。処理回路５０は、例えば、Central Processing Unit（ＣＰＵ）、Application Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）等の集積回路である。処理回路として、汎用のコンピュータが用いられてもよい。処理回路５０は、撮像素子２０の出力に基づいて、被検物６０に係る情報を算出する。例えば、処理回路５０は、撮像面に到達した光線の強度の時系列変化の大きさに基づいて、被検物６０による屈折又は散乱によって生じた光線の偏角を算出する。処理回路５０は、算出した偏角から、被検物６０の屈折率分布又は散乱強度を推定する。処理回路５０は、光学検査装置１の外部にあってもよい。この場合、撮像素子２０の出力は、光学検査装置１の外部へ出力されたり、記録回路へ記録されたりすればよい。すなわち、撮像素子２０の出力に基づく被検物６０に係る情報の算出は、光学検査装置１の内部で行われてもよいし、外部で行われてもよい。
【００３１】
なお、光学検査装置１は、記録回路を備えていてもよい。記録回路は、例えば、撮像素子２０又は処理回路５０の出力を記憶する。記録回路は、例えばフラッシュメモリのような不揮発性メモリであるが、揮発性メモリをさらに有していてもよい。
【００３２】
なお、以下の説明では、本実施形態に係る光学検査装置１による測定対象（被検物６０）が固体である場合について説明をするが、これに限らない。測定対象は、光線を屈折又は散乱させることができる媒質であれば、液体や気体であってもよい。
【００３３】
次に、本実施形態に係る光学検査装置１の動作について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の説明では、照射面は、発光面１１の結像面であり、発光面１１の共役面であるとした場合を例とする。
【００３４】
光源１０は、発光面１１から＋ｚ方向へ白色光を発する。光源１０の発光面１１上の一点から発せられた光線（光線Ｒ１、光線Ｂ１、光線Ｂ２）は、図１に示すように、第１の発光側絞り３１に入射する。ここで、光線Ｒ１は、第１の発光側絞り３１の第３の領域Ａ３へ入射する光線である。光線Ｂ１及び光線Ｂ２は、第１の発光側絞り３１の第２の領域Ａ２へ入射する光線である。
【００３５】
第１の発光側絞り３１は、第２の領域Ａ２及び第３の領域Ａ３に入射した光線を透過させる。このとき、第２の領域Ａ２では青色を示す波長スペクトルを有する光線が透過されるため、光線Ｂ１及び光線Ｂ２は、青色光となる。同様に、第３の領域Ａ３では赤色を示す波長スペクトルを有する光線が透過されるため、光線Ｒ１は、赤色光となる。以下、第１の発光側絞り３１を透過した後の光線は、被検物６０を透過できる波長及び強度を有する光線であるとして説明を行う。
【００３６】
まず、被検物６０が配置されていない場合の動作について説明をする。第１の発光側絞り３１の開口面上の点から射出された光線は、発光側レンズ３２と受光側レンズ４２とを介して、第１の受光側絞り４１の開口面上の点に結像される。つまり、第１の発光側絞り３１の開口面と、第１の受光側絞り４１の開口面とは共役の関係にある。
【００３７】
このとき、第１の発光側絞り３１の第３の領域Ａ３を透過した光線Ｒ１は、第１の受光側絞り４１の第４の領域Ａ４へ入射する。また、第１の発光側絞り３１の第２の領域Ａ２を透過した光線Ｂ１及び光線Ｂ２は、第１の受光側絞り４１の第３の領域Ａ３へ入射する。ここで、第１の受光側絞り４１の第４の領域Ａ４は、青色光が透過される領域である。また、第１の受光側絞り４１の第３の領域Ａ３は、赤色光が透過される領域である。そのため、被検物６０が配置されていない場合、全ての光線は、第１の受光側絞り４１で吸収され、撮像面２１には到達できない。つまり、被検物６０が配置されていない場合、発光面１１上の点から射出された光線は、撮像されない。
【００３８】
次に、被検物６０が配置されている場合の動作について説明をする。
【００３９】
第１の発光側絞り３１を透過した光線は、発光側レンズ３２を介して、被検物６０を照射する。このとき、発光面１１上の点から射出された光線は、照射面上に結像される。照射面は、被検物６０の表面又は内部に位置する。ここで、光源１０の発光面１１と照射面とは共役の関係にある。
【００４０】
ここで、被検物６０を通り、光軸（ｚ軸）と直交する面を被検面とする。被検面を通過した光線は、受光側レンズ４２を介して、第１の受光側絞り４１へ入射する。なお、第１の発光側絞り３１と第１の受光側絞り４１とは、レンズに対して共役の位置関係にあるが、被検面があるときには、第１の受光側絞り４１へ入射した光線が第１の受光側絞り４１の開口面上で結像するか否かは定かではない。
【００４１】
このとき、光線は、被検物６０による屈折又は散乱によって偏角されている。このため、例えば、偏角された光線Ｒ１は、光線Ｒ２として被検面から射出される。光線Ｒ２は、第１の受光側絞り４１の第３の領域Ａ３へ入射する。ここで、光線Ｒ２は赤色光であり、第１の受光側絞り４１の第３の領域Ａ３は赤色光が透過される領域である。例えば、偏角された光線Ｂ１及び光線Ｂ２は、それぞれ、光線Ｂ３及び光線Ｂ４として被検面から射出される。光線Ｂ３は、第１の受光側絞り４１の第４の領域Ａ４へ入射する。ここで、光線Ｂ３は青色光であり、第１の受光側絞り４１の第４の領域Ａ４は青色光が透過される領域である。光線Ｂ４は、第１の受光側絞り４１の第２の領域Ａ２へ入射する。ここで、光線Ｂ４は青色光であり、第１の受光側絞り４１の第２の領域Ａ２は可視光（白色光）が透過される領域である。つまり、被検物６０が配置された場合、被検物６０による屈折又は散乱によって偏角された光線Ｂ３、光線Ｂ４及び光線Ｒ２は、第１の受光側絞り４１の開口面を通過する。
【００４２】
被検面上の点から射出され、第１の受光側絞り４１を通過した光線は、受光側レンズ４２によって、撮像面２１上の点に結像される。つまり、被検面と撮像素子２０の撮像面２１とは共役の関係にある。撮像面２１に結像した光線は、撮像される。処理回路５０は、撮像面２１上に到達した光線の強度を取得する。
【００４３】
このとき、光線の偏角Θが大きくなるほど、第１の受光側絞り４１の開口面を通過できる光線は多くなり、撮像面２１上に到達する光線の強度は大きくなる。つまり、撮像素子２０の受光する光線の強度に基づいて、偏角の大きさが算出されることになる。また、偏角は、屈折率分布又は散乱強度に依存する。したがって、処理回路５０は、算出した偏角の大きさに基づいて、屈折率分布又は散乱強度を推定できる。
【００４４】
なお、照射面と被検面とは異なる面であってもよいし、同一の面であってもよい。照射面と被検面とが一致している場合、光学検査装置１では、光源１０の発光面１１と、撮像素子２０の撮像面２１とは共役の関係にある。
【００４５】
本実施形態に係る光学検査装置１及び光学検査方法によれば、以下のことが言える。
【００４６】
本実施形態に係る光学検査装置１は、波長選択領域が設けられた第１の開口面を有する第１の受光側絞り４１（第１の絞り）と、第１の受光側絞り４１とは異なる波長選択領域が設けられた第２の開口面を有する第１の発光側絞り３１（第２の絞り）と、第１の開口面及び第２の開口面を通過して撮像面２１に到達した光線を撮像する撮像素子２０と、第１の開口面及び第２の開口面を通過する光線を撮像面２１へ入射させる受光側レンズ４２（第１のレンズ）とを備える。また、本実施形態に係る光学検査方法は、被検物６０の被検面から出射し、波長選択領域が設けられた第１の開口面を有する第１の受光側絞り４１（第１の絞り）と、第１の受光側絞り４１とは異なる波長選択領域が設けられた第２の開口面を有する第１の発光側絞り３１（第２の絞り）とを通過して撮像面２１に到達した光線を撮像し、取得された光線の強度に基づいて、被検物６０に係る情報を取得する。
【００４７】
これらの構成及び方法によれば、非接触、かつ、高精度に、被検物６０を透過した光線の強度に基づいて、被検物６０による偏角の大きさを、被検物６０に係る情報として取得できるという効果がある。さらに、取得された偏角の大きさに基づいて、被検物６０における屈折率分布又は散乱強度を、被検物６０に係る情報として取得できるという効果がある。
【００４８】
本実施形態に係る光学検査装置１及び光学検査方法において、第１の受光側絞り４１（第１の絞り）の第１の開口面の中心領域を通過可能な光線（例えば赤色光の光線）は、第１の発光側絞り３１（第２の絞り）の第２の開口面の中心領域で吸収され、第２の開口面の中心領域を通過可能な光線（例えば青色光の光線）は、第１の開口面の中心領域で吸収される。また、本実施形態に係る光学検査装置１において、第１の受光側絞り４１（第１の絞り）及び、第１の発光側絞り３１（第２の絞り）の波長選択領域は、それぞれ、中心領域と、中心領域とは波長選択性が異なる周辺領域との２つの領域に分割されており、第１の発光側絞り３１（第２の絞り）の第２の開口面の周辺領域を通過した光線は、第１の受光側絞り４１（第１の絞り）の第１の開口面の中心領域を通過可能であり、第２の開口面の中心領域を通過した光線は、第１の開口面の周辺領域を通過可能である。
【００４９】
本実施形態に係る光学検査装置１は、光源１０と、光源１０から射出されて第１の発光側絞り３１（第２の絞り）を通過した光線を被検物６０に照射する発光側レンズ３２（第２のレンズ）とをさらに備え、第１の受光側絞り４１（第１の絞り）の第１の開口面と、第１の発光側絞り３１の第２の開口面とは共役の関係にある。また、本実施形態に係る光学検査装置１において、光源１０の発光面１１と、撮像面２１とは共役の関係にある。また、本実施形態に係る光学検査装置１において、第１の受光側絞り４１（第１の絞り）の第１の開口面は、受光側レンズ４２（第１のレンズ）を介した発光側レンズ３２（第２のレンズ）の焦点面に配置されており、第１の発光側絞り３１（第２の絞り）の第２の開口面は、発光側レンズ３２の焦点面に配置されている。
【００５０】
これらの構成及び方法によれば、第１の受光側絞り４１と第１の発光側絞り３１との波長選択性により、被検物６０によって偏角されない光線は、被検物６０の有無にかかわらず、撮像面２１へ到達しない。一方で、被検物６０によって偏角された光線は、撮像面２１へ到達する。このことから、本実施形態に係る光学検査装置１及び光学検査方法には、光線が被検物６０によって偏角されない状態（基準状態）での測定を行うことなく、被検物６０に係る情報を取得できるという効果がある。
【００５１】
本実施形態に係る光学検査装置１において、撮像素子２０の撮像する光線は、被検物６０によって偏角された光線であり、本実施形態に係る光学検査装置１は、撮像面２１に到達した光線の強度に基づいて、被検物６０の屈折率分布又は散乱強度を算出する処理回路５０をさらに備える。この構成によれば、被検物６０を透過した光線の被検物６０による偏角の大きさを算出し、取得された偏角の大きさに基づいて被検物６０における屈折率分布又は散乱強度を算出し、これらを被検物６０に係る情報として出力できる。
【００５２】
なお、光学素子群は、被検物６０が配置されているときに、第１の発光側絞り３１を透過した光線が第１の受光側絞り４１で吸収されるように構成されていてもよい。例えば、第１の発光側絞り３１を透過した光線が第１の受光側絞り４１で吸収される状態における被検物６０の屈折率分布又は散乱強度が既知であれば、上述の実施形態と同様の効果が得られ得る。また、被検物６０の屈折率分布又は散乱強度が既知でないときであっても、被検物６０の変化の有無を検出できるという効果がある。
【００５３】
（第１の実施形態の第１の変形例）
以下、本変形例に係る光学検査装置１について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について主に説明し、同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
まず、本変形例に係る光学検査装置１の構成について説明をする。本変形例に係る第１の発光側絞り３１の開口のｘ−ｙ断面を模式図として図５Ａに示す。また、本変形例に係る第１の受光側絞り４１の開口のｘ−ｙ断面を模式図として図５Ｂに示す。
【００５５】
本変形例に係る第１の発光側絞り３１の波長選択領域は、図５Ａに示すように、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２と、第３の領域Ａ３との、３つの領域に同心円状に分割されている。第１の領域Ａ１は、半径ｒ１から半径ｒ０の領域であり、可視光を透過させない黒色の領域である。第２の領域Ａ２は、半径ｒ２から半径ｒ１の領域であり、赤色光を透過させる領域である。第３の領域Ａ３は、半径ｒ２以下の領域であり、青色光を透過させる領域である。
【００５６】
本変形例に係る第１の受光側絞り４１の波長選択領域は、図５Ｂに示すように、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２と、第３の領域Ａ３との、３つの領域に同心円状に分割されている。第１の領域Ａ１は、半径ｒ１から半径ｒ０の領域であり、赤色光を透過させる領域である。第２の領域Ａ２は、半径ｒ２から半径ｒ１の領域であり、青色光を透過させる領域である。第３の領域Ａ３は、半径ｒ２以下の領域であり、赤色光を透過させる領域である。
【００５７】
なお、発光側レンズ３２の焦点距離と、受光側レンズ４２の焦点距離とが同じである場合、第１の発光側絞り３１における半径ｒ０、半径ｒ１及び半径ｒ２は、それぞれ、第１の受光側絞り４１における半径ｒ０、半径ｒ１及び半径ｒ２と同じ値となる。
【００５８】
次に、本変形例に係る光学検査装置１の動作について説明をする。
【００５９】
本変形例に係る光学検査装置１では、被検物６０が配置されていないとき、第１の発光側絞り３１の第３の領域Ａ３を透過した青色光は、第１の受光側絞り４１の第３の領域Ａ３で吸収される。また、第１の発光側絞り３１の第２の領域Ａ２を透過した赤色光は、第１の受光側絞り４１の第２の領域Ａ２で吸収される。このように、偏角されない光線は、第１の受光側絞り４１の開口面で全て吸収されるため、撮像面２１へ到達しない。
【００６０】
一方、被検物６０が配置されているとき、第１の発光側絞り３１の第３の領域Ａ３を透過した青色光は、被検物６０によって偏角され、第１の受光側絞り４１の第２の領域Ａ２を透過する。また、第１の発光側絞り３１の第２の領域Ａ２を透過した赤色光は、被検物６０によって偏角され、第１の受光側絞り４１の第１の領域Ａ１又は第３の領域Ａ３を透過する。このように、偏角された光線は、第１の受光側絞り４１を透過し、撮像面２１へ到達する。
【００６１】
処理回路５０は、撮像素子２０の出力に基づいて、撮像面２１へ到達した光線の強度を取得する。ここで、偏角が大きいほど、第１の受光側絞り４１の開口面を通過する光線が多くなり、撮像面２１に到達する青色光が多くなる。また、偏角が大きいほど、第１の受光側絞り４１の開口面を通過する光線が多くなり、撮像面２１に到達する赤色光が多くなる。このように、処理回路５０は、取得した光線強度に基づいて、偏角の大きさを推定できる。
【００６２】
処理回路５０は、さらに、波長（色）毎の光線強度を取得する。散乱に波長依存性がある場合、処理回路５０は、被検物６０における散乱の波長依存性を定量的に測定できる。一般に各物体の表面は、固有の散乱特性を有しているため、処理回路５０は、散乱の波長特性に基づき、物体の表面性状及び材料を推定できる。例えば、青色光が多く透過された場合、被検物６０は、青の散乱が強い表面性状又は材料であると推定される。同様に、例えば、赤色光が多く透過された場合、被検物６０は、赤の散乱が強い表面性状又は材料であると推定される。
【００６３】
（第１の実施形態の第２の変形例）
以下、本変形例に係る光学検査装置１について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について主に説明し、同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
まず、本変形例に係る光学検査装置１の構成について説明をする。本変形例に係る第１の発光側絞り３１の開口のｘ−ｙ断面を模式図として図６Ａに示す。また、本変形例に係る第１の受光側絞り４１の開口のｘ−ｙ断面を模式図として図６Ｂに示す。
【００６５】
本変形例に係る第１の発光側絞り３１の波長選択領域は、図６Ａに示すように、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２と、第３の領域Ａ３との、３つの領域に同心円状に分割されている。第１の領域Ａ１は、半径ｒ１から半径ｒ０の領域であり、可視光を透過させない黒色の領域である。第２の領域Ａ２は、半径ｒ２から半径ｒ１の領域であり、可視光（白色光）を透過させる透明の領域である。第３の領域Ａ３は、半径ｒ２以下の領域であり、可視光を透過させない黒色の領域である。
【００６６】
本変形例に係る第１の受光側絞り４１の波長選択領域は、図６Ｂに示すように、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２と、第３の領域Ａ３との、３つの領域に同心円状に分割されている。第１の領域Ａ１は、半径ｒ１から半径ｒ０の領域であり、可視光（白色光）を透過させる透明の領域である。第２の領域Ａ２は、半径ｒ２から半径ｒ１の領域であり、可視光を透過させない黒色の領域である。第３の領域Ａ３は、半径ｒ２以下の領域であり、可視光（白色光）を透過させる透明の領域である。
【００６７】
なお、発光側レンズ３２の焦点距離と、受光側レンズ４２の焦点距離とが同じである場合、第１の発光側絞り３１における半径ｒ０、半径ｒ１及び半径ｒ２は、それぞれ、第１の受光側絞り４１における半径ｒ０、半径ｒ１及び半径ｒ２と同じ値となる。
【００６８】
次に、本変形例に係る光学検査装置１の動作について説明をする。
【００６９】
本変形例に係る光学検査装置１では、被検物６０が配置されていないとき、第１の発光側絞り３１の第２の領域Ａ２を透過した可視光（白色光）は、第１の受光側絞り４１の第２の領域Ａ２で吸収される。このように、偏角されない光線は、第１の受光側絞り４１の開口面で全て吸収されるため、撮像面２１へ到達しない。
【００７０】
一方、被検物６０が配置されているとき、第１の発光側絞り３１の第２の領域Ａ２を透過した可視光（白色光）は、被検物６０によって偏角され、第１の受光側絞り４１の第１の領域Ａ１又は第３の領域Ａ３を透過する。このように、偏角された光線は、第１の受光側絞り４１を透過し、撮像面２１へ到達する。
【００７１】
処理回路５０は、撮像素子２０の出力に基づいて、撮像面２１へ到達した光線の強度を取得する。ここで、偏角が大きいほど第１の受光側絞り４１の開口面を通過する光線が多くなり、撮像面２１に到達する白色光が多くなる。このように、処理回路５０は、取得した光線強度に基づいて、偏角の大きさを推定できる。
【００７２】
（第１の実施形態の第３の変形例）
以下、本変形例に係る光学検査装置１について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について主に説明し、同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７３】
まず、本変形例に係る光学検査装置１の構成について説明をする。本変形例に係る第１の発光側絞り３１の開口のｘ−ｙ断面を模式図として図７Ａに示す。また、本変形例に係る第１の受光側絞り４１の開口のｘ−ｙ断面を模式図として図７Ｂに示す。
【００７４】
本変形例に係る第１の発光側絞り３１の波長選択領域は、図７Ａに示すように、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２と、第３の領域Ａ３との、３つの領域に同心円状に分割されている。第１の領域Ａ１は、半径ｒ１から半径ｒ０の領域であり、可視光を透過させない黒色の領域である。第２の領域Ａ２は、半径ｒ２から半径ｒ１の領域であり、赤色光を透過させる領域である。第３の領域Ａ３は、半径ｒ２以下の領域であり、青色光を透過させる領域である。
【００７５】
本変形例に係る第１の受光側絞り４１の波長選択領域は、図７Ｂに示すように、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２との、２つの領域に同心円状に分割されている。第１の領域Ａ１は、半径ｒ１から半径ｒ０の領域であり、可視光を透過させない黒色の領域である。第２の領域Ａ２は、半径ｒ１以下の領域であり、可視光（白色光）を透過させる透明の領域である。
【００７６】
なお、発光側レンズ３２の焦点距離と、受光側レンズ４２の焦点距離とが同じである場合、第１の発光側絞り３１における半径ｒ０及び半径ｒ１は、それぞれ、第１の受光側絞り４１における半径ｒ０及び半径ｒ１と同じ値となる。
【００７７】
次に、本変形例に係る光学検査装置１の動作について説明をする。
【００７８】
本変形例に係る光学検査装置１では、被検物６０が配置されていないとき、第１の発光側絞り３１の第３の領域Ａ３を透過した青色光は、第１の受光側絞り４１の第３の領域Ａ３を透過する。また、第１の発光側絞り３１の第２の領域Ａ２を透過した赤色光は、第１の受光側絞り４１の第２の領域Ａ２を透過する。このように、偏角されない光線は、第１の受光側絞り４１を透過し、撮像面２１へ到達する。
【００７９】
一方、被検物６０が配置されているとき、第１の発光側絞り３１の第３の領域Ａ３を透過した青色光は、被検物６０によって偏角されるが、被検物６０が配置されていない場合と同様に、第１の受光側絞り４１の第２の領域Ａ２を透過する。ところが、第１の発光側絞り３１の第２の領域Ａ２を透過した赤色光は、被検物６０によって所定の値以上に偏角されると、第１の受光側絞り４１の第１の領域Ａ１へ入射し、吸収される。このように、所定の値以上に偏角された赤色光の光線は、第１の受光側絞り４１で吸収されるため、撮像面２１へ到達しない。
【００８０】
処理回路５０は、撮像素子２０の出力に基づいて、撮像面２１へ到達した光線の強度を波長（色）毎に取得する。ここで、偏角が大きいほど、第１の受光側絞り４１の開口面を通過する赤色光の光線は、青色光の光線に比べて小さくなり、撮像面２１に到達する赤色光が少なくなる。このように、処理回路５０は、波長（色）毎の光線強度に基づいて、偏角の大きさを推定できる。
【００８１】
（第１の実施形態の第４の変形例）
以下、本変形例に係る光学検査装置１について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について主に説明し、同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
まず、本変形例に係る光学検査装置１の構成について説明をする。本変形例に係る第１の発光側絞り３１の開口のｘ−ｙ断面を模式図として図８Ａに示す。また、本変形例に係る第１の受光側絞り４１の開口のｘ−ｙ断面を模式図として図８Ｂに示す。
【００８３】
本変形例に係る第１の発光側絞り３１の波長選択領域は、図８Ａに示すように、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２との、２つの領域に同心円状に分割されている。第１の領域Ａ１は、半径ｒ１から半径ｒ０の領域であり、可視光を透過させない黒色の領域である。第２の領域Ａ２は、半径ｒ１以下の領域であり、可視光（白色光）を透過させる透明の領域である。
【００８４】
本変形例に係る第１の受光側絞り４１の波長選択領域は、図８Ｂに示すように、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２との、２つの領域に同心円状に分割されている。第１の領域Ａ１は、半径ｒ１から半径ｒ０の領域であり、可視光（白色光）を透過させる透明の領域である。第２の領域Ａ２は、半径ｒ１以下の領域であり、可視光を透過させない黒色の領域である。
【００８５】
なお、発光側レンズ３２の焦点距離と、受光側レンズ４２の焦点距離とが同じである場合、第１の発光側絞り３１における半径ｒ０及び半径ｒ１は、それぞれ、第１の受光側絞り４１における半径ｒ０及び半径ｒ１と同じ値となる。
【００８６】
次に、本変形例に係る光学検査装置１の動作について説明をする。
【００８７】
本変形例に係る光学検査装置１では、被検物６０が配置されていないとき、第１の発光側絞り３１の第２の領域Ａ２を透過した可視光（白色光）は、第１の受光側絞り４１の第２の領域Ａ２で吸収される。このように、偏角されない光線は、第１の受光側絞り４１の開口面で全て吸収されるため、撮像面２１へ到達しない。
【００８８】
一方、被検物６０が配置されているとき、第１の発光側絞り３１の第２の領域Ａ２を透過した可視光（白色光）は、被検物６０によって偏角され、第１の受光側絞り４１の第１の領域Ａ１を透過する。このように、偏角された光線は、第１の受光側絞り４１を透過し、撮像面２１へ到達する。
【００８９】
処理回路５０は、撮像素子２０の出力に基づいて、撮像面２１へ到達した光線の強度を取得する。ここで、偏角が大きいほど、第１の受光側絞り４１の開口面を通過する光線が多くなり、撮像面２１に到達する白色光が多くなる。このように、処理回路５０は、取得した白色光の光線強度に基づいて、偏角の大きさを推定できる。
【００９０】
（第１の実施形態の第５の変形例）
以下、本変形例に係る光学検査装置１について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について主に説明し、同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９１】
本変形例に係る光学検査装置１の構成について説明をする。本変形例に係る発光側光学素子群３０の構成例の概略を模式図として図９に示す。図９に示す模式図は、本変形例に係る発光側光学素子群３０のｚ軸を含む断面図である。また、図９に示す模式図には、発光面１１上の点から射出された光線の光線経路の一例も示されている。
【００９２】
図９に示すように、本変形例に係る発光側光学素子群３０は、発光側ハーフミラー３３をさらに備える。発光側ハーフミラー３３は、発光側レンズ３２の−ｚ側に配置されている。発光側ハーフミラー３３は、−ｚ側から入射した光線の一部を＋ｚ方向へ透過させ、ｚ軸に対して垂直な方向から入射した光線の一部を＋ｚ方向へ反射する。以下、−ｚ側から発光側ハーフミラー３３へ入射する光線の光軸を第１の光軸と記載し、ｚ軸に対して垂直な方向から発光側ハーフミラー３３へ入射する光線の光軸を第２の光軸と記載する。このとき、第１の光軸は、ｚ軸上に位置している。また、第１の光軸に沿って発光側ハーフミラー３３へ入射して発光側ハーフミラー３３を透過した光線の光軸と、第２の光軸に沿って発光側ハーフミラー３３へ入射して発光側ハーフミラー３３で反射された光線の光軸とは、ともにｚ軸上にある。
【００９３】
本変形例に係る光源１０は、第１の光源１０ａと、第２の光源１０ｂとを備える。第１の光源１０ａ及び第２の光源１０ｂは、それぞれ、第１の実施形態に係る光源１０と同様であり、白色光を発するＬＥＤ等の光源である。本変形例に係る発光面１１は、第１の発光面１１ａと、第２の発光面１１ｂとを含む。第１の発光面１１ａは、第１の光源１０ａの＋ｚ側の側面に、光軸が第１の光軸（ｚ軸）上に位置するように配置されている。第２の発光面１１ｂは、第２の光源１０ｂのｚ軸に向いた側面に、光軸が第２の光軸上に位置するように配置されている。
【００９４】
このとき、第１の発光面１１ａ上の点から射出された光線は、発光側レンズ３２によって、照射面上の点に結像させられる。同様に、第２の発光面１１ｂ上の点から射出された光線は、発光側レンズ３２によって、照射面上の点に結像させられる。すなわち、第１の発光面１１ａ及び第２の発光面１１ｂは、照射面の共役面である。なお、照射面と被検面とが同一の面であるとき、第１の発光面１１ａ及び第２の発光面１１ｂと、撮像面２１とは、それぞれ、共役の関係にあると表現できる。
【００９５】
本変形例に係る第１の発光側絞り３１は、第２の発光側絞り３１ａと、第３の発光側絞り３１ｂとを備える。第２の発光側絞り３１ａは、第１の光源１０ａと発光側ハーフミラー３３との間に配置されている。第２の発光側絞り３１ａは、発光側レンズ３２の焦点面に配置されている。第２の発光側絞り３１ａの中心は第１の光軸上である。第３の発光側絞り３１ｂは、第２の光源１０ｂと発光側ハーフミラー３３との間に配置されている。第３の発光側絞り３１ｂは、発光側ハーフミラー３３を介して、発光側レンズ３２の焦点面となる位置に配置されている。第３の発光側絞り３１ｂの中心は第２の光軸上である。
【００９６】
このとき、第２の発光側絞り３１ａの開口面上の点から射出される光線は、第１の受光側絞り４１の開口面上の点に結像される。同様に、第３の発光側絞り３１ｂの開口面上の点から射出される光線は、第１の受光側絞り４１の開口面上の点に結像される。すなわち、第２の発光側絞り３１ａの開口面及び第３の発光側絞り３１ｂの開口面は、それぞれ、第１の受光側絞り４１の開口面と共役の関係にある。
【００９７】
ここで、第２の発光側絞り３１ａと、第３の発光側絞り３１ｂとの各々の構成について、より詳細に説明をする。図１０Ａに本変形例に係る第２の発光側絞り３１ａ（第１の発光側絞り３１）の開口のｘ−ｙ断面を模式図として示す。図１０Ｂに本変形例に係る第３の発光側絞り３１ｂ（第１の発光側絞り３１）の開口のｘ−ｙ断面を模式図として示す。
【００９８】
本変形例に係る第２の発光側絞り３１ａ（第１の発光側絞り３１）の波長選択領域は、図１０Ａに示すように、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２との、２つの領域に同心円状に分割されている。第１の領域Ａ１は、半径ｒ１から半径ｒ０の領域であり、可視光を透過させない黒色の領域である。第２の領域Ａ２は、半径ｒ１以下の領域であり、赤色光を透過させる領域である。
【００９９】
本変形例に係る第３の発光側絞り３１ｂ（第１の発光側絞り３１）の波長選択領域は、図１０Ｂに示すように、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２との、２つの領域に同心円状に分割されている。第１の領域Ａ１は、半径ｒ１から半径ｒ０の領域であり、青色光を透過させる領域である。第２の領域Ａ２は、半径ｒ１以下の領域であり、可視光を透過させない黒色の領域である。
【０１００】
なお、第２の発光側絞り３１ａと、第３の発光側絞り３１ｂとは、ともに発光側レンズ３２の焦点面に配置されている。このため、第２の発光側絞り３１ａにおける半径ｒ０及び半径ｒ１は、それぞれ、第３の発光側絞り３１ｂにおける半径ｒ０及び半径ｒ１と同じ値となる。
【０１０１】
なお、本変形例に係る第１の発光側絞り３１（第２の発光側絞り３１ａ及び第３の発光側絞り３１ｂ）における半径ｒ０及び半径ｒ１は、それぞれ、第１の実施形態に係る第１の発光側絞り３１における半径ｒ１及び半径ｒ２と同じ値となる。
【０１０２】
このように、本変形例に係る発光側光学素子群３０は、第１の実施形態に係る発光側光学素子群３０と同様の光線を射出する。したがって、本変形例に係る光学検査装置１は、第１の実施形態に係る光学検査装置１と同様の効果を有する。また、本変形例に係る第１の発光側絞り３１は、第１の実施形態に係る第１の発光側絞り３１と比較して簡易な構成を有するため、製作が容易であり、低コスト化が図れるものである。
【０１０３】
（第２の実施形態）
以下、本実施形態に係る光学検査装置１について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について主に説明し、同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１０４】
まず、本実施形態に係る光学検査装置１の構成について説明をする。本実施形態に係る光学検査装置１の構成例の概略を模式図として図１１に示す。図１１に示す模式図は、本実施形態に係る光学検査装置１のｚ軸を含む断面図である。
【０１０５】
本実施形態に係る発光側光学素子群３０は、第４の発光側絞り３４（第３の絞り）をさらに備える。第４の発光側絞り３４は、光源１０と、第１の発光側絞り３１（第２の絞り）との間に配置されている。第４の発光側絞り３４の開口面は、透過型のドットパターン面である。第４の発光側絞り３４を透過した光線は、例えば、図１１に示すドットパターン７０のように、投影され得る。ドットパターン面は、ドット状の模様を投影できるものであればよく、例えば、黒色の板に複数の孔部が設けられた構成を有する。第４の発光側絞り３４の開口面（ドットパターン面）は、発光側レンズ３２（第２のレンズ）及び受光側レンズ４２（第１のレンズ）によって撮像面２１と共役になるように配置される。本実施形態に係る受光側レンズ４２（第１のレンズ）は、例えば、第１の実施形態に係る受光側レンズ４２と同様である。
【０１０６】
ここで、本実施形態に係る第１の発光側絞り３１と、第１の受光側絞り４１（第１の絞り）との各々の構成について、より詳細に説明をする。図１２Ａに本変形例に係る第１の発光側絞り３１の開口のｘ−ｙ断面を模式図として示す。図１２Ｂに本変形例に係る第１の受光側絞り４１の開口のｘ−ｙ断面を模式図として示す。
【０１０７】
本実施形態に係る第１の発光側絞り３１の波長選択領域は、図１２Ａに示すように、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２との、２つの領域に同心円状に分割されている。第１の領域Ａ１は、半径ｒ１から半径ｒ０の領域であり、可視光を透過させない黒色の領域である。第２の領域Ａ２は、半径ｒ１以下の領域であり、可視光（白色光）を透過させる透明の領域である。
【０１０８】
本実施形態に係る第１の受光側絞り４１の波長選択領域は、図１２Ｂに示すように、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２との、２つの領域に同心円状に分割されている。第１の領域Ａ１は、半径ｒ１から半径ｒ０の領域であり、青色光を透過させる領域である。第２の領域Ａ２は、半径ｒ１以下の領域であり、赤色光を透過させる領域である。
【０１０９】
なお、発光側レンズ３２の焦点距離と、受光側レンズ４２の焦点距離とが同じである場合、第１の発光側絞り３１における半径ｒ０及び半径ｒ１は、それぞれ、第１の受光側絞り４１における半径ｒ０及び半径ｒ１と同じ値となる。
【０１１０】
次に、本実施形態に係る光学検査装置１の動作について説明をする。図１１に発光面１１上の点から射出された光線の光線経路の一例を示す。
【０１１１】
本実施形態に係る光学検査装置１では、ドットパターン面（第４の発光側絞り３４の開口面）上の各ドットから射出された光線は、第１の発光側絞り３１へ入射する。第１の発光側絞り３１へ入射した光線のうち、第１の発光側絞り３１の第２の領域Ａ２を透過した光線Ｗ１は、発光側レンズ３２を介して、被検物６０を照射する。
【０１１２】
ここで、光線Ｗ１のうち、被検物６０で散乱されなかった光線は、光線Ｗ３として被検面から射出される。光線Ｗ３は、第１の受光側絞り４１の第２の領域Ａ２を透過し、赤色光の光線Ｒ１として撮像面２１へ到達する。
【０１１３】
一方、光線Ｗ１のうち、被検物６０で散乱された光線は、散乱によって偏角され、光線Ｗ２として被検面から射出される。光線Ｗ２は、第１の受光側絞り４１の第１の領域Ａ１を透過し、青色光の光線Ｂ１として撮像面２１へ到達する。
【０１１４】
このように、ドットパターン面（第４の発光側絞り３４の開口面）上の各ドットから射出された光線は、撮像面２１において青色のドットおよび赤色のドットの２色のドットに分割される。処理回路５０は、撮像素子２０の出力に基づいて、撮像面２１へ到達した光線の強度を波長（色）毎に取得する。ここで、偏角が大きいほど、撮像面２１上の対応する２色のドット間の距離δは、大きくなる。したがって、処理回路５０は、取得した各々のドットの移動距離（距離δ）に基づいて、偏角の大きさを算出できる。
【０１１５】
本実施形態に係る光学検査装置１によれば、以下のことが言える。
【０１１６】
本実施形態に係る光学検査装置１は、ドットパターン状の波長選択領域が設けられた開口面を有し、光源１０の発光面１１に対向する位置に配置された第４の発光側絞り（第３の絞り）をさらに備える。この構成によれば、撮像面２１上に到達した光線のうち、何れの光線が、発光面１１上の同一の点から出射した光線であるのかを特定できるという効果がある。このことから、非接触、かつ、高精度に、被検物６０を透過した光線の撮像面２１上の光線位置に基づいて、被検物６０による偏角の大きさを、被検物６０に係る情報として取得できるという効果がある。さらに、取得された偏角の大きさに基づいて、被検物６０における屈折率分布又は散乱強度を、被検物６０に係る情報として取得できるという効果がある。
【０１１７】
なお、撮像面２１上の対応する２色のドットは、例えば、パターンマッチングによって検出される。この場合、ドットパターン面に設けられた各々の孔部の形状は異なっていてもよい。
【０１１８】
本実施形態に係る光学検査装置１において、撮像素子２０の撮像する光線は、被検物６０によって偏角された光線であり、本実施形態に係る光学検査装置１は、撮像面２１上の光線位置を第１の受光側絞り４１（第１の絞り）の波長選択領域に対応した波長毎に取得し、第１の受光側絞り４１の第１の開口面の中心領域を通過した光線の光線位置と、第１の開口面の周辺領域を通過した光線の光線位置との間隔（距離δ）に基づいて、被検物６０の屈折率分布又は散乱強度を算出する処理回路５０をさらに備える。この構成によれば、被検物６０を透過した光線の被検物６０による偏角の大きさを算出し、取得された偏角の大きさに基づいて被検物６０における屈折率分布又は散乱強度を算出し、これらを被検物６０に係る情報として出力できる。
【０１１９】
なお、距離δは、被検物６０が配置されていない状態で取得された赤色のドットの撮像面２１上の位置と、被検物６０が配置されている状態で取得された青色のドットの撮像面２１上の位置との比較から算出されてもよい。
【０１２０】
（第３の実施形態）
以下、本実施形態に係る光学検査装置１について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、第２の実施形態との相違点について主に説明し、同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１２１】
まず、本実施形態に係る光学検査装置１の構成について説明をする。本実施形態に係る光学検査装置１の構成例の概略を模式図として図１３に示す。図１３に示す模式図は、本実施形態に係る光学検査装置１のｚ軸を含む断面図である。
【０１２２】
本実施形態に係る発光側光学素子群３０は、第５の発光側絞り３５（第２の絞り）をさらに備える。第５の発光側絞り３５は、例えば、発光側レンズ３２（第２のレンズ）と同一の外径を有し、発光側レンズ３２と接触するように配置される。第５の発光側絞り３５は、発光側レンズ３２の−ｚ側に配置されている。第１の発光側絞り３１（第１の絞り）は、第５の発光側絞り３５の−ｚ側、かつ、第４の発光側絞り３４（第３の絞り、ドットパターン面）の＋ｚ側に配置されている。第４の発光側絞り３４（ドットパターン面）は、発光面１１の＋ｚ側に配置されている。本実施形態に係る受光側レンズ４２（第１のレンズ）は、例えば、第２の実施形態に係る受光側レンズ４２と同様である。
【０１２３】
ここで、本実施形態に係る第１の発光側絞り３１の開口のｘ−ｙ断面を模式図として図１４Ａに示す。また、本実施形態に係る第５の発光側絞り３５の開口のｘ−ｙ断面を模式図として図１４Ｂに示す。
【０１２４】
本実施形態に係る第１の発光側絞り３１の波長選択領域は、図１４Ａに示すように、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２との、２つの領域に同心円状に分割されている。第１の領域Ａ１は、半径ｒ１から半径ｒ０の領域であり、赤色光を透過させる領域である。第２の領域Ａ２は、半径ｒ１以下の領域であり、青色光を透過させる領域である。
【０１２５】
本実施形態に係る第５の発光側絞り３５の波長選択領域は、図１４Ｂに示すように、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２との、２つの領域に同心円状に分割されている。第１の領域Ａ１は、半径ｒ１から半径ｒ０の領域であり、青色光を透過させる領域である。第２の領域Ａ２は、半径ｒ１以下の領域であり、赤色光を透過させる領域である。例えば、半径r０は発光側レンズ３２の半径とほぼ同じとする。
【０１２６】
なお、第５の発光側絞り３５は、発光側レンズ３２の＋ｚ側に配置されていてもよい。また、本実施形態に係る受光側光学素子群４０は、第２の実施形態において受光側レンズ４２の焦点面に配置されていた第１の受光側絞り４１を備えていなくてもよい。
【０１２７】
本実施形態に係る発光側光学素子群３０は、発光側ハーフミラー３３を備えていない。一方で、本実施形態に係る受光側光学素子群４０は、図１３に示すように、受光側ハーフミラー４３をさらに備える。受光側ハーフミラー４３は、発光側レンズ３２の＋ｚ側に配置されている。本実施形態に係る被検物６０は、受光側ハーフミラー４３の＋ｚ側に配置される。受光側ハーフミラー４３は、−ｚ側から入射した光線の一部を＋ｚ方向へ透過させる。また、受光側ハーフミラー４３は、＋ｚ側から入射した光線の一部をｚ軸に対して垂直な方向（第３の光軸方向）へ反射する。本実施形態に係る受光側レンズ４２及び撮像面２１は、中心が第３の光軸上に位置するように配置されている。
【０１２８】
ここで、本実施形態に係る第４の発光側絞り３４の開口のｘ−ｙ断面を模式図として図１５に示し、ドットパターン面の一例について説明をする。第４の発光側絞り３４の開口面には、４つの孔部３４ａが設けられている。４つの孔部３４ａは、例えば、正方形の頂点の位置に配置される。第４の発光側絞り３４において、孔部３４ａは、可視光（白色光）を透過させる透明の領域であり、孔部３４ａ以外の領域は、可視光を透過させない黒色の領域である。
【０１２９】
次に、本実施形態に係る光学検査装置１の動作について説明をする。図１３に発光面１１上の点から射出された光線の光線経路の一例を示す。
【０１３０】
発光面１１上の点から射出された光線Ｂ１は、第１の発光側絞り３１の開口面の中心領域である青色光の光線を透過する領域（第１の発光側絞り３１の第２の領域Ａ２）を通り、第５の発光側絞り３５の開口面の周辺領域である青色光の光線を透過する領域（第５の発光側絞り３５の第１の領域Ａ１）を通る。第５の発光側絞り３５を透過した光線Ｂ１は、発光側レンズ３２によって、ｚ軸と平行な光線となる。光線Ｂ１は、発光側レンズ３２を通った後、受光側ハーフミラー４３を＋ｚ方向へ透過する。受光側ハーフミラー４３を透過した光線Ｂ１は、被検物６０を照射する。被検物６０を照射した光線Ｂ１は、被検物６０の被検面で反射される。被検面で反射された光線Ｂ１は、受光側ハーフミラー４３で反射され、第３の光軸方向のｚ軸から離れる方向へ進む。受光側ハーフミラー４３で反射された光線Ｂ１は、受光側レンズ４２を介して撮像面２１上に到達する。
【０１３１】
発光面１１上の点から射出された光線Ｒ１は、第１の発光側絞り３１の開口面の周辺領域である赤色光の光線を透過する領域（第１の発光側絞り３１の第１の領域Ａ１）を通り、第５の発光側絞り３５の開口面の中心である赤色光の光線を透過する領域（第５の発光側絞り３５の第２の領域Ａ２）を通る。第５の発光側絞り３５を透過した光線Ｒ１は、発光側レンズ３２を通り、受光側ハーフミラー４３を透過し、被検物６０を照射する。被検物６０の被検面で反射された光線Ｒ１は、受光側ハーフミラー４３で反射され、受光側レンズ４２を介して撮像面２１上に到達する。
【０１３２】
撮像面２１上に到達した光線Ｂ１及び光線Ｒ１は、撮像される。処理回路５０は、光線Ｂ１及び光線Ｒ１の撮像面２１上の位置を取得する。このように、本実施形態に係る光学検査装置１では、被検物６０の表面又は表面近傍で散乱又は反射された光線が撮像される。このため、本実施形態に係る被検物６０は、第１の発光側絞り３１を透過した光線に対して透明でなくてもよい。
【０１３３】
本実施形態に係る光学検査装置１では、図１３に示すように、受光側ハーフミラー４３を透過後に青色光の光線と赤色光の光線とが交差する点（光線交点Ｐ）が生じる。ここで、被検面と光線交点Ｐとの位置関係が、光線Ｂ１及び光線Ｒ１の撮像面２１上の位置に及ぼす影響について考える。被検面が光線交点Ｐよりも光源１０から遠い側（＋ｚ側）にある場合に撮像される画像の一例を図１６Ａに示す。また、被検面が光線交点Ｐよりも光源１０から近い側（−ｚ側）にある場合に撮像される画像の一例を図１６Ｂに示す。
【０１３４】
被検面が光線交点Ｐよりも光源１０から遠い側（＋ｚ側）にある場合、撮像面２１では、図１６Ａに示すように、赤色光の光線が到達した位置ＲＰ１は、青色光の光線が到達した位置ＢＰよりも外側に位置する。一方、被検面が光線交点Ｐよりも光源１０から近い側（−ｚ側）にある場合、撮像面２１では、図１６Ｂに示すように、赤色光の光線が到達した位置ＲＰ２は、青色光の光線が到達した位置ＢＰよりも中心側（第３の光軸側）に位置する。ここで、光線Ｂ１は、発光側レンズ３２と被検面との間でｚ軸と平行である。このため、被検面（被検物６０）の位置が変化しても、青色光の光線が到達した位置ＢＰは変化しない。
【０１３５】
本実施形態に係る処理回路５０は、撮像画像における光線Ｂ１と光線Ｒ１との位置関係に基づき、被検面と光線交点Ｐとの位置関係を推定できる。また、処理回路５０は、撮像画像における光線Ｂ１と光線Ｒ１との距離をさらに算出する。処理回路５０は、撮像画像における光線Ｂ１と光線Ｒ１との位置関係及び距離に基づき、光線交点Ｐと被検面との間の距離を推定できる。つまり、本実施形態に係る光学検査装置１は、被検物６０が配置されている位置（ｚ位置）を推定できる。
【０１３６】
本実施形態に係る光学検査装置１及び光学検査方法によれば、以下のことが言える。
【０１３７】
本実施形態に係る光学検査装置１は、波長選択領域が設けられた第１の開口面を有する第１の発光側絞り３１（第１の絞り）と、第１の発光側絞り３１とは異なる波長選択領域が設けられた第２の開口面を有する第５の発光側絞り３５（第２の絞り）と、第１の開口面及び第２の開口面を通過して撮像面２１に到達した光線を撮像する撮像素子２０と、第１の開口面及び第２の開口面を通過する光線を撮像面２１へ入射させる受光側レンズ４２（第１のレンズ）とを備える。また、本実施形態に係る光学検査方法は、被検物６０の被検面から出射し、波長選択領域が設けられた第１の開口面を有する第１の発光側絞り３１（第１の絞り）と、第１の発光側絞り３１とは異なる波長選択領域が設けられた第２の開口面を有する第５の発光側絞り３５（第２の絞り）とを通過して撮像面２１に到達した光線を撮像し、取得された光線の撮像面２１上の光線位置に基づいて、被検物６０に係る情報を取得する。
【０１３８】
これらの構成及び方法によれば、非接触、かつ、高精度に、被検物６０の被検面で反射又は散乱された光線の撮像面２１上の光線位置に基づいて、被検面と発光側レンズ（第２のレンズ）との間の距離（被検物６０の位置）を、被検物６０に係る情報として取得できるという効果がある。
【０１３９】
本実施形態に係る光学検査装置１及び光学検査方法において、第１の発光側絞り３１（第１の絞り）の第１の開口面の中心領域を通過可能な光線（例えば青色光の光線）は、第５の発光側絞り３５（第２の絞り）の第２の開口面の中心領域で吸収され、第２の開口面の中心領域を通過可能な光線（例えば赤色光の光線）は、第１の開口面の中心領域で吸収される。また、本実施形態に係る光学検査装置１において、第１の発光側絞り３１（第１の絞り）及び、第５の発光側絞り３５（第２の絞り）の波長選択領域は、それぞれ、中心領域と、中心領域とは波長選択性が異なる周辺領域との２つの領域に分割されており、第５の発光側絞り３５（第２の絞り）の第２の開口面の周辺領域を通過した光線は、第１の発光側絞り３１（第１の絞り）の第１の開口面の中心領域を通過可能であり、第２の開口面の中心領域を通過した光線は、第１の開口面の周辺領域を通過可能である。
【０１４０】
本実施形態に係る光学検査装置１は、光源１０と、第１の発光側絞り３１の第１の開口面及び第５の発光側絞り３５の第２の開口面を通過する光線を被検物６０に照射する発光側レンズ３２（第２のレンズ）とをさらに備え、第１の開口面は、発光側レンズ３２の焦点面に配置されており、第２の開口面は、発光側レンズ３２の近傍に配置されている。
【０１４１】
本実施形態に係る光学検査装置１は、ドットパターン状の波長選択領域が設けられた開口面を有し、光源１０の発光面１１に対向する位置に配置された第４の発光側絞り３４（第３の絞り）をさらに備える。
【０１４２】
これらの構成及び方法によれば、第１の発光側絞り３１と第５の発光側絞り３５との波長選択性により、光線経路が波長毎に制限される。このため、第１の発光側絞り３１の中心領域を通過した光線（例えば青色光の光線）の撮像面２１上の光線位置は、被検物６０の被検面の位置によらず、変化しない。一方で、第５の発光側絞り３５の中心領域を通過した光線（例えば赤色光の光線）の撮像面２１上の光線位置は、被検面の位置によって変化する。このことから、本実施形態に係る光学検査装置１及び光学検査方法では、光線交点と、被検物６０の被検面とのｚ方向の位置関係は、撮像面２１上の光線位置の位置関係として取得できる。ここで、光線交点は、第１の発光側絞り３１の中心領域を通過した光線の光線経路と、第５の発光側絞り３５の中心領域を通過した光線の光線経路との交点である。さらに、本実施形態に係る光学検査装置１及び光学検査方法では、被検物６０の被検面と光線交点との間の距離は、撮像面２１上における、第１の発光側絞り３１の中心領域を通過した光線と、第５の発光側絞り３５の中心領域を通過した光線との間隔として取得できる。ここで、光線交点の位置や、発光側レンズ３２（第２のレンズ）と光線交点との間の距離は、光学検査装置１の構成により決定されるため、既知の値として扱うことができる。
【０１４３】
本実施形態に係る光学検査装置１において、撮像素子２０の撮像する光線は、被検物６０の被検面で反射又は散乱された光線であり、本実施形態に係る光学検査装置１は、撮像面２１上の光線位置を第１の発光側絞り３１（第１の絞り）の波長選択領域に対応した波長毎に取得し、第１の発光側絞り３１の第１の開口面の中心領域を通過した光線の光線位置と、第５の発光側絞り３５の第２の開口面の中心領域を通過した光線の光線位置との間隔及び位置関係に基づいて、受光側レンズ４２（第１のレンズ）と被検物６０の被検面との間の距離を算出する処理回路５０をさらに備える。この構成によれば、被検物６０の被検面で反射又は散乱された光線の撮像面２１上の光線位置に基づいて、被検面の位置を算出し、算出された被検面の位置を被検物６０に係る情報として出力できる。
【０１４４】
（第４の実施形態）
以下、本実施形態に係る光学検査装置１について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、第３の実施形態との相違点について主に説明し、同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１４５】
まず、本実施形態に係る光学検査装置１の構成について説明をする。本実施形態に係る光学検査装置１の構成例の概略を模式図として図１７に示す。図１７に示す模式図は、本実施形態に係る光学検査装置１のｚ軸を含む断面図である。
【０１４６】
本実施形態に係る光学検査装置１は、第３の実施形態に係る光学検査装置１とは異なり、発光側光学素子群３０を備えていない。つまり、本実施形態に係る光学検査装置１は、撮像系である。本実施形態に係る受光側光学素子群４０は、第１の受光側絞り４１（第１の絞り）と、受光側レンズ４２（第１のレンズ）と、第２の受光側絞り４４（第２の絞り）と、撮像素子２０とを備える。
【０１４７】
本実施形態に係る第１の受光側絞り４１の構成及び配置は、第３の実施形態に係る第１の発光側絞り３１と同様である。第１の受光側絞り４１は、受光側レンズ４２の焦点面に配置されている。本実施形態に係る受光側レンズ４２の構成及び配置は、第３の実施形態に係る発光側レンズ３２と同様である。本実施形態に係る第２の受光側絞り４４の構成及び配置は、第３の実施形態に係る第５の発光側絞り３５と同様である。本実施形態に係る撮像素子２０の構成は、第３の実施形態に係る撮像素子２０と同様である。本実施形態に係る撮像素子２０は、第３の実施形態に係る光源１０と同様である。
【０１４８】
次に、本実施形態に係る光学検査装置１の動作について説明をする。図１７に発光面１１上の点から射出された光線の光線経路の一例を示す。
【０１４９】
被検面上の点から光線Ｂ１と、光線Ｒ１とが射出される。これらの光線は、環境光が被検面によって反射又は散乱されたものである。
【０１５０】
光線Ｂ１は、受光側レンズ４２を介して第２の受光側絞り４４の開口面の周辺領域である青色光の光線を透過する領域（第２の受光側絞り４４の第１の領域Ａ１）へ入射する。第２の受光側絞り４４の第１の領域Ａ１を透過した青色光の光線Ｂ１は、第１の受光側絞り４１の開口面の中心領域である青色光の光線を透過する領域（第１の受光側絞り４１の第２の領域Ａ２）を通り、撮像面２１へ到達する。
【０１５１】
光線Ｒ１は、受光側レンズ４２を介して第２の受光側絞り４４の開口面の中心領域である赤色光の光線を透過する領域（第２の受光側絞り４４の第２の領域Ａ２）へ入射する。第２の受光側絞り４４の第２の領域Ａ２を透過した赤色光の光線Ｒ１は、第１の受光側絞り４１の開口面の周辺領域である赤色光の光線を透過する領域（第１の受光側絞り４１の第１の領域Ａ１）を通り、撮像面２１へ到達する。
【０１５２】
撮像素子２０は、撮像面２１上の光線位置を出力する。このとき、撮像面２１上における青色光の光線Ｂ１の到達点と、赤色光の光線Ｒ１の到達点との間の距離であるδは、
【数１】
2019124542.tif 000003
と表現される。ここで、ｈは、被検面上の光線の射出点の光軸までの距離である。ｆは、受光側レンズ４２から第１の受光側絞り４１の開口面までの距離である。ｄは、第１の受光側絞り４１の開口面から撮像面２１までの距離である。ａは、受光側レンズ４２から被検面までの距離である。なお、ｆと、ｄとの各々の値は、光学検査装置１の構成によって決定される値である。これらの値は、予め記録回路等に記録されていてもよいし、ユーザ入力に基づいて都度取得されてもよい。処理回路５０は、撮像素子２０の出力に基づいて、δの値を算出する。処理回路５０は、撮像面２１上における赤色光の光線Ｒ１の到達点から、ｈの値を算出する。処理回路５０は、取得したｆ及びｄの値と、算出したδ及びｈの値と、式（１）とを用いて、受光側レンズ４２から被検面までの距離であるａの値を算出する。
【０１５３】
このようにして、本実施形態に係る光学検査装置１は、撮像画像から算出した距離δに基づいて、受光側レンズ４２から被検面までの距離を算出できる。つまり、本実施形態に係る光学検査装置１は、被検面のｚ方向の位置を推定することができる。
【０１５４】
本実施形態に係る光学検査装置１及び光学検査方法によれば、以下のことが言える。
【０１５５】
本実施形態に係る光学検査装置１は、波長選択領域が設けられた第１の開口面を有する第１の受光側絞り４１（第１の絞り）と、第１の受光側絞り４１とは異なる波長選択領域が設けられた第２の開口面を有する第２の受光側絞り４４（第２の絞り）と、第１の開口面及び第２の開口面を通過して撮像面２１に到達した光線を撮像する撮像素子２０と、第１の開口面及び第２の開口面を通過する光線を撮像面２１へ入射させる受光側レンズ４２（第１のレンズ）とを備える。また、本実施形態に係る光学検査方法は、被検物６０の被検面から出射し、波長選択領域が設けられた第１の開口面を有する第１の受光側絞り４１（第１の絞り）と、第１の受光側絞り４１とは異なる波長選択領域が設けられた第２の開口面を有する第２の受光側絞り４４（第２の絞り）とを通過して撮像面２１に到達した光線を撮像し、取得された光線の撮像面２１上の光線位置に基づいて、被検物６０に係る情報を取得する。
【０１５６】
これらの構成及び方法によれば、非接触、かつ、高精度に、被検物６０の被検面で反射又は散乱された外来光（環境光）の光線の撮像面２１上の光線位置に基づいて、被検面と発光側レンズ（第２のレンズ）との間の距離（被検物６０の位置）を、被検物６０に係る情報として取得できるという効果がある。
【０１５７】
本実施形態に係る光学検査装置１及び光学検査方法において、第１の受光側絞り４１（第１の絞り）の第１の開口面の中心領域を通過可能な光線（例えば青色光の光線）は、第２の受光側絞り４４（第２の絞り）の第２の開口面の中心領域で吸収され、第２の開口面の中心領域を通過可能な光線（例えば赤色光の光線）は、第１の開口面の中心領域で吸収される。また、本実施形態に係る光学検査装置１において、第１の受光側絞り４１（第１の絞り）及び第２の受光側絞り４４（第２の絞り）の波長選択領域は、それぞれ、中心領域と、中心領域とは波長選択性が異なる周辺領域との２つの領域に分割されており、第２の受光側絞り４４（第２の絞り）の第２の開口面の周辺領域を通過した光線は、第１の受光側絞り４１（第１の絞り）の第１の開口面の中心領域を通過可能であり、第２の開口面の中心領域を通過した光線は、第１の開口面の周辺領域を通過可能である。
【０１５８】
本実施形態に係る光学検査装置１において、第１の受光側絞り４１（第１の絞り）の第１の開口面は、受光側レンズ４２（第１のレンズ）の焦点面に配置されており、第２の受光側絞り４４（第２の絞り）の第２の開口面は、受光側レンズ４２の近傍に配置されている。
【０１５９】
これらの構成及び方法によれば、第１の受光側絞り４１と第２の受光側絞り４４との波長選択性により、光線経路が波長毎に制限される。このため、本実施形態に係る光学検査装置１及び光学検査方法では、被検物６０の被検面と受光側レンズ４２（第１のレンズ）との間の距離は、撮像面２１上において、第１の受光側絞り４１の中心領域を通過した光線（例えば青色光の光線）の光線位置と、第２の受光側絞り４４の中心領域を通過した光線との間隔として取得できる。ここで、受光側レンズ４２の位置は、光学検査装置１の構成により決定されるため、既知の値として扱うことができる。
【０１６０】
本実施形態に係る光学検査装置１において、撮像素子２０の撮像する光線は、被検物６０の被検面で反射又は散乱された光線であり、本実施形態に係る光学検査装置１は、撮像面２１上の光線位置を第１の受光側絞り４１（第１の絞り）の波長選択領域に対応した波長毎に取得し、第１の受光側絞り４１の第１の開口面の中心領域を通過した光線の光線位置と、第２の受光側絞り４４（第２の絞り）の第２の開口面の中心領域を通過した光線の光線位置との間隔に基づいて、受光側レンズ４２（第１のレンズ）と被検物６０の被検面との間の距離を算出する処理回路５０をさらに備える。この構成によれば、被検物６０の被検面で反射又は散乱された光線の撮像面２１上の光線位置に基づいて、被検面の位置を算出し、算出された被検面の位置を被検物６０に係る情報として出力できる。
【０１６１】
なお、第１の実施形態、第１の実施形態の第１の変形例、第２の変形例、第３の変形例及び第５の変形例、並びに第３の実施形態において、光源１０と第１の発光側絞り３１とは、第１の発光側絞り３１の構成に対応するように配置された少なくとも１つのＬＥＤ等の光源を備える照明装置と置き換え可能である。例えば、第１の実施形態の第５の変形例において、第１の光源１０ａ及び第２の発光側絞り３１ａは、赤色光を射出する少なくとも１つのＬＥＤであってもよい。このとき、赤色ＬＥＤは、第１の光軸上又は第１の光軸近傍に配置される。同様に、例えば、第２の光源１０ｂ及び第３の発光側絞り３１ｂは、青色光を射出する少なくとも１つのＬＥＤであってもよい。このとき、青色ＬＥＤは、第２の光軸を中心とした環状に配置される。同様に、例えば、第２の実施形態及び第３の実施形態において、光源１０と第４の発光側絞り３４とは、第４の発光側絞り３４のドットパターンに対応するように配置された複数のＬＥＤ等の光源を備える照明装置と置き換え可能である。
【０１６２】
例えば、第１の実施形態の第５の変形例に係る技術は、第１の実施形態の第１の変形例、第２の変形例及び第３の変形例、並びに第３の実施形態に係る発光側光学素子群３０にも適用可能である。また、例えば、第１の実施形態の第５の変形例に係る技術は、撮像側に適用されてもよい。また、例えば、上述の実施形態及び変形例において、各々の絞りは、複数の絞りの組合せであってもよい。例えば、発光側レンズ３２及び受光側レンズ４２は、それぞれ、単レンズであってもよいし、複数の単レンズを組み合わせた複合レンズであってもよい。
【０１６３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１６４】
１…光学検査装置、１０…光源、１０ａ…第１の光源、１０ｂ…第２の光源、１１…発光面、１１ａ…第１の発光面、１１ｂ…第２の発光面、２０…撮像素子、２１…撮像面、３０…発光側光学素子群、３１…第１の発光側絞り、３１ａ…第２の発光側絞り、３１ｂ…第３の発光側絞り、３２…発光側レンズ、３３…発光側ハーフミラー、３４…第４の発光側絞り、３４ａ…孔部、３５…第５の発光側絞り、４０…受光側光学素子群、４１…第１の受光側絞り、４２…受光側レンズ、４３…受光側ハーフミラー、４４…第２の受光側絞り、５０…処理回路、６０…被検物。
【図１】
2019124542.tif 000004
【図２】
2019124542.tif 000005
【図３】
2019124542.tif 000006
【図４Ａ】
2019124542.tif 000007
【図４Ｂ】
2019124542.tif 000008
【図５Ａ】
2019124542.tif 000009
【図５Ｂ】
2019124542.tif 000010
【図６Ａ】
2019124542.tif 000011
【図６Ｂ】
2019124542.tif 000012
【図７Ａ】
2019124542.tif 000013
【図７Ｂ】
2019124542.tif 000014
【図８Ａ】
2019124542.tif 000015
【図８Ｂ】
2019124542.tif 000016
【図９】
2019124542.tif 000017
【図１０Ａ】
2019124542.tif 000018
【図１０Ｂ】
2019124542.tif 000019
【図１１】
2019124542.tif 000020
【図１２Ａ】
2019124542.tif 000021
【図１２Ｂ】
2019124542.tif 000022
【図１３】
2019124542.tif 000023
【図１４Ａ】
2019124542.tif 000024
【図１４Ｂ】
2019124542.tif 000025
【図１５】
2019124542.tif 000026
【図１６Ａ】
2019124542.tif 000027
【図１６Ｂ】
2019124542.tif 000028
【図１７】
2019124542.tif 000029