(57)【要約】【課題】出射瞳の位置を可変にでき、かつ照明光の強度が低下しない光学系を提供する。【解決手段】固体撮像素子を検査する場合には、フィールドレンズ系８の焦点位置を変えることにより、これらの光学系の射出瞳位置を、固体撮像素子１０の入射瞳位置に合わせ、かつ、１投影光学系７の結像位置をフィールドレンズ系の前側主点に合わせ、かつ、フィールドレンズ系８の後側主点と、被検査面とが共役になるように、第２投影光学系の第２の投影光学系の調整を行った上で、検査チャート６の固体撮像素子１０の撮像面への投影、又は、検査チャート６を外した状態での、固体撮像素子１０の撮像面の照明を行えば、瞳位置の違いによる光線の蹴られが少なくなり、一様な照明が行える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光源からの光を中継してチャート相当面を照明する照明光学系と、当該チャート相当面を２回リレーして所定の結像面に結像する結像光学系を備えた光学系であって、前記結像光学系は、第１投影光学系、第２投影光学系、焦点距離が可変のフィールドレンズ光学系を備え、
前記フィールドレンズの焦点距離の変動に合わせて、前記第１投影光学系を、当該第１投影光学系において前記チャート相当面位置と前記フィールドレンズ光学系の前側主点位置が共役になるように調整し、かつ、前記第２投影光学系を、当該第２投影光学系において前記フィールドレンズ光学系の後側主点の位置が、前記所定の結像面と共役な位置となるように調整する機構を有することを特徴とする光学系。
【請求項２】
光源と、光源からの光を中継してチャート相当面を照明する照明光学系と、当該チャート相当面を２回リレーして所定の結像面に結像する結像光学系を備えた光学系であって、前記結像光学系は、第１投影光学系、第２投影光学系、焦点距離が可変のフィールドレンズ光学系を備え、
前記第１投影光学系、第２投影光学系は、共に、第１群のレンズ系、第２群のレンズ系からなり、前記第１投影光学系の第１群のレンズ系はチャート相当面に対して、前記第２投影光学系の第２群のレンズ系は前記結像面に対して、それぞれ位置が固定され、
前記フィールドレンズの焦点距離の変動に合わせて、前記第１投影光学系の第２群のレンズ系の位置を、前記第１投影光学系の結像位置が、前記フィールドレンズ光学系の前側主点位置に一致するように、かつ、前記第２投影光学系の第１群のレンズ系の位置を、前記第２投影光学系において、前記フィールドレンズ光学系の後側主点の位置が前記第２投影光学系に対して、前記所定の結像面と共役な位置となるように調整する機構を有することを特徴とする光学系。
【請求項３】
光源と、光源からの光を中継してチャート相当面を照明する照明光学系と、当該チャート相当面を２回リレーして所定の結像面に結像する結像光学系を備えた光学系であって、前記結像光学系は、第１投影光学系、第２投影光学系、焦点距離が可変のフィールドレンズ光学系を備え、
前記第１投影光学系、第２投影光学系は、共に、第１群のレンズ系、第２群のレンズ系からなり、前記第１投影光学系の第１群のレンズ系はチャート相当面に対して、その前方焦点がチャート相当面にあるように、前記第２投影光学系の第２群のレンズ系は前記結像面に対して、その後方焦点が前記結像面にあるように、それぞれ位置が固定され、かつ、
前記フィールドレンズの焦点距離の変動に合わせて、前記第１投影光学系の第２群のレンズ系の位置を、当該第２群のレンズ系の後方焦点位置が、前記フィールドレンズ光学系の前側主点位置に一致するように、かつ、前記第２投影光学系の第１群のレンズ系の位置を、当該第１群のレンズ系の前方焦点の位置が、前記フィールドレンズ光学系の後側主点位置に一致するように調整する機構を有することを特徴とする光学系。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の光学系であって、前記第１投影光学系の第１群のレンズ系と第２群のレンズ系との間に、テレセントリック性を維持したまま結像倍率が可変なアフォーカルレンズ系を有することを特徴とする光学系。
【請求項５】
請求項４に記載の光学系であって、前記アフォーカルレンズ系は、少なくとも第１サブレンズ群と第２サブレンズ群と第３サブレンズ群との３群で構成され、前記第１サブレンズ群と第２サブレンズ群との間隔と、前記第２サブレンズ群と第３サブレンズ群との間隔と、第１サブレンズの位置とが、それぞれ独立に変更可能にされていることを特徴とする光学系。
【請求項６】
請求項１に記載の光学系であって、前記第１投影光学系が、可変の開口絞りを有することを特徴とする光学系。
【請求項７】
請求項２又は請求項３に記載の光学系であって、前記第１投影光学系が、可変の開口絞りを有することを特徴とする光学系。
【請求項８】
請求項５又は請求項６に記載の光学系であって、前記照明光学系が、可変の開口絞りを有することを特徴とする光学系。
【請求項９】
請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載の光学系であって、光軸位置調整手段を有し、前記光軸位置調整手段は、前記チャート相当面から前記結像面までの間隔を変えずに、前記結像面に結像される前記チャート相当面の像の、光軸に垂直な方向の位置を変更するものであることを特徴とする光学系。
【請求項１０】
請求項９に記載の光学系であって、前記光軸位置調整手段は、前記結像面方向に向かう光束の光路を変更する第１ミラーと、当該第１ミラーからの光束を前記結像面に入射する第２のミラーとを有し、前記第１のミラーと第２のミラーは、共に光軸に対して４５°の傾きを有し、前記光学系の最も前記結像面側にあるレンズと前記第１のミラーとを一体に、両者の光軸に沿って移動させることにより、前記結像面へ入射する光の光軸位置を調整する機能を有することを特徴とする光学系。
【請求項１１】
請求項１、請求項４、請求項５、請求項６、請求項８のうちいずれか１項に記載の光学系であって、前記光学系は、光路分割手段と光軸間隔調整手段とを有し、前記光路分割手段は、前記チャート相当面からの光を、前記結像面に至る間の所定の場所において複数の光路に分割するものであり、前記光軸間隔調整手段は、前記チャート相当面から前記結像面までの間隔を変えずに前記分割された各々の光により前記結像面に結像される前記チャート相当面の像の間隔を変更するものであることを特徴とする光学系。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光学系であって、前記光軸位置調整手段は、前記複数の光路毎に配置され、それぞれが、前記結像面方向に向かう光束の光路を変更する第１ミラーと、当該第１ミラーからの光束を前記結像面に入射する第２のミラーとを有し、前記第１のミラーと第２のミラーは、共に光軸に対して４５°の傾きを有し、前記光学系の最も前記結像面側の一部のレンズと前記第１のミラーとを一体に、両者の光軸に沿って移動させることにより、前記結像面へ入射する光の光軸位置を調整する機能を有することを特徴とする光学系。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のうちいずれか１項に記載の光学系を有することを特徴とする固体撮像素子照明装置。
【請求項１４】
入射瞳が撮像面から有限な距離にある固体撮像素子に照明光を照射して固体撮像素子の検査を行う方法であって、請求項１３に記載の固体撮像素子照明装置を用い、前記チャート相当面から出射する光の主光線が光軸と交わる位置を、前記固体撮像素子の入射瞳に一致させて、前記固体撮像素子照明光学系で前記固体撮像素子を照明し、検査を行うことを特徴とする固体撮像素子の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出瞳の位置が可変な光学系、及びそれを用いた固体撮像素子照明装置、さらには固体撮像素子照明装置を用いた固体撮像素子の検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ等の固体撮像素子をウエハに形成されたままの状態で検査する方法として、２つの方法が用いられてきた。その第１は、固体撮像素子のチップをテレセントリックな照明光で照明し、固体撮像素子の各画素の出力のバラツキを検査する方法であり、その第２は、固体撮像素子の上に検査用チャートに形成されたパターンを投影し、そのパターンが正確に撮像されるかどうかにより解像度を検査する方法である。
【０００３】
後者の方法は、光源からの光をリレーレンズ、インテグレータ、コンデンサレンズを介して固体撮像素子検査用チャートに導き、固体撮像素子検査用チャートをテレセントリックかつ均一に照明し、その像を投影光学系によって固体撮像素子へ結像させる方法により行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年のデジタルカメラなどに用いる光学系は、被写体の像がテレセントリックに固体撮像素子へ結像するようにすると小型化が困難になるため、レンズ系の射出瞳を像面（固体撮像素子）に近づけて小型化している。
【０００５】
このような光学系にテレセントリックな固体撮像素子を用いると、瞳の不一致により、周辺光量が減少してしまう。そのため、射出瞳が像面に近い光学系に合わせた固体撮像素子も製造されている。すなわち、固体撮像素子に設けたマイクロレンズの働きにより、固体撮像素子の入射瞳を固体撮像素子の近くに設け、レンズ系の射出瞳をこの入射瞳に一致させている。
【０００６】
テレセントリックな固体撮像素子に照明光を当てて各画素の出力のバラツキを検査する場合には、照明系をテレセントリックにして照明すればよい。このような光学系は、前述の検査用チャートを投影する光学系において、検査用チャートを用いないで照明を行うことにより実現でき、検査用チャートを投影して検査する装置と共用が可能である。
【０００７】
しかし、近い射出瞳に合わせた固体撮像素子のチップを照明する場合には、テレセントリックな照明光を用いると、射出瞳と入射瞳の不一致により、光の蹴られが起こり、結果的に各固体撮像素子の各画素が一様に照明されないことになる。よって、検査用チャートを投影して検査する装置と共用することができない。
【０００８】
発明者等は、このような問題点を解決する固体撮像素子用照明光学系を開発し、特願２００１−３５５６６９号として特許出願している（以下「先願発明」という）。これは、光源からの光により、照明光学系を介して１次照明面を照明し、１次照明面の像を投影光学系を介して２次照明面に結像させる機能を有する固体撮像素子照明光学系であって、前記投影光学系と２次照明面の間に、光を複数に分割し、分割した光の各々により、２次照明面におかれた固体撮像素子を個別に１個ずつ照明する分割照明光学系が挿入可能とされており、かつ、当該分割照明光学系の射出瞳は、当該分割照明光学系中か、当該分割照明光学系と２次照明面の間にあるようにされていることを特徴とする固体撮像素子照明光学系であって、かつ、前記分割照明光学系の射出瞳の位置が、照明される固体撮像素子の入射瞳の位置と略一致していることを特徴とするものである。
【０００９】
このような固体撮像素子照明光学系を使用して、検査用チャートを用いた検査を行う場合には、１次照明面に検査用チャートを配置し、分割照明光学系を挿入しないようにすると、検査用チャートの像が２次照明面に置かれた固体撮像素子面に結像するので、それにより解像度等の検査を行うことができる。複数の固体撮像素子を同時に検査する場合には、それに合わせた検査用チャートのパターンを形成すればよい。
【００１０】
一方、固体撮像素子の各画素の出力のばらつき等を検査するために各固体撮像素子を照明する場合には、１次照明面には何も置かず、分割照明光学系を挿入する。すると、投影光学系を出た光が、分割照明光学系により複数の光に分割され、分割された各々の光は、それぞれ１個ずつの固体撮像素子を照明するので、複数の固体撮像素子の検査を同時に行うことができる。
【００１１】
さらに、この分割照明光学系の射出瞳は、当該分割照明光学系中か、当該分割照明光学系と２次照明面の間にあるようにされているので、固体撮像素子の入射瞳が固体撮像素子の近傍にあっても、分割照明光学系の射出瞳と固体撮像素子の入射瞳を略一致させることが可能となる。よって、照明光が蹴られることが少なくなり、一様な照明が可能となる。加えて、分割照明光学系の射出瞳と固体撮像素子の入射瞳が略一致しているので、照明光が蹴られることが少なくなり、一様な照明が可能となる。
【００１２】
しかしながら、この先願発明においては、分割照明光学系の射出瞳の位置が固定であるので、検査する固体撮像素子の種類が色々あり、それぞれの入射瞳の位置が異なる場合には、別々の固体撮像素子照明光学系を用いなければならないという問題点があった。また、拡散板を用いているため、光量が低下してしまうという問題点があった。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、入射瞳位置が異なる固体撮像素子を照明して検査するような場合に、出射瞳の位置を可変にでき、かつ照明光の強度が低下しない光学系、及びそれを用いた固体撮像素子照明装置、さらには固体撮像素子照明装置を用いた固体撮像素子の検査方法を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、光源と、光源からの光を中継してチャート相当面を照明する照明光学系と、当該チャート相当面を２回リレーして所定の結像面に結像する結像光学系を備えた光学系であって、前記結像光学系は、第１投影光学系、第２投影光学系、焦点距離が可変のフィールドレンズ光学系を備え、
前記フィールドレンズの焦点距離の変動に合わせて、前記第１投影光学系を、当該第１投影光学系において前記チャート相当面位置と前記フィールドレンズ光学系の前側主点位置が共役になるように調整し、かつ、前記第２投影光学系を、当該第２投影光学系において前記フィールドレンズ光学系の後側主点の位置が、前記所定の結像面と共役な位置となるように調整する機構を有することを特徴とする光学系（請求項１）である。
【００１５】
本手段においては、第１投影光学系によりチャート相当面の像を中間結像させ、その中間結像の像を、フィールドレンズ光学系を介して第２投影光学系により所定の結像面に結像させる。その際、フィールドレンズ光学系の焦点距離を可変にし、これを変えることにより、チャート相当面から出射する主光線が、第２投影光学系を出た後で光軸と交わる点、すなわち、射出瞳の位置を変えることができる。よって、例えば固体撮像素子を照明したり、固体撮像素子にチャートを投影したりするとき、固体撮像素子の入射瞳の位置にこの射出瞳の位置を合わせることにより、光線の蹴られが起こらず、一様な照明ができる。
【００１６】
また、光学系を構成するレンズの前後の媒質は空気であり、屈折率が同じであるので、光学系の主点と節点は一致する。第１投影光学系の結像位置が、フィールドレンズ光学系の前側主点位置に一致するようにしているため、チャート相当面の光軸上の点から出て第１光学系を通った光は、フィールドレンズ光学系の一方の節点に収束する。また、第２投影光学系においては、その前方にある前記結像面と共役な位置が、前記フィールドレンズ光学系の後側主点位置に一致するようにしているので、フィールドレンズ光学系の他方の節点から出た光が、結像面の光軸上に結像する。
【００１７】
一方、総合倍率（チャート相当面から結像面までの倍率）βは、第１投影光学系の倍率（チャート相当面からフィールドレンズ光学系の前側主点までの倍率）をβ１、第２投影光学系の倍率（フィールドレンズ光学系の後側主点から結像面までの倍率）をβ２とすると、
β＝β１×β２
となるので、フィールドレンズ光学系の焦点距離の変動に伴い、β１、β２、βは変動する。
【００１８】
さらに、以上の光学系においては、先願発明のように拡散板を使用していないので、光量の低下を低く抑えることができる。
【００１９】
前記課題を解決するための第２の手段は、光源と、光源からの光を中継してチャート相当面を照明する照明光学系と、当該チャート相当面を２回リレーして所定の結像面に結像する結像光学系を備えた光学系であって、前記結像光学系は、第１投影光学系、第２投影光学系、焦点距離が可変のフィールドレンズ光学系を備え、
前記第１投影光学系、第２投影光学系は、共に、第１群のレンズ系、第２群のレンズ系からなり、前記第１投影光学系の第１群のレンズ系はチャート相当面に対して、前記第２投影光学系の第２群のレンズ系は前記結像面に対して、それぞれ位置が固定され、
前記フィールドレンズの焦点距離の変動に合わせて、前記第１投影光学系の第２群のレンズ系の位置を、前記第１投影光学系の結像位置が、前記フィールドレンズ光学系の前側主点位置に一致するように、かつ、前記第２投影光学系の第１群のレンズ系の位置を、前記フィールドレンズ光学系の後側主点の位置が、前記所定の結像面と共役な位置となるように調整する機構を有することを特徴とする光学系（請求項２）である。
【００２０】
本手段は、前記第１の手段の特殊な形態であり、第１投影光学系、第２投影光学系は、共に、第１群のレンズ系、第２群のレンズ系からなり、第１投影光学系の第１群のレンズ系はチャート相当面に対して、第２投影光学系の第２群のレンズ系は前記結像面に対して、それぞれ位置が固定されている。よって、結像光学系の両端部の光学系が移動しないようにすることができる。
【００２１】
前記課題を解決するための第３の手段は、光源と、光源からの光を中継してチャート相当面を照明する照明光学系と、当該チャート相当面を２回リレーして所定の結像面に結像する結像光学系を備えた光学系であって、前記結像光学系は、第１投影光学系、第２投影光学系、焦点距離が可変のフィールドレンズ光学系を備え、
前記第１投影光学系、第２投影光学系は、共に、第１群のレンズ系、第２群のレンズ系からなり、前記第１投影光学系の第１群のレンズ系はチャート相当面に対して、その前方焦点がチャート相当面にあるように、前記第２投影光学系の第２群のレンズ系は前記結像面に対して、その後方焦点が前記結像面にあるように、それぞれ位置が固定され、かつ、
前記フィールドレンズの焦点距離の変動に合わせて、前記第１投影光学系の第２群のレンズ系の位置を、当該第２群のレンズ系の後方焦点位置が、前記フィールドレンズ光学系の前側主点位置に一致するように、かつ、前記第２投影光学系の第１群のレンズ系の位置を、当該第１群のレンズ系の前方焦点の位置が、前記フィールドレンズ光学系の後側主点位置に一致するように調整する機構を有することを特徴とする光学系（請求項３）である。
【００２２】
本手段も前記第１の手段の特殊な形態である。本手段においては、第１投影光学系の第１群のレンズ系はチャート相当面に対して、その前方焦点がチャート相当面にあるように配置されているので、第１投影光学系の第１群のレンズ系を出た光束は平行光束となる。よって、第１投影光学系の第２群のレンズ系の位置を、当該第２群のレンズ系の後方焦点位置が、フィールドレンズ光学系の前側主点位置に一致するように移動させても、その位置の変化により、チャート相当面からフィールドレンズ光学系の前側主点位置へ結像する倍率は変化しない。
【００２３】
また、第２投影光学系の第１群のレンズ系の位置を、当該第１群のレンズ系の前方焦点位置が、フィールドレンズ光学系の後側主点位置に一致するように移動させても、同様に、フィールドレンズ光学系の後側主点から結像面までの倍率は変化しない。
【００２４】
また、フィールドレンズ光学系の焦点距離を可変にし、これを変えることにより、チャート相当面から出射する主光線が、第２投影光学系を出た後で光軸と交わる点、すなわち、射出瞳の位置を変えることができる。よって、例えば固体撮像素子を照明したり、固体撮像素子にチャートを投影したりするとき、固体撮像素子の入射瞳の位置にこの射出瞳の位置を合わせることにより、光線の蹴られが起こらず、一様な照明ができる。
【００２５】
また、光学系を構成するレンズの前後の媒質は空気であり、屈折率が同じであるので、光学系の主点と節点は一致する。第１投影光学系が入側テレセントリックであり、第１投影光学系の第２群のレンズ系の位置を、当該第２群のレンズ系の後方焦点位置が、前記フィールドレンズ光学系の前側主点位置に一致するようにしているため、第１光学系を出た光は、フィールドレンズ光学系の一方の節点に収束する。また、第２投影光学系の第１群のレンズ系の位置を、当該第１群のレンズ系の前方焦点の位置が、前記フィールドレンズ光学系の後側主点位置となるようにしているので、フィールドレンズ光学系の他方の節点から出た光が、結像面の光軸上に結像する。
【００２６】
フィールドレンズ光学系の焦点距離が変化してもこの関係は変わらないので、この光学系の角倍率はフィールドレンズ光学系の焦点距離が変化しても変化しない。よって、フィールドレンズ光学系の焦点距離が変化しても、像倍率は一定に保たれる。
さらに、以上の光学系においては、先願発明のように拡散板を使用していないので、光量の低下を低く抑えることができる。
【００２７】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第２の手段又は第３の手段であって、前記第１投影光学系の第１群のレンズ系と第２群のレンズ系との間に、テレセントリック性を維持したまま結像倍率が可変なアフォーカルレンズ系を有することを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２８】
前記第２の手段、第３の手段では、チャート相当面の結像面への結像倍率を任意には変化させることができなかった。そのため、異なる大きさの固体撮像素子を検査したり照明しようとすると、それぞれの固体撮像素子の大きさに応じた検査チャートや視野絞りを使用する必要があった。
【００２９】
本手段においては、１投影光学系の第１群のレンズ系と第２群のレンズ系との間に、テレセントリック性を維持したまま結像倍率が可変なアフォーカルレンズ系を有するので、このアフォーカルレンズ系の結像倍率を変えることによって、チャート相当面の結像面への結像倍率を変化させることができる。よって、異なる大きさの固体撮像素子を検査したり照明する場合でも、共通の検査チャートや視野絞りを使用することが可能になる。又、このアフォーカルレンズ系は、テレセントリック性を維持したまま結像倍率を変えるものであるので、倍率変化に伴って像位置が変化することや、途中の光学系でのテレセントリック性が崩れることがない。
【００３０】
このような、テレセントリック性を維持したまま結像倍率が可変なアフォーカルレンズ系は、特開平９−１８４９８０号公報に記載されているので、当業者は容易に実現することができる。
【００３１】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第４の手段であって、前記アフォーカルレンズ系は、少なくとも第１サブレンズ群と第２サブレンズ群と第３サブレンズ群との３群で構成され、前記第１サブレンズ群と第２サブレンズ群との間隔と、前記第２サブレンズ群と第３サブレンズ群との間隔と、第１サブレンズの位置とが、それぞれ独立に変更可能にされていることを特徴とするもの（請求項５）である。
【００３２】
本手段においては、サブレンズ群のうちのいずれかのサブレンズ群を移動することにより、アフォーカルレンズ系の倍率は変化し、したがって全系の結像倍率が変化する。但しこのとき、アフォーカルレンズ系は厳密にはアフォーカル系ではなくなり、したがって像位置は厳密には維持されない。そこでサブレンズ群のうちの前記いずれかのサブレンズ群のほかに、他のいずれかのサブレンズ群をも移動することによって、アフォーカルレンズ系を厳密にアフォーカル系とすることができ、したがって像位置を厳密に維持することができる。
【００３３】
但しこの状態でも、全系は厳密にはテレセントリックではない。そこでサブレンズ群の全体を光軸方向に移動することにより、全系を厳密にテレセントリックとすることができる。すなわちアフォーカルレンズ系を光軸方向に移動すると、第２レンズ群を通過する主光線は、その角度を維持したまま高さのみを変えるから、全系のテレセントリック性を回復することができる。
【００３４】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第１の手段であって、前記第１投影光学系が、可変の開口絞りを有することを特徴とするもの（請求項６）である。
【００３５】
前記課題を解決するための第７手段は、前記第２の手段又は第３の手段であって、前記第１投影光学系が、可変の開口絞りを有することを特徴とするもの（請求項７）である。
【００３６】
これら第６の手段、第７の手段においては、第１投影光学系が、可変の開口絞りを有するので、この開口絞りの開口の大きさを変えることによって、照明光学系として使用する場合は、その照明Ｆ値を可変することができる。なお、前記第２の手段、第３の手段においては、開口絞りの設置位置は、前記第１投影光学系の第１群のレンズ系の射出瞳の位置とすることが好ましい。
【００３７】
前記課題を解決するための第８の手段は、前記第５の手段又は第６の手段のいずれかであって、前記照明光学系が、可変の開口絞りを有することを特徴とするもの（請求項８）である。
【００３８】
前記第１の手段から第３の手段においては、前記第１投影光学系中に開口絞りを入れる適当な場所（全体の光学系の射出瞳と共役な場所）があったが、前記第５の手段又は第６の手段においては、アフォーカルレンズ系が入るので、この場所での、全体の光学系の射出瞳と共役な場所が移動してしまい、開口絞りを入れる適当な場所がない。よって、本手段においては、照明光学系が、可変の開口絞りを有するようにして、この調整により照明Ｆ値の調整を可能にしている。
【００３９】
前記課題を解決するための第９の手段は、前記第１の手段から第８の手段のいずれかであって、光軸位置調整手段を有し、前記光軸位置調整手段は、前記チャート相当面から前記結像面までの間隔を変えずに前記分割された各々の光により前記結像面に結像される前記チャート相当面の像の、光軸に垂直な方向の位置を変更するものであることを特徴とするもの（請求項９）である。
【００４０】
本手段においては、光軸位置調整手段の働きにより、チャート相当面と結像面の位置を変えることなく、像の、光軸に垂直な方向の位置を変えることができるので、被検査物に正確に光を照明することができる。
【００４１】
前記課題を解決するための第１０の手段は、前記第９の手段であって、前記光軸位置調整手段は、前記結像面方向に向かう光束の光路を変更する第１ミラーと、当該第１ミラーからの光束を前記結像面に入射する第２のミラーとを有し、前記第１のミラーと第２のミラーは、共に光軸に対して４５°の傾きを有し、光学系の最も前記結像面側にあるレンズと前記第１のミラーとを一体に、両者の光軸に沿って移動させることにより前記結像面へ入射する光の光軸位置を調整する機能を有することを特徴とするもの（請求項１０）である。
【００４２】
本手段においては、第１のミラーにより、光学系の最も前記結像面側にあるレンズからの光が反射され、９０°向きを変えて第２のミラーに入り、さらに９０°向きを変えて、結像面に到達する。よって、光学系の最も前記結像面側にあるのレンズと第１のミラーとを一体に、両者の光軸に沿って移動させることにより、第２のミラーに入射する光の光軸位置を、前記レンズの光軸方向に変えることができ、これにより、第２のミラーにより反射されて結像面に到達する光の光軸の当該光軸に垂直な方向の位置を変化させることができる。なお、「最も前記結像面側にあるレンズ」とは、必ずしも１枚のレンスを意味せず、互いの位置関係が固定され、まとまって１つの作用をする１群のレンズをも含むものである。
【００４３】
この場合、第１のミラーから第２のミラーに至る光路長の変化と、第２のミラーから結像面に至る光路長の変化は同じであり、変化の向きが反対になるので、全体としての光路長は一定に保たれる。
【００４４】
前記課題を解決するための第１１の手段は、前記第１の手段、第４の手段、第５の手段、第６の手段、第８の手段のいずれかであって、前記光学系は、光路分割手段と光軸間隔調整手段とを有し、前記光路分割手段は、前記チャート相当面からの光を、前記結像面に至る間の所定の場所において複数の光路に分割するものであり、前記光軸間隔調整手段は、前記チャート相当面から前記結像面までの間隔を変えずに前記分割された各々の光により前記結像面に結像される前記チャート相当面の像の間隔を変更するものであることを特徴とするもの（請求項９）である。
【００４５】
本手段においては、光路分割手段は、チャート相当面からの光を、結像面に至る間の所定の場所において複数の光路に分割する。そして、光軸間隔調整手段は、チャート相当面から前記結像面までの間隔を変えずに前記分割された各々の光により結像面に結像されるチャート相当面の像の間隔を変更する。よって、１つの照明光学系を使用して、複数の被検査物を照明することができるとともに、その分割された照明光の間隔を変えることができるので、異なる間隔をもって配置される被検査物を照明することができる。
【００４６】
前記課題を解決するための第１２の手段は、前記第１１の手段であって、前記光軸位置調整手段は、前記複数の光路毎に配置され、それぞれが、前記結像面方向に向かう光束の光路を変更する第１ミラーと、当該第１ミラーからの光束を前記結像面に入射する第２のミラーとを有し、前記第１のミラーと第２のミラーは、共に光軸に対して４５°の傾きを有し、前記光学系の最も前記結像面側の一部のレンズと前記第１のミラーとを一体に、両者の光軸に沿って移動させることにより、前記結像面へ入射する光の光軸位置を調整する機能を有することを特徴とするもの（請求項１２）である。
【００４７】
本手段は、前記第１０の手段を分割された光路ごとに配置したものであり、前記第１０の手段の説明で述べたように、各光路の光線について、光路長を変更することなく、結像面における光軸を光軸に垂直な方向に変えることができるので、分割された光による像の間隔を変えることができる。なお、本手段においては、実際の構成において、例えば複数の光路における第２のミラーを、１つの部材で構成するように、共通の部材として使用できるものは共用するようにしてもよい。なお、「最も前記結像面側にあるレンズ」とは、必ずしも１枚のレンスを意味せず、互いの位置関係が固定され、まとまって１つの作用をする１群のレンズをも含むものである。
【００４８】
前記課題を解決するための第１３の手段は、前記第１の手段から第１２の手段のいずれかである光学系を有することを特徴とする固体撮像素子照明装置（請求項１３）である。
【００４９】
本手段に係る固体撮像素子照明装置は、その射出瞳の位置を、像倍率と結像点を変えずに変更することができるので、固体撮像素子の入射瞳の位置に射出瞳を合わせた状態で照明を行うことができ、光の蹴られによる照度むらを少なくすることができる。また、それぞれ使用している光学系に応じて、像倍率を変更したり、照明位置を変更したり、１つの照明光学系で複数の被検査物を照明したり、照明光の間隔を変えたり、照明Ｆ値を調整することができる。
【００５０】
前記課題を解決するための第１４の手段は、入射瞳が撮像面から有限な距離にある固体撮像素子に照明光を照射して固体撮像素子の検査を行う方法であって、前記第１３の手段である固体撮像素子照明装置を用い、前記チャート相当面から出射する光の主光線が光軸と交わる位置を、前記固体撮像素子の入射瞳に一致させて、前記固体撮像素子照明光学系で前記固体撮像素子を照明し、検査を行うことを特徴とする固体撮像素子の検査方法（請求項１４）である。
【００５１】
本手段によれば、固体撮像素子照明装置の射出瞳の位置が固体撮像素子の入射瞳に一致した状態で固体撮像素子の検査を行うことができるので、蹴られによる照明むらが少ない状態で、固体撮像素子の検査を行うことができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態である光学系及び固体撮像素子照明装置の概要を示す図である。ランプ１からの光束をリレーレンズ２でインテグレータ４へリレーし、コンデンサレンズ５で検査用チャート６を均一でテレセントリックに照明する。
【００５３】
そして、第１投影光学系７で検査用チャート６の中間結像を、焦点距離可変のフィールドレンズ光学系８中に形成する。そして、この中間結像の像を、フィールドレンズ光学系８を介して、第２投影光学系９で被検査面１０に投影する。３は挿脱可能な熱線カットフィルタやＮＤフィルタやカラーフィルタである。
【００５４】
また、検査用チャート６も挿脱可能で、解像力を検査するときには検査用チャート６を挿入するが、各素子の感度などを検査するときには、光路から外す。そして、その代わりに、視野絞りを配置してもよい。フィールドレンズ光学系８の焦点距離を変えると、これらの光学系の射出瞳の位置が変化する。よって、固体撮像素子を検査する場合には、フィールドレンズ光学系８の焦点位置を変えることにより、図１に示す光学系の射出瞳位置を、固体撮像素子の入射瞳位置に合わせ、かつ、第１投影光学系７の結像位置をフィールドレンズ光学系の前側主点に合わせ、かつ、フィールドレンズ光学系８の後側主点と、被検査面とが共役になるように、第２投影光学系の第２の投影光学系の調整を行った上で、検査チャート６の固体撮像素子の撮像面への投影、又は、検査チャート６を外した状態での、固体撮像素子の撮像面の照明を行えば、瞳位置の違いによる光線の蹴られが少なくなり、一様な照明が行える。
【００５５】
以下、第１投影光学系７、フィールドレンズ光学系８、第２投影光学系９において、フィールドレンズ光学系の焦点距離を変化させることにより光学系の射出瞳の位置を変化させ、しかも、像倍率を一定に保つ例を、図２を用いて説明する。
【００５６】
図２において、６は検査用チャート、７は第１投影光学系、８はフィールドレンズ光学系、９は第２投影光学系、１０は被検査面で、それぞれ図１に示したものに対応する。
【００５７】
第１投影光学系７は、第１群の光学系（説明を簡単にするために、図では１枚のレンズで示し、レンズ系と呼ぶことがあるが、複数枚のレンズの組み合わせで構成されることもある。以下、第２群の光学系等において同じ）Ｌ１−１、第２群の光学系Ｌ１−２、径可変開口絞り２０を有する。第２投影光学系９は、第１群の光学系Ｌ２−１、第２群の光学系Ｌ２−２を有する。フィールドレンズ光学系８は、レンズ系ＬＦ−１とレンズ系ＬＦ−２を有する。この例においては、フィールドレンズ光学系８は凸パワーを有し、レンズ系ＬＦ−１とレンズ系ＬＦ−２間の距離を変えることにより、その焦点距離が可変とされている。
【００５８】
図２において、（ａ）は、テレセントリックに被検査面１０を照明する場合の各レンズ系の配置図である。この場合、第１投影光学系７の第１群の光学系Ｌ１−１の前側焦点位置が検査チャート６の位置となるように、第１投影光学系７の第１群の光学系Ｌ１−１を配置する。すると、検査チャート６の光軸上の点からの光２１は、Ｌ１−１を通ると光軸に平行な平行光束となる。
【００５９】
Ｌ１−１の後側焦点位置に径可変開口絞り２０を備えるとチャート６からの主光線２２は径可変開口絞り２０の中心を通る。そして、第１投影光学系７の第２群の光学系Ｌ１−２の前側焦点位置が径可変開口絞り６の位置にくるようにＬ１−２を配置すると、レンズ系Ｌ１−２を出射する主光線２２は、光軸に平行となる。
【００６０】
レンズ系Ｌ１−２の後側焦点位置にフィールドレンズ光学系８の前側主点２３を合わせる。一方、レンズ系ＬＦ−１、レンズ系ＬＦ−２の間隔を最小とすることにより、フィールドレンズ光学系８の凸パワーを最大となるようにし、このとき、主光線２２が第２投影光学系９の第１群の光学系Ｌ２−１の主点を通るようにしておく。Ｌ２−１の前側焦点位置にフィールドレンズ光学系８の後側主点２４を合わせると、光線２１は、Ｌ２−１を通過すると光軸に平行な平行光束となる。
【００６１】
第２投影光学系９の第２群の光学系Ｌ２−２の前側焦点位置をＬ２−１の主点に合わせておくと、Ｌ２−２を通った主光線２２は平行に（テレセントリックに）被検査面１０を照明する。即ち、射出瞳は無限大の距離に位置する。光線２１は、被検査面１０に結像する。
【００６２】
図２において（ｂ）は、射出瞳を被検査面１０の近くの点２７に形成した状態を示す図である。（ｂ）において、Ｌ１−１の検査チャート６に対する位置関係と、Ｌ２−２の被検査面１０に対する位置関係は（ａ）の場合と変わっていない。（ａ）と変わっている第１の点は、フィールドレンズ光学系８のＬＦ１とＬＦ２の間隔が長くなってフィールドレンズ光学系８の焦点距離が長くなっていること、すなわち、フィールドレンズ光学系８の凸パワーが小さくされていることである。これに伴い、フィールドレンズ光学系８の主点２３、２４の位置も変動している。
【００６３】
（ａ）と変わっている第２の点は、Ｌ１−２の後側焦点位置にフィールドレンズ光学系８の前側主点２３がくるように、フィールドレンズ光学系８の変化に合わせてＬ１−２の位置が変化していること、Ｌ２−１の前側焦点位置にフィールドレンズ光学系８の後側主点２４がくるように、フィールドレンズ光学系８の変化に合わせてＬ２−１の位置が変化していることである。
【００６４】
すなわち、フィールドレンズ光学系８の前側主点２３がＬ１−２側へ移動するため、それに合わせてＬ１−２をＬ１−１側へ移動させ、フィールドレンズ光学系８の後側主点２４がＬ２−１側へ移動するため、それに合わせてＬ２−１をＬ２−２側へ移動させる。このとき、検査チャート６から中間像までの倍率は（ａ）の場合と変わらない。
【００６５】
主光線２６が光軸と交わる径可変開口絞り２０が、（ａ）のときよりＬ１−２に近づいているため、主光線２６は、Ｌ１−２から出た後、発散しながらフィールドレンズ光学系８の前側主点２３へ入射する。
【００６６】
フィールドレンズ光学系８の後側主点２４はＬ２−１側へ移動し、フィールドレンズ光学系８の凸パワーは、主光線２６が、光軸に平行にＬ２−１へ入射していくものとする。また、フィールドレンズ光学系８の後側主点２４が移動したため、それに合わせて、Ｌ２−１の前側焦点位置にフィールドレンズ光学系８の後側主点２４がくるように、Ｌ２−１をＬ２−２側へ移動させる。
【００６７】
これにより、光線２５はＬ２−１を通過して光軸に平行となり、Ｌ２−２を経て被検査面１０へ結像する。この結像位置は、（ａ）と変わらない。（ｂ）においては、主光線２６は、光軸に平行にＬ２−１へ入射し、（Ｌ２−１がＬ２−２へ近づいたため）Ｌ２−２の中心より上側を通り、さらに光軸側へ屈折されて被検査面１０を照明する。主光線２６が光軸と交わる位置２７が射出瞳である。径可変開口絞り２０と射出瞳２７は共役の位置にあるので、径可変開口絞り２０の径を変えることによって、射出瞳の径を被検査面１０に置かれた固体撮像素子の要求に合わせて変えることができる。一般的には、射出瞳の径が、固体撮像素子の入射瞳の径に一致するように、径可変開口絞り２０の径を変えるようにする。
【００６８】
光学系が置かれる媒質に変化がない限り、光学系の主点と節点は一致している。すなわち、図２（ａ）、（ｂ）では、光線２１、２５がフィールドレンズ光学系８の節点に向けて入射し、節点から出射している。それ故、光線２１、２５の角度は、フィールドレンズ光学系８の前後で変化しない。従って、角倍率が変化しないということになるため、検査チャート６から被検査面１０への倍率は、図２の（ａ）と（ｂ）とでは変化しない。
【００６９】
なお、上記各光学系、Ｌ１−１、Ｌ１−２、Ｌ２−１、Ｌ２−２は、上記に記した範囲で位置が変化するものの、各光学系自体は固有の光学特性を持つ、まとまった光学系であり、光学特性が変化するようなものではない。これに対して光学系ＬＦ−１、ＬＦ−２は、それらの位置が変わることもあり、かつ焦点距離や主要点等の光学特性が変わることもあり、かつ、位置及び光学特性の両方が変わることもある。
【００７０】
図２に示される例では、ＬＦ−１とＬＦ−２の間隔を変えることによって、主光線２６が光軸と交わる点２７すなわちこれらの光学系全体の射出瞳の位置を、変更することができ、かつ、射出瞳の位置が結像面である被検査面１０から無限遠にある状態、すなわち、テレセントリック照明の状態をも作り出すことができる。その際、Ｌ１−２の後側焦点をフィールドレンズ光学系８の前側主点に合わせるようにＬ１−２の位置を移動し、かつ、Ｌ２−１の前側焦点をフィールドレンズ光学系８の後側主点に合わせるようにＬ２−１の位置を移動することにより、像倍率を一定に保つことができる。
【００７１】
なお、図２に示す例では、検査チャート６の光軸との交点から出射し、ＬＦ−１を通過した光が平行光線となり、かつ、結像面である被検査面１０が光軸と交わる点に結像する光は、Ｌ２−２の前では光軸に平行になっている。よって、Ｌ１−２、Ｌ２−１を前後に動かしても、径可変開口絞りを通過して結像に寄与する光量が変化することはない。
【００７２】
径可変開口絞り２０の開口の大きさを変えることにより、被検査面１０を照明する照明Ｆ値を変えることができる。その際、射出瞳２７の位置と径可変開口絞り２０の位置とは共役になっているので、径可変開口絞り２０の開口の大きさに応じて、射出瞳２７の大きさが変わることになる。
【００７３】
また、従来の拡散板を用いる方法では、拡散板による散乱でチャートを固体撮像素子へ結像することができなかったが、本発明ではチャートを結像させることができる。また、拡散板の散乱による光量低下よりも、本発明の径可変開口絞り２０の径を小さくする光量低下の度合いは少ないので、拡散板を用いる方法より光量が大きい。
【００７４】
本実施形態の可変フィールドレンズは、凸パワーの構成としたが、凹パワーでも実現できる。凹パワーの場合、凹パワーが小さいときがテレセントリックな光学系となり、凹パワーが大きいときは射出瞳が被検査面に近づく。
【００７５】
図３は、本発明の第２の実施の形態である光学系及び固体撮像素子照明装置の概要を示す図である。本実施の形態は、１つの光学系により２チップを同時に照明できるようにしたものであるが、図の右側に示される光分割光学系を通常の光学系に変えることにより、１チップを照明するものに変形できることは言うまでもない。
【００７６】
ランプ１からの光束をリレーレンズ２でインテグレータ４へリレーし、コンデンサレンズ５で検査用チャート６を均一でテレセントリックに照明する。そして、第１投影光学系７で検査用チャート６の中間結像を、焦点距離可変のフィールドレンズ光学系８中に形成する。そして、この中間結像の像を、フィールドレンズ光学系８を介して、第２投影光学系９で被検査面１０に投影する。３は挿脱可能な熱線カットフィルタやＮＤフィルタやカラーフィルタである。
【００７７】
また、検査用チャート６も挿脱可能で、解像力を検査するときには検査用チャート６を挿入するが、各素子の感度などを検査するときには、光路から外す。そして、その代わりに、視野絞りを配置してもよい。
【００７８】
図３に示す例においては、開口絞り２０がインテグレータ４の出側に設けられている。これは、本実施の形態においては、第１投影光学系７を構成するレンズ系Ｌ１−１とレンズ系Ｌ１−２の間には、後に述べるアフォーカルレンズ系Ｌ１−３が設けられるので、図２に示す場合と違って、第１投影光学系７中には開口絞り２０を設ける適当な位置が無いからである。
【００７９】
この実施の形態においては、第１投影光学系７の中に設けられるアフォーカルレンズＬ１−３は、１枚の凹レンズとその両側に設けられる２枚の凸レンズからなっているが、アフォーカルレンズ系Ｌ１−３はこのようなものに限られるものでないことは言うまでもない。例えば、図で１枚のレンズで表されているものが、複数枚のレンズの組み合わせで構成されることもある。
【００８０】
この実施の形態においては、この場合、第１投影光学系７の第１群の光学系Ｌ１−１の前側焦点位置が検査チャート６の位置となるように、第１投影光学系７の第１群の光学系Ｌ１−１を配置する。すると、検査チャート６の光軸上の点からの光２１は、Ｌ１−１を通ると光軸に平行な平行光束となる。
【００８１】
一方、アフォーカルレンズ系ＬＦ−３を構成する３枚のレンズを各々移動させることにより、結像位置を移動させないで結像倍率を変化させ、しかもテレセントリック性が保たれるようにすることができる。このようなアフォーカルレンズ系とその作用については、特開平９−１８４９８０号公報に詳説されているので、その説明を省略する。
【００８２】
前述のように、検査チャート相当面から発してレンズ系Ｌ１−１を通った光は光軸に平行な光になっているので、アフォーカルレンズ系ＬＦ−３を通った光は、テレセントリック性が変化しないことにより光軸に平行な状態で結像倍率が変化して、第１群の光学系Ｌ１−２に到達するので、結像倍率が変化したこと以外は図２に示した光学系と同じ作用を奏する。
【００８３】
又、図２を見ると明らかなように、射出瞳位置調整のためにフィールドレンズ８を構成するレンズ系ＬＦ−１とＬＦ−２の間隔を変えた場合に、検査チャート相当面とフィールドレンズ８との共約関係を保つためには、第１投影光学系７のレンズ系Ｌ１−２の位置を変えなければならず、そのために、第１投影光学系７の出側テレセントリック性が若干崩れる（図２の下側の図参照）。このような場合でも、アフォーカルレンズ系ＬＦ−３を構成する３枚のレンズを各々移動させることにより、崩れたテレセントリック性を元に戻すことができるのは、特開平９−１８４９８０号公報の説明から、当業者には明らかであろう。
【００８４】
この実施の形態においても、第１の実施の形態と同じく、第１投影光学系の第２群のレンズ系Ｌ１−２の後側焦点位置にフィールドレンズ光学系８の前側主点を合わせるようにされている。すなわち、第１投影光学系に対して、チャート相当面とフィールドレンズ光学系８の前側主点が共役になっている。前述のように、アフォーカルレンズ系ＬＦ−３は、結像倍率が変化しても結像位置とテレセントリック性が変化しないように調整されるので、結像倍率が変化してもこの関係は変わらない。
【００８５】
フィールドレンズ光学系８がレンズ系ＬＦ−１とＬＦ−２から構成され、その間隔を変えることにより光学系の射出瞳の位置が可変とされていること、第２投影光学系９がレンズ系Ｌ２−１とＬ２−２から構成されていることは前記第１の実施の形態と変わらない。
【００８６】
そして、この実施の形態においても、第２投影光学系９のレンズ系Ｌ２−１の前側焦点位置に、フィールドレンズ光学系８の後側主点が一致しており、第２投影光学系９のレンズ系Ｌ２−２の後側焦点位置に、被検査面（結像面）１０が一致していて、フィールドレンズ光学系８の後側主点と被検査面（結像面）１０が、第２投影光学系９に対して共約の関係にあることは、第１の実施の形態と同じである。
【００８７】
以上、基本的に第１投影光学系がＬ１−１、Ｌ１−２、第２投影光学系からなる結像光学系がＬ２−１、Ｌ２−２から構成され、Ｌ１−１、Ｌ２−２が基本的に固定され、Ｌ１−１とＬ１−２の間とＬ２−１とＬ２−２の間が平行光束となっている系について説明してきたが、本発明はこのようなものに限定されるものではない。
【００８８】
たとえば、第１投影光学系が単に、チャート相当面とフィールトレンズ光学系の前側主点（フィールトレンズの焦点距離の変動に伴い移動する）を共役に保つだけでも、第２投影光学系を第１投影光学系の物点と像点を逆にした光学系（第１投影光学系を裏返したような光学系）としてフィールドレンズ光学系の後側主点位置と被検査面を共役に保つことにより、チャート相当面からフィールドレンズ−被検査面の共役関係を崩さず、チャート相当面から非検査面までの倍率を等倍に保つことができる（即ち、第１投影光学系倍率をＭとすると、上記の関係により、第２投影光学系倍率の倍率は１／Ｍとなる）。
【００８９】
このとき、第１投影光学系と第２投影光学系の瞳の位置の変動を、フィールドレンズ光学系で補正すれば、固体撮倹素子が要求する瞳の位置と結像光学系の射出瞳の位置を一致させることができる。
【００９０】
さらに言えば、前述の光学系にとらわれることなく、第１投影光学系と第２投影光学系とが、光の入射と反射とが反転したものでなくとも、第２投影光学系での倍率の変動を補うように第１投影光学系で補正すれば所望の倍率が得られる。この場合にも、第２投影光学系での瞳位置の変動を、フィールドレンズ光学系で所望の射出瞳位置とすることができる。
【００９１】
以上説明したように、この実施の形態においては、結像光学系全体では、チャートと固体撮像素子の共役を保ちつつ、複数の固体撮像素子の瞳位置、サイズに合わせて倍率、瞳位置、照明光軸の間隔、照明Ｆ値を変えることができる。よって、検査チャート６や、視野絞り共通化できる。
【００９２】
ところで、この実施の形態においては、第２投影光学系９と、光路分割手段、光軸間隔調整手段が入り組んで構成されている。光路分割手段は、ハーフミラー１１とミラー１３、１４がこれにあたり、光軸間隔調整手段は、第２投影光学系のレンズ系Ｌ２−２と、反射ミラー１５、１６がこれに対応している。第２投影光学系９のレンズ系Ｌ２−１を通った光を、ハーフミラー１１で２分割してそれぞれを、反射ミラー１２、１３と反射ミラー１４でリレーしたあと、第２投影光学系９のレンズ系Ｌ２−２を通し、反射ミラー１４と１５でリレーし、２つの光束として被検査面１０に結像させるようにしている（第２投影光学系９のレンズ系Ｌ２−２と、反射ミラー１４は、２組設けられている）。このようにして照明光を分割し、被検査面におかれた２つの被検査体（例えば固体撮像素子）を照明することができる。
【００９３】
このような構成において、反射ミラー１４と１５の反射面は、各々が光軸に対して４５°の傾きを有するようにしておく。すると、レンズ系Ｌ２−２と、反射ミラー１４を同時に矢印の方向に移動させると、反射ミラー１５と１６間の光路長が変化する。しかし、その分だけ、反射ミラー１６と被検査面１０との光路長が逆に変化し、Ｌ２−２から被検査面１０までの光路長は変化しない。このことは幾何学的な関係を考慮すれば説明を要しないであろう。
【００９４】
しかし、Ｌ２−２が移動するため、Ｌ２−１とＬ２−２の間隔が変わり、瞳位置が変化するので、フィールドレンズ光学系８の調整を行う際には、このことを考慮して、光学系全体の射出瞳が、被検査体の入射瞳位置に一致するように調整を行えばよい。
【００９５】
又、ハーフミラーの代わりにハーフプリズムを使用したり、ミラーの代わりに全反射プリズムを使用したりすることができることは言うまでもない。さらに、本実施の形態においては、反射ミラー１６は、２つの反射面を持つようにしているが、これらを別々のミラーで構成してもよいことは言うまでもない。
【００９６】
さらに、本実施の形態においては、ハーフミラー１１で光束を２つに分割しているが、このようなことをせず、レンズ系Ｌ２−２と、反射ミラー１４反射ミラー１６で形成される光学系を分割されない光束に対して使用し、被検査面１０での図の上下方向の結像位置を調節するようにしてもよい。
【００９７】
又、本実施の形態においては、ハーフミラー１１をレンズ系Ｌ２−１のあとに置いているが、光束を分割するためには、例えばチャート相当面の直後に置いてもよい。しかし、その場合には、レンズ系Ｌ１−１からＬ２−１に至る光学系を２セット必要とするので、図３に示す光学系より不利になる。さらに、光束を分割するだけであれば、ハーフミラー１１をレンズ系Ｌ２−２の後に置いてもよい。この場合は、結像間隔を調整するためには、それようの光学系を追加する必要がある。
【００９８】
なお、以上の説明においては、各レンズ系を１枚のレンズで表しているが、この１枚のレンズで表されたレンス系が、さらに複数のレンズで構成されていてもよい。
【００９９】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例として、図２に示すような光学系において、実際に光学系を設計した例図４を用いて説明する。図４においては、図２に示した構成要素には同じ符号を付している。また、各光学系、Ｌ１−１、Ｌ１−２、Ｌ２−１、Ｌ２−２は、薄肉レンズ１枚で構成されているものとし、各レンズはいずれも焦点距離５０ｍｍの凸レンズとする。また、ＬＦ−１は、ＬＦ１−１とＬＦ１−２で示される２枚の薄肉レンズから、ＬＦ−２は、ＬＦ２−１とＬＦ２−２で示される２枚の薄肉ＬＦ１−２、ＬＦ２−２レンズから構成されており、ＬＦ１−１、ＬＦ２−１は焦点距離２１ｍｍの凸レンズ、ＬＦ１−２、ＬＦ２−２は、焦点距離−１９ｍｍの凹レンズとする。
【０１００】
このように構成された光学系のフィールドレンズ光学系において、例えば、凸レンズＬＦ１−１と凹レンズＬＦ１−２の距離を近づけると、テレタイプの効果で、ＬＦ−１の焦点距離、フィールドレンズ光学系の焦点距離が大きくなるとともに、ＬＦ−１の前側主点の位置、フィールドレンズ光学系の前側主点の位置が、共にＬ１−２の方へ近づく。同様、凸レンズＬＦ２−１と凹レンズＬＦ２−２の距離を近づけると、テレタイプの効果で、ＬＦ−２の焦点距離、フィールドレンズ光学系の焦点距離が大きくなるとともに、ＬＦ−２の後側主点の位置、フィールドレンズ光学系の主点後側の位置が、共にＬ２−１の方へ近づく。
【０１０１】
図４において、ｄ１〜ｄ１０は、それぞれ検査チャート、各レンズ、被検査面間の距離を示す（単位はｍｍ）。Ｌ１−２、ＬＦ１−１、ＬＦ２−１、Ｌ２−１を動かして表１のようにｄ３、ｄ４、ｄ５、ｄ７、ｄ８、ｄ９の距離を変えることにより、チャート６と被検査面１０間の距離と倍率を一定に保ったまま、射出瞳の位置を変えることができる。表１に置いて、ＥＰは被検査面１０から見た射出瞳の位置を示し（単位はｍｍ）、符号−は、Ｌ２−２寄りの方向を表す。βはチャート６から被検査面１０への倍率である。
（表１）
【０１０２】
【表１】
2004219397.tif 000003
【０１０３】
このように、ｄ５、ｄ７を変えることにより、フィールドレンズ光学系の焦点距離を変え、それに合わせて、Ｌ１−２の後側焦点位置がフィールドレンズ光学系の前側主点位置に、Ｌ２−１の前側焦点位置がフィールドレンズ光学系の後側主点位置にくるようにｄ４、ｄ７を変えることにより、像倍率βを一定に保ったままで、射出瞳の位置ＥＰを変えることができる。図４において、径可変開口絞り２０の位置とＬ１−１、Ｌ２−２、ＬＦ１−２、ＬＦ２−２の位置は変わらないので、表１において（ｄ３＋ｄ４＋ｄ５）の値と、（ｄ７＋ｄ８＋ｄ９）の値は一定に保たれている。また、当然、ｄ１、ｄ２、ｄ１０は一定に保たれている。
【０１０４】
この場合、径可変開口絞り２０の直径を５ｍｍとして、チャート６上で照明Ｆ値を１０とすると、光学系が等倍なので被検査面１０上を照明Ｆ値１０で照明できる。射出瞳の直径φは
φ＝｜ＥＰ｜／照明Ｆ値
である。照明Ｆ値は１０であるで、射出瞳の位置が−３４．６ｍｍのときには、φ＝３．４６ｍｍとなる。もちろん径可変開口絞り２０の直径を変えると射出瞳の直径を変えることができる。
（実施例２）
本発明の第２の実施例を、図５を用いて説明する。図５において、図３に示された構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付している。固体撮像素子サイズ、光学系倍率を２／３インチ（８．８×６．６ｍｍ：β＝１．３７５）、１／２インチ（６．４×４．８ｍｍ：β＝１）、１／３インチ（４．８×３．６ｍｍ：β＝０．７５）の３種類、瞳位置をテレセン（−∞）と−３５ｍｍとしたときの一例を以下に示す。βはチャート６から被検査面１０に置かれた固体撮像素子への倍率である。
【０１０５】
各レンズは次の焦点距離を持つ薄肉レンズとしてパワー配置を記す。
Ｌ１−１、Ｌ１−２：ｆ＝１００ｍｍ
Ｌ１−３−１、Ｌ１−３−３：ｆ＝１８０ｍｍ
Ｌ１−３−２：ｆ＝−７０ｍｍ
Ｌ２−１、Ｌ２−２：ｆ＝５０ｍｍ
ＬＦ１−１、ＬＦ２−１：ｆ＝２１ｍｍ
ＬＦ１−２、ＬＦ２−２：ｆ＝−１９ｍｍ
ここで、ＬＦ１−１とＬＦ１−２でＬＦ−１を、ＬＦ２−１とＬＦ２−２でＬＦ−２を構成し、Ｌ１−３−１、Ｌ１−３−２、Ｌ１−３−３でＬ１−３を構成する。
【０１０６】
次のようにレンズを動かすと、チャート６と固体撮像素子１０間の共役を保ち、倍率と射出瞳の位置を変えることができる。各パラメータの値を表２に示す。
（表２）
【０１０７】
【表２】
2004219397.tif 000004
【０１０８】
ここで、ＥＰは固体撮像素子１０から見た射出瞳の位置である。符号−は、Ｌ２−２寄りの方向を表す。
【０１０９】
全長はチャート６から固体撮像素子１０までの距離（Ｄ１からＤ１２までの和）である。照明Ｆ値は、結像光学系の倍率βを考慮し、被検査面１０上で照明される照明Ｆ値＝チャート６上で照明される照明Ｆ値×倍率βとなる。ただし、径可変開口絞りにより所望の値に制御することができる。
【０１１０】
ここでは、単一チップ照明の場合について実施例を記載したが、図３に示しような光学系により複数チップ照明にも対応できる。
【０１１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入射瞳位置が異なる固体撮像素子を照明して検査するような場合に、出射瞳の位置を可変とでき、かつ照明光の強度が低下しない光学系、及びそれを用いた固体撮像素子照明装置、さらには固体撮像素子照明装置を用いた固体撮像素子の検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例である光学系を使用した固体撮像素子照明装置の光学系の概要図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態である光学系、固体撮像素子の光学系の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態である光学系、固体撮像素子の光学系の構成を示す図である。
【図４】図２に示すような実施の形態を使用した実施例の、実際の光学系を示す図である。
【図５】図２に示すような実施の形態を使用した実施例の、実際の光学系を示す図である。
【符号の説明】
１：ランプ、２：照明リレーレンズ、３：フィルタ類、４：インテグレータ、５：コンデンサレンズ、６：検査チャート、７：第１投影光学系、８：フィールドレンズ光学系、９：第２投影光学系、１０：被検査面（固体撮像素子）、１１：ハーフミラー、１２〜１６：ミラー、２０：径可変開口絞り、２１，２５：結像光、２２，２６：主光線、２３：フィールドレンズ光学系の前側主点、２４：可変フィールドレンズ光学系の後側主点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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