(57)【要約】【課題】検査対象のサイズの変化に合わせ、光学系の撮影倍率を簡単に変えることができ、それでいて安価である外観検査装置を提供する。【解決手段】カメラ１０４を用いて検査対象Ｓを撮影し、撮影された画像に基づいて検査対象Ｓを検査する外観検査装置１００であって、カメラ１０４の撮影用光学系１１４がカメラ１０４のカメラボディに取り付けられたカメラ側光学系１１８と、撮影用光学系１１４が物体側にテレセントリックな光学系となるようにカメラ側光学系１１８の検査対象側に配置された対物光学系１２０とを含み、カメラ側光学系１１８が対物光学系１２０とは別個独立に交換可能である外観検査装置１００。カメラ側光学系１１８は、レンズ側マウント１２２を備えており、レンズ側マウントをカメラボディに備えられているボディ側マウントに装着することによりカメラボディに着脱可能に取り付けられる。【選択図】　　　図１
2004020552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラを用いて検査対象を撮影し、撮影された画像に基づいて前記検査対象を検査する外観検査装置において、
前記カメラの撮影用光学系は、前記カメラのカメラボディに取り付けられたカメラ側光学系と、前記撮影用光学系が物体側にテレセントリックな光学系となるように前記カメラ側光学系の前記検査対象側に配置された対物光学系とを含み、前記カメラ側光学系と前記対物光学系の少なくとも一方は、他方とは別個独立に当該外観検査装置から交換可能である
ことを特徴とした外観検査装置。
【請求項２】
前記カメラ側光学系はレンズ側マウントを備えており、前記レンズ側マウントを前記カメラボディに備えられているボディ側マウントに装着することにより前記カメラボディに着脱可能に取り付けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項３】
前記カメラ側光学系は、一眼レフカメラ用交換レンズである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の外観検査装置。
【請求項４】
前記カメラ側光学系は、撮影倍率を変えるための変倍機能を有する
ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の外観検査装置。
【請求項５】
前記対物光学系は、回転対称な非球面を有するレンズを含むことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の外観検査装置。
【請求項６】
前記対物光学系は、メリジオナル面とサジタル面とが異なる形状の非球面を有するレンズを含む
ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の外観検査装置。
【請求項７】
前記カメラの撮影領域を通過するように前記検査対象を搬送する搬送手段をさらに備え、
前記カメラは、前記検査対象が前記搬送手段により搬送される方向に長手方向軸が直交するように配置されたラインセンサを有し、
前記メリジオナル面は、前記ラインセンサに平行な面であり、
前記サジタル面は、前記搬送の方向に平行な面である
ことを特徴とする請求項６に記載の外観検査装置。
【請求項８】
前記カメラおよび前記カメラ側光学系を一体に支持するカメラ側支持手段と、
検査対象を支持する検査対象支持手段と、
前記検査対支持手段および前記対物光学系を一体に支持する対物側支持手段と、
前記カメラ側支持手段および前記対物側支持手段を相対移動させることで前記カメラ側光学系と前記対物光学系との間の距離を調整する距離調整手段と
を備える
ことを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の外観検査装置。
【請求項９】
前記カメラ側光学系は前記カメラに入射する光量を調整するための開口絞りを含み、
前記距離調整手段は、前記対物光学系の焦点位置近傍に前記開口絞りが位置するように前記カメラ側光学系と前記対物光学系との間の距離を調整できる
ことを特徴とする請求項８に記載の外観検査装置。
【請求項１０】
前記距離調整手段は、前記対物光学系の焦点位置近傍に前記開口絞りが位置する場所にのみ前記カメラ側支持手段又は前記対物側支持手段を固定できるように構成されている
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の外観検査装置。
【請求項１１】
前記撮影光学系の光軸に沿って照明光を前記対物光学系に入射させることで前記検査対象を照明する照明手段をさらに備え、
前記対物側支持手段は、前記照明手段をも前記対物光学系と一体に支持する
ことを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の外観検査装置。
【請求項１２】
前記照明手段は、光源と、前記光源から射出された前記照明光の径を絞る空間フィルターとを含み、
前記外観検査装置は、前記対物光学系に関し前記開口絞りと共役な位置に配置されるように前記空間フィルターの位置を調整するための位置調整手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１１に記載の外観検査装置。
【請求項１３】
前記照明手段は、光源と、前記光源から射出された前記照明光の光束径を絞る空間フィルターとを含み、
前記開口絞りの口径Ｄ１と、前記光束径Ｄ２とは、Ｄ２≦Ｄ１≦１．５×Ｄ２の関係を満たす
ことを特徴とする請求項９に記載の外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、検査対象の外観を撮影し、撮影された画像を解析することにより、検査対象における傷等の有無を自動的に検査する外観検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、外観検査装置は物体側テレセントリック光学系を用いて検査対象の外観を撮影している。これは、物体側テレセントリック光学系を利用して検査対象を撮影すると、光学系から検査対象までの距離が変化しても、撮影される像の大きさが変わらないので検査対象表面にある傷等の寸法を正確に測定できること、また、撮影された像において深さ方向（奥行き方向）の変形が少ないので大きな凹凸を有する物の検査も行えることの理由による。
【０００３】
外観検査装置の検査対象には、例えば、携帯電話の液晶画面で利用される照明用導光板や、ＣＣＤカメラの撮影光学系で利用される光学ローパスフィルターがある。携帯電話やＣＣＤカメラのような製品はライフサイクルが短く、より液晶画面が大きな携帯電話、より撮影解像度の大きなＣＣＤカメラが次々開発、販売されるため、それらに用いられる導光板やローパスフィルターも短期間で変化し、そのサイズが次々と大型化している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
検査対象のサイズが変化した場合、外観検査装置の撮影光学系を検査対象の全体を撮影できる適切な撮影倍率を有するものに、変えなければならない。しかし、次々と変わる検査対象のサイズの合わせ、その都度、適正な撮影倍率を有するテレセントリック光学系を設計し、外観検査装置に取り付けているのでは、多大の費用が必要となるという問題がある。
【０００５】
上記に対し、テレセントリック光学系に変倍機能をもたせることも考えられるが、この場合には、光学系内の複数のレンズを移動させるための複雑な機構を用意しなければならないので、やはり光学系が高価になり、結局、外観検査装置が高価になるという問題を解決することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、検査対象のサイズの変化に合わせ、光学系の撮影倍率を簡単に変えることができ、それでいて安価である外観検査装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様では、カメラを用いて検査対象を撮影し、撮影された画像に基づいて前記検査対象を検査する外観検査装置であって、カメラの撮影用光学系がカメラのカメラボディに取り付けられたカメラ側光学系と、撮影用光学系が物体側にテレセントリックな光学系となるようにカメラ側光学系の前記検査対象側に配置された対物光学系とを含み、カメラ側光学系と対物光学系の少なくとも一方が他方の光学系とは別個独立に当該外観検査装置から交換可能である外観検査装置が提供される。提供される外観検査装置では、カメラ側光学系または対物光学系を適当なものに交換することにより、検査対象のサイズに合わせて、撮影用光学系全体の例えば撮影倍率を変えることができる。
【０００８】
上記外観検査装置では、カメラ側光学系としては、例えば一眼レフカメラの交換レンズのように、レンズ側マウントを備えており、レンズ側マウントをカメラボディに備えられているボディ側マウントに装着することによりカメラボディに着脱可能に取り付けられるものを用いることが望ましい。特に、検査対象のきわめて細かい傷等を検出したい場合には、例えばマクロレンズのように撮影倍率が高いレンズをカメラ側光学系として用いることが好ましい。また、検査対象のサイズが種々に変わる場合には、撮影倍率を変えるための変倍機能を有するカメラ側光学系を採用することが望ましい。
一方、対物光学系としては、撮影用光学系を物体側にテレセントリックにするための所定の正のパワーを持つレンズであることが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る外観検査装置について説明する。本実施形態の外観検査装置は、カメラを用いて検査対象を撮影し、撮影された画像に基づいて検査対象に傷、汚れ等があるか否かを検査する装置である。外観検査装置により検査される対象は、例えば携帯電話の液晶表示装置で用いられる導光板や、デジタルカメラの撮影光学系で用いられる光学ローパスフィルターである。これらの光学部品の外観検査では、２０μｍ程度の大きさの傷や汚れも不良要因として検出されなければならない。このような高い精度で対象を検査するためには、検査対象をなるべく高い倍率で撮影することが望まれる。
【００１０】
例えば、カメラが長さ３０ｍｍのＣＣＤラインセンサを備えており、検査対象の大きさが、３０×４０ｍｍであれば、撮影倍率が１．０倍の光学系で検査対象の全体を一度に撮影する。しかし、検査対象の大きさが５０×６０ｍｍとなると、撮影倍率が０．６倍の光学系を用いなければ被写体の全体を一度で撮影をすることはできない。このために本実施形態の外観検査装置は、ＣＣＤカメラの撮像光学系を変倍可能なものとし、一の外観検査装置で、種々のサイズの検査対象を検査できるようにしている。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る外観検査装置１００の構成を示す図である。
外観検査装置１００は、検査対象Ｓを照明する照明手段１０２、照明されている検査対象Ｓを撮影するカメラ１０４、カメラ１０４が取得した検査対象Ｓの画像を解析することで、検査対象Ｓに傷等があるか否かを判定する処理部１０６を有している。
【００１２】
処理部１０６は、カメラ１０４が出力する画像を解析するコンピュータ１０８と、そのコンピュータ１０８の解析結果を出力するモニター１１０等の出力装置を有している。コンピュータ１０８は、カメラ１０４から、検査対象Ｓの２５６階調モノクロ画像を取得し、得られたモノクロ画像における明暗に基づいて撮影された検査対象Ｓに傷等があるか否かを判定する。判定結果は、モニター１１０に表示される。
【００１３】
カメラ１０４の撮影光学系１１４は、カメラボディ１１６に取り付けられたカメラ側光学系１１８と、カメラ側光学系１１８の被写体側に配置された対物光学系１２０とを有する。対物光学系１２０は、撮影光学系１１４が全体として物体側にテレセントリックな光学系となるように備えられた光学系である。カメラ側光学系１１８は、レンズ側マウント１２２を備えており、そのレンズ側マウント１２２をカメラボディ１１６に備えられているボディ側マウント（不図示）に装着することによりカメラボディ１１６に取り付けられている。したがって、カメラ側光学系１１８は対物光学系１２０とは別個独立に外観検査装置１００から取り外し、交換することができる。
【００１４】
カメラ側光学系１１８としては、いわゆる一眼レフカメラの交換レンズを利用することができる。そこで、本実施形態では、カメラ側光学系１１８として変倍機能を有する一眼レフカメラ用のマクロレンズを用いている。一方、対物光学系１２０は、使用されるマクロレンズに合わせて設計された正のパワーを有する対物レンズ１２０を用いている。対物レンズ１２０については後述する。
【００１５】
検査対象Ｓは、ベース１３０上に取り付けられた移動ステージ１３２の支持台に載せられている。移動ステージ１３２は、ステージコントローラ１３６からの制御信号に基づいて紙面左右方向に支持台１３４を直進移動させる。この結果、支持台１３４に保持されている検査対象Ｓは、撮影光学系１１４の光軸Ａに直交するように搬送され、カメラ１０４の撮影領域を横切る。
【００１６】
カメラ１０４は、撮像素子としてＣＣＤラインセンサ１４０を備えている。ラインセンサ１４０は、移動ステージ１３２が検査対象Ｓを搬送する方向にその長手方向軸が直交するよう配置されている。したがって、移動ステージ１３２による検査対象Ｓの搬送に同期してカメラ１０４を動作させると、検査対象Ｓの表面が一方の端部から他方の端部までカメラ１０４の撮影領域により走査され、結果として、検査対象Ｓの全面がカメラ１０４により撮影される。
【００１７】
照明手段１０２は、照明用電源１５０と、その電源から電力供給を受けて発光する光源１５２とを有する。光源１５２としては、例えばＬＥＤやハロゲンランプを用いることができる。照明手段１０２は、さらに、光源１５２から照射された照明光の光束径を絞る空間フィルター１５４と、照明光を対物レンズ１２０へ向けて反射するハーフミラー１５６を備えている。光源１５２で発生した照明光は、空間フィルター１５４を通過し、そこで光束径を絞られた後に発散光となってハーフミラー１５６へ向かう。ハーフミラー１５６は、撮影光学系１１４の光軸Ａ上に配置されており、照明光を、その主光線が撮影光学系１１４の光軸Ａに沿って対物レンズ１２０へ向かうように反射する。
【００１８】
ところで、前述したように本実施形態ではカメラ側光学系１１８として変倍が可能なマクロレンズを利用している。マクロレンズ１１８は、内部に開口絞り１６０を備えているが、この開口絞り１６０は、マクロレンズ１１８の倍率を例えば０．４倍、０．５倍、０．６倍と変化させた場合に、光軸Ａ方向に位置を変える。
【００１９】
カメラ１０４の撮影光学系１１４が物体側にテレセントリックな光学系となるためには、対物レンズ１２０の焦点位置近傍にマクロレンズ１１８の開口絞り１６０が位置しなければならないが、これを実現するためには、マクロレンズ１１８の倍率を変える度にマクロレンズ（カメラ側光学系）１１８と対物レンズ１２０との間の距離を調整しなければならない。そこで、本実施形態ではカメラ１０４（およびマウントを介してカメラ１０４に装着されているマクロレンズ１１８）を光軸Ａに沿って移動可能に支持するカメラ側支持手段１６２を外観検査装置１００に備えている。
【００２０】
本実施形態の場合、カメラ側支持手段１６２は、撮影光学系１１４の光軸Ａと平行となるようにベース１３０に固定された支柱１６４と、カメラ１０４を支持しながら支柱１６４に沿って上下移動できるカメラ用スライダー１６６とを備えている。支柱１６４には不図示のピンを挿入できる孔１６８が複数設けられている。同様にカメラ用スライダー１６６にも上記ピンを通すことができる孔１７０が設けられている。カメラ用スライダー１６６に設けられている孔１７０が、支柱１６４に設けられている孔１６８と重なる位置にカメラ用スライダー１６６を移動させ、両者の孔にピンを差し込むことにより、カメラ用スライダー１６６は支柱１６４に不動に固定される。カメラ用スライダー１６６を固定する位置は、ピンを差し込む支柱１６４の孔を変えることにより変えることができる。これにより、対物レンズからカメラ側光学系１１８までの距離を段階的に変えることが可能である。
【００２１】
本実施形態の場合、支柱１６４には３つの孔が設けられている。３つの孔は、それぞれ、マクロレンズ１１８の撮影倍率が０．４倍、０．５倍、および０．６倍に設定されたときに、開口絞り１６０が対物レンズ１２０の焦点位置近傍に位置するようマクロレンズ１１８を固定できる場所に設けられている。これにより、マクロレンズ１１８は、対物レンズ１２０の焦点位置近傍に開口絞り１６０が配置される場所にのみ固定されるようになる。
【００２２】
なお、支柱１６４又はその近傍に、支柱１６４に設けられた各孔１７８がマクロレンズ１１８が何れの倍率に設定されているときに使用されるべきかを示す指標を設けておいてもよい。このような指標を設けると、マクロレンズ１１８が、その撮影倍率に合った位置に配置されているか否かを装置の使用者が直ちに確認できるので便利である。
【００２３】
ベース１３０には、上記したカメラ側支持手段１６２の他に、図中点線で模式的に表されている対物側支持手段１８０も取り付けられている。対物側支持手段１８０は、ハーフミラー１５６と対物レンズ１２０を移動ステージ１３２から一定の距離に支持している。したがって、検査対象Ｓが移動ステージ１３２により搬送されて撮影光学系１１４の光軸Ａを通過するときの対物レンズ１２０から検査対象Ｓまでの距離は常に一定に保たれる。
【００２４】
対物側支持手段１８０には、空間フィルター１５４の位置を調整するための位置調整手段１８２も取り付けられている。本実施形態の場合、この位置調整手段１８２はレール１８４と、光源１５２および空間フィルター１５４を一体に支持しながらそのレール１８４上をスライドする光源用スライダー１８６とから構成されている。光源用スライダー１８６をレール１８４に沿って移動させることにより、空間フィルター１５４から対物レンズ１２０までの照明光の光路長を変えることができる。
【００２５】
本実施形態では光源用スライダー１８６をレール１８４に沿って移動させることで、対物レンズ１２０の焦点位置近傍に空間フィルター１５４を配置させる。この結果、空間フィルター１５４が対物レンズ１２０に関し開口絞り１６０と光学的に等価な位置に配置され、撮影光学系１１４の開口絞り１６０（本実施形態の場合にはマクロレンズ１１８の開口絞り１６０）から光源１５２の光束が射出している状態と等価な状態が実現される。
【００２６】
図２に、図１の外観検査装置１００において照明光が進む光路を概略的に示した。光源１５２から射出された照明光は、空間フィルター１５４により光束径を絞られた後、ハーフミラー１５６において対物レンズ１２０へ向けて反射される。ハーフミラー１５６は、照明光の主光線が撮影光学系１１４の光軸Ａに一致するように照明光を反射する。
【００２７】
前述したように、本実施形態では、ほぼ対物レンズ１２０の焦点位置に空間フィルター１５４を配置しているので、空間フィルター１５４から射出された発散光は、対物レンズ１２０により光軸Ａに平行な光に変換され、検査対象Ｓの表面にほぼ垂直に入射する。検査対象Ｓにおいて正反射した光Ｌ１は、光軸Ａに平行な状態で再度対物レンズに入射する。対物レンズ１２０を通過後、反射光Ｌ１の一部は、さらにハーフミラー１５６を通過し、マクロレンズ１１８によりＣＣＤラインセンサ１４０上に結像される。
【００２８】
一方、検査対象Ｓの表面に傷、ゴミなどがある場合、そこに入射した照明光は乱反射し（図中、Ｌ２参照）、光軸Ａに非平行な状態で対物レンズ１２０へ入射する。このような乱反射光は、対物レンズ１２０の焦点位置に集光しないので、マクロレンズ１１８の開口絞り１６０によって遮断され、ＣＣＤラインセンサ１４０上に結像することがない。このために、カメラ１０４により撮影された検査対象Ｓの画像では、傷等がある部分が、傷等がない部分よりも輝度が低くなる。したがって、前述した処理部１０６では、撮影された画像の中に輝度の低い部分があるか否かを調べることで、検査対象Ｓに傷等があるか否かを判定することができる。
【００２９】
このように、本実施形態の外観検査装置１００では、撮影された画像における照明光を正反射している領域と、照明光を乱反射している領域との輝度差（以下、単に「輝度差」という）に基づいて検査対象Ｓに傷があるか否かを検出するが、その画像の輝度差は、マクロレンズ１１８の開口絞り１６０の口径Ｄ１と、空間フィルターから射出される照明光の光束径Ｄ２との関係により影響される。
【００３０】
検査対象Ｓにおいて照明光を正反射をしている領域の輝度は、開口絞り１６０の口径Ｄ１を小さくするに従い低くなる。このため、開口絞り１６０の口径Ｄ１を小さく設定しすぎると、撮影された画像における輝度差が小さくなり、検査対象Ｓにおける傷等の有無の判定が困難になる。いま、撮影光学系１１４が収差のないの理想的な光学系であるとすると、開口絞り１６０の口径Ｄ１が空間フィルター射出時の照明光の光束径Ｄ２と同じであれば、検査対象Ｓにおいて正反射し、その結果光軸Ａに平行に対物レンズ１２０に入射した照明光はすべて開口絞り１６０を通過し、ＣＣＤラインセンサ１４０上に結像する。このため、撮影された検査対象Ｓの画像において、輝度差が大きくになり、処理部１０６による検査対象Ｓの傷等の検出が容易になる。
【００３１】
しかし、現実の光学系には必ず収差が存在し、検査対象Ｓにおいて正反射した照明光の全てが対物レンズ１２０の焦点位置に収束するわけではない。このため、開口絞り１６０の口径Ｄ１を空間フィルターの照明光の光束径Ｄ２と等しく設定していると、正反射した照明光の一部が開口絞り１６０で遮られ、ＣＣＤラインセンサ１４０に結像しなくなる。結果として、撮影された検査対象Ｓの画像において輝度差が小さくなり、処理部１０６による傷等の検出が困難になる。
【００３２】
上記問題を解決するためには、開口絞り１６０の口径Ｄ１を照明光の光束径Ｄ２よりも大きく設定し、検査対象Ｓで正反射した照明光のうち光学系の収差により対物レンズ１２０の焦点位置に収束されなかった照明光をもＣＣＤラインセンサ１４０に結像するようにすればよい。しかし、開口絞り１６０の口径Ｄ１をあまりに大きく設定すると、今度は、検査対象Ｓにおいて乱反射した照明光も開口絞り１６０を通過するようになり、開口絞り１６０により正反射成分と乱反射成分とを適切に分離することができなくなる。この場合には撮影された画像に乱反射した照明光によるノイズが加わるので、やはり処理部１０６による傷等の検出が困難になる。
【００３３】
そこで、本実施形態では、光学系の収差の影響を考慮し、検査対象Ｓで正反射された照明光を効率よくＣＣＤラインセンサ１４０に結像させる一方で、検査対象Ｓで乱反射された照明光の撮影画像に対する影響をなるべく抑制するように、開口絞り１６０の口径Ｄ１と、空間フィルター射出時の光束光の射出径Ｄ２との間でＤ２≦Ｄ１≦１．５×Ｄ２の関係が満たされるよう開口絞り１６０の口径と空間フィルター１５４の形態を設定した。
【００３４】
次に、図１に示した外観検査装置１００で用いた撮影光学系１１４の具体例について説明する。
【実施例１】
図３は、実施例１の撮影光学系１１４のレンズ構成を示す図である。図３には、対物レンズ１２０として正のパワーを有する１枚の球面レンズがマクロレンズ１１８を構成するレンズ群の前に配置されている。マクロレンズ１１８としては、例えば特開平１−２１４８１２号公報に開示された光学系を用いることができる。
表１に、実施例１の撮影光学系１１４の具体的な数値構成を示した。
【００３５】
【表１】
2004020552.tif 000003
【００３６】
なお、本明細書において、ＦＥは実効Ｆナンバー、ｆは焦点距離、ｍは横倍率、ｆｂはバックフォーカスである。また、ｒはレンズ面の近軸曲率半径、ｄは面間隔、ｎ（０．６３４）は使用光源の波長（６３４ｎｍ）に対する屈折率、νｄはアッベ数、さらにｎｄはｄ線に対する屈折率である。
なお、実施例１において、マクロレンズ１１８の開口絞りの口径Ｄ１と、空間フィルターから射出される照明光の光束径Ｄ２とは、ともに１０．８ｍｍである。
【００３７】
【実施例２】
ところで、上記のように対物レンズ１２０として球面レンズを使用しても、撮影光学系１１４を対物側にテレセントリックな光学系にすることは可能であるが、撮影光学系１１４の像性能をも良好にするには、対物光学系１２０として非球面レンズを採用することが望ましい。実施例２では、対物レンズ１２０として非球面レンズを採用している。実施例２の具体的数値構成は表２に、レンズ図は図４に示される。なお、利用される非球面レンズでは、第１面が式１で定義される回転対称な非球面となっている。
【式１】
2004020552.tif 000004
ただし、ｘ（ｙ）は、光軸Ａからの距離ｙにおける接平面からのサグ量であり、ｃは曲率１／ｒである。また、係数ＡＭ２およびＡＭ４はそれぞれ、−４．１８−８及び−１．８７−１１である。
【００３８】
【表２】
2004020552.tif 000005
【００３９】
図５は、表２に示した撮影光学系１１４における横収差図である。図５（ａ）は、ラインセンサ１４０の中心（光軸Ａ上の位置）における横収差を、また、図５（ｂ）は、ラインセンサ１４０の端部における横収差の特性をそれぞれ示している。図５に見られるように、対物レンズ１２０として上記の非球面レンズを利用することにより、撮影光学系１１４の収差を像高の高い位置まで良好に抑えることが可能となる。
【００４０】
【実施例３】
前述したように、本実施形態の外観検査装置１００では、検査対象Ｓのサイズに合わせてマクロレンズ１１８の撮影倍率を適宜変えることができる。マクロレンズ１１８の撮影倍率を変えた場合、検査対象Ｓにおいて反射した光束がマクロレンズ１１８を通る位置が変化する。このような光束通過位置の変化は、撮影される画像に影響を及ぼすので、対物レンズ１２０を設計する場合には、そのような光束通過位置の変化をも考慮しなければならない。
【００４１】
また、本実施形態では一定方向に搬送されている検査対象Ｓをラインセンサ１４０を用いて撮影するので、上記のような光束通過位置の変化による影響は、検査対象Ｓが走査される方向より、ラインセンサ１４０に平行な方向により強く現れる。このために、ラインセンサ１４０に平行な方向と、それに直交する方向（検査対象Ｓが搬送される方向）とで対物レンズ１２０の最適な形状は異なってくる。よって、マクロレンズ１１８における倍率変更に伴う光束通過位置の変化をも考慮して対物レンズ１２０を設計すると、その対物レンズ１２０はメリジオナル面とサジタルメントで非球面係数が異なるアナモフィック非球面レンズとなる。ここで、メリジオナル面はラインセンサ１４０に平行な面であり、サジタル面は検査対象Ｓが搬送される方向に平行な面である。
【００４２】
表３に、対物レンズ１２０としてアナモフィック非球面レンズを採用し、マクロレンズ１１８を変倍することにより撮影光学系の倍率を変えた場合における撮影光学系１１４の具体的な数値構成を示した。採用したアナモフィックレンズでは、第１面が式２ａおよび２ｂで定義されるアナモフィック非球面となっている。
【式２】
2004020552.tif 000006
ただし、式２ａはメリジオナル面におけるレンズの形状を表しており、式２ｂはサジタル面におけるレンズの形状を表している。ＲＺ０はサジタル断面の近軸での曲率半径であり、係数ＡＭ２、ＡＭ４及びＡＳ２はそれぞれ−２．３３−７、−５．９６−１１及び−６．３１−７である。
【００４３】
【表３】
2004020552.tif 000007
【００４４】
図６は、上記アナモフィック非球面レンズを採用した撮影光学系１１４における横収差図であり、撮影光学系１１４の撮影倍率０．４倍、０．５倍、および０．６倍の各々に設定された場合における、ラインセンサ１４０の中心での横収差と、ラインセンサ１４０の端部での横収差の特性をそれぞれ示している。図６より、アナモフィック非球面レンズを採用することにより、撮影倍率が変えられた場合でも、撮影光学系１１４が収差を良く抑えられることが分かる。
【００４５】
【実施例４】
図７は、実施例４の撮影光学系１１４のレンズ構成を示す図である。図７では、対物光学系１２０として互いに貼り合わせられた２枚のレンズが用いられている。マクロレンズ１１８は、図３に示したものと同じ構成のものが利用されている。
【００４６】
表４に、図７に示す撮影光学系１１４の具体的な数値構成を示した。
【表４】
2004020552.tif 000008
【００４７】
このように、対物レンズ１２０として２枚のレンズを貼り合わせたレンズを利用しても、物体側におけるテレセントリック性が良好な撮影光学系１１４を得ることができる。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、検査対象のサイズの変化に合わせ、光学系の撮影倍率を簡単に変えることができ、それでいて安価である外観検査装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る外観検査装置の構成を示す図である。
【図２】図１の外観検査装置において照明光が進む経路を概略的に示す図である。
【図３】図１の外観検査装置で用いることができる撮影光学系のレンズ構成の一例を示す図である。
【図４】図１の外観検査装置で用いることができる撮影光学系のレンズ構成の他の例を示す図である。
【図５】表２に示した撮影光学系における横収差図である。
【図６】対物レンズとしてアナモフィック非球面レンズを採用した場合の図３に示した撮影光学系における横収差図である。
【図７】図１の外観検査装置で用いることができる撮影光学系のレンズ構成の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１００　外観検査装置
１０２　照明手段
１０４　カメラ
１１４　撮影光学系
１１８　カメラ側光学系
１２２　レンズ側マウント
１２０　対物光学系
１３２　移動ステージ
１４０　ＣＣＤラインセンサ
１５２　光源
１５４　空間フィルター
１５６　ハーフミラー
１６０　開口絞り
１６２　カメラ側支持手段
１８０　対物側支持手段
Ａ　撮影光学系の光軸
Ｓ　検査対象
【図１】
2004020552.tif 000009
【図２】
2004020552.tif 000010
【図３】
2004020552.tif 000011
【図４】
2004020552.tif 000012
【図５】
2004020552.tif 000013
【図６】
2004020552.tif 000014
【図７】
2004020552.tif 000015