(57)【要約】【課題】小型化を促進する。大幅なコストダウンを図る。光源の位置を外部から調整できるようにする。光源を単独で交換できるようにする。【解決手段】光源４−１，４−２をレンズ胴体２−３と撮影対象１との間に位置するように配置する。光源４−１，４−２の光軸をレンズ２−１の光軸に対して少し傾け、レンズ２−１の外径よりも少し内側に位置するように光源４−１，４−２を配置する。光源４−１，４−２は、その位置や光軸の角度を調整可能に、金具によってレンズ胴体２−１に取り付ける。【選択図】  図１
2005165602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影対象を照明する光源と、この光源によって照明される前記撮影対象からの反射光を撮像面に導くレンズとを備えた照明装置において、
前記光源は、前記レンズと前記撮影対象との間に前記レンズの外径よりも内側に位置するように配置され、かつ、その光軸が前記レンズの光軸に対して所定の角度で傾けられていることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハに刻印された識別用の文字などを読み取る際に用いられる照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体ウエハの表面にレーザマーカなどで刻印された識別用の文字（ＩＤ）を光学的手段で自動的に読み取り、その半導体ウエハの情報を識別する装置がある。この装置において、誤り無くＩＤを読み取るためには、できるだけコントラストの高い画像を撮影する必要がある。このために、従来より、この種の装置では、カメラと照明装置とを組み合わせている。
【０００３】
半導体ウエハの表面は鏡面状となっているので、光を入射すると、入射角と同じ反射角でほゞ全量正反射することになる。一方、半導体ウエハにおいて、ＩＤが刻印された部分は、ＩＤが刻印されていない部分に比べて正反射する光量が少なくなる。したがって、半導体ウエハに入射した光の反射光路上にカメラのレンズを置いて撮像面上に集光すれば、ＩＤのない部分に対応するところは明るく、ＩＤに対応する部分は比較的暗く映り、コントラストの高い画像を得ることができる。これにより、半導体ウエハに刻印されたＩＤを誤りなく抽出することができるようになる。
【０００４】
この照明装置において、光源からの光の入射角度は、深く（垂直に近く）することが望ましい。そうしないと、反射光がカメラの撮像面に届きにくくなったり、光源とカメラのレンズとの間の水平距離が大きくなったりする。そこで、例えば特許文献１では、ハーフミラーを利用して光源の光軸をカメラのレンズの光軸と一致させる同軸落射照明を採用している。
【０００５】
図５は特許文献１に記載された同軸落射照明の要部を示す図である。同図において、１は撮影対象（半導体ウエハ）、２はカメラであり、カメラ２のレンズ２−１と撮影対象１との間にはハーフミラー３が設けられ、ハーフミラー３の横方向にはレンズ２−１の光軸に対してその光軸を直角にして光源４が設けられている。
【０００６】
この構成において、光源４から出射された光は、ハーフミラー３によって反射し、撮影対象１に入射される。撮影対象１に入射された光源４からの光は、垂直に反射し、ハーフミラー３を透過してカメラ２のレンズ２−１に至り、このレンズ２によって集光されて、カメラ２の撮像面２−２に導かれる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３０５０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された同軸落射照明によると、ハーフミラーなどの構成部品を必要とし、またそれらの構成部品を精密に設けなければならず、高価となる（問題(1)）。
また、光源はその光軸をカメラのレンズの光軸に対し直角にして配置せざるを得ず、光源がカメラのレンズより横方向に突出するため、小型化を阻害する（問題(2)）。
また、光源からの光を撮像対象に対して垂直に入射しているため、ＩＤの刻印の深さが浅いような場合、コントラストの高い映像が得られないという弱点がある（問題(3)）。すなわち、ＩＤの刻印の深さが浅い場合、そこで乱反射する光の量が少なく（図６（ｂ）参照）、コントラストの高い映像が得られない。
【０００９】
なお、図７に示すように、カメラ２のレンズ胴体２−３内に、光源４−１，４−２をレンズ２−１よりも後方に配置し、この光源４−１，４−２の光軸をレンズ２−１の光軸に対して少し傾けるようにした構成が考えられる。このような構成とすれば、先の特許文献１に記載された同軸落射照明の問題(1)〜(3)を解決することができる。
【００１０】
すなわち、ハーフミラーを必要としないので、コストを低減することができる。また、レンズ２−１の外径の内側に光源４−１，４−２が位置するので、小型化を図ることができる。また、光源４−１，４−２の光軸をレンズ２−１の光軸に対して少し傾けているので、ＩＤの刻印の深さが浅い場合、そこで乱反射する光の量が増え、同軸落射照明よりもコントラストの高い画像が得られるようになる。
【００１１】
しかし、このような構成とした場合、レンズ胴体内に光源を配置するため、製造が複雑となり、大幅なコストダウンは図れない（問題(4)）。
また、光源の位置や光軸の角度の調整が困難である（問題(5)）。
また、光源又はレンズの何れかを交換したい場合でも、他方も一括して交換しなければならず、無駄が生じる（問題(6)）。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を達成するために本発明は、撮影対象を照明する光源と、この光源によって照明される撮影対象からの反射光を撮像面に導くレンズとを備えた照明装置において、レンズと撮影対象との間にレンズの外径よりも内側に位置するように光源を配置し、かつ、その光源の光軸をレンズの光軸に対して所定の角度で傾けるようにしたものである。
この発明によれば、レンズと撮影対象との間にレンズの外径よりも内側に位置するように配置された光源によって、撮影対象が照明される。この場合、光源によってレンズの一部が隠されるが、全体からみればわずかな部分であり、撮像画像の品質や明るさに与える影響は軽微である。また、光源がレンズの外径よりも内側に位置するので、光源がレンズよりも外側に突出することがなく、小型化が図られる。また、光源がレンズと撮影対象との間（レンズの前方）に配置されるので、カメラのレンズ胴体と別体とすることが可能となり、レンズ胴体に手を加える必要がなくなる。また、光源の位置や光軸の角度を外部から調整したり、光源を単独で交換することも可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レンズと撮影対象との間にレンズの外径よりも内側に位置するように配置された光源によって撮影対象が照明されるものとなり、ハーフミラーなどの構成部品を必要とせず、光源がレンズよりも外側に突出することもなく、小型化を促進するとともにコストを低減することができる。
また、本発明によれば、光源がレンズの前方に配置されるので、カメラのレンズ胴体と別体とすることが可能となり、レンズ胴体に手を加える必要がなくなることから、大幅なコストダウンを図ることができる。
また、本発明によれば、光源の位置や光軸の角度を外部から簡単に調整することが可能となる。また、光源を単独で交換することも可能であり、光源又はレンズの何れかを交換したい場合、無駄が生じないものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係る照明装置の一実施の形態の要部を示す図である。同図において、図７と同一符号は図７を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示す。
【００１５】
この実施の形態では、光源４−１，４−２をレンズ胴体２−３内ではなく、レンズ胴体２−３と撮影対象１との間に位置するように配置している。すなわち、光源４−１，４−２とレンズ胴体２−３とを別体とし、レンズ２−１の前方に位置するように光源４−１，４−２を配置している。また、光源４−１，４−２の光軸をレンズ２−１の光軸に対して少し傾け、レンズ２−１の外径よりも少し内側に位置するように光源４−１，４−２を配置している。
【００１６】
図２は図１におけるレンズ２−１と光源４−１，４−２との配置関係を示す平面図である。光源４−１，４−２はレンズ２−１の前方にレンズ２−１にかぶさるように配置されている。光源４−１，４−２は、図示されていない金具によって、その位置や光軸の角度を調整可能にレンズ胴体２−１に取り付けられている。
【００１７】
この実施の形態において、撮影対象１は、レンズ２−１の後方からではなく、レンズ２−１の前方から光源４−１，４−２によって直接照明される。この場合、光源４−１，４−２はレンズ２−１の口径内に配置されているので、光源４−１，４−２から出て撮影対象１の鏡面で正反射した光のほゞ全量がレンズ２−１に戻され、レンズ２−１によって集光されて、カメラ２の撮像面２−２に導かれるものとなる。
【００１８】
このとき、撮影対象１のＩＤは鏡面仕上げではないので、光が乱反射し、その結果周囲よりも暗く映ることになる。また、光源４−１，４−２の光軸がレンズ２−１の光軸に対して少し傾けられているので、ＩＤの刻印の深さが浅い場合、そこで乱反射する光の量が増え、同軸落射照明よりもコントラストの高い画像が得られるようになる。
【００１９】
なお、光源４−１，４−２によってレンズ２−１の一部（図１中に斜線で示した部分）が隠されるが、全体からみればわずかな部分であり、撮像画像の品質や明るさに与える影響は軽微である。この場合、光源４−１，４−２が撮像画像に映るが、光源４−１，４−２が撮像画像に映る領域にはＩＤが存在しないように撮影対象１を配置すれば問題はない。
【００２０】
以上の説明から分かるように、本実施の形態によれば、レンズ２−１と撮影対象１との間にレンズ２−１の外径よりも内側に位置するように配置された光源４−１，４−２によって撮影対象１が照明されるものとなり、ハーフミラーなどの構成部品を必要とせず、光源４−１，４−２がレンズ２−１よりも外側に突出することもなく、小型化を促進するとともにコストを低減することができる。
【００２１】
また、光源４−１，４−２をレンズ２−１の前方に配置し、カメラ２のレンズ胴体２−３と別体としているので、レンズ胴体２−３に手を加える必要がなくなり、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００２２】
また、光源４−１，４−２の位置や光軸の角度を外部から調整することができる。これにより、レンズ２−１と光源４−１，４−２との位置を変更したり、撮影対象１上のＩＤに強い光を当てるように光源４−１，４−２の光軸の角度を調整したりすることが、外部から簡単に行うことが可能となる。また、光源４−１，４−２を単独で交換することができ、光源４−１，４−２又はレンズ２−１の何れかを交換したい場合、無駄が生じないものとなる。
【００２３】
なお、上述した実施の形態では、光源を２つとした例を示したが、１つとしてもよく、さらに多くの光源を設けるようにしてもよい。例えば、図３（ａ）に示すように光源４を４つ設けたり、３個一組の光源４を４組設けたりするなどとしてもよい。また、図３（ｃ）に示すようなバー状の光源５を設けたり、図３（ｄ）に示すようなリング状の光源６を設けたりしてもよく、バー状の光源やリング状の光源などを組み合わせるようにしてもよい。
【００２４】
また、例えば図４（ａ）に示すように、光源４−１をレンズ２−１の外径の外側に配置し、光源４−１によって撮影対象１を斜光照明しながら、レンズ２−１の外径の内側に位置する光源４−２によって十分に深い入射角度での照明を行うようにしてもよい。また、図４（ｂ）に示すように、レンズ２−１の外径の内側に位置する光源４−２の光の入射角度を垂直（同軸落射照明）としてもよい。本発明では、図４（ｂ）に示すような光源４−２の光の入射角度を垂直にした状態も、「光源の光軸がレンズの光軸に対して所定の角度で傾けられている」状態の定義に含まれるものとする。
【００２５】
また、上述した実施の形態では、撮影対象１を半導体ウエハとしたが、撮影対象１は半導体ウエハに限られるものではなく、例えばＩＤが刻印された瓶や缶などであってもよい。また、読み取る対象はＩＤでなくてもよく、文字や模様などであってもよい。
また、上述した実施の形態では、光源４−１，４−２の位置や光軸の角度を調整可能としたが、必ずしも調整可能としなくてもよい。
【００２６】
光源４−１，４−２とレンズ２−１との位置はレンズ２−１の大きさ、撮影対象１の常態、レンズ２−１と撮影対象１との距離など様々な要因によって一義的に最適な位置を決められない場合がある。このような場合、光源４−１，４−２の位置や光軸の角度を調整可能とすることによって、最適な位置に合わせ込むことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る照明装置の一実施の形態の要部を示す図である。
【図２】レンズと光源との配置関係を示す平面図である。
【図３】光源の他の配置例を示す図である。
【図４】斜光照明と組み合わせた場合の構成例を示す図である。
【図５】特許文献１に記載された同軸落射照明の要部を示す図である。
【図６】ＩＤの刻印の深さが深い場合および浅い場合の同軸落射照明による光の乱反射を示す図である。
【図７】レンズ胴体内に光源を設けた例を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１… 撮影対象（半導体ウエハ）、２…カメラ、２−１…レンズ、２−２…撮像面、２−３…レンズ胴体、４（４−１，４−２），５，６…光源。
【図１】
2005165602.tif 000003
【図２】
2005165602.tif 000004
【図３】
2005165602.tif 000005
【図４】
2005165602.tif 000006
【図５】
2005165602.tif 000007
【図６】
2005165602.tif 000008
【図７】
2005165602.tif 000009