(57)【要約】【課題】  、簡易な構成で、安価に、固体撮像素子の入射瞳の位置と照明Ｆ値、サイズに合わせて、照明を行うことが可能な固体撮像素子照明装置を提供する。【解決手段】  フィールドレンズＦＬ１とＦＬ２は、図示しない機構により、光学系中に挿脱可能とされている。そして、フィールドレンズＦＬ１とＦＬ２のパワーは、検査される固体撮像素子６，７の仕様に応じて決定される。すなわち、固体撮像素子６，７の入射瞳位置に応じてフィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２のパワー（焦点距離）が、異なるようにされている。さらに言えば、フィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２を挿入したときの、固体撮像素子照明装置の射出瞳の光軸方向位置が、固体撮像素子６，７の入射瞳位置に一致するようなパワーのフィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２を使用する。固体撮像素子６，７の各画素の感度などを検査するときには、フィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２にパターンを形成しない。【選択図】  図１
2005164346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子を照明光により照明して検査を行うための固体撮像素子照明装置であって、光源と、当該光源からの光により第１の面を照明する照明光学系と、前記第１の面を第２の面に結像する像側テレセントリック投影光学系を有し、前記第１の面近傍に、少なくとも１つの、前記像側テレセントリック投影光学系以外のレンズを前記テレセントリック投影光学系内に挿脱可能に備え、前記レンズは、当該レンズを前記テレセントリック投影光学系内に挿入し、前記第２の面に前記固体撮像素子の撮像面を配置したとき、前記固体撮像素子の中心を照明する主光線が前記レンズの中心を通り、かつ、この固体撮像素子照明装置の射出瞳と前記撮像素子の入射瞳との光軸方向位置が一致するようなパワー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２】
前記照明光学系が、前記第１の面をテレセントリックに照明することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子照明装置。
【請求項３】
前記第１の面に検査用チャートパターンを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固体撮像素子照明装置。
【請求項４】
前記レンズが平凹レンズであり、前記第１の面が、前記平凹レンズの平面と実質的に一致していることを特徴とする請求項３に記載の固体撮像素子照明装置。
【請求項５】
前記照明光学系が、瞳径を変更する手段を有することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の固体撮像素子照明装置。
【請求項６】
前記照明光学系が、インテグレータを備えることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の固体撮像素子照明装置。
【請求項７】
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１から請求項６のうちいずれか１項に記載の固体撮像素子照明装置を用い、前記第２の面に前記固体撮像素子の撮像面を一致させて、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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子を照明光により照明し、その固体撮像素子の出力を測定することにより、その固体撮像素子の性能を評価するために使用される固体撮像素子照明装置、及びこの固体撮像素子照明装置を使用した固体撮像素子の検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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はいくつかあるが、例えば以下に示すような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】
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、入射瞳が撮像面から近い位置にある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、照明光学系の射出瞳と固体撮像素子の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、この発明は特開２００３−１５６４０６号公報（特許文献１）として出願公開されている。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、例えば複数の拡散板を挿入してそれを２次光源として、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、前記２次光源をリレーした像となり、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。このとき、１次照明面と前記固体撮像素子とが共役である必要はなく、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】
【特許文献１】特開２００３−１５６４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載される発明においては、分割照明光学系の射出瞳の位置が固定であるので、サイズ、入射瞳位置、照明Ｆ値が異なる固体撮像素子の種類に応じて、それぞれ複数の拡散板と、視野絞りを有する複数のリレー光学系を設計し、アダプタとして備え、それを切り替えて検査しなければならず、機構も複雑である。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。
【００１４】
また、前記アダプタ挿入時には、チャートを固体撮像素子上に結像できないため、解像力検査などは、前記アダプタを退避させ、テレセントリックな光束で検査していた。そのため、固体撮像素子が要求する入射瞳位置と照明Ｆ値で照明しながら、固体撮像素子の解像力などの検査を行うことはできなかった。
【００１５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、安価に、固体撮像素子の入射瞳の位置と照明Ｆ値、サイズに合わせて、照明を行うことができると共に、チャートを固体撮像素子に結像させて解像力等の試験を行う場合においても、固体撮像素子が要求する入射瞳位置と照明Ｆ値で照明可能な固体撮像素子照明装置、及びこの固体撮像素子照明装置を使用し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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記課題を解決するための第１の手段は、固体撮像素子を照明光により照明して検査を行うための固体撮像素子照明装置であって、光源と、当該光源からの光により第１の面を照明する照明光学系と、前記第１の面を第２の面に結像する像側テレセントリック投影光学系を有し、前記第１の面近傍に、少なくとも１つの、前記像側テレセントリック投影光学系以外のレンズを前記像側テレセントリック投影光学系内に挿脱可能に備え、前記レンズは、当該レンズを前記像側テレセントリック投影光学系内に挿入し、前記第２の面に前記固体撮像素子の撮像面を配置したとき、前記固体撮像素子の中心を照明する主光線が前記レンズの中心を通り、かつ、この固体撮像素子照明装置の射出瞳と前記撮像素子の入射瞳との光軸方向位置が一致するようなパワーを有することを特徴とするもの（請求項１）である。
【００１７】
本手段において光軸というのは、像側テレセントリック投影光学系の光軸に平行で、前記レンズの中心を通る軸を言う。又、像側テレセントリック投影光学系とは、前記挿脱可能なレンズを挿入しないとき、第１の面を第２の面に像側テレセントリックに投影する光学配置を意味する。前記挿脱可能なレンズはフィールドレンズとして働く。
【００１８】
本手段においては、光源からの光により第１の面（必ずしも物体が置かれているとは限らない）を照明し、像側テレセントリック投影光学系により、第１の面を第２の面に結像させる。この状態では、この光学系の射出瞳は無限遠にあり、照明光は第２の面に対して光軸に平行に入射する。従って、従来と同じように、テレセントリックな照明光で固体撮像素子を照射する場合には、第１の面に何も置かずに照明を行えばよく、検査用チャートの像をテレセントリックに固体撮像素子の撮像面に結ばせる場合には、検査用チャートを第１の面に配置すればよい。
【００１９】
入射瞳が無限遠にない固体撮像素子の照明や検査を行う場合には、像側テレセントリック投影光学系以外のレンズを第１の面の近傍に挿入する。このレンズとしては、このレンズを前記テレセントリック投影光学系内に挿入し、前記第２の面に前記固体撮像素子の撮像面を配置したとき、この固体撮像素子照明装置の射出瞳と固体撮像素子の入射瞳が一致するようなパワーを有するものを使用する。これにより、実際の固体撮像素子の使用条件に近い状態で、固体撮像素子を照明し検査することができる。
【００２０】
なお、像側テレセントリック光学系が、像側テレセントリックとなっているため、前記レンズを挿入しても、レンズの後側主点を通る光線は、レンズを挿入しない場合と同じ光路をたどって、レンズを挿入しないときと同じ第２の面の位置を、垂直照明（光軸に平行に照明）する。よって、レンズの中心（節点）を通る光が、固体撮像素子の中心を照明するようにし、レンズの後側主点の位置が、レンズを切り替えたときでも一定になるようにしておけば、第１の面をテレセントリックに照明しない場合でも、常に固体撮像素子の中心を垂直照明するような条件で照明を行うことができる。
【００２１】
又、この場合でも、第１の面と第２の面を共役にできるので、第１の面に検査チャートを配置することにより、実際の使用条件に近い条件で、解像度の検査を行うことができる。なお、レンズには厚みがあり、前側主点にある角度で入射した光線が、その位置からずれた後側主点からその角度で出射する。また、第１の面と第２の面を共役にしたとき、レンズをチャートに近づけても、レンズの後側主点の位置と第２の面とは僅かに共役からずれるのみである。このため、固体撮像素子照明装置の射出瞳と固体撮像素子の入射瞳との光軸に垂直な方向の位置がわずかにずれることになるが、通常、前側主点と後側主点との距離、第１の面とレンズの後側主点位置との距離は短いので、このずれは、問題とはならない。
【００２２】
さらに、本手段においては、前記レンズを光軸方向に垂直に複数枚配列することにより、光束を分割し、各々のレンズを通った光により、別々の固体撮像素子を照明したり、別々の固体撮像素子の解像度を検査用チャートを用いて検査することができる。
【００２３】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記照明光学系が、前記第１の面をテレセントリックに照明することを特徴とするもの（請求項２）である。
【００２４】
本手段においては、照明光学系が、第１の面をテレセントリックに照明するので、周知のコサイン４乗則に起因する照明ムラなしに、第１の面を照明することができ、従って、固体撮像素子を照明する照明光のムラを低減できる。また、この場合は、前述の前側主点と後側主点とのずれの影響を無くすためには、光学系の全長がずれの分だけ変わるのを考慮してレンズのパワーを決定し、装置に射出瞳位置（ＥＰ）を所望の値にしてもよい。
【００２５】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記第１の面に検査用チャートパターンを備えることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００２６】
本手段においては、検査用チャートを用いて、実際の使用条件に近い形で、固体撮像素子の解像度等を検査することができる。検査用チャートは、前記レンズの表面の片面を平面にしてその上に形成してもよく、レンズとは別の面に形成してもよい。
【００２７】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、前記レンズが平凹レンズであり、前記第１の面が、前記平凹レンズの平面と実質的に一致していることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２８】
平凹レンズの平面側の面を前記第１の面とすることにより、第２の面に共役な第１の面と、平凹レンズの後側主点の位置を近づけることが可能になる。よって、これらの位置がずれていることに起因する固体撮像素子照明装置の射出瞳と固体撮像素子の入射瞳とのずれを小さく押さえることができる。
【００２９】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段から第４の手段のいずれかであって、前記照明光学系が、瞳径を変更する手段を有することを特徴とするもの（請求項５）である。
【００３０】
本手段においては、照明光学系の瞳径を変更することができるので、装置のＦ値を変更可能であり、検査される固体撮像素子の実際の使用条件に適合した照明を行うことができる。瞳径を変更する手段としては、可変開口絞りやズーム光学系を使用することができる。
【００３１】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第１の手段から第５の手段のいずれかであって、前記照明光学系が、インテグレータを備えることを特徴とするもの（請求項６）である。
【００３２】
本手段においては、照明光学系が、インテグレータを備えるので、照明光学系によって照明される第１の面の照度ムラを低減することができ、よって、照度ムラが低減された光で、固体撮像素子を照明することが可能となる。
【００３３】
前記課題を解決するための第７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、請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の固体撮像素子照明装置を用い、前記第２の面に前記固体撮像素子の撮像面を一致させて、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７）である。
【００３４】
本手段においては、実際の使用状態に近い状態で、固体撮像素子を照明して検査を行うことができる。さらに、前記レンズを複数枚挿入すれば、複数の固体撮像素子を一度に照明して検査することができる。
【００３５】
さらに、固体撮像素子の中心を通る光線が、前記レンズの後側主点を通るように前記レンズを配置すれば、固体撮像素子の中心を垂直照明でき、実際の固体撮像素子が使用される場合と同じ条件で、照明を行うことができる。
【発明の効果】
【００３６】
以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成で、安価に、固体撮像素子の入射瞳の位置と照明Ｆ値、サイズに合わせて、照明を行うことができると共に、チャートを固体撮像素子に結像させて解像力等の試験を行う場合においても、固体撮像素子が要求する入射瞳位置と照明Ｆ値で照明可能な固体撮像素子照明装置、及びこの固体撮像素子照明装置を使用した固体撮像素子の検査方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
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、本発明の実施の形態の１例である固体撮像素子照明装置の光学系を示す概要図である。光源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Ｌ１でチャート相当面５を均一でテレセントリックに照明する。３は、挿脱可能な複数の熱線カットフィルタやＮＤフィルタやカラーフィルタ等のフィルタである。
【００３８】
フィールドレンズＦＬ１とＦＬ２が挿入されていないときは、開口絞りＡＳからでた光は、レンズＬ１により光軸に平行な光とされ、チャート相当面５を照明し、この光はレンズＬ２により集光される。点Ｐ１はレンズＬ２の後側焦点となっており、かつ、レンズＬ３の前側焦点となっている。よって、この光は、レンズＬ３により再び光軸に平行な光となり、固体撮像素子６，７を垂直に照明する。すなわち、開口絞りＡＳからレンズＬ３に至る光学系は、入側、出側の両側テレセントリックな光学系とされている。
【００３９】
フィールドレンズＦＬ１とＦＬ２は、図示しない機構により、たとえばターレットのようなもので、この光学系中に挿脱可能とされている。そして、フィールドレンズＦＬ１とＦＬ２のパワーは、検査される固体撮像素子６，７の仕様に応じて決定される。すなわち、固体撮像素子６，７の入射瞳位置に応じてフィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２のパワー（焦点距離）が、異なるようにされている。さらに言えば、フィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２を挿入したときの、固体撮像素子照明装置の射出瞳の光軸方向位置が、固体撮像素子６，７の入射瞳位置に一致するようなパワーのフィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２を使用する。固体撮像素子６，７の各画素の感度などを検査するときには、フィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２にパターンを形成しない。
【００４０】
図１に示す例では、フィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２を平凹レンズとし、平面側を後面にして、この平面側を、テレセントリックに配置されたレンズＬ２、Ｌ３からなる像側テレセントリック投影光学系に対して、固体撮像素子６，７の撮像面と共役になるような位置に配置している。即ち、平凹レンズの平面側がチャート相当面５になるようにしている。
【００４１】
固体撮像素子６，７のサイズに合わせて、フィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２は、たとえば長方形にカットされ、隣の固体撮像素子を照明してしまわないように、枠で仕切られている（視野絞りとなる）。解像力を検査するときには、フィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２の平面側（チャート相当面）に解像力チャ−トを蒸着することにより、解像力チャートと固体撮像素子の撮像面の共役関係がフィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２のパワーの影響をうけないようにする。このとき、フォールドレンズＦＬ１，ＦＬ２の後側主点は、厳密には固体撮像素子の撮像面と共役ではなくなる。
【００４２】
このため、チャート相当面がテレセントリックに照明されていないときには、固体撮像素子の中心を照明する主光線がレンズの節点を通らないので、固体撮像素子照明装置の射出瞳と固体撮像素子の入射瞳の位置が、光軸に垂直な方向に僅かにずれが、その量は小さいので実用上問題とはならない。ただし、本実施の形態における最良の形態では、チャート相当面をテレセントリックに照明しているため、前記主光線は、前記レンズの節点を通り、よって、固体撮像素子照明装置の射出瞳と固体撮像素子の入射瞳の位置を一致させることができる。
【００４３】
図１に示す固体撮像素子照明装置の光学系においては、レンズＬ２、Ｌ３を照明する照明光もテレセントリックになっているので（即ち、レンズＬ２、Ｌ３からなる光学系は、両側テレセントリックになっているので）、光線Ｒ１は、フィールドレンズＦＬ１の中心を通過しても曲げられない。よって光線Ｒ１は、テレセントリックな配置となっている投影光学系のレンズＬ２，Ｌ３でリレーされ、固体撮像素子６の中心を真上（正面）から照明できる。ＦＬ２を通る光線Ｒ２も同様である。
【００４４】
フィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２のパワーを変えても、フィールドレンズの中心を通る光線Ｒ１，Ｒ２は変わらない。よって、常にＲ１，Ｒ２は、固体撮像素子６，７を真上（正面）から照明できる。
【００４５】
フィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２にパワーがないときは、点Ｐ１に射出瞳（可変開口絞りＡＳの像）ができて、固体撮像素子６，７をテレセントリック（瞳位置無限大）に照明する。しかし、フィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２に凹のパワーがあると、光線Ｒ１，Ｒ２は変わらないが、可変開口絞りＡＳと共役関係にある固体撮像素子照明装置の射出瞳位置を、点Ｐ１より固体撮像素子６，７側にすることができる。そして、凹パワーを変更することにより、固体撮像素子６、７から見た固体撮像素子照明装置の射出瞳の位置を有限の位置に変更できる。
【００４６】
以上の説明においては、コンデンサレンズＬ１は、可変開口絞りＡＳからの光束をチャート相当面５へテレセントリックに照明するようにして、レンズＬ２、Ｌ３からなる光学系を両側テレセントリックにしている。しかし、レンズＬ２，Ｌ３からなる光学系を、像側テレセントリックな片側テレセントリックの配置にしておけば、チャート相当面５をテレセントリックに照明せずとも、前述のように、固体撮像素子６，７の中心を垂直に照明できる。即ち、固体撮像素子６，７の中心を照明する主光線が、フィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２の中心を通る（パワーがあってもほとんど曲げられない）ようにすればよい。このような関係を保ったまま、レンズＬ２、Ｌ３の結像倍率を考え、固体撮像素子６，７のサイズに合わせてフィールドレンズＦＬ１，ＦＬ２のサイズを決定すればよい。
【００４７】
しかし、チャート相当面５をテレセントリックに照明した方が、コサイン４乗則（入射瞳から出射する光線が光軸となす角度をθとすると、cos４θに比例して照度が低下する現象）に起因する照明ムラが小さい状態で、チャート相当面５を照明することができる。
【００４８】
さらに、フィールドレンズＦＬ１、ＦＬ２が厚肉レンズであり、前側主点と後側主点のずれが大きい場合でも、入射光の入射角が０°であるので、射出瞳は、フィールドレンズＦＬ１、ＦＬ２の光軸上に形成される。又、フィールドレンズＦＬ１、ＦＬ２の後側主点とチャート相当面５のずれも問題とはならない。
【００４９】
また、インテグレータ４が無くても照明できるが、インテグレータ４を備えたほうが照明均一性が向上する。
【００５０】
また、たとえば、図示しない制御系、モーター、羽根などにより、可変開口絞りＡＳの径を可変するようにすると、固体撮像素子照明装置の射出瞳径が可変になるため、照明Ｆ値を可変にできる。このようなことは、固定開口絞りを用いても、コンデンサレンズＬ１をズーム光学系にすることにより実現できる。
【００５１】
図２は、本発明の実施の形態の他の例である固体撮像素子照明装置の光学系を示す概要図である。この実施の形態においては、フィールドレンズＦＬ１、ＦＬ２として、平凹レンズを使用せず、両凹レンズを使用している。そして、チャート相当面５を、フィールドレンズＦＬ１、ＦＬ２の後側に設け、さらに、チャート相当面５を、レンズＬ２、Ｌ３からなる光学系に対して、固体撮像素子６，７の撮像面と共役にしている。よって、フィールドレンズＦＬ１、ＦＬ２の後側主点とチャート相当面５との距離が図１に示す場合より遠くなるが、実質的にはあまり問題がない。その他の構成は図１に示す実施の形態と同じであるので、説明を省略する。なお、図１、図２に示す実施の形態のいずれにおいても、フィールドレンズＦＬ１、ＦＬ２は、できるだけ薄肉レンズを使用し、固体撮像素子６，７の撮像面と共役な面と、フィールドレンズＦＬ１、ＦＬ２の後側主点との位置のずれを小さくすることが好ましい。
【００５２】
以上の説明においては、固体撮像素子を２つ照明する場合について説明した。しかし光学系がカバーする照明視野内で、固体撮像素子の数に対応したフィールドレンズを設けることにより、１つでも、いくつでも任意の間隔で固体撮像素子の真上から、隣の固体撮像素子を照明することなく、固体撮像素子に要求される要求する瞳位置、照明Ｆ値で照明できる。
【実施例】
【００５３】
図１に示すような光学系において、フィールドレンズＦＬ１、ＦＬ２のパワーを変え、異なる入射瞳位置を有する固体撮像素子６，７を照明する例について、図３〜図５の光路図を用いて説明する。図３〜図５は可変開口絞りＡＳより固体撮像素子６，７側のみを示している。
【００５４】
図３〜図５において、図１におけるＤ１〜Ｄ６は全て100mmであり、Ｌ１〜Ｌ３の焦点距離距離も全て100mmとしている。簡単化のため、全てのレンズは薄肉レンズとして扱っている。可変開口絞りＡＳの直径は１０mmとしている。
【００５５】
各図におけるフィールドレンズＦＬ１、ＦＬ２の焦点距離ｆ、固体撮像素子６，７側から見た固体撮像素子照明装置の射出瞳の位置ＥＰ、固体撮像素子照明装置のＦ値を表１に示す。
（表１）
【００５６】
【表１】
2005164346.tif 000003
【００５７】
各図において、（ａ）は、２つのフィールドレンズを設けて２つのチップを照明している状態を示すが、光路をより分かりやすくするために一つのフィールドレンズに対応する光路だけを（ｂ）に示している。又、図３においてＰ２、図４においてＰ３−１、Ｐ３−２、図５において、Ｐ４−１、Ｐ４−２として示されているのは射出瞳である。絞りのように描いたが、絞りがあるわけではない。
【００５８】
図３〜５のレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３は同一形状であり、各々が２枚のレンズで構成されているため、画角が小さく、大きな固体撮像素子に対応できていない。しかし、レンズ枚数を増やせば、大画角の光学系とすることができ、より大きな撮像素子の照明や、多チップの照明に使用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態の１例である固体撮像素子照明装置の光学系を示す概要図である。
【図２】本発明の実施の形態の他の例である固体撮像素子照明装置の光学系を示す概要図である。
【図３】本発明の実施の形態で、テレセントリック照明系としたときの光路図である。
【図４】本発明の実施の形態で、瞳位置を−３０mmとしたときの光路図である。
【図５】本発明の実施の形態で、瞳位置を−５０mmとしたときの光路図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…光源  ２…リレーレンズ、３…フィルタ、４…インテグレータ、５…チャート相当面、６，７…固体撮像素子、Ｌ１…コンデンサレンズ、Ｌ２…レンズ、Ｌ３…レンズ、ＦＬ１，ＦＬ２…フィールドレンズ、ＡＳ…可変開口絞り、Ｐ１…点、Ｐ２，Ｐ３−１、Ｐ３−２，Ｐ４−１，Ｐ４−２…射出瞳、
【図１】
2005164346.tif 000004
【図２】
2005164346.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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