(57)【要約】【課題】曲面、特に曲率の大きな曲面を持つ光学部材であっても高精度で異物検出することができ、さらに散乱性を有した異物のみならず吸収性を有した異物も良好に検出することができる撮像システムを提供すること。【解決手段】撮像システムは、被検物に対して光を入射させる光源部と、被検物を含む被検光学系と、光源部と被検光学系との間に配設される遮光絞りと、被検光学系を介した光が入射する撮像光学系、および撮像光学系に対して被検物と共役な位置関係にある撮像手段と、を有し、被検光学系および撮像光学系により結像する遮光絞りの像の径をＤａ、遮光絞りの径をＤｂ、撮像光学系の焦点距離をＦａ、被検光学系の焦点距離をＦｂ、撮像光学系の射出瞳径をＬとすると、以下の式（１）、Ｄａ＝Ｄｂ×Ｆａ／Ｆｂ≧Ｌ・・・（１）を満たす構成にした。【選択図】図１
2007199042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物に対して光を入射させる光源部と、
前記被検物を含む被検光学系と、
前記光源部と前記被検光学系との間に配設される遮光絞りと、
前記被検光学系を介した光が入射する撮像光学系、および前記撮像光学系に対して前記被検物と共役な位置関係にある撮像手段と、を有し、
前記被検光学系および前記撮像光学系により結像する前記遮光絞りの像の径をＤａ、前記遮光絞りの径をＤｂ、前記撮像光学系の焦点距離をＦａ、前記被検光学系の焦点距離をＦｂ、前記撮像光学系の射出瞳径をＬとすると、以下の式（１）、
Ｄａ＝Ｄｂ×Ｆａ／Ｆｂ≧Ｌ・・・（１）
を満たすことを特徴とする撮像システム。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像システムにおいて、
前記遮光絞りは、半透過性を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の撮像システムにおいて、
前記遮光絞りからの光は、前記被検光学系と前記撮像光学系間で略平行光になっていることを特徴とする撮像システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像システムにおいて、
前記被検光学系は、正のパワーを持つ補助レンズ群を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像システムにおいて、
前記被検物は、負のパワーを持つことを特徴とする撮像システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５に記載の撮像システムにおいて、
前記光源部は、前記光を照射する光源と、前記光源から照射された光を均一に拡散する拡散手段を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の撮像システムにおいて、
前記遮光絞りは、前記光源部から照射される前記光の光路外に待避自在に構成されていることを特徴とする撮像システム。
【請求項８】
請求項６に記載の撮像システムにおいて、
前記拡散手段は、入射した光を拡散させる拡散面に対して略直角に突出した棒状体を持つ第一の領域を少なくとも有し、
前記遮光絞りは、前記前記棒状体先端に設けられていることを特徴とする撮像システム。
【請求項９】
請求項８に記載の撮像システムにおいて、
前記拡散手段は、入射した光を拡散させる拡散面のみからなる第二の領域をさらに有し、前記第一の領域と前記第二の領域が前記光源部から照射される前記光の光路に択一的に挿置されるように構成されていることを特徴とする撮像システム。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の撮像システムにおいて、
前記被検物は透過性を有する光学部材であり、
前記光源部と前記撮像手段は、前記被検光学系を挟んで配設されることを特徴とする撮像システム。
【請求項１１】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の撮像システムにおいて、
前記被検物は、反射部材であり、
前記光源部からの光は、前記被検光学系と前記撮像光学系間に配設されたハーフミラーによる反射を介して前記被検物に導かれることを特徴とする撮像システム。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の撮像システムと、
前記撮像システムにより撮像された被検物の画像に所定の画像処理を施すとともに、前記被検物にある異物を判定するプロセッサと、を有することを特徴とする光学部材検査装置。
【請求項１３】
前記プロセッサの判定結果を報知する報知手段を有することを特徴とする請求項１１に記載の光学部材検査装置。
【請求項１４】
暗視野照明を用いて被検物を撮像することにより該被検物の外観検査を行う撮像システムであって、
少なくとも前記被検物を含む被検光学系の略焦点位置に配設された遮光絞りと、
前記被検物と撮像面が共役となるように配設された撮像光学系と、を有し、
前記被検光学系および前記撮像光学系により結像する前記遮光絞りの像の径をＤａ、前記遮光絞りの径をＤｂ、前記撮像光学系の焦点距離をＦａ、前記被検光学系の焦点距離をＦｂ、前記撮像光学系の射出瞳径をＬとすると、以下の式、
Ｄａ＝Ｄｂ×Ｆａ／Ｆｂ≧Ｌ・・・（１）
を満たすことを特徴とする撮像システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の撮像システムにおいて、
前記遮光絞りは、半透過性を有することを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ等の光学部材の外観検査に用いられる撮像システムおよび該撮像システムを備える光学部材検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ等の光学部材の外観検査のために用いられる検査装置としては、例えば、以下の特許文献１に開示されるものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１５１５９号公報
【０００４】
上記特許文献１に開示される装置は、光源部からの光を入射させることにより照明されたレンズ等の被検物を撮像部によって撮像する。これにより得られた画像に基づいて被検物の外観検査が自動的に行われる。
【０００５】
上記特許文献１に開示される装置のような照明手法を、一般に暗視野照明という。暗視野照明を用いた検査装置において、被検物においてキズ等といった異物がない正常な部位では、透過した光源からの光は撮像部に導かれないため、撮像画像において暗く表れる。これに対し、被検物において異物がある部位では入射した光が散乱するため、撮像画像において他の領域（背景領域）よりも明るく表れる。そこで特許文献１に開示される装置では、撮像画像において明るく表れた領域の大きさや輝度等に基づき、客観的かつ正確な外観検査を実現しようとしている。
【０００６】
しかし、従来の暗視野照明を利用した検査装置では、レンズのように曲面を持つ光学部材を検査しようとすると、該光学部材と光源部との位置関係によっては、撮像画像に該光源部の映り込みが発生するおそれがある。そのため、本来正常な部位であるにもかかわらず明るく表れ異物があると判定されてしまう、あるいは映り込みにより本来異物がある部位が正確に検出されなくなる、といった現象がおこりかねない。該現象は、被検物の曲面の曲率が大きい場合に顕著に発生する割合が高まる。さらに、上記のような暗視野照明を用いた検査装置では、性質上、表面に付着したゴミ等の吸収性を有した異物が背景と同化してしまい、精確に検出されにくいという問題点も指摘されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上の諸事情に鑑み、本発明は、曲面、特に曲率の大きな曲面を持つ光学部材であっても高精度で異物検出することができ、さらには散乱性を有した異物のみならず吸収性を有した異物も良好に検出することができる撮像システムおよび光学部材検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本願発明に係る撮像システムは、被検物に対して光を入射させる光源部と、被検物を含む被検光学系と、光源部と被検光学系との間に配設される遮光絞りと、被検光学系を介した光が入射する撮像光学系、および撮像光学系に対して被検物と共役な位置関係にある撮像手段と、を有し、被検光学系および撮像光学系により結像する遮光絞りの像の径をＤａ、遮光絞りの径をＤｂ、撮像光学系の焦点距離をＦａ、被検光学系の焦点距離をＦｂ、撮像光学系の射出瞳径をＬとすると、以下の式（１）、
Ｄａ＝Ｄｂ×Ｆａ／Ｆｂ≧Ｌ・・・（１）
を満たすことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の撮像システムによれば、曲面を持つ光学部材を被検物とした場合であっても、遮光絞りの作用により映り込みを有効に防止することができる。よって、曲面、特に曲率の大きな曲面を持つ光学部材であっても高い精度をもって異物検出することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の撮像システムによれば、上記遮光絞りは、半透過性を有するようにしても良い。これにより、吸収性ある異物も効果的に検出することが可能になる。
【００１１】
請求項３に記載の撮像システムによれば、遮光絞りからの光は、被検光学系と撮像光学系間で略平行光になっている。
【００１２】
また、請求項４に記載の被検光学系によれば、被検光学系は、正のパワーを持つ補助レンズ群を有することができる。これにより、例えば負のパワーを持つ被検物であっても好適に外観検査を行うことができる（請求項５）。
【００１３】
より具体的には、請求項６に記載の撮像システムによれば、光源部は、光を照射する光源と、光源から照射された光を均一に拡散する拡散手段を有する構成にすることが望ましい。
【００１４】
また、請求項７に記載の撮像システムによれば、上記遮光絞りを、光源部から照射される光の光路外に待避自在に構成してもよい。これにより、遮光絞り待避時には明視野照明方式による異物検出も可能になる。
【００１５】
請求項６に記載の撮像システムを採用する場合、拡散手段は、入射した光を拡散させる拡散面に対して略直角に突出した棒状体を持つ第一の領域を少なくとも有し、遮光絞りが、該棒状体先端に設けるように構成することが可能になる（請求項８）。また、拡散手段は、入射した光を拡散させる拡散面のみからなる第二の領域をさらに有し、第一の領域と第二の領域が光源部から照射される光の光路に択一的に挿置されるように構成しても良い（請求項９）。これにより、第二の領域が光路中に配置されている時には明視野照明方式による異物検出が可能になる。
【００１６】
請求項１０に記載の撮像システムによれば、被検物が透過性を有する光学部材である場合、光源部と撮像手段は被検光学系を挟んで配設される。
【００１７】
また、請求項１１に記載の撮像システムによれば、被検物が反射部材である場合、光源部からの光は、被検光学系と撮像光学系間に配設されたハーフミラーによる反射を介して被検物に導かれる。
【００１８】
請求項１２に記載の光学部材検査装置は、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の撮像システムと、該撮像システムにより撮像された被検物の画像に所定の画像処理を施すとともに、被検物にある異物を判定するプロセッサと、を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項１３に記載の光学部材検査装置によれば、プロセッサの判定結果を報知する報知手段を有することが望ましい。
【００２０】
また、別の観点から、請求項１４に記載の撮像システムは、暗視野照明を用いて被検物を撮像することにより該被検物の外観検査を行う撮像システムであって、少なくとも被検物を含む被検光学系の略焦点位置に配設された半透過性を有した遮光絞りと、被検物と撮像面が共役となるように配設された撮像光学系と、を有し、被検光学系および撮像光学系により結像する遮光絞りの像の径をＤａ、遮光絞りの径をＤｂ、撮像光学系の焦点距離をＦａ、被検光学系の焦点距離をＦｂ、撮像光学系の射出瞳径をＬとすると、以下の式、
Ｄａ＝Ｄｂ×Ｆａ／Ｆｂ≧Ｌ・・・（１）
を満たすことを特徴とする。上記遮光絞りを半透過性を有する構成にしても良い（請求項１５）。
【発明の効果】
【００２１】
このように本発明にかかる撮像システムによれば、上述した式を満たすような適切な位置に適切な大きさの遮光絞りを配設している。これにより、レンズのように曲面を持つ光学部材を被検物とした場合であっても、被検物の結像に寄与する光は、該遮光絞りの像により有効に遮られる。そのため、撮像画像における照明の映り込み等が防止され、高い精度をもって異物検出が可能な画像を生成することができる。さらに、該遮光絞りを半透過性を有する部材にすることにより、キズのような散乱性を有する異物のみならずゴミのような吸収性を有する異物も良好に検出することが可能な画像を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の撮像システムおよび光学部材検査装置について、第一実施形態の構成と共に説明する。図１は光学部材検査装置１００の全体図を模式的に示す図である。光学部材検査装置１００は、撮像システム１０Ａ、プロセッサ２０、報知部３０を有する。
【００２３】
撮像システム１０Ａは、ＣＣＤ１、撮像光学系２、開口絞り３、被検光学系４、遮光絞り５、光源６、拡散板７、を有する。各部材１〜７は、撮像光学系２の光軸（図１中一点鎖線で示す）上に配設されている。図１では、撮像光学系２を、便宜上、一枚のみ示しているが、実際の装置における撮像光学系２は複数枚から構成される。また、図１では、ＣＣＤ１と撮像光学系２間に開口絞りがあるように描かれているが、実際の装置では、撮像光学系２を構成するレンズ間に開口絞り３が配設されることもある。なお、図１のように開口絞りを配置した場合には、射出瞳径は開口絞り径と等しくなる。
【００２４】
また、撮像光学系２は、ＣＣＤ１の撮像面と該ＣＣＤ１の撮像領域内にある被検光学系４とが略共役な関係になる位置に配設される。被検光学系４は、少なくとも被検物４ａを含む光学系である。第一実施形態では、被検光学系４は、被検物４ａのみからなる。被検物４ａは、曲面を持つ透過性を有した光学部材（例えば、レンズ）である。第一実施形態では、正レンズを想定する。
【００２５】
第一実施形態の遮光絞り５は、入射する光を完全に遮光する。遮光絞り５において実際に光を遮る領域（遮光面）は、拡散板に対して平行に配設される。また、該遮光面は撮像光学系２の光軸に対して対称形となるように配置される。遮光絞り５は、撮像光学系２の光軸方向に沿って駆動自在に構成されており、被検光学系４の焦点位置に配設される。詳しくは、遮光絞り５は、撮像光学系２の射出瞳径（開口絞り３の絞り径）をＬ、被検光学系４の焦点距離をＦｂ、撮像光学系２の焦点距離をＦａとすると、遮光絞り５の径Ｄｂが以下の式（α）、
Ｄｂ≧Ｌ×Ｆｂ／Ｆａ・・・（α）
を満たすように構成される。式（α）からわかるように、遮光絞り５の径や配置位置は、被検物４ａの光学仕様に応じて設定される。
【００２６】
ここで、被検光学系４と撮像光学系２を介して結像する遮光絞り５の像をｉとし、像ｉの径をＤａとした場合、上記式（α）が等式となるのは、Ｌ＝Ｄａのときである。このとき、ＣＣＤ１には、被検物４ａにある異物に起因する光のみが入射し、被検物４ａの結像に寄与する光は、ＣＣＤ１には入射しない。従って、撮像された画像のうち、キズ等の異物がある部位のみが非常に明るく表示され、該部位以外の領域つまり背景は略完全に暗く表れる。つまり、Ｌ＝Ｄａのとき、最も検出感度の高い撮像画像が得られる。
【００２７】
ただし、実際の装置では、いずれかの部材が撮像光学系２の光軸からずれて配置されるといった各部材の組み付け誤差により意図しない光がＣＣＤ１に入射するおそれがある。そこで最大限検出感度の高い撮像画像を生成可能としつつも該おそれを有効に補償するために、Ｌ＜Ｄａに設計することもできる。つまり、撮像システム１０Ａ全体では、各部材の上記式（α）を変換した次の式（１）を満たすように各部材が配置構成される。
Ｄａ＝Ｄｂ×Ｆａ／Ｆｂ≧Ｌ・・・（１）
【００２８】
プロセッサ２０は、光学部材検査装置１００全体の制御を行うＣＰＵや、ＣＣＤが撮像した画像データに所定の処理を施す画像処理部等を有する。報知部３０は、プロセッサ２０によりなされた判定結果をユーザに報知する。ここでは報知部３０として、モニタを想定する。モニタ３０は、被検物４ａが良品であるか不良品であるかどうかの判定結果のみならず、撮像システム１０Ａより送信されプロセッサ２０により画像処理が施された画像データや種々の情報を表示する。
【００２９】
以上のように構成された光学部材検査装置１００を用いた被検光学系４の検査の一例について説明する。
【００３０】
被検物４ａは、前工程終了後、直接あるいは一時的に収納されたトレイから、図示しない搬送アームによって、撮像システム１０Ａ内の図示しないテーブルに載置される。なお、遮光絞り５は、被検物４ａの焦点位置に予め移動している。
【００３１】
被検物４ａが載置されると、プロセッサ２０の図示しないＣＰＵによって、光源６が点灯制御される。光源６から照射された光は、拡散板７に入射する。拡散板７の二次的光源としての機能により、遮光絞り５や被検物４ａは、全域にわたって略均一な光量の光で照明される。
【００３２】
遮光絞り５の像ｉは、被検光学系４と撮像光学系２によって、撮像光学系２の焦点位置に結像する。図１ではこの光路を実線で示す。被検物４ａにキズ等の異物が全く無い場合、光軸を基準にして遮光絞り５よりも外側を通過して被検光学系４に入射した拡散板からの光は、被検光学系４（被検物４ａ）、撮像光学系２を介して遮光絞り５の像ｉの外側に向かう。しかし該光は、実際には開口絞り３の開口部を通過できず、ＣＣＤ１には達しない。つまり、ＣＣＤ１に撮像される像は黒一色となる。
【００３３】
一方、被検物４ａにキズ等の散乱性を有した異物がある場合、該異物からの散乱光が撮像光学系２、開口絞り３の開口部を介してＣＣＤ１に入射する。図１では、異物からの散乱光を破線で示す。また、被検物４ａにゴミ等の吸収性を有した異物がある場合、該異物そのものに入射した光の多くは吸収されてしまう。しかし、吸収性を有する異物であっても、その周縁部では散乱が生じ、該周縁部からの散乱光がＣＣＤ１に入射する。結果として、第一実施形態において、被検物４ａを暗視野で照明した場合、撮像画像には被検物４ａのキズやゴミ（正確にはゴミの輪郭形状）だけが明るく光って表れる。
【００３４】
なお、上記遮光絞り５とその像i間の光路が撮像光学系２と被検光学系４の間で平行光束となるように構成することにより、各光学系２、４間に別の開口絞り等の部材を配置する必要がなくなり、装置の簡素化が達成される。また、ワーキングディスタンスも十分に確保され、被検物４ａや遮光絞り５の配置の自由度が向上する。
【００３５】
プロセッサ２０は、ＣＣＤ１から出力された撮像画像（図２参照）に関するデジタルデータに二値化処理をはじめ種々の処理を施す。ここで、光学部材検査装置１００の撮像システム１０Ａは、上記式（１）を満たすように構成されている。従って、撮像画像において、平面のみからなる光学部材を被検物にしたときと同様に均一な暗さの背景を形成することができる。これにより、深い傷のように入射光の散乱度が比較的高い異物のみならず、ゴミや浅い（あるいは薄い）キズのように比較的散乱度が低いものであっても上記二値化処理により、背景とは異なる領域、つまり異物であると判別することが可能になる。なお、ＣＣＤ１から出力された画像データあるいは二値化処理や判別工程といった各工程の結果は、モニタ３０に出力され表示される。
【００３６】
なお、本実施形態では、判定結果等を報知する手段としてモニタ３０を提示したが、これに限定されるものではなく、音声装置等によって良品や不良品の別を報知する構成であっても良い。これは以下に説明する他の実施形態においても同様である。
【００３７】
上記第一実施形態では、特に大きな曲率の曲面を持つ光学部材を検査する際の好適な構成の一例を説明した。ここで、遮光絞り５を完全遮光ではなく半透過性を有するように構成することにより、第一実施形態の特徴を踏襲しつつも、ゴミ等の吸収性の高い異物の検出能力に関するより一層の向上を図った光学部材検査装置１００が提供される。
【００３８】
半透過性を有する遮光絞り５を使用する第一実施形態の変形例では、遮光絞り５を透過した若干量の光が被検光学系４や撮像光学系２を介してＣＣＤ１に導かれる。従って、被検物４ａにおいて異物が存在しない領域からの光により撮像される像（つまり、撮像画像における背景）は、第一実施形態のように完全に暗転するのではなく、僅かに明るさを持つグレー状態になる。
【００３９】
図２に第一実施形態の変形例の光学部材検査装置１００により撮像された被検物４ａの画像の一例を示す。図２に示すように、撮像画像において、背景ＰＢはグレー状態にある。ここで、本変形例も第一実施形態と同様に、上記式（１）を満たすように構成されている。従って、撮像画像において、平面のみからなる光学部材を被検物にしたときと同様に均一な暗さの背景を形成することができる。そして、散乱性を有した異物は、背景ＰＢよりも明るい画像領域Ｐ１として表れる。また、吸収性を有した異物は、背景ＰＢよりも暗い画像領域Ｐ２として表れる。なお、吸収性を有した異物の周縁部からの散乱光は、画像領域Ｐ２の周縁に画像領域Ｐ１と略同等の明るさを持つ輪郭領域Ｐ２１を形成する。但し、輪郭領域Ｐ２１は、画像領域Ｐ１のように明確に現れるものではなく、微小な範囲に発生する。
【００４０】
本変形例では、プロセッサ２０は、例えば以下のようにして異物判定を行うことができる。すなわち、第一実施形態同様、二値化処理後、所定の輝度範囲よりも上にある（つまり明るい）領域（図２における領域Ｐ１）は、キズのような散乱性を有した異物であると判別される。また、所定の輝度範囲よりも下にある（暗い）領域（図２における領域Ｐ２）は、ゴミのような吸収性を有した異物であると判別される。なお本変形例における撮像画像では、吸収性を有した異物であっても背景に対して明確な輝度差をもって表れる。従って、第一実施形態のように異物の周縁部からの散乱光に起因する輪郭領域Ｐ２を用いるまでもなく、正確な異物判定が可能になる。なお、本変形例では、輪郭領域Ｐ２は、プロセッサ２０が行う画像処理の段階で異物判定の対象からは除外される。
【００４１】
以上のように、本変形例によれば、第一実施形態のように完全なる暗視野領域を形成するのではなく、異物が背景よりも暗く表れるいわゆる明視野照明の要素も採り入れている。従って、キズのように入射光の散乱度が比較的高い異物のみならず、ゴミのように入射光の吸収度が高い異物であっても、背景とは異なる領域、つまり異物であると高い精度をもって判別することが可能になる。
【００４２】
以上が本発明の第一実施形態の光学部材検査装置１００の説明である。次に被検物４ａが負レンズである場合の構成例を第二実施形態として説明する。
【００４３】
図３は、第二実施形態の光学部材検査装置を構成する撮像システム１０Ｂの概略を示す図である。なお第二実施形態の光学部材検査装置における、撮像システム１０Ｂ以外の構成は、第一実施形態の光学部材検査装置１００と同一である。また、撮像システム１０Ｂを構成する各部材のうち、撮像システム１０Ａと同一の部材には図１と同一の符号を付して参照することにし、ここでは、本実施形態独自の構成のみ説明する。
【００４４】
被検物４ａが負のパワーを持つ場合、駆動部８によって、被検物４ａと遮光絞り５の間に正のパワーを持つ補助レンズ４ｂが挿入される。つまり、第二実施形態の被検光学系４は、被検物４ａと補助レンズ４ｂから構成される。そして、遮光絞り５は、被検物４ａと補助レンズ４ｂの合成焦点距離の位置に配設される。これにより、負のパワーを持つ被検物４ａであっても、ＣＣＤ１による撮像画像に光源６の映り込みは生じることない。よって、高精度で異物検出可能な撮像画像を生成することができる。
【００４５】
上記第一実施形態と同様に、第二実施形態でも遮光絞り５を完全遮光型ではなく半透過型として構成した変形例が提案できる。該変形例によれば、上述した第一実施形態の変形例と同様に、散乱性を有する異物のみならず、吸収性を有する異物も高精度で検出することができる撮像画像が生成される。
【００４６】
なお、上記第二実施形態のような補助レンズ４ｂは、第一実施形態のように被検物４ａが正のパワーを持つ場合であっても使用することができる。例えば、図１に示す被検物４ａの正のパワーが比較的弱い場合、補助レンズ４ｂを挿入することにより、遮光絞り５を被検物４ａ近傍に配設することができる。これにより、被検物４ａの撮像光学系２の光軸に沿った駆動量を抑えるとともに、装置１００全体の小型化も図ることができる。
【００４７】
以上説明した第一、第二の各実施形態は、いずれも透過性ある被検物４ａの表面および内部を検査するのに適した装置１００を説明した。本発明に係る光学部材検査装置は、被検物４ａが反射部材であっても好適に実施される。以下に説明する第三、第四の各実施形態は、被検物４ａが反射部材である場合の構成を示す。
【００４８】
図４は、第三実施形態の光学部材検査装置を構成する撮像システム１０Ｃの概略を示す図である。なお第三実施形態の光学部材検査装置における、撮像システム１０Ｃ以外の構成は、第一実施形態の光学部材検査装置１００と同一である。また、撮像システム１０Ｃを構成する各部材のうち、撮像システム１０Ａと同一の部材には図１と同一の符号を付して撮像システム１０Ａの説明を参照することにし、ここでは、主として本実施形態独自の構成を説明する。
【００４９】
第三実施形態の被検物４ａは、正のパワーを持つ曲面を有する反射部材、例えば凹面鏡や正レンズ成型用の型等である。反射面上の異物を観察、検出するため、本実施形態の撮像システム１０Ｃでは、光源６および拡散板７は、撮像光学系２の光軸外に配設される。また、撮像光学系２と被検物４ａ間には、光源６や拡散板７を介した光を被検物４ａに導くハーフミラー９が配設されている。なお、本実施形態の遮光絞り５は、撮像光学系２と被検物４ａの間であって、かつ被検物４ａの焦点位置に配設される。
【００５０】
撮像システム１０Ｃにおいて、光源６から照射された光は、拡散板７を介した後、ハーフミラー９で偏向され、被検物４ａに入射する。被検物４ａにキズ等の異物がある場合は、該異物での散乱光がハーフミラー９、撮像光学系２、開口絞り３を介してＣＣＤ１に入射する。また、遮光絞り５は被検物４ａ、撮像光学系２によってＣＣＤ１の手前に像ｉを形成される。そのため、他の実施形態と同様に、ＣＣＤ１で撮像される画像に光源６の映り込みは発生しない。ＣＣＤ１で撮像された画像を用いたプロセッサ２０の処理等については、上記の各実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００５１】
図５は、第四実施形態の光学部材検査装置を構成する撮像システム１０Ｄの概略を示す図である。第四実施形態では、負のパワーを持つ反射部材、例えば凸面鏡や負レンズ成型用の型等を被検物４ａとする。なお第四実施形態の光学部材検査装置における、撮像システム１０Ｄ以外の構成は、他の実施形態の光学部材検査装置１００と同一である。また、撮像システム１０Ｄを構成する各部材のうち、撮像システム１０Ａと同一の部材には図１と同一の符号を付して撮像システム１０Ｄの説明を参照することにし、ここでは、本実施形態独自の構成のみ説明する。
【００５２】
第四実施形態の撮像システム１０Ｄにおいて、光源６および拡散板７の配置およびハーフミラー９の配置は第三実施形態の撮像システム１０Ｃと同一である。上記の通り、撮像システム１０Ｄでは被検物４ａとして、負のパワーを持つ反射部材を想定する。従って、第二実施形態の撮像システム１０Ｂと同様に、駆動部８によって、被検物４ａと遮光絞り５の間に正のパワーを持つ補助レンズ４ｂが遮光絞り５と被検物４ａ間に挿入される。そして、遮光絞り５は、被検物４ａと補助レンズ４ｂの合成焦点距離の位置、つまり被検光学系４の焦点位置に配設される。このように構成することにより、負のパワーを持つ非透過性部材を被検物４ａとした場合であっても、ＣＣＤ１による撮像画像に光源６の映り込みは生じることなく、高精度で異物検出可能な撮像画像を生成することができる。
【００５３】
なお、被検物４ａに応じて第一実施形態の構成に補助レンズ４ｂを適用可能であると説明したが、第三実施形態であっても同様の構成を採ることができる。すなわち、例えば、図４に示す被検物４ａの正のパワーが比較的弱い場合、補助レンズ４ｂを被検物４ａと遮光絞り５の間に挿入することにより、遮光絞り５を被検物４ａ近傍に配設することができる。これにより、被検物４ａの撮像光学系２の光軸に沿った駆動量を抑えるとともに、装置全体の小型化も図ることができる。
【００５４】
以上が、本発明に係る撮像システムおよび該撮像システムを有する光学部材検査装置の説明である。なお、上述した実施形態の光学部材検査装置１００の構成は、本発明の一例に過ぎず、以下のような変形を行っても上記構成と同等の効果を奏する。
【００５５】
例えば、上記の第一、第二実施形態において、遮光絞り５と拡散板７は、互いに独立している。しかし、本発明に係る撮像システムおよび光学部材検査装置では、遮光絞り５と拡散板７の代替として、両者を一体形成させた調光部材を使用することも可能である。調光部材としては、例えば、図６に示すように、拡散板７１と、拡散板７１の拡散面から略直角に突出した棒状体先端に形成される完全遮光の遮光部７５とからなる調光部材（第一の調光部材）７０ａが提案される。このような第一の調光部材７０ａを使用した構成例を図７に示す。図７に示すように、第一の調光部材７０ａを使用することにより、光ピックアップ用対物レンズ等の焦点距離が極端に短い光学部材を被検物４ａとする検査時であっても、例えばテーブルやレンズホルダといった他の部材Ｔと接触する等の不具合を生じることなく、該光学部材４ａの焦点距離に正確に遮光部７５を配置させることができる。
【００５６】
上記第一、第二の各実施形態の変形例に第一の調光部材７０ａを適用する場合、遮光部は半透過性を有する必要がある。そこで、第一、第二実施形態の変形例に好適な調光部材としては、遮光部が拡散板７１と同一の材料により構成されるものや、互いに透過率が異なる材料を貼り合わせて構成されるものが例示される。
【００５７】
また、図８に示すように、第一実施形態の構成において、遮光絞り５を光軸から離れる方向に移動させる駆動部９をさらに配設することもできる。図８に示す構成によれば、駆動部９によって遮光絞り５を光路外、つまり図８中点線で示す５’の位置に待避させることにより、完全な明視野照明での異物検出も可能になる。
【００５８】
つまり、本発明に係る光学部材検査装置１００は、被検物の性状や異物付着の状況に応じて、完全なる暗視野照明での異物検出（第一実施形態）、明視野照明方式の要素を加えた暗視野照明での異物検出（第一実施形態の変形例）、明視野照明での異物検出（図８に示す構成）が可能になる。図８に示すような駆動部９を用いた明視野照明下での観察は、図３に示す第二実施形態でも実現可能である。
【００５９】
上述した、駆動部９によって遮光絞り５を光路外に待避可能にする構成は、さらに図７に示す構成例にも適用することができる。図７に示す構成例の場合、図９に示すように、平板状の拡散板のみからなる調光部材（第二の調光部材）７０ｂおよび駆動部９０を配設する。そして、駆動部９０によって、図９中矢印線で示すように、各調光部材７０ａ、７０ｂを択一的に光路内（光軸上）に挿置すれば、上記と同様、同一被検物に対して異なる照明方式による異物検出を行うことができる。
【００６０】
なお、図９では、各調光部材７０ａ、７０ｂを別個独立した存在として示しているが、単一部材として構成することも可能である。例えば、図１０に示す調光部材７００は、長尺の拡散板７１を有する。そして調光部材７００は、拡散板７１の略中央を境として、上記各調光部材７０ａ、７０ｂに対応する二つの領域７０α、７０βを有する。詳しくは、第一の領域７０αは、拡散板７１から略直角に突出し、先端に遮光部７５を持つ棒状体を有する。第二の領域７０βは、拡散板７１の拡散面のみからなる平板状領域である。上記構成の調光部材７００を駆動部９０によって、光軸（図１０中一点鎖線で示す）に対して直交する方向にスライドさせる（図１０中矢印線で示す）ことにより、図９に示す構成と同一の効果を奏することができる。
【００６１】
以上説明した図９や図１０に示す構成は、第一、第二の各実施形態に明視野照明下での観察を実現するための構成である。図１１は、該構成に、第一、第二の各実施形態の変形例、すなわち半透過性を有する遮光絞りを用いた観察を実現するための構成をさらに付加した一例を示している。図１１に示す構成は、図９に示す構成に加え、半透過性を有する遮光絞り７５ａを有する調光部材（第三の調光部材）７０ｃを有する。そして、駆動部９０によって、各調光部材７０ａ、７０ｂ、７０ｃを択一的に光路内（光軸上）に挿置することにより、完全なる暗視野照明下での観察、明視野照明要素を含む暗視野照明下での観察、完全なる明視野照明下での観察を任意に選択して行うことができる。
【００６２】
また、上記の各実施形態では一枚の正レンズを補助レンズとして用いているが、必要に応じて複数枚からなる補助レンズ群を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第一実施形態の撮像システムおよび光学部材検査装置の全体を模式的に示す図である。
【図２】第一実施形態の撮像システムにより撮像された画像の一例を示す。
【図３】本発明の第二実施形態の撮像システムを模式的に示す図である。
【図４】本発明の第三実施形態の撮像システムを模式的に示す図である。
【図５】本発明の第四実施形態の撮像システムを模式的に示す図である。
【図６】本発明の遮光絞りおよび拡散板の代替として使用可能な調光部材の一例を示す図である。
【図７】変形例の調光部材を使用した場合の構成例を示す図である。
【図８】第一実施形態の構成に明視野照明下での観察に関する構成を付加した図である。
【図９】本発明の遮光絞り近傍の構成に関し、さらなる変形例を示す図である。
【図１０】本発明の遮光絞り近傍の構成に関し、さらなる変形例を示す図である。
【図１１】本発明の遮光絞り近傍の構成に関し、さらなる変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１    撮像素子
２    撮像光学系
３    開口絞り
４    被検光学系
４ａ    被検物
４ｂ    補助レンズ
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ    調光部材
５    遮光絞り
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ    撮像システム
１００    光学部材検査装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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