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技術 撮像素子検査用光源装置及びこれを備えた撮像素子検査装置

出願人 富士フイルム株式会社
発明者 横澤政貴
出願日 2007年12月14日 (12年3ヶ月経過) 出願番号 2007-323427
公開日 2009年7月2日 (10年8ヶ月経過) 公開番号 2009-145226
状態 未査定
技術分野 光学装置、光ファイバーの試験
主要キーワード 正四角柱 光路切替装置 ランプ切れ 作業フロー 集光光学 半導体テスタ 専用スイッチ アイリス絞り
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年7月2日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

ハロゲンランプ寿命延ばすとともに、交換時の光量調節色温度調節にかかる時間を少なくすること。

解決手段

撮像素子検査用光源装置10は、3個のハロゲンランプ11と、ハロゲンランプ11の発する光を集光する集光レンズ13と、集光された光の光量を調節する口径絞り装置14およびNDフィルタ15と、集光された光の色温度を調節する色温度調節用カラーフィルタ16と、集光された光の照度を均一化するディフューザ17およびインテグレータ18と、インテグレータ18から射出された光の照度を微調節するNDフィルタ19と、撮像素子30に光を結像させる結像レンズ20とを備える。3個のハロゲンランプ11は、定格使用電圧より低い値の電圧で同時に点灯される。

概要

背景

一般的に検査装置には被検査物照明する照明装置が備えられたものが多く、照明装置によって被検査物を照明しながら観察あるいは検査が行われる。ここで使用される光源にはハロゲンランプを用いることが多いが、撮像素子などの製造工程において検査装置のハロゲンランプが突然切れてしまった場合、ハロゲンランプを交換する間は生産が停止してしまう。

ハロゲンランプの交換は、ランプ電源を切ってからランプを冷却、新しいものに交換した後に電源を入れて点灯させる。ランプの発光が安定した後に電源電圧の調整などにより輝度調節を行い被検査物を照明する光の照度を適正にするとともに、色温度調節が必要な場合は色温度の調整も行わなければならない。このため、ハロゲンランプの交換には長い時間が掛かってしまう。

下記特許文献1には、ハロゲンランプを簡単に交換できるようにしたアライメント装置が示されている。このアライメント装置は、使用中のハロゲンランプの累積使用時間を計測するとともに光量検出を行い、累積使用時間と光量検出出力からハロゲンランプの交換時期を判断してハロゲンランプを予備のものと交換する。

下記特許文献2には、顕微鏡を用いてウエハの外観検査を行う検査装置に備えられた光源装置について記載されている。この光源装置は、複数のランプを備えその中の1つが選択されて点灯、照明光源として使用される。複数のランプの夫々にはランプの光量を検出する光量検出器が備えられ、点灯中の第1のランプが切れたり光量不足になったときには、第1のランプの電源をオフにして第2のランプの電源をオンにするとともに、光路切替装置切り替えて第2のランプの光を被検査物に導く。
特開平11−087237号公報
特開2005−195511号公報

概要

ハロゲンランプの寿命延ばすとともに、交換時の光量調節や色温度調節にかかる時間を少なくすること。撮像素子検査用光源装置10は、3個のハロゲンランプ11と、ハロゲンランプ11の発する光を集光する集光レンズ13と、集光された光の光量を調節する口径絞り装置14およびNDフィルタ15と、集光された光の色温度を調節する色温度調節用カラーフィルタ16と、集光された光の照度を均一化するディフューザ17およびインテグレータ18と、インテグレータ18から射出された光の照度を微調節するNDフィルタ19と、撮像素子30に光を結像させる結像レンズ20とを備える。3個のハロゲンランプ11は、定格使用電圧より低い値の電圧で同時に点灯される。

目的

本発明は上記問題点に鑑み、ハロゲンランプの寿命を延ばすとともに、交換後の光量調節や色温度調節にかかる時間を少なくした撮像素子検査用光源装置及びこれを備えた撮像素子検査装置を提供する。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

連続点灯許可された定格電圧より低い値の電圧印加され、同時に点灯される複数のハロゲンランプと、前記複数のハロゲンランプの発する光を集光する集光光学系と、前記集光光学系によって集光された光の色温度を調節する色温度調節手段と、前記集光光学系によって集光された光の照度を均一化する照度均一化手段と、を備えた撮像素子検査用光源装置

請求項2

前記集光光学系によって集光された光の光量を調節する光量調節手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の撮像素子検査用光源装置。

請求項3

前記光量調節手段は、口径絞り装置またはNDフィルタの少なくとも1つを備えたことを特徴とする請求項2記載の撮像素子検査用光源装置。

請求項4

前記色温度調節手段は、色温度調節用カラーフィルタであることを特徴とする請求項1または2または3記載の撮像素子検査用光源装置。

請求項5

前記照度均一化手段は、ディフューザまたはインテグレータの少なくとも1つを備えたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の撮像素子検査用光源装置。

請求項6

請求項1ないし5のいずれかに記載の撮像素子検査用光源装置を備えたことを特徴とする撮像素子検査装置

技術分野

0001

本発明は撮像素子検査する検査装置及びこの検査装置に用いる光源装置に関する。

背景技術

0002

一般的に検査装置には被検査物照明する照明装置が備えられたものが多く、照明装置によって被検査物を照明しながら観察あるいは検査が行われる。ここで使用される光源にはハロゲンランプを用いることが多いが、撮像素子などの製造工程において検査装置のハロゲンランプが突然切れてしまった場合、ハロゲンランプを交換する間は生産が停止してしまう。

0003

ハロゲンランプの交換は、ランプ電源を切ってからランプを冷却、新しいものに交換した後に電源を入れて点灯させる。ランプの発光が安定した後に電源電圧の調整などにより輝度調節を行い被検査物を照明する光の照度を適正にするとともに、色温度調節が必要な場合は色温度の調整も行わなければならない。このため、ハロゲンランプの交換には長い時間が掛かってしまう。

0004

下記特許文献1には、ハロゲンランプを簡単に交換できるようにしたアライメント装置が示されている。このアライメント装置は、使用中のハロゲンランプの累積使用時間を計測するとともに光量検出を行い、累積使用時間と光量検出出力からハロゲンランプの交換時期を判断してハロゲンランプを予備のものと交換する。

0005

下記特許文献2には、顕微鏡を用いてウエハの外観検査を行う検査装置に備えられた光源装置について記載されている。この光源装置は、複数のランプを備えその中の1つが選択されて点灯、照明光源として使用される。複数のランプの夫々にはランプの光量を検出する光量検出器が備えられ、点灯中の第1のランプが切れたり光量不足になったときには、第1のランプの電源をオフにして第2のランプの電源をオンにするとともに、光路切替装置切り替えて第2のランプの光を被検査物に導く。
特開平11−087237号公報
特開2005−195511号公報

発明が解決しようとする課題

0006

上記特許文献に示されたランプ交換は、ランプの寿命監視してランプが切れる前に交換することで使用中のランプ切れを回避する方法や、ランプの交換を自動的に行う方法を示したものであり、これによってランプ交換に掛かる時間が短くなるものではない。前述したようにランプは単に取り換えれば良いというものではなく、光量調節や色温度調節に時間が掛かることは避けられない。

0007

本発明は上記問題点に鑑み、ハロゲンランプの寿命を延ばすとともに、交換後の光量調節や色温度調節にかかる時間を少なくした撮像素子検査用光源装置及びこれを備えた撮像素子検査装置を提供する。

課題を解決するための手段

0008

本発明による撮像素子検査装置は、本発明による撮像素子検査用光源装置を備える。

0009

本発明による撮像素子検査用光源装置は、定格使用電圧より低い値の電圧で同時に点灯される複数のハロゲンランプと、複数のハロゲンランプの発する光を集光する集光光学系と、集光された光の光量を調節する光量調節手段と、集光された光の色温度を調節する色温度調節手段と、集光された光の照度を均一化する照度均一化手段とを備える。

0010

前記光量調節手段は口径絞り装置またはNDフィルタのどちらかあるいは両方を備え、前記色温度調節手段は色温度調節用カラーフィルタであり、前記照度均一化手段はディフューザまたはインテグレータのどちらかあるいは両方を備える。

発明の効果

0011

本発明の撮像素子検査用光源装置及び撮像素子検査装置は、ハロゲンランプへの印加電圧定格電圧より低い電圧としたことによって、ハロゲンランプの寿命が長い。また、ハロゲンランプを複数個使用しているので1個のハロゲンランプが切れた場合の影響は数分の1であるから、交換後の光量調節や色温度調節にかかる時間は少なくなり、ハロゲンランプ切れによる製造ラインの停止時間を最小限に抑えることができる。

発明を実施するための最良の形態

0012

図1に示すように、撮像素子検査装置35は、撮像素子検査用光源装置10と撮像素子30を検査するに適した半導体テスタ36備えている。半導体テスタ36と被検査物である撮像素子30との間は接続され、半導体テスタ36から撮像素子30へは検査のための電圧や制御信号が送られ、撮像素子30から半導体テスタ36へは画像信号が送られる。また、撮像素子検査用光源装置10から射出された光は、撮像素子30を照射する。

0013

図2に示すように、撮像素子検査用光源装置10は、3個のハロゲンランプ11を備えたランプハウス12と、ハロゲンランプ11の光を集光する集光レンズ(集光光学系)13と、集光された光の光量を調節する光量調節手段である口径絞り装置14およびNDフィルタ15と、集光された光の色温度を調節する色温度調節用カラーフィルタ(色温度調節手段)16と、集光された光の照度を均一化する照度均一化手段であるディフューザ17およびインテグレータ18と、インテグレータ18から射出される光の照度を微調節するNDフィルタ19と、撮像素子30に光を結像させる結像レンズ20とを備える。

0014

前記3個のハロゲンランプ11は、光軸21に対して同心円上に等間隔で配置され、ランプハウス12に収容されている。ランプハウス12にはハロゲンランプ11を冷却するファンが設けられ、ハロゲンランプ11が点灯中は高温になり過ぎないようにハロゲンランプ11を冷却し、ハロゲンランプ11が消灯しても完全に冷めるまでは作動している。

0015

前記3個のハロゲンランプ11への電源は、メインスイッチ23によってオンオフされる可変電圧調整器24から夫々に設けられた専用スイッチ25を介して供給される。この専用スイッチ25は撮像素子の検査中にハロゲンランプ11が切れてハロゲンランプ11を交換しなければならないときにオフさせるスイッチであり普段はオンになっている。

0016

メインスイッチ23がオンされると、前記3個のハロゲンランプ11は3個とも点灯する。ハロゲンランプ11に印加される電圧は前記可変電圧調整器24によってハロゲンランプ11の定格電圧より低い電圧に設定されている。そのため1個のハロゲンランプ11の発する光は定格電圧が印加された場合に比べて少なく暗いが、3個全てが同時に点灯されることで、1個のハロゲンランプに定格電圧を印加したときと同じかあるいはそれ以上の輝度が得られる。

0017

前記3個のハロゲンランプ11の発する光は前記集光レンズ13によって集光される。

0018

前記口径絞り装置14は、アイリス絞りであり図示しない制御装置によって制御され、その口径が調節されるようになっており、前記集光レンズ13によって集光された光の光量を調節する。口径絞り装置14はメカ絞りであるため更に微調節が必要になる場合があり、そのときはNDフィルタ15によって更に調節が行われる。

0019

ハロゲンランプ11は印加される電圧によって発光光量が変化するが、光量だけでなくそのときの色温度も変化する。また、同じ電圧が印加された場合でも光量や色温度に個体差があり1個1個異なっている。そのため光量調節が行われた光は、色温度調節用カラーフィルタ16によって調節され適正な色温度に補正される。光量や色温度の調節は撮像素子30の出力をモニタしながら行われる。

0020

色温度調節用カラーフィルタ16を通過した光は、ディフューザ17によって拡散され均一化されてインテグレータ18に入射する。インテグレータ18は内面が鏡になった四角形の筒で構成され、内部に入射した光は全反射を繰り返すことによって更に均一化されて射出面18aから射出される。

0021

前記射出面18aから射出された光は、NDフィルタ19よって再び明るさの調節が行われ、結像レンズ20から撮像素子30に向けて照射され、撮像素子30の撮像面に結像される。

0022

次に、ハロゲンランプ11の特性について説明する。ハロゲンランプ11の寿命は、印加電圧が高いほど短く、低いほど長い。例えば、図3に示すように、定格使用電圧Aで点灯したときより、それより低い電圧Bで点灯したときの方が寿命が長い。可変電圧調整器24によってハロゲンランプ11の印加電圧を定格使用電圧Aより低い電圧Bとすることで1個1個のハロゲンランプ11の寿命が長くなっている。

0023

図4に示すように、ハロゲンランプ11の輝度は印加電圧が高いほど明るく、低いほど暗い。可変電圧調整器24がハロゲンランプ11への印加電圧を定格使用電圧Aより低い電圧Bにしているので、1個のハロゲンランプ11の輝度は定格使用電圧Aが印加された時より暗いが、3個同時に点灯することで所定の明るさが得られるようになっている。

0024

次に、撮像素子検査用光源装置10の作用について図5に示す作業フローを参照しながら説明する。撮像素子30の検査中に、前記3個のハロゲンランプ11のうちの1個が球切れしたときは、切れたハロゲンランプ11に接続された専用スイッチ25のみをオフにする。切れたハロゲンランプ11は冷却用ファンによって冷却された後に取り外され、新しいハロゲンランプ11が取り付けられる。

0025

新しいハロゲンランプ11を取り付け、専用スイッチ25をオンに戻す。新しいハロゲンランプ11に電源が供給され、発光が安定した後に光量調節が行われる。この場合、交換したハロゲンランプ11は3個中の1個であり、新しいハロゲンランプ11の個体差による光量のバラツキが全体の光量へ影響する割合は1/3であるから、調節量は僅かであり、前記口径絞り装置14を調節することは少なく、殆どの場合は前記NDフィルタ15あるいはNDフィルタ19の調節で済む。

0026

また、色温度調節も行わなければならないが、これについても影響は1/3であるから調節量は僅かであり、その調節に掛かる時間は少なくて済む。

0027

以上説明した実施形態では、3個のハロゲンランプ11のうちの1個が球切れしたときについて説明したが、球切れするのではなく1個のハロゲンランプ11の光量が少し低下した場合は、前記口径絞り装置14および前記NDフィルタ15を調節することで正常の照度を得ることもできる。

0028

また、球切れした時に何らかの理由によって予備のハロゲンランプ11がないときは、前記可変電圧調整器24により電源電圧を上げて、残りのハロゲンランプによって所定の明るさとすることもできる。

0029

上記実施形態では、3個のハロゲンランプ11の夫々に専用スイッチ25を設けたが、専用スイッチ25は必ずしも設ける必要はなく、全てのハロゲンランプを纏めて1つのスイッチでオンオフするようにしても良い。

0030

上記実施形態では、光量調節手段として、口径絞り装置14とNDフィルタ15,19を用いたが、口径絞り装置14だけでも良いし、NDフィルタだけでも良い。あるいは、どちらも設けず可変電圧調整器24にて電圧を変化させて光量を調節しても良い。

0031

上記実施形態では、インテグレータに内面が鏡になった四角形の筒状のものを用いたが、鏡面仕上げされた表面を有する正四角柱を用いたものでも良い。

図面の簡単な説明

0032

本発明による撮像素子検査装置の構成を示す図である。
本発明による撮像素子検査用光源装置の構成を示す図である。
ハロゲンランプの印加電圧と寿命の関係を示す図である。
ハロゲンランプの印加電圧と輝度の関係を示す図である。
ハロゲンランプを交換するときの作業フローを示す図である。

符号の説明

0033

10撮像素子検査用光源装置
11ハロゲンランプ
12ランプハウス
13集光レンズ(集光光学系)
14 口径絞り装置(光量調節手段)
15NDフィルタ(光量調節手段)
16色温度調節用カラーフィルタ(色温度調節手段)
17ディフューザ(照度均一化手段)
18インテグレータ(照度均一化手段)
18a射出面
19 NDフィルタ(光量調節手段)
20結像レンズ
21光軸
23メインスイッチ
24可変電圧調整器
25専用スイッチ
30撮像素子
35撮像素子検査装置
36 半導体テスタ

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