JPH05346555A - 光トラップおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高Ｓ／Ｎ比の画像を処理する装置に使用する
のに適した光トラップを提供すること。 【構成】 凹面と凸面が相対向するように向い合わせさ
れた内外一対の湾曲面１２，１６によって環状のトラッ
プ穴１９を設ける。上記一対の湾曲面１２，１６の間隔
を、上記トラップ穴１９の光入口１７から遠ざかるにつ
れて狭く構成する。トラップ穴１９の中心側には一定の
スペース１８が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカメラを用いて被写体を
とらえ、高いＳ／Ｎ比で画像を処理する装置に使用する
のに適した光トラップと、この光トラップを用いた撮像
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像を処理する装置において、図６に示
すように鏡面状の被写体１をカメラ２でとらえるとき、
記号Ｓで示す範囲に亘って背景光が被写体１に反射して
写り込むという問題がある。これは鏡面状の被写体１で
反射したランプ３からの照明光が周囲を照したためであ
る。このような、不要な光を処理する簡単な方法として
照明光が最も強く反射する反射面４に黒色艶消アルマイ
トや黒色艶消塗装を施すことがある。また、特に必要な
場合には、黒色ベッチンや無反射処理されたシートが用
いられることもある。さらに、不要な光をより効率的に
処理する必要性があるときは、光トラップを使用するこ
とがある。

【０００３】光トラップは通常黒色ガラス製であって、
円錐状の筒体を湾曲させたごとき形状である。そして、
光はこの筒体の基端にある光入口から入り、反射しなが
らトラップ穴の奥へ進み、最後は熱になって吸収され
る。また、円錐状の筒体の先端が曲げられているので、
光入口の中央から垂直に入射する光も必ず途中で反射さ
れて進む。したがって、この光入口の中央から入った光
が１回も反射されることなくトラップ穴先端まで進むこ
とがなく、結果として光入口付近から反射光が洩れるよ
うな不具合がない。

【０００４】このような光トラップを被写体１からの反
射光を処理するために使用した例を図７以下に示してい
る。

【０００５】図７では、図６に示す照明光が最も強く反
射する反射面４に光トラップ５を使用した例を示す。こ
の場合、ランプ３からの照明光は被写体１で反射した
後、光トラップ５の光入口５ａからその内部に入り、湾
曲面５ｂ，５ｃの間で反射を繰り返しながらトラップ穴
の奥へと導かれ、終端において熱になって吸収される。
図７の構成例では、被写体１で反射した最も強い反射光
は光トラップ５で吸収されるが、被写体や空中のチリで
乱反射した光は周囲を明るく照す。この明るく照された
背景やカメラからの散乱光が被写体１に反射してノイズ
として範囲Ｓ部分が写り込むことになる。

【０００６】上記の問題点を解決するために、図８に示
す手段が考えられる。これは、図５で示した反射面４の
位置に第１の光トラップ６を設け、これと別に写り込み
吸収用の第２の光トラップ７をカメラ２の近くに設けた
ものである。この第２の光トラップ７の光入口７ａはカ
メラ２の近くに配置されていて、背景からの光はこの第
２の光トラップ７で吸収されるので、図７の場合のよう
な背景光が写り込むことがない。しかし、図８の場合、
カメラ２が第２の光トラップ７を避けて配置されるた
め、カメラ２のレンズの軸線は被写体１に対して垂直で
なく或る傾斜角度を有して配置されることになり、この
ため画像が歪むという問題が生じる。

【０００７】上記の問題を解決するためには、図９に示
す手段が考えられる。図９において写り込み吸収用の第
２の光トラップ７は、その光入口７ａを通る軸線が被写
体１に対して垂直になるように背景側に配置されてお
り、カメラ２は光入口７ａの周縁からはみ出さない位置
に設けられている。したがって、乱反射光は第２の光ト
ラップ７に吸収されてカメラ２に写り込まないし、カメ
ラ２も被写体１に対して垂直に配置できるから画像が歪
まない。しかし、図８の構成では、第２の光トラップ７
の光入口７ａは少くとも図７に示す背景光の写り込む範
囲Ｓの寸法と同じ口径を有していることが必要なため、
それに伴って奥行き寸法も長くなり、それだけ第２の光
トラップ７が大きくなるという問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、背景光
が被写体に反射して写り込むのを防止する手段として、
従来の光トラップを使用すると、カメラの配置角度を傾
けるか、または、光トラップを十分に大きくせざるを得
ず、前者の場合は画像が歪む。また、後者の場合は、光
トラップを形成する一対の湾曲面の間隔が拡がり、その
ための補強構造が複雑になり、組立てが難しくなる。ま
た、カメラと光トラップとの位置決めや支持構造も複雑
になるという問題がある。

【０００９】本発明は上記の欠点を解決した光トラップ
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明に係る光トラップは凹面と凸面とが相対向する
ように向い合わされた内外一対の湾曲面によって環状の
トラップ穴を設け、上記一対の湾曲面の間隔をトラップ
穴の光入口から遠ざかるにつれて狭くしたことを特徴と
する。

【００１１】また、本発明の光トラップは、上記内外一
対の湾曲面をそれぞれの先端側が拡径しており、中間部
が内側に湾曲した第１の筒体と第２の筒体で構成し、第
１と第２の筒体の先端を接合して構成するとよい。

【００１２】また、本発明の撮像装置は、被写体に光を
照射する光源と、上記光トラップの中心部のスペース
に、レンズ系を被写体に向けて垂直に配置したテレビカ
メラとから構成するとよい。

【００１３】

【作用】この発明では、光入口からトラップ穴に入った
光は湾曲面によって反射を繰り返して奥へ進み、ついに
は吸収されてしまう。また、環状のトラップ穴の中心部
には一定のスペースが形成されるので、このスペースに
カメラを配設し、被写体に背景光が写り込まないように
して撮像することができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。なお、従来例と同一要素には同一符号を付して説明
する。

【００１５】図１は光トッラプの斜視図、図２は分解斜
視図、図３は断面図、図４は使用例の説明図である。本
実施例に係る光トラップ８は第１の筒体８ａと第２の筒
体８ｂを組み合わせることにより構成されている。第１
の筒体８ａは基端部９が小径、先端部１０が大径であ
り、中間部１１が内側に湾曲しており、その内面を凸状
の湾曲面１２としている。第２の筒体８ｂは基端部１３
が小径、先端部１４が大径であり、中間部１５が第１の
筒体８ａの中間部１１よりも内側に大きく湾曲してお
り、その外側を凹状の湾曲面１６としている。また、第
２の筒体８ｂの基端部１３の外径は、第１の筒体８ａの
基端部９の内径よりも小である。そして、図３に示すよ
うに第１の筒体８ａと第２の筒体８ｂのそれぞれの先端
部１０，１４同士を接着等により一体的に結合すること
により、第１と第２の筒体８ａ，８ｂの基端部９，３に
環状の光入口１７が形成され、この光入口１７より中心
側の部位に一定のスペース１８が形成される。

【００１６】また、第１の筒体８ａと第２の筒体８ｂを
組み合わせたとき、それぞれの内面に形成される２つの
湾曲面１２，１６は、一方が凸面他方が凹面で相対する
ように配置され、環状の光トラップ穴１９が形成され
る。この光トラップ穴１９を形成する湾曲面１２，１６
の間隔は、光入口１７から遠ざかるにつれて狭くなって
おり、第１と第２の筒体８ａ，８ｂの先端部１０，１４
の結合箇所で光トラップ穴１９の最奥部を形成してい
る。

【００１７】本実施例に係る光トラップ８は図４に示す
ように、その中心部に形成されるスペース１８にカメラ
２を配設して使用される。この使用例の場合、カメラ２
は光トラップ８の中心部に保持されており、かつカメラ
２と光トラップ８とは被写体１に対して垂直に配設され
ている。なお、ランプ３の照明光が被写体１によって最
も強く反射される箇所には従来構造の光トラップ５が設
けられている。

【００１８】図４において、被写体１からカメラ２の後
方に向けて反射する光は、光トラップ８の環状の光入口
１７からその内部に入り、湾曲面１２，１６で反射を繰
り返しながら光トラップ穴１９の奥へと導かれ、終端部
に達するまでの間に殆ど吸収されてしまう。したがっ
て、鏡面状の被写体１をカメラ２でとらえるとき、背景
光が被写体１に反射して写り込むことがない。

【００１９】なお、実施例では光トラップ８を構成する
第１、第２の筒体８ａ，８ｂが円形であるが、これに限
らず、四角形、六角形その他の形状であっても構わな
い。また、環状の湾曲面１２，１６は、先端が外側に湾
曲しているが、これと逆に内側に湾曲していてもよい。

【００２０】また、図示例では光トラップ８を第１、第
２の筒体８ａ，８ｂを組み合わせて構成する例を示した
が、これ以外にも、複数のブロック状の部材を組み合わ
せて構成することもできる（但し、図示せず）。

【００２１】図５は実施例の光トラップを使用したＳｉ
ウエハの表面検査装置の説明図である。この装置では、
被写体であるウエハ１ａの表面に向けて高感度テレビカ
メラ２ａが配置されている。このテレビカメラ２ａは光
トラップ８の中心部に形成されたスペース１８に配置さ
れており、そのレンズ系２ｂはウエハ１ａの表面に対し
て垂直に位置している。

【００２２】上記ウエハ１ａに対しては、Ｘｅ−Ｈｇラ
ンプを用いた光源３ａからの照明光が照射される。すな
わち、光源３ａからの光は、第１集光レンズ２０，ピン
ホール２１，第２集光レンズ２２，マスク２３を通り、
さらに反射ミラー２４で進路が曲げられた後、投影レン
ズ２５からウエハ１ａに照射される。

【００２３】ウエハ表面からの整反射光は別に設けられ
た光トラップ（図示せず）で吸収される。ウエハ１ａの
表面のパーティクルやキズによる散乱光はテレビカメラ
２ａのレンズ系２ｂに入りモニタ画面上に映し出し、不
良品の検査を行なうものである。このウエハ検査装置に
おいて、テレビカメラ２ａの周囲に光トラップ８の光入
口１７が位置しているからウエハ１ａで反射され、背景
側に進む光は光トラップ８に吸収され、よって背景光が
ウエハ１ａに反射してテレビカメラ２ａに写り込むよう
な不具合がなく、ウエハ上のスクラッチキズやヘイズキ
ズを容易に確認できる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光トラッ
プは、特に高いＳ／Ｎ比を必要とする画像を処理する装
置において、背景光が被写体に反射して画像に写り込む
のを防ぐために設ける写り込み吸収用の光トラップとし
て使用するのに適している。つまり、本発明の光トラッ
プは環状のトラップ穴を有しており、トラップ穴の中心
部に形成されるスペースにカメラ等を被写体に対して垂
直に配設できるので、この光トラップを使用することに
より、画像を歪めないで、被写体からの反射光をスムー
ズに吸収できて高いＳ／Ｎ比で画像を処理することが可
能である。しかも、光トラップに対するカメラの位置決
めと固定を容易かつ確実に行なうことができる。さら
に、光トラップは内外一対の湾曲面を環状に曲げて構成
されているから、光入口の直径が同一の場合、従来の光
トラップに比べて本発明の光トラップの方が構造上より
強固にでき、その組立て作製も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る光トラップの斜視図であ
る。

【図２】図１の光トラップの分解斜視図である。

【図３】図１の光トラップの断面図である。

【図４】図１の光トラップの使用例の説明図である。

【図５】本発明の光トラップを使用したＳｉウエハの表
面検査装置の説明図である。

【図６】カメラと被写体と反射光との関係を示す説明図
である。

【図７】光トラップを使用した場合のカメラと被写体と
反射光との関係を示す第１例の説明図である。

【図８】同じく第２例の説明図である。

【図９】同じく第３例の説明図である。

【符号の説明】

１…被写体、８…光トラップ、８ａ…第１の筒体、８ｂ
…第２の筒体、９…基端部、１０…先端部、１１…中間
部、１２…湾曲面、１３…基端部、１４…先端部、１５
…中間部、１６…湾曲面、１７…光入口、１８…スペー
ス、１９…光トラップ穴。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凹面と凸面とが相対向するように向い合
   わされた内外一対の湾曲面によって環状のトラップ穴を
   設け、前記一対の湾曲面の間隔を前記トラップ穴の光入
   口から遠ざかるにつれて狭くしたことを特徴とする光ト
   ラップ。
2. 【請求項２】 前記内外一対の湾曲面を先端側が拡径し
   ており、中間部が内側に湾曲した第１の筒体と第２の筒
   体で構成し、第１と第２の筒体の先端を接合させたこと
   を特徴とする請求項１に記載の光トラップ。
3. 【請求項３】 被写体に光を照射する光源と、請求項１
   に記載の光トラップの中心部のスペースにレンズ系を被
   写体に向けて垂直に配置したテレビカメラとからなる撮
   像装置。