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公開番号2024025303
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-26
出願番号2022128654
出願日2022-08-12
発明の名称撮像装置および測定装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 17/00 20060101AFI20240216BHJP(光学)
要約【課題】高速処理と高精度測定を両立できる撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置101は、撮像素子20と、物体における第1の方向に延びる領域からの光を第1の方向に直交する断面において複数の光に分光し、該複数の光を撮像素子の撮像面に集光する光学系10とを有する。複数の光のうち第1の光、第2の光および第3の光の波長をそれぞれλ₁、λ₂、λ₃、上記断面における撮像面での第1、第2および第3の光の集光位置をそれぞれz₁、z₂、z₃とする、λ₁<λ₂<λ₃、α₂₁=(z₂-z₁)/(1/λ₂-1/λ₁)およびα₃₂=(z₃-z₂)/(1/λ₃-1/λ₂)とするとき、0.90≦α21/α32≦1.1なる条件を満足する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
撮像素子と、
物体における前記第１の方向に延びる領域からの光を前記第１の方向に直交する断面において複数の光に分光し、該複数の光を前記撮像素子の撮像面に集光する光学系とを有し、
前記複数の光のうち第１の光、第２の光および第３の光の波長をそれぞれλ
１
、λ
２
、λ
３
、前記断面における前記撮像面での前記第１、第２および第３の光の集光位置をそれぞれｚ
１
、ｚ
２
、ｚ
３
とし、
λ
１
＜λ
２
＜λ
３
α
２１
＝（ｚ
２
－ｚ
１
）／（１／λ
２
－１／λ
１
）
α
３２
＝（ｚ
３
－ｚ
２
）／（１／λ
３
－１／λ
２
）
とするとき、
０.９０≦α２１／α３２≦１.１
なる条件を満足することを特徴とする撮像装置。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
１×１０
－１２
≦｜α
２１
｜≦１×１０
－６
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記光学系は、前記第１の方向に長い開口が設けられた遮光部材に対して物体側の前群と像側の後群からなり、
前記後群は、複数の分散素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記分散素子は、回折素子またはプリズムであることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の分散素子のうち少なくとも１つは回折素子であり、
前記回折素子の回折面のベース面はアナモフィック面であり、
前記ベース面の形状は前記第１の方向において非対称であることを特徴とする請求項３に記載の分光読取装置。
【請求項６】
前記前群と前記後群はそれぞれ、光学面としてのアナモフィック面を含むことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記前群と前記後群のそれぞれに含まれる光学面のうちも少なくとも１つは反射面であることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記前群は、前記開口に向かう光を、前記第２の方向において集光して前記スリットを通過させ、前記第１の方向において集光することなく前記開口を通過させることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置と前記物体との前記第２の方向での相対位置を変更する搬送手段とを有することを特徴とする分光撮像システム。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載の撮像装置と、
前記撮像素子の出力から物体の厚さを取得する取得手段とを有することを特徴とする測定装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検物の分光イメージデータを生成する撮像装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
被検物からの光をハイパースペクトルカメラなどの撮像装置（分光撮像装置）により受光することで得られる波長情報（スペクトル波形）から、被検物の厚さの分布を取得する測定方法が用いられている。特許文献１にて開示された測定方法では、被検物に線状の照明光を照射し、被検物からの透過光または反射光として生じる干渉光を分光することで被検物の各測定点でのスペクトル波形を取得する。そして該スペクトル波形に対して波数変換処理やフーリエ変換処理を行うことで得られるパワースペクトルのピーク位置から各測定点の厚さを算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－２０５１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の測定方法のように。厚さの算出の過程で波数変換処理を行うと、スペクトル波形において波数方向のサンプリング間隔が等間隔とならず、フーリエ変換処理で高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使うことができない。ＦＦＴを使用するためには、サンプリング間隔が等間隔になるようリサンプリング処理が追加で必要であり、その結果、処理全体に時間を要するとともに、測定精度も低下する。またサンプリング間隔が不等間隔でもLomb-Scargle法を用いることでパワースペクトルを求めることができるが、ＦＦＴに比べて処理に時間を要する。
【０００５】
本発明は、被検物を高速かつ高精度に測定できるようにした撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての撮像装置は、撮像素子と、物体における第１の方向に延びる領域からの光を第１の方向に直交する断面において複数の光に分光し、該複数の光を撮像素子の撮像面に集光する光学系とを有する。複数の光のうち第１の光、第２の光および第３の光の波長をそれぞれλ
１
、λ
２
、λ
３
、上記断面における撮像面での第１、第２および第３の光の集光位置をそれぞれｚ
１
、ｚ
２
、ｚ
３
とし、
λ
１
＜λ
２
＜λ
３
α
２１
＝（ｚ
２
－ｚ
１
）／（１／λ
２
－１／λ
１
）
α
３２
＝（ｚ
３
－ｚ
２
）／（１／λ
３
－１／λ
２
）
とするとき、
０.９０≦α２１／α３２≦１.１
なる条件を満足することを特徴とする。なお、上記撮像装置を含む測定装置も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高速処理と膜厚等の高精度測定を両立できるようにした撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施例（数値実施例１）の分光撮像装置の構成を示すＸＹ断面図。
数値実施例１の分光撮像装置のＺＸ断面図。
数値実施例１の分光撮像装置におけるＭＴＦを示す図。
数値実施例２の分光撮像装置のＸＹ断面図。
数値実施例２の分光撮像装置のＺＸ断面図。
数値実施例２の分光撮像装置におけるＭＴＦを示す図。
数値実施例３の分光撮像装置の構成を示すＸＹ断面図。
数値実施例３の分光撮像装置のＺＸ断面図。
数値実施例３の分光撮像装置におけるＭＴＦを示す図。
各実施例の分光撮像装置を用いた膜厚測定装置の構成を示す図。
上記膜厚測定装置を用いた膜厚算出方法を説明する図。
波数変換前後の変換反射率と変換透過率を示す図。
式（１）の条件を満足する場合と満足しない従来の場合を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。各実施例では、絶対座標系としてのＸＹＺ座標系と、光学面ごとのローカル座標系としてのｘｙｚ座標系とを用いる。ローカル座標系において、ｘ軸は光学面の頂点（原点）における法線に平行な軸であり、ｙ軸はＹ軸に平行かつ原点においてｘ軸と直交する軸である。ｚ軸はｘ軸とｙ軸に直交する軸である。また、Ｙ方向とｙ方向を第１の方向としての撮像方向、Ｚ方向とｚ方向を第２の方向としての分光方向、ＸＹ断面とｘｙ断面を第１の断面としての撮像断面、ＺＸ断面とｚｘ断面を第２の断面としての分光断面ともいう。
【００１０】
図１は、本発明の実施例の撮像装置としての分光撮像装置１０１の撮像断面を示している。図２は分光撮像装置１０１の分光断面を示している。なお、図１および図２は分光撮像装置１０１の光学系の光軸を含む断面を示しており、図１では便宜的に分光撮像装置１０１の構成要素を同一断面内に示している。ここにいう光軸は、後述する遮光部材のスリットの中心を通る主光線である軸上主光線の光路に相当する軸を示している。また図１および図２では、便宜的に後述する回折面に配置された回折格子の図示を省略している。
（【００１１】以降は省略されています）

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