JP2006515676A - ２−ｄおよび表面凹凸形状の同時検査のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

表面に関する情報を検出する装置は、表面についての２次元情報を取得するように配置される第１の複数の光学要素と、表面についての表面凹凸形状情報を取得するように配置される第２の複数の光学要素とを備え、第１の複数の光学要素、および、第２の複数の光学要素は、単一センサアレイの少なくとも部分的に重ならない部分に、２次元情報および表面凹凸形状情報を同時に提供するように配置される。

Description

本発明は、包括的に、対象物の表面の異なる特性を同時に検出する時に採用されるシステムおよび方法に関し、より詳細には、欠陥のある表面を検査するのに役立つ、表面についての２次元および表面凹凸形状の情報を同時に検出することに関する。

本出願は、２００３年１月９日に出願され、その開示の全体が参照により援用される、米国仮特許出願第６０／４３８、７８３号の利益を主張する。

種々の製造段階において、プリント回路基板（ＰＣＢ）などの電気回路の欠陥について検査する自動化光検査システムを採用することがよく知られている。電気回路の重要な製造段階は、マイクロチップおよび他の半導体デバイスなどの電子デバイスを搭載する前の、ＰＣＢ上へのはんだペーストの堆積である。実際、電子デバイスの欠陥のかなりの割合は、はんだペーストの堆積に関連する問題に伴う欠陥による可能性がある。これらの問題を早期に特定することによって、電子デバイスの製造業者にとってかなりのコストの削減がもたらされる可能性がある。

はんだペースト堆積物の品質を判定するものとして、はんだパッド上での各はんだペースト堆積物の位置精度、はんだペースト堆積物の平均厚み、および、各はんだペースト堆積物の容積の差を含む、種々の因子が一般に知られている。

その結果、はんだペースト堆積物を自動的に、光学的に検査する有効なシステムは、はんだペーストが堆積されるプリント回路基板の表面に関する２次元情報ならびに表面凹凸形状の情報（種々の場所についての高さ情報）を共に正確に求めることができなければならない。この情報は、電子部品を、組み立てられた電子回路デバイス上に組み立てる際に障害になることを回避するために、高速度で検出され、かつ処理される必要がある。

本発明の一実施形態の広い態様によれば、システムは、単一センサアレイを使用して、表面についての異なるタイプの情報を同時に検出する。

本発明は、はんだペースト堆積物の欠陥を検査するのに特に役立つ、表面についての２次元情報および表面凹凸形状情報を同時に取得するための改良されたシステムを提供しようとする。

本発明は、単一センサアレイ上に撮像される、重ならない場所における表面についての２次元情報および表面凹凸形状情報を同時に検出するように配置される装置を提供しようとする。

本発明はさらに、表面についての２次元情報および表面凹凸形状情報を同時に検出する装置を提供しようとし、表面凹凸形状情報は、表面に対して略垂直な方向から供給される照明を使用して検出される。

本発明はさらに、表面についての２次元情報を検出するのに適した照明で第１場所の表面を照明し、表面凹凸形状情報を検出するのに適した照明で第２場所の表面を照明するように配置される装置を提供しようとする。２次元情報を検出する照明は、複数の角度で設けられた集中した照明を備える。表面凹凸形状情報を検出する照明は、表面に対して略垂直な方向に沿って供給される。

本発明はさらに、コヒーレント光源から拡張光源を生成し、その後、拡張光源からの光を表面に集中させる機能を有する、コヒーレント光で表面を照明するように配置される装置を提供しようとする。

本発明はさらに、表面についての情報を検出する装置を提供しようとし、その表面は、レーザから放射される光によって照明され、その光は、角度が拡大し、その後、表面上に収束する。拡大およびその後の収束によって、レーザ照明のコヒーレンス性が減る。表面は、表面上の各場所が、少なくとも２画素で順次に撮像されるように、多数の画素を有するスキャン式センサアレイによって撮像される。少なくとも２つの画素から検出される値は結合され、それによって、均一性が増加する。

したがって、本発明の一実施形態によると、表面に関する情報を検出する装置であって、表面についての２次元情報を取得するように配置される第１の複数の光学要素と、表面についての表面凹凸形状情報を取得するように配置される第２の複数の光学要素とを備え、第１の複数の光学要素、および、第２の複数の光学要素は、単一センサアレイの少なくとも部分的に重ならない部分に、２次元情報および表面凹凸形状情報を同時に提供するように配置される表面に関する情報を検出する装置が提供される。

種々の従属実施形態は、以下の１つまたは複数を含む。

第１の複数の光学要素は、表面の第１の部分から２次元情報を取得するように配置され、一方、第２の複数の光学要素は、表面の第２の部分から表面凹凸形状情報を取得するように配置される。

表面の第１の部分および表面の第２の部分は、少なくとも部分的に重ならない。

表面の第１の部分は表面の第１の細長い領域を備え、表面の第２の部分は表面の第２の細長い領域を備える。

ディスプレーサは、２次元情報の取得中に、表面と第１の複数の光学要素の間に相互変位を提供する機能を有する。

２次元情報が取得される表面の第１の部分は表面の第１の細長い領域を備え、表面凹凸形状情報が取得される表面の第２の部分は、第１の細長い領域と少なくとも部分的に重ならない表面の第２の細長い領域を備える。

ディスプレーサは、表面凹凸形状情報の取得中に、表面と第２の複数の光学要素の間に相互変位を提供する機能をさらに有する。

第１の複数の光学要素は、第２の複数の光学要素と共有される撮像レンズを備える。その撮像レンズは、取得される２次元情報および取得される表面凹凸形状情報を受け取るように配置される。

撮像レンズは、第１の部分に対応する２次元情報を取得するために、センサ上に表面の第１の部分の画像を生成し、第２の部分に対応する表面凹凸形状情報を取得するために、表面の第２の部分におけるライン照明の画像を生成する機能を有する。

第１の複数の照明光学要素は、表面についての２次元情報を取得するのに適した照明で、表面の第１の部分を照明するように配置され、第２の複数の照明光学要素は、表面についての表面凹凸形状情報を取得するのに適した照明で、表面の第２の部分を照明するように配置される。

第１の複数の照明光学要素は、第１軸を基準にした収束角度の第１の範囲内からの少なくとも一部の照明、および、第１軸を基準にした収束角度の第２の範囲内からの付加的な照明を供給するように配置される少なくとも１つの発光体を備える。

少なくとも１つの発光体は、複数の半導体レーザを備える。

照明光学要素は、第１軸に対して全体が垂直な第２軸に沿って、少なくとも１つの発光体からの光を拡散する拡散器を備える。

拡散器はレンチキュラーアレイを備える。

第２の複数の照明光学要素は、表面に対して略垂直な方向から、表面上の直線領域を照明するように配置される少なくとも１つの発光体を備える。

少なくとも１つの発光体は、構造化した光を放射する少なくとも１つのレーザ発光器を備える。

第１の複数の光学要素は、表面に対して略垂直な方向から、表面の第１の部分を観察するように配置される。

第２の複数の光学要素は、表面に対して傾斜をつけた方向から、表面の第２の部分を観察するように配置される。

第２の複数の光学要素は、表面に対して傾斜をつけた方向から、表面の第２の部分を観察するように配置される。

第１の部分は、表面を基準にした複数の角度で設けられた照明によって照明される。

第２の部分は、表面に対して全体が９０°方向から供給される照明によって照明される。

第１の部分と単一センサアレイの間の光路距離は、第２の部分と単一センサアレイの間の光路距離に等しい。

したがって、本発明の別の実施形態によると、表面に関する情報を検出する装置であって、表面についての２次元情報を取得するように配置される第１の複数の光学要素と、２次元情報の取得中に表面についての表面凹凸形状情報を取得するように配置される第２の複数の光学要素とを備え、第２の複数の光学要素は、表面に対して略垂直である方向から、表面の第１の部分を照明する照明器を備える表面に関する情報を検出する装置が提供される。

種々の従属実施形態は、以下の１つまたは複数を含む。

第１の複数の光学要素は、表面に対して略垂直である方向から、２次元情報を取得するように配置される。

第２の複数の光学要素は、表面に対して略垂直でない方向から、表面凹凸形状情報を取得するように配置される。

第２の複数の光学要素は、表面に対して略垂直でない方向から、表面凹凸形状情報を取得するように配置される。

第１の複数の光学要素およびビーム合成器は、表面に対して略垂直な方向から、表面の第１の部分を観察するための第１光路を画定し、第２の複数の光学要素およびビーム合成器は、略垂直でない角度から、表面の第２の部分を観察するための第２光路を画定する。

少なくとも１つのセンサは、表面についての情報を検出し、ディスプレーサは、センサが情報を検出する間に、表面とセンサを互いに対して変位させる機能を有する。

表面の第１の部分および第２の部分は全体が重ならない。

少なくとも１つのセンサは、センサアレイの第１の場所において、第１の部分に対応する２次元情報を検出し、センサアレイの第２の場所において、第２の部分に対応する表面凹凸形状情報を検出する機能を有する単一センサアレイを備える。第１の場所は第２の場所と全体が重ならない。

したがって、本発明の別の実施形態によると、表面に関する２次元情報および表面凹凸形状情報を同時に検出するために表面を照明する装置であって、表面についての２次元情報を検出するのに適した第１照明で表面の第１の部分を照明する第１照明源であって、第１の部分は第１軸に沿って細長く、第１照明は、第１軸に交差する第２軸を基準にした少なくとも２つの異なる角度範囲内から表面上に照射する、第１照明源と、表面についての表面凹凸形状情報を検出するのに適した第２照明で表面の第２の部分を照明する第２照明源であって、第２の部分は第１軸に沿って細長く、第２照明は、第２軸を基準にして、表面に対した垂直な方向から表面上に照射する、第２照明源とを備える表面を照明する装置が提供される。

種々の従属実施形態は、以下の１つまたは複数を含む。

第１の場所および第２の場所は重ならない。

第２軸に沿った第１の部分の幅寸法は、第２軸に沿った第２部分の幅寸法より広い。

少なくとも２つの異なる角度範囲内の第１の角度範囲は、少なくとも２つの異なる角度範囲内の第２の角度範囲と重ならない。

したがって、本発明の別の実施形態によると、コヒーレント光で表面を照明する装置であって、コヒーレント光を放射する発光器と、発光器によって放射される光をコリメートするコリメータレンズと、コリメートされた光を受け取り、第１軸に沿った複数の場所のそれぞれにコリメートされた光を拡散させる第１拡散器と、拡散器から光を受け取り、光を表面上に集中させる円筒レンズとを備えるコヒーレント光で表面を照明する装置が提供される。

したがって、本発明の別の実施形態によると、表面についての情報を検出する装置であって、コヒーレント光を放射する少なくとも１つのランプと、コヒーレント光を受け取り、拡散器上の複数の場所から放射されるように現れる光を出力するように配置される拡散器であって、それぞれの場所の光は、複数の方向に出力される、拡散器と、拡散器から光を受け取り、光を表面上に集中させるように配置されるレンズと、複数のセンサ素子を備えるセンサアレイであって、このアレイは、表面上の場所が、少なくとも２つのセンサ素子によって順次に検出されるように配置される、センサアレイとを備える表面についての情報を検出する装置が提供される。

本発明の種々の従属実施形態は、以下の１つまたは複数を含む。

ランプはレーザを含む。

レーザはダイオードレーザを含む。

拡散器は、第１軸に対して垂直な第２軸に沿ってではなく、第１軸に沿ってコヒーレント光を拡散するレンチキュラーアレイを備える。

レンズは、拡散器からの光を第１軸に沿って収束させる円筒レンズを備える。

円筒レンズはフレネルレンズを備える。

センサアレイはＣＭＯＳセンサアレイを備える。

ＣＭＯＳセンサアレイは、メモリ積分動作モードで動作するように構成されるセンサアレイを備える。

本発明のはんだペースト堆積物を自動的に、光学的に検査する有効なシステムは、はんだペーストが堆積されるプリント回路基板の表面に関する２次元情報ならびに表面凹凸形状の情報を共に正確かつ高速で求め、さらに高速で処理することができる。よって、この検査は、電子部品を、組み立てられた電子回路デバイス上に組み立てる際に障害になることもない。

本発明は、図面に関連して考えられる以下の詳細の説明からより完全に理解され、かつ認識されるであろう。

本発明の一実施形態に従って、表面１２の複数の特性を検出するための、システム１０の簡略化した絵図である図１Ａ、および、図１Ａのシステムの簡略化した側面図および光線追跡図である図１Ｂが参照される。システム１０は、表面１２の２−Ｄおよび表面凹凸形状の特性を検出する機能を有し、一般に、表面についての２次元（２−Ｄ）情報を取得するように配置される第１の複数の光学要素、および、表面についての表面凹凸形状情報を取得するように配置される第２の複数の光学要素を含む。第１の複数の光学要素および第２の複数の光学要素は、単一センサアレイ１４に対して、２次元情報および表面凹凸形状情報を同時に提供するように配置され、単一センサアレイ１４は、入力情報を検出し、表面１２の２−Ｄおよび表面凹凸形状の記録を含む電子ファイル１５を出力する。コンピュータファイル１５は、ファイルを分析して、表面１２上の欠陥を特定するように機能する欠陥解析装置１８によって受け取られる。

図１Ａでは、光学要素の一部は、２−Ｄ特性を検出する時にのみ使用され、光学要素の一部は、表面凹凸形状の特性を検出する時にのみ使用され、光学要素の一部は、２−Ｄおよび表面凹凸形状の両方の特性を検出する時に使用される。しかしながら、この配置構成は、例として示され、光学要素の他の適した組み合わせが採用されてもよい。たとえば、光学要素は、２−Ｄ情報か表面凹凸形状情報のいずれかを検出するために採用されるか、または、システム内の全ての光学要素が２−Ｄ情報と表面凹凸形状情報の両方を検出する時に採用されるように配置されてもよい。

本発明の一実施形態によれば、システム１０は、プリント回路基板などの製造中の電気回路上のはんだペースト堆積物１６を検査する際に採用される。はんだペーストは、たとえば、プリント回路基板上に集積回路などの電子部品を組み立てる前に堆積される。センサアレイ１４の出力、たとえば、電子ファイル１５は、通常、出力を分析し、はんだペースト堆積物内の欠陥を指示する機能を有する欠陥検出コンピュータ１８に供給される。はんだペースト堆積物を検査するためのアプリケーションでは、欠陥は、たとえば、また、制限なしで、不適切に位置付けられたはんだペースト堆積物、不適切な高さ寸法を有するはんだペースト堆積物、および、不十分な量のはんだペーストを有するはんだペースト堆積物を含む場合がある。

図１Ａを見てわかるように、システム１０は、表面１２の第１の部分２０の２−Ｄ画像、ならびに、表面１２の第２の部分２２の個別の表面凹凸形状情報、たとえば、高さプロファイルを共に、センサ１４で同時に取得する。本発明の一実施形態によれば、表面１２に関する２−Ｄ情報および／または表面凹凸形状情報の取得中に、たとえば、矢印２４で示すように、表面１２とシステム１０を互いに対して相互に変位させる、ディスプレーサ（図示せず）が設けられる。そのため、それぞれの第１の部分２０および第２の部分２２は、表面１２の一部のみを覆うが、システム１０と表面１２を互いに対して変位させることによって、２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報は、表面全体について取得することができることが理解される。情報は、たとえば、蛇行パターンで、単一帯状または複数帯状に取得されてもよい。

２−Ｄ情報と表面凹凸形状情報の両方が、単一センサアレイ１４を使用して検出されることが、本発明の一実施形態の特徴である。２−Ｄ情報は、センサアレイ１４上の第１の場所２６における１つまたは複数の画素列、たとえば、センサの単一列か、複数列のいずれかを使用して検出される。表面凹凸形状情報は、三角測量によって、センサアレイ１４上の第２の場所２８におけるいくつかの画素列を使用して検出される。場所２８の各画素列は、所与の横方向位置における表面高さを指示する。

図１Ａを見てわかるように、表面１２上の第１の細長い領域を画定する第１の部分２０、および、表面１２上の第２の細長い領域を画定する第２の部分２２は、表面１２上で互いから離れて相互に設定され、少なくとも部分的に重ならない。同様に、第２の場所２８は、センサアレイ１４上の第１の場所２６から離れて設定され、センサアレイ１４上の２つの場所２６および２８は、少なくとも部分的に重ならない。センサアレイは、適切には、高速ＣＭＯＳタイプセンサ、たとえば、米国、アイダホ州のMicron Technologies、 Inc.のイメージング事業部から入手できるモデルＭＶ１０またはモデルＭＶ４０ＣＭＯＳ光センサアレイである。本発明の一実施形態では、情報は、ＣＭＯＳセンサの選択される画素から読み出される。そのため、システム設計によれば、センサアレイの画素が全て使用される必要はない。２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報を検出するのに必要とされる画素のみが、実際に読み出され、それによって、情報の検出が高速化される。

本発明の一実施形態によれば、センサアレイ１４は、メモリ積分動作モードで動作される２−Ｄ情報を検出する。メモリ積分動作モードでは、部分的に重なった複数の画像が、順次に取得され、スキャン中にデジタル化される。デジタル画像は、順次にメモリに加算され、部分的に重なる画像の対応する場所からのデジタル画素値が、共に加算されて、合成画像が生成される。メモリ積分動作モードで動作するＣＭＯＳセンサは、２００２年６月２１日に出願され、「Optical Sensor Array for Scanning Systems」という名称の、同時係属中の米国特許出願第１０／１７６、００３号により詳細に記載され、その開示は、全体が本明細書に援用される。当該技術分野で知られている、２−Ｄ情報を検出する他の適した形態が採用されてもよい。

表面凹凸形状情報は、好ましくは、表面１２に対して略９０°の軸に沿って供給される照明を採用する、三角測量技法を使用して取得される。

２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報が検出される表面１２上で、それぞれの部分２０および２２を分離することによって、２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報を検出するための照明は、各部分において最適化されてもよい。適切に補正され、位置合わせされる光学部品と組み合わせて、表面１２に関する２−Ｄ情報と表面凹凸形状情報の両方を検出するために単一センサアレイ１４を採用することによって、２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報は、非常に正確なアライメント状態で保たれ、それによって、２−Ｄ情報と表面凹凸形状情報の間の非常に正確な相関性が可能になる。さらに、２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報を同時に検出する単一センサを使用することによって、２−Ｄ情報と表面凹凸形状情報の両方を取得する他のシステムと比較して、コストの削減がもたらされる。

本発明の一実施形態によれば、したがって、２つの情報チャネル、すなわち、２−Ｄ情報用のチャネルと表面凹凸形状情報用のチャネルは、同じセンサアレイ上に「多重化」される。図１Ａおよび図１Ｂに見られる実施形態では、多重化は、それぞれの２−Ｄチャネルおよび表面凹凸形状チャネルを空間的に分離することによって達成される。図１Ａおよび図１Ｂを見てわかるように、表面１２の空間的に分離した部分２０および２２を照明するために、照明は、分離した光路４０および４２に沿って供給される。ミラー３０およびビーム合成プリズム３２は、それぞれ部分２０および２２から、２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報を、撮像レンズ４４に、最終的に、センサアレイ１４に同時に送出する。本発明の一実施形態によれば、２−Ｄ情報が検出される部分２０と、表面凹凸形状情報が検出される部分２２との間の空間的な分離にもかかわらず、部分２０とセンサアレイ１４の間の光路は、部分２２とセンサアレイ１４の間の光路に長さが等しい。

オプションとして、以下でさらに述べるように、それぞれの２−Ｄおよび表面凹凸形状の情報チャネルの分離は、制限はしないが、異なる波長での照明による、偏光による、または、時間多重化によることを含む、種々の代替の方法を使用して行われてもよい。

本発明の一実施形態によれば、表面１２は、撮像レンズ４４と同様に、全体が水平に配設される。表面１２の２つの細長い部分、すなわち、部分２０で指定された、２−Ｄ撮像用の部分と、部分２２で指定された、三角測量による高さプロファイリング用の部分が照明される。

図１Ａおよび図１Ｂを見てわかるように、光路４０に沿って供給される照明は、２−Ｄ情報を検出するのに特に適した方法で部分２０を照明する。光路４０は、ビーム５２を出力する、少なくとも１つの高輝度ランプ５０、適切には、１つまたは複数のダイオードあるいは半導体レーザを含む。ビーム５２は、ビーム５２をコリメートする機能を有するコリメータレンズ５３を通過し、菱形プリズム５４の頂点上に照射する。ビーム５２は、空間的に分離した２つのローブ５６および５８に分割される。ローブ５６と５８はそれぞれ、円筒レンズ６０を通過し、円筒レンズ６０は、ローブ５６および５８を或る角度で表面１２のそれぞれの収束部に送り、それによって、ローブ間に楔形状の間隙６２が画定される。

少なくとも１つの第１外部ビーム７２に設けられた少なくとも１つの第１外部ランプ７０、および、少なくとも１つの第２外部ビーム７６に設けられた少なくとも１つの第２外部ランプ７４によって、光路４０に沿って付加的な照明が供給される。ランプ７０および７４は、適切には、高輝度ランプ、適切には、ダイオードまたは半導体レーザである。ビーム７２は、レンズ８０として概略的に示す１つまたは複数のレンズおよびビーム誘導プリズム８２を通過して、ローブ５８の外側の角度範囲から部分２０が照明される。ビーム７６は、同様に、レンズ８４として概略的に示す１つまたは複数のレンズおよびビーム誘導プリズム８６を通過して、ローブ５６の外側の角度範囲から部分２０が照明される。

そのため、部分２０は、表面１２に対して垂直な軸を基準とする第１の角度範囲内から供給される照明、および、第１の角度範囲より鈍角の第２の角度範囲内からの付加的な照明で照明されることが図１Ａおよび図１Ｂから留意される。好ましくは、角度配置は、垂直軸を中心にして略対称である。

図１Ａおよび図１Ｂを見てわかるように、ミラー３０が、ローブ５６と５８の間の間隙６２内に配設されて、ローブ５６および５８、ならびに、ビーム７２および７６によって照明される部分２０が観察される。ミラー３０は、任意の適した反射面、たとえば、銀めっきされているガラス、あるいは、適切に傾斜をつけたプリズムの銀めっきされた面または銀めっきされていない面を含んでもよい。部分２０からの光は、ミラー３０によって受け取られ、全体が互いに平行な面である、前面６４と後面６６によって画定される場所にあるビーム合成プリズム３２を通過する。その後、撮像レンズ４４は、部分２０を観察し、場所２６にあるセンサアレイ１４上に、部分２０の画像を形成する。

本発明の一実施形態によれば、部分２２は、光路４２に沿って照明される。部分２２において、薄く細長い照明ビームが表面１２に対して略垂直な軸に沿って供給される。光路４２は、その全長に沿って全体が均一な輝度を有する構造化された光ビーム９２を出力する、少なくとも１つの高輝度ランプ９０、適切には、１つまたは複数のダイオードあるいは半導体レーザを含む。ビーム９２は、ビーム９２を並進させて、表面１２に対して略垂直な軸に沿って表面１２の適切な部分を照明する機能を有する潜望鏡９４を通過する。適した照明器は、StockerYale、 Inc.から入手できるＬａｓｅｒｉｓ（登録商標）構造化光発生器を含む。

特に図１Ｂを見てわかるように、ビーム合成プリズム３２の入力切子面９６は、ビーム９２によって照明される時に、部分２２から受け取られた傾斜がついた光入力９８を受け取るように傾斜がつけられる。傾斜がついた光入力９８は、ビーム合成プリズム３２内部において、後面６６によって、全内部反射によって、そして、上面１００によって反射して、その後、後面６６を通過して、撮像レンズ４４上に照射する。レンズ４４は、その後さらに、部分２２を観察し、センサアレイ１４上の場所２８において、表面１２上のビーム９２の画像を形成する。

本発明の一実施形態によれば、後面６６は、最初は、全内部反射によって傾斜がついた光入力９８を反射する。しかしながら、上面１００の角度は、全内部反射するには不十分である。その結果、銀または他の適した反射コーティングが上面１００に塗布される。上面１００によって反射されると、光入力は、後面６６を通過する。

本発明の一実施形態によれば、ビーム合成プリズム３２およびシステム１０内の光学部品の相対位置は、センサと、部分２０と２２との間の光路を提供するように、構成され、かつ設計製作され、それにより、部分２０の２−Ｄ画像と部分２２の表面凹凸形状高さプロファイルの両方が、センサアレイ１４上の場所２６および２８において同時に焦点が合うようになる。

ここで、図２Ａ〜図２Ｄを参照する。図２Ａ〜図２Ｄは、離れて設定された場所において表面の２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報を同時に検出するデバイスの簡略化した構成の側面図である。これらの構造は、表面の空間的に分離した部分から、多重化される情報、たとえば、２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報を取得する機能を有するデバイスの代替の構成を作る。図２Ａ〜図２Ｄは、多重化される情報の同時検出のみを示す。それに関連する照明デバイスは示されない。図２Ａ〜図２Ｃに見られるデバイスのそれぞれにおいて、各２−Ｄおよび表面凹凸形状の検出チャネルのそれぞれにおいて検出される情報を反射するミラーが設けられる。図２Ｄでは、各２−Ｄおよび表面凹凸形状の検出チャネルのそれぞれにおいて検出される情報を誘導するプリズムが設けられる。検出される情報は、同じレンズ１１０に誘導され、同じレンズ１１０は、画像面に位置する同じセンサに検出される情報を渡す。

ここで図３を参照する。図３は、離れて設定された場所において表面の２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報を同時に検出する別のデバイス１２０の簡略化したアーキテクチャの側面図である。図３では、主要な光線のみが示され、照明源は、表面凹凸形状情報が検出されるチャネルについてのみ示される。

各２−Ｄおよび表面凹凸形状の情報チャネルからの情報は、部分的に反射性のミラー、回折格子、ダイクロイックフィルタ、または、検出される２−Ｄ情報がビーム合成器を通過することを可能にする開口を有する全反射ミラーなど、適切なビーム合成器１２２を使用して合成される。

本発明の一実施形態によれば、ビーム合成器はダイクロイックフィルタである。各２−Ｄおよび表面凹凸形状のチャネルの分離は、異なる波長の光を使用して達成される。こうして、２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報が検出される表面２１２のそれぞれの部分は、図３に示すように空間的に分離されてもよいが、色で分離される時には、空間分離はあまり重要ではなく、２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報の同時検出は空間分離なしで達成されてもよいことが理解される。

図１Ａのシステムで使用可能な照明システム４００の簡略化した絵図である図４、図４の照明システムの簡略化した側面図である図５Ａ、および図４の照明システムの簡略化した正面図である図５Ｂがここで参照される。システム４００は２つの光路に沿って照明を送出する。第１光路４１０は、表面についての２−Ｄ情報を検出するのに適した照明で表面１２の部分を照明するための、図１Ａおよび図１Ｂの光路４０に対応する。第２光路４１１は、表面１２についての表面凹凸形状情報を検出するのに適した照明で表面１２の部分を照明するための、図１Ａおよび図１Ｂの光路４２に対応する。

システム４００は、半導体レーザを使用して高輝度照明を送出する。全体が均質で、かつ、角度的に均一に分布した集中した照明を被照明領域に送出するように、種々の光学要素が構成され、かつ配置されることがシステム４００の特徴である。被照明領域の各場所は、一般に、仮想拡張光源として作用する、レーザ光源の複数の場所からの光を受け取る。そのため、各点の場所は、複数の場所から発生するように現れるレーザ光を受け取る。図４〜図５Ｂに見られるように、本発明の一実施形態に従って光学要素を構成することにより生じる１つの結果は、コヒーレント性の高い光を出力する高輝度レーザの使用にもかかわらわず、コヒーレント性の高い収束照明に通常伴う問題のあるスペックルが、大幅に低減されることである。さらに、被照明部分４２０（図５Ａおよび図５Ｂ）の各部分４２０は、２−Ｄ撮像には有利である、多数の照明角度からの照明を受け取る。

図４を見てわかるように、２−Ｄ情報を検出するのに適した照明を提供する光路４１０は、それぞれがビーム４５２を出力する、２つの中心に配設されるレーザダイオード４５０、ダイオード４５０の第１の側に沿って配設され、ビーム４７２を出力する４個のレーザダイオード４７０、および、ダイオード４５０の第２の側に沿って配設され、ビーム４７６を出力するさらなる４個のレーザダイオード４７４を含む（図５Ａ）。

ビーム４５２のそれぞれはコリメータレンズ４５３を通過する。ビーム４７２のそれぞれはコリメータレンズ４７３を通過し、ビーム４７６のそれぞれはコリメータレンズ４７７を通過する。コリメータレンズ４５３、４７３、および４７７は、光透過性支持体４７９によって所定場所に保持される、たとえば、球面レンズである。コリメータレンズはそれぞれ、レンズに関連するビーム４５２、４７２、および４７６をコリメートする。

本発明の一実施形態によれば、拡散器４８０、たとえば、複数の円筒セクション４８２によって画定されるレンチキュラーアレイは、コリメータレンズ４５３の下流に配設されて、ビーム４５２、４７２、および４７６を受け取る。図４〜図５Ｂに見られる実施形態では、レンチキュラーアレイは、各円筒セクション４８２の軸が、スキャン方向に沿って位置合わせされるように配置され、それによって、それぞれのビーム４５２、４７２、および４７６を、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、スキャン方向ではなく、クロススキャン方向に扇型に広げる。

各半導体レーザ４５０によって出力されるビーム４５２のそれぞれは、菱形プリズム４５４の頂点上に衝当する。ビーム４５２は、その後、菱形プリズムによって空間的に分離した２つのローブ４５６および４５８に分割される。

ローブ４５６および４５８、ならびに、ビーム４７２および４７６は全てがクロススキャン方向に拡散され、それぞれ、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、スキャン方向ではなく、クロススキャン方向にビームを収束させるように構成されたレンズ４９０を通過する。レンズ４９０は、任意の適した円筒レンズ、たとえば、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、適した円筒断面を有するフレネルレンズであってもよい。

フレネルレンズ４９０の下流で、ローブ４５６および４５８は、ローブをスキャン方向に収束させて、表面４１２上の場所４２０に衝当させる機能を有する、クロススキャン方向の軸に沿って延びる円筒レンズ４６０を通過する。円筒レンズの下流では、ローブ４５６および４５８はそれぞれ、クロススキャン方向ではなく、スキャン方向にローブ４５６および４５８を拡張する、ホログラフィック拡散器などの対応する拡散器４９４および４９６を通過し、その結果、ローブは、設計パラメータおよび場所４２０の所望の幅に応じて選択されることができる有限な厚みをそれぞれが有する光線として場所４２０に衝当する。図５Ａを見てわかるように、ローブはそれぞれ、収束して、部分４２０を照明する。その後、スキャン方向の楔形状間隙４６２が、ローブ４５４と４５６の間で形成される。

ビーム４７２に関して、フレネルレンズ４９０の下流で、ビーム４７２は、クロススキャン方向にビームをさらに拡散し、均質化するホログラフィック拡散器などの第１拡散器４４２、および、スキャン方向にビーム４７２を収束させる円筒レンズ４４４を通過する。ビーム４７２は、プリズム４８２によって偏向され、その後、プリズム４８２の出口面に取り付けられた、ホログラフィック拡散器などのスキャン方向拡散器４８４によってスキャン方向に拡散され、スキャン方向にビームを拡張する。拡張したビーム４７２は、ローブ４５６の外側である角度から場所４２０に照射する。

ビーム４７６に関して、フレネルレンズ４９０の下流で、ビーム４７６は、クロススキャン方向にビームをさらに拡散し、かつ均質化するホログラフィック拡散器などの第１拡散器５４２、および、スキャン方向にビーム４７６を収束させる円筒レンズ５４４を通過する。ビーム４７６は、プリズム５８６によって偏向され、その後、プリズム５８６の下流の、ホログラフィック拡散器などのスキャン方向拡散器５８４によってスキャン方向に拡散され、スキャン方向にビーム４７６を拡張する。拡張したビーム４７６は、ローブ４５８の外側である角度から場所４２０に照射する。

図４および図５Ａに示す実施形態のビーム４７２および４７６の各光路は、幾何学的に対称ではないが、それらは、好ましくは、光学的に対称であることが留意される。レンズ５４４およびプリズム５８６のそれぞれの場所は、表面４１２についての表面凹凸形状情報を検出するための部分４２０の照明を調整するために、レンズ４４４およびプリズム４８２のそれぞれの場所に対して移動された。

上記から、スキャン方向において、部分４２０は、それぞれローブ４５６および４５８から、ならびに、ビーム４７２および４７６からの少なくとも略４つの方向から供給される光によって照明されることが理解される。それぞれの場所４２０は、さらに、ローブ４５６および４５８、ならびに、ビーム４７２および４７６によって供給される全体の方向のそれぞれの中で、スキャン方向の複数の角度で供給される照明を受け取る。そのため、スキャン方向において、ローブ４５６および４５８によって比較的鋭角の照明角度で光が供給され、一方、ビーム４７２および４７６によって比較的鈍角の照明角度で付加的な光が供給される。

クロススキャン方向において、レンズおよび拡散器は、レーザ光が、多数の方向から集中した光を供給する仮想拡張光源として供給されるように配置される。表面４１２に対して９０°の照明が回避されることが、本発明の一実施形態の特徴である。スキャン方向において、表面に対して９０°の照明は、ローブ４５６および４５８が表面上に照射する幾何学的角度を制御することによって回避される。クロススキャン方向において、照明角度および９０°の照明角度の回避は、拡散器の適した光学設計および半導体レーザのそれぞれの配置によって制御される。

図４および図５Ａを参照すると、部分４２２は、図１Ａおよび図１Ｂの光路４２に全体が対応する光路４１１に沿って照明される。部分４２２において、薄く細長い照明ビームは、表面４１２に対して略垂直な軸に沿って供給される。光路４１１は、その全長に沿って全体が均一な輝度を有する構造化された光ビーム５９２を出力する、少なくとも１つの高輝度ランプ５９０、適切には、１つまたは複数の半導体レーザを含む。ビーム５９２は、円筒レンズ５９３、および、ビーム５９２を並進させて、表面４１２に対して略垂直な軸に沿って表面４１２の適切な部分を照明する機能を有する潜望鏡５９４を通過する。適した照明器は、StockerYale、 Inc.から入手できるＬａｓｅｒｉｓ（登録商標）構造化光発生器を含む。

ここで、図６Ａおよび図６Ｂを参照する。図６Ａおよび図６Ｂは、単一センサアレイ上で２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報を同時に検出するための、撮像レンズ６００の光線追跡図である。図６Ａは、レンズ６００の平面図であり、図６Ｂはレンズ６００の側面図である。

検出される表面は参照数字６１２で指定される。２−Ｄ情報は、表面６１２の部分６２０で検出され、センサ６１４上の場所６２６に撮像される。表面凹凸形状情報は、表面６１２の部分６２２で検出され、場所６２８に撮像される。見てわかるように、図６Ａおよび図６Ｂでは、検出される２−Ｄ情報と検出される表面凹凸形状情報の両方は、図１Ａおよび図１Ｂのビーム合成器３２に対応するビーム合成器６３２を通過する。部分６２０および６２２は、互いから離れて設定され、同じ撮像レンズ６００を通って同じセンサアレイ上の異なる場所に撮像されるが、光学要素は、同じ光路長を維持するように構成される。

撮像レンズ６００は、球面レンズ要素を備える第１レンズアレイ６３０、および、円筒レンズ要素を備える第２レンズアレイ６４０を含む。そして、第１レンズアレイは、第１球面レンズ６５２、第１球面レンズの下流の第２球面レンズ６５４、開口６５６、開口６５６の下流の第３球面レンズ６５８、および、第３球面レンズ６５８の下流の第４球面レンズ６６０を含む。そして、第２レンズアレイは、第１円筒レンズ６７０および第２円筒レンズ６７２を含み、それによって、それぞれのスキャン方向およびクロススキャン方向で異なる倍率を提供する。

本発明は、以上の通り特に説明し、開示した内容に限定されないことは、当業者であれば理解できるであろう。むしろ、本発明は、先の説明を読むことにより当業者が想起しうる内容で、従来技術の範疇にない変更および変形を含むものとする。

本発明による表面に関する情報を検出する装置は、プリント回路基板（ＰＣＢ）などの電気回路の製造時の検査に用いることができる。

本発明の一実施形態による表面の２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報を検出するシステムの簡略化した絵図である。 図１Ａのシステムの簡略化した側面図および光線追跡図である。 離れて設定された場所において、表面の２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報を同時に検出するための簡略化したデバイスの構成の側面図である。 離れて設定された場所において、表面の２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報を同時に検出するための簡略化したデバイスの構成の側面図である。 離れて設定された場所において、表面の２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報を同時に検出するための簡略化したデバイスの構成の側面図である。 離れて設定された場所において、表面の２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報を同時に検出するための簡略化したデバイスの構成の側面図である。 離れて設定された場所において、表面の２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報を同時に検出するための簡略化した別のデバイスの構成の側面図である。 図１Ａのシステムで使用可能な照明システムの簡略化した絵図である。 図４の照明システムの簡略化した側面図および光線追跡図である。 図４の照明システムの簡略化した正面図および光線追跡図である。 本発明の一実施形態による、同じセンサ上で２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報を同時に撮像するための光学系の平面光線追跡図である。 本発明の一実施形態による、同じセンサ上で２−Ｄ情報および表面凹凸形状情報を同時に撮像するための光学系の側面光線追跡図である。

符号の説明

１０：システム １２：表面 １４：センサアレイ １５：コンピュータファイル １６：はんだペースト堆積物 １８：欠陥解析装置 ２０：第１の部分 ２２：第２の部分 ２６、２８：場所 ３０：ミラー ３２：ビーム合成プリズム ４０、４２：光路 ４４：撮像レンズ ５０、９０：高輝度ランプ ５２、７２、７６、９２：ビーム ５３：コリメータレンズ ５４：菱形プリズム ６０：円筒レンズ ７０、７４：ランプ ８０、８４：レンズ ８２、８６：ビーム誘導プリズム ９４潜望鏡 ９８：光入力

Claims (44)

1. 表面に関する情報を検出する装置であって、
   表面についての２次元情報を取得するように配置される第１の複数の光学要素と、
   前記表面についての表面凹凸形状情報を取得するように配置される第２の複数の光学要素とを備え、
   前記第１の複数の光学要素、および、前記第２の複数の光学要素は、単一センサアレイの少なくとも部分的に重ならない部分に、前記２次元情報および前記表面凹凸形状情報を同時に提供するように配置されることを特徴とする表面に関する情報を検出する装置。
2. 前記第１の複数の光学要素は、前記表面の第１の部分から前記２次元情報を取得するように配置され、一方、前記第２の複数の光学要素は、前記表面の第２の部分から前記表面凹凸形状情報を取得するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の表面に関する情報を検出する装置。
3. 前記表面の前記第１の部分および前記表面の前記第２の部分は、少なくとも部分的に重ならないことを特徴とする請求項２に記載の表面に関する情報を検出する装置。
4. 前記表面の前記第１の部分は前記表面の第１の細長い領域を備え、前記表面の前記第２の部分は前記表面の第２の細長い領域を備えることを特徴とする請求項３に記載の表面に関する情報を検出する装置。
5. 前記２次元情報の取得中に、前記表面と前記第１の複数の光学要素の間に相互変位を提供する機能を有するディスプレーサをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の表面に関する情報を検出する装置。
6. ２次元情報が取得される前記表面の第１の部分は前記表面の第１の細長い領域を備え、表面凹凸形状情報が取得される前記表面の第２の部分は、前記第１の細長い領域と少なくとも部分的に重ならない前記表面の第２の細長い領域を備えることを特徴とする請求項５に記載の表面に関する情報を検出する装置。
7. 前記ディスプレーサは、前記表面凹凸形状情報の取得中に、前記表面と前記第２の複数の光学要素の間に相互変位を提供する機能をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の表面に関する情報を検出する装置。
8. 前記第１の複数の光学要素は、前記第２の複数の光学要素と共有される撮像レンズを備え、該撮像レンズは、取得される２次元情報および取得される表面凹凸形状情報を受け取ることを特徴とする請求項１に記載の表面に関する情報を検出する装置。
9. 前記撮像レンズは、前記第１の部分に対応する２次元情報を取得するために、前記センサ上に前記表面の第１の部分の画像を生成し、前記第２の部分に対応する表面凹凸形状情報を取得するために、前記表面の第２の部分におけるライン照明の画像を生成する機能を有することを特徴とする請求項８に記載の表面に関する情報を検出する装置。
10. 前記表面についての２次元情報を取得するのに適した照明で、前記表面の前記第１の部分を照明するように配置される第１の複数の照明光学要素、および、
    前記表面についての表面凹凸形状情報を取得するのに適した照明で、前記表面の前記第２の部分を照明するように配置される第２の複数の照明光学要素をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の表面に関する情報を検出する装置。
11. 前記第１の複数の照明光学要素は、第１軸を基準にした収束角度の第１の範囲内からの少なくとも一部の照明、および、前記第１軸を基準にした収束角度の第２の範囲内からの付加的な照明を供給するように配置される少なくとも１つの発光体を備えることを特徴とする請求項１０に記載の表面に関する情報を検出する装置。
12. 前記少なくとも１つの発光体は、複数の半導体レーザを備えることを特徴とする請求項１１に記載の表面に関する情報を検出する装置。
13. 前記照明光学要素は、前記第１軸に対して略垂直な第２軸に沿って、前記少なくとも１つの発光体からの光を拡散する拡散器を備えることを特徴とする請求項１２に記載の表面に関する情報を検出する装置。
14. 前記拡散器はレンチキュラーアレイを備えることを特徴とする請求項１３に記載の表面に関する情報を検出する装置。
15. 前記第２の複数の照明光学要素は、前記表面に対して略垂直な方向から、前記表面上の直線領域を照明するように配置される少なくとも１つの発光体を備えることを特徴とする請求項１０に記載の表面に関する情報を検出する装置。
16. 前記少なくとも１つの発光体は、構造化された光を放射する少なくとも１つのレーザ発光器を備えることを特徴とする請求項１５に記載の表面に関する情報を検出する装置。
17. 前記第１の複数の光学要素は、前記表面に対して略垂直な方向から、前記表面の第１の部分を観察するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の表面に関する情報を検出する装置。
18. 前記第２の複数の光学要素は、前記表面に対して傾斜をつけた方向から、前記表面の第２の部分を観察するように配置されることを特徴とする請求項１７に記載の表面に関する情報を検出する装置。
19. 前記第２の複数の光学要素は、前記表面に対して傾斜をつけた方向から、前記表面の第２の部分を観察するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の表面に関する情報を検出する装置。
20. 前記第１の部分は、前記表面を基準にした複数の角度で設けられた照明によって照明されることを特徴とする請求項１８に記載の表面に関する情報を検出する装置。
21. 前記第２の部分は、前記表面に対して全体が９０°方向から供給される照明によって照明されることを特徴とする請求項１８に記載の表面に関する情報を検出する装置。
22. 前記第１の部分と前記単一センサアレイの間の光路距離は、前記第２の部分と前記単一センサアレイの間の光路距離に等しいことを特徴とする請求項２に記載の表面に関する情報を検出する装置。
23. 表面に関する情報を検出する装置であって、
    表面についての２次元情報を取得するように配置される第１の複数の光学要素と、
    前記２次元情報の取得中に前記表面についての表面凹凸形状情報を取得するように配置される第２の複数の光学要素とを備え、
    前記第２の複数の光学要素は、前記表面に対して略垂直である方向から、前記表面の第１の部分を照明する照明器を備えることを特徴とする表面に関する情報を検出する装置。
24. 前記第１の複数の光学要素は、前記表面に対して略垂直である方向から、前記２次元情報を取得するように配置されることを特徴とする請求項２３に記載の表面に関する情報を検出する装置。
25. 前記第２の複数の光学要素は、前記表面に対して略垂直でない方向から、前記表面凹凸形状情報を取得するように配置されることを特徴とする請求項２４に記載の表面に関する情報を検出する装置。
26. 前記第２の複数の光学要素は、前記表面に対して略垂直でない方向から、前記表面凹凸形状情報を取得するように配置されることを特徴とする請求項２３に記載の表面に関する情報を検出する装置。
27. ビーム合成器をさらに備え、
    前記第１の複数の光学要素および前記ビーム合成器は、前記表面に対して略垂直な方向から、前記表面の第１の部分を観察するための第１光路を画定し、
    前記第２の複数の光学要素および前記ビーム合成器は、略垂直でない角度から、前記表面の第２の部分を観察するための第２光路を画定することを特徴とする請求項２３に記載の表面に関する情報を検出する装置。
28. 前記表面についての情報を検出する少なくとも１つのセンサと、
    該センサが前記情報を検出する間に、前記表面と前記センサを互いに対して変位させる機能を有するディスプレーサとをさらに備えることを特徴とする請求項２７に記載の表面に関する情報を検出する装置。
29. 前記第１の部分および前記第２の部分は全体が重ならないことを特徴とする請求項２８に記載の表面に関する情報を検出する装置。
30. 前記少なくとも１つのセンサは、前記センサアレイの第１の場所において、前記第１の部分に対応する２次元情報を検出し、前記センサアレイの第２の場所において、前記第２の部分に対応する表面凹凸形状情報を検出する機能を有する単一センサアレイを備えることを特徴とする請求項２８に記載の表面に関する情報を検出する装置。
31. 前記第１の場所は前記第２の場所と全体が重ならないことを特徴とする請求項３０に記載の表面に関する情報を検出する装置。
32. 前記表面に関する２次元情報および表面凹凸形状情報を同時に検出するために表面を照明する装置であって、
    前記表面についての２次元情報を検出するのに適した第１照明で前記表面の第１の部分を照明する第１照明源であって、前記第１の部分は第１軸に沿って細長く、前記第１照明は、前記第１軸に交差する第２軸を基準にした少なくとも２つの異なる角度範囲内から前記表面上に照射する、第１照明源と、
    前記表面についての表面凹凸形状情報を検出するのに適した第２照明で前記表面の第２の部分を照明する第２照明源であって、前記第２の部分は前記第１軸に沿って細長く、前記第２照明は、前記第２軸を基準にした、前記表面に対して垂直な方向から前記表面上に照射する、第２照明源とを備えることを特徴とする表面を照明する装置。
33. 前記第１の部分および前記第２の部分は重ならないことを特徴とする請求項３２に記載の表面を照明する装置。
34. 前記第２軸に沿った前記第１の部分の幅寸法は、前記第２軸に沿った前記第２部分の幅寸法より広いことを特徴とする請求項３２に記載の表面を照明する装置。
35. 前記少なくとも２つの異なる角度範囲内の第１の角度範囲は、前記少なくとも２つの異なる角度範囲内の第２の角度範囲と重ならないことを特徴とする請求項３２に記載の表面を照明する装置。
36. コヒーレント光で表面を照明する装置であって、
    コヒーレント光を放射する発光器と、
    該発光器によって放射される光をコリメートするコリメータレンズと、
    該コリメートされた光を受け取り、第１軸に沿った複数の場所のそれぞれに前記コリメートされた光を拡散させる第１拡散器と、
    前記拡散器から光を受け取り、該光を表面上に集中させる円筒レンズとを備えることを特徴とするコヒーレント光で表面を照明する装置。
37. 表面に関する情報を検出する装置であって、
    コヒーレント光を放射する少なくとも１つのランプと、
    前記コヒーレント光を受け取り、拡散器上の複数の場所から放射されるように現れる光を出力するように配置される拡散器であって、それぞれの場所の光は、複数の方向に出力される、拡散器と、
    該拡散器から光を受け取り、前記光を表面上に集中させるように配置されるレンズと、
    複数のセンサ素子を備えるセンサアレイであって、該アレイは、前記表面上の場所が、少なくとも２つのセンサ素子によって順次に検出されるように配置される、センサアレイとを備えることを特徴とする表面に関する情報を検出する装置。
38. 前記ランプはレーザを含むことを特徴とする請求項３７に記載の表面に関する情報を検出する装置。
39. 前記レーザはダイオードレーザを含むことを特徴とする請求項３８に記載の表面に関する情報を検出する装置。
40. 前記拡散器は、第１軸に対して垂直な第２軸に沿ってではなく、前記第１軸に沿って前記コヒーレント光を拡散するレンチキュラーアレイを備えることを特徴とする請求項３７に記載の表面に関する情報を検出する装置。
41. 前記レンズは、前記拡散器からの光を前記第１軸に沿って収束させる円筒レンズを備えることを特徴とする請求項４０に記載の表面に関する情報を検出する装置。
42. 前記円筒レンズはフレネルレンズを備えることを特徴とする請求項４１に記載の表面に関する情報を検出する装置。
43. 前記センサアレイはＣＭＯＳセンサアレイを備えることを特徴とする請求項３７に記載の表面に関する情報を検出する装置。
44. 前記ＣＭＯＳセンサアレイは、メモリ積分動作モードで動作するように構成されるセンサアレイを備えることを特徴とする請求項４３に記載の表面に関する情報を検出する装置。

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