KR101832526B1

KR101832526B1 - 조명 시스템

Info

Publication number: KR101832526B1
Application number: KR1020137003005A
Authority: KR
Inventors: 이갈 카트지어; 탈리 허비츠; 데이빗 피쉬; 엘리에 메이몬
Original assignee: 오르보테크 엘티디.
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2018-04-13
Also published as: JP2013532838A; CN103069436A; TWI557434B; JP5911865B2; CN103069436B; TW201300837A; KR20130096233A; WO2012017431A1; US20130147943A1

Abstract

선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV(Field of View)를 조명하기 위한 시스템 및 방법은, 복수의 개별 광원들을 기다란 시야 형상을 갖는 조명에 제공하는 단계와, 이미징될 물체를 향해 상기 조명을 투영하는 단계를 포함하며, 상기 물체 상에 투영되는 조명은 상기 물체 상에 기다란 시야 형상을 따라 각도 분포 및 강도가 실질적으로 공간적으로 불변이다.

Description

조명 시스템 {LIGHTING SYSTEM}

본 발명은 전기 회로의 자동화 광학 검사(AOI: Automated Optical Inspection)용 조명에 관한 것이고, 특히, AOI용으로 통상적으로 사용되는 적응성 선형 또는 TDI(Time Delay and Integration) 타입 센서용 조명에 관한 것이다.

AOI 시스템은 인쇄 회로 보드(PCB), 평판 디스플레이(FPD), 칩 캐리어, 집적 회로, 등을 포함한, 전기 회로의 검사에 통상적으로 이용된다. 사용되는 조명은 이미지를 전처리하여, 검사되어야하고 잡음 억제되어야 하는 특징부들을 강화시킨다. 조명의 진보는 부분적으로, 비전 컴퓨터에 의해 요구되는 연산을 감소시킴으로써 비전 시스템의 기능을 개선시키고 있다. 이는 조명 조합이 AOI 시스템의 결정 실행 프로세스의 효율을 개선시키기 위해 이미지 품질을 이상적으로 개선시킬 것임을 의미한다. AOI 시스템은 통상적으로, 검사되는 품목의 타입 및 작동 모드에 따라 조명 조합을 규정하고 있다.

물체에 대한 광원의 시위치(apparent position)는 중요하다. 조명 각도는 개선된 측정 정확도를 제공하는 검사 알고리즘 내로 연산된다. 조명 각도는 또한, 주변 물체들이 표적 물체의 조명과 간섭하는 소정의 응용예에서 조명 각도가 특히 중요할 수 있다. 한 예는 조명 또는 카메라 시스템이 표적 구성요소를 조명/이미징하는 것을 차단하는 회로 보드 상의 키 큰 구성요소일 것이다. 다른 예는 물체의 일부 요소의 시각화를 감소시키는 솔더 증착물일 수 있다.

쾰러 조명은 투과 또는 반사광 현미경에 사용되는 시편 조명 방법이다. 현미경 사진을 찍을 때 음영, 글래어(glare), 및 부적절한 콘트래스트를 방지하기 위해 광의 균일도가 중요하다. 쾰러 조명은 시편을 투과하기 위해 평행광선을 생성함으로써 앞서 방법들의 제한사항을 극복한다. 시편을 투과하는 광선이 평행하기 때문에, 광선들은 시편의 이미지를 생성할 때 초점이 맞지 않을 것이고, 따라서, 램프 필라멘트의 이미지를 제거할 것이다.

광원이 물체에 대해 무한대에서 이미징될 때 진실한 쾰러 조명이 획득된다. 쾰러 조명은 임계 조명이라 불리는 다른 공지된 타입의 현미경 조명 구조의 대향 극단을 나타낸다. 임계 조명에서, 광원은 물체 표면 상에 이미징된다.

동시대의 현미경에서, 쾰러 타입 조명은 대물 렌즈의 후방 초점 평면 내로 물리적 광원(예를 들어, 램프 필라멘트)을 이미징함으로써 획득된다. 대다수의 현미경 대물 광학 설계에서 대물 렌즈 출구 동공(구경 조리개의 이미지)이 이 평면에 또한 위치하기 때문에, 잘 설계된 현미경이 가장 자주 텔레센트릭 이미저(telecentric imager)가 된다. 정의에 의해, 이미징은 입구 동공이 광학계에 의해 무한대에서 형성될 때 텔레센트릭이 된다. 엄격하게 말하자면, 텔레센트릭 이미징은 입구 동공의 직경보다 작은 FOV(Field of View)에 대해서만 가능하다. 이러한 상황은 작은 물체의 현미경학에서 어느 정도 관례적인 것이다.

광학 검사 시스템에서 텔레센트릭 이미징에 여러 장점이 존재하지만, 실제 PCB 또는 FPD 검사 시스템은 카메라 FOV가 이미징 렌즈의 입구 동공보다 일반적으로 훨씬 넓기 때문에, 거의 텔레센트릭 방식이지 않다. FPD와 같은 경면 반사 물체가 협각 광원을 이용하여 조명되는 상황에서, 조명은 시야의 에지를 향해 점진적으로 비네팅(vignette)된다. 그 결과, FOV의 서로 다른 부분이 광원의 각시야(angular field)의 서로 다른 부분에 의해 이미징된다. 비네팅을 극복하기 위해, 광원 각시야는 종종 지나치게 넓게 만들어지고, 따라서, 콘트래스트 손실, 광 이용 효율 저하, 및 많은 산란광을 야기한다.

많은 입사광 현미경에서 발견되는 다른 유용한 특징은 선택가능한 명시야 또는 암시야 조명이다. 정의에 따르면, 명시야 조명은 조명 광선 모두가 경면 반사 기판에 의한 반사 후 이미징 렌즈 입구 동공에 입사되는 매우 흔한 상황에 대응한다. 암시야 조명은 평탄한 기판에 의해 반사된 후 입구 동공 외부에서 충돌하는 광선만으로 기판이 조명될 때 나타난다. 암시야 모드에서, 에지 및 다른 표면의 불규칙성이 카메라 내로 광을 반사시키고, 따라서, 검사를 위해 이러한 특징들을 개선시킴에 있어 유용하다.

기다란 조명 형상을 생성하기 위한 일부 알려진 에너지-효율적 조명 구조에서, 유효 광원은 예를 들어, 원통형 집광기를 이용하여, 적어도 하나의 방향으로 실질적으로 포커싱된다. 이러한 종래 기술의 조명기는 일 방향으로 "임계적"인 특징을 가질 수 있다.

발명의 일부 실시예의 일 형태는 선형 또는 TDI 타입 카메라와 같이, 기다란 FOV(Field of View)에 걸쳐 준-람베르시안 방사를 투영하는 조명 시스템의 제공이다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 기다란 FOV에 걸친 투영은 쾰러-형 조명의 어레이를 이용하여 달성된다. 여기서 규정되는 바와 같이, 쾰러-형 조명은 어떤 방향으로도 임계적이지 않은 조명을 의미한다.

발명의 일부 실시예에 따른 조명은, 물리적 발광 표면, 예를 들어, 유효 광원(그러나 반드시 물리적 광원일 필요는 없음)이 물체 표면에 이미징되지 않고 이미징 렌즈 내로 이미징된다는 점에서 쾰러-형이다. 일부 예시적인 실시예에서, 유효 광원은 무한대 위치에 놓이지 않은 이미징 렌즈의 입구 동공 내로 이미징된다. 그 결과, 각각의 유효 광원 지점으로부터 유입되는 광선은 이들이 물체 상에 충돌함에 따라 시준되거나 엄격하게 평행하지 않으며, 이미징 렌즈의 입구 동공 내로 수렴하게 된다.

통상적으로, 표적 물체와 이미징 렌즈의 입구 동공 사이의 거리가 입구 동공의 직경보다 실질적으로 크기 때문에(예를 들어, 10배 이상), 쾰러-형 조명은 실질적으로 시준된다고 간주될 수 있다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 쾰러-형 조명은 기다란 영역에 걸쳐 균일하고 논-비네팅(non-vignetting) 방식이다. 여기서 규정되는 바와 같이, 기다란 영역은 약 10:1 이상의 종횡비를 갖는 영역이다(예를 들어, 6:1보다 큰 종횡비). 일반적으로, 표적 물체는 기계적 및 시스템 허용공차를 가능하게 하는 안전 마진을 갖는 카메라의 FOV에 걸쳐(straddle) 넘쳐나는(overfill) 영역에 대해 조명된다. 일반적으로, 넘처남(overfill)의 대부분은 더 좁은 치수를 따라 제공된다. 선택적으로, 안전 마진은 예를 들어, 좁은 치수보다 2배 큰 값으로부터 100배까지 또는 그 이상까지 범위를 갖는다. 예를 들어, 선형 센서의 경우에, FOV는 10㎛의 좁은 치수를 가질 수 있고, 물체 상의 조명 영역의 좁은 치수는 1mm의 길이를 가질 수 있다. 다른 예에서, TDI 또는 유사 센서의 경우에, 예를 들어, 100개의 라인을 가질 경우, FOV는 대략 1mm의 좁은 치수를 가질 수 있고, 물체 상의 조명 영역의 좁은 치수는 약 2 내지 3mm의 길이를 가질 수 있다. 선택적으로, 예를 들어, 개별 광원들의 어레이 내 개별 광원들의 수를 증가시킴으로써, 더 큰 종횡비를 가지면서 넘쳐남이 적을 수 있다.

일부 예시적인 실시예에서, 쾰러-형 조명의 어레이는 렌즈들의 어레이에 연결된 개별 광원들의 어레이로부터 구성된다. 일반적으로, 어레이 내 렌즈는 사이에 간격없이 나란히 위치하여, 기다란 FOV에 걸쳐 실질적으로 공간적으로 불변인 조명을 제공하게 된다. 여기서 사용되는 바와 같이, 공간적으로 불변인 조명이란, 조명 영역 내 임의의 지점으로부터 관측될 때 조명 영역 내의 모든 지점에 대해 동일한 각시야 또는 "조명 하늘"(sky of illumination)을 갖는 조명을 의미한다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 어레이 내 각각의 쾰러-형 조명은 표적 물체에 "조명 하늘"의 개별 부분을 투영하고, 상기 부분은 광원의 형상과 동일한 형상을 갖는다. 개별 광원들 각각이 동일한 형상 및 강도로 방사될 경우, 결과는, 연속적이다 - 예를 들어, 조명되는 영역 상의 모든 지점이 동일 조명을 수신하는 표적 물체로부터 관측되는 바와 같이, 공간적으로 불변인 각시야를 갖는다.

일부 예시적인 실시예에서, 개별 광원들의 어레이는 교체되거나 및/또는 공간 광 변조기(SLM: Spatial Light Modulators)의 어레이와 연결된다. SLM은 서로 다른 응용예에 대해 요구되는 바와 같이 요청에 따라 광원의 선택적으로 수정되는 성질을 제공한다. 선택적으로, SLM은 이미징 중 명시야 및/또는 암시야 조명을 교대로 제공하도록 사용된다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 조명 시스템은 렌즈 어레이를 통해 방출되는 조명을 이미징 시스템의 이미징 동공을 향해 꺽이게 하고 지향시키는 시야 렌즈를 포함한다.

본 발명의 일부 실시예의 일 형태는 선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV(Field of View)를 조명하기 위한 방법을 제공하고, 상기 방법은, 복수의 개별 광원들을 기다란 시야 형상을 갖는 조명에 제공하는 단계와, 이미징될 물체를 향해 상기 조명을 투영하는 단계를 포함하며, 상기 물체 상에 투영되는 조명은 상기 물체 상에 기다란 시야 형상을 따라 각도 분포 및 강도가 실질적으로 공간적으로 불변이다.

선택적으로, 상기 방법은 상기 물체를 이미징하기 위한 이미징 유닛의 이미징 렌즈 입구 동공에 상기 투영된 조명을 이미징하는 단계를 포함하며, 상기 입구 동공의 직경은 상기 물체와 상기 이미징 렌즈 사이의 거리보다 적어도 열 배 작다.

선택적으로, 상기 이미지 센서의 FOV는 40:1보다 큰 종횡비를 갖는다.

선택적으로, 상기 조명은 상기 기다란 FOV에 걸쳐 논-비네팅(non-vignetting) 방식이다.

선택적으로, 제공되는 조명은 상기 기다란 FOV의 논-텔레센트릭 이미징(non-telecentric imaging)에 적응된다.

선택적으로, 제공되는 조명은 SLM(Spatial Light Modulator)으로부터 출력된다.

선택적으로, 제공되는 조명은 링 형상 각도 분포를 갖는 암시야 조명이다.

선택적으로, 기다란 시야 형상을 갖는 상기 조명에는 렌즈들의 어레이를 통해 투영되는 광원들의 어레이가 제공되고, 어레이 내 상기 렌즈들은 사이에 간격없이 연속적이다.

선택적으로, 각각의 광원 및 대응 렌즈는 광원의 형상과 실질적으로 유사한 각도 형상을 갖는 상기 기다란 FOV를 향해 조명의 개별 부분을 투영하고, 상기 조명의 개별 부분은 사이에 실질적으로 간격없이 연속적이고, 상기 기다란 FOV에 걸쳐 조명을 제공한다.

선택적으로, 광원들의 어레이 및 렌즈들의 어레이 중 각각의 광원으로부터 각각의 대응 렌즈를 통해 투영되는 조명은 쾰러-형 조명이다.

선택적으로, 상기 방법은, 상기 렌즈 어레이의 모든 렌즈들을 통해 투영되는 조명을 이미지 센서의 이미징 렌즈 구경 내로 지향시키는 단계를 포함한다.

선택적으로, 상기 지향시키는 단계에는 시야 렌즈가 제공된다.

선택적으로, 상기 시야 렌즈는 플라노-볼록 렌즈(plano-convex lens)다.

선택적으로, 상기 시야 렌즈는 프레스넬 렌즈(Fresnel lens)다.

선택적으로, 어레이의 광원들은 협각 광원으로서, 각각의 광원은 25 내지 35도의 총 각도에 걸쳐 방출된다.

선택적으로, 상기 렌즈들의 어레이의 종횡비가 10:1 미만이다.

선택적으로, 상기 광원들의 어레이가 LED 램프들의 어레이다.

선택적으로, 상기 광원들의 어레이는 광섬유 번들의 어레이로부터 투영된다.

선택적으로, 상기 방법은 단일 중앙 광원으로부터 모든 광섬유 번들에 공급하는 단계를 포함한다.

선택적으로, 상기 중앙 광원은 상기 중앙 광원에 의해 방출되는 광의 형상을 규정하는 SLM을 포함한다.

선택적으로, 상기 광원들의 어레이는 SLM 기반 통합 투영 광 엔진을 이용하여 형성된다.

선택적으로, 상기 SLM은 명시야 또는 암시야 조명 중 하나를 제공한다.

선택적으로, 상기 SLM은 상기 SLM을 이용하여 형성되는 링 형상 조명을 암시야 조명에 제공한다.

선택적으로, 상기 링 형상 조명의 내경은 상기 기다란 FOV를 이미징하기 위한 이미징 렌즈의 입구 동공보다 크거나 동일하게 형성된다.

선택적으로, 상기 SLM은 상기 SLM으로 형성된 원형 형상 조명을 명시야 조명에 제공하고, 상기 원형 형상 조명의 직경은 상기 기다란 FOV를 이미징하기 위한 이미징 렌즈의 입구 동공보다 작거나 같다.

본 발명의 일부 실시예의 일 형태는 선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV를 조명하기 위한 조명 시스템을 제공하며, 상기 조명 시스템은, 사이에 간격없이 연속적인 렌즈들의 어레이와, 광원들의 어레이로서, 각각의 광원은 형상을 갖고, 광원들의 어레이 내 각각의 광원은 렌즈들의 어레이 내 대응 렌즈를 통해 광을 투영하도록 배치되는, 상기 광원들의 어레이를 포함하고, 각각의 광원 및 대응 렌즈는 상기 광원의 형상과 실질적으로 유사한 각도 형상으로 상기 기다란 FOV를 향해 조명의 개별 부분을 투영하며, 조명의 개별 부분은 사이에 실질적으로 간격없이 연속적이고, 상기 기다란 FOV에 걸쳐 조명을 제공한다.

선택적으로, 광원들의 어레이 및 렌즈들의 어레이 내 각각의 광원 및 대응 렌즈는 쾰러-형 조명을 제공한다.

선택적으로, 상기 기다란 FOV가 40:1보다 큰 종횡비를 갖는다.

선택적으로, 광원들의 어레이로부터 상기 조명은 물체를 이미징하기 위한 이미징 유닛의 이미징 렌즈 입구 동공에 이미징되고, 상기 입구 동공의 직경은 상기 물체와 이미징 렌즈 사이의 거리보다 적어도 10배 작다.

선택적으로, 상기 조명 시스템은 시야 렌즈를 더 포함하며, 상기 시야 렌즈는 렌즈 어레이의 모든 렌즈를 통해 투영되는 조명을 이미지 센서의 이미징 렌즈 구경 내로 지향시키도록 구성된다.

선택적으로, 상기 시야 렌즈는 프레스넬 렌즈(Fresnel lens)다.

선택적으로, 상기 광원들의 어레이는 초생달 형상으로 경사지고, 상기 초생달은 이미지 센서의 이미징 렌즈 구경 내로 조명을 지향시키도록 형성된다.

선택적으로, 상기 렌즈들의 어레이는 초생달 형상으로 경사지고, 상기 초생달 형상은 이미지 센서의 이미징 렌즈 구경 내로 조명을 지향시키도록 형성된다.

선택적으로, 광원들의 어레이는 LED들의 어레이다.

선택적으로, 광원들의 어레이는 광섬유 번들의 어레이로부터 출력된다.

선택적으로, 어레이 내 모든 광섬유 번들은 중앙 광원으로부터 공급되는 조명을 투영한다.

선택적으로, 상기 중앙 광원은 SLM을 포함하고, 방출되는 광은 상기 SLM에 의해 형성되는 형상을 갖는다.

선택적으로, 광원들의 어레이는 SLM의 어레이로부터 출력된다.

선택적으로, 어레이 내 모든 광원이 동일하다.

선택적으로, 어레이 내 모든 렌즈가 동일하다.

선택적으로, 어레이 내 렌즈들이 구면 렌즈다.

선택적으로, 상기 발광 시스템은 상기 기다란 FOV를 논-텔레센트릭 이미징하도록 구성된다.

본 발명의 일부 실시예의 일 형태는 자동화 광학 검사 시스템에서 기판을 스캐닝하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은, 기판을 제공하는 단계와, 앞서 설명한 방법에 따라 기판을 조명하는 단계와, 기판을 이미징하는 단계와, 상기 기판 내 결함을 식별하도록 상기 이미징으로부터의 출력을 분석하는 단계와, 결함을 보고하는 단계를 포함한다.

선택적으로, 상기 방법은 복수의 조명 컨피규레이션으로 기판을 조명하는 단계를 포함한다.

선택적으로, 상기 복수의 조명 컨피규레이션은 암시야 및 명시야 조명 중 적어도 하나를 포함한다.

본 발명의 일부 실시예의 일 형태는 자동화 광학 검사 시스템을 제공하며, 상기 시스템은, 적어도 하나의 카메라 및 적어도 하나의 조명 유닛을 포함하는 이미징 유닛으로서, 상기 적어도 하나의 조명 유닛은 앞서 설명한 조명 유닛인, 상기 이미징 유닛과, 검사용 기판과 상기 이미징 유닛 사이에서 변환(translation)을 제공하도록 구성되는 스캐닝 유닛과, 상기 스캐닝 유닛의 변환, 상기 적어도 하나의 조명 유닛의 조명, 및 상기 적어도 하나의 카메라의 이미지 캡처를 조율하도록 구성되는 컨트롤러를 포함한다.

선택적으로, 상기 적어도 하나의 조명 유닛은 복수의 조명 컨피규레이션을 제공하도록 구성된다.

달리 규정되지 않을 경우, 여기서 사용되는 모든 기술적 및/또는 과학적 용어들은 당 업자들이 공통적으로 이해가능한 것과 동일한 의미를 갖는다. 여기서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 물질이 발명의 실시예의 실시 또는 테스트에 사용될 수 있지만, 예시적인 방법 및/또는 물질이 아래에 설명된다. 충돌 시에, 정의를 포함한 특허 명세서가 조절할 것이다. 추가적으로, 재료, 방법, 및 예는 예시적인 것에 불과하고 제한하고자 함이 아니다.

발명의 일부 실시예는 첨부 도면을 참조하여, 단지 예로서, 여기서 설명된다. 이제부터 도면을 구체적으로 참조하여, 도시되는 특정 사항은 예시에 불과하고 발명의 실시예를 설명하기 위한 것에 불과한 것임을 강조한다. 이러한 측면에서, 도면과 함께 하는 설명은 발명의 실시예가 어떻게 실시될 수 있는 지를 당 업자에게 명확하게 제시한다. 도면에서,
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따른, 기다란 FOV를 조명하기 위한 조명 시스템의 광학적 구성요소의 예시적인 개략도이고,
도 2A 및 도 2B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 2개의 직교 평면 내에 이미징 시스템을 갖는 조명에 대한 광학적 설계의 예시적인 개략도이며,
도 3은 본 발명의 일부 실시예에 따른 조명 시스템의 대안의 광학적 구성요소의 예시적인 개략도이고,
도 4A 및 도 4B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 대안의 광학적 구성요소에 기초한 2개의 서로 다른 평면에서의 광학적 설계의 예시적인 개략도이며,
도 5는 본 발명의 일부 실시예에 따른 빔 스플리터를 이용하는 조명 시스템에 대한 광학적 설계의 예시적인 개략도이고,
도 6은 본 발명의 일부 실시예에 따른 빔 분할을 필요로하지 않는 조명 시스템에 대한 대안의 광학적 설계의 단순화된 개략도이며,
도 7A는 본 발명의 일부 실시예에 따른 조명 시스템의 광섬유 유닛의 예시적인 개략도이고,
도 7B 및 7C는 본 발명의 일부 실시예에 따른 조명 시스템의 기계적 구조의 예시적인 개략도이며,
도 7D는 본 발명의 일부 실시예에 따른 예시적인 광섬유 번들의 개략적 단면도이고,
도 8A는 본 발명의 일부 실시예에 따른 기다란 FOV를 조명하기 위한 SLM 기반 조명 시스템의 광학적 구성요소의 예시적인 개략도이며,
도 8B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 조명 시스템의 광섬유 번들 내로 공급되는 SLM 광원의 광학적 구성요소의 예시적인 개략도이고,
도 8C 및 8D는 본 발명의 일부 실시예에 따라 암시야 조명 및 명시야 조명을 각각 제공하는 데 사용되는 SLM 이미지이며,
도 9A 및 도 9B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 조명 시스템의 2개의 인접 렌즈 사이에서 표적 물체 경계부 상의 영역 위에 SLM 기반 조명 시스템의 조명 경로 및 출력의 예시적인 개략도이고,
도 10은 본 발명의 일부 실시예에 따른 통합 투영 광 엔진을 구비한 SLM 기반 광 시스템의 예시적인 개략도이며,
도 11은 본 발명의 일부 실시예에 따른 조명 시스템을 포함하는 AOI용 스캐닝 시스템의 예시적인 블록도이고,
도 12A 및 도 12B는 본 발명의 일부 실시예에 따른 조명 시스템을 이용하여 예시적인 시뮬레이션에서 입구 동공 상에 수신되는 복사 조도를 도시한다.

본 발명은 전기 회로의 자동화 광학 검사(AOI)용 조명에 관한 것으로서, 특히, AOI에 통상적으로 사용되는 선형 또는 TDI 타입 센서용으로 구성되는 조명에 관한 것이지만, 이에 제한되지 않는다.

조명의 에너지 효율 및 프로그래머빌러티(programmability)는 AOI에서 중요한 측면이다. 에너지 효율과 관련하여, AOI 중 검사되는 기판의 이미지가 선형 또는 TDI 타입 센서를 이용하여 라인 단위로 순차적으로 캡처된다. 검사되는 기판이 통상적으로 0.5m x 0.5m 내지 3m x 3m 사이에서 측정되지만, 이러한 센서들의 순간 FOV는 통상적으로 40mm 내지 100mm 폭과, 0.005㎛ 내지 1000㎛ 길이이며, 발명의 일부 형태는 이보다 큰 기판 또는 작은 기판에 또한 적용될 수 있다. 따라서, 조명될 기다란 영역은 일반적으로 40:1 내지 150:1의 종횡비를 갖는다.

조명되는 영역의 형상이 카메라 FOV의 기다란 형상과 일치하지 않을 경우, 조명에 사용되는 에너지 중 상당분이 버려지고, 조명 시스템의 에너지 효율이 심각하게 저하될 수 있다. 예를 들어, 조명 영역의 형상이 기다란 영역을 커버하도록 설계된 단일 원형 영역일 경우, 조명에 사용되는 에너지의 대부분이 버려진다. AOI용 조명에서 한가지 중요한 형태는 광의 균일성이다. 광의 균일성은 패널의 적절한 검사를 방해할 수 있는 음영, 글래어(glare), 및 부적절한 콘트래스트를 피하기 위해 일반적으로 중요하다. 예를 들어, 시편을 통과하기 위해 평행 광선을 생성함으로써 이러한 제한사항을 극복하기 위해 현미경사진을 캡처할 때, 쾰러 조명이 현미경학에 사용되고 있다. 일반적으로, 현미경학에서, 조명하는 데 요구되는 FOV는 1 근처의 종횡비를 갖는 FOV 및/또는 원형 FOV다.

AOI용 조명의 다른 중요한 형태는 다양성(versatility)이다. 일반적으로, 서로 다른 타입의 응용예가 서로 다른 타입의 조명을 요구한다. 예를 들어, 일부 응용예는 명시야 조명을 요구하지만, 다른 응용예는 암시야 조명을 요구한다. 추가적으로 그리고 독립적으로, 조명의 파장 및 강도의 서로 다른 조합이 서로 다른 응용예에 사용될 수 있다. 현미경 조명기의 구경 평면에 통상적으로 투과형 LCD 타입의 SLM을 채택함으로써, 검사되는 기판에 투영되는 광의 각시야를 프로그래밍가능하게 선택할 수 있게 된다.

본 발명의 일부 실시예의 일 형태는 2차원의 기다란 시야에 걸쳐 실질적으로 공간적으로 변화없는 기다란 시야 형상을 갖는 조명을 제공한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 기다란 시야 형태는 관련 이미저의 FOV의 형상 및 크기와 실질적으로 일치한다. 통상적으로, 기다란 시야 형상은 관련 이미저의 FOV보다 큰 영역을 커버한다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 조명은 조명되는 기다란 영역 내 모든 지점에 실질적으로 동일한 조명 각시야를 제공한다. 조명은 조명 시야에 걸쳐 실질적으로 균일한 것이 바람직하다. 기다란 형상의 조명은 쾰러-형 조명의 어레이에 의해 제공된다.

일부 예시적인 실시예에서, 각각의 쾰러-형 조명은 렌즈에 연결된 개별 광원으로부터 구성된다. 이러한 실시예에 의해 형성되는 조명은, 각각의 개별 광원이 이미징 렌즈의 입구 동공 내로 이미징된다는 점에서 쾰러-형이다. 일반적으로, 대략 20mm를 측정하는 입구 동공은 물체로부터 약 250mm 떨어진 거리에 위치한다. 이 거리가 일반적으로 동공보다 큰 크기 수준에 있기 때문에, 조명은 실질적으로 시준된다고 간주될 수 있다. 발명자는 이러한 실시예에서 조명이 추가적으로 상대적으로 비네팅으로부터 자유롭고, 실질적으로 이동에 대해 불변이며, 예를 들어, 명시야와 암시야 모드 사이에서 뚜렷한 천이를 갖는다는 점을 발견하겼다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 쾰러-형 조명의 어레이 내 렌즈들이 렌즈들 사이에 어떤 공간도 없이 단위 어레이로 제공되고, 기다란 FOV에 걸쳐 개별 광원을 갖는 실질적으로 공간적으로 불변인 조명을 제공한다. 선택적으로, 렌즈 어레이는 단일 유닛이고, 사출 성형에 의해 제조된다. 본 발명자들은 쾰러-형 조명의 어레이가 기다란 조명 시야에 걸쳐 훌륭한 광 효율을 제공함을 발견하였다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 개별 광원은 LED 및/또는 LED 램프다. 선택적으로, 광원은 협각 광원이다 - 예를 들어, 25 내지 35도의 총 각도에 걸쳐 통상적으로 방출되는 램프/반사기 조합에 연결되는 광섬유 광 가이드다. 본 발명자는 협각 광원을 이용할 경우 조명의 각시야 제어기능이 개선됨을 발견하였다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 조명 시스템은 조명 시스템과 관련된 조명 광학계를 변경시키지 않으면서, 예를 들어, 광의 세기, 형상, 및 칼라와 같은 조명의 파라미터의 용이한 변경을 제공한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 광원으로부터 수신되는 조명의 각도 범위는 광 시스템에서 실질적으로 일정하게 유지된다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 개별 광원의 어레이가 교체되거나 및/또는 SLM 어레이에 연결될 수 있다. 선택적으로, SLM은 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD), 액정 온 실리콘(LCoS) 타입 및/또는 LCD 중 하나다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, SLM은 암시야 조명 및/또는 명시야 조명과 같이, 요청에 따라 서로 다른 각시야를 투영하는 데 사용된다. 본 발명자는 여기서 설명되는 바와 같이 특별히 설계된 광학적 구조와 연결되는 SLM의 어레이를 통해 조명함으로써, 기다란 시야 내부의 모든 지점에서 완전히 프로그래밍가능한, 예를 들어, 소프트웨어적으로 프로그래밍가능한, 각시야 및/또는 광 스펙트럼을 제공할 수 있다는 것을 발견하였다. 소프트웨어적으로 프로그래밍가능한 광은, 기계적으로 이동하는 부분 및/또는 서로 다른 광학적 조립체가 요구되지 않기 때문에, 우수한 시야 신뢰도와 통상적으로 연계된다.

일부 예시적인 실시예에서, 각각의 개별 광원은 SLM 기반 통합 투영 광 엔진을 이용하여 형성된다. 선택적으로, SLM 기반 통합 투영 광 엔진을 이용하는 실시예에서, 렌즈 어레이의 각각의 렌즈에 대해 적절한 위치에서 실제 똔느 가상의 이미지를 형성하는 데 릴레이 렌즈가 사용된다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 광 시스템은 논-텔레센트릭 이미징 렌즈를 이용할 때 선택적으로 기다란 시야에 걸쳐 쾰러-형 조명 효과를 달성하기 위해 렌즈 어레이로부터 획득되는 복수의 조명 세그먼트를 이미징 렌즈 구경 내로 수렴시키도록 구성되는 시야 렌즈(field lens)를 추가로 포함한다. 선택적으로, 시야 렌즈가 생략되고, 대신에, 광원 및/또는 SLM이 경사져서 이미징 렌즈 구경을 향해 지향된다. 선택적으로 그리고 추가적으로, 렌즈 어레이의 렌즈들의 광학적 특성이 조정되고, 어레이는 이미징 렌즈 구경을 향해 조명을 지향시키도록 곡면화된다. 일부 예시적인 실시예에서, 빔 스플리터를 이용하여 표적 영역을 조명한다. 선택적으로, 빔 스플리터가 요구되지 않도록 비스듬한 광학축이 제공된다.

일부 다른 예시적 실시예에서, 유효 광원은 검사되는 물체에 대해 무한대까지 이미징된다. 따라서, 정의에 의해 광원의 이미지는, 출구 동공과 반드시 일치할 필요가 없는, 이미징 렌즈의 후방 촛점 평면에 형성된다. 이러한 실시예에서, 광원의 각각의 지점은 물체 상에 입사되는 시준 평면파를 일으킨다. SLM과 조합하여, 이러한 구조는 입사 조명의 각도 형상을 정확하게 제어하기 위해 유용할 수 있고, 왜냐하면, 각각의 SLM 화소가 잘 규정된 조명 각도를 발생시키기 때문이다. 이러한 조명 모드는 비네팅으로부터 나타나는 일부 제한사항(예를 들어, 공간적 및 각도 균일성 불량)을 가질 수 있다.

본 발명의 일부 실시예에 따라 기다란 FOV를 조명하기 위한 조명 시스템의 광학적 구성요소의 예시적인 개략도를 보여주는 도 1을 이제부터 참조한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, AOI용 조명 시스템은 광섬유 번들(20)의 어레이를 통해 렌즈 어레이(30)를 향해 광을 투영시키는 하나 이상의 광원(10)을 포함한다. 광섬유 번들(20)로부터의 출력은 물리적 광원(10)에 의해 조명될 때 유효 광원으로 기능한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 광섬유 번들(20)의 어레이는 광섬유 번들(21...28)을 포함하고, 렌즈 어레이(30)는 대응하는 렌즈(31...38)들의 어레이를 포함한다. 선택적으로, 4-12개, 예를 들어, 8개의 유효 광원 및 렌즈의 어레이를 이용하여, 예를 들어, 패널과 같은, 기판을 스캐닝하는 데 사용되는 선형 센서, 등의 기다란 FOV(555)를 조명한다. 선택적으로, 각각의 광섬유 번들은 5-16개의 광섬유 및/또는 광학적 광 가이드 단부, 예를 들어, 8개의 광섬유를 포함한다. 선택적으로, 광섬유 번들은 1-3mm 사이의 직경, 예를 들어, 1.4mm 직경을 갖는다. 선택적으로, 유효 광원은 광섬유 번들 단부 앞의 핀홀들의 어레이에 의해 형성되고 그 단부에 의해 조명된다. 선택적으로, 광섬유 번들(20)은 인접 광원/렌즈 쌍 사이의 누화(crosstalk) 또는 광 누설(light leakage)을 최소화시키기 위해 적절한 광 흡수 배플(baffle)(도시되지 않음)에 의해 분리된다. 일반적으로, 각 번들 내 광섬유는 원형의 단면을 갖도록 구성된다. 일반적으로, 광섬유는 광원(10)과 동일한 각도 분포를 갖는 광을 투과시킨다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 렌즈 어레이(30)는 사이에 간격없이 나란히 배치되는 유사한 구면 렌즈(31...38)들의 어레이다. 선택적으로, 렌즈는 비-구면이고, 플라노-구면이며, 또는, 심지어 이중 비-구면이다. 일부 예시적인 실시예에서, 어레이 내 렌즈들은 선형 방식으로 구성된다. 통상적으로, 렌즈 어레이의 종횡비는 약 1:10이고, 일반적으로 카메라의 FOV의 종횡비보다 작은 크기 수준이다. 렌즈 어레이의 상당히 작은 종횡비는 기계적 조립 요건을 쉽게 하는 장점을 갖고, 에너지 소모로 인한 불이익은 비교적 무시할만하다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 렌즈 어레이(30)는 예를 들어, 사출 성형에 의해 제조되는, 단일 유닛일 수 있다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 대응하는 렌즈를 통해, 예를 들어, 렌즈(31...38)로부터 방사되는, 각각의 광섬유 번들(유효 광원), 예를 들어, 광섬유 번들(21...28)로부터의 출력은, 쾰러-형 조명을 제공하고, 렌즈 어레이(30)를 통해 방사되는 광섬유 번들(20)의 어레이로부터의 출력은 쾰러-형 조명의 어레이를 제공한다. 어레이 내 각각의 쾰러-형 조명 세그먼트는 표적 물체(50)(가령, 패널, 기판) 상의 부분 영역을 조명한다. 상기 영역 내에 위치한 관찰자에게, 조명 세그먼트는 유효 광원의 조명 형상과 동일한 형상을 갖는 각시야를 투영한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 개별 조명 영역은 사이에 간격이 없는 연속 영역들이다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 모든 유효 광원, 예를 들어, 광섬유(21...28)의 출력 단부에 의해 형성되는 광원은 실질적으로 동일한 형상을 갖는다. 이러한 실시예에서, 연속 물체 영역에 투영되는 모든 각시야는 전체 조명 영역에 걸쳐 단일한 시프트-불변 각시야 내로 이음새없이 모두 혼합된다. 이는 여기 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 시야 렌즈(40)는 렌즈 어레이(30)로부터 광을 수신하고, 이미징 시스템의 이미징 렌즈(110)(도 2A)의 입구 동공으로 이를 지향시킨다. 일부 예시적인 실시예에서, 시야 렌즈(40)는 렌즈 어레이(30)의 모든 렌즈로부터 광을 지향시키는 단일 구형 스트립-형 렌즈다. 통상적으로 시야 렌즈(40)는 플라노-볼록 렌즈다. 일부 예시적인 실시예에서, 시야 렌즈(40)는 투영되는 소스 이미지 품질에 소정의 품질 저하를 일으키면서, 비용 및 중량을 감소시키는 프레스넬 렌즈다. 시야 렌즈(40)가 렌즈 어레이(30)와 표적 물체(50) 사이에 위치하는 것으로 도시되지만, 선택적으로, 시야 렌즈(40)는 표적 물체(50)와 이미징 시스템의 입구 동공 사이에 위치한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 조명 영역의 크기는, 소스가 이미징 시스템의 입구 동공 평면에 이미징되도록, 렌즈 어레이(30) 및 시야 렌즈(40)의 상대적 위치를 조정함으로써 조정된다.

본 발명의 일부 실시예에 따라 2개의 직교 평면에 이미징 시스템을 갖는 조명에 대한 광학적 설계의 예시적인 개략도를 보여주는 도 2A 및 도 2B를 이제 참조한다. 도 2A 및 도 2B에 도시되는 광 및 이미징 경로는 명료성을 위해 접히지 않았다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 유효 광원(20)을 이미징 렌즈(110)의 구경 내로 이미징하는 것은, 구면 렌즈(30)의 어레이 및 구면 스트립-형 시야 렌즈(40)의 조합 작용에 의해 수행된다. 선택적으로, 렌즈(30)는 비구면 또는 다른 형상의 렌즈, 예를 들어, 플라노-구면 또는 이중 비-구면 렌즈다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 조명 광선(150)은 표적 물체(50)로부터 경면 반사되어, 선형 센서(120) 상에 이미징되기 위해 이미징 렌즈(110)의 구경에 수렴하게 된다. 일부 예시적인 실시예에서, 시야 렌즈(40)없이, 모든 광원은 서로에게 평행한 방향으로 이미징될 것이고, 광학축(222)의 어느 한 측부에서 이미징 렌즈(110) 구경의 평면에 형성될 것이다. 일부 예시적인 실시예에서, 시야 렌즈(40)는 모든 광원 이미지를 이미징 렌즈(110)의 구경 내로 수렴시키도록 기능하여, 논-텔레센트릭 이미징 렌즈를 이용하면서, 기다란 시야에 걸쳐 광원(10) 및 렌즈 어레이(30)에 의해 제공되는 쾰러-형 조명 효과를 달성할 수 있다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 이미징 렌즈는 선형 센서(120) 내로 스캔될 표적 물체(50)의 일부분을 이미징한다. 일반적으로, 이미징되는 패널 부분은 요망 수렴 각도를 갖는 기다란 연속 영역으로 전체적으로 조명된다. 스캔될 표적 물체(50)의 일부분으로부터의 광은 이미징 렌즈(110)의 입구 동공을 통해 선형 센서(102)로 지향된다. 명시야 조명은 이미징 렌즈(110) 상의 광원의 이미지가 이미징 렌즈(110)와 상관된 입구 동공보다 작거나 같을 때 제공된다. 암시야 조명은, 물체로부터 경면 반사에 의해 입구 동공에 도달하지 않는 조명이다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 암시야 조명은 소스들의 링으로부터 형성되는 대체로 링 형상의 조명에 의해 수행되어, 이미징 렌즈(110)의 구경을 지닌 평면 내에서 이미징되는 링 형상 소스의 내경이 이미징 렌즈(110)의 입구 동공보다 크거나 같게 된다. 정의에 따르면, 이미징 렌즈(110)의 입구 동공은 유효 "윈도"(또는 구경)로서, 이 윈도를 통해 광이 이미징 렌즈에 의해 수집된다. 서로 다른 형상의 조명이 여기 아래에서 더욱 상세하게 논의된다.

본 발명의 일부 실시예에 따라 조명 시스템의 대안의 광학적 구성요소의 예시적인 개략도를 보여주는 도 3과, 대안의 광학적 구성요소들에 기초하여 2개의 서로 다른 평면에서의 광학적 설계의 예시적인 개략도를 보여주는 도 4A 및 도 4B를 이제 참조한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 시야 렌즈 필요없이 표적 물체(50)의 경면 반사 이후 이미징 렌즈(110) 및/또는 이미징 렌즈 구경을 향해 조명이 지향된다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 개별 광원 어레이(200) 및 대응하는 렌즈 어레이(300) 각각은 이미징 렌즈(110)를 향해 조명을 수렴시키도록 구성되는 초승달 형상(crescent shape)으로 구성된다. 일부 예시적인 실시예에서, 이상 광원 어레이(200)의 개별 광원(201...208)은 렌즈 어레이(300)를 향해 내향으로 약간 곡면을 이루는 표면 상에서 하우징(177) 내에 장착된다. 개별 광원(201...208)은 LED 램프 광섬유의 물리적 출력 단부, 또는 다른 적절한 균질 광 가이드, 물리적 SLM의 실제 평면, 및/또는 물리적 SLM의 실제 또는 가상 이미지 중 하나에 의해 형성되는 유효 광원을 나타낸다. 일부 예시적인 실시예에서, 렌즈 어레이(300)의 렌즈(301...308)는 동일하지 않은 렌즈이고, 그 개별 광학적 특성은 이미징 광학계를 향해 광을 구부리기 위해 제공된다. 일부 예시적인 실시예에서, 렌즈 어레이(300)는 사이에 간격이 없는 렌즈들의 통합 어레이다. 선택적으로, 렌즈 어레이(300)는 플라스틱 사출 성형으로 단일 통합 유닛으로 제조된다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 렌즈 어레이(300)를 통해 방출되는 광선(260)의 원추는 이미징 렌즈(110)의 입구 동공을 향해 점진적으로 구부러진다.

본 발명의 일부 실시예에 따라 빔 스플리터를 이용하는 조명 시스템에 대한 광학적 설게의 예시적인 개략도를 보여주는 도 5를 이제 참조한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 조명 시스템의 광학축이 표적 물체(50)에 대해 수직이고, 빔 스플리터(70)와 함게 반사기(60)는 광원(10)으로부터 표적 물체(50)를 향해 조명을 지향시키도록 위치하며, 표적 물체(50)로부터 반사되는 광을 빔 스플리터(70)를 통해 이미징 유닛을 향해 투영한다. 선택적으로, 빔 스플리터는 펠리클(pellicle) 빔 스플리터다.

본 발명의 일부 실시예에 따라 빔 분할을 필요로하지 않는 조명 시스템에 대한 대안의 광학적 설계의 단순화된 개략도를 보여주는 도 6을 이제 참조한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 조명의 광학축이 표적 물체(50)에 수직이기보다는 비스듬하게 만들어져서, 빔 스플리터가 요구되지 않게 된다. 빔 스플리터를 제거하면 광 효율이 실질적으로 개선된다. 일부 예시적인 실시예에서, 빌 스플리터 제거는 대략 4배 정도 효율이 개선된다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 광원(20)의 유효 어레이는 조명이 수직으로 입사하지 않도록 방향(145)으로 원래 전파하던 광선을 표적 물체(50)를 향해 방향(165)을 따라 구부리는 반사 표면(65)을 향해 렌즈 어레이(30)를 통해, 그리고 선택적으로, 시야 렌즈(40)를 통해 광을 방출한다. 선택적으로, 반사 표면(65)은 45도보다 약간 큰 각도(166)로 위치한다. 표적 물체(50)의 영역으로부터 반사되면, 광 빔은 이미징 렌즈 및 이미징 센서를 향해 방향(190)으로 비스듬한 각도로 지향된다.

본 발명의 일부 실시예에 따라, 조명 시스템의 광섬유 유닛의 예시적인 개략도를 보여주는 도 7A와, 조명 시스템의 기계적 구조의 예시적인 개략도를 보여주는 도 7B 및 도 7C와, 예시적인 광섬유 번들의 개략적 단면도를 보여주는 도 7D를 이제 참조한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 광섬유 번들(20)의 하나 이상의 어레이가 제공되어 스캐닝 중 하나 이상의 카메라의 FOV를 조명한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 광섬유 번들(20)의 각각의 어레이는 광섬유 번들(21...28)을 포함한다. 선택적으로, 각각의 광섬유 번들, 예를 들어, 광섬유 번들(21)은 1000-2000개의 광섬유 및/또는 광학적 광 가이드 단부, 예를 들어, 8개의 광섬유(921...928)(단 8개의 광섬유가 단순화를 위해 도면에 도시됨)를 포함한다. 선택적으로, 번들 내 광섬유는 실질적으로 원형의 단면을 갖는 번들을 갖도록 구성된다(도 7D).

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 지정 형상 및 각도 분포를 갖는 단일 광원(210)이 광섬유 번들에 대한 입력으로 사용된다. 일부 예시적인 실시예에서, 광원(210)은 이미징 위치로부터 떨어져 있고, 광섬유 번들(29)은 이미징 위치를 향해 조명을 전달하는 데 사용되며, 그 단부(20)는 위에서 설명되는 바와 같이 발명의 다양한 실시예에서 유효 소스를 포함한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 복수의 카메라, 예를 들어, 카메라들의 어레이가 표적 물체의 스캐닝 중 사용되고, 각각의 광섬유 번들 어레이(20)는 하우징(278)에 하우징된 광학계와 함께, 카메라들 중 하나의 FOV를 조명한다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 하우징(278)은 광학 시스템과 함께 어레이(20) 내 광섬유 번들을 수용하고 정렬하기 위한 복수의 관통 진행 구멍(221...228)을 특징으로 하는 광섬유 번들 수용 유닛(220)을 포함한다. 통상적으로 하우징(278)은 렌즈 어레이(30) 및 시야 렌즈(40)를 수용하고 정렬하기 위한 슬롯을 포함한다. 일부 예시적인 실시예에서, 하우징(278)은 도 5에 개략적으로 도시되는 폴딩 미러(folding mirror)(60) 및 빔 스플리터(70)를 추가적으로 하우징한다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 폴딩 미러, 예를 들어, 통상의 평탄한 미러는, 원래의 수평 전파로부터 광을 편향시키고, 빔 스플리터의 방향으로 상향으로 던져올린다. 선택적으로, 이는 빔 스플리터가 광학축에 대해 최소 사선 각도로 장착될 수 있게 하고, 이는 광학적 간섭을 최소화시킨다. 일부 예시적인 실시예에서, 폴딩 미러가 사용되지 않고, 대신에, 빔 스플리터에 의한 투과 또는 반사에 의해 직접 패널이 조명된다.

본 발명의 일부 실시예에 따라 기다란 FOV를 조명하기 위한 SLM 기반 조명 시스템의 광학적 구성요소들의 예시적인 개략도를 보여주는 도 8A를 이제 참조한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 유효 광원의 어레이는 SLM(500)의 어레이의 실제 평면으로부터, 또는 SLM의 실제 또는 가상 이미지의 어레이로부터 획득된다. 일부 예시적인 실시예에서, SLM 기반 광 시스템의 광학적 구조는 광섬유 번들의 어레이와 함께 설명된 광학적 설계와 유사하다. 어레이(500)의 SLM(501...508)으로부터의 출력은 렌지 어레이(30)를 통해 방출되어 쾰러-형 조명의 어레이를 제공한다. 추가적으로 또는 대안으로서, 본 발명의 일부 실시예에 따라, 유효 광원이 개별적으로 어드레싱가능한 LED의 어레이에 의해 획득된다. LED 어레이의 이러한 이용의 예가 2010년 1월 28일 공개된 WO 2010/010556호에, 특히 도 16에, 도시되며, 그 내용은 본 발명에서 참고 자료로 포함된다. 렌즈 어레이(30) 내 렌즈들은 사이에 간격없이 나란히 배치되어, SLM 어레이(500)로부터의 출력이 연속적인 기다란 조명 스트립을 제공할 수 있게 된다. 선택적으로, 도 1을 참조하여 위에서 설명한 바와 같이, SLM(500)으로부터 유입되는 광선은 적절한 광흡수 배플(도시되지 않음)에 의해 분리되어, 인접 소스/렌즈 쌍 사이의 광 누설 또는 누화를 최소화시킬 수 있다. 선택적으로, 표적 표면으로부터 반사 후 광학적 이미징 렌즈를 향해 쾰러-형 조명의 어레이를 수렴시키는 데 시야 렌즈(40)가 사용된다.

일부 예시적인 실시예에서, SLM 어레이(500)는 한 행으로 장착되고, 각각의 SLM은 렌즈 어레이(30) 내 대응하는 렌즈 앞에 위치한다. 선택적으로, SLM은 PCB 상에 각각 장착되어, 컴퓨터 제어 하에 작동에 필요한 전력 및 신호를 제공할 수 있다. 대안으로서, 모든 SLM이 하나의 PCB 상에 장착된다.

SLM에는, LCoS 소자에 대한 편광 빔 스플리터를 이용한 수직 입사 편광 조명 또는 DMD 타입 SLM에 대한 사선 입사 조명과 같이, 당 분야에 잘 알려진 방식으로 적절한 조명이 제공될 수 있다.

본 발명의 일부 실시예에 따른 조명 시스템의 광섬유 번들 내로 공급되는 SLM 광원의 광학적 구성요소의 예시적인 개략도를 보여주는 도 8B를 참조한다. 선택적으로, SLM, 예를 들어, DMD(510)를 포함하는 광원 시스템(250)은, 예를 들어, 미국특허 제6,464,633호에 기재된 바와 같이, SLM에 의해 형성되는 형상을 갖는 광을 방출하며, 그 내용은 본 발명에 참고자료로 포함된다.

일부 예시적인 실시예에서, 광원 시스템(250)은 조명광을 방출하기 위한 램프(241)와, 램프(241)에 전력을 공급하기 위한 램프 전력 공급원(240)과, 광원 램프(241)로부터 평행광으로 방출되는 조명 광을 내보내기 위한 적외선 투과 특성을 갖는 필름이 코팅되는 포물면 미러(242)와, 광 가이드(28)의 입사 단부에 평행광을 압착시키도록 포물면 미러(242)로부터 렌즈(515)를 통해 평행광을 반사하기 위한 DMD(501)를 포함한다. 일반적으로, DMD 구동 회로(245)는 DMD(501)의 작동을 제어한다.

본 발명의 일부 실시예에 따라 암시야 조명 및 명시야 조명을 각각 제공하는 데 사용되는 SLM 이미지를 보여주는 도 8C 및 도 8D를 이제 참조한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 각각의 SLM은 지정 형상의 조명을 제공하도록 프로그래밍될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 각각의 SLM이 동일 이미지를 투영할 때, 전체 조명 영역 간에 조명은 공간적으로 불변이어서, 조명 각시야가 동일하게 유지된다. 일부 예시적인 실시예에서, 링의 어두운 내경이 이미징 렌즈의 입구 동공에 의해 허용되는 광의 원추보다 크거나 동일하도록, SLM 이미지(580)를 링 형상 조명에 제공하도록 SLM이 프로그래밍된다. 일부 예시적인 실시예에서, 링 형상 조명은 요청에 따라 암시야 조명을 제공할 수 있다. 명시야 조명은 DLALWD 렌즈의 입구 동공에 의해 허용되는 광의 원추의 직경보다 작거나 동일한 직경을 갖는 원형 형상 조명에 의해 제공될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, SLM 이미지(570)를 이용하여 명시야 조명을 제공할 수 있다. 도 8A의 직접 SLM 조명구조는 SLM 내로 기록될 수 있는 임의적 형상의 각시야를 투영하게 한다. 이에 반해, 도 8B의 광섬유 연결 구조는 광섬유의 "원형화"(circularization)로 인해 원형-대칭 각시야 형상으로 제한될 수 있다.

본 발명의 일부 실시예에 따라 조명 시스템의 2개의 인접 렌즈 사이에서 표적 물체 경계부 상의 영역에 걸쳐 SLM 기반 조명 시스템의 조명 경로 및 출력의 예시적인 개략도를 도시하는 도 9A 및 도 9B를 이제 참조한다.

설명을 위해, 2개의 교대 칼라(11R, 11B)와 함께 철자 'F'를 닮은 특정 공간 형상(11)을 투영하는 광원들의 어레이가 도시된다. 'F' 형상은 비대칭 성질로 인한 광학 시스템의 작동을 나타내기 위해 자주 사용된다. 도 9B에 도시되는 'F' 형상은 인접 렌즈(34, 35)를 통해 투영하는 2개의 인접 광원으로부터 나타나는 광선(911B, 911R)으로부터 이미징 렌즈(110)의 입구 동공의 평면에 소스의 형상이 어떻게 이미징되는 지를 보여준다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 조명 시스템(1000)의 조명 구조의 알짜 효과는 표적 물체(50) 상의 기다란 검사 영역 내의 모든 지점에서 'F' 형상의 명시야 각도 분포를 형성하는 것이다. 이해될 수 있는 바와 같이, 어레이(30)의 렌즈들 중 하나의 중앙 영역 바로 아래에 위치한 기판 지점에서, 예를 들어, 광선 번들(911R, 911B) 중 하나로부터의 조명은 렌즈 앞에 장착되는 하나의 대응 광원(11R, 11B)에 의해 제공될 것이고, 'F' 형상 명시야 각도 분포는 교대 칼라 중 하나로 형성될 것이다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 어레이(30)의 렌즈들 중 하나의 중앙 영역으로부터 떨어진 기판 상의 서브 영역(51)에서, 예를 들어, 렌즈(34)의 중심과 렌즈(35)의 중심 사이의 영역에서, 조명은 2개의 인접 광원에 의해 제공될 것이다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 광이 서로 다른 2개의 광원으로부터 수신되지만, 조명 각시야는 동일하게 유지되고 완전한 'F' 형상 각시야가 제공된다. 서로 다른 칼라는 단일 시야로 이음새없이 융합되는 렌즈들 각각으로부터 서로 다른 기여도를 보여준다. 도 9B에 도시되는 바와 같이, 영역(51)을 통과하는 광선에 의해 형성되는 광원(11B, 11R)의 분리된 'F' 형상 이미지는 이미징 유닛의 이미징 렌즈 구경 내에서 일치하고, 조명 영역을 따라 공간적으로 불변인 연속 조명을 제공한다. 도 9B는 실제 시뮬레이션 결과를 나타내고, 따라서, 시뮬레이션에 사용되는 한정된 개수의 광선으로 인한 명목 "노이즈"를 보여준다.

일부 예시적인 실시예에서, 이러한 공간적으로 불변인 이음새없는 각시야는, 각각의 광원이 이미징 렌즈 구경 내로 이미징되도록, 광원을 배치한 결과다. 이는 경면 표면의 넓은 FOV 이미징에 통상적으로 존재하는 점진적 조명 비네팅을 방지하고, 따라서, FOV 내 모든 지점들이 균등하게 조명됨을 보장할 수 있다. 이러한 측면에서, 시스템은 준-텔레센트릭 시스템(quasi-telecentric system)으로 작동하고, 반면에서, 엄격한 텔레센트릭 시스템은 무한대에 위치하는 입구 동공을 갖는다. 이러한 균일도 성질은 인접 렌즈들 사이의 갭을 방지하는 렌즈 어레이의 일체형 설계에 더욱 기인한다. SLM을 이용함으로써, 검사 기판 상의 임의의 지점에서 시프트에 불변인 임의적 각시야가 투영될 수 있다.

선택적으로, 광원의 공간적 형상을 변경시킴으로써, 다른 임의 각도 조명 분포가 달성될 수 있다 - 예를 들어, 명시야, 암시야, 및 이들의 조합.

본 발명의 일부 실시예에 따라 통합 투영 광 엔진을 갖는 SLM 기반 광 시스템의 예시적 개략도를 보여주는 도 10을 이제 참조한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 각각의 개별 광원은 SLM 기반 통합 투영 광 엔진(400)을 이용하여 효과적으로 형성된다. 가용 통합 광 엔진은 중국, Young Optics Inc.에 의해 제공되는 DMD 기반 광 엔진과, 미국, Greenlight Optics, LLC에 의해 제공되는 LCoS 기반 광 엔진을 적절히 포함할 수 있다.

투영 광 엔진(400)은 적색, 녹색, 및 청색의 광을 자주 방출하는 LED 또는 다이오드 레이저를 포함하는 광원 조립체를 일반적으로 포함한다. 광(10)은 일반적으로, 빔 스플리팅 프리즘(505)을 갖는 DMD와 같은 SLM 장치(501) 상에 충돌하도록 놓이게 된다. 투영 광 시스템의 일부 공지된 응용예에서, 투영 렌즈(520)는 프로젝터 장치로부터 통상적으로 0.5m 내지 2m 범위의 거리로, 디스플레이 스크린 상에 SLM 표면의 이미지를 형성한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 광 엔진은 (렌즈 어레이(30)의) 렌즈(31)에 대해 적절한 위치에서, 실제 또는 가상의 이미지를 형성하도록 릴레이 렌즈(540)를 이용함으로써 AOI용 조명 시스템으로 이용하도록 구성된다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 렌즈(31)는 단독으로, 또는, 시야 렌즈(40)와 조합하여, 앞서 설명한 바와 같이 이미징 렌즈의 구경 조리개 상의 평면에 SLM의 이미지를 이미징하도록 작동한다. 일부 예시적인 실시예에서, 암시야 조명을 요청하는 응용예의 경우, 구경 내에서 이미징되는 화소는 오프 위치로 전환되고, 구경 외부에서 이미징되는 화소는 온 위치로 전환된다. 명료성을 위해 단 하나의 광 엔진(400) 및 하나의 렌즈(31)만이 도시되지만, 앞서 설명한 바와 같이 렌즈(30)의 어레이에 투영되는 광 엔진(400)의 어레이를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 기다란 조명 시야가 획득된다.

본 발명의 일부 실시예에 따른 조명 시스템을 포함하는 자동화 광학 검사(AOI)용 스캐닝 시스템의 예시적인 블록도를 보여주는 도 11을 이제 참조한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, AOI 시스템은 이미지 획득 서브시스템(450) 및 핸들링 시스템(가령, 스테이지)(도시되지 않음)을 포함한다. 이미지 획득 서브시스템(450)은 스캐닝 중 표적 물체(50)의 이미지를 캡처하기 위한 관련 이미징 광학계(112)를 구비한 이미지 센서(120)와, 이미지 센서(120)의 FOV를 조명하기 위한 관련 조명 광학계(39)를 갖는 조명기(illuminator)(19)를 포함한다. 선택적으로, 조명기(19)는 서로 다른 응용예에 대해 요구되는 바와 같이 요청에 따라 광원의 각도 형상과 같은 성질을 수정하기 위한 하나 이상의 SLM(502)을 포함한다.

통상적으로 이미지 획득 서브시스템(450)은 이미지 센서(120)를 이용한 이미지 캡처와 조명기(19)의 조명 주기와 함께 이미지 획득 서브시스템(450) 및 표적 물체(50)의 상대적 배치 및 움직임을 조율하기 위한 컨트롤러(460)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 작동 중, 표적 물체(50), 예를 들어, 검사될 패널이, AOI 시스템 내로 삽입되고, 이미지 획득 서브시스템(450)에 의해 스캐닝된다. 선택적으로, 이미지는 패널이 전진함에 따라 서로 다른 조명 구조를 이용하여 획득된다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 이미지 센서(120)로부터의 출력은, 예를 들어, 결함 리포트의 형태로, 분석 및 보고된다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 조명기(19)는 하나 이상의(가령, 어레이) LED 램프, 광섬유 번들의 어레이, 및/또는 통합 투영 광 엔진의 어레이를 포함한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 조명 광학계(39)는 쾰러-형 조명의 어레이를 제공하는 렌즈 어레이를 포함한다. 선택적으로, 조명 광학계(39)는 이미징 광학계(112)의 입구 동공 내로 반사광을 지향시키기 위한 시야 렌즈를 추가적으로 포함한다. 통상적으로, 조명 광학계(39)는, 조명기(19)로부터 표적 물체(50)를 향해 조명을 지향시켜서 표적 물체(50)로부터 반사되는 광을 이미지 센서(120)를 향해 투영시키는, 반사기 및/또는 빔 스플리터를 추가로 포함한다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 이미지 센서(120)는 40:1 이상의 종횡비를 갖는 것이 바람직한 기다란 FOV의 이미지를 캡처하는 선형 또는 TDI 타입 이미지 센서일 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 조명 광학계(39)와 함께 조명기(19)는 이미지 센서(120)의 FOV로 실질적으로 작은 종횡비를 갖는 영역에 걸쳐 조명을 제공한다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 제공되는 조명은 각시야가 조명 영역 내 모든 지점에 대해 동일하다는 점에서 조명 영역에 걸쳐 공간적으로 불변이다.

본 발명의 일부 실시예에 따라 조명 시스템을 이용하는 예시적인 시뮬레이션에서 입구 동공 상에 수신되는 복사 조도를 비교하는 도 12A 및 도 12B를 이제 참조한다. 시뮬레이션은, (도 2A 및 도 2B의) 이미징 렌즈(110) 입구 동공과 같은, 이미징 렌즈의 평면 상에서 하강하는 8개의 원형 광원(20)의 어레이의 중첩 이미지를 연산하였다. 이미지는 검사되는 표면 상에 48mm x 1mm를 측정하는 FOV로부터 수지보디는 광선에 의해 형성되었다. 이러한 FOV는 TDI 타입 선형 카메라에 있어 통상적인 것이다. 렌즈 구경은 검사 표면으로부터 약 250mm 거리에 위치하였다. 분석은 광원의 일부분에 대해 람베르시안(가령, LED 조명) 및 가우시안 각도 방출 모두에 대해 수행되었다. 도면이 명확히 보여주는 바와 같이, 잘 형성된 원형 이미지가 두 경우 모두 형성되었고, 물체에서 5도 풀 각도를 대하는 순수 명시야 조명에 대응한다. 람베르시안 방출 광원은 "플래터"(flatter) 수평 및 수직 단면에 의해 확증되는 바와 같이 더욱 균일하게 조명되는 동공을 도출하였다. 이는 논-텔레센트릭 이미징 렌즈를 이용하여, 기다란 FOV에 걸쳐 비네팅없는 준-텔레센트릭 쾰러-형 조명을 발생시키도록 발명에 따라 구축된 조명 시스템의 기능을 보여준다.

"포함하는", "갖는", 및 그 동의어는 "포함하지만, 이에 제한되지 않는"을 의미한다.

"구성되는"은 "포함하고, 이에 제한되는"을 의미한다.

"본질적으로 구성되는"은 조성, 방법, 또는 구조가 추가적인 구성요소, 단계, 및/또는 부분을 포함할 수 있음을 의미하지만, 추가적인 구성요소, 단계, 및/또는 부분이 청구되는 조성, 방법, 또는 구조의 기본적이고 신규한 특성을 물질적으로 변경시키지 않을 경우만을 의미한다.

구체적인 실시예를 들어 설명한 발명의 소정의 특징들이 단일 실시예에서 조합하여 제공될 수도 있다. 역으로, 발명의 다양한 특징들이 개벽적으로, 또는 임의의 적절한 서브-조합으로, 또는, 발명의 다른 설명되는 실시예에서 적절한 형태로 제공될 수 있다. 다양한 실시예를 들어 설명되는 소정의 특징들은 이렇나 실시예의 본질적 특징으로 간주되어서는 안된다.

Claims

선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV(Field of View)를 조명하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은,
복수의 개별 광원들을 기다란 시야 형상을 갖는 조명에 제공하는 단계와,
이미징될 물체를 향해 상기 조명을 투영하는 단계 - 상기 물체 상에 투영되는 조명은 2개의 직교 평면 모두에서 상기 물체 상에 기다란 시야 형상을 따라 강도 및 각도 분포가 실질적으로 공간적으로 불변임 - 와,
상기 2개의 직교 평면 모두에서 물체를 이미징하기 위해 이미징 유닛의 이미징 렌즈 입구 동공에 상기 투영된 조명을 이미징하는 단계를 포함하는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 1 항에 있어서,
이미징 렌즈에 투영된 조명을 이미징하는 단계를 포함하며,
상기 이미징 렌즈 입구 동공의 직경은 물체와 이미징 렌즈 사이의 거리보다 적어도 10배 작은
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 이미지 센서의 FOV가 40:1보다 큰 종횡비를 갖는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명은 상기 기다란 FOV에 걸쳐 논-비네팅(non-vignetting) 방식인
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
제공되는 조명은 상기 기다란 FOV의 논-텔레센트릭 이미징(non-telecentric imaging)에 적응되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
제공되는 조명은 SLM(Spatial Light Modulator)으로부터 출력되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 6 항에 있어서,
제공되는 조명은 링 형상 각도 분포를 갖는 암시야 조명인
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
기다란 시야 형상을 갖는 상기 조명에는 렌즈들의 어레이를 통해 투영되는 광원들의 어레이가 제공되고, 어레이 내 상기 렌즈들은 사이에 간격없이 연속적인
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 8 항에 있어서,
각각의 광원 및 대응 렌즈는 광원의 형상과 실질적으로 유사한 각도 형상을 갖는 상기 기다란 FOV를 향해 조명의 개별 부분을 투영하고,
상기 조명의 개별 부분은 사이에 실질적으로 간격없이 연속적이고, 상기 기다란 FOV에 걸쳐 조명을 제공하는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 8 항에 있어서,
광원들의 어레이 및 렌즈들의 어레이 내 각각의 광원으로부터 각각의 대응 렌즈를 통해 투영되는 조명이 쾰러-형 조명인
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 8 항에 있어서,
렌즈 어레이의 모든 렌즈를 통해 투영되는 조명을 이미지 센서의 이미징 렌즈 구경 내로 지향시키는 단계를 포함하는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 지향에 시야 렌즈가 제공되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 시야 렌즈가 플라노-볼록 렌즈인
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 12항에 있어서,
상기 시야 렌즈가 프레스넬 렌즈인
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 8 항에 있어서,
어레이의 광원들은 협각 광원으로서, 각각의 광원은 25 내지 35도의 총 각도에 걸쳐 방출되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 렌즈들의 어레이의 종횡비가 10:1 미만인
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 8 항에 있어서,
광원들의 어레이는 LED 램프의 어레이인
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 8 항에 있어서,
광원들의 어레이는 광섬유 번들의 어레이로부터 투영되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 18 항에 있어서,
단일한 중앙 광원으로부터 모든 광섬유 번들에 광을 공급하는 단계를 포함하는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 중앙 광원은 중앙 광원에 의해 방출되는 광의 형상을 형성하는 SLM을 포함하는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 8 항에 있어서,
광원들의 어레이는 SLM 기반 통합 투영 광 엔진으로 형성되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 SLM은 명시야 또는 암시야 조명 중 하나를 제공하는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 22 항에 있어서,
상기 SLM은 SLM을 이용하여 형성된 링 형상 조명을 암시야 조명에 제공하는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 23 항에 있어서,
상기 링 형상 조명의 내경은 상기 기다란 FOV를 이미징하기 위한 이미징 렌즈의 입구 동공보다 크거나 동일하게 형성되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 SLM은 SLM을 이용하여 형성되는 원형 형상 조명을 명시야 조명에 제공하고, 상기 원형 형상 조명의 직경은 기다란 FOV를 이미징하기 위한 이미징 렌즈의 입구 동공보다 작거나 동일한
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 방법.
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV를 조명하기 위한 조명 시스템에 있어서,
사이에 간격없이 연속적인 렌즈들의 어레이와,
광원들의 어레이로서, 각각의 광원은 형상을 갖고, 광원들의 어레이 내 각각의 광원은 렌즈들의 어레이 내 대응 렌즈를 통해 광을 투영하도록 배치되는, 상기 광원들의 어레이를 포함하고,
각각의 광원 및 대응 렌즈는 상기 광원의 형상과 실질적으로 유사한 각도 형상을 갖는 상기 기다란 FOV를 향해 조명의 개별 부분을 투영하며, 조명의 개별 부분은 사이에 실질적으로 간격없이 연속적이고, 상기 기다란 FOV에 걸쳐 조명을 제공하는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 26 항에 있어서,
광원들의 어레이 및 렌즈들의 어레이 내 각각의 광원 및 대응 렌즈는 쾰러-형 조명을 제공하는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 26항 또는 제 27 항에 있어서,
어레이의 광원들은 협각 광원으로서, 각각의 광원은 25 내지 35도의 총 각도에 걸쳐 방출되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
상기 기다란 FOV가 40:1보다 큰 종횡비를 갖는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 29 항에 있어서,
렌즈들의 어레이의 종횡비가 10:1 미만인
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
광원들의 어레이로부터의 조명은 물체를 이미징하기 위한 이미징 유닛의 이미징 렌즈 입구 동공에 이미징되고, 입구 동공의 직경은 물체와 이미징 렌즈 사이의 거리보다 적어도 10배 이상 작은
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
시야 렌즈를 더 포함하며,
상기 시야 렌즈는 렌즈 어레이의 모든 렌즈를 통해 투영되는 조명을 이미지 센서의 이미징 렌즈 구경 내로 지향시키도록 구성되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 32 항에 있어서,
상기 시야 렌즈가 플라노-볼록 렌즈인
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 32 항에 있어서,
상기 시야 렌즈가 프레스넬 렌즈인
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
상기 광원들의 어레이는 초생달 형상으로 경사지고, 상기 초생달은 이미지 센서의 이미징 렌즈 구경 내로 조명을 지향시키도록 형성되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 35 항에 있어서,
상기 렌즈들의 어레이는 초생달 형상으로 경사지고, 상기 초생달 형상은 이미지 센서의 이미징 렌즈 구경 내로 조명을 지향시키도록 형성되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
광원들의 어레이가 LED 어레이인
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
광원들의 어레이는 광섬유 번들의 어레이로부터 출력되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 38 항에 있어서,
어레이 내 모든 광섬유 번들은 중앙 광원으로부터 공급되는 조명을 투영하는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 39 항에 있어서,
상기 중앙 광원은 SLM을 포함하고, 방출되는 광은 SLM에 의해 형성되는 형상을 갖는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
광원들의 어레이는 SLM의 어레이로부터 출력되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
광원들의 어레이는 SLM 기반 통합 투영 광 엔진을 이용하여 형성되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 40 항에 있어서,
상기 SLM은 명시야 또는 암시야 조명 중 하나를 제공하는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 43 항에 있어서,
상기 SLM은 SLM을 이용하여 형성되는 링 형상 조명을 암시야 조명에 제공하는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 44 항에 있어서,
상기 링 형상 조명의 내경은 상기 기다란 FOV를 이미징하기 위한 이미징 렌즈의 입구 동공보다 크거나 동일하게 형성되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 43 항에 있어서,
상기 SLM은 SLM을 이용하여 형성되는 원 형상 조명을 명시야 조명에 제공하고, 상기 원 형상 조명의 직경은 상기 기다란 FOV를 이미징하기 위한 이미징 렌즈의 입구 동공보다 작거나 동일한
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
어레이 내 모든 광원이 동일한
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
어레이 내 모든 렌즈가 동일한
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
어레이 내 렌즈들이 구형 렌즈인
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
상기 기다란 FOV를 논-텔레센트릭 이미징하도록 구성되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.
자동화 광학 검사 시스템에서 기판을 스캐닝하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은,
기판을 제공하는 단계와,
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 방법에 따라 기판을 조명하는 단계와,
기판을 이미징하는 단계와,
상기 기판 내 결함을 식별하도록 상기 이미징으로부터의 출력을 분석하는 단계와,
결함을 보고하는 단계를 포함하는,
자동화 광학 검사 시스템의 기판 스캐닝 방법.
제 51 항에 있어서,
복수의 조명 컨피규레이션으로 기판을 조명하는 단계를 포함하는
자동화 광학 검사 시스템의 기판 스캐닝 방법.
제 52 항에 있어서,
상기 복수의 조명 컨피규레이션은 암시야 및 명시야 조명 중 적어도 하나를 포함하는
자동화 광학 검사 시스템의 기판 스캐닝 방법.
적어도 하나의 카메라 및 적어도 하나의 조명 유닛을 포함하는 이미징 유닛으로서, 상기 적어도 하나의 조명 유닛은 제 26 항 또는 제 27 항에 따른 조명 유닛인, 상기 이미징 유닛과,
검사용 기판과 상기 이미징 유닛 사이에서 변환(translation)을 제공하도록 구성되는 스캐닝 유닛과,
상기 스캐닝 유닛의 변환, 상기 적어도 하나의 조명 유닛의 조명, 및 상기 적어도 하나의 카메라의 이미지 캡처를 조율하도록 구성되는 컨트롤러를 포함하는,
자동화 광학 검사 시스템.
제 54 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 조명 유닛은 복수의 조명 컨피규레이션을 제공하도록 구성되는
자동화 광학 검사 시스템.
제 55 항에 있어서,
상기 복수의 조명 컨피규레이션은 암시야 및 명시야 조명 중 적어도 하나를 포함하는
자동화 광학 검사 시스템.
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV를 조명하기 위한 조명 시스템에 있어서,
사이에 간격없이 연속적인 렌즈들의 어레이와,
광원들의 어레이로서, 각각의 광원은 형상을 갖고, 광원들의 어레이 내 각각의 광원은 렌즈들의 어레이 내 대응 렌즈를 통해 광을 투영하도록 배치되는, 상기 광원들의 어레이를 포함하고,
각각의 광원 및 대응 렌즈는 상기 광원의 형상과 실질적으로 유사한 각도 형상을 갖는 상기 기다란 FOV를 향해 조명의 개별 부분을 투영하며, 조명의 개별 부분은 사이에 실질적으로 간격없이 연속적이고, 상기 기다란 FOV에 걸쳐 조명을 제공하며,
광원들의 어레이로부터의 조명은 2개의 직교 평면 모두에서 물체를 이미징하기 위해 이미징 유닛의 이미징 렌즈 입구 동공에 이미징되는
선형 또는 고종횡비 영역 이미지 센서의 기다란 FOV 조명 시스템.