KR20120086333A - High speed optical inspection system with adaptive focusing - Google Patents

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KR20120086333A
KR20120086333A KR1020127014481A KR20127014481A KR20120086333A KR 20120086333 A KR20120086333 A KR 20120086333A KR 1020127014481 A KR1020127014481 A KR 1020127014481A KR 20127014481 A KR20127014481 A KR 20127014481A KR 20120086333 A KR20120086333 A KR 20120086333A
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optical inspection
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칼 이. 하우건
티모시 에이. 스쿠네스
에릭 피. 러드
스티븐 케이. 카세
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사이버옵틱스 코포레이션
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Abstract

기판(10)을 검사하기 위한 광학 검사 시스템(41, 42, 43, 44, 45)이 제공된다. 상기 시스템(41, 42, 43, 44, 45)은 기판(10)과 어레이(4)가 서로에 대하여 상대운동을 할 때 다수의 화상 세트를 획득하도록 구성되는 카메라(2A-2H) 어레이를 포함한다. 적어도 하나의 초점 액츄에이터(9A-9H)는 카메라 어레이(4)의 각 카메라(2A-2H)에 구동적으로 결합하여 초점에 영향을 미치는 각 카메라(2A-2H)의 적어도 일 부분의 변위를 야기한다. 기판 거리 계산장치(16)는 어레이(4)로부터 적어도 일부의 화상을 수신하여, 카메라(2A-2H)의 어레이(4)와 기판(10) 사이의 거리를 계산하도록 구성된다. 제어기(80)는 상대운동 동안 어레이(4)의 각 카메라(2A-2H)의 초점을 적응제어 방식으로 맞추기 위하여, 적어도 하나의 초점 액츄에이터(9A-9H)의 각각에 제어신호를 제공하도록 구성된다. Optical inspection systems 41, 42, 43, 44, 45 for inspecting the substrate 10 are provided. The system 41, 42, 43, 44, 45 includes an array of cameras 2A-2H configured to acquire a plurality of sets of images when the substrate 10 and the array 4 are relative to each other. do. At least one focus actuator 9A-9H is operatively coupled to each camera 2A-2H of the camera array 4 causing displacement of at least a portion of each camera 2A-2H that affects focus. do. The substrate distance calculator 16 is configured to receive at least some images from the array 4 and calculate the distance between the array 4 of the cameras 2A-2H and the substrate 10. The controller 80 is configured to provide a control signal to each of the at least one focus actuators 9A-9H in order to adapt the focus of each camera 2A-2H of the array 4 in an adaptive control manner during relative motion. .

Description

적응 초점을 갖는 고속 광학 검사 시스템{HIGH SPEED OPTICAL INSPECTION SYSTEM WITH ADAPTIVE FOCUSING}HIGH SPEED OPTICAL INSPECTION SYSTEM WITH ADAPTIVE FOCUSING

본 발명은 적응 초점을 갖는 고속 광학 검사 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a high speed optical inspection system with adaptive focus.

자동화된 전자장치 조립장치는 다양한 전자장치에서 사용되는 인쇄회로기판의 제조에 종종 사용된다. 이러한 자동화된 전자 조립장치는 인쇄회로기판과 유사한 다른 장치를 처리하기 위하여 종종 사용된다. 예를 들어, 광전지(태양전지) 제조에는, 도전성 트레이스(conductive traces)를 인쇄하기 위한 유사한 장치가 종종 사용된다. 기판이 처리되는 것에 상관없이, 공정 자체는 일반적으로 아주 빠르게 작동하도록 요구된다. 신속 또는 고속 제조는 최소 비용으로 기판이 완성되도록 보장한다. 그러나, 기판이 제조되는 속도는 공정으로 야기되는 스크랩(scrap) 또는 결함의 허용가능한 기준과 균형이 맞아야 한다. 예를 들어, 인쇄회로기판은 매우 복잡할 수 있고, 어떤 하나의 기판은 많은 수의 소형 부품과 특징을 갖고, 그 결과 많은 전기적 연결을 가질 수 있다. 더욱이, 인쇄회로기판이 다양한 조립 과정을 통해서 진행될 때, 상당한 양의 휨(뒤틀림)(warp)을 받을 수도 있다. 이러한 인쇄회로기판은 상당히 비싸질 수 있고, 또는 비싼 기기에 사용될 수 있기 때문에, 기판은 정밀하게 그리고 고품질, 고신뢰성 및 적은 스크랩을 갖도록 생산되는 것이 중요하다. 불행히도, 이용 가능한 제조방법들 때문에 어느 정도의 스크랩 및 불량품이 여전히 발생한다. 인쇄회로기판 상에서의 전형적인 결함은 기판상에서 부품들의 부정확한 배치를 포함하고, 이는 부품이 기판에 정확하게 전기적으로 연결되지 않는 것을 의미할 수 있다. 다른 전형적인 결함은 부정확한 부품이 회로기판상의 주어진 위치에 놓일 때 발생한다. 또한, 부품이 단순히 결여되거나 또는 틀린 전기적 극성을 갖고서 배치될 수도 있다. 게다가, 다른 오류는 하나 이상의 부품과 기판 사이의 전기적 접속을 막거나 방해할 수도 있다. 또한, 만약 납땜 페이스트(solder paste)가 충분히 접착되지 않으면, 이는 부실한 접촉으로 이어질 수 있다. 추가적으로, 납땜 페이스트가 너무 많으면, 그러한 조건은 단락 등으로 이어질 수 있다. Automated electronic assembly devices are often used in the manufacture of printed circuit boards used in a variety of electronic devices. Such automated electronic assembly devices are often used to process other devices similar to printed circuit boards. For example, in photovoltaic (solar cell) fabrication, similar devices for printing conductive traces are often used. Regardless of whether the substrate is processed, the process itself is generally required to run very quickly. Fast or high speed manufacturing ensures that the substrate is completed at minimal cost. However, the speed at which the substrate is manufactured must be balanced with the acceptable criteria of scrap or defects caused by the process. For example, a printed circuit board can be very complex, and any single substrate can have a large number of small components and features, resulting in a large number of electrical connections. Moreover, when printed circuit boards are processed through various assembly processes, they may be subject to a significant amount of warp. Since such printed circuit boards can be quite expensive or can be used in expensive equipment, it is important that the substrates are produced with precision and high quality, high reliability and low scrap. Unfortunately, some scrap and scrap still occur due to available manufacturing methods. Typical defects on a printed circuit board include incorrect placement of components on a substrate, which can mean that the components are not accurately electrically connected to the substrate. Another typical defect occurs when an incorrect part is placed at a given location on a circuit board. In addition, parts may simply be missing or placed with incorrect electrical polarity. In addition, other errors may prevent or interfere with the electrical connection between one or more components and the substrate. In addition, if solder paste is not sufficiently adhered, this may lead to poor contact. In addition, if there is too much solder paste, such a condition may lead to a short circuit or the like.

이러한 모든 산업적 요구의 관점에서, 자동화된 광학 검사 시스템에 대한 필요가 증가된다. 이들 시스템은, 인쇄회로기판상에 부품을 배치한 후 그리고 웨이브 납땜(wave soldering) 전에 혹은 리플로우(reflow) 납땜 후에 즉시 인쇄회로기판과 같은 기판을 수용할 수 있다. 일반적으로, 상기 시스템은 하나 이상의 화상을 획득하고, 획득된 화상을 분석하여 기판상의 부품 및/또는 기판 자체에 대하여 자동으로 결론을 내릴 수 있는 광학 시야(optical field of view)를 통한 테스트 하에서 기판을 움직이는데 적합한 컨베이어를 포함한다. 이러한 장치의 한 예는 미네소타주 골든 밸리(Golden Valley)에 위치한 사이버옵틱스 코포레이션(CyberOptics Corporation)로부터 입수가능한 Flex Ultra™ HR이라는 상품명으로 판매되고 있다. 그러나, 상기 기술한 바와 같이 산업은 점점 더 빠른 처리를 추구해 나가므로, 더 빠른 자동화된 광학 검사기가 요구된다. 또한, 시스템이 검사를 하여야 할 다양한 대상의 넓은 배열을 고려하면, 이전 시스템보다 더 빠를 뿐만 아니라, 더욱더 다양한 부품, 기판 또는 검사 기준에 대하여 가치있는 검사 데이터를 더 잘 제공할 수 있는 자동화된 광학 검사 시스템을 제공하는 것이 유리할 것이다.  In view of all these industrial needs, the need for automated optical inspection systems is increased. These systems can accommodate substrates such as printed circuit boards immediately after placing components on a printed circuit board and immediately before wave soldering or after reflow soldering. Generally, the system acquires one or more images, analyzes the acquired images, and displays the substrate under test through an optical field of view, which can automatically draw conclusions about components on the substrate and / or the substrate itself. It includes a conveyor suitable for moving. One example of such a device is sold under the trade name Flex Ultra ™ HR, available from CyberOptics Corporation, in the Golden Valley, Minnesota. However, as described above, the industry is pursuing faster and faster processing, and therefore, faster automated optical inspectors are required. In addition, considering the wide array of different objects the system is to inspect, automated optical inspection is not only faster than the previous system, but also better able to provide valuable inspection data for a wider variety of parts, substrates or inspection criteria. It would be advantageous to provide a system.

본 발명은 기판의 검사를 위한 광학 검사 시스템을 제공한다. The present invention provides an optical inspection system for inspection of a substrate.

본 발명의 광학 검사 시스템은 기판과 어레이가 서로에 대하여 상대적으로 움직임에 따라 복수의 화상 세트를 획득하도록 설정된 카메라 어레이를 포함한다. 적어도 하나 이상의 초점 작동기(focus actuator)가 카메라 어레이의 각 카메라에 작동 가능하게 결합되어, 초점에 영향을 미치는 각 카메라의 적어도 일부분의 변위를 야기한다. 기판 거리 계산장치(substrate range calculator)는 카메라 어레이로부터 화상의 적어도 일부를 받아서 카메라 어레이와 기판 사이의 거리를 계산하도록 구성된다. 제어기는 카메라 어레이 및 거리 계산장치에 연결된다. 상기 제어기는 각각의 카메라 어레이가 상대적으로 움직이는 동안 초점이 잘 맞도록 적어도 초점 액추에이터의 각각에 제어 신호를 제공하도록 구성된다. The optical inspection system of the present invention includes a camera array configured to acquire a plurality of sets of images as the substrate and the array move relative to each other. At least one or more focus actuators are operatively coupled to each camera in the camera array, causing displacement of at least a portion of each camera that affects focus. A substrate range calculator is configured to receive at least a portion of an image from the camera array and calculate a distance between the camera array and the substrate. The controller is connected to the camera array and the distance calculator. The controller is configured to provide a control signal to at least each of the focus actuators so that each camera array is in focus while relatively moving.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 어레이 및 컴팩트하고, 집적된 조명기를 구비한 자동화된 고속 광학 검사 시스템의 횡단면 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중첩된 시야를 갖는 다수의 카메라의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 검사 시스템의 시스템 블록도이다.
도 4는 이송 컨베이어, 인쇄회로기판 및 제1 조명필드 형태로 얻어진 카메라 어레이의 시야를 나타내는 상부 평면도이다.
도 5는 이송 컨베이어, 인쇄회로기판 및 제2 조명 필드 형태로 얻어진 카메라 어레이의 시야를 나타내는 상부 평면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예에 따른 교대하는(alternating) 제1 및 제2 조명필드 형태 하에서 다른 위치에서 얻어진 작업편(workpiece) 및 카메라 어레이의 시야를 보여준다.
도 7은 조명 방향을 정의하기 위한 좌표계이다.
도 8은 카메라 어레이의 시야를 조명하는 알려진 선형 선광원(linear line source)의 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 조명기의 조명 방향의 극좌표도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 중공형 광파이프 조명기의 예시적 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 조명기의 입력 조명 방향의 극좌표도이다.
도 12는 도 10에 도시된 조명기의 출력 조명 방향의 극좌표도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 광파이프 벽의 반사면의 사시도이다.
도 14a와 도 14b는 도 13에 도시된 반사면의 횡단면도이다.
도 15a는 본 발명의 실시예에 따른 광파이프 조명기 및 카메라 어레이의 사시도이다.
도 15b는 본 발명의 실시예에 따른 광파이프 조명기 및 카메라 어레이의 절단 사시도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 어레이 및 다중 광원을 갖는 조명기의 절단 사시도이다.
도 17a는 본 발명의 실시예에 따른 조명기 및 카메라 어레이의 절단 사시도이다.
도 17b는 본 발명의 실시예에 따라 채용된 세브론(chevron) 형상의 거울의 횡단면도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 조명기 및 카메라 어레이의 절단 사시도이다.
도 19는 도 18에 도시된 조명기 및 카메라 어레이의 제2 절단 사시도이다.
도 20은 도 18 및 도 19에 도시된 조명기의 조명 방향의 극좌표도이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 검사 센서의 횡단면 사시도이다.
도 22는 도 21에 도시된 조명기의 조명 방향의 극좌표도이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 광학 검사 센서의 일부분의 블록도이다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 어레이의 초점을 적응제어 방식으로 맞추는 방법의 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 어레이 및 스트라이프(stripe) 프로젝터의 사시도이다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 어레이의 초점을 적응제어 방식으로 맞추는 방법의 흐름도이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 고정된 작업편에 대하여 바뀌는 광학 검사 센서의 상부 평면도이다.
도 28a는 본 발명의 실시예에 따른 작업편의 일부 화상을 획득하는 광학 검사 센서의 상부 평면도이다.
도 28b는 본 발명의 실시예에 따른 작업편의 나머지 부분의 화상을 획득하도록 위치된 도 28a의 광학 검사 센서 및 작업편의 상부 평면도이다. 1 is a cross-sectional front view of an automated high speed optical inspection system having a camera array and a compact, integrated illuminator in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is a front view of multiple cameras with superimposed views in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is a system block diagram of an inspection system according to an embodiment of the invention.
4 is a top plan view showing a field of view of a camera array obtained in the form of a transfer conveyor, a printed circuit board and a first illumination field.
5 is a top plan view showing a field of view of a camera array obtained in the form of a transfer conveyor, a printed circuit board and a second illumination field.
6A-6D show the field of view of a workpiece and camera array obtained at different locations under alternating first and second illumination field forms in accordance with an embodiment of the present invention.
7 is a coordinate system for defining an illumination direction.
8 is a perspective view of a known linear line source illuminating the field of view of a camera array.
FIG. 9 is a polar coordinate view of an illumination direction of the illuminator shown in FIG. 8.
10 is an exemplary perspective view of a hollow light pipe illuminator in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a polar coordinate diagram of an input illumination direction of the illuminator shown in FIG. 10.
12 is a polar coordinate diagram of an output illumination direction of the illuminator shown in FIG. 10.
13 is a perspective view of a reflecting surface of a light pipe wall according to an embodiment of the present invention.
14A and 14B are cross-sectional views of the reflective surface shown in FIG. 13.
15A is a perspective view of a light pipe illuminator and camera array in accordance with an embodiment of the present invention.
15B is a cut away perspective view of a light pipe illuminator and camera array in accordance with an embodiment of the present invention.
16 is a cutaway perspective view of an illuminator having a camera array and multiple light sources according to an embodiment of the invention.
17A is a cut away perspective view of an illuminator and a camera array in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 17B is a cross-sectional view of a chevron shaped mirror employed in accordance with an embodiment of the present invention. FIG.
18 is a cutaway perspective view of an illuminator and a camera array according to an embodiment of the present invention.
19 is a second cutaway perspective view of the illuminator and camera array shown in FIG. 18.
20 is a polar coordinate view of the illumination direction of the illuminator shown in FIGS. 18 and 19.
21 is a cross-sectional perspective view of an inspection sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a polar coordinate view of the illumination direction of the illuminator shown in FIG. 21.
23 is a block diagram of a portion of an optical inspection sensor in accordance with an embodiment of the present invention.
24 is a flowchart of a method for focusing a camera array in an adaptive control method according to an embodiment of the present invention.
25 is a perspective view of a camera array and a stripe projector according to an embodiment of the present invention.
26 is a flowchart of a method for focusing a camera array in an adaptive control method according to an embodiment of the present invention.
27 is a top plan view of an optical inspection sensor that changes with respect to a fixed workpiece according to an embodiment of the present invention.
28A is a top plan view of an optical inspection sensor for acquiring a partial image of a workpiece according to an embodiment of the present invention.
28B is a top plan view of the optical inspection sensor and workpiece of FIG. 28A positioned to acquire an image of the remaining portion of the workpiece in accordance with an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예는 일반적으로 도면을 참조하여 설명될 것이다. 다수의 참조 번호는 도면의 다양한 특징을 언급하기 위하여 사용된다. 본 발명의 설명의 명료성을 위한 다양한 참조 번호는 다음과 같다. Embodiments of the present invention will be generally described with reference to the drawings. Numerous reference numerals are used to refer to various features of the drawings. Various reference numerals are provided for the clarity of explanation of the present invention.

2 - 카메라2-camera

4 - 카메라 어레이4-Camera Array

9 - 자동 초점 액추에이터 9-Auto Focus Actuator

10 - 인쇄회로기판10-printed circuit board

11 - 소형 작업편11-small workpiece

14 - 벨트14-belt

16 - 거리 계산장치16-distance calculator

17 - 구조화된 조명기 프로젝터17-structured illuminator projector

18 - 모터18-motor

20 - 인코더20-encoder

22 - 프로그램 가능 로직 제어기 (PLC)22-Programmable Logic Controller (PLC)

24 - 패널 센서24-panel sensor

26 - 작업편 이송 컨베이어26-workpiece transfer conveyor

27 - 클램핑 컨베이어27-clamping conveyor

28 - 컨베이어 클램프28-conveyor clamp

30 - 카메라 시야30-camera field of view

32 - 카메라 어레이 시야32-camera array field of view

33 - 카메라 어레이 시야33-camera array field of view

34 - 카메라 어레이 시야34-camera array field of view

35 - 카메라 어레이 시야35-Camera array field of view

39 - 카메라 어레이 시야39-camera array field of view

41 - 조명기41-fixture

42 - 조명기42-fixture

43 - 조명기43-fixture

44 - 조명기44-fixture

45 - 조명기45-fixture

46 - LED46-LED

48 - 선형 광원48-linear light source

50 - 개구(aperture)50-aperture

52 - 확산판52-diffuser plate

54 - 거울54-mirror

57 - 혼합 챔버57-mixing chamber

58 - 상부 개구판58-top opening plate

60 - 광원60-light source

62 - 평행화(collimated) 광선 다발62-collimated bundle of rays

64 - 광파이프64-light pipe

65 - 광파이프 조명기65-light pipe illuminator

66 - 광파이프 측벽66-light pipe sidewalls

67 - 거울67-mirror

68 - 광파이프 출구 개구68-light pipe outlet opening

69 - 광파이프 입구 개구69-light pipe inlet opening

70 - 반사면70-reflecting surface

71 - 검사 응용 프로그램71-Inspection application

72 - 컨베이어 인터페이스72-conveyor interface

76 - 시스템 컴퓨터76-system computer

80 - 메인 전자 보드80-main electronic board

82 - 화상 메모리82-picture memory

83 - 스트로브 어셈블리83-Strobe Assembly

84 - 스트로브 보드84-strobe board

86 - 스트로브 모니터86-strobe monitor

87 - 플래시 램프87-flash lamp

88 - 플래시 램프88-flash lamp

92 - 검사 시스템92-inspection system

93 - 광학 검사 센서93-Optical Inspection Sensor

94 - 광학 검사 센서94-optical inspection sensor

99 - 광학 검사 센서99-optical inspection sensor

150 - 순서도 단계150-Flowchart step

152 - 순서도 단계152-Flowchart step

154 - 순서도 단계154-Flowchart step

156 - 순서도 단계156-Flowchart step

158 - 순서도 단계158-Flowchart steps

160 - 순서도 단계160-flowchart steps

162 - 순서도 결정 단계162-Flowchart determination step

164 - 순서도 단계164-Flowchart step

166 - 순서도 단계166-Flowchart step

168 - 순서도 단계168-Flowchart step

170 - 순서도 단계170-Flowchart step

174 - 순서도 단계174-Flowchart step

176 - 순서도 단계176-Flowchart step

178 - 순서도 단계178-Flowchart steps

180 - 순서도 단계180-flowchart steps

182 - 순서도 결정 단계182-Flowchart determination step

184 - 레일184-rail

185 - 벨트185-belt

186 - 지지부186-support

187 - 지지부187-support

188 - 슬라이드 기구188-Slide Mechanism

189 - 스테이지189-Stage

190 - 모터190-motor

191 - 모터
191-motor

본 발명의 실시예는 일반적으로 고가의 복잡한 동작 제어 하드웨어를 필요로 하지 않고, 복수 조명 화상을 고속으로 획득하는 검사 시스템 및 방법을 제공한다. 서로 다른 조명 형태로부터 얻어진 화상의 처리는 검사 결과를 상당히 향상시킬 수 있다. 또한, 작업편이 틀어졌을 때 적응제어 방식의 초점 조정(adaptive focusing)은 고해상도 화상을 가능하게 한다.Embodiments of the present invention generally provide inspection systems and methods for acquiring multiple illumination images at high speed without the need for expensive and complex motion control hardware. Processing of images obtained from different illumination forms can significantly improve inspection results. In addition, adaptive focusing of the adaptive control system when the workpiece is turned enables high resolution images.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 검사에 적합한 작업편의 고 콘트라스트, 고속 디지털 화상을 생성하는 시스템의 단면도를 나타낸다. 카메라 어레이(4)는 바람직하게는 규칙적인 간격으로 배열된 카메라(2A-2H)로 구성된다. 작업편이 카메라(2A-2H)에 대해 상대적으로 움직이는 동안, 각각의 카메라(2A-2H)는 작업편 또는 인쇄회로기판(10)과 같은 기판상의 직사각형의 영역을 동시에 화상화하고 디지털화한다. 조명기(45)는 스트로브 조명(strobed illumination)이라고 불리는 일련의 규칙적으로 반복되며 지속시간이 짧은 조명필드(illumination field)를 제공한다. 각각의 조명필드의 짧은 지속시간은 인쇄회로기판(10)의 화상을 효과적으로 정지(freeze)시켜 동작의 불선명(blurring)을 억제한다. 인쇄회로기판(10)의 각각의 위치에 대한 둘 이상의 화상 세트가 각각의 노출에 의하여 다른 조명필드 형태를 갖는 카메라 어레이(4)에 의하여 생성된다. 검사될 필요가 있는 인쇄회로기판(10)에 대한 특별한 특징에 따라, 검사결과는 다른 조명필드 형태에 의하여 생성되는 반사 화상의 동시 작업에 의하여 상당히 향상될 수 있다. 조명기(45)의 더 자세한 사항은 도 21과 도 22의 논의에서 제공된다.1 illustrates a cross-sectional view of a system for producing a high contrast, high speed digital image of a workpiece suitable for automatic inspection in accordance with one embodiment of the present invention. The camera array 4 is preferably composed of cameras 2A-2H arranged at regular intervals. While the workpiece is moving relative to the cameras 2A-2H, each camera 2A-2H simultaneously images and digitizes a rectangular area on the substrate, such as the workpiece or printed circuit board 10. Illuminator 45 provides a series of regularly repeating, short duration illumination fields called strobed illumination. The short duration of each illumination field effectively freezes the image of the printed circuit board 10 to suppress blurring of operation. Two or more sets of images for each position of the printed circuit board 10 are produced by the camera array 4 having different illumination field shapes by each exposure. Depending on the particular features of the printed circuit board 10 that need to be inspected, the inspection results can be significantly improved by the simultaneous operation of the reflected images produced by the different illumination field types. More details of the illuminator 45 are provided in the discussion of FIGS. 21 and 22.

작업편 이송 컨베이어(26)는 카메라 어레이(4)에 의하여 인쇄회로기판(10)의 고속 화상화를 제공하기 위하여 인쇄회로기판(10)을 비정지 모드로 X 방향으로 이동시킨다. 컨베이어(26)는 모터(18)에 의하여 구동되는 벨트(14)를 포함한다. 선택적 인코더(20)가 모터(18)의 축 위치를 측정하기 때문에 인쇄회로기판(10)에 의하여 이동된 근사거리(approximate distance)가 계산될 수 있다. 인쇄회로기판(10)의 이동 거리를 측정하고 인코딩하는 다른 방법은 시간 기준, 음향 또는 시각 기준 인코딩 방법을 포함한다. 스트로브 조명을 사용하고, 인쇄회로기판(10)을 정지시키지 않음으로써, 카메라 어레이(4)에 의한 화상화 단계 전, 가속, 감속 및 정착(setting) 단계와 같은 시간 소모가 큰 단계들이 생략된다. 화상화 이전에 완전히 정지하는 것과 비교하여, 본 발명의 실시예를 이용하면, 210 mm×310 mm 크기의 인쇄회로기판(10)을 전체적으로 화상화하는 데 소요되는 시간을 11초에서 4초로 줄일 수 있다.The workpiece conveying conveyor 26 moves the printed circuit board 10 in the X direction in the non-stop mode to provide a high speed imaging of the printed circuit board 10 by the camera array 4. The conveyor 26 includes a belt 14 driven by a motor 18. Since the optional encoder 20 measures the axial position of the motor 18, the approximate distance moved by the printed circuit board 10 can be calculated. Another method of measuring and encoding the travel distance of the printed circuit board 10 includes a time reference, acoustic or time reference encoding method. By using strobe illumination and not stopping the printed circuit board 10, time-consuming steps such as acceleration, deceleration and setting steps before the imaging step by the camera array 4 are omitted. Compared to completely stopping before imaging, the embodiment of the present invention can reduce the time required to image the printed circuit board 10 of 210 mm by 310 mm as a whole from 11 seconds to 4 seconds. have.

도 2는 카메라(2A-2H)에 의하여 화상화되는 인쇄회로기판(10)의 각각의 시야(30A-30H)의 Y 차원 위치를 나타낸다. 인쇄회로기판(10)의 모든 위치를 완전히 화상화하기 위하여 인접한 시야 사이에 약간의 중첩이 있다. 검사 과정 동안에, 개별적인 시야(30A-30H)의 화상은 중첩되는 영역에서 하나의 연속된 화상으로 디지털 방식으로 합쳐지거나 결합된다. 도 1과 도 2는 개별적 카메라가 1차원 어레이로 배열되어 있는 예시적인 카메라 어레이(4)를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 카메라(2A-2H)는 비-텔레센트릭(non-telecentric) 방식으로 화상화하도록 구성된다. 이는 시야(30A-30H)가 중첩될 수 있다는 장점을 갖는다. 그러나, 인쇄회로기판(10)과 그 특징적 부분이 카메라(2A-2H)로부터 더 가깝거나 혹은 더 멀게 위치함에 따라서, 비-텔레센트릭 화상 시스템의 배율 또는 유효 해상도는 변할 것이다. 인쇄회로기판(10)의 휨(warpage), 두께 변화, 다른 카메라 정렬 오류의 결과는 화상 결합에 의하여 보상될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 카메라 어레이는 2차원 배열로 배열될 수 있다. 예를 들어, 이격된 카메라는 인접한 시야가 중첩되는 네 개의 카메라에 대해서 두 개의 열을 갖는 카메라 어레이로 배열될 수 있다. 비용, 속도, 검사 시스템의 성능 목표에 따라서, 시야가 중첩되지 않는 어레이를 포함해서, 카메라 어레이의 다른 배열이 유리할 수도 있다. 예를 들어, 텔레센트릭 화상화 시스템을 갖는 엇갈림식(지그재그 형태)(staggered) 카메라 어레이가 사용될 수도 있다.2 shows the Y-dimensional position of each field of view 30A-30H of the printed circuit board 10 imaged by the cameras 2A-2H. There is some overlap between adjacent views in order to fully image all positions of the printed circuit board 10. During the inspection process, the images of the individual fields of view 30A-30H are digitally merged or combined into one continuous image in the overlapping area. 1 and 2 show an exemplary camera array 4 in which individual cameras are arranged in a one-dimensional array. As shown, the cameras 2A-2H are configured to image in a non-telecentric manner. This has the advantage that the fields of view 30A-30H can overlap. However, as the printed circuit board 10 and its characteristic portions are located closer or farther away from the cameras 2A-2H, the magnification or effective resolution of the non-telecentric imaging system will change. Warpage, thickness change, and other camera alignment errors of the printed circuit board 10 may be compensated for by image combining. In yet another embodiment, the camera array may be arranged in a two dimensional array. For example, spaced cameras may be arranged in a camera array with two rows for four cameras with adjacent views overlapping. Depending on cost, speed, and performance objectives of the inspection system, other arrangements of camera arrays may be advantageous, including arrays with non-overlapping views. For example, a staggered camera array with a telecentric imaging system may be used.

도 3은 검사 시스템(92)의 블록도이다. 검사 응용 프로그램(71)은 바람직하게는 시스템 컴퓨터(76) 상에서 실행된다. 검사 프로그램(71)에 입력되는 것은 인쇄회로기판(10)의 형태, 인쇄회로기판(10) 상에서 부품의 위치 및 형태를 나타내는 CAD 정보, 검사될 인쇄회로기판(10)의 특징, 조명과 카메라 조정 정보, 이송 컨베이어(26) 방향 등을 포함한다. 검사 프로그램(71)은 인쇄회로기판(10)의 이동 거리, 속도, 폭과 접속하는 컨베이어 인터페이스(72)에 의하여 프로그램 가능 로직 제어기(22)를 설정한다. 검사 프로그램(71)은 또한 카메라 어레이(4)에 의하여 획득된 연속 화상들 사이에서 인코더(20) 카운트 수와 접속하는 PCI 익스프레스 인터페이스에 의하여 메인 전자 보드(80)를 설정한다. 대안적으로, 시간 기준의 화상 획득 순서는 인쇄회로기판(10)의 주지의 속도에 근거하여 실행될 수 있다. 검사 프로그램(71)은 또한 검사에 앞서 개별적인 플래시 램프 출력 레벨을 갖는 스트로브(strobe) 보드(84) 뿐만 아니라 카메라(2A-2H)에 적절한 설정 매개 변수를 프로그램하거나 설정한다.3 is a block diagram of inspection system 92. The inspection application 71 is preferably executed on the system computer 76. Input to the inspection program 71 is the shape of the printed circuit board 10, CAD information indicating the position and shape of the components on the printed circuit board 10, the characteristics of the printed circuit board 10 to be inspected, lighting and camera adjustment Information, direction of conveyer 26, and the like. The inspection program 71 sets the programmable logic controller 22 by the conveyor interface 72 which connects with the moving distance, speed and width of the printed circuit board 10. The inspection program 71 also sets the main electronic board 80 by means of a PCI Express interface which connects with the encoder 20 count number between successive images obtained by the camera array 4. Alternatively, the time-based image acquisition order may be executed based on the known speed of the printed circuit board 10. The inspection program 71 also programs or sets appropriate setting parameters in the cameras 2A-2H as well as the strobe board 84 having individual flash lamp output levels prior to the inspection.

패널 센서(24)는 인쇄회로기판(10)이 검사 시스템(92)에 적재될 때 인쇄회로기판(10)의 모서리를 감지하고, 이 감지 신호는 화상 획득 시퀀스를 시작하도록 메인 기판(80)으로 보내진다. 메인 기판(80)은 카메라 어레이(4)에 의하여 각각의 화상 노출을 시작하도록 적절한 신호를 발생시키고, 적절한 시간에 적절한 플래시 램프(87, 88)를 활성화하도록 스트로브 보드(84)에게 명령한다. 스트로브 모니터(86)는 플래시 램프(87, 88)에서 나오는 빛의 일부를 감지하고, 이 데이터는 메인 전자 기판(80)이 약간의 플래시 램프 출력 변화에 대한 화상 데이터를 보상하는데 사용될 수 있다. 화상 메모리(82)가 제공되며, 바람직하게는 적어도 하나의 인쇄회로기판(10)을 위하여 생성되는 모든 화상을 저장하는데 충분한 용량을 포함한다. 예를 들어 일 실시예에서, 카메라 어레이 내의 각각의 카메라는 약 5 메가픽셀의 해상도를 갖고, 메모리(82)는 약 2.0 기가바이트의 용량을 가진다. 카메라(2A-2H)로부터의 화상 데이터는, 각각의 카메라가 후속 노출에 빠르게 대비할 수 있도록 화상 메모리 버퍼(82)에 고속으로 전달될 수 있다. 이것은 인쇄회로기판(10)이 비정지 방식으로 검사 시스템(92)을 통해 이동되도록 하며, 적어도 두 개의 다른 조명필드 형태를 갖는 인쇄회로기판(10)의 각각의 위치에 대한 화상을 생성하도록 한다. 첫 번째 화상이 메모리(82)로 전송되면, 화상 데이터는 PCI 익스프레스(PCIe)와 같은 고속 전기 인터페이스 상에서 화상 메모리(82)로부터 PC 메모리로 읽혀지기 시작될 수 있다. 유사하게, 화상 데이터가 PC 메모리에서 이용 가능하게 되자마자, 검사 프로그램(71)은 검사 결과를 계산하기 시작할 수 있다.The panel sensor 24 detects an edge of the printed circuit board 10 when the printed circuit board 10 is loaded into the inspection system 92, and this detection signal is sent to the main board 80 to start an image acquisition sequence. Is sent. The main substrate 80 generates an appropriate signal by the camera array 4 to start each image exposure, and instructs the strobe board 84 to activate the appropriate flash lamps 87 and 88 at the appropriate time. The strobe monitor 86 senses some of the light exiting the flash lamps 87 and 88, and this data can be used by the main electronics board 80 to compensate for image data for slight flash lamp output changes. An image memory 82 is provided, and preferably includes sufficient capacity to store all the images produced for the at least one printed circuit board 10. For example, in one embodiment, each camera in the camera array has a resolution of about 5 megapixels, and memory 82 has a capacity of about 2.0 gigabytes. Image data from cameras 2A-2H can be transferred at high speed to image memory buffer 82 so that each camera can quickly prepare for subsequent exposure. This allows the printed circuit board 10 to be moved through the inspection system 92 in a non-stop manner and to generate an image for each position of the printed circuit board 10 having at least two different illumination field shapes. Once the first image is transferred to the memory 82, the image data may begin to be read from the image memory 82 into the PC memory on a high speed electrical interface such as PCI Express (PCIe). Similarly, as soon as image data is made available in the PC memory, the inspection program 71 can begin to calculate the inspection results.

이하에서 화상 획득 과정이 도 4 내지 도 6을 참조하여 더 상세히 설명된다.The image acquisition process is described in more detail below with reference to FIGS. 4 to 6.

도 4는 이송 컨베이어(26)와 인쇄회로기판(10)의 상부 평면도를 나타낸다. 카메라 어레이(4)의 효과적인 시야(32)를 생성하기 위하여, 카메라(2A-2H)는 중첩되는 시야(30A-30H)를 각각 화상화한다. 시야(32)는 제1 스트로브 조명필드 형태에 의하여 얻어진다. 인쇄회로기판(10)은 비정지 방식으로 컨베이어(26)에 의하여 X 방향으로 이동된다. 인쇄회로기판(10)은 화상 획득 과정 동안, 바람직하게 5 퍼센트 미만으로 변하는 속도로 이동하지만, 그 이상의 속도 변화와 가속도 수용될 수 있다. 4 shows a top plan view of the transfer conveyor 26 and the printed circuit board 10. In order to produce an effective field of view 32 of the camera array 4, the cameras 2A-2H image each of the overlapping field of view 30A-30H. The field of view 32 is obtained by the first strobe illumination field shape. The printed circuit board 10 is moved in the X direction by the conveyor 26 in a non-stop manner. The printed circuit board 10 moves at a speed that varies, preferably less than 5 percent, during the image acquisition process, but more speed variations and accelerations can be accommodated.

일 실시예에서, 각각의 시야(30A-30H)는 17 마이크론의 화소 해상도와 X 방향으로 33 mm, Y 방향으로 44 mm의 크기를 가진 약 5백만 화소수를 갖는다. 각각의 시야(30A-30H)는 이웃하는 시야와 Y 방향으로 약 4 mm 정도 중첩되므로, 각각의 카메라(2A-2H)에 대한 중심과 중심 사이의 간격은 Y 방향으로 40 mm이다. 이 실시예에서, 카메라 어레이 시야(32)는 약 10:1의 X 방향에 대한 Y 방향의 큰 종횡비(aspect ratio)를 갖는다.In one embodiment, each field of view 30A-30H has a pixel resolution of 17 microns and a number of about 5 million pixels with dimensions of 33 mm in the X direction and 44 mm in the Y direction. Since each field of view 30A-30H overlaps the neighboring field of view by about 4 mm in the Y direction, the center-to-center spacing for each camera 2A-2H is 40 mm in the Y direction. In this embodiment, the camera array field of view 32 has a large aspect ratio in the Y direction with respect to the X direction of about 10: 1.

도 5는 도 4의 위치로부터 양의(positive) X 방향으로 이동된 위치에서의 인쇄회로기판(10)을 나타낸다. 예를 들어, 인쇄회로기판(10)은 도 4의 위치로부터 약 14 mm 전진될 수 있다. 유효 시야(33)는 중첩되는 시야(30A-30H)로 구성되고, 제2 조명필드 형태에 의하여 얻어진다.FIG. 5 shows the printed circuit board 10 at a position moved in the positive X direction from the position in FIG. 4. For example, the printed circuit board 10 may be advanced about 14 mm from the position of FIG. 4. The effective field of view 33 is composed of overlapping fields of view 30A-30H, which are obtained by the second illumination field form.

도 6a 내지 도 6d는 제1과 제2 조명필드 형태를 교대로 하여 얻어지는 카메라 어레이 시야(32-35)의 시간별 순서를 나타낸다. 인쇄회로기판(10)은 비정지 방식으로 X 방향으로 이동하고 있는 것으로 이해된다. 도 6a는 전체 인쇄회로기판(10)에 대한 화상 획득 동안, 하나의 X 위치에 있는 인쇄회로기판(10)을 나타낸다. 시야(32)는 도 4에 관해 설명된 바와 같이 제1의 스트로브 조명필드 형태에 의하여 얻어진다. 도 6b는 X 방향으로 더 이동된 인쇄회로기판(10)과, 도 5에 관해 설명된 바와 같이 제2 스트로브 조명필드 형태에 의하여 얻어지는 시야(33)를 나타낸다. 도 6c는 X 방향으로 더 이동된 인쇄회로기판(10)과, 제1 조명필드 형태에 의하여 얻어지는 시야(34)를 나타내며, 도 6d는 X 방향으로 더 이동된 인쇄회로기판(10)과, 제2 조명필드 형태에 의하여 얻어지는 시야(35)를 나타낸다.6A-6D show the chronological order of the camera array field of view 32-35 obtained by alternating the first and second illumination field shapes. It is understood that the printed circuit board 10 is moving in the X direction in a non-stop manner. 6A shows the printed circuit board 10 in one X position during image acquisition for the entire printed circuit board 10. The field of view 32 is obtained by means of the first strobe illumination field shape as described with respect to FIG. 4. FIG. 6B shows the printed circuit board 10 further moved in the X direction and the field of view 33 obtained by the second strobe illumination field shape as described with respect to FIG. 5. FIG. 6C shows the printed circuit board 10 further moved in the X direction, the field of view 34 obtained by the first illumination field shape, and FIG. 6D shows the printed circuit board 10 further moved in the X direction, and The visual field 35 obtained by the form of two illumination fields is shown.

제1 조명필드 형태에 의하여 얻어진 화상을 등록하고 디지털 방식으로 합치거나 함께 결합하기 위한 중첩 화상 정보를 충분히 갖기 위하여, 시야(32)와 시야(34) 사이에 X 차원에서 약간의 중첩이 존재한다. 제2 조명필드 형태에 의하여 얻어진 화상을 등록하고 디지털 방식으로 합치기 위한 중첩 화상 데이터를 충분히 갖기 위하여, 시야(33)와 시야(35) 사이에 X 차원에서 약간의 중첩이 역시 존재한다. X 방향으로 33 mm 크기를 갖는 시야(30A-30H)를 갖는 일 실시예에 있어서, 동일한 조명필드 형태에 의하여 얻어지는 시야 사이에 X 방향으로 약 5 mm의 중첩이 효과적인 것으로 확인되었다. 또한, 다른 조명 형태로 얻어지는 시야 사이에서는 X 방향으로 약 14 mm의 변위가 바람직하다.There is some overlap in the X dimension between the field of view 32 and the field of view 34 in order to have sufficient overlapping image information for registering and digitally combining or combining the images obtained by the first illumination field form. There is also some overlap in the X dimension between the field of view 33 and the field of view 35 in order to have sufficient overlapping image data for registering and digitally merging the image obtained by the second illumination field form. In one embodiment having a field of view 30A-30H having a size of 33 mm in the X direction, an overlap of about 5 mm in the X direction between the fields of view obtained by the same illumination field shape was found to be effective. In addition, a displacement of about 14 mm in the X direction is desirable between the fields of view obtained in different illumination forms.

같은 조명필드 형태에 의하여 생성된 화상을 등록하고 디지털 방식으로 합치거나 함께 결합하기 위하여, 인쇄회로기판(10)의 각각의 특징에 대한 화상은 수집되는 시야의 수를 증가시키고 충분한 화상 중첩을 확실하게 함으로써, 둘 이상의 조명필드 형태에 의하여 얻어질 수 있다. 궁극적으로, 각각의 조명 형태에 의하여 생성되어 결합된 화상은 서로에 대해서 등록될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 시스템 비용을 줄이기 위하여 작업편 이송 컨베이어(26)는 검사 요구 사항보다 낮은 위치 정밀도를 갖는다. 예를 들어, 인코더(20)는 100 마이크론의 해상도를 가질 수 있고, 컨베이어(26)은 0.5 mm 또는 그 이상의 위치 정밀도를 가질 수 있다. X 방향으로 시야의 화상 결합은 회로 기판(10)의 위치 오류를 보상한다.In order to register and digitally combine or combine images generated by the same illumination field shape, the image for each feature of the printed circuit board 10 increases the number of fields collected and ensures sufficient image overlap. By this, it can be obtained by two or more illumination field types. Ultimately, the images generated and combined by each type of illumination can be registered with respect to each other. In a preferred embodiment, the workpiece transport conveyor 26 has a lower position accuracy than the inspection requirements in order to reduce system costs. For example, encoder 20 may have a resolution of 100 microns and conveyor 26 may have a position accuracy of 0.5 mm or more. Image combining of the field of view in the X direction compensates for the positional error of the circuit board 10.

각각의 조명필드는 공간적으로 균일하고, 일관된 각도로부터 조사하는 것이 바람직하다. 또한, 조명 시스템은 소형이며 높은 효율을 갖는 것이 바람직하다. 두 가지 선행 기술 조명 시스템인 선형 광원(linear light sources)과 환형(ring) 광원의 한계는 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명된다. 선형 광원은 효율이 높지만, 투사광의 방위각(azimuth angles)에서 균일성이 떨어진다. 환형 광원은 투사광의 방위각에서 좋은 균일성을 갖지만, 부피가 크고 종횡비가 큰 카메라 어레이로 사용될 때 효율이 떨어진다.Each illumination field is preferably spatially uniform and irradiated from a consistent angle. It is also desirable that the lighting system be compact and have high efficiency. The limitations of the two prior art lighting systems, linear light sources and ring light sources, are described with reference to FIGS. The linear light source is high in efficiency but inferior in uniformity at the azimuth angles of the projection light. The annular light source has good uniformity at the azimuth angle of the projection light, but is less efficient when used as a camera array with a large volume and a high aspect ratio.

도 7은 조명을 위한 좌표계를 정의한다. Z 방향은 인쇄회로기판(10)에 수직이며, X, Y 방향은 인쇄회로기판(10) 또는 다른 작업편에 수평한 위치를 정의한다. 각도 β는 조명의 앙각(elevation angle)을 정의한다. 각도 γ는 중복하여 정의되지만, 수직축에 대한 조명 광선 각도를 정의한다. 각도 α는 광선의 방위각이다. 거의 모든 방위각 및 앙각으로부터의 조명을 흐린 날 조명(cloudy day illumination)이라 한다. 거의 수평에 가까운 주로 낮은 앙각 β로부터의 조명을 암시야 조명(dark field illumination)이라고 한다. 거의 수직에 가까운 주로 높은 앙각 β로부터의 조명을 명시야 조명(bright field illumination)이라고 한다. 양호한, 일반적 목적의 조명 시스템은 전체 시야에 걸쳐 균일한 광도를 갖는 밝은 시야를 만들 것이며(공간적 균일성), 전체 시야에 걸쳐 일관된 각도로부터 조명될 것이다(각도 균일성).7 defines a coordinate system for illumination. The Z direction is perpendicular to the printed circuit board 10, and the X and Y directions define a position horizontal to the printed circuit board 10 or another workpiece. The angle β defines the elevation angle of the illumination. The angle γ is defined redundantly, but defines the angle of illumination beam with respect to the vertical axis. Angle α is the azimuth angle of the light beam. Illumination from almost all azimuth and elevation angles is called cloudy day illumination. Illumination from mainly low elevation β, which is nearly horizontal, is called dark field illumination. Illumination from mainly high elevation angles β, which is near vertical, is called bright field illumination. A good general purpose illumination system will create a bright field of view with uniform brightness over the entire field of view (spatial uniformity) and will be illuminated from a consistent angle over the entire field of view (angle uniformity).

도 8은 카메라 어레이 시야(32)를 조명하는 공지의 선형 광원(48)을 나타낸다. 선형 광원(48)은 좁은 직사각형 시야(32) 상에 광을 효과적으로 모으기 위하여 LED 어레이(46)를 사용할 수 있다. 선형 광원(48)을 사용하는 단점은 목표물이 광원과 마주하는 두 방향으로부터는 대칭적인 조명을 받지만, 시야의 장축과 마주하는 방향으로부터는 빛을 받지 못하는 것이다.8 shows a known linear light source 48 that illuminates the camera array field of view 32. Linear light source 48 may use LED array 46 to effectively collect light on narrow rectangular field of view 32. The disadvantage of using the linear light source 48 is that the target receives symmetrical illumination from two directions facing the light source, but not from the direction facing the long axis of the field of view.

도 9는 두 개의 선형 광원(48)에 대한 조명 방향을 나타내는 2축 극좌표도이다. 극좌표도는 광원(48)에 가장 가까운 방향(방위각 0 도와 180 도)으로부터 강한 조명이 카메라 어레이 시야(32)에 의하여 조사되며, 90 도와 270 도 방위각으로부터는 아무런 조명도 조사되지 않는 것을 보여준다. 방위각이 0 도에서 90 도 사이로 변함에 따라 광원 앙각은 떨어지고, 광원은 더 작은 각도를 대하므로 더 적은 양의 빛이 수용된다. 카메라 어레이 시야(32)는 방위각에 따라 강도와 앙각 모두가 변하는 빛을 받아들인다. 선형 광원(48)은 효율적으로 시야(32)를 조명하지만, 방위각에서 균일성이 떨어진다. 대조적으로, 공지의 환형 광원은 방위각에서 좋은 균일성을 갖지만, 종횡비가 큰 카메라 시야(32)에 대해 타당한 공간적인 균일성을 제공하기 위하여서는 크게 만들어져야 한다.9 is a biaxial polar coordinate diagram showing the illumination direction for two linear light sources 48. The polar plot shows that strong illumination is irradiated by the camera array field of view 32 from the direction closest to the light source 48 (azimuth 0 degrees and 180 degrees), and no illumination is emitted from 90 degrees and 270 degrees azimuth. As the azimuth angle changes from 0 degrees to 90 degrees, the light source elevation angle drops, and the light source faces a smaller angle so less light is received. The camera array field of view 32 accepts light in which both intensity and elevation vary with azimuth. The linear light source 48 efficiently illuminates the field of view 32 but lacks uniformity at azimuth. In contrast, known annular light sources have good uniformity at azimuth, but must be made large in order to provide reasonable spatial uniformity for camera aspect 32 having a high aspect ratio.

환형 광원이 방위각에서 타당한 균일성을 제공하기 위하여 사용될 수 있지만, Y 방향으로 약 300 mm의 카메라 시야(32)에 대해 타당한 공간적 균일성을 제공하기 위하여 매우 커질 필요가 있다. 일반적인 검사 응용 시스템에서, 환형 광원은 충분한 공간적 균일성을 제공하기 위하여서는 직경 1 m 이상일 필요가 있다. 이러한 거대한 환형 광원은 몇 가지 관점에서 시장 요구사항을 만족시킬 수 없다: 큰 크기는 조립 라인에 값비싼 공간을 소모하며, 큰 광원은 설치하는데 비싸고, 조명 각도가 작업 영역을 따라 일정하지 않으며, 단지 좁은 직사각형의 기판이 실제로 화상화 되는데 비해, 광 출력이 1 m의 상당한 부분에 걸쳐 분산되므로 매우 비효율적이다An annular light source can be used to provide reasonable uniformity at the azimuth angle, but needs to be very large to provide a reasonable spatial uniformity for the camera field of view 32 of about 300 mm in the Y direction. In a typical inspection application system, the annular light source needs to be at least 1 m in diameter to provide sufficient spatial uniformity. This huge annular light source cannot meet market requirements in several respects: large size consumes expensive space on the assembly line, large light source is expensive to install, the illumination angle is not constant along the working area, While narrow rectangular substrates are actually imaged, they are very inefficient because the light output is distributed over a significant portion of 1 m.

조명을 위한 매우 균일한 광필드를 만들어 내기 위하여 광파이프(light pipe)라고 불리는 광학소자가 사용될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 1,577,388에는 필름 게이트를 후면 조명하는데 사용되는 광파이프가 기재되어 있다. 그러나, 종래의 광파이프는 균일한 조명을 제공하기 위하여 물리적으로 길이가 길어야 될 필요가 있다.Optical devices called light pipes can be used to create a very uniform light field for illumination. For example, US Pat. No. 1,577,388 describes light pipes used to back light a film gate. However, conventional light pipes need to be physically long in order to provide uniform illumination.

광파이프 원리에 대한 간단한 설명이 도 10 내지 도 12에 도시되어 있다. 균일한 조명을 위하여 요구되는 광파이프의 길이를 상당히 감소시키는 본 발명의 다양한 실시예는 도 13 내지 도 17을 참조하여 설명된다. 일 실시예에서, 광파이프의 내벽은 빛을 한 방향으로만 분산시키는 반사물질로 구성된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 광파이프는 카메라 어레이의 단순한 통합이 가능하여, 균일하고 유효하게 조명된 작업편의 화상을 획득할 수 있도록 하는 입력포트와 출력포트를 갖도록 구성된다.A brief description of the light pipe principle is shown in FIGS. 10-12. Various embodiments of the present invention that significantly reduce the length of the light pipe required for uniform illumination are described with reference to FIGS. 13 to 17. In one embodiment, the inner wall of the light pipe is made of a reflective material that disperses light in only one direction. In another embodiment of the present invention, the light pipe is configured to have an input port and an output port that allow simple integration of the camera array, thereby enabling to obtain an image of a uniform and effectively illuminated workpiece.

도 10은 광원(60)과 광파이프(64)로 구성되는 조명기(65)를 나타낸다. 중공 박스(hollow box) 광파이프(64)는 설명된 것과 같이 사용되면 균일한 암시야 조명 패턴을 발생시킬 것이다. 카메라(2)는 광파이프의 말단에 구비된 개구(67 및 69)를 통하여 광파이프의 길이 방향으로 작업편(11)을 주시한다. 광원(60), 예를 들어 파라볼라 반사기(arabolic reflector)에서의 아크는, 내부에 반사면을 갖는 광파이프(64)의 입구측 개구(67)로 빛을 투사시키도록 배열되어, 빛이 원하는 앙각으로 내려가도록 한다. 대안적으로, 광원 앙각의 거리가 작업편(11)에서 원하는 앙각의 거리와 일치하기만 하면, 렌즈로 된 LED나 다른 광원이 사용될 수 있다. 광원은 스트로브이거나 연속된 광일 수 있다. 광원(60)으로부터 발생된 광선 팬(fan of rays)은 어느 하나의 측벽에 부딪힐 때까지 파이프를 가로질러 아래 방향으로 계속 진행하게 된다. 광선 팬(ray fan)은 방위각에서는 파이프의 모서리에서 산란되고 분산되지만, 앙각은 유지된다. 이후, 상기 확장된 광선 팬은 분산되고, 다른 많은 측벽부와 부딪히면서 방위각은 더 분산되고 불규칙적으로 되지만 앙각은 크게 변화되지 않는다. 수많은 반사 후에, 모든 방위각은 출구측 개구(68)과 작업편(11)에 위치하게 된다. 그러므로, 표적 위의 모든 지점은 모든 방위각으로부터 빛에 의하여 조명되지만, 원래 광원에 존재하는 앙각으부터만 조명된다. 아울러, 작업편(11)의 조명필드는 공간적으로 균일하다. 광파이프(64)의 측면 크기는, 공간적으로 균일한 조명 상태를 유지하기 위하여 요구되는 환형 광원의 크기에 비하여 시야보다 단지 조금 더 크다.10 shows an illuminator 65 composed of a light source 60 and a light pipe 64. Hollow box light pipe 64 will produce a uniform dark field illumination pattern when used as described. The camera 2 looks at the workpiece 11 in the longitudinal direction of the light pipe through the openings 67 and 69 provided at the ends of the light pipe. The arc at the light source 60, for example a parabolic reflector, is arranged to project light into the inlet opening 67 of the light pipe 64 having a reflective surface therein, so that the light has the desired elevation angle. Let's go down. Alternatively, as long as the distance of the elevation angle of the light source coincides with the desired elevation angle in the workpiece 11, an LED or other light source with a lens may be used. The light source can be strobe or continuous light. A fan of rays generated from the light source 60 continues to travel downwards across the pipe until it hits either side wall. The ray fan is scattered and distributed at the edge of the pipe at azimuth, but the elevation is maintained. The expanded light fan then disperses and strikes many other sidewall portions, resulting in more azimuth and irregularity but no elevation elevation. After a number of reflections, all the azimuth angles are located at the exit opening 68 and the workpiece 11. Therefore, every point on the target is illuminated by light from all azimuths, but only from elevations present in the original light source. In addition, the illumination field of the workpiece 11 is spatially uniform. The lateral size of the light pipe 64 is only slightly larger than the field of view compared to the size of the annular light source required to maintain a spatially uniform illumination state.

도 11은 작은 거리의 앙각과 방위각으로부터 발생한 거의 평행화된(collimated) 광선 다발인 광원에서의 조명 방향의 극좌표도를 나타낸다.FIG. 11 shows a polar plot of the illumination direction in a light source that is a nearly collimated bundle of rays resulting from a small distance elevation and azimuth.

도 12는 작업편(11)에서의 광선의 극좌표도를 나타내며, 광원의 각도 퍼짐(angular spread) 비교를 위하여 포함되었다. 모든 방위각은 작업편(11)에 위치하며, 광원의 앙각은 유지된다. FIG. 12 shows a polar plot of the light rays on the workpiece 11 and has been included for angular spread comparison of the light sources. All azimuth angles are located on the workpiece 11 and the elevation angle of the light source is maintained.

조명기(65)에서 발생한 빛의 앙각이 광원(60)에 존재하는 앙각과 같을 때, 이러한 앙각을 특정 응용에 맞춰 조정하는 것은 비교적 쉽다. 만약 낮은 조명 앙각이 요구된다면, 광원은 지평선에 더 근접하게 겨눠질 수 있다. 빛이 광파이프의 밑면 가장자리 아래 각도로부터 표적에 도달할 수 없을 때, 조명각에 대한 하한 제한이 광파이프 밑면 가장자리의 스탠드오프(standoff)에 의하여 설정된다. 조명 앙각에 대한 상한 제한은, 조명 방위각을 불규칙하게 하거나 균질화하기 위하여 몇몇의 반사가 요구되기 때문에, 광파이프(66)의 길이에 의하여 설정된다. 앙각이 증가됨에 따라, 주어진 길이의 광파이프(64)에 대한 산란은 작업편(11)에 도달하기 전에 더욱더 발생하지 않게 된다. When the elevation angle of light generated by the illuminator 65 is the same as the elevation angle present in the light source 60, it is relatively easy to adjust this elevation angle to a particular application. If a low illumination elevation is required, the light source can be aimed closer to the horizon. When light cannot reach the target from an angle below the bottom edge of the light pipe, a lower limit on the angle of illumination is set by the standoff of the bottom edge of the light pipe. The upper limit on the illumination elevation is set by the length of the light pipe 66, because some reflection is required to irregularize or homogenize the illumination azimuth. As the elevation angle is increased, scattering for light pipes 64 of a given length is less likely to occur before reaching the workpiece 11.

다각형의 광파이프 균질기(homogenizer)는 단지 그 모서리에서 새로운 방위각을 형성하므로, 균일한 출력을 얻기 위하여 많은 반사들이 필요하다. 광파이프 측벽의 모든 부분이 방위각에서 광 패턴을 분산시키거나 불규칙하게 하면 더 적은 반사가 요구될 것이고, Z 방향에서 광파이프의 길이가 감소되어, 조명기가 Y 방향으로 더 짧아지거나 넓어질 수 있다.Polygonal lightpipe homogenizers only form new azimuths at their edges, so many reflections are needed to get a uniform output. If all portions of the light pipe sidewalls scatter or irregularize the light pattern at the azimuth angle, less reflection will be required, and the length of the light pipe in the Z direction is reduced, allowing the illuminator to be shorter or wider in the Y direction.

도 13 내지 14는 단지 한 축으로 빛을 확산하거나 또는 산란하는 측벽을 갖는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 광선 다발의 방위각은 앙각을 유지하면서 각각의 반사로 분산되는 것이 바람직하다. 이는 도 13에 도시된 바와 같이, 광파이프 측벽(66)의 내면에 만곡된(curved) 또는 작은 면을 낸(faceted) 반사면(70)을 부가함으로써 달성된다. 측벽(66)의 횡단면도는 도 14a 내지 도 14b에 도시되었다. 도 14a는 평행화 광선 다발(62)이 어떻게 반사면(70)에서 원통형 곡면의 축에 수직하게 분산되는 지를 보여준다. 도 14b에서, 광선 다발(62)의 반사 각도는 반사면(70)의 원통형 곡면의 축을 따라 유지된다. 그러므로, 반사기(70)의 모든 지점에서 법선면이 Z 성분을 갖지 않기 때문에 광원의 앙각은 유지된다. 만곡된 또는 작은 면을 낸 반사면(70)의 표면은 광파이프 측벽(66)의 전체 표면에 대한 각각의 반사에서 다양한 새로운 방위각을 생성하며, 따라서 광원의 방위각은 빠르게 불규칙하게 된다(randomize). 본 발명의 다양한 실시예는 광파이프 측벽(66)의 내면에 대하여 굴절성, 회절성 및 반사성 표면의 어느 조합을 사용함으로써 구현될 수 있다.13-14 illustrate embodiments of the present invention having sidewalls that diffuse or scatter light in only one axis. In this embodiment, the azimuth angle of the bundle of rays is preferably dispersed in each reflection while maintaining the elevation. This is accomplished by adding a curved or faceted reflective surface 70 to the inner surface of the light pipe sidewall 66, as shown in FIG. Cross-sectional views of sidewall 66 are shown in FIGS. 14A-14B. FIG. 14A shows how parallel ray bundle 62 is distributed perpendicular to the axis of the cylindrical curved surface at reflective surface 70. In FIG. 14B, the reflection angle of the light bundle 62 is maintained along the axis of the cylindrical curved surface of the reflective surface 70. Therefore, the elevation angle of the light source is maintained because the normal plane does not have a Z component at all points of the reflector 70. The surface of the curved or faceted reflective surface 70 creates a variety of new azimuth angles at each reflection of the entire surface of the light pipe sidewall 66, so that the azimuth angle of the light source is quickly randomized. Various embodiments of the present invention can be implemented by using any combination of refractive, diffractive and reflective surfaces with respect to the inner surface of the light pipe sidewall 66.

본 발명의 일 측면에서, 반사면(70)은 실린더의 부분에서 곡면이 된다. 이는 유입된 빛을 1차원적 랑베르 표면(Lambertian surface)에 거의 가깝게 어느 하나의 축으로 고르게 분산시키지만, 다른 축으로는 빛을 분산시키지 않는다. 이러한 형상은 금속 박판에서 형성되기 쉽다. 다른 실시예에서, 반사면(70)은 사인파 형상을 갖는다. 그러나, 사인파 형상은 마루(peaks)와 골(valleys)에서 더 많은 곡면을 갖고 경사면(sides)에서는 적은 곡면을 나타내기 때문에, 광선 다발(62)의 각도 퍼짐은 경사면에서보다 마루와 골에서 점점 더 강해진다.In one aspect of the invention, the reflecting surface 70 is curved at the portion of the cylinder. This distributes the incoming light evenly in one axis almost close to the one-dimensional Lambertian surface, but not in the other axis. This shape is likely to be formed in the metal thin plate. In another embodiment, the reflecting surface 70 has a sinusoidal shape. However, since the sinusoidal shape has more curved surfaces on peaks and valleys and less curves on sides, the angular spread of ray bundle 62 becomes more and more on the floor and valley than on the slope. Get stronger.

도 15a와 도 15b는 카메라 어레이(4)를 위한 광파이프 조명기(41)의 내면에 적용되는 만곡된 반사면을 도시한다. 광파이프 조명기는 측벽(66)과 광원(87)을 포함한다. 1차원적으로 넓게 반사하는 표면(70)은 평탄한 반사 내면으로 구성된 광파이프보다 더 빠르게 방위각을 불규칙하게 한다. 이는 카메라 어레이(4)가 작업편에 더 가까이 갈 수 있도록 하는데 사용되는 광파이프를 보다 더 컴팩트하게 한다. 도 15b은 소수의 반사 후에 광선 다발이 방위각에서 어떻게 불규칙화 되는 지를 보여준다.15A and 15B show a curved reflective surface applied to the inner surface of the light pipe illuminator 41 for the camera array 4. The light pipe illuminator includes a side wall 66 and a light source 87. The one-dimensionally broad reflecting surface 70 irregularizes the azimuth faster than a light pipe consisting of a flat reflective inner surface. This makes the light pipe more compact that is used to bring the camera array 4 closer to the workpiece. 15B shows how the bundle of rays becomes irregular at azimuth after a few reflections.

만약 여러 개의 광원이 사용된다면, 광파이프 조명기(42)(도 16에 도시된)는 조명기(41)과 비교하여 Z 방향으로 짧아질 수 있다. 다수의 광원, 예를 들어, 평행화 LED의 열은 공간적으로 균일한 광원을 얻기 위하여 필요한 반사의 총수를 감소시키고, 따라서 요구되는 광파이프의 길이를 감소시킨다. 조명기(42)는 또한 스트로브 아크 램프 광원일 수도 있는 광원(87A-87E)으로 예시된다.If several light sources are used, the light pipe illuminator 42 (shown in FIG. 16) can be shortened in the Z direction compared to the illuminator 41. The heat of multiple light sources, for example parallelized LEDs, reduces the total number of reflections needed to obtain a spatially uniform light source, and thus reduces the length of the light pipe required. Illuminator 42 is illustrated as light sources 87A-87E, which may also be a strobe arc lamp light source.

도 17a와 도 17b에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서, 조명기(43)는 광원(87)으로부터 발생한 입사빔의 일부를 원하는 광원 앙각으로 반사시키는 거울(67)을 구비한다. 다수의 광원의 실시예와 같이, 이는 더 짧은 광파이프에서 공간적으로 균일한 명시야가 이루어지도록 한다. 거울(67)은 대상의 시야를 가리지 않도록 카메라들 사이에 다른 높이로 놓이게 되며, 그 결과 각 거울은 광원(87)으로부터 유입된 빛의 일부를 차단한다. 거울(67)은 원하는 앙각에서 빛을 반사시키고, 만곡된 반사면(70)이 광원 방위각을 빠르게 불규칙하게 하는 광파이프 측벽(66)으로 향하는 형태로 형성되어 있다. 거울(67)의 횡단면도가 도 17b에 도시되어 있다. 예를 들어, 거울(67)은 일련의 세브론(chevron) 형상으로 형성된 평면 거울일 수도 있다.In another embodiment of the present invention shown in FIGS. 17A and 17B, the illuminator 43 has a mirror 67 that reflects a portion of the incident beam generated from the light source 87 to the desired light source elevation. As with many light source embodiments, this results in a spatially uniform bright field in shorter light pipes. The mirrors 67 are placed at different heights between the cameras so as to not obstruct the field of view of the object, with each mirror blocking some of the light coming from the light source 87. The mirror 67 is formed to reflect light at a desired elevation angle, and the curved reflecting surface 70 is directed to the light pipe side wall 66 which quickly makes the light source azimuth angle irregular. A cross-sectional view of the mirror 67 is shown in FIG. 17B. For example, the mirror 67 may be a planar mirror formed in a series of chevron shapes.

본 발명의 다른 실시예에서, 도 18과 도 19는 카메라 어레이(4)와 일체화된 조명기(44)를 도시한다. 빛은 광원(88)에 의하여 거울(54와 55), 상부 개구판(58) 및 확산판(52)으로 정의되는 광 혼합 챔버(57) 내로 주입된다. 거울(54, 55) 및 상부 개구판(58)의 내면은 빛을 반사하는 속성을 갖지만, 확산판(52)은 오히려 반투명한, 광확산 물질로 구성된다. 개구(56)가 상부 개구판(58) 상에 구비되고, 개구(50)가 확산판(52) 상에 구비되어, 카메라(2)가 작업편 방향으로 가려지지 않은 시야를 확보하도록 한다. 확산판(52)과 개구(5)를 더 명확히 보이게 하기 위하여, 도 18과 비교해서 거울(55)는 도 19에서 제거되었다.In another embodiment of the invention, FIGS. 18 and 19 show an illuminator 44 integrated with the camera array 4. Light is injected by light source 88 into light mixing chamber 57, which is defined as mirrors 54 and 55, top aperture plate 58, and diffuser plate 52. The inner surfaces of the mirrors 54, 55 and the upper aperture plate 58 have the property of reflecting light, while the diffuser plate 52 is made of a light transmissive material, which is rather translucent. An opening 56 is provided on the upper opening plate 58, and an opening 50 is provided on the diffusion plate 52 to ensure that the camera 2 is not obscured in the work piece direction. In order to make the diffuser plate 52 and the opening 5 more visible, the mirror 55 was removed in FIG. 19 in comparison with FIG. 18.

광원(88)에 의하여 투사된 빛은 거울(54 및 55)과 개구판(58)에 의하여 반사된다. 혼합 챔버(57)에서 빛이 반사됨에 따라, 확산판(52)도 역시 이 빛의 일부를 반사시켜 혼합 챔버(57)로 다시 주입한다. 혼합 챔버(57) 내에서의 빛의 다중 반사 후에, 확산판(52)은 균일하게 조명된다. 확산판(52)을 통해 전송된 빛은, 도 13과 도 14를 참조하여 논의된 바와 같이, 반사면(70)을 구비한 조명기(44)의 아래 부분으로 방사된다. 반사면(70)은 확산판(52)에 의하여 방사된 조명 앙각을 유지한다. 결과적으로 작업편(11)에서 공간적으로 균일한 조명필드가 얻어진다. 도 20은 조명기(44)의 출력 조명 방향을 보여주는 극좌표도이다. 조명이 모든 앙각과 방위각으로부터 거의 동일하므로, 조명기(44)는 도 20에 도시된 바와 같이, 흐린 날(cloudy day)로 명명된 출력 명시야(light field)를 생성한다. 그러나, 출력 앙각의 거리는 확산판(52)의 확산 특성에 의하여 조절될 수 있다.The light projected by the light source 88 is reflected by the mirrors 54 and 55 and the aperture plate 58. As light is reflected in the mixing chamber 57, the diffuser plate 52 also reflects some of this light and injects it back into the mixing chamber 57. After multiple reflections of light in the mixing chamber 57, the diffuser plate 52 is uniformly illuminated. Light transmitted through the diffuser plate 52 is emitted to the lower portion of the illuminator 44 with the reflecting surface 70, as discussed with reference to FIGS. 13 and 14. The reflective surface 70 maintains the illumination elevation angle emitted by the diffuser plate 52. As a result, a spatially uniform illumination field is obtained in the work piece 11. 20 is a polar coordinate diagram showing the output illumination direction of the illuminator 44. Since the illumination is almost the same from all elevations and azimuths, illuminator 44 generates an output light field named cloudy day, as shown in FIG. 20. However, the distance of the output elevation angle may be adjusted by the diffusion characteristic of the diffusion plate 52.

도 21은 광학 검사 센서(94)의 바람직한 실시예를 나타낸다. 광학 검사 센서(94)는 카메라 어레이(4)와 통합 조명기(45)를 구비한다. 조명기(45)는 흐린 날과 암시야 조명이 개별적으로 손쉽게 제어될 수 있도록 한다. 암시야 조명 필드는 광원(87)에 에너지를 공급함으로써 인쇄회로기판(10)에서 생성된다. 흐린 날 조명필드는 광원(88)에 에너지를 공급함으로써 인쇄회로기판(10)에 조사된다. 도 22는 흐린 날 조명과 암시야 조명에 대한 극좌표도와 조명 방향을 나타낸다. 본 발명의 일 측면에서, 광원(87과 88)은 회로기판(10)의 비정지 방식으로의 이송으로 인한 동작 불선명(motion blur) 효과를 억제하기 위하여 스트로브된다.21 shows a preferred embodiment of the optical inspection sensor 94. The optical inspection sensor 94 has a camera array 4 and an integrated illuminator 45. Illuminator 45 allows for cloudy day and dark field illumination to be individually controlled easily. The dark field illumination field is generated in the printed circuit board 10 by supplying energy to the light source 87. The cloudy day illumination field is irradiated onto the printed circuit board 10 by supplying energy to the light source 88. 22 shows polar coordinates and illumination directions for daylight illumination and darkfield illumination. In one aspect of the invention, the light sources 87 and 88 are strobe to suppress the motion blur effect due to the transfer of the circuit board 10 in the non-stop manner.

다양한 객체 특징의 화상 콘트라스트가 기하학적 특성, 색상, 반사 특성 및 각 객체 특징에 입사되는 조명의 각도 스펙트럼을 포함하는 여러 가지 인자에 따라 달라진다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이해할 것이다. 각 카메라 어레이의 시야는 서로 다른 조명 요구를 갖는 매우 다양한 특징을 포함할 수 있기 때문에, 본 발명의 실시예는 작업편(10)의 각 특징과 위치를 둘 또는 그 이상 화상화하는 것을 목표로 하고, 이들 화상의 각각은 다른 조명 조건 하에서 획득되고 그리고 디지털 메모리에 저장된다. 일반적으로, 검사 성능은 서로 다른 조명필드 형태로부터 얻어진 둘 또는 그 이상의 화상으로부터의 객체 특징 데이터를 사용함으로써 개선될 수 있다.One of ordinary skill in the art will appreciate that the image contrast of various object features depends on a variety of factors including geometric properties, colors, reflection properties, and the angular spectrum of illumination incident on each object feature. Since the field of view of each camera array can include a wide variety of features with different lighting needs, embodiments of the present invention aim to image two or more of each feature and position of the workpiece 10. Each of these pictures is obtained under different lighting conditions and stored in digital memory. In general, inspection performance can be improved by using object feature data from two or more images obtained from different illumination field types.

본 발명의 실시예는 암시야와 흐린 날 조명필드와 같은 두 개의 빛 형태로 제한되지 않으며, 특정 조명기 구성으로 제한되지 않는다. 광원은 작업편(10)에 직접 조사될 수 있다. 광원은 또한 다른 파장 또는 색깔을 가질 수 있고, 작업편(10)에 대하여 다른 각도에 위치할 수 있다. 광원은 다른 4분면(quadrants)으로부터 조명을 제공하기 위하여, 작업편(10) 주변의 다양한 방위각에 놓여질 수 있다. 광원은 작업편(10)의 동작을 '정지'하고 화상에서의 동작 불선명을 억제하기에 충분한 에너지를 갖는 광파동(light pulse)을 방사하는 다수의 고출력 LED일 수 있다. 명시야 조명필드를 발생시키거나 작업편(10)의 기판을 통하여 검사되어야 할 역광 조명 특징을 이송하는 광원을 포함하는 많은 다른 조명 구성은 본 발명의 거리 안에 있다.Embodiments of the present invention are not limited to two light forms, such as dark field and cloudy day light fields, and are not limited to specific illuminator configurations. The light source can be irradiated directly onto the workpiece 10. The light source may also have other wavelengths or colors and may be positioned at different angles relative to the workpiece 10. The light source can be placed at various azimuth angles around the workpiece 10 to provide illumination from other quadrants. The light source may be a plurality of high power LEDs that emit light pulses with energy sufficient to 'stop' the operation of the workpiece 10 and to suppress operational opacity in the image. Many other lighting arrangements, including light sources for generating bright field illumination fields or conveying backlighting features to be inspected through the substrate of the workpiece 10, are within the scope of the present invention.

소형 부품 및 인쇄회로기판 특징의 성공적인 검사는 정확한 초점뿐만 아니라, 미세한 픽셀의 피치, 고품질 렌즈 및 조명을 요구한다. 그러나, 인쇄회로기판의 휨(warp)은 회로 기판 전체에 대하여 단일 초점 설정을 사용하는 것을 어렵게 할 수 있고, 또한 고해상도 화상을 유지하는 것을 어렵게 할 수 있다. 8 mm까지 휜 회로기판이 관찰되었다. 인쇄회로기판과 광학 검사 센서가 서로에 대해 지속적인 상대적으로 움직임에 따라, 카메라의 적응 초점(adaptive focus)은 정확한 초점을 맞출 수 있게 한다. 카메라의 초점을 적응제어 방식으로 맞추기 위한 두 가지 성능이 요구된다. 첫 번째 성능은 인쇄회로기판에 대한 거리의 상대적 또는 절대적 측정이다. 두 번째 성능은, 회로기판과 광학 검사 센서가 서로에 대하여 상대적으로 움직이는 동안, 각 화상 획득(capture) 이전에 요구되는 거리까지 카메라의 초점을 다시 맞추는 작동 시스템이다.Successful inspection of small component and printed circuit board features requires precise pixel focus, fine pixel pitch, high quality lenses and illumination. However, warp of a printed circuit board may make it difficult to use a single focus setting for the entire circuit board, and may also make it difficult to maintain a high resolution image. Circuit boards up to 8 mm were observed. As the printed circuit board and the optical inspection sensor continue to move relative to each other, the adaptive focus of the camera allows for accurate focusing. Two performances are required to focus the camera in adaptive control. The first performance is a relative or absolute measurement of the distance to the printed circuit board. The second performance is an operating system that refocuses the camera to the distance required before each capture while the circuit board and the optical inspection sensor move relative to each other.

다시 도 2 및 도 4를 참조하면, 카메라 어레이의 시야(32)는 중첩된 카메라 시야(32A 내지 32H)로 구성된다. 카메라 시야(32A 내지 32H) 사이에 중첩된 영역은 회로기판(10)이 카메라 어레이(4)에 근접하게 위치하게 될 때 감소한다. 반대로, 카메라 시야(32A 내지 32H) 사이에 중첩된 영역은 회로기판(10)이 카메라 어레이(4)로부터 더 멀어지게 배치될 때 증가한다. 만약 회로기판(10)이 휜다면, 카메라 시야(32A 내지 32H) 사이의 중첩된 양, 또는 입체 불일치(stereo disparity)는 국부적인 중첩 영역에서의 회로기판(10)에 대한 거리에 기초하여 달라질 것이다. 회로기판 또는 작업편에 대한 거리는 카메라 어레이의 시야 사이의 입체 불일치를 측정함으로써 계산될 수 있다. 입체 비전 시스템은 잘 알려져 있다. 입체 불일치로부터 기인한 측정거리의 예시는 샤르스타인(Scharstein)과 시젤리스키(Szeliski)의 저서인 “A Taxonomy and Evaluation of Dense Two-Frame Stereo Correspondence algorithms”와 로버트 티. 콜린스(Robert T. Collins)의 저서인 “A Space-Sweep Approach to True Multi-Image Matching”에 수록되어 있다.Referring again to FIGS. 2 and 4, the field of view 32 of the camera array consists of overlapping camera fields of view 32A-32H. The area superimposed between the camera fields of view 32A through 32H decreases when the circuit board 10 is placed close to the camera array 4. In contrast, the area overlapped between the camera fields of view 32A to 32H increases when the circuit board 10 is placed further away from the camera array 4. If the circuit board 10 is missing, the amount of overlap, or stereo disparity, between the camera field of view 32A to 32H will vary based on the distance to the circuit board 10 in the local overlap region. . The distance to the circuit board or the workpiece can be calculated by measuring the stereoscopic mismatch between the fields of view of the camera array. Stereoscopic vision systems are well known. Examples of measurement distances resulting from steric inconsistencies include Scharstein and Szeliski's book “A Taxonomy and Evaluation of Dense Two-Frame Stereo Correspondence algorithms” and Robert T .. It is published by Robert T. Collins, A Space-Sweep Approach to True Multi-Image Matching.

도 23은 광학 검사 센서의 소정 부분의 블록도이다. 메인 전자 보드(80)는 거리 계산장치(range calculator)(16)를 포함한다. 거리 계산장치(16)는 카메라(2A-2H)로부터 화상 데이터를 수신하고, 각각의 카메라 시야(30A-30H) 사이의 중첩 영역에서 입체 불일치를 계산하여 거리를 계산한다. 초점 액추에이터(focus actuators)(9A-9H)는 거리 계산장치(16)로부터의 신호에 기초하여 명목 초점(nominal focus)을 유지하도록 카메라(2A-2H)에서 검출기의 위치를 조정할 수 있다. 대안적으로, 렌즈 어셈블리, 개별 렌즈 요소, 또는 전체 카메라(2A-2H)는 초점을 유지하기 위하여 초점 액추에이터(9A-9H)에 의하여 구동될 수 있다. 자동초점 액추에이터는 선행 기술에 잘 알려져 있다. 자동초점 액추에이터의 예는 미국 특허 번호 7,285,879에 개시되어 있다.23 is a block diagram of a predetermined portion of the optical inspection sensor. The main electronic board 80 includes a range calculator 16. The distance calculator 16 receives image data from the cameras 2A-2H, calculates the distance by calculating stereoscopic inconsistency in the overlapping area between the respective camera fields of view 30A-30H. Focus actuators 9A-9H may adjust the position of the detector in camera 2A-2H to maintain nominal focus based on the signal from distance calculator 16. Alternatively, the lens assembly, individual lens elements, or the entire camera 2A-2H may be driven by the focus actuators 9A-9H to maintain focus. Autofocus actuators are well known in the art. Examples of autofocus actuators are disclosed in US Pat. No. 7,285,879.

도 24는 카메라 시야(30A-30H) 사이의 입체 불일치로부터 계산한 거리를 기초로 카메라(2A-2H)에 적응 초점을 맞추기 위한 흐름도이다. 단계 150에서 화상 획득 순서 전에, 초점 액추에이터(9A-9H)는 명목 초점 위치에서 카메라(2A-2H)의 초점을 맞추기 위하여 메인 전자 보드(80)에 의하여 초기화된다. 단계 152에서, 화상은 회로 기판(10)의 적절한 위치에서 적절한 조명으로 획득된다. 단계 154에서, 각각의 카메라 시야의 제1 영역이 읽혀지고, 거리 계산장치(16)에 이송되며, 또한 화상 메모리(82)에 이송된다. 일 실시예에서, 각각의 카메라(2A-2H)는 Y 방향에서 2592 픽셀을, X 방향에서 1944 픽셀 라인을 가진다. 이 실시예에서, 제1 시야 영역은 각각의 카메라(2A-2H)로부터 제1 400 비디오 라인으로 구성되고, 제2 시야 영역은 각각의 카메라로부터 나머지 1544 비디오 라인으로 구성된다. 단계 156에서 거리 계산장치(16)는 제1 시야 중첩 영역에서 입체 불일치로부터 회로 기판(10)까지의 거리를 계산한다. 카메라(2A-2H)는 메인 전자 보드(80)가 단계 156에서 계산된 거리에 기초하여 초점 액추에이터(9A-9H)에 신호를 보낼 때 단계 158에서 초점이 조정된다. 이 적응 초점 조정 단계는 컨베이어(26)에 의하여 변환된 회로 기판(10)의 로컬 영역에 대한 거리의 변화를 수용한다. 단계 160은 단계 154 후에 바로 시작하고, 각각의 카메라로부터 잔여의 비디오 라인을 읽는다. 회로 기판(10)을 위한 화상 획득 순서가 단계 162에서 완료되면, 그 다음 제어는 카메라가 명목 초점 위치로 복귀하는 단계 150으로 돌아온다. 그렇지 않은 경우, 제어는 다음 화상을 획득하기 위하여 단계 152로 돌아온다.24 is a flowchart for adaptive focusing on the cameras 2A-2H based on the distance calculated from the stereoscopic mismatch between the camera fields of view 30A-30H. Prior to the image acquisition sequence in step 150, the focus actuators 9A-9H are initialized by the main electronic board 80 to focus the cameras 2A-2H at the nominal focus position. In step 152, an image is obtained with the appropriate illumination at the appropriate location of the circuit board 10. In step 154, the first area of each camera's field of view is read, transferred to the distance calculating device 16, and also transferred to the image memory 82. In one embodiment, each camera 2A-2H has 2592 pixels in the Y direction and 1944 pixel lines in the X direction. In this embodiment, the first viewing area consists of the first 400 video lines from each camera 2A-2H, and the second viewing area consists of the remaining 1544 video lines from each camera. In step 156, the distance calculator 16 calculates the distance from the stereoscopic mismatch to the circuit board 10 in the first field of view overlap region. The cameras 2A-2H are focused at step 158 when the main electronic board 80 signals the focus actuators 9A-9H based on the distance calculated at step 156. This adaptive focusing step accommodates the change in distance with respect to the local area of the circuit board 10 converted by the conveyor 26. Step 160 begins immediately after step 154 and reads the remaining video lines from each camera. Once the image acquisition sequence for the circuit board 10 is completed at step 162, control then returns to step 150 where the camera returns to the nominal focus position. If not, control returns to step 152 to obtain the next picture.

도 25는 거리 계산장치(16)에 거리 정보를 제공하기 위한 카메라 어레이(4) 및 스트라이프 프로젝터(17)의 사시도이다. 흐린 날 및 암시야 조명기는 명료성을 위하여 도 25에서 제거된다. 스트라이프 프로젝터(17)는 카메라 어레이(4)의 시야각과 다른 각도로부터 회로 기판(10) 상에 스트라이프 패턴을 투사한다. 회로 기판(10)에 대한 거리가 변화됨에 따라, 스트라이프 위치는 이동될 것이다. 계산될 회로 기판(10)에 대한 거리를 허용하도록, 다른 구조로 된 광 패턴도 투사될 수 있다.25 is a perspective view of the camera array 4 and the stripe projector 17 for providing distance information to the distance calculating device 16. Cloudy days and dark field illuminators are removed in FIG. 25 for clarity. The stripe projector 17 projects the stripe pattern on the circuit board 10 from an angle different from the viewing angle of the camera array 4. As the distance to the circuit board 10 changes, the stripe position will shift. Light patterns of other structures may also be projected to allow distance to the circuit board 10 to be calculated.

도 26은 스트라이프 패턴으로부터 계산한 거리를 근거로 카메라(2A-2H)를적응제어 방식으로 초점을 맞추는 흐름도이다. 단계 164에서 화상 획득 순서에 앞서, 초점 액추에이터(9A-9H)는 그들의 명목 초점 위치에서 카메라(2A-2H)의 초점을 맞추기 위하여 메인 전자 보드(80)에 의하여 초기화된다. 단계 166에서 카메라(2A-2H)에 있는 검출기(detector)는 제한된 시야를 읽어내도록 구성된다. 각 검출기가 X 방향으로 2592 픽셀 및 Y 방향으로 1944 픽셀 라인을 갖는 이 실시예에서, 제한된 시야 영역은 카메라(2A-2H)에 있는 각 검출기로부터 제1 100 비디오 라인으로 구성된다. 스트라이프 패턴의 화상은 단계 168에서 획득된다. 스트라이프 화상은 단계 176에서 메인 전자 보드(80)에 의하여 카메라(2A-2H)로부터 읽혀지고, 회로 기판(10)에 대한 거리는 단계 178에서 거리 계산장치(16)에 의하여 계산된다.Fig. 26 is a flowchart of focusing the cameras 2A-2H in an adaptive control method based on the distance calculated from the stripe pattern. Prior to the image acquisition order in step 164, the focus actuators 9A-9H are initialized by the main electronic board 80 to focus the cameras 2A-2H at their nominal focus positions. In step 166 a detector in cameras 2A-2H is configured to read out a limited field of view. In this embodiment, where each detector has 2592 pixels in the X direction and 1944 pixel lines in the Y direction, the limited viewing area consists of the first 100 video lines from each detector in the cameras 2A-2H. An image of the stripe pattern is obtained at step 168. The stripe image is read from the cameras 2A-2H by the main electronic board 80 in step 176, and the distance to the circuit board 10 is calculated by the distance calculating device 16 in step 178.

스트라이프 화상이 단계 176에서 읽혀질 때, 카메라(2A-2H)의 검출기는 전체 시야를 읽어내도록 구성된다. 단계 174에서, 화상은 회로 기판(10)의 적절한 위치에서 적절한 조명으로 획득된다. 단계 180은 단계 174 및 단계 178의 완료 후에 시작된다. 컨베이어(26)에 의하여 변환된 회로 기판(10)의 로컬 영역에 대한 거리 변화를 수용하기 위하여, 단계 178에서 계산된 거리에 근거하여 메인 전자 보드(80)가 초점 액추에이터(9A-9H)에 신호를 보낼 때, 단계 180에서 카메라(2A-2H)는 초점이 조정된다. 회로 기판(10)에 대한 화상 획득 순서가 단계 182에서 완료되면, 제어는 카메라가 그들의 명목 초점 위치로 복귀하는 단계 164로 돌아온다. 그렇지 않으면, 제어는 다음 스트라이프 화상의 획득을 준비하기 위하여 단계 166으로 되돌아간다.When the stripe image is read in step 176, the detectors of the cameras 2A-2H are configured to read the entire field of view. In step 174, an image is obtained with the appropriate illumination at the appropriate location of the circuit board 10. Step 180 begins after completion of steps 174 and 178. In order to accommodate the distance change with respect to the local area of the circuit board 10 converted by the conveyor 26, the main electronic board 80 signals the focus actuators 9A-9H based on the distance calculated in step 178. When sending the camera, in step 180 the cameras 2A-2H are focused. If the image acquisition sequence for the circuit board 10 is completed at step 182, control returns to step 164 where the camera returns to their nominal focus position. Otherwise, control returns to step 166 to prepare for acquisition of the next stripe image.

도 27은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 적응 초점 검사 시스템의 상부 평면도이다. 광학 검사 센서(93)는 베이스(192) 위에 배치되고, 회로 기판(10)에 대한 정보를 변환한다. 회로 기판(10)은 이송 콘베어(27)에 의하여 지지되고 기판 엣지 클램프(28)로 단단하게 고정된다. 지지체(186 및 187)은 레일(184) 상에서 이동 가능하다. 벨트(185)에 결합된 모터(191)는 Y 방향에서 검사 센서(93)를 이동시키기 위하여 지지체(187)를 구동한다. 검사 센서(93)는 복수 조명필드 형태를 생성할 수 있고, 조명필드 형태 중 하나를 위한 카메라 어레이 시야(32)를 갖는 카메라 어레이를 포함한다. 회로 기판(10)에 대한 거리는 카메라 어레이 시야(32)의 시야 중첩 영역에서 불일치를 측정하여 계산될 수 있다. 대안적으로, 광학 검사 센서(93)는 회로 기판(10)에 대한 거리를 계산하기 위하여 도 25를 참조하여 논의된 것과 같은 구조화된 광 프로젝터를 포함할 수 있고, 또한 광학 검사 센서(93)는 일반적으로 레이저 변위 센서로 불리는 센서와 같은 하나 또는 그 이상의 독립적인 거리 센서를 포함할 수 있다. 미국 특허 6,288,786은 레이저 변위 센서의 예를 개시한다.27 is a top plan view of an adaptive focus inspection system according to another embodiment of the present invention. The optical inspection sensor 93 is disposed above the base 192 and converts information about the circuit board 10. The circuit board 10 is supported by the conveying conveyor 27 and firmly fixed to the substrate edge clamp 28. The supports 186 and 187 are movable on the rail 184. Motor 191 coupled to belt 185 drives support 187 to move inspection sensor 93 in the Y direction. The inspection sensor 93 can produce a plurality of illumination field shapes and includes a camera array having a camera array field of view 32 for one of the illumination field shapes. The distance to the circuit board 10 can be calculated by measuring the mismatch in the field of view overlap region of the camera array field of view 32. Alternatively, optical inspection sensor 93 may include a structured light projector as discussed with reference to FIG. 25 to calculate the distance to circuit board 10, and optical inspection sensor 93 may also include It may include one or more independent distance sensors, such as sensors commonly referred to as laser displacement sensors. US Patent 6,288,786 discloses an example of a laser displacement sensor.

엣지(edge)를 갖는 클램프 회로 기판(10)은 X 방향으로의 휨의 많은 부분을 제거하여, 거리(range)가 Y 방향으로 주로 변화되고, 거리가 광학 검사 센서(93)의 주어진 Y 위치에 있는 각각의 카메라에 대하여 상대적으로 일정하도록 한다. 이는 단일 초점 액추에이터가 사용될 수 있도록 적응 초점 조정 요건을 단순화한다. 이 초점 액추에이터는 모든 카메라를 서로에 대하여 고정적으로 실장함으로써 모든 카메라의 위치를 일제히 조정할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 광학 검사 센서(93)는 화상 획득 순서 동안 초점을 유지하기 위하여 Z 방향으로 변환될 수 있다. 도 27에 도시된 바와 같이, 슬라이드(188)는 지지체(186)에 단단히 부착되며, 스테이지(189)는 모터(190)에 에너지를 공급함으로써 Z 방향으로 광학 검사 센서(93)를 변환한다. 적응 초점은 회로 기판(10)에 대한 거리에 근거하여 스테이지의 위치를 정함으로써 달성된다.Clamp circuit board 10 having an edge removes much of the warping in the X direction, so that the range is mainly changed in the Y direction, and the distance is at a given Y position of the optical inspection sensor 93. It is relatively constant for each camera that is present. This simplifies the adaptive focusing requirement so that a single focus actuator can be used. This focus actuator can fix all camera positions at once by fixedly mounting all cameras to each other. In another embodiment, the optical inspection sensor 93 may be translated in the Z direction to maintain focus during the image acquisition order. As shown in FIG. 27, the slide 188 is firmly attached to the support 186, and the stage 189 converts the optical inspection sensor 93 in the Z direction by supplying energy to the motor 190. Adaptive focus is achieved by positioning the stage based on the distance to the circuit board 10.

도 28a는 하나의 조명필드 형태를 위한 카메라 어레이 시야(39)를 갖는 광학 검사 센서(99)를 포함하는 실시예의 상부 평면도이다. 카메라 어레이 시야(39)의 폭은 회로 기판(10)의 폭보다 좁다. 광학 검사 센서(99)는 회로 기판(10)의 소정 부분의 화상을 획득하기 위하여 양의 Y 방향에서 변환될 때 적응제어 방식으로 초점이 조정된다. 클램프(28)는 회로 기판(10)을 풀고, 도 28b에 도시된 바와 같이 X 방향으로 인덱스(index)된다. 그 후, 회로 기판(10)은 다시 고정된다. 광학 검사 센서(99)는 회로 기판(10)의 나머지 부분의 화상을 획득하기 위하여 음의 Y 방향에서 변환됨에 따라 적응제어 방식으로 초점이 조정된다. FIG. 28A is a top plan view of an embodiment including an optical inspection sensor 99 having a camera array field of view 39 for one illumination field configuration. The width of the camera array field of view 39 is narrower than the width of the circuit board 10. The optical inspection sensor 99 is focused in an adaptive control manner when it is converted in the positive Y direction to obtain an image of a predetermined portion of the circuit board 10. The clamp 28 unwinds the circuit board 10 and is indexed in the X direction as shown in FIG. 28B. After that, the circuit board 10 is fixed again. The optical inspection sensor 99 is focused in an adaptive control manner as it is converted in the negative Y direction to obtain an image of the remaining portion of the circuit board 10.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 해당 기술분야에서 숙련된 기술자는 본 발명의 사상과 거리를 벗어나지 않고서 형태와 세부사항에 대한 변화가 만들어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, those skilled in the art will appreciate that changes may be made in form and detail without departing from the spirit and distance of the invention.

Claims (28)

기판과 카메라 어레이가 서로에 대하여 상대운동을 함에 따라 복수의 화상 세트를 획득하도록 구성된 카메라 어레이;
상기 카메라 어레이의 각 카메라에 결합되어 초점에 영향을 미치는 각 카메라의 적어도 일부분의 변위를 일으키는 적어도 하나의 초점 액추에이터;
상기 카메라 어레이로부터 적어도 일부의 화상을 수신하고, 카메라 어레이와 기판 사이의 거리를 계산하도록 구성된 기판 거리 계산장치; 및
상기 카메라 어레이 및 기판 거리 계산장치에 결합되고, 상대운동 동안에 카메라 어레이의 각 카메라의 초점을 적응제어 방식으로 맞추기 위한 제어신호를 적어도 하나의 초점 액추에이터의 각각에 제공하도록 구성된 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판을 검사하기 위한 광학 검사 시스템.A camera array configured to acquire a plurality of sets of images as the substrate and the camera array move relative to each other;
At least one focus actuator coupled to each camera of the camera array to cause displacement of at least a portion of each camera affecting focus;
A substrate distance calculator configured to receive at least some images from the camera array and calculate a distance between the camera array and a substrate; And
A controller coupled to the camera array and substrate distance calculator and configured to provide a control signal to each of the at least one focus actuator for adaptively focusing each camera of the camera array during relative movement. An optical inspection system for inspecting a substrate. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 초점 액추에이터는, 카메라 어레이의 각 카메라가 자신의 초점 액추에이터를 갖도록, 카메라 어레이의 카메라의 수와 동일한 수의 다수의 초점 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사 시스템.The optical inspection of claim 1, wherein the at least one focus actuator comprises a plurality of focus actuators equal to the number of cameras in the camera array such that each camera of the camera array has its own focus actuator. system. 제2항에 있어서, 각 초점 액추에이터는 대응하는 각 카메라의 화상 검출기를 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 검사 시스템.The optical inspection system of claim 2, wherein each focus actuator is configured to move an image detector of each corresponding camera. 제2항에 있어서, 각 초점 액추에이터는 렌즈 요소를 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학검사 시스템.3. The optical inspection system of claim 2, wherein each focus actuator is configured to move the lens element. 제2항에 있어서, 각 초점 액추에이터는 렌즈를 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학검사 시스템.The optical inspection system of claim 2, wherein each focus actuator is configured to move the lens. 제2항에 있어서, 각 초점 액추에이터는 대응하는 각 카메라를 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학검사 시스템.3. The optical inspection system of claim 2, wherein each focus actuator is configured to move each corresponding camera. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 초점 액추에이터는 카메라 어레이 전체를 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학검사 시스템.The optical inspection system of claim 1, wherein the at least one focus actuator is configured to move the entire camera array. 제1항에 있어서, 상기 기판 거리 계산장치는 서로 다르고 인접한 카메라에 의하여 획득된 화상의 중첩 영역에서 입체 불일치에 근거하여 거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 광학검사 시스템.The optical inspection system according to claim 1, wherein the substrate distance calculating device calculates distances based on stereoscopic inconsistency in overlapping regions of images obtained by different and adjacent cameras. 제1항에 있어서, 상기 기판에 구조화된 광 패턴을 투사하기 위하여 배치된 구조화된 광 프로젝터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학검사 시스템.2. The optical inspection system of claim 1, further comprising a structured light projector disposed to project a structured light pattern onto the substrate. 제9항에 있어서, 상기 구조화된 광 패턴은 일련의 스트라이프로 구성되는 것을 특징으로 하는 광학검사 시스템.10. The optical inspection system of claim 9, wherein the structured light pattern consists of a series of stripes. 제10항에 있어서, 상기 기판 거리 계산장치는 획득된 화상에서 스트라이프의 위치에 근거하여 거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 광학검사 시스템.The optical inspection system according to claim 10, wherein the substrate distance calculating device calculates the distance based on the position of the stripe in the obtained image. 제1항에 있어서, 상기 카메라 어레이는 고정된 기판에 대하여 이동하는 것을 특징으로 하는 광학검사 시스템.The optical inspection system of claim 1, wherein the camera array moves relative to a fixed substrate. 제1항에 있어서, 상기 기판은 고정된 카메라 어레이에 대하여 이동하는 것을 특징으로 하는 광학검사 시스템.The optical inspection system of claim 1, wherein the substrate moves relative to a fixed camera array. 기판 및 카메라 어레이가 서로에 대하여 상대운동을 하는 동안, 기판의 화상을 획득하도록 구성되는 카메라 어레이를 제공하는 단계;
상기 카메라 어레이 및 기판 사이의 거리를 계산하는 단계;
상기 카메라 어레이의 적어도 하나의 카메라의 초점을 조정하고, 초점 조정 후 카메라 어레이로 화상 세트를 획득하는 단계; 및
상기 화상 세트를 처리하여 기판에 대한 검사결과를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 검사 방법.Providing a camera array configured to acquire an image of the substrate while the substrate and the camera array are in relative motion with respect to each other;
Calculating a distance between the camera array and a substrate;
Adjusting a focus of at least one camera of the camera array, and obtaining a set of images with the camera array after focusing; And
Processing the image set to determine an inspection result for the substrate. 제14항에 있어서, 상기 거리는 인접한 서로 다른 화상 사이의 입체 불일치를 사용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.15. The method of claim 14, wherein the distance is calculated using steric mismatches between adjacent different images. 제14항에 있어서, 상기 거리는 기판에 구조화된 조명 패턴을 투사하도록 구조화된 조명 프로젝터를 사용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.15. The method of claim 14, wherein the distance is calculated using an illumination projector structured to project a structured illumination pattern on the substrate. 제16항에 있어서, 상기 구조화된 조명 패턴은 일련의 스트라이프로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.The method of claim 16, wherein the structured illumination pattern consists of a series of stripes. 제14항에 있어서, 상기 거리는 카메라 어레이의 각 카메라의 시야의 하위 세트(subset)를 읽음으로써 계산되는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.15. The method of claim 14, wherein the distance is calculated by reading a subset of the field of view of each camera of the camera array. 제14항에 있어서, 상기 초점 조정 단계는 계산된 거리에 근거하여 각 카메라에 대하여 다수의 초점 액추에이터를 구동하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.15. The method of claim 14, wherein the focusing step includes driving a plurality of focus actuators for each camera based on the calculated distance. 제14항에 있어서, 상기 초점 조정 단계는 적어도 하나의 카메라의 검출기를 이동하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.The method of claim 14, wherein adjusting the focus comprises moving a detector of at least one camera. 제14항에 있어서, 상기 초점 조정 단계는 렌즈 요소를 이동하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.15. The method of claim 14, wherein the focusing step includes moving the lens element. 제14항에 있어서, 상기 초점 조정 단계는 렌즈를 이동하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.15. The method of claim 14, wherein the focusing step includes moving the lens. 제14항에 있어서, 상기 초점 조정 단계는 카메라 전체를 이동하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.15. The method of claim 14, wherein the focusing step includes moving the entire camera. 제14항에 있어서, 상기 초점 조정 단계는 카메라 어레이 전체를 이동하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.15. The method of claim 14, wherein adjusting the focus comprises moving the entire camera array. 제14항에 있어서, 상기 초점 조정 단계는 광학 검사 센서를 이동하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법. 15. The method of claim 14, wherein the focusing step includes moving the optical inspection sensor. 제14항에 있어서, 상기 상대운동은 고정 기판에 대하여 카메라 어레이를 이동하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.15. The method of claim 14, wherein the relative motion comprises moving the camera array relative to the stationary substrate. 제26항에 있어서, 상기 화상은 기판의 일부인 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.27. The method of claim 26, wherein the image is part of a substrate. 제27항에 있어서, 상기 기판이 새로이 고정된 위치로 이동되고, 새로운 위치에서 카메라 어레이가 고정된 기판에 대하여 움직이는 동안 추가 화상이 획득되는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.28. The method of claim 27, wherein the substrate is moved to a newly fixed position and additional images are acquired while the camera array is moved relative to the fixed substrate at the new position.
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