TWI450628B - 利用短脈衝發光二極體照明之進階檢驗方法 - Google Patents

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Description

利用短脈衝發光二極體照明之進階檢驗方法 相關申請案
此申請案主張2010年5月24日提出申請的序號為61/347,477的美國臨時專利的優先權，其以引用方式併入本文。
 發明背景
進階檢驗系統可利用兩種照明方法中的任一者：連續照明與選通照明。在連續照明中，當物體被連續照射時，其與攝影機持續地相對移動。
線性感測器，諸如CCD線性陣列或CCD-TDI，用以獲得影像。在選通照明方法中，物體與攝影機也持續地相對移動，但是物體是以短光脈衝來照射。選通照明方法能夠利用2D感測器，諸如2D CDD陣列或MOS陣列。光源的脈衝持續時間及掃描速度被調整成使得在光脈衝期間影像相對於攝影機的移動將約為一個以下像素。常見的脈衝照明源為脈衝雷射及氣體放電閃光燈(即Xe放電燈)。
光源，諸如放電燈，且尤其Xe燈的特徵在於如第1圖中所示的長下降時間或「尾部」，其可能增至10μS以上。
由下面的範例可以清楚地看出，放電燈尾部也對最大可能的脈衝率(或框速率)施以嚴格的限制。當使用每秒500個框來運作，每一個框一單一光脈衝的一1000X1000像素的攝影機時，在框時間(2mS)期間，攝影機與物件相對移動約1000個像素以獲得下一框。為了確保在光脈衝期間影像模糊小於一個像素，脈衝持續時間應該小於2μS，這明顯小於放電燈可提供者。
 發明概要
依據本發明之一實施例，一照明模組可被提供且可包括：一LED驅動器；一帶狀電纜，可包括具有一高比率形狀因數及一低阻抗及一低電感因數的多導體；該形狀因數是該帶狀電纜之寬度與該帶狀電纜之厚度之比；一群組發光二極體(LED)，可包括至少一LED；該群組LED可經由該帶狀電纜被耦合至該LED驅動器；其中該LED驅動器可被配置成藉由經由該帶狀電纜驅動一高電流短持續時間驅動信號來啟動該群組LED；且其中該群組LED可被配置成響應於該高電流短持續時間驅動信號來發射至少一光脈衝。
該高電流短持續時間驅動信號具有一超過100安培的電流。
該電流短持續時間驅動信號具有超過在以一連續照明模式運作時提供給該群組LED的一最大容許電流的電流。
該照明模組可包括多群組LED，每一群組由一帶狀電纜來供電。
該照明模組可包括多群組LED，每一群組LED是獨立於其他群組LED地被控制。
該群組LED可被排列成一環形且其中每一LED後接用以將來自該LED的光線導向一物件的光學器件。
該照明模組可包括被排列成一同心環形的多群組LED且其中每一LED可後接用以將來自該LED的光線導向一物件的光學器件。
該群組LED可包括多組LED；每組LED中不同LED的光脈衝之光譜互不相同；來自同一組LED中的LED的光脈衝被導向一單一的光導；每一光導可被配置成輸出具有可能是該組LED中的LED的光脈衝之光譜疊加的一光譜的光脈衝。
該照明模組可包括位於第一平面的多群組LED及多個空心集光器；其中每一空心集光器可被置放成接收來自一群組LED的光脈衝，且將來自該群組LED的光線導向可被置於第一平面外的一物件。
該群組LED被置放成一環形；其中該多個空心集光器具有一抛物面形且自該照明模組的一中心徑向延伸。
該照明模組可包括被置放成一半穹頂形的多群組LED。
該照明模組可包括一準直器、一濾波器、一均化器及一集光器；其中該群組LED可被配置成藉由光脈衝來照射該準直器；其中該準直器對準該等光脈衝以提供準直的光脈衝；其中該濾波器可被配置成光譜過濾該等準直的光脈衝以提供濾波的光脈衝；其中該均化器可被配置成增加該等濾波光脈衝的照明均勻性以提供均勻化光脈衝；其中該集光器可被配置成將該等均勻化光脈衝集中到一光導上。
該集光器可以是一複合型抛物面集光器；且其中該濾 波器屬於一組可替換濾波器。
該照明模組可包括：一LED底座元件，可被耦合至該群組LED的至少一部分；至少一連接器，被配置成連接至該LED底座元件；一環形底座，可被耦合至該至少一連接器；該至少一連接器及該環形底座由用以消散至少一部分之該等LED所產生之熱的導熱材料製成。
該照明模組可包括：多個LED底座元件；多個連接器及多個環形底座；複數個LED被連接至每一LED底座元件；不同的LED底座元件被連接至多個同心環形底座。
該多個環形底座被置於不同的高度且其中一透鏡陣列的至少一段可被連接至每一環形底座。
該多個環形底座被置於不同的高度且透鏡陣列之多個段被連接至一單一的環形底座。
該照明模組可包括組裝後藉由彈簧元件彼此頂推的多段透鏡陣列。
該照明模組可包括多透鏡陣列段，其中透鏡陣列段因裝配高度與角度範圍中的至少一者而互不相同。
一檢驗系統可被提供且可包括：一感測器，用以響應於來自一受驗物體的光線而產生檢測信號；該受驗物體可以是一半導體晶圓或一印刷電路板；一處理器，用以處理該等檢測信號；及一照明模組，可包括：一LED驅動器；一群組發光二極體(LED)，可包括至少一LED；該群組LED可被耦合至該LED驅動器；照明用光學器件；該LED驅動器可被配置成藉由經由該帶狀電纜驅動一高電流短持續時間驅動信號來啟動該群組LED；且該群組LED響應於該高電流短持續時間驅動信號來發射至少一光脈衝；該等照明用光學器件將至少一光脈衝導向該受驗物體。
該LED驅動器可經由可包括具有一高形狀因數、低阻抗及一低電感因數的多導體的一帶狀電纜而被耦合至該群組LED；其中該形狀因數可以是該帶狀電纜之寬度與該帶狀電纜之厚度之比。
該系統可包括多群組LED，每一群組由一帶狀電纜來供電。
該系統可包括多群組LED，每一群組LED是獨立於其他群組LED地被控制。
該群組LED可被排列成一環形且其中每一LED可後接用以將來自該LED的光線導向一物件的光學器件。
該系統可包括被排列成一同心環形的多群組LED且其中每一LED可後接用以將來自該LED的光線導向一物件的光學器件。
該群組LED可包括多組LED；每組LED中不同LED的光脈衝之光譜互不相同；來自同一組LED中的LED的光脈衝被導向一單一的光導；每一光導可被配置成輸出具有可能是該組LED中的LED的光脈衝之光譜疊加的一光譜的光脈衝。
該系統可包括位於第一平面的多群組LED及多個空心集光器；每一空心集光器可被置放成接收來自一群組LED之光脈衝，且將來自該群組LED的光線導向可能被置於第一平面外的一物件。
該群組LED被置放成一環形；其中該多個空心集光器具有一抛物面形且自該照明模組的一中心徑向延伸。
該多群組LED被置放成一半穹頂形。
該系統可包括一準直器、一濾波器、一均化器及一集光器；其中該群組LED可被配置成藉由光脈衝來照射該準直器；該準直器對準該等光脈衝以提供準直的光脈衝；該濾波器可被配置成光譜過濾該等準直的光脈衝以提供濾波的光脈衝；該均化器可被配置成增加該等濾波光脈衝的照明均勻性以提供均勻化光脈衝；該集光器可被配置成將該等均勻化光脈衝集中到一光導上。
該集光器可以是一複合型抛物面集光器；且其中該濾波器屬於一組可替換濾波器。
一種用以照射一物件的方法可被提供且可包括以下步驟：藉由一發光二極體(LED)驅動器來產生一高電流短持續時間驅動信號；經由一帶狀電纜將該高電流短持續時間驅動信號發送至一群組LED；其中該帶狀電纜可包括具有一高形狀因數、一低阻抗及一低電感因數的多導體；其中該群組LED可包括至少一LED；其中該形狀因數可以是該帶狀電纜之寬度與該帶狀電纜之厚度之比；響應於該高電流短持續時間驅動信號藉由該群組LED來發射至少一光脈衝；及藉由該光脈衝來照射該物件。
該方法可包括藉由多群組LED來產生光脈衝，每一群組LED由一帶狀電纜來供電。
該方法可包括獨立控制多群組LED中的每一組LED。
該群組LED可被排列成一環形且其中每一LED可後接用以將來自該LED的光線導向一物件的光學器件。
該方法可包括藉由多群組LED來發射多個光脈衝，該多群組LED被排列成一同心環形且其中每一LED可後接用以將來自該LED的光線導向一物件的光學器件。
該群組LED可包括多組LED；每組LED中不同LED的光脈衝之光譜互不相同；其中該方法可包括以下步驟：將來自同一LED組中的LED的光脈衝導向一單一的光導；及藉由每一光導來輸出具有可能是來自該組LED中的LED的光脈衝之光譜疊加的一光譜的光脈衝。
該方法可包括以下步驟：藉由多群組LED向位於第一平面的多個空心集光器發射多個光脈衝；藉由每一空心集光器來接收該多個光脈衝；及藉由每一空心集光器將來自該群組LED的一光線導向可能被置於第一平面外的一物件。
該群組LED被置放成一環形；其中該多個空心集光器具有一抛物面形且自該照明模組的一中心徑向延伸。
該方法可包括藉由被置放成一半穹頂形的多群組LED來發射多個光脈衝。
該方法可包括以下步驟：利用該群組LED的光脈衝來照射一準直器；藉由該準直器來對準該多個光脈衝以提供準直的光脈衝；藉由一空間濾波器來光譜過濾該等準直的光脈衝以提供濾波的光脈衝；藉由一均化器來增加該等濾 波光脈衝的照明均勻性以提供均勻化光脈衝；及藉由一集光器來將該等均勻化光脈衝集中到一光導上。
該集光器可以是一複合型抛物面集光器；且其中該濾波器屬於一組可替換濾波器。
一種用以檢驗一物件的方法，該方法可包括以下步驟：藉由一發光二極體(LED)驅動器來產生高電流短持續時間驅動信號；將該等高電流短持續時間驅動信號發送至一群組LED；其中該帶狀電纜可包括具有一高形狀因數及一低電感因數的多導體；其中該群組LED可包括至少一LED；響應於該等高電流短持續時間驅動信號藉由該群組LED來發射多個光脈衝；藉由該等光脈衝來照射該物件；響應於來自一受驗物體的光線藉由一感測器來產生檢測信號；該受驗物體可以是一半導體晶圓或一印刷電路板；及處理該等檢測信號。
該方法可包括以下步驟：經由該帶狀電纜及一LED底座元件將該高電流短持續時間驅動信號發送至一群組LED；該LED底座元件可被耦合至該群組LED的至少一部分；LED底座元件可被連接至至少一連接器；該至少一連接器可被耦合至一環形底座；其中該至少一連接器及該環形底座由導熱材料製成；及藉由該至少一連接器及該環形底座消散由至少一部分之該等LED所產生的熱。
該方法可包括響應於該等高電流短持續時間驅動信號藉由多群組LED來發射多個光脈衝；其中該多群組LED被耦合至多個LED底座元件、多個連接器及多個環形底座；其中不同的LED底座元件被連接至多個同心環形底座。
該多個環形底座被置於不同的高度且可包括可被連接至每一環形底座的一透鏡陣列的至少一段。
該多個環形底座被置於不同的高度且透鏡陣列之多個段被連接至一單一的環形底座。
該方法可包括經由多透鏡陣列段來將該多個光脈衝導向，其中該多透鏡陣列段組裝後藉由彈簧元件彼此頂推。
該方法可包括經由多透鏡陣列段來將該多個光脈衝導向，其中該等透鏡陣列段因裝配高度與角度範圍中的至少一者而互不相同。
圖式簡單說明
為了理解本發明且為了明白其如何可被付諸實施，現在一較佳實施例將僅藉由非限制性舉例的方式參照附圖來描述，其中：
第1圖繪示一先前技術放電燈的一時序圖；
第2圖繪示依據本發明之一實施例的一系統；
第3-18圖繪示依據本發明之各種不同實施例的系統之不同部分；以及
第19-20圖繪示依據本發明之各種不同實施例的方法；以及
第21-25圖繪示依據本發明之各種不同實施例的系統之不同部分。
將了解的是，為了說明的簡單及清楚起見，圖中所示元件不一定是依比例來繪製的。例如，為了清楚起見，某些元件的尺寸可能相對於其他元件被放大。而且，在認為適當處，參考數字可能在該等圖式中重複出現以標示相對應的或類似的元件。
 本發明之詳細說明
在以下詳細說明中，許多特定細節被闡述以提供對本發明之深入理解。然而，熟於此技者將理解的是本發明在毋需此等特定細節之下也可被實施。在其他情況下，習知的方法、流程及組件未詳細加以描述以免模糊本發明。
在所有圖式中，相同的參考數字代表相同的元件。
在此說明書中，「發光二極體」(LED)還包括雷射二極體(LD)。一LED可以是一半導體光源且一LD是可包括一半導體主動媒體的一雷射。
本案提供在低脈衝電流或遠超過LED製造商所規定的指定最大電流的約為100A以上的非常高的脈衝電流下利用LED供選通照明用之檢驗系統及方法。
本案提供利用由高電流來供電的發光二極體(LED)且可提供強度充足的短光脈衝的一系統。
「高電流」一詞可包括可能超過30安培、40安培、50安培、60安培、70安培、80安培、90安培、100安培、110安培、120安培、130安培、140安培、150安培、160安培、170安培、180安培、190安培、200安培、210安培、220安培、230安培、240安培、250安培、260安培、270安培、280安培、290安培、300安培及更大的電流。
一高電流可以是超過在以一連續照明模式運作時可供給一LED的最大容許電流的一電流。
該系統可包括使用包括具有一大形狀因數且由銅或具有高傳導性及低電感的其他材料製成的多導體的一帶狀電纜將該高電流提供給該等LED的LED驅動器。例如，具有一約1.26公分乘以25-150微米的截面的導體可被使用。相鄰導體之間的距離可以是25至150微米。相鄰導體之間的間隙可由一材料，諸如具有一非常高的介電係數的聚亞醯胺(Kapton)來填充。
使用此帶狀電纜可減小(且甚至最小化)引入到脈衝電流中的失真且可證明低電流損失。
依據本發明之各種不同的實施例，多個LED及可取捨的關聯光學器件可繞一軸以一對稱方式來置放，其中每一群組一或更多個LED可獨立於其他群組LED地被控制。
高功率LED(發光二極體)的出現提供勝於使用放電閃光燈的許多優勢。
在這些優勢中：
a.LED提供較高的掃描速度：
i.LED源脈衝持續時間實質上僅受驅動電子元件的限制。具體而言，LED下降時間即刻跟隨驅動電流，且因此在典型的僅數十nS內降至零。另一方面，LED上升時間依LED晶粒面積、LED晶粒結構設計及LED封裝而定。在高脈衝電流驅動下，一大晶粒的典型上升時間可能降至200nS或甚至低於此值。因此，短至250ns的脈衝持續時間是可能的。因此，LED照明提供較高的掃描速度。
b.LED提供脈衝持續時間的簡單控制，該持續時間範圍下自數百奈秒且上達僅受特定資料週期下可容許電流限制的連續照明期間。這能夠靈活地選擇具有高照明強度的短脈衝用於快速掃描模式或具有減小的照明強度的較長脈衝用於減小的掃描速度。
c.LED還提供對光脈衝形狀的較好控制。
d.LED尺寸較小且因此提供更緊密的設計。小固有尺寸的LED還能夠；
i.　在一單一封裝及其他緊密封裝上使用多個LED晶片，得到：
a.　增加的照明強度
b.　增加的照明均勻性
c.　照明之空間及角度設計的靈活性(即設計特定暗場照明配置的靈活性)
d.　控制不同光譜或各種不同LED晶片之混合譜的多樣化選擇。
ii.　用於更優化及有效照明的額外光學組件的靈活整合(即光導、微透鏡、纖維等)。參見暗場照明配置選項。
e.放電燈照明具有廣譜範圍，其中在UV及IR區域有大量的輻射。因此，大量的熱需要被移除，這進一步使放電燈封裝複雜化。LED提供實質上無UV及IR輻射的較窄譜且因此散熱有限。
f.不同於放電燈需要一特定的濾色器以選擇某一譜範圍，LED可提供各種不同的顏色-白色、綠色、紅色、藍色及封裝，該等封裝包括同一基板上的RGB或RGBY LED。這能夠增強譜相依檢驗的特徵。參見暗場照明配置選項裡的此種使用的一範例。
g.即使是在高達100A及以上的電流下，LED也典型地具有更長的壽命。
h. LED之強度及均勻性的逐脈衝變化更好。
以下說明將提到在選通照明下運作的一檢驗系統，具體而言，提到利用LED作為脈衝光源且在異常高的脈衝電流下運作。
第2圖描繪依據本發明之一實施例的系統100的一方塊圖。系統100可以是一自動光學檢驗(AOI)系統。
一物件140被置於一平台130上且可在一XY平面內移動。物件140可以是一半導體晶圓、一印刷電路板等。
照明模組200以一或更多種方式來照射該物件：
a.明場照明-照明模組200透過成像用光學器件120的一部分來照射物件140。照明模組200將射線10a發送至成像用光學器件120，成像用光學器件120復將射 線10b導向物件140。照明及採集區域(例如-圓錐體)是相同的。
b.暗場照明-照明模組200藉由位於成像用光學器件120之採集區域外的射線20來照射物件140。來自物件140的光線借受照光線與物件實體之交互作用而被漫射(或散射)或被部分漫射。
無論在哪種情況下，物件140的散射及，另外或替代地，一部分的反射光線可被攝影機110獲得且由影像電腦300來進一步處理。系統100的整體操作可由系統控制器400來控制。
該照明模組的細節現在參照第3圖來說明。控制器210控制光脈衝的所有需要參數：脈衝時序、脈衝持續時間、脈衝形狀、脈衝電流、資料週期、脈衝流的起點及終點等。
控制器210還可被配置成同時控制多個資料流(到達LED驅動器的多個控制信號或控制序列)，其中每一資料流可能有其自身的操作參數-使得每一群組的一或更多個LED可被獨立控制。
來自資料控制器210的控制資料可被傳送至一或更多個LED驅動器，諸如一或更多個高電流脈衝電流產生器220。第3圖繪示多個LED驅動器。
LED驅動器220輸出高電流信號，(響應於來自控制器210的資料流)，該等高電流信號被傳送至光源模組240之照明單元(表示為A,B...K)。每一照明單元可包括一群組之一或更多個LED且可取捨地包括光學器件。
每一照明單元可由一單一的通道，諸如一或更多個帶狀電纜(或帶)來供電。應指出的是，多個照明單元可由相同的帶狀電纜來供電或接收相同的高電流短持續時間脈衝。
使用若干帶狀電纜提供較高的通量且可允許同時將多個高資料速率的資料流、高電流的短脈衝以最小的脈衝失真或脈衝能量損失傳送一相對較長的距離。此配置使以下操作參數成為可能：
a.　上升時間可主要由光源響應時間支配。就大晶粒LED及在100A(作為一範例)的高脈衝電流下而言，可能典型的是數百奈秒。在適當純電阻負載下，系統之典型的響應時間值可能＜100nS。
b.　200-300A或甚至更高的脈衝電流。
所有以上參數均可利用帶狀電纜來實現。若正確設計，則該電纜的長度可能不是一問題。一1.5-2米的長度經實際認證在此系統中運作良好。
典型的操作條件將使用140Hz、100至160A的電流及從0.5變化到4μS(或更高，視LED類型及脈衝電流而定)的各種不同的脈衝持續時間。
這些電流比通常LED製造商所允許的用於連續操作LED的最大電流大大約20倍。
因此，光線強度及包含在脈衝內的光能量相應地增大，惟在電流標度的高端區域並不是線性地增大。
光源模組240內的照明單元A、B等中的任一者可代表一群組之一或更多個二極體。一群組二極體可包括不同類型的二極體。例如，一群組二極體可包括一或更多個LED及一或更多個LD。一群組LED可包括一LED陣列。出於簡化說明的目的，該群組二極體也稱作一群組LED。
應指出的是，每一照明單元還可包括微型光學器件，諸如透鏡。
各該照明單元(A、B等)可接收源自脈衝產生器220之不同通道及帶狀電纜230的不同輸入，且因此可以以不同的參數(即不同的電流、脈衝形狀/寬度、脈衝時序等)來運作。
每一照明單元可傳播光線，光線可經由明場模組250及成像用光學器件120導向物件以提供明場照明。另外或可替代地，來自每一照明單元的光線可被發送到暗場模組260以提供暗場照明。
應指出的是，一或更多個照明單元的光線可導向明場模組250，而來自一或更多個其他照明單元的光線可導向暗場模組260。
發自成像用光學器件120或暗場模組260的光線可照射物件140。
透過標準的導電線(截面為圓形、雙絞線等)來傳送高電流高頻率短持續時間驅動信號易使信號完整性嚴重損失。在資料信號波透過導線來傳播時，此損失可以以許多形式顯示，諸如，原始脈衝形狀的損失(如源於信號產生器輸出者)，信號上升時間緩慢，信號強度減小等。
一均勻傳輸線的特徵阻抗定義為。為了實現非常低的阻抗，應該增大電容且減小電感。當一高電流高頻率短持續時間驅動信號透過一導線被發送時，一有效的磁通場可產生於電纜周圍，其可抵制經過導線的信號電流變化。藉由將一傳輸線之二導線設定得足夠寬同時其間有一填充良好介電材料的非常小間隙，電容減小且由於不需要的電流消除及低電感而使磁場減弱。一傳輸線的另一重要特徵是其阻抗與其所驅動之負載(例如LED)匹配。當傳輸線之Z o 等於負載阻抗時，阻抗匹配被視為是適合的。在最小驅動源反射下的最佳化能量傳遞在傳輸線具有與負載阻抗匹配的特性阻抗時實現。因此，使用由兩條數十毫米寬、其間間隔有由一適當的介電材料填充的數十微米的細間隙的寬導線組成的一適當的帶狀電纜應輔助解決這些顯見的問題且作用為一用於高頻電流信號的好的傳輸線。
依據發明之一實施例，包括在系統中的一帶狀電纜是由地址為3735 Coffey Lane Santa Rosa,CA 95403 USA的LIC Engineering來製造的。
因此，對高電流短持續時間驅動信號使用一帶狀電纜可能是獨特的，目的在於沿該傳輸線保留該高電流短持續時間驅動信號的形狀且因此利用被驅動光源裝置之最佳化的光能(包含在脈衝光信號內)。
依據本發明之一實施例，可能有在被發送到不同群組LED的高電流短持續時間驅動信號之間引入一延遲的選擇。由於有高正向壓降，可能是該群組LED中的每一LED之正向壓降的總和，故該延遲能夠減小電流產生器之高輸 出電壓要求。一延遲可被引入到同一群組LED中的LED之間。此延遲具有於單一物件掃描期間在不同的LED群組之間開關切換的優勢。
明場模組250之細節現在參照第4圖來說明。
一照明單元251可位於一準直器252頂部以照射該準直器。
照明單元251可後接(或包括)微型透鏡。
準直器252可被配置成收集來自所有LED區域及其角散度的最大光線量且在其輸出將之轉換成一準-準直照明。
在此範例中，該準直器是一非成像CPC(複合抛物面集光器)類型或其任一修改形式，其可由一高指數的折射材料，例如丙烯酸材料或任一高指數的折射材料製成為具有凹入鏡面之裝置或外部有鏡面塗層的厚實材料裝置。此CPC也可以修改成在裝置輸出孔頂部有或沒有弧形透鏡的基於全內反射(TIR)的設計。
準-準直光線可接著透過一可選擇的濾波器模組254來傳送，可選擇的濾波器模組254可由光譜濾波器、光密度(optical density，OD)濾波器、極化濾波器及上述任意組合組成。
光線可接著透過一均化器256來傳送，均化器256可以是截面為六角形(或其他形狀，諸如方形、三角形等)的萬花筒(或其他均化器)類型。該均化器可被配置成在其輸出產生一更加均勻的照明-空間上以及角度上。
光線可接著被傳送至一集光器253，集光器253具有類似於準直器252的一結構，但不一定具有相同的光學參數。該集光器，連同或不連同錐形波導260，調整照明以使其符合成像用光學器件120的光學參數，諸如所需照明的區域(大小及形狀)及角度含有量(對在此範例中的科勒照明而言，決定受照的FOV)。光線可接著被直接或經由光纖280傳送至成像用光學器件120。纖維270之端面280或260之端面最終可被應用來代替第5圖中的504。
第5及6圖繪示並未利用LED的一明場路徑500及包括由依據本發明之一實施例的高電流供電的LED的一暗場路徑260。這些圖式也繪示使物件140上方的受照區域在虛擬平面121上成像的一成像用光學器件120。
第5圖繪示各種不同的光學組件(122、123、124、501、502、503及504)及對該等光學元件提供支撐的機械元件129及500。第6圖是沿AA所表示的水平面的機械元件129及500的一截面圖。
成像用光學器件120包括一成像透鏡122、一分光鏡123及一物鏡的轉輪124。該轉輪包括多個物鏡(互不相同)且藉由轉輪124的旋轉移動-被選物鏡被置於物件140的反射或散射光的路徑上。
來自物件140的光線穿過一孔262(可被置於暗場照明單元260的對稱中心且特別是在支撐元件269的中心)，穿過轉輪124上的一被選物鏡，穿過分光鏡123且穿過成像透鏡122。
明場路徑500從一光導504開始，光導504提供來自一光源的光線，光線穿過一孔徑光闌503，穿過視野限度502且可由鏡子501偏轉向分光鏡123。分光鏡123將光線透過孔262導向物件140。
端面280的照明的典型參數為6.5mm的通光孔徑及0.66的NA。
應指出的是，不同的設計可能導致此實施例的修改，諸如均化器、錐形波導及光纖的排除，或甚至，例如，一濾波器及均化器一起排除以形成包括準直器及集光器的一固態光學元件。其他設計可包括以一透鏡來代替準直器來收集來自光源的光線且將其對準到濾波器或均化器上。
暗場照明模組260之細節現在參照第7圖來說明。
照明單元265a、265b等位於環261及照明物件140的周圍。應指出的是，一照明單元可以是一LED或可包括一LED及一或更多個光學組件，諸如透鏡、鏡子等。
一孔262可被配置成收集部分從物件140反射\散射到成像用光學器件120的光線。應指出的是：
a.　照明單元265k、265a等中的任一者可包括一群組一或更多個LED且可包括光學器件，諸如透鏡；
b.　該等照明單元可稠密地覆蓋環的所有周邊區域或僅其的一部分。
c.　所有照明單元不必相同-即其中的一部分可能具有不同的顏色或形狀以實現不同的暗場照明模式。
d.　該等照明單元可在不同的時刻被啟動。如上所述者，控制器210、脈衝產生器220及帶狀電纜230用於操作有不同參數(即時序、脈衝形狀、脈衝持續時間、脈衝速率、脈衝電流等)的不同照明單元(或相同照明單元)之不同的LED。這能夠在一單一物件掃描期間使用不同的成像模式-即，使用不同的照明角度、不同的顏色等。
為了簡化說明起見，第7-10及15-18圖之照明單元265a、265b、265k、266a、266k、267a及267k由半圓來描繪。包括在每一照明單元中的光學器件可將來自一或更多個LED的光脈衝偏轉向一所欲方向。一所欲方向可與照明單元之一或更多個LED的一光軸重合(或平行)，但是可能偏離該光軸。前者繪示於第8及9圖中，而後者繪示於第7及10圖中。
該等照明單元可被置放成一環形-在一或更多個環的周圍(或內部)。
當該等照明單元被配置在多個環中時-該等環可能是同心環，可能被置於不同的高度上或二者皆有。
照明單元可以一垂直方式或以其他定向方式來安裝。不同環的不同照明單元可定向為不同的角度。當在垂直配置中時，照明單元的一底板(可支撐一或更多個LED)可能是垂直的-也就是該照明單元瞄準與FOV(視場)平面平行或近似平行的一個方向。照明單元之光軸不一定與該照明單元所瞄準的方向重合。
第7圖提供垂直安置被連接至一環261的一單環式照明單元265a-265b及265k的一俯視圖及一截面圖(沿一垂直平面)。環261包括用以透過串聯連接的照明單元來傳送高電流脈衝的裝置。此裝置可以是，例如撓性PCB。在環261的中心處可能有一孔262，孔262允許在一物件上明場照明以及收集從該物件朝向成像路徑反向散射或反射的光線。
第8圖提供連接至一環261的一單環式直線導向照明單元265a及265k的一截面圖(沿一垂直平面)。該等照明單元可被定向成使得它們的光軸可指向該物件且它們瞄準FOV的中心。
第9圖提供一雙環式直線導向照明單元265a及266a的的一截面圖(沿一垂直平面)。一環比另一環具有較小的直徑且可被置於另一環上方以形成一半穹頂(或一局部半穹頂)結構。上環之照明單元與下環相較具較小的俯仰角。該等照明單元的此二光軸均導向該物件且它們瞄準FOV的中心。第12a圖繪示一對向角601、一俯仰角602及一方位角603的定義。這提供FOV處增強的照明強度及較大的角度覆蓋範圍，或能夠在低與高照明角度(俯仰角)之間選擇。
第10圖提供堆疊在一起以增強FOV的照明強度且增大角度覆蓋範圍的雙環式垂直照明單元265a、265k、266a及266k的一截面圖(沿一垂直平面)。一環可能具有比另一環小的直徑且可被置於另一環上方以形成一半穹頂(或一局部半穹頂)結構。
第9及10圖之照明模組可實現不同操作模式的利用，其中在每一模式中僅屬於較大俯仰角或較小俯仰角的LED被操作。
第15圖繪示一照明模組，其利用在一照明單元連同光導前方的一透鏡陣列。每一光導的出光孔徑位於每一透鏡的焦點。每一光導可接收自屬於每一照明單元的一群組LED發射出的光線。與一光導相關聯的一照明單元中的每一LED將其光線聚焦到其關聯光導中。因此，來自每一LED或一照明單元(可包括若干LED)的光線被引導穿過該光導且接著被關聯透鏡聚焦\成像到物件之FOV上。
透鏡275a可被置於照明單元265a前方。透鏡275k可被置於照明單元265k前方。透鏡276a可被置於照明單元266a前方。透鏡276k可被置於照明單元266k前方。透鏡277a可被置於照明單元267a前方。透鏡277k可被置於照明單元267k前方。可能有各種不同形狀及大小的其他層級的照明單元及透鏡依需要填充物件上方的整個半球形空間。這些透鏡中的每一者自一照明單元接收一光脈衝且將其聚焦到該物件(或置放在透鏡與物件之間的另一光學組件)上達一所欲照明區域大小。依光學透鏡系統設計及要求而定，該物件上方的照射區域可以是圓形、矩形或任一所欲形狀及大小。
應指出的是，照明模組以一圓形區域來照射受驗物體，其中光通量從視場(FOV)中心向外減小(依設計而定)。
應指出的是，此類透鏡(275a、276a、277a、275k、276k及277k)可後接其他圖式之各該照明單元(或包括在其他圖式之各該照明單元中)。
這些透鏡中的每一者可將來自每一照明單元的光線聚焦到整個所需FOV上-如第13及14圖中所示者。
參照第13圖-發自一單一LED晶粒256k、被分別指定為紅、綠及藍的三組射線，即265k(3)、265k(1)及265k(2)被任意選出(綠及紅射線發自LED晶粒邊緣而藍射線發自LED晶粒中心)。透鏡275k將來自LED的光線聚焦到一視場141上。所需的FOV大小由LED晶粒大小、透鏡特性及LED與透鏡的距離及透鏡與FOV的距離來決定。可以看出，使用無限組發自LED晶粒的射線，在被透鏡聚焦之後，該等射線將充滿整個FOV。
第13圖繪示透鏡275k之焦距281及FOV 141與透鏡275k之間的距離282。
由於來自一環中的所有LED的光線貢獻給同一FOV，故第14圖之結構可在FOV 141上實現高輻照度。除此之外，其在圓形方向提供整個FOV 141方位角上的良好光強度均勻性。關於角度表示，參照第12a圖。
一環之俯仰角依LED及其關聯透鏡的特性及它們相對於FOV中心的位置而定。在FOV中的每一個任意點上，假定相較於與照明源的距離足夠地小，則同一角度覆蓋範圍內可保持近乎相同的強度(W/Sr)。較大的角度覆蓋範圍可藉由利用另外的LED環來實現，如第9及10圖中所示者。
回參第13圖-透鏡275k可被置於LED前方且可被定形及置放成保留光脈衝的亮度。
一環式照明單元之環形定位可在FOV提供一均勻的光通路，該環覆蓋一稱作角度覆蓋範圍、與對向角中心成比例的照明角度範圍。各個被設計不同俯仰角的若干此類照明環從而可在FOV產生若干光斑，每一光斑覆蓋一不同範圍的照明角度且當全部組合在一起時，它們將提供一較大的角度覆蓋範圍。不同應用場合之檢驗需求的不同照明角度範圍(即不同的角度覆蓋範圍)可藉由將不同的環開關切換到導通狀態來實現。
第14圖繪示一環式照明單元265a-265e的一部分。一照明單元的每一LED可後接一透鏡-諸如透鏡275a-275e。每一LED位於其關聯透鏡的焦平面上。所有透鏡均將光脈衝導向該物體。如關於第13圖所述者，來自每一LED的光線充滿整個視場。依據第14圖，在存在一照明光源之處該物件的FOV方位角上將充滿來自不同方向的光通量，且因此光線將來自由照明源完全充滿之一環的360度。因此，例如，以相同俯仰角及相同對向角瞄準照明環的FOV中心的一點「看見」方位角上來自不同方向的幾乎相同的光線量。因此，由於完全被照明源充滿之照明環而在FOV產生的光影像是在FOV的每一點處有一均勻輻照度且當從FOV中心瞄準該環時在所有方向上有均勻強度(W/Sr)的一光通路。
第11圖繪示一實施例，該實施例說明在使用反射鏡而非透鏡時該環的光學作用。一組集光器270被排列在一孔262周圍且被配置成有效地收集來自整合到集光器中的LED 265的光線且將其聚焦於物件140上的一所欲視場。該集光器可以是由一具有高折射指數的厚實材料，諸如像 聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，PMMA)的塑膠或其他高折射指數材料製成的抛物面集光器或其他曲面形狀的集光器。集光器邊界反射由於從裝置邊界全內反射及由於一反射塗層所致的光線，該反射塗層可以或可以不存在於集光器的外表面上。
在第11圖中，該等集光器被繪示為空心橢圓集光器，包括用以收集且集中發自關聯LED的光線的反射部分271及一可使光脈衝經由其傳播到物件的透明部分272。此結構可針對每一樣本使用最佳化照明角度。
如上所述者，並非所有LED都應在一單一的高電流短持續時間脈衝中啟動。例如，不同環的LED可在不同時刻啟動。又如-在同一環中但在不同照明單元中的LED可在不同的時刻啟動。
可基於以下至少一者來選擇同時啟動哪些LED：(i)俯仰及方位角，(ii)高度，(iii)照明模式及(iv)顏色。
應指出的是，在同一掃描期間有不同的模式(角度、高度、顏色)，即獲得每一掃描區域的兩張影像，其中一影像可使用低俯仰角照明來獲得且另一重疊區域影像可使用一高俯仰角照明來獲得。
第15及16圖繪示依據本發明之一實施例的一照明模組的一部分。
依據此實施例，多個照明單元之LED被排列成組。每一組LED中不同LED之光脈衝之光譜互不相同。來自同一組LED中的LED的光脈衝被導向一單一的光導。因此，來 自LED 265a及265b的光線經由耦合光學器件295a及295b被導向光導285a，光導285a「混合」這些光脈衝且輸出的光脈衝所具有的光譜可能為來自該組LED中的LED的光脈衝之光譜疊加。光導285a可後接聚焦光學器件275a，將該等光脈衝聚焦到物件上。因此-此實施例使用一光導幾乎混合二光譜範圍且將產生的混合譜聚焦到一FOV上且可利用先前實施例的所有優勢。
一最佳的光導混合器可以是一六角形萬花筒，其混合且均質化光導輸出的光線。均質化程度依光源之光特性及萬花筒特性而定。基本上，一較窄光源光錐可能需要一與光錐角正切的倒數成比例的一較大萬花筒長度。
此實施例在實施上可能比前一實施例需要更多的應用空間。然而，此實施例所包含在內的優勢可以是使用同一光學系統且得到額外的優勢-即控制FOV所需光譜且實現針對每一種顏色的全角度覆蓋範圍，如同在前一實施例中一樣。
雖然第16圖繪示一對LED，該對LED後接耦合光學器件，耦合光學器件後接一光導及聚焦光學器件，但是第16圖是一截面圖，僅繪示一單一的LED、一單一的耦合光學器件、光導及聚焦光學器件。假定該等LED被排列成環形，其他LED及耦合光學器件沿該環放置而由第15圖頁面延伸出。
每一光源可使用一適當的光學器件來耦合到一光導入口孔中。該光導混合且均質化其輸出孔處的二譜。混合的光譜可接著聚焦於FOV以產生一混合譜強度影像(即一光 斑)，該影像可被控制以選擇一單色影像或一混色影像。
此實施例中的光源還可包括RGB或RGBY或任一混合晶粒類型的一LED。在此實例中，耦合光學器件與光導可能並不是必要的。
第17圖繪示該照明模組的一部分，其進一步包括一分光(干涉)濾鏡299a，分光(干涉)濾鏡299a可位於耦合光學器件295a及295b與光導285a之間。此分光濾鏡299a可保持每一色譜的亮度且仍維持控制顏色及實現每一種顏色之全角度覆蓋的其他特徵。
第18圖繪示，例如，三環式照明單元621-623、PCB基本元件641-643、帶狀電纜611-613、中間連接器601-603及LED驅動器691-693。中間連接器601-603被連接在PCB基本元件641-643與帶狀電纜611-613之間。每一環中的LED被連接至PCB基本元件641-643，提供結構支撐及電氣連接，使得照明單元621-623之LED可以以各種不同的方式連接，諸如但並不限於一串聯方式。該等PCB基本元件，一旦提供串聯連接。單元611-613使用一與帶狀線電纜構想很相像的聚亞醯胺及黏合帶來形成。第18圖也繪示一不按比例的帶狀電纜611截面-其包括兩個細長導體611(1)及611(2)以及夾置在611(1)與611(2)之間的一細長絕緣聚亞醯胺材料611(3)連同黏合帶。
第21-25圖繪示依據本發明之各種不同實施例之系統的不同部分。
第21圖是依據本發明之一實施例的環形支撐元件269及三個照明單元621-623之仰視圖。第22圖是依據本發明之一實施例的環形支撐元件269、三個照明單元621-623及一彈簧元件712的一俯視圖。第23圖是依據本發明之一實施例的第一照明單元621的一部分的一俯視圖。第24圖是依據本發明之一實施例的第一照明單元621的一部分的一仰視圖。第25圖是依據本發明之一實施例的透鏡陣列段810(1)-830(4)的一示意圖。
該系統包括三個同心照明單元621-623，它們的大小及(組裝後)裝配高度可能不同。每一照明單元包括多透鏡。第一照明單元621被置於第二照明單元622頂部，而最下方的照明單元是第三照明單元623。
參照第23圖，每一照明單元可包括：
a.　一環形(水平)底座720。
b.　多個連接器，諸如：
i.　外部連接器730，每一者包括連接至該環形底座的一水平部分731，及一垂直部分732。
ii.　內部連接器750。
c.　一LED底座元件740，可以是撓性的，由撓性材料製成或由彼此連接以便能夠在不同片段之間活動的一PCB之片段製成。LED被連接至LED底座元件740。
應指出的是，任一可與環形底座720整合的連接器可以，例如是被定形為一與該環形底座垂直且其中形成有窗口的圓柱體。LED可被安放成面對由內部連接器750形成的窗口(諸如窗口752)。
依據本發明之一實施例，該透鏡陣列可作用為一內部連接器-該透鏡陣列中的每一透鏡之模具可包括可插入一LED的一空間。
LED底座元件740被連接至一或更多個連接器。第21-24圖繪示被置於(組裝後)外部連接器730之垂直部分732與內部連接器750之一垂直部分之間的LED底座元件740。在插入到LED底座元件740中之後，這些連接器(730、750)可彼此固定。固定可由諸如螺絲等的各種不同的緊固元件來完成。
連接器的數目及它們的形狀可能與第21-24圖中所示者不同。
LED被連接至該LED底座元件且可提供串聯連接。第23圖繪示LED底座元件740連接至從外部連接器730延伸出的帶狀線。應指出的是，內部與外部連接器中的任一者可包括多個獨立部分-可相繼地連接至環形底座。
不同照明單元的環形底座可彼此連接-較佳地是在LED底座元件連接到每一照明單元之後。三個環形透鏡陣列265、266及267可直接或經由附加的連接元件被連接至該等環形底座中的一或一個以上。
依據本發明之一實施例，每一透鏡陣列被分成四段-沿虛擬的垂直軸彼此分離-每一者均涵蓋約90度的一角度範圍。對應於同一角度範圍的不同照明單元之照明段可彼此連接。參照第25圖-每一照明單元(261、262及263)中的每一透鏡陣列被分成四部分且不同透鏡陣列的對應部分可連接在一起。因此-第一照明單元261之透鏡陣列被分割成四段810(1)、810(2)、810(3)及810(4)。第二照明單元262之透鏡陣列被分割成四段820(1)、820(2)、820(3)及820(4)。第三照明單元263之透鏡陣列被分割成四段830(1)、830(2)、830(3)及830(4)。第25圖繪示部分重疊的不同透鏡陣列。當彼此連接時，對應的透鏡陣列部分可彼此連接-因此，段810(1)、820(1)及830(1)彼此連接。段810(2)、820(2)及830(2)彼此連接。段810(3)、820(3)及830(3)彼此連接。段810(4)、820(4)及830(4)彼此連接。
每一組段可連接至第三照明單元263之環狀圈720。每一組段可包括一銷，該銷與形成於環狀圈270中的一凹槽匹配以防止該組段相對於照明單元261-263之LED旋轉或移動。這些凹槽在第24圖中表示為840。不同組的段也藉由第22圖中所示之彈簧元件而彼此頂推(因而防止不必要的移動)-其中一彈簧元件頂推段810(1)-810(4)中的每一者。
應指出的是，該等照明單元可被相繼地連接-從該環狀圈開始，LED底座及其他結構元件且最後將該等透鏡陣列段固定到這些元件上。
第21-25圖中所示之所述結構可以是高度精確的-且因此改良該等照明單元的光學性能。另外或可替代地，大多數組件(諸如環形底座720、外部支撐元件730及內部結構元件750)可由可輔助消散LED啟動時所產生的熱的導熱材料(諸如金屬)製成。
該等透鏡(透鏡陣列段)被整合到機械元件(720、730)中且此一配置也是非常緊密的。
應指出的是，每一環的透鏡陣列可與其他環的透鏡陣列分離。
第19及20圖繪示依據本發明之不同實施例的方法800及900。
第19圖繪示依據本發明之一實施例的方法800。方法800可藉由上述照明模組或系統中的任一者來執行。
方法800從階段810，藉由一發光二極體(LED)驅動器來產生一高電流短持續時間驅動信號開始。
階段810可後隨階段820，經由一帶狀電纜將該高電流短持續時間驅動信號發送至一群組LED；其中該帶狀電纜可包括具有一高形狀因數及一低阻抗低電感因數的多導體；其中該群組LED包含至少一LED。
階段820可後隨階段830，響應於該高電流短持續時間驅動信號藉由該群組LED來發射至少一光脈衝。
階段830可後隨階段840，藉由該光脈衝來照射物件。
階段810-840可重複多次，用以照射該物件的一或更多個區域。一移動可被引入階段810-840之重覆中。
第20圖繪示依據本發明之一實施例，用以檢驗一物件的方法900。
方法900可從階段910，藉由一發光二極體(LED)驅動器來產生一高電流短持續時間驅動信號開始。
階段910可後隨階段920，經由可包括具有一高形狀因數、低阻抗及一低電感因數的多導體的一帶狀電纜將該等高電流短持續時間驅動信號發送至一群組LED；其中該群組LED包括至少一LED。
階段920可後隨階段930，響應於該等高電流短持續時間驅動信號藉由該群組LED來發射多個光脈衝。
階段930可後隨階段940，藉由該等光脈衝來照射該物件。
階段940可後隨階段950，響應於來自一受驗物體的光線藉由一感測器來產生檢測信號；該受驗物體可以是一半導體晶圓或一印刷電路板。
階段950可後隨階段960，處理該等檢測信號。
階段910-960可重複多次，用以照射該物件的一或更多個區域。一移動可被引入到階段910-960之反覆運作中。
方法800及900中的每一者可包括以下步驟：
a.使用具有可能低於或超過100安培的一電流的一高電流高短持續時間驅動信號。
b.使用一高電流短持續時間驅動信號，其具有可能超過以一連續照明模式運作時提供給該群組LED之最大容許電流的一電流。
c.使用具有可在8到40範圍之間變化的一高形狀因數的一帶狀電纜。
d.使用具有可超過30的一高形狀因數的一帶狀電纜。
e.藉由多群組LED來產生光脈衝，每群組LED由一帶狀電纜來供電。
f.獨立控制多群組LED中的每組LED。
g.使用一群組LED，排列成一環形且其中每一LED可後接用以將來自該LED的光線導向一物件的光學器件。
h.藉由多群組LED來發射多個光脈衝，其中該多群組LED排列成一同心環形且其中每一LED可後接用以將來自該LED的光線導向一物件的光學器件。
i.使用包括多組LED的一群組LED；每一組LED中不同LED之光脈衝的光譜互不相同。
j.將來自同一組LED中的LED的光脈衝導向一單一的光導；及藉由每一光導來輸出光脈衝，該光脈衝具有的光譜可能是來自該組LED中的LED的光脈衝之光譜的疊加。
k.藉由多群組LED向位於第一平面上的多個空心集光器發射多個光脈衝；藉由每一空心集光器來接收該多個光脈衝；及藉由每一空心集光器將來自該群組LED的一光脈衝導向可被置於該第一平面外的一物件。
l.使用被置放成一環形的LED群組；其中該多個空心集光器具有一抛物面形狀且自該照明模組的一中心徑向延伸。
m.藉由被置放成一半穹頂形的多群組LED來發射多個光脈衝。
n.　利用來自該群組LED的光脈衝來照射一準直器；藉由該準直器來對準該多個光脈衝以提供準直的光脈衝；藉由一光譜濾波器來光譜過濾該等準直的光脈衝以提供濾波的光脈衝；藉由一均化器來增加該等濾波光脈衝的照明均勻性以提供均勻化光脈衝；及藉由一集光器來將該等均勻化光脈衝集中到一光導上。
o.　使用一集光器，該集光器是一複合型抛物面集光器；且其中該濾波器屬於一組可替換濾波器。
該等方法中的任一者可包括以下步驟：
a.　經由該帶狀電纜及一LED底座元件將該高電流短持續時間驅動信號發送一群組LED；且其中該LED底座元件被耦合至該群組LED的至少一部分；其中LED底座元件被連接至至少一連接器；其中該至少一連接器被耦合至一環形底座；其中該至少一連接器及該環形底座由導熱材料製成；及藉由該至少一連接器及該環形底座消散由至少一部分之LED所產生的熱。
b.　響應於該等高電流短持續時間驅動信號藉由多群組LED來發射多個光脈衝；其中該多群組LED被耦合至多個LED底座元件、多個連接器及多個環形底座；其中不同的LED底座元件被連接至多個同心環形底座。
c.　響應於該等高電流短持續時間驅動信號藉由多群組LED來發射多個光脈衝；其中該多群組LED被耦合至多個LED底座元件、多個連接器及多個環形底座；其中該多個環形底座被置於不同高度且其中一透鏡陣列的至少一段被連接至每一環形底座。
d.　響應於該等高電流短持續時間驅動信號藉由多群組LED來發射多個光脈衝；其中該多群組LED被耦合至多個LED底座元件、多個連接器及多個環形底座，其中該多個環形底座被置於不同高度且透鏡陣列的多個段被連接至一單一的環形底座。
e.　經由多透鏡陣列段來引導該多個光脈衝，其中該多透鏡陣列段在組裝後藉由彈簧元件彼此頂推。
f.　經由多透鏡陣列段來引導該多個光脈衝，其中透鏡陣列段因裝配高度與角度範圍中的至少一者而互不相同。
本發明可藉由利用習知的工具、方法及組件來實施。因此，此類工具、組件及方法的細節並未在本文中詳述。在先前說明中，許多特定細節被提及，諸如典型線的截面形狀、偏向單元的數量等，以提供對本發明的深入理解。然而，應認識到的是，本發明在不依靠具體提及的細節下也可實施。
僅本發明之示範性實施例及其多樣性的一些範例在本揭露中被繪示及描述。應理解的是，本發明能夠用在各種不同的其他組合及環境中且能夠在本文所表達的發明構想的範圍內更改或修改。
雖然本發明的某些特徵已在本文中說明及描述，但是現在熟於此技者將想到許多修改、替換、更改及等效物。因此，應理解的是，後附申請專利範圍欲涵蓋落入本發明之真正精神內的所有此類修改及更改。
10a、10b、20．．．射線
100．．．系統
110．．．攝影機
120．．．成像用光學器件
121．．．虛擬平面
122、123、124、501、502、503、504．．．光學組件
122．．．光學組件/成像透鏡
123．．．光學組件/分光鏡
124．．．光學組件/物鏡的一轉輪
129．．．機械元件
130．．．平台
140．．．物件
141．．．視場
200．．．照明模組
210．．．控制器/资料控制器
220．．．高電流脈衝電流產生器/LED驅動器/脈衝產生器
230．．．帶狀電纜
240．．．光源模組
250．．．明場模組
251．．．照明單元
252．．．準直器
253．．．集光器
254．．．可選擇的濾波器模組
256．．．均化器
256k．．．單一LED晶粒
260．．．暗場模組/錐形波導/暗場路徑/暗場照明單元
261．．．環
262．．．孔
265、266、267．．．環形透鏡陣列
265．．．LED/環形透鏡陣列
265a-265e、265k、266a、266k、267a、267k．．．照明單元
265a、265b．．．照明單元/LED
265k(3)、265k(1)、265k(2)．．．射線
269．．．支撐元件/環形支撐元件
270．．．纖維/集光器/環狀圈
271．．．反射部分
272．．．透明部分
275a-275e、275k、276a、276k、277a、277k．．．透鏡
275a．．．透鏡/聚焦光學器件
280．．．光纖/端面
281．．．焦距
282．．．距離
285a．．．光導
295a、295b．．．耦合光學器件
299a．．．分光(干涉)濾鏡/分光濾鏡
300．．．影像電腦
400．．．系統控制器
500．．．明場路徑/機械元件
501．．．鏡子
502．．．視野限度
503．．．孔徑光闌
504．．．光導
601．．．對向角
602．．．俯仰角
603．．．方位角
601-603．．．中間連接器
611-613．．．帶狀電纜/單元
611(1)、611(2)．．．細長導體
611(3)．．．細長絕緣聚亞醯胺材料
621-623．．．照明單元/同心照明單元
621．．．照明單元/第一照明單元
622．．．照明單元/第二照明單元
623．．．照明單元/第三照明單元
641-643．．．PCB基本元件
691-693．．．LED驅動器
712．．．彈簧元件
720．．．環形(水平)底座/環形底座/環狀圈/機械元件
730．．．外部連接器/連接器/外部支撐元件/機械元件
731．．．水平部分
732．．．垂直部分
740．．．LED底座元件
750．．．內部連接器/連接器/內部結構元件
752．．．窗口
800、900．．．方法
810~840、910~960．．．階段
810(1)-810(4)．．．透鏡陣列段/段
820(1)-820(4)、830(1)-830(4)．．．段
840．．．凹槽
第1圖繪示一先前技術放電燈的一時序圖；
第2圖繪示依據本發明之一實施例的一系統；
第3-18圖繪示依據本發明之各種不同實施例的系統之不同部分；以及
第19-20圖繪示依據本發明之各種不同實施例的方法；以及
第21-25圖繪示依據本發明之各種不同實施例的系統之不同部分。
10a、10b．．．射線
120．．．成像用光學器件
140．．．物件
200．．．照明模組
210．．．控制器/资料控制器
220．．．高電流脈衝電流產生器/LED驅動器/脈衝產生器
230．．．帶狀電纜
240．．．光源模組
250．．．明場模組
260．．．暗場模組/暗場路徑/暗場照明單元

Claims (25)

  1. 一種照明模組，其包含：一LED驅動器；一帶狀電纜，包含具有一高比率形狀因數及低阻抗及一低電感因數的多導體；該形狀因數是該帶狀電纜之寬度與該帶狀電纜之厚度之比；一群組發光二極體(LED)，包含至少一LED；該群組LED經由該帶狀電纜耦合至該LED驅動器；其中該LED驅動器配置成驅動一高電流短持續時間驅動信號經過該帶狀電纜來啟動該群組LED；且其中該群組LED配置成響應於該高電流短持續時間驅動信號來發射至少一光脈衝。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之照明模組，其中該高電流短持續時間驅動信號具有一超過100安培的電流。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之照明模組，其中該高形狀因數超過30。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之照明模組，包含多群組LED，每一群組藉由一帶狀電纜來供電。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之照明模組，包含多群組LED，每一群組LED是獨立於其他群組LED地被控制。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之照明模組，其中該群組LED被排列成一環形且其中每一LED後接用以將來自該LED的光線導向一物件的光學器件。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之照明模組，包含被排列成 一同心環形的多群組LED且其中每一LED後接用以將來自該LED的光線導向一物件的光學器件。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之照明模組，其中該群組LED包含多組LED；其中每組LED中不同LED的光脈衝之光譜互不相同；其中來自同一組LED中之LED的光脈衝導向一單一的光導；其中每一光導配置成輸出光脈衝，該等光脈衝具有來自該組LED之LED的光脈衝之光譜疊加的一光譜。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之照明模組，包含位於一第一平面的多群組LED及多個空心集光器；其中每一空心集光器被置放成自一群組LED接收光脈衝，且將來自該群組LED的光線導向被置於該第一平面外的一物件。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之照明模組，其中該群組LED被置放成一環形；其中該多個空心集光器具有一抛物面形且自該照明模組的一中心徑向延伸。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之照明模組，包含一準直器、一濾波器、一均化器及一集光器；其中該群組LED被配置成藉由光脈衝來照射該準直器；其中該準直器對準該等光脈衝以提供準直的光脈衝；其中該濾波器被配置成光譜過濾該等準直的光脈衝以提供濾波的光脈衝；其中該均化器被配置成增加該等濾波光脈衝的一照明均勻性以提供均勻化光脈衝；其中該集光器被配置成 將該等均勻化光脈衝集中到一光導上。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之照明模組，其中該集光器是一複合型抛物面集光器；且其中該濾波器屬於一組可替換濾波器。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之照明模組，進一步包含：一LED底座元件，耦合至該群組LED的至少一部分；至少一連接器，配置成將連接至該LED底座元件；一環形底座，耦合至該至少一連接器；其中該至少一連接器及該環形底座由用以消散至少一部分之該等LED所產生之熱的導熱材料製成。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之照明模組，包含多個LED底座元件；多個連接器及多個環形底座；其中複數個LED被連接至每一LED底座元件；其中不同的LED底座元件被連接至多個同心環形底座。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之照明模組，其中該多個環形底座置於不同高度且其中一透鏡陣列的至少一段被連接至每一環形底座。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之照明模組，其中該多個環形底座置於不同高度且透鏡陣列的多個段被連接至一單一的環形底座。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之照明模組，進一步包含一組裝後藉由彈簧元件彼此頂推的多段透鏡陣列。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之照明模組，包含多透鏡陣 列段，其中透鏡陣列段因裝配高度與角度範圍中的至少一者而互不相同。
  19. 一種用以檢驗物件之檢驗系統，包含：一感測器，用以響應於來自一受驗物體的光線而產生檢測信號；該受驗物體是一半導體晶圓或一印刷電路板；一處理器，用以處理該等檢測信號；及一照明模組，包含：一LED驅動器；一群組發光二極體(LED)，包含至少一LED；該群組LED耦合至該LED驅動器；照明光學器件；其中該LED驅動器配置成藉由驅動一高電流短持續時間驅動信號來啟動該群組LED；其中該高電流短持續時間驅動信號具有一超過100安培的電流；且其中該群組LED響應於該高電流短持續時間驅動信號來發射至少一光脈衝；其中該等照明光學器件將至少一光脈衝導向該受驗物體。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之檢驗系統，其中該LED驅動器經由包含具有一高形狀因數、一低阻抗及一低電感因數的多導體的一帶狀電纜而被耦合至該群組LED；其中該形狀因數是該帶狀電纜之寬度與該帶狀電纜之厚度之比。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之檢驗系統，其中該高電流短持續時間驅動信號具有一超過200安培的電流。
  22. 如申請專利範圍第19項所述之檢驗系統，其中該高電流短持續時間驅動信號具有一超過300安培的電流。
  23. 一種用以照射一物件的方法，該方法包含以下步驟：藉由一發光二極體(LED)驅動器來產生一高電流短持續時間驅動信號；經由一帶狀電纜將該高電流短持續時間驅動信號發送至一群組LED；其中該帶狀電纜包含具有一高形狀因數、一低阻抗及一低電感因數的多導體；其中該群組LED包含至少一LED；其中該形狀因數是該帶狀電纜之寬度與該帶狀電纜之厚度之比；響應於該高電流短持續時間驅動信號藉由該群組LED來發射至少一光脈衝；及藉由該光脈衝來照射該物件。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之方法，其中該高電流短持續時間驅動信號具有一超過100安培的電流。
  25. 一種用以檢驗一物件的方法，該方法包含以下步驟：藉由一發光二極體(LED)驅動器來產生高電流短持續時間驅動信號；將該等高電流短持續時間驅動信號發送至一群組LED；其中帶狀電纜包含具有一高形狀因數及一低電感因數的多導體；其中該群組LED包含至少一LED；響應於該等高電流短持續時間驅動信號藉由該群 組LED來發射多個光脈衝；藉由該等光脈衝來照射該物件；響應於來自一受驗物體的光線藉由一感測器來產生檢測信號；該受驗物體是一半導體晶圓或一印刷電路板；及處理該等檢測信號。
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