[发明专利]光源的平面阵列所发射的收敛光线的获得

说明书

技术领域

本发明涉及以收敛光线来照明物体。

背景技术

物体反射光线的方式是不同的，从在现有技术中获知的朗伯(Lambertian)(在朗伯(Lambert)之后)的完全散射(diffuse)到完全镜射(specular)(在反射镜(speculum)之后)。如果物体是实质为朗伯，其性质在于：表面以本质上和角度无关的效率来反射光线，则该物体的照明是相对简单的。在这种情况下，物体的图像的均匀性仅仰赖于入射照明的均匀性和强度。一个朗伯物体的实例是纸张，其可由一单点状的光源来充分照明。

如果物体是实质为镜射且期望的照明是亮场照明，则光源将由观察者直接看到。这可以通过以一个偏离(off)角度放置相机来实现，该偏离角度和光源的偏离角度相同，甚至镜射物体的反射角度和入射角度互补。在这种情况下，光源本身必须具有朗伯发射器的特性且必须涵盖所投射的视野。

在实质散射反射的朗伯物体与实质镜射反射的物体之间存在一极大类别的物体，其表面既不是实质为朗伯也不是实质为镜射。针对这些物体，从光源反射到观察者或传感装置的光线的量取决于入射照明的强度与入射的角度。

设计用于成像物体的照明系统需要以一个特定的方向指引光线，一般为朝向要成像的物体。实现这个的通常方式为以物体的方向指向或瞄准光源。这个瞄准可以相当复杂。例如，由Baldwin等人于2003年7月10日提出的美国专利申请案第10/616,548号的美国专利公告第2004/0141175号，提出从不同方向来瞄准如发光二极管(LED)的光源的一个实例，以实现在实质固定照明角度的物体的均匀照明而不管该物体的位置在何处。

一般使用暗场(darkfield)环灯(ringlight)从多个方向照明物体。使用现有技术产生的暗场环灯包括LED，其包括基本聚光(condensing)透镜，此透镜安装到例如四个单独的电路板段(segment)，使得LED可以自不同方向倾斜朝向该物体。每个电路板段以适合的角度安装，且定位使得它的能量朝向该物体。LED的主要光线收敛于预定的位置。虽然这种排列提供了足够的照明，但它的实现有困难。例如，制造、装配及互连四个单独的电路板组件是昂贵的。

发明内容

因此，较佳的是将暗场环灯的光源(例如：LED)装配到单一电路板，以降低零件数、零件成本、组装时间、与组装成本。同样较佳的是由于较少的互连而提高可靠度。

在一个实施例中，提出一种用来检查半导体或其它物体的成像装置。该成像装置包括用于成像从物体反射的光线的一个或多个成像透镜，以及平面电路板。该成像装置还包括附接到平面电路板的第一光源、以及附接到平面电路板的第二光源。该成像装置进一步包括用于指引来自第一光源的光从第一方向朝向该物体的第一菲涅耳(Fresnel)棱镜、及用于指引来自第二光源的光从第二方向朝向该物体的第二菲涅耳棱镜。

在一个实施例中，一种暗场环灯包括：用于发射第一光束的第一光源、用于发射实质平行于第一光束的第二光束的第二光源、及用于重新指引第一光束和第二光束的一个或多个光学元件，使得第一光束和第二光束在期望的位置收敛。

在一个实施例中，一种用于照明物体的方法，包括：发射第一光束、发射实质平行于第一光束的第二光束、以及重新指引第一光束和第二光束，使得这些光束在选定的位置收敛。

在一个实施例中，一种用于制造检查系统的光源，包括：用于重新指引二个或更多实质平行的光束朝向要成像的物体的装置、以及用于改变至少一个光束的散度的装置。

其他的方面和优点将参考附图，在下面优选实施例的详细描述中变得明显。

附图说明

图1是传统的成像装置的示意图。

图2是根据一个实施例的用于获得收敛光线的成像装置的示意图。

图3是根据一个实施例的用于降低收敛光线的散度的成像装置的示意图。

图4是根据一个实施例的用于提高收敛光线的散度的成像装置的示意图。

具体实施方式

在一个实施例中，光线由光源的平面阵列发射和指引以照明被观察的物体。典型地，虽然本发明没有如此受限，光源的平面阵列可运用于制造零件的自动的特征化和/或检查。这些制造零件包括半导体。半导体的类别可具有非普通的双向反射分布函数，藉以表示从朗伯(Lambertian)到镜射(specular)不同的照明特性。众所周知的是：准确检查例如半导体的某些制造零件所需要的时间受限于降低整体生产率的效率的任何误差。根据一个实施例的照明装置降低关于照明检查中的误差，并且因此有助于制造过程的整体效率。