[发明专利]线性聚光器

说明书

技术领域

本发明大体而言涉及聚光器，且具体而言涉及用于将多向光源的光聚集至线性目标区域的光学元件。

背景技术

在所属领域中，已知各种的用于将线性光源的光聚集至线性目标区域上的光学系统。人们已投入大量的研究及设计资源来开发能构成紧凑型扩展光源的高效光源，包括如二极管，这些扩展光源能从接近于点的位置发出多向光。然而，传统的光学组件并不能理想地将此种紧凑型扩展光源的光聚集至线性目标区域上。

发明内容

本发明的实施例提供一种适于将光源的光聚集至线性目标区域上的新颖光学元件。这些元件既包含反射面也包含折射面，所述反射面与折射面设置成以不同方式聚集所述光源所发出的不同部分的光。这些元件提供相对高的聚光角及相对低的像差水平，从而高效且准确地将光会聚及聚集至线性目标区域上。尽管下文所述的光学元件特别适合与如LED等紧凑型扩展光源一起使用，然而其也可适合与如白炽灯等其他扩展光源一起使用。

这些新颖的光学元件可用于各种的应用中。在某些实施例中，使用一个或多个此种元件与探测器阵列相结合地对扫描光学检验系统中的线性区域进行照明，所述探测器阵列捕捉从被照明区域反射的光或者穿过被照明区域的光(例如背光)并将代表所检验物体的信号输出至处理器进行处理，例如判断在物体中是否存在缺陷。本文中所用术语“反射光”包括但不限于从被照明表面镜反射或漫反射(散射)的光。

结合附图阅读下文对本发明实施例的详细说明，将能更全面地理解本发明。

附图说明

图1a为根据本发明实施例的一种用于对平面衬底进行自动化光学检验的系统的高度简化的示意图；

图1b为根据本发明另一实施例的一种用于对平面衬底进行自动化光学检验的系统的高度简化的示意图；

图2为根据本发明实施例的线性照明单元的示意图；

图3为根据本发明实施例的聚光器的示意性剖视图，其显示光线轨迹；

图4为根据本发明实施例的图3所示聚光器的示意性等角图，其显示在垂直切向上在弧矢面中的光线轨迹；

图5为根据本发明实施例的图3所示聚光器的示意性等角图，其显示在数个不同切向上在弧矢面中的光线轨迹；

图6a-6c为根据本发明实施例的聚光器的示意性侧视图，其显示在不同的所选切向角情况下照明光线的投影；

图7为根据本发明一实施例的聚光器的示意性侧视图，其显示数个紧凑型扩展发光器的重叠照明区域；

图8及9为根据本发明替代实施例的聚光器的示意性剖视图，其包含在各自弧矢面中的光线轨迹；

图10为根据本发明另一实施例的聚光器的示意性剖视图；

图11为根据本发明实施例的聚光总成的示意图；

图12为根据本发明另一实施例的聚光总成的示意性剖视图；

图13为根据本发明又一实施例的聚光总成的示意性剖视图；以及

图14为根据本发明实施例的图像采集总成的简化侧视图。

具体实施方式

图1a为根据本发明实施例的用于对一物体22进行自动化光学检验的系统10的高度简化的示意图。物体22通常包含上面形成有图案的大体平面结构，包括但不限于如裸印刷电路板、经过组装的印刷电路板、平板显示器或半导体晶片。至少一线性照明单元24对物体22表面上的线性目标区域26进行照明。在本说明书中及在下文权利要求书中所用的术语“目标区域”既包含作为表面上的实际被照明实体区域的目标区域(尤其如图1A及1B中所示)，也包含空中照明区域，空中照明区域是悬置于空间中用于界定线性光源的区域，其可用作辅助照明光学器件(例如下游的柱面透镜或椭圆柱形反射器)的输入。

现在结合下面的附图对照明单元24进行详细说明。探测单元28捕捉区域26的图像。通常，探测单元28包含一排或多排光学探测器，这些光学探测器具有适当的图像采集光学器件(未显示)，以用于将从区域26反射的光聚焦至探测器上，此在所属领域中众所周知。另一选择为可通过由背光(在图1a中未显示)提供的透射光视需要对区域26提供照明。

移动总成30在箭头31所示的方向上平移物体22，以在物体表面上的整个所关心区域(其中所关心区域可包含整个表面或仅包含一部分表面)上方对目标区域26进行扫描。另一选择为所述移动总成可通过平移照明单元24及探测单元28来扫描目标区域。包含图像处理电路的计算机控制器32控制系统10的各元件，并接收及处理由探测单元28所产生的电子图像信号。由此，图像处理器便能够将探测单元所形成的各连续图像组合成所关心区域的完整的二维图像，并对图像进行分析，以探测缺陷并以其他方式对物体表面进行检验。