專利名稱：用曲面光學(xué)元件來照射被檢查物體的系統(tǒng)和方法
用曲面光學(xué)元件來照射被檢查物體的系統(tǒng)和方法相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)要求提交日期為2010年1月18日的美國臨時(shí)專利序號(hào)61/295，785的優(yōu)先權(quán)，其通過引用結(jié)合于此。
背景技術(shù)：
當(dāng)前實(shí)現(xiàn)廣角覆蓋照射的慣例是基于多個(gè)(多于一個(gè))光源和相應(yīng)的以專門方式布置的照射光學(xué)器件。如果需要聚焦照射，不同光源的焦線(focal line)應(yīng)該相互重合。 這導(dǎo)致了一些技術(shù)困難(在光學(xué)機(jī)械、集成、校堆和對(duì)準(zhǔn)方面)，其需要高精度并且限制了成本的降低。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，提供了一種照射和集光單元。該照射和集光單元可以包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，可以是檢查系統(tǒng)的一部分，等等。該照射和集光單元可以包括至少具有第一軸的半柱面反射器；平行于第一軸的線光源；平行于第一軸的分束器。分束器和線光源被設(shè)置在半柱面反射器和被檢查物體之間。線光源可以被安排為在第一角度范圍上照射半柱面反射器。半柱面反射器可以被安排為將來自線光源的光聚集到被檢查物體上以形成平行于第一軸的線狀光。分束器可以被安排為將從被檢查物體反射的在第二角度范圍內(nèi)的光射向集光器。第二角度范圍可以小于第一角度范圍。第二角度范圍可以超過20度。第一角度范圍可以超過40度。集光器可以包括物鏡和傳感器；其中物鏡將來自分束器的光聚焦到傳感器上。所述照射和集光單元可以包括接近線光源放置的光束操縱器，該光束操縱器用于在光射到半柱面反射器上之前處理從線光源發(fā)射的光。所述照射和集光單元可以包括接近線光源放置的用于確定第一角度范圍的光束操縱器。所述照射和集光單元可以包括光束操縱器，該光束操縱器可以包括可移動(dòng)菲涅爾透鏡。分束器可以被安排為接收可以由半柱面反射器聚集的光的至少大部分，以及將從被檢查物體反射的光的至少大部分射向集光器。分束器可以被安排為在可以垂直于被檢查物體的假想平面內(nèi)引導(dǎo)從被檢查物體反射的光。半柱面反射器的半徑可以是分束器和被檢查物體之間距離的至少2倍；并且半柱面的半徑可以是線光源和被檢查物體之間距離的至少4倍。半柱面反射器的半徑可以是分束器和被檢查物體之間距離的大約3倍；并且半柱面的半徑可以是線光源和被檢查物體之間距離的大約6倍。
半柱面反射器的開口可以相對(duì)于被檢查物體的平面而定向。半柱面反射器可以是橢圓柱面反射器的一部分。根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，可以提供一種照射和集光單元，其可以包括(a)具有沿著第一方向的線形截面和沿著第二方向的凹形截面的曲面光學(xué)元件，其中曲面光學(xué)元件包括面向被檢查物體的至少一個(gè)反射區(qū)域和至少由部分透明的材料制成的窗口 ； (b)與曲面光學(xué)元件的第一軸平行的線光源。線光源可以設(shè)置在曲面光學(xué)元件和被檢查物體之間。 線光源可以被安排為在第一角度范圍上照射曲面光學(xué)元件。曲面光學(xué)元件可以被安排為將來自線光源的光聚集到被檢查物體上以形成平行于第一軸的線狀光；以及其中所述窗口可以被設(shè)置為允許來自被檢查物體的可以在第二角度范圍內(nèi)的光的至少一部分傳播到集光器，該集光器具有可以相對(duì)于被檢查物體的平面的假想法線而定向的集光軸。曲面光學(xué)元件的第一軸可以平行于第一方向。所述凹形截面可以限定可以在90 度到180度之間的內(nèi)接角。由曲面光學(xué)元件確定的開口可以相對(duì)于被檢查物體的平面而定向。第二角度范圍可以超過20度。第一角度范圍可以超過40度。所述照射和集光單元可以包括接近線光源放置的光束操縱器，該光束操縱器用于在光射到部分反射光學(xué)元件上之前處理從線光源發(fā)射的光。所述照射和集光單元可以包括接近線光源放置的用于確定第一角度范圍的光束操縱器。所述照射和集光單元可以包括光束操縱器，該光束操縱器可以包括可移動(dòng)菲涅爾透鏡。所述窗口可以被成形和設(shè)置為接收來自被檢查物體的光的至少大部分。曲面光學(xué)元件的半徑可以是線光源和被檢查物體之間距離的至少4倍。曲面光學(xué)元件的半徑可以是線光源和被檢查物體之間距離的大約6倍。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種照射被檢查物體的方法。該方法可以包括由線光源在第一角度范圍上照射至少具有第一軸的半柱面反射器；由半柱面反射器將來自線光源的光聚集到被檢查物體上以形成平行于第一軸的線狀光；和由分束器將來自被檢查物體的在第二角度范圍內(nèi)的光射向集光器；其中線光源平行于第一軸；其中分束器平行于第一軸；其中分束器和線光源被設(shè)置在半柱面反射器和被檢查物體之間。所述方法可以包括在光射到半柱面反射器上之前，通過光束操縱器處理來自線光源的光。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種照射被檢查物體的方法。該方法可以包括 由線光源在第一角度范圍上照射曲面光學(xué)元件；由曲面光學(xué)元件將來自線光源的光聚集到被檢查物體上以形成平行于第一軸的線狀光；和由具有相對(duì)于被檢查物體的平面的假想法線而定向的集光軸的集光器收集來自被檢查物體且穿過曲面光學(xué)元件的窗口的、在第二角度范圍內(nèi)的光；其中曲面光學(xué)元件具有沿著第一方向的線形截面和沿著第二方向的凹形截面；其中曲面光學(xué)元件包括面向被檢查物體的至少一個(gè)反射區(qū)域和至少由部分透明的材料制成的窗口 ；其中線光源平行于曲面光學(xué)元件的第一軸；并且其中線光源位于曲面光學(xué)元件和被檢查物體之間。
所述方法可以包括在光射到曲面光學(xué)元件上之前，通過光束操縱器處理來自線光源的光。


本發(fā)明在這里只是通過示例的方式參照附圖進(jìn)行描述。關(guān)于現(xiàn)在對(duì)圖的細(xì)節(jié)的具體討論，要強(qiáng)調(diào)的是，所示出的細(xì)節(jié)是舉例而言的，并且是為了說明性地討論本發(fā)明的各種實(shí)施例。在這些圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的照射和集光單元、被檢查物體和機(jī)械臺(tái)的橫截面視圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的照射和集光單元、被檢查物體和機(jī)械臺(tái)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的照射和集光單元、被檢查物體和機(jī)械臺(tái)；圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的照射和集光單元的一部分、被檢查物體、機(jī)械臺(tái)和多個(gè)光束的橫截面視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的照射和集光單元的一部分、被檢查物體、機(jī)械臺(tái)和多個(gè)光束的橫截面視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的照射和集光單元的一部分、被檢查物體和機(jī)械臺(tái)的橫截面視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的照射和集光單元、被檢查物體和機(jī)械臺(tái)的橫截面視圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的照射和集光單元和被檢查物體；圖9是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的照射和集光單元的一部分、被檢查物體、機(jī)械臺(tái)和多個(gè)光束的橫截面視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的照射和集光單元的一部分、被檢查物體、機(jī)械臺(tái)和多個(gè)光束的橫截面視圖；以及圖11和12示出了根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的方法。
具體實(shí)施例方式因?yàn)閷?shí)施本發(fā)明的裝置大部分由本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的電子物件和電路組成，所以為了了解和理解本發(fā)明的基本概念并且為了不使得本發(fā)明的教導(dǎo)模糊和偏離，將不會(huì)比上面所述的被認(rèn)為是必要的那些內(nèi)容更進(jìn)一步地解釋電路的細(xì)節(jié)。在下面的具體描述中，許多具體細(xì)節(jié)被陳述以提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本發(fā)明可以不需要這些具體細(xì)節(jié)而施行。在其他例子中，眾所周知的方法、過程和部件沒有被詳細(xì)描述以不致使本發(fā)明模糊。本發(fā)明通過提供基于單光源方法的簡單、便宜和容易集成的光學(xué)設(shè)計(jì)，克服了多個(gè)光源的集成所引起的困難。這種新方法允許極簡約的設(shè)計(jì)，而仍然提供好的、不降低的性能。下面示出了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。一些實(shí)施例包括光柱面(half cylinder)反射器，如圖1-5所示。一些實(shí)施例包括曲面(curved)光學(xué)元件，如圖6_10所示。圖1-5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的照射和集光單元100和被檢查物體120，其中一些圖還示出了機(jī)械臺(tái)90。
照射和集光單元100可包括a.具有第一軸44的半柱面反射器140。b.平行于第一軸44的線光源130。c.平行于第一軸44的分束器160。分束器160和線光源130位于半柱面反射器 140和被檢查物體120之間。d.接近線光源放置的光束操縱器150，用于在光射到半柱面反射器上之前處理從線光源發(fā)射的光。e.集光器170，其可包括一個(gè)或多個(gè)透鏡(例如物鏡)以及傳感器，諸如線陣相機(jī) (line camera)。例如，集光器170可以包括物鏡和傳感器。物鏡可將來自分束器160的光聚焦到傳感器上。線光源130被安排為在第一角度范圍上(圖4中71所示)照射半柱面反射器140。 線光源130可以是細(xì)長的——在線狀光(a line of light) 10的方向上較長。線光源130 可包括光纖、發(fā)光二極管(LED)陣列、熒光或LED管，等等。半柱面反射器140被安排為將來自線光源130的光(可選地是由光束操縱器150 處理過的光)聚集到被檢查物體120上，從而形成平行于第一軸44的線狀光10。半柱面反射器140可具有高反射的(閃亮表面處理的)內(nèi)表面。半柱面反射器140可以是空心圓柱，就這一點(diǎn)而言，S卩，半柱面反射器140的高反射表面與其第一軸44之間的空間是空的。分束器160被安排為將從被檢查物體120反射并且在第二角度范圍內(nèi)(圖4中72 所示)的光射向集光器170。分束器160可以是窄且細(xì)長的，并且可以以不同的角度(例如45度)安放。分束器160可作為窗口，以將聚焦的照射光傳輸?shù)奖粰z查物體120上，并且作為折疊鏡(folding mirror)，以將成像光軸110并從而將物體所反射的光束彎折90度。第二角度范圍72可以比第一角度范圍71小或者可以比第一角度范圍71大。角度范圍71和72可以是相等的。第一和第二角度范圍中的至少一個(gè)是寬的從而提供大的數(shù)值孔徑(NA)。例如，第一角度范圍71可以大于20度并小于160度。圖4示出的第一角度范圍71遠(yuǎn)大于第二角度范圍72，而圖5示出的兩個(gè)范圍基本上彼此相等。在圖4和5中都用箭頭示出了光的傳播。箭頭21和22限定了從光源130和光束操縱器150射向半柱面反射器140的光的邊界。箭頭23和M限定了由半柱面反射器140聚焦到被檢查物體120的光的邊界。箭頭25和沈限定了經(jīng)由分束器160射向集光器170的光的邊界。圖4中大部分被半柱面反射器140反射的光沒有通過分束器160射向集光器，而圖5示出了分束器160將所有來自被檢查物體120的光射向集光器。根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，分束器160可以將來自被檢查物體120的光的任何部分(從一大部分到一小部分)射向集光器170。分束器160可被安排為在與檢查物體120垂直的假想平面內(nèi)引導(dǎo)從被檢查物體 120反射的光——如圖1-5所示，但不是必須如此。分束器160也可以將在不與被檢查物體120的平面垂直的平面內(nèi)傳播的光射向集光器。光束操縱器150可接近線光源130放置，以便在光射到半柱面反射器140上之前處理從線光源發(fā)射的光。圖1-6示出了光束操縱器150平行于線光源130，但不是必須如此。光束操縱器 150可以在沿第一軸44的方向上較長而在與被檢查物體和第一軸44垂直的平面內(nèi)較短。光束操縱器150可以例如確定第一角度范圍71。它可以包括例如下列一個(gè)或多個(gè)(i)薄的平面透明配件；(ii)可移動(dòng)的圓柱形菲涅爾透鏡；(iii)微棱鏡或微透鏡陣列 (一維的和二維的)，(iv)光束成形擴(kuò)散器，(ν)光束成形DOE(衍射光學(xué)元件)，和(vi) HOE (全息光學(xué)元件)。光束操縱器150可以例如擴(kuò)散光、散射光、改變光束的形狀、等等。根據(jù)本發(fā)明不同的實(shí)施例，半柱面反射器140、光源130和分束器160之間的空間關(guān)系可以不同。a.例如，半柱面反射器140的半徑R 14可以等于150mm，半柱面反射器140的最高點(diǎn)和被檢查物體120之間的距離H 11可以是180mm，光源130的中心點(diǎn)和被檢查物體120 之間的距離DL 12可以是25mm，分束器160中心點(diǎn)和被檢查物體120之間的距離DC 13可以是51mm。b.圖1中集光器170和分束器160被安置在相同高度上，因此集光器170的中心點(diǎn)和被檢查物體120之間的距離也可以是51mm。c.在另一例子中，R可以等于DC的大約3倍，以及DL的大約6倍。H可以小于R 或者大于R。d.在又一例子中，R可以是DC的至少2倍，R可以是DL的至少4倍。在再一個(gè)例子中，R可以是DC的至少3倍，R可以是DL的至少6倍。在圖1-5中由半柱面反射器140限定的開口相對(duì)于被檢查物體120的平面定向。 注意，開口可以平行于該平面。在圖1中，該定向大約是21度。線狀光10基于被檢查物體120被臺(tái)90機(jī)械移動(dòng)的方向而定向。注意，雖然圖2 示出為90度定向，但是其他定向也可以應(yīng)用。進(jìn)一步注意，在任一圖(圖1-5和6-10中任一圖)中，光軸44可以位于被檢查物體120上方或者被檢查物體120下方。圖3示出了照射和集光單元100包括垂直于線狀光10并位于半柱面反射器140 兩側(cè)的側(cè)鏡51和52。根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，圖6-10示出了照射和集光單元101的至少一部分，有些圖包括機(jī)械臺(tái)90，并且另外還包括或者代之以包括集光器170。圖6-10的照射和集光單元101與圖1-5的照射和集光單元100在下面至少一點(diǎn)上不同a.沒有分束器160 ；b.由具有用于限定窗口 43的至少部分透明的部分的曲面光學(xué)元件40替代半柱面反射器140。窗口 43允許來自被檢查物體120的光向集光器170傳播。注意，雖然圖6_10 示出的曲面光學(xué)元件140僅僅包括曲面部分，但值得注意的是曲面光學(xué)元件140可以包括一個(gè)或多個(gè)非曲面部分。因此，盡管圖6-10涉及曲面光學(xué)元件140的半徑，如果曲面光學(xué)元件140包括曲度部分(curvatur印ortion)和附加部分，那么下文中涉及的半徑是曲面光學(xué)元件140的曲度部分的半徑。c.被檢查物體120、集光器170、光源130、光束操縱器150和曲面光學(xué)元件40之間的不同空間關(guān)系。曲面光學(xué)元件40沿著第一方向(其可以垂直于圖6的平面)具有線形截面，并且沿著第二方向(其可以在圖6的平面內(nèi))具有凹形截面。曲面光學(xué)元件40可包括至少一個(gè)面向被檢查物體120的反射區(qū)域(諸如41和 42)和一個(gè)至少由部分透明的材料形成的窗口 43。圖6示出了反射區(qū)域位于窗口 43的兩側(cè)。值得注意的是窗口 43的位置和窗口 43 的大小，以及部分42和41的位置和大小可以不同于圖6-10中所示的，以便符合所希望的集光角度和集光角度范圍。照射和集光單元101也可包括與曲面光學(xué)元件40的第一軸平行的線光源130，和平行于第一軸44的光束操縱器150。線光源130和光束操縱器150被置于曲面光學(xué)元件40和被檢查物體120之間。線光源130被安排為在第一角度范圍71上照射曲面光學(xué)元件40。曲面光學(xué)元件40被安排為將來自線光源130的光聚集到被檢查物體120上從而形成可平行于第一軸44的線狀光 10。從被檢查物體120反射的光的至少一部分可以通過窗口 43射向集光器170。集光器170可具有相對(duì)于被檢查物體120的平面的假想法線99而定向的集光軸。光可通過第四角度范圍74離開光源130(和可選地，光束操縱器150)。第四角度范圍74可不同于第一角度范圍71。這些角度范圍在圖9中示出。曲面光學(xué)元件40的第一軸44可平行于第一方向。曲面光學(xué)元件40的凹形截面可限定在90度到180度之間的內(nèi)接角(圖6中73所示)。由曲面光學(xué)元件40限定的開口可相對(duì)于被檢查物體120的平面被定向。不同反射區(qū)域(諸如41和43)的反射率可以相同，也可以在不同反射區(qū)域之間或者在相同反射區(qū)域內(nèi)不同。反射區(qū)域41可以是不透明的，而反射區(qū)域43可以是半透明的。例如，反射區(qū)域43 可以具有70%的反射率指數(shù)。反射區(qū)域41可以比反射區(qū)域43具有更高反射率(或者更低反射率)。曲面光學(xué)元件40可以是圓柱形元件的一部分，橢圓柱形元件的一部分，或者其他任何可提供線形聚焦的柱形伸長曲面鏡的一部分。曲面光學(xué)元件40和光源130之間的空間關(guān)系可根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例而不同。 例如，曲面光學(xué)元件40的半徑R14可等于150mm，光源130的中心點(diǎn)和被檢查物體120之間的距離DL 12可以是18. 3mm，由曲面光學(xué)元件40限定的開口可被定向?yàn)榕c被檢查物體120 的平面成大約21度。對(duì)于另一例子，R可以等于DL的大約6倍。對(duì)于另一例子，R可以是DL的至少4 倍，甚至是DL的至少6倍。圖9示出了法線(或者基本法線)照射，其中由中心沿著被檢查物體120的平面的假想法線99的光束來照射被檢查物體120。注意，該照射可偏離法線照射。
圖7示出了在假想法線99 (其可定義照射角)和集光器170的光軸之間的集光角 62。圖7還示出了集光角度范圍61。集光角62 (標(biāo)記B)、集光角度范圍61 (標(biāo)記A)和法線99 (或照射軸)之間的關(guān)系可以基于下面考慮的至少一項(xiàng)而確定a. B可被設(shè)計(jì)為提供非傾斜的圖像外觀(近似等于法線視角，其中B = O)其可產(chǎn)生被檢查物體120的三維元件的基本對(duì)稱圖像。b.因此B可以小于20度。c. B和A可被設(shè)計(jì)為防止對(duì)與被檢查物體(例如塊)的三維元件緊鄰的區(qū)域的不可容忍的遮蔽。一非限制的例子可包括只允許子像素遮蔽。例如，對(duì)于高度大約是50 μ m 的三維物體和12. 7 μ m的物體像素大小，最大值B可以大約是15度。d. B的最小允許值可由照射和集光器件之間的空間關(guān)系所限制——它可以由所謂的光機(jī)約束條件(optical-mechanical constraints)來限定。例如，太小的B可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)械上不安全的光源放置。e.為了消除成像畸變，B的值可以盡可能地相對(duì)于曲面光學(xué)元件40垂直。f. A可以小于B。圖11和12示出了根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的方法1100和1200。方法1100可以通過圖1-5的照射和集光單元100執(zhí)行，而方法1200可以通過圖6-10的照射和集光單元 101執(zhí)行。方法1100可包括步驟1110-1140。步驟1110包括由線光源在第一角度范圍上照射至少具有第一軸的半柱面反射器。線光源平行于第一軸。步驟1120包括由半柱面反射器將來自線光源的光聚集到被檢查物體上以形成平行于第一軸的線狀光。步驟1130包括由分束器將來自被檢查物體的在第二角度范圍內(nèi)的光射向集光器。分束器平行于第一軸；其中分束器和線光源被放置在半柱面反射器和被檢查物體之間。步驟1140包括由集光器的傳感器生成探測(cè)信號(hào)，以及通過在被檢查物體和半柱面反射器之間引入機(jī)械移動(dòng)，由線狀光對(duì)被檢查物體進(jìn)行光學(xué)掃描。方法1100可包括在光射到半柱面反射器上之前通過光束操縱器處理來自線光源的光的步驟1115。步驟1115隨后可以是由半柱面反射器聚集經(jīng)光束操縱器處理后的光的步驟1120。方法1200可包括步驟1210-1240。步驟1210包括由線光源在第一角度范圍上照射曲面光學(xué)元件。曲面光學(xué)元件具有沿著第一方向的線形截面和沿著第二方向的凹形截面；其中曲面光學(xué)元件包括面向被檢查物體的至少一個(gè)反射區(qū)域和至少由部分透明的材料制成的窗口。線光源平行于曲面光學(xué)元件的第一軸。線光源位于曲面光學(xué)元件和被檢查物體之間。步驟1220包括由曲面光學(xué)元件將來自線光源的光聚集到被檢查物體上以形成平行于第一軸的線狀光。步驟1230包括由具有相對(duì)于被檢查物體的平面的假想法線而定向的集光軸的集光器收集來自被檢查物體且穿過曲面光學(xué)元件的窗口的、在第二角度范圍內(nèi)的光。
步驟1240包括由集光器的傳感器生成探測(cè)信號(hào)，并且通過在被檢查物體和半柱面反射器之間引入機(jī)械移動(dòng)，由線狀光對(duì)被檢查物體進(jìn)行光學(xué)掃描。方法1200可包括在光射到曲面光學(xué)元件上之前通過光束操縱器處理來自線光源的光的步驟1215。步驟1215隨后可以是由曲面光學(xué)元件聚集經(jīng)光束操縱器處理后的光的步驟1220。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解上述操作的功能之間的界線僅是示例性的。多個(gè)操作的功能可以被組合成單個(gè)操作，和/或單個(gè)操作的功能可以被分散在其他操作中。此外，可替換實(shí)施例可以包括特定操作的多個(gè)實(shí)例，并且操作的順序在各種其他實(shí)施例中可以被改變。因此，應(yīng)該理解在此描述的結(jié)構(gòu)僅是示例性的，并且事實(shí)上，可以采用實(shí)現(xiàn)相同功能的許多其他結(jié)構(gòu)。簡要但明確而言，實(shí)現(xiàn)相同功能的任何部件布置被有效“關(guān)聯(lián)”以實(shí)現(xiàn)期望的功能。因此，在此組合以實(shí)現(xiàn)特定功能的任意兩個(gè)部件可以被看做彼此“關(guān)聯(lián)”以實(shí)現(xiàn)期望的功能，而與結(jié)構(gòu)或中間部件無關(guān)。同樣，任何兩個(gè)這樣關(guān)聯(lián)的部件也可以被看做彼此“可操作地連接”或“可操作地耦合”以實(shí)現(xiàn)期望的功能。然而，其他修改、變形和替換也是可行的。說明書和附圖因此被看做是示例性的， 而不用于限制。術(shù)語“包括”不排斥除了在權(quán)利要求中列出的那些元件或步驟之外還存在其他元件或步驟。此外，在此使用的術(shù)語“一”或“一個(gè)”可以被定義為一個(gè)或多于一個(gè)。同樣，在權(quán)利要求中使用諸如“至少一個(gè)”和“一個(gè)或多個(gè)”的導(dǎo)語詞匯不應(yīng)被解釋為暗示著，通過不定冠詞“一”或“一個(gè)”引入的另一權(quán)利要求元素將包括這樣引入的權(quán)利要求元素的任何特定權(quán)利要求限制為本發(fā)明僅包括一個(gè)這樣的元素，即使當(dāng)相同的權(quán)利要求包括導(dǎo)語詞匯“一個(gè)或多個(gè)”或“至少一個(gè)”以及諸如“一”或“一個(gè)”的不定冠詞時(shí)。對(duì)定冠詞的使用也是這樣。除非另有說明，諸如“第一”和“第二”的術(shù)語被用于在這些術(shù)語描述的元素之間進(jìn)行任意區(qū)分。因此，這些術(shù)語不必然旨在表示這些元素在時(shí)間或其他方面優(yōu)先。特定措施僅在相互不同的權(quán)利要求中被引用這一情況不表示這些措施的組合不能被加以利用。盡管在此已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的某些特征，但是對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以出現(xiàn)許多修改、替換、改變和等同物。因此，應(yīng)該理解所附的權(quán)利要求旨在覆蓋所有這些落在本發(fā)明的真正精神中的修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種照射和集光單元，包括至少具有第一軸的半柱面反射器；平行于第一軸的線光源；平行于第一軸的分束器；其中分束器和線光源被設(shè)置在半柱面反射器和被檢查物體之間；其中線光源被安排為在第一角度范圍上照射半柱面反射器；其中半柱面反射器被安排為將來自線光源的光聚集到被檢查物體上以形成平行于第一軸的線狀光；以及其中分束器被安排為將從被檢查物體反射的在第二角度范圍內(nèi)的光射向集光器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照射和集光單元，其中第二角度范圍小于第一角度范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照射和集光單元，其中第二角度范圍超過20度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照射和集光單元，其中第一角度范圍超過40度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照射和集光單元，其中集光器包括物鏡和傳感器；其中物鏡將來自分束器的光聚焦到傳感器上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照射和集光單元，進(jìn)一步包括接近線光源放置的光束操縱器，該光束操縱器用于在光射到半柱面反射器上之前處理從線光源發(fā)射的光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照射和集光單元，進(jìn)一步包括接近線光源放置的用于確定第一角度范圍的光束操縱器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照射和集光單元，進(jìn)一步包括光束操縱器，該光束操縱器包括可移動(dòng)菲涅爾透鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照射和集光單元，其中分束器被安排為接收由半柱面反射器聚集的光的至少大部分，以及將從被檢查物體反射的光的至少大部分射向集光器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照射和集光單元，其中分束器被安排為在垂直于被檢查物體的假想平面內(nèi)弓I導(dǎo)從被檢查物體反射的光。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照射和集光單元，其中半柱面反射器的半徑是分束器和被檢查物體之間距離的至少2倍；并且半柱面的半徑是線光源和被檢查物體之間距離的至少 4倍。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照射和集光單元，其中半柱面反射器的半徑是分束器和被檢查物體之間距離的大約3倍；并且半柱面的半徑是線光源和被檢查物體之間距離的大約 6倍。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照射和集光單元，其中半柱面反射器的開口相對(duì)于被檢查物體的平面而定向。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照射和集光單元，其中半柱面反射器是橢圓柱面反射器的一部分。
15.一種照射和集光單元，包括具有沿著第一方向的線形截面和沿著第二方向的凹形截面的曲面光學(xué)元件；其中曲面光學(xué)元件包括面向被檢查物體的至少一個(gè)反射區(qū)域和至少由部分透明的材料制成的窗 Π ；與曲面光學(xué)元件的第一軸平行的線光源；1其中線光源被設(shè)置在曲面光學(xué)元件和被檢查物體之間；其中線光源被安排為在第一角度范圍上照射曲面光學(xué)元件；其中曲面光學(xué)元件被安排為將來自線光源的光聚集到被檢查物體上以形成平行于第一軸的線狀光；以及其中所述窗口被設(shè)置為允許來自被檢查物體的在第二角度范圍內(nèi)的光的至少一部分傳播到集光器，該集光器具有相對(duì)于被檢查物體的平面的假想法線而定向的集光軸。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的照射和集光單元，其中曲面光學(xué)元件的第一軸平行于第一方向；其中所述凹形截面限定在90度到180度之間的內(nèi)接角。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的照射和集光單元，其中由曲面光學(xué)元件確定的開口相對(duì)于被檢查物體的平面而定向。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的照射和集光單元，其中第二角度范圍超過20度。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的照射和集光單元，其中第一角度范圍超過40度。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的照射和集光單元，進(jìn)一步包括接近線光源放置的光束操縱器，該光束操縱器用于在光射到部分反射光學(xué)元件上之前處理從線光源發(fā)射的光。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的照射和集光單元，進(jìn)一步包括接近線光源放置的用于確定第一角度范圍的光束操縱器。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的照射和集光單元，進(jìn)一步包括光束操縱器，該光束操縱器包括可移動(dòng)菲涅爾透鏡。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的照射和集光單元，其中窗口被成形和設(shè)置為接收來自被檢查物體的光的至少大部分。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的照射和集光單元，其中曲面光學(xué)元件的半徑是線光源和被檢查物體之間距離的至少4倍。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的照射和集光單元，其中曲面光學(xué)元件的半徑是線光源和被檢查物體之間距離的大約6倍。
26.一種照射被檢查物體的方法，該方法包括由線光源在第一角度范圍上照射至少具有第一軸的半柱面反射器；由半柱面反射器將來自線光源的光聚集到被檢查物體上以形成平行于第一軸的線狀光；和由分束器將來自被檢查物體的在第二角度范圍內(nèi)的光射向集光器；其中線光源平行于第一軸；其中分束器平行于第一軸；其中分束器和線光源被設(shè)置在半柱面反射器和被檢查物體之間。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，進(jìn)一步包括在光射到半柱面反射器上之前，通過光束操縱器處理來自線光源的光。
28.一種照射被檢查物體的方法，該方法包括由線光源在第一角度范圍上照射曲面光學(xué)元件；由曲面光學(xué)元件將來自線光源的光聚集到被檢查物體上以形成平行于第一軸的線狀光；和由具有相對(duì)于被檢查物體的平面的假想法線而定向的集光軸的集光器收集來自被檢查物體且穿過曲面光學(xué)元件的窗口的、在第二角度范圍內(nèi)的光；其中曲面光學(xué)元件具有沿著第一方向的線形截面和沿著第二方向的凹形截面；其中曲面光學(xué)元件包括面向被檢查物體的至少一個(gè)反射區(qū)域和至少由部分透明的材料制成的窗 Π ；其中線光源平行于曲面光學(xué)元件的第一軸；并且其中線光源位于曲面光學(xué)元件和被檢查物體之間。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，進(jìn)一步包括在光射到曲面光學(xué)元件上之前，通過光束操縱器處理來自線光源的光。
全文摘要
一種照射和集光單元可包括至少具有第一軸的半柱面反射器；平行于第一軸的線光源；平行于第一軸的分束器；其中分束器和線光源被設(shè)置在半柱面反射器和被檢查物體之間；其中線光源被安排為在第一角度范圍上照射半柱面反射器；其中半柱面反射器被安排為將來自線光源的光聚集到被檢查物體上以形成平行于第一軸的線狀光；以及其中分束器被安排為將從被檢查物體反射的在第二角度范圍內(nèi)的光射向集光器。
文檔編號(hào)G02B27/10GK102162926SQ20111004424
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
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