ES2868928T3 - Dispositivo de iluminación de inspección y sistema de inspección - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de iluminación de inspección (100) configurado para irradiar luz de inspección sobre un objeto de inspección (W), el dispositivo de iluminación de inspección (100) comprende: una fuente de luz de superficie (1) para emitir luz de inspección; una lente (2) dispuesta entre la fuente de luz de superficie (1) y el objeto de inspección (W) y configurada para formar sobre el objeto de inspección (W) un ángulo sólido de irradiación de la luz que se emite desde la fuente de luz de superficie (1) y se irradia sobre el objeto de inspección (W) como luz de inspección; caracterizado por un primer medio de filtrado (F1) dispuesto entre la fuente de luz de superficie (1) y la lente (2) y delante de una posición de enfoque o detrás de la posición de enfoque o en la posición de enfoque de la lente (2), el primer medio de filtrado (F1) comprende una pluralidad de porciones (F11, F12, F13) que transmiten cada una únicamente luz que tiene atributos ópticos específicos, estando el primer medio de filtrado (F1) configurado para formar una pluralidad de regiones de ángulo sólido que tienen diferentes atributos ópticos dentro del ángulo sólido de irradiación de la luz de inspección irradiada sobre cada punto del objeto de inspección (W), en el que se puede establecer una forma, un tamaño o una inclinación de las regiones de ángulo sólido, y un atributo óptico como una banda de longitud de onda, un estado de polarización o una cantidad de luz.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de iluminación de inspección y sistema de inspección

Campo técnico

La presente invención se refiere a un dispositivo de iluminación de inspección que se utiliza para inspeccionar un aspecto, un daño, un defecto o algo similar de un producto, por ejemplo, irradiando luz de inspección sobre un producto que es un objeto de inspección. La invención se refiere también a un sistema de inspección.

Técnica anterior

Como ejemplo de un dispositivo de iluminación de inspección para su uso en, por ejemplo, la inspección de la apariencia de un producto, se puede citar un dispositivo de iluminación coaxial mostrado en el Documento de Patente 1, en el que una dirección de formación de imágenes está de acuerdo con una dirección de iluminación para un objeto de inspección. Este dispositivo de iluminación coaxial incluye una fuente de luz configurada para emitir luz de inspección en una dirección paralela a una superficie de objeto de inspección del objeto de inspección, y un espejo de semi-reflectante dispuesto con una inclinación entre el objeto de inspección y un dispositivo de captación de imágenes dispuesto más arriba del objeto de inspección y configurado para reflejar la luz de inspección hacia el objeto de inspección y para transmitir la luz reflejada del objeto de inspección hacia el dispositivo de captación de imágenes. Adicionalmente, los dispositivos de iluminación de inspección según el preámbulo de la reivindicación 1 son conocidos por los documentos DE 11 2013 005764 T5 , WO 2014/087868 A1 , EP 0 735 361 A2 , US 7,295,303 B1 y US 2007/0030477 A1 . Un aparato de inspección que comprende un microscopio óptico se divulga en el documento US 2014/0210983 A1.

En los últimos años, existe la demanda de disponer de la capacidad de detectar un punto característico, como un defecto que es difícil de detectar, incluso con un dispositivo de iluminación de inspección como el descrito anteriormente mediante una imagen capturada del mismo. Más particularmente, hay casos en los que, dado que un producto a inspeccionar no tiene las características superficiales de una superficie de espejo perfecta, el control de precisión del eje óptico y la forma y similares de un ángulo sólido de irradiación para obtener la información de gradación deseada con respecto a un punto de característica en la superficie del objeto de inspección es difícil, e incluso si la luz de inspección puede ser irradiada, puede producirse una variación de contraste significativa dependiendo de la posición en el objeto de inspección en la que el punto de característica está presente, lo que hace difícil identificar el punto de característica.

Por ejemplo, es concebible aumentar la precisión de la inspección limitando el área de irradiación de la luz de inspección sólo al objeto de inspección con el uso de un tope de apertura o similar y, por lo tanto, disminuir la luz dispersa que es luz reflejada o luz dispersada de un objeto de destino no inspeccionado.

Sin embargo, incluso cuando la reducción de dicha luz parásita que entra en el dispositivo de formación de imágenes es posible con el procedimiento descrito anteriormente, en el caso de un defecto muy pequeño o similar, se produce una variación significativa en el brillo de la imagen capturada, lo que hace imposible su detección como un defecto.

Más específicamente, incluso cuando se produce un pequeño cambio en la dirección de reflexión de la luz de inspección irradiada debido a la presencia de, por ejemplo, un pequeño defecto en el objeto de inspección, si este cambio se encuentra en un rango tal que está confinado dentro de un ángulo sólido de observación del dispositivo de formación de imágenes, el brillo de la imagen capturada permanece inalterado, independientemente de la presencia/ausencia del defecto, o si el ángulo sólido de irradiación de la luz de inspección es grande y la inclinación de su eje óptico difiere en diferentes puntos del objeto de inspección, un pequeño cambio en la dirección de reflexión no puede captarse como un cambio en la cantidad de luz dentro del ángulo sólido de observación del dispositivo de formación de imágenes; además, la cantidad de luz dentro del ángulo sólido de observación del dispositivo de formación de imágenes varía irregularmente entre los diferentes puntos del objeto de inspección. En consecuencia, la visión artificial no puede detectar con precisión esos pequeños defectos o similares en el área del objeto de inspección.

Lista de citas

Documentos de patentes

Documento de patente 1: JP 2010-261839A

Sumario de la invención

Problema técnico

La presente invención se ha realizado en vista del estado de la técnica descrito anteriormente, y es un objeto de la misma proporcionar un sistema de inspección y un dispositivo de iluminación de inspección con el que, incluso cuando un punto de característica tal como un defecto es extremadamente pequeño o vago y causa sólo un ligero cambio en la reflexión o dispersión en ese punto de característica, la cantidad de luz dentro de un ángulo sólido de observación de un dispositivo de formación de imágenes puede cambiar en una cierta cantidad, y por lo tanto, los detalles de tal punto de característica minúscula pueden ser detectados, independientemente de donde el punto de característica, entre los puntos de un objetivo de inspección dentro de un área de imagen, está en un campo de visión.

Solución al problema

Es decir, la presente invención se ha realizado sobre la base de un concepto técnico novedoso que, con una configuración en la que las formas, tales como los tamaños, las formas y las inclinaciones, de los ángulos sólidos de irradiación de la luz de inspección emitida desde un dispositivo de iluminación de inspección pueden hacerse uniformes y, dentro de cada uno de los ángulos sólidos de irradiación, el ángulo sólido de irradiación puede dividirse como se desee, de acuerdo con un factor de cambio de la luz distinto de la dirección de propagación, en, por ejemplo, regiones que tienen diferentes longitudes de onda, planos de polarización, cantidades de luz, o similares, y además, esto es ajustable, siendo posible capturar incluso una pequeña cantidad de cambio en la reflexión o la dispersión causada por un defecto minúsculo o similar en un objeto de inspección, dentro de un ángulo sólido de observación de un dispositivo de formación de imágenes, como cambios en la cantidad de luz en las regiones individuales divididas que tienen diferentes bandas de longitud de onda, planos de polarización, o cantidades de luz, y por lo tanto, una imagen que contiene el cambio como información de contraste puede ser obtenida.

Más específicamente, un dispositivo de iluminación de inspección de la presente invención es un dispositivo de iluminación de inspección configurado para irradiar luz de inspección sobre un objeto de inspección y para ser aplicado a un sistema de inspección constituido por el dispositivo de iluminación de inspección y un dispositivo de formación de imágenes para obtener imágenes de la luz reflejada, transmitida o dispersada por el objeto de inspección, el dispositivo de iluminación de inspección incluye una fuente de luz de superficie configurada para emitir luz de inspección; una lente dispuesta entre la fuente de luz de superficie y el objeto de inspección y configurada para formar, sobre el objeto de inspección, un ángulo sólido de irradiación de la luz emitida desde la fuente de luz de superficie e irradiada sobre el objeto de inspección como luz de inspección y un primer medio de filtrado dispuesto entre la fuente de luz de superficie y la lente y delante o detrás de una posición de distancia focal de la lente, centrado alrededor de la posición de distancia focal, estando el primer medio de filtrado configurado para dividir la luz de inspección en regiones de ángulo sólido según se desee, teniendo las regiones de ángulo sólido atributos ópticos parcialmente diferentes para la luz que tiene diferentes bandas de longitud de onda, diferentes planos de polarización o luz que tiene diferentes cantidades de luz, en las que con respecto a un ángulo sólido de observación que se forma en cada punto del objeto de inspección cuando el dispositivo de formación de imágenes visualiza la luz del objeto de inspección, una forma, un tamaño o una inclinación del ángulo sólido de irradiación en su conjunto y las regiones de ángulo sólido que tienen diferentes atributos ópticos dentro del ángulo sólido de irradiación pueden establecerse como se desee de manera que pueda obtenerse un cambio deseado correspondiente al contraste de ese punto para cada una de las regiones de ángulo sólido que tienen atributos ópticos, es decir, que tienen diferentes bandas de longitud de onda, diferentes planos de polarización o diferentes cantidades de luz.

Además, el dispositivo de iluminación de inspección incluye también al menos una de una segunda máscara de apantallamiento y un cuarto medio de filtrado, el cuarto medio de filtrado transmite sólo luz que tiene un atributo específico, en una posición entre la fuente de luz de superficie y la primera máscara de apantallamiento y en la vecindad de una posición en la que de la al menos una de la segunda máscara de apantallamiento y el cuarto medio de filtrado es formada una imagen sobre el objeto de inspección por la lente, en la que un área de irradiación o un motivo de irradiación de la luz de inspección irradiada sobre el objeto de inspección puede generarse como se desee utilizando la segunda máscara de apantallamiento o el cuarto medio de filtrado.

Con el sistema de inspección y el dispositivo de iluminación de inspección descritos anteriormente, la lente y la primera máscara de apantallamiento o el primer medio de filtrado hacen posible formar ángulos sólidos de irradiación sustancialmente uniformes de la luz de inspección irradiada sobre el objeto de inspección en puntos respectivos del mismo y formar las regiones de ángulo sólido descritas anteriormente con diferentes atributos ópticos tales como diferentes bandas de longitud de onda o planos de polarización, o cantidades de luz, según se desee, y además, la lente y la segunda máscara de apantallamiento o el cuarto medio de filtrado hacen posible irradiar la luz de inspección sobre sólo una porción requerida del objeto de inspección o formar un área de irradiación de la luz de inspección con una región que tenga cualquier atributo óptico deseado.

En otras palabras, en el caso en el que, por ejemplo, se utilice un dispositivo de iluminación ordinario que tiene una fuente de luz de superficie o similar, la forma y la inclinación del ángulo sólido de irradiación en cada punto del objeto de inspección están determinadas por la relación entre ese punto del objeto de inspección y la forma de la cara de la fuente de luz del dispositivo de iluminación, y por lo tanto, es difícil obtener una luz de inspección uniforme. Sin embargo, según la presente invención, mientras que las formas y las inclinaciones de los ángulos sólidos de irradiación en los respectivos puntos del objeto de inspección pueden hacerse sustancialmente uniformes, y además, el interior de cada ángulo sólido de irradiación puede dividirse en regiones de ángulos sólidos que tienen diferentes atributos ópticos, es decir, que tienen diferentes bandas de longitud de onda o planos de polarización, o cantidades de luz, la forma de irradiación de los ángulos sólidos de irradiación puede ajustarse. Además, la luz de inspección puede ser irradiada sólo en un área requerida, por lo que se puede evitar la luz parásita del objeto de inspección.

Además, con el fin de que, incluso cuando se produzca un ligero cambio en la intensidad o la dirección de la luz reflejada, la luz transmitida o la luz dispersa debido a un defecto minúsculo o similar en el objeto de inspección, se pueda generar un cambio en la cantidad de luz correspondiente a la porción en la que se produce el cambio en cada región de ángulo sólido con diferentes atributos ópticos dentro de un ángulo sólido de observación del dispositivo de formación de imágenes, la primera máscara de apantallamiento o el primer medio de filtrado hace posible que la forma y el ángulo del ángulo sólido de irradiación de la luz de inspección irradiada sobre cada punto del objeto de inspección puedan establecerse adecuadamente en vista de la relación de los mismos con el tamaño, la forma y el ángulo del ángulo sólido de observación del dispositivo de formación de imágenes. Así, la forma y el ángulo de los ángulos sólidos de irradiación pueden establecerse adecuadamente de acuerdo con las características de la superficie en los puntos de la superficie del objeto. Por lo tanto, los defectos minúsculos y similares pueden detectarse fácilmente o, por el contrario, puede evitarse su detección.

Además, es posible formar ángulos sólidos de irradiación de diversas formas, incluyendo, por ejemplo, una forma en la que, en un ángulo sólido de irradiación en cada punto de un objeto de inspección, sólo la porción central constituye un área oscura, y sólo la porción periférica constituye un área brillante. Es posible obtener imágenes sólo de la luz dispersa formando además regiones de ángulo sólido que tienen diferentes atributos ópticos dentro de un ángulo sólido de irradiación y evitando así que la luz reflejada y la luz transmitida del objeto de inspección entren en el ángulo sólido de observación del dispositivo de formación de imágenes. Es posible, basándose en la relación inclusiva entre la luz reflejada o la luz transmitida y el ángulo sólido de observación, observar un cambio en la dirección de propagación de la luz reflejada o la luz transmitida en el objeto de inspección como información de contraste relativa a cada punto del objeto de inspección. Además, cuando el dispositivo de formación de imágenes incluye un segundo medio de filtrado que permite la formación de imágenes selectiva de las regiones de ángulo sólido que tienen diferentes atributos ópticos dentro de un ángulo sólido de irradiación que se reflejan en el ángulo sólido de la luz reflejada o la luz transmitida, es posible capturar un cambio que se produce en un punto de característica en el objeto de inspección para cada una de las regiones de ángulo sólido que se establecen como se desea. Así, la luz de inspección puede ser irradiada en ángulos sólidos de irradiación en formas apropiadas que se adaptan a varios objetos de inspección o a cambios minúsculos en la luz que ocurren en varios puntos de características a ser detectados.

Para realizar el segundo medio de filtrado de la memoria presente, en el dispositivo de formación de imágenes, por ejemplo, puede adoptarse una configuración en la que la luz reflejada o la luz transmitida del objeto de inspección se dispersa selectivamente para cada uno de los diferentes atributos ópticos, y luego las cantidades de luz resultantes se visualizan individualmente por un sensor óptico, u otra configuración puede adoptarse en la que un filtro que transmite selectivamente sólo la luz que tiene un atributo óptico distinto, de los diferentes atributos ópticos, puede proporcionarse para cada píxel del sensor óptico.

En el caso en el que la luz de inspección que tiene ángulos sólidos de irradiación sustancialmente uniformes de acuerdo con la presente invención se irradia sobre el objeto de inspección, con el fin de permitir la captura de incluso un ligero cambio en el ángulo sólido de la luz reflejada o de la luz transmitida que se produce cuando la dirección de reflexión o la dirección de transmisión se cambia debido a un defecto o similar, la relación entre el ángulo sólido de irradiación de la luz de inspección en el punto de dicho cambio y el ángulo sólido de observación del dispositivo de formación de imágenes puede ajustarse con respecto a las formas, los ángulos y los tamaños de los mismos, de manera que se maximice un cambio en la cantidad de luz dentro del ángulo sólido de observación correspondiente al cambio en el ángulo sólido, y se minimice cualquier otro cambio. Así, sólo el cambio en el ángulo sólido de la luz reflejada o de la luz transmitida puede ser capturado selectivamente. Además, si cualquier región de ángulo sólido deseada que tenga diferentes atributos ópticos se establece además dentro del ángulo sólido de irradiación, los cambios en la cantidad de luz en las respectivas regiones de ángulo sólido pueden observarse simultáneamente, de modo que los cambios en la luz correspondientes a los cambios en la luz en varios puntos de características en el objeto de inspección pueden capturarse continuamente. En consecuencia, aunque es difícil para un dispositivo de iluminación convencional, con el que la forma, el ángulo y el tamaño de los ángulos sólidos de irradiación de la luz de inspección difieren en diferentes puntos de la superficie del objeto de inspección, capturar un ligero cambio en la luz causado por un defecto minúsculo o similar como se ha descrito anteriormente, el dispositivo de iluminación según la presente invención permite capturar dicho ligero cambio.

Con el fin de controlar los tamaños de los ángulos sólidos de irradiación de la luz de inspección irradiada sobre los puntos respectivos del objeto de inspección de manera que sean sustancialmente uniformes, y para permitir el ajuste de la distribución de la inclinación de los ángulos sólidos de irradiación con respecto al centro del eje óptico, la primera máscara de apantallamiento y el primer medio de filtrado, o el tercer medio de filtrado que integra las funciones de ambos, pueden disponerse en una posición delante o detrás de la posición de distancia focal de la lente, centrada alrededor de la posición de distancia focal. En la siguiente descripción, la primera máscara de apantallamiento, el primer medio de filtrado y el tercer medio de filtrado están representados por la primera máscara de apantallamiento. Es decir, los ángulos sólidos de irradiación en los puntos respectivos del objeto de inspección pueden ser ajustados para tener una forma o tamaño deseado cambiando la apertura de la primera máscara de apantallamiento. Además, si la primera máscara de apantallamiento se dispone en la posición de distancia focal de la lente, todos los ejes ópticos de los ángulos sólidos de irradiación de la luz de inspección se vuelven paralelos al eje óptico de la luz de inspección; si la primera máscara de apantallamiento se dispone más cerca de la lente que la posición de distancia focal de la lente, los ángulos sólidos de irradiación de la luz de inspección pueden inclinarse en una dirección en la que la luz de inspección se ensancha; y si la primera máscara de apantallamiento se dispone fuera de la posición de distancia focal de la lente, los ángulos sólidos de irradiación de la luz de inspección pueden inclinarse en una dirección en la que la luz de inspección se estrecha. Como se ha descrito anteriormente, los ángulos sólidos de irradiación de la luz de inspección que tienen un efecto directo sobre el ángulo sólido de la luz reflejada o la luz transmitida del objeto de inspección pueden ajustarse de varias maneras cambiando la posición y la apertura de la primera máscara de apantallamiento, y por lo tanto, la relación entre el objeto de inspección y el ángulo sólido de observación del dispositivo de formación de imágenes para observar la luz reflejada, la luz transmitida o la luz dispersa del objeto de inspección puede optimizarse para obtener la información de contraste deseada. Es decir, con la configuración descrita anteriormente, incluso cuando un sistema óptico de observación que se utiliza no es un sistema óptico telecéntrico, sino un sistema óptico en el que la inclinación del eje óptico del ángulo sólido de observación varía entre el exterior del rango del campo de visión y el centro del eje óptico, para todos los puntos a través de todo el campo de visión, el ángulo sólido de irradiación y el ángulo sólido de observación pueden establecerse en una dirección de reflexión regular.

Además, con respecto a las regiones de ángulo sólido descritas anteriormente que tienen diferentes atributos ópticos, que se establecen como se desee dentro de un ángulo sólido de irradiación, las regiones de ángulo sólido pueden establecerse además como se desee dentro de cada uno de los ángulos sólidos de irradiación que se establecen para ser uniformes en el objeto de inspección. De este modo, no sólo el brillo en cada punto del objeto de inspección se determina simplemente por la relación entre el ángulo sólido de irradiación y el ángulo sólido de observación, sino que también pueden observarse simultáneamente cambios más ligeros en la luz en las regiones de ángulo sólido individuales como cambios en la relación con el ángulo sólido de observación en condiciones sustancialmente iguales para todos los puntos del campo de visión del objeto de inspección, sin necesidad de reajustar por separado la relación entre el ángulo sólido de irradiación y el ángulo sólido de observación con respecto a sus formas, ejes ópticos y similares.

Por lo tanto, en el dispositivo de iluminación de inspección de acuerdo con la presente invención, y el sistema de inspección que utiliza el dispositivo de iluminación de inspección y que también incluye un dispositivo de formación de imágenes para la formación de imágenes de la luz reflejada, transmitida o dispersada por el objeto de inspección, la información de contraste deseada con respecto a un punto de característica minúscula puede obtenerse por las siguientes razones. Dado que el contraste en cada punto del objeto de inspección se determina por la cantidad de luz reflejada, transmitida o dispersada hacia el dispositivo de formación de imágenes desde ese punto del objeto de inspección, y la cantidad de luz se determina a su vez por la relación inclusiva entre el ángulo sólido de la luz reflejada, transmitida o dispersada desde ese punto del objeto de inspección y el ángulo sólido de observación del dispositivo de formación de imágenes, el dispositivo de iluminación de inspección y, por lo tanto, el sistema de inspección tienen la función de ajustar los ángulos sólidos de irradiación, que tienen un efecto directo sobre la luz reflejada o la luz transmitida desde los respectivos puntos del objeto de inspección, de la luz de inspección para que sea sustancialmente uniforme, y además, el interior de cada ángulo sólido de irradiación se divide en cualquier región de ángulo sólido deseada que tenga diferentes bandas de longitud de onda o planos de polarización, o cantidades de luz, de modo que el dispositivo de formación de imágenes pueda observar selectivamente la cantidad de luz para cada región dividida.

A fin de que la información de contraste relativa al objeto de inspección que se visualiza mediante el dispositivo de formación de imágenes exhiba cambios sustancialmente uniformes a lo largo de toda el área de formación de imágenes, las relaciones inclusivas entre los ángulos sólidos de observación que se forman en los puntos respectivos del objeto de inspección mediante el dispositivo de formación de imágenes y los ángulos sólidos de la luz reflejada, la luz transmitida o la luz dispersada desde los puntos respectivos del objeto de inspección tienen que mantenerse sustancialmente uniformes. Esto puede realizarse moviendo la primera máscara de apantallamiento y el primer medio de filtrado, o el tercer medio de filtrado, a una posición delante o detrás de la posición de la distancia focal de la lente, centrada alrededor de la posición de la distancia focal, ajustando así las formas y los tamaños de los ángulos sólidos de irradiación de la luz de inspección y las regiones de ángulos sólidos formadas dentro de los ángulos sólidos de irradiación individuales para que sean sustancialmente uniformes y ajustando también los ángulos de inclinación para que se incluyan en las inclinaciones de los ángulos sólidos de observación en los puntos respectivos del objeto de inspección.

Además, para hacer posible la generación de un área de irradiación, una forma de irradiación o un motivo de irradiación según se desee, manteniendo relaciones sustancialmente uniformes entre los ángulos sólidos de irradiación de la luz de inspección que incide sobre el objeto de inspección y las regiones de ángulo sólido que se forman según se desee dentro de cada ángulo sólido de irradiación con ángulos sólidos de observación para puntos respectivos dentro del área de irradiación, además de, la al menos, una de entre la primera máscara de apantallamiento y el primer medio de filtrado, o el tercer medio de filtrado, al menos una de entre la segunda máscara de apantallamiento y el cuarto medio de filtrado pueden proporcionarse y disponerse en las proximidades de una posición en la que la al menos una de la segunda máscara de apantallamiento y el cuarto medio de filtrado se visualiza sobre el objeto de inspección mediante la lente. Con esta configuración, mientras se mantienen formas, tamaños e inclinaciones sustancialmente uniformes de los ángulos sólidos de irradiación de la luz de inspección y las regiones de ángulo sólido que se forman como se desea dentro de los ángulos sólidos de irradiación, es posible ajustar independientemente tanto el área de irradiación de la luz de inspección sobre el objeto de inspección como los atributos ópticos de dicha área de irradiación, así como los ángulos sólidos de irradiación de la luz de inspección en los puntos respectivos del objeto de inspección y las regiones de ángulo sólido que tienen atributos ópticos específicos.

Para que sea posible inspeccionar fácilmente la forma tridimensional y similares del objeto de inspección, además de la primera máscara de apantallamiento y los primeros medios de filtrado, o los terceros medios de filtrado, se puede utilizar la segunda máscara de apantallamiento en la que se forma un motivo de máscara predeterminado y los cuartos medios de filtrado, y el motivo se puede visualizar en el objeto de inspección. Con esta configuración, debido a los ángulos sólidos de irradiación sustancialmente uniformes y a las regiones de ángulos sólidos que tienen atributos ópticos específicos, que se ajustan mediante el uso de la primera máscara de apantallamiento y los primeros medios de filtrado, el dispositivo de formación de imágenes puede obtener información de contraste que exhibe cambios uniformes en el contraste, y si hay algún problema con la forma del objeto de inspección, se produce una distorsión en el motivo que se obtiene como información de contraste por el dispositivo de formación de imágenes, de modo que el defecto en la forma puede detectarse fácilmente.

Si la forma, el tamaño y la inclinación del ángulo sólido de la luz reflejada o de la luz transmitida en cada punto del objeto de inspección se hacen coincidir sustancialmente con los del ángulo sólido de observación que se forma en ese punto del objeto de inspección por el dispositivo de formación de imágenes, incluso un punto característico minúsculo que esté presente en el objeto de inspección, si lo hay, da lugar a un cambio en la relación inclusiva entre el ángulo sólido de la luz reflejada o de la luz transmitida y el ángulo sólido de observación, de modo que puede obtenerse un cambio en la información de contraste con respecto a ese punto característico minúsculo. La tasa de cambio en la información de contraste basada en un cambio en la relación inclusiva puede controlarse ajustando adecuadamente los tamaños del ángulo sólido de la luz reflejada o la luz transmitida y el ángulo sólido de observación. Sin embargo, sin ningún otro procesamiento, sólo se puede obtener una información de contraste limitada que dependa del tamaño de los dos ángulos sólidos. Para resolver este problema, se forman regiones de ángulo sólido que tienen diferentes bandas de longitud de onda, planos de polarización o cantidades de luz según se desee dentro del ángulo sólido de irradiación en cada punto del objeto de inspección. Entonces, esas regiones de ángulo sólido se reflejan en el ángulo sólido de la luz reflejada o de la luz transmitida en ese punto del objeto de inspección como regiones de ángulo sólido que tienen diferentes bandas de longitud de onda, planos de polarización o cantidades de luz. Por lo tanto, si un cambio en la información de contraste con respecto a un punto de característica se basa en las relaciones inclusivas entre el ángulo sólido de observación y las regiones de ángulo sólido que se reflejan en el ángulo sólido de la luz reflejada o la luz transmitida, pueden detectarse simultáneamente cantidades mínimas de cambio en las respectivas regiones de ángulo sólido.

Esto puede realizarse mediante dos enfoques: uno de estos enfoques es una configuración en la que se proporciona un espejo semi-reflectante para cambiar la dirección de irradiación de la luz de inspección y transmitir la luz del objeto de inspección de manera que sea visualizada por el dispositivo de formación de imágenes, y un eje óptico de un ángulo sólido de observación del dispositivo de formación de imágenes en cada punto del objeto de inspección y un eje óptico de un ángulo sólido de la luz reflejada o de la luz transmitida emitida desde ese punto se hacen coincidir sustancialmente entre sí ajustando adecuadamente un ángulo sólido de irradiación de la luz de inspección en ese punto del objeto de inspección, y el otro enfoque es una configuración en la que un ángulo sólido de observación del dispositivo de formación de imágenes se establece en una dirección que es simétrica a la dirección de irradiación de la luz de inspección con respecto a una línea normal al objeto de inspección, y el eje óptico del ángulo sólido de la luz reflejada o la luz transmitida desde cada punto del objeto de inspección y el eje óptico de un ángulo sólido de observación del dispositivo de formación de imágenes en ese punto del objeto de inspección se hacen coincidir sustancialmente entre sí.

Además, si el dispositivo de formación de imágenes incluye el segundo medio de filtrado, que permite la formación de imágenes selectiva de la luz en las regiones de ángulo sólido que se reflejan en el ángulo sólido de la luz reflejada o de la luz transmitida y que tienen diferentes bandas de longitud de onda, planos de polarización o cantidades de luz, pueden detectarse simultáneamente los posibles cambios de contraste que pueden producirse en función de las relaciones inclusivas de las regiones de ángulo sólido individuales con el ángulo sólido de observación.

Efectos ventajosos de la invención

Como se ha descrito anteriormente, según el dispositivo de iluminación de inspección y el sistema de inspección de la presente invención, es posible ajustar libremente los tamaños y las formas de los ángulos sólidos de irradiación de la luz de inspección irradiada sobre los respectivos puntos de un objeto de inspección y las zonas oscuras del mismo, así como las regiones de ángulo sólido que se forman dentro de cada ángulo sólido de irradiación y que tienen diferentes bandas de longitud de onda, planos de polarización o cantidades de luz. Por lo tanto, las relaciones inclusivas de los ángulos sólidos de la luz reflejada, la luz transmitida o la luz dispersa de los respectivos puntos del objeto de inspección y las regiones de ángulos sólidos que tienen diferentes bandas de longitud de onda, planos de polarización o cantidades de luz y que se reflejan en esos ángulos sólidos con los ángulos sólidos de observación que se forman en los respectivos puntos del objeto de inspección por el dispositivo de formación de imágenes pueden establecerse para ser sustancialmente uniformes. Por lo tanto, incluso los defectos minúsculos y similares que convencionalmente han sido difíciles de detectar pueden ser detectados bajo sustancialmente las mismas condiciones.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1 es una vista en perspectiva esquemática que muestra una apariencia de un dispositivo de iluminación de inspección y un sistema de inspección según una realización de la presente invención.

La FIG. 2 es un diagrama que muestra esquemáticamente una estructura interna de una porción principal para formar un ángulo sólido de irradiación del dispositivo de iluminación de inspección y el sistema de inspección de la realización, y los ángulos sólidos de irradiación en los puntos respectivos de un objeto de inspección.

La FIG. 3 es un diagrama que muestra esquemáticamente la estructura interna de la porción principal para formar un ángulo sólido de irradiación del dispositivo de iluminación de inspección y el sistema de inspección de la realización, con el objeto de inspección colocado de forma inclinada, mostrando también los ángulos sólidos de irradiación en los puntos respectivos del objeto de inspección.

La FIG. 4 muestra un ejemplo de configuración de una primera máscara de apantallamiento y un primer medio de filtrado, así como un tercer medio de filtrado.

La FIG. 5 es un diagrama que muestra esquemáticamente una estructura de un dispositivo de iluminación de inspección y un sistema de inspección para uso de iluminación convencional, y los ángulos sólidos de irradiación en los puntos respectivos de un objeto de inspección.

La FIG. 6 es un diagrama que muestra esquemáticamente una estructura de una porción principal para formar un ángulo sólido de irradiación de un dispositivo de iluminación de inspección y un sistema de inspección según una realización de la presente invención, y los ángulos sólidos de irradiación en los puntos respectivos de un objeto de inspección.

La FIG. 7 es un diagrama que muestra esquemáticamente una estructura de un dispositivo de iluminación de inspección y un sistema de inspección según una realización en la que se proporcionan adicionalmente una segunda máscara de apantallamiento y un cuarto medio de filtrado, y ángulos sólidos de irradiación en puntos respectivos de un objeto de inspección.

La FIG. 8 muestra esquemáticamente una porción principal para formar un ángulo sólido de irradiación de un dispositivo de iluminación de inspección según una realización de la presente invención, y ángulos sólidos de irradiación en puntos respectivos de un objeto de inspección, utilizándose como parámetro la distancia del objeto de inspección de un sistema de inspección.

La FIG. 9 muestra esquemáticamente los ángulos sólidos de irradiación en puntos respectivos de un objeto de inspección, utilizándose como parámetro el tamaño de una abertura de la primera máscara de apantallamiento de un dispositivo de iluminación de inspección y de un sistema de inspección según una realización de la presente invención.

La FIG. 10 muestra las relaciones de un cambio en el ángulo sólido de la luz reflejada debido a una inclinación parcial del objeto de inspección con un ángulo sólido de irradiación y un ángulo sólido de observación.

La FIG. 11 muestra las relaciones de un cambio en el ángulo sólido de la luz reflejada debido a una inclinación parcial del objeto de inspección con un ángulo sólido de irradiación y un ángulo sólido de observación cuando el ángulo sólido de irradiación contiene regiones de ángulo sólido que tienen diferentes atributos ópticos.

La FIG. 12 muestra una comparación entre la iluminación convencional y la iluminación según la presente invención en términos de ángulos sólidos de irradiación.

La FIG. 13 muestra ejemplos de la forma del ángulo sólido de irradiación que puede establecerse según la presente invención.

Descripción de las realizaciones

Se describirá una primera realización de la presente invención.

Un sistema de inspección 200 constituido por un dispositivo de iluminación de inspección 100 de la primera realización y un dispositivo de formación de imágenes C está configurado para proporcionar una denominada disposición de iluminación coaxial utilizando un espejo de semi-reflectante 4 para proporcionar una concordancia entre una dirección de formación de imágenes de un objeto de inspección W y una dirección de iluminación del objeto de inspección W, y se utiliza para hacer que un punto de característica, tal como un defecto que está presente en el objeto de inspección W aparezca como un contraste en una imagen capturada por el dispositivo de formación de imágenes C. Cabe señalar que, en las FIGS. 2 y 5 a 8, un caso con un espejo de semi-reflectante se indica con líneas punteadas, mientras que un caso sin espejo de semi-reflectante se indica con líneas sólidas. Además, un primer filtro F1 sirve como medio para transmitir selectivamente la luz que tiene un atributo específico y formar una región de ángulo sólido compuesta por la luz que tiene ese atributo. En términos del efecto de formar un ángulo sólido, el primer filtro F1 es equivalente a una primera máscara de apantallamiento M1, que forma un ángulo sólido de irradiación apantallando o transmitiendo luz. Así, en las FIGS. 1 a 3 y 6 a 9, el primer filtro F1 y la primera máscara de apantallamiento M1, así como un tercer medio de filtrado F3, que es un componente único en el que se integran las funciones tanto del primer filtro F1 como de la primera máscara de apantallamiento M1, están representados por la primera máscara de apantallamiento M1, y sólo se muestran los números de referencia F1 y F3 junto con M1. En la memoria presente, el "punto de característica", como un defecto en el objeto de inspección W, debe entenderse que incluye una amplia gama de defectos, como un arañazo, una abolladura, una distorsión en la superficie, un defecto en la forma externa, y la presencia/ausencia de un agujero y otros tipos de características.

Como se muestra en la vista en perspectiva de la FIG. 1 y el diagrama esquemático de la FIG. 2, el dispositivo de iluminación de inspección 100 tiene una carcasa sustancialmente tubular. En el interior de esta carcasa y en las partes que conducen al objeto de inspección W y al dispositivo de formación de imágenes C, se forman una trayectoria de luz de irradiación L1 para irradiar una luz de inspección desde una fuente de luz de superficie 1 sobre el objeto de inspección W, y una trayectoria de luz de reflexión/transmisión L2 a lo largo de la cual la luz reflejada o transmitida por el objeto de inspección W circula hasta el dispositivo de formación de imágenes C. En el caso en el que se proporcione el espejo semi-reflectante 4, el dispositivo de formación de imágenes C se monta en un lado de apertura superior de la carcasa, y el objeto de inspección W se coloca en un lado de apertura inferior de la carcasa.

Cabe señalar que, como se muestra en las FIGS. 1 y 2, en el caso en que se proporciona el espejo de semi-reflectante 4, la trayectoria de la luz de irradiación L1 está constituida por una porción que se extiende desde la fuente de luz de superficie 1 hasta el espejo de semi-reflectante 4 y una porción a lo largo de la cual la luz parcialmente reflejada por el espejo de semi-reflectante alcanza el objeto de inspección. Por otro lado, en el caso de que no se proporcione el espejo de semi-reflectante 4, la luz de inspección se irradia directamente sobre el objeto de inspección a lo largo de la trayectoria de luz de irradiación L1, y en el ejemplo mostrado en la FIG. 2, una trayectoria de luz a lo largo de la cual la luz transmitida desde el objeto de inspección W alcanza el dispositivo de formación de imágenes C constituye la trayectoria de luz L2.

En la trayectoria de la luz de irradiación L1, en el orden de desplazamiento de la luz de inspección, están dispuestos la fuente de luz de superficie 1 para emitir la luz de inspección, al menos uno de la primera máscara de apantallamiento M1 y los primeros medios de filtrado dispuestos en una posición delante o detrás de una posición de distancia focal de una lente 2 centrado alrededor de la posición de distancia focal, o en su lugar, el tercer medio de filtrado F3 que tiene las funciones de la primera máscara de apantallamiento M1 y del primer medio de filtrado, y la lente 2 configurada para formar un ángulo sólido de irradiación para el objeto de inspección W a partir de la luz de inspección emitida desde la fuente de luz de superficie 1. En el caso de que se proporcione un espejo de semi-reflectante, además de los componentes anteriores, el espejo de semi-reflectante 4 se dispone inclinado con respecto a la trayectoria de reflexión/transmisión de la luz L2 y a la trayectoria de irradiación de la luz L1 para reflejar parcialmente la luz de inspección hacia abajo. Además, en el caso de que se proporcione una segunda máscara de apantallamiento y un cuarto medio de filtrado para formar un área de irradiación de la luz de inspección, al menos uno de la segunda máscara de apantallamiento M2 y del cuarto medio de filtrado para formar un área de irradiación que tenga un atributo óptico específico se proporciona entre la fuente de luz de superficie 1 y la primera máscara de apantallamiento y el primer medio de filtrado, o entre la fuente de luz de superficie 1 y el tercer medio de filtrado, y en la proximidad de la posición en la que la segunda máscara de apantallamiento M2 y/o el cuarto medio de filtrado se visualiza sobre el objeto de inspección W por la lente 2, y la luz de inspección se irradia sobre el objeto de inspección W. Las funciones específicas proporcionadas por la segunda máscara de apantallamiento, si se proporcionan, se describirán más adelante con referencia a la FIG. 7.

Además, en el caso de que se proporcione un espejo de semi-reflectante, el espejo de semi-reflectante 4 se proporciona en la trayectoria de luz de reflexión/transmisión L2, de modo que la luz reflejada parcialmente transmitida por este espejo de semi-reflectante 4 es observada por el dispositivo de formación de imágenes C. En el caso de que no se proporcione un espejo de semi-reflectante, en el ejemplo mostrado en la FIG. 2, la trayectoria de luz a lo largo de la cual la luz transmitida desde el objeto de inspección W viaja para alcanzar el dispositivo de formación de imágenes C constituye la trayectoria de luz L2. En las FIGS. 1 y 2 no hay más componentes que el espejo semireflectante 4 en la trayectoria de la luz L2; sin embargo, dependiendo de las circunstancias, también puede proporcionarse en la trayectoria de la luz L2 una máscara, un tope de apertura o algo similar para apantallar parcialmente la luz reflejada o transmitida desde el objeto de inspección con el fin de excluir la luz parásita procedente del objeto de inspección.

A continuación, se describirán en detalle las configuraciones, disposiciones, y las funciones de los diversos miembros.

La fuente de luz de superficie 1 tiene una cara emisora de luz 11 que tiene una cara difusora sustancialmente uniforme formada por un LED de tipo chip, una placa difusora o similar, por ejemplo. Además, como se muestra en la FIG. 1, la fuente de luz de superficie 1 está montada de tal manera que puede avanzar o retraerse en la dirección del eje óptico de la luz de irradiación dentro de la carcasa tubular para permitir el ajuste de la posición inicial de irradiación para la luz de inspección. De esta manera, independientemente del control de los ángulos sólidos de irradiación y de las regiones de ángulos sólidos que tienen diferentes atributos ópticos que se forman como se desea dentro de los ángulos sólidos de irradiación por la primera máscara de apantallamiento M1 y el primer medio de filtrado F1, o el tercer medio de filtrado F3 que tiene las funciones de ambos, y el control del área de irradiación por la segunda máscara de apantallamiento, que se describirá más adelante, es posible controlar el grado de uniformidad, la distribución de la luminancia, y similares de la luz de inspección en el objeto de inspección W, con respecto a la trayectoria de la luz de inspección que se determina por las relaciones posicionales entre la primera máscara de apantallamiento M1 y los primeros medios de filtrado f 1, o los terceros medios de filtrado F3 que tienen las funciones de ambos, la segunda máscara de apantallamiento M2, la lente 2, y la fuente de luz de superficie 1. Dado que la trayectoria de la luz de irradiación difiere dependiendo del área de irradiación, si, por ejemplo, la fuente de luz de superficie 1 está preconfigurada con una distribución de luminancia predeterminada, una distribución de la longitud de onda de la luz de emisión, una distribución de las características de polarización, o similares, dicha distribución puede cambiarse o hacerse uniforme, dependiendo del área de irradiación.

Como se muestra en la FIG. 1, la segunda máscara de apantallamiento M2 y el cuarto medio de filtrado están montados de tal manera que pueden avanzar o retraerse en la dirección del eje óptico de la luz de irradiación dentro de la carcasa tubular, de modo que, de acuerdo con la distancia entre la lente 2 y el objeto de inspección, la propia segunda máscara de apantallamiento puede ajustarse para estar en la proximidad de una posición en la que se visualiza en el objeto de inspección. Con esta disposición, como se muestra en la FIG. 7, la luz de irradiación de la fuente de luz de superficie 1 puede ser parcialmente apantallada, o sólo la luz que tiene un atributo específico puede ser apantallada, y la forma de la apertura de la segunda máscara de apantallamiento o la forma de una porción del cuarto filtro que transmite sólo la luz que tiene un atributo específico es formada una imagen sustancialmente en el objeto de inspección W. Por lo tanto, cambiando la forma y el tamaño de la abertura de la segunda máscara de apantallamiento M2 o la forma del motivo del cuarto medio de filtrado, el área de irradiación de la luz de inspección o el área de irradiación a ser irradiada con luz que tiene un atributo específico, en el objeto de inspección W, puede ser ajustada como se desee. Además, este ajuste o configuración puede llevarse a cabo independientemente del control del ángulo sólido de irradiación por la primera máscara de apantallamiento M1 y el primer medio de filtrado F1, o el tercer medio de filtrado F3 que tiene las funciones de ambos, que se describirán más adelante.

La primera máscara de apantallamiento M1 y los primeros medios de filtrado F1, o los terceros medios de filtrado F3, que tienen las funciones de ambos, están dispuestos en una posición entre la lente 2 y la fuente de luz de superficie y delante o detrás de la posición de distancia focal de la lente 2, centrados alrededor de la posición de distancia focal, y están montados de tal manera que pueden avanzar y retraerse en la dirección del eje óptico de la luz de irradiación dentro de la carcasa tubular como se muestra en la FIG. 1. En la memoria presente, tomando la primera máscara de apantallamiento M1 como ejemplo representativo de la primera máscara de apantallamiento M1 y el primer medio de filtrado F1, así como el tercer medio de filtrado F3, que tiene las funciones de ambos, si la primera máscara de apantallamiento M1 está dispuesta en la posición de distancia focal de la lente 2, por ejemplo, todos los ángulos sólidos de irradiación IS en los puntos respectivos del objeto de inspección W tienen el mismo tamaño, forma y ángulo de inclinación, como se muestra en la FIG. 2. Lo mismo ocurre en el caso de que los puntos del objeto de inspección estén a diferentes distancias de la lente 2, como se muestra en la FIG. 3. Además, como se muestra en la FIG. 8, lo mismo es válido independientemente de la presencia o ausencia del espejo de semi-reflectante 4 e independientemente de la distancia entre el objeto de inspección W y la lente 2. La descripción anterior que se ha dado tomando la primera máscara de apantallamiento M1 como ejemplo representativo también se aplica a las regiones de ángulo sólido que están formadas por el primer medio de filtrado F1 y el tercer medio de filtrado F3, que tiene las funciones tanto de la primera máscara de apantallamiento M1 como del primer medio de filtrado F1.

A continuación, se describirá un caso en el que la primera máscara de apantallamiento M1 y el primer medio de filtrado F1, o el tercer medio de filtrado F3, que tiene las funciones de ambos, están situados delante o detrás de la posición de distancia focal de la lente 2, tomando el primer medio de filtrado F1 como ejemplo representativo.

Como se muestra en la FIG. 9(a), en primer lugar, cuando la primera máscara de apantallamiento M1 está situada en las proximidades de la posición de la distancia focal con una porción de transmisión extremadamente pequeña, los ángulos sólidos de irradiación son aproximadamente 0, cuando la primera máscara de apantallamiento M1 está situada más cerca de la lente 2 que la posición de la distancia focal de la lente 2, la trayectoria de la luz de inspección se inclina de manera que se ensancha gradualmente desde el centro del eje óptico como se indica en las líneas sólidas de la FIG. 9(a), y cuando la primera máscara de apantallamiento M1 está situada más cerca de la fuente de luz de superficie 1 que la posición de la distancia focal de la lente 2, la trayectoria de la luz de inspección se inclina de manera que converge en el centro del eje óptico, como se indica en las líneas discontinuas de la FIG. 9(a). Por otro lado, las formas y tamaños de los ángulos sólidos de irradiación de la luz de inspección en los puntos respectivos del objeto de inspección están determinados uniformemente por la forma y tamaño de la apertura de la primera máscara de apantallamiento M1, como se muestra en las FIGs .9(b) y 9(c). Independientemente de lo anterior, las inclinaciones de los ángulos sólidos de irradiación pueden controlarse mediante el control de la posición de la primera máscara de apantallamiento M1.

P1, P2 y P3 en la FIG. 9 denotan puntos respectivos a distancias que indican las posiciones de distancia focal del lado del objeto de la lente 2. Sólo la luz que es dirigida por la lente 2 para desplazarse a lo largo de una trayectoria de luz que es paralela al eje óptico de la luz irradiada desde la fuente de luz de superficie 1 pasa a través de al menos el punto P1. Si la apertura de esta trayectoria de luz que está determinada por la primera máscara de apantallamiento M1 tiene un diámetro "r", por ejemplo, el ángulo sólido de irradiación en el punto P1 está determinado únicamente por la longitud focal "f" de la lente 2 y el diámetro "r" de la apertura, como se muestra en la parte inferior de la FIG. 9. Idealmente, lo mismo ocurre con los puntos P2 y P3, que están situados a la misma distancia de la lente que el punto P1. Además, en los puntos arbitrarios P4 y P5 que están situados más lejos que la distancia focal de la lente 2 también, todos los ángulos sólidos de irradiación tienen idealmente la misma forma y el mismo tamaño que el ángulo sólido de irradiación en el punto P1.

Con respecto a la primera máscara de apantallamiento M1, el primer medio de filtrado F1 y el tercer medio de filtrado F3, como se muestra en la FIG. 4, por ejemplo, una porción de apantallamiento M1 que apantalla sustancialmente la luz forma una abertura que tiene cualquier forma deseada. Aunque en la FIG. 4 se muestra un ejemplo en el que una porción periférica constituye la porción de apantallamiento y una porción central constituye la abertura, una porción de la abertura puede constituir además una porción de apantallamiento. Además, la porción de apantallamiento puede ser también una porción que apantalla sólo la luz que tiene un atributo específico. Además, en la FIG. 4, el primer medio de filtrado F1 está colocado dentro de la abertura de la porción de apantallamiento M1, y en la memoria presente, tres tipos de motivos F11, F12, y F13 para formar respectivas regiones de ángulo sólido con diferentes atributos ópticos están colocados allí. Aunque los motivos mostrados en la memoria presente son concéntricos, los motivos también pueden ser optimizados a cualquier motivo de acuerdo con un punto de interés de la característica en el objeto de inspección. Un único componente en el que se integran la primera máscara de apantallamiento M1 y los primeros medios de filtrado F1 corresponde a los terceros medios de filtrado F3.

Con el uso de la primera máscara de apantallamiento M1 y los primeros medios de filtrado F1, o los terceros medios de filtrado F3, que se muestran en la FIG. 4, se puede formar un ángulo sólido de irradiación IS con respecto a un solo punto P en el objeto de inspección W, como se muestra en la FIG. 11, por ejemplo. La forma más externa del ángulo sólido de irradiación IS está determinada por la abertura en la parte central de la primera máscara de apantallamiento M1. Además, dentro de este ángulo sólido de irradiación, se forman regiones de ángulo sólido IS1, IS2 e IS3 que tienen diferentes atributos ópticos por los primeros medios de filtrado F1, correspondiendo las regiones de ángulo sólido IS1, IS2 e IS3 a los motivos de máscara F11, F12 y F13, respectivamente, de los primeros medios de filtrado F1.

En contraste con la disposición de iluminación descrita anteriormente de la presente invención que es capaz de formar ángulos sólidos de irradiación sustancialmente uniformes, en el caso de una disposición de iluminación convencional que utiliza sólo una superficie de fuente de luz ordinaria, como se muestra en la FIG. 5, los ángulos sólidos de irradiación IS de la luz de inspección tienen diferentes formas, tamaños e inclinaciones en diferentes puntos del objeto de inspección W. Esto se debe a que el ángulo sólido de irradiación IS en cada punto del objeto de inspección W está determinado únicamente por la forma, el tamaño y el ángulo de proyección de la fuente de luz de superficie 1 cuando se observa desde ese punto en la dirección opuesta a la dirección de iluminación. Por otra parte, el ángulo sólido de observación OS en cada punto del objeto de inspección se determina en función de la relación entre la posición de la pupila, la forma de la pupila y el tamaño de la pupila del dispositivo de formación de imágenes C y ese punto del objeto de inspección. El brillo en cada punto detectado por el dispositivo de formación de imágenes C se determina mediante una relación inclusiva entre un ángulo sólido RS de luz reflejada o un ángulo sólido TS de luz transmitida, que refleja directamente el ángulo sólido de irradiación IS en ese punto, y el ángulo sólido de observación OS. En la FIG. 5, esta relación inclusiva difiere de un lugar a otro, y puede observarse que, si los cambios en los ángulos sólidos RS de la luz reflejada o los ángulos sólidos TS de la luz transmitida son pequeños, es difícil obtener las mismas cantidades de cambio de luz en los puntos respectivos de la zona de inspección.

En general, el grado de inclinación de un ángulo sólido de observación distinto del eje óptico principal está determinado por las características de un sistema óptico de formación de imágenes, y cambia concéntricamente con respecto al eje óptico principal, debido a las propiedades de las lentes ordinarias. Para un sistema óptico de formación de imágenes de este tipo, si se desea obtener un cambio uniforme de la luz, en particular, una cantidad uniforme de cambio con respecto a un cambio en la inclinación del ángulo sólido de la luz reflejada o transmitida en cada punto del objeto de inspección, la inclinación del ángulo sólido de irradiación de la luz de inspección en el objeto de inspección puede variarse concéntricamente con respecto al eje óptico principal, y de esta manera, puede mantenerse una relación constante entre el ángulo sólido de irradiación y el ángulo sólido de observación en cada punto.

La FIG. 6 muestra el sistema de inspección 200 que utiliza una parte del dispositivo de inspección de luz100 de la primera realización según la presente invención y que está constituido por el dispositivo de formación de imágenes C. En este sistema de inspección 200, con respecto a los ángulos sólidos de observación OS que son formados por el dispositivo de formación de imágenes C en puntos respectivos del objeto de inspección, la posición de la primera máscara de apantallamiento M1 y el primer medio de filtrado F1, o el tercer medio de filtrado F3, se establece desplazada de la posición de distancia focal de la lente 2, haciendo así que el eje óptico del ángulo sólido RS de la luz reflejada o el ángulo sólido TS de la luz transmitida que refleja directamente el ángulo sólido de irradiación IS en cada punto del objeto de inspección W coincida con el eje óptico del ángulo sólido de observación OS en ese punto. De esta manera, cuando el ángulo sólido RS de la luz reflejada o el ángulo sólido TS de la luz transmitida en cada punto del objeto de inspección W cambia, este cambio puede ser capturado como un cambio en la relación inclusiva con el ángulo sólido de observación OS, es decir, un cambio en el brillo a la misma tasa de cambio en cada punto. Entonces, si el sistema óptico de formación de imágenes es un sistema óptico telecéntrico en el que todos los ejes ópticos de los ángulos sólidos de observación OS en los puntos respectivos del objeto de inspección, que están formados por el dispositivo de formación de imágenes C, se extienden en la misma dirección, fijando la posición de la primera máscara de apantallamiento M1 y el primer medio de filtrado F1, o el tercer medio de filtrado F3 en la posición de la distancia focal de la lente 2 y orientando así todos los ejes ópticos de los ángulos sólidos de irradiación IS para que se formen en la misma dirección, hace posible que los ejes ópticos de los ángulos sólidos de irradiación IS coincidan con los ejes ópticos de los ángulos sólidos de observación OS en los respectivos puntos del objeto de inspección W.

En la memoria presente, la relación inclusiva entre el ángulo sólido de irradiación y el ángulo sólido de observación, así como la información de brillo obtenida por el dispositivo de formación de imágenes, se describirá utilizando la FIG.

10.

En la FIG. 10(a), se presta atención a un punto P en el objeto de inspección W, y suponiendo que la luz de inspección que tiene un ángulo sólido de irradiación IS se irradia sobre el punto P, se muestra cómo cambia el brillo del punto P cuando una superficie del objeto de inspección que contiene el punto P está parcialmente inclinada según $. Más específicamente, se muestra cómo la relación entre un ángulo sólido y un ángulo sólido de observación OS que se forma en el punto P por el dispositivo de formación de imágenes C cambia cuando un ángulo sólido RS de luz reflejada del punto P cambia a un ángulo sólido RS'.

En la FIG. 10(a), las formas y tamaños de los ángulos sólidos RS y RS' de la luz reflejada desde el punto P son iguales a los del ángulo sólido de irradiación IS de la luz de inspección que incide en el punto P. Además, con respecto a la inclinación del ángulo sólido RS de la luz reflejada, el ángulo sólido RS está inclinado desde una línea normal al punto P por un ángulo igual a la inclinación 0 del ángulo sólido de irradiación IS de la luz de inspección en una dirección en la que el ángulo sólido RS y el ángulo sólido de irradiación IS de la luz de inspección son simétricos con respecto a la línea normal. En este caso, si el eje óptico del ángulo sólido de observación OS que se forma en el punto P por el dispositivo de formación de imágenes C coincide con el eje óptico del ángulo sólido RS de la luz reflejada, y el tamaño del ángulo sólido de observación OS es menor que el del ángulo sólido RS de la luz reflejada, el brillo del punto P que es detectado por el dispositivo de formación de imágenes C está limitado por el tamaño de dicho ángulo sólido de observación OS y no cambia incluso cuando el ángulo sólido RS de la luz reflejada se inclina, siempre que la relación inclusiva descrita anteriormente permanezca sin cambios. Sin embargo, se supone que las energías ópticas dentro del ángulo sólido de irradiación IS y los ángulos sólidos RS y RS' de la luz reflejada se distribuyen uniformemente dentro de los respectivos ángulos sólidos.

A continuación, en la FIG. 10(a), se considera un caso en el que la superficie del objeto de inspección W que contiene el punto P está parcialmente inclinada según $. En este caso, el ángulo sólido RS de la luz reflejada desde el punto P estará inclinado según 2$ como el ángulo sólido RS' indicado por las líneas punteadas en el diagrama. Entonces, si el ángulo sólido RS' de la luz reflejada desde el punto P no tiene una relación inclusiva con el ángulo sólido de observación OS que se forma en el punto P por el dispositivo de formación de imágenes C, el brillo del punto P cuando se observa desde el dispositivo de formación de imágenes C es 0. Sin embargo, si el ángulo sólido RS' tiene una relación inclusiva parcial con el ángulo sólido de observación OS que se forma en el punto P por el dispositivo de formación de imágenes C, la luz que está contenida en una porción de ángulo sólido donde el ángulo sólido RS' y el ángulo sólido de observación OS se superponen entre sí se refleja en el brillo del punto P. Es decir, si el ángulo semiplano del ángulo sólido RS' de la luz reflejada desde el punto P es mayor que el ángulo obtenido al restar el ángulo semiplano del ángulo sólido de observación OS del ángulo de inclinación 2$ de la luz reflejada y menor que la suma del ángulo semiplano del ángulo sólido de observación OS y el ángulo de inclinación 2$ de la luz reflejada, el brillo del punto P cambia de acuerdo con el ángulo de inclinación 2$ de la luz reflejada. Sin embargo, si el ángulo semiplano del ángulo sólido de irradiación IS es mayor que la suma del ángulo semiplano del ángulo sólido de observación OS y el ángulo de inclinación 2$ de la luz reflejada que se genera al inclinar parcialmente el objeto de inspección W, el brillo del punto P permanece inalterado. Además, si el ángulo semiplano del ángulo sólido de observación OS es mayor que la suma del ángulo de inclinación 2$ de la luz reflejada y el ángulo semiplano del ángulo sólido RS de la luz reflejada, el brillo del punto P también permanece inalterado. Esto demuestra que el brillo del punto P se determina finalmente por la relación inclusiva entre el ángulo sólido RS de la luz reflejada del punto P y el ángulo sólido de observación OS en el punto P y que se puede controlar un cambio en el brillo del punto P estableciendo la relación entre el ángulo sólido de irradiación IS de la luz de inspección irradiada sobre el punto P y el ángulo sólido de observación OS en el punto P en términos de sus formas, tamaños e inclinaciones.

La FIG. 10(b) es una vista en sección transversal tomada a lo largo de un plano que contiene el eje óptico de irradiación de la luz de inspección, la línea normal al punto P y el eje óptico de la luz reflejada desde el punto P en la FIG. 10(a). Las inclinaciones de los elementos y la relación inclusiva de los mismos pueden verse más cuantitativamente a partir de este diagrama. No obstante, cabe señalar que la FIG. 10(b) ilustra un caso en el que el ángulo sólido de observación OS es mayor que el ángulo sólido de irradiación IS, es decir, el ángulo sólido RS de la luz reflejada. Si el objeto de inspección W se inclina, y el ángulo sólido RS de la luz reflejada desde el punto P cambia así al ángulo sólido RS', indicado por las líneas punteadas, la relación inclusiva con el ángulo sólido de observación OS ya no está presente en este diagrama, y la energía óptica dentro del ángulo sólido de observación OS se convierte en 0. En consecuencia, incluso cuando la luz contenida en este ángulo sólido de observación OS converge de nuevo en el punto para la obtención de imágenes, el punto P se ve como totalmente negro. Sin embargo, también en este caso, la generación de una relación inclusiva entre el ángulo sólido RS de la luz reflejada y el ángulo sólido de observación OS mediante el ajuste de la relación entre el ángulo sólido de irradiación IS y el ángulo sólido de observación OS permite que el brillo del punto P cambie de acuerdo con un cambio en el tamaño de la porción superpuesta entre el ángulo sólido RS y el ángulo sólido de observación OS.

En la FIG. 10(b), cuando el ángulo sólido de observación OS tiene la misma forma y tamaño que el ángulo sólido de irradiación IS y la misma inclinación que el ángulo sólido RS de la luz reflejada del punto P, si el objeto de inspección W se inclina incluso ligeramente desde este estado, la porción de superposición entre el ángulo sólido de observación OS y el ángulo sólido RS de la luz reflejada disminuye al menos en una cantidad correspondiente a la cantidad de esta inclinación, y el brillo del punto P visto a través del ángulo sólido de observación OS cambia en consecuencia. Además, cuanto más pequeños sean los ángulos sólidos, mayor será la cantidad de cambio en el brillo del punto P con respecto a un ángulo fijo de inclinación del objeto de inspección W, y a la inversa, cuanto más grandes sean los ángulos sólidos, menor será la cantidad de cambio en el brillo del punto P con respecto a un ángulo fijo de inclinación del objeto de inspección W. Además, la detección precisa de un punto característico que no podía detectarse de forma estable hasta ahora es posible mediante el ajuste adecuado de las formas, tamaños, inclinaciones y similares del ángulo sólido de irradiación IS y del ángulo sólido de observación OS de acuerdo con un cambio de luz generado en un punto característico deseado en el objeto de inspección. La presente invención se centró en este principio, y por lo tanto, se concibió un dispositivo de iluminación de inspección capaz de controlar con precisión la forma, el tamaño y la inclinación de un ángulo sólido de irradiación.

A continuación, con referencia a la FIG. 11, suponiendo que un ángulo sólido de irradiación de luz irradiada sobre un objeto de inspección contiene regiones de ángulo sólido que tienen diferentes atributos ópticos, se describirá cómo cambia el brillo del punto P en el objeto de inspección de acuerdo con la relación inclusiva entre un ángulo sólido de luz reflejada que se refleja desde el punto P y un ángulo sólido de observación que se forma en el punto P por el dispositivo de formación de imágenes C.

El interior de un ángulo sólido de irradiación IS mostrado en la FIG. 11 está formado por regiones de ángulo sólido IS1, IS2 e IS3 que tienen diferentes atributos ópticos. En este caso, un ángulo sólido RS de luz reflejada que se refleja desde el punto P en el objeto de inspección W es el mismo que el ángulo sólido de irradiación IS, el eje óptico del ángulo sólido RS y el eje óptico del ángulo sólido de irradiación IS son simétricos con respecto a una línea normal al punto P en el objeto de inspección W, y las regiones de ángulo sólido RS1, RS2 y RS3 se forman también dentro del ángulo sólido RS de la luz reflejada, correspondiendo las regiones de ángulo sólido RS1, RS2 y RS3 a los mismos atributos ópticos que las respectivas regiones de ángulo sólido IS1, IS2 e IS3, que se forman dentro del ángulo sólido de irradiación y tienen diferentes atributos ópticos.

En la FIG. 11, en aras de la simplicidad, se considera un caso en el que el ángulo sólido de observación OS que se forma en el punto P del objeto de inspección W por el dispositivo de formación de imágenes C es suficientemente pequeño en relación con el ángulo sólido RS de la luz reflejada y las regiones de ángulo sólido RS1, RS2 y RS3, que se forman dentro del ángulo sólido RS de la luz reflejada y tienen diferentes atributos ópticos. La FIG. 11 (a) ilustra un caso en el que el ángulo sólido de observación OS está totalmente incluido en la región de ángulo sólido RS1. Eneste caso, si el dispositivo de formación de imágenes C está provisto de un segundo medio de filtrado que puede detectar selectivamente los rayos de luz que tienen diferentes propiedades ópticas, el brillo del punto P en el objeto de inspección se determina como un cierto grado de brillo basado sólo en los rayos de luz que tienen el atributo óptico correspondiente a la región de ángulo sólido RS1.

A continuación, como se muestra en la FIG. 11(b), se considera un caso en el que la superficie del objeto de inspección W está inclinada según $. En este caso, el eje óptico del ángulo sólido RS de la luz reflejada está inclinado según 2$, y el ángulo sólido de observación OS está incluido en la región de ángulo sólido RS3 que tiene las propiedades ópticas distintas. Es decir, entonces, el brillo del punto P en el objeto de inspección se determina como un cierto grado de brillo basado sólo en los rayos de luz que tienen el atributo óptico correspondiente a la región de ángulo sólido RS3.

Ahora, para facilitar la comprensión, se supone que las regiones de ángulo sólido RS1, RS2 y RS3 que tienen diferentes propiedades ópticas mostradas en la FIG. 11 corresponden, por ejemplo, a luz azul, luz verde y luz roja, respectivamente, y el dispositivo de formación de imágenes C sirve como cámara de color. Entonces, el punto P en el objeto de inspección W puede verse en azul con un cierto grado de brillo en el caso de la FIG. 11 (a), y puede verse en rojo con un cierto grado de brillo en el caso de la FIG. 11 (b). Además, cuando se considera un caso en el que el ángulo de inclinación $ del objeto de inspección W aumenta gradualmente, a medida que el ángulo de inclinación aumenta, el punto P del objeto de inspección W pasa gradualmente de azul a verde y luego cambia continuamente de verde a rojo. Aunque un ángulo sólido de irradiación en el que no están contenidas regiones de ángulo sólido que tengan diferentes atributos ópticos sólo proporciona información de contraste que está determinada por la relación inclusiva entre ese ángulo sólido de irradiación y un ángulo sólido de observación, la presente invención hace posible capturar continuamente una gama más amplia de ángulos de inclinación $ del objeto de inspección W.

A continuación, el espejo de semi-reflectante 4 de la presente invención es un componente circular muy delgado soportado por un marco sustancialmente cuadrado. Con el uso de este espejo de semi-reflectante 4, una porción de separación entre las superficies delantera y trasera, donde se produce la reflexión o la transmisión, del espejo de semireflectante 4 puede formarse para ser muy delgada, de modo que las falsa imágenes que pueden ser causadas por una ligera refracción, reflexión interna, y similares durante la transmisión de la luz reflejada desde el objeto de inspección W a través del espejo de semi-reflectante 4 pueden ser minimizadas.

La primera máscara de apantallamiento y la segunda máscara de apantallamiento pueden ser cada una un tope de apertura con una pluralidad de hojas, que es un material óptico comúnmente empleado, o puede ser una combinación de una placa de apantallamiento muy fina que tenga cualquier apertura deseada y un tope de apertura. Además, un miembro como un miembro de cristal líquido en el que una apertura puede ser fijada electrónicamente también puede ser utilizado.

Además, en otra realización que es diferente en términos de la abertura de la primera máscara de apantallamiento, por ejemplo, la abertura puede estar formada en una forma elíptica o una forma de hendidura alargada, en lugar de una forma circular. Con esta configuración, en la detección de un punto característico en el objeto de inspección, se puede impartir anisotropía a la sensibilidad de detección. Es decir, en ese caso, el ángulo sólido de irradiación en cada punto del objeto de inspección se amplía en la misma dirección longitudinal que la hendidura de la primera máscara de apantallamiento y es muy estrecho en la dirección transversal. En este caso, la sensibilidad de detección con respecto a una inclinación del objeto de inspección en la dirección longitudinal es baja, y sólo la sensibilidad de detección con respecto a la dirección transversal puede establecerse alta. Sin embargo, en este caso, es necesario establecer la forma, el tamaño y la inclinación del ángulo sólido de observación que se forma en cada punto del objeto de inspección por el dispositivo de formación de imágenes de acuerdo con los del ángulo sólido de irradiación con respecto a la dirección transversal para que sean sustancialmente iguales en relación con los del ángulo sólido de irradiación. Alternativamente, si el tamaño del ángulo sólido de observación que se forma en cada punto del objeto de inspección por el dispositivo de formación de imágenes se establece para que sea suficientemente pequeño, se puede establecer un valor de umbral para la inclinación a detectar porque el ángulo sólido de irradiación se amplía.

Además, en otra realización diferente en cuanto a la apertura de la primera máscara de apantallamiento, por ejemplo, la apertura puede incluir una porción de apantallamiento y una apertura que son concéntricas entre sí. Con esta configuración, si se establecen las anchuras adecuadas de las mismas, con respecto a una inclinación parcial del objeto de inspección, se puede realizar la detección de sólo un determinado rango de ángulo de inclinación. Además, si se establece una anchura requerida en una dirección requerida, se puede impartir anisotropía al ángulo de detección. Alternativamente, si se proporcionan múltiples disposiciones de iluminación de inspección como la descrita anteriormente, la clasificación y la detección pueden realizarse de acuerdo con el grado de inclinación de la superficie. Además, si el miembro descrito anteriormente, como por ejemplo un miembro de cristal líquido en el que se puede ajustar electrónicamente una abertura, se utiliza como primera máscara de apantallamiento, se puede obtener una pluralidad de tipos de información de contraste cambiando dinámicamente los motivos de la abertura, lo que permite realizar una clasificación y detección aún más detallada.

Además, con respecto a los primeros medios de filtrado F1, la banda de longitud de onda, el estado de polarización, la luminancia y similares son concebibles como ejemplos de los atributos ópticos. Por ejemplo, cuando se utiliza una fuente de luz que emite luz blanca como la fuente de luz 1, el primer medio de filtrado F1 puede formar cualquier región de ángulo sólido constituida por luz en diferentes bandas de longitud de onda. Por lo tanto, la luz puede ser irradiada con diferentes motivos y diferentes bandas de longitud de onda desde cualquier dirección en cualquier forma al mismo tiempo, y además, bajo exactamente las mismas condiciones en cada punto dentro del rango del campo de visión del objeto de inspección W. Además, si un miembro, como un miembro de cristal líquido de color, en el que un motivo, la transmitancia, o similares pueden ser configurados electrónicamente se utiliza como el primer medio de filtrado F1, una pluralidad de tipos de información de contraste puede ser obtenida por el cambio dinámico de los motivos del filtro, de modo que incluso la clasificación más detallada y la detección se puede realizar.

Además, como ejemplo de configuración del segundo filtro, el segundo filtro puede estar claramente dividido en regiones de ángulo sólido que tienen diferentes atributos ópticos, o puede tener gradaciones tales que los atributos ópticos cambian gradualmente de uno a otro. Con esta configuración, si, por ejemplo, la luminancia de la luz reflejada o de la luz transmitida del objeto de inspección difiere en función del ángulo de irradiación o del ángulo de observación, la luminancia puede hacerse uniforme o, por el contrario, la luminancia puede variar. Por ejemplo, es posible ajustar libremente la diferencia de luminancia entre la luz que se refleja directamente desde la superficie del objeto de inspección W y la luz de una parte, como un arañazo, que emite luz dispersa. Esto puede realizarse reduciendo la cantidad de luz en una región de ángulo sólido de irradiación correspondiente al rango angular de la luz que se refleja directamente desde la superficie del objeto de inspección W como luz reflejada regularmente, y aumentando gradualmente las cantidades de luz en las otras regiones de ángulo sólido.

Un efecto significativo de la presente invención es que, dado que la primera máscara de apantallamiento y los primeros medios de filtrado pueden formar cualquier motivo deseado, la luz de irradiación puede ser irradiada con ángulos sólidos de irradiación de cualquier forma deseada y también con sus atributos ópticos variados de cualquier manera deseada, y por lo tanto puede ser irradiada bajo exactamente las mismas condiciones en todas las posiciones a través de la gama de campo de visión en el objeto de inspección W cuya imagen va a ser formada por el dispositivo de formación de imágenes C, y, además, los ejes ópticos y los ángulos sólidos de irradiación de la luz irradiada pueden ser ajustados para ser adecuados a las características ópticas del dispositivo de formación de imágenes. La FIG. 12(a) ilustra los ángulos sólidos de irradiación IS e IS' que se forman en diferentes posiciones P y P' en un objeto de inspección W cuando el objeto de inspección W es irradiado utilizando la iluminación convencional comúnmente empleada. Se puede observar que los dos ángulos sólidos de irradiación tienen formas diferentes y ejes ópticos distintos. La FIG. 12(b) ilustra un modo de luz de irradiación según la presente invención. La luz de irradiación puede ser irradiada bajo exactamente las mismas condiciones en todas las posiciones a través de todo el rango de campo de visión en el objeto de inspección W. De esta manera, se puede esperar un efecto significativo en particular en un procedimiento de iluminación de campo brillante, en el que se observa la luz reflejada o la luz transmitida devuelta desde el objeto de inspección W. En la memoria presente, la luz reflejada se refiere a la luz reflejada regularmente devuelta desde una superficie de espejo o similar, y la luz transmitida se refiere a la luz transmitida regularmente transmitida a través de un objeto transparente. Además, en un procedimiento de iluminación de campo oscuro también, en el que se observa la luz dispersa, ya que la luz dispersa a menudo varía en función del atributo óptico y el ángulo sólido de irradiación de la luz irradiada, la presente invención permite la detección de un ligero cambio, que desde entonces no se ha podido realizar mediante la iluminación convencional.

La FIG. 13 ilustra ejemplos de motivos opcionales que pueden ser formados por la primera máscara de apantallamiento y los primeros medios de filtrado, o los terceros medios de filtrado, y las respectivas formas resultantes del ángulo sólido de irradiación. Las FIGS. 13(d) y 13(h) muestran motivos que están formados por la primera máscara de apantallamiento y los primeros medios de filtrado y que contienen regiones de ángulo sólido que tienen diferentes atributos ópticos. Sin embargo, en los otros motivos también, los primeros medios de filtrado pueden hacer que todo o parte del ángulo sólido de irradiación tenga un atributo óptico de un cierto rango, o la porción de apantallamiento M1 puede transmitir sólo luz que tenga un atributo específico, y en este caso, el ángulo sólido de irradiación IS constituye un límite entre regiones de ángulo sólido que tienen diferentes propiedades ópticas.

Además, dado que la segunda máscara de apantallamiento se visualiza sobre el objeto de inspección, es posible establecer un atributo óptico distinto para cada área de irradiación de la luz de inspección proporcionando, en la abertura de la máscara de apantallamiento, un cuarto medio de filtrado que transmite sólo la luz que tiene un atributo específico. En este caso, si no es necesario establecer un área que no se irradia, se puede establecer un área de irradiación utilizando sólo el cuarto medio de filtrado, para cada atributo óptico específico de la luz transmitida a través del mismo.

Además, si el miembro descrito anteriormente, como por ejemplo un miembro de cristal líquido en el que se puede establecer electrónicamente una abertura, se utiliza como segunda máscara de apantallamiento, el área de irradiación de la luz de inspección puede cambiarse cambiando dinámicamente los patrones de la abertura, de modo que incluso cuando el objeto de inspección requiere diferentes áreas de irradiación, la luz de inspección puede irradiarse de una manera adecuada a cada una de esas áreas, con lo que se puede obtener una pluralidad de tipos de información de contraste.

Además, si la fuente de luz de superficie se configura combinando un cristal líquido de color o similar que sea capaz de cambiar dinámicamente la distribución de la longitud de onda de la luz de emisión, la distribución del brillo y la distribución del estado de polarización en la cara de irradiación con una fuente de luz blanca, se puede admitir una variedad aún más amplia de objetos de inspección.

Además de lo anterior, se pueden hacer varias modificaciones y combinaciones de realizaciones sin apartarse de la presente invención.

FIG. 1: La carcasa exterior del dispositivo de iluminación de inspección se indica esquemáticamente mediante líneas de puntos.

FIG. 1: La primera máscara de apantallamiento M1 denota la máscara de la porción de apantallamiento, F1 denota la porción, dentro de la apertura, que transmite sólo la luz que tiene una banda de longitud de onda o polarización específica o que tiene una transmitancia específica, y F3 denota el ángulo sólido de irradiación que forma el medio como un todo que integra ambos. (véase la FIG. 4)

FIG. 2: El espejo de semi-reflectante 4, el dispositivo de formación de imágenes C, el objeto de inspección W y la trayectoria de la luz en el caso en que se proporciona el espejo de semi-reflectante se indican con líneas discontinuas.

FIG. 2: La primera máscara de apantallamiento M1 denota la máscara de la porción de apantallamiento, F1 denota la porción, dentro de la apertura, que transmite sólo la luz que tiene una banda de longitud de onda o polarización específica o que tiene una transmitancia específica, y F3 denota el ángulo sólido de irradiación que forma el medio como un todo que integra ambos. (véase la FIG. 4)

FIG. 3: La primera máscara de apantallamiento M1 denota la máscara de la porción de apantallamiento, F1 denota la porción, dentro de la apertura, que transmite sólo la luz que tiene una banda de longitud de onda o polarización específica o que tiene una transmitancia específica, y F3 denota el ángulo sólido de irradiación que forma el medio como un todo que integra ambos. (véase la FIG. 4)

FIG. 4: M1: Porción de apantallamiento

FIG. 4: F13, F12, F11: Porciones que transmiten cada una de ellas sólo la luz que tiene una banda de longitud de onda o polarización específica o que tienen cada una de ellas una transmitancia específica.

FIG. 4: La primera máscara de apantallamiento M1 denota la máscara de la porción de apantallamiento, el primer medio de filtrado F1 denota la porción, dentro de la abertura, que transmite sólo la luz que tiene una banda de longitud de onda o polarización específica o que tiene una transmitancia específica, y el tercer medio de filtrado F3 denota la formación del ángulo sólido de irradiación como un todo que integra ambos.

FIG. 4: A excepción de la primera máscara de apantallamiento, M1 de la porción de apantallamiento también puede funcionar como una porción que transmite sólo la luz que tiene una banda de longitud de onda o polarización específica o que tiene una transmitancia específica.

FIG. 5: El espejo de semi-reflectante 4, el dispositivo de formación de imágenes C, el objeto de inspección W y la trayectoria de la luz en el caso en que se proporciona el espejo de semi-reflectante se indican con líneas discontinuas, y los ángulos sólidos de observación se indican con líneas sólidas gruesas en ambos casos. FIG. 6: El espejo de semi-reflectante 4, el dispositivo de formación de imágenes C, el objeto de inspección W y la trayectoria de la luz en el caso en que se proporciona el espejo de semi-reflectante se indican con líneas discontinuas, y los ángulos sólidos de observación se indican con líneas sólidas gruesas en ambos casos. FIG. 7: El espejo de semi-reflectante 4, el dispositivo de formación de imágenes C, el objeto de inspección W y la trayectoria de la luz en el caso en que se proporciona el espejo de semi-reflectante se indican con líneas discontinuas.

FIG. 7: La distinción entre M1, F1 y F3 es la siguiente: M1 denota la apertura en el diagrama cuando se considera como apertura de la máscara de apantallamiento, F1 denota la apertura en el diagrama cuando se considera como porción para una banda de longitud de onda o polarización específica o que tiene una transmitancia específica, y F3 denota la formación de ángulo sólido de irradiación como un todo que integra ambos. (véase la FIG. 4)

FIG. 7: La distinción entre M2 y F4 es la siguiente: M2 denota la apertura en el diagrama cuando se considera como apertura de la máscara de apantallamiento, y F4 denota la apertura en el diagrama cuando se considera como porción para una banda de longitud de onda o polarización específica o que tiene una transmitancia específica.

FIG. 8 (a): Cuando la distancia entre el objeto de inspección y el dispositivo de iluminación de inspección es grande. FIG. 8 (b): Cuando la distancia entre el objeto de inspección y el dispositivo de iluminación de inspección es pequeña. FIG. 8: El espejo de semi-reflectante 4, el dispositivo de formación de imágenes C, el objeto de inspección W y la trayectoria de la luz en el caso en que se proporciona el espejo de semi-reflectante se indican con líneas discontinuas.

FIG. 9 (a): Cuando la primera máscara de apantallamiento es una porción transmisora extremadamente pequeña y está situada en las proximidades de la posición de la distancia focal.

FIG. 9 (b): Cuando la primera máscara de apantallamiento tiene un determinado tamaño y está situada más cerca del objetivo que la posición de la distancia focal.

FIG. 9 (c): Cuando la primera máscara de apantallamiento tiene un determinado tamaño y está situada más cerca de la superficie de la fuente de luz que la posición de la distancia focal

FIG. 9: P1, P2, P3: Posición de la distancia focal del lado del objeto de la lente 2

FIG. 9: P4, P5: Punto arbitrario más alejado que el lado del objeto P1 de la lente 2

FIG. 9: Ángulo sólido de medio plano de irradiación

FIG. 10 (a): Cambio en el ángulo sólido de la luz reflejada debido a la inclinación parcial del objeto de inspección. FIG. 10 (b): Cambio en el ángulo sólido de la luz reflejada y cambio en la relación inclusiva entre el ángulo sólido de la luz reflejada y el ángulo sólido de observación.

FIG. 11 (a): Cuando la superficie de inspección es plana, el eje óptico de la luz reflejada y el eje óptico del ángulo sólido de observación coinciden entre sí.

FIG. 11 (b): Cuando la superficie de inspección está inclinada, el eje óptico de la luz reflejada se desplaza del eje óptico del ángulo sólido de observación.

FIG. 12 (a): Iluminación convencional

FIG. 12 (b): Iluminación de la presente invención

FIG. 13: Porción de apantallamiento M1 (El atributo óptico específico puede ser proporcionado por F1 o F3).

FIG. 13: Región IS1 con atributo óptico distinto

FIG. 13: Región IS2 con atributo óptico distinto

FIG. 13: Región IS3 con atributo óptico distinto

FIG. 13: Apertura que transmite la luz (El atributo óptico específico puede ser proporcionado por F1 o F3).

Lista de números de referencia

200 Sistema de inspección

100 Dispositivo de iluminación de inspección

1 Fuente de luz de superficie

11 Cara de emisión de luz

2 Lentes

4 Espejo semi-reflectante

C Dispositivo de formación de imágenes

L1 Trayectoria de la luz de irradiación

L2 Trayectoria de la luz de reflexión/transmisión

M1 Primera máscara de apantallamiento (y su parte de apantallamiento)

F1 Primeros medios de filtrado

F11 Porción del primer medio de filtrado que transmite la luz que tiene cierto atributo óptico 1

F12 Porción de los primeros medios de filtrado que transmite la luz que tiene cierto atributo óptico 2 F13 Porción de los primeros medios de filtrado que transmite la luz que tiene cierto atributo óptico 3 F2 Segundo medio de filtrado

F3 Tercer medio de filtrado

F4 Cuarto medio de filtrado

M2 Segunda máscara de apantallamiento

W Objeto de inspección

P Cierto punto del objeto de inspección W

P' Otro punto en el objeto de inspección W P1. Enfoque del lado del objeto de la lente 2

P2 Punto que tiene la misma distancia que P1 de la lente 2

P3 Punto que tiene la misma distancia que P1 de la lente 2

P4 Punto arbitrario más alejado que el enfoque del lado del objeto desde la lente 2

P5 Punto arbitrario más alejado que el enfoque del lado del objeto desde la lente 2

IS Ángulo sólido de irradiación IS'. Otro ángulo sólido de irradiación IS1. Región de ángulo sólido 1 con atributo óptico distinto dentro del ángulo sólido de irradiación

152 Región de ángulo sólido 2 con un atributo óptico distinto dentro del ángulo sólido de irradiación 153 Región de ángulo sólido 3 con un atributo óptico distinto dentro del ángulo sólido de irradiación OS Ángulo sólido de observación RS. Ángulo sólido de la luz reflejada

RS'. Ángulo sólido de la luz reflejada

RS1 Región de ángulo sólido 1 con un atributo óptico distinto dentro del ángulo sólido de la luz reflejada RS2 Región de ángulo sólido 2 que tiene un atributo óptico distinto dentro del ángulo sólido de la luz reflejada RS3 Región de ángulo sólido 3 con un atributo óptico distinto dentro del ángulo sólido de la luz reflejada TS Ángulo sólido de la luz transmitida

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de iluminación de inspección (100) configurado para irradiar luz de inspección sobre un objeto de inspección (W), el dispositivo de iluminación de inspección (100) comprende:

una fuente de luz de superficie (1) para emitir luz de inspección;

una lente (2) dispuesta entre la fuente de luz de superficie (1) y el objeto de inspección (W) y configurada para formar sobre el objeto de inspección (W) un ángulo sólido de irradiación de la luz que se emite desde la fuente de luz de superficie (1) y se irradia sobre el objeto de inspección (W) como luz de inspección;

caracterizado por

un primer medio de filtrado (F1) dispuesto entre la fuente de luz de superficie (1) y la lente (2) y delante de una posición de enfoque o detrás de la posición de enfoque o en la posición de enfoque de la lente (2), el primer medio de filtrado (F1) comprende una pluralidad de porciones (F11, F12, F13) que transmiten cada una únicamente luz que tiene atributos ópticos específicos, estando el primer medio de filtrado (F1) configurado para formar una pluralidad de regiones de ángulo sólido que tienen diferentes atributos ópticos dentro del ángulo sólido de irradiación de la luz de inspección irradiada sobre cada punto del objeto de inspección (W),

en el que se puede establecer una forma, un tamaño o una inclinación de las regiones de ángulo sólido, y un atributo óptico como una banda de longitud de onda, un estado de polarización o una cantidad de luz.

2. El dispositivo de iluminación de inspección (100) según la reivindicación 1, que comprende además:

al menos una de entre unas segundas máscaras de apantallamiento (M2) y de un cuarto medio de filtrado (F4) en una posición entre la fuente de luz de superficie (1) y el primer medio de filtrado (F1) y en las proximidades de una posición en la que la segunda máscara de apantallamiento (M2) y el cuarto medio de filtrado (F4) se proyectan sobre el objeto de inspección (W) mediante la lente (2),

en el que un área de irradiación, una forma de irradiación, un motivo de irradiación o un atributo óptico de la luz de inspección irradiada sobre el objeto de inspección (W) pueden ajustarse como se desee utilizando la segunda máscara de apantallamiento (M2) o el cuarto medio de filtrado (F4).

3. El dispositivo de iluminación de inspección (100) según la reivindicación 1 o 2, que comprende además:

un espejo semi-reflectante (4) dispuesto entre la lente (2) y el objeto de inspección (W) en el dispositivo de iluminación de inspección (100) y configurado para cambiar una dirección de irradiación de la luz de inspección y para transmitir la luz del objeto de inspección (W) de modo que la luz pueda ser formada como imágen por el dispositivo de formación de imágenes (C),

en el que los ejes ópticos de las regiones de ángulo sólido como ángulo sólido de irradiación de la luz de inspección en cada punto del objeto de inspección (W) coinciden sustancialmente con un eje óptico del ángulo sólido de observación del dispositivo de formación de imágenes (C) en ese punto del objeto de inspección (W).

4. El dispositivo de iluminación de inspección (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,

en el que el dispositivo de iluminación de inspección está configurado para ser aplicado a un sistema de inspección (200) constituido por el dispositivo de iluminación de inspección (100) y un dispositivo de formación de imágenes (C) para la formación de imágenes de la luz reflejada, transmitida o dispersada por el objeto de inspección (W), y con respecto a un ángulo sólido de observación que se forma en cada punto del objeto de inspección (W) cuando el dispositivo de formación de imágenes (C) representa imágenes de luz del objeto de inspección (W), la forma, el tamaño o la inclinación de las regiones de ángulo sólido y el atributo óptico contenido en las regiones de ángulo sólido pueden establecerse de manera que se pueda generar un cambio deseado en un contraste en ese punto.

5. Un sistema de inspección (200) que comprende el dispositivo de iluminación de inspección (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y

un dispositivo de formación de imágenes (C) para formar imágenes de la luz reflejada, transmitida o dispersada por el objeto de inspección (W),

en el que, en un ángulo sólido de irradiación de la luz de inspección irradiada sobre el objeto de inspección (W) por el dispositivo de iluminación de inspección, se establece una forma, un tamaño o una inclinación de las regiones de ángulo sólido en cada punto del objeto de inspección (W), de manera que sea adecuada para adquirir la información de gradación deseada, basándose en una forma, un tamaño o una inclinación de un ángulo sólido de observación del dispositivo de formación de imágenes (C) en ese punto del objeto de inspección (W), o las formas, los tamaños o las inclinaciones de las regiones de ángulo sólido y el ángulo sólido de observación se establecen de manera que sean sustancialmente uniformes entre sí.