光学コンパレータ用レンズ越し照明器
【課題】検査対象のレンズ越し照明システムを提供しつつ、水銀ランプのような大型の光源をより安全な小型の光源に置き換える。
【解決手段】照明システム３８は、光学検査システムの対物系の一部を共有している。検査対象１４を照明するため、複数のビーム形成光学系４６が複数の有効光源４４からの光を集め、対物系を通過させる。対物系は、上記検査対象から散乱した光を集めこの集められた光で対象の像を形成するために、前側リレーレンズ２４と、後側リレーレンズと、前側リレーレンズと後側リレーレンズとの間に配置された対物系絞り２６とを有している。上記対物系絞りを囲む上記ビーム形成光学系は、上記検査対象を照明するために求められる角度範囲内で不均一な光を配給するために、関連する有効光源とともに配置されている。
【解決手段】照明システム３８は、光学検査システムの対物系の一部を共有している。検査対象１４を照明するため、複数のビーム形成光学系４６が複数の有効光源４４からの光を集め、対物系を通過させる。対物系は、上記検査対象から散乱した光を集めこの集められた光で対象の像を形成するために、前側リレーレンズ２４と、後側リレーレンズと、前側リレーレンズと後側リレーレンズとの間に配置された対物系絞り２６とを有している。上記対物系絞りを囲む上記ビーム形成光学系は、上記検査対象を照明するために求められる角度範囲内で不均一な光を配給するために、関連する有効光源とともに配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測学の分野における光学コンパレータ用照明システムの改良に関するものであり、特に、光学検査機器の結像システムと光路を共有する照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学コンパレータは、検査対象の像を参照データと比較するためにディスプレイスクリーンに投射する。参照データとの比較は、対象の直接照明、背後からの照明、斜めからの照明を含む種々の照明形式で行われる。
【０００３】
上記コンパレータは、検査対象の像をディスプレイスクリーンに投射する役割を担う光学結像システムを有している。対物系は対象の中間像を形成するために用いることができる。この中間像は、参照データと比較することができるディスプレイ像を得るために、プロジェクタにより拡大することができる。
【０００４】
いわゆるレンズ越し（スルー・ザ・レンズ：through-the-lens）の照明システムは、光を対物系を経て検査対象へ向かわせることにより、検査対象を照明するために用いられてきた。照明光は一般的には、光学結像系から離れている光源により得られる。この光源は結像系を通る光路と交差する光ビームを発生する。このような照明システムにおける開口絞りを囲むミラーは、照明ビームを結像システムの光路とアライメントするように曲げる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような照明システムで用いられるタイプの光源は、水銀放電ランプ等であり、大きく高価であり、安全性の懸念もある。例えばある国では水銀放電ランプを禁じている。本発明は検査対象のレンズ越し照明を提供しつつ、このような大型の光源を置き換えることも目的に含まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、レンズ越しの照明システムの好ましい実施例において実現されるように、結像システムと共有の光路部分から離間して配置された大きな単一の光源を、上記共有の光路と同軸に配置された複数の小さな光源とそれに関連するビーム形成光学系とで置換する。
複数の光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができる。この発光ダイオードの出力はビーム形成光学系によって形づくられる。このビーム形成光学系は、結像システムの対物系の開口絞りを包囲する有効な照明器絞り（illuminator aperture；照明絞り）を占める。上記対物系絞りを満たす結像光と、包囲空間を満たす照明光は反対方向に伝播するが、これら結像光と照明光は、対物系の共通の光学要素を通って、検査対象に向かって進み又は検査対象から離れる方向に進む。上記ビーム形成光学系からの光の配給は、好ましくは、発生した光を検査対象により効率良く伝送し、かつ対象フィールドに光をより均一に分配するように配置される。
【０００７】
本発明に係わる光学検査システムの一態様は、検査対象を照明する照明システムと、対象フィールド内での上記検査対象の像を得る結像システムとの両方を備えている。対物系が部分的に、上記照明システムと結像システムの両者で共有されている。この対物系は前側リレーレンズと、後側リレーレンズと、これら前後のリレーレンズ間に配置された対物系絞りとを有している。上記対物系は好ましくは、少なくとも略テレセントリックであり、上記検査対象からの散乱された光を集め、この集められた光で上記対象の像を形成する。この像は最終の像であってもよいが、好ましくはコンパレータのスクリーンに投射される中間像である。上記照明システムの多重化ビーム発生器は、上記検査対象を照明するために、複数の有効光源と、これら有効光源に関連し上記対物系絞りを囲むビーム形成光学系を有し、上記ビーム形成光学系の各々は、上記対象フィールドを照明するのに要求される角度範囲内で光を不均一に配給するために、関連する上記有効光源と一緒に配置されている。
【０００８】
上記ビーム形成光学系の各々とそれに関連する有効光源は、好ましくは、対象フィールドがより効率的にかつ均一に照明されるように、上記要求される角度範囲内で光を異ならせて配給する。
例えば、上記ビーム形成光学系は、上記対物系の光軸の周りに対称に対をなして配置され、これら対内における非均一な光の分配を実質的に鏡面対称にすることができる。
上記ビーム形成光学系から光が配給される角度範囲が、上記対物系の光軸に向かって収束しこの光軸から広がる角度を含んでおり、上記ビーム形成光学系は好ましくは、上記光軸に向かって収束する角度内により多くの光を配給する。
【０００９】
上記有効光源は好ましくは、制限された範囲の角度的に関連した光ビームを上記ビーム形成光学系と一緒に生成するために、相対的なサイズが決められ、この光ビームが上記前側リレーレンズにより上記対象フィールドにわたって空間的に分配される所定範囲のビームに変換される。
上記ビーム形成光学系が光軸を有し、一態様では、関連する有効光源がこのビーム形成光学系の光軸から外れた中心を有することができる。
好ましくは、上記有効光源の中心が、上記対物系の光軸から径方向に延びる方向において、上記ビーム形成光学系の光軸から外れている。
【００１０】
他の態様では、上記ビーム形成光学系が上記対物系の光軸に対して傾いた光軸を有している。このビーム形成光学系の光軸は好ましくは、上記対物系の光軸を含む平面上において傾いている。
【００１１】
コスト面を考慮して、上記対物系のリレーレンズは好ましくは制限されたサイズを有する。上記前側リレーレンズを通る上記対物系の開口数は、好ましくは、テレセントリック性に近づけるための一般的な条件にしたがって対物系絞りによって制限される。照明システムは、より高い開口数で対物系の前側フロントリレーレンズを通して作用する。そのようにして、対物系絞りに径方向に最も近い照明光だけが、テレセントリックに近い光として対象フィールドに近づく。対物系絞りからさらに径方向に離れた照明光は、徐々にテレセントリック性から外れる。例えば、前側リレーレンズの絞り（aperture）は、テレセントリックな照明に寄与しない角度を阻止することができる。
【００１２】
他の態様では、上記ビーム形成光学系の周縁が、上記対物絞りに隣接して切り欠かれている。上記ビーム形成光学系の周縁が共通の径方向において切り欠かれた量にほぼ対応する径方向距離だけ、上記ビーム形成光学系の光軸の位置が上記対物系絞りに近づいている。上記対物系絞りに対してより径方向に近づいて収束された照明光により、空間的な均一性および全体的な効率性とともに、対象フィールドでの角度的な均一性を高めることができる。対物系の光軸に対して収束する所定角度の中で、光の分配を増やすことにより、角度的均一性の代わりに空間的な均一性を高めることができる。
【００１３】
本発明の他の実施形態に係わる照明システムは、特に、検査対象の像を形成するための対物系を有する光学検査システムに用いられる。複数の有効光源と関連したビーム形成光学系が、上記検査対象を照明するために、これら複数の有効光源からの光を集めこの光を上記対物系の一部を通過させるように配置される。上記ビーム形成光学系のための共通ハウジングは中央開口を有しており、この中央開口の周りに上記ビーム形成光学系が設けられ、この中央開口内で対物系の絞りが画成される。上記共通ハウジングの中央開口内に配置された透光板は、上記対物系絞りを通過して熱が伝播するのを阻止する
【００１４】
像伝送経路に近づけて複数の有効光源を配置することにより、特にリレーレンズの一方または他方が対流経路に沿って配置された場合には、結像システム内で熱外乱（heat disturbance）が生じやすくなる（例えば熱波）。共通ハウジングの中央開口内に透光板を配置することにより、結像経路に沿う熱の伝播を阻止する。
上記検査対象の偽の像が発生するのを回避するために、上記透光板が上記対物系の光軸に対して直交する姿勢から外れて傾斜している。
上記透光板と共通ハウジングとの間のシールは、このハウジングの中央開口を通って僅かな空気が流れることさえも、禁じる。
さらに、上記透光板は好ましくは、この透光板を冷やすために、上記共通ハウジングと熱的に結合されている。
上記共通ハウジングは、冷媒をこのハウジングを通してまたはハウジングの周りに流す等して、能動的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】光学コンパレータを示す図であり、検査対象からこの検査対象をデータと比較するスクリーンまでの、結像システムの像伝送経路を示す。
【図２】検査対象を照明する照明システムと共有の、上記結像システムの一部を示す図であり、断面で示す多重化ビーム発生器から対象までの照明経路を示す。
【図３】上記多重化ビーム発生器を軸方向から見た拡大図であり、結像システムの開口絞りを囲むビーム形成光学系の配置を示す。
【図４】上記光学コンパレータのための他の照明システムを示す図であり、変更された多重化ビーム発生器内において、有効光源がビーム形成光学系の軸に対して径方向に外れている。
【図５】上記光学コンパレータのためのさらに他の照明システムを示す図であり、変更された多重化ビーム発生器内で、ビーム形成光学系が有効光源とともに、結像システムと照明システムの共通軸に対して傾斜している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示すように、本発明に係わる光学検査システムの一実施例としての光学コンパレータ１０は、検査対象１４の中間像１６を形成するための対物系（objective)１２と、スクリーン２２上に対象１４の拡大像２０を形成するためのプロジェクタ１８とを備えている。この拡大像２０は、対象１４が公差範囲にあるか否かをチェックしたり、他の測定値を得るために、テンプレート等のデータと比較することができる。対物系１２は、広い意味で中間像１６を形成するための結像システム（imaging system）とみなすことができるが、プロジェエクタ１８と組み合わされた対物系１２は、一緒に拡大像２０を形成し、より完全なコンパレータ１０の結像システムを構築する。図示しないが、コンパレータ１０は他の公知の特徴、すなわち、対象１４を装着しかつ移動させる１つ以上のステージ、明るい光やバックライトのための照明システム、対象を測定したりデータと比較するための計測器、制御手段等を装備することができる。制御手段は、種々の比較をしたり、コンパレータを、処理システム、ワークフローシステム、通信システム等の他のシステムと結合する。
【００１７】
上記対物系１２は、開口絞り２６（aperture stop）を跨いで配置された前側リレーレンズ２４と後側リレーレンズ２８を有している。この開口絞り２６は好ましくは、前側リレーレンズ２４の後側焦点面(buck focal plane)に位置するとともに、後側のリレーレンズ２８の前側焦点面(front focal plane)に配置されている。前側リレーレンズ２４は対象１４が配置された対象フィールド３０からの光を集め、後側リレーレンズ２８は中間像フィールド３２内に対象１４の中間像１６を形成する。上記開口絞り２６は好ましくは、対象フィールド３０にわたる対象１４の焦点深度の変動に伴う中間像１６の歪みを回避するために、対物系１２が少なくとも略テレセントリックになるように、対象フィールド３０からの収束される画角（field angle）を抑制する。好ましくは、対物系は１対１の倍率を有し、両側テレセントリック(doubly telecentric)である。すなわち、対象フィールド３０と中間像フィールド３２の両方でテレセントリックである。
【００１８】
上記プロジェクタ１８は、種々の倍率を提供し、中間像１６をコンパレータスクリーン２２に投射する。上記対物系１２内の折り返しミラー３４と、上記プロジェクタ１８とスクリーン２２との間に配置された折り返しミラー３６は、対象１４の設置に便利な位置と対象１４の拡大された像２０の観察に便利な位置とを結合するために、コンパレータ１０内において像を表す光の方向を変える。
【００１９】
本発明に係わるレンズ越し（スルー・ザ・レンズ：through-the-lens）の照明システム３８は、上記対物系の開口絞り２６を囲む多重化ビーム発生器(multiplexed beam generator)４０を含んでいる。図示の多重化ビーム発生器４０（図２にも示されており、さらに図３にも拡大して示されている）は、４つの有効光源４４とそれに関連する４つのビーム形成光学系４６を含み、これらは全て共通のハウジング５０に設けられている。ハウジング５０の中央開口は対物系１２の絞り２６として機能する。上記ビーム形成光学系４６の出口側の面は好ましくは開口絞り２６を含む平面上またはその近傍に配置されており、これにより、ビーム形成光学系４６の出力が同一平面内で有効照明器開口絞り５８（effective illuminator aperture stop；有効照明絞り）の少なくとも一部を満たすようになっている。４つの有効光源４４は好ましくは、等しい数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えている。対物系１２の前側リレーレンズ２４を介して対象フィールド３０を集中的に照明するために、ビーム形成光学系４６は好ましくは、有効光源４４からの出力を角度的な広がりを有するビームに変換する集光レンズ（collector or collimating lens）である。
【００２０】
上記有効光源４４は、上記ＬＥＤと集光レンズとの間の拡散板（diffuser:図示しない）をＬＥＤと組み合わせることにより、上記ビーム形成光学系４６を介して所望の角度的広がりの光ビームを得るための形状及びサイズにすることができる。図示の実施例では、有効光源４４はビーム形成光学系４６の軸４８とアライメントされており、これらビーム形成光学系４６の軸は、対物系１２の軸４２（この軸は照明システム３８と共通である）の周りに均等に分配されて配置されている。好ましくは、対象フィールド３０においてバランスのとれた角度的分配の光を届けるために、ビーム形成光学系４６は鏡面対称の対をなして配置されている。
【００２１】
４つの（２対の）ビーム形成光学系４６を図示しているが、これにより多いか少ないビーム形成光学系と関連する光源を用いることもできる（好ましくは鏡面対称の対をなして）。上記ビーム形成光学系は、開口絞りを囲む環状の周縁をできるだけ多く占めるのが好ましく、対象フィールドを照明するための最大画角を設定する有効照明器開口絞りの所望径に対応して、全体の径方向寸法が制限されている。
【００２２】
図２、図３に示すように、ビーム形成光学系４６の周縁は、対物系の絞り２６に隣接して切り欠かれた形状（平坦部５４を見よ）を有している。これにより、ビーム形成光学系４６の軸４８を径方向において絞り２６に近づけるように移動させる。上記光学系４６が径方向において面取りされた量の分だけ軸４８を径方向に移動させることにより、ビーム形成光学系４６からのより多くの光が前側リレーレンズ２４を通過し、しかも中間像３２を形成するための対物系１２により収束される画角に近い画角内に光が集められる。ビーム形成光学系４６の径方向に切り欠かれた形状は、円形の周縁の一部を平坦にするが、凹み形状（凹面形状）を含む他の切り欠き形状を用いることもできる。この凹み形状は対物系絞り２６の形状により一層適合する。
【００２３】
上記有効光源４４と、この光源に関連するとともに対物系絞り２６を囲むビーム形成光学系４６は多重化（multiplexed）ビーム発生器と称される。なぜなら、各光源４４と関連するビーム形成光学系４６からの空間的、角度的貢献が結合して、画角の全範囲にわたり対象フィールド３０の少なくとも部分的に重なり合う部分を照明するからである。
第１の有効開口数で作用する前側リレーレンズ２４は、対物系絞り２６のサイズによって制限される画角の範囲において対象フィールド３０からの光を集める。照明システムの一部として、前側リレーレンズ２４は開口絞り２６によって制限されない、より高い開口数で作用し、より大きな角度範囲で対象フィールド３０に光を伝送する。この角度範囲は、前側リレーレンズ２４の絞り（aperture）か、ビーム形成光学系４６を包む照明器絞り５８によって制限される。
ビーム形成光学系２６の軸４８を対物系絞り２６に近づける上記ビーム形成光学系４６の切り欠き形状（平坦部５４）は、より多くの光が前側リレーレンズ２４を通過するようにし、画角内においてより多くの光を対象フィールド３０に集中させる。
【００２４】
上記共通のハウジング５０とその適応構造は、コンパレータ１０の像伝送路に近い有効光源４４により発生した熱からの、潜在的な望ましくない効果を減じる。
有効光源４４をさらに隔離し、光軸４２に沿って前側リレーレンズ２４に向かう熱の伝播を阻止するため、ハウジング５０の中央開口に透光板５２が配置され、開口絞り２６を覆っている。透光板５２（光学ガラスで形成することができる）は、好ましくは少し傾けて設けられている（例えば、透光板５２の光軸が対物系の軸４２に対して約１０°傾いている）。これにより、対象フィールド３０から中間像フィールド３２に至る像伝送路に沿って擬似反射が発生するのを回避することができる。反射を減じ透過性を増すために、この板に反射防止コーティングを施すことができる。
上記板５２は好ましくは共通ハウジング５０の中央開口にシールされている。この目的のために、室温加硫（RTV）シリコーン等の通常のシール材を用いることができる。このシール材料は好ましくは、（a）板５２の周りの熱の流れを阻止し、（ｂ）温度を均一化するために、板５２とハウジング５０との間の熱伝導経路を提供し、（c）ハウジング５０内での板のしっかりと安定した取付を提供する。
上記共通のハウジング５０内に設けられた有効光源４４は、ハウジング内に熱を伝送する傾向を有する。共通ハウジング５０に接続された循環冷却システム６０は、ハウジング５０から過剰な熱を引き出す。例えば、水等の冷却媒体がハウジング５０と熱交換器との間を循環することができる。ファン（図示しない）を、光源４４から熱を運ぶために用いることもできる。
【００２５】
他の多重化ビーム発生器７０が図４に示されている。上記多重化ビーム発生器４０と同様に、多重化ビーム発生器７０は、共通ハウジング８０内において対物系１２の開口絞り２６の周りに一般的に好ましい鏡面対称の対をなして配置された、複数の有効光源７４とそれに関連するビーム形成光学系７６を有している。しかし、ビーム形成光学系７６の周縁を切り欠く代わりに、有効光源７４がビーム形成光学系７６の軸７８から径方向に外れている。有効光源の中心線８２はビーム形成光学系７６の軸７８から距離ｄRだけ径方向、外方向に外れている。
【００２６】
上記有効光源７４の径方向のオフセットｄRは、前側リレーレンズ２４を通過して対象フィールドに到達する光を、開き角度（aperture angle）の範囲内（この範囲は、照明絞り（illumination aperture）内である）に集中させる。対物系絞り２６の両側での有効光源７４とそれに関連するビーム形成光学系７６の鏡面対称は、対象フィールドでの照明をバランスがとれたものにするために提供される。すなわち、対物系絞り２６の一方側における有効光源７４とそれ関連するビーム形成光学系７６により冷遇された対象フィールの位置は、対物系絞り２６の反対側の鏡面対称の有効光源７４とそれに関連するビーム形成光学系によって厚遇される。
対物系１２またはプロジェクタ１８により結像される対象フィールドを照明するのに要求される開き角度で光ビームを発生させるために、上記有効光源７４の形状とサイズはビーム形成光学系７６と関連して制限されるのが好ましい。好ましくは、上記径方向オフセットｄＲは、対象フィールド３０を照明するのに要求される範囲内での、ある開き角度内において、光の集中をより増大させるために、制限される。
【００２７】
さらに他の多重化ビーム発生器９０が図５に示されている。ここでは、複数の有効光源９４が共通のハウジング１００内で、関連するビーム形成光学系９６の軸とアライメントされている。しかし、前側リレーレンズ２４を通過して対象フィールドに到達する、開き角度の範囲内の光を集中させるために、ビーム形成光学系９６の軸９８が対物系の光軸４２に対して、オフセット角ｄΘだけ傾いている（平行軸１０２に対して測定された角度として示されている）。軸９８は好ましくは、対物系の軸４２を含む軸方向に延びる平面（axial plane）内で傾く。前述した実施形態と同様に、対象フィールドでの照明のバランスをとるために、対物系絞り２６の両側で有効光源９４とそれに関連するビーム形成光学系９６が鏡面対称となるのが好ましい。さらに前述した実施形態と同様に、対物系１２またはプロジェクタ１８により結像される対象フィールドを照明するのに要求される開き角度で光ビームを発生させるために、上記有効光源７４の形状とサイズはビーム形成光学系７６と関連して制限されるのが好ましい。上記オフセット角ｄΘは、対象フィールド３０を照明するのに要求される範囲内での、ある開き角度内において、光の集中をより増大させるために、制限される。
【００２８】
結像される対象フィールド３０の照明に求められる開き角度の中で光の分配を制御するために、有効光源のサイズと形状を最適なものにするとともに、有効光源のオフセットとビーム形成光学系の傾きとの種々の組み合わせを用いることができる。
さらに、対象フィールドが結像される画角に近い画角内で光を集中させるために、傾斜した又は相対的にオフセットしたビーム形成光学系の軸を対物系絞りにより近づけるべく、ビーム形成光学系の周縁を切り欠くこともできる。
【００２９】
本発明の好ましい態様として光学コンパレータに関して説明をしたが、本発明の教示は結像システムと照明システムを組み合わせた光学検査システムへの適用が期待される。特に、照明器が作用する最小の開口数が、結像器が作用する開口数を超えているシステムへの適用が期待される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測学の分野における光学コンパレータ用照明システムの改良に関するものであり、特に、光学検査機器の結像システムと光路を共有する照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学コンパレータは、検査対象の像を参照データと比較するためにディスプレイスクリーンに投射する。参照データとの比較は、対象の直接照明、背後からの照明、斜めからの照明を含む種々の照明形式で行われる。
【０００３】
上記コンパレータは、検査対象の像をディスプレイスクリーンに投射する役割を担う光学結像システムを有している。対物系は対象の中間像を形成するために用いることができる。この中間像は、参照データと比較することができるディスプレイ像を得るために、プロジェクタにより拡大することができる。
【０００４】
いわゆるレンズ越し（スルー・ザ・レンズ：through-the-lens）の照明システムは、光を対物系を経て検査対象へ向かわせることにより、検査対象を照明するために用いられてきた。照明光は一般的には、光学結像系から離れている光源により得られる。この光源は結像系を通る光路と交差する光ビームを発生する。このような照明システムにおける開口絞りを囲むミラーは、照明ビームを結像システムの光路とアライメントするように曲げる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような照明システムで用いられるタイプの光源は、水銀放電ランプ等であり、大きく高価であり、安全性の懸念もある。例えばある国では水銀放電ランプを禁じている。本発明は検査対象のレンズ越し照明を提供しつつ、このような大型の光源を置き換えることも目的に含まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、レンズ越しの照明システムの好ましい実施例において実現されるように、結像システムと共有の光路部分から離間して配置された大きな単一の光源を、上記共有の光路と同軸に配置された複数の小さな光源とそれに関連するビーム形成光学系とで置換する。
複数の光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができる。この発光ダイオードの出力はビーム形成光学系によって形づくられる。このビーム形成光学系は、結像システムの対物系の開口絞りを包囲する有効な照明器絞り（illuminator aperture；照明絞り）を占める。上記対物系絞りを満たす結像光と、包囲空間を満たす照明光は反対方向に伝播するが、これら結像光と照明光は、対物系の共通の光学要素を通って、検査対象に向かって進み又は検査対象から離れる方向に進む。上記ビーム形成光学系からの光の配給は、好ましくは、発生した光を検査対象により効率良く伝送し、かつ対象フィールドに光をより均一に分配するように配置される。
【０００７】
本発明に係わる光学検査システムの一態様は、検査対象を照明する照明システムと、対象フィールド内での上記検査対象の像を得る結像システムとの両方を備えている。対物系が部分的に、上記照明システムと結像システムの両者で共有されている。この対物系は前側リレーレンズと、後側リレーレンズと、これら前後のリレーレンズ間に配置された対物系絞りとを有している。上記対物系は好ましくは、少なくとも略テレセントリックであり、上記検査対象からの散乱された光を集め、この集められた光で上記対象の像を形成する。この像は最終の像であってもよいが、好ましくはコンパレータのスクリーンに投射される中間像である。上記照明システムの多重化ビーム発生器は、上記検査対象を照明するために、複数の有効光源と、これら有効光源に関連し上記対物系絞りを囲むビーム形成光学系を有し、上記ビーム形成光学系の各々は、上記対象フィールドを照明するのに要求される角度範囲内で光を不均一に配給するために、関連する上記有効光源と一緒に配置されている。
【０００８】
上記ビーム形成光学系の各々とそれに関連する有効光源は、好ましくは、対象フィールドがより効率的にかつ均一に照明されるように、上記要求される角度範囲内で光を異ならせて配給する。
例えば、上記ビーム形成光学系は、上記対物系の光軸の周りに対称に対をなして配置され、これら対内における非均一な光の分配を実質的に鏡面対称にすることができる。
上記ビーム形成光学系から光が配給される角度範囲が、上記対物系の光軸に向かって収束しこの光軸から広がる角度を含んでおり、上記ビーム形成光学系は好ましくは、上記光軸に向かって収束する角度内により多くの光を配給する。
【０００９】
上記有効光源は好ましくは、制限された範囲の角度的に関連した光ビームを上記ビーム形成光学系と一緒に生成するために、相対的なサイズが決められ、この光ビームが上記前側リレーレンズにより上記対象フィールドにわたって空間的に分配される所定範囲のビームに変換される。
上記ビーム形成光学系が光軸を有し、一態様では、関連する有効光源がこのビーム形成光学系の光軸から外れた中心を有することができる。
好ましくは、上記有効光源の中心が、上記対物系の光軸から径方向に延びる方向において、上記ビーム形成光学系の光軸から外れている。
【００１０】
他の態様では、上記ビーム形成光学系が上記対物系の光軸に対して傾いた光軸を有している。このビーム形成光学系の光軸は好ましくは、上記対物系の光軸を含む平面上において傾いている。
【００１１】
コスト面を考慮して、上記対物系のリレーレンズは好ましくは制限されたサイズを有する。上記前側リレーレンズを通る上記対物系の開口数は、好ましくは、テレセントリック性に近づけるための一般的な条件にしたがって対物系絞りによって制限される。照明システムは、より高い開口数で対物系の前側フロントリレーレンズを通して作用する。そのようにして、対物系絞りに径方向に最も近い照明光だけが、テレセントリックに近い光として対象フィールドに近づく。対物系絞りからさらに径方向に離れた照明光は、徐々にテレセントリック性から外れる。例えば、前側リレーレンズの絞り（aperture）は、テレセントリックな照明に寄与しない角度を阻止することができる。
【００１２】
他の態様では、上記ビーム形成光学系の周縁が、上記対物絞りに隣接して切り欠かれている。上記ビーム形成光学系の周縁が共通の径方向において切り欠かれた量にほぼ対応する径方向距離だけ、上記ビーム形成光学系の光軸の位置が上記対物系絞りに近づいている。上記対物系絞りに対してより径方向に近づいて収束された照明光により、空間的な均一性および全体的な効率性とともに、対象フィールドでの角度的な均一性を高めることができる。対物系の光軸に対して収束する所定角度の中で、光の分配を増やすことにより、角度的均一性の代わりに空間的な均一性を高めることができる。
【００１３】
本発明の他の実施形態に係わる照明システムは、特に、検査対象の像を形成するための対物系を有する光学検査システムに用いられる。複数の有効光源と関連したビーム形成光学系が、上記検査対象を照明するために、これら複数の有効光源からの光を集めこの光を上記対物系の一部を通過させるように配置される。上記ビーム形成光学系のための共通ハウジングは中央開口を有しており、この中央開口の周りに上記ビーム形成光学系が設けられ、この中央開口内で対物系の絞りが画成される。上記共通ハウジングの中央開口内に配置された透光板は、上記対物系絞りを通過して熱が伝播するのを阻止する
【００１４】
像伝送経路に近づけて複数の有効光源を配置することにより、特にリレーレンズの一方または他方が対流経路に沿って配置された場合には、結像システム内で熱外乱（heat disturbance）が生じやすくなる（例えば熱波）。共通ハウジングの中央開口内に透光板を配置することにより、結像経路に沿う熱の伝播を阻止する。
上記検査対象の偽の像が発生するのを回避するために、上記透光板が上記対物系の光軸に対して直交する姿勢から外れて傾斜している。
上記透光板と共通ハウジングとの間のシールは、このハウジングの中央開口を通って僅かな空気が流れることさえも、禁じる。
さらに、上記透光板は好ましくは、この透光板を冷やすために、上記共通ハウジングと熱的に結合されている。
上記共通ハウジングは、冷媒をこのハウジングを通してまたはハウジングの周りに流す等して、能動的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】光学コンパレータを示す図であり、検査対象からこの検査対象をデータと比較するスクリーンまでの、結像システムの像伝送経路を示す。
【図２】検査対象を照明する照明システムと共有の、上記結像システムの一部を示す図であり、断面で示す多重化ビーム発生器から対象までの照明経路を示す。
【図３】上記多重化ビーム発生器を軸方向から見た拡大図であり、結像システムの開口絞りを囲むビーム形成光学系の配置を示す。
【図４】上記光学コンパレータのための他の照明システムを示す図であり、変更された多重化ビーム発生器内において、有効光源がビーム形成光学系の軸に対して径方向に外れている。
【図５】上記光学コンパレータのためのさらに他の照明システムを示す図であり、変更された多重化ビーム発生器内で、ビーム形成光学系が有効光源とともに、結像システムと照明システムの共通軸に対して傾斜している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示すように、本発明に係わる光学検査システムの一実施例としての光学コンパレータ１０は、検査対象１４の中間像１６を形成するための対物系（objective)１２と、スクリーン２２上に対象１４の拡大像２０を形成するためのプロジェクタ１８とを備えている。この拡大像２０は、対象１４が公差範囲にあるか否かをチェックしたり、他の測定値を得るために、テンプレート等のデータと比較することができる。対物系１２は、広い意味で中間像１６を形成するための結像システム（imaging system）とみなすことができるが、プロジェエクタ１８と組み合わされた対物系１２は、一緒に拡大像２０を形成し、より完全なコンパレータ１０の結像システムを構築する。図示しないが、コンパレータ１０は他の公知の特徴、すなわち、対象１４を装着しかつ移動させる１つ以上のステージ、明るい光やバックライトのための照明システム、対象を測定したりデータと比較するための計測器、制御手段等を装備することができる。制御手段は、種々の比較をしたり、コンパレータを、処理システム、ワークフローシステム、通信システム等の他のシステムと結合する。
【００１７】
上記対物系１２は、開口絞り２６（aperture stop）を跨いで配置された前側リレーレンズ２４と後側リレーレンズ２８を有している。この開口絞り２６は好ましくは、前側リレーレンズ２４の後側焦点面(buck focal plane)に位置するとともに、後側のリレーレンズ２８の前側焦点面(front focal plane)に配置されている。前側リレーレンズ２４は対象１４が配置された対象フィールド３０からの光を集め、後側リレーレンズ２８は中間像フィールド３２内に対象１４の中間像１６を形成する。上記開口絞り２６は好ましくは、対象フィールド３０にわたる対象１４の焦点深度の変動に伴う中間像１６の歪みを回避するために、対物系１２が少なくとも略テレセントリックになるように、対象フィールド３０からの収束される画角（field angle）を抑制する。好ましくは、対物系は１対１の倍率を有し、両側テレセントリック(doubly telecentric)である。すなわち、対象フィールド３０と中間像フィールド３２の両方でテレセントリックである。
【００１８】
上記プロジェクタ１８は、種々の倍率を提供し、中間像１６をコンパレータスクリーン２２に投射する。上記対物系１２内の折り返しミラー３４と、上記プロジェクタ１８とスクリーン２２との間に配置された折り返しミラー３６は、対象１４の設置に便利な位置と対象１４の拡大された像２０の観察に便利な位置とを結合するために、コンパレータ１０内において像を表す光の方向を変える。
【００１９】
本発明に係わるレンズ越し（スルー・ザ・レンズ：through-the-lens）の照明システム３８は、上記対物系の開口絞り２６を囲む多重化ビーム発生器(multiplexed beam generator)４０を含んでいる。図示の多重化ビーム発生器４０（図２にも示されており、さらに図３にも拡大して示されている）は、４つの有効光源４４とそれに関連する４つのビーム形成光学系４６を含み、これらは全て共通のハウジング５０に設けられている。ハウジング５０の中央開口は対物系１２の絞り２６として機能する。上記ビーム形成光学系４６の出口側の面は好ましくは開口絞り２６を含む平面上またはその近傍に配置されており、これにより、ビーム形成光学系４６の出力が同一平面内で有効照明器開口絞り５８（effective illuminator aperture stop；有効照明絞り）の少なくとも一部を満たすようになっている。４つの有効光源４４は好ましくは、等しい数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えている。対物系１２の前側リレーレンズ２４を介して対象フィールド３０を集中的に照明するために、ビーム形成光学系４６は好ましくは、有効光源４４からの出力を角度的な広がりを有するビームに変換する集光レンズ（collector or collimating lens）である。
【００２０】
上記有効光源４４は、上記ＬＥＤと集光レンズとの間の拡散板（diffuser:図示しない）をＬＥＤと組み合わせることにより、上記ビーム形成光学系４６を介して所望の角度的広がりの光ビームを得るための形状及びサイズにすることができる。図示の実施例では、有効光源４４はビーム形成光学系４６の軸４８とアライメントされており、これらビーム形成光学系４６の軸は、対物系１２の軸４２（この軸は照明システム３８と共通である）の周りに均等に分配されて配置されている。好ましくは、対象フィールド３０においてバランスのとれた角度的分配の光を届けるために、ビーム形成光学系４６は鏡面対称の対をなして配置されている。
【００２１】
４つの（２対の）ビーム形成光学系４６を図示しているが、これにより多いか少ないビーム形成光学系と関連する光源を用いることもできる（好ましくは鏡面対称の対をなして）。上記ビーム形成光学系は、開口絞りを囲む環状の周縁をできるだけ多く占めるのが好ましく、対象フィールドを照明するための最大画角を設定する有効照明器開口絞りの所望径に対応して、全体の径方向寸法が制限されている。
【００２２】
図２、図３に示すように、ビーム形成光学系４６の周縁は、対物系の絞り２６に隣接して切り欠かれた形状（平坦部５４を見よ）を有している。これにより、ビーム形成光学系４６の軸４８を径方向において絞り２６に近づけるように移動させる。上記光学系４６が径方向において面取りされた量の分だけ軸４８を径方向に移動させることにより、ビーム形成光学系４６からのより多くの光が前側リレーレンズ２４を通過し、しかも中間像３２を形成するための対物系１２により収束される画角に近い画角内に光が集められる。ビーム形成光学系４６の径方向に切り欠かれた形状は、円形の周縁の一部を平坦にするが、凹み形状（凹面形状）を含む他の切り欠き形状を用いることもできる。この凹み形状は対物系絞り２６の形状により一層適合する。
【００２３】
上記有効光源４４と、この光源に関連するとともに対物系絞り２６を囲むビーム形成光学系４６は多重化（multiplexed）ビーム発生器と称される。なぜなら、各光源４４と関連するビーム形成光学系４６からの空間的、角度的貢献が結合して、画角の全範囲にわたり対象フィールド３０の少なくとも部分的に重なり合う部分を照明するからである。
第１の有効開口数で作用する前側リレーレンズ２４は、対物系絞り２６のサイズによって制限される画角の範囲において対象フィールド３０からの光を集める。照明システムの一部として、前側リレーレンズ２４は開口絞り２６によって制限されない、より高い開口数で作用し、より大きな角度範囲で対象フィールド３０に光を伝送する。この角度範囲は、前側リレーレンズ２４の絞り（aperture）か、ビーム形成光学系４６を包む照明器絞り５８によって制限される。
ビーム形成光学系２６の軸４８を対物系絞り２６に近づける上記ビーム形成光学系４６の切り欠き形状（平坦部５４）は、より多くの光が前側リレーレンズ２４を通過するようにし、画角内においてより多くの光を対象フィールド３０に集中させる。
【００２４】
上記共通のハウジング５０とその適応構造は、コンパレータ１０の像伝送路に近い有効光源４４により発生した熱からの、潜在的な望ましくない効果を減じる。
有効光源４４をさらに隔離し、光軸４２に沿って前側リレーレンズ２４に向かう熱の伝播を阻止するため、ハウジング５０の中央開口に透光板５２が配置され、開口絞り２６を覆っている。透光板５２（光学ガラスで形成することができる）は、好ましくは少し傾けて設けられている（例えば、透光板５２の光軸が対物系の軸４２に対して約１０°傾いている）。これにより、対象フィールド３０から中間像フィールド３２に至る像伝送路に沿って擬似反射が発生するのを回避することができる。反射を減じ透過性を増すために、この板に反射防止コーティングを施すことができる。
上記板５２は好ましくは共通ハウジング５０の中央開口にシールされている。この目的のために、室温加硫（RTV）シリコーン等の通常のシール材を用いることができる。このシール材料は好ましくは、（a）板５２の周りの熱の流れを阻止し、（ｂ）温度を均一化するために、板５２とハウジング５０との間の熱伝導経路を提供し、（c）ハウジング５０内での板のしっかりと安定した取付を提供する。
上記共通のハウジング５０内に設けられた有効光源４４は、ハウジング内に熱を伝送する傾向を有する。共通ハウジング５０に接続された循環冷却システム６０は、ハウジング５０から過剰な熱を引き出す。例えば、水等の冷却媒体がハウジング５０と熱交換器との間を循環することができる。ファン（図示しない）を、光源４４から熱を運ぶために用いることもできる。
【００２５】
他の多重化ビーム発生器７０が図４に示されている。上記多重化ビーム発生器４０と同様に、多重化ビーム発生器７０は、共通ハウジング８０内において対物系１２の開口絞り２６の周りに一般的に好ましい鏡面対称の対をなして配置された、複数の有効光源７４とそれに関連するビーム形成光学系７６を有している。しかし、ビーム形成光学系７６の周縁を切り欠く代わりに、有効光源７４がビーム形成光学系７６の軸７８から径方向に外れている。有効光源の中心線８２はビーム形成光学系７６の軸７８から距離ｄRだけ径方向、外方向に外れている。
【００２６】
上記有効光源７４の径方向のオフセットｄRは、前側リレーレンズ２４を通過して対象フィールドに到達する光を、開き角度（aperture angle）の範囲内（この範囲は、照明絞り（illumination aperture）内である）に集中させる。対物系絞り２６の両側での有効光源７４とそれに関連するビーム形成光学系７６の鏡面対称は、対象フィールドでの照明をバランスがとれたものにするために提供される。すなわち、対物系絞り２６の一方側における有効光源７４とそれ関連するビーム形成光学系７６により冷遇された対象フィールの位置は、対物系絞り２６の反対側の鏡面対称の有効光源７４とそれに関連するビーム形成光学系によって厚遇される。
対物系１２またはプロジェクタ１８により結像される対象フィールドを照明するのに要求される開き角度で光ビームを発生させるために、上記有効光源７４の形状とサイズはビーム形成光学系７６と関連して制限されるのが好ましい。好ましくは、上記径方向オフセットｄＲは、対象フィールド３０を照明するのに要求される範囲内での、ある開き角度内において、光の集中をより増大させるために、制限される。
【００２７】
さらに他の多重化ビーム発生器９０が図５に示されている。ここでは、複数の有効光源９４が共通のハウジング１００内で、関連するビーム形成光学系９６の軸とアライメントされている。しかし、前側リレーレンズ２４を通過して対象フィールドに到達する、開き角度の範囲内の光を集中させるために、ビーム形成光学系９６の軸９８が対物系の光軸４２に対して、オフセット角ｄΘだけ傾いている（平行軸１０２に対して測定された角度として示されている）。軸９８は好ましくは、対物系の軸４２を含む軸方向に延びる平面（axial plane）内で傾く。前述した実施形態と同様に、対象フィールドでの照明のバランスをとるために、対物系絞り２６の両側で有効光源９４とそれに関連するビーム形成光学系９６が鏡面対称となるのが好ましい。さらに前述した実施形態と同様に、対物系１２またはプロジェクタ１８により結像される対象フィールドを照明するのに要求される開き角度で光ビームを発生させるために、上記有効光源７４の形状とサイズはビーム形成光学系７６と関連して制限されるのが好ましい。上記オフセット角ｄΘは、対象フィールド３０を照明するのに要求される範囲内での、ある開き角度内において、光の集中をより増大させるために、制限される。
【００２８】
結像される対象フィールド３０の照明に求められる開き角度の中で光の分配を制御するために、有効光源のサイズと形状を最適なものにするとともに、有効光源のオフセットとビーム形成光学系の傾きとの種々の組み合わせを用いることができる。
さらに、対象フィールドが結像される画角に近い画角内で光を集中させるために、傾斜した又は相対的にオフセットしたビーム形成光学系の軸を対物系絞りにより近づけるべく、ビーム形成光学系の周縁を切り欠くこともできる。
【００２９】
本発明の好ましい態様として光学コンパレータに関して説明をしたが、本発明の教示は結像システムと照明システムを組み合わせた光学検査システムへの適用が期待される。特に、照明器が作用する最小の開口数が、結像器が作用する開口数を超えているシステムへの適用が期待される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象を照明する照明システムと、
対象フィールド内での上記検査対象の像を得る結像システムと、
一部が上記照明システムと結像システムの両方で共有される対物系と、
を備え、
上記対物系が、少なくとも略テレセントリックであり、上記検査対象からの散乱された光を集め、この集められた光で上記検査対象の像を形成するために、前側リレーレンズと、後側リレーレンズと、これら前後のリレーレンズ間に配置された対物系絞りとを有し、
上記照明システムの多重化ビーム発生器は、上記検査対象を照明するために、複数の有効光源と、これら有効光源に関連し上記対物系絞りを囲むビーム形成光学系を有し、
上記ビーム形成光学系の各々は、上記検査対象フィールドを照明するのに要求される角度範囲内で光を不均一に配給するために、関連する上記有効光源と一緒に配置されていることを特徴とする光学検査システム。
【請求項２】
上記ビーム形成光学系の各々とそれに関連する上記有効光源は、上記対象フィールドがより均一に照明されるように、上記要求される角度範囲内で光を異ならせて配給することを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項３】
上記ビーム形成光学系は、上記対物系の光軸の周りに対称に対をなして配置され、これら対内における非均一な光の分配が実質的に鏡面対称をなすことを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項４】
上記ビーム形成光学系から光が配給される角度範囲が、上記対物系の光軸に向かって収束しこの光軸から広がる角度を含んでおり、上記ビーム形成光学系は上記光軸に向かって収束する角度内により多くの光を配給することを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項５】
（ａ）上記対物系は第１の画角範囲で上記検査対象からの散乱された光を集め、上記複数の有効光源とそれに関連するビーム形成光学系は、より大きな第２の画角範囲で上記検査対象を照明するために、上記対物系絞りを囲むようにして配置されており、
（ｂ）上記複数の有効光源とそれに関連するビーム形成光学系が、上記検査対象を照らすフィールドポイント間での角度変化を減じるために、上記第１の画角範囲内の角度により近い、上記第２の画角範囲内の角度で光を収束させることを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項６】
上記ビーム形成光学系の周縁が、上記対物絞りに隣接して切り欠かれていることを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項７】
上記ビーム形成光学系の周縁が共通の径方向において切り欠かれた量にほぼ対応する径方向距離だけ、上記ビーム形成光学系の光軸の位置が上記対物系絞りに近づいていることを特徴とする請求項６に記載の光学検査システム。
【請求項８】
上記有効光源は、制限された範囲の角度的に関連した光ビームを上記ビーム形成光学系と一緒に生成するために、相対的なサイズが決められ、この光ビームが上記前側リレーレンズにより上記対象フィールドにわたって空間的に分配される所定範囲のビームに変換されることを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項９】
上記ビーム形成光学系が光軸を有し、関連する有効光源がこのビーム形成光学系の光軸から外れた中心を有していることを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項１０】
上記有効光源の中心が、上記対物系の光軸から径方向に延びる方向において、上記ビーム形成光学系の光軸から外れていることを特徴とする請求項９に記載の光学検査システム。
【請求項１１】
上記ビーム形成光学系が上記対物系の光軸に対して傾いた光軸を有することを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項１２】
上記ビーム形成光学系の光軸が、上記対物系の光軸を含む平面上において傾いていることを特徴とする請求項１１に記載の光学検査システム。
【請求項１３】
上記有効光源が発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項１４】
上記ビーム形成光学系が共通ハウジング内に配置され、この共通ハウジングが上記対物系絞りを画成する中央開口を有していることを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項１５】
上記複数の有効光源と上記前側リレーレンズとの間での熱の伝播を阻止するために、上記共通ハウジングの上記中央開口内に、透光板が配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の光学検査システム。
【請求項１６】
上記対物系によって形成された上記検査対象の像が拡大されない中間像であり、さらにこの中間像の拡大像をスクリーンに投射するためのプロジェクタを備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項１７】
上記対物系が両側テレセントリックであり、上記対物系絞りがテレセントリック絞りであることを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項１８】
検査対象の像を形成するための対物系を有する光学検査システムのための照明システムであって、
複数の有効光源と、上記検査対象を照明するためにこれら複数の有効光源からの光を集めこの光を上記対物系の一部を通過させるように向かわせる、関連したビーム形成光学系と、
上記ビーム形成光学系のための共通ハウジングであって、中央開口を有し、この中央開口の周りに上記ビーム形成光学系が設けられ、この中央開口内で対物系の絞りが画成される共通ハウジングと、
熱が上記対物系絞りを通過して伝播するのを阻止するために、上記共通ハウジングの中央開口内に配置された透光板と、
を備えた照明システム。
【請求項１９】
上記検査対象の偽の像が発生するのを回避するために、上記透光板が傾斜していることを特徴とする請求項１８に記載の照明システム。
【請求項２０】
上記透光板の光軸が上記対物系の光軸に対して約１０°傾いていることを特徴とする請求項１９に記載の照明システム。
【請求項２１】
さらに、上記透光板と共通ハウジングとの間にシールを備えたことを特徴とする請求項１８に記載の照明システム。
【請求項２２】
上記透光板が、この透光板を冷やすために、上記共通ハウジングと熱的に結合されていることを特徴とする請求項１８に記載の照明システム。
【請求項２３】
上記共通ハウジングが能動的に冷却されることを特徴とする請求項１８に記載の照明システム。
【請求項２４】
上記対物系が、上記対物系絞りを跨ぐ前側と後側のレンズを有し、
上記前側レンズが上記検査対象からの光を集め、
上記複数の有効光源が、上記対物系絞りと後側レンズとの間の位置において上記共通ハウジングによって支持された発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１８に記載の照明システム。
【請求項１】
検査対象を照明する照明システムと、
対象フィールド内での上記検査対象の像を得る結像システムと、
一部が上記照明システムと結像システムの両方で共有される対物系と、
を備え、
上記対物系が、少なくとも略テレセントリックであり、上記検査対象からの散乱された光を集め、この集められた光で上記検査対象の像を形成するために、前側リレーレンズと、後側リレーレンズと、これら前後のリレーレンズ間に配置された対物系絞りとを有し、
上記照明システムの多重化ビーム発生器は、上記検査対象を照明するために、複数の有効光源と、これら有効光源に関連し上記対物系絞りを囲むビーム形成光学系を有し、
上記ビーム形成光学系の各々は、上記検査対象フィールドを照明するのに要求される角度範囲内で光を不均一に配給するために、関連する上記有効光源と一緒に配置されていることを特徴とする光学検査システム。
【請求項２】
上記ビーム形成光学系の各々とそれに関連する上記有効光源は、上記対象フィールドがより均一に照明されるように、上記要求される角度範囲内で光を異ならせて配給することを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項３】
上記ビーム形成光学系は、上記対物系の光軸の周りに対称に対をなして配置され、これら対内における非均一な光の分配が実質的に鏡面対称をなすことを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項４】
上記ビーム形成光学系から光が配給される角度範囲が、上記対物系の光軸に向かって収束しこの光軸から広がる角度を含んでおり、上記ビーム形成光学系は上記光軸に向かって収束する角度内により多くの光を配給することを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項５】
（ａ）上記対物系は第１の画角範囲で上記検査対象からの散乱された光を集め、上記複数の有効光源とそれに関連するビーム形成光学系は、より大きな第２の画角範囲で上記検査対象を照明するために、上記対物系絞りを囲むようにして配置されており、
（ｂ）上記複数の有効光源とそれに関連するビーム形成光学系が、上記検査対象を照らすフィールドポイント間での角度変化を減じるために、上記第１の画角範囲内の角度により近い、上記第２の画角範囲内の角度で光を収束させることを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項６】
上記ビーム形成光学系の周縁が、上記対物絞りに隣接して切り欠かれていることを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項７】
上記ビーム形成光学系の周縁が共通の径方向において切り欠かれた量にほぼ対応する径方向距離だけ、上記ビーム形成光学系の光軸の位置が上記対物系絞りに近づいていることを特徴とする請求項６に記載の光学検査システム。
【請求項８】
上記有効光源は、制限された範囲の角度的に関連した光ビームを上記ビーム形成光学系と一緒に生成するために、相対的なサイズが決められ、この光ビームが上記前側リレーレンズにより上記対象フィールドにわたって空間的に分配される所定範囲のビームに変換されることを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項９】
上記ビーム形成光学系が光軸を有し、関連する有効光源がこのビーム形成光学系の光軸から外れた中心を有していることを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項１０】
上記有効光源の中心が、上記対物系の光軸から径方向に延びる方向において、上記ビーム形成光学系の光軸から外れていることを特徴とする請求項９に記載の光学検査システム。
【請求項１１】
上記ビーム形成光学系が上記対物系の光軸に対して傾いた光軸を有することを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項１２】
上記ビーム形成光学系の光軸が、上記対物系の光軸を含む平面上において傾いていることを特徴とする請求項１１に記載の光学検査システム。
【請求項１３】
上記有効光源が発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項１４】
上記ビーム形成光学系が共通ハウジング内に配置され、この共通ハウジングが上記対物系絞りを画成する中央開口を有していることを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項１５】
上記複数の有効光源と上記前側リレーレンズとの間での熱の伝播を阻止するために、上記共通ハウジングの上記中央開口内に、透光板が配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の光学検査システム。
【請求項１６】
上記対物系によって形成された上記検査対象の像が拡大されない中間像であり、さらにこの中間像の拡大像をスクリーンに投射するためのプロジェクタを備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項１７】
上記対物系が両側テレセントリックであり、上記対物系絞りがテレセントリック絞りであることを特徴とする請求項１に記載の光学検査システム。
【請求項１８】
検査対象の像を形成するための対物系を有する光学検査システムのための照明システムであって、
複数の有効光源と、上記検査対象を照明するためにこれら複数の有効光源からの光を集めこの光を上記対物系の一部を通過させるように向かわせる、関連したビーム形成光学系と、
上記ビーム形成光学系のための共通ハウジングであって、中央開口を有し、この中央開口の周りに上記ビーム形成光学系が設けられ、この中央開口内で対物系の絞りが画成される共通ハウジングと、
熱が上記対物系絞りを通過して伝播するのを阻止するために、上記共通ハウジングの中央開口内に配置された透光板と、
を備えた照明システム。
【請求項１９】
上記検査対象の偽の像が発生するのを回避するために、上記透光板が傾斜していることを特徴とする請求項１８に記載の照明システム。
【請求項２０】
上記透光板の光軸が上記対物系の光軸に対して約１０°傾いていることを特徴とする請求項１９に記載の照明システム。
【請求項２１】
さらに、上記透光板と共通ハウジングとの間にシールを備えたことを特徴とする請求項１８に記載の照明システム。
【請求項２２】
上記透光板が、この透光板を冷やすために、上記共通ハウジングと熱的に結合されていることを特徴とする請求項１８に記載の照明システム。
【請求項２３】
上記共通ハウジングが能動的に冷却されることを特徴とする請求項１８に記載の照明システム。
【請求項２４】
上記対物系が、上記対物系絞りを跨ぐ前側と後側のレンズを有し、
上記前側レンズが上記検査対象からの光を集め、
上記複数の有効光源が、上記対物系絞りと後側レンズとの間の位置において上記共通ハウジングによって支持された発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１８に記載の照明システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１０８１２５（Ｐ２０１２−１０８１２５Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４３０４６（Ｐ２０１１−２４３０４６）
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（５０５３７７４３０）クオリティー ヴィジョン インターナショナル インコーポレイテッド (12)
【氏名又は名称原語表記】Ｑｕａｌｉｔｙ Ｖｉｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｉｎｃ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（５０５３７７４３０）クオリティー ヴィジョン インターナショナル インコーポレイテッド (12)
【氏名又は名称原語表記】Ｑｕａｌｉｔｙ Ｖｉｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｉｎｃ．
【Ｆターム（参考）】
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