BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Inspektionssystem, welches mit einer Zeilenkamera arbei- tet, sowie eine Beleuchtungseinrichtung hierfür.

Eine zeilenförmige Inspektion von Objekten wird in der Qualitätssicherung häufig durchgeführt, um die Objekte in kurzer Zeit über eine große Breite zu analysieren. Hierbei kommen Zeilenkameras zum Einsatz, welche auf das zu untersuchende Ob- jekt ausgerichtet werden und Zeile für Zeile Bildaufnahmen von dem Objekt, das sich beispielsweise unter der Zeilenkamera hindurchbewegt, erzeugen.

Die Beleuchtung von Objekten, die mittels einer Zeilenkamera inspiziert werden, er- folgt bislang unter Nutzung abbildender Optik, da ein Abstand zwischen der Licht- quelle und dem Objekt erforderlich ist. Die abbildende Optik projiziert dabei eine Lichtzeile auf das Objekt und die Zeilenkamera beobachtet den Bereich des Objekts, auf den die Lichtzeile projiziert wird. Mit einer abbildenden Optik kann auf dem Ob- jekt eine hohe Strahlungsdichte auf einer kleinen Fläche erreicht werden. Nachteilig ist im Hinblick auf eine abbildende Optik jedoch, dass die von der Lichtquelle abge- strahlte Leistung nur zu einem geringen Teil für die Inspektionsaufgabe verwendet werden kann. Dieser Nachteil besteht insbesondere für Lichtquellen, die einem Lam- bertschen Strahler entsprechen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, ein Inspektions- system zu schaffen, bei dem die abgestrahlte Leistung einer Lichtquelle besser genutzt wird, d.h. ein höherer Wirkungsgrad erreicht wird, wobei die Inspektion des Objekts weiter mit einer Kamera erfolgen soll.

Die obige Aufgabenstellung wird durch eine Konzentratoreinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des An- spruchs 10 sowie durch ein Inspektionssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.

Insbesondere wird die obige Aufgabe durch eine nichtabbildende Konzentratorein- heit gelöst, welche einen ersten zweidimensionalen nichtabbildenden Konzentrator mit einer ersten Eingangsöffnung und einer ersten Ausgangsöffnung und einen zweiten zweidimensionalen nichtabbildenden Konzentrator mit einer zweiten Ein- gangsöffnung, deren Querschnitt einen ersten Abschnitt und einen benachbarten zweiten Abschnitt aufweist, und einer zweiten Ausgangsöffnung umfasst, wobei der erste Konzentrator in einer das einfallende Licht streuenden Konfiguration und der zweite Konzentrator in einer das einfallende Licht sammelnden Konfiguration ent- lang der Ausbreitungsrichtung des Lichts hintereinander angeordnet sind, wobei der zweite Konzentrator derart hinter dem ersten Konzentrator angeordnet ist, dass das aus der ersten Ausgangsöffnung austretende Licht im Bereich des ersten Abschnitts in die zweite Eingangsöffnung fällt, wobei durch den zweiten Abschnitt der zweiten Eingangsöffnung und die zweite Ausgangsöffnung ein optischer Beobachtungsweg, beispielsweise für eine Kamera, verläuft.

Die obige Konzentratoreinheit setzt sich aus zwei nichtabbildenden Konzentratoren zusammen. Ein nichtabbildender Konzentrator ist ein Element der nichtabbildenden Optik (auch als Beleuchtungsoptik bezeichnet), welche sich mit der Ausleuchtung eines Objekts beschäftigt. Der Konzentrator weist eine Eingangsöffnung und eine Ausgangsöffnung für das Licht auf. Das aus einem bestimmten Winkelbereich in die Eingangsöffnung fallende Licht wird durch innere, das Licht ablenkende Einrichtun- gen des Konzentrators (spiegelnde Flächen oder für das Licht transparente Körper) abgelenkt und entlang einer optischen Achse zur Ausgangsöffnung weitergeleitet. Das Licht tritt dann an der Ausgangsöffnung aus dem Konzentrator aus. Prinzipiell kann der Konzentrator in zwei Konfigurationen angeordnet werden. In einer das Licht sammelnden Konfiguration wird in das die Eingangsöffnung eintretende Licht derart abgelenkt, dass sich an der Ausgangsöffnung insgesamt eine Lichtsammlung ergibt, d.h. das Licht wird in Richtung der optischen Achse bzw. die Mitte des Licht- bündels abgelenkt. In einer das Licht streuenden Konfiguration wird das in die Ein- gangsöffnung des Konzentrators einfallende Licht derart abgelenkt, dass sich an der Ausgangsöffnung insgesamt eine Lichtstreuung ergibt, d.h. das Licht wird von der optischen Achse bzw. von der Mitte des Lichtbündels nach außen weggelenkt.

Die beiden nichtabbildenden Konzentratoren können in Ausbreitungsrichtung des Lichts direkt hintereinander angeordnet sein. Das von einer Lichtquelle ausgesandte Licht fällt in die erste Eingangsöffnung des ersten Konzentrators ein und gelangt durch den ersten Konzentrator und durch die erste Ausgangsöffnung direkt in die zweite Eingangsöffnung des zweiten Konzentrators (d.h. die erste Ausgangsöffnung bildet einen Teil der zweiten Eingangsöffnung). In diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Konzentrator in Ausbreitungsrichtung des Lichts beispielsweise derart direkt hinter dem ersten Konzentrator angeordnet, dass der erste Konzentrator in dem ersten Abschnitt der zweiten Eingangsöffnung mit der zweiten Eingangsöffnung überlappt. Alternativ kann das aus der ersten Ausgangsöffnung austretende Licht über einen zwischen dem ersten Konzentrator und dem zweiten Konzentrator ange- ordneten Lichtleiter in die zweite Eingangsöffnung geführt werden. In beiden Fällen wird das Licht dann von dem zweiten Konzentrator zur zweiten Ausgangsöffnung weitergeleitet, wo das Licht aus der Konzentratoreinheit austritt. Das austretende Licht beleuchtet einen vorgegebenen Inspektionsbereich eines Objekts, dass sich in Richtung des ausbreitenden Lichts hinter der zweiten Ausgangsöffnung des zweiten Konzentrators befindet.

In beiden, oben geschilderten Fällen der Anordnung des zweiten Konzentrators hin- ter dem ersten Konzentrator ist der erste Abschnitt der zweiten Eingangsöffnung des zweiten Konzentrators nach außen abgeschlossen, so dass kein aus der ersten Aus- gangsöffnung des ersten Konzentrators austretendes Licht aus der Konzentratorein- heit entweichen kann und somit dieses Licht in der Konzentratoreinheit verbleibt. Der zweite Abschnitt der zweiten Eingangsöffnung ist demgegenüber nach außen offen, so dass ein Beobachter (z.B. eine Kamera) über den unten genauer beschriebenen optischen Beobachtungsweg den Inspektionsbereich des Objekts beobachten kann.

In der Konzentratoreinheit sind der erste Konzentrator und der zweite Konzentrator im optischen Sinne hinsichtlich ihrer Lichtbündelung gegenläufig angeordnet. Ferner beziehen sich die beschriebenen Eigenschaften der Lichtbündelung auf jede Quer- schnittsfläche, die senkrecht zu der Querrichtung (die Querrichtung entspricht der Richtung der größten Ausdehnung der zeilenförmigen Beleuchtung) verläuft. Der erste Konzentrator ist in einer das einfallende Licht streuenden Konfiguration ange- ordnet, während der zweite Konzentrator in einer das einfallende Licht sammelnden Konfiguration eingesetzt ist. Durch die Hintereinanderanordnung der beiden Kon- zentratoren entlang des Lichtwegs (gegebenenfalls, wie oben beschrieben, mit ei- nem dazwischenliegenden Lichtleiter) streut demnach der erste Konzentrator das aus der Lichtquelle einfallende Licht und der zweite Konzentrator sammelt das aus dem ersten Konzentrator einfallende/zu dem zweiten Konzentrator gelangende Licht. Da durch den zweiten Abschnitt der zweiten Eingangsöffnung des zweiten Konzentrators weiteres Licht in den zweiten Konzentrator einfallen kann, wird dieses durch den zweiten Konzentrator ebenfalls gesammelt.

Weiter ist im Hinblick auf die erfindungsgemäße Konzentratoreinheit bemerkens- wert, dass in Bezug auf einen Querschnitt durch die Konzentratoreinheit die zweite Eingangsöffnung, d.h. die Eingangsöffnung des zweiten Konzentrators größer ist als die erste Ausgangsöffnung, d.h. die Ausgangsöffnung des ersten Konzentrators bzw. eines entsprechenden Lichtleiters. Anders ausgedrückt ist der Durchmesser der zweiten Eingangsöffnung in Richtung des Querschnitts größer als die Summe aus dem Durchmesser der ersten Ausgangsöffnung und der Wanddicke des ersten Konzentrators bzw. als die entsprechende Abmessung des Lichtleiters. Der durch diese Differenz frei bleibende Bereich der zweiten Eingangsöffnung (d.h. der zweite Abschnitt der zweiten Eingangsöffnung) bildet eine Öffnung für den unten genauer beschriebenen optischen Beobachtungsweg. Der erste Konzentrator bzw. der Licht- leiter überlappt lediglich in dem ersten Abschnitt mit der zweiten Eingangsöffnung und das aus dem ersten Konzentrator in diesem Abschnitt austretende Licht gelangt direkt oder über einen Lichtleiter in den zweiten Konzentrator. Der zweite Abschnitt der zweiten Eingangsöffnung, der zu dem ersten Abschnitt benachbart ist, bildet eine von außerhalb der Konzentratoreinheit zugängliche, durchgehende Öffnung, die sich lateral zu dem Weg des aus dem ersten Konzentrator kommenden Lichts und in das Innere des zweiten Konzentrators erstreckt. Diese Öffnung in dem zwei- ten Abschnitt der zweiten Eingangsöffnung schafft einen optischen Beobachtungs- weg oder -pfad, der durch den zweiten Konzentrator zu der zweiten Ausgangsöff- nung, d.h. der Ausgangsöffnung des zweiten Konzentrators, verläuft. Entlang dieses Beobachtungswegs kann ein Beobachter, beispielsweise eine Kamera, das Objekt beobachten, das (in Bezug auf die Ausbreitungsrichtung des Lichts) hinter der zwei- ten Ausgangsöffnung (d.h. hinter dem zweiten Konzentrator) angeordnet ist. Dort kann der Beobachter insbesondere den vorgegebenen beleuchteten Inspektionsbe- reich beobachten, der mittels der Lichtquelle und der Konzentratoreinheit beleuchtet wird. Der zweite Abschnitt bzw. die Öffnung für den optischen Beobachtungsweg kann in Richtung des Querschnitts beispielsweise einen Durchmesser zwischen 3 mm und 30 mm, z.B. zwischen 5 mm und 20 mm aufweisen. Beispiele für die Aus- dehnung des zweiten Abschnitts der zweiten Eingangsöffnung in Querrichtung (d.h. senkrecht zum Querschnitt) werden unten beschrieben. Der zweite Abschnitt der zweiten Eingangsöffnung kann daher beispielsweise rechteckig bzw. spaltförmig ausgebildet sein.

In vorteilhafter Weise bewirkt daher die erfindungsgemäße Konzentratoreinheit zum einen, dass die Leistung der Lichtquelle mit einem sehr hohen Wirkungsgrad auf eine gewünschte Fläche, nämlich auf den Inspektionsbereich eines hinter der Kon- zentratoreinheit angeordneten Objekts transportiert wird. Zudem ermöglicht die er- findungsgemäße Konzentratoreinheit auf einfache und für die räumliche Anordnung einer Kamera günstigen Weise die Beobachtung dieses Inspektionsbereichs. Die Konzentratoreinheit ist somit geeignet für den Einsatz bei einer Vielzahl von Inspek- tionsaufgaben, beispielsweise für die Inspektion von Platinenoberflächen, Wafer und Solarzellen, Glasoberflächen, Spiegelflächen, Folien, Druckerzeugnisse, Me- talle o.ä.

In einem Ausführungsbeispiel ist die nichtabbildende Konzentratoreinheit derart zei- lenförmig ausgebildet, dass die erste Eingangsöffnung, die erste Ausgangsöffnung, die zweite Eingangsöffnung und die zweite Ausgangsöffnung jeweils eine entspre- chende, sich in eine Querrichtung erstreckende Spaltform aufweisen. Die jeweilige Spaltform der jeweiligen Öffnung zeichnet sich dadurch aus, dass sie in die Quer- richtung die größte Ausdehnung aufweist, während die Öffnung eine deutlich klei- nere Ausdehnung in eine Richtung senkrecht zur Querrichtung (d.h. den Quer- schnitt) besitzt. Der Aufbau der Konzentratoreinheit ist dabei in Querrichtung iden- tisch, d.h. alle Querschnitte durch die Konzentratoreinheit, die senkrecht zu der Qu- errichtung verlaufen, sind identisch. Beispielsweise kann die Ausdehnung der Öff- nungen in Querrichtung mehrere Zentimeter bis wenige Meter betragen, während die Öffnungen senkrecht zu dieser Querrichtung lediglich einige Millimeter breit sind. Beispielsweise hat die erste Eingangsöffnung, der zweite Abschnitt der zweiten Ein- gangsöffnung und die zweite Ausgangsöffnung eine Länge in Querrichtung von 200 mm bis 500 mm. Die erste Eingangsöffnung hat eine Abmessung senkrecht zur Qu- errichtung z.B. von 1 mm bis 12 mm, beispielsweise von 5 mm. Die zweite Aus- gangsöffnung hat eine Abmessung senkrecht zur Querrichtung z.B. von 3 mm bis 20 mm, beispielsweise von 13 mm.

In einem Ausführungsbeispiel weisen der erste Konzentrator und der zweite Kon- zentrator als das Licht ablenkende Einrichtungen reflektierende Flächen (Spiegel- flächen) und/oder transparente Körper auf. Die reflektierende Fläche kann beispiels- weise eine auf einem entsprechenden Träger aufgedampfte Aluminiumschicht dar- stellen. Alternativ kann die lichtablenkende Einrichtung auch als transparenter Kör- per (beispielsweise Glas oder Plexiglas) ausgeführt sein, welcher derart gestaltet ist, dass eine entsprechende Lichtablenkung in dem Konzentrator mittels Totalrefle- xion an mindestens einer Außenkante erzeugt wird.

In einem Ausführungsbeispiel ist mindestens ein Konzentrator des ersten Konzent- rators und des zweiten Konzentrators als Compound Elliptical Concentrator (CEC) oder als Compound Parabolic Concentrator (CPC) ausgebildet. Ein CEC setzt sich zusammen aus gegenüberliegenden elliptisch geformten reflektierenden Flächen und ein CPC aus gegenüberliegenden parabolisch geformten reflektierenden Flä- chen. Insbesondere bei der Verwendung von mindestens einem Konzentrator in Form eines CPC, z.B. bei dem Einsatz eines ersten Konzentrators als CPC und eines zweiten Konzentrators als CPC ist gewährleistet, dass ein besonders großer Wirkungsgrad in Bezug auf die Beleuchtungsleistung erreicht wird. Zudem kann der Wirkungsgrad weiter erhöht werden, wenn als Beleuchtungseinrichtung für eine sol- che Konzentratoreinheit mit zwei CPC ein Lambertscher Strahler (z.B. eine Reihe von in Querrichtung nebeneinander angeordneten LEDs ohne Vorsatzoptik) verwen- det und die Lichtquelle im Bereich der ersten Eingangsöffnung des ersten Konzent- rators angeordnet wird. Alternativ kann bei einer Anordnung der Lichtquelle in einem Abstand von der Eingangsöffnung zusätzlich eine Vorsatzoptik zur Fokussierung des Lichts auf die erste Eingangsöffnung verwendet werden.

In einem Ausführungsbeispiel ist der erste Konzentrator an dem zweiten Konzentra- tor derart benachbart angeordnet, dass eine erste Tangente in einem ersten Anstoß- punkt an einer inneren Konzentratorspiegelfläche des ersten Konzentrators und eine zweite Tangente in einem zweiten Anstoßpunkt an einer inneren Konzentratorspiel- gelfläche des zweiten Konzentrators übereinander liegen. Bei einer derartigen An- ordnung liegen die Konzentratorspiegelflächen gerade aneinander an und bilden ei- nen kontinuierlichen Übergang, so dass keine zusätzlichen Ablenkungseffekte durch den Übergang von dem ersten Konzentrator zum zweiten Konzentrator eingebracht werden. Dies wirkt sich ebenfalls positiv auf den Wirkungsgrad aus.

In einem Ausführungsbeispiel sind ein oder mehrere Fokuspunkte des ersten Kon- zentrators im Bereich der Eingangsöffnung des zweiten Konzentrators angeordnet. Auch durch diese Maßnahme kann ein hoher Wirkungsgrad im Hinblick auf die Leis- tung der Beleuchtung erreicht werden. Insbesondere vorteilhaft ist, wenn die Fokus- punkte der reflektierenden parabolischen Flächen für den ersten Konzentrator als CPC an den beiden Seiten des Querschnitts der ersten Eingangsöffnung und die Fokuspunkte der reflektierenden parabolischen Flächen für den zweiten Konzentra- tor als CPC an den beiden Seiten des Querschnitts der zweiten Ausgangsöffnung angeordnet sind.

Die nachfolgenden Parameter für eine Konzentratoreinheit, bei der der erste Kon- zentrator und der zweite Konzentrator jeweils als CPC ausgebildet sind, können aus der Erhaltung des Etendue abgeleitet werden. Weiter wird vereinfachend angenommen, dass der Akzeptanzwinkel 0 für den ersten Konzentrator und den zweiten Konzentrator etwa gleich groß ist und dass der Brechungsindex n = 1 be- trägt. Wenn der Akzeptanzwinkel beider Konzentratoren bekannt ist, kann der Ak- zeptanzwinkel θ für die Berechnung beispielsweise als arithmetisches Mittel des Ak- zeptanzwinkels des ersten Konzentrators und des Akzeptanzwinkels des zweiten Konzentrators bestimmt werden. Weiter ist der CPC in vorteilhafter Weise so gestal- tet, dass der Radius der ersten Eingangsöffnung kleiner ist als der Radius der zwei- ten Ausgangsöffnung. Alle unten angegebenen Abmessungen sind in der Ebene des Querschnitts gemeint.

In einem Ausführungsbeispiel ergibt sich in dem Fall, dass der erste Konzentrator und der zweite Konzentrator jeweils als CPC ausgebildet sind, die Länge Lv der Konzentratoreinheit aus der Gleichung

L _v = (α _c + b _c + α _d + b _d ) cot(θ) wobei a _c der Radius der Ausgangsöffnung des zweiten Konzentrators, bc der Radius der Eingangsöffnung des zweiten Konzentrators, a _d der Radius der Eingangsöffnung des ersten Konzentrators, b _d der Radius der Ausgangsöffnung des ersten Konzent- rators und θ der Akzeptanzwinkel ist.

In einem Ausführungsbeispiel ergibt sich in dem Fall, dass der erste Konzentrator und der zweite Konzentrator jeweils als CPC ausgebildet sind, der Radius a _c der Ausgangsöffnung des zweiten Konzentrators aus a _c = a _d + b _v sin(0), wobei ad der Radius der Eingangsöffnung des ersten Konzentrators, b _v die Länge des zweiten Abschnitts der Eingangsöffnung des zweiten Konzentrators und 0 der Akzeptanz- winkel ist.

Die Flächenhelligkeit, welche man am Ort der Probe misst, nimmt mit dem Abstand zur zweiten Ausgangsöffnung ab. Das Ausmaß dieser Divergenz lässt sich wie folgt aus den Parametern des Beleuchtungskörpers bestimmen:

Der Austrittswinkel relativ zur Austrittsebene ergibt sich daher aus Die obige Aufgabenstellung wird zudem durch eine Beleuchtungseinrichtung für die Inspektion eines Objekts gelöst, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Lichtquelle und eine oben beschriebene Konzentratoreinheit aufweist, wobei die Lichtquelle und die Konzentratoreinheit derart eingerichtet sind und die Lichtquelle in der Eingangs- öffnung des ersten Konzentrators derart angeordnet ist, dass das von der Lichtquelle ausgesendete Licht in den ersten Konzentrator einfällt und von der Konzentratorein- heit zur Beleuchtung eines vorgegebenen Inspektionsbereichs des Objekts zu dem Objekt weitergeleitet wird. Insbesondere wenn die Lichtquelle als Lambertscher Strahler ausgebildet ist, wird durch die obige Beleuchtungseinrichtung ein hoher Wirkungsgrad erreicht. In einem Ausführungsbeispiel wird die Lichtquelle derart in der ersten Eingangsöffnung angeordnet, dass der Abstrahlwinkel der Lichtquelle auf den Akzeptanzwinkel des ersten Konzentrators abgestimmt ist und ein sehr großer Teil der von der Lichtquelle emittierten Strahlung (z.B. mindestens 90 %, insbeson- dere mindestens 95 % der emittierten Strahlung) innerhalb des ersten Konzentrators in Richtung des zweiten Konzentrators weitergeleitet wird.

In einem Ausführungsbeispiel der Beleuchtungseinrichtung sind die Lichtquelle und die Konzentratoreinheit jeweils zeilenförmig ausgebildet und die Konzentratoreinheit ist derart eingerichtet, dass sie eine zeilenförmige Beleuchtung des vorgegebenen Inspektionsbereichs erzeugt, wobei die Lichtquelle beispielsweise eine Vielzahl von in einer Reihe nebeneinander angeordnete LEDs oder andere lambertsche / kolli- mierte Lichtquellen aufweist. In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Licht- quelle mindestens zwei nebeneinander angeordnete Reihen von LEDs auf. Die Rei- hen sind in eine Richtung senkrecht zur Querrichtung nebeneinander und beispiels- weise parallel zueinander angeordnet. Hierdurch kann beispielsweise ein breiterer Inspektionsbereich beleuchtet werden.

Die obige Aufgabenstellung wird zudem durch ein Inspektionssystem für die Inspek- tion eines Objekts gelöst, wobei das Inspektionssystem eine oben beschriebene Be- leuchtungseinrichtung und eine Kamera aufweist, wobei die Beleuchtungseinrich- tung derart eingerichtet ist, dass diese einen vorgegebenen Inspektionsbereich des Objekts beleuchtet, wobei die Kamera derart eingerichtet ist, dass sie entlang des Beobachtungswegs Bilder des vorgegebenen Inspektionsbereichs des Objekts auf- zeichnet, wobei das Objekt in Ausbreitungsrichtung des Lichts hinter der zweiten Ausgangsöffnung der Konzentratoreinheit angeordnet ist. Das Inspektionssystem ist mit allen seinen Elementen (Beleuchtungseinrichtung und Kamera auf der gleichen ersten Seite des Objekts angeordnet, z.B. oberhalb des Objekts. Zusätzlich kann gegebenenfalls eine zusätzliche Kamera verwendet werden, welche, z.B. bei einem transparenten Objekt, den beleuchteten Inspektionsbereich von der zweiten Seite, die der ersten Seite gegenüber liegt, beobachtet. Das Inspektionssystem besitzt die gleichen Vorteile, die oben bereits für die Konzentratoreinheit und die Beleuchtungs- einrichtung dargestellt wurden. Es wird daher auf diese verwiesen. In einem Aus- führungsbeispiel des Inspektionssystems, bei dem die Konzentratoreinheit zeilen- förmig und die Lichtquelle zeilenförmig gestalten sind, ist die Kamera als Zeilenka- mera, beispielsweise als TDI-Zeilenkamera, ausgebildet.

In einem Ausführungsbeispiel ist eine geringfügige Neigung der Konzentratoreinheit um den Neigungswinkel <5 in eine Richtung, so dass der Beobachtungsweg der Ka- mera senkrecht zur Oberfläche des Objekts verläuft, ist vorteilhaft. Hierdurch kön- nen eventuell vorhandene optische Fehler der Kamera leichter vermieden oder her- ausgerechnet werden. Die Neigung ist deshalb von Vorteil, weil der Beobachtungs- weg seitlich, schräg zu den Achsen der beiden Konzentratoren verläuft. In dem Aus- führungsbeispiel ist der Neigungswinkel 5 der Konzentratoreinheit zur Senkrechten auf der Oberfläche des Objekts aus der Länge L _v der Konzentratoreinheit, dem Ra- dius bc der Eingangsöffnung des zweiten Konzentrators und der Länge bv des zwei- ten Abschnitts der Eingangsöffnung des zweiten Konzentrators bestimmbar.

Nachfolgend werden weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und den Figuren beschrieben. Alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale bilden dabei den Gegen- stand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen und deren Rückbezügen.

Es zeigen schematisch: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Inspektionssys- tems in einer perspektivischen Ansicht von der Seite,

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel des Inspektionssystems gemäß Fig. 1 in ei- nem Querschnitt,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Konzentratoreinheit mit Lichtquelle und Objekt in einem Querschnitt,

Fig. 4 den Querschnitt der Konzentratoreinheit gemäß Fig. 3 mit einer Viel- zahl von in der Konzentratoreinheit verlaufenden Lichtstrahlen.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Inspektionseinrich- tung, welche oberhalb eines Objekts 5 angeordnet ist. Dieses ist beispielsweise eine Platine, die in sich in die mit dem Pfeil 6 angedeutete Richtung unter der Inspekti- onseinrichtung hindurchbewegt und hierbei entlang eines linienförmigen Inspekti- onsbereichs 7 beleuchtet wird, der sich in eine Querrichtung (siehe Pfeil 8) erstreckt, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung (Pfeil 6) verläuft.

Die Inspektionseinrichtung setzt sich zusammen aus einer zeilenförmigen Licht- quelle 12, die beispielsweise eine Reihe in Querrichtung nebeneinander angeord- nete LEDs aufweist. Weiter ist eine Konzentratoreinheit 10 vorgesehen, welche das von der Lichtquelle 12 ausgesendete Licht zu dem Objekt 5 weiterleitet und das Objekt im Inspektionsbereich 7 beleuchtet. Die Konzentratoreinheit 10 lenkt das von der Lichtquelle 12 zur Verfügung gestellte Licht derart ab, dass die Lichtleistung der Lichtquelle 12 mit einem hohen Wirkungsgrad zu dem Inspektionsbereich 7 trans- portiert wird. Der Lichtweg wird in den Fig. 1 und 2 mittels des Pfeils 14 veranschau- licht. Weiter ist eine sich entlang der Querrichtung (Pfeil 8) erstreckenden Zeilenka- mera 16, beispielsweise eine TDI-Kamera, vorgesehen, die auf der dem Objekt 5 gegenüber liegenden Seite der Konzentratoreinheit 10 angeordnet ist und das Ob- jekt 5, insbesondere den beleuchteten Inspektionsbereich 7, beobachtet und Bilder aufnimmt. Anhand der Bilder des Inspektionsbereichs 7 entlang des sich bewegen- den Objekts 5 kann beispielsweise eine Analyse der Qualität des Objekts 5 durchgeführt werden. Insbesondere in Fig. 2 ist erkennbar, dass die Konzentra- toreinheit 10 geneigt gegenüber der Senkrechten auf der Oberfläche des Objekts 5 angeordnet ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Kamera 16 senkrecht auf die Oberfläche des Objekts 5 schaut.

Der Aufbau der Konzentratoreinheit 10 des Ausführungsbeispiels wird im Folgenden anhand von Fig. 3 und 4 detaillierter erläutert, wobei diese Figuren den Querschnitt parallel zur Transportrichtung (Pfeil 6) bzw. senkrecht zur Querrichtung (Pfeil 8) dar- stellen. Die Abmessungen werden im Folgenden bezogen auf diesen Querschnitt angegeben. Die Konzentratoreinheit setzt sich zusammen aus einem ersten Kon- zentrator 21 in Form eines CPC und einem zweiten Konzentrator 22, der ebenfalls als CPC gestaltet ist. Beide Konzentratoren 21 , 22 weisen demnach zwei paraboli- sche Reflektoren auf, die gegenüber liegend angeordnet sind, wie dies in Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Der erste Konzentrator weist eine erste Eingangsöffnung 21 E mit ei- nem Radius ad und eine erste Ausgangsöffnung 21 A mit einem Radius b _d auf. Der zweite Konzentrator 22 besitzt eine zweite Eingangsöffnung 22E mit einem ersten Abschnitt, der eine Länge/einen Durchmesser 2 x b _d aufweist, und einem zweiten Abschnitt b _v . Im Folgenden wird für die Länge der zweiten Eingangsöffnung 22E auch das Symbol b _c verwendet, wobei 2 x b _c = 2 x b _d + b _v . Eine zweite Ausgangs- öffnung 22A, welche auch die Ausgangsöffnung der gesamten Konzentratoreinheit 10 darstellt, hat den Radius a _c . Zu beachten ist, dass die Angabe „x“ in dem obigen Absatz und in Fig. 3 die Multiplikation mit dem davor angegebenen Faktor (Faktor 2) symbolisieren soll.

Der erste Konzentrator 21 ist in einer streuenden Konfiguration und der zweite Kon- zentrator 22 ist in einer das Licht sammelnden Konfiguration angeordnet. Der Ak- zeptanzwinkel, der in Fig. 3 eingezeichnet ist, wird für den ersten Konzentrator 21 mit θ _d und für den zweiten Konzentrator 22 mit θ _c bezeichnet.

Der zweite Konzentrator 22 ist in Ausbreitungsrichtung des Lichts (Pfeil 14) direkt hinter dem ersten Konzentrator 21 angeordnet, und zwar derart, dass die Tangente an der inneren reflektierenden Fläche im Punkt 27 der ersten Ausgangsöffnung 21 A des ersten Konzentrators 21 und der zweiten Eingangsöffnung 22E des zweiten Konzentrators 22 übereinander liegt. Der erste Konzentrator 21 und der zweite Kon- zentrator 22 gehen daher so ineinander über, dass keine zusätzlichen Reflexionen des in der Konzentratoreinheit geführten Lichts an dem Übergang erfolgen.

Weiter überlappt der erste Konzentrator 21 entlang des Querschnitts in dem ersten Abschnitt der zweiten Eingangsöffnung 22E des zweiten Konzentrators 22. Der ent- lang des Querschnitts benachbarte zweite Abschnitt bildet eine Öffnung 25, durch die die Kamera 16 entlang des Beobachtungswegs 18 den beleuchteten Inspekti- onsbereich 7 beobachtet. Hierdurch ist eine sehr einfache Aufnahme von Bildern von dem Inspektionsbereich 7 möglich. Hierbei ist der Beobachtungsweg 18 zu den mit strichpunktierten Linien eingezeichneten Achsen der Konzentratoren 21 , 22 um einen Winkel 5 geneigt angeordnet. Das Objekt 5 weist eine Senkrechte mit der gleichen Neigung auf, so dass die Kamera 16 senkrecht auf das Objekt 8 blickt.

Das von der in der ersten Eingangsöffnung 21 E angeordneten Lichtquelle 12 inner- halb des Akzeptanzwinkels (2 x θ _d ) abgegebene Licht wird an den parabolischen Innenflächen des ersten Konzentrators 21 derart reflektiert, dass dieses über die Ausgangsöffnung 21 A des ersten Konzentrators 21 in die zweite Eingangsöffnung 22E des zweiten Konzentrators 22 gelangt, dort weiter in Richtung zweiter Aus- gangsöffnung 22A des zweiten Konzentrators 22 geleitet wird, wo das Licht aus der Konzentratoreinheit 10 austritt und das darunter angeordnete Objekt 5 in dem In- spektionsbereich 7 beleuchtet. Die zweite Ausgangsöffnung 22A hat von der Ober- fläche des Objekts 5 den Abstand d (wird anders als in Fig. 3 angedeutet beispiels- weise in der Mitte der Ausgangsöffnung 22A gemessen).

Mit den oben angegebenen Gleichungen kann die Konzentratoreinheit an die Anfor- derungen der jeweiligen Inspektionsaufgabe angepasst werden. Hierbei ist die Ge- staltung des Konzentrators, der in den Fig. 3 und 4 im Querschnitt gezeigt ist, ent- lang der gesamten Querrichtung (Pfeil 8 in Fig. 1 ) identisch.

Beispielsweise kann die Konzentratoreinheit 10 so dimensioniert werden, dass der Radius ad des ersten Eingangsöffnung 21 E des ersten Konzentrators 2,5 mm be- trägt. Der Radius a _c der zweiten Ausgangsöffnung 22A des zweiten Konzentrators kann beispielsweise 3 mm betragen. Der Akzeptanzwinkel θ _d des ersten Konzentra- tors 21 kann z.B. 15 º betragen, während der Akzeptanzwinkel θ _c des zweiten Kon- zentrators 22 mit 20 º gewählt werden kann. Hieraus ergibt sich für die Kombination zweier CPCs wie oben beschrieben eine Länge der Konzentratoreinheit L _v von etwa 110 mm und eine Breite bv der Öffnung 25 für den Beobachtungsweg (Pfeil 18) der Kamera 16 von 16 mm realisiert werden. Die Konzentratoreinheit kann eine Ausdeh- nung in Querrichtung (Pfeil 18) von 200 mm bis 500 mm aufweisen. Der Abstand d des Objekts 5 von der zweiten Ausgangsöffnung beträgt bei diesem Beispiel 3 mm.

In Fig. 4 wird der Verlauf einiger Lichtstrahlen in der Reflektoreinheit 10 veranschau- licht.

Die erfindungsgemäße Konzentratoreinheit 10, die Beleuchtungseinrichtung, die sich aus der Konzentratoreinheit 10 und der Lichtquelle 12 zusammensetzt, sowie die Inspektionseinrichtung, die die Beleuchtungseinrichtung und die Kamera 16 um- fasst, können eine einfache Möglichkeit für die Inspektion eines Objekts bieten, mit der die Leistung der Lichtquelle 12 mit einem sehr hohen Wirkungsgrad auf das Objekt transportiert werden kann.