The design of microscopic system using zoom structure with a fixed magnification and the independency on the variation of object distance

The multi-configurative microscopic system for inspecting the wire-bonding of reed frame is designed. Rays refracted by objective lens group which is composed of common lens group of x2 and x6 are splitted by beam-splitter, and Rays through the central region and the boundary region of the object imaged at x2 and x6 through imaging lens groups, respectively. The depth of wire structure on the reed frame has about $\pm$3 mm, in order to observe by uniform magnification without the dependency on the variation of objective distance generated by the depth of wire structure on the reed frame, imaging lens groups should be moved on nonlinear locus like mechanically compensated zoom lenses. The nonlinear equations for zoom locus are derived by using the Gaussian bracket. Refraction powers and positions of each groups are numerically determined by solving the equations, and initial design data for each groups is obtained by using Seidel third order aberration theory. The optimization technique is finally utilized to obtain this microscopic system.

줌 구조를 이용하여 물체거리가 변해도 상면과 배율이 고정되는 현미경 광학계의 설계

반도체 와이어 본딩(wire-bonding) 조립공정에 사용되는 검사용 다중배치 현미경 광학계를 설계하였다. 2배와 6배에 공통으로 사용되는 대물부를 통과한 광선은 광분할 프리즘으로 둘로 나뉘고 각각의 결상부에 의하여 물체의 주변부는 2배, 물체의 중심부는 6배로 결상하게 한다. 이 때 리드프레임의 와이어 구조 때문에 $\pm$3 mm의 높이차가 있어서 대물부에서 물체까지의 거리가 서로 다르다. 이러한 단차에 ,의해 물체거리가 바뀌더라도 동일한 결상 배율로 선명하게 관찰하기 위해 결상부를 기계 보정식 줌 렌즈와 같이 비선형 궤적으로 이동시켜야 한다. 이 궤적을 구하기 위해 가우스 괄호를 사용해 비선형 연립방정식을 세우고 풀었다. 또한 각 렌즈 군의 굴절능과 군간 간격을 구하는 군별 기초 설계는 등가렌즈에 대한 3차 수차 이론을 사용하였으며, 최종적으로 최적화 기법을 통하여 이러한 현미경 광학계를 얻었다.