KR100890736B1 - 이미지 센서 검사용 조명장치 및 이를 이용한 이미지 센서검사장비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이미지 센서의 제작 공정시 발생한 이물질 등을 검사하는 검사 장치에 있어서 이물질이 보다 선명하게 보이도록 광학계를 구성한 이미지 센서 검사용 조명장치 및 이를 채용한 이미지 센서 검사 장비를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 주요부의 구성은 일단부에 개구부가 형성된 집광 케이스(10)와, 상기 집광 케이스(10)의 개구부와 마주하도록 상기 집광 케이스(10)에 내장된 광원(20)과, 상기 광원(20)과 상기 집광 케이스(10)의 개구부 사이에 위치되도록 설치되며 중앙부에는 전후면으로 관통된 투광홀(32)이 형성된 점광원 유도부(30)와, 상기 점광원 유도부(30)의 전방에 초점 거리만큼 이격되도록 상기 집광 케이스(10) 설치된 렌즈(40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 주요 효과는 이미지 센서 검사 공정에서 발생된 이물질 등이 보다 선명하게 보이도록 광학계를 구성함으로써, 기존의 단순한 소프웨어적 처리의 한계를 극복하여, 이물질이 존재하는 불량 센서의 불량 검출율을 획기적으로 높일 수 있다는 것이다.
이미지 센서, 이물질, 검출, 점광원, 조리개, 렌즈, 초점 거리

Description

이미지 센서 검사용 조명장치 및 이를 이용한 이미지 센서 검사장비{Image sensor detection lighting device and image sensor detection machine}
본 발명은 이미지 센서 검사용 조명장치 및 이를 이용한 이미지 센서 검사장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이미지 센서 검사 공정에서 발생된 이물질 등이 보다 선명하게 보이도록 구성되어 이물질이 존재하는 불량 이미지 센서의 검출율을 향상시킬 수 있도록 된 이미지 센서 검사용 조명장치 및 이를 이용한 이미지 센서 검사장비에 관한 것이다.
이미지 센서는 휴대전화기나 카메라 또는 캠코더 등에서 사람이나 사물의 영상을 생성해 내는 영상 촬상 소자로서, 이미지 센서를 제작하는 공정에 있어서 공정상 혹은 라인의 관리상 이물질이 발생하고, 이러한 이물질을 검사하는 검사 공정이 필요하다. 이미지 센서의 이물질을 검사하는 시스템은 보통 PC, 이미지 센서 상단의 조명장치, 이미지 캡쳐 보드 등으로 구성되는 것으로, 이미지 센서 검사 장비는 이미지 센서의 화상 촬상면 위에 존재하는 이물질 획득 영상을 이미지 처리하여 검사하는 방식을 취하는 것이다.
도 1은 이미지 센서 검사장비에 채용되는 조명장치의 사용 상태를 개념적으로 보여주는 단면도이도, 도 2는 도 1의 조명장치에 취득된 이미지 획득 영상을 개념적으로 보여주는 평면도이다. 도 1에 의한 조명장치 구조는 집광케이스(110)의 내부에 광원(120)이 내장되고, 광원(120)의 전방에 위치되도록 확산판(130)이 설치되어, 이미지 촬상시 조명장치(96)의 광원(120)에서 발산되는 빛을 확산판(130)의 의해 확산되도록 조사하여 이미지 센서(7) 위의 이물질을 검출하도록 한다. 미설명 부호 5는 글라스이다.
그런데, 도 1의 종래 조명장치 구조를 채용한 경우에는 일반적인 확산판(130)을 사용하여 이미지 센서(7) 면을 촬상하므로, 확산판(130)에서 나온 빛이 산란하여 이물질(1)의 존재를 흐릿하게 만드는 등의 단점이 있으며, 이로 인해, 정밀한 이물질 획득 영상(3)을 취득하기 어려운 것이다.
또한, 촬상된 이미지를 통해 이물질을 검출하는 기존의 이미지 검사 방식에는 다양한 방식이 존재하고 그 성능 또한 다양하지만, 이미지 검출 수준이 일반적으로 만족할 만한 수준이 되지 못하다는 문제가 있다. 이러한 문제가 발생되는 원인은 이물질의 존재가 흐리고 옅은 이미지 형태로 나오기 때문에 이를 분명하게 가려내기가 어렵기 때문이다. 한편, 이러한 문제를 해결하기 위해 일반적으로 이미지 처리를 하는 소프트웨어를 개량하고 새로운 알고리즘을 찾는 방식으로 진행하는 방식을 취하기도 하지만, 본질적으로 획득된 영상에서 이물질의 존재가 분명하게 드러나지 않는 한 한계는 여전히 있게 된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 근본적으로 이미지 센서 검사 장치의 이미지 획득 시 기존과는 다른 조명장치를 사용하여 보다 선명하고 진하게 이물질의 존재가 들어나도록 하는 광학계를 구비한 이미지 센서 검사용 조명장치 및 이미지 센서 검사장비를 제공하고자 하는 것이다.
이러한 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따르면, 일단부에 개구부가 형성된 집광 케이스와, 상기 집광 케이스의 개구부와 마주하도록 상기 집광 케이스에 내장된 광원과, 상기 광원과 상기 집광 케이스의 개구부 사이에 위치되도록 설치되며 중앙부에는 투광홀이 형성된 점광원 유도부와, 상기 점광원 유도부의 전방에 초점 거리만큼 이격되도록 상기 집광 케이스 설치되어 상기 광원의 빛을 직진광으로 유도하는 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 검사용 조명장치가 제공된다.
본 발명에 따르면 이미지 센서가 안착되는 트레이가 탑재된 카셋트와, 상기 이미지 센서가 검사를 위하여 안착되는 센서 지지유닛과, 상기 센서 지지유닛에 안착된 이미지 센서에 대해 테스트를 수행하는 검사부와, 상기 검사부에 장착된 조명장치를 포함하며, 상기 조명장치는 일단부에 개구부가 형성된 집광 케이스와, 상기 집광 케이스의 개구부와 마주하도록 상기 집광 케이스에 내장된 광원과, 상기 광원과 상기 집광 케이스의 개구부 사이에 위치되도록 설치된 점광원 유도부와, 상기 점광원 유도부의 전방에 초점 거리만큼 이격되도록 상기 집광 케이스에 설치된 렌즈를 포함하여 구성되며, 상기 조명장치를 이용하여 이미지 센서의 이물질을 검출하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 검사장비가 제공된다.
본 발명은 이미지 센서 검사 장치의 이미지 획득 시 기존과는 다른 조명장치를 사용하여 보다 선명하고 진하게 이물질의 존재가 들어나도록 하는 광학계를 구비함으로써, 이물질 등의 이미지를 직진광을 통해 분명하게 이미지 센서 상면에 맺히게 할 수 있으므로, 불량 이미지 센서 검출률을 현저하게 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 소프트웨어적인 개량 없이 비교적 간소화된 구조의 광학계를 채용함으로써, 기존에 비하여 보다 저렴한 비용으로 보다 용이하게 이미지 센서내의 이물질 검출률을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 즉, 본 발명은 비교적 간소화된 광학계를 채용하여 직진광을 형성함으로써, 이미지 센서의 이물질 검출률을 획기적으로 높인 이미지 센서 검사용 조명장치 및 이를 이용한 이미지 센서 검사장비이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 이미지 센서 검사용 조명장치를 개략적으로 보여주는 단면도, 도 4는 도 3에 의해 취득된 이미지 획득 영상을 개념적으로 보여주는 평면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 집광 케이스(10)와, 이 집광 케이스(10)에 내장된 광원(20)과, 점광원 유도부(30) 및 렌즈(40)로 구성된 이미지 센서용 조명장치를 제공한다. 즉, 점광원 유도부(30)와 렌즈(40)에 의해 직진광을 형성하여 이미지 센서(7)의 이물질(1)을 검출하도록 된 이미지 센서용 조명장치를 제공한다.
상기 집광 케이스(10)는 일단부에 개구부가 형성된 박스 형상으로 구성된 것으로, 원통형 박스 형상이나 사각형 박스 형상과 같이 다양한 형상으로 구성될 수 있다. 집광 케이스(10)의 내부에는 개구부와 마주하는 위치에 광원(20)이 구비된다. 광원(20)은 바람직하게 엘이디(LED)로 구성되는 것으로, 외부의 공급 전원에 의해 발광하도록 되어 있다.
집광 케이스(10)의 내부에는 광원(20)과 집광 케이스(10)의 개구부 사이에 위치되도록 점광원 유도부(30)가 구비된다. 이 점광원 유도부(30)는 중앙부에 투광홀(32)이 형성된 판형상으로 구성된다. 판형상의 점광원 유도부(30)는 집광 케이스(10)의 내벽면에 형성된 결합홈에 끼워져 취부되는 구조와 같이 공지의 취부구조를 채용하여 다양한 방식으로 집광 케이스(10) 내부에 취부될 수 있게 된다. 이러한 점광원 유도부(30)의 중앙부에 형성된 투광홀(32)을 통해 광원(20)의 빛이 점으로 집중되어 투과되므로, 광원(20)이 빛이 점광원(20)으로 유도될 수 있게 된다.
바람직하게, 본 발명에서는 점광원 유도부(30)가 중앙부에 투광홀(32)이 형성된 조리개로 구성된다. 점광원 유도부(30)를 조리개로 채용한 경우에는 집광 케이스(10)의 외부에 구비된 조리개 조작기구에 의해 조리개 중앙부의 투광홀(32) 사이즈를 조절할 수 있도록 구성하며, 이러한 조리개식으로 투광홀(32)의 사이즈를 조절하는 조리개 조작기구는 공지의 것을 채용할 수 있으므로, 상세한 설명과 도면은 생략하기로 한다.
이처럼 점광원 유도부(30)를 조리개로 채용한 경우에는 중앙부의 투광홀(32)의 크기를 조절하여 점광원(20)의 거리를 렌즈(40)의 초점 거리에 보다 적절하게 맞출 수 있으므로, 사용하기 보다 간편한 효과를 제공한다.
상기 렌즈(40)는 점광원 유도부(30)의 전방에 위치되도록 집광 케이스(10)에 설치된다. 이러한 렌즈(40)는 집광 케이스(10)의 내측면에 기계적으로 가공된 오목홈에 끼워져서 설치될 수도 있고, 별도의 렌즈 어댑터(50)에 의해 집광 케이스(10)에 탈부착 가능하게 설치될 수도 있다. 바람직하게, 본 실시예에서는 렌즈(40)가 볼록렌즈(40)로 구성된다.
이러한 구성의 본 발명은 근본적으로 이미지 센서(7) 검사 장치의 이미지 획득 시 기존과는 다른 조명장치(96)를 사용하여 보다 선명하고 진하게 이물질(1)의 존재가 들어나도록 하는 광학계를 구비함으로써, 획득된 영상(3)에서 이물질(1)의 존재가 분명하게 드러나지 않는 한 한계를 극복한 효과가 있다.
다시 말해, 기존의 조명장치(96)가 일반적인 확산판을 사용하여 이미지 센서(7) 면을 촬상하므로 확산판에서 나온 빛이 산란하여 이물질(1)의 존재를 흐릿하 게 만드는 바 일반적인 조명장치(96)를 개량 조리개 등과 같은 점광원 유도부(30)를 사용하여 광원(20)을 점광원(20)으로 유도하고 이를 특정한 초점거리를 가진 렌즈(40)를 사용, 점광원(20)과 렌즈(40)사이의 간격을 렌즈(40)의 초점거리 만큼으로 유지하여 직진광을 형성하고, 이를 통해서 기존의 확산판을 통해 흐려진 이미지를 직진광을 통해 분명하게 이미지 센서(7) 상면에 맺히게 할 수 있으므로, 본질적으로 획득된 영상(3)에서 이물질(1)의 존재가 분명하게 드러날 수 있으며, 이를 통해 이미지를 획득하게 되면 도 2서 같이 흐리고 옅은 이물질(1) 획득 영상(3)이 도 4에서와 같이 선명하고 진한 획득 영상(3)으로 들어나므로, 소트프 웨어적인 개량 없이 검사 공정상 이물질(1) 검출률을 획기적으로 향상시키는 효과를 제공한다.
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 이미지 센서 검사용 조명장치(96)를 개략적으로 보여주는 단면도로서, 도 5에 의한 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 렌즈(40)를 취부한 렌즈 어댑터(50)는 거리조절수단에 의해 집광 케이스(10)에 대해 전후진되면서 렌즈(40)의 초점 거리를 정밀하게 맞출 수 있도록 구성될 수 있다.
다시 말해, 렌즈(40)가 설치된 렌즈 어댑터(50)는 측벽부를 갖는 폐루프 형상으로 이루어지고, 거리조절수단은 집광 케이스(10)의 외측에 설치된 복수개의 구동모터(52)와, 이 구동모터(52)에 의해 회전되는 복수개의 스크류축(54)과, 렌즈 어댑터(50)의 측벽부 외측면에 구비되어 스크류축(54)에 나사식으로 결합되어 스크류축(54)의 회전에 따라 렌즈(40)를 집광 케이스(10)의 내부에 설치된 점광원 유도부(30)에 상대적으로 전후진지되도록 작동시키는 복수개의 축결합부(56)를 갖도록 구성된다.
이때, 구동모터(52)는 도시되지 않은 별도의 브라켓에 의해 집광 케이스(10)의 외측면 좌우측에 한 쌍으로 설치될 수도 있고, 도시되지 않은 외부 하우징에 장착되어 집광 케이스(10)의 외측면 좌우측에 구비될 수도 있다. 이 밖에 구동모터를 집광 케이스(10)의 외측에 설치할 수 있는 취부구조는 모두 취할 수 있다.
이러한 구성의 본 발명에 의하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 구동모터(52)의 회전에 따라 스크류축(54)이 회전되면, 렌즈 어댑터(50)가 점광원 유도부(30)에 대해 상대적으로 전진하거나 후진할 수 있으므로, 렌즈(40)의 초점 거리를 보다 정밀하면서도 편리하게 맞출 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 조명장치(96)를 채용한 이미지 센서 검사장비를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 6에 의한 본 발명의 이미지 센서 검사장비는 테스트 전후의 이미지 센서(7)가 안착되는 복수개의 트레이(72)가 탑재된 다수개의 카셋트(70)와, 이미지 센서(7)가 검사를 위하여 안착되는 센서 지지유닛(80)과, 센서 지지유닛(80)에 안착된 이미지 센서(7)에 대해 전기 및 이미지 테스트를 수행하는 검사부(90)와, 카셋트(70) 내에 탑재된 트레이(72)와 센서 지지유닛(80) 사이에서 이미지 센서(7)를 이송시키는 이송 유닛(100)과, 검사부(90)에 장착된 조명장치(96)를 포함하며, 조명장치(96)는 일단부에 개구부가 형성된 집광 케이스(10)와, 이 집광 케이스(10)의 개구부와 마주하도록 집광 케이스(10)에 내장된 광원(20)과, 이 광원(20)과 집광 케이스(10)의 개구부 사이에 위치되도록 설치된 점광원 유도부(30)와, 이 점광원 유도부(30)의 전방에 초점 거리만큼 이격되도록 집광 케이 스(10) 설치된 렌즈(40)를 포함하여 구성된 것으로, 상기의 조명장치(96)를 이용하여 이미지 센서(7)의 이물질(1)을 검출하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구조의 이미지 센서 검사장비는 주요부인 조명장치(96)를 제외한 나머지 구성은 특허등록 제10-0769860호나 특허등록 제10-0752291호의 구성과 동일 유사하다. 이 밖에도, 본 발명의 이미지 센서 검사장비는 테스트할 이미지 센서(7)를 검사부(90)와 조명장치(96) 부분으로 이송시키는 공지의 장치를 모두 이용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 점이 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
도 1은 종래의 이미지 센서 검사에서 일반적인 조명 장치 구성을 개략적으로 보여주는 단면도
도 2는 도 1의 조명장치를 이용하여 취득된 이미지 획득 영상을 개념적으로 보여주는 평면도
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 이미지 센서 검사용 조명장치를 개략적으로 보여주는 단면도
도 4는 도 3의 조명장치를 이용하여 취득된 이미지 획득 영상을 개념적으로 보여주는 평면도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 이미지 센서 검사용 조명장치를 개략적으로 보여주는 단면도
도 6은 본 발명의 이미지 센서 검사장비를 개략적으로 보여주는 평면도

Claims (5)

  1. 일단부에 개구부가 형성된 집광 케이스(10)와, 상기 집광 케이스(10)의 개구부와 마주하도록 상기 집광 케이스(10)에 내장된 광원(20)과, 상기 광원(20)과 상기 집광 케이스(10)의 개구부 사이에 위치되도록 설치되며 중앙부에는 투광홀(32)이 형성된 점광원 유도부(30)와, 상기 점광원 유도부(30)의 전방에 초점 거리만큼 이격되도록 상기 집광 케이스(10)에 설치된 렌즈(40)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서 검사용 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 점광권 유도부는 중앙부의 투광홀(32)의 크기를 조절할 수 있는 조리개로 구성되어 상기 광원(20)과 상기 렌즈(40) 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 이미지 센서 검사용 조명장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈(40)는 상기 집광 케이스(10)의 내측면에 기계적으로 가공된 오목홈에 끼워져서 설치된 것을 특징으로 하는 이미지 센서 검사용 조명장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈(40)는 렌즈 어댑터(50)에 의해 상기 집광 케이스(10)에 탈부착 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 이미지 센서 검사용 조명장치.
  5. 이미지 센서(7)가 안착되는 트레이(72)가 탑재된 카셋트(70)와, 상기 이미지 센서(7)가 검사를 위하여 안착되는 센서 지지유닛(80)과, 상기 센서 지지유닛(80)에 안착된 이미지 센서(7)에 대해 테스트를 수행하는 검사부(90)와, 상기 검사부(90)에 장착된 조명장치(96)를 포함하며, 상기 조명장치(96)는 일단부에 개구부가 형성된 집광 케이스(10)와, 상기 집광 케이스(10)의 개구부와 마주하도록 상기 집광 케이스(10)에 내장된 광원(20)과, 상기 광원(20)과 상기 집광 케이스(10)의 개구부 사이에 위치되도록 설치된 점광원 유도부(30)와, 상기 점광원 유도부(30)의 전방에 초점 거리만큼 이격되도록 상기 집광 케이스(10) 설치된 렌즈(40)를 포함하여 구성되며, 상기 조명장치(96)를 이용하여 이미지 센서(7)의 이물질(1)을 검출하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 검사장비.
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