KR101017300B1 - 표면형상 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 측정대상물의 표면의 2D 이미지를 촬상하는 표면형상 측정장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 표면형상 측정장치는 제1 단색광을 상기 측정대상물의 표면에 조사하는 제1 광원과; 상기 제1 단색광과 상이한 색상의 제2 단색광을 상기 측정대상물의 표면에 조사하는 제2 광원과; 상기 제1 단색광 및 상기 제2 단색광과 상이한 색상의 제3 단색광을 상기 측정대상물의 표면에 조사하는 제3 광원과; 상기 제1 광원, 상기 제2 광원 및 상기 제3 광원으로부터 조사되어 상기 측정대상물의 표면으로부터 반사된 상기 제1 단색광, 상기 제2 단색광 및 상기 제3 단색광을 촬상하는 흑백 카메라와; 상기 제1 단색광, 상기 제2 단색광 및 상기 제3 단색광이 상기 측정대상물의 표면에 각각 조사되는 상태에서 상기 제1 단색광, 상기 제2 단색광 및 상기 제3 단색광에 각각 대응하는 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터가 획득되도록 상기 제1 광원, 상기 제2 광원, 상기 제3 광원 및 상기 흑백 카메라를 제어하며, 상기 제1 흑백 이미지 데이터, 상기 제2 흑백 이미지 데이터 및 상기 제3 흑백 이미지 데이터를 상호 대응하는 픽셀에 대한 R,G,B 데이터로 처리하여 상기 측정대상물의 표면에 대한 합성 컬러 이미지를 생성하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 저비용의 흑백 카메라를 이용하여 컬러 2D 이미지를 획득 가능하게 되고, 컬러 카메라보다 처리 속도가 빠른 흑백 카메라를 이용함으로써 처리 속도 또한 향상시킬 수 있다.

Description

표면형상 측정장치{APPARATUS FOR MEASUREMENT OF SURFACE PROFILE}
본 발명은 표면형상 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흑백 카메라로부터 획득된 흑백 이미지 데이터를 이용하여 합성 컬러 이미지를 생성할 수 있는 표면형상 측정장치에 관한 것이다.
최근 컴퓨터, 휴대폰, PDA 등의 보급으로 전자제품의 수요가 급증함에 따라, 표면실장기술(SMT : Surface Mount Technology, 이하, 'SMT'라 함)을 이용한 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board, 이하, 'PCB'라 함)의 중요성이 증대되고 있다.
SMT 인라인 시스템을 구성하는 장비 중 검사장비는 PCB 기판의 표면 형상을 촬영할 수 있는 표면형상 측정장치가 사용되는데, 이러한 표면형상 측정장치는 부품 장착의 이상, 솔더링 불량, 회로 단락 등 PCB 기판의 제조시 발생되는 이상을 검출하는데 사용된다.
SMT 인라인 시스템 상에 배치되어 PCB 기판의 표면 형상을 촬영하는 표면형 상 측정장치는 영역 스캔 카메라(Area-scan camera)를 사용하는 형식과 라인 스캔 카메라(Line-scan camera)를 사용하는 형식으로 구분되며, 통상적으로 영역 스캔 카메라(Area-scan camera)를 사용하는 경우가 보다 널리 사용되고 있다.
한편, 표면형상 측정장치에 사용되고 있는 컬러 카메라에는, 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 화소에 색 필터(Bayer filter)가 장착되는데, 이러한 색 필터는 각각의 화소에 Red 또는 Green 또는 Blue의 필터가 서로 인접하지 않도록 배치된다.
여기서, 컬러 카메라를 이용하여 컬러 영상을 만들기 위해서는 모든 화소에 대해서 R,G,B 세 개의 색 정보 모두가 필요하지만, 실제 컬러 카메라에서는 하나의 화소가 R 또는 G 또는 B 정보만을 갖게 된다. 따라서 도 2에 도시된 바와 같이 직접 취득된 고유의 색 정보 이외의 두 가지 다른 색 정보는 인접한 화소의 색 정보로부터 보간(Interpolation)을 통해 얻게 된다. 도 2에서는 이러한 보간(Interpolation)의 일 예를 도시한 것이다. 이러한 컬러 카메라는 3D 이미지를 획득하기 위한 표면형상 측정장치인 모아레 시스템에도 적용되고 있다.
모아레 무늬를 이용한 3D 측정은 일반적으로 격자(Grating)를 측정대상물에 영사시킨 후 격자(Grating)를 일정 간격으로 3회 이상 이동시키면서 영상을 획득하여 측정하고자 하는 포인트의 밝기의 변화를 감지하는 것으로 이루어진다. 따라서 모아레 무늬를 이용한 3D 측정의 핵심 중 하나는 측정하고자 하는 포인트 또는 화소의 밝기의 변화를 얼마나 정확하게 감지할 수 있는 것인가이다.
일반적으로 모아레 무늬를 이용하는 방식의 3D 솔더링 검사에서 격자 조명의 광원으로 단색광을 이용하기 어렵다. 예를 들면 광원을 Blue로 사용하고 Red 계열인 PCB의 표면을 측정하는 경우, PCB 표면은 Red 성분의 빛만 반사시키므로 카메라는 PCB 표면으로부터 반사되는 빛을 감지할 수 없으며, 밝기의 변화 또한 감지할 수 없다. 따라서 Blue 조명으로는 표면의 색이 Red 계열인 PCB의 3차원 측정이 불가능하게 된다.
따라서 색 필터를 이용한 컬러 카메라가 적용된 모아레 3D 방식의 표면형상 측정장치에서는 격자 조명의 광원으로 백색광을 사용하는데, 백색광을 사용하더라도 각 화소별로 Red 또는 Green 또는 Blue 중 하나의 정보만 취할 수 있기 때문에 66.66%의 화소는 Green 또는 Blue만 감지가 가능하여 3D 측정 결과를 신뢰할 수 없게 된다.
한편, 상기와 같은 3D 측정에서와 마찬가지로, 2D 측정에서의 컬러 이미지의 필요성은 더 중요하다 할 수 있다. 그리고 2D/3D 복합 검사장비를 이용한 2D 측정의 경우에도 컬러 영상 정보는 매우 중요하다.
2D 방식을 이용한 솔더 검사장비의 경우, 납 솔더의 정확한 구분을 위해서 사이드 조명이나 탑 조명을 이용한 컬러 영상은 매우 중요하다. 그러나 PCB 표면의 색상은 매우 다양하여 심지어 한 PCB 내부에서도 서로 대조되는 색상이 혼재되어 있는 경우도 다수 존재한다. 따라서, 흑백영상보다 정보의 양이 세배가 많은 컬러 영상은 2D 영상만으로 솔더를 추출하는데 매우 유효하다.
또한, NG 검사시 대개의 경우 2D 이미지와 3D 이미지를 검사자가 직접 눈으로 보고 최종의 NG를 결정하는데 흑백 2D 이미지의 경우 솔더와 패드의 경계가 애 매한 경우가 많이 존재하므로, 컬러 2D 영상을 이용하여 검사자로 하여금 명확한 결론을 도출할 수 있도록 하는 게 중요하다.
상기와 같이 2D 영상을 이용한 표면형상 측정에 있어서 컬러 이미지의 중요성에도 불구하고, 컬러 카메라는 흑백 카메라에 비해 그 비용이 고가이고 촬영 속도도 동일한 해상도의 경우 흑백 카메라에 비해 떨어지는 단점이 있다.
따라서 현실적으로 2D나 3D 방식의 표면형상 측정장치에는 흑백 카메라가 널리 사용되고 있는 실정이다. 또한, 모아레 무늬를 이용하는 3D 장비의 경우, 컬러 카메라가 갖는 단점, 즉 상술한 바와 같이 백색광을 쓰더라도 3D 측정 결과의 신뢰도가 떨어진다는 점에서 흑백 카메라를 사용하는 경우가 많다.
그런데, 모아레 무늬를 이용하는 3D 장비의 경우, 2D 측정이 가능한 복합 검사기 형태로 마련되고 3D 측정의 신뢰도를 높이고 제조비용을 낮추기 위해 흑백 카메라를 설치하게 되는데, 2D 측정시 흑백 2D 이미지가 갖는 문제점, 즉 솔더와 패드의 경계가 애매한 경우에는 2D 측정의 실효성이 작아져서 2D/3D 복합 검사장비로서의 실효성이 작아지게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 흑백 카메라로부터 획득된 흑백 이미지 데이터를 이용하여 합성 컬러 이미지를 생성할 수 있는 표면형상 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 측정대상물의 표면의 2D 이미지를 촬상하는 표면형상 측정장치에 있어서, 제1 단색광을 상기 측정대상물의 표면에 조사하는 제1 광원과; 상기 제1 단색광과 상이한 색상의 제2 단색광을 상기 측정대상물의 표면에 조사하는 제2 광원과; 상기 제1 단색광 및 상기 제2 단색광과 상이한 색상의 제3 단색광을 상기 측정대상물의 표면에 조사하는 제3 광원과; 상기 제1 광원, 상기 제2 광원 및 상기 제3 광원으로부터 조사되어 상기 측정대상물의 표면으로부터 반사된 상기 제1 단색광, 상기 제2 단색광 및 상기 제3 단색광을 촬상하는 흑백 카메라와; 상기 제1 단색광, 상기 제2 단색광 및 상기 제3 단색광이 상기 측정대상물의 표면에 각각 조사되는 상태에서 상기 제1 단색광, 상기 제2 단색광 및 상기 제3 단색광에 각각 대응하는 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터가 획득되도록 상기 제1 광원, 상기 제2 광원, 상기 제3 광원 및 상기 흑백 카메라를 제어하며, 상기 제1 흑백 이미지 데이터, 상기 제2 흑백 이미지 데이터 및 상기 제3 흑백 이미지 데이터를 합성하여 상기 측정대상물의 표면에 대한 합성 컬러 이미지를 생성하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면형상 측정장치에 의해서도 달성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 단색광은 청색광을 포함하고; 상기 제2 단색광은 적색광을 포함하며; 상기 제3 단색광은 녹색광을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 제1 흑백 이미지 데이터, 상기 제2 흑백 이미지 데이터 및 상기 제3 흑백 이미지 데이터를 상호 대응하는 픽셀에 대한 R,G,B 데이터로 처리하여 상기 합성 컬러 이미지를 생성할 수 있다.
여기서, 상기 흑백 카메라는 영역 스캔 카메라(Area-scan camera) 또는 라인 스캔 카메라(Line-scan camera) 형태로 마련될 수 있다.
본 발명에 따르면, 흑백 카메라로부터 획득된 흑백 이미지 데이터를 이용하여 합성 컬러 이미지를 생성할 수 있는 표면형상 측정장치가 제공된다. 이를 통해, 저비용의 흑백 카메라를 이용하여 컬러 2D 이미지를 획득 가능하게 되고, 컬러 카메라보다 처리 속도가 빠른 흑백 카메라를 이용함으로써 처리 속도 또한 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 모아레 무늬를 이용한 2D 및 3D 검사장치에 적용되는 경우, 흑백 카메라를 이용하면서도 2D 측정시 컬러 이미지를 획득할 수 있게 되어, 2D 및 3D 검사장치의 효용 가치를 보다 향상시킬 수 있게 된다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면형상 측정장치의 구성의 일 예를 도시한 도면이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면형상 측정장치는 2D 측정장치에 적용된 것을 일 예로 하고 있다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 표면형상 측정장치는 제1 광원(31), 제2 광원(32), 제3 광원(33), 흑백 카메라(10) 및 제어부(40)를 포함한다.
제1 광원(31)은 제1 단색광을 측정대상물(100)의 표면에 조사하고, 제2 광원(32)은 제1 광원(31)이 조사하는 제1 단색광과 상이한 색상의 제2 단색광을 측정대상물(100)의 표면에 조사한다. 여기서, 본 발명에 따른 표면형상 측정장치의 제1 광원(31)에서 조사되는 제1 단색광은 녹색광인 것을 일 예로 하고, 제2 광원(32)에서 조사되는 제2 단색광은 적색광인 것을 일 예로 하며, 제3 광원(33)에서 조사되는 제3 단색광은 녹색광인 것을 일 예로 한다.
그리고, 제1 광원(31), 제2 광원(32) 및 제3 광원(33)은 탑 조명(TL) 및/또는 사이드 조명(SL) 형태로 마련된다. 도 3에서는 제1 광원(31), 제2 광원(32) 및 제3 광원(33)을 탑 조명(TL)과 사이드 조명(SL) 모두에 적용한 것을 일 예로 하고 있다. 즉, 본 발명에서는 제1 광원(31), 제2 광원(32) 및 제3 광원(33)은 탑 조명(TL) 측에 각각 마련되고, 또한 제1 광원(31), 제2 광원(32) 및 제3 광원(33)이 사이드 조명(SL) 측에 각각 마련되는 것을 일 예로 한다. 이에 따라, 측정대상물(100)의 형태에 따라 탑 조명(TL)이나 사이드 조명(SL)을 적절히 이용하거나, 탑 조명(TL) 및 사이드 조명(SL)을 모두 이용할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 제1 광원(31), 제2 광원(32) 및 제3 광원(33)은 제어부(40)의 제어에 따라 점멸하는 LED(Light Emitting Diode) 형태로 마련되는 것을 일 예로 하며, 제어부(40)의 제어에 따라 흑백 카메라(10)의 촬상에 동기되어 점등되는 것을 일 예로 한다.
흑백 카메라(10)는 제1 광원(31), 제2 광원(32) 및 제3 광원(33)으로부터 조사되어 측정대상물(100)의 표면으로부터 반사된 제1 단색광, 제2 단색광 및 제3 단색광을 촬상한다. 그리고, 흑백 카메라(10)는 제1 단색광, 제2 단색광 및 제3 단색광에 대해 촬상된 흑백 이미지 데이터를 제어부(40)에 전달한다.
이하에서는 제1 광원(31)으로부터 제1 단색광이 조사된 상태에서 흑백 카메라(10)에 의해 촬상되어 획득된 흑백 이미지 데이터를 제1 흑백 이미지 데이터라 하고, 제2 광원(32)으로부터 제2 단색광이 조사된 상태에서 흑백 카메라(10)에 의해 촬상되어 획득된 흑백 이미지 데이터를 제2 흑백 이미지 데이터라 하며, 제3 광원(33)으로부터 제3 단색광이 조사된 상태에서 흑백 카메라(10)에 의해 촬상되어 획득된 흑백 이미지 데이터를 제3 흑백 이미지 데이터로 정의하여 설명한다.
제어부(40)는 제1 단색광이 측정대상물(100)의 표면에 조사되는 상태에서 제1 단색광에 대응하는 제1 흑백 이미지 데이터가 획득되도록 제1 광원(31) 및 흑백 카메라(10)를 제어한다. 또한, 제어부(40)는 제2 단색광이 측정대상물(100)의 표면에 조사되는 상태에서 제2 단색광에 대응하는 제2 흑백 이미지 데이터가 획득되도록 제2 광원(32) 및 흑백 카메라(10)를 제어한다. 그리고, 제어부(40)는 제3 단 색광이 측정대상물(100)의 표면에 조사되는 상태에서 제3 단색광에 대응하는 제3 흑백 이미지 데이터가 획득되도록 제3 광원(33) 및 흑백 카메라(10)를 제어한다.
여기서, 본 발명에 따른 흑백 카메라(10)는 영역 스캔 카메라(Area-scan camera) 또는 라인 스캔 카메라(Line-scan camera) 형태로 마련될 수 있다. 그리고, 흑백 카메라(10)가 영역 스캔 카메라(Area-scan camera) 형태로 마련되는 경우, 제어부(40)는 하나의 FOV(Field Of View)를 촬영할 때 제1 광원(31)으로부터 제1 단색광이 조사되는 상태에서 제1 흑백 이미지 데이터를 획득하고, 동일한 FOV(Field Of View)에 대해 제2 광원(32)으로부터 제2 단색광이 조사되는 상태에서 제2 흑백 이미지 데이터를 획득한다. 그리고, 제어부(40)는 동일한 FOV(Field Of View)에 대해 제3 광원(33)으로부터 제3 단색광이 조사되는 상태에서 제3 흑백 이미지 데이터를 획득한다.
여기서, 제어부(40)는 다음 FOV(Field Of View)에 대해서도 동일한 방법으로 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터를 획득하는 방법으로 측정대상물(100)의 표면 전체에 대한 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터를 획득할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 흑백 카메라(10)가 라인 스캔 카메라(Line-scan camera) 형태로 마련되는 경우, 제어부(40)는 하나의 라인 스캔에 대해 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터를 획득하는 방법으로 측정대상물(100)의 표면 전체에 대한 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터를 획득할 수 있다.
상기와 같은 방법으로 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터가 획득되면, 제어부(40)는 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터를 이용하여 측정대상물(100)의 표면에 대한 합성 컬러 이미지를 생성한다.
여기서, 제어부(40)는 제1 흑백 이미지 데이터를 합성 컬러 이미지의 생성을 위한 R,G,B 데이터 중 Blue 데이터로 인식하고, 제2 흑백 이미지 데이터를 합성 컬러 이미지의 생성을 위한 Red 데이터로 인식하며, 제3 흑백 이미지 데이터를 합성 컬러 이미지의 생성을 위한 Green 데이터로 인식한다.
즉, 제어부(40)는 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터를 합성 컬러 이미지의 R,G,B 데이터로 처리하여 합성함으로써, 합성 컬러 이미지를 생성하게 된다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 표면형상 측정장치를 이용하여 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터를 획득하고, 이를 이용하여 합성 컬러 이미지를 생성한 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 도 4의 (a)는 제1 광원(31)에서 제1 단색광으로 청색광이 조사된 상태에서 흑백 카메라(10)에 의해 촬상되어 획득한 제1 흑백 이미지 데이터를 흑백 이미지로 표시한 것이고, 도 4의 (b)는 제2 광원(32)에서 제2 단색광으로 적색광이 조사된 상태에서 흑백 카메라(10)에 의해 촬상되어 획득한 제2 흑백 이미지 데이터를 흑백 이미지로 표시한 것이고, 도 4의 (c)는 제3 광원(33)에서 제3 단색광으로 적색광이 조사된 상태에서 흑백 카메라(10)에 의해 촬상되어 획 득한 제3 흑백 이미지 데이터를 흑백 이미지로 표시한 것이다.
도 4의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 단색광, 제2 단색광 및 제3 단색광이 각각 조사된 상태에서 흑백 카메라(10)를 이용하여 촬상하여 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터를 획득하면, 해당 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터는 색상에 대한 정보가 아닌 밝기에 대한 정보만을 갖게 된다.
여기서, 제어부(40)는 3개의 흑백 이미지 데이터를 컬러 이미지에 대한 R,G,B 데이터로 처리하여 합성하면, 도 5와 같이 합성 컬러 이미지가 생성된다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 청색광, 적색광 또는 녹색광의 조사에 의해 획득된 흑백 이미지는 솔더와 패드의 구분이 명확하지 않지만, 합성 컬러 이미지를 생성하게 되면 솔더와 패드의 구분이 명확해짐을 알 수 있다.
상기와 같은 구성을 통해, 흑백 카메라(10)를 통해 획득된 흑백 이미지 데이터를 이용하여 합성 컬러 이미지를 생성함으로써, 저비용의 흑백 카메라(10)를 설치하면서도 컬러 이미지를 획득 가능하게 되고, 컬러 카메라보다 처리 속도가 빠른 흑백 카메라(10)를 이용함으로써 처리 속도 또한 향상시킬 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표면형상 측정장치의 구성을 도시한 도면이다. 본 발명의 제2 실시예에서는 표면형상 측정장치가 2D/3D 측정장치인 모아레 시스템에 적용된 것을 예로 하고 있다.
도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표면형상 측정장치는 3D 광원부(50), 흑백 카메라(10), 제1 광원(31), 제2 광원(32), 제3 광원(33) 및 제어부(40)를 포함한다.
3D 광원부(50)는 3D 측정시 측정대상물(100)의 표면에 광을 조사한다. 여기서, 본 발명에 따른 3D 광원부(50)는 측정대상물(100)이 놓여지는 기준면(미도시, 이상적으로 측정대상물(100)이 PCB 기판인 경우 PCB 기판의 표면)에서 일정한 이격 간격을 두고 배치되는 3D 광원(51)과, 측정대상물(100)과 광원 사이에 배치되며 격자무늬가 새겨진 투영격자(52)를 포함할 수 있다.
3D 광원(51)으로는 백색광을 발광하는 이 사용되는 것이 바람직하고, 소형 경량이며 가격이 비교적 저렴한 반도체 레이저라 불리우는 레이저 다이오드나 할로겐 광원이나 LED 광원이 사용될 수 있다. 그리고, 투영격자(52)에 근접하게 투영격자(52)와 측정대상물(100) 사이에는 투영격자(52)를 통과한 광을 측정대상물(100)에 투영하는 투영렌즈(53)가 배치될 수 있다.
투영격자(52)에는 격자무늬가 형성되어 있다. 3D 광원(51)으로부터 방출된 광은 투영격자(52)를 통과하면서 격자무늬의 광으로 전환되고, 이러한 격자무늬의 광이 측정대상물(100)의 표면으로부터 반사되어 모아레 무늬를 갖게 됨으로써, 측정대상물(100) 표면의 3차원 정보를 얻을 수 있다.
여기서, 투영격자(52)는 격자이동부(미도시)에 의해 광의 투과방향에 대한 가로방향으로 미세 이동하게 된다. 이에 따라, 투영격자(52)에 형성된 격자무늬의 위상 천이가 가능하게 되어, 투영격자(52)를 통과하여 측정대상물(100)의 표면으로부터 반사되고 흑백 카메라(10)를 통해 촬상된 모아레 무늬를 통해 제어부(40)가 측정대상물(100)의 표면 형상에 대한 3D 정보를 얻게 된다.
한편, 도 6에 도시된 표면형상 측정장치를 통해 2D 이미지를 획득하는 경우는 전술한 제1 실시예에 대응한다. 즉, 제어부(40)는 제1 광원(31)으로부터의 제1 단색광이 측정대상물(100)의 표면에 조사되는 상태에서 제1 단색광에 대응하는 제1 흑백 이미지 데이터가 획득되도록 제1 광원(31) 및 흑백 카메라(10)를 제어한다. 또한, 제어부(40)는 제2 광원(32)으로부터의 제2 단색광이 측정대상물(100)의 표면에 조사되는 상태에서 제2 단색광에 대응하는 제2 흑백 이미지 데이터가 획득되도록 제2 광원(32) 및 흑백 카메라(10)를 제어한다. 그리고, 제어부(40)는 제3 광원(33)으로부터의 제3 단색광이 측정대상물(100)의 표면에 조사되는 상태에서 제3 단색광에 대응하는 제3 흑백 이미지 데이터가 획득되도록 제3 광원(33) 및 흑백 카메라(10)를 제어한다
그리고 제어부(40)는 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터가 획득되면, 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터를 이용하여 측정대상물(100)의 표면에 대한 합성 컬러 이미지를 생성한다. 여기서, 제어부(40)는 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터를 이용하여 합성하여 합성 컬러 이미지를 생성하는 과정은 상술한 제1 실시예에서와 동일하다.
이와 같이, 모아레 무늬를 이용한 2D/3D 측정장치에 흑백 카메라(10)를 설치하고도, 2D의 경우 컬러 이미지를 획득하고 3D의 경우 컬러 이미지의 획득에 따른 색 정보의 손실없이 흑백의 3D 이미지를 얻을 수 있게 되어 2D/3D 측정장치의 효용성을 증가시킬 수 있게 된다.
한편, 도 3 및 도 6의 미설명 참조번호 20은 측정대상물(100)으로부터 반사된 광을 흑백 카메라 측으로 집광하는 집광렌즈(20)이다.
또한, 전술한 본 발명의 제2 실시예에서는 2D/3D 측정을 위한 표면형상 측정장치가 모아레 방식을 사용하는 경우를 일 예로 하고 있다. 이외에도 다른 방식의 3D 측정장비 중 2D 측정에는 본 발명에 따른 표면형상 측정장치가 적용 가능함은 물론이다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그리고 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
도 1 및 도 2는 컬러 카메라에 적용되는 색 필터 및 그 보간(Interpolation) 방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면형상 측정장치의 구성의 일 예를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면형상 측정장치를 통해 획득된 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터에 의해 표현되는 흑백 2D 이미지의 예를 도시한 도면이고,
도 5는 도 4의 제1 흑백 이미지 데이터 및 제2 흑백 이미지 데이터를 이용하여 생성된 합성 컬러 이미지의 예를 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표면형상 측정장치의 구성의 일 예를 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 흑백 카메라 31 : 제1 광원
32 : 제2 광원 33 : 제3 광원
40 : 제어부

Claims (3)

  1. 측정대상물의 표면의 2D 이미지를 촬상하는 표면형상 측정장치에 있어서,
    제1 단색광을 상기 측정대상물의 표면에 조사하는 제1 광원과;
    상기 제1 단색광과 상이한 색상의 제2 단색광을 상기 측정대상물의 표면에 조사하는 제2 광원과;
    상기 제1 단색광 및 상기 제2 단색광과 상이한 색상의 제3 단색광을 상기 측정대상물의 표면에 조사하는 제3 광원과;
    상기 제1 광원, 상기 제2 광원 및 상기 제3 광원으로부터 조사되어 상기 측정대상물의 표면으로부터 반사된 상기 제1 단색광, 상기 제2 단색광 및 상기 제3 단색광을 촬상하는 흑백 카메라와;
    상기 제1 단색광, 상기 제2 단색광 및 상기 제3 단색광이 상기 측정대상물의 표면에 각각 조사되는 상태에서 상기 제1 단색광, 상기 제2 단색광 및 상기 제3 단색광에 각각 대응하는 제1 흑백 이미지 데이터, 제2 흑백 이미지 데이터 및 제3 흑백 이미지 데이터가 획득되도록 상기 제1 광원, 상기 제2 광원, 상기 제3 광원 및 상기 흑백 카메라를 제어하며, 상기 제1 흑백 이미지 데이터, 상기 제2 흑백 이미지 데이터 및 상기 제3 흑백 이미지 데이터를 상호 대응하는 픽셀에 대한 R,G,B 데이터로 처리하여 상기 측정대상물의 표면에 대한 합성 컬러 이미지를 생성하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면형상 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단색광은 청색광이고,
    상기 제2 단색광은 적색광이며;
    상기 제3 단색광은 녹색광인 것을 특징으로 하는 표면형상 측정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 흑백 카메라는 영역 스캔 카메라(Area-scan camera) 또는 라인 스캔 카메라(Line-scan camera) 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 표면형상 측정장치.
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