KR101150755B1

KR101150755B1 - 영상촬영장치

Info

Publication number: KR101150755B1
Application number: KR1020100005928A
Authority: KR
Inventors: 이제선; 장기수
Original assignee: 이제선
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2012-06-14
Also published as: KR20110029057A

Abstract

본 발명은 재귀반사판을 설치함으로써 검사대상물의 표면에서 반사되는 반사광을 적극적으로 이용하고, 나이프 에지(knife edge)를 사용함으로써 재귀반사판으로부터 되돌아 오는 광량의 변화가 검사 대상물의 표면의 2차원 및 3차원 정보인 광량의 그라디언트(gradient of intencity of light)를 갖게 하여 대면적에 대한 선명한 2차원 및 3차원 영상을 얻도록 함으로써 검사시간을 대폭적으로 낮출 수 있도록 하는 영상촬영장치를 제공한다.

Description

영상촬영장치{Apparatus for photographing image}

본 발명은 영상촬영장치에 관한 것으로, 특히 재귀반사판과 슈리렌 효과를 이용하여 검사대상물의 덴트(Dent), 긁힘, 문자, 오염, 도형과 같은 결점영상과 회로기판의 SPI(Solder Paste Inspector)가 포함된 영상을 정확하고 선명하게 촬영할 수 있는 영상촬영장치에 관한 것이다.

검사대상물의 표면 형상 정보를 촬영하는 영상촬영장치는 표면 형상 정보를 2차원 및 3차원 영상정보로 변환한다. 이때, 2차원 영상정보는 검사대상물의 표면 형상에 대하여, 높이정보를 제외한 컬러 또는 그레이레벨의 변화에 대한 정보이며, 3차원 영상정보는 2차원 영상정보에 높이정보를 포함한 정보이다. 이러한 2차원 및 3차원 영상정보를 얼마나 정밀하고 선명하게 촬영할 수 있느냐가 영상촬영장치의 성능을 좌우하는 기준이 된다.

특히, 검사대상물의 영상정보는 검사대상물의 정밀검사를 위하여 매우 중요하기 때문에 검사대상물의 영상정보를 얻기 위한 많은 연구들이 진행되어 왔다.

종래의 영상촬영장치에 있어서, 3차원 물체표면을 검사하는 방법에는 검사대상물의 표면을 만져서 높이정보를 수집하는 접촉식과, 레이저와 같은 광원을 이용하는 비접촉식으로 구분해 볼 수 있다. 접촉식 3차원 검사법은 검사대상물에 접촉하는 프로브(Probe)를 이용하여 표면의 높이정보를 얻는 방법으로서, 정확한 데이터를 얻을 수 있는 장점이 있지만 검사대상물에 접촉해야 하기 때문에 검사대상물의 표면에 손상을 줄 수 있고 검사시간이 길다는 단점이 있다.

한편, 비접촉식 3차원 검사법은 레이저와 같은 광원을 검사대상물에 입사시키고, 이 반사광을 분석하여 높이정보를 얻는 방법으로서, 접촉식에 비해 정확도는 낮지만 접촉에 의해 표면에 손상을 받을 수 있는 검사대상물에 사용할 수 있고, 접촉식 검사법에 비해 검사속도가 빠르다는 장점이 있다. 이러한 이유로, 다양한 종류의 비접촉식 검사법이 제안되고 있으며, 정확도와 함께 검사속도가 점차 향상되고 있다.

이러한 비접촉식 3차원 검사법은 검사체 표면에 반사된 빛을 분석하는 방법에 따라 다시 간섭법과 광삼각법으로 구분해 볼 수 있다. 간섭법은 샘플과 검사대상물의 높이 차이로 발생하는 빛의 경로 차이로 인한 간섭현상을 분석하여 높이를 계산하는 광위상 간섭법(PSI; Phase Shifting Interferometry)과 일정한 주기를 가진 슬릿광을 입사시킨 후 이를 기준 슬릿과 비교하여 높이정보를 얻는 모아레법 등이 있다.

한편, 광삼각법은 광원을 검사체에 입사시켜 표면에서 변형되는 광원의 모양을 보고 높이정보를 계산하는 방법으로서, 일반적으로 레이저를 이용하는 PBP(Point Beam Projection)법과 SBP(Slit Beam Projection)법이 있다.

PBP법은 레이저광이 반사될 때 높이 차이에 따라서 카메라의 CCD 또는 CMOS 센서에 상이 맺히는 위치가 다르다는 사실을 이용하여 높이를 계산하는 방법으로서, 비교적 정확한 높이정보를 얻을 수 있는 장점이 있으나, 레이저 포인트가 검사체의 모든 표면을 이동해야 하기 때문에 검사시간이 길다는 단점이 있다. 한편, SBP법은 검사시간이 느린 PBP법의 단점을 보완하기 위해 포인트 빔을 슬릿으로 변환하여 한 번에 스캔할 수 있는 측정범위를 늘린 방법이다.

이러한 광삼각법은 정확한 정보를 얻을 수 있다는 장점이 있지만 레이저가 도달하지 못하는 부분의 높이정보는 얻을 수 없기 때문에 얻어진 영상정보에 그림자(Shadow)가 생기는 단점이 있다. 즉, 단방향의 프로젝션에서는 빛이 닿지 않는 부분이 발생하게 되어 그 부분의 검사는 불가능하게 되므로, 보는 각도에 따라 측정결과가 달라지는 측정의 불확실성이 발생하게 된다. 뿐만 아니라, Solder Paste의 뾰족한 부분에서는 반사가 심하여 난반사(Specular)로 인한 센서의 포하(Saturation)를 야기시킨다. 이러한 현상은 부품 사이즈가 점점 작아지면서, 더욱 심각한 문제를 야기하게 된다.

한편, 전술한 비접촉식 3차원 검사법의 간섭법 중 광위상 간섭법은 프리즘과 같은 빔스플리터(Beam Splitter)를 이용하여 빛을 분리하고, 분리된 빛을 기준면과 검사대상물에 입사시킨 후, 이때 발생하는 빛의 경로 차이에 의한 간섭무늬를 분석하여 높이 차이를 계산하는 방법이다. 광위상 간섭법은 정확한 측정을 위해 기준면에 PZT구동기를 이용해 빛의 위상을 바꾸면서(Phase Shift) 여러 번 측정을 시도한다.

또한, 간섭법 중 모아레법은 일정한 주기를 가진 슬릿 빔을 검사대상물에 입사시키고 검사대상물에서 반사된 빛을 기준 슬릿과 겹쳐 등고선과 같은 모아레 무늬를 얻게 되는데, 이 모아레 무늬를 분석하여 높이정보를 얻는 방법이다.

모아레법은 전술한 종래의 검사법 중 가장 좋은 성능을 보이는 검사법으로서, 좀 더 정확한 높이 측정을 위해 검사에 필요한 카메라와 렌즈가 점차 고성능의 추세로 발전하고 있으며, 픽셀(Pixel)별로 이미지 처리가 가능한 CMOS 센서의 발달로 3차원 이미지 획득에 필요한 센서영역만을 사용하여 이미지 처리속도를 높이거나 제작단계부터 3차원 검사에 맞는 센서사이즈로 제작하는 등 3차원 검사에 적합한 고용량 및 고속 어플리케이션의 개발도 증가하고 있다. 이를 하기에서 일례를 들어 좀 더 상세하게 설명한다.

등록특허제10-0870930호(등록권자:주식회사고영테크놀러지,발명의명칭:다방향영사식모아레간섭계및이를이용한검사방법,이하“문헌1”이라함)은모아레법을이용한3차원검사법에따른발명으로서,도1에문헌1의전체적인구성을설명하는사시도를도시하였다.도1에도시된바와같이,다방향영사식모아레간섭계는X-Y스테이지(10),결상부(110),제1회전거울부(120),제2회전거울부(130),다수개의제1고정거울부(140,150),다수개의제2고정거울부(160,170)및패턴조명발생부(180)로구성되어검사대상물(1)로여러방향즉,다방향에서패턴조명을투영하여검사하는구성을이루고있다. 결상부(110)는X-Y스테이지(10)에위치한검사대상물(1)에서반사되는패턴영상을촬영하기위해X-Y스테이지(10)의상측에설치되고카메라(111),결상렌즈(112)및제1필터(113)로구성되며,제1회전거울부(120)는결상부(110)의일측에설치되어패턴조명을조사받아광경로를변경시켜투영하며,제2회전거울부(130)는결상부(110)의타측에설치되어패턴조명을조사받아광경로를변경시켜투영하고,다수개의제1고정거울부(140,150)는제1회전거울부(120)의일측에각각설치되어제1회전거울부(120)에서투영되는패턴조명을검사대상물(1)로투영시키며,다수개의제2고정거울부(160,170)는제2회전거울부(130)의타측에각각설치되어제2회전거울부(130)에서투영되는패턴조명을검사대상물(1)로투영시킨다. 도1에도시된간섭계는각고정거울부(140),(150),(160),(170)에서검사대상물(1)에패턴조명이각각투영될때결상부(110)에서영상을획득하도록하고,특정고정거울부에서패턴조명이투영될때획득된영상에서필수적으로발생되는음영부분(그림자발생부분)의영상을반대편고정거울부에서패턴조명이투영될때획득된영상에의하여보정하도록함으로써전체적으로음영부분이없는보정영상을획득하도록하는것으로,하나의영상을얻기위하여4번의보정처리가이루어진다. 따라서문헌1에개시된다방향영상식모아레기술은빛이도달하지않는부분의영상정보를얻을수없었던종래의비접촉식광삼각법의그림자문제를해결하였으나,이것을극복하기위해서여러각도에서패턴을투사시켜중첩해서영상을얻어처리하므로많은시간소요되는문제점이있다. 또한,검사대상물(1)이거울표면처럼투영된패턴조명이검사표면에형성되지않고전부반사되어결상부(110)에결상되지않는경우에는,3차원영상을획득하기위한버켓-알고리즘을수행할수없다.한편,이러한문제점을극복하기위하여화각을좁히게되는경우에는검사속도가더욱느려지게되고,필요이상으로패턴영상의광량을증가시키게되거나노출시간을증가시키게되면신호대비노이즈가크게되어정확한영상을획득할수없는문제점이발생한다. 또한전자부품의기판에많이형성되는납땜에의한반구형의SP검사대상물에서도광점으로인한빛의산란으로검사패턴이명확하게형성되지않기때문에정확한영상을획득하기어렵고데이터의신뢰성을떨어뜨리며,그광량이한계치를넘어주변까지영향을끼치게되므로결과적으로영상처리시간을증가시키는문제점이된다.이러한문제점은결국검사시간을증가시키고원가를상승시키는원인이된다. 한편,검사시간을단축시키기위하여서로다른위상을갖는복수의광원을사용하는FAHP(FlyingAbsoluteHeightProfilometry)나동축색수차를이용하여검사대상물의높이정보를측정하는검사법들이있으나,이러한검사법들은한번에넓은범위를측정할수없고,측정거리에제한이있기때문에결과도출에시간이많이소요될뿐만아니라,반사표면의거칠기(Roughness)에따라얻어지는결과값의정확도가달라지는문제점이있다.

따라서 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 재귀반사판을 사용하여 기본적으로 검사대상물 표면의 반사특성 자체를 이용함으로써, 더욱 정밀하고 선명한 영상을 얻을 수 있는 영상촬영장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 나이프 에지를 통해 검사대상물의 반사광을 정량화시킴으로써, 납이나 동과 같은 광택이 있는 금속체, 유리, 필름 등의 영상을 정밀하고 선명하게 촬영할 수 있는 영상촬영장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 재귀반사판에서 반사되는 반사광을 적극적으로 이용하고, 나이프 에지(knife edge)를 사용함으로써 검사대상물의 높이정보가 광량의 그라디언트(gradient of intencity of light)로 나타나 대면적에 대한 선명한 2차원 및 3차원 영상을 얻도록 함으로써 검사시간을 대폭적으로 단축시킬 수 있는 영상촬영장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 검사대상물에 조명을 제공하는 광원과, 검사대상물의 영상을 촬영하는 카메라 및 재귀반사판을 다양하게 배치하여 직접광으로 인한 광점의 문제점을 해결할 수 있는 영상촬영장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 검사대상물에 조명을 제공하는 광원과, 검사대상물의 영상을 촬영하는 카메라와, 재귀반사판 및 미러의 개수와 위치를 다양하게 배열하여 검사대상물의 영상정보를 다양한 형태로 제공할 수 있는 영상촬영장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 광원과, 카메라와, 재귀반사판과, 다양한 형태 및 성질의 나이프 에지를 이용하여 검사대상물의 형상과 높이정보를 더욱 정밀하게 획득할 수 있는 영상촬영장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 재귀반사판 및 나이프 에지를 이용하여 검사대상물의 영상정보를 정밀하고 선명하게 촬영할 수 있는 영상촬영장치를 하나의 모듈로 제공할 수 있는 영상촬영장치를 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 해결수단은 검사대상물을 촬영하기 위한 카메라;

상기 카메라의 광축과 평행한 빛이 상기 검사대상물에서 반사되어 입사될 때 재귀 반사시키는 재귀반사판; 및 상기 재귀반사판으로부터 재귀 반사되어 상기 검사대상물에 입사되고, 상기 검사대상물에 재반사되어 상기 카메라에 입사될 때, 상기 카메라에 입사되는 광의 양을 조절하는 나이프 에지(knife edge)를 포함하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 해결수단은 검사대상물을 촬영하기 위한 카메라; 상기 카메라의 광축과 평행한 빛이 상기 검사대상물에 입사되고, 상기 검사대상물에서 반사되어 입사될 때 재귀 반사시키는 재귀반사판; 및 광원으로부터 출사되는 빛을 상기 카메라 광축과 평행한 빛으로 반사시키고, 상기 재귀반사판으로부터 재귀 반사된 빛이 상기 검사대상물에 재반사되어 상기 카메라에 입사될 때 상기 카메라에 입사되는 광의 양을 조절하는 전반사 미러(Full Mirror)로 이루어진 나이프 에지(knife edge)를 포함하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결수단은 검사대상물의 수직 축의 좌우에 각각 적어도 하나 이상 설치되는 좌측 카메라 및 우측 카메라; 상기 좌측 카메라 및 상기 우측 카메라의 각각의 광축과 평행하게 광을 출사하여 상기 검사대상물에 입사되도록 하는 적어도 하나 이상의 좌측 광원 및 우측 광원; 및 상기 좌측 광원 및 상기 우측 광원에서 각각 출사되어 상기 검사대상물에서 반사되는 광을 상기 검사대상물로 재귀반사시켜 상기 좌측 카메라 및 우측 카메라에 입사되도록 상기 수직 축의 좌우측에 설치되는 적어도 하나 이상의 좌측 재귀반사판 및 우측 재귀반사판;을 포함하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결수단은 검사대상물의 수직 축의 상부에 설치되는 카메라; 상기 검사대상물의 영상촬영을 위한 광을 출사하는 광원; 상기 광원의 광을 집광시키는 집광렌즈; 상기 집광렌즈를 통해 모아진 광을 전반사시켜 상기 검사대상물에 조사하는 전반사 미러; 상기 전반사 미러와 상기 검사대상물의 사이에 위치하여, 상기 전반사 미러에서 전반사되는 광을 통과시키도록 중앙에 원형 개구부를 형성하고, 상기 검사대상물에 조사되어 반사되는 광을 재귀 반사시키는 재귀반사판; 및 상기 재귀반사판에서 재귀 반사되고, 상기 검사대상물에서 재 반사되어, 상기 재귀반사판의 원형 개구부를 통해 입사되는 광을 상기 카메라에 결상시키는 결상렌즈;로 구성되는 영상촬영장치.

또한 본 발명의 또 다른 해결수단은 검사대상물의 수직 축에 대하여 경사진 광축을 갖도록 상기 수직축에 대하여 대칭으로 각각 설치되는 복수의 카메라들; 상기 카메라들의 각각의 광축에 경사지게 광을 출사하는 복수의 광원들; 상기 광원들의 광을 각각 집광시키는 복수의 집광렌즈들; 상기 집광렌즈들을 통해 모아진 광을 상기 카메라들의 광축에 평행하게 전반사시켜 상기 검사대상물에 조사하는 복수의 전반사 미러들; 상기 복수의 전반사 미러들과 상기 검사대상물의 사이에 각각 위치하며, 중앙에 원형 개구부가 형성되어 상기 복수의 전반사 미러들에서 각각 전반사되는 광을 통과시키면서 상기 검사대상물에 조사되어 반사되는 광을 재귀 반사시키는 복수의 재귀반사판들; 및 상기 복수의 재귀반사판들에서 재귀 반사되고, 상기 검사대상물에서 재 반사되어, 상기 재귀반사판들의 원형 개구부를 통해 입사되는 광을 상기 카메라들에 각각 결상시키는 결상렌즈들을 포함하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결수단은 검사대상물의 수직 축의 상부에 설치되는 카메라; 상기 검사대상물의 영상촬영을 위한 광을 출사하는 광원; 상기 광원의 광을 집광시키는 집광렌즈; 상기 집광렌즈를 통해 모아진 광을 상기 검사대상물에 반사시키는 전반사 미러; 상기 전반사 미러와 상기 검사대상물의 사이에 위치하여, 상기 전반사 미러에서 전반사되는 광을 통과시키도록 중앙에 원형 개구부를 형성하고, 상기 검사대상물에 조사되어 반사되는 광을 재귀 반사시키는 재귀반사판; 상기 재귀반사판에서 재귀 반사되고, 상기 검사대상물에서 재 반사되어, 상기 재귀반사판의 원형 개구부를 통해 입사되는 광을 상기 카메라에 결상시키는 결상렌즈를 포함하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결수단은 검사대상물의 영상촬영을 위한 광을 출사하는 광원, 상기 광원의 광을 집광시키는 집광렌즈, 상기 집광렌즈의 초점거리에 설치되며 중앙에 개구부가 형성된 조명 마스크 및 상기 조명 마스크를 통해 입사되는 상기 집광렌즈를 통해 모아진 광을 반사시켜 상기 검사대상물에 조사하는 하프미러를 포함하는 외부조명부; 상기 하프미러에서 반사되고, 상기 검사대상물에 조사되어 반사 및 투과되는 광을 재귀 반사시키는 재귀반사판; 및 상기 재귀반사판에서 재귀 반사되고, 상기 검사대상물에서 재 반사 및 투과되어 입사되어 상기 하프미러를 투과하는 광을 결상시키는 결상렌즈, 상기 결상렌즈의 초점위치에 설치되어 상기 결상렌즈에서 모아진 광의 일부를 차단하는 나이프 에지, 상기 나이프 에지에서 차단되지 않은 광을 결상하는 촬상부로 이루어지는 카메라를 포함하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결수단은 검사대상물의 영상촬영을 위한 광을 출사하는 광원과, 상기 광원의 광을 집광시키는 집광렌즈 및 상기 집광렌즈의 초점거리에 설치되며 중앙에 개구부가 형성된 조명 마스크를 포함하는 상부조명; 중앙에 원형 개구부가 형성되며 상기 검사대상물에 조사되어 반사 및 투과되는 광을 재귀 반사시키는 재귀반사판; 및 상기 재귀반사판에서 재귀 반사되고, 상기 검사대상물에서 재 반사되어, 상기 재귀반사판의 원형 개구부를 통해 입사되는 광을 결상시키는 결상렌즈와, 상기 조명 마스크를 통해 입사되는 상기 집광렌즈를 통해 모아진 광을 전반사시켜 상기 검사대상물에 조사하고, 상기 결상렌즈의 초점위치에 설치되어 상기 결상렌즈에서 모아진 광의 일부를 차단하는 나이프 에지로 기능하는 전반사 미러 및 상기 나이프 에지에서 차단되지 않은 광을 결상하는 촬상부를 포함하며, 상기 상부조명을 상기 전반사 미러의 상부에 장착한 카메라를 포함하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결수단은 검사대상물에 순차적으로 광을 입사시키는 다중배열광원; 상기 다중배열광원의 각각의 광축과 평행한 축으로 상기 검사대상물을 촬영하기 위한 다중배열렌즈를 갖는 다중촬상카메라; 상기 다중배열광원이 상기 다중촬상카메라의 광축에 소정 각도로 설치될 시, 상기 다중배열광원의 광을 상기 다중촬상카메라의 광축과 평행하게 반사시키는 하프미러; 및 상기 다중배열광원에 의하여 상기 검사대상물에 입사되어 반사 및 투사된 빛을 재귀 반사시키는 재귀반사판을 포함하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결수단은 검사대상물을 촬영하기 위한 초고속 디지털 카메라; 상기 초고속 디지털 카메라의 광축과 평행한 광축을 갖는 광원; 상기 검사대상물에 충격을 가하여 상기 검사대상물을 진동시키는 충격수단; 및 상기 광원에 의하여 출사되는 광을 상기 충격수단에 의하여 진동하는 상기 검사대상물에 입사되어 반사 및 투사된 빛을 재귀 반사시키는 재귀반사판을 포함하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결수단은 검사대상물을 촬영하기 위한 카메라와, 상기 카메라에 장착되어, 상기 카메라의 광축과 일치하는 광을 상기 검사대상물에게 출사하는 광원으로 구성되는 결상조명부; 상기 결상조명부에 의하여 상기 검사대상물에 입사되어 반사 및 투사된 빛을 재귀 반사시키는 재귀반사판; 및 상기 검사대상물과 상기 재귀반사판 사이에 위치하고, 모아레 패턴을 형성하기 위하여, 광의 투과율을 서로 달리한 패턴을 반복적으로 형성시킨 그리드(Grid); 상기 재귀반사판으로부터 재귀 반사되어 상기 검사대상물에 입사되고, 상기 검사대상물에 반사 및 투사되어 상기 카메라에 입사되는 광의 초점에 위치하여, 상기 카메라에 입사되는 광의 양을 조절하는 나이프 에지(knife edge)를 포함하는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 기본적으로 검사대상물 표면의 반사특성 자체를 이용하고, 나이프 에지를 통해 검사대상물의 반사광을 정량화시킴으로써, 납이나 동과 같은 광택이 있는 금속체, 유리, 필름 등의 영상을 정밀하고 선명하게 촬영할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 재귀반사판에서 반사되는 반사광을 적극적으로 이용하고, 나이프 에지를 사용함으로써 검사대상물의 높이정보가 광량의 그라디언트(gradient of intencity of light)로 나타나 대면적에 대한 선명한 2차원 및 3차원 영상을 얻도록 함으로써 검사시간을 대폭적으로 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 재귀 슈리렌 효과(Retro Schlieren Effect)를 이용함으로써 직접광으로 인한 광점의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 검사대상물에 조명을 제공하는 광원과, 검사대상물의 영상을 촬영하는 카메라와, 재귀반사판 및 미러의 개수와 위치를 다양하게 배열함으로써 검사대상물의 영상정보를 다양한 형태로 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 광원과, 카메라와, 재귀반사판과, 다양한 형태 및 성질의 나이프 에지를 이용하여 검사대상물의 형상과 높이정보를 더욱 정밀하게 획득할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 재귀반사판 및 나이프 에지를 이용하여 검사대상물의 영상정보를 정밀하고 선명하게 촬영할 수 있는 영상촬영장치를 하나의 모듈로 제공할 수 있으며, 이에 따라 휴대가 간편하고 상대적으로 비용이 저렴한 고성능의 영상촬영장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 모아레법을 이용한 3차원 검사장차의 사시도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 원리를 설명하기 위한 재귀 슈리렌 광학 시스템의 구성도,
도 3은 도 2a 및 도 2b에 적용된 재귀반사판의 효과를 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 2a 및 도 2b에 적용된 나이프 에지의 효과를 설명하기 위한 도면,
도 5a는 본 발명에 따른 영상촬영장치에서 3차원 영상을 얻기 위해 검사대상물로부터의 반사광을 정량화하는 원리를 도시한 도면,
도 5b는 도 5a로부터 얻어진 밀도구배(Density Gradient) 영상으로부터 변형부의 높이를 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제1실시예의 구성도,
도 7은 도 6의 제1실시예 에 따른 좌우측 영상 및 합성영상을 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제2실시예를 도시한 구성도,
도 9는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제3실시예를 설명하기 위한 구성도,
도 10은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제4실시예의 구성도,
도 11은 본 발명에 따른 영상촬영장치에서 사용되는 카메라 및 광원부가 결합된 결상조명부의 구조를 나타낸 도면,
도 12는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제5실시예를 설명하는 구성도,
도 13은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제6실시예를 설명하기 위한 구성도,
도 14는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제7실시예를 설명하기 위한 구성도,
도 15는 본 발명에 따른 영상촬영장치에서 사용되는 카메라 및 복수의 광원들이 결합된 결상조명부의 구조를 나타낸 도면,
도 16a는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제8실시예를 설명하기 위한 구성도,
도 16b는 도 16a의 제8실시예에 따른 영상촬영장치에 의해 순차적으로 촬영된 영상을 개념적으로 나타낸 도면,
도 17은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제9실시예를 설명하기 위한 구성도,
도 18은 도 17의 영상촬영장치에서 직접조명과 재귀반사판을 각각 사용한 경우에 촬영한 영상을 나타낸 도면,
도 19는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제10실시예를 설명하기 위한 구성도,
도 20은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제11실시예를 설명하기 위한 구성도,
도 21은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제12실시예를 설명하는 구성도,
도 22는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제13실시예를 설명하는 구성도,
도 23은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제14실시예를 도시한 도면,
도 24는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제15실시예에 적용되는 Cranz-Schardin 카메라의 원리를 나타낸 도면,
도 25a는 도 24의 Cranz-Schardin 카메라의 원리를 적용한 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제15실시예를 나타낸 도면,
도 25b는 도 25a의 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제15실시예의 구성을 입체적으로 나타낸 도면,
도 26a 및 도 26b는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제16실시예를 도시한 도면,
도 27은 도 26a 및 도 26b의 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제16실시예에 의해 촬영된 영상을 나타낸 도면,
도 28은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제17실시예를 도시한 도면,
도 29는 도 28의 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제17실시예에 의해 촬영된 영상을 나타낸 도면,
도 30은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 라인 스캔에 사용되는 광원 마스크 및 나이프 에지와 그 효과를 나타낸 도면,
도 31a 및 도 31b는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 에어리어 스캔에 사용되는 광원 마스크 및 나이프 에지와 그 효과를 나타낸 도면,
도 32는 전술한 본 발명에 따른 영상촬영장치의 다양한 실시예들에 의하여 촬영된 SPI(Soldder Paste Inspection) 영상을 보인 도면.

본 발명은 검사대상물에서 반사된 빛을 재귀반사판(Retro Reflector)에 의하여 다시 광원 측으로 재귀 반사시키고, 검사대상물의 표면 변형부에서 굴절되어 재귀반사된 빛이 CCD에 보강 입사되는 것을 나이프 에지(Knife Edge)에 의하여 제한함으로써 결국 재귀 슈리렌 효과(Retro Schlieren Effect)를 발생시키도록 하여, 표면 변형부의 광의 민감도를 높여 광량 그라디언트를 증가시킴으로써 더욱 정밀하고 선명한 영상을 상대적으로 간단한 구조와 저렴한 비용으로 제공할 수 있는 특징이 있다.

또한, 본 발명은 재귀 슈리렌 효과를 이용하여 광원과, 카메라와, 재귀반사판과, 미러 및 나이프 에지를 다양한 개수, 형태 및 배치를 통해 더욱 정밀하고 선명한 영상을 얻을 수 있는 영상촬영장치를 제공하는데 특징이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 하기 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

먼저, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 원리를 설명하기 위한 재귀 슈리렌 광학 시스템의 구성도로서, 도 2a는 검사대상물(41)이 투명체인 경우의 구성이고, 도 2b는 검사대상물(41)이 불투명체(또는 반사체)인 경우에 적용되는 기본적인 재귀 슈리렌 광학 시스템을 각각 나타낸 것이다.

도 2a에 도시된 바와 같이 검사대상물(41)의 전면에는 슬릿을 갖는 마스크(33)가 설치되고, 광원(25)에서 발산된 빛은 하프미러(29)에서 반사되어 검사대상물(41)에 일정한 경사각으로 입사되고, 검사대상물(41)에서 반사된 빛은 재귀반사판(31)에 입사된다. 상기 재귀반사판(31)에서 반사되는 빛은 다시 검사대상물(41)에서 투과된 후 하프미러(29)를 통과하여 결상렌즈(21)를 통해 라인카메라의 CCD(23)에서 결상된다. 재귀반사판(31)에서 재 반사된 빛이 한 곳에 모이는 곳에 나이프 에지(13)가 설치된다. 본 발명에 따른 재귀 슈리렌 광학 시스템을 구성하는 재귀반사판(31) 및 나이프 에지(13)에 대한 상세한 설명은 도 3 및 도 4를 참조하여 하기에서 상세히 설명한다.

도 2b를 참조하면, 검사대상물(41)의 상면에 볼록한 표면을 가진 변형부(39)가 있는 경우에 광원(25)으로부터 발산된 광경로는 적색선a와 같이 도시되고, 검사대상물(41)에 대한 결상을 위한 광경로는 녹색선b와 같이 도시되며, 변형부(39)에 의하여 굴절되는 광경로는 청색선c와 같이 도시된다. 청색선c는 나이프 에지(13)에 의하여 라인카메라의 CCD(23)에 도달되지 않기 때문에 청색선c가 도달되어야 할 부분은 어두운 영상이 구현되나, 슈리렌 효과에 의하여 어두운 부분과 밝은 부분에 대한 광량의 그라디언트가 크게 형성되기 때문에 변형부(39)의 볼록 형상의 높이정보를 얻을 수 있으므로, 이를 이용하여 명확한 영상을 얻을 수 있다.

도 2b의 영상B는 라인카메라의 CCD(23)에서 얻어진 영상을 나타내며, 그래프C는 영상B의 영상의 밝기의 세기에 대한 그래프를 도시한 것으로 나이프 에지(13)를 사용하지 않을 때의 영상보다 나이프 에지를 사용하는 경우에 슈리렌 효과에 의하여 보다 직선성이 좋은 3차원 영상 정보를 얻을 수 있다.

도 3은 도 2a 및 도 2b에 적용된 재귀반사판의 효과를 설명하기 위한 도면으로서, (a)는 일반 반사판을 사용한 경우를 나타낸 것이고, (b) 및 (c)는 재귀반사판을 사용한 경우를 나타낸 것이다.

도 3의 (a)는 광원으로부터 나온 빛이 일반 반사판에 부딪힐 때의 광경로를 도시한 것으로, 일반 반사판은 빛이 반사되는 일반적인 물체를 대표적으로 나타낸 것이다. 일반 반사판으로부터 반사된 빛은 다양한 방향으로 반사되기 때문에 극히 일부의 빛 만이 광원 방향으로 반사되는 것을 나타내고 있다. 도 3의 (b)는 광원으로부터 나온 빛이 연직 방향으로 설치된 재귀반사판에 반사되는 광경로를 도시한 것으로, 광원으로부터 나온 빛은 모두 광원을 향하여 반사되고 있다. 또한, 도 3의 (c)는 연직면에 대해서 경사지게(tilted) 설치된 재귀반사판에 반사될 때 광경로를 도시한 것으로, 이 경우에도 재귀반사판으로부터 반사된 빛은 모두 광원으로 복귀되는 모습을 나타내고 있다. 도 3의 (b) 및 (c)에 나타낸 이러한 반사현상은 광원으로부터 나온 빛이 재귀반사판에서 반사될 때 재귀반사판의 경사각에 관계없이 모두 광원으로 복귀됨을 의미한다.

또한, 광원과 연직으로 설치된 재귀반사판 사이에 투명한 검사대상물이 통과할 때 투명 검사대상물의 경사진 부분에 빛이 조사되는 경우에도 경사진 부분을 투과하여 재귀반사판에서 반사될 때 재귀반사판에 입사된 빛은 모두 광원 방향을 향하기 때문에 투명 검사대상물이 경사진 경우에도 선명한 영상을 얻을 수 있음을 의미한다.

또한, 상술한 재귀반사판에서의 특수한 빛의 반사현상은 검사대상물의 운반수단 또는 검사대상물 자체의 진동에 의하여 검사대상물에 진동이 발생하는 경우에도 검사대상물에 대한 정확한 영상을 얻을 수 있도록 한다.

이와 같이 검사 대상물이 투명하거나 구형으로 이루어진 경우에 광원으로부터 검사대상물을 투과하여 재귀반사판에서 반사되거나, 구형의 검사대상물로부터 반사되어 재귀반사판에서 재 반사된 빛은 다시 광원을 향하여 수집되기 때문에 빛이 효율적으로 활용되어 선명한 영상을 얻을 수 있도록 한다.

도 4는 도 2a 및 도 2b에 적용된 나이프 에지의 효과를 설명하기 위한 도면으로서, (a)는 나이프 에지를 사용하지 않은 상태를 나타낸 것이고, (b)는 나이프 에지를 사용한 상태를 나타낸 것이다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 점광원(point light source)인 광원(25)으로부터 빛이 스크린(9)에 조사될 때 스크린(9)에 밝기를 1 단위라 한다. 이때 굴절율의 변화를 줄 수 있는 이상 상태, 이를 테면 밀도변형, 이물, 변형 등(이하, “변형부”라 한다)이 굴절각에 변화를 준다. 변형부(11)에 의하여 광원(25)으로부터 조사되는 빛이 굴절되면 변형부(11)가 없을 때의 광경로(점선)가 만나는 위치에 빛이 도달되지 않게 되기 때문에 스크린(9) 상의 점선이 도달하는 부분은 0 단위의 밝기를 갖게 되고, 변형부(11)에 의하여 굴절된 빛이 스크린(9)에 도달하는 부분은 밝기가 2 단위로 증가한다.

이와 같이, 상이 맺히는 스크린(9)과 광원(25) 사이의 광로에 작은 방해가 발생하여 빛의 각도가 변화되어 상과 광원(25)의 빛이 일치하지 않은 상태로 맺히는 영상을 직접 음영 영상(Direct Shadow Image)이라고 하며, 이 영상은 빛의 굴절의 변화가 상의 밝기의 기울기로 나타난다.

직접 음영 영상은 변형부(11)에 의하여 밝기가 급격하게 감소한 0단위 부분과 밝기가 급격하게 증가한 2단위 부분으로 변화되므로 영상의 밝은 부분과 어두운 부분 사이의 밝기의 급격한 차이가 발생한다. 이러한 영상의 밝은 부분과 어두운 부분의 급격한 밝기 차이는 변형부(11) 주변부만을 강조시키게되므로, 선명한 3차원 정보를 얻을 수 없다. 즉, 밝기가 급격하게 변화될 때에는 밝기가 급격히 변화된 부분의 경계면에 대한 광량의 그라디언트를 얻을 수 있을뿐, 전체적인 광량의 그라디언트를 얻을 수 없기 때문에 변형부(11)의 윤곽만이 스크린(9) 상에 형성되게 되어, 결국 변형부(11)의 실질적인 3차원 형태를 판독할 수 있는 영상을 얻을 수 없다.

반면에, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 나이프 에지(13)를 이용한 슈리렌 영상(Schlieren Image)은 가장 밝은 부분과 가장 어두운 부분 사이의 밝기에 급격한 차이가 발생하지 않는다.

도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 필드(field) 렌즈(15)의 좌측 초점에는 점광원인 광원(25)이 위치하고 있으며, 광원(25)으로부터 발산된 빛은 필드 렌즈(15)의 우측 초점을 통과하여 스크린(9)에 조사된다. 필드 렌즈(15)와 필드 렌즈(15)의 우측 초점 사이에 변형부(11)가 있는 경우 변형부(11)를 통과하는 빛의 경로는 정상경로(점선)로부터 굴절되어 우측 초점에 위치한 나이프 에지(13)에 의해 차단되어 스크린(9) 상에 맺히지 못하고 종단된다.

또한, 도 4의 (b)의 광원(25)으로부터 발산되는 빛의 세기가 도 4의 (a)의 광원(25)으로부터 발산되는 빛의 세기와 동일하다고 할 때, 도 4의 (b)에서는 나이프 에지(13)에 의하여 필드 렌즈(15)를 통과하는 빛의 반만이 스크린(9)에 도달하기 때문에 도 4의 (a)에서 스크린(9) 상의 각 점에서의 밝기를 1 단위라 하면 도 4의 (b)에서의 스크린(9)의 각 점에서의 밝기는 0.5 단위가 된다. 도 4의 (a)에서 변형부(11)에 의하여 굴절된 빛은 스크린(9) 상의 다른 점의 밝기를 2 단위로 보강시키게 되나 도 4의 (b)에서는 변형부(11)에 의하여 굴절된 빛은 나이프 에지(13)에 의하여 차단되기 때문에 스크린(9)의 다른 점을 보강시키지 않게 된다.

즉, 도 4의 (b)에서 변형부(11)가 없는 경우에 스크린(9) 상에 빛이 도달되는 정상경로인 점선이 스크린(9) 상에 도달하는 위치에, 변형부(11)가 존재하는 경우에는 나이프 에지(13)에 의해 광선이 진입되지 않기 때문에 0 단위의 밝기를 갖게 되고, 스크린(9) 상의 다른 점들은 0.5단위 밝기를 유지하게 된다. 결국 도 4의 (b)와 같이 나이프 에지(13)를 사용하여 일부 광선을 차단시키면, 변형부(11)에 의한 스크린(9) 상의 밝기의 변화 값이 작아지기 때문에 스크린(9) 상의 밝기의 그라디언트(gradient)를 추출할 수 있다.

따라서 도 4의 (b)에서 와 같이 나이프 에지(13)를 사용하게 되면 검사대상물의 윤곽뿐만 아니라 검사대상물의 영상은 그라이디어트가 있는 3차원 형태의 선명한 영상을 얻을 수 있다. 이와 같이 광원(25)이 모이는 초점면에 나이프 에지(13)를 사용하여 광로의 일부를 차단하면 광로의 각도 기울기(Gradient)의 변화에 따라 검사대상물의 표면이나 내부의 결점에 대한 광량의 세기 변화가 민감하게 나타나는 것을 슈리렌 효과(Schlieren Effect)라 한다.

도 5a는 본 발명에 따른 영상촬영장치에서 3차원 영상을 얻기 위해 검사대상물로부터의 반사광을 정량화하는 원리를 도시한 도면이고, 도5b는 도 5a로부터 얻어진 밀도구배(Density Gradient) 영상으로부터 변형부의 높이를 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 5a는 도 2b에서 검사대상물(41)의 볼록한 표면의 변형부(39)가 마스크(33)의 슬릿을 통과할 때의 반사광의 경로를 도시한 것이다. 슬릿 하부를 통과하는 검사대상물(41)을 슬릿 상부에서 바라본 다고 할 때, 재귀반사판(31)에서 반사되는 빛의 경로는 (가), (나), (다), (라), (마)와 같은 순으로 표현된다. (가)의 상태는 재귀반사판(31)에서 반사된 빛이 변형부(39)가 없는 부분에서 반사되어 CCD 영상 B에서 평균밝기를 나타내며, 밝기의 그래프 C에서 중간 밝기와 같은 세기 값을 갖는다.

또한, (나)의 상태는 재귀반사판(31)으로부터 입사된 빛이 변형부(39)의 앞부분에서 굴절되어 나이프 에지(13)에 의하여 차단되는 상태를 나타내며 이때는 영상 B에서 가장 어두운 부분의 영상이 촬상되고, 그래프 C에서 가장 낮은 세기를 갖게 된다.

또한, (다)의 상태는 재귀반사판(31)으로부터 입사된 빛이 변형부(39)의 정상 부분의 평면에서 반사되기 때문에 나이프 에지(13)에 차단되지 않은 상태로 마치 변형부(39)가 존재하지 않은 상태와 마찬가지로 영상B에 중간 밝기를 나타내며 그래프 C에서 중간 세기 값을 갖는다.

또한, (라)의 상태는 재귀반사판(31)으로부터 입사된 빛이 변형부(39)의 뒷 부분에서 반사되어 다른 광선과 중복되어 광의 보강이 일어나는 상태를 나타내는 것으로, 영상 B에서 밝은 부분이 촬상되고, 이때 그래프 C의 밝기의 세기의 값도 최상으로 형성된다.

또한, (마)의 상태는 마스크(33)의 슬릿을 변형부(39)가 통과한 상태로 처음 (가)의 상태와 마찬가지의 영상과 그래프를 갖게 된다.

이와 같이 검사대상물(41)에서 반사되어 재귀반사판(31)에서 재반사된 빛은 다시 검사대상물(41)의 반사위치로 수집되어 다시 검사대상물(41)에서 반사되어 라인 카메라의 CCD(23)에서 촬상되기 때문에 검사대상물(41)에 진동이 있는 경우나 경사진 경우에도 선명한 영상을 얻을 수 있다. 또한, 재귀반사판(31)에서 반사된 빛이 변형부(39)에 의하여 불규칙하게 반사될 때 정상적인 부위에서 반사되는 반사광과 변형부(39)에 의하여 불규칙하게 반사되는 반사광은 보강과 상쇄가 일어나게 되는데 상쇄되는 빛을 나이프 에지(13)에 의하여 차단하므로 보강만 일어나게 된다.

따라서 보강되는 점과 상쇄되는 점의 밝기의 차를 작게 만들어 변형부(39)에 대한 영상의 민감도를 높이고, 광량의 세기에 대한 그라디언트를 얻을 수 있도록 하여 영상에 대한 선명한 3차원 정보를 얻을 수 있도록 한다.

한편, 변형부(39)의 높이의 계산은 도 5b에 제시된 원리에 의하여 계산되는데, 도 5b에서 하부의 그림은 각 표면 변형부들의 단면형상을 표시한 것이고, 상부의 그림은 하부의 각 변형부들에 매칭되게 촬영된 영상을 도시한 것이며, 최우측의 그림은 높이 계산원리를 나타낸 것이다. 최우측의 그림에서 단면형상에서의 밑변은 단위시간당 검사대상물이 이동하는 길이, 즉 스캔 길이(scan length)이고, 기울기(각도: θ)는 촬영된 영상의 그라디언트(gradient) 또는 그레이 레벨(gray level)에 비례하게 되므로 변형부의 높이는, H = scan length ⅹ tan θ 로 결정된다. 즉, 영상에서 그라디언트 또는 그레이 레벨과 스캔 길이를 알게 되면 변형부의 높이를 산출할 수 있는 것을 알 수 있다.

도 6 내지 도 30은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 실시예들을 도시한 도면으로서, 이하에서 각각의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 영상촬영장치의 광원과, 재귀반사판 및 카메라의 배열에 따른 특징을 상세히 설명한다.

먼저, 도 6은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제1실시예의 구성도이고, 도 7은 도 6의 제1실시예에 따른 좌우측 영상 및 합성영상을 도시한 것이다. 도 6 및 도 7에 도시된 제1실시예에 의하여 본 발명에 따른 영상촬영장치는 직접광에 의한 밝은 광점(highlight specular spot)을 상쇄하고, 반사빛이 미치지 않는 곳의 정보를 보완할 수 있다

도 6에 도시된 바와 같이, 제1실시예에서 검사대상물(211)은 이동수단(215)에 의하여 슬릿이 형성된 마스크(213) 하부를 통과한다.

또한, 제1실시예에서 마스크(213)의 슬릿의 직상부에는 검사대상물(211)의 평면 영상을 획득하기 위한 중앙 결상조명부(201)가 설치되고, 중앙 결상조명부(201)의 우측에는 슬릿을 향하여 경사지게 광축이 설치되며, 광축과 평행한 광을 조사하는 광원을 갖는 우측 결상조명부(203)가 설치된다. 또한, 중앙 결상조명부(201)의 좌측에는 슬릿을 향하여 경사지게 광축이 설치되고, 광축과 평행한 광을 조사하는 광원을 구비한 좌측 결상조명부(205)가 설치된다.

또한, 중앙 결상조명부(201)와 우측 결상조명부(203) 사이에는 좌측 결상조명부(205)에 설치된 광원으로부터 조사된 빛을 재귀 반사시키는 우측 재귀반사판(209)이 설치되고, 중앙 결상조명부(201)의 좌측에 설치되는 좌측 결상조명부(205)의 좌측에는 우측 결상조명부(203)에 설치된 광원으로부터 조사된 빛을 재귀 반사시키는 좌측 재귀반사판(207)이 설치된다. 도 6에서는 재귀반사 효율을 높이기 위해 좌우측 재귀반사판(207, 209)을 구형으로 형성하였으나, 재귀반사판의 효율에 따라 평판형으로 구성할 수도 있다.

상술한 바와 같이 구성된 제1실시예에서 우측 결상조명부(203)와 좌측 결상조명부(205)에서는 각각의 광원을 순차적으로 점멸하거나 동시에 점멸하여 마스크(213)의 슬릿을 향하여 빛을 조사하면서 검사대상물(211)을 촬영한다. 이때, 우측 결상조명부(203)와 좌측 결상조명부(205)는 서로의 조명에 의한 반사광을 피하기 위하여 검사대상물(211)에 대하여 서로 다른 각도로 광축이 형성되도록 구성된다. 따라서 좌우측 재귀반사판(207, 209)의 설치 각도도 우측 결상조명부(203)와 좌측 결상조명부(205)에 대응하여 설치된다.

우측 결상조명부(203)와 좌측 결상조명부(205)의 광원들을 순차적으로 점멸하면서 우측 결상조명부(203)와 좌측 결상조명부(205)에서 검사대상물(211)을 촬영할 수 있는데, 이때 촬영되는 영상들을 순차적으로 합성하면 검사대상물(211)의 완성된 촬영영상을 얻을 수 있다. 이 경우에 합성된 촬영영상은 검사대상물(211)의 그림자를 회피하여 더욱 선명하게 보완될 수 있으며, 검사대상물(211)이 갖는 결점이나 변형부가 비대칭인 경우에 더욱 효과적이다. 하지만, 우측 결상조명부(203)와 좌측 결상조명부(205)의 촬영각도가 서로 다르므로, 이 촬영각도에 상응하여 각각의 촬영영상을 보상해 주어야 할 필요가 있다.

한편, 우측 결상조명부(203)와 좌측 결상조명부(205)의 광원들을 모두 조사하면서 우측 결상조명부(203)와 좌측 결상조명부(205)에서 영상을 촬영하는 경우에는, 교차로 촬영되는 검사대상물(211)을 비교하여 직접광을 상쇄시킬 수 있고, 그림자로 인하여 선명하지 않게 촬영된 부분을 보완할 수 있다. 이 경우에도 우측 결상조명부(203)와 좌측 결상조명부(205)의 촬영각도가 서로 다르므로, 이 촬영각도에 상응하여 각각의 촬영영상을 보상해 주어야 한다. 이와 같이, 우측 결상조명부(203)와 좌측 결상조명부(205)를 교차시켜 검사대상물(211)을 촬영하는 경우에는 각각의 광원들의 파장을 달리하여 광원들간의 간섭을 방지하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 제1실시예에서는 적색광원 및 녹색광원을 사용한 예를 도시하였다.

도 7은 각각의 광원들을 모두 조사하면서 촬영된 영상으로서, 좌측 영상(Left image)은 좌측 결상조명부(205)에 의하여 촬영된 영상이고, 우측 영상(Right image)은 우측 결상조명부(203)에 의하여 촬영된 영상이고, 아래의 영상은 이들 두 영상을 영상 처리하여 합성한 영상이다.

좌측 영상과 우측 영상에서 각각의 그림자 부분을 제거한 영상처리를 수행하게 되면 그림자가 없는 영상을 얻을 수 있고, 이와 같이 그림자 없는 영상을 합성하게 되면 부품 등에 의하여 형성되는 그림자가 제거된 선명한 영상을 용이하게 얻을 수 있다. 마찬가지로, 직접광에 의한 강한 광점(highlight spot)에 의한 노이즈를 상쇄시킬 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제2실시예를 도시한 구성도로서, 도 6에 도시한 제1실시예와 대비할 때 우측 결상조명부(203)와 좌측 결상조명부(205)가 검사대상물(211)에 대하여 동일한 각도로 설치되고, 또한, 각각의 재귀반사판들(207, 209)이 우측 결상조명부(203)와 좌측 결상조명부(205)의 광축과 평행하게 설치된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 제2실시예에서 마스크(213)의 직상부에 설치된 중앙 결상조명부(201)에는 청색광(B: Blue)광을 카메라의 광축과 평행하게 조사하도록 청색광원이 설치되며, 우측 결상조명부(203)에는 녹색광(G: Green)의 광을 카메라 광축과 평행하게 조사하도록 녹색광원이 설치된다. 이때, 우측 결상조명부(203)와 좌측 결상조명부(205) 및 각각의 광원들은 좌우측 재귀반사판들(207, 209)에 각각 입사되어 반사되는 빛을 차단하지 않도록 광축에 대하여 상향 또는 하향으로 설치된다. 도 8에서는 상향으로 설치된 구조를 도시하였다. 좌우측 다이크로익 미러들(221, 223, Dichroic Mirror)은 특정 파장에 대하여 선택적으로 반사 및 투과하는 특성을 가지고 있으므로, 각각의 광원에서 조사되는 입사광과 각각의 재귀반사판들(207, 209)에서 반사되는 반사광을 광축과 평행하게 안내하기 위하여 설치된 것이다.

도 8을 참조하면, 우측 결상조명부(203)의 광축은 중앙 결상조명부(201)를 향하여 상향으로 경사지게 설치되고, 우측 결상조명부(203)와 중앙 결상조명부(201) 사이에는 녹색광은 반사시키고 적색광은 투과시키는 우측 다이크로익 미러(Dichroic Mirror)(223)가 지면에 평행하게 설치된다. 이때, 우측 결상조명부(203)의 광축의 경사각은 우측 결상조명부(203)에서 조사된 녹색광이 다이크로익 미러(223)에서 반사되어 마스크(213)의 슬릿에 입사되도록 설치된다.

또한, 좌측 결상조명부(205)에서는 적색광원이 카메라 광축과 평행하게 조사하도록 설치되나 이때 좌측 결상조명부(205)의 광축은 중앙 결상조명부(201)를 향하여 상향으로 경사지게 설치되고, 좌측 결상조명부(205)와 중앙 결상조명부(201) 사이에는 녹색광은 투과시키고, 적색광은 반사시키는 좌측 다이크로익 미러(221)가 지면에 평행하게 설치된다. 이때 좌측 결상조명부(205)의 광축의 경사각은 좌측 결상조명부(205)에서 조사된 적색광이 좌측 다이크로익 미러(221)에서 반사되어 마스크(213)의 슬릿에 입사되도록 설치된다.

또한, 중앙 결상조명부(201)의 우측에는 좌측 결상조명부(205)에서 조사되고 검사대상물(211)에서 반사되어 우측 다이크로익 미러(223)를 투과한 적색광을 재귀 반사시키는 우측 재귀반사판(209)이 설치되고, 중앙 결상조명부(201)의 좌측에는 우측 결상조명부(203)에서 조사되고, 검사 대상물(211)에서 반사되어 좌측 다이크로익 미러(221)를 투과한 녹색광을 재귀 반사시키는 좌측 재귀반사판(207)이 설치된다.

한편, 중앙 결상조명부(201)는 좌우측 결상조명부(203, 205)에서 조사되는 빛의 파장과 다른 제 3의 파장을 갖는 빛(좌측 결상조명부와 우측 결상조명부가 적색광과 녹색광을 각각 발생시킨다고 할 때, 청색광)을 검사대상물(211)에 조사하여 검사대상물(211)의 2차원정보를 획득한다. 중앙 결상조명부(201)는 상술한 바와 같이 좌우측 결상조명부(203, 205)가 서로 다른 파장을 갖는 광원들(녹색광 및 적색광)을 사용하더라도 서로에게 약간의 노이즈를 발생시킬 수 있으므로, 청색광을 사용하여 촬영한 2차원정보를 이용하여 좌우측 결상조명부(203, 205)가 획득한 영상을 보정하고, 좌우측 결상조명부 모두에 발생할 수 있는 사각으로 인해 획득하지 못한 영상정보를 보정한다.

상술한 바와 같이 구성되는 제2실시예에 따른 영상촬영장치는 좌우측 다이크로익 미러들(221, 223)을 사용하여 제1실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있으면서도 부품들을 설치하는 공간을 대폭적으로 줄일 수 있어 공간효율을 높임으로써 장치를 소형화할 수 있다. 또한 좌우 결상조명부들(203, 205)과 광원들의 위치가 정확하게 대칭이기 때문에 촬영영상의 보상없이 최종 영상을 쉽게 매칭 할 수 있다. 뿐만 아니라, 각 카메라에서 촬영되는 영상은 서로 다른 색상으로 촬영하기 때문에 광간섭이 없는 선명한 3차원정보를 얻을 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제3실시예를 설명하기 위한 구성도로서, 기본적으로 도 8에 도시된 제2실시예와 원리가 동일하다. 도 8의 제2실시예와 대비할 때, 도 9에 도시된 제3실시예는 좌우 결상조명부들(203, 205)이 검사대상물(211)과 이루는 각도를 크게 하여 기울기가 심한 변형부를 갖는 검사대상물(211)의 촬영영상에 대해서 그림자로 인한 문제를 해결할 수 있다.

도 9를 참조하면, 우측 결상조명부(203)와 좌측 결상조명부(205)는 지면에 평행한 광축을 이루고, 각각 녹색광 및 적색광을 비스듬히 설치된 좌우 다이크로익 미러들(223, 221)에 각각 조사한다. 우측 다이크로익 미러(223)는 우측 결상조명부(203)에서 출사된 녹색광을 반사시켜 검사대상물(211)에서 반사되도록 하며, 검사대상물(211)에서 반사된 적색광을 투과시켜 우측 재귀반사판(209)에서 반사되도록 한다. 마찬가지로, 좌측 다이크로익 미러(221)는 좌측 결상조명부(205)에서 출사된 적색광을 반사시켜 검사대상물(211)에서 반사되도록 하며, 검사대상물(211)에서 반사된 녹색광을 투과시켜 좌측 재귀반사판(207)에서 반사되도록 한다.

상술한 바와 같이 도 9에 도시된 구조를 갖는 제3실시예에서는 카메라와 광원의 각도를 슬릿에 완만하게 설치하면서도 급격한 기울기를 보이는 변형물을 갖는 검사대상물에 대하여도 영상정보를 손실없이 획득할 수 있다. 이와 같이 본 발명은 카메라와 광원 및 조명의 각도를 다양하게 설치함으로써 다양한 표면의 기울기에 대하여 선명한 영상정보를 얻을 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제4실시예의 구성도로서, 서로 다른 각도에서 검사대상물(211)을 스캔할 수 있도록, 즉 이중 스캔(Dual Scan)을 위해 결상조명부의 개수를 증가시킨 구조를 갖는다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제4실시예는 마스크(213)의 슬릿의 직상부에 설치되어 슬릿에 청색광을 조사하며 검사대상물(211)의 청색 평면영상을 얻는 중앙 결상조명부(201)와 중앙 결상조명부(201)의 좌우측에 각각 설치되는 좌측 제1 결상조명부(205), 좌측 제2 결상조명부(204), 우측 제1결상조명부(203), 우측 제2결상조명부(206)과, 좌측 제1 다이크로익 미러(221), 좌측 제2 다이크로익 미러(224), 우측 제1 다이크로익 미러(223), 우측 제2 다이크로익 미러(222), 좌측 제1재귀반사판(207), 좌측 제2재귀반사판(210), 우측 제1재귀반사판(209) 및 우측 제2재귀반사판(208)으로 이루어진다.

좌측 제1 결상조명부(205)는 지면에 평행한 광축을 가지며, 적색광을 출사시켜 검사 대상물의 적색영상을 획득한다. 상기 좌측 제1 결상조명부(205)로부터 출사된 적색광은 적색광을 반사시키고, 녹색광을 투과시키도록 경사지게 설치된 좌측 제1 다이크로익 미러(221)에서 반사되어 마스크(213)의 슬롯에 입사되어 검사대상물(211)에서 반사되며, 지면에 수평으로 설치되며 적색광을 투과시키고, 녹색광을 반사시키는 우측 제1 다이크로익 미러(223)를 통과하여 우측 제1 재귀반사판(209)에서 재귀반사된다. 결국 검사대상물(211)에서 재반사된 적색광은 좌측 제1결상조명부(205)에 입사됨으로써 좌측 제1 결상조명부(205)의 카메라는 검색 대상물(211)의 적색영상을 획득한다.

또한, 좌측 제2 결상조명부(204)는 녹색광을 상향으로 경사지게 출사하여 검사대상물(211)의 녹색영상을 획득하도록 한다. 녹색영상 획득과정을 설명하면, 좌측 제2 결상조명부(204)로부터 출사된 녹색광은 지면에 평행하게 설치되어 녹색광을 반사시키고 적색광을 투과시키는 좌측 제2 다이크로익 미러(224)에서 반사되어, 검사대상물(211)에서 반사된 후 지면에 평행하게 설치되며 적색광을 반사시키고 녹색광을 투과시키는 우측 제2 다이크로익 미러(222)를 투과한 후, 우측 제2 재귀반사판(208)에서 재귀 반사되어 다시 우측 제2 다이크로익 미러(222)를 투과하여 검사대상물(211)에서 반사된 후 좌측 제2 다이크로익 미러(224)에서 반사되어, 좌측 제2 결상조명부(204)에 입사됨으로써 좌측 제2 결상조명부(204)는 녹색영상을 얻는다.

동일한 과정으로 우측 제1 결상조명부(203)에는 검사대상물(211)의 적색영상이 획득되고, 우측 제2 결상조명부(206)에는 검사대상물(211)의 녹색영상이 획득된다.

상술한 바와 같이, 도 10에 도시된 제4실시예는 촬영각도를 조금씩 달리해서 급한곡면과 완만한 곡면에 대하여 손실없는 정밀하고 선명한 영상을 얻을 수 있다.

도 11은 도 6, 8, 9 및 10에 도시한 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제1실시예 내지 제4실시예에서 사용되는 카메라 및 광원부가 결합된 결상조명부의 구조를 나타낸 도면이다. 도 11을 참조하여 본 발명에 따른 영상촬영장치에 사용되는 결상조명부의 구조를 살펴보면, 녹색광이나 적색광을 발생시키는 광원이 하프미러(Half Mirror)를 통해 경로가 변경되어 해당 빛을 결상조명부의 외부로 조사하고, 외부로부터 입사되는 빛은 외부로 조사된 빛과 동일한 경로를 통해 하프미러에 입사되어 카메라에 결상되도록 구성된다. 도 11의 (a)는 녹색광원을 사용하는 결상조명부를 나타낸 것이고, (b)는 적색광원을 사용하는 결상조명부를 나타낸 것이다.

도 12는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제 5실시예를 나타낸 도면으로서, 녹색광과 적색광을 각각 조사하고 서로 다른 촬영각도에서 검사대상물을 촬영하기 위하여 각각의 결상조명부들을 구비하는 제4실시예와는 달리 하나의 결상조명부에서 서로 다른 복수의 컬러조명을 제공하는 결상조명부가 적용된다. 또한, 도 13 및 도 14에 각각 도시된 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제6 및 제7실시예는 도 12에 도시된 제5실시예의 변형례이다.

먼저, 도 12에 도시된 제5실시예는 도 10에 도시된 제4실시예와 같이 이중스캔에 따른 동일한 결과를 얻을 수 있으면서도 구조가 간단하다. 이를 위하여, 도 15에 도시한 바와 같은 결상조명부가 사용된다. 도 15에 도시한 결상조명부는 하기에서 설명할 도 13 및 도 14에 도시된 제6 및 제7 실시예에도 적용된다.

도 15는 카메라 및 복수의 광원들이 결합된 결상조명부의 구조를 나타낸 도면으로서, 좌우측 결상조명부(231, 233) 모두 경통(241)의 일측에 설치된 녹색 LED(251)와 녹색 LED(251)에 수직으로 설치되는 적색 LED(253)를 광원으로 하는 조명수단이 설치된다. 이들 광원으로부터 발생되는 빛이 경통(241)의 선단을 향하여 출사되도록 다이크로익 미러(247)가 설치되고, 경통(241)의 선단을 통하여 평행하게 입사되는 빛이 경통(241)의 광축과 수직으로 설치된 결상렌즈(245)에 입사되며, 다이크로익 미러(247)으로 입사되는 빛을 경통(241) 선단을 향하여 출사되도록 하프미러(249)가 설치된다. 상기 다이크로익 미러(247)는 도 15와 같이 녹색 LED(251)가 측면에 설치되고 적색 LED(253)가 상면에 설치된다고 할 때, 녹색광을 통과시키고 적색광은 반사시키는 성질을 갖는다.

한편, 외부로부터 입사된 빛은 하프미러(249)에서 반사되어 결상렌즈(245)에 입사되고, 결상렌즈(245)를 통과한 빛은 카메라(243)에 입사되어 촬영된다. 이때 카메라(243)는 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라 등 다양한 광전변환소자로 이루어진 카메라가 사용된다.

도 12에 도시된 바와 같이, 제5실시예는 마스크(213)의 슬릿의 수직 상부에는 청색광을 슬릿에 조사하여 검사대상물(211)의 평면영상을 획득하는 중앙 결상조명부(235)가 설치되고, 중앙 결상조명부(235)의 좌측에는 좌측 결상조명부(231)가 상향으로 경사지게 광축을 이루도록 설치되며, 우측에는 좌측 결상조명부(231)와 동일 구조를 갖는 우측 결상조명부(233)가 상향으로 경사지게 광축을 이루도록 설치된다.

좌측 결상조명부(231)의 상부에는 녹색광을 반사시키고, 적색광을 투과시키는 좌측 제2 다이크로익 미러(224)가 지면과 평행하게 설치되고, 좌측 제2다이크로익 미러(224)와 중앙 결상조명부(235)의 사이에는 적색광을 반사시키고 녹색광을 투과시키는 좌측 제1다이크로익 미러(221)가 지면과 평행하게 설치된다. 또한, 우측 결상조명부(233)의 상부에도 녹색광을 투과시키고 적색광을 반사시키는 우측 제2다이크로익 미러(222)가 지면과 평행하게 설치되고, 우측 제2다이크로익 미러(222)의 상부에도 녹색광을 반사시키고 적색광을 투과시키는 우측 제1 다이크로익 미러(223)가 설치된다. 한편, 좌측 상부에는 녹색광 및 적색광을 각각 반사시키는 좌측 제1 및 제2 재귀반사판(207, 210)이 설치되며, 우측 상부에도 녹색광 및 적색광을 각각 반사시키는 우측 제1 및 제2 재귀반사판(209, 208)이 설치된다.

이때, 재귀반사판은 녹색광을 반사시키는 부분과 적색광을 반사시키는 부분을 분리 설치하거나 통합하여 하나로 설치할 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 제5실시예의 동작원리를 상세히 설명하면, 먼저, 좌측 결상조명부(231)에서 출사되는 녹색광은 좌측 제2다이크로익 미러(224)에서 반사되고, 마스크(213)의 슬릿에 입사되어, 검사대상물(211)에서 반사된 후, 우측 제2다이크로익 미러(222)를 투과하여 우측 제 1 재귀반사판(209)으로 향한다. 우측 제1 재귀반사판(209)에서 재귀 반사된 녹색광은 다시 우측 제2 다이크로익 미러(222)를 투과하여 검사대상물(211)에 입사 및 반사된 후 다시 좌측 제1 다이크로익 미러(224)에서 반사되어 검사대상물(211)의 녹색영상을 촬영하도록 좌측 결상조명부(231)에 입사된다.

또한, 좌측 결상조명부(231)에서 출사되는 적색광은 좌측 제2다이크로익 미러(224)를 투과하여 좌측 제1다이크로익 미러(221)에서 반사된 후, 마스크(213)의 슬릿을 통해 검사대상물(211)에서 반사된다. 검사대상물(211)에서 반사된 적색광은 우측 제1 다이크로익 미러(223)를 투과하여 우측 제 1 재귀반사판(209)에서 재귀 반사되고, 다시 우측 제1 다이크로익 미러(223)을 투과하여 검사대상물(211)에서 재반사 된다. 검사대상물(211)에서 재반사된 적색광은 좌측 제1 다이크로익 미러(221)에서 재반사되고, 좌측 제2다이크로익 미러(224)를 투과하여 좌측 결상조명부(231)에 입사됨으로써, 좌측 결상조명부(231)에 검사대상물(211)의 적색영상이 획득된다.

마찬가지로 우측 결상조명부(233)에서도 좌측 결상조명부(231)와 동일한 원리에 의하여 검사대상물(211)의 녹색영상과 적색영상이 교차 촬영됨으로써 마치 2개의 카메라를 사용하는 것과 동일한 결과를 제공한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제5실시예는 좌우측 결상조명부(231, 233)에 의하여 각각 녹색영상과 적색영상이 독립적으로 획득됨으로써 보다 간단한 구조로 각각의 색상에 대하여 음영을 배제한 독립적인 3차원 영상을 획득할 수 있으며, 각각의 색상에 대하여 각각의 결상조명부에서 얻어진 다수의 영상들을 대비하고 합성하여 보다 정확하고 선명하며 변별력있는 영상정보를 얻을 수 있다.

다음으로, 도 13 및 도 14를 참조하여 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제6 및 제7실시예를 살펴보면, 도 13의 제6실시예는 제5실시예와 대비할 때, 광축을 연장시켜 변위감도에 따른 심도효과를 향상시킨 것이고, 도 14의 제7실시예는 제6실시예에서 촬영각도가 달라서 영상의 왜곡을 보상해야만 하는 문제점을 해결하기 위하여 좌우측 결상조명부(231, 233)의 위치를 동일축 상에 위치시켜 촬영각도가 동일해지도록 구성한 것이다.

도 16a는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제8실시예를 설명하기 위한 구성도로서, 전술한 제5 내지 제7실시예와 달리 도 15에 도시된 카메라 및 복수의 광원들이 결합된 결상조명부를 하나만 사용하여 구현될 수 있으며, 한 개의 라인스캔 카메라(671)를 이용하여 순차적으로 적색광원(613), 녹색광원(615) 및 청색광원(611)을 동기에 맞추어 조명하면서 검사대상물(661)을 촬영하는 영상촬영장치를 보인 것이다.

한편, 도 16b는 도 16a의 제8실시예에 따른 영상촬영장치에 의해 순차적으로 촬영된 영상을 개념적으로 나타낸 도면으로서, (a)는 순차적으로 동기화되는 적색광원(613), 녹색광원(615) 및 청색광원(611)에 의하여 순차적으로 촬영된 적색, 녹색 및 청색의 원영상을 나타내고, (b)는 촬영 후 각각의 파장에 따른 영상을 분리하여 통합한 영상을 나타낸다.

도 16a 및 도 16b를 참조하면, 한 개의 라인스캔 카메라를 이용하여 순차적으로 적색광원(613), 녹색광원(615) 및 청색광원(611)을 각각의 조명시간에 동기시켜 조명함으로써 도 16b의 (a)영상을 얻는다. 이어, 도 16b의 (b)영상과 같이 각각의 조명에 따른 영상을 분리하여 좌우측에서 각각 촬영된 3D 영상정보와 중심에서 촬영된 2D 영상정보를 얻는다.

이를 위하여, 도 16a에 도시된 바와 같이, 조명제어장치(605), 카메라제어장치(603) 및 영상 획득 및 분리장치(601)에 의하여 각각의 광원들(611, 613, 615) 및 카메라(671)가 제어되고, 제어된 각각의 광원들(611, 613, 615) 및 카메라(671)에 의해 촬영된 검사대상물(661)의 영상이 획득 및 분리된다.

도 16a 및 도 16b에 도시된 본 발명에 따른 제8실시예의 영상촬영장치를 설명하면, 먼저 2D 영상정보를 촬영하기 위하여 청색광원(611)에서 발생된 청색광은 제1 다이크로익미러(643)에서 반사되어 제1마스크(625)를 통해 검사대상물(661)에 조사된다. 그리고 상기 검사대상물(661)에 반사된 청색광은 제2마스크(623)를 통과하고, 제1 다이크로익미러(643)에서 반사된 후 카메라(671)에 입사된다. 이를 위하여 상기 청색광원(611)은 입사되는 청색광원을 상기 카메라(671)로 반사시키는 반사수단을 구비하며, 상기 제1 다이크로익미러(643)는 적색 및 녹색광은 투과시키고 청색광은 반사시킨다.

참조번호 612는 청색광원(611)으로부터 발생된 청색광을 분산시키는 디퓨저(Difuser)를 지시한 것이고, 참조번호 641은 복수의 광원들(613, 615)을 선택적으로 통과 또는 반사시키기 위한 제4 다이크로익미러를 지시한 것이다. 상기 제4 다이크로익미러(641)는 적색광은 반사시키고 녹색광은 투과시킨다.

다음으로, 검사대상물(661)의 좌우측 3D 영상을 촬영하기 위하여 각각의 재귀반사판들(631, 633) 및 제2 및 제3 다이크로익미러(645, 647)가 검사대상물(661)에 대하여 동일한 각도로 설치된다. 상기 제2 다이크로익미러(645)는 녹색광은 투과시키고 적색광을 반사시키며, 이와 반대로 상기 제3 다이크로익미러(647)는 적색광은 투과시키고 녹색광을 반사시킨다.

도 16a에 도시된 바와 같이, 제8실시예에서 제2마스크(623)의 직하부에 설치된 다이크로익 프리즘(651)은 청색, 적색 및 녹색광을 서로다른 경로로 분리시키기 위한 분리용 프리즘으로써, 청색광은 직하부의 경로보상 프리즘(653)으로 입사시키고, 적색광은 제2 다이크로익미러(645)로 입사시키며, 녹색광은 제3 다이크로익미러(647)로 입사시킨다. 상기 다이크로익 프리즘(651)의 직하부에 설치된 경로보상 프리즘(653)은 초점을 일치시키기 위하여 청색광의 광경로를 연장시키는 기능을 수행한다.

상기 다이크로익 프리즘(651)에서 분리되어 제2 다이크로익미러(645)에 입사된 적색광은 검사대상물(661)에 입사되고 제3 다이크로익미러(647)를 투과하여 우측 재귀반사판(633)에서 반사되어 다시 검사대상물(661)에 입사된다. 검사대상물(661)에 재입사된 적색광은 다시 제2 다이크로익미러(645)에서 반사된 후 다이크로익 프리즘(651)을 거쳐 전반사미러(621)에 입사된다.

마찬가지로, 상기 다이크로익 프리즘(651)에서 분리되어 제3 다이크로익미러(647)에 입사된 녹색광은 검사대상물(661)에 입사되고 제2 다이크로익미러(645)를 투과하여 좌측 재귀반사판(631)에서 반사되어 다시 검사대상물(661)에 입사된다. 검사대상물(661)에 재입사된 녹색광은 다시 제3 다이크로익미러(647)에서 반사된 후 다이크로익 프리즘(651)을 거쳐 전반사미러(621)에 입사된다.

상기 전반사미러(621)에 입사된 광선은 광로가 변경되어 집광렌즈(629)에 입사되어 집광되고, 상기 집광렌즈(629)를 통해 집광된 광선은 나이프에지(627)에 의하여 광량이 조절되어 카메라(671)에 입사된다.

상술한 바와 같이 구성되는 제8실시예에 따른 영상촬영장치는 하나의 라인카메라를 사용하여 적색, 녹색 및 청색의 영상정보를 획득할 수 있으므로, 각각의 조명색상에 따른 영상들을 얻을 수 있으면서도 부품들을 설치하는 공간을 대폭적으로 줄일 수 있어 공간효율을 높임으로써 장치를 소형화할 수 있다.

상술한 제8실시예의 구현 원리 및 전체적인 장치 구성은 앞서 설명한 제1 내지 7실시예들 뿐만 아니라, 후술할 다양한 실시예들을 실제 영상촬영장치로 구현할 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 17은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제9실시예를 설명하기 위한 구성도이고, 도 18은 본 발명의 제9실시예에서 직접조명과 재귀반사판을 각각 사용한 경우에 촬영한 영상을 각각 나타낸 도면으로서, 직접조명과 재귀조명에 의한 결과영상의 차이를 나타내기 위한 것이다.

전술한 제1내지 제8실시예가 마스크(213)의 슬릿에 입사된 광을 이용하여 검사대상물(211)을 라인스캔하여 영상을 획득하는 것인데 반하여, 도 17에 도시한 제9실시예를 비롯하여 하기에서 설명할 도 19 내지 도 22의 제10 내지 13실시예들은 검사대상물(305)에 대하여 일정 영역(area)을 스캔하여 영상을 획득하는 에어리어 카메라에 적용될 수 있다.

먼저 도 17을 참조하면, 촬영 영역인 검사대상물(305)의 상부에는 촬영 영역과 수직인 광축을 갖는 카메라(291)가 설치되고, 카메라(291)의 하부에는 결상렌즈(293)가 설치되며, 결상렌즈(293)의 하부에는 전반사거울(295)이 경사지게 설치되어 광원(301)으로부터 출사되어 집광렌즈(297)를 통해 모아진 빛을 검사대상물(305)에 투사하도록 한다.

이때, 전반사거울(295) 대신에 하프미러를 설치하여 광원(301)로부터 입사되는 빛을 검사대상물(305)로 반사시키고, 검사대상물(305)에서 반사된 빛을 결상렌즈(293)로 출사시키도록 하고, 결상렌즈(293)의 하부에 나이프 에지를 사용하여도 동일한 결과를 얻을 수 있다.

이어, 검사대상물(305)에 투사된 빛은 검사대상물(305)에서 반사되어 재귀반사판(303)으로 분산되고, 재귀반사판(303)에서 재귀 반사된다. 재귀반사판(303)에서 재귀반사된 빛은 다시 검사대상물(305)에 반사되어 중앙에 집광되면서 결상렌즈(293)를 통하여 카메라(291)의 영역 CCD에 맺히게 된다. 전반사거울(295)의 하부에는 검사대상물(305)에서 반사된 빛을 재반사시키고, 재반사된 빛이 검사대상물(305)에서 반사되어 결상렌즈(293)로 입사되도록 원형 개구부를 갖는 재귀반사판(303)이 설치된다. 이때 전반사거울(295)은 재귀반사판(303)의 원형 개구부의 중심 상부에 위치하도록 설치된다.

한편, 재귀반사판(303)의 원형 개구부의 하부에는 편광필터(PL)(307)를 설치하여 검사대상물(305)의 광점에서 발생되는 과도한 광량을 차단함으로써 보다 선명한 영상을 얻을 수 있도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 영상촬영장치의 제9실시예의 동작원리를 정리하면, 광원(301)으로부터 출사된 빛은 전반사거울(295)과 광원(301) 사이에 설치된 집광렌즈(297)를 통과하여 전반사거울(295)에서 반사되어 검사대상물(305)에 입사되고, 검사대상물(305)에서 반사된 빛은 재귀반사판(303)에서 재귀 반사되어 다시 검사대상물(305)에 입사되어 반사된 후, 재귀반사판(303)의 원형 개구부를 통해 결상렌즈(293)를 거쳐서 카메라(291)에 입사됨으로써 카메라(291)에 형성된 상의 밝기를 조절한다.

이때, 검사대상물(305)에서 반사되는 빛이 결상렌즈(293)로 입사될 때 전반사거울((295)은 나이프 에지의 역할도 동시에 수행하게 되어, 검사대상물(205)의 표면에 형성된 변형부에 의하여 반사 방향이 불규칙하게 이루어지는 반사광에 대하여 슈리렌 효과를 유발시킴으로써 카메라(291)에 단위 면적당 선명한 영상을 얻기에 적합한 광량이 입사되도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 제9실시예는 나이프 에지 역할을 하는 전반사거울(295)과 함께 재귀반사판(303)을 이용하여 검사대상물(305)로부터 반사되어 재귀반사판(303)에 입사되는 빛을 다시 검사대상물(305)의 반사지점으로 반사시킴으로써 촬상영역 전체에 걸쳐서 3차원의 선명한 영상을 얻을 수 있다.

도 18을 참조하면, (a)는 재귀반사판(303)을 사용하지 않고, 광원을 직접 검사대상물(305)에 조사한 경우에 카메라(291)에 촬영된 영상을 나타낸 것이고, (b)는 재귀반사판(303)을 사용하여 재귀반사판(303)에서 반사된 빛이 검사대상물(305)에서 반사되도록 하는 본 발명에 따른 영상촬영장치로 촬영된 영상이다. 이와 같이 2개의 영상 (a)와 (b)를 대비해보면, 재귀반사판(303)을 사용하는 경우에 영상의 선명도가 매우 높은 것을 알 수 있다.

도 19는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제10실시예를 설명하기 위한 구성도로서, 제9실시예와 달리 제10실시예는 카메라(291)의 수평축A와, 결상렌즈(293)의 수평축B 및 검사대상물(305)의 수평축C가 서로 평행하지 않도록 설계된다. 제10실시예에서 카메라(291)와 결상렌즈(293)의 수평축A, B를 검사대상물(305)의 수평축C에 대하여 평행하지 않게 기울인 이유는 검사대상물(305)로부터 빛 반사량은 최대로 하되 광점은 제거하기 위한 것이다.

이 경우에는 기울어진 결상렌즈(293) 및 카메라(291)에 의하여 원근감이 발생하므로, 배율이 일정치 않고 초점이 맞지 않는 현상이 발생한다. 따라서 이를 보정하기 위하여 원근감을 보정하는 렌즈를 사용하여야 한다. 즉, 직접광이 반사되는 것을 최소로 줄이고 재귀반사 효과를 크게 하기위해서는 동축보다는 비동축(경사지게) 촬영이 필요한데, 이러한 비동축 촬영 시 에어리어 스캐닝은 일정 범위의 영역을 한 번에 촬영하기 때문에, 비동축 촬영을 하게되면 근거리의 영상과 원거리의 영상 중 어느 하나는 초점이 맞지 않게 되는 문제가 발생한다. 상기 원근감을 보정하기 위해서 사용되는 렌즈는 뷰 카메라나일안 리프렉스카메라에서도 그 효과를 부분적으로 나타낼 수 있는 렌즈로서, 렌즈군을 광축에 대해 직각으로 슬라이드시킬 수 있어서 라이즈, 폴, 쉬프트 등을 이용하여 왜곡된 원근감이나 피사계심도를 조절을 할 수 있다. 이러한 원근보정 렌즈에는 PC(Perspective Control)렌즈, 쉬프트(Shift)렌즈, TS(Tilt & Shift)렌즈 등이 있다.

도 20은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제11실시예를 설명하기 위한 구성도로서, 제11실시예는 X축을 중심으로 좌우에 각각 제9실시예와 동일한 광학계를 설치한 것이다. 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제11실시예는 X축을 중심으로 좌우측에 제9실시예와 동일한 구조의 A 광학계가 설치되어 대칭으로 영상을 촬영한다. 이러한 대칭 촬영은 제9실시예에 비해 검사대상물로부터의 직접광을 감소시키고 영상을 보완하는데 더욱 효과적이다.

이때, A 광학계의 카메라(291)의 광축인 Y축은 X축에 대하여 30도 내지 45도 경사지게 설치되고, 마찬가지로 B 광학계의 카메라(291')의 광축인 Z 축도 X축에 대하여 30도 내지 45도 경사지게 설치된다.

이와 같이 X축을 중심으로 경사지게 설치되는 A, B 광학계는 재귀반사판에 의한 재귀 반사광에 의한 영상을 얻을 수 있어 직접 조명에 의한 영상보다 선명한 영상을 얻을 수 있으며, A, B 광학계로부터 얻은 영상을 조합하여 보완함으로써 하나의 광학계로부터 얻을 수 있는 영상보다 정밀한 영상을 획득할 수 있다.

도 21은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제12실시예를 설명하는 구성도로서, 일반적인 카메라 모듈에 본 발명에 따른 영상촬영장치의 원리를 적용한 도면이다.

도 21을 참조하여 본 발명에 따른 제12실시예를 상세히 설명하면, 광원(330)의 하부에는 집광렌즈군(335)이 설치되고, 집광렌즈군(335)의 초점 거리에는 중심에 개구부가 형성된 조명 마스크(337)가 설치된다. 광원(330)으로부터 출사되어 집광렌즈군(335)을 통과하는 빛은 조명 마스크(337)를 통과하여 방사렌즈(339)에 의하여 하프미러(349)에 방사된다. 하프미러(349)에 방사된 빛은 하프미러(349)에서 반사되어 투명 검사대상물(333)을 통과하여 재귀반사판(331)에 입사된다. 이때 다시 재귀 반사판(331)에서 반사된 빛은 검사대상물(333)과 하프미러(349)를 통과하여 결상렌즈(345)의 조리개 근처에 빛이 모인다.

이때 조리개 위치에 조명 마스크(337)의 개구부와 직경이 갖거나 작은 원형의 나이프 에지, 칼라필터 등의 나이프 에지(347)가 설치되어 검사대상물(333) 및 검사대상물(333)에 있는 변형부나 결점, 이물 등의 영상정보를 나타내는 정량화된 반사광을 카메라(341)에 입사시킨다.

상기 카메라(341)의 구조를 더욱 상세히 살펴보면, 카메라(341)의 전면에는 결상렌즈군(345)이 설치되어 있으며, 재귀반사판(331)에서 반사된 빛이 상기 결상렌즈군(345)를 통해 수렴되는 위치에 재귀반사판(331)으로부터 입사되는 일부 빛을 차단하는 나이프 에지(347)가 설치된다. 상기 나이프 에지(347)에서 차단되지 않은 빛은 CCD(343)에 도달하고, 나이프 에지(347)에서 차단되지 않고 CCD(343)에 입사되는 빛의 양에 따라서 CCD(343)에 형성되는 상의 밝기가 결정된다.

이때, 나이프 에지(347)는 재귀반사판(331)으로부터 CCD(343)에 도달되는 빛의 양을 제한하기 위하여 설치되는 것으로 재귀반사판(331)으로부터 CCD(343)에 도달되는 광축은 카메라(341)의 광축과 일치하고, 광축은 나이프 에지(347)의 중심을 통과하도록 나이프 에지(347)는 광축에 수직으로 설치된다.

도 22는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제13실시예를 설명하는 구성도로서, 하나의 카메라 모듈로 본 발명에 따른 영상촬영장치를 구성한 것이다. 제13실시예는 도 21에 도시된 제12실시예의 변형례로서, 제12실시예의 영상촬영장치가 광원(330)과, 결상렌즈군(335), 마스크(337), 하프미러(349) 및 나이프 에지(347)를 사용하는데 반하여, 제 13실시예는 전반사미러(371)를 사용하여 카메라(341)에 영상촬영장치를 하나의 모듈로 구현한 것이다. 따라서 이하의 도 22의 설명에서는 도 21과 동일한 구성에 대하여는 동일한 부호를 부가하고 그에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.

제13실시예에서는 광원(330)으로부터 입사된 빛을 카메라(341)의 광축과 평행하게 검사대상물(333)에 출사하도록 전반사 시키는 것과 아울러, 재귀반사판(331)으로부터의 재귀 반사광에 의하여 검사대상물(333)에 반사된 반사광에 대하여 나이프 에지로 기능하기 위한 전반사미러(371)가 사용된다.

전반사미러(371)는 결상렌즈군의 조리개 위치에 설치되어 입사된 광원(330)의 빛을 카메라(341) 광축과 평행하게 반사시키도록 하기 위하여 경사지게 설치되되, 나이프 에지 기능을 수행할 수 있도록 하단부가 광축에 일치하도록 설치되는 것이 바람직하다.

정리하면, 전반사미러(371)에서 반사된 광원의 빛은 표면에 변형부를 갖는 불투명체의 검사대상물(333)에 입사되어 반사되고, 검사대상물(333)에서 반사된 빛은 재귀반사판(331)에서 재귀반사된 후 검사대상물(333)에 재입사되며, 재입사된 빛은 검사대상물(333)에서 반사되어 카메라(341)로 향하게 된다. 이때 전반사미러(371)는 카메라(341)에 입사되는 빛에 대하여 나이프 에지 역할을 수행하게 된다.

한편, 상기 전반사미러(371)와 함께 특정 파장의 빛을 분할하여 통과시키는 원형 컬러필터가 사용될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 도22에 도시된 본 발명에 따른 제13실시예는 하프미러를 사용하지 않기 때문에 광손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 광학장치 구조가 간단하여 하나의 카메라 모듈로 구성할 수 있다. 한편, 도 22에 도시된 제 13실시예는 일정 영역을 촬영하는 영역 카메라에 대하여 설명하였으나, 이러한 구조의 간소화를 통한 하나의 카메라 모듈 구성은 검사대상물을 라인스캔하는 라인 카메라에 대하여도 동일하게 적용될 수 있다.

또한, 도 23은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제14실시예를 도시한 도면으로서, 도 22의 제13실시예가 투명 검사대상물을 촬영하는 영상촬영장치인데 반하여, 제14실시예는 불투명 검사대상물을 촬영하는 영상촬영장치를 도시한 것이다. 따라서, 카메라(341)는 동일한 구성을 가지므로, 이에 대해서 동일한 부호를 부가하고 상세한 설명을 생략한다.

도 24는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제15실시예에 적용되는 Cranz-Schardin 카메라의 원리를 나타낸 도면으로서, 다중 섬광 카메라(Multiple Sparks Camera)의 원리를 적용한 것이다.

도 24를 참조하면, Cranz-Schardin 카메라는 다수의 광원들이 순차적으로 발광(이하, “순차광원”이라 함)하면서 고속현상을 관찰할 수 있는 카메라이다. 즉, 필드렌즈(403)에 의하여 순차광원(401)의 영상이 다수의 결상렌즈들(405) 각각에 맺히게 하여, 순차광원(401)에서 출발한 각각의 빛이 검사대상물(409, Test event)의 영상을 각각의 결상렌즈들(405)을 통하여 배경(407, Image plane)에 나타내게 된다.

다중 섬광 카메라에서는 광원이 순차적으로 짧게 발광하는 그 순차 간격이 촬영속도가 되고 광원의 각 발광시간은 노출시간이 된다. 예를 들어 광원이 2㎲ 간격으로 순차적으로 발광된다면 매초당 500,000frame/sec의 속도로 촬영되고, 발광시간이 100㎱ 였다면 그 시간이 노출시간이 되는 것이다.

따라서 Cranz-Schardin 카메라는 도 24에 도시된 바와 같이, 검사대상물이 자체 발광하거나 불투명한 경우에는 영상을 촬영할 수 없으며, 투명한 유리나 플라스틱과 같은 투명체의 파괴 및 결점의 형상 등을 동적으로 촬영하는데 유용하다.

도 25a는 도 24의 Cranz-Schardin 카메라의 원리를 적용한 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제15실시예를 나타낸 도면이고, 도 25b는 도 25a의 구성을 입체적으로 나타낸 도면이다.

도 25a 및 도 25b를 참조하여 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제15실시예를 설명하면, 도시된 바와 같이 LED 배열에 의하여 구성될 수 있는 다중 광원(411, Multiple Light Source)과, 이를 검사대상물(419, Transparent 또는 reflection Sample)로 반사시키는 하프미러(413, Half Mirror)와, 검사대상물을 투과한 빛을 재귀반사시키는 재귀반사판(415) 및 상기 재귀반사판(415)에서 재귀반사되어 검사대상물(419)을 통과하여 입사되는 각각의 빛들을 각각 결상시켜 영상을 촬영하는 다중 CCD 카메라(417)로 구성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제15실시예에 따른 영상촬영장치는 순차적으로 발광하는 다중 광원(411)에 의하여 재귀반사판(415)으로부터 재귀반사되는 빛을 이용함으로써, 검사대상물(419)을 고속으로 촬영할 시 대형렌즈 없이도 대형의 유리기판과 같은 검사대상물을 간단한 구조로 선명하고 더욱 정밀하게 촬영할 수 있다.

도 26a 및 도 26b는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제16실시예를 도시한 도면으로서, 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제16실시예는 도 26a 및 도 26b에 도시된 바와 같이, 유리에 일정한 충격을 주어 유리의 약한 부분을 사전에 찾아내는 LCD글래스와 같은 투명기판의 충격시험장치에 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명의 제16실시예에 따른 영상촬영장치는 검사대상물인 테스트 글라스(509)에 충격을 가하기 위해 미리 계산된 만큼의 에너지를 발생시키는 솔레노이드(Solenoid) 또는 에어 건(Air gun)(511)과, 발생된 충격량을 측정하기 위하여 금속볼(515)의 속도를 레이저(513)를 이용하여 측정하는 속도센서(517) 및 이들을 제어하고 데이터를 수집 및 처리하는 제어부(519)를 포함하는 충격수단(510)이 기본적으로 구비된다.

도시된 바와 같이 상기 충격수단(510)에 의하여 진동하는 검사대상물(509)을 측정하기 위하여, 본 발명의 제16실시예에 따른 영상촬영장치는 광원(501)과, 이를 검사대상물(509)로 반사시키는 하프미러(503)와, 검사대상물(509)을 투과한 빛을 재귀반사시키는 재귀반사판(505) 및 상기 재귀반사판(505)에서 재귀반사되어 검사대상물(509)을 통과하여 입사되는 빛을 결상시켜 영상을 촬영하는 CCD 카메라(507)로 구성된다.

이때, 본 발명의 제16실시예에서는 충격에 의하여 검사대상물(509)이 고속으로 진동하므로, 이 고속진동을 촬영하기 위하여 상기 제15실시예에서 사용되는 LED 배열에 의하여 구성될 수 있는 다중 광원(Multiple Light Source)과, 검사대상물을 통과하여 입사되는 빛, 즉 다중 광원을 구성하는 각각의 광원의 빛을 결상렌즈(objective lens)에 각각 결상시켜 영상을 촬영하기 위한 초고속 디지털 카메라가 사용된다.

도 26a 및 도 26b의 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제16실시예에 의해 촬영된 영상을 도 27에 나타내었다. 도 27에 도시된 바와 같이 본 발명의 제16실시예에 따른 영상촬영장치는 충격에 의하여 진동하는 검사대상물에 순간적으로 나타나는 충격파의 전파 과정이나 결점을 선명하고 정밀하게 고속으로 촬영할 수 있다.

도 28은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제17실시예를 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 제17실시예에 따른 영상촬영장치는 빛의 투과율을 서로 달리한 패턴을 반복적으로 형성시킨 그리드(525, Grid)를 재귀반사판(527)과 검사대상물(529)의 사이에 위치시켜 모아레 효과를 유발시킨다.

이에 따라, 본 발명의 제17실시예에 따른 영상촬영장치는 검사대상물(529)의 표면특성에 따라 적절한 주파수를 선택하고, 그리드(525)를 형성하는 서로 다른 투과율을 갖는 제1패턴 및 제2패턴의 간격을 조정함으로써, 검사대상물(529)의 표면 형상에 따라 패턴이 변형되도록 한다. 따라서 본 발명의 제17실시예에 따른 영상촬영장치는 검사대상물(529)의 전체적인 변형량을 포함하는 영상을 촬영할 수 있으며, 미세한 결점뿐만 아니라 큰 변형의 결점형태도 정밀하게 촬영할 수 있다.

도 29는 도 28의 본 발명에 따른 영상촬영장치의 제17실시예에 의해 촬영된 영상을 나타낸 도면으로서, 도 29에 도시된 바와 같이 본 발명의 제17실시예에 따른 영상촬영장치는 표면특성이 거울과 같은 검사대상물에 대해서도 큰 결점과 전체적인 변형량을 영상으로 촬영할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상촬영장치는 재귀반사판을 이용하여 검사대상물을 투과 및/또는 검사대상물에 반사되는 빛을 재귀반사시키고, 나이프 에지를 이용하여 재귀반사판으로부터 재귀반사되는 빛을 정량화하는 레트로 슈리렌 효과에 의하여 검사대상물 자체의 형상뿐만 아니라 검사대상물의 결점도 선명하고 정밀하게 촬영할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 영상촬영장치는 전술한 실시예들에서 제시한 결상조명부 및 재귀반사판의 다양한 배합과, 다수의 서로 다른 파장을 갖는 광원 및 다이크로익 미러의 조합, 그리고 전반사 미러, 컬러필터를 나이프 에지로 사용하는 다양한 변형들을 통해 어떠한 경우에도 선명하고 정밀한 영상을 촬영할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 영상촬영장치는 Cranz-Schardin 카메라, 초고속 카메라, 글라스 충격시험장치, 모아레 패턴 등 종래의 기술을 접목하여 더욱 다양한 변형이 가능하다.

더하여, 이하에서는 도 30 및 도 31을 참조하여, 광원 마스크를 이용하여 광원의 형태를 다양하게 변형시키고, 이에 상응하여 나이프 에지의 형태 및 성질을 다양하게 변형시킴으로써, 전술한 본 발명에 따른 영상촬영장치의 실시예들이 더욱 다양하게 변형될 수 있음을 설명할 것이다.

도 30은 본 발명에 따른 영상촬영장치의 라인 스캔에 사용되는 광원 마스크 및 나이프 에지와 그 효과를 나타낸 도면이고, 도 31a 및 도 31b는 본 발명에 따른 영상촬영장치의 에어리어 스캔에 사용되는 광원 마스크 및 나이프 에지와 그 효과를 나타낸 도면이다.

먼저, 도 30을 참조하여 라인 스캔에 사용되는 본 발명에 따른 영상촬영장치에 적용될 수 있는 다양한 형태의 광원과 나이프 에지의 조합의 특징을 설명한다.

도 30의 (a)는 광원의 마스크의 개구부가 핀홀(Pin hole) 형태인 것을 도시하고, (b)는 판형상의 슬릿(Slit) 형태인 것을 도시하며, (c)는 녹색광원과 적색광원을 갖는 형태를, (d) 및 (e)는 광원의 형태가 마스크에 의하여 다양한 형태로 변형이 가능함을 각각 나타낸 것이다. 도 30에 도시한 광원의 다양한 변형예들은 라인 스캔 영상촬영장치뿐만 아니라 에어리어 스캔 영상촬영장치에서도 사용될 수 있으나, 설명의 편의를 위하여 라인 스캔 영상촬영장치에서 사용될 수 있는 대표적인 변형예들을 도시한 것이다.

도 30에 도시된 바와 같이 다양한 광원에 대하여 핀홀상의 나이프 에지(a) 또는 판형상의 나이프 에지(b)를 사용하게 되면, 검사대상물의 이물질의 상은 CCD에 형성될 시 나이프 에지에 의하여 CCD에 입사되는 광량이 정량적으로 변화될 수 있으므로 그라디언트 변화량의 조절이 가능하여 더욱 선명하고 정밀한 영상을 촬영할 수 있게 된다. 이때, 핀홀상의 나이프 에지에 비하여 판형상의 나이프 에지가 광량의 정량적인 변화를 계산하는데 조금 더 용이할 수 있다.

도 30에서 핀홀형상의 나이프 에지(a)(이때 나이프 에지의 직경은 광원 마스크의 핀 홀의 직경보다 작다)를 사용하면, 나이프 에지(a)에 의하여 재귀반사판에서 반사되어 CCD에 입사되는 조명이 제한되게 된다. 따라서 CCD에 형성된 이물질에 대한 상의 밝기가 감소되는 반면 슈리렌 효과에 의하여 상의 그라디언트가 증가하게 되어 상의 선명도가 향상된다. 도 30의 판형상(a)의 나이프 에지의 상단이 광축과 일치하게 설치되면, 광원에 의한 조명은 광축을 중심으로 상부는 어둡게 형성되고, 하부는 밝게 형성된다.

또한 CCD에 형성된 원래의 이물질의 상은 어두운 부분과 밝은 부분이 형성되어 있으나, 형성된 상의 어두운 부분과 조명의 밝은 부분이 합해지는 경우 상의 민감도 즉, 광량의 그라디언트가 커지게 되고, 마찬가지로 상의 밝은 부분과 나이프 에지에 의하여 조명이 어두운 부분과 결합할 때 상의 광량의 그라디언트가 커지게 되어 선명한 영상을 얻을 수 있게 된다.

위 과정에서 상의 어두운 부분과 나이프 에지에 의하여 어두운 조명이 맞나게 될 때 더욱 어두워 지고, 상의 밝은 부분과 나이프 에지에 의하여 어두운 조명이 맞나게 되어 상이 더욱 밝아져 광점을 형성하게 되는 경우도 있으나, 나이프 에지를 반대로, 즉 나이프 에지의 하단이 광축과 일치하게 설치하여 촬영하여 반대의 경우의 이미지를 획득할 수 있으며, 이와 같이 나이프 에지를 정위치(상단이 광축과 일치하게)와 반대위치(하단이 광축과 일치하게)로 설치한 영상들을 획득하고, 이들 영상들이 일정한 TH(threshold)를 초과하게 되면 초과한 영역을 배제한 합성영상을 획득함으로써 보다 선명한 3차원 영상을 획득할 수 있다.

도 30의 나이프 에지(c)는 나이프 에지가 광축에 설치되는 흑색 띠와, 흑색 띠의 상부에 형성된 녹색과 하부에 형성된 청색 띠와, 녹색 띠의 상부에 형성된 적색 띠와 청색띠의 하부에 형성된 노란 띠로 각각 동일색상의 광만을 통과시키는 칼라필터 형태로 이루어져 있음을 도시하고 있다.

광원 마스크를 직사각형 형태로 통과한 빛은 결국 재귀반사판에서 반사되어 투명체의 검사대상물를 투과하여 나이프 에지(c)와 같은 여러색으로 이루어진 칼라필터로 형성된 나이프 에지를 투과하여 CCD에 촬영된다.만일 검사대상물에 이물질이 존재하지 않는다면 도 30의 광원 마스크(b)를 통과한 빛은 칼라필터인 나이프 에지(c, 이때 광원 마스크의 직사각형의 넓이가 나이프 에지의 검은 띠의 면적과 같거나 커야한다)를 통과할 때, 나이프 에지에 입사되는 빛은 전부 나이프 에지에서 차단되게 되어 CCD에 입사되는 조명은 존재하지 않게 되어 결국 CCD에 상이 형성되지 않는다.

만일 검사대상물에 대칭형상으로 형성된 이물질이 존재한다면, 재귀반사판에서 이물질에 입사되어 반사된 빛이 나이프 에지의 검은 띠 부분 이외의 나머지 색상 띠 부분에 입사되고 통과되어 CCD에 상이 형성된다.

이때 이물질의 구배가 작은 경우에 이물질의 상은 청색과 녹색의 조합된 색상으로 이루어지며, 이물질의 구배가 큰 경우에는 이물질의 상은 적색과 노란색의 조합으로 이루어지게 된다.

또한, 이물질이 대칭형상이 아닌 경우 비대칭의 형상에 따라서 재귀반사판에서 표면변형 에 입사되어 반사된 빛은 나이프 에지의 특정 칼라 띠에 편중되어 통과하게 되고, 비대칭의 정도에 따라 특정 색상으로 편중되게 CCD의 상을 형성하게 된다.

한편, 도 30의 마스크(c)와 마스크(a), (b), (d), (e)를 대비할 때, 마스크(c)는 컬러로 광량의 변화를 표시하는 반면에 다른 광원들은 그레이스케일로 광량의 변화를 표시하는 점에서 차이가 있다. 컬러로 광량의 변화를 표시하는 경우에는 그레이스케일로 광량의 변화를 표시하는 경우에 비하여 직관적으로 시각적 영상정보를 전달해줄 수 있다.

마찬가지로, 도 30의 나이프 에지(a), (b)와 대비할 때 나이프 에지(c)는 컬러로 광량의 변화를 표시함으로써 그레이스케일로 광량의 변화를 표시하는 경우에 비하여 직관적으로 시각적 영상정보를 전달해줄 수 있으며, 그라디언트 변화량을 컬러로 표시함으로써 좀 더 구체적인 영상정보를 제공할 수 있다.

다음으로, 도 31a 및 도 31b를 참조하여 에어리어 스캔에 사용되는 광원 마스크 및 나이프 에지와 그 효과를 살펴보면, 먼저 도 31a의 (a)는 원형 개구부를 갖는 광원 마스크를 도시한 것이고, (b)는 원형 띠의 할당된 영역에 따라서 색상이 다르게 할당된 일종의 칼라필터로 이루어진 광원 마스크를, (c)는 동심원을 형성하나 직경이 색상에 따라서 다르게 형성된 일종의 칼라필터인 광원 마스크를, (d)는 판형상의 할당 영역에 따라 색상이 다르게 할당된 칼라필터인 광원 마스크를 도시한 것이다.

또한, 도 31b의 (e) 및 (f)는 컬러필터 나이프 에지를 사용하는 경우를 보인 도면으로서,도 31b의 (e)와 같은 나이프 에지를 사용하는 경우에는, 검사대상물에 이물질이 없는 경우에 재귀반사판에서 반사된 빛은 나이프 에지의 정중앙을 중심으로 통과하기 때문에 CCD에 입사되는 조명원은 존재하지 않게 되고, 표면 변형 이 있는 경우에는 이물질의 대칭성, 비대칭성과 이물질의 구배에 따라서 CCD에 입사되는 조명원은 달라지므로 형성된 상의 색상에 따라서 이물질의 형상이 다르게 촬영된다.

마찬가지로 도 31b의 (f)와 같은 나이프 에지를 사용하는 경우에 검사대상물에 이물질이 없는 경우에 재귀반사판에서 반사된 빛은 나이프 에지의 정중앙을 통과하게 되어 결국 녹색광만이 CCD에 입사되는 조명원으로 되지만, 검사대상물에 이물질이 존재하게 되면 이물질에 의하여 굴절되는 빛의 정도에 따라서 CCD의 상이 다르게 형성되고, 색상을 분석함으로써 이물질의 형상과 이물질의 높이 등을 정밀하게 산출할 수 있다.

도 32는 전술한 본 발명에 따른 영상촬영장치의 다양한 실시예들에 의하여 촬영된 SPI(Sold Paste Inspection) 영상을 보인 도면으로서, 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 영상촬영장치는 Solder Paste의 실제이미지를 촬영한 2차원 실영상(a) 및 2차원 실영상(a)에 대하여 첨단부의 난반사(Specular)뿐만 아니라 음영영역(Shadow Area)에 대한 영향을 제거한 그레이영상(b)을 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 영상촬영장치는 서로 다른 파장을 갖는 복수의 광원들, 이중광원, 마스크 또는 나이프 에지에 컬러필터를 적용함과 아울러 영상처리에 의한 결과값으로 각각의 Sloder Paste에 대하여 정밀한 3차원 컬러이미지(c1, c2, c3)를 선명하게 제공한다. 이에 따라 정밀하고 명확하게 촬영된 Solder Paste의 전체 결과값 (d)을 획득할 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 이상에서 설명한 본 발명은 상기 구성의 일부 또는 전부에 의해 구현될 수 있으며, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.

9: 스크린 13:나이프 에지 15: 필드 렌즈
21:결상렌즈 23:CCD 25: 광원
29: 하프미러 31, 207, 209: 재귀반사판
41, 211:검사대상물 33, 213: 마스크
201: 중앙 결상조명부 203: 우측 결상조명부
205: 좌측 결상조명부

Claims

검사대상물을 촬영하기 위한 카메라;
상기 카메라의 광축과 평행한 빛이 상기 검사대상물에서 반사되어 입사될 때 재귀 반사시키는 재귀반사판; 및
상기 재귀반사판으로부터 재귀 반사되어 상기 검사대상물에 입사되고, 상기 검사대상물에 재반사되어 상기 카메라에 입사될 때, 상기 카메라에 입사되는 광의 양을 조절하는 나이프 에지(knife edge)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
청구항 1에서, 상기 카메라와 상기 검사대상물 사이에 설치되어, 상기 검사대상물에서 입사되는 빛을 마스킹(Masking)하는 개구부를 갖는 마스크(Mask)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
청구항 1에서, 상기 카메라의 광축과 평행한 빛은 상기 카메라 광축에 경사진 광축의 광을 출사하는 광원과 상기 광원의 출사광을 상기 카메라 광축과 평행하게 반사시키는 하프 미러에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
검사대상물을 촬영하기 위한 카메라;
상기 카메라의 광축과 평행한 빛이 상기 검사대상물에 입사되고, 상기 검사대상물에서 반사되어 입사될 때 재귀 반사시키는 재귀반사판; 및
광원으로부터 출사되는 빛을 상기 카메라 광축과 평행한 빛으로 반사시키고, 상기 재귀반사판으로부터 재귀 반사된 빛이 상기 검사대상물에 재반사되어 상기 카메라에 입사될 때 상기 카메라에 입사되는 광의 양을 조절하는 전반사 미러(Full Mirror)로 이루어진 나이프 에지(knife edge)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
제 4항에 있어서, 상기 나이프 에지는,
상기 광원이 상기 카메라의 광축에 소정 각도로 설치될 시, 상기 광원의 광을 상기 카메라 광축과 평행하게 반사시키는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
청구항 5에서, 상기 나이프 에지는 상기 카메라의 조리개 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
청구항 1 또는 청구항 5에서, 상기 나이프 에지는,
상기 카메라에 입사되는 광의 일부를 차단하거나, 상기 카메라에 입사되는 광 중 일부 파장의 광만을 통과시켜 광량을 조절하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
검사대상물의 수직 축의 좌우에 각각 적어도 하나 이상 설치되는 좌측 카메라 및 우측 카메라;
상기 좌측 카메라 및 상기 우측 카메라의 각각의 광축과 평행하게 광을 출사하여 상기 검사대상물에 입사되도록 하는 적어도 하나 이상의 좌측 광원 및 우측 광원; 및
상기 좌측 광원 및 상기 우측 광원에서 각각 출사되어 상기 검사대상물에서 반사되는 광을 상기 검사대상물로 재귀반사시켜 상기 좌측 카메라 및 우측 카메라에 입사되도록 상기 수직 축의 좌우측에 설치되는 적어도 하나 이상의 좌측 재귀반사판 및 우측 재귀반사판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
청구항 8에서, 상기 검사대상물의 수직 축상에 설치되는 중앙 카메라 및 상기 중앙 카메라의 광축과 평행하게 광을 출사하는 중앙 광원;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
청구항 9에서, 상기 중앙 광원, 상기 좌측 광원 및 상기 우측 광원은 서로 다른 파장을 갖는 광을 출사하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
청구항 10에서,
상기 중앙 광원, 좌측 광원 및 우측 광원은
상기 중앙 카메라, 좌측 카메라 및 우측 카메라에 각각 장착되어, 중앙 결상조명부, 좌측 결상조명부 및 우측 결상조명부를 형성하며,
상기 중앙 결상조명부, 상기 좌측 결상조명부 및 상기 우측 결상조명부는 하프미러를 구비하여 카메라의 광축과 광원의 광축을 일치시키는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
청구항 11에서,
상기 좌측 재귀반사판 및 우측 재귀반사판이 상기 수직 축의 좌우에 대칭으로 설치될 시, 상기 좌측 재귀반사판 및 우측 재귀반사판의 반사광축에 경사지게 설치되는 상기 좌측 결상조명부 및 우측 결상조명부의 광을 상기 반사광축과 평행하게 반사시키도록 상기 좌측 광원의 광은 반사시키고, 상기 우측 광원의 광은 통과시키도록 상기 수직 축의 좌측에 설치되는 좌측 다이크로익 미러(Dichroic Mirror) 및 상기 좌측 광원의 광은 통과시키고, 상기 우측 광은 반사시키도록 상기 수직 축의 우측에 설치되는 우측 다이크로익 미러;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
청구항 12에서,
상기 좌측 재귀반사판 및 상기 우측 재귀반사판은 상기 수직 축에 대하여 서로 다른 각도로 설치되는 다수의 좌측 서브재귀반사판들 및 다수의 우측 서브재귀반사판들을 포함하고,
상기 좌측 결상조명부 및 상기 우측 결상조명부는 광을 상기 다수의 좌측 서브 재귀반사판들 및 상기 다수의 우측 서브재귀반사판들의 반사광축에 각각 평행하게 반사시키도록 각각 다수의 좌측 서브결상조명부들 및 다수의 우측 서브결상조명부들을 포함하며,
상기 좌측 다이크로익 미러 및 상기 우측 다이크로익 미러는 상기 다수의 좌측 서브재귀반사판들 및 상기 다수의 우측 서브재귀반사판들의 반사광축에 각각 설치되어, 상기 수직축을 중심으로 동일측 서브결상조명부들의 광은 반사시키고, 상대측 서브결상조명부들의 광은 통과시키도록 각각 다수의 좌측 서브다이크로익 미러들 및 다수의 우측 서브다이크로익 미러들로 구성되는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
청구항 11에서, 상기 좌측 결상조명부 및 상기 우측 결상조명부는,
서로 다른 파장을 갖는 복수의 광원들을 각각 동일한 수로 구비하고, 상기 복수의 광원들을 순차적으로 점멸할 시 서로 다른 파장의 광들을 각각 출사하며,
상기 서로 다른 파장을 갖는 광들에 대하여 상반된 반사 및 통과 특성을 갖는 다이크로익 미러를 구비하여, 상기 복수의 광원들이 순차적으로 점멸될 시 동일한 광축으로 상기 서로 다른 파장을 갖는 광을 출사하는 상기 복수의 광원들의 광축을 일치시키는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
청구항 14에서,
상기 좌측 재귀반사판 및 우측 재귀반사판이 다수의 좌측 서브재귀반사판들 및 다수의 우측 서브재귀반사판들로 구성되어, 상기 수직 축에 대하여 서로 다른 각도로 설치되고,
상기 다수의 좌측 서브재귀반사판들 및 상기 다수의 우측 서브재귀반사판들의 반사광축에 각각 설치되는 다수의 좌측 서브다이크로익 미러들 및 다수의 우측 서브다이크로익 미러들로 구성되는 좌측 다이크로익 미러(Dichroic Mirror) 및 우측 다이크로익 미러를 구비하여,
상기 좌측 결상조명부 및 우측 결상조명부가 상기 좌측 재귀반사판 및 우측 재귀반사판의 반사광축에 경사지게 설치될 시, 상기 좌측 결상조명부 및 우측 결상조명부의 서로 다른 파장을 갖는 광들을 각각 상기 다수의 좌측 서브재귀반사판들 및 다수의 우측 서브재귀반사판들의 반사광축들에 각각 평행하게 반사시키도록 하나의 파장을 갖는 광은 반사시키고, 다른 하나의 파장을 갖는 광은 통과시키는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
검사대상물의 수직 축의 상부에 설치되는 카메라;
상기 검사대상물의 영상촬영을 위한 광을 출사하는 광원;
상기 광원의 광을 집광시키는 집광렌즈;
상기 집광렌즈를 통해 모아진 광을 전반사시켜 상기 검사대상물에 조사하는 전반사 미러;
상기 전반사 미러와 상기 검사대상물의 사이에 위치하여, 상기 전반사 미러에서 전반사되는 광을 통과시키도록 중앙에 원형 개구부를 형성하고, 상기 검사대상물에 조사되어 반사되는 광을 재귀 반사시키는 재귀반사판; 및
상기 재귀반사판에서 재귀 반사되고, 상기 검사대상물에서 재 반사되어, 상기 재귀반사판의 원형 개구부를 통해 입사되는 광을 상기 카메라에 결상시키는 결상렌즈;로 구성되는 영상촬영장치.
청구항 16에서, 상기 전반사 미러는,
상기 재귀반사판의 원형 개구부를 통해 입사되는 광을 일부 차단하는 나이프 에지로 동작하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
검사대상물의 수직 축에 대하여 경사진 광축을 갖도록 상기 수직축에 대하여 대칭으로 각각 설치되는 복수의 카메라들;
상기 카메라들의 각각의 광축에 경사지게 광을 출사하는 복수의 광원들;
상기 광원들의 광을 각각 집광시키는 복수의 집광렌즈들;
상기 집광렌즈들을 통해 모아진 광을 상기 카메라들의 광축에 평행하게 전반사시켜 상기 검사대상물에 조사하는 복수의 전반사 미러들;
상기 복수의 전반사 미러들과 상기 검사대상물의 사이에 각각 위치하며, 중앙에 원형 개구부가 형성되어 상기 복수의 전반사 미러들에서 각각 전반사되는 광을 통과시키면서 상기 검사대상물에 조사되어 반사되는 광을 재귀 반사시키는 복수의 재귀반사판들; 및
상기 복수의 재귀반사판들에서 재귀 반사되고, 상기 검사대상물에서 재 반사되어, 상기 재귀반사판들의 원형 개구부를 통해 입사되는 광을 상기 카메라들에 각각 결상시키는 결상렌즈들을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
제 18항에 있어서, 상기 복수의 전반사 미러들은,
상기 복수의 재귀반사판들의 원형 개구부를 통해 입사되는 광을 각각 일부 차단하는 나이프 에지로 동작하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
검사대상물의 수직 축의 상부에 설치되는 카메라;
상기 검사대상물의 영상촬영을 위한 광을 출사하는 광원;
상기 광원의 광을 집광시키는 집광렌즈;
상기 집광렌즈를 통해 모아진 광을 상기 검사대상물에 반사시키는 전반사 미러;
상기 전반사 미러와 상기 검사대상물의 사이에 위치하여, 상기 전반사 미러에서 전반사되는 광을 통과시키도록 중앙에 원형 개구부를 형성하고, 상기 검사대상물에 조사되어 반사되는 광을 재귀 반사시키는 재귀반사판;
상기 재귀반사판에서 재귀 반사되고, 상기 검사대상물에서 재 반사되어, 상기 재귀반사판의 원형 개구부를 통해 입사되는 광을 상기 카메라에 결상시키는 결상렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
청구항 20에서, 상기 전반사 미러는 상기 카메라에 결상시키는 결상렌즈에 입사되는 빛의 일부를 차단시키는 나이프 에지로 동작하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
검사대상물의 영상촬영을 위한 광을 출사하는 광원, 상기 광원의 광을 집광시키는 집광렌즈, 상기 집광렌즈의 초점거리에 설치되며 중앙에 개구부가 형성된 조명 마스크 및 상기 조명 마스크를 통해 입사되는 상기 집광렌즈를 통해 모아진 광을 반사시켜 상기 검사대상물에 조사하는 하프미러를 포함하는 외부조명부;
상기 하프미러에서 반사되고, 상기 검사대상물에 조사되어 반사 및 투과되는 광을 재귀 반사시키는 재귀반사판; 및
상기 재귀반사판에서 재귀 반사되고, 상기 검사대상물에서 재 반사 및 투과되어 입사되어 상기 하프미러를 투과하는 광을 결상시키는 결상렌즈, 상기 결상렌즈의 초점위치에 설치되어 상기 결상렌즈에서 모아진 광의 일부를 차단하는 나이프 에지, 상기 나이프 에지에서 차단되지 않은 광을 결상하는 촬상부로 이루어지는 카메라를 포함하는 영상촬영장치.
검사대상물의 영상촬영을 위한 광을 출사하는 광원과, 상기 광원의 광을 집광시키는 집광렌즈 및 상기 집광렌즈의 초점거리에 설치되며 중앙에 개구부가 형성된 조명 마스크를 포함하는 상부조명;
중앙에 원형 개구부가 형성되며 상기 검사대상물에 조사되어 반사 및 투과되는 광을 재귀 반사시키는 재귀반사판; 및
상기 재귀반사판에서 재귀 반사되고, 상기 검사대상물에서 재 반사되어, 상기 재귀반사판의 원형 개구부를 통해 입사되는 광을 결상시키는 결상렌즈와, 상기 조명 마스크를 통해 입사되는 상기 집광렌즈를 통해 모아진 광을 전반사시켜 상기 검사대상물에 조사하고, 상기 결상렌즈의 초점위치에 설치되어 상기 결상렌즈에서 모아진 광의 일부를 차단하는 나이프 에지로 기능하는 전반사 미러 및 상기 나이프 에지에서 차단되지 않은 광을 결상하는 촬상부를 포함하며, 상기 상부조명을 상기 전반사 미러의 상부에 장착한 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
검사대상물에 순차적으로 광을 입사시키는 다중배열광원;
상기 다중배열광원의 각각의 광축과 평행한 축으로 상기 검사대상물을 촬영하기 위한 다중배열렌즈를 갖는 다중촬상카메라;
상기 다중배열광원이 상기 다중촬상카메라의 광축에 소정 각도로 설치될 시, 상기 다중배열광원의 광을 상기 다중촬상카메라의 광축과 평행하게 반사시키는 하프미러; 및
상기 다중배열광원에 의하여 상기 검사대상물에 입사되어 반사 및 투사된 빛을 재귀 반사시키는 재귀반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
검사대상물을 촬영하기 위한 초고속 디지털 카메라;
상기 초고속 디지털 카메라의 광축과 평행한 광축을 갖는 광원;
상기 검사대상물에 충격을 가하여 상기 검사대상물을 진동시키는 충격수단; 및
상기 광원에 의하여 출사되는 광을 상기 충격수단에 의하여 진동하는 상기 검사대상물에 입사되어 반사 및 투사된 빛을 재귀 반사시키는 재귀반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
청구항 25에서, 상기 광원은 상기 카메라 광축과 경사진 광을 순차적으로 점멸하여 출사하는 다중배열LED들과 상기 다중배열LED의 출사광을 상기 카메라 광축에 평행으로 반사시키는 하프미러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.
검사대상물을 촬영하기 위한 카메라와, 상기 카메라에 장착되어, 상기 카메라의 광축과 일치하는 광을 상기 검사대상물에게 출사하는 광원으로 구성되는 결상조명부;
상기 결상조명부에 의하여 상기 검사대상물에 입사되어 반사 및 투사된 빛을 재귀 반사시키는 재귀반사판; 및
상기 검사대상물과 상기 재귀반사판 사이에 위치하고, 모아레 패턴을 형성하기 위하여, 광의 투과율을 서로 달리한 패턴을 반복적으로 형성시킨 그리드(Grid);
상기 재귀반사판으로부터 재귀 반사되어 상기 검사대상물에 입사되고, 상기 검사대상물에 반사 및 투사되어 상기 카메라에 입사되는 광의 초점에 위치하여, 상기 카메라에 입사되는 광의 양을 조절하는 나이프 에지(knife edge)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상촬영장치.