KR101517097B1 - 평판패널 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판패널에서 투과되거나 반사된 빛을 재귀반사판을 이용하여 다시 평판패널에 입사시키고, 평판패널의 변형부에서 불규칙하게 반사 굴절되는 광을 나이프 에지로 차단시켜 결상시킴으로써 민감도가 높으며 관찰자가 착용할 수 있도록 고글형태로 구성되는 평판패널 검사장치를 개시하고 있다.

Description

평판패널 검사장치{inspecting machine for flat panel}

본 발명은 불투명 또는 투명체의 피검 대상인 평판패널 표면 또는 내부에 형성된 불량요소를 검사하는 평판패널 검사장치에 관한 것이다.

반도체에 필수적으로 사용되는 웨이퍼, LCD 패널,자동차용 도장 철판등에 사용되는 것들은 평면구조를 갖고 있으며, 이들의 불량여부는 최종 생산품의 품질에 지대한 영향을 미친다. 따라서 이들의 불량여부를 검사하는 과정은 생산공정상 매우 중요한 공정이며, 검사장비에 대하여 다양한 발명들이 이루어지고 있다.

도 1은 공개특허 10-2006-0054885(발명의 명칭: 플랫패널용 셀구조 광관련판요소의 검사방법과 그 장치)의 전체 구성을 개시하는 구성도이다. 도 1에 개시되어 있는 바와 같이 평판형 패널을 검사하는 검사장치는 평판 구조의 패널의 로딩/언로딩 스테이지(51)와 검사스테이지(52)가 마련되고, 양 스테이지 사이를 캐리어와 같은 이동수단(55)에 의해 로딩/언로딩 스테이지(51)에 로딩된 패널이 검사 스테이지(52)로 이동된 후, 워크테이블(53)상에 정렬되고 백라이트유닛(54)의 점등시 패널을 투과하는 영상을 카메라로 획득, 처리하여 불량여부를 판별하고 있다. 이와 같이 공개특허 10-2006-0054885에 개시된 발명은 검사 시스템의 부피가 크기 때문에 매우 큰 설치공간을 차지하고 고가이고, 개인이 착용할 수 없기 때문에 관찰자의 육안으로 패널의 불량여부를 직접적으로 검사할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 소형이며 저가로 제작될 수 있는 검사장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 해결과제는 관찰자가 직접 착용할 수 있도록 소형으로 제작될 수 있으며, 정확한 평판 패널을 정밀하게 검사할 수 있도록 하는 검사 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 구체적인 해결수단은 단위길이를 갖는 단위 평판패널들이 주기적으로 반복 이동될 때, 상기 단위 평판패널들을 투과하거나 상기 평판패널에서 반사된 빛을 재귀반사판에 의하여 상기 단위 평판패널에 재귀반사시켜 상기 단위 평판패널을 검사하는 평판패널 검사장치에 있어서: 상기 단위 평판패널에 빛을 발산시키는 적어도 하나 이상의 광원들; 상기 단위 평판패널들의 이동주기를 검출하는 검출수단; 상기 광원들을 상기 검출수단에 의하여 검출되는 이동주기에 동기시켜 상기 광원들을 점멸시키는 조명제어장치; 상기 광원들로부터 발산된 빛의 광축을 따라 상기 단위 평판패널과 결상부들 사이에 설치되는 적어도 하나 이상의 결상렌즈들로 이루어진 결상렌즈군; 상기 단위 평판패널에 형성된 변형부에 의하여 불규칙하게 반사 또는 굴절된 빛이 결상부에 입사되는 것을 차단시키는 나이프 에지(knife edge)를 포함하는 것이다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명은 관찰자가 착용하는 고글형태로 제작되어 편리하게 평판패널을 검사할 수 있도록 한다.

또한 본 발명은 투명 평판패널의 검사시에 평판패널의 표면에서 발생되는 반짝임 현상을 제거할 수 있어 평판패널 내부에 형성된 변형부를 정확히 감지할 수 있도록 한다.

또한 본 발명은 라인단위로 결상되는 것이 아니라 영역단위로 결상되도록 하면서도 높은 그라디언트를 갖도록 함으로써 검사속도와 정확성을 높힐 수 있으며, 관찰자의 피로도를 감소시킬 수 있다.

도 1은 공개특허 10-2006-0054885(발명의 명칭: 플랫패널용 셀구조 광관련판요소의 검사방법과 그 장치)의 전체 구성을 개시하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 적용된 나이프 에지의 효과를 설명하기 위한 구성도이다.도 4는 본 발명에 따른 영상촬영장치에서 3차원 영상을 얻기 위해 검사대상도 5는 본 발명의 제1실시예의 광학계를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예의 구성을 설명하는 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에서 적용되는 스트로보스코브의 원리를 설명하는 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 적용되는 포커싱 슈리렌 효과를 설명하는 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예를 설명하는 구성도이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예를 설명하는 구성도이다.
도 12는 본 발명의 효과를 설명하는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제5실시예의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제6실시예의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제7실시예의 광경로도이다.
도 16은 본 발명의 제8실시예의 광경로도이다.
도 17은 본 발명의 제9실시예의 광경로도이다.
도 18은 본 발명의 제9실시예의 광경로도이다.
도 19는 본 발명의 제10실시예의 사시도이다.
도 20은 본 발명의 제11실시예의 사시도이다.
도 21은 본 발명의 제12실시예의 사시도이다.
도 22는 본 발명의 제13실시예의 광경로도이다.
도 23의 (a)는 점광원 LED의 배치도이고, (b)는 라인 LED의 배치도이다.
도 24의 (a), (b)는 부분 전반사 미러에서 반사되는 광원의 형태를 도시한 구성도이다.
도 25는 본 발명의 제14실시예의 구성도이다.
도 26은 본 발명의 제14실시예가 현장에 설치된 구성도이다.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예의 구성도이다.

제1실시예의 검사장치(100)는 재귀반사판(103)의 설치위치에 따라서 투명체의 평판 또는 불 투명체의 평판을 모두 검사할 수 있는 장치이다. 도 2에 도시된 상태는 불투명체의 평판패널(101)을 검사하기 위하여 재귀반사판(103)이 설치된 상태이다. 투명체의 평판패널을 검사하는 경우에는 재귀반사판(103)이 평판패널(101)을 기준으로 검사장치(100)의 반대편에 설치되고, 도 2에 도시된 바와 같이 불투명체의 평판패널(101)을 검사하는 경우에는 평판패널(101)을 기준으로 검사장치(100)와 같은 쪽에 경사지게 설치된다.

도 2는 검사장치(100)에 의하여 불투명체의 평판패널(101)을 검사하기 위한 구성도로서 검사장치(100)에는 광원(105), (106)이 설치되어 있으며, 광원(105), (106)으로부터 평판패널(101)에 조사된 빛은 평판패널(101)에서 반사되어 재귀반사판(103)에 입사된다.

재귀반사판(103)은 그 특성상 입사된 빛을 다시 입사된 방향으로 반사시키기 때문에 평판패널(101)로부터 재귀반사판(103)에 입사된 빛은 다시 평판패널(101)로 전부 반사되게 되고, 평판패널(101)에서 재반사된 빛은 전부 검사장치(100)에 수광되게 된다.

이와 같이 재귀반사판(103)을 사용하여 입사된 빛을 재반사시키는 경우에는 빛의 손실이 발생하지 않게 되어 작은 광원(105), (106)으로도 효율적으로 평판패널(101)을 검사할 수 있다.

도 3은 본 발명에 적용된 나이프 에지의 효과를 설명하기 위한 구성도이다.

도 3의 (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 변화의 시작점, 즉 변곡점만 어??게 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 있을 뿐, 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 3의 (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 3의 (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 3의 (b)의 광원(25)으로부터 발산되는 빛의 세기가 도 3의 (a)의 광원(25)으로부터 발산되는 빛의 세기와 동일하다고 할 때, 도 3의 (b)에서는 나이프 에지(13)에 의하여 필드 렌즈(15)를 통과하는 빛의 반만이 스크린(9)에 도달하기 때문에 도 3의 (a)에서 스크린(9) 상의 각 점에서의 밝기를 1 단위라 하면 도 3의 (b)에서의 스크린(9)의 각 점에서의 밝기는 0.5 단위가 된다. 도 3의 (a)에서 변형부(11)에 의하여 굴절된 빛은 스크린(9) 상의 다른 점의 밝기를 2 단위로 보강시키게 되나 도 3의 (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 3의 (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 3의 (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 3의 (b)에서와 같이 나이프 에지(13)를 사용하게 되면 검사대상물의 윤곽뿐만 아니라 검사대상물의 영상은 그라디언트가 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 4는 본 발명에 따른 영상촬영장치에서 3차원 영상을 얻기 위해 검사대상물로부터의 반사광을 정량화하는 원리를 도시한 도면이다.

먼저, 도 4는 평판패널(101)의 볼록한 표면의 변형부(39)가 관찰자의 시각을 통과할 때의 반사광의 경로를 도시한 것으로 평판패널(101)은 시각범위를 (가), (나), (다), (라), (마)와 같은 순으로 통과하며, 설명의 편의상 관찰자의 눈이 위치한 곳에 CCD가 설치되었다고 할 때 (가)의 상태는 재귀반사판(31)에서 반사된 빛이 변형부(39)가 없는 부분에서 반사되어 변형되지 않은 CCD 영상 B에서 평균밝기를 갖게 되며, 밝기의 그래프 C에서 중간 밝기와 같은 세기 값을 갖는다.

또한, (나)의 상태는 재귀반사판(103)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(103)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(103)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 변형부(39)가 통과한 상태로 처음 (가)의 상태와 마찬가지의 영상과 그래프를 갖게 된다.

이와 같이 평판패널(101)에서 반사되어 재귀반사판(103)에서 재반사된 빛은 다시 평판패널(101)의 반사위치로 수집되어 다시 평판패널(101)에서 반사되어 CCD에서 촬상되기 때문에 평판패널(101)에 진동이 있는 경우나 경사진 경우에도 선명한 영상을 얻을 수 있다. 또한, 재귀반사판(103)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.

이러한 효과는 CCD 위치에 관찰자의 눈이 위치하게 되는 경우에도 동일하게 얻어지며 관찰자는 변형부(39)를 3차원 적으로 인식하게 되어 즉각적으로 변형부(39)를 검출할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1실시예의 광학계를 도시한 구성도이고, 도 6은 본 발명의 제1실시예에서 나이프 에지의 설치위치를 설명하는 구성도이다.

검사장치(100)의 내부에는 대안렌즈(110)와 대안렌즈 광축상에 두개이상의 대물렌즈(119), (120)로 이루어진 대물렌즈군(118)이 설치되며, 대물렌즈군(118)의 제2주점을 통과하며 대안렌즈(110)의 광축의 수직선 상에 집광렌즈(115)와 광원(105)이 설치된다. 또한 대물렌즈군(118)의 제2주점에는 나이프 에지(knife edge)(113)가 설치되어 평판패널(101)로부터 반사되어 대안렌즈(110) 쪽으로 향하는 광량의 일부를 차단함으로써 평판패널(101)에서 반사되는 광량의 그라디언트(gradient of intencity of light)를 높여 관찰자가 볼 수 있도록 한다.

상기 제2주점에 대하여 도 6을 참고로하여 설명하기로 한다. 통상적으로 렌즈의 색수차등을 제거하여 렌즈 성능을 향상시키기 위해서 단일 렌즈보다는 다수개의 렌즈를 겹쳐서 사용하고, 이때 다수개의 렌즈의 중심을 제2주점이라고 하는데, 즉 초점거리를 정의하는 위치이다. 주로 제2주점에 조리개를 두어 들어오는 광량을 조절하는데 제1실시예에서는 제2주점에 나이프 에지(113)를 설치한다. 다수개의 렌즈들로 이루어진 렌즈군의 초점거리는 렌즈에서 렌즈 곡면을 기준으로 한 원의 중심점까지의 거리를 의미하지만 카메라 렌즈의 초점거리는 무한대에 초점을 맞추었을 때 렌즈의 제2주점과 필름면 사이의 광축상의 거리를 의미한다. 여기서 제2주점이라는 것은 렌즈로 입사한 평행광선의 연장선과 최후 렌즈에서 굴절되어 초점에 모인 광선을 렌즈 쪽으로 연장한 선이 만나는 점에서 수선을 그었을 때 그 수선과 광축이 만나는 점으로 정의된다.

또한 검사장치(100)에는 관찰자의 두 눈의 광축에 설치되는 두 조의 광학계가 설치되지만 동일한 구성을 이루고 있기 때문에 하나의 광학계에 대하여 설명하기로 한다.

광원(105)에서 출사된 빛은 부분 전반사 미러와 나이프 에지 역할을 동시에 행하는 나이프 에지(113)에서 관찰자의 눈의 광축과 평행하게 출사되도록 반사된다. 이때 나이프 에지(113)는 대물렌즈군(118)의 제2주점과 집광렌즈(115)의 초점에 설치되어 입사된 광원(105)의 빛을 관찰자 눈의 광축과 평행하게 반사시켜 평판패널(101)로 향하도록 경사지게 설치되되, 나이프 에지 기능을 수행할 수 있도록 단부가 광축에 가능한 일치하도록 설치되는 것이 바람직하다.

나이프 에지(113)에서 반사된 광원의 빛은 불투명체의 평판패널(101)에 입사되어 반사되고, 평판패널(101)에서 반사된 빛은 재귀반사판(103)에서 재귀반사되어 평판패널(101)에 재입사되고, 재입사된 빛은 평판패널(101)에서 반사되어 관찰자의 눈으로 향하게 되며, 평판패널(101)의 불량부위에 의하여 불규칙하게 반사되는 빛의 일부는 나이프 에지(113)에 의하여 차단되게 되므로 관찰자는 광량의 그라디언트를 크게 감지하게 되어 관찰자는 불량부위를 3차원으로 인식하여 용이하게 검출할 수 있다. 따라서 투명하거나, 반사가 잘되는 평판패널의 표면상태를 세밀하게 볼수 있다.

또한 도 5에서는 평판패널(101)이 불투명체인 것에 대한 구성을 도시하고 있으나, 평판패널(101)이 투명체인 경우 평판패널(101)을 기준으로 관찰자의 눈의 반대편에 재귀반사판(103)을 평판패널(101)과 평행하게 설치하여 평판패널(101)을 투과한 빛이 재귀반사판(103)에서 반사되어 평판패널(101)에 다시 재입사되도록 설치하면 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예의 구성을 설명하는 구성도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에서 적용되는 스트로보스코브의 원리를 설명하는 구성도이다.

도 7에 도시된 제2 실시예에서 평판패널(101)은 동일한 문양이 동일간격으로 반복적으로 인쇄되고 후 공정에 의하여 절단되어 사용되는 것으로 인쇄물, 철강, 제지, 포장, 전선 등에 사용될 수 있는 시료이며, 반복적인 문양의 한 단위를 단위평판패널이라 정의한다.

제2 실시예는 단위평판패널이 균일한 속도로 이동될 때 단위평판패널은 관찰자의 시각을 반복적으로 통과하기 때문에 고정된 위치에서 한 단위평판패널이 통과하는 데 걸리는 시간을 한 주기(T)에 해당하며, 엔코더나 비접촉 엔코더역활을 수행하는 광마우스와 같은 주기검출수단(203)에 의하여 단위평판패널의 이동주기를 검출할 수 있으며, 이 주기에 동기시켜 스토로브(strobe) 조명(201)을 제어하도록 함으로써 일정 속도로 이동하는 단위평판패널(101)을 정지상태로 검사할 수 있도록 한다.

광학계의 구성은 제1 실시예와 동일하기 때문에 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략하기로 한다.

제2 실시예에서 스토로브 조명(201)은 조명제어장치(205)에 의하여 평판패널(101)의 단위평판패널의 이동주기와 동기되어 점멸되므로 도 7에 도시된 바와 같이 단위평판패널에 대한 스토로브스코프의 원리에 의하여 관찰자는 정지영상을 보게 된다.

도 8에서, 8등분된 회전원판이 균일한 속도로 회전할 때 원래의 위치에 돌아올 때 마다 즉 한 주기와 동기시켜 조명장치를 점등시켜 주게 되면 관찰자는 회전원판이 회전상태를 인식하지 못하고 회전원판을 정지된 상태로 인식하게 된다.

제2 실시예는 평판패널(101)의 이동에 의하여 단위평판패널의 위치와 동기되는 주기를 검출하는 주기 검출수단(203)과, 스토로브 조명(201)과, 주기 검출수단(203)에 의하여 검출되는 주기에 따라 스토로브 조명(201)을 점등시키는 조명제어장치(205)와 제1 실시예와 동일한 광학계로 구성된다.

이와 같이 구성되는 제2 실시예에 따르면 단위평판패널이 반복적으로 관찰자의 시각을 통과할 때 관찰자는 단위평판패널이 마치 정지된 상태인 것으로 인식하며 변형부를 3차원적으로 인식하게 되어 용이하게 변형부를 단위평판패널을 검출할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 적용되는 포커싱 슈리렌 효과를 설명하는 구성도이다.

면광원(411)에 의한 빛은 일정 간격으로 슬릿(slit)이 형성된 그리드(413)를 통과한 평행광은 컷 오프 그리드(417)를 통과하여 CCD(419)에 입사된다.

이때 빛을 굴절시키는 변형부(415)가 그리드(413)와 컷오프 그리드(417) 사이에 위치하게 되면 굴절된 빛은 컷 오프 그리드(417)에 막히게 되어 CCD(419)에 입사되지 않게 되어 컷 오프 그리드(417)는 제1 실시예의 나이프 에지와 동일한 효과를 갖게 된다. 이때 CCD(419)가 라인(line) 스캐닝된 영상을 취득하는 것이 아닌 면적형태의 에어리어 스캔 영상을 획득하기 위한 것일 때 변형부(415)가 특정 라인에 위치하는 것이 아니라 스캐닝되는 전체 영역중 임의의 영역에 놓이게 되기 때문에 컷 오프 그리드(417)는 라이프 에지를 전체 영역에 설치한 효과를 얻게 된다.

이와 같이 광역에 대한 영상이 입력되는 관찰자의 눈은 라인 CCD보다는 에어리어 CCD와 같은 역활을 하기 때문에 일정 간격으로 입사되는 평행광을 형성하는 그리드(413)와 컷 오프 그리드(417)에 의하여 평판패널에 대한 변형부를 민감하게 관찰할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제3 실시예의 구성도이다.

제3 실시예는 광이 투과하는 투과 평판패널(501)로부터 충분히 떨어진 위치에 일정 간격으로 슬릿이 형성된 그리드 형 광원을 설치하여 그리드 광원(509)하고, 그리드 광원(509)으로부터 발산된 빛은 평판패널(501)을 통과하여 결상렌즈(imaging lens)(503)에 의하여 초점을 ??게 하고, 초점 위치에 컷-오프 그리드(505)를 설치하여 그리드 광원(509)의 빛을 중첩시킨다. 이때 CCD(507)의 배경은 중첩정도에 따라서 어두운 부분(dark field)과 밝은 부분(bright field)이 정해지게 되고, 평판패널(501)은 결상렌즈(503)에서 가까이 설치되기 때문에 평판패널(501)의 영상은 CCD(507)에서 형성되게 된다.

평판패널(501)에 변형부가 존재하게 되는 경우 밀도구배가 생겨서 들어오는 빛이 굴절되게 되면 CCD(507)에는 민감한 명암의 차이로 결점 또는 변형정도의 정보가 담긴 영상이 획득되게 되며, CCD(507)의 위치에 관찰자의 눈이 위치하게 될 때 관찰자 또한 민감한 명암 차이를 갖는 변형부를 발견하게 된다.

도 10에서, 그리드 광원(509)은 배면에 면광원이 설치되고, 면광원의 전면에 일정 폭(Ho)을 갖는 띠 형상의 그리드가 설치되고, 그리드와 그리드 사이에는 슬릿이 형성되어 면광원으로부터 발산된 빛은 평판패널(501)에 평행하게 입사되며, 컷-오프 그리드(505)는 폭(Hi)을 갖는 그리드와 그리드 사이에 슬릿이 형성되어 빛을 통과시킨다. 이때 컷-오프 그리드(505)의 그리드 폭(Hi)은 그리드 광원(509)의 그리드 폭(Ho)보다 작게 기하학적으로 도시되어 있으나 결상렌즈(503)의 배율을 적용하면 광학적으로는 동일한 크기를 갖게 되어 그리드 광원(509)의 빛은 전부 컷-오프 그리드(505)를 통과하게 된다.

도 11은 본 발명의 제4 실시예를 설명하는 구성도이다.

제4 실시예는 제3 실시예에서 그리드 광원(509) 대신에 입사광을 흡수하는 그리드와 입사광을 재귀반사시키는 재귀반사판이 일정간격으로 설치되는 그리드 형 재귀반사판(603)이 설치되고, 결상렌즈(503)와 컷-오프 그리드(505) 사이에 전반사 부분 미러(605)가 설치되고, 점광원(601)로부터 발산된 빛은 집광렌즈(607)를 통하여 전반사 부분 미러(605)에 입사되고, 전반사 부분 미러(605)에서 반사된 빛은 평판패널(501)을 통하여 그리드 형 재귀반사판(603)에 입사된다. 그리드 형 재귀반사판(603)의 그리드에 입사된 빛은 흡수되게 되고, 재귀반사판에 입사된 빛은 재귀반사되어 평판패널(501)에 다시 입사되게 되어 결국 그리드 형 재귀반사판(603)에서 평판패널(501)로 향하는 빛은 제3 실시예의 그리드 광원(509)과 동일하게 작용한다.

제4 실시예는 고가의 면광원을 필요로하는 제3실시예에 비하여 점광원과 그리드 형 재귀반사판을 사용함으로써 동일한 효과를 갖으면서도 저렴하게 제작될 수 있다.

도 12는 본 발명의 제5 실시예를 설명하는 구성도이다.

제4 실시예는 투명체인 평판패널을 검사하기 위한 장치이나 제5 실시예는 불투명체인 평판패널(101)을 검사하기 위한 장치로서 제4 실시예의 구성원리와 동일한 원리가 적용된다.

점광원(411)의 광은 집광렌즈(413)를 통하여 CCD(401)의 광축에 경사지게 설치된 전반사 부분 미러(407)에서 CCD(401)의 광축과 평행하게 반사되고, 전반사 부분 미러(407)에서 반사된 광은 결상 렌즈(imaging lens)(407)를 통과하여 평판패널(101)에 입사되어 반사된 후 그리드 형 재귀반사판(405)에서 입사되고, 그리드형 재귀반사판(405)에 입사된 광은 재반사되어 평판패널(101)에 재입사되고, 평판패널(101)에서 재반사되어 결상 렌즈(407)와 결상 렌즈(407)의 촛점거리에 설치되는 컷-오프 그리드(cut-off grid)를 통과하여 CCD(401)에 배경을 형성한다. 한편 평판패널(101)의 영상은 결상 렌즈(407)에 의하여 CCD(401)에 형성된다.

도 10에서, 배율M, 그리드 폭Ho, Hi는 다음의 수학식들에 의하여 결정된다.

도 13은 본 발명의 효과를 설명하는 사시도이다.

도 13에 도시된 본 발명의 평판패널 검사장치(100)는 제2 실시예의 주기적으로 점멸되는 광원을 구비한 양안 방식의 검사장치이다.

이와 같이 구성된 평판패널 검사장치(100)는 재귀반사판(103)을 사용하므로 적은 광량으로도 검사가 가능하며, 양안을 사용하여 보기 때문에 관찰자가 입체적으로 변형부를 구분할 수 있으며, 동시에 넓은 면적을 집중해서 볼 수 있다.

또한 반사가 심한 재질의 표면 검사시에 보는 각도에 따라서 변형부의 유형이 달라지거나 사라지는 현상을 방지할 수 있다.

또한 일반 스트로보 방식의 검사장치보다 휴대성이 좋아 자유롭게 시각을 바꾸어 가면서 자동차 도장상태, 판금 후 상태 등을 검사하는 데 유용하게 사용할 수 있다.

도 14는 본 발명의 제5실시예의 사시도이다.

도 2에 도시된 제1실시예의 검사장치(100)는 재귀반사판(103)이 검사장치(100)와 분리되어 설치되지만 제5실시예의 검사장치(170)는 검사장치의 본체(171)에 재귀반사판(173)이 설치된 것이다.

도 15는 본 발명의 제6실시예의 사시도이다.

제6실시예의 검사장치(180)는 검사장치 본체(181)에 재귀반사판(183)이 설치된 것으로, 작고 세밀한 평판패널을 검사할수 있도록 구성된 것이다.

제5, 6실시예의 작동원리는 제1 내지 4의 실시예와 동일한 것으므로 이에 대한 상세한 설명을 약하기로 한다.

도 16은 본 발명의 제7실시예의 광경로도이다.

제7 실시예의 검사장치(200)는 광원(203)으로부터 입사되는 빛은 빔 스프리터(201)에 의하여 반사되어 결상 렌즈(208)가 투사렌즈 역활을 하면서 평판패널(101)에 입사되고, 평판(101)에서 반사되는 빛은 재귀반사판(205)에서 재귀반사되어 평판패널(101)에 재입사되어 반사되어 결상렌즈(208)를 통과하여 빔 스프리터(201)에 입사된다. 빔 스프리터(201)에 입사된 빛은 빔 스프리터(201)를 통과하여 CCD(207)에 입사되어 평판패널(101)에 대한 영상이 CCD(207)에 촬상된다.

이때 광원(203)의 빛은 렌즈(204)를 통하여 평행광으로 빔 스프리터(201)의 면에 수직하게 입사되고, 광원(203)의 빛이 입사되는 빔 스프리터(201)의 면에는 그리드(206)가 형성되거나, 설치된다. 또한 CCD로 빛이 출사되는 빔 스프리터(201)의 면에는 컷 오프 그리드(209)가 형성되거나 설치된다.

이와 같이 구성된 제7실시예에서 광원(203)의 빛은 그리드(206)를 통과하여 빔 스프리터(201)에 입사된다. 이때 그리드(206)는 빛이 통과하지 못하는 그리드 면과 빛이 통과하도록 그리드 면과 그리드 면 사이의 슬릿(slit)을 통과하기 때문에, 그리드(206)을 통과하는 빛은 슬릿을 통과한 빛이기 때문에 결국 재귀반사판(205)에 입사되는 빛은 재귀반사판(205)이 그리드가 형성되지 않는 균일한 반사면인 경우에도 도 16에 도시된 바와 같이 그리드가 형성된 것과 같이 그리드 형 재귀반사판 역활을 수행하게 된다.

이와 같이 빔 스프리터(201)의 광원(203)의 빛의 입사면에 그리드(306)를 형성함으로써 균일 반사면을 갖는 재귀반사판(205)은 마치 반사면에 그리드가 형성된 것과 같이 작용을 하게 된다.

도 17은 본 발명의 제8실시예의 광경로도이다.

제8실시예는 빔 스프리터(201)의 결상 렌즈(208)의 대향면에 컷 오프 그리드(211)가 형성되거나 설치된 것으로 나머지 구성은 제7실시예와 동일하다.

광원(203)으로부터 발산된 빛은 집광렌즈(206)를 통하여 그리드(211)를 비추면, 광을 투사하는 투사렌즈 역활을 수행하는 결상렌즈(208)을 통하여 재귀반사판(205)에 투사되어, 그리드 영상이 멀리 떨어진 재귀반사판(205)이 마치 스크린처럼 그리드영상이 맺히게 되고, 다시 재귀 반사판에 맺인 그리드 영상은 결상렌즈(208)를 통하여 그리드(211)에 맺히게 되는 데, 이때 그리드(211)는 컷-오프(cut-off) 역활을 하게 됨으로써 검사대상인 평판패널(101)의 표면상태에따라 광로가 바뀌면서 표면정보를 얻을 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 제8실시예는 제7실시예와 동일한 효과를 창출하지만 빔 스프리터(201)의 한면에만 그리드를 설치하거나 형성하기 때문에 구조가 단순하다.

도 18은 본 발명의 제9실시예의 광경로도이다.

제9실시예의 검사장치는 광원(203)과 빔 스프리트(201) 사이에 빔 스프리트(201)와 CCD(207) 사이에 편광필터(213), (215)들이 설치된 것을 제외하고는 도 17의 제8실시예와 동일한 구성을 하고 있다.

이와 같이 편광필터(213), (215)들을 설치함으로써 CCD에 결상되는 영상은 평판패널(101)의 표면에 대한 영상만을 취득할 수 있어, 평판패널(101)이 투명필름인 경우에 내부의 영상과 표면영상이 오버랩되어 평판 표면과 내부의 영상이 혼재되는 현상을 방지할 수 있다.

도 19는 본 발명의 제10실시예의 사시도이다.

제10실시예의 검사장치(300)는 손으로 잡을 수 있도록 손잡이(312)와 바닥에 거치시킬 수 있는 하부 몸체가 형성된 본체와 손잡이 상부에 설치된 광학장치로 이루어진다.

검사장치(300)는 평판패널에 광을 출사하기 위한 두 개의 광원(301), (303)과, 두개의 경통 내부에 각각 설치되는 대물렌즈군(305), (307)과, 대안렌즈군(309), (311)로 이루어지며, 경통 내부에는 제1실시예 등에 기술된 나이프 에지가 설치된다.

또한 검사장치(300)에 설치된 광원(301), (303)은 제1실시예와 동일한 광경로를 구성하기 위하여 빛을 경통 내부로 출사시키고, 경통내부로 출사된 빛은 집광렌즈를 통하여 대물렌즈군(307), (309)의 제2주점에 설치된 나이프 에지에서 반사되어 경통을 통하여 평판패널로 조사되도록 구성될 수 있다.

또한 검사장치(300)는 재귀반사판이 설치되지 않은 상태를 도시하고 있어, 검사대상인 평판패널에 경사지게 재귀반사판을 설치하여야 한다. 그러나, 검사장치(300)에 재귀반사판을 부착시켜 평판패널에서 반사된 빛을 검사장치(300)에 설치된 재귀반사판에서 재귀반사시켜 평판패널로 입사하도록 구성할 수 있다.

도 20은 본 발명의 제11실시예의 사시도이다.

제11실시예는 광원(803)으로부터 빛이 집광렌즈(805)를 통하여 하프 미러(half mirror)(807)에서 반사되어 불투명 평판 패널(809)에서 반사되어 재귀반사판(801)에 입사되고, 재귀반사판(801)에서 재귀반사된 빛은 평판패널(809)에서 반사되어 하프 미러(807)를 투과하여 관찰자의 눈으로 입사되도록 하는 것으로, 간단한 구성에 의하여 평판패널을 검사할 수 있도록 하기 위한 장치이다.

도 21은 본 발명의 제12실시예의 사시도이다.

제12실시예는 제11실시예의 불투명 평판패널(809) 대신에 투명 평판패널(810)을 사용한다는 점을 제외하고는 동일한 구성 및 원리가 적용된다.

광원(803)으로부터 빛은 하프미러(807)에 의하여 반사되어 투명 평판패널(810)을 투과하여 재귀반사판(801)에서 재귀반사된 후 다시 투명 평판패널(810)을 투과하여 하프미러(807)를 투과하여 관찰자의 눈으로 입사된다.

도 22는 본 발명의 제13실시예의 광경로도이고, 도 23의 (a)는 점광원 LED의 배치도이고, (b)는 라인 LED의 배치도이고, 도 24의 (a), (b)는 부분 전반사 미러에서 반사되는 광원의 형태를 도시한 구성도이다.

도 22에 도시된 제13실시예는 광원(901)으로 도 23의 (a)에 도시된 발광형태의 점광원 LED들을 사용하거나, 도 23의 (b)에 도시된 발광형태의 라인 LED들을 사용하고, 이를 집광렌즈(903)를 통하여 부분 전반사 미러(905)에서 반사시키도록 하여 대물렌즈(911)를 통하여 불투명 평판 패널(917)에서 재귀반사판(919)으로 반사시키고, 재귀반사판(919)에서 재귀반사된 빛을 대물렌즈(911)를 통하여 부분 전반사 미러(905)를 통과하여 대물렌즈(913)를 통고하시켜 영역(area) CCD(915)에 입사되도록 하는 것이다.

이때 부분 전반사 미러(905)에서 반사되는 반사광의 형태는 도 23(a)의 광원일 때에는 도 24의 (a)와 같은 형태이고, 도 23의 (b)의 광원일 때에는 도 24의 (b)와 같은 형태로 반사되어 대물 렌즈(911)에 입사된다.

이때 부분 전반사 미러(905)는 도 23의 (a)의 광원이 입사될 때에는 광원과 동일 형태로 투과부분이 격자상의 그리드와 같이 형성되고, 투과부분으로 둘러싸이는 사각형의 반사부분이 형성된다. 도 23의 (b)의 광원이 입사될 때에는 광원과 동일 형태로 라인 형상으로 투과부분과 반사부분이 형성되도록 하여 영상의 그라디언트를 증대시킨다.

도 25는 본 발명의 제14실시예의 구성도이다.

제14실시예는 제1실시예의 대안렌즈(110)가 투과스크린(114)으로 대체된 것으로 한번에 넓은 면적을 투과스크린을 통해 다양하게 볼 수 있으며, 필요에 따라서 관심부분을 집중적으로 확인할 수 있어 현장 적용에 효과적이다.

다른 구성부분은 도 5의 구성과 동일하기 때문에 동일한 부호를 부여하고, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 26은 본 발명의 제14실시예가 현장에 설치된 구성도이다.

자동검사장치(931)에 의하여 평판패널(101)의 변형부가 감지되면 경고등(937)이 점등되게 되고, 이와 같이 경고등(937)이 점등되게 되면 좌측의 검사자(937)는 제14실시예의 검사장치(933)를 통하여 재귀반사판(103)에서 재귀반사된 빛에 의하여 평판패널(101)을 검사하게 되고, 우측 검사자(939)는 제14실시예의 검사장치(935)를 통하여 재귀반사판(103')에서 재귀반사된 빛에 의하여 평판패널(101)을 검사하게 된다.

Claims (17)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 단위길이를 갖는 단위 평판패널들이 주기적으로 반복 이동될 때, 상기 단위 평판패널들을 투과하거나 상기 평판패널에서 반사된 빛을 재귀반사판에 의하여 상기 단위 평판패널에 재귀반사시켜 상기 단위 평판패널을 검사하는 평판패널 검사장치에 있어서:
   상기 단위 평판패널에 빛을 발산시키는 적어도 하나 이상의 광원들;
   상기 단위 평판패널들의 이동주기를 검출하는 검출수단;
   상기 광원들을 상기 검출수단에 의하여 검출되는 이동주기에 동기시켜 상기 광원들을 점멸시키는 조명제어장치;
   상기 광원들로부터 발산된 빛의 광축을 따라 상기 단위 평판패널과 결상부들 사이에 설치되는 적어도 하나 이상의 결상렌즈들로 이루어진 결상렌즈군;
   상기 단위 평판패널에 형성된 변형부에 의하여 불규칙하게 반사 또는 굴절된 빛이 결상부에 입사되는 것을 차단시키는 나이프 에지(knife edge)를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판패널 검사장치.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 재귀반사판은 띄형상으로 입사된 각도로 빛을 재귀반사시키는 반사부와 띄 형상으로 빛을 흡수하는 그리드부가 교대로 형성된 그리드 형 재귀반사판이고, 상기 나이프 에지는 빛이 통과하지 않도록 띄 형상으로 설치되는 그리드부와 상기 그리드부들 사이에 슬릿(slit)들로 이루어진 컷-오프 그리드인 것을 특징으로 하는 평판패널 검사장치.
9. 청구항 8에서, 상기 컷-오프 그리드는 상기 결상렌즈군의 초점에 설치되는 것을 특징으로 하는 평판패널 검사장치.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 청구항 7에 있어서, 상기 재귀반사판은 상기 평판패널 검사장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 평판패널 검사장치.
14. 청구항 7에 있어서, 상기 광원은 복수개의 LED들이 이격되어 배열된 것을 특징으로 하는 평판패널 검사장치.
15. 청구항 7에 있어서, 상기 광원은 라인(line) LED들이 이격되어 배열된 것을 특징으로 하는 평판패널 검사장치.
16. 청구항 7에 있어서, 상기 광원의 빛을 집광시키는 집광렌즈와, 상기 집광렌즈에 집광된 빛이 도달되는 부분에만 전반사 미러부가 형성되고, 나머지 부분으로는 빛이 투과되도록 형성된 부분 전반사 미러가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 평판패널 검사장치.
17. 청구항 7에 있어서, 상기 검출수단은 엔코더 또는 광마우스인 것을 특징으로 하는 평판패널 검사장치.

Images