KR101741659B1

KR101741659B1 - 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치

Info

Publication number: KR101741659B1
Application number: KR1020140151279A
Authority: KR
Inventors: 김대봉; 조상철; 김종오; 윤상훈
Original assignee: 주식회사 엠티엠
Priority date: 2014-11-03
Filing date: 2014-11-03
Publication date: 2017-05-31
Also published as: KR20160051377A

Abstract

본 발명은 광각이나 어안렌즈를 구비한 카메라 모듈의 효과적인 이물 검사를 위해 초광각에 대응하여 균일한 밝기를 제공하는 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치에 관한 것으로, 렌즈의 화각에 대응되는 곡면 전체에 균일한 광량을 제공하도록 하여 일반 화각, 광각, 초광각을 포함하는 다양한 화각의 카메라에 대한 렌즈 쉐이딩을 줄여 이물 검사의 성능과 효율을 개선할 수 있도록 하는 효과가 있다. 또한 현재의 면광원을 이용하는 이물 검사 장치로는 이물 검사가 불가능했던 150°이상의 광각이나 180°이상의 초광각 렌즈를 구비한 카메라 모듈의 이물 검사가 가능하도록 하여 수요가 급증하고 있는 광각 이상의 화각을 요구하는 AVM(Around View Monitor) 시스템용 카메라 모듈의 자동 이물 검사를 통한 양산 효율성 개선 효과가 있다.

Description

카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치{Light source apparatus for camera module alien substances inspection}

본 발명은 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치에 관한 것으로, 특히 광각이나 어안렌즈를 구비한 카메라 모듈의 효과적인 이물 검사를 위해 초광각에 대응하여 균일한 밝기를 제공하는 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치에 관한 것이다.

광각 렌즈는 초점 거리가 짧은 렌즈로서 표준 렌즈에 비해 넓은 화각을 제공하는데, 보통 60°이하인 일반 렌즈의 화각보다 넓은 75°이상의 화각을 제공하며, 더욱 화각이 넓은 어안렌즈는 초점 거리가 극도로 짧아 180°를 넘는 초광각을 제공한다.

이러한 광각 렌즈나 어안 렌즈는 특별한 영상 효과를 줄 수 있고 비록 일부 왜곡이 있지만 단일 카메라를 통해서 넓은 영역을 하나의 화면으로 촬영할 수 있기 때문에 다양한 용도로 활용되고 있다. 최근 영상 분석 기술의 급격한 진보와 이러한 영상 분석을 지원할 수 있을 정도의 방대한 연산이 가능한 프로세서의 일반화에 따라 넓은 영역을 단일 카메라로 감시하고 원하는 영역에 대한 영상을 복원하는 방식의 감시 카메라의 활용도 증가하고 있다.

따라서, 짧은 초점 거리와 영상의 왜곡이 발생하지만 더 넓은 영역을 한번에 촬영할 수 있다는 점 때문에 차량용 블랙박스, 차량용 전/후방 카메라, 대중 교통용 실내 감시 카메라, 광역 감시 카메라는 물론이고, 디지털 카메라나 스마트폰 카메라, PC 카메라 등의 일반 카메라에도 광각 카메라 모듈을 이용하는 경우가 증가하고 있다. 최근 이러한 용도의 시스템을 AVM(Around View Monitor) 시스템이라 하며, 이러한 시스템에 사용되는 카메라 모듈의 수요도 급증하고 있는 실정이다.

일반적으로 카메라 모듈의 경우 이미지 센서가 장착된 본체와, 이미지 센서의 전방에 장착된 렌즈로 구성되어 렌즈를 통해 입사되는 이미지를 이미지 센서로 디지털화할 수 있도록 구성된다. 이러한 카메라 모듈은 조립 공정 후, 혹은 제품에 적용되기 전에 카메라 모듈 자체의 정상 유무 및 광학적 특성에 대한 이상 여부, 조정 같은 공정이 수행된다.

일반적으로, 카메라 모듈은 전기적 검사와 광학적 검사가 수행되는데, 전기적 검사는 모듈의 오픈/숏 검사, 전원 라인의 저항값 측정, 소비전류 검사, 입출력 누설 전류 검사 등이 있으며, 광학적 검사로는 초점 조정/검사, 이미지 검사, 자동 초점 구동 검사 등이 있는데, 이 중에서 이미지 검사는 카메라 모듈의 출력 이미지를 정밀 분석하여 센서 내 단위 픽셀의 결함 내지는 스크래치, 파티클, 얼룩의 존재 등의 결합이 있는지 검사하는 공정이다.

이러한 이미지 검사 중 스크래치, 파티클, 얼룩 등의 존재를 통해 결함 여부를 판단하는 검사를 이물 검사라 하며, 카메라 모듈로부터 백색 광원을 촬영한 원본 영상을 다양한 방식으로 분석하여 불량 유무를 판단하고 있다. 특히, 메가픽셀 카메라 모듈의 일반화에 따라 사람의 육안으로 검출되지 않는 이상도 자동 분석 방식을 통해 검출할 수 있어 카메라 모듈 생산의 자동화 공정에 필수적으로 적용되고 있다.

하지만, 일반적으로 렌즈는 곡면 구성이라는 물리적 특성에 의해 렌즈 쉐이딩(shading)이 존재하며 소형 카메라 모듈과 같이 렌즈의 구경이 작은 경우 이러한 쉐이딩이 두드러지게 된다. 특히, 광각이나 어안렌즈와 같이 볼록 렌즈를 이용할 경우 가운데와 가장자리의 광량이 달라 주변부가 어두워지는 쉐이딩 발생이 심화된다. 이를 비네팅(vignetting) 효과라 하는데, 현재 카메라 모듈 검사 시에는 렌즈 쉐이딩이 존재하는 영상들 속에서 스크래치, 파티클, 얼룩 등의 이물 검사를 수행하고 있다.

현재까지는 카메라 모듈로서 광각이 적용되는 분야가 많지 않았고, 차량 후방 카메라나 전방 블랙박스용 카메라 모듈 등과 같은 대표적인 광각 카메라 모듈 이용 분야에서는 아직까지 대부분 120°이하의 화각을 가지는 모듈을 이용하고 있다. 이러한 제한된 화각의 카메라 모듈은 비네팅 발생을 감안하여 동작하도록 구성된 이물 검사 소프트웨어를 이용할 경우 단순 면광원을 이용할 수 있었으나, 렌즈 쉐이딩에 의해 그 검출 성능에 한계가 존재하며 더 넓은 화각(150°이상의 광각, 180°이상의 어안)을 요구하는 카메라 모듈에 대해서는 쉐이딩 영역의 증가로 인해 이물 검출이 불가능한 영역이 넓어지므로 자동 이물 검사에 대한 신뢰성이 낮은 상황이다.

따라서, 180°이상의 초광각을 포함하는 다양한 화각에 대한 렌즈 쉐이딩을 줄여 자동화된 이물 검사가 가능하도록 한 새로운 방식의 이물검사용 광원이 요구되고 있는 실정이다.

한국 등록특허 제10-1058603호 [이물 검사 방법]

전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시예들의 목적은 광각 카메라에 대한 렌즈 쉐이딩을 줄여 이물 검사의 성능과 효율을 개선할 수 있도록 한 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치를 제공하는 것이다.

본 발명 실시예들의 다른 목적은 현재 사용하고 있는 평면 면광원을 활용하여 광각이나 초광각 렌즈에 대해 균일한 곡면 광원을 제공할 수 있도록 함으로써 비용을 줄이고 호환성을 높이면서 이물 검출 성능을 개선할 수 있도록 한 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치를 제공하는 것이다.

본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 광각이나 초광각은 물론이고 일반 렌즈를 이용한 카메라 모듈에 대해서도 미세하게 발생되는 렌즈 쉐이딩을 줄일 수 있도록 한 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치는 면광원 제공부와, 내부에 반사면이 형성된 반구형상으로, 반구를 이루기 위한 절단면이 상기 면광원 제공부의 면광원에 대응되어 면광원이 내부에서 반사되며, 상기 절단면의 중심에 수직한 구의 영역에 개구부가 형성된 반구형 반사부와, 상기 반구형 반사부의 개구부에 결합되어 반구형 반사부 내부에서 반사된 광이 균일하게 방출되는 돔형 확산부를 포함한다.

본 발명의 일례로서, 면광원 제공부는 복수의 점광원을 제공하는 광원부와, 해당 광원부의 점광원을 공간 상에서 확산시키는 확산 영역부, 확산 영역부를 통해 확산된 광을 균일하게 출력하는 확산판을 포함할 수 있다.

본 발명의 일례로서, 반구형 반사부는 구조물층과 내부 반사를 위한 반사층으로 구성될 수 있다.

본 발명의 일례로서, 돔형 확산부는 확산을 위한 산란입자가 혼합된 소재로 구성되거나, 산란입자가 표면에 도포되거나, 요철이나 홀로그래픽 효과 제공을 위한 확산 패턴이 형성될 수 있다.

본 발명의 일례로서, 돔형 확산부와 반구형 반사부의 결합부는 빛샘이 없도록 밀착 결합되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일례로서, 반구형 반사부와 돔형 확산부는 면광원 제공부에 착탈 결합되며, 탈거될 경우 면광원 제공부는 일반 혹은 제한된 광각 렌즈를 구비한 카메라 모듈을 위한 이물 검출 광원으로 사용되며, 장착 결합될 경우 돔형 확산부 내부가 광각이나 초광각 렌즈를 구비한 카메라 모듈을 위한 이물 검출 광원으로 사용될 수 있다.

본 발명의 일례로서, 돔형 확산부는 그 내부 반경이 검사 대상 렌즈의 화각에 대응될 수 있다.

본 발명 실시예에 따른 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치는 렌즈의 화각에 대응되는 곡면 전체에 균일한 광량을 제공하도록 하여 일반 화각, 광각, 초광각을 포함하는 다양한 화각의 카메라에 대한 렌즈 쉐이딩을 줄여 이물 검사의 성능과 효율을 개선할 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명 실시예에 따른 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치는 현재의 면광원을 이용하는 이물 검사 장치로는 이물 검사가 불가능했던 150°이상의 광각이나 180°이상의 초광각 렌즈를 구비한 카메라 모듈의 이물 검사가 가능하도록 하여 수요가 급증하고 있는 광각 이상의 화각을 요구하는 AVM(Around View Monitor) 시스템용 카메라 모듈의 자동 이물 검사를 통한 양산 효율성 개선 효과가 있다.

본 발명 실시예에 따른 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치는 기존에 이물 검사를 위해 사용하던 면광원을 일부 구조로 활용하도록 하여 기존 면광원과 광각 이물 검사를 위해 제안된 돔형 광원을 선택에 따라 적용할 수 있어 호환성을 높이고 구성을 위한 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 면광원을 이용한 종래 카메라 모듈의 이물 검사 방식을 보인 개념도.
도 2는 종래 카메라 모듈의 이물 검사용 광원의 구조 및 일반 카메라 모듈에 대한 이물 검사 방식을 보인 예시도.
도 3은 종래 카메라 모듈의 이물 검사용 광원을 이용하여 광각 렌즈에 대한 이물 검사를 수행하는 경우의 예를 보인 예시도.
도 4는 종래 이물 검사용 광원을 이용할 경우 광각이나 초광각 렌즈에 대해 발생되는 렌즈 쉐이딩의 예를 보인 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 초광각에 대해서도 균일한 곡면 광원을 제공하는 이물 검사용 광원 장치의 구조를 보인 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이물 검사용 광원 장치의 일부에 대한 다른 예를 보인 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이물 검사용 광원 장치를 이용한 카메라 모듈의 검사 방식의 예를 보인 개념도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이물 검사용 광원 장치의 다양한 구성예를 보인 예시도.

상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 면광원을 이용한 종래 카메라 모듈의 이물 검사 방식을 보인 개념도로서, 도시된 바와 같이 이물 검사용 광원으로 면광원 제공부(10)를 이용하여 카메라 모듈(20)의 스크래치, 파티클 또는 얼룩과 같은 이물의 존재 여부나 위치를 검사한다.

카메라 모듈(20)은 도시된 예와 같이 이미지 센서와 광학 필터, 초점 조절 구조 등이 형성된 모듈 본체(21)와, 해당 카메라 모듈의 이미지 센서 출력을 디지털 영상 신호로 생성하는 다양한 영상처리 소자들이 구성된 기판(22)과, 해당 카메라 모듈의 이용을 위한 전기적 신호의 교환을 위해 기판(22) 상에 형성된 커넥터(23)를 포함한다. 물론, 경우에 따라서 이러한 기판(22)은 모듈 본체(21)의 내부에 구성될 수도 있다.

이러한 모듈 본체(21)에는 이미지 센서에 피사체의 영상을 광학적으로 제공하는 광학계, 즉 렌즈(24)가 노출되도록 구성된다. 카메라 모듈(20) 생산 시 이미지 센서, 광학 필터, 렌즈에 스크래치가 발생하거나 그 사이에 파티클이 존재하거나, 오염 혹은 제조상 결함으로 인한 얼룩이 발생할 수 있다.

따라서, 카메라 모듈(20) 생산 이후, 혹은 제품에 적용하기 이전에 해당 카메라 모듈(20)의 전기적 특성이나 광학적 특성을 확인하게 되는데, 검사 장비의 검사용 커넥터를 카메라 모듈(20)의 커넥터(23)에 연결하여 각종 전기적 특성을 확인하며, 이물 검사용 광원(10)을 통해 백색 광을 제공한 상태에서 이미지를 촬영하여 이물의 존재를 확인하게 된다. 필요한 경우 이러한 이물 검사 외에도 초첨 조절이나 해상력 확인 등을 위한 추가적인 검사가 이루어지기도 한다.

한편, 이러한 이물 검사는 카메라 모듈의 렌즈 화각에 대응되는 영역에 균일하게 백색 광을 제공해야 하는데, 이를 위해서 일반 렌즈(화각 60°이하)를 이용하는 카메라 모듈에 대한 이물 검사용 광원으로 면광원 제공부(10)를 이용하였다.

도 2는 종래 카메라 모듈의 이물 검사용 광원의 구조 및 일반 카메라 모듈에 대한 이물 검사 방식을 보인 예시도로서, 도시된 바와 같이 면광원 제공부(10)는 상부 기판(11) 상에 구성된 복수의 점광원(12)과, 해당 점광원(12)의 광을 공간 상에서 확산시키는 확산 영역부(13)와, 확산 영역부(13)를 통해 확산된 광을 균일하게 출력하는 확산판(14)을 포함하여 이루어진다. 물론, 이러한 면광원 제공부(10)는 이러한 점광원(12)을 공간 상에서 확산시킨 후 확산판(14)을 통해 균일한 면광원을 생성하는 방식 외에도, 선광원이나 점광원을 도광판을 통해 면으로 확산시킨 후 이를 확산판을 통해 균일한 광원으로 제공하는 기존의 다양한 백라이트 면광원 제공 구성 등이 사용될 수도 있다.

최근 발광 다이오드(LED)의 성능이 개선되면서 저전력으로 충분한 광량을 얻을 수 있으면서 구조가 간단한, 도시된 직하형 방식의 면광원이 이물 검사용 광원으로 주로 사용된다.

한편, 이러한 면광원 제공부(10)가 제공하는 균일한 평면 광원은 카메라 모듈(20)의 렌즈 화각에 맞추어 제공되는데, 일반적으로 렌즈 쉐이딩이 발생하기는 하지만 예각의 화각(α)을 가진 카메라 모듈(20)에는 큰 문제 없이 이물 검사가 가능하다.

최근 차량용 블랙박스, 차량용 전/후방 카메라, 대중 교통용 실내 감시 카메라, 광역 감시 카메라 등과 같은 광각 카메라를 채용한 AVM(Around View Monitor) 시스템의 확산에 따라 광각 카메라 모듈의 생산도 증가하고 있는데, 보통 수요가 많은 차량용 광각 카메라는 소형의 크기를 유지하면서 보다 넓은 화각을 요구하지만 아직까지는 대부분 120°이하의 제품이 대부분이다.

도 3은 종래 카메라 모듈의 이물 검사용 광원을 이용하여 광각 렌즈에 대한 이물 검사를 수행하는 경우의 예를 보인 예시도로서, 넓은 화각(β)을 가진 광각 렌즈를 구비한 카메라 모듈(30)에 대한 이물을 검사할 때 종래의 면광원 제공부(10)을 그대로 이용할 경우 광각 렌즈의 물리적 제한에 의해서 렌즈를 통과한 빛이 이미지 센서에 원형으로 제공되는데, 이 상의 지름이 촬영 화면의 대각선 길이보다 짧아 모서리 부분에 쉐이딩이 생기게 되며, 이를 비네팅이라 하여 일종의 카메라 효과로도 활용되고 있다. 하지만, 이러한 비네팅 효과는 이물 검사 시 스크래치, 파티클 또는 얼룩을 검출하는데 상당한 방해 요인이 된다.

결국, 렌즈의 중심에는 충분한 빛이 제공되지만 렌즈의 가장자리에는 충분한 빛이 제공되지 못하는 렌즈의 광학적 한계와 소형 카메라 모듈과 같이 렌즈의 구경이 작은 경우는 이러한 특징이 더욱 두드러지게 발생한다는 제한이 존재하는 상황이므로 면광원을 통해서 렌즈의 중심과 가장자리에 균일한 광량을 제공할 경우 이물 검사 성능이 제한될 수 밖에 없다.

이러한 렌즈의 쉐이딩은 어떠한 화각의 렌즈에서도 발생하지만 광각으로 갈수록 심화되기 때문에, 현재 면광원을 통해서 이물 검사를 수행할 수 있는 한계는 145°로 알려져 있다.

따라서, 현재 사용되고 있는 광각 카메라 모듈은 이러한 면광원을 통해서 이물 검사를 수행할 수 있는 제한에 의해 145°이하의 제품이 양산되고 있으며, 그 이상인 경우 현실적으로 양산품의 품질 유지가 쉽지 않은 실정이다.

더불어, 현재 가능하다고 알려져 있는 범위의 광각에서 이물 검사를 수행할 경우 쉐이딩 발생을 고려하여 이물 검사를 수행하고 있으므로 한계에 가까워질 수록 이물검사 품질이 열화되어 얼룩과 같은 이상을 검출하지 못하는 경우가 종종 발생하게 된다.

한편, 이러한 면광원을 통한 이물 검사의 한계 화각(145°)을 초과하는 광각 렌즈나 180°를 초과하는 어안렌즈를 이용한 카메라 모듈의 경우 중심 영역(약 0.5 -Field)보다 외각에 위치한 주변부에는 면광원이 제공하는 백색 광원이 투영되지 않아 검사 자체가 불가능하다.

도 4는 종래 이물 검사용 광원을 이용할 경우 광각이나 초광각 렌즈에 대해 발생되는 렌즈 쉐이딩의 예를 보인 예시도로서, 도 4a는 약 120°의 광각 렌즈에서 발생되는 렌즈 쉐이딩의 예를 보인 것이고, 도 4b는 약 180°의 초광각(어안) 렌즈에서 발생되는 렌즈 쉐이딩의 예를 보인 것이다.

도시된 바와 같이 균일한 면광원을 제공할 경우 이미지의 가장자리에 갈 수록 쉐이딩이 발생하여 이미지의 상태를 정확하게 파악하기 어렵다.

이러한 렌즈 쉐이딩 발생을 소프트웨어적으로 일부 보정하여 이미지의 상태를 개선할 수도 있으나, 이러한 렌즈 쉐이딩은 개별 렌즈와 이를 처리하는 영상 처리 방식에 따라 다양하게 발생하기 때문에 이물 검사를 위해 렌즈 쉐이딩을 보상하기가 어렵고, 이러한 보상이 잘못될 경우 오히려 얼룩 발생이 검출될 수도 있을 뿐만 아니라, 초광각의 경우 애초에 원본 영상 자체가 보상이 불가능한 수준으로 어둡기 때문에 면광원으로는 이물 검사가 어렵다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 초광각에 대해서도 균일한 광원을 제공하는 이물 검사용 광원 장치의 구조를 보인 단면도로서, 도시된 바와 같이 면광원 제공부(10)를 활용하여 균일하게 제공되는 면광원을 초광각에도 대응할 수 있는 곡면 광원으로 변환하는 곡면 광원 제공부(100) 구성을 적용한 것이다.

도시된 바와 같이 상부 기판 상에 구성된 복수의 점광원의 광을 공간 상에서 확산시킨 후 이를 확산판을 통해 균일하게 출력하는 면광원 제공부(10)를 그대로 활용할 수 있다. 물론, 선광원이나 점광원을 도광판을 통해 면으로 확산시킨 후 이를 확산판을 통해 균일한 광원으로 제공하는 기존의 다양한 백라이트 면광원 제공 구성 등이 사용될 수도 있음은 물론이다.

이렇게 기존에 이물 검사를 위해 사용되던 면광원 제공부(10)를 그대로 활용하면서, 반구형 반사부(110)와 돔형 확산부(120)를 포함하는 곡면 광원 제공부(100)를 더 구성하여 다양한 화각에 대응할 수 있는 이물 검사용 광원 장치를 제공한다.

이러한 반구형 반사부(110)는 내부에 반사면이 형성된 반구형상을 가지며, 반구를 이루기 위한 절단면이 상기 면광원 제공부의 면광원에 대응되어 면광원이 내부에서 반사되며, 상기 절단면의 중심에 수직한 구의 영역에 형성된 개구부를 가진다. 도시된 구성은 정확한 반구형으로 구성되었으나 이는 면광원의 대응 구성에 따라 다각형으로 이루어진 반구형으로도 구성될 수 있으므로 그 구조가 완전한 구형으로 제한되지는 않는다.

한편, 해당 반구형 반사부(110)는 그 재질이나 반사 방식 등도 다양할 수 있는데, 금속 재질이나 합성 수지 재질 등의 다양한 재질로 구성될 수 있으며 반사 방식 역시 거울과 같은 완전 반사체를 이용하거나 반사와 확산을 겸하는 백색의 확산 반사체를 이용할 수 있다.

이렇게 내부가 완전 반사체나 확산 반사체로 구성될 경우 내부의 반복적인 반사에 의해 빛의 균일한 분포를 유도할 수 있고 이렇게 균일하게 분포된 빛을 반구형 반사부(110)에 형성된 개구부로 출력할 수 있다.

한편, 면광원 제공부(10)의 광원에 대응 결합되는 반구형 반사부(110)의 반대편에 형성되는 개구부에는 반구형 반사부(110) 내부에서 반사된 광이 균일하게 확산되어 출력되도록 구성된 돔형 확산부(120)가 결합 구성된다.

반구형 반사부(110)는 비교적 균일하게 확산된 면광원의 광을 돔형 확산부(120) 전면에 제공하며, 돔형 확산부(120)는 이러한 광을 돔형 구조의 내부로 균일한 광이 출력되도록 확산하여 제공한다.

결국, 돔형 확산부(120)의 내부 곡면에서 균일한 광이 제공되므로 그 공동 영역에 렌즈를 위치시킬 경우 렌즈의 가장자리까지 충분한 광량을 제공할 수 있게 된다.

이러한 확산의 구조적 특징을 유지하기 위하여 상기 돔형 확산부(120)의 형태는 상기 반구형 반사부(110)의 형태에 대응되어 일정한 비율을 가지도록 구성되며, 상기 돔형 확산부(120) 및 상기 반구형 반사부(110)는 서로 마주보는 형태(相對形態)를 가질 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이물 검사용 광원 장치의 일부에 대한 다른 예를 보인 단면도로서, 도시된 바와 같이 반구형 반사부(110)는 외부의 구조물층 외에 내부에 반사를 위한 반사층(115)이 구성된 형태일 수 있다. 한편, 이러한 반구형 반사부(110)에 형성된 개구부에 결합되는 돔형 확산부(120)는 확산을 위한 산란입자가 혼합된 소재로 구성되거나, 산란입자가 표면에 도포되거나, 요철이나 홀로그래픽 효과 제공을 위한 확산 패턴이 형성된 것일 수 있다. 즉, 돔형 확산부(120)의 재질이나 확산을 위한 구성은 제한되지 않는다.

이러한 돔형 확산부(120)가 균일한 광을 제공하기 위해서는 돔형 확산부(120)와 반구형 반사부(110)는 그 결합 영역(A)에서 빛샘이 없도록 밀착 결합되어야 한다.

도시된 바와 같이 곡면 광원 제공부(100)는 면광원 제공부와 선택적으로 결합될 수 있는 독립적인 구성일 수 있는데, 이러한 선택적 결합 구조를 채택할 경우 해당 곡면 광원 제공부(100)를 탈거할 경우 면광원 제공부는 기존과 같이 일반 혹은 제한된 광각 렌즈를 구비한 카메라 모듈을 위한 이물 검출 광원으로 사용되며, 곡면 광원 제공부(100)를 장착 결합할 경우 돔형 확산부(120) 내부가 광각이나 초광각 렌즈를 구비한 카메라 모듈을 위한 이물 검출 광원으로 사용될 수 있어 이러한 새로운 광원을 제공하기 위한 비용을 줄일 수 있고, 검사 장비의 호환성을 높일 수 있다. 물론, 이러한 곡면 광원 제공부(100)는 초광각에 대한 균일한 광원을 제공할 뿐만 아니라 화각이 예각인 일반 렌즈를 위해서도 렌즈 쉐이딩이 발생되지 않는 균일한 광원으로서 활용될 수 있으므로 이러한 탈착은 선택적일 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이물 검사용 광원 장치를 이용한 카메라 모듈의 검사 방식의 예를 보인 개념도로서, 도시된 바와 같이 돔형 확산부(120)의 내부에 광각 카메라 모듈(30)을 적용하여 이물 검사를 수행하는 예를 보인 것이다.

해당 광각 카메라 모듈(30)은 180°이상의 초광각 렌즈(어안 렌즈)를 적용한 경우로서, 그 화각은 도시된 점선 영역(B)과 같을 수 있다. 이렇게 180°이상의 초광각 렌즈를 구비한 카메라 모듈(30)에 대해서도 돔형 확산부(120)는 곡면을 가지는 광원으로서 렌즈의 측면에도 충분한 광량을 제공하므로 비네팅 발생을 줄여 기존 면광원으로는 불가능한 이물 검사가 가능하도록 하며, 기존의 한계 광각에 대한 이물 검사에 비해서도 그 검사 효과를 높일 수 있게 된다. 즉 전체 영역(Full-field) 검사가 가능하다.

도시된 경우, 균일한 곡면 광원이 제공되는 돔형 확산부(120)의 광원 제공 영역은 반구형 반사부(110)와 돔형 확산부(120)가 결합된 지점(L) 이상이 된다.

도시된 구조에서 돔형 확산부(120)가 제공하는 곡면 광원과 카메라 모듈(30)의 렌즈 간의 거리나 형태의 일치 여부는 필요에 따라 고려될 수 있으나, 도시된 바와 같이 돔형 확산부(120)가 제공하는 곡면 광원의 곡면 구조를 범용적으로 적용한다 하더라도 다양한 화각에 대응하여 렌즈의 외곽 영역에 더 많은 광량을 제공할 수 있으므로 효과적인 이물 검사용 광원으로 활용될 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이물 검사용 광원 장치의 다양한 구성예를 보인 예시도로서, 도 8a는 어안렌즈를 구비한 카메라 모듈의 이물 검사를 위한 이물 검사용 광원을 보인 것이고, 도 8b는 일반적인 광각 카메라 모듈의 이물 검사를 위한 이물 검사용 광원을 보인 것이다.

도시된 바와 같이 광각 카메라 모듈의 렌즈 구조에 따라서 돔형 확산부의 구조를 대응시켜 해당 렌즈에 대한 광원 균일도를 최적화할 수 있으며 그에 따라 상대구조인 반구형 반사부의 구조 역시 달라질 수 있다. 즉, 돔형 확산부는 그 내부 반경이 검사 대상 렌즈의 화각에 대응되도록 구성될 수 있으며, 반구형 반사부 역시 그에 따라 대응되는 상태형태로 구성될 수 있다. 특히, 이러한 전용 구성의 경우 카메라 모듈 종류별로 각각 만들어져야 하는 것이 아니며 렌즈 화각이나 렌즈 형상을 기준으로 하기때문에 범용성이 높다.

물론, 반구형 반사부의 크기나 확산 정도에 따라서 돔형 확산부의 구조만 달리할 수도 있는데, 이 경우 돔형 확산부를 다양하게 구성하여 선택적으로 교체하여 사용할 수도 있다.

결국, 앞서 설명했던 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치는 광각이나 초광각 렌즈의 비네팅 현상에 따른 주변주 쉐이딩을 줄이기 위해서 렌즈의 곡면 구조를 고려하여 렌즈의 주변부에도 충분한 광량을 제공할 수 있도록 돔형 확산부의 내부면을 곡면 광원으로 구성 한 것으로, 이를 통해서 광각이나 초광각 카메라 모듈을 통해 촬영한 이물 검사용 이미지의 전체 영상 영역을 명확하게 확인할 수 있으므로, 해당 이미지로부터 스크래치, 파티클 혹은 얼룩의 존재나 위치를 명확하게 확인할 수 있다.

또한, 대부분의 카메라 렌즈는 곡면으로 되어 있으므로 쉐이딩이 발생할 수 밖에 없으므로 기존 면광원을 이용한 이물 검사가 가능한 상황이라 하더라도 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면 광원을 이용할 경우 이물 검사의 효과를 높일 수 있어 범용적으로도 활용할 수 있으며, 필요에 따라 추가된 구성을 제거하여 기존의 면광원을 그대로 사용할 수 있고 추가 구성을 결합하여 초광각의 이물 검사로도 활용할 수 있으므로 활용성이 높고 비용이 낮다.

이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.

10: 면광원 제공부 11: 상부 기판
12: 점광원 13: 확산 영역부
14: 확산판 100: 곡면 광원 제공부
110: 반구형 반사부 115: 반사층
120: 돔형 확산부

Claims

면광원 제공부와;
내부에 반사면이 형성된 반구형상으로, 반구를 이루기 위한 절단면이 상기 면광원 제공부의 면광원에 대응 결합되어 면광원이 내부에서 반사되며, 상기 절단면의 중심에 수직한 구의 영역에 개구부가 형성된 반구형 반사부와;
상기 반구형 반사부의 개구부에 결합되어 반구형 반사부 내부에서 반사된 광이 균일하게 방출되는 돔형 확산부를 포함하고,
상기 돔형 확산부의 형태는 상기 반구형 반사부의 형태에 대응되어 일정한 비율을 가지도록 구성되며, 상기 돔형 확산부 및 상기 반구형 반사부는 서로 마주보는 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치.
청구항 1에 있어서, 상기 면광원 제공부는 복수의 점광원을 제공하는 광원부와, 해당 광원부의 점광원을 공간 상에서 확산시키는 확산 영역부, 확산 영역부를 통해 확산된 광을 균일하게 출력하는 확산판을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치.
청구항 1에 있어서, 상기 반구형 반사부는 구조물층과 내부 반사를 위한 반사층으로 구성되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치.
청구항 1에 있어서, 상기 돔형 확산부는 확산을 위한 산란입자가 혼합된 소재로 구성되거나, 산란입자가 표면에 도포되거나, 요철이나 홀로그래픽 효과 제공을 위한 확산 패턴이 형성된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치.
청구항 1에 있어서, 상기 돔형 확산부와 반구형 반사부의 결합부는 빛샘이 없도록 밀착 결합되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치.
청구항 1에 있어서, 상기 반구형 반사부와 돔형 확산부는 면광원 제공부에 착탈 결합되며, 탈거될 경우 면광원 제공부는 일반 혹은 제한된 광각 렌즈를 구비한 카메라 모듈을 위한 이물 검출 광원으로 사용되며, 장착 결합될 경우 돔형 확산부 내부가 광각이나 초광각 렌즈를 구비한 카메라 모듈을 위한 이물 검출 광원으로 사용되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치.
청구항 1에 있어서, 상기 돔형 확산부는 그 내부 반경이 검사 대상 렌즈의 화각에 대응되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈 이물 검사를 위한 광원장치.