KR102180648B1 - 3차원 단층촬영 검사 장치 및 방법 - Google Patents

3차원 단층촬영 검사 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

휘어진 유리판(curved glass panel)와 같은 3차원 검사 대상물의 표면 및 내부를 비파괴적으로 검사할 수 있는 3차원 단층촬영 검사 장치 및 방법이 개시된다. 상기 3차원 단층촬영 검사 장치는, 서로 상이한 각도로 위치한 표면을 가지는 둘 이상의 촬영 영역을 포함하는 검사 대상물(5)의 둘 이상의 촬영 영역을 각각 단층 촬영하며, 검사 대상물(5)의 각 촬영 영역의 표면 경사 각도에 대응하여 측정광(L)의 입사 각도가 각각 상이한 둘 이상의 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40); 및 상기 둘 이상의 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40)에서 얻은 영상(6a, 6b, 6c) 데이터를 합성하여 검사 대상물(5)의 전체 단층 영상을 얻는 연산부(50)를 포함한다.

Description

3차원 단층촬영 검사 장치 및 방법{Apparatus and method for 3-dimensional tomographic inspection}
본 발명은 3차원 단층촬영 검사 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 휘어진 유리판(curved glass panel)와 같은 3차원 검사 대상물의 표면 및 내부를 비파괴적으로 검사할 수 있는 3차원 단층촬영 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 모니터 등의 현대 전자 기기는 합성수지 필름, 유리 기판, 금속 성분, 안료 등의 각종 물질을 여러층으로 적층하여 제조한다. 최근 전자 기기의 고성능화에 따라, 이러한 다층 적층 제품의 구조도 초박막화, 초미세 패턴화, 칩-패키지 일체화 및 입체화되고 있다. 다층 적층 제품의 각 제조 단계에서, 외부 이물질의 유입, 파손 등, 제품의 불량 여부를 검사하기 위하여, 제품 샘플을 추출하고, 샘플을 파괴하여 육안으로 제품의 이상 유무를 검사하는 파괴 검사 방법이 일반적으로 사용되고 있다. 이러한 방법은 고가의 반제품 또는 완제품을 훼손하여야 하는 문제가 있을 뿐만 아니라, 제품의 전수 조사가 불가능하고, 초박박화 및 초미세 패턴화된 전자 기기의 내부 결함을 효과적으로 검사할 수 없는 문제가 있다.
검사 대상물을 비파괴적으로 검사하기 위하여, 광 간섭 단층촬영(Optical coherence tomography; OCT)를 이용하는 방법이 특허공개 10-2015-0056713호 등에 개시되어 있다. 광 간섭 단층촬영(OCT)은 검사 대상물로 근적외선광을 투과시키고, 검사 대상물의 내부 및 각 단층에서 반사되는 반사광(산란광)을 검출하여, 검사 대상물의 내부를 단층 촬영한다. 광 간섭 단층촬영(OCT)에 의해 대상물을 검사하기 위해서는, 검사 대상물(샘플)이 광을 투과 및 반사(산란)시킬 수 있는 물질로 이루어져야 한다. 광 간섭 단층촬영(OCT)을 사용하면, 검사 대상물로 조사되는 광의 파장 정도의 분해능으로 검사 대상물의 단층 영상을 얻을 수 있으므로, 검사 대상물의 표면 및 내부 영상을 서브마이크론 단위의 고해상도로 얻을 수 있다.
도 1은 통상적인 광 간섭 단층촬영(OCT)에 의해 3차원 검사 대상물을 단층 촬영하는 경우를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 광 간섭 단층촬영(OCT)에 의해 검사 대상물(5)을 단층 촬영하기 위해서는, 광 간섭 단층촬영(OCT) 장치의 광학계, 구체적으로는, 측정광인 입사광(L, Light source)을 검사 대상물(5)로 조사하는 대물렌즈(10)와 검사 대상물(5)의 상부면(5a)이 대략 평행하게, 즉, 수평으로 위치하여야 한다. 만일 입체적인 검사 대상물(5)의 좌측면(5b) 또는 우측면(5c)와 같이, 검사면이 대물렌즈(10) 표면에 대하여 소정 각도로 비스듬하게 위치하거나 수직으로 위치하면, 입사광(L)이 좌측면(5b) 또는 우측면(5c)에 대하여 수직으로 입사되지 못하므로, 좌측면(5b) 또는 우측면(5c)에서 반사되는 반사광(S, 신호광)이 대물렌즈(10) 방향으로 반사되지 못하거나 약해지고, 검사 대상물(5)의 단층 촬영 영상을 선명하게 얻을 수 없다. 도 2는 이와 같은 통상적인 광 간섭 단층촬영(OCT)에 의해 3차원 검사 대상물을 단층 촬영한 결과를 보여주는 도면(도 2의 A) 및 사진(도 2의 B)이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 입사광(L)이 대략 수직으로 입사되는 검사 대상물(5)의 상부면 영상(6a)은 선명하게 관찰되지만, 입사광(L)이 비스듬하게 입사되는 좌측면 영상(6b) 또는 우측면 영상(6c)은 손실되어 선명하게 관찰되지 않는다.
이와 같이, 광 간섭 단층촬영(OCT)에 의해 3차원 검사 대상물(5)을 단층 촬영하는 경우에 있어서, 대물렌즈(10)를 통과한 입사광(L)이 검사 대상물(5)에서 반사되어 미세 신호광인 반사광(S)을 생성하는데, 이 때, 반사광(S)의 세기가 너무 작거나, 반사광(S)이 대물렌즈(10) 방향으로 반사되지 못하면, 검사 대상물(5)의 단층 촬영 영상을 선명하게 얻을 수 없다. 이는 검사 대상물(5)이 평면적이지 않고 입체적인 경우에 발생하는 문제로서, 검사면(5a, 5b, 5c)의 각도가 수평 방향에서 벗어날수록 대물렌즈(10)에서 검출되는 반사광(S)의 양이 적어지고, 검사면(5a, 5b, 5c)의 각도가 수직이 되면 대물렌즈(10)로 들어가는 반사광이 없게 된다. 따라서, 휘어진 유리판(curved glass)와 같은 3차원 검사 대상물(5)의 경우, 광 간섭 단층촬영을 이용하여 좌측면(5b) 또는 우측면(5c)을 관찰하기 어렵다. 이를 방지하기 위하여, 검사 대상물(5)을 별도의 액체로 코팅하여 검사 대상물(5)의 반사율을 높이거나, 측정광(L)의 밝기를 증가시키는 방법도 고려할 수 있으나, 이 경우, 반사광(S)에 노이즈가 발생하여, 검사 대상물(5)의 관측 이미지 품질이 저하되는 문제가 있다.
특허공개 10-2015-0056713호
본 발명의 목적은, 3차원 검사 대상물의 표면 및 내부 영상을 얻을 수 있는 3차원 단층촬영 검사 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 3차원 검사 대상물의 상부면 뿐만 아니라 좌측면 및 우측면의 영상을 왜곡없이 선명하게 얻을 수 있는 3차원 단층촬영 검사 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 서로 상이한 각도로 위치한 표면을 가지는 둘 이상의 촬영 영역을 포함하는 검사 대상물(5)의 둘 이상의 촬영 영역을 각각 단층 촬영하며, 검사 대상물(5)의 각 촬영 영역의 표면 경사 각도에 대응하여 측정광(L)의 입사 각도가 각각 상이한 둘 이상의 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40); 및 상기 둘 이상의 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40)에서 얻은 영상(6a, 6b, 6c) 데이터를 합성하여 검사 대상물(5)의 전체 단층 영상을 얻는 연산부(50)를 포함하는 3차원 단층촬영 검사 장치를 제공한다.
또한 본 발명은, 검사 대상물(5)의 상부면(5a)을 광 간섭 단층촬영하여, 상부면 영상(6a)을 얻는 단계(S 10); 상기 상부면(5a) 광 간섭 단층촬영 방향에 대하여 소정 각도(e)로 검사 대상물(5)의 측면(5b, 5c)을 광 간섭 단층촬영하여 측면 영상(6b, 6c)을 얻는 단계(S 10); 및 상기 상부면 영상(6a) 및 측면 영상(6b, 6c)을 결합시키는 단계(S 34)를 포함하는 3차원 단층촬영 검사 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 3차원 단층촬영 검사 장치 및 방법에 의하면, 3차원 검사 대상물의 표면 및 내부의 영상을 얻을 수 있으며, 상부면 뿐만 아니라 좌측면 및 우측면의 영상을 왜곡없이 선명하게 얻을 수 있다.
도 1은 통상적인 광 간섭 단층촬영(OCT)에 의해 3차원 검사 대상물을 단층 촬영하는 경우를 설명하기 위한 도면.
도 2는 통상적인 광 간섭 단층촬영(OCT)에 의해 3차원 검사 대상물을 단층 촬영한 결과를 보여주는 도면 및 사진.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 단층촬영 검사 장치의 구성을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단층촬영 검사 장치에 사용되는 광 간섭 단층촬영부의 구성 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 단층촬영 검사에 사용되는 3차원 검사 대상물의 일 예를 보여주는 도면.
도 6 및 7은 각각 본 발명에 따른 단층촬영 검사 방법을 사용하여 검사 대상물의 단층 촬영 영상을 얻는 과정을 설명하기 위한 도면 및 플로우 챠트.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 단층촬영 검사 장치의 구성을 보여주는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 단층촬영 검사 장치는 둘 이상의 광 간섭 단층촬영부(Optical coherence tomography device; OCT, 20, 30, 40); 및 상기 둘 이상의 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40)에서 얻은 영상 데이터를 합성하여 검사 대상물(5)의 전체 단층 영상을 얻는 연산부(50)를 포함한다. 도 3에서, 도면 부호 60은 검사 대상물(5)이 놓여지는 샘플 스테이지를 나타낸다.
본 발명에 있어서, 상기 검사 대상물(5)은 3차원 입체 구조를 가지는 물체로서, 서로 상이한 각도로 위치한 표면을 가지는 둘 이상의 촬영 영역을 포함한다. 상기 둘 이상의 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40)는 상기 검사 대상물(5)의 둘 이상의 촬영 영역을 각각 단층 촬영하며, 검사 대상물(5)의 각 촬영 영역의 표면 경사 각도에 대응하여 측정광(L)의 입사 각도가 각각 상이하다. 예를 들면, 상기 검사 대상물(5)은 지면과 평행하게 위치하는 상부면(5a) 및 상기 상부면(5a)에 대하여 소정의 각도, 예를 들면 30 내지 60 도의 각도로 기울어져 상기 상부면(5a)으로부터 연장되어 있는 측면(좌측면 및/또는 우측면, 5b, 5c)을 가지는 패널 형태의 물체일 수 있다(도 5 참조). 이 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 둘 이상의 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40)는 검사 대상물(5)의 상부면(5a)을 촬영하는 상부면 광 간섭 단층촬영부(20); 및 상기 상부면 광 간섭 단층촬영부(20)의 측면에 위치하여 검사 대상물(5)의 측면(5b, 5c)을 촬영하는 좌측면 및/또는 우측면 광 간섭 단층촬영부(30, 40)를 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 3차원 단층촬영 검사 장치는 검사 대상물(5) 제1 촬영 영역을 촬영하는 제1 광 간섭 단층촬영부 외에, 상기 제1 촬영 영역 외의 다른 면(제2 촬영 영역)을 촬영하기 위하여, 상기 제1 광 간섭 단층촬영부의 광학계와 소정 각도 기울어진 광학계를 가지는 별도의 제2 광 간섭 단층촬영부를 추가로 구비한다.
본 발명에 따른 3차원 단층촬영 검사 장치에 있어서, 상기 둘 이상의 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40)는, 상술한 바와 같이, 검사 대상물(5)의 각 촬영 영역(상부면, 좌측면 또는 우측면)의 경사 각도에 대응하여 측정광(L)의 입사 각도가 각각 상이하며, 또한, 검사 대상물(5)의 각 촬영 영역에서 반사된 반사광(S)을 검출할 수 있도록, 검사 대상물(5)의 각 촬영 영역의 경사 각도에 대응하여 반사광(S)의 검출 각도도 각각 상이하다. 구체적으로, 상기 측정광(L)의 입사 각도(d) 및/또는 반사광(S)의 검출 각도는 검사 대상물(5)의 각 촬영 영역 표면에 대하여, 45 내지 135 도, 바람직하게는 60 내지 130 도, 더욱 바람직하게는 75 내지 115도일 수 있다(도 1 및 도 5 참조). 여기서, 상기 측정광(L)의 입사 각도(d)가 90도이면, 촬영 영역 표면에 대하여 수직으로 입사되는 경우를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단층촬영 검사 장치에 사용되는 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40)의 구성 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40) 각각은 검사 대상물(5)을 단층 촬영하여 검사 대상물(5)의 표면 및 내부 영상을 얻는 통상의 장치로서, 통상적인 광 간섭 단층촬영(Optical coherence tomography: OCT)을 수행하여(예를 들면, 특허공개 10-2015-0056713호 참조), 검사 대상물(5)의 1차원(A-scan), 2차원(B-scan) 및 3차원(C-scan) 영상을 얻는다. 광 간섭 단층촬영 영상을 얻으면, 검사 대상물(5)의 표면 및 형상에 대한 정보 뿐만 아니라, 검사 대상물(5) 내부에 위치한 이물질(공기 방울, 먼지 등)의 존재 여부, 이물질의 크기 및 부피, 이물질이 존재하는 층의 위치, 내부 파손 위치 등에 대한 여러가지 정보를 얻을 수 있다.
상기 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40)는 광원(22), 빔 스플리터(23, Beam splitter), 기준 거울(24, Reference mirror), 스캔부(25) 및 광검출기(26, Photo Detector)를 포함한다. 상기 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 모듈 형태의 장치로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 광원(22)은 검사 대상물(5)의 내부로 입사되는 측정광(L)을 발생시킨다. 광 간섭 단층촬영(OCT)에 사용되는 측정광(L)은 통상 짧은 가간섭 거리를 가지는 광대역 광(broadband low-coherence light)이고, 예를 들면, 파장 750 nm 내지 1500 nm의 근적외선광이다. 상기 빔 스플리터(23)는 측정광(L)을 기준광(R) 및 측정광(L)으로 분할하여, 기준광(R)을 기준 거울(24)로 조사하고, 측정광(L)을 검사 대상물(5)로 조사한다. 상기 빔 스플리터(23)는 예를 들면 측정광(L)을 50: 50의 강도를 가지는 기준광(R) 및 측정광(L)으로 분할할 수 있다. 상기 스캔부(25)는 빔 스플리터(23)에서 분할된 측정광(L)을 대물 렌즈(10)를 통해 검사 대상물(5)의 검사 위치로 유도하는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 스캔부(25)는 측정광(L)의 반사 각도를 순차적으로 변경하여, 검사 대상물(5)의 표면을 2차원적으로 스캔(scan)한다. 상기 스캔부(25)로는 통상의 갈바노미터 (galvanometer)에 의해 반사 각도가 조절되어 측정광(L)의 스캔 기능을 가지는 반사 거울을 사용할 수 있다. 상기 기준 거울(24)은 기준광(R)을 반사하여 기준 반사광(R1)을 생성한다. 상기 측정광(L)이 검사 대상물(5)의 내부로 조사되면, 통상 다층으로 구성된 검사 대상물(5)의 각 층에서 측정광(L)이 산란 및 반사되어, 미세한 신호 반사광(S)을 생성한다.
생성된 신호 반사광(S)은 대물 렌즈(10)를 통해 스캔부(25)로 유도되며, 스캔부(25)는 신호 반사광(S)을 빔 스플리터(23)로 유도한다. 빔 스플리터(23)는 기준 거울(24)에서 반사되는 기준 반사광(R1) 및 스캔부(25)에서 반사되는 신호 반사광(S)을 중첩시켜(superimpose) 간섭광(interference light, I)을 생성한다. 상기 빔 스플리터(23)는 기준 반사광(R1) 및 신호 반사광(S)을 중첩시키는 역할도 수행하므로 광 커플러(coupler)라고도 한다. 생성된 간섭광(I)은 광검출기(26)에서 검출되고, 광검출기(26)는 검출된 간섭광(I)으로부터 검사 대상물(5)의 내부 영상 신호를 얻는다. 상기 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40)는 측정광(L)을 집속하는 집속 렌즈(28a), 측정광(L) 및 신호 반사광(S)을 교대로 통과시키기 위한 셔터(도시하지 않음) 등을 더욱 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 단층촬영 검사에 사용되는 3차원 검사 대상물(5)의 일 예를 보여주는 도면이고, 도 6 및 7은 각각 본 발명에 따른 단층촬영 검사 방법을 사용하여 도 5에 도시된 검사 대상물(5)의 단층 촬영 영상을 얻는 과정을 설명하기 위한 도면 및 플로우 챠트이다. 도 5에서, A는 검사 대상물(5)이 평면도를 나타내고, B는 검사 대상물(5)의 a-a선 단면도를 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단층촬영 검사에 사용될 수 있는 검사 대상물(5)은 서로 상이한 각도로 위치한 표면을 가지는 둘 이상의 촬영 영역을 포함하는 물체로서, 예를 들면, 휴대폰의 곡면 커버 유리(curved cover glass)와 같이, 지면과 평행하게 위치하는 상부면(5a) 및 상기 상부면(5a)에 대하여 소정의 각도 또는 곡률로 기울어져, 상기 상부면(5a)으로부터 연장되어 있는 좌측면(5b) 및 우측면(5c)을 가지는 패널 형태의 물체이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 3차원 검사 대상물(5)의 단층촬영 검사를 수행하기 위해서, 제1 광 간섭 단층촬영부는 검사 대상물(5)의 제1 촬영 영역을 단층 촬영하고, 제2 광 간섭 단층촬영부는 검사 대상물(5)의 제2 촬영 영역을 단층 촬영한다. 도 5 내지 7에 도시된 예에서, 상부면 광 간섭 단층촬영부(20)는 제1 광 간섭 단층촬영부를 나타내고, 제1 촬영 영역은 검사 대상물(5)의 상부면(5a)을 나타내며, 좌측면 또는 우측면 광 간섭 단층촬영부(30, 40)는 제2 광 간섭 단층촬영부를 나타내고, 제2 촬영 영역은 검사 대상물(5)의 좌측면(5b) 또는 우측면(5c)을 나타낸다. 도 5 내지 7에 나타낸 바와 같이, 검사 장치의 상부면 광 간섭 단층촬영부(20)는 검사 대상물(5)의 상부면(5a)을 촬영하여, 상부면 영상(6a)을 얻고, 좌측면 및 우측면 광 간섭 단층촬영부(30, 40)는 각각 검사 대상물(5)의 좌측면(5b) 및 우측면(5c)을 촬영하여 좌측면 영상(6b) 및 우측면 영상(6c)을 얻는다(S 10). 이와 같이 얻은 상부면 영상(6a) 및 측면 영상(6b, 6c)을 결합시키면, 검사 대상물(5)의 전체 단층 영상을 얻을 수 있다(S 34). 여기서, 상기 측면(5b, 5c)을 광 간섭 단층촬영하는 각도는 상기 상부면(5a)을 광 간섭 단층촬영 방향에 대하여 소정 각도(e) 기울어져 있다(도 6 참조). 필요에 따라, 상기 연산부(50)는 얻어진 영상(6a, 6b, 6c)에 대하여 노이즈를 제거하여(S 12), 영상(6a, 6b, 6c)의 선명도를 향상시킨 다음, 영상(6a, 6b, 6c)의 경계를 검출할 수 있다(S 14).
도 6에 나타낸 바와 같이, 이와 같이 획득한 영상(6a, 6b, 6c)은 측정광(L)이 입사되는 방향의 검사 대상물(5)의 표면 영상(6af, 6bf, 6cf)과 측정광(L)이 검사 대상물(5)을 통과하면서 굴절되어 왜곡되는 검사 대상물(5)의 후면 영상(6ab', 6bb', 6cb')을 포함한다. 여기서, 표면 영상(6af, 6bf, 6cf), 즉, 측정광(L)이 입사되는 방향의 전면 영상(6af, 6bf, 6cf)은 실제 검사 대상물(5)의 표면과 동일한 형태를 나타내지만, 측정광(L)이 소정의 굴절력을 가지는 검사 대상물(5)을 통과하면서 굴절되어 빠져나오는 후면 영상(6ab', 6bb', 6cb')은, 측정광(L)의 입사각(d) 및 검사 대상물(5)의 재질 굴절력에 따라 굴절되므로, 실제 검사 대상물(5)의 후면(6ab, 6bb, 6cb)과는 다른 형태를 나타낸다. 따라서, 측정광(L)의 입사 각도(d) 및 검사 대상물(5)의 굴절률을 알면, 왜곡된 영상의 위치(P')로부터 실제 영상의 위치(P)를 산출할 수 있다. 따라서, 연산부(50)는 측정광(L)의 입사 각도(d) 및 검사 대상물(5)의 굴절률을 이용하여, 검사 대상물(5)의 왜곡된 후면 영상(6ab', 6bb', 6cb')을 왜곡되지 않은 실제 후면 영상(6ab, 6bb, 6cb)으로 보정한 후, 상기 영상(6a, 6b, 6c) 데이터를 합성하여 검사 대상물(5)의 전체 단층 영상을 얻을 수 있다.
이를 구체적으로 살펴보면, 상기 후면 영상(6ab, 6bb, 6cb)의 왜곡을 보정하기 위하여, 상기 상부면 영상(6a) 및 측면 영상(6b, 6c)의 표면 영상(6af, 6bf, 6cf) 데이터로부터 검사 대상물(5)의 표면 영상(6af, 6bf, 6cf)을 정의하는 표면 함수를 산출한다(S 20). 예를 들면, 상기 검사 대상물(5)의 상부 표면 영상(6af)에 대한 표면 함수는 평평한 면을 정의하는 평면 함수이고, 상기 검사 대상물(5)의 좌측 표면 영상(6af) 및 우측 표면 영상(6cf)에 대한 표면 함수는 곡면을 정의하는 곡선 함수일 수 있다. 다음으로, 상기 표면 함수에 의해 얻어진 검사 대상물(5)의 표면 영상(6af, 6bf, 6cf) 위치에 대응하는 검사 대상물(5)의 굴절된, 즉 왜곡된 후면 영상(6ab', 6bb', 6cb')을, 해당 위치에서의 측정광(L)의 입사 각도 및 검사 대상물(5)의 굴절률을 이용하여, 왜곡되지 않은 실제 후면 영상(6ab, 6bb, 6cb)으로 보정한다(S 22). 예를 들면, 상기 검사 대상물(5)의 상부면(5a)에서는, 측정광(L)의 입사 각도가 모두 동일하므로, 후면 영상(6ab')의 상하 위치, 즉, 검사 대상물(5)의 두께가 보정되며, 상기 검사 대상물(5)의 좌측면(5b) 및 우측면(5c)에서는 측정광(L)의 입사 각도가 각 위치마다 다르므로, 후면 영상(6bb', 6cb')의 두께 및 위치가 모두 보정된다. 이와 같은 굴절 보정(S 22)에 의하여, 검사 대상물(5)의 왜곡되지 않은 후면 영상(6ab, 6bb, 6cb)을 얻을 수 있다.
이와 같이 얻은 검사 대상물(5)의 왜곡되지 않은 영상(6a, 6b, 6c)의 크기는 상부면 광 간섭 단층촬영부(20), 좌측면 광 간섭 단층촬영부(30) 및 우측면 광 간섭 단층촬영부(40)의 광학계 크기에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 상부면 광 간섭 단층촬영부(20)는 넓은 면적의 상부면(5a) 영상을 얻고, 좌측면 및/또는 우측면 광 간섭 단층촬영부(30, 40)는 좁은 면적의 좌측면(5b) 및 우측면(5c) 영상을 얻으므로, 상부면 광 간섭 단층촬영부(20), 좌측면 광 간섭 단층촬영부(30) 및 우측면 광 간섭 단층촬영부(40)의 광학계 크기가 다를 수 있고, 이로부터 얻는 영상(6a, 6b, 6c)의 크기도 각각 다를 수 있다. 따라서, 얻어진 각각의 영상(6a, 6b, 6c)에 있어서, 각 영상(6a, 6b, 6c)의 크기가 검사 대상물(5)의 상부면(5a), 좌측면(5b) 및 우측면(5c)과 동일한 배율이 되도록, 각 영상(6a, 6b, 6c)의 스케일을 보정한다(S 30). 예를 들면, 상부면 영상(6a)의 양단 끝점과 좌측면 및 우측면 영상(6b, 6c)의 끝점이 서로 일치되도록, 좌측면 및 우측면 영상(6b, 6c)의 크기는 그대로 두고, 상부면 영상(6a)의 크기는 2배로 증가시킬 수 있다.
이와 같이 얻은 영상은 도 6의 A에 나타낸 바와 같이, 각각의 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40)에 대하여 수직 방향으로 위치한 영상이다. 따라서, 상부면 영상(6a)과 좌측면 및 우측면 영상(6b, 6c)을 합성(결합)하기 위해서, 좌측면(5b) 및 우측면(5c)을 광 간섭 단층촬영한 각도(e)에 대응하여, 좌측면 및 우측면 영상(6b, 6c)을 실제의 좌측면(5b) 및 우측면(5c) 위치로 회전시킨다(S 32). 이와 같은 좌측면 및 우측면 영상(6b, 6c)의 회전 각도를 얻는 방법의 일 예로는, 위치가 고정된 좌측면 광 간섭 단층촬영부(30) 및 우측면 광 간섭 단층촬영부(40)를 이용하여, 표준 물질, 예를 들면, 좌측면 및 우측면이 상부면에 대하여 90도 방향으로 형성된 직육면체 형상을 가지는 표준 물체의 영상을 얻고, 얻어진 표준 물체의 영상에서 좌측면 및 우측면이 기울어진 각도를 산출함으로써, 얻을 수 있다. 예를 들어, 좌측면 광 간섭 단층촬영부(30)에서 얻은 표준 물체의 좌측면 영상이 시계 방향으로 30도 기울어져 있다면, 좌측면 광 간섭 단층촬영부(30)에서 얻은 영상을 반시계 방향으로 30도 회전시키면, 실제 방향(90도 방향)으로 보정된 좌측면 영상을 얻을 수 있다. 이와 같이, 스케일 보정(S 30) 및 회전 보정(S 32)된 각각의 영상(6a, 6b, 6c)을 각각의 끝점이 일치하도록 수직 및 수평 위치를 조정하여 결합시키면(S 34), 검사 대상물(5)의 왜곡되지 않은 전체 영상을 얻을 수 있다. 이와 같이 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40)에서 얻은 영상 데이터를 검출, 보정, 변환 및 합성하는 일련의 과정은 별도의 연산부(50, 도 3 참조)에 의해 수행된다. 이와 같이, 검사 대상물(5)의 왜곡되지 않은 전체 영상을 얻으면, 이로부터 검사 대상물(5)의 각 지점에서의 편평도, 곡률(curvature) 등을 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 단층촬영 검사 장치 및 방법은 검사 대상물(5)이 입체적인 형상을 가지는 경우, 각각의 표면에서 측정광(L)의 조사 각도 및 반사광(S)의 검출 각도가 다르기 때문에 발생하는 문제점을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 검사 대상물(5)이 입체적인 형상을 가지는 경우, 검사 대상물(5)의 굴절률에 의하여, 단층 촬영 영상이 왜곡되는 것을 보정할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 검사 대상물(5)의 측면 높이가 커지는 경우에도, 검사 대상물(5)의 단층 영상을 왜곡없이 획득할 수 있다.
이상 예시적인 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예들로 한정되지 않는다. 하기 청구항들의 범위는 예시적인 실시예의 변형들, 등가의 구성들 및 기능들을 모두 포괄하도록 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 서로 상이한 각도로 위치한 표면을 가지는 둘 이상의 촬영 영역을 포함하는 검사 대상물(5)의 둘 이상의 촬영 영역을 각각 단층 촬영하며, 검사 대상물(5)의 각 촬영 영역의 표면 경사 각도에 대응하여 측정광(L)의 입사 각도가 각각 상이한 둘 이상의 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40); 및
    상기 둘 이상의 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40)에서 얻은 영상(6a, 6b, 6c) 데이터를 합성하여 검사 대상물(5)의 전체 단층 영상을 얻는 연산부(50)를 포함하고,
    상기 연산부(50)는 상기 둘 이상의 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40)에서 얻은 영상(6a, 6b, 6c) 데이터의 경계를 검출하며, 상기 영상(6a, 6b, 6c)은 측정광(L)이 입사되는 방향의 검사 대상물(5)의 표면 영상(6af, 6bf, 6cf)과 측정광(L)이 검사 대상물(5)을 통과하면서 굴절되어 왜곡되는 검사 대상물(5)의 후면 영상(6ab', 6bb', 6cb')을 포함하며,
    상기 연산부(50)는 측정광(L)의 입사 각도(d) 및 검사 대상물(5)의 굴절률을 이용하여, 검사 대상물(5)의 후면 영상(6ab', 6bb', 6cb')을 왜곡되지 않은 실제 후면 영상(6ab, 6bb, 6cb)으로 보정한 후, 상기 영상(6a, 6b, 6c) 데이터를 합성하여 검사 대상물(5)의 전체 단층 영상을 얻는 것인, 3차원 단층촬영 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정광(L)의 입사 각도(d)는 검사 대상물(5)의 각 촬영 영역 표면에 대하여, 45 내지 135 도인 것인, 3차원 단층촬영 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 둘 이상의 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40)는, 검사 대상물(5)의 각 촬영 영역에서 반사된 반사광(S)을 검출할 수 있도록, 검사 대상물(5)의 각 촬영 영역 표면의 경사 각도에 대응하여 반사광(S)의 검출 각도가 각각 상이한 것인, 3차원 단층촬영 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 검사 대상물(5)은 지면과 평행하게 위치하는 상부면(5a) 및 상기 상부면(5a)에 대하여 소정의 각도로 기울어져 상기 상부면(5a)으로부터 연장되어 있는 좌측면 및 우측면(5b, 5c)을 가지는 패널 형태의 물체이고,
    상기 둘 이상의 광 간섭 단층촬영부(20, 30, 40)는 검사 대상물(5)의 상부면(5a)을 촬영하는 상부면 광 간섭 단층촬영부(20); 및 상기 상부면 광 간섭 단층촬영부(20)의 측면에 위치하여 검사 대상물(5)의 좌측면 및 우측면(5b, 5c)을 각각 촬영하는 좌측면 및 우측면 광 간섭 단층촬영부(30, 40)를 포함하는 것인, 3차원 단층촬영 검사 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 연산부(50)는
    상기 검출된 영상(6a, 6b, 6c)의 표면 영상(6af, 6bf, 6cf) 데이터로부터 검사 대상물(5)의 표면 영상(6af, 6bf, 6cf)을 정의하는 표면 함수를 산출하고,
    상기 표면 함수에 의해 얻어진 검사 대상물(5)의 표면 영상(6af, 6bf, 6cf) 위치에 대응하는 왜곡된 후면 영상(6ab', 6bb', 6cb')을, 해당 위치에서의 측정광(L)의 입사 각도 및 검사 대상물(5)의 굴절률을 이용하여, 왜곡되지 않은 실제 후면 영상(6ab, 6bb, 6cb)으로 보정하는 것인, 3차원 단층촬영 검사 장치.
  7. 검사 대상물(5)의 상부면(5a)을 광 간섭 단층촬영하여, 상부면 영상(6a)을 얻는 단계(S 10);
    상기 상부면(5a) 광 간섭 단층촬영 방향에 대하여 소정 각도(e)로 검사 대상물(5)의 측면(5b, 5c)을 광 간섭 단층촬영하여 측면 영상(6b, 6c)을 얻는 단계(S 10);
    상기 상부면 영상(6a) 및 측면 영상(6b, 6c)의 경계를 검출하는 단계(S 14); 및
    상기 상부면 영상(6a) 및 측면 영상(6b, 6c)을 결합시키는 단계(S 34);를 포함하고,
    상기 영상(6a, 6b, 6c)은 측정광(L)이 입사되는 방향의 검사 대상물(5)의 표면 영상(6af, 6bf, 6cf)과 측정광(L)이 검사 대상물(5)을 통과하면서 굴절되어 왜곡되는 검사 대상물(5)의 후면 영상(6ab', 6bb', 6cb')을 포함하며,
    상기 측정광(L)의 입사 각도(d) 및 검사 대상물(5)의 굴절률을 이용하여, 상기 왜곡된 후면 영상(6ab', 6bb', 6cb')을 왜곡되지 않은 실제 후면 영상(6ab, 6bb, 6cb)으로 보정하는 단계를 더욱 포함하는 것인, 3차원 단층촬영 검사 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 측면(5b, 5c)을 광 간섭 단층촬영한 각도(e)에 대응하여, 상기 측면 영상(6b, 6c)을 실제의 측면(5b, 5c) 위치로 회전시킨 후, 상기 상부면 영상(6a) 및 회전된 측면 영상(6b, 6c)을 각각의 끝점이 일치하도록 결합시키는 것인, 3차원 단층촬영 검사 방법.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서, 상기 상부면 영상(6a) 및 측면 영상(6b, 6c)의 표면 영상(6af, 6bf, 6cf) 데이터로부터 검사 대상물(5)의 표면 영상(6af, 6bf, 6cf)을 정의하는 표면 함수를 산출하는 단계(S 20)를 더욱 포함하고,
    상기 표면 함수에 의해 얻어진 검사 대상물(5)의 표면 영상(6af, 6bf, 6cf) 위치에 대응하는 검사 대상물(5)의 굴절되어 왜곡된 후면 영상(6ab', 6bb', 6cb')을, 해당 위치에서의 측정광(L)의 입사 각도 및 검사 대상물(5)의 굴절률을 이용하여, 왜곡되지 않은 실제 후면 영상(6ab, 6bb, 6cb)으로 보정하는 것인, 3차원 단층촬영 검사 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 상부면 영상(6a) 및 측면 영상(6b, 6c)의 경계를 검출하는 단계(S 14) 전에, 상부면 영상(6a) 및 측면 영상(6b, 6c)에 대하여 노이즈를 제거하는 단계(S 12)를 더욱 포함하는, 3차원 단층촬영 검사 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 상부면 영상(6a) 및 측면 영상(6b, 6c)의 크기가 검사 대상물(5)의 상부면(5a) 및 측면(5b, 5c)과 동일한 배율이 되도록, 상기 상부면 영상(6a) 또는 측면 영상(6b, 6c)의 스케일을 보정하는 단계(S 30)를 더욱 포함하는 것인, 3차원 단층촬영 검사 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120121022A (ko) * 2011-04-26 2012-11-05 광주과학기술원 전역 광단층 영상기기의 이미지 해상도 향상방법
WO2014156785A1 (ja) * 2013-03-28 2014-10-02 株式会社ニデック 光断層像撮影装置および医療用観察装置
KR20150056713A (ko) 2013-11-15 2015-05-27 삼성전자주식회사 영상표시장치의 비파괴 검사 시스템 및 방법과 이를 위한 비파괴 검사 장치
KR20150106579A (ko) * 2014-03-12 2015-09-22 주식회사 마인즈아이 자유곡면 또는 3차원 형상을 가지는 검사대상물에 대한 검사시스템 및 상기 검사시스템 운영방법
KR20170042960A (ko) * 2015-10-12 2017-04-20 세종대학교산학협력단 Oct 시스템을 이용한 기판 결함 검출용 지그 장치

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008139735A1 (ja) * 2007-05-14 2008-11-20 Nikon Corporation 表面検査装置および表面検査方法
CN102197298A (zh) * 2008-10-29 2011-09-21 柯尼卡美能达精密光学株式会社 光断层图像形成方法
JP5483873B2 (ja) * 2008-12-26 2014-05-07 キヤノン株式会社 光断層撮像装置、および光断層撮像方法
KR101078781B1 (ko) * 2010-02-01 2011-11-01 주식회사 고영테크놀러지 3차원 형상 검사방법
JP5627321B2 (ja) * 2010-07-09 2014-11-19 キヤノン株式会社 光断層画像撮像装置及びその撮像方法
KR101802812B1 (ko) * 2016-04-20 2017-11-29 주식회사 고영테크놀러지 물품의 외관 검사장치 및 이를 이용한 물품의 외관 검사방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120121022A (ko) * 2011-04-26 2012-11-05 광주과학기술원 전역 광단층 영상기기의 이미지 해상도 향상방법
WO2014156785A1 (ja) * 2013-03-28 2014-10-02 株式会社ニデック 光断層像撮影装置および医療用観察装置
KR20150056713A (ko) 2013-11-15 2015-05-27 삼성전자주식회사 영상표시장치의 비파괴 검사 시스템 및 방법과 이를 위한 비파괴 검사 장치
KR20150106579A (ko) * 2014-03-12 2015-09-22 주식회사 마인즈아이 자유곡면 또는 3차원 형상을 가지는 검사대상물에 대한 검사시스템 및 상기 검사시스템 운영방법
KR20170042960A (ko) * 2015-10-12 2017-04-20 세종대학교산학협력단 Oct 시스템을 이용한 기판 결함 검출용 지그 장치

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