KR102358724B1

KR102358724B1 - 투인원 광학 현미경

Info

Publication number: KR102358724B1
Application number: KR1020200095549A
Authority: KR
Inventors: 박필화; 이택규
Original assignee: 주식회사 이룸인더스트리
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2022-02-07

Abstract

본 발명은 투인원 광학 현미경에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빔패스를 옮기지 않고도 2개의 조명을 사용할 수 있도록 하여 한 화면에서 다크이미지와 브라이트이미지 2개를 중첩시켜 가시적으로 잘 보이지 않던 부분까지 쉽고 정확하게 즉시 판독이 가능하기 때문에 시인성이 높아져 판독정확도를 높이고, 이를 통해 검사불량율을 줄이고, 검사장비의 신뢰도를 높이도록 개선된 투인원 광학 현미경에 관한 것이다.

Description

투인원 광학 현미경{2 in 1 microscope}

LED, LCD를 포함한 각종 디스플레이 혹은 PCB 등의 검사장비에는 무한광학계의 광학현미경이 필수적으로 사용된다.

이러한 광학현미경은 불량을 확인하기 위한 것으로, 통상 불량 발생시 작업자가 현미경을 확인한 후 어떤 불량인지를 체크하는 형태로 진행된다.

즉, 불량 검사는 피검체에 빛을 조명하고, 렌즈를 이용하여 상기 피검체를 작업자가 육안으로 관찰함으로써 피검체의 상태를 검사하게 된다.

이는 피검체의 표면을 관찰함으로써 피검체 상에 발생하는 긁힘 등의 존재 여부를 검사하여 피검체의 불량 여부를 결정하게 된다.

그런데, 광학현미경 수요처에서 피검체의 크기는 커지고 있으나 상대적으로 광학현미경은 더 작은 스펙을 요구하고, 그러면서도 배율은 더 많이 조절할 수 있도록 요구하고 있기 때문에 이에 대응하는 광학현미경을 개발하는데 많은 한계가 있다.

이것은 커진 피검체의 검사능률을 높이기 위해 광학계가 아닌 다른 검사장비의 설치개수가 늘어나기 때문에 상대적으로 광학계는 기존과 동등 혹은 그 보다 작은 스펙을 가지면서도 동등 이상의 검사능력을 요구하기 때문이다.

또한, 통상 배율 조절은 하나의 튜브렌즈에 대해 회전판 상에 구비된 다수의 오브젝티브렌즈를 돌려 가면서 조절할 수 있는 형태인데, 이 경우에는 회전판이 차지하는 공간 때문에 스펙을 맞추기 어렵고, 이러한 형태를 취한다고 하더라도 하나의 튜브렌즈에 3개의 오브젝티브렌즈를 쓴다고 해도 조절할 수 있는 배율은 3배 밖에 되지 않는 단점이 있다.

그렇다고, 회전판이 아닌 리니어타입을 사용하게 되면 2개의 오브젝티브렌즈 밖에 쓸 수 없기 때문에 조절할 수 있는 배율은 2배 밖에 되지 않아 매우 비효율적이며, 이러한 형태는 수요처의 요구조건을 만족시킬 수 없어 경쟁력이 떨어진다.

뿐만 아니라, 기존에는 하나의 오브젝티브렌즈에 다크조명과 브라이트조명이 투사조절되게 하기 위해 셔터로 조절하는 구조여서 빛샘 현상 등 여러가지 이유로 보다 선명한 이미지를 얻을 수 없었고 구조도 복잡한 단점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-0508994호(2005.08.10.) 광학현미경의 분해능 이하의 측정이 가능한미소치수측정방법 및 장치 대한민국 공개특허 제10-2009-0055715호(2009.06.03.) 상하 높이 조절 가능한 아이피스모듈을 구비한 광학현미경

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 빔패스를 옮기지 않고도 2개의 조명을 사용할 수 있도록 하여 한 화면에서 다크이미지와 브라이트이미지 2개를 중첩시켜 가시적으로 잘 보이지 않던 부분까지 쉽고 정확하게 즉시 판독이 가능하기 때문에 시인성이 높아져 판독정확도를 높이고, 이를 통해 검사불량율을 줄이고, 검사장비의 신뢰도를 높이도록 개선된 투인원 광학 현미경을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 리니어 방식으로 교체 사용할 수 있는 2개의 오브젝티브렌즈; 선택적으로 사용할 수 있는 2개의 튜브렌즈; 및, 다크이미지와 브라이트이미지를 중첩할 수 있도록 독립적으로 설치된 다크조명과 브라이트조명;을 포함하는 것을 특징으로 하는 투인원 광학 현미경을 제공한다.

또한, 본 발명은 내부에 광학계가 구현된 본체하우징(100)과, 상기 본체하우징(100)의 상부로 노출된 카메라(110)와, 상기 본체하우징(100)의 하부로 노출된 오브젝티브렌즈(Objective Lens)(120)를 포함하는 투인원 광학 현미경에 있어서; 상기 오브젝티브렌즈(120)는 리니어방식으로 교체가능한 제1,2오브젝티브렌즈(122,124)로 이루어지고; 상기 제1,2오브젝티브렌즈(122,124)의 각 상단에는 제1,2오브젝티브렌즈(122,124)의 둘레를 통해 피검체로 조사된 후 반사되어 카메라(110)로 들어가는 다크조명(L2)이 일체로 구비되며; 상기 본체하우징(100)의 내부 일측 상부에는 제1하프미러(H1)와 제2하프미러(H2)를 거쳐 오브젝티브렌즈(120)의 중앙을 관통하여 피검체로 조사된 후 반사되어 카메라(110)로 들어가는 브라이트조명(L1)이 설치되고; 상기 제2하프미러(H2)의 직상방에는 제1빔스플리터(SP1)가 설치되고, 상기 제1빔스플리터(SP1)와 평행하게 간격을 두고 제1풀미러(FM1)가 설치되며, 상기 제1빔스플리터(SP1)의 직상방에는 제1튜브렌즈(132)가 설치되고, 상기 제1풀미러(FM1)의 직상방에는 제2튜브렌즈(134)가 설치되며, 상기 제1튜브렌즈(132)의 직상방에는 제2빔스플리터(SP2)가 설치되고, 상기 제2빔스플리터(SP2)의 직상방에는 카메라(110)가 설치되며, 상기 제2튜브렌즈(134)의 직상방에는 상기 제2빔스플리터(SP2)와 동일 높이에 제2빔스플리터(SP2)로 빛을 반사하는 제2풀미러(FM2)가 설치되고; 상기 제1튜브렌즈(132)와 제2빔스플리터(SP2) 사이 및 제2튜브렌즈(134)와 제2풀미러(FM2) 사이에는 스텝모터(MT)에 의해 일정각도 회전되면서 상기 제1,2튜브렌즈(132,134)를 선택적으로 개폐하는 빔차단판(BR)이 설치된 것을 특징으로 하는 투인원 광학 현미경을 제공한다.

본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 빔패스를 옮기지 않고도 2개의 조명을 사용할 수 있다.

둘째, 한 화면에서 다크이미지와 브라이트이미지 2개를 중첩시켜 가시적으로 잘 보이지 않던 부분까지 쉽고 정확하게 즉시 판독이 가능하다.

셋째, 시인성이 높아져 판독정확도를 높인다.

넷째, 검사불량율을 줄이고, 검사장비의 신뢰도를 높인다.

도 1은 본 발명에 따른 투인원 광학현미경의 예시적인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 투인원 광학현미경의 예시적인 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 투인원 광학현미경의 예시적인 정단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광학현미경을 이용하여 촬상한 다크이미지와 브라이트이미지 및 그 중첩이미지 예를 보인 예시도이다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

본 발명에 따른 투인원 광학 현미경은 VMU(Video Microscope Uint)로서 산업용으로 최적화된 컴팩트한 사이즈의 검사용 현미경이다.

특히, 본 발명에 따른 투인원(2 in 1) 광학 현미경은 빔패스를 옮기지 않고도 2개의 조명을 사용할 수 있도록 하여 한 화면에서 다크이미지(dark image)와 브라이트이미지(bright image) 2개를 중첩시켜 가시적으로 잘 보이지 않던 부분까지 쉽고 정확하게 즉시 판독이 가능하고, 협소한 공간내에서도 배율 조절이 자유로워 분해능을 높일 수 있도록 구성된 것이 특징이다.

또한, 본 발명은 다크조명과 브라이트조명을 각기 독립적으로 운용하되, 협소공간내에 모두 실장할 수 있고, 2개의 분리된 조명을 사용함으로써 오브젝티브렌즈에서 셔터를 사용하지 않고 이미지를 촬상할 수 있어 보다 선명한 이미지를 얻을 수 있는 장점이 있다.

보다 구체적으로, 도 1 내지 도 3의 예시와 같이, 본 발명에 따른 투인원 광학 현미경은 내부에 광학계가 구현된 본체하우징(100)과, 상기 본체하우징(100)의 상부로 노출된 카메라(110)와, 상기 본체하우징(100)의 하부로 노출된 오브젝티브렌즈(Objective Lens)(120)를 포함한다.

이때, 카메라(110)는 일종의 접안렌즈 역할을 하여 촬상하는 수단이고, 오브젝티브렌즈(120)는 피검체에 근접배치되는 대물렌즈이다.

아울러, 본 발명에서는 오브젝티브렌즈(120)를 리니어 형태로 배율이 서로 다른 2개를 사용하도록 구성된다.

즉, 제1,2오브젝티브렌즈(122,124)를 사용하되, 리니어 방식으로 직선형 왕복이동을 통해 교체 사용할 수 있도록 하여 협소공간에서도 공간을 침해하지 않으면서 충분히 설치될 수 있게 구성된다.

그리고, 본 발명에서는 2개의 튜브렌즈(130)를 사용한다. 즉, 제1,2튜브렌즈(132,134)를 사용하는데, 이와 같이 2개의 오브젝티브렌즈(120)와 2개의 튜브렌즈(132,134)를 조합시킴으로써 협소공간 내에서 무려 4배율을 자유롭게 조절할 수 있는 특장점을 갖게 된다.

특히, 본 발명에서는 도 3의 예시와 같이, 다크이미지 촬상을 위한 조명과, 브라이트이미지 촬상을 위한 조명을 분리시켜 독립적으로 구현한다는데 또다른 특징이 있다.

이것은 하나의 조명을 조사하면서 셔터를 조작하여 다크이미지를 촬상하거나 브라이트이미지를 촬상하도록 하는 종래 방식과는 전혀 다른 방식다.

종래 방식은 현장에서 작업자가 곧바로 불량을 확인했기에 적합했으나 피검체의 대규모화, 대량화에 따라 검사효율 향상을 위해 불량 지점을 촬상해 둔 후 나중에 판독하는 방식인 오토리뷰 방식으로 바뀌다 보니 촬상된 이미지의 선명도가 떨어지면 불량 원인이나 불량 종류 등을 판독하기가 매우 어렵게 되는 한계에 부딪히게 되었다.

본 발명은 이러한 문제를 해결할 수 있도록 독립 조명구조를 갖춘 것이다. 그런데, 독립 조명을 한다고 해도 본체하우징(100)이 매우 협소하기 때문에 이를 구현하기가 쉽지 않다.

이에, 본 발명은 기존 단일조명 자리에는 그대로 브라이트조명(L1)을 설치하고, 오브젝티브렌즈(120), 즉 제1,2오브젝티브렌즈(122,124) 각각의 상부에 다크조명(L2)을 직접 설계하여 조명을 독립시키되 다크조명(L2)을 위한 별도의 공간을 요구하지 않으면서 독립 설계가 가능하도록 한 것이다.

그리하여, 다크조명(L2)은 오브젝티브렌즈(120)의 둘레를 통해 피검체로 조사된 후 반사되어 카메라(110)로 들어가게 된다.

또한, 브라이트조명(L1)은 제1하프미러(H1)과 제2하프미러(H2)를 거쳐 오브젝티브렌즈(120)의 중앙을 관통하여 피검체로 조사된 후 반사되어 카메라(110)로 들어가게 된다.

한편, 상기 제2하프미러(H2)의 직상방에는 제1빔스플리터(SP1)가 설치되고, 상기 제1빔스플리터(SP1)와 평행하게 간격을 두고 제1풀미러(FM1)가 설치된다.

이 경우, 상기 제1풀미러(FM1)는 브라이트조명(L1)이 설치된 쪽이 아닌 그 반대쪽으로 설치된다.

그리고, 상기 제1빔스플리터(SP1)의 직상방에는 제1튜브렌즈(132)가 설치되고, 상기 제1풀미러(FM1)의 직상방에는 제2튜브렌즈(134)가 설치된다.

이때, 상기 제1,2튜브렌즈(132,134)는 동일 높이에 배치되며, 튜브렌즈란 일종의 이미지렌즈이다.

여기에서, 상기 제1튜브렌즈(132)는 이를 테면 ×0.5 배율이고, 상기 제2튜브렌즈(134)는 ×1 배율일 수 있다.

또한, 상기 제1튜브렌즈(132)의 직상방에는 제2빔스플리터(SP2)가 설치되고, 상기 제2빔스플리터(SP2)의 직상방에는 카메라(110)가 설치되며, 상기 제2튜브렌즈(134)의 직상방에는 상기 제2빔스플리터(SP2)와 동일 높이에 제2빔스플리터(SP2)로 빛을 반사하는 제2풀미러(FM2)가 설치된다.

아울러, 상기 제1튜브렌즈(132)와 제2빔스플리터(SP2) 사이 및 제2튜브렌즈(134)와 제2풀미러(FM2) 사이에는 스텝모터(MT)에 의해 일정각도 회전되면서 상기 제1,2튜브렌즈(132,134)를 선택적으로 개폐하는 빔차단판(BR)이 설치된다.

그리하여, 피검체로부터 반사된 빛은 제1튜브렌즈(132)가 개방된 경우에는 빔차단판(BR)에 의해 제2튜브렌즈(134)가 막혀 있는 경우이므로 제2하프미러(H2) → 제1빔스플리터(SP1) → 제1튜브렌즈(132) → 제2빔스플리터(SP2) → 카메라(110)의 순서로 촬상되게 되며, 이때 배율은 제1,2오브젝티브렌즈(122,124) 중 선택된 어느 하나에 제1튜브렌즈(132)의 배율을 곱한 배율을 갖게 되므로 2가지 배율을 사용할 수 있게 된다.

물론, 이 경우 다크조명(L2)과 브라이트조명(L1)을 사용하여 촬상하고, 이를 오버랩시키게 되면 도 4와 같이 보다 선명한 이미지를 얻을 수 있게 된다.

예컨대, 도 4는 동전의 숫자를 촬상하여 다크이미지와 브라이트이미지를 비교 설명한 것으로, 두 이미지를 중첩하게 되면 보이지 않았던 부분까지 선명하게 보임을 확인할 수 있다.

한편, 제2튜브렌즈(134)가 개방된 경우에는 빔차단판(BR)에 의해 제1튜브렌즈(132)가 막혀 있는 경우이므로 제2하프미러(H2) → 제1빔스플리터(SP1) → 제1풀미러(FM1) → 제2튜브렌즈(134) → 제2풀미러(FM2) → 제2빔스플리터(SP2) → 카메라(110)의 순서로 촬상되게 되며, 이때 배율은 제1,2오브젝티브렌즈(122,124) 중 선택된 어느 하나에 제2튜브렌즈(134)의 배율을 곱한 배율을 갖게 되므로 2가지 배율을 사용할 수 있게 된다.

결국, 본 발명에 따르면, 아주 협소한 공간임에도 불구하고 4가지 배율을 조합할 수 있어 다양한 배율 조절이 용이하고, 다크조명(L2)과 브라이트조명(L1)을 독립적으로 분리시켜 보다 선명한 이미지를 얻을 수 있었다.

100: 본체하우징
110: 카메라
120: 오브젝티브렌즈

Claims

삭제
내부에 광학계가 구현된 본체하우징(100)과, 상기 본체하우징(100)의 상부로 노출된 카메라(110)와, 상기 본체하우징(100)의 하부로 노출된 오브젝티브렌즈(Objective Lens)(120)를 포함하는 투인원 광학 현미경에 있어서;
상기 오브젝티브렌즈(120)는 리니어방식으로 교체가능한 제1,2오브젝티브렌즈(122,124)로 이루어지고; 상기 제1,2오브젝티브렌즈(122,124)의 각 상단에는 제1,2오브젝티브렌즈(122,124)의 둘레를 통해 피검체로 조사된 후 반사되어 카메라(110)로 들어가는 다크조명(L2)이 일체로 구비되며; 상기 본체하우징(100)의 내부 일측 상부에는 제1하프미러(H1)와 제2하프미러(H2)를 거쳐 오브젝티브렌즈(120)의 중앙을 관통하여 피검체로 조사된 후 반사되어 카메라(110)로 들어가는 브라이트조명(L1)이 설치되고; 상기 제2하프미러(H2)의 직상방에는 제1빔스플리터(SP1)가 설치되고, 상기 제1빔스플리터(SP1)와 평행하게 간격을 두고 제1풀미러(FM1)가 설치되며, 상기 제1빔스플리터(SP1)의 직상방에는 제1튜브렌즈(132)가 설치되고, 상기 제1풀미러(FM1)의 직상방에는 제2튜브렌즈(134)가 설치되며, 상기 제1튜브렌즈(132)의 직상방에는 제2빔스플리터(SP2)가 설치되고, 상기 제2빔스플리터(SP2)의 직상방에는 카메라(110)가 설치되며, 상기 제2튜브렌즈(134)의 직상방에는 상기 제2빔스플리터(SP2)와 동일 높이에 제2빔스플리터(SP2)로 빛을 반사하는 제2풀미러(FM2)가 설치되고; 상기 제1튜브렌즈(132)와 제2빔스플리터(SP2) 사이 및 제2튜브렌즈(134)와 제2풀미러(FM2) 사이에는 스텝모터(MT)에 의해 일정각도 회전되면서 상기 제1,2튜브렌즈(132,134)를 선택적으로 개폐하는 빔차단판(BR)이 설치되어,
빔패스를 옮기지 않고도 분리 구성된 다크조명(L2)과 브라이트조명(L1) 2개를 사용할 수 있어 한 화면에서 다크이미지와 브라이트이미지 2개를 중첩시켜 선명하게 관측할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 투인원 광학 현미경.