KR20000021710A

KR20000021710A - 단층 검사 장치

Info

Publication number: KR20000021710A
Application number: KR1019980040955A
Authority: KR
Inventors: 김형철; 변종은; 김진영; 김창효; 조형석; 고국원; 노영준
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2000-04-25
Also published as: KR100344587B1; JP3053810B2; US6222903B1; CN1126990C; CN1249446A; JP2000111502A

Abstract

탑재 테이블과 X선 조사기와, 영상 증배관과, 뷰 셀렉터 및 카메라를 포함하는 단층 검사 장치가 개시되어 있다. 뷰 셀렉터는 빛의 경로를 굴절시키는 프리즘과, 영상 증배관의 영상면 중 특정 영역의 영상이 카메라에 취득되도록 프리즘의 자세를 조정하기 위한 수단을 가진다. 조정 수단은 프리즘을 영상 증배관의 원주 방향을 따라 회전시키는 제 1 모터와, 프리즘을 영상 증배관의 반경 방향과 직각인 방향으로 회전시키기 위한 제 2 모터를 가진다. 이에 따라 프리즘의 자세를 조정하는 것에 의해 영상 증배관의 영상면 중 임의의 영역의 영상을 취득할 수 있다. 뿐만 아니라 프리즘을 통과하여 카메라에 취득되는 영상의 광축이 카메라에 대하여 수직을 이루므로 영상의 왜곡이 발생되지 않는다.

Description

단층 검사 장치

본 발명은 피검사물의 단층 영상을 취득하여 직접 육안으로 확인할 수 없는 피검사물의 내부를 검사하기 위한 단층 검사 장치에 관한 것이다.

일반적으로 공산품의 생산 공정에서는 생산된 제품의 이상 여부를 확인하기 위한 여러 가지 품질 검사가 실시되고 있다. 이중, 인쇄 회로 기판에 실장된 전자 부품들의 납땜 등과 같이 육안으로 직접 그 이상 유무를 확인할 수 없는 대상에 관해서는 X선 단층 영상을 통한 품질 검사가 실시되고 있다.

이와 같이 X선 단층 영상을 이용한 검사 장치의 구성 및 작용을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

단층 검사 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 탑재 테이블(10), X선 조사기(20), 영상 증배관(30), 뷰 셀렉터(40), 및 카메라(50)를 포함한다. X선 조사기(20)에서 조사되는 X선은 도 2에 도시된 바와 같이 원주를 따라 일정 속도로 회전된다. 이와 같이 회전되는 X선은 탑재 테이블(10)에 탑재된 피검사물(E)을 투과하게 된다. 피검사물(E)을 투과한 X선은 영상 증배관(30)을 통해 가시 영상으로 상을 맺게 된다.

이때, 얻고자 하는 영상은 X선의 발생 위치에 따라 영상 증배관(30)의 영상면(32)에서 도 2와 같이 서로 다른 위치에 맺힌다. 이렇게 서로 다른 위치에 맺히는 영상들은 각기 서로 다른 방향에서 X선을 투과시켜 얻은 영상으로, 이 영상들을 특정한 방법으로 합성하여 하나의 단면에 대한 X선 단층 영상이 얻어진다.

통상적으로 X선이 원주를 따라 이동될 때, 피검사물을 투과된 영상 역시 영상 증배관(30)의 영상면(32) 상에서 원주를 따라 움직이게 된다. 따라서, 뷰 셀렉터(40)를 통해 영상면(32) 상의 영상을 선택하고 이들 영상을 카메라(50)로 취득한다.

이와 같은 뷰 셀렉터(40)는 두 개의 거울을 이용하여 영상면(32)의 특정 위치에 맺힌 영상을 카메라(50)로 유도한다. 포 피아이 시스템사(Four PI Systems Corporation)에 허여된 미국특허 제 4,926,452호와 서모스펙트라사(ThermoSpectra Corporation)에 허여된 미국특허 제 5,594,770호에 각각 뷰 셀렉터의 대표적인 예가 개시되어 있다.

포 피아이 시스템사의 뷰 셀렉터는 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 비스듬히 마주보고 설치된 한 쌍의 거울(42', 44')이 영상면(32)을 따라 이동되는 영상과 동일한 속도로 회전되며 원주 상의 영상을 카메라(50)로 유도한다. 한편, 서모스펙트라사 제품의 경우, 한 쌍의 거울(42", 44")은 영상 증배관의 하측에서 각각 X축 및 Y축을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있다. 영상 증배관의 영상면(32) 상에서 영상이 이동될 때, 한 쌍의 거울은 영상면(32) 상의 특정 영역의 영상이 선택되도록 X축 및 Y축을 중심으로 회전된다. 이에 따라 영상면(32) 상의 영상이 한 쌍의 거울(42", 44")에 차례로 반사되어 카메라(50)에 잡히게 된다. 한편 도 4에서 부호 43", 45"는 한 쌍의 거울(42", 44")을 회전시키기 위한 모터이다.

그러나, 포 피아이 시스템사의 뷰 셀렉터는 영상이 원주를 따라 이동되는 경우에만 사용이 가능하며 영상 증배관의 가운데 부분의 영상을 자유롭게 취득할 수 없는 단점이 있다. 또한, 서모스펙트라사의 뷰 셀렉터는 영상의 위치에 따라 광축의 입사각이 각각 변화되기 때문에 영상의 왜곡이 발생될 우려가 높은 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 영상 증배관의 영상면 상의 어떤 위치에 대해서도 왜곡이 없는 영상을 취득할 수 있는 단층 영상 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 단층 검사 장치의 구성을 보인 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 일반적인 단층 검사 장치에서 X선의 조사 방향에 따른 단층 영상의 위치 변화를 보인 도면.

도 3은 종래의 단층 검사 장치에 적용된 뷰 셀렉터의 일 예를 보인 개략도.

도 4는 종래의 단층 검사 장치에 적용된 뷰 셀렉터의 다른 예를 보인 개략도.

도 5는 본 발명의 뷰 셀렉터에 적용된 프리즘의 원리를 설명하기 위한 도면.

도 6은 본 발명의 뷰 셀렉터의 일 실시예를 보인 개략도.

도 7a는 본 발명의 뷰 셀렉터의 일 실시예의 작용을 보인 단면도.

도 7b는 본 발명의 뷰 셀렉터의 일 실시예에 의해 영상면의 중앙부의 영상을 취득하는 일 예를 보인 단면도.

도 7c는 본 발명의 뷰 셀렉터의 일 실시예에 의해 영상면의 중앙부의 영상을 취득하는 또다른 예를 보인 단면도.

도 8은 본 발명의 뷰 셀렉터의 또다른 실시예를 보인 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30 ; 영상 증배관 32 ; 영상면

50 ; 카메라 122 ; 프리즘

123 ; 거울면 124 ; 제 2 모터

132, 134 ; 프리즘

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 탑재 테이블과 X선 조사기와, 영상 증배관과, 뷰 셀렉터 및 카메라를 포함한다. 뷰 셀렉터는 빛의 경로를 굴절시키는 프리즘과, 영상 증배관의 영상면 중 특정 영역의 영상이 카메라에 취득되도록 프리즘의 자세를 조정하기 위한 수단을 가진다.

조정 수단은 프리즘을 영상 증배관의 원주 방향을 따라 회전시키는 제 1 모터와, 프리즘을 영상 증배관의 반경 방향과 직각인 방향으로 회전시키기 위한 제 2 모터를 가진다. 또한, 프리즘의 영상 증배관의 중심부에 대응되는 위치에 영상 증배관의 중심부의 영상을 제 2의 카메라로 반사시키기 위한 거울이 설치될 수도 있다.

또는, 한 쌍의 프리즘이 영상 증배관의 하측에 각각 X축 및 Y축을 중심으로 회전 가능하도록 설치되고, 조정 수단은 한 쌍의 프리즘을 각각 X축 및 Y축을 중심으로 회전시키기 위한 한 쌍의 모터를 가질 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 참고로, 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용한다.

본 발명은 기본적으로 도 1에 도시된 바와 같은 일반적인 단층 검사 장치와 동일한 구성을 가진다. 즉, 본 발명에 따른 단층 검사 장치는 피검사물이 탑재되는 탑재 테이블(10), 탑재 테이블(10) 상의 피검사물E에 X선을 조사하는 X선 조사기(20), 피검사물(E)을 투과한 X선 영상을 가시 영상으로 변환하는 영상 증배관(30), 영상 증배관(30)의 영상면(32) 중 특정 영역을 선택하기 위한 뷰 셀렉터(40), 뷰 셀렉터(40)에 의해 선택된 영상을 취득하기 위한 카메라(50)를 포함한다. X선 조사기(20)에서 조사된 X선은 탑재 테이블(10)에 탑재된 피검사물(E)을 투과하여 영상 증배관(30)의 영상면(32)에 가시 영상으로 변환되어 맺히게 된다. 이때, 뷰 셀렉터(40)는 영상 증배관(30)의 영상면(32) 중 특정 영역을 선택한다. 이에 따라 선택된 영역에 맺힌 영상은 카메라(50)에 취득된다.

다만, 본 발명의 요지는 뷰 셀렉터(40)에 있다. 즉, 종래와 달리 본 발명에서는 뷰 셀렉터(40)의 영역 선택이 종래와 같이 거울에 의한 빛의 반사가 아닌 프리즘을 통한 빛의 굴절에 의해 이루어진다.

널리 알려진 바와 같이 프리즘(110)은 입사되는 빛을 굴절시켜 빛의 경로를 변화시키는 역할을 한다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 카메라(50)로부터 x의 거리만큼 떨어진 위치에서 입사되는 빛은 프리즘(110)을 통과하면서 굴절되어 카메라(50)로 입사된다. 이를 이용하여 영상 증배관 하측에 프리즘(110)을 설치하고 이 프리즘(110)의 자세를 잘 조정하는 것에 의해 영상 증배관의 영상면 중 특정 영역의 영상을 카메라(50)로 취득할 수 있게 되는 것이다.

이러한 원리를 적용한 본 발명의 일 실시예는 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단층 검사 장치의 뷰 셀렉터는 도 6에 도시된 바와 같이, 소정의 굴절률을 가지는 프리즘(122)과, 이 프리즘(122)을 영상 증배관의 영상면(32)의 원주 방향을 따라 회전시키기 위한 제 1 모터(미도시)와, 프리즘(122)을 영상면(32)의 반경 방향과 직각인 방향을 따라 회전시키기 위한 제 2 모터(124)를 가진다.

이와 같이 되어, 제 1 모터는 영상 증배관의 영상면(32)에 맺히는 영상이 원주를 따라 이동되는 속도에 맞추어 프리즘(122)을 회전시킨다. 이에 따라, 카메라(50)에는 광경로의 이동 폭에 대응되는 원주 상에 위치된 영상들이 차례로 얻어지게 된다. 또한, 제 2 모터를 통해 도 7a와 같이 프리즘(122)의 기울어진 각도를 조절하여 광경로의 이동폭 x를 변화시킬 수 있다. 이에 따라 영상면(32)에서 임의의 회전 반경으로 이동되는 영상을 쉽게 얻을 수 있게 된다. 이와 같이 프리즘(122)을 이용하여 원주 방향의 영상을 취득하게 되면, 영상면(32)과 카메라(50)의 결상면이 평행하게 되므로 카메라(50)에 잡힌 영상이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 원주상의 영상 뿐만 아니라 영상면(32)의 중앙부에 대한 영상 또한 얻을 수 있다. 즉, 도 7b와 같이 프리즘(122)을 회전시켜 수평한 상태로 위치시키면 광로의 이동폭 x가 0이 된다. 즉, 빛은 굴절되지 않고 그대로 프리즘(122)을 통과한다. 따라서, 영상면(32)의 중앙부에 대한 영상이 카메라(50)에 취득될 수 있다.

한편, 또다른 방법으로 도 7c에 도시된 바와 같이 프리즘(122)의 일측에 거울면(123)을 형성하는 것에 의해서도 영상면(32)의 중앙부 영상을 얻을 수 있다. 이때, 거울면(123)이 형성되는 부분은 카메라(50)와 동일한 축상에 위치된 부분이다. 그리고, 거울면(123)에 의해 빛이 반사되는 위치에 또다른 카메라(52)를 설치한다. 이와 같이 되어, 영상면(32)의 중앙부의 영상은 거울면(123)에 반사되어 또다른 카메라(52)에 잡히게 된다.

한편, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 뷰 셀렉터의 구성을 보인 도며이다. 여기에는 한 쌍의 프리즘(132, 134)이 사용된다. 즉, 영상 증배관의 영상면(32)과 카메라(50) 사이에 한 쌍의 프리즘(132, 134)이 서로 평행하게 설치된다. 이 한 쌍의 프리즘(132, 134)은 각각 X축 및 Y축을 중심으로 회전 가능하게 설치되며, 각각의 회전축과 연결된 모터(미도시)에 의해 그 회전 각도가 조절된다. 상측의 프리즘(132)에 의해서는 X축 방향에 대한 광로가 변화되며, 하측의 프리즘(134)에 의해서는 Y축 방향에 대한 광로가 변화된다.

이와 같이, 한 쌍의 프리즘(132, 134)을 서로 직각인 방향으로 회전시켜 그 기울기를 조절해 줌으로써 영상면(32)의 임의의 영역의 영상을 선택하여 카메라(50)로 취득할 수 있다.

상기된 바와 같은 본 발명은 프리즘의 자세를 조정하는 것에 의해 영상 증배관의 영상면 중 임의의 영역의 영상을 취득할 수 있다. 뿐만 아니라 프리즘을 통과하여 카메라에 취득되는 영상의 광축이 카메라에 대하여 수직을 이루므로 영상의 왜곡이 발생되지 않는다는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

Claims

피검사물이 탑재되는 탑재 테이블;

한 평면상의 여러 위치에서 상기 탑재 테이블에 탑재된 피검사물에 대하여 X선을 조사하는 X선 조사기;

상기 피검사물을 투과한 X선 영상을 가시 영상으로 변화시키는 영상 증배관;

빛의 경로를 굴절시키는 프리즘과, 상기 영상 증배관의 영상면 중 특정 영역의 영상이 선택되도록 상기 프리즘의 자세를 조정하기 위한 수단을 가지는 뷰 셀렉터; 및

상기 뷰 셀렉터에 의해 선택된 영역의 영상을 취득하기 위한 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 조정 수단은

상기 프리즘을 상기 영상 증배관의 원주 방향을 따라 회전시키는 제 1 모터와, 상기 프리즘을 상기 영상 증배관의 반경 방향과 직각인 방향으로 회전시키기 위한 제 2 모터를 가지는 것을 특징으로 하는 단층 검사 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 프리즘의 상기 영상 증배관의 중심부에 대응되는 위치에 상기 영상 증배관의 중심부의 영상을 제 2의 카메라로 반사시키기 위한 거울이 설치된 것을 특징으로 하는 단층 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 프리즘은 상기 영상 증배관의 하측에 각각 X축 및 Y축을 중심으로 회전 가능하도록 한 쌍이 설치되며, 상기 조정 수단은 상기 한 쌍의 프리즘을 각각 X축 및 Y축을 중심으로 회전시키기 위한 한 쌍의 모터를 가지는 것을 특징으로 하는 단층 검사 장치.