KR20060119552A - 매크로 검사를 위한 사각 조명 장치 - Google Patents

매크로 검사를 위한 사각 조명 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조명 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 매크로 검사를 위하여 조도가 균일한 사각 형태의 빛을 조사하기 위한 사각 조명 장치에 관한 것이다.
본 발명은 매크로 검사를 위한 사각 조명 장치로서, 빛을 발생시키기 위한 발광 수단 및 상기 발광 수단에서 발생시킨 빛을 사각의 형태로 형성시키기 위한 사각 형태의 광학 파이프를 포함한다.
사각 조명, 사각 광학 파이프, 실린더리컬 광학계, 매크로 검사

Description

매크로 검사를 위한 사각 조명 장치{Square lighting device for macro inspection}
도 1은 종래 방법에 따른 매크로 검사를 위한 조명 장치의 일실시예 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 매크로 검사를 위한 사각 조명 장치의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 사각 조명 장치를 구비한 매크로 검사 조명 시스템의 일실시예 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 사각 조명 장치를 구비한 매크로 검사 조명 시스템의 일실시예 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 사각 조명 장치를 구비한 매크로 검사 조명 시스템의 일실시예 정면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
200 : 사각 조명 장치 21 : 광원부
22 : 사각 광학 파이프 23 : 칼라필터교체부
24 : 조리개 25 : 실린더리컬 광학계
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 매크로 검사를 위하여 조도가 균일한 사각 형태의 빛을 조사하기 위한 사각 조명 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display)는 화소 단위를 이루는 액정셀의 형성 공정을 동반하는 패널 상판 및 하판의 제조 공정, 액정 배향을 위한 배향 막의 형성 및 러빙(Rubbing) 공정, 상판 및 하판의 합착 공정, 그리고 합착된 상판과 하판 사이에 액정을 주입하고 봉하는 공정 등의 여러 과정을 거쳐 완성된다.
이와같은 과정에 의하여 제품이 완성된 이후에는 제조 공정 중에 발생할 수 있는 이물 및 얼룩을 판별하고 각 공정별 이상 상태를 감지하기 위한 외관 검사 과정이 뒤따르게 된다. 대표적인 외관 검사 방법으로는 대물 렌즈를 통하여 각 픽셀(pixel)을 검사하는 마이크로(Micro) 검사 방법과 육안으로 일정 면적을 갖는 대형 얼룩을 판별하는 매크로(Macro) 검사 방법이 있다.
일반적으로는 유리기판(LCD Glass) 표면에 조명광을 조사하고 그 반사광의 광학적 변화로부터 기판 표면의 흠이나 얼룩 등의 결함을 관찰하는 매크로(Macro) 검사에 의하여 결함 부분을 검출하고, 매크로(Macro) 검사에 의하여 검출된 결함 부분을 확대하여 더욱 정밀하게 관찰하는 마이크로(Micro) 검사를 실시하게 된다.
그런데, 이러한 매크로(Macro) 검사를 효과적으로 수행하기 위해서는 일정한 범위에 균일한 조명을 조사하여야 한다. 종래에는 할로겐 램프나 메탈 할라이드 램프 등을 사용하여 백라이트(Back Light) 형태로 조사하거나 상측에서 아래쪽으로 직접 조사하는 방식을 주로 이용하였다. 이 때, 직접 조사시에는 주로 프레즈넬 렌즈(Fresnel Lens)를 이용하여 집광하고 미라클 글래스(Miracle Glass)를 이용하여 균일한 조사가 이루어지도록 한다. 도 1을 참조하여 종래에 반도체, LCD 글래스, 또는 PDP 글래스의 매크로 검사를 위한 조명 장치의 일예를 살펴보기로 한다.
도 1은 종래 방법에 따른 매크로 검사를 위한 조명 장치의 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 방법에 따른 조명 장치는, 광원(Light source), 제 1 프레즈넬 렌즈 글래스, 제 1 반사 미러(mirror), 제 2 프레즈넬 렌즈 글래스를 포함하는 2개의 조명부(10,20)와 제 2 반사 미러(mirror) 및 미라클 글래스를 포함한다.
2개의 조명부(10,20)는 서로 대칭된 형태이며, 각 조명부는 광원(Light source)에서 발생시킨 빛이 제 1 프레즈넬 렌즈 글래스를 통과하면서 집광되고, 렌즈계를 통하여 제 1 반사 미러에서 반사되면서 진행 각도가 꺽인다. 그리고, 제 1 반사 미러에서 반사된 빛은 렌즈계를 통과한 후 제 2 프레즈넬 렌즈 글래스를 통과하면서 다시 집광되고 렌즈계를 통하여 제 2 반사 미러로 출사된다.
그러면, 제 2 반사 미러는 2개의 조명부(10,20)로부터 출사된 빛을 반사하여 사각의 형태를 만들고, 제 2 반사 미러에서 반사된 빛은 미라클 글래스를 통과하면 서 적정 조사 면적을 가지게 된다.
그런데, 이러한 종래의 조명 장치는 그 크기가 매우 크고, 빛이 굴절되는 부분이 많아서 최종적으로 조사되는 광량의 열화가 발생할 수 있으며, 복잡한 구성을 가지고 있기 때문에 조사 면적 등을 조정하기가 어렵고, 가격이 비싼 문제점이 있다.
또한, 종래의 조명 장치는 조사 면적의 중앙과 주변의 광량 차이가 커서 밝기가 균일하지 않으며, 특히 에지(edge) 부분에는 선명한 조명을 제공할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 사각 광학 파이프를 이용하여 광량의 열화없이 중심 및 주변의 밝기가 균일한 사각 형태의 빛을 조사하는 사각 조명 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 매크로 검사를 위한 사각 조명 장치로서, 빛을 발생시키기 위한 발광 수단 및 상기 발광 수단에서 발생시킨 빛 을 사각의 형태로 형성시키기 위한 사각 형태의 광학 파이프를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 매크로 검사를 위한 사각 조명 장치의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 매크로 검사를 위한 사각 조명 장치(200)는, 빛을 발생시키기 위한 광원부(light source)(21), 광원부(light source)(21)에서 발생시킨 빛을 사각의 형태로 형성시키기 위한 사각 광학 파이프(22), 사각 광학 파이프(22)를 통과하면서 사각 형태로 형성된 빛의 색상을 조절하기 위한 칼라필터교체부(23), 칼라필터교체부(23)를 통과한 빛의 조사 거리를 조절하기 위한 조리개(24) 및 조리개(24)를 통과한 빛의 조사 면적을 조정하기 위한 실린더리컬 광학계(25)를 포함한다.
이 때, 각 구성요소들 사이사이에는 다수의 렌즈 광학계를 구비할 수 있다. 렌즈 광학계는 각각의 곡률과 투과율 및 굴절율에 의하여 빛의 크기와 물체면까지의 거리를 결정하는 역할을 수행한다. 렌즈 광학계의 개수 및 위치는 도 2에 도시된 일실시예 이외에도 다양하게 응용될 수 있다. 또한, 사각 조명 장치(200)는 경통(barrel)으로 지지되어 있으며, 각 구성요소를 고정하기 위한 나사가 체결되어 있다.
사각 광학 파이프(22)는 광원부(21)에서 발생시킨 빛을 사각의 형태로 형성시키되, 광원부(21)의 필라멘트 또는 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode)의 구형 형상이 조사되어 피검사체 표면에 조명무늬가 맺히지 않게 하기 위해서 속이 비어 있는 사각 형태 또는 유리 재질로 속이 차 있는 사각 형태의 광학 파이프를 이용한다. 이처럼, 광원부(21)에서 발생시킨 빛을 사각의 형태로 형성시키는 이유는 피검사체로 조사되는 조명의 중심 및 주변의 광량을 균일하게 하기 위해서이다. 사각 형태를 가진 광학 파이프는 사각 글래스 로드(Glass Rod)와 같은 효과를 낸다.
칼라필터교체부(23)는 원판에 5개의 홀(hole)이 있고, 그 중 4개의 홀에 R(red), G(Green), B(blue), Y(yellow) 칼라의 필터가 장착되어 있다. 그리고, 원판의 가운데에는 회전축이 있으며, 그 회전축과 벨트로 연결된 모터(motor)에 의하여 원판이 회전된다(도면에 도시되지 않음). 즉, 칼라필터교체부(23)는 모터로 전달되는 제어 신호에 의하여 원판이 회전하면서 무색, R(red), G(Green), B(blue), 또는 Y(yellow) 칼라 필터 중 어느 하나의 칼라 필터를 선택한다. 그리고, 사각 광학 파이프를 통과하면서 사각 형태로 형성된 빛이 선택된 칼라 필터를 통과하면서 해당 칼라로 변경된다.
실린더리컬 광학계(25)는 사각으로 형성된 빛의 최종 조사 면적을 원하는 폭과 길이(예를 들어, 1200mm × 600mm)로 조정한다. 종래에는 조사 면적을 넓히거나 좁히고자할 때 여러 구성품을 구성하여야 하였다. 그러나, 본 발명에 따른 사각 조명 장치(200)는 최하단의 실린더리컬 광학계(25)를 구비함으로써 쉽게 조사 면적을 조정할 수 있다.
이처럼 본 발명의 일실시예에 따른 사각 조명 장치(200)는 광원부(21)에서 발생시킨 빛을 사각으로 형성시키는 데 있어서, 종래와 같이 여러 번의 반사(굴절)를 거치지 않고 사각 광학 파이프(22)에서 직접 사각의 형태로 형성시키기 때문에 광량의 열화가 없으면서도 중심 및 주변의 밝기가 균일한 사각 형태의 빛을 만들어낼 수가 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 사각 조명 장치는 종래에 비하여 매우 간단한 구성으로 1000mm 이상의 폭과 길이를 갖는 넓은 면적의 사각 조명을 만들어낼 수 있으며, 하단부에 위치하는 실린더리컬 광학계를 조절함으로써 조사 면적을 쉽게 조정할 수 있다.
한편, 이하에서는 도 3, 도 4, 및 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 사각 조명 장치(200)를 이용하여 구현한 매크로 검사 시스템의 일실시예를 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사각 조명 장치(200)를 구비한 매크로 검사 조명 시스템의 사시도이고, 도 4는 매크로 검사 조명 시스템의 평면도, 그리고 도 5는 매크로 검사 조명 시스템의 정면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 매크로 검사 조명 시스템은 피검사체가 놓이는 검사대의 위쪽에 평행한 두 개의 Y 방향 지지대(이동 레일)와 Y 방향 지지대를 양 끝단으로 하여 가로지르는 X 방향 지지대로 이루어져 있다. 사각 조명 장치(200)는 X 방향 지지대(이동 레일) 상의 X 방향 무빙 기구에 장착된다. 이 때, 도면에 도시된 바와 같이, 매크로 검사에 적합한 조사 면적을 얻기 위하여 2개의 사각 조명 장치를 1조로 나란히 구성하여 이용할 수도 있다.
사각 조명 장치(200)는 X 방향 무빙 모터에 의하여 X 방향 지지대(이동 레일) 상에서 이동하고, Y 방향 무빙 모터에 의하여 X 방향 지지대가 Y 방향 지지대(이동 레일) 상에서 이동한다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 1조의 사각 조명 장치를 보호 박스로 씌우고, 빛이 조사되는 실린더리컬 광학계(25) 하단에 판재 형태의 액정 셔터(50)를 장착하면 사각 조명 장치(200)에서 조사되는 빛을 집광 또는 확산시킬 수 있다. 즉, 액정 셔터(50)에 전기적 신호를 가하면 액정이 고른 배열을 가지게 되면서 빛을 그대로 통과시켜 집광의 기능을 가진다. 그리고, 액정 셔터(31)에 가하는 전기적 신호를 끊으면 액정 셔터(50)의 액정 배열이 흩어지면서 빛을 산란시켜 확산의 기능을 가진다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균 등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 사각 광학 파이프를 이용하여 광량의 열화없이 중심 및 주변의 밝기가 균일한 사각 형태의 빛을 형성함으로써, 피조사물의 에지(edge)까지 선명하고 균일한 조명을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 조명 장치 전체의 구성품을 교체하지 않더라도, 하단부에 위치하는 실린더리컬 광학계를 조절함으로써 조사 면적을 쉽게 조정할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 매크로 검사를 위한 사각 조명 장치로서,
    빛을 발생시키기 위한 발광 수단; 및
    상기 발광 수단에서 발생시킨 빛을 사각의 형태로 형성시키기 위한 사각 형태의 광학 파이프
    를 포함하는 사각 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사각 광학 파이프를 통과하면서 사각 형태로 형성된 빛의 색상을 조절하기 위한 칼라 조절 수단
    을 더 포함하는 사각 조명 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 칼라 조절 수단은,
    원판에 다수개의 홀(hole)이 형성되어 있고, 각 홀에 서로 다른 칼라 필터가 장착되어 있으며, 제어 신호에 의하여 상기 원판이 회전하면서 특정 칼라 필터가 선택되는
    사각 조명 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 사각 광학 파이프를 통과하면서 사각 형태로 형성된 빛의 조사 면적을 조정하기 위한 조사 면적 조정 수단
    을 더 포함하는 사각 조명 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 조사 면적 조정 수단은,
    실린더리컬 광학계인
    사각 조명 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 사각 광학 파이프를 통과하면서 사각 형태로 형성된 빛을 전기적 신호에 의하여 집광 또는 확산시키기 위한 판재 형태의 액정 셔터
    를 더 포함하는 사각 조명 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사각 광학 파이프를 통과하면서 사각 형태로 형성된 빛의 양과 물체면까지의 거리를 결정하는 다수의 렌즈 광학계
    를 더 포함하는 사각 조명 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사각 광학 파이프는,
    속이 비어 있는
    사각 조명 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사각 광학 파이프는,
    속이 차 있는
    사각 조명 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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