KR20110023992A - 자동초점 조절장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동초점 조절장치에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 장치의 정밀도를 높이기 위해 렌즈의 초점거리를 증가시킬 경우 장치가 커지는 문제점을 해결할 수 있는 자동초점 조절장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 자동초점 조절장치는 광을 출사하는 광출력부와; 상기 광출력부에서 출사되는 광을 평행광으로 만들어 주는 제 1튜브렌즈와; 상기 제 1튜브렌즈를 통과한 광을 검사시편 상에 조명하는 대물렌즈와; 상기 광의 진행 경로 상에 설치되어, 입사되는 광의 일부는 반사시키고 일부는 통과시키는 제 1광학부재와; 상기 검사시편으로부터 반사된 광을 입력받아 전기적인 신호로 바꾸어 주는 광검출기; 및 상기 대물렌즈와 상기 광검출기 사이의 광 경로상에 위치하고, 입사되는 광을 적어도 2회 이상 반사시킨 후 출사하는 지미러(Z-Mirror)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
자동 초점 조절, 초점거리, 광 삼각법

Description

자동초점 조절장치{APPARATUS FOR ADJUSTING THE FOCUS AUTOMATICALLY}
본 발명은 자동초점 조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 긴 초점거리를 갖는 튜브렌즈를 채용하여 장치의 배율 및 정밀도를 향상시킬 수 있으면서도 튜브렌즈의 뒤 초점거리(BFL) 증가에 따른 장치의 부피 증대는 최소화할 수 있는 지미러를 구비한 자동초점 조절장치에 관한 것이다.
일반적으로, 산업용 현미경은 LCD, PDP와 같은 디스플레이 패널을 비롯한 반도체 웨이퍼, 회로기판(PCB) 등의 표면 검사에 사용되고 있는 실정이며 이러한 산업용 현미경에는 자동으로 초점을 조절하는 별도의 장치들이 구비된다.
자동초점 조절장치는 다양한 방식을 통해 초점 조절을 구현하고 있는데, 이중 광 삼각법을 이용한 방식이 널리 사용되고 있다.
광 삼각법을 이용한 자동초점 조절 방식은 검사대상에 광을 조사한 후 반사된 광을 검출하여 그 광점(Spot)을 판독함으로써 대물렌즈의 촛점면을 검출하는 방식이다.
광 삼각법에서 배율의 증가는 CCD 센서에서 상의 위치 변화를 크게 한다. 이 는 CCD 픽셀(pixel)당 민감도를 증가시키고, 픽셀의 민감도 증가는 자동초점 조절 장치의 정밀도를 증가시킨다. 또한, 배율은 초점거리와 관계가 있다. 자동초점 조절 장치에 사용하는 렌즈의 초점거리를 증가시키면 장치의 배율이 증가한다.
그러나, 렌즈의 초점거리를 크게 하면 뒤 초점거리(BFL)도 증가한다. 뒤 초점거리의 증가는 자동초점 조절 장치의 전체적인 크기를 증가시킨다. 이 문제를 해결하기 위해 렌즈의 조합으로 뒤 초점거리를 줄일 수 있으나, 이 경우 각 렌즈 사이의 거리 공차가 너무 작아 제작이 어렵고, 이에 따른 비용도 높아진다.
또한, 종래 자동초점 조절장치는 상기 문제를 해결하기 위해 프리즘 등을 사용하여 광 경로를 조절할 수 있도록 제시하고 있으나, 이는 광 측정 효율의 감소와 데이터 측정의 부정확성으로 인해 그 기술적 효과가 충분치 못하였다.
또한, 렌즈 경통부 자체의 구동을 제어하는 공지기술(공개2007-0078918)도 있으나, 이는 광 경로를 크게 늘려주기 위해서는 장치가 커지는 기술적 한계가 여전히 존재하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 긴 초점거리를 갖는 튜브렌즈를 채용하여 장치의 배율 및 정밀도를 향상시킬 수 있으면서도 튜브렌즈의 뒤 초점거리(BFL) 증가에 따른 장치의 부피 증대는 최소화할 수 있는 자동초점 조절장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동초점 조절장치는 광을 출사하는 광출력부와; 상기 광출력부에서 출사되는 광을 평행광으로 만들어 주는 제 1튜브렌즈와; 상기 제 1튜브렌즈를 통과한 광을 검사시편 상에 조명하는 대물렌즈와; 상기 광의 진행 경로 상에 설치되어, 입사되는 광의 일부는 반사시키고 일부는 통과시키는 제 1광학부재와; 상기 검사시편으로부터 반사된 광을 입력받아 전기적인 신호로 바꾸어 주는 광검출기; 및 상기 대물렌즈와 상기 광검출기 사이의 광 경로상에 위치하고, 입사되는 광을 적어도 2회 이상 반사시킨 후 출사하는 지미러(Z-Mirror)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자동초점 조절장치에 의하면, 초점거리가 긴 제 1튜브렌즈를 채용하여 장치의 배율을 높여줄 수 있도록 구성하되 본 발명의 지미러(Z-Mirror)를 더 구비함으로써, 제 1튜브렌즈의 초점거리 증가에 따른 장치 정밀도 향상은 물론 장치의 부피 증대 문제를 제거할 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 자동초점 조절장치에 장착되는 대물렌즈를 상하이동 액튜에이터와 연결하여 컨트롤러를 통한 수직 왕복동작의 제어를 가능하도록 구성함으로써 자동 초점 조절을 위한 작업시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 자동초점 조절장치는 레이저광의 진행 경로 상에 본 발명의 "지미러(Z-Mirror)"를 구비하여, 장치의 정밀도를 높이기 위해 렌즈의 초점거리를 증가시킬 경우 장치가 커지는 문제점을 해결할 수 있는 기술적 특징을 제시한다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 지미러를 구비하는 자동초점 조절장치의 바람직한 실시예, 특징 및 장점에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 자동초점 조절장치의 동작 원리를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 장치 구성도이다.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 자동초점 조절장치의 주요구성을 살펴보면, 광을 출사하는 광출력부(100)와, 상기 광출력부(100)에서 출사되는 광을 평행광으로 만들어 주는 제 1튜브렌즈(170)와, 상기 광출력부(100)와 상기 제 1튜브렌즈 (170) 사이에 위치하는 지미러(Z-Mirror)와, 상기 제 1튜브렌즈(170)를 통과한 광을 검사시편(10) 상에 조명하는 대물렌즈(190)와, 광의 진행 경로 상에 설치되고 입사되는 광의 일부는 반사시키고 일부는 통과시키는 제 1광학부재(120) 및 상기 검사시편(10)으로부터 반사된 광을 입력받아 전기적인 신호로 바꾸어 주는 광검출기(110)를 포함하고, 보다 바람직하게는 광출력부(100)와 지미러 사이에 시준렌즈와 슬릿이 순차로 배치되고, 검사시편(10)으로부터 반사된 광의 일부를 현미경 쪽으로 보내주기 위한 제 2광학부재(180)와 상기 제 2광학부재(180)에서 나오는 반사광을 입력받아 작업자가 광스팟 영상을 육안으로 확인할 수 있도록 작동하는 비디오카메라(115)를 더 포함하도록 구성된다.
광출력부(100)는 바람직하게는 레이저광을 출력하고, 광량 조절이 가능하여 일정한 형태의 레이저광을 출력하는 장치를 지칭한다. 광출력부(100)로부터 출력되는 레이저광은 평행광(Collimated Beam)이 아닌 방사광(Diverging Beam)으로 출사된다. 따라서 광출력부(100) 전방에는 레이저광을 집광시켜 평행 광선으로 진행하게 해 주는 시준렌즈(101)가 구비되고, 시준렌즈(101) 전방에는 슬릿(103)이 배치된다. 슬릿 (103)은 시준렌즈(101)를 통과하며 평행하게 진행하는 레이저광이 슬릿 개구를 통과하며 일정한 모양 및 크기를 갖도록 해준다.
시준렌즈(101)는 비구면 렌즈를 사용하고. 슬릿(103)은 직사각형 모양의 개구를 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 따라서, 시준렌즈(101)를 거쳐 슬릿(103)을 통과하는 레이저광은 직사각형 단면 형상을 갖는 평행광으로 조정되어 자동초점 조절장치의 초점 유지를 위한 광 소스로 사용된다.
슬릿(103)을 통과하며 직사각형 모양으로 조정된 레이저광은 광출력부(100)와 광검출기(110) 사이에 배치된 제 1광학부재(120)에 의해 진행 경로가 바뀌며 제 1튜브렌즈(170)로 입사하게 된다. 상기 제 1광학부재(120)는 바람직하게는 입사되 는 광의 일부는 반사시키고 일부는 통과시키는 부분반사 특성을 구비한 하프미러(Half Mirror) 또는 이와 동등한 기능을 구현하는 광학소재로 구성된다.
제 1튜브렌즈(170)를 통과하며 평행광으로 만들어진 레이저광은 상기 제 1튜브렌즈(170)의 전방에 배치된 대물렌즈(190)로 입사하게 된다. 구체적으로, 레이저광은 대물렌즈(190) 뒷 구경(Back Aperture)의 중심에서 약 2/3 지점으로 입사되며 대물렌즈(190)를 통과한 레이저광은 검사시편(10)에 도달한 후 반사되어 다시 대물렌즈(190)로 입사된다. 대물렌즈(190)로 입사된 반사광은 제 1튜브렌즈(170)를 다시 통과하여 제 1광학부재(120)에 도달한 후 상기 제 1광학부재(120) 후방에 배치된 광검출기(110)로 입사되어 검출된다.
광검출기(110)는 광신호를 검출하여 이를 같은 정보를 가진 전기적인 신호로 바꾸어 주는 역할을 하는 소자로서 바람직하게는 CCD(Charge-Coupled Device) 센서로 구성된다.
광 삼각법에서 배율의 증가는 CCD 센서에 맺히는 상의 위치 변화에 직접적인 영향을 준다. 배율이 증가하면 CCD 픽셀(Pixel) 당 민감도를 증가시키고, CCD 픽셀의 민감도 증가는 자동초점 조절장치의 정밀도를 증가시킨다. 배율은 초점거리와 연관되어 있어 자동초점 조절장치에 사용되는 렌즈의 초점거리를 증가시키면 장치 전체의 배율을 증가시킬 수 있고 이는 곧 장치의 정밀도 향상을 도모할 수 있게 되는 것이다.
상기와 같은 바, 본 발명에 따른 자동초점 조절장치는 장치 내 렌즈를 구성함에 있어 초점거리가 긴 제 1튜브렌즈(170)를 채용하여 배율을 높여줌으로써, 현 미경 배율의 변화없이 장치 자체의 배율만 높여 정밀도를 향상시킬 수 있도록 구성된다.
그러나, 장치의 정밀도 향상을 위해 초점거리가 긴 제 1튜브렌즈(170)를 설치하게 되면 상기 제 1튜브렌즈(170)의 뒤 초점거리(Back Focal Length: BFL)도 길어지고, 뒤 초점거리가 길어지면 자동초점 조절장치의 크기도 커질 수 밖에 없는 구조적 단점이 발생하게 된다.
본 발명에 따른 자동초점 조절장치는 초점거리가 긴 제 1튜브렌즈(170)를 채용하여 장치의 배율과 정밀도를 높여줄 수 있도록 구성하되, 본 발명의 지미러(Z-Mirror)를 더 구비하여 제 1튜브렌즈(170)의 초점거리 증대에 따른 장치 크기의 증가 문제를 해결한다.
도 1은 본 발명에 따른 지미러의 제 1실시예를 도시하고 있다. 본 발명의 지미러(Z-Mirror: 130)는 반사의 법칙을 이용하기 위한 기다란 형상의 거울로서, 상기 지미러는 광출력부(100)와 제 1튜브렌즈(170) 사이에서 진행하는 광을 적어도 2회 이상 연속적으로 반사시킬 수 있도록 구성 배치된다.
구체적으로 살펴보면, 본 발명의 제 1실시예에 따른 지미러는 판 형상의 반사거울(130a,130b) 두 개가 상호 대향하도록 배치된 구조를 갖으며, 상기 한 쌍의 반사거울(130a,130b)은 광 진행 경로를 기준으로 광출력부(100)와 제 1튜브렌즈 (170) 사이에 위치하고 바람직하게는 광출력부(100)와 광검출기(110) 전방에 배치된 제 1광학부재(120)와 제 1튜브렌즈(170) 사이에 배치된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 광출력부(100)로터 출사된 후 제 1광학부재(120)에 의해 반사되어 검사시편(10)으로 진행하는 입사광 그리고 검사시편(10)에 반사되어 제 1튜브렌즈(170)를 거쳐 되돌아 오는 반사광은 상호 대향 배치된 한 쌍의 반사거울(130)의 상단 개구부 또는 하단 개구부를 통해 지미러 내부로 진입할 수 있도록 배치 구성되고, 상기 입사광 및 반사광이 지미러로 진입하게 되면 작은 공간에서 여러 번의 반사를 반복적으로 수행함으로써 제한된 공간에서 광 경로를 실질적으로 늘려주는 효과를 발휘하게 된다.
참고로, 상호 대향하는 한 쌍의 반사거울(130a,130b)로 구성된 지미러(130)로 진입한 레이저광이 적어도 2회 이상의 반사과정을 일으킨다는 의미는 일측 반사거울(130a)에 최초 입사되어 일으키는 첫번째 반사와 상기 첫번째 반사 완료 후 상기 일측 반사거울(130a)에 대향하는 타측 반사거울(130b)로 다시 입사되어 발생하는 두 번째 반사과정을 적어도 포함하고 있음을 지칭한다.
상기와 같은 바, 장치의 배율과 정밀도를 향상시켜주기 위해 긴 뒤 초점거리(BFL)를 갖는 제 1튜브렌즈(170)를 채용할 수 있으면서도 광출력부(100)와 제 1튜브렌즈(170) 사이에 배치된 본 발명의 지미러(130)에 의해 제한된 작은 공간에서 긴 광 경로를 갖도록 할 수 있어 튜브렌즈의 초점거리 증가에 따른 장치 크기 증대를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 지미러는 진행하는 레이저광이 다수 회의 반사 과정을 거치면서 발생할 수 있는 광 손실을 최소화할 수 있도록 그 내부 반사면은 특정 레이저 파장에 대해 98% 이상의 반사율을 갖는 소재로 구성하거나 별도 코팅층을 적층 형 성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 지미러는 광출력부(100)와 제 1튜브렌즈(170) 사이 배치되어 장치 증대를 크게 유발하지 않으면서 레이저광을 적어도 2회 이상 연속적으로 반사시킬 수 있다면 그 형상 및 구조는 특별히 제한하지 않으며 다양한 형태로 구성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 지미러를 도시한다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 2실시예에 따른 지미러(140)는 내부가 비어 있는 원기둥형상의 부재로서 상기 지미러의 내벽면은 반사재로 이루어져 있고, 양측 단부는 개방된 개구부 (141,142)를 형성하여 일측 개구부(141)로 진입된 광은 상기 내벽면을 통해 다수 회의 반사 과정을 거친 후 타측 개구부(142)를 통해 빠져나갈 수 있도록 구성된다.
상기 내벽면은 제 1실시예와 마찬가지로 특정 레이저 파장에 대해 98% 이상의 반사율을 갖는 소재로 구성하거나 별도 코팅층을 적층 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 지미러(140)의 상단 개구부(141)의 상부 영역 또는 하단 개구부(142)의 하부 영역 상에 풀미러(Full Mirror)와 같은 전반사체(143,144)를 추가적으로 배치할 경우, 직진하는 광의 경로를 바꾸어 본 발명의 지미러 내부로 용이하게 진입할 수 있도록 안내하고, 지미러 내부로 진입한 광의 최초 입사 지점 및 입사각을 조절하여 지미러 내부에서 발생하는 반사 횟수를 조정할 수 있다.
도 2에 도시된 일실시예는 제 1광학부재(120)와 제 1튜브렌즈(170) 사이에 본 발명의 지미러(140)를 설치하고 그 상·하단 개구부(141,142)에는 각각 풀미러 (143,144)를 구비하여, 상기 제 1광학부재(120)와 제 1튜브렌즈(170) 사이에서 직진하는 광의 진행 방향을 상기 풀미러를 통해 변경하여 원기둥 형상의 지미러 내부로 진입시키고, 진입된 광은 8회의 반사과정을 거친 후 일측 개구부로 빠져나와 광검출부(110) 또는 제 1튜브렌즈(170)로 향하도록 구성하였다.
이에 따라, 레이저광은 지미러라는 제한된 공간에서 다수 회의 반사를 반복적으로 수행함으로써, 광 경로를 늘려주기 위해 장치 부피를 증대시키지 않고도 광 경로를 실질적으로 늘려주는 효과를 확보할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 지미러를 도시한다. 도 3에 도시된 본 발명의 제 3실시예에 따른 지미러(150)는 도 2의 제 2실시예와 마찬가지로 양측 단부가 개방 형성되어 레이저광 출입구(151,152)를 형성하고, 내부가 비어 있는 기둥형상의 부재로서 상기 지미러의 내벽면은 반사재로 이루어져 있다. 다만, 지미러의 형상을 원기둥 형상으로 구성한 제 2실시예와는 달리 제 3실시예의 경우는 직육면체 형상으로 구성하여 상기 직육면체의 측면을 통해 다수 회의 반사 과정이 유도될 수 있도록 하였고, 그 상·하단 개구부(151, 152)에는 풀미러(153,154)와 같은 전반사체를 별도 구비하여 광의 진행 경로를 조절할 수 있도록 하였다.
도 4는 본 발명의 제 4실시예에 따른 지미러를 도시한다. 본 발명의 제 4실시예에 따른 지미러(160)는 제 1실시예와 마찬가지로 판형상의 반사거울을 이용하여 여러 번의 반사과정을 거치도록 구성하되, 2개의 반사거울을 상호 대향 배치한 제 1실시예와는 달리 적어도 3 개 이상의 반사거울을 배치하여 더 많은 반사 과정을 일으킬 수 있도록 구성된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 4실시예에 따른 지미러는 3 개의 반사거울 (160a,160b,160c)이 "ㄷ" 자 형태를 형성하고, 광출력부(100)와 제 1튜브렌즈 (170)사이에서 진행하는 광이 "ㄷ" 자형 지미러(160) 내부로 진입하여 다수 회의 반사 과정을 거친 후 외부로 빠져나갈 수 있도록 상기 "ㄷ" 자형 지미러(160)의 개구부의 상부 영역에는 다른 하나의 반사거울(160d)이 배치된다.
즉, 본 발명의 제 4실시예에 따른 지미러를 구성하는 반사거울(160d)은 직진하는 레이저광의 경로를 바꾸어 "ㄷ" 자형 지미러(160) 내부로 진입(또는 외부로 진출)할 수 있도록 안내함과 동시에 내부로 진입한 광의 다수 회 반사 과정을 유도하는 역할을 수행한다.
따라서, 상기 반사거울(160d)은 해당 광이 상기 "ㄷ" 자형 지미러(160) 내부로 출입할 수 있도록 소정 간격 이격 배치되어 광출입 공간(161,162)을 제공할 수 있도록 구성되어야 하며, 상기 "ㄷ" 자형 지미러(160)의 내벽면 및 상기 반사거울은 특정 레이저 파장에 대해 98% 이상의 반사율을 갖는 소재로 구성하거나 별도 코팅층을 적층 형성하는 것이 바람직하다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 자동초점 조절장치는 제 1광학부재 (120) 후방에 광검출기(110)를 구비하고, 검사시편(10)으로부터 반사된 후 광검출기(110)에 입사되어 검출되는 광 스팟을 판독하여 장치를 제어함으로써 자동으로 초점을 조절할 수 있도록 구성된다.
그러나, 검사시편(10)으로부터 반사되어 되돌아 오는 레이저광의 일부는 또 다른 화상장치에 입사될 수 있도록 구성하여 해당 광 스팟 이미지를 육안으로도 확인 관찰할 수 있도록 구성할 수 있다.
상기와 같이 화상장치를 추가적으로 구비할 경우, 현 상태의 광스팟 이미지를 육안으로 확인 관찰할 수 있음은 물론 만약 상기 광검출부가 정상적으로 작동하지 않아 레이저광 스팟이 포착되지 않는 경우에는 상기 화상장치로 입수되는 비디오신호를 판독하여 초점이 맞는지를 판단하고, 만일 초점이 맞지 않는 경우에는 검사시편(10) 또는 구동조립체의 위치를 미세조절하여 초점 조절을 완료할 수 있다.
따라서, 본 발명의 화상장치는 빛을 전하로 변환시켜 화상을 얻어낼 수 있는 CCD 소자를 포함하는 비디오카메라(115)로 구성되고, 상기 비디카메라(115)는 기 존재하는 현미경 파트에 구비된다.
즉, 본 발명의 자동초점 조절장치는 기본적으로 광출력부(100), 광검출기(110), 제 1광학부재(120), 지미러, 제 1튜브렌즈(170) 및 대물렌즈(190)를 포함하도록 구성되어 자동초점 조절 기능을 수행할 수 있도록 하되, 검사시편(10)으로부터 되돌아 오는 반사광의 일부는 현미경 파트에 구비된 비디오카메라(115)로 입사될 수 있도록 하여 초점 조절 수단을 추가적으로 더 확보할 수 있도록 한다.
상기와 같은 목적 달성을 위해, 대물렌즈(190) 후방에는 제 2광학부재(180)를 구비하여 검사시편(10)으로부터 반사되어 되돌아 오는 반사광의 일부는 상기 제 2광학부재(180)를 통과하여 비디오카메라(115)로 입사할 수 있도록 하고 또 다른 일부는 상기 제 2광학부재(180)에 의해 반사되어 광검출기(110)로 입사될 수 있도록 구성된다. 상기 제 2광학부재(180)는 제 1광학부재(120)와 마찬가지로 입사되 는 광의 일부는 반사시키고 일부는 통과시키는 부분반사 특성을 구비한 하프미러(Half Mirror) 또는 이와 동등한 기능을 구현하는 광학소재로 구성된다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 검사시편(10)으로부터 반사되어 되돌아 오는 반사광을 평행광으로 만들어 준 후 비디오카메라(115)에 입사될 수 있도록 제 2광학부재(180)와 비디오카메라(115) 사이에 제 2튜브렌즈(175)를 더 구비하여, 선명한 광 스팟 이미지를 확보할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
도 5a는 본 발명에 따른 자동초점 조절장치의 구체적인 광학계 및 구동부를 구성한 적용상태도이고, 도 5b는 도 5a의 내부 구성도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 자동초점 조절장치(300) 내부의 일측 영역에는 광출력부(100), 제 1광학부재(120), 지미러(130), 제 1튜브렌즈(170), 제 2광학부재(180) 및 제 2튜브렌즈(175)가 상술한 배치 구성을 갖도록 설치되고, 상기 제 1광학부재(120)의 후방에는 광검출기(110)가 장착되고, 상기 제 2튜브렌즈(175)의 수직 상방에는 비디오카메라(115)가 장착되어 있다.
또한, 본 발명의 자동초점 조절장치(300)의 타측 하단부에는 대물렌즈(190)가 장착되고, 그 내부에는 상기 광출력부(100)로부터 발생되어 입사되는 레이저광을 상기 대물렌즈(190)로 입사시킬 수 있도록 그 진행방향을 바꾸어주는 제 3광학부재(181)가 설치되어 있다.
상기 제 3광학부재(181)의 수직 상부에는 조명렌즈(210)와 조명부(200)가 순차적으로 배치되어 검사시편(10)으로 조명광을 방사할 수 있도록 구성된다. 따라 서, 상기 제 3광학부재(181)는 광출력부(100)로부터 진입하는 레이저광은 반사시켜 대물렌즈(190)로 향할 수 있도록 하고, 상기 조명부(200)로부터 방사되는 조명광은 통과시켜 검사시편(10)으로 향할 수 있도록 하프미러로 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 자동초점 조절장치(300)의 일측 하단에 설치된 대물렌즈(190)에는 상하이동 액튜에이터(230)가 기계적으로 연결되어 세로 길이 방향으로 수직 왕복 운동할 수 있도록 구성되고, 상기 상하이동 액튜에이터는 컨트롤러와 전기적으로 연결되어 상기 컨트롤러를 통한 대물렌즈의 제어 및 미세조절이 가능하도록 구성된다.
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
본 발명에 따른 자동초점 조절장치는 그 구성이 간단하고 제작비용이 저렴한 본 발명의 지미러를 광 진행 경로상에 추가 설치하기만 하면 긴 초점거리를 갖는 튜브렌즈를 채용하여 장치의 배율 및 정밀도를 향상시킬 수 있으면서도 튜브렌즈의 뒤 초점거리(BFL) 증가에 따른 장치의 부피 증대는 최소화할 수 있어 그 산업상 이 용가능성이 매우 높다.
도 1은 본 발명에 따른 자동초점 조절장치의 동작 원리를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 장치 구성도.
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 지미러를 구비한 자동초점 조절장치의 장치 구성도.
도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 지미러를 구비한 자동초점 조절장치의 장치 구성도.
도 4는 본 발명의 제 4실시예에 따른 지미러를 구비한 자동초점 조절장치의 장치 구성도.
도 5a는 본 발명에 따른 자동초점 조절장치의 구체적인 광학계 및 구동부를 구성한 적용상태도.
도 5b는 도 5a의 내부 구성도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100 : 광출력부 101 : 시준렌즈
103 : 슬릿 110 : 광검출기
115 : 비디오카메라 120 : 제 1광학부재
130, 140, 150, 160 : 지미러 170 : 제 1튜브렌즈
175 : 제 2튜브렌즈 180 : 제 2광학부재
190 : 대물렌즈 230 : 상하이동 액튜에이터

Claims (10)

  1. 검사시편에 광을 조사하고 반사된 빛을 검출하여 자동으로 초점을 조절하는 자동초점 조절장치로서,
    광을 출사하는 광출력부;
    상기 광출력부에서 출사되는 광을 평행광으로 만들어 주는 제 1튜브렌즈;
    상기 제 1튜브렌즈를 통과한 광을 검사시편 상에 조명하는 대물렌즈;
    상기 광의 진행 경로 상에 설치되어, 입사되는 광의 일부는 반사시키고 일부는 통과시키는 제 1광학부재;
    상기 검사시편으로부터 반사된 광을 입력받아 전기적인 신호로 바꾸어 주는 광검출기; 및
    상기 대물렌즈와 상기 광검출기 사이의 광 경로상에 위치하고, 입사되는 광을 적어도 2회 이상 반사시킨 후 출사하는 지미러(Z-Mirror)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1광학부재는 상기 광출력부와 광검출기 전방에 배치되고,
    상기 광출력부와 제 1광학부재 사이에는 광을 집광시켜 평행광으로 만들어 주는 시준렌즈가 구비되고,
    상기 대물렌즈의 상부 영역에는 입사되는 광의 일부는 반사시키고 일부는 통과시키는 제 2광학부재가 구비되고,
    상기 제 2광학부재 상부 영역에는 상기 제 2광학부재에서 나오는 반사광을 입력받아 광점 이미지를 구성하기 위한 비디오카메라를 구비하고,
    상기 제 2광학부재와 상기 비디오카메라 사이에는 반사광을 평행광으로 만들기 위한 제 2튜브렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 지미러는
    내부가 비어 있는 기둥형상의 부재로서 상기 지미러의 내벽면은 반사재로 이루어져 있고, 양측 단부는 개방된 개구부를 구비하여 일측 개구부로 진입된 광은 상기 내벽면을 통해 다수 회의 반사 과정을 거친 후 타측 개구부를 통해 빠져나갈 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 기둥형상은 원기둥 또는 직육면체 형상인 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 지미러의 양측 개구부 중 적어도 일측 개구부에는 직진하는 광의 진행 경로를 바꿔주기 위한 풀미러가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 지미러는
    "ㄷ" 자 형태를 형성하는 반사체; 및
    상기 광출력부와 제 1튜브렌즈 사이에서 진행하는 광이 상기 반사체 내부로 진입하여 다수 회의 반사 과정을 거친 후 반사체 외부로 빠져나갈 수 있도록 상기 반사체의 개구부로부터 소정간격 이격 배치되는 반사거울을 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 지미러는 판 형상의 반사거울 두 개가 상호 대향하도록 배치된 구조를 갖고, 상기 지미러로 입사된 광은 일측 반사거울과 상기 일측 반사거울에 대향하는 타측 반사거울에서 각각 적어도 한번씩 반사 과정을 거치도록 구성되는 것을 특징 으로 하는 자동초점 조절장치.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 지미러는 특정 파장의 광에 대해 98% 이상의 반사율을 갖는 코팅층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1광학부재 및 제 2광학부재는 하프미러인 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 대물렌즈는 상하이동 액튜에이터와 연결되어 세로길이 방향으로 수직 왕복동작 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자동초점 조절장치.
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