KR20110069058A

KR20110069058A - 3차원 물체를 2차원 평면 화상으로 광학적으로 전환시키는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20110069058A
Application number: KR1020117008208A
Authority: KR
Inventors: 레오 비 발드윈
Original assignee: 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2011-06-22
Also published as: CN102144187B; US7880798B2; US20100060773A1; TW201015047A; CN102144187A; JP2012502316A; TWI449878B; JP5481484B2; WO2010030512A2; WO2010030512A3

Abstract

3차원 물체를 2차원 평면 화상으로 광학적으로 전환시키는 장치 및 방법은 카메라와, 조명 소스와, 물체의 검사 표면을 중심으로 배치된 동심형 거울을 포함한다. 명시야 또는 암시야 조명을 이용하여, 360도에 관하여 검사 표면의 평면 화상이 카메라 및/또는 물체를 회전시키는 일 없이 발생되고, 평면 화상은 결함, 마킹 표시 또는 다른 문제의 품질에 대해 검사될 수 있다.

Description

3차원 물체를 2차원 평면 화상으로 광학적으로 전환시키는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR OPTICALLY CONVERTING A THREE-DIMENSIONAL OBJECT INTO A TWO-DIMENSIONAL PLANAR IMAGE}

본 발명은 전반적으로 자동화 머신 비전 시스템에 관한 것이다.

자동화 머신 비전 시스템에서는, 3차원 물체 및 그 표면을 정확하게 촬상하고 검사하는 데에 어려움을 겪어 왔다. 이는 물체 특징 또는 물체에 대한 거리를 광축으로부터 더 멀리 왜곡시키는 통상적인 렌즈의 사용이 부분적인 원인이 된다. 이는 광축에 대해 수직이 아닌 표면을 검사할 때에 더 악화된다. 검사하는 데에 특별히 어려운 표면은 원통형 물체의 원주면이다. 많은 종래의 기법은 원통형 물체를 중심으로 한 카메라의 회전 또는 이와 달리 물체 대칭축을 중심으로 물체를 회전시켜 전체 표면을 노출시키고 그 다중 화상을 찍는 것을 필요로 하였다.

따라서, 3차원 물체 표면을 효율적이고 정확하게 촬상하고 광축에 대해 전부 360도에 관하여 전체 3차원 검사 표면의 정확한 2차원 또는 평면 화상을 제공하는 장치 및 방법을 제공하는 것이 유리하다.

3차원 물체의 표면을 2차원 평면 화상으로 광학적으로 전환시키는 데에 사용하기 위한 촬상 장치의 실시예들이 개시되어 있다. 본 장치의 예는 광축을 갖는 촬상 소자를 포함한다. 장치는 광축과 3차원 물체 둘레에 위치 결정되는 동심형 거울과, 이 거울을 향해 지향되는 조명 소스를 더 포함한다. 거울은 반사 물체 검사 표면에 조명을 투영하고 촬상 소자를 향해 반대로 반사시킨다. 촬상 소자는 360도에 관하여 촬상된 3차원 검사 표면을 물체 검사 표면의 2차원 평면 화상으로 전환시킨다. 2차원 평면 화상은 표면 연속성 또는 다른 표면 마커 및/또는 결함에서의 편차에 대해 검사될 수 있다.

본 발명의 일례에서, 텔레센트릭 필드 렌즈가 조명 소스와 거울 사이에 위치 결정되어 광축에 대해 시준되거나 실질적으로 평행한 거울에 대해 조명 광선을 제공한다.

본 발명의 다른 예에서, 조명 소스는 광축을 따라 위치 결정되어 물체 검사 표면 상의 특정 상태의 평면 화상에서의 대비를 최대화하도록 물체 검사 표면의 암시야 조명 또는 명시야 조명 중 적어도 하나를 제공한다. 다른 예에서, 장치는 협각 암시야 조명을 채용한다.

본 발명의 장치의 예시적인 용례에서, 물체는 수직 방향의 원주 검사 표면을 갖는 3차원 원통형 물체이다.

3차원 물체 표면을 2차원 평면 화상으로 광학적으로 전환시키는 방법이 또한 개시되어 있다. 한가지 방법으로는 촬상 소자의 광축을 따라 3차원 물체를 위치 결정하는 것을 포함한다. 이 방법은 광축과 3차원 물체 둘레에 위치 결정된 동심형 거울을, 물체 검사 표면 상에 거울에 의해 투영되고 약 360도의 전체 검사 표면의 2차원 평면 화상으로 전환하도록 활상 소자를 향해 반대로 반사되는 조명 광선으로 조명하는 것을 포함한다.

본 방법의 일례에서, 텔레센트릭 필드 렌즈가 광축을 따라 배치되고 조명 소스와 거울 사이에 배치된다.

본 방법의 다른 예에서, 암시야 또는 명시야 조명 중 적어도 하나가 사용되고, 반사된 조명 광선은 촬상 소자를 향해 선택적으로 통과되게 된다.

본 방법의 한가지 용례에서, 물체는 수직 검사 표면을 갖는 3차원 실린더이다.

본 발명의 이들 및 다른 실시예들의 상세한 내용 및 변경은 이하에서 설명된다.

본 발명에 따르면, 3차원 물체 표면을 효율적이고 정확하게 촬상하고 광축에 대해 전부 360도에 관하여 전체 3차원 검사 표면의 정확한 2차원 또는 평면 화상을 제공하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

여기서의 설명은 동일한 참조 번호가 여러 도면들에 걸쳐 동일한 부품을 가리키는 첨부 도면을 참조한다.
도 1은 원통형 물체와 검사 표면에 사용되는 본 발명의 장치의 예의 개략적인 부분 단면도로서, 도면은 촬상 광선을 개략적으로 보여주고,
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 장치의 예의 개략적인 부분 단면도로서, 모범적인 조명 광선을 보여주고 촬상 광선을 부분적으로 보여주며,
도 3은 도 1의 물체에서 취한 평면 화상의 예의 개략적인 확대도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 예의 플로우 챠트이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 장치 및 방법의 예가 도시되어 있다. 도 1 및 도 2에서, 광축(16)을 갖는 촬상 소자(14)를 포함하는 광학 장치(10)가 개략적으로 도시되어 있다. 촬상 소자(14)는 바람직하게는 컴퓨터(15)와 전자 통신하는 전하 결합 소자(CCD; charge coupled device) 카메라, 및/또는 드라이버, 프레임 그래버(frame grabber), 디스플레이 모니터, 소프트웨어 및/또는 데이터 저장 라이브러리 및 당업자에게 공지된 다른 구성요소들을 비롯하여 다른 머신 비전 시스템 구성요소이다. 촬상 소자(14)는 특정한 용례에 적절한 CCD 카메라 외의 소자를 포함할 수 있다. 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 촬상 소자(14)는 사용된 광학 렌즈에 따라 좌우되는 방식으로 촬상 광선(18)을 수신하는데, 광학 렌즈는 보다 상세히 후술된다.

광학 장치(10)의 이 예는 광축(16)을 따라 배치되는 조명 소스(20)를 더 포함한다. 도시된 바와 같이 조명 소스(20)는 회로 기판(23)에 실장되는 광축(16) 둘레의 링에 배치되는 복수 개의 발광 다이오드(LED; 22)로서, 개략적으로 도시된 바와 같이 광의 원뿔 또는 광선(24)을 생성한다. 조명 소스(20)는 텔레센트릭 필드 렌즈(26)와 더 후술되는 후방 렌즈 그룹(28) 사이에 배치된다. 조명 소스(20)는 본 발명에서 벗어남이 없이 광축(16)을 따라 광을 방출하도록 광학 장치(10)에서 다른 위치에 배치될 수 있다는 것을 알아야 한다.

바람직한 실시예에서, LED(22)는 광축(16) 둘레의 하나 이상의 동심 링(하나가 도시됨)에 배치되고 후술되는 바와 같이 물체 검사 표면(70)의 좁은 암시야 타입의 조명을 위해 광축(16)에 대해 작은 또는 좁은 각도로 배향된다. 좁은 암시야 조명을 생성하는 광학 시스템의 일례는 본 명세서에 전체가 참조로 합체되고 공동으로 양도된 미국 특허 제6,870,949호에서 알 수 있다. 광각 암시야 조명이 또한 본 발명에서 벗어남이 없이 용례에 적합하도록 사용될 수 있다. 조명 소스(20)는 또한 광축(16)을 따르지 않게 배치되고, 물체 또는 검사 표면의 조명을 원하는 지점에 광선(24)을 지향시키는 거울 또는 다른 소자를 포함할 수 있다.

광축(16)에 대해 협각으로 배치되는 LED 또는 광 이외의 조명 소스가 특정한 용례, 원하는 검사 프로세스 또는 검사될 물체 표면의 화상 대비에 적합하도록 사용될 수 있다. 예컨대, 조명 소스(20)는 검사 표면의 명시야 조명을 생성하도록 설치 및 배치될 수 있다. 명시야 조명의 일례의 설명은 본 명세서에 전체가 참조로 합체되고 공동으로 양도된 미국 특허 제5,737,122호에서 알 수 있다.

도 1 및 도 2를 여전히 참조하면, 광학 장치(10)의 일례는 광축(16)을 따라 배치된 렌즈(26)를 더 포함한다. 렌즈(26)는 도 1 및 도 2에 대략적으로 도시된 바와 같이 위치되고 미국 특허 제6,870,949호에 설명되는 후방 렌즈 그룹(28)을 더 동반할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 렌즈(26)는 조명 소스(20)로부터 주 조명 광선(24)을 수신하도록 광축(16)을 따라 중앙에 배치되는 텔레센트릭 필드 렌즈이다. 텔레센트릭 필드 렌즈(26)는 대략적으로 도시된 바와 같이 텔레센트릭 렌즈 시스템을 형성하도록 후방 렌즈 그룹(28)과 텔레센트릭 정지부(30)를 더 포함할 수 있다. 텔레센트릭 필드 렌즈(26)는 도 2에 가장 잘 보이는 바와 같이 경사진 주 조명 광선(24)이 렌즈(26)를 통과한 후에 광축(16)과 실질적으로 평행해지도록 전환 또는 시준한다. 도 2에 가장 잘 보이는 바와 같이 조명 소스(20)로부터의 조명이 제공될 때에, 바람직한 텔레센트릭 필드 렌즈(26)와 후방 렌즈 그룹(28)은 촬상 광선(18)을 이용하여 촬상 소자(14)에서 화상을 형성하도록 작동한다. 텔레센트릭 렌즈로서 도시되었지만, 특정한 용례, 원하는 형태의 조명 및 후술되는 결과적인 화상의 대비 요건에 적합하도록 거울, 또는 다른 형태 또는 렌즈 및/또는 거울의 조합이 사용될 수 있다.

설명한 바와 같이, 바람직한 텔레센트릭 필드 렌즈(26)를 갖는 광학 장치(10)의 예는 조명 소스(20)의 회로 기판(23)에 인접하게 배치된 텔레센트릭 정지부(30)를 더 포함할 수 있다. 텔레센트릭 정지부(30)와 회로 기판(23)은 바람직하게는 보다 상세하게 후술되는 바와 같이 촬상 광선(18)과 선택된 조명 광선(24)이 회로 기판(23) 및 텔레센트릭 정지부(30)를 통과하게 하는 구멍(34)을 포함한다. 별개의 구성요소로서 도시되었지만, 회로 기판(23)은 별개의 텔레센트릭 정지부(30)가 필요하지 않을 수 있도록 적절한 구멍(34)을 포함하게 구성될 수 있다. 별법으로서, LED(22)는 전력을 LED(22)에 공급하는 방식으로 정지부(30)에 간단하게 고정될 수 있다.

모범적인 광학 장치(10)는 도 1 및 도 2에 단면으로 개략적으로 도시된 바와 같이 치구(42)와 거울(50)을 지지하는 지지 구조체(40)를 더 포함한다. 지지 구조체(40)는 통상적인 머신 비전 시스템에서 임의의 물체 지지 표면일 수 있고, 고정식이거나 광축(16) 둘레의 회전을 비롯하여 임의의 개수의 방향으로 가동식일 수 있다. 본 발명의 일례에서, 지지 구조체(40)는 가동식도 아니고 회전식도 아니다.

이 예에서, 거울(50)은 광축(16) 둘레의 제1 직경 개구(52)와, 제1 직경 개구(52)보다 작은 거울 베이스(55)의 제2 직경 개구(54)를 갖는 원추형 거울이다. 베이스(55)와 제1 직경 개구(52)는 광축(16)을 따라 거울(50)의 높이(56)를 한정한다. 필수는 아니지만 바람직한 양태에서, 제1 직경 개구(52)는 촬상 소자(14)의 시계 또는 시야 내에 있다. 거울(50)은 제1 직경 개구(52)와 제2 직경 개구(54) 사이에 소정 각도로 배치되는 반사 표면(58)을 포함한다. 반사 표면(58)은 검사 프로세스 또는 검사될 표면의 감광도에 적절한 고광택의 저결함 표면이다. 일실시예에서, 거울(50)은 실질적으로 결함이 없는 고반사 표면(58)을 제조하도록 다이아몬드 선삭 가공된 알루미늄으로 제조된다. 다른 재료로는 무전해 니켈 코팅 및/또는 본 교시가 제공되는 분야의 숙련자에 의해 선택될 수 있는 다른 재료 및 코팅을 포함할 수 있다.

검사될 물체 표면이 광축(16)에 대해 수직 및/또는 평행한 지점에서는, 반사 표면(58)이 광축(16)에 대해 45도 각도로 배치되는 것이 바람직하다. 특정한 용례 및 검사 요건에 적합하도록 다른 각도의 반사 표면(58) 및 다른 기하학적 형태의 거울(50)이 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 원통형 물체(60)로서 형성된 모범적인 3차원 물체가 치구(42) 및 지지 구조체(40) 상에 배치된다. 물체(60)는 바람직하게는 물체(60) 둘레에 360도 동심으로 배치되는 거울(50)과 함께 광축(16)과 축정렬 상태로 배치된다. 일례에서, 물체(60)는 광축(16)과 평행하고 높이(72)를 갖는 물체, 또는 검사 표면(70)을 포함한다. 물체(60)는 광축(16)을 따라 배치되는 제1 비검사 표면(74)과 제2 비검사 표면(80)을 더 포함한다. 도시된 바와 같이, 표면(70, 74, 80)은 광축(16)을 중심으로 상이한 직경을 갖는다. 모범적인 물체(60)와 표면(70, 74, 80)은 물체(60)와 광축(16) 둘레에서 360도 연장된다. 일례에서, 검사 표면(70)은 표면 연속성, 표면 결함 및/또는 다른 마커 또는 표시를 위해 광학 장치(10)에 의해 검사되는 고광택의 실질적으로 정반사 표면이다. 또한, 물체(60)는 도시된 원통형 물체(60)와 다른 각주 형상이나 기하학적 형태를 취할 수 있다. 물체(60) 및/또는 검사 표면(70)의 기하학적 형태가 원통형 예로부터 변하는 변경예에 있어서, 거울(50)과 반사 표면(58)은 또한 검사 표면(70) 및/또는 물체(60)의 조명이 물체(60)에서 촬상 소자(14)로 촬상 광선(18)의 전달을 통해 평면 화상을 생성하도록 변하게 된다. 유사하게, 치구(42)는 물체(60)와 원하는 촬상 프로세스에 적절한 다른 형상 및 기하학적 형태를 취할 수 있다.

이 예에서, 거울(50), 보다 구체적으로 반사 표면(58)의 높이(56)는 보다 충분하게 후술되는 바와 같이 검사 표면(70)의 전체 높이(72)의 화상을 포착하도록 검사 표면(70)의 높이(72)를 초과한다.

작동시에, 촬상 소자(14)는 도 1 및 도 2에 대략적으로 도시되고 전술된 바와 같이 배치되어 활성화된다. 조명 소스(20)는 텔레센트릭 필드 렌즈(26)를 향한 방향으로 LED(22)를 통해 조명 광선(24)을 생성하도록 활성화된다. 텔레센트릭 필드 렌즈(26)는 경사진 주 조명 광선(24)을 광축(16)에 대해 실질적으로 평행하고 지지체(40)에 대해 수직이 되도록 전환시킨다. 즉, 텔레센트릭 필드 렌즈(26)는 시준 렌즈의 일례이다. 텔레센트릭 필드 렌즈(26)는 조명 광선(24)을 거울(50)과 원통형 물체(60)를 향해 더 지향시킨다.

광축(16)에 실질적으로 평행한 거울의 반사 표면(58)에 충돌하는 조명 광선(24)은 전체 360도에 관하여 검사 표면(70)에 대해 수직 각도로 원추형 거울(50)에 의해 재지향된다. 실질적으로 정반사 검사 표면(70)은 촬상 광선(18)을 검사 표면(70)에 대해 동일한 수직 방향으로 검사 표면(70)의 전체 높이(72)에 걸쳐 반사 표면(58)으로 반대로 반사한다. 광선(18)은 텔레센트릭 필드 렌즈(26)를 통해 조명 소스(20)와 촬상 소자(14)를 향해 나오는 지점에서 다시 반사 표면(58)에 의해 지향된다. 도 2에 대략적으로 도시되고 미국 특허 제6,870,949호에 또한 설명된 바와 같이 좁은 암시야 조명의 형태인 조명의 예에서, 텔레센트릭 정지부(30)는 바람직하게는 광축(16)에 센터링되는 작은 구멍(34)을 포함한다. 이 예에서, 임의의 복귀하는 촬상 광선(24)은 후방 렌즈 그룹(28)을 통과하여 촬상 소자(14)로 가지 못하도록 텔레센트릭 정지부(30)에 의해 차단된다. 도 2에 도시된 조명 계획을 이용하는 예에서, 검사 표면(70)은 표면 불균일성이 존재하지 않는다고 가정하면 실질적으로 어둠(dark)으로서 촬상되게 된다. 표면 불연속성이 검출된 경우에, 촬상 광선(18)은 반사 표면(56)으로 다시 반사되어 경사 각도로 촬상 소자(14)를 향하며, 그 일부는 텔레센트릭 정지부(34)를 통과하여 결과적인 화상에서 그렇지 않으면 아래에 논의되는 광학 화상(90)의 어두운 영역에 밝은 스폿 또는 영역으로서 보이게 된다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서 벗어남이 없이 여기서의 교시가 제공되는 분야의 숙련자에 의해 특정한 용례에 적합하도록 광학 장치(10)에 조명, 렌즈 및/또는 거울의 다른 형태 및/또는 위치가 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.

도 3을 참조하면, 도 1 및 도 2에 도시된 3차원 물체(60)의 바람직한 결과적인 2차원 평면 화상(90)이 도시되어 있다. 물체(60)의 평면 화상(90)은 좁은 암시야 조명을 이용하여 발생된다. 도시된 바와 같이, 제2 비검사 표면(80)의 정렬된 수직 표면은 단순히 원(81)으로서 나타난다. 제1 비검사 표면(74)은 평면 화상(90)에 영역(76)으로서 도시된다. 제1 직경(52) 근처에서 동심 반사 표면(58)에 의해 최소로 덮이는 제1 비검사 표면(74)의 부분은 사실상 암시야 조명을 통해 화상(90)에서 외부를 향하는 밝은 영역(75)으로서 나타난다. 실제 외양이 밝거나 어두운지의 여부는 표면(74)의 특성(마무리 및 각도)에 달려 있다. 촬상 소자(14)의 시계 내에 있는 치구(42)와 지지 표면(40)의 중요하지 않은 부분은, 예컨대 비교적 어두운 영역(43; 단지 예시의 목적을 위해 중간 음영으로 됨)으로서 나타나고, 치구(42)의 에지는 선 또는 영역(61; 단지 예시의 목적을 위해 점선으로 도시됨)으로서 나타난다. 치구(42)와 지지 표면(40)이 검사 표면(70)과 같이 고광택이면, 이들 영역은 모범적인 조명 하에서 어둠으로서 나타나게 된다. 바꿔 말하면, 치구(42)와 지지 표면(40)에 사용된 특정한 표면 처리 또는 프로세스는 이들 표면이 선택된 조명 계획하에서 광학 화상에 어떻게 나타나는지를 지시한다.

화상(90)의 영역(71)은 360도에 관하여 3차원 원통형 검사 표면(70)의 2차원 평면 화상을 나타낸다. 도 2의 좁은 암시야 조명 하에서, 이 영역(71)은 표면(70)에서 반사되는 복귀 촬상 광선(18)이 실질적으로 정지부(30)에 의해 차단되어 촬상 소자(14)에 의해 보이는 어두운 영역만이 남을 때에 어둠(도 3에 단지 예시의 목적을 위해 거의 완벽하게 흑색으로 음영된 상태로 도시됨)으로서 나타난다. 광학 장치(10)의 특정한 감광도 내에서, 완벽하게 어두운 영역은 적절한 또는 결함 없는 표면을 나타낸다. 국부화된 밝은 스폿이 나타나면, 이 밝은 스폿은 결함 또는 다른 표면 불연속성, 예컨대 반도체 웨이퍼에 사용되는 "소프트" 식별 마크를 포함할 수 있는 영역이다. 물체(60)의 다른 영역, 예컨대 제2 비검사 표면(80)에 대한 검사가 요구되면, 거울(50)은 반사 표면(58)이 표면(70) 대신에 그 표면에 대해 촬상 및 조명 광선을 지향시키도록 재구성 및/또는 재배치될 수 있다는 것을 알아야 한다.

광학 장치(10)의 유리한 특징은 검사 표면(70)의 평면 화상(90)이 촬상 소자(14) 또는 물체(60)를 지지하는 지지체(40) 및/또는 치구(42)를 회전시키는 일 없이 360도에 관하여 전체 표면(70)의 단일 화상이라는 점이다. 추가 이점은 텔레센트릭 렌즈(26)의 촬상 광선(18)과 원통형 물체(60)가 광학적으로 맵핑되는 평면 사이에 동일 평면성 및 정규직교 관계이다.

광학 장치(10)의 일례에서, 좁은 암시야 조명 외에 또는 그 조명에 추가하여 하나보다 많은 형태의 조명 또는 점등이 사용될 수 있다. 예컨대, 전통적인 암시야 조명 및/또는 명시야 조명 생성용 구성요소가 또한 채용되어 보다 완벽한 검사 프로세스를 위해 상이한 광학 화상(90)를 생성하도록 연속적으로 사용될 수 있다. 예컨대, 특정한 결함 또는 물체 표면 마커가 좁은 암시야 조명을 이용하여 식별되지 않고, 명시야 조명을 이용하여 쉽게 식별될 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 3차원 표면을 2차원 평면 화상으로 광학적으로 전환시키는 모범적인 방법(100)이 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 첫번째 단계(110)에서, 전술한 바와 같이 CCD 카메라 또는 다른 소자일 수 있는 촬상 또는 포착 소자(14)가 마련된다. 물체, 예컨대 3차원 실린더(60)는 단계(120)에서 치구(42) 상의 광축을 따라 축방향으로 배치된다. 단계(130)에서 물체의 원하는 검사 표면(70)과 동심이 되도록 형성 및 배향된 동심형 거울(50)은 광축(16)을 중심으로 배치된다. 바람직하지만 선택적인 단계(140)는 위에서 대략적으로 설명 및 도시된 텔레센트릭 필드 렌즈(26)와 후방 렌즈 그룹(28)을 위치 결정한다. 다른 렌즈가 대신에 사용될 수 있다. 단계(150)에서, 전술한 모범적인 텔레센트릭 렌즈(26)의 사용을 통해 거울(50)의 반사 표면을 조명하도록 조명 소스(20)가 마련된다. 단계(160)에서, 촬상 소자(14)의 시계 내의 화상이 포착되어, 촬상 소자(14), 지지체(40), 치구(42) 및/또는 물체(60)를 회전시키는 일 없이 360도에 관하여 물체(60), 특히 검사 표면(70)의 2차원 평면 화상(90)이 생성된다. 이어서, 검사 표면(70)에 대응하는 부분인 결과적인 화상 영역(71)은 임의의 갯수의 공지된 화상 분석 기법을 이용하여 결함, 식별 마킹 또는 다른 관심 특징을 위해 컴퓨터(15)에 의해 분석될 수 있다.

전술한 바와 같이, 좁은 암시야 조명 외에 상이한 조명 형태 뿐만 아니라 상이하게 형성 및 구성된 렌즈와 거울이 물체(60)의 특정한 검사 표면 상의 결함 또는 다른 마커 또는 표시를 검출하는 데에 필요한 특정한 용례 및 감광도에 적합하도록 사용될 수 있고, 검사 표면 자체는 설명 및 도시된 원통형 물체과 다른 기하학적 형태일 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예와 관련하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 실시예로 제한되지 않고, 오히려 첨부된 청구범위의 범위 내에 포함되는 당야한 변경 및 등가 구조를 커버하도록 의도되고, 그 범위는 특허법 하에 허용되는 그러한 모든 변경 및 등가 구조를 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.

10: 광학 장치 14: 촬상 소자
15: 컴퓨터 16: 광축
20: 조명 소스 22: 발광 다이오드
23: 회로 기판 26: 텔레센트릭 필드 렌즈
70: 검사 표면

Claims

3차원 물체의 표면을 2차원 평면 화상으로 광학적으로 전환시키는 데에 사용하기 위한 촬상 장치로서,
광축을 따라 배치된 3차원 물체의 2차원 광학 화상을 포착하는 촬상 소자와,
입사 조명 광선을 물체를 향해 지향시키는 조명 소스와,
물체 둘레에서 광축을 중심으로 동심으로 형성 및 배치되고 조명 광선을 처음에 물체의 검사 표면을 향해 지향시키며 검사 표면으로부터 반사된 촬상 광선을 촬상 소자를 향해 반대로 재지향시키도록 배향된 거울
을 포함하는 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 조명 소스와 원추형 거울 사이에 배치되고 조명 광선과 반사된 촬상 광선이 통과하는 렌즈를 더 포함하는 촬상 장치.
제2항에 있어서, 상기 렌즈는 텔레센트릭 필드 렌즈이고, 촬상 장치는,
상기 촬상 소자와 조명 소스 사이에 배치된 후방 렌즈 그룹과,
상기 후방 렌즈 그룹과 텔레센트릭 필드 렌즈 사이에 배치된 텔레센트릭 정지부를 더 포함하는 촬상 장치.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 3차원 물체의 형태는 원통형인 것인 촬상 장치.
제4항에 있어서, 상기 2차원 평면 화상은 검사 표면의 360도 화상을 포함하는 것인 촬상 장치.
제4항에 있어서, 상기 동심 거울은 광축을 중심으로 원추형이고 제1 직경과 거울의 높이와 반사 표면을 한정하는 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 것인 촬상 장치.
제6항에 있어서, 상기 거울의 높이는 광축을 따라 적어도 검사 표면의 높이 만큼 긴 것인 촬상 장치.
제4항에 있어서, 상기 거울의 반사 표면은 광축에 대해 45도 각도로 배치되는 것인 촬상 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조명 소스는 촬상 소자에 대해 검사 표면의 암시야 조명 및 명시야 조명 중 적어도 하나를 생성하도록 배치되는 것인 촬상 장치.
3차원 물체 표면을 2차원 평면 화상으로 광학적으로 촬상하는 데에 사용하는 촬상 방법으로서,
검사 표면이 있는 3차원 물체를 촬상 소자의 광축을 따라 위치 결정하는 것과,
물체와 촬상 소자를 고정된 위치에 유지하면서, 광축을 중심으로 배치되고 검사 표면을 향해 지향되는 동심형 거울을 조명 광선으로 조명하는 것과,
상기 조명 광선에 의해 조명된 물체로부터 거울에 의해 반사된 촬상 광선을 촬상 소자에서 수신하는 것과,
상기 반사된 촬상 광선을 이용하여 적어도 물체의 검사 표면의 평면 화상을 발생시키는 것
을 포함하는 촬상 방법.
제10항에 있어서, 상기 거울의 조명은 상기 조명 광선을 시준 렌즈를 이용하여 거울 상의 광축에 대해 실질적으로 평행하게 투영하는 것을 더 포함하는 것인 촬상 방법.
제10항에 있어서, 상기 거울의 조명은 암시야 조명과 명시야 조명 중 적어도 하나를 이용하여 조명하는 것을 더 포함하는 것인 촬상 방법.
제11항에 있어서, 상기 반사된 촬상 광선의 촬상 소자에 대한 통과를 선택적으로 허용하는 것을 더 포함하는 촬상 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 물체는 3차원 원통형 형상을 포함하고 상기 검사 표면은 광축을 따라 높이를 갖는 것인 촬상 방법.
제13항에 있어서, 상기 반사된 촬상 광선은 검사 표면의 360도 시계를 포함하는 것인 촬상 방법.
제14항에 있어서, 상기 거울은 적어도 검사 표면의 높이 만큼 큰 높이를 갖는 것인 촬상 방법.
제10항에 있어서, 상기 검사 표면에서 연속성 편차에 대해 평면 화상을 분석하는 것을 더 포함하는 촬상 방법.