KR20110134056A - 고속 광학 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

고속 광학 측정 장치가 개시된다. 본 발명의 고속광학 측정장치는 복수 측정 위치를 갖는 대상물 또는 복수 대상물의 집합체 전체의 광의 크기를 조절하여 입사시키는 대물렌즈부와 대물렌즈부로부터 입사된 광의 광경로를 변경하는 광경로부, 광의 진행 방향을 변경하는 제어신호를 출력하는 제어회로부, 입사된 광을 측정하는 측정 센서와 상기 광경로부에서 진행 방향을 변경한 광을 상기 측정 센서의 크기와 위치에 일치시키는 대안렌즈부로 구성함으로써, 빠른 동작 속도와 고정된 위치의 대상물, 광학 측정 센서를 이용하여 광학 측정 시간을 단축함으로써 디스플레이 장치의 대면적화, 복수 대상물의 집합체화에 따른 제품 검사 비용의 상승을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

고속 광학 측정 장치{HIGH SPEED OPTICAL MEASUREMENT APPARATUS}
본 발명은 고속광학 측정장치에 관한 것으로, 구동부와 결합된 거울 또는 복수의 MEMS(MicroElectroMechanical Systems) 거울 집합체 DMD(Digital Micromirror Device)의 광의 반사를 이용하여 대상물의 복수 측정 위치 또는 복수의 대상물 집합체의 고속 광학 측정을 가능하도록 하는 장치에 관한 것이다.
기술의 발전으로 모니터, TV 등의 대면적화와 함께 LED 전광판, 교통 신호등, 자동차 램프 등과 같이 수많은 발광 소자를 집합하여 사용하는 등 디스플레이 장치의 변화가 급속도로 진행되어지고 있으며, 이들 제품들의 품질을 측정, 관리하기 위하여 대상물의 복수 측정 위치 또는 복수의 대상물 집합체의 각각의 대상물의 광학 특성을 측정하여야 하는 필요성이 있다.
이러한 이유로 종래의 측정 방법은 다축 이동이 가능한 구동 기구물에 측정센서를 위치시키고 이 측정 센서를 고정 위치상의 대상물의 측정을 요하는 복수의 측정 위치로 순차적으로 이동하여 개별 측정 하거나, 또는 대상물을 다축 이동이 가능한 구동 기구물에 고정하고 이동하여 대상물의 복수의 측정 위치가 고정된 측정 센서의 위치에 순차적으로 위치하도록 하여 측정함에 따라 고속으로 대상물의 광학 측정을 하는데 한계가 있었다.
첨부된 도 1은 종래의 방법을 채용한 광학 특성을 측정하는 장치의 예시 도면이다. 상기 도 1에서 도시된 바와 같이 다축 이동이 가능한 구동 기구물의 측정센서 고정위치 A에 측정 센서를 고정하고 각 구동축 X, Y의 구동부 XM, YM를 각각 제어하여 측정 센서 B를 각 L 의 거리 만큼에 위치한 대상물의 측정위치 P1, P2, ... , PN 로 순차적으로 이동하여 광학 측정을 한다.
이 경우, 측정 센서 B를 각각의 측정 위치로 L 거리만큼 N회 이동하여 측정하여야 하므로 대상물의 측정 위치 또는 대상물의 집합체 중 개별 대상물의 개수가 증가함에 따라 측정 시간이 비례적으로 길어지게 됨으로써 제품 제조비용의 상승 요인이 된다. 또는 측정 대상물의 측정 위치 또는 대상물의 집합체 중 개별 대상물의 개수의 증가에 따라 비례적으로 늘어나는 측정시간을 단축하기 위해 상기 도 1에 도시된 장치를 복수로 설치하게 되는 경우, 이 역시 제품 제조비용이 상승하는 요인이 된다.
결국, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 비용을 상승시키지 않고 복수의 측정 위치를 갖는 대상물 또는 복수의 대상물 집합체와 측정 센서를 각각의 지정된 위치에 고정하고 대상물의 개별 측정 위치 또는 복수 대상물의 집합체중 개별 대상물을 선택적으로 측정 할 수 있는 장치 및 방법이 필요한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 대상물의 광을 구동부와 결합된 거울에 반사시키고, 평면에서의 이동거리 Lx, Ly을 상대적으로 극히 작은 중심각 f의 변위로 거울을 제어하여 광의 진행방향을 변경함으로써 대상물의 개별 측정 위치 또는 복수 대상물의 집합체중 개별 대상물을 순차적으로 선택하여 고속으로 광학 측정하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 대상물 또는 복수의 대상물 집합체의 전체 광을 MEMS(MicroElectroMechanical Systems) 거울 집합체 DMD(Digital Micromirror Device)에 반사시키고 대상물의 측정 위치 또는 복수의 대상물 집합체 중 개별 대상물의 광이 도달하는 하나 이상의 DMD(Digital Micromirror Device) 미세 거울을 선택적으로 제어함으로써 대상물의 개별 측정 위치 또는 복수 대상물의 집합체의 개별 대상물 수가 무수히 많거나 그 간격이 미세한 경우에도 고속 광학 측정이 가능한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대상물의 복수 측정 위치 중 개별 위치 또는 복수의 대상물 집합체 중 개별 대상물의 고속 광학 특성을 측정하는 고속광학 측정장치는, 복수 측정 위치를 갖는 대상물 또는 복수 대상물의 집합체 전체의 광의 크기를 조절하여 입사시키는 대물렌즈부와, 상기 대물렌즈부로부터 입사된 광의 광경로를 변경하는 광경로부와, 상기 광경로부를 제어하여 광의 진행 방향을 변경하는 제어신호를 출력하는 제어회로부, 입사된 광을 측정하는 측정 센서와 상기 광경로부에서 진행 방향을 변경한 광을 상기 측정 센서의 크기와 위치에 일치시키는 대안렌즈부 및 상기 대안렌즈부를 통하여 입사된 광이 상기 측정 센서와 일치하도록 상기 측정 센서를 고정하는 측정 센서 연결부를 포함하여 구성함으로써 이루어질 수 있다.
이러한 광경로부는 상기 대물렌즈부로부터 입사된 광이 착상되는 거울과 상기 거울을 제어하여 광의 진행 방향을 변경하는 구동부로 구성되게 할 수 있으며, 상기 거울은 MEMS(MicroElectroMechanical Systems) 거울로 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고 다른 실시예에 의한 대상물의 복수 측정 위치 중 개별 위치 또는 복수의 대상물 집합체 중 개별 대상물의 고속 광학 특성을 측정하는 고속광학 측정장치는, 복수 측정 위치를 갖는 대상물 또는 복수 대상물의 집합체 전체의 광의 크기를 조절하여 입사시키는 대물렌즈부와, 상기 대물렌즈부로부터 입사된 광의 광경로를 변경하는 광경로부와, 상기 광경로부를 제어하여 광의 진행 방향을 변경하는 제어신호를 출력하는 제어회로부와, 입사된 광을 측정하는 제1 측정 센서와, 상기 대물렌즈부에 의해 MEMS(MicroElectroMechanical Systems) 거울 집합체 DMD(Digital Micromirror Device)에 입사되고 상기 제어 회로부에서 출력되는 제1 의 제어 신호에 동기되는 DMD(Digital Micromirror Device) 미세 거울에 의한 광의 진행 방향을 변경한 광을 상기 제1 측정 센서의 크기와 위치에 일치시키는 제1 의 대안렌즈부와, 입사된 광을 측정하는 제2 측정 센서, 상기 DMD(Digital Micromirror Device) 미세 거울이 제2 의 제어 신호에 동기되어 광의 진행 방향을 변경한 광을 상기 제2 측정 센서의 크기와 위치에 일치시키는 제2 의 대안렌즈부 및 상기 각각의 대안렌즈부를 통하여 입사된 광이 상기 각각의 측정 센서와 일치하도록 상기 측정 센서를 고정하는 측정 센서 연결부를 더 구비하고 상기 제어회로부는 각각의 발광 소자에 해당하는 거울(들)을 순차적으로 제어하여 달성할 수 있다.
상기 복수의 측정 센서 중 하나 이상이 영상을 획득할 수 있는 이미지 센서로 대상물의 크기, 배열, 색상 그리고 개수 중의 어느 하나 이상의 검출조건에 따라 대상물의 측정 위치 또는 대상물 집합체 중 개별 대상물에 해당하는 거울(들)을 제어하도록 하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 구동부와 결합된 거울 또는 MEMS(MicroElectroMechanical Systems) 거울 집합체 DMD(Digital Micromirror Device)의 빠른 동작 속도와 고정된 위치의 대상물, 광학 측정 센서를 이용하여 광학 측정 시간을 단축함으로써 디스플레이 장치의 대면적화, 복수 대상물의 집합체화에 따른 제품 검사 비용의 상승을 최소화하는 고속 광학 측정 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 종래 대상물의 복수 위치 또는 복수의 대상물 집합체의 광학 측정 방법 도면,
도 2는 본 발명에 따른 고속 광학 측정 장치의 구성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 고속 광학 측정 방법을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 고속 광학 측정 장치의 실시 예를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 고속 광학 측정 장치의 두 개 이상의 광학 측정 센서를 사용하는 실시 예를 나타낸 도면..
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 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.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 고속 광학 측정 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 고속 광학 측정 방법을 나타낸 도면으로, 도시된 바와 같이 본 발명의 고속 광학 측정 장치(100)는 대물렌즈부(140), 대안렌즈부(130), 측정센서(120), 제어회로부(110) 그리고 광경로부(150)를 포함하여 구성된다.
대물렌즈부(140)는 복수 측정 위치를 갖는 대상물 또는 복수 대상물의 집합체 전체의 광의 크기를 조절하여 입사시키도록 구성한다.
제어회로부(110)는 대물렌즈부(140)를 통하여 입사된 대상물의 평면상의 측정 위치 P1, P2, ..., PN 을 각각의 거울(154)의 회전각 f로 변환하여 제어신호를 출력한다.
회전각 f는 측정대상물(X)의 X,Y중심에서 수평각(Φ)과 수직각(θ)으로 환산하여 계산할 수 있다.
구체적으로 평면에서의 이동거리 Lx, Ly을 상대적으로 극히 작은 중심각 f의 변위로 거울을 제어하여 광의 진행방향을 변경함으로써 대상물의 개별 측정 위치 또는 복수 대상물의 집합체중 개별 대상물을 순차적으로 선택하여 고속으로 광학 측정할 수 있도록 하는 것이다.
광경로부(150)는 대물렌즈부(140)로부터 입사된 광을 제어하여 광의 진행 방향을 변경하도록 구성한다.
이를 위하여 광경로부(150)는 광이 착상되는 거울(154)과 거울(154)을 제어하여 광의 진행 방향을 변경하는 구동부(152)로 구성된다.
즉, 제어회로부(110)에서 출력되는 제어 신호에 동기화되어 구동되는 구동부(152)와 구동부(152)와 결합되어 회전각 f로 회전하는 거울(154)로 구성된다.
구동회로부(152)는 측정 대상물의 평면에서의 이동거리 Lx, Ly를 상대적으로 극히 작은 중심각 f의 변위로 거울(154)을 제어하여 광의 진행방향을 변경하도록 제어한다.
구체적으로 lxh 의 크기의 거울에 대상물의 전체 크기 L x H 가 입사되고, 센서가 거울의 중심에서 d 의 거리에 있을 때 평면거리 Lx, Ly 와 수평각(Φ) 과 수직각(θ)의 관계는 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure pat00001
이러한 거울은 MEMS(MicroElectroMechanical Systems) 거울로 구성할 수 있다.
MEMS(Microelectromechanical Systems의 약어)는 미세 기술로서 기계 부품, 센서, 액츄에이터, 전자 회로를 하나의 실리콘 기판 위에 집적화한 장치로 액튜에이터에 의하여 동작되는 것으로서 일반적인 기술이므로 그 상세한 설명은 생략한다.
대안렌즈부(130)는 광경로부(150)에서 진행 방향을 변경한 광을 측정 센서(120)의 크기와 위치에 일치시키도록 구성된다.
즉, 대안렌즈부(130)는 구동부(152)와 결합된 거울(154)에서 진행 방향이 변경된 대상물의 광을 측정 센서(120)에서 요구하는 적절한 크기로 변환하고 측정 센서(120)의 위치에 입사시키도록 구성한다.
이를 위하여 대안렌즈부(130)를 통한 대상물의 광이 정확히 측정 센서(120) 위치에 도달하도록 측정 센서(120)를 고정하는 측정 센서 연결부(122)로 구성된다.
측정센서(120)는 품질을 측정, 관리하기 위하여 대상물의 복수 측정 위치 또는 복수의 대상물 집합체의 각각의 대상물의 광학 특성을 측정하도록 구성된다.
이러한 대물렌즈부(140)와 대안렌즈부(130)는 대상물의 정확한 광학 측정을 보증하기 위하여 광의 파장 별 반사, 흡수 및 투과가 균일하여야하는 필요가 있다.
또한 대물렌즈부(140)는 일부 파장 영역의 광만을 선택적으로 투과 할 수 있는 필터를 장착할 수 있는 구조를 갖을 수도 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 대상물의 복수 위치 또는 복수의 대상물 집합체의 고속 광학 특성 측정 장치의 실시 예를 나타낸 도면으로, 도시된 바와 같이, N 개의 발광 소자가 L 의 간격으로 M행 배치되어 D 의 거리에 있는 발광 소자 전체의 광은 대물렌즈부(140)에 의해 개별 대상물 각각의 광이 대안렌즈부(130)를 거쳐 측정 센서에 도달 가능한 크기로 변환되어 거울(154)에 입사되고, 입사된 N개의 발광소자의 광은 제어회로부(110)로부터 출력되는 제어신호에 동기되어 구동되는 거울(154)이 회전각 f로 회전함에 따라 N개의 발광 소자 중 특정 발광 소자의 광만이 대안렌즈부(130)를 통하여 측정 센서(120)의 위치에 도달하게 된다.
이하 도면을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.
도 5의 본 발명에 따른 대상물 복수 위치 또는 복수의 대상물 집합체의 고속 광학 특성 측정 장치에 두 개 이상의 측정 센서를 사용하는 실시예를 나타낸 도면을 참고하면, 구동부(152)와 결합된 거울 또는 MEMS(MicroElectroMechanical Systems) 거울 집합체 DMD(Digital Micromirror Device)의 제어 가능한 복수의 광 진행 위치에 복수의 대안렌즈와 측정 센서를 더 구비하여 고속 광학 측정을 할 수 있도록 구성한 것이다.
구체적으로 N 개의 발광 소자가 L 의 간격으로 M 행 배치되어 D 의 거리에 있는 대상물의 광은 대물렌즈부(140)에 의해 MEMS(MicroElectroMechanical Systems) 거울 집합체 DMD(Digital Micromirror Device)에 입사되고 제어 회로부(110)에서 출력되는 제 1 의 제어 신호에 동기 되는 DMD(Digital Micromirror Device) 거울(154)에 의한 광의 진행 방향에 위치한 제 1 의 대안렌즈부(132)와 제1의 대안렌즈부(132)로 부터 입사된 광의 특성을 측정하는 제1의 측정 센서(122), 그리고 DMD(Digital Micromirror Device) 거울(154)상의 N x M 개의 각 발광 소자의 위치를 검출하고, 검출된 위치의 특정 발광 소자의 광이 도달하는 하나 이상의 DMD(Digital Micromirror Device) 미세 거울이 제어 회로부(110)에서 출력되는 제 2 의 제어 신호에 동기되어 변경한 광의 진행 방향에 위치한 제 2 의 대안렌즈부(134)와 제 2의 대안렌즈부(134)로 부터 입사된 광의 특성을 측정하는 제 2의 측정 센서(124)로 구성하고 각각의 발광 소자에 해당하는 거울(들)을 순차적으로 제어하여 고속 광학 측정을 할 수 있도록 구성한 것이다.
이러한 복수의 제1, 2 측정 센서(122,124) 중 하나 이상이 이미지 센서로 구성할 수 있으며, 이러한 측정 센서들은 대상물의 크기, 배열, 색상 그리고 개수 중의 어느 하나 이상의 검출조건에 따라 대상물의 측정 위치 또는 대상물 집합체 중 개별 대상물에 해당하는 거울(들)을 제어한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 MEMS(MicroElectroMechanical Systems) 거울 집합체 DMD(Digital Micromirror Device)의 빠른 동작 속도와 고정된 위치의 대상물, 광학 측정 센서를 이용하여 광학 측정 시간을 단축함으로써 디스플레이 장치의 대면적화, 복수 대상물의 집합체화에 따른 제품 검사 비용의 상승을 최소화할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.
110 : 제어회로부 112 : 구동회로부
114 : 제어신호입력부 120,122,124 : 측정센서
130,132,134 : 대안렌즈 140 : 대물렌즈부
150 : 광경로부 152 : 구동부
154 : 거울

Claims (5)

  1. 대상물의 복수 측정 위치 중 개별 위치 또는 복수의 대상물 집합체 중 개별 대상물의 고속 광학 특성을 측정하는 고속광학 측정장치에 있어서,
    복수 측정 위치를 갖는 대상물 또는 복수 대상물의 집합체 전체의 광의 크기를 조절하여 입사시키는 대물렌즈부;
    상기 대물렌즈부로부터 입사된 광의 광경로를 변경하는 광경로부;
    상기 광경로부를 제어하여 광의 진행 방향을 변경하는 제어신호를 출력하는 제어회로부;
    입사된 광을 측정하는 측정 센서;
    상기 광경로부에서 진행 방향을 변경한 광을 상기 측정 센서의 크기와 위치에 일치시키는 대안렌즈부;및
    상기 대안렌즈부를 통하여 입사된 광이 상기 측정 센서와 일치하도록 상기 측정 센서를 고정하는 측정 센서 연결부;
    를 포함하여 이루어진 고속 광학 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광경로부는
    상기 대물렌즈부로부터 입사된 광이 착상되는 거울;및
    상기 거울을 제어하여 광의 진행 방향을 변경하는 구동부;
    로 구성된 것을 특징으로 하는 고속 광학 측정 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 거울은
    MEMS(MicroElectroMechanical Systems) 거울로 구성된 것을 특징으로 하는 고속 광학 측정 장치.
  4. 대상물의 복수 측정 위치 중 개별 위치 또는 복수의 대상물 집합체 중 개별 대상물의 고속 광학 특성을 측정하는 고속광학 측정장치에 있어서,
    복수 측정 위치를 갖는 대상물 또는 복수 대상물의 집합체 전체의 광의 크기를 조절하여 입사시키는 대물렌즈부;
    상기 대물렌즈부로부터 입사된 광의 광경로를 변경하는 광경로부;
    상기 광경로부를 제어하여 광의 진행 방향을 변경하는 제어신호를 출력하는 제어회로부;
    입사된 광을 측정하는 제1 측정 센서;
    상기 대물렌즈부에 의해 MEMS(MicroElectroMechanical Systems) 거울 집합체 DMD(Digital Micromirror Device)에 입사되고 상기 제어 회로부에서 출력되는 제1 의 제어 신호에 동기되는 DMD(Digital Micromirror Device) 미세 거울에 의한 광의 진행 방향을 변경한 광을 상기 제1 측정 센서의 크기와 위치에 일치시키는 제1 의 대안렌즈부;
    입사된 광을 측정하는 제2 측정 센서;
    상기 DMD(Digital Micromirror Device) 미세 거울이 제2 의 제어 신호에 동기되어 광의 진행 방향을 변경한 광을 상기 제2 측정 센서의 크기와 위치에 일치시키는 제2 의 대안렌즈부;및
    상기 각각의 대안렌즈부를 통하여 입사된 광이 상기 각각의 측정 센서와 일치하도록 상기 측정 센서를 고정하는 측정 센서 연결부;
    를 더 구비하고 상기 제어회로부는 각각의 발광 소자에 해당하는 거울(들)을 순차적으로 제어하는 고속 광학 측정 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 복수의 제1, 2 측정 센서 중 하나 이상이 영상을 획득할 수 있는 이미지 센서로 대상물의 크기, 배열, 색상 그리고 개수 중의 어느 하나 이상의 검출조건에 따라 대상물의 측정 위치 또는 대상물 집합체 중 개별 대상물에 해당하는 거울(들)을 제어하는 것을 특징으로 하는 고속 광학 측정 장치.

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