KR20120031835A

KR20120031835A - 결함 검사장치

Info

Publication number: KR20120031835A
Application number: KR1020100093457A
Authority: KR
Inventors: 이제선; 김경덕; 김종우
Original assignee: 주식회사 쓰리비 시스템
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2012-04-04
Also published as: KR101203210B1

Abstract

본 발명은 결함 검사장치에 관한 것으로서, 제1파장의 광을 검사대상물에 조사하는 제1광원; 상기 제1파장보다 짧은 파장인 제2파장의 광을 검사대상물에 조사하는 제2광원; 상기 제1광원으로부터 조사되어 검사대상물에 의해 반사된 광을 이용하여 검사대상물의 화상을 획득하는 제1카메라; 상기 제2광원으로부터 조사되어 검사대상물에 의해 반사된 광을 이용하여 검사대상물의 화상을 획득하는 제2카메라; 상기 제1광원 또는 상기 제2광원으로부터 조사되어 검사대상물에 의해 반사된 광이 입사되며, 입사된 광을 파장에 따라 투과 또는 반사시켜 상기 제1카메라 또는 상기 제2카메라로 전송하는 다이크로익(dichroic) 미러; 및 상기 제1카메라에 의해 획득된 화상과 상기 제2카메라에 의해 획득된 화상을 교대로 배치하여 결합시키는 화상처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

결함 검사장치{APPARATUS FOR INSPECTING DEFECTS}

본 발명은 결함 검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 검사대상물에 한 쌍의 광을 조사하여 결함을 검사하는 결함 검사장치에 관한 것이다.

구리 클래드 적층판(Copper Clad Laminate), 평판 디스플레이의 기판, 산업용 재료로 쓰이는 필름, 선재/철판 등에서의 결함은 완제품의 불량을 초래하기 때문에 이들에 대한 검사를 철저히 하여 왔다. 이들의 결함을 검사하기 위한 방법으로 검사대상물에 광을 조사하고 검사대상물로부터 반사 또는 투과되는 빛을 촬영하고, 촬영되는 영상의 밝기가 기준값을 초과하거나 미달하는 경우에 결함으로 판정하였다.

검사대상물이 판재(板材), 선재(線材)와 같은 철강제품인 경우, 표면에서의 반사율이 높아 미세한 조명 조건의 차이에도 민감하게 반응하여 정확한 결함 검사가 어려운 문제점이 있었다.

일반적으로 검사대상물이 철강제품인 경우, 표면에 얼룩이 형성되거나 얇은 이물질이 부착되어 있는 경우는 이를 결함으로 처리하지 않는 것이 바람직하다. 얼룩이나 이물질 등은 생산된 철강제품의 강도에 거의 영향을 미치지 않으며, 후속의 세정공정 등을 통해 얼마든지 제거할 수 있는 문제이기 때문이다. 그러나, 표면에 함몰부 또는 돌출부가 형성되어 있는 경우는 설정된 기준 이상으로 판명되면 반드시 결함으로 처리하는 것이 바람직하다. 함몰부나 돌출부 등은 생산된 철강제품의 강도에 많은 영향을 미치고 크랙 등이 발생하는 근원지가 되며, 후속의 공정 등을 통해서 제거할 수 없는 결함이다.

그러나, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 종래의 결함 검사장치로는, 철강제품의 얼룩과 함몰된 형상의 결함을 명확하게 분간할 수 없는 문제점이 있었다. 얼룩이 형성된 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 광원(20)으로부터 조사되는 광이 검사대상물(10) 상에 형성된 얼룩(12)에 경사지게 입사되면, 카메라(30)를 이용하여 얼룩(12)의 화상(I1)을 획득할 수 있다. 얼룩의 화상(I1)을 살펴보면, 정상 상태의 표면인 배경부(41)와, 얼룩(12)을 표시하는 결함부(42)로 구성된다. 결함부(42)는 배경부(41)보다 낮은 그레이 레벨(gray-level)을 가지며 어둡게 표시되거나 또는 배경부(41)보다 높은 그레이 레벨을 가지며 밝게 표시될 수 있다.

함몰 결함이 형성된 경우도, 광원(20)으로부터 조사되는 광이 검사대상물(10) 상에 형성된 함몰 결함(11)에 경사지게 입사되면, 카메라(30)를 이용하여 함몰 결함(11)의 화상(I2)을 획득할 수 있다. 함몰 결함(11)의 화상(I2)을 살펴보면, 정상 상태의 표면인 배경부(46)와, 함몰 결함(11)을 표시하는 결함부(47)로 구성되며, 결함부(47)는 배경부(46)보다 낮은 그레이 레벨을 가지며 어둡게 표시되는 암부(48)와 배경부(46)보다 높은 그레이 레벨을 가지며 밝게 표시되는 휘부(49)로 이루어진다.

도 1 및 도 2를 통해서도 알 수 있듯이, 종래의 결함 검사장치로는, 철강제품의 얼룩 등과 같은 오점과 함몰된 형상 또는 돌출된 형상의 결함을 명확하게 분간할 수 없어서, 정확한 표면 결함 검사가 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 검사대상물에 한 쌍의 광을 조사하고, 각각의 광을 이용하여 획득한 화상을 화상처리함으로써, 결함으로 처리되지 않아야 할 얼룩 등과 같은 오점과, 설정된 기준을 초과하여 결함으로 처리하여야 하는 함몰 또는 돌출 형상의 결함을 명확하게 구분할 수 있는 화상을 획득할 수 있는 결함 검사장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 결함 검사장치는, 제1파장의 광을 검사대상물에 조사하는 제1광원; 상기 제1파장보다 짧은 파장인 제2파장의 광을 검사대상물에 조사하는 제2광원; 상기 제1광원으로부터 조사되어 검사대상물에 의해 반사된 광을 이용하여 검사대상물의 화상을 획득하는 제1카메라; 상기 제2광원으로부터 조사되어 검사대상물에 의해 반사된 광을 이용하여 검사대상물의 화상을 획득하는 제2카메라; 상기 제1광원 또는 상기 제2광원으로부터 조사되어 검사대상물에 의해 반사된 광이 입사되며, 입사된 광을 파장에 따라 투과 또는 반사시켜 상기 제1카메라 또는 상기 제2카메라로 전송하는 다이크로익(dichroic) 미러; 및 상기 제1카메라에 의해 획득된 화상과 상기 제2카메라에 의해 획득된 화상을 교대로 배치하여 결합시키는 화상처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 결함 검사장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 제1광원은 적색광을 조사하고, 상기 제2광원은 청색광 또는 녹색광을 조사한다.

본 발명에 따른 결함 검사장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 다이크로익 미러는, 상기 제1광원으로부터 조사되고 검사대상물에 의해 반사되어 입사된 광은 투과시켜 상기 제1카메라로 전송하고, 상기 제2광원으로부터 조사되고 검사대상물에 의해 반사되어 입사된 광은 반사시켜 상기 제2카메라로 전송한다.

본 발명에 따른 결함 검사장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 제1카메라 및 상기 제2카메라는 라인스캔 카메라이고, 상기 화상처리부는 동시간에 획득된 상기 제1카메라의 화상과 상기 제2카메라의 화상을 이웃하게 배치하여 결합시킨다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 결함 검사장치는, 제1파장의 광을 검사대상물에 조사하는 제1광원; 상기 제1파장보다 짧은 파장인 제2파장의 광을 검사대상물에 조사하는 제2광원; 상기 제1광원과 검사대상물을 연결하는 광경로상에 배치되며, 상기 제1광원으로부터 조사된 광은 투과시키고, 상기 제2광원으로부터 조사되고 검사대상물에 의해 반사되어 입사하는 광은 반사시키는 제1다이크로익 미러; 상기 제2광원과 검사대상물을 연결하는 광경로상에 배치되며, 상기 제2광원으로부터 조사된 광은 투과시키고, 상기 제1광원으로부터 조사되고 검사대상물에 의해 반사되어 입사하는 광은 반사시키는 제2다이크로익 미러; 상기 제2다이크로익 미러에 의해 반사된 제1광원의 광이 입사되며, 상기 제1광원의 광을 재귀 반사시키는 제1재귀 반사판; 상기 제1다이크로익 미러에 의해 반사된 제2광원의 광이 입사되며, 상기 제2광원의 광을 재귀 반사시키는 제2재귀 반사판; 상기 제1광원 또는 상기 제2광원으로부터 조사되어 검사대상물에 의해 반사된 광 및 상기 제1재귀 반사판 또는 상기 제2재귀 반사판을 거쳐 검사대상물에 의해 반사된 광을 이용하여 검사대상물의 화상을 획득하는 카메라; 상기 제1광원의 광을 이용하여 획득된 화상과 상기 제2광원을 이용하여 획득된 화상을 교대로 배치하여 결합시키는 화상처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 결함 검사장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 카메라는 라인스캔 카메라이고, 상기 화상처리부는 시간 간격을 두고 획득된 상기 제1광원의 광을 이용한 화상과 상기 제2광원의 광을 이용한 화상을 이웃하게 배치하여 결합시킨다.

본 발명에 따른 결함 검사장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 제1광원, 제2광원과 검사대상물 사이에 배치되며, 상기 제1광원 또는 상기 제2광원으로부터 검사대상물로 조사되는 광 및 상기 제1재귀 반사판 또는 상기 제2재귀 반사판을 거쳐 검사대상물로 조사되는 광의 가장자리부를 차단하는 슬릿;을 더 포함한다.

본 발명의 결함 검사장치에 따르면, 검사대상물에 한 쌍의 광을 조사하고, 각각의 광을 이용하여 획득한 화상을 교대로 배치하여 결합함으로써, 결함으로 처리되지 않아야 할 얼룩 등과 같은 미세한 오점과 비교하여, 설정된 기준을 초과하여 결함으로 처리하여야 하는 함몰 또는 돌출 형상의 결함을 명확하게 구분할 수 있는 화상을 획득할 수 있다.

또한, 본 발명의 결함 검사장치에 따르면, 서로 다른 파장의 광을 이용하는데 있어서 다이크로익 미러를 활용함으로써, 해당 파장의 광을 이용한 화상에는 다른 파장의 광이 영향을 끼치지 않도록 함으로써, 결함의 검사 화상에서 불필요한 노이즈를 제거할 수 있다.

도 1은 종래의 결함 검사장치를 이용하여 얼룩 결함을 촬영한 화상을 도시한 도면.
도 2는 종래의 결함 검사장치를 이용하여 함몰된 형상의 결함을 촬영한 화상을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 검사장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 도 3의 결함 검사장치의 화상처리부가 화상을 처리하는 방법 및 처리된 화상을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 결함 검사장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 도 5의 결함 검사장치의 화상처리부가 화상을 처리하는 방법 및 처리된 화상을 도시한 도면.

이하, 본 발명에 따른 결함 검사장치의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

검사대상물에 형성된 결함은 표면으로부터 함몰된 형상의 결함, 표면으로부터 돌출된 형상의 결함 등 다양하게 존재할 수 있는데, 본 발명에서는 표면으로부터 함몰된 형상의 결함을 예로 들어 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결함 검사장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 결함 검사장치의 화상처리부가 화상을 처리하는 방법 및 처리된 화상을 도시한 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예의 결함 검사장치(100)는, 한 쌍의 광을 검사대상물에 조사하여 돌출 또는 함몰된 결함에 대한 확실한 영상을 획득할 수 있는 것으로서, 제1광원(110)과, 제2광원(120)과, 제1카메라(130)와, 제2카메라(140)와, 다이크로익(dichroic) 미러(150)와, 화상처리부(160)를 포함한다.

상기 제1광원(110)은, 제1파장의 광을 검사대상물(10)에 조사한다. 본 실시예의 제1광원(110)은 가시광선 중 약 610 ~ 700㎚ 범위의 파장(제1파장)을 가지는 적색광을 조사한다.

상기 제2광원(120)은, 제1파장보다 짧은 파장인 제2파장의 광을 검사대상물(10)에 조사한다. 본 실시예의 제2광원(120)은 가시광선 중 약 450 ~ 500㎚ 범위의 파장(제2파장)을 가지는 청색광 또는 약 500 ~ 570㎚ 범위의 파장(제2파장)을 가지는 녹색광을 조사한다.

제1광원(110) 및 제2광원(120)으로는 LED 조명이 이용될 수 있으며, 결함 검사장치(100)가 설치되는 환경에 따라 제1광원(110) 또는 제2광원(120)으로부터 조사되는 광의 광경로상에는 광원으로부터 조사된 광을 집광하는 집광렌즈(미도시) 또는 집광렌즈를 통과한 광을 콜리메이팅하는 콜리메이팅 렌즈(미도시)가 배치될 수도 있다. 본 실시예에서는 제1광원(110)과 제2광원(120)이 동시에 점등된 상태에서 결함의 검사가 진행된다.

상기 제1카메라(130)는, 제1광원(110)으로부터 조사되어 검사대상물(10)에 의해 반사된 광을 이용하여 검사대상물(10)의 화상을 획득한다. 제1광원(110)과 제1카메라(130)는 암시야 배치 관계이므로, 결함이 없는 정상적인 표면 위치에서 반사된 광 중 제1카메라(130)에 입사되는 양은 상당히 적고, 함몰 결함(11) 중 일부분에서 반사된 광의 대부분은 제1카메라(130)에 입사된다. 입사된 광량의 차이로 인한 그레이 레벨(gray-level)의 차이를 이용하여, 획득된 화상에서 배경부와 결함부의 식별이 가능하다.

제1카메라(130)로는 라인스캔 카메라(line camera) 등이 이용되는 것이 일반적이고, 이외 결함 검사장치에 사용되는 다양한 이미지 캡쳐수단이 이용될 수 있다.

상기 제2카메라(140)는, 제2광원(120)으로부터 조사되어 검사대상물(10)에 의해 반사된 광을 이용하여 검사대상물(10)의 화상을 획득한다. 마찬가지로, 제2광원(120)과 제2카메라(140)는 암시야 배치 관계이므로, 결함이 없는 정상적인 표면 위치에서 반사된 광 중 제2카메라(140)에 입사되는 양은 상당히 적고, 함몰 결함(11) 중 일부분에서 반사된 광의 대부분은 제2카메라(140)에 입사된다. 입사된 광량의 차이로 인한 그레이 레벨(gray-level)의 차이를 이용하여, 획득된 화상에서 배경부와 결함부의 식별이 가능하다.

제2카메라(140)로는 라인스캔 카메라(line camera) 등이 이용되는 것이 일반적이고, 이외 결함 검사장치에 사용되는 다양한 이미지 캡쳐수단이 이용될 수 있다.

상기 다이크로익(dichroic) 미러(150)는, 제1광원(110) 또는 제2광원(120)으로부터 조사되어 검사대상물(10)에 의해 반사된 광이 입사되며, 입사된 광을 파장에 따라 투과 또는 반사시켜 제1카메라(130) 또는 제2카메라(140)로 전송한다.

본 실시예의 다이크로익 미러(150)는 긴 파장은 통과하나 짧은 파장은 반사하는 고역 필터 기능을 수행하는 다이크로익 미러가 이용된다. 따라서, 상대적으로 긴 파장인 적색광을 조사하는 제1광원(110)으로부터 출사되고 검사대상물(10)에 의해 반사되어 입사된 광은 그대로 투과시켜 제1카메라(130)로 전송하고, 상대적으로 짧은 파장인 청색광 또는 녹색광을 조사하는 제2광원(120)으로부터 출사되고 검사대상물(10)에 의해 반사되어 입사된 광은 반사시켜 제2카메라(140)로 전송한다. 따라서, 다이크로익 미러(150)를 투과한 광을 수광하는 측에는 제1카메라(130)가 배치되고, 다이크로익 미러(150)에 의해 반사된 광을 수광하는 측에는 제2카메라(140)가 배치된다.

다이크로익 미러(150) 앞에는 집광렌즈(170)가 설치되어, 집광된 광이 다이크로익 미러(150)를 거쳐 제1카메라(130) 또는 제2카메라(140)로 입사된다.

상기 화상처리부(160)는, 제1카메라(130)에 의해 획득된 화상(I11)과 제2카메라(140)에 의해 획득된 화상(I12)을 교대로 배치하여 결합시킨다.

우선, "A" 방향으로 검사대상물(10)이 이동하고, 제1광원(110)과 제2광원(120)의 점등 상태를 유지하면, 도 4에 도시된 바와 같이 동시간에 제1카메라의 화상(I11)과 제2카메라의 화상(I12)을 획득할 수 있다.

제1카메라의 화상(I11)을 살펴보면, 정상 상태의 검사대상물(10) 표면인 배경부(51)와, 함몰 결함(11)을 표시하는 결함부(52)로 구성된다. 결함부(52)는 배경부(51)보다 낮은 그레이 레벨(gray-level)을 가지며 어둡게 표시되는 암부(53)와 배경부(51)보다 높은 그레이 레벨을 가지며 밝게 표시되는 휘부(54)로 이루어진다.

제2카메라의 화상(I12)을 살펴보면, 정상 상태의 검사대상물(10) 표면인 배경부(56)와, 함몰 결함(11)을 표시하는 결함부(57)로 구성된다. 결함부(57)는 배경부(56)보다 낮은 그레이 레벨을 가지며 어둡게 표시되는 암부(58)와 배경부(56)보다 높은 그레이 레벨을 가지며 밝게 표시되는 휘부(59)로 이루어진다.

제1광원(110)과 제2광원(120)은 함몰 결함(11)을 기준으로 한 가상의 수직선에 대하여 서로 대칭되게 배치되므로, 제1카메라의 화상(I11)의 암부(53), 휘부(54)의 위치와 제2카메라의 화상(I12)의 암부(58), 휘부(59)의 위치는 서로 반대로 배치된다.

제1카메라(130)와 제2카메라(140)는 라인스캔 카메라이므로, 제1카메라의 화상(I11) 및 제2카메라의 화상(I12)은 검사대상물의 이동 방향(A)과 수직한 방향으로 라인 단위(픽셀 단위)로 획득된 화상을 순차적으로 결합한 화상이다. 따라서, 제1카메라의 화상(I11) 및 제2카메라의 화상(I12)은 검사대상물의 이동 방향(A)과 수직한 방향으로 라인 단위로 용이하게 분할 가능하다.

화상처리부(160)는 제1카메라의 화상(I11) 중 하나의 라인과 제2카메라의 화상(I12) 중 하나의 라인을 이웃하게 배치하여 결합시켜 새로운 검사 화상(I10)을 생성한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 같은 시간 단위에 촬영한 제1카메라의 화상(I11) 중 하나의 라인과 제2카메라의 화상(I12) 중 하나의 라인을 이웃하게 배치한다. 이후, 다음 시간 단위에 촬영한 제1카메라의 화상(I11) 중 하나의 라인과 제2카메라의 화상(I12) 중 하나의 라인을 이웃하게 배치하며, 이전 시간대에 촬영한 화상들과 결합시킨다. 결함부(52,57)를 포함하는 부분이 시작하는 픽셀(라인)부터 끝나는 픽셀(라인)까지 이와 같은 작업을 수행한다.

이와 같이 생성된 검사 화상(I10)을 살펴보면, 정상 상태의 검사대상물(10) 표면인 배경부(61)와, 함몰 결함(11)을 표시하는 결함부(62)로 구성된다. 함몰 결함(11)을 표시하는 결함부(62)는 암부와 휘부가 교대로 배치되는 것을 알 수 있다. 본 실시예의 결함 검사장치를 이용하여 얼룩 등과 같은 오점의 검사 화상을 생성하면, 도 4에 도시된 바와 같이 암부와 휘부가 교대로 배치되어 표시되는 영상을 얻을 수 없다. 따라서, 본 실시예의 결함 검사장치는 함몰 결함(11)을 표시하는 결함부(62)에 대하여 암부와 휘부가 교대로 배치되도록 표시함으로써, 결함으로 분류할 수 없는 얼룩 등과 같은 오점과 함몰 결함(11)을 명확하게 구분할 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 결함 검사장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 도 5의 결함 검사장치의 화상처리부가 화상을 처리하는 방법 및 처리된 화상을 도시한 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예의 결함 검사장치(200)는, 한 쌍의 광을 검사대상물에 조사하여 돌출 또는 함몰된 결함에 대한 확실한 영상을 획득할 수 있는 것으로서, 제1광원(210)과, 제2광원(120)과, 제1다이크로익 미러(230)와, 제2다이크로익 미러(240)와, 제1재귀 반사판(250)과, 제2재귀 반사판(260)과, 카메라(270)와, 화상처리부(280)와, 슬릿(290)을 포함한다.

상기 제1광원(210)은, 제1파장의 광을 검사대상물(10)에 조사한다. 본 실시예의 제1광원(210)은 가시광선 중 약 610 ~ 700㎚ 범위의 파장(제1파장)을 가지는 적색광을 조사한다.

상기 제2광원(220)은, 제1파장보다 짧은 파장인 제2파장의 광을 검사대상물(10)에 조사한다. 본 실시예의 제2광원(220)은 가시광선 중 약 450 ~ 500㎚ 범위의 파장(제2파장)을 가지는 청색광 또는 약 500 ~ 570㎚ 범위의 파장(제2파장)을 가지는 녹색광을 조사한다.

제1광원(210) 및 제2광원(220)으로는 LED 조명이 이용될 수 있으며, 결함 검사장치(200)가 설치되는 환경에 따라 제1광원(210) 또는 제2광원(220)으로부터 조사되는 광의 광경로상에는 광원으로부터 조사된 광을 집광하는 집광렌즈(미도시) 또는 집광렌즈를 통과한 광을 콜리메이팅하는 콜리메이팅 렌즈(미도시)가 배치될 수도 있다. 본 실시예에서는 제1광원(210)과 제2광원(220)이 교대로 점등되면서 결함의 검사가 진행된다.

상기 제1다이크로익 미러(230)는, 제1광원(210)과 검사대상물(10)을 연결하는 광경로상에 배치되며, 제1광원(210)으로부터 조사된 광은 투과시키고, 제2광원(220)으로부터 조사되고 검사대상물(10)에 의해 반사되어 입사하는 광은 반사시킨다.

본 실시예에서 제1다이크로익 미러(230)로는 긴 파장은 통과하나 짧은 파장은 반사하는 고역 필터 기능을 수행하는 다이크로익 미러가 이용된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상대적으로 긴 파장인 적색광을 조사하는 제1광원(210)으로부터 조사된 광은 그대로 투과시켜 검사대상물(10)로 전송하고, 상대적으로 짧은 파장인 청색광 또는 녹색광을 조사하는 제2광원(220) 및 검사대상물(10)을 경유하여 입사된 광은 반사시켜 후술할 제2재귀 반사판(260)으로 전송한다.

상기 제2다이크로익 미러(240)는, 제2광원(220)과 검사대상물(10)을 연결하는 광경로상에 배치되며, 제2광원(220)으로부터 조사된 광은 투과시키고, 제1광원(210)으로부터 조사되고 검사대상물(10)에 의해 반사되어 입사하는 광은 반사시킨다.

본 실시예에서 제2다이크로익 미러(240)로는 짧은 파장은 통과하나 긴 파장은 반사하는 저역 필터 기능을 수행하는 다이크로익 미러가 이용된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상대적으로 짧은 파장인 청색광 또는 녹색광을 조사하는 제2광원(220)으로부터 조사된 광은 그대로 투과시켜 검사대상물(10)로 전송하고, 상대적으로 긴 파장인 적색광을 조사하는 제1광원(210)으로부터 출사되고 검사대상물(10)에 의해 반사되어 입사된 광은 반사시켜 후술할 제1재귀 반사판(250)으로 전송한다.

상기 제1재귀 반사판(250)은, 입사되는 광을 입사 경로와 동일한 경로를 따라 재귀 반사시키는 부재이다. 제2다이크로익 미러(240)에 의해 반사된 제1광원(210)의 광이 제1재귀 반사판(250)으로 입사된다. 이후, 제1재귀 반사판(250)으로 입사된 광은 동일한 경로를 따라 재귀 반사되는데, 제2다이크로익 미러(240), 검사대상물(10)을 순차적으로 거치고, 검사대상물(10)에 의해 반사된 광은 다시 카메라(270)로 입사된다.

상기 제2재귀 반사판(260) 역시, 입사되는 광을 입사 경로와 동일한 경로를 따라 재귀 반사시키는 부재이다. 제1다이크로익 미러(230)에 의해 반사된 제2광원(220)의 광이 제2재귀 반사판(260)으로 입사된다. 이후, 제2재귀 반사판(260)으로 입사된 광은 동일한 경로를 따라 재귀 반사되는데, 제1다이크로익 미러(230), 검사대상물(10)을 순차적으로 거치고, 검사대상물(10)에 의해 반사된 광은 다시 카메라(270)로 입사된다.

상기 카메라(270)는, 광원으로부터 조사되어 검사대상물(10)에 의해 반사된 광 및 재귀 반사판에 의해 재귀 반사된 광을 이용하여 검사대상물(10)의 화상을 획득한다.

도 5를 참조하면, 제1광원(210)으로부터 조사되어 검사대상물(10)에 의해 반사된 광 중 일부는 카메라(270)로 입사된다. 검사대상물(10)에 의해 반사된 광 중 나머지는 제2다이크로익 미러(240)를 거쳐 제1재귀 반사판(250)으로 입사된다. 제1재귀 반사판(250)에 입사된 광은 재귀 반사되어 제2다이크로익 미러(240) 및 검사대상물(10)을 거쳐 다시 카메라(270)로 입사된다. 이와 같이, 카메라(270)는 제1광원(210)으로부터 조사된 후 서로 다른 2개의 경로를 거쳐 입사된 광을 이용하여 검사대상물(10)의 화상을 획득한다. 또한, 제2광원(220)으로부터 조사되어 검사대상물(10)에 의해 반사된 광 중 일부는 카메라(270)로 입사된다. 검사대상물(10)에 의해 반사된 광 중 나머지는 제1다이크로익 미러(230)를 거쳐 제2재귀 반사판(260)으로 입사된다. 제2재귀 반사판(260)에 입사된 광은 재귀 반사되어 제1다이크로익 미러(230) 및 검사대상물(10)을 거쳐 다시 카메라(270)로 입사된다. 마찬가지로, 카메라(270)는 제2광원(220)으로부터 조사된 후 서로 다른 2개의 경로를 거쳐 입사된 광을 이용하여 검사대상물(10)의 화상을 획득한다.

본 실시예의 카메라(270)로는 라인스캔 카메라(line camera) 등이 이용되는 것이 일반적이고, 이외 결함 검사장치에 사용되는 다양한 이미지 캡쳐수단이 이용될 수 있다. 본 실시예에서는 제1광원(210)과 제2광원(220)이 교대로 점등되므로, 같은 시간대에서 제1광원을 이용한 화상(I21)과 제2광원을 이용한 화상(I22)을 획득할 수 없고, 시간 단위가 진행되면서 제1광원을 이용한 화상(I21)과 제2광원을 이용한 화상(I22)을 픽셀 단위로 교대로 획득할 수 있다.

상기 화상처리부(280)는, 제1광원(210)의 광을 이용하여 획득된 화상과 제2광원(220)을 이용하여 획득된 화상을 교대로 배치하여 결합시킨다.

우선, "A" 방향으로 검사대상물(10)이 이동하고, 제1광원(210)과 제2광원(220)을 교대로 점등시키면, 도 6에 도시된 바와 같이 시간 간격을 두고 제1광원을 이용한 화상(I21)과 제2광원을 이용한 화상(I22)을 획득할 수 있다.

제1광원을 이용한 화상(I21)을 살펴보면, 정상 상태의 검사대상물(10) 표면인 배경부(71)와, 함몰 결함(11)을 표시하는 결함부(72)로 구성된다. 결함부(72)는 배경부(71)보다 낮은 그레이 레벨(gray-level)을 가지며 어둡게 표시되는 암부(73)와 배경부(71)보다 높은 그레이 레벨을 가지며 밝게 표시되는 휘부(74)로 이루어진다.

제2광원을 이용한 화상(I22)을 살펴보면, 정상 상태의 검사대상물(10) 표면인 배경부(76)와, 함몰 결함(11)을 표시하는 결함부(77)로 구성된다. 결함부(77)는 배경부(76)보다 낮은 그레이 레벨을 가지며 어둡게 표시되는 암부(78)와 배경부(76)보다 높은 그레이 레벨을 가지며 밝게 표시되는 휘부(79)로 이루어진다.

제1광원(210)과 제2광원(220)은 함몰 결함(11)을 기준으로 한 가상의 수직선에 대하여 서로 대칭되게 배치되므로, 제1광원을 이용한 화상(I21)의 암부(73), 휘부(74)의 위치와 제2광원을 이용한 화상(I22)의 암부(78), 휘부(79)의 위치는 서로 반대로 배치된다.

카메라(270)는 라인스캔 카메라이므로, 제1광원을 이용한 화상(I21) 및 제2광원을 이용한 화상(I22)은 검사대상물의 이동 방향과 수직한 방향으로 라인 단위(픽셀 단위)로 획득된 화상을 순차적으로 결합한 화상이다. 다만, 제1광원(210)과 제2광원(220)이 교대로 점등되므로, 하나의 라인에서는 제1광원을 이용한 화상(I21)을 획득할 수 있고, 그 다음 라인에서는 제2광원을 이용한 화상(I22)을 획득할 수 있으며, 이러한 패턴이 반복된다. 도 6에서 제1광원을 이용한 화상(I21)과 제2광원을 이용한 화상(I22)에서 점선으로 표시된 부분은 소등된 상태라서 화상을 획득할 수 없는 라인(픽셀)을 나타낸다.

화상처리부(280)는 제1광원을 이용한 화상(I21) 중 일 시간 단위에 획득한 하나의 라인과 제2광원을 이용한 화상(I12) 중 바로 다음 시간 단위에 획득한 하나의 라인을 이웃하게 배치하여 결합시켜 새로운 검사 화상(I20)을 생성한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1광원을 이용한 화상(I21) 중 임의의 시간 단위(예컨대, '제1시간 단위'라고 함)에 획득한 하나의 라인과 제2광원을 이용한 화상(I22) 중 제2시간 단위에 획득한 하나의 라인을 이웃하게 배치한다. 이후, 제1광원을 이용한 화상(I21) 중 제3시간 단위에 획득한 하나의 라인과 제2광원을 이용한 화상(I22) 중 제4시간 단위에 획득한 하나의 라인을 이웃하게 배치하며, 이전 시간대에 촬영한 화상들과 결합시킨다. 결함부(72,77)를 포함하는 부분이 시작하는 픽셀(라인)부터 끝나는 픽셀(라인)까지 이와 같은 작업을 수행한다.

이와 같이 생성된 검사 화상(I20)을 살펴보면, 정상 상태의 검사대상물(10) 표면인 배경부(81)와, 함몰 결함(11)을 표시하는 결함부(82)로 구성된다. 함몰 결함(11)을 표시하는 결함부(82)는 암부와 휘부가 교대로 배치되는 것을 알 수 있다(실제로는 결함부가 도 6에 도시된 것보다 더 많은 라인을 포함하므로, 교대로 배치되는 형상이 명확함). 본 실시예의 결함 검사장치(200)를 이용하여 얼룩 등과 같은 오점의 검사 화상을 생성하면, 도 6에 도시된 바와 같이 암부와 휘부가 교대로 배치되어 표시되는 영상을 얻을 수 없다. 따라서, 본 실시예의 결함 검사장치(200)는 함몰 결함(11)을 표시하는 결함부(82)에 대하여 암부와 휘부가 교대로 배치되도록 표시함으로써, 결함으로 분류할 수 없는 얼룩 등과 같은 오점과 함몰 결함(11)을 명확하게 구분할 수 있다.

상기 슬릿(290)은, 관통홀 형상으로 제1,2광원(210,220)과 검사대상물(10) 사이에 배치된다. 슬릿(290)은 제1광원(210) 또는 제2광원(220)으로부터 검사대상물(10)로 조사되는 광 및 제1재귀 반사판(250) 또는 제2재귀 반사판(260)을 거쳐 검사대상물(10)로 조사되는 광의 가장자리부를 차단하여, 카메라(270)로 입사되는 광의 품질을 향상시킨다.

도 3 및 도 4에 도시된 실시예에 있어서, 제1광원과 제2광원이 동시에 점등된 상태에서 결함의 검사가 진행되었으나, 교대로 점등되면서 결함의 검사가 진행될 수도 있다.

도 3에 도시된 실시예에서 긴 파장은 통과하나 짧은 파장은 반사하는 고역 필터 기능을 수행하는 다이크로익 미러가 이용되었으나, 짧은 파장은 통과하나 긴 파장은 반사하는 저역 필터 기능을 수행하는 다이크로익 미러가 이용될 수도 있다. 저역 필터 기능을 수행하는 다이크로익 미러가 사용되는 경우에는, 다이크로익 미러를 통과한 광을 수광하는 측에는 제2카메라가 배치되고, 다이크로익 미러에 의해 반사된 광을 수광하는 측에는 제1카메라가 배치된다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100 : 결함 검사장치
110 : 제1광원
120 : 제2광원
130 : 제1카메라
140 : 제2카메라
150 : 다이크로익 미러
160 : 화상처리부

Claims

제1파장의 광을 검사대상물에 조사하는 제1광원;
상기 제1파장보다 짧은 파장인 제2파장의 광을 검사대상물에 조사하는 제2광원;
상기 제1광원으로부터 조사되어 검사대상물에 의해 반사된 광을 이용하여 검사대상물의 화상을 획득하는 제1카메라;
상기 제2광원으로부터 조사되어 검사대상물에 의해 반사된 광을 이용하여 검사대상물의 화상을 획득하는 제2카메라;
상기 제1광원 또는 상기 제2광원으로부터 조사되어 검사대상물에 의해 반사된 광이 입사되며, 입사된 광을 파장에 따라 투과 또는 반사시켜 상기 제1카메라 또는 상기 제2카메라로 전송하는 다이크로익(dichroic) 미러; 및
상기 제1카메라에 의해 획득된 화상과 상기 제2카메라에 의해 획득된 화상을 교대로 배치하여 결합시키는 화상처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 검사장치.
제1항에 있어서,
상기 제1광원은 적색광을 조사하고,
상기 제2광원은 청색광 또는 녹색광을 조사하는 것을 특징으로 하는 결함 검사장치.
제1항에 있어서,
상기 다이크로익 미러는,
상기 제1광원으로부터 조사되고 검사대상물에 의해 반사되어 입사된 광은 투과시켜 상기 제1카메라로 전송하고, 상기 제2광원으로부터 조사되고 검사대상물에 의해 반사되어 입사된 광은 반사시켜 상기 제2카메라로 전송하는 것을 특징으로 하는 결함 검사장치.
제1항에 있어서,
상기 제1카메라 및 상기 제2카메라는 라인스캔 카메라이고,
상기 화상처리부는 동시간에 획득된 상기 제1카메라의 화상과 상기 제2카메라의 화상을 이웃하게 배치하여 결합시키는 것을 특징으로 하는 결함 검사장치.
제1파장의 광을 검사대상물에 조사하는 제1광원;
상기 제1파장보다 짧은 파장인 제2파장의 광을 검사대상물에 조사하는 제2광원;
상기 제1광원과 검사대상물을 연결하는 광경로상에 배치되며, 상기 제1광원으로부터 조사된 광은 투과시키고, 상기 제2광원으로부터 조사되고 검사대상물에 의해 반사되어 입사하는 광은 반사시키는 제1다이크로익 미러;
상기 제2광원과 검사대상물을 연결하는 광경로상에 배치되며, 상기 제2광원으로부터 조사된 광은 투과시키고, 상기 제1광원으로부터 조사되고 검사대상물에 의해 반사되어 입사하는 광은 반사시키는 제2다이크로익 미러;
상기 제2다이크로익 미러에 의해 반사된 제1광원의 광이 입사되며, 상기 제1광원의 광을 재귀 반사시키는 제1재귀 반사판;
상기 제1다이크로익 미러에 의해 반사된 제2광원의 광이 입사되며, 상기 제2광원의 광을 재귀 반사시키는 제2재귀 반사판;
상기 제1광원 또는 상기 제2광원으로부터 조사되어 검사대상물에 의해 반사된 광 및 상기 제1재귀 반사판 또는 상기 제2재귀 반사판을 거쳐 검사대상물에 의해 반사된 광을 이용하여 검사대상물의 화상을 획득하는 카메라;
상기 제1광원의 광을 이용하여 획득된 화상과 상기 제2광원을 이용하여 획득된 화상을 교대로 배치하여 결합시키는 화상처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 검사장치.
제5항에 있어서,
상기 제1광원은 적색광을 조사하고,
상기 제2광원은 청색광 또는 녹색광을 조사하는 것을 특징으로 하는 결함 검사장치.
제5항에 있어서,
상기 카메라는 라인스캔 카메라이고,
상기 화상처리부는 시간 간격을 두고 획득된 상기 제1광원의 광을 이용한 화상과 상기 제2광원의 광을 이용한 화상을 이웃하게 배치하여 결합시키는 것을 특징으로 하는 결함 검사장치.
제5항에 있어서,
상기 제1광원, 제2광원과 검사대상물 사이에 배치되며,
상기 제1광원 또는 상기 제2광원으로부터 검사대상물로 조사되는 광 및 상기 제1재귀 반사판 또는 상기 제2재귀 반사판을 거쳐 검사대상물로 조사되는 광의 가장자리부를 차단하는 슬릿;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 검사장치.