KR20120106913A - 자동 광학 검사기의 자동 초점 조절 장치. - Google Patents

자동 광학 검사기의 자동 초점 조절 장치. Download PDF

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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판의 자동광학검사기의 자동 초점 조절 장치에 관한 것이다.

Description

자동 광학 검사기의 자동 초점 조절 장치. {Auto-focusing apparatus of automatic optical inspector}
본 발명은 자동 초점 조절 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동 광학 검사기의 자동 초점 조절 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체칩과 같은 전자 부품은 부품실장기를 이용하여 인쇄회로기판에 실장되며, 전자 부품이 실장되는 기판은 전기적 특성을 테스트하여 양품과 불량품으로 구분되어 불량품은 폐기하고, 양품의 기판만 사용하게 된다.
구체적으로, 기판은 노광, 현상 등의 공정을 통해 미세 패턴들이 형성되며, 패턴의 양품 또는 불량품 판정이 기판의 생산성에 중요 요인이 된다. 기판 내의 미소한 패턴 내의 단락, 돌기 등의 각종 결함이 기판의 불량을 일으키며, 이의 효과적인 검사가 품질 관리에 중요 요소가 된다.
그리하여, 기판의 효과적인 검사를 위해 영상 획득에 의한 검사 시스템이 도입되어 사용되고 있으나, 지향성 조명에 따른 그림자 현상이 발생하거나, 동종의 인쇄회로기판일 지라도 공정상 발생하는 인쇄회로기판의 두께차이, 일 인쇄회로기판의 각 부위에 대한 표면 두께차이, 도선 패턴의 공정상 발생하는 두께차이 등에 따라 인쇄회로 기판의 전체적인 초점을 선정하는데 어려움이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 인쇄회로기판상에 무지향성 조명을 조사하여, 인쇄회로기판의 촬상 영상의 신뢰도를 확보하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 인쇄회로기판의 전 영역을 고려한 최적의 초점을 자동으로 선정하여 보다 선명한 촬상 영상을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치는 인쇄회로기판을 촬상하는 적어도 하나의 카메라; 상기 인쇄회로기판에 광을 조사하는 조명부; 상기 카메라의 초기 초점 정보를 생성하고, 상기 카메라의 촬상 영상을 분석하여 최종 초점 정보를 생성하는 초점 정보 분석부; 및 상기 초기 초점 정보 및 최종 초점 정보를 기초로 상기 카메라의 초점을 조절하기 위한 제어 신호를 상기 카메라에 전달하고, 상기 카메라의 촬상 영상을 초점 정보 분석부로 전송하는 제어부를 포함한다.
한편, 상기 조명부는 반사면이 형성된 내부면을 포함하는 돔형 하우징; 상기 돔형 하우징의 외면 상부 중앙에 배치되고, 하우징 내부를 통해 인쇄회로기판으로 빛을 조사하는 제1 조명; 상기 돔형 하우징의 하부 내부면의 측면에 배치되고, 상기 돔형 내부면에 대해 빛을 조사하여, 돔형 하우징의 내부면에 반사된 빛이 상기 인쇄회로기판으로 조사되는 제2 조명; 및 상기 돔형 하우징의 상부 중앙 및 상기 제1 조명의 일부분이 개방되어 돔형 하우징 및 제1 조명의 내외부로 광을 통과시킬 수 있는 투과 수단을 포함하고, 상기 적어도 하나의 카메라는 상기 투과 수단을 통해 상기 인쇄회로기판을 촬상한다.
한편, 상기 투과 수단은 슬릿 형상이다.
한편, 상기 초점 정보 분석부는 상기 초기 초점 정보의 초점 거리를 기준으로 소정의 초점 거리를 변화시킨 복수의 임시 초점 정보를 생성하고, 상기 제어부는 상기 복수의 임시 초점 정보를 기초로 카메라의 초점을 조절하기 위한 제어 신호를 카메라에 전달하고, 상기 초점 정보 분석부는 상기 복수의 임시 초점 정보를 기초로 초점이 조절된 상기 카메라의 복수의 임시 촬상 영상 및 초기 초점 정보에 의한 촬상 영상을 분석하여 선명도가 가장 높은 영상을 결정하고, 상기 최종 초점 정보는 상기 선명도가 가장 높은 영상의 기초가 된 초점 정보이다.
한편, 상기 초점 정보부가 상기 카메라의 촬상 영상을 분석하는 것은 임계값 이상의 단위 픽셀들의 콘트라스트 변화율을 적분하는 것이다.
한편, 상기 자동 초점 조절 장치는 상기 인쇄회로기판의 규격 정보를 판독하여 상기 제어부로 전송하는 기판 규격 인식부를 더 포함하고, 상기 초점 정보 분석부는 상기 판독된 인쇄회로기판의 규격 정보를 기초로 초기 초점 정보를 생성한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 돔 방사 구조체를 이용하여 여러 광원을 결합시킨 무지향성 조명을 조사함으로써, 도선 패턴의 에지 부위에서 발생하는 그림자 현상을 방지하고, 인쇄회로 기판의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 인쇄회로기판의 기판 및 도선 패턴의 공정상 발생하는 두께 차이 및 동종의 기판일 지라도 서로 다른 두께를 가지는 점을 고려하여, 기판 전 영역의 촬상 영상을 분석하여 자동으로 초점을 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치의 검사 대상이 되는 인쇄회로기판의 일면을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 인쇄회로기판의 촬상 영상의 일부를 확대한 도면이다.
도 4는 초점이 잡히지 않은 촬상 영상의 단위 행의 픽셀당 콘트라스트 변화율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 초점이 잡힌 촬상 영상의 단위 행의 픽셀당 콘트라스트 변화율을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치는 조명부(120), 카메라(130), 제어부(140), 초점 정보 분석부(150), 기판 규격 인식부(160)을 포함한다.
조명부(120)는 반사광에 의해 인쇄회로기판(110)의 표면을 촬상할 수 있도록 인쇄회로기판(110)의 상부에서 인쇄회로기판(110)에 광을 조사한다. 조명부(120)는 돔형 하우징(124), 제1 조명(124), 제2 조명(126), 투과 수단(128)을 포함할 수 있다.
돔형 하우징(124)은 제2 조명(126)에 의해 출사된 광 및 인쇄회로기판(110)에 반사된 광을 반사하여 인쇄회로기판(110)의 전면을 무지향성으로 광조사한다. 따라서, 돔형 하우징(124)(110)의 내부면은 입사된 빛을 반사할 수 있도록 높은 반사율을 가지며, 예를 들어, 반사도는 90% 내지 99%일 수 있다. 돔형 하우징(124)은 빛이 고르게 입사되거나 반사되도록 반구(half sphere)의 형태가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 단면이 반원인 반원기둥 형상, 단면이 타원인 돔 형상이 될 수 있다.
돔형 하우징(124)의 상부 중앙에는 제1 조명(124)이 배치되고, 돔형 하우징(124) 및 제1 조명(124)의 일부분이 개방되어 돔형 하우징(124) 및 제1 조명(124)의 내외부로 광을 통과시킬수 있는 투과 수단(128)이 형성되어 있다. 투과 수단(128)은 슬릿형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 원형, 타원형 등의 다양한 형상일 수 있다.
제1 조명(124)은 돔형 하우징(124)의 상부 중앙에 배치되고, 투과 수단(128)을 통해 빛을 인쇄회로기판(110)에 조사한다. 제1 조명(124)이 돔형 하우징(124)의 상부 중앙에 위치한 투과 수단(128)을 통해 인쇄회로기판(110)상에 수직하게 조사되는 빛은 동축 낙사 조명(coaxial lightning)이 될 수 있다.
제2 조명(126)은 돔형 하우징(124)의 내부면의 하부 측면에 배치되어 빛을 조사한다. 그러나, 제2 조명(126)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니고, 돔형 하우징(124)의 내부로 방향으로 광을 조사할 수 있는 다양한 위치가 될 수 있으며, 예를 들어, 돔형 하우징(124) 하부에서 돔형 하우징(124)과 이격되어 배치될 수 있고, 돔형 하우징(124)의 내부 일측면이 될 수 있다. 도 1에는 제2 조명(126)이 돔형 하우징(124) 내부면의 하부 측면에 2개 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제 2 조명은 돔형 하우징(124)의 내부면 하부에 인접하여 등간격으로 복수 개가 배치될 수 있다. 복수의 제2 조명(126)에서 출사되어 돔형 하우징(124)의 내부면에 조사된 빛은 반사되어 인쇄회로기판(110)에 무지향성을 갖는 돔 방사형 조명(dome radial shape lightning)이 될 수 있다.
따라서, 조명부(120)는 돔형 하우징(124)을 기준으로, 동축 낙사 조명을 조사하는 제1 조명(124), 돔 방사형 조명을 조사하는 제2 조명(126)과 돔형 하우징(124) 및 제1 조명(124)이 슬릿형으로 개방된 투과 수단(128)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 조명부(120)는 인쇄회로기판(110)의 전면에 대하여 무지향성 조명을 조사함으로써, 인쇄회로기판(110)상의 기판면과 도선 패턴의 높이 차이에 의한 그림자, 상 왜곡등을 방지할 수 있으며, 신뢰성이 향상된 인쇄회로기판(110)의 촬상 영상을 획득할 수 있다.
카메라(130)는 돔형 하우징(124) 및 제1 조명(124)의 상부에 배치되며, 투과 수단(128)을 통하여 인쇄회로기판(110)을 촬상한다. 카메라(130)는 조명부(120)에서 조사된 조명이 인쇄회로기판(110)에 반사되어 투과 수단(128)을 통해 출사되는 영상을 촬상할 수 있고, 카메라(130)는 적어도 하나 이상의 CCD 카메라일 수 있으며, 라인 스캔 타입의 카메라일 수 있다. 더욱 구체적으로, 조명부(120)의 투과 수단(128)이 슬릿형일 때, 슬릿형 투과 수단(128)을 통해 출사되는 인쇄회로기판(110)의 영상은 직사각형 또는 라인형이 되고, 인쇄회로기판(110)이 일방향으로 이동하거나, 카메라(130) 및 조명부(120)가 일방향으로 이동함에 따라, 카메라(130)는 인쇄회로기판(110)면을 라인 스캐닝 방식으로 촬상할 수 있다. 카메라(130)에 의하여 촬상된 영상은 제어부(140)로 전송되고, 다시 제어부(140)는 상기 촬상된 영상을 초점 정보 분석부(150)로 전송한다.
또한, 카메라(130)는 초점 조절이 가능하며, 카메라(130)의 초점은 제어부(140)에서 전달된 제어 신호에 따라 조절될 수 있고, 카메라(130)의 초점을 조절하기 위한 제어부(140)의 제어 신호는 초점 분석부에서 생성된 초점 정보를 기초로 할 수 있다.
제어부(140)는 상기 자동 초점 조절 장치의 제반 동작을 제어하는 장치로서, 카메라(130), 초점 정보 분석부(150) 및 기판 규격 인식부(160)와 연결되어 있다. 제어부(140)는 초점 정보 분석부(150)에서 생성된 초점 정보를 기초로하여, 카메라(130)의 초점을 조절하기 위한 제어 신호를 카메라(130)에 전달하고, 카메라(130)의 촬상 영상을 수집하여, 초점 정보 분석부(150)로 전송한다. 또한, 기판 규격 인식부(160)에서 전달된 기판 규격에 대한 정보를 수집하여 초점 정보 분석부(150)로 전달한다.
더욱 구체적으로 제어부(140)는 초점 정보 분석부(150)를 기준으로 카메라(130) 및 기판 규격 인식부(160)를 연결하는 인터페이스의 역할을 수행하며, 아날로그 투 디지털 컨버터(ADC) 및 디지털 투 아날로그 컨버터(DAC)를 포함할 수 있고, 입출력 전송 신호 강도를 조절할 수 있다.
기판 규격 인식부(160)는 인쇄회로기판(110)의 규격 정보를 판독하여, 제어부(140)로 전송하며, 최종적으로 초점 정보 분석부(150)로 인쇄회로기판(110)의 규격 정보를 제공한다. 초점 정보 분석부(150)는 판독된 인쇄회로기판(110)의 규격 정보를 기초로 초기 초점 정보를 생성하며, 제어부(140)는 상기 초기 초점 정보를 기초로 카메라(130)의 초점을 조절하기 위한 제어 신호를 카메라(130)에 전송한다.
구체적으로, 기판 규격 인식부(160)는 인쇄회로기판(110)상에 형성된 인쇄회로기판(110)의 규격에 대한 정보를 표시하는 규격 레이블을 스캔할 수 있고, 기판 규격 인식부(160)는 상기 규격 레이블을 인쇄회로기판(110)의 규격 정보를 포함하는 룩업 테이블과 비교하여 인쇄회로기판(110)의 규격 정보를 판독할 수 있다. 상기 규격 정보는 인쇄회로기판(110)의 기판면의 두께, 도선 패턴와 기판면과의 두께 차이, 도선 패턴과 기판면과의 면적비 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 기판 규격 인식부(160)는 인쇄회로기판(110)의 두께를 측정하는 두께 측정 센서를 포함할 수 있고, 기판 규격 인식부(160)는 상기 두께 측정 센서에 의해 측정된 인쇄회로기판(110)의 두께를 인쇄회로기판(110)의 규격 정보로 판독할 수 있다. 이 때, 두께 측정 센서는 레이져, 적외선을 이용한 거리측정 센서일 수 있고, 기판 규격 인식부(160)는 위치가 고정된 거리측정 센서와 인쇄회로기판(110)의 상면과의 거리를 측정하여 인쇄회로기판(110)의 두께를 측정하는 것일 수 있다. 그리고, 두께의 측정은 이동하는 인쇄회로기판(110) 또는 이동하는 두께 측정 센서에 의해 라인 스캔 방식으로 인쇄회로기판(110)의 전면에 걸쳐 이루어질 수 있으며, 상기 두께에 관한 인쇄회로기판(110)의 규격 정보는 실시간으로 처리되어 인쇄회로기판(110)의 스캔 부위에 따라 카메라(130)의 초점은 조절될 수 있다.
또한, 도시되지 않았으나, 기판 규격 인식부(160)는 인쇄회로기판(110)의 두께를 측정하여 엔코더 신호를 발생시키는 엔코더(미도시) 를 포함할 수 있고, 기판 규격 인식부(160)는 상기 측정된 인쇄회로기판(110)의 두께에 관한 정보인 엔코더 신호를 인쇄회로기판(110)의 규격 정보로 판독할 수 있다.
이 때, 엔코더는 제어부 모터의 엔코더 신호를 측정하여 높이를 측정하는 것일 수 있고, 기판 규격 인식부(160)는 엔코더 신호의 변화를 측정하여 인쇄회로기판(110)의 두께를 측정하는 것일 수 있다. 그리고, 두께의 측정은 정지된 인쇄회로기판(110) 또는 엔코더 신호 변화에 의해 정지 촬상으로 인쇄회로기판(110)의 폭 전면에 걸쳐 이루어질 수 있으며, 상기 두께에 관한 인쇄회로기판(110)의 규격 정보는 실시간으로 처리되어 인쇄회로기판(110)의 스캔 부위에 따라 카메라(130)의 초점은 조절될 수 있다.
초점 정보 분석부(150)는 카메라(130)의 초기 초점 정보를 생성하고, 카메라(130)의 촬상 영상을 분석하여 최종 초점 정보를 생성한다.
초기 초점 정보는 검사되는 임의의 인쇄회로기판(110)에 대한 영상을 사용자가 육안으로 관찰하여 초점을 조절한 최적 영상의 초점 정보일 수 있으며, 직전 인쇄회로기판(110)의 최종 초점 정보일 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 기판 규격 인식부(160)의 인쇄회로기판(110)의 규격 정보를 판독하여 초점 정보 분석부(150)에서 선정되는 것일 수 있다.
초점 정보 분석부(150)의 분석 방법 및 초점 정보 생성에 관한 사항은 후술할 도 2 내지 도 5에 대한 설명과 함께 상세하게 설명된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치의 검사 대상이 되는 인쇄회로기판(110)의 일면을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 인쇄회로기판(110)은 기판 및 기판의 일면에 인쇄된 도선 패턴을 포함한다.
도선 패턴(114a, 114b, 114c)은 인쇄회로기판(110)상의 부품을 전기적으로 연결하는 도선의 역할을 수행하며, 도전성을 가지는 금속 등의 재질일 수 있다. 기판(112)상에 도선 패턴(114a, 114b, 114c)을 인쇄하는 공정상의 이유로 도선 패턴(114a, 114b, 114c)의 두께는 일정하지 않을 수 있으며, 도시된 바와 같이, 각 도선 패턴(114a, 114b, 114c)의 두께 d1, d2, d3는 서로 다를 수 있고, d1에 비해 d3가 약 2배일 수 있다.
기판(112)은 일면에 인쇄된 도선 패턴과 일면에 탑재된 부품을 지지하는 역할을 수행하며, 절연체일 수 있고, 경성, 연성, 경연성 재질일 수 있으며, 예를 들어, 에폭시, 베이클라이트 재질을 포함할 수 있다. 공정상 동종의 기판(112)일지라도 각 기판(112)의 두께는 서로 다를 수 있다. 또한, 각 기판(112)의 일면은 완전한 평면이 아니며, 부위에 따라 기판(112)의 영역별 두께는 달라질 수 있다. 도시된 바와 같이, 각 도선 패턴(114a, 114b, 114c)이 형성된 위치에 따른 기판(112)의 두께 t1, t2, t3는 서로 다를 수 있다.
도 2에서는 각 도선 패턴(114a, 114b, 114c)의 두께 차이, 기판(112)의 부위별 두께 차이로 인해, 인쇄회로기판(110)의 일면과 충분히 먼 거리에 위치한 카메라(130)를 기준으로 각 도선 패턴은 ?d1 및 ?d2 만큼의 거리 차이를 발생시킨다.
만일, d1의 두께를 가지는 도선 패턴(114a)을 기준으로 카메라(130)의 초점을 조절한 경우를 가정하면, d2 및 d3의 두께를 가지는 도선 패턴(114b, 114c)에 대하여 ?d1 및 ?d2 만큼의 초점 거리 차이를 발생시킬 수 있다. 즉, 표면이 완전하게 고르지 않은 인쇄회로기판(110)에 대하여 어느 일 지점을 기준으로 초점을 조절한다면, 인쇄회로기판(110)상의 다른 영역은 초점이 맞지 않아 전체적으로 신뢰도가 떨어지는 영상이 제공될 수 있다.
그리고, 기판(112) 단위로 초점을 다시 조절하지 않는 다면, 서로 다른 규격의 기판 또는 동종의 기판일 지라도 공정상의 이유로 발생하는 기판들의 두께차에 의하여, 초점이 맞지 않아 신뢰도가 떨어지는 영상이 제공될 수 있다.
따라서, 기판 단위로 자동으로 초점을 재설정할 필요가 있으며, 기판의 전 영역 또는 충분한 크기의 일부 영역에 대하여 최적의 초점을 선정할 필요가 있다.
이하, 도 3 내지 도 5에서 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 정보 분석부(150)의 촬상 영상의 분석 및 초점 정보 생성 과정을 설명한다.
도 3은 인쇄회로기판(110)의 촬상 영상의 일부를 확대한 도면이다.
도 3을 참조하면, 촬상 영상에서 임의로 선정된 일 픽셀을 제1 픽셀(P1)이라고 할 때, 제1 픽셀에 상하좌우대각선 방향으로 인접한 8개의 픽셀은 제1 인접 픽셀(P1a)라고 정의될 수 있다. 마찬가지로 촬상 영상에서 임의로 선정된 다른 픽셀을 제2 픽셀(P2)이라고 할 때, 제2 픽셀에 상하좌우대각선 방향으로 인접한 8개의 픽셀은 제2 인접 픽셀(P2a)라고 정의될 수 있다.
콘트라스트 변화율은 일 픽셀과 그 인접 픽셀의 단위 픽셀당 콘트라스트 크기 차이의 변화율 또는 콘트라스트 크기 차이로 정의될 수 있다.
도 3에 도시된 바에 따를 때, 제1 픽셀 및 제1 인접 픽셀은 콘트라스트 변화가 거의 없는 영역에 위치하므로, 제1 픽셀의 콘트라스트 변화율은 0에 근접할 것이고, 제2 픽셀 및 제2 인접 픽셀은 도선 패턴 및 기판의 경계영역에 위치하였으므로, 제1 픽셀의 콘트라스트 변화율은 수치적으로 표현하진 않았으나 제1 픽셀의 콘트라스트 변화율 보다 크다.
또한, 일 픽셀 및 그 인접 픽셀의 정의는 상기 언급된 바에 한정되지 않고, 인접 픽셀에 인접한 다른 인접 픽셀을 더 포함하는 것일 수 있고, 상하 방향 또는 좌우 방향으로만 인접한 한 쌍의 픽셀일 수 있으며, 상기 상하 또는 좌우 방향으로만 인접한 한 쌍의 픽셀에 인접한 다른 한 쌍의 픽셀을 더 포함하는 것일 수 있다.
도 4는 초점이 잡히지 않은 촬상 영상의 단위 행의 픽셀당 콘트라스트 변화율을 나타낸 그래프이고, 도 5는 초점이 잡힌 촬상 영상의 단위 행의 픽셀당 콘트라스트 변화율을 나타낸 그래프이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 인쇄회로기판(110)의 기판(112) 및 도선 패턴(114a, 114b, 114c)은 서로 다른 콘트라스트를 갖는다. 따라서, 콘트라스트 변화율은 기판(112) 및 도선 패턴(114a, 114b, 114c)의 경계 부분에서 증가된다.
도 4는 상대적으로 초점이 잘 잡히지 않은 촬상 영상의 기판(112) 및 도선 패턴(114a, 114b, 114c)의 일 경계에서의 단위 행의 픽셀당 콘트라스트 변화율을 도시한 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 단위 행의 일 방향으로 콘트라스트 변화율은 점진적으로 증가하다가 점차 감소하는 양상을 보인다.
도 5는 상대적으로 초점이 잘 잡힌 촬상 영상의 기판(112) 및 도선 패턴(114a, 114b, 114c)의 일 경계에서의 단위 행의 픽셀당 콘트라스트 변화율을 도시한 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 단위 행의 일 방향으로 콘트라스트 변화율은 급격히 증가하다가 급격하게 감소하는 양상을 보인다.
도 4 및 도 5를 비교하면, 초점이 잘 잡힌 영상일수록 도선 패턴(114a, 114b, 114c)과 기판(112)의 경계가 선명하게 촬상되며, 이에 따라, 비교적 짧은 픽셀 거리동안 콘트라스트가 변화되며, 경계 부위에서 콘트라스트 변화율이 급격히 증가하다가 감소되는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 도 4 및 도 5에 도시된 그래프의 면적은 도선 패턴 및 기판의 콘트라스트 차이가 되며, 도 4 및 도 5에 도시된 그래프의 면적은 동일하지만, 임계값을 상회하는 콘트라스트 변화율을 갖는 그래프의 영역 A 및 영역 B의 면적은 서로 다를 수 있다. 도시된 바에 따를 때, B 영역은 A 영역에 비하여 면적이 넓다.
도 4 및 도 5는 촬상 영상의 기판 및 도선 패턴의 일 경계에 대하여 도시한 것이지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치의 초점 정보 분석부(150)는 단위 촬상 영상의 전 영역 또는 충분한 크기의 일부 영역에 대하여 상기와 같이 픽셀의 콘트라스트 변화율을 산출하여 분석한다.
구체적으로, 초점 정보 분석부(150)는 임계값 이상의 콘트라스트 변화율을 갖는 픽셀의 콘트라스트 변화율을 모두 합하고, 상기 임계값 이상의 콘트라스트 변화율을 갖는 픽셀의 콘트라스 변화율의 합이 가장 큰 영상을 가장 초점이 잘 잡힌 최종 영상으로 선정할 수 있으며, 상기 최종 영상에 대한 초점 정보인 최종 초점 정보를 생성할 수 있다.
정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 초점 조절 장치의 초점 정보 분석부(150)는 서로 다른 초점 정보를 기초로한 촬상 영상을 픽셀의 콘트라스트 변화율을 이용하여 분석 비교하여, 더욱 선명한 촬상 영상을 선정하되, 상기 촬상 영상의 분석은 단위 촬상 영상의 전 영역 또는 충분한 크기의 일부 영역에 대하여 이루어짐으로써, 검사대상인 인쇄회로기판(110)의 모든 영역이 충분한 크기의 선명도를 가지는 촬상 영상을 제공하기 위한 최종 초점 정보를 생성한다. 이에 따라, 초점 정보 분석부(150)는 동종의 인쇄회로기판(110)일 지라도, 공정상 발생하는 각 인쇄회로기판(110)간의 두께 차이, 일 기판(112) 내의 서로 다른 부위에 대한 두께 차이, 공정상 발생하는 각 도선 패턴(114a, 114b, 114c)의 두께 차이 등에 의해 발생하는 초점 이탈을 재조정하여, 각 인쇄회로기판(110)의 전 영역에 최적의 선명도를 가지는 촬상 영상을 제공하는 최종 초점 정보를 생성할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 조절 장치가 초기 초점 정보 및 최종 초점 정보를 생성하는 과정을 설명한다.
초점 정보 분석부(150)는 초기 초점 정보를 생성하고, 상기 초기 초점 정보를 기초로 제어부(140)는 카메라(130)의 초점을 조절하기 위한 제어신호를 카메라(130)에 전달하며, 카메라(130)는 제어신호를 기초로 초점을 조절한다.
이어서, 카메라(130)는 인쇄회로기판(110)을 촬상하며, 촬상된 초기 영상은 제어부(140)를 통해 초점 정보 분석부(150)로 전송된다.
이어서, 초점 정보 분석부(150)는 초기 초점 정보의 초점 거리를 기준으로 소정의 초점 거리를 변화시킨 복수의 임시 초점 정보를 생성하며, 복수의 임시 초점 정보는 초기 초점 정보의 초점 거리를 기준으로 소정의 초점 거리가 증가된 임시 초정 정보와 소정의 초점 거리가 감소된 임시 초점 정보를 포함할 수 있다.
이어서, 제어부(140)는 상기 복수의 임시 초점 정보를 기초로 카메라(130)의 초점을 조절하기 위한 제어 신호를 카메라(130)에 전달하며, 카메라(130)는 제어신호를 기초로 초점을 조절한다.
이어서, 카메라(130)는 인쇄회로기판(110)을 촬상하며, 촬상된 임시 영상은 제어부(140)를 통해 초점 정보 분석부(150)로 전송된다.
이어서, 초점 정보 분석부(150)는 상기 복수의 임시 초점 정보를 기초로 초점이 조절된 상기 카메라(130)의 복수의 임시 촬상 영상 및 초기 초점 정보에 의한 촬상 영상을 분석하여 선명도가 가장 높은 영상을 결정하고, 상기 선명도가 가장 높은 영상의 기초가 된 초점 정보를 최총 초점 정보로 생성할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 자동 초점 조절 장치 110: 인쇄회로기판
120: 조명부 130: 라인 스캔 카메라
140: 제어부 150: 초점 정보 분석부
160: 기판 규격 인식부

Claims (10)

  1. 인쇄회로기판을 촬상하는 적어도 하나의 라인 스캔 카메라;
    상기 인쇄회로기판에 광을 조사하는 조명부;
    상기 카메라의 초기 초점 정보를 생성하고, 상기 카메라의 촬상 영상을 분석하여 최종 초점 정보를 생성하는 초점 정보 분석부; 및
    상기 초기 초점 정보 및 최종 초점 정보를 기초로 상기 카메라의 초점을 조절하기 위한 제어 신호를 상기 카메라에 전달하고, 상기 카메라의 촬상 영상을 초점 정보 분석부로 전송하는 제어부를 포함하는 자동 초점 조절 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 조명부는 반사면이 형성된 내부면을 포함하는 돔형 하우징;
    상기 돔형 하우징의 상부에 배치되고, 인쇄회로기판으로 빛을 조사하는 제1 조명;
    상기 돔형 하우징의 하부 측면에 배치되고, 상기 돔형 내부면에 대해 빛을 조사하여, 돔혀 하우징의 내부면에 반사된 빛이 상기 인쇄회로기판으로 조사되는 제2 조명; 및
    상기 돔형 하우징의 상부 중앙 및 상기 제1 조명의 일부분이 개방되어 돔형 하우징 및 제1 조명의 내외부로 광을 통과시킬 수 있는 투과 수단을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 카메라는 상기 투과 수단을 통해 상기 인쇄회로기판을 촬상하는 자동 초점 조절 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 투과 수단은 슬릿 형상인 자동 초점 조절 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 초점 정보 분석부는 상기 초기 초점 정보의 초점 거리를 기준으로 소정의 초점 거리를 변화시킨 복수의 임시 초점 정보를 생성하고,
    상기 제어부는 상기 복수의 임시 초점 정보를 기초로 카메라의 초점을 조절하기 위한 제어 신호를 카메라에 전달하고,
    상기 초점 정보 분석부는 상기 복수의 임시 초점 정보를 기초로 초점이 조절된 상기 카메라의 복수의 임시 촬상 영상 및 초기 초점 정보에 의한 촬상 영상을 분석하여 선명도가 가장 높은 영상을 결정하고,
    상기 최종 초점 정보는 상기 선명도가 가장 높은 영상의 기초가 된 초점 정보인 자동 초점 조절 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 초점 정보부가 상기 카메라의 촬상 영상을 분석하는 것은 임계값 이상의 단위 픽셀들의 콘트라스트 변화율을 적분하는 것인 자동 초점 조절 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 규격 정보를 판독하여 상기 제어부로 전송하는 기판 규격 인식부를 더 포함하고,
    상기 초점 정보 분석부는 상기 판독된 인쇄회로기판의 규격 정보를 기초로 초기 초점 정보를 생성하는 자동 초점 조절 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 상기 인쇄회로기판의 규격에 대한 정보를 표시하는 규격 레이블을 포함하고, 상기 기판 규격 인식부는 상기 인쇄회로기판상의 상기 규격 레이블을 스캔하고, 상기 판독된 인쇄회로기판의 규격 정보는 상기 기판 규격 인식부에 의해 스캔된 상기 규격 레이블을 상기 인쇄회로기판의 규격 정보를 포함하는 룩업 테이블과 비교하여 산출하는 자동 초점 조절 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 기판 규격 인식부는 상기 인쇄회로기판의 두께를 측정하는 두께 측정 센서를 포함하고,
    상기 판독된 인쇄회로기판의 규격 정보는 상기 기판 규격 인식부의 센서 에 의해 측정된 상기 인쇄회로기판의 두께인 자동 초점 조절 장치.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 기판 규격 인식부는 상기 인쇄회로기판의 두께를 측정하여 엔코더 신호를 발생시키는 엔코더를 포함하고,
    상기 판독된 인쇄회로기판의 규격 정보는 상기 기판 규격 인식부의 엔코더에 의해 측정된 상기 인쇄회로기판의 두께인 자동 초점 조절 장치.
  10. 제1 항 내지 제8 항의 중 어느 한 항에 따른 자동 초점 조절 장치를 포함하는 인쇄회로기판의 자동 광학 검사기.
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