KR20150081601A - 압입자 및 이를 이용한 압입자 모듈 - Google Patents

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KR20150081601A KR1020140001251A KR20140001251A KR20150081601A KR 20150081601 A KR20150081601 A KR 20150081601A KR 1020140001251 A KR1020140001251 A KR 1020140001251A KR 20140001251 A KR20140001251 A KR 20140001251A KR 20150081601 A KR20150081601 A KR 20150081601A
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Abstract

개시된 발명은 압입자 및 이를 이용한 압입자 모듈에 관한 것으로서, 광원으로부터 입사되는 광을 수신하는 압입자: 상기 압입자로부터 전달되는 광을 감지하는 센서부; 및 센서부에서 감지된 광의 픽셀정보를 기초로 깊이 이미지를 획득하여 검사대상의 압입 깊이 또는 압입 면적을 파악하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

압입자 및 이를 이용한 압입자 모듈{INDENTER AND INDENTER MODULE USING THE SAME}
압입자 및 이를 이용한 압입자 모듈에 관한 것이다.
최근 스마트폰의 급속한 확산은 터치패널을 기반으로 한 아날로그 입력방식에 기반하고 있다. 기존의 모바일폰, 컴퓨터, 텔레비전의 경우 숫자패드, 키보드, 마우스 등을 이용하여 제한적인 입력이 가능했다.
하지만, 최근 모바일 기기가 채용하는 터치패널은 사용자에게 익숙한 입력방식인 손으로 글씨를 쓰거나 그림을 그리는 방식으로 서비스를 제공하기 때문에, 어린 아이에서부터 노인에 이르기까지 다양한 연령대가 사용할 수 있다.
이에, 터치방식을 모바일기기 이외의 가전 및 산업 전반으로 보급하기 위해서는 터치방식의 입력장치를 만드는 비용의 절감과 다양한 형태로 제작이 가능하도록 요구되고 있는 실정이다.
현재의 터치방식 입력장치는 광학방식과 전기방식이 있다. 상기 광학방식은 펜이나 손을 인지하기 위해 광원과 센서를 이용하는 방식이며, 전기방식은 저항변화나 축전된 전하량의 변화를 이용하는 방식으로 ITO(Indium Tin Oxide)같은 투명전극을 이용하여 회로를 구성한다.
일반적으로, 광학방식은 전기방식에 비해 제조비용이 저렴하고 면적이 커져도 수율저하가 발생하지 않는 장점이 있으나, 위치의 정확도 및 반응속도가 떨어질 수 있다. 또한, 광학방식은 터치 상태인지 여부를 파악하는 것이 어렵고 터치압력이 얼마인지 판별하지 못하므로 압력에 따른 글자의 두께변화를 조절하는 것이 불가능하여 자연스러운 필체를 구현할 수 없다.
또한, 터치방식의 압력을 이용한 기기 중 소재의 물성 측정을 위해 산업 전반에 널리 사용중인 압입 시험기를 들 수 있다.
일반적으로 압입 시험기를 활용하여 경도, 인장 강도, 탄성계수 등을 구하는데, 하중하와 하중 제거 후의 하중하와 표면 형상이 달라 실험의 정확도가 보장되지 않는 단점이 있어, 하중하와 하중제거 후의 차이를 경험치 혹은 종래의 시험결과에 근거하여 대략적으로 보정하게 된다. 또한, 종래의 압입 시험기는 검사 대상의 실시간 변형률과 거동의 확인이 불가능했으며, 압입자와 검사 대상 사이의 접촉면적에 대한 정확한 측정이 불가능했다.
압입자 및 이를 이용한 압입자 모듈의 일 측면은 터치 또는 압입 시험 시 압입자의 접촉면을 실시간으로 감지할 수 있도록 하기 위한 압입자 및 이를 이용한 압입자 모듈을 제공하기 위한 것이다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 압입자 모듈은, 광원으로부터 입사되는 광을 수신하는 압입자; 상기 압입자로부터 전달되는 광을 감지하는 센서부; 및 상기 센서부에서 감지된 상기 광의 픽셀정보를 기초로 깊이 이미지를 획득하여 검사대상의 압입 깊이 또는 압입 면적을 파악하는 제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광원은 상기 압입자의 측면으로부터 이격되게 위치하여 광을 발생시킬 수 있다.
또한, 압입자 모듈은, 상기 광의 경로를 기준으로 상기 압입자와 상기 센서부 사이에 위치하여 상기 압입자로부터 전달되는 광을 모아 상기 센서부로 결상하는 렌즈;를 더 포함할 수 있다.
또한, 압입자 모듈은, 상기 렌즈와 상기 센서부 사이에 결합되어 상기 렌즈를 투과한 광을 상기 센서부로 안내하는 내부 경통;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 압입자는 상기 광의 경로를 기준으로 직경이 상부로 갈수록 길어지는 형태일 수 있다.
또한, 상기 압입자는 삼각뿔 형태일 수 있다.
또한, 상기 압입자는 반구 형태일 수 있다.
또한, 상기 압입자는 투광성 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 압입자는 상기 광의 경로 방향을 기준으로 광 투광성 재질과 비 투광성 재질이 교차로 형성될 수 있다.
또한, 상기 압입자는 소프트(Soft) 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 압입자는 하드(Hard) 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 광의 픽셀정보를 기초로 깊이 이미지를 획득하고, 이를 기 저장된 기준 깊이 이미지와 매칭시켜 상기 검사대상의 경도 또는 상기 검사대상 내의 압입 위치를 파악할 수 있다.
개시된 발명의 다른 측면에 따른 압입자 모듈은, 직경이 상부로 갈수로 길어지는 형태로 이루어져 광원으로부터 입사되는 광을 투과시킬 수 있다.
또한, 압입자는, 삼각뿔 형태 또는 반구 형태일 수 있다.
또한, 압입자는, 상기 광의 경로 방향을 기준으로 투광성 재질과 비 투광성 재질이 교차로 형성될 수 있다.
또한, 압입자는, 소프트(Soft) 재질 또는 하드(Hard) 재질로 이루어질 수 있다.
압입자 및 이를 이용한 압입자 모듈의 일 측면에 의하면, 압입시험 시 압입 깊이, 압입 면적을 정확히 측정하여 결과에 대한 높은 정확도를 확보할 수 있고, 종래에 측정할 수 없었던 하중하의 검사 대상의 거동을 실시간 측정할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 압입자 모듈의 외관을 나타내는 도면이다.
도 2는 압입자 모듈의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 일 실시예에 의한 압입자의 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 의한 압입자의 단면도이다.
도 5는 다른 실시예에 의한 압입자의 단면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 의한 압입자의 사시도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 의한 압입자의 사시도이다.
도 8은 일 실시예에 의한 렌즈의 정면도이다.
도 9 및 도 10은 깊이 이미지를 통해 압입정보를 파악하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
이하에서 개시하는 압입자 모듈은 검사 대상과 접촉되면 부분에 압입자를 구비하여 압입자를 통해 입사되는 광을 통해 깊이 이미지를 획득하여 압입 깊이, 압입 면적, 검사 대상과 압입자가 접촉되는 검사 대상 내 위치를 파악하는 모듈로 정의하기로 한다. 상기 압입자 모듈은 검사 대상의 경도를 테스트하는 압입 시험기, 터치 패널을 위한 터치펜, 각종 성능 검사 시 검사하는 위치를 파악하기 위한 구성으로 적용할 수 있다.
도 1은 압입자 모듈의 외관을 나타내는 도면이고, 도 2는 압입자 모듈의 구성을 나타내는 블럭도이다.
이하에서는, 일 실시예에 의한 압입자의 사시도인 도 3, 일 실시예에 의한 압입자의 단면도인 도 4, 다른 실시예에 의한 압입자의 단면도인 도 5, 또 다른 실시예에 의한 압입자의 사시도인 도 6, 또 다른 실시예에 의한 압입자의 사시도인 도 7, 일 실시예에 의한 렌즈의 정면도인 도 8를 참조하여 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2에서 도시하는 바와 같이, 압입자 모듈(100)은 광원(110), 압입자(120), 렌즈(130), 센서부(150) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 광원(110)은 압입자(120)의 측면으로부터 이격되게 위치하여 광을 발생시킬 수 있다. 도 1에서는 광원(110)이 압입자 모듈(100)에 위치하는 것을 예로 들어 도시하였지만, 검사 대상(10)이 광을 발생시키는 역할을 수행하는 것이 가능하다면, 광원(110)의 생략이 가능하다 할 것이다. 상기 검사 대상(10)은 압입 검사 또는 각종 성능 검사 시, 검사를 시행하기 위한 대상을 모두 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 만약, 압입자(120)를 비롯한 압입자 모듈(100)을 터치인식 기술에 적용하는 경우, 검사대상(10)은 터치 패널일 수 있다.
예를 들어, 광원(110)은 발광다이오드(light emitting diode, LED)일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
또한, 광원(110)에서 발생하는 광은 가시광선, 적외선, 자외선 중 일부 파장 혹은 전체 파장의 광일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
또한, 압입자(120)는 투명한 재질로 이루어져 광원(110)으로부터 입사되는 광을 수신할 수 있다.
도 3 내지 도 7에서 도시하는 바와 같이, 압입자(120)는 광의 경로를 기준으로 직경이 상부로 갈수록 길어지는 형태일 수 있다.
상술한 압입자(120)는 삼각뿔 형태(도 3, 4 및 7)이거나, 또는 반구 형태(도 5)일 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 입사되는 광을 센서부(150)로 전달할 수 있는 형태라면 모두 가능하다 할 것이다. 예를 들어, 도 6에서 도시하는 바와 같이, 압입자(120)는 삼각뿔 형태에 원기둥 부분(121)을 결합한 형태로 변형하는 것도 가능하다 할 것이다.
또한, 압입자(120)는 다이아몬드와 같이 투광성 재질로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 광을 통과시키는 재질이라면 모두 가능하다 할 것이다.
도 7에서 도시하는 바와 같이, 압입자(120)는 광의 경로 방향을 기준으로 투광성 재질(123)과 비 투광성 재질(125)이 교차로 형성될 수 있다. 이때, 투광성 재질은 광을 통과시킬 수 있는 성질을 가지는 재질을 의미하며, 비 투광성 재질은 광을 통과시키지 못하는 성질을 가지는 재질을 의미하는 것으로 정의할 수 있다.
도시하지 않았지만, 압입자(120)는 투과율, 마찰력, 표면경도 특성을 변화시키기 위한 코팅층을 포함하는 것도 가능하다 할 것이다.
또한, 압입자(120)는 탄력성을 가지는 소프트(Soft) 재질로 이루어지거나, 또는 하드(Hard) 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 압입자(120)가 소프트 재질인 경우, 압입자(120)는 검사 대상(10)에 접촉될 때 검사 대상의 표면을 누르는 힘에 따라 스스로의 형태가 변형되며 검사 대상(10)으로부터 이격되면 이전 형태로 복원될 수 있다. 이에 따라, 소프트 재질의 압입자(120)는 검사 대상(10)의 형태를 손상시키기 않는 상태에서 검사 대상(10)의 경도, 압입 면적 및 검사 대상(10) 내에서의 압입 위치를 획득할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 렌즈(130)는 광의 경로를 기준으로 압입자(120)와 센서부(150) 사이에 위치하여 압입자(120)로부터 전달되는 광을 모아 센서부(150)로 결상할 수 있다. 이때, 도 8과 같은 형태의 렌즈(130)는 압입자 모듈(100)에 복수 개 구비될 수 있다. 만약, 압입자(120)로부터의 광을 센서부(150)로 직접 전달하는 것이 가능하다면, 렌즈(130)는 생략 가능하다.
센서부(150)는 압입자(120)로부터 전달되는 광을 감지할 수 있다.
이때, 센서부(150)는 압입자(120)로부터 전달되어 렌즈(130)를 통과하여 입사되는 광을 전기 신호로 변환할 수 있다. 이때, 센서부(150)는 전하 결합 소자(Charge Coupled Device, CCD)와 금속 산화물 반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)로 구분될 수 있으며, 이에 한정되지 않으며, 포토다이오드를 적용하는 것도 가능하다 할 것이다. 상기 전하 결합 소자는 전하의 축적과 전송을 이용한 기록소자로, 약한 빛에도 민감하게 반응하여 이미지 품질이 높다. 전하 결합 소자의 특징은 구조가 단순하기 때문에 고밀도 집적이 가능하며, 저 소비전력의 휘발성 소자이다. 또한, 전하 결합 소자는 실리콘 기판상에 얇은 산화막을 형성하고, 그 위에 다수의 전극을 나열한 간단한 구조이다. 한편, 금속 산화물 반도체는 저소비 전력형의 촬상 소자로, 전하 결합 소자에 비해 약 10분의 1의 소비 전력, 3.3V 단일 전원, 주변 회로와의 일체화도 가능하다.
제어부(170)는 센서부(150)에서 감지된 광의 픽셀정보를 기초로 깊이 이미지를 획득하여 검사대상의 압입 깊이를 파악할 수 있다. 도 9 및 도 10에서 도시하는 바와 같이, 깊이 이미지는 압입자(120)에 의해서 검사대상(10)이 압입된 영역(도 9의 A와 도 10의 B와 같이 중앙부의 상대적으로 밝은 부분)과 압입되지 않은 영역을 구분하여 나타내는 이미지로, 압입자 모듈(100)로 입사되는 광의 픽셀정보를 통해 획득할 수 있다. 이때, 깊이 이미지을 압입자(120)의 기울어진 각도도 획득할 수 있다. 만약, 압입자(120)가 소프트 재질일 경우, 상술한 압입된 영역과 압입되지 않은 영역은 검사대상(10)의 압입이 아닌 압입자(120)의 변형된 형태에 따라 나타날 수 있다. 이러한 소프트 재질의 압입자(120)는 검사대상(120)에 흠이 없는 상태로 검사를 수행하여야 하거나, 또는 터치인식 기술에 적용될 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 제어부(170)는 광의 픽셀정보를 기초로 깊이 이미지를 획득하고, 이를 기 저장된 기준 깊이 이미지(도 9 및 도 10 참조)와 매칭시켜 검사대상(10)의 압입 깊이, 압입 면적 또는 검사대상(10) 내의 압입 위치를 파악할 수 있다. 상기 검사대상(10) 내의 압입 위치는 압입자(120)가 접촉되어 있는 검사대상(10) 내의 위치를 의미하는 것으로 정의하기로 한다.
또한, 압입자 모듈(100)은 렌즈(130)와 센서부(150) 사이에 결합되어 렌즈를 투과한 광을 센서부(150)로 안내하는 내부 경통(140)을 포함할 수 있다.
또한, 압입자 모듈(100)은 내부 경통(140)으로부터 이격되어 내부 경통(140) 및 타 구성(예를 들어, 압입자(120)의 일부, 렌즈(130), 내부 경통(140), 센서부(150))을 감싸는 형태로 형성된 외부 경통(160)을 더 포함할 수 있다. 이때, 외부 경통(160)은 압입자 모듈(100)의 구성들을 고정하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 외부 경통(160)은 내부 경통(140)과 이격되어 빈 공간을 형성하여 압입자 모듈(100)로 입사되는 광의 산란을 방지하는 역할을 수행하는 것도 가능하다.
도 9 및 도 10은 깊이 이미지를 통해 압입정보를 파악하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 시뮬레이션을 통해 미리 저장부(180)에 저장한 기준 깊이 이미지에 해당하는 것으로, 도 9는 압입 깊이가 0.0534mm일 때의 기준 깊이 이미지를 나타내며, 도 10은 압입 깊이가 0.1057mm일 때의 기준 깊이 이미지를 나타내는 것이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 깊이 이미지는 중앙부(A, B)와 같이 상대적으로 밝은 부분과 광의 배광특성(예를 들어, 광의 각도)을 포함하고 있는데, 이때, 밝은 부분의 사이즈(예를 들어, 직경의 길이)와 광의 배광특성은 압입 깊이에 따라 각기 상이할 수 있다.
이에, 시뮬레이션을 통해 압입 깊이별 깊이 이미지를 기준 깊이 이미지로 미리 저장부(180)에 저장하고, 이를 제어부(170)에 의해서 파악된 깊이 이미지와 비교하여 밝은 부분(도 9의 A, 도 10의 B)의 사이즈가 일치하는 기준 깊이 이미지를 추출하여, 추출된 기준 깊이 이미지의 조건(예를 들어, 압입 깊이, 압입 면적, 압입 위치 등)을 검사 대상(10)의 결과값으로 출력하는 것이다. 이때, 제어부(170)는 기준 깊이 이미지와 측정된 깊이 이미지를 비교할 때, 이미지 상에 나타나는 광의 배광특성도 고려할 수 있다.
상기 압입 위치는 검사대상 내 압입자의 위치에 따라 깊이 이미지가 상이한 점을 이용한 것이다. 이를 위해, 광원(10)은 압입자 모듈(100)과는 별도로 위치할 수 있다.
상술한 압입자(120)가 하드 재질인 경우, 검사 대상(10)이 압입되어 압입 흔적이 나타나 압입 깊이가 검사 대상의 압입 깊이가 될 수 있다. 이러한, 압입자(120)는 검사 대상(10)의 경도를 측정하는데 활용될 수 있다. 이때, 압입자(120)는 압입자(120)가 측정하고자 하는 검사 대상(10)의 경도보다 높아야 하므로 강화유리, 수정, 사파이어, 다이아몬드 등과 같이 경도가 높고 투광성을 가진 소재로 적용할 수 있다.
또한, 압입자(120)가 소프트 재질인 경우, 압입자(120)와 검사 대상(10)이 접촉될 때, 압입자(120)의 형상이 눌리는 형태로 변형되기 때문에, 이 때의 압입 깊이는 압입자(120)의 압입 깊이가 되는 것이다. 이는, 각종 테스트 장치에서 검사 대상(10)의 손상없이 실시간 검사위치를 파악해야 하는 경우에 활용되거나, 또는 터치 패널 상에서 터치되고 있는 위치를 파악하는 것이 가능한 터치펜으로 활용될 수 있다.
일반적인 광학식 터치패널은 광원(LED)와 수광기(Photo sensor)가 마주보도록 패널 주위에 다수 배치되어 광의 매트릭스를 만드는 구조로, 손가락 등이 광선을 차단하면 대응하는 수광기의 출력이 저하되는 원리를 통해 해당 위치 좌표를 판단하는 것이다. 이 방식의 경우 디스플레이 투과율을 저하시키지 않고 대형화가 가능하다는 장점이 있는데 반해, 광원 및 수광기의 크기/배열의 한계로 전기식 터치패널보다 낮은 입력 해상도를 가진다는 문제점이 있다. 또한, 광학식 터치패널은 광원 및 수광기의 위치에 따라 패널을 눌렀을 때 인식이 되지 않거나 실제로 누르기 전에 손가락이나 터치펜을 들어올려도 눌려진 것으로 오인식되는 경우가 발생하며, 패널을 누를 때의 압력변화를 관측하는 것이 불가능하였다.
개시된 발명의 압입자(120)를 이용한 압입자 모듈(100)은 압입자(120)의 접촉면을 실시간으로 측정함으로써 터치패널의 터치 인식율을 증가시키고 압입 시 압력변화를 감지하여 자연스러운 입력을 구현할 수 있다.
한편, 일반적인 압입시험을 통해 측정되는 물성은 경도와 탄성계수이다. 이때, 경도는 압입 깊이가 감소함에 따라 그 값이 크게 측정되고, 탄성계수는 압입 깊이에 관계없이 일정한 값으로 측정된다. 이와 같이, 탄성계수의 압입 깊이 비의존성을 이용하여 압입자 주변에 소성변형이 진행됨에 따라 압입자 주변에 쌓이는 Pile-up 현상 및 압입자 하부로 밀려들어가는 Sink-in 현상이 고려된 투영접속면적의 보상이 이루어졌다. Oliver-Pharr 공법 분석의 경우, 실제 접촉 면적보다 분석된 값이 크게 나타나는 문제점이 발생하였으며, Pile-up/Sink-in 효과가 두드러진 재료의 경우, 보정을 통해 측정되는 투영접촉면적을 측정해야 됨으로 오차가 발생하여 정확도가 다소 떨어졌다.
또한, 일반적인 압입 시험기를 적용하는 경우, 대부분 물성의 투영접촉면적이 직접적인 인자임에도 불구하고, 별도의 압입흔 관찰없이 하중이 인가된 상황의 투영접촉면적을 압입 하중-변위 곡선의 해석만을 이용하여 유추해야 하는 어려움이 있었다. 그리고 일반적으로 잔류응력에서 고유항복강도는 변화하지 않고, 잔류응력에 대응하는 겉보기 경도를 압입소성 구속인자로 나눈 겉보기 항복강도의 합이라는 개념에 기반하여 잔류응력의 측정을 시도했으나, 실험에서 도출된 보정개수의 정확한 물리적 개념과 이론적인 분석이 없이는 적용이 불가능한 문제점이 있었다.
개시된 발명은 압입시험에 적용될 때, 입사되는 광을 통해 획득된 깊이 이미지를 통해 압입자(120)의 압입 깊이, 압입 면적을 정확히 파악할 수 있기 때문에, 결과에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 종래에 측정할 수 없었던 하중하의 소재 거동을 실시간으로 측정할 수 있다는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10 : 검사 대상
100 : 압입자 모듈
110 : 광원
120 : 압입자
130 : 렌즈
140 : 내부 경통
150 : 센서부
160 : 외부 경통
170 : 제어부
180 : 저장부

Claims (16)

  1. 투명한 재질로 이루어져 광원으로부터 입사되는 광을 수신하는 압입자;
    상기 압입자로부터 전달되는 광을 감지하는 센서부; 및
    상기 센서부에서 감지된 상기 광의 픽셀정보를 기초로 깊이 이미지를 획득하여 검사대상의 압입 깊이 또는 압입 면적을 파악하는 제어부;
    를 포함하는 압입자 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 상기 압입자의 측면으로부터 이격되게 위치하여 광을 발생시키는 압입자 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광의 경로를 기준으로 상기 압입자와 상기 센서부 사이에 위치하여 상기 압입자로부터 전달되는 광을 모아 상기 센서부로 결상하는 렌즈;
    를 더 포함하는 압입자 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 렌즈와 상기 센서부 사이에 결합되어 상기 렌즈를 투과한 광을 상기 센서부로 안내하는 내부 경통;
    을 더 포함하는 압입자 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압입자는 상기 광의 경로를 기준으로 직경이 상부로 갈수록 길어지는 형태인 압입자 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 압입자는 삼각뿔 형태인 압입자 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 압입자는 반구 형태인 압입자 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 압입자는 투광성 재질로 이루어진 압입자 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 압입자는 상기 광의 경로 방향을 기준으로 투광성 재질과 비 투광성 재질이 교차로 형성된 압입자 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 압입자는 소프트(Soft) 재질로 이루어진 압입자 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 압입자는 하드(Hard) 재질로 이루어진 압입자 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 광의 픽셀정보를 기초로 깊이 이미지를 획득하고, 이를 기 저장된 기준 깊이 이미지와 매칭시켜 상기 검사대상의 압입 깊이, 압입 면적 또는 상기 검사대상 내의 압입 위치를 파악하는 압입자 모듈.
  13. 투명한 재질로 이루어지고, 직경이 상부로 갈수록 길어지는 형태로 이루어져 광원으로부터 입사되는 광을 투과시키는 압입자.
  14. 제13항에 있어서,
    삼각뿔 형태 또는 반구 형태인 압입자.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 광의 경로 방향을 기준으로 투광성 재질과 비 투광성 재질이 교차로 형성된 압입자.
  16. 제13항에 있어서,
    소프트(Soft) 재질 또는 하드(Hard) 재질로 이루어진 압입자.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2731864B2 (ja) * 1989-09-05 1998-03-25 新日本製鐵株式会社 押込型硬度計
JP2004361251A (ja) * 2003-06-05 2004-12-24 Axiom Co Ltd 超音波振動を利用した硬さ測定装置
KR20100134391A (ko) * 2009-06-15 2010-12-23 서울대학교산학협력단 압입시험의 변수를 이용한 각진 압입자의 접촉면적의 평가방법
JP2011112629A (ja) * 2009-11-30 2011-06-09 Akihiko Shimizu 硬さ測定用圧子とそれを用いた硬さ測定方法
JP2013174939A (ja) * 2012-02-23 2013-09-05 Fujitsu Ltd タッチパネル検査装置
JP2014020943A (ja) * 2012-07-19 2014-02-03 Shimadzu Corp 硬さ試験機

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2731864B2 (ja) * 1989-09-05 1998-03-25 新日本製鐵株式会社 押込型硬度計
JP2004361251A (ja) * 2003-06-05 2004-12-24 Axiom Co Ltd 超音波振動を利用した硬さ測定装置
KR20100134391A (ko) * 2009-06-15 2010-12-23 서울대학교산학협력단 압입시험의 변수를 이용한 각진 압입자의 접촉면적의 평가방법
JP2011112629A (ja) * 2009-11-30 2011-06-09 Akihiko Shimizu 硬さ測定用圧子とそれを用いた硬さ測定方法
JP2013174939A (ja) * 2012-02-23 2013-09-05 Fujitsu Ltd タッチパネル検査装置
JP2014020943A (ja) * 2012-07-19 2014-02-03 Shimadzu Corp 硬さ試験機

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