KR20170062380A - 슬릿광원 및 그를 가지는 비전검사장치 - Google Patents

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KR20170062380A
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이명국
배수민
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(주)제이티
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Abstract

본 발명은 슬릿광원에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬릿 형상의 광을 조사하는 슬릿광원 및 그를 가지는 비전검사장치에 관한 것이다.
본 발명은, 광을 발생시키는 광원부(100)와; 상기 광원부(100)의 전방에 설치되어 상기 광원부(100)에서 발생된 광을 슬릿형태의 광으로 변환하는 슬릿부(200)와; 상기 슬릿부(200)를 통과한 광이 피사체(10)에 미리 설정된 슬릿광으로 피사체(10)에 집광하는 광학계(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿광원을 개시한다.

Description

슬릿광원 및 그를 가지는 비전검사장치 {Slit light source, and vision inspection apparatus having the same}
본 발명은 슬릿광원에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬릿 형상의 광을 조사하는 슬릿광원 및 그를 가지는 비전검사장치에 관한 것이다.
반도체 소자 등은 공정수율의 향상 등을 위하여 공정 중, 공정 후에 다양한 검사가 수행된다.
그리고 반도체 소자 등 피검사대상에 대한 검사 중 피검사대상에 광을 조사하고 광이 조사된 피검사대상에 대한 이미지를 획득하고, 획득된 이미지를 분석하여 2D검사 및 3D 검사 중 적어도 하나의 비전검사가 있다.
여기서 비전검사의 수행을 위한 비전검사장치는, 광원에서 소정 패턴의 광을 발생시켜 피검사대상에 광을 조사하는 광원과, 광원에 의하여 광이 조사된 피검사대상에 대한 이미지를 획득하는 이미지획득장치(카메라 또는 스캐너)를 포함하여 구성됨이 일반적이다.
그리고 상기 광원은, 검사형태에 따라서 점광원, 슬릿광원 등이 사용될 수 있다.
그런데 광원 중 슬릿광원은, 한국 공개특허공보 제10-2011-17158호에 개시된 바와 같이, 광원부, 텔레센트릭렌즈 및 그 사이에 개재되는 슬릿부재로 구성됨이 일반적이다.
그러나, 종래의 슬릿광원은, 광원부, 텔레센트릭렌즈 및 슬릿부재가 일체화되어 피사체에 대한 작동거리의 제어가 불가능하다.
또한 종래의 슬릿광원은, 광원부로서 레이저광 또는 광파이버가 사용되어 빛의 손실이 많아 광을 균일화하기 위한 확산부재의 사용이 불가능하거나, 상대적으로 출력이 큰 광원부의 사용을 요구한다.
본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 구조가 간단하고 구성일부의 교체가 가능하여 작동거리의 제어가 가능한 슬릿광원 및 그를 가지는 비전검사장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 광을 발생시키는 광원부(100)와; 상기 광원부(100)의 전방에 설치되어 상기 광원부(100)에서 발생된 광을 슬릿형태의 광으로 변환하는 슬릿부(200)와; 상기 슬릿부(200)를 통과한 광이 피사체(10)에 미리 설정된 슬릿광으로 피사체(10)에 집광하는 광학계(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿광원을 개시한다.
상기 광원부(100) 및 상기 슬릿부(200) 사이에는 상기 광원부(100)에 발생된 빛을 확산시키는 광확산부재(130)가 설치될 수 있다.
상기 광확산부재(130)는, 상기 슬릿부(200) 중 상기 광원부(100)를 향하는 면에 부착될 수 있다.
상기 광원부(100)는, 기판(120)과, 상기 기판(120) 상에 상기 슬릿광의 길이방향을 따라서 배치된 복수의 엘이디소자(110)들을 포함할 수 있다.
상기 광학계(300)는, 상기 슬릿광의 심도가 상기 광학계(300)로부터 미리 설정된 작동거리에 위치할 수 있다.
상기 광학계(300)는, 상기 슬릿부(200)를 통과하여 확산되는 광을 집광하는 제1실린더렌즈(320)와, 상기 제1실린더렌즈(320)를 통과한 광을 상기 피사체(10)에 집광하는 제2실린더렌즈(310)를 포함할 수 있다.
상기 광학계(300)는, 상기 제1실린더렌즈(320) 및 상기 제2실린더렌즈(310) 사이에 설치되어 상기 제1실린더렌즈(320)를 통과한 광에서 미리 설정된 근축광선 이외의 광을 커트하는 조리개부재(330)를 포함할 수 있다.
상기 광원부(100), 상기 슬릿부(200) 및 상기 광학계(300)를 탈착가능하게 결합되며 상기 광원부(100), 상기 슬릿부(200) 및 상기 광학계(300)의 위치를 고정하는 프레임부재(190)를 포함할 수 있다.
상기 광원부(100), 상기 슬릿부(200) 및 상기 광학계(300)는, 상기 슬릿광의 길이방향으로 삽탈될 수 있다.
본 발명은 또한 피사체(10)에 광을 조사하는 광원으로서 상기와 같은 구성을 가지는 슬릿광원(20)과; 상기 슬릿광원(20)에 의하여 슬릿광이 조사된 피사체(10)에 대한 이미지를 획득하는 이미지획득부(30)를 포함하는 비전검사장치를 개시한다.
상기 피사체(10)는, 상기 슬릿광원(20)에 대하여 수평방향으로 선형이동되며, 상기 이미지획득부(30)에 의하여 획득된 이미지로부터 상기 피사체(10)의 3차원 형상을 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 슬릿광원 및 그를 가지는 비전검사장치는, 광원부, 슬릿부 및 광학계로 구성됨으로써 구조가 간단하여 제조가 용이한 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 슬릿광원 및 그를 가지는 비전검사장치는, 광원으로서 슬릿광의 길이방향을 따라서 배치된 복수의 엘이디소자를 사용함으로써 확산부재의 사용이 가능하여 보다 균일한 슬릿광을 형성할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 슬릿광원 및 그를 가지는 비전검사장치는, 광원부, 슬릿부 및 광학계로 구성하고 광학계의 구성을 2개의 실린더렌즈 및 그 사이에 설치된 조리개부재를 사용함으로써 전체 구조가 간단하여 제조가 용이한 이점이 있다.
특히 2개의 실린더렌즈 중 적어도 하나의 실린더렌즈의 교체가 가능하도록 구성함으로써 피사체에 대한 작동거리의 제어가 가능한 이점이 있다.
도 1은, 본 발명의 비전검사장치의 일예를 보여주는 개념도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 슬릿광원을 보여주는 사시도이다.
도 3은, 도 2의 슬릿광원을 보여주는 종단면도이다.
이하 본 발명에 따른 슬릿광원 및 비전검사장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 비전검사장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 피사체(10)에 광을 조사하는 광원인 슬릿광원(20)과; 슬릿광원(20)에 의하여 슬릿광이 조사된 피사체(10)에 대한 이미지를 획득하는 이미지획득부(30)를 포함한다.
상기 슬릿광원(20)은, 피사체(10)에 슬릿광을 조사하는 구성으로서 자세한 설명은 후술한다.
상기 이미지획득부(30)는, 슬릿광원(20)에 의하여 슬릿광이 조사된 피사체(10)에 대한 이미지를 획득하는 구성으로서, 디지털카메라, 스캐너 등 이미지를 획득할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
상기와 같은 구성을 가지는 비전검사장치는, 슬릿광원(20)에 의하여 슬릿광의 조사 및 이미지획득부(30)에 의한 이미지의 획득을 수행하고, 이미지획득부(30)와 통합되거나 별도의 제어부(미도시)를 통하여 획득된 이미지를 분석하여 평면 형상 등 2D검사, 범프의 높이, 크랙형성 여부 등 3D 검사 등을 수행한다.
일예로서, 상기 피사체(10)는, 상기 슬릿광원(20)에 대하여 수평방향으로 선형이동되며, 비전검사장치는, 이미지획득부(30)에 의하여 획득된 이미지로부터 피사체(10)의 3차원 형상을 측정할 수 있다.
한편 상기와 같은 비전검사장치 등 피사체(10)에 대한 슬릿광의 조사가 필요한바 피사체(10)의 종류, 검사종류 등에 따라서 피사체(10)에 대한 작동거리(측정거리)를 가지는 슬릿광원(20)이 필요하다.
이에 본 발명에 따른 슬릿광원(20)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 광을 발생시키는 광원부(100)와; 광원부(100)의 전방에 설치되어 광원부(100)에서 발생된 광을 슬릿형태의 광으로 변환하는 슬릿부(200)와; 슬릿부(200)를 통과한 광이 피사체(10)에 미리 설정된 슬릿광으로 피사체(10)에 집광하는 광학계(300)를 포함한다.
상기 광원부(100)는, 슬릿광의 형성을 위한 광을 발생하는 구성으로서, 광을 발생시킬 수 있는 구성이면 레이저광발생장치, 엘이디조명장치 등 어떠한 구성도 가능하다.
예로서, 상기 광원부(100)는, 하나 이상의 엘이디소자의 사용이 가능하며, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(120)과, 기판(120) 상에 슬릿광의 길이방향을 따라서 배치된 복수의 엘이디소자(110)들을 포함할 수 있다.
상기 기판(120)은, 엘이디소자(110)가 설치될 수 있는 기판이면 어떠한 기판도 가능하며, PCB, FPCB, 메탈PCB 등이 사용될 수 있다.
상기 엘이디소자(110)는, 기판(120) 상에 슬릿광의 길이방향을 따라서 복수로 배치됨으로써 후술하는 광확산부재(130) 및 슬릿부(200)를 투과하여 슬릿광을 형성할 수 있다.
그리고 상기 엘이디소자(110)는, 비전검사 등 사용용도에 따라서 단색광, 백색광 등 다양한 엘이디소자가 사용될 수 있다.
한편 상기 광원부(100)에서 발생된 광은, 슬릿광의 길이방향을 따라서 광량(휘도)가 달라질 수 있는바 이의 개선을 위하여, 광원부(100) 및 슬릿부(200) 사이에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 광원부(100)에 발생된 빛을 확산시키는 광확산부재(130)가 설치됨이 바람직하다.
상기 광확산부재(130)는, 투과되는 광을 산란시켜 슬릿광의 길이방향을 따라서 균일하게 하는 구성으로서, 광확산필름, 광확산물질이 도포된 투명부재 등 다양한 구성이 가능하다.
한편 상기 광확산부재(130)는, 다양한 구조로 설치될 수 있는바, 슬릿부(200) 중 광원부(100)를 향하는 면에 부착되거나, 볼트와 같은 체결부재에 의하여 결합될 수 있다.
상기 슬릿부(200)는, 광원부(100)의 전방에 설치되어 광원부(100)에서 발생된 광을 슬릿형태의 광으로 변환하는 구성으로서 설계 및 디자인에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 슬릿부(200)는, 슬릿광의 형성을 위하여 미리 설정된 폭의 슬릿개구(210)가 형성된 플레이트부재로 구성될 수 있다.
그리고 상기 플레이트부재는, 광원부(100)로부터 많은 광량의 광이 조사되도록 광축(Y축방향)을 기준으로 광원부(100)로 향하여 상하폭(Z축방향)이 확장되도록 확장부(720)가 형성됨이 바람직하다.
상기 광학계(300)는, 슬릿부(200)를 통과한 광이 피사체(10)에 미리 설정된 슬릿광으로 피사체(10)에 집광하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 광학계(300)는, 슬릿부(200)를 통과하여 확산되는 광을 집광하는 제1실린더렌즈(320)와, 제1실린더렌즈(320)를 통과한 광을 피사체(10)에 집광하는 제2실린더렌즈(310)를 포함할 수 있다.
상기 제1실린더렌즈(320) 및 제2실린더렌즈(310)는, 슬릿광의 길이방향(X축방향)으로 원통형의 일부를 이루는 실린더렌즈로서, 각 실린더렌즈는, 피사체에 대한 작동거리(WD)에 따라서 적절한 곡률(R1, R2)가 선택될 수 있다.
한편 상기 광학계(300)는, 슬릿광의 심도가 광학계(300)로부터 미리 설정된 작동거리(WD)에 위치하도록 설계됨이 바람직하다.
여기서 상기 작동거리(WD)의 제어가 가능하며, 작동거리(WD)를 변경하고자 하는 경우 제1실린더렌즈(320) 및 제2실린더렌즈(310) 중 적어도 하나, 바람직하게는 제2실린더렌즈(310)를 교체함으로써 작동거리(WD)를 변경할 수 있다.
이를 위하여, 상기 제1실린더렌즈(320) 및 제2실린더렌즈(310) 중 적어도 하나, 특히 제2실린더렌즈(310)가 교체가 가능하도록 설치될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 슬릿광원(20)은, 광원부(100), 슬릿부(200) 및 광학계(300)를 탈착가능하게 결합되며 광원부(100), 슬릿부(200) 및 광학계(300)의 위치를 고정하는 프레임부재(190)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 광원부(100), 슬릿부(200) 및 광학계(300)는, 프레임부재(190)에서 슬릿광의 길이방향으로 삽탈될 수 있다.
특히 상기 광학계(300)는, 전체가 아닌 제1실린더렌즈(320) 및 제2실린더렌즈(310) 중 적어도 하나, 특히 제2실린더렌즈(310)가 교체가 가능하도록 프레임부재(190)에서 착탈이 가능하도록 설치될 수 있다.
한편, 상기 광학계(300)는, 제1실린더렌즈(320) 및 제2실린더렌즈(310) 사이에 설치되어 제1실린더렌즈(320)를 통과한 광에서 미리 설정된 근축광선 이외의 광을 커트하는 조리개부재(330)를 포함할 수 있다.
상기 조리개부재(330)는, 미리 설정된 근사치 내의 근축광선을 제외한 나머지 광을 커트하는 부재로서 다양한 구성이 가능하다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10 : 피사체 20 : 슬릿광원
30 : 이미지획득부

Claims (17)

  1. 광을 발생시키는 광원부(100)와;
    상기 광원부(100)의 전방에 설치되어 상기 광원부(100)에서 발생된 광을 슬릿형태의 광으로 변환하는 슬릿부(200)와;
    상기 슬릿부(200)를 통과한 광이 피사체(10)에 미리 설정된 슬릿광으로 피사체(10)에 집광하는 광학계(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿광원.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원부(100) 및 상기 슬릿부(200) 사이에는 상기 광원부(100)에 발생된 빛을 확산시키는 광확산부재(130)가 설치된 것을 특징으로 하는 슬릿광원.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 광확산부재(130)는, 상기 슬릿부(200) 중 상기 광원부(100)를 향하는 면에 부착되는 것을 특징으로 하는 슬릿광원.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 광원부(100)는,
    기판(120)과,
    상기 기판(120) 상에 상기 슬릿광의 길이방향을 따라서 배치된 복수의 엘이디소자(110)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿광원.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 광학계(300)는,
    상기 슬릿광의 심도가 상기 광학계(300)로부터 미리 설정된 작동거리에 위치하는 것을 특징으로 하는 슬릿광원
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 광학계(300)는,
    상기 슬릿부(200)를 통과하여 확산되는 광을 집광하는 제1실린더렌즈(320)와,
    상기 제1실린더렌즈(320)를 통과한 광을 상기 피사체(10)에 집광하는 제2실린더렌즈(310)를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿광원.
  7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 광학계(300)는,
    상기 제1실린더렌즈(320) 및 상기 제2실린더렌즈(310) 사이에 설치되어 상기 제1실린더렌즈(320)를 통과한 광에서 미리 설정된 근축광선 이외의 광을 커트하는 조리개부재(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿광원.
  8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 광원부(100), 상기 슬릿부(200) 및 상기 광학계(300)를 탈착가능하게 결합되며 상기 광원부(100), 상기 슬릿부(200) 및 상기 광학계(300)의 위치를 고정하는 프레임부재(190)를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬릿광원.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 광원부(100), 상기 슬릿부(200) 및 상기 광학계(300)는, 상기 슬릿광의 길이방향으로 삽탈되는 것을 특징으로 하는 슬릿광원.
  10. 피사체(10)에 광을 조사하는 광원으로서 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 따른 슬릿광원(20)과;
    상기 슬릿광원(20)에 의하여 슬릿광이 조사된 피사체(10)에 대한 이미지를 획득하는 이미지획득부(30)를 포함하는 비전검사장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 피사체(10)는, 상기 슬릿광원(20)에 대하여 수평방향으로 선형이동되며,
    상기 이미지획득부(30)에 의하여 획득된 이미지로부터 상기 피사체(10)의 3차원 형상을 측정하는 비전검사장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 광원부(100)는,
    기판(120)과,
    상기 기판(120) 상에 상기 슬릿광의 길이방향을 따라서 배치된 복수의 엘이디소자(110)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 비전검사장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 광학계(300)는,
    상기 슬릿광의 심도가 상기 광학계(300)로부터 미리 설정된 작동거리에 위치하는 것을 특징으로 하는 비전검사장치.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 광학계(300)는,
    상기 슬릿부(200)를 통과하여 확산되는 광을 집광하는 제1실린더렌즈(320)와,
    상기 제1실린더렌즈(320)를 통과한 광을 상기 피사체(10)에 집광하는 제2실린더렌즈(310)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전검사장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 광학계(300)는,
    상기 제1실린더렌즈(320) 및 상기 제2실린더렌즈(310) 사이에 설치되어 상기 제1실린더렌즈(320)를 통과한 광에서 미리 설정된 근축광선 이외의 광을 커트하는 조리개부재(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전검사장치.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 광원부(100), 상기 슬릿부(200) 및 상기 광학계(300)를 탈착가능하게 결합되며 상기 광원부(100), 상기 슬릿부(200) 및 상기 광학계(300)의 위치를 고정하는 프레임부재(190)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전검사장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 광원부(100), 상기 슬릿부(200) 및 상기 광학계(300)는, 상기 슬릿광의 길이방향으로 삽탈되는 것을 특징으로 하는 비전검사장치.
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