KR20210031310A - High precision 3D measurement device and method thereof - Google Patents

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KR20210031310A
KR20210031310A KR1020190113096A KR20190113096A KR20210031310A KR 20210031310 A KR20210031310 A KR 20210031310A KR 1020190113096 A KR1020190113096 A KR 1020190113096A KR 20190113096 A KR20190113096 A KR 20190113096A KR 20210031310 A KR20210031310 A KR 20210031310A
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이병귀
김형문
남궁복
김정수
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주식회사 필옵틱스
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Abstract

According to one aspect of the present invention, provided is a high-resolution three-dimensional inspection apparatus with improved focal point depth. The high-resolution three-dimensional inspection apparatus includes: a phase generation part (10) for providing a first pattern (P1) to a measurement object (O) in a first direction (X) parallel with an upper side of the measurement object (O); an optical path conversion part (20) changing the first pattern (P1) provided from the phase generation part (10) to an optical path in a second direction (Y) vertical to the measurement object (O), and leading a second pattern (P2) deformed as the first pattern (P1) is reflected from the measurement object (O), to proceed in a third direction (-Y) vertical to the upper side of the measurement object (O); and an image input part (30) for inputting an image of the second pattern (P2) having penetrated the optical path conversion part (20) by being reflected from the measurement object (O). Therefore, the present invention is capable of enabling precise high-resolution three-dimensional shape measurements.

Description

촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치 및 그 방법{High precision 3D measurement device and method thereof}High-resolution 3D inspection device and method thereof through improvement of depth of focus TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

본 발명은 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3차원의 형상을 측정함에 있어서 측정 대상물의 3차원 측정을 위한 이미지 처리과정에서 이미지 처리를 위한 촛점 심도 현상으로 인하여 발생되는 왜곡 현상을 방지함으로써 고해상도도로 디스플레이 패널 등에 대하여 그 평탄도와 관련된 3차원 형상을 정밀하게 측정할 수 있는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a high-resolution three-dimensional inspection apparatus by improving the depth of focus, and more particularly, in measuring a three-dimensional shape, in the image processing process for three-dimensional measurement of a measurement object, a depth of focus phenomenon for image processing is used. The present invention relates to a high-resolution three-dimensional inspection apparatus through improvement of a depth of focus that can accurately measure a three-dimensional shape related to a flatness of a display panel or the like at a high resolution by preventing the resulting distortion.

3차원 형상 측정의 방법으로 널리 사용되는 방법으로서 모아레 무늬를 측정물체에 투영하고 이를 카메라와 같은 영상장치를 이용하여 왜곡전후의 이미지를 해석함으로써 모아레 무늬의 변화량을 계산하여 물체의 형상을 구현하는 방법이 있다. 이러한 방법은 모아레 무늬를 발생하기 위하여 프로젝션 렌즈가 필요하며, 반사된 이미지의 해상도가 높지 않기 때문에 형상 구현의 정밀도가 낮은 문제점이 있다.A method widely used as a method of measuring a three-dimensional shape. A method of projecting a moiré pattern onto an object to be measured and analyzing the image before and after distortion using an imaging device such as a camera to calculate the amount of change in the moire pattern to implement the shape of the object There is this. This method requires a projection lens to generate a moiré pattern, and since the resolution of the reflected image is not high, there is a problem in that the precision of shape realization is low.

한편, 공개특허공보 제10-2018-0122434호는 도 1에 도시된 바와 같이, 광대역 광원(19)의 광학적 파장들이 색 측정 범위를 정의하는 서로 다른 축상 거리들에서 초점잡히도록 허용하는 색 렌즈(13) 및 복수의 광학적 측정 채널들(24)을 가지는 공초점 장치를 이용하여 3차원 구조들(11)을 포함하는 웨이퍼와 같은 물체(10)의 표면을 검사하기 위한 방법에 관한 것으로서, 공초점 구성에 있어서 상기 광학적 측정 채널들(24)의 적어도 일부에 의해 수집되는 광의 전체 스펙트럼에 걸친 전체 세기를 측정하는 것에 의해 상기 물체(10) 상의 복수의 측정 지점들(15)에서 상기 색 측정 범위 안에서 상기 물체(10)의 인터페이스 상에서 실제로 초점잡히는 광의 세기에 대응하는 세기 정보를 획득하는 단계를 포함하는 과정으로 이루어져 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 1, Korean Patent Publication No. 10-2018-0122434 discloses a color lens that allows optical wavelengths of the broadband light source 19 to be focused at different axial distances defining a color measurement range. 13) and a confocal apparatus having a plurality of optical measurement channels 24, and a method for inspecting the surface of an object 10 such as a wafer including three-dimensional structures 11, wherein the confocal Within the color measurement range at a plurality of measurement points (15) on the object (10) by measuring the total intensity over the entire spectrum of light collected by at least some of the optical measurement channels (24) in configuration. It consists of a process including acquiring intensity information corresponding to the intensity of light that is actually focused on the interface of the object 10.

이러한 기술에 의할 경우 복수의 파장을 가진 스펙트럼을 이용하여 3차원 형상을 획득하도록 하고 있으나 색 렌즈를 통과한 복수개의 파장들은 서로 다른 색수차를 가짐으로써 정밀한 3차원 형상을 획득할 수 없는 문제점이 있다.In the case of such a technique, a three-dimensional shape is obtained using a spectrum having a plurality of wavelengths, but there is a problem that a precise three-dimensional shape cannot be obtained because the plurality of wavelengths that have passed through the color lens have different chromatic aberrations. .

한편, 종래 단일의 파장을 이용한 3차원 형상의 측정시에 대상물체의 표면에 대하여 경사지게 입사되어 반사된 반사광을 영상입력장치를 통하여 입력받으며, 이 때 입력되는 패턴을 분석함으로써 3차원 형상을 측정하는 기술이 제안되고 있다.Meanwhile, when measuring a three-dimensional shape using a single wavelength, the reflected light incident on the surface of the target object and reflected through the image input device is input through an image input device, and the three-dimensional shape is measured by analyzing the input pattern. Technology is being proposed.

그러나 이러한 기술에 의할 경우 대상물체에 대하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 경사지게 입사되어야 하는 특성상 영상입력장치와 디스플레이의 배치에 제한이 있으며, 이로 인하여 이미지 정보의 왜곡과 반사율의 차이로 인하여 광도, 촛점 심도의 불균형이 발생되어 정밀한 3차원 형상을 얻는데 한계가 있다.However, in the case of such a technique, as shown in FIG. 2, as shown in FIG. 2, there is a limitation in the arrangement of the image input device and the display due to the nature of the oblique incidence. However, there is a limit to obtaining a precise three-dimensional shape due to an imbalance in the depth of focus.

따라서 이러한 문제점을 해결할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a need to develop a technology capable of solving these problems.

따라서 본 발명의 목적은 영상입력장치와 디스플레이의 배치에 제한을 받지 않음으로써 검사 영역을 확장할 수 있을 뿐만 아니라, 측정 대상물에 대하여 발생될 수 있는 촛점 심도의 불균형을 해소하여 정밀한 고해상도도의 3차원 형상 측정이 가능한 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to expand the inspection area by not being limited by the arrangement of the image input device and the display, as well as to eliminate the imbalance in the depth of focus that may occur with respect to the measurement object, thereby providing a precise, high-resolution three-dimensional image. It is to provide a high-resolution 3D inspection device by improving the depth of focus that can measure shape.

본 발명의 일면에 의하면, 측정대상물(O)에 대하여 제1 패턴(P1)을 측정대상물(O)의 상면에 평행한 제1 방향(X)으로 제공하기 위한 위상 발생부(10); 위상 발생부(10)로부터 제공되는 제1 패턴(P1)을 측정대상물(O)에 대하여 수직한 제2 방향(Y)으로 광경로를 변경하며, 측정대상물(O)로부터 제1 패턴(P1)이 반사되어 변형된 제2 패턴(P2)을 측정대상물(O)의 상면에 수직한 제3 방향(-Y)으로 진행하도록 하기 위한 광경로 변환부(20); 및 측정대상물(O)로부터 반사되어 광경로 변환부(20)를 투과한 제2 패턴(P2)의 영상이 입력되도록 하기 위한 영상 입력부(30)를 포함하는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a phase generator 10 for providing a first pattern P1 with respect to the measurement object O in a first direction X parallel to the upper surface of the measurement object O; Changes the optical path of the first pattern P1 provided from the phase generator 10 in a second direction Y perpendicular to the measurement object O, and the first pattern P1 from the measurement object O An optical path conversion unit 20 configured to advance the reflected and deformed second pattern P2 in a third direction (-Y) perpendicular to the upper surface of the measurement object O; And an image input unit 30 for inputting an image of the second pattern P2 reflected from the measurement object O and transmitted through the optical path conversion unit 20. The device is provided.

여기서, 위상 발생부(10)에 의하여 제공되는 제1 패턴(P1)에 대하여 영상 입력부(30)에 의하여 입력되는 제2 패턴(P2)을 비교 연산하여 측정대상물(O)의 3차원 형상을 연산하기 위한 비교 연산부(40)를 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, the 3D shape of the measurement object O is calculated by comparing and calculating the second pattern P2 input by the image input unit 30 with respect to the first pattern P1 provided by the phase generator 10. It is preferable to further include a comparison operation unit 40 for doing so.

또한, 비교 연산부(40)에 의하여 연산된 3차원 형상의 데이터를 출력하기 위한 데이터 출력부(50)를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to further include a data output unit 50 for outputting data of a three-dimensional shape calculated by the comparison operation unit 40.

또한, 위상 발생부(10)는 측정대상물(O)의 상면에 평행한 제1 방향(X)으로 정현파의 무늬를 가진 위상이 발생되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the phase generator 10 generates a phase having a sinusoidal pattern in a first direction X parallel to the upper surface of the measurement object O.

또한, 위상 발생부(10)는 측정대상물(O)의 상면에 대하여 평행한 방향으로 배치되어 정현파의 무늬로 이루어진 제1 패턴(P1)을 측정대상물(O)의 상면인 표면에 대하여 평행하게 출력하도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the phase generator 10 is arranged in a direction parallel to the upper surface of the measurement object O and outputs the first pattern P1 made of a sine wave pattern parallel to the surface, which is the upper surface of the measurement object O. It is desirable to do it.

또한, 광경로 변환부(20)는 위상 발생부(10)로부터 측정대상물(O)의 상면에 평행한 제1 방향(X)으로 출력된 정현파의 무늬로 이루어진 제1 패턴(P1)에 대하여 측정대상물(O)에 수직한 제2 방향(Y)으로 광경로를 변경하도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the optical path conversion unit 20 measures the first pattern P1 consisting of a sine wave pattern output from the phase generator 10 in the first direction X parallel to the upper surface of the measurement object O. It is preferable to change the optical path in the second direction Y perpendicular to the object O.

또한, 광경로 변환부(20)는 측정대상물(O)로부터 제1 패턴(P1)이 반사되어 변형된 제2 패턴(P2)을 측정대상물(O)의 상면에 수직한 제3 방향(-Y)으로 진행하도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the optical path converting unit 20 reflects the first pattern P1 from the measurement object O, thereby converting the deformed second pattern P2 into a third direction (-Y) perpendicular to the upper surface of the measurement object O. It is desirable to proceed to ).

또한, 광경로 변환부(20)는 영상 입력부(30)의 아래에서 위상 발생부(10)와 영상 입력부(30)의 교차점에 구비되는 것이 바람직하다.In addition, the optical path conversion unit 20 is preferably provided at an intersection of the phase generator 10 and the image input unit 30 under the image input unit 30.

또한, 광경로 변환부(20)는 반투명의 미러소자가 위상 발생부(10)와 측정대상물(O)의 상면에 대하여 45°로 경사지게 영상 입력부(30)의 아래에서 위상 발생부(10)와 영상 입력부(30)의 교차점에 구비되는 것이 바람직하다.In addition, the optical path conversion unit 20 includes the phase generating unit 10 and the translucent mirror element under the image input unit 30 so as to be inclined at 45° with respect to the phase generating unit 10 and the upper surface of the measurement object O. It is preferable that it is provided at the intersection of the image input unit 30.

또한, 광경로 변환부(20)는 큐브형 광분할 소자로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the optical path conversion unit 20 is made of a cube-shaped optical splitting element.

또한, 광경로 변환부(20)는 펠리클 소자를 가지는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the optical path conversion unit 20 has a pellicle element.

또한, 영상 입력부(30)는 텔레센트릭 렌즈를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the image input unit 30 includes a telecentric lens.

한편, 본 발명의 다른 일면에 의하면, 위상 발생부(10)에 의하여 측정대상물(O)에 대하여 제1 패턴(P1)을 측정대상물(O)의 상면에 평행한 제1 방향(X)으로 제공하는 제1 단계; 광경로 변환부(20)에 의하여 위상 발생부(10)로부터 제공되는 제1 패턴(P1)을 측정대상물(O)에 대하여 수직한 제2 방향(Y)으로 광경로를 변경하는 제2 단계; 측정대상물(O)로부터 제1 패턴(P1)이 반사되어 변형된 제2 패턴(P2)을 측정대상물(O)의 상면에 수직한 제3 방향(-Y)으로 진행하도록 하는 제3 단계; 및 측정대상물(O)로부터 반사되어 광경로 변환부(20)를 투과한 제2 패턴(P2)의 영상이 영상 입력부(30)로 입력되도록 하는 제4 단계를 포함하는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사방법이 제공된다.Meanwhile, according to another aspect of the present invention, the phase generator 10 provides the first pattern P1 with respect to the measurement object O in a first direction X parallel to the upper surface of the measurement object O. The first step; A second step of changing the optical path of the first pattern P1 provided from the phase generator 10 by the optical path conversion unit 20 in a second direction Y perpendicular to the measurement object O; A third step of allowing the second pattern P2, which is deformed by reflecting the first pattern P1 from the measurement object O, to proceed in a third direction (-Y) perpendicular to the upper surface of the measurement object O; And a fourth step of allowing the image of the second pattern P2 reflected from the measurement object O and transmitted through the optical path conversion unit 20 to be input to the image input unit 30. A three-dimensional inspection method is provided.

따라서 본 발명에 의하면, 영상입력장치와 디스플레이의 배치에 제한을 받지 않음으로써 검사 영역을 확장할 수 있을 뿐만 아니라, 측정 대상물에 대하여 발생될 수 있는 촛점 심도의 불균형을 해소하여 정밀한 고해상도도의 3차원 형상 측정이 가능하다.Accordingly, according to the present invention, not only can the inspection area be expanded by not being restricted by the arrangement of the image input device and the display, but also the imbalance in the depth of focus that may occur with respect to the measurement object is eliminated, thereby providing a precise, high-resolution three-dimensional image. Shape measurement is possible.

도 1은 공개특허공보 제10-2018-0122434호에 따른 3차원 형상측정 장치의 개요도이다.
도 2는 모아레를 이용한 3차원 검사 방법을 나타낸 개요도이다.
도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치의 요부에 대한 개략적인 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치의 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치에 있어서 위상 발생기로부터 출광된 이미지 광원이 동축으로 대상 물체에 대하여 입출광하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 5a는 측정 대상물체의 표면에 대한 CCD 영상 촬영 이미지이다.
도 5b는 도 5a의 측정 영역에 있어서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치에 의하여 분석된 3차원 이미지와 그 치수를 나타낸다.1 is a schematic diagram of a three-dimensional shape measuring apparatus according to Korean Patent Application Publication No. 10-2018-0122434.
2 is a schematic diagram showing a three-dimensional inspection method using moire.
3A is a schematic schematic diagram of a main part of a high-resolution 3D inspection apparatus by improving a depth of focus according to a preferred embodiment of the present invention.
3B is a schematic block diagram of a high-resolution 3D inspection apparatus by improving a depth of focus according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram showing a process in which an image light source emitted from a phase generator coaxially enters and exits a target object in a high-resolution 3D inspection apparatus with improved depth of focus according to a preferred embodiment of the present invention.
5A is a CCD imaging image of the surface of an object to be measured.
5B shows a 3D image and its dimensions analyzed by a high resolution 3D inspection apparatus by improving a depth of focus according to a preferred embodiment of the present invention in the measurement area of FIG. 5A.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a detailed description will be given of a high-resolution three-dimensional inspection apparatus by improving a depth of focus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치의 개략적인 개략도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치에 있어서 위상 발생기로부터 출광된 이미지 광원이 동축으로 대상 물체에 대하여 입출광하는 과정을 나타낸 개략도이다.3 is a schematic schematic diagram of a high-resolution 3D inspection apparatus through improvement of a depth of focus according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a high resolution 3D inspection apparatus through improvement of a depth of focus according to a preferred embodiment of the present invention. Is a schematic diagram showing a process in which the image light source emitted from the phase generator enters and exits the target object in a coaxial manner.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치에 의하면, 측정대상물(O)에 대하여 일정한 패턴을 가진 위상으로 이루어진 제1 패턴(P1)을 측정대상물(O)의 상면에 평행한 제1 방향(X)제공하기 위한 위상 발생부(10), 위상 발생부(10)로부터 제공되는 제1 패턴(P1)을 측정대상물(O)에 대하여 수직한 제2 방향(Y)으로 광경로를 변경하며 측정대상물(O)로부터 제1 패턴(P1)이 반사되어 변형된 제2 패턴(P2)을 측정대상물(O)의 상면에 수직한 제3 방향(-Y)으로 진행하도록 하기 위한 광경로 변환부(20), 측정대상물(O)로부터 반사되어 광경로 변환부(20)를 투과한 제2 패턴(P2)의 영상이 입력되도록 하기 위한 영상 입력부(30), 위상 발생부(10)에 의하여 제공되는 제1 패턴(P1)에 대하여 영상 입력부(30)에 의하여 입력되는 제2 패턴(P2)을 비교 연산하여 측정대상물(O)의 3차원 형상을 연산하기 위한 비교 연산부(40), 및 비교 연산부(40)에 의하여 연산된 3차원 형상의 데이터를 출력하기 위한 데이터 출력부(50)로 이루어진다.As shown in FIGS. 3 and 4, according to a high-resolution 3D inspection apparatus through improvement of a depth of focus according to a preferred embodiment of the present invention, a first pattern consisting of a phase having a constant pattern with respect to the measurement object O The phase generator 10 for providing (P1) in a first direction X parallel to the upper surface of the measurement object O, and the first pattern P1 provided from the phase generator 10 to the measurement object O ), the light path is changed in the second direction (Y) perpendicular to the object (O), and the second pattern (P2) is reflected from the object (O) and the deformed second pattern (P2) is perpendicular to the upper surface of the object (O). The image of the second pattern P2 reflected from the optical path converting unit 20 to proceed in one third direction (-Y) and transmitted through the optical path converting unit 20 by being reflected from the measurement object O is input. The measurement object (O) by comparing and calculating the second pattern (P2) input by the image input unit (30) with respect to the first pattern (P1) provided by the image input unit 30 and the phase generation unit 10 for A comparison operation unit 40 for calculating the three-dimensional shape of and a data output unit 50 for outputting data of a three-dimensional shape calculated by the comparison operation unit 40.

위상 발생부(10)는 측정대상물(O)의 상면에 평행한 제1 방향(X)으로 정현파의 무늬를 가진 위상이 발생되도록 한다. 이와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치에 의하면, 위상 발생부(10)는 측정대상물(O)의 상면에 대하여 평행한 방향으로 배치되어 정현파의 무늬로 이루어진 제1 패턴(P1)을 측정대상물(O)의 상면인 표면에 대하여 평행하게 출력하도록 한다.The phase generator 10 generates a phase having a sinusoidal pattern in a first direction X parallel to the upper surface of the measurement object O. As described above, according to the high-resolution 3D inspection apparatus through the improvement of the depth of focus according to the preferred embodiment of the present invention, the phase generator 10 is arranged in a direction parallel to the upper surface of the measurement object O to form a sine wave pattern. The formed first pattern P1 is output in parallel with the upper surface of the measurement object O.

광경로 변환부(20)는 위상 발생부(10)로부터 측정대상물(O)의 상면에 평행한 제1 방향(X)으로 출력된 정현파의 무늬로 이루어진 제1 패턴(P1)에 대하여 측정대상물(O)에 수직한 제2 방향(Y)으로 광경로를 변경하도록 한다. 한편, 광경로 변환부(20)는 측정대상물(O)로부터 제1 패턴(P1)이 반사되어 변형된 제2 패턴(P2)을 측정대상물(O)의 상면에 수직한 제3 방향(-Y)으로 진행하도록 한다.The optical path conversion unit 20 includes the measurement object (P1) with respect to the first pattern (P1) consisting of a pattern of a sine wave output in a first direction (X) parallel to the upper surface of the measurement object (O) from the phase generator (10). Change the optical path in the second direction (Y) perpendicular to O). On the other hand, the optical path conversion unit 20 reflects the first pattern P1 from the measurement object O, and thus the deformed second pattern P2, in a third direction (-Y) perpendicular to the upper surface of the measurement object O. ).

이 때, 광경로 변환부(20)는 전술한 바와 같이 정현파의 무늬로 이루어진 제1 패턴(P1)이 초기에 측정대상물(O)의 상면에 평행하게 출력된 후에 측정대상물(O)에 대하여 수직으로 입사된 상태에서 변형된 제2 패턴(P2)이 측정대상물(O)의 상면에 수직한 제3 방향(-Y)으로 반사되도록 함으로써, 측정대상물(O)에 대하여 촛점심도의 불균형이 제거되어 상의 퍼짐현상으로 인한 측정의 한계를 상당히 극복할 수 있다.At this time, as described above, the optical path conversion unit 20 outputs the first pattern P1 made of a sine wave pattern in parallel to the upper surface of the measurement object O, and then perpendicular to the measurement object O. The second pattern (P2) deformed in the state of being incident to the object (O) is reflected in the third direction (-Y) perpendicular to the upper surface of the object (O), thereby removing the imbalance in the depth of focus with respect to the object (O). The limitations of measurement due to the spreading phenomenon of the image can be overcome considerably.

전술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치에 의하면, 광경로 변환부(20)가 위상 발생부(10)에 대하여 대향되도록 구비된 상태에서 영상 입력부(30)가 측정대상물(O)의 수직 위치 상에 구비됨으로써 촛점심도의 불균형을 해소하여 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 측정대상물(O)의 측정 영역 범위를 확대하여 효율적으로 검사를 진행할 수 있다.As described above, according to the high-resolution 3D inspection apparatus through the improvement of the depth of focus according to the preferred embodiment of the present invention, the image input unit in a state in which the optical path conversion unit 20 is provided so as to face the phase generation unit 10. As 30 is provided on the vertical position of the object to be measured (O), it is possible to improve the accuracy of measurement by solving the imbalance in the depth of focus, as well as to expand the measurement area range of the object to be measured (O) to efficiently conduct the inspection. I can.

광경로 변환부(20)는 큐브형 광분할 소자로 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferable that the optical path conversion unit 20 is made of a cube-type optical splitting element.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치에 의하면, 광경로 변환부(20)가 큐브형 광분할 소자로 이루어짐으로써, 내진동과 내충격력이 보다 향상될 수 있다.According to the high-resolution 3D inspection apparatus through the improvement of the depth of focus according to the preferred embodiment of the present invention, the optical path conversion unit 20 is made of a cube-shaped optical splitting element, so that vibration resistance and impact resistance can be further improved. .

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치에 의하면, 광경로 변환부(20)는 펠리클 소자를 가지는 것이 바람직하다.On the other hand, according to the high-resolution 3D inspection apparatus through the improvement of the depth of focus according to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the optical path conversion unit 20 has a pellicle element.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치에 의하면, 광경로 변환부(20)는 펠리클 소자를 구비함으로써 광학면에서 발생되는 이중반사가 제거되어 측정 노이즈를 감소시켜 보다 정확한 측정이 이루어지도록 할 수 있다.According to a high-resolution three-dimensional inspection apparatus by improving depth of focus according to a preferred embodiment of the present invention, the optical path conversion unit 20 includes a pellicle element to eliminate double reflections generated from the optical surface to reduce measurement noise. More accurate measurements can be made.

한편, 본 발명의 변형예에 의하면, 광경로 변환부(20)는 반투명의 미러소자가 위상 발생부(10)와 측정대상물(O)의 상면에 대하여 45°로 경사지게 영상 입력부(30)의 아래에서 위상 발생부(10)와 영상 입력부(30)의 교차점에 구비된다.On the other hand, according to a modified example of the present invention, the light path conversion unit 20 includes a translucent mirror element below the image input unit 30 inclined at 45° with respect to the phase generator 10 and the upper surface of the measurement object O. Is provided at the intersection of the phase generator 10 and the image input unit 30.

한편, 본 발명의 또 다른 변형예에 의하면, 광경로 변환부(20)는 삼각 프리즘의 소자의 일면이 위상 발생부(10)와 측정대상물(O)의 상면에 대하여 45°로 경사지게 영상 입력부(30)의 아래에서 위상 발생부(10)와 영상 입력부(30)의 교차점에 구비된다.On the other hand, according to another modified example of the present invention, the optical path conversion unit 20 is an image input unit ( It is provided at the intersection of the phase generator 10 and the image input unit 30 below 30).

영상 입력부(30)는 측정대상물(O)로부터 반사되어 정현파의 무늬가 변형되어 광경로 변환부(20)를 투과한 제2 패턴(P2)이 입력된다.The image input unit 30 is reflected from the measurement object O, the pattern of the sine wave is deformed, and the second pattern P2 transmitted through the optical path conversion unit 20 is input.

영상 입력부(30)는 텔레센트릭 렌즈를 구비하는 것이 보다 바람직하다. It is more preferable that the image input unit 30 includes a telecentric lens.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치에 의하면 영상 입력부(30)에 텔레센트릭 렌즈가 구비됨으로써 측정되는 면적의 광도가 균일하게 되어 정확한 측정도를 향상시킬 수 있다. 또한, 렌즈의 발산각이 작기 때문에 패턴 제너레이터의 소형화가 가능하여 전체 시스템을 컴팩트하게 할 수 있다.According to the high-resolution 3D inspection apparatus through the improvement of the depth of focus according to a preferred embodiment of the present invention, since the telecentric lens is provided in the image input unit 30, the luminous intensity of the measured area becomes uniform, so that accurate measurement can be improved. have. In addition, since the divergence angle of the lens is small, the pattern generator can be miniaturized, and the entire system can be made compact.

비교 연산부(40)는 위상 발생부(10)에 의하여 제공되는 제1 패턴(P1)에 대하여 영상 입력부(30)에 의하여 입력되는 제2 패턴(P2)을 비교 연산하여 측정대상물(O)의 3차원 형상을 연산한다.The comparison operation unit 40 compares and calculates the second pattern P2 input by the image input unit 30 with respect to the first pattern P1 provided by the phase generation unit 10 to obtain 3 of the measurement object O. Compute the dimensional shape.

도 5a와 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치에 의하면, 종래와 달리 촛점 심도의 불균형을 해소하여 보다 향상된 3차원 형상의 데이터를 획득할 수 있다.As shown in FIGS. 5A and 5B, according to the high-resolution 3D inspection apparatus through the improvement of the depth of focus according to the preferred embodiment of the present invention, unlike the prior art, the data of a more improved 3D shape by solving the imbalance of the depth of focus. Can be obtained.

10: 위상 발생부
20: 광경로 변환부
30: 영상 입력부
40: 비교 연산부
50: 데이터 출력부10: phase generator
20: light path conversion unit
30: video input unit
40: comparison operation unit
50: data output

Claims (14)

측정대상물(O)에 대하여 제1 패턴(P1)을 측정대상물(O)의 상면에 평행한 제1 방향(X)으로 제공하기 위한 위상 발생부(10);
위상 발생부(10)로부터 제공되는 제1 패턴(P1)을 측정대상물(O)에 대하여 수직한 제2 방향(Y)으로 광경로를 변경하며, 측정대상물(O)로부터 제1 패턴(P1)이 반사되어 변형된 제2 패턴(P2)을 측정대상물(O)의 상면에 수직한 제3 방향(-Y)으로 진행하도록 하기 위한 광경로 변환부(20); 및
측정대상물(O)로부터 반사되어 광경로 변환부(20)를 투과한 제2 패턴(P2)의 영상이 입력되도록 하기 위한 영상 입력부(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치.A phase generator 10 for providing the first pattern P1 with respect to the measurement object O in a first direction X parallel to the upper surface of the measurement object O;
Changes the optical path of the first pattern P1 provided from the phase generator 10 in a second direction Y perpendicular to the measurement object O, and the first pattern P1 from the measurement object O An optical path conversion unit 20 configured to advance the reflected and deformed second pattern P2 in a third direction (-Y) perpendicular to the upper surface of the measurement object O; And
It includes an image input unit 30 for inputting an image of the second pattern P2 reflected from the measurement object O and transmitted through the optical path conversion unit 20. 3D inspection device. 제1항에 있어서, 위상 발생부(10)에 의하여 제공되는 제1 패턴(P1)에 대하여 영상 입력부(30)에 의하여 입력되는 제2 패턴(P2)을 비교 연산하여 측정대상물(O)의 3차원 형상을 연산하기 위한 비교 연산부(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치.According to claim 1, 3 of the measurement object (O) by comparing and calculating the second pattern (P2) input by the image input unit (30) with respect to the first pattern (P1) provided by the phase generator (10). A high-resolution three-dimensional inspection apparatus through improvement of a depth of focus, characterized in that it further comprises a comparison operation unit (40) for calculating the dimensional shape. 제2항에 있어서, 비교 연산부(40)에 의하여 연산된 3차원 형상의 데이터를 출력하기 위한 데이터 출력부(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치.The high-resolution 3D inspection apparatus according to claim 2, further comprising a data output unit (50) for outputting data of a 3D shape calculated by the comparison operation unit (40). 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 위상 발생부(10)는 측정대상물(O)의 상면에 평행한 제1 방향(X)으로 정현파의 무늬를 가진 위상이 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치.The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the phase generator (10) generates a phase with a sine wave pattern in a first direction (X) parallel to the upper surface of the measurement object (O). High-resolution 3D inspection device by improving the depth of focus. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 위상 발생부(10)는 측정대상물(O)의 상면에 대하여 평행한 방향으로 배치되어 정현파의 무늬로 이루어진 제1 패턴(P1)을 측정대상물(O)의 상면인 표면에 대하여 평행하게 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치.The measurement object according to any one of claims 1 to 3, wherein the phase generator (10) is arranged in a direction parallel to the upper surface of the object (O) to measure the first pattern (P1) consisting of a sine wave pattern. High-resolution three-dimensional inspection device through the improvement of the depth of focus, characterized in that parallel output with respect to the upper surface of (O). 제5항에 있어서, 광경로 변환부(20)는 위상 발생부(10)로부터 측정대상물(O)의 상면에 평행한 제1 방향(X)으로 출력된 정현파의 무늬로 이루어진 제1 패턴(P1)에 대하여 측정대상물(O)에 수직한 제2 방향(Y)으로 광경로를 변경하도록 하는 것을 특징으로 하는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치.The method of claim 5, wherein the optical path conversion unit 20 comprises a first pattern P1 composed of a pattern of a sine wave output from the phase generator 10 in a first direction X parallel to the upper surface of the measurement object O. ), the optical path is changed in a second direction (Y) perpendicular to the measurement object (O). 제6항에 있어서, 광경로 변환부(20)는 측정대상물(O)로부터 제1 패턴(P1)이 반사되어 변형된 제2 패턴(P2)을 측정대상물(O)의 상면에 수직한 제3 방향(-Y)으로 진행하도록 하는 것을 특징으로 하는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치.The method of claim 6, wherein the optical path converting unit 20 applies the deformed second pattern P2 by reflecting the first pattern P1 from the measurement object O to a third perpendicular to the upper surface of the measurement object O. High-resolution three-dimensional inspection device through the improvement of the depth of focus, characterized in that to proceed in the direction (-Y). 제7항에 있어서, 광경로 변환부(20)는 영상 입력부(30)의 아래에서 위상 발생부(10)와 영상 입력부(30)의 교차점에 구비되는 것을 특징으로 하는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치.The method of claim 7, wherein the optical path conversion unit 20 is provided at the intersection of the phase generator 10 and the image input unit 30 under the image input unit 30. 3D inspection device. 제8항에 있어서, 광경로 변환부(20)는 반투명의 미러소자가 위상 발생부(10)와 측정대상물(O)의 상면에 대하여 45°로 경사지게 영상 입력부(30)의 아래에서 위상 발생부(10)와 영상 입력부(30)의 교차점에 구비되는 것을 특징으로 하는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치.The method of claim 8, wherein the optical path conversion unit 20 includes a phase generation unit under the image input unit 30 so that the translucent mirror element is inclined at 45° with respect to the phase generation unit 10 and the top surface of the measurement object O. (10) A high-resolution three-dimensional inspection device through the improvement of the depth of focus, characterized in that provided at the intersection of the image input unit (30). 제8항에 있어서, 광경로 변환부(20)는 큐브형 광분할 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치.The high-resolution 3D inspection apparatus according to claim 8, wherein the optical path conversion unit (20) is made of a cube-type optical splitting element. 제8항에 있어서, 광경로 변환부(20)는 펠리클 소자를 가지는 것을 특징으로 하는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치.[10] The three-dimensional inspection apparatus of claim 8, wherein the optical path conversion unit (20) has a pellicle element. 제8항에 있어서, 영상 입력부(30)는 텔레센트릭 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사장치.The high-resolution 3D inspection apparatus according to claim 8, wherein the image input unit (30) includes a telecentric lens. 위상 발생부(10)에 의하여 측정대상물(O)에 대하여 제1 패턴(P1)을 측정대상물(O)의 상면에 평행한 제1 방향(X)으로 제공하는 제1 단계;
광경로 변환부(20)에 의하여 위상 발생부(10)로부터 제공되는 제1 패턴(P1)을 측정대상물(O)에 대하여 수직한 제2 방향(Y)으로 광경로를 변경하는 제2 단계;
측정대상물(O)로부터 제1 패턴(P1)이 반사되어 변형된 제2 패턴(P2)을 측정대상물(O)의 상면에 수직한 제3 방향(-Y)으로 진행하도록 하는 제3 단계; 및
측정대상물(O)로부터 반사되어 광경로 변환부(20)를 투과한 제2 패턴(P2)의 영상이 영상 입력부(30)로 입력되도록 하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사방법.A first step of providing the first pattern P1 with respect to the measurement object O in a first direction X parallel to the upper surface of the measurement object O by the phase generator 10;
A second step of changing the optical path of the first pattern P1 provided from the phase generator 10 by the optical path conversion unit 20 in a second direction Y perpendicular to the measurement object O;
A third step of allowing the second pattern P2, which is deformed by reflecting the first pattern P1 from the measurement object O, to proceed in a third direction (-Y) perpendicular to the upper surface of the measurement object O; And
And a fourth step of allowing the image of the second pattern P2 reflected from the measurement object O and transmitted through the optical path conversion unit 20 to be input to the image input unit 30. High resolution 3D inspection method through. 제13항에 있어서, 위상 발생부(10)에 의하여 제공되는 제1 패턴(P1)에 대하여 영상 입력부(30)에 의하여 입력되는 제2 패턴(P2)을 비교 연산하여 측정대상물(O)의 3차원 형상을 연산하기 위한 비교 연산부(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촛점심도 개선을 통한 고해상도의 3차원 검사방법.The method of claim 13, wherein the first pattern (P1) provided by the phase generator (10) is compared with the second pattern (P2) input by the image input unit (30) to calculate 3 of the measurement object (O). 3D inspection method of high resolution through the improvement of the depth of focus, characterized in that it further comprises a comparison operation unit 40 for calculating the dimensional shape.
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