KR20230086426A - 다면 이미징 광학 장치 - Google Patents

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KR20230086426A KR1020210175039A KR20210175039A KR20230086426A KR 20230086426 A KR20230086426 A KR 20230086426A KR 1020210175039 A KR1020210175039 A KR 1020210175039A KR 20210175039 A KR20210175039 A KR 20210175039A KR 20230086426 A KR20230086426 A KR 20230086426A
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오혜진
전영세
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Abstract

다면 이미징 광학 장치는 복수의 촬영 광의 광경로 상에 배치되고, 상기 복수의 촬영 광을 투과시키고 조명광을 상기 복수의 촬영 광의 광경로와 동일한 광경로로 반사시켜 복수의 조명광을 형성하는 조명용 광학 소자, 상기 복수의 조명광이 서로 다른 방향으로 피검사체의 복수의 촬영 부분으로 입사되도록 반사시키고, 상기 복수의 조명광에 대응하여 상기 복수의 촬영 부분으로부터 진행하는 상기 복수의 촬영 광을 반사시키는 복수의 반사 미러, 및 상기 복수의 촬영 광을 동시에 수신하여 상기 피검사체의 복수의 촬영 부분에 대한 이미지를 획득하는 카메라부를 포함한다.

Description

다면 이미징 광학 장치{MULTI-WAY IMAGING OPTICAL DEVICE}
본 발명은 다면 이미징 광학 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 이미징 모듈로 피검사체의 여러 부분을 동시에 이미징할 수 있는 다면 이미징 광학 장치에 관한 것이다.
반도체, LED 또는 디스플레이와 같은 제품들은 기본 소재의 품질이 매우 중요하다. 예를 들어, 반도체의 기본 소재로 실리콘 웨이퍼(Silicon wafer), LED의 기본 소재로 사파이어 웨이퍼(Sapphire wafer), 디스플레이의 기본 소재로 유리기판(Glass substrate)이 사용되고 있다.
이러한 기본 소재에 대한 많은 품질 관리 부분 중에서 테두리(Edge) 부분의 불량은 공정이 진행되면서 불량을 발생시키는 진행성 불량의 원인이 된다. 따라서, 기본 소재의 테두리 검사가 중요하며 다양한 방법으로 테두리 검사가 진행되고 있다. 일 예로, 카메라와 렌즈를 포함한 이미징 모듈을 여러 개 사용하여 기본 소재의 테두리 부분의 여러 면의 영상을 획득하는 검사 방법이 있다. 이러한 검사 방법은 여러 개의 이미징 모듈을 사용함에 따라 검사 장치가 복잡해지고, 여러 개의 이미징 모듈에 의해 획득된 다수의 영상을 모아서 처리해야 되므로 비효율적인 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 하나의 이미징 모듈로 피검사체의 여러 부분을 한번에 이미징할 수 있는 다면 이미징 광학 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치는 복수의 촬영 광의 광경로 상에 배치되고, 상기 복수의 촬영 광을 투과시키고 조명광을 상기 복수의 촬영 광의 광경로와 동일한 광경로로 반사시켜 복수의 조명광을 형성하는 조명용 광학 소자, 상기 복수의 조명광이 서로 다른 방향으로 피검사체의 복수의 촬영 부분으로 입사되도록 반사시키고, 상기 복수의 조명광에 대응하여 상기 복수의 촬영 부분으로부터 진행하는 상기 복수의 촬영 광을 반사시키는 복수의 반사 미러, 및 상기 복수의 촬영 광을 동시에 수신하여 상기 피검사체의 복수의 촬영 부분에 대한 이미지를 획득하는 카메라부를 포함한다.
상기 다면 이미징 광학 장치는 상기 카메라부의 입사면 앞에 배치되어 상기 복수의 촬영 광을 상기 카메라부의 센서면에 결상시키는 이미지 렌즈부를 더 포함할 수 있다.
상기 조명용 광학 소자는 빔 스플리터 또는 하프 미러를 포함할 수 있다.
상기 다면 이미징 광학 장치는 상기 복수의 조명광의 광경로 상에 배치되어 상기 복수의 조명광 각각의 투과량을 조절하는 복수의 ND 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 다면 이미징 광학 장치는 상기 복수의 촬영 광의 광경로 상에 배치되어 상기 복수의 촬영 광의 광경로의 길이 차이를 보상하는 복수의 광경로 길이 조절 광학계를 더 포함할 수 있다.
상기 다면 이미징 광학 장치는 상기 피검사체의 제1 촬영 부분으로 진행하는 조명광의 제1 광경로 상에 배치되는 제1 편광 필터, 및 상기 제1 촬영 부분의 반대면인 제2 촬영 부분으로 진행하는 조명광의 제2 광경로 상에 배치되는 제2 편광 필터를 더 포함하고, 상기 제1 편광 필터의 편광축과 상기 제2 편광 필터의 편광축을 수직일 수 있다.
상기 피검사체의 복수의 촬영 부분은, 상기 피검사체의 테두리에서 상부면에 해당하는 제1 촬영 부분, 상기 피검사체의 테두리에서 하부면에 해당하는 제2 촬영 부분, 상기 피검사체의 테두리에서 상부면의 모서리에 해당하는 제3 촬영 부분, 및 상기 피검사체의 테두리에서 하부면의 모서리에 해당하는 제4 촬영 부분을 포함할 수 있다.
상기 제3 촬영 부분 및 상기 제4 촬영 부분은 상기 피검사체의 테두리에서 측면에 해당하는 부분을 포함할 수 있다.
상기 피검사체의 복수의 촬영 부분은, 상기 피검사체의 테두리에서 측면에 해당하는 제5 촬영 부분을 더 포함할 수 있다.
상기 피검사체의 복수의 촬영 부분은, 상기 피검사체의 테두리에서 상부면에 해당하는 제1 촬영 부분, 상기 피검사체의 테두리에서 하부면에 해당하는 제2 촬영 부분, 및 상기 피검사체의 테두리에서 측면에 해당하는 제3 촬영 부분을 포함할 수 있다.
상기 제1 촬영 부분은 상기 피검사체의 테두리에서 상부면의 모서리 일부를 포함하고, 상기 제2 촬영 부분은 상기 피검사체의 테두리에서 하부면의 모서리 일부를 포함하고, 상기 제3 촬영 부분은 상기 피검사체의 테두리에서 상부면의 모서리 일부와 하부면의 모서리 일부를 포함할 수 있다.
상기 피검사체의 복수의 촬영 부분은, 상기 피검사체의 테두리에서 상부면의 모서리에 해당하는 제1 촬영 부분, 상기 피검사체의 테두리에서 하부면의 모서리에 해당하는 제2 촬영 부분, 및 상기 피검사체의 테두리에서 측면에 해당하는 제3 촬영 부분을 포함할 수 있다.
상기 카메라부는 상기 복수의 촬영 부분에 대한 이미지를 라인 단위로 한번에 획득하는 라인 스캔 카메라를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치는 카메라부, 피검사체의 테두리에서 상부면의 모서리를 포함하는 제1 촬영 부분을 제1 광경로로 상기 카메라부에 비추는 제1 반사 미러, 및 상기 피검사체의 테두리에서 하부면의 모서리를 포함하는 제2 촬영 부분을 제2 광경로로 상기 카메라부에 비추는 제2 반사 미러를 포함하고, 상기 카메라부는 상기 제1 촬영 부분과 상기 제2 촬영 부분에 대한 이미지를 동시에 획득한다.
상기 카메라부는 상기 제1 촬영 부분 및 상기 제2 촬영 부분에 대한 이미지를 라인 단위로 한번에 획득하는 라인 스캔 카메라를 포함할 수 있다.
상기 다면 이미징 광학 장치는 상기 제1 광경로 및 상기 제2 광경로로 조명광을 반사시켜 복수의 조명광을 형성하는 조명용 광학 소자를 더 포함할 수 있다.
상기 조명용 광학 소자는 빔 스플리터 또는 하프 미러를 포함할 수 있다.
상기 다면 이미징 광학 장치는 상기 제1 광경로 및 상기 제2 광경로 상에 배치되어 상기 복수의 조명광 각각의 투과량을 조절하는 복수의 ND 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 다면 이미징 광학 장치는 상기 제1 광경로 및 상기 제2 광경로 상에 배치되어 광경로의 길이 차이를 보상하는 복수의 광경로 길이 조절 광학계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치는 하나의 이미징 모듈로 피검사체의 여러 부분을 한번에 이미징할 수 있고, 이에 따라 피검사체의 테두리 검사가 효율적으로 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치를 평면상에서 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치가 피검사체의 5 부분을 이미징하는 광경로를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치에 의해 획득된 피검사체의 5 부분의 이미지를 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치가 피검사체의 4 부분을 이미징하는 광경로를 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치에 의해 획득된 피검사체의 4 부분의 이미지를 나타내는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치를 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치가 피검사체의 3 부분을 이미징하는 광경로를 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치에 의해 획득된 피검사체의 3 부분의 이미지를 나타내는 예시도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치를 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치가 피검사체의 3 부분을 이미징하는 광경로를 나타내는 블록도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치에 의해 획득된 피검사체의 3 부분의 이미지를 나타내는 예시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
먼저, 도 1 내지 4를 참조하여 피검사체(200)의 테두리의 5 부분의 이미지를 획득할 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치를 나타내는 블록도이다. 도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치를 평면상에서 나타낸 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치가 피검사체의 5 부분을 이미징하는 광경로를 나타내는 블록도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치에 의해 획득된 피검사체의 5 부분의 이미지를 나타내는 예시도이다.
이하, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)에 평행한 면을 평면상이라 하고, 제1 방향(D1) 및 제3 방향(D3)에 평행한 면을 측면상이라 한다. 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)을 수직하고, 제3 방향(D3)은 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)에 평행한 면에 수직할 수 있다. 피검사체(200)는 실리콘 웨이퍼, 사파이어 웨이퍼, 유리기판, 플라스틱 기판 등을 포함할 수 있고, 불투명한 기판이거나 또는 투명한 기판일 수 있다. 평면상에서 피검사체(200)의 면적에 해당하는 평면이 보이고, 측면상에서 피검사체(200)의 두께에 해당하는 측면이 보일 수 있다.
도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치(10)는 카메라부(110), 이미징 렌즈부(120), 조명용 광학 소자(130), ND(Neutral Density) 필터부(140), 복수의 광경로 길이 조절 광학계(151, 152, 153, 154), 제1 편광 필터(161), 제2 편광 필터(162), 복수의 반사 미러(171, 172, 173, 174) 및 조명부(180)를 포함할 수 있다.
카메라부(110)는 특정 크기의 사각형 영역을 촬영하는 방식의 에어리어 스캔(area scan) 카메라, 라인 단위로 촬영하여 이미지를 붙이는 방식의 라인 스캔(Line Scan) 카메라 등을 포함할 수 있다.
이미지 렌즈부(120)는 촬영 광(110L)이 입사되는 카메라부(110)의 입사면 앞에 배치되고, 광경로가 서로 다른 복수의 촬영 광(110L)을 카메라부(110)의 센서면에 결상시킬 수 있다. 촬영 광(110L)은 피검사체(200)로부터 카메라부(110)로 진행하는 광을 의미한다. 다만, 이미지 획득 측면에서 촬영 부분을 지시하도록 복수의 촬영 광(110L)은 피검사체(200)를 향하는 방향으로도 화살표로 도시되어 있다.
카메라부(110)는 복수의 촬영 광(110L)을 동시에 수신하여 피검사체(200)의 복수의 촬영 부분에 대한 이미지를 한번에(동시에) 획득할 수 있다. 카메라부(110)가 라인 스캔 카메라를 포함하는 경우, 카메라(110)는 복수의 촬영 부분에 대한 이미지를 라인 단위로 한번에 획득할 수 있다.
도 1 내지 4의 실시예에서는 5개의 광경로로 진행하는 촬영 광(110L)에 의해 피검사체(200)의 5개의 촬영 부분(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)에 대한 이미지가 카메라부(110)에서 획득되는 경우를 예시하고 있다. 피검사체(200)의 5개의 촬영 부분(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)은 피검사체(200)의 테두리에 해당하는 부분일 수 있다. 제1 촬영 부분(200a)는 피검사체(200)의 테두리에서 상부면에 해당하는 부분일 수 있다. 제2 촬영 부분(200b)은 피검사체(200)의 테두리에서 하부면에 해당하는 부분일 수 있다. 제3 촬영 부분(200c)은 피검사체(200)의 테두리에서 상부면의 모서리에 해당하는 부분일 수 있다. 제4 촬영 부분(200d)은 피검사체(200)의 테두리에서 하부면의 모서리에 해당하는 부분일 수 있다. 제5 촬영 부분(200e)는 피검사체(200)의 테두리에서 측면에 해당하는 부분일 수 있다. 설명을 위하여, 도 3에서는 피검사체(200)의 5개의 촬영 부분(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)이 중첩하지 않고 나뉘어 있는 것으로 도시하였으나, 5개의 촬영 부분(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)은 반드시 중첩하지 않고 나뉘어 있는 것은 아니며 인접한 부분과 일부 중첩하여 일부를 공유할 수 있다.
이미지 렌즈부(120)는 복수의 렌즈(121, 122, 123, 124)를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈(121, 122, 123, 124)는 피검사체(200)의 복수의 부분에 대응하는 복수의 촬영 광(110L)을 카메라부(110)의 센서면에 결상하기 위한 것으로, 그 개수 및 구조는 실시예에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
조명용 광학 소자(130)는 복수의 촬영 광(110L)의 광경로 상에 배치되고, 복수의 촬영 광(110L)을 투과시키고 조명부(180)에서 방사되는 조명광(180L)을 복수의 촬영 광(110L)의 광경로과 동일한 광경로로 반사시킬 수 있다. 즉, 조명용 광학 소자(130)는 복수의 촬영 광(110L)의 광축과 동일한 광축을 갖는 복수의 동축 조명광을 형성할 수 있다. 조명용 광학 소자(130)에 의해 반사된 복수의 조명광(180L)은 피검사체(200)를 향해 진행될 수 있다. 조명용 광학 소자(130)는 빔 스플리터(Beam Splitter) 또는 하프 미러(Half Mirror)를 포함할 수 있다.
조명부(180)는 조명용 광학 소자(130)의 측면, 즉 복수의 촬영 광(110L)의 광경로의 측면에 배치될 수 있다. 조명부(180)는 조명광(180L)을 방사하는 광원(181)과 조명광(180L)을 조명용 광학 소자(130)에 입사시키는 조명 렌즈부(182)를 포함할 수 있다. 조명 렌즈부(182)는 광원(181)에서 방사된 조명광(180L)을 조명용 광학 소자(130)에 맞게 소정의 넓이로 확장시키는 빔익스팬더(Beam Expander)를 포함할 수 있다.
ND 필터부(140)는 조명용 광학 소자(130)에 의해 반사된 복수의 조명광(180L)의 광경로(복수의 촬영 광(110L)의 광경로) 상에 배치될 수 있다. ND 필터부(140)는 복수의 조명광(180L)이 피검사체(200)에 동일한 양으로 입사될 수 있도록 복수의 조명광(180L) 각각의 투과량을 조정하는 복수의 ND 필터(141, 142, 143, 144, 145)를 포함할 수 있다.
복수의 광경로 길이 조절 광학계(151, 152, 153, 154)는 복수의 촬영 광(110L)의 광경로 상에 배치되고, 복수의 촬영 광(110L)이 서로 다른 광경로로 진행함에 따른 광경로의 길이 차이를 보상할 수 있다. 복수의 광경로 길이 조절 광학계(151, 152, 153, 154)는 공기보다 굴절률이 높고 투명한 재질을 가질 수 있다.
예를 들어, 피검사체(200)의 제1 촬영 부분(200a)과 제2 촬영 부분(200b)으로부터 진행하는 촬영 광(110L)은 상대적으로 가장 긴 제1 광경로와 제2 광경로를 가지고, 피검사체(200)의 제3 촬영 부분(200c)과 제4 촬영 부분(200d)으로부터 진행하는 촬영 광(110L)은 중간 정도 길이의 제3 광경로와 제4 광경로를 가지며, 피검사체(200)의 제5 촬영 부분(200e)으로부터 진행하는 촬영 광(110L)은 상대적으로 가장 짧은 제5 광경로를 가지게 된다. 이러한 광경로의 길이 차이는 촬영된 이미지에서 촬영 부분(200a, 200b, 200c, 200d, 200e) 간의 결상 오차(초점이 달라짐)를 발생시킬 수 있다. 피검사체(200)의 제1 촬영 부분(200a)과 제2 촬영 부분(200b)으로부터 진행하는 2개의 촬영 광(110L)의 제1 광경로와 제2 광경로 상에는 상대적으로 길이가 긴 광경로 길이 조절 광학계(151, 152)가 배치되고, 피검사체(200)의 제3 촬영 부분(200c)과 제4 촬영 부분(200d)으로부터 진행하는 2개의 촬영 광(110L)의 제3 광경로와 제4 광경로 상에는 상대적으로 길이가 작은 광경로 길이 조절 광학계(153, 154)가 배치되고, 피검사체(200)의 제5 촬영 부분(200e)으로부터 진행하는 촬영 광(110L)의 제5 광경로 상에는 광경로 길이 조절 광학계가 배치되지 않도록 하여 복수의 촬영 광(110L)의 광경로의 길이 차이를 보상하여 촬영된 이미지에서 촬영 부분(200a, 200b, 200c, 200d, 200e) 간의 결상 오차를 제거하여 초점을 동일하게 할 수 있다.
복수의 반사 미러(171, 172, 173, 174)는 복수의 조명광(180L)이 서로 다른 방향으로 피검사체(200)의 복수의 촬영 부분(200a, 200b, 200c, 200d)으로 입사되도록 반사시키고, 복수의 조명광(180L)에 대응하여 복수의 촬영 부분(200a, 200b, 200c, 200d)으로부터 역방향으로 진행하는 복수의 촬영 광(110L)을 카메라부(110) 측으로 반사시키는 역할을 한다. 여기서, 제5 촬영 부분(200e)으로 진행하는 조명광(180L)과 제5 촬영 부분(200e)으로부터 역방향으로 진행하는 촬영 광(110L)의 광경로 상에는 반사 미러가 배치되지 않으며, 제5 촬영 부분(200e)으로 진행하는 조명광(180L)은 반사나 굴절 없이 바로 입사되고, 조명광(180L)에 대응하여 제5 촬영 부분(200e)으로부터 역방향으로 진행하는 촬영 광(110L)은 반사나 굴절 없이 진행할 수 있다.
더욱 상세하게, 제1 반사 미러(171)는 제1 광경로 상에 배치되어 피검사체(200)의 제1 촬영 부분(200a)으로 조명광(180L)을 입사시키고, 제1 촬영 부분(200a)으로부터의 촬영 광(110L)을 카메라부(110) 측으로 반사시켜 제1 촬영 부분(200a)의 이미지가 획득될 수 있도록 한다. 즉, 제1 반사 미러(171)는 제1 광경로로 조명광(180L)을 제1 촬영 부분(200a)에 비추고, 제1 촬영 부분(200a)을 제1 광경로로 카메라부(110)에 비출 수 있다.
제2 반사 미러(172)는 제2 광경로 상에 배치되어 피검사체(200)의 제2 촬영 부분(200b)으로 조명광(180L)을 입사시키고, 제2 촬영 부분(200b)으로부터의 촬영 광(110L)을 카메라부(110) 측으로 반사시켜 제2 촬영 부분(200b)의 이미지가 획득될 수 있도록 한다. 즉, 제2 반사 미러(172)는 제2 광경로로 조명광(180L)을 제2 촬영 부분(200b)에 비추고, 제2 촬영 부분(200b)을 제2 광경로로 카메라부(110)에 비출 수 있다.
제3 반사 미러(173)는 제3 광경로 상에 배치되어 피검사체(200)의 제3 촬영 부분(200c)으로 조명광(180L)을 입사시키고, 제3 촬영 부분(200c)으로부터의 촬영 광(110L)을 카메라부(110) 측으로 반사시켜 제3 촬영 부분(200c)의 이미지가 획득될 수 있도록 한다. 즉, 제3 반사 미러(173)는 제3 광경로로 조명광(180L)을 제3 촬영 부분(200c)에 비추고, 제3 촬영 부분(200c)을 제3 광경로로 카메라부(110)에 비출 수 있다.
제4 반사 미러(174)는 제4 광경로 상에 배치되어 피검사체(200)의 제4 촬영 부분(200d)으로 조명광(180L)을 입사시키고, 제4 촬영 부분(200d)으로부터의 촬영 광(110L)을 카메라부(110) 측으로 반사시켜 제4 촬영 부분(200d)의 이미지가 획득될 수 있도록 한다. 즉, 제4 반사 미러(174)는 제4 광경로로 조명광(180L)을 제4 촬영 부분(200d)에 비추고, 제4 촬영 부분(200d)을 제4 광경로로 카메라부(110)에 비출 수 있다.
제1 편광 필터(161)의 편광축과 제2 편광 필터(162)의 편광축은 수직하고, 제1 편광 필터(161)는 피검사체(200)의 제1 촬영 부분(200a)으로 진행하는 조명광(180L)의 제1 광경로 상에 배치되고, 제2 편광 필터(162)는 피검사체(200)의 제2 촬영 부분(200b)으로 진행하는 조명광(180L)의 제2 광경로 상에 배치될 수 있다. 피검사체(200)의 제1 촬영 부분(200a)의 반대면이 제2 촬영 부분(200b)이고, 제1 광경로와 제2 광경로는 서로 마주 보고 있으므로 반대면에서 입사되는 조명광(180L)에 의해 카메라부(110)에서 획득되는 이미지가 영향을 받을 수 있다. 하지만, 편광축이 서로 수직인 제1 편광 필터(161)와 제2 편광 필터(162)가 배치됨에 따라 이러한 영향이 제거될 수 있다. 만일, 피검사체(200)가 불투명한 기판인 경우 반대면에 입사되는 조명광(180L)에 의한 이미지의 영향이 거의 없을 수 있으므로, 제1 편광 필터(161) 및 제2 편광 필터(162)는 생략될 수도 있다.
다면 이미징 광학 장치(10)가 피검사체(200)의 테두리를 따라 제2 방향(D2)으로 이동하거나 피검사체(200)가 제2 방향(D2)으로 이동하고, 다면 이미징 광학 장치(10)가 피검사체(200)의 테두리에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 다면 이미징 광학 장치(10)는 피검사체(200)의 입체적인 테두리의 3면을 도 4에 예시한 바와 같이 제1 촬영 부분(200a), 제2 촬영 부분(200b), 제3 촬영 부분(200c), 제4 촬영 부분(200d) 및 제5 촬영 부분(200e)의 이미지를 포함하는 하나의 평면 이미지로 획득할 수 있다. 다면 이미징 광학 장치(10)는 피검사체(200)를 서로 다른 방향에서 바라보는 5 부분의 이미지를 한번에 획득할 수 있는 5면 이미징 장치라 할 수 있다.
이하, 도 5 내지 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치(10')에 대하여 설명한다. 도 1 내지 4를 참조하여 설명한 특징과 비교하여 중복되는 설명은 생략하고 차이점 위주로 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치를 나타내는 블록도이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치가 피검사체의 4 부분을 이미징하는 광경로를 나타내는 블록도이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치에 의해 획득된 피검사체의 4 부분의 이미지를 나타내는 예시도이다.
도 5 내지 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치(10')는 카메라부(110), 이미징 렌즈부(120), 조명용 광학 소자(130), ND 필터부(140), 복수의 광경로 길이 조절 광학계(151, 152, 153, 154), 제1 편광 필터(161), 제2 편광 필터(162), 복수의 반사 미러(171, 172, 173, 174) 및 조명부(180)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 4의 실시예와의 차이점으로, 제5 광경로가 생략되고, 카메라부(110)는 4개의 광경로로 진행하는 촬영 광(110L)에 의해 피검사체(200)의 4개의 촬영 부분(200a, 200b, 200c, 200d)에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 제5 광경로가 생략됨에 따라 ND 필터부(140)는 제1 내지 제4 광경로 상에 위치하는 복수의 ND 필터(141, 142, 143, 144)만을 포함하고, 제5 광경로에 해당하는 ND 필터(도 1의 145)는 생략될 수 있다.
피검사체(200)의 4개의 촬영 부분(200a, 200b, 200c, 200d)은 피검사체(200)의 테두리에 해당하는 부분일 수 있다. 제1 촬영 부분(200a)는 피검사체(200)의 테두리에서 상부면에 해당하는 부분일 수 있다. 제2 촬영 부분(200b)은 피검사체(200)의 테두리에서 하부면에 해당하는 부분일 수 있다. 제3 촬영 부분(200c)은 피검사체(200)의 테두리에서 상부면의 모서리에 해당하는 부분일 수 있다. 제4 촬영 부분(200d)은 피검사체(200)의 테두리에서 하부면의 모서리에 해당하는 부분일 수 있다. 제3 촬영 부분(200c)과 제4 촬영 부분(200d)이 피검사체(200)의 테두리의 측면에 해당하는 부분을 포함할 수 있다.
카메라부(110)는 제3 광경로 및 제4 광경로의 촬영 광(110L)으로부터 피검사체(200)의 테두리의 측면에 해당하는 부분을 포함한 제3 촬영 부분(200c) 및 제4 촬영 부분(200d)의 이미지를 획득할 수 있다.
다시 말해, 다면 이미징 광학 장치(10')는 피검사체(200)의 입체적인 테두리의 3면을 도 7에 예시한 바와 같이 제1 촬영 부분(200a), 제2 촬영 부분(200b), 제3 촬영 부분(200c) 및 제4 촬영 부분(200d)의 이미지를 포함하는 하나의 평면 이미지로 획득할 수 있다. 다면 이미징 광학 장치(10')는 피검사체(200)를 서로 다른 방향에서 바라보는 4 부분의 이미지를 한번에 획득할 수 있는 4면 이미징 장치라 할 수 있다.
이러한 차이점을 제외하고, 도 1 내지 4의 실시예의 특징은 도 5 내지 7의 실시예에 적용될 수 있으며, 중복되는 특징에 대한 설명은 생략한다.
이하, 도 8 내지 10을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치(10")에 대하여 설명한다. 도 1 내지 4를 참조하여 설명한 특징과 비교하여 중복되는 설명은 생략하고 차이점 위주로 설명한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치를 나타내는 블록도이다. 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치가 피검사체의 3 부분을 이미징하는 광경로를 나타내는 블록도이다. 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치에 의해 획득된 피검사체의 3 부분의 이미지를 나타내는 예시도이다.
도 8 내지 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치(10")는 카메라부(110), 이미징 렌즈부(120), 조명용 광학 소자(130), ND 필터부(140), 복수의 광경로 길이 조절 광학계(151, 152), 제1 편광 필터(161), 제2 편광 필터(162), 복수의 반사 미러(171, 172) 및 조명부(180)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 4의 실시예와의 차이점으로, 제3 광경로와 제4 광경로가 생략되고, 카메라부(110)는 3개의 광경로로 진행하는 촬영 광(110L)에 의해 피검사체(200)의 3개의 촬영 부분(200a, 200b, 200e)에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 제3 광경로와 제4 광경로가 생략됨에 따라, ND 필터부(140)는 제1, 제2 및 제5 광경로 상에 위치하는 복수의 ND 필터(141, 142, 145)만을 포함하고, 제3 및 제4 광경로에 해당하는 ND 필터(도 1의 143, 144)는 생략될 수 있다. 그리고, 제3 및 제4 광경로에 해당하는 광경로 길이 조절 광학계(도 1의 153, 154)와 반사 미러(도 1의 173, 174)는 생략될 수 있다.
피검사체(200)의 3개의 촬영 부분(200a, 200b, 200e)은 피검사체(200)의 테두리에 해당하는 부분일 수 있다. 제1 촬영 부분(200a)는 피검사체(200)의 테두리에서 상부면에 해당하는 부분으로 상부면의 모서리 일부를 포함할 수 있다. 제2 촬영 부분(200b)은 피검사체(200)의 테두리에서 하부면에 해당하는 부분으로 하부면의 모서리 일부를 포함할 수 있다. 제5 촬영 부분(200e)는 피검사체(200)의 테두리에서 측면에 해당하는 부분으로 상부면의 모서리 일부와 하부면의 모서리 일부를 포함할 수 있다.
카메라부(110)는 제1 광경로의 촬영 광(110L)으로부터 피검사체(200)의 테두리에서 상부면과 상부면의 모서리 일부를 포함한 제1 촬영 부분(200a)의 이미지를 획득하고, 제2 광경로의 촬영 광(110L)으로부터 피검사체(200)의 테두리에서 하부면과 하부면의 모서리 일부를 포함한 제2 촬영 부분(200b)의 이미지를 획득하고, 제5 광경로의 촬영 광(110L)으로부터 피검사체(200)의 테두리에서 측면과 상부면의 모서리 일부와 하부면의 모서리 일부를 포함한 제5 촬영 부분(200e)의 이미지를 획득할 수 있다.
다시 말해, 다면 이미징 광학 장치(10")는 피검사체(200)의 입체적인 테두리의 3면을 도 10에 예시한 바와 같이 제1 촬영 부분(200a), 제2 촬영 부분(200b) 및 제5 촬영 부분(200e)의 이미지를 포함하는 하나의 평면 이미지로 획득할 수 있다. 다면 이미징 광학 장치(10")는 피검사체(200)를 서로 다른 방향에서 바라보는 3 부분의 이미지를 한번에 획득할 수 있는 3면 이미징 장치라 할 수 있다.
이러한 차이점을 제외하고, 도 1 내지 4의 실시예의 특징은 도 8 내지 10의 실시예에 적용될 수 있으며, 중복되는 특징에 대한 설명은 생략한다.
이하, 도 11 내지 13을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치(10'")에 대하여 설명한다. 도 1 내지 4를 참조하여 설명한 특징과 비교하여 중복되는 설명은 생략하고 차이점 위주로 설명한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치를 나타내는 블록도이다. 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치가 피검사체의 3 부분을 이미징하는 광경로를 나타내는 블록도이다. 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치에 의해 획득된 피검사체의 3 부분의 이미지를 나타내는 예시도이다.
도 11 내지 13을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치(10'")는 카메라부(110), 이미징 렌즈부(120), 조명용 광학 소자(130), ND 필터부(140), 복수의 광경로 길이 조절 광학계(153, 154), 복수의 반사 미러(173, 174, 175, 176, 177, 178) 및 조명부(180)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 4의 실시예와의 차이점으로, 제1 광경로 및 제2 광경로가 생략되고, 촬영 광(110L)의 광축과 조명광(180L)의 광축이 서로 다르게 설계되고, 카메라부(110)는 제3, 제4 및 제5 광경로의 3개의 광경로로 진행하는 촬영 광(110L)에 의해 피검사체(200)의 3개의 촬영 부분(200c, 200d, 200e)에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 제1 광경로 및 제2 광경로가 생략되고 촬영 광(110L)의 광축과 조명광(180L)의 광축이 서로 다르게 설계됨에 따라, 제1 및 제2 광경로에 해당하는 광경로 길이 조절 광학계(도 1의 151, 152)와 반사 미러(도 1의 171, 172)는 생략되고 조명광(180L)을 피검사체(200)로 보내기 위한 복수의 반사 미러(175, 176, 177, 178)가 별도로 마련될 수 있다. 그리고 제3, 제4 및 제5 광경로 상에 위치하는 ND 필터(도 1의 143, 144, 145)는 생략되고, ND 필터부(140)는 별도로 마련된 복수의 반사 미러(175, 176, 177, 178)로 진행하는 조명광(180L)의 광경로 상에 위치하는 ND 필터(141, 142)를 포함할 수 있다. 조명광(180L)의 광경로는 제3, 제4 및 제5 광경로와 서로 마주하지 않도록 설계되므로, 제1 편광 필터(161) 및 제2 편광 필터(162)도 생략될 수 있다.
카메라부(110)는 제3 광경로, 제4 광경로 및 제5 광경로의 촬영 광(110L)으로부터 피검사체(200)의 테두리에서 상부면의 모서리에 해당하는 부분을 포함하는 제3 촬영 부분(200c), 피검사체(200)의 테두리에서 하부면의 모서리에 해당하는 부분을 포함하는 제4 촬영 부분(200d) 및 피검사체(200)의 테두리에서 측면에 해당하는 부분을 포함하는 제5 촬영 부분(200e)의 이미지를 획득할 수 있다.
다시 말해, 다면 이미징 광학 장치(10'")는 피검사체(200)의 입체적인 테두리의 3면을 도 13에 예시한 바와 같이 제3 촬영 부분(200c), 제4 촬영 부분(200d) 및 제5 촬영 부분(200e)의 이미지를 포함하는 하나의 평면 이미지로 획득할 수 있다. 다면 이미징 광학 장치(10'")는 피검사체(200)를 서로 다른 방향에서 바라보는 3 부분의 이미지를 한번에 획득할 수 있는 3면 이미징 장치라 할 수 있다.
이러한 차이점을 제외하고, 도 1 내지 4의 실시예의 특징은 도 11 내지 13의 실시예에 적용될 수 있으며, 중복되는 특징에 대한 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다면 이미징 광학 장치(10, 10', 10", 10'")는 피검사체(200)의 테두리의 3 이상의 촬영 부분에 대한 이미지를 한번에 획득할 수 있다. 다만, 이미지를 획득하기 위한 광경로의 수는 제한되지 않으며, 다면 이미징 광학 장치(10, 10', 10", 10'")는 필요에 따라 광경로의 수를 더욱 증가시켜 피검사체(200)의 6 이상의 촬영 부분에 대한 이미지를 한번에 획득할 수 있도록 설계될 수도 있고, 또는 광경로의 수를 2개로 줄여서 피검사체(200)의 2개의 촬영 부분에 대한 이미지를 한번에 획득할 수 있도록 설계될 수도 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10, 10', 10", 10'": 다면 이미징 광학 장치
110: 카메라부
110L: 촬영 광
120: 이미지 렌즈부
121, 122, 123, 124: 렌즈
130: 조명용 광학 소자
140: ND 필터부
141, 142, 143, 144, 145: ND 필터
151, 152, 153, 154: 광경로 길이 조절 광학계
161: 제1 편광 필터
162: 제2 편광 필터
171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178: 반사 미러
180: 조명부
180L: 조명광
181: 광원
182: 조명 렌즈부
200: 피검사체
200a: 제1 촬영 부분
200b: 제2 촬영 부분
200c: 제3 촬영 부분
200d: 제4 촬영 부분
200e: 제5 촬영 부분

Claims (19)

  1. 복수의 촬영 광의 광경로 상에 배치되고, 상기 복수의 촬영 광을 투과시키고 조명광을 상기 복수의 촬영 광의 광경로와 동일한 광경로로 반사시켜 복수의 조명광을 형성하는 조명용 광학 소자;
    상기 복수의 조명광이 서로 다른 방향으로 피검사체의 복수의 촬영 부분으로 입사되도록 반사시키고, 상기 복수의 조명광에 대응하여 상기 복수의 촬영 부분으로부터 진행하는 상기 복수의 촬영 광을 반사시키는 복수의 반사 미러; 및
    상기 복수의 촬영 광을 동시에 수신하여 상기 피검사체의 복수의 촬영 부분에 대한 이미지를 획득하는 카메라부를 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 카메라부의 입사면 앞에 배치되어 상기 복수의 촬영 광을 상기 카메라부의 센서면에 결상시키는 이미지 렌즈부를 더 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 조명용 광학 소자는 빔 스플리터 또는 하프 미러를 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 조명광의 광경로 상에 배치되어 상기 복수의 조명광 각각의 투과량을 조절하는 복수의 ND 필터를 더 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 촬영 광의 광경로 상에 배치되어 상기 복수의 촬영 광의 광경로의 길이 차이를 보상하는 복수의 광경로 길이 조절 광학계를 더 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 피검사체의 제1 촬영 부분으로 진행하는 조명광의 제1 광경로 상에 배치되는 제1 편광 필터; 및
    상기 제1 촬영 부분의 반대면인 제2 촬영 부분으로 진행하는 조명광의 제2 광경로 상에 배치되는 제2 편광 필터를 더 포함하고,
    상기 제1 편광 필터의 편광축과 상기 제2 편광 필터의 편광축을 수직인 다면 이미징 광학 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 피검사체의 복수의 촬영 부분은,
    상기 피검사체의 테두리에서 상부면에 해당하는 제1 촬영 부분;
    상기 피검사체의 테두리에서 하부면에 해당하는 제2 촬영 부분;
    상기 피검사체의 테두리에서 상부면의 모서리에 해당하는 제3 촬영 부분; 및
    상기 피검사체의 테두리에서 하부면의 모서리에 해당하는 제4 촬영 부분을 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제3 촬영 부분 및 상기 제4 촬영 부분은 상기 피검사체의 테두리에서 측면에 해당하는 부분을 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 피검사체의 복수의 촬영 부분은,
    상기 피검사체의 테두리에서 측면에 해당하는 제5 촬영 부분을 더 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 피검사체의 복수의 촬영 부분은,
    상기 피검사체의 테두리에서 상부면에 해당하는 제1 촬영 부분;
    상기 피검사체의 테두리에서 하부면에 해당하는 제2 촬영 부분; 및
    상기 피검사체의 테두리에서 측면에 해당하는 제3 촬영 부분을 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 촬영 부분은 상기 피검사체의 테두리에서 상부면의 모서리 일부를 포함하고,
    상기 제2 촬영 부분은 상기 피검사체의 테두리에서 하부면의 모서리 일부를 포함하고,
    상기 제3 촬영 부분은 상기 피검사체의 테두리에서 상부면의 모서리 일부와 하부면의 모서리 일부를 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 피검사체의 복수의 촬영 부분은,
    상기 피검사체의 테두리에서 상부면의 모서리에 해당하는 제1 촬영 부분;
    상기 피검사체의 테두리에서 하부면의 모서리에 해당하는 제2 촬영 부분; 및
    상기 피검사체의 테두리에서 측면에 해당하는 제3 촬영 부분을 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 카메라부는 상기 복수의 촬영 부분에 대한 이미지를 라인 단위로 한번에 획득하는 라인 스캔 카메라를 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
  14. 카메라부;
    피검사체의 테두리에서 상부면의 모서리를 포함하는 제1 촬영 부분을 제1 광경로로 상기 카메라부에 비추는 제1 반사 미러; 및
    상기 피검사체의 테두리에서 하부면의 모서리를 포함하는 제2 촬영 부분을 제2 광경로로 상기 카메라부에 비추는 제2 반사 미러를 포함하고,
    상기 카메라부는 상기 제1 촬영 부분과 상기 제2 촬영 부분에 대한 이미지를 동시에 획득하는 다면 이미징 광학 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 카메라부는 상기 제1 촬영 부분 및 상기 제2 촬영 부분에 대한 이미지를 라인 단위로 한번에 획득하는 라인 스캔 카메라를 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 광경로 및 상기 제2 광경로로 조명광을 반사시켜 복수의 조명광을 형성하는 조명용 광학 소자를 더 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 조명용 광학 소자는 빔 스플리터 또는 하프 미러를 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 광경로 및 상기 제2 광경로 상에 배치되어 상기 복수의 조명광 각각의 투과량을 조절하는 복수의 ND 필터를 더 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 광경로 및 상기 제2 광경로 상에 배치되어 광경로의 길이 차이를 보상하는 복수의 광경로 길이 조절 광학계를 더 포함하는 다면 이미징 광학 장치.
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