KR20230091087A - 적어도 2개의 뷰에서 객체를 이미징하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 2개의 뷰에서 객체를 이미지화 하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 이 장치 및 방법은 예를 들어 로봇을 학습시키거나 모니터링하기 위해 또는 핸들링 시스템을 모니터링하기 위해 또는 보다 일반적으로 분석 또는 모니터링 프로세스를 위해 객체의 이미지화를 필요로 하는 장치와 함께 사용될 수 있다.
상기 장치는 적어도 하나의 이미징 광학 요소 및 적어도 하나의 반사 요소를 포함하고, 적어도 2개의 상이한 뷰에서 객체를 동시에 이미지화할 수 있으며, 반사 요소는 적어도 부분적으로 이미징 광학 요소의 객체 공간 내에 배열되되, 이미징 광학 요소의 광축은 객체의 제1 뷰와 연관되고, 반사 요소는 제1 뷰와 상이한 객체의 제2 뷰를 이미지화하도록 작동할 수 있다.

Description

적어도 2개의 뷰에서 객체를 이미징하기 위한 장치 및 방법

본 발명은 적어도 2개의 뷰(view)에서 객체를 이미징하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 이 장치 및 방법은 예를 들어 티치-인 또는 로봇 제어 또는 핸들링 시스템 제어에 사용될 수 있거나 보다 일반적으로는 분석 또는 모니터링을 위해 객체의 이미지가 필요한 장치와 함께 사용될 수 있다.

오늘날, 장비 또는 기계를 제어하거나 모니터하기 위해 객체를 이미징하는 장치 및 방법이 다양한 방식으로 사용된다. 여기에는 예를 들어 기판, 특히 웨이퍼, 마스크 또는 평면 패널 디스플레이를 처리하는 것과 같은 반도체 산업의 장비도 포함된다. 여기에서, 로봇과 같은 다양한 핸들링 시스템이 사용되며, 이들은 기판을 파지하고 배치하기 위한 엔드 이펙터로 알려진 것을 포함하고, 이들은 처리 대상 기판을 하나의 처리 스테이션에서 다른 처리 스테이션으로 이동시키는 데 사용된다. 이러한 로봇은 일반적으로 엔드 이펙터를 여러 공간 방향으로 이동하며 특정 장비에 대해 로봇을 교육하기 의해 즉 적어도 하나의 궤도 및/또는 이동 곡선의 적어도 하나의 타겟 위치를 정장하는 것이 종종 필요하다.

"티치-인(teach-in)"으로도 알려진 이러한 조정 절차에서, 로봇은 이동 시퀀스를 학습하고 및/또는 이동 시퀀스에 대해 기계적으로 조정되며, 그런 다음 장비 작동 중에 수행하게 된다. 티치-인은 특히 기판이 로봇에 의해 배치될 목표 위치를 티칭하는 것을 포함한다. 많은 로봇의 경우, 모터 축에 전원이 공급되는 동안 티치-인이 수동으로 수행된다. 티치-인이 또한 시스템에 제공된 장비의 다른 구성요소 또는 부분을 고려한다는 것이 이해될 것이다.

티치-인 프로세스는 작업자의 시각적 제어로 수행될 수 있으며, 이동 곡선 또는 궤적은 특히 방사형 및 세타 이동과 같은 여러 개의 작은 개별 단계에 의해 수행된다. 이는 매우 복잡하고 오류가 발생하기 쉬우며 시스템에 심각한 손상을 일으킬 수 있기 때문에, 티치-인 프로세스의 광학 모니터링이 점점 더 많이 사용되고 있으며, 이를 위해 기판 및/또는 엔드 이펙터의 이미지 및 다른 객체의 이미지도 캡처하는 카메라가 사용된다. 예를 들어 이러한 방식으로 로봇을 감독하기 위해 광학 모니터링을 사용하여 작업 중에 장비를 모니터링할 수도 있다.

따라서, 그러한 광학 모니터링은 로봇의 티치-인, 로봇 또는 장비의 모니터링, 예를 들어 기판의 유형, 존재("매핑"), 위치 및/또는 방향과 같은 기판 식별, 기판 및/또는 다른 객체의 위치나 기판 및/또는 다른 객체까지의 거리 측정을 위해 적어도 하나의 카메라를 사용하는 것을 기반으로 한다. 먼저 이미지 또는 비디오를 캡처한 다음 수동 평가 또는 이미지 처리에 의한 평가 또는 신경망을 사용한 다른 평가가 수행된다.

예를 들어, 본 출원인의 문헌 EP 3 648 150 A1 또는 EP 3 648 152 A1은 웨이퍼 또는 마스크 또는 평면 패널 디스플레이를 이동하기 위한 로봇을 교시 또는 제어하는 방법으로, 객체 특히 마스크(레티클), 웨이퍼 또는 평면 패널 디스플레이와 같은 기판을 식별하기 위해 카메라 및 규칙 기반 이미지 처리를 사용하는 방법을 개시하고 있다.

또한, 문헌 DE 10 2020 112 146.6 또는 DE 10 2020 112 149.0은 카메라를 사용하여, 웨이퍼 또는 마스크 또는 평판 디스플레이를 이동시키기 위한 로봇을 교시 또는 제어하는 방법을 개시한다. 그러나 규칙 기반 이미지 처리 대신에 또는 이에 추가로, 인공 신경망이 개체, 특히 마스크, 웨이퍼 또는 평면 패널 디스플레이와 같은 기판을 식별하는 데 사용된다.

이 모든 방법의 공통점은 이미지를 캡처하고 캡처된 이미지를 디지털 이미지 데이터로 변환한 다음 표시, 처리 또는 평가할 수 있는 하나 이상의 카메라가 필요하다는 것이다.

이러한 목적으로 사용되는 카메라는 일반적으로 카메라의 이미징 평면에서 객체를 충분히 선명하게 이미징할 수 있다. 이 이미징 평면은 일반적으로 카메라의 광축에 수직으로 놓여 있다.

이를 통해 이 뷰(view) 또는 이미징 평면의 방향 내에 있는 객체 또는 그 일부 또는 기하학적 속성(예컨대, 객체의 에지)을 이미지화하거나, 이 평면 내에서 위치 또는 기준점까지의 거리를 감지하거나 측정할 수 있다.

그러나, 이 이미징 평면 또는 이 뷰로부터 객체의 이미지 정보를 얻을 뿐만 아니라, 이 이미징 평면 또는 이 뷰 외부에 있는 객체에 대한 추가 정보를 얻는 것이 종종 바람직하다. 여기에는 예를 들어 이미징 평면에 있지 않거나 다른 뷰에서만 볼 수 있는 개체의 영역 또는 부분이 포함된다. 예를 들어, 이미지 평면에 있지 않은 기하학적 특성을 이미지화하거나 이미지 평면에 있지 않은 기준점까지의 위치 또는 거리를 식별하거나 측정하는 것이 종종 요망된다.

삼각 측량 방법을 통해, 이미지 평면에 위치하는 알려진 크기의 객체와 관련하여 이러한 정보를 얻을 수 있다. 그러나 이 간접 방법은 복잡하며 정확성이 떨어질 수 있다.

또는, 소위 3D 카메라, 즉 2차원 영역에서 작동하는 일반 아날로그 또는 디지털 카메라와 달리 예를 들어 객체의 그레이스케일 또는 색상 값을 나타내며, 그런 다음 이 정보를 기반으로 원하는 이미지 정보를 산출할 수 있는 카메라 시스템을 사용할 수 있다.

소위 스테레오 카메라의 사용도 생각할 수 있다. 이 경우 동시에 두 대의 카메라를 사용하여 피사체를 촬영하며, 카메라 렌즈들 사이의 거리는 사람 눈의 거리에 대응할 수 있다. 그런 다음 획득한 이미지 쌍을 컴퓨터 지원 방식으로 처리하여 이러한 방식으로 객체의 거리 또는 객체들 사이의 거리를 측정할 수 있다.

요약하면, 이러한 방법들은 모두 사용하는 데 시간이 많이 걸리고, 예를 들어 특히 복잡한 카메라가 사용되는 경우 또는 복수의 카메라를 제공하거나 사용해야 하는 경우 종종 비용이 많이 든다.

또한 3D 카메라는 중요할 수 있는 가능한 뷰, 예를 들어 객체의 후방 뷰 또는 가려진 뷰, 즉 카메라 반대쪽을 향하는 객체 측면의 객체 영역 또는 더 일반적으로 카메라의 객체 공간에 있지 않은 뷰를 이미지화할 수 없다.

따라서, 원하는 것은 위에서 언급한 결점 없이 높은 정밀도로 객체를 이미징하는 방법을 갖는 것이다.

보다 구체적으로, 객체를 이미징하는 중에, 객체의 하나의 뷰를 캡처하고 분석할 뿐만 아니라, 카메라의 객체 공간에 있지 않은 뷰, 예를 들어 객체의 후면 또는 가려진 뷰도 갭처하고 분석하는 것이 바람직할 수 있다.

또한 간단하고 비용 효율적인 카메라, 바람직하게는 하나의 카메라, 바람직하게는 2차원 영역에서 작동하는 하나의 카메라를 사용할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명자들은 이 과제를 해결했다.

이 과제는 적어도 2개의 상이한 뷰에서 객체를 동시에 이미지화하기 위한 독립항 중 어느 하나에 따른 장치 및 방법에 의해 놀라울 정도로 간단한 방식으로 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시형태 및 개량은 각각의 종속항으로부터 명백할 것이다.

따라서, 본 발명의 주제는 적어도 2개의 상이한 뷰에서 또는 적어도 2개의 상이한 뷰에 의해 객체를 동시에 이미징하기 위한 장치로, 상기 장치는,

적어도 하나의 이미징 광학 요소, 및

적어도 하나의 반사 요소를 포함하고,

반사 요소는 이미징 광학 요소의 객체 공간 내에 적어도 부분적으로 배열되고, 이미징 광학 요소의 광축은 객체의 제1 뷰와 관련되며,

반사 요소는 상기 제1 뷰와 상이한 객체의 제2 뷰를 이미지화하도록 작동 가능한 장치를 포괄한다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 본 발명은 또한 적어도 2개의 상이한 뷰에서 객체를 동시에 이미징하기 위한 방법을 포함하며, 이를 위해 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 장치가 사용된다.

본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법은 기계, 장비, 처리 기계, 반도체 산업 시스템 또는 반도체 산업 기계에 또는 이들과 함께 사용하기에 특히 적합하다.

여기에는 예를 들어 반도체 산업에서 또는 반도체 산업과 관련하여 기판을 처리하는 데 적합한 기계, 장비 또는 시스템이 포함된다. 예를 들어, 기판 처리 기계, 리소그래피 공정 기계, 검사 기계, 측정 기계, 보관 기계, 운송 기계, 기판 생산 기계, 또는 기타 방식으로 기판에 측정을 수행하는 기계가 여기에 포함된다. 특히 평면 패널 산업으로 알려진 것에 사용되는 기계도 여기에 포함된다.

본 발명의 추가 측면은 태양광 전지 또는 태양광 패널에 관한 것이며, 이 경우 기계, 장비 또는 시스템은 유사하게 태양광 산업에서 사용하도록 의도될 수 있다.

따라서, 기계(machine)는 예를 들어 반도체 산업에서 사용될 수 있는 로봇을 포함할 수 있다. 본 맥락에서, 장비(equipment)는 기계, 예를 들어 로봇을 포함하는 프로세싱 스테이션을 포함할 수 있는 더 복잡한 유닛을 의미하는 것으로 이해된다. 마지막으로 본 맥락에서 시스템(system)은 장비를 포함할 수 있는 훨씬 더 복잡한 개체를 의미하는 것으로 이해된다. 본 발명의 장치와 협력하거나 장치와 상호작용하는 모든 장치, 기계 및 장비를 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

본 맥락에서, 객체(object)는 일반적으로 기판과 같은 적어도 하나의 아이템 또는 바디를 지칭할 뿐만 아니라, 객체의 일부, 예를 들어 장치, 기계, 장비 또는 시스템의 일부로서 구성요소 또는 컴포넌트를 지칭한다.

예를 들어, 객체는 또한 기판용 지지체, 로봇, 엔드 이펙터, 엔드 이펙터 포크, 기타 그리퍼, 기판용 스테이지같은 운송 유닛, 기판용 척, 기판 회전 또는 정렬용 유닛, 기판, 로드 포트, 진공 챔버, 록, 처리 기계로 또는 처리 기계로부터 기판을 이송하는 데 사용될 수 있는 것과 같은 운송 컨테이너 또는 그 부품과 같은 보조 구성 요소를 포함하는 처리 기계의 기타 모든 구성 요소를 가리킬 수도 있다.

객체라는 용어가 현재 문맥에서 사용되는 한, 이는 또한 복수의 객체 또는 아이템, 또는 객체 또는 아이템의 일부를 포함할 것이다. 예를 들어 웨이퍼와 같은 기판 또는 그리핑 장치 또는 엔드 이펙터의 일부를 가리킬 수 있다. 거리 측정의 경우, 예를 들어 적어도 두 개의 객체를 이미지화하는 것이 유용할 수 있다.

엔드 이펙터는 기판을 잡거나 파지거나 픽업하도록 설계된 로봇 상의 또는 로봇의 구성요소를 말한다. 일반적으로 엔드 이펙터는 이러한 목적으로 로봇의 팔에 장착된다. 경우에 따라 엔드 이펙터 자체를 이 문맥에서 암 또는 그리퍼 또는 그리핑 장치라고 한다.

기판(substrate)이라는 용어는 본 문맥에서 반도체 산업 또는 평면 패널 산업에서 사용되는 아이템을 의미하는 것으로 이해된다. 이들은 예를 들어 웨이퍼, 예를 들어 포토리소그래피 공정용 마스크, 또는 다른 평면 패널 디스플레이, 또는 다른 태양 전지 또는 태양 전지 패널을 포함한다. 이러한 기판은 추가 부분, 애드온 구조물 또는 기타 구성요소, 예를 들어 마스크의 경우 펠리클, 기계 셋업 또는 보정을 위한 측정 셋업과 같은 애드온 구조물 또는 기계 검사 또는 반도체 산업에서 필요로 하는 다른 목적을 위한 부분을 포함할 수 있다.

기판은 또한 캐리어 상에 예를 들어 호일 상에 배열되거나, 기판은 프레임에 프레임에 클램핑되거나 또는 예를 들어 금속 또는 세라믹 지지체와 같은 지지체 상에 배치될 수 있으며, 전술한 요소들과 함께 기계에서 사용, 처리 또는 이동될 수 있다.

기판들은 또한 서로의 위에 직접 적층될 수 있는데, 예를 들어 서로 기능적으로 연결된 웨이퍼들이 서로의 위에 놓일 수 있다. 기판은 또한 멀티 파트로 존재할 수 있으며, 예를 들어 웨이퍼는 일반적으로 반도체 산업의 특정 프로세스 단계에서 섹션으로 절단되며, 이러한 섹션은 캐리어에 부착될 수 있다.

따라서, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 본 발명에 따른 장치를 포함하며, 바람직하게는 반도체 산업에서 사용하기 위한 전술한 바와 같은 기계, 장비 또는 시스템을 포함한다.

본 발명의 장치가 위에서 언급한 기계, 장비 또는 시스템에서 또는 이와 함께 사용될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 오히려 적은 노력으로 시간을 절약하고 비용 효율적인 방식으로 객체를 이미지화하고, 객체를 적어도 2개의 다른 뷰에서 캡처하는 것이 요구되는 경우, 다른 기계, 장비 또는 시스템도 생각할 수 있다. 이러한 기계, 장비 또는 시스템은 또한 본 발명에 따른 장치의 이점으로부터 이익을 얻을 수 있다.

본 발명의 의미에서, 장치가 작동하는 동안, 특히 이미지를 캡처하는 중에 객체가 이미징 광학 요소의 객체 공간에 적어도 부분적으로 위치되어 캡처될 수 있도록 하는 것이 유리하다. 시야(field of view) 또는 이미지 영역(image area)으로도 알려진 이미징 광학 요소의 객체 공간은, 이미징 광학 요소에 의해 이미징될 수 있는 모든 객체 또는 객체 점(point)의 세트를 말한다.

이미징 평면(imaging plane)이라는 용어는 카메라와 같은 이미징 광학 요소의 시야 또는 객체 공간의 특정 영역을 의미한다. 여기서, 이미징 평면은 객체가 충분히 선명하게 이미징될 수 있는 이미징 광학 요소의 객체 공간 내의 영역을 가리킨다. 본 문맥에서 충분히 선명하다는 것은 선예도(sharpness)가 분석 또는 평가에 충분하다는 것을 의미한다.

예를 들어 카메라에서 이미지나 비디오로 읽을 수 있다. 여기서, 이미징 광학 요소의 광축은 이미징 광학 요소의 뷰잉 방향(viewing direction)을 정의한다. 이미징 평면은 일반적으로 광축에 수직이다. 본 발명의 맥락에서, 이미징 광학 요소의 객체 공간은 또한 객체의 제1 뷰를 지칭하거나 그와 연관된다.

본 발명에 따르면, 적어도 이미지가 캡처될 때, 반사 요소가 이미징 광학 요소의 객체 공간에 적어도 부분적으로 위치되는 것이 고려된다. 반사 요소는 바람직하게는 객체 및/또는 다른 객체들의 또 다른 제2 뷰가 반사 요소에 의해 이미지화될 수 있는 방식으로 구성되고 배열된다. 객체의 이 제2 뷰는 바람직하게는 제1 뷰와 다르므로, 객체의 2개의 다른 뷰가 작동 중에 동시에 이미지화될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 이미징 광학 요소의 객체 공간 내에 다양한 이미징 평면을 갖는 객체 공간이 형성되도록, 이미징 광학 요소의 이미징 평면 또는 객체 공간의 일부를 다른 방향으로 편향시키는 반사 요소, 예를 들어 거울을 제공하는 것이 의도된다. 예를 들어 광축에 수직인 하나의 평면만 이미지화하는 단일 2차원 카메라만 있으면, 놀랍게도 추가 이미지 평면을 쉽게 추가할 수 있다.

이러한 방식으로, 장치는 예를 들어 2차원 영역에서 작동하고 그에 따라 객체의 2차원 이미지를 생성하는 단 하나의 이미징 광학 요소를 사용함으로써 특히 간단하고 비용 효율적인 방식으로 제조될 수 있다. 여기서 2차원 이미징 광학 요소(two-dimensional imaging optical element)라 함은 예컨대 카메라로, 2차원 이미지 센서를 갖거나 2차원 좌표계에서 상점(image point)을 생성하는 이미징 광학 요소를 말한다. 각 픽셀들은 그레이 값, RGB 값 또는 적외선 값 또는 기타 값을 포함할 수 있지만, 예를 들어 이미징 광학 요소에 대한 픽셀의 거리에 대한 추가 정보는 포함하지 않는다.

이미징 광학 요소 또는 캡처링 요소는 이미지를 캡처하고 저장하며 추가 처리를 위해 디지털 신호, 특히 디지털 이미지 데이터 또는 이미지 정보로 변환하는 데 적합한 장치 또는 기기를 말한다. 따라서, 캡처링 요소는 카메라, 바람직하게는 2D 카메라 또는 2차원 카메라, 비디오 카메라 또는 이미지 센서를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 2차원 캡처링 영역에서 작동하는 단일 이미징 광학 요소로 충분하다. 이것은 이미 이미징 평면의 방향 내에서, 즉 광학 축을 따르는 뷰잉 방향에서 객체 에지와 같은 부분 또는 기하학적 속성을 이미지화하거나 또는 제2 이미징 평면이 또한 이미지화 될 때 기준점까지의 거리나 위치를 동시에 캡처하거나 측정할 수 있게 한다.

이는 캡처링 요소의 이미징 평면에 위치하지 않는 객체 또는 객체의 기하학적 특성을 이미징하거나 또는 객체의 단일 뷰만으로는 결정할 수 없는 기준점까지의 거리 또는 위치를 감지하거나 측정하는 비용 효율적이고 간단한 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 반사 요소는 캡처링 요소의 광학 축의 배향에 의해 정의되는 제1 뷰에 추가 뷰잉 방향, 따라서 추가의 제2 광학 축으로 언급되기도 하는 제2 뷰를 추가하는 데 효과적이다. 본 맥락에서, 이미징 광학 요소의 광축 및 제2 광축은 또한 제1 및 제2 뷰잉 축(viewing axis)으로 지칭된다. 2개의 뷰잉 축 또는 뷰들은 예를 들어 서로 직교할 수 있다. 그러나, 이미징 광학 요소와 반사 요소의 서로에 대한 다양한 정렬 및 배열이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 의미 내에서, 적어도 2개의 뷰잉 축은 서로 평행하게, 바람직하게는 서로에 대해 측방향으로 오프셋 되거나 서로가 각도를 이루며 놓일 수 있다. 그러나 이 경우 2개의 뷰잉 축은 일반적으로 서로 동축이 아닌데, 그 이유는 두 개의 서로 다른 뷰를 표시할 수 없기 때문이다.

이는 객체, 예를 들어 가시적인 에지를 그 깊이, 즉 이미징 광학 요소의 광학 축에 평행하거나 거의 평행한 범위에서 이미지화하고 및/또는 이미징 광학 요소 또는 기준점과 관련하여 알려진 치수를 기반으로 이미징 광학 요소에 대한 위치 또는 각도를 결정할 수 있게 한다.

반사 요소는, 장치의 작동과 관련이 없거나 약간만 관련된 객체 공간과 관련된 이미징 광학 요소의 이미징 평면 내의 영역에 놓이는 방식으로 이미징 광학 요소에 대해 장착된다.

예를 들어, 객체의 전방 에지는 이 에지가 캡처링 요소의 이미징 평면에 있는 경우 2차원으로 작동하는 캡처링 요소에 의해 매우 잘 이미지화될 수 있다. 이제 본 발명은 예를 들어 마스크 위의 펠리클과 같은 객체의 평탄한 표면에 놓여 있는 아이템을 추가로 이미지화하고, 예를 들어 아이템이 객체 표면의 위에 그리고 전방 에지를 따라 놓여 있는 상태에서 객체의 표면을 이미지화 하는 데에 반사 요소가 사용될 때, 객체의 전방 에지까지의 거리를 정확하게 측정할 수 있게 한다.

본 발명의 의미에서, 반사 요소는 객체의 제2 뷰를 이미지화하고, 이를 단일 캡처링 요소의 객체 공간에 가상으로 복사하거나 미러링하는데 사용되며, 객체의 이 제2 뷰는 제1 뷰와 상이하다. 즉, 제2 뷰는 제1 뷰와 동일하지 않으며, 객체를 바라보는 시선 방향이 제1 뷰와 다른 뷰에 해당한다.

캐처링 요소가 작동하는 중에 제2 뷰가 캡처링 요소의 객체 공간에 없는 객체의 영역을 적어도 부분적으로 이미지화하도록 허용한다면 유리할 수 있다. 이는, 반사 요소가 캡처링 요소의 실제 객체 공간에 존재하지 않는 객체의 뷰를 객체 공간에 이미지화하도록 배열된다는 것 즉 객체 공간에 반사 요소가 없다는 것을 의미한다. 예를 들어, 캡처링 요소는 캡처링 요소의 광축이 예를 들어 기판과 같은 객체의 전방 에지로 향하도록 정렬될 수 있으며, 반사 요소는 객체 또는 기판의 표면을 향하는 추가 뷰를 생성하는 데 사용될 수 있다.

이것은 이미지 정보가 사실상 3차원 방식으로 생성될 수 있도록 캡처링 요소의 제1 뷰에 제2 뷰 또는 치수를 매우 간단한 방식으로 추가할 수 있게 한다.

이 경우 반사 요소가 이미징 광학 요소의 이미징 평면에 배열되는 것이 바람직한다. 이러한 방식에 의하면, 이미징 광학 요소가 작동하는 중에 또는 이미징 광학 요소가 캡처할 수 있을 때에, 제1 뷰에 따른 객체의 특정 영역과 반사 요소에 의해 이미지화 됨에 따라 제2 뷰에 따른 객체의 추가 영역 모두를 충분히 선명하고 동시에 캡처할 수 있다. 이를 위해, 반사 요소는 객체의 제2 뷰를 이미징하기 위한 적어도 하나의 반사 표면을 특히 유리하게 포함할 수 있으며, 이 표면은 본 발명의 바람직한 실시형태에서 평면일 수 있다.

이는, 동작하는 동안 및/또는 이미지 캡처하는 동안, 단일 이미징 광학 요소를 사용하여 캡처링 요소의 광축에 따른 적어도 제1 뷰와 반사 요소에 의해 캡처링 요소의 이미징 평면으로 복사될 수 있는 객체의 제2 뷰를 동시에 캡처할 수 있게 한다.

즉, 본 발명의 의미 내에서, 캡처링 요소의 뷰잉 방향 즉 제1 뷰가 추가의 제2 뷰로 보완하는 것이 의도된다. 이 제2 뷰는 캡처 요소의 광축 및 이미징 평면에 대한 반사 요소의 반사 표면의 위치 및 방향에 의해 미리 정의될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 제1 및 제2 뷰에서 객체를 향한 상이한 시야 방향을 허용하기 위해, 이미징 광학 요소의 제1 뷰에 대응하는 뷰잉 축, 즉 이미징 광학 요소의 광축, 및 반사 요소에 의해 정의되는 제2 뷰에 대응하는 뷰잉 축은 서로 간에 각도 α를 형성한다. 이는, 두 개의 뷰잉 축들이 서로에 대해 일정한 각도로 배향되므로, α > 0°이 된다.

예를 들어 두 개의 뷰잉 축 또는 뷰들 사이의 각도가 α = 5° 또는 α = 10°와 같이 조금 기울어지면, 제1 뷰와 다른 객체의 추가의 제2 뷰를 이미지화할 수 있다. 대략 α > 70°로 각도가 더 커지면, 예를 들어 객체의 정면도에 추가하여 객체의 평면도를 제공하기에 유리한 것으로 판명될 수 있다. 예를 들어 α = 90°의 각도는 제2 뷰가 제1 뷰에 직각이 되게 할 수 있다. 더 큰 각도의 α를 사용하면 예를 들어 언더컷과 같은 객체의 후방 영역을 이미지화할 수 있다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 예를 들어 예를 들어 기계, 장비 또는 시스템 상에 또는 장치 내에의 장치 상에 또는 장치에 또는 장치를 둘러싼 영역에 배열된 적어도 하나의 마커를 제공하도록 의도된다. 이러한 맥락에서, 마커는 인식 가능하거나 캡처링 요소에 의해 이미지화될 수 있는 미리 정의된 또는 이전에 알려진 마킹을 의미하는 것으로 이해된다. 마커는 방향점 또는 기준점으로 가공 기계 내에 배치될 수 있다.

마커는 예를 들어 선, 십자, 직사각형, 화살표 또는 문자와 같은 기하학적 도형일 수 있다. 마커는 장치의 부품 또는 구성요소에 적용할 수 있고(예: 인쇄, 밀링, 식각 또는 페인트) 또는 예를 들어 스티커 라벨 위에 제공할 수 있다. 그러나 객체의 인식 가능한 기하학적 또는 색상 속성을 마커로 사용하는 것도 가능하다. 본 발명의 의미에서, 객체 및/또는 장치에 대한 마커의 위치가 알려져 있으면 유리하다.

원칙적으로, 마커는 객체 또는 기판 위 또는 객체 또는 기판에, 장치 위 또는 장치에, 기계 위 또는 기계에, 기계의 일부 위 또는 기계의 일부에, 장비의 위 또는 장비에, 시스템의 위 또는 시스템에, 예를 들어 고정 또는 이동 객체 위에, 장치의 구성품 또는 부품 위 예를 들어 엔드 이켁터의 일부 위의 다양한 위치에 제공될 수 있다. 장치가 작동한 중에, 이들 마커를 사용하여 상대 또는 절대 위치를 감지할 수 있다. 따라서, 마커들은 이미지가 캡처될 때 캡처링 요소의 객체 공간에 놓이도록 배열되는 것이 유리하다.

여기서 상대 위치는 x, y, z 모든 6자유도에서 적어도 2개의 객체들 사이의 거리 및 대응하는 각도를 의미한다. 객체의 위치는 장치에 대해 정의된 기준점 또는 영점을 기준으로 6개의 자유도로 정의된다.

상대 위치 또는 거리는 캡처링 요소의 객체 공간 내에 위치하는 에지와와 같이 인식 가능한 기하학적 요소들 또는 마커와 같이 적어도 2개의 피처를 가지고, 예를 들어 가상으로 또는 이미지 처리 과정에 의해 이미지 내의 이들 피처들 사이의 거리를 결정하는 이미지 프로세싱을 사용하여 시각적으로 또는 자동으로 결정될 수 있다. 이 경우 거리는 이미지의 픽셀로 표현될 수 있으며, 그렇지 않으면 거리는 참조 데이터가 알려진 경우 예를 들어 ㎜ 또는 각도 같이 숫자로 표현될 수 있다. 삼각 측량과 같은 기본적인 방법이 당업자에게 잘 알려져 있으므로 여기서는 더 자세히 설명하지 않는다.

따라서, 이동 가능한 지점의 위치 또는 이동 가능한 캡처링 요소의 위치가 절대적 또는 상대적 항목으로 결정될 수 있다. 따라서 적어도 하나의 마커는 마커가 이미지화될 수 있도록 캡처 요소의 객체 공간 내에 배열되는 것이 바람직하다.

본 발명의 하나의 유용한 실시형태에 따르면, 로봇의 엔드 이펙터 상에 반사 요소를 배열하도록 의도된다. 이를 통해, 엔드 이펙터가 객체에 접근할 때, 기판의 인식할 수 있는 에지와 같은 객체가 캡처링 요소의 이미징 평면 내에 위치하자마자, 광축을 따르는 방향으로 객체에 대한 엔드 이펙터의 상대 위치 즉 객체와 캡처링 요소 사이의 상대 거리가 결정될 수 있다.

엔드 이펙터와 객체 사이의 거리는, 캡처링 요소 또는 캡처링 요소의 광축과 엔드 이펙터 상의 반사 요소의 기계적 위치, 방향 또는 각도를 알면 식별할 수 있고, 이는 캡처링 요소의 이미징 평면에서 감지된 에지의 픽셀 위치를 기반으로 상대 거리를 결정할 수 있다. 또한, 예를 들어 이미지 처리를 이러한 목적으로 사용할 수 있다. 그러나 예를 들어 픽셀 위치를 결정하여 디스플레이 상에서 상대 거리를 수동으로 결정하는 것도 가능하다. 예를 들어 로봇을 티칭할 때 거리를 순전히 시각적으로 평가할 수도 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면 엔드 이펙터의 포크에 적어도 하나의 마커(M1)를 배열하도록 의도된다. 이것은 상대 거리의 식별을, 예를 들어 시각적으로, 또는 디스플레이 상의 수동 결정 또는 단순히 컴퓨터 보조 이미지 처리의 식별을 단순화할 수 있게 한다. 추가 실시형태에 따르면, 포크와 관련되지 않은 엔드 이펙터 상의 다른 위치에 마커(M1)를 부착하도록 의도된다.

또 다른 실시형태에 따르면, 캡처링 요소의 이미징 평면 또는 추가 이미징 평면의 기준 위치에 적어도 하나의 마커(M2)를 배열하도록 의도된다. 예를 들어, 이 마커(M2)가 장치 내의 고정 부분에 부착되어 있으면, 이는 장치에서 엔드 이펙터의 위치를 절대적으로 결정할 수 있다.

또 다른 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 마커(M3)를 객체 상에, 바람직하게는 캡처링 요소의 이미징 평면 내에 또는 추가 이미징 평면에 배열하도록 의도된다 이는 또한 마커(M3)가 이미징 평면에 위치하자마자 캡처링 요소의 광축을 따라 객체에 대한 엔드 이펙터의 상대 거리를 결정할 수 있게 한다. 보다 일반적으로, 임의의 마커는 임의의 이미징 평면에 배열될 수 있으며, 바람직하게는 다른 객체에 대한 마커의 상대적인 위치는 절대갑으로 또는 상대적인 값으로 알려져야 한다.

본 발명의 개선에 따르면, 캡처링 요소의 객체 공간 내에 둘 이상의 반사 요소를 배열하는 것이 고려된다. 이 적어도 제2 반사 요소는 작동 중에 객체의 적어도 하나의 추가적인 제3의 뷰를 이미지화하는 것을 가능하게 하고, 예를 들어 객체 공간에서의 배열 또는 정렬과 관련하여 위에서 언급한 측면들은 추가의 반사 요소에 유사하게 적용된다. 결과적으로, 이 적어도 제3의 뷰는 적어도 2개의 다른 뷰 즉 제1 및 제2 뷰와 다를 수 있다. 유리하게는, 적어도 제3 뷰는 캡처링 요소의 객체 공간 내에 또는 제2 뷰 내에 위치하지 않거나 완전히 위치하지 않는 객체의 영역을 적어도 부분적으로 이미지화하는 것을 허용한다.

유사하게 복수의 반사 요소를 병렬로 연결하거나, 또는 반사 요소들을 서로 앞뒤로 직렬로 배열하는 것이 가능하다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 직렬 배열(serial arrangement)은 객체 공간 내에 그리고 캡처링 요소의 이미징 평면에 배열될 수 있는 반사 요소 상으로 추가의 제2 반사 요소를 통해 객체의 후방 뷰를 먼저 이미지화하는 것을 가능하게 한다. 또한, 복수의 반사 요소를 병렬 및/또는 직렬로 연결하는 것도 가능하다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 이는 본 발명의 장치를 사용하여 3개 이상의 뷰를 동시에 디스플레이할 수 있게 한다.

적어도 하나의 이미징 광학 요소는 장치, 예를 들어 로봇 또는 로봇의 엔드 이펙터에 영구적으로 고정되거나 분리 가능한 방식으로 배열될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 이미징 광학 요소가 장치 주변 영역, 즉 예를 들어 기계, 장비 또는 시스템에 고정식 또는 탈착식으로 배열되는 것이 또한 의도된다.

적어도 하나의 반사 요소는 장치, 예를 들어 로봇 또는 로봇의 엔드 이펙터에 영구적으로 고정되거나 분리 가능한 방식으로 배열될 수 있다. 그러나 적어도 하나의 반사 요소가 예컨대 기계, 장비 또는 시스템 상의 장치 주변 영역에 영구적으로 고정되거나 분리 가능한 방식으로 부착될 수도 있다. 둘 이상의 반사 요소가 사용되는 경우, 이들 반사 요소는 시스템의 다른 위치에 배열될 수 있다. 이것은 예를 들어 엔드 이펙터의 이미징 광학 요소에 의해 객체의 위치를 결정할 수 있게 한다. 이 목적을 위해 마커 M1, M2 및/또는 M3을 추가로 사용할 수 있다.

이로부터 다양한 가능한 조합 또는 배열 변형이 도출될 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

여기서, 본 발명의 기본 원리는 반사 요소가 "PIP(Picture-in-Picture)" 솔루션을 생성할 수 있게 하여, 2차원 이미징 광학 요소를 사용하면서 객체의 제2 뷰에서 추가 뷰잉 방향을 생성할 수 있게 한다는 것이다. 이는 시각적, 수동 또는 자동 추가 처리에 사용할 수 있는 간단하고 비용 효율적인 방식으로 3차원 이미지를 허용하며, 바람직하게는 컴퓨터 지원 이미지 처리를 사용한다.

본 발명의 의미 내에서 다른 수의 이미징 광학 요소 또는 다른 수의 반사 요소를 사용하는 것이 가능하다. 또한 고정식을 포함하여 다양한 방식으로 엔드 이펙터 또는 기계, 장비 또는 시스템의 다른 부품 또는 구성 요소(움직이는 것을 포함)에 장착할 수 있다.

다시 말해서, 본 발명은 바람직하게는 2차원 이미징 광학 요소의 이미지 필드 또는 객체 공간 내에서 광축 또는 뷰잉 방향의 상이한 배향 및/또는 위치를 갖는 적어도 제2 서브-이미지 필드를 생성하는 역할을 한다.

본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 예를 들어 객체를 객체 공간으로 또는 위치 또는 위치가 변경되지 않은 광축으로 보이지 않는 이미징 광학 요소의 이미징 평면으로 가져오기 위해, 방향에 관계없이 제2 광학 축의 위치 또는 지점을 변경하는 것이 또한 유리할 수 있다. 이 경우 제1 뷰와 제2 뷰가 서로 평행할 수도 있으므로 α=0°이 된다. 따라서, 본 발명의 이 실시형태에서, 두 뷰잉 축은 서로 평행하게 배열되며, 서로 측 방향으로 오프셋된다.

그러한 배열은 제2 뷰잉 축을 따라 제2 뷰잉 방향에서 객체로부터 측 방향으로 오프셋되고, 객체에 의해 가려질 수 있는 영역을 관찰하는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 적어도 엔드 이펙터의 제1 포크 및/또는 제1 지지체가 캡처링 요소의 객체 공간 내에 위치하여, 이미징 광학 요소에 의해 이미지화될 수 있는 적어도 하나의 광선에 대응하는 적어도 하나의 직선이 x 및 y 공간 방향으로 연결되고, 이 적어도 하나의 광선과 포크 및/또는 지지체 사이의 각도 β가 +/- 10° 이하, 바람직하게는 +/- 5° 이하, 그리고 가장 바람직하게는 +/- 2°이하가 되는 상태로 평면 내에서 적어도 하나의 포크 및/또는 적어도 하나의 지지부에 평행하거나 거의 평행하게 진행될 수 있도록, 장치 상에 적어도 하나의 캡처링 요소를 배열하도록 의도된다. 이를 위해 캡처링 요소는 엔드 이펙터 위에 또는 엔드 이펙터에 특히 유리하게 배열될 수 있다.

그러한 배열은 또한 엔드 이펙터의 포크 또는 엔드 이펙터 상의 기판을 위한 다른 형태의 지지부와 시스템의 다른 지지부 사이의 측면 거리를 결정하는 것을 가능하게 하는데, 이는 거리를 볼 수 있고, 엔드 이펙터의 포크 또는 엔드 이펙터의 기판에 대한 다른 형태의 지지체에 의해 방해가 없거나 거의 없기 때문이다. 지지체는 또한 장비 또는 시스템의 지지체를 포함할 수 있다.

이하에서, 이미징 광학 요소의 이미징 평면은 y 및 z로 지칭되는 2개의 공간 방향에 걸쳐 있다고 가정될 것이다. 제3 공간 방향 x는 이미징 평면에 수직으로 연장되므로, 캡처링 요소의 광축에 해당한다. 이 실시형태에 따르면, 캡처링 요소는 광축이 z-방향 방향에 대해 각도를 이루고 y-방향 방향에 대해 각도를 갖도록 배열된다. 또한, 이 특정 실시형태에서, 캡처링 요소가 객체의 이미지화될 영역에 대해 z-방향으로 오프셋되는 것이 유리하다.

이러한 방식으로 단 하나의 캡처링 요소를 사용하여 예를 들어 기판, 포크 및/또는 엔드 이펙터 사이의 갭(gap)을 이미징 및 분석하고, x, y, z의 모든 자유도에서 포크의 상대적 위치 및 서로에 대한 엔드 이펙터 포크의 각도를 결정할 수 있다. 예를 들어 지지체의 치수가 알려진 경우, 예를 들어 이러한 방식으로 갭의 치수를 결정하는 것도 가능하다. 이는 예를 들어 장비 또는 시스템의 부품 또는 다른 부품, 지지체, 포크가 손상되는 것을 방지하기 위해, 예를 들어 기판이 지지체에서 픽업될 때 및/또는 로봇이 움직일 때 및/또는 객체가 임의의 뷰에서 움직일 때 엔드 이펙터 또는 포크의 정확한 정렬을 고려해야 하는 경우에 특히 유리하다. 지지체가 단일 캡처링 요소의 객체 공간 내에 유사하게 위치될 수 있기 때문에, 서로에 대한 지지체의 위치 그리고 캡처링 요소 및/또는 엔드 이펙터에 대한 지지체의 위치를 결정하는 것이 가능하다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 적어도 하나의 이미징 광학 요소는 또한 광축이 적어도 갭과 대략적으로 정렬됨으로써 z-축에 대한 각도 회전 없이 갭, 포크 및 지지체가 보일 수 있는 방식으로 정렬될 수 있다.

그러나, 그러한 배열의 단점은 이 경우 카메라의 시야(filed of view)가 더 커야 하고, 이는 필요하지 않거나 반드시 필요하지 않은 시야 영역의 생성을 초래할 것이라는 점이다. 각도 방향과 동일한 이미지 평면 또는 시야의 해상도(따라서 위치 또는 거리 결정 시 동일한 정확도)를 달성하려면 카메라의 더 높은 픽셀 해상도가 필요하다.

본 발명의 일 실시형태에서, 캡처 요소 및/또는 반사 요소를 쉽게 교환하기 위해, 캡처 요소 및/또는 반사 요소를 분리 가능한 방식으로 장착할 수 있다. 이는 장치가 다양한 목적으로 사용되는 경우에 유용할 수 있다. 예를 들어, 다른 고해상도 캡처링 요소 및/또는 학습을 위한 복수의 뷰들의 이미징을 허용하는 복수의 반사 요소를 사용하고, 일단 티칭-인이 성공적으로 종료되면 다른 캡처링 요소 또는 반사 요소를 덜 제공하는 것이 유리할 수 있다.

캡처링 요소는 객체의 2차원 이미지를 디지털 형식으로 생성할 수 있다. 이를 위해, 캡처링 요소는 카메라, 바람직하게는 2D 카메라, 비디오 카메라, 이미지 센서 또는 전자 이미지 변환기를 사용하여 이미지를 디지털화할 수 있는 임의의 다른 장치를 포함할 수 있다. 디지털화된 이미지는 시각적, 수동 또는 자동 분석에 사용될 수 있으며 이들의 조합은 물론 평가에서도 가능하다.

이미징 평면의 배향 외에 이미징 광학 요소의 선택을 위한 한 측면은 이미징 평면의 크기이다. 이미징 평면의 크기는 특히 사용되는 광학 장치, 캡처링 요소의 이미지 캡처링 센서 크기, 이미징 평면과 캡처링 요소 사이의 거리와 같은 요인에 의해 결정된다. 설계에 따라, 추가 조치 없이 이미징 광학 요소의 이미징 평면이 보고자 하는 모든 영역을 덮지 못하는 경우가 있다. 이 경우, 추가 이미징 광학 요소를 사용하거나 적절한 메커니즘을 통해 이미징 광학 요소를 이동하거나, 예를 들어 이미징 광학 요소가 엔드 이펙터에 부착된 경우 이미징 광학 요소를 사용하여 다른 위치에서 이미지를 캡처하기 위해 로봇에 의해 이동되는 엔드 이펙터를 통해 이동시킬 수 있다.

이를 위해 장치는 사용자를 위해 캡처된 이미지를 시각화하기 위한 디스플레이 요소 및/또는 캡처된 이미지의 추가 분석을 위한 컴퓨터-보조 이미지 처리 수단을 포함할 수 있다. 컴퓨터-보조 이미지 처리는 장치에 통합된 컴퓨터 유닛뿐만 아니라 장치와 별도로 배열된 컴퓨터 유닛 모두에 의해 수행될 수 있다. 이것은 또한 디지털화된 이미지를 클라우드에 저장하는 것을 포함할 수 있으며, 여기로부터 이러한 이미지는 다른 위치에 수용될 수 있는 이미지 처리 수단으로 공급될 수 있다.

본 발명의 맥락에서, 이미지 처리는 에지 검출 또는 패턴 인식을 위한 프로세스와 같은 이미지 정보의 컴퓨터-보조 평가를 위한 임의의 절차 및 또한 예를 들어 OpenCV, 또는 신경망 또는 인공 지능을 포함하는 절차와 같이 무료로 이용 가능한 라이브러리에서 사용될 수 있는 절차를 포함한다.

이미지 정보는 예를 들어 이미지 또는 라이브 비디오 스트림의 형태로 카메라에서 직접 파생되거나 저장된 이미지 또는 비디오를 포함할 수 있다. 또한 이러한 이미지의 수정 및/또는 전-처리가 포함되며, 이는 때때로 이미지 평가에 필요하다. 여기에는 예를 들어 확대(augmentation), 즉 이미지 정보의 변환, 컬러 이미지를 그레이스케일 이미지로 변환, 이미지 크기 또는 대비의 변경이 포함된다.

본 발명의 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 반사 요소는 바람직하게는 거울, 프리즘 또는 일부 다른 평면 반사 표면을 포함하는, 가시 파장 범위에서 전자기 방사선을 반사 및/또는 편향시킬 수 있는 광학 수단을 포함할 수 있다. 따라서, 반사 요소는 광빔을 반사 또는 편향시키도록 설계되는 것이 바람직하다. 편향 정도 또는 입사각 또는 반사각은 이미징 광학 요소의 뷰잉 축과 제2 뷰에 대응하는 제2 뷰잉 축 사이의 변화의 정도를 결정한다.

본 발명의 하나의 개선예에 따르면, 반사 요소는 적어도 그의 섹션이 반투명할 수 있고, 바람직하게는 가시 파장 범위에서 반투명할 수 있다. 예를 들어, 부분적으로 투명하거나 반투명한 거울이 알려져 있으며, 이들은 거울 뒤의 영역이 캡처링 요소에 여전히 보이도록 한다. 이미징 광학 요소의 객체 공간이 반사 요소에 의해 완전히 차단되지 않아야 하는 경우에, 이것이 흥미로울 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 반사 요소는 바람직하게는 입사 전자기 방사선을 선택하기 위한 적어도 하나의 추가 광학 수단, 특히 필터, 편광 필터, 적외선 차단 필터, UV 차단 필터, 컬러 필터를 포함할 수 있다.

이를 통해 전자기 복사의 특정 파장 범위를 억제하거나 강조할 수 있다. 예를 들어, 이것은 일시적으로 햇빛이 강한 환경에서 본 발명의 장치를 사용하는 것을 가능하게 한다.

반사 요소에 의해 생성된 다른 이미징 평면 또는 이미지 필드가 이미징 광학 요소로부터 다른 거리를 갖는 경우, 선명도의 선택적인 제어가 도움이 될 수 있다. 주어진 시야 거리에 대해, 즉 이미징 광학 요소의 주어진 피사계 심도에 대해 이것은 이미지의 다른 영역이 모두 동일하게 선명하게 이미지화될 수 없음을 의미할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 반사 요소는 선명도를 제어하기 위한 적어도 하나의 추가 광학 수단, 바람직하게는 렌즈, 광학 장치 또는 대물 렌즈를 포함할 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 반사 표면이 평면이 아니라 그에 따라 형상화되는 것, 예를 들어 곡선형 또는 각진형이 또한 가능하다. 예를 들어 각진 구현을 위해 두 개의 결합된 반사 요소를 사용하는 것도 가능하다.

또 다른 실시형태에 따르면, 반사 요소는 또한 크기의 확대 또는 축소를 생성하도록 형상화될 수 있다. 이를 통해 예를 들어 반사 요소를 사용하여 작은 이미지 섹션을 확대하거나 줌할 수 있다.

본 발명의 장치가 어떻게 사용되는지에 따라, 객체 또는 이미지로 이미지화될 객체 주변 영역을 조명하는 것이 도움이 되거나 필요할 수도 있다. 이를 위해, 장치 또는 이미징 광학 요소 근처에 설치되거나 이미징 광학 요소로부터 더 먼 거리에 설치된 광원이 사용될 수 있다. 광원은 종종 광원 또는 그 일부의 빔 경로를 특정 방향으로 향하게 할 수 있는 반사기를 이미 가지고 있다. 특정 응용 사례의 경우, 광원의 빔 경로 방향과 다른 적어도 하나의 방향에서 이미징할 객체를 조명하는 것이 유용할 수 있다. 본 발명에 따르면, 반사 요소가 이러한 목적을 위해서도 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 다른 실시형태에서 제1 방향으로부터 객체를 조명하도록 구성된 조명 장치가 제공된다. 이 실시형태는 이미징 광학 요소 또는 반사 요소와 관련하여 위에서 언급한 실시형태들과 결합될 수 있음을 이해할 것이다. 이 경우, 반사 요소 또는 이미징 광학 요소는 장치 주변 영역에 고정적으로 설치될 수 있거나, 예를 들어 로봇의 팔 또는 엔드 이펙터 상에 이동 가능하도록 배열될 수 있다.

이를 위해, 적어도 하나의 반사 요소는 조명 장치의 빔 경로에 적어도 부분적으로 배열될 수 있고, 조명 장치로부터의 광의 적어도 일부가 편향되어 적어도 하나의 제2 방향으로부터 객체 위를 향하도록 배열될 수 있다.

예를 들어, 조명 방향을 편향시키기 위해 반사 요소에 곡률과 같은 다른 광학적 특성을 제공하거나, 빔 경로를 더 넓게 하거나 집속할 수 있도록 또는 다중 방향으로 빔 경로를 생성하기 위한 빔 스플리터로 조명 빔 경로를 변경시킬 수 있는 옵틱을 제공하는 것도 마찬가지로 가능하다는 것이 이해될 것이다.

적어도 2개의 상이한 뷰에서 객체를 동시에 이미징하기 위한 본 발명에 따른 방법은 위에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 장치에 기초한다.

동시에 다른 뷰들에서 객체를 캡처하고 이미지화할 수 있지만, 하나의 객체가 또는 완전히 다른 객체들 또는 객체들의 일부가 다른 (부분) 뷰에서 보이거나 완전히 보이는지 여부에 관계없이 이미징 광학 요소의 뷰들을 다른 뷰로 분할하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 장치는 바람직하게는 반도체 산업에서 사용하기 위한 기계, 장비 또는 시스템에 또는 그와 함께 사용될 수 있다.

장치로 캡처된 이미지는 반도체 산업의 장비, 시스템 또는 기계를 교육, 제어, 모니터링 및/또는 점검하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어 여기에는 로봇의 제어, 조정, 학습 또는 점검 또는 모니터링도 포함된다.

예를 들어, 이는 웨이퍼 또는 마스크 또는 평판 디스플레이를 이동시키기 위해 로봇을 교시 및/또는 제어하기 위한 방법을 제공하는 것을 가능하게 하며, 여기서는 바람직하게는 웨이퍼, 마스크 또는 평판 디스플레이를 검출함으로써 및/또는 웨이퍼, 마스크 또는 평판 디스플레이의 지지체를 검출함으로써 및/또는 적어도 하나의 카메라로 웨이퍼, 마스크 또는 평판 디스플레이에 대한 처리 장비에서 마커를 검출함으로써, 로봇 및/또는 웨이퍼 또는 평판 디스플레이의 이동을 캡처하는 데에 적어도 하나의 카메라가 사용된다.

이러한 유형의 방법이 본 출원인의 문헌 EP 3 648 150 A1 또는 EP 3 648 152 A1에 개시되어 있으며, 이들은 참조에 의해 본 발명의 주제에 전체적으로 포함된다.

또한, 이것은 또한 반도체 산업 기계 내 또는 반도체 산업 기계 상에 또는 반도체 산업 기계가 작동하는 중에 기판이 위치할 수 있는 기계 주변 영역 내의 위치를 나타내는 적어도 하나의 이미지를 기초로 하여, 기판의 존재 및/또는 위치 및/또는 종류를 식별하기 위해, 기판의 존재 및/또는 위치 및/또는 종류를 결정하는 데에 인공 지능을 사용하는 반도체 산업의 기계를 사용하여 기판 특히 웨이퍼, 마스크 또는 평판 디스플레이를 위한 방법을 제공할 수 있게 하며,

적어도 하나의 이미지는 적어도 하나의 캡처링 유닛에 의해 캡처되고,

인공 신경망은 기판의 결정된 존재 및/또는 위치 및/또는 배향 및/또는 유형에 대한 정보를 포함하는 정보 데이터 세트를 생성하거나 제공하고,

및/또는 반도체 산업 기계를 직접 제어하기 위해 제어 명령이 사용되거나 기계의 제어 시스템에서 사용되고,

또는 상위 제어 시스템으로 전달되며,

또는 이 정보는 작업자에게 전달되어 작업자는 이로부터 기계를 작동하기 위한 작업자의 액션에 대한 결론을 도출하고,

또는 이 정보를 제어 장치 또는 다른 운영자에게 전달하며,

또는 나중에 또는 추가 평가를 위해 저장된다.

이러한 방법은 본 출원인의 문서 DE 10 2020 112 146.6에 설명되어 있으며, 이는 참조에 의해 본 발명의 주제에 전체적으로 포함된다.

또한, 이는, 핸들링 시스템 내 또는 핸들링 시스템 상 또는 핸들링 시스템 주변 영역 내의 위치를 나타내는 적어도 하나의 이미지가 인공 지능망에 의해 디지털 형태로 캡처되는, 그리고 인공 지능망에 의해 이미지가 분석되고, 핸들링 시스템을 직접적으로 또는 지원 방식으로 제어, 정렬, 학습 및/또는 모니터하는 데에 사용되는 정보 데이터 세트 및/또는 제어 명령이 생성되고, 및/또는 이 정보 데이터 세트는 핸들링 시스템을 정렬, 학습 또는 제어하는 데에 사용되는, 핸들링 시스템을 모니터링 또는 제어할 수 있게 한다.

이러한 방법은 본 출원인의 문서 DE 10 2020 112 149.0에 설명되어 있으며, 이는 참조에 의해 본 발명의 주제에 전체적으로 포함된다.

본 발명의 추가 세부사항은 예시된 예시적인 실시형태의 설명 및 첨부된 청구범위로부터 명백해질 것이다.

도 1은 이미징 광학 요소 및 객체를 포함하는 장치의 배열의 개략적인 사시도이다.
도 2는 이미징 광학 요소, 반사 요소 및 객체를 포함하는 본 발명에 따른 장치의 배열의 개략적인 사시도이다.
도 3은 객체의 에지들이 이미지화 되어 있는, 도 1의 본 발명에 따른 장치의 개략적인 사시도이다.
도 4는 예로서 내부에 마커들이 배열된, 본 발명에 따른 장치의 배열의 개략적인 사시도이다.
도 5는 반사 요소를 배열하는 다양한 가능한 옵션을 예시하는, 본 발명에 따른 장치의 개략적인 사시도이다.
도 6은 이미징 광학 요소를 배열하는 다양한 가능한 옵션을 예시하는, 본 발명에 따른 장치의 개략적인 사시도이다.
도 7은 반사 요소 및 이미징 광학 요소를 배열하는 다양한 가능한 옵션의 개략적인 사시도이다.
도 8은 이미징 광학 요소의 객체 공간이 확대된, 본 발명에 따른 장치의 다른 예시적인 실시형태의 개략적인 평면도이다.
도 9는 추가 반사 요소를 포함하는 본 발명에 따른 장치의 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 2의 본 발명에 따른 장치의 개략적인 사시도이다.
도 11은 도 2의 본 발명에 따른 장치의 개략적인 사시도이다.
도 12는 위치 결정을 설명하기 위한, 본 발명에 따른 장치의 예시적인 실시형태의 개략적인 측면도이다.
도 13은 광빔을 편향시키기 위해 반사 요소가 사용되는, 조명 장치를 포함하는 본 발명에 따른 장치의 개략 사시도이다.
도 14는 본 발명에 따른 다른 장치의 개략적인 평면도이다.
도 15는 도 14의 본 발명에 따른 추가 장치의 개략적인 측면도이다.
도 16은 이미징 광학 요소의 배열이 수정된, 도 14의 본 발명에 따른 추가 장치의 개략적인 평면도이다.
도 17은 3차원 영역에서 작동하는 광학 요소(120)를 포함하는 추가 장치의 개략적인 사시도이다.
도 18은 도 17에 도시된 장치의 다른 개략 사시도이다.

바람직한 실시형태에 대한 아래의 상세한 설명에서, 명확성을 위해 동일한 참조 번호는 이들 실시형태에서 실질적으로 유사한 부분을 지정한다. 그러나, 본 발명을 더 잘 설명하기 위해, 도면에 예시된 바람직한 실시형태는 항상 일정 비율로 도시되지는 않았다.

본 발명은 적어도 2개의 상이한 뷰에서 객체를 동시에 이미징하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 기본적인 이해를 위한 개략적인 사시도로서, 이미징 광학 요소(20)와 객체(10)를 포함하는 장치의 배열을 도시한다. 또한 본 예시적 실시형태에서 이미징 광학 요소(20)에 의해 인식되는 객체(10)의 에지(11)가 표시되어 있으며, 그 위치는 3개의 입체각뿐만 아니라 3개의 자유도 x, y, z에 관하여 이미징 광학 요소(20)에 대해 결정된다. 이미징 광학 요소(20)의 이미징 평면은 참조 번호 22로 표시된다.

도 2는 또한 본 발명에 따른 장치(1)의 배열을 갖는, 본 발명의 예시적인 실시형태를 개략적으로 도시하는 사시도이다.

본 발명에 따른 장치(1)는 이미징 광학 요소(20) 및 반사 요소(40)를 포함하며, 이 예시적인 실시형태에서 반사 요소(40)는 전체적으로 이미징 광학 요소(20)의 객체 공간 내에 배치되며, 이미징 광학 요소(20)의 객체 공간은 객체(10)의 제1 뷰와 관련이 있고, 장치(1)가 작동하는 중에 반사 요소(40)는 객체(10)의 제1 뷰와 다른 객체(10)의 제2 뷰를 이미지화할 수 있다.

본 발명의 추가 측면에 따르면, 본 발명은 또한 적어도 2개의 상이한 뷰에서 객체(10)를 동시에 이미지화하는 방법을 포함하며, 이 방법은 본 발명에 따른 장치(1)를 사용한다.

본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법은 특히 반도체 산업 분야의 기계, 장비 또는 시스템에 또는 이들과 함께 사용하기에 적당하거나 사용하도록 구성된다. 본 경우에, 본 발명에 따른 장치(1)는 엔드 이펙터를 갖는 로봇을 포함하는, 반도체 산업의 기계에 사용하기에 적합하다.

본 발명에 따른 장치는 특히 반도체 산업 분야에서 기계, 장비 또는 시스템에 대한 티치-인 프로세스, 즉 티치-인 또는 티치-어시스트 프로세스를 지원하는 데 특히 적합하다. 이 맥락에서 티치-어시스트(teach-assist)라는 용어는 티치-인 또는 조정 프로세스의 지원을 의미한다.

또한, 본 발명에 따른 장치는 모니터링을 위해, 즉 감독 및 제어 목적을 위해 그러한 기계, 장비 또는 시스템과 함께 사용될 수 있으며, 이에 따라 약 1㎛까지 매우 높은 수준의 정확도가 달성될 수 있다.

이와 관련하여, 본 발명에 따른 장치는 또한 예를 들어 기계, 장비 또는 시스템의 변화를 적시에 감지하고, 이러한 방식으로 발생할 수 있는 손상을 방지할 수 있게 한다. 여기에는 예를 들어 기판을 제대로 위치시킬 수 없음을 의미하는, 엔드 이펙터 포크의 변형과 같은 장치 자체의 변화 또는 지지체 손상과 같은 장비 또는 시스템의 변형이 포함될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 또한 장치 자체에 대하여 또는 지지체에 대한 객체의 치수 또는 객체의 위치를 결정할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 장치는, 예를 들어 다양한 측면 상에 그리고 다양한 배향으로 존재할 수 있는 펠리클을 구비할 수 있는, 반도체 산업에서 일반적으로 사용되는 마스크와 같은 기판이 사용되는 경우 펠리클 검출과 같은 검출 목적을 위해 이러한 기계, 장비 또는 시스템과 함께 사용될 수 있다. 이를 위해 추가로 또는 배타적으로, 검출을 위해 컴퓨터-보조 이미지 처리를 사용하는 것이 적당할 수 있다.

따라서, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 장치(1)를 포함하는, 바람직하게는 반도체 산업에서 사용하기 위한 기계, 장비 또는 시스템을 포함한다.

객체(10)는 일반적으로 아이템 또는 바디를 포함할 수 있다. 도시된 예시적인 실시형태에서, 객체(10)는 기판, 예를 들어 마스크, 웨이퍼, 평면 패널 디스플레이 또는 태양 전지 또는 태양 전지 패널이다. 도시된 예시적인 실시형태에 제한되지 않고, 객체(object)라는 용어는, 또한 예를 들어 장치, 기계, 장비 또는 시스템의 일부로서 일부, 구성품 또는 컴포넌트, 기판용 지지체, 로봇, 엔드 이펙터, 엔드 이펙터의 포크, 기타 그리퍼, 기판 스테이지와 같은 이송 장치, 기판용 척, 기판 회전 또는 정렬 장치, 기판 보관 스테이션, 로드 포트, 진공 챔버, 잠금 장치, 처리 기계로부터 또는 처리 기계로 기판을 운송하는 데에 사용될 수 있는 운송 용기 또는 운송 용기의 일부와 같은 보조 컴포넌트를 포함하는 처리 기계의 임의의 다른 컴포넌트를 지칭할 수 있다.

객체(10)는 또한 복수의 객체 또는 대상물(article)을 포함할 수 있으며, 예를 들어 객체는 기판 및 그리핑 장치 또는 엔드 이펙터의 일부를 지칭할 수도 있다. 거리 측정을 위해 적어도 2개의 객체(10)를 이미지화하는 것이 유용할 수 있다. 본 발명에서 뷰에서 객체의 이미징이 언급되는 한, 이는 객체가 완전히 또는 그 일부만 묘사되거나 또는 부분적인 뷰에서 묘사되는 것을 의미한다.

도 2의 예시적인 실시형태는 또한 이미징 광학 요소(20)의 객체 공간 또는 시야 내의 특정 영역으로 이해되어야 하는 이미징 평면(22)을 도시한다. 이 경우, 이미징 평면은, 객체(10)가 이 이미징 평면에 위치한다면, 객체(10)가 충분히 선명하게 이미징될 수 있는 이미징 광학 요소(20)의 객체 공간 내의 영역이다. 이미징 평면(22)은 공간 방향 y 및 z에 의해 식별되는 평면에 있다.

또한, 도시된 예시적인 실시형태에는 이미징 광학 요소(20)의 광축(21)이 도시되어 있다. 광축은 이미징 광학 요소(20)의 뷰잉 방향을 정의하며, 이에 따라 제1 뷰를 정의한다. 이미징 평면(22)은 광축(21)에 대해 수직이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이미징 광학 요소를 향하는 객체(10)의 전방 부분은 이미징 광학 요소(20)의 객체 공간 내에 배치되고, 이미징 평면(22)에 위치하므로, 객체(10)의 객체 에지(11)를 포함하는 이 전방 부분이 이미징 광학 요소(20)에 의해 캡처되고 이미지화될 수 있게 된다.

이 도면에서, 반사 요소(40)는 이미징 광학 요소(20)의 객체 공간 내에 위치한다. 반사 요소(40)는, 반사 요소(40)에 의해 추가의, 제2 뷰가 이미지화 될 수 있는 방식으로 배치되고 구성된다. 도면에서, 반사 요소(40)에 의해 정의되는 이 제2 뷰 또는 제2 뷰잉 축은 참조 번호 41로 표시되어 있다. 도시된 예시적인 실시형태에서 명백한 바와 같이, 객체의 이 제2 뷰는 제1 뷰와 상이하여, 장치가 작동하는 중에 객체(10)의 2개의 상이한 뷰가 동시에 이미지화될 수 있다.

도시된 예시적인 실시형태에서, 이미징 광학 요소(20)의 광축(21)에 대응하는 제1 뷰잉 축 및 제2 뷰잉 축(41)은 서로에 대해 일정한 각도를 이룬다. 그러나 이들은 또한 서로 평행하게 놓일 수 있으며, 이 경우 다양한 뷰를 얻기 위해 측 방으로 오프셋되는 것이 유리할 것이다.

결과적으로, 반사 요소(40)는 이미징 광학 요소(20)의 객체 공간 내에 상이한 추가의 이미징 평면(42)을 갖는 추가 객체 공간을 생성하며, 이는 이미징 광학 요소(20)에 의한 제1 뷰와 동시에 이미징될 수 있다. 이것은 2차원 영역에서 작동하는 단일 이미징 광학 요소(20)를 사용할 때도 가능하다.

이미징 광학 요소(20)는 카메라, 바람직하게는 2D 카메라 또는 2차원 카메라, 비디오 카메라 또는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 본 예에서는 2D 카메라가 제공된다.

이는, 이미징 평면(22) 내에 있지 않은 객체(10) 또는 이미징 평면(22) 내에 있지 않은 객체(10)의 일부분을 이미징하기 위한 비용 효율적이고 간단한 옵션을 제공하며, 이에 따라 객체(10)의 기하학적 특성을 이미지화 하거나, 객체(10)의 단일 뷰만으로는 결정할 수 없는 기준점까지의 위치 또는 거리를 감지하거나 측정할 수 있게 한다.

본 발명에 따르면, 반사 요소(40)는 캡처링 요소(20)의 광축(21)의 배향으로 인해 얻어지는 제1 뷰에, 추가적인 뷰잉 방향 및 이에 따른 제2 뷰를 추가한다. 연관된 뷰잉 축 또는 뷰들은 예를 들어, 도 2의 예시적인 실시형태에 도시된 바와 같이, 서로 직교할 수 있다. 그러나, 이미징 광학 요소(20)와 반사 요소(40)의 서로에 대한 다른 배향 및 배열도 가능하여, 이에 대응하는 뷰잉 축들의 다른 관계가 얻어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

예를 들어, 이것은 또한 객체(10), 예를 들어 객체(10)의 전방 부분의 인식 가능한 에지(11)를 깊이로, 즉 광축(21)에 평행한 공간 방향 x의 연장부를 따라 이미지화하고 및/또는 이미징 광학 요소(20)에 대하여 또는 기준점에 대해서 또는 이미징 광학 요소(20)와 관련하여 공지된 치수에 기초하여 위치나 각도를 결정할 수 있게 한다.

예시적인 실시형태에서 알 수 있는 바와 같이, 반사 요소(40)는, 장치(1)의 작동과 관련이 없거나 관련되더라도 약간 관련되는 객체 공간에 대응하는 이미징 광학 요소(20)의 이미징 평면(22)의 영역에 위치하는 방식으로 이미징 광학 요소(20)에 대해 배열된다.

예시적인 실시형태에서, 반사 요소(40)에는 이미징하기에 특히 적합한 반사 표면(43)이 제공된다. 예시적인 실시형태에서, 예시적인 실시형태에서, 이 표면(43)은 평면이어서 이미지화된 제2 객체 공간이 왜곡과 같은 광학적 변화(optical alteration) 없이 이미지화될 수 있다. 그러나, 평면 대신 곡면 반사면(43)을 제공하는 것도 가능하며, 이는 부분 이미지에 대한 설계 옵션을 증가시킬 수 있다. 이는 부분 이미지를 확대하여 표시하려는 경우에 유용할 수 있다.

본 경우에, 반사 요소(40)는 거울이다. 그러나, 바람직하게는 가시 파장 범위의 전자기 방사선을 반사 및/또는 편향시키는 다른 구현예로서, 예를 들어 프리즘 또는 일부 다른 반사 표면도 또한 가능하다.

반사 표면(43)의 크기는 가용 설치 공간, 이미징 광학 요소(20)의 활용 가능한 객체 공간의 크기, 이미징 광학 요소의 해상도 거동, 또는 제2 뷰에서 이미징하고자 하는 객체 공간의 크기에 기초하는 것이 편리하다.

반사 표면(43) 또는 반사 요소(40)의 적당한 크기는 수 밀리미터에서 시작할 수 있는데 예를 들어 약 3×3㎜, 1×1㎝ 또는 약 5×5㎝ 범위이지만, 예를 들어 약 20×20㎝와 같이 상당히 클 수도 있다. 원칙적으로, 반사 요소 내의 매우 적은 수의 픽셀의 이미징은 100×100㎛ 또는 500×500㎛와 같이 원하는 추가 이미지 정보를 얻기에 이미 충분할 수 있다. 반사 표면에 대해서는 다른 기하학적 치수 또는 형상을 예상하는 것도 가능하다는 것을 알 수 있으며, 예를 들어 캐처링 요소에 보일 수 있는 표면적을 증가시키기 위해 각도 α가 큰 직사각형이 적당할 수 있다. 도시된 예시적인 실시형태에서, 반사 표면(43)의 크기는 대략 2×3㎝이다.

예시적인 실시형태에 도시된 바와 같이, 객체(10)의 에지(11)는, 이 에지(11)가 캡처링 요소(20)의 이미징 평면(22)에 있는 경우, 공간 방향 x 및 z에 의해 정의되는 2차원에서 이미징 광학 요소에 의해 검출 및 이미지화될 수 있다.

도 2의 도면에서, 객체(10)는 반사 요소(40)에 의해 정의되는 이미징 평면(42)에 존재하지 않는다. 따라서, 반사 표면(43)은 객체(10) 전방 영역을 이미지화한다.

도 3은 도 2의 본 발명에 따른 장치(1)를 개략적으로 도시한다. 그러나, 여기에서 반사 요소(40)는, 객체(10)의 표면 영역의 섹션(12) 및 에지(11)를 포함하는 객체(10)의 전방 부분이 반사 요소(40)의 이미징 평면(42) 내에 위치하도록, 광축(21)을 따라 더 오프셋되어 있다. 이에 따라, 이 영역(12) 및 객체 에지(11)가 이미징 광학 요소(20)에 의해 제1 뷰와 동시에 이미징될 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어 표면(12) 위에 놓여 있는 아이템을 이미지화하는 동시에 예를 들어 객체의 전방(11)까지의 거리를 정확하게 측정할 수 있다. 도시된 예시적인 실시형태에서, 객체(10)는 단지 예시적인 목적을 위해 교정 수단(13)을 포함하는 마스크로 도시되어 있으며, 이 교정 수단은 개략적으로 도시되고, 마스크 상에 종방향으로 배열되며 부분적으로 반사 요소(40)의 객체 공간 내에 놓이게 된다. 교정 장치 대신에 예를 들어 펠리클(여기에는 도시되지 않음)과 같은 다른 객체가 존재할 수도 있음을 이해할 것이다.

예시적인 실시형태에 도시된 바와 같이, 객체(10)의 표면의 영역(12)은 객체(10)의 제2 뷰잉 방향으로부터 반사 요소(40)에 의해 이미지화되고, 캡처링 요소(20)의 객체 공간으로 복사 또는 미러링되며, 객체(10)의 이 제2 뷰는 제1 뷰와는 다르다. 이는 이미지 정보가 가상의 3차원 방식으로 생성될 수 있도록 특히 간단한 방식으로 이미징 광학 요소(20)의 제1 뷰에 제2 뷰 또는 치수를 추가할 수 있게 한다.

따라서 장치(1)의 배열은 에지(11)의 y-z 위치뿐만 아니라 카메라의 광축(21) 방향으로 기판(10)의 x-위치를 결정할 수 있게 한다.

또한, 마스크 상면에서 교정 수단이나 펠리클과 같은 객체를 감지하여 펠리클의 존재와 방향을 판단할 수 있다. 예를 들어, 펠리클은 마스크 상에 제공되거나 제공되지 않을 수 있고, 마스크의 상면 또는 하면에 위치할 수 있으며, 종방향으로, 광축에 평행하거나 광축을 가로지르게 배향될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 펠리클을 검출하기 위해 사용될 수 있다.

이 경우, 반사 요소(40)는 이미징 광학 요소(20)의 이미징 평면(22) 내에 배열된다. 이것은, 작동 중 또는 이미지 캡처 시에, 제1 뷰에 따른 객체(10)의 특정 영역과 동시에 제2 뷰에 따른 객체(10)의 제2 영역(12) 모두를 충분히 선명하게 캡처할 수 있게 한다.

도 2에 도시된 실시형태에 따르면, 제1 및 제2 뷰에서 서로 다른 방향으로부터 객체를 볼 수 있도록 하기 위해, 이미징 광학 요소(20)의 제1 뷰에 대응하는 뷰잉 축, 즉 이미징 광학 요소(20)의 광축(21)이 반사 요소(40)에 의해 미리 정의되는 제2 뷰에 대응하는 뷰잉 축(41)에 대해 각도 α로 배향된다. 도 2에 도시된 본 발명의 실시형태에서, 이들 2개의 뷰잉 축(21 및 41)은 직각을 형성하여, α=90°가 된다. 이는 제2 뷰를 제1 뷰에 직각이 되도록 하여, 궁극적으로 객체(10)의 정면 뷰와 평면 뷰를 이미지화할 수 있다.

다른 각도 α도 물론 가능하다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어 α=5° 또는 α=10°와 같이 두 뷰잉 축들 사이에 약간의 각도를 형성하는 것으로도 제1 뷰와 다른 제2 뷰를 생성할 수 있으며, 장치(1)의 작동을 위해 관심이 가는 추가의 이미지 정보를 생성할 수 있다.

약 α>70°의 더 큰 각도는 예를 들어 정면 뷰 외에 객체의 평면 뷰 또는 측면 뷰를 가능하게 하기 위해 유리한 것으로 판명될 수 있다. 예에서 설명한 것처럼, α=90°의 각도는 제2 뷰가 제1 뷰에 직각이 되도록 한다. 이보다 더 큰 각도 α를 사용하면 예를 들어 언더컷이나 후면 뷰와 같은 객체의 후방 영역도 이미지화할 수 있다. 여기서, 정면 뷰는 이미징 광학 요소(20)를 향하는 객체(10)의 측면을 의미하는 것으로 이해된다.

간단한 방식으로 다양한 추가 뷰를 생성하기 위해, 바람직하게는 장치(1)의 작동 중에도 각도 α가 가변될 수 있도록 하는 것이 본 발명의 개선에 따라 고려된다. 즉, 두 뷰들 사이의 각도 α는 하나의 캡처된 이미지와 이후에 캡처되는 이미지 간에 다를 수 있다. 이는 수동으로 쉽게 수행될 수 있다.

그러나 이러한 목적을 위해, 예를 들어 반사 요소(40)용 홀더에 작동 중에 그에 따라 각도 α가 변경될 수 있도록 하는 작은 전기 작동 서보 모터를 장착하는 것도 가능하다. 장치(1)의 작동 중에 각도 α를 변경하기 위해 다른 메커니즘이 또한 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 각도 α의 이러한 설정 또는 조정은 또한 컴퓨터 보조 방식으로 또한 컴퓨터-보조 이미지 처리와 조합하거나 이와 다르게 수작업으로 달성될 수 있음은 말할 필요도 없다.

이러한 실시형태는 유연성(flexible)이 매우 높은데, 그 이유는 이미징 광학 요소(20)를 이동시키지 않고서도, 예를 들어 객체를 둘러싸는 영역의 다양한 위치 및 객체의 다양한 측면 뷰로부터 복수의 이미지를 캡처할 수 있기 때문이다. 객체에 대한 추가 정보를 얻기 위해 예를 들어 엔드 이펙터가 픽업할 기판, 지지체 또는 접근하는 중의 환경에 접근할 때 서로에 대한 이동을 서로 결합하고 각도 α를 변경하는 것도 가능하다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 추가 실시형태에서, 위치 또는 배향의 결정을 지원할 수 있는 적어도 하나의 마커가 제공된다. 마커(marker)는 사전에 정의된 기준점 또는 고정점으로 이해될 수도 있다. 본 발명의 의미 내에서, 마커는 예를 들어 에지와 같은 장치, 기계, 장비 또는 시스템의 알려진 부분을 포함할 수 있다.

도 4는 한 쌍의 포크(51)를 갖는 엔드 이펙터(50)의 예를 사용하는 본 발명에 따른 장치(1)를 또 다른 예시적인 실시형태를 통해 개략적으로 도시한다. 이 장치(1)에서, 서로 다른 위치에 배열되어 있는 마커 M1(61), 마커 M2(62), 마커 M3(63)을 볼 수 있다. 이들 마커는 도시된 예시적인 실시형태에서 상이한 배열 옵션을 설명하기 위해 도시된 것일 뿐이다. 즉 하나의 마커 M1, M2 또는 M3만으로도 본 발명에 따른 장치(1)에서 충분할 수 있다.

예시적인 실시형태에 도시된 바와 같이, 마커들(M1, M2 또는 M3)은 원칙적으로 객체(10) 위나 객체(10)에, 장치(1) 위나 장치(10)에, 정지 또는 이동 객체 위에, 장치의 일부 또는 구성요소 위에 또는 엔드 이펙터(50)의 부분 위의 다양한 지점에 제공될 수 있다. 이들 마커들(M1, M2 또는 M3)은 상대 위치 또는 절대 위치를 검출하기 위해 장치(1)의 작동 중에 사용될 수 있다. 따라서 예시적인 실시형태에 도시된 바와 같이, 마커들은 작동 동안 또는 이미지 캡처 동안 이미징 광학 요소(20)의 객체 공간 내에 위치하도록 배열된다. 마커들이 적어도 하나의 캡처된 이미지에서도 캡처되어 결과적으로 객체 공간 또는 이미징 평면 내에 있는 경우에만 이미지 분석 과정에서 마커를 활용할 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.

예시적인 실시형태에 도시된 바와 같이, 마커 M1(61)은 엔드 이펙터(50)의 포크(51) 바로 위에 제공된다. 그 결과, 예를 들어 가시적으로 상대 거리의 검출, 및 디스플레이 상에서 수작업에 의한 결정 또는 오로지 컴퓨터 지원 이미지 처리가 단순화될 수 있다. 마커 M1을 포크(51)와 연관되지 않은 엔드 이펙터(50)의 다른 위치에 부착하는 것도 가능하다. 결과적으로 이 마커 M1은 엔드 이펙터(50)와 함께 이동하게 된다.

추가로 또는 대안으로서, 이미징 평면(22, 42)의 기준 위치에 배열되는 마커 M2(62)가 제공된다. 마커 M2(62)가 장치(1) 내의 고정 부분에 부착되면, 장치(1)에서 엔드 이펙터(50)의 절대 위치를 결정할 수 있다. 엔드 이펙터(50)가 움직일 때, 이 마커(M2)는 이에 따라 움직이지 않을 것이다.

추가로 또는 대안으로서, 객체(10)에 배치되는 마커 M3(63)가 제공된다. 이는 또한 마커(M3)가 이미징 평면에 위치하자마자, 캡처링 요소의 광축(21)을 따라 객체(10)에 대한 엔드 이펙터(50)의 상대 거리를 결정할 수 있게 한다. 그 결과, 객체(10)에 대한 엔드 이펙터의 상대 x-y 위치를 결정할 수 있게 한다.

적어도 하나의 반사 요소(40)는 장치(1), 예를 들어 로봇 또는 로봇의 엔드 이펙터(50)에 영구적으로 고정되거나 분리 가능한 방식으로 배열될 수 있다. 이를 위해, 반사 요소(40)를 지지하고 예를 들어 나사에 의해 장치(1), 로봇 또는 엔드 이펙터(50)에 장착되는 적절한 홀더가 제공될 수 있다. 이 실시형태에서, 반사 요소(40)는 엔드 이펙터와 함께 이동될 것이다.

그러나 장치 주변 영역 예를 들어 기계, 장비 또는 시스템에 영구적으로 또는 분리 가능하게 고정될 수도 있다. 이 경우, 엔드 이펙터가 움직일 때 반사 요소(40)는 움직이지 않을 것이다.

하나 이상의 반사 요소(40)를 제공하는 것도 가능하다. 이 경우, 이들 반사 요소는 시스템의 다른 위치에 배열될 수 있다. 이를 통해 예를 들어 엔드 이펙터의 이미징 광학 요소를 사용하여 객체의 위치를 결정할 수 있다.

예로서, 추가의 예시적인 실시형태를 사용하여, 도 5는 반사 요소(40)를 배열하는 2개의 상이한, 상정가능한 옵션을 갖는 본 발명에 따른 장치(1)를 개략적으로 도시한다. 예를 들어, 도면은 참조 번호 43으로 표시된 반사 요소(40)에 대한 제2 위치를 도시한다. 본 실시형태에서는 엔드 이펙터(50)에 배치된 이미징 광학 요소(20)를 이용하여 객체(10)의 거리를 측정할 수 있다.

예를 들어 마커 M3(63)이 x-y 평면에 있는 경우, 이러한 목적으로 마커 M3(63)을 사용할 수도 있다. 또한 시스템 내의 다른 지점에 부착된 마커 M2(62)도 기준 마커로 사용할 수 있다. 또한 마커 M1(61)은 엔드 이펙터(50)의 포크(51) 또는 엔드 이펙터(50)의 다른 지점에 부착될 수도 있다.

다른 예시적인 실시형태에서, 도 6은 이미징 광학 요소(20)를 배열하는 추가 가능한 옵션을 갖는 본 발명에 따른 장치(1)를 개략적으로 도시한다.

적어도 하나의 이미징 광학 요소(20)는 도 5에 도시된 바와 같이 로봇과 같은 장치(1)에 또는 로봇의 이동 가능한 엔드 이펙터(50) 상에 영구적으로 고정되거나 분리 가능한 방식으로 배열될 수 있다. 결과적으로, 이 배열의 경우에, 엔드 이펙터 또는 로봇이 이동할 때 이미징 광학 요소(20)가 함께 이동하여, 예를 들어 엔드 이펙터가 항상 객체 공간에 남게 된다.

그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 이미징 광학 요소(20)가 장치(1) 주변 영역, 예를 들어 기계, 장비 또는 시스템에 영구적으로 고정되거나 분리 가능한 방식으로 배열될 수 있다. 이 배열의 경우에, 이미징 광학 요소(20)는 엔드 이펙터 또는 로봇이 움직일 때 함께 움직이지 않을 것이다.

도 7에 도시된 추가 예시적 실시형태에 의해 개략적으로 도시된 바와 같이, 다양한 배열 옵션이 서로 조합될 수도 있다. 이미징 광학 요소에 의해 캡처된 이미지가 본 발명의 맥락에서 언급되는 한, 이것은 장치에 의해 복수의 그러한 이미지를 빠르게 연속적으로 캡처하는 것을 분명히 배제하지 않는다. 예를 들어 비디오 카메라를 사용하여 비디오를 녹화하는 것도 가능하다.

도 8은 이미징 광학 요소(20)의 객체 공간을 변경하도록 배열된 반사 요소(40)를 갖는 본 발명에 따른 장치(1)의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다. 이 예시적인 실시형태에서, 이미징 광학 요소(20)의 객체 공간은 확대 가능하다.

객체 공간은 특히 사용된 광학 장치, 이미지 캡처링 센서의 크기 및 이미징 평면과 이미징 광학 요소(20) 사이의 거리와 같은 인자(factor)에 의해 결정된다.

실시형태에 따라, 추가 측정 없이 이미징 광학 요소(20)의 객체 공간이 관찰될 모든 영역을 커버하지 않는 것이 일어날 수 있다. 이 경우에, 추가 이미징 광학 요소(20)를 사용하거나, 대안적으로 또는 추가로, 적당한 메커니즘에 의해 이미징 광학 요소(20)를 이동시키는 것이 가능하다. 또 다른 가능성은 예를 들어 이미징 광학 요소(20)가 엔드 이펙터(50)에 장착된 경우 로봇에 의해 이동되는 엔드 이펙터(50)에 의해 이동하고, 이미징 광학 요소(20)를 사용하여 다양한 뷰 또는 위치에서 이미지를 캡처하는 것이다.

그러나, 본 발명에 따르면, 이러한 목적을 위해 반사 요소(40)를 사용하는 것도 가능하며, 이 경우에도, 이미징 광학 요소(20)의 이미징 평면(22) 외부에 있거나 그와 겹치는 추가 이미징 평면(42)을 갖는 이미지 광학 요소(20)의 이미지에서 반사 요소(40)에 의해 추가적인 부분 이미지가 생성된다. 이는 부분 이미지에 의해 이미징 광학 요소(20)의 객체 공간을 간단히 확장할 수 있게 하고, 이미징 평면(22)에 있지 않은 영역을 캡처하는 것이 부분 이미지로 가능하다. 도 8은 이미징 광학 요소(20)의 이미징 평면(22)이 객체(10)의 에지(14)를 캡처하도록 허용하지만 이 객체(10)의 에지(15)는 캡처하지 못하도록 하는 배열의 개략적인 평면도를 도시한다. 그러나, 반사 요소(40)는 이미징 평면(22)의 이미지 내에서 부분 이미지의 형태로 에지(15)를 이미징하는 추가 이미징 평면(42)을 생성한다.

물론 이미징 광학 요소(20)의 전체 객체 공간을 편향시키기 위해 적절한 형상 및 크기의 반사 요소(40)를 사용하여, 제1 이미징 평면(22) 대신에 제2 이미징 평면(42)만이 이미지화되도록 하는 것도 가능하다.

본 발명의 이러한 실시형태의 특징이 전술한 실시형태와 조합될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.

도 9는 추가적인 추가 반사 요소(30)를 갖는 본 발명에 따른 장치(1)의 개략적인 사시도를 도시한다.

도 9의 배열로부터 알 수 있는 바와 같이. 도 9에 도시된 바와 같이, 이미징 광학 요소의 광축에 대한 그것의 배향에 관계없이 추가 광축 또는 추가 뷰의 위치 또는 지점만을 변경하는 것이 또한 유리할 수 있다. 이것은 예를 들어 그렇지 않은 경우에는 보이지 않는 객체(10)의 영역을 이미징 광학 요소의 이미징 평면(22)으로 영상화하는 것을 가능하게 한다. 도 9의 실시형태는 단지 예로서, 제2 이미징 평면(42)을 갖는 추가 객체 공간이 제1 반사 요소(40), 이 예에서는 제1 거울을 사용하여 및 또 다른 이미징 평면(32)을 갖는 또 다른 객체 공간이 제2 반사 요소(30), 예에서 제2 거울을 사용하여 이미지화될 수 있는 방법을 도시한다. 도 9의 실시형태는 단지 예로서, 제1 반사 요소(40)(이 예에서는 제1 거울) 및 제2 반사 요소(30)(이 예에서는 제2 거울)에 의해 제2 이미징 평면(42)을 갖는 추가 객체 공간이 또 다른 이미징 평면(32)을 갖는 또 다른 객체 공간을 이미지화 할 수 있는 것을 도시한다. 이 경우, 이미징 평면(42 및 32)은 이미징 광학 요소(20)의 이미징 평면(22)에서 결합된다.

예시된 배열에서, 이는 제2 거울에 의해 생성된 광축(31)의 뷰잉 방향에서, 객체(10) 아래에 있고 이에 따라 객체(10)에 의해 가려질 수 있는 영역을 볼 수 있는 가능성을 제공한다.

예시된 실시형태에서, 관련 광축(21, 31, 41)은 서로 평행하거나 직교한다. 그러나 광축들(21, 31, 41) 전부 또는 일부는 서로 다른 각도를 형성할 수 있음을 이해할 것이다.

이미징 광학 요소(20)의 객체 공간에 있는 적어도 하나의 반사 요소(40)는 반사 요소(40)에 의해 편향되는 객체 공간의 일부를 숨긴다. 도 10은 이 숨겨진 영역이 참조 번호 23으로 표시된 영역인, 도 2의 본 발명에 따른 장치의 사시도를 개략적으로 도시한다.

그 결과, 이 차단된 영역(23) 바로 뒤에 있는 객체 공간의 영역은 이미징 광학 요소(20)에 보이지 않을 것이다. 따라서 차단된 영역(23)이 또한 가시화될 수 있도록, 부분적으로 빛을 투과시키는 반사 요소(40) 예를 들어 반투명 거울을 사용하는 것이 유리할 수 있다.

상이한 이미징 평면(22, 32, 42)은 이미징 광학 요소(20)로부터 상이한 거리에 있을 수 있다. 도 11은 도 2의 본 발명에 따른 장치의 개략적인 사시도를 다시 도시한다. 또한, 이 도면에서 참조 번호 24 및 25로 표시된 예시적인 쇄선 및 일점 쇄선에 의해 상이한 거리가 도시되어 있다.

이미징 광학 요소(20)의 주어진 뷰잉 거리 또는 피사계 심도에 대해, 이것은 상이한 이미징 평면이 적어도 모두 동일한 정도로 선명하게 이미징되지 않도록 할 수 있다. 예를 들어, 도면의 뷰잉 거리(24)는 반사 요소(40)에 의해 생성되는 뷰잉 거리(25)보다 작다.

따라서, 예를 들어 이미징 광학 요소(20)에 의해 캡처된 이미지는 뷰잉 거리(24)에서는 선명하지만 뷰잉 거리(25)에서는 더 이상 선명하지 않을 수 있다. 본 발명에 따르면, 이것은, 이미징 광학 요소(20)의 이미징 평면에서 이미지의 선명도를 복원하기에 적합한 광학 렌즈, 광학 또는 대물 렌즈와 같은 광학 수단을 갖는 요소(40)로 보완함으로써 보상될 수 있다.

반사 요소(40)에 의해 생성된 제2 시각 축(41) 또는 추가 이미징 평면(42)은 또한 공간 위치의 결정 또는 공간 상대 위치의 결정을 가능하게 하는 공간 기준(spatial reference)을 생성할 수 있게 한다. 도 12는 위치 결정을 설명하기 위한 예시적인 실시형태의 개략적인 측면도이다.

예를 들어, 예시적인 실시형태에서, 공간 방향 z에서의 거리 zrel은, 객체(10)의 에지(11)를 이미지로 영상화하고, 거리 zrel을 결정하기 위해 이미지에서 에지(11)의 높이를 평가함으로써, 에지(11)와 이미징 광학 요소(20) 사이에서 결정된다.

그러나, 이미징 광학 요소(20)가 예를 들어 도면에서 참조 부호 x1과 x2로 표시된 바와 같이 상이한 위치에 있는 것으로 가정할 때, 에지(11)는 빔 경로 s1으로 인해 다른 지점 a1과 a2로 이미지화 되는데, 이는 각 경우에서 참조 부호 dx1 및 dx2로 표시된 바와 같이 거리 d가 다르기 때문이다. 이는 예를 들어 거리 d에 기초하는 추가 정보 없이 거리 zrel을 결정하는 것을 불가능하게 한다. 도면에서, 참조 번호 70은 위치 x1에 이미징 광학 요소(20)가 있는 화상을 나타내고, 참조 번호 71은 위치 x2에 이미징 광학 요소(20)가 있는 화상을 나타낸다. 참조 번호 18은 참조 번호 72로 지시되어 있는 공간 방향 z에서 기준 평면 상에서의 공간 방향 x의 객체의 고정된 위치를 나타낸다.

따라서, 마커(60)가 본 발명의 바람직한 실시형태에서 사용되며, 이 마커는 반사 요소(40)의 이미징 평면(42)에 위치한다.

또한, 이미징 광학 요소(20)는 마커(60)가 이미징 평면(42)에 놓이는 공간 방향 x로 이동될 수 있다. 객체(10)로부터 이 마커(60)의 거리 ds는 알려져 있으므로, 에지(11)로부터 이미징 광학 요소(20)의 거리 d를 결정할 수 있다. 이를 통해 상대 거리 zrel을 결정할 수 있다.

객체(10)의 에지(11)는 각각의 경우에 빔 경로 s1에 의해 이미지화되고, 특정 높이 "a"에서 이미지(70, 71)에서 볼 수 있지만, 이는 공간 방향 x에서 이미지 광학 요소(20)의 위치에 의존한다.

특정 응용 사례의 경우, 이미지로 이미지화될 객체(10) 또는 객체(10) 주변 영역을 조명하는 것이 필요할 수 있다. 이를 위해, 이미징 광학 요소(20) 부근에 또는 그로부터 일정 거리에 설치된 광원을 사용할 수 있다. 이러한 광원은 종종 광원 또는 광원의 일부의 빔 경로를 특정 방향으로 향하게 할 수 있는 반사기를 이미 포함하고 있다.

특정 응용 사례의 경우, 광원의 빔 경로 방향이 아닌 적어도 하나의 방향에서 이미징할 객체를 조명하는 것이 유용할 수 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 목적을 위해 본 발명의 예시적인 실시형태로 도 13에 예시되어 있는, 반사 요소(40)가 사용될 수도 있다.

도 13은 반사 요소(40)가 광선을 편향시키는 데 사용되는, 광원(80)을 포함하는 본 발명에 따른 장치(1)의 개략적인 사시도이다. 참조 번호 81은 단지 예시를 위한 목적으로 반사 요소(40)에 의해 편향되지 않은 광선을 나타낸다. 참조 번호 82는 반사 요소(40)에 의해 편향되어 광원(80)의 광 방사의 주 방향과 다른 제2 방향으로부터 객체(10)에 입사하는 광선을 나타낸다. 따라서 반사 요소(40)의 적어도 일부는 광원(80)의 빔 경로에 배열된다.

본 발명에 따르면, 반사 요소(40) 및/또는 이미징 광학 요소(20)의 배열에 관한 전술한 실시형태가 여기에서 논의된 실시형태와 결합될 수 있음을 이해할 것이다. 반사 요소(40)는 시스템에 고정식으로 장착될 수 있거나, 예를 들어 로봇의 팔 또는 엔드 이펙터(50)에서 움직일 수 있게 장착될 수 있다. 예를 들어, 광원(80)의 빛이 오는 방향에 대해 반사 요소(40)를 틸팅함으로써 객체의 다른 영역 또는 측면을 조명하는 것이 가능하도록 반사 요소(40)가 이동하게 구성하는 것을 상정할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 예를 들어 빔 경로를 넓히거나 또는 집속하도록, 또는 반사 요소(40)를 사용하여 광원(80)의 빔 경로의 편향 방향을 2개 이상 생성하기 위해, 조명의 빔 경로를 변경할 수 있는 곡률 또는 광학장치와 같이 조명 방향을 편향시키기 위한 추가적인 광학 특성을 반사 요소(40)에 제공하는 것도 고려된다.

본 발명의 또 다른 실시형태가 도 14 내지 도 16에 도시되어 있다.

도 14는 반사 요소(40)없이 도시된, 본 발명에 따른 장치(2)의 개략적인 평면도이다. 이 예에서, 장치(2)는 이동 가능한 엔드 이펙터(50) 및 그 위에 배열된 포크(51)를 갖는 로봇을 포함하는 반도체 산업 기계의 일부이다. 위에서 논의된 바와 같은 반사 요소(40)가 이러한 실시형태에서도 사용될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 이 실시형태의 근본적인 기본 원리는 다음의 조합에 기초한다.

(a) 공간 회전축 z에 대한 이미징 광학 요소의 광축(21)의 각도 배향;

(b) 공간 회전축 y에 대한 이미징 광학 요소의 각도 배향;

(c) 객체(10) 및/또는 포크(51) 및/또는 엔드 이펙터(50)의 공간 방향 x 및 y에 걸쳐 있는 평면에 대한 이미징 광학 요소의 광축(21)의 오프셋.

이러한 방식으로, 도 14의 예시적 실시형태에 도시된 바와 같이, 예를 들어 단 하나의 이미징 광학 요소(20)를 사용하여 기판, 포크들 및/또는 엔드 이펙터 사이의 갭을 영상화하고 분석하여, 포크들의 상대 위치를 x, y, z 모든 자유도에서뿐만 아니라 엔드 이펙터의 포크들 서로에 대한 각도를 결정할 수 있다.

단지 예로서, 도 14는 예를 들어 시스템 내의 기판, 예를 들어 처리 스테이션 내의 지지체, 또는 시스템 내의 다른 위치에서의 지지체, 또는 카세트 또는 용기 내의 지지체와 같은 객체(10)에 대한 2개의 지지체(91, 92)를 도시한다.

엔드 이펙터(50)의 포크들(51, 52) 사이의 간격을 dg로 표시하고, 엔드 이펙터(50)의 포크들(51, 52)의 끝단을 도면 부호 51a, 52a로 표시한다. 엔드 이펙터(50)의 포크들(51, 52)은 공간 방향 y로 서로 떨어져 있다.

예시된 배열에서, 엔드 이펙터(50) 및/또는 포크(51, 52) 및/또는 그 단부(51a, 52a)에 대한 이미징 광학 요소(20)의 위치 및 지점에 관한 기하학적 관계를 알고 있다면, 이 간격 또는 거리 dg가 결정될 수 있다.

이러한 갭, 즉 지지부(91, 92)와 포크(51, 52) 사이의 중간 또는 자유 공간은 참조 부호 sp1 및 sp2로 표시된다. 단지 예로서 공간 방향 x 및 y에 의해 연결된 평면에서 이미징 광학 요소(20)에 의해 이미징될 수 있는 광선을 나타내는 참조 번호 26으로 표시된 점선을 따라, 이미징 광학 요소(20)는 엔드 이펙터(50)의 포크(52) 및/또는 지지체(92)에 대략 평행한 xy 평면에서 갭 sp2을 보게 될 것이다. 이는, 엔드 이펙터(50)가 지지체(92)에 접근할 때, 충돌을 피하기 위해, 매우 높은 정확도로 간격 sp2를 모니터링하고 확인할 수 있게 한다. 예시적인 목적을 위해, 도 14에서 광선(26)과 그리퍼(52)의 에지 사이의 각도 β가 표시되어 있다. 본 예에서, 이 각도 β는 대략 0.5°이다. 보다 일반적으로, 적어도 하나의 광선(26)과 포크(52) 및/또는 지지체(92) 사이의 각도 β는 +/- 10° 이하, 바람직하게는 +/- 5° 이하, 가장 바람직하게는 +/- 2° 이하이다.

따라서, 본 발명은 객체를 이미징하기 위한 장치, 바람직하게는 동시에 적어도 2개의 상이한 뷰에서 이미징하기 위한 장치를 포함할 수 있으며, 이 장치는 적어도 하나의 이미징 광학 요소를 포함하고, 여기서 이미징 광학 요소를 사용하여 이미징될 수 있는 적어도 하나의 광선은 평행하게 또는 공간 방향 x 및 y에 걸쳐 있는 평면에서 적어도 하나의 포크 및/또는 적어도 하나의 지지부에 평행하거나 거의 평행하고, 이 적어도 하나의 광선과 포크 및/또는 지지체 사이의 각도 β는 최대 + /- 10°, 바람직하게는 최대 +/- 5°, 가장 바람직하게는 최대 +/-　2°이다.

따라서 이미징 광학 요소(20)는, 지지체(92)와 포크(52) 사이의 라인(26)이 보이도록 z-축에 대해 및/또는 y-축에 대해 기울어져(angled) 있다. 이 경우, 이미징 광학 요소(20)는 도시된 예와 같이 엔드 이펙터(50)에 견고하게 연결되는 것이 바람직하다.

이러한 방식으로, 갭의 치수 sp1, sp2는 지지체(91, 92)의 알려진 치수에 기초하여 결정될 수 있다. 이는 예를 들어 지지체에서 기판을 픽업할 때 기판이 손상되는 것을 방지하기 위해, 엔드 이펙터가 이동하는 모든 시점에서 엔드 이펙터(50) 또는 포크(51)의 정확한 정렬되는 것이 특히 유용하다. 지지체가 또한 이미징 광학 요소(20)의 객체 공간에 유사하게 위치될 수 있기 때문에, 지지체들(91, 92)의 서로에 대한 위치 그리고 픽업 요소 및/또는 엔드 이펙터(50)에 대한 위치를 결정할 수 있다.

도 15는 도 14의 본 발명에 따른 추가 장치(2)의 개략적인 측면도이다. 참조 번호 73은 엔드 이펙터 및/또는 객체(10)(예시에는 도시되지 않음) 및/또는 포크의 평면을 나타낸다. 참조 기호 "do"는 공간 방향 z에서 평면(73)에 대한 오프셋을 나타낸다.

이미징 광학 요소(20)는 공간 회전축 y 및/또는 공간 회전축 z에 대해 일정한 각도로 배향된다. 예시적인 실시형태에서, 이미징 광학 요소(20)는 엔드 이펙터(50)에 연결되고, 평면(73)에 대해 공간 방향 z에서 오프셋으로 배열된다.

이와는 다르게, 이미징 광학 요소(20)는, 이미징 광학 요소의 광축이 갭과 적어도 대략적으로 정렬되어 있어서, z 축에 대한 각도 회전 없이 갭 sp1, 포크들(51, 52) 및 지지체(91, 92)가 이미징되도록 배향될 수 있다. 그러나, 그러한 배열의 결점은 이 경우 카메라의 시야가 더 커야 하고 그 결과 필요하지 않거나 반드시 필요하지 않은 시야 영역이 생성될 것이라는 점이다.

이를 예시하기 위해, 도 16은 이미징 광학 요소의 배열이 수정된, 도 14의 본 발명에 따른 추가 장치의 개략적인 평면도를 도시한다. 여기서, 참조 부호 22a는 이미징 광학 요소(20)의 이미징 평면에서 필요한 영역을 나타내고, 참조 부호 22b는 이미징 평면에서 필요하지 않은 영역을 나타낸다.

이미징 평면 또는 이미지 필드의 동일한 해상도를 달성하여 위치 또는 거리를 결정할 때 각도 방향과 동일한 정확도를 달성하려면, 카메라의 훨씬 더 높은 픽셀 해상도가 필요하다.

여기서, 2차원 영역에서 작동하는 이미징 광학 요소(20)는 필요한 고성능, 예를 들어 장치(1)에서와 같이 예를 들어 1920x1080 픽셀 또는 1280x720 픽셀과 같은 고해상도를 제공할 수 있다고 가정한다. 뿐만 아니라 짧은 이미지 캡처 시간 또는 60fps와 같은 높은 프레임 속도를 제공할 수 있고, 장치가 하나의 이미징 광학 요소에만 대처할 수 있다고 가정한다.

3차원 이미지 캡처를 가능하게 하는 현재 사용 가능한 다른 이미지 캡처 기술, 예를 들어 스테레오 카메라, 라이트 필드 카메라 또는 TOF 카메라는 빛이 각 픽셀에 대해 이미지 센서에 도달할 때까지의 시간, 통과 시간 또는 비행 시간을 측정하고, 이 통과 시간에 기초하여 객체 상의 픽셀의 거리에 대한 정보를 계산하는데, 이들은 현재 전술한 측면 중 적어도 하나에서 2차원 영역에서 작동하는 이미징 광학 요소보다 열등하다.

이와 상관없이, 이러한 이미지 캡처 기술의 추가 개발은 3차원 이미지 정보를 얻고, 장치에 이러한 이미지 캡처 기술을 사용하는 것을 유리하게 만들 수 있다. 그러나 현재로서는 TOF 카메라와 같은 저해상도, 크기, 스테레오 카메라의 경우 한 대의 카메라 대신 두 대의 카메라를 사용하는 비용 등의 단점이 지배적이다.

이와는 상관없이, 본 발명에 따른 장치(1, 2)에 대한 이러한 이미지 캡처링 기술에 대응하는 이미징 광학 요소(20)를 채택하고 사용하는 것이 가능하고 또한 의도되며, 특히 앞서 언급한 단점이 추가 기술 개발에 의해 극복될 수 있는 경우에 그러하다.

도 17 및 도 18은 3차원 영역에서 작동하는, 광축(121)을 갖는 그러한 이미징 광학 요소(120)를 사용하는 하나의 가능한 예시적인 실시형태를 도시한다. 이들 예시적인 실시형태는 마스크(110) 상의 펠리클(111)의 위치의 검출을 예시하고, 여기에서 장치(3)는 3차원 영역에서 작동하고 광축(121)을 갖는 광학 요소(120)를 포함한다. 도 17에서, 펠리클(111)은 마스크(110)의 상부에 놓이고 이미징 광학 요소(120)의 광축(121)의 연장선을 따라 정렬된다. 도 18에 도시된 바와 같이, 펠리클(111)은 이미징 광학 요소(120)의 광축(121)의 연장부를 가로질러 정렬되는 상부에 놓여진다.

이미징 광학 요소(120)에 의해 캡처된 관련 이미지들(171, 172)에서, 상이한 회색 음영에 기초하면, 요소(120)로부터 공간 방향 x로 객체들(91, 92, 110, 111)의 거리는 예에서 명확하다. 예에서 스케일이 지정되고, 이로부터 거리를 결정할 수 있다.

이 예에서 이미징 광학 요소(120)에 의해 캡처된 이미지(171, 172)에서 펠리클(111), 마스크(110) 및 지지체(91, 92)와 같은 객체의 y-z 위치뿐만 아니라, 일 예로 스케일 형태로 지정된, 그레이 레벨에 기초하여 이미징 광학 요소(120)까지의 거리 x를 식별할 수 있다.

예시적인 실시형태에서, 이미징 광학 요소(120)는 엔드 이펙터(50) 상에 장착되고 다음을 결정할 수 있게 한다.

- 펠리클(111)이 마스크(110)의 상부에 종방향(도 17) 또는 횡방향(도 18)으로 위치하는지 여부;

- 엔드 이펙터(50)에 대한 y-z 위치에서, 마스크(110), 지지체(91, 92) 및 펠리클(111)이 위치하는 위치;

- 엔드 이펙터(50)에 대한 x 위치에서, 마스크(110), 지지체(91, 92) 및 펠리클(111)이 위치하는 위치.

따라서 3차원 영역에서 작동하는 이미징 광학 요소를 사용함으로써, 분석에 사용될 수 있는 추가 이미지 정보를 얻을 수 있다는 점에서 유리하다.

Claims (23)

1. 적어도 2개의 상이한 뷰에서 객체를 동시에 이미징하기 위한 장치로, 상기 장치는,
   적어도 하나의 이미징 광학 요소, 및
   적어도 하나의 반사 요소를 포함하고,
   반사 요소는 이미징 광학 요소의 객체 공간 내에 적어도 부분적으로 배열되고, 이미징 광학 요소의 광축은 객체의 제1 뷰와 관련되며,
   반사 요소는 상기 제1 뷰와 상이한 객체의 제2 뷰를 이미지화하도록 작동 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
2. 선행 청구항에 있어서, 장치를 사용할 때 또는 조정하는 중에, 제2 뷰는 이미징 광학 요소의 객체 공간 내에 있지 않은 객체의 영역을 적어도 부분적으로 이미지화 할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 반사 요소는 이미징 광학 요소의 이미징 평면 내에 위치하고, 객체의 제2 뷰를 이미지화 하기 위해 바람직하게는 평면인 적어도 하나의 반사 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 작동하는 중에 및/또는 이미지를 캡처하는 중에, 이미징 광학 요소에 의해 적어도 객체의 제1 뷰 및 제2 뷰가 동시에 하나의 이미지로 캡처될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 이미징 광학 요소의 광축과 반사 요소에 의해 정의되는 제2 뷰와 연관된 뷰잉 축이 각도 α를 형성하되, 바람직하게는 상기 α>0° 및/또는 이들 축들이 서로에 대해 측 방향으로 오프셋 되도록, 이미징 광학 요소 및 반사 요소가 서로에 대해 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 이미지 캡처하는 중에 이미징 광학 요소에 의해 이미지화 될 수 있고, 바람직하게는 장치 위 또는 장치에, 바람직하게는 객체 또는 기판 위 또는 객체 또는 기판에, 로봇 위 또는 로봇에, 엔드 이펙터 위 또는 엔드 이펙터에, 또는 기계, 장비 또는 시스템 위에 배치되는, 적어도 하나의 마커가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 객체의 제3 뷰를 이미지화 하게 작동할 수 있는 적어도 하나의 추가의 반사 요소가 제공되고, 이 제3 뷰는 적어도 2개의 다른 뷰들과 상이하며, 바람직하게는 적어도 제3 뷰는 이미징 광학 요소의 객체 공간 또는 제2 뷰 내에 있지 않거나 완전히 있지 않은 객체의 영역을 적어도 부분적으로 이미지화 할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 이미징 광학 요소가, 장치 위 또는 장치에, 바람직하게는 로봇 위 또는 로봇에, 엔드 이펙터 위 또는 엔드 이펙터에, 또는 기계, 장비 또는 시스템 위에 영구적으로 고정된 방식이나 분리 가능한 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 반사 요소가, 장치 위 또는 장치에, 바람직하게는 로봇 위 또는 로봇에, 엔드 이펙터 위 또는 엔드 이펙터에, 또는 기계, 장비 또는 시스템 위에 영구적으로 고정된 방식이나 분리 가능한 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 이미징 광학 요소는 바람직하게는 객체의 2차원 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 이미징 광학 요소는 카메라, 바람직하게는 2D 카메라, 비디오 카메라 또는 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 객체의 캡처된 이미지가 비주얼, 수작업 또는 자동 분석을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 사용자에게 캡처된 이미지를 보여주기 위한 디스플레이 요소 및/또는 캡처된 이미지의 추가 분석을 위한 컴퓨터-보조 이미지 처리를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 반사 요소는 바람직하게는 가시 파장 범위의 전자기 방사선을 반사 및/또는 편향시킬 수 있으며, 거울 또는 프리즘 또는 일부 다른 반사 표면을 포함하는 광학 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 반사 요소의 적어도 일부 섹션은 바람직하게는 가시 파장 범위에 대해 반투명한 것을 특징으로 하는 장치.
16. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 반사 요소는 입사 전자기 방사선을 선택하기 위한 적어도 하나의 추가 광학 수단, 특히 필터, 편광 필터, 적외선 차단 필터, UV 차단 필터, 칼라 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 반사 요소는 선명도에 영향을 주기 위한 적어도 하나의 추가 광학 수단 바람직하게는 렌즈, 광학 또는 대물 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 제1 방향으로부터 객체를 조명하도록 구성된 조명 장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 선행 청구항에 있어서, 적어도 하나의 반사 요소의 적어도 일부는 조명 장치의 빔 경로에 배치되고, 조명 장치로부터 오는 광의 적어도 일부가 편향되고 적어도 하나의 제2 방향으로부터 객체 위를 향하도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 장치.
20. 바람직하게는 선행 청구항들 중 어느 한 항에 따른 적어도 2개의 상이한 뷰에서 객체를 이미징하기 위한 장치로, 적어도 하나의 이미징 광학 요소를 포함하고, 이미징 광학 요소를 사용하여 이미지화 될 수 있는 적어도 하나의 광선이 공간 방향 x 및 y에 의해 연결되는 평면에서 적어도 하나의 포크 및/또는 적어도 하나의 지지체와 평행하거나 거의 평행하게 연장하고, 적어도 하나의 광선과 포크 및/또는 지지체 사이의 각도 β는 +/- 10° 이하, 바람직하게는 최대 +/- 5°, 가장 바람직하게는 최대 +/- 2°인 것을 특징으로 하는 장치.
21. 적어도 2개의 상이한 뷰에서 객체를 동시에 이미징하기 위한 방법으로, 선행 청구항들 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는, 바람직하게는 반도체 산업에 사용하기 위한 기계, 장비 또는 시스템.
23. 선행 청구항에 있어서, 장치에 의해 캡처된 이미지들이 반도체 산업 장비, 시스템 또는 기계의 티치-인, 조정, 제어 및/또는 모니터링을 위해 및/또는 로봇의 제어, 조정, 티칭-인, 모니터링을 위해 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 기계, 장비 또는 시스템.

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