WO2019168250A1

WO2019168250A1 - 3차원 형상 영상 취득 시스템

Info

Publication number: WO2019168250A1
Application number: PCT/KR2018/012460
Authority: WO
Inventors: 박선우; 장민기; 정병욱
Original assignee: 주식회사 코미코
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2019-09-06

Abstract

본 발명은 3차원 형상의 피검체의 영상을 취득하고 분석하기 위한 시스템으로서, 피검체가 노출하는 모든 면의 영상 정보를 취득하는 촬영 유닛; 촬영 유닛을 홀딩하며, 촬영 유닛의 3차원 위치를 조절하는 조절 유닛; 피검체를 향하여 소정의 발광 조건을 가진 빛을 조사하는 발광 유닛; 및 촬영 유닛의 촬영 조건을 제어하며, 조절 유닛의 동작을 제어하며, 발광 유닛의 발광 조건을 제어하는 콘트롤 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기술적 사상을 개시한다.

Description

【명세서】

【발명의 명칭】

3차원 형상 영상 취득 시스템

【기술분야】

본 출원은 2018년 2월 28일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2018-0024541호의 출원일의 이익을 주장하며， 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 3차원 형상의 영상을 취득하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 보다 자세하게는， 3차원 형상을 가진 대상 물체의 영상을 로봇 아암 (robot arm)과 디지털 카메라 (digi tal camera) 등을 이용하여 반도체 관련 장비의 세정 전후의 비교를 위한 최적의 영상을 취득하기 위한 시스템에 관한 것이다.

【배경기술】

반도체 관련 검사 장비의 경우， 반도체 칩 자체의 검사를 위한 관련 장비로서의 주검사 장비와， 반도체 칩과 관련된 부수 장비 등에 대한 검사 장비인 부검사 장비로 나뉘게 된다.

반도체 관련 검사장비 시장에서는 주검사 장비의 비중이 70~80%에 이르며， 부검사 장비는 비중이 20~30%에 해당하고 있다. 특히 최근 반도체 웨이퍼 크기가 기존 8인치 (200mm)에서 12인치 (300mm)로 대형화되는 한편， 회로선폭 크기가 미크론 (pm)급에서 나노미터 (nm)급으로 미세화되면서 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

2 회로선폭 크기가 미크론（_）급에서 나노미터（에1）급으로 미세화되면서 주검사 장비에 대한 수요는 물론 부검사 장비에 대한수요도 크게 증가하고 있는 실정이다.

아울러， 반도체 칩의 집적도가 높아짐과 동시에 이들 반도체 관련 검사 장비에 대해서도 그 성능의 고도화에 대한 요구가 높아지고 있으며, 성능의 고도화 요청에 따라 관련 장비에 장착되는 각종의 부품과 장치 등에 대한 정밀 측정, 정밀 검사， 정밀 촬영에 대한 요구도 높아지고 있는 실정이다.

관련된 선행기술로는 "산업용 로봇의 기구 보정장치（대한민국 공개특허공보 제 10-1998-073860호, 1998. 11.05. 공개, 이하특허문헌 1이라 한다.）’’가존재한다.

특허문헌 1에 따른종래기술의 경우， 산업용로봇의 기구 보정장치에 관한 것이다.

특허문헌 1에 따르면, 종래의 기술들의 경우， 단지 ）（ 평면만을 고려한 보정을 구현하여 세 개의 축 이상인 직교좌표 로봇이나 수평다관절 로봇인 경우에 죽이나 방죽을 고려하지 못한 상태에서 보정을 실행하게 되므로, 결국 기계적인 치구장치로는 에 대한 위치오차만을 보정하고， 축이나 축에 대한 보정은 별도의 3차원 측정장치를 사용하여야 하거나， 또는 기구 보정 후에 정밀도를 측정할 수 없어 단순히 기구 보정장치만의 역할을수행하게 되는문제점이 있었음을 설시하고 있다. 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

3 이에 따라, 특허문헌 1에서는소정 로봇의 로봇팔단부에 인식마크가 부착된 영상인식 툴을 장착하고， 그 영상인식 툴과 각각 대향되도록 제 1， 제 2 카메라를 설치하며， 그 각 카메라에 입력되는 영상에서 영상인식 툴의 영상을 추출하는 영상처리기를 각 카메라와 연결 설치하고， 로봇을 각각의 측정점으로 차례차례 이동시키도록 구성함으로써 , 별도의 장치를 추가하지 않고도 기구 보정시 축이나 축에 대한 측정이 가능함은 물론 기구 보정 이후에도그 정밀도를 측정할수 있도록 하고 있다.

또 다른 선행 특허문헌으로서 ’’3차원 검사장치를 이용한 검사방법（대한민국 공개특허공보 제 10-2004-0054893호， 2004.06.26. 공개， 이하특허문헌 2라 한다.）¹’도존재한다.

특허문헌 2의 경우, 피검사체의 불량여부를 체크하는 3차원 검사장치를 이용한 검사방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는， 피검사체의 피 검사부분의 중심위치를 산출하여 피검사체의 불량여부를 판정할 수 있도록 한 3차원 검사장치를 이용한 검사방법에 관한 것이다.

특허문헌 2에 따른 검사방법은 피검사체를 지지대에 적재시키는 단계; 피검사체를 클램프유닛으로 착탈 가능하게 고정시키는 단계; 피검사체의 적어도 하나의 피검사부분을 부분적으로 스카라로봇으로 고정시키는 단계; 피검사체의 일정부분을 카메라유닛으로 촬영하는 단계; 및 카메라유닛을 통해 얻어진 영상데이터를 제어반에 설치된 소정 프로그램으로 처리하여 피검사체의 피검사부분의 중심 좌표값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

4 특징으로 하고 있다.

또 다른 특허 선행문헌으로서 ’’로봇 암을 이용한 삼차원 품질 검사 장치 및 방법（대한민국 공개특허공보 제 10-2015-0077090호, 2015.07.07. 공개， 이하 특허문헌 3이라 한다.）'’ 역시 존재한다.

우선， 특허문헌 3에 따른 선행 발명은 로봇암을 이용한 삼차원 품질 검사장치 및 방법에 관한 것이다.

특허문헌 3에 따른 로봇 암을 이용한 삼차원 품질 검사 장치는 로봇 암（대 야 크ä）을 검사 대상체에 정렬시키는 제어부와, 로봇 암에 장착된 상태로 제어부에 의해 구동되어 검사 대상체에 레이저를 조사하는 레이저 조사기와， 로봇 암에 장착된 상태로 제어부에 의해 구동되어 검사 대상체에 조사된 레이저 영상을 촬영하는 카메라부 및 레이저 영상에 포함된 치수 정보를 미리 저장되어 있는 목표 치수 정보와 비교하여 검사 대상체의 품질을 판단하는 품질 판단부를 포함하는 기술적 사상을 개시한다.

이들 선행기술의 경우， 고정밀의 성능을 위하여 고가의 고성능 촬영 장비 등이 필요한 문제점이 있었고， 이들의 고가 및 고성능의 장비를 운용하기 위해서 해당 장비에 대한 전문 인력 양성을 위한 추가적인 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

【발명의 상세한 설명】

【기술적 과제】

본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템은 상기한 바와 같은 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

5 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서， 다음과 같은 해결하고자 하는 과제를 제시한다.

첫째， 기존의 고가의 영상 촬영 장비를 설치하지 않아도 되며， 동시에 고가의 촬영 장비와 대등한 성능이 나올 수 있는 3차원 영상 취득 시스템을 제시하고자 한다.

둘째， 기존 고가의 영상 촬영 장비와는달리 , 영상촬영 장치 운용을 위하여 별도의 시간과 노력이 소요되지 않아도 되는 시스템을 제시하고자 한다.

셋째, 일반적인 촬영 장비의 도입을 통해서도 기존 고가의 장비와 대등한 성능을 이끌어낼 수 있는 이미지 촬영의 수치적 범위 제시와 이에 대한 임계적 의의를 제시하고자 한다.

본 발명의 해결 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며， 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

【기술적 해결방법】

본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템은 상기의 해결하고자 하는 과제를위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.

본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템은 3차원 형상의 피검체의 영상을 취득하고 분석하기 위한 시스템으로서, 상기 피검체와 이격되어 상기 피검체가 노출하는 모든 면의 영상 정보를 취득하는 촬영 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

6 유닛 ; 상기 촬영 유닛을 홀딩하며， 상기 촬영 유닛이 상기 피검체의 모든 면에 대향하도록 상기 촬영 유닛의 3차원 위치와 방향을 조절하는 조절 유닛; 상기 피검체로부터 이격되어 배치되어, 상기 피검체를 향하여 소정의 발광조건을 가진 빛을조사하는 발광유닛 ; 및 상기 촬영 유닛， 상기 조절 유닛 및 상기 발광 유닛과 네트워킹하며， 상기 촬영 유닛의 촬영 조건을 제어하고， 상기 조절 유닛의 동작을 제어하며， 상기 발광 유닛의 발광 조건을 제어하는 콘트롤유닛을포함하는 것을특징으로 한다.

본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템의 상기 조절 유닛은， 바닥에 안착되어， 지지하는 몸체를 형성하는 베이스부; 상기 베이스부에 제공되어 안착되고， 상기 베이스부 상에서 수평적 회전이 이루어지는 보디부; 상기 보디부에 일측에 제공되며， 일단이 상기 보디부에 힌지 연결되어 피봇 구동되는 제 1 아암부; 상기 제 1 아암부의 타단에 제공되며 , 일단이 상기 제 1 아암부의 타단에 힌지 연결되어 피봇구동되는 제 2 아암부; 상기 제 2 아암부의 타단에 제공되며， 일단이 상기 제 2 아암부의 타단에 힌지 연결되어 피봇 구동되는 제 3 아암부; 및 일단이 상기 제 3 아암부의 타단에 회전될 수 있도록 제공되며， 타단은 상기 촬영 유닛을 홀딩하는 홀딩부를 포함하는 것을 특징으로 할수 있다.

본 발명에 따른 3차원 형상 영상취득 시스템의 상기 콘트롤 유닛은, 상기 조절 유닛의 상기 보디부, 상기 제 1 아암부, 상기 제 2 아암부, 상기 제 3 아암부， 또는 상기 홀딩부를 선택적으로 제어하여， 상기 홀딩부에 홀딩된 상기 촬영 유닛의 3차원적 위치와 각도를 제어하는 조절 제어부를 포함하는 것을 특징으로 할수 있다.

본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템의 상기 발광 유닛은, 상기 피검체가 배치되는 평면과 평행하도록 배치되며, 상기 피검체 평면적의 3배 이상의 면적을 가지는 면발광체인 것을 특징으로 할수 있다. 본 발명에 따른 3차원 형상 영상취득 시스템의 상기 콘트롤유닛은， 상기 발광 유닛의 상기 발광 조건을 조도 1000 lux 내지 3000 lux로 조절하는 발광 제어부를포함하는 것을특징으로 할수 있다.

본_.발명에 따른 3차원 형상 영상취득 시스템의 상기 콘트롤유닛은， 상기 발광 유닛의 상기 발광 조건을 조도 2500 lux 내지 3000 lux로 조절하는 발광 제어부를 포함하는 것을특징으로 할수 있다.

본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템의 상기 촬영 유닛은, 상기 피검체로부터의 인식되는 영상의 배율과 감도 ISO( Inteniat ional Organi zat ion for Standardi zat ion)가 전산적으로 조절될 수 있는 촬영 조건을구비하는 것을 특징으로 할수 있다.

본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템의 상기 콘트롤유닛은， 상기 촬영 유닛의 상기 배율 또는 상기 감도 ISO를 조절하는 촬영 제어부를 포함하는 것을특징으로 할수 있다.

본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템의 상기 촬영 제어부는, 상기 촬영 유닛의 상기 배율을 조절하는 배율 제어부를 포함하는 것을 특징으로 할수 있다.

본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템의 상기 촬영 제어부는 상기 촬영 유닛의 상기 감도 ISO를 조절하는 ISO 제어부를 포함하는 것을 특징으로 할수 있다.

본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템의 상기 배율 제어부는 상기 촬영 유닛의 매크로 배율 (Macro magni f i cat ion)을 1 : 1로 설정하는 것을특징으로 할수 있다.

본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템의 상기 ISO 제어부는 상기 촬영 유닛의 상기 ISO 감도의 범위를 500 내지 1600으로 설정하는 것을특징으로 할수 있다.

본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템의 상기 ISO 제어부는 상기 촬영 유닛의 상기 ISO 감도의 범위를 800 내지 1250으로 설정하는 것을 특징으로 할수 있다.

본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템은， 상면에 상기 피검체를 수용하며， 상기 피검체를 수평적으로 회전시키도록 하는 테이블 유닛을 더 포함하는 것을특징으로 할수 있다.

본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템의 상기 콘트롤 유닛은 상기 테이블 유닛을 제어하여, 상기 테이블 유닛 상에 위치한 상기 피검체를 회전시키도록 하는 테이블 제어부를 포함하되， 상기 콘트롤 유닛은 상기 촬영 유닛으로 하여금 상기 피검체가 노출하는 모든 면의 영상 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

9 정보를 취득할 수 있도록 상기 조절 제어부와 상기 테이블 제어부를 동시 또는 순차적으로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

【발명의 효과】

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 일반적인 디지털 카메라의 도입을 통해 고가의 영상 촬영 장비를 대체함은 물론， 일반적인 디지털 카메라를 통해 고가의 장비와 실질적으로 대등한 영상 촬영의 성능을 제공한다.

둘째， 디지털 카메라에 6축 로봇 아암（ 아 3대1） 및 턴테이블（比!·!! - · 13비（3）을 활용하여 피검체의 모든 부위를 검사할 수 있도록 한다.

셋째， 디지털 카메라의 사용시, 자동화된 전산화 작업을 통해 최적의 렌즈와 조명 설정을 위한 수치 범위와 이에 따른 임계적 의의（효과）를 입증하고， 본 발명에 따른 효과의 신뢰성을 높이게 된다.

넷째， 피검체의 0 . 1 매11 이하의 미세한 크기의 결함이나 파티클의 존재 여부를 측정할 수 있어서 반도체 장비의 검사에 특히 유용하다.

본 발명의 효과는 · 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며， 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

【도면의 간단한 설명】

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라， 각 구성들을 도시한 개념도이다. 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

10 도 2는 본 발명의 일 구성요소인 조절 유닛의 일 실시예를 도시한 개념도이다.

도 3은 본 발명의 일 구성요소인 콘트롤 유닛의 각 구성을 도시한 블록도이다.

도 4는 도 3의 촬영 제어부와그 하위 구성요소를 도시한블록도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 피검체를 다양한 배율을 지정하여 촬영한 것을도시한실제 측정 이미지들이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 피검체의 드레싱

불량부위의 불량 테스트를 완료한 것을촬영한 이미지들이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라， 실제 양산 제품을 4 0111 간격으로 프로그램 제작진행을 한 후， 피검체의 밑면과 윗면을 촬영을 실시한 것을 도시한 이미지이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 발광유닛의 점 발광과면 발광 그리고 밝기 ( 1 )에 따른 이미 촬영의 품질 차이를 도시한 실제 이미지들이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라, 촬영 유닛의 각 犯0 감도에 따른실제 이미지들의 품질 차이를 나타낸 실제 이미지들이다.

도 10은 도 9의 1엤 감도에 따른 촬영 이미지의 화질과 밝기의 상관관계를 밝힌 그래프이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 실측을 위한 소프트웨어를 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

11 활용 즉， 스케일 바 지그（ 근 _]_ ）를 이刀 매 와 1-301111^ 011으로 각각 측정하여, 1-301바比11의 정밀도 검증을 테스트하고 완료한 것을 분석한 것이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라, 피검체 중 니11라 제품을 적용하여 테스트를 진행하여 이를 측정한 것을 도시한 이미지이다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라，

장비를 통하여 卵 니11라 검사 능력이 향상되었음을 보여주는 이미지들이다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라, \60현미경과 본 발명에 따른 개선 이미지들의 성능을 비교 도시한 이미지들이다.

【발명의 실시를 위한 형태】

본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나， 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라， 각 구성들을 도시한 개념도이다. 도 2는 본 발명의 일 구성요소인 조절 유닛의 일 실시예를 도시한 개념도이다. 도 3은 본 발명의 일 구성요소인 콘트롤 유닛의 각 구성을 도시한 블록도이다. 도 4는 도 3의 촬영 제어부와 그 하위 구성요소를 도시한 블록도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 피검체를 다양한 배율을 지정하여 촬영한 것을 도시한 실제 측정 이미지들이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라， 피검체의 드레싱 (dressing) 불량 부위의 불량 테스트를 완료한 것을 촬영한 이미지들이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라， 실제 양산 제품을 4 on간격으로 프로그램 제작진행을 한 후， 피검체의 밑면과 윗면을 촬영을실시한 것을도시한 이미지이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 발광 유닛의 점 발광과 면 발광 그리고 밝기 ( lux)에 따른 이미 촬영의 품질 차이를 도시한 실제 이미지들이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라， 촬영 유닛의 각 ISO 감도에 따른 실제 이미지들의 품질 차이를 나타낸 실제 이미지들이다. 도 1 0은 도 9의 ISO 감도에 따른 촬영 이미지의 화질과 밝기의 상관관계를 밝힌 그래프이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라， 실측을 위한 소프트웨어를 활용 즉， 스케일 바 지그 (Scale bar j ig)를 Mi croscopy와 I-solut ion으로 각각 측정하여， I-solut ion의 정밀도 검증을 테스트하고 완료한 것을 분석한 것이다. 도 12는본 발명의 일 실시예에 따라, 피검체 중 GDP Liner 제품을 적용하여 테스트를 진행하여 이를 측정한 것을 도시한 이미지이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라, 장비명 HawkEye 장비를 통하여 GDP Liner 검사 능력이 향상되었음을 보여주는 이미지들이다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라， x60현미경과 본 발명에 따른 개선이미지들의 성능을 비교 도시한 이미지들이다. 본 발명에 따른, 3차원 형상 영상취득 시스템은도 1에 도시된 바와 같이, 조절 유닛 (100) , 촬영 유닛 (200)， 발광 유닛 (300)， 및 콘트롤 유닛 (500)을포함할수 있다.

먼저， 피검체 (10)는 반도체 설비와 직접 혹은 간접적으로 관련된 장비로서 그 제작상의 정밀도와 청결성 등이 요구되는 부품， 장비, 제품 등일 수 있으며, 이러한 피검체 (10)는 제작의 정밀성의 측정이나 세정의 정확성 등에 대한 검사가필요한상황이라고 해석할수 있다.

이와관련하여, 촬영 유닛 (200)은피검체 (10)가가지는 3차원 입체적 영상을 취득하기 위한 장치로서， 일반적으로 고가의 촬영 장비일 수도 있으나 본 발명에서는 일반적으로 대중이 쉽게 구할 수 있는 DSLRCDigi tal

Single Lens Ref lex)로 상정하여， 본 발명에서는 고가의 촬영 장비와 실질적으로 대등한 성능이 나올 수 있는 기술적 사상을 개시하고자 하는 것이다.

촬영 유닛 (200)은 도 1에 도시된 바와 같이, 피검체 (10)와 일정 거리를 둔 상태로 이격되어 3차원적으로 움직이면서 피검체 (10)를 촬영하는 구성이다.

촬영 유닛 (200)은 피검체 (10)가 노출하는 모든 면 (face)의 영상 정보를 매 순간마다 취득하여 저장하게 되고 이를 콘트롤 유닛 (500) 등에 전송할수 있게 된다.

촬영 유닛 (200)은 일반적인 기계식의 카메라가 아닌 전자식으로 구동될 수 있기 때문에 외부의 단말기 등과 네트워킹이 가능하여， 그 촬영의 조건이 임의적으로 변경 또는수정되어 제어될 수 있음은 물론이다. 촬영 유닛 (200)은 도 1 및 2에 도시된 바와 같은 6축 아암 (arm)을 가진 로봇 (robot )에 의해 그 3차원적 위치와 방향 및 각도가 임의 조정되어， 상술한 바와 같은 검사하고자 하는 대상체인 피검체 (10)와 일정한 거리를 가지고 이격되어 피검체 ( 10)를 촬영할수 있게 된다.

조절 유닛 (100)은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이， 피검체 (10)의 모든 부분을 촬영할 수 있도록 촬영 유닛 (200)의 3차원적 위치는 물론 촬영 유닛 (200)에 구비된 렌즈가 피검체 (10)를 대향하도록 그 각도를 임의 조절할수 있는구성이다.

조절 유닛 (100)은 도 2에 도시된 바와 같이 6축 아암 (arm)을 구비하여, 촬영 유닛 (200)의 3차원적 위치를 조절함과 동시에 그 각도를 동시 또는 순차적으로 조절하도록 하여, 피검체 (10)의 모든 면을 촬영할수 있을 정도로 그 움직임의 자유도는 충분히 보장된 것으로 설계되는 것이 바람직하다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이， 발광 유낫 (300)도 배치되도록 하는데， 발광 유닛 (300)은 피검체 ( 10)로부터 이격되어 배치되고 피검체 (10)를 향하여 소정의 발광 조건 예컨대 특정 조도, 파장 등을 가진 빛을 조사하여， 촬영 유닛 (200)이 피검체 ( 10)를 촬영하는 동안 최적의 광원 ( l ight source)을 제공하는 기능을수행한다. 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460 발광 유닛 (300) 역시 전산적으로 네트워킹 되어， 그 촬영의 조건이 후술하게 되는 콘트롤유닛 (500)에 의해 임의 조정될 수 있도록 구성된다. 콘트롤 유닛 (500)은 도 1에 도시된 바와 같이，

등과 같이 구성되며， 상술한 촬영 유닛 (200), 조절 유닛 (100), 발광 유닛(¾)0) 등을 전산적으로 제어하는구성이다.

다시 말해 , 콘트롤유닛 (500)은 피검체 (10), 분위기 조건 등에 따라 발광 유닛 (300)의 발광 조건을 제어하고, 조절 유닛 (100)을 조절하여 촬영 유닛 (200)의 3차원적 위치와각도를 조정하며， 촬영 유닛 (200)의 촬영 조건 예컨대, 배율, 比0 감도등을조절한후， 피검체 (10)를 최적의 조건하에서 촬영할 수 있도록 하며， 수집된 2차원적 영상을 재조합하여， 피검체 (10)의 3차원적 영상을구성할수도 있다.

콘트롤유닛 (500)은조절 유닛 (100)의 조절에 따라촬영 유닛 (200)의 3차원적 위치와 방향 정보를 인식한 후， 인식된 위치와 방향 정보마다 촬영된 피검체 (10)의 영상 정보를

3차원적 좌표와 방향에 따른 2차원 영상을 재조합하여 이를 3차원 영상 정보로 재구성할 수도 있다.

도 1 및 2를 참고하면， 조절 유닛 (100)은 베이스부 (110)， 보디부 (120)， 제 1 아암부 (130)， 제 2 아암부 (140), 제 3 아암부 (150), 그리고 홀딩부 (160)를포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예로서의 도 2를 통해 상세히 설명하면， 베이스부 (no)는 조절 유닛 (loo)이 위치할 바닥 등에 안착되어 고정되고， 조절 유닛 (100)을 구성할 수 있는 모든 구성을 지지하는 몸체를 형성하는 구성이다.

보디부 (120)는 베이스부 (110) 보다 자세하게는 베이스부 (110)의 상면에 제공되어， 베이스부 (110) 상에서 수평적으로 회전될 수 있는 구성이다. ^'

보디부 (120) 역시 베이스부 (110)에 제공되는 2차적인 부분이기는 하나, 그 외의 구성들을홀딩하고지지하는 기능을구비한다.

보디부 (120)는 베이스부 (110) 상에서 제 1 회전부 (111)에 의해 수평적으로 360도 회전 가능하다할 것이다.

제 1 아암부 (130)는 보디부 (120)의 일측에 제공되며, 그 일단이 보디부 (120)에 힌지 (hinge) 연결되어 피봇 (pivot) 구동될 수 있다. 도 2를 참고하면, 제 1 아암부 (130)는 마치 도립진자처럼 그 하부인 일단이 힌지 연결되어 상부의 타단의 각도를조정할수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이， 제 2 아암부 (140)는 제 1 아암부 (130)의 타단즉， 제 1 아암부 (130)의 상부에 제공되어， 제 2 아암부 (140)의 일단즉 하단부가 제 1 아암부 (130)의 타단 즉 상부에 힌지 (hinge) 연결되어 피봇 (pivot) 구동되는구성이다.

제 3 아암부 (150)는 제 2 아암부 (140)의 타단에 제공되어 그 일단이 제 2 아암부 (140)의 타단에서 힌지 (hinge) 연결되어 피봇 (pivot) 구동되는 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

17 구성이다.

마지막으로 홀딩부 (160)는 상술한 바와 같은 촬영 유닛 (200)을 직접 홀딩 (1101 )하는 구성인데， 그 일단이 제 3 아암부 (150)의 타단에 부착되어 360도 회전될 수 있는 구성이다.

도 2를 참고하면, 베이스부 (110)는 고정되어 있으며， 보디부 (120)는 베이스부 (110) 상에서 회전되며, 베이스부 (110) 상에서 제 1 아암부 (130)는 힌지 연결되어 피봇 구동되며, 제 1 아암부 (130)의 상부에서 제 2 아암부 (140)가 힌지 연결되어 피봇 구동되며, 제 2 아암부 (140)의 말단에는 제 3 아암부 (150)가 힌지 연결되어 피봇 구동되면서 홀딩부 (160)에 홀딩된 촬영 유닛 (200)이 피검체 (10)로 대향할 수 있도록 계속 유지시켜 주며, 홀딩부 (160)는 그 회전을 통해 피검체 (10)의 촬영이 이루어질 수 있도록 한다.

상술한 바와 같은 조절 유닛 (100)의 일련의 동작은 콘트롤 유닛 (500)이 관장하게 되는데, 콘트롤 유닛 (500)은 보디부 (120), 제 1 아암부 (130), 제 2 아암부 (140)， 제 3 아암부 (150)， 및/또는 홀딩부 (160)를 동시에 또는 선택적으로 제어하여 촬영 유닛 (200)의 3차원적 위치와 각도를 조절하며, 피검체 (10)와의 촬영 거리도 조절하는 것이다.

도 1에 도시된 바와 같은 발광 유닛 (300)은 피검체 (10)가 배치되는 평면과 배치되도록 피검체 (10)에 대향하여 피검체 (10)를 향하여 빛을 조사하는 것인데, 도 8에 도시된 바와 같이， 발광 유닛 (300)은 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

18 피검체 ( 10)의 평면적의 3배 이상의 면적을 가지는 면발광체인 것이 바람직하다.

도 8에 도시된 바와 같이， 발광 유닛 (300)이 점 발광체인 경우, 발광이 이루어지는 영역에서 대향하고 있는 피검체 ( 10)의 영역은 촬영 유닛 (200)의 포커스가 잘 맞지 않는 문제점이 있기 때문에， 발광 유닛 (300)은 면 발광체이면서 피검체 ( 10 )의 면적의 3배 이상의 크기를 가지는 것이 중요함을 알 수 있다.

발광 유닛 (300 )은 피검체 ( 10) 면적보다 3배 이상의 크기， 즉 발광 유닛 (300) 크기의 하한에만 그 수치한정의 기술적 의미가 있는바， 청구범위에는 그 상한에 정함이 없는 것으로 기재하기로 한다.

콘트롤 유닛 (500)은 발광 유닛 (300)과 네트워킹하여 발광 유닛 (300)의 발광 조건을 조절하는데 이는 도 3에 도시된 바와 같이 발광 제어부 (530)가 관장하게 된다.

발광 유닛 (300)은 그 조도 즉， 빛의 세기가 콘트롤 유닛 (500)에 의해 조절될 수 있는데 , 아래의 실시예와 같이 조도가 너무 어두우면 정확히 피검체 ( 10)의 세정 여부나 정밀도 혹은 파손 여부에 대한 확인이 어렵고， 너무 밝으면 빛의 과도한 반사로 인하여 정확한 영상이 취득되지 못하는 부분이 있었다.

【표 1】

따라서， 콘트롤 유닛 (500)은 발광 유닛 (300)의 발광 조건 중 조도를 1000 lux 내지 3000 lux, 보다 바람직하게는 2500 lux 내지 3000 lux, 보다 더 바람직하게는 3000 lux를 최적의 실시예로 설정하기로 한다.

촬영 유닛 (200)은 그 촬영 조건이 다양하게 설정될 수 있는데， 구체적으로는 촬영되는 피검체 (10)의 영상의 배율과 감도 IS0( International Organization for Standardizat ion)가 전산적으로 콘트롤 유닛 (500)에 의해 조절될 수 있다.

도 5의 (a) 내지 (h)를 참고하면, 콘트롤 유닛 (500)은 촬영 유닛 (200)의 위치를 조절하여, 피검체 (10)의 12시， 1시, 3시， 5시, 6시， 7시， 9시, 12시 위치를 촬영할 수 있다.

뿐만 아니라， 도 5의 (e)를 참고하면, 콘트롤 유닛 (500)은 촬영 유닛 (200)의 촬영 배율을 조절하여， x50, xlOO, xl50, x200과 같은 다양한 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

20 배율 조절과 이에 따른 영상 촬영이 이루어지도록 한다.

이에 따라， 도 6과 같이 , 드레싱 ) 불량과 드레싱이 양호함을 파악해낼 수 있음을 알수 있다.

뿐만 아니라， 도 7과 같이， 피검체 ( 10)를 실제품으로 하여， 4(패간격으로 촬영할 수 있도록 하고 피검체 ( 10)의 밑면比야!; )과 상면 (比 을 촬영할 수 있도록 할 수 있으며, 이에 따라 기존의 자유도가 부족한 조절장치를 본 발명의 조절 유닛 ( 100)이 극복할 수 있는 것이다. 콘트롤 유닛 (500)은 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 촬영 제어부 (520) 및 그 하위 구성으로서 배율 제어부 (521) , 犯0 제어부 (522)를 선택적으로 포함할 수 있다.

먼저 촬영 제어부 (520)의 배율 제어부 (521)는 촬영 유닛 (200)의 촬영되는 영상의 배율을 임의 조절할 수 있는데, 접사 예컨대， 매크로 배율 (1130"0 1¾요 八)11)을 1 : 1로 하여 접사 촬영하여 피검체 ( 10)의 촬영의 해상도를 극대화할 수 있다. 이 경우， 콘트롤 유닛 (500)은 촬영 유닛 (200)의 상술한 촬영 배율을 조정함과 동시에 조절 유닛 ( 100)을 조절하여 촬영 유닛 (200)과 피검체 ( 10)와의 거리 조절을 통해 촬영 유닛 (200)의 포커스를 최적화시켜 맞출 수도 있다.

150 제어부 (522)는 촬영 유닛 (200)의 1쌨 감도를 500 내지 1600 범위로 설정할 수 있고， 나아가 보다 바람직한 130 감도의 범위로서 800 내지 1250으로， 그리고 최적의 1¾) 감도로서 1000으로 설정할 수 있다. 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

21 도 9에서는 다양한 1엤 감도 설정에 따라 피검체 ( 10) 영상의 품질을 평가한 것이며, 도 10은 이에 대해 1 감도와 피검체 ( 10) 영상의 화질, 그리고 밝기에 따른 상관관계를 나타낸 것이다.

도 10을 참고하면, 1£0 감도 증가에 따라 밝기는 따라 증가하나 화질은 떨어지며， 1 감도 감소에 따라 화질은 증가하나 밝기가 떨어져 이미지 품질이 다시 떨어지는 것을 알 수 있다. 즉, 1엤 감도에 따라 화질과 밝기는 상충하는 문제이며 이에 따라 도 10과 같이 1 감도 수치의 임계적 의의를 시뮬레이션을 통해 도출할 수 있었다.

神 =91즉, 1£0 감도는 500 내지 1600 범위에서 가능하고, 800 내지 1250의 범위가 더 바람직한 범위이며， 도 10에 도시된 바와 같이 가장 최적의 1엤 감도 값은 1000인 것을 알 수 있다.

나아가， 도 11의 (3)와 (13)룰 참조하면， 피검체 ( 10)로서 스케일 바 지그 ( 요)를 1 (：1'030¾) 와 1-3011^ 1이1으로 각각 측정하여 I - 301 1이1의 정밀도의 테스트를 완료하였다. 이때, ¾0 (：1'03(：매7와 1-30^1 1011 의 측정결과 그래프를 ( 에 나타내었다. 이때， 도 11의 (3) 및 ( 에서 대응하는 측정치를 하기 표 2에 나타내었다. 하기 .표 2를 참조하면, 10 (：1^'03(：( 7 대비 ¾¾¾£ 6 및 1-3011^ 1011에 따른 측정값의 평균이 동일하고 표준 편차가 비슷하므로, 거의 대등한 성능이 나오는 것을 을 알 수 있다.

【표 2】

도 12를 참조하면, 피검체 ( 10) GDP Liner 실 제품으로 적용하여 테스트를 진행하면, 0 , 131 빼, 0.240 ■의 결함을 촬영하여 육안으로 보여주고 있으며 이는 도 11과 같은 현미경의 성능과 실질적으로 대등한 것임을 알 수 있다. 그러므로， 본 발명에 따른 3차원 형상 영상 취득 시스템은 0. 1 1ä 이하의 결함도 현미경의 성능과 실질적으로 동일하게 측정이 가능하게 되는 효과가 있다.

도 13 및 14의 경우,

장비를 통한 피검체인 니11라 제품의 검사 능력을 향상시켰는데, 접사를통한 기존 이미지의 130% 확대를 통해 이미지 촬영의 품질이 개선될 수 있음을 확인하였다.

본 발명에 따른, 3차원 형상 영상 취득 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이， 테이블 유닛 (400)을 더 포함할 수 있다. 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

23 테이블 유닛 (400)은 피검체 ( 10)를 단순하게 수용하는 구성이 아니라， 그 상면에 피검체 ( 10)를 수용함과 동시에 콘트롤 유닛 (500)에 의해 그 회전의 정도가 임의로 조정될 수 있는 구성이다.

이에 따라， 콘트롤 유닛 (500)은 테이블 제어부 (540)를 포함할 수 있으며, 테이블 제어부 (540)는 테이블 유닛 (400)을 전산적으로 제어하여 테이블 유닛 (400) 상에 위치한 피검체 ( 10)를 회전하도록 하게 된다.

테이블 제어부 (540)의 상술한 바와 같은 테이블 제어와 더불어, 콘트롤 유닛 (500)은 촬영 유닛 (200)이 피검체 ( 10)의 모든 면을 촬영할 수 있도록 조절 제어부 (510)를 동시 또는 순차적으로 제어하도록 하여， 피검체 ( 10)의 360도 30 영상을 용이하게 입수할 수 있도록 한다.

본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라， 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.

【부호의 설명】

10： 피검체 100： 조절 유닛

120： 보디부 121： 보디 힌지부

130： 제 1 아암부 131 : 제 1 힌지부

140： 제 2 아암부 141： 제 2 회전부 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

24

150： 제 3 아암부 151 : 제 2 힌지부

160： 홀딩부 161： 제 3 회전부

200： 촬영 유닛 300： 발광 유닛

400： 테이블 유닛 500 : 콘트롤 유닛

Claims

2019/168250 1»（：1^1{2018/012460 25 【청구의 범위】

【청구항 1】

3차원 형상와 피검체의 영상을 취득하고 분석하기 위한 시스템에 있어서，

상기 피검체와 이격되어 상기 피검체가 노출하는 모든 면의 영상 정보를 취득하는 촬영 유닛 ;

상기 촬영 유닛을 홀딩하며, 상기 촬영 유닛이 상기 피검체의 모든 면에 대향하도록 상기 촬영 유닛의 3차원 위치와 방향을 조절하는 조절 유닛;

상기 피검체로부터 이격되어 배치되어， 상기 피검체를 향하여 소정의 발광 조건을 가진 빛을 조사하는 발광 유닛; 및

상기 촬영 유닛， 상기 조절 유닛 및 상기 발광 유닛과 네트워킹하며， 상기 촬영 유닛의 촬영 조건을 제어하고, 상기 조절 유닛의 동작을 제어하며， 상기 발광 유닛의 발광 조건을 제어하는 콘트롤 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는, 3차원 형상 영상 취득 시스템.

【청구항 2]

청구항 1에 있어서，

상기 조절 유닛은，

바닥에 안착되어， 지지하는 몸체를 형성하는 베이스부 ;

상기 베이스부에 제공되어 안착되고， 상기 베이스부 상에서 수평적 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

26 회전이 이루어지는 보디부;

상기 보디부에 일측에 제공되며， 일단이 상기 보디부에 힌지 연결되어 피봇 구동되는 제 1 아암부;

상기 제 1 아암부의 타단에 제공되며, 일단이 상기 제 1 아암부의 타단에 힌지 연결되어 피봇 구동되는 제 2 아암부;

상기 제 2 아암부의 타단에 제공되며， 일단이 상기 제 2 아암부의 타단에 힌지 연결되어 피봇 구동되는 제 3 아암부; 및

일단이 상기 제 3 아암부의 타단에 회전될 수 있도록 제공되며, 타단은 상기 촬영 유닛을 홀딩하는 홀딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3차원 형상 영상 취득 시스템.

【청구항 3]

청구항 2에 있어서，

상기 콘트롤 유닛은,

상기 조절 유닛의 상기 보디부， 상기 제 1 아암부， 상기 제 2 아암부, 상기 제 3 아암부, 또는 상기 홀딩부를 선택적으로 제어하여， 상기 홀딩부에 홀딩된 상기 촬영 유닛의 3차원적 위치와 각도를 제어하는 조절 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는， 3차원 형상 영상 취득 시스템.

【청구항 4]

청구항 1에 있어서，

상기 발광유닛은， 상기 피검체가 배치되는 평면과 평행하도록 배치되며， 상기 피검체 평면적의 3배 이상의 면적을 가지는 면발광체인 것을 특징으로 하는, 3차원 형상 영상 취득 시스템.

【청구항 5]

청구항 4에 있어서，

상기 콘트롤 유닛은,

상기 발광 유닛의 발광 조건을 조도 1000

내지 3000

조절하는 발광 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3차원 형상 영상 취득 시스템.

【청구항 6]

청구항 4에 있어서，

상기 콘트롤 유닛은,

상기 발광 유닛의 발광 조건을 조도 2500 1따 내지 3000 1 로 조절하는 발광 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3차원 형상 영상 취득 시스템 .

【청구항 7]

청구항 1에 있어서

상기 촬영 유닛은,

상기 피검체로부터의 인식되는 영상의 배율과 감도 IS0( Internat ional Organi zat ion for Standardi zat ion)가 전산적으로 조절될 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

28 수 있는 촬영 조건을 구비하는 것을 특징으로 하는， 3차원 형상 영상 취득 시스템.

【청구항 8]

청구항 7에 있어서，

상기 콘트롤 유닛은，

상기 촬영 유닛의 상기 배율 또는 상기 감도 比0를 조절하는 촬영 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3차원 형상 영상 취득 시스템.

【청구항 9】

청구항 8에 있어서,

상기 촬영 제어부는,

상기 촬영 유닛의 상기 배율을 조절하는 배율 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3차원 형상 영상 취득 시스템.

【청구항 10】

청구항 8에 있어서，

상기 촬영 제어부는，

상기 촬영 유닛의 상기 감도 比0를 조절하는 比0 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는， 3차원 형상 영상 취득 시스템.

【청구항 11】

청구항 9에 있어서

상기 배율 제어부는， 상기 촬영 유닛의 매크로 배율 (Macro magni f i cat ion)을 1 : 1로 설정하는 것을 특징으로 하는， 3차원 형상 영상 취득 시스템.

【청구항 12】

청구항 10에 있어서,

상기 ISO 제어부는，

상기 촬영 유닛의 상기 ISO 감도의 범위를 500 내지 1600으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 3차원 형상 영상 취득 시스템.

【청구항 13】

청구항 10에 있어서,

상기 ISO 제어부는,

상기 촬영 유닛의 상기 ISO 감도를 800 내지 1250으로 설정하는 것을 특징으로 하는， 3차원 형상 영상 취득 시스템.

【청구항 14】

청구항 3에 있어서 ,

상기 시스템은，

상면에 상기 피검체를 수용하며, 상기 피검체를· 수평적으로 회전시키도록 하는 테이블 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는， 3차원 형상 영상 취득 시스템 .

【청구항 15】

청구항 14에 있어서 2019/168250 1»（：1^1{2018/012460

30 상기 콘트롤 유닛은，

상기 테이블 유닛을 제어하여， 상기 테이블 유닛 상에 위치한 상기 피검체를 회전시키도록 하는 테이블 제어부를 포함하되,

상기 촬영 유닛으로 하여금 상기 피검체가 노출하는 모든 면의 영상 정보를 취득할 수 있도록 상기 조절 제어부와 상기 테이블 제어부를 동시 또는 순차적으로 제어하는 것을 특징으로 하는， 3차원 형상 영상 취득 시스템.