KR100302080B1 - Optical system for simultaneously monitoring two places - Google Patents

Abstract

PURPOSE: An optical system for simultaneously monitoring two places is provided to acquire images of the two places at the same time by using one camera. CONSTITUTION: Lens systems(41,51) use a collimator comprised of a concave lens and a convex lens so that images form on one CCD(Charge-Coupled Device) camera(10). Data input units(40,50) are provided with shutters(43,53) driven by driving units(45,55) operated by a control signal. A picture transmit unit is provided with beam splitters(20,30) of a respective different ratio so that a lightness of the images inputted from the two data input unit(40,50) begins to equal. Lighting units(60,70) are installed on the back side of the beam splitters(20,30) so that the light illuminates uniformly a point to observe through the collimator. The CCD camera(10) is formed on the side of a picture transmitting unit and catches the picture transmitted from the beam splitters(20,30).

Description

두지점을 동시에 감식하기 위한 광학계Optical system to identify two points at the same time

본 발명은 하나의 카메라를 사용하여, 카메라를 움직이지 않고도 두지점의 영상을 동시에 얻을 수 있는 광학계에 관한 것으로, 특히 빔스플리터(beam splitter)를 사용하여 두곳의 영상을 하나의 카메라에 선명히 맺히도록 구성한 것이다.The present invention relates to an optical system that can obtain images of two points at the same time without moving the camera using one camera, and in particular to use a beam splitter to clearly capture two images in one camera. It is made up.

현재, 전자제품은 부품이 경박간소화함에 따라 그크기에 따라 소형화되어 핵심부품인 PCB 또한 사람에 의한 조립이 거의 불가능하게 되는 추세이다.At present, electronic products are miniaturized according to the size as the components are light and thin, and the PCB, which is a core component, is almost impossible to be assembled by humans.

이는 결과적으로 생산공정에 대한 자동화의 필요성을 야기하여 다양한 조립 및 검사장비의 출현을 가져오게 되었다.This resulted in the need for automation of the production process, resulting in the emergence of various assembly and inspection equipment.

특히 다층기판의 사용에 따른 표면실장부품의 등장으로 PCB의 조립공정은 대부분이 자동화되고 있다.In particular, with the advent of surface mount components due to the use of multilayer boards, PCB assembly processes are mostly automated.

더욱이 반도체산업이 발달함에 따라 반도체제조나 검사를 위한 장비는 그 시장이 폭발적으로 늘고 있는 실정이다.Moreover, with the development of the semiconductor industry, the market for semiconductor manufacturing and inspection equipment is exploding.

이와같은 소형부품을 다루는 장비들은, 인간이 시각정보를 이용하듯이 카메라를 사용하여 대상물체의 영상정보를 얻어 조립자동화에 필요한 위치정보를 추출하거나 납땜검사등 시각적인 불량검사를 자동화한다.Equipments for handling such small parts, such as humans use the visual information to obtain the image information of the object using the camera to extract the location information necessary for the assembly automation or to automate visual defect inspection, such as solder inspection.

그러나 일반적으로 정밀도가 요구되는 작업을 위해서는 카메라 해상도에 따라 사방 5μ ∼cm가량의 작은범위의 영상을 얻을 수 밖에 없어, 한부분의 영상을 얻은 후에는 다음의 위치로 카메라를 이동하여 다시 영상을 얻어야만 한다.In general, however, for a job requiring precision, a small range of images of about 5μ ~ cm in all directions can be obtained depending on the resolution of the camera. Should be.

따라서 카메라의 위치변환을 위해서는 별도의 구동장치가 필요할 뿐만 아니라 카메라를 이용하여 위치를 안정적으로 고정시키는데 별도의 시간이 요구되어 장비의 택타임이 길어지게 되는 문제가 있었다.Therefore, not only a separate driving device is required to convert the position of the camera, but also a separate time is required to stably fix the position using the camera, thereby causing a problem of lengthening the tack time of the equipment.

본발명은 상기한 문제점을 해결할 수 있도록, 카메라를 움직이지 않고도 서로 떨어진 두지점의 영상을 한꺼번에 얻을 수 있는 광학계와 그 작동방식에 관한 것으로, 특히 빔스플리터(beam splitter)를 사용하여 두곳의 영상을 동시에 얻어 이들 중 하나를 임의로 선택할 수 있는 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system and an operation method for obtaining images of two points separated from each other without moving the camera so that the above problems can be solved, and in particular, using a beam splitter to display two images. It relates to an optical system that can be obtained at the same time and any one of them can be arbitrarily selected.

제1도는 본 발명에 따른 두지점을 동식에 감식하기 위한 광학계 구성도.1 is an optical system configuration for identifying two points according to the present invention.

제2도는 본 발명에 따른 두지점을 동시에 감식하기 위한 광학계의 작동상 예시도.2 is a diagram illustrating an operation of an optical system for simultaneously identifying two points according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : CCD카메라 20 : 빔스플리터110: CCD camera 20: beam splitter 1

30 : 빔스플리터 2 40 : 데이터입력부130: beam splitter 2 40: data input unit 1

41 : 렌즈시스템1 43 : 셔터141: Lens System 1 43: Shutter 1

45 : 셔터구동부1 50 : 데이터입력부245: shutter driver 1 50: data input unit 2

51 : 렌즈시스템2 53 : 셔터251: Lens System 2 53: Shutter 2

55 : 셔터구동부2 60 : 조명부155: shutter driver 2 60: lighting unit 1

70 : 조명부270 lighting unit 2

이러한 목적을 위한 본 발명은 카메라 시스템을 구성함에 있어서, 관찰하고자 하는 서로 떨어진 두곳에 렌즈시스템과 셔터로 구성된 데이터입력부와, 상기 데이터입력부로 부터 입력되는 영상을 카메라로 전달할 수 있도록 빔스플리터를 구성한 화상전송부와, 관찰하고자 하는 부분을 조명하기 위한 조명부와, 상기 화상전송부로 부터 전송된 화상을 포착하는 CCD카메라로 구성한다.The present invention for this purpose, in configuring a camera system, a data input unit consisting of a lens system and a shutter in two distant places to be observed, and an image of a beam splitter configured to transfer an image input from the data input unit to the camera And a transmission unit, an illumination unit for illuminating a portion to be observed, and a CCD camera for capturing an image transmitted from the image transmission unit.

여기서, 상기 데이터입력부의 렌즈시스템들은 서로 떨어진 곳에 위치하여 카메라로 부터의 거리가 각각 다름을 고려하여 컬리미네이터를 사용하고, 상기 화상전송부의 빔스플리터는 두곳의 렌즈시스템으로부터 입력되는 영상을 모두 CCD카메라에 입력시킬 수 있도록 구성하며, 조명시스템은 빔스플리터 뒷부분에 설치하여 조명이 입력영상에 방해를 주지 않으면서도 빛이 컬리미네이터를 통하여 관찰하고자 하는 부위를 골고루 균등하게 조명할 수 있도록 구성한 것이 특징이다.Here, the lens systems of the data input unit are located far apart from each other and use a collimator in consideration of different distances from the camera. It is configured to be input to the camera, and the lighting system is installed at the rear of the beam splitter so that the light can be evenly illuminated evenly on the part to be observed through the collimator without the light disturbing the input image. to be.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본발명의 카메라를 움직이지 않고도 두지점의 영상을 동시에 얻을 수 있는 광학계의 구성을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of an optical system capable of simultaneously obtaining images of two points without moving the camera of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명의 관한 전체 광학계 구성도로서, 외부의 영상을 입력시키기 위한 데이터입력부1(40)과 데이터입력부2(50)는 관찰하고자 하는 위치에 따라 서로 떨어진 두곳에 적절히 설치한다.1 is an overall optical system configuration of the present invention, the data input unit 1 (40) and the data input unit 2 (50) for inputting an external image is appropriately installed in two places apart from each other depending on the position to observe.

데이터입력부(40)(50)는 각각의 셔터(43)(53)와 이를 구동하기 위한 구동부(45)(55), 그리고 렌즈시스템(41)(51)으로 구성된다.The data input units 40 and 50 are composed of respective shutters 43 and 53, driving units 45 and 55 for driving them, and lens systems 41 and 51.

여기서 데이터입력부(40)(50)는 서로 떨어진 두 장소에 설치되어 있기 때문에 각각의 데이터입력부(40)(50)와 CCD카메라(10) 사이의 거리가 서로 다르게 되므로 이를 보정하기 위해 렌즈시스템(41)(51)은 볼록렌즈와 오목렌즈로 이루어진 컬리미네이터로 구성한다.In this case, since the data input units 40 and 50 are installed at two distant places, the distance between the data input units 40 and 50 and the CCD camera 10 is different from each other. 51 is composed of a collimator consisting of a convex lens and a concave lens.

화상전송부인 빔스플리터1(20)은 데이터입력부1(40), 빔스플리터2(30)은 데이터입력부2(50)에서 관찰한 영상을 CCD카메라(10)로 전달한다.The beam splitter 1 (20), which is an image transmission unit, transfers the image observed by the data input unit 2 (50) to the CCD camera (10).

조명부(60)(70)는 조명이 입력영상에 방해를 주지않도록 각가의 데이터입력부(40)(50) 선상의 빔스플리터(20)(30)의 뒷부분에 설치하여 빛이 컬리미네이터를 통하여 관찰하고자 하는 부위를 골고루 균등하게 조명할 수 있도록 구성한다.The lighting units 60 and 70 are installed at the rear of the beam splitters 20 and 30 on the respective data input units 40 and 50 so that the light does not interfere with the input image, and the light is observed through the collimator. Configure to illuminate the area to be evenly and evenly.

이와같이 구성된 본고안의 두지점의 영상을 동시에 얻을 수 있는 광학계의 작동상태를 제2도를 이용하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The operating state of the optical system that can simultaneously obtain images of two points of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to FIG.

먼저 관찰하고자 하는 위치가 결정되면, 이에 해당하는 제어신호가 출력되어 관찰하고자 하는 부위의 셔터구동부1(45), 혹은 2(55)를 조작하여 셔터1(43), 혹은 2(53)를 개방한다.First, when the position to be observed is determined, a corresponding control signal is output to operate the shutter driver 1 (45) or 2 (55) of the portion to be observed to open the shutter 1 (43) or 2 (53). do.

이 제어신호는 관찰하고자 하는 부위를 조명하기 위하여 조명부1(60), 혹은 2(70)를 동시에 구동시킨다.This control signal drives illumination unit 1 (60) or 2 (70) simultaneously to illuminate the area to be observed.

셔터(43) 또는(53)가 개방됨과 동시에 이와 관련된 조명부(60) 또는 (70)이 점등되면 관찰부위의 영상이 렌즈시스템(41) 또는(51)의 컬리미네이터를 통하여 입력된다.When the shutter 43 or 53 is opened and the lighting unit 60 or 70 associated therewith is turned on, the image of the observation portion is input through the collimator of the lens system 41 or 51.

이때 컬리미네이터는 볼록렌즈와 오목렌즈로 이루어져 카메라(10)의 초점을 새로 맞추지 않아도 서로 떨어진 두 장소에 설치된 데이터입력부(40)(50)로 부터 입력되는 영상이 선명하게 맺히게 함과 동시에, 조명부(60)(70)에서 발산되는 빛을 영상이 입력되는 방향과 반대방향으로 통과시켜 입력영상에 적용되는 굴절과 반대의 원리로 관찰하고자 하는 부위를 골고루 균등하게 조명할 수 있게 한다.At this time, the collimator is composed of convex and concave lenses to ensure that the image input from the data input units 40 and 50 installed at two distant places without refocusing the camera 10 is clearly formed, and at the same time, the illumination unit The light emitted from (60) and (70) is passed in the direction opposite to the direction in which the image is input, so that the area to be observed can be evenly distributed evenly on the principle of refraction applied to the input image.

상기와 같이 컬리미네이터를 통과한 입력영상은 화상전송부의 빔스플리터(20)(30)을 통하여 CCD카메라(10)에 입력된다.As described above, the input image passing through the collimator is input to the CCD camera 10 through the beam splitters 20 and 30 of the image transmission unit.

데이터입력부1(40)에서 입력되는 영상은 빔스플리터1(20)의 접합면에서 반사된 후 빔스플리터2(30)을 통과하여 카메라(10)에 입력되며, 데이터입력부2(50)에서 입력되는 영상은 빔스플리터2(30)의 접합면에서 반사되어 CCD카메라(10)에 입력된다.The image input from the data input unit 1 (40) is reflected by the junction surface of the beam splitter 1 (20) and then passes through the beam splitter 2 (30) and is input to the camera (10), and is input from the data input unit 2 (50). The image is reflected by the bonding surface of the beam splitter 2 30 and input to the CCD camera 10.

데이터입력부1(40)에서 입력되는 영상은 두 개의 빔스플리터(20)(30)를 통과해야 하는 반면에 데이터입력부2(50)에서 입력되는 영상은 한 개의 빔스플리터만을 통과하는 것을 고려하여, 빔스플리터1(20)의 비율은 1:1인 빔스플리터를 사용하고, 빔스플리터2(30)의 비율은 2:1의 비율을 가진 빔스플리터를 통과하여야 하는 영상과 한 개의 빔스플리터를 통과하는 영상사이의 밝기가 같아지게 된다.The image input from the data input unit 1 (40) must pass through two beam splitters 20 and 30, whereas the image input from the data input unit 2 (50) passes through only one beam splitter. The ratio of splitter 1 (20) uses a beam splitter having a ratio of 1: 1, and the ratio of beam splitter 2 (30) has to pass through a beam splitter having a ratio of 2: 1 and an image passing through a single beam splitter. The brightness between them will be the same.

빔스플리터의 비율이 다름에 따라 조명부2(70)는 조명부1(60)에 비해 두배 밝은 광원을 사용한다.As the ratio of the beam splitters is different, the lighting unit 2 70 uses a light source twice as bright as the lighting unit 1 60.

이와같이 본 발명에 따른 두지점의 영상을 동시에 얻을 수 있는 광학계와 그 작동방식은, 관찰하고자 하는 서로 떨어진 두곳에 데이터입력부를 설치하고 데이터입력부로부터 입력되는 영상을 카메라로 입력시키기 위한 빔스플리터와 대상무의 조명을 위한 조명부의 세부분으로 구성하여, 상기 데이터입력부에는 서로 다른 초점거리가 필요한 대상물의 영상이 하나의 카메라에 맺히도록 볼록렌즈와 오목렌즈로 구성된 컬리미네이터를 이용한 렌즈시스템을 설치하고, 빔스플리터는 두곳의 데이터입력부로부터 입력되는 영상의 밝기가 같아지도록 서로 다른 비율의 빔스플리터를 사용하여 구성하며, 조명시스템은 빔스플리터 뒷부분에 설치하여 조명이 입력 영상에 방해를 주지 않으면서도 빔스플리터 뒷부분에 설치하여 빛이 컬리미네이터를 통하여 관찰하고자 하는 부위를 골고록 균등하게 조명할 수 있도록 구성하여, 하나의 카메라를 움직이지 않고서도 두곳의 영상을 동시에 입력할 수 있는 효과를 얻을수 있는 신규한 발명이다.As described above, an optical system and an operation method capable of simultaneously obtaining images of two points include a beam splitter and a target for installing a data input unit at two remote locations to be observed and inputting an image input from the data input unit to a camera. Composed of the lighting unit for the illumination of the light, the data input unit is installed a lens system using a collimator consisting of convex and concave lenses so that the image of the object requiring different focal lengths to form a single camera, The beam splitter is constructed by using different ratios of beam splitters so that the brightness of the image input from the two data input units is the same.The lighting system is installed at the rear of the beam splitter so that the lighting does not interfere with the input image. Installed on the light through the collimator And configured to lock a portion snores evenly lighting, is a new invention which obtained the effects that can be input to one of the image of Fig two locations without moving the camera at the same time to be full.

Claims (2)

카메라 시스템을 구성함에 있어서, 서로 다른 초점거리가 필요한 대상물의 영상이 하나의 CCD카메라(10)에 맺히도록 볼록렌즈와 오목렌즈로 구성된 컬리미네이터를 이용한 렌즈시스템(41)(51)과, 제어신호에 의해 작동되는 구동부(45)(55)에 의해 구동되는 셔터(43)(53)를 설치하여서 된 데이터입력부(40)(50)와, 상기 데이터입력부(40) (50) 후방에 데이터입력부(40)(50)로 부터 입력되는 영상을 하나의 CCD카메라(10)로 입력시키기 위하여 두 곳의 데이터입력부(40)(50)로부터 입력되는 영상의 밝기가 같아지도록 서로 다른 비율의 빔스플리터(20)(30)를 설치하여서된 화상전송부와, 상기 화상전송부의 빔스플리터(20)(30) 뒷부분에 설치하여 조명이 입력영상에 방해를 주지 않으면서도 빛이 컬리미네이터를 통하여 관찰하고자 하는 부위를 골고루 균등하게 조명할 수 있도록 한 조명부(60)(70)와, 상기 화상전송부측면에 구비되어 빔스플리터(20)(30)로 부터 전송된 화상을 포착하는 CCD카메라(10)부분으로 이루어짐을 특징으로 하는 두지점을 동시에 감식하기 위한 광학계.In constructing a camera system, the lens system 41 and 51 using a collimator composed of a convex lens and a concave lens to control an image of an object requiring different focal lengths into one CCD camera 10, and control The data input unit 40, 50 provided with the shutters 43, 53 driven by the drive unit 45, 55 driven by the signal, and the data input unit behind the data input unit 40, 50. Beam splitters having different ratios such that the brightness of the image input from the two data input units 40 and 50 is the same so as to input the image input from the 40 to 50 into one CCD camera 10. 20) and 30 are installed at the rear of the beam splitter 20 and 30 of the image transmission unit and the image transmission unit to observe the light through the collimator without disturbing the input image. Evenly and evenly It is composed of one lighting unit 60, 70 and a CCD camera 10 which is provided on the side of the image transmission unit and captures an image transmitted from the beam splitters 20 and 30 at the same time. Optical system for identification. 제1항에 있어서, 상기 화상전송부의 빔스플리터1(20)은 1:1의 비율을 가진 빔스플리터를 사용하고, 빔스플리터2(30)는 2:1의 비율을 가진 빔스플리터를 사용하며, 여기에 따른 조명부2(70)의 광원은 조명부1(60)의 광원보다 2배가 되게하여 데이터입력부1(40)에서 입력되는 두개의 빔스플리터(20)(30)를 통과하여야 하는 영상과, 데이터입력부2(50)에서 입력되어 한 개의 빔스플리터(30)만을 통과하는 영상의 밝기가 같아지게 구성함을 특징으로 하는 두지점을 동시에 감식하기 위한 광학계.The beam splitter 1 (20) of the image transmission unit uses a beam splitter having a ratio of 1: 1, and the beam splitter 2 (30) uses a beam splitter having a ratio of 2: 1. In this case, the light source of the lighting unit 2 70 is twice as large as the light source of the lighting unit 1 60 so that the image passes through two beam splitters 20 and 30 input from the data input unit 1 40, and the data. An optical system for identifying two points at the same time, characterized in that the brightness of the image inputted from the input unit 2 (50) and passing through only one beam splitter (30) is the same.

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