KR100795115B1

KR100795115B1 - 시야확보 광학계 및 이를 이용한 이물검사장치

Info

Publication number: KR100795115B1
Application number: KR1020060029797A
Authority: KR
Inventors: 이재원
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2008-01-17
Also published as: KR20070098304A

Abstract

본 발명은 광투과체의 시야확보 광학계 및 이를 이용한 이물검사장치에 관한 것이다. 본 발명은 레이저광을 조사하는 광원(15)과, 상기 광원(15)에서 조사된 레이저광의 스펙클 노이즈를 저감시키는 스펙클 저감 광학계(17)와, 상기 광원(15)에서 조사되어 입사되는 레이저광을 영상정보로 저장하는 촬영유닛(30)과, 상기 광원(15)에서 조사된 레이저광이 기재(13)에 반사되기 전의 광로에 위치하며 레이저광의 확산을 조정하여 상기 촬영유닛(30)으로 모두 입사하도록 하는 시야 확보 광학계(21)를 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 의하면 스펙클 노이즈가 저감되어 검사 불량을 최소화 할 수 있고, 레이저광의 확산현상이 조정되어 검사공정시간이 단축되는 이점이 있다.

레이저광, 스펙클 저감 광학계, 시야 확보 광학계, 촬영유닛

Description

시야확보 광학계 및 이를 이용한 이물검사장치 {Optical System for Widening Scope and Device for Inspecting a Foreign Substance using the Same}

도 1은 종래기술에 의한 이물검사장치의 구성을 개략적으로 보인 개략구성도.

도 2는 본 발명에 의한 시야확보 광학계 및 이를 이용한 이물검사장치의 바람직한 실시예의 구성을 개략적으로 보인 개략구성도.

도 3은 본 발명에 의한 시야확보 광학계 및 이를 이용한 이물검사장치를 통한 레이저광의 경로를 개략적으로 보인 개략단면도.

도 4는 본 발명에 의한 시야확보 광학계 및 이를 이용한 이물검사장치에 의해 생성된 레이저광이 기재에 반사되는 상태를 보인 부분단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 정반 15: 광원

17: 스펙클 저감 광학계 21: 시야 확보 광학계

30: 촬영유닛

본 발명은 이물검사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광학적 검사 시에 추출된 영상정보를 이용하여 이물 발생 여부를 확인하는 이물 검사장치에 관한 것이다.

정보통신기술의 발달과 다양화된 정보화 사회의 요구에 따라 디스플레이 수요가 증가하고 있고, 그 디스플레이 장치로서 종래 대부분의 표시장치로 채용되었던 음극선관(cathode-ray tube) 장치 대신에 컴팩트화, 절전화 등의 요구에 따라 평면형 표시장치인 평판 디스플레이가 개발되고 있다. 현재 일반적으로 많이 쓰이는 평판디스플레이로는 전계발광표시장치(ELD), 액정표시장치(LCD: TFT-LCD, TN/STN), 플라즈마 표시패널, 유기EL등이 있다.

이와 같은 평판디스플레이 들의 안정적인 품질을 유지하기 위해서는 재료의 개발, 공정의 개발 등도 중요하지만, 제조에 사용되는 유리 또는 플라스틱 등과 같은 패널에도 이물이 없어야 한다. 또한 평판디스플레이 이외에도 광디스크와 하드디스크의 기초보드, 전하결합소자(CCD) 카메라 밀봉플레이트, 전자부품의 표면 탄성파 필터와 같은 광투과성체의 전면에 부착되는 먼지, 머리카락, 각피 등의 이물들은 제품의 불량을 초래하여 생산성을 저하시키는 요인이 된다.

통상 광투과체의 이물을 검사하는 방법으로는 기재 표면에 광을 조사하고, 상기 조사된 광의 광학적 변화로부터 기재 표면의 이물을 검사하는 방식이 이용된다. 즉, 광원으로부터 반사된 광은 거울/렌즈/액정판 등의 경로를 순차적으로 거쳐 피검체인 기재에 조사되고, 검사자는 흠집이나 얼룩과 같은 이물유무를 판별하는 것이다.

도 1에는 종래기술에 의한 이물검사장치가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 상면이 평평한 정반(1)이 구비된다. 상기 정반(1)은 일방향으로 이동가능하다. 상기 정반(1)의 상면에는 검사대상인 기재(3)가 안착된다. 상기 기재(3)는 글래스, 광디스크, 기초보드, 전하결합소자(CCD)를 사용한 카메라 밀봉플레이트와 같은 것으로 구성된다. 따라서 상기 정반(1)이 일방향으로 이동하면서 그 상면에 안착된 기재(3)도 함께 이동한다.

상기 기재(3)의 상방에는 광원(5)이 구비된다. 상기 광원(5)은 메탈할로이드 또는 발광다이오드와 같은 조명으로 구성된다. 상기 광원(5)에서 발생된 빛이 상기 기재(3)의 상면에 조사된다.

상기 기재(3)의 상방에는 촬영유닛(7)이 구비된다. 상기 촬영유닛(7)은 전하결합소자(CCD)를 사용한 카메라와 같은 것으로 구성된다. 상기 촬영유닛(7)은 상기 광원(5)으로부터 조사되어 상기 기재(3)의 상면에서 반사되어 유입되는 빛을 촬영하는 역할을 한다. 상기 촬영유닛(7)은 중앙처리장치(미도시)에 연결되어 빛에 의해 촬영된 영상정보를 저장하는 역할을 한다.

이하에서는 상기한 바와 같은 구성을 가지는 종래기술에 의한 이물검사장치의 작용을 상세하게 설명한다.

먼저 정반(1)의 상면에 기재(3)를 안착시킨다. 그리고 상기 정반(1)을 일방향으로 이동시킨다. 이때 상기 기재(3)의 상방에 위치한 광원(5)에서 빛이 조사된다. 상기 광원(5)에서 조사된 빛은 상기 기재(3)의 상면에서 반사되어 촬영유닛(7)에 입사된다. 상기 촬영유닛(7)은 상기 기재(3)의 상면에서 반사된 빛에 의해 형성 된 영상정보를 기록하여 중앙처리장치(미도시)로 전송한다. 그러면 검사자가 상기 중앙처리장치(미도시)에서 기록된 영상정보를 검사하여 상기 기재(3)의 상면 또는 하면에 이물질이 부착되어 있는지 여부를 판단한다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 이물검사장치에는 다음과 같은 문제점이 있다.

광원(5)은 메탈 할로이드 또는 발광다이오드와 같은 것으로 구성된다. 그러나 이러한 메탈 할로이드나 발광다이오드는 광로가 직선으로 형성되지 않고, 광이 균일하지 않으며, 광의 테두리가 명확히 구분되지 않는다. 이러한 광원(5)을 사용하는 경우, 기재(3)의 상면에서 반사된 빛이 촬영유닛(7)으로 전부 입사되지 않고 굴절되거나 확산될 우려가 있으며, 이로 인해 상기와 같은 광원(5)에 의한 빛에 의해 형성된 영상정보는 선명하지 않다는 문제점이 발생된다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 광원(5)으로서 단색성이 뛰어나며 퍼지지 않고 밀도가 큰 레이저광을 사용하여 광원(5)을 형성하는 경우가 있다. 레이저광은 퍼지지 않고 밀도가 커서 난반사의 우려가 적으므로, 기재(3)의 상면에서 반사된 빛이 모두 촬영유닛(7)으로 입사하며 이로 인해 형성된 영상정보는 선명하다는 이점이 있다.

그러나 광원(5)으로서 레이저광을 사용하는 경우 스펙클(또는 스펙클 노이즈)이 생겨 화질이 열화하는 문제가 있다. 스펙클 노이즈는 레이저광의 산란과 간섭에 의해 발생하는 현상을 의미한다. 스펙클 노이즈 현상은 다음과 같이 발생한다.

먼저, 레이저 광원으로부터의 전 위상이 나란한 코히런트 광이 생성되어 위상면(기재의 표면)에 입사된다. 위상면에 입사된 레이저광은 랜덤한 위상면에 의해 산란되고, 이는 물체면의 인접하는 영역으로부터의 흐트러진 파면을 발생시킨다. 이러한 파면은 관찰면 상에서 간섭하게 되고 이로서 관찰자가 화질의 열화로 인식하게 되는 현상이다. 이러한 스펙클 노이즈는 관찰자에게 일종의 이물로서 관찰되므로 이물검사시에 검사 불량을 초래할 수 있다.

또한, 레이저광은 점광원이므로 기재(3)의 표면에서 반사되어 촬영유닛(7)으로 입사하면서 소정넓이로 확산되어 상기 촬영유닛(7)의 시야에는 일부분만 입사된다. 이러한 경우, 관찰자가 기재(3)의 관찰면을 모두 관찰할 수 없는 문제점이 발생된다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 레이저광에서 발생하는 스펙클 노이즈를 저감하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 점광원인 레이저광이 조사된 후 촬영유닛으로 모두 입사하도록 레이저광의 광로를 조정하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 점광원인 레이저광을 기재의 입사면에 경사지게 조사하는 광원과; 상기 광원에서 조사되는 레이저광의 스펙클 노이즈를 저감시키는 스펙클 저감 광학계와; 상기 기재에서 반사되는 레이저광이 입사되어 영상정보로 저장되는 촬영유닛; 그리고 상기 기재에 입사되기 바로 전에 해당되는 상기 레이저광의 광로에 위치하고, 상기 기재에서 반사되는 레이저광이 상기 촬영유닛으로 모두 입사될 수 있도록 상기 레이저광을 소정각도만큼 굴절시켜 상기 기재의 입사면에 조사시키는 시야확보 광학계를 포함하여 구성되며: 상기 시야확보 광학계는 레이저광을 소정 각도로 굴절시켜 상기 레이저광의 광로와 평행하게 진행시키는 입사렌즈와 상기 입사렌즈를 통과한 레이저광을 소정각도로 굴절시켜 수렴되도록 하는 출사렌즈를 포함하고, 상기 스펙클 저감 광학계는 내부에 입사하는 레이저광에 고전압을 통한 고주파수를 가함으로써 광경로를 변경하는 물리적 방법에 의해 구성된다.

삭제

상기 입사렌즈는 상기 광원과 마주보는 면에 위치하고 소정각도로 확산되어 조사되는 레이저광을 1차로 조정하고, 상기 출사렌즈는 상기 광원과 마주보는 면의 반대면에 위치하고 입사렌즈에 의해 1차로 조정된 레이저광을 상기 촬영유닛에 모두 입사할 수 있도록 2차로 조정한다.

상기 입사렌즈는 상기 광원측을 향한 면은 입사면이 평평한 입사 평면렌즈부로 구성되고, 그 반대면은 입사면이 볼록한 입사 볼록렌즈부로 구성된다.

상기 출사렌즈는 상기 광원측을 향한 면은 입사면이 볼록한 출사 볼록렌즈부로 형성되고, 그 반대면은 입사면이 평평한 출사 평면렌즈부로 형성된다.

상기 시야확보광학계는 내부에 구비된 입사렌즈의 일측에 형성된 입사 평면렌즈부의 표면으로부터 상기 광원까지의 거리가 상기 입사렌즈의 중앙부의 폭에 비해 6.25배 이상 6.8배 이하가 되도록 위치한다.

상기 출사렌즈는 그 중앙부의 폭이 상기 입사렌즈의 중앙부의 폭과 동일하게 형성된다.

상기 입사렌즈 또는 출사렌즈는 그 직경이 상기 입사렌즈의 중앙부의 폭에 비해 44/9배 이상 49/9배 이하로 형성되고, 일측에 형성된 출사 볼록렌즈부의 반경에 따라 레이저광의 굴절 각도를 조정한다.

상기 촬영유닛은 상기 광원에서 조사되는 레이저광이 입사되는 면에서부터 상기 출사렌즈 일측의 출사 평면렌즈부 표면까지의 거리가 상기 입사렌즈의 중앙부의 폭에 비해 35/9배 이상 40/9배 이하가 되도록 위치한다.

상기 촬영유닛은 상기 광원에서 조사되는 레이저광이 입사되는 면의 길이가 상기 입사렌즈의 중앙부의 폭에 비해 20/9배 이상 25/9배 이하로 형성되고, 상기 광원에서 조사되는 레이저광의 입사각이 14.9° 이상 16.9 °이하로 형성된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 광원에서 조사되는 레이저광의 굴절을 조정하여 소정광로까지 레이저광을 수렴시킨 상태에서 기재에 조사시켜 상기 기재에서 반사된 광이 촬영유닛에 모두 입사할 수 있도록 하며, 1차로 레이저광의 확산을 조정하여 레이저광의 광로와 평행광을 만드는 입사렌즈와, 상기 입사렌즈에 의해 1차로 조정된 레이저광을 소정각도로 수렴시켜 기재에 조사될 수 있도록 2차로 조정하는 출사렌즈를 포함하여 구성된다.

상기 입사렌즈는 상기 광원 측을 향한 면은 입사면이 평평한 입사 평면렌즈부로 형성되고, 그 반대면은 입사면이 볼록한 입사 볼록렌즈부로 형성된다.

상기 출사렌즈는 상기 광원 측을 향한 면은 입사면이 볼록한 출사 볼록렌즈부로 형성되고, 그 반대면은 입사면이 평평한 출사 평면렌즈부로 형성된다.

상기 입사렌즈 또는 출사렌즈는 일측에 형성된 볼록렌즈부의 반경에 따라 입사되는 레이저광의 굴절 각도를 조정한다.

이와 같은 본 발명에 의한 시야확보 광학계 및 이를 이용한 이물검사장치에 의하면, 스펙클 노이즈가 저감되어 검사불량을 최소화 할 수 있고, 레이저광의 확산현상이 조정되어 검사공정시간이 단축되는 이점이 있다.

이하에서는 본 발명에 의한 시야확보 광학계 및 이를 이용한 이물검사장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2 에는 본 발명에 의한 시야확보 광학계 및 이를 이용한 이물검사장치의 바람직한 실시예가 도시되어 있다.

도시된 바에 따르면, 상면이 평평한 정반(10)이 구비된다. 상기 정반(10)은 일방향으로 직선왕복 운동이 가능하다. 상기 정반(10)의 상면에는 기재(13)가 안착된다. 상기 기재(13)는 이물부착여부를 검사하기 위한 피검체이다. 상기 기재(13)의 예로서 평판디스플레이용 글래스, 광디스크, 기초보드, 전하결합소자(CCD)를 사용한 밀봉플레이트와 같은 것이 있다. 상기 기재(13)는 정반(10)의 상면에 안착되며, 상기 정반(10)의 이동에 의해 일방향으로 이동하면서 검사공정이 수행된다.

상기 기재(13)의 상방에는 광원(15)이 구비된다. 상기 광원(15)은 레이저광을 형성하기 위한 것으로 레이저 다이오드와 같은 것으로 구성된다. 상기 광원(15)은 상기 기재(13)의 수직방향에서 소정각도로 기울어지게 위치한다. 따라서 상기 광원(15)에서 조사된 레이저광은 상기 기재(13)에 소정각도로 입사된다.

상기 광원(15)과 기재(13)의 상면 사이에 형성되는 레이저광의 경로에는 스펙클 저감 광학계(17)가 구비된다. 상기 스펙클 저감 광학계(17)는 레이저광에서 발생하는 스펙클 노이즈를 저감하기 위한 것이다. 상기 스펙클 저감 광학계(17)는 다양한 종류의 디퓨저로 구성될 수 있으며, 물리적 방법에 의한 디퓨저의 경우, 레 이저광이 광 경로를 따라 입사할 때 고전압을 통한 고주파수를 가해 줌으로써 광 경로를 변경하는 방법에 의해 스펙클 노이즈를 저감시킨다.

또한 광학적 방법에 의한 디퓨저의 경우, 디퓨저가 회전하면서 광의 각을 다양화하여 스펙클 노이즈를 저감시킨다. 따라서 상기 스펙클 저감 광학계(17)를 통해 상기 광원(15)에서 형성된 레이저광의 스펙클 노이즈가 저감하며, 상기 스펙클 저감 광학계(17)를 통과한 레이저광은 확산된다.

상기 기재(13)와 스펙클 저감 광학계(17) 사이에 형성되는 레이저광의 경로에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 시야확보 광학계(21)가 구비된다. 상기 시야확보 광학계(21)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 2개의 렌즈로 구성된다. 먼저 상기 스펙클 저감 광학계(17)와 마주보는 면에는 입사렌즈(21a)가 구비된다. 상기 입사렌즈(21a)는 1차적으로 레이저광이 소정각도만큼 굴절하도록 조정하는 역할을 한다.

상기 입사렌즈(21a)는 표면이 평평한 입사 평면렌즈부(23)와 표면이 볼록한 입사 볼록렌즈부(25)로 구성된다. 레이저광은 점광원이고 상기 광원(15)으로부터 조사되는 레이저광은 입사렌즈(21a)에 각기 다른 입사각을 가지며 입사한다. 그리고 볼록렌즈는 광이 입사면에 수직으로 입사하는 경우에만 집광할 수 있는 특성이 있다. 따라서 상기 입사렌즈에서 레이저광이 입사하는 면은 평면렌즈로 구성된 입사 평면렌즈부(23)로 구성되어 먼저 레이저광을 입사시킨다. 그리고 상기 레이저광이 통과하는 입사 평면렌즈부(23)의 후면에는 입사 볼록렌즈부(25)를 형성하여 레이저광을 1차로 굴절시킨다. 따라서 상기 입사 평면렌즈부(23)의 표면에 입사하는 레이저광은 입사 볼록렌즈부(25)를 지나면서 레이저광의 광로와 평행하게, 다시 말 해 입사 평면렌즈부(23)의 평면과 수직되게 굴절된다.

이때 상기 입사 볼록렌즈부(25)의 반경에 따라 레이저광의 입사각도가 변화한다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 입사 볼록렌즈부(25)의 중앙부에서부터 테두리부까지 레이저광이 통과하여 굴절되는 각도가 상이해진다. 또한 상기 입사 볼록렌즈부(25)의 반경을 크게하거나 작게하면 테두리부를 통과하는 레이저광의 굴절각도도 크게되거나 작게되도록 조정할 수 있다.

다만 상기 입사렌즈(21a)의 중앙부의 폭을 T라 하고 상기 입사렌즈(21a)의 입사 평면렌즈부(23)의 표면에서 상기 광원(15)까지의 거리를 L1하면, 상기 입사 볼록렌즈부(25)의 반경에 따라 입사하는 레이저광이 본 발명의 특징에 따른 효과를 발생하기 위해서는 L1의 길이가 바람직하게는 6.25T ~ 6.9T 로 형성된다. 또한 상기 입사 평면렌즈부(23)의 직경을 V1이라 하고, 상기 L1 길이의 범위 내에서 레이저광이 상기 광원(15)으로부터 입사 평면렌즈부(23)의 입사면으로 전부 입사되기 위해서는 V1이 바람직하게는 44/9 T ~ 49/9 T 로 형성된다.

상기 시야확보 광학계(21)가 기재(13)와 마주보는 면에는 출사렌즈(21b)가 구비된다. 상기 출사렌즈(21b)는 입사렌즈(21a)와 마주보며 위치한다. 상기 입사렌즈(21a)의 입사 평면렌즈부(23)의 표면에서 상기 출사렌즈(21b)의 출사 평면렌즈부(29)의 표면까지의 길이를 L2라 하면, 본 발명에 따른 L2의 바람직한 실험치는 2T이다. 따라서 상기 출사렌즈(21b)의 폭도 입사렌즈(21a)의 폭과 동일하게 T이다.

상기 출사렌즈(21b)는 소정각도만큼 굴절된 레이저광을 2차적으로 다시 굴절시켜 소정각도로 수렴하도록 하는 역할을 한다. 상기 출사렌즈(21b)가 입사렌 즈(21a)와 마주보는 면에는 출사 볼록렌즈부(27)가 구비된다. 상기 출사렌즈(21b)가 기재(13)와 마주보는 면에는 출사 평면렌즈부(29)가 구비된다. 상기 입사렌즈(21a)를 통과한 레이저광은 광로와 평행하게 입사하므로 출사 볼록렌즈부(27)로 입사한 레이저광은 소정각도로 굴절되어 출사 평면렌즈부(29)로 출사된다. 상기 출사 볼록렌즈부(27)와 출사 평면렌즈부(29)를 통과한 레이저광은 상기 기재(13)에서 반사되어 아래에서 설명할 촬영유닛(30)에 소정각도로 입사한다.

상기 출사 볼록렌즈부(25)의 반경은 광로의 길이에 영향을 미친다. 따라서 상기 출사 평면렌즈부(29)의 표면에서 촬영유닛(30)의 전면까지의 길이를 L3라 하면 상기 출사 볼록렌즈부(25)의 반경에 따라 L3의 길이를 조정할 수 있다. 본 발명에 따른 L3의 바람직한 실험치는 35/9 T ~ 40/9 T이다.

이와 같이 상기 스펙클 저감광학계(17)와 기재(13) 사이에 시야확보 광학계(21)를 설치하는 이유는 레이저광이 포인트광이므로 광원(15)에서 조사된 이후에 소정각도로 확산되기 때문이다. 이러한 경우 레이저광이 기재(13)에서 반사된 이후 촬영유닛(30)에 입사할 때, 확산에 의한 레이저광의 광폭이 촬영유닛(30)의 입사면 보다 크게 되어 촬영 영상이 모두 입사되지 않는다. 따라서 상기 시야확보 광학계(21)는 레이저광이 촬영유닛(30)의 입사면에 모두 입사할 수 있도록 레이저광의 광폭을 소정 폭 만큼 수렴시킨다.

상기 시야확보 광학계(21)를 통과한 레이저광이 상기 기재(3)의 표면에서 반사되어 형성되는 광로의 최종단에는 촬영유닛(30)이 구비된다. 상기 촬영유닛(30)은 상기 기재(13)에서 반사된 레이저광이 입사되어 형성하는 영상정보를 촬영하여 저장하는 역할을 하며, 전하결합소자(CCD)를 사용한 카메라 같은 것으로 구성된다. 상기 기재(13)에서 반사된 레이저광은 소정각도 R로 상기 촬영유닛(30)으로 입사된다. 상기 촬영유닛(30)으로 입사된 레이저광의 입사각도 R의 바람직한 실험치는 14.9° ~ 16.9° 이다. 또한 상기 촬영유닛(30)의 입사면의 직경을 V2라 하고, 상기 입사각도 R로 입사된 레이저광이 전부 촬영유닛(30)의 입사면으로 입사하기 위해서는 V2가 20/9 T ~ 25/9 T로 형성된다.

상기 촬영유닛(30)에 의해 형성된 영상정보는 중앙처리부(미도시)로 전송되며, 검사자는 영상정보를 통해 이물이 있는지 여부를 검사하게 된다.

이하에서는 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 시야확보 광학계 및 이를 이용한 이물검사장치의 작용을 상세하게 설명한다.

먼저, 정반(10)의 상면에 기재(13)를 안착시킨다. 그리고 상기 정반(10)을 일방향으로 이동시킨다. 이 때, 상기 기재(13)의 상방에 위치한 광원(15)에서 레이저광을 조사한다. 상기 광원(15)에서 조사된 레이저광은 먼저 스펙클 저감 광학계(17)를 통과한다. 상기 스펙클 저감 광학계(17)는 디퓨저를 회전시켜 광의 각도를 조정하거나 고전압에 의한 고주파수를 가함으로써 스펙클 노이즈를 저감시킨다.

상기 스펙클 저감 광학계(17)를 통과한 레이저광은 시야확보 광학계(21)로 입사된다. 먼저 점광원인 레이저광은 입사 평면렌즈부(23)로 일단 입사하고 입사 볼록렌즈부(25)를 거치면서 레이저광의 광로와 평행하게 굴절된다.

레이저광은 상기 입사렌즈(21a)를 거치고 나면 출사렌즈(21b)로 입사된다. 레이저광은 상기 입사렌즈(21a)에 의해 광로와 평행하게 상기 출사렌즈(21b)의 출 사 볼록렌즈부(27)로 입사되므로 상기 출사 볼록렌즈부(27)에 의해 레이저광이 굴절되어 소정각도로 수렴한다. 다만 레이저광의 광로는 입사 볼록렌즈부(25) 또는 출사 볼록렌즈부(27)의 반경에 따라 굴절되는 각도가 상이해 진다. 따라서 상기 볼록렌즈부(25,27)의 반경을 조정하여 레이저광의 광로를 변경할 수 있다.

상기 시야확보 광학계(21)를 거친 레이저광은 기재(13)의 상면에 조사된 후 반사되어 촬영유닛(30)으로 입사된다. 상기 촬영유닛(30)에 입사된 레이저광은 영상정보로 기록되고 이는 중앙처리부(미도시)로 전송된다. 이와 같은 방법으로 정반(10)이 일방향으로 이동하면서 그 상면에 레이저광이 조사되고 이를 촬영유닛(30)을 통해 영상정보로 저장하여 중앙처리부(미도시)로 전송한다.

검사자는 중앙처리부(미도시)로 전송된 영상정보를 통해 기재(13)의 표면에 이물이 있는지 여부를 판단한다. 이 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기재(13)에 입사하는 레이저광의 일부는 상기 기재(13)의 상면에서 반사되고 다른 일부는 투과하여 상기 기재(13)의 하면에서도 반사된다. 따라서 상기 기재(13)의 상면에 부착된 상면 이물(41)은 상기 기재(13)의 상면에서 반사된 레이저광에 의해 인지되지만, 상기 기재(13)를 투과하는 레이저광에 의해 그림자(43)로서도 인지된다. 그러나 상기 기재(13)의 하면에 부착된 하면 이물(45)은 상기 기재(13)를 투과하는 레이저광에 의해 인지되나, 그림자로서는 인지되지 않는다. 따라서 검사자는 영상정보에 나타나는 그림자(43)의 존부에 따라 상기 기재(13)의 상면에 부착된 이물인지 하면에 부착된 이물인지를 판별할 수 있다. 이는 레이저광이 균일하고 밀도가 높은 광원이므로 이를 이용한 영상정보는 선명하여 이물인지 그림자인지를 명확하 게 판단할 수 있기 때문이다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 시야확보 광학계 및 이를 이용한 이물검사장치에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

먼저, 레이저광에 의해 발생하는 스펙클 노이즈를 스펙클 저감 광학계를 이용하여 저감시킬 수 있다. 따라서 검사자가 스펙클 노이즈를 이물로 판단하는 검사불량을 줄일 수 있으며 이로 인해 생산성이 향상되는 이점이 있다.

또한, 포인트광인 레이저광에 의해 발생하는 확산현상을 레이저광의 광폭을 시야확보 광학계를 이용하여 소정 범위로 수렴시켜 조정할 수 있으므로 기재에서 반사되는 레이저광을 촬영유닛의 입사면에 모두 입사시킬 수 있다. 따라서 레이저광의 부분입사로 인한 검사공정의 반복수행이 감소하므로 검사시간을 단축시켜 검사 효율성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

점광원인 레이저광을 기재의 입사면에 경사지게 조사하는 광원과;

상기 광원에서 조사되는 레이저광의 스펙클 노이즈를 저감시키는 스펙클 저감 광학계와;

상기 기재에서 반사되는 레이저광이 입사되어 영상정보로 저장되는 촬영유닛; 그리고

상기 기재에 입사되기 바로 전에 해당되는 상기 레이저광의 광로에 위치하고, 상기 기재에서 반사되는 레이저광이 상기 촬영유닛으로 모두 입사될 수 있도록 상기 레이저광을 소정각도만큼 굴절시켜 상기 기재의 입사면에 조사시키는 시야확보 광학계를 포함하여 구성되며:

상기 시야확보 광학계는 레이저광을 소정 각도로 굴절시켜 상기 레이저광의 광로와 평행하게 진행시키는 입사렌즈와 상기 입사렌즈를 통과한 레이저광을 소정각도로 굴절시켜 수렴되도록 하는 출사렌즈를 포함하고,

상기 스펙클 저감 광학계는 내부에 입사하는 레이저광에 고전압을 통한 고주파수를 가함으로써 광경로를 변경하는 물리적 방법에 의해 구성됨을 특징으로 하는 이물검사장치.
제 1 항에 있어서, 상기 시야 확보 광학계는,

상기 입사렌즈는 상기 광원과 마주보는 면에 위치하고, 소정각도로 확산되어 조사되는 레이저광을 1차로 조정하며,

상기 출사렌즈는 상기 광원과 마주보는 면의 반대면에 위치하고, 입사렌즈에 의해 1차로 조정된 레이저광을 상기 촬영유닛에 모두 입사할 수 있도록 2차로 조정함을 특징으로 하는 이물검사장치.
제 2 항에 있어서, 상기 입사렌즈는,

상기 광원측을 향한 면은 입사면이 평평한 입사 평면렌즈부로 구성되고, 그 반대면은 입사면이 볼록한 입사 볼록렌즈부로 구성됨을 특징으로 하는 이물검사장치.
제 3 항에 있어서, 상기 출사렌즈는,

상기 광원측을 향한 면은 입사면이 볼록한 출사 볼록렌즈부로 형성되고, 그 반대면은 입사면이 평평한 출사 평면렌즈부로 형성됨을 특징으로 하는 이물검사장치.
제 4 항에 있어서, 상기 시야확보광학계는,

내부에 구비된 입사렌즈의 일측에 형성된 입사 평면렌즈부의 표면으로부터 상기 광원까지의 거리가 상기 입사렌즈의 중앙부의 폭에 비해 6.25배 이상 6.8배 이하가 되도록 위치함을 특징으로 하는 이물검사장치.
제 5항에 있어서, 상기 출사렌즈는,

그 중앙부의 폭이 상기 입사렌즈의 중앙부의 폭과 동일하게 형성됨을 특징으로 하는 이물검사장치.
제 6 항에 있어서, 상기 입사렌즈 또는 출사렌즈는,

그 직경이 상기 입사렌즈의 중앙부의 폭에 비해 44/9배 이상 49/9배 이하로 형성되고, 일측에 형성된 출사 볼록렌즈부의 반경에 따라 레이저광의 굴절 각도를 조정함을 특징으로 하는 이물검사장치.
제 7 항에 있어서, 상기 촬영유닛은,

상기 광원에서 조사되는 레이저광이 입사되는 면에서부터 상기 출사렌즈 일측의 출사 평면렌즈부 표면까지의 거리가 상기 입사렌즈의 중앙부의 폭에 비해 35/9배 이상 40/9배 이하가 되도록 위치함을 특징으로 하는 이물검사장치.
제 8 항에 있어서, 상기 촬영유닛은,

상기 광원에서 조사되는 레이저광이 입사되는 면의 길이가 상기 입사렌즈의 중앙부의 폭에 비해 20/9배 이상 25/9배 이하로 형성되고, 상기 광원에서 조사되는 레이저광의 입사각이 14.9° 이상 16.9 °이하로 형성됨을 특징으로 하는 이물검사장치.
광원에서 조사되는 레이저광의 굴절을 조정하여 소정광로까지 레이저광을 수렴시킨 상태에서 기재에 조사시켜 상기 기재에서 반사된 광이 촬영유닛에 모두 입사할 수 있도록 하며,

1차로 레이저광의 확산을 조정하여 레이저광의 광로와 평행광을 만드는 입사렌즈와,

상기 입사렌즈에 의해 1차로 조정된 레이저광을 소정각도로 수렴시켜 기재에 조사될 수 있도록 2차로 조정하는 출사렌즈를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 시야 확보 광학계.
제 10 항에 있어서, 상기 입사렌즈는,

상기 광원 측을 향한 면은 입사면이 평평한 입사 평면렌즈부로 형성되고, 그 반대면은 입사면이 볼록한 입사 볼록렌즈부로 형성됨을 특징으로 하는 시야 확보 광학계.
제 11 항에 있어서, 상기 출사렌즈는,

상기 광원 측을 향한 면은 입사면이 볼록한 출사 볼록렌즈부로 형성되고, 그 반대면은 입사면이 평평한 출사 평면렌즈부로 형성됨을 특징으로 하는 시야 확보 광학계.
제 12 항에 있어서, 상기 입사렌즈 또는 출사렌즈는,

일측에 형성된 볼록렌즈부의 반경에 따라 입사되는 레이저광의 굴절 각도를 조정함을 특징으로 하는 시야 확보 광학계.
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