KR101516351B1 - 투과율 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 투과율 측정 장치는 광을 생성하는 광원상기 광원에서 생성된 광이 공급되는 비임 관통공을 구비한 스테이지 상기 스테이지의 상측에 구비되는 피검사체의 영상과 광특성을 서로 구별되는 경로로 동시에 추출하는 투과율 측정 모듈 상기 투과율 측정 모듈에서 추출된 광특성을 분석하는 분광계를 포함한다.

Description

투과율 측정 장치 {APPARATUS FOR MEASURING TRANSPARENCY}
본 발명은 목적물의 투과율을 측정하는 장치로서, 보다 자세하게는, 근접 조도 센서의 투과율을 측정하는 장치에 대한 것이다.
최근 스마트 폰을 비롯한 복합 모바일 통신기기는 통화, 촬영, 음악 동영상 감상, 인터넷 검색 등의 다기능화에 따른 장시간 사용으로 인해 보다 효율적인 배터리 관리가 필요하다. 효율적인 배터리 관리를 위해 대부분의 모바일 기기에서는 통화중에는 배터리 소모량이 상대적으로 많은 디스플레이 화면을 끄기 위한 근접 센서와 주변 조도 환경에 따라 디스플레이 밝기를 제어하기 위한 조도 센서를 채용하고 있다.
이러한 조도 및 근접 센싱을 위한주변 환경 신호는 모바일 기기의 윈도우 판넬의 직경 1 mm 정도의 미세 센서창을 통과 후 센서로 전달된다. 특히 근접 센서는 근적외선 영역의 LED 빛을 조사 후 반사되어 센서부로 들어오는 빛을 민감하게 감지하여 작동되는데, 주변 빛에 의한 영향을 줄이기 위해 윈도우 패널의 센서 부위를 가시광선 영역은 투과도가 낮고, 근적외선 영역의 투과도는 높은 물질로 코팅하게 된다.
윈도우 패널 제조업체에서는 코팅한 패널의 품질 검사를 위해 직경 1 mm 정도의 센서 부위에 대해 가시광선 및 근적외선 영역의 투과도를 상용화된 자외선-가시광선 분광광도계 (UV-Vis Spectrophotometer)를 사용하여 측정하고 있으나, 이러한 장비로는 미세 센서창에 정확히 빛을 통과시키기 힘들어 재현성 있는 투과도 측정이 힘들다.
또한 근래에는 스마트 모바일 기기의 생산량 증가에 따른 근접 조도 센서의 불량 사례 증가와 인건비 상승문제로 인해 업계에서는 표본시료 측정보다는 자동화에 따른 전수검사의 필요성이 대두 되고 있다.
하지만 기존 시스템은 시판 되는 현미경을 사용한 관계로 측정을 위한 예비단계가 복잡하고 자동화가 불가능하며, 측정할 부위를 광 경로에 정확히 일치시키는데 시간이 많이 소요되어 현재 시장 요구 사항인 고속 측정이 불가능하다. 또한 기존 장비는 시판 현미경의 스테이지 크기 제한으로 크기가 큰 모바일 기기의 측정에는 어려움이 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하여, 피검사체의 투과율을 전수검사할 수 있도록 투과율 측정을 위한 정렬이 용이하며, 다양한 피검사체 사이즈에도 대응할 수 있고, 단위 피검사체당 검사시간을 단축시켜 검사 속력을 향상시킬 수 있으며, 피검사체의 분석 영상을 모니터 화면으로 쉽게 확인하면서 검사를 진행할 수 있는 투과율 측정장치를 제공하는 것이다.
전술한 본 발명의 목적을 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 투과율 측정 장치는, 광을 생성하는 광원 상기 광원에서 생성된 광이 공급되는 비임 관통공을 구비한 스테이지 상기 스테이지의 상측에 구비되는 피검사체의 영상과 광특성을 서로 구별되는 경로로 동시에 추출하는 투과율 측정 모듈 상기 투과율 측정 모듈에서 추출된 광특성을 분석하는 분광계를 포함한다.
여기서, 상기 투과율 측정모듈은, 중공의 모듈 본체와, 상기 모듈 본체의 하단에 배치되는 렌즈 조립체와, 상기 렌즈 조립체에 대하여 광진행축을 따라 정렬되어 배치되어 광을 분리하는 비임 스프리터와, 상기 비임 스프리터에서 분리된 광의 일부를 촬상하는 영상 촬영부를 포함한다.
또한, 상기 영상 촬영부에서 촬영된 영상 신호는 분석 컴퓨터 시스템으로 전송된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 투과율 측정 장치는 상기 투과율 측정 모듈을 상기 스테이지 상에서 지지하는 지지대 모듈을 추가로 구비하며, 상기 지지대 모듈은 상기 투과율 측정 모듈의 수직 방향 및 수평 방향 중 적어도 하나의 방향으로의 위치를 조절하게 된다.
또한, 상기 스테이지의 상기 비임 관통공은 상기 스테이지 상에 피검사체를 배치할 때 피검사체가 지지대 모듈에 의해 위치 간섭되지 않도록 지지대 모듈로부서 소정의 거리로 이격되어 배치된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 투과율 측정 장치는 상기 광원에서 생성된 광을 상기 스테이지로 공급하는 광도파 케이블을 추가로 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 투과율 측정 장치에 의하면, 피검사체의 투과율을 전수검사할 수 있도록 투과율 측정을 위한 정렬이 용이하게 되며, 다양한 피검사체 사이즈에도 대응할 수 있고, 단위 피검사체당 검사시간을 단축시켜 검사 속력을 향상시킬 수 있으며, 피검사체의 분석 영상을 모니터 화면으로 쉽게 확인하면서 검사를 진행할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 투과율 측정 장치에 의하면, 피검사체의 확대 관측과 광 투과율 측정을 동시에 수행할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투과율 측정 장치를 포함하는 투과율 측정 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 투과율 측정 장치의 투과율 측정 원리를 나타내는 개략도이다.
도 3은 도 1의 투과율 측정 장치의 사시도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 투과율 측정 장치를 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투과율 측정 장치(120)를 포함하는 투과율 측정 시스템은 피검사체의 투과율을 측정하는 투과율 측정 장치(120)와 상기 투과율 측정 장치에서 얻어진 영상 신호와 투과율 측정 정보를 분석하여 디스플레이 하는 분석 컴퓨터 시스템(150)을 포함한다.
상기 투과율 측정 장치(120)와 상기 분석 컴퓨터 시스템(150)은 신호 전달 케이블로서 서로 연결되어 정보를 측정 정보 및 제어 신호를 송수신하게 된다.
구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 투과율 측정 장치(120)는, 광을 생성하는 광원(110) 상기 광원에서 생성된 광이 공급되는 비임 관통공을 구비한 스테이지(121) 상기 스테이지의 상측에 구비되는 피검사체의 영상과 광특성을 서로 구별되는 경로로 동시에 추출하는 투과율 측정 모듈(124) 상기 투과율 측정 모듈에서 추출된 광특성을 분석하는 분광계(140)를 포함한다.
상기 광원(110)은 측정 하려는 관심 파장과 검출기의 측정 게인 능력을 벗어나지 않는 출력 등을 고려하여 선택된다. 투과율을 측정하고자 하는 피검사체가 모바일 기기에 사용되는 근접 및 조도 센서라면, 이러한 근접 및 조도 센서는 400nm 내지 1000nm 의 파장 범위내에서 선택적으로 측정되므로, 본 발명의 투과율 측정 장치에 사용되는 광원(110)은 예시적으로 400nm 내지 1000nm 파장의 범위의 스펙트럼과 검출기에서 측정이 가능한 범위의 광세기를 방사한다.
전술한 400nm 내지 1000nm 파장의 범위를 충족하는 광원으로는 할로겐 광원, 제논 플래쉬 램프, 제논 쇼크 아크 램프 등이 고려될 수 있는데, 출력량, 발열량, 램프 세기의 조절의 용이성, 가격, 제품의 크기 등을 고려하면 할로겐 광원이 본 발명의 실시예에 따른 투과율 측정 장치의 광원으로 바람직하다. 그러나, 상기 광원은 반드시 할로겐 광원에 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 투과율 측정모듈(124)은, 중공의 모듈 본체(123)와, 상기 모듈 본체(123)의 하단에 배치되는 렌즈 조립체(122)와, 상기 렌즈 조립체에 대하여 광진행축을 따라 정렬되어 상기 모듈 본체(123) 내부에 배치되어 광을 분리하는 비임 스프리터(129)와, 상기 비임 스프리터(129)에서 분리된 광의 일부를 촬상하는 영상 촬영부(125)를 포함한다.
피검사체(S)의 하나의 예인 모바일 기기에 사용 되는 근접 및 조도 센서창의 크기는 1mm 이내의 미세한 크기이므로 육안으로 센서창이 측정 빔 반경 이내에 잘 위치되었는지를 확인해야 할 필요가 있다. 이 과정에서, 본 발명의 일실시예에 따른 투과율 측정 장치는 피검사체(S)인 근접 및 조도 센서 부위를 확대 관측과 동시에 광 투과율을 측정할 수 있게 된다.
또한, 상기 영상 촬영부(125)에서 촬영된 영상 신호는 도 1에 도시된 바와 같이 신호 전달 라인을 통하여 분석 컴퓨터시스템(150)으로 전송된다.
이미 전술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 투과율 측정 장치(120)의 투과율 측정 모듈(124)은 미세부위 확대하기 위해 렌즈 조립체(122)와 확대된 부분을 분석 컴퓨터 시스템(150)에서 육안으로 쉽게 볼 수 있도록 영상 촬영부(125)를 구비한다. 상기 영상 촬영부(125)는 예를 들어 CCD 카메라일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 투과율 특정 장치에서 피검사체의 확대 관측과 동시에 광 투과율 측정을 위해 렌즈 조립체(122)에서 입사되어지는 빛의 일부를 분리할 수 있도록 비임 스플리터(129)를 구비하는데. 이러한 비임 스플리터(129)에서 분리된 빛의 일부는 집광렌즈(미도시)와 광섬유인 광신호 케이블(142)를 통해 분광계(140)로 전달된다.
한편, 본 발명에 따른 투과율 측정 장치는 피검사체의 빠른 제품선별을 해야 하는 전수검사 분야에 적용된다. 그러므로 정상제품과 불량제품의 보다 신속한 선별을 위해서는 검출측정 속도가 빠른 분광계가 요구된다.
본 발명의 일실시예에 따른 투과율 측정 장치(120)에 구비되는 분광계(140)는 도 2에 도시된 바와 같이 비임 스프리터(129)에서 분리된 광의 진행 경로에 입사 슬릿(144), 그레이팅(145) 및 포토 다이오드 어레이(PDA)를 포함하는 포토다이오드 어레이 타입의 검출기로 구성되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 분광계(140)에서 상기 입사슬릿(144)은 폭 500㎛, 회절발은 255 L/mm, PDA검출기는1024 channel일 수 있으며, 광학 시뮬레이션을 통해 산란광과 광원세기 감소가 최소화되도록 상기 분광계(140)가 설계되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 분광계(140)의 기구물의 안쪽 벽면에는 Second order에 의해 산란된 광의 맴돌이 현상을 최소화하기 위해 무광택 안료 코팅부가 구비된다.
도면에 도시되지는 않았으나, 상기 분광계(140)는 상기 분석 컴퓨터 시스템(150)에서 분광계를 제어하고 센서 신호를 획득하기 위해서 아날로그 보드, 제어 보드, 메인 보드 등 다양한 회로 구성요소를 구비할 수 있다.
한편, 상기 입사 슬릿(144)은 단색화 장치의 성능 특성과 품질을 결정하는 중요한 역할을 한다. 상기 입사 슬릿(144)의 입구는 정밀하게 가공되어 날카로운 가장자리를 갖는 두 개의 금속 조각으로 이루어져 있다. 예를 들어 상기 입사 슬릿(144)은 Wire Cutting 방식으로 제작될 수 있다.
예시적으로 적절한 광원세기와 파장 분해능을 고려하여 입사 슬릿(144)의 폭은 500㎛ 이며, 길이는 2.7mm 일 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 투과율 측정 장치(120)는 상기 광원(110)에서 생성된 광을 상기 스테이지(121)의 하측면으로 공급하는 광도파 케이블(112)을 포함한다.
측정되는 모바일 기기에 사용 되는 근접 및 조도 센서창의 크기는 보통 직경 1mm 이내 이며, 배터리 전력 감소 등의 이유로 0.5mm 까지의 제품이 출시되고 실정이다. 이러한 크기의 광투과율을 정확하게 측정하기 위해서는 측정 빔 반경이 센서창의 크기보다 작아야 한다.
여기서, 상기 광도파 케이블(112)는 예시적으로 400㎛ Core의 광섬유를 포함한다. 이 경우, 광섬유를 이용함으로써 입사광원에 대한 출사 광원의 빔이 균질하게 되는 잇점이 있다.
한편, 도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투과율 측정 장치(120)는 상기 투과율 측정 모듈(124)을 상기 스테이지(121) 상에서 지지하는 지지대 모듈을 추가로 구비한다.
상기 지지대 모듈은 상기 스테이지(121)에 인접하게 배치되되, 수직 지지대(130a)와 상기 수직 지지대(130a)에서 수평방향으로 연장되도록 수직 위치 조절부(130)에 의해 높이가 조절되는 수평 지지대(127)를 구비한다.
상기 투과율 측정 모듈(124)은 상기 수평 지지대(127)에 장착되되, 상기 투과율 측정 모듈(124)의 수평 방향으로의 위치 조절을 위하여 수평 위치 조절부(128)가 수평 지지대(127)에 구비된다. 따라서, 상기 지지대 모듈은 상기 투과율 측정 모듈의 수직 방향 및 수평 방향 중 적어도 하나의 방향으로의 위치를 조절하게 된다.
또한, 상기 스테이지의 상기 비임 관통공(121b)은 상기 스테이지 상에 피검사체를 배치할 때 피검사체가 지지대 모듈에 의해 위치 간섭되지 않도록 지지대 모듈로부서 소정의 거리(d1)로 이격되어 배치된다. 상기 수직 위치 조절부(130)에 의해 상기 스테이지(121)상에서 상기 투과율측정 모듈을 지지하는 수평 지지대(127)의 높이(h1)가 조절될 수 있다.
피검사체(S)의 크기를 1mm 로 이내로 정확하게 측정하기 위해서는 피검사체를 광 도입부(131: 도 1)와 투과율 측정 모듈의 일직선상에 정확히 일치시켜야 한다. 이를 위하여, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 스테이지(121)에는 피검사체를 광 도입부(131)와 투과율 측정 모듈(124)의 일직선상에 용이하게 일치시키도록 XY 축으로 조절 가능한 세부 조절자가 구비될 수 있다.
한편, 피검사체가 정상 제품인지 불량 제품인지 빠른 식별이 가능하도록 하기 위하여, 상기 분석 컴퓨터시스템(150)에는 사용자 실정에 맞게 프로그램 인터페이스가 구비되어, 피검사체의 확대 영상과 피검사체의 정상 여부가 표시된다.
본 발명의 특정의 실시예에 대한 전술한사항은 예시 및 설명의 목적을 위한 것이지 기술내용을 한정하는 것을 의도한 것이 아니다. 그리고 전술한 사항에 비추어 많은 개량과 변화가 가능하다. 실시예는 본 발명의 원리 및 그 실제의 적용을 가장 잘 설명해 거기에 따라서 다른 당업자가 본 발명을 가장 잘 실시할 수 있도록 하기 위해서 선택되어 설명되었다. 그리고 특정의 용도에 적절한 다수의 개량을 수반한 여러가지 실시예가 고려될 수 있다. 본 발명의 범위는 여기에 첨부된 특허청구범위 및 그 균등물에 의해서 규정되는 것을 포함한다.
100: 투과율 측정 시스템 120: 투과율 측정 장치
110: 광원 140: 분광계
150: 분석 컴퓨터 시스템 112: 광도파 케이블
121a: 하측 지지대 121b: 비임 관통공
121: 스테이지 122: 렌즈 조립체
123: 모듈 본체 124: 투과율 측정 모듈
125: 영상 촬영부 128: 수평위치 조절부
127: 수평 지지대 130a: 수직지지대
130: 수직 위치 조절부 142: 광신호 케이블

Claims (6)

  1. 광을 생성하는 광원;
    상기 광원에서 생성된 광이 공급되는 비임 관통공을 구비한 스테이지;
    상기 스테이지의 상측에 구비되는 피검사체의 영상과 광특성을 서로 구별되는 경로로 동시에 추출하는 투과율 측정 모듈;
    상기 투과율 측정 모듈에서 추출된 광특성을 분석하는 분광계;를 포함하며,
    상기 투과율 측정 모듈을 상기 스테이지 상에서 지지하는 지지대 모듈을 추가로 구비하며,
    상기 지지대 모듈은 상기 투과율 측정 모듈의 수직 방향 및 수평 방향 중 적어도 하나의 방향으로의 위치를 조절할 수 있으며,
    상기 스테이지의 상기 비임 관통공은 상기 스테이지 상에 피검사체를 배치할 때 피검사체가 지지대 모듈에 의해 위치 간섭되지 않도록 지지대 모듈로부서 소정의 거리로 이격되어 배치되며,
    상기 분광계의 기구물의 안쪽 내벽에 무광택 안료 코팅부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 투과율 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과율 측정모듈은,
    중공의 모듈 본체와, 상기 모듈 본체의 하단에 배치되는 렌즈 조립체와, 상기 렌즈 조립체에 대하여 광진행축을 따라 정렬되어 배치되어 광을 분리하는 비임 스프리터와,
    상기 비임 스프리터에서 분리된 광의 일부를 촬상하는 영상 촬영부를 포함하는 것을 특징으로 하는 투과율 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 영상 촬영부에서 촬영된 영상 신호는 분석 컴퓨터 시스템으로 전송되는 것을 특징으로 하는 투과율 측정 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원에서 생성된 광을 상기 스테이지로 공급하는 광도파 케이블을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 투과율 측정 장치.
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