KR102306234B1 - 투과 광학계 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 예시적인 실시예들의 투과 광학계 검사 장치는 피검사체에 광을 조사하는 광원, 피검사체에 광의 초점을 형성하는 집광 렌즈, 집광 렌즈에 의해 집중된 광을 부분적으로 차단하는 차광부 및 피검사체를 통과한 광을 수용하여 영상을 획득하는 촬영부를 포함하며, 차광부의 폭에 대한 광원의 폭의 비율은 1:1 내지 1:8이다. 피검사체의 결함을 고감도로 검출할 수 있다.

Description

투과 광학계 검사 장치{TRANSMISSIVE OPTICAL INSPECTION DEVICE}
본 발명은 투과 광학계 검사 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 대상체의 투과 영상을 활용하는 투과 광학계 검사 장치에 관한 것이다.
종래의 육안을 통한 검사 방법들이 자동화 설비를 통해 기계 장치에 의해 자동으로 수행되고 있다. 자동화 검사 장치로서, 투과 광학계 검사 장치는 평탄한 표면을 가진 물질의 표면 결함을 찾아내는 용도로 활용된다.
예를 들면, 화상 표시 장치의 부품으로서 포함되는 유리 및 각종 광학 필름은 화상 표시 장치의 영상 출력 품질을 향상시키기 위해 유리 및 광학 필름의 표면이 매끄럽고 평탄할 것이 요구된다.
특히 리타더, 편광자, 위상차 필름 등으로 화상 표시 장치에 사용되는 광학 필름들의 경우에는 그 표면이 극도로 평평할 필요가 있다.
그러나, 유리 및 광학 필름은 제조 또는 취급 과정에서 그 표면에 긁힘(Scratch), 이물질, 기포, 요철, 찢김, 뒤틀림 또는 접힘 등의 결함이 종종 발생할 수 있다.
화상 표시 장치의 영상 품질을 향상시키기 위해 이러한 결함들을 고감도로 검출해 낼 필요가 있다. 예를 들면, 한국공개특허공보 제10-2017-0010675호는 광학필름 검사 장치를 개시하고 있으나, 보다 미세한 결함까지 검출하는 데에는 한계를 가지고 있다.
한국공개특허공보 제10-2017-0010675호
본 발명의 일 과제는 검출 해상도가 우수한 광학계 검사 장치를 제공하는 것이다.
1. 피검사체에 광을 조사하는 광원; 상기 피검사체에 상기 광의 초점을 형성하는 집광 렌즈; 상기 집광 렌즈에 의해 집중된 광을 부분적으로 차단하는 차광부; 및 상기 피검사체를 통과한 광을 수용하여 영상을 획득하는 촬영부를 포함하며, 상기 차광부의 폭에 대한 상기 광원의 폭의 비율은 1:1 내지 1:8인, 투과 광학계 검사 장치.
2. 위 1에 있어서, 상기 광원, 상기 집광 렌즈 및 상기 촬영부는 일렬로 배열되는, 투과 광학계 검사 장치.
3. 위 2에 있어서, 상기 차광부는 상기 광원, 상기 집광 렌즈 및 상기 촬영부와 직선 상에 배치되는, 투과 광학계 검사 장치.
4. 위 1에 있어서, 상기 광원 및 상기 차광부는 바(bar) 형상을 갖는, 투과 광학계 검사 장치.
5. 위 1에 있어서, 상기 광원과 상기 차광부의 사이의 거리에 대한 상기 광원과 상기 피검사체 사이의 거리의 비율은 1:3 내지 1:17.5인, 투과 광학계 검사 장치.
6. 위 1에 있어서, 상기 차광부의 폭은 5 내지 10mm인, 투과 광학계 검사 장치.
7. 위 1에 있어서, 상기 광원의 폭은 6 내지 40mm인, 투과 광학계 검사 장치.
8. 위 1에 있어서, 상기 광원과 상기 차광부 사이의 거리는 4 내지 10mm인, 투과 광학계 검사 장치.
9. 위 1에 있어서, 상기 광원과 상기 피검사체 사이의 거리는 30 내지 70mm인, 투과 광학계 검사 장치.
10. 위 1에 있어서, 상기 차광부에 의해 상기 집광 렌즈를 통과한 광 중 상기 피검사체에 대해 수직하게 입사되는 광이 차단되는, 투과 광학계 검사 장치.
11. 위 1에 있어서, 상기 차광부는 평면 상에서 상기 피검사체의 이송 방향에 대해 45도(o) 이상 90도 미만의 각도로 경사지게 배치되는, 투과 광학계 검사 장치.
12. 위 1에 있어서, 상기 피검사체는 표면 상에 결함부를 포함하며, 상기 차광부에 의해 미차단된 광 중 상기 결함부를 통해 굴절, 회절 또는 산란된 광이 상기 촬영부에 수집되는, 투과 광학계 검사 장치.
본 발명의 실시예들에 따른 광학계 검사 장치에 있어서, 차광부에 의해 광원으로부터 촬영부에 직진하는 광이 차단되어 촬영부에서 획득되는 이미지가 전반적으로 어둡게 나타날 수 있다.
피검사체에 결함이 있는 부분에서는 상기 결함에 도달한 광이 회절, 산란 또는 굴절에 의해 진행 경로가 바뀌면서 촬영부에 상기 광이 수용될 수 있다.
따라서, 결함이 없는 부분은 어둡게 나타나고 결함이 있는 부분만 밝게 나타나는 이미지를 획득할 수 있어 미세한 크기의 결함을 용이하게 검출할 수 있다.
또한, 집광 렌즈를 이용해 광을 집광함으로써 차광부에 의해 차단되지 않으면서 상기 결함에 도달하는 광량을 증가시켜 결함의 검출 감도를 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 차광부와 상기 광원을 피검사체의 이송 방향에 대하여 특정 각도로 배치함으로써, 상기 피검사체 상에 다양한 방향으로 형성될 수 있는 다양한 크기와 형상의 결함을 실질적으로 균일한 감도로 검출할 수 있다.
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 투과 광학계 검사 장치를 나타내는 개략적인 도면들이다.
도 3 및 도 4는 비교예에 따른 투과 광학계 검사 장치 및 이로부터 획득된 영상 이미지를 나타내는 도면들이다.
도 5 내지 7은 일부 실시예들에 따른 투과 광학계 검사 장치 및 이로부터 획득된 이미지를 나타내는 도면들이다.
도 8 내지 10은 일부 실시예에 따른 투과 광학계 검사 장치 및 이로부터 획득된 이미지를 나타내는 도면들이다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 피검사체에 광의 초점을 형성하는 집광 렌즈, 집광 렌즈에 의해 집중된 광을 부분적으로 차단하는 차광부 및 피검사체를 통과한 광을 수용하여 영상을 획득하는 촬영부를 포함하며, 차광부와 광원의 폭의 비율은 1:1 내지 1:8인 투과 광학계 검사 장치를 제공한다. 피검사체의 결함을 고감도로 검출할 수 있다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
본 명세서에서 사용되는 용어 피검사체의 이송 방향은 피검사체의 평면 상에서 상기 피검사체의 길이 방향을 의미한다.
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 투과 광학계 검사 장치를 나타내는 개략적인 도면들이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 투과 광학계 검사 장치(100)(이하, 검사 장치로 약칭한다)는 광원(110), 차광부(150) 및 촬영부(190)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 피검사체(170)가 촬영부(190) 및 차광부(150) 사이에 위치할 수 있다.
광원(110)은 피검사체(170)에 광을 조사할 수 있다. 광원(110)의 비제한적인 예로서, LED, 금속 할라이드 등, 형광등 및 할로겐 등 등을 들 수 있다. 예를 들면, 광원(110)은 막대형 또는 봉형일 수 있다.
피검사체(170)는 광원(110)과 촬영부(190) 사이에 배치될 수 있으며 광원(110)으로부터 광이 조사될 수 있다. 또한, 광원(110)으로부터 방출된 광 중 차광부(150)에 의해 차단되지 않은 광이 피검사체(170)를 통과하여 촬영부(190)에 수용될 수 있다.
피검사체(170)는 예를 들면 판, 필름 또는 시트 형상의 물질일 수 있으며, 예를 들면 투명한 컨베이어 벨트 상에 놓여 이송되거나 피검사체(170)가 롤러에 의해 감기면서 이송될 수 있다.
피검사체(170)는 유리 또는 광학 필름을 포함할 수 있다. 상기 광학 필름 또는 상기 유리는 OLED 장치, LCD 장치 등에 삽입되는 것일 수 있다. 상기 광학 필름은 예를 들면, 편광판, 리타더, 인캡슐레이션 필름, 윈도우 필름, 보호 필름 및 터치 센서 필름을 포함할 수 있다.
피검사체(170)는 결함부(172)를 포함할 수 있으며, 결함부(172)는 예를 들면 긁힘, 스크래치, 찢김, 파임, 이물질 또는 접힘 등을 포함할 수 있으며, 피검사체(170)의 표면에 불균일 및 불균질한 부분이 있는 경우를 의미할 수 있다. 결함부(172)에 도달한 광은 예를 들면 굴절, 회절 또는 산란에 의해 진행 경로가 바뀔 수 있다.
피검사체(170)는 투명성 또는 투과성을 가진 물질일 수 있으며, 적어도 반투명성을 가진 물질일 수 있다. 또한, 상기 회절 또는 산란에 의해 광의 진행 경로가 바뀌어 촬영부(190)로 상기 광이 진행할 수 있으므로, 불투명한 물질일 수도 있다.
차광부(150)는 피검사체(170) 및 광원(110) 사이에 배치되어 상기 광을 부분적으로 차단할 수 있다. 예를 들면, 차광부(150)는 피검사체(170)와 평행하게 배치될 수 있다. 예를 들면, 차광부(150)에 의해 광원(110)으로부터 방출되는 광 중 촬영부(190)를 향해 실질적으로 직진하여 진행하는 광을 차단할 수 있다.
차광부(150)는 빛을 차단하는 재질의 물질로 형성될 수 있으며, 빛을 차단한다는 것은 빛을 실질적으로 통과시키지 않는 것을 의미한다. 예를 들면, 차광부(150)는 빛의 투과율이 10% 미만인 물질로 형성될 수 있다 일 수 있다.
또한, 차광부(150)는 예를 들면 빛을 흡수 또는 반사하는 재질의 물질로서 형성될 수 있다. 차광부(150)의 비제한적인 예로서, 금속판 및 불투명 플라스틱 등을 들 수 있다.
상기 광을 부분적으로 차단하는 것은 상기 광을 전부 차단하지 않는 것으로서, 예를 들면 상기 광의 50% 내지 90%를 차단하는 것을 의미할 수 있다.
차단률이 상기 범위 내일 경우, 광량이 과도하게 많지 않아 촬영부(190)에 의해 획득되는 이미지의 배경을 어둡게 유지할 수 있으며, 또한 광량이 지나치게 적지 않아 결함이 밝게 검출되게 하여 검사 장치(100)의 검출력을 확보할 수 있다.
촬영부(190)는 피검사체(170)를 통과한 광을 수용하여 영상을 획득할 수 있다. 예를 들면, 차광부(150)에 의해 차단되지 않고 피검사체(170)를 통과한 광으로부터 영상을 획득할 수 있다. 촬영부(190)는 예를 들면 CCD 카메라를 포함하며, 예를 들면, 라인 스캔 카메라(Line-scan Camera), 영역 카메라(Area Camera)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 촬영부(190)에 광이 수용될 경우 촬영부(190)를 통해 획득되는 이미지가 밝게 나타날 수 있으며, 빛이 들어오지 않을 경우 촬영부(190)를 통해 획득되는 이미지가 어둡게 나타날 수 있다.
보다 구체적으로, 도 1은 일부 실시예에 있어서, 피검사체(170)의 결함이 없는 부분에 광이 조사된 경우를 나타내는 개략적인 도면이고 도 2는 일부 실시예에 있어서, 피검사체(170)의 결함부(172)에 광이 조사된 경우를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 피검사체(170)의 결함이 없는 부분에 광이 조사될 경우, 상기 광 중 촬영부(190)를 향해 실질적으로 직진하는 광은 차광부(150)에 의해 차단되고 차광부(150)를 피하여 진행하는 광이 피검사체(170)에 도달할 수 있다. 상기 광은 피검사체(170)를 통과하여 직진할 수 있다. 상기 직진은 광의 진행 경로가 변하지 않고 실질적으로 유지되는 것을 의미하며, 예를 들면 약 10도 범위 내로 굴절되는 경우를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 광이 촬영부(190)에 수용되지 못할 수 있다. 따라서, 촬영부(190)에 의해 획득되는 이미지가 어둡게 나타날 수 있다.
반면, 도 2에 도시된 바와 같이, 피검사체(170)의 결함부(172) 에 광이 조사될 경우, 상기 광이 상기 결함(예를 들면, 스크래치)에 도달하여 회절, 산란 또는 굴절됨에 따라 상기 광의 진행 경로가 변경될 수 있다.
이 경우, 회절, 산란 또는 굴절된 광의 일부가 촬영부(190)에 수용될 수 있으며, 촬영부(190)에 의해 획득되는 이미지가 밝게 나타날 수 있다.
따라서, 피검사체(170)에 결함이 없을 경우 상기 이미지가 어둡게 나타나고, 결함이 있을 경우 상기 이미지가 밝게 나타날 수 있다. 그러므로, 상기 이미지가 어두운 배경에 결함부(172)에 대응하는 부분만 밝게 나타나는 바 검사 장치(100)를 통해 피검사체(170)의 미세한 결함까지도 용이하게 검출할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 차광부(150)의 폭(w1)에 대한 광원(110)의 폭(w2)의 비율은 1:1 내지 1:8, 바람직하게는, 1:1 내지 1:3.5일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 차광부(150)의 폭(w1)은 5 내지 10mm일 수 있다. 차광부(150)의 폭(w1)이 상기 범위 내일 경우 검출 성능이 향상될 수 있다. 바람직하게는, 차광부(150)의 폭(w1)은 5 내지 9mm, 6 내지 10mm, 5 내지 8mm 또는 6 내지 8mm일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 광원(110)의 폭(w2)은 6 내지 40mm일 수 있다. 광원(110)의 폭(w2)이 상기 범위 내일 경우 검출 성능이 향상될 수 있다. 바람직하게는, 광원(110)의 폭(w2)은 6 내지 30mm 또는 6 내지 21mm일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 광원(110)과 차광부(150) 사이의 거리(d1)에 대한 광원(110)과 피검사체(170) 사이의 거리(d2)는 1:3 내지 1:17.5, 바람직하게는, 1:3.75 내지 1:15일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 광원(110)과 차광부(150) 사이의 거리(d1)는 4 내지 10mm일 수 있다. 광원(110)과 차광부(150) 사이의 거리(d1)가 상기 범위 내일 경우 검출 성능이 향상될 수 있다. 바람직하게는, 광원(110)과 차광부(150) 사이의 거리(d1)는 4 내지 9mm 또는 4 내지 8mm일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 광원(110)과 피검사체(170) 사이의 거리(d2)는 30 내지 70mm일 수 있다. 광원(110)과 피검사체(170) 사이의 거리(d2)가 상기 범위 내일 경우 검출 성능이 향상될 수 있다. 바람직하게는, 광원(110)과 피검사체(170) 사이의 거리(d2)는 30 내지 65mm, 35 내지 65mm 또는 30 내지 60mm일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, w1, w2, d1 및 d2는 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112020028127815-pat00001
일부 실시예들에 있어서, 광원(110)은 400 내지 700nm 또는 500 내지 600nm 파장의 광을 조사할 수 있다. 이 경우, 광원(110) 및 차광부(150)가 상술한 크기 및 위치를 가질 때 결함 검출력이 향상될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 결함부(172)의 폭은 0.2 내지 20㎛일 수 있다. 결함부(172)의 폭은 피검사체(170)의 이동 방향에 평행한 방향에 대한 결함부(172)의 양 단부 사이의 거리를 의미할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 차광부(150)의 폭(w1)에 대한 차광부(150)와 피검사체(170) 사이의 거리의 비율은 1:5 내지 1:10일 수 있다. 상기 범위에서 결함 검출력이 향상될 수 있다. 바람직하게는, 차광부(150)의 폭(w1)에 대한 차광부(150)와 피검사체(170) 사이의 거리의 비율은 1:6 내지 1:9일 수 있다.
도 3 및 도 4는 비교예에 따른 투과 광학계 검사 장치 및 이로부터 획득된 영상 이미지를 나타내는 도면들이다.
도 3을 참조할 때, 비교예에 따른 투과 광학계 검사 장치(200)는 광원(210) 및 촬영부(290)를 포함하며, 실시예들에 따른 검사 장치(100)에 포함되는 차광막(150)을 구비하지 않는다. 도 1 및 도 2를 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일한 구성 및/또는 구조에 대해서는 상세한 설명이 생략된다.
차광부(150)가 생략될 경우 광원(210)으로부터 촬영부(290) 방향으로 실질적으로 직진하는 광들이 차단되지 않고 촬영부(290)에 의해 수용된다. 이 경우, 실시예들에 따른 검사 장치(100)와는 달리 촬영부(290)에 수용되는 광량이 과도하게 많아 획득되는 이미지가 전반적으로 밝게 나타날 수 있다.
피검사체(270)에 결함이 있는 부분에서는 상기 결함에 도달한 광의 굴절, 회절 또는 산란이 일어날 수 있다. 이 경우, 상기 광의 진행 경로가 변하면서 상기 광이 촬영부(290)를 피해서 진행될 수 있다. 따라서, 상기 결함 부분이 영상에서 보다 어둡게 나타날 수 있다.
도 4의 중앙을 세로 방향으로 가로지르는 어두운 부분은 피검사체(270)에 존재하는 상기 결함에 해당하며, 결함이 없는 부분보다 어둡게 나타난다.
따라서, 차광부(150)가 구비되지 않는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 결함이 없는 부분과 결함이 있는 부분의 색상 및 명도의 차이가 크지 않아 결함의 검출력이 저조할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 검사 장치(100)는 광원(110) 및 차광부(150) 사이에 배치된 집광 렌즈(130)를 더 포함할 수 있다. 집광 렌즈(130)는 예를 들면 직진광을 통과시키면서 집광하는 기능을 하는 것으로서 오목 렌즈 등을 포함할 수 있다.
집광 렌즈(130)는 광원(110)과 일체를 이뤄 하나의 부재로서 광원(110)에 포함될 수 있으며, 차광부(150)까지도 집광 렌즈 및 광원(110)과 일체를 이뤄 하나의 부재로서 광원(110)에 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 집광 렌즈(130)는 피검사체(170)의 표면 상에 초점이 형성되도록 배치될 수 있다.
상기 초점이 피검사체(170)의 표면 상에 형성될 경우, 결함부(172)에 도달하는 광량이 증가할 수 있다. 따라서, 결함부(172)에서 회절, 산란 또는 굴절에 의해 경로가 변하는 광량이 증가할 수 있으며, 촬영부(190)에 수용되는 광량도 증가하여, 결함의 검출력이 증가할 수 있다.
일부 실시예에서, 차광부(150)는 광원(110) 또는 집광 렌즈(130)와 평면 상에서 부분적으로 중첩되는 바(bar) 형상을 가질 수 있다.
예를 들면, 광원(110) 또는 집광 렌즈(130)도 상기 바 형상을 가질 수 있으며, 상기 바 형상을 갖는 차광부(150)가 광원(110)으로부터 방출되어 집광 렌즈(130)를 통과하여 집광되는 광을 상기 바 형상의 길이 방향으로 고르게 차단할 수 있다. 따라서, 촬영부(190)에 수용되는 광량을 감소시켜 획득되는 이미지가 어두운 배경을 유지하도록 함으로써 결함의 검출력을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 차광부(150)에 의해 집광 렌즈(130)를 통과한 광 중 피검사체(170)에 대해 수직하게 입사되는 광이 차단될 수 있다.
상기 수직하게 입사되는 광은 실질적으로 수직하게 입사되는 광을 의미하며, 예를 들면 집광 렌즈(130)에 의해 굴절되어 약 60도 내지 90도 각도 이내의 범위 입사되는 광을 포함할 수 있다.
상기 수직하게 입사되는 광을 차단함으로써, 촬영부(190)에 수용되는 광량이 지나치게 많지 않도록 조절하여 획득되는 이미지의 배경을 어둡게 유지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광원(110), 집광 렌즈(130), 차광부(150) 및 촬영부(190)는 피검사체(170)에 대해 수직인 방향으로 일렬로 배열될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 광원(110), 집광 렌즈(130), 차광부(150) 및 촬영부(190)가 상기 배열일 경우 피검사체(170)의 표면 상에 초점을 형성하는 것이 용이해지며, 상기 초점에 대칭적으로 광이 입사함에 따라 다양한 방향으로 형성되는 결함의 검출력을 증가시킬 수 있다.
도 5 내지 7은 일부 실시예들에 따른 투과 광학계 검사 장치 및 이로부터 획득된 이미지를 나타내는 도면들이다.
일부 실시예들에 있어서, 도 5에 도시된 바와 같이 차광부(150)는 평면 상에서 피검사체(170)의 이송 방향에 대해 수직으로 배치될 수 있다. 상기 수직은 실질적으로 90도 각도로 인식될 수 있는 각도를 의미하며, 예를 들면 80도 내지 100도의 각도를 포함할 수 있다.
예를 들면, 광원(110) 또한 차광부(150)와 같은 방향으로 배치될 수 있다. 따라서, 피검사체(170)의 너비 방향으로 형성된 결함에 대하여 조사되는 광량이 증가할 수 있으며, 이에 따라 상기 결함의 검출력이 향상될 수 있다.
따라서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 두께가 얇은 선형으로 형성된 스크래치와 같은 결함들을 획득되는 이미지 상에서 용이하게 식별할 수 있어서 결함의 검출 해상도가 향상될 수 있다.
도 8 내지 10은 일부 실시예에 따른 투과 광학계 검사 장치 및 이로부터 획득된 이미지를 나타내는 도면들이다.
일부 실시예에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 차광부(150)는 평면 상에서 피검사체(170)의 이송 방향에 대해 45도 이상 90도 미만의 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 도 8에서는 차광부(150)와 피검사체(170)의 이송 방향이 이루는 각을 θ로 표시하였다.
피검사체(170)에 다양한 방향과 모양으로 결함부(172)가 형성될 수 있으며, 예를 들면 결함부(172)가 연장되는 방향과 차광막(150) 및 광원(110)이 배치된 방향이 실질적으로 수직일 경우 결함부(172)에 도달하는 광량이 적어 결함의 검출력이 감소할 수 있다.
예를 들면, 차광부(150)의 배치 각도가 상기 범위의 각도일 경우 피검사체(170)의 이송 방향으로 형성된 결함과 상기 이송 방향에 수직으로 형성된 결함 모두를 고감도로 검출할 수 있다. 따라서, 다양한 방향과 모양으로 형성된 결함을 범용적으로(실질적으로 균일한 감도로) 검출할 수 있다.
도 9는 도 6과 같은 피검사체의 같은 부분으로부터 획득한 이미지이며 도 10은 도 7과 같은 피검사체의 같은 부분으로부터 획득한 이미지이다. 또한 도 10 및 도 7은 피검사체의 이송 방향과 평행한 방향으로 형성된 스크래치로부터 획득한 이미지이다.
따라서, 피검사체(170)의 이송 방향에 대하여 특정 각도로 형성된 스크래치의 경우 도 9에 도시된 바와 같이(도 6과 비교할 때) 검출 감도가 보다 향상될 수 있다.
또한, 피검사체(170)의 이송 방향에 대하여 평행하게 형성된 스크래치의 경우 도 10에 도시된 바와 같이 도 7에 도시된 이미지에 비해 검출 감도가 보다 향상될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 피검사체(170)는 내부에 스크래치를 포함하며, 차광부(150)에 의해 미차단된 광 중 상기 스크래치를 통해 회절된 광이 촬영부(190)에 수집될 수 있다. 따라서, 상기 회절에 의해 두께가 얇은 스크래치까지도 검사 장치(100)에 의해 검출될 수 있어 검출 해상도가 향상될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 결함을 포함하는 피검사체를 준비하고 상기 피검사체 아래에 차광부를 배치한 후, 상기 차광부를 통해 상기 피검사체에 대한 수직광이 필터링되도록 광을 조사할 수 있다. 그리고, 상기 결함을 통해 회절된 광을 수집하여 이미지를 획득함으로써 피검사체의 결함을 검사할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예
조명, 차광부, 편광 필름(피검사체) 및 카메라를 도 1에 도시된 바와 같이 배치하였다.
편광 필름은 선폭 약 50um의 스크래치를 포함하였으며, 스크래치가 위치하는 영역에 파장 약 550nm의 광을 조사하고 카메라에 수득된 광으로부터 검사 이미지를 획득하였다.
검사 이미지 상에서 스크래치가 형성된 영역의 명도(그레이스케일; 0~255 단위)와 그 주변 영역(암부)의 명도 차이를 계산하여 검출 강도로 나타내었다.
실험예 1: 차광부 폭(w1)에 따른 검출 성능 평가
w2: 21mm, d1: 6mm, d2: 50mm 조건에서 w1을 변화시키면서 검사 이미지 및 검출 강도를 획득하였다.
w1 2mm 4mm 6mm 8mm 10mm 15mm
검사 이미지
Figure 112020028127815-pat00002
Figure 112020028127815-pat00003
Figure 112020028127815-pat00004
Figure 112020028127815-pat00005
Figure 112020028127815-pat00006
Figure 112020028127815-pat00007
검출 강도 미검출 10 150 72 49 미검출
실험예 2: 광원 폭(w2)에 따른 검출 성능 평가
w1: 6mm, d1: 6mm, d2: 50mm 조건에서 w2를 변화시키면서 검사 이미지 및 검출 강도를 획득하였다.
w2 6mm 11mm 16mm 21mm
검사 이미지
Figure 112020028127815-pat00008
Figure 112020028127815-pat00009
Figure 112020028127815-pat00010
Figure 112020028127815-pat00011
검출 강도 82 97 109 150
실험예 3: 광원-차광부 거리(d1)에 따른 검출 성능 평가
w1: 6mm, w2: 21mm, d2: 50mm 조건에서 d1을 변화시키면서 검사 이미지 및 검출 강도를 획득하였다.
d1 1mm 2mm 4mm 6mm 8mm 10mm 12mm
검사 이미지
Figure 112020028127815-pat00012
Figure 112020028127815-pat00013
Figure 112020028127815-pat00014
Figure 112020028127815-pat00015
Figure 112020028127815-pat00016
Figure 112020028127815-pat00017
Figure 112020028127815-pat00018
검출 강도 미검출 9 68 150 101 60 미검출
실험예 4: 광원-피검사체 거리(d2)에 따른 검출 성능 평가
w1: 6mm, w2: 21mm, d1: 6mm 조건에서 d2를 변화시키면서 검사 이미지 및 검출 강도를 획득하였다.
d2 20mm 30mm 40mm 50mm 60mm
검사 이미지
Figure 112020028127815-pat00019
Figure 112020028127815-pat00020
Figure 112020028127815-pat00021
Figure 112020028127815-pat00022
Figure 112020028127815-pat00023
검출 강도 미검출 65 108 150 86
d2 70mm 80mm 100mm 110mm
검사 이미지
Figure 112020028127815-pat00024
Figure 112020028127815-pat00025
Figure 112020028127815-pat00026
Figure 112020028127815-pat00027
검출 강도 37 11 10 미검출
100: 광학계 검사 장치 110, 210: 광원
130, 230: 집광 렌즈 150: 차광부
170, 270: 피검사체 190, 290: 촬영부

Claims (12)

  1. 피검사체에 광을 조사하는 광원;
    상기 피검사체에 상기 광의 초점을 형성하는 집광 렌즈;
    상기 집광 렌즈에 의해 집중된 광을 부분적으로 차단하는 차광부; 및
    상기 피검사체를 통과한 광을 수용하여 영상을 획득하는 촬영부를 포함하며,
    상기 광원, 상기 집광렌즈, 상기 차광부, 상기 촬영부는 일렬로 배열되며,
    상기 차광부의 폭(w1)에 대한 상기 광원의 폭(w2)의 비율은 1:2.625 내지 1:4이고,
    상기 광원과 상기 차광부의 사이의 거리(d1)와, 상기 광원과 상기 피검사체 사이의 거리(d2)의 비율은 1:6.25 내지 1:12.5인, 투과 광학계 검사 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 광원 및 상기 차광부는 바(bar) 형상을 갖는, 투과 광학계 검사 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 차광부의 폭(w1)과, 상기 광원의 폭(w2)과, 상기 차광부와 상기 광원사이의 거리(d1)과, 상기 피검사체와 상기 광원 사이의 거리(d2)는 다음을 만족하는 투과 광학계 검사장치.
    1 : 1.07 ≤ d1/w1 : d2/w2 ≤ 1 : 20
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 차광부의 폭은 5 내지 10mm인, 투과 광학계 검사 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 광원의 폭은 6 내지 40mm인, 투과 광학계 검사 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 광원과 상기 차광부 사이의 거리는 4 내지 10mm인, 투과 광학계 검사 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 광원과 상기 피검사체 사이의 거리는 30 내지 70mm인, 투과 광학계 검사 장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 차광부에 의해 상기 집광 렌즈를 통과한 광 중 상기 피검사체에 대해 수직하게 입사되는 광이 차단되는, 투과 광학계 검사 장치.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 차광부는 평면 상에서 상기 피검사체의 이송 방향에 대해 45도(o) 이상 90도 미만의 각도로 경사지게 배치되는, 투과 광학계 검사 장치.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 피검사체는 표면 상에 결함부를 포함하며, 상기 차광부에 의해 미차단된 광 중 상기 결함부를 통해 굴절, 회절 또는 산란된 광이 상기 촬영부에 수집되는, 투과 광학계 검사 장치.
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