KR102353412B1 - 측면 촬영용 3차원 단층 촬영 검사 장치 - Google Patents

측면 촬영용 3차원 단층 촬영 검사 장치 Download PDF

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Abstract

샘플에서 반사된 광 신호를 효과적으로 수집할 수 있는 광학계 구조를 가짐으로써 샘플 형태에 따른 신호 손실을 줄이는 측면 촬영용 단층 촬영 검사 장치가 개시된다. 상기 단층 촬영 검사 장치(20)는 검사 대상물(5)의 내부로 입사되는 측정광(L)을 발생시키는 광원(22); 상기 측정광(L)을 기준광(R) 및 측정광(LS)으로 분할하여, 기준광(R)을 기준부(24)의 기준 거울로 조사하고, 측정광(LS)을 검사 대상물(5)로 조사하며, 기준 거울에서 반사되는 기준 반사광(RI) 및 검사 대상물(5)에서 반사되는 반사광을 중첩시켜 간섭광(I)을 생성하는 제1 광 분할기(63); 상기 측정광(LS)을 검사 대상물(5)로 전달하며, 검사 대상물(5)에서 반사되는 제1 신호 반사광(S1) 및 제2 신호 반사광(S2)을 중첩시켜 중첩 반사광(SI)를 생성하는 제2 광 분할기(23); 상기 제2 광 분할기(23)를 통과한 측정광(LS)을 검사 대상물(5)의 검사 위치로 조사하고, 측정광(LS)의 입사 방향으로 반사된 제1 신호 반사광(S1)을 검출하는 제1 수광부(30-1); 상기 측정광(LS)의 입사 방향을 벗어나, 제1 수광부(30-1)에서 검출되지 않는 제2 신호 반사광(S2)을 검출하는 제2 수광부(30-2); 및 상기 간섭광(I)을 검출하여, 검사 대상물(5)의 내부 영상 신호를 얻는 검출부(26)를 포함한다.

Description

측면 촬영용 3차원 단층 촬영 검사 장치{Apparatus for 3-dimensional tomographic inspection for imaging side}
본 발명은 단층 촬영 검사에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 샘플에서 반사된 광 신호를 효과적으로 수집할 수 있는 광학계 구조를 제시하여 샘플 형태에 따른 신호 손실을 줄이는 측면 촬영용 3차원 단층 촬영 검사 장치에 관한 것이다.
3차원 자동 단층 촬영 검사 장치는 광 간섭 단층 촬영(Optical coherence tomography; OCT) 기술을 기반으로 하여 근적외선을 투과시켜 각 단층에서 미미한 반사 시그널을 관측한 데이터를 이용해 단층 촬영을 하는 장비이다.
도 1을 참조하면, 3차원 자동 단층 촬영 검사 장치(20a)의 측정 원리는 다음과 같다. 광대역 광원(Broadband Light source)(22)이 빔 스플리터(Beam Splitter) 또는 광커플러(23)를 통하여 검사 대상물(5, 샘플부) 방향과 기준부(Reference Mirror, 24) 방향으로 나눠지며 검사 대상물(5) 방향의 광원(22)은 미러(Mirror, 25)에서 반사되고 대물 렌즈(10)를 거쳐 여러 층으로 구성된 검사 대상물(5)의 각 층에서 미세한 반사광을 생성하게 된다. 반사광은 다시 대물 렌즈(10)를 통하여 광학계로 들어가며 빔 스플리터(Beam Splitter) 또는 광커플러(23)를 통하여 라인 카메라(Line Camera)로 구성된 검출부(26)로 가게 된다. 이때 처음 기준부(24) 방향으로 간 시그널은 미러(Mirror)에 반사되어 돌아오게 되고 검사 대상물(5)를 거쳐 들어오는 반사광과 간섭이 생겨 최종 시그널을 생성하게 된다. 이것이 검출부(26)에 신호로 잡히게 된다.
이러한 광 간섭 단층 촬영(Optical coherence tomography; OCT)을 이용하는 방법이 특허문헌 1의 대한민국 특허공개 제10-2015-0056713호에 개시되어 있다. 광 간섭 단층 촬영(OCT)은 검사 대상물로 근적외선광을 투과시키고, 검사 대상물의 내부 및 각 단층에서 반사되는 반사광(산란광)을 검출하여, 검사 대상물(5)의 내부를 단층 촬영한다. 광 간섭 단층 촬영(OCT)에 의해 검사 대상물을 검사하기 위해서는, 검사 대상물(5)인 샘플이 광을 투과, 반사 및 산란시킬 수 있는 물질로 이루어져야 한다. 광 간섭 단층 촬영(OCT)을 사용하면, 검사 대상물(5)로 조사되는 광의 파장 정도의 분해능으로 검사 대상물(5)의 단층 영상을 얻을 수 있으므로, 검사 대상물(5)의 표면 및 내부 영상을 서브마이크론 단위의 고해상도로 얻을 수 있다.
도 2를 참조하면, 광 간섭 단층 촬영(OCT)에 의해 3차원 검사 대상물(5)을 단층 촬영하기 위해서는, 광 간섭 단층 촬영(OCT) 장치의 광학계, 구체적으로는, 측정광인 입사광(L, Light source)을 검사 대상물(5)로 조사하는 대물렌즈(10)와 검사 대상물(5)의 상부면(5a)이 대략 평행하게, 즉, 수평으로 위치하여야 한다. 만일 입체적인 검사 대상물(5)의 좌측면(5b) 또는 우측면(5c)과 같이, 검사면이 대물렌즈(10) 표면에 대하여 소정 각도로 비스듬하게 위치하거나 수직으로 위치하면, 입사광(L)이 좌측면(5b) 또는 우측면(5c)에 대하여 수직으로 입사되지 못하므로, 좌측면(5b) 또는 우측면(5c)에서 반사되는 반사광(S, 신호광)이 대물렌즈(10) 방향으로 반사되지 못하거나 약해지고, 검사 대상물(5)의 단층 촬영 영상을 선명하게 얻을 수 없다.
도 3을 참조하면, 광 간섭 단층 촬영(OCT)에 의해 3차원 검사 대상물을 단층 촬영한 결과가 도 3(a) 및 도 3(b)에 도시되고 있다. 입사광(L)이 대략 수직으로 입사되는 검사 대상물(5)의 상부면 영상(6a)은 선명하게 관찰되지만, 입사광(L)이 비스듬하게 입사되는 좌측면 영상(6b) 또는 우측면 영상(6c)은 손실되어 선명하게 관찰되지 않는다.
이와 같이, 광 간섭 단층 촬영(OCT)에 의해 3차원 검사 대상물(5)을 단층 촬영하는 경우에 있어서, 대물렌즈(10)를 통과한 입사광(L)이 검사 대상물(5)에서 반사되어 미세 신호광인 반사광(S)을 생성하는데, 이 때, 반사광(S)의 세기가 너무 작거나, 반사광(S)이 대물렌즈(10) 방향으로 반사되지 못하면, 검사 대상물(5)의 단층 촬영 영상을 선명하게 얻을 수 없다. 이는 검사 대상물(5)이 평면적이지 않고 입체적인 경우에 발생하는 문제로서, 검사면(5a, 5b, 5c)의 각도가 수평 방향에서 벗어날수록 대물렌즈(10)에서 검출되는 반사광(S)의 양이 적어지고, 검사면(5a, 5b, 5c)의 각도가 수직이 되면 대물렌즈(10)로 들어가는 반사광이 없게 된다. 따라서, 휘어진 유리판(curved glass)과 같은 3차원 검사 대상물(5)의 경우, 광 간섭 단층 촬영을 이용하여 좌측면(5b) 또는 우측면(5c)을 관찰하기 어렵다. 이를 방지하기 위하여, 검사 대상물(5)을 별도의 액체로 코팅하여 검사 대상물(5)의 반사율을 높이거나, 측정광(L)의 밝기를 증가시키는 방법도 고려할 수 있으나, 이 경우, 반사광(S)에 노이즈가 발생하여, 검사 대상물(5)의 관측 이미지 품질이 저하되는 문제가 있다.
그리고, 대물 렌즈를 거친 광원(Light source)이 샘플에서 미세 반사광을 생성하는 양이 수준 이하이거나, 반사광이 아예 대물 렌즈로 들어가지 못하는 경우에는 측정이 불가한 문제가 있다. 측정하고자 하는 샘플이 평면적이지 않은 경우에 이런 문제가 생길 수 있는데, 샘플 면의 각도가 수평방향에서 커질수록 대물 렌즈로 들어가는 반사광의 양이 적어지고, 수직에 가까운 경우엔 대물 렌즈로 들어가는 반사광이 없게 된다. 즉, 시료의 형태가 광학계의 대물 렌즈와 수직에 가까울수록 반사 시그널이 더욱 약해지거나, 반사광이 대물 렌즈의 영역 안으로 들어오지 않아 촬영이 불가능해진다. 그래서 시료의 측면을 관측하기 용이하지 않고, 시료의 형태에 따라 측정 데이터의 손실량이 커지게 되는 단점이 있다.
만일, 단일한 광학계만으로 구성되어 있는 경우, 광학계의 대물 렌즈에 수직한 방향의 형태는 관찰이 되지 않아, 시료의 측면 관찰이 불가능하다. 이럴 경우, 시료의 반사율을 높이거나 광원의 밝기를 최대로 밝혀도 수직 부분의 시그널은 대부분이 손실되며, 약간의 효과를 위해 그와 같은 방법을 적용하면 수평 부분의 반사광과 노이즈가 심해져서 전체 관측 이미지의 품질은 더욱 떨어지게 된다. 이를 극복하기 위한 다른 방법으로 다수의 광학계를 병렬 배치하는 방법도 있으나, 그만큼 장비가 커지고 복잡해지며, 가격이 상승하는 문제가 있다.
대한민국 특허공개 10-2015-0056713호(2015.05.27. 공개)
본 발명의 목적은, 샘플의 측면에서 반사된 광 신호를 수집 가능하게 한 형태의 광학계 구조를 제시하여 샘플 형태에 따른 신호 손실을 줄이는 광 분할을 이용한 측면 촬영용 3차원 자동 단층 촬영 검사 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 검사 대상물(5)의 내부로 입사되는 측정광(L)을 발생시키는 광원(22); 상기 측정광(L)을 기준광(R) 및 측정광(LS)으로 분할하여, 기준광(R)을 기준부(24)의 기준 거울로 조사하고, 측정광(LS)을 검사 대상물(5)로 조사하며, 기준 거울에서 반사되는 기준 반사광(RI) 및 검사 대상물(5)에서 반사되는 반사광을 중첩시켜 간섭광(I)을 생성하는 제1 광 분할기(63); 상기 측정광(LS)을 검사 대상물(5)로 전달하며, 검사 대상물(5)에서 반사되는 제1 신호 반사광(S1) 및 제2 신호 반사광(S2)을 중첩시켜 중첩 반사광(SI)를 생성하는 제2 광 분할기(23); 상기 제2 광 분할기(23)를 통과한 측정광(LS)을 검사 대상물(5)의 검사 위치로 조사하고, 측정광(LS)의 입사 방향으로 반사된 제1 신호 반사광(S1)을 검출하는 제1 수광부(30-1); 상기 측정광(LS)의 입사 방향을 벗어나, 제1 수광부(30-1)에서 검출되지 않는 제2 신호 반사광(S2)을 검출하는 제2 수광부(30-2); 및 상기 간섭광(I)을 검출하여, 검사 대상물(5)의 내부 영상 신호를 얻는 검출부(26)를 포함하는 단층 촬영 검사 장치(20)를 제공한다.
본 발명에 따른 측면 촬영용 3차원 자동 단층 촬영 검사 장치는, 다양한 형태의 검사 대상물에서 반사된 광 신호를 수집 가능하게 한 광학계 구조를 제시하여 검사 대상물의 형태에 따른 신호 손실을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 측면 촬영용 3차원 자동 단층 촬영 검사 장치는, 제1 대물렌즈 및 제1 미러로 구성된 제1 수광부와 제2 대물렌즈 및 제2 미러로 구성된 제2 수광부의 양 방향에서 검사 대상물의 반사광을 동시에 수집할 수 있다.
본 발명에 따른 측면 촬영용 3차원 단층 촬영 검사 방법은, 검사 대상물이 입체적인 형상을 가지는 경우, 각각의 표면에서 측정광의 조사 각도 및 반사광의 검출 각도가 다르기 때문에 발생하는 문제점을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 광 간섭 단층 촬영 장치이다.
도 2는 3차원 자동 단층 촬영 검사 장치의 광 간섭 단층 촬영(OCT)에 의해 3차원 검사 대상물을 단층 촬영하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 3차원 자동 단층 촬영 검사 장치의 광 간섭 단층 촬영(OCT)에 의해 3차원 검사 대상물을 단층 촬영한 결과를 보여주는 도면 및 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 분할을 이용한 측면 촬영용 3차원 자동 단층 촬영 검사 장치의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 있어서, 종래의 요소와 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 요소에는 동일한 도면 부호를 부여하였다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 단층 촬영 검사 장치(20)는 검사 대상물(5)을 단층 촬영하여 검사 대상물(5)의 표면 및 내부 영상을 얻는 장치로서, 통상의 원리에 따라 광 간섭 단층 촬영(Optical coherence tomography: OCT)을 수행하여(예를 들면, 특허공개 10-2015-0056713호, 특허출원 10-2019-0095112호 참조), 검사 대상물(5)의 1차원(A-scan), 2차원(B-scan) 및 3차원(C-scan) 영상을 얻는다. 광 간섭 단층 촬영 영상을 얻으면, 검사 대상물(5)의 표면 및 형상에 대한 정보뿐만 아니라, 검사 대상물(5) 내부에 위치한 이물질(공기 방울, 먼지 등)의 존재 여부, 이물질의 크기 및 부피, 이물질이 존재하는 층의 위치, 내부 파손 위치 등에 대한 여러가지 정보를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 단층 촬영 검사 장치(20)는 광원(22), 제1 광 분할기(63, Main beam splitter), 기준부(24, Reference mirror), 제2 광 분할기(23, Beam splitter), 제1 수광부(30-1) 및 제2 수광부(30-2), 및 검출부(26, Detector)를 포함한다. 단층 촬영 검사 장치(20)는, 하나의 모듈 형태의 장치로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
광원(22)은 검사 대상물(5)의 내부로 입사되는 측정광(L)을 발생시킨다. 광 간섭 단층 촬영(OCT)에 사용되는 측정광(L)은 통상 짧은 가간섭 거리를 가지는 광대역 광(broadband low-coherence light)이고, 예를 들면, 파장 750 내지 1500 nm의 근적외선광이다.
제1 광 분할기(63)는 상기 측정광(L)을 기준광(R) 및 측정광(LS)으로 분할하여, 기준광(R)을 기준부(24)의 기준 거울로 조사하고, 측정광(LS)을 검사 대상물(5)로 조사하며, 기준 거울에서 반사되는 기준 반사광(RI) 및 검사 대상물(5)에서 반사되는 신호 반사광(S1, S2)을 중첩시켜 간섭광(I)을 생성한다. 제1 광 분할기(63)는 예를 들면 측정광(L)을 50: 50의 강도를 가지는 기준광(R) 및 측정광(LS)으로 분할할 수 있다. 기준부(24)의 기준 거울은 기준광(R)을 반사하여 기준 반사광(RI)을 생성한다.
상기 측정광(L)이 제2 광 분할기(23) 및 제1 수광부(30-1)를 통해 검사 대상물(5) 내부로 조사된다.
상기 제2 광 분할기(빔 스플리터 또는 광 커플러, 23)는 상기 측정광(LS)을 검사 대상물(5)로 전달하며, 검사 대상물(5)에서 반사되는 제1 신호 반사광(S1) 및 제2 신호 반사광(S2)을 중첩시켜 중첩 반사광(SI)를 생성한다. 즉, 제2 광 분할기(23)는 제1 수광부(30-1)을 거쳐 검사 대상물(5)로 입사된 측정광(LS)이 다시 제1 수광부(30-1)로 반사된 신호 반사광(S1)과 제1 수광부(30-1)을 거쳐 검사 대상물(5)로 입사된 측정광(LS)이 제2 수광부(30-2)로 반사된 신호 반사광(S2)를 중첩하여 제1 광 분할기(63)로 중첩 반사광(SI)을 인가한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 수광부(30-1)는 측정광(LS)의 방향을 검사 대상물(5)의 검사 위치로 유도하는 제1 미러(25-1) 및 상기 검사 대상물(5)로 조사되는 측정광(LS) 및 검사 대상물(5)에서 반사된 제1 신호 반사광(S1)을 집속하는 제1 대물 렌즈(10-1)를 포함한다.
제1 수광부(30-1)의 제1 미러(25-1)는 제2 광 분할기(23)를 통과한 측정광(LS)을 대물 렌즈(10-1)를 통해 검사 대상물(5)의 검사 위치로 조사하는 역할을 한다. 구체적으로, 제1 미러(25-1)는 측정광(LS)의 반사 각도를 순차적으로 변경하여, 검사 대상물(5)의 표면을 2차원적으로 스캔(scan)한다. 제1 미러(25-1)로는 반사 각도가 조절되어 측정광(L)의 스캔 기능을 가지는 반사 거울을 사용할 수 있다. 검사 대상물(5)의 내부로 측정광(LS)이 조사되면, 검사 대상물(5)의 측면에서 측정광(LS)이 산란 및 반사되어, 측정광(LS)의 입사 각도와 소정의 반사 각도로 미세한 신호 반사광(S1, S2)을 생성한다. 생성된 신호 반사광(S1, S2) 중, 일부, 구체적으로는 측정광(LS)의 입사 방향으로 반사된 제1 신호 반사광(S1)은 제1 수광부(30-1)의 제1 대물 렌즈(10-1) 및 제1 미러(25-1)를 통해 제2 광 분할기(23)로 유도되고, 다른 일부, 구체적으로는 측정광(LS)의 입사 방향을 벗어나, 제1 수광부(30-1)에서 검출되지 않는 제2 신호 반사광(S2)은 제2 수광부(30-2), 구체적으로 제2 대물 렌즈(10-2) 및 제2 미러(25-2)를 통해 제2 광 분할기(23)로 유도된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 수광부(30-2)는 상기 검사 대상물(5)에서 반사된 제2 신호 반사광(S2)을 집속하는 제2 대물 렌즈(10-2) 및 상기 검사 대상물(5)에서 반사된 제2 신호 반사광(S2)을 제2 광 분할기(23)로 유도하기 위한 제2 미러(25-2)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광 분할기(23)와 제2 수광부(30-2)의 사이에는 아이솔레이터(45)가 더욱 장착될 수 있다. 상기 아이솔레이터(45)는 상기 제2 광 분할기(23)에서 출력되는 측정광(LS)은 제2 수광부(30-2)로 전달하지 않고, 상기 제2 수광부(30-2)에서 출력되는 제2 신호 반사광(S2)은 상기 제2 광 분할기(23)로 전달하는 역할을 한다. 즉, 상기 제2 신호 반사광(S2)은 필요에 따라 아이솔레이터(45)를 거쳐 제2 광 분할기(23)로 유도될 수 있다. 상기 아이솔레이터(45)는 광 정보를 한 방향으로만 전송하는 2포트 장치로서, 제2 수광부(30-2)에서 제2 광 분할기(23) 방향으로의 광전파는 허용되고 제2 광 분할기(23)에서 제2 수광부(30-2) 방향으로의 광전파는 차단하여 제2 광 분할기(23)로 제2 신호 반사광(S2)의 광 정보를 유도한다. 즉, 본 발명의 단층 촬영 검사 장치(20)는 측면쪽 반사광 신호의 손실을 개선하기 위한 제2 대물렌즈(10-2)로 구성되는 제2 수광부(30-2)와, 선택적으로, 광 정보를 한 방향으로만 전송하는 2포트 장치로서, 한 방향으로의 광전파는 허용되고 다른 방향의 것은 차단하는 역할을 하는 아이솔레이터(45)가 구비되어, 제1 대물렌즈(10-1)로 되돌아가지 못하는 검사 대상물(5)의 측면 또는 경사부에서 반사된 반사광(S2)은 제2 대물렌즈(10-2) 및 제2 미러(25-2)를 통해 아이솔레이터(45)와 제2 광 분할기(23)를 거쳐 제1 광 분할기(63)로 수집되어 제1 대물렌즈(10-1)로 되돌아온 검사 대상물(5)의 편평부에서 반사된 반사광(S1)과 중첩되어 중첩 반사광(SI)이 생성되고, 중첩 반사광(SI)는 기준부(24)에서 반사되어 돌아온 기준 반사광(RI)과 광 간섭이 일어나 검출부(26)로 전달되는 것이다. 즉, 광원으로부터 출사되는 광(L)이 제1 광 분할기(63)에 의해 검사 대상물(5)인 샘플부와 기준부(24)로 분배되어 전달되고, 검사 대상물(5)로 진행하는 광은 제2 광 분할기(23)를 거쳐 제1 수광부(30-1)의 제1 대물렌즈(10-1)를 통해 검사 대상물(5)로 조사된다. 이 때 제2 수광부(30-2)인 제2 대물렌즈(10-2)측 연결부에 아이솔레이터(isolator, 40)로 인하여, 제2 광 분할기(23)에서 출사하는 광은 차단시키고, 검사 대상물(5)에서 반사되어 수집되는 광만이 제2 광 분할기(23)로 진행할 수 있도록 할 수 있다. 이처럼 제1 수광부(30-1)의 제1 대물렌즈(10-1)와 제2 수광부(30-2)의 제2 대물렌즈(10-2)의 양 방향에서 검사 대상물(5)인 검사 대상물(5)의 반사광(S1, S2)가 중첩된 중첩 반사광(SI)을 수집할 수 있다.
제1 광 분할기(63)는 기준부(24)에서 반사되는 기준 반사광(RI) 및 제2 광 분할기(23)을 통과하여 중첩된 중첩 반사광(SI)을 다시 중첩시켜(superimpose) 간섭광(interference light, I)을 생성한다. 제1 광 분할기(63)는 기준 반사광(RI) 및 중첩 반사광(SI)을 중첩시키는 역할도 수행하므로 광 커플러(coupler)라고도 한다. 생성된 간섭광(I)은 검출부(26)에서 검출된다. 검출부(26)는 검출된 간섭광(I)으로부터 검사 대상물(5)의 내부 영상 신호를 얻는다. 이러한 구성의 단층 촬영 검사 장치(20)는 측정광(L)을 집속하는 집속 렌즈, 측정광(L) 및 중첩 반사광(SI)을 교대로 통과시키기 위한 셔터 등을 더욱 포함할 수 있다.
즉, 본 발명에 의하면, 검사 대상물(5)의 측면쪽 반사광 신호(S2)의 손실을 개선하기 위해, 제2 대물렌즈(10-2)와 같은 수광용 광학계, 즉, 제2 수광부(30-2)를 구비한다. 제1 대물렌즈(10-1)로 되돌아 가지 못하는 반사광(S2)은 제2 대물렌즈(10-2)를 통해 제2 광 분할기(23)를 거쳐 제1 광 분할기(63)로 수집되고, 여기에 기준부(24)에서 반사되어 돌아온 기준 반사광(RI)과 결합하여 광간섭이 일어나 검출부(26)로 전달된다. 광원(22)으로부터 출사되는 광(L)이 제1 광 분할기(63)에 의해 샘플부(5)와 기준부(24)로 분배되어 전달되고, 샘플부(5)로 진행하는 광은 또 다시 제2 광 분할기(23)를 거쳐 제1 대물렌즈(10-1)을 통해 샘플(5)로 광이 조사된다. 이 때 제2 수광부(30-2) 쪽 연결부에 아이솔레이터(45)를 두어, 제2 광 분할기(23)에서 출사하는 광은 차단시키고, 샘플(5)에서 반사되어 수집되는 광만이 제2 광 분할기(23)로 진행할 수 있도록 한다. 아이솔레이터(45)는 광 정보를 한 방향으로만 전송하는 2포트 장치로써, 내부 동작으로 인해 한 방향으로의 광전파는 허용되고 다른 방향의 것은 차단하는 역할을 한다. 이와 같은 방법을 통해, 제1 대물렌즈(10-1) 및 제2 대물렌즈(10-2)의 양 방향에서 샘플(5)의 반사광을 동시에 수집할 수 있다. 이렇게 동시에 수집된 제1 대물렌즈(10-1) 및 제2 대물렌즈(10-2)를 통한 반사광(S1, S2)이 각각 다른 광 경로를 진행하므로, 기준광(R1)과 결합한 검출 신호가 광 경로 차이만큼의 높이 차이로 구현될 수 있다. 이와 같은 신호의 높이 차이로 제1 대물렌즈(10-1) 및 제2 대물렌즈(10-2)를 통과한 반사광(S1, S2)를 안정적으로 구분하면, 두 개의 반사광(S1, S2)으로부터 생성된 신호를 합성하여 하나의 데이터로 만들 수 있다.
본 발명의 광 분할을 이용한 측면 촬영용 3차원 자동 단층 촬영 검사 장치의 작동을 설명하면, 단층 촬영 검사 장치(20)는 광원(22)으로부터 발생되는 광을 분할하여 기준부(24)와 검사 대상물(5)로 전달하고 기준부(24)와 검사 대상물(5)에서 반사되어 나오는 각각의 반사광의 간섭신호를 검출부(26)로 전달하여 영상을 얻는다. 광 분할을 이용한 측면 촬영용 3차원 자동 단층 촬영 검사 장치는 광원(22)으로부터 출사되는 광이 광 분할기(빔 스플리터 또는 광 커플러)(23)에 의해 샘플부(5)와 기준부(24)로 분배되어 전달된다. 샘플부(5)로 진행하는 광은 검사 대상물(5)의 2차원(2D) 영상을 얻기 위해 횡축 스캐닝을 하는 제1 미러(25-1)를 거쳐 대물렌즈(10-1)를 통해 측정 대상물인 검사 대상물(5)로 집광하게 되고, 검사 대상물(5)에서 반사되는 반사광(S1)이 다시 제1 대물렌즈(10-1) 및 제1 미러(25-1)를 포함하는 제1 수광부(30-1)를 거쳐 광분할기(23)로 되돌오고, 검사 대상물(5)의 측면에서 외부 방향으로 반사되는 반사광(S2)이 제2 대물렌즈(10-2) 및 제2 미러(25-2)를 포함하는 제2 수광부(30-2)와 아이솔레이터(45)를 거쳐 제2 광 분할기(23)로 되돌아와 중첩된다. 이때 제1 수광부(30-1)을 거친 반사광(S1)과 제2 수광부(30-2)와 아이솔레이터(45)를 거친 반사광(S2)은 광경로 차가 발생되게 되고, 제2 광 분할기(23)에서 제1 수광부(30-1)을 거친 반사광(S1)과 제2 수광부(30-2)를 거친 반사광(S2)이 중첩된 중첩 반사광(SI)이 생성된다. 제2 광 분할기(23)에서 중첩된 중첩 반사광(SI)과 기준부(24)에서 반사되어 돌아온 기준 반사광(RI)이 제1 광 분할기(63)에서 결합하게 되는데, 이 간섭광(I)은 검출부(26)로 전달되어 디지털 신호로 변환된다. 이러한 일련의 과정에서 제1 대물렌즈(10-1)과 제2 대물렌즈(10-2)의 양 방향에서 샘플의 반사광을 동시에 수집할 수 있다. 이렇게 동시에 수집된 제1 대물렌즈 (10-1) 및 제2 대물렌즈(10-2)를 통한 반사광에 각기 다른 광 경로를 두면, 기준 반사광(RI)과 결합한 검출 신호가 광 경로 차이만큼의 높이 차이로 구현된다. 신호의 높이 차이로 제1 대물렌즈(10-1) 수집광과 제2 대물렌즈(10-2) 수집광을 안정적으로 구분하면, 두 개의 수집광을 합성하여 하나의 데이터로 만들 수 있다.
본 발명에 따른 측면 촬영용 3차원 단층 촬영 검사 장치는, 다양한 형태의 검사 대상물(5)에서 반사된 광 신호를 수집 가능하게 한 광학계 구조를 제시하여 검사 대상물(5)의 형태에 따른 신호 손실을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 측면 촬영용 3차원 단층 촬영 검사 장치는, 제1 대물렌즈(10-1) 및 제1 미러(25-1)로 구성된 제1 수광부(30-1)와 제2 대물렌즈(10-2) 및 제2 미러(25-2)로 구성된 제2 수광부(30-2)의 양 방향에서 검사 대상물(5)의 반사광(S)을 동시에 수집할 수 있다.
본 발명에 따른 측면 촬영용 3차원 단층 촬영 검사 장치는, 제2 대물렌즈(10-2) 및 제2 미러(25-2)로 구성된 제2 수광부(30-2)를 검사 대상물(5) 형태에 따라 각도나 위치를 조절하여, 반사광을 효과적으로 수집할 수 있기 때문에 손실되는 신호 데이터량을 획기적으로 줄일 수 있어, 제1 대물렌즈(10-1) 및 제1 미러(25-1)로 구성된 제1 수광부(30-1)만 사용하는 시스템에 비해 보다 완전한 측정값을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 측면 촬영용 3차원 단층 촬영 검사 방법은, 검사 대상물(5)이 입체적인 형상을 가지는 경우, 각각의 표면에서 측정광(L)의 조사 각도 및 반사광(S)의 검출 각도가 다르기 때문에 발생하는 문제점을 감소시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (4)

  1. 검사 대상물(5)의 내부로 입사되는 측정광(L)을 발생시키는 광원(22);
    상기 측정광(L)을 기준광(R) 및 측정광(LS)으로 분할하여, 기준광(R)을 기준부(24)의 기준 거울로 조사하고, 측정광(LS)을 검사 대상물(5)로 조사하며, 기준 거울에서 반사되는 기준 반사광(RI) 및 검사 대상물(5)에서 반사되는 반사광을 중첩시켜 간섭광(I)을 생성하는 제1 광 분할기(63);
    상기 측정광(LS)을 검사 대상물(5)로 전달하며, 검사 대상물(5)에서 반사되는 제1 신호 반사광(S1) 및 제2 신호 반사광(S2)을 중첩시켜 중첩 반사광(SI)를 생성하는 제2 광 분할기(23);
    상기 제2 광 분할기(23)를 통과한 측정광(LS)을 검사 대상물(5)의 검사 위치로 조사하고, 측정광(LS)의 입사 방향으로 반사된 제1 신호 반사광(S1)을 검출하는 제1 수광부(30-1);
    상기 측정광(LS)의 입사 방향을 벗어나, 제1 수광부(30-1)에서 검출되지 않는 제2 신호 반사광(S2)을 검출하는 제2 수광부(30-2); 및
    상기 간섭광(I)을 검출하여, 검사 대상물(5)의 내부 영상 신호를 얻는 검출부(26)를 포함하며,
    상기 제2 광 분할기(23)와 제2 수광부(30-2)의 사이에 장착되는 아이솔레이터(45)를 더욱 포함하며, 상기 아이솔레이터(45)는 상기 제2 광 분할기(23)에서 출력되는 측정광(LS)은 제2 수광부(30-2)로 전달하지 않고, 상기 제2 수광부(30-2)에서 출력되는 제2 신호 반사광(S2)은 상기 제2 광 분할기(23)로 전달하는 것인 단층 촬영 검사 장치(20).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 수광부(30-1)는 측정광(LS)의 방향을 검사 대상물(5)의 검사 위치로 유도하는 제1 미러(25-1) 및 상기 검사 대상물(5)로 조사되는 측정광(LS) 및 검사 대상물(5)에서 반사된 제1 신호 반사광(S1)을 집속하는 제1 대물 렌즈(10-1)를 포함하는 것인, 단층 촬영 검사 장치(20).
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 수광부(30-2)는 상기 검사 대상물(5)에서 반사된 제2 신호 반사광(S2)을 집속하는 제2 대물 렌즈(10-2) 및 상기 검사 대상물(5)에서 반사된 제2 신호 반사광(S2)을 제2 광 분할기(23)로 유도하기 위한 제2 미러(25-2)를 포함하는 것인, 단층 촬영 검사 장치(20).
  4. 삭제
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