KR20190106830A - An Optical Sensing Apparatus Integrated with a Camera - Google Patents

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KR20190106830A
KR20190106830A KR1020190053087A KR20190053087A KR20190106830A KR 20190106830 A KR20190106830 A KR 20190106830A KR 1020190053087 A KR1020190053087 A KR 1020190053087A KR 20190053087 A KR20190053087 A KR 20190053087A KR 20190106830 A KR20190106830 A KR 20190106830A
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Abstract

The present invention relates to an optical sensor device integrated with a camera and, specifically, to an optical sensor device integrated with a camera capable of verifying the position of an object to be measured by the camera. The optical sensor device integrated with a camera comprises a light generating unit (11) for transmitting at least one laser light to the object to be measured, a camera unit (12) for acquiring a focus point of the light generating unit (11) and an image of the object to be measured, an adjustment module (13) for adjusting the position of the camera unit (12), and a lens unit (15) for transmitting light for image acquisition to the camera unit (12). An end part of the light generating unit (11) and an end part of the lens unit (15) are located inside a measurement space formed inside a body module (16).

Description

카메라 일체형 광학 센서 장치{An Optical Sensing Apparatus Integrated with a Camera}Optical sensor device with an integrated camera {An Optical Sensing Apparatus Integrated with a Camera}

본 발명은 카메라 일체형 광학 센서 장치에 관한 것이고, 구체적으로 카메라에 의하여 측정 대상의 탐지 위치의 확인이 가능한 카메라 일체형 광학 센서 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a camera-integrated optical sensor device, and more particularly to a camera-integrated optical sensor device capable of identifying the detection position of the measurement object by the camera.

다양한 산업 분야에서 광 또는 이와 유사한 물리적 수단을 측정 또는 탐지가 이루어질 수 있다. 예를 들어 엘이디로부터 발생되는 광, 마이크로웨이브 또는 레이저와 같은 광 탐지 수단이 이 분야에 공지되어 있다. 광학 센서는 변위, 거리 또는 두께의 측정에 적용될 수 있고, 예를 들어 광에 의한 거리 측정을 위하여 광 이동 시간을 이용하는 방식, 광 위상차를 이용하는 방식 또는 간섭 현상을 이용하는 방식이 적용되고 있다. 예를 들어 특허공개번호 제10-2015-0086955호는 시편에서 반사된 빛의 스펙트럼이 광 센서의 측정감도에 최적화되도록 파장 영역별로 밝기가 제어된 광원 모듈 및 이를 이용한 박막 두께 측정 장치에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 제10-2010-0047553호는 박막 층 두께 측정 시간을 감소시켜 수율을 향상시킬 수 있는 웨이퍼 박막 두께 측정용 광조사 장치 및 이를 구비한 웨이퍼 박막 두께 측정 장치에 대하여 개시한다. In various industries, measurement or detection may be made of light or similar physical means. Light detection means such as, for example, light, microwaves or lasers generated from LEDs are known in the art. The optical sensor may be applied to the measurement of displacement, distance, or thickness. For example, a method using a light travel time, a method using an optical phase difference, or a method using an interference phenomenon is applied to measure a distance by light. For example, Patent Publication No. 10-2015-0086955 discloses a light source module whose brightness is controlled for each wavelength region so that the spectrum of light reflected from the specimen is optimized for the measurement sensitivity of the optical sensor, and a thin film thickness measuring apparatus using the same. . In addition, Korean Patent Publication No. 10-2010-0047553 discloses a light irradiation apparatus for measuring a wafer thin film thickness and a wafer thin film thickness measuring apparatus having the same, which can improve the yield by reducing the thin film layer thickness measuring time.

광학 센서에 의한 탐지 대상의 식별, 두께 측정 또는 거리 측정 과정에서 탐지 대상의 크기가 매우 작거나, 탐지 거리가 짧은 경우 검사 대상에 정확하게 광이 조사되었는지 또는 광 초점 위치가 미리 결정된 지점에 위치하는지 여부가 확인될 필요가 있다. 그러나 다수 개의 검사 대상에 대하여 광학 센서에 의하여 연속적으로 검사가 되는 경우 또는 측정 대상의 크기가 작은 경우 이의 확인이 어렵다는 단점을 가진다. During the identification, thickness measurement, or distance measurement of the detection object by the optical sensor, if the detection object is very small or the detection distance is short, whether the light is irradiated to the inspection object correctly or whether the optical focus position is located at a predetermined point. Needs to be confirmed. However, when a plurality of inspection targets are continuously inspected by an optical sensor or when the size of the measurement target is small, the identification thereof is difficult.

본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다. The present invention is to solve the problems of the prior art has the following object.

선행기술 1: 특허공개번호 제10-2015-0086955호(주식회사 나노텍, 2015년07월29일 공개) 시편에서 반사된 빛의 스펙트럼이 광 센서의 측정 감도에 최적되도록 파장 영역별로 밝기가 제어되는 광원 모듈 및 이를 이용한 박막두께 측정 장치Prior Art 1: Patent Publication No. 10-2015-0086955 (Nanotech, published July 29, 2015) A light source whose brightness is controlled for each wavelength region so that the spectrum of light reflected from the specimen is optimal for the measurement sensitivity of the optical sensor Module and Thin Film Thickness Measurement Device Using the Same 선행기술 2: 특허공개번호 제10-2010-0047553호(주식회사 케이씨텍, 2010년05월10일 공개) 웨이퍼의 박막 두께 측정용 광조사 장치 및 이를 구비한 웨이퍼의 박막두께 측정 장치Prior Art 2: Patent Publication No. 10-2010-0047553 (KC Tech Co., Ltd., published May 10, 2010) Light irradiation apparatus for measuring thin film thickness of wafer and thin film thickness measuring apparatus of wafer having same

본 발명의 목적은 카메라가 일체로 결합되어 측정 과정에서 광학 센서의 측정 또는 탐지 위치가 확인될 수 있는 카메라 일체형 광학 센서 장치를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a camera integrated optical sensor device in which the camera is integrally coupled so that the measurement or detection position of the optical sensor can be identified in the measurement process.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 카메라 일체형 광학 센서 장치는 측정 대상에 대하여 적어도 하나의 레이저 광을 전송하는 광 발생 유닛; 광 발생 유닛의 초점과 측정 대상에 대한 이미지를 획득하는 카메라 유닛; 카메라 유닛의 위치를 조절하는 조절 모듈; 및 카메라 유닛으로 이미지 획득을 위한 광을 전송하는 렌즈 유닛을 포함하고, 상기 광 발생 유닛의 끝 부분과 렌즈 유닛의 끝 부분은 몸체 모듈의 내부에 형성된 측정 공간의 내부에 위치한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a camera integrated optical sensor device comprises: a light generating unit for transmitting at least one laser light to a measurement object; A camera unit acquiring an image of a focus of the light generating unit and an object to be measured; An adjustment module for adjusting the position of the camera unit; And a lens unit which transmits light for image acquisition to the camera unit, wherein an end portion of the light generating unit and an end portion of the lens unit are located in the measurement space formed inside the body module.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 조절 모듈은 서로 독립적으로 이동 가능한 1, 2, 3 방향 모듈로 이루어진다. According to another suitable embodiment of the invention, the adjustment module consists of one, two, three direction modules which are movable independently of each other.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 몸체 모듈은 측정 공간과 연결되는 1, 2 관통 홀이 형성된 1 고정 블록 및 조절 모듈이 고정되는 2 고정 블록으로 이루어진다.According to another suitable embodiment of the invention, the body module consists of one fixed block with one and two through holes connected to the measurement space and two fixed blocks to which the adjustment module is fixed.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 렌즈 유닛은 전체적으로 실린더 형상이 되면서 연장 방향과 다른 방향으로 형성된 전송 유닛을 가진다.According to another suitable embodiment of the present invention, the lens unit has a transmission unit formed in a direction different from the extending direction while being generally cylindrical in shape.

본 발명에 따른 광학 센서 장치는 카메라가 광학 센서의 측면에 결합되는 것에 의하여 서로 간섭이 없이 측정 대상에 대한 확인이 가능하도록 한다. 또한 본 발명에 따른 광학 센서 장치는 다양한 전자 기기와 연결되어 측정 대상의 확인이 자동으로 이루어지도록 한다. 또한 본 발명에 따른 광학 센서 장치는 예를 들어 마이크로미터 단위 또는 나노미터 단위에 측정에 유리하게 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 광학 센서 장치는 반도체, 유리, 의료 장비, 플라스틱 제조 공정과 같은 다양한 분야에 적용되어 측정 대상에 측정에 따른 영향을 미치지 않으면서 정밀한 측정이 가능하도록 한다. In the optical sensor device according to the present invention, the camera is coupled to the side of the optical sensor so that the measurement object can be identified without interference with each other. In addition, the optical sensor device according to the present invention is connected to a variety of electronic devices to automatically determine the measurement object. The optical sensor device according to the invention can also be advantageously applied to the measurement, for example in micrometer units or nanometer units. The optical sensor device according to the present invention is applied to various fields such as semiconductor, glass, medical equipment, and plastic manufacturing process to enable precise measurement without affecting the measurement object.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 카메라 일체형 광학 센서 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 카메라 일체형 광학 센서 장치에 적용되는 조절 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 카메라 일체형 광학 센서 장치에 적용되는 몸체 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 카메라 일체형 광학 센서 장치에 적용되는 렌즈 유닛의 실시 예를 도시한 것이다. 1A and 1B illustrate an embodiment of a camera integrated optical sensor device according to the present invention.
Figure 2 illustrates an embodiment of the adjustment module applied to the camera integrated optical sensor device according to the present invention.
Figure 3 shows an embodiment of a body module applied to the camera integrated optical sensor device according to the present invention.
4 illustrates an embodiment of a lens unit applied to a camera integrated optical sensor device according to the present invention.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments set forth in the accompanying drawings, but the embodiments are provided for clarity of understanding and the present invention is not limited thereto. In the following description, components having the same reference numerals in different drawings have similar functions, and thus are not repeatedly described unless necessary for understanding of the invention, and well-known components are briefly described or omitted. It should not be understood to be excluded from the embodiment of.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 카메라 일체형 광학 센서 장치의 실시 예를 도시한 것이다. 1A and 1B illustrate an embodiment of a camera integrated optical sensor device according to the present invention.

본 발명에 따른 광학 센서 장치는 다양한 광원을 이용하여 측정 대상의 두께, 거리, 변위, 액체 레벨, 표면 탐지, 내경 측정 또는 이와 유사한 측정에 적용될 수 있다. 광학 센서 장치는 다양한 광 특성을 이용하여 측정 대상에 대하여 요구되는 측정을 할 수 있고, 예를 들어 공초점(confocal) 방식으로 측정 대상을 탐지할 수 있다. 공초점 방식은 예를 들어 엘이디와 같은 광원으로부터 방출되는 다파장을 포함하는 백색광이 색수차에 의하여 단파장으로 균일하게 분산되고, 이후 측정 대상에서 반사되어 공초점 센서로 유도되는 파장을 검출하여 스펙트럼을 분석하여 탐지를 하는 방법을 말한다. 공초점 방식은 전기 또는 전자 부품이 사용되지 않으면서 정밀한 거리, 두께 또는 이와 유사한 물리량의 측정이 가능하다는 장점을 가진다. 아래에서 구체적으로 설명되지 않지만 센서 장치는 예를 들어 컨트롤러, 렌즈 또는 광파이버와 같은 탐지를 위한 장치를 포함하는 것으로 이해가 되어야 한다. 다만 본 발명에 따른 센서 장치는 다양한 광원 또는 다양한 광학적 특성을 이용하는 측정에 적용될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. The optical sensor device according to the present invention can be applied to the thickness, distance, displacement, liquid level, surface detection, inner diameter measurement or the like measurement of the measurement object using various light sources. The optical sensor device may make a measurement required for the measurement object using various optical characteristics, and for example, detect the measurement object in a confocal manner. In the confocal method, for example, white light including multiple wavelengths emitted from a light source such as an LED is uniformly dispersed to short wavelengths by chromatic aberration, and then a spectrum is analyzed by detecting a wavelength reflected from a measurement target and guided to a confocal sensor. To make a detection. The confocal method has the advantage of being able to measure precise distances, thicknesses or similar physical quantities without the use of electrical or electronic components. Although not specifically described below, it should be understood that the sensor device includes a device for detection such as, for example, a controller, a lens or an optical fiber. However, the sensor device according to the present invention may be applied to a measurement using various light sources or various optical characteristics, and is not limited to the embodiments shown.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 카메라 일체형 광학 센서 장치는 측정 대상에 대하여 적어도 하나의 레이저 광을 전송하는 광 발생 유닛(11); 광 발생 유닛(11)의 초점과 측정 대상에 대한 이미지를 획득하는 카메라 유닛(12); 카메라 유닛(12)의 위치를 조절하는 조절 모듈(13); 및 카메라 유닛(12)으로 이미지 획득을 위한 광을 전송하는 렌즈 유닛(15)을 포함하고, 상기 광 발생 유닛(11)의 끝 부분과 렌즈 유닛(15)의 끝 부분은 몸체 모듈(16)의 내부에 형성된 측정 공간의 내부에 위치한다. 1A and 1B, the camera-integrated optical sensor device includes a light generating unit 11 for transmitting at least one laser light to a measurement object; A camera unit 12 which acquires an image of the focus of the light generating unit 11 and the measurement object; An adjusting module 13 for adjusting the position of the camera unit 12; And a lens unit 15 which transmits light for image acquisition to the camera unit 12, wherein an end portion of the light generating unit 11 and an end portion of the lens unit 15 are connected to the body module 16. It is located inside the measurement space formed inside.

광 발생 유닛(11)은 실린더 형상의 유도 튜브와 유도 튜브의 위쪽에 원뿔 형상의 광 유도기가 배치된 구조가 될 수 있다. 또는 광 발생 유닛(11)은 외부에서 발생된 광을 정해진 경로를 따라 유도하는 도파관 구조로 만들어질 수 있다. 광 발생 유닛(11)은 밀폐 구조로 만들어질 수 있고, 아래쪽 끝 부분은 몸체 모듈(16)에 고정될 수 있다. 측정 대상은 몸체 모듈(16)의 내부 또는 몸체 모듈(16)의 아래쪽에 위치할 수 있고, 광 발생 유닛(11)의 초점이 측정 대상에 위치할 수 있다. 광 발생 유닛(11)에 의하여 거리, 두께, 위치, 변위 또는 이와 유사한 물리량이 측정될 수 있고, 측정 대상은 예를 들어 마이크로 단위, 그 이상의 크기 또는 그 이하의 크기를 가질 수 있다. The light generating unit 11 may have a structure in which a cylindrical guide tube and a conical light guide unit are disposed above the guide tube. Alternatively, the light generating unit 11 may be made of a waveguide structure for guiding externally generated light along a predetermined path. The light generating unit 11 may be made of a sealed structure, and the lower end portion thereof may be fixed to the body module 16. The measurement object may be located inside the body module 16 or below the body module 16, and the focus of the light generating unit 11 may be located on the measurement object. The distance, thickness, position, displacement or similar physical quantity may be measured by the light generating unit 11, and the measurement object may have, for example, a size in micro units or more or less.

광 발생 유닛(11)에 의한 측정 대상의 측정 과정에서 광 초점은 측정 대상의 정해진 위치에 형성될 필요가 있고, 이에 따라 초점의 위치 또는 측정 대상에 대한 광 입사 위치 또는 반사 위치가 확인될 필요가 있다. 그러나 광 발생 유닛(11)의 구조, 측정 대상의 크기, 측정 환경 또는 다른 원인으로 인하여 측정 위치의 확인이 어렵다. 또한 측정 대상에서 측정 위치의 정확한 확인이 어렵고 이로 인하여 측정이 정확하게 이루어지고 있는지 여부가 확인되기 어렵다. 이와 같은 문제점을 확인하기 위하여 본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 광 발생 유닛(11)의 측면에 카메라 유닛(12)이 설치될 수 있다. In the process of measuring the object to be measured by the light generating unit 11, the optical focus needs to be formed at a predetermined position of the object to be measured, whereby the position of the focus or the light incident position or the reflection position with respect to the object to be measured needs to be confirmed. have. However, it is difficult to confirm the measurement position due to the structure of the light generating unit 11, the size of the measurement object, the measurement environment or other causes. In addition, it is difficult to accurately check the measurement position in the measurement object, and thus it is difficult to confirm whether the measurement is correctly performed. In order to identify such a problem, according to one embodiment of the present invention, the camera unit 12 may be installed on the side of the light generating unit 11.

카메라 유닛(12)은 영상 획득이 가능한 다양한 종류의 카메라가 될 수 있고, 렌즈 유닛(15)으로부터 유도된 광으로부터 이미지를 형성할 수 있다. 카메라 유닛(12)은 렌즈 유닛(15)과 결합될 수 있고, 렌즈 유닛(15)은 실린더 형상으로 연장되어 측정 대상으로부터 반사되는 광을 카메라 유닛(12)으로 유도할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 또는 렌즈 유닛(12)은 반사되는 광으로부터 서로 다른 파장 대역의 광을 탐지하는 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 렌즈 유닛(15)은 광 발생 유닛(11)과 나란하게 연장되면서 끝 부분이 몸체 모듈(16)의 내부로 관통되는 구조로 만들어질 수 있다. 그리고 광 발생 유닛(11)으로부터 방출된 광은 측정 대상으로 입사되고, 예를 들어 반 투과 거울과 같은 거울에 의하여 반사광이 렌즈 유닛(15)으로 유도될 수 있다. 이후 렌즈 유닛(15)에 의하여 반사되는 광이 탐지되어 분광계로 전송되거나 카메라 유닛(12)으로 유도되어 이미지로 만들어질 수 있다. 분광계에서 탐지된 광이 분석되어 측정 결과가 표시될 수 있고, 카메라 유닛(12)으로 전송된 광에 의하여 측정 대상 및 측정 과정에 대한 이미지가 획득될 수 있다. 이에 의하여 측정 대상에 대한 탐지가 정확하게 이루어지는지 여부를 확인할 수 있다. The camera unit 12 may be various kinds of cameras capable of acquiring an image, and may form an image from light guided from the lens unit 15. The camera unit 12 may be combined with the lens unit 15, and the lens unit 15 may have a structure that extends in a cylindrical shape to guide the light reflected from the object to be measured to the camera unit 12. . Alternatively, the lens unit 12 may have a function of detecting light of different wavelength bands from the reflected light. For example, the lens unit 15 may be formed in a structure in which an end portion thereof penetrates inside the body module 16 while extending in parallel with the light generating unit 11. The light emitted from the light generating unit 11 is incident on the measurement object, and the reflected light can be guided to the lens unit 15 by a mirror such as a semi-transmissive mirror. The light reflected by the lens unit 15 can then be detected and transmitted to the spectrometer or directed to the camera unit 12 to be imaged. The light detected by the spectrometer may be analyzed to display a measurement result, and an image of a measurement object and a measurement process may be obtained by the light transmitted to the camera unit 12. As a result, it is possible to confirm whether the detection of the measurement target is performed correctly.

렌즈 유닛(15)으로부터 유도된 광이 카메라 유닛(12)에서 초점이 맞추어지도록 카메라 유닛(12)의 초점 길이가 조절될 수 있다. 이미지 획득을 위한 초점 조절은 카메라 유닛(12)의 위치를 조절하거나, 렌즈 유닛(15)의 내부에 배치되는 카메라 렌즈의 위치를 조절하는 방법으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 카메라 유닛(12)의 초점은 조절 모듈(13)에 의하여 조절될 수 있다. The focal length of the camera unit 12 can be adjusted so that the light derived from the lens unit 15 is focused in the camera unit 12. Focus adjustment for image acquisition may be performed by adjusting the position of the camera unit 12 or adjusting the position of the camera lens disposed inside the lens unit 15. For example, the focus of the camera unit 12 may be adjusted by the adjustment module 13.

조절 모듈(13)은 몸체 모듈(16)의 한쪽 끝에 고정될 수 있고, 조절 브래킷(14)의 위치를 조절하여 카메라 유닛(12)을 이미지 획득을 위한 초점 위치로 이동시킬 수 있다. 구체적으로 조절 브래킷(14)의 한쪽 끝은 조절 모듈(13)에 고정되고, 조절 브래킷(14)의 다른 끝은 카메라 유닛(12)에 고정될 수 있다. 그리고 조절 모듈(13)에 의하여 조절 브래킷(14)이 XYZ축 방향으로 이동될 수 있고, 이에 따라 카메라 유닛(12)이 XYZ축 방향으로 이동되어 초점에 위치할 수 있다. 조절 모듈(13)에 의한 카메라 유닛(12)의 위치 조절은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. The adjustment module 13 may be fixed to one end of the body module 16 and adjust the position of the adjustment bracket 14 to move the camera unit 12 to the focus position for image acquisition. Specifically, one end of the adjustment bracket 14 may be fixed to the adjustment module 13, and the other end of the adjustment bracket 14 may be fixed to the camera unit 12. In addition, the adjustment bracket 14 may be moved in the XYZ axis direction by the adjustment module 13, and thus the camera unit 12 may be moved in the XYZ axis direction and positioned at the focal point. Position adjustment of the camera unit 12 by the adjustment module 13 can be made in various ways and is not limited to the embodiments shown.

도 1a 및 도 1b에 도시된 것처럼, 몸체 모듈(16)은 아래쪽 면이 평면이 되고, 위쪽 면은 서로 다른 높이의 두 개의 평면이 되는 구조로 만들어질 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 광 발생 유닛(11)의 아래쪽 끝과 렌즈 유닛(15)의 아래쪽 끝은 몸체 모듈(16)의 동일 높이에 위치하는 위쪽 면에 고정될 수 있고, 조절 모듈(13)의 아래쪽 끝은 렌즈 유닛(15)의 측면에 고정될 수 있다. 몸체 모듈(16)의 내부에 광을 정해진 방향으로 유도하는 다양한 반사 수단이 배치될 수 있다. 이와 같이 광 발생 유닛(11)과 렌즈 유닛(15)이 하나의 고정 블록의 동일 높이에 고정되는 것에 의하여 카메라 유닛(12)에 의하여 정확한 측정 대상에 대한 이미지의 획득이 용이해질 수 있다. As shown in FIGS. 1A and 1B, the body module 16 may be made of a structure in which the lower surface is a plane and the upper surface is two planes of different heights, but is not limited thereto. The lower end of the light generating unit 11 and the lower end of the lens unit 15 may be fixed to an upper surface located at the same height of the body module 16, and the lower end of the adjustment module 13 may be a lens unit ( It can be fixed to the side of 15). Various reflecting means for guiding light in a predetermined direction may be arranged inside the body module 16. As such, the light generating unit 11 and the lens unit 15 are fixed at the same height of one fixing block, so that the camera unit 12 may easily acquire an image of an accurate measurement target.

아래에서 장치의 각각의 구성에 대하여 설명된다. Each configuration of the apparatus is described below.

도 2는 본 발명에 따른 카메라 일체형 광학 센서 장치에 적용되는 조절 모듈의 실시 예를 도시한 것이다. Figure 2 illustrates an embodiment of the adjustment module applied to the camera integrated optical sensor device according to the present invention.

도 2를 참조하면, 조절 모듈(13)은 서로 독립적으로 이동 가능한 1, 2, 3 방향 모듈(21, 22, 23)로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 2, the adjustment module 13 may include one, two, three direction modules 21, 22, and 23 that are movable independently of each other.

조절 모듈(13)에 의하여 카메라 유닛의 초점이 조절될 수 있고, 조절 모듈(13)은 카메라 유닛을 XYZ축 방향으로 이동시킬 수 있다. 1 방향 모듈(21)은 아래쪽 면이 평면이 되면서 몸체 모듈에 고정될 수 있다. 그리고 1 방향 모듈(21)의 위쪽에 1 조절 유닛(211)에 의하여 X축 방향으로 이동되는 1 이동 모듈(21a)이 배치될 수 있다. 1 이동 모듈(21a)의 위쪽 면에 2 조절 유닛(221)에 의하여 Y축 방향으로 이동 가능한 2 방향 모듈(22)이 결합될 수 있다. 2 방향 모듈(22)의 위쪽 면에 한쪽 면이 평면이 되는 수직 유도 블록(24)이 결합될 수 있다. 그리고 수직 유도 블록(24)의 평면을 따라 이동 가능하도록 3 방향 모듈(23)이 결합될 수 있다. 3 방향 모듈(23)은 3 조절 유닛(231)에 의하여 수직 유도 블록(24)을 따라 수직 방향으로 이동될 수 있다. 그리고 3 방향 모듈(23)에 결합 평면이 형성될 수 있고, 결합 평면에 위에서 설명된 조절 브래킷이 결합될 수 있다. 이와 같이 1, 2, 3 방향 모듈(21, 22, 23)이 서로 평면 접촉이 되는 것에 의하여 조절 오차가 감소되도록 하면서 조절이 된 이후 안정적으로 정해진 위치에 고정될 수 있다. The focus of the camera unit may be adjusted by the adjustment module 13, and the adjustment module 13 may move the camera unit in the XYZ axis direction. The one-way module 21 may be fixed to the body module while the lower surface is a plane. In addition, the first moving module 21a which is moved in the X-axis direction by the first adjusting unit 211 may be disposed above the one-way module 21. The two-way module 22 movable in the Y-axis direction by the two adjusting units 221 may be coupled to the upper surface of the first moving module 21a. A vertical induction block 24 may be coupled to an upper surface of the two-way module 22 so that one surface is a plane. In addition, the three-way module 23 may be coupled to move along the plane of the vertical induction block 24. The three-way module 23 can be moved in the vertical direction along the vertical induction block 24 by the three adjustment units 231. And the coupling plane can be formed in the three-way module 23, the adjustment bracket described above can be coupled to the coupling plane. In this way, the first, second, and third direction modules 21, 22, and 23 may be stably fixed to a fixed position after being adjusted while the adjustment error is reduced by being in planar contact with each other.

조절 모듈(13)은 다양한 구조를 가진 이동 가능한 블록을 포함할 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. The adjusting module 13 may include movable blocks having various structures and is not limited to the embodiments shown.

도 3은 본 발명에 따른 카메라 일체형 광학 센서 장치에 적용되는 몸체 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.Figure 3 shows an embodiment of a body module applied to the camera integrated optical sensor device according to the present invention.

도 3을 참조하면, 몸체 모듈(16)은 측정 공간(34)과 연결되는 1, 2 관통 홀(32, 33)이 형성된 1 고정 블록(31a) 및 조절 모듈(13)이 고정되는 2 고정 블록(31b)으로 이루어진다. Referring to FIG. 3, the body module 16 includes one fixed block 31a having one and two through holes 32 and 33 connected to the measurement space 34 and two fixed blocks to which the adjustment module 13 is fixed. It consists of 31b.

도 3의 (가), (나) 및 (다)는 각각 몸체 모듈(16)의 위쪽 면, 정면 및 아래쪽 면을 도시한 것으로 몸체 모듈(16)은 서로 다른 높이를 가지는 1 고정 블록(31a)과 2 고정 블록(31b)으로 이루어질 수 있다. 위에서 설명된 것처럼, 1 고정 블록(31a)에 1, 2 관통 홀(32, 33)이 형성될 수 있고, 각각의 관통 홀(32, 33)에 광 발생 유닛 및 렌즈 유닛이 고정될 수 있다. 1 고정 블록(31a)의 내부에 측정 공간(34)이 형성될 수 있고, 측정 공간(34)은 1 고정 블록(31a)의 바닥 면으로부터 안쪽으로 패인 홈 형상이 될 수 있다. 측정 공간(34)은 1, 2 관통 홀(32, 33)을 둘러싸는 형태로 만들어질 수 있고, 1, 2 관통 홀(32, 33)은 1 고정 블록(31a)의 위쪽 면을 관통하여 측정 공간에 이르도록 형성될 수 있다. 3 (a), (b) and (c) show the top, front and bottom surfaces of the body module 16, respectively, wherein the body module 16 has one fixing block 31a having different heights. And 2 fixing blocks 31b. As described above, one and two through holes 32 and 33 may be formed in one fixing block 31a, and a light generating unit and a lens unit may be fixed to each through hole 32 and 33. The measurement space 34 may be formed inside the first fixing block 31a, and the measurement space 34 may have a groove shape recessed inward from the bottom surface of the first fixing block 31a. The measurement space 34 may be formed in a shape surrounding the 1 and 2 through holes 32 and 33, and the 1 and 2 through holes 32 and 33 penetrate through the upper surface of the 1 fixed block 31 a. It can be formed to reach space.

측정 대상은 측정 공간(34)의 내부에 위치하거나, 측정 공간(34)의 아래쪽에 위치할 수 있고, 홈 형상의 측정 공간(34)에 레이저 광을 유도하는 거울과 같은 반사 수단이 배치될 수 있다. 이와 같이 측정 공간(34)이 1 고정 블록(31a)의 내부에 밀폐 공간의 구조로 만들어지는 것에 의하여 예를 들어 마이크로 단위를 가지는 레이저의 초점 위치가 선명하게 얻어지도록 한다. The measurement target may be located inside the measurement space 34 or below the measurement space 34, and reflecting means such as a mirror may be disposed in the groove-shaped measurement space 34. have. Thus, the measurement space 34 is made into the structure of the sealed space inside the 1 fixed block 31a so that the focal position of the laser which has a micro unit, for example can be obtained clearly.

위에서 설명된 것처럼, 2 고정 블록(31b)은 1 고정 블록(31a)에 비하여 낮은 높이로 형성될 수 있고, 2 고정 블록(31b)의 위쪽 면에 조절 모듈이 고정될 수 있다. 1, 2 고정 블록(31a, 31b)은 다양한 구조로 만들어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. As described above, the two fixing blocks 31b may be formed at a lower height than the one fixing block 31a, and the adjustment module may be fixed to the upper surface of the two fixing blocks 31b. The 1 and 2 fixed blocks 31a and 31b can be made in various structures and are not limited to the embodiments shown.

도 4는 본 발명에 따른 카메라 일체형 광학 센서 장치에 적용되는 렌즈 유닛의 실시 예를 도시한 것이다. 4 illustrates an embodiment of a lens unit applied to a camera integrated optical sensor device according to the present invention.

도 4를 참조하면, 렌즈 유닛(15)은 전체적으로 실린더 형상이 되면서 연장 방향과 다른 방향으로 형성된 전송 유닛(44)을 가진다. Referring to FIG. 4, the lens unit 15 has a transmission unit 44 which is generally cylindrical in shape and formed in a direction different from the extending direction.

렌즈 유닛(15)의 위쪽 면에 카메라 유닛이 결합될 수 있고, 예를 들어 카메라 유닛은 렌즈 유닛(15)의 결합 소켓(41)에 결합될 수 있다. 결합 소켓(41)은 예를 들어 속이 빈 실린더 형상이 될 수 있고, 카메라 유닛의 렌즈 형성 부분이 결합 소켓(41)의 내부에 삽입이 되는 형태로 결합될 수 있다. 결합 소켓(41)의 둘레 면에 고정 브래킷이 형성될 수 있고, 카메라 유닛은 조절 모듈에 의하여 XYZ축 방향을 따라 이동 가능한 구조로 결합 소켓(41)에 결합될 수 있다. The camera unit may be coupled to the upper surface of the lens unit 15, for example the camera unit may be coupled to the coupling socket 41 of the lens unit 15. The coupling socket 41 may be, for example, a hollow cylinder shape, and may be coupled in such a manner that the lens forming portion of the camera unit is inserted into the coupling socket 41. A fixing bracket may be formed on a circumferential surface of the coupling socket 41, and the camera unit may be coupled to the coupling socket 41 in a structure movable along the XYZ axis direction by the adjustment module.

결합 소켓(41)의 아래쪽에 실린더 형상의 광유도 유닛(43)이 결합될 수 있고, 광유도 유닛(43)에 광유도 유닛(43)이 다른 방향으로 연장되는 전송 유닛(44)이 형성될 수 있다. 광유도 유닛(43)에 의하여 측정 대상으로부터 반사된 광이 예를 공초점 렌즈 또는 반사광 탐지 유닛으로 유도될 수 있다. 이후 반사광의 일부는 카메라 유닛으로 유도가 되어 측정 대상에 대한 이미지가 형성되도록 한다. 또는 공초점 렌즈 또는 반사광 탐지 유닛에서 탐지된 광은 전송 유닛(44)을 통하여 분광계로 유도되어 분석될 수 있다. 이를 위하여 예를 들어 전송 유닛(44)과 광유도 유닛(43)이 교차되는 지점에 반 투과 거울과 같은 유도 수단이 배치될 수 있다. 그리고 전송 유닛(44)으로 유도된 광은 예를 들어 광 감지 센서에 의하여 탐지되어 컴퓨터와 같은 전자장치에 의하여 처리되어 디스플레이가 될 수 있다. A cylindrical light guide unit 43 may be coupled to the bottom of the coupling socket 41, and a transmission unit 44 may be formed in the light guide unit 43 in which the light guide unit 43 extends in another direction. Can be. Light reflected by the light guide unit 43 from the measurement object can be led to, for example, a confocal lens or a reflected light detection unit. Part of the reflected light is then directed to the camera unit to form an image of the object to be measured. Alternatively, the light detected by the confocal lens or the reflected light detection unit may be directed to the spectrometer through the transmission unit 44 and analyzed. For this purpose, for example, a guide means such as a semi-transmissive mirror may be arranged at the point where the transmission unit 44 and the light guide unit 43 intersect. In addition, the light guided to the transmission unit 44 may be detected by, for example, a light sensor and processed by an electronic device such as a computer to be a display.

본 발명에 따른 광학 센서 장치는 카메라가 광학 센서의 측면에 결합되는 것에 의하여 서로 간섭이 없이 측정 대상에 대한 확인이 가능하도록 한다. 또한 본 발명에 따른 광학 센서 장치는 다양한 전자 기기와 연결되어 측정 대상의 확인이 자동으로 이루어지도록 한다. 또한 본 발명에 따른 광학 센서 장치는 예를 들어 마이크로미터 단위 또는 나노미터 단위에 측정에 유리하게 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 광학 센서 장치는 반도체, 유리, 의료 장비, 플라스틱 제조 공정과 같은 다양한 분야에 적용되어 측정 대상에 측정에 따른 영향을 미치지 않으면서 정밀한 측정이 가능하도록 한다. In the optical sensor device according to the present invention, the camera is coupled to the side of the optical sensor so that the measurement object can be identified without interference with each other. In addition, the optical sensor device according to the present invention is connected to a variety of electronic devices to automatically determine the measurement object. The optical sensor device according to the invention can also be advantageously applied to the measurement, for example in micrometer units or nanometer units. The optical sensor device according to the present invention is applied to various fields such as semiconductor, glass, medical equipment, and plastic manufacturing process to enable precise measurement without affecting the measurement object.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다. Although the present invention has been described in detail above with reference to the presented embodiments, those skilled in the art may make various modifications and modifications without departing from the technical spirit of the present invention with reference to the presented embodiments. . The invention is not limited by the invention as such variations and modifications but only by the claims appended hereto.

11: 광 발생 유닛 12: 카메라 유닛
13: 조절 모듈 14: 조절 브래킷
15: 렌즈 유닛 16: 몸체 모듈
21, 22, 23: 1, 2, 3 방향 모듈 21a: 1 이동 모듈
24: 수직 유도 블록 31a, 31b: 1, 2 고정 블록
32, 33: 1, 2 관통 홀 34: 측정 공간
41: 결합 소켓 43: 광유도 유닛
44: 전송 유닛 211, 221, 231: 1, 2, 3 조절 유닛11: light generating unit 12: camera unit
13: adjustment module 14: adjustment bracket
15: lens unit 16: body module
21, 22, 23: 1, 2, 3 direction module 21a: 1 travel module
24: vertical induction blocks 31a, 31b: 1, 2 fixed blocks
32, 33: 1, 2 through hole 34: measuring space
41: coupling socket 43: light guide unit
44: transmission unit 211, 221, 231: 1, 2, 3 adjustment unit

Claims (2)

측정 대상에 대하여 적어도 하나의 레이저 광을 전송하는 광 발생 유닛(11);
광 발생 유닛(11)의 초점과 측정 대상에 대한 이미지를 획득하는 카메라 유닛(12);
카메라 유닛(12)의 위치를 조절하는 조절 모듈(13); 및
카메라 유닛(12)으로 이미지 획득을 위한 광을 전송하는 렌즈 유닛(15)을 포함하고,
상기 광 발생 유닛(11)의 끝 부분과 렌즈 유닛(15)의 끝 부분은 몸체 모듈(16)의 내부에 형성된 측정 공간의 내부에 위치하고,
조절 모듈(13)은 상기 광 발생 유닛(11)의 초점 위치로 상기 카메라 유닛(12)의 위치를 이동시키도록 서로 독립적으로 이동 가능한 1, 2, 3 방향 모듈(21, 22, 23)로 이루어지고,
몸체 모듈(16)은 측정 공간(34)과 연결되도록 상기 광 발생 유닛(11) 및 렌즈 유닛(12)이 각각 고정되는 1, 2 관통 홀(32, 33)이 형성된 1 고정 블록(31a) 및 상기 조절 모듈(13)이 고정되는 2 고정 블록(31b)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 카메라 일체형 광학 센서 장치. A light generating unit 11 for transmitting at least one laser light to the measurement object;
A camera unit 12 which acquires an image of the focus of the light generating unit 11 and the measurement object;
An adjusting module 13 for adjusting the position of the camera unit 12; And
It includes a lens unit 15 for transmitting the light for image acquisition to the camera unit 12,
The end portion of the light generating unit 11 and the end portion of the lens unit 15 are located inside the measurement space formed inside the body module 16,
The adjusting module 13 is composed of one, two, three direction modules 21, 22, and 23 that are movable independently of each other to move the position of the camera unit 12 to the focus position of the light generating unit 11. under,
The body module 16 includes one fixing block 31a having one and two through holes 32 and 33 to which the light generating unit 11 and the lens unit 12 are fixed so as to be connected to the measurement space 34. Camera integrated optical sensor device, characterized in that consisting of two fixed blocks (31b) to which the adjustment module (13) is fixed. 청구항 1에 있어서, 렌즈 유닛(15)은 전체적으로 실린더 형상이 되면서 연장 방향과 다른 방향으로 형성된 전송 유닛(44)을 가지는 것을 특징으로 하는 카메라 일체형 광학 센서 장치.The camera integrated optical sensor device according to claim 1, wherein the lens unit (15) has a transmission unit (44) formed in a direction different from the extending direction while being generally cylindrical in shape.
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