KR100484283B1 - 층밀리기 간섭을 이용한 광부품 검사 장치 - Google Patents

Abstract

층밀리기 간섭을 이용한 광부품 검사 장치가 개시되어 있다.

이 개시된 광부품 검사 장치는, 피검 부품을 통과한 광을 반사 또는 투과시키는 빔스프리터; 상기 빔스프리터에 의해 반사된 광의 광축에 수직한 면에 대해 소정 각도로 기울어진 반사면을 적어도 하나 갖는 적어도 하나의 X방향 층밀리기용 쐐기형 프리즘; 상기 빔스프리터에 의해 투과된 광의 광축에 수직한 면에 대해 소정 각도로 기울어진 반사면을 적어도 하나 갖는 적어도 하나의 Y방향 층밀리기용 쐐기형 프리즘;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의해 측정도의 신뢰도를 향상시키고, 기구적으로 진동에 매우 강하도록 구조를 개선하여 대량의 양산부품의 평가에 적합하도록 한 것이다.

Description

층밀리기 간섭을 이용한 광부품 검사 장치{System for evaluating optical part using shear interference}

본 발명은 광부품의 특성을 측정하는 광부품 검사 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상대적으로 서로 다른 각도로 기울어진 반사면에서 각각 반사된 광에 의한 간섭 무늬를 위상천이시켜 광부품의 정밀도나 수차를 측정할 수 있는 광부품 검사 장치에 관한 것이다.

일반적으로 광학 렌즈나 글라스와 같은 광부품 또는 기계부품 표면의 정밀도나 광학적인 수차를 측정하고 평가하는 장치로 층밀리기 간섭계가 사용된다. 층밀리기 간섭계는 검사 혹은 측정하고자 하는 부품을 투과 혹은 반사한 빛을 평판이나 회절격자를 이용하여 간섭 무늬를 만들고 이 간섭 무늬를 해석하여 피검부품의 특성이나 성능을 평가하는 장치를 말한다. 층밀리기 간섭계는 광원이 별도로 필요하지 않고 기구적으로 진동에 강한 장점을 가지고 있어서 피검부품을 통과한 광선을 서로 간섭시키고 이로부터 만들어진 X방향과 Y방향의 2개의 간섭 무늬를 분석하여 부품의 광학적인 수차나 평면도 등을 검사하는 장치로 사용된다.

도 1을 참조하면, 종래의 층밀리기 간섭계는 피검부품(100)을 통과한 광선이 평판(105)의 앞면(105a)과 뒷면(105b)으로부터 각각 반사되어 제1광선(Ⅰ)과 제2광선(Ⅱ)의 2개의 경로로 분리되고, 이들 서로 다른 경로의 광선이 서로 간섭되어 고체촬상소자에서 간섭 무늬(110)를 만들도록 구성된다. 상기 간섭 무늬(110)에서 m으로 표시된 것이 층밀리기양을 나타낸다.

여기서, 상기 평판(105)의 두께가 얇을수록 좀더 소형의 광부품에 대한 검사가 가능하다. 하지만, 평판(105)을 얇게 제작하는 것이 어렵고, 이에 따라 얇은 평판은 평판(105)의 정밀도가 떨어지는 현상이 초래된다. 한편, 평판의 두께가 두꺼우면 평판의 두께보다 작은 소형 부품을 통과시킨 광선으로는 간섭 무늬를 얻는 것이 불가능하다. 따라서, 상기 평판(105)에 의한 간섭 무늬를 이용하여 부품의 특성을 측정하는 것은 부품의 소형화 및 고정밀도화 추세에 적합하지 않다.

종래의 또 다른 층밀리기 간섭계로는 도 2에 도시된 바와 같이 피검부품(100)을 통과한 광선이 제1회절격자(115)를 통해 분리된 후 제2회절격자(117)로 시준되어 층밀리기 간섭 무늬(120)가 형성되도록 구성된 예가 있다.

한편, 층밀리기 간섭은 X방향과 Y방향의 2개의 간섭 무늬를 분석하여 부품의 광학적인 수차나 평면도 등을 검사하는 장치로 사용되는데, 이때 X방향과 Y방향의 두 개의 간섭 무늬를 얻기 위해서 평판(105)의 반사 방향을 90도 돌려주거나 고체촬상소자를 이동시켜야 되는 불편함이 있다. 또한, 이러한 이동으로 인해 광부품의 안정성이 결여되고 측정의 신뢰도가 떨어지는 단점을 내포하고 있다. 이러한 단점으로 인하여 층밀리기 간섭을 이용한 계측 장치가 정밀측정기기로서 상용화되기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 층밀리기 간섭을 이용하여 광부품의 특성을 측정하는데 있어서 고체쵤상소자를 고정하고 측정시 광부품의 회전 및 틸트(Tilt) 등의 기구적인 변화를 주지 않으면서 X, Y 양쪽 방향의 간섭 무늬를 얻도록 함으로써 측정의 신뢰도를 향상시킨 광부품 검사 장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 광원이 내장된 부품의 측정이 가능하고 별도의 기준 반사면이 필요치 않은 층밀리기 간섭계의 장점을 유지하는 저가격의 비접촉식 광부품 검사 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 층밀리기 간섭을 이용한 광부품 검사 장치는, 층밀리기 간섭 신호를 이용하여 광부품의 특성을 측정하는 광부품 검사 장치로서, 피검 부품을 통과한 광을 반사 또는 투과시키는 빔스프리터; 상기 빔스프리터를 경유하여 입사된 광의 광축에 수직한 면에 대해 소정 각도로 기울어진 적어도 하나의 반사면을 갖는 적어도 하나의 쐐기형 프리즘;을 구비하여 반사면으로부터 반사된 광에 의한 간섭 신호를 얻도록 된 것을 특징을 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광부품 검사 장치는, 피검 부품을 통과한 광을 반사 또는 투과시키는 빔스프리터; 상기 빔스프리터에 의해 반사된 광의 광축에 수직한 면에 대해 소정 각도로 기울어진 반사면을 적어도 하나 갖는 적어도 하나의 X방향 층밀리기용 쐐기형 프리즘; 상기 빔스프리터에 의해 투과된 광의 광축에 수직한 면에 대해 소정 각도로 기울어진 반사면을 적어도 하나 갖는 적어도 하나의 Y방향 층밀리기용 쐐기형 프리즘;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 적어도 하나의 쐐기형 프리즘은, 광축에 수직한 면에 대해 소정 각도로 기울어진 제1반사면을 갖는 제1 쐐기형 프리즘과, 상기 제1반사면과 다른 기울기를 갖는 제2반사면을 갖는 제2 쐐기형 프리즘을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1 쐐기형 프리즘과 제2 쐐기형 프리즘이 일체형으로 형성될 수 있다.

상기 쐐기형 프리즘을 이동시켜 층밀리기 간섭 무늬가 위상 천이되도록 하기 위한 구동 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 빔스프리터와 X방향 층밀리기용 쐐기형 프리즘 및 Y방향 층밀리기용 쐐기형 프리즘 사이의 광경로상에 셔터를 각각 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광부품 검사 장치는, 피검 부품을 통과한 광을 반사 또는 투과시키는 빔스프리터; 상기 빔스프리터를 투과한 광의 광축에 수직한 제1반사면을 가지고 광축을 따라 이동가능하게 된 제1평판; 상기 제1평판을 경유한 광을 반사시키고 광축에 대해 소정각도로 기울어진 제2반사면을 갖는 제2평판; 상기 빔스프리터에 의해 반사된 광의 광축에 대해 소정 각도로 기울어진 제3반사면을 갖는 제3평판;을 포함하고, 상기 제1반사면과 제2반사면에서 각각 반사된 광에 의해 형성된 간섭무늬와 상기 제1반사면과 제3반사면에서 각각 반사된 광에 의해 형성된 간섭무늬를 이용하여 피검 부품의 특성을 측정하도록 된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 층밀리기 간섭을 이용한 광부품 검사 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 광부품 검사 장치는, 도 3을 참조하면 측정하고자 하는 피검 부품(10)을 통과한 광이 빔스프리터(13)에 의해 일부광은 반사되고 일부광은 투과된다. 상기 빔스프리터(13)에서 반사된 광이 광축에 대해 서로 다른 기울기를 갖는 제1반사면(15a)과 제2반사면(16a)에서 각각 반사된다. 예를 들어, 상기 제1반사면(15a)을 갖는 제1프리즘(15)과 제2반사면(16a)을 갖는 제2프리즘(16)이 각각 구비되고, 상기 제1반사면(15a)은 입사빔의 광축에 수직한 면에 대해 소정 각도로 기울어지게 형성되고, 제2반사면(16a)은 입사빔의 광축에 수직한 면으로 형성될 수 있다.

상기 제1반사면(15a)과 제2반사면(16a)의 기울기가 상호 반대로 형성될 수 있음은 물론이다.

상기 제1 및 제2프리즘(15)(16)은 쐐기형 프리즘으로 이들 제1 및 제2 프리즘(15)(16) 사이에는 굴절율 맞춤 오일(18)을 삽입하여 프리즘 사이에서 반사되는 빛이 없도록 하는 것이 바람직하다. 상기 제1반사면(15a)과 제2반사면(16a)에서 각각 다른 경로로 반사된 제1광선(Ⅰ)과 제2광선(Ⅱ)이 상기 빔스프리터(13)를 투과하여 간섭 무늬(20)를 형성한다.

한편, 도 4는 피검부품(10)을 통과한 광이 입사빔의 광축에 대해 수직한 면에 소정 각도로 기울어진 제1 및 제2 반사면(25a)(25b)에서 각각 반사되도록 구성한 예를 보여준다. 이러한 실시예는, 제1반사면(25a)을 갖는 제1쐐기형 프리즘(25)과 제2반사면(26a)을 갖는 제2쐐기형 프리즘(26)을 입사빔에 대해 틸트를 주어 배치함으로써 구현될 수 있다. 상기 피검부품(10)을 통과한 광이 빔스프리터(13)에 의해 투과된 후 상기 제1 및 제2 반사면(25a)(26a)에서 각각 반사되어 제1광선(Ⅰ)과 제2광선(Ⅱ)으로 반사경로를 달리하여 간섭무늬(30)를 형성한다.

본 발명의 제3실시예에 따른 광부품 검사 장치는 도 5를 참조하면, 제1반사면(35a)과 제2반사면(35b)을 갖는 일체형의 프리즘(35)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 피검부품(10)을 통과한 광이 빔스프리터(13)에 의해 반사된 후 상기 프리즘(35)의 제1 및 제2 반사면(35a)(35b)에서 각각 다른 경로로 반사되어 간섭무늬(40)를 만든다.

상기 제1 내지 제3 실시예에 따른 광부품 검사 장치를 이용하여 광부품의 정밀도와 광학적 수차를 평가하기 위해서 상기 제1 및 제2 반사면에서 반사된 제1 및 제2 광선(Ⅰ)(Ⅱ) 사이에 90도, 180도, 270도, 360도의 위상차를 줌으로써 도 6과 같은 네 개의 간섭 무늬를 얻는다. 이러한 위상차는 상기 제1반사면과 제2반사면 사이의 거리를 변화시킴으로써 발생시킬 수 있다.

구체적으로, 제1광선과 제2광선의 광학적 위상을 변화시키기 위해 도 3에서 상기 제2프리즘(16)을 구동수단(D)에 의해 이동시킨다. 그러면, 상기 제2프리즘(16)의 이동에 따라 제1반사면(15a)과 제2반사면(16a) 사이의 거리가 변화되므로 위상차가 발생된다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 쐐기형 프리즘(15)(16)의 쐐기 각도가 0.5도이고, BK7 물질(굴절율 1.517)로 만들어진 경우, 상기 제2 쐐기형 프리즘(16)이 17㎛ 이동하면 제1반사면(15a)과 제2반사면(16a)에서 반사된 두 빛 사이에 90도의 위상차가 발생된다.

제 2실시예의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 제2프리즘(26)을 구동수단(D)에 의해 이동시킴으로써 제1반사면(25a)과 제2반사면(26a) 사이의 거리를 변화킬 수 있다. 여기서는 제2프리즘(16)(26)을 이동시킴으로써 위상천이시키는 방법을 설명하였지만, 제1프리즘(15)(25)을 이동시켜도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 5에 도시된 일체형의 프리즘(35)은 쐐기형이므로 이 프리즘(35)을 이동시키면 제1반사면(35a)과 제2반사면(35b) 사이의 거리가 변함으로써 위상차가 발생된다.

본 발명의 제1실시예에 따른 광부품 검사 장치를 이용하여 피검렌즈(42)의 표면형상 또는 광학 수차를 측정하는 예가 도 7에 도시되어 있다. 피검렌즈(42)를 통과한 광을 시준렌즈(45)에 의해 평행하게 만들어 빔스프리터(47)에 입사시킨다. 상기 빔스프리터(47)를 투과한 광이 제1쐐기형 프리즘(55)의 제1반사면(55a)과 제2쐐기형 프리즘(56)의 제2반사면(56a)에서 각각 반사된 후, 상기 빔스프리터(47)를 경유하여 고체촬상소자(50)에 X방향 층밀리기 간섭 무늬를 생성시킨다.

상기 고체촬상소자(50)와 빔스프리터(47) 사이에는 이미징 렌즈(48)와 광투과필터(49)가 더 구비될 수 있다. 더 나아가 고체촬상소자(50)와 빔스프리터(47) 사이의 광경로상에 핀홀(미도시)을 배치하여 불필요하고, 난반사된 빛을 제거할 수 있다.

한편, 상기 빔스프리터(47)에 의해 반사된 광이 제3쐐기형 프리즘(59)의 제3반사면(59a)과 제4쐐기형 프리즘(60)의 제4반사면(60a)에서 각각 반사된 후, 상기 빔스프리터(47)를 경유하여 고체촬상소자(50)에 Y방향 층밀리기 간섭 무늬를 생성시킨다.

미설명부호 52는 상기 제1 및 제2 쐐기형 프리즘(55)(56)이 설치되는 지지대를, 미설명부호 62는 상기 제3 및 제4 쐐기형 프리즘(59)(60)이 설치되는 지지대를 각각 나타낸다.

상기 구성에 있어서, 상기 제1쐐기형 프리즘(55)과 제3쐐기형 프리즘(59)을 구동수단(D)에 의해 이동시킴으로써 위상천이된 X 방향 또는 Y 방향의 층밀리기 간섭신호를 얻을 수 있다.

한편, X 방향 및 Y 방향의 층밀리기 간섭신호를 독립적으로 제어할 수 있도록 상기 제1쐐기형 프리즘(55)과 빔스프리터(47) 사이 및 제3쐐기형 프리즘(59)과 빔스프리터(47) 사이의 광경로상에 각각 광경로를 개폐할 수 있는 제1 및 제2셔터(63)(64)를 구비한다. X방향 층밀리기 간섭 무늬를 얻기 위해서는 예를 들어 상기 제1셔터(63)를 개방하고, 상기 제2셔터(64)를 폐쇄하는 한편, Y방향 층밀리기 간섭 무늬를 얻기 위해서는 상기 제1셔터(63)를 폐쇄하고, 상기 제2셔터(64)를 개방한다.

도 8은 일체형의 쐐기형 프리즘을 이용하여 X방향 층밀리기 간섭무늬와 Y방향 층밀리기 간섭무늬를 얻을 수 있는 장치를 도시한 것이다.

도 8을 참조하면, 광원(67)에서 조사된 광이 반사미러(69)에 의해 광경로가 변환되어 피검렌즈(70)를 통과한다. 상기 피검렌즈(70)를 통과한 광이 빔스프리터(73)에 의해 투과 또는 반사되어 X방향 층밀리기용 프리즘(75)과 Y방향 층밀리기용 프리즘(77)으로 각각 입사된다.

상기 X방향 층밀리기용 프리즘(75)은 일체형의 쐐기형 프리즘으로 제1반사면(75a)과 제2반사면(75b)을 갖는다. 상기 제1반사면(75a)과 제2반사면(75b)에서 각각 반사된 광이 상기 빔스프리터(73)에 의해 반사되어 고체촬상소자(82)에서 간섭무늬를 형성한다. 이때, 구동수단(76)을 이용하여 상기 X방향 층밀리기용 프리즘(75)을 이동시킴으로써 위상천이시켜 네 개의 간섭무늬를 얻을 수 있다.

또한, 상기 Y방향 층밀리기용 프리즘(77)은 일체형의 쐐기형 프리즘으로 제3반사면(77a)과 제4반사면(77b)을 갖는다. 상기 제3반사면(77a)과 제4반사면(77b)에서 각각 반사된 광이 상기 빔스프리터(73)에 의해 투과되어 고체촬상소자(82)에서 간섭무늬를 형성한다. 이때, 구동수단(78)을 이용하여 상기 Y방향 층밀리기용 프리즘(77)을 이동시킴으로써 위상천이시켜 네 개의 간섭무늬를 얻을 수 있다.

본 발명에서는 상기한 바와 같이 하나의 고정된 고체촬상소자에서 X방향과 Y방향의 층밀리 간섭신호를 모두 촬영할 수 있다. 여기서, X 방향 층밀리기 간섭신호와 Y방향 층밀리기 간섭신호를 독립적으로 촬영하기 위하여 상기 빔스프리터(73)와 제1 및 제2 쐐기형 프리즘(75)(77) 사이에 각각 제1 및 제2 셔터(73)(74)를 구비하는 것이 바람직하다.

X방향 층밀리기 신호를 얻기 위해서는 제1 셔터(73)를 개방하고 제2 셔터(74)를 폐쇄하는 한편, Y방향 층밀리기 신호를 얻기 위해서는 제1 셔터(73)를 폐쇄하고 제2 셔터(74)를 개방한다.

한편, 상기 피검렌즈(70)와 빔스프리터(73) 사이에는 시준렌즈가 구비되는데, 상기 피검렌즈(70)는 시준렌즈와의 거리조절이 가능하도록 상하좌우로 이동이 가능하게 되어 있다. 또한, 시준렌즈는 회전이 가능한 기구물에 교체가능하도록 다수개의 시준렌즈(71)(71')가 장착되고, 광축과 일치되는 곳에 핀홀(72)이 설치된다. 상기 핀홀(72)은 피검렌즈(70)를 측정하기 전과 후에 X방향과 Y방향의 층밀리기양을 정확하게 측정하기 위해 사용된다.

구체적으로는, 피검렌즈(70)와 시준렌즈(71)를 광축에 설치하지 않은 상태에서 상기 핀홀(72)을 투과한 광선을 제1 및 제2 반사면(75a)(75b) 또는 제3 및 제4 반사면(77a)(77b)에서 반사시킨 후 이미징 렌즈(79)로 고체촬상소자(82)에 이미징시킨다. 이때 촬영된 핀홀의 이미지는 두 개의 포인트로 분리되며 이 분리된 정도가 간섭무늬에서 발생하는 층밀리기양과 동일하게 나타나므로 층밀리기양을 정확하게 검사하는 방법을 제공한다. 미설명부호 68은 빔익스팬더를, 80은 광투과율 조절 필터를 각각 나타낸다.

한편, 광원이 내장된 부품의 검사를 위해서는 별도의 광원을 사용하지 않고 상기 피검렌즈(70) 대신에 측정하고자 하는 광부품을 설치하고, 시준렌즈(71)에 의해 평행광으로 만든 후 상기와 동일한 구성에 의해 광학수차를 평가할 수 있다.

본 발명에 따른 광부품 검사 장치에서는 상기 고체촬상소자(82)에 의해 촬영된 간섭 무늬를 컴퓨터에 의해 처리하여 피검 부품의 특성을 수치로 얻는다. 상기 고체촬상소자(82)로부터 X방향 및 Y방향 층밀리기 간섭신호를 받아 처리하는 이미지 처리부(83)와 상기 이미지 처리부로부터 얻은 이미지를 이용하여 층밀리기양을 수치로 계산하는 연산처리부(84)를 구비한다. 상기 이미지 처리부(83)와 연산처리부(84)에 의해 처리된 데이터는 각각 이미지모니터와 데이터 디스플레이부를 통해 출력된다.

상기와 같이 하여 얻은 X방향 층밀리기 간섭신호와 Y방향 층밀리기 간섭신호를 이용하여 피검부품의 정밀도나 광학 수차를 계산하고 수치적인 평가치를 구하는 과정이 도 9에 개략적으로 도시되어 있다. X방향 및 Y방향 층밀리기 신호를 각각 이미지 처리 과정 및 연산 처리 과정을 통하여 피검부품의 평가치를 얻는다.

여기서, 상대적으로 경사가 있는 제1 및 제2의 반사면으로부터 반사되어 촬영된 간섭무늬에는 경사로 인하여 도 6에서와 같은 줄무늬가 발생되며 광학적인 수차와 표면 정밀도에 따라 줄무늬에 왜곡이 발생한다. 이러한 왜곡을 측정하여 피검부품의 정밀도를 평가하고 이 평가 정도를 수치화한다. 이때, 반사면의 경사로 인하여 생기는 줄무늬의 개수는 실제적인 수차가 아니므로 연산 과정에서 틸트로 계산하는 연산처리부가 별도로 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 4실시예에 따른 광부품 검사 장치는 도 10을 참조하면 피검 부품(85)을 통과한 광을 시준렌즈(87)에 의해 평행광으로 만들어 빔스프리터(88)에 입사시킨다. 먼저, 상기 빔스프리터(88)에 의해 투과된 광은 제1평판(91)을 향해 입사된다. 여기서, 상기 피검 부품(85)은 예를 들어, 정보저장기기에 사용되는 광픽업이 될 수 있다. 이런 경우에 광픽업과 광디스크를 투과한 광이 상기 시준렌즈(87)로 입사된다.

상기 제1평판(91)과 소정 간격 이격되어 제2평판(93)이 더 구비되고, 상기 제1평판(91)은 광축을 따라 이동가능하게 되어 있다. 또한, 상기 제2평판(93)은 상기 제1평판(91)에 비해 상대적으로 경사지게 설치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제1평판(91)의 제1반사면(91a)은 광축에 대해 수직한 면으로 형성되고, 상기 제2평판(93)의 제2반사면(93a)은 광축에 수직한 면에 대해 소정 각도로 기울어지게 배치될 수 있다.

상기 제1평판(91)의 제1반사면(91a)과 상기 제2평판(93)의 제2반사면(93a)에서 각각 반사된 두 개의 광선은 상기 빔스프리터(88)에 의해 반사되고 이미징렌즈(94)에 의해 고체촬상소자(97)에 간섭 무늬가 이미징된다. 상기 빔스프리터(88)와 고체촬상소자(97) 사이의 광경로상에는 광투과량을 조절하기 위한 광투과필터(95)와 핀홀(96)이 더 구비된다. 상기 핀홀(96)은 난반사되고 불필요한 빛을 제거해준다.

이상과 같이 하여 상기 제1 및 제2 평판(91)(93)으로부터 반사된 광에 의해 간섭 무늬를 얻고, 상기 제1평판(91)을 광축을 따라 이동시킴으로써 4장의 위상 천이된 X방향 층밀리기 간섭신호(98)를 얻을 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 평판(91)(93)은 각각 하나의 반사면만을 갖도록 제1 및 제2 반사면(91a)(93a)의 반대쪽면에는 무반사코팅을 하여 빛의 반사를 최소화하는 것이 바람직하다.

다음은, Y방향 층밀리기 간섭신호를 얻기 위한 과정을 설명한다.

상기 피검부품(85)을 통과한 광이 시준렌즈(87)를 거쳐 상기 빔스프리터(88)에 의해 일부광은 투과되어 상기 제1평판(91)으로 향하고, 나머지 광은 제3평판(90)을 향한다. 이후, 상기 제3평판(90)의 제3반사면(90a)에서 반사되어 상기 빔스프리터(88)에 의해 투과된 광과, 상기 제1평판(91)의 제1반사면(91a)에서 반사된 다음 상기 빔스프리터(88)에 의해 반사된 광에 의해 Y방향 층밀리기 간섭무늬(99)가 생성된다.

상기 제1평판(91)은 광축에 수직한 제1반사면(91a)을 가지는 한편, 상기 제3평판(90)은 Y방향으로 소정 각도 기울어지게 배치된 제3반사면(90a)을 가진다. 이와 같이 광축에 대해 서로 다른 각도로 기울어진 제1반사면(91a)과 제3반사면(90a)에서 각각 반사된 광에 의해 층밀리기 간섭 무늬가 형성된다, 이 Y방향 층밀리기 간섭무늬는 상기 이미징렌즈(94)에 의해 고체촬상소자(97)에 이미징된다.

여기서, 상기 제1평판(91)을 광축을 따라 이동시킴으로써 네 개의 위상 천이된 Y방향 층밀리기 간섭신호(99)를 얻을 수 있다.

제 4실시예에서는 X방향 및 Y방향 층밀리기 간섭신호를 얻는데 상기 제1평판(91)을 공통으로 사용하는 것이 특징이다. 따라서 제1반사면(91a)으로부터 반사된 광에 의한 X방향 간섭신호(98)와 Y방향 간섭신호(99) 의 일부가 서로 일치하게 된다. 또한, 상기 빔스프리터(88)와 고체촬상소자(97)는 안정적으로 고정되어 있고, X방향 및 Y방향의 간섭신호를 얻기 위해 고체촬상소자를 이동시킬 필요가 없다.

한편, X방향 및 Y방향 층밀리기 간섭신호를 독립적으로 얻기 위하여 상기 제3평판(90)과 빔스프리터(88) 사이 및 제1평판(91)과 제2평판(93) 사이에 각각 제1 및 제2 셔터(89)(92)를 구비한다. 이에, X방향 층밀리기 신호를 얻기 위해서는 제1셔터(89)를 폐쇄하고 제2셔터(92)를 개방하는 한편, Y방향 층밀리기 신호를 얻기 위해서는 제1셔터(89)를 개방하고 제2셔터(92)를 폐쇄한다.

이상의 방법에 의해 X방향으로 위상 천이된 네 개의 간섭신호와 Y방향으로 위상 천이된 또 다른 네개의 간섭신호를 이용하여 도 9에 도시된 바와 같이 이미지 처리 과정과 연산 처리 과정을 통하여 피검부품의 정밀도와 광학적인 수차를 계산하고 수치적인 평가치를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광부품 검사 장치는 층밀리기 간섭 방법을 이용한 고정밀도의 광학적인 평가가 가능하여 0.001파장 이하의 Rms(root mean square) 정밀도와 0.01파장 이하의 최대값과 최소값의 차이(Peak to value)를 가지는 표면 정밀도와 광학적인 수차를 측정할 수 있다. 기존에 층밀리기 간섭계에서 얻을 수 없는 정밀한 측정이 가능하여 650nm의 파장을 사용시 10nm 이하의 표면 정밀도를 계측할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 표준 광원이 필요치 않아서 광원이 내장된 광통신용 모듈, 광픽업과 같은 부품이나 레이저디이오드를 내장한 광부품의 정밀측정 및 분석에 유용하다.

더욱이, 본 발명에 따른 광부품 검사 장치는 기구적으로 진동에 매우 강하므로 대량의 양산부품의 평가에 적합하다.

도 1은 종래의 층밀리기 간섭을 이용한 광부품 검사 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 종래의 회절격자에 의한 층밀리기 간섭을 이용한 광부품 검사 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 층밀리기 간섭을 이용한 광부품 검사 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 광부품 검사 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 광부품 검사 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 광부품 검사 장치에 의해 위상천이된 4장의 층밀리기 간섭무늬를 보여주는 도면이다.

도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 광부품 검사장치를 상세하게 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 광부품 검사장치를 상세하게 나타낸 도면이다.

도 9은 본 발명에 따라 피검 부품의 특성을 처리하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 10는 본 발명의 제4실시예에 따른 광부품 검사 장치를 나타낸 도면이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10,42,45...피검 부품 13,47,73,88...빔스프리터

15,16,25,26,35,55,56,59,60,75,77...쐐기형 프리즘

20,30,40,98,99...간섭 무늬

15a,25a,35a,55a,59a,75a,91a...제1반사면

16a,26a,35b,56a,75b,93a...제2반사면

50,82,97...고체촬상소자

63,64,73,74,89,91...셔터 90,91,93...평판

D...구동수단

Claims (15)

1. 층밀리기 간섭 신호를 이용하여 광부품의 특성을 측정하는 광부품 측정 장치로서,

   피검 부품을 통과한 광을 반사 또는 투과시키는 빔스프리터;

   상기 빔스프리터를 통과한 광의 광축에 수직한 면에 대해 소정 각도로 기울어진 적어도 하나의 반사면을 갖는 적어도 하나의 쐐기형 프리즘;을 구비하여 상기 반사면으로부터 반사된 광에 의한 간섭 신호를 얻도록 된 것을 특징을 하는 광부품 검사 장치.
2. 피검 부품을 통과한 광을 반사 또는 투과시키는 빔스프리터;

   상기 빔스프리터에 의해 반사된 광의 광축에 수직한 면에 대해 소정 각도로 기울어진 반사면을 적어도 하나 갖는 적어도 하나의 X방향 층밀리기용 쐐기형 프리즘;

   상기 빔스프리터에 의해 투과된 광의 광축에 수직한 면에 대해 소정 각도로 기울어진 반사면을 적어도 하나 갖는 적어도 하나의 Y방향 층밀리기용 쐐기형 프리즘;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광부품 검사 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 쐐기형 프리즘은,

   광축에 수직한 면에 대해 소정 각도로 기울어진 제1반사면을 갖는 제1 쐐기형 프리즘과, 상기 제1반사면과 다른 기울기를 갖는 제2반사면을 갖는 제2 쐐기형 프리즘을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광부품 검사 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제1 쐐기형 프리즘과 제2 쐐기형 프리즘이 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광부품 검사 장치.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 쐐기형 프리즘 사이에 굴절율 맞춤 오일을 삽입하는 것을 특징으로 하는 광부품 검사 장치.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 쐐기형 프리즘을 이동시켜 층밀리기 간섭 무늬가 위상 천이되도록 하기 위한 구동 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광부품 검사 장치.
7. 삭제
8. 제 2항에 있어서,

   상기 X방향 층밀리기용 쐐기형 프리즘과 Y방향 층밀리기용 쐐기형 프리즘에서 반사된 광에 의해 형성된 간섭 무늬를 촬영하기 위한 고체촬상소자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광부품 검사 장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 고체촬상소자에 의해 촬영된 간섭 무늬를 처리하는 이미지 처리부와 상기 이미지 처리부로부터 얻은 이미지를 이용하여 층밀리기양을 수치로 계산하는 연산처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광부품 검사 장치.
10. 제 2항, 제 8항 또는 제 9항에 있어서,

    상기 빔스프리터와 X방향 층밀리기용 쐐기형 프리즘 및 Y방향 층밀리기용 쐐기형 프리즘 사이의 광경로상에 셔터를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 광부품 검사 장치.
11. 제 2항에 있어서,

    층밀리기양을 측정하기 위한 핀홀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광부품 검사 장치.
12. 피검 부품을 통과한 광을 반사 또는 투과시키는 빔스프리터;

    상기 빔스프리터를 투과한 광의 광축에 수직한 제1반사면을 가지고 광축을 따라 이동가능하게 된 제1평판;

    상기 제1평판을 경유한 광을 반사시키고 광축에 대해 소정각도로 기울어진 제2반사면을 갖는 제2평판;

    상기 빔스프리터에 의해 반사된 광의 광축에 대해 소정 각도로 기울어진 제3반사면을 갖는 제3평판;을 포함하고,

    상기 제1반사면과 제2반사면에서 각각 반사된 광에 의해 형성된 간섭무늬와 상기 제1반사면과 제3반사면에서 각각 반사된 광에 의해 형성된 간섭무늬를 이용하여 피검 부품의 특성을 측정하도록 된 것을 특징으로 하는 광부품 검사 장치.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 간섭 무늬를 촬영하기 위한 고체촬상소자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광부품 검사 장치.
14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,

    상기 제1평판과 제2평판 사이 및 상기 3평판과 빔스프리터 사이의 광경로상에 광경로를 개폐할 수 있는 셔터를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 광부품 검사 장치.
15. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,

    상기 제1 내지 제3 평판에서 상기 제1 내지 제3 반사면의 반대면은 각각 무반사 코팅된 것을 특징으로 하는 광부품 검사 장치.