KR100726459B1 - 3d shape measuring apparatus - Google Patents

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블라디미르 프로토포포브
이석원
이문구
권신
서정우
박정우
김광수
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Abstract

A three dimensional shape measuring apparatus is provided to prevent spatial phase transition and vibration generated when a two dimensional sensor, thereby dealing with problems caused by external environment. A three dimensional shape measuring apparatus includes a light source(10), a first mirror(20), a phase adjustment part(50), and a single dimensional array sensor(60). The light source emits light. The first mirror reflects the emitted light to form a reference light. The phase adjustment part divides the reflected light into four parts and adjusts a phase difference of the divided lights integer times of 1/4. The single dimensional array sensor receives each light in a single straight line. The three dimensional shape measuring apparatus further includes an optical guide part(40). The optical guide part guides the light emitted from the light source to the first mirror and a measured body(30), and induces the light reflected by the first mirror and the measured body to the phase adjustment part.

Description

3차원 형상측정장치{3D SHAPE MEASURING APPARATUS}3D shape measuring device {3D SHAPE MEASURING APPARATUS}

도 1은 종래에 따른 피검체의 스캔 방법을 설명하기 위한 개략도이고,1 is a schematic view for explaining a conventional method for scanning a subject,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피검체의 스캔방법을 설명하기 위한 개략도이고,2 is a schematic view for explaining a method of scanning a subject according to an embodiment of the present invention,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상측정장치의 개략도이다.3 is a schematic diagram of a three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 광원 20, 54 : 미러10: light source 20, 54: mirror

30 : 피검체 40 : 광유도부30: subject 40: light induction part

41, 55 : 편광분할기 50 : 위상조절부41, 55: polarization splitter 50: phase control unit

51 : λ/2파장판 52 : 광분할기51: lambda / 2 wavelength plate 52: light splitter

42, 43, 53 : λ/4파장판42, 43, 53: λ / 4 wavelength plate

60 : 1차원 어레인 센서60: 1-dimensional lane sensor

본 발명은 3차원 형상측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 1차원 어레이 스캔을 이용하는 3차원 형상측정장치에 관한 것이다. The present invention relates to a three-dimensional shape measuring apparatus, and more particularly to a three-dimensional shape measuring apparatus using a one-dimensional array scan.

3차원 형상 측정장치란 검사하고자 하는 물체(이하 피검체라고 함)의 표면에 일정한 형태를 가지는 빛을 조사시켜 간섭무늬를 형성하고 이 간섭무늬를 측정 및 해석하여 물체표면의 높이에 대한 정보를 얻는 장치를 의미한다. 이와 같은 측정 방법은 피검체의 3차원 형상을 용이하게 얻을 수 있으므로 의학, 산업분야에서 널리 이용되고 있다. A three-dimensional shape measuring device is used to form an interference pattern by irradiating light of a certain shape on the surface of an object to be inspected (hereinafter referred to as an object), and to obtain information about the height of the object surface by measuring and analyzing the interference pattern. Means the device. Such a measuring method is widely used in the medical and industrial fields because a three-dimensional shape of a subject can be easily obtained.

일반적으로 피검체를 2차원 센서로 검사한 후 공지된 해석 방법을 통해 3차원 형상정보를 얻는다. 도1은 종래에 따른 2차원 센서를 이용한 3차원 형상측정을 설명하기 위한 도면으로, 피검체(200) 전체의 3차원 형상정보를 얻기 위하여 2차원의 센서(100)를 통해 영상을 촬상한 뒤, 센서를 이동시키고 멈추고 하는 과정(moving-stop)을 반복한다. 도시된 바와 같이 2차원 센서(100)는 멈춰서 피검체를 촬상하고 화살표 방향으로 이동한 뒤, 다시 촬상에 들어가므로 영상의 측정 중간 중간에 촬상이 멈춰지는 구간이 존재한다. 이로 인해 반도체 또는 대형 평판 디스플레이장치를 검사하는데 상당히 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다. In general, after inspecting the subject with a two-dimensional sensor, three-dimensional shape information is obtained through a known analysis method. 1 is a view for explaining a three-dimensional shape measurement using a two-dimensional sensor according to the prior art, after capturing an image through the two-dimensional sensor 100 in order to obtain the three-dimensional shape information of the entire object 200 Repeat the process of moving, stopping and moving the sensor. As shown in the figure, the two-dimensional sensor 100 stops, photographs the subject, moves in the direction of the arrow, and enters the image again. Therefore, there is a section where the image pickup is stopped in the middle of the measurement of the image. As a result, there is a problem in that it takes quite a long time to inspect a semiconductor or a large flat panel display.

3차원 형상에 대한 정보를 얻기 위하여 상술한 바와 같이 간섭무늬를 이용하므로 간섭계가 사용된다. 이러한 간섭계로는 대형 기판의 3차원 정보를 위한 피에조 간섭계, 소형 피검체를 위한 마이켈슨 간섭계 등이 사용된다. 얻어진 간섭무늬의 위상을 천이시키기 위하여 피에조 소자 또는 위상지연기가 사용되며, 이러한 위상천이 방식은 여러 번의 순차적인 센싱이 이루어져야 되기 때문에 각 프레임 사이의 시간차가 존재하여 외부 진동에 취약한 문제점이 있다. 이러한 외부 진동에 취약한 문제는 위상천이 간섭무늬의 순차적인 센싱이 아니라 단 1회의 병렬적인 센싱을 통해 해결될 수 있다. 2차원 어레이 센서를 이용한 간겁무늬의 병렬 센싱 방법이 존재하지만, 이는 2차원 어레이 센서에 기반하고 있기 때문에 전술한 센서를 이동시미고 멈추는 과정이 필요하며 이는 진동에 둔감하게 작용할 수 있지만 3차원 고속 측정에는 한계를 갖는다.An interferometer is used because the interference fringe is used as described above to obtain information about the three-dimensional shape. As the interferometer, a piezo interferometer for three-dimensional information of a large substrate, a Michelson interferometer for a small subject, and the like are used. In order to shift the phase of the obtained interference fringe, a piezo element or a phase delay device is used. Since the phase shift method requires multiple sequential sensing, there is a problem in that there is a time difference between each frame and is vulnerable to external vibration. The problem vulnerable to external vibration can be solved through only one parallel sensing, not sequential sensing of phase shift interference fringes. Although there is a parallel sensing method using a two-dimensional array sensor, since it is based on a two-dimensional array sensor, a process of moving and stopping the aforementioned sensor is required, which may be insensitive to vibration, but in three-dimensional high-speed measurement Has a limit.

따라서, 본 발명의 목적은 1차원 어레이 스캔을 이용하여 보다 신속하게 피검체의 3차원 형상을 측정할 수 있는 3차원 형상측정장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a three-dimensional shape measuring apparatus capable of measuring a three-dimensional shape of a subject more quickly by using a one-dimensional array scan.

상기 목적은, 본 발명에 따라 피검체의 3차원 형상을 측정하는 장치에 있어서, 광을 출사하는 광원과; 기준광을 형성시키기 위하여 출사된 광을 반사시키는 미러와; 상기 기준광 및 상기 피검체로부터 반사된 광을 4분할하고, 분할된 각 광의 위상차를 λ/4의 정수배로 조절하는 위상조절부와; 분할된 각각의 광을 하나의 직선상에 수광하는 1차원 어레이 센서를 포함하는 3차원 형상측정기에 의해 달성된다.According to the present invention, there is provided an apparatus for measuring a three-dimensional shape of a subject, comprising: a light source for emitting light; A mirror for reflecting the light emitted to form the reference light; A phase adjusting unit which divides the reference light and the light reflected from the subject into four parts and adjusts the phase difference of each divided light by an integer multiple of λ / 4; This is accomplished by a three-dimensional shape measuring instrument comprising a one-dimensional array sensor which receives each divided light on one straight line.

상기 위상조절부는, 상기 기준광 및 상기 피검체로부터 반사된 광의 일성분의 위상을 λ/2만큼 지연시키는 반파장판과; 상기 반파장판으로부터 출사된 광을 제1 방향 및 제2방향으로 분리하는 광분할기와; 상기 제1방향으로 진행하는 광을 서로 수직인 편광상태의 광으로 분리하는 제1편광분할기와; 상기 제2방향으로 진행하는 광의 위상을 λ/4만큼 지연시키는 λ/4파장판과; 상기 λ/4파장판으로부터 출사된 광을 서로 수직인 편광상태의 광으로 분리하는 제2편광분할기를 포함할 수 있다. 위상조절부는 기준광 및 피검체에 반사된 광이 간섭을 일으키면 간섭정보를 담고 있는 광의 위상을 지연시켜 분할시킨다. The phase adjusting unit includes: a half-wave plate for delaying a phase of one component of the reference light and the light reflected from the subject by λ / 2; A light splitter separating the light emitted from the half-wave plate in a first direction and a second direction; A first polarization splitter that separates the light traveling in the first direction into light in a polarization state perpendicular to each other; A λ / 4 wave plate for retarding the phase of the light traveling in the second direction by λ / 4; And a second polarization splitter that separates the light emitted from the λ / 4 wavelength plate into light having a polarization state perpendicular to each other. If the reference light and the light reflected on the subject cause interference, the phase controller delays and divides the phase of the light containing the interference information.

상기 광원으로부터 출사된 광을 상기 미러와 상기 피검체로 유도하고, 상기 미러 및 상기 피검체로부터 반사된 광을 상기 위상조절부로 유도하는 광유도부를 더 포함할 수 있다. 이는 광원으로부터 출사된 광을 공간적으로 분리하여 미러 및 피검체에 제공한 뒤, 각각 반사된 광의 간섭을 유도하기 위하여 미러 및 피검체에 제공되었던 광을 다시 한 곳으로 모이게 하기 위한 것이다. The light guide unit may further include a light induction unit configured to guide light emitted from the light source to the mirror and the subject, and to guide light reflected from the mirror and the subject to the phase adjusting unit. This is to spatially separate the light emitted from the light source, provide it to the mirror and the subject, and then gather the light provided to the mirror and the subject back together to induce interference of the reflected light, respectively.

상기 광유도부는 편광분할기와, 상기 편광분할기와 상기 미러 및 상기 피검체 사이에 각각 마련되어 있는 λ/4파장판을 포함할 수 있다. 광원에서 출사되는 광이 선편광 상태라면 편광상태가 수직인 광은 편광분할기에 의하여 서로 분리된다. 만약, 광원으로부터 출사된 빛이 자연광 또는 원편광인 경우, 광원과 편광분할기 사이에 광의 편광상태를 조절하기 위한 다양한 광학장치가 사용될 수 있다. The light guide portion may include a polarization splitter, and a λ / 4 wave plate provided between the polarization splitter, the mirror, and the subject. If the light emitted from the light source is in a linearly polarized state, the light having a vertical polarization state is separated from each other by a polarization splitter. If the light emitted from the light source is natural light or circularly polarized light, various optical devices for controlling the polarization state of light between the light source and the polarization splitter may be used.

상기 위상조절부는 간섭계와 상기 간섭계를 통과한 빔을 공간위상천이시키는 공간위상분할기를 포함할 수도 있다. 즉, 위상조절부는 공지된 다양한 구성이 가능하며 본 발명의 실시예에 한정되지 않는다. 홀로그램을 이용한 공간위상천이 광학장치를 이용할 수도 있다.The phase adjuster may include an interferometer and a spatial phase divider for spatially shifting a beam passing through the interferometer. That is, the phase control unit is possible in a variety of known configurations are not limited to the embodiment of the present invention. It is also possible to use a spatial phase shift optical device using a hologram.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도2 및 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상측정장치를 설명하기 위한 도면으로 도2는 피검체의 스캔방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 실시예에 따른 3차원 형상측정장치의 개략도를 도시한 것이다.2 and 3 are views for explaining a three-dimensional shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view for explaining a method of scanning a subject, Figure 3 is a three-dimensional according to the present embodiment A schematic diagram of the shape measuring device is shown.

도2에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 3차원 형상측정기(60)는 검사 대상인 피검체(30) 상을 이동하며 스캔하는 방식으로 촬상한다. 촬상 방향은 도1에 도시되어 있는 종래와 유사하며 스캔 방향은 자유롭게 변경 가능하다.As shown in FIG. 2, the 3D shape measuring apparatus 60 according to the present exemplary embodiment captures images by moving and scanning on a subject 30 to be inspected. The imaging direction is similar to the conventional one shown in Fig. 1, and the scanning direction is freely changeable.

종래에 2차원 어레이 센서를 이용하여 간섭계를 이용했던 3차원 형상측정장 치는 이동 및 멈춤을 반복하는 과정에서 많은 시간이 소요되었으나 본 실시예와 같이 1차원 어레이 센서(60)를 이용하는 경우 멈춤 과정이 생략되므로 1차원 어레이 센서(60)를 피검체(30) 상에서 소정의 속도로 이동시키면 된다. 본 실시예에 따른 1차원 어레이 센서(60)를 사용할 경우 종래 대비 10배 이상 촬상 시간이 감소될 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 본 실시예에 따른 3차원 형상측정은 공간위상천이 방식으로 이루어지므로 외부 진동에 영향을 받지 않는 장점이 있다. Conventionally, a three-dimensional shape measuring device using an interferometer using a two-dimensional array sensor takes a lot of time in the process of repeating the movement and stop, but when using the one-dimensional array sensor 60 as in this embodiment, Since it omits, the 1-dimensional array sensor 60 should just move on the to-be-tested object 30 at a predetermined speed. When the one-dimensional array sensor 60 according to the present embodiment is used, the imaging time may be reduced by 10 times or more. In addition, as described below, the three-dimensional shape measurement according to the present embodiment has an advantage of not being affected by external vibration since the spatial phase transition is made.

피검체(30)는 반도체 기판 또는 평판 디스플레이기판이며, 피검체(30)는 특정 대상물에 한정되지 않는다.The object 30 is a semiconductor substrate or a flat panel display substrate, and the object 30 is not limited to a specific object.

이하 도3을 참조하여 3차원 형상측정장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a 3D shape measuring apparatus will be described in detail with reference to FIG. 3.

3차원 형상 측정장치는 광을 출사하는 광원(10), 기준광(reference light)을 형성시키기 위하여 출사된 광을 반사시키는 제1미러(20), 기준광 및 상기 피검체(30)로부터 반사된 광을 4분할하고, 분할된 각 광의 위상차를 1/4의 정수배로 조절하는 위상조절부(50) 및 분할된 각각의 광을 하나의 직선상에 수광하는 1차원 어레이 센서(60)를 포함한다. 또한, 3차원 형상 측정장치는 광원(10)으로부터 출사된 광을 제1미러(20)와 피검체(30)로 유도하고, 미러(10) 및 피검체(30)로부터 반사된 광을 위상조절부(50)로 유도하는 광유도부(40)를 더 포함한다.The three-dimensional shape measuring apparatus includes a light source 10 that emits light, a first mirror 20 that reflects the emitted light to form a reference light, a reference light, and light reflected from the subject 30. It is divided into four, and includes a phase adjuster 50 for adjusting the phase difference of each divided light by an integer multiple of 1/4 and a one-dimensional array sensor 60 for receiving each divided light on a straight line. In addition, the three-dimensional shape measuring apparatus guides the light emitted from the light source 10 to the first mirror 20 and the object 30, and phase-control the light reflected from the mirror 10 and the object 30 It further includes a light guide portion 40 to guide the portion (50).

광원(10)은 균일성이 좋고 광효율이 높은 레이저가 사용되는 것이 바람직하다. 일반적으로 레이저는 특정한 방향으로 편광되어 있는 빔을 제공하므로 후술할 레이저를 사용할 경우, 제1 편광분할기(41)를 통해 광원(10)으로부터의 광이 제1미러(20) 및 피검체(30)로 분리되는 것이 용이하다.The light source 10 preferably uses a laser having high uniformity and high light efficiency. In general, since the laser provides a beam that is polarized in a specific direction, when using a laser to be described later, the light from the light source 10 is transmitted through the first polarization splitter 41 to the first mirror 20 and the object 30. It is easy to separate into.

광원(10)과 광유도부(40) 사이에는 공간 필터(spatial filter; 12)와 콜리메이터 렌즈(13)가 형성되어 있다. 공간 필터(12)와 콜리메이터 렌즈(13)는 광원(10)으로부터의 광이 사방으로 퍼지지 않고 평행광으로 진행할 수 있도록 한다. A spatial filter 12 and a collimator lens 13 are formed between the light source 10 and the light guide portion 40. The spatial filter 12 and the collimator lens 13 allow the light from the light source 10 to travel in parallel without spreading in all directions.

광유도부(40)는 제1 편광분할기(41)와, 제1 편광분할기(41)와 제1미러(20) 및 피검체(30) 사이에 각각 마련되어 있는 제1 및 제2 λ/4파장판(42, 43)을 포함한다.The light guide portion 40 includes first and second λ / 4 wave plates provided between the first polarization splitter 41, the first polarizer splitter 41, the first mirror 20, and the object 30, respectively. (42, 43).

제1 편광분할기(41)는 콜리메이터 렌즈(13)로부터 입사된 광 중 어느 하나의 광축을 갖는 편광은 반사시키고, 반사된 편광과 수직인 편광을 투과시킨다. 즉, 제1 편광분할기(41)는 입사광 중 수직선편광을 투과시키고, 수평선편광은 투과시킨다. The first polarization splitter 41 reflects the polarization having any one optical axis of the light incident from the collimator lens 13 and transmits the polarization perpendicular to the reflected polarization. That is, the first polarization splitter 41 transmits vertical linearly polarized light among incident light, and transmits horizontally polarized light.

다른 실시예에 따르면, 레이저가 아닌 즉, 편광되지 않은 빛이 입사되는 경우 우선 빛을 선평광 시킨 후 이를 분리할 수도 있다.According to another embodiment, when non-polarized light is incident, non-polarized light may first be linearly lighted and then separated.

제1 편광분할기(41)를 투과하여 제2 λ/4파장판(43)을 거친 광은 제1미러(20)에 반사되고, 다시 제2 λ/4파장판(43)을 거쳐 제1 편광분할기(41)로 입사된다. 평평한 제1미러(20)에서 광이 완전 반사되는 경우 반사된 빔은 피검체(30)로부터 반사된 빛과 비교될 수 있는 기준광의 역할을 한다. 제1 편광분할기(41)를 투과한 수평선편광은 제2 λ/4파장판(43)을 왕복함으로써 전체적으로 λ/2파장판을 통과한 것이 되고, 수평선편광이 λ/2파장판을 통과하면 편광상태가 90°변경되므로 수직선편광으로 변화하게 된다. 결국, 변화된 수직선편광은 제1 편광분할기(41)에서 반사되어 위상조절부(50)로 입사된다. Light passing through the first polarization splitter 41 and passing through the second λ / 4 wave plate 43 is reflected by the first mirror 20, and then passes through the second λ / 4 wave plate 43 to the first polarized light. It enters into the divider 41. When the light is completely reflected in the first flat mirror 20, the reflected beam serves as a reference light that can be compared with the light reflected from the object 30. The horizontally polarized light transmitted through the first polarization splitter 41 passes through the λ / 2 wave plate as a whole by reciprocating the second λ / 4 wave plate 43. When the horizontally polarized light passes the λ / 2 wave plate, the polarized light is polarized. Since the state changes by 90 °, it changes to vertical linearly polarized light. As a result, the changed vertical linearly polarized light is reflected by the first polarization splitter 41 and is incident to the phase adjuster 50.

제1 편광분할기(41)에서 반사되어 제1 λ/4파장판(42)을 거쳐 피검체(30)에 반사된 빔은 다시 제2 λ/4파장판(43)을 통해 제1 편광분할기(41)로 입사된다. 기준광과 유사하게 피검체(30)로부터 반사된 대상광(object light)의 편광상태는 수평에서 수직으로 변경되며, 피검체(30)의 표면 형상 정보를 가지고 위상조절부(50)로 입력된다. The beam reflected by the first polarization splitter 41 and reflected by the object 30 through the first λ / 4 wave plate 42 is again passed through the second λ / 4 wave plate 43 by the first polarization splitter ( 41). Similar to the reference light, the polarization state of the object light reflected from the object 30 is changed from horizontal to vertical, and is input to the phase adjusting unit 50 with the surface shape information of the object 30.

광유도부(40)에서의 광경로를 정리하면, 광원(10)으로부터 출사된 서로 수직인 편광상태를 갖는 광은 제1 편광분할기(41)에서 일부는 투과되고, 일부는 반사된다. 투과된 광은 제1미러(20)에 반사되어 기준광이 되고, 반사된 광은 피검체(30)의 정보를 담고 있는 대상광으로 다시 제1 편광분할기(41)에 입사된다. 최종적으로 광유도부(40)로부터 서로 편광상태가 수직인 기준광과 대상광이 위상조절부(50)로 입사된다.When the optical paths from the light guide portion 40 are arranged, light having a polarization state perpendicular to each other emitted from the light source 10 is partially transmitted through the first polarization splitter 41 and partially reflected. The transmitted light is reflected by the first mirror 20 to become the reference light, and the reflected light is incident on the first polarization splitter 41 again as the target light containing the information of the subject 30. Finally, the reference light and the target light in which the polarization states are perpendicular to each other are incident from the light guide part 40 to the phase adjusting part 50.

위상조절부(50)는 기준광 및 대상광의 일성분의 위상을 λ/2만큼 지연시키는 반파장판(51), 반파장판(51)으로부터 출사된 광을 제1 방향 및 제2방향으로 분리하는 광분할기(52), 제1방향으로 진행하는 광을 서로 수직인 편광상태의 광으로 분리하는 제2 편광분할기(55a), 제2방향으로 진행하는 광의 위상을 λ/4만큼 지연시키는 제3 λ/4파장판(53), 제3 λ/4파장판(53)으로부터 출사된 광을 서로 수직인 편광상태의 광으로 분리하는 제3 편광분할기(55b)를 포함한다. 광의 한 파장을 λ라고 하는 경우 180°위상차는 λ/2만큼을 의미하고, 90°위상차는 λ/4만큼을 위미한다.The phase adjuster 50 separates the half-wave plate 51 for delaying the phases of one component of the reference light and the target light by λ / 2, and the light splitter for separating the light emitted from the half-wave plate 51 in the first direction and the second direction. (52), a second polarization splitter 55a that separates the light traveling in the first direction into light in a polarization state perpendicular to each other, and the third λ / 4 which delays the phase of the light traveling in the second direction by λ / 4. And a third polarization splitter 55b that separates the light emitted from the wavelength plate 53 and the third λ / 4 wavelength plate 53 into light in a polarization state perpendicular to each other. When one wavelength of light is λ, the 180 ° phase difference means λ / 2, and the 90 ° phase difference means λ / 4.

또한, 위상조절부(50)는 제3 λ/4파장판(53)을 통과한 빛을 제3 편광분할기(55b)로 유도하기 위한 제2 미러(54a)와 제2 및 제3 편광분할기(55a, 55b)에서 분리된 광을 1차 어레이 센서(60)로 유도하기 위한 제3 및 제4 미러(54b, 54c)를 더 포함한다.In addition, the phase adjuster 50 may include a second mirror 54a and second and third polarization splitters for guiding the light passing through the third λ / 4 wavelength plate 53 to the third polarization splitter 55b. And third and fourth mirrors 54b and 54c for directing the light separated at 55a and 55b to the primary array sensor 60.

반파장판(51)은 두 개의 가간섭성(coherent) 선편광 성분 중 하나의 위상을 λ/2만큼 다른 성분보다 지연시킨다. 즉, 위상조절부(50)로 입사된 기준광 및 대상광 중 일부 성분의 위상을 다른 성분에 대하여 λ/2만큼 지연시킨다. 만약, 기준광의 광축을 x축, 대상광의 광축을 이에 수직인 y축이라고 할 경우, x 및 y축에 45° 각도로 반파장판(51)의 광축을 일치시키면 반파장판(51)의 광축과 수직인 성분의 위상은 λ/2만큼 지연되고, 반파장판(51)의 광축과 수평인 성분은 위상지연이 발생하지 않는다. 따라서, 위상차에 의한 기준광 및 대상광의 간섭이 발생하게 되고 반파장판(51)을 통과한 빔은 위상차가 서로 λ/2만큼 나는 광을 포함한다.Half-wave plate 51 delays the phase of one of the two coherent linearly polarized light components by lambda / 2 than the other components. That is, the phase of some components of the reference light and the target light incident on the phase adjusting unit 50 is delayed by λ / 2 with respect to the other components. If the optical axis of the reference light is referred to as the x-axis and the optical axis of the target light is the y-axis perpendicular thereto, when the optical axis of the half-wave plate 51 coincides with the x and y-axis at a 45 ° angle, it is perpendicular to the optical axis of the half-wave plate 51. The phase of the phosphorus component is delayed by [lambda] / 2, and a phase delay does not occur in the component that is parallel to the optical axis of the half-wave plate 51. Accordingly, interference between the reference light and the target light due to the phase difference occurs, and the beam passing through the half-wave plate 51 includes light having a phase difference of λ / 2.

위상차를 λ/2만큼 가지고 있는 광은 광분할기(52)에 의해 두 개의 방향으로 분리된다. 광분할기(52)는 입사방향과 평행한 제1방향 및 제1방향과 수직인 제2방향으로 광을 양적으로 서로 분리한다.Light having a phase difference of λ / 2 is separated in two directions by the light splitter 52. The light splitter 52 quantitatively separates light from each other in a first direction parallel to the incident direction and a second direction perpendicular to the first direction.

제1방향으로 진행한 광은 제2편광분할기(55a)에 의하여 편광상태에 따라 분리된다. 편광분할기는 편광상태가 서로 수직인 광 중 어느 하나를 투과시키고 다른 하나를 통과시키는 광학디바이스로서 편광상태가 서로 수직인 광은 위상차가 λ/2만큼 난다. 다시 말하면, 반파장판(51)을 통과하여 위상차가 λ/2만큼 나는 광은 제2편광분할기(55a)에 의하여 예컨대 위상이 0°인 광과 180°광으로 분리될 수 있다. 0°위상을 갖는 광은 그대로 진행하여 1차원 어레이 센서(60)에 수광되고, 180 °위상을 갖는 광은 제3미러(54b)에서 반사되어 1차원 어레이 센서(60)에 수광된다. The light propagated in the first direction is separated according to the polarization state by the second polarization splitter 55a. A polarization splitter is an optical device that transmits any one of light in which the polarization states are perpendicular to each other and passes the other. The light having the polarization states perpendicular to each other has a phase difference of λ / 2. In other words, light passing through the half-wave plate 51 and having a phase difference of λ / 2 can be separated into, for example, light having a phase of 0 ° and 180 ° by the second polarization splitter 55a. Light having a phase of 0 ° proceeds and is received by the one-dimensional array sensor 60, and light having a phase of 180 ° is reflected by the third mirror 54b and received by the one-dimensional array sensor 60.

다음으로, 광분할기(52)에서 제2방향으로 진행한 광은 제3 λ/4파장판(53)에 의하여 전체적으로 위상이 λ/4만큼 지연되고, 제2 미러(54a)에 의하여 1차원 어레이 센서(60)가 위치하는 방향으로 유도된다. 위상이 0°인 광과 180°광은 제3 λ/4파장판(53)을 통과하면서 위상지연이 발생하므로 위상이 90°인 광과 270°광으로 변경될 것이다.Next, the light propagated in the second direction in the optical splitter 52 is delayed by λ / 4 as a whole by the third λ / 4 wave plate 53, and the one-dimensional array is performed by the second mirror 54a. It is guided in the direction in which the sensor 60 is located. Since the phase delay occurs while the light having a phase of 0 ° and the 180 ° light passes through the third lambda / 4 wavelength plate 53, the light having a phase of 90 ° and the light of 270 ° will be changed.

이처럼 180°의 위상차를 가지면서 제1방향으로 진행한 광보다 λ/4만큼 지연된 광은 제3 편광분할기(55b)에서 분리된다. 즉, 위상이 90°인 광은 진행방향으로 투과되어 1차원 어레이 센서(60)에 수광되고, 위상이 270°광은 제4미러(54c)에서 반사되어 1차원 어레이 센서(60)에 수광된다. As such, the light having a phase difference of 180 ° and delayed by λ / 4 from the light traveling in the first direction is separated by the third polarization splitter 55b. That is, light having a phase of 90 ° is transmitted to the one-dimensional array sensor 60 by being transmitted in the advancing direction, and light having a phase of 270 ° is reflected by the fourth mirror 54c and received by the one-dimensional array sensor 60. .

상술한 구성으로 얻어진 0°부터 순차적으로 λ/4 위상차를 갖는 복수의 간섭광은 공지된 해석 방법을 통해 3차원으로 형상화된다. A plurality of interference lights having a λ / 4 phase difference sequentially from 0 ° obtained in the above-described configuration is shaped in three dimensions through a known analysis method.

다른 실시예에 따르면, 위상조절부(50)는 간섭계와 간섭계를 통과한 빔을 공간위상천이시키는 공간위상분할기를 포함할 수도 있으며, 간섭무늬를 위한 위상천이를 위하여 위상지연자(retarder) 또는 홀로그램 방식으로 구현될 수도 있다. According to another embodiment, the phase adjuster 50 may include a spatial phase divider that spatially shifts the interferometer and the beam passing through the interferometer, and a phase retarder or hologram for phase shift for the interference fringe. It may be implemented in a manner.

본 발명은 기준광과 대상광이 간섭된 광을 위상차를 갖는 4개의 광으로 분할하여 1차원 어레이 센서(60)로 수광함으로써 대면적 피검체(30)를 신속하게 스캔할 수 있다. 이는 2차원 센서를 사용할 때 발생할 수 있는 공간위상천이에 따른 위험성 예컨대 진동에 취약한 점 등이 야기되지 않아 외부 환경에 훨씬 대처하기 쉬운 장점도 있다.According to the present invention, the large-area subject 30 can be quickly scanned by dividing the light interfering with the reference light and the target light into four light having a phase difference and receiving the light by the one-dimensional array sensor 60. This does not cause a risk due to the spatial phase transition that may occur when using the two-dimensional sensor, such as a weak point to vibration, there is an advantage that is easier to cope with the external environment.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.Although some embodiments of the invention have been shown and described, it will be apparent to those skilled in the art that the embodiments may be modified without departing from the spirit or spirit of the invention. . It is intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 1차원 어레이 스캔을 이용하여 보다 신속하게 피검체의 3차원 형상을 측정할 수 있는 3차원 형상측정장치가 제공된다.As described above, according to the present invention, there is provided a three-dimensional shape measuring apparatus capable of measuring a three-dimensional shape of a subject more quickly by using a one-dimensional array scan.

Claims (5)

피검체의 3차원 형상을 측정하는 장치에 있어서,In the apparatus for measuring the three-dimensional shape of the subject, 광을 출사하는 광원과;A light source for emitting light; 기준광을 형성시키기 위하여 출사된 광을 반사시키는 미러와;A mirror for reflecting the light emitted to form the reference light; 상기 기준광 및 상기 피검체로부터 반사된 광을 4분할하고, 분할된 각 광의 위상차를 λ/4의 정수배로 조절하는 위상조절부와;A phase adjusting unit which divides the reference light and the light reflected from the subject into four parts and adjusts the phase difference of each divided light by an integer multiple of λ / 4; 분할된 각각의 광을 하나의 직선상에 수광하는 1차원 어레이 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상측정기.And a one-dimensional array sensor which receives each divided light on one straight line. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 위상조절부는,The phase control unit, 상기 기준광 및 상기 피검체로부터 반사된 광의 일성분의 위상을 λ/2만큼 지연시키는 반파장판과;A half-wave plate for delaying a phase of one component of the reference light and the light reflected from the subject by? / 2; 상기 반파장판으로부터 출사된 광을 제1 방향 및 제2방향으로 분리하는 광분할기와;A light splitter separating the light emitted from the half-wave plate in a first direction and a second direction; 상기 제1방향으로 진행하는 광을 서로 수직인 편광상태의 광으로 분리하는 제1편광분할기와;A first polarization splitter that separates the light traveling in the first direction into light in a polarization state perpendicular to each other; 상기 제2방향으로 진행하는 광의 위상을 λ/4만큼 지연시키는 λ/4파장판과;A λ / 4 wave plate for retarding the phase of the light traveling in the second direction by λ / 4; 상기 λ/4파장판으로부터 출사된 광을 서로 수직인 편광상태의 광으로 분리하는 제2편광분할기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상측정장치.And a second polarization splitter which separates the light emitted from the λ / 4 wavelength plate into light in a polarization state perpendicular to each other. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광원으로부터 출사된 광을 상기 미러와 상기 피검체로 유도하고, 상기 미러 및 상기 피검체로부터 반사된 광을 상기 위상조절부로 유도하는 광유도부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상측정장치.And a light guide part for guiding the light emitted from the light source to the mirror and the object and guiding light reflected from the mirror and the object to the phase adjusting part. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 광유도부는 편광분할기와, 상기 편광분할기와 상기 미러 및 상기 피검체 사이에 각각 마련되어 있는 λ/4파장판을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상측정장치.And the light guide portion comprises a polarization splitter, and a λ / 4 wavelength plate provided between the polarization splitter, the mirror, and the object under test, respectively. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 3 and 4, 상기 위상조절부는 간섭계와 상기 간섭계를 통과한 빔을 공간위상천이시키는 공간위상분할기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상측정장치.The phase adjusting unit includes a spatial phase divider for spatial phase shifting the beam passing through the interferometer and the interferometer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030056971A (en) * 2001-12-28 2003-07-04 (주) 인텍플러스 Tree demensional shape/surface illumination measuring apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030056971A (en) * 2001-12-28 2003-07-04 (주) 인텍플러스 Tree demensional shape/surface illumination measuring apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100916593B1 (en) * 2007-06-25 2009-09-11 주식회사 나노시스템 A 3D Shape Measuring System in Real Time

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