KR100796677B1

KR100796677B1 - 회절 격자용 광학소자의 검사장치

Info

Publication number: KR100796677B1
Application number: KR1020060042274A
Authority: KR
Inventors: 김영준; 연규철
Original assignee: 동우옵트론 주식회사
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2008-01-22
Also published as: KR20070109392A

Abstract

본 발명은 회절 격자용 광학소자의 검사장치에 대한 것으로서, 이를 위하여 본 발명은 광학소자(10)에 조사할 빛을 발생시키는 광원(20)과; 상기 광원(20)으로부터의 빛을 집광하여 상기 광학소자(10)의 일정 영역에 입사시키는 제1 렌즈(30)와; 상기 광학소자(10)의 회절격자면(11)으로부터 회절 및 간섭되는 빛을 집광하는 제2 렌즈(40)와; 상기 제2 렌즈(40)를 통해 출력되는 광을 디텍팅하는 수광소자(50)와; 상기 수광소자(50)에 의해 체크되는 광신호에 의해 광학소자의 불량 여부를 체크하는 제어부(60)로서 구비되게 함으로써 회절격자면(11)을 갖는 광학소자(10)를 광학기기에 적용하기 전에 미리 회절격자면(11)의 불량 여부를 체크하여 실제적으로 광학기기에는 양품의 광학소자(10)만이 적용될 수 있도록 함으로써 광학기기를 이용한 각종 데이터 검출이 정확하고 안정되게 수행될 수 있도록 하고, 이들 데이터 검출을 위한 공정 수행 효율이 대폭적으로 향상될 수 있도록 하는 것이다.

광학소자, 회절격자, 불량 검사, 발광, 수광

Description

회절 격자용 광학소자의 검사장치{Test apparatus of optical element for diffraction grating}

도 1은 본 발명에 따른 회절 격자용 광학소자의 검사장치를 도시한 측면도,

도 2는 본 발명에 따른 이동수단을 예시한 측면도,

도 3은 본 발명에 따른 작동 상태를 도시한 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 광학소자

11 : 회절격자면

20 : 광원

30 : 제1 렌즈

40 : 제2 렌즈

50 : 수광소자

60 : 제어부

본 발명은 회절 격자용 광학소자의 검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회절 격자용 광학소자를 수평 방향으로 직선 이동이 가능하도록 하면서 회절 간섭되는 광의 세기를 체크하여 불량 여부를 판단할 수 있도록 하는 회절 격자용 광학소자의 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 회절 격자용 광학소자는 소정의 파형 범위로부터 양호한 파장을 선택적으로 추출하기 위한 파장분산소자로서 광측정 기구에 널리 사용되는 부품이다.

회절 격자용 광학소자는 파장, 입사각 그리고 입사광의 편광으로 인해 크게 영향을 받는 회절효율을 가지고 있으므로 그 형상 또한 매우 다양하다.

이런 광학소자 중 일면에 요철이 다양한 각도와 간격으로 형성되도록 하여 회절격자면을 이루도록 하는 구성이 대부분이며, 이때의 회절격자면은 평판의 형상으로 형성되기도 하고, 이와는 달리 콘케이브 형상으로 형성되기도 한다.

또한 광학소자는 판면에 형성되는 회절격자면에서의 회절격자간 간격과 각 회절격자의 경사 각도를 각기 상이하게 형성함으로써 적용하게 되는 분야를 매우 다양하게 할 수가 있다.

한편 광학소자에서 가장 중요한 부위인 회절격자면이 제조 공정에서 또는 운송 과정에서 손상되거나 훼손되는 사례가 많다.

또한 광학소자는 광학기기에 적용하기에 앞서 그 불량 여부를 검사하는 별도의 장비가 아직은 구비되어 있지 않아 필드에서 직접 광학기기에 장착한 상태에서 검사를 하거나 바로 공정을 수행하도록 하고 있다.

하지만 광학기기에 장착하여 불량 여부를 체크하게 되면 광학기기의 공정 수행을 지체시키게 될 뿐만 아니라 만약 불량의 광학소자를 찾았을 때는 다시 광학기기의 가동을 중단시킨 상태에서 광학소자를 교체시켜야만 하므로 공정 수행 효율이 대폭적으로 저하되는 매우 비경제적인 문제를 초래하게 된다.

또한 광학소자의 불량이 체크되지 않게 되면 이에 따른 광학기기에서의 공정 오류를 유발하게 되므로 치명적인 손실을 발생하는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 회절격자면을 갖는 광학소자를 광학기기에 적용하기 전에 불량 여부를 체크하여 미리 선별할 수 있도록 하는 회절 격자용 광학소자의 검사장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 다양한 용도의 광학소자에 대해서도 회절격자면의 검사가 가능토록 하는 회절 격자용 광학소자의 검사장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광학소자에 조사할 빛을 발생시키는 광원과; 상기 광원으로부터의 빛을 집광하여 상기 광학소자의 일정 영역에 입사시키는 제1 렌즈와; 상기 광학소자의 회절격자면으로부터 회절 및 간섭되는 빛 을 집광하는 제2 렌즈와; 상기 제2 렌즈를 통해 출력되는 광을 체크하는 수광소자와; 상기 수광소자에 의해 체크되는 광신호에 의해 광학소자의 불량 여부를 체크하는 제어부로서 이루어지는 구성이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 회절 격자용 광학소자의 검사장치를 도시한 측면도로서, 본 발명에서의 가장 특징적인 구성은 광원(20)과 제1,2 렌즈(30,40)과 수광소자(50) 및 제어부(60)로서 이루어지는 구성이다.

즉 광원(20)은 빛을 발생시키기 위해 구비되는 구성으로서, 광원(20)으로는 레이저 다이오드나 LED 및 램프 등을 사용하며, 이런 광원(20)은 다양한 칼라로도 적용이 가능하다.

특히 레이저 다이오드는 특정 파장의 광원으로 주로 사용하는 것인 바 이 레이저 다이오드의 적용에 의해 수광 소자의 방향을 변화시키므로서 회절 격자를 검사하도록 하는 것이 보다 바람직하다.

제1 렌즈(30)는 광원(20)으로부터 조사되는 빛을 모아 광학소자(10)의 회전격자면(11)에 입사되도록 하는 집광 렌즈이다.

제1 렌즈(30)는 광학소자(10)의 회절격자면(11)에 일정 범위로 빛이 조사되도록 한다.

제2 렌즈(40)는 광학소자(10)의 회절격자면(11)으로부터 회절되어 간섭되는 빛을 다시 모아지게 하는 구성이다. 즉 광학소자(10)로부터 회절되어 간섭을 이룬 광이 모여지도록 하며, 이러한 제2 렌즈(40)와 수광 소자(50)는 같은 중심축을 가지면서 각도 조정이 가능하게 구비한다.

수광소자(50)는 제2 렌즈(40)에 의해서 집광되는 광을 수광하도록 하는 디텍팅 수단이다.

수광소자(50)로는 포토다이오드를 사용할 수도 있고, 광학소자(10)의 사용 용도에 따라서 그 외의 다양한 수광용 디텍터를 선택적으로 사용할 수도 있다.

제어부(60)는 수광소자(50)에서 디텍팅된 광신호를 체크하여 광학소자(10)의 불량 여부를 알 수 있도록 하는 구성이다.

이런 제어부(60)는 오실로스코프 등을 이용하여 가시적으로 불량 여부를 확인할 수 있도록 모니터링되도록 하며, 모니터링된 출력값을 보고 직접 엔지니어가 불량 여부를 판단할 수도 있으나 소프트웨어적으로 입력된 기준값과의 비교에 의해 자동으로 불량 여부를 판단하여 램프나 버저와 같은 경광 수단을 작동시켜 불량 여부를 판정하게 할 수도 있다.

한편 상기의 구성에서 광학소자(10)는 X축과 Y축으로 이동 가능하게 구비되는 스테이지(70)에 안치되고, 스테이지(70)는 저부에서 이동수단에 의해서 X축과 Y축으로의 이동이 가능하도록 한다.

특히 광학소자(10)는 광원(20)으로부터 조사되는 광이 광학소자(10)의 전영역을 스캔할 수 있도록 제어부(60)에 의해서 서로 직교하는 X축과 Y축으로 슬라이드 이동되게 할 수도 있다.

이동수단은 스테이지(70)를 일방향으로 슬라이드 이동시키는 제1 구동부(81) 와 이 제1 구동부(81)를 지지하는 서포트 플레이트(71)를 그와 직교되는 방향으로 슬라이드 이동시키는 제2 구동부(82)로서 구비되도록 한다.

이동수단의 제1 구동부(81)와 제2 구동부(82)에는 각각 도 2에 예시한 바와 같이 상부와 하부에서 스테이지(70) 또는 서포트 플레이트(71)를 서로 직교하는 방향으로 슬라이드 이동이 가능하도록 하는 가이드 레일(72)(73)을 구비하도록 하며, 이때의 스테이지(70)와 서포트 플레이트(71)는 수동으로 이동시킬 수도 있으나 모터 등과 같은 별도의 구동수단에 의해서 필요한 만큼 자동으로 이동되는 구성으로 구비되게 할 수도 있다.

또한 발광 구성 요소인 광원(20)과 제1 렌즈(30) 그리고 수광 구성 요소인 제2 렌즈(40)와 수광소자(50)는 상호 일정한 거리를 두고 서로 일체로 연결되도록 하며, 이중 제2 렌즈(40)와 수광소자(50)는 분광 회절 각도의 조절이 가능하도록 구비되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 검사하는 방법에 대해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 작동 상태를 도시한 평면도이다.

우선 검사하고자 하는 광학소자(10)를 본 발명의 스테이지(70) 또는 별도의 클램핑 안치 구조에 안치시킨다.

이렇게 안치된 광학소자(10)의 상부에는 일측으로 발광 구성 요소인 광원(20)과 제1 렌즈(30)가 구비되고, 그와 대응되는 타측에는 수광 구성 요소인 제2 렌즈(40)와 수광소자(50)가 구비되어 있게 된다.

이때 광원(20)은 단일 파장의 광을 사용하는 것이 바람직하며, 이를 위해서 광원(20)으로 LED 또는 램프 등을 사용하는 경우에는 레이저 다이오드와는 달리 광학 필터가 동시에 구비되도록 해야만 한다.

한편 제1 렌즈(30)에 의해서는 광학소자(10)의 회절격자면(11)에서 일정 영역에 광이 입사된다.

제1 렌즈(30)는 광학소자(10)의 종류에 따라 선택된 광원(20)을 평행광 또는 방사광으로서 입사시키기 위한 적절한 렌즈군으로 이루어지도록 한다.

한편 광학소자(10)의 회절격자면(11)은 플랫(flat) 타입인 경우도 있지만 콘케이브(concave) 타입으로 형성되기도 하므로 제1 렌즈(30)는 플랫 타입의 경우에는 평형광을, 그리고 콘케이브 타입의 경우에는 방사형 광을 형성하도록 한다.

이렇게 제1 렌즈(30)를 통해 광학소자(10)의 일정 영역에 입사된 입사광은 회절격자면(11)에 부딪치면서 회절되어 제2 렌즈(40)에 집광된다.

제2 렌즈(40)에 집광되는 회절된 간섭광은 제2 렌즈(40)를 통과하면서 수광소자(50)에서 디텍팅된다.

수광소자(50)에 디텍팅되는 회절된 간섭광은 이를 전기적 신호로 변화시켜 제어부(60)에 전달하게 된다.

이에 제어부(60)에서는 수광소자(50)로부터 입력되는 전기적 신호를 디스플레이되도록 한다.

이렇게 디스플레이되는 출력 신호는 이미 내부에 소프트웨어적으로 입력되어 있는 기준값과의 비교에 의해 불량 여부를 자동으로 판정하도록 한다.

또한 광학소자(10)를 이동시키면서 출력되는 신호의 값이 허용 오차 범위에 있는지를 관찰하여 자동으로 불량 여부를 판독하도록 할 수도 있다.

제어부(60)에서의 불량 여부 판정은 버저 또는 램프 등의 경광수단의 작동에 의해서 엔지니어가 쉽게 인지할 수 있도록 한다.

한편 이와는 달리 제어부(60)에서는 단순히 수광소자(50)로부터 전달되는 전기적 신호를 엔지니어가 가시적으로 확인할 수 있도록 디스플레이되도록만 하고, 이 디스플레이되는 출력 신호를 엔지니어가 주관적으로 판단하여 광학소자(10)의 불량 여부를 판정하게 할 수도 있다.

또한 제어부(60)는 광원(20)으로부터 조사되는 광이 광학소자(10)의 전영역을 스캔할 수 있도록 광학소자(10)를 이동시키는 제어를 하게 된다.

이러한 방식으로 광학소자(10)를 X,Y축 방향으로 슬라이딩 이동시키면서 검사하고자 하는 검사 영역 즉 광학소자(10)의 회절격자면(11)이 이동되게 함으로써 광학소자(10)의 정확한 불량 여부를 확인할 수 있도록 한다.

이와 같이 광학소자(10)의 불량 여부를 사전에 미리 체크하게 되면 광학소자(10)가 적용되는 광학기기에서의 성능 및 품질 저하를 미연에 방지할 수가 있게 된다.

따라서 분광 시스템과 같은 광학기기에서 광학소자(10)로 인한 공정 데이터 오류 등의 공정 불량을 방지하면서 정확하고 안정된 공정 수행을 제공할 수가 있게 된다.

또한 광학기기에는 항상 양품의 광학소자(10)만을 장착시킬 수가 있으므로 보다 기기 가동 효율을 증대시킬 수가 있도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 회절격자면을 갖는 광학소자를 광학기기에 적용하기 전에 미리 회절격자면의 불량 여부를 체크하여 실제 광학기기에는 양품의 광학소자만이 적용될 수 있도록 함으로써 광학기기를 이용한 각종 데이터 검출이 정확하고 안정되게 수행될 수 있도록 하고, 이들 데이터 검출을 위한 공정 수행 효율이 대폭적으로 향상될 수 있도록 하는 이점을 제공한다.

Claims

광학소자(10)에 조사할 빛을 발생시키는 광원(20)과;

상기 광원(20)으로부터의 빛을 집광하여 상기 광학소자(10)의 일정 영역에 입사시키는 제1 렌즈(30)와;

상기 광학소자(10)의 회절격자면(11)으로부터 회절 및 간섭되는 빛을 집광하는 제2 렌즈(40)와;

상기 제2 렌즈(40)를 통해 출력되는 광을 디텍팅하는 수광소자(50)와;

상기 수광소자(50)에 의해 체크되는 광신호에 의해 상기 광학소자(10)의 불량 여부를 체크하는 제어부(60); 및

이동수단에 의해 서로 직교하는 X축과 Y축으로 슬라이드 이동이 가능하도록 하면서 상기 광학소자(10)가 안치되도록 하는 스테이지(70);

로서 구비되는 회절 격자용 광학소자의 검사장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 이동수단은 상기 스테이지(70)를 일방향으로 슬라이드 이동시키는 제1 구동부(81)와 상기 제1 구동부(81)를 지지하는 서포트 플레이트(71)를 그와 직교되는 방향으로 슬라이드 이동시키는 제2 구동부(82)로서 구비하는 회절 격자용 광학소자의 검사장치.
제 1 항에 있어서, 상기 광학소자(10)는 상기 스테이지(70)가 가이드 레일(72)(73)을 따라 서로 직교하는 X축과 Y축 방향으로 슬라이드 이동이 가능하도록 구비하는 회절 격자용 광학소자의 검사장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 렌즈(40)와 상기 수광소자(50)는 상호 일체형으로 구비되면서 분광 회절 각도의 조절이 가능하도록 하는 회절 격자용 광학소자의 검사장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부(60)는 상기 광원(20)으로부터 조사되는 광이 상기 광학소자(10)의 전영역을 스캔할 수 있도록 상기 광학소자(10)를 서로 직교하는 X축과 Y축으로 슬라이드 이동시키도록 하는 제어하는 회절 격자용 광학소자의 검사장치.