KR101192256B1 - Apparatus and method of optical path difference compensation using Fringe locking system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주기적으로 간섭 패턴을 촬상하여 피검 영역의 화상 정보를 수집하는 수광부; 상기 수집된 화상 정보로부터 간섭 패턴의 골 또는 마루 지점의 위치 정보를 추출하고, 상기 위치 정보로부터 간섭 패턴의 변화 여부 및 변화 정도를 측정하고, 보상치를 산출하고, 상기 보상치를 신호로서 제어부로 송출하는 연산부; 및 상기 출력부의 신호에 따라 광 경로를 보상하는 제어부를 포함하여 이루어지는 프린지 록킹 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a light-receiving unit, which periodically photographs an interference pattern to collect image information of a region to be examined; Extracting the position information of the valley or the floor point of the interference pattern from the collected image information, measuring the change and the degree of change of the interference pattern from the position information, calculating the compensation value, and sends the compensation value as a signal to the controller A calculator; And a controller configured to compensate an optical path according to the signal of the output unit.

또한, 본 발명은 수광부에서 피검 영역의 화상 정보를 수집하여 연산부로 송출하는 단계, 상기 송출된 화상 정보로부터 간섭 패턴의 골 또는 마루 지점의 위치 정보를 추출하는 단계, 상기 추출된 정보를 초기 정보와 비교하여 패턴의 변화 여부를 판단하는 단계, 패턴에 변화가 발생하였다고 판단된 경우, 골 또는 마루 지점의 위치 변화량을 측정하는 단계, 상기 위치 변화량으로부터 보상치를 산출하는 단계, 상기 보상치를 신호로서 전송하는 단계; 및 상기 신호에 따라 제어부에서 위상 변화를 발생시키는 단계를 포함하여 이루어지는 위상 보상 방법을 제공한다.In addition, the present invention collects the image information of the inspection area in the light receiving unit and transmits to the operation unit, extracting the position information of the valley or the floor of the interference pattern from the transmitted image information, the extracted information and the initial information Determining whether the pattern is changed by comparison, if it is determined that a change has occurred in the pattern, measuring a position change amount of the valley or floor point, calculating a compensation value from the position change amount, and transmitting the compensation value as a signal step; And generating a phase change in the control unit according to the signal.

프린지 록킹 시스템, 광 경로 보상, 간섭 패턴, 프린지 패턴 Fringe Locking System, Optical Path Compensation, Interference Pattern, Fringe Pattern

Description

프린지 록킹 시스템 및 이를 이용한 광 경로 보상 방법{Apparatus and method of optical path difference compensation using Fringe locking system}Fringe locking system and optical path compensation method using the same {Apparatus and method of optical path difference compensation using Fringe locking system}

본 발명은 프린지 록킹 시스템(fringe locking system) 및 이를 이용한 위상 보상 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 홀로 그래피 또는 간섭 무늬 제조 시에 사용될 수 있는 프린지 록킹 시스템 및 광 경로 보상 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fringe locking system and a phase compensation method using the same. More particularly, the present invention relates to a fringe locking system and an optical path compensation method that can be used in manufacturing holography or interference fringes.

홀로 그래피(holography)란, 빛의 간섭을 이용해 3차원 영상의 정보를 사진필름에 기록하는 기술을 말한다. Holography is a technique of recording information of a three-dimensional image on a photographic film by using interference of light.

통상적인 일반 사진술에서는 영상 정보를 물체(피사체)에서 반사되는 빛의 세기의 변화량으로 기록한다. 즉, 반사광이 적은 부분은 어둡게, 반사광이 많은 부분은 밝게 표시하는 것이다. 따라서 물체의 형상이 2차원적인 음영으로 표현되게 된다. 반면, 홀로그래피 기술은 빛의 세기와 함께 파동으로써 빛이 갖는 위상까지 기록함으로써, 피사체를 3차원 영상으로 재현할 수 있도록 하는 기술이다. 이때 빛의 위상은 물체에서 반사된 빛과 다른 빛이 만나서 만들어낸 간섭 무늬에 의해 표 현될 수 있다. 두 개의 빛이 만나면 물체의 각 부분에서 반사된 물체파의 위상의 차이에 의해 밝고 어두운 수많은 선으로 이루어진 간섭무늬가 생기는데 바로 이 간섭무늬 안에 물체의 진폭과 위상이 함께 기록된다.In normal general photography, image information is recorded as an amount of change in the intensity of light reflected from an object (subject). In other words, the portion having less reflected light is dark and the portion having more reflected light is displayed brightly. Therefore, the shape of the object is represented by two-dimensional shadows. On the other hand, holography technology is a technology that can reproduce the subject as a three-dimensional image by recording the phase of the light by the wave with the intensity of light. At this time, the phase of the light can be represented by the interference fringe generated by the light reflected from the object and other light. When two lights meet, an interference fringe consisting of many bright and dark lines is generated by the difference in the phase of the object wave reflected from each part of the object, and the amplitude and phase of the object are recorded together in this interference fringe.

그런데, 이러한 간섭 무늬 형성시, 외부 환경에 의해 광 경로차에 변화가 생기는 일이 종종 발생한다. 이처럼 광 경로차에 변화가 생기면, 간섭 무늬가 흔들리게 되고, 그 결과 간섭 무늬의 선명도가 떨어지게 된다. 따라서 간섭 무늬의 변화 여부를 주기적으로 모니터링하여, 변화가 발생하였을 때 이를 보상함으로써, 간섭 패턴이 변화되지 않도록 해주는 시스템을 필요로 하게 되는데, 이를 프린지 록킹 시스템(fringe locking system)이라 한다. However, when such interference fringes are formed, a change occurs in the optical path difference due to the external environment. If the optical path difference is changed in this manner, the interference fringe is shaken, and as a result, the sharpness of the interference fringe is reduced. Therefore, by periodically monitoring the change in the interference fringe, and to compensate for the change occurs, there is a need for a system that does not change the interference pattern, called a fringe locking system (fringe locking system).

종래의 프린지 록킹 시스템에서는 고정된 두 지점의 강도(intensity)를 주기적으로 모니터링하고, 두 지점의 강도의 차이를 이용하여 간섭 패턴에 변화가 발생하였는지를 체크한 후, 변화가 발생한 경우 두 지점의 강도 차이를 이전의 데이터와 비교하여 패턴의 이동 정도를 계산하고, 이를 보상하는 방법이 사용되어 왔다.In the conventional fringe locking system, the intensity of two fixed points is periodically monitored, the difference between the two points is checked to see if a change occurs in the interference pattern, and when the change occurs, the difference between the two points is different. Has been used to calculate the degree of movement of the pattern by comparing it with previous data and to compensate for it.

이러한 종래 방법은 패턴이 미세하게 변화된 경우에는 비교적 잘 대응하지만, 강도 차이가 발생하지 않는 반 파장 변화에 대하여는 반응을 하지 않거나, 오류를 발생시키는 경향이 있으며, 주기가 많이 이동하거나 패턴의 강도 분포가 일정하기 않은 경우에는 오류를 발생시킨다는 문제점이 있다.This conventional method responds relatively well when the pattern is minutely changed, but does not respond to errors or generate errors when half-wavelength change does not occur, and the period is shifted a lot or the intensity distribution of the pattern is changed. If it is not constant, an error occurs.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 패턴이 반 파장만큼 변화하거나, 패턴의 강도 분포가 일정하지 않는 경우에도 정확한 보상이 이루어질 수 있도록 하는 프린지 록킹 시스템 및 이를 이용한 광 경로 보상 방법을 제공함으로써, 선명한 간섭 패턴을 안정적으로 제공할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention provides a fringe locking system and an optical path compensation method using the same, so that accurate compensation can be made even when the pattern changes by half wavelength or the intensity distribution of the pattern is not fixed to solve the above problems, It is an object of the present invention to stably provide a clear interference pattern.

이를 위해 본 발명은 주기적으로 간섭 패턴을 촬상하여 피검 영역의 화상 정보를 수집하는 수광부; 상기 수집된 화상 정보로부터 간섭 패턴의 골과 마루 지점의 위치 정보를 추출하고, 상기 위치 정보로부터 간섭 패턴의 변화 여부 및 변화 정도를 측정하고, 보상치를 산출하고, 상기 보상치를 신호로서 제어부로 송출하는 연산부; 및 상기 출력부의 신호에 따라 광 경로를 보상하는 제어부를 포함하여 이루어지는 프린지 록킹 시스템을 제공한다.To this end, the present invention is a light-receiving unit for collecting the image information of the inspection area by periodically imaging the interference pattern; Extracting the location information of the valley and the floor of the interference pattern from the collected image information, measuring whether or not the interference pattern is changed and the degree of change from the position information, calculates a compensation value, and sends the compensation value as a signal to the controller A calculator; And a controller configured to compensate an optical path according to the signal of the output unit.

이때 상기 수광부는 포토다이오드, CCD 카메라 또는 CMOS 촬상 소자로 이루어지는 것이 바람직하다. In this case, the light receiving unit is preferably made of a photodiode, a CCD camera or a CMOS imaging device.

또한, 상기 화상 정보는 위치 정보 및 빛의 세기를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the image information preferably includes location information and light intensity.

또한, 상기 촬상은 피검 영역 전체에 대하여 이루어지는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that the said imaging is performed with respect to the whole test | inspection area | region.

또한, 상기 제어부는 포켈스 셀(Pockel's cell), PZT 압전 소자 또는 온도 컨트롤러로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the control unit preferably comprises a Pockel's cell, a PZT piezoelectric element, or a temperature controller.

또한, 본 발명은 수광부에서 피검 영역의 화상 정보를 수집하여 연산부로 송출하는 단계, 상기 송출된 화상 정보로부터 간섭 패턴의 골과 마루 지점의 위치 정보를 추출하는 단계, 상기 추출된 정보를 초기 정보와 비교하여 패턴의 변화 여부를 판단하는 단계, 패턴에 변화가 발생하였다고 판단된 경우, 골과 마루의 지점의 위치 변화량을 측정하는 단계, 상기 위치 변화량으로부터 보상치를 산출하는 단계, 상기 보상치를 신호로서 전송하는 단계; 및 상기 신호에 따라 제어부에서 위상 변화를 발생시키는 단계를 포함하여 이루어지는 위상 보상 방법을 제공한다.In addition, the present invention collects the image information of the inspection area in the light receiving unit and transmits to the operation unit, extracting the location information of the valleys and the floor of the interference pattern from the transmitted image information, the extracted information and the initial information Determining whether the pattern is changed by comparison, if it is determined that a change has occurred in the pattern, measuring a position change amount of a point of a valley and a floor, calculating a compensation value from the position change amount, and transmitting the compensation value as a signal Making; And generating a phase change in the control unit according to the signal.

이때, 상기 화상 정보의 수집은 피검 영역 전체에 대하여 이루어지는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that the collection of the image information is performed for the entire inspection area.

또한, 상기 화상 정보는 위치 정보 및 빛의 세기를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the image information preferably includes location information and light intensity.

또한, 상기 간섭 패턴의 골과 마루 지점은 빛의 세기 정보를 이용하여 추출하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to extract the valleys and valleys of the interference pattern by using light intensity information.

또한, 상기 위상 변화는 포켈스 셀(Pockel's cell), PZT 압전 소자 또는 온도 컨트롤러를 이용하여 발생시키는 것이 바람직하다.In addition, the phase change is preferably generated using a Pockel's cell, a PZT piezoelectric element, or a temperature controller.

또한, 상기 단계들은 일정한 주기로 반복적으로 실시하는 것이 바람직하다.In addition, the steps are preferably performed repeatedly at regular intervals.

본 발명은 간섭 패턴의 골과 마루의 위치 지점을 파악하고, 그 위치의 변화량으로부터 보상값을 산출함으로써, 갑작스런 반 파장 변화가 발생한 경우나 파장의 강도가 일정하지 않은 경우에도 정확한 보상이 이루어질 수 있도록 하여, 선명한 간섭 패턴을 안정적으로 제공할 수 있도록 하였다. The present invention grasps the location point of the valley and the floor of the interference pattern, and calculates a compensation value from the amount of change in the location, so that accurate compensation can be achieved even when a sudden half wavelength change occurs or the intensity of the wavelength is not constant. Thus, it was possible to stably provide a clear interference pattern.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 프린지 록킹 시스템은 수광부(10), 연산부(20) 및 제어부(30)를 포함하여 이루어지며, 간섭 패턴을 형성하는 패턴 형성기와 연동하여 작동한다.The fringe locking system of the present invention includes a light receiving unit 10, a calculating unit 20, and a control unit 30, and operates in conjunction with a pattern generator for forming an interference pattern.

먼저 간섭 패턴의 형성 과정을 간략하게 설명하기로 한다. 간섭 패턴은 레이저에서 출광된 빔을 빔 스플리터에 의해 두 개의 경로로 나누고, 두 개의 빔이 각기 다른 경로를 거쳐 시료에 도달하도록 함으로써 형성될 수 있다. 도 1에는 간섭 패턴의 형성 과정이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 레이저(40)로부터 빔이 조사되면, 조사된 빔이 빔 스플리터(60)에 의해 두 개로 나뉘게 된다. 이처럼 둘로 나누어진 빔들은 각기 다른 경로로 진행하게 되며, 이때 빔의 진행 경로의 중간에는 장착된 반사 거울(70)을 이용하여 빔의 진행 경로를 조절한다. 상기 빔의 진행 경로에는 빔의 크기를 확대하기 위한 렌즈(80)가 장착되어 있다. 두 개의 빔은 서로 다른 경로를 거쳐 시료(50)에 도달하게 되고, 그 과정에서 발생한 경로 차에 의해 시료 표면에 간섭 패턴이 형성되게 된다. First, the process of forming the interference pattern will be briefly described. The interference pattern can be formed by dividing the beam emitted from the laser into two paths by a beam splitter and allowing the two beams to reach the sample through different paths. 1 illustrates a process of forming an interference pattern. As shown in FIG. 1, when the beam is first irradiated from the laser 40, the irradiated beam is divided into two by the beam splitter 60. The beams divided into two proceed in different paths, and in this case, the paths of the beams are adjusted using the reflection mirror 70 mounted in the middle of the paths of the beams. A lens 80 for enlarging the size of the beam is mounted on the path of the beam. The two beams reach the sample 50 through different paths, and the interference pattern is formed on the surface of the sample by the path difference generated in the process.

상기와 같은 과정을 거쳐 시료(50) 표면에 간섭 패턴이 형성되면, 수광부(10)에서 간섭 패턴을 촬상한다. 상기 수광부(10)는 간섭 패턴의 화상 정보를 수집하기 위한 것으로, 포토다이오드, CCD 카메라, CMOS 이미지 센서 등으로 이루어질 수 있다. When the interference pattern is formed on the surface of the sample 50 through the above process, the light receiving unit 10 captures the interference pattern. The light receiver 10 collects image information of an interference pattern, and may include a photodiode, a CCD camera, a CMOS image sensor, and the like.

한편, 본 발명은 수광부(10)에서 피검사 지역(시료)의 전 좌표 지점에 대한 화상 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는데, 이는 간섭 패턴을 파형의 형태로 인식하기 위한 것이다. 이때 수집되는 화상 정보에는 위치 정보와 함께 빛의 세기 정보가 포함되어 있는 것이 바람직하다. On the other hand, the present invention is characterized in that the light receiving unit 10 collects the image information for all coordinate points of the inspection area (sample), which is to recognize the interference pattern in the form of a waveform. In this case, it is preferable that the collected image information includes light intensity information together with the position information.

상기 촬상은 일정한 주기로 반복 실시되며, 수집된 화상 정보는 연산부(20)로 송출된다.The imaging is repeated at regular intervals, and the collected image information is sent to the calculating unit 20.

한편, 연산부(20)는 간섭 패턴의 변화 유무 판단 및 광 경로 보상치를 계산하기 위한 것으로, 상기 간섭 패턴의 변화 유무 및 광 경로 보상치 계산은 간섭 패턴의 골과 마루 지점의 위치 정보를 바탕으로 이루어진다. On the other hand, the calculation unit 20 is to determine the change of the interference pattern and calculate the optical path compensation value, the change of the interference pattern and the calculation of the optical path compensation value is made based on the location information of the valley and the floor of the interference pattern. .

이하에서 이를 구체적으로 설명하기로 한다. This will be described in detail below.

먼저 수광부(10)로부터 화상 정보가 최초로 송출되면, 연산부(20)에서는 상 기 화상 정보 중에서 빛의 세기가 가장 높은 지점(마루) 및/또는 빛의 세기가 가장 낮은 지점(골)을 추출하여 그 위치 정보들을 인식하여, 초기값으로 저장한다.First, when image information is first transmitted from the light receiving unit 10, the calculation unit 20 extracts a point (floor) with the highest light intensity and / or a point (valley) with the lowest light intensity among the image information. Recognize location information and store as initial value.

일정한 시간이 지나면, 수광부(10)에서 두번째 화상 정보를 수집하고, 이를 연산부(20)로 송출하게 된다. 연산부(20)는 수광부(10)에서 두번째 화상 정보 중에서 다시 골 및/또는 마루 지점들을 추출한 후, 그 위치 정보들을 인식하고, 이를 저장된 초기값과 비교한다. 비교 결과 위치 정보가 초기값과 동일하다면, 이를 저장한다.After a certain time, the second light receiver 10 collects the second image information and transmits the second image information to the calculator 20. The calculator 20 extracts the valley and / or floor points from the second image information in the light receiver 10 again, recognizes the location information, and compares the location information with the stored initial value. If the result of the comparison is the same as the initial value, it is stored.

만일 비교 결과 위치 정보가 초기값과 다르다면, 그 변화 정도를 산출하고, 산출된 변화량을 바탕으로 광 경로 보상치를 계산한다. 이때 상기 광 경로 보상치는 상기 골 및/또는 마루의 위치 변화량을 이용하여 구할 수 있다.If the positional information is different from the initial value as a result of the comparison, the degree of change is calculated, and the optical path compensation value is calculated based on the calculated amount of change. In this case, the optical path compensation value may be obtained by using the position change amount of the valley and / or the floor.

이를 테면, 초기 간섭 패턴에서 골에서 골까지의 거리(즉, 주기 또는 반복 거리)를 L이라 하고, 이 패턴이 ΔL만큼 이동하였다고 가정해 보자. 골에서 골까지의 거리, 즉 주기는 위상으로는 2π에 해당한다. 따라서, 패턴의 이동거리인 ΔL 을 위상으로 나타내보면, 위상 변화량 x = 2π ΔL/L 가 된다. 이때 L과 ΔL은 측정오차를 감안하여 각 패턴 주기별 평균값을 사용하는 것이 바람직하다. For example, assume that the distance from the goal to the goal (ie, the period or repetition distance) in the initial interference pattern is L, and that the pattern has moved by ΔL. The distance from the goal to the goal, or period, corresponds to 2π in phase. Therefore, when ΔL, which is the moving distance of the pattern, is represented in phase, the amount of phase change x = 2π ΔL / L is obtained. In this case, L and ΔL are preferably used as the average value for each pattern period in consideration of the measurement error.

상기와 같이 위상 변화량을 구한 다음, 이를 제어부의 환산식 또는 환산식에 대입하여 광 경로 보상값을 계산한다. 예를 들면, 간섭 패턴의 위상 변화량이 π/10라고 가정하고, 제어부의 Pockel's cell이 구동 전압당 위상 변위 환산식이 π radian/5V라고 가정하면, 광 경로 보상값은 0.5V가 되는 것이다. After calculating the amount of phase change as described above, it is substituted into the conversion equation or conversion equation of the controller to calculate the optical path compensation value. For example, assuming that the phase change amount of the interference pattern is π / 10, and the Pockel's cell of the controller assumes that the phase shift conversion formula per driving voltage is π radian / 5V, the optical path compensation value is 0.5V.

이와 같이 간섭 패턴의 골과 마루의 위치의 변화량을 가지고, 광 경로 보상치를 계산할 경우, 종래와 다르게 반 파장 변화가 있을 경우에도, 그 변화가 분명하게 인식된다. 또한, 종래의 방법에서는 두 지점의 강도 차이를 가지고 광 경로 보상치를 계산하였기 때문에, 패턴의 주기가 일정하지 않은 경우나, 강도에 변화가 있을 경우에는 오차가 커진다는 문제점이 있었으나, 본 발명에서는 골과 마루의 위치 변화량을 가지고, 보상치를 계산하기 때문에 오차가 훨씬 작아지게 된다. In this way, when the optical path compensation value is calculated with the amount of change in the valley and the floor of the interference pattern, even if there is a half-wavelength change unlike in the prior art, the change is clearly recognized. In addition, in the conventional method, since the optical path compensation value is calculated with the difference in intensity between two points, there is a problem that the error becomes large when the period of the pattern is not constant or when there is a change in intensity. With the variation of the position of the floor and the floor, the error is much smaller because the compensation is calculated.

다음으로, 계산된 광 경로 보상치를 신호로서 제어부(30)에 송출한다. 상기 제어부(30)는 빔 스플리터에서 분리된 두 개의 빔 중 하나의 경로 상에 위치하는 것이 바람직하며, 연산부(20)에서 송출된 신호에 따라 위상 변화를 발생시켜 광 경로를 보상함으로써, 간섭 패턴이 동일하게 유지될 수 있도록 한다. Next, the calculated optical path compensation value is sent to the control unit 30 as a signal. The controller 30 is preferably located on one path of two beams separated from the beam splitter. The controller 30 compensates the optical path by generating a phase change according to the signal transmitted from the calculation unit 20, thereby reducing the interference pattern. To remain the same.

이러한 제어부(30)는 포켈스 셀(Pockel's cell), PZT 압전 소자 또는 온도 컨트롤러 등으로 이루어질 수 있다. The controller 30 may include a Pockel's cell, a PZT piezoelectric element, a temperature controller, or the like.

다음으로, 상기와 같이 이루어진 프린지 록킹 시스템을 이용한 광 경로 보상 방법에 대해 설명하기로 한다. Next, the optical path compensation method using the fringe locking system made as described above will be described.

본 발명의 광 경로 보상 방법은 수광부에서 피검 영역에 대한 화상 정보를 수집하여 연산부로 송출하는 단계, 상기 송출된 화상 정보로부터 간섭 패턴의 골 또는 마루 지점의 위치 정보를 추출하는 단계, 상기 추출된 정보를 기저장된 초기값과 비교하여 패턴의 변화 여부를 판단하는 단계, 패턴에 변화가 발생하였다고 판 단된 경우, 골 또는 마루의 지점의 위치 변화량을 측정하는 단계, 상기 위치 변화량으로부터 보상치를 산출하는 단계, 상기 보상치를 신호로서 전송하는 단계; 및 상기 신호에 따라 제어부에서 위상 변화를 발생시키는 단계를 포함하여 이루어진다.The optical path compensation method of the present invention comprises the steps of collecting the image information for the inspection area in the light receiving unit and sending it to the operation unit, extracting the position information of the valley or the floor of the interference pattern from the transmitted image information, the extracted information Determining the change of the pattern by comparing with the previously stored initial value, if it is determined that a change has occurred in the pattern, measuring a change in the position of the point of the valley or the floor, calculating a compensation value from the change in the position, Transmitting the compensation value as a signal; And generating a phase change in the control unit according to the signal.

즉, 수광부에서 피검 영역의 간섭 패턴을 포토다이오드, CCD 카메라 또는 CMOS로 촬상하여 화상 정보를 얻는다. 이 화상 정보에는 상기 간섭 패턴의 위치 정보 및 빛의 세기 정도 등이 포함되어 있으며, 얻어진 화상 정보는 연산부로 송출된다. That is, the light receiving portion picks up the interference pattern of the inspection region with a photodiode, a CCD camera, or a CMOS to obtain image information. This image information includes the positional information of the interference pattern, the degree of light intensity, and the like, and the obtained image information is sent to the calculation unit.

화상 정보가 연산부로 송출되면, 연산부는 상기 송출된 화상 정보로부터 간섭 패턴의 골 및/또는 마루 지점의 위치 정보를 추출한다. 이때 상기 골 및/또는 마루 지점은 빛의 세기 정보 등을 이용해 추출할 수 있다. When the image information is sent to the calculating unit, the calculating unit extracts the position information of the valley and / or the floor point of the interference pattern from the transmitted image information. In this case, the valley and / or the floor point may be extracted using light intensity information.

다음으로, 추출된 골 및/또는 마루 지점의 위치 정보를 기저장된 초기값과 비교한다. 비교 결과 변화가 없다고 판단되면 그 값을 저장한 후, 수광부에서 새로운 정보가 송출되면 상기 과정을 반복한다.Next, the location information of the extracted bone and / or floor points is compared with the previously stored initial values. If it is determined that there is no change as a result of the comparison, the value is stored, and when the new information is sent from the light receiving unit, the process is repeated.

그러나, 비교 결과 위치 정보 값이 기저장된 초기 값과 다른 경우에는 간섭 패턴에 변화가 발생한 것으로 판단되며, 이 경우, 초기값을 기준으로 골 및/또는 마루의 지점의 위치 변화량을 측정한다. 위치 변화량이 측정되면, 그 값을 환산식 또는 환산표에 대입하여 필요한 보상치를 계산하고, 계산된 보상치를 신호로서 제어부로 전송한다. However, as a result of the comparison, when the location information value is different from the previously stored initial value, it is determined that a change has occurred in the interference pattern. In this case, the position change amount of the point of the valley and / or the floor is measured based on the initial value. When the position change amount is measured, the value is substituted into a conversion equation or conversion table to calculate a necessary compensation value, and the calculated compensation value is transmitted as a signal to the controller.

제어부는 전송된 신호에 따라 포켈스 셀(Pockel's cell), PZT 압전 소자 또 는 온도 컨트롤러 등을 조작하여 위상 변화를 발생시킨다. The controller generates a phase change by manipulating a Pockel's cell, a PZT piezoelectric element, or a temperature controller according to the transmitted signal.

상기와 같은 전 단계를 일정한 주기로 반복적으로 실시함으로써, 간섭 패턴의 변동 여부를 모니터하고, 변동이 발생하였을 때, 이를 적절히 보상함으로써, 간섭 패턴을 동일하게 유지시킬 수 있다. By repeatedly performing all the above steps at regular intervals, it is possible to keep the interference pattern the same by monitoring whether the interference pattern fluctuates and properly compensating for the variation when it occurs.

이하, 구체적인 예를 통해 상기 광 경로 보상 방법을 보다 자세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the optical path compensation method will be described in more detail with reference to specific examples.

실시예Example

수광부에서 수집된 화상 정보에 의한 초기 간섭 무늬 패턴이 도 3의 빨간색 선과 같다고 하자. 이때 빛의 세기는 다음과 같은 수학식으로 표시된다.Assume that the initial interference fringe pattern by the image information collected by the light receiving unit is the same as the red line in FIG. 3. At this time, the light intensity is represented by the following equation.

Figure 112008003855676-pat00001
Figure 112008003855676-pat00001

상기 식에서, A(x)는 파의 크기를 나타내며, Λ는 간섭무늬의 주기, x는 축 방향의 변위, φ는 외부에서 주어진 위상변위를 나타낸다.Where A (x) represents the magnitude of the wave, Λ represents the period of the interference fringe, x is the displacement in the axial direction, and φ represents the externally given phase displacement.

수광부에서 상기와 같이 나타나는 화상 정보가 연산부로 전송되면, 연산부에서는 그 데이터의 크기를 Normalize를 통해 A(x)=1인 그래프로 변환한다. 도 4의 그래프는 도 3의 화상 정보를 A(x)=1인 그래프로 변환시킨 것이다. 그런 다음 상기 변환된 그래프에서 최저점(골) 또는 최고점(마루)을 추출하여, 최고점 또는 최저점이 반복되는 평균구간 길이를 구하여 간섭 무늬의 주기 Λ을 구한다. 그런 다음, 상기 수학식에 주기 Λ 대입하고, 최소점 혹은 최대점의 x 위치로부터 φ1 값을 구한 후, 이를 저장한다. When the image information appearing as described above in the light receiving unit is transmitted to the calculating unit, the calculating unit converts the size of the data into a graph with A (x) = 1 through Normalize. The graph of FIG. 4 converts the image information of FIG. 3 into the graph whose A (x) = 1. Then, the lowest point (a valley) or the highest point (floor) is extracted from the converted graph, and the average interval length of the highest point or the lowest point is obtained to obtain a period Λ of the interference fringe. Then, the period Λ is substituted into the above equation, φ 1 is obtained from the x position of the minimum or maximum point, and then stored.

그런 다음 간섭 무늬 패턴이 도 3의 주황색 선처럼 이동했다고 가정한다. 일정한 시간이 지나면 수광부에서 다시 간섭 패턴을 촬상하여 화상 정보를 수집하고, 수집된 화상 정보는 연산부로 전송된다. 그러면 연산부는 상기에 설명한 것과 동일한 과정을 거쳐 최고점과 최저점의 x축 값을 추출하여 φ2 값을 구한다. It is then assumed that the interference fringe pattern has moved like the orange line in FIG. 3. After a certain period of time, the light receiving unit picks up the interference pattern again to collect image information, and the collected image information is transmitted to the calculating unit. Then, the calculating unit extracts the x-axis values of the highest point and the lowest point through the same process as described above to obtain a value of φ 2 .

그런 다음, φ1 값과 φ2 값을 비교하여 상기 두 값이 동일한지 판단한다. 만일 두 값이 동일하다면, φ2 값을 저장한다. 그러나 두 값이 동일하지 않다면, 그 변화량을 추출한 후, 그 변화량을 환산식 또는 환산표에 대입하여 위상 보상값을 계산한다. Then, the value of φ 1 and the value of φ 2 are compared to determine whether the two values are the same. If the two values are equal, store the φ 2 value. However, if the two values are not the same, the amount of change is extracted, and then the phase compensation value is calculated by substituting the amount of change into a conversion equation or a conversion table.

그런 다음 상기 위상 보상값을 바탕으로 제어부에 적정한 input을 인가한다. 예를 들어 Pockel's cell의 구동 전압당 위상 변위 환산식이 π radian/5V이고, Δφ가 π/10로 측정되었다면, 포켈스 셀에 0.5V를 인가함으로써 위상 보상을 실시할 수 있다. Then, an appropriate input is applied to the controller based on the phase compensation value. For example, if the phase displacement conversion equation per driving voltage of Pockel's cell is π radian / 5V and Δφ is measured as π / 10, phase compensation can be performed by applying 0.5V to the Pockels cell.

도 1은 본 발명의 프린지 록킹 시스템을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a fringe locking system of the present invention.

도 2는 본 발명의 광 경로 보상 방법을 보여주는 흐름도이다.2 is a flowchart showing an optical path compensation method of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예의 간섭 무늬 패턴을 보여주는 도면이다.3 is a view showing an interference fringe pattern of an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 간섭 무늬 패턴을 A(x)= 1로 Nomalize한 그래프이다.FIG. 4 is a graph obtained by normalizing the interference fringe pattern of FIG. 3 to A (x) = 1.

* 도면 부호** Symbol *

10 : 수광부 20 : 연산부10: light receiver 20: calculator

30 : 제어부 40 : 레이저 빔30 control unit 40 laser beam

50 : 시료 60 : 빔 스플리터50: sample 60: beam splitter

70 : 반사 거울 80 : 렌즈70: reflection mirror 80: lens

Claims (11)

주기적으로 간섭 패턴을 촬상하여 피검 영역의 화상 정보를 수집하는 수광부; A light receiving unit which periodically picks up an interference pattern and collects image information of a test region; 상기 수집된 화상 정보로부터 간섭 패턴의 골 또는 마루 지점의 위치 정보를 추출하고, 상기 위치 정보로부터 간섭 패턴의 변화 여부 및 변화 정도를 측정하고, 보상치를 산출하고, 그 값을 신호로서 제어부로 송출하는 연산부; 및 Extracting the position information of the valley or the floor point of the interference pattern from the collected image information, measuring the change and the degree of change of the interference pattern from the position information, calculating the compensation value, and sending the value to the controller as a signal A calculator; And 상기 연산부로부터 송출되는 보상치 신호에 따라 광 경로를 보상하는 제어부를 포함하여 이루어지는 프린지 록킹 시스템.And a controller configured to compensate the optical path according to the compensation value signal transmitted from the calculator. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수광부는 포토다이오드, CCD 카메라 또는 CMOS로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프린지 록킹 시스템.The light receiving unit is a fringe locking system, characterized in that consisting of a photodiode, CCD camera or CMOS. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 촬상은 피검 영역 전체에 대하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프린지 록킹 시스템.The image capturing is performed on the entire inspection region. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 화상 정보는 위치 정보 및 빛의 세기를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린지 록킹 시스템. The image information includes position information and light intensity. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어부는 포켈스 셀(Pockel's cell), PZT 압전 소자 또는 온도 컨트롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프린지 록킹 시스템.The control unit is a fringe locking system, characterized in that consisting of a Pockel's cell (Pockel's cell), a PZT piezoelectric element or a temperature controller. 수광부에서 피검 영역의 화상 정보를 수집하여 연산부로 송출하는 단계; Collecting, by the light receiving unit, image information of the inspection region and sending the image information to the operation unit; 상기 송출된 화상 정보로부터 간섭 패턴의 골 또는 마루 지점의 위치 정보를 추출하는 단계; Extracting location information of a valley or a floor of an interference pattern from the transmitted image information; 상기 추출된 정보를 기저장된 초기값과 비교하여 패턴의 변화 여부를 판단하는 단계; Determining whether a pattern is changed by comparing the extracted information with a previously stored initial value; 패턴에 변화가 발생하였다고 판단된 경우, 골 또는 마루의 지점의 위치 변화량을 측정하는 단계; If it is determined that a change has occurred in the pattern, measuring a change in the position of the point of the valley or the floor; 상기 위치 변화량으로부터 보상치를 산출하는 단계; Calculating a compensation value from the position change amount; 상기 보상치를 신호로서 제어부로 전송하는 단계; 및 Transmitting the compensation value as a signal to a controller; And 상기 신호에 따라 제어부에서 위상 변화를 발생시키는 단계를 포함하여 이루어지는 광 경로 보상 방법.And generating a phase change in the control unit according to the signal. 제 6항에 있어서, The method according to claim 6, 상기 화상 정보의 수집은 피검 영역 전체에 대하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 경로 보상 방법.And the collection of the image information is performed for the entire inspected area. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 화상 정보는 위치 정보 및 빛의 세기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 경로 보상 방법.And the image information includes location information and light intensity. 제 6항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 간섭 패턴의 골 또는 마루 지점은 빛의 세기 정보를 이용하여 추출하는 것을 특징으로 하는 광 경로 보상 방법.The valley or the floor of the interference pattern is extracted using the light intensity information. 제 6항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 위상 변화는 포켈스 셀(Pockel's cell), PZT 압전 소자 또는 온도 컨트롤러를 이용하여 발생시키는 것을 특징으로 하는 광 경로 보상 방법. The phase shift is generated using a Pockel's cell, a PZT piezoelectric element or a temperature controller. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 단계들을 일정한 주기로 반복적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 광 경로 보상 방법.And repeating the steps at regular intervals.
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