KR101249126B1

KR101249126B1 - Displacements measuring apparatus

Info

Publication number: KR101249126B1
Application number: KR1020110145381A
Authority: KR
Inventors: 박성준; 정광석
Original assignee: 한국교통대학교산학협력단
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2013-04-02

Abstract

PURPOSE: A displacement measuring device is provided to utilize a single laser unit and to apply a simple method using a reflection position and a difference of a refractive index, thereby remarkably reducing costs for constituting a system. CONSTITUTION: A displacement measuring device comprises a reference coordinate panel(1100) and a first measuring unit(1200). The reference coordinate panel includes a lower plate(1110) and an upper plate(1130). First reflecting surfaces and second reflecting surfaces which are positioned at different height are alternatively arranged on the top surface of the lower plate. The first reflecting surfaces are positioned at a spot of first height and extended in a first direction. The second reflecting surfaces are positioned at second height and extended in a first direction. The upper plate a plurality of openings spaced from each other and extended in a second direction, composed of light transmitting substances having different refractive index from that of air, and arranged on the top surface of the lower plate. The first measuring unit includes a first laser unit and a first light receiving unit.

Description

Displacement Measuring Device {DISPLACEMENTS MEASURING APPARATUS}

본 발명은 변위 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다축 혹은 다자유도 운동 시스템에 대한 변위 측정 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a displacement measuring device, and more particularly to a displacement measuring device for a multi-axis or multi-freedom movement system.

종래 회전 모터 또는 선형 모터의 가동부 이동량을 계측하는 인코딩 방법으로는 규칙화된 패턴에 조사되는 레이저 빔의 반사 유무를 측정하는 방법, 패턴 좌우에서 빔의 투과 여부를 측정하는 방법, 패턴에 반사된 레이저 빔의 회절 또는 간섭 등을 이용하는 방법 등이 적용되어 왔다. Conventional encoding methods for measuring the amount of movement of a moving part of a rotary motor or a linear motor include a method of measuring whether a laser beam is reflected on a regular pattern, a method of measuring whether a beam is transmitted from left and right of the pattern, and a laser reflected on the pattern The method using the diffraction or interference of a beam, etc. has been applied.

이러한 인코딩 방법은 회전 시스템의 경우에는 원주 방향으로 그리고 선형 시스템의 경우에는 가동부의 진행 방향으로 정렬된 패턴을 이용하는 등의 1자유도 계측 시스템이므로 평면 스테이지 등과 같이 X-축 및 Y-축으로 이축 운동을 하는 시스템의 경우 각 축마다 이러한 인코딩 방법을 별도로 적용하여 개별 축 변위 정보를 조합하여 다축 변위 정보로 활용하고 있다. This encoding method is a one-degrees-of-freedom measurement system, such as using a pattern aligned in the circumferential direction in the case of a rotary system and in the direction of motion of the moving part in the case of a linear system, and thus biaxial movement in the X- and Y-axis, such as a planar stage. In the case of the system, the encoding method is applied to each axis, and the individual axis displacement information is combined and used as the multi-axis displacement information.

다축 혹은 다자유도 운동 시스템의 경우 전술한 인코딩 방법을 이용하여 변위 측정을 행함에 있어서, 각 축의 변위 정보를 종합하여 관심 영역 안에 있는 특정 점의 변위를 계산하므로 각 축 인코딩 시스템의 오차가 누적되어 최종 변위에 반영된다. 예로, X-축 이동 시스템에 수직으로 Y-축 이동 시스템이 적층되어있을 때 Y-축 시스템 상부에 장착된 특정 위치의 변위는 X-축 변위와 Y-축 변위가 조합되어 표현되는데 이 때 X-축 이동 시스템과 Y-축 이동 시스템의 초기 조립 시 수직 오차가 미소하게나마 내재되어 있는 경우 또는 각 축 방향 구동시 진직도 오차가 존재하는 경우 실제 특정 위치의 변위는 이러한 오차가 수반되어 나타나므로 고정 프레임 좌표계를 기준으로 특정 점의 위치를 별도로 계측하여 정밀도를 보상하는 방법을 채용하고 있다. 이러한 보상 방법은 다자유도 로봇 시스템에서 흔하게 볼 수 있는데 각 축의 위치 오차가 중첩되어 로봇 첨단(end-effector) 혹은 끝단에 나타나므로 베이스 프레임을 기준으로 실제 작업이 수행되는 로봇 첨단의 위치를 측정해보면 상기 누적 오차 때문에 각 축의 위치 정보를 조합하여 계산된 변위 정보와는 상당히 다른 결과를 낳는다.In the case of a multi-axis or multi-degree of freedom motion system, in the displacement measurement using the above-described encoding method, the error of each axis encoding system is accumulated because the displacement information of each axis is calculated by combining the displacement information of each axis. Is reflected in the final displacement. For example, when the Y-axis movement system is stacked perpendicular to the X-axis movement system, the displacement of a specific position mounted on the top of the Y-axis system is expressed by the combination of the X-axis displacement and the Y-axis displacement. If the vertical error is slightly inherent in the initial assembly of the -axis movement system and the Y-axis movement system, or if there is a straightness error in the driving of each axis, the displacement of the specific position is accompanied by this error. A method of compensating accuracy by separately measuring the position of a specific point based on the frame coordinate system is adopted. This compensation method is common in multi-degree-of-freedom robotic systems. Since the position error of each axis overlaps and appears at the end-effector or end of the robot, measuring the position of the robot tip where the actual work is performed based on the base frame The cumulative error results in a significantly different result from the displacement information calculated by combining the position information of each axis.

본 발명의 목적은 X-축 및 Y-축 변위를 동시에 직접 측정할 수 있는 변위 측정 장치를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a displacement measuring device capable of directly and directly measuring X-axis and Y-axis displacements.

본 발명의 실시예에 따른 변위 측정 장치는 기준 좌표 패널 및 제1 측정 유닛을 포함할 수 있다. 상기 기준 좌표 패널은 하부 기판 및 상부 기판을 구비할 수 있다. 상기 하부 기판은 제1 높이에 위치하고 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 반사면들 및 상기 제1 높이와 다른 제2 높이에 위치하고 상기 제1 방향으로 연장된 복수의 제2 반사면들이 교호적으로 배치된 상부면을 구비할 수 있다. 상기 상부 기판은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되고 서로 이격된 복수의 개구부를 구비하고 공기와 굴절률이 다른 광투과 물질로 이루어지며 상기 상부면 위에 배치될 수 있다. 상기 제1 측정 유닛은 제1 레이저 유닛 및 제1 수광 유닛을 구비할 수 있다. 상기 제1 레이저 유닛은 상기 기준 좌표 패널로 제1 레이저광을 조사할 수 있다. 상기 제1 수광 유닛은 상기 기준 좌표 패널로부터 반사된 상기 제1 레이저광을 수광하고 상기 수광된 제1 레이저광의 수광 위치를 판별할 수 있다. 본 발명에 따른 벼위 측정 장치는 상기 측정 유닛에 대한 상기 기준 좌표 패널의 상기 제1 및 제2 방향으로의 상대적인 변위 정보를 측정할 수 있다. The displacement measuring apparatus according to the embodiment of the present invention may include a reference coordinate panel and a first measuring unit. The reference coordinate panel may include a lower substrate and an upper substrate. The lower substrate may include a plurality of first reflective surfaces positioned at a first height and extending in a first direction, and a plurality of second reflective surfaces positioned at a second height different from the first height and extending in the first direction. It may have an upper surface disposed as. The upper substrate may include a plurality of openings extending in a second direction crossing the first direction and spaced apart from each other, and formed of a light transmitting material having a different refractive index from air, and may be disposed on the upper surface. The first measuring unit may include a first laser unit and a first light receiving unit. The first laser unit may irradiate a first laser light to the reference coordinate panel. The first light receiving unit may receive the first laser light reflected from the reference coordinate panel and determine a light receiving position of the received first laser light. The rice measuring apparatus according to the present invention may measure relative displacement information of the reference coordinate panel with respect to the measuring unit in the first and second directions.

상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직하고, 상기 제1 반사면 및 상기 제2 반사면의 상기 제2 방향으로의 폭은 서로 동일하며, 상기 개구부의 상기 제1 방향으로의 폭은 상기 개구부들 중 인접한 개구부들 사이의 이격 거리와 동일할 수 있다. 상기 제1 반사면들은 상기 제2 반사면들보다 높은 위치에 배치되고, 상기 제1 반사면들의 일부 영역은 상기 상부 기판과 접촉할 수 있다. 상기 수광 유닛은 상기 레이저광의 수광 위치를 판별할 수 있는 선형 다이오드를 구비할 수 있다. The first direction and the second direction are perpendicular to each other, widths of the first reflection surface and the second reflection surface in the second direction are the same, and widths of the openings in the first direction are equal to each other. It may be equal to the separation distance between adjacent ones of the openings. The first reflecting surfaces may be disposed at a position higher than the second reflecting surfaces, and a portion of the first reflecting surfaces may contact the upper substrate. The light receiving unit may include a linear diode capable of determining a light receiving position of the laser light.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 변위 측정 장치는 상기 기준 좌표 패널 중 상기 제1 레이저 유닛과 다른 위치에 제2 레이저광을 조사하는 제2 레이저 유닛 및 상기 기준 좌표 패널로부터 반사된 상기 제2 레이저광을 수광하고 상기 수광된 제2 레이저광의 수광 위치를 판별할 수 있는 제2 수광 유닛을 구비하는 제2 측정 유닛을 더 구비할 수 있다. 이러한 변위 측정 장치는 상기 제1 및 제2 측정 유닛에 의해 측정된 상기 기준 좌표 패널의 상기 제1 및 제2 방향으로의 변위 정보를 기초로 상기 기준 좌표 패널의 회전 변위 정보를 측정할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the displacement measuring device is a second laser unit for irradiating a second laser light to a position different from the first laser unit of the reference coordinate panel and the second reflected from the reference coordinate panel The apparatus may further include a second measuring unit including a second light receiving unit capable of receiving a laser light and determining a light receiving position of the received second laser light. The displacement measuring apparatus may measure rotational displacement information of the reference coordinate panel based on the displacement information of the reference coordinate panel measured by the first and second measurement units in the first and second directions.

본 발명의 실시예에 따른 변위 측정 장치는 하부 기판, 상부 기판, 레이저 유닛, 레이저광 분할기 및 수광 유닛을 포함할 수 있다. 상기 하부 기판은 제1 방향으로의 제1 길이 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 제1 폭을 갖고 제1 높이에 위치하는 복수의 제1 반사면들, 상기 제1 반사면들과 동일한 길이와 폭을 갖고 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이에 위치하며 상기 제1 반사면들과 교호적으로 배치된 복수의 제2 반사면들 및 상기 제1 및 제2 반사면들을 각각 연결하는 복수의 연결면들을 구비하는 상부면을 가질 수 있다. 상기 상부 기판은 상기 제2 방향으로의 제2 길이와 상기 제1 방향으로의 제2 폭을 갖고 상기 제2 폭만큼 상기 제1 방향으로 이격된 복수의 개구부를 구비하고 공기와 굴절률이 다른 광투과 물질로 이루어지며 상기 하부 기판 상부에 배치되어 상기 하부 기판과 결합될 수 있다. 상기 레이저 유닛은 상기 상부 기판 상부에 배치되고 상기 하부 기판 및 상기 상부 기판으로 레이저광을 조사할 수 있다. 상기 레이저광 분할기는 상기 레이저 유닛과 상기 상부 기판 사이에 배치되어 상기 레이저 유닛으로부터 조사된 레이저광을 제1 레이저광, 상기 제1 레이저광이 조사되는 위치보다 제2 방향으로 상기 제1 폭보다 작은 거리만큼 쉬프트된 위치에 조사되는 제2 레이저광 및 상기 제1 레이저광이 조사되는 위치보다 제1 방향으로 상기 제2 폭보다 작은 거리만큼 쉬프트된 위치에 조사되는 제3 레이저광으로 분할할 수 있다. 상기 수광 유닛은 상기 하부 기판으로부터 반사된 상기 제1, 제2 및 제3 레이저광들을 수광하고 상기 수광된 제1, 제2 및 제3 레이저광들의 수광 위치를 판별할 수 있다. 이러한 변위 측정 장치는 상기 레이저 유닛 및 상기 수광 유닛에 대한 결합된 상기 하부 기판과 상기 상부 기판의 상기 제1 및 제2 방향으로의 상대적인 변위 정보를 측정할 수 있다. The displacement measuring apparatus according to the embodiment of the present invention may include a lower substrate, an upper substrate, a laser unit, a laser beam splitter, and a light receiving unit. The lower substrate may include a plurality of first reflective surfaces positioned at a first height and having a first width in a first length and a second width perpendicular to the first direction, and the first reflective surfaces. A plurality of second reflecting surfaces having the same length and width and located at a second height lower than the first height and alternately disposed with the first reflecting surfaces and connecting the first and second reflecting surfaces, respectively It may have an upper surface having a plurality of connecting surfaces. The upper substrate includes a plurality of openings having a second length in the second direction and a second width in the first direction and spaced apart in the first direction by the second width, and having a different refractive index from air. It is made of a material and may be disposed on the lower substrate and combined with the lower substrate. The laser unit may be disposed above the upper substrate and irradiate laser light to the lower substrate and the upper substrate. The laser beam splitter is disposed between the laser unit and the upper substrate so that the laser light irradiated from the laser unit is smaller than the first width in a second direction than a position where the first laser light and the first laser light are irradiated. The second laser light is irradiated to the position shifted by the distance and the third laser light is irradiated at the position shifted by the distance smaller than the second width in the first direction than the position irradiated with the first laser light. . The light receiving unit may receive the first, second and third laser beams reflected from the lower substrate and determine a light receiving position of the received first, second and third laser beams. The displacement measuring apparatus may measure relative displacement information of the lower substrate and the upper substrate coupled to the laser unit and the light receiving unit in the first and second directions.

일례로, 상기 제2 레이저광은 상기 제1 레이저광이 조사되는 위치보다 제2 방향으로 상기 제1 폭의 절반에 해당하는 거리만큼 쉬프트된 위치에 조사될 수 있고, 상기 제3 레이저광은 상기 제1 레이저광이 조사되는 위치보다 제1 방향으로 상기 제2 폭의 절반에 해당하는 거리만큼 쉬프트된 위치에 조사될 수 있다. For example, the second laser light may be irradiated to a position shifted by a distance corresponding to half of the first width in a second direction than the position where the first laser light is irradiated, and the third laser light may be The laser beam may be irradiated to a position shifted by a distance corresponding to half of the second width in a first direction than a position where the first laser light is irradiated.

본 발명의 실시예에 따른 변위 측정 장치는 기준 좌표 패널 및 측정 유닛을 포함할 수 있다. 상기 기준 좌표 패널은 하부 기판 및 상부 기판을 포함할 수 있다. 상기 하부 기판은 제1 방향으로 연장되고 서로 다른 굴절률을 가지며 서로 교호적으로 배치된 복수의 제1 반사면들 및 제2 반사면들로 이루어진 상부면을 구비할 수 있다. 상기 상부 기판은 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되고 서로 이격된 복수의 개구부를 구비하고 공기와 굴절률이 다른 광투과 물질로 이루어지며 상기 상부면 위에 배치될 수 있다. 상기 측정 유닛은 레이저 유닛, 반사경, 레이저광 분할기, 광 검출기 및 수광 유닛을 포함할 수 있다. 상기 레이저 유닛은 상기 기준 좌표 패널로 제1 레이저광을 조사할 수 있다. 상기 반사경은 상기 기준 좌표 패널로부터 반사된 상기 레이저광을 반사할 수 있다. 상기 레이저광 분할기는 상기 반사경에 의해 반사된 레이저광을 제1 및 제2 레이저광으로 분할할 수 있다. 상기 광 검출기는 상기 제1 레이저광을 수광하여 상기 제1 레이저광의 광량을 측정할 수 있다. 상기 수광 유닛은 상기 제2 레이저광을 수광하고 상기 수광된 제2 레이저광의 수광 위치를 판별할 수 있다. 이러한 변위 측정 장치는 상기 측정 유닛에 대한 상기 기준 좌표 패널의 상기 제1 및 제2 방향으로의 상대적인 변위 정보를 측정할 수 있다. The displacement measuring apparatus according to the embodiment of the present invention may include a reference coordinate panel and a measuring unit. The reference coordinate panel may include a lower substrate and an upper substrate. The lower substrate may include an upper surface formed of a plurality of first reflective surfaces and second reflective surfaces that extend in a first direction and have different refractive indices and are alternately disposed. The upper substrate may include a plurality of openings extending in a second direction perpendicular to the first direction and spaced apart from each other, and formed of a light transmitting material having a different refractive index from air, and may be disposed on the upper surface. The measuring unit may comprise a laser unit, a reflector, a laser beam splitter, a light detector and a light receiving unit. The laser unit may irradiate a first laser light to the reference coordinate panel. The reflector may reflect the laser light reflected from the reference coordinate panel. The laser beam splitter may split the laser beam reflected by the reflector into first and second laser beams. The photo detector may receive the first laser light and measure an amount of light of the first laser light. The light receiving unit may receive the second laser light and determine a light receiving position of the received second laser light. Such a displacement measuring device may measure relative displacement information of the reference coordinate panel with respect to the measuring unit in the first and second directions.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 반사면들과 상기 제2 반사면들은 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 상기 제1 반사면 및 상기 제2 반사면의 상기 제2 방향으로의 폭은 서로 동일할 수 있고, 상기 개구부의 상기 제1 방향으로의 폭은 상기 개구부들 중 인접한 개구부들 사이의 이격 거리와 동일할 수 있다. 나아가, 상기 제1 반사면의 폭과 상기 개구부의 폭은 서로 동일할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first reflective surfaces and the second reflective surfaces may be located on the same plane. Widths of the first reflecting surface and the second reflecting surface in the second direction may be equal to each other, and a width of the opening in the first direction is equal to a separation distance between adjacent openings among the openings. can do. Further, the width of the first reflective surface and the width of the opening may be the same.

본 발명의 실시예에 따른 변위 측정 장치는 기준 좌표 패널에 조사되는 단일 레이저 빔으로 X-축 및 Y-축 변위 정보를 직접 측정할 수 있고, 그 결과 복수개의 개별적인 인코딩 방법을 조합하여 최종 특정 점의 위치를 얻는 방법이 갖는 다양한 문제점 즉, 개별적인 측정 시스템의 배치, 구동 오차가 최종 특정점 위치에 누적되어 반영되는 문제점을 해결할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 변위 측정 장치는 단일 레이저 유닛을 채택하고, 반사 위치 및 굴절률 차이라는 간이한 방법을 적용함으로써 시스템 구성 비용을 대폭 절감시킬 수 있다.The displacement measuring apparatus according to the embodiment of the present invention can directly measure the X-axis and Y-axis displacement information with a single laser beam irradiated to the reference coordinate panel, and as a result, combines a plurality of individual encoding methods to obtain a final specific point. Various problems of the method of obtaining the position of, that is, the arrangement of the individual measurement system, the problem that the driving error is accumulated and reflected in the final specific point position can be solved. In addition, the displacement measuring apparatus according to the embodiment of the present invention can significantly reduce the system configuration cost by adopting a single laser unit and applying a simple method such as the difference in reflection position and refractive index.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 변위 측정 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기준 좌표 패널을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3a는 도 1에 도시된 A-A'선을 따라 절단한 기준 좌표 패널의 단면도이다.
도 3b는 도 1에 도시된 B-B'선을 따라 절단한 기준 좌표 패널의 단면도이다.
도 3c는 도 1에 도시된 C-C'선을 따라 절단한 기준 좌표 패널의 단면도이다.
도 3d는 도 1에 도시된 D-D'선을 따라 절단한 기준 좌표 패널의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 기준 좌표 패널에 조사된 레이저광의 수광 위치를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 변위 측정 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 변위 측정 장치를 이용하여 회전 변위를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 변위 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 기준 좌표 패널이 X-축 또는 Y-축의 양의 방향으로 이동하였는지 음의 방향으로 이동하였는지 판별하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예 4에 따른 변위 측정 장치를 설명하기 위한 사시도이다. 1 is a perspective view for explaining a displacement measuring device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating the reference coordinate panel shown in FIG. 1.
3A is a cross-sectional view of the reference coordinate panel cut along the line AA ′ shown in FIG. 1.
3B is a cross-sectional view of the reference coordinate panel taken along the line BB ′ shown in FIG. 1.
3C is a cross-sectional view of the reference coordinate panel cut along the line CC ′ shown in FIG. 1.
3D is a cross-sectional view of the reference coordinate panel cut along the line D-D 'shown in FIG. 1.
4A to 4D are cross-sectional views illustrating a light receiving position of a laser beam radiated to a reference coordinate panel.
5 is a perspective view for explaining a displacement measuring device according to a second embodiment of the present invention.
6A and 6B are diagrams for describing a method of measuring rotational displacement using the displacement measuring apparatus illustrated in FIG. 5.
7 is a view for explaining a displacement measuring device according to a third embodiment of the present invention.
8A and 8B are diagrams for explaining a method of determining whether the reference coordinate panel has moved in the positive direction or the negative direction of the X-axis or the Y-axis.
9 is a perspective view for explaining a displacement measuring device according to a fourth embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 변위 측정 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, a displacement measuring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention in order to clarify the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

실시예 1Example 1

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 변위 측정 장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 기준 좌표 패널을 설명하기 위한 분해 사시도이다. 1 is a perspective view for explaining a displacement measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view for explaining the reference coordinate panel shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 변위 측정 장치(1000)는 기준 좌표 패널(1100) 및 측정유닛(1200)을 포함할 수 있다. 1 and 2, the displacement measuring apparatus 1000 according to the first exemplary embodiment of the present invention may include a reference coordinate panel 1100 and a measuring unit 1200.

기준 좌표 패널(1100)은 하부 기판(1110) 및 상부 기판(1130)을 포함할 수 있다. 기준 좌표 패널(1100)은 계측 대상점이 위치하는 대상체(미도시)에 부착되어 측정 유닛(1200)에 대해 상대적인 운동을 할 수 있다. The reference coordinate panel 1100 may include a lower substrate 1110 and an upper substrate 1130. The reference coordinate panel 1100 may be attached to an object (not shown) at which a measurement target point is located to perform a relative motion with respect to the measurement unit 1200.

하부 기판(1110)은 상부면(1111) 및 이에 대향하는 하부면(1113)을 구비하고, 하부 기판(1110)의 상부면(1111)은 입사광(10)을 반사할 수 있다. 하부 기판(1110)의 상부면(1111)은 X-축 방향으로 연장되고 서로 교호적으로 위치하는 복수의 양각면들(1110b)과 복수의 음각면들(1111a) 및 상기 양각면들(1111b)과 상기 음각면들(1111a)을 각각 연결하는 복수의 연결면들(1111c)을 포함할 수 있다. 양각면들(1111b)은 동일 평면(이하, '제1 평면'이라 함) 상에 위치할 수 있다. 양각면들(1111b) 각각은 서로 동일한 형상을 가지고, 상기 X-축 방향으로의 길이와 상기 X-축 방향에 수직한 Y-축 방향으로의 폭을 가질 수 있다. 양각면들(1111b) 각각의 폭과 길이는 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 일례로, 양각면들(1111b)의 길이는 하부 기판(1110)의 상기 X-축 방향으로의 길이와 동일할 수 있다. 음각면들(1111a)은 상기 제1 평면에 평행하고, 상기 제1 평면보다 하부에 위치하는 제2 평면 상에 위치할 수 있다. 음각면들(1111a) 역시 서로 동일한 형상을 가지고, 상기 X-축 방향으로의 길이와 상기 Y-축 방향으로의 폭을 가질 수 있다. 음각면들(1111a) 각각의 폭과 길이 역시 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 일례로, 음각면들(1111a) 각각의 길이 및 폭은 양각면들(1111b) 각각의 길이 및 폭과 동일할 수 있다. 연결면들(1111c)은 상기 제1 및 제2 평면에 수직한 면들로서, 연결면들(1111c) 각각은 서로 인접한 양각면((1111b))의 일 모서리와 음각면(1111a)의 일 모서리를 연결할 수 있다. 연결면들(1111c)은 X-축 방향 및 Y-축 방향에 수직한 Z-축 방향으로의 폭과 X-축 방향으로의 길이를 가질 수 있다. 연결면들(1111c)의 폭만큼 양각면들(1111b)과 음각면들(1111a) 사이에는 높이 차이가 존재한다. The lower substrate 1110 may include an upper surface 1111 and a lower surface 1113 opposite to the upper surface 1111, and the upper surface 1111 of the lower substrate 1110 may reflect incident light 10. The upper surface 1111 of the lower substrate 1110 extends in the X-axis direction and is provided with a plurality of relief surfaces 1110b and a plurality of relief surfaces 1111a and the relief surfaces 1111b that are alternately positioned. And a plurality of connection surfaces 1111c connecting the intaglio surfaces 1111a, respectively. The embossed surfaces 1111b may be located on the same plane (hereinafter, referred to as a 'first plane'). Each of the relief surfaces 1111b may have the same shape, and may have a length in the X-axis direction and a width in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction. The width and length of each of the relief surfaces 1111b can be appropriately adjusted as necessary. For example, the length of the embossed surfaces 1111b may be equal to the length of the lower substrate 1110 in the X-axis direction. The intaglio surfaces 1111a may be located on a second plane parallel to the first plane and located below the first plane. The intaglio surfaces 1111a may also have the same shape, and may have a length in the X-axis direction and a width in the Y-axis direction. The width and length of each of the intaglio surfaces 1111a may also be appropriately adjusted as necessary. In one example, the length and width of each of the intaglio surfaces 1111a may be the same as the length and width of each of the relief surfaces 1111b. The connection surfaces 1111c are surfaces perpendicular to the first and second planes, and each of the connection surfaces 1111c has one corner of the relief surface 1111b adjacent to each other and one corner of the intaglio surface 1111a. Can connect The connection surfaces 1111c may have a width in the Z-axis direction perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction and a length in the X-axis direction. A height difference exists between the relief surfaces 1111b and the relief surfaces 1111a by the width of the connection surfaces 1111c.

상부 기판(1130)은 하부 기판(1110)의 상부에 위치하고, 광이 투과할 수 있는 투명한 물질로 이루어질 수 있다. 상부 기판(1130)은 상기 Y-축 방향으로 연장되고, 서로 소정 간격으로 이격된 복수의 선형 개구부(1133)를 포함할 수 있다. 선형 개구부들(1133)은 서로 동일한 형상을 가질 수 있다. 선형 개구부들(1133)의 상기 X-축 방향으로의 폭은 필요에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 일례로, 선형 개구부들(1133)의 X-축 방향으로의 폭은 하부 기판(1110)의 양각면들(1111b) 및 음각면들(1111a)의 Y-축 방향으로의 폭과 동일할 수 있다. 인접한 개구부(1133) 사이의 이격 거리 역시 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 일례로, 인접한 개구부들(1133) 사이의 이격 거리는 개구부(1133)의 상기 폭과 동일할 수 있다. 상기와 같이 복수의 개구부(1133)가 형성된 상부 기판(1130)은 서로 교호적으로 위치하는 선형의 개구 영역(1133)과 선형의 비개구 영역(1131)을 포함하게 된다. 상기 기판(1130)의 개구 영역(1133)을 통과하는 레이저광(10, 10')은 굴절되지 않고 그대로 진행하나 상부 기판(1130)의 비개구 영역(1131)을 통과하는 레이저광(10, 10')은 상부 기판(1130)을 이루는 물질과 공기의 굴절률 차이로 인하여 굴절된다. The upper substrate 1130 is positioned on the lower substrate 1110 and may be made of a transparent material through which light can pass. The upper substrate 1130 may include a plurality of linear openings 1133 extending in the Y-axis direction and spaced apart from each other at predetermined intervals. The linear openings 1133 may have the same shape as each other. The width of the linear openings 1133 in the X-axis direction may be appropriately adjusted as necessary. In one example, the width in the X-axis direction of the linear openings 1133 may be the same as the width in the Y-axis direction of the relief surfaces 1111b and the relief surfaces 1111a of the lower substrate 1110. . The separation distance between adjacent openings 1133 can also be appropriately adjusted as necessary. In one example, the separation distance between adjacent openings 1133 may be equal to the width of the opening 1133. As described above, the upper substrate 1130 on which the plurality of openings 1133 are formed includes a linear opening region 1133 and a linear non-opening region 1131 alternately positioned. The laser light 10, 10 ′ passing through the opening region 1133 of the substrate 1130 is not refracted but proceeds as it is, but the laser light 10, 10 passing through the non-opening region 1131 of the upper substrate 1130. ') Is refracted due to the difference in refractive index between the material constituting the upper substrate 1130 and the air.

측정 유닛(1200)은 기준 좌표 패널(1100)의 상부에 위치하고, 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이 레이저 빔을 조사할 수 있는 레이저 유닛(1210) 및 하부 기판(1110)에서 반사된 레이저광(10')을 수광하는 수광 유닛(1230)을 포함할 수 있다. 레이저 유닛(1210)에 의하여 조사된 레이저광(10)은 하부 기판(1110)에 반사되어 수광 유닛(1230)으로 궤환하는데, 레이저광이 조사되는 기준 좌표 패널(1100)의 위치에 따라 수광 유닛(1230)에 수광되는 위치가 달라진다. 구체적으로, 레이저 유닛(1210)에 의하여 조사된 레이저광(10)은 상부 기판(1130)의 개구 영역(1133)과 비개구 영역(1131)에서의 굴절 유무 및 하부 기판(1110)의 양각면들(1111b)과 음각면들(1111a) 사이의 높이 차이로 인한 반사 위치 차이 등에 의해 레이저광의 수광 위치가 달라진다. 수광 유닛(1230)은 레이저광의 수광 위치를 판별할 수 있는 선형 다이오드(linear diode)를 포함할 수 있다. 측정 유닛(1200)은 상기와 같은 레이저광의 수광 위치 차이를 삼각법에 기초하여 해석하여 측정 유닛(1200)에 대한 기준 좌표 패널(1100)의 X-축, Y-축 방향으로의 상대적인 변위 정보를 측정할 수 있다. The measurement unit 1200 is positioned above the reference coordinate panel 1100, and reflected from the laser unit 1210 and the lower substrate 1110 that can irradiate a laser beam, as shown in FIGS. 4A to 4D. It may include a light receiving unit 1230 to receive the 10 ('). The laser light 10 irradiated by the laser unit 1210 is reflected by the lower substrate 1110 and fed back to the light receiving unit 1230. The light receiving unit (10) is positioned according to the position of the reference coordinate panel 1100 to which the laser light is irradiated. The position received at 1230 is different. In detail, the laser light 10 irradiated by the laser unit 1210 may be refracted in the opening region 1133 and the non-opening region 1131 of the upper substrate 1130, and the two surfaces of the lower substrate 1110. The light receiving position of the laser light is changed due to a difference in reflection position due to a height difference between the 1111b and the intaglio surfaces 1111a. The light receiving unit 1230 may include a linear diode capable of determining a light receiving position of the laser light. The measurement unit 1200 analyzes the received position difference of the laser beam based on the trigonometric method to measure relative displacement information in the X-axis and Y-axis directions of the reference coordinate panel 1100 with respect to the measurement unit 1200. can do.

도 3a는 도 1에 도시된 A-A'선을 따라 절단한 기준 좌표 패널의 단면도이고, 도 3b는 도 1에 도시된 B-B'선을 따라 절단한 기준 좌표 패널의 단면도이다. 그리고 도 3c는 도 1에 도시된 C-C'선을 따라 절단한 기준 좌표 패널의 단면도이고, 도 3d는 도 1에 도시된 D-D'선을 따라 절단한 기준 좌표 패널의 단면도이다. 3A is a cross-sectional view of the reference coordinate panel cut along the line AA ′ shown in FIG. 1, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the reference coordinate panel cut along the line BB ′ shown in FIG. 1. 3C is a cross-sectional view of the reference coordinate panel cut along the line CC ′ shown in FIG. 1, and FIG. 3D is a cross-sectional view of the reference coordinate panel cut along the line D-D ′ shown in FIG. 1.

도1, 도 2 및 도 3a를 참조하면, 상부 기판(1130)은 비개구 영역(1131)만으로 구성되고, 반사면인 하부 기판(1110)의 상부면(1111)은 교호적으로 정렬된 양각면들(1111b)과 음각면들(1111a)로 구성된다. 하부 기판(1110)의 양각면들(1111b)은 상부 기판(1130)의 비개구 영역(1131)과 접촉할 수 있다. 이와 달리, 하부 기판(1110)의 양각면들(1111b)은 상부 기판(1130)의 비개구 영역(1131)과 이격될 수도 있다. 1, 2, and 3A, the upper substrate 1130 is composed of only the non-opening region 1131, and the upper surface 1111 of the lower substrate 1110, which is a reflective surface, is an alternately aligned bilateral surface. Field 1111b and the intaglio surfaces 1111a. Embossed surfaces 1111b of the lower substrate 1110 may contact the non-opening region 1131 of the upper substrate 1130. Alternatively, the embossed surfaces 1111b of the lower substrate 1110 may be spaced apart from the non-opening region 1131 of the upper substrate 1130.

도 1, 도 2 및 도 3b를 참조하면, 상부 기판(1130)은 개구 영역(1133)으로만 구성되고, 반사면인 하부 기판(1110)의 상부면(1111)은 양각면들(1111b)과 음각면들(1111a)이 교호적으로 정렬된다. 1, 2, and 3B, the upper substrate 1130 is composed of only the opening region 1133, and the upper surface 1111 of the lower substrate 1110, which is a reflective surface, may be formed on both sides 1111b. The intaglio surfaces 1111a are alternately aligned.

도 1, 도 2 및 도 3c를 참조하면, 상부 기판(1130)은 교호적으로 정렬된 개구 영역들(1133)과 비개구 영역들(1131)로 구성되고, 반사면인 하부 기판(1110)의 상부면(1111)은 음각면(1111a)으로만 구성된다. 1, 2 and 3C, the upper substrate 1130 is composed of alternatingly aligned opening regions 1133 and non-opening regions 1131, and reflects the lower substrate 1110 of the lower substrate 1110. The upper surface 1111 is composed only of the intaglio surface 1111a.

도 1, 도 2 및 도 3d를 참조하면, 상부 기판(1130)은 교호적으로 정렬된 개구 영역들(1133)과 비개구 영역들(1131)로 구성되고, 반사면인 하부 기판(1110)의 상부면(1111)은 양각면(1111b)으로만 구성된다. 1, 2, and 3D, the upper substrate 1130 is composed of alternatingly aligned opening regions 1133 and non-opening regions 1131, and reflects the lower substrate 1110 of the reflective substrate. The upper surface 1111 is composed only of the embossed surface 1111b.

기준 좌표 패널(1100)을 X-축 방향에 평행한 방향 또는 Y-축 방향에 평행한 방향으로 절단하는 경우, 기준 좌표 패널(1100)의 어느 부분을 절단하더라도 위에서 설명된 도 3a 내지 도 3d에 도시된 단면들 중 하나와 동일한 단면을 이루게 된다. When the reference coordinate panel 1100 is cut in a direction parallel to the X-axis direction or in a direction parallel to the Y-axis direction, any portion of the reference coordinate panel 1100 may be cut to the above-described FIGS. 3A to 3D. It has the same cross section as one of the cross sections shown.

도 4a 내지 도 4d는 기준 좌표 패널에 조사된 레이저광의 수광 위치를 설명하기 위한 단면도들이다. 4A to 4D are cross-sectional views illustrating a light receiving position of a laser beam radiated to a reference coordinate panel.

도 4a를 참조하면, 레이저 유닛(1210)에 의해 기준 좌표 패널(1100)에 조사된 레이저광(10)은 상부 기판(1130)의 비개구 영역(1131)을 경유하여 하부 기판(1110)의 양각면(1111b)에 도달하여 반사된다. 하부 기판(1110)의 양각면(1111b)에서 반사된 광(10')은 다시 상부 기판(1130)의 비개구 영역(1131)을 경유하여 수광 유닛(1230)에 도달하게 된다. 이 경우, 레이저광(10, 10')은 하부 기판(1110)의 양각면(1111b)에 도달하기 전 공기 중에서 상부 기판(1130)의 비개구 영역(1131)으로 입사하는 과정에서 한 번 굴절되고, 하부 기판(1110)의 양각면(1111b)에서 반사된 후 상부 기판(1130)의 비개구 영역(1131)에서 공기 중으로 출사하는 과정에서 다시 한 번 굴절된다. 그 결과, 레이저광(10')은 수광 유닛(1230)의 위치 중 레이저 유닛(1210)에 가장 가까운 위치인 'a 위치'에 수광된다. Referring to FIG. 4A, the laser light 10 irradiated to the reference coordinate panel 1100 by the laser unit 1210 is embossed on the lower substrate 1110 via the non-opening region 1131 of the upper substrate 1130. The surface 1111b is reached and reflected. The light 10 ′ reflected from the raised surface 1111b of the lower substrate 1110 may reach the light receiving unit 1230 again via the non-opening region 1131 of the upper substrate 1130. In this case, the laser light 10, 10 ′ is refracted once in the process of entering the non-opening region 1131 of the upper substrate 1130 in air before reaching the relief surface 1111b of the lower substrate 1110. After being reflected from the embossed surface 1111b of the lower substrate 1110, it is refracted once again in the process of exiting into the air from the non-opening region 1131 of the upper substrate 1130. As a result, the laser light 10 'is received at the' a position 'which is the position closest to the laser unit 1210 among the positions of the light receiving unit 1230.

도 4b를 참조하면, 레이저 유닛(1210)에 의해 기준 좌표 패널(1100)에 조사된 레이저광(10)은 상부 기판(1130)의 비개구 영역(1131)을 경유하여 하부 기판(1110)의 음각면(1111a)에 도달하여 반사된다. 하부 기판(1110)의 음각면(1111a)에서 반사된 광(10')은 다시 상부 기판(1130)의 비개구 영역(1131)을 경유하여 수광 유닛(1230)에 도달하게 된다. 이 경우, 레이저광(10, 10')은 하부 기판(1110)의 음각면(1111a)에 도달하기 전 공기 중에서 상부 기판(1130)의 비개구 영역(1131)으로 입사하는 과정 및 상부 기판(1130)의 비개구 영역(1131)에서 공기 중으로 출사하는 과정에서 두 번 굴절되고, 하부 기판(1110)의 음각면(1111a)에서 반사된 후 공기 중에서 상부 기판(1130)의 비개구 영역(1131)으로 입사하는 과정 및 상부 기판(1130)의 비개구 영역(1131)에서 공기 중으로 출사하는 과정에서 다시 두 번 굴절된다. 레이저광은 양각면(1111b)보다 하부에 위치하는 음각면(1111a)에서 반사되므로, 상기의 경우 레이저광은 수광 유닛(1230)의 위치 중 'a 위치'보다 레이저 유닛(1210)에서 상대적으로 멀리 위치하는 'c 위치'에 수광된다.Referring to FIG. 4B, the laser light 10 irradiated to the reference coordinate panel 1100 by the laser unit 1210 is an intaglio of the lower substrate 1110 via the non-opening region 1131 of the upper substrate 1130. The surface 1111a is reached and reflected. The light 10 ′ reflected from the intaglio surface 1111a of the lower substrate 1110 again reaches the light receiving unit 1230 via the non-opening region 1131 of the upper substrate 1130. In this case, the laser light 10, 10 ′ enters into the non-opening region 1131 of the upper substrate 1130 in air before reaching the concave surface 1111a of the lower substrate 1110 and the upper substrate 1130. Is refracted twice in the process of exiting into the air from the non-opening region 1131 of the (), reflected from the intaglio surface 1111a of the lower substrate 1110 and then into the non-opening region 1131 of the upper substrate 1130 in the air. It is refracted twice in the process of entering and exiting from the non-opening region 1131 of the upper substrate 1130 into the air. Since the laser light is reflected from the intaglio surface 1111a positioned below the relief surface 1111b, the laser light is relatively far from the laser unit 1210 than the 'a position' among the positions of the light receiving unit 1230 in this case. The light is received at the 'c position' located.

도 4c를 참조하면, 레이저 유닛(1210)에 의해 기준 좌표 패널(1100)에 조사된 레이저광(10)은 상부 기판(1130)의 개구 영역(1133)을 경유하여 하부 기판(1110)의 양각면(1111b)에 도달하여 반사된다. 하부 기판(1110)의 양각면(1111b)에서 반사된 광은 다시 상부 기판(1130)의 개구 영역(1133)을 경유하여 수광 유닛(1230)에 도달하게 된다. 이 경우, 레이저광은 굴절 없이 양각면(1111b)에서 반사되고, 반사된 레이저광(10')은 굴절 없이 수광 유닛(1230)에 도달하게 된다. 레이저광은 굴절 없이 수광 유닛(1230)에 도달하고 음각면(1111a)보다 상부에 위치하는 양각면(1111b)에서 반사되므로, 상기의 경우 레이저광은 수광 유닛(1230)의 위치 중 'a 위치'보다는 레이저 유닛(1210)에서 상대적으로 멀리 위치하고 'c 위치'보다는 레이저 유닛(1210)에서 상대적으로 가깝게 위치하는 'b 위치'에 수광된다. Referring to FIG. 4C, the laser light 10 irradiated to the reference coordinate panel 1100 by the laser unit 1210 is on both sides of the lower substrate 1110 via the opening region 1133 of the upper substrate 1130. 1111b is reached and reflected. The light reflected from the raised surface 1111b of the lower substrate 1110 again reaches the light receiving unit 1230 via the opening region 1133 of the upper substrate 1130. In this case, the laser light is reflected from the bilateral surface 1111b without refraction, and the reflected laser light 10 'reaches the light receiving unit 1230 without refraction. Since the laser light reaches the light receiving unit 1230 without refraction and is reflected from the relief surface 1111b located above the intaglio surface 1111a, the laser light is 'a position' among the positions of the light receiving unit 1230 in this case. Rather, it is received at a 'b position' which is relatively far from the laser unit 1210 and relatively close to the laser unit 1210 rather than a 'c position'.

도 4d를 참조하면, 레이저 유닛(1210)에 의해 기준 좌표 패널(1100)에 조사된 레이저광(10)은 상부 기판(1130)의 개구 영역(1133)을 경유하여 하부 기판(1110)의 음각면(1111a)에 도달하여 반사된다. 하부 기판(1110)의 음각면(1111a)에서 반사된 광(10')은 다시 상부 기판(1130)의 개구 영역(1133)을 경유하여 수광 유닛(1230)에 도달하게 된다. 이 경우, 레이저광은 굴절 없이 음각면(1111a)에서 반사되고, 반사된 레이저광(10')은 굴절 없이 수광 유닛(1230)에 도달하게 된다. 레이저광은 굴절 없이 수광 유닛(1230)에 도달하고, 양각면(1111b)보다 하부에 위치하는 음각면(1111a)에서 반사되므로, 상기의 경우 레이저광은 수광 유닛(1230)의 위치 중 레이저 유닛(1210)에서 상대적으로 가장 멀리 위치하는 'd 위치'에 수광된다. Referring to FIG. 4D, the laser light 10 irradiated to the reference coordinate panel 1100 by the laser unit 1210 is a negative surface of the lower substrate 1110 via the opening region 1133 of the upper substrate 1130. 1111a is reached and reflected. The light 10 ′ reflected from the intaglio surface 1111a of the lower substrate 1110 again reaches the light receiving unit 1230 via the opening region 1133 of the upper substrate 1130. In this case, the laser light is reflected from the intaglio surface 1111a without refraction, and the reflected laser light 10 'reaches the light receiving unit 1230 without refraction. Since the laser light reaches the light receiving unit 1230 without refraction and is reflected by the intaglio surface 1111a located below the relief surface 1111b, in this case, the laser light is emitted from the laser unit (1) 1210), the light is received at the 'd position' which is located relatively far away.

다시 도 3a를 참조하면, 레이저광이 상부 기판(1130)의 비개구 영역(1131)에 조사된 상태에서 기준 좌표 패널(1100)이 측정 유닛(1200)에 대해 Y-축 방향으로 상대적으로 이동하면, 레이저광은 수광 유닛(1230)의 'a 위치'와 'c 위치'에 교대로 반복적으로 수광된다. Referring again to FIG. 3A, when the reference coordinate panel 1100 moves relative to the measurement unit 1200 in the Y-axis direction while the laser light is irradiated to the non-opening region 1131 of the upper substrate 1130. The laser light is repeatedly received at the 'a position' and the 'c position' of the light receiving unit 1230 alternately.

다시 도 3b를 참조하면, 레이저광이 상부 기판(1130)의 개구 영역(1133)에 조사된 상태에서 기준 좌표 패널(1100)이 측정 유닛(1200)에 대해 Y-축 방향으로 상대적으로 이동하면, 레이저광은 수광 유닛(1230)의 'b 위치'와 'd 위치'에 교대로 반복적으로 수광된다.Referring again to FIG. 3B, when the reference coordinate panel 1100 moves relative to the measurement unit 1200 in the Y-axis direction while the laser light is irradiated to the opening region 1133 of the upper substrate 1130, The laser light is repeatedly received alternately at 'b position' and 'd position' of the light receiving unit 1230.

다시 도 3c를 참조하면, 레이저광이 하부 기판(1110)의 음각면(1111a)에 조사된 상태에서 기준 좌표 패널(1100)이 측정 유닛(1200)에 대해 X-축 방향으로 상대적으로 이동하면, 레이저광은 수광 유닛(1230)의 'c 위치'와 'd 위치'에 교대로 반복적으로 수광된다.Referring back to FIG. 3C, when the reference coordinate panel 1100 moves relative to the measurement unit 1200 in the X-axis direction while the laser light is irradiated on the intaglio surface 1111a of the lower substrate 1110, The laser light is repeatedly received at the 'c position' and the 'd position' of the light receiving unit 1230 alternately.

다시 도 3d를 참조하면, 레이저광이 하부 기판(1110)의 양각면(1111b)에 조사된 상태에서 기준 좌표 패널(1100)이 측정 유닛(1200)에 대해 X-축 방향으로 상대적으로 이동하면, 레이저광은 수광 유닛(1230)의 'a 위치'와 'b 위치'에 교대로 반복적으로 수광된다.Referring again to FIG. 3D, when the reference coordinate panel 1100 moves relatively in the X-axis direction with respect to the measuring unit 1200 in a state where the laser beam is irradiated on the bilateral surface 1111b of the lower substrate 1110, The laser light is repeatedly received at the 'a position' and the 'b position' of the light receiving unit 1230 alternately.

따라서, 수광 위치의 변화 패턴과 수광 위치의 변화 횟수를 파악한다면 기준 좌표 패널(1100)이 측정 유닛(1200)에 대해 상대적으로 X-축 또는 Y-축 방향으로 얼마만큼 이동했는지 알 수 있다.
Therefore, if the change pattern of the light receiving position and the number of changes of the light receiving position are grasped, it may be known how much the reference coordinate panel 1100 has moved in the X-axis or Y-axis direction relative to the measurement unit 1200.

실시예 2Example 2

도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 변위 측정 장치를 설명하기 위한 사시도이다. 5 is a perspective view for explaining a displacement measuring device according to a second embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 변위 측정 장치(2000)는 기준 좌표 패널(2100), 제1 측정 유닛(2300) 및 제2 측정 유닛(2500)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the displacement measuring apparatus 2000 according to the second exemplary embodiment of the present invention may include a reference coordinate panel 2100, a first measuring unit 2300, and a second measuring unit 2500.

기준 좌표 패널(2100)은 본 발명의 실시예 1에 따른 변위 측정 장치(1000)의 기준 좌표 패널(1100)과 실질적으로 동일 또는 유사한 구성을 가지고 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 그리고, 제1 측정 유닛(2300) 및 제2 측정 유닛(2500) 각각의 구성은 본 발명의 실시예 1에 따른 변위 측정 장치(1000)의 측정 유닛(1200)의 구성과 실질적으로 동일 또는 유사하므로 이에 대한 구체적인 설명 역시 생략한다. 또한, 제1 측정 유닛(2300) 및 제2 측정 유닛(2500) 각각은 본 발명의 실시예 1에 따른 변위 측정 장치(1000)의 측정 유닛(1200)과 실질적으로 동일한 방법으로 기준 좌표 패널(1100)의 상대적인 X-축 및 Y-축 방향으로의 변위 정보를 측정하므로, 이에 대한 구체적인 설명 역시 생략한다. Since the reference coordinate panel 2100 has a configuration substantially the same as or similar to the reference coordinate panel 1100 of the displacement measuring apparatus 1000 according to the first exemplary embodiment, detailed description thereof will be omitted. Since the configurations of each of the first and second measurement units 2300 and 2500 are substantially the same as or similar to those of the measurement unit 1200 of the displacement measuring apparatus 1000 according to the first exemplary embodiment of the present invention, Detailed description thereof will also be omitted. In addition, each of the first measurement unit 2300 and the second measurement unit 2500 is the reference coordinate panel 1100 in substantially the same manner as the measurement unit 1200 of the displacement measurement apparatus 1000 according to Embodiment 1 of the present invention. Since the displacement information in the X-axis and Y-axis directions is measured, the detailed description thereof is also omitted.

이하에서는 제1 측정 유닛(2300) 및 제2 측정 유닛(2500)을 이용하여 기준 좌표 패널(2100)의 상대적인 회전 변위를 측정하는 방법을 중심으로 설명한다. Hereinafter, a method of measuring relative rotational displacement of the reference coordinate panel 2100 using the first measurement unit 2300 and the second measurement unit 2500 will be described.

도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 변위 측정 장치(2000)를 이용하여 회전 변위를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 구체적으로, 도 6a는 기준 좌표 패널(2100)의 회전 전에 제1 및 제2 측정 유닛들(2300, 2500)의 레이저 유닛들로부터 조사된 레이저광이 조사된 위치를 나타내는 도면이고, 도 6b는 기준 좌표 패널(2100)을 각도 'θ'만큼 시계 반대 방향으로 회전한 후에 제1 및 제2 측정 유닛들(2300, 2500)의 레이저 유닛들로부터 조사된 레이저광이 조사된 위치를 나타내는 도면이다. 6A and 6B are diagrams for describing a method of measuring rotational displacement using the displacement measuring apparatus 2000 illustrated in FIG. 5. Specifically, FIG. 6A is a view showing a position where the laser light irradiated from the laser units of the first and second measurement units 2300 and 2500 is irradiated before the rotation of the reference coordinate panel 2100, and FIG. 6B is a reference point. The coordinate panel 2100 is rotated in the counterclockwise direction by the angle 'θ' and is a view showing a position where the laser light irradiated from the laser units of the first and second measurement units 2300 and 2500 is irradiated.

도 6a를 참조하면, 기준 좌표 패널(2100)의 회전 전의 경우, 제1 측정 유닛(2300)의 레이저 유닛은 'a 지점'에 레이저광을 조사하고, 제2 측정 유닛(2500)의 레이저 유닛은 'a 지점'으로부터 X-축 방향으로 거리 'L'만큼 이격된 'b'지점에 레이저 광을 조사한다. 설명의 편의를 위해, 'a 지점'과 'b 지점'의 Y-축 좌표값은 서로 동일한 것으로 가정한다. Referring to FIG. 6A, before the rotation of the reference coordinate panel 2100, the laser unit of the first measuring unit 2300 irradiates a laser beam to a 'a point', and the laser unit of the second measuring unit 2500 is The laser beam is irradiated to the 'b' point spaced apart from the 'a point' by the distance 'L' in the X-axis direction. For convenience of explanation, it is assumed that the Y-axis coordinate values of the 'a' point and the 'b' point are the same.

도 6b를 참조하면, 제1 및 제2 측정 유닛(2300, 2500)을 기준으로 기준 좌표 패널(2100)을 시계 반대 방향으로 각도 'θ'만큼 회전하면, 제1 측정 유닛(2300)의 레이저 유닛은 'c 지점'에 레이저광을 조사하게 되고, 제2 측정 유닛(2500)의 레이저 유닛은 'd 지점'에 레이저광을 조사하게 된다. 이 경우 기준 좌표 패널(2100)의 회전에 의해 제1 측정 유닛(2300)에 측정된 Y-축 변위는 '△y1'이고, 제2 측정 유닛(2500)에 측정된 Y-축 변위는 '△y2'이다. 제1 및 제2 측정 유닛(2300, 2500)의 레이저 유닛들로부터 조사된 fp이저광의 이격 거리 'L', 제1 측정유닛(2300)으로부터 측정된 Y-축 변위 '△y1' 및 제2 측정 유닛(2500)으로부터 측정된 Y-축 변위 '△y2'와 기준 좌표 패널(2100)의 회전각도 'θ'는 하기 식 1의 관계를 갖는다. 따라서, 하기 식 1로부터 기준 좌표 패널(2100)의 회전 변위에 대한 정보를 계산할 수 있다. Referring to FIG. 6B, when the reference coordinate panel 2100 is rotated counterclockwise by an angle 'θ' based on the first and second measurement units 2300 and 2500, the laser unit of the first measurement unit 2300 is rotated. Is irradiated with laser light at the 'c point', the laser unit of the second measuring unit 2500 is irradiated with the laser light at the 'd point'. In this case, the Y-axis displacement measured by the first measurement unit 2300 by the rotation of the reference coordinate panel 2100 is' Δy1 ', and the Y-axis displacement measured by the second measurement unit 2500 is' △ y2 '. The separation distance 'L' of the FP low light emitted from the laser units of the first and second measuring units 2300 and 2500, the Y-axis displacement 'Δy1' and the second measurement measured from the first measuring unit 2300 The Y-axis displacement 'Δy2' measured from the unit 2500 and the rotation angle 'θ' of the reference coordinate panel 2100 have a relationship of the following Equation 1. Therefore, information about the rotational displacement of the reference coordinate panel 2100 can be calculated from Equation 1 below.

[식 1][Formula 1]

실시예 3Example 3

도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 변위 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다. 7 is a view for explaining a displacement measuring device according to a third embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예 3에 따른 변위 측정 장치(3000)는 기준 좌표 패널, 측정 유닛(미도시) 및 레이저광 분할기(미도시)를 포함할 수 있다. 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 실시예 1에 따른 변위 측정 장치(1000)의 경우, X-축 및 Y-축 방향으로의 변위량을 측정하는 것은 가능하지만, 측정된 변위량이 X-축 및 Y-축의 음의 방향으로의 변위량인지 양의 방향으로의 변위량인지 판별할 수 없는 문제점이 있다. 본 발명의 실시예 3에 따른 변위 측정 장치(3000)는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 레이저 광분할기를 포함한다. 즉, 본 발명의 실시예 3에 따른 변위 측정 장치(3000)는 기준 좌표 패널의 X-축 및 Y-축의 음의 변위량 및 양의 변위량을 측정할 수 있다. Referring to FIG. 7, the displacement measuring apparatus 3000 according to the third exemplary embodiment of the present invention may include a reference coordinate panel, a measuring unit (not shown), and a laser beam splitter (not shown). In the displacement measuring apparatus 1000 according to the first embodiment of the present invention described with reference to FIG. 1, it is possible to measure the displacement amounts in the X-axis and Y-axis directions, but the measured displacement amounts are X-axis and Y There is a problem in that it is not possible to determine whether the displacement amount in the negative direction of the -axis or the displacement amount in the positive direction. Displacement measuring device 3000 according to the third embodiment of the present invention includes a laser light splitter to solve this problem. That is, the displacement measuring apparatus 3000 according to the third exemplary embodiment of the present invention may measure the negative displacement amount and the positive displacement amount of the X-axis and the Y-axis of the reference coordinate panel.

본 발명의 실시예 3에 따른 변위 측정 장치(3000)의 기준 좌표 패널 및 측정 유닛의 구성은 본 발명의 실시예 1에 따른 변위 측정 장치(1000)의 기준 좌표 패널(1100) 및 측정 유닛(1200)의 구성과 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. The configuration of the reference coordinate panel and the measurement unit of the displacement measuring apparatus 3000 according to the third embodiment of the present invention is the reference coordinate panel 1100 and the measurement unit 1200 of the displacement measuring apparatus 1000 according to the first embodiment of the present invention. Since the configuration is substantially the same, detailed description thereof will be omitted.

레이저광 분할기는 측정 유닛과 기준 좌표 패널 사이에 배치되어 측정 장치의 레이저 유닛으로부터 조사된 단일 레이저광을 3개의 레이저광, 즉, 제1 레이저광, 제2 레이저광 및 제3 레이저광(10, 20, 30)으로 분할한다. 레이저광 분할기에 의해 분할된 레이저광들(10, 20, 30)은 기준 좌표 패널의 서로 다른 위치에 조사된다. 제2 레이저광(20)은 제1 레이저광(10)이 조사된 위치에서 하부 기판(3110)의 양각면들(3111b) 및 음각면들(3111a) 각각의 Y-축 방향으로의 폭보다 작은 거리만큼 Y-축 방향으로 쉬프트된 위치에 조사될 수 있고, 제3 레이저광(30)은 제1 레이저광(10)이 조사된 위치에서 상부 기판의 개구영역들 및 비개구 영역들 각각의 X-축 방향으로의 폭보다 작은 거리만큼 X-축 방향으로 쉬프트된 위치에 조사될 수 있다. 일례로, Y-축 방향으로의 하부 기판(3100)의 패턴 주기를 'T1'라고 했을 때, 제2 레이저광(20)은 제1 레이저광의 조사된 위치보다 Y-축 방향으로'T1/4'만큼 쉬프트된 위치에 조사될 수 있다. 또한, X-축 방향으로의 상부 기판의 패턴 주기를 'T2'라고 했을 때, 제3 레이저광(30)은 제1 레이저광(10)이 조사된 위치보다 X-축 방향으로 'T2/4'만큼 쉬프트된 위치에 조사될 수 있다. The laser beam splitter is disposed between the measuring unit and the reference coordinate panel to emit a single laser beam irradiated from the laser unit of the measuring device, that is, three laser beams, that is, the first laser beam, the second laser beam, and the third laser beam 10. 20, 30). The laser beams 10, 20, 30 divided by the laser beam splitter are irradiated at different positions of the reference coordinate panel. The second laser light 20 is smaller than the width in the Y-axis direction of each of the relief surfaces 3111b and the relief surfaces 3111a of the lower substrate 3110 at the position where the first laser beam 10 is irradiated. Can be irradiated to a position shifted in the Y-axis direction by a distance, and the third laser light 30 is X of each of the opening regions and the non-opening regions of the upper substrate at the position where the first laser beam 10 is irradiated. It can be irradiated to the position shifted in the X-axis direction by a distance smaller than the width in the -axial direction. For example, when the pattern period of the lower substrate 3100 in the Y-axis direction is 'T1', the second laser light 20 is in the Y-axis direction than the irradiated position of the first laser light. Can be irradiated to the shifted position. Further, when the pattern period of the upper substrate in the X-axis direction is 'T2', the third laser light 30 is 'T2 / 4' in the X-axis direction than the position where the first laser light 10 is irradiated. Can be irradiated to the shifted position.

이하 도 8을 참조하여, 기준 좌표 패널이 Y-축의 양의 방향으로 이동하였는지 음의 방향으로 이동하였는지 판별하는 방법을 설명한다. 도 8a는 제1 레이저광이 조사된 위치를 나타내고, 도 8b는 제2 레이저광이 조사된 위치를 나타낸다.Hereinafter, a method of determining whether the reference coordinate panel has moved in the positive direction or the negative direction of the Y-axis will be described. FIG. 8A shows a position where the first laser light is irradiated, and FIG. 8B shows a position where the second laser light is irradiated.

도 8에 도시된 바와 같이, 제1 레이저광(10)이 'A 위치'에 조사된 상태에서 기준 좌표 패널이 측정 유닛에 대해 Y-축의 음의 방향으로 이동하는 경우, 제1 및 제2 레이저광(10, 20)이 반사되는 위치는 하기의 표 1과 같이 변할 것이다. 그 결과, 제1 및 제2 레이저광(10, 20)의 수광되는 위치도 그에 따라 변할 것이다. 또한, 제1 레이저광(10)이 'A 위치'에 조사된 상태에서 기준 좌표 패널이 측정 유닛에 대해 Y-축의 양의 방향으로 이동하는 경우, 제1 및 제2 레이저광(10, 20)이 반사되는 위치는 하기의 표 2와 같이 변할 것이고, 그 결과, 제1 및 제2 레이저광(10, 20)이 수광되는 위치도 그에 따라 변할 것이다. As shown in FIG. 8, when the reference coordinate panel moves in the negative direction of the Y-axis with respect to the measuring unit while the first laser light 10 is irradiated to the 'A position', the first and second lasers The position at which the light 10, 20 is reflected will change as shown in Table 1 below. As a result, the received position of the first and second laser lights 10, 20 will also change accordingly. In addition, when the reference coordinate panel moves in the positive direction of the Y-axis with respect to the measuring unit in a state where the first laser light 10 is irradiated at the 'A position', the first and second laser light 10, 20. This reflected position will change as shown in Table 2 below, and as a result, the position where the first and second laser lights 10, 20 are received will change accordingly.

위치location AA A-T1/4A-T1 / 4 A-2T1/4A-2T1 / 4 A-3T1/4A-3T1 / 4 A-4T1/4A-4T1 / 4 제1 레이저광First laser light 양각면Embossed 양각면Embossed 음각면Intaglio 음각면Intaglio 양각면Embossed 제2 레이저광2nd laser light 양각면Embossed 음각면Intaglio 음각면Intaglio 양각면Embossed 양각면Embossed 식별 부호Identification code 가end 나I 다All 라la 가end

위치location AA A+T1/4A + T1 / 4 A+2T1/4A + 2T1 / 4 A+3T1/4A + 3T1 / 4 A+4T1/4A + 4T1 / 4 제1 레이저광First laser light 양각면Embossed 음각면Intaglio 음각면Intaglio 양각면Embossed 양각면Embossed 제2 레이저광2nd laser light 양각면Embossed 양각면Embossed 음각면Intaglio 음각면Intaglio 양각면Embossed 식별 부호Identification code 가end 라la 다All 나I 가end

표 1 및 표 2에 있어서, 제1 및 제2 레이저광(10, 20)이 각각 양각면(3111b) 및 양각면(3111b)에서 반사되는 경우를 '가'라 표시하고, 양각면(3111b) 및 음각면(3111a)에서 반사되는 경우를 '나'라 표시하고, 음각면(3111a) 및 음각면(3111a)에서 반사되는 경우를 '다'라 표시하며, 음각면(3111a) 및 양각면(3111b)에서 반사되는 경우를 '라'라 표시하였다. In Table 1 and Table 2, the case where the 1st and 2nd laser beams 10 and 20 are reflected in the embossed surface 3111b and the embossed surface 3111b is represented by "ga", and the embossed surface 3111b is shown. And the case where the reflection on the intaglio surface 3111a is represented by 'I', and the case when the reflection on the intaglio surface 3111a and the intaglio surface 3111a is referred to as 'C', and the intaglio surface 3111a and the relief surface ( The case of reflection at 3111b) is denoted as 'la'.

도 8, 표 1 및 표 2를 참조하면, 측정 유닛에 대해 기준 좌표 패널이 Y-축의 음의 방향으로 이동하는 경우, 제1 및 제2 레이저광(10, 20)의 반사 위치는 '가-나-다-라-가-나-...'순으로 변하고, 측정 유닛에 대해 기준 좌표 패널이 Y-축의 음의 방향으로 이동하는 경우, 제1 및 제2 레이저광(10, 20)의 반사 위치는 '라-다-나-가-라-다-...'순으로 변함을 알 수 있다. 제1 및 제2 레이저광(10, 20)의 반사 위치는 제1 및 제2 레이저광(10, 20)의 수광 위치를 통해 파악할 수 있으므로, 제1 및 제2 레이저광(10, 20)을 이용하면 기준 좌표 패널이 Y-축의 양의 방향으로 이동하였는지 음의 방향으로 이동하였는지 파악할 수 있다. 8, Tables 1 and 2, when the reference coordinate panel moves in the negative direction of the Y-axis with respect to the measuring unit, the reflection positions of the first and second laser lights 10, 20 are 'ga-' Change in the order na-da-la-ga-na -... 'and the reference coordinate panel moves in the negative direction of the Y-axis with respect to the measuring unit, the first and second laser lights 10, 20 It can be seen that the reflection position changes in the order of 'la-da-na-ga-la-da -...'. Since the reflection positions of the first and second laser beams 10 and 20 can be determined through the light reception positions of the first and second laser beams 10 and 20, the first and second laser beams 10 and 20 may be detected. This can be used to determine whether the reference coordinate panel has moved in the positive or negative direction of the Y-axis.

상기와 실질적으로 동일 방법으로 제1 레이저광 및 제3 레이저광을 이용하면, 기준 좌표 패널이 측정 유닛에 대해 X-축의 양의 방향으로 이동하였는지 음의 방향으로 이동하였는지 파악할 수 있다. Using the first laser light and the third laser light in substantially the same manner as above, it is possible to determine whether the reference coordinate panel has moved in the positive or negative direction of the X-axis with respect to the measuring unit.

실시예 4Example 4

도 9는 본 발명의 실시예 4에 따른 변위 측정 장치를 설명하기 위한 사시도이다.9 is a perspective view for explaining a displacement measuring device according to a fourth embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예 4에 따른 변위 측정 장치(4000)는 기준 좌표 패널(4100) 및 측정 유닛(4200)을 포함할 수 있다.9, the displacement measuring apparatus 4000 according to the fourth exemplary embodiment of the present invention may include a reference coordinate panel 4100 and a measuring unit 4200.

기준 좌표 패널(4100)은 하부 기판(4110) 및 상부 기판(4130)을 포함할 수 있다. The reference coordinate panel 4100 may include a lower substrate 4110 and an upper substrate 4130.

하부 기판(4110)은 상부면(4111) 및 이에 대향하는 하부면을 구비하고, 하부 기판(4110)의 상부면(4111)은 입사광을 반사할 수 있다. 하부 기판(4110)의 상부면(4111)은 X-축 방향으로 연장되고 서로 교호적으로 위치하는 복수의 제1 반사면들(4111a)과 복수의 제2 반사면들(4111b)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 반사면들(4111a, 4111b)은 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 이와 달리, 제1 및 제2 반사면들(4111a, 4111b)은 서로 다른 평면 상에 위치할 수도 있다. 제1 반사면들(4111a)은 서로 동일한 형상을 가지고, 상기 X-축 방향으로의 길이와 상기 X-축 방향에 수직한 Y-축 방향으로의 폭을 가질 수 있다. 제1 반사면들(4111a)의 각각의 폭과 길이는 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 일례로, 제1 반사면들(4111a)의 길이는 하부 기판(4110)의 상기 X-축 방향으로의 길이와 동일할 수 있다. 제2 반사면들(4111b)은 제1 반사면들(4111a)과 다른 반사율을 가질 수 있다. 제2 반사면들(4111b) 역시 서로 동일한 형상을 가지고, 상기 X-축 방향으로의 길이와 상기 Y-축 방향으로의 폭을 가질 수 있다. 제2 반사면들(4111b) 각각의 폭과 길이 역시 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 일례로, 제2 반사면들(4111b) 각각의 길이 및 폭은 제1 반사면들(4111a) 각각의 길이 및 폭과 동일할 수 있다. The lower substrate 4110 may have an upper surface 4111 and a lower surface opposite thereto, and the upper surface 4111 of the lower substrate 4110 may reflect incident light. The upper surface 4111 of the lower substrate 4110 may include a plurality of first reflecting surfaces 4111a and a plurality of second reflecting surfaces 4111b extending in the X-axis direction and alternately positioned with each other. have. The first and second reflective surfaces 4111a and 4111b may be located on the same plane. Alternatively, the first and second reflective surfaces 4111a and 4111b may be located on different planes. The first reflective surfaces 4111a may have the same shape, and may have a length in the X-axis direction and a width in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction. The width and length of each of the first reflective surfaces 4111a may be appropriately adjusted as necessary. For example, the lengths of the first reflective surfaces 4111a may be the same as the length of the lower substrate 4110 in the X-axis direction. The second reflective surfaces 4111b may have different reflectances from the first reflective surfaces 4111a. The second reflective surfaces 4111b may also have the same shape, and may have a length in the X-axis direction and a width in the Y-axis direction. The width and length of each of the second reflective surfaces 4111b may also be appropriately adjusted as necessary. For example, the length and width of each of the second reflective surfaces 4111b may be the same as the length and width of each of the first reflective surfaces 4111a.

상부 기판(4130)은 하부 기판(4110)의 상부에 위치하고, 광이 투과할 수 있는 투명한 물질로 이루어질 수 있다. 상부 기판(4130)은 상기 Y-축 방향으로 연장되고, 서로 소정 간격으로 이격된 복수의 선형 개구부(4133)를 포함할 수 있다. 선형 개구부들(4133)은 서로 동일한 형상을 가질 수 있다. 선형 개구부들(4133)의 X-축 방향으로의 폭은 필요에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 일례로, 선형 개구부들(4133)의 X-축 방향으로의 폭은 하부 기판(4110)의 제1 및 제2 반사면들(4111a, 4111b)의 Y-축 방향으로의 폭과 동일할 수 있다. 인접한 개구부들(4133) 사이의 이격 거리 역시 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 일례로, 인접한 개구부들(4133) 사이의 이격 거리는 개구부(4133)의 상기 X-축 방향으로의 폭과 동일할 수 있다. 상기와 같이 복수의 개구부(4133)가 형성된 상부 기판(4130)은 서로 교호적으로 위치하는 선형의 개구 영역(4133)과 선형의 비개구 영역(4131)을 포함하게 된다. 상부 기판(4130)의 개구 영역(4133)을 통과하는 레이저광은 굴절되지 않고 그대로 진행하나 상부 기판(4130)의 비개구 영역(4131)을 통과하는 레이저광은 상부 기판을 이루는 물질과 공기의 굴절률 차이로 인하여 굴절된다. The upper substrate 4130 may be positioned on the lower substrate 4110 and may be made of a transparent material through which light may pass. The upper substrate 4130 may include a plurality of linear openings 4133 extending in the Y-axis direction and spaced apart from each other at predetermined intervals. The linear openings 4133 may have the same shape as each other. The width in the X-axis direction of the linear openings 4133 may be appropriately adjusted as necessary. In one example, the width of the linear openings 4133 in the X-axis direction may be the same as the width of the first and second reflective surfaces 4111a and 4111b in the Y-axis direction of the lower substrate 4110. . The separation distance between adjacent openings 4133 may also be appropriately adjusted as necessary. In one example, the separation distance between adjacent openings 4133 may be equal to the width of the opening 4133 in the X-axis direction. As described above, the upper substrate 4130 having the plurality of openings 4133 includes a linear opening region 4133 and a linear non-opening region 4131 which are alternately positioned. The laser beam passing through the opening region 4133 of the upper substrate 4130 is not refracted but proceeds as it is, but the laser beam passing through the non-opening region 4131 of the upper substrate 4130 is the refractive index of the material forming the upper substrate and air. Refraction due to the difference.

측정 유닛(4200)은 레이저 유닛(4210), 반사경(4220), 광분할기(4230), 광 검출기(4240) 및 수광유닛(4250)을 포함할 수 있다. The measurement unit 4200 may include a laser unit 4210, a reflector 4220, a light splitter 4230, a light detector 4240, and a light receiving unit 4250.

레이저 유닛(4210)은 기준 좌표 패널(4100)로 레이저광을 조사할 수 있다. The laser unit 4210 may irradiate the laser light to the reference coordinate panel 4100.

반사경(4220)은 기준 좌표 패널(4100)에 의해 반사된 광을 반사하여 레이저광의 경로를 원하는 방향으로 변경할 수 있다. The reflector 4220 may change the path of the laser light in a desired direction by reflecting the light reflected by the reference coordinate panel 4100.

광분할기(4230)는 반사경(4220)에 의해 반사된 레이저광을 2개의 레이저광, 즉, 제1 및 제2 레이저광으로 분할할 수 있다.The light splitter 4230 may split the laser beam reflected by the reflector 4220 into two laser beams, that is, the first and second laser beams.

광 검출기(4240)는 광분할기(4230)에 의해 분할된 레이저광 중 제1 레이저광을 수광하여 제1 레이저광의 광량을 검출하고, 이를 기초로 기준 좌표 패널(4100)의 Y-축 변위를 측정한다. 기준 좌표 패널(4100)의 하부 기판(4110) 중 제1 반사면(4111a)에 의해 반사된 레이저광의 광량은 제1 반사면(4111a)과 제2 반사면(4111b)의 반사율 차이로 인하여 제2 반사면(4111b)에 의해 반사된 레이저광의 광량과 다르다. 기준 좌표 패널(4100)이 Y-축 방향으로 이동하면, 레이저광은 제1 및 제2 반사면들(4111a, 4111b)에 의해 반복적으로 반사되고, 그 결과, 광량 변화의 횟수를 파악하면 기준 좌표 패널(4100)의 Y-축 방향으로의 변위를 측정할 수 있다. The photo detector 4240 receives the first laser light among the laser beams divided by the light splitter 4230 and detects the light amount of the first laser light, and measures the Y-axis displacement of the reference coordinate panel 4100 based on this. do. The amount of laser light reflected by the first reflecting surface 4111a of the lower substrate 4110 of the reference coordinate panel 4100 is due to the difference in reflectance between the first reflecting surface 4111a and the second reflecting surface 4111b. It differs from the light quantity of the laser beam reflected by the reflecting surface 4111b. When the reference coordinate panel 4100 moves in the Y-axis direction, the laser light is repeatedly reflected by the first and second reflecting surfaces 4111a and 4111b, and as a result, when the number of light quantity changes is determined, the reference coordinate The displacement of the panel 4100 in the Y-axis direction may be measured.

수광 유닛(4250)은 광분할기(4230)에 의해 분할된 레이저광 중 제2 레이저광을 수광하여 제2 레이저광의 수광 위치를 파악하고, 이를 기초로 기준 좌표 패널(4100)의 X-축 변위를 측정한다. 기준 좌표 패널(4100)의 상부 기판(4130) 중 개구 영역(4133)을 통과한 레이저광은 굴절되지 않으나, 상부 기판(4130)의 비개구 영역(4131)을 통과한 광은 공기와 상부 기판(4130)을 이루어는 물질의 굴절률 차이로 인하여 굴절된다. 따라서, 앞에서 설명한 바와 같이, 상부 기판(4130)의 개구 영역(4133)을 통과한 레이저광과 비개구 영역(4131)을 통과한 레이저광의 수광 위치가 다르게 된다. 수광 유닛(4250)은 기준 좌표 패널(4100)이 X-축 방향으로 이동하는 경우에 발생하는 수광 위치의 변화 횟수를 감지하여 기준 좌표 패널(4100)의 X-축 방향으로의 변위를 측정할 수 있다. The light receiving unit 4250 receives the second laser light among the laser beams divided by the light splitter 4230 to determine the light-receiving position of the second laser light, and based on the X-axis displacement of the reference coordinate panel 4100. Measure The laser light passing through the opening area 4133 of the upper substrate 4130 of the reference coordinate panel 4100 is not refracted, but the light passing through the non-opening area 4131 of the upper substrate 4130 is air and the upper substrate ( 4130 is refracted due to the difference in refractive index of the material. Therefore, as described above, the light receiving positions of the laser beam passing through the opening region 4133 of the upper substrate 4130 and the laser beam passing through the non-opening region 4131 are different. The light receiving unit 4250 may measure the displacement in the X-axis direction of the reference coordinate panel 4100 by detecting the number of changes in the light receiving position that occurs when the reference coordinate panel 4100 moves in the X-axis direction. have.

따라서, 본 발명의 실시예 4에 따른 변위 측정 장치(4000)는 광 검출기(4240)를 통하여 기준 좌표 패널(4100)의 Y-축 변위를 측정하고, 수광 유닛(4250)을 통하여 기준 좌표 패널(4100)의 X-축 변위를 측정할 수 있다. Accordingly, the displacement measuring apparatus 4000 according to the fourth exemplary embodiment of the present invention measures the Y-axis displacement of the reference coordinate panel 4100 through the photodetector 4240, and measures the reference coordinate panel (through the light receiving unit 4250). X-axis displacement of 4100) can be measured.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 변위 측정 장치는 기준 좌표 패널에 조사되는 단일 레이저 빔으로 X-축 및 Y-축 변위 정보를 직접 측정할 수 있고, 그 결과 복수개의 개별적인 인코딩 방법을 조합하여 최종 특정 점의 위치를 얻는 방법이 갖는 다양한 문제점 즉, 개별적인 측정 시스템의 배치, 구동 오차가 최종 특정점 위치에 누적되어 반영되는 문제점을 해결할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 변위 측정 장치는 단일 레이저 유닛을 채택하고, 반사 위치 및 굴절률 차이라는 간이한 방법을 적용함으로써 시스템 구성 비용을 대폭 절감시킬 수 있다.As described above, the displacement measuring apparatus according to the embodiment of the present invention can directly measure the X-axis and Y-axis displacement information with a single laser beam irradiated to the reference coordinate panel, and as a result, a plurality of individual encoding methods Various problems with the method of obtaining the position of the final specific point by combining, that is, the problem that the arrangement and driving error of the individual measurement system are accumulated and reflected at the final specific point location can be solved. In addition, the displacement measuring apparatus according to the embodiment of the present invention can significantly reduce the system configuration cost by adopting a single laser unit and applying a simple method such as the difference in reflection position and refractive index.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

Claims

A plurality of first reflective surfaces positioned in a first height and extending in a first direction and a plurality of second reflective surfaces alternately disposed in a second height different from the first height and extending in the first direction A lower substrate having a face; A reference coordinate panel including an upper substrate having a plurality of openings extending in a second direction crossing the first direction and spaced apart from each other, the upper substrate being formed of a light transmitting material having a different refractive index from air and disposed on the upper surface; And
A first laser unit for irradiating a first laser light to the reference coordinate panel; And a first measuring unit including a first light receiving unit capable of receiving the first laser light reflected from the reference coordinate panel and determining a light receiving position of the received first laser light,
Displacement measuring device for measuring relative displacement information of said reference coordinate panel with respect to said measuring unit in said first and second directions.

The display apparatus of claim 1, wherein the first direction and the second direction are perpendicular to each other, and the width of the first reflection surface and the second reflection surface in the second direction is equal to each other, and the first opening of the opening is formed. Width in the direction is equal to the separation distance between adjacent ones of said openings.

The displacement measuring apparatus of claim 1, wherein the first reflecting surfaces are disposed at a position higher than the second reflecting surfaces, and a portion of the first reflecting surfaces is in contact with the upper substrate.

The displacement measuring apparatus of claim 1, wherein the light receiving unit comprises a linear diode capable of determining a light receiving position of the laser light.

According to claim 1, The second laser unit for irradiating a second laser light to a position different from the first laser unit of the reference coordinate panel and the second laser light reflected from the reference coordinate panel and received And a second measuring unit having a second light receiving unit capable of determining a light receiving position of the second laser light,
Displacement measurement, characterized in that for measuring the rotational displacement information of the reference coordinate panel based on the displacement information in the first and second direction of the reference coordinate panel measured by the first and second measurement unit Device.

A plurality of first reflecting surfaces having a first length in a first direction and a first width in a second direction perpendicular to the first direction and positioned at a first height, the same length and width as the first reflecting surfaces A plurality of second reflecting surfaces disposed at a second height lower than the first height and alternately disposed with the first reflecting surfaces and connecting the first and second reflecting surfaces, respectively; A lower substrate having an upper surface having a lower surface;
A plurality of openings having a second length in the second direction and a second width in the first direction and spaced apart in the first direction by the second width, and made of a light transmitting material having a different refractive index from air; An upper substrate disposed on the lower substrate and coupled to the lower substrate;
A laser unit disposed on the upper substrate and irradiating laser light to the lower substrate and the upper substrate;
A position disposed between the laser unit and the upper substrate and shifted from the laser unit irradiated from the laser unit by a distance smaller than the first width in a second direction than a position where the first laser light and the first laser light are irradiated A laser beam splitter dividing the second laser beam irradiated to the third laser beam irradiated at a position shifted by a distance smaller than the second width in a first direction than the position at which the first laser beam is irradiated; And
A light receiving unit capable of receiving the first, second and third laser beams reflected from the lower substrate and determining a light receiving position of the received first, second and third laser beams,
A displacement measuring device for measuring relative displacement information of the lower substrate and the upper substrate coupled to the laser unit and the light receiving unit in the first and second directions.

The laser beam of claim 6, wherein the second laser light is irradiated at a position shifted by a distance corresponding to half of the first width in a second direction than the position at which the first laser light is irradiated, and the third laser light is And a position shifted by a distance corresponding to half of the second width in a first direction than the position where the first laser light is irradiated.

A lower substrate extending in a first direction and having a different refractive index and having an upper surface composed of a plurality of first and second reflective surfaces disposed alternately with each other; And a reference coordinate panel including a plurality of openings extending in a second direction perpendicular to the first direction and spaced apart from each other, the upper substrate being formed of a light transmitting material having a different refractive index from air and disposed on the upper surface; And
A laser unit for irradiating a first laser light to the reference coordinate panel; A reflector reflecting the laser light reflected from the reference coordinate panel; A laser beam splitter for splitting the laser beam reflected by the reflector into first and second laser beams; A photo detector which receives the first laser light and measures an amount of light of the first laser light; And a measuring unit that receives the second laser light and includes a light receiving unit that determines a light receiving position of the received second laser light.
Displacement measuring device for measuring relative displacement information of said reference coordinate panel with respect to said measuring unit in said first and second directions.

The displacement measuring apparatus of claim 8, wherein the first reflecting surfaces and the second reflecting surfaces are positioned on the same plane.

9. The method of claim 8, wherein the width of the first reflective surface and the second reflective surface in the second direction are equal to each other, and the width of the opening in the first direction is defined between adjacent ones of the openings. Displacement measuring device, characterized in that the same distance.

The displacement measuring apparatus of claim 10, wherein a width of the first reflective surface and a width of the opening are the same.