KR101395424B1 - Apparatus for measuring three-dimension and Controlling method of the same - Google Patents
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Abstract
3차원 측정장치가 개시된다. 이 3차원 측정장치는 제1기준광과 물체에서 반사되는 반사광의 간섭에 의한 제1간섭무늬를 획득하기 위한 반사형 3차원 측정부; 제2기준광과 상기 물체를 투과하는 투과광의 간섭에 의한 제2간섭무늬를 획득하기 위한 투과형 3차원 측정부; 및 상기 제1간섭무늬를 이용하여 상기 물체의 3차원 정보를 획득하고, 상기 제2간섭무늬를 이용하여 상기 물체의 굴절율 분포를 획득하고, 상기 물체의 3차원 정보에 상기 물체의 굴절율 분포를 반영하는 제어부를 포함한다.A three-dimensional measuring device is disclosed. The three-dimensional measuring apparatus includes a reflective three-dimensional measuring unit for obtaining a first interference pattern due to interference between a first reference light and reflected light reflected from an object; A transmission type three-dimensional measurement unit for acquiring a second interference fringe due to interference between the second reference light and the transmitted light passing through the object; And acquiring three-dimensional information of the object using the first interference fringe, acquiring a refractive index distribution of the object using the second interference fringe, reflecting the refractive index distribution of the object to the three-dimensional information of the object .
Description
본 발명은 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물체를 3차원으로 측정하는 3차원 측정장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a measuring apparatus, and more particularly , to a three-dimensional measuring apparatus for three-dimensionally measuring an object and a control method thereof.
현재 IT 기술의 급격한 발전으로 소형 영상기기의 수요가 급격히 증가하고 있다. 소형 영상기기에는 소형 렌즈가 필수적으로 요구된다. 소형 영상기기에는 일반적으로 구면 렌즈가 이용되고 있었다.With the rapid development of IT technology, demand for small-sized video devices is rapidly increasing. Small-sized lenses are indispensable for small-sized imaging devices. Spherical lenses were generally used for small-sized imaging devices.
구면 렌즈는 초점 왜곡 현상 등이 발생하여, 이를 보정하기 위해 여러 장의 렌즈가 조합된 다중 렌즈를 이용하는 방법이 제안 되었으나, 다중 렌즈를 이용하는 방법은 소형화와 경량화가 어렵고 제조비용이 상승하는 단점이 있어, 비구면 렌즈를 이용하는 방법이 제안되고 있다.A spherical lens has been proposed in which a plurality of lenses are combined in order to compensate for the distortion of the spherical lens. However, the method using a multiple lens has a disadvantage in that it is difficult to reduce the size and weight, A method using an aspherical lens has been proposed.
그런데, 비구면 렌즈의 제작에 있어서 비구면 렌즈의 3차원 정보를 획득하는 것이 중요하다. However, it is important to acquire three-dimensional information of an aspheric lens in the production of an aspheric lens.
비구면 렌즈의 3차원 정보를 획득하기 위해 한국등록특허공보 제10-0798085호에서 개시되는 바와 같이 레이저를 물체에 조사하고, 물체에서 반사되는 레이저를 이용하는 3차원 정보를 획득하는 기술이 이용될 수 있을 것이다. In order to obtain three-dimensional information of an aspheric lens, a technique of irradiating a laser to an object and acquiring three-dimensional information using a laser reflected from the object may be used, as disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0798085 will be.
한편, 사출에 의해 제작되는 비구면 렌즈의 재료는 아크릴계 플라스틱이다. 이 물질은 유리나 석영에 비해 분극성(Polarization)이 크며, 열과 압력에 민감하게 변한다. 비구면 렌즈 사출과정에서 비구면 렌즈에 높은 열과 압력을 가하는데, 이렇게 가해진 열과 압력이 균일하지 않으면 렌즈 전체의 분극율 분포가 달라져, 렌즈의 위치에 따라 복굴절 (Birefringence) 값에 차이가 생기고, 이것이 렌즈의 성능을 저하 시키는 요인이 된다. 이러한 이유로 비구면 렌즈의 제작에 있어서 형상의 측정도 중요하지만, 비구면 렌즈의 굴절율 분포를 측정하는 것도 매우 중요한 실정이다.On the other hand, the material of the aspherical lens manufactured by injection is acrylic plastic. This material is more polarized than glass or quartz and is sensitive to heat and pressure. In the aspherical lens injection process, high heat and pressure are applied to the aspherical lens. If the applied heat and pressure are not uniform, the polarization ratio distribution of the entire lens is varied, and the birefringence value varies depending on the position of the lens. Which causes deterioration of performance. For this reason, measurement of the shape is also important in the production of the aspherical lens, but it is also very important to measure the refractive index distribution of the aspherical lens.
그러나, 상기 공보에서는 3차원 정보를 획득하는 방법에 관하여는 개시되어 있으나, 물체의 굴절율까지 측정하는 방법에 대해서는 개시되어 있지 않고 있다.
However, although the above publication discloses a method of acquiring three-dimensional information, a method of measuring the refractive index of an object is not disclosed.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 대상물의 굴절율까지 측정할 수 있는 3차원 측정장치 및 이의 제어방법을 제공하는 데에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a three-dimensional measuring device capable of measuring the refractive index of an object and a control method thereof.
본 발명의 일 양태에 따르면, 제1기준광과 물체에서 반사되는 반사광의 간섭에 의한 제1간섭무늬를 획득하기 위한 반사형 3차원 측정부; 제2기준광과 상기 물체를 투과하는 투과광의 간섭에 의한 제2간섭무늬를 획득하기 위한 투과형 3차원 측정부; 및 상기 제1간섭무늬를 이용하여 상기 물체의 3차원 정보를 획득하고, 상기 제2간섭무늬를 이용하여 상기 물체의 굴절율 분포를 획득하고, 상기 물체의 3차원 정보에 상기 물체의 굴절율 분포를 반영하는 제어부를 포함하는 3차원 측정장치를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a reflection type three-dimensional measurement device for obtaining a first interference fringe due to interference between a first reference light and reflected light reflected from an object; A transmission type three-dimensional measurement unit for acquiring a second interference fringe due to interference between the second reference light and the transmitted light passing through the object; And acquiring three-dimensional information of the object using the first interference fringe, acquiring a refractive index distribution of the object using the second interference fringe, reflecting the refractive index distribution of the object to the three-dimensional information of the object And a control unit for controlling the three-dimensional measurement device.
본 발명의 다른 일 양태를 따르면, 반사형 3차원 측정부를 이용하여 물체의 3차원 정보을 획득하는 단계; 투과형 3차원 측정부를 이용하여 상기 물체의 굴절율 분포를 획득하는 단계; 및 상기 물체의 3차원 정보에 상기 물체의 굴절율 분포를 반영하는 단계를 포함하는 3차원 측정장치의 제어방법을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided an image processing method including: obtaining three-dimensional information of an object using a reflection type three-dimensional measurement unit; Acquiring a refractive index distribution of the object using a transmission type three-dimensional measurement unit; And reflecting the refractive index distribution of the object to the three-dimensional information of the object.
이상에서와 같은 본 발명에 의해, 물체의 3차원 정보와 함께 물체의 귤절율까지 획득할 수 있게 되는 효과가 있다.
According to the present invention as described above, it is possible to acquire the three-dimensional information of the object together with the tangential magnification of the object.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 측정장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 측정장치를 나타낸 제어블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 3차원 측정부의 광경로를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 3차원 측정부가 작동하는 경우 촬영부에서 촬영된 제1간섭무늬를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 3차원 측정부가 작동하는 경우 3차원 측정장치의 촬영부에서 촬영된 제1간섭무늬를 위상펼침하여 획득된 3차원 정보를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 측정장치의 투과형 3차원 측정부의 광경로를 나타낸 도면이다.
도 7는 본 발명의 일실시예에 따른 투과형 3차원 측정부가 작동하는 경우 3차원 측정장치의 촬영부에서 촬영된 제2간섭무늬를 나타낸 도면이다.
도 8는 본 발명의 일실시예에 따른 투과형 3차원 측정부가 작동하는 경우 3차원 측정장치의 촬영부에서 촬영된 제2간섭무늬를 이용하여 획득된 굴절율 분포를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 측정장치가 물체의 3차원 정보에 굴절율 분포를 반영한 것을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 측정장치의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a schematic view of a three-dimensional measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a control block diagram illustrating a 3D measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating an optical path of a reflection type three-dimensional measurement unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a first interference fringe photographed by the photographing unit when the reflection type three-dimensional measuring unit operates according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating three-dimensional information obtained by phase-spreading a first interference fringe photographed by a photographing unit of a three-dimensional measurement apparatus when the reflection type three-dimensional measurement unit according to an embodiment of the present invention operates.
6 is a view illustrating an optical path of a transmission type three-dimensional measurement unit of a three-dimensional measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a view illustrating a second interference pattern photographed by a photographing unit of a three-dimensional measuring apparatus when the transmission type three-dimensional measuring unit according to an embodiment of the present invention operates.
8 is a view showing a refractive index distribution obtained by using a second interference fringe photographed by a photographing unit of a three-dimensional measuring apparatus when the transmission type three-dimensional measuring unit according to an embodiment of the present invention operates.
9 is a view showing that a three-dimensional measurement apparatus according to an embodiment of the present invention reflects a refractive index distribution on three-dimensional information of an object.
10 is a flowchart illustrating a method of controlling a three-dimensional measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms including ordinal, such as second, first, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these 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 second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 측정장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 측정장치를 나타낸 제어블럭도이다.FIG. 1 is a schematic view of a three-dimensional measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a control block diagram showing a three-dimensional measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1및 2를 참조하면, 대상물에 레이저를 조사하여 반사되는 레이저를 이용하여 대상물의 3차원 정보를 획득하는 반사형 3차원 측정부(100), 대상물에 레이저를 투과시켜 대상물의 3차원 정보를 획득하는 투과형 3차원 측정부(200) 및 반사형 3차원측정부(100)와 투과형 3차원측정부(200)를 전반적으로 제어하는 제어부(300)를 포함한다. Referring to FIGS. 1 and 2, a reflection type three-
반사형 3차원 측정부(100)는 제1레이저(110), 제1광확산부(120), 제1셔터(130), 제1광분할기(140), 제1대물렌즈(150), 제2광분할기(160), 제1미러(170), 접안렌즈(180) 및 촬영부(190)를 포함한다. 제1레이저(110)의 전방에는 제1광확산부(120), 제1셔터(130) 및 제1광분할기(140)가 순차적으로 배치된다. 그리고 제1광분할기(140)의 제1광분할기(140)와 제1레이저(110)를 잇는 선분에 대한 수직 하측에 제1대물렌즈(150)와 제2광분할기(160)가 순차적으로 배치되고, 수직 상측에 접안 렌즈(180) 및 촬영부(190)가 순차적으로 배치된다. 그리고 제2광분할기(160)의 제1대물렌즈(150)와 제2광분할기(160)를 잇는 선분에 대한 수직 우측에 제1미러(170)가 배치된다.The reflection type three-
투과형 3차원 측정부(200)는 제2레이저(210), 제2광확산부(220), 제3광분할기(215), 제2셔터(230), 제4광분할기(260), 제1광분할기(140), 제2대물렌즈(250), 제2미러(270), 제2광분할기(160), 제1대물렌즈(150), 접안렌즈(180) 및 촬영부(190)를 포함한다. 제2레이저(210)의 전방에는 제2광확산부(220), 제3광분할기(215) 및 제2미러(270)가 순차적으로 배치된다. 그리고 제3광분할기(215)의 제2레이저(210)과 제3광분할기(215)를 잇는 선분에 대해 수직 상측에 제2셔터(230) 및 제4광분할기(260)가 순차적으로 배치되고, 제4광분할기(260)의 우측에는 제1광분할기(140)이 배치된다. 그리고 제2미러(270)의 상측에는 제2대물렌즈(250), 제2광분할기(160), 제1광분할기(140), 접안렌즈(180) 및 촬영부(190)가 순차적으로 배치된다.The transmission type three-
여기서, 제1광분할기(140), 제1대물렌즈(150), 제2광분할기(160), 접안렌즈(180) 및 촬영부(190)는 반사형 3차원 측정부(100)와 투과형 측정부(200)가 서로 공용함을 밝혀둔다. Here, the first
이하에서는 제어부(300)가 반사형 3차원 측정부(100)을 이용하여 물체(S)의 3차원 정보를 획득하는 작용을 도면과 함께 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 측정장치의 반사형 3차원 측정부의 광경로를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 3차원 측정부가 작동하는 경우 촬영부에서 촬영된 제1간섭무늬를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 측정장치의 촬영부에서 촬영된 제1간섭무늬를 위상펼침하여 획득된 3차원 정보를 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a view illustrating an optical path of a reflection type three-dimensional measurement unit of a three-dimensional measurement apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view illustrating an optical path of a reflection type three-dimensional measurement unit according to an exemplary embodiment of the present invention, 5 is a view showing three-dimensional information obtained by phase-spreading a first interference fringe photographed by a photographing unit of a three-dimensional measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. to be.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 제어부(300)가 제1레이저(110)와 제1셔터(130)를 온(ON) 시키면, 제1레이저(110)에서 출사된 레이저 광은 제1경로(P1) 및 제2경로(P2)를 따라 진행하여 촬영부(190)에 입사된다. 여기서, 제2경로(P2)는 제1레이저(110), 제1셔터(130), 제1광분할기(140), 제1대물렌즈(150), 제2광분할기(160), 물체(S), 제2광분할기(160), 제1대물렌즈(150), 제1광분할기(140), 접안렌즈(180) 및 촬영부(190)를 순차적으로 지나는 경로이다. 제1경로(P1)는 제1레이저(110), 제1셔터(130), 제1광분할기(140), 제1대물렌즈(150), 제2광분할기(160), 제1미러(170), 제2광분할기(160), 제1대물렌즈(150), 제1광분할기(140), 접안렌즈(180) 및 촬영부(190)를 순차적으로 지나는 경로이다. 여기서, 제1경로(P1)은 제1기준광이 지나는 경로이고, 제2경로(P2)는 반사광이 지나는 경로가 된다.3 to 5, when the
한편, 물체(S)의 반사면 형상에 의해 제1경로(P1)와 제2경로(P2)의 길이차이가 발생된다. 이러한 길이차이에 의해 제1경로(P1)과 제2경로(P2)를 지난 광의 위상차이가 발생된다. On the other hand, a length difference between the first path P1 and the second path P2 is generated due to the shape of the reflecting surface of the object S. Due to such a length difference, a phase difference of light passing through the first path P1 and the second path P2 is generated.
제1레이저(110)에서 출사되는 레이저 광의 파장이 λ1이라 하면 제1경로(P1)를 지난 제1기준광과 제2경로(P2)를 지난 반사광의 위상차이는 수식 1과 같이 표현된다.When the wavelength of the laser beam emitted from the
[수식 1][Equation 1]
Δφ1=2π*Ps/ λ1?? 1 = 2? * Ps /? 1
여기서, Δφ1는 제1경로(P1)를 지난 제1기준광과 제2경로(P2)를 지난 반사광의 위상차이고, Ps는 제1경로(P1)과 제2경로(P2)의 길이차이고, λ1는 제1레이저(110)에서 출사된 레이저 광의 파장이다.Here,? 1 is the phase difference between the first reference light passing through the first path P1 and the reflected light passing through the second path P2, Ps is the length difference between the first path P1 and the second path P2, And is the wavelength of the laser beam emitted from the
제어부(300)는 제1경로(P1)와 제2경로(P2)를 지난 광의 위상차이를 이용하여 물체(S)의 3차원 정보를 획득한다.The
즉, 제1경로(P1)과 제2경로(P2)를 지난 레이저 광의 위상차이로 인하여 제1경로(P1)를 지난 레이저 광과 제2경로(P2)를 지난 레이저 광은 제1간섭무늬를 만들고, 이 제1간섭무늬는 도 4에서 도시되는 바와 같이 촬영부(190)에서 촬영된다. That is, the laser light passing through the first path P1 and the laser light passing through the second path P2 due to the phase difference of the laser light passing through the first path P1 and the second path P2, And this first interference fringe is photographed in the photographing
제어부(300)는 촬영부(190)가 촬영한 제1간섭무늬를 이용하여 도 5와 같은 물체(S)의 3차원 정보를 획득한다. 즉, 제어부(300)는 제1간섭무늬를 위상펼침한다.The
이하에서는 제어부(300)가 투과형 3차원 측정부(200)을 이용하여 물체(S)의 굴절율 분포를 획득하는 작용에 대해 도면과 함께 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 투과형 3차원 측정부가 작동하는 경우 3차원 측정장치의 투과형 3차원 측정부의 광경로를 나타낸 도면이고, 도 7는 본 발명의 일실시예에 따른 투과형 3차원 측정부가 작동하는 경우 3차원 측정장치의 촬영부에서 촬영된 제2간섭무늬를 나타낸 도면이고, 도 8는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 측정장치의 촬영부에서 촬영된 제2간섭무늬를 이용하여 획득된 굴절율 분포를 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a view illustrating an optical path of a transmission type three-dimensional measurement unit of a three-dimensional measurement apparatus when the transmission type three-dimensional measurement unit operates according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 8 is a view showing a second interference pattern photographed by the photographing unit of the three-dimensional measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. And FIG.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 제어부(300)가 제2레이저(210)와 제2셔터(230)를 온(ON) 시키면, 제2레이저(210)에서 출사된 레이저는 제3경로(P3) 및 제4경로(P4)를 거쳐 촬영부(190)로 입사된다. 여기서, 제4경로(P4)는 제2광확산부(220), 제3광분할기(215), 제2셔터(230), 제4광분할기(260), 제1광분할기(140) 및 접안렌즈(180)를 순차적으로 지나는 경로이다. 제3경로(P3)는 제2광확산부(220), 제2미러(270), 제2대물렌즈(250), 물체(S), 제2광분할기(160), 제1대물렌즈(150), 제1광분할기(140) 및 접안렌즈(180)을 순차적으로 지나는 경로이다. 여기서, 제3경로(P3)는 투과광이 지나는 경로가 되고, 제4경로(P4)는 제2기준광이 지나는 경로가 된다.6 to 8, when the
한편, 물체(S)의 굴절율에 의해 제3경로(P3)와 제4경로(P4)를 지나는 광의 속도차이가 발생되고, 이에 의해 제3경로(P3)과 제4경로(P4)를 지난 광의 위상차이가 발생된다.On the other hand, due to the refractive index of the object S, a velocity difference of light passing through the third path P3 and the fourth path P4 is generated, and thereby, the light passing through the third path P3 and the fourth path P4 A phase difference is generated.
즉, 제2레이저(210)에서 출사된 레이저 광의 속도는 제4경로(P4) 상의 광학부재들의 굴절율과 제3경로(P3) 상의 광학부재들의 굴절율의 비율에 비례하여 제4경로(P)를 지난 제2기준광과 제3경로(P3)를 지난 투과광의 위상차이가 발생되고, 이러한 관계는 아래의 수식 2와 같이 표현된다. 여기서, 제3경로(P3) 상에 있는 물체(S)의 굴절율도 반영된다.That is, the velocity of the laser beam emitted from the
[수식 2][Equation 2]
Δφ1 ∝ C/VΔφ1 α C / V
여기서, C는 제3경로(P3)를 지나는 투과광의 속도이고, V는 제4경로(P4)를 지나는 제2기준광의 속도이다.Here, C is the velocity of the transmitted light passing through the third path P3, and V is the velocity of the second reference light passing through the fourth path P4.
한편, 제4경로(P4) 상의 광학부재들의 굴절율과 물체(S)를 제외한 제3경로(P3) 상의 광학부재들의 굴절율이 실질적으로 동일하게 설계되는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that the refractive indexes of the optical members on the fourth path P4 and the optical paths on the third path P3 other than the object S are designed to be substantially equal to each other.
제어부(300)는 제3경로(P3)와 제4경로(P4)를 지난 광의 위상차이를 이용하여 물체(S)의 굴절율 분포를 획득한다.The
즉, 제3경로(P3)과 제4경로(P4)를 지난 광의 위상차이로 인하여 제3경로(P3)를 지난 투과광과 제4경로(P4)를 지난 제2기준광은 간섭무늬를 만들고, 이 제2간섭무늬는 도 7에서 도시되는 바와 같이 촬영부(190)에서 촬영된다. That is, the transmitted light passing through the third path P3 and the second reference light passing through the fourth path P4 due to the phase difference of the light passing through the third path P3 and the fourth path P4 make interference patterns, The second interference fringe is photographed in the photographing
제어부(300)는 촬영부(190)가 촬영한 제2간섭무늬를 이용하여 도 8과 같은 물체(S)의 굴절율 분포를 획득한다. The
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 측정장치가 물체의 3차원 정보에 굴절율 분포를 반영한 것을 나타낸 도면이다. 도 9에서 종축은 굴절율을 나타낸다.9 is a view showing that a three-dimensional measurement apparatus according to an embodiment of the present invention reflects a refractive index distribution on three-dimensional information of an object. In Fig. 9, the vertical axis indicates the refractive index.
도 9를 참조하면, 제어부(300)는 반사형 3차원 측정부(100) 또는 투과형 3차원 측정부(400)에 포함되는 제1 및 제 2셔터(130, 230)와 제1 및 제2레이저(110, 210)를 제어하여, 촬영부(190)에서 촬영된 제1및 제2간섭무늬를 이용하여 물체(S)의 3차원 정보 및 굴절율 분포를 획득한 후에 도 9에서 도시되는 바와 같이 물체(S)의 3차원 정보에 굴절율 분포를 반영한다.9, the
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 측정장치의 제어방법에 대해 도면과 함께 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of controlling a three-dimensional measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 측정장치의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a method of controlling a three-dimensional measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 측정장치의 제어방법은 크게 반사형 3차원 측정부(100)를 이용하여 물체(S)의 3차원 정보를 획득하는 단계(1010)와 투과형 3차원 측정부(100)를 이용하여 물체(S)의 굴절율 분포를 획득하는 단계(1020) 및 굴절율 분포가 반영된 물체(S)의 3차원 정보를 획득하는 단계(1030)를 포함한다.10, a method of controlling a three-dimensional measurement apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
우선, 제어부(300)는 반사형 3차원 측정부(100)을 이용하여 물체(S)의 3차원 정보를 획득하는 단계를 수행하기 위해 제1레이저(110)와 제1셔터(130)을 온(ON) 시킨다(1011). 이와 동시에 제어부(300)은 도 4에서 도시되는 바와 같은 촬영부(130)에 입사되는 제1간섭무늬를 획득하고(1012), 이를 이용하여 도 5에서 도시되는 바와 같이 제1간섭무늬를 위상펼침하여 물체(S)에 대한 3차원 정보를 획득한다(1013).First, the
그 다음, 제어부(300)는 투과형 3차원 측정부(200)을 이용하여 물체(S)의 굴절율 분포를 획득하는 단계를 수행하기 위해 제1레이저(110)와 제1셔터(130)를 오프(OFF)시키고, 제2레이저(210)와 제2셔터(260)를 온(ON)시킨다(1021). 이와 동시에 제어부(300)는 도 7에서 도시되는 바와 같은 촬영부(130)에 입사되는 제2간섭무늬를 획득하고(1022), 이를 이용하여 도 8에서 도시되는 바와 같은 굴절율 분포를 획득한다(1023).The
그 다음, 제어부(300)는 물체(S)에 대한 3차원 정보에 물체(S)의 굴절율 분포를 반영하여 도 9에서 도시되는 바와 같은 굴절율 분포가 반영된 물체(S)의 3차원 정보를 획득한다(1030).Next, the
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.As used in this embodiment, the term " portion " refers to a hardware component such as software or an FPGA (field-programmable gate array) or ASIC, and 'part' performs certain roles. However, 'part' is not meant to be limited to software or hardware. &Quot; to " may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to play one or more processors. Thus, by way of example, 'parts' may refer to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, and processes, functions, , Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided in the components and components may be further combined with a smaller number of components and components or further components and components. In addition, the components and components may be implemented to play back one or more CPUs in a device or a secure multimedia card.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 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
S: 물체 100: 반사형 3차원 측정부
200: 투과형 3차원 측정부 300: 제어부S: Object 100: Reflective 3D measurement part
200: transmission type three-dimensional measuring unit 300:
Claims (7)
제2레이저에서 출사되는 레이저 광을 통해 생성되는 제2기준광과, 상기 제2레이저의 레이저 광이 상기 물체를 투과하여 생성되는 투과광의 간섭에 의한 제2간섭무늬를 획득하기 위한 투과형 3차원 측정부; 및
상기 제1간섭무늬를 이용하여 상기 물체의 3차원 정보를 획득하고, 상기 제2간섭무늬를 이용하여 상기 물체의 굴절율 분포를 획득하여, 상기 물체의 3차원 정보에 상기 물체의 굴절율 분포를 반영하는 제어부를 포함하는 3차원 측정장치.A reflection type three-dimensional measurement unit for obtaining a first interference fringe due to interference between a first reference light generated through the laser light emitted from the first laser and a reflection light generated by reflecting the laser light of the first laser from the object, ;
Dimensional measurement unit for acquiring a second interference fringe due to interference between the second reference light generated through the laser light emitted from the second laser and the transmitted light generated by the laser light of the second laser transmitted through the object, ; And
Acquiring three-dimensional information of the object using the first interference fringe, acquiring a refractive index distribution of the object using the second interference fringe, and reflecting the refractive index distribution of the object to the three-dimensional information of the object A three-dimensional measuring device comprising a control part.
상기 제어부는 상기 제1간섭무늬를 위상펼침을 하여 상기 물체의 3차원 정보를 획득하는 3차원 측정장치. The method according to claim 1,
Wherein the controller obtains three-dimensional information of the object by spreading the phase of the first interference fringe.
상기 제1기준광이 지나는 길이와 상기 반사광이 지나는 길이는 상기 물체의 형상에 따라 차이를 가지는 3차원 측정장치.The method according to claim 1,
Wherein a length of the first reference light and a length of the reflected light are different depending on the shape of the object.
상기 제2기준광과 상기 투과광의 속도는 상기 물체의 굴절율에 대응하는 차이를 가지는 3차원 측정장치.The method according to claim 1,
Wherein the velocity of the second reference light and the transmitted light have a difference corresponding to a refractive index of the object.
투과형 3차원 측정부를 이용하여, 제2레이저에서 출사되는 레이저 광을 통해 생성되는 제2기준광과, 상기 제2레이저의 레이저 광이 상기 물체를 투과하여 생성되는 투과광의 간섭에 의해 획득된 제2간섭무늬를 통해 상기 물체의 굴절율 분포를 획득하는 단계; 및
상기 물체의 3차원 정보에 상기 물체의 굴절율 분포를 반영하는 단계를 포함하는 3차원 측정장치의 제어방법.The first interference light obtained by interference between the first reference light generated through the laser light emitted from the first laser and the reflection light generated by reflecting the laser light of the first laser by the reflection type three- Acquiring three-dimensional information of the object through a pattern;
A second interference light generated by the interference of the second reference light generated through the laser light emitted from the second laser and the transmission light generated by the laser light of the second laser transmitted through the object, Acquiring a refractive index distribution of the object through a pattern; And
And reflecting the refractive index distribution of the object to the three-dimensional information of the object.
상기 물체의 3차원 정보를 획득하는 단계는 상기 제1간섭무늬를 위상펼침하여 상기 물체의 3차원 정보를 획득하는 단계를 포함하는 3차원 측정장치의 제어방법.6. The method of claim 5,
Wherein the obtaining of the three-dimensional information of the object includes phase-spreading the first interference fringe to obtain three-dimensional information of the object.
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