KR101462890B1 - Method for measuring shape of lenticular lens in Fresnel lens type - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투과형 간섭계를 이용하여 위상모호 없이 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상을 측정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring a shape of a lenticular lens having a Fresnel lens shape, and more particularly to a method for measuring a shape of a lenticular lens having a Fresnel lens shape without phase ambiguity using a transmission type interferometer.
간섭계(Interferometer)란 검사하고자 하는 물체의 표면 및 기준면에 광을 조사시킨 후 반사 또는 투과되는 두 종류의 광으로부터 간섭무늬를 형성하고, 이 간섭무늬를 측정 및 해석하여 물체 표면의 형상에 대한 정보를 얻는 장치이다.An interferometer is a type of interferometer that irradiates light onto the surface and reference plane of an object to be inspected, forms interference fringes from two types of light reflected or transmitted, measures and analyzes the interference fringes, .
이러한 간섭계는 측정대상물의 형상을 용이하게 얻을 수 있으므로 산업분야에서 널리 활용되고 있으며, 특히 최근의 산업계 전 분야에 걸친 급속한 기술 발전은 반도체, MEMS, 평판 디스플레이, 광부품 등의 분야에서 미세 가공을 필요로 하며, 현재는 나노 단위의 초정밀 제조 기술이 필요한 단계로 진입하고 있고, 필요한 가공의 형상도 단순한 패턴에서 복잡한 형상으로 변화하고 있으며, 이에 따라 미세형상을 측정하는 기술의 중요성은 더욱 부각되고 있다.Since such an interferometer can easily obtain the shape of the object to be measured, it has been widely used in the industrial field. Particularly, rapid technological development in all the recent industrial fields requires fine processing in the fields of semiconductor, MEMS, flat panel display, , And currently, nano-unit ultra precise manufacturing technology is required. Also, the required machining shape is changed from a simple pattern to a complicated shape. Accordingly, the importance of a technique for measuring a fine shape is more emphasized.
이와 같은 간섭계를 이용한 간섭법으로는 위상천이 간섭법(PSI:Phase Shifting Interferometry)이 있는데, 위상천이 간섭법은 간섭상의 한 파장 내에서 적절한 구동 간격으로 위상을 천이시켜 기준 위상을 구하고 이를 높이로 복원하는 방법이다.Phase-shifting interferometry (PSI) is an interferometry technique that uses phase-shifting interferometry (PSI). The phase-shift interferometry (PSI) .
일반적으로 투과식 위상천이 간섭법을 이용하여 측정된 이웃하는 두 점 사이의 높이 단차가 광원 파장의 2분의 1을 넘게 되면 2π 모호성 문제가 발생하게 되는데, 이러한 문제는 형상 측정에 있어서 오차를 유발하는 문제점이 있다. 즉, 상대적으로 단차 변화가 급격하여 광원 파장의 2분의 1 이상인 지점을 측정할 경우에는 위상 언랩핑시 몇 번째 주기인지를 확인할 방법이 없게 된다. 이를 최소 주기값을 기반으로 계산하는 기존 측정방법은 실제 측정대상물의 측정면의 상태와 다른 결과를 가져다 주므로, 측정대상물의 정확한 형상을 측정할 수 없게 된다. 이는 측정 방식 고유의 문제로, 정밀한 측정 해상도라는 장점에 대비되는 단점이라 할 수 있다.Generally, when the height difference between two neighboring points measured by the transmission type phase shift interference method exceeds one half of the wavelength of the light source, a problem of 2? Ambiguity occurs. This problem causes an error in the shape measurement . In other words, when measuring a point that is one-half or more of the wavelength of the light source due to the abrupt change in the level difference, there is no way to determine the period of the phase unwrapping. The existing measurement method of calculating the minimum periodic value based on the minimum period value results in a different result from the state of the measurement surface of the actual measurement object, and thus the accurate shape of the measurement object can not be measured. This is a problem inherent to the measurement method, which is a disadvantage in contrast to the advantage of accurate measurement resolution.
이러한 문제를 해결하기 위하여 복수의 광원을 사용하여 간섭무늬의 등가파장을 늘리는 방법을 고려해 볼 수 있으나, 등가파장을 늘리는 방법은 측정분해능을 떨어뜨리는 문제점을 유발한다.To solve this problem, it is possible to consider a method of increasing the equivalent wavelength of the interference fringe by using a plurality of light sources, but the method of increasing the equivalent wavelength causes a problem that the measurement resolution is degraded.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 프레넬 렌즈 형상 중 중앙 곡면부의 형상을 기준으로 다른 곡면부가 존재 가능한 영역을 확정하여 2π 모호성 문제를 해결함으로써, 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상을 정확하게 측정하여 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to solve such a problem of the prior art and to solve the problem of 2? Ambiguity by determining an area in which other curved portions can exist based on the shape of the central curved portion among the Fresnel lens shapes, The present invention also provides a method of measuring the shape of a lenticular lens having a Fresnel lens shape capable of accurately measuring the shape of the lenticular lens having the Fresnel lens.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법은, 광축과 정렬된 중심축이 통과하는 중앙 곡면부와, 상기 중앙 곡면부의 양측에서 상기 중심축을 기준으로 대칭되게 배치되는 다수의 곡면부와, 이웃하는 곡면부의 단부를 연결하는 다수의 경사면부를 구비하는 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상을 측정하는 방법이며, 상기 중앙 곡면부의 위상 및 상기 곡면부의 위상을 측정하는 위상 측정단계; 상기 중앙 곡면부의 위상 그래프 및 상기 곡면부의 위상 그래프를 좌우 방향으로 이격되게 배치하고, 이웃하는 곡면부의 위상 그래프 사이의 상기 경사면부에 해당하는 부위는 보간법을 이용하여 연결부를 형성함으로써, 상기 중앙 곡면부의 위상 그래프, 상기 곡면부의 위상 그래프 및 상기 연결부를 전체적으로 연결한 제1그래프를 산출하는 제1그래프 산출단계; 상기 제1그래프를 1차 미분한 제2그래프를 산출하는 제2그래프 산출단계; 상기 제2그래프에서 상기 중앙 곡면부의 미분 그래프의 양측에 배치되는 변곡점 사이의 거리로부터 상기 중앙 곡면부의 두께인 기준두께를 산출하는 기준두께 산출단계; 및 상기 중앙 곡면부의 위상 그래프는 고정하고 상기 곡면부의 위상 그래프를 2π 간격으로 위치이동시키면서 상기 기준두께를 이용하여 상기 곡면부의 위상 그래프의 위치를 확정하는 위치 확정단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a shape of a lenticular lens having a Fresnel lens shape, comprising: a central curved surface portion through which a central axis aligned with an optical axis passes; A method of measuring a shape of a lenticular lens having a Fresnel lens shape having a plurality of symmetrically arranged curved portions and a plurality of inclined surface portions connecting ends of neighboring curved portions, A phase measuring step of measuring a phase of the phase difference; And a phase graph of the central curved surface portion and a phase graph of the curved surface portion are spaced apart from each other in the left and right direction and a portion corresponding to the inclined surface portion between the phase graphs of the adjacent curved surface portions is formed by using interpolation, A phase graph, a phase graph of the curved surface portion, and a first graph obtained by connecting the connecting portions as a whole; A second graph computing step of computing a second graph obtained by first differentiating the first graph; A reference thickness calculating step of calculating a reference thickness which is a thickness of the central curved surface portion from a distance between inflection points arranged on both sides of the differential graph of the central curved surface portion in the second graph; And a position determining step of fixing the phase graph of the central curved surface portion and determining the position of the phase graph of the curved surface portion by using the reference thickness while locating the phase graph of the curved surface portion at intervals of 2 pi.
본 발명에 따른 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법에 있어서, 구체적으로는, 상기 위상 측정단계는, 단일 파장의 광을 발생하는 광원을 포함하는 투과형 간섭계를 이용하여 상기 중앙 곡면부의 위상 및 상기 곡면부의 위상을 측정한다.In the method of measuring the shape of a lenticular lens having a Fresnel lens shape according to the present invention, more specifically, the phase measuring step may include measuring a phase of the central curved portion using a transmission type interferometer including a light source that generates light of a single wavelength, And the phase of the curved portion is measured.
본 발명에 따른 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법에 있어서, 구체적으로는, 상기 제1그래프 산출단계는, 이웃하는 곡면부의 위상 그래프의 단부들이 상기 연결부에 의해 서로 연결되기 전, 상기 이웃하는 곡면부의 위상 그래프의 단부들이 π 이하의 위상차를 가지도록 상기 중앙 곡면부의 위상 그래프 및 상기 곡면부의 위상 그래프를 상하 방향으로 이격되게 배치한다.In the method of measuring a shape of a lenticular lens having a Fresnel lens shape according to the present invention, the first graph calculation step may be performed before the end portions of the phase graph of the neighboring curved surface portions are connected to each other by the connecting portion, The phase graph of the central curved surface portion and the phase graph of the curved surface portion are arranged so as to be spaced apart in the vertical direction so that the end portions of the phase graph of the adjacent curved surface portions have a phase difference of?
본 발명에 따른 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법에 있어서, 구체적으로는, 상기 기준두께 산출단계는, 상기 중심축과 상기 중앙 곡면부가 교차하는 점과 상기 중앙 곡면부의 단부 사이의 거리를 상기 기준두께로 정의하며, 상기 중앙 곡면부의 곡률반경과 상기 변곡점 사이의 거리로부터 얻을 수 있는 중앙 곡면부의 폭을 이용하여 상기 기준두께를 산출한다.In the method of measuring the shape of a lenticular lens having a Fresnel lens shape according to the present invention, more specifically, the reference thickness calculating step may include a step of calculating a reference thickness, Is defined as the reference thickness and the reference thickness is calculated using the width of the central curved portion obtained from the radius of curvature of the central curved portion and the distance between the inflection points.
본 발명에 따른 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법에 있어서, 구체적으로는, 상기 위치 확정단계는, 상기 기준두께 이내에 상기 곡면부의 위상 그래프의 절반 이상이 포함되는 위치를 상기 곡면부의 위상 그래프의 위치로 확정한다.In the method of measuring the shape of a lenticular lens having a Fresnel lens shape according to the present invention, more specifically, the position determining step may include determining a position where at least half of the phase graph of the curved surface portion is within the reference thickness, Confirm with the position of the graph.
본 발명의 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법에 따르면, 렌즈의 품질 관리에 필수적인 렌티큘러 렌즈의 표면 형상을 사영역(deadzone)을 최소화한 상태로 불확실도 없이 정확하게 측정할 수 있다.According to the method for measuring the shape of the lenticular lens having the Fresnel lens shape of the present invention, the surface shape of the lenticular lens, which is essential for quality control of the lens, can be accurately measured without any uncertainty while minimizing the dead zone.
또한, 본 발명의 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법에 따르면, 중앙 곡면부의 폭을 실시간으로 용이하게 산정하여 실측정에 적용함으로써, 측정 모호성 발생의 우려 없이 투과식 간섭계의 높은 측정 정밀도를 적용할 수 있다.Further, according to the method for measuring the shape of the lenticular lens having the Fresnel lens shape of the present invention, the width of the central curved portion can be easily calculated in real time and applied to the actual measurement, so that the measurement accuracy of the transmission interferometer Can be applied.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법의 순서도이고,
도 2는 도 1의 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법에 의해 측정되는 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 단면도이고,
도 3은 도 1의 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법에 이용되는 투과형 간섭계의 일례를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 4는 도 1의 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법의 제1그래프 산출단계를 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 도 1의 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법의 제1그래프를 도시한 도면이고,
도 6은 도 1의 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법의 제2그래프를 도시한 도면이고,
도 7은 도 1의 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법의 기준두께 산출단계를 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 도 1의 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법의 위치 확정단계를 설명하기 위한 도면이다.1 is a flowchart of a method of measuring a shape of a lenticular lens having a Fresnel lens shape according to an embodiment of the present invention,
2 is a cross-sectional view of a lenticular lens having a Fresnel lens shape measured by a method for measuring a shape of a lenticular lens having a Fresnel lens shape shown in Fig. 1,
3 is a view schematically showing an example of a transmission type interferometer used in a method of measuring the shape of a lenticular lens having a Fresnel lens shape of Fig. 1,
FIG. 4 is a view for explaining a first graph calculating step of the shape measuring method of the lenticular lens having the Fresnel lens shape of FIG. 1,
5 is a view showing a first graph of a shape measuring method of a lenticular lens having a Fresnel lens shape of Fig. 1,
Fig. 6 is a diagram showing a second graph of the shape measuring method of the lenticular lens having the Fresnel lens shape of Fig. 1,
7 is a view for explaining the reference thickness calculating step of the shape measuring method of the lenticular lens having the Fresnel lens shape of Fig. 1,
FIG. 8 is a view for explaining the position determining step of the shape measuring method of the lenticular lens having the Fresnel lens shape of FIG. 1; FIG.
이하, 본 발명에 따른 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of a method for measuring a shape of a lenticular lens having a Fresnel lens shape according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법의 순서도이고, 도 2는 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 단면도이고, 도 3은 투과형 간섭계의 일례를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 제1그래프 산출단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 제1그래프를 도시한 도면이고, 도 6은 제2그래프를 도시한 도면이고, 도 7은 기준두께 산출단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 위치 확정단계를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a lenticular lens having a Fresnel lens shape, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a transmission type interferometer according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing a first graph, FIG. 6 is a diagram showing a second graph, and FIG. 7 is a diagram showing a graph FIG. 8 is a view for explaining the step of calculating the thickness. FIG.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법은 투과형 간섭계를 이용하여 위상모호 없이 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상을 측정하는 것으로서, 위상 측정단계(S110)와, 제1그래프 산출단계(S120)와, 제2그래프 산출단계(S130)와, 기준두께 산출단계(S140)와, 위치 확정단계(S150)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 8, the shape measuring method of a lenticular lens having a Fresnel lens shape according to this embodiment measures the shape of a lenticular lens having a Fresnel lens shape without phase ambiguity using a transmission type interferometer, A first graph calculating step S120, a second graph calculating step S130, a reference thickness calculating step S140, and a position determining step S150.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의해 측정되는 측정대상물은 렌티큘러 렌즈(10)이며, 렌티큘러 렌즈(10)의 단면이 프레넬 렌즈 형상을 가진다. 본 발명의 렌티큘러 렌즈(10)는 도 2에 도시된 단면이 지면으로부터 나오는 방향 또는 지면으로 들어가는 방향을 따라 그대로 연장되어 형성된다.2, the measurement object measured by the present invention is a
측정대상물인 렌티큘러 렌즈(10)는 중앙 곡면부(11)와, 다수의 곡면부(12)와, 다수의 경사면부(13)를 포함한다. 중앙 곡면부(11)는 광축과 정렬된 렌티큘러 렌즈(10)의 중심축(c)이 통과하며, 렌티큘러 렌즈(10)의 중앙에 배치된다. 다수의 곡면부(12) 중앙 곡면부(11)의 양측에 각각 배치되며, 중심축(c)을 기준으로 서로 대칭되게 배치된다. 다수의 경사면부(13)는 이웃하는 곡면부(12)의 단부를 각각 연결하도록 형성된다.The
도 2에서는 중앙 곡면부(11) 및 곡면부(12)가 오목하게 형성된 상태로 도시되었으나, 중앙 곡면부 및 곡면부가 볼록하게 형성된 렌티큘러 렌즈도 측정대상물이 될 수 있다.In FIG. 2, the central
도 3을 참조하면, 측정대상물인 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈(10)의 형상 측정방법에 이용되는 투과형 간섭계(20)는 광원부(21)와, 광분할기(22)와, 반사미러(25)와, 위상천이미러(23)와, 광검출부(26)를 포함한다.3, a
광원부(21)는 단일 파장의 광(L)을 발생하며, 다이오드 레이저 등이 이용될 수 있다. 광원부(21)로부터 약 555.5 nm 파장을 가지는 레이저빔이 발생될 수 있다.The
광분할기(22)는 광원부(21)로부터 발생된 광(L)을 2개로 분할한다. 분할된 광 중 일부는 광분할기(22)에서 반사되어 반사미러(25) 측으로 전달되고, 분할된 광 중 나머지 일부는 광분할기(22)를 투과하여 위상천이미러(23) 측으로 전달된다.The
반사미러(25)는 광분할기(22)에 의해 분할된 광 중 일부가 입사되며, 입사된 광을 렌티큘러 렌즈(10)를 투과시켜 광검출부(26) 측으로 전달한다. 위상천이미러(23)는 광분할기(22)에 의해 분할된 광 중 나머지 일부가 입사되며, 입사된 광을 렌티큘러 렌즈(10)를 투과시키지 않고 광검출부(26) 측으로 전달한다. 반사미러(25)를 경유한 광과, 위상천이미러(23)를 경유한 광은 각각 대물렌즈(27)를 거쳐 광검출부(26)에 입사된다.A part of the light split by the
위상천이미러(23)에는 압전소자와 같은 구동수단(24)이 설치되어 위상천이미러(23)는 직선왕복이동 가능하다. 위상천이미러(23)를 직선왕복이동시키면서 위상천이미러(23)에 의해 전달되는 광의 위상을 적절한 간격으로 천이시킬 수 있다.The
반사미러(25)에 의해 전달된 광과 위상천이미러(23)에 의해 전달된 광은 간섭무늬를 생성하며, 광검출부(26)를 이용하여 이러한 간섭무늬를 검출할 수 있다. 일반적으로 광검출기(26)로는 측정하고자 하는 영역에 적합한 화소 개수를 가지는 CCD 카메라가 이용된다.The light transmitted by the
상기 위상 측정단계(S110)는, 렌티큘러 렌즈(10)의 중앙 곡면부(11)의 위상과 곡면부(12)의 위상을 측정한다. 위상 측정단계(S110)에서는 도 3에 도시된 단일 파장의 광(L)을 발생하는 광원을 포함하는 투과형 간섭계(20)를 이용하여 중앙 곡면부(11)의 위상 및 곡면부(12)의 위상을 측정한다.The phase measurement step S110 measures the phase of the central
상기 제1그래프 산출단계(S120)는, 중앙 곡면부의 위상 그래프(111)와 다수의 곡면부의 위상 그래프(112)를 전체적으로 연결한 제1그래프(110)를 산출한다.The first graph calculation step S120 calculates a
투과형 간섭계(20)를 이용하여 렌티큘러 렌즈(10)의 형상을 측정하면, 중앙 곡면부의 위상 그래프(111)와 각각의 곡면부의 위상 그래프(112)를 획득할 수 있다. 그러나 광이 경사면부(13)를 투과하지 못하므로, 경사면부(13)의 위상 그래프는 획득할 수 없다.When the shape of the
도 4 및 도 5를 참조하면, 획득된 중앙 곡면부의 위상 그래프(111)와 다수의 곡면부의 위상 그래프(112)를 카메라의 픽셀을 따라 좌우 방향으로 배치하는데, 위상 그래프를 획득할 수 없는 경사면부(13)에 해당하는 부위는 빈 공간인 상태로 둔다. 즉, 중앙 곡면부의 위상 그래프(111)와 다수의 곡면부의 위상 그래프(112)가 경사면부(13)에 해당하는 부위만큼 이격된 채로 좌우 방향으로 배치된다.4 and 5, a
좌우 방향에 대해서는 이웃하는 곡면부의 위상 그래프(111,112)를 위와 같이 배치하고, 상하 방향에 대해서는 도 4에 도시된 바와 같이 이웃하는 곡면부의 위상 그래프(111,112)의 단부들이 π 이하의 위상차를 가지도록 이웃하는 곡면부의 위상 그래프(111,112)를 이격되게 배치한다.As shown in Fig. 4, the
즉, 중앙 곡면부의 위상 그래프의 타단부(111b)를 기준으로 상측으로 +π, 하측으로 -π 범위를 설정한 후, 곡면부의 위상 그래프(112)를 상하 방향으로 2π 간격으로 위치이동시킨다. 위치이동하는 과정에서 중앙 곡면부의 위상 그래프의 타단부(111b)와, 곡면부의 위상 그래프의 일단부(112a)의 위상차가 π 이하의 범위에 들어오면, 곡면부의 위상 그래프(112)의 위치를 고정시킨다. 다른 이웃하는 곡면부의 위상 그래프(112)에도 동일한 원리를 적용하여 상하 방향에 대해서 이웃하는 곡면부의 위상 그래프(112)를 배치한다.That is, the range of the
위와 같이 중앙 곡면부의 위상 그래프(111)의 위치와 다수의 곡면부의 위상 그래프(112)의 위치를 고정한 후, 이웃하는 곡면부의 위상 그래프(111,112) 사이의 경사면부(13)에 해당하는 부위는 보간법을 이용하여 연결부(113)를 형성한다. 이웃하는 곡면부의 위상 그래프(111,112)의 단부들은 연결부(113)에 의해 서로 연결된다. 연결부(113)를 형성하는 보간법은 다항식 보간법, 스플라인 보간법 등 공지된 다양한 보간법이 이용될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.After the position of the
도 5에 도시된 바와 같이, 중앙 곡면부의 위상 그래프(111)와 다수의 곡면부의 위상 그래프(112)를 배치하고, 연결부(113)를 통해 이웃하는 곡면부의 위상 그래프(111,112)를 연결함으로써, 중앙 곡면부의 위상 그래프(111), 곡면부의 위상 그래프(112) 및 연결부(113)를 전체적으로 연결한 제1그래프(110)를 산출할 수 있다.5, a
상기 제2그래프 산출단계(S130)는 제1그래프(110)를 1차 미분한 제2그래프(120)를 산출한다. 제1그래프의 연결부(113)에는 변곡점이 포함되어 있는데, 제2그래프(120)에서 중앙 곡면부의 미분 그래프(121)와 곡면부의 미분 그래프(122) 사이 또는 곡면부의 미분 그래프(122)와 곡면부의 미분 그래프(122) 사이에 위치하는 꼭지점 형태에 의해 변곡점(123)을 확인할 수 있다.The second graph calculating step S130 calculates a
상기 기준두께 산출단계(S140)는 중앙 곡면부(11)의 두께인 기준두께(t)를 산출한다. 중앙 곡면부의 두께인 기준두께(t)는 중심축(c)과 중앙 곡면부(11)가 교차하는 점(11c)과 중앙 곡면부의 단부(11a,11b) 사이의 거리로 정의한다.The reference thickness calculating step S140 calculates a reference thickness t, which is the thickness of the central
도 7을 참조하면, 제2그래프(120)에서 중앙 곡면부의 미분 그래프(121)의 양측에 배치되는 변곡점(123) 사이의 거리(d1)를 중앙 곡면부의 폭(w)으로 산정한다. 중앙 곡면부의 폭(w)은 중앙 곡면부의 일단부(11a)와 타단부(11b) 사이의 직선 거리로 정의한다.7, the distance d1 between the
이후, 중앙 곡면부의 곡률반경(r)과 변곡점(123) 사이의 거리(d1)로부터 산정된 중앙 곡면부의 폭(w)을 알고 있으므로, x의 값을 구할 수 있다. 중앙 곡면부의 곡률반경(r)으로부터 x의 값을 빼면, 구하고자 하는 기준두께(t)를 산출할 수 있다.Since the width w of the central curved portion calculated from the distance d1 between the curvature radius r of the central curved portion and the
상기 위치 확정단계(S150)는, 기준두께(t)를 이용하여 곡면부의 위상 그래프(112)의 위치를 확정한다.The position determination step S150 determines the position of the curved
위상 측정단계(S110)에서 획득된 중앙 곡면부의 위상 그래프(111)와 곡면부의 위상 그래프(112)는 아직 2π 모호성을 가지고 있다. 따라서, 어떠한 명확한 기준 없이 중앙 곡면부의 위상 그래프(111)와 곡면부의 위상 그래프(112)의 상대 위치를 확정할 수 없는데, 기준두께 산출단계(S140)에서 산출한 기준두께(t)가 2π 모호성을 해결할 수 있는 기준이 된다.The
도 8을 참조하면, 중앙 곡면부의 위상 그래프(111)를 고정시킨 상태에서 중앙 곡면부(11)의 양측에 배치되는 곡면부의 위상 그래프(112)를 2π 간격으로 상하 방향으로 위치이동시킨다. 곡면부의 위상 그래프(112)를 2π 간격으로 위치이동시키는 동안 기준두께(t) 이내에 곡면부의 위상 그래프(112)의 절반 이상이 포함되면, 그 위치를 곡면부의 위상 그래프(112)의 위치로 확정한다.8, a
프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈(10)의 경우 다수의 곡면부(12)가 중앙 곡면부(11)의 두께 안에 대부분 배치되는 형상을 가지므로, 위와 같이 기준두께(t)를 기준으로 곡면부의 위상 그래프(112)의 위치로 확정하면 2π 모호성을 해결할 수 있는 정확한 기준이 될 수 있다.In the case of the
이웃하는 곡면부의 위상 그래프(111,112)의 단부들은 선형 보간법에 의해 사선(116)으로 연결하면 전체적으로 렌티큘러 렌즈(10)의 측정된 형상을 확보할 수 있다.The edges of the neighboring curved
상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법은, 프레넬 렌즈 형상 중 중앙 곡면부의 형상을 기준으로 다른 곡면부가 존재 가능한 영역을 확정하여 2π 모호성 문제를 해결함으로써, 렌즈의 품질 관리에 필수적인 렌티큘러 렌즈의 표면 형상을 사영역(deadzone)을 최소화한 상태로 불확실도 없이 정확하게 측정할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The method of measuring the shape of the lenticular lens having the Fresnel lens shape according to the present embodiment configured as described above determines an area where other curved surfaces can exist based on the shape of the central curved surface portion of the Fresnel lens shape to solve the 2π ambiguity problem Thus, the surface shape of the lenticular lens, which is essential for quality control of the lens, can be accurately measured without any uncertainty in a state in which the dead zone is minimized.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법은, 미분한 그래프에서 돌출되게 표시되는 변곡점을 기준으로 중앙 곡면부의 폭을 산정함으로써, 중앙 곡면부의 폭을 실시간으로 용이하게 산정하여 실측정에 적용하고, 측정 모호성 발생의 우려 없이 투과식 간섭계의 높은 측정 정밀도를 적용할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In the method of measuring the shape of the lenticular lens having the Fresnel lens shape according to the present embodiment configured as described above, the width of the central curved portion is calculated on the basis of the inflection point protruding from the differentiated graph, Can be easily calculated in real time and applied to the actual measurement, and it is possible to apply the high measurement accuracy of the transmission type interferometer without fear of occurrence of measurement ambiguity.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, but can be implemented in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.
10 : 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈
11 : 중앙 곡면부
12 : 곡면부
13 : 경사면부
110 : 제1그래프
111 : 중앙 곡면부의 위상 그래프
112 : 곡면부의 위상 그래프
120 : 제2그래프
121 : 중앙 곡면부의 미분 그래프
123 : 변곡점10: Lenticular lens having a Fresnel lens shape
11: central curved portion
12:
13:
110: first graph
111: Phase graph of center curved surface
112: Phase graph of curved surface
120: second graph
121: Differential graph of center curved surface
123: inflection point
Claims (5)
상기 중앙 곡면부의 위상 및 상기 곡면부의 위상을 측정하는 위상 측정단계;
상기 중앙 곡면부의 위상 그래프 및 상기 곡면부의 위상 그래프를 좌우 방향으로 이격되게 배치하고, 이웃하는 곡면부의 위상 그래프 사이의 상기 경사면부에 해당하는 부위는 보간법을 이용하여 연결부를 형성함으로써, 상기 중앙 곡면부의 위상 그래프, 상기 곡면부의 위상 그래프 및 상기 연결부를 전체적으로 연결한 제1그래프를 산출하는 제1그래프 산출단계;
상기 제1그래프를 1차 미분한 제2그래프를 산출하는 제2그래프 산출단계;
상기 제2그래프에서 상기 중앙 곡면부의 미분 그래프의 양측에 배치되는 변곡점 사이의 거리로부터 상기 중앙 곡면부의 두께인 기준두께를 산출하는 기준두께 산출단계; 및
상기 중앙 곡면부의 위상 그래프는 고정하고 상기 곡면부의 위상 그래프를 2π 간격으로 위치이동시키면서 상기 기준두께를 이용하여 상기 곡면부의 위상 그래프의 위치를 확정하는 위치 확정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법.A central curved surface portion through which a central axis aligned with the optical axis passes, a plurality of curved surface portions symmetrically arranged with respect to the center axis on both sides of the central curved surface portion, and a plurality of inclined surface portions connecting end portions of neighboring curved surface portions, A method of measuring a shape of a lenticular lens having a lens shape,
Measuring a phase of the central curved portion and a phase of the curved portion;
And a phase graph of the central curved surface portion and a phase graph of the curved surface portion are spaced apart from each other in the left and right direction and a portion corresponding to the inclined surface portion between the phase graphs of the adjacent curved surface portions is formed by using interpolation, A phase graph, a phase graph of the curved surface portion, and a first graph obtained by connecting the connecting portions as a whole;
A second graph computing step of computing a second graph obtained by first differentiating the first graph;
A reference thickness calculating step of calculating a reference thickness which is a thickness of the central curved surface portion from a distance between inflection points arranged on both sides of the differential graph of the central curved surface portion in the second graph; And
And a position determining step of determining a position of the phase graph of the curved surface portion by using the reference thickness while fixing the phase graph of the central curved surface portion and moving the phase graph of the curved surface portion at an interval of 2 pi, A method for measuring a shape of a lenticular lens having a lens shape.
상기 위상 측정단계는,
단일 파장의 광을 발생하는 광원을 포함하는 투과형 간섭계를 이용하여 상기 중앙 곡면부의 위상 및 상기 곡면부의 위상을 측정하는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법.The method according to claim 1,
Wherein the phase measuring step comprises:
Wherein a phase of the central curved portion and a phase of the curved portion are measured using a transmission type interferometer including a light source that generates light of a single wavelength.
상기 제1그래프 산출단계는,
이웃하는 곡면부의 위상 그래프의 단부들이 상기 연결부에 의해 서로 연결되기 전, 상기 이웃하는 곡면부의 위상 그래프의 단부들이 π 이하의 위상차를 가지도록 상기 중앙 곡면부의 위상 그래프 및 상기 곡면부의 위상 그래프를 상하 방향으로 이격되게 배치하는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법.The method according to claim 1,
The first graph computing step may include:
The phase graph of the central curved surface portion and the phase graph of the curved surface portion are vertically shifted so that the ends of the phase graph of the neighboring curved surface portion have a phase difference of less than or equal to? Before the ends of the phase graph of the neighboring curved surface portions are connected to each other by the connecting portion, Of the lenticular lens having the Fresnel lens shape.
상기 기준두께 산출단계는,
상기 중심축과 상기 중앙 곡면부가 교차하는 점과 상기 중앙 곡면부의 단부 사이의 거리를 상기 기준두께로 정의하며,
상기 중앙 곡면부의 곡률반경과 상기 변곡점 사이의 거리로부터 얻을 수 있는 중앙 곡면부의 폭을 이용하여 상기 기준두께를 산출하는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법.The method according to claim 1,
Wherein the reference thickness calculating step includes:
A distance between a point where the center axis intersects the center curved surface portion and an end portion of the central curved surface portion is defined as the reference thickness,
Wherein the reference thickness is calculated by using a width of a central curved portion obtained from a radius of curvature of the central curved portion and a distance between the inflection points.
상기 위치 확정단계는,
상기 기준두께 이내에 상기 곡면부의 위상 그래프의 절반 이상이 포함되는 위치를 상기 곡면부의 위상 그래프의 위치로 확정하는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈의 형상 측정방법.The method according to claim 1,
The positioning step includes:
Wherein a position of at least half of the phase graph of the curved portion within the reference thickness is determined as the position of the phase graph of the curved portion.
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---|---|---|---|---|
CN107677457A (en) * | 2017-10-11 | 2018-02-09 | 张恺頔 | A kind of method measured with differentiating Fresnel Lenses |
Citations (2)
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JP2001194266A (en) * | 2000-01-07 | 2001-07-19 | Ricoh Co Ltd | Method and device for evaluating surface shape of lens |
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- 2013-09-02 KR KR1020130104671A patent/KR101462890B1/en active IP Right Grant
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