KR101490460B1 - 광학 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 광학 장치는 광 패턴을 출력하는 광 패턴 유니트와 광 패턴을 입력받아 축소시켜 출력하는 변환 유니트를 포함한다.
본 발명의 광학 장치는 복수의 렌즈가 광 경로에 수직인 동일 선상에 병렬로 정렬되는 광 패턴 유니트와 광 패턴 유니트의 광 패턴을 입력받아 축소하여 출력하며, 양 단의 단면적의 넓이가 다른 복수의 광섬유를 포함하는 광 변환 유니트를 구비함으로써, 렌즈의 크기가 기존 보다 크게 제작가능하게 되어 종래의 마이크로렌즈보다 더 많은 광량을 확보할 수 있으며, 렌즈의 초점에 위치하는 Pinhole을 정렬하기가 쉬워지게 한다.

Description

광학 장치 {Optic Apparatus}
본 발명은 멀티 렌즈 어레이(Multi Lens array) 광학 장치에 관한 것이다.
반도체 웨어퍼, 전자 기판, 강판 등과 같이 표면의 굴곡, 휨이 제품의 특성에 영향을 미칠 경우 해당 제품의 굴곡 또는 휨을 측정할 필요가 있다.
예를 들어 레이저 거리 측정 센서를 이용하면 레이저를 검사체에 투사하고 검사체로부터 반사된 레이저를 입력받음으로써 측정기와 검사체 간의 거리를 측정하고, 측정된 거리가 일정하면 제품이 평탄한 것으로 판별할 수 있다.
그러나 레이저 거리 측정 센서의 경우 설치비가 비싸고, 넓은 범위에 적용시키기 위해 레이저 거리 측정 센서를 움직이는 제어가 필요하다. 또한, 적은 개수의 레이저 거리 측정 센서를 이용해 검사를 수행하므로 검사 시간이 긴 문제가 있다.
한국등록특허공보 제0564323호에는 레이저 거리 측정 센서를 이용하여 검사체에 발생된 휨을 측정하는 기술이 개시되고 있다. 그러나, 레이저 거리 측정 센서가 갖는 한계를 그대로 갖고 있다.
한국등록특허공보 제1010427070000호
본 발명은 광 패턴을 왜곡없이 그대로 축소하여 출력하는 광학 소자를 구비함으로써, 기존의 마이크로 사이즈의 멀티 렌즈 어레이(Multi Lens array)보다 쉽게 렌즈를 정렬하고 높은 광량을 확보하는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 광학 장치는 광 패턴을 출력하는 광 패턴 유니트와 광 패턴을 입력받아 축소시켜 출력하는 변환 유니트를 포함한다.
본 발명의 광학 장치는 복수의 렌즈가 광 경로에 수직한 동일 선상에 병렬로 정렬되는 광 패턴 유니트와 광 패턴 유니트의 광 패턴을 입력받아 축소하여 출력하며, 양 단의 단면적의 넓이가 다른 복수의 광섬유를 포함하는 광 변환 유니트를 포함한다.
본 발명의 광학 장치는 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens array)의 출력 위치에 상을 왜곡 없이 축소 또는 확대시키는 기능이 있는 변환 유니트가 배치됨으로써, 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 렌즈를 종래의 렌즈보다 크게 제작할 수 있다.
본 발명에 따르면 렌즈의 크기를 기존보다 크게 제작함으로써 종래의 마이크로렌즈보다 더 많은 광량을 확보할 수 있으며, 렌즈의 초점에 위치하는 Pinhole을 정렬하기가 용이하다.
본 발명은 변환 유니트를 구비함으로써, 마이크로 렌즈 어레이의 해상도보다 높은 해상도로 타겟 기판을 검사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 광학 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 광학 장치를 구성하는 변환 유니트를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 광학 장치가 적용되는 광학계에 대한 개략도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 광학 장치를 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시된 광학장치는 광 패턴 유니트(100) 와 변환 유니트(300)를 포함할 수 있다.
광 패턴 유니트(100)는 변환 유니트(300)의 입력부(310)에 광 패턴을 출력할 수 있다.
광 패턴 유니트(100)는 변환 유니트(300)를 향하여 초점을 형성하는 복수의 렌즈(110)를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈(110)는 병렬로 배열될 수 있다. 복수의 렌즈(110)는 초점을 형성하는 방향이 동일하며, 렌즈(110)는 초점을 형성하는 방향을 정면이라고 할 때, 복수의 렌즈(110)는 동일선상에서 정면 기준으로 횡으로 배열될 수 있다.
마이크로 렌즈 어레이(MLA : Micro Lenz Array)에는 복수의 렌즈(110)가 병렬로 배열됨으로써, 타겟 기판의 수직 축으로만 마이크로 렌즈 어레이가 이동되면 타겟 기판 면의 굴곡을 검사할 수 있다.
본 발명의 렌즈(110)의 크기는 기존에 사용되는 마이크로 렌즈 어레이(MLA : Micro Lenz Array)를 구성하는 각 렌즈(110)의 크기인 10~40μm보다 클 수 있다. 더 큰 크기의 렌즈(110)를 사용함으로써, 렌즈(110)의 정렬이 보다 쉬워지며, 렌즈(110)는 기존의 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 렌즈(110)보다 더 많은 광량을 확보할 수 있다. 또한 렌즈(110)의 초점의 위치에 형성이 되는 Pinhole(311)(핀홀) 역시 렌즈(110)의 크기에 따라 크게 형성되면서 용이하게 제작될 수 있다. 복수의 렌즈(110)는 광 패턴 유니트(100)의 제1 영역에 형성되고, 제1 영역의 면적은 변환 유니트(300)로부터 출력된 상기 광 패턴의 투영 면적보다 크게 형성될 수 있다. 이는 마이크로 렌즈 어레이의 해상도보다 높은 해상도로 타겟 기판을 검사할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 광학 장치를 구성하는 변환 유니트(300)를 나타낸 개략도이다.
변환 유니트(300)는 입력부(310), 출력부(330), 광경로부(350)를 포함할 수 있다.
입력부(310)에는 광 패턴 유니트(100)에서 출력된 광 패턴이 입력된다. 입력부(310)에는 광 패턴 유니트(100)를 구성하는 렌즈(110)의 초점 위치에 Pinhole(311)이 형성될 수 있다.
출력부(330)는 입력부(310)로부터 입력된 광패턴을 출력한다.
입력부(310)의 면적은 출력부(330)의 면적보다 클 수 있다.
광경로부(350)는 입력부(310)와 출력부(330)를 연결한다. 광경로부(350)는 입력부(310)로부터 출력부(330)로 향할수록 단멱적이 점진적으로 줄어들 수 있다. 광경로부(350)는 복수의 광섬유(351)를 포함하고, 각 광섬유(351)는 입력부(310)로부터 출력부(330)로 향할수록 단면적이 점진적으로 줄어들 수있다. 광섬유(351)의 재질은 플라스틱 또는 석영 또는 유리 중 적어도 하나 일 수 있다. 광섬유(351)에서 입력부(310) 측 단부의 직경은 6μm~25μm일 수 있다. 광섬유(351)에서 출력부(330) 측 단부의 직경은 3μm~6μm일 수 있다. 광섬유(351) 사이에는 공극이 존재하지 않는다.
출력부(330)에 광이 출력되는 출력면을 x1y1평면이라 하고 광 섬유의 일단부가 위치한 지점의 좌표를 (x1,y1)라고 하며, 입력부(310)에 광이 입력되는 입력면을 x2y2평면이라 하고 광 섬유의 타단부가 위치한 지점의 좌표를 (x2,y2)라고 한다면, x1:y1=x2:y2이다. 이는 광 섬유의 양단부가 축소를 고려하여 동일한 비율의 지점에 위치한다는 것을 의미한다.
도 3은 본 발명의 광학 장치가 적용되는 광학계에 대한 개략도이다.
도 3에 도시된 광의 흐름은 다음과 같다. 광원(30)으로부터 발생된 광원(30)은 광원(30)의 정면에 위치한 렌즈를 통과하면서 평면파로 정렬이 된다. 정렬된 광은 반사경에서 반사되어 광 패턴 유니트(100)의 렌즈(110)를 통과한다. 광 패턴 유니트(100)를 통과한 광은 광 패턴을 형성하여 변환 유니트(300)로 입력된다. 변환 유니트(300)를 통해 축소되어 출력된 광 패턴은 초점거리를 늘이기 위한 광학계를 통과하여 타겟에 도달한다. 타겟에서 반사된 광은 다시 초점거리를 늘이기 위한 광학계를 통과하여, 변환 유니트(300)와 광 패턴 유니트(100)를 순서대로 통과한다. 광 패턴 유니트(100)를 재통과한 광은 결상 광학계(20)를 지나 카메라(10)에 의해 측정이 된다.
본 발명을 다시 설명하면, 복수의 렌즈(110)가 광 경로에 수직인 동일 선상에 병렬로 정렬되는 광 패턴 유니트(100)와 광 패턴 유니트(100)의 광 패턴을 입력받아 축소하여 출력하며, 복수의 광섬유(351)를 포함하는 광 변환 유니트(300)를 포함하고 광섬유(351)는 양 단의 단면적의 넓이가 다를 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10...카메라 20...결상 광학계
30...광원 40...초점거리를 늘이기 위한 광학계
50...타겟 100...광 패턴 유니트
110...렌즈 300...변환 유니트
310...입력부 311...Pinhole
330...출력부 350...광경로부
351...광섬유

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 광 패턴을 출력하는 광 패턴 유니트;
    상기 광 패턴을 입력받아 축소시켜 출력하는 변환 유니트;를 포함하고,
    상기 변환 유니트는,
    상기 광 패턴 유니트에서 출력된 상기 광 패턴이 입력되는 입력부, 상기 광 패턴이 출력되는 출력부, 상기 입력부와 상기 출력부를 연결하는 광경로부를 포함하는 광학 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 입력부의 면적은 상기 출력부의 면적보다 큰 광학 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 광경로부는 상기 입력부로부터 상기 출력부로 향할수록 단면적이 점진적으로 줄어드는 이루어진 광학 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 광경로부는 복수의 광섬유를 포함하고,
    상기 각 광섬유는 상기 입력부로부터 상기 출력부로 향할수록 단면적이 점진적으로 줄어드는 광학 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 각 광섬유는 서로 밀착되는 광학 장치.
  7. 광 패턴을 출력하는 광 패턴 유니트;
    상기 광 패턴을 입력받아 축소시켜 출력하는 변환 유니트;를 포함하고,
    상기 광 패턴 유니트는,
    상기 변환 유니트를 향하여 초점을 형성하는 복수의 렌즈를 포함하며,
    상기 복수의 렌즈는 병렬로 배열된 광학 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈는 상기 광 패턴 유니트의 제1 영역에 형성되고,
    상기 제1 영역의 면적은 상기 변환 유니트로부터 출력된 상기 광 패턴의 투영 면적보다 큰 광학 장치.
  9. 복수의 렌즈가 광 경로에 수직인 동일 선상에 병렬로 정렬되는 광 패턴 유니트;
    상기 광 패턴 유니트의 광 패턴을 입력받아 축소하여 출력하며, 복수의 광섬유를 포함하는 광 변환 유니트;를 포함하고
    상기 광섬유는 양 단의 단면적의 넓이가 다른 광학 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3440465B2 (ja) 1998-12-17 2003-08-25 株式会社高岳製作所 マルチスリット走査撮像装置
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