KR101706934B1 - 디지털 홀로그램 데이터를 이용한 마이크로 광학 소자의 3차원 측정방법 및 이를 통해 운용되는 측정장치 - Google Patents

디지털 홀로그램 데이터를 이용한 마이크로 광학 소자의 3차원 측정방법 및 이를 통해 운용되는 측정장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101706934B1
KR101706934B1 KR1020150053387A KR20150053387A KR101706934B1 KR 101706934 B1 KR101706934 B1 KR 101706934B1 KR 1020150053387 A KR1020150053387 A KR 1020150053387A KR 20150053387 A KR20150053387 A KR 20150053387A KR 101706934 B1 KR101706934 B1 KR 101706934B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
data
digital hologram
pattern
dimensional
measurement
Prior art date
Application number
KR1020150053387A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160123175A (ko
Inventor
박노철
김도형
임건
전성빈
조장현
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020150053387A priority Critical patent/KR101706934B1/ko
Publication of KR20160123175A publication Critical patent/KR20160123175A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101706934B1 publication Critical patent/KR101706934B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties
    • G01M11/0242—Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations
    • G01M11/025—Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations by determining the shape of the object to be tested
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2441—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02041—Interferometers characterised by particular imaging or detection techniques
    • G01B9/02047—Interferometers characterised by particular imaging or detection techniques using digital holographic imaging, e.g. lensless phase imaging without hologram in the reference path
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties
    • G01M11/0242—Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations
    • G01M11/0271—Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations by using interferometric methods

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

디지털 홀로그램 데이터를 이용한 마이크로 광학 소자의 3차원 측정방법 및 이를 통해 운용되는 측정장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 측정방법(S100)은, 측정대상에 대한 디지털 홀로그램 데이터를 이용하여 3차원 측정 데이터를 획득하는 측정방법(S100)으로서, a) 측정대상을 홀로그램 측정방법을 이용하여 디지털 홀로그램 데이터를 획득하는 디지털 홀로그램 데이터 획득단계(S110); b) 디지털 홀로그램 데이터 획득단계(S110)로부터 획득한 디지털 홀로그램 데이터로부터 세기정보 데이터와 위상정보 데이터를 분리하는 데이터분리단계(S120); c) 세기정보 데이터로부터 측정대상의 패턴 영역을 분리하여 패턴인식 데이터를 추출하고, 각 패턴 영역에 인덱스정보를 부여하여 세그먼트 마스크 데이터를 작성하는 세기정보 산술처리단계(S130); d) 세그먼트 마스크 데이터를 위상정보 데이터와 융합하여 측정대상의 각 패턴의 3차원 데이터 구조를 생성하는 데이터 융합단계(S140); 및 e) 3차원 데이터 구조를 바탕으로 측정대상의 3차원 데이터를 추출하는 3차원 데이터 추출단계(S150);를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.

Description

디지털 홀로그램 데이터를 이용한 마이크로 광학 소자의 3차원 측정방법 및 이를 통해 운용되는 측정장치 {3D Measurement Method for Micro-optical Structure Using Digital Holography Data, and Inspection Machine Operated Thereby}
본 발명은 마이크로 광학 소자의 3차원 측정방법 및 이를 통해 운용되는 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디지털 홀로그램 데이터의 세기정보 데이터와 위상정보 데이터를 이용한 마이크로 광학 소자의 3차원 측정방법 및 이를 통해 운용되는 측정장치에 관한 것이다.
도 1에는 마이크로 스케일의 투과형 광학 소자를 나타내는 사진이 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 마이크로 스케일의 투과형 광학 소자는 마이크로 렌즈 어레이를 통해 이미지 센서에 더 많은 빛이 집광되도록 하는 기능을 가지고 있을 뿐만 아니라 다양한 분야에 응용되고 있다.
마이크로 스케일의 투과형 광학소자는, 의도한 성능을 발휘하기 위해서 설계된 허용공차 범위 내의 치수로 제작되어야 한다.
마이크로 렌즈 어레이(array)의 경우, 개별 렌즈는 반지름, 3차원 곡률, 높이, 배열 위치 등의 매개변수 정보를 포함하며, 각각의 공차범위와 별개로 전체 어레이의 균일성이 떨어질 경우 성능이 저하될 수 있다.
일반적으로 마이크로 광학 소자의 균일성을 측정하는 방법은, 크게 접촉식과 비접촉식으로 분류할 수 있다.
더욱 구체적으로, 접촉식 방법과 비접촉식 방법은, 상기 언급한 매개변수 정보를 측정하는 방법으로서, 이에 대한 상세한 설명을 후술하기로 한다.
접촉식 측정 방법의 경우, 탐침을 통해 측정대상의 특정 지점에 대한 높이 정보를 측정하고, 1차원 및 2차원 스캐닝을 통해 이를 취합해 표면의 특성을 확보하게 된다. 이때, 측정대상과 측정 도구가 직접적으로 접촉하여 정보를 취득하므로, 높은 정확도의 정보를 얻을 수 있다. 그러나, 점 단위로 측정하므로 정보 취득 속도가 매우 느리며, 물리적 접촉으로 인한 측정대상의 표면 손상을 유발할 수 있다. 또한, 측정의 정확도를 확보하기 위해서는 고가의 장비를 이용해 정밀한 시스템을 구축해야 하는 문제점을 가지고 있다.
반면, 비접촉식 측정 방법은, 시료 표면에 빛을 가한 후, 투과되거나 반사되는 빛의 정보를 특정한 방식으로 취합해 표면 프로파일을 취득하는 방식이다. 이때, 정보를 취합하는 과정에서는 백색광을 이용한 간섭계 (White Light Interferometry), 모아레 현상 등을 이용하여 표면을 측정한다.
접촉식 방식과 달리 비접촉식 측정은, 물리적인 접촉 없이 간접적으로 데이터를 취득하므로, 측정대상의 손상을 미연에 방지할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한 2차원으로 촬영하기 때문에 측정 속도가 비약적으로 향상되는 장점을 가지고 있다.
도 2에는 측정대상을 촬영하여 획득한 디지털 홀로그램을 나타내는 그림이 도시되어 있고, 도 3에는 디지털 홀로그램 데이터를 바탕으로, 종래 기술에 따른 위상 복원 작업을 이용하여, 측정대상의 형상을 구분한 모습을 나타내는 그림이 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 디지털 홀로그래피는 물체의 빛과 기준광의 간섭을 일으켜 물체의 3차원 정보를 기록하는 방식을 취한다. 이렇게 기록된 간섭 무늬(도 2)는 물체의 세기정보뿐만 아니라 물체의 위상정보까지 포함하고 있기에, 물체의 모든 정보를 기록하는 것이 가능하다. 특히 이렇게 취득한 3차원 정보는 백색광 간섭계와 달리 수직 스캐닝이 필요하지 않기 때문에, 최소 한 장의 이미지 촬영만으로도 측정대상의 3차원 정보를 얻을 수 있다.
측정대상으로부터 취득한 홀로그램 데이터의 위상 정보는 실제 표면의 높이를 반영하나, 그 특성상 파장에 따라 일정 범위 내로 접혀서 계산되기 때문에(phase wrapped) 이를 변환하기 위해서는 위상을 원래대로 펼쳐주는 작업(phase unwrapping)이 필요하다. 그러나 이를 수행하는 과정에서 알고리즘의 특성 상 물체의 형상이 완전히 원래대로 복원되지 않으며, 특히 도 2에 도시된 바와 같이 개별 구성요소를 구분하는 경계선 부분에서 단차 등의 에러가 발생한다. 이는 상기 의도했던 대량의 광학소자를 동시에 측정하는 부분에 있어서 심각한 문제점으로 작용한다.
따라서, 마이크로 스케일의 투과형 광학소자가 의도한 성능을 발휘하기 위해서 설계된 허용공차 범위 내의 치수로 제작되었는지, 광학소자의 치수를 정확히 측정해야 한다.
그러나, 종래 기술에 따른 측정방법은 광학소자의 치수를 측정함에 있어 긴 시간이 요구되고, 오차가 발생할 수 있다는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 측정방법에 대한 기술이 필요한 실정이다.
한국등록특허공보 제10-0838586호 (2008년 06월 10일 공개)
본 발명의 목적은, 측정에 따른 광학소자의 손상을 미연에 방지할 수 있고, 대량의 광학소자를 동시에 측정가능하며, 측정 속도를 향상시킬 수 있는 측정 방법 및 이에 의해 운용되는 측정장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 측정방법은: 측정대상에 대한 디지털 홀로그램 데이터를 이용하여 3차원 측정 데이터를 획득하는 측정방법으로서, a) 측정대상을 홀로그램 측정방법을 이용하여 디지털 홀로그램 데이터를 획득하는 디지털 홀로그램 데이터 획득단계; b) 디지털 홀로그램 데이터 획득단계로부터 획득한 디지털 홀로그램 데이터로부터 세기정보 데이터와 위상정보 데이터를 분리하는 데이터분리단계; c) 세기정보 데이터로부터 측정대상의 패턴 영역을 분리하여 패턴인식 데이터를 추출하고, 각 패턴 영역에 인덱스정보를 부여하여 세그먼트 마스크 데이터를 작성하는 세기정보 산술처리단계; d) 세그먼트 마스크 데이터를 위상정보 데이터와 융합하여 측정대상의 각 패턴의 3차원 데이터 구조를 생성하는 데이터 융합단계; 및 e) 3차원 데이터 구조를 바탕으로 측정대상의 3차원 데이터를 추출하는 3차원 데이터 추출단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 측정방법은: 측정대상에 대한 디지털 홀로그램 데이터를 이용하여 3차원 측정 데이터를 획득하는 측정방법으로서, a) 측정대상을 홀로그램 측정방법을 이용하여 디지털 홀로그램 데이터를 획득하는 디지털 홀로그램 데이터 획득단계; b) 디지털 홀로그램 데이터 획득단계로부터 획득한 디지털 홀로그램 데이터로부터 세기정보 데이터와 위상정보 데이터를 분리하는 데이터분리단계; c) 세기정보 데이터로부터 측정대상의 외각선, 꼭지점 또는 교차점 데이터를 분리하여 패턴인식 데이터를 추출하고, 각 패턴 영역에 인덱스정보를 부여하여 세그먼트 마스크 데이터를 작성하는 세기정보 산술처리단계; d) 세그먼트 마스크 데이터를 위상정보 데이터와 융합하여 측정대상의 각 패턴의 3차원 데이터 구조를 생성하는 데이터 융합단계; 및 e) 3차원 데이터 구조를 바탕으로 측정대상의 3차원 데이터를 추출하는 3차원 데이터 추출단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 디지털 홀로그램 데이터 획득단계에서, 상기 홀로그램 측정방법은, 위상천이를 이용한 방법, Off-axis를 이용한 방법 및 In-line을 이용한 방법으로 구성된 군에서 하나 선택되는 것일 수 있다. 또한, 상기 디지털 홀로그램 데이터 획득단계는, 획득한 디지털 홀로그램 데이터를 Fresnel 복원 알고리즘 또는 Angular 복원 알고리즘을 이용하여 디지털 홀로그램 데이터를 가공 가능한 데이터로 복원하는 데이터복원단계를 더 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 세기정보 산술처리단계는: c-1) 패턴 형태의 측정대상의 각 영역을 각기 따로 분리하는 패턴영역 분리단계; c-2) 각 패턴 영역의 좌표 데이터를 추출하는 패턴영역 인식단계; c-3) 각 패턴 영역에 인덱스(index)를 부여하여 세그먼트 마스크 데이터를 작성하는 세그먼트 마스크 작성단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 세기정보 산술처리단계는: c-1') 패턴 형태의 측정대상의 외각선, 꼭지점 또는 교차점 데이터를 분리하여 패턴인식 데이터를 추출하고, 각 패턴 영역을 각기 따로 분리하는 패턴영역 분리단계; c-2) 각 패턴 영역의 좌표 데이터를 추출하는 패턴영역 인식단계; 및 c-3) 각 패턴 영역에 인덱스(index)를 부여하여 세그먼트 마스크 데이터를 작성하는 세그먼트 마스크 작성단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 패턴영역 분리단계는, Circle detection 방법, Square detection 방법 및 Edge detection 방법으로 구성된 군에서 하나 이상 선택되는 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 이때, 상기 Circle detection 방법은 Hough transform에 기반을 둔 Circle detection 알고리즘을 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 데이터 융합단계는: d-1) 디지털 홀로그램 데이터의 위상정보 데이터에 세그먼트 마스크 데이터를 융합하는 제 1 데이터 융합단계; d-2) 제 1 데이터 융합단계를 통해 획득한 융합 데이터를 바탕으로 측정대상의 패턴 영역을 인식하는 제 2 데이터 융합단계; 및 d-3) 제 2 데이터 융합단계를 통해 인식된 측정대상의 패턴 영역에 대한 데이터를 3차원 데이터 구조(3D data structure) 형태로 저장하는 제 3 데이터 융합단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 3차원 데이터 추출단계는: 측정대상으로부터 획득한 데이터를 바탕으로 전체 패턴 영역에 대한 균일도를 측정하는 균일도 측정단계를 더 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 측정방법에 의해 운용되는 것을 특징으로 하는 측정장치를 제공할 수 있다. 이때, 상기 측정장치는 마이크로 스케일의 투과형 광학소자 또는 반사형 광학소자를 측정하는 측정장치일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 측정방법에 따르면, 접촉식 방식과 달리 비접촉식 방식이므로 측정대상과의 물리적인 접촉이 필요없어, 측정과정 중 발생할 수 있는 측정대상의 손상을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 측정방법에 따르면, 측정대상의 빛과 기준광의 간섭을 통해 측정대상의 3차원 데이터를 획득하는 디지털 홀로그램 촬영을 통해 측정대상에 대한 측정이 이뤄지므로, 측정 속도가 매우 빠르다.
또한, 본 발명의 측정방법에 따르면, 디지털 홀로그램 데이터로부터 세기정보 데이터와 위상정보 데이터를 분리하여, 이를 바탕으로 세그먼트 마이스크 데이터를 작성한 후, 위상정보 데이터와 세그먼트 데이터를 융합함으로써 측정대상의 3차원 데이터 구조를 생성할 수 있어, 이를 바탕으로 측정대상의 3차원 데이터를 손쉽게 추출할 수 있다.
또한, 본 발명의 측정방법에 따르면, 디지털 홀로그램 데이터로부터 세기정보 데이터와 위상정보 데이터를 동시에 활용함으로써, 높은 정확도와 3차원 표면 정보를 획득할 수 있으며, 대면적 촬영이 가능하여 다수의 구성요소를 포함하는 측정대상을 동시에 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 측정방법에 따르면, 대면적 촬영이 가능하므로 다수의 구성 요소를 포함하는 측정대상을 동시에 측정할 수 있으며, 이를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 전체 측정대상의 각 패턴의 균일도를 측정할 수 있다.
도 1은 마이크로 스케일 구조의 광학 소자를 나타내는 사진이다.
도 2는 측정대상을 촬영하여 획득한 디지털 홀로그램을 나타내는 그림이다.
도 3은 디지털 홀로그램 데이터를 바탕으로, 종래 기술에 따른 위상 복원 작업을 이용하여, 측정대상의 형상을 구분한 모습을 나타내는 그림이다.
도 4는 종래 기술에 따른 위상 천이 디지털 홀로그램 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 도 5에 도시된 측정방법 중 세기정보 산술처리단계를 더욱 상세히 나타내는 흐름도이다.
도 7은 도 5에 도시된 측정방법 중 데이터 융합단계를 더욱 상세히 나타내는 흐름도이다.
도 8은 세기정보 산술처리단계를 통해 세그먼트 마스크 데이터를 작성하는 모습을 나타내는 그림이다.
도 9는 세그먼트 마스크 데이터를 위상정보 데이터와 융합한 모습을 나타내는 그림이다.
도 10은 데이터 융합단계를 통해 측정대상의 각 패턴의 3차원 데이터 구조를 생성한 모습을 나타내는 그림이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 4에는 종래 기술에 따른 위상 천이 디지털 홀로그램 시스템을 나타내는 구성도가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 측정방법은 측정대상으로부터 획득한 디지털 홀로그램 데이터를 이용하는 방법으로서, 측정대상으로부터 디지털 홀로그램 데이터를 획득하는 측정 시스템은, 도 4에 도시된 일반적인 위상 천이 디지털 홀로그래피 시스템일 수 있다. 본 실시예에 따른 측정방법에서 측정대상으로부터 디지털 홀로그램 데이터를 획득하는 방법은 상기 언급한 위상 천이 디지털 홀로그래피 시스템을 이용한 방법뿐만 아니라, 다양한 방법을 이용하여 획득할 수 있다. 측정대상의 디지털 홀로그램 데이터를 획득할 수 있는 바람직한 방법으로서, Off-axis를 이용한 방법 및 In-line을 이용한 방법을 예로 들 수 있다.
도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정방법을 나타내는 흐름도가 도시되어 있다. 또한, 도 6에는 도 5에 도시된 측정방법 중 세기정보 산술처리단계를 더욱 상세히 나타내는 흐름도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 5에 도시된 측정방법 중 데이터 융합단계를 더욱 상세히 나타내는 흐름도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 측정방법(S100)은, 디지털 홀로그램 데이터 획득단계(S110), 데이터분리단계(S120), 세기정보 산술처리단계(S130), 데이터 융합단계(S140) 및 3차원 데이터 추출단계(S150)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 디지털 홀로그램 데이터 획득단계(S110)는 측정대상을 홀로그램 측정방법을 이용하여 디지털 홀로그램 데이터를 획득하는 단계이다.
디지털 홀로그램 데이터 획득단계(S110)는 획득한 디지털 홀로그램 데이터를 Fresnel 복원 알고리즘 또는 Angular 복원 알고리즘을 이용하여 디지털 홀로그램 데이터를 가공 가능한 데이터로 복원하는 데이터복원단계(S115)를 더 포함할 수 있다.
도 8에는 세기정보 산술처리단계를 통해 세그먼트 마스크 데이터를 작성하는 모습을 나타내는 그림이 도시되어 있다.
도 8을 도 6과 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 세기정보 산술처리단계(S130)는, 세기정보 데이터로부터 측정대상의 패턴 영역을 분리하여 패턴인식 데이터를 추출하고, 각 패턴 영역에 인덱스정보를 부여하여 세그먼트 마스크 데이터를 작성하는 단계이다.
더욱 구체적으로, 세기정보 산술처리단계(S130)는, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 패턴 형태의 측정대상의 각 영역을 각기 따로 분리하는 패턴영역 분리단계(S131), 각 패턴 영역의 좌표 데이터를 추출하는 패턴영역 인식단계(S132), 및 c-3) 각 패턴 영역에 인덱스(index)를 부여하여 세그먼트 마스크 데이터를 작성하는 세그먼트 마스크 작성단계(S133)를 포함하는 구성일 수 있다.
상기 패턴영역 분리단계(S131)는 패턴 형태의 측정대상의 각 영역을 각기 따라 분리할 수 있는 방법이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, Circle detection 방법, Square detection 방법 및 Edge detection 방법으로 구성된 군에서 하나 이상 선택되는 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 이때, 상기 언급한 Circle detection 방법은 Hough transform에 기반을 둔 Circle detection 알고리즘을 포함하는 방법일 수 있다.
예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 마이크로 스케일의 반구형 광학 소자를 측정할 경우, 패턴영역 분리단계(S131)를 거쳐 각 광학소자의 외곽선을 추출할 수 있고, 패턴영역인식단계(S132)를 거쳐 각 광학소자의 외곽선에 대한 중심 좌표 데이터와 반경 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 세그먼트 마스크 작성단계(S133)를 거쳐 어래이(array) 형태의 각 광학소자 들을 각기 따로 분리하여 다른 데이터와 융합시킬 수 있는 데이터로 가공할 수 있다.
또한, 측정대상에 따라서 영역 정보를 추출하기 어려운 경우, 측정 대상의 외각선, 꼭지점 또는 교차점을 데이터를 분리하여 패턴인식 데이터를 추출할 수 있다. 이러한 방법으로 추출한 패턴인식 데이터를 바탕으로 패턴 영역에 인덱스정보를 부여하여 세그먼트 마스크 데이터를 작성할 수 있다.
도 9에는 세그먼트 마스크 데이터를 위상정보 데이터와 융합한 모습을 나타내는 그림이 도시되어 있다.
도 9를 도 7과 함께 참조하면, 본 실시예에 따른데이터 융합단계(S140)는 세그먼트 마스크 데이터를 위상정보 데이터와 융합하여 측정대상의 각 패턴의 3차원 데이터 구조를 생성하는 단계이다.
더욱 구체적으로, 데이터 융합단계(S140)는, 디지털 홀로그램 데이터의 위상정보 데이터에 세그먼트 마스크 데이터를 융합하는 제 1 데이터 융합단계(S141), 제 1 데이터 융합단계(S141)를 통해 획득한 융합 데이터를 바탕으로 측정대상의 패턴 영역을 인식하는 제 2 데이터 융합단계(S142), 및 제 2 데이터 융합단계(S142)를 통해 인식된 측정대상의 패턴 영역에 대한 데이터를 3차원 데이터 구조(3D data structure) 형태로 저장하는 제 3 데이터 융합단계(S143)를 포함하는 구성일 수 있다.
예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 마이크로 스케일의 반구형 광학 소자를 측정할 경우, 세기정보 산술처리단계(S130)로부터 각 광학소자의 외곽선에 대한 중심 좌표 데이터와 반경 데이터를 획득할 수 있고, 이를 바탕으로 세그먼트 마스크를 작성할 수 있다. 데이터 분리단계(S120)를 통해 획득한 위상정보 데이터로부터 각 광학소자의 곡률(curvature)과 높이(height) 데이터를 획득할 수 있다. 상기 과정(S120, S130)을 통해 획득한 세그먼트 마스크 데이터와 위상정보 데이터를 융합함으로써, 각 광학소자에 대한 3차원 데이터 구조를 생성할 수 있다.
도 10에는 데이터 융합단계를 통해 측정대상의 각 패턴의 3차원 데이터 구조를 생성한 모습을 나타내는 그림이 도시되어 있다.
도 10을 도 5와 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 3차원 데이터 추출단계(S150)는 3차원 데이터 구조를 바탕으로 측정대상의 3차원 데이터를 추출하는 단계이다.
따라서, 본 발명의 측정방법(S100)에 따르면, 디지털 홀로그램 데이터로부터 세기정보 데이터와 위상정보 데이터를 분리하여, 이를 바탕으로 세그먼트 마이스크 데이터를 작성한 후, 위상정보 데이터와 세그먼트 데이터를 융합함으로써 측정대상의 3차원 데이터 구조를 생성할 수 있어, 이를 바탕으로 측정대상의 3차원 데이터를 손쉽게 추출할 수 있다.
경우에 따라서, 본 실시예에 따른 측정방법(S100)의 3차원 데이터 추출단계(S150)는: 측정대상으로부터 획득한 데이터를 바탕으로 전체 패턴 영역에 대한 균일도를 측정하는 균일도 측정단계(S155)를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 측정대상의 측정 결과들을 통계적으로 제시함으로써, 어레이(array) 형태의 측정대상의 균일도 측정을 더욱 효율적으로 수행할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 언급한 측정방법(S100)에 의해 운용되는 것을 특징으로 하는 측정장치를 제공할 수 있다. 이때, 상기 언급한 측정장치는 마이크로 스케일의 투과형 광학소자 또는 반사형 광학소자를 측정하는 측정장치일 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
S100: 측정방법
S110: 디지털 홀로그램 데이터 획득단계
S115: 데이터복원단계
S120: 데이터분리단계
S130: 세기정보 산술처리단계
S131: 패턴영역 분리단계
S132: 패턴영역 인식단계
S133: 세그먼트 마스크 작성단계
S140: 데이터 융합단계
S141: 제 1 데이터 융합단계
S142: 제 2 데이터 융합단계
S143: 제 3 데이터 융합단계
S150: 3차원 데이터 추출단계
S155: 균일도 측정단계

Claims (13)

  1. 측정대상에 대한 디지털 홀로그램 데이터를 이용하여 3차원 측정 데이터를 획득하는 측정방법(S100)으로서,
    a) 측정대상을 홀로그램 측정방법을 이용하여 디지털 홀로그램 데이터를 획득하는 디지털 홀로그램 데이터 획득단계(S110);
    b) 디지털 홀로그램 데이터 획득단계(S110)로부터 획득한 디지털 홀로그램 데이터로부터 세기정보 데이터와 위상정보 데이터를 분리하는 데이터분리단계(S120);
    c) 세기정보 데이터로부터 측정대상의 패턴 영역을 분리하여 패턴인식 데이터를 추출하고, 각 패턴 영역에 인덱스정보를 부여하여 세그먼트 마스크 데이터를 작성하는 세기정보 산술처리단계(S130);
    d) 세그먼트 마스크 데이터를 위상정보 데이터와 융합하여 측정대상의 각 패턴의 3차원 데이터 구조를 생성하는 데이터 융합단계(S140); 및
    e) 3차원 데이터 구조를 바탕으로 측정대상의 3차원 데이터를 추출하는 3차원 데이터 추출단계(S150);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
  2. 측정대상에 대한 디지털 홀로그램 데이터를 이용하여 3차원 측정 데이터를 획득하는 측정방법(S100')으로서,
    a) 측정대상을 홀로그램 측정방법을 이용하여 디지털 홀로그램 데이터를 획득하는 디지털 홀로그램 데이터 획득단계(S110);
    b) 디지털 홀로그램 데이터 획득단계(S110)로부터 획득한 디지털 홀로그램 데이터로부터 세기정보 데이터와 위상정보 데이터를 분리하는 데이터분리단계(S120);
    c) 세기정보 데이터로부터 측정대상의 외각선, 꼭지점 또는 교차점 데이터를 포함하는 패턴 영역을 분리하여 패턴인식 데이터를 추출하고, 각 패턴 영역에 인덱스정보를 부여하여 세그먼트 마스크 데이터를 작성하는 세기정보 산술처리단계(S130');
    d) 세그먼트 마스크 데이터를 위상정보 데이터와 융합하여 측정대상의 각 패턴의 3차원 데이터 구조를 생성하는 데이터 융합단계(S140); 및
    e) 3차원 데이터 구조를 바탕으로 측정대상의 3차원 데이터를 추출하는 3차원 데이터 추출단계(S150);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 디지털 홀로그램 데이터 획득단계(S110)에서,
    상기 홀로그램 측정방법은, 위상천이를 이용한 방법, Off-axis를 이용한 방법 및 In-line을 이용한 방법으로 구성된 군에서 하나 선택되는 것을 특징으로 하는 측정방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 디지털 홀로그램 데이터 획득단계(S110)는,
    획득한 디지털 홀로그램 데이터를 Fresnel 복원 알고리즘 또는 Angular 복원 알고리즘을 이용하여 디지털 홀로그램 데이터를 가공 가능한 데이터로 복원하는 데이터복원단계(S115)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 세기정보 산술처리단계(S130)는:
    c-1) 패턴 형태의 측정대상의 각 영역을 각기 따로 분리하는 패턴영역 분리단계(S131);
    c-2) 각 패턴 영역의 좌표 데이터를 추출하는 패턴영역 인식단계(S132); 및
    c-3) 각 패턴 영역에 인덱스(index)를 부여하여 세그먼트 마스크 데이터를 작성하는 세그먼트 마스크 작성단계(S133);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 세기정보 산술처리단계(S130')는:
    c-1') 패턴 형태의 측정대상의 외각선, 꼭지점 또는 교차점 데이터를 포함하는 패턴 영역을 분리하여 패턴인식 데이터를 추출하고, 각 패턴 영역을 각기 따로 분리하는 패턴영역 분리단계(S131');
    c-2) 각 패턴 영역의 좌표 데이터를 추출하는 패턴영역 인식단계(S132); 및
    c-3) 각 패턴 영역에 인덱스(index)를 부여하여 세그먼트 마스크 데이터를 작성하는 세그먼트 마스크 작성단계(S133);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 패턴영역 분리단계(S131, S131')는, Circle detection 방법, Square detection 방법 및 Edge detection 방법으로 구성된 군에서 하나 이상 선택되는 방법을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 측정방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 Circle detection 방법은 Hough transform에 기반을 둔 Circle detection 알고리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터 융합단계(S140)는:
    d-1) 디지털 홀로그램 데이터의 위상정보 데이터에 세그먼트 마스크 데이터를 융합하는 제 1 데이터 융합단계(S141);
    d-2) 제 1 데이터 융합단계(S141)를 통해 획득한 융합 데이터를 바탕으로 측정대상의 패턴 영역을 인식하는 제 2 데이터 융합단계(S142); 및
    d-3) 제 2 데이터 융합단계(S142)를 통해 인식된 측정대상의 패턴 영역에 대한 데이터를 3차원 데이터 구조(3D data structure) 형태로 저장하는 제 3 데이터 융합단계(S143);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 3차원 데이터 추출단계(S150)는: 측정대상으로부터 획득한 데이터를 바탕으로 전체 패턴 영역에 대한 균일도를 측정하는 균일도 측정단계(S155)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 측정방법(S100, S100')에 의해 운용되는 것을 특징으로 하는 측정장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 측정장치는 마이크로 스케일의 투과형 광학소자를 측정하는 측정장치인 것을 특징으로 하는 측정장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 측정장치는 마이크로 스케일의 반사형 광학소자를 측정하는 측정장치인 것을 특징으로 하는 측정장치.
KR1020150053387A 2015-04-15 2015-04-15 디지털 홀로그램 데이터를 이용한 마이크로 광학 소자의 3차원 측정방법 및 이를 통해 운용되는 측정장치 KR101706934B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150053387A KR101706934B1 (ko) 2015-04-15 2015-04-15 디지털 홀로그램 데이터를 이용한 마이크로 광학 소자의 3차원 측정방법 및 이를 통해 운용되는 측정장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150053387A KR101706934B1 (ko) 2015-04-15 2015-04-15 디지털 홀로그램 데이터를 이용한 마이크로 광학 소자의 3차원 측정방법 및 이를 통해 운용되는 측정장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160123175A KR20160123175A (ko) 2016-10-25
KR101706934B1 true KR101706934B1 (ko) 2017-02-15

Family

ID=57446567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150053387A KR101706934B1 (ko) 2015-04-15 2015-04-15 디지털 홀로그램 데이터를 이용한 마이크로 광학 소자의 3차원 측정방법 및 이를 통해 운용되는 측정장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101706934B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230060149A (ko) * 2021-10-27 2023-05-04 주식회사 큐빅셀 홀로그램 기반 대상체 3차원 계측 장치 및 방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019117453A1 (ko) 2017-12-15 2019-06-20 주식회사 내일해 측정 대상 물체의 3차원 형상 정보를 생성하는 방법, 결함 검출 방법 및 결함 검출 장치
KR102282722B1 (ko) * 2017-12-15 2021-07-29 주식회사 내일해 결함 검출 방법 및 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008281492A (ja) 2007-05-11 2008-11-20 Olympus Corp ３次元形状測定装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6525821B1 (en) * 1997-06-11 2003-02-25 Ut-Battelle, L.L.C. Acquisition and replay systems for direct-to-digital holography and holovision
KR100838586B1 (ko) 2007-10-17 2008-06-19 (주)펨트론 디지털 홀로그래피를 이용한 ３ｄ측정장치 및 ３ｄ측정방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008281492A (ja) 2007-05-11 2008-11-20 Olympus Corp ３次元形状測定装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Do-Hyung Kim 외 5인, 'Three dimensional measurement of micro-optical components using digital holography and pattern recognition', JJAP Vol. 54, No 9S. 09ME01, 2015.
Nam Kim 외 2인, 'Super-Resolution Digital Holographic Microscopy for Dimensional Sample Using Multipoint Light Source Illumination' JJAP 50, 2011

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230060149A (ko) * 2021-10-27 2023-05-04 주식회사 큐빅셀 홀로그램 기반 대상체 3차원 계측 장치 및 방법
KR102578312B1 (ko) * 2021-10-27 2023-09-15 (주) 큐빅셀 홀로그램 기반 대상체 3차원 계측 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160123175A (ko) 2016-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5631025B2 (ja) 情報処理装置、その処理方法及びプログラム
JP6081101B2 (ja) デプスフロムデフォーカス撮像用のシステムおよび方法
JP7037876B2 (ja) 自動工業検査における３ｄビジョンの使用
JP6319329B2 (ja) プレノプティック・カメラを使った表面属性の推定
Yang et al. Robust and accurate surface measurement using structured light
US9613425B2 (en) Three-dimensional measurement apparatus, three-dimensional measurement method and program
JP6596433B2 (ja) ２つのカメラからの曲線の集合の構造化光整合
US20190339207A1 (en) System and method for flexibly holding workpiece and reporting workpiece location
JP2012058076A (ja) ３次元計測装置及び３次元計測方法
US20210150744A1 (en) System and method for hybrid depth estimation
JP2019530059A (ja) 複数の対象とする領域を独立的に処理する方法
CN111524091B (zh) 信息处理装置、信息处理方法和存储介质
KR101706934B1 (ko) 디지털 홀로그램 데이터를 이용한 마이크로 광학 소자의 3차원 측정방법 및 이를 통해 운용되는 측정장치
Li et al. A practical comparison between Zhang's and Tsai's calibration approaches
KR102317836B1 (ko) 회절 격자를 이용한 3차원 이미지 재구성 방법 및 장치
KR101555027B1 (ko) 3차원 형상 측정 장치 및 방법
Toschi et al. Improving automated 3D reconstruction methods via vision metrology
JP4651550B2 (ja) 三次元座標計測装置および方法
Buat et al. Active chromatic depth from defocus for industrial inspection
US10360719B2 (en) Method and apparatus for obtaining high-quality textures
JP6570321B2 (ja) 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム
JP4274038B2 (ja) 画像処理装置および画像処理方法
KR102437014B1 (ko) 스캐닝 기능을 포함하는 기판 검사 장치
Anisimov et al. Calibration and Auto-Refinement for Light Field Cameras
JP5981353B2 (ja) ３次元計測装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
GRNT Written decision to grant