KR101738391B1 - 스캐닝 모듈 및 베셀빔을 이용한 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예와 관련된 스캐닝(scanning) 모듈은 광원으로부터 입사되는 전자기파의 경로를 변경시키는 제 1 경로 변경부와, 상기 제 1 경로 변경부를 이동시켜 상기 전자기파의 경로를 조절하는 제 1 구동부 및, 상기 제 1 경로 변경부에 의해 경로가 변경된 전자기파를 이용하여 피검물의 적어도 일부분에 베셀 빔이 형성되도록 하는 베셀 빔 형성부를 포함포함한다.

Description

스캐닝 모듈 및 베셀빔을 이용한 검출 장치{SCANNING MODULE AND APPARATUS FOR DETECTING FOREIGN MATERIAL USING BESSEL BEAM}
본 발명은 전자기파를 이용한 비파괴적인 방법으로 높은 검출 분해능과, 긴 초점 심도를 이용하여 동작 거리가 확장된 고속 스캐닝 모듈 및 이물질 검사 장치에 관한 것이다.
비파괴적인 방법으로 물체나 물질을 검사하기 위해서는 영상학적인 방법이 주로 활용되는데, 크게 연속출력 광원을 이용한 영상 검출법과 분광학적인 방법을 이용한 영상 검출법의 두 가지 방법이 주류를 이룬다. 이러한 방법들은, 각각 장단점을 갖고 있으나, 투과 이미지와 같이 상대적으로 고출력을 요구하는 분야에서는 연속출력 광원을 이용한 영상 검출법이 보다 널리 이용되고 있다.
일반적으로, 분해능이 개선되면 상대적으로 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)가 감소하는 문제로 인해, 종래 기술들은 여전히 한계점을 갖고 있다.
특히, 분해능이 높은 광학계의 경우 초점 심도가 짧기 때문에 일정한 부피를 가진 물체의 경우 내부 구조를 비파괴적인 방법으로 검사하기 위해서는 초점이 맺히는 점을 피검물 내에서 깊이 방향으로도 스캐닝을 해야 하는 번거로움이 있다. 이러한 문제는 투영된 흡수 이미지를 바탕으로 3차원 CT(Computerized Tomography)를 만드는 경우 더 많은 시간이 소요되고, 이러한 깊이 방향의 스캐닝을 생략하게 되면 정확도가 크게 떨어지는 투영 영상이 만들어져 영상의 품질이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 검출 분해능은 렌즈가 갖는 초점 거리가 짧을수록 높아지는데, 이처럼 분해능을 개선하기 위해서는 피검물과 렌즈 사이의 거리가 매우 가까워야 하는 문제가 있다. 따라서, 이 경우 동작 거리(working distance)가 많이 제한되는 문제가 있다.
이러한 문제점들은, Durnin에 의해 제안되었고 non-diffracting beam으로 알려진 베셀빔(Bessel Beam)을 이용하면 해결이 가능한데, 베셀빔은 광학계의 초점심도를 길게 하면서도 동시에 분해능(파장이하까지 가능)을 향상시킬 수 있는 것으로 알려져 있다.
한편, 실시간으로 Focal Plane에서 영상을 획득하기 위해서는 종래의 방법으로, Focal Plane Array Detector를 직접 사용하여 영상을 획득하거나 Linear array detector 혹은 단일 검출기(single point detector)와 스캐닝 수단을 결합하여 영상을 획득하는 방법이 잘 알려져 있다.
특히, 이러한 방법 가운데 입사하는 전자기파의 에너지를 가장 효율적으로 사용하기 위하여 단위면적당 조사하는 강도를 높이면서도 저비용으로 고감도의 검출이 가능한 방법은, 입사하는 전자기파를 한 점에 집속하고 고속으로 래스터스캐닝 (raster scanning; polygon mirror, galvano mirror등)을 활용하여 전자기파의 진행방향을 변화시키면서 시료에 반사 혹은 투과된 전자기파를 단일 검출기로 검출하는 방법이다.
하지만, 이러한 고속 래스터 스캐닝에서 사용되는 전자기파 빔들은 거의 대부분 가우시안 빔 형태로 집속되어져 있어서, 앞에서 언급했듯이 분해능과 초점심도의 개선에 많은 한계가 있다.
다양한 종류의 피검물에 대하여 전자기파를 이용하여 비파괴적인 방법으로 피검물에 대한 정확한 영상을 얻을 수 있도록, 검출 분해능이 높으면서도 초점 심도가 길어서 동작 거리를 확장할 수 있는 베셀빔을 이용하여 고속으로 래스터 스캐닝이 가능한 기술을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 스캐닝 모듈은 입사되는 전자기파의 경로를 변경시키는 제 1 경로 변경부와, 제 1 경로 변경부를 이동시켜 전자기파의 경로를 조절하는 제 1 구동부 및 제 1 경로 변경부에 의해 경로가 변경된 전자기파를 이용하여 피검물의 적어도 일부분에 베셀 빔이 형성되도록 하는 베셀 빔 형성부를 포함한다.
제 1 경로 변경부 및 베셀 빔 형성부는 기계적으로 결합되고, 베셀 빔 형성부는 제 1 구동부에 의해 제 1 경로 변경부가 이동되면, 제 1 경로 변경부와 일체로 이동될 수 있다.
스캐닝 모듈은 제 1 경로 변경부 및 상기 베셀 빔 형성부는 이격되어 배치되고, 제 1 구동부에 의해 상기 제 1 경로 변경부가 이동되면, 제 1 경로 변경부로부터 입사된 전자기파가 베셀 빔 형성부로 입사될 수 있도록 베셀 빔 형성부를 이동시키는 제 2 구동부를 더 포함할 수 있다.
스캐닝 모듈은 베셀 빔 형성부와 피검물의 사이에 배치되고, 베셀 빔이 피검물의 적어도 일부에 형성되도록 베셀 빔의 경로를 변경시키는 제 2 경로 변경부 및 제 2 경로 변경부를 이동시켜 베셀 빔의 경로를 조절하는 제 3 구동부를 더 포함할 수 있다.
제 1 경로 변경부는 제 1 구동부에 의해 이동하는 몸체와, 광원으로부터 입사되는 전자기파의 경로를 변경하는 제 1 반사부 및 일측은 몸체와 연결되고, 타측은 제 1 반사부에 연결되고, 제 1 반사부를 이동시켜 전자기파의 경로를 조절하는 제 4 구동부를 포함할 수 있다.
스캐닝 모듈은 광원으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하고, 평행해진 전자기파를 제 1 경로 변경부로 입사시키는 콜리메이팅부로 구성되는 전자기파 조절부를 더 포함할 수 있다.
스캐닝 모듈은 광원으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하는 콜리메이팅부 및 평행해진 전자기파를 반사시켜 제 1 경로 변경부로 입사시키는 제 2 반사부로 구성되는 전자기파 조절부를 더 포함할 수 있다.
스캐닝 모듈은 광원으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하는 콜리메이팅부와, 콜리메이팅부와 제 1 경로 변경부 사이에서 이동되며, 평행해진 전자기파를 제 1 경로 변경부로 입사시키는 가변 광학 소자로 구성되는 전자기파 조절부를 더 포함할 수 있다.
스캐닝 모듈은 가변 광학 소자를 콜리메이팅부 및 제 1 경로 변경부 사이에서 이동시키는 제 5 구동부를 포함할 수 있다.
스캐닝 모듈은 광원으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하는 콜리메이팅부와, 평행해진 전자기파를 반사시키는 제 2 반사부 및, 제 2 반사부와 제 1 경로 변경부 사이에서 이동되며, 반사된 전자기파를 제 1 경로 변경부로 입사시키는 가변 광학 소자를 포함하는 전자기파 조절부를 더 포함할 수 있다.
베셀 빔 형성부는 다수의 원형 홈 또는 원형 홀이 형성된 회절 광학 소자 및 양의 굴절률을 갖는 렌즈로 구성되거나, 엑시콘 렌즈로 구성되거나, 홀로그램 광학 소자로 구성될 수 있다.
스캐닝 모듈은 제 1 경로 변경부 및 베셀 빔 형성부 사이의 거리는 조절 가능할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 베셀빔을 이용한 검출 장치는 입사되는 전자기파의 경로를 변경시키는 제 1 경로 변경부와, 제 1 경로 변경부를 이동시켜 전자기파의 경로를 조절하는 제 1 구동부와, 제 1 경로 변경부에 의해 경로가 변경된 전자기파를 이용하여 피검물의 적어도 일부분에 베셀 빔이 형성되도록 하는 베셀 빔 형성부 및 피검물로부터의 전자기파의 세기를 검출하는 검출부를 포함할 수 있다.
베셀빔을 이용한 검출 장치는 피검물로부터 반사되어 베셀 빔 형성부 및 제 1 경로 변경부를 통해 입사된 전자기파를 검출부로 반사시키는 빔스플리터를 더 포함하고, 검출부는 빔 스플리터로부터 입사된 전자가파의 세기를 검출할 수 있다.
베셀빔을 이용한 검출 장치는 피검물을 투과하여 발산하는 전자기파를 집광시키는 집광부를 더 포함하고, 검출부는 집광부에 의해 집광된 전자기파의 세기를 검출할 수 있다.
집광부는 피검물을 투과하여 발산하는 전자기파의 직경 이상의 직경을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
제 1 경로 변경부 및 베셀 빔 형성부는 기계적으로 결합되고, 베셀 빔 형성부는 제 1 구동부에 의해 제 1 경로 변경부가 이동되면, 제 1 경로 변경부와 일체로 이동될 수 있다.
베셀빔을 이용한 검출 장치는 제 1 경로 변경부 및 상기 베셀 빔 형성부는 이격되어 배치되고, 제 1 구동부에 의해 상기 제 1 경로 변경부가 이동되면, 제 1 경로 변경부로부터 입사된 전자기파가 베셀 빔 형성부로 입사될 수 있도록 베셀 빔 형성부를 이동시키는 제 2 구동부를 더 포함할 수 있다.
베셀빔을 이용한 검출 장치는 광원으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하는 콜리메이팅부와, 콜리메이팅부와 제 1 경로 변경부 사이에서 이동되며, 평행해진 전자기파를 제 1 경로 변경부로 입사시키는 가변 광학 소자로 구성되는 전자기파 조절부를 더 포함할 수 있다.
개시된 발명에 따르면, 영상 검출을 위해서 베셀 빔을 이용함으로써 분해능을 높이면서도 초점 심도를 길게 확보하여 동작 거리(working distance)를 확장함으로써, 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 긴 초점 심도 때문에 투과법을 이용하여 초점 심도 내에 피검물이 위치하게 되면, 피검물 내에 존재하는 흡수체 혹은 반사체의 투영 영상을 선명하게 획득할 수 있다.
또한, 긴 초점 심도 때문에 전자기파에 대한 흡수가 적고 부피나 두께가 큰 물체 내부에 존재하는 물질이나 물체를 검사하는 곳에서도 용이하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 베셀빔을 이용한 검출 장치에 대한 블록 구성도(block diagram)이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예와 관련된 베셀빔을 이용한 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 베셀 빔 형성부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 경로 변경부와 베셀 빔 형성부의 기계적인 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 구동부의 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 제 1 경로 변경부와 베셀 빔 형성부가 이격되어 형성된 경우 제 1 경로 변경부와 베셀 빔 형성부를 구동시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 경로 변경부와 베셀 빔 형성부 사이에 거리를 조절하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 스캔을 할 수 있는 스캐닝 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 2차원 스캔을 할 수 있는 스캐닝 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 조절부를 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전자기파 조절부가 전자기파를 다이버징(diverging) 시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전자기파 조절부가 전자기파를 컨버징(converging) 시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 베셀빔을 이용한 검출 장치에 대한 블록 구성도(block diagram)이다.
도 1을 참조하면, 베셀빔을 이용한 검출 장치(100)는 광원(110), 전자기파 조절부(120), 제 1 경로 변경부(130), 제 1 구동부(140), 베셀 빔 형성부(150), 피검물(160), 집광부(170) 및 검출부(180)를 포함한다.
베셀 빔은 자유공간에 대한 맥스웰 방정식의 한 해집합으로 0차 제1종 베셀함수로 주어지는 전자기파를 말하며 비회절성 빔으로 알려져 있다. 1987년 Durnin에 의해 처음으로 소개되었으며 축대칭을 가지면서 마치 바늘 모양처럼 축을 중심으로 일정한 길이만큼 에너지가 집중되어 있다. 무한한 구경(aperture)이 아니라 제한된 구경을 가지는 광학계에 의해 구현되므로 무한하게 진행하는 베셀빔은 존재하지 않아 이를 보통 Quasi-Bessel-Beam(QBB)이라 부르기도 한다. 이러한 QBB은 홀로그램, 다수의 링이나 혹은 유한한 개구(aperture)로된 원형의 마스크와 렌즈의 결합, axicon으로 알려진 깔대기모양의 렌즈로 만들 수 있다.
이하의 본 발명에서, 스캐닝(scanning) 모듈은 베셀빔을 이용한 검출 장치 중 일부 구성만을 포함한 장치를 의미한다.
광원(110)은 전자기파를 발생시킬 수 있는 다양한 형태의 장치일 수 있다. 예를 들면, 광원(110)는 밀리미터파나 테라파를 발생시킬 수 있다. 밀리미터파란 초고주파(extremely high frequency)영역의 전자기파로 바람직하게는, 30GHz에서 300GHz대역의 진동수를 가진다. 테라파란 테라헤르츠(terahertz) 영역의 전자기파를 의미하는 것으로, 바람직하게는, 0.1THz 내지 10THz의 진동수를 가질 수 있다. 다만, 이러한 범위를 다소 벗어난다 하더라도, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 용이하게 생각해낼 수 있는 범위라면, 본 발명에서의 테라파로 인정될 수 있음은 물론이다.
전자기파 조절부(120)는 광원(110) 및 제 1 경로 변경부(130) 사이에 배치되될 수 있다. 전자기파 조절부(120)는 광원(110)으로부터 입사된 전자기파를 콜리메이팅(collimating), 컨버징(converging) 또는 다이버징(diverging) 시킬 수 있다. 여기서, 컨버징(converging)이란 콜리메이팅(collimating)된 경우에 제 1 경로 변경부(130)에 입사되는 전자기파의 면적에 비해, 전자기파의 면적이 축소된 경우를 의미한다. 다이버징(diverging)이란 콜리메이팅(collimating)된 경우에 제 1 경로 변경부(130)에 입사되는 전자기파의 면적에 비해, 전자기파의 면적이 확대된 경우를 의미한다.
콜레메이팅에 대한 예를 들면, 전자기파 조절부(120)는 광원(110)으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하고, 평행해진 전자기파를 제 1 경로 변경부(130)로 입사시키는 콜리메이팅부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 콜리메이팅부는 입사된 전자기파를 평행하게 굴절시키는 볼록 렌즈 또는 입사된 전자기파를 평행하게 반사시키는 포물면경 등일 수 있다.
콜리 메이팅에 대한 또 다른 예를 들면, 전자기파 조절부(120)는 광원으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하는 콜리메이팅부 및, 평행해진 전자기파를 반사시켜 제 1 경로 변경부(130)로 입사시키는 제 2 반사부를 포함할 수 있다.
컨버징(converging) 또는 다이버징(diverging)에 대한 예를 들면, 전자기파 조절부(120)는 광원으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하는 콜리메이팅부와, 콜리메이팅부와 제 1 경로 변경부 사이에서 이동되며, 평행해진 전자기파를 제 1 경로 변경부(130)로 입사시키는 가변 광학 소자를 포함할 수 있다. 전자기파 조절부(120)는 가변 광학 소자를 콜리메이팅부 및 제 1 경로 변경부(130) 사이에서 이동시켜, 제 1 경로 변경부(130)로 입사되는 전자기파를 컨버징(converging) 또는 다이버징(diverging) 시키는 제 5 구동부를 더 포함할 수 있다. 가변 광학 소자가 콜리메이팅부 쪽으로 이동시키면, 제 1 경로 변경부(130)로 입사되는 전자기파는 다이버징(diverging)된다. 이 경우, 베셀빔 형성부(150)에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)가 증가된다. 반면에, 가변 광학 소자를 제 1 경로 변경부 쪽으로 이동시키면, 제 1 경로 변경부(130)로 입사되는 전자기파는 컨버징(converging)된다. 이 경우, 베셀빔 형성부(150)에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)가 감소된다.
컨버징(converging) 또는 다이버징(diverging)에 대한 다른 예를 들면, 전자기파 조절부(120)는 광원(110)으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하는 콜리메이팅부와, 평행해진 전자기파를 반사시키는 제 2 반사부와, 제 2 반사부와 제 1 경로 변경부 사이에서 이동되며, 반사된 전자기파를 제 1 경로 변경부(130)로 입사시키는 가변 광학 소자를 포함할 수 있다. 전자기파 조절부(120)는 광학 소자를 제 2 반사부 및 제 1 경로 변경부 사이에서 이동시켜, 제 1 경로 변경부(130)로 입사되는 전자기파를 컨버징(converging) 또는 다이버징(diverging) 시키는 제 5 구동부를 더 포함할 수 있다.
전자기파 조절부(120)에 대한 구체적인 설명은 이하의 도 10a 내지 도 12b를 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
제 1 경로 변경부(130)는 광원(110)('전자기파 조절부가 없는 경우') 또는 전자기파 조절부(120)로부터 입사되는 전자기파의 경로를 변경시킬 수 있다. 제 1 경로 변경부(130)에서 경로가 변경된 전자기파는 베셀 빔 형성부(150)로 입사된다.
예를 들면, 제 1 경로 변경부(130)는 입사되는 전자기파의 경로를 변경하기 위한 반사면을 포함할 수 있다. 반사면은 입사되는 전자기파를 반사시켜 베셀 빔 형성부(150)로 입사시킬 수 있다.
또 다른 예를 들면, 제 1 경로 변경부(130)는 제 1 구동부(140)에 의해 이동하는 몸체와, 광원(110)으로부터 입사되는 전자기파의 경로를 변경하는 제 1 반사부 및, 일측은 몸체와 연결되고, 타측은 반사부에 연결되고, 반사부를 이동시켜 전자기파의 경로를 조절하는 제 4 구동부를 포함할 수 있다. 제 4 구동부는 반사부에 의해 경로가 변경된 전자기파가 베셀 빔 형성부(150)의 입광면에 수직으로 입사되도록, 베셀 빔 형성부(150)를 이동시킬 수 있다. 입광면이랑 광이 입사되는 면을 의미한다.
제 1 경로 변경부(130)에 대한 구체적인 설명은 도 4a,도 4b, 도 7 및 도 9를 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
제 1 구동부(140)는 제 1 경로 변경부(130)를 이동시켜 전자기파의 경로를 조절할 수 있다. 전자기파의 경로가 조절됨에 따라, 베셈 빔 형성부(150)에서 생성된 베셀 빔이 조사되는 피검물(160)의 위치가 변경된다. 이를 이용하여, 검출 장치(100)는 피검물(160)을 스캐닝할 수 있게 된다. 예를 들면, 제 1 구동부(140)는 회전 운동하거나, 직선 운동을 할 수 있다. 또한, 제 1 구동부(140)는 1축 또는 2축으로 구동될 수 있다. 제 1 구동부(140)에 대한 구체적인 설명은 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
베셀 빔 형성부(150)는 제 1 경로 변경부(130)에 의해 경로가 변경된 전자기파를 이용하여 피검물(160)의 적어도 일부분에 베셀 빔이 형성되도록 할 수 있다.다만, 현실적으로 이상적인 베셀 빔을 형성하기는 어려우므로, 베셀 빔 형성부(150)에 의해 형성되는 베셀 빔은 Quasi-Bessel Beam(QBB)이라 할 수 있다. 이러한 베셀 빔 형성부(150)에 의한 베셀 빔 형성 구성에 대해서는, 도 3b를 참조하여, 보다 상세하게 설명하도록 한다.
베셀 빔 형성부(150)는 제 1 경로 변경부(130)에 의해 경로가 변경된 전자기파가 베셀 빔 형성부(150)의 입광면에 대해 수직하게 입사되도록 배치될 수 있다.
베셀 빔 형성부(150)는 다수의 원형 홈 또는 원형 홀이 형성된 회절 광학 소자 및 양의 굴절률을 갖는 렌즈로 구성되거나, 엑시콘 렌즈로 구성되거나, 홀로그램 광학 소자로 구성되는 등과 같이 다양한 형태로 구성될 수 있다.
제 1 경로 변경부(130) 및 베셀 빔 형성부(150)의 결합 상태 및 구동 방법에 대한 예를 들면, 제 1 제 1 경로 변경부(130) 및 베셀 빔 형성부(150)는 기계적으로 결합될 수 있다. 베셀 빔 형성부(150)는 제 1 구동부(140)에 의해 제 1 경로 변경부(130)가 이동되면, 제 1 경로 변경부(130)와 일체로 이동될 수 있다.
또 다른 예를 들면, 제 1 경로 변경부(130) 및 베셀 빔 형성부(150)는 이격되어 배치되고, 제 1 구동부(140)에 의해 제 1 경로 변경부(130)가 이동되면, 제 1 경로 변경부(140)에 의해 경로가 변경된 전자기파가 베셀 빔 형성부(150)로 입사되도록 베셀 빔 형성부(150)를 이동시키는 제 2 구동부를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 2 구동부는 제 1 경로 변경부(140)에 의해 경로가 변경된 전자기파가 베셀 빔 형성부(150)의 입광면에 대해 수직으로 입사되도록, 베셀 빔 형성부(150)를 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 변경된 전자기파가 베셀 빔 형성부(150)의 입광면에 대해 수직으로 입사되도록 유지할 수 있다.
또 다른 예를 들면, 제 1 경로 변경부(130) 및 베셀 빔 형성부(150)는 이격되어 배치되고, 제 1 경로 변경부(130) 및 베셀 빔 형성부(150) 사이의 거리는 조절 가능할 수 있다. 예를 들면, 사용자 등이 수동으로 베셀 빔 형성부(150)의 위치를 조절하거나, 제 2 구동부가 베셀 빔 형성부(150)의 위치를 입력되는 제어 신호에 따라 자동으로 조절할 수 있다.
피검물(160)은 검사하고자 하는 대상 물질을 의미한다.
집광부(170)는 피검물(160)을 반사, 투과 또는 회절하여 발산하는 전자기파를 집광시킨다. 예를 들면, 베셀 빔 형성부(150)로부터 멀어지면서 링 모양의 원형 빔 형태로 퍼져나가게 되는데, 집광부(170)는 이와 같이 원형으로 퍼져나가는 전자기파를 집광시켜 집광된 전자기파가 검출부(180)로 향할 수 있도록 한다.
예를 들면, 집광부(170)는 볼록 렌즈로 구현될 수 있다. 볼록 렌즈는, 가급적 큰 구경을 가지고, 높은 개구수(Numerical Aperture;NA)를 가짐으로써, 검출기의 유효 검출 면적 안으로 가급적 많은 밀리미터파나 테라파를 집광시키는 것이 좋다. 다만, 본 발명이 반드시 이러한 볼록 렌즈로 구현된 집광부 형태로 한정되는 것은 아니며 오목 거울, 포물면 거울, 타원면 거울 등과 같이 다양한 형태로 구현될 수도 있다.
검출부(180)는 피검물(160)로부터의 전자가피의 세기를 검출할 수 있다. 예를 들면, 검출부(180)는 피검물(160)로부터 반사, 투과, 회절 또는 산란되는 전자기파의 세기를 검출할 수 있다.
집광부(170)가 형성된 경우, 검출부(180)는 집광부(170)에 의해 집광된 전자기파를 수집하여 검출할 수 있다. 예를 들면, 검출부(180)는 쇼트키 다이오드(Schottky Diode)를 구비하여 구현될 수 있다.
바람직하게는, 검출부(180)는, 해상도를 향상시키기 위해, 집광부(170)에 의해 집광된 전자기파를 모두 수집하여 검출하는 것이 좋다. 다시 말해, 집광부(170)는, 검출부(180)의 유효 면적 안으로 밀리미터라나 테라파를 포함하는 전자기파를 모두 집광시키는 것이 좋다.
영상 생성부(미도시) 검출부(180)를 통해 검출된 베셀 빔을 이용하여 영상 이미지를 생성할 수 있다. 생성된 이미지는 디스플레이부(미도시)에 표시될 수 있다.
베셀빔을 이용한 검출 장치는 영상 검출을 위해서 베셀 빔을 이용함으로써 분해능을 높이면서도 초점 심도를 길게 확보하여 동작 거리(working distance)를 확장함으로써, 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 베셀빔을 이용한 검출 장치는 긴 초점 심도 때문에 투과법을 이용하여 초점 심도 내에 피검물이 위치하게 되면, 피검물 내에 존재하는 흡수체 혹은 반사체의 투영 영상을 선명하게 획득할 수 있다.
또한, 베셀빔을 이용한 검출 장치는 긴 초점 심도 때문에 전자기파에 대한 흡수가 적고 부피나 두께가 큰 물체 내부에 존재하는 물질이나 물체를 검사하는 곳에서도 용이하게 적용될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예와 관련된 베셀빔을 이용한 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예와 관련된 베셀빔을 이용한 검출 장치가 투과 방식을 이용하여 검출하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 베셀빔을 이용한 검출 장치(200a)는 광원(210a), 전자기파 조절부(220a), 제 1 경로 변경부(230a), 제 1 구동부(240a), 베셀 빔 형성부(250a), 피검물(260a), 집광부(270a) 및 검출부(280a)를 포함한다.
광원(210a)은 전자기파를 발생시킬 수 있는 다양한 형태의 장치일 수 있다.
전자기파 조절부(220a)는 광원(210a) 및 제 1 경로 변경부(230a) 사이에 배치되될 수 있다. 전자기파 조절부(220a)는 광원(210a)으로부터 입사된 전자기파를 콜리메이팅(collimating), 컨버징(converging) 또는 다이버징(diverging) 시킬 수 있다. 여기서, 컨버징(converging)이란 콜리메이팅(collimating)된 경우에 제 1 경로 변경부(230a)에 입사되는 전자기파의 면적에 비해, 전자기파의 면적이 축소된 경우를 의미한다. 다이버징(diverging)이란 콜리메이팅(collimating)된 경우에 제 1 경로 변경부(230a)에 입사되는 전자기파의 면적에 비해, 전자기파의 면적이 확대된 경우를 의미한다.
제 1 경로 변경부(230a)는 전자기파 조절부(220a)로부터 입사되는 전자기파의 경로를 변경시킬 수 있다. 제 1 경로 변경부(230a)에서 경로가 변경된 전자기파는 베셀 빔 형성부(250a)로 입사된다. 예를 들면, 제 1 경로 변경부(230a)는 입사되는 전자기파의 경로를 변경하기 위한 반사면을 포함할 수 있다. 반사면은 입사되는 전자기파를 반사시켜 베셀 빔 형성부(250a)로 입사시킬 수 있다.
제 1 구동부(240a)는 제 1 경로 변경부(230a)를 이동시켜 전자기파의 경로를 조절할 수 있다. 제 1 구동부(240a)가 전자기파의 경로를 변경하면, 베셈 빔 형성부(250a)에서 생성된 베셀 빔이 조사되는 피검물(260a)의 위치가 변경된다.
베셀 빔 형성부(250a)는 제 1 경로 변경부(230a)에 의해 경로가 변경된 전자기파를 이용하여 피검물(260a)의 적어도 일부분에 베셀 빔이 형성되도록 할 수 있다.본 실시예에서는, 베셀 빔 형성부(250a)가 엑시콘 렌즈인 경우를 기준으로 설명하겠다.
피검물(260a)은 베셀 빔 형성부(250a)와 집광부(270a) 사이의 베셈 빔이 형성되는 영역('도 3b의 Zmax구간')에 위치하게 된다.
집광부(270a)는 피검물(260a)을 투과하여 발산하는 전자기파를 집광시킨다. 예를 들면, 집광부(270a)는 볼록 렌즈 또는 에프세터(F-THETA) 렌즈 등으로 구현될 수 있다. 볼록 렌즈는, 가급적 큰 구경을 가지고, 높은 개구수(Numerical Aperture;NA)를 가짐으로써, 검출기의 유효 검출 면적 안으로 가급적 많은 전자기파를 집광시키는 것이 좋다. 다만, 본 발명이 반드시 이러한 볼록 렌즈로 구현된 집광부 형태로 한정되는 것은 아니며 오목 거울 등과 같이 다양한 형태로 구현될 수도 있다.
검출부(280a)는 한개의 검출 장치로 구성되거나 다수의 검출 장치를 포함하는 어레이 형태로 구성될 수 있으며, 집광부(270a)에 의해 집광된 전자기파의 세기를 검출한다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예와 관련된 베셀빔을 이용한 검출 장치가 반사 방식을 이용하여 검출하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b를 참조하면, 베셀빔을 이용한 검출 장치(200b)는 광원(210b), 전자기파 조절부(220b), 제 1 경로 변경부(230b), 제 1 구동부(240b), 베셀 빔 형성부(250b), 피검물(260b), 빔 스플리터(265b) 및 검출부(280b)를 포함한다.
광원(210b)은 전자기파를 발생시킬 수 있는 다양한 형태의 장치일 수 있다.
전자기파 조절부(220b)는 광원(210b) 및 제 1 경로 변경부(230b) 사이에 배치되될 수 있다. 전자기파 조절부(220b)는 광원(210b)으로부터 입사된 전자기파를 콜리메이팅(collimating), 컨버징(converging) 또는 다이버징(diverging) 시킬 수 있다. 여기서, 컨버징(converging)이란 콜리메이팅(collimating)된 경우에 제 1 경로 변경부(230b)에 입사되는 전자기파의 면적에 비해, 전자기파의 면적이 축소된 경우를 의미한다. 다이버징(diverging)이란 콜리메이팅(collimating)된 경우에 제 1 경로 변경부(230b)에 입사되는 전자기파의 면적에 비해, 전자기파의 면적이 확대된 경우를 의미한다.
제 1 경로 변경부(230b)는 전자기파 조절부(220b)로부터 입사되는 전자기파의 경로를 변경시킬 수 있다. 제 1 경로 변경부(230b)에서 경로가 변경된 전자기파는 베셀 빔 형성부(250b)로 입사된다. 예를 들면, 제 1 경로 변경부(230b)는 입사되는 전자기파의 경로를 변경하기 위한 반사면을 포함할 수 있다. 반사면은 입사되는 전자기파를 반사시켜 베셀 빔 형성부(250b)로 입사시킬 수 있다.
제 1 구동부(240b)는 제 1 경로 변경부(230b)를 이동시켜 전자기파의 경로를 조절할 수 있다. 제 1 구동부(240b)가 전자기파의 경로를 변경하면, 베셈 빔 형성부(250b)에서 생성된 베셀 빔이 조사되는 피검물(260b)의 위치가 변경된다.
베셀 빔 형성부(250b)는 제 1 경로 변경부(230b)에 의해 경로가 변경된 전자기파를 이용하여 피검물(260b)의 적어도 일부분에 베셀 빔이 형성되도록 할 수 있다.본 실시예에서는, 베셀 빔 형성부(250b)가 엑시콘 렌즈인 경우를 기준으로 설명하겠다.
피검물(260b)은 베셀 빔 형성부(250b)와 집광부(270b) 사이의 베셈 빔이 형성되는 영역('도 3b의 ZMAX구간')에 위치하게 된다.
빔 스플리터(265b)는 전자기파 조절부(220b)로부터 입사된 전자기파를 제 1 경로 변경부(230b)로 입사시킬 수 있다.
빔 스플리터(265b)는 피검물(260b)로부터 반사되어 베셀 빔 형성부(250b) 및 제 1 경로 변경부(230b)를 통해 입사된 전자기파를 검출부(280b)로 반사시킬 수 있다. 집광부(미도시)는 빔 스플리터(265b) 및 검출부(280b) 사이에 배치되고, 빔 스플리터(265b)로부터 입사되는 전자기파를 집광하여 검출부(280b)로 입사시킬 수 있다.
검출부(266b)는 빔 스플리터(265b)로부터 입사된 전자기파의 세기를 검출한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 베셀 빔 형성부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 베셀 빔 형성부가 다수의 원형 홈 또는 원형 홀이 형성된 회절 광학 소자 및 양의 굴절률을 갖는 렌즈를 포함하여 구성된 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 베셀 빔 형성부(300a)는 다수의 원형 홈 또는 원형 홀(311a)이 동심원 형태로 배치된 회절 광학 소자(310a) 및 양의 굴절률을 갖는 렌즈(320a)를 구비할 수 있다. 이때, 회절 광학 소자에 형성된 원형 홈 또는 홀(311a)은 회절 광학 소자(310a)를 오목하게 판 형태 또는 관통하는 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 양의 굴절률을 갖는 렌즈(320a)는 회절 광학 소자(310a)에 대하여 평행광이 입사되는 방향의 반대편에 배치된다.
도 3b는 베셀 빔 형성부가 엑시콘 렌즈로 구성된 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b를 참조하면, 베셀 빔 형성부는 엑시콘 렌즈(axicon)(300b)로 구성될 수 있다. R은 엑시콘 렌즈의 반지름, τ는 엑시콘 렌즈의 꼭지각,α0는 엑시콘 렌즈를 지나 교차하는 빔의 교차각의 절반을 나타내며, w0는 엑시콘 렌즈로 입사하는 평행광의 반지름을 나타낸다. 또한, 베셀 빔이 형성되는 구간은 도 3에서 Zmax로 나타나 있으며, 엑시콘 렌즈로 입사한 테라파는 이러한 구간 영역에서 보강 간섭을 통해 z축을 따라 중심부로 에너지가 모이게 된다.
이때, 엑시콘 렌즈로 입사하는 가우시안 빔과 엑시콘 렌즈에 의해 형성된 베셀 빔은, 축대칭(axial symmetry)으로 분포되어 있으며, z축을 따라 원형 모양으로 필드가 분포하고 있다. 즉, 도 3b를 기준으로 좌측에서 우측 방향으로 바라보았을 때, 엑시콘 렌즈 앞쪽의 가우시안 빔과 엑시콘 렌즈 뒤쪽의 베셀 빔은 모두 원형 모양으로 형성된다. 특히, 엑시콘 렌즈에 의해 형성된 베셀 빔은 엑시콘 렌즈에서 멀어지며 링 모양의 원형 빔으로 퍼져나가게 된다.
한편, 래스터 주사(raster scanning)와 같이 한 점 한 점 움직이며 얻어지는 투과 이미지에 있어서, 이미지의 분해능을 결정하는 가장 중요한 요소는, 피검물(1)에 입사하는 빔의 직경이다.
특히, 엑시콘 렌즈에 의해 형성된 베셀 빔의 경우, 그 직경은 테라파의 파장 및 α0에 의해 결정되는데, 여기서 α0는 스넬의 법칙에 의해 다음 수학식 1을 이용하여 구해질 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112013037602736-pat00001

여기서, n0는 공기 중의 굴절률을 나타내고, n은 엑시콘 렌즈의 굴절률을 나타내며, τ는 엑시콘 렌즈의 꼭지각을 나타낸다.
한편, Zmax는 초점 심도에 해당하는데, 이러한 초점 심도는 다음의 수학식 2로 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Zmax = w0/tanα0
여기서, w0는, 도 3b에 표시된 바와 같이, 엑시콘 렌즈로 입사하는 빔의 반경을 나타낸다. 이러한 식을 참조하면, 초점 심도 역시 α0에 의존하고 있음을 알 수 있다.
따라서, 이러한 점들을 종합하면, 이미지의 분해능과 초점 심도는, 주로 α0의 값에 의해 크게 변화된다고 볼 수 있다.
이러한 점을 기초로, 도 3b에 도시된 구조의 엑시콘 렌즈에 대해, n0는 1.0, n은 1.54(High Density Polyethylene), τ는 150°, R은 25mm라고 가정하고, α0와 초점 심도를 계산하면 다음과 같다.
먼저, 수학식 1을 이용하여 α0를 계산하면, α0는 8.5°로 계산될 수 있다. 또한, 수학식 2를 이용하여 초점 심도(Zmax)를 계산하면, Zmax는 40.2mm로 계산될 수 있다.
한편, 베셀 빔이 공간 상에서 전파되어가며 형성되는 테라파의 세기 분포를 좀 더 엄밀하게 계산하기 위하여 유한차분 시간영역법(FDTD)을 이용할 수 있다.
베셀 빔 형성부가 엑시콘 렌즈인 경우, 엑시콘 렌즈(300b)로 입사되는 평행 빔의 중심이 엑시콘 렌즈(300b)의 중심과 일치하도록 평행 빔을 형성하며, 평행 빔의 반지름을 w0, 엑시콘 렌즈(300b)의 반지름을 R이라 하면, 이들은 다음과 같은 관계를 갖는 것이 좋다.
w0 ≤ (1/2)R
이와 같이, 평행해진 전자기파의 크기가 엑시콘 렌즈의 직경의 절반 이하가 되도록 하는 실시예에 의하면, 엑시콘 렌즈의 가장자리에서 발생할 수 있는 회절 효과를 최소화할 수 있어, 투과 이미지 검출 성능이 향상될 수 있다.
본 실시예 이외에도, 베셀 빔 형성부는 홀로그램 구조체 등과 다양한 형태로 구성될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 경로 변경부와 베셀 빔 형성부의 기계적인 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 제 1 경로 변경부와 베셀 빔 형성부이 판 위에 형성된 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 제 1 경로 변경부(420a)는 판(410a) 위에 형성될 수 있다. 베셀 빔 형성부(430a)는 판(410a) 위에 형성되되, 제 1 경로 변경부(420a)와는 이격되어 형성될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 판(410a)의 일측면에는 샤프트(shaft)가 형성되고, 구동부가 샤프트를 이동시키면, 제 1 경로 변경부(420a) 및 베셀 빔 형성부(430a)가 일체로 이동될 수 있다.
본 실시예에서 설명하지는 않았지만, 제 1 경로 변경부(420a)와 베셀 빔 형성부(430a)가 연동될 수 있도록, 제 1 경로 변경부(420a)와 베셀 빔 형성부(430a) 사이에 톱니 또는 기어 등과 같은 연동 장치가 구비될 수도 있다.
도 4b는 제 1 경로 변경부와 베셀 빔 형성부이 직접적으로 결합된 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 4b를 참조하면, 제 1 경로 변경부(420b) 및 베셀 빔 형성부(430b)는 직접적으로 연결될 수 있다. 이에, 구동부가 제 1 경로 변경부(420a)을 이동시키면, 베셀 빔 형성부(430a)도 일체로 이동될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 구동부의 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a를 참조하면, 제 1 구동부(540a)는 1축을 기준으로 회전 운동을 할 수 있다. 이에 따라, 제 1 구동부(540a)가 회전 운동을 하면, 제 1 경로 변경부(530a)가 회전하게 된다. 제 1 경로 변경부(530a)가 회전 운동함에 따라, 베셈 빔 형성부에서 생성된 베셀 빔이 조사되는 피검물의 위치가 변경된다.
도 5b를 참조하면, 제 1 구동부(540b)는 1축을 기준으로 왕복 직선 운동을 할 수 있다. 이에 따라, 제 1 구동부(540b)가 왕복 직선 운동을 하면, 제 1 경로 변경부(530b)가 왕복 직선 운동을 하게 된다.
도 5c의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 제 1 구동부(540c)는 2개의 엑츄에이터를 포함할 수 있다. 엑츄에이터는 제 1 경로 변경부(530c)의 하부에 결합될 수 있다. 2개의 엑츄에이터의 구동 길이를 달리하면, 제 1 경로 변경부(530a)의 기울기가 변경된다. 제 1 경로 변경부(530c)의 기울기가 변경됨에 따라, 베셀 빔 형성부(550c)에서 생성된 베셈 빔의 기울기도 변경된다. 이와 같이 함으로써, 검출 장치는 피검물에 조사되는 베셈 빔의 위치를 변경하여, 피검물을 스캔할 수 있다. 본 실시예에서는 엑츄에이터가 2개인 경우를 기준으로 설명하였으나, 엑츄에이터의 개수는 이에 한정되지 않고 다양하게 변형할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 제 1 구동부는 2축 모터로 구현될 수 있다. 이 경우, 제 1 구동부는 2축으로 구동되기 때문에, 제 1 경로 변경부가 2차원으로 이동되게 된다. 이에 따라, 베셀 빔 형성부에서 형성된 베셀 빔이 피검물에 2차원적으로 조사되게 될 수 있다. 만약 제 1 경로 변경부가 축대칭의 원운동이 아닌 경우라면, 광원부와 전자기파 조절부도 제 1경로 변경부와 함께 이동될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 제 1 경로 변경부와 베셀 빔 형성부가 이격되어 형성된 경우 제 1 경로 변경부와 베셀 빔 형성부를 구동시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 제 1 경로 변경부(630) 및 베셀 빔 형성부(650)는 이격되어 배치될 수 있다. 베셀 빔 형성부(650)는 제 1 경로 변경부(630)로부터 입사되는 전자기파가 베셀 빔 형성부(650)의 입광면에 대해 수직으로 입사되도록 배치될 수 있다.
제 1 구동부(640)는 제 1 경로 변경부(630)를 이동시켜 입사되는 전자기파의 경로를 조절할 수 있다. 제 2 구동부(660)는 베셀 빔 형성부(650)를 이동시킬 수 있다.
도 6b를 참조하면, 제 1 구동부(640)에 의해 제 1 경로 변경부(630)가 약 45도 회전하였다면, 제 2 구동부(660)는 베셀 빔 형성부(650)를 약 45도 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 제 2 구동부(660)는 제 1 경로 변경부(630)로부터 입사된 전자기파가 베셀 빔 형성부(650)의 입광면에 대해 수직으로 입사되도록 유지할 수 있다.
따라서, 제 1 경로 변경부(630)가 이동하더라도, 제 1 경로 변경부(630)로부터 입사된 전자기파가 베셀 빔 형성부(650)의 입광면에 대해 수직하게 입사되도록 유지함으로써, 일정한 성능을 유지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 경로 변경부와 베셀 빔 형성부 사이에 거리를 조절하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 제 1 경로 변경부(730) 및 베셀 빔 형성부(750)는 이격되어 배치될 수 있다. 제 1 경로 변경부(730) 및 베셀 빔 형성부(750) 사이의 거리는 조절 가능할 수 있다. 제 2 구동부(760)는 베셀 빔 형성부(750)을 이동시켜, 제 1 경로 변경부(730) 및 베셀 빔 형성부(750) 사이의 거리를 조절할 수 있다. 피검물의 위치에 따라 베셀 빔 형성부(750)의 위치를 변경하여, 베셀 빔 형성부(750)에서 형성되는 베셀 빔이 피검물에 형성되도록 제어할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 사용자 등이 수동으로 베셀 빔 형성부(750)의 위치를 조절하거나, 레일 등과 같이 베셀 빔 형성부(750)를 이동시킬 수 있는 장치를 이용하여 베셀 빔 형성부(750)의 위치를 조절하는 등과 같이 다양한 방법을 적용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 스캔을 할 수 있는 스캐닝 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 스캐닝 모듈은 제 1 경로 변경부(830), 제 1 구동부(840), 베셀 빔 형성부(850), 제 2 경로 변경부(860), 피검물(870) 및 제 3 구동부(880)를 포함한다.
제 1 경로 변경부(830)는 광원으로부터 입사되는 전자기파의 경로를 변경시킬 수 있다. 제 1 경로 변경부(830)에서 경로가 변경된 전자기파는 베셀 빔 형성부(850)로 입사된다.
제 1 구동부(840)는 제 1 경로 변경부(830)를 이동시켜 전자기파의 경로를 조절할 수 있다.
베셀 빔 형성부(850)는 제 1 경로 변경부(830)에 의해 경로가 변경된 전자기파를 이용하여 베셀 빔을 형성한다.
제 2 경로 변경부(860)는 베셀 빔 형성부(850)와 피검물(870)의 사이에 배치될 수 있다. 제 2 경로 변경부(860)는 베셀 빔이 피검물(870)의 적어도 일부에 형성되도록 베셀 빔의 경로를 변경할 수 있다.
제 3 구동부(880)는 제 2 경로 변경부(860)를 이동시켜 베셀 빔의 경로를 조절할 수 있다.
이와 같이 2개의 경로 변경부를 사용함으로써, 스캐닝 모듈은 피검물에 대해 2차원 스캔을 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 2차원 스캔을 할 수 있는 스캐닝 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 스캐닝 모듈은 제 1 경로 변경부(930), 제 1 구동부(940) 및 베셀 빔 형성부(950)를 포함한다.
제 1 경로 변경부(930)는 몸체(931), 제 1 반사부(932) 및 제 4 구동부(933)를 포함할 수 있다.
몸체(931)는 제 1 구동부(940)에 의해 이동될 수 있다.
제 1 반사부(932)는 광원으로부터 입사되는 전자기파의 경로를 변경할 수 있다. 경로가 변경된 전자기파는 베셀 빔 형성부(950)로 입사될 수 있다.
제 4 구동부(933)는 일측은 몸체(931)와 연결되고, 타측은 제 1 반사부(932)에 연결될 수 있다. 제 4 구동부(933)는 제 1 반사부(932)를 이동시켜 전자기파의 경로를 조절할 수 있다.
제 4 구동부(933)는 1개 또는 다수개가 형성될 수 있다. 제 4 구동부(933)는 보이스 코일 모터 등과 같이 다양한 형태의 모터일 수 있다.
이와 같이 제 1 구동부에 의해 이동되는 몸체 및, 제 4 구동부에 의해 이동되는 제 1 반사부를 사용함으로써, 스캐닝 모듈은 피검물에 대해 2차원 스캔을 할 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파 조절부를 설명하기 위한 도면이다.
도 10a를 참조하면, 전자기파 조절부는 입사되는 전자기파를 평행하게 형성하여 출력하는 콜리메이팅부(1020a)일 수 있다. 예를 들면, 콜리메이팅부(1020a)는 입사된 전자기파를 평행하게 굴절시키는 볼록 렌즈 또는 입사된 전자기파를 평행하게 반사시키는 포물면경 등일 수 있다.
콜리메이팅부(1020a)는 광원(1010a)으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하고, 평행해진 전자기파를 제 1 경로 변경부(1030a)로 입사시킬 수 있다.
제 1 구동부(1040a)는 제 1 경로 변경부(1030a)를 이동시켜 전자기파의 경로를 조절할 수 있다.
베셀 빔 형성부(1050a)는 제 1 경로 변경부(1030a)에 의해 경로가 변경된 전자기파를 이용하여 베셀 빔을 형성한다. 이 경우, 베셀 빔의 길이는 L1이다.
도 10b를 참조하면, 전자기파 조절부는 입사되는 전자기파를 평행하게 형성하여 출력하는 콜리메이팅부(1020b) 및 제 2 반사부(1021b)를 포함할 수 있다.
콜리메이팅부(1020b)는 광원(1010b)으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하고, 평행해진 전자기파를 제 2 반사부(1021b)로 입사시킬 수 있다.
제 2 반사부(1021b)는 평행해진 전자기파를 반사시켜 제 1 경로 변경부(1030b)로 입사킬 수 있다.
제 1 구동부(1040b)는 제 1 경로 변경부(1030b)를 이동시켜 전자기파의 경로를 조절할 수 있다.
베셀 빔 형성부(1050b)는 제 1 경로 변경부(1030b)에 의해 경로가 변경된 전자기파를 이용하여 베셀 빔을 형성한다.
도시하지는 않았지만, 반사방식을 이용하여 검출하는 경우, 제 2 반사부(1021b)는 빔스플리터로 구현될 수 있다. 이 경우, 빔스플리터는 콜리메이팅부(1020b)로부터 입사된 전자기파는 제 1 경로 변경부(1030b)로 입사시키고, 제 1 경로 변경부(1030b)로부터 입사되는 전자기파는 검출부(미도시)로 입사시킬 수 있다. 검출부(미도시)는 빔스플리터(1021b)의 상부에 배치될 수 있다. 또한, 검출부와 빔스플리터(1021b) 사이에는, 빔스플리터(1021b)로부터 입사되는 전자기파를 집광하여 검출부로 입사시키는 집광부(미도시)가 더 포함될 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전자기파 조절부가 전자기파를 다이버징(diverging) 시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11a를 참조하면, 전자기파 조절부는 콜리메이팅부(1120a), 광학소자(1130a) 및 제 5 구동부(1131a)를 포함한다.
콜리메이팅부(1120a)는 광원(1110a)으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하여, 평행해진 전자기파를 광학소자(1130a)로 입사시킬 수 있다.
광학소자(1130a)는 평행해진 전자기파를 제 1 경로 변경부(1140a)로 입사시킬 수 있다.
제 5 구동부(1131a)는 광학 소자(1130a)를 콜리메이팅부(1120a) 및 제 1 경로 변경부(1140a) 사이에서 이동시킬 수 있다.
제 1 구동부(1150a)는 제 1 경로 변경부(1140a)를 이동시켜 전자기파의 경로를 조절할 수 있다.
베셀 빔 형성부(1160a)는 제 1 경로 변경부(1140a)에 의해 경로가 변경된 전자기파를 이용하여 베셀 빔을 형성한다. 이 경우, 베셀 빔의 길이는 L2이다.
도 11a에 도시된 바와 같이, 제 5 구동부(1131a)는 광학 소자(1130a)를 콜리메이팅부(1120a) 쪽으로 이동시킨다. 이에 따라, 제 1 경로 변경부(1140a)로 입사되는 전자기파가 다이버징(diverging)되기 때문에, 베셀빔 형성부(1160a)에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)가 증가하게 된다.
도 11b를 참조하면, 전자기파 조절부는 콜리메이팅부(1120b), 제 2 반사부(1130b), 광학소자(1140b) 및 제 5 구동부(1141b)를 포함한다.
콜리메이팅부(1120b)는 광원(1110b)으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하여, 평행해진 전자기파를 제 2 반사부(1130b)로 입사시킨다.
제 2 반사부(1130b)는 평행해진 전자기파를 반사시켜, 광학소자(1140b)로 입사시킨다.
광학소자(1140b)는 평행해진 전자기파를 제 1 경로 변경부(1150b)로 입사시킬 수 있다.
제 5 구동부(1141a)는 광학 소자(1140a)를 제 2 반사부(1130b) 및 제 1 경로 변경부(1150a) 사이에서 이동시킬 수 있다.
제 1 구동부(1160b)는 제 1 경로 변경부(1150a)를 이동시켜 전자기파의 경로를 조절할 수 있다.
베셀 빔 형성부(1170b)는 제 1 경로 변경부(1150b)에 의해 경로가 변경된 전자기파를 이용하여 베셀 빔을 형성한다.
도 11b에 도시된 바와 같이, 제 5 구동부(1141b)는 광학 소자(1140b)를 제 2 반사부(1130b) 쪽으로 이동시킨다. 이에 따라, 제 1 경로 변경부(1150b)로 입사되는 전자기파가 다이버징(diverging)되기 때문에, 베셀빔 형성부(1170b)에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)가 증가하게 된다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전자기파 조절부가 전자기파를 컨버징(converging) 시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12a를 참조하면, 전자기파 조절부는 콜리메이팅부(1220a), 광학소자(1230a) 및 제 5 구동부(1231a)를 포함한다.
콜리메이팅부(1220a)는 광원(1210a)으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하여, 평행해진 전자기파를 광학소자(1230a)로 입사시킬 수 있다.
광학소자(1230a)는 평행해진 전자기파를 제 1 경로 변경부(1240a)로 입사시킬 수 있다.
제 5 구동부(1231a)는 광학 소자(1230a)를 콜리메이팅부(1220a) 및 제 1 경로 변경부(1240a) 사이에서 이동시킬 수 있다.
제 1 구동부(1250a)는 제 1 경로 변경부(1240a)를 이동시켜 전자기파의 경로를 조절할 수 있다.
베셀 빔 형성부(1260a)는 제 1 경로 변경부(1240a)에 의해 경로가 변경된 전자기파를 이용하여 베셀 빔을 형성한다. 이 경우, 베셀 빔의 길이는 L3이다.
도 10a의 베셀 빔의 길이 L1, 도 11a의 베셀 빔의 길이 L2 및 도 12a의 베셀 빔의 길이 L3를 비교하면, L2 > L1 > L3 순으로 길이가 길다. 다시 말해, 전자기파가 다이버징된 경우의 길이인 L2가 가장 길고, 전자기파가 컨버징 된 경우의 길이인 L3가 가잘 짧다. 전자기파가 콜리메이팅된 경우의 길이인 L1의 길이는 L2의 길이와 L3의 길이 사이에 형성된다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 제 5 구동부(1231a)는 광학 소자(1230a)를 제 1 경로 변경부(1240a) 쪽으로 이동시킨다. 이에 따라, 제 1 경로 변경부(1240a)로 입사되는 전자기파가 컨버징(converging)되기 때문에, 베셀빔 형성부(1160a)에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)가 감소하게 된다.
도 12b를 참조하면, 전자기파 조절부는 콜리메이팅부(1220b), 제 2 반사부(1230b), 광학소자(1240b) 및 제 5 구동부(1241b)를 포함한다.
콜리메이팅부(1220b)는 광원(1210b)으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하여, 평행해진 전자기파를 제 2 반사부(1230b)로 입사시킨다.
제 2 반사부(1230b)는 평행해진 전자기파를 반사시켜, 광학소자(1240b)로 입사시킨다.
광학소자(1240b)는 평행해진 전자기파를 제 1 경로 변경부(1250b)로 입사시킬 수 있다.
제 5 구동부(1241a)는 광학 소자(1240a)를 제 2 반사부(1230b) 및 제 1 경로 변경부(1250a) 사이에서 이동시킬 수 있다.
제 1 구동부(1260b)는 제 1 경로 변경부(1250a)를 이동시켜 전자기파의 경로를 조절할 수 있다.
베셀 빔 형성부(1270b)는 제 1 경로 변경부(1250b)에 의해 경로가 변경된 전자기파를 이용하여 베셀 빔을 형성한다.
도 12b에 도시된 바와 같이, 제 5 구동부(1241b)는 광학 소자(1240b)를 제 1 경로 변경부(1250b) 쪽으로 이동시킨다. 이에 따라, 제 1 경로 변경부(1250b)로 입사되는 전자기파가 컨버징(converging)되기 때문에, 베셀빔 형성부(1270b)에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)가 감소하게 된다.
도 11a 내지 도 12b에서 설명한 바와 같이, 제 5 구동부는 광학 소자를 이동시켜, 제 1 경로 변경부로 입사되는 전자기파를 컨버징(converging) 또는 다이버징(diverging) 시킬 수 있다. 이렇게 함으로써, 베셀빔 형성부에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 따라서, 사용자 등은 원하는 초점심도가 형성되도록 제 5 구동부를 제어할 수 있다.
설명된 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 베셀빔을 이용한 검출 장치
110 : 광원
120 : 전자기파 조절부
130 : 제 1 경로 변경부
140 : 제 1 구동부
150 : 베셀빔 형성부
160 : 피검물
170 : 집광부
180 : 검출부

Claims (20)

  1. 광원으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하는 콜리메이팅부;
    상기 콜리메이팅부와 제 1 경로 변경부 사이에서 이동되며, 평행해진 전자기파를 상기 제 1 경로 변경부로 입사시키는 광학 소자;
    회전 운동하는 제 1 구동부와 기계적으로 연결되는 몸체와, 상기 콜리메이팅부로부터 입사되는 평행해진 전자기파를 반사시켜 베셀 빔 형성부로 입사시키는 제 1 반사부와, 일측은 상기 몸체와 연결되고 타측은 상기 제 1 반사부와 연결되어 상기 제 1 반사부를 틸팅시켜 상기 베셀 빔 형성부로 입사되는 전자기파의 경로를 변경하는 제 4 구동부로 구성되는 제 1 경로 변경부;
    상기 제 1 경로 변경부의 몸체와 기계적으로 결합되어 상기 제 1 경로 변경부와 일체로 이동되고, 상기 제 1 반사부로부터 입사되는 평행해진 전자기파를 이용하여 피검물의 적어도 일부분에 베셀 빔이 형성되도록 하는 베셀 빔 형성부;
    회전 운동하여 상기 제 1 경로 변경부를 회전시켜, 상기 베셀 빔 형성부에서 형성된 베셀 빔이 회전하도록 하는 제 1 구동부; 및
    상기 광학 소자를 상기 콜리메이팅부 쪽으로 이동시켜 상기 제 1 경로 변경부로 입사되는 전자기파를 다이버징(diverging) 시켜 상기 베셀 빔 형성부에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 증가시키거나, 상기 광학 소자를 상기 제 1 경로 변경부 쪽으로 이동시켜 상기 제 1 경로 변경부로 입사되는 전자기파를 컨버징(converging)시켜 상기 베셀 빔 형성부에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 감소시켜, 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 조절하는 제 5 구동부를 포함하는, 스캐닝 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 경로 변경부 및 상기 베셀 빔 형성부는 이격되어 배치되고,
    상기 제 1 경로 변경부로부터 입사된 전자기파가 베셀 빔 형성부의 입광면에 수직으로 입사될 수 있도록, 상기 베셀 빔 형성부를 이동시키는 제 2 구동부를 더 포함하는 스캐닝 모듈.
  3. 삭제
  4. 광원으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하는 콜리메이팅부;
    상기 콜리메이팅부와 제 1 경로 변경부 사이에서 이동되며, 평행해진 전자기파를 상기 제 1 경로 변경부로 입사시키는 광학 소자;
    제 1 구동부와 기계적으로 연결되는 몸체와, 상기 콜리메이팅부로부터 입사되는 평행해진 전자기파를 반사시켜 베셀 빔 형성부로 입사시키는 제 1 반사부와, 일측은 상기 몸체와 연결되고 타측은 상기 제 1 반사부와 연결되어 상기 제 1 반사부를 틸팅시켜 상기 베셀 빔 형성부로 입사되는 전자기파의 경로를 변경하는 제 4 구동부로 구성되는 제 1 경로 변경부;
    상기 제 1 경로 변경부의 몸체와 기계적으로 결합되어 상기 제 1 경로 변경부와 일체로 이동되고, 상기 제 1 반사부로부터 입사되는 평행해진 전자기파를 이용하여 피검물의 적어도 일부분에 베셀 빔이 형성되도록 하는 베셀 빔 형성부;
    상기 제 1 경로 변경부의 하부에 결합되고, 구동 길이가 서로 달라 상기 제 1 경로 변경부를 2차원으로 구동시키는 2개의 엑츄에이터를 포함하는 제 1 구동부; 및
    상기 광학 소자를 상기 콜리메이팅부 쪽으로 이동시켜 상기 제 1 경로 변경부로 입사되는 전자기파를 다이버징(diverging) 시켜 상기 베셀 빔 형성부에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 증가시키거나, 상기 광학 소자를 상기 제 1 경로 변경부 쪽으로 이동시켜 상기 제 1 경로 변경부로 입사되는 전자기파를 컨버징(converging)시켜 상기 베셀 빔 형성부에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 감소시켜, 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 조절하는 제 5 구동부를 포함하는, 스캐닝 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서 ,
    상기 콜리메이팅부 및 상기 광학 소자 사이에 배치되고, 상기 콜리메이팅부에 의해 평행해진 전자기파를 반사시켜 상기 광학 소자로 입사시키는 제 2 반사부를 더 포함하는 스캐닝 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광학 소자는
    상기 제 2 반사부와 상기 제 1 경로 변경부 사이에서 이동되며, 상기 제 2 반사부로부터 반사된 전자기파를 상기 제 1 경로 변경부로 입사시키는, 스캐닝 모듈.
  7. 광원으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하는 콜리메이팅부;
    상기 콜리메이팅부와 제 1 경로 변경부 사이에서 이동되며, 평행해진 전자기파를 상기 제 1 경로 변경부로 입사시키는 광학 소자;
    회전 운동하는 제 1 구동부와 기계적으로 연결되는 몸체와, 상기 콜리메이팅부로부터 입사되는 평행해진 전자기파를 반사시켜 베셀 빔 형성부로 입사시키는 제 1 반사부와, 일측은 상기 몸체와 연결되고 타측은 상기 제 1 반사부와 연결되어 상기 제 1 반사부를 틸팅시켜 상기 베셀 빔 형성부로 입사되는 전자기파의 경로를 변경하는 제 4 구동부로 구성되는 제 1 경로 변경부;
    상기 제 1 경로 변경부의 몸체와 기계적으로 결합되어 상기 제 1 경로 변경부와 일체로 이동되고, 상기 제 1 반사부로부터 입사되는 평행해진 전자기파를 이용하여 피검물의 적어도 일부분에 베셀 빔이 형성되도록 하는 베셀 빔 형성부;
    회전 운동하여 상기 제 1 경로 변경부를 회전시켜, 상기 베셀 빔 형성부에서 형성된 베셀 빔이 회전하도록 하는 제 1 구동부; 및
    상기 광학 소자를 상기 콜리메이팅부 쪽으로 이동시켜 상기 제 1 경로 변경부로 입사되는 전자기파를 다이버징(diverging) 시켜 상기 베셀 빔 형성부에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 증가시키거나, 상기 광학 소자를 상기 제 1 경로 변경부 쪽으로 이동시켜 상기 제 1 경로 변경부로 입사되는 전자기파를 컨버징(converging)시켜 상기 베셀 빔 형성부에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 감소시켜, 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 조절하는 제 5 구동부를 포함하고,
    상기 베셀 빔 형성부는,
    다수의 원형 홈 또는 원형 홀이 동심원 형태로 배치되는 회절 광학 소자 및 양의 굴절률을 갖는 렌즈로 구성되고,
    상기 다수의 원형 홈 또는 원형 홀은 상기 회절 광학 소자를 오목하게 판 형태 또는 관통하는 형태로 형성되고,
    상기 양의 굴절률을 갖는 렌즈는 상기 회절 광학 소자에 대하여 평행광이 입사되는 방향의 반대편에 배치되는, 스캐닝 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 콜리메이팅부 및 상기 광학 소자 사이에 배치되고, 상기 콜리메이팅부에 의해 평행해진 전자기파를 반사시켜 상기 광학 소자로 입사시키는 제 2 반사부를 더 포함하는 스캐닝 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광학 소자는
    상기 제 2 반사부와 상기 제 1 경로 변경부 사이에서 이동되며, 상기 제 2 반사부로부터 반사된 전자기파를 상기 제 1 경로 변경부로 입사시키는, 스캐닝 모듈.
  10. 광원으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하는 콜리메이팅부;
    상기 콜리메이팅부와 제 1 경로 변경부 사이에서 이동되며, 평행해진 전자기파를 상기 제 1 경로 변경부로 입사시키는 광학 소자;
    회전 운동하는 제 1 구동부와 기계적으로 연결되는 몸체와, 상기 콜리메이팅부로부터 입사되는 평행해진 전자기파를 반사시켜 베셀 빔 형성부로 입사시키는 제 1 반사부와, 일측은 상기 몸체와 연결되고 타측은 상기 제 1 반사부와 연결되어 상기 제 1 반사부를 틸팅시켜 상기 베셀 빔 형성부로 입사되는 전자기파의 경로를 변경하는 제 4 구동부로 구성되는 제 1 경로 변경부;
    상기 제 1 경로 변경부의 몸체와 기계적으로 결합되어 상기 제 1 경로 변경부와 일체로 이동되고, 상기 제 1 반사부로부터 입사되는 평행해진 전자기파를 이용하여 피검물의 적어도 일부분에 베셀 빔이 형성되도록 하는 베셀 빔 형성부;
    회전 운동하여 상기 제 1 경로 변경부를 회전시켜, 상기 베셀 빔 형성부에서 형성된 베셀 빔이 회전하도록 하는 제 1 구동부; 및
    상기 광학 소자를 상기 콜리메이팅부 쪽으로 이동시켜 상기 제 1 경로 변경부로 입사되는 전자기파를 다이버징(diverging) 시켜 상기 베셀 빔 형성부에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 증가시키거나, 상기 광학 소자를 상기 제 1 경로 변경부 쪽으로 이동시켜 상기 제 1 경로 변경부로 입사되는 전자기파를 컨버징(converging)시켜 상기 베셀 빔 형성부에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 감소시켜, 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 조절하는 제 5 구동부를 포함하고,
    상기 제 1 경로 변경부 및 상기 베셀 빔 형성부 사이의 거리는 조절 가능한, 스캐닝 모듈.
  11. 광원으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하는 콜리메이팅부;
    상기 콜리메이팅부와 제 1 경로 변경부 사이에서 이동되며, 평행해진 전자기파를 상기 제 1 경로 변경부로 입사시키는 광학 소자;
    회전 운동하는 제 1 구동부와 기계적으로 연결되는 몸체와, 상기 콜리메이팅부로부터 입사되는 평행해진 전자기파를 반사시켜 베셀 빔 형성부로 입사시키는 제 1 반사부와, 일측은 상기 몸체와 연결되고 타측은 상기 제 1 반사부와 연결되어 상기 제 1 반사부를 틸팅시켜 상기 베셀 빔 형성부로 입사되는 전자기파의 경로를 변경하는 제 4 구동부로 구성되는 제 1 경로 변경부;
    상기 제 1 경로 변경부의 몸체와 기계적으로 결합되어 상기 제 1 경로 변경부와 일체로 이동되고, 상기 제 1 반사부로부터 입사되는 평행해진 전자기파를 이용하여 피검물의 적어도 일부분에 베셀 빔이 형성되도록 하는 베셀 빔 형성부;
    회전 운동하여 상기 제 1 경로 변경부를 회전시켜, 상기 베셀 빔 형성부에서 형성된 베셀 빔이 회전하도록 하는 제 1 구동부;
    상기 광학 소자를 상기 콜리메이팅부 쪽으로 이동시켜 상기 제 1 경로 변경부로 입사되는 전자기파를 다이버징(diverging) 시켜 상기 베셀 빔 형성부에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 증가시키거나, 상기 광학 소자를 상기 제 1 경로 변경부 쪽으로 이동시켜 상기 제 1 경로 변경부로 입사되는 전자기파를 컨버징(converging)시켜 상기 베셀 빔 형성부에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 감소시켜, 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 조절하는 제 5 구동부; 및
    상기 피검물로부터의 전자기파의 세기를 검출하는 검출부;를 포함하고,
    상기 베셀 빔 형성부는,
    다수의 원형 홈 또는 원형 홀이 동심원 형태로 배치되는 회절 광학 소자 및 양의 굴절률을 갖는 렌즈로 구성되고,
    상기 다수의 원형 홈 또는 원형 홀은 상기 회절 광학 소자를 오목하게 판 형태 또는 관통하는 형태로 형성되고,
    상기 양의 굴절률을 갖는 렌즈는 상기 회절 광학 소자에 대하여 평행광이 입사되는 방향의 반대편에 배치되는, 베셀빔을 이용한 검출 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    피검물로부터 반사되어 상기 베셀 빔 형성부 및 상기 제 1 경로 변경부를 통해 입사된 전자기파를 상기 검출부로 반사시키는 빔스플리터를 더 포함하고,
    상기 검출부는,
    상기 빔 스플리터로부터 입사된 전자가파의 세기를 검출하는 베셀빔을 이용한 검출 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 피검물을 투과하여 발산하는 전자기파를 집광시키는 집광부를 더 포함하고,
    상기 검출부는,
    상기 집광부에 의해 집광된 전자기파의 세기를 검출하는 베셀빔을 이용한 검출 장치.
  14. 광원으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하는 콜리메이팅부;
    상기 콜리메이팅부와 제 1 경로 변경부 사이에서 이동되며, 평행해진 전자기파를 상기 제 1 경로 변경부로 입사시키는 광학 소자;
    회전 운동하는 제 1 구동부와 기계적으로 연결되는 몸체와, 상기 콜리메이팅부로부터 입사되는 평행해진 전자기파를 반사시켜 베셀 빔 형성부로 입사시키는 제 1 반사부와, 일측은 상기 몸체와 연결되고 타측은 상기 제 1 반사부와 연결되어 상기 제 1 반사부를 틸팅시켜 상기 베셀 빔 형성부로 입사되는 전자기파의 경로를 변경하는 제 4 구동부로 구성되는 제 1 경로 변경부;
    상기 제 1 경로 변경부의 몸체와 기계적으로 결합되어 상기 제 1 경로 변경부와 일체로 이동되고, 상기 제 1 반사부로부터 입사되는 평행해진 전자기파를 이용하여 피검물의 적어도 일부분에 베셀 빔이 형성되도록 하는 베셀 빔 형성부;
    회전 운동하여 상기 제 1 경로 변경부를 회전시켜, 상기 베셀 빔 형성부에서 형성된 베셀 빔이 회전하도록 하는 제 1 구동부;
    상기 광학 소자를 상기 콜리메이팅부 쪽으로 이동시켜 상기 제 1 경로 변경부로 입사되는 전자기파를 다이버징(diverging) 시켜 상기 베셀 빔 형성부에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 증가시키거나, 상기 광학 소자를 상기 제 1 경로 변경부 쪽으로 이동시켜 상기 제 1 경로 변경부로 입사되는 전자기파를 컨버징(converging)시켜 상기 베셀 빔 형성부에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 감소시켜, 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 조절하는 제 5 구동부; 및
    상기 피검물로부터의 전자기파의 세기를 검출하는 검출부;를 포함하는 베셀빔을 이용한 검출 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    피검물로부터 반사되어 상기 베셀 빔 형성부 및 상기 제 1 경로 변경부를 통해 입사된 전자기파를 상기 검출부로 반사시키는 빔스플리터를 더 포함하고,
    상기 검출부는,
    상기 빔 스플리터로부터 입사된 전자가파의 세기를 검출하는 베셀빔을 이용한 검출 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 피검물을 투과하여 발산하는 전자기파를 집광시키는 집광부를 더 포함하고,
    상기 검출부는,
    상기 집광부에 의해 집광된 전자기파의 세기를 검출하는 베셀빔을 이용한 검출 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 집광부는,
    상기 피검물을 투과하여 발산하는 전자기파의 직경 이상의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 베셀빔을 이용한 검출 장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 경로 변경부 및 상기 베셀 빔 형성부는 이격되어 배치되고,
    상기 제 1 경로 변경부로부터 입사된 전자기파가 베셀 빔 형성부의 입광면에 수직으로 입사될 수 있도록, 상기 베셀 빔 형성부를 이동시키는 제 2 구동부를 더 포함하는 베셀빔을 이용한 검출 장치.
  19. 광원으로부터 입사된 전자기파를 평행하게 형성하는 콜리메이팅부;
    상기 콜리메이팅부와 제 1 경로 변경부 사이에서 이동되며, 평행해진 전자기파를 상기 제 1 경로 변경부로 입사시키는 광학 소자;
    제 1 구동부와 기계적으로 연결되는 몸체와, 상기 콜리메이팅부로부터 입사되는 평행해진 전자기파를 반사시켜 베셀 빔 형성부로 입사시키는 제 1 반사부와, 일측은 상기 몸체와 연결되고 타측은 상기 제 1 반사부와 연결되어 상기 제 1 반사부를 틸팅시켜 상기 베셀 빔 형성부로 입사되는 전자기파의 경로를 변경하는 제 4 구동부로 구성되는 제 1 경로 변경부;
    상기 제 1 경로 변경부의 몸체와 기계적으로 결합되어 상기 제 1 경로 변경부와 일체로 이동되고, 상기 제 1 반사부로부터 입사되는 평행해진 전자기파를 이용하여 피검물의 적어도 일부분에 베셀 빔이 형성되도록 하는 베셀 빔 형성부;
    상기 제 1 경로 변경부의 하부에 결합되고, 구동 길이가 서로 달라 상기 제 1 경로 변경부를 2차원으로 구동시키는 2개의 엑츄에이터를 포함하는 제 1 구동부;
    상기 광학 소자를 상기 콜리메이팅부 쪽으로 이동시켜 상기 제 1 경로 변경부로 입사되는 전자기파를 다이버징(diverging) 시켜 상기 베셀 빔 형성부에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 증가시키거나, 상기 광학 소자를 상기 제 1 경로 변경부 쪽으로 이동시켜 상기 제 1 경로 변경부로 입사되는 전자기파를 컨버징(converging)시켜 상기 베셀 빔 형성부에서 생성되는 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 감소시켜, 베셀 빔의 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 조절하는 제 5 구동부; 및
    상기 피검물로부터의 전자기파의 세기를 검출하는 검출부;를 포함하는 베셀빔을 이용한 검출 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007149534A2 (en) 2006-06-21 2007-12-27 University Of Dayton Methods of polarization engineering and their applications
KR101392311B1 (ko) * 2012-11-12 2014-05-08 한국식품연구원 테라파 베셀 빔을 이용한 물체 검사 장치

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