KR101843932B1 - 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법 - Google Patents

사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법 Download PDF

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KR101843932B1 KR1020150002823A KR20150002823A KR101843932B1 KR 101843932 B1 KR101843932 B1 KR 101843932B1 KR 1020150002823 A KR1020150002823 A KR 1020150002823A KR 20150002823 A KR20150002823 A KR 20150002823A KR 101843932 B1 KR101843932 B1 KR 101843932B1
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Abstract

본 발명은 사출 소형광학부품의 굴절률 분포를 두께에 대한 사전정보 없이 측정하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법은, 검사하고자 하는 사출 소형광학부품인 샘플이 들어 있는 샘플 삽입 용기에, 샘플과 상이한 굴절률을 가지는 제1액체가 넣어지고, 광을 조사하여 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 광경로차인 제1 광경로차들을 획득하는, 제1광경로차 획득단계; 샘플 삽입 용기는, 제1 액체가 제거되고, 세척된 후, 샘플 및 제1액체와 상이한 굴절률을 가지는 제2액체가 넣어지고, 광을 조사하여 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 광경로차인 제2 광경로차들을 획득하는, 제2광경로차 획득단계; 제1광경로차와 제2광경로차를 이용하여 샘플의 굴절률 분포를 구하는, 샘플의 굴절률 분포 검출단계; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
샘플의 굴절률 분포 검출단계에서 샘플의 굴절률 분포는
Figure 112015001971772-pat00016

(단, ns(x,y)는 샘플의 굴절률분포이고, OPD1(x,y)는 제1광경로차이고, OPD2(x,y)는 제2광경로차이고, nr1(x,y)는 제1액체의 굴절율이고, nr2(x,y)는 제2액체의 굴절율임)
에 의해 구하여 지는 것을 특징으로 하는 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법.

Description

사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법{Refractive index profile measurement method of small size optical component manufacturing with the injection molding}
본 발명은 사출 소형광학부품의 굴절률 분포를 두께에 대한 사전정보 없이 측정하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는, 검사대상의 광학부품의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지면서 서로 상이한 굴절률을 가진 제1액체 및 제2액체를, 상기 광학부품이 들어 있는 용기내에 넣고, 광축에 평행한 광을 조사하여, 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제1광경로차들 및 제2광경로차들을 획득하여, 이들 제1광경로차들 및 제2광경로차들에 기초하여 굴절률 분포를 구하는, 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법에 관한 것이다.
현대 금형기술의 발전으로 소형 광학부품을 대량으로 사출하여 사용하고 있다. 이로 인해 광학부품의 값이 매우 저렴해지고, 비구면 사출에 의해 기기의 크기도 작아지고 있다.
이러한 광학부품은, 사출 과정에서, 열을 가하여 3차원 형상의 광학부품을 만들고, 그 후 냉각하는 과정을 거치게 된다. 일반적으로, 열을 가하고 냉각하는 과정을 거치게 되면, 물질의 굴절률이 변화된다.
그러나, 사출 광학부품의 정확한 광학적 작용을 하기 위해서는 물질의 굴절률과 형상이 디자인 한 값과 일치하여야 한다. 그러므로 사출 광학부품의 정확한 굴절률 분포값과 3차원 형상이 필수적이다.
굴절률 측정 방법은 많이 알려져 있다. 그 중 가장 정밀하게 측정할 수 있는 방법은 엘립소미트리(ellipsometry) 방법과 간섭을 이용하는 방법이다. 일반적인 엘립소미트리 방법과 간섭방법은 시료의 한 위치에서 굴절률을 측정한다. 시료의 2차원 굴절률 측정을 위해서는 2차원 스캐닝 방법을 이용하여 정밀한 2차원 굴절률 측정을 할 수 있다. 그러나 2차원 스캐닝 방법을 이용한 굴절률 측정 방법은 측정 시간이 매우 긴 단점이 있다. 근래에 간섭 방법 중 2차원 스캐닝 방법을 이용하지 않고 한번에 2차원 위상정보를 알 수 있는 간섭계(Interferometer) 방법이 많이 연구되고 있다.
종래의 간섭계는 투과된 빛과 기준 빛의 간섭을 측정하여 이용하는 것으로 각 빛은 투과된 사출 광학부품의 굴절률, 두께 등과 같은 정보를 포함하고 있다. 따라서 종래의 간섭계를 이용하여 사출 소형광학부품의 굴절률 분포를 알아내기 위해서는, 소형광학부품 전체의 두께정보를 알고 있어야 하며, 두께정보를 토대로, 간섭계를 이용하여 굴절률 분포를 측정할 수 있다.
이러한 방법은 사출 소형광학부품의 전체적인 두께를 미리 알아야 한다. 그러나, 사출 소형광학부품의 전체적인 두께를 직접적으로 측정할 수 있는 측정기가 없다. 다만, 일반적인 사출 소형광학부품은 광학부품의 중심에서 대칭(symmetry)인 형상을 갖기 때문에, 윗면과 반대면에 대한 형상정보를 3차원 측정기를 이용하여 측정함으로써 찾아낼 수 있으며, 사출 광학부품의 중심의 두께를 측정하여 중심 두께를 알아내고, 이를 이용하여 전체적인 두께를 알아낼 수 있다.
따라서 사출 소형광학부품의 전체적인 두께를 측정하는 방법은 쉽지 않으며, 번거로운 일이다.
본 발명은 사출 소형광학부품의 굴절률 분포를 두께에 대한 사전정보 없이 측정하는 방법을 제안한다.
선행기술로, 국내 등록특허 제10-1288876호의 굴절률 분포 계측 방법은, 제1 굴절률을 갖는 제1 매질중에 있어서의 제1 투과 파면과, 상기 제1 굴절률과는 다른 제2 굴절률을 갖는 제2 매질중에 있어서의 제2 투과 파면을 계측하고, 상기 제1 및 제2 투과 파면의 계측결과와, 상기 피검물과 동일형상 및 특정한 굴절률 분포를 갖고 상기 제1 매질 및 상기 제2 매질 중 하나에 상기 피검물의 방향과 같게 위치된 기준 피검물의 각 투과 파면을 사용하여, 상기 피검물의 형상성분을 제거함으로써, 복수의 방향의 각각에 있어서의 상기 피검물의 굴절률 분포 투영 값을 취득하고, 상기 복수의 방향에 대응하는 복수의 굴절률 분포 투영 값에 의거하여 상기 피검물의 3차원 굴절률 분포를 산출하는 단계를 포함한다.
국내 등록특허 제10-1288876호는 피검물과 동일형상 및 특정한 굴절률 분포를 갖고 제1 매질 및 제2 매질 중 하나에 상기 피검물의 방향과 같게 위치된 기준 피검물의 각 투과 파면을 사용하여, 상기 피검물의 형상성분을 제거하는 복잡한 단계를 거쳐야 한다. 또한, 이 발명의 굴절률 분포 계측 방법은 수학적으로도 복잡하여, 초보자 등이 이 방법을 사용하여 굴절률 분포를 구하기는 상당히 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 사출 소형 광학부품의 두께에 대한 사전 정보 없이 굴절률 분포를 보다 손쉽게 측정할 수 있는, 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 검사대상의 광학부품의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지면서 서로 상이한 굴절률을 가진 제1액체 및 제2액체 각각에, 상기 광학부품을 넣고, 광축에 평행한 광을 조사하여, 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제1광경로차들 및 제2광경로차들을 획득하여, 이들 제1광경로차들 과 제2광경로차들과 제1액체의 굴절율과 제2액체의 굴절율에 기초하여 검사대상의 광학부품의 굴절률 분포를 구하는, 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법은, 검사하고자 하는 사출 소형광학부품인 샘플이 들어 있는 샘플 삽입 용기에, 샘플과 상이한 굴절률을 가지는 제1액체가 넣어지고, 광을 조사하여 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 광경로차인 제1 광경로차들을 획득하는, 제1광경로차 획득단계; 샘플 삽입 용기는, 제1 액체가 제거되고, 세척된 후, 샘플 및 제1액체와 상이한 굴절률을 가지는 제2액체가 넣어지고, 광을 조사하여 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 광경로차인 제2 광경로차들을 획득하는, 제2광경로차 획득단계; 제1광경로차와 제2광경로차를 이용하여 샘플의 굴절률 분포를 구하는, 샘플의 굴절률 분포 검출단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
제1광경로차 획득단계 및 제2광경로차 획득단계는, 마흐젠더 타입의 간섭계를 이용하여 각각 파장의 레이저 광원을 두 개로 나누어 하나는 참조광으로 사용하고 다른 하나는 물체광으로 이용하여 물체광 쪽으로 샘플 삽입 용기를 설치하여, 상기 광원으로부터 광을 조사하도록 이루어진다.
제1광경로차 획득단계는, 제1액체가 들어 있는 샘플 삽입 용기 중, 샘플을 포함하지 않는 부분에 물체광을 조사하였을 때, 물체광과 참조광을 결합하여 만들어진 간섭무늬를 전하 결합 소자(CCD)로 기록하고, 전하 결합 소자에 기록된 간섭무늬로부터 각 (x,y)좌표에 대한 레퍼런스 광경로들을 획득하는, 레퍼런스 광경로 획득 단계; 레퍼런스 광경로 획득 단계 후에, 물체광을 측정 샘플의 직경에 맞도록 하고 상기 샘플 삽입 용기 중, 샘플에 물체광을 조사하였을 때, 샘플을 통과한 물체광과 참조광을 결합하여 만들어진 간섭무늬를 전하 결합 소자로 기록하고, 전하 결합 소자에 기록된 간섭무늬로부터 각 (x,y)좌표에 대한 샘플에 의한 광경로들을 획득하는, 샘플에 의한 광경로 획득 단계; 샘플에 의한 광경로들과 레퍼런스 광경로들의 차이로부터 제1광경로차를 구하는, 광경로차 획득단계;를 포함하여 이루어진다.
제2광경로차 획득단계는, 제2액체가 들어 있는 샘플 삽입 용기 중, 샘플을 포함하지 않는 부분에 물체광을 조사하였을 때, 물체광과 참조광을 결합하여 만들어진 간섭무늬를 전하 결합 소자(CCD)로 기록하고, 전하 결합 소자에 기록된 간섭무늬로부터 각 (x,y)좌표에 대한 레퍼런스 광경로들을 획득하는, 레퍼런스 광경로 획득 단계; 레퍼런스 광경로 획득 단계 후에, 물체광을 측정 샘플의 직경에 맞도록 하고 상기 샘플 삽입 용기 중, 샘플에 물체광을 조사하였을 때, 샘플을 통과한 물체광과 참조광을 결합하여 만들어진 간섭무늬를 전하 결합 소자로 기록하고, 전하 결합 소자에 기록된 간섭무늬로부터 각 (x,y)좌표에 대한 샘플에 의한 광경로들을 획득하는, 샘플에 의한 광경로 획득 단계; 샘플에 의한 광경로들과 레퍼런스 광경로들의 차이로부터 제2광경로차를 구하는, 광경로차 획득단계;를 포함하여 이루어진다.
샘플의 굴절률 분포 검출단계에서 샘플의 굴절률 분포는
Figure 112017080170390-pat00020
(단, ns(x,y)는 샘플의 굴절률분포이고, OPD1(x,y)는 제1광경로차이고, OPD2(x,y)는 제2광경로차이고, nr1(x,y)는 제1액체의 굴절율이고, nr2(x,y)는 제2액체의 굴절율임)
에 의해 구하여 진다.
제1광경로차 획득단계에서, 레퍼런스 광경로들은,
nr1(x,y)T (단, nr1(x,y)는 제1액체의 굴절률이고 T는 용기의 두께임)
으로 구하여지고, 샘플에 의한 광경로들은
Figure 112015001971772-pat00002
(단, ns(x,y)는 샘플의 굴절률, t(x,y)는 샘플의 두께임)
으로 구하여진다.
제1광경로차 획득단계에서, 제1광경로차는
Figure 112017080170390-pat00021
으로 구하여진다.
제2광경로차 획득단계에서, 레퍼런스 경로들은
nr2(x,y)T (단, nr2(x,y)는 제1액체의 굴절률이고 T는 용기의 두께임)
으로 구하여지고, 샘플에 의한 광경로들은
Figure 112015001971772-pat00004
(단, ns(x,y)는 샘플의 굴절률, t(x,y)는 샘플의 두께임)
으로 구하여진다.
제2광경로차 획득단계에서 제2광경로차는
Figure 112017080170390-pat00022
으로 구하여진다.
샘플 삽입 용기는 샘플을 고정하는 틀인 샘플고정부를 구비한다.
본 발명의 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법은 사출 소형 광학부품의 두께에 대한 사전 정보 없이 굴절률 분포를 보다 손쉽게 측정할 수 있다.
즉, 본 발명은, 검사대상의 광학부품의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지면서 서로 상이한 굴절률을 가진 제1액체 및 제2액체 각각에, 상기 광학부품을 넣고, 광축에 평행한 광을 조사하여, 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제1광경로차들 및 제2광경로차들을 획득하여, 제1광경로차들과 제2광경로차들과 제1액체의 굴절율과 제2액체의 굴절율에 기초하여 검사대상의 광학부품의 굴절률 분포를 구한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법의 순서도이다.
도 2는 도 1의 측정방법을 적용한 경우에 사출 소형광학부품의 단면에서 굴절률 분포 측정을 위한 광경로차를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 굴절률 분포의 측정방법이 적용되는 측정장치의 일예이다.
이하 도면을 참고하여 본 발명에 따른 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법의 순서도이고, 도 2는 도 1의 측정방법을 적용한 경우에 사출 소형광학부품의 단면에서 굴절률 분포 측정을 위한 광경로차를 설명하기 위한 도면이다.
검사대상 사출 소형광학부품(설명의 편의상, 이하, '샘플'로 표기한다)(10)을 준비한다(S1).
서로 상이한 굴절률을 가진 제1액체 및 제2액체를 준비한다(S2). 제1액체 및 제2액체(30)는 샘플(10)의 굴절률과도 서로 상이한 굴절률을 갖는다. 제1액체, 제2액체 및 샘플(10)의 굴절률이 동일할 경우 후술되는 계산식을 이용한 계산이 올바르게 이루어지지 않는다.
제1액체를 샘플(10)이 있는 샘플 삽입 용기(20)에 넣고(S3), 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제1 광경로차들을 획득한다(S4). 여기서, 광축 광경로란 레이저광원의 공간적인 분포에서 중심축에 해당되는 광경로이다. 또한, 다른위치란 광축 광경로가 위치하는 곳이 아닌 위치를 말하며, 예를 들면 렌즈의 중심에서 벗어난 렌즈의 다른 모든 부분에 대한 광경로를 말한다.
마흐젠더 타입의 간섭계를 이용하여 소정 파장의 레이저 광원을 두 개로 나누어 하나는 참조광(기준빔)으로 사용하고 다른 하나는 물체광으로 이용하여 물체광 쪽으로 샘플 삽입 용기(20)를 설치한다.
물체광의 직경은 측정 샘플(10)의 직경에 맞도록 하고 물체광은 평행광으로 만든다. 여기서 물체광은 샘플(10)의 광축에 평행하며 무수히 많은 (x,y)좌표를 가진 광들의 집합체를 말한다.
샘플 삽입 용기(20)의 샘플(10)을 포함하지 않는 부분에 물체광을 조사한다. 물체광과 참조광을 결합하여 만들어진 간섭무늬를 전하 결합 소자(CCD: Charged Coupled Device)로 기록한다. CCD에 기록된 간섭무늬로부터 각 (x,y)좌표에 대한 레퍼런스 광경로들(11)을 획득한다.
이후에 물체광을 측정 샘플(10)의 직경에 맞도록 하고 샘플 삽입 용기(20)내 샘플(10)에 물체광을 조사한다. 샘플(10)을 통과한 물체광과 참조광을 결합하여 만들어진 간섭무늬를 전하 결합 소자(CCD: Charged Coupled Device)로 기록한다. CCD에 기록된 간섭무늬로부터 각 (x,y)좌표에 대한 샘플에 의한 광경로들(12)을 획득한다.
제1액체에서의 레퍼런스 광경로들(11)은 제1액체 굴절률과 용기 두께를 곱한 값, 즉, nr1(x,y)T이다. 여기서, nr1(x,y)는 제1액체의 굴절률이고 T는 용기의 두께이다. 용기의 두께는 용기의 상단과 용기의 하단사이의 두께로, 용기의 높이라 할 수 있다.
제1액체에서의 샘플에 의한 광경로들(12)은
Figure 112015001971772-pat00006
이다. 여기서 ns(x,y)는 샘플의 굴절률, t(x,y)는 샘플의 두께이다. 즉, 샘플에 의한 광경로들(12)은, 용기의 두께(T)에서 샘플 두께(t(x,y))를 뺀값에 제1액체 굴절률(nr1(x,y))을 곱한값과, 샘플의 굴절률(ns(x,y))과 샘플 두께(t(x,y))를 곱한값을, 합한 값이다.
제1액체에서의 광경로차, 즉, 제1광경로차들은, 제1액체에서의 샘플에 의한 광경로들(12)과 레퍼런스 광경로들(11)의 차이를 말한다.
제1광경로차들은
Figure 112017080170390-pat00023
이다.
샘플 삽입 용기(20)에서 제1액체를 제거하고(S5), 제1액체를 제거후 샘플 삽입 용기(20) 안을 깨끗하게 세척하며, 세척후에 제2액체를 샘플(10)이 있는 샘플 삽입 용기(20)에 넣는다(S6). 여기서, 제1액체를 제거시 샘플(10)이 움직이지 않도록 샘플(10)을 고정하는 틀인 샘플고정부(140)가 샘플 삽입 용기(20)에 있도록 한다.
광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제2 광경로차들을 획득한다(S7). 용기(20)의 샘플(10)을 포함하지 않는 부분에 물체광을 조사한다. 물체광과 참조광을 결합하여 만들어진 간섭무늬를 전하 결합 소자(CCD)로 기록한다. CCD에 기록된 간섭무늬로부터 각 (x,y)좌표에 대한 레퍼런스 광경로들(11)을 획득한다.
이후에 물체광을 측정 샘플(10)의 직경에 맞도록 하고 물체광을 조사한다. 샘플(10)을 통과한 물체광과 참조광을 결합하여 만들어진 간섭무늬를 전하 결합 소자(CCD로 기록한다. CCD에 기록된 간섭무늬로부터 각 (x,y)좌표에 대한 샘플에 의한 광경로들(12)을 획득한다.
제2액체에서의 레퍼런스 광경로들(11)은 nr2(x,y)T이다. 여기서 nr2(x,y)는 제2액체의 굴절률이고 T는 용기의 두께이다.
제2액체에서의 샘플에 의한 광경로들(12)은
Figure 112015001971772-pat00008
이다. 여기서 ns(x,y)는 샘플의 굴절률, t(x,y)는 샘플의 두께이다.
제2액체에서의 광경로차, 즉, 제2광경로차들은, 제2액체에서의 샘플에 의한 광경로들(12)과 레퍼런스 광경로들(11)의 차이를 말한다.
제2광경로차들은
Figure 112017080170390-pat00024
이다.
수학식 1과 수학식 2를 통해 샘플(10)의 굴절률 분포를 구한다(S8). 굴절률 분포는 다음의 수학식 3을 통해 구할 수 있다.
Figure 112017080170390-pat00025
여기서, ns(x,y)는 샘플의 굴절률분포이고, OPD1(x,y) 및 OPD2(x,y)는 각각 굴절률이 다른 액체(nr1, nr2)를 이용하여 얻은 광경로차이다. 다시말해, OPD1(x,y)는 제1액체를 이용하여 얻은 광경로차이고, OPD2(x,y)는 제2액체를 이용하여 얻은 광경로차이고, nr1(x,y)는 제1액체의 굴절율이고, nr2(x,y)는 제2액체의 굴절율이다.
도 3은 본 발명의 굴절률 분포 측정방법이 적용되는 측정장치의 일예로, 샘플 삽입 용기(20), 광원(100), 제1빔분배기(120), 제1 콜리메이팅(collimating) 렌즈(125), 제2 콜리메이팅 렌즈(127), 제1거울(130), 제2거울(150), 제2빔분배기(160), 결상렌즈(155), 전하결합소자(200), 연산처리부(300)를 포함하여 이루어진다.
광원(100)은 광을 출사한다. 광원(100)은 레이저 광원이다.
제1빔분배기(120)는 광원(100)으로부터 입사된 광을 2개의 빔으로 나누어, 하나의 빔은 제1 콜리메이팅 렌즈(125)를 통해 샘플 삽입 용기(20)로 출사하고, 다른 하나의 빔은 제2 콜리메이팅 렌즈(127)를 통해 제1거울(130)로 출사한다.
즉, 제1빔분배기(120)에서 2개의 빔으로 나누어진 빔 중 하나의 빔은, 대물광(측정광)으로써, 제1 콜리메이팅 렌즈(125)를 통해 샘플 삽입 용기(20)로 입사되며, 샘플 삽입 용기(20)에 출사된 광은 제2거울(150)로 전달되고, 제2거울(150)에서 반사된 광은 결상렌즈(155)를 통해 제2빔분배기(160)로 전달된다.
또한, 제1빔분배기(120)에서 2개의 빔으로 나누어진 빔 중 다른 하나의 빔은, 기준광(기준빔)으로써, 제2 콜리메이팅 렌즈(127)를 통해 제1거울(130)로 전달되고, 제1거울(130)에서 반사된 광은 제2빔분배기(160)로 전달된다.
제1 콜리메이팅 렌즈(125)는 제1빔분배기(120)에서 분배된 하나의 광이 입사되며, 이 광을 평행광으로 만들며, 이 평행광은 샘플 삽입 용기(20) 측으로 출사된다. 이때 출사되는 광의 직경이 측정 렌즈(10)의 직경과 같다.
제2 콜리메이팅 렌즈(127)는 제1빔분배기(120)에서 분배된 다른 하나의 광이 입사되며, 이 광을 평행광으로 만들며, 이 평행광은 제1거울(130) 측으로 출사된다.
샘플 삽입 용기(20)는 광원(100)으로부터의 광을 투과하는 재질로 이루어지며, 내측에는 샘플 고정부(140)를 구비하여, 샘플 삽입 용기(20)내에 샘플을 고정한다. 즉, 샘플 고정부(140)는 샘플 삽입 용기(20)에 제1액체를 이용한 측정시와 제2액체를 이용한 측정시에도 샘플이 동일한 위치에서 측정하도록 하게 한다. 또한, 샘플 삽입 용기(20) 내에는 검사(실험) 순서에 따라 액체(30), 즉, 제1액체 또는 제2액체가 채워지게 된다.
결상렌즈(155)는 제2거울(150)에서 반사된 광이 입사되며, 전하결합소자(200)에 상을 맺게 하기 위한 수단이다.
제2빔분배기(160)에서 만나게 된 2개의 광(즉, 제2거울(150)에서 반사되어 결상렌즈(155)를 통해 입사된 광과 제1거울(130)에서 반사된 광)이 전하결합소자(200)에서 결합되어 간섭무늬를 형성하고, 이를 전하결합소자(CCD)(또는 광검출기 또는 CCD 카메라)(200)로 촬상한다. 즉, 샘플(10)의 렌즈면 형상에 따른 변화된 위상 이미지가 간섭무늬 형태로 전하결합소자(200)에 결상된다.
전하결합소자(200)에서 검출된 영상은 연산처리부(300)로 전송된다.
연산처리부(300)는 이 측정장치의 전반적인 제어와, 전하결합소자(200)에서 검출된 영상들을 분석한다.
연산처리부(300)는 기설정된 순서에 따라, 제1광경로차 및 제2광경로차를 구하고, 이들로부터 샘플(10)의 굴절률 분포를 구하고, 출력한다.
경우에 따라서, 상기 광원(100)은 연산처리부(300)의 제어에 의해 구동될 수 있다. 또한, 샘플 스테이지(stage)를 자동화하여 움직일 수 있다. 또한, 경우에 따라서, 샘플 삽입 용기(20)에 제1액체 또는 제2액체를 넣거나, 제거하거나, 세척하는 것을 연산처리부(300)의 제어에 의해 구동할 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 샘플 11 : 제1광경로들
12 : 제2광경로들 20 : 샘플 삽입 용기
30 : 제1액체 및 제2액체 100 : 광원
120 : 제1빔분배기 125 : 제1 콜리메이팅 렌즈
127 : 제2 콜리메이팅 렌즈 130 : 제1거울
140 : 샘플고정부 150 : 제2거울
155 : 결상렌즈 160 : 제2빔분배기
200 : 전하결합소자 300:연산처리부

Claims (10)

  1. 검사하고자 하는 사출 소형광학부품인 샘플이 들어 있는 샘플 삽입 용기에, 샘플과 상이한 굴절률을 가지는 제1액체가 넣어진 상태에서, 광을 조사하여 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 광경로차인 제1 광경로차들을 획득하는, 제1광경로차 획득단계; 샘플 삽입 용기는, 제1 액체가 제거되고, 세척된 후, 샘플 및 제1액체와 상이한 굴절률을 가지는 제2액체가 넣어진 상태에서, 광을 조사하여 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 광경로차인 제2 광경로차들을 획득하는, 제2광경로차 획득단계; 제1광경로차와 제2광경로차를 이용하여 샘플의 굴절률 분포를 구하는, 샘플의 굴절률 분포 검출단계;를 포함하여 이루어진, 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법에 있어서,
    제1광경로차 획득단계 및 제2광경로차 획득단계는, 마흐젠더 타입의 간섭계를 이용하여 각각 파장의 레이저 광원을 두 개로 나누어 하나는 참조광으로 사용하고 다른 하나는 물체광으로 이용하여 물체광 쪽으로 샘플 삽입 용기를 설치하여, 상기 광원으로부터 광을 조사하도록 이루어지며,
    제1광경로차 획득단계는,
    제1액체가 들어 있는 샘플 삽입 용기 중, 샘플을 포함하지 않는 부분에 물체광을 조사하였을 때, 물체광과 참조광을 결합하여 만들어진 간섭무늬를 전하 결합 소자(CCD)로 기록하고, 전하 결합 소자에 기록된 간섭무늬로부터 각 (x,y)좌표에 대한 레퍼런스광경로들을 획득하는, 레퍼런스 광경로 획득 단계;
    레퍼런스 광경로 획득 단계 후에, 물체광을 측정 샘플의 직경에 맞도록 하고 상기 샘플 삽입 용기 중, 샘플에 물체광을 조사하였을 때, 샘플을 통과한 물체광과 참조광을 결합하여 만들어진 간섭무늬를 전하 결합 소자로 기록하고, 전하 결합 소자에 기록된 간섭무늬로부터 각 (x,y)좌표에 대한 샘플에 의한 광경로들을 획득하는, 샘플에 의한 광경로 획득 단계;
    샘플에 의한 광경로들과 레퍼런스 광경로들의 차이로부터 제1광경로차를 구하는, 광경로차 획득단계;
    를 포함하며,
    제1광경로차 획득단계에서, 레퍼런스 광경로들은,
    nr1(x,y)T (단, nr1(x,y)는 제1액체의 굴절률이고 T는 용기의 두께임)
    으로 구하여지고,
    제1광경로차 획득단계에서, 샘플에 의한 광경로들은
    Figure 112018003519719-pat00027

    (단, ns(x,y)는 샘플의 굴절률, t(x,y)는 샘플의 두께임)
    으로 구하여지며,
    샘플의 굴절률 분포 검출단계에서, 샘플의 굴절률 분포는
    Figure 112018003519719-pat00026

    (단, ns(x,y)는 샘플의 굴절률분포이고, OPD1(x,y)는 제1광경로차이고, OPD2(x,y)는 제2광경로차이고, nr1(x,y)는 제1액체의 굴절율이고, nr2(x,y)는 제2액체의 굴절율임)
    에 의해 구하여 지는 것을 특징으로 하는 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 제2광경로차 획득단계는
    제2액체가 들어 있는 샘플 삽입 용기 중, 샘플을 포함하지 않는 부분에 물체광을 조사하였을 때, 물체광과 참조광을 결합하여 만들어진 간섭무늬를 전하 결합 소자(CCD)로 기록하고, 전하 결합 소자에 기록된 간섭무늬로부터 각 (x,y)좌표에 대한 레퍼런스 광경로들을 획득하는, 레퍼런스 광경로 획득 단계;
    레퍼런스 광경로 획득 단계 후에, 물체광을 측정 샘플의 직경에 맞도록 하고 상기 샘플 삽입 용기 중, 샘플에 물체광을 조사하였을 때, 샘플을 통과한 물체광과 참조광을 결합하여 만들어진 간섭무늬를 전하 결합 소자로 기록하고, 전하 결합 소자에 기록된 간섭무늬로부터 각 (x,y)좌표에 대한 샘플에 의한 광경로들을 획득하는, 샘플에 의한 광경로 획득 단계;
    샘플에 의한 광경로들과 레퍼런스 광경로들의 차이로부터 제2광경로차를 구하는, 광경로차 획득단계;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    제1광경로차 획득단계에서 제1광경로차는
    Figure 112018003519719-pat00028

    으로 구하여지는 것을 특징으로 하는 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법.
  8. 제4항에 있어서,
    제2광경로차 획득단계에서, 레퍼런스 광경로들은,
    nr2(x,y)T (단, nr2(x,y)는 제2액체의 굴절률이고 T는 용기의 두께임)
    으로 구하여지고,
    샘플에 의한 광경로들은
    Figure 112017080170390-pat00014

    (단, ns(x,y)는 샘플의 굴절률, t(x,y)는 샘플의 두께임)
    으로 구하여지는 것을 특징으로 하는 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법.
  9. 제8항에 있어서,
    제2광경로차 획득단계에서 제2광경로차는
    Figure 112018003519719-pat00029

    으로 구하여지는 것을 특징으로 하는 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법.
  10. 제1항에 있어서,
    샘플 삽입 용기는 샘플을 고정하는 틀인 샘플고정부를 구비한 것을 특징으로 하는 사출 소형광학부품의 굴절률 분포 측정방법.

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