KR101845255B1 - 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치에 관한 것으로 대물렌즈부재를 통과하여 빔스플리터부재를 통해 기준미러부재로 향하는 빛을 차단하여 측정 대상물의 3차원 형상 측정과 2차원 형상 측정이 선택적으로 가능하며 기준미러부재로 반사되는 빛의 양을 투과율과 반사율을 조합하여 더 세밀하게 조절하여 측정 대상물과 기준미러와의 반사율을 최대한 일치시켜 영상의 가시도와 선명도를 최대한 향상시킬 수 있다.

Description

미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치{3-DIMENSIONAL SHAPE MEASURING APPARATUS OF MICHELSON INTERFEROMETER}
본 발명은 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치에 관한 것으로 더 상세하게는 3차원 형상의 측정과 2차원 형상의 측정이 동시에 가능하며 3차원 영상의 가시도와 선명도를 향상시킬 수 있는 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치에 관한 발명이다.
일반적으로, 측정 대상물의 3차원 형상을 측정하는 3차원 표면 측정장치는 간섭계적인 방법을 이용하여 측정 대상물의 표면에 대한 간섭계 패턴을 생성하고 분석함으로써 물체의 입체 형상을 얻을 수 있다.
3차원 형상을 측정하기 위한 간섭계 측정방법으로는 미켈슨(Michelson), 미라우(Mirau), 리닉(Linnik) 타입이 있으며, 미켈슨(Michelson) 타입은 저배율 간섭렌즈 5배 이하의 W.D (Work Distance)가 확보되는 구조이며, 미라우 타입은 10배 이상의 W.D가 작은 구조에서 가능하며, 리닉 타입은 모든 배율에서 간섭을 일으킬 수 있는 장점이 있다.
도 1을 참고하면, 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치는 광원에서 발생된 빛을 통과시켜 집속하는 대물렌즈, 대물렌즈를 통과한 빛 중 일부를 투과시켜 측정 대상물로 조사하고 나머지 빛을 다른 방향으로 조사되게 하는 빔스플리터, 빔스플리터에서 분리되어 다른 방향으로 조사되는 빛을 다시 빔스플리터로 반사시키는 기준거울을 포함한다
미켈슨 간섭계의 측정원리는 측정 대상물의 표면에서 반사된 빛과 기준거울 에서 반사된 빛의 간섭에 따라 2개의 빛의 광로길이의 차가 λ/2(λ:빛의 파장)의 짝수배로 되어 있는 부분이 밝고, 또 λ/2의 홀수배의 부분이 어두워지기 때문에 피측정 대상체 표면에 λ/2피치(광로의 길이 차는 피측정대상 표면의 요철량의 2배에서 효과가 있다)의 등고선 무늬(6)가 나타나는 현상에 착안된 것이다.
그러나 미켈슨 간섭계를 이용한 간섭렌즈는 두 개의 파동이 만나서 보강과 소멸간섭에 의한 현상으로서 간섭무늬(Interference Pattern)가 생기며 도 1에 도시된 바와 같이 간섭무늬로 인해서 원의 지름을 2차원으로 측정(이진화 처리)하기 힘들다.
간섭무늬를 제거해야 2차원 측정이 가능하기 때문에 현재 상용화된 기술로 3차원 측정을 할 수 있는 원리는 AFM, 광간섭 (Interferometry), 공초점(Laser Confocal), 광삼각법 등이 있다.
그러나 AFM은 높이 분해능은 좋으나 넓은 면적과 높은 단차를 측정하기에는 불가능하며, 광삼각법은 넓은 영역과 높은 단차를 측정하기에는 좋지만 높이 분해능이 좋지 않기 때문에 나노 단위를 측정하기에는 불가능한 문제점이 있었다.
또한, 대물렌즈를 이용한 공초점(Laser Confocal) 방식으로 현재 2차원 측정과 3차원 측정이 가능하지만, 공초점(Laser Confocal)은 대물렌즈의 초점심도(Depth of focus)에 따라서 높이방향의 분해능이 다르며 광 간섭의 원리보다 높이 분해능이 떨어진다.
그리고, 측정 대상물과 기준미러와의 반사율이 다른 경우 측정되는 영상의 가시도와 선명도가 낮아져 정확한 형상을 측정하기 어려운 문제점이 있었다.
국내특허공개 제10-2013-0039005호 '3차원 형상 및 두께 측정 장치'(공개일자 2013년 4월 19일)
본 발명의 목적은 측정 대상물의 3차원 형상 측정과 2차원 형상 측정이 선택적으로 가능한 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 측정 대상물과 기준미러와의 반사율을 일치시켜 영상의 가시도와 선명도를 향상시키는 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 일 실시예는, 광원에서 발생된 빛을 통과시켜 집속하는 대물렌즈부재, 대물렌즈부재를 통과한 빛 중 일부를 투과시켜 측정 대상물로 조사하고 나머지 빛을 다른 방향으로 조사되게 하는 빔스플리터부재, 상기 빔스플리터부재에서 분리되어 다른 방향으로 조사되는 빛을 다시 상기 빔스플리터부재로 반사시키는 기준거울부재, 상기 빔스플리터부재와 상기 기준거울부재의 사이에 배치되어 상기 빔스플리터부재에서 분할된 빛을 차단할 수 있는 광차단판부재, 상기 광차단판부재를 이동시키는 광차단판 이동기기를 포함하며, 상기 광차단판부재는 상기 광차단판 이동기기에 의해 이동되어 상기 빔스플리터부재에서 분할된 빛을 차단하거나 통과시키는 위치로 이동되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 다른 실시예는, 광원에서 발생된 빛을 통과시켜 집속하는 대물렌즈부재, 상기 대물렌즈부재를 통과한 빛 중 일부를 투과시켜 측정 대상물로 조사하고 나머지 빛을 다른 방향으로 조사되게 하는 빔스플리터부재, 상기 빔스플리터부재에서 분리되어 다른 방향으로 조사되는 빛을 다시 상기 빔스플리터부재로 반사시키는 기준거울부재, 상기 기준거울부재를 이동시키는 거울 이동기기를 포함하며, 상기 기준거울부재는 상기 거울 이동기기에 의해 이동되어 상기 빔스플리터부재에서 분할된 빛을 반사하거나 통과시키는 위치로 이동되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 또 다른 실시예는, 광원에서 발생된 빛을 통과시켜 집속하는 대물렌즈부재, 대물렌즈부재를 통과한 빛 중 일부를 투과시켜 측정 대상물로 조사하고 나머지 빛을 다른 방향으로 조사되게 하는 빔스플리터부재, 상기 빔스플리터부재에서 분리되어 다른 방향으로 조사되는 빛을 다시 상기 빔스플리터부재로 반사시키는 기준거울부재, 상기 빔스플리터부재와 상기 기준거울부재의 사이에 배치되며 광투과율이 서로 다른 복수의 광투과부가 구비된 광투과율 조절부재, 상기 광투과율 조절부재의 복수의 광투과부 중 어느 하나를 상기 빔스플리터부재에서 분할된 빛이 통과될 수 있게 선택적으로 배치시키는 광투과율 조절기기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 광투과율 조절부재는 광투과율이 서로 다른 복수의 광투과부가 회전 중심을 기준으로 일정 반경에 이격되게 배치되는 광투과율 조절 회전판부재일 수 있고, 상기 광투과율 조절기기는 광투과율 조절 회전판부재를 회전시키는 제1회전모터일 수 있다.
본 발명에서 상기 광투과율 조절부재에는 상기 광투과율 조절 회전판부재에서 2개의 상기 광투과부 사이에 위치되는 광차단부가 구비되어 상기 빔스플리터부재에서 분할된 빛을 차단할 수 있다.
본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 또 다른 실시예는 서로 다른 반사율을 가지는 복수의 기준거울부재가 구비된 반사율 조절부재 및 상기 반사율 조절부재의 복수의 기준거울부재 중 어느 하나를 상기 빔스플리터부재에서 분할된 빛을 반사할 수 있게 선택적으로 배치시키는 반사율 조절기기를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 반사율 조절부재는 광반사율이 서로 다른 복수의 기준거울부재가 회전 중심을 기준으로 일정 반경에 이격되게 배치되는 광반사율 조절 회전판부재일 수 있고, 상기 반사율 조절기기는 상기 광반사율 조절 회전판부재를 회전시키는 제2회전모터일 수 있다.
본 발명에서 상기 반사율 조절부재와 상기 광반사율 조절 회전판부재 중 적어도 어느 한 측에는 상기 빔스플리터부재에서 분할된 빛을 차단하는 광차단부 또는 반사방지부가 구비되어 상기 빔스플리터부재에서 분할된 빛이 상기 기준거울부재에 의해 반사되는 것을 차단하거나 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 또 다른 실시예는 상기 측정 대상체의 반사율을 측정하는 반사율 감지센서부, 상기 반사율 감지센서부에서 측정된 상기 측정 대상체의 반사율을 전달받아 상기 광투과율 조절기기, 상기 반사율 조절기기의 작동을 제어하는 광제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 광제어부는 상기 기준거울부재에서 반사된 빛과 측정 대상물에서 반사된 빛의 양이 상기 빔스플리터부재를 기준으로 최대한 일치되도록 상기 반사율 감지센서부에서 측정된 측정 대상체의 반사율에 따라 서로 다른 광투과율을 가지는 복수의 광투과부 중 어느 한 광투과부와 서로 다른 반사율을 가지는 복수의 기준거울부재 중 어느 하나를 각각 선택하도록 상기 광투과율 조절기기와 상기 반사율 조절기기를 작동시킬 수 있다.
본 발명은 측정 대상물의 3차원 형상 측정과 2차원 형상 측정이 선택적으로 가능하여 사용 편의성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
본 발명은 측정 대상물과 기준미러와의 반사율을 일치시켜 영상의 가시도와 선명도를 향상시켜 측정대상물의 형상을 더 정확하게 측정하고 확인할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기술에 의한 미켈슨 간섭계 원리를 나타낸 설명도.
도 2는 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 일 실시예를 도시한 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 다른 실시예를 도시한 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 또 다른 실시예를 도시한 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 또 다른 실시예를 도시한 사시도.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 일 실시예를 도시한 개략도이다.
도 2를 참고하면 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 일 실시예는 광원(1)에서 발생된 빛을 통과시켜 집속하는 대물렌즈부재(10), 대물렌즈부재(10)를 통과한 빛 중 일부를 투과시켜 측정 대상물(2)로 조사하고 나머지 빛을 다른 방향으로 조사되게 하는 빔스플리터부재(20)를 포함한다.
광원(1)은 대물렌즈부재(10)의 상부 측에 이격되게 배치되고, 빔스플리터부재(20)는 대물렌즈부재(10)의 하부 측에 이격되게 배치되는 것을 일 예로 한다.
광원(1)과 대물렌즈부재(10), 빔스플리터부재(20)는 일직선 상으로 배치되는 방식으로 다양하게 변형실시될 수 있음을 밝혀둔다.
즉, 대물렌즈부재(10)를 기준으로 광원(1)은 대물렌즈부재(10)의 일 측에 구비되고, 빔스플리터부재(20)는 대물렌즈부재(10)의 타 측에서 대물렌즈부재(10)와 마주보고 배치된다.
빔스플리터부재(20)는 대물렌즈부재(10)를 통과한 빛 중 일부를 통과시켜 측정 대상물(2)로 조사하게 하고, 나머지 빛을 다른 방향 즉, 수직 방향으로 변경하여 기준거울부재(30)로 조사하게 한다.
기준거울부재(30)는 빔스플리터부재(20)를 통과하는 빛의 진행 방향에서 수직인 방향에 위치되고, 빔스플리터부재(20)를 향해 반사면이 위치되게 배치된다.
즉, 빔스플리터부재(20)는 대물렌즈부재(10)를 통과한 빛 중 일부를 측정 대상물(2)로 조사하게 하고, 나머지 빛을 수직방향으로 방출시켜 기준거울부재(30)로 조사하게 한다.
기준거울부재(30)는 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 반사하여 다시 빔스플리터부재(20)로 조사한다. 그리고, 측정대상물은 빔스플리터부재(20)를 통과한 빛을 반사하여 빔스플리터부재(20)로 조사한다.
미켈슨 간섭계의 측정원리는 측정 대상물(2)의 표면에서 반사된 빛과 기준거울부재(30) 에서 반사된 빛의 간섭에 따라 2개의 빛의 광로길이의 차가 ?/2(?:빛의 파장)의 짝수배로 되어 있는 부분이 밝고, 또 ?/2의 홀수배의 부분이 어두워지기 때문에 피측정 대상체 표면에 ?/2피치(광로의 길이 차는 피측정대상 표면의 요철량의 2배에서 효과가 있다)의 등고선 무늬(6)가 나타나는 현상에 착안된 것이다.
즉, 기준거울부재(30)에서 반사된 빛과 측정 대상물(2)의 표면에서 반사된 빛이 빔스플리터부재(20)에서 간섭을 발생시켜 측정 대상물(2)의 표면 형상을 3차원으로 측정할 수 있게 되는 것이다.
본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치는 빔스플리터부재(20)와 상기 기준거울부재(30)의 사이에 배치되어 상기 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 차단할 수 있는 광차단판부재(40)를 포함하여 측정 대상물(2)의 3차원 형상을 확인할 수 있을 뿐만 아니라 2차원 형상도 선택적으로 측정할 수 있도록 한다.
광차단판부재(40)는 광차단판 이동기기(50)에 의해 이동되어 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 차단하거나 통과시키는 위치로 이동된다.
광차단판 이동기기(50)는 광차단판부재(40)를 직선 왕복 이동시킴으로써 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 차단하도록 위치시키거나 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛이 통과되어 기준거울부재(30)로 조사될 수 있도록 위치시킨다.
광차단판 이동기기(50)는 회전모터의 회전운동을 직선 왕복 이동으로 변환하는 레크와 피니언 구조, 스크류와 스크류에 이동 가능하게 나사결합되는 이동체 등과 같이 회전모터의 회전 방향에 따라 직선 왕복이동하는 공지의 다양한 예로 변형실시될 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 광차단판 이동기기(50)는 회전모터와 회전모터에 의해 회전되며 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 통과시키는 광투과부(72)와 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 차단하는 광차단부가 구비된 광투과율 조절 회전판부재(71)를 회전판부재를 포함하여 구성될 수도 있다.
즉, 회전모터는 광투과율 조절 회전판부재(71)를 회전시켜 광투과부(72)를 빔스플리터부재(20)와 기준거울부재(30) 사이에 위치시켜 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 기준거울부재(30)로 조사될 수 있게 하거나 광차단부를 빔스플리터부재(20)와 기준거울부재(30) 사이에 위치시켜 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 차단할 수도 있다. 이는 하기에서 더 상세하게 설명함을 밝혀둔다.
광차단판부재(40)가 빔스플리터부재(20)와 기준거울부재(30) 사이에서 벗어나 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛이 통과되어 기준거울부재(30)로 조사되는 위치인 경우 빔스플리터부재(20)에서 기준거울부재(30)에서 반사된 빛과 측정 대상물(2)에서 반사된 빛의 간섭이 발생하여 측정 대상물(2)의 3차원 형상 측정이 가능한 것이다.
또한, 광차단판부재(40)가 빔스플리터부재(20)와 기준거울부재(30) 사이에 위치되어 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 차단하여 기준거울부재(30)로 조사될 수 없게 하는 경우 빔스플리터부재(20)에서 빛의 간섭이 발생되지 않아 측정 대상물(2)의 2차원 형상 측정이 가능한 것이다.
한편, 도 3은 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 다른 실시예를 도시한 개략도이고, 도 3을 참고하면 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 다른 실시예에서 광차단판부재(40)와 광차단판 이동기기(50) 대신에 기준거울부재(30)를 이동시키는 거울 이동기기(60)를 포함하여 측정 대상물(2)의 3차원 형상 측정과 2차원 형상 측정이 선택적으로 가능하도록 할 수 있다.
거울 이동기기(60)는 기준거울부재(30)를 직선 왕복 이동시킴으로써 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 통과하도록 위치되거나, 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 반사할 수 있는 위치로 위치시킨다.
거울 이동기기(60)는 회전모터의 회전운동을 직선 왕복 이동으로 변환하는 레크와 피니언 구조, 스크류와 스크류에 이동 가능하게 나사결합되는 이동체 등과 같이 회전모터의 회전 방향에 따라 직선 왕복이동하는 공지의 다양한 예로 변형실시될 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 거울 이동기기(60)는 회전모터와 회전모터에 의해 회전되며 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 반사하되, 반사율이 다른 복수의 반사거울부재와 빛을 흡수하거나 통과하는 반사방지부(91a)가 구비되는 광반사율 조절 회전판부재(91)를 포함하여 구성될 수도 있다.
즉, 회전모터는 반사율이 다른 복수의 반사거울부재 중 어느 하나를 빔스플리터부재(20)와 마주보게 하여 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 반사할 수 있게 하거나, 반사방지부(91a)를 빔스플리터부재(20)와 마주보게 하여 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛이 반사되지 않도록 할 수 있다. 이는 하기에서 더 상세하게 설명함을 밝혀둔다.
기준거울부재(30)가 빔스플리터부재(20)와 마주보게 위치되는 경우 빛을 반사하여 빔스플리터부재(20)에서 기준거울부재(30)로부터 반사된 빛과 측정 대상물(2)에서 반사된 빛의 간섭이 발생하여 측정 대상물(2)의 3차원 형상 측정이 가능한 것이다.
또한, 기준거울부재(30)가 빔스플리터부재(20)와 마주보지 않아 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 반사할 수 없게 위치된 경우 빔스플리터부재(20)에서 빛의 간섭이 발생되지 않아 측정 대상물(2)의 2차원 형상 측정이 가능한 것이다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 또 다른 실시예를 도시한 개략도이고, 도 5는 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 또 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 또 다른 실시예는 빔스플리터부재(20)와 기준거울부재(30)의 사이에 배치되며 광투과율이 서로 다른 복수의 광투과부(72)가 구비된 광투과율 조절부재(70)와 광투과율 조절부재(70)의 복수의 광투과부(72) 중 어느 하나를 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛이 통과될 수 있게 선택적으로 배치시키는 광투과율 조절기기(80)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
광투과율 조절부재(70)는 광투과율이 서로 다른 복수의 광투과부(72)가 회전 중심을 기준으로 일정 반경에 이격되게 배치되는 광투과율 조절 회전판부재(71)인 것을 일 예로 하고, 광투과율 조절기기(80)는 광투과율 조절 회전판부재(71)를 회전시키는 제1회전모터(81)인 것을 일 예로 한다.
광투과율 조절기기(80)는 제1회전모터(81)와 제1회전모터(81)의 회전력을 전달하는 회전력 전달부를 포함할 수 있고, 회전력 전달부는 벨트와 풀리구조로 제1회전모터(81)의 회전력을 광투과율 조절 회전판부재(71)로 전달하는 것을 일 예로 하고, 이외에도 기어구조 등과 같은 공지의 다른 회전력 전달구조로 다양하게 변형실시될 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 광투과율 조절부재(70)에는 광투과율 조절 회전판부재(71)에서 2개의 광투과부(72) 사이에 위치되는 광차단부가 구비되어 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 차단할 수도 있다.
즉, 광투과부(72)는 광투과율이 서로 다른 제1광투과판(72a), 제2광투과판(72b), 제3광투과판(72c), 제4광투과판(72d), 제5광투과판(72e), 제6광투과판(72f), 제7광투과판(72h)을 포함하고, 광차단부(72g)는 제7광투과판(72h)과 제1광투과판(72a) 사이에 위치될 수 있다.
제1회전모터(81)에 의해 광투과율 조절 회전판부재(71)는 회전되어 광투차단부가 빔스플리터부재(20)와 기준거울부재(30)의 사이에 위치됨으로써 기준거울부재(30)로 조사되는 빛을 차단시켜 2차원 형상 측정을 가능하게 할 수 있다.
또한, 회전모터에 의해 광투과율 조절 회전판부재(71)는 회전되어 광투과율이 서로 다른 제1광투과판(72a) 내지 제7광투과판(72g) 중 어느 하나가 빔스플리터부재(20)와 기준거울부재(30)의 사이에 배치되어 기준거울부재(30)에서 반사된 빛 중 일부만 투과시켜 빔스플리터부재(20)로 전달되게 한다.
이 때 제1광투과판(72a) 내지 제7광투과판(72g)은 스플리터부재에서 분할된 빛을 투과시킨 후 기준거울부재(30)에 의해 반사된 빛을 투과시켜 빔스플리터부재(20)로 다시 전달할 때 빔스플리터부재(20)로 다시 전달되는 빛의 양이 측정 대상물(2)의 반사율에 의해 측정 대상물(2)로부터 반사되어 빔스플리터부재(20)로 전달되는 빛의 양과 유사하도록, 더 바람직하게는 일치되도록 한다.
즉, 광투과율 조절 회전판부재(71)는 제1회전모터(81)에 의해 회전되어 측정 대상물(2)의 반사율에 따라 광투과율이 서로 다른 제1광투과판(72a) 내지 제7광투과판(72g) 중 어느 하나가 빔스플리터부재(20)와 기준거울부재(30)의 사이에 배치됨으로써 빔스플리터부재(20)를 기준으로 기준거울부재(30)에서 반사된 빛과 측정 대상물(2)에서 반사된 빛의 양이 최대한 일치되도록 함으로써 측정 대상물(2)의 3차원 영상의 가시도와 선명도를 향상시켜 측정대상물의 형상을 더 정확하게 측정하고 확인할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 또 다른 실시예는 서로 다른 반사율을 가지는 복수의 기준거울부재(30)가 구비된 반사율 조절부재(90)와 반사율 조절부재(90)의 복수의 기준거울부재(30) 중 어느 하나를 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 반사할 수 있게 선택적으로 배치시키는 반사율 조절기기(100)를 더 포함할 수 있다.
반사율 조절부재(90)는 광반사율이 서로 다른 복수의 기준거울부재(30)가 회전 중심을 기준으로 일정 반경에 이격되게 배치되는 광반사율 조절 회전판부재(91)인 것을 일 예로 하고, 반사율 조절기기(100)는 광반사율 조절 회전판부재(91)를 회전시키는 제2회전모터(101)인 것을 일 예로 한다.
반사율 조절기기(100)는 제2회전모터(101)와 제2회전모터(101)의 회전력을 전달하는 회전력 전달부를 포함할 수 있고, 회전력 전달부는 벨트와 풀리구조로 제2회전모터(101)의 회전력을 광반사율 조절 회전판부재(91)로 전달하는 것을 일 예로 하고, 이외에도 기어구조 등과 같은 공지의 다른 회전력 전달구조로 다양하게 변형실시될 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 반사율 조절부재(90)와 광반사율 조절 회전판부재(91) 중 적어도 어느 한 측에는 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 차단하는 광차단부 또는 반사방지부(91a)가 구비되어 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛이 기준거울부재(30)에 의해 반사되는 것을 차단할 수도 있다.
즉, 기준거울부재(30)는 광반사율이 서로 다른 제1거울판(31), 제2거울판(32), 제3거울판(33), 제4거울판(34), 제5거울판(35), 제6거울판(36), 제7거울판(37)을 포함하고, 반사방지부(91a)는 제7거울판(37)과 제1거울판(31) 사이에 위치될 수 있다.
제2회전모터(101)에 의해 광반사율 조절 회전판부재(91)는 회전되어 반사방지부(91a)가 빔스플리터부재(20)의 맞은편 즉, 빔스플리터부재(20)에서 수직방향으로 분할된 빛의 진행방향에 위치됨으로써 기준거울부재(30)에서 빛의 반사가 발생되는 것을 방지하여 2차원 형상 측정을 가능하게 할 수 있다.
또한, 제2회전모터(101)에 의해 광반사율 조절 회전판부재(91)는 회전되어 광반사율이 서로 다른 제1거울판(31) 내지 제7거울판(37) 중 어느 하나가 빔스플리터부재(20)의 맞은편 즉, 빔스플리터부재(20)에서 수직방향으로 분할된 빛의 진행방향에 위치되어 빛을 반사시켜 광투과부(72)를 통과하여 빔스플리터부재(20)로 전달되게 한다.
이 때 제1거울판(31) 내지 제7거울판(37)은 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛을 반사시켜 빔스플리터부재(20)로 다시 전달할 때 광투과부(72)의 광투과율을 고려하여 빔스플리터부재(20)에 다시 전달되는 빛의 양이 측정 대상물(2)의 반사율에 의해 측정 대상물(2)로부터 반사되어 빔스플리터부재(20)로 전달되는 빛의 양과 유사하도록, 더 바람직하게는 일치되도록 한다.
즉, 광반사율 조절 회전판부재(91)는 제2회전모터(101)에 의해 회전되어 측정 대상물(2)의 반사율에 따라 광반사율이 서로 다른 제1거울판(31) 내지 제7거울판(37) 중 어느 하나가 빔스플리터부재(20)의 맞은편에 배치됨으로써 광투과부(72)의 광투과율과 조합하여 빔스플리터부재(20)를 기준으로 기준거울부재(30)에서 반사된 빛과 측정 대상물(2)에서 반사된 빛의 양이 최대한 일치되도록 함으로써 측정 대상물(2)의 3차원 영상의 가시도와 선명도를 최대한 향상시켜 측정대상물의 형상을 최대한 정확하게 측정하고 확인할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 또 다른 실시예는 측정 대상체의 반사율을 측정하는 반사율 감지센서부(110), 반사율 감지센서부(110)에서 측정된 측정 대상체의 반사율을 전달받아 광투과율 조절기기(80), 반사율 조절기기(100)의 작동을 제어하는 광제어부(120)를 더 포함한다.
광제어부(120)는 반사율 감지센서부(110)에서 측정된 측정 대상체의 반사율에 따라 광투과율 조절기기(80)와 반사율 조절기기(100)를 작동시켜 서로 다른 광투과율을 가지는 복수의 광투과부(72) 중 어느 한 광투과부(72)와 서로 다른 반사율을 가지는 복수의 기준거울부재(30) 중 어느 하나를 각각 선택하여 기준거울부재(30)에서 반사된 빛과 측정 대상물(2)에서 반사된 빛의 양이 빔스플리터부재(20)를 중심으로 최대한 일치되도록 함으로써 측정 대상물(2)의 3차원 영상의 가시도와 선명도를 향상시켜 측정대상물의 형상을 더 정확하게 측정하고 확인할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명에 따른 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 또 다른 실시예는 서로 다른 광투과율을 가지는 복수의 광투과부(72) 중 어느 한 광투과부(72)와 서로 다른 반사율을 가지는 복수의 기준거울부재(30) 중 어느 하나를 선택하여 조합함으로써 측정 대상물(2)의 반사율에 최대한 대응되게 기준거울부재(30)의 최종 반사율을 조절할 수 있다.
기준거울부재(30)의 최종 반사율은 빔스플리터부재(20)에서 분할된 빛이 기준거울부재(30)에 의해 반사된 후 다시 빔스플리터부재(20)로 도달될 때의 빛의 양을 통한 최종적인 기준거울부재(30)의 반사율인 것을 확인한다.
따라서, 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치의 또 다른 실시예는 복수의 광투과부(72)와 복수의 기준거울부재(30)를 조합하여 측정 대상물(2)의 반사율과 최대한 유사한 기준거울부재(30)의 최종 반사율을 조절하여 기준거울부재(30)에서 반사된 빛과 측정 대상물(2)에서 반사된 빛의 양이 최대한 일치되도록 함으로써 측정 대상물(2)의 3차원 영상의 가시도와 선명도를 최대한 향상시켜 측정대상물의 형상을 최대한 정확하게 측정하고 확인할 수 있도록 한다.
본 발명은 측정 대상물(2)의 3차원 형상 측정과 2차원 형상 측정이 선택적으로 가능하여 사용 편의성을 크게 향상시킨다.
본 발명은 측정 대상물(2)과 기준미러와의 반사율을 일치시켜 영상의 가시도와 선명도를 향상시켜 측정대상물의 형상을 더 정확하게 측정하고 확인할 수 있도록 한다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.
1 : 광원 2 : 측정 대상물
10 : 대물렌즈부재 20 : 빔스플리터부재
30 : 기준거울부재 40 : 광차단판부재
50 : 광차단판 이동기기 60 : 거울 이동기기
70 : 광투과율 조절부재 71 : 광투과율 조절 회전판부재
72 : 광투과부 80 : 광투과율 조절기기
81 : 제1회전모터 90 : 반사율 조절부재
91 : 광반사율 조절 회전판부재 91a : 반사방지부
100 : 반사율 조절기기 101 : 제2회전모터
110 : 반사율 감지센서부 120 : 광제어부

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 광원에서 발생된 빛을 통과시켜 집속하는 대물렌즈부재;
    상기 대물렌즈부재를 통과한 빛 중 일부를 투과시켜 측정 대상물로 조사하고 나머지 빛을 다른 방향으로 조사되게 하는 빔스플리터부재;
    상기 빔스플리터부재에서 분리되어 다른 방향으로 조사되는 빛을 다시 상기 빔스플리터부재로 반사시키는 기준거울부재;
    상기 빔스플리터부재와 상기 기준거울부재의 사이에 배치되며 광투과율이 서로 다른 복수의 광투과부가 구비된 광투과율 조절부재; 및
    상기 광투과율 조절부재의 복수의 광투과부 중 어느 하나를 상기 빔스플리터부재에서 분할된 빛이 통과될 수 있게 선택적으로 배치시키는 광투과율 조절기기를 포함하며,
    서로 다른 반사율을 가지는 복수의 기준거울부재가 구비된 반사율 조절부재;
    상기 반사율 조절부재의 복수의 기준거울부재 중 어느 하나를 상기 빔스플리터부재에서 분할된 빛을 반사할 수 있게 선택적으로 배치시키는 반사율 조절기기;
    상기 측정 대상물의 반사율을 측정하는 반사율 감지센서부; 및
    상기 반사율 감지센서부에서 측정된 상기 측정 대상물의 반사율을 전달받아 상기 광투과율 조절기기, 상기 반사율 조절기기의 작동을 제어하는 광제어부를 포함하며,
    상기 광투과율 조절부재는 광투과율이 서로 다른 복수의 광투과부가 회전 중심을 기준으로 일정 반경에 이격되게 배치되는 광투과율 조절 회전판부재이고,
    상기 광투과율 조절기기는 광투과율 조절 회전판부재를 회전시키는 제1회전모터이며,
    상기 반사율 조절부재는 광반사율이 서로 다른 복수의 기준거울부재가 회전 중심을 기준으로 일정 반경에 이격되게 배치되는 광반사율 조절 회전판부재이고,
    상기 반사율 조절기기는 상기 광반사율 조절 회전판부재를 회전시키는 제2회전모터이고,
    상기 반사율 조절부재와 상기 광반사율 조절 회전판부재 중 적어도 어느 한 측에는 상기 빔스플리터부재에서 분할된 빛을 차단하는 광차단부 또는 반사방지부가 구비되어 상기 빔스플리터부재에서 분할된 빛이 상기 기준거울부재에 의해 반사되는 것을 차단하거나 방지하며,
    상기 광제어부는 상기 기준거울부재에서 반사된 빛과 측정 대상물에서 반사된 빛의 양이 상기 빔스플리터부재를 기준으로 상기 반사율 감지센서부에서 측정된 측정 대상물의 반사율에 따라 서로 다른 광투과율을 가지는 복수의 광투과부 중 어느 한 광투과부와 서로 다른 반사율을 가지는 복수의 기준거울부재 중 어느 하나를 각각 선택하도록 상기 광투과율 조절기기와 상기 반사율 조절기기를 작동시켜 상기 기준거울에서 반사되어 상기 광투과부를 통과한 반사율이 측정 대상물의 반사율과 일치되게 하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 미켈슨 간섭계의 3차원 형상 측정장치.
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