KR102025498B1 - 3차원 형상 측정 현미경에서 모아레 패턴 노이즈 제거 방법 - Google Patents

Abstract

3차원 형상 측정 현미경에서 모아레 패턴 노이즈 제거 방법이 개시된다. 이 방법은, 광원, 디지털 프린지, 디지털 프린지를 통해 프로젝션 렌즈부, 대물렌즈부를 거쳐 디지털 프린지가 투사된 상태의 측정 대상물 표면 영상을 대물렌즈계, 결상렌즈계를 통해 받도록 이루어진 촬상소자를 구비하여 이루어진 3차원 형상 측정 현미경으로 측정 대상물을 측정함에 있어서, 디지털 프린지를 형성하기 위한 디지털 장치의 기준 패턴 영상이 촬상소자에 맺힐 때 정확한 포커싱 상태에서 벗어난 디포커싱 상태로 맺히게 하여 모아레 노이즈가 제거되거나 약화된 기준 패턴 영상을 얻고, 디포커싱 상태로 맺힌 기준 패턴 영상을 분석하여 측정 대상물의 영역별 레벨 데이터를 얻는 단계들을 구비하여 이루어진다. 본 발명에 따르면, 모아레를 이용한 3차원 형상 측정 현미경에서 의도하지 않은 모아레 패턴 발생을 억제, 약화시키고 이 모아레 패턴으로 인한 노이즈를 배제, 경감하면서 대상물 3차원 형상을 정확히 측정할 수 있다.

Description

3차원 형상 측정 현미경에서 모아레 패턴 노이즈 제거 방법{METHOD FOR REMOVING MOIRE PATTERN NOISE IN A TREEE-DIMENSIONAL SHAPE MEASURING MICROSCOPE}

본 발명의 실시예는 모아레 패턴 노이즈 제거 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디지털 프린지 패턴과 촬상소자 패턴의 중첩에 의한 모아레 패턴 노이즈를 제거하여 측정 오류를 경감할 수 있는 3차원 형상 측정 현미경에서 모아레 패턴 노이즈 제거 방법에 대한 것이다.

모아레(Moire)란 두 개 이상의 주기적인 물결무늬가 겹쳐져 생기는 간섭무늬(interference fringe)를 지칭하는 단어로, 모아레 현상은 연속되는 패턴이 있는 물체를 촬영했을 때, 동일한 무늬가 연속되는 대상물을 촬영했을 때 나타난다.

통상 평행선을 이루는 모아레 패턴을 이용한 3차원 측정은 직선형태의 기준 격자무늬를 측정할 대상물체에 투사하여 대상물의 표면형상에 따라 변형된 격자무늬가 생성되도록 하고, 기준 격자무늬와 변형된 격자무늬가 서로 간섭을 일으켜 형성된 등고선 형태의 무늬를 통하여 3차원 형상 이미지 정보를 추출하고 해석하는 방식으로 이루어진다.

이런 모아레를 이용한 3차원 계측은 탐침이 물체 대상면에 직접 접촉하지 않고도 대상면의 3차원적 속성을 측정할 수 있어 물체가 훼손될 염려가 없다는 장점이 있다.

이하에서는 도면을 참조하면서 기존에 사인파 프린지 패턴을 대상면 혹은 대상물에 투사하여 대상면의 높이 정보를 알아내는 하나의 예시적 방법을 설명한다.

도1은 모아레를 이용하여 대상물 높이를 측정하는 기본 원리를 설명하기 위한 구성 개념도이다. 도1과 같은 구성을 참조하면, 광원(10)의 빛이 액정표시장치(LCD)와 같은 디지털 장치(20)에서 생성된 사인파 프린지 패턴을 통과하도록 하여 측정물체(1)에 패턴을 투사한다. 그 결과 측정 물체의 높이에 따라 왜곡(Distortion)이 발생한다. 왜곡은 위상차(Phase Difference)를 유발하므로, 측정한 강도로부터 위상천이방법을 이용하여 위상차와 아래 식과 같은 상관관계를 가지는 측정 대상물 높이를 구할 수 있다.

[수학식 1]

위의 수학식 1에서 P는 대상물에 투사된 프린지 주기(projected fringe period on the object)를 나타내며, β는 투사각도(projection angle), k는 보정상수(calibration coefficient)를 나타낸다.

전술한 기본 측정과정을 현미경을 이용한 3차원 형상측정장치로 구현하면 도2와 같은 시스템을 구성할 수 있다. LCD와 편광판(Polarizer)로 구성된 디지털 장치, 여기서는 LCD 모듈(20)이 사인파 프린지를 생성하며 LCD의 화면은 프로젝션 렌즈부(30)의 렌즈 초점면(Image Plane, focal plane)에 위치한다. 광원(10)에서 나와 집광렌즈(Condensing Lens: 15)를 통과한 백색 평행광은 LCD 모듈(20)에서 생성한 사인파 프린지를 프로젝션 렌즈부(30), 현미경 줌 렌즈부(40), 현미경 대물렌즈(Objective Lens)부(50)를 거쳐 측정 대상물(1)에 투사시킨다.

투사된 사인파 프린지는 측정 대상물(1) 표면에서 왜곡된(위상천이) 후 반사되어 현미경 대물렌즈부(50), 현미경 줌 렌즈부(60), 결상렌즈부(camera adapter lens, 70)를 거쳐 카메라(80)의 CMOS 등 촬상소자 혹은 이미지 센서에 전달되어 이미지 신호를 형성한다. 측정된 이미지 신호는 위상 값을 계산하여 높이 값을 추산함으로써 대상물체 표면의 3차원 계측 혹은 형상측정을 완성하게 된다.

그런데, 도 3과 같이 이미지 센서에서는 일정한 정사각형의 픽셀(pixel)이 규칙적으로 배열되어 있고, LCD 등 프로젝션 장치도 이미지 센서와 유사한 형태의 픽셀 배열을 가진다. 이러한 두 규칙적인 픽셀 배열은 결과적으로 카메라의 이미지 센서에서 중첩되어 의도하지 않은 모아레 효과(Moire Effect)를 유발하는데, 이런 모아레 효과는 사인파 프린지 이외의 패턴을 추가로 생성하여 측정 노이즈(noise)를 유발한다.

다시 정리하면, 이상적으로 이미지 센서에서 측정되어야 하는 신호는 LCD 등 프로젝션 장치에서 생성되고, 측정물체에서 반사된 도4와 같은 사인파 패턴의 신호이지만, 프로젝션 장치와 이미지 센서의 픽셀 패턴의 중첩에 의해 형성된 도5와 같은 모아레 무늬에 의한 노이즈 신호와 카메라의 이미지 센서에서 자체적으로 발생하는 도6과 같은 노이즈 신호가 더 중첩되어 실제 이미지 센서에서 측정되는 신호는 도7과 같은 노이즈가 섞인 사인파 패턴 신호가 된다.

그런데, 원래의 프로젝션 장치에 의한 패턴 신호에 이런 모아레 및 기기특성에 의한 노이즈 신호가 중첩되면 프로젝션 장치에서 생성된 패턴 신호에 의한 대상물 높이 측정은 오차를 가지게 되고, 특히 중첩으로 생성된 모아레 무늬를 반영하는 도5와 같은 노이즈 신호는 이미지 화면 대부분 영역에서 발생하며 카메라 이미지 센서 자체에 의한 도6과 같은 노이즈 신호에 비해 매우 커서 그 노이즈로 인한 측정오차도 분해능의 수 배에서 수십 배에 달할 수 있어서 측정결과에 중대한 영향을 미치게 된다.

따라서 중첩에 의해 형성된 모아레 무늬로 인한 측정오차를 제거할 필요가 있으며, 노이즈를 제거하는 방법은 기본적으로 크게 두 가지이다. 즉, 하드웨어적으로 프로젝션 디바이스를 프로젝션 렌즈의 초점평면(image plane)에서 디포커싱(Defousing)하여 모아레 무늬의 생성을 원천적으로 차단하는 방법과, 소프트웨어적으로 다양한 노이즈 필터링 방법이 있다.

그런데, 소프트웨어적인 노이즈 필터링 방법은 상당한 처리 시간을 필요로 하고, 측정데이터의 정확도를 희생시켜야 하는 등 단점이 있어서 문제가 된다.

등록특허 제10-0956852호(2010.04.30) 등록특허 제10-0921414호(2009.10.06)

본 발명은 3차원 형상 측정 현미경에서의 이미지 센서와 기본 패턴 프로젝션 장치의 화소 배열 패턴 중첩으로 인한 모아레 패턴 발생을 방지하여 이 모아레 패턴으로 인한 노이즈 배제, 경감하면서 대상물 3차원 형상을 정확히 측정할 수 있는 방법(3차원 형상 측정 현미경에서 모아레 패턴 노이즈 제거 방법)을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 3차원 형상 측정 현미경에서 모아레 패턴 노이즈 제거 방법은, 광원, 디지털 프린지, 프로젝션 렌즈부, 대물렌즈부, 대상물 표면에 투사된 디지털 프린지 영상을 대물렌즈부를 통해 받아 결상시키는 결상렌즈부, 결상이 이루어지는 촬상소자를 구비하여 이루어진 3차원 형상 측정 현미경으로 대상물을 측정함에 있어서, 상기 디지털 프린지를 형성하기 위한 디지털 장치의 기준 패턴 영상이 상기 촬상소자에 맺힐 때 정확한 포커싱 상태에서 벗어난 디포커싱 상태로 맺히게 하여 모아레 노이즈가 제거되거나 약화된 기준 패턴 영상을 얻고, 상기 디포커싱 상태에서 얻은 기준 패턴 영상을 분석하여 대상 물체의 영역별 레벨 데이터를 얻는 단계를 구비하여 이루어진다.

거기서, 디포커싱 상태로 인한 영상의 콘트라스트 저하, 즉, 모아레 효과를 제거하는 디포커싱(Defocusing) 과정에 유발한 콘트라스트(Contrast) 저하 문제를 최대한 줄이기 위해 디포커싱 상태에서 콘트라스트가 최대가 되는 위치 관계를 모색하는 과정이 이루어질 수 있으며, 이는 디포커싱 상태를 만들기 위해 두 이미지 평면, 디지털 장치와 촬상장치의 위치를 최적화하여 측정 분해능을 극대화하는 과정으로 볼 수 있다.

일실시예에서, 상기의 방법은, 디지털 장치의 기준 패턴 영상 혹은 디지털 프린지 영상이 상기 촬상소자에서 디포커싱 상태로 맺히도록 하기 위해, 기준 패턴 영상을 발생시키는 디지털 장치를 프로젝션 렌즈부의 렌즈 초점면을 기준으로 복수 회 미세거리 이동시키면서 각 위치에서 상기 디지털 장치를 완전 발광 모드로 하여 잡음 신호량을 추출하고, 디지털 프린지 모드로 하여 기준 패턴 신호량을 추출하고, 이들 사이의 비율 데이터를 상기 복수 회만큼 얻고, 상기 비율 데이터를 분석하여 가장 큰 비율을 이루는 위치를 계산 혹은 선택하고, 상기 위치에 디지털 장치를 놓고 기준 패턴 영상을 발생시키는 단계들을 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기의 방법은, 디지털 장치의 기준 패턴(디지털 프린지) 영상이 상기 촬상소자에서 디포커싱 상태로 맺히도록 하기 위해, 촬상소자를 결상렌즈의 초점면을 기준으로 복수 회 미세거리 이동시켜 각 위치에서 상기 디지털 장치를 완전 발광 모드로 하여 잡음 신호량을 추출하고, 디지털 프린지 모드로 하여 기준 패턴 신호량을 추출하고, 이들 사이의 비율 데이터를 상기 복수 회만큼 얻고, 상기 비율 데이터를 분석하여 가장 큰 비율을 이루는 촬상소자 위치(촬상소자와 결상렌즈 상호간의 위치)를 계산하고, 이런 가장 큰 비율을 이루는 위치에서 디지털 장치가 기준 패턴(디지털 프린지) 영상을 발생시키는 단계들을 더 포함하도록 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 모아레를 이용한 3차원 형상 측정 현미경에서 촬상장치 혹은 이미지 센서와 기본 패턴 프로젝션 장치의 화소 배열 패턴 중첩으로 인한 의도하지 않은 모아레 패턴 발생을 억제, 약화하여 이 의도하지 않은 모아레 패턴으로 인한 노이즈를 배제, 경감하면서 대상물 3차원 형상을 정확히 측정할 수 있게 된다.

도1은 모아레를 이용한 3차원 형상측정 현미경의 기본 측정 원리를 설명하기 위한 개념도,
도2는 디지털 프린지를 이용한 3차원 형상측정 현미경 시스템 구성을 개략적으로 나타내는 구성개념도,
도3은 이미지 센서 및 프린지 패턴 형성용 디지털 장치의 화소 구조의 일 예를 나타내는 개념도,
도4는 3차원 형상측정 현미경에서 디지털 프린지를 형성하기 위한 사인파 패턴 신호를 나타내는 그래프,
도5는 종래의 3차원 형상측정 현미경에서 의도되지 않은 모아레 무늬에 의한 노이즈 신호를 나타내는 그래프,
도6은 3차원 형상측정 현미경의 카메라 이미지 센서 혹은 촬상소자에서 자체적으로 발생하는 통상적 노이즈 신호를 나타내는 그래프,
도7은 종래의 3차원 형상측정 현미경에서 디지털 프린지 형성을 위한 사인파 패턴 신호, 의도되지 않은 모아레 무늬에 의한 노이즈 신호, 촬상소자 자체의 통상적 노이즈 신호가 중첩되어 이루어지는 신호를 나타내는 그래프,
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 현미경에서 모아레 패턴 노이즈를 제거하기 위한 동작 원리를 나타내는 구성 개념도,
도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 형상 측정 현미경에서 모아레 패턴 노이즈 제거 방법의 중요 단계들을 나타내는 흐름도,
도10의 좌측(A1)은 이 디지털 장치에 나타낸 사인파 프린지 패턴 혹은 이를 통해 광원의 빛을 투사한 경우에 촬상장치를 이용하여 얻는 이미지이고, 도10의 우측(A2)은 디지털 프린지 형성을 위한 디지털 장치에 나타낸 전면 화이트 패턴 혹은 이를 통해 광원의 빛을 투사한 경우에 촬상장치를 이용하여 얻는 이미지,
도11은 LCD 모듈의 위치를 프로젝션 렌즈 초점위치에서 멀어지는 방향으로 바꾸어 가면서 위치별로 목적함수 값을 얻고, 이들 가운데 목적함수 값 F(x)가 최대값을 가지는 위치를 찾아내는 하나의 방법을 설명하기 위한, 위치별 실효치(RMS 값) 관계 그래프,
도12는 3차원 형상측정 현미경에서 본 발명의 다른 실시예를 실시하기 위한 동작 개념을 나타내는 구성 개념도이다.

이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도8은 도2와 같은 장치를 통해 본 발명을 실시하기 위한 동작 개념을 나타내는 개념도이며, 도9는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.

도8과 같은 구성에서 프로젝션 장치로서 투과형 LCD패널에 편광판 등이 결합된 LCD 모듈(20)이 설치되고, 이 모듈은 이송 장치(이송 스테이지: 미도시)에 의해 프로젝션 렌즈부(30)에 대해 화살표로 표시한 것과 같이 접근하거나 멀어지는 방향으로 움직일 수 있게 되어 있다. 이러한 움직임은 이송 장치에 결합된 제어장치의 제어 신호(S1)에 의해 자동으로 수행될 수 있으며, 그 경우 제어장치는 논리회로, 주문형 반도체(application specific integrated circuit, ASIC), 마이크로프로세서 등으로 구현될 수 있다.

도2와 같은 비교예의 세팅에서는 LCD 화면에서 생성된 사인파 프린지 패턴의 투사를 위해서는 LCD의 이미지 생성 면은 프로젝션 렌즈부(30)의 렌즈 초점평면(Image Plane)과 일치하게 되어야 한다. 예를 들어, 프로젝션 렌즈부(30)가 나사형인 C 마운트(Mount)를 채택할 경우, LCD의 이미지 생성 평면은 렌즈의 기준면에서 17.53mm 떨어진 초점평면에 위치에 있어야 한다.

그러나, LCD의 이미지 생성 평면이 초점평면에서 약간 떨어진 거리, 예를 들면, 17. 6mm에 위치하게 되면, 즉 LCD 화면이 프로젝션 렌즈부(30) 렌즈의 초점 위치에서 벗어나 디포커싱(Defocusing) 되면 중첩 효과가 사라지면서, 모아레 효과도 감소하거나 사라지게 된다. 모아레 효과가 완벽한 중첩인 경우에 극대화되는 현상이므로, 이러한 디포커싱(Defocusing)은 모아레 효과를 제거하는 효과적인 방법이며 이는 영상촬영에서도 일반적으로 활용되는 방법이다.

문제는 디포커싱으로 인하여 사인파 프린지 패턴의 콘트라스트(Contrast)가 감소하게 되는데 이는 3차원 측정 장치에서 측정 분해능의 저하를 유발한다. 디포커싱은 LCD와 이미지 센서(카메라 촬상소자)의 규칙적인 픽셀(pixel)들이 중첩되는 것은 회피하여 모아레 효과는 대부분 제거되지만, 3차원 측정을 위하여 LCD에서 생성한 사인파 프린지 패턴의 콘트라스트는 그만큼 감소된다. 콘트라스트의 감소는 신호대잡음(S/N) 비를 감소시키며, 결과적으로 이런 상태에서의 3차원 측정은 기타 노이즈에 취약한 상황에 놓이게 된다.

디포커싱으로 인한 사인파의 콘트라스트 감소를 최소화하기 위해 여기서는 LCD와 편광판으로 구성된 LCD 모듈(20)에 이송 장치 혹은 이송 스테이지를 설치하여 프로젝션 렌즈부(30)의 이미지 초점 평면에서 수 마이크로미터 단위로 이동할 수 있도록 한다.

그리고 이송 스테이지를 통해 LCD 모듈(20)을 이미지 초점평면에서 수 마이크로미터 단위로 이송하면서 각 위치별로 사인파 프린지 패턴과 모아레 노이즈 패턴의 비를 정량화한다.

그 방법을 좀 더 상세히 설명하면, 도 9에 도시한 바와 같이, 이송 스테이지를 이용하여 LCD 모듈(20)을 초점평면(영점 위치)으로 이동시킨 후(S10)), 도10의 우측 반절과 같은 순수 화이트 상태의 화면(화이트 모드)을 구현하여 광원의 빛을 투사하고 카메라(80)의 촬상소자를 이용하여 이미지를 획득한다(S20). 획득한 화면을 기존에 잘 알려진 방식들을 이용하여 해석하면 노이즈 유무와 노이즈 강도 N(x)를 계산할 수 있다(S30). 같은 위치에서 도10의 좌측과 같은 사인파 프린지 모드(340)를 구현하여 광원(10)의 빛을 투사하고, 마찬가지로 획득한 이미지를 해석하여 사인파 프린지의 신호 강도(Amplitude)인 S(x)를 추출한다(S50). 그리고 목적함수 F(x)= S(x)/N(x)식을 이용하여 목적함수 값을 얻는다(S60).

다음으로 한 위치에서의 목적함수 값을 얻으면 원하는 이동 범위만큼 이동이 이루어졌는지 확인하는 단계를 거친다(S80). 여기서 원하는 범위만큼 이동이 이루어지지 않았다면 이송 스테이지를 이용하여 LCD 모듈을 가령 수 마이크로미터 이송하고 다시 S20 단계로 돌아가 LCD 모듈(20)의 화이트 패턴과 사인파 프린지 패턴을 통해 각각 광원의 빛을 투사하여 노이즈 N(x)와 신호 S(x)를 추출하여 위치별 목적함수 값 F(x)를 추출한다.

그런 다음, 위와 같은 방식으로 임의의 N개의 F(x)를 추출한 후, 그 값 중에서 F(x)의 최대치를 계산하거나 확인하고(S90), 이 최대치에 대응하는 스테이지 위치를 확인하여 다시 이 위치로 LCD 모듈(20)을 이송하여 콘트라스트 최적화 과정을 완성한다(S100).

전술한 구성에 의하면, LCD 모듈(20)의 이 위치에서 사인파 프린지 패턴을 표시하여 디포커싱된 상태로 광을 투사하여 측정 대상물(1) 표면에 패턴이 나타나게 하고, 그 대상 표면으로부터 반사, 산란된 광에 포함되는 영상은 대물렌즈부(50), 결상렌즈부(70)를 거쳐 촬상소자 맺혀 그 결과 측정값을 통해 대상물의 3차원 형상, 3차원 높낮이 프로파일을 얻을 수 있다.

도11은 LCD 모듈의 위치를 초점위치에서 멀어지는 방향으로 바꾸어 가면서 위치별로 목적함수 값을 얻고, 이들 가운데 목적함수 값 F(x)가 최대치 가지는 위치를 찾아내는 하나의 방법을 설명하기 위한 그래프이다.

본 실시예에서는 도11에 도시한 바와 같은 위치별 실효값(RMS) 관계그래프를 그려 최소값 혹은 극소값을 가지는 위치를 찾아 콘트라스트 최적화를 이루게 되고 촬상소자에서 최상의 해상도 영상을 얻을 수 있다. 실효값은 통상 파형 신호의 순시값(instantaneous value) 제곱을 한 주기간 평균한 것의 제곱근이다.

도12는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 것이다. 도8 및 도9를 통해 설명한 실시예에서는 LCD 모듈(20)의 위치를 이동시켜 디포커싱 영상을 얻지만 여기서는 그 대신, 카메라(80)의 촬상소자가 결상렌즈부(70)의 렌즈 초점거리에서 벗어나도록 이동시켜 디포커싱 영상을 얻게 된다.

촬상소자와 결상렌즈부(70) 사이의 디포커싱으로 인한 사인파 프린지 패턴의 콘트라스트 감소를 최소화하기 위해 여기서는 촬상소자가 설치된 카메라(80)를 이동시킬 수 있도록 이송 스테이지를 설치하여 결상렌즈부(70)의 이미지 센서 초점 평면(FP)인 초점 평면 또는 이미지 평면(image plane)에서 촬상소자를 미세 거리 단위로 이동할 수 있도록 한다.

그리고 이송 스테이지를 통해 촬상소자를 가령 수 마이크로미터 단위로 이송하면서 촬상된 영상 해석을 통해 촬상소자 각 위치별로 사인파 프린지 패턴과 모아레 노이즈 패턴의 비를 정량화한다. 그 방법은 앞서의 도8 및 도9를 통해 설명한 실시예에서와 같은 방식으로 이루어질 수 있다.

즉, 이송 스테이지에 의해 이동하는 대상이 LCD 모듈(20)에서 촬상소자를 가진 카메라(80)로 바뀐 점을 제외하면 모든 요소를 동일한 방식으로 운용하면서 각 위치별로 목적함수 F(x)= S(x)/N(x)를 얻고, 그들 중 F(x)의 최대치를 계산하고, 이 최대치에 대응하는 위치를 확인하여 다시 이 위치로 촬상소자를 이송하여 콘트라스트 최적화 조건을 완성한다.

그리고, 이 위치에서 LCD 모듈에 사인파 프린지 패턴을 표시하여 광을 투사하고 측정 대상 표면에 패턴이 나타나게 하고, 그 대상 표면으로부터 반사, 산란된 광에 포함되는 영상은 대물렌즈부, 결상렌즈부를 거쳐 결상렌즈부와 촬상소자의 디포커싱된 상태로 촬상소자 맺히도록 하여 그 결과 측정값을 통해 대상물의 3차원 형상, 3차원 높낮이 프로파일을 얻게 된다.

전술한 촬상소자의 이송 또는 왕복 운동은 촬상소자 또는 이송 스테이지에 결합된 제어장치의 제어 신호(S2)에 의해 자동으로 수행될 수 있으며, 그 경우 제어장치는 논리회로, 주문형 반도체(application specific integrated circuit, ASIC), 마이크로프로세서 등으로 구현될 수 있다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

10: 광원 20: LCD 모듈
30: 프로젝션 렌즈부 40, 60: 현미경 줌 렌즈부
50: 대물렌즈부 70: 결상렌즈부
80: 카메라

Claims (5)

1. 광원, 디지털 장치를 통해 구현되는 디지털 프린지, 상기 디지털 프린지를 통해 프로젝션 렌즈부, 대물렌즈부를 거쳐 상기 디지털 프린지가 투사된 상태의 측정 대상물 표면 영상을 상기 대물렌즈부 및 결상렌즈부를 통해 받도록 이루어진 촬상소자를 구비하여 이루어진 3차원 형상 측정 현미경으로 상기 측정 대상물을 측정함에 있어서,
   상기 디지털 프린지를 형성하기 위한 상기 디지털 장치의 기준 패턴 영상이 상기 촬상소자에 맺힐 때 정확한 포커싱 상태에서 벗어난 디포커싱 상태로 맺히게 하여 모아레 노이즈가 제거되거나 약화된 기준 패턴 영상을 얻는 단계; 및
   디포커싱 상태에서 상기 촬상소자에 맺힌 기준 패턴 영상을 분석하여 상기 측정 대상물의 영역별 레벨 데이터를 얻는 단계;
   를 포함하고,
   상기 디포커싱 상태에서 상기 기준 패턴 영상의 콘트라스트가 최대가 되도록 상기 모아레 노이즈를 유발하는 상기 3차원 형상 측정 현미경의 요소들 사이의 위치를 모색하는 단계를 더 포함하며,
   상기 요소들 사이의 위치를 모색하는 단계는, 상기 기준 패턴 영상을 발생시키는 상기 디지털 장치를 상기 프로젝션 렌즈부의 렌즈 초점면을 기준으로 복수 회 미세거리 이동시키면서 각 이동 위치에서 상기 디지털 장치를 화이트 모드로 하여 잡음 신호량을 추출하고, 사인파 프린지 모드로 하여 기준 패턴 신호량을 추출하고, 상기 기준 패턴 신호량 S(x)과 상기 잡음 신호량 N(x) 사이의 비율 데이터 혹은 목적함수 F(x)를 상기 복수 회만큼 얻고, 상기 복수 회의 비율 데이터를 분석하여 가장 큰 비율을 이루는 위치를 선택하거나 계산하여 얻는 단계들을 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정 현미경에서의 모아레 패턴 노이즈 제거 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 요소들 사이의 위치를 모색하는 단계는,
   상기 촬상소자를 상기 결상렌즈부의 렌즈 초점면을 기준으로 복수 회 미세거리 이동시켜 각 위치에서 상기 디지털 장치를 화이트 모드로 하여 잡음 신호량을 추출하고, 상기 디지털 장치를 사인파 프린지 모드로 하여 기준 패턴 신호량을 추출하고, 상기 기준 패턴 신호량과 상기 잡음 신호량 사이의 비율 데이터를 상기 복수 회만큼 얻고 분석하여 가장 큰 비율을 이루는 상기 촬상소자의 위치를 선택하거나 계산하여 얻는 단계들을 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정 현미경에서의 모아레 패턴 노이즈 제거 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 3차원 형상 측정 현미경에서,
   상기 광원의 빛은 집광렌즈를 통해 상기 디지털 장치로 투사되고,
   상기 디지털 장치로는 투광형의 액정표시장치(LCD) 패널에 편광판이 결합된 LCD 모듈이나 광 반도체-디지털 미세 반사 표시기(DMD) 가운데 하나가 사용되고,
   상기 프로젝션 렌즈부와 상기 대물렌즈부 사이 및 상기 대물렌즈부와 상기 결상렌즈부 사이에는 현미경 줌 렌즈부가 설치되는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 측정 현미경에서 모아레 패턴 노이즈 제거 방법.

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