KR102063567B1 - 대면적 형상 측정 방법 - Google Patents

대면적 형상 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 피검체의 복수의 부분 영역에 대한 형상 정보를 합성하여 전체 영역에 대한 형상 정보를 생성하는 대면적 형상 측정 방법은, 상기 피검체에 대한 전체 측정 영역 및 복수의 부분 계측 영역을 정의하는 단계; 복수의 부분 계측 영역 각각의 적어도 일부가 인접하는 부분 계측 영역과 중첩되되, 상기 전체 측정 영역을 커버할 수 있도록 하는, 상기 복수의 부분 계측 영역에 대한 배치 정보를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 배치 정보 및 기저장된 피검체의 기초 표면 형상 정보를 기초로, 부분 영역의 형상 정보를 계측하기 위한 광학 프로브 및 상기 피검체를 지지하는 스테이지 중 적어도 하나를 제어하기 위한 이송 제어 정보를 생성하는 단계;를 포함한다.

Description

대면적 형상 측정 방법{METHOD FOR MEASURING SURFACE PROFILE OF LARGE-APERTURE OPTICS}
본 발명은 대면적 피검체의 형상 측정 기술에 관한 것으로, 피검체의 부분 영역에 대한 형상 정보를 측정하고 측정된 부분 영역들에 대한 형상 정보를 스티칭하여 대면적 피검체에 대한 전체 형상 정보를 측정할 수 있는 기술에 관한 것이다.
광학 부품의 생산 공정에 있어서, 품질 평가를 위하여 정교한 3차원 형상 측정 공정은 필수적이며, 이러한 요구에 따라 다양한 3차원 형상 측정 기술이 활용되고 있다. 이들 중 간섭계를 이용한 형상 측정 기술은 측정 정밀도 측면에서 우수한 성능을 보이나, 측정 면적이 제한됨에 따라 대면적의 대상물을 측정하는데 한계가 있다.
이러한 기술의 한계를 극복하기 위하여 제안된 3차원 형상 측정 방법으로서, 피검체의 부분 영역에 대한 형상 정보를 측정하고 측정된 부분 영역들에 대한 형상 정보를 스티칭하여 대면적 피검체에 대한 전체 형상 정보를 측정할 수 있는 기술(부분 구경 스티칭 기술)이 제안된 바 있다. 도 1을 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 대면적의 피검체에 대한 전체 형상 정보를 측정하기 위하여, 기정의된 부분 영역 각각에 대한 3차원 형상 정보를 취득(A)하고, 이후 부분 영역들에 대한 3차원 형상 정보를 스티칭 알고리즘을 이용하여 이어붙임으로써, 피검체의 전체 영역에 대한 3차원 형상 정보를 획득(B)할 수 있다.
다만, 부분 구경 스티칭 기술의 경우, 획득된 다수의 부분 영역 형상 정보를 이어 붙이는 과정에서, 각 부분 영역의 중첩 영역에 대한 형상 정보를 처리하기 위한 알고리즘이 복잡함에 따라 데이터 처리 효율 측면에서 한계가 있다. 더욱이, 다양한 곡률을 가지는 대면적 자유형상 광학 부품에 대한 표면 형상을 측정하고자 하는 경우, 피검체의 각 부분 영역마다 곡률이 상이하여 전체 형상의 기준이 되는 하나의 기준 곡률을 정의할 수 없으며, 이에 각 부분 영역마다 정확한 형상 정보를 획득하기 위하여 광학 프로브 및 스테이지를 이송하는 과정이 매우 복잡해지는 문제점이 있었다.
일본공개특허 제2005-147870호
본 발명은 부분 구경 스티칭 기술을 이용한 대면적 피검체에 대한 형상 측정 기술에 있어 스티칭 알고리즘은 단순화하여 데이터 처리 효율을 향상시킬 수 있는 대면적 형상 측정 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 자유형상 광학 부품 등 다양한 곡률을 가지는 대면적 피검체에 대한 형상 측정 과정에서 광학 프로브 및 스테이지에 대한 이송 프로세스를 효율화하는 동시에 높은 측정 신뢰성을 가질 수 있는 대면적 형상 측정 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 피검체의 복수의 부분 영역에 대한 형상 정보를 합성하여 전체 영역에 대한 형상 정보를 생성하는 대면적 형상 측정 방법은, 상기 피검체에 대한 전체 측정 영역 및 복수의 부분 계측 영역을 정의하는 단계; 복수의 부분 계측 영역 각각의 적어도 일부가 인접하는 부분 계측 영역과 중첩되되, 상기 전체 측정 영역을 커버할 수 있도록 하는, 상기 복수의 부분 계측 영역에 대한 배치 정보를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 배치 정보 및 기저장된 피검체의 기초 표면 형상 정보를 기초로, 부분 영역의 형상 정보를 계측하기 위한 광학 프로브 및 상기 피검체를 지지하는 스테이지 중 적어도 하나를 제어하기 위한 이송 제어 정보를 생성하는 단계;를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 복수의 부분 계측 영역에 대한 배치 정보를 생성하는 단계는 하나의 부분 계측 영역을 전체 측정 영역의 중심에 배치하는 단계; 및 상기 중심에 배치된 부분 측정 영역의 중심점을 기준으로 하여, 나머지 부분 계측 영역의 중심점이 형성하는 다각형 구조가 외측 방향으로 확장하며 계층 구조를 형성하도록 배치하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 계층 구조를 형성하도록 배치하는 단계는 상기 나머지 부분 계측 영역의 중심점이 정육각형 구조를 형성하며 외측 방향으로 확장하면서 계층 구조를 형성하도록 배치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 계층 구조를 형성하도록 배치하는 단계는 i(단, 2≤i)번째 계층에 포함된 제1 부분 계측 영역과, i번째 계층에 포함되며 상기 제1 부분 계측 영역과 중첩되는 제2 부분 계측 영역과, i-1번째 계층에 포함되며 상기 제1 및 제2 부분 계측 영역과 중첩되는 제3 부분 계측 영역 각각의 중심점이 이루는 거리가 동일하도록 배치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 계층 구조를 형성하도록 배치하는 단계는 i(단, 2≤i)번째 계층에 포함된 제1 부분 계측 영역과, i번째 계층에 포함되며 상기 제1 부분 계측 영역과 중첩되는 제2 부분 계측 영역과, i-1번째 계층에 포함되며 상기 제1 및 제2 부분 계측 영역과 중첩되는 제3 부분 계측 영역 각각의 내접원이 형성하는 교차점이 4개가 되도록 배치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 부분 계측 영역을 정의하는 단계는 상기 복수의 부분 계측 영역 각각을 동일한 면적의 다각 형상으로 정의할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 부분 계측 영역을 정의하는 단계는 상기 복수의 부분 계측 영역 각각을 동일한 면적의 정다각 형상으로 정의할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배치 정보는 상기 전체 계측 영역 상에서 정의되는 상기 복수의 부분 계측 영역 각각의 중심점에 대한 위치 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 이송 제어 정보를 생성하는 단계는 상기 각각의 중심점에 대한 위치 정보 및 상기 피검체의 기초 표면 형상 정보를 기초로 상기 복수의 부분 계측 영역 각각에 대한 이송 제어 정보를 생성하는 단계;를 포함하되, 상기 이송 제어 정보는, 상기 각각의 중심점에서의 법선 벡터가 상기 프로브의 포인팅 벡터와 평행하도록, 상기 광학 프로브 및 상기 스테이지의 자세를 각각 정의하는 제1 및 제2 자세 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 자세 정보는 상기 광학 프로브의 틸팅 각도 정보 및 수직 좌표 정보 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 제2 자세 정보는 상기 스테이지의 평면 좌표 정보 및 회전 각도 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 부분 구경 스티칭 기술을 이용한 대면적 피검체에 대한 형상 측정 기술에 있어 스티칭 알고리즘은 단순화하여 데이터 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 자유형상 광학 부품 등 다양한 곡률을 가지는 대면적 피검체에 대한 형상 측정 과정에서 광학 프로브 및 스테이지에 대한 이송 프로세스를 효율화하는 동시에 높은 측정 신뢰성을 가질 수 있다.
도 1은 부분 구경 스티칭 기술을 설명하기 위한 참고도이다.
도 2는 본 발명에 따른 대면적 형상 측정 시스템을 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 형상 측정 장치를 설명하기 위한 참고도이다.
도 4 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치 정보를 설명하기 위한 참고도이다.
도 8 내지 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이송 제어 정보를 설명하기 위한 참고도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도 2 내지 11을 참조하여 본 발명에 따른 대면적 형상 측정 기술에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 대면적 형상 측정 시스템을 설명하기 위한 참고도이다.
도 2를 참조하면, 대면적 형상 측정 시스템은 광학 프로브(10), 스테이지(20) 및 대면적 형상 측정 장치(30)를 포함하며, 피검체(A)의 표면 형상을 측정하여 3차원 표면 형상 정보를 생성할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 피검체(A)는 측정 대상물을 의미하며, 대면적 광학 부품(예 : 직경 1000mm급 렌즈)에 해당할 수 있으나, 크기, 종류 또는 형상 등에 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.
광학 프로브(10)는 광학 측정 방식으로 피검체(10)의 표면을 측정하며, 내부에 피검체(10)의 형상 측정을 위한 광학 시스템의 적어도 일부 구성요소를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 광학 프로브(10)의 내부에는 간섭계(interferometer)를 구성하는 적어도 일부의 광학 부재(예 : 입사 광학계, 빔 스플리터, 참조 미러 등)가 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 광학 프로브(10)는 제1 이송 제어 정보에 따라 이송되도록 구성될 수 있으며, 제1 이송 제어 정보에 대응하여 이송되기 위한 기계적 장치를 포함하거나 연결되어 구성될 수 있다.
스테이지(20)는 피검체(A)를 고정 지지하고, 제2 이송 제어 정보에 따라 이송되도록 구성될 수 있으며, 제2 이송 제어 정보에 대응하여 이송되기 위한 기계적 장치를 포함하거나 연결되어 구성될 수 있다.
대면적 형상 측정 장치(30)는 본 발명에 따른 대면적 형상 측정 방법을 수행하는 장치로, 도 3을 참조하면, 배치 정보 생성부(310), 이송 제어 정보 생성부(320), 광학 프로브 제어부(330) 및 스테이지 제어부(340)를 포함하여 구성될 수 있다.
배치 정보 생성부(310)는 복수의 부분 계측 영역에 대한 배치 정보를 생성하며, 이송 제어 정보 생성부(320)는 광학 프로브(10) 및 스테이지(20) 중 적어도 하나를 제어하기 위한 이송 제어 정보를 생성하는 동작을 수행한다.
일 실시예에서, 대면적 형상 측정 장치(30)는 광학 프로브(10) 및 스테이지(20)와 연결되어 구성될 수 있다. 여기에서, 이송 제어 정보 생성부(320)는 광학 프로브(10)를 제어하기 위한 제1 이송 제어 정보와, 스테이지(20)를 제어하기 위한 제2 이송 제어 정보를 생성할 수 있으며, 광학 프로브 제어부(330) 및 스테이지 제어부(340)는 각각 제1 및 제2 이송 제어 정보를 광학 프로브(10) 및 스테이지(20)로 전송하여 각각의 동작을 제어할 수 있다.
이하에서는, 도 4 내지 11을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 대면적 형상 측정 장치(30)의 동작에 대하여 상세하게 설명한다
배치 정보 생성부(310)는 피검체(A)의 전체 측정 영역 및 복수의 부분 계측 영역을 정의한다. 여기에서, 전체 측정 영역은 실제 피검체(A)의 표면과 동일(또는 유사)한 형상 및 면적으로 정의되는 것이 바람직하며, 부분 계측 영역은 원형, 사각형, 육각형, 팔각형 등 공지의 다양한 형상으로 정의될 수 있다.
도 4를 참조하면, 피검체(A)가 수평 단면이 원 형상인 렌즈에 해당하는 경우, 배치 정보 생성부(310)는 피검체(A)의 단면과 대응되는 형상 및 면적을 가지는 전체 측정 영역(410)을 정의할 수 있다. 또한, 배치 정보 생성부(310)는 전체 측정 영역(410)보다 작은 면적을 가지는 사각형의 부분 계측 영역(420)을 정의할 수 있다.
일 실시예에서, 배치 정보 생성부(310)는 복수의 부분 계측 영역(420) 각각을 동일한 면적의 다각 형상으로 정의할 수 있다. 여기에서, 배치 정보 생성부(310)는 복수의 부분 계측 영역(420) 각각을 동일한 면적의 정다각 형상으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 배치 정보 생성부(310)는 도 4에 도시된 바와 같이 부분 계측 영역(420)을 각각 동일한 면적의 정사각형으로 정의할 수 있다. 한편, 이러한 예시는 본 발명의 권리범위를 한정하고자 하는 것은 아니며, 배치 정보 생성부(310)는 부분 계측 영역(420)을 각각 동일한 면적의 정삼각형, 정육각형, 정팔각형 등의 다양한 정다각 형상으로 정의할 수 있음은 물론이다.
이하에서는, 본 발명의 기술적 사상을 명확하게 설명하기 위하여, 전체 측정 영역(410)은 원형으로, 각 부분 계측 영역(420)은 정사각형으로 정의되는 것을 예시로 설명하나, 이는 본 발명의 권리범위를 한정하고자 하는 것은 아니며, 이외의 형상으로 치환되는 경우에도 통상의 기술자라면 이하 설명을 통해 본 발명의 기술적 사상을 명확하게 이해하고 재현할 수 있을 것이다.
배치 정보 생성부(310)는 정의된 전체 측정 영역(410) 및 복수의 부분 계측 영역(420)을 기초로, 전체 측정 영역(410)을 커버할 수 있도록 하는 복수의 부분 계측 영역(420)에 대한 배치 정보를 생성한다. 여기에서, 배치 정보는 복수의 부분 계측 영역(420) 각각의 적어도 일부가 인접하는 부분 계측 영역과 중첩되되, 전체 측정 영역(410)을 커버할 수 있도록 정의될 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 배치 정보 생성부(310)는 7개의 부분 계측 영역들을 정의하고, 7개의 부분 계측 영역들이 전체 측정 영역(410)을 커버할 수 있도록 하는 배치 정보를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 배치 정보 생성부(310)는 하나의 부분 계측 영역이 전체 측정 영역의 중심에 배치되고, 중심에 배치된 부분 측정 영역의 중심점을 기준으로 하여, 나머지 부분 계측 영역의 중심점이 형성하는 다각형 구조가 외측 방향으로 확장하며 계층 구조를 형성하도록 하는 배치 정보를 생성할 수 있다. 여기에서, 배치 정보는 전체 계측 영역 상에서 정의되는 복수의 부분 계측 영역 각각의 중심점에 대한 위치 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 5 및 6을 참조하면, 배치 정보 생성부(310)는 61개의 부분 계측 영역(520)들을 정의하고, 61개의 부분 계측 영역들이 전체 측정 영역(510)을 커버할 수 있도록 하는 배치 정보를 생성할 수 있다. 여기에서, 배치 정보 생성부(310)는 하나의 부분 계측 영역이 전체 측정 영역의 중심에 배치되고, 중심에 배치된 부분 측정 영역의 중심점을 기준으로 하여, 60개의 나머지 부분 계측 영역의 중심점이 형성하는 다각형 구조가 외측 방향으로 확장하며 계층 구조(i=5)를 형성하도록 하는 배치 정보를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 배치 정보 생성부(310)는 나머지 부분 계측 영역의 중심점이 정육각형 구조를 형성하며 외측 방향으로 확장하면서 계층 구조를 형성하도록 하는 배치 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 배치 정보 생성부(310)는 도 6에 도시된 바와 같이 하나의 부분 계측 영역이 전체 측정 영역의 중심에 배치되고, 중심에 배치된 부분 측정 영역의 중심점을 기준으로 하여, 60개의 나머지 부분 계측 영역의 중심점이 정육각형 구조를 형성하며 외측 방향으로 확장하면서 계층 구조(i=5)를 형성하도록 하는 배치 정보를 생성할 수 있다. 한편, 이러한 예시는 본 발명의 권리범위를 한정하고자 하는 것은 아니며, 나머지 부분 계측 영역의 중심점이 형성하는 다각형 구조는 정육각형 이외 정사각형, 정팔각형 등 다양한 정다각 형상으로 정의될 수 있음은 물론이다.
일 실시예에서, 배치 정보 생성부(310)는 i(단, 2≤i)번째 계층에 포함된 제1 부분 계측 영역과, i번째 계층에 포함되며 제1 부분 계측 영역과 중첩되는 제2 부분 계측 영역과, i-1번째 계층에 포함되며 제1 및 제2 부분 계측 영역과 중첩되는 제3 부분 계측 영역 각각의 중심점이 이루는 거리가 동일하도록 배치되는 배치 정보를 생성할 수 있다.
예를 들어, 도 7을 참조하면, 3번째 계층(i=3)에 포함된 제1 부분 계측 영역(710)과, 3번째 계층에 포함되며 제1 부분 계측 영역(710)과 중첩되는 제2 부분 계측 영역(720)과, 2번째 계층에 포함되며 제1 및 제2 부분 계측 영역(710, 720)과 중첩되는 제3 부분 계측 영역(730)은, 각각의 중심점이 이루는 거리(dc)가 동일하도록 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 배치 정보 생성부(310)는 i(단, 2≤i)번째 계층에 포함된 제1 부분 계측 영역과, i번째 계층에 포함되며 제1 부분 계측 영역과 중첩되는 제2 부분 계측 영역과, i-1번째 계층에 포함되며 제1 및 제2 부분 계측 영역과 중첩되는 제3 부분 계측 영역 각각의 내접원이 형성하는 교차점이 4개가 되도록 배치되는 배치 정보를 생성할 수 있다.
예를 들어, 도 7을 참조하면, 3번째 계층(i=3)에 포함된 제1 부분 계측 영역(710)과, 3번째 계층에 포함되며 제1 부분 계측 영역(710)과 중첩되는 제2 부분 계측 영역(720)과, 2번째 계층에 포함되며 제1 및 제2 부분 계측 영역(710, 720)과 중첩되는 제3 부분 계측 영역(730)은, 각각의 내접원이 형성하는 교차점이 4개가 되도록 배치될 수 있다. 본 실시예에 따라 배치 정보가 생성되는 경우, 전체 측정 영역을 커버할 수 있는 부분 계측 영역의 개수를 최소화할 수 있으며, 동시에 부분 계측 영역들의 형성하는 중첩 영역들이 동일한 형상 및 면적을 가짐에 따라, 중첩 영역들에 대한 형상 정보를 처리하기 위한 알고리즘을 단순화시켜 데이터 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
이송 제어 정보 생성부(320)는 광학 프로브(10) 및 스테이지(20) 중 적어도 하나를 제어하기 위한 이송 제어 정보를 생성한다. 여기에서, 이송 제어 정보 생성부(320)는 광학 프로브(10)를 제어하기 위한 제1 이송 제어 정보와, 스테이지(20)를 제어하기 위한 제2 이송 제어 정보를 생성할 수 있으며, 광학 프로브 제어부(330) 및 스테이지 제어부(340)는 각각 제1 및 제2 이송 제어 정보를 광학 프로브(10) 및 스테이지(20)로 전송하여 각각의 동작을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 이송 제어 정보 생성부(320)는 배치 정보 생성부(310)에 의하여 생성된 배치 정보 및 기저장된 피검체(A)의 기초 표면 형상 정보를 기초로 제1 및 제2 이송 제어 정보를 생성할 수 있다. 여기에서, 기초 표면 형상 정보는 기저장된 피검체(A)의 전체 영역에 대한 곡률 정보 또는 3차원 형상 정보(예 : 사전 설계 공정에서 생성된 피검체에 대한 표면 형상 정보)에 해당할 수 있다.
일 실시예에서, 이송 제어 정보 생성부(320)는 배치 정보에 포함된 복수의 부분 계측 영역 각각의 중심점에 대한 위치 정보와 피검체(A)의 기초 표면 형상 정보를 기초로 복수의 부분 계측 영역 각각에 대한 이송 제어 정보를 생성할 수 있다. 여기에서, 이송 제어 정보는, 각 중심점에서의 법선 벡터가 광학 프로브(10)의 포인팅 벡터와 평행하도록, 광학 프로브(10) 및 스테이지(20)의 자세를 각각 정의하는 제1 및 제2 자세 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 8을 참조하면, 복수의 부분 측정 영역들 각각을 측정하기 위한 이송 제어 정보를 생성하기 위하여, 이송 제어 정보 생성부(320)는 각각의 위치에서 광학 프로브(10)가 해당 부분 계측 영역의 중심점을 지향하도록 하는 광학 프로브(10)의 자세 정보(제1 자세 정보) 및 스테이지(20)의 자세 정보(제2 자세 정보)를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 9 내지 11을 참조하면, 이송 제어 정보 생성부(320)는 피검체(A)의 기초 표면 형상 정보 상에 정의되는 부분 계측 영역들의 중심점(xi, yi, zi)에 대하여, 각 중심점에서의 법선 벡터(ni)가 광학 프로브(10)의 포인팅 벡터(v)와 평행하도록(즉, 광학 프로브의 중심축을 향하도록)하는 광학 프로브(10)의 자세 정보(제1 자세 정보) 및 스테이지(20)의 자세 정보(제2 자세 정보)를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 자세 정보는 광학 프로브(10)의 틸팅 각도 정보 및 수직 좌표 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 제2 자세 정보는 스테이지(20)의 평면 좌표 정보 및 회전 각도 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 이송 제어 정보 생성부(320)는 각각의 위치에서 광학 프로브(10)가 해당 부분 계측 영역의 중심점을 지향하도록 하는 광학 프로브(10)의 틸팅 각도 정보(T) 및 수직 좌표 정보(z)를 제1 자세 정보로 생성하고, 스테이지(20)의 평면 좌표 정보(x, y) 및 회전 각도 정보(c)를 제2 자세 정보로 생성할 수 있다. 한편, 본 실시예는, 광학 프로브(10) 및 스테이지(20)의 제어 장치가 5축 구동 제어 장치(광학 프로브 2축 제어, 스테이지 3축 제어)에 해당하는 것을 전제로 하나, 이는 본 발명의 권리범위를 한정하고자 하는 것은 아니며, 공지의 다양한 구동 제어 장치(예 : 6축 구동 제어 장치 등)로 치환될 수 있음은 물론이다.
일 실시예에서, 이송 제어 정보 생성부(320)는 복수의 부분 계측 영역들에 대한 계측 순서 정보를 생성할 수 있으며, 생성된 계측 순서 정보는 이송 제어 정보에 포함되어 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 이송 제어 정보 생성부(320)는 중심에 배치된 부분 계측 영역부터 시작하여 내측 계층에서 외측 계층 순으로 진행하도록 계측 순서를 정의할 수 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하면, 계측 순서는 중심에 배치된 부분 계측 영역부터 시작하며, 제2 계층(i=2), 제3 계층(i=3), 제4 계층(i=4), 제5 계층(i=5)의 순서로 정의될 수 있다. 여기에서, 동일한 계층에 포함되는 부분 계측 영역들에 대한 계측 순서는, 도 6에 도시된 바와 같이 인접한 부분 계측 영역을 따라 순차적으로 정의되거나 또는, 중심에 배치된 부분 계측 영역과 가까운 거리에 배치되는 부분 계측 영역들을 먼저 계측한 뒤 나머지 부분 계측 영역들을 계측하는 순서로 정의될 수 있다.
상기 이송 제어 정보 생성부(320)의 동작에 관한 다양한 실시예에 따르면, 다양한 곡률을 가지는 대면적의 피검체(A)에 대한 표면 형상을 측정하고자 하는 경우, 피검체의 각 부분 영역마다 곡률이 상이하더라도 광학 프로브(10)가 해당 영역을 지향하여 형상 정보를 획득하도록 하여 높은 측정 신뢰성을 가질 수 있으며, 동시에 광학 프로브(10) 및 스테이지(20)에 대한 이송 프로세스를 효율화할 수 있는 장점이 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10 : 광학 프로브
20 : 스테이지
30 : 대면적 형상 측정 장치
310 : 배치 정보 생성부
320 : 이송 제어 정보 생성부
330 : 광학 프로브 제어부
340 : 스테이지 제어부
410, 510 : 전체 측정 영역
420, 520, 710, 720, 730 : 부분 계측 영역

Claims (10)

  1. 피검체의 복수의 부분 영역에 대한 형상 정보를 합성하여 전체 영역에 대한 형상 정보를 생성하는 대면적 형상 측정 방법에 있어서,
    상기 피검체에 대한 전체 측정 영역 및 복수의 부분 계측 영역을 정의하는 단계;
    복수의 부분 계측 영역 각각의 적어도 일부가 인접하는 부분 계측 영역과 중첩되되, 상기 전체 측정 영역을 커버할 수 있도록 하는, 상기 복수의 부분 계측 영역에 대한 배치 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 배치 정보 및 기저장된 피검체의 기초 표면 형상 정보를 기초로, 부분 영역의 형상 정보를 계측하기 위한 광학 프로브 및 상기 피검체를 지지하는 스테이지 중 적어도 하나를 제어하기 위한 이송 제어 정보를 생성하는 단계;
    상기 복수의 부분 계측 영역에 대한 배치 정보를 생성하는 단계는
    하나의 부분 계측 영역을 전체 측정 영역의 중심에 배치하는 단계; 및 상기 중심에 배치된 부분 측정 영역의 중심점을 기준으로 하여, 나머지 부분 계측 영역의 중심점이 형성하는 다각형 구조가 외측 방향으로 확장하며 계층 구조를 형성하도록 배치하는 단계; 를 포함하는 대면적 형상 측정 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 계층 구조를 형성하도록 배치하는 단계는
    상기 나머지 부분 계측 영역의 중심점이 정육각형 구조를 형성하며 외측 방향으로 확장하면서 계층 구조를 형성하도록 배치하는 것을 특징으로 하는 대면적 형상 측정 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 계층 구조를 형성하도록 배치하는 단계는
    i(단, 2≤i)번째 계층에 포함된 제1 부분 계측 영역과, i번째 계층에 포함되며 상기 제1 부분 계측 영역과 중첩되는 제2 부분 계측 영역과, i-1번째 계층에 포함되며 상기 제1 및 제2 부분 계측 영역과 중첩되는 제3 부분 계측 영역 각각의 중심점이 이루는 거리가 동일하도록 배치하는 것을 특징으로 하는 대면적 형상 측정 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 계층 구조를 형성하도록 배치하는 단계는
    i(단, 2≤i)번째 계층에 포함된 제1 부분 계측 영역과, i번째 계층에 포함되며 상기 제1 부분 계측 영역과 중첩되는 제2 부분 계측 영역과, i-1번째 계층에 포함되며 상기 제1 및 제2 부분 계측 영역과 중첩되는 제3 부분 계측 영역 각각의 내접원이 형성하는 교차점이 4개가 되도록 배치하는 것을 특징으로 하는 대면적 형상 측정 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 부분 계측 영역을 정의하는 단계는
    상기 복수의 부분 계측 영역 각각을 동일한 면적의 다각 형상으로 정의하는 것을 특징으로 하는 대면적 형상 측정 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 부분 계측 영역을 정의하는 단계는
    상기 복수의 부분 계측 영역 각각을 동일한 면적의 정다각 형상으로 정의하는 것을 특징으로 하는 대면적 형상 측정 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 배치 정보는
    상기 전체 측정 영역 상에서 정의되는 상기 복수의 부분 계측 영역 각각의 중심점에 대한 위치 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 형상 측정 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 이송 제어 정보를 생성하는 단계는
    상기 각각의 중심점에 대한 위치 정보 및 상기 피검체의 기초 표면 형상 정보를 기초로 상기 복수의 부분 계측 영역 각각에 대한 이송 제어 정보를 생성하는 단계;를 포함하되,
    상기 이송 제어 정보는, 상기 각각의 중심점에서의 법선 벡터가 상기 프로브의 포인팅 벡터와 평행하도록, 상기 광학 프로브 및 상기 스테이지의 자세를 각각 정의하는 제1 및 제2 자세 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 형상 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 자세 정보는 상기 광학 프로브의 틸팅 각도 정보 및 수직 좌표 정보 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 제2 자세 정보는 상기 스테이지의 평면 좌표 정보 및 회전 각도 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 형상 측정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005147870A (ja) 2003-11-17 2005-06-09 Fujinon Corp 迂曲面の光波干渉測定方法および迂曲面測定用の干渉計装置
KR101584723B1 (ko) * 2014-12-05 2016-01-15 경남대학교 산학협력단 국부영역의 곡률값을 이용한 자유곡면 형상 측정 방법
WO2016098469A1 (ja) * 2014-12-16 2016-06-23 富士フイルム株式会社 形状測定装置及び形状測定方法

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