KR20030029295A - Ｃｇｈ를 사용한 광학계 정렬방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

광학계 정렬방법 및 정렬소자가 개시된다. 개시된 광학계 정렬방법은 배럴에 광학소자와 홀로그램소자를 설치하는 단계와, 참조빔과 시험빔이 이미지면에 형성하는 간섭무늬로부터 광학소자의 정렬오차를 측정하는 단계 및 정렬오차를 제거하도록 광학소자를 정렬시키는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 광학계 정렬방법은 광학계에서 발생할 수 있는 정렬오차를 실시간으로 정량적으로 정확히 측정할 수 있다.

Description

ＣＧＨ를 사용한 광학계 정렬방법 및 장치{Aligning method of optical system using Computer Generated Hologram and thereof apparatus}
본 발명은 광학계 정렬방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 CGH(Computer Generated Hologram)을 사용하여 간단히 광학계를 정렬할 수 있는 정렬방법 및 정렬소자에 관한 것이다.
일반적으로 광학계의 정렬은, 광학소자를 배열시킨 다음 허용오차내의 화질을 가지도록 광학계를 이루는 각 광학소자의 위치를 기계적으로 조정함으로써 이루어진다. 즉, 광학계 정렬을 위한 종래의 기술은, 광학계의 오차를 직접적으로 측정하지 않고 화질을 나타내는 광강도를 측정함으로써 상기 광학계가 허용한계를 벗어난 화질이 나타나는 경우 광학소자를 재정렬하는 방법을 사용한다.
종래의 광학계 정렬방법에서는, 화질을 측정하는 별도의 장치를 필요로 하며 화질을 측정하여 간접적으로 광학계의 정렬오차를 산출하여 광학계를 재정렬하므로, 정렬오차를 정확히 산출하는 것이 어려우며 광학계 재정렬시에도 오차가 발생하기가 쉽다.
일반적인 광학계 정렬장치 및 방법에 CGH를 사용하는 기술은 아직까지는 알려져 있지 아니하다. 여기서, CGH란 컴퓨터로 작성한 홀로그램으로서, 물체의 진폭분포로부터 홀로그램의 복소진폭분포를 계산하여 기록된 홀로그램을 말한다.
종래 기술은 기계적인 조작을 하여 광학소자를 정렬하는 방법을 사용하므로 미세한 범위의 정렬이 용이하지 아니하며, 정렬장치를 별도로 마련하여야 하므로 제작단가가 고가이며 장치의 구성이 복잡해지는 단점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 광학소자의 기계적인 조작으로부터 발생할 수 있는 오차를 제거함으로써 광학소자를 정확히 정렬할 수 있으며 광학계를 실시간으로 정량적으로 정렬할 수 있는 정렬방법 및 정렬소자를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학계 정렬방법을 이용하는 투사광학계를 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학계 정렬방법을 이용하는 투사광학계를 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학계 정렬방법에 이용되는 간섭계를 나타낸 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배럴시험방법을 나타낸 개략도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학계 및 광학계 정렬방법을 나타낸 개략도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광학계 및 광학계 정렬방법을 나타낸 개략도,
도 8, 도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 광학계 정렬방법에서 측정되는 오차를 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
1 : 시험빔 3 : 참조빔
31 : 간섭계 32a, 34a : 광학소자
32b, 34b : 홀로그램이 기록된 광학소자
33 : CGH 35 : 투사광학계
36 : 미러 41 : 광원
42 : 집속렌즈 43 : 필터
45 : 빔스프리터 47 : 콜리메이팅 렌즈
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 배럴에 광학소자와 홀로그램소자를 설치하는 단계;와 참조빔과 시험빔이 이미지면에 형성하는 간섭무늬로부터 상기 광학소자의 정렬오차를 측정하는 단계; 및 상기 정렬오차를 제거하도록 상기 광학소자를 정렬시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계 정렬방법을 제공한다.
여기서, 상기 홀로그램 소자는 CGH이다. 상기 홀로그램 소자는 상기 시험빔이 입사경로와 동일한 광경로로 진행하도록 상기 광학소자의 허용공차에 따라 제작된 것을 특징으로 한다.
상기 배럴에 상기 CGH를 설치하기 위한 장치를 더 마련하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 광학소자를 상기 CGH의 전면에 설치하며, 상기 광학소자를 통과한 시험빔이 상기 CGH에서 반사되어 동일한 광경로로 진행하도록 하는 것이 바람직하다.
또는 상기 광학소자를 상기 CGH의 후면에 설치하며, 상기 CGH를 통과한 시험빔이 상기 광학소자의 입사면에 대해 수직으로 반사되어 동일한 광경로로 진행하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 간섭무늬의 눌 간섭무늬로부터의 오차로부터 상기 광학소자의 정렬오차를 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 또한, 적어도 하나 이상의 광학소자를 구비하는 광학계에 있어서, 상기 광학소자에 시험빔을 동일한 광경로로 회절시키는 홀로그램을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학계를 제공한다.
여기서, 상기 홀로그램은 CGH인 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 또한, 시험빔이 입사경로와 동일한 광경로로 진행하도록 홀로그램을 형성한 광학소자를 배럴에 배열시키는 단계;와 참조빔과 시험빔의 간섭무늬로부터 상기 광학소자의 정렬오차를 측정하는 단계; 및 상기 정렬오차를 제거하도록 상기 광학소자를 정렬시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계 정렬방법을 제공한다.
여기서, 상기 홀로그램은 CGH이다.
상기 간섭무늬의 눌 간섭무늬로부터의 오차로부터 상기 광학소자의 정렬오차를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 배럴의 소정 위치에 홀로그램소자를 배치시키며 상기 광학소자의 설계치 위치에 소정렌즈를 설치하는 단계; 및 참조빔과 상기 시험빔의 간섭무늬로부터 상기 배럴의 성형정도를 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배럴시험방법을 제공한다.
상기 홀로그램 소자는 상기 시험빔이 입사경로와 동일한 광경로로 진행하도록 상기 광학소자의 허용공차에 따라 제작된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 홀로그램은 CGH이다.
상기 배럴에 상기 CGH를 장착하기 위한 장치를 더 마련하는 것이 바람직하다.
상기 소정렌즈는 상기 배럴의 성형정도를 측정하기 위한 구면렌즈인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 소정렌즈를 상기 CGH의 전면에 설치한 다음, 상기 소정렌즈를 통과한 시험빔이 동일한 광경로로 반사되도록 하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 소정렌즈를 상기 CGH의 후면에 설치한 다음, 상기 CGH를 통과한 시험빔이 상기 소정렌즈의 입사면에에 대해 수직으로 반사되어 동일한 광경로로 진행하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 간섭무늬의 눌 간섭무늬로부터의 오차로부터 배럴의 성형정도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 참조빔및 시험빔을 생성하는 간섭계와, 상기 간섭계의 시험빔이 입사하는 적어도 하나 이상의 광학소자를 구비하는 광학계에 있어서, 시험빔이 입사경로와 동일한 광경로로 진행하도록 배럴의 소정위치에 홀로그램소자를 배치하는 것을 특징으로 하는 광학계를 제공한다.
여기서, 상기 홀로그램은 CGH이다.
또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 적어도 하나이상의 광학소자를 구비하는 광학계에 있어서, 배럴의 소정위치에 홀로그램 소자를 배치하기 위한 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학계를 제공한다.
여기서, 상기 홀로그램 소자는 배럴의 성형정도를 측정하기 위한 소자이거나, 광학소자를 정렬하기 위한 소자이다.
상기 홀로그램 소자는 CGH 인 것이 바람직하다.
여기서, 본 발명에서의 눌(null) 간섭무늬란 간섭무늬가 생기지 않는 상태를 의미한다.
본 발명은 CGH를 이용하여 광학계의 정렬을 실시간으로 정량적으로 조절할 수 있는 방법과 배럴의 성형정도를 측정할 수 있는 방법을 제공하며, 광학소자에 직접 홀로그램을 기록함으로써 정렬과 동시에 직접적인 사용이 가능한 광학소자 및 이를 이용한 정렬방법을 제공한다.
광학계의 정렬오차에는, 광학소자의 위치배열의 오차로서 디포커스(defocus)오차와, 광축의 중심이 서로 어긋나는 디센터(decenter) 오차와, 광학소자가 X축으로 기울어지는 팁(tip) 오차와, Y축으로 기울어지는 틸트(tilt) 오차가 있다.
광학계의 정렬이란 이러한 오차가 발생하지 않도록 광학계를 이루는 광학소자를 배열시키는 것을 의미한다.
이하 본 발명에 따른 광학계 정렬방법 및 정렬소자와 배럴시험방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 여기서, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 동일한 부호가 사용되고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 홀로그램 소자 즉, 본 발명의 실시예에서는 CGH를 별도로 구비하는, 본 발명의 실시예에 따른 광학계 정렬방법을 이용한 투사광학계를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 광학계 및 광학계 정렬방법 및 배럴시험방법의 일실시예로서 투사광학계에는, 광원(41)으로부터 참조빔(1) 및 시험빔(3)을 형성하는 간섭계로서 피죠간섭계(31)와, 피죠간섭계(31)를 통과한 시험빔(3)이 입사하는 광학소자가 설치되는 투사광학계(35)가 구비되어 있다.
간섭계로는 피죠간섭계(31)이외의 다른 간섭계가 사용될 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에서는 투사광학계의 정렬방법을 설명하고 있으나, 다른 형태의 광학계의 정렬방법에도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.
피죠간섭계(31)는 광학계 정렬방법 및 배럴시험방법에 필요한 시험빔(3) 및 참조빔(1)을 생성하는 광학계로서, 투사광학계의 전면에 위치한다.
투사광학계(35)는 피죠간섭계(31)의 후면에 위치하며 피조간섭계(31)에서 출사된 시험빔(3)이 입사한다. 여기서, 광학소자는 CGH를 제외한 광학계를 구성하는 렌즈 또는 미러를 의미한다.
도 3을 참조하면, 피죠간섭계(31)에는 광원(41)과, 광원(41)으로부터 생성된 빔을 집속시키는 집속렌즈(42)와, 입사빔 중 특정 파장의 빔만을 통과시키는 필터(43)와, 광경로를 분리하여 입사빔 중 참조빔(1)은 이미지면(49)으로 진행시키며 시험빔(3)은 투사광학계로 진행시키는 빔스플리터(45)와, 시험빔(3)을 평행빔으로 형성시키는 콜리메이팅 렌즈(47)가 구비되어 있다.
광원(41)은 레이저빔을 생성하며 생성된 레이저빔 중 일부는 시험빔(3)으로 일부는 참조빔(1)이 된다.
집속렌즈(42)는 광원(41)에서 생성된 레이저빔을 집속시켜 빔스프리터(45)로향하게 한다. 집속렌즈(42)와 빔스프리터(45)사이의 광경로상에는 필터(43)가 마련되어 입사빔 중 소정 주파수범위대의 최적의 광강도를 갖는 빔만을 투과시킨다.
빔스프리터(45)는 입사빔의 일부로서 참조빔(1)은 그 광경로를 90도로 변환시켜 이미지면(49)으로 향하게 하고 시험빔(3)은 그대로 통과시켜 투사광학계(35)로 진행시킨다.
콜리메이팅 렌즈(47)는 빔스프리터(45)를 통과한 시험빔(3)을 평행광으로 형성시키며, 콜리메이팅 렌즈(47)의 전면에는 다이버징 렌즈(미도시)가 더 마련하여 콜리메이팅 렌즈(47)를 통과한 시험빔(3)을 수렴광으로 형성시킬 수 있다.
시험빔(3)은 피죠간섭계(31)를 통과한 다음 투사광학계(35)를 향하며, 투사광학계(35)의 광학소자(32) 또는 CGH(33)에서 반사되어 다시 피죠간섭계(31)로 입사한다. 피죠간섭계(31)에 입사한 시험빔(3)은 빔스프리터(45)에서 광경로가 90도로 변환되어 이미지면(49)으로 진행하며 이미지면(49)에서 참조빔(1)과 간섭무늬를 형성한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 광학계 및 광학계 정렬방법 또는 배럴시험방법을 이용한 투사광학계에서, 피죠간섭계(31)를 통과한 시험빔으로서 평행광이 아닌 수렴광을 이용할 수 있다. 이와 같은 수렴광은 상술한 바와 같이 피죠간섭계(31)의 콜리메이팅렌즈(47)의 전방에 광학적 렌즈를 더 구비하여 형성시킬 수 있다. 광학계의 구조 및 기능과, 참조빔과 시험빔의 광경로는 상술한 도 2의 본 발명의 실시예와 동일하다.
도 4 및 도 5는 광학소자가 설치되는 배럴의 성형정도를 측정하기 위한 배럴시험방법을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배럴시험방법에서는 먼저, 시험빔이 동일한 광경로로 반사되도록 홀로그램소자, 본 발명에서는 CGH(33)를 제조한다. 다음 단계로 배럴(35)의 소정 위치에 CGH(33)를 배치시키며 광학소자의 설계치 위치에 소정렌즈(32, 34)를 설치하며, 참조빔(1)과 CGH(33) 또는 소정렌즈(32, 34)로부터 출사된 시험빔(3)의 간섭무늬로부터 배럴(35)의 성형정도를 측정한다. CGH(33)는 화질의 허용한계에 따른 허용공차를 고려하여 제작된다.
여기서, 소정렌즈(32)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 배럴에 설치될 광학소자의 직경 및 에지(edge)의 두께와 같은 크기로 제작이 되며 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 CGH상의 정확한 위치에 빔이 입사할 수 있도록 최적의 곡률반경을 가지도록 설계되는 렌즈이다. 각 광학소자에 따라 상기의 소정렌즈(32)가 제작되어지며, 광학소자가 배치될 설계치 위치에 설치되어 배럴의 성형정도를 측정한다.
CGH(33)는 소정렌즈(32)가 전면에 위치하는 경우 소정렌즈(32)를 통과한 시험빔(3)이 CGH에서 반사되어 동일한 광경로를 역으로 진행할 수 있도록 제조된다.
CGH(33)는 소정렌즈(34)가 후면에 위치하는 경우 CGH(33)를 통과한 시험빔(3)이 미러(36)에서 반사되어 소정렌즈(34)의 입사면에 수직으로 입사한 다음 수직으로 반사되어 상기의 광경로를 역으로 진행하여 CGH(33)를 다시 통과하여 간섭계(31)로 향할 수 있도록 제조된다.
CGH(33)는 각 렌즈(32)를 통과하여 입사하는 시험빔(3)의 광경로에 따라 링형태 또는 부채꼴형태로 제조될 수 있다.
배럴(35)은 CGH(33)를 장착할 수 있도록 별도의 장치를 더 구비하는 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, 소정렌즈(32)는 배럴의 성형정도를 측정하기 위해 특수하게 제작된 렌즈이며, 홀로그램소자, 즉 본 발명의 실시예에서는 CGH(33)의 전면에 위치할 각 광학소자의 설계치 위치에 배치되어 CGH(33)에서 반사된 시험빔(3)을 다시 피죠간섭계(31)로 진행시킨다.
도 5을 참조하면, 소정렌즈(34)는 CGH(33)의 후면의 각 광학소자의 설계치 위치에 배치되며 CGH(33)를 통과한 시험빔(3)은 소정렌즈(34)의 입사면에 대해 수직으로 입사한 다음 반사의 법칙에 따라 수직으로 반사되어 상기의 광경로를 역으로 진행하여 다시 피죠간섭계(31)로 향한다.
상술한 바와 같이 투사광학계(35)를 통과하여 피죠간섭계(31)로 재입사한 시험빔(3)은 이미지면(19)에서 참조빔(1)과 간섭무늬를 형성한다. 이 간섭무늬가 눌 간섭무늬인 경우는 배럴이 설계치대로 성형이 되었음을 의미하며 눌 간섭무늬가 아닌 간섭무늬가 형성되는 경우는 배럴이 설계치대로 성형되지 않았음을 의미한다. 간섭무늬의 형태에 따라 배럴의 성형 오차를 보정할 수 있다.
도 6은 홀로그램소자, 즉 본 발명의 실시예에서는 CGH를 별도로 설치하는 본 발명의 실시예에 따른 광학계 및 광학계 정렬방법을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학계에는 간섭계(31)로부터의 시험빔(1)이 입사하는 적어도 하나 이상의 광학소자(32a) 및 홀로그램소자를 구비하는 배럴이 마련되어 있다. 여기서 홀로그램소자는 CGH(33)이다. CGH를 장착하기 위해 별도의 장치가 배럴에 마련되어 있는 것이 바람직하다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학계 정렬방법은, 먼저 시험빔이 동일한 광경로로 반사되도록 홀로그램소자, 즉 본 발명의 실시예에서는 CGH(33)를 제조하며, 다음 단계로 배럴(35)에 광학소자(52a, 54a)를 장착하며, 다음 단계로 참조빔(1)과 CGH(33) 또는 광학소자(52a, 54a)로부터의 시험빔(3)의 간섭무늬로부터 광학소자(52a, 54a)의 정렬오차를 측정한다. 마지막으로, 정렬오차를 제거하도록 광학소자(52a, 54a)를 정렬시키는 단계를 포함한다. CGH(33)는 화질의 허용한계에 따른 허용공차를 고려하여 제작된다.
본 발명의 실시예에 따른 광학계 정렬방법에 사용되는 CGH(33)는, 상기한 본발명의 실시예에 따른 배럴시험방법에서 제조되는 CGH(33)와 동일한 방법으로 제조된다. 즉, CGH(33)는 각 광학소자(52a, 54a)를 통과한 시험빔(3)이 도달하는 위치에 기록되며, CGH(33)의 전면에 위치한 광학소자(52a)를 통과한 광은 동일한 광경로로 반사되도록 그리고 CGH(33)의 후방에 위치한 광학소자(54a)에서 반사된 광은 동일한 광경로로 진행할 수 있도록 제조된다.
광학계 정렬의 오차를 측정하기 위해서는, 각 광학소자(52a, 54a)를 모두 배럴(36)에 배열시킨 후에 측정을 하거나, 각 광학소자(52a, 54a)를 개별적으로 설치한 후에 측정을 할 수 있다.
CGH(33)를 별도로 설치하는 본 발명의 실시예에 따른 광학계 정렬방법에서도 배럴시험방법에서와 같이, 간섭계(31)에서 생성되는 참조빔(1)과 광학계에서 되돌아간 시험빔(3)의 간섭무늬의 눌 간섭무늬의 오차로부터 광학계의 정렬오차를 알아낼 수 있다.
도 7은 CGH가 기록된 광학소자를 이용하는 본 발명의 실시예에 따른 광학계 및 광학계 정렬방법을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학소자(32b, 34b)는 홀로그램이 기록된 광학소자로서 도 7에 도시된 CGH와 광학소자의 기능을 동시에 수행할 수 있다. 여기서 홀로그램은 CGH인 것이 바람직하다.
광학소자(32b, 34b)는, 각 광학소자(32b, 34b)에 대한 시험빔(3)의 입사 광경로와 동일한 광경로로 반사될 수 있도록 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 설계된 CGH가 기록된다. CGH는 광학소자를 통과하는 빔에 의해 형성되는 이미지의 화질이 저하되지 않도록 광학소자의 에지부근에 기록되는 것이 바람직하다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학계 정렬방법은, 먼저 시험빔(3)이 입사경로와 동일한 광경로로 진행하도록 광학소자(32b, 34b)에 홀로그램을 형성시킨다. 다음 단계로 배럴(35)에 광학소자(32b, 34b)를 배열시키며, 다음 단계로 참조빔(1)과 광학소자(32b, 34b)로부터의 시험빔(3)이 이미지면(49)에 형성하는 간섭무늬로부터 광학소자(32b, 34b)의 정렬오차를 측정한다. 마직막으로 상기 정렬오차를 제거하도록 광학소자(32b, 34b)를 정렬시키는 단계를 포함한다. 여기서 홀로그램은 CGH인 것이 바람직하다.
시험빔(3)은 광학소자(32b, 34b)에 형성된 CGH에서 반사되어 입사경로와 동일한 광경로를 역으로 진행하여 도 3에 도시된 간섭계(31)의 참조빔(1)과 간섭하여 이미지면(49)에 간섭무늬를 형성하게 된다.
상기의 CGH를 별도로 설치되는 광학계 정렬방법 또는 배럴시험방법에서 상술한 바와 같이 시험빔(3)과 참조빔(1)이 눌 간섭무늬를 형성하는 경우에는 광학계의 정렬이 바르게 이루어진 경우이나, 눌 간섭무늬가 아닌 간섭무늬가 생성되는 경우에는 광학계에서 정렬오차가 발생한 경우이다.
배럴의 성형오차 또는 광학계의 정렬오차는 광학소자의 디포커스(defocus), 팁(tip), 틸트(tilt) 또는 디센터(decenter)의 오차를 의미하는 것으로 도 9 및 도 10에 이러한 오차에 의해 형성되는 이미지면상의 간섭무늬가 도시되어 있다. 여기서, 상기 오차의 양은 수학식 1과 같은 식으로 계산되어질 수 있다. 이 오차에 관한 수학식 1 은 상기의 네 가지의 오차에 모두 적용가능하다.
도 8을 참조하면, 광학계에서 디포커스 오차가 발생하는 경우 오차가 커질수록 간섭무늬의 갯수가 많아지는 것을 알 수 있다. 광학소자(52a, 54a)가 X축방향에서 간섭계쪽으로 가까워지는 것을 -error, 광학소자(52a, 54a)가 간섭계쪽에서 멀어지는 것을 +error로 한다.
광학계 정렬오차 또는 배럴시험오차가 없는 경우에는 도 8의 (c)의 g0형태의 눌 간섭무늬가 형성된다. 도면에서 도시된 g0의 원의 형태는 이미지면의 형태를 의미하며 간섭무늬가 생기는 것은 아니다.
광학계 정렬오차 또는 배럴시험오차가 +error 방향인 경우 도 8의 (d)의 g+1, 도 8의 (e)의 g+2와 같은 형태의 간섭무늬가 생성된다. 오차가 발생함에 따라 간섭무늬가 하나, 둘씩 생기며작은 원무늬가 점점 커져서 물결 모양으로 퍼져나가는 형태로 생성된다.
도 8의 (d)의 g+1의 간섭무늬처럼인 간섭무늬가 두 개 생기는 경우 오차(ΔΕ)는 빔의 파장을 λ라 할 때 수학식 1로부터 그 오차(ΔΕ)는 λ가 된다. 같은 방식으로 -error 방향으로 간섭무늬가 생성되는 경우, 도 8의 (b)의 g-2에서는 간섭무늬의 개수가 3이므로 수학식 1에 대입하면 오차(ΔΕ)는 1.5λ가 되는 것을 알 수 있다. -error 방향으로 생성되는 간섭무늬의 형태는 +error 방향의 간섭무늬와 흑백이 전환된 형태이다.
도 9 및 도 10은 광학계 정렬방법 또는 배럴시험방법에서 디센터가 발생하는 경우에 나타나는 간섭무늬를 도시한 것이다.
도 9을 참조하면, 광학소자의 광축의 중심이 Z축방향에서 상방으로 편차가 발생하는 경우 도 9의 (c)에서 도시된 바와 같이, +error 방향의 간섭무늬(g+1)가 생성되며, Z축방향에서 하방으로 편차가 발생하는 경우 도 9의 (a)에서 도시된 바와 같이 -error 방향의 간섭무늬(g-2)가 생성된다.
도 10을 참조하면, 광학소자의 광축의 중심이 Y축방향에서 전방으로 편차가 발생하는 경우 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, +error 방향의 간섭무늬(g+1)가 생성되며, Y축방향에서 후방으로 편차가 발생하는 경우 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이 -error 방향의 간섭무늬(g-2)가 생성된다.
광학계 정렬방법 또는 배럴시험방법에서 팁 또는 틸트 오차가 발생하는 경우에도 도 9에 도시된 바와 같은 형태의 간섭무늬가 생성된다.
오차의 양은 상술한 바와 같이 간섭무늬의 개수에 따라 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광학계 정렬방법 또는 배럴시험방법은, CGH를 이용하여 실시간으로 정량적으로 배럴의 성형정도 또는 광학계의 정렬오차를 측정할 수 있다.
특히 본 발명의 실시예에 따른 광학계 정렬소자 및 정렬방법은, CGH를 별도로 설치하지 않고 광학소자에 직접 CGH를 기록하여 광학계의 구성을 단순화시킬 수있으며, 광학계가 정렬된 상태에서 바로 제품출시가 이루어질 수 있으므로 CGH의 조립에 따른 오차발생을 제거할 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.
예를 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상에 의해 CGH를 설치할 수 있도록 소정 광학계에서 별도의 장치를 마련할 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광학계 정렬방법 또는 배럴시험방법의 장점은, 모든 광학계에서 실시간으로 정량적으로 광학계 정렬오차 또는 배럴성형오차를 간단하고 정확히 측정할 수 있다는 것이다.
또한 본 발명에 따른 광학계 정렬소자 및 그 정렬방법의 장점은, 모든 광학계에서 실시간으로 정량적으로 광학계 정렬오차를 측정할 수 있으며, CGH를 위한 별도의 장치를 필요로 하지 않아 구성이 간단하며 오차의 발생을 현저히 줄일 수 있다는 것이다.

Claims (26)

  1. 배럴에 광학소자와 홀로그램소자를 설치하는 단계;
    참조빔과 시험빔이 이미지면에 형성하는 간섭무늬로부터 상기 광학소자의 정렬오차를 측정하는 단계; 및
    상기 정렬오차를 제거하도록 상기 광학소자를 정렬시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계 정렬방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자는 CGH인 것을 특징으로 하는 광학계 정렬방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자는 상기 시험빔이 입사경로와 동일한 광경로로 진행하도록 상기 광학소자의 허용공차에 따라 제작된 것을 특징으로 하는 광학계 정렬방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 배럴에 상기 CGH를 설치하기 위한 장치를 더 마련하는 것을 특징으로 하는 광학계 정렬방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학소자를 상기 CGH의 전면에 설치하며, 상기 광학소자를 통과한 시험빔이 상기 CGH에서 반사되어 동일한 광경로로 진행하도록 하는 것을 특징으로 하는 광학계 정렬방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학소자를 상기 CGH의 후면에 설치하며, 상기 CGH를 통과한 시험빔이 상기 광학소자의 입사면에 대해 수직으로 반사되어 동일한 광경로로 진행하도록 하는 것을 특징으로 하는 광학계 정렬방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 간섭무늬의 눌 간섭무늬로부터의 오차로부터 상기 광학소자의 정렬오차를 측정하는 것을 특징으로 하는 광학계 정렬방법.
  8. 적어도 하나 이상의 광학소자를 구비하는 광학계에 있어서,
    상기 광학소자에 시험빔을 동일한 광경로로 회절시키는 홀로그램을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학계.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 홀로그램은 CGH인 것을 특징으로 하는 광학계.
  10. 시험빔이 입사경로와 동일한 광경로로 진행하도록 홀로그램을 형성한 광학소자를 배럴에 배열시키는 단계;
    참조빔과 상기 시험빔의 간섭무늬로부터 상기 광학소자의 정렬오차를 측정하는 단계; 및
    상기 정렬오차를 제거하도록 상기 광학소자를 정렬시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계 정렬방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 홀로그램은 CGH인 것을 특징으로 하는 광학계 정렬방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 간섭무늬의 눌 간섭무늬로부터의 오차로부터 상기 광학소자의 정렬오차를 측정하는 것을 특징으로 하는 광학계 정렬방법.
  13. 배럴의 소정 위치에 홀로그램소자를 배치시키며 광학소자의 설계치 위치에 소정렌즈를 설치하는 단계; 및
    참조빔과 시험빔의 간섭무늬로부터 상기 배럴의 성형정도를 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배럴시험방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자는 상기 시험빔이 입사경로와 동일한 광경로로 진행하도록 상기 광학소자의 허용공차에 따라 제작된 것을 특징으로 하는 배럴시험방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 홀로그램은 CGH인 것을 특징으로 하는 배럴시험방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 배럴에 상기 CGH를 장착하기 위한 장치를 더 마련하는 것을 특징으로 하는 배럴시험방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 소정렌즈는 상기 배럴의 성형정도를 측정하기 위한 구면렌즈인 것을 특징으로 하는 배럴시험방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 소정렌즈를 상기 CGH의 전면에 설치한 다음, 상기 소정렌즈를 통과한 시험빔이 동일한 광경로로 반사되도록 하는 것을 특징으로 하는 배럴시험방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 소정렌즈를 상기 CGH의 후면에 설치한 다음, 상기 CGH를 통과한 시험빔이 상기 소정렌즈의 입사면에에 대해 수직으로 반사되어 동일한 광경로로 진행하도록 하는 것을 특징으로 하는 배럴시험방법.
  20. 제 13 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 간섭무늬의 눌 간섭무늬로부터의 오차로부터 배럴의 성형정도를 측정하는 것을 특징으로 하는 배럴시험방법.
  21. 적어도 하나 이상의 광학소자를 구비하는 광학계에 있어서,
    시험빔이 입사경로와 동일한 광경로로 진행하도록 배럴의 소정위치에 홀로그램소자를 배치하는 것을 특징으로 하는 광학계.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 홀로그램은 CGH인 것을 특징으로 하는 광학계.
  23. 적어도 하나 이상의 광학소자를 구비한 광학계에 있어서,
    배럴의 소정 위치에 홀로그램 소자를 배치하기 위한 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학계.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자는 배럴의 성형정도를 측정하기 위한 소자임을 특징으로 하는 광학계.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자는 광학소자를 정렬하기 위한 소자임을 특징으로 하는 광학계.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 홀로그램 소자는 CGH인 것을 특징으로 하는 광학계.
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