KR20060074217A - 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계 및 그측정방법 - Google Patents

쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계 및 그측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가로 층밀리기 간섭계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계 및 그 측정방법에 관한 것이다. 이를 위해, 측단면이 소정의 쐐기각(α)을 갖고, 입사된 빛을 반사시킬 수 있는 쐐기판(24); 쐐기판(24)의 일측에 위치하여 쐐기판(24)을 일방향으로 이송시키수 있는 이송수단; 쐐기판(24)의 일측에 위치하여 광원(20)으로부터 입사된 빛을 상기 쐐기판(24)을 향해 평행하게 조사하는 렌즈수단(22) 또는 시준된 테스트 빔을 포함한다.
쐐기판, 가로, 층밀리기, 간섭계, 이송, 렌즈, 빛, 오차, 위상이동

Description

쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계 및 그 측정방법{Lateral shear interferometer using movement of a wedge plate and measurement Method thereof}
도 1은 종래의 가로 층밀리기 간섭계의 개략적인 구성도,
도 2는 도 1에 의한 간섭계의 파면을 나타내는 것으로서, 기준파형과 층밀리기가 이루어진 파면을 비교한 도면,
도 3은 종래의 위상이동 층밀리기 간섭계의 구성도,
도 4는 또 다른 종래의 위상이동 층밀리기 간섭계의 구성도,
도 5는 본 발명에 따라 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계의 개략적인 구성도,
도 6은 도 5의 쐐기판이 이송되기 전상태에서의 쐐기판에 입사한 빛이 쐐기판의 첫번째 면에 의해 반사된 빛과 첫번째 면에서 굴절된 후 둘째 면에서 반사된 빛의 경로를 나타내는 구성도,
도 7은 도 5의 쐐기판이 이송된 후의 상태에서 쐐기판에 입사한 빛이 쐐기판의 첫 번째 면에 의해 반사된 빛과 첫번째 면에서 굴절된 후 둘째 면에서 반사된 빛의 반사경로를 나타내는 구성도,
도 8은 굴절률(n)이 1.515인 광학유리인 경우 2π의 위상이동을 얻기에 필요 한 이동거리(ρ2π)를 이동했을 때 발생하는 가로 층밀림량(ΔS2π)을 나타낸 그래프,
도 9는 쐐기각에 따른 위상이동량(Φ)로 2π를 얻기위한 이동거리(ρ2π)의 변화 그래프,
도 10은 입사각에 따른 위상이동량(Φ)로 2π를 얻기위한이동거리(ρ2π)의 변화 그래프,
도 11은 평면 파면(α=10")에서의 측정된 위상 이동 층밀리기 간섭사진으로서, 도 11a는 위상이동량(Φ)이 0 일 때이고, 도 11b는 Φ= π/2 일 때이고, 도 11c는 Φ= π일 때이고, 도 11d는 Φ= 3π/2 일때이고, 도 11e 는 Φ= 2π일 때이다.
도 12는 수차가 있는 평면 파면(α=10")에서 측정된 위상 이동 층밀리기 간섭사진으로서, 도 12a는 위상이동량(Φ)이 0 일 때이고, 도 12b는 Φ= π/2 일 때이고, 도 12c는 Φ= π일 때이고, 도 12d는 Φ= 3π/2 일때이고, 도 12e 는 Φ= 2π일 때이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
10 : 대물렌즈,
12 : 공간 필터,
14 : 측정 렌즈,
16 : 평행 또는 쐐기판,
18 : 레이저빔,
20 : 광원,
22 : 시준렌즈,
24 : 쐐기판,
30 : 이송장치,
S, S' : 가로 층밀림량.
본 발명은 가로 층밀리기 간섭계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계 및 그 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 가로 층밀리기 간섭계는 측정파면을 둘로 진폭분할한 후 한 빔을 측면으로 조금 이동시켜(또는 회전시켜서) 원래의 기준파면과 층밀림된 파면의 간섭무늬를 얻는 간섭계이다. 이러한 가로 층밀리기 간섭계는 렌즈에 의해 시준된 광선의 평행성 검사에 많이 사용되고, 평행육면체로 만든 유리샘플의 균질성 검사, 렌즈, 대형 구면 또는 비구면의 평가, 렌즈와 구면의 초점길이 및 곡률반경 측정 등에 많이 사용된다. 이 층밀리기 간섭계는 독립된 기준파면을 필요로 하는 다른 간섭계와 달리 독립된 기준파면이 필요없는 장점이 있다. 그러나 초기의 층밀리기 간섭계는 가간섭거리가 매우 짧은 백색광을 사용하였기 때문에 가간섭거리를 맞추기 위하여 매우 복잡한 구조를 가지고 있었다.
그러나, 레이저의 발명으로 가간섭거리의 제한이 없어지면서 하나의 평행판( 또는 쐐기판)으로 이루어진 층밀리기 간섭계가 발명되었다. 도 1은 하나의 쐐기판(똔느 평행판)으로 이루어진 간단한 종래의 가로 층밀리기 간섭계의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 의한 간섭계의 파면을 나타내는 것으로서, 기준파형과 층밀리기가 이루어진 파면을 비교한 도면이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 가로 층밀리기 간섭계는 레이저 빔(18)을 대물렌즈(10)로 집광한 뒤, 공간필터(12)를 통과시킨 다음, 측정렌즈(14)를 통해 입사각(θ)으로 쐐기판(16)에 입사시킨다. 이 때, 두께(h)의 쐐기판(16)은 평행한 판이거나 쐐기각(α)을 가진 판이다. 쐐기판(16)에서 반사된 빛에서 가로 층밀림(S)가 측정된다.
여기서 측정파면은 시준화되어 평면파에 가까우므로 파면수차는 평면파에서 조금 벗어난 작은 값이 된다. 이 때 층밀림 간섭무늬는 두 파면사이의 층밀림량(S)에 비례하여 나타나게 된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 좌표가 (x,y)인 P점에서 측정하는 기준파면의 파면수차를 W(x,y)로 나타내면 x방향 층밀림(S)만큼 층밀림된 파면의 P점에서의 파면수차는 W(x-S, y)로 나타내진다. P점에서 관측되는 간섭무늬는 기준파면의 파면수차와 층밀림파면의 파면수차의 차이로 주어지는 두 파면의 광로차 ΔW(x,y)에 의해 결정된다.
층밀림량(S)과 광로차 ΔW(x,y)는 다음과 같은 [수학식 1]과 [수학식 2] 및 [수학식 3]으로 나타내어진다.
Figure 112004061590447-PAT00001
ΔW = W(x, y) - W(x-S, y) + βx
Figure 112004061590447-PAT00002
여기서, θ는 입사각, θ'는 굴절각, n은 쐐기판(16)의 굴절율, h는 쐐기판(16)의 두께, α는 쐐기판(16)의 쐐기각이다. 즉, θ가 90°에 가까운 값이 아니라면 쐐기각(α)는 매우 작은 값이므로 [수학식 3]과 같이 정의할 수 있는 것이다.
층밀림량(S)가 충분히 작다면 [수학식 2]로부터 [수학식 4]와 같은 파면수차를 구할 수 있다.
Figure 112004061590447-PAT00003
한편 간섭계에서는 하나의 간섭무늬를 이용하여 측정파면을 구하는 방법대신에 동일한 파면에 대하여 기준빔의 위상을 변화시키면서 최소한 셋 이상의 간섭무늬를 구하면 측정파면의 측정정밀도를 획기적으로 높일 수 있는 위상이동간섭법이 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 하나의 쐐기판(또는 평행판)으로 이루어진 가로층 밀리기 간섭계에서는 기준빔과 측정빕을 분리할 수 있는 방법이 없다고 알려져 왔기 때문에 가로 층밀리기 간섭계에서 위상이동간섭법을 사용하기 위해서는 하나의 쐐기판(또는 평행판)으로 이루어진 단순한 간섭계가 아니라 기준빔의 위상이 동을 위하여 매우 복잡한 간섭계를 사용하고 있다.
도 3과 도 4는 종래의 복잡한 위상이동 층밀리기 간섭계를 나타낸다. 도 3은 4개의 프리즘으로 Twyman-Green 간섭계의 구조를 갖는 위상이동 층밀리기 간섭계를 구성한 것이다. 이것은 고정된 하나의 광선분할기 대신에 이동이 가능한 두 개의 프리즘으로 광선분할기의 역할을 대신하였으며 위상이동 측정에 PZT를 사용하였다. 모든 프리즘은 상대이동이 가능하도록 프리즘과 동일한 굴절률을 갖는 굴절률정합기름을 사용하여 접합되었다. 측정렌즈에 투과한 측정파면은 프리즘2에 입사하고 프리즘3에 의하여 진폭분할된 두 파면은 프리즘1과 프리즘4로 입사한다. 이 때 프리즘4를 프리즘3면을 따라 이동시키면 두 파면사이에 층밀림이 발생하여 층밀림 간섭무늬가 발생한다. 이 때 프리즘2를 우측으로 밀면 고정된 프리즘3의 경사면을 따라 프리즘2가 이동하게 된다. 이 때 프리즘1을 기구적으로 수직방향으로만 이동이 가능하게 하면 프리즘2는 쐐기작용을 하여 프리즘1을 위로 이동시킨다. 프리즘2의 이동으로 측정빔이 바라보는 프리즘2의 두께가 변하여 위상이동이 발생한다. 이 방법은 다수의 프리즘을 사용하여 오차요인이 많고 간섭계가 복잡한 구조를 하고 있으며 프리즘 이동시 굴절률정합기름의 비선형적인 두께변화 때문에도 위상이동오차가 발생하는 단점이 있다.
도 4는 평행평판의 내부에 액정을 넣어 만든 액정지연자를 사용하여 구성한 위상이동 층밀리기 간섭계이다. 도 4와 같이 내부가 비어 있는 평행판에 액정을 넣고 전압을 가하면 액정을 통과하는 층밀림파면의 위상이 가해준 전압에 따라 변하게 할 수 있다. 측정파면은 입사각(θ)로 액정위상판에 입사한다. 평행판의 첫 번 째 면은 빔을 진폭분할하도록 부분반사코팅이 되어 있으며 마지막 유리면은 전반사코팅되어 있다. 이 방법은 움직이는 소자를 하나도 사용하지 않으며 위상이동방법도 간단하다. 그러나 이 방법은 반사빔에 비하여 층밀림빔이 더 통과하는 면이 8개가 되므로 가시도가 좋은 간섭무늬를 얻기 위해서는 반사빔과 층밀림빔의 세기를 조절하고 불필요한 반사파면을 제거하기 위해서 액정과 접하는 두 면에 무반사코팅을 하여야 한다. 또한 전압에 따라 액정의 굴절률이 비선형적으로 변하기 때문에 위상이동에 따라 층밀림파면의 경로가 바뀌는 문제도 발생하므로 위상이동시 이를 고려하여야 하며 액정에 전압을 가하기 위한 장치도 구성하여야 한다.
이러한 한계는 장비 구성을 복잡하게 하고 비용을 높일 뿐만 아니라 간섭계의 이용이나 접근을 쉽지 않게 하는 문제점을 유발하였다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은, 가로 층밀리기 간섭계의 단순함과 위상이동법의 측정정밀도를 동시에 만족시킬 수 있는 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계 및 그 측정방법를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은, 쐐기판과 쐐기판의 이동을 위한 이동장치로 구현할 수 있으므로 매우 간단하면서도 안정적으로 간섭무늬를 얻을 수 있는 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계 및 그 측정방법를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 3 목적은 쐐기판을 수mm ~ 수십mm 범위에서 이동시킴으로서 단순하면서도 높은 측정 정밀도를 얻을 수 있고, 소형이면서도 값싸고 튼튼한 간섭계 를 구현하도록 하는 것이다.
즉, 상기와 같은 본 발명의 목적은 다음과 같은 원리에 의해 구현될 수 있다. 즉, 쐐기판의 쐐기방향은 두께가 변하기 때문에 이러한 두께의 변화를 이용하여 위상이동법에서 필요한 위상이동을 얻을 수 있다. 즉, 쐐기판을 쐐기방향으로 이동시키면 쐐기판에 입사하는 측정빔이 바라보는 쐐기판의 두께가 미소하게 변하게 된다. 따라서, 쐐기판을 왕복하는 층밀림 파면의 위상을 변화시킴으로 결국 간섭무늬의 위상을 이동시킬 수 있게 된다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계의 구성에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
우선, 도 5는 본 발명에 따라 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계의 개략적인 구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 광원(20)에서 나와서 시준렌즈(22)를 통해 시준된 테스트 빔은 평행하게 쐐기판(24)에 입사된다. 이 때, 시준된 테스트 빔은 쐐기판(24)을 기준으로 할 때 입사각(θ)로 입사된다.
쐐기판(24)은 열팽창계수가 작은 용융 실리카 등으로 이루어지고, 광원(20)방향에서 보았을 때 원형이며, 측면에서 보았을 때 측단면은 두께(h)가 점점 증가하는 쐐기각(α)을 갖는다. 쐐기각(α)의 대표적인 예는 10", 20" 등이다. 이러한 쐐기판(24)은 후면에 고정된 이송장치(30)에 의하여 ρ방향으로 직선 왕복운동을 할 수 있도록 구성된다. 이 때, ρ방향의 이송거리는 위상이동법에서 필요로 하는 최대 2π의 위상이동량을 얻기 위해서는 수 mm ~ 십수 mm 범위내에서 수 ㎛ ~ 수십 ㎛ 범위의 분해능을 갖도록 구성된다.
이러한 분해능과 이송거리를 갖는 이송장치(30)는 리니어 서보모터, 서보모터와 감속기 그리고 랙과 피니언의 조합 등을 들 수 있다. 대표적인 예로는 정밀한 자동 직선 이송 구동장치(motorized precision linear translator or linear stage)를 들 수 있다.
이하에서는 도 5와 같은 구성을 갖는 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계에서 이송 전후의 반사경로 차이를 설명하도록 한다. 우선, 도 6은 도 5의 쐐기판이 이송되기 전상태에서의 빛의 반사경로를 나타내는 구성도이고, 도 7은 도 5의 쐐기판이 이송된 후의 상태에서 빛의 반사경로를 나타내는 구성도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 쐐기판(24)위의 두 점(P, P')에서 간섭하는 광선을 나타내었다. x방향과 쐐기각 방향(ρ방향)과의 관계는 x = ρcosθ이다. [수학식 2]로부터 P(x, y)에서 측정된 움직이기 전의 광로차 ΔWo(x,y)는 다음의 [수학식 5]에 의해 결정된다.
ΔWo(x, y) = W(x, y) - W(x - So, y) + βx
여기서, W(x, y)는 P(x, y) 위치에서의 파면수차이고, β는 [수학식 3]에 의 해 정의된다. 그리고, 이제 도 7과 같이 점 P와 점 P'가 일치하도록 쐐기판(24)을 ρ방향으로 ρo 만큼 이송시킨다. 그러면 P점에서의 입사빔이 바라보는 쐐기판의 두께가 쐐기판 이동전의 P'점에서의 쐐기판의 두께로 변한다. 이러한 쐐기판의 두께 변화는 쐐기판 전체에서 균일하게 일어나며, 증가량은 ρo α가 된다. 따라서, 도 7과 같이 이송후, P점에서 측정되는 새 간섭무늬의 광로차는 [수학식 6]와 같이 쓸 수 있다.
ΔW1(x, y) = W(x, y) - W(x - S1, y) + β(x + ρo cosθ)
ΔW1(x, y) ≒ ΔW(x, y) + βρo cosθ
여기서, βρo cosθ는 위상이동법에서 요구하는 위상 이동에 해당하는 항목이고, 이는 S1 ≒ So 라는 가정에서부터 비록된다. 즉, 쐐기판의 두께 증가로 P점에서 관측되는 층밀림량이 So에서 S1 으로 바뀌고, 층밀림 파면도 R1에서 R2로 바뀐다. 그러나, 이러한 변화량은 무시할 만큼 작기 때문에 같다고 가정한다. 이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 8은 굴절률(n)이 1.515인 광학유리인 경우 2π의 위상이동을 얻기에 필요한 이동거리(ρ2π)를 이동했을 때 발생하는 가로 층밀림량(ΔS2π)을 나타낸 그래프이다. 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 굴절율 n = 1.515 일 때, 측방변위는 입사각 50°근처에서 최대값 0.3λ를 나타낸다. 즉, 쐐기판(24)의 이동으로 인한 가로 층밀림량(ΔS)는 다음의 [수학식 7]과 같이 쓸 수 있다.
Figure 112004061590447-PAT00004
이는 가로 층밀림량의 최대변화량(ΔS2π)이 0.3λ과 같거나 이보다 작다는 것을 나타내는데 측정빔이 시준된 빔이므로 측정빔에서 이 정도의 측정이동에 해당하는 위상변화는 충분히 무시할만한 양이라는 것을 입증한다. 따라서, 층밀림량과 층밀림파면의 변화를 무시할 수 있다.
쐐기판의 이동으로 얻은 추가적인 광로차에 해당하는 위상이동량(φPS)은 다음과 같이 이동거리(ρo)의 함수로 나타낼 수 있다.
Figure 112004061590447-PAT00005
그런데, 위상이동법에서 필요한 최대 위상이동량은 일반적으로 2π를 초과하지 않는다. 따라서 [수학식 8]로부터 2π의 위상이동을 얻기에 필요한 이동거리(ρ2π)를 구하면 [수학식 9]과 같다.
Figure 112004061590447-PAT00006
즉, [수학식 9]에서 이동거리(ρ2π)는 쐐기각(α)에 정확히 반비례함을 알 수 있다.
한편, 도 9는 쐐기각(α)에 따른 이동거리(ρ2π)의 변화 그래프이고, 도 10은 입사각(θ)에 따른 이동거리(ρ2π)의 변화 그래프이다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 쐐기각이 10" 일 때 이동거리(ρ2π)는 입사각에 따라 4.4 mm 에서 5.8 mm 로 변한다. 입사각 변화에 다른 이동거리의 변화율이 별로 크지 않으므로 입사각에 대한 허용오차가 상대적으로 높다.
이하에서는 상기와 같은 원리와 구성을 갖는 본 발명의 간섭계를 이용하여 직접 실험한 결과에 대해 설명하고자 한다. 도 11은 측정빔이 파면오차가 없는 평면파면을 사용하여 측정된 위상 이동 층밀리기 간섭사진으로서, 쐐기각(α)이 10"인 쐐기판을 사용하여 얻은 결과이다. 도 11a는 Φ= 0일 때이고, 도 11b는 Φ= π/2 일 때이고, 도 11c는 Φ= π일 때이고, 도 11d는 Φ= 3π/2 일때이고, 도 11e 는 Φ= 2π일 때이다.
실험조건은 다음과 같다. 즉, 쐐기판의 재질은 용융 실리카이고, 쐐기각(α)은 10" 이며, 간섭무늬가 잘 보이도록 어떠한 코팅도 하지 않았다. 그리고 입사각( θ)은 5°이다.
도 11에서 알 수 있는 바와 같이, π/2 단위의 위상이동에 해당하는 거리를 이동시켜 얻은 간섭무늬들로 쐐기판의 이동에 따라 간섭무늬가 이동하는 것을 확인할 수 있다. 2π의 위상이동후에는 처음의 간섭무늬와 동일한 간섭무늬를 얻었다.
도 12는 측정빔이 파면수차를 갖는 평면파면을 사용하여 측정된 위상 이동 층밀리기 간섭사진으로서, 쐐기각(α)이 10"인 쐐기판을 사용하여 얻은 결과이다. 도 12a는 Φ= 0일 때이고, 도 12b는 Φ= π/2 일 때이고, 도 12c는 Φ= π일 때이고, 도 12d는 Φ= 3π/2 일때이고, 도 12e 는 Φ= 2π일 때이다. 도 12에서도 π/2 단위의 위상이동에 해당하는 거리를 이동시켜 얻은 간섭무늬들로 쐐기판의 이동에 따라 간섭무늬가 이동하는 것을 확인할 수 있으며 2π의 위상이동후에는 처음의 간섭무늬와 동일한 간섭무늬를 얻었다.
도 12는 측정빔이 파면수차를 갖는 평면파면을 사용하여 측정된 위상 이동 층밀리기 간섭사진으로서, 쐐기각(α)이 10"인 쐐기판을 사용하여 얻은 결과이다. 도 12a는 Φ= 0일 때이고, 도 12b는 Φ= π/2 일 때이고, 도 12c는 Φ= π일 때이고, 도 12d는 Φ= 3π/2 일때이고, 도 12e 는 Φ= 2π일 때이다. 도 12에서도 π/2 단위의 위상이동에 해당하는 거리를 이동시켜 얻은 간섭무늬들로 쐐기판의 이동에 따라 간섭무늬가 이동하는 것을 확인할 수 있으며 2π의 위상이동후에는 처음의 간섭무늬와 동일한 간섭무늬를 얻었다. 즉, 수차가 있는 파면의 경우에도 동일한 쐐기판의 이동거리에 대하여 동일한 위상이동량을 얻음을 알 수 있다. 따라서, 본원에서와 같이 쐐기판을 이동시키는 간섭계가 좋은 위상이동 간섭계임을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계 및 그 측정방법에 의하면, 쐐기판과 쐐기판의 이동을 위한 이동장치로 구현할 수 있으므로 매우 간단하면서도 안정적이다. 또한, 필요한 위상 이동을 위하여 압전구동기로 λ/2 (약 300 nm)만큼씩 이동하는 종래의 방법과 달리 쐐기판을 수mm ~ 수십mm 범위에서 이동하게 된다. 따라서, 단순하면서도 높은 측정 정밀도를 얻을 수 있고, 소형이면서도 값싸고 튼튼한 간섭계를 구현할 수 있는 장점이 있다.
특히, 비구면 파면 측정시 널(Null) 광학계가 필요없으므로 최근 사용이 증대되고 있는 비구면 광학소자의 특성평가에도 유용하게 사용될 수 있는 효과가 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (10)

  1. 측단면이 소정의 쐐기각(α)을 갖고, 입사된 빛을 반사시킬 수 있는 쐐기판(24);
    상기 쐐기판(24)의 일측에 위치하여 상기 쐐기판(24)을 일방향으로 이송시키수 있는 이송수단; 및
    상기 쐐기판(24)의 일측에 위치하여 광원(20)으로부터 입사된 빛을 상기 쐐기판(24)을 향해 평행하게 조사하는 렌즈수단(22)을 포함하거나 상기 쐐기판(24)의 일측에서 시준된 측정빔이 입사하는 것을 특징으로 하는 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 쐐기각(α)은 5”~ 30”범위인 것을 특징으로 하는 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 이송수단은 상기 쐐기판(24)을 수 mm ~ 십수 mm 범위내에서 이송시키는 것을 특징으로 하는 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 이송수단은 상기 쐐기판(24)을 단면 길이방향으로 왕복 이송시키는 것을 특징으로 하는 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 광원(20)은 레이져인 것을 특징으로 하는 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈수단(22)은 볼록렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 쐐기판(24)은 용융 실리카를 포함하는 것을 특징으로 하는 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계.
  8. 측단면이 소정의 쐐기각(α)을 갖는 쐐기판(24)에 빛을 입사각(θ)로 입사시키는 단계;
    상기 쐐기판(24)으로부터 반사된 빛으로부터 가로 층밀림량(S0)를 결정하는 단계;
    상기 가로 층밀림량(S0)에 기초하여 광로차 ΔWo(x,y)를 산출하는 단계;
    상기 쐐기판(24)에 연결된 이송수단을 이용하여 상기 쐐기판(24)을 쐐기판의 기울기방향(ρ방향)으로 소정거리(ρo)만큼 이송시키는 단계;
    상기 쐐기판(24)으로부터 반사된 빛으로부터 광로차 ΔW1(x,y)를 산출하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계의 측정방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 광로차 ΔW1(x,y)에 해당하는 위상이동량(φPS)은
    Figure 112004061590447-PAT00007
    에 의해 결정되고, 여기서, n은 굴절율, ρ는 이송거리, θ는 입사각, α는 쐐기판의 쐐기각, θ'는 굴절각이고, β는
    Figure 112004061590447-PAT00008
    에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계의 측정방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 이송거리(ρ)는
    Figure 112004061590447-PAT00009
    에 의해 결정되고, 여기서, λ은 파장, n은 굴절율, θ는 입사각, α는 쐐기판의 쐐기각인 것을 특징으로 하는 쐐기판의 이송을 이용한 가로 층밀리기 간섭계의 측정방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02132310A (ja) * 1988-11-14 1990-05-21 Ricoh Co Ltd シアリング干渉計の補正方法
JPH0781818B2 (ja) * 1991-12-11 1995-09-06 工業技術院長 レンズ横収差測定用シアリング干渉計
KR100222200B1 (ko) * 1996-11-20 1999-11-01 구자홍 렌즈측정 시스템
KR100484283B1 (ko) * 2002-04-11 2005-04-25 학교법인연세대학교 층밀리기 간섭을 이용한 광부품 검사 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103033272A (zh) * 2012-12-21 2013-04-10 南京信息工程大学 一种同步移相横向剪切干涉仪及检测方法

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