KR20090120069A - 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원측정시스템 및 그 측정방법 - Google Patents

스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원측정시스템 및 그 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정시스템 및 그 측정방법에 관한 것으로, 대상물을 일정두께의 구획평면으로 구획하고, 각 구획평면에 형성된 빔주름무늬로부터 단층이미지를 촬영하여 이를 기준빔주름무늬와 겹쳐 모아레 패턴을 얻은 다음, 이 모아레 패턴을 조합하여 3차원 이미지를 생성함으로써, 분해능이 우수하면서도 넓은 영역을 측정할 수 있는 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정시스템 및 그 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 이를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명에 따르는 모아레 패턴을 이용한 3차원 측정시스템은, 레이저빔을 생성하는 빔생성부(10); 대상물(100)의 전체 크기에 형성된 가상의 격자에 대하여, 스캔방식으로 레이저빔을 연속적으로 조사하는 빔조사부(20); 빔조사부(20)에 대향되게 설치되고, 초기위치가 설정된 대상물(100)을 빔조사부(20)와 수직 방향(Z축)으로 이송시켜 주는 3축이송부(30); 빔조사부(20)로부터 미리 설정된 측정거리(F)상에서 구획된 대상물(100)의 각 구획평면(Z1~Zn)에 대하여, 레이저빔과 촛점이 맞는 격자에 형성된 빔주름무늬(P1~Pn)를 촬영하는 이미지촬영수단(40); 및 각 구획평면(Z1~Zn)에 대하여, 이미지촬영수단(40)으로부터 촬영된 빔주름무늬(P1~Pn)로부터 각각 단층이미지(SI1~SIn)을 형성하고, 각 단층이미지(SI1~SIn)와 미리 촬영된 기준빔주름무늬(SP)로부터 각각의 모아레 패턴(MP1~MPn)을 형성하며, 각 모아레 패턴(MP1~MPn)에 대한 3차원 높이지도(HM1~HMn)를 형성한 다음, 대상물(100)의 3차원 이미지(Img)를 형성하는 이미지 생성수단(50);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
모아레 패턴, 3차원 이미지, 빔주름무늬

Description

스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정시스템 및 그 측정방법{High Precision 3D Measuring System of the Large Area using Scanning Moire Pattern and the Method thereof}
본 발명은 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정시스템 및 그 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모아레 무늬를 이용하여 대면적의 대상물을 3차원적으로 정밀측정이 가능한 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정시스템 및 그 측정방법에 관한 것이다.
최근 광학, 전자, 디스플레이, 반도체 산업의 발전으로 다양한 형태를 갖는 미세한 3차원 형상의 소자의 수요가 증가하고 있다. 일반적으로 그러한 소자들은 반도체 웨이퍼, 정밀금형, PCB 기판, FPD, ITO, 컬러 필터 등에 널리 사용되고 있으며 그 수요는 지속적으로 증가하고 있다. 이러한 대상물의 전체적인 형상을 3차원으로 측정하는 방법에는 다음의 4가지 방법이 많이 이용되고 있다.
첫 번째 방법은 접촉식 프로브를 이용하는 방법이다. 이 방법은 대상물에 직접 프로브를 접촉시켜 대상물의 형상을 측정하는 방법이다. 이 방법은 프로브가 대상물에 접촉된 상태로 움직이면서 그 형상을 측정하기 때문에 대상물의 두께가 얇 은 경우 변형의 우려가 있다. 또한, 접촉에 의한 형상 측정 때문에 많은 측정시간을 필요로 한다. 따라서, 실질적으로 광학, 전자, 디스플레이, 반도체 산업에서는 잘 쓰이지 않고 있다.
두 번째 방법은 광간섭을 이용한 방식이다. 이 방법은 첫 번째 방식과 달리 비접촉 방식으로, 분해능이 수~수십nm로 고정도 측정이 가능하다. 그러나, 측정 영역이 수백 마이크로미터로 좁기 때문에 대상물의 측정면적이 넓은 경우는 적용하기가 어렵다.
세 번째 방법은 광의 초점 심도를 이용하는 방법이다. 이 방법은 비접촉이면서 분해능이 수십nm로 고정도로 측정가능하다. 하지만, 두 번째 방식과 마찬가지로 측정 영역이 좁고 스캔 속도의 한계로 측정시간이 길고 대면적을 측정하기에는 데이터 용량과 측정 시간의 증가로 거의 측정이 불가능하다.
네 번째 방법은 모아레 패턴을 이용하는 방법이다. 이러한 방법은 비슷한 주기의 두 개의 패턴의 겹침이 일어났을 때 발생하는 모아레 패턴을 이용하는 방법으로써 기준 패턴과 변형 패턴을 겹쳐서 모아레 패턴의 변화로부터 형상을 측정한다. 이 방법은 비접촉 방식이면서 측정범위가 크지만 분해능이 수십~수백 마이크로미터 정도로 측정 정도가 상대적으로 떨어진다. 그 원인으로는 패턴 형성을 위한 격자 제작의 어려움, 빛 회절의 제한, 무늬 구분의 불명확성 등에 기인한다.
결국, 기존의 3차원 측정시스템은 분해능이 뛰어나면 대면적을 측정하기가 어렵고, 반대로 대면적을 측정할 수 있는 3차원 측정시스템은 분해능이 떨어지는 문제가 발생한다. 특히, 반도체 웨이퍼라든가 디스플레이의 컬러 필터, ITO 필름 ㎛, 정밀금형들은 전체 크기가 수십mm정도 되고, 측정 분해능이 수백nm정도 되기 때문에 이러한 소자들의 측정하는데 있어서 기존의 측정 방법보다 분해능이 뛰어나면서 대면적을 측정할 수 있는 3차원 측정시스템에 대한 개발이 절실하게 되었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 더욱 상세하게는 대상물을 일정두께의 구획평면으로 구획하고, 각 구획평면에 형성된 빔주름무늬로부터 단층이미지를 촬영하여 이를 기준빔주름무늬와 겹쳐 모아레 패턴을 얻은 다음, 이 모아레 패턴을 조합하여 3차원 이미지를 생성함으로써, 분해능이 우수하면서도 넓은 영역을 측정할 수 있는 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정시스템 및 그 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명에 따르는 모아레 패턴을 이용한 3차원 측정시스템은,
레이저빔을 생성하는 빔생성부(10);
대상물(100)의 전체 크기에 형성된 가상의 격자에 대하여, 스캔방식으로 레이저빔을 연속적으로 조사하는 빔조사부(20);
빔조사부(20)에 대향되게 설치되고, 초기위치가 설정된 대상물(100)을 빔조사부(20)와 수직 방향(Z축)으로 이송시켜 주는 3축이송부(30);
빔조사부(20)로부터 미리 설정된 측정거리(F)상에서 구획된 대상물(100)의 각 구획평면(Z1~Zn)에 대하여, 레이저빔과 촛점이 맞는 격자에 형성된 빔주름무늬(P1~Pn)를 촬영하는 이미지촬영수단(40); 및
각 구획평면(Z1~Zn)에 대하여, 이미지촬영수단(40)으로부터 촬영된 빔주름무 늬(P1~Pn)로부터 각각 단층이미지(SI1~SIn)을 형성하고, 각 단층이미지(SI1~SIn)와 미리 촬영된 기준빔주름무늬(SP)로부터 각각의 모아레 패턴(MP1~MPn)을 형성하며, 각 모아레 패턴(MP1~MPn)에 대한 3차원 높이지도(HM1~HMn)를 형성한 다음, 대상물(100)의 3차원 이미지(Img)를 형성하는 이미지생성수단(50);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 빔생성부(10)는 레이저빔을 생성하는 빔발생기(11)와, 레이저빔을 확대시켜 주는 빔확대기(12)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 빔조사부(20)는 레이저빔의 조사방향을 조절해 주기 위해 적어도 2개의 미러(23)가 구비된 조절수단(21)과, 대상물(100)에 조사되는 레이저빔의 촛점을 맞추면서 빔의 이동에 따른 초점거리 변화를 보상해주는 렌즈(22)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 적어도 2개의 미러(23)는 각각 정밀회전구동기, 고속회전구동기 또는 정밀직선운동구동기 중에서 택일된 조절수단(21)으로 구동되는 것을 특징으로 한다. 특히, 적어도 2개의 미러(23)는 적어도 1개가 다면경(23a)인 것을 특징으로 한다.
이러한 빔조사부(20)는 3축이송부(30)와 측정거리(F)만큼 이격되어 대상물(100)의 상부에서 격자형태로 이동가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 3축이송부(30)는 빔주름무늬(P1~Pn)의 두께에 따라 결정되는 촛점심도(DF)만큼씩 대상물(100)을 빔조사부(20)와 수직 방향으로 이송시켜 주는 것을 특징으로 한다.
또한, 이미지촬영수단(40)은 각 빔주름무늬(P1~Pn)를 촬영하기 위한 카메라(41)와, 카메라(41)의 촛점 조절을 위한 렌즈(42)와, 각 빔주름무늬(P1~Pn)의 형성위치에 따라 카메라(41)의 촬영각도를 조절하기 위한 조절부(43)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 이미지생성수단(50)은 각 구획평면(Z1~Zn)에 대하여 카메라(41)로부터 촬영한 각 빔주름무늬(P1~Pn)를 갱신하여 저장한 다음 각 단층이미지(SI1~SIn)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르는 3차원측정시스템은, 빔조사부(20)를 통해 단면이 원형 또는 선형의 균질화된 레이저빔을 대상물(100)에 조사하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따르는 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정방법은,
빔생성부(10)로부터 레이저빔을 형성하는 제1단계(S100);
레이저빔을 미리 설정된 측정거리(F) 상에 위치한 대상물(100)의 구획평면(Z)에 격자 형태로 조사하여 빔주름무늬(P1~Pn)를 형성하는 제2단계(S200);
각 빔주름무늬(P1~Pn)를 이미지촬영수단(40)으로 촬영하고, 촬영된 각 빔주름무늬(P1~Pn)를 갱신하여 저장하는 제3단계(S300);
제1단계(S100) 내지 제3단계(S300)가 구획평면(Z) 전체에 대하여 수행되었는지를 판단하는 제4단계(S400);
구획평면(Z) 전체에 대하여 빔주름무늬(P1~Pn)의 저장이 완료된 것으로 판단되면, 저장된 빔주름무늬(P1~Pn)으로부터 단층이미지(SI)를 생성하는 제5단 계(S500);
측정거리(F) 상에 대상물(100)의 구획평면(Z1~Zn)이 위치하도록 미리 설정된 촛점심도(DF)만큼 대상물(100)을 3축이송부(30)를 이용하여 이송시켜 주는 제6단계(S600);
Z축으로의 이송된 전체 거리가 대상물(100)의 두께(T)를 벗어나는지 판단하는 제7단계(S700);
전체 길이가 두께(T)보다 크거나 같으면, 각 구획평면(Z1~Zn)에서 형성된 단층이미지(SI1~SIn)를 기준빔주름무늬(SP)와 겹쳐 각각의 모아레 패턴(MP1~MPn)을 형성하는 제8단계(S800); 및
각 모아레 패턴(MP1~MPn)으로부터 각각 3차원 높이지도(HM1~HMn)를 형성하고, 각 3차원 높이지도(HM1~HMn)를 이용하여 3차원 이미지(Img)를 형성하는 제9단계(S900);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 제7단계(S700)는 전체 길이가 두께(T)보다 작으면 제1단계(S100)를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
1) 빔주름무늬의 간격을 보다 세밀하게 설정할 수 있기 때문에 높이 측정, 즉 3차원 이미지에 대한 정밀도를 높일 수 있다.
2) 스캔 방식을 채용함으로써 다방향으로 빔주름무늬의 패턴을 형성할 수 있기 때문에 단일 방향의 홈의 측정에도 유리하다.
3) 렌즈의 교체만으로도 측정 분해능과 측정 영역을 변화시킬 수 있기 때문에, 기존의 모아레 측정방법보다 다양한 대상물에 적용할 수 있다.
4) 기존 측정 방법으로는 측정이 거의 불가능하였던 대면적, 고분해능 형상을 측정할 수 있고, 특히 미세 3차원 측정의 측정 정밀도와 측정 속도를 대폭 향상시킬 수 있다.
5) 따라서, 본 발명은 대면적의 미세 구조물의 3차원 형상을 정밀하게 측정할 수 있기 때문에 고효율, 고정밀, 대면적 측정을 요구하는 산업 및 연구 분야에 다양하게 이용될 수 있다.
6) 기존의 모아레 방식을 이용하는 방법과 달리 격자판을 이용하지 않고, 빔주름무늬의 패턴간의 줄 간격을 줄여 기존의 모아레 방식에서 발생하는 패턴 줄 간격의 한계와 패턴 구분 정도를 더욱 명확하게 할 수 있다. 따라서, 기존의 격자판의 제작에 따른 어려움을 극복할 수 있다. 이에, 기존의 모아레를 이용한 측정방식보다 분해능이 우수하고 측정영역이 확대가 가능하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.
( 제1실시예 )
도 1은 본 발명에 따르는 모아레 패턴을 이용한 3차원 측정시스템의 구성을 보여주는 제1실시예를 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 1에서와 같이, 본 발명의 3차원 측정시스템은, 레이저빔을 생성하는 빔생 성부(10)와, 이 레이저빔을 대상물(100)에 격자 형태로 조사해 주는 빔조사부(20), 대상물(100)을 3차원적으로 이송시켜 주는 3축이송부(30), 대상물(100)의 표면 촬영 및 촬영된 무늬로부터 이미지를 생성하는 이미지촬영수단(40) 및 이미지생성수단(50)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 도면부호 "100"은 측정하고자 하는 대상물을 나타낸다.
빔생성부(10)는 레이저빔을 생성하는 빔발생기(11)와, 레이저빔을 확대시켜 주는 빔확대기(12)를 포함하여 구성된다. 또한, 빔확대기(12)는 빔발생기(11)에서 생성된 레이저빔을 확대하여 대상물(100)에 빔을 조사시 촛점의 크기를 최소화할 수 있도록 적절한 배율을 갖는다. 이러한 빔생성부(10)는 일정한 시간 간격으로 레이저빔을 생성하게 된다. 특히, 빔생성부(10)는 스캔방식을 채용하여 넓은 범위를 조사할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
빔조사부(20)는 빔생성부(10)에서 생성된 레이저빔을 직접 대상물(100)에 조사하여 미리 설정된 측정거리(F) 상에 빔주름무늬(P1~Pn)를 형성시켜 준다. 이를 위하여, 빔조사부(20)는 레이저빔의 조사 방향을 조절하기 위한 적어도 2개의 미러(23)를 포함하는 조절수단(21)과, 레이저빔의 촛점을 맞추기 위한 렌즈(22)를 포함하여 이루어진다. 조절수단(21)은 미러(23)를 구동시켜 레이저빔의 촛점위치를 평면상에서 고속으로 미세조절하는데 이용된다. 이처럼 각 미러(23)를 구동시켜 주는 조절수단(21)으로는 정밀회전구동기, 고속회전구동기 또는 정밀직선구동기를 들 수 있다. 적어도 2개의 미러(23)는 조절수단(21)에 의한 각도 조절을 통해 레이저빔의 다양한 방향성을 갖는 빔주름무늬(P1~Pn)를 형성시켜 준다. 이러한 미러(23)는 평면, 원형, 기둥형 등 기하학적으로 구현가능한 어떠한 형태라도 이용이 가능하다. 조절수단(21) 및 미러(23)의 구성에 대해서는 후술하기로 한다. 측정거리(F)는 빔조사부(20)로부터 빔주름무늬(P1~Pn)를 얻기 위해 빔조사부(20)와 대상물(100) 사이에 미리 설정해 놓은 거리를 말한다.
여기서, 빔주름무늬(P1~Pn)는 대상물(100)의 각 구획평면(Z1~Zn)에 가상으로 나뉘어진 격자에, 일정한 시간 간격으로 일정 규칙에 따라 조사된 레이저빔의 촛점이 맞는 격자에 형성되는 빔주름무늬(P1~Pn)를 의미한다. 또한, 구획평면(Z1~Zn)은 3축이송부(30)에 놓여진 대상물(100)을 촛점심도(DF)의 두께로 단면하였을 때 얻어지는 평면을 의미한다. 이러한 구획평면(Z1~Zn)에 대해서는 후술하는 3축이송부(30)에서 좀 더 상세하게 설명한다. 또한, 촛점심도(DF)는 요구되는 정밀도에 따라 빔주름무늬(P1~Pn)의 두께를 결정하게 되면, 결정된 빔주름무늬(P1~Pn)의 두께에 의해 결정되게 된다.
조절수단(21)은 적어도 2개의 미러(23)를 이용하여 빔주름무늬(P1~Pn)의 무늬를 형성한다. 이때, 각 미러(23)를 구동시켜 주는 조절수단(21)이 구비되어 있다. 여기서는 2개의 미러(23)를 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다. 조절수단(21)으로는 정밀회전구동기, 고속회전구동기(21c) 및 정밀직선운동구동기 중에서 택일된 것을 이용할 수 있다. 정밀회전구동기(21a)의 일예로는 갈바노미터를 들수 있고, 정밀직선운동구동기(21b)의 일예로는 PZT구동기를 들 수 있다. 또한, 2개의 미러(23)중 어느 하나는 다면경(23a)을 이용할 수 있다. 이와 같은 구성에 대해 도면을 참조하여 설명하면, 도 2a는 2개의 미러(23)를 갈바노미터(21a)로 구동시키는 예를 보여주고 있다. 도 2b는 2개의 미러(23)를 각각 갈바노미터(21a)와 PZT구동기(21b)로 구동시키는 예를 보여주고 있다. 또한, 도 2c는 2개의 미러(23)를 각각 PZT구동기(21b)로 구동시키는 예를 보여준다. 또한, 도 2d 및 도 2e는 하나의 미러(23)와 다면경(23a)이 설치된 예를 보여준다. 이때, 다면경(23a)은 고속회전구동기(21c)로 회전시키고, 미러(23)는 각각 갈바노미터(21a)와 PZT구동기(21b)로 구동되는 예를 각각 보여주고 있다. 도 2a 내지 도 2e에서 미설명부호 "10"은 빔생성부를, "100"은 대상물을 각각 나타낸다.
이와 같이 이루어진 빔조사부(20)는 빔생성부(10)에서 생성된 레이저빔을 조절수단(21)에 의한 각 미러(23)의 각도를 조절을 통해, 격자형태로 대상물(100)에 조사해 주게 된다. 이를 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따르는 빔조사부(20)의 조사 방향을 설명하기 위한 대상물의 평면도이다. 도 3에서, XY평면(Sxy)은 빔조사부(20)과 대향되게 놓여진 대상물(100)의 평면이다. XY평면(Sxy)은 X축과 Y축 상에 일정한 간격으로 가상의 격자 형태로 구획된다. 이와 같은 상태에서, 통상 XY평면(Sxy)의 중앙에 위치하는 빔조사부(20)는 한 열(C)씩 건너 레이저빔을 조사하여 빔주름무늬를 형성하게 된다. 즉, 1열의 1행~k행까지 연속하여 레이저빔을 조사한다. 도 4a의 (1)~(3)은 구획평면(Z1)에 대하여 하나의 열에 대하여 레이저빔을 조사하여 각 빔주름무 늬(P1~P3)를 형성하는 상태를 보여주고 있다. 그 다음, 그 다음, 빔조사부(20)는 3열의 1행~k행까지 조사하여 L열까지 레이저빔을 조사하여 마지막 빔주름무늬(Pn)를 형성하게 된다. 도 4a의 (4)는 구획평면(Z1)에 대하여 L열K행에 레이저빔을 조사한 상태를 보여준다. 이와 같은 빔조사부(20)에서의 레이저빔 조사는 조절수단(21)의 회전 또는 직선운동에 의한 미러(23)의 회전각도에 의해 이루어진다. 또한, 렌즈(22)는 레이저빔의 촛점을 맞추면서 빔의 이동에 따른 초점거리 변화를 보상해주게 된다.
한편, 도 4b의 (1)~(4)는 후술하게 될 이미지생성수단(50)에 의해 구획평면(Z1) 상에서 각 빔주름무늬(P1~Pn)를 갱신하여 저장하여 얻어지는 상태를 보여주고 있다. 또한, 도 5a는 상술한 방법으로 각 구획평면(Z1~Zn)에 대하여 얻어진 빔주름무늬(P1~Pn)에 의해 얻어진 단층이미지(SI1~SIn)을 보여주고 있다. 이러한 단층이미지(SI1~SIn)는 도 5b에서와 같이 조절수단(21)의 의한 미러(23)의 각도조절에 의해 빔조사부(20)로부터 조사되는 레이저빔의 조사방향에 따라 다양한 형태로도 제작하는 것이 가능하다.
또한, 이와 같이 이루어진 빔조사부(20)는 레이저빔이 일정한 폭을 가지며, 특히 그 폭을 수㎛로 형성할 수 있기 때문에 빔주름무늬(P1~Pn)의 두께를 아주 정밀하게 형성할 수 있다. 따라서, 3차원측정 정밀도를 높일 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 빔조사부(20)는 레이저빔의 직경을 1~50㎛로 형성하는 것이 바람직하다.
3축이송부(30)는 빔조사부(20)와 마주보는 위치에 설치된다. 특히, 3축이송부(30)는 빔조사부(20)와 마주보는 XY축 평면(XY축에 의해 형성되는 평면)에 대상물(100)이 장착된다. 또한, 3축이송부(30)는 대상물(100)을 대상물(100)을 빔조사부(20)와 마주보는 방향(Z축)으로 이송시켜 준다. 여기서, XY축 평면은 대상물(100)을 3축이송부(30)에 장착하여 초기 위치를 설정하는 데에 이용된다. 그리고, 3축이송부(30)는 미리 설정된 촛점심도(DF) 만큼 대상물(100)을 빔조사부(20)와 대향되게 이송시켜 주게 된다. 이러한 이송에 대하여 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따르는 3축이송부의 Z축에 따른 이송상태를 설명하기 위한 대상물의 측면도이다. Z축 이송은 레이저빔의 조사방향을 따라 대상물(100)을 이송시키게 된다. 특히, 대상물(100)의 이송 거리는 촛점심도(DF)만큼씩 이송시켜 주게 된다. 촛점심도(DF)는 임의의 거리로 설정할 수 있으나, 빔주름무늬(P1~Pn)의 두께에 따라 정밀도가 달라지기 때문에, 정밀도에 따른 빔주름무늬(P1~Pn)의 두께를 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 즉, 빔주름무늬(P1~Pn)의 두께는 측정정밀도에 의해 결정된다. 그리고, 빔주름무늬(P1~Pn)의 두께가 결정되면, 이에 따라 촛점심도가 결정되게 되는 것이다. 또한, 3축이송부(30)는 이렇게 결정된 촛점심도(DF)를 대상물(100)를 한번 이송시키는 이송량으로 이용할 수도 있고, 이송량으로서 이 촛점심도(DF)의 수~수십%의 두께를 이용하는 것도 가능하다. 이러한 촛점심도(DF)는 대상물(100)로부터 구획평면(Z1~Zn)을 얻는 기준값이 된다.
즉, 도 6에서, 실선으로 도시된 3축이송부(30)는 Z축이 "0"인 상태를 나타낸 다. 여기서, "F"는 빔조사부(20)의 측정거리를 나타낸다. 이때, 측정거리(F)의 단부와 수직으로 단면한 부분, 즉 대상물(100)의 전체 크기에 해당하는 평면이 첫번째 구획평면(Z1)이 된다. 이어, 3축이송부(30)가 촛점심도(DF')만큼 대상물(100)을 이송시키면, 도 6에서 일점쇄선으로 도시된 위치까지 대상물(100')이 이송된다. 이렇게 이동된 상태에서 측정거리(F)의 단부에서 수직인 평면, 즉 삼각형 형상의 중간 부분에 해당하는 평면이 두 번째 구획평면(Z2)이 된다. 세번째 구획평면(Z3)은 이와 같이 다시 촛점심도(DF)만큼 다시 3축이송부(30)를 이송시켜 이점쇄선으로 도시된 대상물(100")로부터 얻게 된다. 이때의 세 번째 구획평면(Z3)은 삼각형 형상의 꼭지점 부분에 해당하는 평면이 된다. 도 6에서는 3개의 구획평면(Z1~Z3)의 예를 설명하고 있으나, 대상물(100)의 두께(T)를 촛점심도(DF)로 나누게 되면 n개의 구획평면(Z1~Zn)을 얻는 것이 가능하다. 또한 2개의 촛점심도(DF,DF')는 설명의 편의상 구분한 것으로, 동일한 거리를 의미한다. 뿐만 아니라, 도 6에서는 3축이송부(30)가 위에서 아래로 움직인 것으로 설명하였으나, 반대로 아래에서 위로의 움직임도 가능하다.
이미지촬영수단(40)은 각 빔주름무늬(P1~Pn)를 촬영하기 위한 카메라(41)와, 카메라(41)의 촛점 조절을 위한 렌즈(42)와, 카메라(41)의 촬영각도를 조절하기 위한 조절부(43)를 포함하여 이루어진다. 카메라(41)는, 상술한 바와 같이 빔조사부(20)에서 조사된 빔에 의해 형성되는 각 빔주름무늬(P1~Pn)를 촬영한다. 렌즈(42)는 카메라(41)의 촛점이 항상 빔조사부(20)의 측정거리(F) 부분과 일치하도 록 조절하는데 이용된다. 조절부(43)는 카메라(41)가 대상물(100)에 형성되는 각 빔주름무늬(P1~Pn)를 촬영할 수 있도록 카메라(41)의 위치각을 조절하여 촛점이 항상 빔조사부(20)의 조사방향을 따라 움직이도록 조절하는데 이용된다. 이미지촬영수단(40)은 실시간으로 각 빔주름무늬(P1~Pn)를 촬영하여 이미지생성수단(50)으로 전송한다. 이러한 이미지촬영수단(40)으로는 디지털 카메라를 이용할 수 있다.
이미지생성수단(50)은 먼저, 이미지촬영수단(40)으로부터 촬영된 각 빔주름무늬(P1~Pn)를 갱신하여 저장함으로써, 각 구획평면(Z1~Zn)에 대한 단층이미지(SI1~SIn)을 형성한다. 각 단층이미지(SI1~SIn)는 각각의 구획평면(Z1~Zn)에 대하여 도 4a 및 도 4b를 참조하여 상술한 바와 같이, 각각 하나씩 형성된다. 이러한 각 단층이미지(SI1~SIn)의 생성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 여기서는 도 4b를 참조하여 빔주름무늬(P1~Pn)의 갱신 및 저장에 대해서만 간략하게 설명한다.
도 4b에서, 이미지생성수단(50)은 구획평면(Z1)에서 얻어진 첫번째 빔주름무늬(P1)를 저장한다(도 4b의 (1')). 이어, 이미지생성수단(50)은 이미지촬영수단(40)으로부터 촬영된 두번째 빔주름무늬(P2)가 전송되면, 저장된 첫번째 빔주름무늬(P1)와 함께 두번째 빔주름무늬(P2)를 갱신하여 저장한다(도 4b의 (2')). 그 다음에 이미지생성수단(50)은 세번째 빔주름무늬(P3)를 전송받아 도 4b의 (3')와 같이 갱신하여 저장하게 된다. 도 4b의 (4')는 이미지생성수단(50)으로 전송된 "n"개의 빔주름무늬(P1~Pn)를 갱신하여 저장한 단층이미지(SI1)의 일예를 보여주고 있다.
이미지생성수단(50)은 이와 같은 방법으로 각 구획평면(Z1~Zn)에 대해 단층이미지(SI1~SIn)을 형성한다. 이러한 단층이미지(SI1~SIn)는 도 7a에서와 같이 각 구획평면(Z1~Zn)의 평면에 나란한 형태로 빔주름무늬(P1~Pn)를 형성하는 것도 가능하다. 또한, 도 7b에서와 같이 각 구획평면(Z1~Zn)에 대하여 경사지도록 빔주름무늬(P1~Pn)를 형성하는 것도 가능하다. 도 6a, 도 6b, 도 7a, 및 도 7b에서는 구획평면(Z1)에 대해서만 설명하였으나, 도면에서 도시되지 않은 다른 구획평면(Z2~Zn)에 대해서도 동일한 방법으로 이루어진다. 따라서, 여기서는 구획평면(Z2~Zn)의 도면표시 및 상세한 설명은 생략한다.
또한, 이미지생성수단(50)은 이들 단층이미지(SI1~SIn)으로부터 각각의 모아레 패턴(MP1~MPn)을 형성한다. 이를 위해 이미지생성수단(50)에는 기준빔주름무늬(SP)를 미리 저장해 놓고, 이 기준빔주름무늬(SP)를 촬영된 각 단층이미지(SI1~SIn)와 겹쳐 각각의 모아레 패턴(MP1~MPn)을 형성한다. 도면에서 미도시된 기준빔주름무늬(SP)는 가상의 평면에 레이저빔을 연속적으로 조사하여 얻은 빔주름무늬를 의미한다. 이와 같이 형성된 모아레 패턴(MP1~MPn)을 이용하여 도 7에서와 같이, 높이차에 따른 3차원 높이지도(HM1~HMn)를 형성한다. 마지막으로, 이 3차원 높이지도(HM1~HMn)를 이용하여 도 8에서와 같이 3차원 이미지(Img)를 형성하게 된다. 이러한 이미지생성수단(50)은 퍼스널 컴퓨터를 이용할 수 있으며, 이미지의 생성은 소프트웨어적으로 수행할 수도 있다.
( 제2실시예 )
도 9는 본 발명에 따르는 모아레 패턴을 이용한 3차원 측정시스템의 구성을 보여주는 제2실시예를 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 10은 본 발명의 제2실시예에서, 빔조사부의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
본 발명에 따르는 제2실시예는 도 1의 제1실시예와 비교하여 다른 구성에 대해서만 설명을 한다. 이에 본 발명의 제2실시예는 빔생성부(10)와 빔조사부(20) 사이에 띠편 형상의 레이저빔을 얻기 위한 빔균질수단(60)이 구비된다.
빔균질수단(60)은 빔생성부(10)로부터 조사된 레이저빔을 조사받는 빔균질기(Beam Homogenizer, 61)를 포함한다. 또한, 빔균질수단(60)은 띠편형상의 레이저빔을 얻기 위한 제1원주렌즈(62)를 포함한다. 특히, 제1원주렌즈(62)는 미러(23)로 조사되는 레이저빔의 폭을 설정할 수 있도록 슬릿(62a)이 더 구비되어 있다. 한편, 빔균질수단(60)은 미러(23)에서 반사된 레이저빔의 폭을 더욱 미세하게 조절할 수 있도록 제2원주렌즈(63)를 더 포함하여 이루어진다. 특히, 제2원주렌즈(63)는 빔조사부(20)와 함께 레이저빔의 조사방향에 따라 움직일 수 있도록 위치조절수단(미도시됨)이 더 구성하게 된다.
이와 같이 이루어진 제2실시예의 빔조사부(20)에 의해 형성되는 빔주름무늬(P1~Pk)의 형성에 대하여 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 11에서, XY평면(Sxy)은 구획평면을 의미하며, XY평면(Sxy)에는 수직방향으로 가상의 열로 구획된다. 이때, 각 열은 제2원주렌즈(63)를 투과하여 얻어지는 띠편 형상의 레이저빔이 갖는 폭과 길이에 의해 결정된다. 이러한 XY평면(Sxy)에는 띠편 형상의 레이저빔이 홀수열(1열~k열) 또는 짝수열(2열~(k-1)열)에 각각 순차적으로 조사된다. 도 11에서는 홀수열 중에서 제1열과 제3열에 빔주름무늬(P1,P2)가 형성된 예를 보여주고 있다. 이렇게 조사되어 얻어진 각 빔주름무늬(P1~Pk)는 이미지촬영수단(40)에 의해 촬영되어 이미지생성수단(50)에 의해 갱신저장되게 된다. 이후의 과정은 제1실시예와 동일하게 이루어지기 때문에 여기서는 그 설명을 생략한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 빔균질수단(60)은 빔조사부(20)의 일부 구성요소로도 구성하는 것이 가능하다. 또한, 조절수단(21)은 미러(23)가 XY평면(Sxy) 상에서 X축 또는 Y축으로만 이송되도록 제어하는 것이 바람직하다.
(3차원 측정방법)
도 12는 본 발명에 따르는 모아레 패턴을 이용한 3차원 측정방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
제1단계(S100)는 레이저빔을 형성한다. 레이저빔은 빔생성부(10)에서 형성되며, 특히 스캔방식으로 조사된다.
제2단계(S200)는 빔주름무늬(P1~Pn)을 형성하는 단계이다. 이를 위해 빔생성부(10)에 형성된 빔을 빔조사부(20)에서 측정거리(F)로 미리 셋팅된 대상물(100)에 조사한다. 이때, 빔조사부(20)는 대상물(100)의 구획평면(Z)에 대하여 반복하여 조사한다. 특히, 구획평면(Z)은 가상의 격자 형태로 구획되며, 본 발명의 3차원 측정시스템에서 도 4a를 참조하여 설명한 일정규칙에 따라 조사된 레이저빔에 의해 격 자에 촛점이 맺히게 되면 각각 빔주름무늬(P1~Pn)을 형성된다. 여기서, 구획평면(Z)은 촛점심도(DF)에 따라 구획되는 각 구획평면(Z1~Zn)을 대표하는 것으로 도면에서는 미도시되었다. 또한, 3축이송부(30)의 Z축 이송에 따라 구획평면(Z)에는 일련번호 "1~n"이 더 부가된다.
한편, 제2실시예에 따른 빔조사부(20)를 통해 조사하는 경우, 구획평면(Z)에 수직으로 1열~K열을 형성하고, 홀수열 또는 짝수열에 대해서만 띠편 형상의 레이저빔을 조사하게 된다.
제3단계(S300)는 각 빔주름무늬(P1~Pn)를 촬영하고, 촬영된 각 빔주름무늬(P1~Pn)를 갱신하여 저장하는 단계이다. 이때, 각 빔주름무늬(P1~Pn)는 이미지촬영수단(40)에 의해 촬영되며, 촬영된 각 빔주름무늬(P1~Pn)는 이미지생성수단(50)에 저장된다. 이때, 이미지생성수단(50)은 각 빔주름무늬(P1~Pn)를 갱신하여 저장한다.
제4단계(S400)는 구획평면(Z) 전체에 대하여 빔주름무늬(P1~Pn)의 촬영, 갱신 및 저장이 완료되었는가를 확인하는 단계이다. 이와 같이 반복으로 촬영되는 빔주름무늬(P1~Pn)에 대해 갱신하여 저장하게 된다.
제5단계(S500)는 단층이미지(SI)를 생성하는 단계이다. 제5단계(S500)는 제4단계(S400)에서 마지막 빔주름무늬(Pn)까지 갱신하여 저장된 것으로 판단된 경우에 수행된다. 단층이미지(SI)는 도 7a 또는 도 7b에서 보는 바와 같이, 3축이송부(30)의 이송 방향 또는 빔조사부(20)의 구동방향에 따라 다양한 형태로 얻을 수 있다.
제6단계(S600)는 3축이송부(30)를 이용하여 측정거리(F) 상에 대상물(100)의 각 구획평면(Z1~Zn)에 위치하도록 이송하는 단계이다. 이때, Z축으로의 이송높이는 정밀도 및 측정영역에 따라 미리 설정된 촛점심도(DF)만큼 대상물(100)을 이송시키게 된다. 여기서, 촛점심도(DF)는 상술한 바와 같이, 요구되는 측정정밀도에 따라 빔주름무늬(P1~Pn)의 두께가 결정되면, 결정된 빔주름무늬(P1~Pn)의 두께에 의해 결정된다. 이렇게 설정된 촛점심도(DF)의 두께에 의해 구획평면(Z1~Zn)의 갯수가 결정된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 3축이송부(30)는 상술한 바와 같이 빔주름무늬(P1~Pn)의 두께에 따라 결정된 촛점심도(DF)만큼 이송시키는 것도 가능하나, 이 촛점심도(DF)의 수~수십%의 두께를 3축이송부(30)의 이송량으로 설정하는 것도 가능하다. 이처럼 3축이송부(30)의 이송량을 작게 하면 할수록 대상물(100)로부터 보다 많은 높이 정보를 얻을 수 있기 때문에 정밀한 3차원 이미지(Img)를 얻을 수 있게 된다. 이하에서는 설명의 편의상 3축이송부(30)의 이송량으로서 촛점심도(DF)만큼 이송되는 것으로 설명한다.
제7단계(S700)는 Z축으로의 이송된 전체 거리가 대상물(100)의 두께(T)를 벗어나는지 판단하는 단계이다. 이때의 전체 거리는 촛점심도(DF)만큼씩 이송된 거리 의 총합을 의미한다. 만일, 전체거리가 대상물(100)의 두께(T)보다 크지 않으면, 제1단계(S100)를 수행한다. 또한, 전체거리가 대상물(100)의 두께(T)보다 크거나 같게 되면, 제8단계(S800)를 수행한다.
제8단계(S800)는 모아레 패턴(MP1~MPn)을 형성하는 단계이다. 모아레 패턴(MP1~MPn)은 각 단층이미지(SI1~SIn)과 기준빔주름무늬(SP)를 겹쳐 형성하게 된다. 이때의 각 모아레 패턴(MP1~MPn)은 기준빔주름무늬(SP)으로부터 각 단층이미지(SI1~SIn)의 높이정보 및 촛점심도(DF)를 이용하여 도 2a에서와 같이 높이차에 따른 3차원 높이지도(HM1~HMn)를 형성하는데 이용된다. 이러한 높이정보의 이용은 기존의 모아레를 이용한 3차원 형상의 높이측정 방법과 동일하기 때문에 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
제9단계(S900)는 3차원 이미지(Img)를 형성하는 단계이다. 이때는 상술한 3차원 높이지도(HM1~HMn)를 적층하는 형태로 조합하여 3차원 이미지(Img)를 형성한다. 도 2b는 이와 같이 형성된 3차원 이미지(Img)의 일예를 보여준다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이 다.
도 1은 본 발명에 따르는 모아레 패턴을 이용한 3차원 측정시스템의 구성을 보여주는 제1실시예를 개략적으로 도시한 개략도.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따라 미러와 구동장치의 연결상태를 보여주기 위한 실시예.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따르는 빔조사부의 조사 방향을 설명하기 위한 대상물의 평면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따르는 빔주름무늬의 형성 과정을 설명하기 위한 구획평면의 일예를 보여주는 개략도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따라 구획된 형성된 단층이미지의 예를 보여주는 평면도.
도 6은 본 발명에 따르는 3축이송부의 Z축에 따른 이송상태를 설명하기 위한 대상물의 측면도.
도 7은 본 발명에 따라 형성된 3차원 높이지도의 예를 보여주는 사시도.
도 8은 본 발명에 따라 형성된 3차원 이미지를 보여주는 사시도.
도 9는 본 발명에 따르는 모아레 패턴을 이용한 3차원 측정시스템의 구성을 보여주는 제2실시예를 개략적으로 도시한 개략도.
도 10은 본 발명의 제2실시예에서, 빔조사부의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따르는 빔조사부의 조사 방향을 설명하기 위 한 대상물의 평면도.
도 12는 본 발명에 따르는 모아레 패턴을 이용한 3차원 측정방법을 설명하기 위한 플로우챠트.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 빔생성부
11 : 빔발생기
12 : 빔확대기
20 : 빔조사부
21 : 조절수단
21a : 갈바노미터
21b : PZT구동기
21c : 고속회전구동기
22 : 렌즈
23 : 미러
23a : 다면경
30 : 3축이송부
40 : 이미지촬영수단
41 : 카메라
42 : 렌즈
43 : 조절부
50 : 이미지생성수단
60 : 빔균질수단
61 : 빔균질기
62 : 제1원주렌즈
62a : 슬릿
63 : 제2원주렌즈
100 : 대상물
DF : 촛점심도
F : 측정거리
HM1~HMn : 3차원 높이지도
Img : 3차원 이미지
P, P1~Pn : 빔주름무늬
SI, SI1~SIn : 단층이미지
SP : 기준빔주름무늬
Sxy : XY평면
T : 대상물의 두께
Z, Z1~Zn : 구획평면

Claims (12)

  1. 레이저빔을 생성하는 빔생성부(10);
    대상물(100)의 전체 크기에 형성된 가상의 격자에 대하여, 스캔방식으로 상기 레이저빔을 연속적으로 조사하는 빔조사부(20);
    상기 빔조사부(20)에 대향되게 설치되고, 초기위치가 설정된 상기 대상물(100)을 상기 빔조사부(20)와 수직 방향(Z축)으로 이송시켜 주는 3축이송부(30);
    상기 빔조사부(20)로부터 미리 설정된 측정거리(F)상에서 구획된 상기 대상물(100)의 각 구획평면(Z1~Zn)에 대하여, 상기 레이저빔과 촛점이 맞는 상기 격자에 형성된 빔주름무늬(P1~Pn)를 촬영하는 이미지촬영수단(40); 및
    상기 각 구획평면(Z1~Zn)에 대하여, 상기 이미지촬영수단(40)으로부터 촬영된 상기 빔주름무늬(P1~Pn)로부터 각각 단층이미지(SI1~SIn)을 형성하고, 상기 각 단층이미지(SI1~SIn)와 미리 촬영된 기준빔주름무늬(SP)로부터 각각의 모아레 패턴(MP1~MPn)을 형성하며, 상기 각 모아레 패턴(MP1~MPn)에 대한 3차원 높이지도(HM1~HMn)를 형성한 다음, 상기 대상물(100)의 3차원 이미지(Img)를 형성하는 이미지생성수단(50);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔생성부(10)는 레이저빔을 생성하는 빔발생기(11)와, 상기 레이저빔을 확대시켜 주는 빔확대기(12)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔조사부(20)는 상기 레이저빔의 조사방향을 조절해 주기 위해 적어도 2개의 미러(23)가 구비된 조절수단(21)과, 상기 대상물(100)에 조사되는 상기 레이저빔의 촛점을 맞추면서 빔의 이동에 따른 초점거리 변화를 보상해주는 렌즈(22)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 미러(23)는 각각 정밀회전구동기, 고속회전구동기 또는 정밀직선운동구동기 중에서 택일된 조절수단(21)으로 구동되는 것을 특징으로 하는 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 미러(23)는 적어도 1개가 다면경(23a)인 것을 특징으로 하는 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 빔조사부(20)는 상기 3축이송부(30)와 상기 측정거리(F)만큼 이격되어 상기 대상물(100)의 상부에서 격자형태로 이동가능한 것을 특징으로 하는 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 3축이송부(30)는 상기 빔주름무늬(P1~Pn)의 두께에 따라 결정되는 촛점심도(DF)만큼씩 상기 대상물(100)을 상기 빔조사부(20)와 수직 방향으로 이송시켜 주는 것을 특징으로 하는 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지촬영수단(40)은 상기 각 빔주름무늬(P1~Pn)를 촬영하기 위한 카메라(41)와, 상기 카메라(41)의 촛점 조절을 위한 렌즈(42)와, 상기 각 빔주름무늬(P1~Pn)의 형성위치에 따라 상기 카메라(41)의 촬영각도를 조절하기 위한 조절부(43)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지생성수단(50)은 상기 각 구획평면(Z1~Zn)에 대하여 상기 카메라(41)로부터 촬영한 각 빔주름무늬(P1~Pn)를 갱신하여 저장한 다음 각 단층이미 지(SI1~SIn)를 형성하는 것을 특징으로 하는 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 빔조사부(20)는 단면이 원형 또는 선형인 균질화된 레이저빔을 상기 대상물(100)에 조사하는 것을 특징으로 하는 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정시스템.
  11. 빔생성부(10)로부터 레이저빔을 형성하는 제1단계(S100);
    상기 레이저빔을 미리 설정된 측정거리(F) 상에 위치한 대상물(100)의 구획평면(Z)에 격자 형태로 조사하여 빔주름무늬(P1~Pn)를 형성하는 제2단계(S200);
    상기 각 빔주름무늬(P1~Pn)를 이미지촬영수단(40)으로 촬영하고, 촬영된 상기 각 빔주름무늬(P1~Pn)를 갱신하여 저장하는 제3단계(S300);
    상기 제1단계(S100) 내지 상기 제3단계(S300)가 상기 구획평면(Z) 전체에 대하여 수행되었는지를 판단하는 제4단계(S400);
    상기 구획평면(Z) 전체에 대하여 상기 빔주름무늬(P1~Pn)의 저장이 완료된 것으로 판단되면, 저장된 상기 빔주름무늬(P1~Pn)으로부터 단층이미지(SI)를 생성하는 제5단계(S500);
    상기 측정거리(F) 상에 상기 대상물(100)의 구획평면(Z1~Zn)이 위치하도록 미리 설정된 촛점심도(DF)만큼 상기 대상물(100)을 3축이송부(30)를 이용하여 이송 시켜 주는 제6단계(S600);
    상기 Z축으로의 이송된 전체 거리가 상기 대상물(100)의 두께(T)를 벗어나는지 판단하는 제7단계(S700);
    상기 전체 길이가 상기 두께(T)보다 크거나 같으면, 상기 각 구획평면(Z1~Zn)에서 형성된 단층이미지(SI1~SIn)를 기준빔주름무늬(SP)와 겹쳐 각각의 모아레 패턴(MP1~MPn)을 형성하는 제8단계(S800); 및
    상기 각 모아레 패턴(MP1~MPn)으로부터 각각 3차원 높이지도(HM1~HMn)를 형성하고, 상기 각 3차원 높이지도(HM1~HMn)를 이용하여 3차원 이미지(Img)를 형성하는 제9단계(S900);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제7단계(S700)는 상기 전체 길이가 상기 두께(T)보다 작으면 제1단계(S100)를 수행하는 것을 특징으로 하는 스캔방식의 모아레 패턴을 이용한 대면적의 고정밀 3차원 측정방법.
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