KR20120120174A - 마이크로 어레이 기반 공간 필터 - Google Patents

마이크로 어레이 기반 공간 필터 Download PDF

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KR20120120174A
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마이크로-엡실론 옵트로닉 게엠바하
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 센서(4, 5; 41Ⅰ 내지 41Ⅳ; 51)와 공간 필터를 구비하며, 전자기 복사선, 특히 측정 대상(13)으로부터 방출되거나 반사되는 광이 공간 필터에 의하여 상기 센서(4, 5; 41Ⅰ 내지 41Ⅳ; 51, 52) 상으로 이미징되는 공간 필터 측정 장치(1) 및 공간 필터 측정 디바이스(2)에 관한 것이다. 본 발명은 공간 필터 측정을 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 공간 필터 측정 디바이스는 공간 필터가 각 각도 위치에 대하여 이동할 수 있는 미러 요소(21-21"')를 구비하는 마이크로 미러 어레이로 설계되게 구성된다.

Description

마이크로 어레이 기반 공간 필터{MICROARRAY-BASED SPATIAL FILTER}
본 발명은 센서와 공간 필터를 포함하며, 전자기 복사선, 특히 측정 대상으로부터 방출되거나 반사되는 광이 센서 상의 공간 필터에 의해 이미징되는 공간 필터 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 공간 필터 측정 디바이스, 공간 필터 측정 장치에 공간 필터로서 미러 어레이의 사용 및 공간 필터 측정을 수행하는 방법에 관한 것이다.
공간 필터의 측정 기술은 예를 들어, 기체, 유체 또는 고체와 같은 측정 대상의 속도를 접촉 없이 측정할 수 있는 잘 확립된 강력하고 효과적인 방법이다. 공간 필터의 측정 기술은 어떤 기계적인 이동 부분도 없어 마모가 없고 신뢰할만하다. 측정이나 장치를 열화시키는 미끄럼이나 물리적 마모가 전혀 없다. 속도 측정에 더하여, 측정 대상의 가속도, 위치나 상태, 또는 볼륨 흐름 속도나 물질 흐름, 입자 사이즈 또는 입자 사이즈 분포와 같은 다른 응용 특정 파라미터들이 또한 측정될 수 있다.
움직임을 (공간) 주파수로 변환하는 것과 연관된 신호 처리의 주요 부분은 이들이 하드웨어 상관기를 구성하므로 알려진 공간 필터 측정 디바이스 또는 공간 필터 측정 장치의 구성 설계로 이미 구현되어 왔다. 공간 필터 측정을 수행하기 위하여 우수한 포인트 소스가 요구되지 않는다. 이미지 정보는 상관되고 움직임-등가 주파수가 생성된다. 신호 분석은 데이터를 간단하게 하고 강력한 감소를 제공한다.
간략한 용어로, 공간 필터 측정 기술은 이동 대상이나 이동면이 투명한 및 불투명한 격자 라인들(grating lines)의 구조, 가능하게는 주기적인 구조를 가지는 광학 격자를 지나 이동할 때 주기적인 신호를 생성하는 원리에 기초하며, 이 신호의 주파수는 광학 격자의 격자 상수나 격자 파라미터 뿐만 아니라 대상의 운동 속도의 함수이다. 이 종속 관계에는 또한 예를 들어 광학 렌즈, 렌즈 시스템 또는 일부 경우에 사용되는 다른 광학 요소들로부터의 배율 인자(magnification factor)가 포함된다.
격자 구조가 알려져 있고 선택적으로 또한 공간 필터 측정 장치의 광학 경로에 사용되는 광학 수단이 가지는 어떤 배율 인자를 가지고 있는지 알려져 있다면, 측정 대상의 운동 속도를 추론하는데 측정된 신호의 주파수를 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 선형 격자가 평행한 격자 라인들을 가지고 있는 경우, 여기서 측정되는 것은 격자 라인의 배향에 수직인 운동의 속도 성분이다. 격자 라인의 배향에 평행한 속도 성분은 격자를 통과하는 광을 전혀 변조시키지 못한다. 이 성분은 그리하여 측정되지 않는다.
운동이 일정한 경우, 공간 필터로서 사용되는 선형 격자는 격자 라인의 배향에 수직인 측정 대상의 운동 성분에 대응하는 표시된 최대값을 가지는 주파수 응답을 양산한다. 다른 주파수 스펙트럼은 선택적으로 이 주파수 최대값에 중첩되며, 이 스펙트럼은 측정 대상의 표면에 존재하는 임의의 표면 거칠기로 인해 발생한다. 표면의 규칙성이나 불규칙성에 의해 발생하는 공간 주파수는 측정 효과로서 사용될 수 있으며, 그러나 이들은 측정 결과의 해석에 불명확함이나 불명료함을 초래할 수도 있다.
공간 필터 측정을 수행하는 데에는 본질적으로 2개의 알려진 접근법이 있다. 제 1 접근법에서 공간 필터 측정은 하드웨어 공간 필터를 사용하여 구현된다. 이들 공간 필터는 광학 격자와 같은 이산적인 구성 요소를 수반한다. 이에 의해 이동하는 측정 대상으로부터 지나가는 광은 시간에 따라 변조된다. 변조 주파수는 특히 측정 대상의 속도에 그리고 광학 격자의 배향에 그리고 격자 파라미터나 격자 상수에 따라 좌우된다. 배율 광학기기가 사용되는 경우, 이 변조 주파수는 배율 인자와 함께 또한 증가한다.
시간 변조된 광이 예를 들어 예를 들어 10MHz 또는 GHz 범위와 같은 높은 차단 주파수를 가지는 예를 들어 포토다이오드에 의해 검출된다. 이 제 1 접근법에서, 포토다이오드의 빠른 응답 시간은, 충분한 광이 이용가능한 한, 매우 빠른 신호와 매우 높은 주파수가 공간 필터 측정에서 처리될 수 있게 한다. 이를 위해, 하드웨어, 이에 따라 선택적으로 사용되는 광학 기기와 사용되는 공간 필터는 예를 들어 측정 대상의 표면 특성의, 측정될 속도 측면에서 주어진 사용 상태에 적응된다. 적응이 달성되는 것은 측정될 파라미터와 주어진 사용 상태에 대해 최적으로 변조 신호를 조절하는 것이다. 이것은 예를 들어 공간 필터의 격자 파라미터로 불명확함이나 상쇄 공진을 회피하고 유효한 신호 대 잡음 비를 달성하도록 의도된 것이다.
공간 격자로서 이산 광학 구성 요소를 사용하는 이 제 1 접근법은 매우 빠른 수신기를 사용할 수 있는 가능성에 의해 가능한 측정에 대해 매우 높은 시간 해상도를 제공한다. 그러나, 하드웨어의 적응은 값비싸다. 낮은 융통성은 측정 결과에 불명확함과 표면 파라미터에 대한 원치 않는 상관이 종종 인식되지 않게 하는 것이 가능하다는 것을 의미한다.
제 2 접근법은 하드웨어 공간 필터를 사용할 필요성을 제거한다. 대신, 공간 필터 측정이 라인 유형이나 2차원의 수신기, 예를 들어 CCD 또는 CMOS 칩을 사용하는 카메라의 특별한 신호 처리에 의해 구현된다. 이 경우에 광학 격자가 요구되지 않는, 대신 광학 수신기의 격자 같은 또는 매트릭스 같은 구조가 공간 필터 장치를 수행하기 위해 이용된다.
공간 필터 측정이 여기서 개별 픽셀로부터 오는 신호를 상관시키거나 합산하는 것을 생성하는 것을 포함하며, 여기서 계산 수단은 공간 필터 효과를 생성시키는데 사용된다. 따라서, 상이한 공간 필터가 하드웨어를 변형함이 없이 사용되는 평가 루틴의 소프트웨어로 조절될 수 있는 변형에 기초하여서만 적용될 수 있다. 이것은 상기 언급된 접근법에 기초한 광학 격자를 교환하는 것과 유사하다. 제 2 접근법을 사용하는 공간 필터 측정은 매우 융통성이 있고 여러 사용 상태에 용이하게 적응될 수 있다. 복소 공간 필터 알고리즘과 보정 알고리즘이 구현될 수 있고 이에 의해 있을 수 있는 불명확함과 에러들이 현저히 최소화될 수 있다.
그러나, CCD와 CMOS 칩의 제한 속도는 포토다이오드에 대해서보다 10의 수 멱수(several orders of magnitude)만큼 더 작다. CCD 또는 CMOS 센서에서, 이 속도는 약 10kHz 내지 20kHz 이다. 그러나, 이들 센서는 이미지 데이터의 볼륨이 실시간으로 전송되고 처리될 수 없어서 연속적인 측정을 허용하지 않는다. 이들 센서들의 느린 신호 응답으로 인해, 측정의 시간 해상도는 제 1 접근법에서보다 상당히 더 제한된다. 그 결과, 공간 필터 스펙트럼의 대역폭의 일부분만이 제 1 접근법에 비해 달성될 수 있고 그 결과 제 2 접근법은 높은 공간 주파수가 우세한 경우에는 사용될 수 없다. 이 낮은 시간 해상도로 인해, 응용의 모든 경우에 측정 신호에서 불명확함을 제거하고 명확한 측정 결과에 도달하는 것이 가능하지 않다.
공간 필터 측정을 수행하는 이들 알려진 접근법을 감안하여, 본 발명의 목적은 신뢰할만하고 정확하고 불명확함이 없는 공간 필터 측정을 가능하게 하고 나아가 상이한 응용 분야에서도 융통성 있게 적응될 수 있는 공간 필터 측정, 공간 필터 측정 디바이스, 및 공간 필터 측정을 수행하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 적어도 하나의 센서와 공간 필터를 포함하며, 전자기 복사선, 특히 측정 대상에서 방출되거나 반사되는 광이 센서 상의 공간 필터에 의해 이미징되고, 공간 필터 측정 장치가 공간 필터가 이동가능한 미러 요소를 구비하는 미러 어레이, 특히 마이크로 미러 어레이의 형태로 제공되도록 더 형성되는 공간 필터 측정 장치에 의하여 달성된다.
본 발명은 이동가능한 미러 요소들을 구비하는 미러 어레이를 사용하면 적응가능하거나 변형가능한 하드웨어 기반 공간 필터를 형성할 수 있다는 기본 아이디어에 기초한다. 이 조치는 전술된 공간 필터 측정 접근법들의 잇점이 조합될 수 있게 하며, 구체적으로 전술된 제 1 접근법에 있는 높은 대역폭과 제 2 접근법에 있는 융통성을 조합할 수 있게 한다. 동시에, 전술된 제 1 및 제 2 접근법에 내재하는 측정의 불명확함을 제거한다는 점에서 종래의 제한사항이 제거된다.
본 발명에 따라, "광"이라는 용어는 특히 가시광선 및 자외선과 적외선 스펙트럼의 인접한 주파수 범위를 언급하는 것으로 이해된다. 그러나, 본 발명에 따른 공간 필터 측정 장치는 또한 특히 연(soft) X-선 복사선, 테라헤르츠 파장 또는 마이크로파와 같은 다른 주파수 범위에도 적용될 수 있으며, 이 경우 이들 미러 요소들은 대응하는 주파수 범위를 반사하는 것으로 사용되어야 한다. 미러 요소들의 사이즈는 또한 사용되는 파장에 기초한다.
광학 스펙트럼에서, 미러 어레이로 사용될 수 있는 마이크로 미러 어레이는 예를 들어 비디오 프로젝터와 같은 프로젝터 장비에서 사용되는 것과 같은 것들이다. 마이크로전자기계 시스템(MEMS)의 영역으로부터의 부품은 높은 휘도 강도를 제공할 뿐 아니라 종종 전술된 제 2 접근법에서 전통적으로 사용되는 CCD 또는 CMOS 칩보다 훨씬 더 높은 해상도를 또한 제공한다. 더 높은 해상도를 가지는 센서 칩이 사실 이용가능하지만, 많은 개수의 픽셀이 판독 속도 및 디스플레이 리프레시 속도를 희생시켜 가능하다. 미러 어레이는 강력하며 매우 높은 속도에 적합하며 또한 융통성 있게 사용될 수 있고 온라인 사용에 적응될 수 있으며 제어가능하다. 이들은 최대 24kHz의 스위칭 주파수를 제공한다. 그러나, 필수적인 휘도 효율로 인하여 미러 요소들의 스위칭 전에 측정 지속시간은 일반적으로 최대 스위칭 주파수에 의해 허용되는 최단 가능한 측정 지속시간보다 더 길 수 있다.
격자 상수와 추가적인 격자 파라미터를 가지는 사용되는 광학 격자의 구조의 선택과 및 이에 따라 특히 운동의 측정 방향의 선택은 신호 획득 이후 신호 처리시에가 아니라 미러 어레이의 미러 요소들을 조절하는 것에 의해 본 발명에 따라 수행된다. 이 신호 처리는 특히 예를 들어 분할되지 않은 포토다이오드와 같은 고속이고 분할되지 않은 센서들이 사용될 때마다 알려진 수단을 사용하여 수행될 수 있다.
장치의 광학 경로에 미러 어레이를 사용하면 매우 높은 공간 해상도를 가지는 자유로이 선택가능한 공간 필터 구조를 달성할 수 있다. 이런 방식으로 가중되는 광은 이후 특히 매우 빠른 다수의 광검출기에 도달하며, 이 개수는 시스템의 광학 해상도에 비해 크게 감소된다. 이런 방식으로 달성가능한 공간 필터 측정 신호의 높은 시간 해상도에도 불구하고, 공간 필터의 복잡성과 가변성이 제한되지 않는다. 그 결과, 도량형 작업(metrological task)이 복소 공간 필터 측정 기술 영역이나 이미지 처리 영역으로부터 알려진 것과 같이 실현될 수 있으며, 더우기 시스템은 또한 대량 생산 작업으로 비교적 저가로 제조될 수 있다.
제어 디바이스는 바람직하게는 미러 요소의 움직임을 제어하기 위해 제공되며 및/또는 평가 디바이스는 적어도 하나의 광학 센서로부터 오는 신호를 평가하기 위해 제공된다. 제어 디바이스와 평가 디바이스는 또한 특히 데이터 처리 유닛에서 서로 통합될 수 있다.
미러 요소들의 움직임을 제어하는 제어 디바이스는 한편으로는 주어진 측정 조건으로 미러 어레이 기반 공간 필터를 융통성 있게 적응하는데 사용될 수 있다. 한편, 제어 디바이스는 측정 과정 동안 미러 어레이에 의해 생성되는 격자 구조가 변하도록 조절을 설정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 수직 및 수평 라인 패턴 사이에 앞뒤로 스위칭하거나 또는 상이한 방향, 특히 서로 수직인 방향으로 움직이며 측정이 이루어지도록 라인 패턴의 다른 배향을 구성하는 것도 가능하다. 그 결과, 상이한 운동 성분이 측정되고 전체 운동 방향이 획득된다.
동적으로 격자를 조절하면 시스템의 측정 정밀도와 간섭 저항을 증가시키고 측정에서 이전에 발생한 불명확함이나 불명료함을 더 억제할 수 있다. 이 장치는 운동 정보가 2차원 필드로 생성되어서 높은 신호 품질을 제공하고 그 결과 하드웨어 상관으로 잡음과 에러를 바로 감소시킬 수 있다.
적어도 하나의 센서는 바람직하게는 포토다이오드, 포토트랜지스터, 분할된 포토다이오드, 포토다이오드 라인, 또는 포토트랜지스터 라인, 포토다이오드 매트릭스 또는 포토트랜지스터 매트릭스, CCD 어레이 또는 CMOS 어레이이다.
분할된 포토다이오드 뿐만 아니라 포토다이오드와 포토트랜지스터는 매우 높은 시간 동적 범위를 가지고 있고 높은 공간 주파수를 포함하는 높은 대역폭에서 측정이 가능하게 한다. 이들은 많은 경우에 또한 상대적으로 매우 민감한 표면과 높은 광 효율을 가지고 있으므로, 이들은 빠른 신호가 동시에 낮은 신호 대 잡음 비와 함께 획득될 수 있게 한다. 포토다이오드는 MHz 내지 최대 GHz 주파수 범위에서 측정이 가능하게 한다.
예를 들어, CCD 어레이 또는 CMOS 어레이와 같은 분할된 센서를 가지는 공간 필터로서 미러 어레이를 조합하면 CCD 어레이 또는 CMOS 어레이의 판독 속도가 포토다이오드로 달성가능한 속도보다 더 낮은 때에도 추가적인 분석 성능을 제공할 수 있다.
적어도 하나의 광학 요소, 특히 광학 렌즈, 렌즈 장치 및/또는 시준기가 바람직하게는 전자기 복사선의 광학 경로 내에 제공된다. 광학 요소는 유리하게는 우수한 이미징 성능과 높은 휘도 강도를 얻을 수 있게 하며 그 결과 이런 조치는 또한 높은 신호 대 잡음 비를 달성될 수 있게 한다. 광학 요소는 또한 확대 또는 축소 기능을 가질 수 있으며 이에 의해 광학 요소가 대응하는 측정 대상에 더 적응될 수 있게 한다.
본 발명의 유리한 개선은 복수의 세그먼트를 가지는 적어도 하나의 센서나 복수의 센서를 제공하는 것으로 구성되며, 여기서 각 센서나 각 센서 세그먼트는 특히 이전의 광학 요소를 사용하는 것에 의해 시야에 미러 어레이의 단 하나의 부분(section)만을 가진다. 미러 어레이의 각 부분은 여기서 상이한 격자 구조를 가질 수 있고 그 결과 복수의 독립적인 공간 필터 측정이 장치 내에서 동시에 이루어질 수 있다. 이것은 이동의 상이한 운동 성분을 동시에 측정하거나 또는 상이한 격자 상수나 격자 파라미터 또는 비선형 격자 구조를 구비하는 완전히 상이한 격자 구조를 또한 구성할 수 있게 한다.
미러 어레이의 미러 요소는 해당 2개의 고정된 각도 위치들 사이에 적어도 2개의 상이한 방향으로 유리하게 이동될 수 있다. 예를 들어, 하나의 방향에서 최대 위치와 다른 방향에서 최대 위치 사이에 앞뒤로 개별 미러 요소를 이동시키는 것이 가능하며 이에 의해 입사하는 광선이 하나의 방향에 있는 센서 상으로 그리고 다른 위치에 있는 센서로부터 멀어지게 특히 다른 센서 쪽으로 지향되게 할 수 있다. 이것은 예를 들어 미러 어레이 상의 법선에 대해 수직 방향과 수평 방향으로 적어도 2개의 방향으로 일어나며, 그 미러 요소들은 수평과 수직의 행이나 열로 장치된다.
본 발명의 유리한 실시예에서, 미러 어레이의 미러 요소들은 각 각도 위치에 대해 적어도 2개의 상이한 방향으로 연속적으로 또는 준 연속적으로 이동될 수 있다. 이것은 적어도 거의 임의의 각도 위치가 최대 제한 내에 설정될 수 있는데 다시 말해 예를 들어 매우 작은 각도 증분만을 가지거나 증분 없이 수직과 수평으로 설정될 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 광학 보정이나 광학 초점이 미러 어레이의 미러 요소를 사용하는 것에 의해 달성될 수 있게 하거나 미러 어레이의 상이한 부분들에 있는 상이한 센서를 제어하는 것을 가능하게 한다.
나아가, 적어도 2개의 센서는 바람직하게는 미러 어레이의 미러 요소들에 의해 제어될 수 있는 것으로 제공되며, 여기서 하나의 센서는 하나의 격자 구조가 미러 어레이의 미러 요소들의 각도 위치를 선택하거나 특정하는 것에 의해 구성될 때 제 1 각도 위치에서 미러 요소의 제 1 세트로부터 전자기 복사선을 수신하는 한편, 다른 센서는 제 2 각도 위치에서 미러 요소의 제 2 세트로부터 전자기 복사선을 수신하며, 미러 요소의 제 1 세트와 제 2 세트는 미러 어레이의 적어도 하나의 부분으로부터 선택되고 적어도 2개의 센서에 대해 서로 격자 구조의 양과 음을 형성한다.
이 바람직한 실시예는 공간 필터가 광학 격자로 구성되되, 그 격자 라인은 미러 코팅되고 이에 의해 광이 마이크로 코팅된 격자 라인으로부터 다시 반사되는 동안 광이 격자 라인들 사이의 중간 공간에 있는 공간 필터를 통과할 수 있게 하는 장치와 유사하다. 이 경우에 하나의 센서가 각각 공간 필터 앞뒤에 배치된다면 이 하나의 센서는 다른 센서가 수신하는 것의 음을 수신한다. 이 경우에 차이 측정이 가능하며 이에 의해 증가된 측정 정밀도를 달성하고 신호 대 잡음 비를 더 개선시킨다. 이것은 광이 서로 다른 센서들 쪽으로 서로 다른 각도 위치들에서 반사되는 것으로 인해 달성된다.
본 발명의 목적은 전술된 바와 같은 본 발명에 따라 공간 필터 측정 장치를 포함하는 공간 필터 측정 디바이스에 의해 달성된다. 이런 유형의 공간 필터 측정 디바이스는 휴대용이고 유닛으로 설치가능하며 이미 공간 필터 측정을 수행하는데 필요한 모든 성분을 포함한다.
본 발명의 목적은 공간 필터 측정 장치이나 공간 필터 측정 디바이스 내에 공간 필터로서 미러 어레이 특히 마이크로 미러 어레이를 사용하는 것에 의하여 더 달성된다.
미러 어레이는 여기서 작은 미러 요소를 포함하는 미러 어레이를 언급하는 것으로 이해된다. 예를 들어 마이크로 미러 어레이는 10㎛의 에지 길이를 가지는 미러 요소를 가지는 광학 프로젝터나 비디오 프로젝터에 현재 이용가능하다. 이런 유형의 마이크로 미러 어레이는 수 십 만개 내지 최대 수 백 만개의 미러 요소들을 가진다. 이것은 높은 휘도 강도, 높은 공간 주파수에 대응하는 작은 격자 상수 뿐만 아니라 선택적으로 복수의 부분으로 마이크로 미러 어레이의 분할을 제공한다. 서로 다른 격자 구조들이 예를 들어 측정 대상의 복수의 운동 성분이나 다른 특성을 동시에 측정하기 위하여 평행하게 형성될 수 있다.
본 발명의 이 목적은 측정 대상의 속도, 운동 방향, 입자 사이즈, 및/또는 표면 특성을 측정하기 위하여 공간 필터 측정 디바이스 또는 본 발명에 따른 공간 필터 측정 장치의 사용에 의하여 달성된다.
마지막으로, 본 발명의 목적은 전자기 복사선, 특히 측정 대상으로부터 방출되거나 반사되는 광이 적어도 하나의 센서 상의 미러 어레이, 특히 이동가능한 미러 요소를 가지는 마이크로 미러 어레이의 형태로 공간 필터에 의하여 이미징되며, 미러 어레이에 있는 미러 요소의 각도 위치의 공간 분포로 인해 격자 구조를 가지는 공간 필터가 생성될 수 있는 공간 필터 측정을 수행하는 방법에 의해 달성된다. 이 방법은 전술된 잇점을 제공한다.
바람직하게는, 규칙적인 라인 격자, 하나의 방향으로 변하는 격자 구조를 가지는 처프 격자(chirped grating) 또는 원형 격자(circular grating)가 격자 구조로서 구성된다.
규칙적인 라인 격자는 측정 대상의 격자 라인의 배향에 수직인 방향으로 측정 대상의 운동 속도를 측정하는데 적합하다. 한정된 주파수를 가지는 이 신호는 종종 측정 대상의 불규칙한 표면 특성으로 인한 주파수 스펙트럼과 중첩된다.
처프 격자라고 부르는 것은 또한 라인 격자이지만 격자 상수가 격자 라인의 배향에 수직한 방향으로 변하는 라인 격자을 말한다. 이것은 라인과 그 폭 사이의 간격이 하나의 방향으로는 증가하되 반대 방향으로는 감소하는 것을 의미한다. 이런 유형의 처프 격자는 예를 들어 입자의 사이즈를 측정하는데 사용된다. 처프 격자를 지나 일정한 속도로 이동하는 입자는 사인 곡선에 비교될 수 있는 신호를 생성하고, 그 시간 상수는 시간에 따라 증가하거나 감소한다. 특정 격자 간격에서 입자 사이즈는 격자 간격과 상쇄 공진하며, 그 결과 변조된 신호의 진폭이 소멸된다. 이 때문에, 입자 사이즈는 신호의 포락선의 최소값으로부터 추론되어야 한다.
원형 격자는 반경 방향으로 동일하거나 증가하거나 감소하는 간격을 가지는 동심 링의 시퀀스로 구성된다. 하나의 가능한 응용은 회전 운동의 중심의 측정이다.
다른 유리한 개선에서, 미러 어레이는 각 상이한 격자 구조나 상이한 특성, 특히 격자의 배향 및/또는 격자 상수들이 상이한 격자들이 구성되는 상이한 부분으로 분할된다. 따라서, 예를 들어 수평과 수직으로 배향된 격자가 생성되는 2개 이상의 부분으로 미러 어레이를 분할하는 것이 가능하며 이에 의해 측정 대상의 수평과 수직의 운동 성분을 동시에 측정하는 것이 가능하게 된다.
또한 평행하게 배향된 격자 구조들이 상이한 격자 상수를 가지게 구성되는 복수의 부분을 제공하는 것이 가능하며, 그 결과 불명확함이 측정 대상의 운동 속도를 결정하는 것에 의해 제거된다. 이 경우, 미러 어레이의 상이한 부분에 있는 상이한 격자 구조에 의해 반사되는 광이 바람직하게는 각 상이한 센서에 의해 수신된다.
본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 개선이나 대안적인 개선에서 구성된 격자 구조는 측정 동안 변화된다. 따라서, 예를 들어, 미러 어레이의 전체 표면을 사용하는 것에 의해 상대적으로 높은 휘도 강도를 가지고 타깃의 움직임의 상이한 운동 성분을 성공적으로 측정하기 위하여 수평 격자와 수직 격자 사이에 전후로 스위칭하는 것이 가능하다.
이를 위해 바람직하게는 여기서 격자 구조의 배향 및/또는 격자 상수가 변하고 및/또는 격자 구조가 측정 과정 동안 회전되는 것이 제공된다. 선형 격자를 연속적으로 회전시키면 측정 대상의 순간적으로 측정된 운동 성분이 지시하는 방향을 나타내는 방향 지시자가 연속적으로 회전하게 되며 그 결과 예를 들어 하나의 방향으로 선형이나 균일한 회전에 응답하여 사인 곡선의 주파수 변조된 신호가 나타나게 된다.
격자 상수를 연속적으로 변경하면 특히 변치 않는 배향이나 격자 라인을 가지는 처프 격자와 유사한 효과를 가지게 된다. 이런 방식으로, 예를 들어, 측정 대상의 표면의 구조가 효과적으로 상세히 평가된다.
연속적으로 또는 준 연속적으로 각도 위치가 이동가능한 미러 요소를 가지는 미러 어레이가 바람직하게는 미러 어레이의 상이한 부분에 있는 상이한 센서를 제어하는데 사용된다. 이것은 개별 미러 어레이와 복수의 센서들이 상이한 격자 구조를 가지는 공간 필터 측정을 동시에 수행할 수 있게 하며 그 결과 상이한 운동 방향 및/또는 표면 구조가 동시에 측정될 수 있게 한다.
유리한 개선예에서, 연속적으로 또는 준 연속적으로 각도 위치가 이동가능한 미러 요소를 가지는 미러 어레이가 각도 위치를 조절하는 것에 의해 광학 보정을 하거나 및/또는 초점을 맞추는데 사용된다. 이런 방식으로, 광학 격자를 제공하는 기능에 더하여, 초점 렌즈를 제공하는 대신 미러 어레이는 렌즈의 기능을 취할 수도 있다. 또한 이런 방식으로 렌즈 수차를 전체적으로 또는 부분적으로 보정하는 것이 가능하다.
특히 높은 신호 대 잡음 비가 미러 요소를 가지는 적어도 2개의 상이한 센서들이 상이한 각도 위치에서 제어될 수 있는 경우 유리하게 달성되며, 여기서 하나의 센서에 대하여 미러 요소의 분포에 의해 생성되는 격자 구조는 다른 센서에 대하여 격자 구조의 음이다. 서로에 대하여 양과 음인 2개의 측정값은 신호 대 잡음 비가 광량이 배가되는 것으로 인해 약 30%만큼 감소되는 차이값 측정을 수행하는데 사용될 수 있다.
본 방법의 융통성 있는 적응은 바람직하게는 특히 최적화된 신호 대 잡음비를 위해 측정 대상 및/또는 측정 타깃에 적응된 격자 파라미터가 측정 시작시에 자동적으로 조사되고 구성된다면 가능하다. 이 경우에, 최적의 파라미터, 예를 들어 신호 대 잡음 비의 평가는 알려진 방법과 알고리즘을 사용하여 수행되는 반면, 격자 파라미터는 최적의 값이 발견될 때까지 연속적으로 조절될 수 있다.
측정 대상의 운동이 선형인 경우, 이것은 격자 라인이 측정 대상의 일정한 운동 방향에 수직하게 위치될 때까지 선형으로 규칙적인 격자의 배향이 수정되는 것을 의미할 수 있다. 이것은 공간 주파수의 최대값에 대응한다. 격자 상수는 주파수 신호가 소멸되는 격자 상수에서 운동 속도의 상쇄 공진으로부터 가능한 한 멀리 설정되게 조절될 수 있다.
이하 상세한 설명은 도면을 참조하여 예시적인 실시예에 기초하여 본 발명의 아이디어를 제한함이 없이 본 발명을 보다 상세히 기술하며, 본문에서 보다 상세히 기술되지 않은 모든 상세 사항에 대해서는 도면을 명시적으로 참조한다.
도 1은 본 발명에 따른 공간 필터 측정 장치이나 본 발명에 따른 공간 필터 측정 디바이스의 개략도.
도 2a 내지 도 2c는 미러 어레이의 제어 원리의 개략도.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따라 조절가능한 격자 구조의 복수의 예를 도시하는 도면.
도 4는 복수의 부분을 포함하는 미러 어레이를 사용하는 제 1 장치의 개략도.
도 5는 상이한 부분을 포함하는 마이크로미러 어레이를 사용하는 다른 장치의 개략도.
이하 도면에서 동일하거나 유사한 요소나 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 제공하며 이에 따라 이에 대응하는 설명은 반복하지 않는다.
도 1은 공간 필터 측정 장치(1) 또는 공간 필터 측정 디바이스(2)를 개략적으로 도시한다. 공간 필터 측정 장치(1)와는 대조적으로 공간 필터 측정 디바이스(2)는 공간 필터 측정 장치(1)의 대응하는 부품을 둘러싸는 파선으로 표시된 하우징을 구비한다.
공간 필터 측정 장치(1)는 미러 어레이(3), 특히 ㎛ 범위에 있는 에지 길이를 가지는 미러 요소를 포함하는 마이크로 미러 어레이(3)의 형태인 미러 어레이(3)와 2개의 대칭적으로 구성된 포토다이오드(4, 5)를 포함한다. 포토다이오드(4, 5)는 평면적이며 분할되지 않은 광학 센서이다. 예를 들어 라인 센서나 센서 매트릭스와 같은 다른, 특히 분할된 광학 센서들이 이들 분할되지 않은 센서 대신에 사용될 수 있다.
공간 필터 측정 장치(1)는 개략적으로 도시된 바와 같이 조합된 디바이스, 예를 들어, 데이터 처리 유닛으로 또한 구현될 수 있는 제어 디바이스(10)와 평가 디바이스(11)를 더 포함한다. 그러나, 포토다이오드(4, 5)로부터 나오는 신호가 매우 빠른 경우, 평가 디바이스는 속도 때문에 하드웨어에 기초할 수도 있으나, 제어 디바이스(10)는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 신호 와이어를 나타내는 점선은 제어 디바이스(10)가 미러 어레이(3)의 미러 요소들의 위치를 제어하는 반면, 평가 디바이스(11)는 명확화를 위하여 도시되지 않은 포토다이오드(4)로부터 그리고 포토다이오드(5)로부터 오는 신호를 수신하는 것을 보여준다.
공간 필터 측정 장치(1)는 측정 대상의 이동하는 대상면(13)으로부터 나오는 광을 수신한다. 이것은 광이 광원(12)으로부터 나와서 이동하는 대상 면(13)에 의해 반사되는 방식으로 도 1에 도시된다. 이동하는 대상의 운동 방향은 화살표 14로 표시된다. 공간 필터 측정 장치(1)의 광학 요소(6)를 선택적으로 통과하는 대상 면(13)으로부터 반사된 광은 미러 어레이(3)나 미러 매트릭스에 도달하며 이로부터 미러 어레이(3)의 미러 요소들의 각도 위치에 따라 광은 포토다이오드(4) 쪽으로 또는 포토다이오드(5) 쪽으로 편향되거나 반사된다.
중심 광 경로는 참조 부호 7로 표시되고; 반사된 광 경로(8, 9)는 미러 어레이(3)로부터 포토다이오드(4 또는 5)로 반사된 후에 광학 경로(7)를 연속적으로 구성한다. 광학 경로(7)는 바람직하게는 이미 평행한 광학 경로이다. 그러므로, 광학 요소(6)는 평행한 광학 경로를 생성하는 렌즈 시스템이나 시준기 또는 일련의 시준기일 수 있다. 이것은 또한 대상으로부터 축방향으로 평행한 빔만이 공간 필터 측정 장치(1)로 통과하는 동안 상당한 양의 광을 통과하게 하는 텔레센트릭 광학 수단을 수반할 수 있다. 텔레센트릭 광학 수단은 또한 초점의 깊이가 깊다는 잇점을 가지고 있다.
도 1에 도시된 장치는 대상면(13)으로부터 미러 어레이(3)로 가는 광이 포토다이오드(4, 5) 상으로 완전히 향하고 포토다이오드(4)에 도달하는 신호는 포토다이오드(5)에 도달하는 신호의 음(negative)이므로 상대적으로 높은 신호 대 잡음 비를 가지는 차이값 측정을 가능하게 한다.
도 2는 단순한 응용에 사용되는 공간 필터로서 미러 어레이(3)의 기능 원리를 예시하는 미러 어레이(3)를 통한 개략 단면도이다. 도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 더 큰 격자 주기를 각각 가지는 3개의 예를 도시한다. 도 2a, 도 2b 또는 도 2c에서 각 미러(21, 21', 21")에 도달하는 평행한 광 빔(20)이 위로부터 온다. 미러 요소(21, 21', 21")는 이들이 다시 위로부터 입사하는 광을 좌측이나 우측으로 반사하게 비스듬한 위치를 각각 가진다. 반사 방향은 참조 부호(22, 22', 22")에 의해 식별된다.
도 2a는 2개의 인접한 미러 요소들(21)이 각각 다른 위치를 점유하는 상황을 도시한다. 그 결과, 각 개별 미러 요소(21)는 참조 부호(23)로 표시된 바(bar)에 의해 도시된 바와 같이, 예를 들어 도 1의 포토다이오드(5)에 대해 교대로 암(dark)이나 명(light)의 격자 영역을 생성한다. 일점쇄선 라인(24)은 미러 요소(21, 21', 21")의 에지나 단부와 일치하는 영역 경계를 나타낸다. 도 2a는 이에 따라 미러 어레이(3)의 미러 요소의 주기성에 의해 결정되는 가장 작은 달성가능한 격자 상수나 가장 작은 달성가능한 격자 파라미터를 도시한다.
도 2b는 2개의 인접한 미러 요소(21')의 각 쌍이 동일한 방향(22')으로 배향되고 내부에서는 미러 요소(21')의 인접한 이중 쌍과 다르므로 이중 격자 상수를 가지는 상황을 도시한다. 격자 구조의 영역(23')은 이에 따라 도 2a에 도시된 영역(23)의 폭의 2배이다.
도 2c에서 격자 파라미터나 격자 상수는 추가적인 미러 요소 폭에 의해 확대된다. 영역(23")은 이에 따라 도 2a에서의 영역(23')보다 3배 넓은 폭이다. 도 2c 아래에 또한 도시된 것은 복수의 영역으로부터 각 좌측으로 기울어진 미러 요소(21")가 위로부터 하나의 방향으로 즉 하나의 센서 쪽으로 입사하는 광(20)을 모두 반사하는 미러 요소의 세트(25)를 구성하는 것인 반면, 나머지 영역으로부터 우측으로 기울어진 미러 요소(21")는 다른 방향으로, 즉 제 1 센서로부터 멀어지는 방향으로 그리고 선택적으로 제 2 센서 쪽으로 입사하는 광(20)을 반사하는 미러 요소(21")의 제 2 세트(26)를 구성한다는 것이다.
도 3은 복수의 서로 다른 격자 구조를 개략적으로 도시한다. 예를 들어, 수직 격자 라인을 가지는 규칙적인 라인 격자(30)가 도 3a에 도시된다. 격자 구조(30)를 사용하여 공간 필터를 측정하면 수평 방향으로의 운동 성분의 측정값을 생성한다. 도 3b는 수직 운동 성분의 측정을 초래하는 수평 격자 라인을 가지는 규칙적인 라인 격자(31)와 반대 상황을 도시한다.
도 3c는 좌측으로부터 우측으로 증가하는 간격과 폭을 가지는 수직 격자 라인을 구비하는 소위 처프 격자(chirped grating)(32)를 도시한다. 이런 유형의 처프 격자(32)는 예를 들어 이동하는 입자의 사이즈를 측정하는 기능을 한다.
도 3d는 비스듬히 배향된 격자 라인을 구비하는 선형 격자(33)를 도시한다. 격자(33)는 또한 도 3a 및 도 3b에서 격자(30, 31)의 전이 형태를 나타내는 연속적으로 회전하는 선형 격자의 순간적인 스냅숏(snapshot)일 수 있다.
도 3e는 상수 격자 파라미터를 가지는 원형 격자(34)를 도시한다. 이 원형 격자(34)는 예를 들어 회전 운동의 회전 중심을 결정하는데 사용될 수 있다.
도 3f는 4개의 부분(35I 내지 35Ⅳ)을 가지는 조립된 격자 구조(35)를 도시한다. 부분(35I 내지 35Ⅱ)은 수평적인 격자 라인과 상이한 격자 파라미터를 갖는 규칙적인 라인 격자를 구비하는 반면, 부분(35Ⅲ 내지 35Ⅳ)은 또한 상이한 격자 라인을 가지는 수직한 격자 라인을 갖는 규칙적인 라인 격자를 구비한다. 이 격자 파라미터의 이 부분은 상이한 운동 성분의 속도를 결정할 때 불명확함을 회피할 수 있게 한다.
또한, 격자 구조(35)의 개별 부분에 추가적인 독립적인 격자 구조, 예를 들어, 원형 격자(34), 처프 격자(32) 또는 그 배향 및/또는 파라미터들이 연속적으로 변하는 라인 격자로 구성된 격자를 제공하는 것이 가능하다. 이런 방식으로, 상이한 측정값이 상이한 격자 구조를 갖는 부분(35I 내지 35Ⅳ)의 구성으로 인해 단일 미러 어레이(35)에 의해 동시에 측정가능하다. 상이한 부분의 개수와 장치는 예시를 위하여 선택된 것이고 도면에 도시된 것이다. 또한 여러 장치에 더 많거나 더 적은 개수의 부분을 선택하는 것이 가능하다.
도 4는 복수의 부분(Ⅰ 내지 Ⅳ)을 가지는 미러 어레이(3)를 사용하여 공간 필터 측정 장치의 본 발명에 따른 변형예를 개략적으로 도시한다. 미러 어레이(3) 쪽으로 각각 배향된 4개의 포토다이오드(41I 내지 41Ⅳ)가 도시된다. 별개의 광학 수단(42I 내지 42Ⅳ)이 각 개별 광다이오드(41I 내지 41Ⅳ)와 연관되며, 이 광학 수단의 초점 특성은 각 센서(41I 내지 41Ⅳ)가 시야에 미러 어레이(35)의 단 하나의 부분(Ⅰ-Ⅳ)만을 구성된다. 이것은 4개의 동시적이고 상호 독립적인 측정을 가능하게 해준다.
도 4는 입사하는 광 빔(40)이 미러 어레이(3)에 도달하고 여기서부터 센서(42I 내지 42Ⅳ)로 반사되는 방법을 도시한다. 이 센서는 2개의 그룹, 구체적으로 일측에 있는 2개의 센서(41I 및 41Ⅱ)와, 반대측에 있는 2개의 센서(41Ⅲ 내지 41Ⅳ)로 장치된다. 이 장치에서는 전체적으로 미러 요소(3)의 전체 영역에 걸쳐 미러 어레이(3)의 미러 요소들이 일측에 있는 2개의 센서(41I 내지 41Ⅱ) 쪽으로 그리고 센서(41Ⅲ 내지 41Ⅳ) 쪽으로 다른 각도 있는 위치로 배향되는 것으로 충분하다. 미러 요소의 각도 있는 위치를 준 연속적으로 조절하는 것이 요구된다. 이 선택은 센서의 이전의 광학 수단(42I 내지 42Ⅳ)에 의해 수행된다.
도 5는 도 4에 대한 대안적인 형태를 도시한다. 따라서, 측정 대상으로부터 나오는 도 5에 있는 평행한 광 빔(50)은 상이한 격자 패턴이나 격자 구조들이 생성되는 4개의 부분(Ⅰ 내지 Ⅳ)에 도달한다. 분할된 센서(51, 52)는 입사하는 광 빔(50)의 양 측에 배치되며, 각 센서는 세그먼트(51I 내지 51Ⅳ 및 52I 내지 52Ⅳ)를 포함한다.
이 경우에 미러 어레이(3)의 미러 요소는 상이한 부분에서 일측에 있는 세그먼트(51I 내지 51Ⅳ)의 면과 세그먼트(52I 내지 52Ⅳ)의 면이 타깃으로 조준될 수 있는 방식으로 조절가능하다. 이를 위해 미러 요소들의 각도 설정이 유리하게는 개별적이고 연속적으로 또는 준 연속적으로 조절될 수 있다. 이 실시예에서, 분할된 센서(51,52)의 상이한 세그먼트들은 상보적인 신호들을 수신하는데, 이는 예를 들어 세그먼트(52Ⅰ) 상의 신호가 세그먼트(51Ⅰ) 상의 신호의 음인 것을 의미한다.
도 5의 하부 부분에서, 부분(Ⅰ-Ⅳ)에 있는 일련의 미러 요소들이 단면도로 개략적으로 도시되어 있다. 센서(51, 52)의 대응하는 세그먼트를 제어하기 위하여 하나의 부분에서는 미러 요소들이 각각 동일한 배향을 가지고 있고 개별 부분(Ⅰ-Ⅳ)에서는 실제 각도 있는 배향(53Ⅰ 내지 53Ⅳ)이 서로 다르다는 것이 여기서 명확하다.
도면에 의해서만 교시되는 특징 뿐만 아니라 다른 특징과 함께 개시되는 개별적인 특징을 포함하는 언급된 특징의 전부는 본 발명에 있어 단독으로 그리고 조합에서 본질적인 것으로 고려된다. 본 발명의 실시예는 개별적인 특징이나 복수의 특징의 조합에 의해 수행될 수 있다.
1 : 공간 필터 측정 장치
2 : 공간 필터 측정 디바이스
3 : 마이크로 미러 어레이
4, 5 : 포토다이오드
6 : 광학 요소
7 : 중심 광학 경로
8, 9 : 반사된 광학 경로
10 : 제어 디바이스
11 : 평가 디바이스
12 : 광원
13 : 이동하는 대상면
14 : 운동 방향
20 : 입사하는 광
21-21" : 미러 요소
22-22" : 반사 방향
23-23" : 동일하게 배향된 미러 요소를 가지는 영역
24-24" : 영역 경계
25 : 미러 요소의 제 1 세트
26 : 미러 요소의 제 2 세트
30 : 수직 스트립을 갖는 격자
31 : 수평 스트립을 갖는 격자
32 : 수평 스트립을 갖는 처프 격자
33 : 비스듬한 스트립을 갖는 격자
34 : 원형 격자
35 : 분할된 격자
35Ⅰ 내지 35Ⅳ : 분할된 격자의 부분들
40 : 입사하는 광
41Ⅰ 내지 41Ⅳ : 포토다이오드
42Ⅰ 내지 42Ⅳ : 광학 요소
50 : 입사하는 광
51 : 분할된 포토다이오드
51Ⅰ 내지 51Ⅳ : 세그먼트
52 : 분할된 포토다이오드
52Ⅰ 내지 52Ⅳ : 세그먼트
53Ⅰ 내지 53Ⅳ : 미러 요소의 위치
Ⅰ 내지 Ⅳ : 미러 어레이의 부분

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 센서(4, 5; 41Ⅰ 내지 41Ⅳ; 51)와 공간 필터를 구비하는 공간 필터 측정 장치(1)로서,
    전자기 복사선, 특히 측정 대상(13)으로부터 방출되거나 반사되는 광이 상기 센서(4, 5; 41Ⅰ 내지 41Ⅳ; 51, 52) 상에 있는 공간 필터에 의해 이미징되며, 상기 공간 필터는 미러 어레이, 특히 이동가능한 미러 요소(21-21"')를 구비하는 마이크로 미러 어레이 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 미러 요소(21-21"')의 움직임을 제거하기 위해 제어 디바이스(10)가 제공되고 및/또는 상기 적어도 하나의 광학 센서(4, 5; 41Ⅰ 내지 41Ⅳ; 51, 52)로부터 오는 신호를 평가하기 위해 평가 디바이스가 제공되는 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서(4, 5; 41Ⅰ 내지 41Ⅳ; 51, 52)는 포토다이오드, 포토트랜지스터, 분할된 포토다이오드, 포토다이오드 라인 또는 포토트랜지스터 라인, 포토다이오드 매트릭스 또는 포토트랜지스터 매트릭스, CCD 어레이 또는 CMOS 어레이인 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 광학 요소(6; 42Ⅰ 내지 42Ⅳ), 특히 광학 렌즈, 렌즈 장치 및/또는 시준기들이 전자기 복사선의 광학 경로(7) 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 세그먼트(51Ⅰ 내지 51Ⅳ; 52Ⅰ 내지 52Ⅳ)를 구비하는 적어도 하나의 센서(51, 52) 또는 복수의 센서(4, 5; 41Ⅰ 내지 41Ⅳ; 51, 52)가 제공되고, 각 센서(4, 5; 41Ⅰ 내지 41Ⅳ; 51, 52) 또는 각 센서 세그먼트(51Ⅰ 내지 51Ⅳ; 52Ⅰ 내지 52Ⅳ)는 특히 이전의 광학 요소(42Ⅰ 내지 42Ⅳ)를 사용하여 시야에 미러 어레이(3, 35)의 단 하나의 부분(Ⅰ 내지 Ⅳ; 35Ⅰ 내지 35Ⅳ)만을 구비하는 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미러 어레이(3, 35)의 미러 요소(21-21")는 적어도 2개의 다른 방향으로 적어도 2개의 고정된 각도 위치들 사이에서 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미러 어레이(3)의 미러 요소(21-21")는 적어도 2개의 다른 방향으로 각 각도 위치들에 연속적으로 또는 준 연속적으로 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미러 어레이(3, 35)의 미러 요소(21-21")에 의해 제어될 수 있는 적어도 2개의 센서(4,5; 41Ⅰ 내지 41Ⅳ; 51, 52)들이 제공되고, 하나의 센서(4, 41Ⅰ 내지 41Ⅱ; 51)는 하나의 격자 구조(30-35)가 미러 어레이(3; 35)의 미러 요소(21-21")의 각도 위치(53Ⅰ 내지 53Ⅳ)를 선택하거나 특정하는 것에 의해 구성될 때 제 1 각도 위치에서 미러 요소(21-21")의 제 1 세트(25)로부터 전자기 복사선을 수신하는 반면, 다른 센서(5; 41Ⅲ 내지 41Ⅳ; 52)는 제 2 각도 위치에서 미러 요소(21-21")의 제 2 세트(26)로부터 전자기 복사선을 수신하며, 상기 미러 요소(21-21")의 제 1 세트(25)와 제 2 세트(26)는 상기 미러 어레이(3)의 적어도 하나의 부분(Ⅰ 내지 Ⅳ)으로부터 선택되고 상기 적어도 2개의 센서(4, 5; 41Ⅰ 내지 41Ⅳ; 51, 52)에 대하여 서로 양 및 음의 격자 구조(30-35)를 형성하는 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 공간 필터 측정 장치(1)를 구비하는 공간 필터 측정 디바이스(2).
  10. 공간 필터 측정 장치(1)에 공간 필터로서의 미러 어레이(3), 특히 마이크로 미러 어레이의 용도.
  11. 측정 대상(13)의 속도, 이동 방향, 입자 사이즈 및/또는 표면 특성을 측정하기 위하여 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 공간 필터 측정 장치(1) 또는 제 9 항에 따른 공간 필터 측정 디바이스(2)의 용도.
  12. 공간 필터 측정을 수행하는 방법으로서, 전자기 복사선(7), 특히 측정 대상(13)으로부터 방출되거나 반사되는 광이 미러 어레이(3), 특히 이동가능한 미러 요소(21-21")를 가지는 마이크로 미러 어레이 형태로 제공되는 공간 필터에 의하여 적어도 하나의 센서(4, 5; 41Ⅰ 내지 41Ⅳ; 51, 52)에서 이미징되고, 격자 구조(30-35)를 가지는 공간 필터가 상기 미러 어레이(3; 35)의 상기 미러 요소(21-21")의 각도 위치의 공간 분포에 의하여 생성되는 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정을 수행하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 사용되는 상기 격자 구조(30-35)는 규칙적인 라인 격자(30, 31, 33), 하나의 방향으로 변하는 격자 상수를 가지는 처프 격자(32) 또는 원형 격자(34)인 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정을 수행하는 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 미러 어레이(3; 35)는 다른 부분(Ⅰ-Ⅳ)으로 분할될 수 있고 여기서 다른 격자 구조(35Ⅰ 내지 35Ⅳ)나 다른 특성, 특히, 격자의 배향 및/또는 격자 상수가 상이한 격자가 구성되는 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정을 수행하는 방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구성된 격자 구조(30-35)는 측정 동안 변하는 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정을 수행하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 격자 구조(30-35)의 배향 및/또는 격자 상수는 변하며 및/또는 상기 격자 구조(30-35)는 측정 과정에 걸쳐 회전되는 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정을 수행하는 방법.
  17. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 각도 위치를 연속적으로 또는 준 연속적으로 이동할 수 있는 미러 요소(21-21")를 구비하는 미러 어레이(3; 35)가 상기 미러 어레이(3; 35)의 다른 부분(Ⅰ-Ⅳ)에 있는 다른 센서(4, 5; 41Ⅰ 내지 41Ⅳ; 51, 52)를 제어하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정을 수행하는 방법.
  18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 각도 위치를 연속적으로 또는 준 연속적으로 이동할 수 있는 미러 요소(21-21")를 구비하는 미러 어레이(3; 35)가 각도 위치를 조절하는 것에 의해 초점 형성하거나 및/또는 광학 보정을 수행하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정을 수행하는 방법.
  19. 제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 미러 요소(21-21")를 구비하는 적어도 2개의 다른 센서(4, 5; 41Ⅰ 내지 41Ⅳ; 51, 52)들이 다른 각도 위치에서 제어되고, 하나의 센서(4; 41Ⅰ 내지 41Ⅱ; 51)에 대하여 상기 미러 요소(21-21")의 분포에 의해 생성된 상기 격자 구조(30-35)는 상기 다른 센서(5; 41Ⅲ 내지 41Ⅳ; 52)에 대하여 상기 격자 구조의 음인 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정을 수행하는 방법.
  20. 제 12 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 측정 대상(13) 및/또는 측정 타깃에 적응된 격자 파라미터, 특히 최적화된 신호 대 잡음비가 측정의 시작시에 자동으로 조사되고 구성되는 것을 특징으로 하는 공간 필터 측정을 수행하는 방법.
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