KR20140131099A - Multi-interference phase interferometer with simultaneous measurement functions - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 간섭계에 관한 것으로, 특히 간섭계의 내부에 위치하는 집광 렌즈의 전방에 출사하는 광선을 다수의 위상 차이를 갖도록 발산하는 광분할 수단을 구비하여 기준구면을 이동시키기 위한 별도의 이송수단 없이 광학 부품의 면 형상에 대한 각기 다른 위상 차를 갖는 여러 개의 간섭무늬를 동시에 결상 시킬 수 있도록 함으로써, 간단한 구조로 정밀하고 정확한 측정을 이룰 수 있는 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to an interferometer, and in particular, to an interferometer that includes a light splitting means for diverging a light beam emitted in front of a condenser lens located inside an interferometer so as to have a plurality of phase differences, The present invention relates to an interferometer having a multi-interference phase simultaneous measurement function capable of performing precise and accurate measurement with a simple structure by allowing multiple interference fringes having different phase differences with respect to a surface shape of a component to be simultaneously imaged.
일반적으로 평면이나 구면을 형성하는 광학부품 등의 제조시 제작된 광학 부품의 면 정도를 측정하기 위하여 간섭계(한 개의 광원에서 출발한 빛을 두 갈래로 나누어 한 갈래의 빛은 기준평면(혹은 곡면)에서 반사시키고, 다른 갈래의 빛은 측정하고자 하는 광학 면에서 반사시켜, 두 빛이 다시 만났을 때 측정하고자 하는 광학 면에서 반사한 파면은 기준평면에서 반사한 파면과 경로 차이가 생기면서 간섭무늬를 만들게 되는데 이를 통해 광학 면의 형상 오차를 측정하는 기구)가 사용된다.In general, in order to measure the degree of the surface of an optical component manufactured at the time of manufacturing an optical component that forms a plane or a spherical surface, an interferometer (a light source divided into two divided light beams is referred to as a reference plane (or a curved surface) And the other branched light reflects from the optical surface to be measured. When the two lights meet again, the wavefront reflected from the optical surface to be measured is made to have an interference pattern due to a path difference with the wavefront reflected from the reference plane. A mechanism for measuring the shape error of the optical surface is used).
이와 같은 간섭계 중, 가장 기초적인 형태는 트와이만 그린 간섭계(Twyman-Green interferometer)로서, 간섭하는 두 개의 시료가 서로 직교하고 있는 형태의 간섭계이다.The most basic form of such an interferometer is the Twyman-Green interferometer, which is an interferometer in which two interfering samples are orthogonal to each other.
또, 기초적인 형태의 간섭계 이외에 간섭하는 두 개의 물체가 동일한 광축에 있도록 구성하여 평면 혹은 구면렌즈의 면 정밀도를 측정하는 형태의 피조우 간섭계(Fizeau interferometer)가 있다.In addition to the basic type of interferometer, there is a Fizeau interferometer in which two interfering objects are located on the same optical axis, and the plane accuracy of the plane or spherical lens is measured.
종래의 피조우 간섭계의 기본 구조는 도 1에 도시한 바와 같이, 광원(101)에서 출사한 광선이 광 확대기(Beam Expander)(102)를 통하여 평행 광으로 확대된 후 대물렌즈(Objective Lens)(103)로 입사하고, 공간필터(Spatial Filter)인 핀 홀(Pin Hole)(104)에 포커싱 한다.1, a light beam emitted from a
상기 핀 홀(104)은 완전한 구면파를 만드는 역할을 한다. 상기 핀 홀(104)에 의하여 만들어진 완전한 구면파는 광 분리기(Beam Splitter)(105)를 지나 시준렌즈(Collimation lens)(106)를 통과 후 평행 광으로 내어 보내진다. The
상기 평행 광은 기준구면(Reference Sphere)(107)과 테스트 구면(Test Sphere)(108)에서 각각 반사한다. The parallel light is reflected from a reference
상기 두 구면의 반사파는 상호 간섭하여 간섭무늬를 만들고 다시 시준렌즈(106)로 입사 후 광 분리기(105)에서 90°반사하여 회전 확산필터(Rotating Diffuser Disk)(109)에 이미징 한다. The reflected waves of the two spherical surfaces interfere with each other to form an interference fringe. The interference fringes are incident on the
상기 회전 확산필터(109)는 스패클을 제거하여 깨끗한 간섭무늬 영상을 획득하는 역할을 한다. The
그리고, 상기 회전 확산필터(109)에 이미징된 간섭무늬는 결상 렌즈(111)와 카메라에 입사되는 광량을 조절하는 역할을 하는 투과율 가변필터(Gradated ND Filter Disk)(112)를 지나 카메라(113)에 결상 되도록 구성된다.The interference fringes imaged on the
이때, 상기 카메라(113)를 통해 나타나는 간섭무늬는 상기 기준구면(107)과 테스트 구면(108)의 정렬 정도에 따라 통상, 아래의 표 1에 나타난 바와 같이 원형 혹은 직선 형태로 나타난다.At this time, the interference fringes appearing through the
그리고, 2개의 간섭무늬 사이의 간격은 λ/2이다.(여기서, λ는 레이저 광원의 파장이다)Then, the interval between the two interference fringes is? / 2 (where? Is the wavelength of the laser light source)
Defocus가 있는 경우
With defocus
Defocus와 Tilt가 있는 경우
With Defocus and Tilt
Tilt가 있는 경우
If you have a tilt
한편, 압전소자(Piezoelectric effect element : 기계적 응력을 걸면 전압이 발생하고 반대로 전압을 걸면 일그러짐이 발생하는 수정이나 압전 세라믹스 등을 사용한 소자로, 압력을 가하면 전압이 변화하고(압전 효과), 반대로 전압을 가하면 팽창되거나 수축되는 성질을 가진 소자를 말한다.)를 이용하여 상기 기준구면(107)을 미소량 움직여서 테스트 구면(108)과의 거리를 변화시키면, 표 2에 나타난 바와 같이 위상이 다른 4개의 간섭무늬를 얻게 된다. 이때, 0°와 360°는 같은 간섭무늬이다.On the other hand, a piezoelectric effect element (a piezoelectric effect element, which generates a voltage when a mechanical stress is applied and a device which uses a piezoelectric ceramics or the like to cause a distortion when a voltage is applied inversely, When the distance between the reference
0°
0 °
90°
90 °
180°
180 °
270°
270 DEG
360°
360 °
즉, 상기 기준구면(107)이 움직이는 량이 0°에서 360°까지는 λ/2가 되므로 90°인 경우에는 λ/8, 180°인 경우에는 λ/4, 270°인 경우에는 3λ/8가 되고, 360°인 경우에는 λ/2로서 0°와 동일한 영상이 된다.That is, since the amount of movement of the reference
또, 위상을 변화시키지 않을 경우, 예컨대 0°의 영상 하나만 있는 경우에는 검은 색으로 표시되는 링에 대하여는 면 형상 정보를 검출할 수 있으나, 흰색부분에는 정보를 검출할 수 없게 되므로 위상 차를 주는 이유는 검은색 링을 흰색부분으로 이동시키기 위한 것이다.When the phase is not changed, for example, when there is only one image of 0 DEG, the surface shape information can be detected with respect to the ring displayed in black. However, since information can not be detected in the white part, Is to move the black ring to the white part.
그리고, 표 2에서는 4개의 위상에 대하여 설명하였으나 보다 세분하여 위상을 변화시키면 더 많은 정보를 얻을 수 있음은 물론이다.Although four phases are described in Table 2, it is needless to say that more information can be obtained by further subdividing the phase.
이와 같이, 도 1에 의한 간섭계의 원리를 살펴보면 압전소자를 이용하여 기준렌즈의 위치를 변화시킴으로써 결과적으로 기준면(기준렌즈의 마지막 면)과 테스트 면의 간격을 변화(기준렌즈 초점의 위치가 변함)시켜 여러 위상의 간섭무늬를 획득하는 것이다.1, the position of the reference lens is changed by using the piezoelectric element. As a result, the distance between the reference surface (the last surface of the reference lens) and the test surface changes (the position of the reference lens focus changes) To obtain interference patterns of several phases.
또 다른 구조의 간섭계는 도 2에 도시된 바와 같이, 광원(201)에서 출사한 광선이 광 확대기(Beam Expander)(202)를 통하여 평행 광으로 확대된 후 편광 빔 스플리터(PBS : Polarized Cube Splitter)(203)를 통해 반사, 투과 분리되어 기준평면(204)과, 테스트 평면(205)에서 각각 반사한다.2, the light beam emitted from the
이 과정에서 압전소자로 기준평면(204)을 이동시켜 각기 다른 간섭무늬의 위상 정보를 측정하게 된다.In this process, the
그러나, 도 1과 도 2에 도시된 간섭계는 압전소자로 기준면을 움직일 경우, 움직이는 시간이 발생하여 움직이는 동안 대류의 흐름 등에 의하여 간섭무늬가 영향을 받기 때문에 정확한 정보를 얻을 수 없는 문제점이 있다.However, the interferometer shown in FIGS. 1 and 2 has a problem in that accurate information can not be obtained when the reference plane is moved by the piezoelectric element because the interference pattern is affected by the flow of convection while the movable face is moving.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것이 도 3에 도시된 바와 같이 4D 간섭계라고 불리는 위상차 Twyman-Green 간섭계로서, 도 2와 동일한 구조를 가지고 있으나, 카메라부가 상이하다.To solve this problem, as shown in FIG. 3, a phase-difference Twyman-Green interferometer called a 4D interferometer has the same structure as that of FIG. 2 but differs in a camera section.
그리고, 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이 동일한 시간에 4개의 위상 영상(간섭무늬)을 동시에 측정하도록 카메라 부분의 각 화소 앞에 위상을 변화시켜주는 소자를 와이어 그리드(Wire Grid) 소자로 형성하여 각각 다른 위상의 영상을 획득하도록 하는 구성의 간섭계이다.As shown in FIGS. 3 and 4, a device for changing the phase in front of each pixel of the camera portion so as to simultaneously measure four phase images (interference fringes) at the same time is formed of a wire grid And acquire images of different phases from each other.
그러나, 이러한 간섭계는 획득하고자 하는 위상 개수에 대응하는 여러 개의 와이어 그리드 소자를 설치하여야 하므로 구성이 복잡하고 제작비용이 많이 들어가는 문제점이 있다.However, such an interferometer requires a plurality of wire grid elements corresponding to the number of phases to be acquired, which complicates the construction and increases manufacturing costs.
또, 이와 같은 종래의 간섭계는 기준평면을 움직이는 압전소자나, 여러 개의 와이어 그리드 소자와 같이 위상을 천이(변화)시키는 별도의 구성이 반드시 필요함은 물론 하나의 구성요소로 여러 개의 위상 영상을 동시에 측정할 수 없는 문제점이 있다.In addition, such a conventional interferometer requires not only a piezoelectric element for moving a reference plane, but also a separate structure for changing (changing) the phase as in the case of a plurality of wire grid elements, There is a problem that can not be done.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 집광 렌즈 일 측에 제작이 간편하면서도 고성능을 발휘할 수 있는 간단한 구성의 광분할 수단을 설치함으로써, 진행하는 광선을 위상 차를 형성하는 여러 개의 광선으로 분할함으로써, 한 번의 측정으로 광학부품 표면의 형상 정보를 신속하고 정확하며 용이하게 얻을 수 있도록 하는 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems described above. An object of the present invention is to provide a light-dividing means having a simple structure which is easy to fabricate and can exhibit high performance, To thereby obtain the shape information of the surface of the optical component in a single measurement quickly, accurately, and easily, thereby providing an interferometer having a simultaneous multi-interference phase measurement function.
본 발명의 다른 목적은 위상천이(변화)에 필요한 별도의 구성을 채용하지 않고 단순한 구조로 구현함으로써 간섭계의 측정오차를 해소하고 전체 부피를 줄이며, 제작비용을 줄이면서도 고정밀도의 측정을 매우 빠른 시간에 측정할 수 있는 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a simple structure without adopting a separate structure required for phase shift (change), thereby eliminating the measurement error of the interferometer, reducing the total volume, And an interferometer having a function of simultaneously measuring a multi-interfering phase.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광원과, 광 확대기, 집광 렌즈(대물렌즈), 광 분리기, 시준렌즈, 기준구면, 테스트 구면, 회전 확산필터, 미러, 결상렌즈, 투과율 가변필터, 영상분리수단, 전하결합소자(CCD)를 포함하는 간섭계로서, 상기 집광 렌즈의 일 측에는 집광 렌즈 또는 핀 홀에서 출사되는 광선을 다수의 광선으로 분할하는 광분할 수단을 형성하여 기준렌즈에서 출사되는 광선을 평행 광이 아닌 4개 이상의 발산, 수렴 각도로 진행하여 기준구면 또는 테스트 구면으로 입사되도록 하여, 상호 다른 각도로 발산, 수렴하는 각 광선의 위상 차에 의한 4개 이상의 간섭무늬를 동시에 측정하도록 한 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an optical system including a light source, a light expander, a condenser lens (objective lens), a light separator, a collimator lens, a reference spherical surface, And a charge coupled device (CCD), wherein a light splitting means for splitting a light beam emitted from the condenser lens or the pin hole into a plurality of light beams is formed on one side of the condenser lens, Four or more interference fringes according to the phase difference of each ray diverging and converging at different angles are measured at the same time so as to be incident on the reference spherical surface or the test spherical surface by proceeding at four or more divergent and convergent angles .
상기 영상분리수단은 CGH홀로그램, 피라미드형 프리즘 또는 확대배율을 갖는 렌즈 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 광분할 수단은 다수의 홀을 갖는 핀 홀, 홀로그램소자, 복굴절 크리스탈, 반 투과거울, 광파이버 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Wherein the image separating means comprises any one of a CGH hologram, a pyramid prism or a lens having an enlargement magnification, and the light splitting means is any one of a pinhole having a plurality of holes, a hologram element, a birefringent crystal, a semitransparent mirror, .
상기 광분할 수단이 핀 홀, 반 투과거울 또는 광파이버로 이루어질 경우, 분할되어 진행하는 4개 이상의 광선은 각각 결상 되는 공간적 위치가 상이하므로 4개 이상의 영상을 전하결합소자(CCD)에 용이하게 획득하기 위해 상기 영상분리수단은 피라미드형 프리즘 또는 확대배율을 갖는 렌즈를 사용하는 것을 특징으로 한다.When the light splitting means is formed of a pinhole, a semi-transmission mirror or an optical fiber, since four or more light beams traveling in different directions have different spatial positions to be respectively formed, four or more images are easily acquired in a charge coupled device Wherein the image separating means uses a pyramidal prism or a lens having an enlargement magnification.
상기 핀 홀은 상기 집광 렌즈에 의해 결상되는 전방 지점에 형성되어 진행하는 광선이 4개 이상의 각기 다른 위상 차를 갖고 진행하도록 4개 이상의 홀이 형성되고, 각 광선이 위상 차를 갖도록 각각의 홀이 시준 렌즈에 대해 거리가 달라지도록 기울어지게 형성되는 것을 특징으로 한다.Wherein the pinhole is formed at a front point formed by the condenser lens so that at least four holes are formed so that the proceeding light ray has four or more different phase differences and each hole has a phase difference, And is inclined to vary the distance with respect to the collimating lens.
상기 복굴절 크리스탈은 제 1 크리스탈과 제 2 크리스탈이 설치되며, 상기 제 2 크리스탈은 제 1 크리스탈에 대하여 45°회전된 각도로 설치되어 크리스탈의 복굴절 성분에 의하여 다중의 발산각을 가지는 광선을 만들고 시준렌즈에 입사하도록 한 것을 특징으로 한다.The birefringent crystal is provided with a first crystal and a second crystal. The second crystal is provided at an angle rotated by 45 degrees with respect to the first crystal to produce a ray having multiple divergent angles by the birefringence component of the crystal, As shown in FIG.
상기 반 투과거울은, 제 1 반사 면과 제 2 반사 면 및 제 3 반사 면, 제 4 반사 면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The transflective mirror is formed of a first reflective surface, a second reflective surface, a third reflective surface, and a fourth reflective surface.
상기 광파이버는 4개 이상의 광파이버가 다발로 형성되며, 일 측 끝 부분은 상기 집광렌즈의 초점이 맺히는 지점에 위치하도록 형성되고, 다른 일 측 끝 부분은 각 광파이버가 상호 길이 차이를 가지도록 형성함으로써 각각 다른 공간적 위치에서 펼쳐지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.The optical fiber is formed so that four or more optical fibers are bundled, one end of the optical fiber is positioned at a focal point of the condenser lens, and the other end of the optical fiber is formed such that the optical fibers are mutually different in length, And is formed so as to spread out at other spatial positions.
상기 홀로그램소자는 홀로그램소자를 투과한 광선이 서로 다른 발산 각을 가지고 시준렌즈에 입사하도록 한 것을 특징으로 한다.The hologram element is characterized in that the light beams transmitted through the hologram element are incident on the collimator lens at different divergent angles.
상기 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단은 반사 또는 굴절에 의해 4개 이상의 영상을 상기 전하결합소자(CCD)에 분할하는 것을 특징으로 한다.The image separating means made of the pyramidal prism is characterized in that four or more images are divided into the charge coupled device (CCD) by reflection or refraction.
상기 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단은 반사에 의해 4개 이상의 영상을 분리하여 결상할 경우에는 4개의 전하결합소자(CCD)를 이용하고, 굴절에 의해 4개 이상의 영상을 분리하여 결상할 경우에는 1개의 전하결합소자(CCD)를 이용하는 것을 특징으로 한다.The image separating means made up of the pyramidal prism uses four charge coupled devices (CCDs) for separating and imaging four or more images by reflection, and when four or more images are separated and formed by refraction, And one charge coupled device (CCD) is used.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 간단하고 저렴한 비용으로 광학부품의 면 정보를 정확하고 신속하며 용이하게 얻을 수 있는 효과가 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention has the effect of obtaining surface information of an optical component accurately, quickly, and easily at a simple and low cost.
또, 본 발명은 위상천이 된 여러 개의 간섭 무늬를 획득하기 위해 복잡한 구성품 없이 단순한 구성의 발산, 수렴 수단을 이용하여 여러 개의 광선으로 분할하여 여러 개의 간섭 무늬를 한 번에 얻도록 함으로써, 높은 측정성능과 측정결과를 용이하게 얻을 수 있는 효과가 있다.Further, in order to obtain multiple phase-shifted interference fringes, a plurality of interference fringes are obtained at a time by dividing a plurality of interference fringes into a plurality of light beams by using divergent and converging means of a simple structure without complicated components, And the measurement result can be easily obtained.
도 1은 종래의 피조우 간섭계의 기본 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 트와이만 그린 간섭계의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 4D 간섭계라고 불리는 위상 차 트와이만 그린(Twyman-Green) 간섭계의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 카메라 부분의 이미지로서 각 화소를 확대하여 동일한 시간에 4개 위상의 영상을 동시 측정하는 원리를 나타내는 종래의 간섭계의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계로서, 4개 이상의 광선이 각각 결상되는 공간적 위치가 상이한 핀 홀을 광분할 수단으로 형성하고 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단을 이용하여 다수의 광선을 굴절시켜 1개의 전하결합소자에 다수의 영상을 분할 획득하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단에 다수의 광선을 반사시켜 4개의 전하결합소자에 각각 영상을 분할 획득하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계로서, 광선이 광축을 따라 진행하면서 디포커싱되는 홀로그램소자를 광분할 수단으로 형성하고, CGH홀로그램으로 이루어지는 영상분리수단을 이용하여 1개의 전하결합소자에 다수의 영상을 분할 획득하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계로서, 광선이 광축을 따라 진행하면서 디포커싱되는 복굴절 크리스탈을 광분할 수단으로 형성하고, CGH홀로그램으로 이루어지는 영상분리수단을 이용하여 1개의 전하결합소자에 다수의 영상을 분할 획득하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계로서, 광선이 광축을 따라 진행하면서 디포커싱되는 반 투과거울을 광분할 수단으로 형성하고, 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단을 이용하여 4개의 전하결합소자에 다수의 영상을 분할 획득하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계로서, 4개 이상의 광선이 각각 결상되는 공간적 위치가 상이한 광파이버를 광분할 수단으로 형성하고 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단을 이용하여 다수의 광선을 굴절시켜 1개의 전하결합소자에 다수의 영상을 분할 획득하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10의 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단에 다수의 광선을 반사시켜 4개의 전하결합소자에 각각 영상을 분할 획득하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 광분할 수단의 다른 실시 예로써, 광원인 레이저를 파장이 다르게 다수를 형성하여 각 레이저를 합성하도록 구성한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 영상분리수단의 다른 실시 예로써, 피라미드형 프리즘 대신 확대배율을 갖는 렌즈를 형성하여 4개 이상의 광선이 결상되는 공간적 위치가 상이한 핀 홀을 광분할 수단으로 형성하여 1개의 전하결합소자(CCD)에 4개의 영상을 분할 획득하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a schematic view showing a basic structure of a conventional interferometer.
2 is a schematic view showing a structure of a conventional Twiamann green interferometer.
FIG. 3 is a diagram schematically showing the structure of a phase-chirp Twyman-Green interferometer called a 4D interferometer.
4 is a view schematically showing a structure of a conventional interferometer showing the principle of enlarging each pixel and simultaneously measuring images of four phases at the same time as an image of the camera part of Fig. 3
FIG. 5 is an interferometer having a multi-interference phase simultaneous measurement function according to a preferred embodiment of the present invention, in which pinholes having different spatial positions in which four or more rays are respectively formed are formed as light dividing means, In which a plurality of light beams are refracted using a plurality of light-receiving elements to divide and acquire a plurality of images into one charge-coupled device.
FIG. 6 is a view schematically showing a state in which a plurality of light beams are reflected by the image separating means made up of the pyramid-shaped prism of FIG. 5 to divide and acquire an image into four charge coupled devices, respectively.
7 is an interferometer having a multi-interference-phase simultaneous measurement function according to a preferred embodiment of the present invention. The hologram element defocused while a light beam propagates along an optical axis is formed as a light splitting means, and an image separating means comprising a CGH hologram In which a plurality of images are divided and acquired by one charge-coupled device.
FIG. 8 is an interferometer having a multi-interference phase simultaneous measurement function according to a preferred embodiment of the present invention. The interferometer includes a birefringent crystal in which a ray is defocused while proceeding along an optical axis, as a light splitting means, In which a plurality of images are divided and acquired by one charge-coupled device.
9 is an interferometer having a multi-interference-phase simultaneous measurement function according to a preferred embodiment of the present invention. The interferometer includes a semi-transparent mirror that is defocused while a light beam propagates along an optical axis, And FIG. 5 is a diagram schematically showing a state in which a plurality of images are divided and acquired in four charge coupled devices using a means.
10 is an interferometer having a function of simultaneously measuring multi-interfering phases according to a preferred embodiment of the present invention. The interferometer has a function of dividing an optical fiber in which spatial positions where four or more rays are respectively formed are different from each other, In which a plurality of light beams are refracted to obtain a plurality of images on one charge coupled device.
11 is a view schematically showing a state in which a plurality of light beams are reflected by the image separating means made up of the pyramidal prism of FIG. 10 to divide and acquire an image into four charge coupled devices, respectively.
12 is a view schematically showing a state in which a plurality of lasers, which are light sources, are formed with different wavelengths so as to synthesize the respective lasers, according to another embodiment of the light dividing means of the present invention.
13 is a view showing another embodiment of the image separating means according to the present invention. In this embodiment, a pinhole having different spatial positions in which four or more rays are formed is formed as a light dividing means by forming a lens having an enlargement ratio instead of the pyramidal prism, And schematically shows a state in which four images are divided and acquired in a charge coupled device (CCD).
이하, 본 발명에 따른 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of an interferometer having a multi-interference phase simultaneous measurement function according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.Hereinafter, the same reference numerals will be used to denote the same or similar elements in all of the following drawings, and repetitive descriptions will be omitted. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention. It should be interpreted as meaning.
도 5 내지, 도 11에 도시된 바와 같이 본 발명은 광원(501), 광 확대기(Beam Expander)(502), 집광렌즈(대물렌즈)(503), 광 분리기(Beam Splitter)(505), 시준렌즈(Collimation lens)(506), 기준구면(Reference Sphere)(507), 테스트 구면(Test Sphere)(508), 회전 확산필터(Rotating Diffuser Disk)(509), 미러(510), 투과율 가변필터(Gradated ND Filter Disk)(511), 결상렌즈(512), 영상분리수단(513)(513a), 전하결합소자(CCD : charge coupled device)(514)를 포함하는 간섭계에 광분할 수단(504)을 형성한 것을 특징으로 한다.5 to 11, the present invention includes a
즉, 상기 집광 렌즈(503)의 일 측에는 출사 되는 광선을 평행 광이 아닌 4개 이상의 위상 차를 갖도록 발산하여 시준렌즈(506)를 투과 후 평행광선(위상 0°)을 기준으로 발산 혹은 수렴 진행하여 기준 구면(507) 또는 테스트 구면(508)으로 입사되도록 하는 광분할 수단(504)이 형성된다.In other words, on one side of the
이에 따라, 상기 광분할 수단(504)에 의해 상호 다른 각도로 발산한 후, 진행하면서 발산, 수렴하는 각 광선의 위상 차에 의한 여러 개의 간섭무늬를 동시에 측정할 수 있다.Accordingly, it is possible to simultaneously measure a plurality of interference fringes by the phase difference of each ray diverging and converging while diverging at different angles by the light splitting means 504.
상기 광분할 수단(504)은 다수의 홀이 형성된 핀 홀(504a), 홀로그램소자(504b), 복굴절 크리스탈(504c), 반 투과거울(504d), 광파이버(504e) 중 어느 하나로 이루어지거나, 하나의 홀이 형성된 핀 홀과 홀로그램소자(504b), 복굴절 크리스탈(504c), 반 투과거울(504d) 중 어느 하나가 한 쌍을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다.The light splitting means 504 may be formed of any one of a pinhole 504a, a hologram element 504b, a
또, 상기 영상분리수단(513)은 피라미드형 프리즘으로 이루어지고, 영상분리수단(513a)은 CGH홀로그램(Computer Generated Hologram)으로 이루어진다.In addition, the image separating means 513 is a pyramid-shaped prism, and the image separating means 513a is a CGH hologram (Computer Generated Hologram).
이러한 구성의 영상분리수단(513),(513a)은 예컨대, 상기 광분할 수단(504)이 상기 핀 홀(504a), 반 투과거울(504d), 또는 광파이버(504e)와 같이 분할하는 각 광선의 초점이 공간상에 맺히는 위치가 다를 경우에는 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단(513)을 형성하는 것이 바람직하다.The image separating means 513 and 513a having such a constitution can be used as the image separating means 513a and 513a in the case where the light dividing means 504 is arranged in the form of a pinhole 504a, a
그러나, 상기 광분할 수단(504)이 상기 홀로그램소자(504b), 복굴절 크리스탈(504c)과 같이 분할하는 각 광선의 초점이 광축을 따라 진행하면서 디포커싱((defocusing : 정확하게 초점이 맞지 않은 것을 이른다.)되는 경우에는 CGH홀로그램(Computer Generated Hologram)으로 이루어지는 영상분리수단(513a)을 형성하는 것이 바람직하다.However, when the light splitting means 504 focuses the light beams divided by the hologram element 504b and the
또, 상기 다수의 홀이 형성된 핀 홀(504a)은 상기 집광 렌즈(503)에 의해 결상 되는 전방 지점에 형성되어 진행하는 광선이 4개 이상의 각기 다른 위상 차를 갖고 진행하도록 4개 이상의 홀이 형성된다.The
또한, 상기 핀 홀(504a)은 통과하는 각 광선이 위상 차를 갖도록 각각의 홀이 시준 렌즈(506)에 대해 거리가 달라지도록 기울어지게 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the
이에 따라, 상기 핀 홀(504a)의 각 홀을 통과하는 광선은 상호 진행 거리가 달라져 위상 차가 다르게 형성되므로 상기 기준구면(507)과 테스트 구면(508)으로 진행, 반사하는 광선은 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단(513)로 진행하여 반사 또는 굴절에 의해 분리되어 상기 전하결합소자(514)에 각기 다른 위상 차를 갖는 여러 개의 간섭무늬가 동시에 결상 된다.Accordingly, since the light beams passing through the holes of the pinhole 504a have different phase distances due to mutual progress distances, the light beams traveling to the reference
즉, 종래의 간섭계는 시준렌즈를 투과한 광파면이 광축과 수직을 이루면서 평행하게 시준되도록 구성되어 있으나, 본 발명에서는 광분할 수단(504)에 의해 평행한 광선(0°위상)을 포함하여 λ/2 이내에서 여러 개의 위상을 가지도록 발산 혹은 수렴하도록 하는 것이다.That is, in the conventional interferometer, the light wavefront transmitted through the collimator lens is configured to collimate in parallel with the optical axis while being parallel to the optical axis. However, in the present invention, / 2 < / RTI > so as to have multiple phases.
상기 홀로그램소자(504b)는 2차원 회절격자의 형태로, 서로 수직한 두 개의 1차원 회절격자가 포개어 진 것과 동일한 형태로서, 광축에서 바라보았을 때 기준격자의 격자무늬 방향을 중심으로 45˚기울어져서 (m, n)회절성분으로 입사광을 여러 개의 광선으로 분할하도록 간섭 줄무늬를 기록한 매체이다.The hologram element 504b is in the form of a two-dimensional diffraction grating and has the same form as that in which two one-dimensional diffraction gratings perpendicular to each other are superimposed. The hologram element 504b is inclined by 45 degrees around the grating direction of the reference grating when viewed from the optical axis (m, n) diffraction component, the interference fringes are recorded so as to divide the incident light into a plurality of light beams.
이에 따라, 상기 홀로그램소자(504b)는 홀로그램소자(504b)를 투과한 광선을 서로 다른 발산 각을 가지고 시준렌즈(506)에 입사시키게 된다.Accordingly, the hologram element 504b causes the light beams transmitted through the hologram element 504b to enter the
또, 상기 홀로그램소자(504b)는 핀 홀의 전방으로 위치하여 핀 홀과 간격을 두도록 설치된다.The hologram element 504b is disposed in front of the pinhole and spaced apart from the pinhole.
이와 같은 구성의 홀로그램소자(504b)는 진행하는 광선을 각각 (+1차, 0차)회절성분, (0차, -1차)회절성분, (0차, +1차)회절성분, (-1차, 0차)회절성분으로 분할하게 된다.The hologram element 504b having such a constitution allows the proceeding rays to be divided into (+ 1st order and 0th order) diffraction components, (0th order, -1th order) diffraction components, (0th order, 1 < th > and 0 < th >) diffraction components.
즉, 상기 홀로그램소자(504b)를 통해 양측으로 발산 진행하는 어느 일 측의 여러 광선들은 스크린으로 진행하는 기준 광(reference beamㆍ참조광)이 되고, 다른 일 측의 여러 광선들은 측정하고자 하는 광학부품으로 진행하는 테스트광(test beam)이 된다.That is, a plurality of light beams propagating to both sides through the hologram element 504b become reference light (reference beam) traveling to the screen, and the other light beams on the other side are optical components to be measured It becomes a progressive test beam.
통상 홀로그램소자를 만드는 방법은 기준 광과 참조 광을 간섭시켜서 만들고 있으나 최근에는 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 만들어지는 CGH홀로그램(Computer Generated Hologram)이 많이 사용되고 있다.Generally, the hologram element is made by interfering with reference light and reference light. Recently, computer generated hologram (CGH) produced by computer simulation has been widely used.
따라서, 상기 홀로그램소자(504b)를 통과하여 양측으로 발산하는 여러 광선은 광축을 따라 상호 진행 각도가 달라져 위상 차가 다르게 형성되므로 상기 기준구면(507)과 테스트 구면(508)으로 진행, 반사하여 CGH홀로그램(Computer Generated Hologram)으로 이루어진 영상분리수단(513a)을 통과하면서 영상이 분리되어 상기 전하결합소자(CCD)(514)에 각기 다른 위상 차를 갖는 여러 개의 간섭무늬로 동시에 결상된다.Accordingly, the plurality of light beams that pass through the hologram element 504b and diverge to both sides are formed to have different phase angles due to different angles of progression along the optical axis, so that they travel to the reference
상기 복굴절 크리스탈(504c)은 하나의 홀이 형성된 핀 홀을 통과하여 진행하는 광선이 크리스탈(crystal : 석영(SiO2)의 단결정으로, 결 정축 및 결정면을 형성한 매체)의 결정 속을 지나갈 때 각 결정면을 통해 두 갈래 이상으로 나누어지는 현상(double refraction)을 유발하는 것으로서, 상기 핀 홀의 전방으로 위치하도록 설치되는 제 1 크리스탈(504c-1)과, 상기 제 1 크리스탈(504c-1)의 전방에 간격을 두고 위치하도록 설치되는 제 2 크리스탈(504c-2)로 이루어진다.When the
이러한 복굴절 크리스탈(504c)은 상기 핀 홀에서 발산하는 광선에 대하여 수직방향으로 진동하는 광과 수평방향으로 진동하는 광의 굴절률이 다른 크리스탈을 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable that the
또, 상기 복굴절 크리스탈(504c)은 4개 이상의 발산 광선을 얻기 위하여 제 1 크리스탈(504c-1)에 대하여 제 2 크리스탈(504c-2)은 45°회전된 각도로 설치되는 것이 바람직하다.It is preferable that the
이에 따라, 상기 복굴절 크리스탈(504c)을 통과하는 광선은 광축을 따라 상호 진행하는 각도가 다른 여러 개의 광선으로 발산되어 상기 기준구면(507)과 테스트 구면(508)으로 진행, 반사하여 CGH홀로그램(Computer Generated Hologram)으로 이루어진 영상분리수단(513a)을 통과하면서 영상이 분리되어 상기 전하결합소자(CCD)(514)에 각기 다른 위상 차를 갖는 여러 개의 간섭무늬로 동시에 결상된다.Accordingly, the light rays passing through the
상기 반 투과거울(504d)은, 제 1 반사 면과 제 2 반사 면 및 제 3 반사 면, 제 4 반사 면으로 형성되는데, 제 1 반사 면에서 일부 광선이 반사하고, 투과한 일부 광선은 제 2 반사 면에서 반사하며, 제 2 반사 면에서 투과한 광선 중, 일부는 제 3 반사 면에서 반사하고 일부 광선은 투과한다. The
그리고, 제 3 반사 면에서 투과한 광선은 최종적으로 제 4 반사 면에서 전부 반사한다.Then, the light beam transmitted through the third reflecting surface is finally reflected at the fourth reflecting surface.
상기 제 4 반사 면은 전반사 거울 코팅을 하여야하나, 제 1, 2, 3 반사 면은 투과율과 반사율이 있는 부분 반사 코팅이 되어 있어야 하고, 분리된 4개 광선의 광량이 동일하게 되기 위하여는 제 1, 2, 3 반사 면의 반사율이 각각 다르게 코팅되어야 한다The fourth reflection surface should be a total reflection mirror coating, but the first, second, and third reflection surfaces should be partially reflective coated with transmittance and reflectance, and to have the same amount of light of the four separated rays, , 2, and 3 reflective surfaces should be coated differently
또, 상기 반 투과거울(504d)은 핀 홀에 대해 일정한 경사각을 이루도록 설치된다.In addition, the
이에 따라, 상기 하나의 홀이 형성된 핀 홀을 통해 진행하는 광선이 반 투과거울(504d)의 제 1, 2, 3, 4 반사 면에서 각각 상이한 위상 차를 갖도록 굴절(refraction : 파동이 서로 다른 매질(媒質)의 경계면을 지나면서 진행방향이 바뀌는 현상이다)된다. Accordingly, the light beams traveling through the one hole are refracted so as to have different phase differences on the first, second, third, and fourth reflection surfaces of the
따라서, 상기 반 투과거울(504d)에 의해 핀 홀을 통과하여 진행하는 광선은 시준렌즈(506)와 핀 홀과의 거리가 다른 여러 개의 광선으로 발산되어 상기 기준구면(507)과 테스트 구면(508)으로 진행, 반사하여 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단(513)에 의해 반사 또는 굴절되어 상기 전하결합소자(514)에 각기 다른 위상 차를 갖는 여러 개의 간섭무늬로 동시에 결상된다.Therefore, the light beam traveling through the pinhole by the
상기 광파이버(504e)는 4개 이상의 광파이버가 다발로 형성되며, 일 측 끝 부분은 상기 집광렌즈(503)의 초점이 맺히는 지점에 위치하도록 형성되고, 다른 일 측 끝 부분은 각 광파이버가 상호 길이 차이를 가지도록 형성됨과 동시에 공간적으로 각각 다른 위치로 펼쳐지도록 형성된다.The
이에 따라, 각 광파이버를 통과하여 진행하는 광선은 각 광파이버의 길이 차이에 의해 시준렌즈(506)를 통과시 평행광선을 기준으로 약간씩 수렴하거나 발산하게 되므로 상호 다른 위상 차를 갖는 광선을 이루며 상기 기준구면(507)과 테스트 구면(508)으로 진행, 반사하는 광선은 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단(513)에 의해 반사 또는 굴절되어 상기 전하결합소자(514)에 각기 다른 위상 차를 갖는 여러 개의 간섭무늬로 동시에 결상된다.Accordingly, the light beams passing through the respective optical fibers converge or diverge slightly with respect to the parallel light rays when passing through the
한편, 상기 광분할 수단(504) 중, 다수의 홀 예컨대 4개 이상의 홀을 형성하여 단독으로 광분할 수단을 형성하는 핀 홀(504a)과 광파이버(504e)를 제외한, 홀로그램소자(504b), 복굴절 크리스탈(504c), 반 투과거울(504d) 중, 어느 하나와 한 쌍을 이루도록 형성되는 1개의 홀로 형성되는 핀 홀은 시준렌즈(506)에 대해 수직 하도록 형성된다.The hologram element 504b except the
즉, 다수의 홀을 형성한 핀 홀(504a)은 단독으로 기울어지게 설치되어 상기 시준렌즈(506)를 통해 진행하는 광선을 위상 차를 형성하는 여러 개의 광선으로 분할진행하도록 이루어지나, 상기 홀로그램소자(504b), 복굴절 크리스탈(504c), 반 투과거울(504d) 중, 어느 하나와 한 쌍을 이루도록 형성되는 하나의 홀이 형성된 핀 홀은 집광렌즈(503)를 통해 초점이 맺혀지는 광선을 하나의 광선으로 출사시킨다.That is, the
이와 같이 본 발명은 기준렌즈(507)를 움직이지 않고 기준렌즈(507)에서 출사하는 광선이 다수의 초점거리를 가지도록 하여 여러 위상의 간섭무늬를 획득하도록 하는 것이다.As described above, the present invention allows the light rays emitted from the
즉, 상기 시준렌즈(506)를 투과 후 기준렌즈(507)로 입사하는 광선의 각도가 다른 다수의 광선으로 분할되도록 광분할 수단(504)을 형성함으로써 집광 렌즈(503) 또는 하나의 홀을 갖는 핀 홀에서 출사하는 광선의 발산 각도를 달리하거나, 핀 홀과 시준렌즈(506)의 거리를 달리하여 시준렌즈(506)를 투과 후 진행광선이 서로 다른 각도를 가지고 기준렌즈(507)에 입사하고 결과적으로 기준렌즈(507)에 의한 초점의 조절 위치를 다르게 이루도록 하는 것이다.That is, by forming the light splitting means 504 such that the light beam incident on the
한편, 본 발명에 따른 상기 광분할 수단(504)이 핀 홀(504a), 반 투과거울(504d) 또는 광파이버(504e)로 이루어질 경우, 분할되어 진행하는 4개 이상의 광선이 각각 결상되는 공간적 위치가 상이하므로 4개 이상의 영상을 전하결합소자(CCD : charge-coupled device)(514)에 용이하게 획득하기 위해 영상분리수단(513)으로 피라미드형 프리즘을 사용하는 것이 바람직하다.When the light splitting means 504 according to the present invention is composed of the
이러한 구성의 영상분리수단(513)은 피라미드형 프리즘에 의해 진행하는 광선이 반사 또는 굴절에 의해 4개 이상의 영상으로 분리되어 상기 전하결합소자(CCD)(514)에 각각 분할 형성하게 된다.The image separating means 513 having such a configuration is divided into four or more images by the reflection or refraction and divided into the charge-coupled device (CCD) 514 by the light beam proceeding by the pyramidal prism.
예컨대, 상기 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단(513)에 진행되는 광선을 반사시킬 경우, 각 영상은 피라미드형 프리즘의 사방 면을 통해 각각 반사되므로 영상분리수단(513)의 사방에 4개의 전하결합소자(CCD)(514)를 설치하여 각 영상을 분할 획득하게 된다.For example, when the light beams traveling on the image separating means 513 composed of the pyramidal prisms are reflected, each image is reflected through the four sides of the pyramidal prism, so that four charge coupled And a device (CCD) 514 is provided to divide and acquire each image.
그리고, 상기 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단(513)에 진행되는 광선을 굴절시킬 경우, 각 영상은 피라미드형 프리즘을 통과하면서 굴절되어 영상분리수단(513)의 전방에 설치된 1개의 전하결합소자(CCD)(514)에 4개 이상의 영상을 분할 획득하게 된다.When each of the images is refracted while passing through the pyramid-shaped prism, a single charge coupled device (hereinafter, referred to as " prism ") 513 disposed in front of the image separating means 513, (CCD) 514 in order to acquire four or more images.
즉, 상기 핀 홀(504a), 반 투과거울(504d) 또는 광파이버(504e)와 같이 공간에 맺히는 각 영상의 위치가 다를 경우에는 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단(513)을 이용하여 전하결합소자(CCD)(514)에 영상을 용이하게 분할 획득할 수 있다.That is, when the position of each image formed in the space is different, such as the pinhole 504a, the
그러나, 광축을 따라 진행하면서 디포커싱(defocusing : 정확하게 초점이 맞지 않은 것을 이른다.)되는 상기 홀로그램소자(504b), 복굴절 크리스탈(504c)과 같은 광분할 수단(504)을 이용할 경우에는 CGH홀로그램(Computer Generated Hologram)으로 이루어지는 영상분리수단(513a)을 사용하여 전하결합소자(CCD)(514)에 영상을 분할 획득한다. However, when using the light splitting means 504 such as the hologram element 504b and the
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작 관계를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described in more detail.
먼저, 상기 광원(501)에서 생성된 광선을 출사하여 광 확대기(502)로 진행시킨다.First, a light beam generated by the
상기 광 확대기(502)로 진행된 광선은 평행 광으로 확대된 후, 집광렌즈(503)에 의해 포커싱 됨과 동시에 광분할 수단(504)을 통해 4개 이상의 발산 각이 다른 광선으로 분할되어 상기 광 분리기(505)로 진행된다.The light beam traveling to the
상기 광 분리기(505)를 통과한 광선은 시준렌즈(Collimation lens)(506)를 통과 후, 기준구면(Reference Sphere)(507)과 테스트 구면(Test Sphere)(508)에서 각각 반사한다. The light beams having passed through the
상기 두 구면의 반사파는 상호 간섭하여 간섭무늬를 만들고 다시 시준렌즈(506)로 입사 후 광 분리기(505)에서 90°반사하여 회전 확산필터(Rotating Diffuser Disk)(509)에 이미징 된다. The reflected waves of the two spherical surfaces interfere with each other to produce an interference fringe. The interference fringes are incident on the
상기 회전 확산필터(509)는 스패클을 제거하여 깨끗한 간섭무늬 영상을 획득하는 역할을 한다.The
그리고, 상기 회전 확산필터(509)에 이미징된 간섭무늬는 미러(510)에서 90°반사하여 입사되는 광량을 조절하는 투과율 가변필터(Gradated ND Filter Disk)(511)와 결상 렌즈(512)를 지나 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단(513)이나 CGH홀로그램(Computer Generated Hologram)으로 이루어지는 영상분리수단(513a)을 통해 전하결합소자(CCD)(514)에 각각 분할 획득되도록 구성된다.The interference fringes imaged on the
따라서, 상기 광분할 수단(504)에 의해 진행하는 광선은 각도가 다른 여러 개의 광선으로 발산되거나, 발산 각이 같은 경우에는 시준렌즈(506)와의 거리가 다르게 되도록 형성하여 시준렌즈(506)에서 굴절 후 평행 광에 대하여 발산 혹은 수렴되도록 하고, 상기 기준구면(507)과 테스트 구면(508)으로 진행, 반사하여 상기 전하결합소자(CCD)(514)에 각기 다른 위상 차를 갖는 여러 개의 간섭무늬로 동시에 획득되므로, 기준구면(507)을 움직이지 않아 대류의 흐름 등에 의한 간섭무늬가 변화되는 영향을 받지않기 때문에 정밀하고 정확한 측정 면의 형상 정보를 얻을 수 있는 것이다.Therefore, when the light beam traveling by the light splitting means 504 is diverged into a plurality of light beams having different angles, or when the divergence angles are the same, a distance from the
한편, 도 12는 본 발명에 따른 다른 실시 예를 나타낸 도면으로서, 이는 상기 광분할 수단(504)을 파장이 다른 다수개의 레이저를 광원(501)으로 형성함으로써, 광선의 출사시 서로 다른 파장의 광선을 진행시켜 시준렌즈(506)에서 파장별 굴절률이 다름에 따라 발산 각이 다른 광선으로 만들어지게 하여 각기 다른 위상 차를 갖는 여러 개의 간섭무늬가 획득되도록 한 것이다.12 is a view showing another embodiment according to the present invention, in which the light dividing means 504 is formed by a plurality of lasers having different wavelengths from the
이와 같이 상기 파장이 다른 다수의 레이저를 광원으로 이용하는 간섭계의 구성은 4개 이상의 광파이버가 다발로 형성되며, 하나의 홀을 형성하는 핀 홀에서는 동일한 파면을 가지고 발산하나, 시준렌즈(506)를 투과한 후에는 시준렌즈 재료의 파장에 다른 굴절률 차이에 의하여 시준되는 각도가 달리 된다.As described above, in the configuration of the interferometer in which a plurality of lasers having different wavelengths are used as a light source, four or more optical fibers are formed in a bundle, and the pinholes forming one hole have the same wavefront, The angle at which the collimated lens material is collimated by the difference in refractive index is different.
또, 도 13은 본 발명에 따른 영상분리수단의 다른 실시 예를 나타낸 도면으로서, 이는 상기 영상분리수단(513b)을 피라미드형 프리즘 대신 확대배율을 가진 렌즈로 형성함으로써, 광분할 수단(504)을 통해 여러 개의 영상으로 분할 진행하는 각 영상의 초점 간격을 확대하여 1개의 전하결합소자(CCD)(514)의 분리된 위치에 각기 다른 위상 차를 갖는 여러 개의 간섭무늬가 결상 되도록 하거나, 또는 사방으로 위치하는 4개의 전하결합소자(CCD)(514)에 각각 다른 위상 차를 갖는 간섭무늬가 결상 되도록 한 것이다.13 is a view showing another embodiment of the image separating means according to the present invention, in which the image separating means 513b is formed of a lens having an enlargement ratio instead of the pyramidal prism, A plurality of interference fringes having different phase differences are formed in a separated position of one charge coupled device (CCD) 514 by enlarging a focus interval of each image divided into a plurality of images, And the interference fringes having different phase differences are formed on the four charge coupled devices (CCD)
이와 같은 구성의 영상분리수단(513b)은, 상기 광분할 수단(504)이 상기 핀 홀(504a), 반 투과거울(504d), 또는 광파이버(504e)와 같이 분할하는 각 광선의 초점이 공간상에 맺히는 위치가 다를 경우에 주로 적용되는 것이 바람직하다.The image separating means 513b having such a constitution is arranged so that the focus of each light beam split by the light dividing means 504 such as the pinhole 504a, the
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시 예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. And will be apparent to those skilled in the art to which the invention pertains.
501 : 광원 502 : 광 확대기
503 : 집광렌즈(대물렌즈) 504 : 광분할 수단
504a : 핀 홀(4개홀) 504b : 홀로그램소자
504c : 복굴절 크리스탈 504c-1 : 제 1 크리스탈
504c-2 : 제 2 크리스탈 504d : 반 투과거울
504e : 광파이버 505 : 광 분리기
506 : 시준렌즈 507 : 기준구면
508 : 테스트 구면 509 : 회전 확산필터
510 : 미러 511 : 투과율 가변필터
512 : 결상 렌즈 513,513a,513b : 영상분리수단
514 : 전하결합소자(CCD : charge-coupled device)501: light source 502: light expander
503: condenser lens (objective lens) 504:
504a: pin hole (four holes) 504b: hologram element
504c:
504c-2:
504e: optical fiber 505: optical separator
506: collimator lens 507: reference spherical surface
508: test spherical surface 509: rotation diffusion filter
510: mirror 511: transmittance variable filter
512:
514: charge-coupled device (CCD)
Claims (10)
상기 집광 렌즈의 일 측에는 집광 렌즈 또는 핀 홀에서 출사되는 광선을 다수의 광선으로 분할하는 광분할 수단을 형성하여 기준렌즈에서 출사되는 광선을 평행 광이 아닌 4개 이상의 발산, 수렴 각도로 진행하여 기준구면 또는 테스트 구면으로 입사되도록 하여, 상호 다른 각도로 발산, 수렴하는 각 광선의 위상 차에 의한 4개 이상의 간섭무늬를 동시에 측정하도록 한 것을 특징으로 하는 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계.A light source, a light expander, a condenser lens (objective lens), a light separator, a collimator lens, a reference spherical surface, a test spherical surface, a rotation diffusion filter, a mirror, an imaging lens, a variable transmittance filter, As an interferometer,
A light splitting means for dividing a light beam emitted from the condenser lens or the pinhole into a plurality of light beams is formed on one side of the condenser lens so that light beams emitted from the reference lens are not collimated light but proceed at four or more divergence and convergence angles, Spherical or test spherical surface so that four or more interference fringes due to the phase difference of each ray diverging and converging at different angles are measured at the same time.
상기 영상분리수단은 CGH홀로그램, 피라미드형 프리즘 또는 확대배율을 갖는 렌즈 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 광분할 수단은 다수의 홀을 갖는 핀 홀, 홀로그램소자, 복굴절 크리스탈, 반 투과거울, 광파이버 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계.The method according to claim 1,
Wherein the image separating means comprises any one of a CGH hologram, a pyramidal prism or a lens having an enlargement magnification, and the light splitting means is any one of a pinhole having a plurality of holes, a hologram element, a birefringent crystal, a semitransparent mirror, And the interferometer has a function of simultaneously measuring a multi-interfering phase.
상기 광분할 수단이 핀 홀, 반 투과거울 또는 광파이버로 이루어질 경우, 분할되어 진행하는 4개 이상의 광선은 각각 결상 되는 공간적 위치가 상이하므로 4개 이상의 영상을 전하결합소자(CCD)에 용이하게 획득하기 위해 상기 영상분리수단은 피라미드형 프리즘 또는 확대배율을 갖는 렌즈를 사용하는 것을 특징으로 하는 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계.3. The method of claim 2,
When the light splitting means is formed of a pinhole, a semi-transmission mirror or an optical fiber, since four or more light beams traveling in different directions have different spatial positions to be respectively formed, four or more images are easily acquired in a charge coupled device Characterized in that the image separating means uses a pyramidal prism or a lens having an enlargement magnification.
상기 핀 홀은 상기 집광 렌즈에 의해 결상되는 전방 지점에 형성되어 진행하는 광선이 4개 이상의 각기 다른 위상 차를 갖고 진행하도록 4개 이상의 홀이 형성되고, 각 광선이 위상 차를 갖도록 각각의 홀이 시준 렌즈에 대해 거리가 달라지도록 기울어지게 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계.3. The method of claim 2,
Wherein the pinhole is formed at a front point formed by the condenser lens so that at least four holes are formed so that the proceeding light ray has four or more different phase differences and each hole has a phase difference, Wherein the interference fringes are formed so that the distance from the collimating lens is varied.
상기 복굴절 크리스탈은 제 1 크리스탈과 제 2 크리스탈이 설치되며, 상기 제 2 크리스탈은 제 1 크리스탈에 대하여 45°회전된 각도로 설치되어 크리스탈의 복굴절 성분에 의하여 다중의 발산각을 가지는 광선을 만들고 시준렌즈에 입사하도록 한 것을 특징으로 하는 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계.3. The method of claim 2,
The birefringent crystal is provided with a first crystal and a second crystal. The second crystal is provided at an angle rotated by 45 degrees with respect to the first crystal to produce a ray having multiple divergent angles by the birefringence component of the crystal, Wherein the interferometer has a function of simultaneously measuring a multi-interference phase.
상기 반 투과거울은, 제 1 반사 면과 제 2 반사 면 및 제 3 반사 면, 제 4 반사 면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계.3. The method of claim 2,
Wherein the transflective mirror is formed of a first reflective surface, a second reflective surface, a third reflective surface, and a fourth reflective surface.
상기 광파이버는 4개 이상의 광파이버가 다발로 형성되며, 일 측 끝 부분은 상기 집광렌즈의 초점이 맺히는 지점에 위치하도록 형성되고, 다른 일 측 끝 부분은 각 광파이버가 상호 길이 차이를 가지도록 형성함으로써 각각 다른 공간적 위치에서 펼쳐지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계.3. The method of claim 2,
The optical fiber is formed so that four or more optical fibers are bundled, one end of the optical fiber is positioned at a focal point of the condenser lens, and the other end of the optical fiber is formed such that the optical fibers are mutually different in length, Wherein the interferometer is configured to expand at different spatial locations.
상기 홀로그램소자는 홀로그램소자를 투과한 광선이 서로 다른 발산 각을 가지고 시준렌즈에 입사하도록 한 것을 특징으로 하는 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계.3. The method of claim 2,
Wherein the hologram element is configured to cause the light beams transmitted through the hologram element to be incident on the collimator lens at different divergent angles.
상기 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단은 반사 또는 굴절에 의해 4개 이상의 영상을 상기 전하결합소자(CCD)에 분리하는 것을 특징으로 하는 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계.The method of claim 3,
Wherein the image separating means made up of the pyramidal prism separates four or more images into the charge coupled device (CCD) by reflection or refraction.
상기 피라미드형 프리즘으로 이루어지는 영상분리수단은 반사에 의해 4개 이상의 영상을 분리하여 결상할 경우에는 4개의 전하결합소자(CCD)를 이용하고, 굴절에 의해 4개 이상의 영상을 분리하여 결상할 경우에는 1개의 전하결합소자(CCD)를 이용하는 것을 특징으로 하는 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계.10. The method of claim 9,
The image separating means made up of the pyramidal prism uses four charge coupled devices (CCDs) for separating and imaging four or more images by reflection, and when four or more images are separated and formed by refraction, An interferometer having a simultaneous multi-interference phase measurement function using one charge coupled device (CCD).
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