KR20160054537A - 광학 표면조도 측정 - Google Patents

광학 표면조도 측정 Download PDF

Info

Publication number
KR20160054537A
KR20160054537A KR1020167008976A KR20167008976A KR20160054537A KR 20160054537 A KR20160054537 A KR 20160054537A KR 1020167008976 A KR1020167008976 A KR 1020167008976A KR 20167008976 A KR20167008976 A KR 20167008976A KR 20160054537 A KR20160054537 A KR 20160054537A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
axis
surface roughness
radiation
measuring
optical element
Prior art date
Application number
KR1020167008976A
Other languages
English (en)
Inventor
크레이그 다니엘 스테이시
제프리 폴 사전트
Original Assignee
배 시스템즈 피엘시
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP13275206.4A external-priority patent/EP2846129A1/en
Priority claimed from GBGB1316099.9A external-priority patent/GB201316099D0/en
Application filed by 배 시스템즈 피엘시 filed Critical 배 시스템즈 피엘시
Publication of KR20160054537A publication Critical patent/KR20160054537A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/303—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/141—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using dichroic mirrors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

재료의 표면조도를 측정하기 위한 광학 표면조도 측정 장치 및 방법이 개시된다. 상기 장치는 시준된 방사선의 빔을 발생시키고 상기 재료의 표면에 조사(illuminating)하기 위해 제1 축을 따라 상기 빔을 유도하는 광학 방사선 소스; 상기 방사선의 빔과 광학적으로 정렬될 수 있는 굴절성 광학 소자로서, 상기 빔을 굴절시키고 상기 굴절된 빔을 상기 제1 축과 평행하지 않은, 상기 재료의 표면에 조사하기 위한 제2 축을 따라 유도하는 굴절성 광학소자; 상기 제1 축 및 제2 축을 따라 상기 표면 상으로 입사하고 상기 재료의 표면에서 반사되는 상기 방사선을 검출하도록 배열된 검출기를 포함한다. 상기 표면조도의 측정값을 제공하기 위한 광학 표면조도 측정 장치 및 방법이 또한 개시된다.

Description

광학 표면조도 측정{OPTICAL SURFACE ROUGHNESS MEASUREMENT}
본 발명은 광학 표면조도 측정에 관한 것으로, 광학 표면조도 측정 가능 장치 및 재료의 표면조도의 측정을 가능하게 하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 광학 표면조도 측정 장치 및 재료의 표면조도 측정 방법에 관한 것이다.
재료의 평균 표면조도를 측정할 필요가 종종 있다. 표면조도에 대한 다양한 정의 및 이에 대응하는 개수의 정량적 파라미터가 존재한다. 하지만 본질적으로, 측정은 검사 중인 재료의 표면 상의 높이 변형을 표시하고 이러한 높이 변형의 평균이 파라미터 Ra에 의해 표시된다.
재료의 표면조도를 측정하기 위한 수많은 방법들이 있다. 방법들 중 일부는 재료의 표면 상에 그려지는 스타일러스의 사용을 수반하고, 스타일러스의 수직방향 휨(vertical deflection)를 이용하여 표면조도의 측정치를 제공한다. 하지만, 이 방법을 이용하면 측정의 분해능이 스타일러스의 크기에 제한되고 재료의 표면 상의 스타일러스의 접촉 압력이 표면을 손상시킬 수 있다. 다른 방법은 상기 표면을 방사선으로 조사하고 결과적으로 발생되는 스펙클(speckle)에서 콘트라스트를 분석하는 단계를 수반한다. 그러나, 이러한 방법들 각각은 제한된 측정 범위를 제공할 뿐이며 제한된 분해능을 갖는다.
다른 방법은 재료의 표면을 두 개의 미세하게 다른 입사각으로부터 시준된 방사선의 빔으로 조사하는 단계를 포함한다. 두 개의 서로 다른 입사각에서 표면 상으로 입사하는 방사선은, 표면조도를 결정하기 위하여 상관되고 이렇게 상관시키는 방법은 다른 방법에 비하여 확장된 측정 범위를 제공하는 것으로 밝혀졌다.
미세하게 다른 입사각에서 상기 재료 표면을 조사하기 위하여, 재료가 회전되거나 방사선의 빔이 굴절된다. 인 시츄(in-situ) 상태로 배열된 커다란 조각들을 측정하는 경우, 전자가 항상 실용적인 것은 아니다. 후자에 대해, 그리고 도면의 도 1을 참조하면, 중요한 접근법은 빔-큐브 빔 스플리터(11)를 이용하여 빔(10)의 일부를 반사시키고, 반사된 빔을 미러(13)를 이용하여 시험편(12) 위로 리다이렉트(redirect)하는 것이다. 실험적인 연구에서는, 입사각에서의 차이가 대략 1° 이내인 경우, 다양한 기법들을 이용하여 표면조도를 측정한 값들이 가장 근접하게 일치함을 보여주었다. 하지만, 빔 스플리터(11) 및 미러(13)의 물리적 크기로 인하여 표면, 특히 제한된 공간 내에서의 표면을 조사하기 위해 사용되는 빔의 입사각에서의 차이(방사선 소스(original)로부터의 반사된 빔의 물리적 경로 길이에 대한 낮은 한계가 원인임)에 대한 낮은 한계에 대해 부여되어, 표면조도의 측정시 발생될 수 있는 에러에 대해 낮은 한계가 부여된다.
본 발명의 제1 양태에 따라, 재료의 표면조도를 측정하기 위한 광학 표면조도 측정 장치가 제공된다. 상기 측정 장치는,
시준된 방사선의 빔을 발생시키고 상기 재료의 표면에 조사(illuminating)하기 위해 제1 축을 따라 상기 빔을 유도하는 광학 방사선 소스;
상기 방사선의 빔과 광학적으로 정렬될 수 있는 굴절성 광학 소자로서, 상기 빔을 굴절시키고 상기 굴절된 빔을 상기 제1 축과 평행하지 않은, 상기 재료의 표면에 조사하기 위한 제2 축을 따라 유도하는 굴절성 광학소자;
상기 제1 축 및 제2 축을 따라 상기 표면 상으로 입사하고 상기 재료의 표면에서 반사되는 상기 방사선을 검출하도록 배열된 검출기를 포함한다.
상기 굴절성 광학 소자는, 입사하는 방사선의 빔들 간의 낮은 각도 한계를 제거함으로써 줄어든 에러를 포함하는 표면조도의 측정을 가능하게 한다는 장점을 갖는다.
상기 굴절성 광학 소자는 상기 방사선 소스로부터의 상기 방사선의 파장을 실질적으로 투과시키는 실리카 등의 재료로 이루어지고, 대부분의 손실은 상기 공기-엘리먼트 경계면에서의 프레넬 반사가 원인이다. 일 실시예로서, 상기 굴절성 광학 소자는 방사선의 빔이 통과하도록 배열되는 실질적으로 평평한 전방 및 후방 광학 표면을 포함하고, 상기 전방 및 후방 광학 표면은 서로에 대해 예각으로 배향된다. 상기 굴절성 광학 소자는 광학 웨지 또는 더 바람직하게는 광학 프리즘을 포함할 수 있다.
광학 방사선 소스는 바람직하게는 레이저 방사선원, 예컨대 다이오드 펌핑된 주파수 배가 Nd:YAG 레이저(diode-pumped frequency-doubled Nd:YAG laser) 등을 포함하여 532 nm의 파장을 방출한다. 레이저 소스는 대략 밀리미터 정도의 가간섭 길이를 제공하도록 요구되므로, 검출기에서 유용한 스펙클 패턴이 생성된다. 상기 파장은 상기 배열 내에서 상기 광학 소자의 전송 윈도우와 일치하도록 또한 상기 검출기의 분광 응답(spectral response)과 일치하도록 선택되어야 한다.
상기 제1 축과 제2 축은 바람직하게는 5°보다 작은 각도, 보다 바람직하게는 2°보다 작은 각도, 및 더 바람직하게는 실질적으로 1°로 배향되어 있다.
본 발명의 제2 양태에 따라, 재료의 표면조도를 측정하기 위한 광학 표면조도 측정 장치가 제공된다. 상기 측정 장치는,
상기 제1 양태의 광학 표면조도 측정 장치; 및
상기 표면조도의 측정치를 제공하기 위하여 상기 검출된 방사선을 처리하기 위한 프로세서를 포함한다.
상기 제2 양태의 측정 장치의 바람직한 특징은 상기 제1 양태의 측정 장치의 바람직한 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 따라, 재료의 표면조도 측정 방법이 제공된다. 상기 측정 방법은,
상기 재료의 표면을 제1 축을 따라 유도되는 방사선의 빔으로 조사하는 단계;
굴절성 광학 소자를 이용하여 상기 제1 축을 따라 향하는 상기 방사선의 빔을 상기 제1 축과 평행하지 않은 제2 축을 따라 굴절시켜서 상기 재료의 표면이 상기 제2 축을 따라 유도되는 방사선의 빔으로 조사되도록 하는 단계; 및
상기 제1 축 및 제2 축을 따라 상기 표면 상으로 입사하여 상기 재료의 표면에서 반사되는 상기 방사선을 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제4 양태에 따라, 재료의 표면조도 측정 방법이 제공된다. 상기 측정 방법은 상기 제3 양태에 따른 재료의 표면조도 측정 방법의 단계들 및 이후 상기 표면조도의 측정치를 제공하기 위하여 상기 검출된 방사선을 처리하는 단계를 포함한다.
일 실시예로서, 상기 검출된 방사선을 처리하는 단계는, 상기 제1 축으로부터의 상기 표면으로부터 반사된 상기 방사선을 상기 제2 축으로부터의 상기 표면으로부터 반사된 상기 방사선과 상관시키는 단계를 포함한다. 상기 검출된 방사선을 처리하는 단계는, 콘벌루션 알고리즘을 이용하여 상기 2개 세트의 검출된 방사선 사이의 상관 값 또는 상관 계수를 발생시키는 단계를 포함한다.
표면조도 Rq는 하기 관계식에 따라 결정될 수 있다.
Figure pct00001
여기에서, C는 상관 계수고, α는 재료 표면으로의 절대 입사각이다.
발명의 또 다른 양태에 따르면, 시트 재료의 표면조도 측정 방법이 제공된다. 상기 측정 방법은 제2 양태에 따른 장치를 지나 상기 시트 재료를 전달하는 컨베이어에 인접하게 상기 장치를 위치시키는 단계 및 상기 장치를 작동시켜 상기 표면조도를 측정하는 단계를 포함한다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 단지 일 예로써 또한 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 상기 재료의 표면조도를 측정하는 공지된 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 재료의 표면조도를 측정하기 위한 광학 표면조도 측정 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 굴절성 광학 소자가 방사선원과 광학적으로 정렬되어 있다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 재료의 표면조도를 측정하기 위한 광학 표면조도 측정 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 상기 굴절성 광학 소자가 상기 방사선 소스와 광학적으로 정렬되어 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 재료의 표면조도 측정 방법과 관련된 단계들의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 재료의 표면조도 측정 방법과 관련된 단계들의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 4는 재료의 표면조도를 측정하기 위한 휴대용 장치를 위에서 바라본 개략적인 평면도이다.
도 5는 표면조도가 측정될 강판 위에 장착된 장치의 개략적인 측면도이다.
도면의 도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 재료(101)의 표면조도 측정을 위한 광학 표면조도 측정 장치(100)가 도시되어 있다. 장치(100)는 재료의 표면을 제1 축(104)을 따라 유도된 방사선으로 조사하기 위한 방사선의 소스(102), 예컨대 레이저 소스 등을 포함하고, 방사선의 소스(102)는 제1 축(104)을 따라 유도되는 시준된 방사선의 빔(103)을 발생시키기 위하여 배열된다. 일반적으로, 제1 축은 재료의 표면과 0도가 아닌 입사각(α)을 포함할 것이다. 장치(100)는 굴절성 광학 소자(105)를 더 포함하고, 광학 소자(105)는 소자 상에 입사되는 방사선을 제2 축(106)을 따라 굴절시키기 위하여 제1 축(104)을 따라 방사선의 소스(102)과 광학적으로 정렬될 수 있다.
굴절성 광학 소자(105)는, 그 위로 입사되는 빔(103)을 선택적으로 굴절시키기 위하여 배열되어, 굴절된 빔(103)(도 2a에서 과장되게 도시된)이 소자(105)를 빠져나간 후에 제1 축(104)과 평행하지 않지만 소자(105)로부터 재료(101)를 향해 제1 축(104) 쪽으로 수렴하는 제2 축(106)을 따라 전파될 수 있게 한다. 이를 달성하기 위하여, 소자(105)의 전방 및 후방 표면(105a, 105b)은 각각 실질적으로 평평하고 서로에 대해 예각으로 배향되므로, 소자(105)는 광학 프리즘 또는 웨지(wedge)를 포함한다. 제2 축(106)을 따라 소자(105)를 빠져 나가는 방사선은 또한 재료(101)의 표면(101a)을 조사하기 위해 사용되고, 표면(101a)으로부터 반사된 방사선의 적어도 일부는 재료(101)의 표면조도의 차후 측정을 위해 검출기(107)에 의해 포착된다.
제1 축(103)에 대한 제2 축(106)의 각도배향(angular orientation), 즉 θ0는 하기 관계식에 따라 결정된다.
Figure pct00002
여기서, θi는 빔(103)이 광학 소자(105)의 전방 표면(105a) 상에 입사하는 각도이고, θw는 소자(105)의 전방 및 후방 표면(105a, 105b) 사이의 각도이며, n은 소자(105)의 굴절률이다. 이 관계식을 이용하여, 특정 각도배향은 적절한 프리즘을 포함하고 적절한 입사각에서 프리즘에 (빔을) 조사함으로써 결정될 수 있다. 각도배향은 보통 5°보다 작도록 선택되고, 일 실시예로서, 이러한 배향은 바람직하게는 2°보다 작고 더 바람직하게는 실질적으로 대략 1° 정도이다. 따라서, 기존의 광학 장치와 비교하여, 장치(100)는 각도배향에 대해 적어도 향상된 낮은 한계를 제공하고 장치(100)의 컴포넌트들의 물리적 크기와 무관함이 명백하다.
도면의 도 2b를 참조하면, 재료(201)의 표면조도의 측정치를 제공하기 위한 광학 표면조도 측정 장치(200)가 도시되어 있다. 측정 장치(200)는 상술한 측정 장치(100)를 포함하고, 이와 같이 유사한 구성요소들은 동일한 도면 부호들을 사용하지만 100씩 증가시킨 도면 부호들로 나타내었다.
측정 장치(200)는 검출기(207)와 통신하도록 결합된 프로세서(208)를 더 포함하고, 프로세서(208)는 검출기(207)에 의해 포착된 방사선을 처리하여 표면조도에 대한 값을 발생시키기 위하여 배열된다.
도면의 도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 재료(101)의 표면조도를 측정하는 방법(300)이 도시되어 있다. 방법(300)은, 단계(301)에서 재료의 표면을 제1 축을 따라 유도된 방사선의 빔으로 조사하는 단계, 및 단계(302)에서 표면(101a)에서 반사된 방사선의 적어도 일부를 검출기(107)에서 포착하는 단계를 포함한다.
상기 방법은, 단계(304)에서 제1 축(104)과 평행하지 않은 제2 축(106)을 따라 빔을 굴절시키기 위하여, 단계(303)에서 방사선 소스와 상기 재료 사이의 광학 소자를 제1 축 범위 내로 정렬시키는 단계, 및 이후 단계(305)에서 표면(101a)으로부터 반사된 방사선을 검출기(107)에 의해 포착하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 일 실시예로서, 재료의 표면조도(201)를 측정하는 방법(400)이 제공되고, 방법(400)은 상술한 바와 같이 측정 방법(300)을 포함하며, 이와 같이 유사한 구성요소들은 동일한 도면 부호들을 사용하지만 100씩 증가시킨 도면 부호들로 나타내었다. 다른 일 실시예의 방법(400)은, 콘벌루션 알고리즘(convolution algorithm)을 이용하여 2개 세트의 검출된 방사선 사이의 상관 값 또는 상관 계수를 발생시키기 위하여, 단계(406)에서 프로세서(208)를 이용하여 검출된 방사선을 처리하는 추가적인 단계를 포함한다.
상관 계수 C는 표면조도 파라미터 Rq, 파수 k(=2π/λ), 입사각에 있어서의 차이, 즉 제1 및 제2 축(104, 106)의 각 분리, 및 절대 입사각(이는 재료 표면에 대한 입사각임)에 의해 나타낼 수 있다. 따라서, 단계(406)에서 상관 계수가 결정되면, 표면조도의 측정치 Rq가 단계(407)에서 하기 관계식에 따라 프로세서(208)에 의해 결정될 수 있다.
Figure pct00003
도 4를 참조하면, 매우 다양한 재료들의 표면조도 측정에 적합한 휴대용 장치가 도시되어 있고, 도 5에서 상기 장치는 컨베이어를 따라 움직이는 강판 위쪽에 장착되어 도시되어 있다. 휴대용 장치(501)는 케이싱(502) 내에 수용되어 있다. 장치의 광학 소자는 레이저(503), 빔 감쇄 및 확장 수단(504), 이동형 프리즘(505), 카메라(506) 및 셔터(507)를 포함한다. 광학 소자를 지원하는 것으로서, 시스템 전원(508), 레이저 드라이버(509), 셔터 제어 모듈(510) 및 컴퓨터(도시되지 않음) 등이 있다.
레이저는 파장 532nm의 CrystaLaser CL532-005-0 다이오드로 광펌핑한 고체 레이저이다. 레이저빔은 전기-기계식 셔터(511)를 관통하여 가변 감쇠기로 작동하는 편광 빔 스플리터(512)까지 전달된다. 빔 스플리터(512)는 Thorlabs 사의 VBA05-532 PBS 유닛이다. 빔 스플리터(512)로부터의 원치 않는 레이저 방사선은 레이저빔 덤프(513)에 의해 잡힌다. 레이저빔은 그 다음에, 단초점거리(f=1.45mm) 빔 확장 렌즈(514) 및 장초점거리(f=25.4mm) 렌즈(515)를 차례로 관통한다. 조절 조리개(516)는 렌즈(515) 뒤에 배치된다.
빔 감쇄 및 확장 수단(504)으로부터의 레이저빔은, 타겟 재료(601)와 충돌하기 전에 이동형 웨지 프리즘(516)을 선택적으로 관통할 수 있다(도 5 참조). 여기에서 사용된 상기 웨지 프리즘은 Crystan 유한회사의 25mm 직경의 용융된 실리카 웨지이고, 6.67mm의 중심 두께에서 1.38도의 웨지 각도를 갖는다. 상기 웨지 프리즘(516)은 플리퍼(519), 예컨대, Thorlabs 사의 MFF001 전동 미러 플리퍼 상에 회전 가능하게 장착된다. 케이싱 셔터(517)는 편향 폐쇄되어 있고(biased-closed), 이 특정 실시예에서 3개의 마이크로 스위치(518) 모두가 타겟 재료(601) 쪽의 압력에 의해 활성화되는 경우, 레이저빔의 통과를 허용하기 위하여 개방되도록 배열된다. 이 실시예에서는, 이 특징에 의해 레이저빔이 의도한 입사각으로 상기 재료(601)에 충돌하게 되고 또한, 안전책으로서, 장치가 조도 측정 중인 재료를 향해 충분히 가압되지 않았다면, 레이저빔을 차단하게 된다.
타겟 재료(601)로부터 반사된 레이저빔은 장초점거리 (f=100mm) 이미징 렌즈(519)를 통해 다시 장치 내부로 카메라(506)까지 전달된다. 카메라(506)는 Thorlabs의 DCC1545M 고해상도 CMOS 유닛이고, 빔 경로 내에 놓인 프리즘(505)을 이용하여 또는 프리즘(505) 없이 타겟 재료(601)로부터 반사된 이미지를 기록한다. 이미지는 그 후에, 상술한 방식으로 타겟 재료(601)에 대한 표면조도의 측정치를 제공하기 위하여 컴퓨터에 의해 처리된다.
이제 도 5를 참조하면, 본 발명의 장치(501)는, 선박을 건조하는데 사용하기 위한 강판 형태의 타겟 재료(601)를 지지하는 이동 컨베이어(602) 위쪽에 매달려 있는 것으로 도시되어 있다. 여기에서 타겟 재료는 예컨대, 자동차 산업 또는 많은 다른 산업에서 사용될 수 있는 강판을 균등하게 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 항공기 산업에서 사용될 수 있는 알루미늄 합금도 본 발명의 장치에 의해 측정된 표면조도를 가질 수 있다. 일부 적용예의 경우에는, 재료가 코팅, 예컨대, 페인트 등에 점착할 수 있는 능력은 결정적으로 재료의 표면조도에 의해 결정된다.
장치(501)는 통로(605)의 핸드레일(handrail)에 걸려 있는 캐리어(603)에 매달려 있는 것으로 도시되어 있고, 컨베이어(602) 위로 지나간다. 개구부(507)는 상기 유닛의 바닥에 위치하고, 아래쪽으로 강판과 마주보고 있다. 상기 강판 타겟 재료(601)는 컨베이어(602) 위쪽의 장치(501) 아래에서 화살표 방향으로 이동한다. 장치(501)는, 도시된 바와 같이 타겟 재료로부터 멀리 위치하여 작동되거나 또는 계속 이동하는 컨베이어와 함께 작동되거나, 또는 아래로 내려져서 강철과 닿을 수 있다. 멀리 위치되어 사용되는 경우, 표면 상의 레이저빔의 입사각이 충분히 정밀하게 제어되어야 하고 또한 측정을 하는 경우에는 타겟 재료가 장치를 통과하는 속도가 고려되어야 한다. 따라서, 상기 라인을 정지하지 않고 빠르게 이동하는 생산 라인 상에 장치를 사용하는 것이 고려된다. 강철과 접촉된 상태로 사용되면, 측정하는 동안 컨베이어가 편리하게 정지될 수 있다.
따라서, 전술한 설명으로부터 상술한 장치 및 방법이 재료의 표면조도의 향상된 측정법을 제공함이 명백하다.

Claims (15)

  1. 재료의 표면조도를 측정하기 위한 광학 표면조도 측정 장치로서,
    시준된 방사선의 빔을 발생시키고 상기 재료의 표면에 조사(illuminating)하기 위해 제1 축을 따라 상기 빔을 유도하는 광학 방사선 소스;
    상기 방사선의 빔과 광학적으로 정렬될 수 있는 굴절성 광학 소자로서, 상기 빔을 굴절시키고 상기 굴절된 빔을 상기 제1 축과 평행하지 않은, 상기 재료의 표면에 조사하기 위한 제2 축을 따라 유도하는 굴절성 광학소자; 및
    상기 제1 축 및 제2 축을 따라 상기 표면 상으로 입사하고 상기 재료의 표면에서 반사되는 상기 방사선을 검출하도록 배열된 검출기를 포함하는, 재료의 표면조도를 측정하기 위한 광학 표면조도 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 굴절성 광학 소자는 방사선의 빔이 통과하도록 배열되는 실질적으로 평평한 전방 및 후방 광학 표면을 포함하고, 상기 전방 및 후방 광학 표면은 서로에 대해 예각으로 배향되는, 재료의 표면조도를 측정하기 위한 광학 표면조도 측정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 굴절성 광학 소자는 광학 웨지를 포함하는, 재료의 표면조도를 측정하기 위한 광학 표면조도 측정 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 굴절성 광학 소자는 프리즘을 포함하는, 재료의 표면조도를 측정하기 위한 광학 표면조도 측정 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 방사선 소스는 레이저 방사선의 소스를 포함하는, 재료의 표면조도를 측정하기 위한 광학 표면조도 측정 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 축과 제2 축은 5°보다 작은 각도로 배향되는, 재료의 표면조도를 측정하기 위한 광학 표면조도 측정 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 축과 제2 축은 2°보다 작은 각도로 배향되는, 재료의 표면조도를 측정하기 위한 광학 표면조도 측정 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 축과 제2 축은 실질적으로 1°의 각도에서 배향되는, 재료의 표면조도를 측정하기 위한 광학 표면조도 측정 장치.
  9. 재료의 표면조도를 측정하기 위한 광학 표면조도 측정 장치로서,
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 광학 표면조도 측정 장치; 및
    상기 표면조도의 측정치를 제공하기 위하여 상기 검출된 방사선을 처리하기 위한 프로세서를 포함하는, 재료의 표면조도를 측정하기 위한 광학 표면조도 측정 장치.
  10. 재료의 표면조도 측정 방법으로서,
    상기 재료의 표면을 제1 축을 따라 유도되는 방사선의 빔으로 조사하는 단계;
    굴절성 광학 소자를 이용하여 상기 제1 축을 따라 향하는 상기 방사선의 빔을 상기 제1 축과 평행하지 않은 제2 축을 따라 굴절시켜서 상기 재료의 표면이 상기 제2 축을 따라 유도되는 방사선의 빔으로 조사되도록 하는 단계; 및
    상기 제1 축 및 제2 축을 따라 상기 표면 상으로 입사하여 상기 재료의 표면에서 반사되는 상기 방사선을 검출하는 단계를 포함하는, 재료의 표면조도 측정 방법.
  11. 재료의 표면조도 측정 방법으로서,
    제10항에 따른 재료의 표면조도 측정 방법의 단계들, 및 이후 상기 표면조도의 측정치를 제공하기 위하여 상기 검출된 방사선을 처리하는 단계를 포함하는, 재료의 표면조도 측정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 검출된 방사선을 처리하는 단계는, 상기 제1 축으로부터의 상기 표면으로부터 반사된 상기 방사선을 상기 제2 축으로부터의 상기 표면으로부터 반사된 상기 방사선과 상관시키는 단계를 포함하는, 재료의 표면조도 측정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 축으로부터의 상기 표면으로부터 반사된 상기 방사선을 상기 제2 축으로부터의 상기 표면으로부터 반사된 상기 방사선과 상관시키는 상기 단계는 콘벌루션 알고리즘을 이용하여 상기 2개 세트의 검출된 방사선 사이의 상관 값 또는 상관 계수를 발생시키는 단계를 포함하는, 재료의 표면조도 측정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    C는 상관 계수이고 α는 재료 표면으로의 절대 입사각이라고 할 때, 하기 관계식에 따라 표면조도 Rq를 결정하는 단계를 포함하는, 재료의 표면조도 측정 방법:
    Figure pct00004
    .
  15. 시트 재료의 표면조도 측정 방법으로서,
    제9항에 따른 장치를 지나 상기 시트 재료를 전달하는 컨베이어에 인접하게 상기 장치를 위치시키는 단계 및 상기 장치를 작동시켜 상기 표면조도를 측정하는 단계를 포함하는, 시트 재료의 표면조도 측정 방법.
KR1020167008976A 2013-09-10 2014-09-04 광학 표면조도 측정 KR20160054537A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13275206.4 2013-09-10
GB1316099.9 2013-09-10
EP13275206.4A EP2846129A1 (en) 2013-09-10 2013-09-10 Optical surface roughness measurement
GBGB1316099.9A GB201316099D0 (en) 2013-09-10 2013-09-10 Optical surface roughness measurement
PCT/GB2014/052661 WO2015036732A1 (en) 2013-09-10 2014-09-04 Optical surface roughness measurement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160054537A true KR20160054537A (ko) 2016-05-16

Family

ID=51535467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167008976A KR20160054537A (ko) 2013-09-10 2014-09-04 광학 표면조도 측정

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9976850B2 (ko)
EP (1) EP3044538B1 (ko)
JP (1) JP6301477B2 (ko)
KR (1) KR20160054537A (ko)
CA (1) CA2923327C (ko)
ES (1) ES2883932T3 (ko)
WO (1) WO2015036732A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3044538B1 (en) 2013-09-10 2021-06-30 BAE Systems PLC Optical surface roughness measurement
JP2019159165A (ja) * 2018-03-15 2019-09-19 コニカミノルタ株式会社 画像形成装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5572806A (en) 1978-11-29 1980-06-02 Hitachi Ltd Contour display unit
JPS5745621U (ko) * 1980-08-29 1982-03-13
DE3175207D1 (en) 1981-05-29 1986-10-02 Ibm Deutschland Process and device for interferometric evenness measurement
JPS6010105A (ja) 1983-06-30 1985-01-19 Agency Of Ind Science & Technol 低反射率物体の形状測定法
US4889998A (en) * 1987-01-29 1989-12-26 Nikon Corporation Apparatus with four light detectors for checking surface of mask with pellicle
JPH02171609A (ja) 1988-12-26 1990-07-03 Tsuguo Kono レーザビームを用いる光学式変位測定方法
US5311286A (en) * 1992-04-01 1994-05-10 Materials Technologies Corporation Apparatus and method for optically measuring a surface
JPH08292007A (ja) 1995-04-21 1996-11-05 Omron Corp 光学装置
JPH0949757A (ja) 1995-08-07 1997-02-18 Suzuki Motor Corp 焦点位置検出装置及びこれを用いたレーザ振動計
US6226092B1 (en) * 1999-05-27 2001-05-01 Zygo Corporation Full-field geometrically desensitized interferometer using refractive optics
JP2001099629A (ja) 1999-09-30 2001-04-13 Nippon Muki Co Ltd 繊維紙の表面凹凸測定方法
JP4693972B2 (ja) * 2000-09-29 2011-06-01 オリンパス株式会社 レーザ顕微鏡
JP4025097B2 (ja) * 2002-03-08 2007-12-19 富士フイルム株式会社 露光装置
US7221788B2 (en) * 2003-07-01 2007-05-22 Infineon Technologies Ag Method of inspecting a mask or reticle for detecting a defect, and mask or reticle inspection system
JP4133884B2 (ja) * 2004-03-18 2008-08-13 株式会社ミツトヨ 光学的変位測定器
JP2005335079A (ja) 2004-05-24 2005-12-08 Toyo Techno Kk ライン光投射装置及びその投射方法
US7453577B2 (en) 2004-12-14 2008-11-18 Asml Netherlands B.V. Apparatus and method for inspecting a patterned part of a sample
CA2594010C (en) 2004-12-27 2017-01-17 Bc Cancer Agency Surface roughness measurement methods and apparatus
JP5017079B2 (ja) * 2007-01-26 2012-09-05 株式会社トプコン 光画像計測装置
EP1950526B1 (en) * 2007-01-26 2010-03-10 Kabushiki Kaisha TOPCON Optical image measurement device
AU2008251861B2 (en) 2007-05-10 2014-03-20 Pacific Biosciences Of California, Inc. Methods and systems for analyzing fluorescent materials with reduced autofluorescence
DE102008001473B3 (de) 2008-04-30 2009-12-31 Robert Bosch Gmbh Optische Anordnung zur Beleuchtung eines Messobjektes, interferometrische Anordnung zur Vermessung von Flächen eines Messobjektes
DE102011118607A1 (de) 2011-09-14 2013-03-14 Friedrich-Schiller-Universität Jena Verfahren und Anordnung zur Streulichtmessung
EP3044538B1 (en) 2013-09-10 2021-06-30 BAE Systems PLC Optical surface roughness measurement

Also Published As

Publication number Publication date
CA2923327C (en) 2022-07-12
ES2883932T3 (es) 2021-12-09
JP6301477B2 (ja) 2018-03-28
EP3044538B1 (en) 2021-06-30
WO2015036732A1 (en) 2015-03-19
EP3044538A1 (en) 2016-07-20
CA2923327A1 (en) 2016-03-19
JP2016535278A (ja) 2016-11-10
US9976850B2 (en) 2018-05-22
US20160223323A1 (en) 2016-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018013487A5 (ko)
SG169987A1 (en) Plane position detecting apparatus, exposure apparatus and device manufacturing method
US10042270B2 (en) Imaging system in reflection mode using coherent diffraction imaging methods and using micro-pinhole and aperture system
KR102241978B1 (ko) 피검체의 표면 검사 방법 및 이를 수행하기 위한 광학 시스템
TWI628429B (zh) 缺陷檢測系統及方法
KR101446061B1 (ko) 투명 기판의 표면 패턴 불량 측정 장치
JP6953446B2 (ja) ガラス上面の粒子検出方法および装置、並びに、入射光照射方法
EP2482111A1 (en) Autofocus device with rotation unit
WO2012048186A2 (en) Retro-reflective imaging
KR20160054537A (ko) 광학 표면조도 측정
JP2008157788A (ja) 表面検査方法及び表面検査装置
KR20210048390A (ko) 레이저 빔 품질 측정장치
KR101166417B1 (ko) 오토포커싱장치
JP2002261059A (ja) 研磨状態検出装置
JP2008216150A (ja) 透明物の検査装置及び検査方法
WO2021064348A1 (en) Optical microcavity device, alignment structure for an optical device, and method for aligning an optical device
JPS60209106A (ja) 平面度検査装置
KR20210018141A (ko) 표면 검사를 위한 이미징 시스템
TWM532575U (zh) 取像裝置
JP2015076491A5 (ko)
EP2846129A1 (en) Optical surface roughness measurement
JP7358937B2 (ja) 異物検出装置および異物検出方法
KR102550959B1 (ko) 촬상장치
JP2000314707A (ja) 表面検査装置および方法
JPWO2020059426A5 (ko)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination