KR20160125795A - Method and device for detecting an error for a refractive index of microlens - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법 및 검출장치에 관한 것으로서, 마이크로 렌즈의 결함존재 여부를 검출하기 위한 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법 및 검출장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and a device for detecting a refractive index error of a microlens, and a method and a device for detecting a refractive index error of a microlens for detecting the presence or absence of a defect in the microlens.
사진은 자연광이나 실내등 같은 가간섭성(coherence)이 낮은 광을 사용하여 카메라 렌즈로 필름에 상을 집속시킴으로써 기록되는데 반하여 홀로그램은 간섭이라는 광학적 원리를 이용하여 물체에 대한 상이 필름에 기록되는 것이다. 따라서 홀로그램을 생성하기 위해서는 레이저와 같은 가간섭성이 높은 빛이 이용된다. 여기서 간섭무늬의 형태로 물체의 영상이 기록된 사진필름을 홀로그램이라 하며 홀로그램을 기록하여 입체영상을 복원하는 기술을 홀로그래피라고 한다. 홀로그램에 기록된 간섭무늬(interference fringe)에 담겨진 물체의 정보는 회절(diffraction)이라는 광학적 원리를 이용하여 실제 공간상에 입체영상으로 재생시킬 수 있다.A photo is recorded by focusing an image on a film with a camera lens using light with low coherence such as natural light or an interior light, whereas a hologram is recorded on a film using an optical principle of interference. Therefore, in order to generate the hologram, highly coherent light such as a laser is used. Here, a photographic film on which an image of an object is recorded in the form of an interference fringe is referred to as a hologram, and a technique of restoring a stereoscopic image by recording a hologram is referred to as holography. Information of an object contained in an interference fringe recorded in a hologram can be reproduced as a stereoscopic image on an actual space using an optical principle called diffraction.
이러한 입체영상 재생시에는 홀로그램영상에 포함된 노이즈{즉, DC(Direct Current) 정보와 허상 정보}를 제거하여 실상 정보를 획득하는 것이 중요한 사항인데, 기존의 탈축(Off-Axis) 디지털 홀로그래픽 현미경은 필터링 과정을 통하여 실상 정보만을 추출할 수 있다. 그러나 이러한 필터링 과정은 많은 정보 손실을 유발한다. 기존의 인라인 디지털 홀로그래픽 현미경은 필터링 과정을 거치지 않기 때문에 정보 손실은 최소화할 수 있으나, DC 정보와 허상 정보를 완벽하게 제거하는 것이 불가능하다는 문제점이 있었다.In this stereoscopic image reproduction, it is important to remove the noise included in the hologram image (i.e., DC (Direct Current) information and false image information) to obtain real image information. The conventional off-axis digital holographic microscope Only the real information can be extracted through the filtering process. However, this filtering process causes a lot of information loss. Conventional inline digital holographic microscopes do not require a filtering process, so that information loss can be minimized, but it is impossible to completely remove DC information and false information.
이를 해결하기 위하여 두 장의 홀로그램 이미지를 이용하여 DC정보를 제거하는 4분할법 (공개특허공보 제10-2008-0086309호)이 제안되었지만, 이 기법은 주파수 도메인에서 3D 형상 복원에 필요한 신호를 포함한 DC 신호를 억제하는 단순 필터링을 이용하기 때문에 DC 정보와 허상 정보를 완벽하게 제거하는 것이 불가능하다는 문제점이 있다.In order to solve this problem, there has been proposed a quadruple method (JP-A-10-2008-0086309) in which DC information is removed by using two hologram images. However, this technique uses a DC signal There is a problem that it is impossible to completely remove the DC information and the virtual image information.
본 발명의 일 실시예는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 객체의 입체정보에 대한 손실 없이 DC 정보와 허상 정보를 완벽하게 제거하고, 이러한 DC 정보와 허상 정보가 완벽히 제거된 객체의 실상 정보를 이용하여 마이크로 렌즈의 굴절률 오차를 정확하게 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.According to an embodiment of the present invention, in order to solve the problems of the related art, DC information and false image information are completely removed without loss of the stereoscopic information of the object, and real information of the object in which the DC information and false image information are completely removed is used And it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for accurately measuring the refractive index error of a microlens.
본 발명의 일 실시예에 따르는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치에 의해 수행되는 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법은, (a) 마이크로 렌즈를 포함하는 인라인 단일 광축 간섭계를 이용하여 하나의 객체에 대한 복수의 객체 홀로그램영상을 획득하는 단계; (b) 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 대한 광강도값을 이용하여 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 포함된 노이즈를 제거함으로써 상기 객체에 대한 실상 정보를 획득하는 단계; (c) 상기 실상 정보를 이용하여 객체의 위상 정보를 추출하는 단계; 및 (d) 상기 객체의 위상 정보를 이용하여 상기 마이크로 렌즈의 굴절률에 대한 설계값과 측정값 간의 굴절률 오차를 계산하여 상기 마이크로 렌즈에 대한 결함존재 여부를 검출하는 단계;를 포함하며, 상기 복수의 객체 홀로그램영상 각각은 서로 다른 위상을 갖는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of detecting a refractive index error of a microlens performed by an apparatus for detecting a refractive index error of a microlens, comprising the steps of: (a) Acquiring an object hologram image of the object; (b) obtaining real-world information about the object by removing noise included in the plurality of object hologram images using light intensity values of the plurality of object hologram images; (c) extracting phase information of the object using the real-world information; And (d) detecting the presence or absence of a defect in the microlens by calculating a refractive index error between a design value and a measured value of a refractive index of the microlens using the phase information of the object, Each of the object hologram images has a different phase.
또한, 상기 노이즈는 상기 각 객체 홀로그램영상에 포함된 DC(Direct Current) 정보와 허상 정보인 것을 특징으로 한다. In addition, the noise is DC (Direct Current) information and virtual image information included in each object hologram image.
또한, 상기 객체는 정합 용액과 상기 정합 용액에 담겨있는 마이크로 렌즈의 조합물인 것을 특징으로 한다.The object is characterized by being a combination of a matting solution and a microlens contained in the matting solution.
또한, 상기 (a) 단계는, (a-1) 광원으로부터 출사된 광을 정합 용액에 담겨있는 마이크로 렌즈에 투과시키는 단계; (a-2) 프리즘을 통하여 상기 마이크로 렌즈를 투과한 광에 대한 간섭파장을 생성시키는 단계; (a-3) 적어도 하나의 광변조기를 이용하여 상기 간섭파장의 위상을 천이시키는 단계; 및 (a-4) 상기 위상이 천이된 상기 간섭파장을 전하결합장치에 입사시켜 객체 홀로그램영상을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The step (a) includes the steps of: (a-1) transmitting light emitted from a light source to a microlens contained in a matching solution; (a-2) generating an interference wavelength with respect to light transmitted through the microlens through a prism; (a-3) transitioning the phase of the interference wave using at least one optical modulator; And (a-4) obtaining the object hologram image by causing the phase-shifted interference wave to enter the charge coupled device.
또한, 상기 (a) 단계는, 상기 (a-1) 내지 상기 (a-4) 단계를 반복하여 네 개의 객체 홀로그램영상을 획득하되, 반복시마다 상기 (a-3) 단계에서 천이되는 위상을 다르게 설정하여 위상이 서로 상이한 네 개의 객체 홀로그램영상을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the step (a), the four object hologram images are obtained by repeating the steps (a-1) to (a-4), and the phases shifted in the step (a- 3) And obtaining four object hologram images having different phases from each other.
또한, 상기 (b) 단계는, (b-1) 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 대한 광강도값을 계산하는 단계; 및 (b-2) 상기 각각의 광강도값 간의 연산을 통하여 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 포함된 DC 정보와 허상 정보를 제거하여 상기 객체에 대한 실상 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The step (b) may further include: (b-1) calculating a light intensity value of the plurality of object hologram images; And (b-2) acquiring real-world information on the object by removing DC information and virtual image information included in the plurality of object hologram images through calculation between the respective light intensity values .
또한, 상기 (b-1) 단계는, 상기 복수의 객체 홀로그램영상의 수식값을 구성하는 2개의 광에 관한 수식값을 이용하여 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 대한 광강도값을 획득하는 단계;를 포함하며, 상기 2개의 광은 상기 (a) 단계에서 상기 객체 홀로그램영상을 획득하기 위하여 생성되는 간섭파장을 이루는 2개의 광인 것을 특징으로 한다. The step (b-1) may include acquiring light intensity values of the plurality of object hologram images using the mathematical values of the two lights constituting the mathematical expression values of the plurality of object hologram images. And the two lights are two lights having an interference wavelength generated in order to obtain the object hologram image in the step (a).
또한, 상기 (b-2) 단계는, 상기 복수의 객체 홀로그램영상이 제 1 객체 홀로그램영상, 제 2 객체 홀로그램영상, 제 3 객체 홀로그램영상, 제 4 객체 홀로그램영상으로 구성될 때, 상기 제 1 및 제 2 객체 홀로그램영상의 광강도값 간의 가산값과 감산값 간의 차를 산출한 제1 차이값을 계산하고, 상기 제 3 및 제 4 객체 홀로그램영상의 광강도값 간의 가산값과 감산값 간의 차를 산출한 제2 차이값을 계산하는 단계; 및 상기 제1 차이값과 제2 차이값을 이용하여 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 포함된 DC 정보와 허상 정보를 제거하고 상기 객체에 대한 실상 정보를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. When the plurality of object hologram images are composed of a first object hologram image, a second object hologram image, a third object hologram image, and a fourth object hologram image, the (b-2) Calculating a difference between an added value and a subtracted value of light intensity values of the second object hologram image and calculating a difference between an added value and a subtracted value of the light intensity values of the third and fourth object hologram images, Calculating a second difference value; And removing the DC information and the virtual image information included in the plurality of object hologram images using the first difference value and the second difference value to obtain actual information about the object.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 실상 정보의 허수부와 실수부를 이용하여 상기 객체의 위상 정보를 획득하는 것을 특징으로 한다. In the step (c), the phase information of the object is acquired using the imaginary part and the real part of the real information.
또한, 상기 (d) 단계는, 상기 (c) 단계의 객체의 위상 정보로부터 객체에 대한 두께 정보를 추출하는 단계; 및 상기 (c) 단계의 객체의 위상 정보, 광원에서 출사된 광의 파장 정보, 상기 마이크로 렌즈의 굴절률 설계값, 상기 정합 용액의 굴절률값을 이용하여 상기 굴절률 오차를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The step (d) may include extracting thickness information for an object from the phase information of the object in the step (c); And calculating the refractive index error using the phase information of the object in the step (c), the wavelength information of the light emitted from the light source, the refractive index design value of the microlens, and the refractive index value of the matching solution. .
한편, 상술한 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드가 기록된 컴퓨터 판독가능 기록매체가 제공될 수 있다.On the other hand, a computer-readable recording medium on which the computer program code for performing the above-described method of detecting the refractive index error of the microlens is recorded can be provided.
또 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치는 마이크로 렌즈를 포함하는 인라인 단일 광축 간섭계를 이용하여 하나의 객체에 대한 복수의 객체 홀로그램영상을 획득하는 객체 홀로그램영상 획득부;상기 복수의 객체 홀로그램영상에 대한 광강도값을 이용하여 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 포함된 노이즈를 제거함으로써 상기 객체에 대한 실상 정보를 획득하는 실상 정보 획득부; 상기 실상 정보를 이용하여 객체의 위상 정보를 추출하는 객체 위상 정보 추출부; 및 상기 객체의 위상 정보를 이용하여 상기 마이크로 렌즈의 굴절률에 대한 설계값과 측정값 간의 굴절률 오차를 계산하여 상기 마이크로 렌즈에 대한 결함존재 여부를 검출하는 굴절률 오차 검출부;를 포함하며,상기 복수의 객체 홀로그램영상 각각은 서로 다른 위상을 갖는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting refractive error of a microlens, including: an object hologram image acquiring unit acquiring a plurality of object hologram images for one object using an inline single optical axis interferometer including a microlens; A real image information obtaining unit for obtaining actual image information on the object by removing noise included in the plurality of object hologram images using the light intensity values of the plurality of object hologram images; An object phase information extracting unit for extracting phase information of an object using the real world information; And an index error detector for detecting the presence or absence of a defect in the microlens by calculating a refractive index error between a design value and a measured value of a refractive index of the microlens using the phase information of the object, Each of the hologram images has a different phase.
또한, 상기 노이즈는 상기 각 객체 홀로그램영상에 포함된 DC(Direct Current) 정보와 허상 정보인 것을 특징으로 한다. In addition, the noise is DC (Direct Current) information and virtual image information included in each object hologram image.
또한, 상기 객체 홀로그램영상 획득부는, 광원; 상기 광원으로부터 출사된 광이 입사하는 정합 용액에 담겨있는 마이크로 렌즈; 상기 마이크로 렌즈를 투과한 광을 평면파로 변환하는 대물렌즈 및 볼록렌즈; 상기 대물렌즈 및 볼록렌즈를 투과한 광 중 일부광을 반사시켜 반사광을 형성하고, 나머지 광을 투과시켜 투과광을 형성하여, 상기 반사광과 투과광이 동일한 영역에서 만나도록 하여 간섭파장을 생성하는 간섭파장 생성부; 상기 생성된 간섭파장의 위상을 천이시키는 적어도 하나의 광변조기; 및 상기 적어도 하나의 광변조기로부터 출사된 간섭파장으로부터 객체 홀로그램영상을 획득하는 전하결합장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The object hologram image obtaining unit may include a light source; A microlens contained in a matching solution into which light emitted from the light source is incident; An objective lens and a convex lens for converting the light transmitted through the microlens into a plane wave; An objective lens and a convex lens, and the interference light is generated by reflecting the light of some of the light transmitted through the objective lens and the convex lens to form reflected light and transmitting the remaining light to form transmitted light, part; At least one optical modulator for shifting the phase of the generated interference wave; And a charge coupling device for acquiring an object hologram image from the interference wave emitted from the at least one optical modulator.
또한, 상기 간섭파장 생성부는 프리즘으로 구성되어, 프리즘의 일 면에서 간섭파장을 생성하는 것을 특징으로 한다. Further, the interference wavelength generator may be formed of a prism to generate an interference wavelength on one surface of the prism.
또한, 상기 광변조기는 각 객체 홀로그램영상을 획득하기 위한 간섭파장이 입사될 때마다 상기 간섭파장을 천이시키는 위상 각도를 다르게 설정하며, 상기 전하결합장치는 위상이 서로 다른 네 개의 간섭 파장으로부터 네 개의 객체홀로그램 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다. In addition, the optical modulator sets a phase angle for transiting the interference wavelength differently each time an interference wavelength for acquiring each object hologram image is incident. The charge coupled device has four And acquires the object hologram image.
또한, 상기 실상 정보 획득부는, 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 대한 광강도값을 계산하는 광강도 계산부; 및 상기 각각의 광강도값 간의 연산을 통하여 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 포함된 DC 정보와 허상 정보를 제거하여 상기 객체에 대한 실상 정보를 획득하는 노이즈 제거부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The real image information obtaining unit may further include: a light intensity calculating unit that calculates a light intensity value for the plurality of object hologram images; And a noise removing unit removing the DC information and the virtual image information included in the plurality of object hologram images through calculation between the respective light intensity values to obtain actual information about the object.
또한, 상기 광강도 계산부는, 상기 복수의 객체 홀로그램영상을 형성하는 상기 반사광과 투과광에 관한 수식값을 이용하여 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 대한 광강도값을 획득하는 것을 특징으로 한다. The light intensity calculator may acquire light intensity values of the plurality of object hologram images using the mathematical values of the reflected light and the transmitted light forming the plurality of object hologram images.
또한, 상기 노이즈 제거부는, 상기 복수의 객체 홀로그램영상이 제 1 객체 홀로그램영상, 제 2 객체 홀로그램영상, 제 3 객체 홀로그램영상, 제 4 객체 홀로그램영상으로 구성될 때, 상기 제 1 및 제 2 객체 홀로그램영상의 광강도값 간의 가산값과 감산값 간의 차를 산출한 제 1 차이값을 계산하고, 상기 제 3 및 제 4 객체 홀로그램영상의 광강도값 간의 가산값과 감산값 간의 차를 산출한 제 2 차이값을 계산하고, 상기 제 1 차이값 및 제 2 차이값을 이용하여 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 포함된 DC 정보와 허상 정보를 제거하고 상기 객체에 대한 실상 정보를 획득하는 것을 특징으로 한다. When the plurality of object hologram images are composed of the first object hologram image, the second object hologram image, the third object hologram image, and the fourth object hologram image, Calculating a difference between an addition value and a subtraction value between the light intensity values of the image and calculating a difference between the addition value and the subtraction value between the light intensity values of the third and fourth object hologram images, Calculating a difference value, removing the DC information and the virtual image information included in the plurality of object hologram images using the first difference value and the second difference value, and obtaining actual information about the object.
또한, 상기 객체 위상 정보 추출부는, 상기 실상 정보의 허수부와 실수부를 이용하여 상기 객체의 위상 정보를 획득하는 것을 특징으로 한다. The object phase information extraction unit may obtain phase information of the object using the imaginary part and the real part of the real information.
또한, 상기 굴절률 오차 검출부는, 상기 객체의 위상 정보로부터 객체에 대한 두께 정보를 추출하고, 상기 객체의 위상 정보, 상기 깊이 정보, 상기 광원에서 출사된 광의 파장 정보, 상기 마이크로 렌즈의 굴절률 설계값, 상기 정합 용액의 굴절률값을 이용하여 상기 굴절률 오차를 계산하는 것을 특징으로 한다. The refractive index error detecting unit may extract thickness information of the object from the phase information of the object and may include information on the phase of the object, the depth information, wavelength information of the light emitted from the light source, And the refractive index error is calculated using the refractive index value of the matching solution.
본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법 및 검출장치는 인라인 단일 광축 간섭계 기반의 광변조기를 이용한 위상 천이 기법을 제안함으로써 객체의 3D 형상 정보 손실 없이 DC 정보와 허상 정보를 완벽히 제거한 실상 정보만을 획득할 수 있으며, 그에 따라 실상 정보를 이용하여 인라인 단일 광축 간섭계에 포함된 마이크로 렌즈의 굴절률 오차를 계산할 수 있다. 그리고 굴절률 오차값을 바탕으로 마이크로 렌즈의 결함여부를 판단할 수 있으며, 이러한 기술은 스마트 단말기에 흔히 보급되어 있는 카메라에 적용된 마이크로 렌즈의 결함여부 판단에 이용될 수 있다. The method and apparatus for detecting a refractive index error of a microlens according to an embodiment of the present invention proposes a phase shift method using an optical modulator based on an inline single optical axis interferometer to completely remove DC information and false information without loss of 3D shape information of the object Only real information can be obtained, and the refractive index error of the microlens included in the inline single optical axis interferometer can be calculated using the real information. In addition, it is possible to judge whether the microlens is defective based on the refractive index error value. Such a technique can be used for judging whether a microlens applied to a camera, which is commonly used in a smart terminal, is defective or not.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치의 내부구성에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 객체 홀로그램영상 획득부의 내부구성에 대한 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 프리즘을 통하여 간섭파장이 생성되는 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 실상 정보 획득부의 내부구성에 대한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법을 설명하기 위한 순서도이다. 1 is a block diagram of an internal configuration of an apparatus for detecting a refractive index error of a microlens according to an embodiment of the present invention.
2 is a structural view of an internal configuration of an object hologram image obtaining unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram for explaining a principle of generating an interference wavelength through a prism according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of an internal configuration of a real-world information acquisition unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of detecting a refractive index error of a microlens according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is also referred to as "including" an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated to the contrary.
이하, 도 1을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치(100)에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a refractive index
본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치(100)는 객체 홀로그램영상 획득부(110), 실상 정보 획득부(120), 객체 위상 정보 추출부(130), 굴절률 오차 검출부(140)를 포함한다. An
객체 홀로그램영상 획득부(110)는 객체 홀로그램영상을 획득한다. 객체 홀로그램영상이란 3차원 정보 추출대상이 되는 객체의 홀로그램영상을 의미한다. 여기서 객체 홀로그램영상 획득부(110)는 인라인 단일 광축 간섭계를 바탕으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 사용하는 인라인 단일 광축 간섭계는 기준광없이 나란히 입사되는 물체광만으로 홀로그램영상을 생성하고 재생할 수 있는 장치이다. 이때, 인라인 단일 광축 간섭계는 동일선상으로 배치된 적어도 하나의 광변조기를 통하여 간섭파장의 위상을 천이시키는 것을 특징으로 한다. The object hologram
이하, 객체 홀로그램영상 획득부(110)의 구성에 대하여 도 2를 참조하여 설명하도록 한다. 객체 홀로그램영상 획득부(110)는 인라인 단일 광축 간섭계 기반의 투과형 디지털 홀로그래픽 현미경으로서, 광원(111), 마이크로 렌즈(112a), 정합 용액(112b), 대물렌즈(113), 한면 볼록렌즈(114), 간섭파장 생성부(115), 제 1 광변조기(116a), 제 2 광변조기(116b), 광변조기 제어부(116c), 전하결합장치(117)를 포함한다. Hereinafter, the configuration of the object hologram
먼저, 광원(111)은 광을 출사하며, 출사된 광은 마이크로 렌즈(112a)를 투과한다. 마이크로 렌즈(112a)는 정합 용액(112b)에 담겨져 있으며, 정합 용액(112b)은 마이크로 렌즈(112a)의 굴절률과 동일하거나 또는 비슷한 굴절률을 가지는 것으로 선택될 수 있다. First, the
이하에서 본 발명에서 홀로그램영상을 획득하는 대상 객체는 정합 용액(112b)과 이에 담겨있는 마이크로 렌즈(112a)의 조합이다. 즉 상기 조합으로 이루어지는 객체가 본 발명에서 홀로그램영상을 획득하는 대상 객체가 된다. 따라서 이하에서 객체는 마이크로 렌즈(112a)와 정합 용액(112b)의 조합물을 의미한다.Hereinafter, the objective object for acquiring the hologram image in the present invention is a combination of the
이어서, 마이크로 렌즈(112a)를 투과한 광은 대물렌즈(113)로 진행한다. 대물렌즈(113)를 통과한 광은 한면 볼록렌즈(114)에 의해 평면파로 변환되고, 간섭파장 생성부(115)로 입사한다. Then, the light transmitted through the
간섭파장 생성부(115)는 프리즘으로 구성되는 것으로서, 입사광을 두 개의 광으로 나누어 간섭파장(즉, 간섭무늬)을 생성하는 역할을 수행한다. 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면, 입사광은 프리즘의 일면에서 반사되는 반사광과 프리즘의 일면을 투과하는 투과광으로 나뉘어질 수 있다. 이때, 투과광은 프리즘 내부에서 30ㅀ의 각도로 두 번 반사되어 상기 프리즘의 일면으로 입사되어 프리즘의 외부로 빠져나오게 되는데, 이때, 반사광과 투과광이 만나서 간섭파장을 형성하게 된다. 여기서 프리즘은, 기준 평면으로부터 60ㅀ의 각도를 갖도록 배치되며, 입사광이 프리즘의 일면의 법선에 대하여 30ㅀ의 각도를 이루며 입사하도록 배치될 수 있다. The interference
그리고 간섭파장에 의해 형성되는 간섭무늬가 선명하게 되기 위해서는 반사광과 투과광의 세기가 동일해야 한다. 그러므로 반사광과 투과광의 세기를 동일하게 설정하기 위하여 바람직하게는 각각 약 0.68, 약 0.32를 갖도록 설정될 수 있다. 여기서 프리즘의 투과율과 반사율은 반사광과 투과광의 세기를 동일하게 설정하기 위하여, 사용되는 프리즘의 형태나 성질에 따라 적합한 수치로 선택될 수 있다. 또한 투과광이 프리즘 내부에서 반사될 때의 광손실을 최소화하기 위해서 프리즘 내부 면은 금속으로 코팅될 수 있다. In order for the interference fringes formed by the interference wavelength to be sharp, the intensities of the reflected light and the transmitted light must be the same. Therefore, in order to set the intensities of the reflected light and the transmitted light to be equal to each other, it may be set to have about 0.68 and about 0.32, respectively. Here, the transmittance and the reflectance of the prism can be selected as appropriate values in order to set the intensities of the reflected light and the transmitted light to be the same, depending on the shape and properties of the prism used. In addition, the inner surface of the prism may be coated with a metal to minimize light loss when transmitted light is reflected inside the prism.
이어서 프리즘을 빠져나온 간섭파장은 제 1 및 제 2 광변조기(116a, 116b)로 입사된다. 제 1 및 제 2 광변조기(116a, 116b)는 각각 광의 위상을 천이시키는 장치로서, 각 광변조기(116a, 116b)는 간섭파장을 서로 다른 위상으로 천이시키도록 설계될 수 있다. 여기서 상기 광변조기들은 필요에 따라 파장판으로 구성될 수도 있다. 이때, 제 1 및 제 2 광변조기(116a, 116b)가 간섭파장을 천이시키는 위상 각도는 광변조기 제어부(116c)에 의해 제어될 수 있다. 광변조기 제어부(116c)는 객체 홀로그램영상을 생성하기 위한 간섭파장이 입사될 때마다 다른 위상으로 간섭파장을 천이시키도록 제 1 및 제 2 광변조기(116a, 116b)를 제어할 수 있다. 그에 따라, 복수의 객체 홀로그램영상이 생성될 때, 각각의 객체 홀로그램영상은 광변조기에 의해 위상이 천이 되어 각각 다른 위상을 갖도록 생성된다. Subsequently, the interference wavelengths exiting the prism are incident on the first and second
제 1 및 제 2 광변조기(116a, 116b)를 통과한 간섭파장은 전하결합장치(117)로 입사되며, 전하결합장치(117)는 간섭파장으로부터 객체 홀로그램영상을 획득한다. 전하결합장치(CCD : Charge-Coupled Device)(117)는 광을 전하로 변환시켜 영상을 획득하는 센서로서 간섭파장을 기록함으로써 객체 홀로그램영상을 생성하는 장치이다. The interference wavelengths passing through the first and second
전하결합장치(117)에서 획득되는 객체 홀로그램영상은 하기 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. The object hologram image obtained by the charge coupled
여기서 과 는 제 1 광변조기(116a)와 제 2 광변조기(116b)에 의해 각각 천이된 위상 정도를 의미하며, 과 는 간섭파장 생성부(115)에서 생성된 반사광과 투과광을 각각 의미한다. 반사광과 투과광을 프레넬 회절 이론을 기반으로 수식적으로 표현하면 하기 수학식2 및 수학식3과 같이 나타낼 수 있다.here and Quot; means a phase angle shifted by the first
여기서 k는 파수, , , 는 객체의 좌표정보, , 는 상수를 의미한다.Where k is the wave number, , , The coordinate information of the object, , Is a constant.
그리고 각각의 객체 홀로그램영상은 제 1 및 제 2 광변조기(116a, 116b)에 의해 서로 다른 위상을 갖도록 생성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 객체 홀로그램영상이 생성될 때, 제 1 광변조기(116a)는 위상 천이 각이 없고 제 2 광변조기(116b)는 -π/2의 위상 천이 각이 설정될 수 있으며, 제 2 객체 홀로그램영상이 생성될 때, 제 1 광변조기(116a)는 위상 천이 각이 없고 제 2 광변조기(116b)는 π/2의 위상 천이 각이 설정될 수 있으며, 제 3 객체 홀로그램영상이 생성될 때, 제 1 광변조기(116a)는 π/2의 위상 천이 각이 설정되고 제 2 광변조기(116b)는 -π/2의 위상 천이 각이 설정될 수 있으며, 제 4 객체 홀로그램영상이 생성될 때, 제 1 광변조기(116a)와 제 2 광변조기(116b)는 π/2의 위상 천이 각이 설정될 수 있다. 결과적으로, 제 1 내지 제 4 객체 홀로그램영상은 각각 0, π/2, π, 3π/2의 위상 지연각을 가질 수 있다. 여기서 제 1 광변조기(116a)와 제 2 광변조기(116b)의 위상 천이 각은, 이상과 같은 0, π/2, π, 3π/2의 객체 홀로그램영상들 간의 위상 지연각을 형성하는 위상 천이 각으로 필요에 따라 설정될 수 있다.Each of the object hologram images may be generated to have different phases by the first and second
이러한 제 1 내지 제 4 객체 홀로그램영상을 수식값으로 순차적으로 표현하면 하기 수학식 4, 5, 6, 7과 같다. The first through fourth object hologram images are sequentially represented by mathematical formulas (4), (5), (6) and (7).
이어서, 실상 정보 획득부(120)는 제 1 내지 제 4 객체 홀로그램영상에 대한 광강도값을 구하고, 광강도값을 이용하여 제 1 내지 제 4 객체 홀로그램영상에 포함된 노이즈를 제거함으로써 제 1 내지 제 4 객체 홀로그램영상에 포함된 객체에 대한 실상 정보를 획득한다. 이를 위해, 실상 정보 획득부(120)는 도 4와 같이 광강도 계산부(121)와 노이즈 제거부(122)를 포함할 수 있다. Then, the actual
광강도 계산부(121)는 제 1 내지 제 4 객체 홀로그램영상에 대하여, 홀로그램영상을 형성하는 간섭파장에 관한 빛의 세기값(즉, 광강도값)을 계산한다. 이때, 제 1 객체 홀로그램영상()과 제 2 객체 홀로그램영상()의 광강도값을 수식적으로 표현하면 하기 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다. 수학식 8은 제 1 객체 홀로그램영상()의 광강도값과 제 2 객체 홀로그램영상()의 광강도값 간의 가산값과 감산값을 나타내는 수식이다.The
여기서 k는 파수, , , 은 복원 평면의 좌표, C 는 상수를 의미한다. 여기서 상기 수학식 8의 좌변의 기호와 우변의 기호는 순서대로 조합되는 것으로, 다시 말하면 좌변의 기호가 + 인 경우 우변의 기호는 - 가 되는 것이다.Where k is the wave number, , , Is the coordinate of the restoration plane, and C is a constant. Here, the left side of Equation (8) Symbol and right side Symbols are combined in order, that is, if the symbol on the left side is +, the symbol on the right side is -.
동일한 방법으로, 과 의 광강도값을 수식적으로 표현하면 하기 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다. 수학식 9는 제 3 객체 홀로그램영상()의 광강도값과 제 4 객체 홀로그램영상()의 광강도값 간의 가산값과 감산값을 나타내는 수식이다. 여기서 하기 수학식 9에 있어서도 좌변의 기호와 우변의 기호는 순서대로 조합되는 것으로, 다시 말하면 좌변의 기호가 + 인 경우 우변의 기호는 + 가 되는 것이다.In the same way, and Can be expressed as Equation (9). &Quot; (9) " Equation (9) represents the third object hologram image ) And the fourth object hologram image ( ) ≪ / RTI & Here, also in the following equation (9) Symbol and right side Symbols are combined in order, that is, when the symbol on the left side is +, the symbol on the right side is +.
이어서, 노이즈 제거부(122)는 광강도 계산부(121)로부터 획득된 각 홀로그램영상에 관한 광강도값들을 이용하여 객체 홀로그램영상에 포함된 DC(Direct Current) 정보(영차 회절 광에 대한 정보)와 허상 정보를 제거하여 실상 정보를 획득한다. 구체적으로, 노이즈 제거부(122)는 제 1 객체 홀로그램영상과 제 2 객체 홀로그램영상의 광강도값 간의 가산값()과 감산값()간의 차를 산출한 제1 차이값()을 연산한다. 상기 제1 차이값()은 하기 수학식 10과 같다. Then, the
이어서, 노이즈 제거부(122)는 제 3 및 제 4 객체 홀로그램영상의 광강도값 간의 가산값()과 감산값() 간의 차를 산출한 제 2 차이값()을 연산한다. 제 2 차이값()은 하기 수학식 11과 같다.Next, the
그리고 노이즈 제거부(122)는 수학식 10과 11을 더하여 최종 복소 홀로그램(complex hologram)을 구한다. 여기서 최종 복소 홀로그램은 DC정보와 허상정보가 제거되어 객체에 대한 실상 정보만 포함하고 있으며, 최종 복소 홀로그램에 관한 수식은 하기 수학식 12와 같다. Then, the
결과적으로, 노이즈 제거부(122)는 상기 수학식 12와 같이 DC 정보와 허상 정보를 제거함으로써 객체의 실상 정보만을 획득할 수 있다. 즉 노이즈 제거부(122)는 객체의 실상 정보에 대응하는 객체의 최종 복소 홀로그램(Uo)을 획득할 수 있다.As a result, the
객체 위상 정보 추출부(130)는 획득된 객체의 실상 정보를 이용하여 객체의 위상 정보를 계산한다. 객체의 위상 정보는 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다. The object phase
는 상기 DC정보와 허상 정보가 제거된 최종 복소 홀로그램(Uo)의 위상 정보를 나타내며, 은 상기 DC정보와 허상 정보가 제거된 최종 복소 홀로그램의 허수부, 는 상기 DC정보와 허상 정보가 제거된 최종 복소 홀로그램의 실수부를 나타낸다. Represents the phase information of the final complex hologram (Uo) from which the DC information and the virtual image information are removed, An imaginary part of the final complex hologram from which the DC information and the virtual image information are removed, Represents the real part of the final complex hologram from which the DC information and the virtual image information are removed.
그리고 굴절률 오차 검출부(140)는 위상 정보를 이용하여 굴절률 오차를 검출하여 마이크로 렌즈(112a)의 결함여부를 판단한다. 구체적으로, 굴절률 오차 검출부(140)는 획득한 위상 정보에 위상 펼침 알고리즘을 적용하여 왜곡된 위상 정보를 보상한다. 이때, 객체의 위상 정보는 수학식14와 같이 나타낼 수 있다.The refractive
은 객체의 두께 정보를 의미하고, 는 광원(111)에서 출사된 광의 파장길이, 은 굴절률 차이를 의미한다. 여기서 는 수학식 15와 같이 나타낼 수 있다. Is the thickness information of the object, The wavelength of the light emitted from the
은 굴절률의 오차를 의미하고, 은 마이크로 렌즈(112a)의 굴절률 설계값, 는 정합 용액(112b)의 굴절률값을 의미한다. 그리고 수학식15를 수학식14에 적용할 경우 굴절률 오차()는 수학식16과 같이 정리될 수 있다 Denotes an error of the refractive index, The design value of the refractive index of the microlens 112a, Means the refractive index value of the
여기서 객체의 위상 정보() 는 상기 수학식 13을 이용하여 산출될 수 있고, 이를 상기 수학식 16에 대입하여 굴절률 오차()를 산출할 수 있다. 또한 상기 객체의 두께 정보()는 렌즈 설계 시 렌즈 방정식을 통해 산출될 수 있다. 또한 광원의 파장길이(), 마이크로 렌즈(112a)의 굴절률 설계값(), 정합 용액(112b)의 굴절률값()은 미리 아는 값이다. 따라서 상기 수학식 16과 같이 객체의 위상 정보(), 객체의 두께 정보(), 광원의 파장길이(), 마이크로 렌즈(112a)의 굴절률 설계값(), 정합 용액(112b)의 굴절률값()를 이용하여 굴절률 오차()가 산출될 수 있다.Here, the phase information of the object ) Can be calculated using Equation (13), which is substituted into Equation (16) to obtain a refractive index error ) Can be calculated. The thickness information of the object ) Can be calculated through lens equation during lens design. The wavelength length of the light source ( ), The design value of the refractive index of the microlens 112a ( ), The refractive index value of the
굴절률 오차()는 마이크로 렌즈의 굴절률의 설계값과 측정값 간의 차이를 의미하는 것으로서, 수학식 16에서 마이크로 렌즈(112a)의 굴절률 설계값과 정합 용액(112b)의 굴절률값이 완벽히 일치할 경우, 수학식 16의 굴절률 오차는 0이 된다. 만약 굴절률 오차가 0이 되지 않는 다면, 마이크로 렌즈(112a)에 굴절률 오차가 존재한다는 것을 의미하게 된다. 이를 통하여 굴절률 오차 검출부(140)는 마이크로 렌즈(112a)의 결함존재 여부를 판단할 수 있다. Refractive index error ( Represents the difference between the design value and the measured value of the refractive index of the microlens. When the refractive index design value of the
기존의 인라인 디지털 홀로그래픽 현미경에서는 DC 정보와 허상 정보 제거를 위한 필터링 과정을 거치지 않기 때문에 정보 손실을 최소화할 수 있지만, DC 정보와 허상 정보를 완벽히 제거할 수 없다는 문제점이 있었으며, 이를 해결하기 위한 4분할법 역시 DC 정보와 허상 정보를 완벽히 제거할 수 없었다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로 렌즈(112a)의 굴절률 오차 검출방법 및 검출장치는 인라인 단일 광축 간섭계 기반의 광변조기를 이용한 위상 천이 기법을 제안함으로써 객체의 3D 형상 정보 손실 없이 DC 정보와 허상 정보를 완벽히 제거한 실상 정보만을 획득할 수 있으며, 그에 따라 실상 정보를 이용하여 인라인 단일 광축 간섭계에 포함된 마이크로 렌즈(112a)의 굴절률 오차를 계산할 수 있다. 그리고 굴절률 오차값을 바탕으로 마이크로 렌즈(112a)의 결함여부를 판단할 수 있으며, 이러한 기술은 스마트 단말기에 흔히 보급되어 있는 카메라에 포함된 마이크로 렌즈(112a)의 결함여부 판단에 이용될 수 있다. In the conventional inline digital holographic microscope, the information loss can be minimized because the DC information and the virtual image information are not filtered out. However, there is a problem that DC information and false information can not be completely removed. The division method could not completely remove the DC information and the false information. However, according to an embodiment of the present invention, a refractive index error detecting method and a detecting apparatus of a
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로 렌즈(112a)의 굴절률 오차 검출방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 이하에서, 설명되는 방법은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따르는 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치(100)에 의해 수행되는 것으로서, 아래에서 생략된 것이라 하더라도, 위에서 설명된 사항을 모두 포함할 수 있다.Hereinafter, a method of detecting a refractive index error of the microlens 112a according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. The method described below is performed by the
먼저, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치(100)는 마이크로 렌즈(112a)를 포함하는 인라인 단일 광축 간섭계를 이용하여 위상이 서로 다른 복수의 객체 홀로그램영상을 획득한다(S110). 인라인 단일 광축 간섭계는 간섭파장(또는 간섭무늬)의 위상을 천이시킬 수 있는 적어도 하나의 광변조기를 포함하여, 각각의 객체 홀로그램영상을 획득할 때마다 다른 각도의 위상이 천이되도록 한다. 바람직하게, 네 개의 객체 홀로그램영상이 획득될 때 각 객체 홀로그램영상의 위상차이는 0, π/2, π, 3π/2를 가질 수 있다. First, the refractive index
이어서, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치(100)는 복수의 객체 홀로그램영상에 대한 광강도값을 계산한다(S120). 광강도값은 각 객체 홀로그램영상을 생성하는 간섭파장을 이루는 광에 대한 세기값이다.Next, the refractive index
마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치(100)는 광강도값을 이용하여 복수의 객체 홀로그램영상으로부터 DC정보와 허상 정보를 제거하여 실상 정보를 획득한다(S130). 다시 말하면 DC정보와 허상정보가 제거되어 객체에 대한 실상 정보만 포함하는 최종 복소 홀로그램 정보를 획득할 수 있다.The refractive index
그리고 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치(100)는 실상 정보를 이용하여 객체의 위상 정보를 추출한다(S140). 객체의 위상 정보는 실상 정보를 이루는 최종 복소 홀로그램 수식값의 허수부와 실수부를 이용하여 추출될 수 있다.Then, the refractive index
마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치(100)는 객체의 위상 정보를 이용하여 마이크로 렌즈(112a)의 굴절률 오차를 계산한다(S150). 굴절률 오차 수식은 객체의 위상 정보, 객체의 두께 정보, 광원(111)에서 출사된 광의 파장길이, 마이크로 렌즈(112a)의 굴절률 설계값, 정합용액의 굴절률값으로 구성될 수 있다. 이때, 마이크로 렌즈(112a)의 굴절률 설계값과 정합용액의 굴절률값이 완벽히 일치하는 경우에만 굴절률 오차가 0의 값을 갖게 된다. The refractive index
최종적으로, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치(100)는 굴절률 오차가 0을 갖는 경우 결함이 없는 것으로 판단하고, 0이 아닌 경우 결함이 존재하는 것으로 판단하여 결함존재여부를 검출 할 수 있다(S160).Finally, the refractive index
도 5를 통해 설명된 본 발명의 일실시예의 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. The method of an embodiment of the present invention described with reference to FIG. 5 may also be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as program modules, being executed by a computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer-readable medium can include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes any information delivery media, including computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르는 방법은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램(또는 컴퓨터 프로그램 제품)으로 구현될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램은 프로세서에 의해 처리되는 프로그래밍 가능한 기계 명령어를 포함하고, 고레벨 프로그래밍 언어(High-level Programming Language), 객체 지향 프로그래밍 언어(Object-oriented Programming Language), 어셈블리 언어 또는 기계 언어 등으로 구현될 수 있다. 또한 컴퓨터 프로그램은 유형의 컴퓨터 판독가능 기록매체(예를 들어, 메모리, 하드디스크, 자기/광학 매체 또는 SSD(Solid-State Drive) 등)에 기록될 수 있다. The method according to an embodiment of the present invention may also be implemented as a computer program (or a computer program product) including instructions executable by a computer. A computer program includes programmable machine instructions that are processed by a processor and can be implemented in a high-level programming language, an object-oriented programming language, an assembly language, or a machine language . The computer program may also be recorded on a computer readable recording medium of a type (e.g., memory, hard disk, magnetic / optical medium or solid-state drive).
따라서 본 발명의 일 실시예에 따르는 방법은 상술한 바와 같은 컴퓨터 프로그램이 컴퓨팅 장치에 의해 실행됨으로써 구현될 수 있다. 컴퓨팅 장치는 프로세서와, 메모리와, 저장 장치와, 메모리 및 고속 확장포트에 접속하고 있는 고속 인터페이스와, 저속 버스와 저장 장치에 접속하고 있는 저속 인터페이스 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 이러한 성분들 각각은 다양한 버스를 이용하여 서로 접속되어 있으며, 공통 머더보드에 탑재되거나 다른 적절한 방식으로 장착될 수 있다. Thus, a method according to an embodiment of the present invention may be implemented by a computer program as described above being executed by a computing device. The computing device may include a processor, a memory, a storage device, a high-speed interface connected to the memory and a high-speed expansion port, and a low-speed interface connected to the low-speed bus and the storage device. Each of these components is connected to each other using a variety of buses and can be mounted on a common motherboard or mounted in any other suitable manner.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the embodiments described above are illustrative and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
100 : 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치
110 : 객체 홀로그램영상 획득부
120 : 실상 정보 획득부
130 : 객체 위상 정보 획득부
140 : 굴절률 오차 검출부100: refractive index error detection device of microlens
110: object hologram image acquisition unit
120: actual information acquisition unit
130: Object phase information obtaining unit
140: refractive index error detector
Claims (21)
(a) 인라인 단일 광축 간섭계를 이용하여 하나의 객체에 대한 복수의 객체 홀로그램영상을 획득하는 단계;
(b) 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 대한 광강도값을 이용하여 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 포함된 노이즈를 제거함으로써 상기 객체에 대한 실상 정보를 획득하는 단계;
(c) 상기 실상 정보를 이용하여 객체의 위상 정보를 추출하는 단계; 및
(d) 상기 객체의 위상 정보를 이용하여 상기 마이크로 렌즈의 굴절률에 대한 설계값과 측정값 간의 굴절률 오차를 계산하여 상기 마이크로 렌즈에 대한 결함존재 여부를 검출하는 단계;를 포함하며,
상기 복수의 객체 홀로그램영상 각각은 서로 다른 위상을 갖는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법. A method for detecting a refractive index error of a microlens,
(a) acquiring a plurality of object hologram images for one object using an in-line single optical axis interferometer;
(b) obtaining real-world information about the object by removing noise included in the plurality of object hologram images using light intensity values of the plurality of object hologram images;
(c) extracting phase information of the object using the real-world information; And
(d) calculating a refractive index error between a design value and a measured value of the refractive index of the microlens using the phase information of the object to detect the presence or absence of a defect in the microlens,
Wherein the plurality of object hologram images have different phases from each other.
상기 노이즈는 상기 각 객체 홀로그램영상에 포함된 DC(Direct Current) 정보와 허상 정보인, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법. The method according to claim 1,
Wherein the noise is direct current (DC) information and virtual image information included in each of the object hologram images.
상기 객체는 정합 용액과 상기 정합 용액에 담겨있는 마이크로 렌즈의 조합물인 것을 특징으로 하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법.The method according to claim 1,
Wherein the object is a combination of a matched solution and a microlens contained in the matched solution.
상기 (a) 단계는,
(a-1) 광원으로부터 출사된 광을 정합 용액에 담겨있는 마이크로 렌즈에 투과시키는 단계;
(a-2) 프리즘을 통하여 상기 마이크로 렌즈를 투과한 광에 대한 간섭파장을 생성시키는 단계;
(a-3) 적어도 하나의 광변조기를 이용하여 상기 간섭파장의 위상을 천이시키는 단계; 및
(a-4) 상기 위상이 천이된 상기 간섭파장을 전하결합장치에 입사시켜 객체 홀로그램영상을 획득하는 단계;
를 포함하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법. The method according to claim 1,
The step (a)
(a-1) transmitting light emitted from a light source to a microlens contained in a matching solution;
(a-2) generating an interference wavelength with respect to light transmitted through the microlens through a prism;
(a-3) transitioning the phase of the interference wave using at least one optical modulator; And
(a-4) obtaining the object hologram image by causing the phase-shifted interference wave to enter the charge coupled device;
Wherein the refractive index of the microlens is less than the refractive index of the microlens.
상기 (a) 단계는,
상기 (a-1) 내지 상기 (a-4) 단계를 반복하여 네 개의 객체 홀로그램영상을 획득하되, 반복시마다 상기 (a-3) 단계에서 천이되는 위상을 다르게 설정하여 위상이 서로 상이한 네 개의 객체 홀로그램영상을 획득하는 단계를 포함하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법.5. The method of claim 4,
The step (a)
Four object hologram images are obtained by repeating the steps (a-1) to (a-4), and four objects having different phases are set by repeating steps (a-3) A method of detecting a refractive index error of a microlens, comprising the step of acquiring a hologram image.
상기 (b) 단계는,
(b-1) 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 대한 광강도값을 계산하는 단계; 및
(b-2) 상기 각각의 광강도값 간의 연산을 통하여 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 포함된 DC 정보와 허상 정보를 제거하여 상기 객체에 대한 실상 정보를 획득하는 단계;
를 포함하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법.The method according to claim 1,
The step (b)
(b-1) calculating light intensity values for the plurality of object hologram images; And
(b-2) acquiring actual information about the object by removing DC information and virtual image information included in the plurality of object hologram images through calculation between the respective light intensity values;
Wherein the refractive index of the microlens is less than the refractive index of the microlens.
상기 (b-1) 단계는,
상기 복수의 객체 홀로그램영상의 수식값을 구성하는 2개의 광에 관한 수식값을 이용하여 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 대한 광강도값을 획득하는 단계;를 포함하며,
상기 2개의 광은 상기 (a) 단계에서 상기 객체 홀로그램영상을 획득하기 위하여 생성되는 간섭파장을 이루는 2개의 광인 것을 특징으로 하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법.The method according to claim 6,
Wherein the step (b-1)
And acquiring light intensity values of the plurality of object hologram images using the mathematical values of the two lights constituting the mathematical expression of the plurality of object hologram images,
The method of claim 1, wherein the two light beams are two beams of interference light generated to obtain the object hologram image in step (a).
상기 (b-2) 단계는,
상기 복수의 객체 홀로그램영상이 제 1 객체 홀로그램영상, 제 2 객체 홀로그램영상, 제 3 객체 홀로그램영상, 제 4 객체 홀로그램영상으로 구성될 때,
상기 제 1 및 제 2 객체 홀로그램영상의 광강도값 간의 가산값과 감산값 간의 차를 산출한 제 1 차이값을 계산하고, 상기 제 3 및 제 4 객체 홀로그램영상의 광강도값 간의 가산값과 감산값 간의 차를 산출한 제 2 차이값을 계산하는 단계; 및
상기 제 1 및 제 2 차이값을 이용하여 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 포함된 DC 정보와 허상 정보를 제거하고 상기 객체에 대한 실상 정보를 획득하는 단계;를 포함하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법.8. The method of claim 7,
The step (b-2)
When the plurality of object hologram images are composed of a first object hologram image, a second object hologram image, a third object hologram image, and a fourth object hologram image,
Calculating a first difference value by calculating a difference between an added value and a subtracted value between the light intensity values of the first and second object hologram images and calculating an addition value between the light intensity values of the third and fourth object hologram images, Calculating a second difference value that is a difference between values; And
Removing the DC information and the virtual image information included in the plurality of object hologram images using the first and second difference values to obtain actual information about the object, .
상기 (c) 단계는,
상기 실상 정보의 허수부와 실수부를 이용하여 상기 객체의 위상 정보를 획득하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법. The method according to claim 1,
The step (c)
And obtaining the phase information of the object using the imaginary part and the real part of the real image information.
상기 (d) 단계는,
상기 (c) 단계의 객체의 위상 정보, 상기 광원에서 출사된 광의 파장 정보, 상기 마이크로 렌즈의 굴절률 설계값, 상기 정합 용액의 굴절률값을 이용하여 상기 굴절률 오차를 계산하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법. 5. The method of claim 4,
The step (d)
And calculating the refractive index error using the phase information of the object in the step (c), the wavelength information of the light emitted from the light source, the refractive index design value of the microlens, and the refractive index value of the matching solution. Of the refractive index of the first layer.
상기 복수의 객체 홀로그램영상에 대한 광강도값을 이용하여 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 포함된 노이즈를 제거함으로써 상기 객체에 대한 실상 정보를 획득하는 실상 정보 획득부;
상기 실상 정보를 이용하여 객체의 위상 정보를 추출하는 객체 위상 정보 추출부; 및
상기 객체의 위상 정보를 이용하여 상기 마이크로 렌즈의 굴절률에 대한 설계값과 측정값 간의 굴절률 오차를 계산하여 상기 마이크로 렌즈에 대한 결함존재 여부를 검출하는 굴절률 오차 검출부;를 포함하며,
상기 복수의 객체 홀로그램영상 각각은 서로 다른 위상을 갖는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치.An object hologram image acquiring unit for acquiring a plurality of object hologram images for one object using an inline single optical axis interferometer;
A real image information obtaining unit for obtaining actual image information on the object by removing noise included in the plurality of object hologram images using the light intensity values of the plurality of object hologram images;
An object phase information extracting unit for extracting phase information of an object using the real world information; And
And a refractive index error detector for detecting the presence or absence of a defect in the microlens by calculating a refractive index error between a design value and a measured value of the refractive index of the microlens using the phase information of the object,
Wherein each of the plurality of object hologram images has a different phase.
상기 노이즈는 상기 각 객체 홀로그램영상에 포함된 DC(Direct Current) 정보와 허상 정보인, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치. 12. The method of claim 11,
Wherein the noise is direct current (DC) information and virtual image information included in each of the object hologram images.
상기 객체는 정합 용액과 상기 정합 용액에 담겨있는 마이크로 렌즈의 조합물인 것을 특징으로 하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출방법.12. The method of claim 11,
Wherein the object is a combination of a matched solution and a microlens contained in the matched solution.
상기 객체 홀로그램영상 획득부는,
광원;
상기 광원으로부터 출사된 광이 입사하는 정합 용액에 담겨있는 마이크로 렌즈;
상기 마이크로 렌즈를 투과한 광을 평면파로 변환하는 대물렌즈 및 볼록렌즈;
상기 대물렌즈 및 볼록렌즈를 투과한 광 중 일부광을 반사시켜 반사광을 형성하고, 나머지 광을 투과시켜 투과광을 형성하여, 상기 반사광과 투과광이 동일한 영역에서 만나도록 하여 간섭파장을 생성하는 간섭파장 생성부;
상기 생성된 간섭파장의 위상을 천이시키는 적어도 하나의 광변조기; 및
상기 적어도 하나의 광변조기로부터 출사된 간섭파장으로부터 객체 홀로그램영상을 획득하는 전하결합장치;
를 포함하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치. 12. The method of claim 11,
Wherein the object hologram image obtaining unit comprises:
Light source;
A microlens contained in a matching solution into which light emitted from the light source is incident;
An objective lens and a convex lens for converting the light transmitted through the microlens into a plane wave;
An objective lens and a convex lens, and the interference light is generated by reflecting the light of some of the light transmitted through the objective lens and the convex lens to form reflected light and transmitting the remaining light to form transmitted light, part;
At least one optical modulator for shifting the phase of the generated interference wave; And
A charge coupling device for acquiring an object hologram image from an interference wavelength emitted from the at least one optical modulator;
And a refractive index difference of the microlenses.
상기 간섭파장 생성부는 프리즘으로 구성되어, 프리즘의 일 면에서 간섭파장을 생성하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치.15. The method of claim 14,
Wherein the interference wavelength generator is formed of a prism, and generates an interference wavelength on one side of the prism.
상기 광변조기는 각 객체 홀로그램영상을 획득하기 위한 간섭파장이 입사될 때마다 상기 간섭파장을 천이시키는 위상 각도를 다르게 설정하며,
상기 전하결합장치는 위상이 서로 다른 네 개의 간섭파장으로부터 네 개의 객체홀로그램 영상을 획득하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치.16. The method of claim 15,
Wherein the optical modulator sets a phase angle for transiting the interference wavelength differently each time an interference wavelength for acquiring each object hologram image is incident,
Wherein the charge coupled device acquires four object hologram images from four interference wavelengths having different phases.
상기 실상 정보 획득부는,
상기 복수의 객체 홀로그램영상에 대한 광강도값을 계산하는 광강도 계산부; 및
상기 각각의 광강도값 간의 연산을 통하여 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 포함된 DC 정보와 허상 정보를 제거하여 상기 객체에 대한 실상 정보를 획득하는 노이즈 제거부;
를 포함하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치.15. The method of claim 14,
Wherein the real-
A light intensity calculation unit for calculating a light intensity value for the plurality of object hologram images; And
Removing the DC information and the virtual image information included in the plurality of object hologram images through calculation between the respective light intensity values to obtain actual information about the object;
And a refractive index difference of the microlenses.
상기 광강도 계산부는,
상기 복수의 객체 홀로그램영상을 형성하는 상기 반사광과 투과광에 관한 수식값을 이용하여 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 대한 광강도값을 획득하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치.18. The method of claim 17,
The light intensity calculating unit may calculate,
And acquires light intensity values for the plurality of object hologram images using the mathematical values of the reflected light and the transmitted light forming the plurality of object hologram images.
상기 노이즈 제거부는,
상기 복수의 객체 홀로그램영상이 제 1 객체 홀로그램영상, 제 2 객체 홀로그램영상, 제 3 객체 홀로그램영상, 제 4 객체 홀로그램영상으로 구성될 때,
상기 제 1 및 제 2 객체 홀로그램영상의 광강도값 간의 가산값과 감산값 간의 차를 산출한 제 1 차이값을 계산하고, 상기 제 3 및 제 4 객체 홀로그램영상의 광강도값 간의 가산값과 감산값 간의 차를 산출한 제 2 차이값을 계산하고, 상기 제 1 및 제 2 차이값을 이용하여 상기 복수의 객체 홀로그램영상에 포함된 DC 정보와 허상 정보를 제거하고 상기 객체에 대한 실상 정보를 획득하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치.19. The method of claim 18,
Wherein the noise eliminator comprises:
When the plurality of object hologram images are composed of a first object hologram image, a second object hologram image, a third object hologram image, and a fourth object hologram image,
Calculating a first difference value by calculating a difference between an added value and a subtracted value between the light intensity values of the first and second object hologram images and calculating an addition value between the light intensity values of the third and fourth object hologram images, Calculating a second difference value by calculating a difference between the first and second difference values, removing the DC information and the virtual image information included in the plurality of object hologram images using the first and second difference values, Wherein the refractive index difference of the microlens is set to be smaller than the refractive index of the microlens.
상기 객체 위상 정보 추출부는,
상기 실상 정보의 허수부와 실수부를 이용하여 상기 객체의 위상 정보를 획득하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치. 12. The method of claim 11,
Wherein the object phase information extracting unit comprises:
And obtains the phase information of the object using the imaginary part and the real part of the real image information.
상기 굴절률 오차 검출부는,
상기 객체의 위상 정보, 상기 광원에서 출사된 광의 파장 정보, 상기 마이크로 렌즈의 굴절률 설계값, 상기 정합 용액의 굴절률값을 이용하여 상기 굴절률 오차를 계산하는, 마이크로 렌즈의 굴절률 오차 검출장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the refractive index error detecting unit comprises:
Wherein the refractive index error is calculated using the phase information of the object, the wavelength information of the light emitted from the light source, the refractive index design value of the microlens, and the refractive index value of the matching solution.
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