KR20220087338A

KR20220087338A - 선폭이 조절된 광을 이용한 오브젝트 스캔 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20220087338A
Application number: KR1020200185981A
Authority: KR
Inventors: 우성수; 최재관
Original assignee: 재단법인 구미전자정보기술원
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2022-06-24
Also published as: KR102613795B1

Abstract

오브젝트를 스캔하기 위해 이용되는 광의 선폭을 조절하기 위해, 레이저 광원을 통해 원시 광을 회절 격자로 방출하고, 회절 격자를 통해 원시 광을 반사시킴으로써 서로 다른 순서를 갖는 복수의 광들로 회절시키고, 제1 방향을 갖는 미러를 통해 복수의 광들 중 1차 순서를 갖는 타겟 광을 회절 격자로 반사시키고, 회절 격자를 통해 타겟 광을 레이저 광원으로 반사시키고, 타겟 광에 의해 레이저 광원이 방출하는 원시 광의 선폭이 조절된다.

Description

선폭이 조절된 광을 이용한 오브젝트 스캔 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SCANNING OBJECT USING LIGHT WITH ADJUSTED LINE WIDTH}

아래의 실시예들은 오브젝트를 스캔하는 기술에 관한 것이고, 구체적으로 선폭이 조절된 레이저 광을 이용하여 오브젝트를 스캔하는 기술에 관한 것이다.

한국특허공개번호 제2020-0120056호(2029.10.21 공개)에는 일반 스캐너에 사용하는 광원과 광원을 움직이는 장치 대신에, 반사된 빛을 투과할 수 있을 정도로 투명한 투명 디스플레이와 같은 넓이의 센서를 이용하여 스캐너에 사용함으로써, 투명 디스플레이와 센서가 광원과 광원을 움직이는 장치의 기능을 함께 함으로, 광원을 움직이는 장치가 필요가 없으며 스캔 속도와 스캔의 안정성을 높이고 및 스캐너의 크기를 줄일 수 있는 스캐너가 개시되어 있다.

일 실시예는 레이저 광의 선폭을 조절하고, 선폭이 조절된 레이저 광을 이용하여 오브젝트를 스캔하는 방법을 제공할 수 있다.

일 실시예는 레이저 광의 선폭을 조절하고, 선폭이 조절된 레이저 광을 이용하여 오브젝트를 스캔하는 전자 시스템을 제공할 수 있다.

다만, 기술적 과제는 상술한 기술적 과제들로 한정되는 것은 아니며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

일 측면에 따른, 광 선폭 조절 장치에 의해 수행되는, 광의 선폭 조절 방법은, 레이저 광원을 통해 원시 광을 회절 격자(diffraction grating)로 방출하는 단계, 상기 회절 격자를 통해 상기 원시 광을 반사시킴으로써 서로 다른 순서(order)를 갖는 복수의 광들로 회절시키는 단계, 제1 방향을 갖는 미러를 통해 상기 복수의 광들 중 1차 순서(first order)를 갖는 타겟 광을 상기 회절 격자로 반사시키는 단계, 및 상기 회절 격자를 통해 상기 타겟 광을 상기 레이저 광원으로 반사시키는 단계를 포함하고, 상기 타겟 광에 의해 상기 레이저 광원이 방출하는 원시 광의 선폭이 조절된다.

상기 광의 선폭 조절 방법은, 상기 레이저 광원을 통해 상기 원시 광에 비해 선폭이 조절된 제2 원시 광을 방출하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 원시 광은 오브젝트를 스캔하기 위한 광으로 이용될 수 있다.

상기 광의 선폭 조절 방법은, 상기 미러의 방향을 상기 제1 방향에서 제2 방향으로 조정하는 단계, 및 상기 제2 방향을 갖는 상기 미러를 통해 이미징 장치로 상기 제2 원시 광을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 원시 광의 최대 세기 보다, 상기 제2 원시 광의 최대 세기가 더 강할 수 있다.

다른 일 측면에 따른, 광의 선폭을 조절하는, 광 선폭 조절 장치는, 광의 선폭을 조절하는 프로그램이 기록된 메모리, 및 상기 프로그램을 수행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로그램은, 레이저 광원을 통해 원시 광을 회절 격자(diffraction grating)로 방출하는 단계, 상기 회절 격자를 통해 상기 원시 광을 반사시킴으로써 서로 다른 순서(order)를 갖는 복수의 광들로 회절시키는 단계, 제1 방향을 갖는 미러를 통해 상기 복수의 광들 중 1차 순서(first order)를 갖는 타겟 광을 상기 회절 격자로 반사시키는 단계, 및 상기 회절 격자를 통해 상기 타겟 광을 상기 레이저 광원으로 반사시키는 단계를 수행하고, 상기 타겟 광에 의해 상기 레이저 광원이 방출하는 원시 광의 선폭이 조절될 수 있다.

다른 일 측면에 따른, 전자 시스템에 의해 수행되는, 오브젝트 스캔 방법은, 레이저 광원에 의해 방출되는 원시 광의 제1 선폭을 제1 광학계를 통해 제2 선폭으로 조절하는 단계 - 제2 원시 광은 상기 제2 선폭을 가짐 -, 제2 광학계를 통해 전달되는 상기 제2 원시 광을 빔 스플리터(beam splitter)를 통해 제1 광 및 제2 광으로 분리하는 단계, 상기 제1 광을 오브젝트에 조사하는 단계, 상기 제1 광이 상기 오브젝트에 의해 반사되어 나타나는 제1 반사 광을 카메라를 통해 수신하는 단계 - 상기 제1 반사 광은 제3 광학계를 통해 상기 카메라로 전달됨 -, 제4 광학계를 통해 상기 제2 광을 상기 카메라를 통해 수신하는 단계, 상기 제1 반사 광 및 상기 제2 광 간의 간섭에 의해 상기 카메라 상에 나타나는 간섭 패턴을 촬영하는 단계, 및 상기 간섭 패턴에 기초하여 상기 오브젝트에 대한 깊이 정보를 획득함으로써 상기 오브젝트를 스캔하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 레이저 광원에 의해 방출되는 원시 광의 제1 선폭을 제1 광학계를 통해 제2 선폭으로 조절하는 단계는, 상기 레이저 광원을 통해 상기 원시 광을 회절 격자(diffraction grating)로 방출하는 단계, 상기 회절 격자를 통해 상기 원시 광을 반사시킴으로써 서로 다른 순서(order)를 갖는 복수의 광들로 회절시키는 단계, 제1 방향을 갖는 미러를 통해 상기 복수의 광들 중 1차 순서(first order)를 갖는 타겟 광을 상기 회절 격자로 반사시키는 단계, 상기 회절 격자를 통해 상기 타겟 광을 상기 레이저 광원으로 반사시키는 단계, 상기 레이저 광원을 통해 상기 원시 광에 비해 선폭이 조절된 제2 원시 광을 방출하는 단계, 및 상기 미러의 방향을 상기 제1 방향에서 제2 방향으로 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 광이 상기 빔 스플리터로부터 상기 오브젝트까지 진행한 거리 및 상기 제1 반사 광이 상기 오브젝트로부터 상기 카메라까지 진행한 거리의 합은, 상기 제2 광이 상기 빔 스플리터로부터 상기 카메라까지 진행한 거리의 합과 동일할 수 있다.

상기 제4 광학계를 통해 상기 제2 광을 상기 카메라를 통해 수신하는 단계는, TS(translation stage)를 통해 상기 빔 스플리터로부터 상기 카메라까지의 상기 제2 광이 진행하는 거리를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 일 측면에 따른, 전자 시스템 내의 전자 장치는, 오브젝트를 스캔하는 프로그램이 기록된 메모리, 및 상기 프로그램을 수행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로그램은, 레이저 광원에 의해 방출되는 원시 광의 제1 선폭이 제1 광학계를 통해 제2 선폭으로 조절되도록 상기 전자 시스템을 제어하는 단계 - 제2 원시 광은 상기 제2 선폭을 가짐 -, 제2 광학계를 통해 전달되는 상기 제2 원시 광이 빔 스플리터(beam splitter)를 통해 제1 광 및 제2 광으로 분리되도록 상기 전자 시스템을 제어하는 단계, 상기 제1 광이 오브젝트에 조사되도록 상기 전자 시스템을 제어하는 단계, 상기 제1 광이 상기 오브젝트에 의해 반사되어 나타나는 제1 반사 광이 카메라를 통해 수신되도록 상기 전자 시스템을 제어하는 단계 - 상기 제1 반사 광은 제3 광학계를 통해 상기 카메라로 전달됨 -, 제4 광학계를 통해 상기 제2 광이 상기 카메라를 통해 수신되도록 상기 전자 시스템을 제어하는 단계, 상기 제1 반사 광 및 상기 제2 광 간의 간섭에 의해 상기 카메라 상에 나타나는 간섭 패턴이 촬영되도록 상기 전자 시스템을 제어하는 단계, 및 상기 간섭 패턴에 기초하여 상기 오브젝트에 대한 깊이 정보가 획득됨으로써 상기 오브젝트가 스캔되도록 상기 전자 시스템을 제어하는 단계를 수행한다.

레이저 광의 선폭을 조절하고, 선폭이 조절된 레이저 광을 이용하여 오브젝트를 스캔하는 방법이 제공될 수 있다.

레이저 광의 선폭을 조절하고, 선폭이 조절된 레이저 광을 이용하여 오브젝트를 스캔하는 전자 시스템이 제공될 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 전자 시스템의 구성도이다.
도 2는 일 예에 따른 광 선폭 조절 장치의 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 광의 선폭을 조절하는 방법의 흐름도이다.
도 4는 일 예에 따른 복수의 광들 중 1차 순서를 갖는 타겟 광을 회절 격자로 반사시키는 방법을 도시한다.
도 5는 일 예에 따른 이미징 장치로 제2 원시 광을 제공하는 방법의 흐름도이다.
도 6은 일 예에 따른 원시 광의 선폭 및 제2 원시 광의 선폭을 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따른 이미징 장치를 도시한다.
도 8은 일 실시예에 따른 오브젝트를 스캔하는 방법의 흐름도이다.
도 9는 일 예에 따른 오브젝트의 내부 공간을 스캔하는 방법의 흐름도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 전자 장치의 구성도이다.

실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 전자 시스템의 구성도이다.

일 측면에 따른, 전자 시스템(100)은 광 선폭 조절 장치(110), 이미징 장치(120) 및 전자 장치(130)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 시스템(100)은 디지털 홀로그래픽 현미경 시스템일 수 있다.

광 선폭 조절 장치(110)은 이용되는 레이저 광원의 원시 광의 선폭을 조절하고, 선폭이 조절된 제2 원시 광을 이미징 장치(120)로 제공할 수 있다. 광 선폭 조절 장치(110) 및 광 선폭 조절 장치(110)를 이용하여 광의 선폭을 조절하는 방법에 대해 아래에서, 도 2 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명된다.

이미징 장치(120)는 광 선폭 조절 장치(110)로부터 제공된 제2 원시 광을 이용하여 오브젝트를 스캐닝할 수 있다. 오브젝트를 스캐닝하는 방법에 대해, 아래에서 도 7 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명된다.

전자 장치(130)는 광 선폭 조절 장치(110) 및 이미징 장치(120)의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 전자 시스템(100)은 전자 장치(130)에 의해 제어될 수 있다.

도 2는 일 예에 따른 광 선폭 조절 장치의 구성도이다.

일 측면에 따른, 광 선폭 조절 장치(110)는 레이저 광원(210), 조준 렌즈(collimation lens)(220), 회절 격자(diffraction grating)(230) 및 미러(240)를 포함할 수 있다. 레이저 광원(210), 조준 렌즈(220), 회절 격자(230) 및 미러(240)는 제1 광학계로 명명될 수 있다.

레이저 광원(210)은 원시 광을 방출할 수 있다. 원시 광원의 광 특성은 레이저 광원(210)의 다이오드에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 광 특성은 광의 파장 및 광의 선폭일 수 있다. 레이저 광원(210) 및 간섭계를 이용하여 오브젝트를 스캔하는 방법에서, 광의 특성은 오브젝트를 스캔하는 해상도에 영향을 미친다.

조준 렌즈(220)는 레이저 광원(210)에 의해 방출된 원시 광을 광선을 평행하게 진행하도록 할 수 있다.

회절 격자(230)는 조준된 원시 광을 반사시킴으로써 서로 다른 순서를 갖는 복수의 광들로 회절시킬 수 있다. 예를 들어, 회절 격자(230)는 레이저 광원(210) 및 조준 렌즈(230)에 대해 특정한 반사 각도로 위치할 수 있다. 회절 격자(230)에 의해 생성되는 서로 다른 순서를 갖는 복수의 광들에 대해 아래에서 도 4를 참조하여 상세히 설명된다.

미러(240)는 회절 격자(230)에 의해 반사된 복수의 광들 중 적어도 일부를 미리 설정된 방향으로 반사시킬 수 있다. 미러의 설정 방향은 전자 장치(130)에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 광의 선폭을 조절하는 과정에서는 미러(240)의 방향이 제1 방향으로 설정될 수 있다. 미러(240)의 제1 방향에 대해, 아래에서 도 3을 참조하여 상세히 설명된다.

다른 예로, 오브젝트를 스캔하는 과정에서는 미러(240)의 방향이 제2 방향으로 설정될 수 있다. 도 2에서 도시된 일 예는 미러(240)의 방향이 제2 방향으로 설정된 경우이다. 제2 방향으로 설정된 미러(240)에 의해 레이저 광원(210)에 의해 방출된 레이저 광(211)이 이미징 장치(120)로 제공될 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 광의 선폭을 조절하는 방법의 흐름도이다.

아래의 단계들(310 내지 340)은 전자 장치(130)가 광 선폭 조절 장치(110)를 제어함으로써 수행될 수 있다.

단계(310)에서, 전자 장치(130)는 레이저 광원(210)을 통해 원시 광을 회절 격저(230)로 방출할 수 있다. 원시 광은 제1 선폭을 가질 수 있다. 제1 선폭은 조절되지 않은 원시 광의 선폭일 수 있다. 원시 광은 조준 렌즈(220)를 통해 회절 격자(230)로 전달될 수 있다.

단계(320)에서, 전자 장치(130)는 회절 격자(230)를 통해 원시 광을 반사시킴으로써 서로 다른 순서(order)를 갖는 복수의 광들로 회절시킬 수 있다. 예를 들어, 복수의 광들은 0차 순서, 1차 순서, -1차 순서, 2차 순서, -2차 순서, 3차 순서 및 -3차 순서 등을 포함할 수 있다. 복수의 광들의 각각은 서로 다른 각도를 가지고 회절 격자(230)의 표면으로부터 반사될 수 있다. 예를 들어, 0차 순서의 광은 원시 광의 입사각과 대응되는 반사각을 가질 수 있고, 0차 순서의 광을 기준으로 가장 가까운 반사각을 갖는 서로 대응하는 광들이 각각 1차 순서의 광 및 -1차 순서의 광일 수 있다.

단계(330)에서, 전자 장치(130)는 제1 방향을 갖는 미러(240)를 통해 서로 다른 순서를 갖는 복수의 광들 중 1차 순서를 갖는 타겟 광을 회절 격자(230)로 반사한다.

회절 격자(230)로 반사된 타겟 광은 회절 격자(230)에 의해 다시 레이저 광원(210)으로 향하고, 레이저 광원(210)은 타겟 광에 의해 펌핑될 수 있다. 타겟 광에 의해 펌핑된 레이저 광원(210)이 방출하는 광은 최초의 원시 광의 특성과 달라진 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 광의 파장이 달라질 수 있다. 다른 예로, 광의 선폭이 좁아지도록 달라질 수 있다.

1차로 펌핑된 광에 기초하여 재차 레이저 광원(210)이 펌핑될 수 있다. 레이저 광원(210)이 펌핑될수록 레이저 광원(210)이 방출하는 원시 광의 선폭이 점차 좁아질 수 있다. 좁아진 원시 광의 선폭이 미리 설정된 선폭 이내가 되는 경우, 해당 원시 광이 오브젝트 스캔을 위해 이용될 수 있다. 광의 선폭이 좁을수록 스캔되는 오브젝트의 해상도가 증가될 수 있다.

레이저 광원(210)이 충분히 펌핑된 경우(즉, 레이저 광원(210)에 의해 방출되는 원시 광의 선폭이 미리 설정된 선폭 보다 좁은 경우), 선폭이 조절된 광이 이미징 장치(120)로 제공될 수 있다. 선폭이 조절된 광을 이미징 장치(120)로 제공하는 방법에 대해, 아래에서 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 설명된다.

도 4는 일 예에 따른 복수의 광들 중 1차 순서를 갖는 타겟 광을 회절 격자로 반사시키는 방법을 도시한다.

레이저 광원(210)은 원시 광(410)을 방출한다. 원시 광(410)은 레이저 광원(210)이 충분하게 펌핑되기 전에 방출된 광일 수 있다. 원시 광(41))은 회절 격자(230)를 통해 서로 다른 차수를 갖는 복수의 광들(411, 412, 413, 414, 415)로 회절될 수 있다. 광(411)은 0차 순서를 갖고, 광(412)는 1차 순서를 갖고, 광(413)는 -1차 순서를 갖고, 광(414)는 2차 순서를 갖고, 광(415)는 -2차 순서를 가질 수 있다.

복수의 광들(411, 412, 413, 414, 415) 중 0차 순서를 갖는 광(411)은 광학계를 통해 광의 특성이 변경되지 않는다. 0차 순서를 갖는 광(411) 이외의 다른 광들(412, 413, 414, 415)은 광학계를 통해 광의 특성이 변경될 수 있다. 예를 들어, 광의 선폭이 조절될 수 있다. 광들(412, 413, 414, 415) 중 광의 세기가 가장 센 1차 순서의 광(412) 및 -1차 순서의 광이 레이저 광원(210)을 펌핑시키기 위해 이용될 수 있다.

미러(240)는 복수의 광들(411, 412, 413, 414, 415) 중 적어도 일부를 반사시킬 수 있는 위치에 배치될 수 있고, 특히 1차 순서의 광(412)을 회절 격자(230)로 반사시킬수 있는 제1 방향으로 설정될 수 있다. 1차 순서의 광(412)이 타겟 광으로 명명될 수 있다.

광(412)이 미러(230)에 의해 반사됨으로써 나타나는 반사 광(412)이 회절 격자(230)로 전달되고, 회절 격자(230)에 의해 나타나는 반사 광(421)이 레이저 광원(210)으로 전달된다. 반사 광(421)에 의해 레이저 광원(210)이 펌핑되고, 레이저 광원(210)은 원시 광(410)에 비해 광의 특성이 조절된 제2 원시 광을 방출할 수 있다.

도 5는 일 예에 따른 이미징 장치로 제2 원시 광을 제공하는 방법의 흐름도이다.

일 측면에 따르면, 아래의 단계들(510 내지 530)은 도 3을 참조하여 전술된 단계(340)가 수행된 후 수행될 수 있다.

단계(510)에서, 전자 장치(130)는 레이저 광원(210)을 통해 원시 광에 비해 선폭이 조절된 제2 원시 광을 방출한다. 제2 원시 광의 선폭은 미리 설정된 선폭 미만일 수 있다.

*단계(520)에서, 전자 장치(130)는 미러(230)의 방향을 제1 방향에서 제2 방향으로 조정한다. 제2 방향은 미러(230)에 의해 반사된 제2 원시 광이 이미징 장치(120)로 향하는 방향일 수 있다.

단계(530)에서, 전자 장치(130)는 제2 방향을 갖는 미러(230)를 통해 이미징 장치(120)로 제2 원시 광을 제공한다.

도 6은 일 예에 따른 원시 광의 선폭 및 제2 원시 광의 선폭을 도시한다.

펌핑되기 전의 레이저 광원(210)에 의해 방출되는 원시 광은 피크점의 제1 세기(b)에서 a 파장을 가지고, 선폭(610)을 가진다.

원시 광의 1차 순서의 광을 이용하여 펌핑된 레이저 광원(210)에 의해 방출되는 제2 원시 광은 피크점의 제2 세기(c)에서 a 파장을 가지고, 선폭(620)을 가진다. 제2 원시 광의 제2 세기(c)는 제1 세기(b) 보다 크고, 선폭(620)이 선폭(610) 보다 좁을 수 있다. 오브젝트를 스캔하기 위해 사용되는 광의 세기가 크고, 선폭이 좁을수록 스캔되는 오브젝트의 해상도가 좋아질 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 이미징 장치를 도시한다.

일 측면에 따르면, 이미징 장치(120)는 제2 광학계(710), 빔 스플리터(720), 제3 광학계(730), 카메라(750), 제4 광학계(760)을 포함한다.

제2 광학계(710)는 파장판(wave plate)(711), 대물렌즈(712), 핀-홀(713) 및 렌즈(714)를 포함할 수 있다. 제2 광학계(710)는 광 선폭 조절 장치(110)로부터 제공되는 제2 선폭을 가지는 제2 원시 광을 빔 스플리터(720)로 전달한다.

빔 스플리터(720)는 제2 원시 광을 제1 광 및 제2 광으로 분리한다. 분리된 제1 광 및 제2 광은 서로 다른 광 경로들을 통해 진행할 수 있다.

제1 광 및 제1 반사 광이 진행하는 제3 광학계(730)는 파장판(731) 및 빔 스플리터들(732, 733)을 포함할 수 있다. 제1 광이 제3 광학계(730)를 통해 오브젝트(740)에 조사될 수 있다.

제1 광이 오브젝트(740)에 의해 반사되어 나타나는 제1 반사 광이 제3 광학계(730)를 통해 카메라(750)로 전달될 수 있다. 제1 반사 광이 카메라(750)를 통해 수신될 수 있다. 빔 스플리터(720)로부터 제1 광 및 제1 반사 광이 카메라(750)를 향해 진행한 경로가 제1 경로로 정의될 수 있다.

제4 광학계(760)는 빔 스플리터(761) 및 미러(762)를 포함할 수 있다. 미러(762)는 TS(translation stage)를 포함할 수 있다. TS는 빔 스플리터(720)로부터 카메라(750)까지 제2 광이 진행하는 제2 경로의 거리를 조절할 수 있다.

제1 광이 빔 스플리터(720)로부터 오브젝트(740)까지 진행한 거리 및 제1 반사 광이 오브젝트(740)로부터 카메라(750)까지 진행한 거리(즉, 제1 경로의 거리)의 합은, 제2 광이 빔 스플리터(720)로부터 카메라(750)까지 진행한 거리(즉, 제2 경로의 거리)의 합과 동일할 수 있다. 스캔하고자하는 오브젝트의 깊이에 따라, TS를 통해 미러(762)의 위치가 조정될 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 오브젝트를 스캔하는 방법의 흐름도이다.

아래의 단계들(810 내지 870)은 전자 장치(130)가 전자 시스템(100)을 제어함으로써 수행될 수 있다.

단계(810)에서, 전자 장치(130)는 레이저 광원(210)에 의해 방출되는 원시 광의 제1 선폭을 제1 광학계를 통해 제2 선폭으로 조절한다. 제2 원시 광은 제2 선폭을 가질 수 있다. 단계(810)는 도 3을 참조하여 전술된 단계들(310 내지 340) 및 도 5를 참조하여 전술된 단계들(510 내지 530)을 포함할 수 있다.

단계(820)에서, 전자 장치(130)는 제2 광학계(710)를 통해 전달되는 제2 원시 광을 빔 스플리터(720)를 통해 제1 광 및 제2 광으로 분리한다.

단계(830)에서, 전자 장치(130)는 제3 광학계(730)를 통해 제1 광을 오브젝트(740)에 조사한다.

단계(840)에서, 전자 장치(130)는 제1 광이 오브젝트(740)에 의해 반사되어 나타나는 제1 반사 광을 카메라(750)를 통해 수신한다. 제1 반사 광은 제3 광학계를 통해 카메라(750)로 전달될 수 있다.

단계(850)에서, 전자 장치(130)는 제4 광학계(760)를 통해 제2 광을 카메라(750)를 통해 수신한다. 예를 들어, TS를 통해 빔 스플리터(720)로부터 카메라(750)까지의 제2 광이 진행하는 거리가 조절됨으로써 카메라(750)에 수신되는 제1 반사 광의 위상과 제2 광 간의 위상 간의 차이가 발생할 수 있다.

일반적으로, 분할된 레이저 광들이 간섭하여 발생하는 홀로그래픽 간섭 패턴은 레이저 광들 각각의 진행 거리가 동일한 경우, 강하게 발생한다. 이에 따라, 제1 광 및 제1 반사 광이 제1 경로를 통해 진행하는 제1 거리에 대응하도록, 제2 광이 제2 경로를 통해 진행하는 제2 거리의 일부를 조절하게 되면, 비교적 선명한 홀로그래픽 간섭 패턴이 획득될 수 있게 된다.

단계(860)에서, 전자 장치(130)는 제1 반사 광 및 제2 광 간의 간섭에 의해 카메라(750) 상에 나타나는 간섭 패턴을 촬영한다.

서로 다른 경로들로 전달된 제1 반사 광 및 제2 광이 카메라(750)의 평면에서 간섭될 수 있고, 간섭에 의해 나타내는 간섭 패턴이 카메라(750)를 통해 촬영 또는 이미징될 수 있다.

단계(870)에서, 전자 장치(130)는 간섭 패턴에 기초하여 오브젝트(750)에 대한 깊이 정보를 획득함으로써 오브젝트(750)를 스캔한다.

일 측면에 따르면, 스캔의 결과는 오브젝트(750)의 내부 공간에 대한 3차원 이미지로 나타날 수 있다. 내부 공간이 깊이 범위를 통해 표현될 수 있다. 예를 들어, 스캔의 결과로서 내부 공간의 최대 깊이가 나타날 수 있다.

도 9는 일 예에 따른 오브젝트의 내부 공간을 스캔하는 방법의 흐름도이다.

일 측면에 따르면, 도 8을 참조하여 전술된 단계(870)는 아래의 단계들(910 및 920)을 포함할 수 있다.

단계(910)에서, 전자 장치(130)는 간섭 패턴에 기초하여 오브젝트(750)의 내부 공간(예를 들어, 오브젝트(750)의 관통 홀(TSV))에 대한 깊이 정보를 획득한다.

간섭 패턴 내의 신호들은 광의 세기 정보 및 위상 정보를 포함할 수 있고, 그 중에서 위상 정보에 기초하여 오브젝트의 내부 공간에 대한 깊이 정보가 획득될 수 있다.

단계(920)에서, 전자 장치(130)는 오브젝트(750)의 내부 공간에 대한 깊이 정보에 기초하여 오브젝트의 내부 공간을 스캔한다.

도 10은 일 실시예에 따른 전자 장치의 구성도이다.

전자 장치(130)는 통신부(1010), 프로세서(1020), 및 메모리(1030)를 포함할 수 있다.

통신부(1010)는 프로세서(1020) 및 메모리(1030)와 연결되어 데이터를 송수신한다. 통신부(1010)는 외부의 다른 장치와 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. "A"를 송수신한다라는 표현은 "A를 나타내는 정보(information) 또는 데이터"를 송수신하는 것을 나타낼 수 있다.

통신부(1010)는 전자 장치(130) 내의 회로망(circuitry)으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 통신부(1010)는 내부 버스(internal bus) 및 외부 버스(external bus)를 포함할 수 있다. 다른 예로, 통신부(1010)는 전자 장치(130)와 외부의 장치를 연결하는 요소일 수 있다. 통신부(1010)는 인터페이스(interface)일 수 있다. 통신부(1010)는 외부의 장치로부터 데이터를 수신하여, 프로세서(1020) 및 메모리(1030)에 데이터를 전송할 수 있다.

프로세서(1020)는 통신부(1010)가 수신한 데이터 및 메모리(1030)에 저장된 데이터를 처리한다.

"프로세서"는 목적하는 동작들(desired operations)을 실행시키기 위한 물리적인 구조를 갖는 회로를 가지는 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치일 수 있다. 예를 들어, 목적하는 동작들은 프로그램에 포함된 코드(code) 또는 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 프로세서 코어(processor core), 멀티-코어 프로세서(multi-core processor), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.

프로세서(1020)는 메모리(예를 들어, 메모리(1030))에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드(예를 들어, 소프트웨어) 및 프로세서(1020)에 의해 유발된 인스트럭션들을 실행한다.

메모리(1030)는 통신부(1010)가 수신한 데이터, 프로세서(1020)가 처리한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 메모리(1030)는 프로그램(또는 애플리케이션, 소프트웨어)을 저장할 수 있다. 저장되는 프로그램은 오브젝트를 스캔하도록 전자 시스템(100)을 제어할 수 있도록 코딩되어 프로세서(1020)에 의해 실행 가능한 신텍스(syntax)들의 집합일 수 있다.

일 측면에 따르면, 메모리(1030)는 하나 이상의 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 및 RAM(Random Access Memory), 플래시 메모리, 하드 디스크 드라이브 및 광학 디스크 드라이브를 포함할 수 있다.

메모리(1030)는 전자 장치(130)를 동작 시키는 명령어 세트(예를 들어, 소프트웨어)를 저장한다. 전자 장치(130)를 동작 시키는 명령어 세트는 프로세서(1020)에 의해 실행된다. 예를 들어, 메모리(1030)는 미리 설정된 동작들이 수행되도록 제작된 레지스터일 수 있고, 기재된 실시예로 한정되지 않는다.

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있으며 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

100: 전자 시스템
110: 광 선폭 조절 장치
120: 이미징 장치
130: 전자 장치

Claims

광 선폭 조절 장치에 의해 수행되는, 광의 선폭 조절 방법은,
레이저 광원을 통해 원시 광을 회절 격자(diffraction grating)로 방출하는 단계;
상기 회절 격자를 통해 상기 원시 광을 반사시킴으로써 서로 다른 순서(order)를 갖는 복수의 광들로 회절시키는 단계;
제1 방향을 갖는 미러를 통해 상기 복수의 광들 중 1차 순서(first order)를 갖는 타겟 광을 상기 회절 격자로 반사시키는 단계; 및
상기 회절 격자를 통해 상기 타겟 광을 상기 레이저 광원으로 반사시키는 단계
를 포함하고,
상기 타겟 광에 의해 상기 레이저 광원이 방출하는 원시 광의 선폭이 조절되는,
광 선폭 조절 방법.
제1항에 있어서,
상기 레이저 광원을 통해 상기 원시 광에 비해 선폭이 조절된 제2 원시 광을 방출하는 단계
를 더 포함하고,
상기 제2 원시 광은 오브젝트를 스캔하기 위한 광으로 이용되는,
광 선폭 조절 방법.
제2항에 있어서,
상기 미러의 방향을 상기 제1 방향에서 제2 방향으로 조정하는 단계; 및
상기 제2 방향을 갖는 상기 미러를 통해 이미징 장치로 상기 제2 원시 광을 제공하는 단계
를 더 포함하는,
광 선폭 조절 방법.
제1항에 있어서,
상기 원시 광의 최대 세기 보다, 상기 제2 원시 광의 최대 세기가 더 강한,
광 선폭 조절 방법.
하드웨어와 결합되어 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위하여 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
광의 선폭을 조절하는, 광 선폭 조절 장치는,
광의 선폭을 조절하는 프로그램이 기록된 메모리; 및
상기 프로그램을 수행하는 프로세서
를 포함하고,
상기 프로그램은,
레이저 광원을 통해 원시 광을 회절 격자(diffraction grating)로 방출하는 단계;
상기 회절 격자를 통해 상기 원시 광을 반사시킴으로써 서로 다른 순서(order)를 갖는 복수의 광들로 회절시키는 단계;
제1 방향을 갖는 미러를 통해 상기 복수의 광들 중 1차 순서(first order)를 갖는 타겟 광을 상기 회절 격자로 반사시키는 단계; 및
상기 회절 격자를 통해 상기 타겟 광을 상기 레이저 광원으로 반사시키는 단계
를 수행하고,
상기 타겟 광에 의해 상기 레이저 광원이 방출하는 원시 광의 선폭이 조절되는,
광 선폭 조절 장치.
전자 시스템에 의해 수행되는, 오브젝트 스캔 방법은,
레이저 광원에 의해 방출되는 원시 광의 제1 선폭을 제1 광학계를 통해 제2 선폭으로 조절하는 단계 - 제2 원시 광은 상기 제2 선폭을 가짐 -;
제2 광학계를 통해 전달되는 상기 제2 원시 광을 빔 스플리터(beam splitter)를 통해 제1 광 및 제2 광으로 분리하는 단계;
상기 제1 광을 오브젝트에 조사하는 단계;
상기 제1 광이 상기 오브젝트에 의해 반사되어 나타나는 제1 반사 광을 카메라를 통해 수신하는 단계 - 상기 제1 반사 광은 제3 광학계를 통해 상기 카메라로 전달됨 -;
제4 광학계를 통해 상기 제2 광을 상기 카메라를 통해 수신하는 단계;
상기 제1 반사 광 및 상기 제2 광 간의 간섭에 의해 상기 카메라 상에 나타나는 간섭 패턴을 촬영하는 단계; 및
상기 간섭 패턴에 기초하여 상기 오브젝트에 대한 깊이 정보를 획득함으로써 상기 오브젝트를 스캔하는 단계
를 포함하는,
오브젝트 스캔 방법.
제7항에 있어서,
상기 레이저 광원에 의해 방출되는 원시 광의 제1 선폭을 제1 광학계를 통해 제2 선폭으로 조절하는 단계는,
상기 레이저 광원을 통해 상기 원시 광을 회절 격자(diffraction grating)로 방출하는 단계;
상기 회절 격자를 통해 상기 원시 광을 반사시킴으로써 서로 다른 순서(order)를 갖는 복수의 광들로 회절시키는 단계;
제1 방향을 갖는 미러를 통해 상기 복수의 광들 중 1차 순서(first order)를 갖는 타겟 광을 상기 회절 격자로 반사시키는 단계;
상기 회절 격자를 통해 상기 타겟 광을 상기 레이저 광원으로 반사시키는 단계;
상기 레이저 광원을 통해 상기 원시 광에 비해 선폭이 조절된 제2 원시 광을 방출하는 단계; 및
상기 미러의 방향을 상기 제1 방향에서 제2 방향으로 조정하는 단계
를 포함하는,
오브젝트 스캔 방법.
제7항에 있어서,
상기 제1 광이 상기 빔 스플리터로부터 상기 오브젝트까지 진행한 거리 및 상기 제1 반사 광이 상기 오브젝트로부터 상기 카메라까지 진행한 거리의 합은, 상기 제2 광이 상기 빔 스플리터로부터 상기 카메라까지 진행한 거리의 합과 동일한,
오브젝트 스캔 방법.
제7항에 있어서,
상기 제4 광학계를 통해 상기 제2 광을 상기 카메라를 통해 수신하는 단계는,
TS(translation stage)를 통해 상기 빔 스플리터로부터 상기 카메라까지의 상기 제2 광이 진행하는 거리를 조절하는 단계
를 포함하는,
오브젝트 스캔 방법.
제7항에 있어서,
상기 원시 광의 최대 세기 보다, 상기 제2 원시 광의 최대 세기가 더 강한,
오브젝트 스캔 방법.
전자 시스템 내의 전자 장치는,
오브젝트를 스캔하는 프로그램이 기록된 메모리; 및
상기 프로그램을 수행하는 프로세서
를 포함하고,
상기 프로그램은,
레이저 광원에 의해 방출되는 원시 광의 제1 선폭이 제1 광학계를 통해 제2 선폭으로 조절되도록 상기 전자 시스템을 제어하는 단계 - 제2 원시 광은 상기 제2 선폭을 가짐 -;
제2 광학계를 통해 전달되는 상기 제2 원시 광이 빔 스플리터(beam splitter)를 통해 제1 광 및 제2 광으로 분리되도록 상기 전자 시스템을 제어하는 단계;
상기 제1 광이 오브젝트에 조사되도록 상기 전자 시스템을 제어하는 단계;
상기 제1 광이 상기 오브젝트에 의해 반사되어 나타나는 제1 반사 광이 카메라를 통해 수신되도록 상기 전자 시스템을 제어하는 단계 - 상기 제1 반사 광은 제3 광학계를 통해 상기 카메라로 전달됨 -;
제4 광학계를 통해 상기 제2 광이 상기 카메라를 통해 수신되도록 상기 전자 시스템을 제어하는 단계;
상기 제1 반사 광 및 상기 제2 광 간의 간섭에 의해 상기 카메라 상에 나타나는 간섭 패턴이 촬영되도록 상기 전자 시스템을 제어하는 단계; 및
상기 간섭 패턴에 기초하여 상기 오브젝트에 대한 깊이 정보가 획득됨으로써 상기 오브젝트가 스캔되도록 상기 전자 시스템을 제어하는 단계
를 수행하는,
전자 장치.