KR920010908B1 - 거울기검출헤드 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

거울기검출헤드

제1도는 본 발명의 실시예에 있어서의 거울기검출헤드의 구성도.

제2도는 그 설명도.

제3도는 종래의 거울기검출헤드의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제1의 평행광원 2 : 제2의 평행광원

4 : 제2의 비임스플릿터 6 : 볼록렌즈

7,8,9 : 거울 10 : 광위치검출소자

본 발명은, 광디스크, 반도체웨이퍼, 액정 TV유리기판, CCD촬상소자 등의 평판의 거울기를 검사 혹은 검사에 의거해서 조정을 행하기 위한 거울기검출헤드에 관한 것이다.

평판의 거울기를 비접촉으로 검출하는 거울기검출헤드로서, 볼록렌즈와 광위치검출소자를 사용한 것이었다.

제3도에 있어서, (51)은 반도체레이저광원, (52)는 콜리메이터렌즈(collimator lens), (53)은 비임스플릿터(beam splitter) (54)는 피측정물, (55)는 볼록렌즈, (56)은 광위치검출소자로서, 광위치검출소자(56)은 볼록렌즈(55)의 대략 초점위치에 설치되어 있다.

이와 같은 구성으로, 콜리메이터렌즈(52)로부터 출사하여, 비임스플릿터(53)을 투과한 대략 평행의 광은, 피측정물(54)에 조사되고, 피측정물(54)이 θ기울어져 있을 경우는, 2θ기울어진 방향으로 반사된다. 반사광은, 비임스플릿터(53)에 의해 반사되고, 볼록렌즈(55)에 입사하여, 광위치검출소자(56)위에서, 광축으로부터 f·sin(2θ)어긋난 위치에 집광한다. 단 f는 볼록렌즈(55)의 초점거리이다. 또, 피측정물(54)이 지면에 대해서 직각방향으로 거울었을 경우도 동등하게, 광위치검출소자(56)위에서, 지면에 대하여 직각방향으로 광축으로부터 어긋난 위치에 집광한다. 따라서, 임의의 방향의 거울기가 광위치검출소자(56)위의 광스폿(spot)위치에서 검출할 수 있는 것을 알수 있다.

그러나, 상기와 같은 구성으로는, 검출분해능을 올리고 또한 검출범위를 넓힐려고 한다면, 볼록렌즈의 초점거리를 길게할 필요가 있으며, 광학계가 대규모적인 것으로 되어, 실현하기가 곤란하게 된다고하는 문제점을 가지고 있었다.

예를 들면, 10^-3deg의 분해능에서 1deg의 검출범위를 가진 광학계는, 광위치검출소자의 치수를 □5㎜로 하면

f·sin(2)=5

에서, f=143㎜가 되고, 볼록렌즈와 광위치검출소자의 간격이 140㎜이상으로 되기 때문에, 대단히 큰 광학계로 되어버린다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여, 고분해능이고 넓은 검출범위를 가지며 도한 콤팩트한 기울기검출헤드를 제공하는 것이다.

상기 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명의 거울기검출헤드는, 출사각이 다른 적어도 2개의 거의 평행광을 출사하는 광원과, 비임스프릿터와, 볼록렌즈와, 광위치검출소자와, 상기 볼록렌즈와 광위치검출소자와의 사이에 배설된 적어도 3대의 거울을 구비하고, 그 거울중의 1매가 광을 2번 반사하도록 구성한 것이다.

상기의 구성에 의해서, 먼저 1개의 평행광만 발광하여, 피측정물에 조사한다. 반사광은, 비임스플릿터에서 반사하여, 볼록렌즈에 의해서 집속되어, 광위치검출소자위에 집광스폿을 형성한다. 이 집광스폿이, 광위치검출소자를 벗어났을 경우는, 광원을 소광하고, 또 1개의 평행광을 발광한다. 이에 의해서, 집광스폿이 광위치검출소자에 입사하면 검출가능하게 된다. 이와 같이, 모든 광원을 순차적으로 발광해가므로서, 검출 범위가 넓어지고, 또한 3매의 거울을 사용하고 더구나 그중의 1매에 광은 2번 반사시키므로서 초점거리가 긴 볼록렌즈에 대해서도 검출분해능을 저하시키지 않고 콤팩트화할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 제1도, 제2도에 의거해서 설명한다.

제1도에 있어서, (1)은 제1의 평행광원, (2)는 제2의 평행광원, (3)은 제1의 비임스플릿터, (4)는 제2의 비임스플릿터, (5)는 피측정물, (6)은 볼록렌즈, (7),(8),(9)는 각각 제1, 제2 , 제3의 거울, (10)은 광위치검출소자이다. 이와 같은 구성으로, 제1, 제2의 팽행광원(1),(2)를 예를 들면, 반도체레이저와 콜리메이터렌즈를 사용하면, 피측정물(5)에 조사되는 비임은 통상 2㎜×6㎜정도의 타원형상이고, 이 영역내의 평균적인 거울기를 이 헤드에서는 측정한다.

먼저, 제1의 평행광원(1)을 발광하고, 피측정물(5)이, 미리 설정된 기준면보다 θ기울어져있을 경우, 반사광은 2θ의 거울기를 가지며, 제2의비임스플릿터(4)에서 반사해서 볼록렌즈(6)에 입사한다. 입사광은 볼록렌즈(6)로 집속되고, 제1, 제2, 제3의 거울(7),(8),(9)을 반사해서 광위치검출소자(10)에 집광스폿을 형성한다. 이 실시예에 있어서는, 3매의 거울(7),(8),(9)을 사용하여 광로를 꺽어구부리고, 또한 그중 1매의 거울(7)은 광을 2번 반사하기 때문에, 공간을 유효하게 이용할 수 있다.

또, 집광스폿이 광위검출소자(10)을 벗어날 경우는, 제1의 평행광원(1)을 소광하고, 대신해서, 제2의 평행광원(2)을 발광할 수 있으므로 검출범위를 넓힐 수 있다.

이와 같은 구성으로 넓혀지는 검출범위에 대해서, 제2도에 의해서 설명한다. 2개의 평행광(101),(102)의 출사각의 차이를 θ로하고, 그 출사각의 2등분선 방향으로 반사광이 되돌아갈 경우의 집광스폿이 광위치 검출소자(10)의 원점에 위치하도록 광학조정이 되어있는 것으로 한다. 이때, 2등분선과 수직인 평면을 기준으로 하면, 제1의 평행광(101)은 θ/2, 제2의 평행광(102)는 -θ/2피측정물(5)이 각각 거울어진 상태에서 집광스폿이 원점이 위치하는 것으로 된다. 검출범위는, f=143㎜의 볼록렌즈(6)을 사용하면, 각각 1deg가 된다. 2개의 평행광(101),(102)에 의한 검출범위에 겹쳐짐을 없게하기 위해서는, θ=1deg로하면 되고, 이때의 검출범위는, 합계 2deg로 2배로 넓어진다.

이상의 설명은, 한축방향만의 검출범위를 확대하는 방법에 대해서이나, 디시 또 한축의 검출범위를 확대하기위해서는, 또 한 개 평행광원을 추가하면 된다.

또, 2개의 평행광을 발생시키기위하여, 비임스플릿터로 합성하는 방법을 사용하였으나, 2개의 발광점을 가진 반도체레이저를 사용하면, 비임스플릿터없이 2개의 평행광을 발생할 수 있는 것은 두말할 것도 없다.

이상과 같이, 본 발명은 적어도 2개의 평행광을 출사할 수 있고, 적어도 3매의 거울을 가지고 그 거울중 1매는 광을 2번 반사하기 때문에, 콤팩트하고 또한 고분해능, 넓은 검출범위를 가진 거울기검출헤드를 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 피측정물에 비임스플릿터를 개재해서, 출사각이 다른 2개의 평행광을 출사하는 광원과, 상기 피측정물의 반사광을 검출하는 광위치검출소자를 가진 거울기검출헤드.
2. 제1항에 있어서, 반사각은, 볼록렌즈와 3매의 거울을 개재해서 광위치검출소자에 입사하는 거울기검출헤드.
3. 제2항에 있어서, 3매의 거울중 1매는 광을 2번 반사시키는 구성인 거울기검출헤드.
4. 피측정물에 출사각이 다른 2개의 평행광을 출사하는 광원과, 상기 광원과 상기 피측정물과의 사이에 배치된 제1, 제2의 비임스플릿터와, 상기 피측정물의 반사광을 제2의 비임스플릿터를 개재해서 검출하는 광위치 검출소자를 가진 거울기검출헤드.

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