WO2017155244A1 - 간섭계를 이용한 기울기 측정 센서 - Google Patents

간섭계를 이용한 기울기 측정 센서 Download PDF

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WO2017155244A1
WO2017155244A1 PCT/KR2017/002314 KR2017002314W WO2017155244A1 WO 2017155244 A1 WO2017155244 A1 WO 2017155244A1 KR 2017002314 W KR2017002314 W KR 2017002314W WO 2017155244 A1 WO2017155244 A1 WO 2017155244A1
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tilt
mirror surface
optical path
change
optical element
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PCT/KR2017/002314
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Inventor
조규만
박준규
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서강대학교 산학협력단
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    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means

Definitions

  • the present invention relates to a tilt measuring sensor, and more particularly, to a tilt measuring sensor using an interferometer that can accurately measure the tilt of an object even if a motion occurs irrespective of the angle change by using an interferometer.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for measuring an inclination angle of an object using a conventional Opticla lever method.
  • the inclination measuring apparatus using the conventional optical lever method provides the light of the light source 100 to the mirror 102, and the light reflected from the mirror to the position sensor 104. Receives and measures the tilt of the mirror using the position of the received light.
  • the tilt angle of the mirror may be calculated using the distance between the reference point and the arrival point of the position sensor.
  • the distance between the mirror and the light detection period affects the angle measurement. For this reason, even when the angle does not change, the distance between the mirror and the light detection period is changed (length). coupling) Accurate angle measurement becomes difficult.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a problem of a conventional tilt lever measuring apparatus of FIG. 1.
  • the conventional optical lever measuring device of the inclination type even when the mirror is moved only in parallel without changing the inclination, the light arrival point of the position sensor is changed, and as a result, the inclination is measured to be changed. There is this.
  • the position sensor and the light source move or rotate in the vertical direction or the left or right direction as shown by the arrow in FIG. This will occur.
  • FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing another conventional inclination measuring apparatus.
  • a tilt measuring apparatus according to another conventional method includes a light source 200, a mirror 202, a turning mirror 206, and a position sensor 204.
  • the light source 200 provides light to the mirror 202
  • the light reflected primarily from the mirror is second reflected by the Turning mirror 206 and enters the mirror 202 and then the position sensor 204 at the third reflection. Will be reached.
  • an additionally arranged turning mirror has a problem of affecting an inclination angle measurement of a mirror, which is an object when a movement such as rotation occurs, as shown by an arrow in FIG. 3.
  • the position sensor and the light source move or rotate in the vertical direction or the left or right direction as in the direction indicated by the arrow in FIG. This will occur.
  • An object of the present invention for solving the above problems is to provide an inclination measuring sensor that can accurately measure the inclination angle of the object even if the external vibration or the movement of the light source using an interferometer.
  • Another object of the present invention is to provide a tilt measuring device for measuring and providing a tilt change angle of a mirror using the tilt measuring sensor described above.
  • a tilt measuring sensor for measuring a tilt change angle with respect to an object having a mirror surface, the light source for providing light;
  • a first optical element configured to divide the beam provided from the light source into a first beam and a second beam according to a polarization component and to emit the first beam and the second beam as parallel beams toward the mirror surface of the object;
  • a second optical element configured to allow the first beam and the second beam reflected from the mirror surface of the object to be incident as parallel beams, and the incident first beam and the second beam travel in the same optical path;
  • the first optical element divides the beam provided from the light source into a first beam and a second beam according to a polarization component, and passes the first beam to mirror the object.
  • a first polarizing beam splitter (PBS) which provides a plane and reflects and outputs the second beam;
  • a first optical path changing element that reflects the second beam reflected from the first PBS and is output to be parallel to the first beam to provide the mirror surface of the object; or is a side beam displacer Displacer), so that the beam provided from the light source is divided into a first beam and a second beam according to the polarization component, and the first beam and the second beam are parallel beams to each other to be emitted.
  • the second optical element is a light path in which the first beam and the second beam is incident to each other in parallel beams, the second beam reflected from the mirror surface of the object proceeds A second PBS disposed on; And a second optical path changing element disposed on a path through which the first beam reflected from the mirror surface of the object proceeds, wherein the first beam is incident to the second PBS to travel in the same optical path as the second beam. Or composed of a side beam displacer, the first beam and the second beam reflected from the mirror surface of the object are incident as parallel beams, and the first beam and the second beam are the same It is desirable to let the exit to the furnace.
  • An inclination measuring device relates to an inclination measuring device for measuring an inclination change angle with respect to an object having a mirror surface, the first beam and the first generated by the inclination change of the mirror surface of the object.
  • a tilt measurement sensor for detecting and outputting an I output signal and a Q output signal according to optical path differences of two beams;
  • a controller configured to measure and provide a tilt change angle of the mirror surface of the object by using the I output signal and the Q output signal detected by the tilt measurement sensor.
  • An inclination measuring device comprising: a light source for providing light; A first optical element configured to divide the beam provided from the light source into a first beam and a second beam according to a polarization component and to emit the first beam and the second beam as parallel beams toward the mirror surface of the object; A second optical element configured to allow the first beam and the second beam reflected from the mirror surface of the object to be incident as parallel beams, and the incident first beam and the second beam travel in the same optical path; I-output signal for the first beam and the second beam by demodulating the first beam and the second beam having the optical path difference by the change of the inclination of the mirror surface of the object (In-phase Signal; ) And Q output signals (Quadrature-phase Signal; I / Q demodulator for detecting and outputting a); The first beam and the second beam are configured to have the same optical path length, and the optical path difference between the first beam and the second beam that emits the second optical element by the
  • the tilt measuring sensor according to the present invention is a modified form of a Mach-Zehnder interferometer, and measures the change angle using an optical path difference generated when an angle change of a target mirror occurs. Since the inclination measuring sensor according to the present invention measures the angle using two beams that always proceed in parallel, movements irrelevant to the change in the angle of the optical elements do not affect the angle measurement. Therefore, the tilt measurement sensor according to the present invention can accurately measure the angle change of the target mirror without being affected by the movement of the optical elements.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for measuring an inclination angle of an object using a conventional Opticla lever method.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a problem of a conventional tilt lever measuring apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing another conventional inclination measuring apparatus.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an overall tilt measurement apparatus including a tilt measurement sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating another embodiment of the first and second optical elements in the tilt measurement sensor according to the preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a configuration diagram illustrating still another embodiment of the first and second optical elements in the tilt measurement sensor according to the preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 exemplarily illustrates a configuration of a homodyne I / Q demodulator 460 that may be used in a tilt measurement sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG 8 is a view illustrating a process of obtaining an optical path length difference (OPLD ) ⁇ l between a first beam and a second beam in a tilt measurement sensor according to an exemplary embodiment of the present invention. Riddle.
  • FIG. 9 is a conceptual view illustrating a tilt measuring sensor according to a preferred embodiment of the present invention in which movements of optical elements irrelevant to an angle change of a target mirror do not affect angle measurement.
  • FIG. 10 illustrates that in a tilt measurement sensor according to an exemplary embodiment of the present invention, the optical path difference is always kept constant even when the target mirror, the first PBS and the first prism, and the second PBS and the second prism are moved or moved.
  • the inclination measuring sensor detects and provides an I signal and a Q signal according to the optical path difference between the first beam and the second beam caused by the change in the inclination of the mirror surface of the object to be measured using an interferometer. Characterized in that.
  • the inclination measuring device is characterized by measuring the angle of change of the inclination of the mirror surface of the object using the I output signal and the Q output signal according to the optical path difference provided from the inclination measurement sensor.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an overall tilt measurement apparatus including a tilt measurement sensor according to an embodiment of the present invention.
  • the tilt measuring device 4 includes a tilt measuring sensor 40 and a controller 50, and the tilt measuring sensor 40 changes a tilt of a mirror surface to measure a tilt change.
  • the I output signal and the Q output signal according to the optical path difference generated by the control unit 50 are detected and provided to the controller 50, and the controller measures the tilt change angle of the mirror using the I output signal and the Q output signal.
  • the inclination measuring sensor 40 for measuring an inclination change angle of an object having a mirror surface 400 may include a light source 410, an optical isolator 420, a first optical element 440, and a second optical.
  • the optical path difference may be generated in the first beam and the second beam that emit the second optical element by the change.
  • the light source 410 provides light to the first PBS.
  • the optical isolator 420 provides the light beams from the light source to the first PBS but prevents the light beams output from the first PBS from entering the light source.
  • a half-wavelength retardation plate may be further provided between the optical separator and the first PBS.
  • the half-wave phase retardation plate HWP is disposed between the optical separator and the first PBS to rotate the polarization plane of the light beam provided from the light source by 45 degrees to provide the first PBS.
  • the first optical element 440 is configured to divide the beam provided from the light source into a first beam and a second beam according to a polarization component and to emit the first beam and the second beam as parallel beams toward the mirror surface of the object. do.
  • the second optical element 450 is configured such that the first beam and the second beam reflected from the mirror surface of the object are incident as parallel beams, and the incident first beam and the second beam travel in the same optical path.
  • the first optical element 440 may be configured of a first PBS 442 and a first prism 443.
  • the first PBS 442 is a polarizing beam splitter.
  • the light beam incident from the HWP is divided into a first beam and a second beam according to a polarization component, and the P-wave component passes through the first beam to provide the mirror surface.
  • the second beam, the S-wave component is reflected and provided to the first prism.
  • the first prism 443 receives a second beam reflected from the first PBS, and reflects the incident second beam to provide the mirror surface.
  • the first beam and the second beam emitted from the first PBS and the first prism respectively, become parallel beams and enter the mirror surface of the object.
  • the mirror surface of the object reflects the first beam and the second beam which have been respectively propagated from the first optical element, and provides the second optical element in a state of parallel beam.
  • the second optical element 450 may be composed of a second PBS 452 and a second prism 453.
  • the second PBS 452 is disposed on an optical path through which the second beam reflected by the first prism is reflected by the mirror surface, and the second prism 453 is disposed through the first PBS.
  • One beam is disposed on a path that is reflected from the mirror surface and proceeds.
  • the first beam emitted from the second prism is configured to enter the second PBS and travel in the same optical path as the second beam emitted from the second PBS.
  • the first beam and the second beam emitted from the second optical element are incident to the I / Q demodulator 460.
  • the I / Q demodulator 460 receives the first beam and the second beam having the optical path difference by the change of the tilt of the mirror, and demodulates the incident first and second beams by 90 degrees with respect to them.
  • Q output signals Quadadrature-phase Signal; ) Is detected and provided to the controller 50.
  • the I / Q demodulator 460 may be configured as a homodyne I / Q demodulator or a heterodyne I / Q demodulator.
  • FIG. 5 is a configuration diagram showing another embodiment of the first and second optical elements in the tilt measurement sensor according to the preferred embodiment of the present invention, wherein (a) is another embodiment of the first optical element, b) is another embodiment of the second optical element.
  • the first optical element may include a first PBS 444 and a first reflector 445
  • the second optical element may include a second PBS 454 and a second reflector 455.
  • the operation manner is the same as that of the first and second optical elements of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a configuration diagram showing still another embodiment of the first and second optical elements in the tilt measurement sensor according to the preferred embodiment of the present invention, wherein (a) is another embodiment of the first optical element, (b) is another embodiment of the second optical element.
  • the first and second optical elements may be configured as side beam displacers 447 and 457.
  • the lateral beam displacer divides the beam provided from the light source into a first beam and a second beam according to a polarization component, passes through the first beam, and emits the second beam.
  • An optical element configured to emit a first beam and a second beam having components in parallel beams.
  • the lateral beam displacer 447 used as the first optical element divides the beam provided from the light source into a first beam and a second beam according to the polarization component, and passes the first beam to provide the mirror surface of the object.
  • the second beam is reflected and then reflected again, so that the first beam and the second beam are parallel beams to each other and are emitted.
  • the lateral beam displacer 457 used as the second optical element is a first beam and a second beam reflected from the mirror surface of the object is incident as a parallel beam, the second beam is passed through the exit, the first beam is reflected And then reflects back, so that the first beam and the second beam are emitted in the same optical path.
  • FIG. 7 exemplarily illustrates a configuration of a homodyne I / Q demodulator 460 that may be used in a tilt measurement sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the homodyne I / Q demodulator 460 includes a beam splitter 461 in which a first beam and a second beam emitted from the second PBS 450 are incident, and a third beam passing through the beam splitter.
  • a first path part 500 disposed on a path through which the beam travels and outputting an I signal, and a second path part 510 disposed on a path through which the fourth beam reflected from the beam splitter travels and outputting a Q signal ).
  • the first path part 500 includes an HWP 502, a PBS 504, a first photodetector 506, a second photodetector 507, and a differential amplifier 509.
  • the second path unit 510 includes a QWP 511, an HWP 512, a PBS 514, a third photodetector 516, a fourth photodetector 517, and a differential amplifier 519.
  • a Q signal Quadadrature-phase Signal
  • a Q signal by amplifying a differential signal of signals output from the third and fourth photodetectors; Will be output as
  • the controller 50 may measure the tilt change angle ⁇ of the mirror according to the following equations using the I and Q signals provided from the tilt measurement sensor.
  • 8 is a view illustrating a process of obtaining an optical path length difference (OPLD ) ⁇ l between a first beam and a second beam in a tilt measurement sensor according to an exemplary embodiment of the present invention. Riddle.
  • an optical path length difference (OPLD ) ⁇ l between the first beam and the second beam may be expressed by Equation 1 below.
  • d is an interval between the first beam and the second beam
  • ⁇ is an angle of change of the inclination of the incident surface of the target mirror.
  • the optical path length difference (“OPLD”; ⁇ l ) of the two beams induced by the tilt change angle may be obtained by an I / Q demodulator.
  • I / Q demodulators provide I output signals with a 90 ° ) And Q output signals ( Create and print
  • the I output signal is proportional to cos ⁇ and the Q output signal is proportional to sin ⁇ . Therefore, ⁇ can be represented by equations (2) and (3).
  • the tilt measuring device can be measured by the following equation (4) the tilt change angle.
  • FIG. 9 is a conceptual view illustrating a tilt measuring sensor according to a preferred embodiment of the present invention in which movements of optical elements irrelevant to an angle change of a target mirror do not affect angle measurement.
  • movements of the optical elements irrespective of the change in the angle of the target mirror, for example, up / down of the light source Movement to the left and right, movement of the first prism and the first PBS up and down and to the left and right, movement of the target mirror up and down and to the left and right, and movement of the second prism and the second PBS up and down and to the left and right Will not affect.
  • FIG. 10 illustrates that in a tilt measurement sensor according to an exemplary embodiment of the present invention, the optical path difference is always kept constant even when the target mirror, the first PBS and the first prism, and the second PBS and the second prism are moved or moved.
  • FIG. 10A the horizontal path along the axial direction of the target mirror does not affect the optical path difference between the first beam and the second beam.
  • FIG. 10B even if the first PBS and the first prism, and the second PBS and the second prism move along the horizontal direction, the optical paths of the first beam and the second beam are stretched by the same amount. Since the light path difference between the two beams can be kept constant at all times.
  • the tilt measuring sensor and apparatus according to the present invention can be widely used in all fields where precise measurement of tilt change angle is required.

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Abstract

본 발명은 간섭계를 이용한 기울기 측정 센서에 관한 것이다. 거울면을 갖는 대상물에 대한 기울기 변화 각도를 측정하는 기울기 측정 센서는, 광원; 상기 광원으로부터 제공된 빔을 편광 성분에 따라 제1 빔과 제2 빔으로 나누고 제1 빔과 제2 빔을 상기 대상물의 거울면을 향해 평행빔으로 출사시키도록 구성된 제1 광학 소자; 상기 대상물의 거울면으로부터 반사된 제1 빔과 제2 빔이 평행빔으로 입사되고, 입사된 제1 빔과 제2 빔이 동일한 광경로로 진행되도록 구성된 제2 광학 소자; 상기 대상물의 거울면의 기울기 변화에 의해 광경로차를 갖는 상기 제1빔과 제2빔를 복조하여 제1빔과 제2빔에 대한 I 출력 신호 및 Q 출력 신호를 검출하여 출력하는 I/Q 복조기;를 구비하고, 제1 빔과 제2 빔은 동일한 광 경로 길이를 갖도록 구성되되, 상기 거울면의 기울기의 변화에 의해 제2 광학 소자를 출사하는 제1 빔과 제2 빔에 광경로차가 발생되도록 구성된다. 본 발명에 따른 기울기 측정 센서는 마하-젠더(Mach-Zehnder) 간섭계의 변형 형태로서, 타겟 거울의 각도 변화가 생길때 생성되는 광경로차를 이용하여 변화 각도를 측정하므로, 광 소자들의 움직임이 발생하더라도 이들에 영향을 받지 않고 타겟 거울의 각도 변화를 정확하게 측정할 수 있게 된다.

Description

간섭계를 이용한 기울기 측정 센서
본 발명은 기울기 측정 센서에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 간섭계를 이용하여 대상물이 각도 변화와 관계없는 움직임이 발생하더라도 대상물의 기울기를 정확하게 측정할 수 있는 간섭계를 이용한 기울기 측정 센서에 관한 것이다.
대상물의 기울기 각도를 측정하기 위하여, 종래에는 도 1과 같이 optical lever를 많이 사용하였다. 도 1은 종래의 Opticla lever 방식을 이용하여 대상물의 기울기 각도를 측정하는 장치에 대한 개략적인 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 Optical lever 방식을 이용한 기울기 측정 장치는 광원(100)의 광을 거울(mirror, 102)로 제공하고, 거울로부터 반사된 광을 위치 센서(position sensor, 104)가 수신하고, 수신된 광의 위치를 이용하여 거울의 기울기를 측정하게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 거울의 회전에 따른 거울의 기울기가 변하는 경우, 기울기가 증가함에 따라 위치 센서에 도달하는 광의 도달점이 위치 센서의 기준점으로부터 멀어지거나 가까워지게 된다. 따라서, 위치 센서의 기준점과 도달점의 이격 거리를 이용하여 거울의 기울기 각도를 계산할 수 있다. 이와 같이, 종래의 Optical Lever를 이용한 기울기 측정 장치는 거울과 광검출기간의 거리가 각도 측정에 영향을 주게 되는데, 이러한 이유로 각도가 변하지 않더라도 거울과 광검출기간의 거리가 변하는 경우가 발생되어(length coupling) 정밀한 각도 측정이 어렵게 된다.
도 2는 도 1의 종래의 Optical lever 방식의 기울기 측정 장치의 문제점을 설명하기 위하여 도시한 모식도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 Optical Lever 방식의 기울기 측정 장치에 있어서, 거울이 기울기의 변화없이 위치만 평행 이동한 경우에도 위치 센서의 광 도달점이 변하게 되고 그 결과 기울기가 변경된 것으로 측정되는 문제점이 있다. 또한, 이러한 구조에서는 외부 진동 등에 의해 위치 센서와 광원이, 도 2에 화살표가 표시된 방향과 같이, 상하 방향 또는 좌우 방향으로 이동하거나 회전하는 경우, 대상물인 거울의 기울기 각도 측정에 영향을 주게 되는 문제점이 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 3과 같이 종래의 기울기 측정 장치의 구조를 변경하게 되었다. 도 3은 종래의 다른 방식의 기울기 측정 장치를 개략적으로 도시한 모식도이다. 도 3을 참조하면, 종래의 다른 방식에 따른 기울기 측정 장치는 광원(200), 거울(202), Turnning mirror(206) 및 위치 센서(204)를 구비한다. 광원(200)이 거울(202)로 광을 제공하면, 거울로부터 1차 반사된 광이 Turning mirror(206)에서 2차 반사되어 거울(202)로 입사된 후 3차 반사에서 위치 센서(204)에 도달하게 된다. 이러한 구조에 의하여, 대상물인 거울이 기울기의 변경없이 평행하게 이동하는 경우 정확하게 기울기 각도를 측정할 수 있게 된다.
하지만, 이러한 구조에서는 추가적으로 배치된 Turning mirror가, 도 3에 화살표가 표시된 방향과 같이, 회전 등의 움직임이 발생하는 경우 대상물인 거울의 기울기 각도 측정에 영향을 주게 되는 문제점이 발생하게 된다. 또한, 이러한 구조에서는 외부 진동 등에 의해 위치 센서와 광원이, 도 3에 화살표가 표시된 방향과 같이, 상하 방향 또는 좌우 방향으로 이동하거나 회전하는 경우, 대상물인 거울의 기울기 각도 측정에 영향을 주게 되는 문제점이 발생하게 된다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 간섭계를 이용하여 외부 진동이나 광원의 움직임 등에 발생하더라도 정밀하게 대상물의 기울기 각도를 측정할 수 있는 기울기 측정 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전술한 기울기 측정 센서를 이용하여 거울의 기울기 변화 각도를 측정하여 제공하는 기울기 측정 장치를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따른 기울기 측정 센서는, 거울면을 갖는 대상물에 대한 기울기 변화 각도를 측정하는 기울기 측정 센서에 관한 것으로서, 광을 제공하는 광원; 상기 광원으로부터 제공된 빔을 편광 성분에 따라 제1 빔과 제2 빔으로 나누고 제1 빔과 제2 빔을 상기 대상물의 거울면을 향해 평행빔으로 출사시키도록 구성된 제1 광학 소자; 상기 대상물의 거울면으로부터 반사된 제1 빔과 제2 빔이 평행빔으로 입사되고, 입사된 제1 빔과 제2 빔이 동일한 광경로로 진행되도록 구성된 제2 광학 소자; 상기 대상물의 거울면의 기울기 변화에 의해 광경로차를 갖는 상기 제1빔과 제2빔를 복조하여 제1빔과 제2빔에 대한 I 출력 신호(In-phase Signal ;
Figure PCTKR2017002314-appb-I000001
) 및 Q 출력 신호(Quadrature-phase Signal;
Figure PCTKR2017002314-appb-I000002
)를 검출하여 출력하는 I/Q 복조기;를 구비하고, 제1 빔과 제2 빔은 동일한 광 경로 길이를 갖도록 구성되되, 상기 대상물의 거울면의 기울기의 변화에 의해 제2 광학 소자를 출사하는 제1 빔과 제2 빔에 광경로차가 발생되도록 구성된다.
전술한 제1 특징에 따른 기울기 측정 센서에 있어서, 상기 제1 광학 소자는, 상기 광원으로부터 제공된 빔을 편광 성분에 따라 제1 빔과 제2 빔으로 나누고, 제1빔은 통과시켜 상기 대상물의 거울면으로 제공하고 제2 빔은 반사시켜 출력하는 제1 편광빔스플리터(PBS); 제1 PBS로부터 반사되어 출력된 제2빔을 반사시켜 상기 제1 빔과 평행빔이 되도록 하여 상기 대상물의 거울면으로 제공하는 제1 광경로 변경 소자;로 구성되거나, 측면 빔 디스플레이서(Lateral Beam Displacer)로 구성되어, 광원으로부터 제공된 빔이 편광 성분에 따라 제1 빔과 제2 빔으로 나뉘고, 제1 빔과 제2 빔이 서로 평행빔이 되어 출사되도록 하는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징에 따른 기울기 측정 센서에 있어서, 상기 제2 광학 소자는 제1 빔과 제2 빔이 서로 평행빔으로 입사되며, 상기 대상물의 거울면으로부터 반사된 제2 빔이 진행되는 광 경로상에 배치된 제2 PBS; 및 상기 대상물의 거울면으로부터 반사된 제1 빔이 진행되는 경로상에 배치되되, 상기 제1빔이 상기 제2 PBS로 입사되어 제2빔과 동일한 광경로로 진행되도록 구성된 제2 광경로 변경 소자;로 구성되거나, 측면 빔 디스플레이서(Lateral Beam Displacer)로 구성되어, 상기 대상물의 거울면으로부터 반사된 제1 빔과 제2 빔이 평행빔으로 입사되고, 제1 빔과 제2 빔이 동일한 광경로로 출사되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 특징에 따른 기울기 측정 장치는, 거울면을 갖는 대상물에 대한 기울기 변화 각도를 측정하는 기울기 측정 장치에 관한 것으로서, 상기 대상물의 거울면의 기울기 변화에 의해 발생된 제1빔과 제2빔의 광경로차에 따른 I 출력 신호 및 Q 출력 신호를 검출하여 출력하는 기울기 측정 센서; 상기 기울기 측정 센서에 의해 검출된 I 출력 신호 및 Q 출력 신호를 이용하여 상기 대상물의 거울면의 기울기 변화 각도를 측정하여 제공하는 제어부;를 구비한다.
전술한 제2 특징에 따른 기울기 측정 장치에 있어서, 상기 기울기 측정 센서는, 광을 제공하는 광원; 상기 광원으로부터 제공된 빔을 편광 성분에 따라 제1 빔과 제2 빔으로 나누고 제1 빔과 제2 빔을 상기 대상물의 거울면을 향해 평행빔으로 출사시키도록 구성된 제1 광학 소자; 상기 대상물의 거울면으로부터 반사된 제1 빔과 제2 빔이 평행빔으로 입사되고, 입사된 제1 빔과 제2 빔이 동일한 광경로로 진행되도록 구성된 제2 광학 소자; 상기 대상물의 거울면의 기울기 변화에 의해 광경로차를 갖는 상기 제1빔과 제2빔를 복조하여 제1빔과 제2빔에 대한 I 출력 신호(In-phase Signal ;
Figure PCTKR2017002314-appb-I000003
) 및 Q 출력 신호(Quadrature-phase Signal;
Figure PCTKR2017002314-appb-I000004
)를 검출하여 출력하는 I/Q 복조기; 를 구비하고, 제1 빔과 제2 빔은 동일한 광 경로 길이를 갖도록 구성되되, 상기 대상물의 거울면의 기울기의 변화에 의해 제2 광학 소자를 출사하는 제1 빔과 제2 빔에 광경로차가 발생되도록 구성된다.
본 발명에 따른 기울기 측정 센서는 마하-젠더(Mach-Zehnder) 간섭계의 변형 형태로서, 타겟 거울의 각도 변화가 생길때 생성되는 광경로차를 이용하여 변화 각도를 측정하게 된다. 본 발명에 따른 기울기 측정 센서는 항상 평행하게 진행되는 두 빔을 이용하여 각도를 측정하게 되므로, 광소자들의 각도 변화와 관계없는 움직임들은 각도 측정에 영향을 미치지 않게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 기울기 측정 센서는 광 소자들의 움직임이 발생하더라도 이들에 영향을 받지 않고 타겟 거울의 각도 변화를 정확하게 측정할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 Opticla lever 방식을 이용하여 대상물의 기울기 각도를 측정하는 장치에 대한 개략적인 모식도이다.
도 2는 도 1의 종래의 Optical lever 방식의 기울기 측정 장치의 문제점을 설명하기 위하여 도시한 모식도이다.
도 3은 종래의 다른 방식의 기울기 측정 장치를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서를 포함하는 기울기 측정 장치를 전체적으로 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서에 있어서, 제1 및 제2 광학 소자들의 다른 실시 형태를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서에 있어서, 제1 및 제2 광학 소자들의 또 다른 실시 형태를 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서에 사용될 수 있는 호모다인 I/Q 복조기(460)의 구성을 예시적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서에 있어서, 제1 빔과 제2 빔의 광경로차(Optical path length difference; 'OPLD'; δl)을 구하는 과정을 설명하기 위하여 도시한 광경로들이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서에 있어서, 타겟 거울의 각도 변화와 관계없는 광학 소자들의 움직임들은 각도 측정에 영향을 미치지 않는 것을 설명하기 위하여 도시한 개념도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서에 있어서, 타겟 거울, 제1 PBS와 제1 프리즘, 제2 PBS와 제2 프리즘의 위치 이동이나 움직임에도 광 경로차가 항상 일정하게 유지됨을 설명하기 위하여 도시한 개념도들이다.
본 발명에 따른 기울기 측정 센서는 간섭계를 이용하여 기울기를 측정하고자 하는 대상물의 거울면의 기울기 변화에 의해 발생된 제1빔과 제2빔의 광경로차에 따른 I 신호 및 Q 신호를 검출하여 제공하는 것을 특징으로 한다. 한편, 기울기 측정 장치는 기울기 측정 센서로부터 제공된 광 경로차에 따른 I 출력 신호 및 Q 출력 신호를 이용하여 상기 대상물의 거울면의 기울기의 변화 각도를 측정하여 제공하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서를 포함하는 기울기 측정 장치의 구조 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서를 포함하는 기울기 측정 장치를 전체적으로 도시한 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 기울기 측정 장치(4)는 기울기 측정 센서(40) 및 제어부(50)를 구비하며, 기울기 측정 센서(40)는 기울기 변화를 측정하고자 하는 거울면의 기울기 변화에 의해 발생된 광경로차에 따른 I 출력 신호 및 Q 출력 신호를 검출하여 제어부(50)로 제공하며, 상기 제어부는 I 출력 신호 및 Q 출력 신호를 이용하여 거울의 기울기 변화 각도를 측정한다.
거울면(400)을 갖는 대상물의 기울기 변화 각도를 측정하기 위한 상기 기울기 측정 센서(40)는, 광원(410), 광 분리기(Optical Isolator;420), 제1 광학 소자(440), 제2 광학 소자(450) 및 I/Q 복조기(460)을 구비하며, 상기 광원으로부터 제공된 관은 제1 빔과 제2 빔으로 나뉘되, 동일한 광 경로 길이를 갖도록 구성되며, 상기 대상물의 거울면의 기울기의 변화에 의해 제2 광학 소자를 출사하는 제1 빔과 제2 빔에 광경로차가 발생되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 광원(410)은 광을 제1 PBS로 제공한다.
상기 광 분리기(Optical Isolator;420)는 광원으로부터 나온 빛살을 제1 PBS로 제공하되 제1 PBS로부터 출력된 빛살은 광원으로 입사되지 않도록 한다.
광원으로부터 제공되는 광의 형태에 따라 상기 광 분리기와 제1 PBS의 사이에 반파장 위상 지연판(HWP)을 더 구비할 수 있다. 상기 반파장 위상 지연판(HWP)은 광 분리기와 제1 PBS의 사이에 배치되어, 상기 광원으로부터 제공된 빛살의 편광면을 45도 회전시켜 제1 PBS로 제공하게 된다.
상기 제1 광학 소자(440)는 상기 광원으로부터 제공된 빔을 편광 성분에 따라 제1 빔과 제2 빔으로 나누고 제1 빔과 제2 빔을 상기 대상물의 거울면을 향해 평행빔으로 출사시키도록 구성된다. 상기 제2 광학 소자(450)는 상기 대상물의 거울면으로부터 반사된 제1 빔과 제2 빔이 평행빔으로 입사되고, 입사된 제1 빔과 제2 빔이 동일한 광경로로 진행되도록 구성된다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 광학 소자(440)는 제1 PBS(442) 및 제1 프리즘(443)으로 구성될 수 있다. 상기 제1 PBS(442)는 편광빔스플리터로서, 상기 HWP로부터 입사된 빛살을 편광 성분에 따라 제1 빔과 제2 빔으로 나누어, P 파 성분인 제1 빔은 통과시켜 상기 거울면으로 제공하고 S파 성분인 제2 빔은 반사시켜 제1 프리즘으로 제공한다. 상기 제1 프리즘(443)은 제1 PBS로부터 반사된 제2빔이 입사되고, 입사된 제2빔을 반사시켜 상기 거울면으로 제공한다. 이 때, 제1 PBS 및 제1 프리즘으로부터 각각 출사된 제1 빔과 제2 빔은 서로 평행빔이 되어 대상물의 거울면으로 입사하게 된다. 상기 대상물의 거울면은 제1 광학 소자로부터 각각 진행되어 온 제1빔과 제2빔을 반사시켜, 평행빔의 상태로 제2 광학 소자로 제공한다.
상기 제2 광학 소자(450)는 제2 PBS(452) 및 제2 프리즘(453)으로 구성될 수 있다. 상기 제2 PBS(452)는 상기 제1 프리즘에서 반사된 제2 빔이 상기 거울면에서 반사되어 진행되는 광 경로상에 배치되며, 상기 제2 프리즘(453)은 상기 제1 PBS를 통과한 제1빔이 상기 거울면에서 반사되어 진행되는 경로상에 배치된다. 이때, 제2 프리즘으로부터 출사된 상기 제1빔은 상기 제2 PBS로 입사되어 제2 PBS로부터 출사된 제2빔과 동일한 광경로로 진행되도록 구성된다.
상기 제2 광학 소자로부터 출사된 제1 빔과 제2 빔은 I/Q 복조기(460)로 입사한다.
상기 I/Q 복조기(460)는 거울의 기울기 변화에 의해 광경로차를 갖는 상기 제1빔과 제2빔이 입사되고, 입사된 제1빔과 제2빔을 복조하여 이들에 대하여 서로 90도 위상차를 갖는 I 출력 신호(In-phase Signal;
Figure PCTKR2017002314-appb-I000005
) 및 Q 출력 신호(Quadrature-phase Signal;
Figure PCTKR2017002314-appb-I000006
)를 검출하여 제어부(50)로 제공한다. 상기 I/Q 복조기(460)는 호모다인 I/Q 복조기 또는 헤테로다인 I/Q 복조기로 구성될 수 있다.
전술한 제1 및 제2 광학 소자는 다른 형태로 구성될 수 있다. 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서에 있어서, 제1 및 제2 광학 소자들의 다른 실시 형태를 도시한 구성도로서, (a)는 제1 광학 소자의 다른 실시 형태이며, (b)는 제2 광학 소자의 다른 실시 형태이다. 도 5를 참조하면, 제1 광학 소자는 제1 PBS(444) 및 제1 반사경(445)로 구성될 수 있으며, 제2 광학 소자는 제2 PBS(454) 및 제2 반사경(455)로 구성될 수 있으며, 동작 방식은 도 4의 제1 및 제2 광학 소자와 동일하다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서에 있어서, 제1 및 제2 광학 소자들의 또 다른 실시 형태를 도시한 구성도로서, (a)는 제1 광학 소자의 다른 실시 형태이며, (b)는 제2 광학 소자의 다른 실시 형태이다. 도 6을 참조하면, 제1 및 제2 광학 소자는 측면 빔 디스플레이서(Lateral Beam Displacer; 447, 457)로 구성될 수 있다. 상기 Lateral Beam Displacer는 상기 광원으로부터 제공된 빔을 편광 성분에 따라 제1 빔과 제2 빔으로 나누고, 제1 빔은 통과시켜 출사시키고, 제2 빔은 반사시킨 후 다시 반사시켜 출사시킴으로써, 서로 다른 편광 성분을 갖는 제1 빔과 제2 빔이 서로 평행빔이 되어 출사되도록 구성된 광학 소자이다.
따라서, 제1 광학 소자로 사용된 Lateral Beam displacer(447)는 상기 광원으로부터 제공된 빔을 편광 성분에 따라 제1 빔과 제2 빔으로 나누고, 제1 빔은 통과시켜 상기 대상물의 거울면으로 제공하고, 제2 빔은 반사시킨 후 다시 반사시켜, 제1 빔과 제2 빔이 서로 평행빔이 되어 출사되도록 한다. 제2 광학 소자로 사용된 Lateral Beam displacer(457)는 상기 대상물의 거울면으로부터 반사된 제1 빔과 제2 빔이 평행빔으로 입사되고, 제2빔은 통과시켜 출사시키고, 제1 빔은 반사시킨 후 다시 반사시켜, 제1 빔과 제2 빔이 동일한 광경로로 출사되도록 한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서에 사용될 수 있는 호모다인 I/Q 복조기(460)의 구성을 예시적으로 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 상기 호모다인 I/Q 복조기(460)는 제2 PBS(450)로부터 출사된 제1 빔과 제2 빔이 입사되는 빔 스플리터(461), 상기 빔 스플리터를 통과한 제3빔이 진행하는 경로상에 배치되어 I 신호를 출력하는 제1 경로부(500) 및 상기 빔 스플리터로부터 반사된 제4 빔이 진행하는 경로상에 배치되어 Q 신호를 출력하는 제2 경로부(510)를 구비한다. 상기 제1 경로부(500)는 HWP(502), PBS(504), 제1 광검출소자(506), 제2 광검출소자(507) 및 차동증폭기(509)로 구성되어, 제1 광검출소자 및 제2 광검출소자로부터 출력된 신호들의 차동신호를 증폭하여 I 신호(In-phase Signal;
Figure PCTKR2017002314-appb-I000007
)로서 출력하게 된다. 상기 제2 경로부(510)는 QWP(511), HWP(512), PBS(514), 제3 광검출소자(516), 제4 광검출소자(517) 및 차동증폭기(519)로 구성되어, 제3 광검출소자 및 제4 광검출소자로부터 출력된 신호들의 차동신호를 증폭하여 Q 신호(Quadrature-phase Signal;
Figure PCTKR2017002314-appb-I000008
)로서 출력하게 된다.
상기 제어부(50)는 상기 기울기 측정 센서로부터 제공된 I 신호와 Q 신호를 이용하여 아래의 수학식들에 따라 거울의 기울기 변화 각도(δθ )를 측정할 수 있게 된다. 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서에 있어서, 제1 빔과 제2 빔의 광경로차(Optical path length difference; 'OPLD'; δl)을 구하는 과정을 설명하기 위하여 도시한 광경로들이다.
먼저, 제1 빔과 제2 빔의 광경로차(Optical path length difference; 'OPLD'; δl)는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2017002314-appb-M000001
여기서, d는 제1빔과 제2빔의 간격이며, δθ 는 타겟 거울의 입사면의 기울기의 변화 각도이다.
이러한 기울기 변화 각도에 의해 유도된 두 빔의 광경로차(Optical path length difference; 'OPLD'; δl)는 I/Q 복조기에 의해 구해질 수 있다. I/Q 복조기는 서로 위상차가 90°인 I 출력 신호(
Figure PCTKR2017002314-appb-I000009
) 및 Q 출력 신호(
Figure PCTKR2017002314-appb-I000010
)를 생성하여 출력한다. I 출력 신호는 cos Δφ 에 비례하고, Q 출력 신호는 sin Δφ 에 비례한다. 따라서, Δφ 는 수학식 2 및 3에 의해 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2017002314-appb-M000002
Figure PCTKR2017002314-appb-M000003
따라서, 본 발명에 따른 기울기 측정 장치는 기울기 변화 각도를 아래의 수학식 4에 의해 측정될 수 있게 된다.
Figure PCTKR2017002314-appb-M000004
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서에 있어서, 타겟 거울의 각도 변화와 관계없는 광학 소자들의 움직임들은 각도 측정에 영향을 미치지 않는 것을 설명하기 위하여 도시한 개념도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기울기 측정 센서에서는 제1 빔과 제2 빔이 항상 평행하게 진행하기 때문에, 타겟 거울의 각도 변화와 관계없는 광학 소자들의 움직임들, 예컨대 광원의 상하/좌우로의 움직임, 제1 프리즘과 제1 PBS의 상하/좌우로의 움직임, 타겟 거울의 상하/좌우로의 움직임, 제2 프리즘과 제2 PBS의 상하/좌우로의 움직임들은 기울기 변화 각도의 측정에는 영향을 미치지 않게 된다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울기 측정 센서에 있어서, 타겟 거울, 제1 PBS와 제1 프리즘, 제2 PBS와 제2 프리즘의 위치 이동이나 움직임에도 광 경로차가 항상 일정하게 유지됨을 설명하기 위하여 도시한 개념도들이다. 도 10의 (a)를 참조하면, 타겟 거울의 축 방향을 따라 수평 이동하더라도, 제1 빔과 제2 빔의 광 경로차에는 영향을 미치지 않게 된다. 또한, 도 10의 (b)를 참조하면, 제1 PBS와 제1 프리즘, 제2 PBS와 제2 프리즘이 수평 방향을 따라 움직이더라도, 제1 빔과 제2 빔의 광 경로는 같은 양으로 늘어나거나 줄어들게 되므로, 두 빔의 광 경로차는 항상 일정하게 유지될 수 있게 된다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 기울기 측정 센서 및 장치는 정밀한 기울기 변화 각도의 측정이 요구되는 모든 분야에 널리 사용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 거울면을 갖는 대상물에 대한 기울기 변화 각도를 측정하는 기울기 측정 센서에 있어서,
    광을 제공하는 광원;
    상기 광원으로부터 제공된 빔을 편광 성분에 따라 제1 빔과 제2 빔으로 나누고 제1 빔과 제2 빔을 상기 대상물의 거울면을 향해 평행빔으로 출사시키도록 구성된 제1 광학 소자;
    상기 대상물의 거울면으로부터 반사된 제1 빔과 제2 빔이 평행빔으로 입사되고, 입사된 제1 빔과 제2 빔이 동일한 광경로로 진행되도록 구성된 제2 광학 소자;
    상기 대상물의 거울면의 기울기 변화에 의해 광경로차를 갖는 상기 제1빔과 제2빔를 복조하여 제1빔과 제2빔에 대한 I 출력 신호(In-phase Signal ;
    Figure PCTKR2017002314-appb-I000011
    ) 및 Q 출력 신호(Quadrature-phase Signal;
    Figure PCTKR2017002314-appb-I000012
    )를 검출하여 출력하는 I/Q 복조기;
    를 구비하고, 제1 빔과 제2 빔은 동일한 광 경로 길이를 갖도록 구성되되, 상기 대상물의 거울면의 기울기의 변화에 의해 제2 광학 소자를 출사하는 제1 빔과 제2 빔에 광경로차가 발생되도록 구성된 것을 특징으로 하는 기울기 측정 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 광학 소자는
    상기 광원으로부터 제공된 빔을 편광 성분에 따라 제1 빔과 제2 빔으로 나누고, 제1빔은 통과시켜 상기 대상물의 거울면으로 제공하고 제2 빔은 반사시켜 출력하는 제1 편광빔스플리터(PBS);
    제1 PBS로부터 반사되어 출력된 제2빔을 반사시켜 상기 제1 빔과 평행빔이 되도록 하여 상기 대상물의 거울면으로 제공하는 제1 광경로 변경 소자;로 구성된 것을 특징으로 하는 기울기 측정 센서.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 광경로 변경 소자는 프리즘 또는 반사경으로 구성된 것을 특징으로 하는 기울기 측정 센서.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 광학 소자는 측면 빔 디스플레이서(Lateral Beam Displacer)로 구성되며,
    상기 측면 빔 디스플레이서는 상기 광원으로부터 제공된 빔을 편광 성분에 따라 제1 빔과 제2 빔으로 나누고, 제1 빔은 통과시켜 상기 대상물의 거울면으로 제공하고, 제2 빔은 반사시킨 후 다시 반사시켜, 제1 빔과 제2 빔이 서로 평행빔이 되어 출사되도록 하는 것을 특징으로 하는 기울기 측정 센서.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 광학 소자는 제1 빔과 제2 빔이 서로 평행빔으로 입사되고,
    상기 대상물의 거울면으로부터 반사된 제2 빔이 진행되는 광 경로상에 배치된 제2 PBS;
    상기 대상물의 거울면으로부터 반사된 제1 빔이 진행되는 경로상에 배치되되, 상기 제1빔이 상기 제2 PBS로 입사되어 제2빔과 동일한 광경로로 진행되도록 구성된 제2 광경로 변경 소자;로 구성된 것을 특징으로 하는 기울기 측정 센서.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 광경로 변경 소자는 프리즘 또는 반사경으로 구성된 것을 특징으로 하는 기울기 측정 센서.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 광학 소자는 측면 빔 디스플레이서(Lateral Beam Displacer)로 구성되며,
    상기 측면 빔 디스플레이서는 상기 대상물의 거울면으로부터 반사된 제1 빔과 제2 빔이 평행빔으로 입사되고, 제2빔은 통과시켜 출사시키고, 제1 빔은 반사시킨 후 다시 반사시켜, 제1 빔과 제2 빔이 동일한 광경로로 출사되도록 하는 것을 특징으로 하는 기울기 측정 센서.
  8. 제1항에 있어서, 상기 I/Q 복조기는 호모다인 I/Q 복조기 또는 헤테로다인 I/Q 복조기로 구성된 것을 특징으로 하는 기울기 측정 센서.
  9. 거울면을 갖는 대상물에 대한 기울기 변화 각도를 측정하는 기울기 측정 장치에 있어서,
    상기 대상물의 거울면의 기울기 변화에 의해 발생된 제1빔과 제2빔의 광경로차에 따른 I 출력 신호 및 Q 출력 신호를 검출하여 출력하는 기울기 측정 센서;
    상기 기울기 측정 센서에 의해 검출된 I 출력 신호 및 Q 출력 신호를 이용하여 상기 대상물의 거울면의 기울기 변화 각도를 측정하여 제공하는 제어부;
    를 구비하는 기울기 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 기울기 측정 센서는,
    광을 제공하는 광원;
    상기 광원으로부터 제공된 빔을 편광 성분에 따라 제1 빔과 제2 빔으로 나누고 제1 빔과 제2 빔을 상기 대상물의 거울면을 향해 평행빔으로 출사시키도록 구성된 제1 광학 소자;
    상기 대상물의 거울면으로부터 반사된 제1 빔과 제2 빔이 평행빔으로 입사되고, 입사된 제1 빔과 제2 빔이 동일한 광경로로 진행되도록 구성된 제2 광학 소자;
    상기 대상물의 거울면의 기울기 변화에 의해 광경로차를 갖는 상기 제1빔과 제2빔를 복조하여 제1빔과 제2빔에 대한 I 출력 신호(In-phase Signal ;
    Figure PCTKR2017002314-appb-I000013
    ) 및 Q 출력 신호(Quadrature-phase Signal;
    Figure PCTKR2017002314-appb-I000014
    )를 검출하여 출력하는 I/Q 복조기;
    를 구비하고, 제1 빔과 제2 빔은 동일한 광 경로 길이를 갖도록 구성되되, 상기 대상물의 거울면의 기울기의 변화에 의해 제2 광학 소자를 출사하는 제1 빔과 제2 빔에 광경로차가 발생되도록 구성된 것을 특징으로 하는 기울기 측정 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 I/Q 복조기는 호모다인 I/Q 복조기 또는 헤테로다인 I/Q 복조기로 구성된 것을 특징으로 하는 기울기 측정 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제어부는 상기 기울기 측정 센서로부터 제공된 I 출력 신호와 Q 출력 신호를 이용하여 아래의 수학식에 따라 거울의 기울기 변화 각도를 측정하는 것을 특징으로 하는 기울기 측정 장치.
    Figure PCTKR2017002314-appb-I000015
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