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KR100906508B1 - 3d measurement apparatus using digital holography - Google Patents

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KR100906508B1
KR100906508B1 KR1020080055066A KR20080055066A KR100906508B1 KR 100906508 B1 KR100906508 B1 KR 100906508B1 KR 1020080055066 A KR1020080055066 A KR 1020080055066A KR 20080055066 A KR20080055066 A KR 20080055066A KR 100906508 B1 KR100906508 B1 KR 100906508B1
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KR
South Korea
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light
measurement
interference
unit
wave
Prior art date
Application number
KR1020080055066A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김대석
유영웅
최영진
Original Assignee
(주)펨트론
전북대학교산학협력단
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Publication date
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Abstract

A 3D measurement system using digital holography is provided to improve measuring speed and lateral resolution and to minimize the test space for reflective sample. A 3D measurement system using digital holography comprises a first wave plate(30) which performs right-hand circular polarization of the beam linearly polarized by 45°, a beam separation/composition unit(20) dividing the polarized beam into a reference beam and a measurement beam, a second wave plate(31) making the reference beam of P-type waveform and the reference beam of S-type waveform with a phase difference of 90° incident to the beam separation/composition unit, a first polarizer(32) making the measurement beam of P-type waveform and the measurement beam of S-type waveform with a phase difference of 0° incident to the beam separation/composition unit, and interference beam separation units(40) separating an interference beam from the beam separation/composition unit into first and second interference beam.

Description

디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치{3D MEASUREMENT APPARATUS USING DIGITAL HOLOGRAPHY}3D measuring device using digital holography {3D MEASUREMENT APPARATUS USING DIGITAL HOLOGRAPHY}

본 발명은 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 On-axis 방식이 갖는 측정 속도 측면에서의 단점과 Off-axis 방식이 갖는 횡분해능 측면에서의 단점을 보완하여 측정 속도 및 횡분해능을 모두 만족시킬 수 있는 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D measuring apparatus using digital holography, and more particularly, to compensate for the disadvantages in terms of the measurement speed of the conventional on-axis method and the disadvantages of the lateral resolution of the off-axis method. And it relates to a 3D measuring apparatus using digital holography that can satisfy both the lateral resolution.

광학 기반의 3차원(3D) 측정 기술 중 디지털 홀로그래피를 이용한 방법이 고속 측정의 용이성으로 인해 그 중요성이 부각되고 있다. 도 1은 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정 기술의 개념을 설명하기 위한 도면이다.Digital holography is one of the optical-based three-dimensional (3D) measurement technology because of its ease of high-speed measurement is important. 1 is a view for explaining the concept of 3D measurement technology using digital holography.

도 1은 3차원 물체인 측정 대상물에서 반사되어 나오는 측정광이 CCD 카메라에 촬상되는 상태를 도식화한 것으로, CCD 카메라 앞에 이미징 렌즈(Imaging lens)를 사용하지 않고 측정 대상물을 촬상하기 때문에 기존의 3D 측정 방식과 큰 차이를 갖는다.FIG. 1 is a diagram illustrating a state in which measurement light reflected from a measurement object, which is a three-dimensional object, is captured by a CCD camera. Since the measurement object is imaged without using an imaging lens in front of the CCD camera, the conventional 3D measurement is performed. It's a big difference from the way it works.

즉, CCD 카메라에 의해 촬상되는 이미지는 도 2에 도시된 바와 같은 디지털 홀로그램으로 표현된 암호화된 신호이며, 이러한 디지털 홀로그램에 포함된 정보를 프레넬 변환(Fresnel transform)을 통하여 측정 대상물에 대한 이미지 정보를 수치적으로 계산하여 이미지를 얻게 된다.That is, the image picked up by the CCD camera is an encrypted signal represented by a digital hologram as shown in FIG. 2, and the image information on the measurement target is measured through Fresnel transform of the information included in the digital hologram. We calculate the value numerically to obtain the image.

이와 같이 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정방식은 이미징 렌즈를 사용하지 않기 때문에, 렌즈리스 이미징(Lensless imaging)이라고도 불리우며, 디지털 홀로그램에 측정 대상물의 3차원 정보가 전부 저장되어 있기 때문에 기존의 비전(Vision) 광학계가 갖는 2차원적인 정보 뿐 아니라, 다양한 3차원 정보를 추출할 수 있어서 근래에 3D 측정 기술로 각광을 받고 있다.Since the 3D measurement method using digital holography does not use an imaging lens, it is also called lensless imaging. Since the 3D information of the measurement object is stored in the digital hologram, the conventional vision optical system is used. In addition to the two-dimensional information has a variety of three-dimensional information can be extracted in recent years has been spotlighted as a 3D measurement technology.

상기와 같은 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정 기술로는 On-axis 방식과 Off-axis 방식이 있으며, 도 3은 On-axis 방식의 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치의 구성을 도시한 도면이다.As the 3D measurement technology using the digital holography as described above, there is an On-axis method and an Off-axis method, and FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of a 3D measuring device using digital holography of the on-axis method.

On-axis 방식은 측정 대상물로부터 반사되어 나온 광(이하, '측정광'이라 함)과 기준면으로부터 반사되어 오는 광(이하, '기준광'이라 함)의 방향이 서로 평행한 상태에서 CCD 카메라로 촬상되면서 간섭이 일어나는 방식이다.The on-axis method captures with a CCD camera while the light reflected from the measurement object (hereinafter referred to as 'measured light') and the light reflected from the reference plane (hereinafter referred to as 'reference light') are parallel to each other. This is how interference occurs.

이와 같은 On-axis 방식은 디지털 홀로그램을 재생(Reconstruction)시킬 때, 도 4에 도시된 바와 같은 하얀 사각형으로 표시되는 DC 정보를 갖는 제로 오더(Zero order)와 측정 대상물을 블러(Blur)하게 만드는 트윈 이미지(Twin image)인 콘주게이트 이미지(Conjugate image)가 같은 축(axis)에 동시에 재생되기 때문에 원하는 측정 대상물 만의 정보를 정확히 얻을 수 없는 단점이 있다.When the digital hologram is reconstructed, the on-axis method blurs a zero order and a measurement object with DC information represented by a white square as shown in FIG. 4. Since the conjugate image, which is an image (Twin image), is simultaneously reproduced on the same axis, there is a disadvantage in that information of only a desired measurement object cannot be obtained accurately.

이와 같은 이유로, On-axis 방식의 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치는 한 장의 홀로그램을 이용하여 정확한 측정 대상물에 대한 정보를 재생할 수 없다.For this reason, a 3D measuring device using on-axis digital holography cannot reproduce information on an accurate measurement object using a single hologram.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112008041886773-pat00001
Figure 112008041886773-pat00001

[수학식 1]을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, On-axis 방식에서의 홀로그램 값인 H(x,y)에 저장되어 있는 정보는 4가지의 항(Term)으로 구성됨을 알 수 있다. Iref는 기준광의 세기(Intensity)를 나타내며, Iobj는 측정광의 세기(Intensity)를 나타내는 DC 항이다. 원하는 항을 OR* 항이라 하면, O*R은 블러(Blur)된 이미지인 측정 대상물의 콘주게이트 이미지(Conjugate image)를 나타낸다. In more detail with reference to [Equation 1], it can be seen that the information stored in the hologram value H (x, y) in the on-axis method is composed of four terms. I ref represents the intensity of the reference light, and I obj is a DC term representing the intensity of the measurement light. If the desired term is OR * term, O * R represents a conjugate image of the measurement object, which is a blurred image.

일반적으로 DC 항 중 Iref 항은 변화가 없다고 보고 미리 측정할 수 있다고 가정할 수 있으며, 수학식 H(x,y)-Iref로 얻은 새로운 홀로그램 전체를 공간적으로 평균화(Averaging)한 값을 전체 Hol(x,y)에서 뺌으로서 Iobj 항도 수치적으로 쉽게 제거가 가능하다.In general, it can be assumed that the I ref term among the DC terms can be measured in advance because there is no change, and the entire spatially averaged value of the new hologram obtained by the equation H (x, y) -I ref is obtained. I obj terms can be easily removed numerically as 뺌 in Hol (x, y).

이러한 기술을 이용하여 DC 항을 제거하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 측정 대상물과 콘주게이트 이미지(Conjugate image)가 섞여있는 결과를 얻을 수 있다. 즉, 한 장의 홀로그램을 이용하여 도 5에 도시된 바와 같은 수학식 O*R+OR*의 재생 결과를 얻을 수 있다. 이는 [수학식 2]와 같이 표현될 수 있다.When the DC term is removed using this technique, as shown in FIG. 5, a result of mixing the measurement object and the conjugate image may be obtained. That is, the reproduction result of the equation O * R + OR * as shown in FIG. 5 can be obtained using one hologram. This may be expressed as in [Equation 2].

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112008041886773-pat00002
Figure 112008041886773-pat00002

즉, On-axis 방식에서는 한 장의 홀로그램을 가지고는 측정 대상물의 이미지만을 분리해낼 수 없으며, 이러한 이유로 인하여 서로 위상치가 90°인 두 장의 홀로그램 정보가 존재하여야 최종적으로 원하는 측정 대상물에 대한 정보를 재생할 수 있게 된다.In other words, in the on-axis method, only one hologram cannot separate the image of the measurement object. For this reason, two pieces of hologram information having a phase value of 90 ° must exist to reproduce information on the desired measurement object. Will be.

이와 같이, On-axis 방식의 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치는 복수개의 홀로그램을 취득하기 위한 복수회의 촬영으로 인하여 측정속도가 떨어지는 문제가 있으며, 이를 위해, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 측정광과 기준광의 방향이 상호 평행하지 않고 일정한 각을 갖는 상태에서 홀로그램을 취득하는 Off-axis 방식이 제안되고 있다.As described above, the 3D measuring apparatus using the on-axis digital holography has a problem in that the measuring speed is lowered due to a plurality of shots for acquiring a plurality of holograms. For this purpose, as illustrated in FIGS. 6 and 7, An off-axis method for acquiring holograms in a state in which the directions of the measurement light and the reference light are not parallel to each other but have a constant angle has been proposed.

Off-axis 방식의 디지털 홀로그래피를 이용한 방식에서는 CCD 카메라에서 얻어진 한 장의 홀로그램 IH(x,y)을 이용해서 프레넬 변환(Fresnel transform)을 통해 측정 대상물에 대한 이미지를 재생하면, DC 항 및 콘주게이트 이미지(Conjugate image) 항이 측정 대상물에 대한 이미지 부분과 공간적으로 분리되기 때문에, 한 장의 홀로그램으로부터 3차원 정보를 얻을 수 있다.In the method using off-axis digital holography, the DC term and the conjugation are reproduced by using a single hologram I H (x, y) obtained from a CCD camera to reproduce an image of a measurement object through a Fresnel transform. Since the gate image term is spatially separated from the image portion of the measurement object, three-dimensional information can be obtained from a single hologram.

하지만, Off-axis 방식에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 공간의 일부분만을 사용하기 때문에 동일한 픽셀(Pixel) 수 및 픽셀(Pixel) 크기의 CCD 카메라를 사용하는 경우, On-axis 방식에 비하여 구현될 수 있는 횡분해능이 떨어지는 단점이 있다.However, in the off-axis method, as shown in FIG. 7, since only a part of the space is used, a CCD camera having the same pixel number and pixel size is implemented as compared to the on-axis method. There is a disadvantage in that the lateral resolution may be lowered.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상술한 바와 같이 기존의 On-axis 방식이 갖는 측정 속도 측면에서의 단점과 Off-axis 방식이 갖는 횡분해능 측면에서의 단점을 보완하여 측정 속도 및 횡분해능을 모두 만족시킬 수 있는 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치를 제공하는데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to solve the disadvantages in terms of the measurement speed of the conventional on-axis method and the disadvantages of the lateral resolution of the off-axis method as described above to improve the measurement speed and lateral resolution It is to provide a 3D measuring device using digital holography that can satisfy all.

상기 목적은 본 발명에 따라, 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치에 있어서, 제1 촬상부 및 제2 촬상부와, 45° 선형편광된 광을 방출하는 광원부와, 상기 광원부로부터 방출된 상기 45° 선형편광된 광을 우원형편광시키는 제1 파장판과, 상기 제1 파장판에 의해 우원형편광된 광을 우원형편광된 기준광과 우원형편광된 측정광으로 분할하여 각각 기준면 및 측정 대상물로 방출하는 광 분할/합성부와, 상기 기준면과 상기 광 분할/합성부 사이의 광 경로 상에 배치되고, 상기 광 분할/합성부로부터 출광되는 상기 우원형편광된 기준광을 -45° 선형편광시켜 통과시키고, 상기 기준면으로부터 반사된 상기 -45° 선형편광된 기준광을 원형편광시켜 90°의 위상차를 갖는 P파 형태의 기준광 및 S파 형태의 기준광을 형성하여 상기 광 분할/합성부로 입사되게 하는 제2 파장판과, 상기 측정 대상물과 상기 광 분할/합성부 사이의 광 경로 상에 배치되고, 상기 광 분할/합성부로부터 출광되는 상기 우원형편광된 측정광을 45° 선형편광시켜 통과시키고, 상기 측정 대상물로부터 반사된 상기 45° 선형편광된 측정광을 -45° 선형편광시켜 0°의 위상차를 갖는 P파 형태의 측정광 및 S파 형태의 측정광을 형성하여 상기 광 분할/합성부로 입사되게 하는 제1 편광판과, 상기 광 분할/합성부로부터 출광되는 간섭광의 광 경로 상에 배치되어 상기 간섭광이 상호 90°의 위상차를 갖는 제1 간섭광 및 제2 간섭광으로 분리되어 상기 제1 촬상부 및 상기 제2 촬상부로 각각 향하게 하는 간섭광 분리부를 포함하며; 상기 제1 간섭광 및 상기 제2 간섭광 중 어느 하나는 상기 P파 형태의 기준광 및 상기 P파 형태의 측정광이 상기 광 분할/합성부로 입사되어 상호 간섭에 의해 형성되고; 상기 제1 간섭광 및 상기 제2 간섭광 중 다른 하나는 상기 S파 형태의 기준광 및 상기 S파 형태의 측정광이 상기 광 분할/합성부로 입사되어 상호 간섭에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치에 의해서 달성된다.According to the present invention, there is provided a 3D measuring apparatus using digital holography, comprising: a first imaging unit and a second imaging unit, a light source unit emitting 45 ° linearly polarized light, and the 45 ° linear emitted from the light source unit A light splitting / synthesizing splits the polarized light into a first wave plate for circularly polarizing the light, and the light circularly polarized by the first wave plate into a right circularly polarized reference light and a right circularly polarized measurement light, and emits the light to the reference plane and the measurement object, respectively. And the right circularly polarized reference light emitted from the light splitting / compositing part through -45 ° linearly polarized light, and disposed on an optical path between the reference plane and the light splitting / compositing part, and reflected from the reference plane. The -45 ° linearly polarized reference light is circularly polarized to form a P-wave reference light having a phase difference of 90 ° and an S-wave reference light so as to be incident to the light splitter / composite unit. Is arranged on a light path between the second wavelength plate and the measurement object and the light splitter / synthesized part, and passes the right circularly polarized measurement light emitted from the light splitter / combined part by 45 ° linearly polarized light, The 45 ° linearly polarized measurement light reflected from the measurement object is -45 ° linearly polarized to form P-wave measurement light having a phase difference of 0 ° and S-wave measurement light and enter the light split / composite portion. And a first polarizing plate disposed on the optical path of the interference light emitted from the light splitter / compositing unit, and the interference light separated into a first interference light and a second interference light having a phase difference of 90 ° to each other. An interference light splitter directed to an image pickup section and the second image pickup section, respectively; Any one of the first interference light and the second interference light is incident by the P-wave reference light and the P-wave measurement light into the light splitter / synthesis unit and formed by mutual interference; The other one of the first interference light and the second interference light is digital holography, characterized in that the S-wave-shaped reference light and the S-wave-shaped measurement light is incident to the light splitter / synthesis unit is formed by mutual interference It is achieved by a 3D measuring device using.

여기서, 상기 간섭광 분리부는, 상기 광 분할/합성부로부터 출광된 상기 간섭광을 상기 제1 촬상부 및 상기 제2 촬상부로 각각 향하도록 분할하는 광 분할부와; 상기 광 분할부와 상기 제1 촬상부 사이에 배치되어 상기 제1 간섭광이 상기 제1 촬상부로 향하도록 상기 간섭광 중 상기 제1 간섭광을 통과시키는 제2 편광판과; 상기 광 분할부와 상기 제2 촬상부 사이에 배치되어 상기 제2 간섭광이 상기 제2 촬상부로 향하도록 상기 간섭광 중 상기 제2 간섭광을 통과시키는 제3 편광판을 포함할 수 있다.The interference light splitter may include: a light splitter configured to split the interference light emitted from the light splitter / combiner into the first and second imaging units, respectively; A second polarizing plate disposed between the light splitting unit and the first imaging unit to allow the first interference light to pass through the first interference light so that the first interference light is directed to the first imaging unit; A third polarizer may be disposed between the light splitter and the second imaging unit to pass the second interference light among the interference light so that the second interference light is directed toward the second imaging unit.

그리고, 상기 제2 편광판은 광평면에 대해 평행하게 정렬되고, 상기 제3 편광판은 광평면에 대해 수직으로 정렬될 수 있다.The second polarizer may be aligned parallel to the optical plane, and the third polarizer may be aligned perpendicular to the optical plane.

또한, 상기 간섭광 분리부는 상기 간섭광이 상기 제1 간섭광 및 상기 제2 간섭광으로 분리되어 상기 제1 촬상부 및 상기 제2 촬상부로 각각 입사되게 하는 월라스톤 프리즘(Wollaston Prism) 형태로 마련될 수 있다.The interference light splitter may be provided in the form of a Wallaston prism in which the interference light is separated into the first interference light and the second interference light so as to be incident to the first imaging unit and the second imaging unit, respectively. Can be.

여기서, 상기 제1 파장판은 λ/4 파장판(Quarter Wave Plate : QWP) 형태로 마련될 수 있다.Here, the first wave plate may be provided in the form of a λ / 4 wave plate (QWP).

그리고, 상기 제2 파장판은 상기 제1 파장판과 동일한 회전축으로 정렬된 λ/4 파장판(Quarter Wave Plate : QWP) 형태로 마련될 수 있다.The second wave plate may be provided in the form of a λ / 4 wave plate (QWP) aligned with the same axis of rotation as the first wave plate.

그리고, 상기 제1 편광판과 상기 측정 대상물 사이에 배치되어 상기 제1 편광판으로부터 상기 측정 대상물로 향하는 상기 45° 선형편광된 측정광을 상기 측정 대상물로 집광시키고, 상기 측정 대상물로부터 반사된 상기 45° 선형편광된 측정광을 확대하여 상기 제1 편광판으로 향하게 하는 오브젝트 렌즈를 더 포함할 수 있다.The 45 ° linearly polarized measurement light disposed between the first polarizing plate and the measurement object and directed toward the measurement object from the first polarizing plate is focused on the measurement object, and the 45 ° linear reflection from the measurement object is performed. The display device may further include an object lens configured to enlarge the polarized measurement light to be directed toward the first polarizing plate.

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본 발명에 따르면, 기존의 On-axis 방식이 갖는 측정 속도 측면에서의 단점과 Off-axis 방식이 갖는 횡분해능 측면에서의 단점을 보완하여 측정 속도 및 횡분해능을 모두 만족시킬 수 있는 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치가 제공된다.According to the present invention, by using the digital holography that can satisfy both the measurement speed and the lateral resolution by complementing the disadvantages in terms of the measurement speed of the conventional on-axis method and the disadvantages of the lateral resolution of the off-axis method A 3D measuring device is provided.

또한, 본 발명에 따른 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치에는 마이켈슨 타입의 광 간섭 시스템이 적용됨으로서, 마하-젠더 타입의 광 간섭 시스템보다 반사형 시료 측정에 있어 간단하면서도 공간을 최소화할 수 있다.In addition, since the Michelson-type optical interference system is applied to the 3D measuring apparatus using the digital holography according to the present invention, it is simpler than the Mach-gender type optical interference system to measure the reflective sample, and space can be minimized.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 여기서, 본 발명에 따른 실시예들을 설명하는데 있어, 상호 대응하는 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하며 필요에 따라 그 설명을 생략할 수 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail embodiments according to the present invention. Here, in describing the embodiments according to the present invention, the same reference numerals are used for components corresponding to each other, and description thereof may be omitted as necessary.

제1 실시예First embodiment

본 발명의 제1 실시예에 따른 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치는, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 촬상부(52), 제2 촬상부(53), 광원부(10), 광 분할/ 합성부(20), 제1 파장판(30), 제2 파장판(31) 및 제1 편광판(32) 및 간섭광 분리부(40)를 포함한다.3D measuring apparatus using digital holography according to the first embodiment of the present invention, as shown in Figure 8, the first imaging unit 52, the second imaging unit 53, the light source unit 10, the light split / The synthesizer 20 includes a first wave plate 30, a second wave plate 31, a first polarizer 32, and an interference light separation unit 40.

광원부(10)는 광 분할/합성부(20)를 향해 광을 방출한다. 여기서, 본 발명에 따른 광원부(10)는 광원(11), 고정부재(13) 및 광원 편광판(12)을 포함할 수 있다. 광원(11)은 단파장의 레이저 광을 방출하며, 본 발명에서는 광원(11)으로 He-Ne 레이저가 사용되는 것을 일 예로 한다. 여기서, 광원(11)으로는 단파장의 레이저 광을 방출할 수 있으면 다른 형태의 레이저가 적용 가능하다.The light source unit 10 emits light toward the light splitting / combining unit 20. Here, the light source unit 10 according to the present invention may include a light source 11, a fixing member 13, and a light source polarizing plate 12. The light source 11 emits short-wavelength laser light. In the present invention, a He-Ne laser is used as the light source 11 as an example. Here, as the light source 11, other types of lasers can be applied as long as the short wavelength laser light can be emitted.

광원(11)으로부터 방출된 단파장의 레이저 광은 광원 편광판(12)을 통과하는데, 광원 편광판(12)은 광원(11)으로부터 방출된 단파장의 레이저 광을 45° 선형편광시킨다. 여기서, 광원 편광판(12)은 광평면에 대해 45°가 되도록 조절됨으로써, 단파장의 레이저 광을 45° 선형편광시키게 된다. 이에 따라, 광원 편광판(12)을 통과한 광은 상호 편광방향이 직교하는 두 개의 파형, 즉 P파 형태와 S파 형태의 선형편광 형태를 갖게 된다.The short wavelength laser light emitted from the light source 11 passes through the light source polarizing plate 12. The light source polarizing plate 12 linearly polarizes the short wavelength laser light emitted from the light source 11 by 45 °. Here, the light source polarizing plate 12 is adjusted to be 45 degrees to the optical plane, thereby linearly polarizing 45 degrees laser light. Accordingly, the light passing through the light source polarizing plate 12 has two waveforms in which the mutual polarization directions are orthogonal to each other, that is, a linearly polarized form of P wave form and S wave form.

그리고, 광원(11)으로부터 방출되어 광원 편광판(12)을 통과한 광은 고정부재(13)의 핀홀을 중심으로 펴져나간다. 그리고, 핀홀을 통과한 광은 고정부재(13)와 광 분할/합성부(20) 사이에 배치된 볼록렌즈(14)를 통과하면서 평행광을 형성한다.Then, the light emitted from the light source 11 and passed through the light source polarizing plate 12 extends around the pinhole of the fixing member 13. The light passing through the pinhole forms parallel light while passing through the convex lens 14 disposed between the fixing member 13 and the light splitting / compositing unit 20.

제1 파장판(30)은 광원부(10)와 광 분할/합성부(20) 사이의 광 경로 상에 배치된다. 그리고, 제1 파장판(30)은 광원부(10)로부터 방출되는 광, 즉 광원부(10)의 광원 편광판(12)에 의해 45° 선형편광된 광을 원형편광시킨다. 여기서, 제1 파장판(30)은 광원부(10)로부터 출광되는 45° 선형편광된 상태의 광을 우원형편광시키는 λ/4 파장판(Quarter Wave Plate : QWP) 형태로 마련되는 것을 일 예로 한다.The first wave plate 30 is disposed on an optical path between the light source unit 10 and the light splitting / compositing unit 20. The first wave plate 30 circularly polarizes light emitted from the light source unit 10, that is, light linearly polarized by 45 ° by the light source polarizing plate 12 of the light source unit 10. Here, for example, the first wave plate 30 may be provided in the form of a λ / 4 wave plate (QWP) that performs right-circular polarization of light in a 45 ° linearly polarized state emitted from the light source unit 10.

제1 파장판(30)을 통과한 광은 광 분할/합성부(20)로 입사된다. 여기서, 광 분할/합성부(20)로 입사되는 광은 제1 파장판(30)에 의해 우원형편광된 상태의 광이며, 광 분할/합성부(20)는 우원형편광된 광을 분할하여 각각 기준면(200)과 측정 대상물(100)로 방출한다. 그리고, 광 분할/합성부(20)로부터 방출되어 기준면(200)으로 향하는 광은 기준광(Reference beam)이 되고, 광 분할/합성부(20)로부터 방출되어 측정 대상물(100)로 향하는 광은 측정광(Object beam)이 된다.Light passing through the first wave plate 30 is incident to the light splitter / combiner 20. Here, the light incident on the light splitter / synthesizer 20 is light in a right circularly polarized state by the first wave plate 30, and the light splitter / combiner 20 splits the right circularly polarized light and respectively reference planes. It is emitted to the 200 and the measurement object (100). The light emitted from the light splitter / composite 20 and directed toward the reference plane 200 becomes a reference beam, and the light emitted from the light splitter / composite 20 and directed toward the measurement object 100 is measured. It becomes an object beam.

제2 파장판(31)은 기준면(200)과 광 분할/합성부(20) 사이의 광 경로 상에 배치된다. 그리고, 제2 파장판(31)은 광 분할/합성부(20)로부터 출광되어 기준면(200)으로부터 반사되는 기준광이 원형편광된 상태로 광 분할/합성부(20)로 입사되게 한다.The second wave plate 31 is disposed on the optical path between the reference plane 200 and the light splitter / combiner 20. The second wave plate 31 is incident from the light splitter / combiner 20 so that the reference light reflected from the reference plane 200 is incident to the light splitter / composite 20 in a circularly polarized state.

보다 구체적으로 설명하면, 제2 파장판(31)은 제1 파장판(30)과 동일한 회전축으로 정렬된 λ/4 파장판(Quarter Wave Plate : QWP) 형태로 마련되는데, 광 분할/합성부(20)로부터 출광되어 제2 파장판(31)에 입사되는 우원형편광된 상태의 기준광이 제2 파장판(31)을 통과하게 되면 -45° 선형편광된다.More specifically, the second wave plate 31 is provided in the form of a λ / 4 wave plate (QWP) aligned with the same axis of rotation as the first wave plate 30, and includes a light split / composite unit ( When the reference light in the circularly polarized state, which is emitted from the light source 20 and is incident on the second wave plate 31, passes through the second wave plate 31, -45 ° linearly polarizes.

그리고, -45° 선형편광된 기준광이 기준면(200)으로부터 반사되어 다시 제2 파장판(31)을 통과하게 되면 다시 좌원형편광되는데, 기준면(200)으로부터 반사되어 제2 파장판(31)으로 입사되는 -45° 선형편광된 기준광은 제2 파장판(31)을 통 과하면서 90°의 위상차를 갖는 P파 형태의 기준광과 S파 형태의 기준광이 형성되도록 원형편광되어 다시 광 분할/합성부(20)로 입사된다.When the -45 ° linearly polarized reference light is reflected from the reference plane 200 and passes through the second wavelength plate 31 again, the left circularly polarized light is again reflected from the reference plane 200 to the second wavelength plate 31. The incident -45 ° linearly polarized reference light is circularly polarized to form a P-wave reference light having a phase difference of 90 ° and an S-wave reference light while passing through the second wave plate 31, and then split into light. Incident on (20).

여기서, 도 9의 (a)는 광원부(10)로부터 출광된 광이 제1 파장판(30) -> 광 분할/합성부(20) -> 제2 파장판(31) -> 기준면(200) -> 제2 파장판(31) -> 광 분할/합성부(20)를 거치는 과정에서 제1 파장판(30) 및 제2 파장판(31)을 통과할 때의 편광 변화를 나타낸 도면이다.Here, FIG. 9A illustrates that the light emitted from the light source unit 10 passes through the first wave plate 30-> light splitting / compositing unit 20-> second wave plate 31-> reference plane 200. -> FIG. 2 shows a polarization change when passing through the first wave plate 30 and the second wave plate 31 in the course of passing through the light splitter / composite unit 20.

한편, 광 분할/합성부(20)로부터 출광되는 측정광은 측정 대상물(100)과 광 분할/합성부(20) 사이의 광 경로 상에 배치된 제1 편광판(32)을 통과한다. 여기서, 제1 편광판(32)은 광 분할/합성부(20)로부터 출광되어 측정 대상물(100)로부터 반사되는 측정광이 선형편광된 상태로 광 분할/합성부(20)로 입사되게 한다.On the other hand, the measurement light emitted from the light splitter / combiner 20 passes through the first polarizing plate 32 disposed on the optical path between the measurement object 100 and the light splitter / composite 20. Here, the first polarizing plate 32 is emitted from the light splitting / synthesizing unit 20 so that the measurement light reflected from the measurement object 100 is incident on the light splitting / synthesizing unit 20 in a linearly polarized state.

보다 구체적으로 설명하면, 광 분할/합성부(20)로부터 출광된 측정광은 우원형편광된 상태이고, 우원형편광된 상태의 측정광은 제1 편광판(32)을 통과하면서 45° 선형편광된다. 그리고, 제1 편광판(32)을 통과하면서 45° 선형편광된 측정광은 측정 대상물(100)로부터 반사되어 다시 제1 편광판(32)을 통과하게 되는데, 이 때 제1 편광판(32)은 입사되는 45° 선형편광된 측정광을 -45° 선형편광시킨다.More specifically, the measurement light emitted from the light splitting / compositing unit 20 is in a right circularly polarized state, and the measured light in the right circularly polarized state is 45 ° linearly polarized while passing through the first polarizing plate 32. In addition, the measurement light that is linearly polarized by 45 ° while passing through the first polarizing plate 32 is reflected from the measurement object 100 to pass through the first polarizing plate 32 again, wherein the first polarizing plate 32 is incident 45 ° linearly polarized measurement light is -45 ° linearly polarized.

상기와 같이 광 분할/합성부(20)와 측정 대상물(100) 사이의 광 경로 상에 제1 편광판(32)을 배치함으로써, 측정 대상물(100)로부터 반사되어 광 분할/합성부(20)로 입사되는 측정광이 상호 편광방향이 직교하는 P파 형태의 측정광과 S파 형태의 측정광을 형성하는 선형편광 형태를 갖게 하는데, 이 때, 광 분할/합성 부(20)로 입사되는 P파 형태의 측정광과 S파 형태의 측정광 간의 위상차는 0°가 된다.By disposing the first polarizing plate 32 on the optical path between the light splitting / compositing unit 20 and the measuring object 100 as described above, the light is reflected from the measuring object 100 to the light splitting / compositing unit 20. The incident measurement light has a linearly polarized form that forms a P-wave measurement light having an orthogonal polarization direction and a S-wave measurement light, wherein the P-wave incident on the light splitting / compositing unit 20 is formed. The phase difference between the measurement light of the form and the measurement light of the S wave form is 0 °.

여기서, 도 9의 (b)는 광원부(10)로부터 출광된 광이 제1 파장판(30) -> 광 분할/합성부(20) -> 제1 편광판(32) -> 측정 대상물(100) -> 제1 편광판(32) -> 광 분할/합성부(20)를 거치는 과정에서 제1 파장판(30) 및 제1 편광판(32)을 통과할 때의 편광 변화를 나타낸 도면이다.Here, FIG. 9B illustrates that light emitted from the light source unit 10 passes through the first wave plate 30-> light splitting / compositing unit 20-> first polarizing plate 32-> measurement object 100. The polarization change when passing through the first wavelength plate 30 and the first polarizing plate 32 in the course of passing through the first polarizing plate 32 and the light splitter / compositing unit 20.

그리고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3D 측정장치를 통해 측정되는 측정 대상물(100)은 매크로(Macro)한 사이즈를 가지며, 도 8에 도시된 바와 같이, 측정광의 광 경로 상에는 광 분할/합성부(20), 제1 편광판(32) 및 측정 대상물(100)이 배치된다.In addition, the measurement object 100 measured by the 3D measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention has a macro size, and as shown in FIG. 8, light splitting / synthesizing is performed on the optical path of the measurement light. The part 20, the first polarizing plate 32, and the measurement object 100 are disposed.

상기와 같은 과정을 통해, 광 분할/합성부(20)에는 기준면(200)으로부터 반사된 기준광과 측정 대상물(100)로부터 반사된 측정광이 입사된다. 이 때, 광 분할/합성부(20)로 입사되는 기준광 및 측정광은 상호 간섭되어 간섭광을 형성하며, 형성된 간섭광은 제1 촬상부(52) 및 제2 촬상부(53)가 배치된 일 영역으로 출광된다.Through the above process, the reference light reflected from the reference plane 200 and the measurement light reflected from the measurement target 100 are incident on the light splitter / combiner 20. At this time, the reference light and the measurement light incident on the light splitter / combining unit 20 are interfering with each other to form interference light, and the formed interference light includes the first imaging unit 52 and the second imaging unit 53. It is emitted to one area.

여기서, 광 분할/합성부(20)에서는 기준광 및 측정광 중 상호 편광 방향이 동일한 광 사이에 간섭이 발생한다. 즉, P파 형태의 기준광과 P파 형태의 측정광이 상호 간섭하여 하나의 간섭광(이하, '제1 간섭광'이라 함)을 형성하고, S파 형태의 기준광과 S파 형태의 측정광이 다른 하나의 간섭광(이하, '제2 간섭광'이라 함)을 형성한다. 여기서, P파 형태의 기준광과 S파 형태의 기준광이 상호 90°의 위상차를 가지게 되므로, 제1 간섭광 및 제2 간섭광 또한 상호 90°의 위상차를 갖게 된다.Here, in the light splitting / compositing unit 20, interference occurs between light having the same polarization direction among the reference light and the measurement light. That is, the P-wave reference light and the P-wave measurement light interfere with each other to form one interference light (hereinafter referred to as 'first interference light'), and the S-wave reference light and the S-wave measurement light This other interference light (hereinafter referred to as 'second interference light') is formed. Here, since the P-wave reference light and the S-wave reference light have a phase difference of 90 °, the first interference light and the second interference light also have a phase difference of 90 °.

상기와 같이 광 분할/합성부(20)에서 간섭을 통해 합성되어 출광된 제1 간섭광 및 제2 간섭광은 간섭광 분리부(40)에 의해 분리되어 각각 제1 촬상부(52) 및 제2 촬상부(53)로 향하게 된다.As described above, the first interference light and the second interference light synthesized and output through the interference in the light splitter / combiner 20 are separated by the interference light splitter 40 to respectively separate the first imaging unit 52 and the first image. 2, the imaging section 53 is directed.

여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치의 간섭광 분리부(40)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 광 분할부(41), 제2 편광판(42) 및 제3 편광판(43)을 포함할 수 있다.Here, the interference light splitter 40 of the 3D measuring apparatus using the digital holography according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8, the light splitter 41, the second polarizing plate 42 and The third polarizer 43 may be included.

광 분할부(41)는 광 분할/합성부(20)로부터 출광된 간섭광을 분할하여 제1 촬상부(52) 및 제2 촬상부(53) 양측 방향으로 출광시킨다. 여기서, 본 발명에서는 광 분할부(41)가 빔 스플리터 형태로 마련되는 것을 일 예로 한다.The light splitter 41 splits the interference light emitted from the light splitter / combiner 20 to emit light in both directions of the first and second imaging units 52 and 53. Here, in the present invention, for example, the light splitter 41 is provided in the form of a beam splitter.

제2 편광판(42)은 광 분할부(41)와 제1 촬상부(52) 사이의 광 경로 상에 배치된다. 여기서, 제2 편광판(42)은 간섭광 중 제1 간섭광만이 제1 촬상부(52)로 향하도록 제1 간섭광만을 통과시킨다. 그리고, 제3 편광판(43)은 광 분할부(41)와 제2 촬상부(53) 사이에 광 경로 상에 배치되어 제2 간섭광만이 제2 촬상부(53)로 향하도록 간섭광 중 제2 간섭광만을 통과시킨다.The second polarizing plate 42 is disposed on the optical path between the light splitting portion 41 and the first imaging portion 52. Here, the second polarizing plate 42 passes only the first interfering light such that only the first interfering light is directed toward the first imaging unit 52. The third polarizer 43 is disposed on the optical path between the light splitter 41 and the second imaging unit 53 so that only the second interference light is directed to the second imaging unit 53. 2 Pass only interfering light.

여기서, 제1 간섭광과 제2 간섭광은 편광방향이 상호 직교하므로, 제1 간섭광과 제2 간섭광 중 어느 하나는 광평면에 평행하게 배치하고, 다른 하나는 광평면에 수직하게 배치함으로써, 제1 간섭광과 제2 간섭광이 각각 선택적으로 통과하게 한다.In this case, since the polarization directions of the first interference light and the second interference light are orthogonal to each other, one of the first interference light and the second interference light is disposed parallel to the optical plane, and the other is arranged perpendicular to the optical plane. And selectively pass the first and second interfering light, respectively.

상기와 같은 구성을 통해, 제1 촬상부(52) 및 제2 촬상부(53)에 90°의 위상차를 갖는 2개의 영상, 즉 3D 영상을 획득하기 위한 2개의 이미지 정보가 동시에 인가되어 한 번의 촬상으로 2개의 이미지 정보를 동시에 얻을 수 있게 된다. 이에 따라, 복수개의 홀로그램이 필요한 기존의 On-axis 방식에 의한 측정속도 상의 문제를 해결함과 동시에, Off-axis의 고속 측정 능력을 가질 수 있게 된다.Through the above configuration, two images having a phase difference of 90 °, that is, two image information for acquiring 3D images, are simultaneously applied to the first and second imaging units 52 and 53 at one time. By imaging, two image information can be obtained simultaneously. Accordingly, while solving the problem of the measurement speed by the conventional on-axis method that requires a plurality of holograms, it is possible to have a high-speed measurement capability of off-axis.

또한, 기존의 Off-axis 방식이 기준광과 측정광을 일정한 각을 갖도록 함으로써 발생하는 CCD 카메라의 전 영역을 사용하지 못하는 단점, 즉 횡분해능의 저하를 방지할 수 있게 된다.In addition, the conventional off-axis method can prevent the disadvantage of not using the entire area of the CCD camera generated by having a constant angle between the reference light and the measurement light, that is, lowering of the lateral resolution.

여기서, 본 발명에 따른 제1 촬상부(52) 및 제2 촬상부(53)는 CCD(Charge-Coupled Device) 카메라 형태로 마련되며, 제1 촬상부(52) 및 제2 촬상부(53)에 의해 취득된 제1 간섭광 및 제2 간섭광은 도시되지 않은 컴퓨터와 같은 제어부에 의해 측정 대상물(100)에 대한 3D 이미지를 획득하는데 사용되며, 기존의 디지털 홀로그래피 방식에서 사용되는 프레넬 변환(Fresnel transform)이 적용되어 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 이미지의 획득 과정을 거치게 된다.Here, the first imaging unit 52 and the second imaging unit 53 according to the present invention are provided in the form of a charge-coupled device (CCD) camera, and the first imaging unit 52 and the second imaging unit 53 are provided. The first interference light and the second interference light acquired by are used to acquire a 3D image of the measurement object 100 by a control unit such as a computer (not shown), and the Fresnel transform (used in the conventional digital holography method) Fresnel transform is applied to acquire 3D image using digital holography.

제2 실시예Second embodiment

본 발명의 제2 실시예에 따른 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치는, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 촬상부(52), 제2 촬상부(53), 광원부(10), 광 분할/합성부(20), 제1 파장판(30), 제2 파장판(31) 및 제1 편광판(32) 및 간섭광 분리부(40a)를 포함한다.In the 3D measuring apparatus using the digital holography according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 10, the first imaging unit 52, the second imaging unit 53, the light source unit 10, and the light splitting / The synthesizer 20, the first wave plate 30, the second wave plate 31, the first polarizer 32, and the interference light separation unit 40a are included.

여기서, 본 발명의 제2 실시예에 3D 측정장치는 제1 실시예에서와 같이, 매크로(Macro)한 사이즈의 측정 대상물(100)을 측정하며, 이하에서는 제1 실시예와 상이한 구성에 대해서 설명하며, 동일한 구성에 대해서는 그 설명을 생략할 수 있다.Here, in the second embodiment of the present invention, as in the first embodiment, the 3D measuring apparatus measures the measurement object 100 having a macro size, and a description of the configuration different from that of the first embodiment will be given below. In addition, the description about the same structure can be abbreviate | omitted.

본 발명의 제2 실시예에 따른 3D 측정장치의 간섭광 분리부(40a)는 월라스톤 프리즘(Wollaston Prism) 형태로 마련되는 것을 일 예로 한다. 여기서, 제1 간섭광 및 제2 간섭광은 90°의 위상차를 갖는 것은 상술한 제1 실시예와 동일하며, 월라스톤 프리즘(Wollaston Prism)은 광 분할/합성부(20)로부터 출광되는 간섭광, 즉 제1 간섭광 및 제2 간섭광을 분할하여 각각 제1 촬상부(52) 및 제2 촬상부(53)로 향하게 한다. 즉, 월라스톤 프리즘(Wollaston Prism)에서 공간적으로 분리된 상호 수직인 제1 간섭광 및 제2 간섭광의 편광방향과 제2 파장판(31)의 slow axis와 fast axis를 일치하게 배치함으로써, 90°의 위상차를 달성하게 된다.For example, the interference light splitter 40a of the 3D measuring apparatus according to the second exemplary embodiment of the present invention may be provided in the form of a wallaston prism. Here, the first interference light and the second interference light have a phase difference of 90 °, which is the same as the first embodiment described above, and the Wallaston Prism is the interference light emitted from the light splitter / composite 20. That is, the first interference light and the second interference light are split and directed to the first imaging unit 52 and the second imaging unit 53, respectively. That is, by arranging the polarization directions of the first and second interfering light, which are spatially separated from the Wallaston Prism, and the slow axis and the fast axis of the second wave plate 31 to be coincident with each other, 90 °. Phase difference is achieved.

이와 같이, 월라스톤 프리즘(Wollaston Prism)에 의해 제1 촬상부(52)가 제1 간성광을 촬상하고, 제2 촬상부(53)는 제1 간섭광에 대해 편광방향이 직교하는 제2 간섭광을 촬상하게 되는데, 이 때 제1 간섭광과 제2 간섭광이 상호 90°의 위상차를 갖게 되는 바, 한 번의 촬영으로 3D 영상을 획득하기 위한 2개의 이미지 정보를 동시에 얻을 수 있게 되어 본 발명의 제1 실시예에서와 같은 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.As described above, the first imaging unit 52 picks up the first intermittent light by the Wollaston Prism, and the second imaging unit 53 is the second interference whose polarization direction is orthogonal to the first interference light. In this case, since the first interference light and the second interference light have a phase difference of 90 °, two image information for acquiring a 3D image can be obtained at the same time. The same effects as in the first embodiment of can be obtained.

제3 실시예 및 제4 실시예Third Embodiment and Fourth Embodiment

본 발명의 제3 실시예에 따른 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치는, 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3D 측정장치의 변형된 실시 형태로, 마이크로(Micro)한 사이즈의 측정 대상물(100a)을 측정하기 위한 구성을 갖는다.3D measuring apparatus using digital holography according to the third embodiment of the present invention is a modified embodiment of the 3D measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. It has a structure for measuring the measurement object 100a of size.

이에, 본 발명의 제3 실시예에 따른 3D 측정장치는 제1 편광판(32)과 측정 대상물(100a) 사이에 배치되는 오브젝트 렌즈(60)를 더 포함할 수 있다.Thus, the 3D measuring apparatus according to the third exemplary embodiment of the present invention may further include an object lens 60 disposed between the first polarizing plate 32 and the measurement target 100a.

여기서, 오브젝트 렌즈(60)는 광 분할/합성부(20)로부터 출광되어 제1 편광판(32)을 통과한 측정광을 측정 대상물(100a)로 집광시킨다. 그리고, 오브젝트 렌즈(60)는 측정 대상물(100a)로부터 반사된 측정광을 다시 확대하여 제1 편광판(32)로 향하게 한다.Here, the object lens 60 condenses the measurement light emitted from the light splitting / compositing unit 20 and passed through the first polarizing plate 32 to the measurement object 100a. In addition, the object lens 60 magnifies the measurement light reflected from the measurement object 100a again to face the first polarizing plate 32.

이와 같은 구성을 통해, 본 발명의 제3 실시예에 따른 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치는 마이크로(Micro)한 사이즈의 측정 대상물(100a)의 측정이 가능하게 된다. 여기서, 도 11에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 3D 측정장치의 동작 원리는 전술한 제1 실시예에 대응하는 바, 그 상세한 설명은 생략한다.Through such a configuration, the 3D measuring apparatus using digital holography according to the third exemplary embodiment of the present invention can measure the measurement target 100a having a micro size. Here, the operating principle of the 3D measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention shown in Figure 11 corresponds to the first embodiment described above, the detailed description thereof will be omitted.

한편, 도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치의 구성을 도시한 도면으로, 제3 실시예에 따른 3D 측정장치에서와 같이 마이크로(Micro)한 사이즈의 측정 대상물(100a)을 측정하기 위한 구성을 가지며, 간섭광 분리부(40a)가 제2 실시예에서와 같이 월라스톤 프리즘(Wollaston Prism) 형태로 마련됨을 알 수 있다.12 is a diagram illustrating a configuration of a 3D measuring apparatus using digital holography according to a fourth exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. It has a configuration for measuring (100a), it can be seen that the interference light separation unit 40a is provided in the form of Wallaston Prism (Wollaston Prism) as in the second embodiment.

여기서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 3D 측정장치의 동작 원리는 전술한 제 2 실시예 및 제3 실시예에 대응하는 바, 그 상세한 설명은 생략한다.Here, the operating principle of the 3D measuring apparatus according to the fourth embodiment of the present invention corresponds to the above-described second and third embodiments, and a detailed description thereof will be omitted.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

도 1은 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정 기술의 개념을 설명하기 위한 도면이고,1 is a view for explaining the concept of 3D measurement technology using digital holography,

도 2는 디지털 홀로그램으로 표현된 암호화된 신호의 일 예를 도시한 도면이고,2 is a diagram illustrating an example of an encrypted signal represented by a digital hologram,

도 3은 종래의 On-axis 방식의 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치의 구성을 도시한 도면이고,3 is a view showing the configuration of a 3D measurement apparatus using a conventional on-axis digital holography,

도 4 및 도 5는 종래의 On-axis 방식은 디지털 홀로그램을 재생 과정을 설명하기 위한 도면이고,4 and 5 are diagrams for explaining a process of reproducing a digital hologram in the conventional On-axis method,

도 6 및 도 7은 종래의 Off-axis 방식의 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치를 설명하기 위한 도면이고,6 and 7 are views for explaining a 3D measurement apparatus using a conventional off-axis digital holography,

도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치의 구성을 도시한 도면이고,8 is a diagram illustrating a configuration of a 3D measuring apparatus using digital holography according to a first embodiment of the present invention,

도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치에서 광원부로부터 방출된 광의 광 경로에 따라 변화되는 편광방향을 설명하기 위한 도면이고,FIG. 9 is a view for explaining a polarization direction that changes according to an optical path of light emitted from a light source unit in the 3D measuring apparatus using digital holography according to the first embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치의 구성을 도시한 도면이고,10 is a diagram showing the configuration of a 3D measuring apparatus using digital holography according to a second embodiment of the present invention,

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치의 구성을 도시한 도면이고,FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a 3D measuring apparatus using digital holography according to a third exemplary embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치의 구성을 도시한 도면이다.12 is a diagram illustrating a configuration of a 3D measuring apparatus using digital holography according to a fourth embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 광원부 20 : 광 분할/합성부10: light source part 20: light splitting / synthesis part

30 : 제1 파장판 31 : 제2 파장판30: first wave plate 31: second wave plate

32 : 제1 편광판 40 : 기준면32: first polarizing plate 40: reference plane

40,40a : 간섭광 분리부 52 : 제1 촬상부40, 40a: interference light separating unit 52: first imaging unit

53 : 제2 촬상부 60 : 오브젝트 렌즈53: second imaging unit 60: object lens

Claims (8)

디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치에 있어서,In the 3D measuring device using digital holography, 제1 촬상부 및 제2 촬상부와,A first imaging unit and a second imaging unit, 45° 선형편광된 광을 방출하는 광원부와,A light source unit emitting 45 ° linearly polarized light, 상기 광원부로부터 방출된 상기 45° 선형편광된 광을 우원형편광시키는 제1 파장판과,A first wave plate for circularly polarizing the 45 ° linearly polarized light emitted from the light source unit; 상기 제1 파장판에 의해 우원형편광된 광을 우원형편광된 기준광과 우원형편광된 측정광으로 분할하여 각각 기준면 및 측정 대상물로 방출하는 광 분할/합성부와,A light splitting / compositing unit for dividing the right circularly polarized light by the first wave plate into a right circularly polarized reference light and a right circularly polarized measurement light, and emitting them to a reference plane and a measurement object, respectively; 상기 기준면과 상기 광 분할/합성부 사이의 광 경로 상에 배치되고, 상기 광 분할/합성부로부터 출광되는 상기 우원형편광된 기준광을 -45° 선형편광시켜 통과시키고, 상기 기준면으로부터 반사된 상기 -45° 선형편광된 기준광을 원형편광시켜 90°의 위상차를 갖는 P파 형태의 기준광 및 S파 형태의 기준광을 형성하여 상기 광 분할/합성부로 입사되게 하는 제2 파장판과,The -45 disposed on an optical path between the reference plane and the light splitter / synthesizer, and linearly polarizes the right circularly polarized reference light emitted from the light splitter / composite by -45 °, and is reflected from the reference plane. A second wave plate for circularly polarizing the linearly polarized reference light to form a P-wave reference light having a phase difference of 90 ° and an S-wave reference light to be incident on the light splitting / synthesizing part; 상기 측정 대상물과 상기 광 분할/합성부 사이의 광 경로 상에 배치되고, 상기 광 분할/합성부로부터 출광되는 상기 우원형편광된 측정광을 45° 선형편광시켜 통과시키고, 상기 측정 대상물로부터 반사된 상기 45° 선형편광된 측정광을 -45° 선형편광시켜 0°의 위상차를 갖는 P파 형태의 측정광 및 S파 형태의 측정광을 형성하여 상기 광 분할/합성부로 입사되게 하는 제1 편광판과,The right circularly polarized measurement light, which is disposed on an optical path between the measurement object and the light splitter / composite, and passes through the circularly polarized measurement light emitted from the light splitter / composite by 45 °, and is reflected from the measurement target. A first polarizing plate having a 45 ° linearly polarized measurement light to -45 ° linearly polarized light to form a P-wave measurement light having a phase difference of 0 ° and an S-wave measurement light to be incident to the light splitter / composite unit; 상기 광 분할/합성부로부터 출광되는 간섭광의 광 경로 상에 배치되어 상기 간섭광이 상호 90°의 위상차를 갖는 제1 간섭광 및 제2 간섭광으로 분리되어 상기 제1 촬상부 및 상기 제2 촬상부로 각각 향하게 하는 간섭광 분리부를 포함하며;The first imaging unit and the second imaging unit are disposed on the optical path of the interference light emitted from the light splitter / compositing unit so that the interference light is separated into a first interference light and a second interference light having a phase difference of 90 °. An interference light splitting portion directed toward the negative portion; 상기 제1 간섭광 및 상기 제2 간섭광 중 어느 하나는 상기 P파 형태의 기준광 및 상기 P파 형태의 측정광이 상기 광 분할/합성부로 입사되어 상호 간섭에 의해 형성되고;Any one of the first interference light and the second interference light is incident by the P-wave reference light and the P-wave measurement light into the light splitter / synthesis unit and formed by mutual interference; 상기 제1 간섭광 및 상기 제2 간섭광 중 다른 하나는 상기 S파 형태의 기준광 및 상기 S파 형태의 측정광이 상기 광 분할/합성부로 입사되어 상호 간섭에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치.The other one of the first interference light and the second interference light is digital holography, characterized in that the S-wave-shaped reference light and the S-wave-shaped measurement light is incident to the light splitter / synthesis unit is formed by mutual interference 3D measuring device using. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 간섭광 분리부는,The interference light separation unit, 상기 광 분할/합성부로부터 출광된 상기 간섭광을 상기 제1 촬상부 및 상기 제2 촬상부로 각각 향하도록 분할하는 광 분할부와;A light splitting unit dividing the interference light emitted from the light splitting / combining unit to direct the first and second imaging units, respectively; 상기 광 분할부와 상기 제1 촬상부 사이에 배치되어 상기 제1 간섭광이 상기 제1 촬상부로 향하도록 상기 간섭광 중 상기 제1 간섭광을 통과시키는 제2 편광판과;A second polarizing plate disposed between the light splitting unit and the first imaging unit to allow the first interference light to pass through the first interference light so that the first interference light is directed to the first imaging unit; 상기 광 분할부와 상기 제2 촬상부 사이에 배치되어 상기 제2 간섭광이 상기 제2 촬상부로 향하도록 상기 간섭광 중 상기 제2 간섭광을 통과시키는 제3 편광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치.And a third polarizing plate disposed between the light splitting unit and the second imaging unit to pass the second interference light among the interference light so that the second interference light is directed to the second imaging unit. 3D measuring device using holography. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제2 편광판은 광평면에 대해 평행하게 정렬되고, 상기 제3 편광판은 광평면에 대해 수직으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치.And the second polarizer is aligned parallel to the optical plane, and the third polarizer is aligned perpendicular to the optical plane. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 간섭광 분리부는 상기 간섭광이 상기 제1 간섭광 및 상기 제2 간섭광으로 분리되어 상기 제1 촬상부 및 상기 제2 촬상부로 각각 입사되게 하는 월라스톤 프리즘(Wollaston Prism) 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치.The interference light splitter may be provided in the form of a Wallaston Prism which separates the interference light into the first interference light and the second interference light so that the interference light is incident on the first imaging unit and the second imaging unit, respectively. 3D measuring device using a digital holography characterized in that. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 4, 상기 제1 파장판은 λ/4 파장판(Quarter Wave Plate : QWP) 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치.The first wave plate is a λ / 4 wave plate (Quarter Wave Plate: QWP) 3D measurement apparatus using digital holography, characterized in that provided in the form. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제2 파장판은 상기 제1 파장판과 동일한 회전축으로 정렬된 λ/4 파장판(Quarter Wave Plate : QWP) 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치.The second wave plate is a 3D measurement device using a digital holography, characterized in that provided in the form of a λ / 4 wave plate (QWP) aligned with the same axis of rotation as the first wave plate. 삭제delete 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 4, 상기 제1 편광판과 상기 측정 대상물 사이에 배치되어 상기 제1 편광판으로부터 상기 측정 대상물로 향하는 상기 45° 선형편광된 측정광을 상기 측정 대상물로 집광시키고, 상기 측정 대상물로부터 반사된 상기 45° 선형편광된 측정광을 확대하여 상기 제1 편광판으로 향하게 하는 오브젝트 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래피를 이용한 3D 측정장치.The 45 ° linearly polarized measurement light disposed between the first polarizing plate and the measurement object and directed toward the measurement object from the first polarizing plate is focused on the measurement object, and the 45 ° linearly polarized light reflected from the measurement object. 3D measuring apparatus using digital holography, characterized in that it further comprises an object lens for enlarging the measurement light to the first polarizing plate.
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