KR101079483B1 - Apparatus for detecting profile of lens without contacting and method for detecting profile of lens using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 렌즈 형상 측정 장치는광원부에서 출력된 광을 분리하는 빔 스플리터; 상기 빔 스플리터에서 분리된 샘플빔이 입사되어 샘플광을 반사하는 샘플 렌즈와 상기 샘플 렌즈의 모든 점이 상기 샘플빔의 중심축에 놓이도록 샘플 렌즈를 회전시키는 틸팅부가 구비되는 샘플 렌즈부; 상기 빔 스플리터에서 분리된 기준빔이 입사되어 상기 샘플 렌즈의 형상 측정을 위한 기준이 되는 기준광을 반사하는 기준 렌즈와 광의 회절 격자를 이용한 알에스오디(RSOD) 시스템이 구비되는 기준 렌즈부; 및 상기 샘플 렌즈부 및 기준 렌즈부에서 상기 빔 스플리터로 다시 도달하며 상기 빔 스플리터에서 반사된 상기 샘플광과 기준광의 간섭신호를 측정하는 수광부;를 포함할 수 있다.Non-contact lens shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a beam splitter for separating the light output from the light source; A sample lens unit including a sample lens in which the sample beam separated from the beam splitter is incident to reflect the sample light, and a tilting unit for rotating the sample lens such that all points of the sample lens lie on a center axis of the sample beam; A reference lens unit including a reference lens that receives a reference beam separated from the beam splitter and reflects reference light, which is a reference for measuring the shape of the sample lens, and an RSOD system using a diffraction grating of light; And a light receiver configured to reach the beam splitter from the sample lens unit and the reference lens unit again, and to measure an interference signal between the sample light and the reference light reflected by the beam splitter.

Description

비접촉 렌즈 형상 측정 장치 및 이를 이용한 렌즈 형상 측정 방법{Apparatus for detecting profile of lens without contacting and method for detecting profile of lens using the same}Apparatus for detecting profile of lens without contacting and method for detecting profile of lens using the same}

본 발명은 렌즈 형상 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대용 기기에 사용되는 소형화 된 비구면 렌즈의 형상을 정밀하고 빠르게 측정하기 위한 비접촉 렌즈 형상 측정 장치 및 이를 이용한 렌즈 형상 측정 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a lens shape measuring apparatus, and more particularly, to a non-contact lens shape measuring apparatus for precisely and quickly measuring the shape of a miniaturized aspherical lens used in a portable device, and a lens shape measuring method using the same.

최근 IT 산업의 발달은 휴대전화, PDA, PMP 등과 같은 개인 휴대용 기기와 접목되어 많은 발전을 이루어 왔다. 또한, 이러한 개인 휴대용 기기는 소형화, 다기능화, 간편화 등의 특성을 지향하면서 발전하였다. Recently, the development of the IT industry has been made a lot of development by combining with personal portable devices such as mobile phones, PDAs, PMPs. In addition, such personal portable devices have been developed with the aim of miniaturization, multifunction, and simplicity.

특히, 휴대용 기기에 많이 적용되는 고성능, 고기능 CCD 카메라는 기존의 디지털 카메라를 대체할 정도로 우수한 성능을 보이고 있다. 이런 현상은 소형화된 비구면 렌즈의 개발로 인하여 가능하였다. 그러나 소형화된 렌즈의 대량 생산에 대하여 형상 정밀도를 측정할 수 있는 장치 및 방법은 많지 않았을 뿐만이 아니라 연구 개발이 절실한 실정이다. In particular, high-performance, high-performance CCD cameras that are widely applied to portable devices are showing excellent performances to replace conventional digital cameras. This phenomenon was possible due to the development of miniaturized aspherical lens. However, not only are there many devices and methods capable of measuring shape accuracy for mass production of miniaturized lenses, but also research and development are urgently needed.

종래에는 렌즈의 표면 형상 측정을 위해 간섭계 또는 스타일러스 측정방법을 이용하였다. Conventionally, an interferometer or a stylus measuring method is used to measure the surface shape of a lens.

간섭계를 이용한 렌즈 표면 형상 측정은 광원으로부터 조명광을 렌즈의 각각 기준면과 측정면에 조사한 후, 광분할기를 이용해 합쳐서 측정면의 영상과 줄무늬의 간섭신호를 획득한다. 이후, 광 검출소자에서 발생하는 간섭신호의 위상을 계산함으로써 높이를 측정하게 된다.Lens surface shape measurement using an interferometer irradiates illumination light from a light source onto a reference plane and a measurement plane of a lens, and then combines them using a light splitter to obtain an interference signal of an image and a stripe of the measurement plane. Then, the height is measured by calculating the phase of the interference signal generated in the photodetecting device.

상기 간섭계를 이용한 렌즈 표면 형상 측정은 간섭신호 추적법이라 하여 간섭신호의 간격이 광원 파장의 반파장에 해당하는 점과 그 사이의 간섭신호 변화를 조화함수로 보간해 간접적으로 위상을 계산하는 방법을 사용한다. The measurement of lens surface shape using the interferometer is called an interference signal tracking method, which calculates phase indirectly by interpolating a point where an interval of an interference signal corresponds to a half wavelength of a light source wavelength and interfering interference signal variation between them. use.

따라서, 간섭계를 이용한 렌즈 표면 형상 측정은 측정대상물과 광학장치부의 광축이 서로 수직을 이룰때 정확한 측정이 이루어 질 수 있으며, 측정작업에 많은 시간이 소요되며, 조작이 어렵다. 또한, 측정결과가 일정하지 않아 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다. Therefore, the measurement of the lens surface shape using the interferometer can be accurately measured when the optical axis of the measurement object and the optical unit perpendicular to each other, it takes a lot of time for the measurement work, and difficult to operate. In addition, there is a problem that the reliability is low because the measurement results are not constant.

또한, 스타일러스 측정 방법은 뽀족한 팁이 측정하고자 하는 렌즈의 표면을 직접 접촉하여 측정하는 방식이다.In addition, the stylus measuring method is a method in which the pointed tip is in direct contact with the surface of the lens to be measured.

이러한 스타일러스 측정 방법은 렌즈의 형상을 직접적으로 측정하기 때문에 정확하지만 측정 중 또는 측정 후에 렌즈 표면의 손상이 발생하는 문제점이 있다. This stylus measurement method is accurate because it directly measures the shape of the lens, but there is a problem that damage to the lens surface during or after the measurement.

본 발명의 목적은 휴대용 기기에 사용되는 소형화된 비구면 렌즈의 형상을 정밀하고 빠르게 측정하기 위한 비접촉 렌즈 형상 측정 장치 및 이를 이용한 렌즈 형상 측정 방법을 제공하는 것이다. Disclosure of Invention An object of the present invention is to provide a non-contact lens shape measuring apparatus for accurately and quickly measuring the shape of a miniaturized aspherical lens used in a portable device, and a lens shape measuring method using the same.

본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 렌즈 형상 측정 장치는 광원부에서 출력된 광을 분리하는 빔 스플리터; 상기 빔 스플리터에서 분리된 샘플빔이 입사되어 샘플광을 반사하는 샘플 렌즈와 상기 샘플 렌즈의 모든 점이 상기 샘플빔의 중심축에 놓이도록 샘플 렌즈를 회전시키는 틸팅부가 구비되는 샘플 렌즈부; 상기 빔 스플리터에서 분리된 기준빔이 입사되어 상기 샘플 렌즈의 형상 측정을 위한 기준이 되는 기준광을 반사하는 기준 렌즈와 광의 회절 격자를 이용한 알에스오디(RSOD) 시스템이 구비되는 기준 렌즈부; 및 상기 샘플 렌즈부 및 기준 렌즈부에서 상기 빔 스플리터로 다시 도달하며 상기 빔 스플리터에서 반사된 상기 샘플광과 기준광의 간섭신호를 측정하는 수광부;를 포함할 수 있다.Non-contact lens shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a beam splitter for separating the light output from the light source; A sample lens unit including a sample lens in which the sample beam separated from the beam splitter is incident to reflect the sample light, and a tilting unit for rotating the sample lens such that all points of the sample lens lie on a center axis of the sample beam; A reference lens unit including a reference lens that receives a reference beam separated from the beam splitter and reflects reference light, which is a reference for measuring the shape of the sample lens, and an RSOD system using a diffraction grating of light; And a light receiver configured to reach the beam splitter from the sample lens unit and the reference lens unit again, and to measure an interference signal between the sample light and the reference light reflected by the beam splitter.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 렌즈 형상 측정 장치의 상기 광원부는 넓은 파장의 광 스펙트럼 분포의 백색광을 이용할 수 있다. In addition, the light source unit of the non-contact lens shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention may use white light having a broad spectrum of light spectrum.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 렌즈 형상 측정 장치의 상기 광 스펙트럼 분포는 400nm~700nm 일 수 있다. In addition, the light spectrum distribution of the non-contact lens shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention may be 400nm ~ 700nm.

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한편, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 비접촉 렌즈 형상 측정 장치는 광원부에서 출력된 백색광을 분리하는 빔 스플리터; 상기 빔 스플리터에서 분리된 샘플빔이 입사되어 샘플광을 반사하는 샘플 렌즈와 상기 샘플 렌즈의 모든 점이 상기 샘플빔의 중심축에 놓이도록 상기 샘플 렌즈를 회전시키는 틸팅부가 구비되는 샘플 렌즈부; 상기 빔 스플리터에서 분리된 기준빔이 입사되어 상기 샘플 렌즈의 형상 측정을 위한 기준광을 반사하는 기준 렌즈와 상기 기준광의 측정속도를 향상시키는 알에스오디 시스템이 구비되는 기준 렌즈부; 및 상기 샘플 렌즈부 및 기준 렌즈부에서 상기 빔 스플리터로 다시 도달하며 상기 빔 스플리터에서 반사된 상기 샘플광과 기준광의 간섭신호를 측정하는 수광부;를 포함할 수 있다.On the other hand, the non-contact lens shape measuring apparatus according to another embodiment of the present invention includes a beam splitter for separating the white light output from the light source; A sample lens unit including a sample lens in which the sample beam separated from the beam splitter is incident to reflect the sample light, and a tilting unit for rotating the sample lens such that all points of the sample lens lie on a center axis of the sample beam; A reference lens unit including a reference lens for receiving a reference beam separated from the beam splitter and reflecting the reference light for measuring the shape of the sample lens, and an RS-OD system for improving a measurement speed of the reference light; And a light receiver configured to reach the beam splitter from the sample lens unit and the reference lens unit again, and to measure an interference signal between the sample light and the reference light reflected by the beam splitter.

다른 한편, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 비접촉 렌즈 형상 측정 방법은 빔스플리터가 백색광을 측정대상이 되는 샘플 렌즈가 구비되는 샘플 렌즈부와 상기 샘플 렌즈의 형상 측정을 위한 기준광을 반사하는 기준 렌즈가 구비되는 기준 렌즈부에 분리하여 조사하는 단계; 상기 샘플 렌즈에서 반사된 샘플광과 기준 렌즈에서 반사된 기준광이 상기 빔스플리터로 유입되는 단계; 상기 샘플 렌즈의 모든 점이 광축의 중심에 놓이도록 샘플 렌즈를 회전시키는 틸팅 단계; 회절 격자를 이용한 알에스오디(RSOD) 시스템을 사용하여 샘플광과 기준광 간의 간섭신호를 형성하는 간섭신호 형성단계; 및 상기 빔스플리터로 유입된 상기 샘플광과 기준광이 반사되어 수광부로 유입되어, 상기 샘플광과 기준광의 간섭신호를 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.On the other hand, in the non-contact lens shape measuring method according to another embodiment of the present invention, the beam splitter is a reference lens for reflecting the reference light for measuring the shape of the sample lens and the sample lens unit is provided with a white lens to the object of measurement Separating and irradiating the reference lens unit provided with; Injecting the sample light reflected from the sample lens and the reference light reflected from the reference lens into the beam splitter; A tilting step of rotating the sample lens such that all the points of the sample lens are at the center of the optical axis; An interference signal forming step of forming an interference signal between the sample light and the reference light using an RSOD system using a diffraction grating; And reflecting the sample light and the reference light introduced into the beam splitter and entering the light receiving unit to measure an interference signal between the sample light and the reference light.

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또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 비접촉 렌즈 형상 측정 방법은 상기 샘플광과 기준광의 간섭신호의 일정구간의 평균 신호값을 샘플링하고, 샘플링한 간격끼리 비교하여 상기 샘플 렌즈의 높이를 측정할 수 있다. In addition, the non-contact lens shape measuring method according to another embodiment of the present invention is to sample the average signal value of a certain period of the interference signal of the sample light and the reference light, and to compare the sampled intervals to measure the height of the sample lens. Can be.

본 발명에 따른 비접촉 렌즈 형상 측정 장치 및 이를 이용한 렌즈 형상 측정 방법에 의하면, 간섭계에 광원으로 백색광을 사용하여 프린지의 해상도를 향상시킬 수 있다. According to the non-contact lens shape measuring apparatus and the lens shape measuring method using the same according to the present invention, the resolution of the fringe can be improved by using white light as a light source in the interferometer.

또한, 광원에서 제공되어 샘플 렌즈로 입사되는 샘플빔에 대하여 샘플빔의 샘플 렌즈로의 입사 축을 기준으로 샘플 렌즈를 틸팅하도록 하여 측정대상이 되는 가장자리도 샘플빔의 중심축에 위치하게 하여 측정오차를 줄일 수 있다. In addition, tilting the sample lens with respect to the sample beam provided from the light source and incident on the sample lens with respect to the incident axis of the sample lens so that the edge to be measured is also located at the center axis of the sample beam to reduce the measurement error. Can be reduced.

또한, 간섭계에서 기준 렌즈로 입사하는 기준 렌즈부를 알에스오디(RSOD)로 구성함으로써 렌즈 형상 측정 속도를 향상시킬 수 있으며 기준빔의 입사축의 방향으로 이동범위를 넓게 할 수 있다. In addition, by configuring the reference lens portion incident to the reference lens from the interferometer RSRS, the lens shape measurement speed can be improved, and the moving range can be widened in the direction of the incident axis of the reference beam.

또한, 직접적으로 렌즈의 형상을 손상시키는 스타일러스 방식이 아니라 간섭계를 그대로 유지하는 것이므로 렌즈 형상 측정 중 렌즈 표면의 손상이 발생하는 문제점을 줄일 수 있다. In addition, it is possible to reduce the problem of damage to the lens surface during lens shape measurement because it maintains the interferometer as opposed to the stylus method that directly damages the shape of the lens.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail a specific embodiment of the present invention. However, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention may deteriorate other inventions or the present invention by adding, modifying, or deleting other elements within the scope of the same idea. Other embodiments that fall within the scope of the inventive concept may be readily proposed, but they will also be included within the scope of the inventive concept.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 렌즈 형상 측정 장치의 구성도이다. 1 is a block diagram of a non-contact lens shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 다른 비접촉 렌즈 형상 측정 장치는 광원부(10), 빔 스플리터(20), 샘플 렌즈부(30), 기준 렌즈부(40) 및 수광부(50)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a non-contact lens shape measuring apparatus according to an exemplary embodiment may include a light source unit 10, a beam splitter 20, a sample lens unit 30, a reference lens unit 40, and a light receiving unit 50. Include.

비접촉 렌즈 형상 측정 장치의 전체적인 구성은 백색광 간섭계와 반사/산란광의 도달시간 차이를 분석하여 물체의 단층 영상을 측정하는 OCT(Optical coherent tomography)를 접목한 구성이다. 백색광 간섭계는 형상 측정의 대상이 되는 샘플 렌즈(32)의 표면과 기준 렌즈(42)에서 반사된 빛으로부터 얻은 간섭 측정 신호를 이용하여 샘플 렌즈(32)의 표면 형상을 얻게 된다.The overall configuration of the non-contact lens shape measuring device is a combination of an optical coherent tomography (OCT) which measures a tomographic image of an object by analyzing a difference in arrival time between a white light interferometer and reflected / scattered light. The white light interferometer obtains the surface shape of the sample lens 32 by using an interferometric measurement signal obtained from the surface of the sample lens 32 that is the shape measurement target and the light reflected from the reference lens 42.

간섭 측정 신호는 샘플 렌즈(32)와 기준 렌즈(42) 사이의 간섭으로 나타나는 간섭 무늬, 즉 플린지 콘트라스트(fringe contrast)를 해석하여 얻는다. The interferometric signal is obtained by analyzing an interference fringe, fringe contrast, which appears as interference between the sample lens 32 and the reference lens 42.

광원부(10)의 광원은 단색광이 아닌 짧은 간섭 길이(coherence length)를 갖는 백색광을 이용하므로 샘플 렌즈(32)와 기준 렌즈(42) 사이의 광경로차(optical path difference)가 거의 0이 되는 지점에서 정의되는 갑섭 평면 사이에만 플린지(fringe)가 생성된다. Since the light source of the light source unit 10 uses white light having a short coherence length rather than monochromatic light, an optical path difference between the sample lens 32 and the reference lens 42 becomes almost zero. A fringe is created only between the planes of the plane defined in.

상기 백색광은 400nm~700nm 범위의 넓은 파장의 광 스펙트럼 분포를 가지며, 이러한 분포에 의해 샘플 렌즈(32)가 안착되는 플레이트에서 반사되는 빛을 배제하는 효과가 있다. The white light has a light spectral distribution having a broad wavelength in the range of 400 nm to 700 nm, and this distribution has the effect of excluding light reflected from the plate on which the sample lens 32 is seated.

따라서, 광원부(10)에서 백색광을 출력하면, 광원부(10) 앞에 제공되는 콜리메이션 렌즈(14)에 의해 광원 가장자리의 퍼짐형상이 제거되며, 간섭계 전체 시스템으로 입사되는 광원은 광량이 전체적으로 균일한 평행광의 특성을 가지게 된다.Therefore, when the white light is output from the light source unit 10, the spreading shape of the edge of the light source is removed by the collimation lens 14 provided in front of the light source unit 10. It has the characteristics of light.

도 1에는 광의 이동 모습을 화살표로 나타내었다. 1 shows the movement of light with an arrow.

상기 평행광은 빔 스플리터(20)에 의해 샘플 렌즈부(30)로 입사되는 샘플빔과 기준 렌즈부(40)로 입사되는 기준빔으로 나뉘어 진다(화살표 a). The parallel light is divided into a sample beam incident to the sample lens unit 30 by the beam splitter 20 and a reference beam incident to the reference lens unit 40 (arrow a).

상기 샘플빔은 샘플 렌즈(32)로 들어가 반사되어 샘플광으로 되어 다시 빔 스플리터(20)로 이동하며(화살표 b1), 상기 기준빔은 기준 렌즈(34)로 들어가 반사되어 기준광으로 되어 다시 빔 스플리터(20)로 이동한다(화살표 b2).The sample beam enters the sample lens 32, is reflected and becomes sample light, and then moves back to the beam splitter 20 (arrow b1), and the reference beam enters and is reflected to the reference lens 34 to become reference light and is again a beam splitter. Go to 20 (arrow b2).

샘플 렌즈(32)의 전방에는 상기 샘플 렌즈(32)로의 광을 집속하는 집속 렌 즈(34)가 구비될 수 있다. The front of the sample lens 32 may be provided with a focusing lens 34 that focuses the light to the sample lens 32.

상기 빔 스플리터(20)로 다시 도달한 상기 샘플광과 기준광은 상기 빔 스플리터(20)에서 반사되어 상기 샘플광과 기준광의 간섭신호를 측정하는 수광부(50)로 이동한다(화살표 c). 상기 수광부(50)의 전방에는 상기 수광부(50)로의 광을 집속하는 집속 렌즈(54)가 구비될 수 있다. The sample light and the reference light reaching the beam splitter 20 again are reflected by the beam splitter 20 and moved to the light receiving unit 50 for measuring the interference signal between the sample light and the reference light (arrow c). A focusing lens 54 may be provided at the front of the light receiving unit 50 to focus light to the light receiving unit 50.

상기 수광부(50)는 CCD 카메라로, 유입된 샘플광과 기준광의 간섭 신호는 제어부(60)로 전달되어 상기 샘플광과 기준광의 광경로차를 측정할 수 있게 된다. The light receiver 50 is a CCD camera, and the interference signal between the sampled light and the reference light is transmitted to the controller 60 to measure the optical path difference between the sampled light and the reference light.

도 2는 도 1의 렌즈 형상 측정 장치의 샘플 렌즈부의 샘플 렌즈 회전 방식에 대한 개략도이며, 도 3은 도 1의 기준 렌즈부가 알에스오디(RSOD) 구성으로 대체된 것을 도시한 개략도이다. FIG. 2 is a schematic diagram of a method of rotating a sample lens of the sample lens unit of the lens shape measuring apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic diagram showing that the reference lens unit of FIG. 1 is replaced with an RSOD configuration.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 비접촉 렌즈 측정 장치는 상기 샘플빔이 상기 샘플 렌즈(32)로 입사할 때(화살표 b1), 상시 샘플 렌즈(32)의 가장자리가 상기 샘플빔에 수직하게 배치되도록 하는 틸팅부를 더 포함한다. Referring to FIG. 2, in the non-contact lens measuring apparatus according to the present invention, when the sample beam is incident on the sample lens 32 (arrow b1), the edge of the sample lens 32 is always disposed perpendicular to the sample beam. It further comprises a tilting portion to be.

상기 틸팅부는 샘플 렌즈 지지대(36)에 지지되는 샘플 렌즈(32)가 틸팅되도록 하며 측정 대상이 되는 상기 샘플 렌즈(32)의 모든 점(P1, P2)이 상기 샘플빔의 중심축에 놓여지게 되므로 정확한 샘플 렌즈(32) 전체의 형상을 얻을 수 있다. The tilting part causes the sample lens 32 supported by the sample lens support 36 to tilt, and all the points P 1 and P 2 of the sample lens 32 to be measured are placed on the center axis of the sample beam. As a result, the shape of the entire sample lens 32 can be obtained.

즉, 이와 같이 샘플 렌즈(32)의 가장자리가 항상 샘플빔의 중심축에 위치하게 되므로, 측정오차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 측정을 위한 충분한 광량을 확보할 수 있다. That is, since the edge of the sample lens 32 is always located on the center axis of the sample beam, the measurement error can be reduced and sufficient light amount for the measurement can be ensured.

도 3을 참조하면, 상기 기준 렌즈부(40)는 광 회절 격자(44)를 이용한 알에스오디(RSOD) 시스템으로 이루어져 있다. Referring to FIG. 3, the reference lens unit 40 includes an RSOD system using an optical diffraction grating 44.

즉, 간섭계에서 상기 기준 렌즈부(40)를 기준빔의 중심축 방향(b2)으로 이동시키는 쉐이커로서 알에스오디(RSOD) 시스템을 사용한다.That is, an RSOD system is used as a shaker for moving the reference lens unit 40 in the direction of the central axis b2 of the reference beam in the interferometer.

알에스오디(RSOD) 시스템은 기준빔이 회절격자(44)로 입사하고 기준렌즈(42)를 통과한 광이 틸닝되는 스캐닝 미러(48)를 통해 반사되어 다시 기준렌즈(42)로 입사된다. 기준렌즈(42)를 다시 통과하여 회절격자(44)를 통해 회절되는 광은 회절 미러(46)에 의해 반사되어 입사되는 기준빔 방향으로 되돌아 간다.In the RSOD system, the reference beam is incident on the diffraction grating 44, and the light passing through the reference lens 42 is reflected through the scanning mirror 48, which is tilted, and then enters the reference lens 42. The light that passes through the reference lens 42 again and is diffracted through the diffraction grating 44 is reflected by the diffraction mirror 46 and returned to the incident reference beam direction.

이러한 경로를 거친 기준광은 수광부(50)에 입사되어 형상 측정의 샘플광의 기준이 되는 광이 된다. The reference light that has passed through this path is incident on the light receiving unit 50 to become light that is a reference for the sample light for shape measurement.

이하에서는, 도 1 내지 3을 참조하여 상기의 장치를 이용한 비접촉 렌즈 형상 측정 방법을 간략히 설명한다. Hereinafter, a non-contact lens shape measuring method using the above apparatus will be briefly described with reference to FIGS. 1 to 3.

우선, 빔스플리터(20)가 백색광을 측정대상이 되는 샘플 렌즈(32)가 구비되는 샘플 렌즈부(30)와 상기 샘플 렌즈(32)의 형상 측정을 위한 기준광을 반사하는 기준 렌즈(42)가 구비되는 기준 렌즈부(40)에 분리하여 조사한다(화살표 a). First, the sample lens unit 30 including the sample lens 32 for measuring the white light by the beam splitter 20 and the reference lens 42 reflecting the reference light for measuring the shape of the sample lens 32 are provided. Irradiated separately by the reference lens unit 40 provided (arrow a).

그리고, 상기 샘플 렌즈(32)에서 반사된 샘플광과 기준 렌즈(42)에서 반사된 기준광이 상기 빔스플리터(20)로 다시 유입된다(화살표 b1, b2). Then, the sample light reflected by the sample lens 32 and the reference light reflected by the reference lens 42 are introduced into the beam splitter 20 again (arrows b1 and b2).

상기 빔스플리터(20)로 유입된 상기 샘플광과 기준광이 반사되어 수광부(50)로 유입되어, 상기 샘플광과 기준광의 간섭신호를 측정하게 된다. The sample light and the reference light introduced into the beam splitter 20 are reflected and introduced into the light receiving unit 50 to measure an interference signal between the sample light and the reference light.

상기 백색광이 상기 샘플 렌즈(32)로 입사할 때, 상시 샘플 렌즈(32)의 가장 자리는 상기 샘플빔의 중심축에 수직하게 배치되도록 틸팅될 수 있으며, 상기 기준 렌즈부(40)는 광의 회절 격자를 이용한 알에스오디(RSOD) 시스템일 수 있다. When the white light is incident on the sample lens 32, the edge of the sample lens 32 may be tilted so as to be perpendicular to the central axis of the sample beam, and the reference lens unit 40 may diffract light. The grid may be an RSOD system.

도 4는 샘플 렌즈의 높이를 측정하기 위한 알고리즘이다. 4 is an algorithm for measuring the height of a sample lens.

본 발명에 의한 비접촉 렌즈 형상 측정 장치 및 방법에 의하면, 샘플 렌즈(32) 상의 한 점에서 광 경로차를 측정하게 되면 광의 인센시티(Intensity)는 포락선(envelope)을 그리게 된다. According to the non-contact lens shape measuring apparatus and method according to the present invention, when the optical path difference is measured at a point on the sample lens 32, the intensity of light draws an envelope.

이때, 포락선(envelope)의 최대값을 안다면 샘플 렌즈(32)의 높이를 알 수 있다. 여기서 포락선의 최대값을 알기 위해 채택하는 방법은 퓨리에 트렌스폼(Fourier transform)이나 힐버트 트렌스폼(Hilbert transform)이다. In this case, if the maximum value of the envelope is known, the height of the sample lens 32 may be known. Here, the method adopted to know the maximum value of the envelope is a Fourier transform or a Hilbert transform.

이러한 변환은 알에스오디(RSOD) 방식의 기준렌즈 쉐이크(shake) 시스템의 속도를 따라가기 쉽지 않다. This conversion is not easy to keep up with the speed of RSOD reference lens shake system.

따라서, 노이즈의 영향을 최소화하면서 속도 개선 및 메모리 사용량 감소 개선안으로 퓨리에 트렌스폼이나 힐버트 트렌스폼이 아닌 도 4와 같은 일정구간 신호들의 평균 신호값을 샘플링하여 샘플링 한 간격끼리 비교하는 알고리즘을 사용한다. Therefore, in order to improve the speed and reduce the memory usage while minimizing the influence of noise, an algorithm for sampling and comparing the average signal values of the signals of a certain period as shown in FIG. 4 is compared, instead of the Fourier transformer or the Hilbert transformer.

도 4의 알고리즘은 S1 내지 S12 단계로 구성되며, 여기서, ts는 샘플링 구간, td는 계산 구간 시간, at는 입력 신호값(광량), S는 평균을 내기 위한 일정 구간의 신호들의 합, A는 현재 시간에서의 평균 신호값, Apre는 한 샘플링 전에서의 평균 신호값, Amax,j는 i번째 구간의 최대 신호값, n은 평균을 내기 위한 일정 구간의 샘플링 수, i는 샘플렌즈의 현재 구간을 나타낸다. The algorithm of FIG. 4 is composed of steps S1 to S12, where t s is a sampling interval, t d is a calculation interval time, a t is an input signal value (light quantity), and S is a sum of signals of a predetermined interval to average. , A is the average signal value at the current time, A pre is the average signal value before one sampling, A max, j is the maximum signal value in the i-th interval, n is the number of samples in the interval to average, i is The current section of the sample lens is shown.

이러한 알고리즘을 통해서, 포락선의 최대값을 구하게 되며, 샘플 렌즈의 높이를 구할 수 있다. Through this algorithm, the maximum value of the envelope is obtained, and the height of the sample lens can be obtained.

본 발명에 따른 비접촉 렌즈 형상 측정 장치 및 이를 이용한 렌즈 형상 측정 방법에 의하면, 간섭계에 광원으로 백색광을 사용하여 프린지의 해상도를 향상시킬 수 있다. According to the non-contact lens shape measuring apparatus and the lens shape measuring method using the same according to the present invention, the resolution of the fringe can be improved by using white light as a light source in the interferometer.

또한, 광원에서 제공되어 샘플 렌즈로 입사되는 샘플빔에 대하여 샘플빔의 샘플 렌즈로의 입사 축을 기준으로 샘플 렌즈를 틸팅하도록 하여 측정대상이 되는 가장자리도 샘플빔의 중심축에 위치하게 하여 측정오차를 줄일 수 있다. In addition, tilting the sample lens with respect to the sample beam provided from the light source and incident on the sample lens with respect to the incident axis of the sample lens so that the edge to be measured is also located at the center axis of the sample beam to reduce the measurement error. Can be reduced.

또한, 간섭계에서 기준 렌즈로 입사하는 기준 렌즈부를 알에스오디(RSOD)로 구성함으로써 렌즈 형상 측정 속도를 향상시킬 수 있으며 기준빔의 입사축의 방향으로 이동범위를 넓게 할 수 있다. In addition, by configuring the reference lens portion incident to the reference lens from the interferometer RSRS, the lens shape measurement speed can be improved, and the moving range can be widened in the direction of the incident axis of the reference beam.

또한, 직접적으로 렌즈의 형상을 손상시키는 스타일러스 방식이 아니라 간섭계를 그대로 유지하는 것이므로 렌즈 형상 측정 중 렌즈 표면의 손상이 발생하는 문제점을 줄일 수 있다. In addition, it is possible to reduce the problem of damage to the lens surface during lens shape measurement because it maintains the interferometer as opposed to the stylus method that directly damages the shape of the lens.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 렌즈 형상 측정 장치의 구성도. 1 is a block diagram of a non-contact lens shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 렌즈 형상 측정 장치의 샘플 렌즈부의 샘플 렌즈 회전 방식에 대한 개략도. FIG. 2 is a schematic diagram of a sample lens rotation method of the sample lens unit of the lens shape measuring apparatus of FIG. 1. FIG.

도 3은 도 1의 기준 렌즈부가 알에스오디(RSOD) 구성으로 대체된 것을 도시한 개략도. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating that the reference lens unit of FIG. 1 is replaced with an RSOD configuration. FIG.

도 4는 샘플 렌즈의 높이를 측정하기 위한 알고리즘.4 is an algorithm for measuring the height of a sample lens.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 광원부 20: 빔 스플리터10: light source 20: beam splitter

30: 샘플 렌즈부 40: 기준 렌즈부30: sample lens portion 40: reference lens portion

50: 수광부 60: 제어부 50: light receiver 60: controller

Claims (10)

광원부에서 출력된 광을 분리하는 빔 스플리터;A beam splitter separating the light output from the light source unit; 상기 빔 스플리터에서 분리된 샘플빔이 입사되어 샘플광을 반사하는 샘플 렌즈와 상기 샘플 렌즈의 모든 점이 상기 샘플빔의 중심축에 놓이도록 샘플 렌즈를 회전시키는 틸팅부가 구비되는 샘플 렌즈부;A sample lens unit including a sample lens in which the sample beam separated from the beam splitter is incident to reflect the sample light, and a tilting unit for rotating the sample lens such that all points of the sample lens lie on a center axis of the sample beam; 상기 빔 스플리터에서 분리된 기준빔이 입사되어 상기 샘플 렌즈의 형상 측정을 위한 기준이 되는 기준광을 반사하는 기준 렌즈와 광의 회절 격자를 이용한 알에스오디(RSOD) 시스템이 구비되는 기준 렌즈부; 및A reference lens unit including a reference lens that receives a reference beam separated from the beam splitter and reflects reference light, which is a reference for measuring the shape of the sample lens, and an RSOD system using a diffraction grating of light; And 상기 샘플 렌즈부 및 기준 렌즈부에서 상기 빔 스플리터로 다시 도달하며 상기 빔 스플리터에서 반사된 상기 샘플광과 기준광의 간섭신호를 측정하는 수광부;를 포함하는 비접촉 렌즈 형상 측정 장치. And a light receiver configured to reach the beam splitter from the sample lens unit and the reference lens unit again and measure an interference signal between the sample light and the reference light reflected by the beam splitter. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 광원부는 넓은 파장의 광 스펙트럼 분포의 백색광을 이용하는 비접촉 렌즈 형상 측정 장치. The light source unit is a non-contact lens shape measuring device using white light having a broad spectrum of light spectrum distribution. 제2항에 있어서, 3. The method of claim 2, 상기 광 스펙트럼 분포는 400nm~700nm 인 것을 특징으로 하는 비접촉 렌즈 형상 측정 장치. The light spectrum distribution is a non-contact lens shape measurement device, characterized in that 400nm ~ 700nm. 삭제delete 삭제delete 광원부에서 출력된 백색광을 분리하는 빔 스플리터;A beam splitter for separating white light output from the light source unit; 상기 빔 스플리터에서 분리된 샘플빔이 입사되어 샘플광을 반사하는 샘플 렌즈와 상기 샘플 렌즈의 모든 점이 상기 샘플빔의 중심축에 놓이도록 상기 샘플 렌즈를 회전시키는 틸팅부가 구비되는 샘플 렌즈부;A sample lens unit including a sample lens in which the sample beam separated from the beam splitter is incident to reflect the sample light, and a tilting unit for rotating the sample lens such that all points of the sample lens lie on a center axis of the sample beam; 상기 빔 스플리터에서 분리된 기준빔이 입사되어 상기 샘플 렌즈의 형상 측정을 위한 기준광을 반사하는 기준 렌즈와 상기 기준광의 측정속도를 향상시키는 알에스오디 시스템이 구비되는 기준 렌즈부; 및A reference lens unit including a reference lens for receiving a reference beam separated from the beam splitter and reflecting the reference light for measuring the shape of the sample lens, and an RS-OD system for improving a measurement speed of the reference light; And 상기 샘플 렌즈부 및 기준 렌즈부에서 상기 빔 스플리터로 다시 도달하며 상기 빔 스플리터에서 반사된 상기 샘플광과 기준광의 간섭신호를 측정하는 수광부;를 포함하는 비접촉 렌즈 형상 측정 장치. And a light receiver configured to reach the beam splitter from the sample lens unit and the reference lens unit again and measure an interference signal between the sample light and the reference light reflected by the beam splitter. 빔스플리터가 백색광을 측정대상이 되는 샘플 렌즈가 구비되는 샘플 렌즈부와 상기 샘플 렌즈의 형상 측정을 위한 기준광을 반사하는 기준 렌즈가 구비되는 기준 렌즈부에 분리하여 조사하는 단계;A beam splitter irradiating white light separately from a sample lens unit including a sample lens to be measured and a reference lens unit including a reference lens reflecting reference light for shape measurement of the sample lens; 상기 샘플 렌즈에서 반사된 샘플광과 기준 렌즈에서 반사된 기준광이 상기 빔스플리터로 유입되는 단계;Injecting the sample light reflected from the sample lens and the reference light reflected from the reference lens into the beam splitter; 상기 샘플 렌즈의 모든 점이 광축의 중심에 놓이도록 샘플 렌즈를 회전시키는 틸팅 단계;A tilting step of rotating the sample lens such that all the points of the sample lens are at the center of the optical axis; 회절 격자를 이용한 알에스오디(RSOD) 시스템을 사용하여 샘플광과 기준광 간의 간섭신호를 형성하는 간섭신호 형성단계; 및An interference signal forming step of forming an interference signal between the sample light and the reference light using an RSOD system using a diffraction grating; And 상기 빔스플리터로 유입된 상기 샘플광과 기준광이 반사되어 수광부로 유입되어, 상기 샘플광과 기준광의 간섭신호를 측정하는 단계;를 포함하는 비접촉 렌즈 형상 측정 방법. And reflecting the sample light and the reference light introduced into the beam splitter and entering the light receiving unit to measure an interference signal between the sample light and the reference light. 삭제delete 삭제delete 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 샘플광과 기준광의 간섭신호의 일정구간의 평균 신호값을 샘플링하고, 샘플링한 간격끼리 비교하여 상기 샘플 렌즈의 높이를 측정하는 비접촉 렌즈 형상 측정 방법. A non-contact lens shape measuring method for sampling the average signal value of a predetermined period of the interference signal of the sample light and the reference light and comparing the sampled intervals to measure the height of the sample lens.
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