Abstract
The autofocus is one of the important processes in the automated vision inspection or measurements using optical microscopes, because it influences the measuring accuracy. In this paper, we used the confocal microscope configuration based on not a pinhole but a single-mode optical fiber. A single mode fiber has the functions of source and detector by applying the reciprocal scheme. As a result, we acquired a simple system configuration and easy alignment of the optical axis. Also, we embodied a fast autofocus system by acquiring the focus error signal through a source modulation technique. The source modulation technique can effectively reduce physical disturbances compared with objective lens modulation, and it is easily applicable to general optical microscopes. The focus error signal was measured with respect to the modulation amplitude, reflectance of the specimen and inclination angle of the measuring surface. The performance of the proposed autofocus system was verified through autofocusing flat mirror surface. In addition, we confirmed that source modulation rarely degrades the depth resolution by the comparison between the FWHMs of axial response curves.
비전을 이용한 광학식 검사공정이나 그 밖의 광학 현미경을 이용한 측정에 있어서 초점조절은 곧바로 측정 정밀도에 영향을 주는 중요한 요소이다. 본 논문에서는 핀홀 대신 광섬유를 사용하는 공초점 현미경 구조와 하나의 광섬유가 광원과 검출기의 역할을 동시에 수행하는 상반구성(reciprocal scheme)을 적용함으로써 간결하게 시스템을 구성하면서 광축 정렬을 용이하게 하였으며, 압전소자(PZT)를 이용한 광섬유 광원의 광축 방향 변조를 통해 방향 정보가 실린 초점오차 신호를 획득함으로써 빠른 초점조절을 구현하였다. 대물렌즈 변조방식과 달리 광원 변조방식은 현미경 시스템에 미치는 물리적 영향을 줄일 수 있으며, 기존의 장치에 탑재가 비교적 용이하다는 장점을 갖는다. 본 논문에서는 변조 진폭과 시편의 반사도 및 기울기 변화에 따른 초점오차 신호의 변화를 측정하였으며, 거울 시편에 대한 초점조절을 통해 본 시스템의 성능을 평가해 보았다. 또한 종방향 특성곡선의 반치폭 비교실험을 통해 광원 변조는 광축 방향 분해능에 영향을 주지 않음을 확인하였다.
