기존 레이저 차동 공초점 현미경(LDCM)이 거리 측정과 동시에 고정밀 경사각 측정이 불가능한 문제를 해결하기 위해 차동 공초점을 기반으로 한 경사각 측정 센서를 제안하였다. 경사면을 측정할 때, 이 센서는 먼저 축방향 스캔으로 얻은 차동 응답 신호를 이용하여 초점 위치를 정확히 찾고, 현미경 동공면의 장강도 분포를 분석하여 광점 이미지의 피크 위치를 추출함으로써 경사각을 정밀하게 측정한다. 먼저, 기울어진 측정면에서 반사된 초점 빔의 광장 분포 모델을 구축하고, 다양한 경사각에서 현미경 동공면의 장강도 분포를 분석하였다. 다음으로, 경사 광점 특성 분석을 바탕으로 개선된 Meanshift 알고리즘을 이용한 광점 피크 위치 추출 방법을 제안하였다. 마지막으로, 실험을 통해 센서의 경사각 측정 유효성을 검증하였다. 실험 결과, 센서는 경사 정도(0~8°)에 대해 평균 오차가 0.011°, 경사 방향(0~360°)에 대해 평균 오차가 0.128°로, 비접촉 차동 공초점 광학 프로브를 이용한 3D 표면 검출 공정에서 측정 표면의 경사각 측정 요구를 충족한다. 본 센서는 자유 곡면의 고정밀 윤곽 측정을 위한 새로운 방법을 제공한다.

비접촉 광학 프로브; 차동 공초점; 3D 검출; 경사 측정; 피크 추출