KR0149007B1 - 렌즈조립보조장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음

Description

렌즈조립 보조장치

제1도는 본 발명에 의한 렌즈조립 보조장치의 예시도.

제2조는 여러개의 렌즈를 조합한 렌즈군에 평행하게 입사되는 광선 축적도.

제3도는 종래 렌즈의 조립상태를 측정하는 것을 나타내는 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

a,b,c : 렌즈 d : 렌즈마운트

e : 지지대 1 : 광벤치

2 : 콜리메이터 3 : He-Ne 레이저

4 : 현미경렌즈 5 : 핀홀

6 : 콜리메이팅 렌즈 7 : 핀홀윈도우

8 : 노달슬라이드작업대 9 : 선회대

9a : 세팅고정나사 9b : 조절노브

10 : 시물대 10a : 나사봉

A : 테스트렌즈 11 : 스크린

본 발명은 예를 들면 고배율 줌렌즈 또는 비디오카메라용 줌렌즈등과 같이 각 렌즈 혹은 여러개의 렌즈로 이루어진 복합렌즈의 축 외부분에 레이저를 이용한 무한광원을 조사하여 축외광선이 스크린에 결상되는 점을 확인하여 실측된 유효촛점 거리와 계산된 유효촛점거리(EFL : Effective Focal Length)를 비교함으로서 렌즈설계 및 제작시 렌즈 마운트에 조립된 렌즈의 간격, 경사도를 간단히 측정하여 광학성능을 테스트 할 수 있는 렌즈조립 보조장치에 관한 것이다.

일반적으로 여러개의 렌즈를 조합시킨 줌렌즈는 수차를 보정하여 빛을 한점에 모아 물체의 상을 맺게 되어 있으나 렌즈조립시 오차가 발생하면 엄밀히 한곳에 모으지 않게 되어 상이 선명하지 못하다.

따라서 광학기계에서는 여러개를 조합한 복합렌즈의 결상성능을 테스트하게 된다.

그러나 종래의 테스트 방법은 제3도와 같이 렌즈조립과정의 각 단계에서 렌즈(a)(b)(c)와 렌즈 마운트(d)를 지지대(e)에 올려 놓고 다이알게이지(F) 또는 블록게이지로 측정하여 수차가 보정되지 않은 렌즈와 렌즈마운트 조립상태를 점검하므로 광학계 성능에 직접 영향을 주는 렌즈간의 간격이 허용치내에 정확히 유지되고 있는지를 종합적으로 측정할 수 없기 때문에 수차가 보정된 렌즈 시스템으로 최종 조립이 완성된 후에야 결함을 발견하게 되는 문제점이 있으며 조립작업이 번거로운 결함이 있었다.

본 발명의 목적은 여러개의 렌즈를 조합시킨 렌즈군에 있어서 레이저의 광원을 콜리메이터에서 평행광선속(平行光線束)으로 만들고 핀홀윈도우를 통하여 테스트렌즈에 조사된 축외광선을 추적하여 스크린에 맺힌 촛점을 확인함으로써 스크린의 이동위치에 따른 스케일의 길이를 측정하여 렌즈의 구면 경사도와 렌즈 간격을 종합적으로 측정하여 광학적 성능을 확인할 수 있는 신규한 렌즈조립 보조장치를 제공하는데 있다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의거 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 렌즈 보조장치의 실시예를 나타낸다. 광벤치(1)의 일측에는 He-Ne 레이저(3)와 핀홀(5)이 조립된 현미경렌즈(4)와 콜리메이팅렌즈(6)를 동심에 정열배치한 콜리메이터(2)가 있으며, 상기 콜리메이터(2)의 전방으로 축 중심에서 대략 H의 반경을 갖는 핀홀윈도우(7)가 설치된다.

또한 핀홀윈도우(7)의 앞에는 노달슬라이드(Nodal Slide) 작업대(8)가 설치된다.

이것은 좌우 방향으로 회전이 가능하고 세팅나사(9a)와 조절노브(9b)에 의해 미세조정할 수 있는 선회대(9)와 그 위로 장착되어 테스트렌즈(A)를 올려놓는 시물대(10)에는 나사봉(10a)이 나사속을 회전출입하여 상하높이를 조절할 수 있게 되어 있다.

그리고 광벤치(1)의 타측단에는 스크린(11)이 상술한 구성 요소들과 같이 광벤치에서 미끄러져 움직이게 되어 있으며 광벤치(1)의 평면양측으로 스케일(12)이 부착되어 있다.

이러한 본 발명의 렌즈조립 보조장치는 동심(同心)에 위치한 He-Ne 레이저(3)와 현미경렌즈(4) 및 콜리메이팅렌즈(6)로 구성된 콜리메이터(2)에서 레이저빔을 평행광선속으로 만들고 다공질매체인 핀홀윈도우(7)에 조사된 빛은 핀홀(7a)의 위치에 따라 특정 축외광선(軸外光線)만을 통과시킨다.

이때 노달 슬라이드 작업대(8)에 놓여 있는 테스트렌즈(A)의 노달포인트(nodal point)와 노달슬라이드작업대(8)의 회전축을 일치시켜 촛점거리를 측정한다.

즉, 노달슬라이드작업대(8)중 선회대(9)의 세팅나사(9a)를 풀고 선회대를 회전시켜 임의의 위치에 세팅한 다음 조절 노브(9b)를 회전시켜 테스트렌즈의 외경기준면에 대해서 광축과 기계축을 정확히 일치시킨후 테스트렌즈(A)를 통과한 축외광선이 스크린(11)에 촛점이 맺히도록 스크린을 움직이면서 이동위치에 따라 축외광선이 결상되는 점을 확인하여 광벤치(1)의 스케일(12)의 눈금을 확인하여 스크린(11)에 맺히는 상의 촛점거리 변화 즉 유효촛점거리(EFL)를 측정한다.

이 실측된 유효촛점거리와 미리 계산된 유효촛점거리와 비교하여 허용치범위에 들면 조립이 적합한 복합렌즈로 판정한다.

제2도는 이론적 유효촛점거리를 산출하기 위하여 비디오 카메라용 줌렌즈의 포커스 파트렌즈군 3매를 이용한 광선 축적도로서 렌즈형상과 높이에 따른 각 광선을 추적하여 스크린에 맺힌 상의 촛점거리변화를 나타낸다.

여기서 입사광의 높이변화에 따른 유효촛점거리(E. F. L)의 변화와 렌즈제작상의 허용오차, 마운트의 기계적 허용오차를 고려한 유효촛점거리의 허용치를 아래의 표 1에 나타냈다.

상술한 바와 같이 렌즈마운트에 조립된 렌즈의 간격과 구면 경사도가 허용치 내에 들어오는가를 확인하여 조립기준으로 삼는다.

다시 말하면 제1도에서와 같이 콜리메이터(2)에서 발생된 평행광을 다공성매체인 핀홀윈도우(7)의 핀홀(5)을 투과하여 테스트 렌즈의 광축으로부터 일정높이와 폭으로 상하좌우에 약 1㎜정도 크기의 평행광 4개가 발생되며 이때 아래의 표 2와 같은 곡율 반경과 두께 및 재질을 갖는 테스트렌즈를 사용한다.

일단 테스트렌즈를 통과한 이들 평행광을 스크린(11)에 투사된다. 이때 4개의 평행광이 한점에 모이도록 스크린(11)을 광벤치(1)상에서 이동함으로써 이 이동위치에 따라 광벤치(1)에 있는 스케일의 눈금을 읽어 실측된 유효촛점거리(EFL)와 표 1과 같이 계산된 유효촛점거리를 비교한다.

가령 제2도에 나타낸 광선의 높이가 2㎜일 경우 렌즈가 가지고 있는 수차에 의해 유효촛점거리 변화량은 -0.04114이고 허용오차는 0.00007, -0.00003이 된다.

따라서 렌즈보조장치를 이용하여 실측된 유효촛점거리와 이와 같이 계산된 유효촛점거리와 비교하여 허용오차내에 들면 조립이 적합한 렌즈로 판정하는 것이다.

따라서 조립단계의 각 렌즈마운트와 렌즈는 설계된 허용치에 합격된 부품만을 사용하며 렌즈마운트는 3차원측정기 및 각종 기구측정으로 허용치를 만족해야 하고 렌즈는 레이저간섭계(Laser Interferometer)와 편심현미경을 이용하여 곡율반경허용치 및 편심허용치를 동시에 만족해야 한다.

이상과 같이 본 발명의 렌즈조립 보조장치는 여러개의 렌즈를 조합한 렌즈군의 렌즈간격과 경사도를 조립중간단계에서 측정하여 최종조립이 이루어지기 전에 광학적인 성능을 판단함으로써 다중광학시스템의 렌즈조립에 용이하고 조립에 신뢰성을 기할 수 있으며 조립기준을 설정할 수 있는 특징이 있다.

Claims (1)

1. 일측 상면 양측에 스케일(12)이 부착되는 광벤치(1)와, 상기 광벤치(1) 일측 상부에 He-Ne레이저(3)와, 핀홀(5)이 조립된 현미경렌즈(4)와, 콜리메이팅렌즈(6)를 동심에 정렬배치하여 구성된 콜리메이터(2)를 설치하고, 상기 콜리메이터(2)의 전방으로 축중심에서 소정길이 H의 반경을 갖는 다공성 매체인 핀홀윈도우(7)를 설치하여 특정 축외광선만을 통과시키도록 하고, 상기 핀홀윈도우(7)의 앞에 좌우회전 및 상하높이 조절이 가능하고 테스트렌즈가 재치되는 노달 슬라이드 작업대(8)가 설치되며, 상기한 노달 슬라이드 작업대(8)의 전방이며 광벤치의 타측단에 습동 가능하도록 설치되는 스크린(11)을 포함하여 구성되어, 상기 노달 슬라이드 작업대(8)에 놓여있는 테스트렌즈를 통과한 축외광선을 투과한 광선을 추적하여 스크린(11)의 촛점을 확인함으로써 스크린(11)의 이동위치에 따른 스케일(12)의 눈금을 측정하여 렌즈간격, 경사도를 종합적으로 측정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 렌즈조립 보조장치.

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