KR0167652B1 - 광학식 자동촛점장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대상물이 촛점위치에서 벗어난 정도를 대상물에서 반사된 빛의 양을측정하여 알아낼 수 있도록 한 광학식 자동촛점장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 광원으로부터 투사되는 빔이 빔 확산렌즈를 거쳐 빔 분리기를 통과하고 제1집광렌즈에 집광되어 대상물에 도달하는 제1과정과, 대상물에 반사된 빔이 빔 분리기의 하면에 부딪힘과 동시에 굴절되어 제2집광렌즈에 집광되고 조리개를 통과하여 조도계로 측정되는 제2과정과, 상기 조도계로 측정된 빛의 세기가 촛점의 위치에 대한 빛의 세기보다 상대적으로 크거나 적음을 측정하여 대상물을 상, 하 이동시켜 대상물에 촛점을 맞추는 제3과정으로 이루어지므로 극히 간편하게 대상물의 촛점을 맞힐 수 있는 잇점이 있다.

Description

광학식 자동촛점장치 및 그 방법

제1도는 종래 기술에 의한 광학식 자동촛점장치의 개략도면.

제2도는 본 발명에 의한 광학식 자동촛점장치의 개략도면.

제3도는 본 발명에 의한 광학식 자동촛점장치의 대상물의 위치에 따른 광강도의 관계를 표시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 광원 12 : 빔 확산렌즈

13 : 빔 분리기 14 : 제1집광렌즈

15 : 제2집광렌즈 16 : 조리개

17 : 조도계 18,18',18 : 대상물

본 발명은 광학 현미경등에 내장되어 자동촛점기능을 부여하기 위한 광학식 자동촛점장치 및 그 방법에 관한 것으로서 특히, 대상물이 촛점위치에서 벗어난 정도를 대상물에서 반사된 빛의 양을 측정하여 알아낼 수 있도록 한 광학식 자동촛점장치 및 그 방법에 관한 것이다.

종래 기술에 의한 광학식 자동촛점장치는 제1도에 도시된 바와 같이 빛 에너지를 제공하는 광원(2)과, 상기 광원(2)로부터의 투사되는 빔을 분활 및 반사시키는 빔 분리기(3)와, 대상물(7,7',7)에 빔을 집광시키는 제1집광렌즈(4)와, 대상물(7,7',7)로부터 반사되고 상기 제1집광렌즈(4)를 통하여 상기 빔 분리기(3)에 반사되는 빔을 집광시키는 제2집광렌즈(5)와, 상기 제2집광렌즈(5)를 통과하는 빛을 감지하는 PSD(Position Sensing Device)(6)로 구성되어 있다.

상기 빔 분리기(3)는 경사지게 위치되어 대상물로부터 반사되는 빔이 제1집광렌즈(4)를 통하여 빔 분리기(3)의 하면에 반사되어 꺽이게 된다.

상기와 같이 구성된 광학식 자동촛점장치(1)로 대상물에 촛점을 맺히고자 할 경우는 광원(2)에서 투사되는 빔이 빔 분리기(3)를 통과하여 제1집광렌즈(4)에 집광되어 대상물에 맺히게 되어, 상기 빔은 대상물에 반사되고 빔 분리기(3)의 하면에 부딪힘과 동시에 절곡되어 제2집광렌즈(5)에 집광되어 PSD(6)에 도달되게 된다. 이때, PSD(6)에 맺히는 빔이 대상물(7)에 정확하게 만나서 반사되면 제1도에 도시된 실선이 되고, 상기 빔이 대상물(7')의 상단에 맺히게 되면 점선이 되며, 상기 빔이 대상물의 하측에 맺히게 되면 이점쇄선(7)이 되게 된다. 상기 점선과 이점쇄선이 발생되는 경우에는 대상물(7',7)을 상,하로 이동시켜 실선의 위치에 오게 하면 자동으로 촛저이 맞추어지게 된다.

그러나, 상기 PSD에 맺히게 되는 빔의 위치를 찾아내기 위해서는 별도의 하드웨어는 또는 소프트웨어를 설치하여야 하므로 구성이 복잡하고 단가도 고가인 문제점이 있었다.

또한, 빔의 확산을 방지하기 위하여 광원으로 직경이 작은 레이저를 사용하여야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 대상물의 위치에 따라 반사되는 빛의 양을 측정할 수 있는 조도계를 설치하여 빛의 양을 측정함으로써 대상물의 위치를 상대적으로 확인할 수 있도록 한 광학식 자동촛점장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 자동촛점장치는 빛 에너지를 제공하는 광원과, 상기 광원에서 제공되는 빛을 확산시켜주는 빔 확산렌즈와, 빔을 분활 및 반사시키는 빔 분리기와, 대상물에 빔을 집광시키는 제1집광렌즈와, 대상물로부터 반사되고 상기 제1집광렌즈를 통하여 상기 빔 분리기에 반사되는 빔을 집광시키는 제2집광렌즈와, 상기 제2집광렌즈를 통과하는 빔을 단속하는 조리개와, 상기 조래기를 통과하는 빛의 세기를 측정하는 조도계로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 광원으로부터 투사되는 빔이 빔 확산렌즈를 거쳐 빔 분리기를 통과하고 제1집광렌즈에 집광되어 대상물에 도달하는 제1과정과, 대상물에 반사된 빔이 빔 분리기의 하면에 부딪힘과 동시에 굴절되어 제2집광렌즈에 집광되고 조리개를 통과하여 조도계로 측정되는 제2과정과, 상기 조도계로 측정된 빛의 세기가 촛점의 위치에 대한 빛의 세기보다 상대적으로 크거나 적음을 측정하여 대상물을 상, 하 이동시켜 대상물에 촛점을 맞추는 제3과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 자동촛점장치 및 그 방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 빛 에너지를 제공하는 광원(11)과, 상기 광원(11)에서 제공되는 빛을 확산시켜주는 빔 확산렌즈(12)와, 상기 빔을 분활 및 반사시키는 빔 분리기(13)와, 대상물(18,18',18)에 상기 빔을 집광시키는 제1집광렌즈(14)와, 대상물로부터 반사되고 상기 제1집광렌즈(14)를 통하여 상기 빔 분리기(13)에 굴절 반사되는 빔을 집광시키는 제2집광렌즈(15)와, 상기 제2집광렌즈(15)를 통과하는 빔을 단속하는 조리개(16)와, 상기 조리개(16)를 통과하는 빛의 세기를 측정하는 조도계(17)로 구성된다.

상기 빔 분리기(13)는 경사지게 위치되어 제1집광렌즈(14)를 통하여 반사되는 빔이 경사면에 부딪혀 굴절되게 된다. 상기 빔 확산렌즈(12)와 빔 분리기(13)와 제1집광렌즈(14)와 대상물(18,18',18)은 상기 광원(11)의 수평 연장선상에 각각 이격되게 위치되고 상기 제2집광렌즈(15)와 조리개(16)와 조도계(16)는 제1집광렌즈(14)로부터 대략 직각을 이루는 방향에 서로 이격되게 위치되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작은 다음과 같은 과정으로 이루어진다.

광원(11)로부터 투사되는 빔이 빔 확산렌즈(12)를 거쳐 빔 분리기(13)를 통과하고 제1집광렌즈(14)에 집광되어 대상물에 도달하는 제1과정과, 대상물에 반사된 빔이 빔 분리기(13)의 하면에 부딪힘과 동시에 굴절되어 제2집광렌즈(15)에 집광되고 조리개(16)를 통과하여 조도계(17)로 측정되는 제2과정과, 상기 조도계(17)로 측정된 빛의 세기가 촛점의 위치에 대한 빛의 세기보다 상대적으로 크거나 적음을 측정하여 대상물을(18',18) 상,하 이동시켜 대상물(18)에 촛점을 맞추는 제3과정으로 이루어진다.

상기 제1과정에서 상기 광원(11)은 빔의 직경에 관계없이 투사시킬 수 있으며 투사된 빔은 빔 확산렌즈(12)를 통하여 일정면적을 가지고 투과되게 된다. 상기 제2과정에서 대상물의 위치에 따라 반사되는 빔이 제1집광렌즈(14)를 통할 때 대상물의 위치에 따라 굴절이 다르게 되므로 대상물의 위치에 따른 각각의 빛의 광로는 조리개(16)에서 보면 각각의 다른 면적으로 나타나게 된다. 상기 제3과정에서 조도계(17)는 각각의 면적에 따른 광세기를 측정하게 된다. 즉, 제3도에 도시된 바와 같이 대상물(18')이 촛점의 위치에서 제1집광렌즈(14)에 가까이 있으면 조도계(17)에 광강도가 상대적으로 크게 나오게되어 대상물(18')을 제1집광렌즈(14)에서 멀게 이동시킴으로써 촛점위치(18)의 광량이 나오도록 하고, 대상물(18)이 촛점위치(18)에서 더 하측에 위치되어 있으면 조도계(17)에 광강도가 상대적으로 작게 나오게되어 대상물(18)을 제1집광렌즈(14)쪽으로 이동시킴으로써 촛점위치(18)의 광량이 나오도록 하여 자동으로 촛점을 맞추게 된다.

본 발명은 대상물을 이동시킬 수 있고 집광렌즈를 이동시켜 촛점위치의 광량을 맞출 수 있는 것을 포함한다.

이와 같이 본 발명에 의한 광학식 자동촛점장치 및 그 방법은 대상물의 위치에 따른 광량을 조도계로 측정하여 촛점위치로부터 대상물의 위치를 상대적으로 알아낼 수 있도록 함으로써 극히 간단한 구성으로 대상물의 촛점을 맞힐 수 있도록 하여 제조가 간편할 뿐만 아니라 단가를 절감시킬 수 있는 잇점이 있다.

Claims (3)

1. 빛 에너지를 제공하는 광원과, 상기 광원에서 제공되는 빛을 확산시켜주는 빔 확산렌즈와, 상기 빔 확산렌즈에서 수평으로 이격되게 위치되어 빔을 분할 및 반사시키는 빔 분리기와, 상기 빔 분리기를 통과하는 빔을 대상물에 집광시키는 제1집광렌즈와, 대상물로부터 반사되고 상기 제1집광렌즈를 통하여 상기 빔 분리기에 굴절 반사되는 빔을 집광시키는 제2집광렌즈와, 상기 제2집광렌즈를 통과하는 빔을 단속하는 조리개와, 상기 조리개를 통과하는 빛의 세기를 측정하는 조도계로 구성된 것을 특징으로 하는 광학식 자동촛점장치.
2. 광원으로부터 투사되는 빔이 빔 확산렌즈를 거쳐 빔 분리기를 통과하고 제1집광렌즈에 지광되어 대상물에 도달하는 제1과정과, 대상물에 반사된 빔이 빔 분리기의 하면에 부딪힘과 동시에 굴절되어 제2집광렌즈에 집광되고 조리개를 통과하여 조도계로 측정되는 제2과정과, 상기 조도계로 측정된 빛의 세기가 촛점의 위치에 대한 빛의 세기보다 상대적으로 크거나 적음을 측정하여 대상물을 상,하 이동시켜 대상물에 촛점을 맞추는 제3과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학식 자동촛점방치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제3과정은 제1,2집광렌즈를 이동시켜 대상물에 촛점을 맞추는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학식 자동촛점방치.