KR100862013B1

KR100862013B1 - 렌즈를 사용하는 광학장치의 결상면 밝기 보정용 필터

Info

Publication number: KR100862013B1
Application number: KR1020070007081A
Authority: KR
Inventors: 정승태
Original assignee: 정승태
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2008-10-07
Also published as: WO2008091073A1; KR20080069406A

Abstract

본 발명은 렌즈를 사용하는 광학장치의 결상면 밝기 보정용 필터 및 결상면 밝기 보정방법에 관한 것이다.

본 발명의 결상면 밝기 보정용 필터는, 투명한 재질로 이루어져 있으며, 전방은 오목렌즈가 되도록 오목하게 함몰되어 있고, 후방은 평면으로 되어 있는 일측오목렌즈와;

빛의 굴절률이 상기 일측오목렌즈와 동일하고 빛을 흡수하도록 반투명하며, 전방은 평면으로 이루어져 있고 후방은 일측오목렌즈의 전방에 대응되는 볼록렌즈가 되도록 볼록하게 돌출되어 후방이 상기 일측오목렌즈의 전방에 접촉된 상태로 결합되어 있는 일측볼록렌즈;를 포함하여 구성된다.

본 발명의 결상면 밝기 보정용 필터는, 빛의 굴절률이 동일한 일측오목렌즈와 일측볼록렌즈로 이루어져 있는데 일측볼록렌즈가 빛을 흡수하도록 되어 있으며 중심부가 가장 두껍고 중심부에서 멀어질수록 곡면을 그리면서 얇아져 있어 결상체의 결상면 앞에 위치시켜 결상면에 밝기의 편차가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

광학, 렌즈, 결상, 밝기, 편차

Description

렌즈를 사용하는 광학장치의 결상면 밝기 보정용 필터{THE RECTIFYING FILTER OF IMAGE FORMATION SURFACE'S BRIGHTNESS IN LENS USING EQUIPMENT}

도 1은 종래의 렌즈를 사용하는 광학장치의 결상구조를 설명하기 위한 개략도

도 2는 본 발명을 설명하기 위한 함수 그래프 개략도

A : 밝기의 편차가 발생되는 상태의 함수 그래프

B : 밝기의 편차가 발생되지 않는 상태의 함수 그래프

도 3은 본 발명의 렌즈를 사용하는 광학장치의 결상면 밝기 보정용 필터 설치상태를 설명하기 위한 개략도

도 4는 본 발명의 렌즈를 사용하는 광학장치의 결상면 밝기 보정용 필터를 설명하기 위한 개략도

A : 일측볼록렌즈의 단면도

B : 일측오목렌즈의 단면도

C : 일측볼록렌즈와 일측오목렌즈가 결합된 상태의 단면도

도 5는 자외선경화수지를 사용하여 본 발명의 렌즈를 사용하는 광학장치의 결상면 밝기 보정용 필터를 생산하는 과정을 설명하기 위한 개략도

도 6은 본 발명의 렌즈를 사용하는 광학장치의 결상면 밝기 보정용 필터가 반도체 노광기에 설치된 것을 설명하기 위한 개략도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1. 피사체 2. 렌즈

3. 결상체 3a. 결상면

4. 이형제 5. 자외선 램프

6. 노광램프 7. 웨이퍼

10. 일측오목렌즈 20. 일측볼록렌즈

30. 자외선경화수지

100. 필터

본 발명은 렌즈를 갖는 광학장치의 구성요소인 결상면에서의 밝기를 보정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

휴대용 디지털 카메라나 고정용 감시 카메라와 같이 렌즈를 갖는 광학장치는 도 1과 같이 배치되어 피사체(1)의 상이 렌즈(2)를 통과하여 결상체(3)의 결상면(3a)에 결상된다.

이러한 결상면에서의 밝기는 결상면의 중심에서 멀어질수록 어두워지는데 이를 비넷효과라고 한다.

즉, 결상면의 중심부로 갈수록 밝고, 중심부에서 멀어질수록 어두워지는 밝기의 편차가 발생되는 것이다.

이러한 밝기의 편차는 피사체를 촬영할 때도 그대로 나타나기 때문에 여러 가지 문제점을 발생시킨다.

구체적인 예로 설명하면, 책 스캐너나 명함 스캐너에 구비된 디지털카메라는 책이나 명함을 촬영하도록 되어 있고, 문자인식부는 쵤영된 이미지 내의 문자를 자동으로 인식하도록 되어 있다.

그런데 전술한 바와 같이 결상면에 밝기의 편차가 발생되기 때문에 촬영된 이미지로부터 문자를 정확하게 인식하는데 어려움이 있었던 것이다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 한국 특허출원 제10-2005-0111961호(공개번호 10-2005-0118139호, 비구면을 이용한 감시카메라용 광학계) 및 한국 특허출원 제10-2002-0019982호(공개번호 10-2003-0081649호, 영상 보정기능이 있는 CCD 카메라) 등이 안출되었다.

그러나 상기와 같은 종래의 기술은 그 구조가 복잡하고 상당히 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라 그 효과가 기대에 미치지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 저렴한 비용으로 구 현 가능하고 구조가 간단하며 렌즈를 사용하는 광학장치의 결상면에 밝기의 편차가 발생되지 않도록 하는 밝기 보정용 필터 및 밝기 보정방법을 제공하려는데 목적이 있다.

본 발명의 결상면 밝기 보정용 필터는, 투명한 재질로 이루어져 있으며, 전방은 오목렌즈가 되도록 오목하게 함몰되어 있고, 후방은 평면으로 되어 있는 일측오목렌즈를 갖는다.

또, 빛의 굴절률이 상기 일측오목렌즈와 동일하고 빛을 흡수하도록 반투명하며, 전방은 평면으로 이루어져 있고 후방은 일측오목렌즈의 전방에 대응되는 볼록렌즈가 되도록 볼록하게 돌출되어 후방이 상기 일측오목렌즈의 전방에 접촉된 상태로 결합되어 있는 일측볼록렌즈를 갖는다.

본 발명에서는 상기와 같은 결상면 밝기 보정용 필터의 일측오목렌즈 후방이 렌즈를 갖는 광학장치의 결상면 앞에 위치되어 결상면에서의 밝기에 편차가 발생되는 것을 방지한다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 2의 A와 같이 비넷효과에 의한 이미지 결상면 중심의 밝기를 "1"이라 하고 중심에서의 거리를 "r"이라고 하면, 밝기가 "I(r)"라는 값으로 저하된다면 도 2의 B와 같이 보정하여야 밝기의 편차가 발생되지 않는다.

따라서 필터의 투과율을 T(r)이라 하면

"T(r) ×I(r) ＝ I(R。)"이 되어야 한다.

즉, "T(r) ＝ I(R。)/I(r)"이 되어야 하는 것이다.

상기와 같은 이유로 본 발명에서는 도 3과 같이 렌즈를 갖는 광학장치의 결상면 앞에 결상면 밝기 보정용 필터(100)를 위치시켜 결상면에서의 밝기에 편차가 발생되지 않도록 한다.

본 발명의 결상면 밝기 보정용 필터(100)는 도 4와 같이 투명한 재질로 이루어져 있으며, 전방은 오목렌즈가 되도록 오목하게 함몰되어 있고, 후방은 평면으로 되어 있는 일측오목렌즈(10)를 갖는다.

또, 빛의 굴절률이 일측오목렌즈(10)와 동일한 재질로 이루어져 있되 빛을 흡수하도록 반투명하며, 전방은 평면으로 이루어져 있고 후방은 일측오목렌즈(10)의 전방에 대응되는 볼록렌즈가 되도록 볼록하게 돌출되어 후방이 일측오목렌즈(10)의 전방에 접촉된 상태로 결합되어 있는 일측볼록렌즈(20)를 갖는다.

이러한 일측볼록렌즈(20)의 반투명 정도는 옵티컬 덴서티(Optical Density) 1 내지 2가 바람직하다.

상기 일측오목렌즈(10)와 일측볼록렌즈(20)의 빛 굴절률이 동일하여야 하는 이유는 굴절률에 차이가 발생될 경우 이미지의 결상을 방해하여 뚜렷한 이미지로 결상되지 못하기 때문이다.

구체적인 예로 설명하면, 통상의 유리가 갖는 빛 굴절률은 1.5이고, 통상의 합성수지가 갖는 빛 굴절률은 1.4이다.

이와 같이 굴절률이 다른 재질을 각각 일측오목렌즈(10) 및 일측볼록렌즈(20)로 사용할 경우에는 이미지의 결상을 방해하므로 이미지가 뚜렷하게 결상되지 못한다.

상기 구조에 있어서, 일측볼록렌즈(20)는 빛을 흡수하도록 반투명하고, 일측볼록렌즈(20)의 중심부가 가장 두꺼우며 중심부에서 멀어질수록 곡면을 그리면서 얇아지기 때문에 광학장치의 결상면(3a)에서 빛의 밝기에 차이가 발생되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

상기와 같은 구성의 본 발명에서 일측볼록렌즈(20)의 광 흡수계수를 "α"(알파)라 하면 "r"에서의 투과율은 "

"이 된다.

즉, "

"이고, "

"이 성립되는 것이다.

본 발명의 결상면 밝기 보정용 필터(100)는 이미 공지된 통상의 렌즈 제조법, 사출 성형법, 자외선경화수지 이용법을 통해 제조할 수 있다.

통상의 렌즈 제조법을 통해 제조하는 방법은 다음과 같다.

(1)일측오목렌즈 제조단계

투명한 재질로 이루어져 있으며, 전방은 오목렌즈가 되도록 오목하게 함몰되어 있고, 후방은 평면으로 되어 있는 일측오목렌즈(10)를 제조한다.

(2)일측볼록렌즈 제조단계

빛의 굴절률이 일측오목렌즈(10)와 동일하고, 빛을 흡수하도록 반투명하며, 전방은 평면으로 이루어져 있고 후방은 일측오목렌즈(10)의 전방에 대응되는 볼록렌즈가 되도록 볼록하게 돌출되어 있는 일측볼록렌즈(20) 제조한다.

(3)접착단계

투명한 광학접착제를 사용하여 일측볼록렌즈(20)의 후방이 일측오목렌즈(10)의 전방에 접촉된 상태로 결합되도록 하는 접착단계를 실시한다.

(4)연마단계

접착단계를 경유하여 일체화된 일측볼록렌즈(20)와 일측오목렌즈(10)의 결합물을 통상의 렌즈제조법에서 연마하는 방법으로 연마한다.

(5)폴리싱단계

연마단계를 경유한 일측볼록렌즈(20)와 일측오목렌즈(10)의 결합물을 통상의 렌즈제조법에서 폴리싱하는 방법으로 폴리싱한다.

사출성형을 통해 제조하는 방법은, 사출성형기를 통해 일측오목렌즈(10)와 일측볼록렌즈(20)를 각각 성형한 후 이를 투명한 광학접착제로 결합하는 방법이다.

물론, 사출성형법에서도 통상의 렌즈 제조법을 통해 제조할 때와 같이 연마단계와 폴리싱 단계를 실시할 수 있다.

자외선경화수지 이용법은, 도 5와 같이 이형제(4)가 도포된 평면에 빛을 흡수하는 염료가 고르게 혼합되어 반투명한 자외선경화수지(30)를 위치시킨 후 일측오목렌즈(10)(사출성형법 또는 통상의 렌즈 제조법을 통해 생산된 것)를 자외선경화수지(30) 위에 올려놓고 가압하여 자외선경화수지(30)가 일측오목렌즈(10)의 오목하게 함몰된 부분에 채워지도록 한다.

그 후 자외선 램프(5)를 통해 자외선경화수지(30)가 경화되도록 하고, 자외선경화수지가 경화된 후 평면으로부터 분리하여 제조하는 것이다.

렌즈를 갖는 광학장치에 있어서, CCD 및 CMOS 방식의 카메라는 결상체가 이미지센서이다.

이러한 경우 결상면 밝기 보정용 필터는 일측오목렌즈(10)의 후방이 투명한 광학접착제에 의해 이미지센서의 결상면에 부착되어 있도록 한다.

본 발명의 결상면 밝기 보정용 필터(100)는 반도체 노광기에 사용하여 반도체 노광기의 구조를 단순화하면서 제조원가를 크게 낮출 수 있다.

이러한 반도체 노광기 적용 구조를 구체적으로 설명하면, 도 6과 같이 노광렌즈(6)를 갖는 반도체 노광기의 웨이퍼(7) 앞에 본 발명의 결상면 밝기 보정용 필 터(100)의 구성요소인 일측오목렌즈(10)의 후방이 위치되어 결상면인 웨이퍼(7)에서의 밝기에 편차가 발생되는 것을 방지하는 것이다.

Claims

광학장치의 구성요소인 결상면에서의 밝기를 보정하기 위한 것에 있어서,

투명한 재질로 이루어져 있으며, 전방은 오목렌즈가 되도록 오목하게 함몰되어 있고, 후방은 평면으로 되어 있는 일측오목렌즈와;

빛의 굴절률이 상기 일측오목렌즈와 동일하고 빛을 흡수하도록 반투명하며, 전방은 평면으로 이루어져 있고 후방은 일측오목렌즈의 전방에 대응되는 볼록렌즈가 되도록 볼록하게 돌출되어 후방이 상기 일측오목렌즈의 전방에 접촉된 상태로 결합되어 있는 일측볼록렌즈;를 포함하여 구성됨으로써 렌즈를 갖는 광학장치의 결상면 앞에 일측오목렌즈의 후방이 위치되어 결상면에서의 밝기에 편차가 발생되는 것을 방지하는, 렌즈를 사용하는 광학장치의 결상면 밝기 보정용 필터.
광학장치의 구성요소인 결상면에서의 밝기를 보정하기 위한 것에 있어서,

투명한 재질로 이루어져 있으며, 전방은 오목렌즈가 되도록 오목하게 함몰되어 있고, 후방은 평면으로 되어 있는 일측오목렌즈와;

빛의 굴절률이 상기 일측오목렌즈와 동일하고 빛을 흡수하도록 반투명하며, 전방은 평면으로 이루어져 있고 후방은 일측오목렌즈의 전방에 대응되는 볼록렌즈가 되도록 볼록하게 돌출되어 후방이 상기 일측오목렌즈의 전방에 접촉된 상태로 결합되어 있는 일측볼록렌즈;를 포함하여 구성됨으로써 노광렌즈를 갖는 반도체 노 광기의 웨이퍼 앞에 일측오목렌즈의 후방이 위치되어 결상면인 웨이퍼에서의 밝기에 편차가 발생되는 것을 방지하는, 렌즈를 사용하는 광학장치의 결상면 밝기 보정용 필터.
제 1항에 있어서,

상기 일측오목렌즈의 전방과 일측볼록렌즈의 후방이 결합됨에 있어 투명한 광학접착제로 결합된 것을 특징으로 하는, 렌즈를 사용하는 광학장치의 결상면 밝기 보정용 필터.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,

상기 일측오목렌즈의 후방은 투명한 광학접착제에 의해 이미지센서의 결상면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는, 렌즈를 사용하는 광학장치의 결상면 밝기 보정용 필터.
광학장치의 구성요소인 결상면에서의 밝기를 보정하는 방법에 있어서,

투명한 재질로 이루어져 있으며, 전방은 오목렌즈가 되도록 오목하게 함몰되어 있고, 후방은 평면으로 되어 있는 일측오목렌즈와;

빛의 굴절률이 상기 일측오목렌즈와 동일하고 빛을 흡수하도록 반투명하며, 전방은 평면으로 이루어져 있고 후방은 일측오목렌즈의 전방에 대응되는 볼록렌즈가 되도록 볼록하게 돌출되어 후방이 상기 일측오목렌즈의 전방에 접촉된 상태로 결합되어 있는 일측볼록렌즈;를 포함하여 구성된 밝기 보정용 필터의 일측오목렌즈 후방을 렌즈를 갖는 광학장치의 결상면 앞에 위치시켜 결상면에서의 밝기에 편차가 발생되는 것을 보정하는, 렌즈를 사용하는 광학장치의 결상면 밝기 보정방법.
제 5항에 있어서,

상기 밝기 보정용 필터는, 전방은 오목렌즈가 되도록 오목하게 함몰되어 있고 후방은 평면으로 되어 있는 투명한 재질의 일측오목렌즈를 제조하는 일측오목렌즈제조단계와;

빛의 굴절률이 상기 일측오목렌즈와 동일하고 빛을 흡수하도록 반투명하며, 전방은 평면으로 이루어져 있고 후방은 일측오목렌즈의 전방에 대응되는 볼록렌즈가 되도록 볼록하게 돌출되어 있는 일측볼록렌즈를 제조하는 일측볼록렌즈제조단계와;

투명한 광학접착제를 사용하여 일측볼록렌즈의 후방이 일측오목렌즈의 전방에 접촉된 상태로 결합되도록 하는 접착단계;를 통해 제조된 것임을 특징으로 하는, 렌즈를 사용하는 광학장치의 결상면 밝기 보정방법.
제 5항에 있어서,

상기 밝기 보정용 필터는, 통상의 사출성형법을 통해 일측오목렌즈를 제조하 는 일측오목렌즈제조단계와;

통상의 사출성형법을 통해 일측볼록렌즈를 제조하는 일측볼록렌즈제조단계와;

투명한 광학접착제를 사용하여 일측볼록렌즈의 후방이 일측오목렌즈의 전방에 접촉된 상태로 결합되도록 하는 접착단계;를 통해 제조된 것임을 특징으로 하는, 렌즈를 사용하는 광학장치의 결상면 밝기 보정방법.
제 5항에 있어서,

상기 밝기 보정용 필터는, 이형제가 도포된 평평한 판에 빛을 흡수하는 염료가 고르게 혼합되어 반투명한 자외선경화수지를 위치시킨 후 일측오목렌즈를 자외선경화수지 위에 올려놓고 가압하여 자외선경화수지가 일측오목렌즈의 오목하게 함몰된 부분에 채워지도록 한 후 자외선 램프를 통해 자외선경화수지가 경화되도록 하고, 자외선경화수지가 경화된 후 평평한 판으로부터 분리하여 제조된 것임을 특징으로 하는, 렌즈를 사용하는 광학장치의 결상면 밝기 보정방법.