KR101531019B1 - 양면 곡률 형상의 렌즈 형상 측정방법 - Google Patents

양면 곡률 형상의 렌즈 형상 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양면 곡률 형상의 렌즈 형상 측정방법에 있어서, 광축방향을 따라 상호 대향한 제1곡률면과 제2곡률면을 갖는 검사대상 렌즈를 준비하는 단계와; 상기 렌즈의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지면서 서로 상이한 굴절률을 가진 제1액체 및 제2액체를 준비하는 단계와; 상기 제1액체 및 상기 제2액체를 상기 제1곡률면과 상기 제2곡률면에 각각 접촉하도록 배치하는 단계와; 상기 제1액체 측으로부터 상기 광축에 평행한 제1파장을 갖는 제1광을 조사하여, 광축 광경로로부터 벗어난 다른 광경로 위치들의 제1편향각들을 획득하는 단계와; 상기 제1액체 측으로부터 상기 광축에 평행한 제2파장을 갖는 제2광을 조사하여, 광축 광경로로부터 벗어난 다른 광경로 위치들의 제2편향각들을 획득하는 단계와; 상기 제1편향각과 상기 제2편향각에 기초하여 상기 제1곡률면과 상기 제2곡률면의 곡률 함수를 각각 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 곡률 형상의 렌즈 형상 측정방법에 의해 달성된다. 이에 따라 렌즈의 양면 곡률 형상을 측정할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

양면 곡률 형상의 렌즈 형상 측정방법{METHOD OF MEASURING SHAPE WHICH HAS CUVATURE ON BOTH SIDES OF LENS}
본 발명은 양면 곡률 형상의 렌즈 형상 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 렌즈의 굴곡 형상을 확인하기 위해서는 렌즈에 빛을 조사하는 광학적인 방법을 사용하는데, 이러한 방법으로는 간섭계(Interferometer), 반사계(Reflectometer) 및 편향계(Deflectometer) 등이 널리 이용되고 있다. 그 중 편향계는 격자무늬 등과 같은 패턴의 빛을 쏘아 렌즈를 통해 패턴을 보는 방식으로, 기준 패턴에 대해 렌즈를 통해 보는 패턴의 휨 정도의 차이를 이용하여 렌즈의 곡률 형상을 측정한다.
종래의 편향계를 이용하여 렌즈의 형상을 측정하는 방법으로는 렌즈의 일면에는 렌즈와 동일한 굴절률을 가진 액체를 설치하고, 타면에는 렌즈와 상이한 굴절률을 가진 액체를 설치한 후 상이한 굴절률을 가진 액체 방향으로 빛을 조사하여 렌즈의 곡률 형상을 확인하였다.
하지만 이러한 측정 방법은 렌즈의 일면에 대한 형상만을 알 수 있기 때문에 타면의 형상을 측정하기 위해서는 동일 렌즈를 뒤집어서 같은 방법으로 측정해야기 때문에 사용자가 측정하는 데 있어 번거로움이 있고, 동일한 측정 조건이 되기 어렵다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 렌즈 양면의 곡률 형상을 동시에 측정할 수 있는 렌즈 형상 측정방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 양면 곡률 형상의 렌즈 형상 측정방법에 있어서, 광축방향을 따라 상호 대향한 제1곡률면과 제2곡률면을 갖는 검사대상 렌즈를 준비하는 단계와; 상기 렌즈의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지면서 서로 상이한 굴절률을 가진 제1액체 및 제2액체를 준비하는 단계와; 상기 제1액체 및 상기 제2액체를 상기 제1곡률면과 상기 제2곡률면에 각각 접촉하도록 배치하는 단계와; 상기 제1액체 측으로부터 상기 광축에 평행한 제1파장을 갖는 제1광을 조사하여, 광축 광경로로부터 벗어난 다른 광경로 위치들의 제1편향각들을 획득하는 단계와; 상기 제1액체 측으로부터 상기 광축에 평행한 제2파장을 갖는 제2광을 조사하여, 광축 광경로로부터 벗어난 다른 광경로 위치들의 제2편향각들을 획득하는 단계와; 상기 제1편향각과 상기 제2편향각에 기초하여 상기 제1곡률면과 상기 제2곡률면의 곡률 함수를 각각 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 곡률 형상의 렌즈 형상 측정방법에 의해 달성된다.
상기 제1곡률면과 상기 제2곡률면의 곡률 함수는 다음의 식에 의해 계산되는 것이 바람직하다.
[계산식 1]
Figure 112014004761771-pat00001
(여기서, ∂W1(x,y)/∂x 및 ∂W2(x,y)/∂x는 상기 제1편향각 및 상기 제2편향각, n11, n21 및 nL1은 상기 제1파장에 따른 상기 제1액체, 상기 제2액체 및 상기 렌즈의 굴절률, n12, n22 및 nL2는 상기 제2파장에 따른 상기 제1액체, 상기 제2액체 및 상기 렌즈의 굴절률, ∂D1(x,y) 및 ∂D2(x,y)는 상기 제1곡률면 및 상기 제2곡률면의 곡률함수의 도함수.)
상기 계산식 1은 최소자승법(Least square method)을 이용하여 계산하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 검사대상 렌즈를 준비하는 단계는, 상기 렌즈의 굴절률을 측정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, 양면 곡률 형상의 렌즈 형상 측정방법을 이용하여 렌즈의 양면 곡률 형상을 동시에 측정할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양면 곡률 형상의 렌즈 형상 측정방법의 순서도이고,
도 2는 투과형 편향계를 나타낸 도면이다.
이하 도면을 참고하여 본 발명에 따른 양면 곡률 형상의 렌즈 형상 측정방법을 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이 먼저 검사대상 렌즈(10)를 준비한다(S1). 검사대상 렌즈(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 광축방향을 따라 상호 대향한 제1곡률면(11)과 제2곡률면(12)을 가지며, 본 발명을 통해 이러한 렌즈(10)의 양면 형상을 동시에 측정할 수 있다. 도 2에서 검사대상 렌즈(10)는 볼록렌즈이지만 이 이외에도 오목렌즈 혹은 평면렌즈 모두를 구분없이 측정 가능하다.
렌즈(10)의 굴절률은 엘립소미터(Elipsometer)를 이용하여 측정한다. 경우에 따라서 엘립소미터 대신 스펙트로미터(Spectrometer)를 사용하여 렌즈(10)의 굴절률을 측정 가능하다. 엘립소미터는 특정 편광 상태를 가진 빛을 렌즈에 입사시킨 후 반사되어 출력되는 편광의 상태 변화를 분석하여 굴절률을 측정하는 장치이며, 스펙트로미터는 빛을 분산시켜 스펙트럼으로 하고 각 파장에 대한 스펙트럼 강도를 정량적으로 측정하여 렌즈의 굴절률을 측정하는 장치로 이들은 렌즈의 굴절률을 측정하는 보편적인 장치이다.
서로 상이한 굴절률을 가진 제1액체(20) 및 제2액체(30)를 준비한다(S2). 제1액체(20) 및 제2액체(30)는 S1 단계에서 측정된 렌즈(10)의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지고, 각 액체(20, 30)들도 서로 상이한 굴절률을 가지도록 준비한다. 만약 제1액체(20)와 렌즈(10)의 굴절률이 동일할 경우 후술할 계산식 1에서 제1액체(20)와 렌즈(10)의 굴절률 차가 '0'이 되어 계산이 올바르게 이루어지지 않게 된다. 이는 제2액체(30)와 렌즈(10)의 굴절률이 동일할 경우도 마찬가지이다.
제1액체(20) 및 제2액체(30)를 렌즈(10)의 곡률면(11, 12)에 각각 접촉하도록 배치한다(S3). 렌즈(10)의 제1곡률면(11)에는 제1액체(20)를 배치하고 렌즈(10)의 제2곡률면(12)에는 제2액체(30)를 각각 배치하며 이들은 렌즈(10)에 접촉되도록 한다. 제1액체(20) 및 제2액체(30)를 제1곡률면(11) 및 제2곡률면(12)에 접촉하지 않고 간격을 두고 이격시킬 경우 제1액체(20) 방향으로 조사된 빛이 간격 사이에서 경로가 변하게 되어 정확한 측정 결과가 나오지 않게 된다.
광축 광경로로부터 벗어난 다른 광경로 위치들의 제1편향각들을 획득한다(S4). 렌즈의 제1편향각들은 도 2에 도시된 바와 같이 투과형 편향계(100)를 이용하여 획득한다. 투과형 편향계(100)는 격자무늬 패턴을 형성하는 광조사부(110)에 의해 조사되는 제1파장을 갖는 제1광이 제1액체(20) 및 제2액체(30)가 접촉 배치된 렌즈(10)의 제1액체(20) 방향으로 지나가게 되면 렌즈(10)의 형상에 따라 격자무늬 이미지의 휨 정도가 변화되며, 변화된 이미지는 전하 결합 소자(Charged Coupled Device, 120)에 결상되는데 이 결상된 이미지와 기존의 제1광이 형성한 휘어지지 않은 격자무늬 패턴 이미지를 비교하여 연산부(130)에서 편향각들을 연산하여 획득하게 된다. 편향각은 광조사부(110)가 형성한 이미지와 렌즈를 통해 형성된 휘어진 이미지와의 차이를 각으로 표현한 것이다.
여기서 제1광은 렌즈(10)의 광축에 평행하며 무수히 많은 (x,y)좌표를 가진 광들의 집합체를 말하며, 제1광의 직경은 렌즈(10)의 직경에 맞도록 하고 제1광은 렌즈(10)의 광축에 평행한 평행광으로 만든다.
광축 광경로로부터 벗어난 다른 광경로 위치들의 제2편향각들을 획득한다(S5). S4 단계와 마찬가지로 제1액체(20) 측으로부터 광조사부(100)에 의해 형성되는 광축에 평행한 격자무늬 형태의 제2파장을 갖는 제2광을 렌즈에 조사하고, 렌즈를 통과한 격자무늬의 휨 정도를 측정하여 제2편향각들을 획득한다. 제2광의 제2파장은 제1광의 제1파장과 상이한 것을 사용한다.
렌즈(10)의 제1곡률면(11)과 제2곡률면(12)의 곡률 함수를 구한다(S6). S4 및 S5 단계를 통해서 얻은 제1편향각과 제2편향각에 기초하여 렌즈(10)의 제1곡률면(11)과 제2곡률면(12)의 곡률 함수를 각각 구하며, 곡률 함수를 통해 렌즈(10)의 곡률 형상을 확인할 수 있다. 각 곡률면(11, 12)은 다음과 같은 계산식 1을 통해 구할 수 있다.
여기서, ∂W1(x,y)/∂x 및 ∂W2(x,y)/∂x는 제1편향각 및 제2편향각, n11, n21 및 nL1은 제1파장에 따른 제1액체(20), 제2액체(30) 및 렌즈(10)의 굴절률, n12, n22 및 nL2는 제2파장에 따른 제1액체(20), 제2액체(30) 및 렌즈(10)의 굴절률, ∂D1(x,y) 및 ∂D2(x,y)는 제1곡률면(11) 및 제2곡률면(12)의 곡률 함수의 도함수(미분)를 말한다.
[계산식 1]
Figure 112014004761771-pat00002
계산식 1에 S4 및 S5 단계를 통해 측정된 편향각 ∂W1(x,y)/∂x 및 ∂W2(x,y)/∂x와 굴절률 n11, n21, nL1, n12, n22 및 nL2 값을 각각 대입한 후 Ax=b 형태의 최소자승법(least square method)을 이용하여 ∂D1(x,y)/∂x 및 ∂D2(x,y)/∂x를 구할 수 있다. 구해진 ∂D1(x,y)/∂x 및 ∂D2(x,y)/∂x를 각각 적분하게 되면 제1곡률면 및 제2곡률면의 곡률 함수인 D1(x,y) 및 D2(x,y)를 얻게 된다.
D1(x,y) 및 D2(x,y)는 광축에 따른 제1곡률면(11) 및 제2곡률면(12)의 곡률 함수이기 때문에 (x,y)좌표를 대입하여 계산하게 되면 최종적으로 렌즈(10)의 제1곡률면(11) 및 제2곡률면(12)의 곡률 형상을 동시에 구할 수 있다.
제1곡률면(11) 및 제2곡률면(12)의 곡률 함수를 구하는 계산식 1을 얻기 위한 유도식은 다음과 같다.
[계산식 2]
계산식 2는 편향각에 대한 식으로 이 식은 제1곡률면(11), 제2곡률면(12)의 곡률 함수와, 제1액체(20), 제2액체(30) 및 렌즈(10)의 굴절률이 계산에 사용된다.
Figure 112014004761771-pat00003
계산식 3 및 4는 계산식 2를 이용하여 각 제1파장 및 제2파장의 제1광과 제2광을 조사하였을 때의 제1편향각 및 제2편향각에 관한 식이다.
[계산식 3]
Figure 112014004761771-pat00004
[계산식 4]
Figure 112014004761771-pat00005
계산식 4 및 5를 행렬 형태로 정리하면 계산식 1을 얻을 수 있다.
이와 같이 굴절률이 상이한 복수의 액체(20, 30)와, 파장이 상이한 복수의 광을 이용하여 실험한 후, 그 값을 계산식 1에 대입하여 계산할 경우 렌즈(10) 양면의 곡률 형상을 동시에 구할 수 있다.
10: 렌즈 11: 제1곡률면
12: 제2곡률면 20: 제1액체
30: 제2액체 100: 투과형 편향계
110: 광조사부 120: 전자 결합 소자
130: 연산부

Claims (4)

  1. 양면 곡률 형상의 렌즈 형상 측정방법에 있어서,
    광축방향을 따라 상호 대향한 제1곡률면과 제2곡률면을 갖는 검사대상 렌즈를 준비하는 단계와;
    상기 렌즈의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지면서 서로 상이한 굴절률을 가진 제1액체 및 제2액체를 준비하는 단계와;
    상기 제1액체 및 상기 제2액체를 상기 제1곡률면과 상기 제2곡률면에 각각 접촉하도록 배치하는 단계와;
    상기 제1액체 측으로부터 상기 광축에 평행한 제1파장을 갖는 제1광을 조사하여, 광축 광경로로부터 벗어난 다른 광경로 위치들의 제1편향각들을 획득하는 단계와;
    상기 제1액체 측으로부터 상기 광축에 평행한 제2파장을 갖는 제2광을 조사하여, 광축 광경로로부터 벗어난 다른 광경로 위치들의 제2편향각들을 획득하는 단계와;
    상기 제1편향각과 상기 제2편향각에 기초하여 상기 제1곡률면과 상기 제2곡률면의 곡률 함수를 각각 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 곡률 형상의 렌즈 형상 측정방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1곡률면과 상기 제2곡률면의 곡률 함수는 다음의 식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 양면 곡률 형상의 렌즈 형상 측정방법.
    [계산식 1]
    Figure 112015015402811-pat00006

    (여기서, ∂W1(x,y)/∂x 및 ∂W2(x,y)/∂x는 상기 제1편향각 및 상기 제2편향각, n11, n21 및 nL1은 상기 제1파장에 따른 상기 제1액체, 상기 제2액체 및 상기 렌즈의 굴절률, n12, n22 및 nL2는 상기 제2파장에 따른 상기 제1액체, 상기 제2액체 및 상기 렌즈의 굴절률, ∂D1(x,y) 및 ∂D2(x,y)는 상기 제1곡률면 및 상기 제2곡률면의 곡률함수의 도함수.)
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 계산식 1은 최소자승법(Least square method)을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 양면 곡률 형상의 렌즈 형상 측정방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 검사대상 렌즈를 준비하는 단계는,
    상기 렌즈의 굴절률을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 곡률 형상의 렌즈 형상 측정방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0518856A (ja) * 1991-07-11 1993-01-26 Asahi Optical Co Ltd 偏光及び複屈折測定装置
JPH09288040A (ja) * 1996-04-19 1997-11-04 Topcon Corp レンズメータ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0518856A (ja) * 1991-07-11 1993-01-26 Asahi Optical Co Ltd 偏光及び複屈折測定装置
JPH09288040A (ja) * 1996-04-19 1997-11-04 Topcon Corp レンズメータ

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