KR101567326B1 - 반사굴절(Catadioptric)을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템 - Google Patents

Abstract

본원 발명은 설계 및 제작이 용이하며, 제작비용이 저렴하도록 비구면 반사거울과 결상렌즈 시스템을 사용하여 근접 거리에 있는 부품내부 전체를 하나의 광학시스템으로 측정할 수 있는 광학시스템을 제공함과 동시에, 부품내부의 다양한 직경을 검사 할 수 있도록 초점조절이 가능하도록 설계하여 다양한 범위를 측정할 수 있는 광학시스템을 제공함을 목적으로 하며, 이를 위해 본원 발명은 360도 측면의 입사광을 렌즈로 반사시키는 비구면 미러모듈(100); 반사된 입사광을 집광시키고 결상하는 결상렌즈 모듈(200)); 검사하는 부품내부 표면의 직경에 따라 광학계의 working distance를 변경하기 위한 초점조절이 가능하도록 하는 초점조절 모듈(300)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반사굴절(Catadioptric)을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템{The panoramic lens system for using Catadioptric}

본 발명은 Hole 및 Tube의 내부를 검사할 수 있는 광학계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업용 머신비젼의 시스템에서 항공기자동차 엔진 내부 부품 및 음료수 캔, 용기, 파이프 등 제품내부의 파손여부에 대해 판단할 수 있는 광학계이며 근접한 거리에서 360도의 모든 방향을 볼 수 있는 반사굴절(catadioptric)을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 산업용 머신비젼 시스템에서 시료의 상부나 측면을 검사하기 위해서는 여러 개의 카메라로 검사하였으나 최근에는 검사 속도와 경쟁력을 높이기 위하여 하나의 카메라로 검사하기 위한 광학모듈 개발이 활발히 이루어지고 있다. 국내에서는 여러 방향을 하나의 카메라로 검사하기 위하여 특수한 mirror 모듈을 광학계에 장착하여 사용하고 있다.

머신비젼에서 하나의 카메라로 여러 방향을 동시에 검사하기 위하여 광학계에 특수 제작한 mirror 모듈을 결합하여 한 개의 카메라로 여러 부분의 측면을 검사할 수 있고 다수의 카메라 설치 효과를 얻을 수 있어 경쟁력과 검사 속도를 높일 수 있도록 적용되어 지고 있다.

또한 제품의 내부나 홀을 검사하기 위해서는 제품의 안으로 들어가서 검사를 하여야 하는데, 제품 내부를 검사하기 위해서는 화각이 180도 이상인 넓은 어안렌즈(fisheye lens)를 사용하여 렌즈를 기준으로 수평부부터 한 장의 이미지로 획득이 가능하다. 그러나 이와 같은 목적을 위하여 화각이 180도 인 어안렌즈를 사용하는 것은 바람직하지 않다. 어안렌즈는 통형왜곡(barrel distortion)이 매우커서 검사 보정을 기대하기 어려워 내부관의 측벽용 검사기기로는 적절하지 않다.

또한, 광학계에 특수 제작한 mirror를 제작하여 mirror가 회전하며 볼 수 있도록 구성이 되어 있고, 이러한 구성은 외부의 특수한 mirror로 인하여 부피가 커지고 내부를 360도 검사하는데 시간이 오래 걸린다.

그리하여 , 관찰자가 제자리에서 한 바퀴 돌아 한 장의 이미지에 포착하는 파노라마 사진기(panoramic camera)처럼 한번에 360도 방향을 볼 수 있는 전방위 영상시스템이 개발되었다. 관찰자의 위치에서 바라볼 수 있는 모든 방향의 경관을 한 장의 이미지에 포착하는 시스템을 전방위 영상시스템이라고 한다. 수학적으로는 영상 시스템으로 포착할 수 있는 영역의 입체각(solid angle)이 4π 스테라디안(steradian)인 경우를 지칭한다.

전방위 영상시스템은 건축물, 자연경관, 보안감시 등에 적용되고 있고 많은 연구와 개발이 이루어지고 있다. 영상을 얻는 방법으로는 굴절과 반사가 결합되어 있는 형태이다. 대표적인 구조는 도1과 같이 하나의 렌즈에 굴절과 반사가 결합되어 있는 catadioptic lens와 결상렌즈로 구성되어 있다. 그러나 이러한 360도 전방위 영상 시스템은 무한 광학시스템으로 근접거리 검사에 한계가 있다. 따라서 근접거리 검사인 제품의 내부 벽이나 Hole을 검사하기 위해서는 상기 전방위 영상 시스템의 문제점이 해결되어야 하며, 상기 전방위 영상 시스템의 문제점이 해결되어야 근접거리검사가 가능해진다.

대한민국 등록특허 10-0934719(2009.12.22)

상기에서 언급한 바와 같이 종래의 전방위 영상시스템은 무한 광학시스템으로 근접거리 검사에 한계가 있다.그리고 도1(종래기술:대한민국 등록특허 10-0934719)과 같이 하나의 렌즈에 굴절과 반사가 일어나는 catadioptic 렌즈는 첫 면이 구면 가공된 표면에 반사면을 위해 오목가공을 해야 하므로 제작 시 가공성이 어려우며 불량률이 높아 제작비용이 높은 단점이 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 본원 발명은 설계 및 제작이 용이하며, 제작비용이 저렴하도록 비구면 반사거울과 결상렌즈 시스템을 사용하여 근접 거리에 있는 부품내부 전체를 하나의 광학시스템으로 측정할 수 있는 광학시스템 제공을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 부품내부의 다양한 직경을 검사 할 수 있도록 초점조절이 가능하도록 설계하여 다양한 범위를 측정할 수 있는 광학시스템 제공을 또 다른 목적으로 한다.

본원 발명의 목적을 달성하기 위해 본원 발명인 catadioptric(반사굴절)을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템은 360도 측면의 입사광을 렌즈로 반사시키는 비구면 미러모듈(100); 반사된 입사광을 집광시키고 결상하는 결상렌즈 모듈(200)); 검사하는 부품내부 표면의 직경에 따라 광학계의 working distance를 변경하기 위한 초점조절이 가능하도록 하는 초점조절 모듈(300)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본원 발명의 목적을 달성하기 위해 본원 발명인 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템의 결상렌즈 모듈은 양면이 볼록면(convex surface)을 갖고 양(+)의 굴절능을 갖는 제 1렌즈(210); 양면이 오목면(concave surface)을 갖고 음(-)의 굴절능을 갖는 제 2렌즈(220); 양면이 오목면을 갖고 음(-)의 굴절능을 갖는 제 3렌즈(230); 상기 제 3렌즈로부터의 빛을 선택적으로 수렴하는 조리개(240); 양면이 오목면을 갖고 음(-)의 굴절능을 갖는 제 4렌즈(250); 양면이 볼록면을 갖고 양(+)의 굴절능을 갖는 제 5렌즈(260); 물체측으로 오목면과 상측으로 볼록면을 갖고 양(+)의 굴절능을 갖는 제 6렌즈(270)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템은 반사, 굴절 시스템을 적용하여 유한한 거리에 있는 부품 내부를 하나의 광학시스템으로 360도 전체를 검사할 수 있도록 설계되었으며, 제작이 용이하고 비용이 저렴하며, 부피가 작게 설계되어 부품내부 표면검사에 용이한 장점이 있다.

또한, 렌즈 군을 구동하여 초점을 조절할 수 있도록 설계되어 부품내부 직경에 따라 초점을 조절하여 하나의 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템으로 다양한 측정 범위를 검사할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 전방위 카메라 렌즈의 단면도
도 2는 본 발명에 따른 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템의 광학 구성도
도 4는 비구면 mirror에 따른 촬상 범위 설명도
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈계에 이동에 의한 촬상 범위의 변화도
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 초점조절을 이용하여 제품내경의 영상을 획득하는 구성도
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제품 내경에 따른 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템의 MTF 그래프

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만, 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다.

또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들 뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

청구범위에 의해 정의되는 본 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면에 의해 본원 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템의 구성도를 나타낸 것으로, 본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 360도 측면의 입사광을 렌즈로 반사시키는 비구면 미러모듈(100); 반사된 입사광을 집광시키고 결상하는 결상렌즈 모듈(200)); 검사하는 부품내부 표면의 직경에 따라 광학계의 working distance를 변경하기 위한 초점조절이 가능하도록 하는 초점조절 모듈(300)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본원 발명의 반사굴절(이하에서는 catadioptirc이라 함)을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템의 field angle은 좌우 360도, 상하 30~60도 인 것을 특징으로 하는 검사광학시스템이다. 특히 상하각은 60도 또는 43도 인것이 바람직하다.

본원 발명에 있어서, 비구면 미러 모듈(100)은 볼록면을 갖는 비구면 볼록거울(Asphere Convex Mirror)인 것을 특징으로 한다. 근접거리에서 제품의 내부를 검사하기 위해서는 미러모듈이 작아야 하므로 구면 mirror를 사용하지 않고 비구면 mirror를 사용하여 좌우 360도 상하 60도 또는 좌우 360도 상하 43도인 lens system을 구성할 수 있게 된다. 또한 비구면 mirror의 형태에 따라 상하 30~60도 까지 구성할 수 있다.

그리고 본원 발명의 상기 결상렌즈 모듈(200)은 비구면 미러모듈에서 오는 반사광을 센서면으로 relay 시켜주며 다음과 같은 구성적 특징을 갖는다. 양면이 볼록면(convex surface)을 갖고 양(+)의 굴절능을 갖는 제 1렌즈(210); 양면이 오목면(concave surface)을 갖고 음(-)의 굴절능을 갖는 제 2렌즈(220); 양면이 오목면을 갖고 음(-)의 굴절능을 갖는 제 3렌즈(230); 상기 제 3렌즈로부터의 빛을 선택적으로 수렴하는 조리개(240); 양면이 오목면을 갖고 음(-)의 굴절능을 갖는 제 4렌즈(250); 양면이 볼록면을 갖고 양(+)의 굴절능을 갖는 제 5렌즈(260); 물체측으로 오목면과 상측으로 볼록면을 갖고 양(+)의 굴절능을 갖는 제 6렌즈(270)의 순서로 배열된다.

또한 본원 발명의 상기 초점조절 모듈(300)은 검사하는 부품내부 표면의 직경에 따라 광학계의 working distance를 변경하기 위해 초점조절을 수행한다.

도 1은 종래기술의 전방위 광학시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템을 나타낸 구성도이다.

도1에 도시된 바와 같이 종래기술의 전방위 광학시스템은 입사광이 굴절되는 굴절부(113), 상기 굴절된 입사광을 상기 굴절부 중앙부쪽으로 반사할 수 있도록 상기 굴절부와 대향한 내측면에 형성되는 제1반사부(123), 상기 제1반사부를 통해 반사된 입사광을 릴레이 렌즈 유닛으로 반사시킬 수 있도록 상기 굴절부 중앙부 내면에 형성되는 제2반사부(124) 및 상기 제2반사부에서 반사된 빛을 투과시키는 투과부

(125);를 포함하여 구성되는 Catadioptric(카타디옵트릭) 렌즈(110)와; 상기 굴절부(113), 제1반사부(123), 제2반사부(124) 및 투과부(125)로부터 굴절, 반사 및 투과된 입사광을 집광하고 결상시키기 위한 릴레이 렌즈 유닛(130)과; 상기 릴레이 렌즈 유닛을 통과한 입사광을 직각방향으로 반사할 수 있도록 내면에 반사부(141)가 형성되는 펜타프리즘(140);을포함하여 구성된다. 특히 상기 Catadioptric(카타디옵트릭) 렌즈(110)는 상기 카타디옵트릭 렌즈(110) 후방에 설치되는 제1렌즈(131), 상기 제1렌즈(131)의 후방에 일정 간격을 두고 설치되는 제2렌즈(132), 상기 제2렌즈(132)의 후방에 일정 간격을 두고 설치되는 조리개(stop), 상기 조리개 후방에 설치되는 제3렌즈(133), 상기 제3렌즈(133)와 결합되는 제4렌즈(134), 그리고 상기 제4렌즈(134)와 일정 간격을 두고 설치되는 제5렌즈(135)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그러나 상기한 종래기술의 첫 결상면인 catadioptic 렌즈(110)는 구면 가공된 표면에 반사면을 위해 오목가공을 해야 하므로 제작 시 가공성이 어려우며 불량률이 높아 제작비용이 높은 단점과 초점조절이 불가능하여 다양한 직경을 갖는 부품들의 내부를 검사 할 수 없는 단점을 갖고 있다.

이러한 종래기술의 단점을 보완하고자 제안된 것이 도2에 도시된 본원 발명이며, 도 2에 도시된 바와 같이, 본원 발명의 실시 예에 따른 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템은 360도 측면의 입사광을 렌즈로 반사시키는 비구면 미러모듈(100); 반사된 입사광을 집광시키고 결상하는 결상렌즈 모듈(200); 검사하는 부품내부 표면의 직경에 따라 광학계의 working distance를 변경하기 위한 초점조절이 가능하도록 하는 초점조절 모듈(300)을 포함하여 구성된다.

비구면 미러모듈(100)은 비구면 볼록거울(Asphere Convex Mirror)인 것이 바람직한다. 비구면이란 구면 이외의 모든 면을 의미한다. 특히 결상광학계에서 많이 사용하는 비구면은 원뿔을 절단했을 때 다면의 모양인 원추곡선을 대칭축에 대하여 360도 회전시켜 얻은 원추곡면(conic surface)이며, 비구면 높이(Z)에 의해 비구면 정도가 결정된다. 이때 비구면 높이( Z )값은 곡면이 평면에서 벗어난 높이(sag)를 의미하는 것으로, 비구면 정도를 나타내는 척도로서 아래 식으로 표현되며, 본원 발명의 비구면 미러모듈의 바람직한 Z값의 범위는 5.2㎜<Z<6.2㎜이다. 상기 Z값의 범위는 광축으로부터 수직거리 9㎜되는 지점에서의 범위값이다.

여기서

은 광축(z-축)에 대한 회전대칭성을 나타낸다.

곡률(curvature)은 c=1/r로 나타내며 곡률반경 r의 역수이다.

원추곡면계수(conic constant) k의 값에 따라 아래와 같이 다른 종류의 원추곡면으로 분류된다.

k = 0 : 구면(sphere)

k = 1 : 포물면(paraboloid)

-1 < k < 0 : 타원면(ellipsoid, 장축을 기준으로 회전)

k < -1 : 쌍곡면(hyperboloid)

k > 0 : 타원면(ellipsoid, 단축을 기준으로 회전)

(상기 식에서, c:곡률, h:광축으로부터 입사고까지의 수직거리, k:원추곡면계수, A,B,C,D:비구면계수임)

상기 비구면 높이(Z)를 구성하는 요소들 중 비구면 정도를 결정짓는 주요소는 원추곡면계수k와 비구면계수B이며 바람직하게는 -3<k<0,

이다.

본원 발명의 비구면 미러모듈은 상기에서 언급한 바와 같이 비구면 볼록거울(Asphere Convex Mirror)인 것이 바람직하며, 그 형상은 결상렌즈모듈 방향으로 볼록한 면을 갖는 비구면 볼록거울인것에 특징이 있다.

도 4는 비구면 mirror에 따른 촬상 범위를 나타낸 것으로, 도 4를 참조하면, 비구면 mirror에 의하여 영상을 바라보는 각이 결정된다. 전체각도는 평면에서 위쪽 방향으로 바라보는 상부각(α)과 평면에서 아래쪽으로 바라보는 하부각(β)으로 구성이 되어진다. 전체 화각이 커지면 일회 촬영에서 영상범위가 넓어지지만, 광학계 시스템의 분해능이 낮아져 관찰검사가 이루어 질 수가 없다. 분해능을 높이기 위해서는 각도를 적게 하여 FOV(Field Of View)를 줄이면 배율이 높아짐으로 해상도도 같이 높아지게 되어 검사효율이 향상된다. 그리하여 적정한 각을 선정하여 일회 관측으로 검사할 수 있는 관찰검사 범위를 정해 효율적으로 검사공정을 설정 할 수 있다.

여기서, 평면에서 위쪽으로 바라보는 상부각(α)이 클수록 제품 내부의 벽을 검사할 때 효율적이다. 도 5와 같이, 전체 광학계가 이동하면서 제품 내부 벽을 검사하는데, 바닥까지 보려면 상부각이 클수록 유리하다.

본 발명에서는 제조가 용이하고 조립 성능에 둔감하도록 원추곡면계수 k를 이용하고 또한 근접거리에서 부품의 내부를 검사하여야 하기 때문에 더욱 compact해져야 한다. 그리하여 비구면 계수 A, B 항을 이용하여 최적의 비구면 mirror를 사용함으로써 수차를 제거하고 상부각(α)을 확보하며 고성능을 실현하였다. 또한 비구면을 사용하여 구면렌즈의 감소와 구면거울을 사용 하였을 때보다 사이즈가 많이 줄어듦으로서 광학계의 경량화 및 소형화를 구현하였다.

본 발명의 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템은 검사하는 측정 범위 및 결함크기에 따라서 결정 될 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 비구면 mirror 1매와 렌즈 4군 6매로 구성된 파노라믹 렌즈를 시슨템을 제공하고 있다. 또한 비구면 mirror에 의해 상하 30~60도까지 조정하여 사용할 수도 있는데, 근접거리에서 좌우 360도 상하60도(상부각 22.5도, 하부각 37.5도)인 것과 좌우 360도 상하 43도(상부각 18도, 하부각 25도 )인 비구면 미러를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 좌우 360도 상하 60도인 mirror를 사용하여 제품내부를 검사할 경우 한 화면에 볼 수 있는 제품내부의 최소 내경과 최소 높이는 25mm X 9mm 이고 최대 내경과 최대 높이는 120mm X 64mm 이고, 다른 비구면 mirror에 의해 좌우 360도 상하 43도인 mirror를 사용하여 제품내부를 검사할 경우 제품 내부를 볼수 있는 최소 내경과 최소 높이는 25mm X 8mm 이고 최대 내경과 최대 높이는 120mm X 40mm 이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 결상렌즈 모듈(200)의 구성은 총 4군 6매로 구성이 되어 있다. 전체 4군의 POWER 구성은 P-N-N-P ( Positive - Negative - Negative Positive)로 구성되어 있으며, 제 1군은 양면이 볼록면(convex surface)을 갖는 양(+)의 굴절능의 제 1렌즈(210)와 양면이 오목면(concave surface)을 갖는 음(-)의 굴절능의 제 2렌즈(220)가 접합으로 구성되며, 제 2군은 양면이 오목면을 갖는 음(-)의 굴절능의 제 3렌즈(230)로 구성되고, 제 3군은 양면이 오목면을 갖는 음(-)의 굴절능의 제 4렌즈(250)와 양면이 볼록면을 갖는 양(+)의 굴절능의 제 5렌즈(260)가 색수차를 제거하기 위하여 접합하여 구성된다. 또한 제 4군은 물체측으로 오목면과 상측으로 볼록면을 갖는 양(+)의 굴절능의 제 6렌즈(270)를 포함하여 구성된다. 상기 결상렌즈 모듈은 제 3렌즈와 제 4렌즈 사이에 조리개(240)를 포함하고 있으며, 조리개를 중심으로 대칭적인 굴절능을 갖는 구조로 최적 설계한 것을 특징으로 한다.

이하, <표 1>은 본 발명에 따른 광학계의 데이터를 나타낸 것으로써 , 렌즈의 곡률반경(curvature), 중심간격(thickness), 렌즈의 굴절률(nd) 및 분산계(vd)수 등을 나타내는 것이다. 그리고 데이터는 1로 scale을 하여 표시한다.

No.	Type	curvature	Thickness	Nd	Vd	비구면계수
						conic	A	B
물체			12.5~60	유한거리
1	Asphere	0.14545878	68.94	Reflective		-2.75357	-3.45E-06	3.86E-06
2	Sphere	-0.1322192	3.82	1.834	37.1
3		0.05663861	2.1	1.8467	23.7
4		-0.029923	2.84
5		0.18702076	1.15	1.5673	42.8
6		-0.2618281	0.73
7	STOP		0.86
8		0.26182808	1.05	1.846	23.7
9		-0.2661486	3.25	1.697	55.5
10		0.17915047	0.41
11		0.00785835	5.98	1.834	37.1
12		0.11497557
13
상면

상기 표에서 보는 바와 같이 제 1면은 비구면 볼록거울이면서 음(-)의 파워를 가지고 있다. 그리하여 본 발명의 렌즈 시스템은 BFL(후초점거리: Back Focal Length) 값이 EFL(유효초점거리: Effective Focal Length)값보다 큰 역망원렌즈의 구조를 가지고 있는 것이 특징이다. 그리고 종래의 무한광학계의 catadioptic식의 렌즈 구성이 아니라 유한한 거리의 catadioptic을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템이다. 이러한 유한한 거리는 아주 근접거리까지 가능하며 부품내부의 다양한 직경을 검사 할 수 있도록 초점조절이 가능하도록 설계되어 다양한 범위를 측정할 수 있는 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템을 제공하고 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템의 초점 조절 모듈을 이용하여 제품 내경에 따라 working distance를 변경하여 영상을 획득하는 구성도이다. 제품의 내경에 따라 본 발명의 결상렌즈 모듈을 구성하고 있는 렌즈군들의 이동이 수반된다. 즉, 제품 내경이 결정되면 그에 따른 working distance가 결정되고 결정된 working distance에 대응되는 초점이 결정된다. 결정된 초점에 맞추어 지도록 결상렌즈 모듈의 렌즈군들이 앞뒤로 움직이게 되는데 이러한 렌즈군들의 움직임은 초점조절모듈(300)의 제어에 의해 수행된다.

도 7은 제품 내경에 따라 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템의 성능을 나타내는 MTF(Modulation Transfer Function) 그래프를 나타낸 것으로 회절한계에 근접하게 설계된 것임을 확인할 수 있다.

도7의 그래프들의 수평축(x축)은 주파수를 나타낸 것이고, 수직축(y축)은 MTF를 나타낸 것으로, MTF는 렌즈의 성능을 표시하는 요소이다. 도7에서 나타난 바와 같이 본 발명의 파노라믹 렌즈 시스템을 이용하여 제품의 내경에 따른 MTF를 측정한 결과 직경의 차이에 상관 없이 일정한 그래프 모양을 나타내고 있음을 알 수 있는데 이는 각기 다른 제품의 직경에도 불구하고 본원 발명의 파노라믹 렌즈를 적용한 MTF 곡선은 항상 일정한 그래프 모양을 갖고 있어 각기 다른 직경 제품에 대해 균일한 성능을 발휘하고 있음을 알 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

100:비구면 미러모듈
200:결상렌즈 모듈
300: 초점조절 모듈

Claims (9)

1. 부품 내부 표면에 있는 결함 및 불량등을 하나의 광학시스템으로 측정할 수 있는 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈에 있어서,
   360도 측면의 입사광을 렌즈로 반사시키는 비구면 미러모듈(100);
   반사된 입사광을 집광시키고 결상하기 위해 4군 6매로 구성됨을 특징으로 하되, 제 1군은 양면이 볼록면(convex surface)을 갖는 양(+)의 굴절능의 제 1렌즈(210)와 양면이 오목면(concave surface)을 갖는 음(-)의 굴절능의 제 2렌즈(220)가 접합으로 구성되며, 제 2군은 양면이 오목면을 갖는 음(-)의 굴절능의 제 3렌즈(230)로 구성되고, 제 3군은 양면이 오목면을 갖는 음(-)의 굴절능의 제 4렌즈(250)와 양면이 볼록면을 갖는 양(+)의 굴절능의 제 5렌즈(260)가 색수차를 제거하기 위하여 접합하여 구성되며, 제 4군은 물체측으로 오목면과 상측으로 볼록면을 갖는 양(+)의 굴절능의 제 6렌즈(270)를 포함하여 구성되며, 상기 결상렌즈 모듈은 제 3렌즈(230)와 제 4렌즈(250) 사이에 조리개(240)를 포함하고 있으며, 상기조리개(240)를 중심으로 대칭적인 굴절능을 갖는 구조인 결상렌즈 모듈(200));
   검사하는 부품내부 표면의 직경에 따라 광학계의 working distance를 변경하기 위한 초점조절이 가능하도록 하는 초점조절 모듈(300)을 포함하는 것을 특징으로 하는 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템.
   
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3. 제1항에 있어서,
   상기 비구면 미러모듈(100)의 field angle은 좌우 360도, 상하 30~60도 인 것을 특징으로 하는 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 비구면 미러모듈(100)의 field angle은 좌우 360도, 상하 60도(상부각22.5도, 하부각 37.5도)인 것을 특징으로 하는 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 비구면 미러모듈(100)의 field angle은 좌우 360도, 상하 43도(상부각 18도, 하부각 25도)인 것을 특징으로 하는 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 결상렌즈모듈(200)의 4군의 POWER 구성은 P-N-N-P(Positive - Negative - Negative - Positive)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 비구면 미러모듈(100)은 비구면 볼록거울(Asphere Convex Mirror)이고, 결상렌즈모듈 방향으로 볼록한 면을 갖는 것에 특징이 있는 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 비구면 미러모듈(100)의 비구면 정도는 하기 식인 비구면 높이(Z)에 의해 결정되며, 광축에서의 높이 9㎜되는 지점에서 5.2㎜＜ Z ＜6.2㎜의 범위값을 갖는 비구면 미러모듈인 것에 특징이 있는 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템.
   

   

   
   (여기서 c:곡률, h:광축으로부터 입사고까지의 수직거리, k:원추곡면계수, A,B,C,D:비구면계수 이다)
9. 제8항에 있어서,
   -3<k<0,

   

   인것에 특징이 있는 catadioptric을 이용한 파노라믹 렌즈 시스템.
   

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