KR101567803B1 - Apparatus for analyzing surface of lens - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 렌즈표면 분석장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a lens surface analyzing apparatus.
현미경, 카메라 등과 같은 광학 기기에는 다양한 종류의 렌즈가 사용된다. 렌즈는 물체로부터 반사된 빛을 굴절시키는 투명체이다. 이러한 렌즈에 의해 굴절된 빛은 한 점에 모이거나 발산됨으로써, 물체의 상을 맺게 한다. 즉, 물체의 각 점으로부터 나온 빛이 렌즈를 통과하여 굴절된 후 특정 지점에 모이면 그 물체의 상이 만들어진다.Various types of lenses are used in optical instruments such as a microscope and a camera. A lens is a transparent body that refracts light reflected from an object. The light refracted by such a lens converges or diverges to a point, thereby forming an image of the object. In other words, when light from each point of an object is refracted through a lens and then collected at a specific point, an image of the object is created.
렌즈에서 굴절된 빛이 어떠한 형태로 모이고 발산되는지는 렌즈의 초점과 관련되어 있다. 렌즈는 고유한 초점을 가지는데, 빛을 모으는 경우에는 그 초점에 빛이 모이고, 빛을 발산하는 경우에는 그 초점에서 빛이 나오는 것처럼 빛이 발산된다. 따라서, 렌즈의 초점은 명확한 상을 맺는 중요한 인자이다. 이러한 렌즈의 초점은 렌즈의 표면 형상에 의해 영향을 받는데, 구면 형상으로 인한 수차가 대표적이다. 여기서, 구면 수차는 렌즈 중심에서부터 멀어질수록 빛이 더 크게 굴절되기 때문에 발생하는 수차를 의미한다. 또한, 렌즈의 구면은 정교한 가공을 거치지만, 가공 과정에서 필연적으로 발생하는 표면의 미세한 요철(凹凸)도 빛의 굴절에 영향을 미치므로, 요철에 의한 렌즈의 표면거칠기 즉, 조도도 렌즈의 초점과 밀접한 관계가 있다. 따라서, 렌즈의 조도는 렌즈의 제조단계에서 정확히 측정되고 관리되어야 한다.How the light refracted from the lens collects and diverges is related to the focus of the lens. The lens has a unique focus. When the light is collected, the light is gathered at its focus. When the light is emitted, the light is emitted as if the light comes out from the focus. Thus, the focal point of the lens is an important factor in achieving a clear image. The focus of such a lens is influenced by the surface shape of the lens, and the aberration due to the spherical shape is typical. Here, the spherical aberration means aberration generated because the light is refracted more the farther from the lens center. In addition, although the spherical surface of the lens is subjected to elaborate processing, fine irregularities of the surface, which are inevitably generated in the processing, also affect the refraction of light. Therefore, the surface roughness of the lens due to the irregularities, There is a close relationship with. Therefore, the illuminance of the lens must be precisely measured and managed at the manufacturing stage of the lens.
일반적으로, 조도를 측정하기 위해서는 촉침식 표면거칠기 측정장치가 사용된다. 이러한 촉침식 표면거칠기 측정장치는 접촉식 표면거칠기 측정장치로서, 그 촉침이 공작물의 표면에 접촉하여, 그 표면의 요철을 따라 이동하면서 조도를 측정한다. 하지만, 이러한 촉침식 표면거칠기 측정장치는 조도 측정에 장시간이 소요되고, 촉침이 공작물에 접촉하여 움직이므로 공작물에 흠집이 생기는 문제가 있다.Generally, a stylus-type surface roughness measuring device is used to measure the roughness. Such a contact-type surface roughness measuring apparatus is a contact-type surface roughness measuring apparatus in which the stylus is brought into contact with the surface of the workpiece, and the roughness is measured while moving along the unevenness of the surface thereof. However, such a contact-type surface roughness measuring apparatus takes a long time to measure the roughness, and there is a problem that the workpiece is scratched because the stylus moves in contact with the workpiece.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 하기 선행기술의 특허문헌에 개시된 바와 같이, 비접촉식 표면거칠기 측정장치가 고안되었다. 종래 비접촉식 표면거칠기 측정장치는 레이저광을 피검사체의 표면에 조사하고, 반사된 산란광을 이용하여 표면의 조도를 측정한다. 그러나, 산란광을 이용하는 종래 비접촉식 표면거칠기 측정장치는 반사광이 외부 환경조건에 영향을 많이 받고, 피검사체 표면의 반사율을 고려하지 않으므로 큰 오차가 발생하는 문제점이 있다. 또한, 장비가 고가이므로, 검사 비용이 많이 드는 문제도 있다.In order to solve such a problem, a non-contact type surface roughness measuring apparatus has been devised as disclosed in the following patent documents. Conventionally, the non-contact type surface roughness measuring apparatus irradiates the surface of a subject with laser light and measures the surface roughness using reflected scattered light. However, in the conventional non-contact type surface roughness measuring apparatus using scattered light, there is a problem that the reflected light is greatly influenced by external environmental conditions and does not take into consideration the reflectance of the surface of the object to be inspected, and thus a large error occurs. Also, since the equipment is expensive, there is a problem that the inspection cost is high.
따라서, 종래 비접촉식 표면거칠기 측정장치에 발생하는 문제점을 해결하기 위한 방안이 절실히 요구되고 있는 상황이다.
Accordingly, there is a desperate need for a solution to the problem of the conventional non-contact type surface roughness measuring apparatus.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 레이저광을 편향시키는 광편향부, 및 피검렌즈를 상하로 이동시키는 홀더부를 포함함으로써, 광음향파를 이용하여 렌즈표면을 3차원으로 분석할 수 있는 렌즈표면 분석장치를 제공하는 것이다.
According to an aspect of the present invention, there is provided an optical pickup device including a light deflecting unit deflecting a laser beam and a holder unit moving a lens to be examined up and down, And to provide a lens surface analyzer capable of analyzing the surface in three dimensions.
또한, 본 발명의 다른 측면은 광편향부와 대물렌즈 사이에 편향된 광을 평행광으로 증폭 출력하는 렌즈 조합이 배치됨으로써, 대물렌즈를 통해서 일정한 광량을 피검렌즈에 조사할 수 있는 렌즈표면 분석장치를 제공하는 것이다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a lens surface analyzing apparatus capable of irradiating a lens with a constant amount of light through an objective lens by arranging a lens combination for amplifying and outputting light deflected in parallel between the light deflecting unit and the objective lens .
본 발명의 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치는 레이저광을 발산하는 광원부, 상기 광원부에서부터 발산된 상기 레이저광의 진행 방향을 편향시켜 상기 레이저광을 피검렌즈에 조사하는 광편향부, 편향된 상기 레이저광이 소정의 초점을 통과하여 확산되도록 상기 레이저광을 집속시키는 제1 렌즈, 상기 초점을 사이에 두고 상기 제1 렌즈와 대향하며, 상기 초점을 통과하여 확산된 상기 레이저광을 광축과 평행한 평행광으로 변환하고 증폭 출력하는 제2 렌즈, 상기 제2 렌즈와 상기 피검렌즈 사이에 배치되고, 상기 평행광을 집광하여 상기 피검렌즈의 일면 또는 타면에 광스폿을 형성시키는 대물렌즈, 서로 수직인 X축 및 Y축으로 이루어진 XY평면상에 배치되도록 상기 피검렌즈를 고정하고, 상기 XY평면에 수직인 Z축 방향으로 이동가능한 홀더부, 및 상기 레이저광이 조사되어 상기 피검렌즈에서 발생한 광음향파를 수신하여 전기신호로 변환하는 초음파 트랜스듀서를 포함한다.A lens surface analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a light source unit for emitting a laser beam, an optical deflecting unit for deflecting a traveling direction of the laser beam emitted from the light source unit and irradiating the laser beam on the lens to be examined, A first lens which focuses the laser light so as to diffuse through a predetermined focus, a second lens which is opposed to the first lens with the focal point therebetween, and which diffuses the laser light passing through the focal point into a parallel light An objective lens which is disposed between the second lens and the examined lens and condenses the parallel light to form a light spot on one surface or the other surface of the examined lens, A holder portion which fixes the examined lens to be placed on an XY plane formed of a Y axis and is movable in a Z axis direction perpendicular to the XY plane, The laser light is irradiated includes the ultrasonic transducer for converting an electrical signal to receive the photoacoustic wave generated in the lens to be examined.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치에 있어서, 상기 광편향부는 상기 X축 및 상기 Y축 방향을 따라서 상기 광스폿이 이동되도록 상기 레이저광을 편향시킨다.Further, in the lens surface analyzer according to the embodiment of the present invention, the optical deflector deflects the laser beam such that the light spot moves along the X-axis and Y-axis directions.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치에 있어서, 상기 광편향부는 상기 광원부로부터 발산된 상기 레이저광을 반사시키되, 제1 회전축을 중심으로 회전하면서 반사 각도를 조정하는 제1 갈바노미러, 및 상기 제1 갈바노미러에서 반사된 상기 레이저광을 상기 제1 렌즈 방향으로 반사시키되, 상기 제1 회전축과 수직인 제2 회전축을 중심으로 회전하면서 반사 각도를 조정하는 제2 갈바노미러를 포함한다.Further, in the lens surface analyzer according to an embodiment of the present invention, the optical deflecting unit may include a first galvanometer mirror for reflecting the laser beam emitted from the light source unit, And a second galvanometer mirror that reflects the laser beam reflected by the first galvanometer mirror toward the first lens and adjusts a reflection angle while rotating around a second rotation axis perpendicular to the first rotation axis, .
또한, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치에 있어서, 판 형상으로 형성되어 상기 제2 렌즈와 상기 대물렌즈 사이에 배치되되, 상기 평행광 중 일부만이 통과되도록, 상기 평행광보다 직경이 작은 조절홀이 관통 형성되어, 상기 대물렌즈에 입사되는 레이저광의 광량을 조절하는 광량조절판을 더 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a lens surface analyzer comprising: a lens having a plate shape and disposed between the second lens and the objective lens so that only a part of the parallel light passes therethrough, And a light amount adjusting plate for adjusting an amount of laser light incident on the objective lens.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치에 있어서, 상기 홀더부는 상기 피검렌즈의 중심을 지나는 상기 X축을 제3 회전축으로 하여 각각 회전하되, 어느 하나는 상기 피검렌즈의 일측면에 밀착되고, 다른 하나는 상기 피검렌즈의 타측면에 밀착되어, 상기 제3 회전축을 중심으로 상기 피검렌즈를 회전시키는 2개의 회전체, 및 상기 회전체를 지지하는 지지대를 포함한다.Further, in the lens surface analyzer according to the embodiment of the present invention, the holder part rotates with the X axis passing through the center of the tested lens as a third rotational axis, one of which is in close contact with one side surface of the lens to be examined And the other includes two rotors which come in close contact with the other side surface of the lens to be tested and rotate the tested lens about the third rotation axis, and a support for supporting the rotator.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치에 있어서, 인가되는 전압의 극성에 따라 신장하거나 수축하는 PZT, 및 상기 접압이 인가되도록 상기 PZT에 배치되는 전극을 포함하여, 상기 PZT의 신장 또는 수축에 따라 상기 홀더부를 이동시키는 액츄에이터를 더 포함한다.In the apparatus for analyzing the surface of a lens according to the embodiment of the present invention, a PZT extending or contracting according to a polarity of a voltage to be applied, and an electrode arranged in the PZT to apply the contact pressure, And an actuator for moving the holder according to the contraction.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치에 있어서, 내부에 상기 피검렌즈를 수용하도록 반구 형상으로 형성되되, 상기 레이저광이 통과하는 광통로홀이 관통되고, 내주면에 하나 이상의 상기 초음파 트랜스듀서가 배치되는 고정돔을 더 포함한다.Further, in the lens surface analyzer according to the embodiment of the present invention, the light path hole through which the laser light passes is penetrated, and the one or more ultrasonic transducers And a fixed dome in which the ducer is disposed.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치에 있어서, 복수 개의 레일이 상기 고정돔의 내주면을 따라 거미줄 형상으로 배치되는 레일부, 및 상기 초음파 트랜스듀서를 탑재하고, 상기 레일를 따라서 이동하는 수송부를 더 포함한다.Further, in the lens surface analyzing apparatus according to the embodiment of the present invention, a rail part having a plurality of rails arranged in a spider-like shape along the inner circumferential surface of the fixed dome, and a transportation part mounting the ultrasonic transducer and moving along the rail .
또한, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치에 있어서, 상기 수송부의 이동을 제어하는 제어부를 더 포함한다.Further, in the lens surface analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention, the apparatus further includes a control unit for controlling the movement of the transportation unit.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치에 있어서, 상기 초음파 트랜스듀서의 전기적 신호를 수신하여, 상기 피검렌즈의 일면 및 타면의 3차원 영상을 표시하는 디스플레이부를 더 포함한다.
The lens surface analyzer according to an embodiment of the present invention further includes a display unit for receiving an electrical signal of the ultrasonic transducer and displaying three-dimensional images of one surface and the other surface of the examined lens.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
Prior to that, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best explain its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 발명에 따르면, 레이저광을 편향시키는 광편향부, 및 피검렌즈를 상하로 이동시키는 홀더부를 포함함으로써, 피검렌즈상의 X, Y축을 따라 레이저광이 조사되고 피검렌즈가 Z축을 따라 이동하므로, 광음향파를 이용하여 렌즈표면을 3차원으로 분석할 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, by including the optical deflecting unit for deflecting the laser beam and the holder unit for moving the tested lens vertically, laser light is irradiated along the X and Y axes on the lens to be examined, and the lens to be examined moves along the Z axis, It is possible to analyze the lens surface in three dimensions by using an acoustic wave.
또한, 본 발명에 따르면, 광편향부와 대물렌즈 사이에 편향된 광을 평행광으로 증폭 출력하는 렌즈 조합이 배치됨으로써, 피검렌즈상의 X, Y축을 따라 광스폿이 이동하더라도, 대물렌즈를 통해 일정한 광량을 피검렌즈에 조사할 수 있는 장점이 있다.
Further, according to the present invention, by arranging a lens combination for amplifying and outputting light deflected in parallel between the light deflecting unit and the objective lens, even if the light spot moves along the X and Y axes on the lens to be examined, Can be irradiated to the test lens.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 광량조절판의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치의 홀더부 및 액츄에이터의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 따른 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치의 고정돔의 사시도이다.
도 5는 도 4의 A-A' 라인에 따른 단면도이다.1 is a schematic view of a lens surface analyzer according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of the light amount control plate shown in Fig.
3 is a perspective view of a holder portion and an actuator of a lens surface analyzing apparatus according to another embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a fixed dome of a lens surface analyzer according to another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line AA 'of FIG.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. Also, the terms "first "," second ", and the like are used to distinguish one element from another element, and the element is not limited thereto. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, detailed description of related arts which may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치의 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 광량조절판의 사시도이다.FIG. 1 is a schematic view of a lens surface analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the light amount control plate shown in FIG.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치는 레이저광(L)을 발산하는 광원부(10), 광원부(10)에서부터 발산된 레이저광(L)의 진행 방향을 편향시켜 레이저광(L)을 피검렌즈(1)에 조사하는 광편향부(30), 편향된 레이저광(L)이 소정의 초점을 통과하여 확산되도록 레이저광(L)을 집속시키는 제1 렌즈(40), 초점을 사이에 두고 제1 렌즈(40)와 대향하며, 초점을 통과하여 확산된 레이저광(L)을 광축과 평행한 평행광(L1)으로 변환하고 증폭 출력하는 제2 렌즈(50), 제2 렌즈(50)와 피검렌즈(1) 사이에 배치되고, 평행광(L1)을 집광하여 피검렌즈(1)의 일면 또는 타면에 광스폿을 형성시키는 대물렌즈(60), 서로 수직인 X축 및 Y축으로 이루어진 XY평면상에 배치되도록 피검렌즈(1)를 고정하고, XY평면에 수직인 Z축 방향으로 이동가능한 홀더부(20), 및 레이저광(L)이 조사되어 피검렌즈(1)에서 발생한 광음향파를 수신하여 전기신호로 변환하는 초음파 트랜스듀서(70)를 포함한다.
1, a lens surface analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
본 발명에 따른 렌즈표면 분석장치는 피검렌즈(1)의 표면 조도를 3차원으로 분석하는 장치로서, 광원부(10), 광편향부(30), 제1 렌즈(40), 제2 렌즈(50), 대물렌즈(60), 홀더부(20), 및 초음파 트랜스듀서(70)를 포함한다.The lens surface analyzing apparatus according to the present invention is an apparatus for analyzing the surface roughness of the examined
본 발명에 따른 렌즈표면 분석장치는 렌즈의 표면을 분석하여 검사하는 장치이다. 이때, 검사 대상이 되는 피검렌즈(1)는 안경이나 현미경, 카메라, 망원경 등과 같은 광학 기기에 사용되는 렌즈로서, 빛을 이용하여 광학적 상을 맺게 하는 투명체인 한, 모든 종류의 렌즈를 포함한다. 한편, 표면 조도는 표면의 거칠기 즉, 렌즈표면에 생기는 미세한 요철(凹凸)의 정도를 의미하므로, 본 발명에 따른 렌즈표면 분석장치는 렌즈표면의 거칠고 매끄러운 정도를 분석, 검사한다.
The lens surface analyzing apparatus according to the present invention is an apparatus for analyzing and inspecting the surface of a lens. Here, the examined
한편, 본 발명에 따른 렌즈표면 분석장치는 피검렌즈(1)에 레이저광(L)을 조사하고, 이때 발생하는 광음향파를 이용해서 피검렌즈(1)를 검사하므로, 레이저광(L)을 발산하는 광원부(10)를 포함한다. 여기서, 광원부(10)는 레이저광(L)을 발생시키는 레이저이다. 이때, 레이저는 크기가 작고, 무게가 가벼우며, 효율이 좋은 광섬유 레이저일 수 있다. 다만, 광원부(10)가 광섬유 레이저에 한정되는 것은 아니고, 레이저광(L)을 발산하는 한 CO2 레이저나 Nd:YAG 레이저 등 모든 공지의 레이저를 포함한다. 한편, 레이저광(L)이 피검렌즈(1)에 조사되면 광음향 효과가 일어난다. 여기서, 광음향 효과(photoacoustic effect)는 물질이 빛을 흡수하여 음향적 반응을 나타내는 현상을 의미한다. 즉, 광음향 효과는 전자기파 에너지를 흡수한 물질이 열팽창함으로써 음파를 발생시키는 현상이다. 이러한 음파는 초음파의 일종으로, 광음향파라고 한다. 따라서, 피검렌즈(1)에 레이저광(L)이 조사되면, 피검렌즈(1)가 레이저광(L) 에너지를 흡수하고, 흡수된 에너지는 열에너지로 전환되면서 피검렌즈(1)의 온도를 증가시키므로, 열적 탄성 팽창이 일어난다. 이러한 과정을 통해 발생하는 광음향파를 수신하여 이미지를 생성함으로써, 피검렌즈(1)를 분석할 수 있다. 한편, 레이저광(L)은 광편향부(30)에 의해 진행 방향이 바뀌면서 피검렌즈(1)에 조사된다.
The lens surface analyzer according to the present invention irradiates a laser light L to a
이때, 광편향부(30)는 광원부(10)에서부터 발산된 레이저광(L)을 편향시켜 피검렌즈(1)에 2차원으로 조사한다. 이러한 광편향부(30)는 광원부(10)의 위치를 바꾸는 것이 아니라, 피검렌즈(1)상의 광스폿의 위치를 이동시킨다. 즉, 광편향부(30)는 피검렌즈(1)가 배치되는 XY평면상의 X축 및 Y축을 따라서 광스폿이 이동하도록 레이저광(L)을 편향시키는 것이다.At this time, the
구체적으로, 광편향부(30)가 광스폿을 이동시키기 위해서, 제1 및 제2 갈바노미러(galvano mirror, 31, 33)를 포함할 수 있다. 이때, 갈바노미러는 소정의 회전축을 중심으로 회전하면서 광이 반사되는 반사 각도를 조정하는 회전반사거울이다. 여기서, 제1 갈바노미러(31)는 광원부(10)로부터 발산된 레이저광(L)을 제2 갈바노미러(33) 방향으로 반사시키고, 그 레이저광(L)은 제2 갈바노미러(33)에 반사되어 피검렌즈(1)에 조사된다. 이때, 제1 갈바노미러(31)는 제1 회전축을 중심으로, 제2 갈바노미러(33)는 제2 회전축을 중심으로 각각 회전함으로써, 반사 각도를 조정하여, 레이저광(L)을 편향시킨다. 여기서, 제1 회전축 및 제2 회전축은 서로 수직으로 배치된다. 따라서, 광편향부(30)에 의해 레이저광(L)이 편향됨에 따라, 광스폿도 X축 및 Y축을 따라 이동한다. 한편, 제2 갈바노미러(33)에 의해 반사된 레이저광(L)은 피검렌즈(1)에 조사되기 전에, 제1 렌즈(40) 및 제2 렌즈(50)를 통과한다.
Specifically, the
여기서, 제1 렌즈(40) 및 제2 렌즈(50)는 서로 조합을 이루어 레이저광(L)의 광량을 일정하게 유지하는 렌즈로서, 광편향부(30)에 의해 편향된 레이저광(L)을 평행광(L1)으로 변환하고 증폭시켜 출력한다. 구체적으로, 제1 렌즈(40)는 편향된 레이저광(L)을 집속시켜 소정의 초점에 모이게 한다. 한편, 제2 렌즈(50)는 그 초점을 사이에 두고 제1 렌즈(40)와 대향되도록 배치됨으로써, 제1 렌즈(40)에 의해 소정의 초점에 모인 레이저광(L)은 초점을 통과하면서 확산된 상태로 제2 렌즈(50)에 다다른다. 여기서, 제2 렌즈(50)는 확산된 레이저광(L)을 광축과 평행한 평행광(L1)으로 변환하여 출력한다. 따라서, 레이저광(L)이 편향되어 피검렌즈(1)상에서 광스폿이 이동하더라도, 광스폿의 위치에 무관하게 일정한 광량의 레이저광(L)이 조사되어, 동일 조건에서 광음향파를 발생시킬 수 있다.Here, the
한편, 제1 렌즈(40)와 제2 렌즈(50) 사이의 초점이 제1 렌즈(40)에 더 가까우면, 초점을 통과하는 레이저광(L)의 확산에 의하여, 제2 렌즈(50)에 입사되는 레이저광(L)의 직경이 제1 렌즈(40)에 입사되는 레이저광(L)의 직경보다 크게 된다. 따라서, 제2 렌즈(50)는 배치되는 위치에 따라, 레이저광(L)을 증폭하여 출력시킬 수 있다. On the other hand, when the focal point between the
여기서, 제1 렌즈(40)는 스캔렌즈, 제2 렌즈(50)는 튜브렌즈로 구현될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 서로 조합을 이루어 편향된 레이저광(L)을 평행광(L1)으로 변환하고 증폭해서 출력하는 한, 모든 공지의 렌즈를 포함할 수 있다. 이렇게 평행광(L1)으로 변환된 레이저광(L)은 대물렌즈(60)를 거쳐서 피검렌즈(1)에 조사된다.
Here, the
여기서, 대물렌즈(60)는 제2 렌즈(50)와 피검렌즈(1) 사이에 배치되는 렌즈로서, 피검렌즈(1)에 가장 가까운 쪽에 위치한다. 이러한 대물렌즈(60)는 제2 렌즈(50)를 통과한 평행광(L1)을 집광하여 피검렌즈(1)의 표면에 광스폿을 형성한다. 이렇게, 레이저광(L)은 제1 및 제2 렌즈(40, 50)와 대물렌즈(60)를 거쳐서 피검렌즈(1)에 조사되는데, 이러한 피검렌즈(1)는 홀더부(20)에 의해 고정된다.
Here, the
홀더부(20)는 상술한 바와 같이, X축 및 Y축으로 이루어진 XY평면상에 피검렌즈(1)를 고정하는 장치이다. 구체적으로, 홀더부(20)는 피검렌즈(1)의 표면 즉, 일면 또는 그 반대쪽 타면에 레이저광(L)이 조사되도록, 피검렌즈(1)를 고정한다. 따라서, 피검렌즈(1)는 그 표면이 대물렌즈(60)와 마주보도록 배치된다. 이때, 홀더부(20)는 피검렌즈(1)의 일면 또는 타면을 떠받치도록 플레이트(plate) 형의 스테이지로 형성되거나(도시되지 않음), 피검렌즈(1)의 테두리를 파지하는 클립(도시되지 않음)일 수 있다. 다만, 홀더부(20)가 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 피검렌즈(1)를 고정하는 한, 모든 공지의 고정 수단을 포함할 수 있다. 한편, 홀더부(20)는 피검렌즈(1)의 표면을 3차원으로 영상화하여 분석하기 위해서, Z축 방향으로 이동가능하다. 여기서, Z축 방향은 XY평면에 수직하는 방향을 의미한다. 따라서, 홀더부(20)에 의해 고정된 피검렌즈(1)는 대물렌즈(60)에 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동한다. 즉, 피검렌즈(1)가 Z축 방향으로 이동함으로써, 대물렌즈(60)와 피검렌즈(1) 사이의 거리가 변하고, 이로 인해 대물렌즈(60)와 피검렌즈(1) 사이의 레이저광(L)의 높이도 달라진다. 결과적으로, 대물렌즈(60)를 통과한 레이저광(L)은 피검렌즈(1)에 대해서 Z축 방향을 따라 상대운동한다. The
따라서, 광편향부(30)에 의해서 레이저광(L)이 X축 및 Y축 방향을 따라 이동하고, 홀더부(20)에 의해서 레이저광(L)이 Z축 방향을 따라 상대적으로 이동하므로, 피검렌즈(1)의 표면을 3차원으로 영상화할 수 있다. 이때, 피검렌즈(1) 표면의 3차원 영상은 초음파 트랜스듀서(70)가 광음향파를 수신함으로써 이루어진다.
Therefore, the laser light L moves along the X-axis and Y-axis directions by the
초음파 트랜스듀서(70)는 광음향파를 전기신호로 변환하는 장치이다. 따라서, 레이저광(L)이 조사되어 피검렌즈(1)에서 발생한 광음향파는 초음파 트랜스듀서(70)에 의해 수신되어 전기신호로 변환되고, 이러한 전기신호가 피검렌즈(1)의 3차원 영상을 제공한다. 이러한 초음파 트랜스듀서(70)는 압전 효과를 응용한 것으로, 압전소자가 음향파를 수신하는데, 압전소자는 티탄산 지르콘산 연(PZT, lead zirconate titanate) 등과 같은 압전 세라믹이나 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF) 등과 같은 고분자 필름으로 구성된다. 다만, 초음파 트랜스듀서(70)는 반드시 압전 효과를 이용한 트랜스듀서에 한정되는 것은 아니고, 광음향파를 전기신호로 변환하는 모든 공지의 트랜스듀서를 포함한다.
The
따라서, 본 발명에 따른 렌즈표면 분석장치는 피검렌즈(1)에 레이저광(L)을 3차원으로 조사함으로써, 광음향파를 이용하여, 피검렌즈(1)의 표면 조도를 3차원으로 영상화하여 분석할 수 있다.
Therefore, in the lens surface analyzing apparatus according to the present invention, the surface illuminance of the
이때, 본 발명에 따른 렌즈표면 분석장치는 피검렌즈(1)의 표면의 3차원 영상을 표시하는 디스플레이부(130)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 디스플레이부(130)는 초음파 트랜스듀서(70)의 전기적 신호를 수신하도록 초음파 트랜스듀서(70)와 전기적으로 연결되어, 피검렌즈(1)의 일면 및 타면의 영상을 시각적으로 출력하여 표시한다.
In this case, the lens surface analyzing apparatus according to the present invention may further include a
한편, 본 발명에 따른 렌즈표면 분석장치는 피검렌즈(1)에 조사되는 광량을 조절하기 위해서, 광량조절판(80)을 더 포함할 수 있다. 이러한 광량조절판(80)은 조절홀(81)이 관통된 판(plate) 형상으로 형성되어, 일면은 제2 렌즈(50)와 대향하고, 타면은 대물렌즈(60)와 대향하도록, 제2 렌즈(50)와 대물렌즈(60) 사이에 배치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 조절홀(81)은 광량조절판(80)의 일면에서부터 타면까지 관통되어 형성되는데, 그 직경이 제2 렌즈(50, 도 1 참조)에서 출력된 평행광(L1a)의 직경보다 작다. 따라서, 광량조절판(80) 방향으로 입사되는 평행광(L1a) 중 일부(L1b)는 조절홀(81)을 통과하지만, 나머지는 광량조절판(80)의 일면에 의해 차단되므로, 대물렌즈(60)에 입사되는 레이저광의 광량을 조절한다.
Meanwhile, the lens surface analyzing apparatus according to the present invention may further include a light
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치의 홀더부 및 액츄에이터의 사시도이다.3 is a perspective view of a holder portion and an actuator of a lens surface analyzing apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치의 홀더부(20)는 피검렌즈(1)가 회전하도록, 회전체(21) 및 지지대(23)를 포함할 수 있다. 여기서, 회전체(21)는 제3 회전축을 중심으로 회전하는 부재로서, 피검렌즈(1)의 일측면과 타측면에 밀착하도록 2개가 배치된다. 이때, 제3 회전축은 XY평면상에 배치된 피검렌즈(1)의 중심을 지나는 X축이다. 따라서, 2개의 회전체(21)가 X축에 배치되어, 피검렌즈(1)에 밀착되므로, 피검렌즈(1)는 회전체(21)의 의해 고정되고, 제3 회전축을 중심으로 회전한다. 여기서, 회전체(21)는 모터(도시되지 않음)에 의해 구동될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 사용자가 직접 회전체(21)를 회전시킬 수도 있다. 이렇게 피검렌즈(1)가 회전 가능하므로, 피검렌즈(1)의 일면에 대한 검사가 완료되면, 피검렌즈(1)를 회전시켜서, 피검렌즈(1)의 타면에 레이저광을 조사할 수 있다. 이때, 2개의 회전체(21)는 지지대(23)에 의해 지지된다.
3, the
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치는 홀더부(20)를 Z축 방향으로 이동시키기 위해서, 액츄에이터(90)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 액츄에이터(90)는 홀더부(20)에 결합되어, 대물렌즈(60, 도 1참조) 방향으로 홀더부(20)를 승하강시키는 장치이다. 구체적으로, 액츄에이터(90)는 PZT 및 전극을 포함한다. 이때, PZT는 압전소자로서, 전압을 가하면 신장 또는 수축하는 성질을 갖는다. 따라서, PZT가 신장, 수축하는 방향으로 홀더부(20)가 배치되고, 전압을 인가하면, PZT의 신장 또는 수축에 따라 홀더부(20)가 이동한다. 이때, 홀더부(20)의 이동거리를 조절하기 위해서, 복수 개의 PZT가 서로 적층될 수 있다. 다만, PZT가 반드시 복수 개로서 적층되어야 하는 것은 아니고, 단독으로 홀더부(20)를 이동시킬 수도 있다. 여기서, 전압은 전극을 통해서 PZT에 인가된다. 따라서, 전극은 PZT에 배치된다.Meanwhile, the lens surface analyzing apparatus according to another embodiment of the present invention may further include an
도 4는 본 발명의 또 따른 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치의 고정돔의 사시도이고, 도 5는 도 4의 A-A' 라인에 따른 단면도이다.FIG. 4 is a perspective view of a fixed dome of a lens surface analyzer according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a sectional view taken along line A-A 'of FIG.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 렌즈표면 분석장치는 피검렌즈(1)에서 발생한 광음향파를 서로 다른 방향에서 수신할 수 있도록, 고정돔(100)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 고정돔(100)은 반구 형상의 돔(dome) 형태로 형성되어, 내부에는 피검렌즈(1)가 수용되고, 내주면에는 하나 이상의 초음파 트랜스듀서(70)가 배치된다. 이때, 초음파 트랜스듀서(70)는 1개가 위치를 달리하여 고정돔(100) 내주면에 배치되거나, 복수 개가 서로 다른 위치에 배치됨으로써, 광음향파를 서로 다른 방향에서 수신한다. 따라서, 광음향파의 진행방향에 초음파 트랜스듀서(70)가 배치되고, 효과적으로 광음향파를 수신할 수 있다. 또한, 고정돔(100)이 피검렌즈(1)를 커버하므로, 외란광으로부터 피검렌즈(1)를 보호하여, 노이즈를 차단할 수 있다. 이때, 고정돔(100)의 외면을 관통하여 광통로홀(101)이 형성됨으로써, 광원부(10)에서 발산된 레이저광은 고정돔(100)을 통과한다.4, the lens surface analyzing apparatus according to another embodiment of the present invention further includes a fixed
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 렌즈표면 분석장치는 초음파 트랜스듀서(70)가 고정돔(100)의 내주면을 따라 이동할 수 있도록, 레일부(110) 및 수송부(120)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 레일부(110)는 복수 개의 레일(111)이 고정돔(100)의 내주면을 따라 거미줄 형상으로 배치되어 형성된다. 이러한 레일(111)을 따라서 수송부(120)가 이동하는데, 수송부(120)는 초음파 트랜스듀서(70)를 탑재한다. 따라서, 초음파 트랜스듀서(70)는 레일부(110)를 따라 이동하면서, 광음향파를 수신한다.5, the lens surface analyzing apparatus according to the present invention further includes a
이때, 본 발명에 따른 렌즈표면 분석장치는 수송부(120)의 이동을 제어하기 위해서 제어부를 더 포함할 수 있다. 이러한 제어부는 레이저광이 편향되는 각도와 피검렌즈(1)의 표면 곡률반경 등을 고려하여, 수송부(120)의 이동을 제어한다. 따라서, 레이저광이 조사되는 조건과 피검렌즈(1, 도 4 참조)의 조건에 따라서 효과적으로 초음파 트랜스듀서(70)가 광음향파를 수신할 수 있다.
At this time, the lens surface analyzing apparatus according to the present invention may further include a control unit for controlling the movement of the
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the present invention. It is obvious that the modification or improvement is possible.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속한 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
1: 피검렌즈 10: 광원부
20: 홀더부 21: 회전체
23: 지지대 30: 광편향부
31:제1 갈바노미러 33: 제2 갈바노미러
40: 제1 렌즈 50: 제2 렌즈
60: 대물렌즈 70: 초음파 트랜스듀서
80: 광량조절판 81: 조절홀
90: 액츄에이터 100: 고정돔
101: 광통로홀 110: 레일부
111: 레일 120: 수송부
130: 디스플레이부 1: Test lens 10: Light source
20: holder part 21: rotating body
23: support base 30: optical deflection part
31: First Galvano Mirror 33: Second Galvano Mirror
40: first lens 50: second lens
60: Objective lens 70: Ultrasonic transducer
80: Light quantity adjusting plate 81: Adjusting hole
90: Actuator 100: Fixed dome
101: light passage hole 110: rail part
111: rail 120:
130:
Claims (10)
상기 광원부에서부터 발산된 상기 레이저광의 진행 방향을 편향시켜 상기 레이저광을 피검렌즈에 조사하는 광편향부;
편향된 상기 레이저광이 소정의 초점을 통과하여 확산되도록 상기 레이저광을 집속시키는 제1 렌즈;
상기 초점을 사이에 두고 상기 제1 렌즈와 대향하며, 상기 초점을 통과하여 확산된 상기 레이저광을 광축과 평행한 평행광으로 변환하고 증폭 출력하는 제2 렌즈;
상기 제2 렌즈와 상기 피검렌즈 사이에 배치되고, 상기 평행광을 집광하여 상기 피검렌즈의 일면 또는 타면에 광스폿을 형성시키는 대물렌즈;
서로 수직인 X축 및 Y축으로 이루어진 XY평면상에 배치되도록 상기 피검렌즈를 고정하고, 상기 XY평면에 수직인 Z축 방향으로 이동가능한 홀더부; 및
상기 레이저광이 조사되어 상기 피검렌즈에서 발생한 광음향파를 수신하여 전기신호로 변환하는 초음파 트랜스듀서;
를 포함하는 렌즈표면 분석장치.
A light source section for emitting laser light;
A light deflector for deflecting a traveling direction of the laser beam emitted from the light source and irradiating the laser beam on the lens to be examined;
A first lens for focusing the laser light so that the deflected laser light passes through a predetermined focus;
A second lens which opposes the first lens with the focal point therebetween, converts the laser light diffused through the focal point into parallel light parallel to the optical axis, and amplifies and outputs the parallel light;
An objective lens disposed between the second lens and the examined lens to condense the parallel light to form a light spot on one surface or the other surface of the lens to be examined;
A holder unit which fixes the examined lens to be placed on an XY plane consisting of X and Y axes perpendicular to each other and is movable in a Z axis direction perpendicular to the XY plane; And
An ultrasonic transducer for receiving the photoacoustic wave generated by the lens to be irradiated with the laser beam and converting the received photoacoustic wave into an electric signal;
And a lens surface analyzer.
상기 광편향부는 상기 X축 및 상기 Y축 방향을 따라서 상기 광스폿이 이동되도록 상기 레이저광을 편향시키는 렌즈표면 분석장치.
The method according to claim 1,
And the optical deflecting unit deflects the laser light such that the light spot moves along the X-axis and Y-axis directions.
상기 광편향부는
상기 광원부로부터 발산된 상기 레이저광을 반사시키되, 제1 회전축을 중심으로 회전하면서 반사 각도를 조정하는 제1 갈바노미러; 및
상기 제1 갈바노미러에서 반사된 상기 레이저광을 상기 제1 렌즈 방향으로 반사시키되, 상기 제1 회전축과 수직인 제2 회전축을 중심으로 회전하면서 반사 각도를 조정하는 제2 갈바노미러;
를 포함하는 렌즈표면 분석장치.
The method of claim 2,
The optical deflector
A first galvanometer mirror that reflects the laser beam emitted from the light source unit and adjusts a reflection angle while rotating around a first rotation axis; And
A second galvanometer mirror that reflects the laser light reflected from the first galvanometer mirror toward the first lens, and rotates about a second rotation axis perpendicular to the first rotation axis to adjust a reflection angle;
And a lens surface analyzer.
판 형상으로 형성되어 상기 제2 렌즈와 상기 대물렌즈 사이에 배치되되, 상기 평행광 중 일부만이 통과되도록, 상기 평행광보다 직경이 작은 조절홀이 관통 형성되어, 상기 대물렌즈에 입사되는 레이저광의 광량을 조절하는 광량조절판;
을 더 포함하는 렌즈표면 분석장치.
The method according to claim 1,
An adjusting hole having a diameter smaller than that of the parallel light is formed to pass through the objective lens so that only a part of the parallel light passes therethrough so that the light amount of the laser light incident on the objective lens A light amount adjusting plate for adjusting the light amount;
Further comprising a lens surface analyzer.
상기 홀더부는
상기 피검렌즈의 중심을 지나는 상기 X축을 제3 회전축으로 하여 각각 회전하되, 어느 하나는 상기 피검렌즈의 일측면에 밀착되고, 다른 하나는 상기 피검렌즈의 타측면에 밀착되어, 상기 제3 회전축을 중심으로 상기 피검렌즈를 회전시키는 2개의 회전체; 및
상기 회전체를 지지하는 지지대;
를 포함하는 렌즈표면 분석장치.
The method according to claim 1,
The holder
And the X-axis passing through the center of the lens to be examined rotates with the third rotation axis, one of which is in close contact with one side of the lens to be examined and the other is in close contact with the other side of the lens to be examined, Two rotators rotating the lens to be examined with a center; And
A support for supporting the rotating body;
And a lens surface analyzer.
전압이 인가될 때에 신장하거나 수축하는 PZT, 및 상기 전압이 인가되도록 상기 PZT에 배치되는 전극을 포함하여, 상기 PZT의 신장 또는 수축에 따라 상기 홀더부를 이동시키는 액츄에이터;
를 더 포함하는 렌즈표면 분석장치.
The method according to claim 1,
A PZT extending or contracting when a voltage is applied, and an electrode arranged in the PZT so that the voltage is applied, the actuator moving the holder according to expansion or contraction of the PZT;
Further comprising a lens surface analyzer.
내부에 상기 피검렌즈를 수용하도록 반구 형상으로 형성되되, 상기 레이저광이 통과하는 광통로홀이 관통되고, 내주면에 하나 이상의 상기 초음파 트랜스듀서가 배치되는 고정돔;
을 더 포함하는 렌즈표면 분석장치.
The method according to claim 1,
A fixed dome formed in a hemispherical shape for receiving the lens to be inspected therein, the optical path hole through which the laser light passes, and the one or more ultrasonic transducers arranged on an inner peripheral surface thereof;
Further comprising a lens surface analyzer.
복수 개의 레일이 상기 고정돔의 내주면을 따라 거미줄 형상으로 배치되는 레일부; 및
상기 초음파 트랜스듀서를 탑재하고, 상기 레일를 따라서 이동하는 수송부;
를 더 포함하는 렌즈표면 분석장치.
The method of claim 7,
A rail portion in which a plurality of rails are arranged in a spiral shape along the inner peripheral surface of the fixed dome; And
A transporter for mounting the ultrasonic transducer and moving along the rail;
Further comprising a lens surface analyzer.
상기 수송부의 이동을 제어하는 제어부;
를 더 포함하는 렌즈표면 분석장치.
The method of claim 8,
A control unit for controlling movement of the transportation unit;
Further comprising a lens surface analyzer.
상기 초음파 트랜스듀서의 전기적 신호를 수신하여, 상기 피검렌즈의 일면 및 타면의 3차원 영상을 표시하는 디스플레이부;
를 더 포함하는 렌즈표면 분석장치.
The method according to claim 1,
A display unit receiving an electrical signal of the ultrasonic transducer and displaying three-dimensional images of one surface and the other surface of the lens to be examined;
Further comprising a lens surface analyzer.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020150002481A KR101567803B1 (en) | 2015-01-08 | 2015-01-08 | Apparatus for analyzing surface of lens |
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2015
- 2015-01-08 KR KR1020150002481A patent/KR101567803B1/en active IP Right Grant
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