KR101725653B1 - 광학계 정렬 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각각의 렌즈가 조립될 때마다 렌즈를 투과하는 광선의 영상이 이미지 센서부에 촬상되도록 하고, 촬상된 영상에서 검출되는 광 분포도의 좌표값을 미리 설정된 기준 좌표값과 비교하는 구성을 통해 렌즈의 정렬 상태를 효율적으로 파악할 수 있는 광학계 정렬 검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 본 발명은 카메라 모듈에 설치되는 적어도 하나의 렌즈의 정렬 상태를 검사하기 위한 광학계 정렬 검사장치로서, 상기 렌즈의 광축을 따라 광선을 조사하는 광원부; 상기 광원부로부터 조사되어 상기 렌즈를 통과한 광선을 집광하고, 상기 집광된 광선의 영상을 촬상하는 제1 이미지 센서부; 및 상기 제1 이미지 센서부에 의해 촬상된 영상을 기반으로 상기 광선의 광 분포도를 검출하여 상기 광 분포도의 좌표값을 획득하고, 상기 획득된 광 분포도의 좌표값을 미리 설정된 기준 좌표값과 비교 연산하여 상기 렌즈의 정렬 오차값을 산출하며, 상기 산출된 오차값이 일정범위를 벗어나는지 분석하여 상기 렌즈의 정렬 불량 여부를 판단하는 제어부를 포함하여 구성한다. 따라서 본 발명은 각각의 렌즈가 조립될 때마다 렌즈를 투과하는 광선의 영상이 이미지 센서부에 촬상되도록 하고, 촬상된 영상에서 검출되는 광 분포도의 좌표값을 미리 설정된 기준 좌표값과 비교하는 구성을 통해 렌즈의 정렬 상태를 효율적으로 파악할 수 있는 장점이 있다.

Description

광학계 정렬 검사장치{APPARATUS FOR INSPECTING ALIGNMENT OF OPTICAL SYSTEM}

본 발명은 광학계 정렬 검사장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 각각의 렌즈가 조립될 때마다 렌즈를 투과하는 광선의 영상이 이미지 센서부에 촬상되도록 하고, 촬상된 영상에서 검출되는 광 분포도의 좌표값을 미리 설정된 기준 좌표값과 비교하는 구성을 통해 렌즈의 정렬 상태를 효율적으로 파악할 수 있는 광학계 정렬 검사장치에 관한 것이다.

최근 들어, 제품의 소형화 시대가 도래하면서 스마트폰, PDA 등의 소형 전자기기가 소형 카메라를 내장하는 경우가 증가하고 있다.

이러한 스마트폰 카메라 등의 렌즈 어셈블리는 소형 광학계로 이루어져 있어 조립 공정상의 오차가 카메라의 성능을 좌우할만큼 중요해졌으며, 이에 따라 조립 전 단품들과 조립 후의 렌즈 어셈블리에 대한 광학적 성능을 정량적으로 그리고 실시간으로 측정하는 광학적 성능평가 장치 및 방법이 필요해졌다.

특히, 상기 렌즈 어셈블리를 제작하는 경우에 렌즈 배럴의 기구적 중심축과 렌즈 배럴에 수용되는 렌즈의 광축을 일치시키는 편심 조정을 정밀하게 행하는 것이 필수적이며, 렌즈 배럴에 수용되는 렌즈간의 광축을 일치시키는 광축 조정을 정밀하게 행하는 것 또한 필수적이다.

그러나, 기존의 렌즈 어셈블리의 조립 공정 중에는 렌즈의 광축에 대한 기울임 각도(tilting angle)가 허용 범위 내인지에 대한 조립 오차 검사를 하지 못하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 상기 렌즈 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈의 조립이 완료된 후에 변조 전달 함수(Modulation Transfer Function, MTF) 검사를 하거나 카메라 모듈에 의해 촬상된 영상을 분석하여 렌즈 어셈블리의 불량 여부를 판정할 수 있으나, 이는 렌즈 어셈블리 중 어떤 부품이 문제인지는 구체적으로 알 수 없다.

즉, 이러한 종래의 렌즈 어셈블리의 조립 공정은 불량을 야기하는 부품이 조립되었을 때 즉시 불량 여부를 판정하지 못하고, 최종 조립 상태에서 불량 여부를 판정하기 때문에, 불필요한 조립 시간 및 조립 장치의 작동을 유발하고 제품의 수율을 저하시킨다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 불량을 유발하는 공정을 찾아내어 이를 정정하기가 어렵다는 단점이 있다.

한국 등록특허번호 제10-0211068호(1999.04.29.)

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 각각의 렌즈가 조립될 때마다 렌즈를 투과하는 광선의 영상이 이미지 센서부에 촬상되도록 하고, 촬상된 영상에서 검출되는 광 분포도의 좌표값을 미리 설정된 기준 좌표값과 비교하는 구성을 통해 렌즈의 정렬 상태를 효율적으로 파악할 수 있는 광학계 정렬 검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 카메라 모듈에 설치되는 적어도 하나의 렌즈의 정렬 상태를 검사하기 위한 광학계 정렬 검사장치로서, 상기 렌즈의 광축을 따라 광선을 조사하는 광원부; 상기 광원부로부터 조사되어 상기 렌즈를 통과한 광선을 집광하고, 상기 집광된 광선의 영상을 촬상하는 제1 이미지 센서부; 및 상기 제1 이미지 센서부에 의해 촬상된 영상을 기반으로 상기 광선의 광 분포도를 검출하여 상기 광 분포도의 좌표값을 획득하고, 상기 획득된 광 분포도의 좌표값을 미리 설정된 기준 좌표값과 비교 연산하여 상기 렌즈의 정렬 오차값을 산출하며, 상기 산출된 오차값이 일정범위를 벗어나는지 분석하여 상기 렌즈의 정렬 불량 여부를 판단하는 제어부를 포함하여 구성한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 좌표값은, 상기 렌즈의 광축을 기준으로 상기 렌즈의 좌우 정렬에 따른 광 분포도의 위치값, 상기 렌즈의 상하 정렬에 따른 광 분포도의 위치값, 상기 렌즈의 수평이동 정렬에 따른 광 분포도의 위치값 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 제어부는, 상기 렌즈가 설치되기 전에, 상기 광원부로부터 조사되어 상기 제1 이미지 센서부에 촬상되는 광선의 영상을 기반으로 상기 광선의 광 분포도를 검출하고, 상기 검출된 광 분포도의 좌표값을 기준 좌표값으로 미리 설정하는 기준좌표 설정부; 상기 렌즈가 설치된 후, 상기 렌즈를 통과하여 제1 이미지 센서부에 촬상되는 광선의 영상을 기반으로 상기 광선의 광 분포도를 검출하고, 상기 검출된 광 분포도의 좌표값을 획득하는 좌표 획득부; 상기 좌표 획득부를 통해 획득된 좌표값을 상기 기준좌표 설정부에 미리 설정된 기준 좌표값과 비교 연산하여 상기 렌즈의 정렬 오차값을 산출하는 비교 연산부; 및 상기 비교 연산부에서 산출된 오차값이 일정범위를 벗어나는지 분석하고, 상기 분석결과에 따라 상기 렌즈의 정렬 불량 여부를 판단하여 '정상' 또는 '불량' 중 어느 하나의 판단신호를 출력하는 판단신호 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 광원부로부터 조사되는 광선은 편광 레이저 빔인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 광원부와 렌즈 사이에 설치되어, 상기 렌즈에 의해 일부 반사되는 광선의 편광 성질을 변환하는 편광 변환부; 및 상기 광원부와 편광 변환부 사이에 설치되어, 상기 편광 변환부에 의해 편광 성질이 변환된 광선을 타측 방향으로 분리하여 출사하는 편광 분할부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 편광 변환부는, 상기 광선이 갖는 직선 편광을 원 편광으로 변환하는 쿼터 웨이브 플레이트(Quarter-wave plate)인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 편광 분할부는 편광 빔 스플리터(polarization beam splitter)인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 편광 분할부로부터 출사되는 광선을 집광하고, 상기 집광된 광선의 영상을 촬상하는 제2 이미지 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 제어부는, 상기 제2 이미지 센서부에 의해 촬상된 영상을 기반으로 상기 광선의 광 분포도를 검출하여 상기 광 분포도의 좌표값을 획득하고, 상기 획득된 광 분포도의 좌표값을 미리 설정된 기준 좌표값과 비교 연산하여 상기 렌즈의 기울어진 각도값을 측정하며, 상기 측정된 각도값이 일정범위를 벗어나는지 분석하여 상기 렌즈의 정렬 불량 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제어부에 의해 판단되는 상기 렌즈의 정렬 불량 여부를 청각적 또는 시각적으로 알리는 알림 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 광학계 정렬 검사장치는 각각의 렌즈가 조립될 때마다 렌즈를 투과하는 광선의 영상이 이미지 센서부에 촬상되도록 하고, 촬상된 영상에서 검출되는 광 분포도의 좌표값을 미리 설정된 기준 좌표값과 비교하는 구성을 통해 렌즈의 정렬 상태를 효율적으로 파악할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 편광 변환부 및 편광 분할부를 구성함으로써, 렌즈에 의해 일부 반사되는 광선의 부가적인 경로가 제공되도록 하고, 부가적인 경로로 출사되는 광선의 영상을 촬상하는 별도의 이미지 센서부를 통해 렌즈의 기울기에 대한 정렬 상태를 더욱 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 광학계 정렬 검사장치를 나타낸 개략도.
도 2 는 본 발명에 따른 광학계 정렬 검사장치의 전자적인 구성을 나타낸 블록도.
도 3 은 본 발명에 따른 제어부의 구성을 나타낸 블록도.
도 4 는 본 발명에 따른 광원부의 광선 및 그에 대한 좌표계를 나타낸 도면.
도 5 내지 도 9 는 본 발명에 따른 제1 이미지 센서부에 촬상 가능한 광 분포도의 실시예 및 그에 대한 좌표값의 광 수치 그래프를 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광학계 정렬 검사장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 광학계 정렬 검사장치의 구성을 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 광학계 정렬 검사장치의 전자적인 구성을 나타낸 블록도이며, 도 3은 본 발명에 따른 제어부의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 광원부의 광선 및 그에 대한 좌표계를 나타낸 도면이며, 도 5 내지 도 9 는 본 발명에 따른 제1 이미지 센서부에 촬상 가능한 광 분포도의 실시예 및 그에 대한 좌표값의 광 수치 그래프를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 광학계 정렬 검사장치(100)는 임의의 카메라 모듈에 설치되는 적어도 하나의 렌즈(L)의 정렬 상태를 검사하기 위한 장치로서, 광원부(110), 제1 이미지 센서부(120) 및 제어부(130)를 포함하여 구성된다.

본 발명에서 의미하는 상기 카메라 모듈은 소형의 렌즈 어셈블리를 포함하는 스마트폰용 카메라 등의 소형 카메라 모듈이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.

또한, 상기 렌즈 어셈블리는 렌즈(L)가 삽입되기 위한 경통(렌즈 배럴)과, 상기 경통에 삽입되는 적어도 하나의 렌즈(L), 상기 렌즈(L) 사이에 선택적으로 삽입될 수 있는 스페이서와 마스크, 상기 렌즈 어셈블리를 외부로부터 보호하기 위한 쉴드로 구성될 수 있으며, 이러한 상기 렌즈 어셈블리의 구성은 통상적으로 게재된 일반적인 공지의 기술로서, 구체적인 도시를 생략하였고, 이에 대한 구체적인 설명 또한 생략하기로 한다.

상기 광원부(110)는 카메라 모듈에 설치되는 렌즈(L), 더 구체적으로는, 상기 렌즈 어셈블리를 포함하는 카메라 모듈에서, 상기 렌즈 어셈블리를 구성하는 렌즈(L)의 광축을 따라 광선을 조사하는 광학부품으로, 다양한 공지의 레이저 광원이 적용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 광원부(110)로부터 조사되는 광선은 편광 레이저 빔인 것이 바람직하다.

예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 광원부(110)에서 조사되는 광선(이하, 제1 광선이라 함)은 진행되고자 하는 방향에 전기장(A')이 수직으로 일정하게 진동하는 직선 편광의 성질을 갖는 것이 바람직하다.

즉, 상기 광원부(110)는 직선 편광을 갖는 제1 광선(A)을 상기 렌즈(L)로 조사하고, 상기 렌즈(L)에 조사되어 상기 렌즈(L)를 통과(투과)한 제1 광선(A)은 후술되는 제1 이미지 센서부(120)로 입사된다.

상기 제1 이미지 센서부(120)는 상기 광원부(110)에 의해 입사되는 제1 광선(A)의 영상을 검지해내는 구성으로, 상기 광원부(110)로부터 조사되어 상기 렌즈(L)를 통과한 제1 광선(A)을 집광하고, 상기 집광된 제1 광선(A)의 영상을 촬상하는 기능을 수행한다.

이러한 상기 제1 이미지 센서부(120)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등의 촬상소자가 바람직하나, 이에 한정되지 않고, 상기 제1 광선(A)의 영상을 촬상하는 본 발명의 기술적 범위 내에서 다양한 이미지 센서가 취급될 수 있다.

상기 제어부(130)는 제1 이미지 센서부(120)에 의해 촬상된 영상을 기반으로 상기 제1 광선(A)의 광 분포도를 검출하여 임의의 좌표값을 획득하고, 상기 획득된 좌표값을 미리 설정된 기준 좌표값과 비교 연산하여 상기 렌즈(L)의 정렬 오차값을 산출하며, 상기 산출된 오차값이 일정범위를 벗어나는지 분석하여 상기 렌즈(L)의 정렬 불량 여부를 판단하는 구성으로, 기준좌표 설정부(131), 좌표 획득부(132), 비교 연산부(133) 및 판단신호 출력부(134)로 구성될 수 있다.

상기 기준좌표 설정부(131)는 후술될 좌표 획득부(132)를 통해 획득되는 임의의 좌표값과 비교할 수 있도록 기준이 되는 좌표값을 설정하는 것으로, 상기 렌즈(L)가 카메라 모듈에 설치되기 전에, 상기 광원부(110)로부터 조사되어 상기 제1 이미지 센서부(120)에 촬상되는 제1 광선(A)의 영상을 기반으로 상기 제1 광선(A)의 광 분포도를 검출하고, 상기 검출된 광 분포도의 좌표값을 기준 좌표값으로 미리 설정하는 기능을 수행한다.

여기서, 상기 광 분포도는 상기 제1 광선(A)이 갖는 빛의 세기에 대한 값이고, 이에 따라, 상기 제1 이미지 센서부(120)에 의해 촬상되는 광 분포도의 영상은 도 5 내지 도 9의 (a)를 참조하여, 상기 빛의 세기에 따라 다양한 색상과 선폭을 이루는 동심원으로 검출될 수 있다.

이러한 상기 동심원의 중심은 빛의 세기가 상대적으로 가장 강한 상기 제1 광선(A)의 중심일 것임이 자명하며, 상기 동심원의 전체적인 형상은 상기 동심원의 중심을 기준으로 원형(도 5 내지 도 8 참조) 또는 타원형(도 9 참조)의 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 좌표값은 도 4를 참조하여, 상기 렌즈(L)의 광축을 기준으로 상기 렌즈(L)의 좌우 정렬에 따른 광 분포도의 위치값(X축에 대한 렌즈의 이동값), 상기 렌즈(L)의 상하 정렬에 따른 광 분포도의 위치값(Y축에 대한 렌즈의 이동값), 상기 렌즈(L)의 수평이동 정렬에 따른 광 분포도의 위치값(Z축에 대한 렌즈의 이동값) 등이 될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 좌표값은 더욱 효율적이고 정확한 비교 연산을 위해 상기 빛의 세기가 가장 강한 제1 광선(A)의 중심점에 대한 위치값을 적용시키는 것이 바람직하다.

상기 좌표 획득부(132)는 렌즈(L)가 카메라 모듈에 가설치된 후, 상기 가설치된 렌즈(L)를 통과하여 상기 제1 이미지 센서부(120)에 촬상되는 제1 광선(A)의 영상을 기반으로 상기 제1 광선(A)의 광 분포도를 검출하고, 상기 검출된 광 분포도의 좌표값을 획득한다.

상기 비교 연산부(133)는 상기 좌표 획득부(132)를 통해 획득된 좌표값을 상기 기준좌표 설정부(131)에 미리 설정된 기준 좌표값과 비교 연산하여 상기 렌즈(L)의 정렬 오차값을 산출해낸다.

상기 판단신호 출력부(134)는 렌즈(L)의 정렬 상태가 판단된 신호를 출력하는 것으로서, 상기 비교 연산부(133)에서 산출된 오차값이 일정범위를 벗어나는지 분석하고, 상기 분석결과에 따라 상기 렌즈(L)의 정렬 불량 여부를 판단하여 '정상' 또는 '불량' 중 어느 하나의 판단신호를 출력하는 기능을 수행한다.

여기서, 상기 일정범위는 렌즈(L)의 정렬 상태를 '정상'으로 판단할 수 있는 오차값의 허용범위로서, 상기 일정범위를 초과하지 않으면 '정상', 초과하면 '불량'으로 판단되도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 상기 일정범위는 해당관련분야의 통상지식을 가진 당업자가 상기 렌즈(L)의 크기 및 특성, 상기 렌즈 어셈블리의 규격, 상기 제1 이미지 센서(120)의 크기 등 다양한 설계조건을 고려하여 자유롭게 설정할 수 있음은 물론이다.

나아가, 본 발명의 실시예에 따른 상기 검사장치(100)는 상기 제어부(130)에 의해 판단되는 상기 렌즈(L)의 정렬 불량 여부를 사용자에게 청각적 또는 시각적으로 알리는 알림 수단(170)을 더 포함하여 구성할 수도 있다.

상기 알림 수단(170)은 상기 제어부(130)의 판단신호 출력부(134)에서 출력되는 판단신호에 따라 특정 음향정보를 제공하는 음향 출력부(170a) 또는 특정 문자정보를 제공하는 디스플레이부(170b) 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.

상기 음향 출력부(170a)는 다양한 스피커 장치가 적용될 수 있으며, 상기 디스플레이부(170b)는 LCD(Lipuid Crystal Display) 등이 적용될 수 있다.

한편, 상기 검사장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈(L)에 의해 일부 반사되는 광선의 부가적인 경로가 제공되도록 하여, 상기 렌즈(L)의 기울기에 대한 정렬 상태를 더욱 정확하게 측정할 수 있도록 편광 변환부(140), 편광 분할부(150) 및 제2 이미지 센서부(160)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

상기 편광 변환부(140)는 상기 광원부(110)로부터 렌즈(L)에 조사되는 제1 광선(A) 중에서 상기 렌즈(L)에 의해 일부 반사되는 광선(이하, 제2 광선이라 함)의 편광 성질을 변환하도록 구성한 것으로, 상기 광원부(110)와 렌즈(L) 사이에 설치되어, 상기 제2 광선(B)이 갖는 '직선 편광'이 상기 편광 변환부(140)를 거치면서 '원 편광'으로 또는 다시 '원 편광'에서 '직선 편광'으로 변환되도록 하는 쿼터 웨이브 플레이트(Quarter-wave plate)가 바람직하다.

상기 쿼터 웨이브 플레이트(Quarter-wave plate = 4분의 1 파장판)는 서로 수직인 방향으로 진동하는 직선 편광의 사이에 1/4 파장의 광로차를 일으키도록 일정 두께를 가진 복굴절판으로서, 판의 내부에서 빛의 진동방향이 입사광의 진동방향에 대해 45˚되도록 직선 편광을 수직으로 입사시키면 투과광은 원 편광(圓偏光)이 되는 원리가 적용된다.

이러한 상기 쿼터 웨이브 플레이트(Quarter-wave plate = 4분의 1 파장판)에 대한 기술은 일반적인 공지의 기술로서, 더 구체적인 설명은 생략한다.

상기 편광 분할부(150)는 편광 변환부(140)에 의해 편광 성질이 변환된 제2 광선(B)을 타측 방향으로 분리하여 출사하는 구성으로, 상기 광원부(110)와 편광 변환부(140) 사이에 설치되는 편광 빔 스플리터(polarization beam splitter)인 것이 바람직하다.

여기서, 상기 편광 빔 스플리터는 복굴절성 결정을 사용하여 편광 성질이 서로 다른 광선(제1,2 광선)을 2광선속으로 분리하는 광학 소자로서, 사바르판 또는 월라스톤 프리즘(Wollaston prism) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

상기 제2 이미지 센서부(160)는 제2 광선(B)의 영상을 검지해내는 구성으로, 상기 편광 분할부(150)로부터 타측 방향으로 출사되는 제2 광선(B)을 집광하고, 상기 집광된 제2 광선(B)의 영상을 촬상하는 기능을 수행한다.

이러한 상기 제2 이미지 센서부(160)는 제1 이미지 센서부(120)와 동일한 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 등의 촬상소자로 구성될 수 있으나. 이에 한정되지 않고, 상기 제2 광선(B)의 영상을 촬상하는 본 발명의 기술적 범위 내에서 다양한 이미지 센서가 취급될 수 있다.

여기서, 상기 제어부(130)는 제2 이미지 센서부(160)에 의해 촬상된 영상을 기반으로 상기 제2 광선(B)의 광 분포도를 검출하여 임의의 좌표값을 획득하고, 상기 획득된 좌표값을 미리 설정된 기준 좌표값과 비교 연산하여 상기 렌즈(L)의 기울어진 각도값을 측정하며, 상기 측정된 각도값이 일정범위를 벗어나는지 분석하여 상기 렌즈(L)의 정렬 불량 여부를 판단하는 기능을 더 포함하도록 구성할 수 있다.

이를 위해 상기 제어부(130)의 기준좌표 설정부(131)는 상기 렌즈(L)가 카메라 모듈에 오차값 없이 완벽하게 정렬되었을 경우의 상기 제2 이미지 센서부(160)에 촬상되는 제2 광선(B)의 영상을 기반으로 상기 제2 광선(B)의 광 분포도를 검출하고, 상기 검출된 광 분포도의 좌표값을 상기 렌즈(L)의 기울기에 대한 기준 좌표값으로 미리 설정하도록 구성할 수 있다.

상기 렌즈(L)의 완벽한 정렬 상태 여부는 비교 연산부(133) 및 판단신호 출력부(134)에 의해 파악할 수 있다.

또한, 상기 좌표 획득부(132)는 기준좌표 설정부(131)에 의해 기울기에 대한 기준 좌표값이 설정된 이후, 다른 렌즈(L)가 상기 카메라 모듈에 가설치될 때마다 상기 가설치된 렌즈(L)에서 반사되어 상기 편광 변환부(140) 및 편광 분할부(150)를 통해 상기 제2 이미지 센서부(160)에 촬상되는 제2 광선(B)의 영상을 기반으로 상기 제2 광선(B)의 광 분포도를 검출하고, 상기 검출된 광 분포도의 좌표값을 획득하도록 구성할 수 있다.

이에 따라, 상기 비교 연산부(133)는 상기 좌표 획득부(132)를 통해 획득된 좌표값을 상기 기준좌표 설정부(131)에 미리 설정된 기울기에 대한 기준 좌표값과 비교 연산하여 상기 렌즈(L)의 기울어진 각도값을 측정해내도록 구성하는 것이 바람직하다.

나아가, 상기 판단신호 출력부(134)는 비교 연산부(133)에서 측정된 각도값이 일정범위를 벗어나는지 분석하고, 상기 분석결과에 따라 상기 렌즈(L)의 정렬 불량 여부를 판단하여 '정상' 또는 '불량' 중 어느 하나의 판단신호를 출력하도록 구성할 수 있다.

이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 상기 제1 이미지 센서부(120)에 촬상 가능한 광 분포도의 실시예 및 그에 대한 좌표값의 광 수치 그래프를 상세하게 설명한다.

도 5 내지 도 9의 (a)는 상기 제1 이미지 센서부(120)에 촬상 가능한 광 분포도의 실시예이며, (b)는 상기 광 분포도의 실시예에 대한 좌표값의 광 수치 그래프이다.

먼저, 도 5는 상기 제1 이미지 센서부(120)에 촬상되는 광 분포도의 좌표값이 (0, 0, 0)일 경우를 나타내는 영상으로서, 이때, 상기 광 수치 그래프는 원점을 기준으로 상하좌우 대칭하는 형태가 된다.

다음으로, 도 6은 상기 제1 이미지 센서부(120)에 촬상되는 광 분포도의 좌표값이 (0.1, 0, 0)일 경우를 나타내는 영상으로서, 이때, 상기 광 수치 그래프에서 X축은 원점 기준 좌우 비대칭하는 형태가 되며 가장 밝은 곳의 위치가 +0.13mm 이동한 것을 볼 수 있다.

반면, Y축은 가장 밝은 곳의 위치 이동이 없으므로, 원점 기준 상하 대칭하는 형태이나, 중심의 밝기가 원점 대비 약 50% 감소한 것을 볼 수 있다.

다음으로, 도 7은 상기 제1 이미지 센서부(120)에 촬상되는 광 분포도의 좌표값이 (0, 0.1, 0)일 경우를 나타내는 영상으로서, 이때, 상기 광 수치 그래프에서 X축은 가장 밝은 곳의 위치 이동이 없으므로, 원점 기준 좌우 대칭하는 형태이나, 중심의 밝기가 원점대비 약 50% 감소한 것을 볼 수 있다.

반면, Y축은 원점 기준 상하 비대칭하는 형태가 되며, 가장 밝은 곳의 위치가 +0.13mm 이동한 것을 볼 수 있다.

다음으로, 도 8은 상기 제1 이미지 센서부(120)에 촬상되는 광 분포도의 좌표값이 (0, 0, -1)일 경우를 나타내는 영상으로서, 이때, 상기 광 수치 그래프에서 X축과 Y축 모두 가장 밝은 곳의 위치 이동변화가 없으므로, 원점 기준 상하좌우 대칭하는 형태이나, 선폭이 변화한 것을 볼 수 있다.

다음으로, 도 9는 상기 제1 이미지 센서부(120)에 촬상되는 광 분포도의 좌표값은 (0, 0, 0)이면서, 상기 렌즈(L)가 X축 기준, Z축 방향으로 10도 기울어졌을 경우를 나타내는 영상으로서, 이때, 상기 광 수치 그래프에서 X축은 가장 밝은 곳의 위치 이동이 없으므로, 원점 기준 좌우 대칭하는 형태이나, 중심의 밝기가 원점대비 일정량 감소한 것을 볼 수 있다.

반면, Y축은 원점 기준 상하 비대칭하는 형태가 되며, 가장 밝은 곳의 위치가 일정량 이동한 것을 볼 수 있다.

나아가, 상기 Y축은 선폭의 형태까지 비대칭 변화한 것을 볼 수 있다.

본 발명의 도면에서는, 상기 제1 이미지 센서부(120)에 의한 실시예만을 도시하고 있으나, 이는 전술한 상기 제2 이미지 센서부(160)의 설명을 참조하여 상기 제2 이미지 센서부(160)에 의해서도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

따라서, 본 발명은 각각의 렌즈가 조립될 때마다 렌즈를 투과하는 광선의 영상이 이미지 센서부에 촬상되도록 하고, 촬상된 영상에서 검출되는 광 분포도의 좌표값을 미리 설정된 기준 좌표값과 비교하는 구성을 통해 렌즈의 정렬 상태를 효율적으로 파악할 수 있게 된다.

또한, 편광 변환부 및 편광 분할부를 구성함으로써, 렌즈에 의해 일부 반사되는 광선의 부가적인 경로가 제공되도록 하고, 부가적인 경로로 출사되는 광선의 영상을 촬상하는 별도의 이미지 센서부를 통해 렌즈의 기울기에 대한 정렬 상태를 더욱 정확하게 측정할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

100 : 광학계 정렬 검사장치 110 : 광원부
120 : 제1 이미지 센서부 130 : 제어부
131 : 기준좌표 설정부 132 : 좌표 획득부
133 : 비교 연산부 134 : 판단신호 출력부
140 : 편광 변환부 150 : 편광 분할부
160 : 제2 이미지 센서부 170 : 알림 수단
170a : 음향 출력부 170b : 디스플레이부
A : 제1 광선 A' : 자기장
B : 제2 광선 L : 렌즈

Claims (10)

1. 카메라 모듈에 설치되는 적어도 하나의 렌즈(L)의 정렬 상태를 검사하기 위하여,
   상기 렌즈(L)의 광축을 따라 광선을 조사하는 광원부(110);
   상기 광원부(110)로부터 조사되어 상기 렌즈(L)를 통과한 광선을 집광하고, 상기 집광된 광선의 영상을 촬상하는 제1 이미지 센서부(120); 및
   상기 제1 이미지 센서부(120)에 의해 촬상된 영상을 기반으로 상기 광선의 광 분포도를 검출하여 상기 광분포도의 좌표값을 획득하고, 상기 획득된 광분포도의 좌표값을 미리 설정된 기준 좌표값과 비교 연산하여 상기 렌즈(L)의 정렬 오차값을 산출하며, 상기 산출된 오차값이 일정범위를 벗어나는지 분석하여 상기 렌즈(L)의 정렬 불량 여부를 판단하는 제어부(130)를 포함하며,
   상기 렌즈(L)의 기울기에 대한 정렬 상태를 측정하기 위하여,
   상기 광원부(110)와 렌즈(L) 사이에 설치되어, 상기 렌즈(L)에 의해 일부 반사되는 광선의 편광 성질을 변환하는 편광 변환부(140);
   상기 광원부(110)와 편광 변환부(140) 사이에 설치되어, 상기 편광 변환부(140)에 의해 편광 성질이 변환된 광선을 타측 방향으로 분리하여 출사하는 편광 분할부(150); 및
   상기 편광 분할부(150)로부터 출사되는 광선을 집광하고, 상기 집광된 광선의 영상을 촬상하는 제2 이미지 센서부(160);를 더 포함하고,
   상기 제어부(130)는 상기 제2 이미지 센서부(160)에 의해 촬상된 영상을 기반으로 상기 광선의 광 분포도를 검출하여 상기 광 분포도의 좌표값을 획득하고, 상기 획득된 광 분포도의 좌표값을 미리 설정된 기준 좌표값과 비교 연산하여 상기 렌즈(L)의 기울어진 각도값을 측정하며, 상기 측정된 각도값이 일정범위를 벗어나는지 분석하여 상기 렌즈(L)의 정렬 불량 여부를 더 판단하는 광학계 정렬 검사장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 좌표값은,
   상기 렌즈(L)의 광축을 기준으로 상기 렌즈(L)의 좌우 정렬에 따른 광 분포도의 위치값, 상기 렌즈(L)의 상하 정렬에 따른 광 분포도의 위치값, 상기 렌즈(L)의 수평이동 정렬에 따른 광 분포도의 위치값 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 광학계 정렬 검사장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부(130)는,
   상기 렌즈(L)가 설치되기 전에, 상기 광원부(110)로부터 조사되어 상기 제1 이미지 센서부(120)에 촬상되는 광선의 영상을 기반으로 상기 광선의 광 분포도를 검출하고, 상기 검출된 광 분포도의 좌표값을 기준 좌표값으로 미리 설정하는 기준좌표 설정부(131);
   상기 렌즈(L)가 설치된 후, 상기 렌즈(L)를 통과하여 제1 이미지 센서부(120)에 촬상되는 광선의 영상을 기반으로 상기 광선의 광 분포도를 검출하고, 상기 검출된 광 분포도의 좌표값을 획득하는 좌표 획득부(132);
   상기 좌표 획득부(132)를 통해 획득된 좌표값을 상기 기준좌표 설정부(131)에 미리 설정된 기준 좌표값과 비교 연산하여 상기 렌즈(L)의 정렬 오차값을 산출하는 비교 연산부(133); 및
   상기 비교 연산부(133)에서 산출된 오차값이 일정범위를 벗어나는지 분석하고, 상기 분석결과에 따라 상기 렌즈(L)의 정렬 불량 여부를 판단하여 '정상' 또는 '불량' 중 어느 하나의 판단신호를 출력하는 판단신호 출력부(134)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계 정렬 검사장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 광원부(110)로부터 조사되는 광선은 편광 레이저 빔인 것을 특징으로 하는 광학계 정렬 검사장치.
   
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 편광 변환부(140)는,
   상기 광선이 갖는 직선 편광을 원 편광으로 변환하는 쿼터 웨이브 플레이트(Quarter-wave plate)인 것을 특징으로 하는 광학계 정렬 검사장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 편광 분할부(150)는 편광 빔 스플리터(polarization beam splitter)인 것을 특징으로 하는 광학계 정렬 검사장치.
   
8. 삭제
9. 삭제
10. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항, 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검사장치는,
    상기 제어부(130)에 의해 판단되는 상기 렌즈(L)의 정렬 불량 여부를 청각적 또는 시각적으로 알리는 알림 수단(170)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계 정렬 검사장치.

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