KR101911425B1 - Autocollimator - Google Patents

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KR101911425B1
KR101911425B1 KR1020170078960A KR20170078960A KR101911425B1 KR 101911425 B1 KR101911425 B1 KR 101911425B1 KR 1020170078960 A KR1020170078960 A KR 1020170078960A KR 20170078960 A KR20170078960 A KR 20170078960A KR 101911425 B1 KR101911425 B1 KR 101911425B1
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임부빈
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(주)위키옵틱스
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    • G02B27/30Collimators

Abstract

The present invention relates to an autocollimator including: a laser diode for outputting light; a first collimator lens for converting the light outputted from the laser diode into parallel light; a diaphragm for controlling a size of the light; a beam splitter for allowing the light outputted from the first collimator lens to be irradiated on an angle measurement target object and to be reflected while overlapping with an irradiation path to pass therethrough; a filter installed between the beam splitter and the object to serve as a window for blocking introduction of foreign substances while allowing the light to pass therethrough; a second collimator lens for focusing the light passing through the beam splitter; an image sensor to which the light focused by the second collimator lens is irradiated; a light distribution information processing unit for processing light distribution information of the light irradiated to the image sensor; a wireless communication unit for performing wireless communication with an external terminal; and a microcomputer for calculating angle information of the object based on the information processed by the light distribution information processing unit and a predefined focal distance of the second collimator lens, and controlling the wireless communication unit to provide the angle information to the terminal. According to the present invention, the autocollimator is able to be downsized, a single terminal communicates with a plurality of autocollimators by wireless communication to simultaneously measure angles of various optical components, and coordinate setting is easily performed in a manufacturing process of the autocollimator.

Description

오토콜리메이터{Autocollimator}Autocollimator {Autocollimator}

본 발명은 오토콜리메이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소형화할 수 있고, 무선통신에 의해 하나의 단말기로 다수의 오토콜리메이터와 통신하여 동시에 여러 광부품의 각도를 측정할 수 있으며, 제작공정에서 좌표설정을 간단하게 수행할 수 있도록 하는 오토콜리메이터에 관한 것이다.The present invention relates to an autocollimator, and more particularly to an autocollimator which can be miniaturized, can communicate with a plurality of auto-collimators through a single terminal by wireless communication, and can simultaneously measure angles of various optical components, The present invention relates to an auto-collimator capable of easily performing the auto-collimator.

일반적으로, 오토콜리메이터는 광학부품의 제작 정도나 정렬(alignment) 정도를 비접촉식으로 빛을 이용해 측정하는 각도 측정 장비로서, 사용하는 광원으로는 램프, LED, 레이저다이오드 등이 있으며, 이들 광원에서 나온 빛을 평행광으로 바꿔주는 광학계와, 각도 측정을 위한 대상물에 반사되어 돌아오는 빛을 접안렌즈를 통해 사람의 눈으로 직접 관찰하거나, 이미지센서를 이용하여 모니터 등으로 표시하는 방법 등이 있다.In general, an auto collimator is an angle measuring device that measures the degree of production and alignment of optical components by using a non-contact type light. The light sources used are lamps, LEDs, and laser diodes. And a method of directly observing the light reflected from the object for angle measurement through the eyepiece lens with a human eye or using an image sensor to display the image with a monitor or the like.

최근에는 광원으로 레이저다이오드(laser diode)를 이용하는 경우가 많다. 레이저다이오드는 점광원으로 고도로 정밀한 평행광을 만들 수 있으며, 광효율을 높일 수 있어 소비전력을 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한 광원의 크기가 매우 작고 단색광이기 때문에 광학계가 단순화할 수 있어 전체적인 크기를 줄일 수 있다.Recently, a laser diode is often used as a light source. The laser diode is a point light source and can produce highly precise parallel light. It can increase the light efficiency and reduce power consumption. In addition, since the size of the light source is very small and monochromatic light is used, the optical system can be simplified and the overall size can be reduced.

종래의 오토콜리메이터와 관련된 기술로는 한국공개특허 제10-1995-0020486호의 "다목적용 오토 콜리메이터"가 제시된 바 있는데, 이는 광축의 오차를 측정하기 위한 오토콜리메이터에 있어서, 광을 조사하기 위한 램프, 필터 및 집광렌즈로 되는 발광부와, 빔 스플리터, 상기 빔 스플리터를 통해 상기 발광부에서 투사된 광을 투과 및 반사시키고, 램프의 집속점 위치와 대물렌즈의 초점위치에 설치되는 레티클 및 렌즈로 되는 래티클부와, 상기 레티클부에서 입사하는 광을 표시하기 위한 카메라부와, 상기 레티클을 통해 입사하는 광을 평행광으로 변환하는 대물렌즈부로 이루어진다. As a technique relating to a conventional auto collimator, Korean Patent Laid-Open No. 10-1995-0020486 entitled " Multi-purpose auto collimator " has been proposed, which is an autocollimator for measuring an error of an optical axis, A beam splitter, and a beam splitter. The beam splitter transmits and reflects the light projected from the light emitting unit. The light beam is split into a reticle and a lens provided at a focal point position of the objective lens. A reticle section, a camera section for displaying light incident from the reticle section, and an objective lens section for converting light incident through the reticle into parallel light.

종래의 오토콜리메이터와 그 밖의 기존 오토콜리메이터는 램프 등의 광원과, 센서 등으로 이루어진 광학유닛과, 센서 정보를 처리하는 프로세스 유닛, 그리고 모니터 등으로 구성되어 있는데, 센서에 의해 형성되는 빔을 디지털 피팅(fitting)에 의해 정밀도를 높이고, 다양한 계산을 수행할 수 있어 사람 눈으로 관찰하는 광학식에 비해 작은 크기로 높은 정밀도의 각도 측정이 가능하다.Conventional autocollimators and other conventional autocollimators are composed of a light source such as a lamp, an optical unit including a sensor, a process unit for processing sensor information, and a monitor. The beam formed by the sensor is digitally fitted it is possible to increase the precision by fitting and perform various calculations, so that it is possible to measure the angle with high accuracy with small size compared with the optical type which is observed with human eyes.

그러나, 이러한 디지털 처리를 위해 별도의 프로세스 유닛과 모니터가 필요하고, 많은 입출력 선들과 전원선을 필요로 함으로써, 비교적 많은 공간을 요구하게 되며, 이로 인해 좁은 공간에서 정밀한 정렬을 요구하는 분야에는 적용이 어려운 점이 있으며, 여러 개의 오토콜리메이터를 동시에 사용하기가 곤란하다.However, a separate process unit and monitor are required for such digital processing, and a relatively large amount of space is required by requiring a large number of input / output lines and a power supply line. Therefore, the present invention is applicable to a field requiring precise alignment in a narrow space It is difficult to use several auto collimators at the same time.

상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 레이저다이오드를 광원으로 하고, CMOS 등의 이미지센서(image sensor)를 이용하는 오토콜리메이터와 모바일기기에 해당하는 단말기를 무선 연동함으로써, 시스템의 크기를 소형화하고, 다수의 오토콜리메이터를 하나의 단말기로 관찰할 수 있도록 하여 사용자의 편의성을 개선하는데 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention relates to an automatic collimator using a laser diode as a light source, an auto collimator using an image sensor such as CMOS, It is an object to miniaturize the size of the autocollimator and to make it possible to observe a plurality of auto collimators with a single terminal, thereby improving convenience for the user.

또한 본 발명은 이미지센서를 이용한 디지털 신호 처리와 이 신호를 이용해서 피팅(fitting)을 수행하여 측정각도의 정밀도를 높이는 정보처리부, 레이저다이오드 구동용 LD드라이버, 무선 통신을 위한 무선통신부 등을 내장하여 소형화할 수 있도록 하는데 목적이 있다. In addition, the present invention includes an information processing unit for performing digital signal processing using an image sensor and performing fitting using the signal to increase the precision of a measurement angle, an LD driver for driving a laser diode, and a wireless communication unit for wireless communication So that it can be miniaturized.

또한 본 발명은 잘 알려지고 미리 측정된 웨지플레이트를 이용해서 오토콜리메이터의 참고 좌표계를 손쉽게 설정할 수 있도록 하는데 목적이 있다. It is also an object of the present invention to easily set reference coordinate system of an auto collimator using a well-known and pre-measured wedge plate.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description of the embodiments.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 빛을 출력하는 레이저다이오드; 상기 레이저다이오드로부터 출력되는 빛을 평행광으로 변환시키는 제 1 콜리메이터렌즈; 상기 빛의 크기를 제어하는 조리개; 상기 제 1 콜리메이터렌즈로부터 출력되는 빛이 각도 측정의 대상물에 조사되어 조사되는 경로에 겹쳐서 반사됨으로써 통과하도록 하는 빔스플리터; 상기 빔스플리터와 상기 대상물 사이에 설치되어 빛을 통과시키면서 이물질의 유입을 차단하는 윈도우의 역할을 하는 필터; 상기 빔스플리터를 통과하는 빛을 집광시키는 제 2 콜리메이터렌즈; 상기 제 2 콜리메이터렌즈에 의해 집광된 빛이 조사되는 이미지센서; 상기 이미지센서에 조사된 빛의 광분포 정보를 처리하는 광분포정보처리부; 외부의 단말기와 무선 통신을 수행하는 무선통신부; 및 상기 광분포정보처리부에 의해 처리된 정보와 상기 제 2 콜리메이터렌즈의 미리 정의된 초점거리를 근거로 하여 상기 대상물의 각도 정보를 산출하고, 상기 각도 정보를 상기 무선통신부에 의해 상기 단말기에 제공하도록 제어하는 마이컴;을 포함하는, 오토콜리메이터가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a laser diode comprising: a laser diode for outputting light; A first collimator lens for converting light output from the laser diode into parallel light; A diaphragm for controlling the size of the light; A beam splitter configured to allow light output from the first collimator lens to pass through a path through which light is irradiated on an object for angle measurement and reflected by being superimposed on the path; A filter provided between the beam splitter and the object and serving as a window for blocking the inflow of foreign substances while passing light therethrough; A second collimator lens for condensing light passing through the beam splitter; An image sensor to which light condensed by the second collimator lens is irradiated; A light distribution information processing unit for processing light distribution information of light irradiated to the image sensor; A wireless communication unit for performing wireless communication with an external terminal; And a controller for calculating the angle information of the object on the basis of the information processed by the light distribution information processing unit and the predefined focal distance of the second collimator lens and providing the angle information to the terminal by the wireless communication unit And a microcomputer for controlling the microcomputer.

상기 마이컴으로부터 상기 각도 정보를 제공받아 디스플레이하기 위한 디스플레이부에 접속하도록 마련되는 제 1 커넥터; 상기 마이컴과의 세팅을 위한 연동을 위해 접속하도록 마련되는 제 2 커넥터; 및 상기 레이저다이오드의 동작, 상기 레이저다이오드의 레이저 출력 조정, 전체의 동작 및 상기 이미지센서의 셔터 스피드 조정을 위한 조작신호를 입력하여, 상기 마이컴이 상기 조작신호에 상응하여 상기 레이저다이오드 및 상기 이미지센서를 각각 제어하도록 하는 조작부;를 더 포함할 수 있다. A first connector connected to a display unit for receiving and displaying the angle information from the microcomputer; A second connector connected to the microcomputer for interlocking with the microcomputer; And an operation signal for adjusting an operation of the laser diode, a laser output adjustment of the laser diode, an entire operation, and a shutter speed of the image sensor, and the microcomputer controls the laser diode and the image sensor And an operation unit for controlling the respective units.

외관을 이루는 케이싱; 상기 케이싱의 저면에 경사도를 조절하도록 마련되는 틸트스테이지; 및 상기 틸트스테이지의 저면에 포스트에 고정되도록 마련되는 포스트홀더;를 더 포함하고, 상기 틸트스테이지는, 상기 케이싱의 저면에 마련되고, 양측부로부터 하방으로 돌출되는 결합부가 각각 마련되는 가동블록; 상기 결합부 사이에 위치하도록 상기 가동블록의 하측에 설치되고, 상기 포스트홀더가 고정되는 고정블록; 상기 고정블록과 상기 가동블록의 양측에 각각 경사지게 위치하도록 양단이 상기 고정블록과 상기 가동블록에 각각 힌지 결합되는 연결로드; 상기 결합부 각각에 수평되게 일렬로 나사 결합되어 관통함으로써 상기 고정블록에 각각 지지되는 수평지지볼트; 및 상기 고정블록에 수직되게 나사 결합되어 관통함으로써 상기 고정블록에 지지됨으로써 상기 고정블록으로부터 상기 가동블록의 경사도를 조절하는 수직지지볼트;를 포함할 수 있다. A casing forming an appearance; A tilt stage provided on the bottom surface of the casing to adjust an inclination of the tilt stage; And a post holder fixed to the bottom of the tilt stage, wherein the tilt stage comprises: a movable block provided on a bottom surface of the casing and provided with engaging portions projecting downward from both side portions; A fixing block installed below the movable block so as to be positioned between the engaging portions, and to which the post holder is fixed; A connecting rod having both ends hinged to the fixed block and the movable block so as to be inclined at both sides of the fixed block and the movable block; A horizontal support bolt which is horizontally threadedly coupled to each of the coupling portions and supported by the fixed block, respectively; And a vertical support bolt which is screwed perpendicularly to the fixed block to be supported by the fixed block to adjust the inclination of the movable block from the fixed block.

상기 마이컴은, 상기 이미지센서에서 광량이 최대인 지점의 픽셀 위치 xp, yp를 찾도록 한 다음, 이를 관심영역(region of interest) 내에서 광량을 비교하여 x축과 y축을 따라 추출한 광량 데이터를 이용하여, 픽셀 단위 이하의 xp, yp를 구할 수 있다. The microcomputer calculates pixel positions x p and y p at a point at which the light amount is maximum in the image sensor and then compares the light amounts within the region of interest to calculate the light amount data extracted along the x and y axes , It is possible to obtain x p and y p in pixel units or less.

상기 레이저다이오드의 빛을 반사시키는 양측면이 서로 알려진 경사각을 이루는 웨지플레이트를 더 포함하고, 상기 마이컴은, 상기 웨지플레이트의 전후면으로부터 각각 반사되어 상기 이미지센서에 각각 입사되는 빛의 위치 P0, P1의 정보를 각각 획득하고, 상기 이미지센서에 맺히는 빛의 위치를 이미지센서의 좌표계에 따라 피팅한 값이 x,y라 할 때, 아래의 수학식 3에 의한 좌표 이동에 따라, x',y'를 구하고, 상기 x',y'와 아래의 수학식 4 및 5에 의한 좌표 이동에 따라 x",y"를 구한 다음, 아래의 수학식 6 및 7에 의해 상기 대상물의 각도 αxy를 구할 수 있다. And further comprising a wedge plate both sides are forming with each other a known inclination angle for reflecting the light of the laser diode, the microprocessor is respectively reflected from a front and rear surfaces of the wedge plate position P 0, P of the light respectively incident to the image sensor 1 , and when the value obtained by fitting the position of light to the image sensor in accordance with the coordinate system of the image sensor is x, y, x ', y "obtain and said x 'in accordance with, y') and (4 and 5, the coordinated move by the following x", y "a determined, then the angle of the object by the following equation 6 and 7 below, α x, α y can be obtained.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112017059873688-pat00001
Figure 112017059873688-pat00001

여기서, xo,yo는 PO의 좌표이다. Here, x o, y o are the coordinates of P O.

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112017059873688-pat00002
Figure 112017059873688-pat00002

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure 112017059873688-pat00003
Figure 112017059873688-pat00003

여기서, xo,yo는 PO의 좌표이고, x1,y1은 P1의 좌표이다. Here, x o, y o are coordinates of P O, x 1, y 1 are coordinates of P 1.

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure 112017059873688-pat00004
Figure 112017059873688-pat00004

여기서, p는 이미지센서의 피치이고, f는 제 2 콜리메이터렌즈의 초점거리이다.Where p is the pitch of the image sensor and f is the focal length of the second collimator lens.

[수학식 7]&Quot; (7) "

Figure 112017059873688-pat00005
Figure 112017059873688-pat00005

여기서, p는 이미지센서의 피치이고, f는 제 2 콜리메이터렌즈의 초점거리이다.Where p is the pitch of the image sensor and f is the focal length of the second collimator lens.

본 발명에 따른 오토콜리메이터에 의하면, 오토콜리메이터를 소형화할 수 있고, 무선통신에 의해 하나의 단말기로 다수의 오토콜리메이터와 통신하여 동시에 여러 광부품의 각도를 측정할 수 있고, 전통적인 광부품 뿐만 아니라 광학계를 구성하는 광부품의 설치상태를 확인할 수 있어 응용분야를 확대할 수 있으며, 오토콜리메이터의 제작공정에서 좌표설정을 간단하게 수행할 수 있다.According to the auto collimator of the present invention, it is possible to miniaturize the auto collimator, and it is possible to communicate with a plurality of auto-collimators through one terminal by wireless communication and simultaneously measure angles of various optical components, It is possible to enlarge the application field of the optical collimator and to easily set the coordinates in the process of manufacturing the auto collimator.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터를 도시한 저면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터를 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터의 내부를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터의 내부를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터의 웨지플레이트 작용을 설명하기 위한 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터에서 이미지센서에 맺히는 빛의 형상을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터에서 피팅에 의한 광량의 피크 지점 계산을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터에서 센서 좌표계와 절대 좌표계를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터에서, 단말기에 단일로 사용시 디스플레이되는 모습(좌측)과 다수로 사용시 디스플레이되는 모습(우측)을 예시적으로 각각 나타낸 이미지이다.
1 is a configuration diagram showing an autocollimator according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating an autocollimator according to an embodiment of the present invention.
3 is a bottom perspective view of an autocollimator according to one embodiment of the present invention.
4 is a side view of an autocollimator according to one embodiment of the present invention.
5 is a perspective view illustrating the interior of an autocollimator according to an embodiment of the present invention.
6 is a plan view showing the interior of an autocollimator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view for explaining a wedge plate operation of an auto collimator according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining the operation of the auto-collimator according to one embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows the shape of light that is projected onto an image sensor in an autocollimator according to an embodiment of the present invention.
10 is a view for explaining calculation of a peak point of light quantity by fitting in an autocollimator according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram for explaining a sensor coordinate system and an absolute coordinate system in an autocollimator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an image showing an example of a display (left side) when used as a single unit and a display (right side) displayed when using a plurality of units, respectively, in an autocollimator according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in detail in the drawings. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but is to be understood to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention, And the scope of the present invention is not limited to the following examples.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터를 도시한 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터의 내부를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터의 내부를 도시한 평면도이다.FIG. 5 is a perspective view showing the inside of an autocollimator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention Fig. 3 is a plan view showing the inside of the auto-collimator according to the first embodiment.

도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터(100)는 레이저다이오드(laser diode; 110), 제 1 콜리메이터렌즈(collimator; 120), 조리개(130), 빔스플리터(beam splitter; 140), 필터(210), 제 2 콜리메이터렌즈(150), 이미지센서(image sensor; 160), 광분포정보처리부(170), 무선통신부(180) 및 마이컴(190)을 포함할 수 있다. 1, 5 and 6, an autocollimator 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a laser diode 110, a first collimator 120, a diaphragm 130, A beam splitter 140, a filter 210, a second collimator lens 150, an image sensor 160, a light distribution information processing unit 170, a wireless communication unit 180, and a microcomputer 190 .

본 발명에 의한 오토콜리메이터(100)는 단일의 단말기(10)와 다수의 오토콜리메이터(100)로 구성될 수 있으며, 이와 달리 하나의 오토콜리메이터(100)에 다수의 단말기(10)로 구성될 수도 있다. The auto collimator 100 according to the present invention may be composed of a single terminal 10 and a plurality of auto collimators 100. Alternatively, the auto collimator 100 may include a plurality of terminals 10 have.

레이저다이오드(110)는 레이저인 빛을 출력하도록 하는데, 마이컴(190)에 의해 직접 제어되거나, 본 실시례에서처럼 LD드라이버(192)를 통해서 마이컴(190)에 의해 제어될 수도 있다. The laser diode 110 outputs laser light, which is directly controlled by the microcomputer 190, or may be controlled by the microcomputer 190 through the LD driver 192 as in the present embodiment.

제 1 콜리메이터렌즈(120)는 레이저다이오드(110)로부터 출력되는 빛을 평행광으로 변환시키도록 하는데, 제 1 렌즈마운트(121)에 의해 케이싱(220) 내에 설치된다. The first collimator lens 120 converts the light output from the laser diode 110 into parallel light and is installed in the casing 220 by the first lens mount 121.

조리개(130)는 레이저다이오드(110)로부터 출력되거나, 제 1 콜리메이터렌즈(120)에 의해 평행광으로 변환된 빛의 크기를 제어하도록 하는데, 일례로 본 실시례에서처럼, 상하 및 좌우로 각각 지름을 달리하는 홀(131,132)을 다수, 예컨대 4개 형성하고, 케이싱(220)에 삽입되도록 형성되는 조리개고정부(133)에 슬라이딩 가능하게 끼워져서 다수의 홀(131,132) 중 원하는 직경의 홀을 빛의 경로 상에 선택적으로 위치시킴으로써, 빛이 통과하는 홀의 직경에 의해 빛의 크기 조절이 이루어지도록 할 수 있다. The diaphragm 130 controls the magnitude of light output from the laser diode 110 or converted into parallel light by the first collimator lens 120. For example, as in the present embodiment, A plurality of holes 131 and 132 are formed to be slidably fitted in the diaphragm fixing part 133 formed to be inserted into the casing 220 so that a hole having a desired diameter among the plurality of holes 131 and 132 is inserted into the light- By selectively positioning on the path, the size of the light can be controlled by the diameter of the hole through which the light passes.

빔스플리터(140)는 제 1 콜리메이터렌즈(120)로부터 출력되는 빛이 각도 측정의 대상물(1)에 조사되어, 조사되는 경로에 겹쳐서 반사됨으로써 통과하도록 하며, 일례로 빔스플리터마운트(141)에 의해 케이싱(220) 내에 설치될 수 있다.The beam splitter 140 allows the light output from the first collimator lens 120 to be irradiated on the object 1 to be angle-measured and reflected by being superimposed on the irradiated path to pass therethrough. For example, the beam splitter 140 May be installed in the casing (220).

필터(210)는 빔스플리터(140)로부터 대상물(1) 사이에 설치되어 대상물(1)에 조사되는 빛의 경로 상에 설치될 수 있는데, 이러한 필터(210)는 일례로 밴드패스 필터로서, 케이싱(220)의 정면에 마련되는 윈도우 형태의 필터마운트(211)에 의해 케이싱(220)에 설치될 수 있고, 빛을 통과시키면서 먼지 등과 같은 이물질의 유입을 차단하는 윈도우의 역할을 할 수 있다.The filter 210 may be installed between the beam splitter 140 and the object 1 so as to be disposed on the path of light irradiated to the object 1. The filter 210 may be, Shaped filter mount 211 provided on the front surface of the housing 220 and may serve as a window for blocking the inflow of foreign matter such as dust while passing light.

제 2 콜리메이터렌즈(150)는 빔스플리터(140)를 통과하는 빛을 이미지센서(160)에 모이도록 집광시키는데, 제 2 렌즈마운트(151)에 의해 케이싱(220) 내에 설치될 수 있다. 즉, 대상물(1)에서 반사되어 들어오는 빛은 필터(210)와 빔스플리터(140)를 투과한 후, 초점거리가 비교적 긴 제 2 콜리메이터렌즈(150)에 의해 CMOS 등의 이미지센서(160)에 초점을 맺게 된다. 기존에 빛의 송광부와 수광부가 하나의 콜리메이터렌즈를 공유하는 경우에는 출사광의 빛 사이즈를 조절하기 어렵고, 빔스플리터(140)에 의해 비점수차가 발생하여 빛의 형상이 원형이 아닌 길쭉한 모양이 된다. 비점수차를 제거하기 위해 사각형의 프리즘을 사용할 수 있지만 상대적으로 조립이 어렵고, 가격이 비싸진다. 본 발명에서는 송광부와 수광부에 콜리메이터렌즈(120,150)를 각각 사용하여 이를 빔스플리터(140)를 이용하여 묶어준다. 이러한 빔스플리터(140)는 빛이 평행광인 구간에 있기 때문에 비점수차를 발생시키지 않는다. 송광부의 빛 사이즈는 조리개(130)를 이용하여 조절할 수 있다. 따라서 대상물(1)의 크기에 따라 빛 사이즈를 다르게 하는 것이 가능해진다. The second collimator lens 150 condenses the light passing through the beam splitter 140 to converge on the image sensor 160 and can be installed in the casing 220 by the second lens mount 151. That is, the light reflected by the object 1 passes through the filter 210 and the beam splitter 140 and then passes through the second collimator lens 150 having a relatively long focal distance to the image sensor 160 such as CMOS And focuses on it. Conventionally, when the light emitting unit and the light receiving unit share one collimator lens, it is difficult to adjust the light size of the emitted light, and astigmatism is generated by the beam splitter 140, so that the shape of the light is not circular but elongated . Although a square prism can be used to eliminate astigmatism, it is relatively difficult to assemble and is expensive. In the present invention, the collimator lenses 120 and 150 are respectively used in the light-transmitting unit and the light-receiving unit, and the collimator lenses 120 and 150 are bundled using the beam splitter 140. Such a beam splitter 140 does not cause astigmatism because it is in a section where light is parallel light. The light size of the light-transmitting portion can be adjusted by using the diaphragm 130. Therefore, it is possible to make the light size different depending on the size of the object 1.

이미지센서(160)는 제 2 콜리메이터렌즈(150)에 의해 집광된 빛이 조사되도록 하는데, 일례로, CMOS 등이 사용될 수 있으며, 센서마운트(161)에 의해 케이싱(220) 내에 설치될 수 있다. The image sensor 160 is irradiated with light condensed by the second collimator lens 150. For example, a CMOS or the like may be used, and the image sensor 160 may be installed in the casing 220 by the sensor mount 161. [

광분포정보처리부(170)는 이미지센서(160)에 조사된 빛의 광분포 정보를 정해진 프로세스에 따라 처리하여 마이컴(190)에 제공하도록 한다. The light distribution information processing unit 170 processes the light distribution information of the light irradiated to the image sensor 160 according to a predetermined process and provides the processed light distribution information to the microcomputer 190.

무선통신부(180)는 외부의 단말기(10)와 무선 통신을 수행하도록 하는데, 일례로 블루투스 모듈은 물론, 다른 예로서, Wi-Fi 모듈이나, 그 밖의 3G, LTE 등의 통신모듈이 사용될 수 있다. 여기서, 단말기(10)는 어플리케이션이나 프로그램의 구동에 의해 정보를 처리함과 아울러, 무선통신을 수행하는 기기일 수 있으며, 일례로, 스마트폰이나 태블릿 PC를 비롯하여 다양한 정보처리 및 통신기기가 사용될 수 있다. The wireless communication unit 180 performs wireless communication with an external terminal 10. For example, a Wi-Fi module or other communication modules such as 3G and LTE may be used as well as a Bluetooth module . Here, the terminal 10 may be a device that processes information by driving an application or a program, and may perform wireless communication. For example, various information processing and communication devices including a smart phone and a tablet PC may be used have.

마이컴(190)은 광분포정보처리부(170)에 의해 처리된 정보와 제 2 콜리메이터렌즈(150)의 미리 정의된 초점거리를 근거로 하여, 각도 측정을 위한 대상물(1)의 각도 정보를 산출하고, 산출한 각도 정보를 무선통신부(180)에 의해 단말기(10)에 제공하도록 제어할 수 있으며, CPU, FPGA 등으로 구성될 수 있고, 나아가서, 각종 정보 및 프로그램 등의 저장을 위하여 메모리부(191)가 마련될 수 있다. The microcomputer 190 calculates the angle information of the object 1 for angle measurement based on the information processed by the light distribution information processing unit 170 and the predefined focal length of the second collimator lens 150 And the calculated angle information can be controlled by the wireless communication unit 180 to be provided to the terminal 10 and can be configured by a CPU or an FPGA and further stored in the memory unit 191 May be provided.

마이컴(190)은 대상물(1)의 각도 측정을 위해, 대상물(1)에 대한 각도를 수광부의 초점거리, 예컨대 제 2 콜리메이터렌즈(150)의 초점거리 f와 이미지센서(160)에서 빛의 위치(d)에 의해 아래의 수학식 1과 같이 정의할 수 있다. 도 8에서와 같이, 대상물(1)의 각도가 α만큼 틀어지면 반사광은 반사법칙에 의해 2α가 된다. 빔의 위치(d)는 제 2 콜리메이터렌즈(150)의 초점거리 f와 tan(2α)의 곱이 된다.The microcomputer 190 calculates the angle of the object 1 with respect to the focal distance of the light receiving unit such as the focal length f of the second collimator lens 150 and the position of the light in the image sensor 160 (d). < EMI ID = 1.0 > As shown in Fig. 8, when the angle of the object 1 is changed by?, The reflected light becomes 2? By the reflection law. The position d of the beam is the product of tan (2 alpha) and the focal length f of the second collimator lens 150.

Figure 112017059873688-pat00006
Figure 112017059873688-pat00006

여기서, α는 대상물의 각도이다.Here,? Is the angle of the object.

본 발명에 따른 오토콜리메이터(100)는 예컨대, 마이컴(190)으로부터 각도 정보를 제공받아 디스플레이하기 위한 디스플레이부(20)에 접속하도록 HDMI 등의 제 1 커넥터(231)가 마련될 수 있고, 마이컴(190)과의 세팅을 위한 연동을 위해 접속하도록 TCP/IP나 RS232 등의 제 2 커넥터(232)가 마련될 수 있으며, 나아가서, 레이저다이오드(110)의 동작, 레이저다이오드(110)의 레이저 출력 조정, 오토콜리메이터(100) 전체의 동작 및 이미지센서(160)의 셔터 스피드 조정을 위한 조작신호를 입력하여, 마이컴(190)이 조작신호에 상응하여 레이저다이오드(110) 및 이미지센서(160)를 각각 제어하도록 하는 조작부(241,242,243,244)가 마련될 수 있다. 여기서, 조작부(241,242,243,244)는 일례로, 레이저다이오드(110)의 동작을 온(on)/오프(off)시키기 위한 레이저동작스위치(241), 레이저다이오드(110)의 레이저 출력을 조절하기 위한 레이저출력조정스위치(242), 오토콜리메이터(100) 전체의 동작을 온(on)/오프(off)시키기 위한 동작스위치(243) 및 이미지센서(160)의 셔터 스피드 조정을 위한 셔터스피드조정스위치(244) 등을 포함할 수 있다. The auto collimator 100 according to the present invention may be provided with a first connector 231 such as HDMI to be connected to the display unit 20 for receiving and displaying angle information from the microcomputer 190, A second connector 232 such as TCP / IP or RS232 may be provided for interlocking to set up the laser diode 110 and the laser diode 110. In addition, An operation signal for adjusting the operation of the entire auto collimator 100 and the shutter speed of the image sensor 160 is input to the microcomputer 190 so that the laser diode 110 and the image sensor 160 242, 243, and 244 to be controlled. The operation units 241, 242, 243, and 244 include a laser operation switch 241 for turning on / off the operation of the laser diode 110, a laser output for adjusting the laser output of the laser diode 110, An adjustment switch 242, an operation switch 243 for turning on / off the operation of the entire auto-collimator 100, and a shutter speed adjustment switch 244 for adjusting the shutter speed of the image sensor 160. [ And the like.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 오토콜리메이터(100)는 외관을 이루는 케이싱(220)과, 케이싱(220)의 저면에 경사도를 조절하도록 마련되는 틸트스테이지(260)와, 틸트스테이지(260)의 저면에 포스트에 고정되도록 마련되는 포스트홀더(270)를 더 포함할 수 있다. 2 to 4, the autocollimator 100 according to an embodiment of the present invention includes a casing 220 having an outer appearance, a tilt stage 260 configured to adjust the inclination of the bottom surface of the casing 220, And a post holder 270 fixed to the bottom of the tilt stage 260 to the post.

케이싱(220)은 부품의 설치 및 수용을 위한 내부 공간을 가지고, 정면에 빛의 출력을 위한 윈도우 역할을 하는 필터(210)가 마련될 수 있고, 후면에 조작부(241,242,243,244), 제 1 및 제 2 커넥터(231,232), 그리고 전원의 공급을 위한 케이블이 연결되도록 전원포트(221)가 각각 마련될 수 있다. The casing 220 has an internal space for installing and receiving components, and may be provided with a filter 210 serving as a window for outputting light on the front surface. On the rear surface, operation portions 241, 242, 243, 244, Connectors 231 and 232, and a power port 221 for connecting a cable for supplying power.

틸트스테이지(260)는 케이싱(220)의 저면에 마련되고, 양측부로부터 하방으로 돌출되는 결합부(261a)가 각각 마련되는 가동블록(261)과, 결합부(261a) 사이에 위치하도록 가동블록(261)의 하측에 설치되고, 포스트홀더(270)가 고정되는 고정블록(262)과, 고정블록(262)과 가동블록(261)의 양측에 각각 경사지게 위치하도록 양단이 고정블록(262)과 가동블록(261)에 각각 힌지 결합되는 연결로드(263)와, 결합부(261a) 각각에 수평되게 일렬로 나사 결합되어 관통함으로써 고정블록(262)에 각각 지지되어, 조임에 의해 고정블록(262)으로부터 가동블록(261)의 자세를 고정시키도록 하는 수평지지볼트(264)와, 고정블록(262)에 수직되게 나사 결합되어 관통함으로써 고정블록(262)에 지지되어, 조임 및 풀림에 의해 고정블록(262)으로부터 연결로드(263)의 기울기에 따라 간극이 변화되도록 지지되는 가동블록(261)의 기울기를 조절함으로써 가동블록(261)의 경사도를 조절하는 수직지지볼트(265)를 포함할 수 있다. The tilt stage 260 is provided on the bottom surface of the casing 220 and includes a movable block 261 provided with an engaging portion 261a protruding downward from both side portions and a movable block 261 provided between the movable block 261a and the engaging portion 261a, And a fixed block 262 which is provided below the movable block 261 and to which the post holder 270 is fixed and a fixed block 262 having both ends fixed to both sides of the fixed block 262 and the movable block 261, A connection rod 263 which is hinged to the movable block 261 and a fixing block 262 which are respectively supported by the fixing block 262 by screwing and horizontally passing through the connecting portions 261a horizontally in a row, A horizontal support bolt 264 for fixing the posture of the movable block 261 to the fixed block 262 and a fixed block 262. The horizontal support bolt 264 is screwed perpendicularly to the fixed block 262 and supported by the fixed block 262, The gap is changed in accordance with the inclination of the connecting rod 263 from the block 262 By adjusting the inclination of the lock supporting the movable block 261, which may include a vertical support bolts 265 for adjusting the inclination of the movable block 261.

포스트홀더(270)는 포스트가 끼워지도록 끼움홀이 형성됨과 아울러 조임이 가능하도록 일측이 절개되도록 형성되는 몸체(271)와, 몸체(271)의 절개측을 조이도록 설치됨으로써 조임에 의해 몸체(271) 내의 포스트를 압박 고정하는 레버(272)를 포함할 수 있다. The post holder 270 is provided with a body 271 formed at one side so as to be formed with a fitting hole so that the post can be inserted and to be tightened and a body 271 which is provided to tighten the incision side of the body 271, And a lever 272 for pressing and securing the post in the frame.

한편, 본 발명에서는 이미지센서(160)에 맺히는 빛은 여러 셀에 걸치게 되는데, 이 광분포를 적절한 방법으로 피팅(fitting)하여 픽셀 이하의 정밀도를 얻는 방법이 가능하다. 이를 위해 마이컴(190)은 먼저, 도 9에서와 같이, 이미지센서(160)에서 광량이 최대인 지점의 픽셀 위치 xp, yp를 찾도록 한 다음, 이를 관심영역(region of interest) 내에서 광량을 비교한다. 이때, 레이저다이오드(110)의 출력과 이미지센서(160)의 셔터 스피드 등을 조절하여 광이 포화되지 않도록 한다. 마이컴(190)은 그런 다음, 도 10에서와 같이, 관심영역에서의 광량 비교를 통해서 x축과 y축을 따라 추출한 광량 데이터를 추출하고(Σi(xi,yp),Σi(xp,yi)), 추출한 광량 데이터의 어레이를 이용하여, 가우시안 피팅 등의 방식으로 픽셀 단위 이하의 xp, yp를 구할 수 있다. Meanwhile, in the present invention, light emitted from the image sensor 160 is scattered over a plurality of cells, and a method of fitting the light distribution with an appropriate method to obtain an accuracy of less than a pixel is possible. 9, the microcomputer 190 first determines a pixel position x p , y p at a point where the light amount is maximum in the image sensor 160, and then finds the pixel position x p , y p in the region of interest Compare light quantity. At this time, the output of the laser diode 110 and the shutter speed of the image sensor 160 are adjusted to prevent light from being saturated. Microcomputer 190, as shown in Figure 10 then, extracts the amount of light extracted data along the x-axis and y through the light amount comparison in the area of interest, and (Σ i (x i, y p), Σ i (x p , y i )), and by using an array of the extracted light amount data, x p and y p in pixel units or less can be obtained by a Gaussian fitting or the like.

오토콜리메이터(100)의 제작 과정에서 이미지센서(160)의 위치를 광축에 일치시키고, 또한 광축을 절대 좌표(reference coordinate)와 맞추는 과정이 필요하다. 이러한 과정을 통해 이미지센서(160)에 떨어지는 빛의 위치를 절대 좌표축에 맞도록 변환하도록 한다. 이를 위해 도 7에서와 같이, 레이저다이오드(110)의 빛을 반사시키는 양측면이 서로 알려진 경사각을 이루는 웨지플레이트(280)를 더 포함할 수 있다. 또한 XY는 센서 좌표계를 나타낸다고 하고, X"Y"은 절대 좌표계를 나타낸다고 하며, P0,P1은 웨지플레이트(280)의 두 면에 의해서 반사되는 빛으로 양측면이 이루는 웨지 앵글을 정확히 알고 있으며, P0를 절대 좌표계의 원점으로 정의하고, P1을 X축 방향으로 정의할 수 있다. P0와 P1과의 거리는 아래의 수학식 2에 의해 산출된다. A process of aligning the position of the image sensor 160 with the optical axis and matching the optical axis with the reference coordinate in the process of manufacturing the auto collimator 100 is required. Through this process, the position of the light falling on the image sensor 160 is converted to fit the absolute coordinate axis. For this, as shown in FIG. 7, the wedge plate 280 may further include a wedge plate 280 having opposite sides reflecting the light of the laser diode 110 at mutually known inclination angles. P 0 and P 1 are the light reflected by the two faces of the wedge plate 280. The wedge angles formed by both sides are accurately known, P 0 can be defined as the origin of the absolute coordinate system, and P 1 can be defined as the X-axis direction. The distance between P 0 and P 1 is calculated by the following equation (2).

Figure 112017059873688-pat00007
Figure 112017059873688-pat00007

여기서, α는 웨지플레이트(280)의 웨지 앵글이다. p는 이미지센서(160)의 피치로서, 반도체 프로세스에 의해 만들어지기 때문에 비교적 정확하지만, 콜리메이터 렌즈의 초점거리 f는 제조공정의 오차나 사용 파장의 변동에 의해 달라지기 쉽기 때문에 위 수학식 2를 이용하여 콜리메이터렌즈, 예컨대 제 2 콜리메이터렌즈(150)의 초점거리(f)를 구한다.Here,? Is the wedge angle of the wedge plate 280. Since p is a pitch of the image sensor 160 and is relatively accurate because it is produced by a semiconductor process, the focal distance f of the collimator lens tends to vary depending on errors in the manufacturing process and variations in the wavelength used. The focal length f of the collimator lens, for example, the second collimator lens 150, is obtained.

도 11에서와 같이, 웨지플레이트(280)를 이용해서 2점을 형성하는 광학계에서 실제 구현하는 과정을 보여준다. 이미지센서(160)에는 웨지플레이트(280)의 전후면에 각각 반사된 빛이 2개의 점을 만들어낸다. 마이컴(190)은 웨지플레이트(280)의 전후면으로부터 각각 반사되어 이미지센서(160)에 각각 입사되는 빛의 위치 P0, P1의 정보를 각각 획득하고, 이미지센서(160)에 맺히는 빛의 위치를 이미지센서(160)의 좌표계, 즉 센서 좌표계에 따라 피팅한 값이 x,y라 할 때, 아래의 수학식 3에 의한 좌표 이동에 따라, x',y'를 구하고, x',y'와 아래의 수학식 4 및 5에 의한 좌표 이동에 따라 x",y"를 구한 다음, 아래의 수학식 6 및 7에 의해 대상물의 각도 αxy를 구할 수 있다. As shown in FIG. 11, the actual implementation of the optical system for forming two points using the wedge plate 280 is shown. In the image sensor 160, light reflected on the front and rear surfaces of the wedge plate 280 produces two points. The microcomputer 190 acquires the information of the positions P 0 and P 1 of the lights respectively reflected from the front and rear surfaces of the wedge plate 280 and incident on the image sensor 160, X ', y' is obtained according to the coordinate movement according to the following expression (3) when the position is a value obtained by fitting the position according to the coordinate system of the image sensor 160, that is, the sensor coordinate system, X ', y''according to the coordinate movement according to the following equations (4) and (5), and the angles α x and α y of the object can be obtained by the following equations (6) and (7).

Figure 112017059873688-pat00008
Figure 112017059873688-pat00008

여기서, xo,yo는 PO의 좌표이다. Here, x o, y o are the coordinates of P O.

Figure 112017059873688-pat00009
Figure 112017059873688-pat00009

Figure 112017059873688-pat00010
Figure 112017059873688-pat00010

여기서, xo,yo는 PO의 좌표이고, x1,y1은 P1의 좌표이다. Here, x o, y o are coordinates of P O, x 1, y 1 are coordinates of P 1.

Figure 112017059873688-pat00011
Figure 112017059873688-pat00011

여기서, p는 이미지센서(160)의 피치이고, f는 제 2 콜리메이터렌즈(150)의 초점거리이다.Here, p is the pitch of the image sensor 160, and f is the focal length of the second collimator lens 150.

Figure 112017059873688-pat00012
Figure 112017059873688-pat00012

여기서, p는 이미지센서(160)의 피치이고, f는 제 2 콜리메이터렌즈(150)의 초점거리이다.Here, p is the pitch of the image sensor 160, and f is the focal length of the second collimator lens 150.

본 발명에 따른 오토콜리메이터(100)는 동시에 2개나 3개의 점을 측정하는 것도 가능하다. 위에서 측정한 웨지플레이트와 같이 2점을 측정하거나, 그레이팅에서 출사하는 0차, +1차, -1차와 같은 회절빔을 측정할 경우도 있다. 이렇게 다수의 점을 측정할 경우는 관심영역(ROI)을 적절히 설정할 필요가 있다. The auto collimator 100 according to the present invention can measure two or three points at the same time. Two points may be measured like the wedge plate measured above, or diffraction beams such as 0th order, + 1st order, and -1th order emitted from the grating may be measured. When measuring a plurality of points, it is necessary to set the ROI appropriately.

본 발명에 따르면, 오토콜리메이터(100)와 모바일 기기 등과 같은 단말기(10)는 예컨대, 블루투스(Bluetooth)로 연결될 수 있고, 단말기(10)에 전용 어플리케이션을 설치하여 다수의 오토콜리메이터(100)와 통신할 수 있다. 전용 어플리케이션은 오토콜리메이터(100)에 수신된 각도 정보를 다양하게 보여줄 수 있으며 다수의 오토콜리메이터(100) 데이터도 동시에 보여줄 수 있다(도 12 참조).According to the present invention, the terminal 10 such as the autocollimator 100 and the mobile device can be connected via Bluetooth, for example, and a dedicated application is installed in the terminal 10 to communicate with a plurality of auto- can do. The dedicated application can show various angle information received in the auto collimator 100 and can simultaneously display a plurality of auto collimator 100 data (see FIG. 12).

본 발명에 따른 오토콜리메이터(100)에 의한 각도 분해능은 제 2 콜리메이터렌즈(150)의 초점거리가 길수록, 그리고 이미지센서(160)의 피치가 짧을수록 작아진다. 예를 들어 제 2 콜리메이터렌즈(150)의 초점거리 50mm, 이미지센서(160)의 피치가 4.8㎛일 경우, 분해능은 15초 이하가 된다.The angular resolution by the auto collimator 100 according to the present invention becomes smaller as the focal length of the second collimator lens 150 is longer and the pitch of the image sensor 160 is shorter. For example, when the focal length of the second collimator lens 150 is 50 mm and the pitch of the image sensor 160 is 4.8 m, the resolution is 15 seconds or less.

이와 같은 본 발명에 따른 오토콜리메이터(100)에 따르면, 스마트폰이나 태블릿PC 등과 같은 단말기(10)와 오토콜리메이터(100)를 일례로 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 무선통신을 이용하여, 무선 연동하여 오토콜리메이터(100)에서 측정한 데이터를 단말기(10)의 디스플레이부를 통해서 관찰 및 기록할 수 있도록 한다. 이때 블루투스는 동시에 여러 기기가 연결 가능하여 다수의 오토콜리메이터(100)를 하나의 단말기(10)로 연결할 수 있다. According to the auto collimator 100 of the present invention, the terminal 10 such as a smart phone or a tablet PC and the auto collimator 100 can be wirelessly connected to each other wirelessly, for example, by using Bluetooth, So that the data measured by the collimator 100 can be observed and recorded through the display unit of the terminal 10. At this time, the Bluetooth can be connected to a plurality of devices at the same time, so that a plurality of auto collimators 100 can be connected to one terminal 10.

또한 오토콜리메이터(100) 안에 이미지센서(160)의 보드, 광분포정보처리부(170)의 보드, LD드라이버(192), 블루투스모듈과 같은 무선통신부(180) 등을 예컨대 PCB(290) 등의 단일 모듈화가 가능할 뿐만 아니라, 모두 내장하여 모든 연산을 자체 수행하고, 최종 정보만을 단말기(10)로 전송하여 오토콜리메이터(100) 단독으로 모든 기능을 수행할 수 있도록 한다. A wireless communication unit 180 such as a board of the image sensor 160, a board of the light distribution information processing unit 170, an LD driver 192 and a Bluetooth module may be mounted in the auto collimator 100, Not only modularization is possible but also all of the operations are carried out by itself, and only the final information is transmitted to the terminal 10 so that the auto-collimator 100 alone can perform all functions.

단말기(10)와 오토콜리메이터(100)는 해당 서비스 제공을 위한 어플리케이션을 통해서 각도 정보를 표시, 기록 및 저장할 수 있는데, 이때, 어플리케이션은 여러 개의 오토콜리메이터(100)에서 송신하는 데이터를 처리할 수 있다. The terminal 10 and the autocollimator 100 can display, record, and store angle information through an application for providing a corresponding service. At this time, the application can process data transmitted from the plurality of auto collimators 100 .

또한, 이미지센서(160)의 조립상태가 이상적인 절대 좌표계와 일치하지 않기 때문에, 이를 간단히 보정하는 방법으로서 웨지플레이트(280)를 이용하도록 하고, 이를 바탕으로 측정 각도의 정확도 향상을 위하여 보정 내지 변환할 수 있도록 한다. In addition, since the assembled state of the image sensor 160 does not coincide with the ideal absolute coordinate system, the wedge plate 280 is used as a simple correction method, and correction or conversion is performed .

이와 같이 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

10 : 단말기 20 : 디스플레이부
30 : PC 110 : 레이저다이오드
120 : 제 1 콜리메이터렌즈 121 : 제 1 렌즈마운트
130 : 조리개 131,132 : 홀
133 : 조리개고정부 140 : 빔스플리터
141 : 빔스플리터마운트 150 : 제 2 콜리메이터렌즈
151 : 제 2 렌즈마운트 160 : 이미지센서
161 : 센서마운트 170 : 광분포정보처리부
180 : 무선통신부 190 : 마이컴
191 : 메모리부 192 : LD드라이버
210 : 필터 211 : 필터마운트
220 : 케이싱 221 : 전원포트
231 : 제 1 커넥터 232 : 제 2 커넥터
241 : 레이저동작스위치 242 : 레이저출력조정스위치
243 : 동작스위치 244 : 셔터스피드조정스위치
250 : 케이싱 260 : 틸트스테이지
261 : 가동블록 261a : 결합부
262 : 고정블록 263 : 연결로드
264 : 수평지지볼트 265 : 수직지지볼트
270 : 포스트홀더 271 : 몸체
272 : 레버 280 : 웨지플레이트
290 : PCB
10: Terminal 20:
30: PC 110: laser diode
120: first collimator lens 121: first lens mount
130: diaphragm 131, 132: hole
133: Aperture fixing unit 140: Beam splitter
141: beam splitter mount 150: second collimator lens
151: second lens mount 160: image sensor
161: Sensor mount 170: Light distribution information processor
180: wireless communication unit 190:
191: Memory section 192: LD driver
210: filter 211: filter mount
220: casing 221: power port
231: first connector 232: second connector
241: Laser operation switch 242: Laser output adjustment switch
243: Operation switch 244: Shutter speed adjustment switch
250: Casing 260: Tilt stage
261: movable block 261a:
262: fixed block 263: connection rod
264: Horizontal support bolt 265: Vertical support bolt
270: post holder 271: body
272: lever 280: wedge plate
290: PCB

Claims (5)

빛을 출력하는 레이저다이오드;
상기 레이저다이오드로부터 출력되는 빛을 평행광으로 변환시키는 제 1 콜리메이터렌즈;
상기 빛의 크기를 제어하는 조리개;
상기 제 1 콜리메이터렌즈로부터 출력되는 빛이 각도 측정의 대상물에 조사되어, 조사되는 경로에 겹쳐서 반사됨으로써 통과하도록 하는 빔스플리터;
상기 빔스플리터와 상기 대상물 사이에 설치되어 빛을 통과시키면서 이물질의 유입을 차단하는 윈도우의 역할을 하는 필터;
상기 빔스플리터를 통과하는 빛을 집광시키는 제 2 콜리메이터렌즈;
상기 제 2 콜리메이터렌즈에 의해 집광된 빛이 조사되는 이미지센서;
상기 이미지센서에 조사된 빛의 광분포 정보를 처리하는 광분포정보처리부;
외부의 단말기와 무선 통신을 수행하는 무선통신부;
상기 광분포정보처리부에 의해 처리된 정보와 상기 제 2 콜리메이터렌즈의 미리 정의된 초점거리를 근거로 하여 상기 대상물의 각도 정보를 산출하고, 상기 각도 정보를 상기 무선통신부에 의해 상기 단말기에 제공하도록 제어하는 마이컴;
상기 마이컴으로부터 상기 각도 정보를 제공받아 디스플레이하기 위한 디스플레이부에 접속하도록 마련되는 제 1 커넥터;
상기 마이컴과의 세팅을 위한 연동을 위해 접속하도록 마련되는 제 2 커넥터;
상기 레이저다이오드의 동작, 상기 레이저다이오드의 레이저 출력 조정, 전체의 동작 및 상기 이미지센서의 셔터 스피드 조정을 위한 조작신호를 입력하여, 상기 마이컴이 상기 조작신호에 상응하여 상기 레이저다이오드 및 상기 이미지센서를 각각 제어하도록 하는 조작부;
외관을 이루는 케이싱;
상기 케이싱의 저면에 경사도를 조절하도록 마련되는 틸트스테이지; 및
상기 틸트스테이지의 저면에 포스트에 고정되도록 마련되는 포스트홀더;
를 포함하고,
상기 틸트스테이지는,
상기 케이싱의 저면에 마련되고, 양측부로부터 하방으로 돌출되는 결합부가 각각 마련되는 가동블록;
상기 결합부 사이에 위치하도록 상기 가동블록의 하측에 설치되고, 상기 포스트홀더가 고정되는 고정블록;
상기 고정블록과 상기 가동블록의 양측에 각각 경사지게 위치하도록 양단이 상기 고정블록과 상기 가동블록에 각각 힌지 결합되는 연결로드;
상기 결합부 각각에 수평되게 일렬로 나사 결합되어 관통함으로써 상기 고정블록에 각각 지지되는 수평지지볼트; 및
상기 고정블록에 수직되게 나사 결합되어 관통함으로써 상기 고정블록에 지지됨으로써 상기 고정블록으로부터 상기 가동블록의 경사도를 조절하는 수직지지볼트;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 오토콜리메이터.
A laser diode for outputting light;
A first collimator lens for converting light output from the laser diode into parallel light;
A diaphragm for controlling the size of the light;
A beam splitter for irradiating an object of angle measurement with light output from the first collimator lens so as to be reflected by being superimposed on the path to be irradiated;
A filter provided between the beam splitter and the object and serving as a window for blocking the inflow of foreign substances while passing light therethrough;
A second collimator lens for condensing light passing through the beam splitter;
An image sensor to which light condensed by the second collimator lens is irradiated;
A light distribution information processing unit for processing light distribution information of light irradiated to the image sensor;
A wireless communication unit for performing wireless communication with an external terminal;
The angle information of the object is calculated on the basis of the information processed by the light distribution information processing unit and the predetermined focal distance of the second collimator lens, and the angle information is provided to the terminal by the wireless communication unit A microcomputer;
A first connector connected to a display unit for receiving and displaying the angle information from the microcomputer;
A second connector connected to the microcomputer for interlocking with the microcomputer;
An operation signal for adjusting an operation of the laser diode, a laser output of the laser diode, an overall operation of the laser diode, and a shutter speed of the image sensor is input to the microcomputer, and the microcomputer controls the laser diode and the image sensor Respectively;
A casing forming an appearance;
A tilt stage provided on the bottom surface of the casing to adjust an inclination of the tilt stage; And
A post holder fixed to a bottom of the tilt stage;
Lt; / RTI >
The tilt stage includes:
A movable block provided on a bottom surface of the casing and provided with engaging portions projecting downward from both side portions;
A fixing block installed below the movable block so as to be positioned between the engaging portions, and to which the post holder is fixed;
A connecting rod having both ends hinged to the fixed block and the movable block so as to be inclined at both sides of the fixed block and the movable block;
A horizontal support bolt which is horizontally threadedly coupled to each of the coupling portions and supported by the fixed block, respectively; And
A vertical support bolt which is screwed perpendicularly to the fixed block to be guided by the fixed block to adjust the inclination of the movable block from the fixed block;
And an auto-collimator.
삭제delete 삭제delete 청구항 1 에 있어서,
상기 마이컴은,
상기 이미지센서에서 광량이 최대인 지점의 픽셀 위치 xp, yp를 찾도록 한 다음, 이를 관심영역(region of interest) 내에서 광량을 비교하여 x축과 y축을 따라 추출한 광량 데이터를 이용하여, 픽셀 단위 이하의 xp, yp를 구하는, 오토콜리메이터.
The method according to claim 1,
The microcomputer,
The pixel position x p , y p at the point where the light amount is maximum in the image sensor is searched for, and then the light amount data is compared within the region of interest, and the light amount data extracted along the x- and y- An auto collimator that obtains x p , y p in pixel units or less.
청구항 1 에 있어서,
상기 레이저다이오드의 빛을 반사시키는 양측면이 서로 알려진 경사각을 이루는 웨지플레이트를 더 포함하고,
상기 마이컴은,
상기 웨지플레이트의 전후면으로부터 각각 반사되어 상기 이미지센서에 각각 입사되는 빛의 위치 P0, P1의 정보를 각각 획득하고, 상기 이미지센서에 맺히는 빛의 위치를 이미지센서의 좌표계에 따라 피팅한 값이 x,y라 할 때, 아래의 수학식 3에 의한 좌표 이동에 따라, x',y'를 구하고, 상기 x',y'와 아래의 수학식 4 및 5에 의한 좌표 이동에 따라 x",y"를 구한 다음, 아래의 수학식 6 및 7에 의해 상기 대상물의 각도 αxy를 구하는, 오토콜리메이터.
[수학식 3]
Figure 112018052379223-pat00013

여기서, xo,yo는 PO의 좌표이다.
[수학식 4]
Figure 112018052379223-pat00014

[수학식 5]
Figure 112018052379223-pat00015

여기서, xo,yo는 PO의 좌표이고, x1,y1은 P1의 좌표이다.
[수학식 6]
Figure 112018052379223-pat00016

여기서, p는 이미지센서의 피치이고, f는 제 2 콜리메이터렌즈의 초점거리이다.
[수학식 7]
Figure 112018052379223-pat00017

여기서, p는 이미지센서의 피치이고, f는 제 2 콜리메이터렌즈의 초점거리이다.
The method according to claim 1,
Further comprising a wedge plate having opposite sides reflecting the light of the laser diode at mutually known inclination angles,
The microcomputer,
Information on positions P 0 and P 1 of light incident on the image sensor, respectively, reflected from the front and rear surfaces of the wedge plate, respectively, and fitting the position of the light to the image sensor according to the coordinate system of the image sensor X ', y' is obtained according to the coordinate movement according to the following expression (3), and x ', y' is calculated according to the coordinate movement according to the following equations (4) , y ", and obtains the angles α x , α y of the object by the following equations (6) and (7).
&Quot; (3) "
Figure 112018052379223-pat00013

Here, x o, y o are the coordinates of P O.
&Quot; (4) "
Figure 112018052379223-pat00014

&Quot; (5) "
Figure 112018052379223-pat00015

Here, x o, y o are coordinates of P O, x 1, y 1 are coordinates of P 1.
&Quot; (6) "
Figure 112018052379223-pat00016

Where p is the pitch of the image sensor and f is the focal length of the second collimator lens.
&Quot; (7) "
Figure 112018052379223-pat00017

Where p is the pitch of the image sensor and f is the focal length of the second collimator lens.
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KR20200055341A (en) 2018-11-13 2020-05-21 강원대학교산학협력단 Focus variable type multi-collimator
CN113218338A (en) * 2021-05-18 2021-08-06 安徽中科米微电子技术有限公司 Multi-point testing device and method based on autocollimator

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