KR20090129080A - 렌즈 모듈 광축 정렬 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 렌즈 모듈 광축 정렬 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 광원; 상기 광원과 소정의 간격을 두고 배치되고, 중앙영역 및 외곽부에 형성된 복수의 개구를 통해 광원으로부터 조사된 빛을 통과시키는 스크린; 상기 스크린과 소정의 간격을 두고 배치되고, 배럴 및 상기 배럴의 선단에 가접합되고, 상기 스크린의 개구를 통과한 빛을 통과시키는 가변 렌즈를 포함하는 렌즈 모듈; 상기 가변 렌즈를 통과한 빛이 결상되는 검출부; 상기 검출부와 전기적으로 연결되고, 가변 렌즈의 편심 위치를 측정하고, 가변 렌즈의 이동 위치를 결정하는 제어부; 및 상기 가변 렌즈에 장착된 조절구 및 상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 상기 가변 렌즈에 장착된 조절구의 선형 이동을 구동하는 구동부를 포함하는 구동유닛;을 포함하는 것을　　특징으로 하며, 본 발명에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 장치 및 방법을 통하여 렌즈 모듈의 조립공정을 신속하게 수행할 수 있고, 대량 생산에 적합하며, 렌즈 모듈이 고집적, 고화소의 광학 성능을 발휘할 수 있도록 할 수 있다.
렌즈 모듈, 광축 정렬, 가변 렌즈, 변조 전달 함수, 선 퍼짐 함수, 조심

Description

렌즈 모듈 광축 정렬 장치 및 방법{Apparatus and Method for Aligning Optic Axis of Lens Module}
본 발명은 렌즈 모듈 광축 정렬 장치 및 이를 포함하는 렌즈 모듈 광축 정렬 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 폰 카메라용 렌즈 모듈의 광축을 정렬함에 있어서, 렌즈 모듈의 조립공정을 신속하게 수행할 수 있고, 대량 생산에 적합하며, 렌즈 모듈이 고집적, 고화소의 광학 성능을 발휘할 수 있도록 하는 렌즈 모듈 광축 정렬 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 들어 카메라 폰의 수요가 계속 증가하고 있으며, 이에 따라 고집적 및 고화소 카메라 폰의 요구가 증가되고 있다.
그동안 카메라 폰에 사용되었던 광학계는 비구면 형상의 플라스틱 렌즈로 구성되어 있었다.　 이와 같은 플라스틱 렌즈는 비구면 형상의 구현이 용이한 반면에 쉬운 열변형과 복굴절 등의 단점을 가지고 있었다.
고분해능을 지향하면서 플라스틱 렌즈의 단점을 보완하기 위하여 카메라 폰 광학계는 플라스틱 렌즈와 광학 유리 렌즈의 조합으로 성능을 향상시키고 있다.
다기능의 고급 광학계인 카메라 폰 렌즈는 고급 광학 설계와 정밀가공에 의 해 만들어지고 있으며, 그 수요가 급증하여 대량 생산이 요구된다.
이러한 카메라 폰은 고급화되면서 조립 전 단품들과 조립 후의 카메라 폰 모듈에 대한 광학적 성능을 정량적으로 그리고 실시간으로 측정하는 광학적 성능평가 장치 및 방법이 필요해졌다.
통상적으로 광학 부품 평가 기술은 제작 단계부터 여러 종류의 평가 항목을 측정하며, 이러한 측정 시 측정정밀도를 높이기 위한 다양한 측정 기술이 개발되어 왔으며, 특히, 렌즈 모듈을 제작하는 경우에 렌즈 배럴의 기구적 중심축과 렌즈 배럴에 수용되는 렌즈의 광축을 일치시키는 편심 조정을 정밀하게 행하는 것이 중요하며, 특히 렌즈 배럴에 수용되는 렌즈간의 광축을 일치시키는 광축 조정을 정밀하게 행하는 것이 중요하다.
복수의 부품으로 구성된 광학계의 경우에는 광학계의 평균적 성능을 보기 위하여 광 전달 함수(Optical Transfer Function: OTF) 측정에 의한 평가 방법이 일반적으로 사용되며, 이러한 광 전달 함수는 진폭 부분인 변조 전달 함수(Modulation Transfer Function: MTF)와 위상 부분인 위상 전달 함수(Phase Transfer Function: PTF)로 구성된다.
이 중 변조 전달 함수를 광학계의 성능 표현에 주로 이용하며, 여러 가지 변조 전달 함수의 측정법들이 다양하게 제안되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 폰 카메라용 렌즈 모듈의 광축을 정렬함에 있어서, 렌즈 모듈의 조립공정을 신속하게 수행할 수 있고, 대량 생산에 적합하며, 렌즈 모듈이 고집적, 고화소의 광학 성능을 발휘할 수 있도록 하는 렌즈 모듈 광축 정렬 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 장치는 광원; 상기 광원과 소정의 간격을 두고 배치되고, 중앙영역 및 외곽부에 형성된 복수의 개구를 통해 광원으로부터 조사된 빛을 통과시키는 스크린; 및 상기 스크린과 소정의 간격을 두고 배치되고, 배럴 및 상기 배럴의 선단에 가접합되며, 상기 스크린의 개구를 통과한 빛을 통과시키는 가변 렌즈를 포함하는 렌즈 모듈을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 장치는 상기 가변 렌즈를 통과한 빛이 결상되는 검출부; 상기 검출부와 전기적으로 연결되고, 가변 렌즈의 이동 위치를 결정하는 제어부; 및 상기 가변 렌즈에 장착된 조절구 및 상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 상기 가변 렌즈에 장착된 조절구의 선형 이동을 구동하는 구동부를 포함하는 구동유닛을 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 본 발명의 일 측면에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 장치를 구성하는 상기 스크린의 외곽부에는 중앙 영역의 개구를 중심으로 수평 및 수직 방향으로 상호 대 칭되도록 복수의 개구가 각각 형성된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 측면에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 방법은 중앙 영역 및 외곽 영역에 형성된 복수의 개구를 갖는 스크린에 광원을 조사하여, 개구를 통과한 광원을 렌즈 모듈에 통과시킨 후, 상기 렌즈 모듈을 통과한 광원을 검출부에 결상시키는 단계 (a)를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 방법은 단계 (a)이후, 상기 검출부의 각 필드의 변조 전달 함수(MTF)를 측정하여, 변조 전달 함수값이 최저인 필드의 대칭 필드를 렌즈 모듈의 가변 렌즈의 편심 위치로 결정하는 단계 (b)를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 방법은 단계(b)이후, 수평 방향 및 수직방향으로 대칭되어 위치된 두 필드의 공간 주파수에서의 변조 전달 함수값의 차이를 측정한 후, 상기 차이값이 각각 최소가 되도록 상기 렌즈 모듈의 가변 렌즈의 위치를 수평 방향 또는 수직방향으로 변경시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 장치 및 방법을 통하여 렌즈 모듈의 조립공정을 신속하게 수행할 수 있고, 대량 생산에 적합하며, 렌즈 모듈이 고집적, 고화소의 광학 성능을 발휘할 수 있도록 할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 장치를 나타내는 개념도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 장치를 구성하는 검출부의 정면도이며, 도 3 은 선 퍼짐 함수를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 장치는 광원(1) 및 상기 광원과 소정의 간격을 두고 배치되고, 중앙영역 및 외곽부에 형성된 복수의 개구를 통해 광원으로부터 조사된 빛을 통과시키는 스크린(10)를 포함한다.
이때, 상기 스크린(10)의 외곽부에는 중앙 영역의 개구를 중심으로 수평 및 수직 방향으로 상호 대칭되도록 복수의 개구가 각각 형성되고, 상기 개구는 핀홀(pinhole), 슬릿(slit) 또는 사각형 형상으로 형성할 수 있으며, 본 실시예에서는 슬릿으로 형성하였다.
스크린(10)의 개구는 빛을 통과시키는 부분과 빛을 전혀 통과시키지 않는 부분으로 구분되며 크기는 광축 조정 렌즈 모듈의 시야각 사양에 따라 스크린 전체를 투영가능한 크기만큼으로 달라지고, 형태는 해상력을 검사하고자 하는 광축영역에서부터 비축영역에 걸쳐 반복적인 슬릿형태, 핀홀형태, 정사각형 형태의 개구로 다양하게 선택할 수 있다.
또한, 렌즈 모듈 정렬 장치는 상기 스크린(10)의 중심축에서 서로 대칭으로 위치한 비축 필드가 광축조정 대상 렌즈의 시야각이 50도 이상인 부근에 위치하도록 소정의 간격을 두고 배치되고, 배럴(21) 및 상기 배럴(21)의 선단에 가접합되고, 상기 스크린(10)의 개구를 통과한 빛을 통과시키는 가변 렌즈(22)를 포함하는 렌즈 모듈(20) 및 상기 가변 렌즈(22)를 통과한 빛이 결상되는 검출부(30)를 포함한다.
이때, 상기 검출부(30)는 CCD(charge-coupled device) 혹은 CMOS 방식의 센서로 구성되고, 스크린(10)에 형성된 각 개구의 위치에 대응되는 상이 결상된다.
또한, 상기 렌즈 모듈(20)과 검출부(30) 사이에 배치되어, 렌즈 모듈을 통과한 빛이 통과하는 중계 렌즈(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.
상기 중계 렌즈는 광축 조정 대상 렌즈 모듈의 결상면의 크기와 검출부 센서의 크기를 일치시켜주기 위한 배율 렌즈로 이루어질 수 있다.
또한, 렌즈 모듈 정렬 장치는 상기 검출부(30)와 전기적으로 연결되고, 가변 렌즈(22)의 편심 정도를 파악하기 위해 해상력을 계산하고, 가변 렌즈(22)의 편심 위치를 측정하여, 가변 렌즈의 이동 위치를 결정하는 제어부(도시되지 않음); 및 상기 가변 렌즈(22)에 장착된 조절구(23) 및 상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 상기 가변 렌즈(22)에 장착된 조절구(23)의 선형 이동을 구동하는 구동부(24)를 포함하는 구동유닛을 포함하며, 상기 구동부(24)는 서보 모터나 PIEZO 구동장치 등으로 구성할 수 있다.
이때 상기 배럴(21)은 트레이(도시되지 않음)에 형성된 장착홀 내에 수용될 수 있으며, 상기 트레이에는 복수의 장착홀이 형성되어, 복수의 렌즈 모듈(20)을 장착홀 내에 각각 배치하고, 상기 트레이를 이송하면서 연속적으로 렌즈 모듈(20)의 광축 정렬을 수행할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 장치를 구성하는 상기 제어부는 검출부에 결상된 상의 공간 주파수에서의 변조 전달 함수를 측정하는 측정부; 검출부의 외곽부에 수평 및 수직방향으로 결상된 상의 변조 전달 함수값의 차이를 비교하는 비교부; 및 상기 비교된 차이값이 각각 최소가 되도록 상기 구동부를 조절하여 가변 렌즈의 위치를 변경하는 조절부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제어부는 검출부에 결상된 상의 선 퍼짐 함수를 측정하여 반 높이 너비를 계산하는 측정부; 검출부의 외곽부에 수평 및 수직방향으로 결상된 상의 반 높이 너비의 차이를 비교하는 비교부; 및 상기 비교된 차이값이 각각 최소가 되도록 상기 구동부를 조절하여 가변 렌즈의 위치를 변경하는 조절부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 장치는 상기와 같은 제어부를 포함하여, 가변 렌즈의 광축 조정시 실시간으로 편심 측정이 가능하며, 따라서 신속하게 광축 정렬을 수행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예를 구성하는 렌즈 모듈 광축 정렬 장치는, 도 4 에 도시된 바와 같이, 광원(101), 복수의 개구가 형성된 스크린(110), 렌즈 모듈(120) 및 검출부(130)를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 상기 스크린(110)은 중앙 영역에 형성된 개구(111) 및 외곽부에 수평 방향 및 수직 방향으로 각각 대칭되도록 형성된 복수의 개구(112 내지 115)를 포함한다.
이때, 전술한 스크린(10)에서는 외곽부에 형성된 개구가 대각선 방향으로 대칭되도록 형성되어 있으며, 본 실시예의 스크린(110)에서는 열 십자형태로 배치되며, 수직 및 수평 방향으로 대칭되도록 개구가 형성되어 있다.
또한, 본 실시예에서, 검출부(130)는 수직 및 수평 방향으로 각각 연장되고, 중앙 영역에서 상호 교차되는 2개의 선형(Linear) 센서(132, 131)로 구성된다.
이때 렌즈 모듈을 통과한 빛은 투과율과 반사율이 동일한 빛살 가르게(beam splitter)에 의해 수직 및 수평방향으로 각각 연장된 2 개의 선형 센서(132, 131)로 각각 조사된다.
전술한 실시예의 검출부(30)와 같이 하나의 2D 이미지 센서를 사용하는 경우에는 결상된 상이 광축에서 멀어질수록 변조 전달 함수값의 차이가 많이 발생하여 측정이 용이하므로, 스크린(10)의 외곽부에 형성된 개구는 중앙 영역의 개구를 중심으로 대각선 방향으로 배치된다.
하지만, 2 개의 선형(Linear) 센서를 사용할 경우에는 센서의 길이가 길기 때문에 스크린(110)의 외곽부에 열 십자형태로 개구를 형성하여도 각 필드의 변조 전달 함수값을 용이하게 측정할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 스크린(110) 및 검출부(130)가 전술한 스크린(10)과 검출부(130)와 상이한 구조를 갖게 된다.
이와 같이 구성된 렌즈 모듈 광축 정렬 장치를 사용하여 렌즈 모듈의 광축을 정렬하는 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 방법은 광 전달 함수 중 변조 전달 함수(MTF)를 사용한다.
이러한 변조 전달 함수는 렌즈의 성능 평가 방법의 하나로서, 화상 디테일의 컨트라스트(contrast)를 재생(reproducing)하는 렌즈의 능력을 나타내는 하나의 중요한 지표이다.　 이러한 변조 전달 함수는 컨트라스트 재현성(reproducibility)으로 측정되며, 수평축에는 공간 주파수가 표시되고, 수직축에는 컨트라스트 재현성이 표시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 방법은 중앙 영역 및 외곽 영역에 형성된 복수의 개구를 갖는 스크린(10)에 광원(1)으로부터 빛을 조사하여, 상기 각 개구를 통과한 빛(1)을 렌즈 모듈(20)에 통과시킨 후, 상기 렌즈 모듈(20)을 통과한 빛을 검출부(30)에 결상시키는 단계 (a)를 포함한다.
상기 스크린(10)의 중앙부에는 개구가 형성되어 있고, 외곽부에는 상기 개구를 중심으로 수평방향 및 수직방향으로 서로 대칭을 이루도록 복수의 개구가 형성되어 있다.
이때 상기 개구는 핀홀(pinhole), 슬릿(slit) 또는 사각형 형상으로 형성할 수 있으며, 본 실시예에서는 슬릿으로 형성하였다.
상기 렌즈 모듈(20)은 배럴(21) 및 상기 배럴의 선단부에 가접합 되는 가변 렌즈(22)을 포함하며, 상기 가변 렌즈(22)에 장착되어 가변 렌즈(22)의 위치를 조절하는 조절구(23) 및 상기 조절구의 선형 이동을 구동하는 구동부(24)에 의하여 렌즈 모듈(20)의 가변 렌즈(22)의 위치를 변경시킬 수 있다.
이때 상기 배럴(21)은 트레이(도시되지 않음)에 형성된 장착홀 내에 수용될 수 있으며, 상기 트레이에는 복수의 장착홀이 형성되어, 복수의 렌즈 모듈을 장착홀 내에 각각 배치하고, 상기 트레이를 이송하면서 연속적으로 광축 정렬을 수행할 수도 있다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 검출부(30)에 결상된 각 상은 상기 스크린에 형성된 개구의 형상 및 그 배치에 대응된다.
스크린(10)의 중앙 영역에 형성된 슬릿에 대응되는 중앙 필드(31) 및 상기 중앙 필드를 중심으로 수평 방향 및 수직방향으로 대칭되도록 복수의 필드(32 내지 35)가 각각 형성된다.
설명의 편의상 검출부(30)에 결상된 상은 차례로 제 1 필드(32), 제 2 필드(33), 제 3 필드(34) 및 제 4 필드(35)로 지칭한다.
이후 상기 각 필드의 선 퍼짐 함수(Line Spread Function: LSF)를 구하여, 선 퍼짐 함수의 반 높이 너비(Full Width at Half Maximum: FWHM)를 측정한다.
이때 선 퍼짐 함수는 스크린의 개수 형상이 사각형인 경우에 횡방향 또는 종방향의 에지(egde)를 대상으로 얻어진 가장 자리 퍼짐 함수(Edge Spread Function: ESF)를 미분하여 얻을 수 있고, 변조 전달 함수는 선 퍼짐 함수를 푸리에 변환(fourier transform)하여 얻을 수 있다.
선 퍼짐 함수의 반 높이 너비가 좁을수록 해상력이 높은 렌즈이고, 전 공간 주파수에 걸쳐 변조 전달 함수값이 높을수록 해상력이 좋아진다.
따라서, 렌즈의 해상력 및 성능은 선 퍼짐 함수의 반 높이 너비 및 변조 전달 함수를 사용하여 측정할 수 있다.
한편, 개구가 핀홀 형상인 경우에는 점 퍼짐 함수(Point Spread Function: PSF)를 계산하고, 점 퍼짐 함수와 상의 강도 분포 함수를 계산한 후, 상기 상 분포 함수를 근사하여 선 퍼짐 함수를 구할 수 있다.
이하, 본 발명에 각 실시예에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 장치에서 사용되는 변조 전달 함수에 대하여 상세히 설명한다.
도 5 는 렌즈의 MTF를 측정하기 위한 장치를 나타내는 구성도이고, 도 6 은 슬릿 광세기 분포를 나타내는 그래프이며, 도 7 은 슬릿 상의 광세기 분포를 나타내는 그래프이다.
일반적으로 렌즈의 MTF 를 측정하는 경우에는 슬릿이 형성된 스크린(201), 측정 대상용 렌즈(202) 및 검출부(이미지 센서, 203)를 차례로 배치한다.
이때 슬릿을 폭을 s, 측정 대사용 렌즈의 배율을 m, 이미지 센서의 화소 간격을
Figure 112008041968729-PAT00001
그리고 공간주파수를 u로 나타내면 위와 같이 렌즈의 MTF M(u)(하기 수학식 1)는 상면에서 배율에 의한 슬릿의 이상적인 광세기 분포 O(x)(도 6참조)와 실제 상의 광세기 분포 함수(도 7 참조)에 대한 푸리에 변환 값의 비로서 나타낼 수 있다.
Figure 112008041968729-PAT00002
본 실시예에서는 오토 포커싱 이후에 상기 변조 전달 함수가 최소인 필드의 대칭 필드를 렌즈 모듈(20)의 가변 렌즈(22)의 편심 위치로 결정(단계 (b))한다.
예를 들어 제 2 필드(33)에서 측정된 선 퍼짐 함수의 반 높이 너비가 최소인 경우에는 제 4 필드(35)가 편심 위치로 결정된다.
이후, X축 방향(수평방향) 정렬과 Y축 방향 정렬(수직방향)이 차례로 이루어지며(단계 (c)), X축 방향 정렬은 제 1 필드와 제 2 필드의 공간 주파수에서의 변조 전달 함수값의 차이와 제 3 필드와 제 4 필드의 공간 주파수에서의 변조 전달 함수값의 차이를 각각 측정하고, 그 차이값이 각각 최소값이 되는 지점을 실시간으로 측정하면서 가변 렌즈의 X축 구동부(24)를 제어하여 가변 렌즈(22)의 위치를 상기 차이값이 각각 최소가 되는 지점으로 변경시킨다.
X축 방향 정렬이 완료되면, Y축 방향(수직방향) 정렬이 이루어지며, Y축 방향 정렬은 제 1 필드와 제 4 필드의 공간 주파수에서의 변조 전달 함수값의 차이와 제 2 필드와 제 3 필드의 공간 주파수에서의 변조 전달 함수값의 차이를 각각 측정하고, 그 차이값이 각각 최소값이 되는 지점을 실시간으로 측정하면서 가변렌즈의 Y축 구동부(24)를 제어하여 상기 차이값이 각각 최소가 되는 지점으로 가변 렌즈(22)의 위치를 변경시킨다.
이때, 외곽부의 각 필드(32 내지 35)의 변조 전달 함수값은 중앙 필드(31)의 변조 전달 함수값을 초과할 수 없으며, 외곽부의 각 필드의 값을 비교하여 그 값이 동일하지 않고, 그 차이가 기준치 이상으로 발생되면 단계 (b) 내지 단계 (c)를 1회 이상 반복한다.
이와는 다르게, 오토 포커싱 이후에 상기 선 퍼짐 함수의 반 높이 너비가 최소인 필드의 대칭 필드를 렌즈 모듈(20)의 가변 렌즈(22)의 편심 위치로 결정(단계 (b))한다.
예를 들어 제 2 필드(33)에서 측정된 선 퍼짐 함수의 반 높이 너비가 최소인 경우에는 제 4 필드(35)가 가변렌즈의 편심 위치로 결정된다.
이후, X축 방향(수평방향) 정렬과 Y축 방향(수직방향) 정렬 이 차례로 이루어지며(단계 (c)), X축 방향 정렬은 제 1 필드와 제 2 필드의 반 높이 너비 차이와 제 3 필드와 제 4 필드의 반 높이 너비 차이를 각각 측정하고, 그 차이값이 최소값이 되는 지점을 실시간으로 측정하면서 구동부(24)를 제어하여 가변 렌즈(22)의 위치를 변경시킨다.
X축 방향 정렬이 완료되면, Y축 방향 정렬이 이루어지며, Y축 방향 정렬은 제 1 필드와 제 4 필드의 반 높이 너비 차이와 제 2 필드와 제 3 필드의 반 높이 너비 차이를 각각 측정하고, 그 차이값이 최소값이 되는 지점을 실시간으로 측정하면서 구동부(24)를 제어하여 가변 렌즈(22)의 위치를 변경시킨다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 방법을 설명한다.
지금까지는 하나의 검출부(30)를 통하여 X축 방향 및 Y축 방향 정렬을 차례로 수행하는 것을 설명하였으나, 본 발명의 또 따른 실시예에서는 검출부를 수직 및 수평 방향으로 각각 연장되고, 중앙 영역에서 상호 교차되는 2개의 선형(Linear) 센서로 구성하고, 단계(c)에서는 상기 렌즈 모듈(20)의 가변 렌즈(22)의 위치를 수평 방향 및 수직방향으로 동시에 변경시킬 수 있으며, 이때에도 가변 렌즈의 위치는 전술한 방법으로 변경할 수 있다.
이때 렌즈 모듈을 통과한 빛은 투과율과 반사율이 동일한 빛살 가르게에 의해 수직 및 수평방향으로 각각 연장된 2 개의 선형 센서(132, 131)로 각각 조사된 다.
즉, 전술한 단계 (a)를 수행한 후, 수평 방향으로 연장된 선형(Linear) 센서에 결상된 상으로부터 측정된 반 높이 너비의 차이 또는 변조 전달 함수값의 차이가 최소가 되도록 구동부를 제어하여 렌즈 모듈의 가변 렌즈를 수평방향으로 정렬시킨다.
수평 방향의 정렬과 동시에 수직 방향으로 연장된 선형(Linear) 센서에 결상된 상으로부터 측정된 반 높이 너비의 차이 또는 변조 전달 함수값의 차이가 최소가 되도록 구동부를 제어하여 렌즈 모듈의 가변 렌즈를 수직방향으로 정렬시킬 수 있다.
이와 같이, 수평방향(X축 방향) 및 수직방향(Y축 방향)으로 연장된 2 개의 선형(Linear) 센서를 사용하고 별도의 제어부를 각각 연결시킴으로써, 각 방향에 대하여 독립적으로 동시에 광축을 정렬할 수 있게 되며, 따라서 광축 정렬 속도가 빨라지게 된다.
또한 고화소의 고속 선형(linear) CCD 센서를 사용함으로써, 정밀하면서도 빠르게 해상력을 측정할 수 있으며, 선형 센서의 광검출 영역의 물리적인 길이가 길어 스크린의 비축 영역을 더 크게 검사할 수 있어 편심에 따른 각 필드 간의 해상도 차이가 커지므로 편심 정도를 정밀하게 감지할 수 있다.
이후, 가변 렌즈(22)의 광축 정렬 과정이 완료되면, 배럴(21)에 가변 렌 즈(22)를 접착하고, 배럴(21) 내에 플라스틱 렌즈를 차례로 압입하여, 렌즈 모듈을 완성한다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 장치를 나타내는 개념도.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 장치를 구성하는 검출부의 정면도.
도 3 은 선 퍼짐 함수를 나타내는 그래프.
도 4 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 렌즈 모듈 광축 정렬 장치를 나타내는 개념도.
도 5 는 렌즈의 MTF를 측정하기 위한 장치를 나타내는 구성도.
도 6 은 슬릿 광세기 분포를 나타내는 그래프.
도 7 은 슬릿 상의 광세기 분포를 나타내는 그래프.

Claims (9)

  1. 광원;
    상기 광원과 소정의 간격을 두고 배치되고, 중앙영역 및 외곽부에 형성된 복수의 개구를 통해 광원으로부터 조사된 빛을 통과시키는 스크린;
    상기 스크린과 소정의 간격을 두고 배치되고, 배럴 및 상기 배럴의 선단에 가접합되고, 상기 스크린의 개구를 통과한 빛을 통과시키는 가변 렌즈를 포함하는 렌즈 모듈;
    상기 가변 렌즈를 통과한 빛이 결상되는 검출부;
    상기 검출부와 전기적으로 연결되고, 가변 렌즈의 편심 위치를 측정하고, 가변 렌즈의 이동 위치를 결정하는 제어부; 및
    상기 가변 렌즈에 장착된 조절구 및 상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 상기 가변 렌즈에 장착된 조절구의 선형 이동을 구동하는 구동부를 포함하는 구동유닛을 포함하되,
    상기 스크린의 외곽부에는 중앙 영역의 개구를 중심으로 수평 및 수직 방향으로 상호 대칭되도록 복수의 개구가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈 광축 정렬 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 개구는 핀홀, 사각형 또는 슬릿 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈 광축 정렬 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    검출부에 결상된 상의 공간 주파수에서의 변조 전달 함수를 측정하는 측정부;
    검출부의 외곽부에 수평 및 수직방향으로 결상된 상의 변조 전달 함수값의 차이를 비교하는 비교부; 및
    상기 비교된 차이값이 각각 최소가 되도록 상기 구동부를 조절하여 가변 렌즈의 위치를 변경하는 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈 광축 정렬 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    검출부에 결상된 상의 선 퍼짐 함수를 측정하여 반 높이 너비를 계산하는 측정부;
    검출부의 외곽부에 수평 및 수직방향으로 결상된 상의 반 높이 너비의 차이를 비교하는 비교부; 및
    상기 비교된 차이값이 각각 최소가 되도록 상기 구동부를 조절하여 가변 렌즈의 위치를 변경하는 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈 광축 정렬 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출부는 수평방향 및 수직방향으로 각각 연장된 2개의 선형(Linear) 센서로서, 상기 선형(Linear) 센서는 중앙영역에서 상호 교차되는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈 광축 정렬 장치.
  6. (a) 중앙 영역 및 외곽 영역에 형성된 복수의 개구를 갖는 스크린에 빛을 조사하여, 개구를 통과한 광원을 렌즈 모듈에 통과시킨 후, 상기 렌즈 모듈을 통과한 광원을 검출부에 결상시키는 단계;
    (b) 상기 검출부의 각 필드의 공간 주파수에서의 변조 전달 함수(MTF)를 측정하여, 변조 전달 함수값이 최저인 필드의 대칭 필드를 렌즈 모듈의 가변 렌즈의 편심 위치로 결정하는 단계; 및
    (c) 수평 방향 및 수직방향으로 대칭되어 위치된 두 필드의 변조 전달 함수값의 차이를 측정한 후, 상기 차이값이 각각 최소가 되도록 상기 렌즈 모듈의 가변 렌즈의 편심 위치에서 중심축을 향하여 수평 방향 또는 수직 방향으로 변경시키는 단계를 포함하는 렌즈 모듈 광축 정렬 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 단계(b)는 상기 검출부에 결상된 각 필드의 선 퍼짐 함수(LSF)를 구하여, 선 퍼짐 함수의 반 높이 너비(FWHM)가 최소인 필드의 대칭 필드를 렌즈 모듈의 가변 렌즈의 편심 위치로 결정하며,
    상기 단계(c)는 수평 방향 및 수직방향으로 대칭되어 위치된 두 필드의 변조 전달 함수값의 차이를 측정한 후, 상기 차이값이 각각 최소가 되도록 상기 렌즈 모듈의 가변 렌즈의 편심 위치에서 중심축을 향하여 수평 방향 또는 수직방향으로 변경시키는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈 광축 정렬 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 단계(a)의 검출부는 수직 및 수평 방향으로 각각 연장되고, 중앙 영역에서 상호 교차되는 2개의 선형(Linear) 센서이고, 단계(c)는 상기 렌즈 모듈의 가변렌즈의 위치를 수평 방향 및 수직방향으로 동시에 변경시키는 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈 광축 정렬 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 단계(a)의 스크린에는 중앙 영역의 개구를 중심으로 수평 및 수직 방향으로 상호 대칭되도록 외곽부에 복수의 개구가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 렌즈 모듈 광축 정렬 방법.
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