KR20120070102A - 초점 인디케이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 간섭계와 반사경 사이에 위치하는 광학계의 초점위치 또는 초점거리를 측정할 때 사용되는 초점 인디케이터에 관한 것이다. 상기 초점 인디케이터는, 상기 광학계의 초점위치 또는 초점거리 측정시 상기 간섭계와 상기 광학계 사이에 위치하고, 상기 간섭계와 가까워지거나 상기 간섭계로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록 구비된 지지판; 및 상기 지지판에 고정되어 상기 간섭계로부터 조사된 빛을 반사하는 구형 반사체;를 포함한다.

Description

초점 인디케이터{FOCUS INDICATOR}
본 발명은 광학기기에 구비되는 광학계의 초점위치 또는 초점거리를 정확히 측정하는데 사용되는 초점 인디케이터에 관한 것이다.
일반적으로 광학기기는 태양이나 전등에서 복사되는 빛의 특성(반사, 굴절, 간섭, 회절 등)을 이용하여 공간에 존재하는 물체의 상을 형성시키거나, 상기 물체에서 반사되는 빛의 분석에 사용되는 장치를 의미한다. 상기 광학기기의 예로는 망원경, 현미경, 카메라 등을 들 수 있다. 광학기기에는 통상적으로 광학계가 구비된다. 상기 광학계는 반사경, 렌즈, 프리즘 등을 적절히 조합하여 제조되고, 초점을 갖는다. 상기 광학계의 초점에는 물체의 상이 형성된다.
상기 광학기기의 성능이 제대로 발휘되기 위해서는 광학계 장착위치의 정확성이 요구되고, 상기 광학계가 광학기기에 장착되는 위치가 정확하게 결정되기 위해서는 광학계의 초점위치 또는 초점거리에 대한 정보가 필요하다. 예컨대 광학기기가 카메라인 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 광학계(10)의 초점위치가 이미지센서(12) 상에 형성되어야, 즉 광학계(10)의 초점거리(f)가 광학계(10)와 이미지센서(12) 간 이격거리와 동일하여야 이미지센서(12)에 물체의 상이 선명하게 형성될 수 있다. 따라서 광학계(10)의 장착 작업에 선행하여 광학계(10)의 초점위치 또는 초점거리 측정작업이 선행되고 있다. 이하, 종래의 초점 인디케이터를 사용하여 광학계(10)의 초점위치 또는 초점거리를 측정하는 방법을 도 2를 참조하여 설명한다.
광학계(10)의 초점위치 또는 초점거리 측정 작업은 간섭계(20)와 외부 반사경(30) 사이에 광학계(10)를 위치시킨 후 간섭계(20)를 작동시킴으로써 개시된다. 여기서, 상기 간섭계(20)는 광원(22), 반도금경(25), 내부 반사경(23), 렌즈(24) 및 이미지센서(26)를 포함한다.
간섭계(20)가 작동하면 광원(22)으로부터 빛이 조사되고, 광원(22)으로부터 조사된 빛의 일부는 반도금경(25)에서 반사된 후 내부 반사경(23)으로 향하며, 나머지는 반도금경(25)을 통과하여 렌즈(24)를 향한다. 반도금경(25)에서 반사된 빛은 내부 반사경(23)에서 재차 반사된 후 반도금경(25)을 통과하여 상기 이미지센서(26)에 도달한다. 그리고 반도금경(25)을 통과하여 렌즈(24)를 향한 빛은 광학계(10)를 통과한 후 외부 반사경(30)에서 반사되고, 외부 반사경(30)에서 반사된 빛은 다시 광학계(10) 및 렌즈(24)를 순차적으로 통과한다. 렌즈(24)를 통과한 빛은 반도금경(25)에서 반사된 후 상기 이미지센서(26)에 도달한다. 내부 반사경(23)과 외부 반사경(30)에서 반사된 빛이 이미지센서(26)에 도달하면 이미지센서(26)에서는 빛의 간섭현상이 발생한다. 이미지센서(26)에서의 간섭은 이미지센서(26)와 전기적으로 연결된 디스플레이장치(27)를 통해 시각적으로 확인될 수 있다.
간섭계(20) 작동 이후 디스플레이장치(27)에 간섭무늬가 나타나면, 광학계(10)를 간섭계(20)와 가까워지는 방향 또는 간섭계(20)로부터 멀어지는 방향으로 이동시킨다. 그리고 광학계(10)의 이동 도중 디스플레이장치(27)에 원하는 형태의 간섭무늬가 나타나면 광학계(10)를 고정한다.
광학계(10)가 고정된 상태에서 광학계(10)의 초점은, 도 2에 도시된 바와 같이, 광학계(10)와 렌즈(24) 사이의 공간에 위치하게 된다. 그러나 상기 초점은 시각적으로 확인될 수 없기 때문에 광학계(10)의 초점위치가 바로 측정될 수 없다. 이에 광학계(10)가 고정된 이후 초점 인디케이터(40)를 렌즈(24)와 광학계(10) 사이에 위치시킨다.
이때 렌즈(24)를 통과한 모든 빛이 상기 초점 인디케이터(40)에 형성된 홀(42)을 통과하면, 초점 인디케이터(40)를 위치시키지 않았을 때의 간섭무늬와 초점 인디케이터(40)를 위치시켰을 때의 간섭무늬는 동일하다. 그러나 렌즈(24)를 통과한 빛 중 일부라도 홀(42)을 통과하지 못하면 초점 인디케이터(40)를 위치시키지 않았을 때의 간섭무늬와 초점 인디케이터(40)를 위치시켰을 때의 간섭무늬는 상이하다. 따라서 초점 인디케이터(40)를 렌즈(24)와 가까워지는 방향 또는 렌즈(24)로부터 멀어지는 방향으로 이동시키다가 디스플레이장치(27)에 나타나는 간섭무늬가 초점 인디케이터(40)를 위치시키지 않았을 때의 간섭무늬와 동일하게 되면, 홀(42)의 중심을 광학계(10)의 초점위치로 한다. 그리고 이때 광학계(10)의 초점거리(f)를 알고 싶다면, 홀(42)의 중심과 광학계(10) 간 거리를 측정한 후 그 거리를 광학계(10)의 초점거리(f)로 한다.
그러나 광학계(10)의 초점위치 또는 초점거리(f) 측정에 상술한 바와 같은 초점 인디케이터(40)가 사용되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 광학계(10)의 초점이 초점 인디케이터(40)의 홀(42) 중심에 정확하게 위치하는 경우((a)의 경우)뿐만 아니라 그렇지 않은 경우((b)의 경우 또는 (c)의 경우)에도 초점 인디케이터(40)를 위치시키지 않았을 때의 간섭무늬와 초점 인디케이터(40)를 위치시켰을 때의 간섭무늬가 동일하게 된다. 따라서 상기 초점 인디케이터(40)를 사용하여 광학계(10)의 초점위치 또는 초점거리(f)가 측정될 경우, 측정된 초점위치 또는 초점거리(f)에는 최대 d/2만큼의 오차가 발생할 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광학계 초점위치 또는 초점거리의 보다 정확한 측정을 가능하게 하는 초점 인디케이터를 제공하는 것을 목적으로 삼고 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 간섭계와 반사경 사이에 위치하는 광학계의 초점위치 또는 초점거리를 측정할 때 사용되는 초점 인디케이터로서, 상기 광학계의 초점위치 또는 초점거리 측정시 상기 간섭계와 상기 광학계 사이에 위치하고, 상기 간섭계와 가까워지거나 상기 간섭계로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록 구비된 지지판; 및 상기 지지판에 고정되어 상기 간섭계로부터 조사된 빛을 반사하는 구형 반사체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초점 인디케이터를 제공한다.
바람직하게, 상기 지지판에는 복수의 구형 반사체가 고정되되, 상기 복수의 구형 반사체 중 어느 하나는 상기 광학계로 빛이 수직 입사할 때 상기 광학계의 초점위치 또는 초점거리 측정에 사용되고, 나머지는 상기 광학계로 빛이 경사 입사할 때 상기 광학계의 초점위치 또는 초점거리 측정에 사용된다.
본 발명에 의하면, 광학계의 초점위치가 구형 반사체의 중심위치와 정확히 일치하여야만 초점 인디케이터를 위치시키지 않았을 때의 간섭무늬와 초점 인디케이터를 위치시켰을 때의 간섭무늬가 동일하기 때문에, 광학계의 초점위치 또는 초점거리가 정확하게 측정될 수 있다.
도 1은 카메라의 광학계 및 이미지센서를 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 2는 종래의 초점 인디케이터를 이용하여 광학계의 초점위치 또는 초점거리를 측정하는 방법을 설명하기 위해 도시된 개략도이다.
도 3은 종래의 초점 인디케이터의 문제점을 설명하기 위해 도시된 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 초점 인디케이터를 이용하여 광학계의 초점위치 또는 초점거리를 측정하는 방법을 설명하기 위해 도시된 개략도이다.
도 5는 도 4에 도시된 초점 인디케이터의 작용을 설명하기 위해 도시된 개략도이다.
도 6은 도 4에 도시된 초점 인디케이터의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 초점 인디케이터를 이용하여 광학계의 초점위치 또는 초점거리를 측정하는 방법을 설명하기 위해 도시된 개략도이다.
이하, 본 발명에 따른 초점 인디케이터의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다.
광학계(10)의 초점위치 또는 초점거리 측정은 간섭계(20)와, 외부 반사경(30)과, 본 발명에 따른 초점 인디케이터(indicator)를 사용하여 이루어진다. 상기 간섭계(20)는 광원(22), 반도금경(25), 내부 반사경(23), 렌즈(24) 및 이미지센서(26)를 포함한다. 그리고 초점 인디케이터는 광학계(10)의 초점위치 또는 초점거리 측정시 간섭계(20)와 상기 광학계(10) 사이에 위치하게 되는 지지판(110)과, 상기 지지판에 고정되어 간섭계(20)로부터 조사된 빛을 반사하는 구형 반사체(120)를 포함한다.
이때, 상기 지지판(110)은 간섭계(20) 또는 광학계(10)가 위치하는 방향으로 직선왕복운동을 수행하는 구동부(미도시)에 탑재된다. 그리고 상기 구형 반사체(120)는 볼트, 핀 등과 같은 고정수단(130)에 의해 상기 지지판(110)에 고정된다.
이하, 간섭계(20)와, 외부 반사경(30)과, 상기 초점 인디케이터를 사용하여 광학계(10)의 초점위치 또는 초점거리를 측정하는 방법에 대하여 설명한다.
광학계(10)의 초점위치 또는 초점거리(f_c) 측정은 간섭계(20)와 외부 반사경(30) 사이에 광학계(10)를 위치시킨 후 간섭계(20)를 작동시킴으로써 개시된다. 간섭계(20)가 작동하면 광원(22)으로부터 빛이 조사되고, 광원(22)으로부터 조사된 빛의 일부는 반도금경(25)에서 반사된 후 내부 반사경(23)으로 향하며, 나머지는 반도금경(25)을 통과하여 렌즈(24)를 향한다. 반도금경(25)에서 반사된 빛은 내부 반사경(23)에서 재차 반사된 후 반도금경(25)을 통과하여 상기 이미지센서(26)에 도달한다. 그리고 반도금경(25)을 통과하여 렌즈(24)를 향한 빛은 광학계(10)를 통과한 후 외부 반사경(30)에서 반사되고, 외부 반사경(30)에서 반사된 빛은 다시 광학계(10) 및 렌즈(24)를 순차적으로 통과한다. 렌즈(24)를 통과한 빛은 반도금경(25)에서 반사된 후 상기 이미지센서(26)에 도달한다. 내부 반사경(23)과 외부 반사경(30)에서 반사된 빛이 이미지센서(26)에 도달하면 이미지센서(26)에서는 빛의 간섭현상이 발생한다. 이미지센서(26)에서의 간섭은 이미지센서(26)와 전기적으로 연결된 디스플레이장치(27)를 통해 시각적으로 확인될 수 있다.
간섭계(20) 작동 이후 디스플레이장치(27)에 간섭무늬가 나타나면, 광학계(10)를 간섭계(20)와 가까워지는 방향 또는 간섭계(20)로부터 멀어지는 방향으로 이동시킨다. 그리고 광학계(10)의 이동 도중 디스플레이장치(27)에 원하는 형태의 간섭무늬가 나타나면 광학계(10)를 고정한다.
광학계(10)가 고정된 상태에서 광학계(10)의 초점은 광학계(10)와 렌즈(24) 사이의 공간에 위치하게 된다. 그러나 상기 초점은 시각적으로 확인될 수 없기 때문에 광학계(10)의 초점위치 또는 초점거리(f_c)가 바로 측정될 수 없다. 이에 광학계(10)가 고정된 이후 상기 초점 인디케이터를 렌즈(24)와 광학계(10) 사이에 위치시킨다.
초점 인디케이터가 렌즈(24)와 광학계(10) 사이에 위치하면, 간섭계(20)로부터 조사된 빛은 구형 반사체(120)에서 모두 반사되고 광학계(10)에 도달하지 못한다. 이때 구형 반사체(120)의 중심위치와 광학계(10)의 초점위치가 일치하면 구형 반사체(120)에 도달한 후 반사된 빛은 도 5에 도시된 바와 같이 동일 경로를 따라 모두 렌즈(24)로 다시 입사하기 때문에, 초점 인디케이터를 위치시키지 않았을 때의 간섭무늬와 초점 인디케이터를 위치시켰을 때의 간섭무늬는 동일하다.
그러나 구형 반사체(120)의 중심위치와 광학계(10)의 초점위치가 일치하지 않으면 구형 반사체(120)에 도달한 후 반사된 빛 중 일부는 렌즈(24)로 다시 입사하지 못하기 때문에, 초점 인디케이터를 위치시키지 않았을 때의 간섭무늬와 초점 인디케이터를 위치시켰을 때의 간섭무늬는 상이하다.
따라서 초점 인디케이터를 렌즈(24)와 가까워지는 방향 또는 렌즈(24)로부터 멀어지는 방향으로 이동시키다가 디스플레이장치(27)에 나타나는 간섭무늬가 초점 인디케이터를 위치시키지 않았을 때의 간섭무늬와 동일하게 되면, 구형 반사체(120)의 중심위치를 광학계(10)의 초점위치로 한다. 그리고 이때 광학계(10)의 초점거리(f_c)를 알고 싶다면, 구형 반사체(120)의 중심과 광학계(10) 간 거리를 측정한 후 그 거리를 광학계(10)의 초점거리(f_c)로 한다.
한편, 앞서 설명된 바에 의하면 지지판(110)에 하나의 구형 반사체(120)가 고정되었고, 이 구형 반사체(120)가 빛이 광학계(10)에 수직 입사할 때의 초점위치 또는 초점거리(f_c) 측정에 사용되었다. 그러나 이와 달리 상기 지지판(110)에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 5개의 구형 반사체(120)가 고정될 수 있다. 이때 1개의 구형 반사체(120)는 지지판(110)의 중심에 고정되고 4개의 구형 반사체(120)는 그 주위에 고정된다. 그리고 상기 4개의 구형 반사체(120)를 연결하여 형성된 것의 모양 및 크기는 물체의 상이 맺히는 소자(카메라의 경우 이미지센서(12))의 모양 및 크기와 동일하다. 상기 지지판(110)의 중앙에 고정된 구형 반사체(120)는 광학계(10)로 빛이 수직 입사할 때의 초점위치 또는 초점거리(f_c) 측정에 사용되고, 나머지 4개의 구형 반사체(120)는 광학계(10)로 빛이 경사 입사할 때의 초점위치 또는 초점거리(f_e) 측정에 사용된다. 상기 구형 반사체(120)의 개수는 5개에 한정되지 아니하고, 경우에 따라 그보다 작거나 크게 이루어질 수 있다.
광학계(10)로 빛이 경사 입사할 때의 초점위치 또는 초점거리(f_e) 측정은, 도 7에 도시된 바와 같이, 광학계(10)를 사이에 두고 위치하는 간섭계(20)와 외부 반사경(30)을 광학계(10)에 대하여 경사지게 위치시킨 후 간섭계(20)를 작동시킴으로써 개시된다. 간섭계(20)가 작동된 이후의 과정은 앞서 설명된 바와 동일하다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.
10 : 광학계 20 : 간섭계
22 : 광원 23 : 내부 반사경
24 : 렌즈 25 : 반도금경
26 : 이미지센서 27 : 디스플레이장치
30 : 외부 반사경 110 : 지지판
120 : 구형 반사체 130 : 고정수단

Claims (2)

  1. 간섭계와 반사경 사이에 위치하는 광학계의 초점위치 또는 초점거리를 측정할 때 사용되는 초점 인디케이터에 있어서,
    상기 광학계의 초점위치 또는 초점거리 측정시 상기 간섭계와 상기 광학계 사이에 위치하고, 상기 간섭계와 가까워지거나 상기 간섭계로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록 구비된 지지판; 및
    상기 지지판에 고정되어 상기 간섭계로부터 조사된 빛을 반사하는 구형 반사체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초점 인디케이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지판에는 복수의 구형 반사체가 고정되되, 상기 복수의 구형 반사체 중 어느 하나는 상기 광학계로 빛이 수직 입사할 때 상기 광학계의 초점위치 또는 초점거리 측정에 사용되고, 나머지는 상기 광학계로 빛이 경사 입사할 때 상기 광학계의 초점위치 또는 초점거리 측정에 사용되는 것을 특징으로 하는 초점 인디케이터.
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