KR20170078084A - 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정 장치 및 방법 - Google Patents

렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양측면이 서로 대향하는 제1곡률면과 제2곡률면을 가지는 렌즈가 피검물인 경우, 상기 렌즈의 양측면을 서로 다른 굴절률을 가지는 액체에 접촉하도록 배치하고, 제1파장의 제1광, 제2파장의 제2광, 제3파장의 제3광을 각각 조사하며, 제1광경로차와 제2광경로차와 제3광경로차에 기초하여, 상기 렌즈의 제1곡률면과 제2곡률면의 곡률 함수를 각각 구하고, 렌즈의 제3파장에 따른 굴절률, 제3파장에 따른 평균굴절률을 이용하여 렌즈의 굴절률 분포를 측정하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명의 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법은, 검사대상의 렌즈의 광축에 평행한, 제1파장을 갖는 제1광, 제2파장을 갖는 제2광, 제3파장을 갖는 제3광을 제1액체를 통해 상기 렌즈로 조사하여, 상기 렌즈의 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제1광경로차, 제2광경로차, 제3광경로차들을 획득하는, 광경로차 획득단계; 상기 제1광경로차와 상기 제2광경로차 상기 제3광경로차를 이용하여 제1곡률면의 곡률함수와 제2곡률면의 곡률함수를 구하는, 곡률함수 계산단계; 상기 제3광경로차, 상기 제1곡률면의 곡률함수 및 상기 제2곡률면의 곡률함수를 이용하여, 상기 렌즈의 굴절률 분포를 구하는, 굴절률 분포 계산단계;를 포함하여 이루어지며, 곡률함수 계산단계에서, 제1곡률면의 곡률함수 및 제2곡률면의 곡률함수는,
Figure pat00038

(단, △Φ12는 제1광경로차에서 제2광경로차를 뺀 값, △Φ23는 제2광경로차에서 제3광경로차를 뺀 값, L1은 제1곡률면의 곡률 함수이며, L2는 제2곡률면의 곡률 함수이고, n11은 제1파장의 제1액체의 굴절률이며, n12는 제2파장의 제1액체의 굴절률이며, n13는 제3파장의 제1액체의 굴절률이며, n21은 제1파장의 제2액체의 굴절률이며, n22는 제2파장의 제2액체의 굴절률이며, n23는 제3파장의 제2액체의 굴절률이며, nL1은 제1파장의 렌즈의 굴절률이고, nL2은 제2파장의 렌즈의 굴절률이고, nL3은 제3파장의 렌즈의 굴절률임)를 이용하여 구하는 것을 특징으로 한다.

Description

렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정 장치 및 방법{Curvature of both sides surface and refractive index profile simultaneous measurement equipment and method of the lens}
본 발명은 양측면이 서로 대향하는 제1곡률면과 제2곡률면을 가지는 렌즈가 피검물인 경우, 상기 렌즈의 양측면을 서로 다른 굴절률을 가지는 액체에 접촉하도록 배치하고, 제1파장의 제1광, 제2파장의 제2광, 제3파장의 제3광을 각각 조사하며, 제1광경로차와 제2광경로차와 제3광경로차에 기초하여, 상기 렌즈의 제1곡률면과 제2곡률면의 곡률 함수를 각각 구하고, 렌즈의 제3파장에 따른 굴절률, 제3파장에 따른 평균굴절률을 이용하여 렌즈의 굴절률 분포를 측정하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정 방법에 관한 것이다.
현대 금형기술의 발전으로 소형 광학기기를 대량으로 사출하여 사용하고 있으며, 이로 인해 광학기기의 값이 매우 싸지고, 비구면 사출에 의해 기기의 크기도 작아지는 장점이 있다. 이러한 사출 과정에서 광학기기의 3차원 형상을 만들기 위해 열을 가해야 하는데, 열을 가하고 냉각하는 과정에서 물질의 굴절률이 변화하게 된다.
사출 광학기기가 정확한 광학적 작용을 하기 위해서는 물질의 굴절률과 형상이 디자인한 값과 일치하여야 하며, 따라서, 사출 광학기기의 정확한 굴절률 값과 3차원 형상을 가지는 것은 필수적이다.
굴절률 측정 방법은 많이 알려져 있다. 그 중 가장 정밀하게 측정 할 수 있는 방법은 엘립소미트리(ellipsometry) 방법과 간섭을 이용하는 방법이다. 일반적인 엘립소미트리(ellipsometry) 방법과 간섭방법은 시료의 한 위치에서 굴절률을 측정한다. 시료의 2차원 굴절률 측정을 위해서는 2차원 스캐닝 방법을 이용하여 정밀한 2차원 굴절률 측정을 할 수 있다. 그러나 2차원 스캐닝 방법을 이용한 굴절률 측정 방법은 측정 시간이 매우 긴 단점이 있다. 근래에 간섭 방법 중 2차원 스캐닝 방법을 이용하지 않고 한번에 2차원 위상정보를 알 수 있는 간섭계(Interferometer) 방법이 많이 연구되고 있다.
일반적으로 렌즈의 형상을 확인하기 위해서는 빛을 조사하는 광학적인 방법을 사용하며, 간섭계와 반사계(Reflectometer)가 널리 이용되고 있다. 그 중 간섭계는 투과된 빛과 기준 빛의 간섭을 측정하여 이용하는 것으로 각 빛은 투과된 렌즈의 굴절률, 두께 등과 같은 정보를 포함하고 있다.
국내 등록특허 제10-1245607호는 굴절률 분포 계측방법 및 굴절률 분포 계측장치에 관한 것으로, 이 굴절률 분포 계측방법은 렌즈 등의 피검물(검사 대상)을 제1 굴절률을 갖는 제1 매질에서 침지하여 제1 투과 파면을 계측하고, 다시 피검물을 제2 굴절률을 갖는 제2 매질에서 침지하여 제2 투과 파면을 계측하여, 제1 투과 파면의 계측결과 및 제2투과 파면의 계측결과에 의해 피검물의 굴절률 분포를 구하는 것으로, 측정방법이 번거롭고, 제1 매질 및 제2 매질은 피검물의 굴절률보다도 0.01이상 낮아야 한다는 등의 조건도 어려워서, 정확한 측정이 쉽지 않다.
최근에 간섭계를 이용하여 렌즈의 형상을 측정하는 방법으로, 렌즈의 일면에는 렌즈와 동일한 굴절률을 가진 액체를 놓고, 타면에는 렌즈와 상이한 굴절률을 가진 액체를 설치한 후 상이한 굴절률을 가진 액체 방향으로 빛을 조사하여 렌즈의 곡률 형상을 확인하는 연구가 보고된 바 있다.
하지만 이러한 방법은 렌즈의 한쪽 면에 대한 형상만을 알 수 있기 때문에 다른쪽 면의 형상을 구하기 위해서는 동일 렌즈를 뒤집어서 같은 방법으로 측정해야하는 번거로움이 있고 동일한 측정 조건이 되기가 어렵다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 렌즈 양면의 곡률 형상과 굴절률 분포를 동시에 측정할 수 있는 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 동시 측정 방법을 제안한다.
이를 위해 본 출원인은 국내 특허출원 제10-2014-0184355호의 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법을 특허출원한 바 있다. 국내 특허출원 제10-2014-0184355호는 제1광경로차와 제2광경로차에 기초하여, 렌즈의 제1곡률면과 제2곡률면의 곡률 함수를 각각 구하고, 상기 곡률함수들과 제3광경로차에 의해 렌즈의 굴절률 분포를 측정한다. 그러나 실시예에 따라 이 경우보다 정확도를 보다 높인 것이 요망되었다.
따라서, 본 발명은 제1광경로차와 제2광경로차와 제3광경로차에 기초하여, 렌즈의 제1곡률면과 제2곡률면의 곡률 함수를 각각 구하고, 렌즈의 제3파장에 따른 굴절률, 제3파장에 따른 평균굴절률을 이용하여 렌즈의 굴절률 분포를 이용하여 렌즈의 굴절률 분포를 측정하는 것을 제안한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 렌즈 양면의 곡률 형상과 굴절률 분포를 동시에 측정할 수 있는 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률의 동시 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 양측면이 서로 대향하는 제1곡률면과 제2곡률면을 가지는 렌즈가 피검물인 경우, 상기 렌즈의 양측면을 서로 다른 굴절률을 가지는 액체에 접촉하도록 배치하고, 제1파장의 제1광, 제2파장의 제2광, 제3파장의 제3광을 각각 조사하며, 제1광경로차와 제2광경로차와 제3광경로차에 기초하여, 상기 렌즈의 제1곡률면과 제2곡률면의 곡률 함수를 각각 구하고, 렌즈의 제3파장에 따른 굴절률, 제3파장에 따른 평균굴절률을 이용하여 렌즈의 굴절률 분포를 측정하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 검사대상의 렌즈의 제1곡률면은 제1액체에 접촉되고, 상기 렌즈의 제2곡률면은 제2액체에 접촉되되, 제1액체 및 제2액체는 상기 렌즈의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지면서 서로 상이한 굴절률을 가지며, 상기 렌즈에 서로 다른 파장의 광들을 조사하여 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포를 측정하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법에 있어서, 상기 렌즈의 광축에 평행한, 제1파장을 갖는 제1광, 제2파장을 갖는 제2광, 제3파장을 갖는 제3광을 제1액체를 통해 상기 렌즈로 조사하여, 상기 렌즈의 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제1광경로차, 제2광경로차, 제3광경로차들을 획득하는, 광경로차 획득단계; 상기 제1광경로차와 상기 제2광경로차 상기 제3광경로차를 이용하여 제1곡률면의 곡률함수와 제2곡률면의 곡률함수를 구하는, 곡률함수 계산단계; 상기 제3광경로차, 상기 제1곡률면의 곡률함수 및 상기 제2곡률면의 곡률함수를 이용하여, 상기 렌즈의 굴절률 분포를 구하는, 굴절률 분포 계산단계;를 포함하여 이루어지며, 곡률함수 계산단계에서, 제1곡률면의 곡률함수 및 제2곡률면의 곡률함수는,
Figure pat00001
(단, △Φ12는 제1광경로차에서 제2광경로차를 뺀 값, △Φ23는 제2광경로차에서 제3광경로차를 뺀 값, L1은 제1곡률면의 곡률 함수이며, L2는 제2곡률면의 곡률 함수이고, n11은 제1파장의 제1액체의 굴절률이며, n12는 제2파장의 제1액체의 굴절률이며, n13는 제3파장의 제1액체의 굴절률이며, n21은 제1파장의 제2액체의 굴절률이며, n22는 제2파장의 제2액체의 굴절률이며, n23는 제3파장의 제2액체의 굴절률이며, nL1은 제1파장의 렌즈의 굴절률이고, nL2은 제2파장의 렌즈의 굴절률이고, nL3은 제3파장의 렌즈의 굴절률임)
를 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법.
광경로차 획득단계는, 상기 렌즈의 광축에 평행한 제1파장을 갖는 제1광을 제1액체를 통해 상기 렌즈로 조사하여, 상기 렌즈의 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제1광경로차들을 획득하는, 제1광경로차 획득단계; 상기 렌즈의 광축에 평행한 제2파장을 갖는 제2광을 제1액체를 통해 상기 렌즈로 조사하여, 상기 렌즈의 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제2광경로차들을 획득하는, 제2광경로차 획득단계; 상기 렌즈의 광축에 평행한 제3파장을 갖는 제3광을 제1액체를 통해 상기 렌즈로 조사하여, 상기 렌즈의 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제3광경로차들을 획득하는, 제3광경로차 획득단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 렌즈의 제1곡률면과 제2곡률면은 서로 대향하고 있다.
렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법은 제1광경로차 획득단계 전에, 상기 렌즈의 평균 굴절률을 검출하는, 렌즈 굴절률 검출단계;를 더 포함한다.
렌즈 굴절률 검출단계에서 상기 렌즈의 평균 굴절률은, 스펙트로미터(Spectrometer) 또는 엘립소미터(Elipsometer)에 의해 검출된다.
제1광경로차는
Figure pat00002
(단, Φ1은 제1파장의 제1광을 조사하였을 때의 제1광경로차이고, n11는 제1액체의 제1파장에 따른 굴절률이고, n21는 제2액체의 제1파장에 따른 굴절률이고, nL1은 렌즈의 제1파장에 따른 굴절률임)에 의해 구하여진다.
제2광경로차는
Figure pat00003
(단, Φ2는 제2파장의 제2광을 조사하였을 때의 제2광경로차이고, n12는 제1액체의 제2파장에 따른 굴절률이고, n22는 제2액체의 제2파장에 따른 굴절률이고, nL2은 렌즈의 제2파장에 따른 굴절률임)에 의해 구하여진다.
제3광경로차는
Figure pat00004
(단, Φ3은 제3파장의 제3광을 조사하였을 때의 제3광경로차이고, n13는 제1액체의 제3파장에 따른 굴절률이고, n23는 제2액체의 제3파장에 따른 굴절률이고, nL3은 렌즈의 제3파장에 따른 굴절률임)에 의해 구하여진다.
굴절률 분포 계산단계에서, 렌즈의 굴절률 분포(
Figure pat00005
)는
Figure pat00006
(단,
Figure pat00007
은 렌즈의 제3파장에 따른 굴절률이며,
Figure pat00008
은 제3파장에 따른 평균굴절률임)를 이용하여 구하여 진다.
또한 본 발명은 본 발명의 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법을 적용한, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포를 측정하는 측정장치를 특징으로 한다.
또한 본 발명은 광원으로부터 입사된 광을 2개의 빔으로 나누는, 제1빔분배기; 제1빔분배기에서 2개의 빔으로 나누어진 빔 중 하나의 빔이, 제1 콜리메이팅 렌즈를 통해 입사되고, 광을 투과하는 재질로 이루어지며, 내측에는 격막부를 구비하되, 격막부의 중간에 피검물인 렌즈를 밀봉, 삽입하도록 이루어지며, 격막부의 일측에는 제1액체가 넣어지며, 격막부의 다른 일측에는 제2액체가 넣어지는, 피검물 삽입 케이스; 제1빔분배기에서 2개의 빔으로 나누어진 빔 중 다른 하나의 빔이, 제2 콜리메이팅 렌즈를 통해 입사된 광을 반사하는, 제1거울; 피검물 삽입 케이스로부터 입사된 광을 반사하는, 제2거울; 제2거울에서 반사된 광이 입사되는 결상렌즈; 제2거울에서 반사된 광이 결상렌즈를 통해 입사되고, 제1거울에서 반사된 광이 입사되며, 전하결합소자로 광을 출사하는, 제2빔분배기; 서로다른 파장을 갖는 제1광, 제2광, 제3광에 따라서, 전하결합소자에서 검출된 영상을 수신하고, 피검물인 렌즈의 제1곡률면과 제2곡률면의 곡률 함수를 구하는 연산처리부;를 포함하여 이루어지며, 연산처리부는 피검물인 렌즈의 제1곡률면과 제2곡률면의 곡률 함수를,
Figure pat00009
(단, △Φ12는 제1광경로차에서 제2광경로차를 뺀 값, △Φ23는 제2광경로차에서 제3광경로차를 뺀 값, L1은 제1곡률면의 곡률 함수이며, L2는 제2곡률면의 곡률 함수이고, n11은 제1파장의 제1액체의 굴절률이며, n12는 제2파장의 제1액체의 굴절률이며, n13는 제3파장의 제1액체의 굴절률이며, n21은 제1파장의 제2액체의 굴절률이며, n22는 제2파장의 제2액체의 굴절률이며, n23는 제3파장의 제2액체의 굴절률이며, nL1은 제1파장의 렌즈의 굴절률이고, nL2은 제2파장의 렌즈의 굴절률이고, nL3은 제3파장의 렌즈의 굴절률임)를 이용하여 구하는 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포를 측정하는 측정장치를 특징으로 한다.
피검물 삽입 케이스는, 상기 렌즈의 제1곡률면이 제1액체에 접촉되고, 상기 렌즈의 제2곡률면은 제2액체에 접촉되되, 제1액체 및 제2액체는 상기 렌즈의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지면서 제1액체 및 제2액체는 서로 상이한 굴절률을 가지도록 이루어진다.
광원은 서로 다른 파장인 제1파장, 제2파장, 제3파장의 광을 출사할 수 있도록 이루어진다.
제1 콜리메이팅 렌즈와 제2 콜리메이팅 렌즈는 입사된 광을 평행광으로 만들며, 제1 콜리메이팅 렌즈에서 출사된 광의 직경이 상기 렌즈의 직경과 같도록 이루어진다.
연산처리부는 피검물인 렌즈의 굴절률 분포를 구한다.
연산처리부는 제1파장, 제2파장, 제3파장의 순으로 소정 파장을 가지는 광을 출사하도록 광원 제어신호를 생성하여 광원구동부로 전송하고, 상기 광원 제어신호에 따라 광원구동부가 구동되어, 광원에서는 제1파장의 제1광, 제2파장의 제2광, 제3파장의 제3광이 출사된다.
연산처리부는 피검물인 렌즈의 렌즈의 굴절률 분포(
Figure pat00010
)를
Figure pat00011
(단,
Figure pat00012
은 렌즈의 제3파장에 따른 굴절률이며,
Figure pat00013
은 제3파장에 따른 평균굴절률임)
을 이용하여 구한다.
본 발명은, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포 동시 측정방법을 이용하여 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률을 동시에 측정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정 방법는, 양측면이 서로 대향하는 제1곡률면과 제2곡률면을 가지는 렌즈가 피검물인 경우, 상기 렌즈의 양측면을 서로 다른 굴절률을 가지는 액체에 접촉하도록 배치하고, 제1파장의 제1광, 제2파장의 제2광, 제3파장의 제3광을 각각 조사하며, 제1광경로차와 제2광경로차와 제3광경로차에 기초하여, 상기 렌즈의 제1곡률면과 제2곡률면의 곡률 함수를 각각 구하고, 렌즈의 제3파장에 따른 굴절률, 제3파장에 따른 평균굴절률을 이용하여 렌즈의 굴절률 분포를 측정하여, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포를 동시 측정가능하다.
본 발명은 간단하며, 초보자도 쉽게 사용할 수 있고, 종래기술들에 비해 정확도도 상대적으로 높다
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포 동시 측정방법의 순서도이다.
도 2는 도 1의 측정방법을 적용한 경우의 렌즈의 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법이 적용되는 측정장치의 일예이다.
이하 도면을 참고하여 본 발명에 따른 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정 장치 및 방법을 상세히 설명한다.
본 발명은 렌즈, 특히 사출성형 광학소자, 사출성형 렌즈, 플라스틱 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포 동시 측정방법에 관한 것으로, 이하, 설명의 편의상 렌즈라 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포 동시 측정방법의 순서도이고, 도 2는 도 1의 측정방법을 적용한 경우의 렌즈의 단면을 나타내는 도면이다.
검사대상 렌즈(10)를 준비하고(S1), 준비된 렌즈(10)의 평균 굴절률을 엘립소미터(Elipsometer)를 이용하여 측정한다. 경우에 따라서 엘립소미터 대신 스펙트로미터(Spectrometer)를 사용하여 렌즈(10)의 평균 굴절률을 측정할 수 있다. 이를 통해, 후술되는 수학식 1에서의, 렌즈의 제1파장에 따른 굴절률인 nL(λ1)과, 렌즈의 제2파장에 따른 굴절률인 nL(λ2)과, 렌즈의 제3파장에 따른 굴절률인 nL(λ3)을 검출한다.
본 발명에서 검사대상 렌즈(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 광축방향을 따라 상호 대향한 제1곡률면(11)과 제2곡률면(12)을 가지며, 본 발명은 제1곡률면(11)과 제2곡률면(12)을 가지는 렌즈(10)의 양면 곡률 형상을 모두 확인할 수 있다.
엘립소미터는 특정 편광 상태를 가진 빛을 렌즈(10)에 입사시킨 후 반사되어 출력되는 편광의 상태 변화를 분석하여 굴절률을 측정하는 장치로 렌즈(10)의 평균 굴절률을 측정하는 보편적인 장치이다.
서로 상이한 굴절률을 가진 제1액체(20) 및 제2액체(30)를 준비한다(S2). 여기서, 제1액체(20) 및 제2액체(30)는 렌즈(10)의 굴절률과도 서로 상이한 굴절률을 갖는다. 제1액체(20), 제2액체(30) 및 렌즈(10)의 굴절률이 동일할 경우 후술할 수학식을 이용한 계산이 올바르게 이루어지지 않는다.
제1액체(20) 및 제2액체(30)를 렌즈(10)의 면에 각각 접촉하도록 배치한다(S3). 즉, 렌즈(10)의 제1곡률면(11)에는 제1액체(20)를 배치하고 렌즈(10)의 제2곡률면(12)에는 제2액체(30)를 각각 배치하며 이들은 렌즈(10)에 접촉되도록 한다. 여기서, 제1액체(20) 및 제2액체(30)를 각 렌즈(10)의 면에 접촉하지 않고 이격시킬 경우 제1액체(20) 방향으로 조사된 빛이 제1액체(20)와 렌즈(10)의 이격된 위치에서 경로가 변하게 되어 정확한 실험결과가 나오지 않게 된다. 이는 렌즈(10)와 제2액체(30)가 이격될 경우에도 동일하다.
제1액체(20) 측으로부터 렌즈(10)의 광축에 평행하도록 제1파장을 갖는 제1광을 조사하여, 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제1차광경로차들을 획득한다(S4). 마흐젠더 타입의 간섭계(Mach-Zehnder Interferometer)를 이용하여 각각 파장의 레이저 광원을 두 개로 나누어 하나는 기준빔으로 사용하고 다른 하나는 물체광으로 이용하여 물체광 쪽으로 제1액체(20) 및 제2액체(30)가 접촉 배치된 렌즈(10)를 설치한다. 그 후 제1액체(20) 측으로부터 렌즈(10)의 광축에 평행하도록 제1파장을 갖는 제1광을 조사한다. 제1광의 직경은 측정 렌즈(10)의 직경에 맞도록 하고 제1광은 렌즈(10)에 평행하도록 평행광으로 만든다. 여기서 제1광은 렌즈(10)의 광축에 평행하며 무수히 많은 (x,y)좌표를 가진 광들의 집합체를 말한다. 렌즈를 통과한 제1광을 결상렌즈로 렌즈면에서 렌즈의 형상에 따른 변화된 위상 이미지를 전하결합소자(Charged Coupled Device)에 결상한다.
렌즈(10)에 조사한 제1광으로부터 얻게 되는 이미지를 통하여 각 (x,y)좌표에 대한 제1차광경로차들을 획득한다. 제1차광경로차들은 (x,y)좌표에 대한 각 광경로 길이값(OPD)과 렌즈(10)의 중심광축에서의 광경로 길이값(OPD1) 차이를 말한다. 즉, 제1광경로차란 제1파장을 사용하여 얻은 광경로차이며, 렌즈(10)의 중심광축에서의 광경로 길이값(OPD1)은 다시말해, 렌즈(10)의 중심축을 지나가는 제1파장의 광경로(LL)의 길이값을 말한다. 렌즈(1)의 그 나머지 부분을 지나가는 제 1파장의 광경로(OPD)와, 렌즈(10)의 중심축을 지나가는 제1파장의 광경로(LL)의 광경로의 차이가 제1광경로차이다.
부연설명하면, 광경로란 실제 광이 간 길이로, 두께굴절률로 표현된다. 위상이미지로부터 위상값을 알 수 있으므로 그 위상값이 광경로차이다. 일반적으로, 위상이미지는 위상값이 등고선처럼 일정높이마다 반복적인값을 갖는데 등고선을, 실제, 산으로 만드는 위상 분해(phase unwrapping) 과정을 거쳐 광경로차를 구한다. 즉, 전하결합소자(CCD)(200)에 촬상된 위상이미지로부터 수치적으로 구한 렌즈의 위상의 형태는, 예를 들면, 동그라미 형태의 파면들로 그 동그라미 파면의 중심이 렌즈의 중심이라 할 수 있으며, 이러한 위상으로부터 위상값을 알 수 있고, 광경로차는 위상값을 위상 분해(phase unwrapping) 과정을 거쳐 구한다.
제1액체(20) 측으로부터 광축에 평행한 제2광을 렌즈(10)에 조사하게 하여, 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제2광경로차들을 획득한다(S5). 즉, S4단계와 마찬가지로 제1액체(20) 측으로부터 광축에 평행한 제2광을 조사하여 제2광경로차들을 획득한다. 제2광의 제2파장은 제1광의 제1파장과 상이한 것을 사용한다.
제1액체(20) 측으로부터 광축에 평행한 제3광을 렌즈(10)에 조사하게 하여, 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제3광경로차들을 획득한다(S6). 즉, S4단계와 마찬가지로 제1액체(20) 측으로부터 광축에 평행한 제3광을 조사하여 제3광경로차들을 획득한다. 제3광의 제3파장은 제1광의 제1파장과 제2광의 제2파장과 상이한 것을 사용한다.
렌즈(10)의 제1곡률면(11)과 제2곡률면(12)의 곡률 함수를 구한다(S7). S4 및 S5 단계를 통해서 얻는 제1광경로차와 제2광경로차와 제3광경로차에 기초하여 렌즈(10)의 제1곡률면(11)과 제2곡률면(12)의 곡률 함수를 각각 구하며, 곡률 함수를 통해 렌즈(10)의 곡률 형상을 확인할 수 있다. 각 곡률면(11, 12)은 수학식 1을 통해 구할 수 있다.
Figure pat00014
여기서, △Φ12는 제1광경로차에서 제2광경로차를 뺀 값, △Φ23는 제2광경로차에서 제3광경로차를 뺀 값, L1은 제1곡률면의 곡률 함수이며, L2는 제2곡률면의 곡률 함수이고, n11은 제1파장의 제1액체의 굴절률이며, n12는 제2파장의 제1액체의 굴절률이며, n13는 제3파장의 제1액체의 굴절률이며, n21은 제1파장의 제2액체의 굴절률이며, n22는 제2파장의 제2액체의 굴절률이며, n23는 제3파장의 제2액체의 굴절률이며, nL1은 제1파장의 렌즈의 굴절률이고, nL2은 제2파장의 렌즈의 굴절률이고, nL3은 제3파장의 렌즈의 굴절률이다.
즉, 각 파장에 대한 굴절률을 이미 알고 있는 제1액체, 제2액체를 이용하므로, 제1액체의 제1파장에 따른 굴절률인 n11과, 제2액체의 제1파장에 따른 굴절률인 n21는 이미 알려진 값이다. 렌즈의 제1파장에 따른 굴절률인 nL1과, 렌즈의 제2파장에 따른 굴절률인 nL2는, 제1파장과 제2파장의 광이 광원으로부터 출사될때 렌즈의 중심부분에서 평균 굴절률을 굴절률 측정기(즉, 엘립소미터 또는 스펙트로미터)로 측정한다.
수학식 1에, S4단계 및 S5단계에서 측정을 통해 구해진 제1광경로차는 Φ1, 제2광경로차는 Φ2, 제3광경로차는 Φ3, n11은 제1파장의 제1액체의 굴절률이며, n12는 제2파장의 제1액체의 굴절률이며, n13는 제3파장의 제1액체의 굴절률이며, n21은 제1파장의 제2액체의 굴절률이며, n22는 제2파장의 제2액체의 굴절률이며, n23는 제3파장의 제2액체의 굴절률이며, nL1은 제1파장의 렌즈의 굴절률이고, nL2은 제2파장의 렌즈의 굴절률이고, nL3 제3파장의 렌즈의 굴절률로, 이들 값들을 각각 대입하여, 곡률 함수인 L1(x,y) 및 L2(x,y)을 구할 수 있다.
L1(x,y) 및 L2(x,y)는 z축에 따른 제1곡률면(11) 및 제2곡률면(12)의 곡률 함수이기 때문에 (x,y)좌표값을 대입하여 계산하게 되면 최종적으로 렌즈의 제1곡률면(11) 및 제2곡률면(12)의 곡률 형상을 동시에 구할 수 있다. 만약 렌즈(10)의 양면에 배치된 제1액체(20) 및 제2액체(30)가 동일한 굴절률인 것을 사용하게 되면 L1(x,y) 및 L2(x,y) 각각의 함수가 아닌 L1(x,y)+L2(x,y)의 함수가 구해져 각각의 값을 동시에 구할 수 없다.
제1곡률면 및 제2곡률면의 곡률 함수를 구하는 수학식 1을 얻기 위한 유도식은 다음과 같다. 즉, 수학식 1을 얻는 과정은 다음과 같다.
우선, 제1파장의 제1광을 조사하였을 때 제1곡률면, 제2곡률면의 곡률 함수와, 제1액체, 제2액체 및 렌즈의 굴절률을 이용하여 제1광경로차를 구하면 수학식 2와 같다. 수학식 2는 제1액체와 제2액체로 이루어진 용기속에 렌즈가 없는 경우와 렌즈를 넣는 경우의 차이에 의해 만들어진 수식이다.
Figure pat00015
여기서, Φ1은 제1파장의 제1광을 조사하였을 때의 제1광경로차이고, n11는 제1액체의 제1파장에 따른 굴절률이고, n21는 제2액체의 제1파장에 따른 굴절률이고, nL1은 렌즈의 제1파장에 따른 굴절률이다.
제2파장의 제2광을 조사하였을 때 제1곡률면, 제2곡률면의 곡률 함수와, 제1액체, 제2액체 및 렌즈의 굴절률을 이용하여 제2광경로차를 구하면 수학식 3과 같다. 수학식 3은 제1액체와 제2액체로 이루어진 용기속에 렌즈가 없는 경우와 렌즈를 넣는 경우의 차이에 의해 만들어진 수식이다.
Figure pat00016
여기서, Φ2는 제2파장의 제2광을 조사하였을 때의 제2광경로차이고, n12는 제1액체의 제2파장에 따른 굴절률이고, n22는 제2액체의 제2파장에 따른 굴절률이고, nL2은 렌즈의 제2파장에 따른 굴절률이다.
제3파장의 제3광을 조사하였을 때 제1곡률면, 제2곡률면의 곡률 함수와, 제1액체, 제2액체 및 렌즈의 굴절률을 이용하여 제3광경로차를 구하면 수학식 4와 같다. 수학식4는 제1액체와 제2액체로 이루어진 용기속에 렌즈가 없는 경우와 렌즈를 넣는 경우의 차이에 의해 만들어진 수식이다.
Figure pat00017
여기서, Φ3은 제3파장의 제3광을 조사하였을 때의 제3광경로차이고, n13는 제1액체의 제3파장에 따른 굴절률이고, n23는 제2액체의 제3파장에 따른 굴절률이고, nL3은 렌즈의 제3파장에 따른 굴절률이다.
제1광경로차, 제2광경로차, 제3광경로차를 이용하여, 제1광경로차에서 제2광경로차를 뺀 값△Φ12, 제2광경로차에서 제3광경로차를 뺀 값△Φ23 은 수학식 5로 표현할 수 있다.
Figure pat00018
여기서, L1은 제1곡률면의 곡률 함수이며, L2는 제2곡률면의 곡률 함수이고, n11은 제1파장의 제1액체의 굴절률이며, n12는 제2파장의 제1액체의 굴절률이며, n13는 제3파장의 제1액체의 굴절률이며, n21은 제1파장의 제2액체의 굴절률이며, n22는 제2파장의 제2액체의 굴절률이며, n23는 제3파장의 제2액체의 굴절률이며, nL1은 제1파장의 렌즈의 굴절률이고, nL2은 제2파장의 렌즈의 굴절률이고, nL3 제3파장의 렌즈의 굴절률이다.
수학식 5의 연립방정식을 풀어 정리하면 수학식 1을 얻을 수 있다.
이와 같이 굴절률이 다른 복수의 액체(20, 30)와, 파장이 상이한 복수의 광을 이용하여 실험한 후, 그 값을 수학식 1에 대입하여 계산할 경우 렌즈(10) 양면의 곡률 형상을 동시에 구할 수 있다.
또한, 제3광경로차는 수학식 4에 의해 구하는 데, 이는 수학식 3을 이용하여 생성된 수식이다. 여기서, nL3은 렌즈의 제3파장에 따른 굴절률()로, 제3파장에 따른 평균굴절률(
Figure pat00020
)과 굴절률 분포(
Figure pat00021
)를 포함하는 값으로, 수학식 6과 같다.
Figure pat00022
수학식 1에 의해 구한 곡률함수 L1(x,y) 과 L2(x,y)을 수학식 6에 적용하여 렌즈의 굴절률 분포
Figure pat00023
를 구한다(S8).
도 3은 본 발명의 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법이 적용되는 측정장치의 일예로, 광원(100), 제1빔분배기(120), 제1 콜리메이팅(collimating) 렌즈(125), 제2 콜리메이팅 렌즈(127), 제1거울(130), 피검물 삽입 케이스(140), 제2거울(150), 제2빔분배기(160), 결상렌즈(155), 전하결합소자(200), 연산처리부(200)를 포함하여 이루어진다.
광원(100)은 파장변환 광원을 사용할 수 있으며, 경우에 따라서는 연산처리부(200)의 제어에 의해, 상기 광원의 파장은 변할 수 있다. 광원(100)은 적어도 서로 다른 3개의 파장, 즉, 제1파장, 제2파장, 제3파장의 광을 출사할 수 있다.
제1빔분배기(120)는 광원(100)으로부터 입사된 광을 2개의 빔으로 나누어, 하나의 빔은 제1 콜리메이팅 렌즈(125)를 통해 피검물 삽입 케이스(140)로 출사하고, 다른 하나의 빔은 제2 콜리메이팅 렌즈(127)를 통해 제1거울(130)로 출사한다.
즉, 제1빔분배기(120)에서 2개의 빔으로 나누어진 빔 중 하나의 빔은, 대물광(측정광)으로써, 제1 콜리메이팅 렌즈(125)를 통해 피검물 삽입 케이스(140)로 입사되며, 피검물 삽입 케이스(140)에 출사된 광은 제2거울(150)로 전달되고, 제2거울(150)에서 반사된 광은 결상렌즈(155)를 통해 제2빔분배기(160)로 전달된다.
또한, 제1빔분배기(120)에서 2개의 빔으로 나누어진 빔 중 다른 하나의 빔은, 기준광(기준빔)으로써, 제2 콜리메이팅 렌즈(127)를 통해 제1거울(130)로 전달되고, 제1거울(130)에서 반사된 광은 제2빔분배기(160)로 전달된다.
제1 콜리메이팅 렌즈(125)는 제1빔분배기(120)에서 분배된 하나의 광이 입사되며, 이 광을 평행광으로 만들며, 이 평행광은 피검물 삽입 케이스(140) 측으로 출사된다. 이때 출사되는 광의 직경이 측정 렌즈(10)의 직경과 같다.
제2 콜리메이팅 렌즈(127)는 제1빔분배기(120)에서 분배된 다른 하나의 광이 입사되며, 이 광을 평행광으로 만들며, 이 평행광은 제1거울(130) 측으로 출사된다.
피검물 삽입 케이스(140)는 광원(100)으로부터의 광을 투과하는 재질로 이루어지며, 내측에는 격막부(145)를 구비하되, 격막부(145)의 중간에 피검물인 렌즈(10)를 밀봉, 삽입하도록 이루어지며, 격막부(145)의 일측에는 제1액체(20)를 넣어지게 되며, 격막부(145)의 다른 일측에는 제2액체(30)가 넣어지게 된다.
결상렌즈(155)는 제2거울(150)에서 반사된 광이 입사되며, 전하결합소자(200)에 상을 맺게 하기 위한 수단이다.
제2빔분배기(160)에서 만나게 된 2개의 광(즉, 제2거울(150)에서 반사되어 결상렌즈(155)를 통해 입사된 광과 제1거울(130)에서 반사된 광)이 전하결합소자(200)의 렌즈에서 영상을 형성하고, 이를 전하결합소자(Charged Coupled Device)(또는 광검출기 또는 CCD 카메라)(200)로 촬상한다. 즉, 전하결합소자(200)는 렌즈(10)의 렌즈면 형상에 따른 변화된 위상 이미지를 전하결합소자(200)에 결상한다. 전하결합소자(200)에서 검출된 영상은, 제2빔분배기(160)에서 다시 만나게 된 2개의 광의 광로차에 의해, 간섭 무늬가 생기게 된다.
전하결합소자(200)에서 검출된 영상은 연산처리부(200)로 전송된다.
연산처리부(200)는 이 측정장치의 전반적인 제어와, 전하결합소자(200)에서 검출된 영상들을 분석한다.
연산처리부(200)는 기설정된 순서에 따라, 즉, 제1파장, 제2파장, 제3파장의 순으로 소정 파장을 가지는 광을 출사하도록 광원 제어신호를 생성하여 광원구동부(105)로 전송한다. 이에 따라, 광원구동부(105)가 구동되어 광원(100)에는 제1파장의 제1광, 제2파장의 제2광, 제3파장의 제3광이 출사되며, 제1광, 제2광, 제3광, 각각에 따라서, 전하결합소자(200)에서 검출된 영상들은 연산처리부(200)로 전송된다. 연산처리부(200)는 이들 영상들로부터 수학식 1에 의해 피검물인 렌즈(10)의 제1곡률면(11)과 제2곡률면(12)의 곡률 함수를 구하고, 구하여진 제1곡률면(11)과 제2곡률면(12)를 수학식 6에 대입하여 렌즈의 굴절률 분포
Figure pat00024
를 구한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 렌즈 11: 제1곡률면
12: 제2곡률면 20: 제1액체
30: 제2액체 100: 광원
110: 제1볼록렌즈 120: 제1빔분배기
130: 제1거울 140: 피검물 삽입 케이스
145:격막부 150: 제2거울
160: 제2빔분배기 170: 제2볼록렌즈
190: 결상렌즈부 200:전하결합소자

Claims (17)

  1. 검사대상의 렌즈의 제1곡률면은 제1액체에 접촉되고, 상기 렌즈의 제2곡률면은 제2액체에 접촉되되, 제1액체 및 제2액체는 상기 렌즈의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지면서 서로 상이한 굴절률을 가지며, 상기 렌즈에 서로 다른 파장의 광들을 조사하여 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포를 측정하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법에 있어서,
    상기 렌즈의 광축에 평행한, 제1파장을 갖는 제1광, 제2파장을 갖는 제2광, 제3파장을 갖는 제3광을 제1액체를 통해 상기 렌즈로 조사하여, 상기 렌즈의 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제1광경로차, 제2광경로차, 제3광경로차들을 획득하는, 광경로차 획득단계;
    상기 제1광경로차와 상기 제2광경로차 상기 제3광경로차를 이용하여 제1곡률면의 곡률함수와 제2곡률면의 곡률함수를 구하는, 곡률함수 계산단계;
    상기 제3광경로차, 상기 제1곡률면의 곡률함수 및 상기 제2곡률면의 곡률함수를 이용하여, 상기 렌즈의 굴절률 분포를 구하는, 굴절률 분포 계산단계;
    를 포함하여 이루어지며,
    곡률함수 계산단계에서, 제1곡률면의 곡률함수 및 제2곡률면의 곡률함수는,
    Figure pat00025

    (단, △Φ12는 제1광경로차에서 제2광경로차를 뺀 값, △Φ23는 제2광경로차에서 제3광경로차를 뺀 값, L1은 제1곡률면의 곡률 함수이며, L2는 제2곡률면의 곡률 함수이고, n11은 제1파장의 제1액체의 굴절률이며, n12는 제2파장의 제1액체의 굴절률이며, n13는 제3파장의 제1액체의 굴절률이며, n21은 제1파장의 제2액체의 굴절률이며, n22는 제2파장의 제2액체의 굴절률이며, n23는 제3파장의 제2액체의 굴절률이며, nL1은 제1파장의 렌즈의 굴절률이고, nL2은 제2파장의 렌즈의 굴절률이고, nL3은 제3파장의 렌즈의 굴절률임)
    를 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법.
  2. 제1항에 있어서, 광경로차 획득단계는,
    상기 렌즈의 광축에 평행한 제1파장을 갖는 제1광을 제1액체를 통해 상기 렌즈로 조사하여, 상기 렌즈의 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제1광경로차들을 획득하는, 제1광경로차 획득단계;
    상기 렌즈의 광축에 평행한 제2파장을 갖는 제2광을 제1액체를 통해 상기 렌즈로 조사하여, 상기 렌즈의 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제2광경로차들을 획득하는, 제2광경로차 획득단계;
    상기 렌즈의 광축에 평행한 제3파장을 갖는 제3광을 제1액체를 통해 상기 렌즈로 조사하여, 상기 렌즈의 광축 광경로에 대한 다른 위치들의 제3광경로차들을 획득하는, 제3광경로차 획득단계;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 렌즈의 제1곡률면과 제2곡률면은 서로 대향하고 있는 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법.
  4. 제3항에 있어서,
    제1광경로차 획득단계 전에, 상기 렌즈의 평균 굴절률을 검출하는, 렌즈 굴절률 검출단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법.
  5. 제4항에 있어서,
    렌즈 굴절률 검출단계에서 상기 렌즈의 평균 굴절률은, 스펙트로미터(Spectrometer) 또는 엘립소미터(Elipsometer)에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법.
  6. 제4항에 있어서, 제1광경로차는
    Figure pat00026

    (단, Φ1은 제1파장의 제1광을 조사하였을 때의 제1광경로차이고, n11는 제1액체의 제1파장에 따른 굴절률이고, n21는 제2액체의 제1파장에 따른 굴절률이고, nL1은 렌즈의 제1파장에 따른 굴절률임)
    에 의해 구하여지는 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법.
  7. 제4항에 있어서, 제2광경로차는
    Figure pat00027

    (단, Φ2는 제2파장의 제2광을 조사하였을 때의 제2광경로차이고, n12는 제1액체의 제2파장에 따른 굴절률이고, n22는 제2액체의 제2파장에 따른 굴절률이고, nL2은 렌즈의 제2파장에 따른 굴절률임)
    에 의해 구하여지는 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법.
  8. 제4항에 있어서, 제3광경로차는
    Figure pat00028

    (단, Φ3은 제3파장의 제3광을 조사하였을 때의 제3광경로차이고, n13는 제1액체의 제3파장에 따른 굴절률이고, n23는 제2액체의 제3파장에 따른 굴절률이고, nL3은 렌즈의 제3파장에 따른 굴절률임)
    에 의해 구하여지는 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법.
  9. 제8항에 있어서,
    굴절률 분포 계산단계에서, 렌즈의 굴절률 분포(
    Figure pat00029
    )는
    Figure pat00030

    (단,
    Figure pat00031
    은 렌즈의 제3파장에 따른 굴절률이며,
    Figure pat00032
    은 제3파장에 따른 평균굴절률임)
    를 이용하여 구하여 지는 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의 동시 측정방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포의
    동시 측정방법을 적용한, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포를 측정하는 측정장치.
  11. 광원으로부터 입사된 광을 2개의 빔으로 나누는, 제1빔분배기;
    제1빔분배기에서 2개의 빔으로 나누어진 빔 중 하나의 빔이, 제1 콜리메이팅 렌즈를 통해 입사되고, 광을 투과하는 재질로 이루어지며, 내측에는 격막부를 구비하되, 격막부의 중간에 피검물인 렌즈를 밀봉, 삽입하도록 이루어지며, 격막부의 일측에는 제1액체가 넣어지며, 격막부의 다른 일측에는 제2액체가 넣어지는, 피검물 삽입 케이스;
    제1빔분배기에서 2개의 빔으로 나누어진 빔 중 다른 하나의 빔이, 제2 콜리메이팅 렌즈를 통해 입사된 광을 반사하는, 제1거울;
    피검물 삽입 케이스로부터 입사된 광을 반사하는, 제2거울;
    제2거울에서 반사된 광이 입사되는 결상렌즈;
    제2거울에서 반사된 광이 결상렌즈를 통해 입사되고, 제1거울에서 반사된 광이 입사되며, 전하결합소자로 광을 출사하는, 제2빔분배기;
    서로다른 파장을 갖는 제1광, 제2광, 제3광에 따라서, 전하결합소자에서 검출된 영상을 수신하고, 피검물인 렌즈의 제1곡률면과 제2곡률면의 곡률 함수를 구하는 연산처리부;
    를 포함하여 이루어지며,
    연산처리부는 피검물인 렌즈의 제1곡률면과 제2곡률면의 곡률 함수를,
    Figure pat00033

    (단, △Φ12는 제1광경로차에서 제2광경로차를 뺀 값, △Φ23는 제2광경로차에서 제3광경로차를 뺀 값, L1은 제1곡률면의 곡률 함수이며, L2는 제2곡률면의 곡률 함수이고, n11은 제1파장의 제1액체의 굴절률이며, n12는 제2파장의 제1액체의 굴절률이며, n13는 제3파장의 제1액체의 굴절률이며, n21은 제1파장의 제2액체의 굴절률이며, n22는 제2파장의 제2액체의 굴절률이며, n23는 제3파장의 제2액체의 굴절률이며, nL1은 제1파장의 렌즈의 굴절률이고, nL2은 제2파장의 렌즈의 굴절률이고, nL3은 제3파장의 렌즈의 굴절률임)
    를 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포를 측정하는 측정장치.
  12. 제11항에 있어서, 피검물 삽입 케이스는,
    상기 렌즈의 제1곡률면이 제1액체에 접촉되고, 상기 렌즈의 제2곡률면은 제2액체에 접촉되되, 제1액체 및 제2액체는 상기 렌즈의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지면서 제1액체 및 제2액체는 서로 상이한 굴절률을 가지도록 이루어진 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포를 측정하는 측정장치.
  13. 제12항에 있어서,
    광원은 서로 다른 파장인 제1파장, 제2파장, 제3파장의 광을 출사할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포를 측정하는 측정장치.
  14. 제12항에 있어서,
    제1 콜리메이팅 렌즈와 제2 콜리메이팅 렌즈는 입사된 광을 평행광으로 만들며, 제1 콜리메이팅 렌즈에서 출사된 광의 직경이 상기 렌즈의 직경과 같도록 이루어진 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포를 측정하는 측정장치.
  15. 제12항에 있어서,
    연산처리부는 피검물인 렌즈의 굴절률 분포를 구하는 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포를 측정하는 측정장치.
  16. 제15항에 있어서,
    연산처리부는 제1파장, 제2파장, 제3파장의 순으로 소정 파장을 가지는 광을 출사하도록 광원 제어신호를 생성하여 광원구동부로 전송하고, 상기 광원 제어신호에 따라 광원구동부가 구동되어, 광원에서는 제1파장의 제1광, 제2파장의 제2광, 제3파장의 제3광이 출사되는 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포를 측정하는 측정장치.
  17. 제16항에 있어서,
    연산처리부는 피검물인 렌즈의 굴절률 분포(
    Figure pat00034
    )를
    Figure pat00035

    (단,
    Figure pat00036
    은 렌즈의 제3파장에 따른 굴절률이며,
    Figure pat00037
    은 제3파장에 따른 평균굴절률임)
    을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는, 렌즈의 양면 곡률 형상과 굴절률 분포를 측정하는 측정장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP5868227B2 (ja) 2012-03-12 2016-02-24 キヤノン株式会社 屈折率計測方法および屈折率計測装置
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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