KR20210143484A - Telecentric and macro half view working optic lens system - Google Patents

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KR20210143484A KR1020200060301A KR20200060301A KR20210143484A KR 20210143484 A KR20210143484 A KR 20210143484A KR 1020200060301 A KR1020200060301 A KR 1020200060301A KR 20200060301 A KR20200060301 A KR 20200060301A KR 20210143484 A KR20210143484 A KR 20210143484A
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Abstract

The present invention provides a telecentric lens system dividing an operating field of view, comprising: image sensor modules (110, 120) converting analog image information of a subject into electrical image signals; a telecentric lens module (130, 230) provided with telecentric lenses to focus and correct the analog image information of the subject and to send the analog image information to the image sensor; and an image display module (140, 240) visually displaying the electrical image signal converted by the image sensor. An image division module is installed on the front side or the back side of the telecentric lens, wherein the image division module expands the focal distance of the image of the subject or the image acquisition area of the subject by dividing the image of the subject passing through the telecentric lens, thereby, even though the distance between the lens and the surface of an object is uneven due to the uneven depth of the object, obtaining a uniform high resolution image and even though the area of the object is enlarged, expanding a view angle corresponding thereto.

Description

작동 시야 분할 텔레센트릭 렌즈 시스템{Telecentric and macro half view working optic lens system}Telecentric and macro half view working optic lens system

본 발명은 텔레센트릭 렌즈 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작동 시야 분할 텔레센트릭 렌즈 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to telecentric lens systems, and more particularly, to a working field-of-field split telecentric lens system.

현미경과 같은 광학 기구로 관측할 경우, 관측 대상인 시료의 표면은 항상 그 높이가 일정한 것은 아니어서, 동등한 기준으로 관측되어야 할 대상이 서로 다른 높이에 위치하여 관측 깊이가 달라짐으로 인해 그 크기의 차이 때문에 관측의 정확도에 영향을 미칠 수 있다.When observing with an optical instrument such as a microscope, the surface of the sample to be observed does not always have a constant height. It may affect the accuracy of observations.

다른 깊이를 가진 대상물의 경우는 그 거리의 차이로 인해 크기가 다르고, 원통과 같은 대상의 경우는 화각으로 인해 불필요한 상이 CCD에 맺히게 된다. 이런 현상을 최소화할 목적으로 개발된 것이 텔레센트릭 렌즈(telecentric lens)이다.Objects having different depths have different sizes due to the difference in distance, and in the case of a cylindrical object, an unnecessary image is formed on the CCD due to the angle of view. A telecentric lens was developed to minimize this phenomenon.

텔레센트릭 렌즈의 원리는 렌즈의 초점에 아이리스(iris)를 설치하여 광축과 평행인 빛만 통과시켜 z축에 의한 영향을 최소화시키는 것이다. 그러나 대상 물체가 렌즈 직경의 절반보다 작아야 그 효과가 있다.The principle of a telecentric lens is to install an iris at the focal point of the lens to allow only light parallel to the optical axis to pass through to minimize the influence of the z-axis. However, the target must be smaller than half the diameter of the lens to be effective.

그런데 텔레센트릭 렌즈가 사용되는 광학 시스템에서도 피사체와 렌즈와의 거리에 따라 초점거리가 달라지면서 해상도에 차이가 발생되는 문제를 피할 수 없다.However, even in an optical system in which a telecentric lens is used, a problem in which a difference in resolution occurs as the focal length varies depending on the distance between the subject and the lens cannot be avoided.

또한 텔레센트릭 렌즈가 사용되는 광학 시스템에서도 광로의 시야각의 한계가 있고, 이러한 시야각의 한계를 보정해 줄 수 있는 수단이 없으므로 피측정물의 측정 면적이 증가할 경우 더 큰 면적을 측정할 수 있는 다른 규격의 시스템을 별도로 구비해야 하는 문제가 발생한다.In addition, even in an optical system using a telecentric lens, there is a limit of the viewing angle of the optical path, and there is no means to correct this limit of the viewing angle. A problem arises that a standard system must be separately provided.

공개특허공보 제10-2005-0091064호(공개일자: 2005. 9. 14.)Laid-Open Patent Publication No. 10-2005-0091064 (published date: September 14, 2005)

이에 본 발명은 텔레센트릭 렌즈 시스템에서 피측정물의 심도가 고르지 않음으로 인해 렌즈로부터 피측정물의 표면 간의 거리가 고르지 못하더라도 균일한 고해상도의 영상을 얻을 수 있고, 또한 피측정물의 면적이 커지더라도 그에 대응되게 시야각이 확장될 수 있는 작동 시야 분할 텔레센트릭 렌즈 시스템을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention can obtain a uniform high-resolution image even if the distance between the surfaces of the object from the lens is uneven due to the uneven depth of the object in the telecentric lens system. An object of the present invention is to provide a working field-of-view division telecentric lens system in which the viewing angle can be extended correspondingly.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 텔레센트릭 렌즈 시스템은 피사체의 아날로그 영상 정보를 전기적인 영상신호로 변환시키는 이미지 센서 모듈(110,120)과, 텔레센트릭 렌즈가 구비되어 피사체의 아날로그 영상 정보를 집중시키고 교정시켜 상기 이미지 센서로 보내는 텔레센트릭 렌즈 모듈(130,230) 및, 상기 이미지 센서가 변환시킨 전기적인 영상신호를 시각적으로 표시하는 화상 표시 모듈(140,240)을 포함하되, 상기 텔레센트릭 렌즈를 통과하는 피사체의 영상을 분할시킴으로써, 피사체의 영상의 초점거리 또는 피사체의 영상 획득 면적을 확장시키는 영상 분할 모듈이 텔레센트릭 렌즈의 정면 또는 배면 측에 설치된다.The telecentric lens system according to the present invention for achieving this object includes image sensor modules 110 and 120 that convert analog image information of a subject into electrical image signals, and a telecentric lens, so as to receive analog image information of a subject. It includes a telecentric lens module (130,230) that focuses and corrects and sends it to the image sensor, and an image display module (140,240) that visually displays the electrical image signal converted by the image sensor, the telecentric lens By dividing the image of the passing subject, an image dividing module that expands the focal length of the image of the subject or the image acquisition area of the subject is installed on the front or rear side of the telecentric lens.

여기서 상기 영상 분할 모듈은 바람직하게는 텔레센트릭 렌즈를 통과하는 광로 중 일부의 굴절각도를 교정시킴으로써 초점거리를 확장시켜, 피사체 표면의 심도에 차이가 있더라도 서로 다른 심도에서 동일한 해상도의 영상이 획득되도록, 텔레센트릭 렌즈의 하부 절반의 면적에 걸쳐지게 설치되는 로드 렌즈(121)이다.Here, the image segmentation module preferably extends the focal length by correcting the refraction angle of some of the optical paths passing through the telecentric lens, so that images of the same resolution are obtained at different depths even if there is a difference in the depth of the object surface. , is a rod lens 121 that is installed over the area of the lower half of the telecentric lens.

이 경우 상기 로드 렌즈(121)는 복수개로 마련되고, 복수개의 로드 렌즈(121)는 서로 다른 두께를 가지며, 복수개의 로드 렌즈(121)는 바람직하게는 회전가능한 수직 샤프트(123)로부터 수평방향의 방사상으로 뻗어나가는 형태로 형성되는 복수개의 수평 암(122)의 말단 마다 하나씩 설치되고, 수직 샤프트(123)의 상단에는 수직 샤프트(123)를 회전시킬 수 있는 셀렉터 휠(124)이 설치됨으로써, 셀렉터 휠(124)의 회전 조작으로 상기 복수개의 로드 렌즈(121) 중 어느 하나를 선택적으로 텔레센트릭 렌즈 하부에 위치시킬 수 있게 구성된다.In this case, the rod lenses 121 are provided in plurality, the plurality of rod lenses 121 have different thicknesses, and the plurality of rod lenses 121 are preferably arranged in a horizontal direction from the rotatable vertical shaft 123 . One is installed at each end of a plurality of horizontal arms 122 formed in a radially extending form, and a selector wheel 124 capable of rotating the vertical shaft 123 is installed at the upper end of the vertical shaft 123, so that the selector It is configured to selectively position any one of the plurality of rod lenses 121 under the telecentric lens by rotating the wheel 124 .

한편 상기 이미지 센서 모듈(110,120)은 바람직하게는 이미지 센서 모듈(110,120)에 집광되는 빛과 텔레센트릭 렌즈를 통과하는 빛의 광로가 서로 교차하도록, 수직선으로부터 일정한 경사가 형성되게 설치되고, 상기 영상 분할 모듈은 텔레센트릭 렌즈를 통과한 빛이 이미지 센서 표면에 수직으로 입사되도록, 텔레센트릭 렌즈를 통과한 빛을 반사시키는 미러로 구성되는 분할 미러 모듈(220)이며, 상기 미러는 두 개의 인접하는 제1미러(221)와 제2미러(222)로 이루어지며, 제1미러(221)의 중심 보다 제2미러(222)의 중심이 텔레센트릭 렌즈로부터 더 멀리 배치된다.On the other hand, the image sensor modules 110 and 120 are preferably installed such that the optical path of the light focused on the image sensor modules 110 and 120 and the light passing through the telecentric lens intersect with each other so that a certain inclination is formed from a vertical line, and the image The splitting module is a splitting mirror module 220 composed of a mirror that reflects light passing through the telecentric lens so that light passing through the telecentric lens is incident perpendicularly to the image sensor surface, and the mirror is two adjacent It consists of a first mirror 221 and a second mirror 222 , and the center of the second mirror 222 is farther away from the telecentric lens than the center of the first mirror 221 .

이때 상기 분할 미러 모듈(220)에는 바람직하게는 제1미러(221)와 제2미러(222)를 독립적으로 가변시켜 제1미러(221) 또는 제2미러(222)와 텔레센트릭 렌즈 사이의 거리를 조절시키는 가변 기구가 설치된다.At this time, in the split mirror module 220, preferably, the first mirror 221 and the second mirror 222 are independently variable to form a space between the first mirror 221 or the second mirror 222 and the telecentric lens. A variable mechanism for adjusting the distance is installed.

특히 바람직하게는 상기 가변 기구는 제1미러(221)와 제2미러(222)에 각각 설치되는 수직축 방향의 제1랙기어(223) 및 제2랙기어(224)와, 제1미러(221)와 제2미러(222)의 사이에 설치되는 피니언 기어(225)와, 상기 피니언 기어(225)를 회전 가능하게 지지하는 가변 축(2251)과, 상기 가변 축(2251)을 수평 방향으로 이동시킴으로써 피니언 기어(225)를 제1미러(221) 또는 제2미러(222) 중 어느 하나와 치합시키는 미러 선택 스위치로 구성되고, 상기 가변 기구의 외부에는 가변 기구를 보호시키는 분할 미러 모듈 박스(2201)가 설치되며, 상기 분할 미러 모듈 박스(2201)에는 피니언 기어(225)의 중심에 연결되며 피니언 기어(225)의 외부로 돌출되게 형성되는 회전 축이 제1미러(221) 및 제2미러(222) 사이에서 수평으로 이동되게 안내하는 피니언 수평 가이드 홈이 형성된다.Particularly preferably, the variable mechanism includes a first rack gear 223 and a second rack gear 224 in the vertical axis direction respectively installed on the first mirror 221 and the second mirror 222 , and the first mirror 221 . ) and a pinion gear 225 installed between the second mirror 222, a variable shaft 2251 for rotatably supporting the pinion gear 225, and horizontally moving the variable shaft 2251 The split mirror module box 2201 is configured with a mirror selection switch that meshes the pinion gear 225 with either the first mirror 221 or the second mirror 222, and protects the variable mechanism on the outside of the variable mechanism. ) is installed, and the split mirror module box 2201 has a rotation shaft connected to the center of the pinion gear 225 and formed to protrude to the outside of the pinion gear 225. 222) between the pinion horizontal guide groove for guiding to move horizontally is formed.

본 발명에 따른 텔레센트릭 렌즈 시스템은 피측정물의 심도가 고르지 않음으로 인해 렌즈로부터 피측정물의 표면 간의 거리가 고르지 못하더라도 균일한 고해상도의 영상을 얻을 수 있고, 또한 피측정물의 면적이 커지더라도 그에 대응되게 시야각이 확장될 수 있는 효과가 있다.The telecentric lens system according to the present invention can obtain a uniform high-resolution image even if the distance between the surfaces of the object is uneven due to the uneven depth of the object to be measured. Correspondingly, there is an effect that the viewing angle can be expanded.

도 1은 종래의 텔레센트릭 렌즈 시스템과 본 발명의 제1실시예에 따른 텔레센트릭 렌즈 시스템의 개념도,
도 2는 도 1의 시스템으로 얻어진 영상 사진,
도 3은 제1실시예에 따른 텔레센트릭 렌즈 시스템의 추가 실시예의 개념도,
도 4는 종래의 텔레센트릭 렌즈 시스템과 본 발명의 제2실시예에 따른 텔레센트릭 렌즈 시스템의 개념도,
도 5는 도 4의 시스템으로 얻어진 영상 사진,
도 6은 제2실시예에 따른 텔레센트릭 렌즈 시스템의 추가 실시예의 개념도,1 is a conceptual diagram of a conventional telecentric lens system and a telecentric lens system according to a first embodiment of the present invention;
2 is an image photograph obtained with the system of FIG. 1;
3 is a conceptual diagram of a further embodiment of the telecentric lens system according to the first embodiment;
4 is a conceptual diagram of a conventional telecentric lens system and a telecentric lens system according to a second embodiment of the present invention;
5 is an image photograph obtained with the system of FIG. 4;
6 is a conceptual diagram of a further embodiment of a telecentric lens system according to a second embodiment;

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Specific structural or functional descriptions presented in the embodiments of the present invention are only exemplified for the purpose of describing embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms. In addition, it should not be construed as being limited to the embodiments described herein, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 텔레센트릭 렌즈 시스템은 이미지 센서 모듈(110,120)과, 텔레센트릭 렌즈 모듈(130,230) 및, 화상 표시 모듈(140,240)을 포함하되, 텔레센트릭 렌즈의 정면 또는 배면 측에는 영상 분할 모듈이 설치된다.The telecentric lens system according to the present invention includes an image sensor module (110, 120), a telecentric lens module (130, 230), and an image display module (140, 240), but an image dividing module on the front or rear side of the telecentric lens this is installed

여기서 이미지 센서 모듈(110,120)은 피사체의 아날로그 영상 정보를 전기적인 영상신호로 변환시키는 소자로서, 통상적으로 CCD센서가 사용되지만 용도에 따라서는 CMOS 센서가 채용될 수도 있다.Here, the image sensor modules 110 and 120 are devices that convert analog image information of a subject into an electrical image signal, and a CCD sensor is usually used, but a CMOS sensor may be employed depending on the purpose.

텔레센트릭 렌즈 모듈(130,230)은 통상의 텔레센트릭 렌즈를 의미한다. 텔레센트릭 렌즈는 다른 깊이를 가지는 대상물이 렌즈와 대상물 간의 거리의 차이로 인해 크기가 다르게 관측되거나 원통과 같이 화각으로 인해 불필요한 상이 맺히는 것을 최소화할 목적으로 개발된 렌즈이다.The telecentric lens modules 130 and 230 refer to conventional telecentric lenses. The telecentric lens is a lens developed for the purpose of minimizing the observation of objects having different depths due to the difference in the distance between the lens and the object, or the formation of unnecessary images due to the angle of view, such as a cylinder.

영상 분할 모듈은 텔레센트릭 렌즈를 통과하는 피사체의 영상을 분할시킴으로써, 피사체의 영상의 초점거리 또는 피사체의 영상 획득 면적을 확장시키도록 텔레센트릭 렌즈의 정면 또는 배면 측에 설치되는 모듈이다.The image dividing module is a module installed on the front or rear side of the telecentric lens to expand the focal length of the image of the subject or the image acquisition area of the subject by dividing the image of the subject passing through the telecentric lens.

영상 분할 모듈에 대해서는 두 가지 실시예가 가능하며, 이하에서 차례로 설명하기로 한다.Two embodiments are possible for the image segmentation module, and will be described in turn below.

영상 분할 모듈에 대한 제1실시예The first embodiment of the image segmentation module

영상 분할 모듈에 대한 제1실시예(이하 '제1실시예'라 칭하기로 한다.)는 도 1의 오른쪽에 도시된 바와 같이 상기 영상 분할 모듈이 텔레센트릭 렌즈를 통과하는 광로 중 일부의 굴절각도를 교정시킴으로써 초점거리를 확장시켜, 피사체 표면의 심도에 차이가 있더라도 서로 다른 심도에서 동일한 해상도의 영상이 획득되도록, 텔레센트릭 렌즈의 하부 절반의 면적에 걸쳐지게 설치되는 로드 렌즈(121)인 실시예이다.In the first embodiment of the image segmentation module (hereinafter referred to as 'first embodiment'), as shown on the right side of FIG. By correcting the degree, the focal length is extended, so that images of the same resolution can be obtained at different depths even if there is a difference in the depth of the object surface, the rod lens 121 is installed over the area of the lower half of the telecentric lens. Example.

도 1의 왼쪽에 도시된 시스템은 종래의 텔레센트릭 렌즈 시스템이다. 종래의 텔레센트릭 렌즈 시스템에서는 도 1의 왼쪽에 도시된 바와 같이 피사체의 표면에 깊이가 각 부위마다 다를 경우에, 텔레센트릭 렌즈인 점에서 크기는 같도록 보정이 되지만, 초점거리는 어느 하나로만 설정되어 있으므로 초점거리에서 멀수록 해상도가 낮아지게 된다. 도 2의 왼쪽 사진을 보면 양 측의 해상도가 서로 다른 것을 볼 수 있다.The system shown on the left of Fig. 1 is a conventional telecentric lens system. In the conventional telecentric lens system, as shown on the left side of FIG. 1, when the depth of the surface of the subject is different for each part, the size is corrected so that the size is the same in terms of the telecentric lens, but the focal length is only one Since it is set, the farther away from the focal length, the lower the resolution. In the left photo of FIG. 2 , it can be seen that the resolutions of both sides are different from each other.

그런데, 피측정물의 표면은 항상 일정할 수는 없으며, 예를 들어 텔레센트릭 렌즈가 마이크로 소자와 같은 미세한 제품의 검사에 이용될 경우, 소자의 형상에 굴곡이 있을 경우에 전 면적에 걸쳐 고른 해상도를 얻기 힘든 문제가 발생된다.However, the surface of the object to be measured cannot always be constant. For example, when a telecentric lens is used for inspection of a fine product such as a micro element, when there is a curvature in the shape of the element, uniform resolution over the entire area A problem arises which is difficult to obtain.

본 발명에 따른 텔레센트릭 렌즈 시스템에서는 이러한 문제를 해결하고자, 텔레센트릭 렌즈를 통과하는 광로 중 일부의 굴절각도를 교정시킴으로써 초점거리를 확장시켜, 피사체 표면의 심도에 차이가 있더라도 서로 다른 심도에서 동일한 해상도의 영상이 획득되도록, 텔레센트릭 렌즈의 하부 절반의 면적에 걸쳐지게 설치되는 로드 렌즈(121)가 설치된다.In the telecentric lens system according to the present invention, in order to solve this problem, the focal length is extended by correcting the refraction angle of some of the optical paths passing through the telecentric lens, so that even if there is a difference in the depth of the object surface, A rod lens 121 installed over the area of the lower half of the telecentric lens is installed so that an image of the same resolution is obtained.

특히 피측정물의 심도는 다양할 수 있으므로 로드 렌즈(121)는 보정시키는 초점 거리에 따라 여러개로 구비되는 것이 더욱 바람직할 수 있다. 따라서 도 1의 오른쪽 도면에서 추가되는 구성의 실시예가 도 3에 도시된다.In particular, since the depth of the object to be measured may vary, it may be more preferable to provide several rod lenses 121 according to the focal length to be corrected. Accordingly, an embodiment of the configuration added to the right drawing of FIG. 1 is shown in FIG. 3 .

도 3에 도시된 바와 같이 로드 렌즈(121)는 복수개로 마련되고, 복수개의 로드 렌즈(121)는 서로 다른 두께를 가지며, 복수개의 로드 렌즈(121)는 회전가능한 수직 샤프트(123)로부터 수평방향의 방사상으로 뻗어나가는 형태로 형성되는 복수개의 수평 암(122)의 말단 마다 하나씩 설치되고, 수직 샤프트(123)의 상단에는 수직 샤프트(123)를 회전시킬 수 있는 셀렉터 휠(124)이 설치됨으로써, 셀렉터 휠(124)의 회전 조작으로 복수개의 로드 렌즈(121) 중 어느 하나를 선택적으로 텔레센트릭 렌즈 하부에 위치시킬 수 있다.As shown in FIG. 3 , a plurality of rod lenses 121 are provided, the plurality of rod lenses 121 have different thicknesses, and the plurality of rod lenses 121 are arranged in a horizontal direction from the rotatable vertical shaft 123 . One is installed at each end of a plurality of horizontal arms 122 formed in a radially extending form of, and a selector wheel 124 capable of rotating the vertical shaft 123 is installed at the upper end of the vertical shaft 123, Any one of the plurality of rod lenses 121 may be selectively positioned under the telecentric lens by rotating the selector wheel 124 .

즉 피측정물의 관측 도중에 피측정물의 표면 깊이 변화에 따라 그에 맞는 로드 렌즈(121)를 선택할 수 있도록 구성된다. 이로써, 제1실시예에서는 피측정물의 표면에 다양한 깊이를 갖는 굴곡이 형성되어도 전 면적에 걸쳐 고른 해상도의 영상을 얻을 수 있다.That is, it is configured to select the rod lens 121 suitable for the change in the surface depth of the object to be measured during observation of the object to be measured. Accordingly, in the first embodiment, an image having an even resolution over the entire area can be obtained even when curves having various depths are formed on the surface of the object to be measured.

영상 분할 모듈에 대한 제2실시예Second embodiment of image segmentation module

영상 분할 모듈에 대한 제2실시예(이하 '제2실시예'라 칭하기로 한다.)는 도 4의 오른쪽에 도시된 바와 같이 이미지 센서 모듈(210)은 이미지 센서 모듈(210)에 집광되는 빛과 텔레센트릭 렌즈를 통과하는 빛의 광로가 서로 교차하도록, 수직선으로부터 일정한 경사가 형성되게 설치되고, 상기 영상 분할 모듈은 텔레센트릭 렌즈를 통과한 빛이 이미지 센서 표면에 수직으로 입사되도록, 텔레센트릭 렌즈를 통과한 빛을 반사시키는 미러로 구성되는 분할 미러 모듈(220)이다.As shown on the right side of FIG. 4 in the second embodiment of the image segmentation module (hereinafter referred to as a 'second embodiment'), the image sensor module 210 includes light focused on the image sensor module 210 . and the telecentric lens are installed so that a certain inclination is formed from a vertical line so that the optical paths of the light passing through the telecentric lens intersect each other, and the image dividing module is configured such that the light passing through the telecentric lens is vertically incident on the image sensor surface, The split mirror module 220 is composed of a mirror that reflects the light passing through the centric lens.

이때 상기 미러는 두 개의 인접하는 제1미러(221)와 제2미러(222)로 이루어지며, 제1미러(221)의 중심 보다 제2미러(222)의 중심이 텔레센트릭 렌즈로부터 더 멀리 배치됨으로써 도 4의 오른쪽과 같은 형태로 영상 분할 모듈이 구성된다.At this time, the mirror consists of two adjacent first mirrors 221 and second mirrors 222, and the center of the second mirror 222 is farther from the telecentric lens than the center of the first mirror 221. By disposing, the image segmentation module is configured in the form shown on the right side of FIG. 4 .

도 4에 도시된 바와 같이 이때 시료 1의 영상(Va)과 시료 2의 영상은 반사되는 높이가 서로 다르게 됨으로써 이미지 센서 모듈(210)에 맺히는 영상의 면적이 달라질 수 있다.As shown in FIG. 4 , in this case, the image Va of Sample 1 and the image of Sample 2 have different reflected heights, so that the area of the image formed on the image sensor module 210 may be different.

왜냐하면 측정되는 피측정물의 면적은 항상 일정하지 않을 수 있는데 반해 종래의 텔레센트릭 렌즈 시스템의 관찰 가능 면적은 고정되므로 피측정물의 면적 변화에 대응되지 못하기 때문이다.This is because the area of the object to be measured may not always be constant, whereas the observable area of the conventional telecentric lens system is fixed, so it cannot respond to changes in the area of the object to be measured.

이때 시료 1의 광로(La)와 시료 2의 광로(Lb)는 광로길이가 제1미러(221) 및 제2미러(222)의 높이 차로 인해 차이가 발생되어, 더 큰 면적의 영상을 얻어야 되는 부분이 도 4의 오른쪽에서 제2미러(222)를 통해 반사되게 배치된다면 필요한 관측 면적 전체에 걸친 영상을 얻을 수 있게 된다.At this time, the optical path La of Sample 1 and the optical path Lb of Sample 2 have a difference in optical path length due to the height difference between the first mirror 221 and the second mirror 222, so that an image of a larger area must be obtained. If the portion is disposed to be reflected through the second mirror 222 on the right side of FIG. 4 , an image covering the entire required observation area can be obtained.

그런데, 피측정물의 면적은 텔레센트릭 렌즈 시스템이 사용되는 용도에 따라 다양할 수 있으나, 그 경우마다 다른 규격의 텔레센트릭 렌즈 시스템이 동원되어야 한다면 막대한 비용이 발생될 수 있다.However, the area of the object to be measured may vary depending on the purpose for which the telecentric lens system is used, but in each case, if a telecentric lens system of a different standard has to be mobilized, a huge cost may be generated.

본 발명에 따른 텔레센트릭 렌즈 시스템의 제2실시예에서는 이러한 문제의 해결을 위해 도 6에 도시된 바와 같은 구성의 추가 실시예가 제기된다.In the second embodiment of the telecentric lens system according to the present invention, an additional embodiment of the configuration as shown in FIG. 6 is proposed to solve this problem.

도 6에 따른 텔레센트릭 렌즈 시스템의 제2실시예에서는 상기 분할 미러 모듈(220)에는 제1미러(221)와 제2미러(222)를 독립적으로 가변시켜 제1미러(221) 또는 제2미러(222)와 텔레센트릭 렌즈 사이의 거리를 조절시키는 가변 기구가 설치된다.In the second embodiment of the telecentric lens system according to FIG. 6 , the first mirror 221 and the second mirror 222 are independently variable in the split mirror module 220 so that the first mirror 221 or the second A variable mechanism for adjusting the distance between the mirror 222 and the telecentric lens is installed.

보다 구체적으로 상기 가변 기구는 제1미러(221)와 제2미러(222)에 각각 설치되는 수직축 방향의 제1랙기어(223) 및 제2랙기어(224)와, 제1미러(221)와 제2미러(222)의 사이에 설치되는 피니언 기어(225)와, 피니언 기어(225)를 회전 가능하게 지지하는 가변 축(2251)과, 가변 축(2251)을 수평 방향으로 이동시킴으로써 피니언 기어(225)를 제1미러(221) 또는 제2미러(222) 중 어느 하나와 치합시키는 미러 선택 스위치(227)와, 제1미러(221)를 수평 방향으로 이동시킴으로써 제1미러(221)와 제1랙기어(223)의 수평 결합 위치를 가변시키는 제1 수평 이동 게이지(2211) 및, 제2미러(222)를 수평 방향으로 이동시킴으로써 제2미러(222)와 제2랙기어(224)의 수평 결합 위치를 가변시키는 제2 수평 이동 게이지(2221)로 구성된다.More specifically, the variable mechanism includes the first and second rack gears 223 and 224 in the vertical axis direction respectively installed on the first mirror 221 and the second mirror 222 , and the first mirror 221 . A pinion gear 225 installed between the and the second mirror 222, a variable shaft 2251 for rotatably supporting the pinion gear 225, and a pinion gear by moving the variable shaft 2251 in the horizontal direction. A mirror selection switch 227 for meshing the 225 with either the first mirror 221 or the second mirror 222, and the first mirror 221 by moving the first mirror 221 in the horizontal direction. The first horizontal movement gauge 2211 for varying the horizontal coupling position of the first rack gear 223 and the second mirror 222 and the second rack gear 224 by moving the second mirror 222 in the horizontal direction It is composed of a second horizontal movement gauge 2221 for varying the horizontal coupling position of the.

따라서 제1미러(221)와 제2미러(222)는 도 6을 기준으로 볼 때 서로 독립적으로 상하 방향과 수평 방향으로 가변됨으로써 최종적으로 얻어지는 시료의 영상의 해상도와 시야각이 시료의 수평 크기와 심도에 따라 수정될 수 있다.Therefore, the first mirror 221 and the second mirror 222 are variable in the vertical and horizontal directions independently of each other when viewed as a reference in FIG. may be modified accordingly.

또한 상기 가변 기구의 외부에는 가변 기구를 보호시키는 분할 미러 모듈 박스(2201)가 설치되며, 분할 미러 모듈 박스(2201)에는 도 6에 도시된 바와 같이 피니언 기어(225)의 중심에 연결되며 피니언 기어(225)의 외부로 돌출되게 형성되는 회전 축이 제1미러(221) 및 제2미러(222) 사이에서 수평으로 이동되게 안내하는 피니언 수평 가이드 홈이 형성될 수 있다.In addition, a split mirror module box 2201 for protecting the variable mechanism is installed outside the variable mechanism, and the split mirror module box 2201 is connected to the center of the pinion gear 225 as shown in FIG. 6 and is connected to the pinion gear. A pinion horizontal guide groove for guiding the rotation shaft formed to protrude to the outside of the 225 to move horizontally between the first mirror 221 and the second mirror 222 may be formed.

즉 미러 선택 스위치를 도 6을 기준으로 볼 때 수평 방향의 양 방향 중 어느 한 방향으로 이동시킴으로써, 높이를 조절시키고자 하는 측의 미러를 수직이동시킬 수 있게 구성된다.That is, by moving the mirror selection switch in either one of the two horizontal directions when viewed with reference to FIG. 6 , the mirror on the side whose height is to be adjusted can be vertically moved.

이처럼 미러의 높이가 달라질 경우, 도 5의 사진에 나타난 것처럼 영상에서 포괄되는 면적이 더 확대될 수 있고, 확대된 면적 전체에 걸쳐 고른 해상도의 영상을 얻을 수 있다.When the height of the mirror is changed in this way, as shown in the photo of FIG. 5 , the area covered by the image may be further enlarged, and an image of uniform resolution may be obtained over the enlarged area.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the technical field to which the present invention pertains that various substitutions, modifications, and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those who have the knowledge of

Da : 시료 1의 작동거리(WD) Db : 시료 2의 작동거리(WD)
La : 시료 1의 광로 Lb : 시료 2의 광로
Sa : 시료 1 Sb : 시료 2
Va : 시료 1의 영상 Vb : 시료 2의 영상
110,210 : 이미지 센서 모듈 120 : 로드 렌즈 모듈
121 : 로드 렌즈 122 : 수평 암
123 : 샤프트 124 : 셀렉터 휠
130,230 : 텔레센트릭 렌즈 모듈 131,231 : 제1렌즈
132,232 : 제2렌즈 140,240 : 화상 표시 모듈
220 : 분할 미러 모듈 221 : 제1미러
222 : 제2미러 223 : 제1랙기어
224 : 제2랙기어 225 : 피니언 기어
226 : 게이지 휠 227 : 미러 선택 스위치
228 : 피니언 수평 가이드 홈 229 : 연동 축
2201 : 분할 미러 모듈 박스 2211 : 제1 수평 이동 게이지
2221 : 제2 수평 이동 게이지 2251 : 가변 축Da: Working distance of sample 1 (WD) Db: Working distance of sample 2 (WD)
La: optical path of sample 1 Lb: optical path of sample 2
Sa: Sample 1 Sb: Sample 2
Va : Image of sample 1 Vb : Image of sample 2
110,210: image sensor module 120: rod lens module
121: rod lens 122: horizontal arm
123: shaft 124: selector wheel
130,230: telecentric lens module 131,231: first lens
132,232: second lens 140,240: image display module
220: split mirror module 221: first mirror
222: second mirror 223: first rack gear
224: second rack gear 225: pinion gear
226: gauge wheel 227: mirror select switch
228: pinion horizontal guide groove 229: interlocking shaft
2201: split mirror module box 2211: first horizontal movement gauge
2221: second horizontal movement gauge 2251: variable axis

Claims (6)

피사체의 아날로그 영상 정보를 전기적인 영상신호로 변환시키는 이미지 센서 모듈(110,120)과;
텔레센트릭 렌즈가 구비되어 피사체의 아날로그 영상 정보를 집중시키고 교정시켜 상기 이미지 센서로 보내는 텔레센트릭 렌즈 모듈(130,230); 및,
상기 이미지 센서가 변환시킨 전기적인 영상신호를 시각적으로 표시하는 화상 표시 모듈(140,240);을 포함하되,
상기 텔레센트릭 렌즈를 통과하는 피사체의 영상을 분할시킴으로써, 피사체의 영상의 초점거리 또는 피사체의 영상 획득 면적을 확장시키는 영상 분할 모듈이 텔레센트릭 렌즈의 정면 또는 배면 측에 설치되는 것을 특징으로 하는 작동 시야 분할 텔레센트릭 렌즈 시스템.image sensor modules 110 and 120 for converting analog image information of a subject into an electrical image signal;
Telecentric lens modules 130 and 230 that are provided with a telecentric lens to focus and correct the analog image information of the subject and send it to the image sensor; and,
Image display modules 140 and 240 for visually displaying the electrical image signal converted by the image sensor;
By dividing the image of the subject passing through the telecentric lens, an image dividing module that expands the focal length of the image of the subject or the image acquisition area of the subject is installed on the front or rear side of the telecentric lens Working field of view split telecentric lens system. 제1항에 있어서,
상기 영상 분할 모듈은
텔레센트릭 렌즈를 통과하는 광로 중 일부의 굴절각도를 교정시킴으로써 초점거리를 확장시켜, 피사체 표면의 심도에 차이가 있더라도 서로 다른 심도에서 동일한 해상도의 영상이 획득되도록, 텔레센트릭 렌즈의 하부 절반의 면적에 걸쳐지게 설치되는 로드 렌즈(121)인 것을 특징으로 하는 작동 시야 분할 텔레센트릭 렌즈 시스템.According to claim 1,
The image segmentation module is
By correcting the angle of refraction of some of the optical paths passing through the telecentric lens, the focal length is extended, so that images of the same resolution can be obtained at different depths even if there is a difference in the depth of the object surface, the lower half of the telecentric lens A working field-of-view division telecentric lens system, characterized in that it is a rod lens 121 installed over an area. 제2항에 있어서,
상기 로드 렌즈(121)는 복수개로 마련되고, 복수개의 로드 렌즈(121)는 서로 다른 두께를 가지며,
상기 복수개의 로드 렌즈(121)는 회전가능한 수직 샤프트(123)로부터 수평방향의 방사상으로 뻗어나가는 형태로 형성되는 복수개의 수평 암(122)의 말단 마다 하나씩 설치되고, 수직 샤프트(123)의 상단에는 수직 샤프트(123)를 회전시킬 수 있는 셀렉터 휠(124)이 설치됨으로써,
셀렉터 휠(124)의 회전 조작으로 상기 복수개의 로드 렌즈(121) 중 어느 하나를 선택적으로 텔레센트릭 렌즈 하부에 위치시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 작동 시야 분할 텔레센트릭 렌즈 시스템.3. The method of claim 2,
The rod lenses 121 are provided in plurality, and the plurality of rod lenses 121 have different thicknesses,
The plurality of rod lenses 121 are installed one at each end of the plurality of horizontal arms 122 formed in a form extending radially in the horizontal direction from the rotatable vertical shaft 123 , and at the upper end of the vertical shaft 123 . By installing the selector wheel 124 that can rotate the vertical shaft 123,
An operating field-of-view division telecentric lens system, characterized in that one of the plurality of rod lenses (121) can be selectively positioned under the telecentric lens by rotating the selector wheel (124). 제1항에 있어서,
상기 이미지 센서 모듈(110,120)은 이미지 센서 모듈(210)에 집광되는 빛과 텔레센트릭 렌즈를 통과하는 빛의 광로가 서로 교차하도록, 수직선으로부터 일정한 경사가 형성되게 설치되고,
상기 영상 분할 모듈은 텔레센트릭 렌즈를 통과한 빛이 이미지 센서 표면에 수직으로 입사되도록, 텔레센트릭 렌즈를 통과한 빛을 반사시키는 미러로 구성되는 분할 미러 모듈(220)이며,
상기 미러는 두 개의 인접하는 제1미러(221)와 제2미러(222)로 이루어지며,
제1미러(221)의 중심 보다 제2미러(222)의 중심이 텔레센트릭 렌즈로부터 더 멀리 배치되는 것을 특징으로 하는 작동 시야 분할 텔레센트릭 렌즈 시스템.According to claim 1,
The image sensor modules 110 and 120 are installed such that the optical path of the light condensed by the image sensor module 210 and the light passing through the telecentric lens intersects with each other so that a certain inclination is formed from a vertical line,
The image splitting module is a split mirror module 220 composed of a mirror that reflects light passing through the telecentric lens so that the light passing through the telecentric lens is vertically incident on the image sensor surface,
The mirror consists of two adjacent first mirrors 221 and second mirrors 222,
The working field-of-view split telecentric lens system, characterized in that the center of the second mirror (222) is disposed farther from the telecentric lens than the center of the first mirror (221). 제4항에 있어서,
상기 분할 미러 모듈(220)에는 제1미러(221)와 제2미러(222)를 독립적으로 가변시켜 제1미러(221) 또는 제2미러(222)와 텔레센트릭 렌즈 사이의 거리를 조절시키는 가변 기구가 설치되는 것을 특징으로 하는 작동 시야 분할 텔레센트릭 렌즈 시스템.5. The method of claim 4,
In the split mirror module 220, the first mirror 221 and the second mirror 222 are independently variable to adjust the distance between the first mirror 221 or the second mirror 222 and the telecentric lens. A working field-of-view split telecentric lens system, characterized in that a variable mechanism is installed. 제5항에 있어서,
상기 가변 기구는
제1미러(221)와 제2미러(222)에 각각 설치되는 수직축 방향의 제1랙기어(223) 및 제2랙기어(224)와,
제1미러(221)와 제2미러(222)의 사이에 설치되는 피니언 기어(225)와,
상기 피니언 기어(225)를 회전 가능하게 지지하는 가변 축(2251)과,
상기 가변 축(2251)을 수평 방향으로 이동시킴으로써 피니언 기어(225)를 제1미러(221) 또는 제2미러(222) 중 어느 하나와 치합시키는 미러 선택 스위치(227) 와,
상기 제1미러(221)를 수평 방향으로 이동시킴으로써 제1미러(221)와 제1랙기어(223)의 수평 결합 위치를 가변시키는 제1 수평 이동 게이지(2211) 및,
상기 제2미러(222)를 수평 방향으로 이동시킴으로써 제2미러(222)와 제2랙기어(224)의 수평 결합 위치를 가변시키는 제2 수평 이동 게이지(2221)로 구성되고,
상기 가변 기구의 외부에는 가변 기구를 보호시키는 분할 미러 모듈 박스(2201)가 설치되며,
상기 분할 미러 모듈 박스(2201)에는 피니언 기어(225)의 중심에 연결되며 피니언 기어(225)의 외부로 돌출되게 형성되는 회전 축이 제1미러(221) 및 제2미러(222) 사이에서 수평으로 이동되게 안내하는 피니언 수평 가이드 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 작동 시야 분할 텔레센트릭 렌즈 시스템.6. The method of claim 5,
The variable mechanism is
a first rack gear 223 and a second rack gear 224 in the vertical axis direction respectively installed on the first mirror 221 and the second mirror 222;
a pinion gear 225 installed between the first mirror 221 and the second mirror 222;
a variable shaft 2251 for rotatably supporting the pinion gear 225;
a mirror selection switch 227 for meshing the pinion gear 225 with either the first mirror 221 or the second mirror 222 by moving the variable shaft 2251 in the horizontal direction;
a first horizontal movement gauge 2211 for changing the horizontal coupling position of the first mirror 221 and the first rack gear 223 by moving the first mirror 221 in the horizontal direction;
and a second horizontal movement gauge 2221 for varying the horizontal coupling position of the second mirror 222 and the second rack gear 224 by moving the second mirror 222 in the horizontal direction,
A split mirror module box 2201 for protecting the variable mechanism is installed outside the variable mechanism,
In the split mirror module box 2201 , a rotation shaft connected to the center of the pinion gear 225 and formed to protrude to the outside of the pinion gear 225 is horizontal between the first mirror 221 and the second mirror 222 . A working field-of-view split telecentric lens system, characterized in that a pinion horizontal guide groove is formed to guide the movement.
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