KR20210147941A

KR20210147941A - 고해상도 센서들을 위한 소형 광각 자동 초점 이미징 렌즈를 위한 광학 배열체들

Info

Publication number: KR20210147941A
Application number: KR1020210067615A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 제이. 나니; 이고르 비노그라도브
Original assignee: 제브라 테크놀로지스 코포레이션
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2021-05-26
Publication date: 2021-12-07
Also published as: DE102021112651A1; GB2599761A; US11719904B2; US20210373274A1

Abstract

고해상도 센서들을 위한 소형 광각 자동 초점 이미징 렌즈를 위한 광학 배열체들이 본 출원에서 개시된다. 예시적인 광학 어셈블리는 제1 렌즈 홀더, 제2 렌즈 홀더, 제1 렌즈 그룹, 바이어싱 엘리먼트, 및 가변 초점 광학 엘리먼트를 포함한다. 제1 렌즈 홀더는 스프링 안착부를 형성하는 내부 플랜지를 갖는 칼라를 포함하고 제1 렌즈 그룹은 제1 렌즈 홀더 내에 배치된다. 제2 렌즈 홀더는 챔버를 정의하는 칼라를 포함하고 제1 렌즈 홀더의 칼라에 커플링된다. 가변 초점 광학 엘리먼트는 제2 렌즈 홀더의 챔버 내에 배치되고 바이어싱 엘리먼트는 스프링 안착부와 가변 초점 광학 엘리먼트 사이에서 제2 렌즈 홀더의 챔버 내에 배치되고 가변 초점 광학 엘리먼트에 임계력을 인가하도록 구성된다.

Description

고해상도 센서들을 위한 소형 광각 자동 초점 이미징 렌즈를 위한 광학 배열체들{OPTICAL ARRANGEMENTS FOR SMALL SIZE WIDE ANGLE AUTO FOCUS IMAGING LENS FOR HIGH RESOLUTION SENSORS}

스캐닝 디바이스들은 이미지들을 광각 시야(field of view)(FOV)로 캡처하여 머신 비전 애플리케이션들에서의 사용을 위해 이미지에서의 정보를 효과적으로 디코딩할 수 있다. 덧붙여서, 센서들의 액티브 정렬을 요구하는 더 작은 센서들의 사용을 요구하는 휴대용 센서들에 대한 수요는 증가하고 있다. 따라서, 휴대용 스캐닝 디바이스들은 머신 비전을 목적으로 작업 범위에 걸쳐 선명한 이미지들을 생성하면서도 넓은 시야로 기능할 수 있어야 한다.

이와 같이, 이들 문제들을 해결하는 개선된 시스템들, 방법들, 및 디바이스들이 필요하다.

일 실시예에서, 본 발명은 관심 있는 대상을 이미징하기 위한 광학 어셈블리이며, 이 광학 어셈블리는, 스프링 안착부(seat)를 형성하는 내부 플랜지를 갖는 칼라(collar)를 포함하는 제1 렌즈 홀더; 광축을 따라 제1 렌즈 홀더 내에 배치되고 관심 있는 대상으로부터 광을 수광하도록 구성되는 제1 렌즈 그룹; 칼라를 포함하는 제2 렌즈 홀더 - 상기 칼라는 챔버를 정의하고 제1 렌즈 홀더의 칼라에 커플링됨 -; 제2 렌즈 홀더의 챔버 내에 배치되는 바이어싱 엘리먼트; 및 광축을 따라 제2 렌즈 홀더의 챔버 내에 배치되고 제1 렌즈 그룹으로부터 광을 수광하도록 구성되는 가변 초점 광학 엘리먼트를 포함한다. 바이어싱 엘리먼트는 스프링 안착부와 가변 초점 광학 엘리먼트 사이에 배치되고 가변 초점 광학 엘리먼트에 임계력(threshold force)을 인가하도록 구성된다.

이 실시예의 변형에서, 제1 렌즈 홀더는 제1 렌즈 홀더와 제2 렌즈 홀더 사이의 상대 위치를 정의하기 위해 제2 렌즈 홀더의 칼라의 단부에 의해 맞물리는 정지부를 포함한다.

이 실시예의 변형에서, 정지부와 제2 렌즈 홀더의 칼라의 단부 사이의 맞물림은 제1 렌즈 그룹과 가변 초점 광학 엘리먼트 사이의 거리를 정의한다.

이 실시예의 변형에서, 광학 어셈블리는 가변 초점 광학 엘리먼트 주위를 감싸는 가요성 케이블을 더 포함하고 제2 렌즈 홀더의 칼라는 케이블을 수용하는 슬롯을 정의한다.

이 실시예의 변형에서, 광학 어셈블리는 가변 초점 광학 엘리먼트와 제2 렌즈 그룹 사이에 위치되는 애퍼처를 더 포함한다.

다른 실시예에서, 본 발명은 관심 있는 대상을 이미징하기 위한 광학 어셈블리이며, 광학 어셈블리는, 내부 나사산들을 갖는 제1 렌즈 홀더; 광축을 따라 제1 렌즈 홀더 내에 배치되고 관심 있는 대상으로부터 광을 수광하도록 구성되는 제1 렌즈 그룹; 제1 렌즈 홀더의 나사산들과 나사 결합식으로 맞물리는 외부 나사산들을 갖는 제2 렌즈 홀더; 광축을 따라 제2 렌즈 홀더 내에 배치되고 제1 렌즈 그룹으로부터 광을 수광하도록 구성되는 가변 초점 광학 엘리먼트; 및 제2 렌즈 홀더 내에 배치되고 상기 가변 초점 광학 엘리먼트에 임계력을 인가하도록 구성되는 바이어싱 엘리먼트를 포함한다.

이 실시예의 변형에서, 광학 어셈블리는 제2 렌즈 홀더 내에 배치되고 가변 초점 광학 엘리먼트와 바이어싱 엘리먼트 사이에 위치되는 스페이서를 더 포함한다. 스페이서는 스페이서의 단부에서 맞물림 표면을 정의하기 위해 가변 초점 광학 엘리먼트를 향해 바깥쪽으로 테이퍼지는 내부 표면을 가질 수 있다.

아래의 상세한 설명과 함께, 유사한 참조 번호들이 개별 도면들의 전체에 걸쳐 동일하거나 또는 기능적으로 유사한 엘리먼트들을 지칭하는 첨부 도면들은 출원서에 포함되고 출원서의 일부를 형성하고, 청구된 본 발명을 포함하는 개념들의 실시예들을 더 예시하는데 역할을 하고, 그들 실시예들의 다양한 원리들 및 장점들을 설명한다.
도 1은 개시된 예에 따라 관심 있는 대상을 이미징하기 위한 광학 어셈블리의 단면도를 예시한다.
도 2는 도 1의 광학 어셈블리의 확장된 등각투영도(isometric view)를 예시한다.
도 3은 도 1의 광학 어셈블리의 등각투영도를 예시한다.
도 4는 하우징과 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되는 이미징 시스템을 포함하는 이미징 기반 비전 디바이스의 개략도를 예시한다.
통상의 기술자들은 도면들에서의 엘리먼트들이 단순화 및 명료화를 위해 예시되고 반드시 스케일대로 그려지지는 않았다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 도면들에서의 엘리먼트들 중 일부 엘리먼트들의 치수들은 다른 엘리먼트들에 비하여 본 발명의 실시예들의 이해의 향상을 돕기 위해 과장될 수 있다.
장치 및 방법 컴포넌트들은 도면들에서의 기존의 심볼들에 의해 적절한 곳에서 표현되어, 본 명세서의 설명의 혜택을 누리는 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 쉽사리 명백하게 될 세부사항들로 본 개시내용을 불명료하게 하지 않기 위해서 본 발명의 실시예들을 이해하는데 적절한 그들 특정 세부사항들만을 도시한다.

도 1은 개시된 예에 따라 관심 있는 대상을 이미징하기 위한 광학 어셈블리(100)의 단면도를 예시한다. 광학 어셈블리(100)는, 예를 들어, 이미지 내의 바코드들 및/또는 타겟/관심 있는 대상을 식별하기 위해 디코딩될 수 있는 이미지 데이터를 획득하는데 사용될 수 있다.

도시된 예에서, 광학 어셈블리(100)는 제1 렌즈 홀더(102)와 광축(104)을 따라 제1 렌즈 홀더(102) 내에 배치되는 제1 렌즈 그룹(103)를 포함한다. 광학 어셈블리(100)는 제2 렌즈 홀더(105), 바이어싱 엘리먼트(106), 및 광축(104)을 따라 제2 렌즈 홀더(105) 내에 배치되고 제1 렌즈 그룹(103)으로부터 광을 수광하도록 구성되는 가변 초점 광학 엘리먼트(107)를 또한 포함한다. 일반적으로, 렌즈 홀더들(102, 105)은 제1 렌즈 그룹(103)과 광학 엘리먼트(107)를 정렬시키고 바이어싱 엘리먼트(106)를 또한 압축하여, 바이어싱 엘리먼트(106)가 광학 엘리먼트(107)에 임계력을 인가하게 하는 방식으로 함께 커플링된다. 따라서, 광학 어셈블리(100)는 광학 엘리먼트(107)를 유지하고 제1 렌즈 그룹(103)를 보유한다. 더구나, 제1 렌즈 홀더(102)는 광학 어셈블리(100)의 다른 렌즈 그룹들(예컨대, 제2 렌즈 그룹)에 비하여 제1 렌즈 그룹(103)의 중심화(centration) 및 틸트를 제어하도록 구성되고 아래에서 추가로 논의된다.

처음에 제1 렌즈 홀더(102)를 참조하면, 제1 렌즈 홀더(102)는 스프링 안착부(112)를 형성하는 내부 플랜지(110)와 스프링 안착부(112)에 대향하는 렌즈 안착부(114)를 갖는 칼라(108)를 포함한다. 제1 렌즈 그룹(103)은, 단일 렌즈(116)로서 도시된 것으로서, 렌즈 안착부(114)에 안치되고 칼라(108)에 대향하는 제1 렌즈 홀더(102)의 제2 칼라(119)의 순방향 챔버(118) 내에 배치된다. 제1 렌즈 그룹(103)은 관심 있는 대상(도시되지 않음)으로부터 광을 수광하고 전체 이미징 렌즈 왜곡을 보정하도록 구성될 수 있다. 제1 렌즈 그룹(103)은 광학적 방사의 상면 만곡(field of curvature)을 또한 부분적으로 균형을 맞출 수 있다. 제1 렌즈 그룹(103)이 단일 렌즈(116)로서 예시되지만, 제1 렌즈 그룹(103)은 임의의 수의 렌즈들을 포함할 수 있다.

마찬가지로, 제2 렌즈 홀더(105)는, 챔버(128)를 정의하고 제1 렌즈 홀더(102)의 칼라(108)에 커플링되는 칼라(126)를 포함한다. 제1 렌즈 홀더(102)의 칼라(108)는 제2 렌즈 홀더(105)의 칼라(126)의 나사산들(130)(도 2 참조)과 나사 결합식으로 맞물리는 나사산들(129)을 갖는다. 제2 렌즈 홀더(105)에 비하여 제1 렌즈 홀더(102)를 회전시키는 것을 용이하게 하기 위해, 제2 칼라(119)의 단부(131)는 도구(예컨대, 스크루드라이버)를 수용하도록 구성되는 한 쌍의 대향 슬롯들(132)(도 2 참조)을 정의할 수 있다.

제1 렌즈 홀더(102)의 나사산들(129)이 내부 나사산들이고 제2 렌즈 홀더(105)의 나사산들(130)이 외부 나사산들이지만, 제1 렌즈 홀더(102)의 나사산들(129)은 외부 나사산들일 수 있고 제2 렌즈 홀더(105)의 나사산들(129)은 내부 나사산들일 수 있거나 또는 렌즈 홀더들(102, 105)은 상이한 방식들로 함께 커플링될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 홀더들(102, 105)은 렌즈 홀더들(102, 105) 사이에서 그리고/또는 광학 엘리먼트(107) 상에서 양의 압력을 유지하기 위해 스냅-핏 커넥션(snap-fit connection)(들), 크러시 리브(crush rib)(들), 및/또는 다른 유형의 파스너를 사용하여 커플링될 수 있다.

도시된 예에서, 바이어싱 엘리먼트(106)와 광학 엘리먼트(107)는 제2 렌즈 홀더(105)의 챔버(128) 내에 배치된다. 바이어싱 엘리먼트(106)는 스프링 안착부(112)와 광학 엘리먼트(107) 사이에 배치되고 광학 엘리먼트(107)에 약 7 뉴턴(N) 내지 12 N의 임계력을 인가하도록 구성된다. 바이어싱 엘리먼트(106)가 광학 엘리먼트(107)에 임계력을 인가하여 광학 엘리먼트(107)와 대응하는 전극들 사이에 신뢰성 있는 접촉을 유지하며, 광학 엘리먼트(107)를 상대적으로 고정된 위치에서 보유하여 충격 이벤트들을 방지하고, 그리고/또는 광학 엘리먼트(107) 과압축을 피한다. 다르게 말하면, 바이어싱 엘리먼트(106)는 가변 광학 엘리먼트(107)에 그 광학 엘리먼트(107)가 제2 렌즈 홀더(105) 내에서 움직이는 것을 방지하는 힘을 가하여, 광학 엘리먼트(107)가 손상되는 것을 방지하며, 광학 엘리먼트(107)의 적절한 동작을 조장하며 그리고/또는 광학 엘리먼트(107)와 대응하는 전극들 사이의 전기 접촉을 실질적으로 보장할 수 있다. 일부 예들에서, 바이어싱 엘리먼트(106)는 웨이브 스프링이고 광학 엘리먼트(107)는 액상 렌즈 및 조정가능 렌즈 중 적어도 하나이다. 그러나, 다른 유형들의 바이어싱 엘리먼트들 및/또는 가변 초점 광학 엘리먼트들이 적합할 수 있다. 예를 들어, 바이어싱 엘리먼트(106)는 코일스프링, 벨빌(Belleville) 스프링, 만곡형 스프링, 핑거 스프링 등일 수 있다.

도시된 예에서, 스페이서(133)가 광학 엘리먼트(107)와 바이어싱 엘리먼트(106) 사이의 제2 렌즈 홀더(105) 내에 배치된다. 스페이서(133)는 스페이서(133)의 단부에서 맞물림 표면(135)을 정의하기 위해 광학 엘리먼트(107)를 향해 바깥쪽으로 테이퍼지는 내부 표면(134)을 갖는다. 그 결과, 스페이서(133)는, 바이어싱 엘리먼트(106)가 안착하는 비교적 넓은 스프링 안착 표면(136)과, 광학 엘리먼트(107) 상에 임계력을 집중시키는 더 가는(thinner) 맞물림 표면(135)을 갖는다. 더구나, 더 가는 맞물림 표면(135)을 제공하는 것은 광학 엘리먼트(107)의 중앙 부분이 바이어싱 엘리먼트(106)의 힘을 받지 않게 한다.

제1 렌즈 홀더(102)와 제2 렌즈 홀더(105) 사이의 상대 위치를 정의하기 위해, 제1 렌즈 홀더(102)는 내부 플랜지(110) 및 칼라(108)에 의해 정의되는 정지부(137)를 포함한다. 도시된 예에서, 정지부(137)와 칼라(126)의 단부(138) 사이의 맞물림이 스프링 안착부(112)와 광학 엘리먼트(107) 사이의 거리를 정의하고, 바이어싱 엘리먼트(106)를 임계 거리로 압축하도록 스프링 안착부(112)를 위치시킨다. 그 결과, 칼라(126)가 정지부(137) 상의 바닥으로 내려갈 때, 제1 렌즈 그룹(103)과 광학 엘리먼트(107) 간에 임계 거리가 달성되고 스프링 안착부(112)는 바이어싱 엘리먼트(106)를 압축하고 바이어싱 엘리먼트(106)가 광학 엘리먼트(107)에 임계력을 인가하는 것을 허용도록 지속적으로 위치된다.

도시된 예에서, 가요성 케이블(139)은 광학 엘리먼트(107) 주위를 감싸고, 전극들을 통해 광학 엘리먼트(107)에 전력을 제공하고 광학 어셈블리(100)의 초점 거리를 제어하는데 사용된다. 제2 렌즈 홀더(105)의 칼라(126)는 케이블(139)을 수용하는 한 쌍의 대향 슬롯들(140)(도 2 참조)를 정의한다. 칼라(126)의 단부(138)는, 슬롯들(140)의 각각에 대해, 케이블(139)이 슬롯들(140) 내에 수용되고 광학 엘리먼트(107) 주위를 감싸는 것을 허용하는 개구부(142)(도 2 참조)를 정의한다.

광학 어셈블리(100)는 광축(104)을 따라 제2 렌즈 홀더(105) 내에 배치되고 광학 엘리먼트(107)로부터 광을 수광하도록 구성되는 제2 렌즈 그룹(146) 및/또는 제3 렌즈 그룹(148)를 또한 포함할 수 있다. 제2 렌즈 그룹(146)은 쿠크 트리플릿(Cooke triplet)일 수 있고 애퍼처로 인한 이미징 렌즈의 퓨필 수차들을 보정하도록 구성될 수 있고 제3 렌즈 그룹(148)은 렌즈 상면 만곡을 보정하도록 구성될 수 있다. 도시된 예에서, 제2 렌즈 홀더(105)는 광학 엘리먼트(107)와 제2 렌즈 그룹(146) 사이에 위치되는 애퍼처(150)를 정의한다. 광학 엘리먼트(107)는 애퍼처(150)를 정의하는 제2 렌즈 홀더(105)의 표면(151)에 또는 그 표면에 인접하여 안치된다. 다른 예에서, 애퍼처(150)는 제2 렌즈 홀더(105) 내에 배치되고 광학 엘리먼트(107)와 제2 렌즈 그룹(146) 사이에 위치되는 별도의 구조일 수 있다.

제1 렌즈 그룹(103)이 단일 렌즈를 포함하며, 제2 렌즈 그룹(146)이 복수의 렌즈들을 포함하고, 제3 렌즈 그룹(148)이 복수의 렌즈들을 포함하지만, 렌즈 그룹들(103, 146, 및/또는 148) 중의 어느 것이라도 임의의 수의 렌즈들(예컨대, 1, 2, 3 등)을 포함할 수 있으며, 그리고/또는 렌즈 그룹들(103, 146, 및/또는 148) 중 하나 이상은 생략될 수 있다. 더구나, 추가적인 또는 상이한 렌즈 그룹들이 원하는 대로 포함될 수 있다.

도 2는 도 1의 광학 어셈블리(100)의 확장된 등각투영도를 예시한다. 도시된 예에서, 제1 렌즈 홀더(102)는 렌즈 홀더들(102, 105)을 함께 나사로 연결하면서도 개인(또는 도구)이 제1 렌즈 홀더(102)를 파지하는 것을 용이하게 하는 그루브들(154)을 정의하는 외표면(152)을 갖는다. 도 2는 슬롯들(140)이 직사각형이라는 것과 케이블(139)이 광이 통과하는 것을 허용하고 케이블(139)의 만곡부(bend)(156)에 커플링되는 한 쌍의 이격된 환형 부분들(155)을 갖는다는 것을 또한 보여준다.

도 3은 도 1의 광학 어셈블리(100)의 등각투영도를 예시한다. 도 3은 함께 커플링되는 제1 및 제2 렌즈 홀더들(102, 105)과, 슬롯들(140) 중 하나로부터 연장되는 케이블(139)을 예시한다.

도 4는 하우징(202)과 하우징(202) 내에 적어도 부분적으로 배치되고 광학 어셈블리(100)와 이미지 센서(206)를 포함하는 이미징 시스템(204)을 포함하는 이미징 기반 비전 디바이스(200)의 개략도를 예시한다. 전면 애퍼처(208)가 하우징(202)의 단부(210)를 향해 배치되고 광학 어셈블리(100)는 전면 애퍼처(208)와 이미지 센서(206) 사이에 배치된다. 전면 애퍼처(208)는 이미징 문제들을 감소시키기 위해 시야 밖의 대상들로부터의 광을 차단할 수 있다. 덧붙여서, 전면 애퍼처(208)는 렌즈 그룹들(103, 146, 148)의 렌즈들과 연계하여 이미지가 이미지 센서(206) 상에 정확하게 형성되는 것을 허용한다. 전면 애퍼처(208)는 하우징(202)에 의해 정의될 수 있거나 또는 별도로 제공되는 컴포넌트일 수 있다.

도시된 예에서, 비전 디바이스(200)는 온보드 전력 공급부(211)와, 광학 어셈블리(100) 및/또는 비전 디바이스(200)의 동작을 제어하는 제어기 및/또는 메모리를 포함하는 인쇄 회로 보드(212)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 비전 디바이스(200)는 이미징을 위한 타겟 대상을 조명하도록 구성되는 조명 시스템과 같은 추가적인 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 조명 시스템은 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 흑체(black body) 방사 소스, 또는 다른 조명 소스 및/또는 대상의 조명을 위한 광학적 방사를 분산 또는 집광하기 위한 광학계를 포함할 수 있다. 조명 시스템은 하우징(202)의 내부에 하우징되거나, 하우징의 외표면(들)에 부착될 수 있거나, 또는 비전 디바이스(200)에 의해 이미지를 캡처하기 위한 타겟 대상을 조명하도록 구성되는 별도의 디바이스 또는 컴포넌트일 수 있다. 비전 디바이스(200)에 포함될 수 있는 다른 엘리먼트들은, 예를 들어, 디코딩 시스템들, 프로세서들, 및/또는 회로 보드(212)에 커플링되어 비전 디바이스(200)의 동작을 지원하는 회로 및/또는 이미지를 캡처하도록 광학 어셈블리(100)를 활성화시키는데 사용될 수 있는 트리거를 포함한다.

전술한 상세한 설명에서, 특정 실시예들이 설명되었다. 그러나, 본 기술분야의 통상의 기술자는 다양한 수정들 및 변경들이 아래의 청구항들에서 언급된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이 이루어질 수 있다는 것을 이해한다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한하는 의미가 아니라 예시적인 것으로 간주되는 것이고, 모든 이러한 수정들은 본원의 교시의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 덧붙여서, 설명된 실시예들/예들/구현예들은 상호 배타적인 것으로서 해석되지 않아야 하고, 대신에, 이러한 조합들이 임의의 방식으로 허용되면 잠재적으로 결합 가능한 것으로서 이해되어야 한다. 다르게 말하면, 전술한 실시예들/예들/구현예들 중 임의의 것에서 개시되는 임의의 특징은 전술한 다른 실시예들/예들/구현예들 중 임의의 것에 포함될 수 있다.

이점들, 장점들, 문제들에 대한 해법들, 및 임의의 이점, 장점, 또는 해법이 발생하거나 또는 더 많이 표명되게 할 수 있는 임의의 엘리먼트(들)는 임의의 또는 모든 청구항들의 중요한, 요구된, 또는 필수적인 특징들 또는 엘리먼트들로서 해석되는 것은 아니다. 청구된 발명은 본 출원의 계류 중에 이루어진 임의의 보정들과 등록되는 바와 같은 그들 청구항들의 모든 동등물들을 포함하는 첨부의 청구항들에 의해서만 정의된다.

더구나 본 문서에서, 제1 및 제2, 상단 및 하단 등과 같은 관계적 용어들은 임의의 실제적인 이러한 관계 또는 엔티티들 또는 액션들 사이의 순서를 반드시 요구하거나 또는 암시하는 일 없이, 하나의 엔티티 또는 액션을 다른 엔티티 또는 액션으로부터 구별하기 위해서만 사용될 수 있다. "포함한다", "포함하는", "가진다", "갖는", "구비한다", "구비하는", "담고 있다", "담고 있는" 또는 그것들의 임의의 다른 변형과 같은 용어들은, 비독점적 개재물을 커버하도록 의도되어서, 엘리먼트들의 리스트를 포함하며, 가지며, 구비하며, 담고 있는 프로세스 방법, 물품, 또는 장치는, 그들 엘리먼트들만 포함하는 것이 아니라 이러한 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치에 내재하거나 또는 명시적으로 나열되지 않은 다른 엘리먼트들을 포함할 수 있다. "~ 하나의 ~ 을 포함한다", "~ 하나의 ~ 을 가진다", "~ 하나의 ~ 을 구비한다" 또는 "~ 하나의 ~ 을 담고 있다"로 말이 이어지는 엘리먼트는, 더 이상의 제약조건들 없이, 엘리먼트를 포함하며, 가지며, 구비하며, 담고 있는 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치에서 추가적인 동일한 엘리먼트들의 존재를 배제하지 않는다. 관사 "a" 및 "an"의 사용에 해당하는 용어들은 본 명세서에서 명시적으로 달리 언급되지 않는 한 하나 이상으로서 정의된다. "실질적으로", "본질적으로", "대략", "약" 또는 그것들의 임의의 다른 버전과 같은 용어들은, 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바에 가까운 것으로서 정의되고, 하나의 비제한적인 실시예에서 그 용어는 10% 이내, 다른 실시예에서 5% 이내, 또 다른 실시예에서 1% 이내 그리고 또 다른 실시예에서 0.5% 이내인 것으로 정의된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "커플링되는"이란 용어는 연결되는 것으로서 정의되지만, 반드시 직접적으로 그리고 반드시 기계적으로 연결되는 것은 아니다. 특정한 방식으로 "구성되는" 디바이스 또는 구조는 적어도 그 방식으로 구성되지만, 열거되지 않은 방식들로 또한 구성될 수 있다.

본 개시의 요약서는 독자가 기술적 개시내용의 특성을 빠르게 확인하는 것을 허용하기 위해 제공된다. 그것은 청구항들의 범위 또는 의미를 해석 또는 제한하기 위해 그것이 사용되지 않을 것이라는 이해와 함께 제출된다. 덧붙여서, 전술한 상세한 설명에서, 다양한 특징들은 본 개시내용을 간소화하는 목적으로 다양한 실시예들에서 함께 그룹화된다는 것을 알 수 있다. 본 개시내용의 이 방법은 청구된 실시예들이 각각의 청구항에서 명시적으로 언급된 더 많은 특징들을 요구한다는 의도를 반영하는 것으로서 해석되지 않아야 한다. 오히려, 다음의 청구항들이 반영하는 대로, 발명적인 주제는 개시된 단일 실시예의 모든 특징들보다는 적게 존재할 수 있다. 따라서, 다음의 청구항들은 상세한 설명 속에 이와 같이 포함되어, 각각의 청구항은 따로따로 청구된 요지로서 독자적으로 존립한다.

Claims

관심 있는 대상을 이미징하기 위한 광학 어셈블리로서,
스프링 안착부(spring seat)를 형성하는 내부 플랜지를 갖는 칼라(collar)를 포함하는 제1 렌즈 홀더;
광축을 따라 상기 제1 렌즈 홀더 내에 배치되고 관심 있는 대상으로부터 광을 수광하도록 구성되는 제1 렌즈 그룹;
칼라를 포함하는 제2 렌즈 홀더 - 상기 칼라는 챔버를 정의하고 상기 제1 렌즈 홀더의 칼라에 커플링됨 -;
상기 제2 렌즈 홀더의 챔버 내에 배치되는 바이어싱 엘리먼트; 및
상기 광축을 따라 상기 제2 렌즈 홀더의 챔버 내에 배치되고 상기 제1 렌즈 그룹으로부터 상기 광을 수광하도록 구성되는 가변 초점 광학 엘리먼트
를 포함하며,
상기 바이어싱 엘리먼트는 상기 스프링 안착부와 상기 가변 초점 광학 엘리먼트 사이에 배치되고 상기 가변 초점 광학 엘리먼트에 임계력을 인가하도록 구성되는, 광학 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 홀더의 칼라는 상기 제2 렌즈 홀더의 칼라의 나사산들에 나사 결합식으로(threadably) 맞물리는 나사산들을 갖는, 광학 어셈블리.
제2항에 있어서, 상기 제1 렌즈 홀더의 나사산들은 내부 나사산들이고 상기 제2 렌즈 홀더의 나사산들은 외부 나사산들인, 광학 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 홀더는 상기 제1 렌즈 홀더와 상기 제2 렌즈 홀더 사이의 상대 위치를 정의하기 위해 상기 제2 렌즈 홀더의 칼라의 단부에 의해 맞물리는 정지부(stop)를 포함하는, 광학 어셈블리.
제4항에 있어서, 상기 정지부는 상기 제1 렌즈 홀더의 내부 플랜지에 의해 정의되는, 광학 어셈블리.
제4항에 있어서, 상기 정지부와 상기 제2 렌즈 홀더의 칼라의 단부 사이의 맞물림은 상기 제1 렌즈 그룹과 상기 가변 초점 광학 엘리먼트 사이의 거리를 정의하는, 광학 어셈블리.
제4항에 있어서, 상기 정지부와 상기 제2 렌즈 홀더의 칼라의 단부 사이의 맞물림은 상기 스프링 안착부와 상기 가변 초점 광학 엘리먼트 사이의 거리를 정의하고 상기 스프링 안착부가 상기 바이어싱 엘리먼트를 압축하게 하는, 광학 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 가변 초점 광학 엘리먼트 주위를 감싸는 가요성 케이블을 더 포함하고, 상기 제2 렌즈 홀더의 칼라는 상기 케이블을 수용하는 슬롯을 정의하는, 광학 어셈블리.
제8항에 있어서, 상기 제2 렌즈 홀더의 칼라의 단부는 상기 슬롯의 개구부(opening)를 정의하는, 광학 어셈블리.
제8항에 있어서, 상기 슬롯은 상기 제2 렌즈 홀더의 칼라에 의해 정의되는 한 쌍의 대향 슬롯들인, 광학 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 홀더는 상기 제1 렌즈 그룹을 수용하는 상기 제1 칼라에 대향하는 제2 칼라를 갖는, 광학 어셈블리.
제11항에 있어서, 상기 제2 칼라의 단부는 상기 제2 렌즈 홀더에 비하여 상기 제1 렌즈 홀더를 회전시키는 것을 용이하게 하기 위해 도구를 수용하도록 구성되는 한 쌍의 대향 슬롯들을 정의하는, 광학 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 홀더의 외표면은 그루브들을 정의하는, 광학 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 바이어싱 엘리먼트는 웨이브 스프링을 포함하는, 광학 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 광축을 따라, 상기 제2 렌즈 홀더 내에 배치되고 상기 가변 초점 광학 엘리먼트로부터의 광을 수광하도록 구성되는 제2 렌즈 그룹을 더 포함하는, 광학 어셈블리.
제15항에 있어서, 상기 제2 렌즈 홀더는 상기 가변 초점 광학 엘리먼트와 상기 제2 렌즈 그룹 사이에 위치되는 애퍼처(aperture)를 정의하는, 광학 어셈블리.
제15항에 있어서, 상기 가변 초점 광학 엘리먼트와 상기 제2 렌즈 그룹 사이에 위치되는 애퍼처를 더 포함하는, 광학 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 가변 초점 광학 엘리먼트는 액상 렌즈 및 조정가능 렌즈 중 적어도 하나인, 광학 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 그룹은 단일 렌즈를 포함하고 상기 제2 렌즈 그룹은 복수의 렌즈들을 포함하는, 광학 어셈블리.
관심 있는 대상을 이미징하기 위한 광학 어셈블리로서,
내부 나사산들을 갖는 제1 렌즈 홀더;
광축을 따라 상기 제1 렌즈 홀더 내에 배치되고 관심 있는 대상으로부터 광을 수광하도록 구성되는 제1 렌즈 그룹;
상기 제1 렌즈 홀더의 나사산들과 나사 결합식으로 맞물리는 외부 나사산들을 갖는 제2 렌즈 홀더;
상기 광축을 따라 상기 제2 렌즈 홀더 내에 배치되고 상기 제1 렌즈 그룹으로부터 상기 광을 수광하도록 구성되는 가변 초점 광학 엘리먼트; 및
상기 제2 렌즈 홀더 내에 배치되고 상기 가변 초점 광학 엘리먼트에 임계력을 인가하도록 구성되는 바이어싱 엘리먼트
를 포함하는, 광학 어셈블리.
제20항에 있어서, 상기 제2 렌즈 홀더 내에 배치되고 상기 가변 초점 광학 엘리먼트와 상기 바이어싱 엘리먼트 사이에 위치되는 스페이서를 더 포함하는, 광학 어셈블리.
제21항에 있어서, 상기 스페이서는 상기 스페이서의 단부에서 맞물림 표면을 정의하기 위해 상기 가변 초점 광학 엘리먼트를 향해 바깥쪽으로 테이퍼지는 내부 표면을 갖는, 광학 어셈블리.