KR20230152015A - 광학 시스템의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

광학 시스템의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학 시스템 (4)의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치 (2)로서, 상기 장치 (2)가 사전 정의된 시험 위치에 시험될 상기 광학 시스템 (4)을 위치시키도록 구성된, 시험 대상 홀더 (6); 강성 홀딩 장치 (8); 및 상기 홀딩 장치 (8)의 견고하게 사전 정의가능한 위치에 배치되어 각각의 MTF 측정 장치 (20)에 의해, 변조 전달 함수가 광학 시스템 (4)의 이미지 필드에서, 마찬가지로 견고하게 사전 정의가능한, 각각의 상이한 각도 위치에서 측정될 수 있게 하는, 복수의 MTF 측정 장치 (20)를 포함하는 장치 (2)에 관한 것이다. 이러한 장치는 홀딩 장치 (8)가 적어도 제1 및 제2 홀더 (10, 12)를 포함하고 복수의 MTF 측정 장치 (20)가 제1 및 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)를 포함하는 것으로 개량되고, 여기서 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)가 제1 구형 쉘 상에 배치되도록 제1 홀더 (10)가 제1 위치에서 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)를 홀딩하도록 구성되고, 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)가 제2 구형 쉘 상에 배치되도록 제2 위치에서 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)를 홀딩하도록 구성되고, 제1 및 제2 구형 쉘이 다른 반경을 갖고 상호간 동심이다.

Description

광학 시스템의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 광학 시스템의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치로서, 상기 장치가, 광학 시스템을 사전 정의된 시험 위치에 위치시키도록 구성된 시험 대상 홀더, 강성 홀딩 장치, 및 상기 홀딩 장치의 견고하게 사전 정의가능한 위치에 배열되어 각각의 MTF 측정 장치에 의해, 변조 전달 함수가 광학 시스템의 이미지 필드에서, 마찬가지로 견고하게 사전 정의가능한, 각각의 상이한 각도 위치에서 측정될 수 있게 하는, 복수의 MTF 측정 장치를 포함하는 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 장치를 사용하여 광학 시스템의 이미징 특성을 측정하기 위한 방법에 관한 것이다.
광학 시스템의 이미징 특성의 측정은 종종 품질 제어의 맥락내에서 및/또는 이미징 광학 시스템의 특성화를 위해 수행된다. 이러한 목적을 위한 광범위한 측정 방법은 변조 전달 함수 (MTF)의 측정이다. MTF 측정은 매우 광범위한 광학 시스템에서 수행된다. 이들은 렌즈의 대량 생산에서, 그리고 또한 고품질 특수 광학기 (optics)의 특성화를 위해 대규모로 수행된다.
공지된 MTF 시험 장치는 이미지마스터® 프로 (ImageMaster® PRO)라는 상품명으로 트리옵틱스 게엠베하 (Trioptics GmbH)에 의해 시판된다. 이미지마스터® 프로 장치에서, 복수의 망원 카메라가 사용되며, 이들은 각각 시험 대상의 광축에 대해 견고하게 특정된 각도 위치에 그리고 시험 대상의 동공에 대해 "시선 방향"으로 장착된다. 이는 돔-형상 또는 캡-형상 카메라 홀더를 사용함으로써 달성되며, 여기서 카메라는 상기 돔의 내부에 배열된다. 카메라는 MTF 측정 장치로서 역할을 하고, 그의 광축을 따라, 돔의 곡률 중심을 바라본다. 동시에, 모든 망원 카메라는 시험 위치에서 시험 대상으로서 배치되는 단일 광학 시스템의 동공을 향해 배향된다. 이러한 측정 장치에 의해, 시험될 광학 시스템의 이미지 필드에서, 상이한 각도 위치로 표현되는 상이한 필드 위치에서 복수의 MTF 측정이 동시에 수행되는 것이 가능하다. 이를 위해, 예를 들어, 조명된 격자 플레이트가, MTF 시험 장치의 각각의 망원 렌즈에 의해, 시험될 광학 시스템의 이미지 평면에서 이의 카메라 센서 상으로 이미지화된다.
더 높은 정확도로 시험될 광학 시스템의 이미징 품질을 결정하기 위해, 높은 측정점 밀도를 달성하는 것이 바람직하다. 측정점 밀도는 사용되는 MTF 측정 장치의 수와 직접적인 상관관계가 있다. 더 많은 MTF 측정 장치가 시험될 이미징 렌즈의 각도 범위에 위치할수록, 상기 각도 범위에서 측정점 밀도가 더 높아진다. 그러나, 각각의 MTF 측정 장치, 즉 그의 이미징 렌즈를 포함하는 각각의 개별 카메라는 무한한 공간 범위를 갖는다. 이러한 이유로, 기존의 시스템에서 단순히 측정점 밀도를 증가시키는 것은 가능하지 않다. 기계적으로 가장 가깝고, 따라서 가능한 한 가장 밀도가 높은 MTF 측정 장치가 서로 접촉하는, MTF 측정 장치의 배열이 달성되면, 가능한 측정점 수에 대한 한계에 또한 도달한다.
측정점의 수를 증가시키기 위한 가능성은 전체 측정 장치의 치수를 증가시키는 것일 것이고, 여기서 더 많은 수의 MTF 측정 장치들은 더 큰 반경을 갖는 돔 상에 배열될 수 있다. 그러나, 이러한 접근법에서, 측정 장치는 빠르게 수습 불가할 정도로 커진다.
CN 104865047 A는 MTF 측정을 위해 사용되는 카메라가 피벗가능한 돔에 고정되는 MTF 측정 장치를 개시한다. 상기 카메라는 무한 측정을 수행하도록 구성된다. 무한 측정이 완료된 후, 돔이 피벗되어, 이에 고정된 MTF 측정 장치가 시험될 광학기로부터 멀어지고 이동 경로를 자유롭게 한다. 이러한 이동 경로 상에서, 평평한 유지 플레이트 상에 배열된 추가 이미지 센서는 시험될 광학기의 필드 범위에 배치된다. 평면으로 배열된 상기 카메라는 유한 측정을 수행하도록 구성된다. 따라서, 카메라를 포함하는 전체 돔-형상의 구조물은 피봇가능하도록 구성되어, 완료된 유한 측정 후, 추가 이미지 센서를 사용하여 유한 거리의 측정이 수행될 수 있다.
따라서, 무한 측정을 수행하는 것과 유한 측정을 수행하는 것 사이에, 측정 장치를 두 구성 사이에서 이동시키는 것이 필수적이다. 이것은, 전체적으로, 강성 홀딩 장치를 구성하지 않는, 기계적으로 이동가능한 구조의 경우에만 가능하다. 이동 부품을 포함하는 홀딩 장치는 필연적으로 이동 부품과 관련된 구조적 단점을 가지며, 이는 측정 정확도 및 속도에 영향을 미친다. 이것들은 그 중에서도 감소되거나 상당한 추가 노력만으로 달성될 수 있는, 더 큰 구조적 복잡성 및 허용 오차 및 정확도이다. 더욱이, 공지된 측정에 의해, 항상 무한 측정 또는 유한 거리의 측정만 수행될 수 있고; 모든 이용가능한 카메라를 사용하는 동시 측정은 구조적으로 불가능하다.
추가 측정 장치는 CN 208751828 U에 공지되어 있다. 이는 돔 상에 배열된 복수의 MTF 측정 장치를 포함한다. 시험될 광학 시스템의 중심 이미징 영역에서 측정된 값을 높은 밀도로 기록할 수 있도록 하기 위해, 장치는 유한 거리로 배열된 이미지 센서를 포함하며, 이를 통해 시험될 광학 시스템의 중심 영역에서 측정이 수행될 수 있다. 유한 거리로 배열된 이러한 측정 장치는 시험될 광학기가 직접 이미지를 생성하고, 더 상세하게 개시되지 않은 기술을 사용하여 이미징 품질의 결정을 수행하는 센서이다. 광학 부착물을 포함하는 카메라가 MTF 측정 장치일 수 있지만, 이는 시험될 광학 시스템에 의해 이미징된 시험 대상의 직접 이미지를 획득하는 센서에 의해 한계를 갖는 기술적인 측면에서만 가능하다. 유한 이미징의 모든 경우에 예리한 이미지를 획득할 수 있도록, 센서와 시험 대상 사이의 선택된 거리는 시험될 광학기와 일치되어야 하며, 전체 시험 구조를 획득할 수 있는 수단에 의해 센서 크기가 선택되어야 한다. 무한한 이미징에 기초하여 수행되고 시험 대상과 망원경 사이의 간격이 무관한 측정과는 대조적으로, 이 조건은 개시된 해결책의 적용 분야를 상당히 제한한다.
광학 시스템의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치가 DE 10 2015 006 015 A1에 공지되어 있고, 이러한 장치는 광학 시스템의 초점 평면에 광 패턴을 생성한다. 장치는 상호 분리된 N개의 카메라의 배열을 포함하며, 여기서 각각의 카메라는 렌즈 및 렌즈의 초점 평면에 배열된 광 센서를 포함한다. 카메라는, 각각의 카메라가 그의 광 센서에 의해, 광 패턴의 정확히 일 섹션으로부터 광학 시스템의 상호작용으로부터 생성된 이미지를 획득하는 방식으로, 광 패턴 생성 장치의 반대측 측면에 배열된다. 적어도 하나의 빔 편향 요소는 광학 시스템이 지향되는 장치의 기준 축으로부터 광을 편향하여 적어도 하나의 카메라를 타격하는 방식으로, 광학 시스템과 카메라 중 적어도 하나의 카메라 사이에 배열된다.
본 발명의 목적은 매우 적은 구조적 노력으로 달성될 수 있는, 광학 시스템의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치 및 방법이 컴팩트한 치수를 갖고, 높은 측정점 밀도를 갖는, 시험될 광학 시스템의 중심 이미징 영역에서 MTF 측정 데이터의 획득을 가능하게 함을 구체화하기 위한 것이다.
이러한 목적은 광학 시스템의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치로서, 상기 장치가
사전 정의된 시험 위치에 시험될 광학 시스템을 위치시키도록 구성된, 시험 대상 홀더, 강성 홀딩 장치, 및 상기 홀딩 장치의 견고하게 사전 정의가능한 위치에 배열되어 각각의 MTF 측정 장치에 의해, 변조 전달 함수가 광학 시스템의 이미지 필드에서, 마찬가지로 견고하게 사전 정의가능한, 각각의 상이한 각도 위치에서 측정될 수 있게 하는, 복수의 MTF 측정 장치를 포함하고, 상기 장치는
상기 홀딩 장치가 적어도 제1 및 제2 홀더를 포함하고, 상기 복수의 MTF 측정 장치가 제1 및 제2 그룹의 MTF 측정 장치를 포함하는 것으로 추가로 개량되고,
여기서, 상기 제1 홀더는 상기 제1 그룹의 MTF 측정 장치가 제1 구형 쉘 상에 배열되도록 상기 제1 그룹의 MTF 측정 장치를 제1 위치에 홀딩하도록 구성되고,
상기 제2 홀더는 상기 제2 그룹의 MTF 측정 장치가 제2 구형 쉘 상에 배열되도록 상기 제2 그룹의 MTF 측정 장치를 제2 위치에 홀딩하도록 구성되고,
여기서, 상기 제1 구형 쉘 및 상기 제2 구형 쉘은 서로 다른 반경을 갖고 상호간 동심이 되도록 배열되는 장치에 의해 해결된다.
본 기재의 맥락에서, 강성 홀딩 장치는 이동가능한 부품이 없는 홀딩 장치를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 복수의 MTF 측정 장치는 홀딩 장치의 견고하게 사전 정의가능한 위치에 배열되며, 이는 상기 장치가 측정값 획득 동안 고정된 위치에 위치되고, 특히 이동되지 않는다는 것을 의미한다. MTF 측정 장치는 예를 들어 조정의 목적을 위해, 그 위치가 변경, 특히 설정될 수 있는 방식으로 홀딩 장치에 부착될 수 있다. 그러한 변경 가능성은 예를 들어 MTF 측정 장치가 슬롯을 통해 안내된 나사에 의해 수용되는 것에서 달성될 수 있다.
이미징 특성이 측정되는 광학 시스템은 특히 굴절 광학 시스템이다. 본 기재의 맥락에서, 굴절 광학 시스템은 적어도 하나의 굴절 광학 요소를 포함하는 광학 시스템을 의미하는 것으로 이해되며, 특히 광학 시스템의 모든 광학 요소는 굴절 광학 요소이다.
MTF 측정 장치는 특히 광학 시스템의 변조 전달 함수 (MTF)를 시험 대상으로 결정하도록 구성된 측정 카메라이다. 이러한 목적을 위해, MTF 측정 장치는 적합한 광학기를 구비한다. MTF 측정 장치는 특히 이들이 MTF 측정 장치의 시야의 필드를 덮지 않는 방식으로 홀딩 장치 상에 수용된다. 즉, MTF 측정 장치는 측정이 수행될 때 이들이 서로를 방해하지 않는 방식으로 배열된다.
MTF 측정 장치의 각도 위치는 시험될 광학 시스템의 이미지 필드에서 MTF 측정 장치의 위치를 결정한다.
유리하게, 본 발명의 양태에 따른 장치는 높은 측정점 밀도가 달성될 수 있는 MTF 측정에 기초하여, 시험될 광학 시스템의 광학 이미징 품질의 동시 측정을 가능하게 한다. MTF 측정은 유리하게도 동시에 수행될 수 있고, 이는 시험될 광학 시스템이 더 빠른 속도로 특성화되도록 한다. 장치의 기계적 구성은 바람직하게는 이동가능한 부품들을 사용하지 않으며, 이는 수행되는 측정의 정밀도 및 속도에 이점을 준다. 장치는 또한, 상기 장치를 사용하여, 큰 최대 관측 시야 (FOV), 즉 큰 필드 각도를 갖는 광학 시스템, 및 특히 작은 필드 각도를 갖는 광학 시스템 모두를 특성화하는 것이 가능하므로, 매우 유연하다. 이러한 목적을 위해 장치를 변경, 수정 또는 이동시키는 것이 필수적인 것은 아니다.
MTF 측정 장치는 예를 들어, 적합한 유한 또는 무한 광학기가 장착되어 시험될 광학 시스템에 의해 이미징된 시험 대상을 기록할 수 있는 카메라, 예를 들어, 십자형 조리개 등이다. 마찬가지로, MTF 측정 장치에 포커싱할 수 있는 시준기 (collimator)를 장착하는 것이 가능하다.
장치는 특히 상기 장치가 포함하는 모든 MTF 측정 장치가 유사한 방식으로 구성되는 방식, 즉 동일한 유형의 측정을 위해 구성되는 방식으로 구성된다. 특히, 모든 MTF 측정 장치가 무한 측정을 수행하는 것이 제공된다.
이동 부품이 전혀 없는 장치의 기계적 구조는 극도로 온도-안정적이며, 이는 특히 더 긴 시간 기간에 걸쳐 광학 시스템의 질량 시험에 유리하다. 홀딩 장치는 예를 들어 제1 및 제2 홀더를 상호 연결하거나 상기 홀더에 적합한 홀딩 구조를 제공하는 복수의 기계적으로 강성인 스트러트 (strut)에 의해 구현될 수 있다.
종래 기술로부터 공지된 바와 같은 MTF 측정 장치의 경우, MTF 측정 장치가 시험될 광학 시스템으로부터 더 먼 거리에 배열된다는 점에서 MTF 측정 장치의 기계적 연장에 의해 제한되는, 획득 가능한 측정점의 수가 증가될 수 있다. 그러면 동일한 크기인 시험될 광학 시스템의 필드 각도에 더 많은 수의 MTF 측정 장치를 배열할 수 있을 것이다. 그러나, 이 측정은 광학 시스템의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치의 크기를 상당히 증가시킨다. 이러한 단점은 본 발명에 따른 다단계 구성에 의해 극복된다. 필드 각도 당 많은 수의 측정점을 기록할 수 있는 해결책이 제공되며, 여기서 동시에 측정 장치의 컴팩트한 치수를 넓게 유지할 수 있다. 다단계 배열의 경우, MTF 측정 장치를 그들의 시야가 중첩되지 않는 방식으로 제1 및 제2 홀더 상에 배열할 수 있다. 따라서, 각각의 개별 MTF 측정 장치는 시험될 광학 시스템의 이미지 필드에서 대응하는 MTF 측정 값을 검출할 수 있다.
장치는 특히 MTF 측정 장치의 광축이 시험될 광학 시스템의 조리개 또는 동공의 평면에서 교차하는 방식으로 홀딩 장치 상에 배열되는 것으로 개량된다. 특히, 더욱이, 구형 쉘의 중심들은 또한 시험될 광학 시스템의 조리개 또는 동공의 평면에 놓인다.
추가의 유리한 구현예에 따르면, 상기 장치는 홀딩 장치가 제3 홀더를 포함하고, 복수의 MTF 측정 장치가 제1 및 제2 그룹 및 추가로 제3 그룹의 MTF 측정 장치를 포함하는 것으로 개량되고, 여기서 상기 제3 홀더는 제3 그룹의 MTF 측정 장치가 제3 구형 쉘 상에 배열되도록 제3 그룹의 MTF 측정 장치를 제3 위치에 홀딩하도록 구성되고, 상기 제3 구형 쉘은 제1 및 제2 반경과 다른 제3 반경을 갖고 상기 제1 및 제2 구형 쉘과 동심이 되도록 배열된다.
제3 평면을 도입하면 시험될 광학 시스템의 필드 각도당 측정점 밀도가 더 증가할 수 있다. MTF 측정 장치와 시험될 광학 시스템 사이의 훨씬 더 큰 거리는 필드 각도당 훨씬 더 많은 수의 MTF 측정 장치를 제공하게 할 수 있다.
추가 구현예의 맥락에서, 전술한 3개의 평면에 추가하여, 그러한 구현예에 따른 장치가 3개 초과의 평면을 포함하도록 추가의 평면이 제공되는 것이 또한 제공된다. 처음 3개의 평면에 대해 전술한 바와 같이, 이러한 구성은 전술된 개념에서 벗어나는 특정 구조적 조치를 취할 필요 없이 제4, 제5, 제6 평면 등으로 문제 없이 체계적으로 계속될 수 있다.
추가 평면들은 홀딩 장치의 추가 홀더들에 의해 제공되며, 추가 구형 쉘 상에 배열된 방식으로 대응 평면 상에 홀딩되는, MTF 측정 장치를 홀딩하도록 구성된다. 모든 홀더들의 구형 쉘은 서로 동심으로 배열되며, 따라서 구형 쉘들의 중심은 모두 한 지점에서 일치한다.
추가의 유리한 구현예에 따르면, 장치는, 제1 그룹의 MTF 측정 장치가 각각의 경우 제2 그룹의 MTF 측정 장치보다 시험될 광학 시스템으로부터 더 큰 거리를 갖고, 특히 제2 그룹의 MTF 측정 장치가 각각의 경우 제3 그룹의 MTF 측정 장치보다 검사될 광학 시스템으로부터 더 큰 거리를 갖도록, 제1 구형 쉘의 제1 반경이 제2 구형 쉘의 제2 반경보다 크고, 특히 제2 구형 쉘의 제2 반경이 제3 구형 쉘의 제3 반경보다 큰 것으로 개량된다.
제1 그룹의 MTF 측정 장치는 시험될 광학 시스템의 중심 이미징 영역에서 높은 측정점 밀도를 획득하는 역할을 한다. 제2 및 제3 그룹의 MTF 측정 장치는 외부를 향해 더 멀리 위치하는 시험될 광학 시스템의 필드 범위의 영역, 즉 관측 시야의 에지 영역을 캡처하는 역할을 한다. 검출될 광학 시스템의 시야 각도/필드 범위의 크기에 따라, 시험될 광학 시스템을 특성화하기 위한 MTF 측정 장치의 개별 그룹만을 참고하도록 제공될 수도 있다. 예를 들어, 장치가 (제1 및 제2 그룹의 MTF 측정 장치를 사용하여) 200°의 이미지 각도를 갖는 광학 시스템을 측정하도록 구성된 경우, 예를 들어 최대 50°의 이미지 각도를 갖는 광학 시스템이 단지 제1 그룹의 MTF 측정 장치를 사용하여 측정될 수 있다.
이러한 장치는, 제1 그룹의 모든 MTF 측정 장치에 대해, 시험될 광학 시스템의 광축과 MTF 측정 장치의 광축 사이의 제1 측각이 시험될 광학 시스템의 광축과 제2 그룹의 임의의 MTF 측정 장치의 광축 사이의 제2 측각보다 작고, 특히 모든 제2 그룹의 MTF 측정 장치에 대해, 시험될 광학 시스템의 광축과 MTF 측정 장치의 광학 사이의 제2 측각이 시험될 광학 시스템의 광축과 제3 그룹의 임의의 MTF 측정 장치의 광축 사이의 측각보다 작은 것으로 추가로 개량된다.
제1 그룹의 MTF 측정 장치의 중심 배열은 그것의 광축과 시험될 광학 시스템의 광축 사이의 각도에 기초하여 쉽게 판독될 수 있다. 전형적으로, 시험될 광학 시스템의 광축과 함께 제2 그룹의 MTF 측정 장치의 축에 의해 둘러싸이는 각도 간격은 제1 그룹에 대한 간격보다 크다.
첫 번째 그룹은 전형적으로 축 방향 MTF 측정 장치를 포함하며, 이 장치의 광축은 (단, 시험될 광학 시스템의 이상적인 배향에서) 시험될 광학 시스템의 광축과 일치한다.
추가의 유리한 구현예에 따르면, 장치는 제1 그룹의 2개의 인접하게 배열된 MTF 측정 장치들 사이의 측각이 제2 그룹의 2개의 인접하게 배열된 MTF 측정 장치들 사이의 측각보다 작고, 특히 제2 측각은 제3 그룹의 2개의 인접하게 배열된 MTF 측정 장치들 사이의 제3 측각보다 작은 것으로 개량된다.
인접하게 배열된 MTF 측정 장치들 사이의 전술된 측각은 다음과 같은 방식으로 결정된다. MTF 측정 장치들이 제1, 제2 또는 제3 그룹의 것들인지 여부에 따라, 큰 원 (great circle)은 인접한 MTF 측정 장치들이 위치하는 제1, 제2 또는 제3 구형 쉘 상에 배치된다. 각도는 이제 상기 큰 원의 평면 상에서 결정된다. 정의에 의해, 대응하는 구형 쉘의 중심 또한 큰 원의 평면 상에 위치된다. 측각의 정의는 통상적으로 이미지 영역의 필드 각도에 사용되는 것과 대응하며, 이 경우에는 시험될 광학 시스템에 참조된다.
유리하게는, 시험될 광학 시스템의 중심 이미지 필드 범위에서의 MTF 측정값은 이러한 측정 장치에 의해 높은 측정점 밀도에서 획득될 수 있다.
산업 현장에서 전형적인 카메라 치수의 경우, 제1 측각은 특히 2.7° 내지 3.1° 사이의 범위, 더욱 특히 2.8° 내지 3.0° 사이의 범위, 더욱 특히 적어도 대략 2.9°이다. 제2 측각은 예를 들어 3.0° 내지 9° 사이의 범위, 특히 3.1° 내지 7° 사이의 범위이고, 더욱 특히 적어도 대략 3.3°이다. 제3 측각은 예를 들어 특히 9° 내지 13° 사이의 범위, 더욱 특히 10° 내지 12° 사이의 범위이고, 더욱 특히 적어도 대략 11°이다.
추가의 유리한 구현예에 따르면, 상기 장치는, 홀딩 장치의 홀더들이, 적어도 부분적으로, 대응하는 구형 쉘을 따라 연장되는 것으로 개량된다.
본 기재의 맥락에서, "따라 연장되는"이라는 표현은 홀딩 장치의 대응하는 홀더들이 각각의 구형 쉘로부터 일정한 거리로 연장됨을 의미하는 것으로 이해된다. 다시 말해, 즉, 홀더들이 반드시 연관된 구형 쉘과 동일한 반경을 가질 필요는 없음을 의미한다.
추가의 유리한 구현예에 따르면, 장치는 제1 홀더가 구형 캡으로 구성되고, 제2 및/또는 제3 홀더가 중심 개구를 갖는 구형 캡으로 구성되고, 특히 제2 및/또는 제3 홀더가 환형이며, 더욱 구체적으로 제2 및/또는 제3 홀더가 구형 영역의 형태로 구성되는 것으로 개량된다.
구형 층 또는 구형 디스크로도 지칭되는 구형 영역은 2개의 평행한 평면으로 컷아웃된 (cut out) 구면의 일부이다. 컷아웃된 곡면 부분은 전형적으로 대응하는 구형 층 또는 구형 디스크의 구형 영역으로 지칭된다. 제2 및/또는 제3 홀더는 특히 그 표면이 이러한 종류의 구형 영역을 따라 연장되도록 구성된다. 이는 차상위 평면의 카메라가 그 하부에 위치된 환형 홀더의 중심 개구를 통한 시야를 확보할 수 있게 한다. 따라서, MTF 측정 장치가 서로를 방해하거나 시야각을 제한하지 않고, MTF 측정 장치를 위한 기계적으로 안정한 홀딩 장치가 제공될 수 있다.
추가의 유리한 구현예에 따르면, 장치는 제1 홀더가 구형 캡으로 구성되고 제2 및/또는 제3 홀더가 각각의 경우에 적어도 하나의 브래킷으로 구성되는 것으로 개량되고, 여기서 브래킷은 각각의 경우에 제1 홀더에 근접한 제1 단부에서 제1 홀더에 고정되고 원위 자유 단부 방향으로 제1 또는 제2 구형 쉘의 큰 원을 따라 연장되며, 여기서 큰 원은 시험될 광학 시스템의 광축을 따라 교차하는 평면 내에서 연장된다.
홀더의 브래킷 구성은 특히 관련 홀더의 경량화 및 더욱이 재료 절약적인 구성을 가능하게 한다. 더욱이, 제1 홀더와 제2 홀더가 서로에 대해 직접 고정되거나, 구조적으로 작은 경우, 제1 홀더와 제2 홀더 사이의 고정 요소가 생략될 수 있고, 이에 따라 효율적으로 구성되는 부품이 사용될 수 있다. 예를 들어, 제2 홀더가 구성되는 브래킷은 예를 들어, 구형 캡인 제1 홀더에 직접, 그의 제1 단부에 유리하게 고정될 수 있다. 바람직한 구현예에 따르면, 상기 구형 캡은 구형 캡 내에서 중심에 배열되는 축방향 MTF 측정 장치만을 수용한다. 나머지 MTF 측정 장치는 브래킷 상에 수용된다.
추가적인 구현예에 따르면, 장치는 연관된 구형 쉘 상의 MTF 측정 장치들의 변위 (displacement)가 가능한 방식으로 홀딩 장치의 홀더들이 구성되는 것으로 개량된다. 따라서, 제1 그룹의 MTF 측정 장치들은 제1 구형 쉘 상에 변위 가능하게 배열되고, 제2 그룹의 MTF 측정 장치들은 제2 구형 쉘 상에 변위 가능하게 배열되고, 제3 그룹의 MTF 측정 장치들은 제3 구형 쉘 상에 변위 가능하게 배열된다. 이는 예를 들어, MTF 측정 장치들이 슬롯을 사용하여 홀더에 고정되는 것으로 달성된다. 슬롯은 바람직하게는 구형 쉘 상의 큰 원을 따라 연장된다.
추가의 유리한 구현예에 따르면, 구형 캡과 브래킷 사이의 연결은 슬롯을 사용하여 달성되어 브래킷은 바람직하게는 큰 원을 따라 연장되는 상기 슬롯을 따라 변위될 수 있다. 이는 논의되는 측정 작업에 대한 장치의 필드 각도의 유연한 조정이 가능하게 한다.
더욱이, 큰 원은 바람직하게는 공통 축에서 교차하는 평면에서 연장된다. 상기 축은 바람직하게는 시험될 광학 시스템의 광 축과 일치한다.
상기 과제는 또한 전술한 구현예들 중 하나 이상에 따른 장치를 이용하여 광학 시스템의 이미징 특성을 측정하는 방법에 의해 해결된다. 본 발명에 따른 방법은 시험될 광학 시스템을 시험 대상 홀더에 배치하는 단계, 및 모든 MTF 측정 장치를 이용하여 MTF 측정을 동시에 수행하는 단계를 포함한다.
MTF 측정들이 모두 동시에 수행될 수 있기 때문에, 이 방법은 유리하게는 시험될 광학 시스템의 매우 빠른 특성화를 가능하게 한다. 동일 장치 상에서 큰 필드 각도를 갖는 광학 시스템 및 또한 작은 필드 각도를 갖는 광학 시스템 모두를 특성화할 수 있으므로, 이 방법은 또한 매우 유연하다.
본 발명의 추가적인 특징은 수반되는 청구항 및 도면과 함께, 본 발명에 따른 구현예들의 기재로부터 명확해진다. 개별적인 특징들 또는 복수의 특징들의 조합이 본 발명에 따른 구현예들을 이행할 수 있다.
본 발명의 맥락에서, "특히" 또는 "바람직하게"에 의해 특징지어지는 특징은 선택적 특징으로서 이해되어야 한다.
본 발명은 일반적인 발명적 개념을 제한하지 않고, 도면을 참조하여 구현예들을 기초로 하여 하기에 기재되며, 여기서, 본 명세서에서 더 상세히 설명되지 않는 본 발명에 따른 모든 세부사항들과 관련하여 도면들을 명시적으로 참조한다.
도면들에서:
도 1 및 도 2는 각각 제1 구현예에 따른 광학 시스템의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치의 개략적이고 단순화된 사시도이고,
도 3은 상기 장치의 하부에서 본 도면이고,
도 4는 상기 장치의 측면도이고,
도 5는 상기 장치의 평면도이고,
도 6 및 도 7은 각각 제2 구현예에 따른 광학 시스템의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치의 개략적이고 단순화된 사시도이고,
도 8은 상기 장치의 하부에서 본 도면이고,
도 9는 상기 장치의 제1 측면도이고,
도 10은 MTF 측정 장치의 일부만이 도시된, 상기 장치의 추가의 측면도이고,
도 11은 제2 구현예에 따른 장치의 평면도이고,
도 12 및 도 13은 각각 제3 구현예에 따른 광학 시스템의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치의 개략적이고 단순화된 사시도이고,
도 14는 상기 장치의 평면도이고,
도 15는 상기 시스템의 하부에서 본 도면이고,
도 16은 MTF 측정 장치의 일부만이 도시된, 상기 시스템의 개략적이고 단순화된 세부 사시도이고,
도 17은 제4 구현예에 따른 광학 시스템의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치의 개략적이고 단순화된 단면도이다.
도면에서 각각의 경우에 동일 또는 유사한 요소 및/또는 부품에는 동일한 참조 부호가 부여되어 있으므로, 각각의 경우에 반복되는 설명은 생략된다.
도 1은 광학 시스템 (4)의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치 (2)의 개략적이고 단순화된 사시도이다. 광학 시스템 (4)은 특히 굴절 광학 시스템 (4)이다. 단지 예에 의해, 이러한 종류의 굴절 광학 시스템 (4)에 대한 하기 기재에 참조가 이루어진다. 굴절 광학 시스템 (4)은 고도로 개략적으로 나타나 있으며, 예를 들어 렌즈 등과 같은 이미징 광학기이다. 장치 (2)는 사전 정의된 시험 위치에 시험될 광학 시스템 (4)을 위치시키도록 구성되는 시험 대상 홀더 (6)를 포함한다. 장치 (2)는 나타낸 구현예에서 제1 홀더 (10), 제2 홀더 (12), 및 2개의 홀더 (10, 12)를 연결하는 스트러트 (14)를 포함하는 강성 홀딩 장치를 추가로 포함하고, 이 중 명확성을 위하여, 스트러트 단 하나에만 참조 부호가 부여된다. 예로서, 제1 홀더 (10)는 구형 캡 (또한 돔으로도 지칭됨)으로서 구성된다. 제2 홀더는 환형이고, 여기서, 그것은 또한 구형 캡으로서 구성되지만 중심 개구 (16)를 포함한다. 제2 홀더 (12)는 구형 구역으로 구성되고, 즉 그것의 표면은 2개의 동심 구형 영역을 따라 연장된다. 제1 홀더 (10)는 또한 제1 구형 쉘을 따라 연장되지만, 제2 홀더 (12)가 따라 연장되는 제2 구형 쉘에 비해 더 큰 반경을 갖는다. 제1 구형 쉘 및 제2 구형 쉘은 상호 동심이 되도록 배열된다. 상기 2개의 구형 쉘의 중심은 도 1에서 십자로 표시된 구심 (18)에 위치된다. 상기 구심 (18)은 바람직하게는 시험될 광학 시스템 (4)의 조리개의 평면에 놓여 있다.
복수의 MTF 측정 장치 (20)는 홀딩 장치 (8)에 고정된다. MTF 측정 장치 (20)는, 예를 들어, 적절한 광학기가 장착된 카메라이고, 그 중 단 하나에만 명확성을 위하여, 참조 부호가 부여된다. MTF 측정 장치 (20)는 이들이 홀딩 장치 (8) 상의 견고하게 사전 정의가능한 위치에 위치되도록 홀딩 장치 (8)에 고정된다. 각각의 MTF 측정 장치 (20)는 광학 시스템 (4)의 이미지 필드에서 견고하게 사전 정의가능한 각도 위치에서 변조 전달 함수 (MTF)를 측정할 수 있다.
홀딩 장치 (8)는 강성이고, 즉 어떠한 이동 부품도 갖지 않는다. MTF 측정 장치 (20)는 고정된 위치에 위치된다. 그러나, 이들은 예를 들어 장치 (2)의 초기 조정의 맥락에서 유연하게 위치될 수 있다. 이를 위해, 제1 홀더는 MTF 측정 장치 (20)가 이를 따라 변위될 수 있는 슬롯 (22)을 포함한다. MTF 측정 장치 (20)는 제1 홀더 (10)의 상부 상에 보이는 널링된 (knurled) 나사들을 통해 고정된다. 슬롯 (22)은 바람직하게는 제1 홀더 (10)가 이를 따라 연장되는, 제1 구형 쉘의 큰 원을 따라 연장된다.
장치 (2)는 복수의 MTF 측정 장치 (20)를 수용하도록 구성된다. 상기 복수의 MTF 측정 장치 (20)는 제1 그룹과 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)로 구분된다. 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)는 제1 홀더 (10)에 고정된다. 상기 제1 그룹은 도 1에 도시되어 있다. 도 2에 도시되지 않은, 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)는 제2 홀더 (12)에 고정된다. 상기 MTF 측정 장치 (20)에 대해서는 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)에 대해서 전술한 바와 동일하게 적용된다. 이들은 견고하게 사전 정의가능한 위치에 위치한다. 그러나, 그들의 위치를 조정하는 것이 가능하다. 이를 위해, 제2 홀더 (12)는 또한 슬롯 (22)을 포함하고, 다시 명확성을 위하여, 그 중 단 하나에만 참조 부호가 부여된다. 제2 홀더 (12)의 슬롯 (22)은 바람직하게는 제2 홀더 (12)가 이를 따라 연장되는 제2 구형 쉘의 큰 원을 따라 연장된다. 유사하게 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 홀더 (10)에 의해 홀딩된 MTF 측정 장치 (20)에 대해 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)는 도 1에서 제2 홀더 (12) 하부에 위치한다. 제1 그룹과 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)는 각각 구심 (18)에서 MTF 측정 장치 (20)의 광축이 교차하는 방식으로, 제1 및 제2 홀더 (10, 12)에 배열된다. 즉, MTF 측정 장치 (20)는 이에 따라, 시험될 광학 시스템 (4)의 조리개의 평면에서 그들의 광축이 교차하는 방식으로 홀딩 장치 (8)에 부착된다.
제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)는 제1 구형 쉘 상에 배열되는데, 이는 특히 MTF 측정 장치 (20)로서 사용되는 카메라의 센서가 상기 제1 구형 쉘의 내부에 위치한다는 것을 의미한다. 제1 홀더 (10)는 상기 제1 구형 쉘을 따라 연장되는데, 그러나 이것이 홀더 (10)가 동일한 반경을 갖는 상기 구형 쉘의 내부로 연장된다는 것을 의미하지는 않는다. 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)의 요망되는 배열이 제공될 수 있도록, 제1 홀더 (10)는 상기 제1 구형 쉘로부터 일정한 거리로 연장된다. 이러한 구성은 카메라 홀더가 제1 홀더(10)의 돔-형상의 구조에 의해 사전 정의된 방향 배향성을 유지하고, MTF 측정 장치 (20)를 단지 반경방향으로 더 내측을 향해, 즉 광학 시스템 (4)에 더 가깝게 위치시키는, MTF 측정 장치 (20)의 수용을 위해 단순한 카메라 홀더 (24)를 사용하는 것을 가능하게 한다. 도 1에 도시되지 않은 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)의 수용에도 동일하게 적용된다.
제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)는 광학 시스템(4)의 이미지 필드의 중심 영역에서 MTF 측정을 수행하도록 구성된다. 상기 MTF 측정 장치 (20)는 시험될 광학 시스템 (4)으로부터 더 먼 거리에 배열되므로, 제2 그룹에 비해 광학 시스템 (4)의 필드 각도 당 더 많은 MTF 측정 장치 (20)를 배열할 수 있다. 이는 광학 시스템 (4)의 이미지 필드의 중심 영역에서 더 높은 측정점 밀도를 갖는 MTF 측정 값을 획득할 수 있음을 의미한다. 동시에 장치 (2)는 MTF 측정에서 큰 필드 각도를 커버할 수 있게 하고, 큰 필드 각도에 걸친 MTF 측정은 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)에 의해 수행될 수 있다. 이는 큰 이미지 또는 필드 각도를 갖는 광학 시스템 (4)을 시험할 수 있게 하며, 여기서 광학 시스템 (4)의 전체 이미지 필드가 시험될 수 있다. 동시에 장치 (2)는 또한 작은 필드 각도를 갖는 광학 시스템 (4), 예를 들어 망원 렌즈를 시험할 수도 있다. 유리하게는, 예를 들어, 큰 필드 각도를 갖는 광각 렌즈와 작은 필드 각도를 갖는 망원 렌즈를 시험하는 것 사이에서 장치 (2)를 변경할 필요가 없다. 예를 들어, 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)만이 망원 렌즈의 시험을 위해 사용될 수도 있다. 이를 위해, 유리하게는 MTF 측정 장치 (20)가 그 이미지 영역이 중첩되지 않는 방식으로 배열된다. 측정 동안 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)는 제2 홀더 (12)에 존재하는 중심 개구 (16)를 통해 바라본다. 동시에 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20) (도 1에 미도시)는 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)의 이미지 필드를 방해하지 않는 방식으로 배열된다.
도 2는 도 1에 이미 나타난 장치 (2)의 추가적인 개략적이고 단순화된 사시도이다. 명확성을 위하여, 도 2에는 측정될 굴절 광학 시스템 (4)과 시험 대상 홀더 (6)가 도시되어 있지 않고, 시험 대상 조리개의 평면에 위치된, 구심 (18)만이 나타난다. 도 2는 하부에서 바라본 장치(2)를 도시한 것이다. MTF 측정 장치 (20)가 제1 홀더 (10) 상에 대응하는 카메라 홀더 (24)에 수용되는 방식이 선명하게 나타난다. 도시된 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)는 제2 홀더 (12)의 개구 (16)를 통해 시험될 광학 시스템 (4)을 바라본다. MTF 측정 장치 (20)의 광축은 구심 (18)에서 교차한다.
도 3은 장치 (2)를 하부쪽에서 바라본 도면이다. 구심 (18)을 향해 바라보는 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)가 나타난다. 중심 MTF 측정 장치 (20)는 온축 (on-axis) 측정을 수행하는 역할을 하고, 그 주변에 그룹핑된 4개의 MTF 측정 장치 (20)는 오프축 (off-axis) MTF 측정 장치를 수행한다. 명확성을 위하여, 시험될 광학 시스템 (4)은 다시 도시되지 않는다.
도 4는 장치 (2)의 개략적이고 단순화된 측면도이다. 본 도면에서, 명확성을 위하여, 광학 시스템 (4)은 도시되어 있지 않다. 온축 측정을 수행하기 위한 중심 MTF 측정 장치 (20)의 광축은 오프축 측정을 수행하기 위한 MTF 측정 장치 (20)의 광축과 마찬가지로 일점 쇄선 (dot-dashed line)으로 도시되어 있다. 온축 MTF 측정 장치 (20)의 광축은 시험될 광학 시스템 (4) (미도시)의 광축과 일치한다.
제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)가 배열된 제1 구형 쉘의 제1 반경이 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20) (도 4에 미도시)가 배열될 수 있는 제2 반경보다 크다는 것이 측면도에 명확히 나타난다. 이는 제1 홀더 (10)와 제2 홀더 (12)의 서로 다른 곡률 반경을 비교한 것으로부터 직접적으로 이어진다.
도 5는 장치 (2)의 개략적으로 단순화된 평면도이다. 도시된 평면도에서, 측방향으로의 측정 장치 (2)의 콤팩트한 치수가 명백하다. 제1 홀더 (10)와 제2 홀더 (12)는 단지 약간의 상이한 직경 (또한, 도 4 참조)을 가지며, 여기서 최대 치수는 홀딩 장치 (8)에 의해 결정된다.
주축을 따라 배향된 제1 홀더 (10) 및 제2 홀더 (12)의 슬롯 (22)이 서로 동일 평면이라는 것은 도 5에 추가로 나타난다. 이들은 도 5에서 수평 또는 수직으로 연장된 슬롯 (22)이다. 측정점 밀도를 높이기 위해, 도시된 구현예에 사용되지 않고 수평과 수직 사이의 45° 구획을 따라 연장된 슬롯 (22)이 추가의 MTF 측정 장치(20)로 점유될 수 있다. 이러한 점에서, 장치 (2)는 유연하며 각각의 경우에 요망되는 측정 작업으로 조정될 수 있다.
도 6은 추가의 구현예에 따른 굴절 광학 시스템 (4)의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치 (2)의 개략적이고 단순화된 사시도이다. 광학 시스템 (4)은 다시 고도로 (highly) 개략적으로 도시되어 있다. 이는 사전 정의된 시험 위치에 위치된 광학 시스템 (4)에 의해, 시험 대상 홀더 (6) 상에 배열된다. 바람직하게는 시험될 광학 시스템 (4)의 조리개의 평면에 놓이는 구심 (18)이 또한 도 6에 도시되어 있다.
도시된 장치 (2)는 다시 구형 캡-형상 또는 돔-형상의 제1 홀더 (10)를 포함하며, 이는 환형이지만 그렇지 않다면 또한 구형 캡-형상 또는 돔-형상의 제2 홀더 (12) 및 이들을 연결하는 스트러트 (14)와 함께 상기 장치 (2)의 MTF 측정 장치 (20)를 위한 홀딩 장치(8)를 형성한다. 제2 홀더 (12)는 다시 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)가 이를 통해 바라보는 중심 개구 (16)를 포함한다. 나타낸 구현예에서, 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)가 또한 나타나는데, 이러한 측정 장치는 제2 홀더 (12) 상에 수용된다.
도 7은 도 6에 나타난 장치 (2)의 추가 사시도로서, 이 경우 더 하부에서 본 것이다. 구심 (18)에서 교차하는 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)의 광축과 같은 그러한 광축을 갖는 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)가 선명하게 나타난다. 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)는 큰 필드 각도에 걸쳐 시험될 광학 시스템 (4)에 대한 MTF 측정을 수행할 수 있게 한다. 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)의 많은 수에 의해 제공되는 광학 시스템 (4)의 중심 이미지 영역에서의 높은 측정점 밀도도 선명하게 보인다. 대응하는 카메라 홀더 (24)에 의한 제1 그룹 및 제2 그룹 모두의 MTF 측정 장치 (20)의 수용도 도 7에서 명확하게 보인다. 이미 전술한 바와 같이, 이들은 MTF 측정 장치(20)를 반경방향 내측으로 이동시켜서, 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)가 제1 구형 쉘 상에 배열되고, 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)가 제2 반경을 갖는 제2 구형 쉘 상에 배치된다. 제1 반경은 제2 구형 쉘의 제2 반경보다 명확하게 더 크다.
MTF 측정 장치 (20)는 견고하게 사전 정의가능한 위치에서 홀딩 장치 (8)에 부착된다. 그러나, 조정의 목적을 위해, 이는 슬롯 (22)을 따라 변위될 수 있다. 유사한 방식으로, 카메라 홀더 (24)를 따른 MTF 측정 장치 (20)의 반경방향 간격도 또한 변경될 수 있다. 이를 위해, 이는 또한 슬롯 (22)을 포함한다.
도 8은 도 6 및 도 7에 나타낸 장치 (2)의 하부에서 본 도면이다. 명확성을 위하여, 시험될 광학 시스템 (4)은 다시 도시되지 않고; 단지 구심 (18)만이 도시된다. 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)는 제2 홀더 (12)의 개구 (16)를 통해 바라본다. 이의 눈에 띄게 더 조밀한 배열은 시험될 광학 시스템 (4)의 중심 이미지 영역에서 높은 측정점 밀도를 보장한다.
도 9는 제2 구현예에 따른 장치 (2)의 개략적으로 단순화된 측면도이다. 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)가 더 작은 반경을 갖는 제2 구형 쉘 상에 배열되는, (제2 홀더 (12)에 의해 홀딩되는) 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)보다 더 큰 반경을 갖는 제1 구형 쉘 상에 배열되는 것이 명확히 나타난다. 일 예로, 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)에 대해서, 이의 광축 (26)이 일점 쇄선으로 도시된다. 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)에 대해서도, 일 예로, 광축 (26)이 일점 쇄선으로 표시된다. 모든 MTF 측정 장치의 광축 (26)은 일 예로, 시험될 광학 시스템 (4)의 조리개에 위치된, 구심(18)에서 일치한다.
도 10은 제2 구현예에 따른 장치 (2)의 개략적으로 단순화된 측면도로서, 온축 MTF 측정 장치 (203), 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (201) 중 하나, 및 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (202)만이 도시되어 있다. 각각의 광축(263, 261, 262)은 구심 (18)에서 일치한다. 온축 MTF 측정 장치 (203)의 광축 (263)은 시험될 광학 시스템 (4)의 광축에 대응한다 (미도시).
시험될 광학 시스템 (4)의 광축 (263)과 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (201)의 광축 (261) 사이의 제1 측각 (α1)은 시험될 광학 시스템 (4)의 광축 (263)과 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (202)의 광축 (262) 사이에서 측정된 제2 측각 (α2)보다 더 작다. 이는 시험될 광학 시스템 (4)의 광축 (263)과 함께, 각각의 경우 제2 그룹의 임의의 MTF 측정 장치 (202)보다 더 작은 측각을 둘러싸는 제1 그룹의 모든 MTF 측정 장치 (201)에 적용된다. 즉, 이는 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (201)가 시험될 광학 시스템 (4)의 중심 이미징 영역에서 측정값을 획득하도록 구성되어 있음을 의미한다.
더욱이, 이는, 제1 그룹의 2개의 인접하게 배열된 MTF 측정 장치 (201) 사이의 추가의 측각이 제2 그룹의 2개의 인접하게 배열된 MTF 측정 장치 (202) 사이의 측각보다 항상 더 작은 경우이다. 즉, 이는 제1 그룹의 MTF 측정 장치가 제2 그룹의 MTF 측정 장치보다 서로 가깝게 배열된 것을 의미한다.
도 11은 제2 구현예에 따른 장치 (2)의 개략적으로 단순화된 평면도이다. 이 도면에서도, 요소가 예를 들어 널링된 나사이며 각각의 경우에 제1 또는 제2 홀더 (10, 12)의 상부측에 존재하는, 후면에 존재하는 고정 요소 (fastening elements)에서 볼 수 있는, 더 높은 밀도의 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)가 나타난다. MTF 측정 장치 (20)의 배열은 단지 예시이고; 제1 또는 제2 그룹의 제1 및/또는 제2 홀더 (10, 12) 상의 대응하는 MTF 측정 장치 (20)를 추가 및/또는 제거함으로써 이의 밀도가 증가 또는 감소될 수 있다. 장치 (2)의 이러한 조정은 측정 작업에 따라 유연한 방식으로 발생할 수 있으며, 여기서 MTF 측정 장치 (20)는 다시 논의되는 측정 작업을 위해 견고하게 사전 정의된 위치에 유지된다. MTF 측정 장치 (20)의 유연한 장착을 위해, 슬롯 (22)이 제1 및 제2 홀더 (10, 12)에 제공된다. 제1 및 제2 홀더 (10, 12)의 슬롯 (22)은 다시 도 10에서 수평 및 수직으로 연장되는 방향을 따라 서로 동일 평면으로 배열될 수 있다.
도 12는 제3 구현예에 따른 굴절 광학 시스템 (4)의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치 (2)의 개략적이고 단순화된 사시도이다. 장치 (2)는 구형 캡으로 구성된 제1 홀더 (10)를 포함한다. 단지 하나의 단일 MTF 측정 장치 (20)가 상기 돔-형상의 제1 홀더 (10)에 직접 중앙에 고정되고, 이를 통해 측정 장치는 온축 측정을 수행한다. 도 12에서, 상기 MTF 측정 장치 (20)가 돔-형상의 제1 홀더 (10)에 고정되는 관련 널링된 나사 (28)가 제1 홀더 (10)의 중앙에 있는 것이 나타난다. 나머지 MTF 측정 장치 (20)는 복수의 브래킷 (30) 형태로 구성되는, 제2 홀더 (12)에 고정된다. 상기 브래킷 (30)은 원통형 연결부 (32)에 의해 돔-형상의 제1 홀더 (10)에 고정된다.
제2 홀더 (12)에 구성된 브래킷 (30)은 제1 단부 (34)로부터 원위 자유 단부 (36)로 진행하면서, 제2 구형 쉘의 큰 원을 따라 연장된다. 브래킷 (30)은 각각의 경우 연결부 (32)에 의해 이의 제1 단부 (34)에서 제1 홀더 (10)로 고정된다. 브래킷 (30)으로부터 구성된 제2 홀더 (12)는 제1 홀더(10)에 제공된 슬롯 (22)을 따라, 제1 홀더 (10)와의 연결이 큰 원을 따라 변경될 수 있는 한 유연하다. 따라서, 예를 들어, 브래킷 (30a)이 제1 홀더 (10)의 중앙에 더 가깝게 고정되는 것이 가능하고, 추가의 브래킷 (30b)이 제1 홀더 (10)의 가장자리로 더 나아가 고정될 수 있다. MTF 측정 장치 (20)도 또한 브래킷 (30)에 조정 가능하게 고정된다. 이를 위해, 브래킷 (30)에는 또한 논의되는 브래킷 (30)의 길이 연장 방향의 방향으로 연장되는 슬롯 (22)이 제공된다.
도 13은 제3 구현예에 따른 장치 (2)의, 더 하부에서 바라본, 추가의 개략적이고 단순화된 사시도이다. MTF 측정 장치 (20)는 모두 이의 광축이 시험될 광학 시스템 (4)의 개구 조리개에 차례로 위치될 수 있는 구심 (18)에서 교차하는 방식으로 구성된다. 명확성을 위하여, 광학 시스템 (4)은 도시되지 않는다. 도시된 구현예는 특히 극도로 큰 이미지 각도를 갖는 광학 시스템 (4)을 시험하기에 적합하다. MTF 측정은 매우 큰 이미지 각도 범위에 걸쳐 기록될 수 있다.
도 14는 상기 장치 (2)의 상부측의 평면도이다. 측정 장치 (2)의 콤팩트한 치수가 나타난다. 브래킷 (30)으로부터 구성된 제2 홀더 (12)는 제1 홀더 (10)의 외측 가장자리를 약간 넘어 돌출되어 있을 뿐이고, 브래킷 (30)의 자유 단부 (36)만이 나타난다. 제1 홀더 (10)에 존재하는 슬롯 (22)이 명확하게 보이고, 여기서 슬롯은 홀더 (10)의 중심으로부터 이의 가장자리 방향으로 별-형상의 방식으로 연장되고, 이를 따라 제2 홀더 (12)의 브래킷 (30)이 변위가능하다.
도 15는 하부에서 바라본 장치(2)를 나타낸다. 각각의 경우에, 3개 또는 2개의 MTF 측정 장치 (20)가 제2 홀더 (12)의 브래킷 (30)에 교대로 배열된다. 모든 MTF 측정 장치 (20)는 구심 (18)을 향해 지향된다. 온축 측정을 수행하기 위한 MTF 측정 장치 (20)는 중심에 위치된다.
도 16은 제3 구현예에 따른 장치 (2)의 개략적으로 단순화된 사시도로서, 여기서 제2 홀더 (12)의 단 2개의 브래킷 (30)만이 도시된다. 제1 홀더(10)에 상대적으로 중심에 수용된 제1 브래킷 (30a)은 연결부 (32)에 의해, 일 예로, 2개의 MTF 측정 장치 (20)를 수용한다. 제1 홀더(10)에 상대적으로 외부로 멀리 수용된 제2 브래킷 (30b)은 연결부 (32)에 의해, 일 예로, 3개의 MTF 측정 장치 (20)를 수용한다. 이미 나머지 구현예의 맥락에서 전술된 바와 같이, MTF 측정 장치 (20)는 대응하는 카메라 홀더 (24)에 의해, 브래킷 (30) 및 연결부 (32)에 의해 형성된 제2 홀더 (12)에 고정된다.
도 17은 제4 구현예에 따른 굴절 광학 시스템 (4)의 이미징 특성을 측정하기 위한 추가 장치 (2)의 고도로 개략적이고 단순화된 단면도이다. 이 장치 (2)는 다시 구형 캡으로 구성되는 제1 홀더 (10)를 포함한다. 이는 제1 반경 (R1)을 갖는 구형 쉘 상에 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)를 고정하도록 구성된다. 특히, MTF 측정 장치 (20)로서 사용되는 카메라의 이미지 센서 (38)는 상기 제1 구형 쉘 상에 배열된다. 장치 (2)는 환형 방식으로 구성되고 중심에 개구 (16)를 포함하는 제2 홀더 (12)를 추가로 포함한다. 이는 제2 반경 (R2)을 갖는 구형 쉘 상에 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)를 홀딩하도록 구성된다. 다시, 상기 MTF 측정 장치 (20)의 이미지 센서 (38)는 상기 제2 구형 쉘 상에 배열된다. 장치(2)는 그 이미지 센서 (38)가 제3 반경 (R3)을 갖는 제3 구형 쉘 상에 위치하는 방식으로 배열된 제3 그룹의 MTF 측정 장치 (20)를 홀딩하는 제3 홀더 (40)를 추가로 포함한다. 하기 식이 적용된다: R3 ≤ R2 ≤ R1.
모든 전술된 특징들, 또한 도면 단독으로부터 유도될 수 있는 특징들, 및 또한 다른 특징들과 조합된, 개시된 개별 특징들은 본 발명의 단독 및 조합된 발명에 필수적인 것으로 간주된다. 본 발명에 따른 구현예들은 개별 특징들 또는 복수의 특징들의 조합에 의해 성취될 수 있다.
참조 부호의 목록
2 : 장치
4 : 광학 시스템
6 : 시험 대상 홀더
8 : 홀딩 장치
10 : 제1 홀더
12 : 제2 홀더
14 : 스트러트
16 : 개구
18 : 구심
20 : MTF 측정 장치
201 : 제1 그룹의 MTF 측정 장치
202 : 제2 그룹의 MTF 측정 장치
203 : 온축 MTF 측정 장치
22 : 슬롯
24 : 카메라 홀더
26 : 광축
261 : 제1 광축
262 : 제2 광축
263 : 광학 시스템의 광축
28 : 널링된 나사
30 : 브래킷
30, 30b : 브래킷
32 : 연결부
34 : 제1 단부
36 : 자유 단부
38 : 이미지 센서
40 : 제3 홀더
α1 : 제1 각도
α2 : 제2 각도
R1 : 제1 반경
R2 : 제2 반경
R3 : 제3 반경

Claims (11)

  1. 광학 시스템 (4)의 이미징 특성을 측정하기 위한 장치 (2)로서, 상기 장치 (2)는,
    사전 정의된 시험 위치에 시험될 광학 시스템 (4)을 위치시키도록 구성된, 시험 대상 홀더 (6), 강성 홀딩 장치 (8), 및 상기 홀딩 장치 (8)의 견고하게 사전 정의가능한 위치에 배열되어 각각의 MTF 측정 장치 (20)에 의해, 변조 전달 함수가 광학 시스템 (4)의 이미지 필드에서, 마찬가지로 견고하게 사전 정의가능한, 각각의 상이한 각도 위치에서 측정될 수 있게 하는, 복수의 MTF 측정 장치 (20)를 포함하고,
    상기 홀딩 장치 (8)는 적어도 제1 및 제2 홀더 (10, 12)를 포함하고, 상기 복수의 MTF 측정 장치 (20)는 제1 및 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)를 포함하고,
    상기 제1 홀더 (10)는 상기 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)가 제1 구형 쉘 상에 배열되도록 상기 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)를 제1 위치에 홀딩하도록 구성되고,
    상기 제2 홀더 (12)는 상기 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)가 제2 구형 쉘 상에 배열되도록 상기 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)를 제2 위치에 홀딩하도록 구성되고,
    상기 제1 구형 쉘 및 상기 제2 구형 쉘은 서로 다른 반경을 갖고 상호간 동심이 되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 장치 (2).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 MTF 측정 장치 (20)의 광축이 시험될 상기 광학 시스템 (4)의 조리개의 평면에서 교차하는 방식으로 상기 MTF 측정 장치 (20)가 상기 홀딩 장치 (8) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 장치 (2).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 홀딩 장치 (8)가 제3 홀더 (40)를 포함하고 상기 복수의 MTF 측정 장치가 제1 및 제2 그룹 및 추가의 제3 그룹의 MTF 측정 장치를 포함하고, 상기 제3 홀더 (40)는 상기 제3 그룹의 MTF 측정 장치가 제3 구형 쉘 상에 배열되도록 상기 제3 그룹의 MTF 측정 장치를 제3 위치에 홀딩하도록 구성되고, 상기 제3 구형 쉘은 제1 및 제2 반경과 다른 제3 반경을 갖고 제1 및 제2 구형 쉘과 동심이 되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 장치 (2).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20)가 각각의 경우에 상기 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)보다 시험될 상기 광학 시스템 (4)으로부터 더 먼 거리에 있고, 특히 상기 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20)가 각각의 경우에 상기 제3 그룹의 MTF 측정 장치 (20)보다 시험될 상기 광학 시스템 (4)으로부터 더 먼 거리에 있도록, 상기 제1 구형 쉘의 제1 반경이 상기 제2 구형의 제2 반경보다 크고, 특히 상기 제2 구형 쉘의 제2 반경이 상기 제3 구형 쉘의 제3 반경보다 큰 것을 특징으로 하는 장치 (2).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 그룹의 모든 MTF 측정 장치 (201)에 대해, 시험될 상기 광학 시스템 (4)의 광축 (263)과 상기 MTF 측정 장치 (201)의 광축 (261) 사이의 제1 측각 (α1)이 시험될 상기 광학 시스템 (4)의 광축 (263)과 제2 그룹의 임의의 MTF 측정 장치 (202)의 광축 (262) 사이의 제2 측각 (α2)보다 더 작고, 특히 상기 제2 그룹의 모든 MTF 측정 장치 (202)에 대해, 시험될 상기 광학 시스템 (4)의 광축 (262)과 상기 MTF 측정 장치의 광축 사이의 제2 측각이 시험될 상기 광학 시스템 (4)의 광축 (263)과 제3 그룹의 임의의 MTF 측정 장치의 광축 사이의 측각보다 더 작은 것을 특징으로 하는 장치 (2).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개의 인접하게 배열된 제1 그룹의 MTF 측정 장치 (20) 사이의 측각이 2개의 인접하게 배열된 제2 그룹의 MTF 측정 장치 (20) 사이의 측각보다 더 작고, 특히 제2 측각이 2개의 인접하게 배열된 제3 그룹의 MTF 측정 장치 사이의 제3 측각보다 더 작은 것을 특징으로 하는 장치 (2).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀딩 장치 (8)의 홀더 (10, 12)가 적어도 부분적으로 대응하는 구형 쉘을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 장치 (2).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 홀더 (10)가 구형 캡으로서 구성되고, 상기 제2 및/또는 제3 홀더 (12, 40)가 중심 개구 (16)를 갖는 구형 캡으로서 구성되고, 특히 상기 제2 및/또는 제3 홀더 (12, 40)가 환형이고, 보다 특히 상기 제2 및/또는 제3 홀더 (12, 40)가 구형 영역의 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치 (2).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 홀더 (10)가 구형 캡으로서 구성되고 상기 제2 및/또는 제3 홀더 (12, 40)가 각각의 경우에 적어도 하나의 브래킷 (30)으로서 구성되고, 상기 브래킷 (30)이 각각의 경우에 상기 제1 홀더 (10)에 근접한 제1 홀더 (10)에 고정되고 원위 자유 단부 (36)의 방향으로 제1 또는 제2 구형 쉘의 큰 원 (great circle)을 따라 연장되고, 상기 큰 원이 시험될 상기 광학 시스템 (4)의 광축을 따라 교차하는 평면 내에서 연장하는 것을 특징으로 하는 장치 (2).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀딩 장치 (8)의 홀더 (10)가, 연관된 구형 쉘 상의 상기 MTF 측정 장치 (20)의 변위 (displacement)가 가능한 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치 (2).
  11. 하기 단계를 포함하는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 장치 (2)를 사용하여 광학 시스템 (4)의 이미징 특성을 측정하기 위한 방법:
    시험될 상기 광학 시스템 (4)을 상기 시험 대상 홀더 (6)에 배열시키는 단계,
    모든 MTF 측정 장치 (20)를 사용하여 MTF 측정을 동시에 수행하는 단계.
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