KR950007030B1 - 광학계의 초점거리 측정장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광학계의 초점거리 측정장치 및 방법

제1도는 종래의 광학계의 초점거리 측정장치의 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 광학계의 초점거리 측정장치의 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 콜리메이트부 20 : 조리개부

30 : 광학계 40 : CCD부

50 : 오실로스코프 60 : 스크린

A : 광축

본 발명은 광학계 초점거리(Focal length) 측정장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 초점거리를 보다 용이하게 측정할 수 있는 광학계의 초점거리 측정장치 및 방법에 관한 것이다.

광학계의 초점거리는 렌즈의 중심에서 초점까지의 거리를 말하는데, 얇은 렌즈에서는 굴절이 생기지 않는 곳인 노달포인트(Nodal Point)는 렌지의 중심에 있으나, 두꺼운 렌즈에서는 렌즈의 중심이 분리되어 2개의 노달포인트를 만들게 된다. 따라서 두꺼운 렌즈의 2개의 노달포인트중 한개 노달포인트로 입사한 빛은 다른 노달포인트에서 굴절 없이 입사각도와 같은 각도로 나가게되는 원리를 이용하면, 광축에 평행하게 입사하는 빛에 대하여 임의의 축을 중심으로 두꺼운 렌즈를 회전시킬때 상의 위치가 좌 ·우로 변하지 않는 축의 위치를 찾고 그 점을 기준으로 광축상에서 상점까지의 거리를 측정함으로서 초점거리를 결정할 수 있다.

이러한 원리를 이용하여 초점거리를 측정하기 위한 노달 슬라이드(Nodal Silde) 장치는 제1도에 도시된 바와같이, 빛을 평행광선속(光線束)으로 만드는 콜리메이터(Collimator)(1), 수직축에 대해 앞뒤로 회전시킬 수 있는 노달슬라이드(2)와, 상기 노달슬라이드상에 설치된 두꺼운 측정렌즈(3), 상기 렌즈를 통해 굴절된 빛이 결상되는 스크린(4), 스크린의 상을 보기위한 현미경의 대물렌즈(5)로 구성된다.

상기 콜리메이터(1)의 제1초점에 망선(Reticle)이 설치된 바늘구멍(pinhole)(1b)을 두면 광원(1a)으로부터 빛이 상기 콜리메이터의 제1초점의 바늘구멍을 통과하여 콜리메이터의 렌즈(1c)를 통해 광축(A)에 평행하게 측정렌즈(3)로 입사한다.

상기 측정렌즈(3)의 중심선상에 회전축의 위치를 변화시키면서 상기 렌즈를 변화시켜 상의 위치가 좌우로 변화하지 않을때의 회전축의 위치를 제2노달포인트(N₂) 즉 제2회전점으로 하면, 이점은 렌즈를 공기중에서 측정할때 제2주요점과 일치하므로 초점거리의 측정이 기준으로 한다.

상기 점에서 상까지의 거리를 측정하는 방법은, 첫째, 회전점을 찾은 후 다시 렌지를 광축상에 맞춰두고 회전점에서 상점까지의 거리를 측정하거나, 둘째, 렌즈가 회전함에 따라 상점이 변화하게 되는데, 이때 정확한 상을 보기위해서는 현미경의 대물렌즈(5)를 이동시켜야 하는데, 상기 이동거리를 Z라하면,

Z=f(sec I-1)

f=초점거리, 1 : 렌즈가 기울어진 각도가 된다.

상기 Z값은 마이크로메터로 측정되므로 초점거리(f)를 구할 수 있게 된다. 그러나, 이러한 노달슬라이드 장치는 초점거리 측정시 노달포인트를 찾기가 어렵고 측정상의 노하우와 경험이 요구되는 결점이 있다.

따라서, 본 발명은 초점거리의 측정이 용이, 간단한 초점거리의 측정방법 및 장치의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적은 본 발명에 따르면, 광축에 대한 평행광선을 방사하는 콜리메이터부와, 상기 콜리메이터부로부터의 평행광선이 통과하는 한편 상기 통과되는 평행광선의 량을 조절가능한 조리개부와, 상기 조리개부를 통과한 평행광선이 굴절되는 광학계와, 상기 광학계에서 굴절되는 빛을 검출하는 CCD와, 상기 CCD에 연결되어 상기 검출되는 빛을 전기신호로 변환하는 수단과, 상기 굴절되는 빛이 결상되는 스크린과을 포함하는 광학계의 초점거리 측정장치 및 콜리메이터로부터의 광축에 대한 평행광선이 통과되는 조리개의 직경을 측정하고자하는 광학계의 맞추어 조절하고, 상기 조리개를 통과한 평행광선이 광학계를 통해 굴절되어 모이는 초점부근의 CCD를 통해 상기 굴절된 빛을 검지하고, 상기 CCD를 좌우로 이동하여 상기 CCD에 연결된 오실로 스코프상의 전기신호의 진폭이 가장 큰곳의 위치를 찾고, 상기 광학계에 의해 굴절된 광이 결상되는 스크린상에 맺힌 상의 크기가 상기 조리개의 직경에 일치하도록 스크린을 이동하고, 상기 CCD의 위치에서 상기 스크린의 위치까지의 거리를 측정하는, 광학계의 초점거리 측정방법을 제공함으로서 달성된다.

이하, 첨부도면에 도시된 실시예에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명의 광학계의 초점거리 측정장치의 구성을 도시한다.

상기 장치는 광축(A)에 대한 평행한 광선을 방사하는 콜리메이트부(10)와 상기 평행광선이 통과하는 한편 상기 통과되는 평행광선의 량을 조절할 수 있는 조리개부(20)와, 상기 조리개부를 통과한 평행광선이 입사조절되는 측정렌즈부(광학계)(30)와, 상기 측정렌즈부에서 굴절되는 빛을 검지하는 CCD부(40)와, 상기 CCD에 연결되어 상기 검출되는 광을 전기신호로 확인할 수 있는 오실로스코프(50)와, 상기 굴절되는 빛이 결상되는 스크린(60) 및 이들이 탑재되는 트랜스레이트(70) 및 거리측정기(80)으로 구성된다.

상기 콜리메이트부(10)는 광원(11)과 상기 광원으로부터의 빛이 통과하는 한편 상기 콜리메이터의 제1초 점에 위치하는 망선(13)과, 상기 망선을 통과한 빛이 입사되어 광축(A)에 평행하게 방사되는 렌즈(15)로 구성된다.

상기 조리개부(20)는 상기 콜리메이트부로 부터의 평행광선이 통과하는 한편 상기 통과하는 평행광선의 량을 직경의 변화에 따라 조절할 수 있는 조리개(21)와, 상기 조리개의 직경을 조절할 수 있는 조절나사(23) 및 상기 조리개의 직경을 측정할 수 있는 측정기(25)로 구성된다.

상기 측정렌즈부(30)는 상기 조리개를 통과한 평행광선이 입사굴절되는 측정렌즈(31)와 상기 측정렌즈를 고정하는 마운트(33)로 구성된다.

상기 CCD(40)는 상기 측정렌즈로부터 굴절된 빛의 초점위치에 전후로 이송가능하게 설치되어, 상기 빛을 검지한다. 상기 오실로 스코프(50)는 상기 CCD(40)에 연결되어 상기 CCD에서 검지한 빛을 전기신호로 변환한다. 한편, 트랜스레이트(70)에는 상기 구성요소들이 탑재되며, 거리측정기(80)는 CCD에서 스크린까지의 거리를 측정할 수 있다. 상기 콜리메이터(10)에 의해 광원(11)으로부터의 빛은 광축(A)에 평행 광선속(光線束)으로 발생된다. 상기 조리개(21)의 직경을 조절하여 측정하고자 하는 광학계(측정렌즈)의 크기에 맞게 조리개를 통과하는 상기 평행광선속의 량을 가감한다. 상기 조리개(11)를 통과한 평행광은 상기 측정 렌즈(31)에 의해 굴절된 후 스크린(60)을 향하게 된다. 이때 상기 측정렌즈의 초점위치에 설치된 CCD(40) 를 좌우로 움직여 상기 오실로 스코프(50)에 의해 베스트 포컬 포인트(Best Focal Point)를 찾는다. 즉, 광축에 평행하게 입사하는 광선은 이상적인 렌즈인 경우 축상의 한점에 모이나, 실제 렌즈에서는 입사하는 광선의 입사고(入射高)에 따라 구면수차가 발생하여 렌즈를 통과한 후 초점위치가 변한다.

따라서, CCD를 가변초점위치에 설치하고, 이를 좌우로 움직이면서 상기 CCD에 연결된 오실로 스코프상에 나타나는 파형을 관찰하면 상기 CCD의 위치에 따라 오실로스코프상에 나타나는 파형이 변한다. 변화하는 파형중에서 가장 진폭이 크고 날카로운 곳의 위치를 찾으면 이위치가 베스크 포컬포인트가 된다. 한편 상기 스크린상에 맺힌 상의 크기가 상기 조리개의 직경에 일치하도록 스크린을 이동한 후, 상기 CCD의 위치에서 상기 스크린의 위치까지의 거리를 거리측정기(70)로 측정하여 구할 수 있다.

Claims (2)

1. 광축에 대해 평행한 광선을 방사하는 콜리메이터부와, 상기 콜리메이터부로 부터의 평행광선이 통과하는 한편 상기 통과되는 평행광선의 량을 조절가능한 조리개부와, 상기 조리개부를 통과한 평행광선이 굴절되는 광학계와, 상기 광학계에서 조절되는 빛을 검출하는 CCD와, 상기 CCD에 연결되어 상기 검출되는 빛을 전기신호로 변환하는 변환수단과, 상기 굴절되는 빛이 결상되는 스크린을 포함하는 광학계의 초점거리 측정장치.
2. 콜리메이터로부터의 광축에 대한 평행광선이 통과되는 조리개의 직경을 측정하고자하는 광학계에 맞추어 조절하고, 상기 조리개를 통과한 평행광선이 광학계를 통해 굴절되어 모이는 초점부근의 CCD를 통해 상기 굴절된 빛을 검지하고, 상기 CCD를 좌우로 이동하여 상기 CCD에 연결된 오실로 스코프상의 전기신호의 진폭이 가장 큰곳의 위치를 찾고, 상기 광학계에 의해 굴절된 광이 결상되는 스크린상에 맺힌 상의 크기가 상기 조리개의 직경에 일치하도록 스크린을 이동하고, 상기 CCD의 위치에서 상기 스크린의 위치까지의 거리를 측정하는, 광학계의 초점거리 측정방법.