KR0178597B1 - 물체의 종횡비율을 가변할 수 있는 원통형 줌렌즈계와 그 응용 기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 줌렌즈 시스템에서 렌즈계가 초점을 가지면서 종/횡 비율을 가변할 수 있는 원통형 줌렌즈계를 사용한 물체의 종횡비율을 가변할 수 있는 원통형 줌렌즈 시스템에 관한 것이다.
곡률이 있는 원통형 렌즈로 구성된 1군렌즈계(G1)와, 곡률이 있는 원통형 렌즈로 구성된 2군렌즈계(G2)와, 마스터 렌즈(G3)로 구성된 것을 특징으로 하는 물체의 종횡비율을 가변할 수 있는 원통형 줌렌즈 시스템으로서, CCD카메라나 프로젝터 광학계에 사용된다.
Description
표1은 원통형 줌렌즈계의 최종설계도.
표2는 최종설계된 원통형 줌렌즈계의 궤적.
제1도는 본 발명에 따라서 곡률이 있는 방향의 원통형 줌렌즈계의 배율 변화시 궤적 및 그 형상을 도시한 도면.
제2도는 본 발명에 따른 원통형 줌렌즈 시스템의 광학계 구조 및 광로도로서,
(a)도는 곡률이 있는 원통형 줌렌즈계(G1, G2)와 마스터 렌즈(Gm)로 구성된 광학계로서 초점거리가 짧은 와이드 단일 경우의 광로도-물체의 세로 방향.
(b)도는 곡률이 있는 원통형 줌렌즈계에(G1, G2)와의 마스터 렌즈(Gm)로 구성된 광학계로서 초점거리가 짧은 와이드 단일 경우의 광로도-물체의 가로 방향.
(c)도는 곡률이 있는 원통형 줌렌즈계(G1, G2)와 마스터 렌즈(Gm)로 구성된 광학계로서 초점거리가 중간인 미들 단일 경우의 광로도-물체의 세로 방향.
(d)도는 곡률이 있는 원통형 줌렌즈계(G1, G2)와 마스터 렌즈(Gm)로 구성된 광학계로서 초점거리가 중간인 미들 단일 경우의 광로도-물체의 가로 방향.
(e)도는 곡률이 있는 원통형 줌렌즈계(G1, G2)와 마스터 렌즈(Gm)로 구성된 광학계로서 초점거리가 긴 텔레 단일 경우의 광로도-물체의 세로 방향.
(f)도는 곡률이 있는 원통형 줌렌즈계(G1, G2)와 마스터 렌즈(Gm)로 구성된 광학계로서 초점거리가 긴 텔레 단일 경우의 광로도-물체의 가로 방향.
제3도는 반도체 칩과 그 결상상태를 도시한 도면으로서,
(a)도는 반도체 칩의 제원.
(b)도는 일반렌즈계에 의하여 CCD화면에 결상된 상태.
(c)도는 원통 줌렌즈계를 부착하여 CCD 화면에 결상된 경우.
제4도는 3판넬 액정 프로젝터의 구조도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
G1 : 1군 렌즈계 G2 : 2군 렌즈계
G3 : 마스터 렌즈계 20 : 램프
21 : R미러 22 : R액정 판넬
23 : G미러 24 : B미러
25 : 투사 렌즈 27 : 제2G미러
28 : G액정 판넬 29 : B액정 판넬
30 : 제2미러
본 발명은 물체의 종횡비율을 가변할 수 있는 원통형 줌렌즈계 및 그 응용 기기에 관한 것으로서, 보다 상세히는 줌렌즈 시스템에서 렌즈계가 초점을 가지면서 종/횡 비율을 가변할 수 있는 원통형 줌렌즈계를 사용한 물체의 종횡비율을 가변할 수 있는 원통형 줌렌즈 시스템에 관한 것이다.
최근에 CCD-카메라를 이용하여 영상을 인식하고 처리하는 자동검사 장비가 많이 사용되고 있는데, 검사하고자 하는 문형이나 물체의 종횡비율이 CCD의 종횡비율(3 : 4)과 다르기 때문에 CCD의 화소를 충분히 사용할 수 없게 되어 측정성능이 저하된다. 즉, 대상 물체가 제3(a)도의 반도체 칩 5mm×25mm정도의 크기라 하고, 일반광학계를 통하여 CCD에 결상시키면 제3(b)도와 같이 CCD의 상하부분에 많은 공간을 형성하게 되어 CCD의 이용 효율이 낮아 성능이 저하된다.
또한 성능을 향상시키기 위하여 고해상도 CCD 카메라를 사용할 경우에는 장비 가격이 많이 상승하게 된다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 줌렌즈 시스템에서 렌즈계가 초점을 가지면서 종/횡 비율을 가변할 수 있는 원통형 줌렌즈계를 사용한 물체의 종횡비율을 가변할 수 있는 원통형 줌렌즈계를 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일예로서, 곡률이 있는 원통형 렌즈로 구성된 1군렌즈계(G1)와, 곡률이 있는 원통형 렌즈로 구성된 2군렌즈계(G2)와, 마스터 렌즈(G3)로 구성된 것을 특징으로 하는 물체의 종횡비율을 가변할 수 있는 원통형 줌렌즈 시스템이다.
본 발명의 다른 예로서, 곡률이 있는 원통형 렌즈로 구성된 1군렌즈계(G1)와, 곡률이 있는 원통형 렌즈로 구성된 2군렌즈계(G2)와, 마스터 렌즈(G3)로 구성된 원통형 줌렌즈 시스템을 구비된 것을 특징으로 하는 CCD 카메라이다.
본 발명의 또 다른 예로서, 곡률이 있는 원통형 렌즈로 구성된 1군렌즈계(G1)와, 곡률이 있는 원통형 렌즈로 구성된 2군렌즈계(G2)와, 마스터 렌즈(G3)로 구성된 원통형 줌렌즈 시스템을 투사 렌즈에 구비한 것을 특징으로 하는 프로젝터용 줌렌즈계이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
제1도를 참조하면, 본 발명에 따라, 곡률이 있는 방향의 원통형 줌렌즈계의 구성을 도시한 도면으로서, 곡률이 있는 원통형 렌즈로 구성된 1군렌즈계(G1)와, 곡률이 있는 원통형 렌즈로 구성된 2군렌즈계(G2)와, 마스터 렌즈(G3)로 구성된다. 제1(a)도는 1군렌즈계(G1)와 2군렌즈계(G2)가 먼 거리에 있는 초점거리가 짧은 와이드인 경우로서 그 배율(βw)은
가 되고,
제1(b)도는 1군렌즈계(G1)와 2군렌즈계(G2)가 가까운 거리에 있는 초점거리가 긴 텔레인 경우로서 그 배율(βt)은
가 된다.
여기서, u1u3이고, u2u4이므로 βwβt로 된다.
제2도를 참조하여, 제1도의 내용을 보다 상세히 설명하면, 설계한 렌즈계는 제2도의 (a), (c), (e)도에서와 같이 세로방향만 곡률이 있고, (b), (d), (f)도와 같이 가로방향으로는 곡률이 없는 1군 렌즈계(G1)와, 2군 렌즈계(G2)를 예시하고 있다. 제2(a)도와 같이 2군 렌즈군(G2)이 1군 렌즈군(G1)과 먼 거리에 있는 즉 초점거리가 짧은 쪽(와이드단)에서 궤적을 따라, 제2(c)도와 제2(e)도와 같이 초점 거리가 긴 쪽(텔레단)으로 이동함에 따라서, 곡률이 있는 방향이 있는 방향의 배율(제a, c, e도)은 변하여 물체의 세로 방향을 확대/축소가 가능하지만, 곡률이 없는 방향은 배율(제b,d,f도)이 변하지 않고 마스터 렌즈(Gm)의 배율이 유지된다.
설계된 렌즈계의 설계 데이타는 첨부한 표 1에 나타나 있고, 궤적은 표 2와 같다. 표 1의 설계 데이타에서 1면에서 10면까지는 원통렌즈로 이루어진 원통형 줌렌즈계의 데이타이고 그 이후는 마스터 렌즈계의 데이타이다. 원통형 줌렌즈계의 비율은 1.489배에서 3.324배 까지이다. 화각은 1.800도에서 4.012도 까지이다. 원통형 줌렌즈계의 G1(1군) 렌즈의 초점거리는 63.018이고, G2(2군) 렌즈의 초점거리는 -70.593이다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 줌렌즈계의 구성에 의하여 물체와 상의 관계의 일실시예를 살펴보면, 물체는 제3(a)도의 반도체칩 5mm×25mm정도의 크기를 대상으로 생각하고, 종래의 일반광학계를 통하여 CCD에 결상시키면 제3(b)도와 같이 CCD의 상하부분에 많은 공간을 형성하게 되지만, 제2도의 줌렌즈 광학계와 같이 세로방향만 곡률이 있고, 가로방향으로는 곡률이 없는 1군 렌즈계(G1)와, 2군 렌즈계(G2)를 가진 원통형 줌렌즈계를 일반광학계인 마스터 렌즈(Gm) 앞부분에 부착하여 텔레단으로 이동하면 물체의 세로 방향을 확대하여, 제3(c)도와 같이 CCD 전체를 골고루 사용할 수 있다. 이 줌렌즈계를 이용하면 일반 CCD 카메라를 사용하더라도 물체의 형상에 관계없이 CCD 화소 전체를 사용할 수 있으므로 높은 성능을 유지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 줌렌즈계의 구성은 투사 스크린의 화면비율을 조절하는 프로젝터용 줌렌즈계로서 응용하여, 물체의 형상을 길게 또는 장방향으로 넓게 보고자 할 때 사용 가능하다.
즉, 제4도를 참조하면, 램프(20)에서의 나온 백색광을 R미러(21)에서 적색은 반사시키고 녹색, 청색은 투과시킨다. 반사한 적색은 R 액정판넬(22)에서 상이 형성된 후 G미러(23)과 B미러(24)를 통과한 후 투사렌즈(25)에 입사하여 투사렌즈에 의해 스크린에 상이 확대된다.
투과한 녹색은 제2G미러(27)에서 반사된 후 G액정판넬(28)에서 상이 형성된 후 G미러(3)에서 반사되고 B미러(24)를 통과한 후 투사렌즈(25)에 입사하여 투사렌즈에 의해 스크린에 상이 확대된다. 투과한 청색은 제2G미러(27)를 통과한 후 B액정판넬(29)에서 상이 형성된 후 제2미러(30)에서 반사되고 B미러(24)에서 반사된 후 투사렌즈(25)에 입사하여 투사렌즈에 의해 스크린에 상이 확대된다. 이와 같은 투사형 프로젝터에서 투사스크린의 화면의 종횡비율을 조절하도록 투사렌즈(25)를 본 발명에 따른 줌렌즈계를 사용하여 물체의 형상을 길게 또는 장방형으로 넓게 볼 수 있다,
이상으로 살펴 본 바와 같이, 본 발명에서는 렌즈계가 초점을 가지면서, 종/횡상점이 일치하고, 종횡비율을 가변할 수 있는 광학계를 제공하고, 제공된 원통형 줌렌즈계로서는 물체의 세로방향을 1.489배에서 3.324배 까지 변화시킬 수 있다.
또한, CCD 카메라를 이용하여 영상을 인식하고 처리하는 자동검사 장비에 사용시 검사하고자 하는 문형이나 물체의 종횡비율을 CCD화면 비율에 따라 가변할 수 있으므로 CCD 전체를 골고루 다 사용하므로 분석 성능을 높일 수 있다. 따라서 저해상도의 CCD 카메라를 이용하여도 높은 해상력을 얻을 수 있다.
더욱이, 반도체에 새겨진 로고(LOGO)나 여러 가지 글자, 문양들의 인쇄정도나 반도체 칩의 다리(lead) 길이가 고르게 제작되어 있는가를 검사하는 장비에도 사용될 수 있다.
Claims (6)
- 곡률이 있는 원통형 렌즈로 구성된 1군렌즈계(G1)와, 곡률이 있는 원통형 렌즈로 구성된 2군렌즈계(G2)와, 마스터 렌즈(G3)로 구성된 것을 특징으로 하는 물체의 종횡비율을 가변할 수 있는 원통형 줌렌즈 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 2군 렌즈계(G2)는 1군렌즈계(G1)와 마스터 렌즈(G3) 사이에 위치하여 초점거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 물체의 종횡비율을 가변할 수 있는 원통형 줌렌즈 시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 1군 및 2군 렌즈계는 한쪽방향만 곡률이 있는 것을 특징으로 하는 물체의 종횡비율을 가변할 수 있는 원통형 줌렌즈 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 곡률이 있는 방향의 배율은 변하지만 곡률이 없는 방향은 배율이 변하지 않고 마스터 렌즈(Gm)의 배율이 유지되는 것을 특징으로 하는 물체의 종횡비율을 가변할 수 있는 원통형 줌렌즈 시스템.
- 곡률이 있는 원통형 렌즈로 구성된 1군렌즈계(G1)와, 곡률이 있는 원통형 렌즈로 구성된 2군렌즈계(G2)와, 마스터 렌즈(G3)로 구성된 원통형 줌렌즈 시스템을 구비된 것을 특징으로 하는 CCD 카메라.
- 곡률이 있는 원통형 렌즈로 구성된 1군렌즈계(G1)와, 곡률이 있는 원통형 렌즈로 구성된 2군렌즈계(G2)와, 마스터 렌즈(G3)로 구성된 원통형 줌렌즈 시스템을 투사렌즈에 구비한 것을 특징으로 하는 프로젝터용 줌렌즈계.
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