(57)【要約】【課題】  対象物に対してレンズの光軸が傾斜した位置で対象物を撮影するとき、対象物の全体に対して鮮明な像を結ぶための光学系装置を提供する。【解決手段】  本発明に係る光学系装置は、対象物から放射される光を屈折させるレンズと、前記レンズで屈折された光による像が結ばれる結像面と、前記結像面を可変させるための結像面調節部とを含み、前記結像面調節部は前記レンズの光軸に対する前記結像面の角度を調節するための角度調節部を含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物から放射される光を屈折させるレンズと、
前記レンズで屈折された光による像が結ばれる結像面と、
前記結像面を可変させるための結像面調節部とを含むことを特徴とする光学系装置。
【請求項２】
前記結像面調節部は前記レンズの光軸に対する前記結像面の角度を調節するための角度調節部を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学系装置。
【請求項３】
前記光学系装置は前記レンズが装着されるベースと、前記結像面が装着されるボディーとをさらに備え、
前記ボディーは前記ベースに対して回転可能に回転軸により結合されることを特徴とする請求項２に記載の光学系装置。
【請求項４】
前記回転軸の中心軸は前記結像面と同じ平面上に位置することを特徴とする請求項３に記載の光学系装置。
【請求項５】
前記結像面は前記回転軸と同じ平面上で回転可能に装着されることを特徴とする請求項３に記載の光学系装置。 
【請求項６】
前記ボディーは前記回転軸により支持される外部フレームと、前記外部フレームの中心軸に対して回転可能に設けられる内部フレームと、前記内部フレームに固定され、前記結像面が装着されるリアケースとを含むことを特徴とする請求項５に記載の光学系装置。
【請求項７】
前記結像面には対象物から放射される光を電気的信号に変換するＣＣＤ素子が備えられることを特徴とする請求項６に記載の光学系装置。
【請求項８】
前記角度調節部は前記回転軸から離隔された地点に備えられる距離調節装置を含むことを特徴とする請求項３に記載の光学系装置。
【請求項９】
前記角度調節部は一側が前記ベースに固定され、他側が前記ボディーに固定された弾性部材をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の光学系装置。
【請求項１０】
前記距離調節装置はその中心軸を回転軸にして回転するシンブルと、前記シンブルの回転方向に応じて進退運動を行うスピンドルと、前記シンブルと前記スピンドルを支持するスリーブとを含むことを特徴とする請求項８に記載の光学系装置。
【請求項１１】
対象物から放射される光を屈折させるレンズと、前記レンズで屈折された光により像が結ばれる結像面とを備え、
前記レンズの光軸は対象物と一定の角度をなし、前記レンズの光軸をＸ、対象物に向かう前記レンズの第１主要面と光軸Ｘとの交点である第１主要点をＯ1、前記結像面に向かう前記レンズの第２主要面と光軸Ｘとの交点である第２主要点をＯ2、対象物上の一地点をＡ、Ａから光軸Ｘに下ろした垂線の足をＡ0、Ａ0とＯ1との間の距離をs2、前記結像面でＡの像をＡ’、Ａ’から前記光軸Ｘに下ろした垂線の足をＡ’0、Ａ’0とＯ2との間の距離をs’2、対象物上の他の一地点をＣ、Ｃから光軸Ｘに下ろした垂線の足をＣ0、Ｃ0とＯ1との間の距離をs3、前記結像面でＣの像をＣ’、Ｃ’から前記光軸Ｘに下ろした垂線の足をＣ’0、Ｃ’0とＯ2との間の距離をs’3とするとき、
s2がs3より大きければ、s’2がs’3より小さくなるように、前記結像面が前記レンズの光軸に対して傾斜することを特徴とする傾斜光学系装置。
【請求項１２】
前記Ａ点はその垂線の足と第１主要点Ｏ1との間の距離が最も遠い地点であるとき、前記レンズの焦点距離をｆ、対象物と前記レンズの光軸Ｘとの交点をＢ、ＢとＯ1との間の距離をs1、前記結像面でＢの像をＢ’、Ｂ’とＯ2との間の距離をs’1とすれば、前記結像面は次の式、
1/s1+1/s’1=1/f,  1/s2+1/s’2=1/f
の両方を満たすように前記レンズの光軸Ｘに対して傾斜することを特徴とする請求項１１に記載の傾斜光学系装置。
【請求項１３】
前記Ｃ点はその垂線の足と第１主要点Ｏ1 との間の距離が最も近い地点であるとき、前記結像面は次の式、
1/s3+1/s’3=1/f
をさらに満たすように前記レンズの光軸Ｘに対して傾斜することを特徴とする請求項１２に記載の傾斜光学系装置。
【請求項１４】
前記Ｃ点はその垂線の足と第１主要点Ｏ1との間の距離が最も近い地点であるとき、前記レンズの焦点距離をｆ、対象物と前記レンズの光軸Ｘとの交点をＢ、ＢとＯ1との間の距離をs1、前記結像面でＢの像をＢ’、Ｂ’とＯ2との間の距離をs’1とすれば、前記結像面は次の式、
1/s1+1/s’1=1/f,  1/s3+1/s’3=1/f
の両方を満たすように前記レンズの光軸Ｘに対して傾斜することを特徴とする請求項１１に記載の傾斜光学系装置。
【請求項１５】
前記Ａ点と前記Ｃ点を連結する直線と前記レンズの第１主要面との交点をＤ、前記Ａ’点とＣ’点を連結する直線と前記レンズの第２主要面との交点をＥとするとき、前記Ｄ点と前記Ｅ点を連結する直線が光軸と平行になるように前記結像面が前記レンズの光軸に対して傾斜することを特徴とする請求項１１に記載の傾斜光学系装置。
【請求項１６】
対象物から放射される光を屈折させるレンズと、前記レンズで屈折された光により像が結ばれる結像面とを備え、
前記対象物と前記結像面は前記レンズの光軸を基準にして互いに反対方向に傾斜することを特徴とする光学系装置。
【請求項１７】
前記結像面は前記レンズの光軸の垂線に対して傾斜するように移動可能に配置されることを特徴とする請求項１６に記載の光学系装置。
【請求項１８】
前記レンズは前記レンズの光軸に垂直な第１平面上に配置され、前記結像面は前記レンズの前記第１平面に対して傾斜することを特徴とする請求項１６に記載の光学系装置。
【請求項１９】
前記対象物は前記レンズの光軸に対して傾斜した第２平面上に配置されることを特徴とする請求項１８に記載の光学系装置。
【請求項２０】
前記対象物は前記レンズの光軸に対して互いに反対方向に配置される第１及び第２部分を含み、前記結像面は前記レンズに対して移動して前記対象物の第１及び第２部分に該当する像が前記結像面に鮮明に結ばれるようにすることを特徴とする請求項１６に記載の光学系装置。
【請求項２１】
前記対象物は第１及び第２部分を含み、前記像は前記対象物の第１及び第２部分に該当する第１及び第２部分像をそれぞれ含み、前記結像面は前記レンズから前記対象物の第１部分までの距離が前記レンズから前記対象物の第２部分までの距離より長い場合、前記レンズから前記第１部分像までの距離が前記レンズから前記第２部分像までの距離より短くなるように前記レンズの光軸に対して傾斜することを特徴とする請求項１６に記載の光学系装置。
【請求項２２】
前記結像面は、前記レンズの焦点距離の逆数が前記レンズから前記光軸と前記対象物の交点までの距離の逆数と前記レンズから前記光軸と前記像の交点までの距離の逆数の第１和や、前記レンズから前記対象物の第１部分までの距離の逆数と前記レンズから前記第１部分像までの距離の逆数の第２和と同じであることを満たすように前記レンズの光軸に対して傾斜することを特徴とする請求項２１に記載の光学系装置。
【請求項２３】
前記レンズの焦点距離の逆数が前記レンズから前記対象物の第２部分までの距離の逆数と前記レンズから前記第２部分像までの距離の逆数との和と同じであることを特徴とする請求項２２に記載の光学系装置。
【請求項２４】
前記対象物の第１部分は前記レンズの光軸に対して前記第１部分像と対向するように配置され、前記対象物の第２部分は前記レンズの光軸に対して前記第２部分像と対向するように配置されることを特徴とする請求項２１に記載の光学系装置。
【請求項２５】
前記レンズが装着されるベースと、
前記ベースに形成される少なくとも一つの軸と、
前記結像面が装着され、前記少なくとも一つの軸を受容する少なくとも一つの軸装着ホールを備えるフレームと、
前記ベースに対して前記フレームを移動させる結象面調節部とをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の光学系装置。
【請求項２６】
前記ベースは前記レンズの光軸に対して平行な方向にフレームに向いて延長される部分を含み、前記少なくとも一つの軸は前記少なくとも一つの軸装着ホールに挿入されるように前記レンズの光軸に対して実質的に垂直方向に前記ベースの前記部分像に形成されることを特徴とする請求項２５に記載の光学系装置。
【請求項２７】
前記結像面調節部は前記少なくとも一つの軸装着ホール以外のフレームの一部分上に配置される距離調節部を備え、前記距離調節部は前記少なくとも一つの軸に対して前記ベースからフレーム方向及びその反対方向に移動するように前記フレームに対して前進及び後退するスピンドルを備えることを特徴とする請求項２６に記載の光学系装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＣＤ(液晶表示装置)のような平板ディスプレイ装置の不良検査などに使用される光学系装置に係り、より詳しくは、レンズの光軸に対して傾斜した対象物を撮影するとき、対象物の全体にかけて均一かつ鮮明な像を得るようにした光学系装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＣＤのような平板ディスプレイ装置はその視野角の特性によって見る角度に応じて不良判別率が変わる。従って、平板ディスプレイ装置の不良検査のための撮影時は対象物に対して垂直な位置のみならず、多様な角度で対象物を撮影する必要がある。
【０００３】
このために、韓国公開特許公報第２００３−５２５２８号に開示されたように、従来では対象物の垂直上方で対象物の表面を撮影する一般光学系装置と、対象物に対して一定の角度で傾斜した位置の上側で対象物の表面を撮影する傾斜光学系装置とを用いて対象物を検査した。
【０００４】
前記公開特許による傾斜光学系装置で対象物の画像を撮像するＣＣＤ(電荷結合素子)カメラの配置は所定の式を満たすように配置することを提案したが、ここに提示された前記式に使用された距離はその基準点が不明確で所望のＣＣＤカメラの配置を探索できないのみならず、多様な角度で対象物を撮像する手段を備えていないという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明は対象物に対してレンズの光軸が所定の角度傾斜した状態で対象物の全体に対して鮮明な像を得ることのできる傾斜光学系装置を提供し、多様な角度で対象物の全体を鮮明に撮影できる光学系装置を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明に係る光学系装置は対象物から放射される光を屈折させるレンズと、前記レンズで屈折された光による像が結ばれる結像面と、前記結像面を可変させるための結像面調節部とを含む。
【０００７】
本発明の一側面によれば、前記結像面調節部は前記レンズの光軸に対する前記結像面の角度を調節するための角度調節部を含み、前記角度調節部は前記回転軸から離隔された地点に備えられる距離調節装置と、一側が前記ベースに固定され、他側が前記ボディーに固定された弾性部材とをさらに含む。
【０００８】
本発明の他側面によれば、前記レンズが装着されるベースと、前記結像面が装着されるボディーとをさらに備え、前記ボディーは前記ベースに対して回転可能に回転軸により結合される。前記回転軸の中心軸は前記結像面と同じ平面上に位置し、前記結像面は前記回転軸と同じ平面上で回転可能に装着される。
【０００９】
さらに、本発明の他側面によれば、前記ボディーは前記回転軸により支持される外部フレームと、前記外部フレームの中心軸に対して回転可能に設けられる内部フレームと、前記内部フレームに固定され、前記結像面が装着されるリアケースとを含み、前記結像面には対象物から放射される光を電気的信号に変換するＣＣＤ素子が備えられる。
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明に係る傾斜光学系装置は対象物から放射される光を屈折させるレンズと、前記レンズで屈折された光により像が結ばれる結像面とを含み、前記レンズの光軸は対象物と一定の角度をなし、この場合、前記レンズの光軸をＸ、対象物に向かう前記レンズの第１主要面と光軸Ｘとの交点である第１主要点をＯ1、前記結像面に向かう前記レンズの第２主要面と光軸Ｘとの交点である第２主要点をＯ2、対象物上の一地点をＡ、Ａから光軸Ｘに下ろした垂線の足をＡ0、Ａ0とＯ1との間の距離をs2、前記結像面でＡの像をＡ’、Ａ’から前記光軸Ｘに下ろした垂線の足をＡ’0、Ａ’0とＯ2との間の距離をs’2、対象物上の他の一地点をＣ、Ｃから光軸Ｘに下ろした垂線の足をＣ0、Ｃ0とＯ1との間の距離をs3、前記結像面でＣの像をＣ’、Ｃ’から前記光軸Ｘに下ろした垂線の足をＣ’0、Ｃ’0とＯ2との間の距離をs’3とするとき、s2がs3より大きければ、s’2がs’3より小さくなるように、前記結像面が前記レンズの光軸に対して傾斜する。
【００１１】
本発明の他側面によれば、前記Ａ点はその垂線の足と第１主要点Ｏ1との間の距離が最も遠い地点であるとき、前記レンズの焦点距離をｆ、対象物と前記レンズの光軸Ｘとの交点をＢ、ＢとＯ1との間の距離をs1、前記結像面でＢの像をＢ’、Ｂ’とＯ2との間の距離をs’1とすれば、前記結像面は式“1/s1+1/s’1=1/f”を満たし、次の式“1/s2+1/s’2=1/f，1/s3+1/s’3=1/f”のうち、少なくとも一つの式をさらに満たすように前記レンズの光軸Ｘに対して傾斜する。
【００１２】
さらに、本発明の他側面によれば、前記Ａ点と前記Ｃ点を連結する直線と前記レンズの第１主要面との交点をＤ、前記Ａ’点とＣ’点を連結する直線と前記レンズの第２主要面との交点をＥとするとき、前記Ｄ点と前記Ｅ点を連結する直線が光軸と平行になるように前記結像面が前記レンズの光軸に対して傾斜することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る傾斜光学系装置は対象物から放射される光を屈折させるレンズと、前記レンズで屈折された光により像が結ばれる結像面とを含み、前記対象物と前記決像面は前記レンズの光軸に対して互いに反対方向に傾斜することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による光学系装置によれば、撮影しようとする対象物とレンズの光軸がなす角度に応じて角度調節部を調節して対象物の全体にかけて鮮明な像を得ることができる。さらに、対象物とレンズの光軸がなす角度を多様に変化させて撮影するとき、角度調節部を調節して多様な角度で鮮明な像を得ることもできる。その上、本発明による光学系装置はＡとＢとの間の対象物Ｔの第１部分及びＢとＣとの間の対象物Ｔの第２部分上の不良検査も行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい一実施例による結像面調節部を備える光学系装置１００について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の好ましい一実施例による結像面調節部を備える光学系装置１００の側面図であり、図２は図１の光学系装置１００の分解斜視図である。
【００１７】
図１及び図２に示したように、本発明の好ましい一実施例による光学系装置１００は検査しようとする対象物から放射される光を屈折させるレンズ１０と、レンズ１０が装着されるレンズホルダー１１と、レンズホルダー１１が装着されるベース２０と、ベース２０に対して回転可能に結合されるボディー５０と、ベース２０とボディー５０の上端部に備えられる角度調節部７０とを備えてなる。
【００１８】
ボディー５０はベース２０に対して回転可能に回転軸２２により結合されるフレーム５１と、フレーム５１に固定されるリアケース５２と、リアケース５２の内に備えられてレンズ１０を通じて屈折された光が像を結ぶ結像面６０とを含む。フレーム５１は回転軸２２により支持される外部フレーム３０と、外部フレーム３０に受容されてその中心軸を回転軸にして回転可能に装着される内部フレーム４０とから構成される。
【００１９】
レンズ１０はレンズホルダー１１の中央に固定され、そのレンズホルダー１１はベース２０の中央に備えられた円状のレンズホルダー受容部２１に固定される。ベース２０と外部フレーム３０はベース２０の両側に備えられた回転軸２２を通じて回転可能に結合され、このために外部フレーム３０の回転軸２２に対向する地点には軸結合溝３１が形成される。外部フレーム３０の中央には内部フレーム４０を装着するための内部フレーム受容部３８が備えられ、内部フレーム受容部３８の前方端部には内部フレーム４０の前方端部に形成された段差部４１が実装されるように内側突出段３２が形成される。さらに、外部フレーム３０の周りには内部フレーム４０を固定するためのネジホール３３とネジ３４が備えられる。
【００２０】
リアケース５２の中央前方にはレンズ１０で屈折された光が像を結ぶ結像面６０が備えられる。結像面６０には光を電気的信号に変換させる撮像素子であるＣＣＤ素子が備えられており、そのＣＣＤ素子から発生した電気的信号はその電気的信号を処理する画像処理部(図示せず)に伝えられる。リアケース５２は内部フレーム４０の中央に備えられたリアケース受容部４２に固定される。その内部フレーム４０は外部フレーム３０に備えられた内部フレーム受容部３８に実装されてネジ３４を締めて固定する。内部フレーム４０と外部フレーム３０はネジ３４により仮固定されているため、結像面６０を同一平面上で回転する必要がある場合、ネジ３４を解除させ、内部フレーム４０を回転させると、内部フレーム４０とともにリアケース５２が回転して結像面６０を必要な通り回転させうる。
【００２１】
角度調節部７０は結像面を可変させるための結像面調節部である。角度調節部７０は外部フレーム３０の一地点でベース２０との距離を可変させる距離調節装置７１と、一端がベース２０に固定され、他端が外部フレーム３０に固定された弾性部材７２とから構成される。距離調節装置７１は一般的に距離測定に使用されるマイクロメータの一部としてその中心軸を回転軸にして回転するシンブル７３と、シンブル７３の回転方向に応じて進退運動を行うスピンドル７４と、シンブル７３とスピンドル７４を支持するスリーブ７５とを含む。弾性部材７２はその両端でベース２０と外部フレーム３０を互いに引張る引張スプリングで構成される。
【００２２】
距離調節装置７１と弾性部材７２の装着のためにベース２０の上端には上部突出支持部２３と弾性部材７２の一端が固定されるように支持部２３に備えられた第１固定部２４とが備えられる。外部フレーム３０の上端にも上部突出装着部３５と、距離調節装置７１のスリーブ７５を装着するために装着部３５に備えられた装着ホール３６と、弾性部材７２の他端が固定されるように装着部３５に備えられた第２固定部３７とが備えられる。装着部３５とスリーブ７５は距離調節装置７１が装着ホール３６に挿入されるとき、その上に形成されたネジ部を用いて互いに結合される。スピンドル７４はシンブル７３の回転及び/又はスピンドル７４の移動に応じて結像面６０がベース２０及び/又はレンズ１０に対して移動するようにスリーブ７５に対して前進及び後退する。
【００２３】
一方、レンズホルダー１１、ベース２０、外部フレーム３０、内部フレーム４０及びリアケース５２はレンズ１０の光軸をその中心軸にして配置される。本発明では、ベース２０と外部フレーム３０との間の回転軸２２の中心は結像面６０と同じ平面上に位置するように結合することが好ましい。
【００２４】
以下、前記実施例による光学系装置１００を用いた傾斜光学系装置について説明する。
【００２５】
図３に示したように、対象物Ｔに対してレンズ１０の光軸Ｘがθだけ傾斜した傾斜面を撮影するとき、次のような関係を満たすように結像面６０と光軸Ｘがなす角度を調節すると、対象物の全体にかけて鮮明な像を得ることができる。
【００２６】
図４に示したように、対象物Ｔに向かうレンズ１０の第１主要面Ｌ1と光軸Ｘとの交点である第１主要点をＯ1、結像面６０に向かうレンズ１０の第２主要面Ｌ2と光軸Ｘとの交点である第２主要点をＯ2とし、光軸Ｘと対象物Ｔとの交点をＢ、対象物上でその垂線の足と第１主要点Ｏ1との間の距離が最も遠い地点をＡ、対象物上でその垂線の足と第１主要点Ｏ1との間の距離が最も近い地点をＣ、Ａ点から光軸Ｘに下ろした垂線の足をＡ0、Ｃ点から光軸Ｘに下ろした垂線の足をＣ0 、第１主要点Ｏ1とＡ0との間の距離をｓ2 、第１主要点Ｏ1 とＢとの間の距離をｓ1、第１主要点Ｏ1とＣ0との間の距離をｓ3とし、結像面６０の対象物Ｔの像Ｉにおいて、Ａ点の像をＡ’、Ｂ点の像をＢ’、Ｃ点の像をＣ’、Ａ’から光軸Ｘに下ろした垂線の足をＡ’0、Ｃ’から光軸に下ろした垂線の足をＣ’0、第２主要点Ｏ2とＡ’0との間の距離をｓ’2、第２主要点Ｏ2とＢ’との間の距離をｓ’1、第２主要点Ｏ2とＡ’0との間の距離をｓ’3とするとき、焦点距離ｆであるレンズ１０に対して本実施例の光学系装置の構造によるレンズ１０、回転軸２２及び結像面６０の位置関係によってs’1が決定され、次の結像式
1/s1+1/s’1=1/f        （１）
を満たすレンズ１０と対象物との間の距離 s1に応じて光学系装置を位置させる。
さらに、次の結像式
1/s2+1/s’2=1/f        （２）
1/s3+1/s’3=1/f        （３）
のうち、いずれか一つの式を満たすように距離調節装置７１を調節して結像面６０の光軸に対する角度を調節すると、対象物の全体にかけて鮮明な像を得ることができる。
【００２７】
好ましくは、前記結像式（１），（２），（３）の全部を満たすように対象物とレンズ１０との間の距離と、結像面６０の光軸に対する角度を調節するとき、対象物の全体に対して最も鮮明な像を得る。この際、線分ＡＣの延長線と第１主要面Ｌ1との交点をＤ、線分Ａ’Ｃ’の延長線と第２主要面Ｌ2との交点をＥとすれば、ＤとＥを連結する直線Ｙは光軸Ｘと平行になる。
【００２８】
さらに、結像式（２）でレンズ１０の焦点距離ｆは一定なので、s2が大きくなると、s’2は小さくなる。すなわち、対象物が鮮明な像を結ぶためには対象物と第１主要点Ｏ1との間の距離が遠くなるほど、第２主要点Ｏ2とその像が結ばれる結像面６０との間の距離は近くなるということがわかる。言い換えれば、前記レンズの光軸を基準にして対象物と結像面は互いに反対方向に傾斜するようにすべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の好ましい一実施例による結像面調節部を備える光学系装置を示した側断面図である。
【図２】図１の光学系装置の分解斜視図である。
【図３】図１の光学系装置による傾斜面撮影を示した側面図である。
【図４】図３の撮影原理を示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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