KR101219385B1

KR101219385B1 - 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치

Info

Publication number: KR101219385B1
Application number: KR1020110072886A
Authority: KR
Inventors: 육영춘; 장홍술; 정대준; 김성희; 이승훈
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2031-07-22

Abstract

본 발명은 광학렌즈와, 상기 광학렌즈의 초점 면 측에 배치되는 얼라인먼트 패널과, 상기 광학렌즈를 기준으로 얼라인먼트 패널과 대향되는 위치에 배치되는 미러와, 상기 얼라인먼트 패널의 임의의 위치에 탈착 가능하도록 설치되어 광학렌즈로 광을 조사하여 통과시키고, 통과된 광이 상기 미러에 의해 반사되어 광학렌즈를 재차 통과하면 이를 수광하는 광섬유 모듈을 포함하여 구성되어, 상기 광섬유 모듈이 탈착되는 임의의 위치 중 광섬유 모듈에 수광되는 광의 세기가 최대치일 때의 위치에 이미지센서를 정렬하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 광섬유 모듈이 설치되는 얼라인먼트 패널과 광학렌즈를 통과한 광을 반사시켜 광학렌즈로 재차 통과시키는 미러에 의해 이미지센서의 위치를 결정하기 때문에, 고가의 콜리메이터가 필요치 않아 비용이 절감되고, 이미지센서에 맺히는 이미지가 외부요인에 의해 간섭받는 것을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

광학계 이미지센서의 위치 정렬장치 {ALIGN DEVICE FOR IMAGE SENSOR OF OPTICAL SYSTEM}

본 발명은 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광섬유 모듈이 설치되는 얼라인먼트 패널에 의해 이미지센서의 위치를 결정하기 때문에, 고가의 콜리메이터가 필요치 않아 비용이 절감되고, 이미지센서에 맺히는 이미지가 외부요인에 의해 간섭받는 것을 최소화할 수 있는 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치에 관한 것이다.

일반적으로 광학계는 광의 굴절에 의해 물체의 상을 맺게 하는 광학렌즈와, 광학렌즈의 초점 면에 위치되어 광학렌즈를 통과한 광을 수광받아 이미징시키는 이미지센서를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성되는 광학계가 선명한 물체의 상을 얻기 위해서는 이미지센서를 광학렌즈의 초점 면에 정확하게 위치시키는 것이 가장 중요하다.

도 1은 종래의 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치를 도시한 것으로, 이를 참조하여 종래에 이미지센서를 정렬하는 것에 대해 살펴보기로 한다.

종래의 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치는 광원(10)과, 피사체(20) 및 콜리메이터(30)를 포함한다. 먼저, 광원(10)이 피사체(20)에 광을 조사하면, 피사체(20)에 조사되어 피사체(20)를 거친 광이 콜리메이터(30)에 의해 평행광으로 변환되고, 변환된 평행광이 광학렌즈(40)를 통과하게 된다. 상기와 같이 광학렌즈(40)를 통과한 광은 이미지센서(50)에 수광되어 이미징되게 된다. 이때, 광학렌즈(40)를 회동시키거나 이미지센서(50)의 위치를 변화시키면서 피사체(20)의 상이 가장 선명하게 이미징되는 위치에 이미지센서(50)를 위치시키게 된다.

상기와 같이 구성되는 종래의 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치는 고가의 콜리메이터(30)를 필요로 하고, 외부환경에 의해 이미지센서(50)에 맺히는 이미지가 영향을 받을 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 광섬유 모듈이 설치되는 얼라인먼트 패널에 의해 이미지센서의 위치를 결정하기 때문에, 고가의 콜리메이터가 필요치 않아 비용이 절감되고, 이미지센서에 맺히는 이미지가 외부요인에 의해 간섭받는 것을 최소화할 수 있는 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 광학렌즈와, 상기 광학렌즈의 초점 면 측에 배치되는 얼라인먼트 패널과, 상기 광학렌즈를 기준으로 얼라인먼트 패널과 대향되는 위치에 배치되는 미러와, 상기 얼라인먼트 패널의 임의의 위치에 탈착 가능하도록 설치되어 광학렌즈로 광을 조사하여 통과시키고, 통과된 광이 상기 미러에 의해 반사되어 광학렌즈를 재차 통과하면 이를 수광하는 광섬유 모듈을 포함하여 구성되어, 상기 광섬유 모듈이 탈착되는 임의의 위치 중 광섬유 모듈에 수광되는 광의 세기가 최대치일 때의 위치에 이미지센서를 정렬하는 것에 의해 달성된다.

또한, 상기 미러를 회동 또는 이송시키는 구동수단을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 광섬유 모듈은 얼라인먼트 패널의 전 영역에 걸쳐 다수로 구비되어 상기 광학렌즈에 순차적으로 광을 조사할 수 있다.

또한, 상기 광섬유 모듈은 클래드 및 코어로 구성되는 단일모드 광섬유와, 상기 단일모드 광섬유에 연결되어 코어를 분배하는 광섬유 분배기와, 상기 광섬유 분배기에 의해 분배된 일 코어와 연결되어 광을 조사하는 광원과, 상기 광섬유 분배기에 의해 분배된 타 코어와 연결되어 수광되는 광을 감지하는 디텍터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 광원과 광섬유 분배기의 사이에 배치되어 수광되는 광이 광원 측으로 전달되지 않도록 하는 아이솔레이터(isolator)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 단일모드 광섬유의 전방 측에 설치되는 집광렌즈를 더 포함할 수 있다.

이에 의해, 광섬유 모듈이 설치되는 얼라인먼트 패널과 광학렌즈를 통과한 광을 반사시켜 광학렌즈로 재차 통과시키는 미러에 의해 이미지센서의 위치를 결정하기 때문에, 고가의 콜리메이터가 필요치 않아 비용이 절감되고, 이미지센서에 맺히는 이미지가 외부요인에 의해 간섭받는 것을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 대한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치의 개념도이다.
도 3 및 4는 본 발명에 따른 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치의 얼라인먼트 패널에 광섬유 모듈이 설치된 것을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치의 광섬유 모듈의 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치의 광섬유 모듈의 단일모드 광섬유를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치의 얼라인먼트 패널에 의해 이미지센서의 위치가 결정된 상태를 도시한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치는, 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 광학렌즈(100)와, 광학렌즈(100)의 초점 면 측에 배치되는 얼라인먼트 패널(200)과, 광학렌즈(100)를 기준으로 얼라인먼트 패널(200)과 대향되는 위치에 배치되는 미러(300)와, 얼라인먼트 패널(200)의 임의의 위치에 탈착 가능하도록 설치되어 광학렌즈(100)로 광을 조사하여 통과시키고 통과된 광이 미러(300)에 의해 반사되어 광학렌즈(100)를 재차 통과하면 이를 수광하는 광섬유 모듈(400)을 포함한다.

먼저, 광학렌즈(100)는 광의 굴절에 의해 물체의 상을 맺게 하는 렌즈로서, 일반적으로 널리 사용되는 것이므로 자세한 설명은 생략한다. 본 발명은 광학렌즈(100)를 통과한 광이 수광되어 이미징되는 이미지센서(500)의 위치정렬을 위한 장치이므로 광학렌즈(100)의 종류는 한정되지 않고, 이미지센서(500)를 정렬하기 위한 모든 광학렌즈(100)를 모두 포함한다. 또한, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 광학렌즈(100)가 구비된 광학계의 이미지센서(500) 정렬에 관해 서술하지만, 반드시 이에 한정되지 않고, 천체망원경 등과 같이 다수의 미러가 광학렌즈의 기능을 하는 광학계의 이미지센서 정렬에도 본 발명을 적용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.

그리고, 얼라인먼트 패널(200)은 소정 두께를 갖는 사각 형상의 플레이트로, 광학렌즈(100)의 초점 면에 배치된다. 얼라인먼트 패널(200)에는 광섬유 모듈(400)을 탈착 가능하도록 하는 다수의 결합공이 형성되어 이 결합공에 광섬뮤 모듈(400)이 탈착되어 얼라인먼트 패널(200)과 결합된다. 광섬유 모듈(400)은 도 3과 같이 얼라인먼트 패널(200)의 일 결합공에만 설치될 수도 있지만, 다수로 구비되어 도 4와 같이 얼라인먼트 패널(200)의 모든 결합공에 설치될 수 있다.

또한, 미러(300)는 일반적인 편평면을 갖는 거울로서, 광학렌즈(100)를 기준으로 얼라인먼트 패널(200)과 대향되는 위치에 배치된다. 이때, 미러(300)에는 별도의 구동수단(미도시)이 설치되어 미러를 회동 또는 이송시킬 수 있게 한다.

한편, 광섬유 모듈(400)은 단일모드 광섬유(410), 광섬유 분배기(420), 광원(430) 및 디텍터(440)를 포함한다.

단일모드 광섬유(410)는 클래드(411) 및 코어(412)로 구성되는 일반적인 광섬유로 클래드(411)의 내부 중심에 코어(412)가 구비되는 구조로 형성된다. 이때, 단일모드 광섬유(410)의 전방 측에는 코어(412)에서 나오는 광을 집광하는 집광렌즈(413)가 더 설치될 수 있다.

그리고, 광섬유 분배기(420)는 일반적으로 사용되는 광섬유 커플러로서, 단일모드 광섬유(410)에 연결되어 광이 이동되는 광로를 분배하는 기능을 하게 된다.

또한, 광원(430)은 일반적인 광 발생기로, 광섬유 분배기(420)에 의해 분배된 광로에 연결되어 광을 공급한다. 즉, 광원(430)에 의해 발생된 광은 광섬유 분배기(420)를 통해 단일모드 광섬유(410)의 코어(412)로 전달되어 단일모드 광섬유(410)의 전방으로 조사된다. 이때, 집광렌즈(413)에 의해 조사되는 광을 집광할 수 있다.

그리고, 디텍터(440)는 광섬유 분배기(420)에 의해 분배된 광로 중 광원이 연결되지 않은 광로에 연결되어 단일모드 광섬유(410)로 수광되는 광을 디텍팅하게 된다.

여기서, 광원(430)과 광섬유 분배기(420)의 사이에 아이솔레이터(450)를 설치하여 단일모드 광섬유(410)로 수광되는 광이 광원(430) 측으로 보내지는 것을 방지한다.

이하에서는 본 발명에 따른 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치의 작동에 대해 상세하게 설명한다.

먼저, 얼라인먼트 패널(200)의 일 영역에 광섬유 모듈(400)을 부착한다. 여기서, 얼라인먼트 패널(200)의 일 영역이란 이미지센서(500)를 정렬하기 위해 시험하는 위치 중의 하나로서, 얼라인먼트 패널(200)의 결합공 중 임의의 결합공을 말한다. 상기와 같이 하나의 광섬유 모듈(400)을 얼라인먼트 패널(200)의 임의의 결합공에 설치하여 시험을 한 후, 다음 결합공에 설치하여 시험을 실시함으로써 이미지센서(500)의 위치를 결정할 수도 있지만, 얼라인먼트 패널(200)의 전 결합공에 모두 광섬유 모듈(400)을 부착한 후, 순차적으로 광섬유 모듈(400)을 작동시켜 이미지센서(500)의 위치를 결정할 수도 있다.

상기와 같이 얼라인먼트 패널(200)에 광섬유 모듈(400)이 부착된 후, 광섬유 모듈(400)의 광원(430)이 광을 발생시키게 된다.

광원(430)에 의해 발생된 광은 아이솔레이터(450)을 거쳐 광섬유 분배기(420)로 보내지고, 광섬유 분배기(420)에서 단일모드 광섬유(410)의 코어(412)를 거쳐 단일모드 광섬유(410)의 전방으로 조사된다. 즉, 얼라인먼트 패널(200)의 전방으로 광이 조사되는 것이다.

상기와 같이 얼라인먼트 패널(200)의 전방으로 조사된 광은 광학렌즈(100)를 통과하여 미러(300)에 도달되고, 미러(300)는 이를 반사시켜 광학렌즈(100)로 재차 통과시키게 된다. 광학렌즈(100)를 재차 통과한 광은 다시 광섬유 모듈(400)로 수광된다. 이때, 광섬유 모듈(400)로 수광되는 광은 단일모드 광섬유(410)의 코어(412)를 거쳐 광섬유 분배기(420)로 보내지고, 광섬유 분배기(420)에서 디텍터(440)로 수광된다. 이때, 아이솔레이터(450)에 의해 광원(430) 측의 광로는 차단되므로 광원(430)으로는 광학렌즈(100)를 재차 통과한 광이 도달되지 않는다.

상기와 같이 광학렌즈(100)를 재차 통과한 광이 디텍터(440)로 수광되면, 디텍터(440)는 이 광의 세기를 디텍팅하게 된다.

상기와 같은 일련의 과정을 반복하다 보면, 디텍터(440)로 수광되는 광의 세기가 최대인 위치를 알 수 있게 된다. 광의 세기가 최대라는 것은 광학렌즈(100)를 재차 통과한 광이 손실없이 재차 수광되는 것을 의미하는 것으로, 이 위치가 이미지센서(500)의 최적 위치가 된다. 상기와 같이 이미지센서(500)의 최적 위치를 알게 되면, 이 위치에 이미지센서(500)를 위치시켜 광학계의 이미지센서를 정렬하게 된다.(도 7 참조)

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.

10 : 광원 20 : 피사체
30 : 콜리메이터 40 : 광학렌즈
50 : 이미지센서 100 : 광학렌즈
200 : 얼라인먼트 패널 300 : 미러
400 : 광섬유 모듈 410 : 단일모드 광섬유
411 : 클래드 412 : 코어
413 : 집광렌즈 420 : 광섬유 분배기
430 : 광원 440 : 디텍터
450 : 아이솔레이터 500 : 이미지센서

Claims

광학렌즈와;
상기 광학렌즈의 초점 면 측에 배치되는 얼라인먼트 패널과;
상기 광학렌즈를 기준으로 얼라인먼트 패널과 대향되는 위치에 배치되는 미러와;
상기 얼라인먼트 패널의 임의의 위치에 탈착 가능하도록 설치되어 광학렌즈로 광을 조사하여 통과시키고, 통과된 광이 상기 미러에 의해 반사되어 광학렌즈를 재차 통과하면 이를 수광하는 광섬유 모듈을 포함하여 구성되어,
상기 광섬유 모듈이 탈착되는 임의의 위치 중 광섬유 모듈에 수광되는 광의 세기가 최대치일 때의 위치에 이미지센서를 정렬하는 것을 특징으로 하는 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치.
제1항에 있어서,
상기 미러를 회동 또는 이송시키는 구동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치.
제1항에 있어서,
상기 광섬유 모듈은 얼라인먼트 패널의 전 영역에 걸쳐 다수로 구비되어 상기 광학렌즈에 순차적으로 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치.
제1항에 있어서,
상기 광섬유 모듈은,
클래드 및 코어로 구성되는 단일모드 광섬유와;
상기 단일모드 광섬유에 연결되어 코어를 분배하는 광섬유 분배기와;
상기 광섬유 분배기에 의해 분배된 일 코어와 연결되어 광을 조사하는 광원과;
상기 광섬유 분배기에 의해 분배된 타 코어와 연결되어 수광되는 광을 감지하는 디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치.
제4항에 있어서,
상기 광원과 광섬유 분배기의 사이에 배치되어 수광되는 광이 광원 측으로 전달되지 않도록 하는 아이솔레이터(isolator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치.
제4항에 있어서,
상기 단일모드 광섬유의 전방 측에 설치되는 집광렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계 이미지센서의 위치 정렬장치.