KR102671322B1 - 간섭계와 리니어 게이지를 이용한 렌즈 두께 측정기 및 이를 이용한 두께 측정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 간섭계와 리니어 게이지를 이용한 렌즈 두께 측정기는 작업대(1)와; 상기 작업대(1) 위에 설치되되 두께 방향으로 리니어 게이지(23)의 측정자(21)가 통과되도록 제1 측정자 통과홀(3)이 관통된 정반(5); 상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)를 고정시키되 두께 측정 대상 렌즈(7)가 상기 제1 측정자 통과홀(3)과 동심을 이루도록 고정하는 렌즈 고정 지그(9); 상기 정반(5) 상부에서 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 윗면을 마주보도록 설치된 간섭계(11); 상기 작업대(1)에 설치되고 간섭계(11)를 승하강시켜 상기 간섭계(11)의 높이를 조정하는 간섭계 승하강 수단(13); 상기 간섭계(11)가 상기 간섭계 승하강 수단(13)에 의해 승하강될 때 상기 간섭계(11)의 실시간 높이를 산출하는 간섭계 높이 실시간 산출부(15); 상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)가 제거된 상태에서 상기 간섭계(11)의 초점이 정반(5) 표면에 맞춰졌을 때 상기 간섭계 높이 실시간 산출부(15)에 의해 산출된 간섭계(11)의 높이를 '0'으로 조정하는 간섭계 높이 영점값 조정부(17); 상기 간섭계 높이 영점값 조정부(17)에 의해 간섭계(11)의 높이가 영점 조정 완료되고, 상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)가 놓인 상태에서, 상기 간섭계 승하강 수단(13)을 제어하여 상기 간섭계(11)를 단계적으로 상승시키고, 상기 간섭계(11)의 초점이 두께 측정 대상 렌즈(7)의 윗면에 맞춰졌을 때 상기 간섭계 높이 실시간 산출부(15)에 의해 산출된 간섭계(11)의 높이를 저장하여 정반(5) 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 상단까지의 높이 값을 검출하는 렌즈 상부 높이값 검출부(19); 상기 정반(5) 하부에 설치되고 측정자(21)가 상기 제1 측정자 통과홀(3)을 통해 정반(5) 상부로 돌출된 리니어 게이지(23); 상기 리니어 게이지(23)에 갖추어진 측정자(21)의 상단이 상기 정반(5) 윗면과 일치되었을 때 상기 리니어 게이지(23)로부터 검출된 높이값을 '0'으로 조정하는 리니어 게이지 영점값 조정부(25); 상기 리니어 게이지 영점값 조정부(25)에 의해 상기 리니어 게이지(23)의 영점이 조정 완료된 후, 상기 측정자(21)의 상단이 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단과 맞닿을 때 상기 정반(5)의 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단까지의 높이 값을 검출하는 렌즈 하부 단차값 검출부(27); 및 상기 렌즈 상부 높이값 검출부(19)에 의해 검출된 정반(5) 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 상단까지의 높이값과, 상기 렌즈 하부 단차값 검출부(27)에 의해 검출된 정반(5)의 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단까지의 높이 값의 차를 계산하여 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중심 두께를 산출하는 렌즈 중심 두께 산출부(29)를 포함한다.
Description
본 발명은 간섭계와 리니어 게이지를 이용한 렌즈 두께 측정기 및 이를 이용한 두께 측정 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 광학 렌즈의 가공이라 함은 이전에는 유리 소재에 기계적인 제거 가공을 거쳐 유리 소재의 표면을 구면, 평면의 형상으로 다듬질하는 것을 의미하였다.
하지만, 지금의 광학 렌즈의 재료는 유리 이외에도 액정 재료, 플라스틱 재료 등을 포함해서 다양하다.
이에 따라 렌즈 가공 원리와, 렌즈 가공 공정 내의 처리 방법 등도 광학 렌즈의 종류에 따라 다양하다.
더욱이 광학 렌즈 자체에 대해서도 플라스틱의 이용, 렌즈 형상의 비구면화가 추진되고 있으며, 재료 제거법적인 가공 대신에 보다 효율이 높은 열성형 가공의 적용이라는 기술 혁신이 진행되면서 이전과는 완전히 다른 광학 렌즈 가공 공정이 실현되고 있다.
한편, 가공 중인 광학 렌즈나 가공 완료된 광학 렌즈는 광학 렌즈의 중심 두께가 설정된 규격과 일치하는지 확인하는 절차를 거쳐야 하는데, 이때 기존의 두께 측정 장치를 이용한 광학 렌즈 두께 측정시 두께 측정 장치와 광학 렌즈 표면이 충돌하여 광학 렌즈 표면에 스크래치가 발생되는 문제점이 있었고, 광학 렌즈의 중심 두께 측정시 정밀도가 떨어진다는 문제점이 있었다.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 출원번호 "20-2002-0028628"호의 "렌즈의 중심 두께 측정 장치"가 출원되어 등록되었는데, 상기 렌즈의 중심 두께 측정 장치는 몰드를 중심부에 맞추어 정렬하는 에어 연동 척과, 상기 척의 상부에 놓인 몰드의 중심부를 터치하여 중심부의 두께 값을 출력하는 게이지, 상기 게이지가 일측에 고정되고 에어 실린더의 작동에 의해 상하 이동되는 LM 가이드, 상기 게이지의 작동을 컨트롤하는 입력 수단, 및 상기 게이지의 출력 값을 연산하여 중심 두께를 표시하는 표시 수단을 구비한다.
하지만, 상기 렌즈의 중심 두께 측정 장치는 렌즈 중심 두께 측정시 오차 범위가 크다는 문제점이 있었고, 양쪽 면이 오목한 렌즈의 중심 두께를 측정하기가 번거롭다는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 렌즈 두께 측정시 렌즈 표면과 맞닿는 측정 장치로 인해 렌즈 표면에 스크래치가 발생되는 문제점을 해소할 수 있는 간섭계와 리니어 게이지를 이용한 렌즈 두께 측정기 및 이를 이용한 두께 측정 방법을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 렌즈 두께 측정시 1um 이내의 오차 범위를 갖는 정밀한 렌즈 두께 측정기 및 이를 이용한 두께 측정 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 간섭계와 리니어 게이지를 이용한 렌즈 두께 측정기는 작업대(1)와; 상기 작업대(1) 위에 설치되되 두께 방향으로 리니어 게이지(23)의 측정자(21)가 통과되도록 제1 측정자 통과홀(3)이 관통된 정반(5); 상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)를 고정시키되 두께 측정 대상 렌즈(7)가 상기 제1 측정자 통과홀(3)과 동심을 이루도록 고정하는 렌즈 고정 지그(9); 상기 정반(5) 상부에서 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 윗면을 마주보도록 설치된 간섭계(11); 상기 작업대(1)에 설치되고 간섭계(11)를 승하강시켜 상기 간섭계(11)의 높이를 조정하는 간섭계 승하강 수단(13); 상기 간섭계(11)가 상기 간섭계 승하강 수단(13)에 의해 승하강될 때 상기 간섭계(11)의 실시간 높이를 산출하는 간섭계 높이 실시간 산출부(15); 상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)가 제거된 상태에서 상기 간섭계(11)의 초점이 정반(5) 표면에 맞춰졌을 때 상기 간섭계 높이 실시간 산출부(15)에 의해 산출된 간섭계(11)의 높이를 '0'으로 조정하는 간섭계 높이 영점값 조정부(17); 상기 간섭계 높이 영점값 조정부(17)에 의해 간섭계(11)의 높이가 영점 조정 완료되고, 상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)가 놓인 상태에서, 상기 간섭계 승하강 수단(13)을 제어하여 상기 간섭계(11)를 단계적으로 상승시키고, 상기 간섭계(11)의 초점이 두께 측정 대상 렌즈(7)의 윗면에 맞춰졌을 때 상기 간섭계 높이 실시간 산출부(15)에 의해 산출된 간섭계(11)의 높이를 저장하여 정반(5) 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 상단까지의 높이 값을 검출하는 렌즈 상부 높이값 검출부(19); 상기 정반(5) 하부에 설치되고 측정자(21)가 상기 제1 측정자 통과홀(3)을 통해 정반(5) 상부로 돌출된 리니어 게이지(23); 상기 리니어 게이지(23)에 갖추어진 측정자(21)의 상단이 상기 정반(5) 윗면과 일치되었을 때 상기 리니어 게이지(23)로부터 검출된 높이값을 '0'으로 조정하는 리니어 게이지 영점값 조정부(25); 상기 리니어 게이지 영점값 조정부(25)에 의해 상기 리니어 게이지(23)의 영점이 조정 완료된 후, 상기 측정자(21)의 상단이 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단과 맞닿을 때 상기 정반(5)의 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단까지의 높이 값을 검출하는 렌즈 하부 단차값 검출부(27); 및 상기 렌즈 상부 높이값 검출부(19)에 의해 검출된 정반(5) 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 상단까지의 높이값과, 상기 렌즈 하부 단차값 검출부(27)에 의해 검출된 정반(5)의 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단까지의 높이 값의 차를 계산하여 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중심 두께를 산출하는 렌즈 중심 두께 산출부(29)를 포함한다. 상기 간섭계 승하강 수단(13)과 상기 작업대(1) 사이에는 상기 간섭계 승하강 수단(13)의 설치 위치를 작업대(1)의 가로 방향과 세로 방향으로 조정하여 상기 간섭계(11)와 상기 리니어 게이지(23)의 접촉자가 동심을 이루도록 하는 XY 스테이지(31)가 장착된다. 상기 간섭계 높이 영점값 조정부(17)는 상기 간섭계(11)로부터 정반(5) 표면으로 간섭 무늬를 검출하기 위한 광원이 발사되고 상기 간섭계(11)에 의해 검출된 간섭 무늬의 평균 명도값이 설정된 기준치 이하일 때 상기 간섭계(11)의 초점이 정반(5) 표면에 맞춰졌음을 감지한다. 상기 렌즈 상부 높이값 검출부(19)는 상기 간섭계(11)로부터 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)로 간섭 무늬를 검출하기 위한 광원이 발사되고 상기 간섭계(11)에 의해 검출된 간섭 무늬의 평균 명도값이 설정된 기준치 이하일 때 상기 간섭계(11)의 초점이 두께 측정 대상 렌즈(7)의 윗면에 맞춰졌음을 감지한다.
이러한 구성과 절차로 이루어진 본 발명에 따른 간섭계와 리니어 게이지를 이용한 렌즈 두께 측정기 및 이를 이용한 두께 측정 방법은 비접촉식 렌즈 두께 측정 방식을 이용함으로써 렌즈 표면에 스크래치가 발생되는 문제점을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명은 중심 두께가 10mm 내지 15mm인 렌즈의 중심 두께를 측정하였을 때 1um 이내의 오차 범위로 렌즈의 두께를 보다 정밀하게 측정할 수 있었다.
도면 1a와 도면 1b는 본 발명의 결합 사시도,
도면 2는 리니어 게이지에 부가 장착된 XYZ 스테이지를 도시한 도면,
도면 3은 본 발명의 제어 블록도,
도면 4는 간섭계의 구성 요소와 간섭계의 동작 원리를 설명하기 위한 도면.
도면 2는 리니어 게이지에 부가 장착된 XYZ 스테이지를 도시한 도면,
도면 3은 본 발명의 제어 블록도,
도면 4는 간섭계의 구성 요소와 간섭계의 동작 원리를 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 간섭계와 리니어 게이지를 이용한 렌즈 두께 측정기는 도면 1a 내지 도면 3에 도시한 바와 같이, 작업대(1)와; 상기 작업대(1) 위에 설치되되 두께 방향으로 리니어 게이지(23)의 측정자(21)가 통과되도록 제1 측정자 통과홀(3)이 관통된 정반(5); 상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)를 고정시키되 두께 측정 대상 렌즈(7)가 상기 제1 측정자 통과홀(3)과 동심을 이루도록 고정하는 렌즈 고정 지그(9); 상기 정반(5) 상부에서 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 윗면을 마주보도록 설치된 간섭계(11); 상기 작업대(1)에 설치되고 간섭계(11)를 승하강시켜 상기 간섭계(11)의 높이를 조정하는 간섭계 승하강 수단(13); 상기 간섭계(11)가 상기 간섭계 승하강 수단(13)에 의해 승하강될 때 상기 간섭계(11)의 실시간 높이를 산출하는 간섭계 높이 실시간 산출부(15); 상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)가 제거된 상태에서 상기 간섭계(11)의 초점이 정반(5) 표면에 맞춰졌을 때 상기 간섭계 높이 실시간 산출부(15)에 의해 산출된 간섭계(11)의 높이를 '0'으로 조정하는 간섭계 높이 영점값 조정부(17); 상기 간섭계 높이 영점값 조정부(17)에 의해 간섭계(11)의 높이가 영점 조정 완료되고, 상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)가 놓인 상태에서, 상기 간섭계 승하강 수단(13)을 제어하여 상기 간섭계(11)를 단계적으로 상승시키고, 상기 간섭계(11)의 초점이 두께 측정 대상 렌즈(7)의 윗면에 맞춰졌을 때 상기 간섭계 높이 실시간 산출부(15)에 의해 산출된 간섭계(11)의 높이를 저장하여 정반(5) 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 상단까지의 높이 값을 검출하는 렌즈 상부 높이값 검출부(19); 상기 정반(5) 하부에 설치되고 측정자(21)가 상기 제1 측정자 통과홀(3)을 통해 정반(5) 상부로 돌출된 리니어 게이지(23); 상기 리니어 게이지(23)에 갖추어진 측정자(21)의 상단이 상기 정반(5) 윗면과 일치되었을 때 상기 리니어 게이지(23)로부터 검출된 높이값을 '0'으로 조정하는 리니어 게이지 영점값 조정부(25); 상기 리니어 게이지 영점값 조정부(25)에 의해 상기 리니어 게이지(23)의 영점이 조정 완료된 후, 상기 측정자(21)의 상단이 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단과 맞닿을 때 상기 정반(5)의 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단까지의 높이 값을 검출하는 렌즈 하부 단차값 검출부(27); 및 상기 렌즈 상부 높이값 검출부(19)에 의해 검출된 정반(5) 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 상단까지의 높이값과, 상기 렌즈 하부 단차값 검출부(27)에 의해 검출된 정반(5)의 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단까지의 높이 값의 차를 계산하여 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중심 두께를 산출하는 렌즈 중심 두께 산출부(29)를 포함한다.
또한, 본 발명은 도면 3에 도시한 바와 같이, 상기 렌즈 하부 단차값 검출부(27)에 의해 검출된 정반(5)의 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단까지의 높이 값의 부호를 설정하는 부호 설정부(28)를 더 포함한다.
상기 간섭계 승하강 수단(13)과 상기 작업대(1) 사이에는 도면 1a와 도면 1b에 도시한 바와 같이, 상기 간섭계 승하강 수단(13)의 설치 위치를 작업대(1)의 가로 방향과 세로 방향으로 조정하여 상기 간섭계(11)와 상기 리니어 게이지(23)의 접촉자가 동심을 이루도록 하는 XY 스테이지(31)를 더 포함한다.
상기 작업대(1) 하부에는 도면 2에 도시한 바와 같이, 상기 리니어 게이지(23)를 Z축 방향으로 승하강시키거나 작업대(1)의 가로 방향과 세로 방향으로 이동시켜 상기 간섭계(11)와 상기 리니어 게이지(23)의 접촉자가 동심을 이루도록 하는 XYZ 스테이지(63)가 부가 장착될 수 있다.
상기 간섭계 승하강 수단(13)은 도면 1a와 도면 1b에 도시한 바와 같이, 이동 스테이지(33)와; 상기 이동 스테이지(33)를 지면의 수직 방향으로 왕복 이송시키는 이동 스테이지 이송 수단(35); 및 상기 이동 스테이지(33)와 상기 간섭계(11)를 연결하는 중간 연결 수단(37)을 포함하고, 상기 중간 연결 수단(37)은 상기 간섭계(11)를 마주보는 이동 스테이지(33)의 일면에 고정 결합된 이동 스테이지 결합판(39)과, 상기 이동 스테이지 결합판(39)으로부터 상기 간섭계(11) 방향으로 나란하게 확장된 한 쌍의 확장판(41), 한 쌍의 상기 확장판(41)의 단부 사이에 고정 결합되되 상기 간섭계(11)와 일체로 결합된 간섭계 결합판(43)을 포함한다.
상기 작업대(1)는 도면 1a와 도면 1b에 도시한 바와 같이, 상기 리니어 게이지(23)의 측정자(21)가 통과되도록 상기 제1 측정자 통과홀(3)과 연통된 제2 측정자 통과홀이 관통된 작업판(47)과; 상기 작업판(47)의 네 귀퉁이로부터 작업판(47)의 하부 방향으로 확장된 지지 레그(49); 상기 지지 레그(49)의 하부에 배치되되 상기 지지 레그(49)와 일대일로 맞대응되고 지면과 맞닿는 지면 받침판(51); 및 상기 지지 레그(49)와 상기 지면 받침판(51) 사이에 설치되되 상기 지지 레그(49)의 밑면에 나사 결합되고 하단이 지면 받침판(51)과 결합되며 상기 지지 레그(49)와 지면 받침판(51) 사이에서 높이를 조절하여 상기 작업판(47)의 수평을 조절하는 높이 조절바(53)를 포함한다.
상기 간섭계 높이 영점값 조정부(17)는 상기 간섭계(11)로부터 정반(5) 표면으로 간섭 무늬를 검출하기 위한 광원이 발사되고 상기 간섭계(11)에 의해 검출된 간섭 무늬의 평균 명도값이 설정된 기준치 이하일 때 상기 간섭계(11)의 초점이 정반(5) 표면에 맞춰졌음을 감지한다.
상기 렌즈 상부 높이값 검출부(19)는 상기 간섭계(11)로부터 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)로 간섭 무늬를 검출하기 위한 광원이 발사되고 상기 간섭계(11)에 의해 검출된 간섭 무늬의 평균 명도값이 설정된 기준치 이하일 때 상기 간섭계(11)의 초점이 두께 측정 대상 렌즈(7)의 윗면에 맞춰졌음을 감지한다.
상기 간섭계(11)는 도면 4에 도시한 바와 같이, 단일 파장의 백색광을 조사하는 LED(55)와; 상기 LED(55)로부터 조사된 백색광의 경로상에 배치되고 상기 LED(55)로부터 조사된 백색광이 지향성을 갖도록 하는 지향 렌즈(57); 상기 LED(55)로부터 조사된 백색광의 경로상에 배치되고 상기 지향 렌즈(57)를 거쳐 조사된 백색광을 미러(63)와 정반(5) 또는 미러(63)와 두께 측정 대상 렌즈(7)로 분리하여 내보내는 분광부(59); 상기 분광부(59)를 통해 정반(5) 또는 두께 측정 대상 렌즈(7)로 향하는 백색광을 집속시키는 집속 렌즈(61); 상기 분광부(59)로부터 반사되는 백색광의 이동 방향에 배치되고 상기 분광부(59)로부터 반사된 백색광을 다시 분광부(59) 방향으로 반사시키는 미러(63); 및 상기 분광부(59)를 사이에 두고 상기 미러(63)와 마주보게 배치되며 상기 미러(63)로부터 반사된 다음 분광부(59)를 거쳐 입사된 백색광과, 상기 정반(5) 또는 두께 측정 대상 렌즈(7)로부터 반사된 다음 분광부(59)를 거쳐 입사된 백색광이 만나 발생된 간섭 무늬를 촬영하는 간섭 무늬 측정부(65)를 포함한다.
상기 집속 렌즈(61)는 간섭계(11)와 정반(5) 또는 간섭계(11)와 두께 측정 대상 렌즈(7) 사이의 간격에 따라서 집속 지점이 조절된다.
상기 간섭 무늬 측정부(65)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서가 사용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 간섭계와 리니어 게이지를 이용한 렌즈 두께 측정 방법은 도면 1a 내지 도면 3에 도시한 바와 같이, 작업대(1)와; 상기 작업대(1) 위에 설치되되 두께 방향으로 리니어 게이지(23)의 측정자(21)가 통과되도록 제1 측정자 통과홀(3)이 관통된 정반(5); 상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)를 고정시키되 두께 측정 대상 렌즈(7)가 상기 제1 측정자 통과홀(3)과 동심을 이루도록 고정하는 렌즈 고정 지그(9); 상기 정반(5) 상부에서 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 윗면을 마주보도록 설치된 간섭계(11); 상기 작업대(1)에 설치되고 간섭계(11)를 승하강시켜 상기 간섭계(11)의 높이를 조정하는 간섭계 승하강 수단(13); 상기 간섭계(11)가 상기 간섭계 승하강 수단(13)에 의해 승하강될 때 상기 간섭계(11)의 실시간 높이를 산출하는 간섭계 높이 실시간 산출부(15); 및 상기 정반(5) 하부에 설치되고 측정자(21)가 상기 제1 측정자 통과홀(3)을 통해 정반(5) 상부로 돌출된 리니어 게이지(23)를 포함하는 간섭계와 리니어 게이지를 이용한 렌즈 두께 측정 방법에 있어서,
간섭계 높이 영점값 조정부(17)가 상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)가 제거된 상태에서 상기 간섭계(11)의 초점이 정반(5) 표면에 맞춰졌을 때 상기 간섭계 높이 실시간 산출부(15)에 의해 산출된 간섭계(11)의 높이를 '0'으로 조정하는 단계와; 렌즈 상부 높이값 검출부(19)가 상기 간섭계 높이 영점값 조정부(17)에 의해 간섭계(11)의 높이가 영점 조정 완료되고, 상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)가 놓인 상태에서, 상기 간섭계 승하강 수단(13)을 제어하여 상기 간섭계(11)를 단계적으로 상승시키고, 상기 간섭계(11)의 초점이 두께 측정 대상 렌즈(7)의 윗면에 맞춰졌을 때 상기 간섭계 높이 실시간 산출부(15)에 의해 산출된 간섭계(11)의 높이를 저장하여 정반(5) 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 상단까지의 높이 값을 검출하는 단계; 리니어 게이지 영점값 조정부(25)가 상기 리니어 게이지(23)에 갖추어진 측정자(21)의 상단이 상기 정반(5) 윗면과 일치되었을 때 상기 리니어 게이지(23)로부터 검출된 높이값을 '0'으로 조정하는 단계; 렌즈 하부 단차값 검출부(27)가 상기 리니어 게이지 영점값 조정부(25)에 의해 상기 리니어 게이지(23)의 영점이 조정 완료된 후, 상기 측정자(21)의 상단이 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단과 맞닿을 때 상기 정반(5)의 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단까지의 높이 값을 검출하는 단계; 렌즈 중심 두께 산출부(29)가 상기 렌즈 상부 높이값 검출부(19)에 의해 검출된 정반(5) 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 상단까지의 높이값과, 상기 렌즈 하부 단차값 검출부(27)에 의해 검출된 정반(5)의 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단까지의 높이 값의 차를 계산하여 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중심 두께를 산출하는 단계를 포함한다.
이러한 구성과 절차로 이루어진 본 발명에 따른 간섭계와 리니어 게이지를 이용한 렌즈 두께 측정기 및 이를 이용한 두께 측정 방법은 비접촉식 렌즈 두께 측정 방식을 이용함으로써 렌즈 표면에 스크래치가 발생되는 문제점을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명은 중심 두께가 10mm 내지 15mm인 렌즈의 중심 두께를 측정하였을 때 1um 이내의 오차 범위로 렌즈의 두께를 보다 정밀하게 측정할 수 있었다.
1. 작업대 3. 제1 측정자 통과홀
5. 정반 7. 두께 측정 대상 렌즈
9. 렌즈 고정 지그 11. 간섭계
13. 간섭계 승하강 수단 15. 간섭계 높이 실시간 산출부
17. 간섭계 높이 영점값 조정부 19. 렌즈 상부 높이값 검출부
21. 측정자 23. 리니어 게이지
25. 리니어 게이지 영점값 조정부 27. 렌즈 하부 단차값 검출부
28. 부호 설정부 65. 간섭 무늬 측정부
29. 렌즈 중심 두께 산출부 31. XY 스테이지
33. 이동 스테이지 35. 이동 스테이지 이송 수단
37. 중간 연결 수단 39. 이동 스테이지 결합판
41. 확장판 43. 간섭계 결합판
47. 작업판 63. 미러
49. 지지 레그 51. 지면 받침판
53. 높이 조절바 55. LED
57. 지향 렌즈 59. 분광부
61. 집속 렌즈 63. XYZ 스테이지
5. 정반 7. 두께 측정 대상 렌즈
9. 렌즈 고정 지그 11. 간섭계
13. 간섭계 승하강 수단 15. 간섭계 높이 실시간 산출부
17. 간섭계 높이 영점값 조정부 19. 렌즈 상부 높이값 검출부
21. 측정자 23. 리니어 게이지
25. 리니어 게이지 영점값 조정부 27. 렌즈 하부 단차값 검출부
28. 부호 설정부 65. 간섭 무늬 측정부
29. 렌즈 중심 두께 산출부 31. XY 스테이지
33. 이동 스테이지 35. 이동 스테이지 이송 수단
37. 중간 연결 수단 39. 이동 스테이지 결합판
41. 확장판 43. 간섭계 결합판
47. 작업판 63. 미러
49. 지지 레그 51. 지면 받침판
53. 높이 조절바 55. LED
57. 지향 렌즈 59. 분광부
61. 집속 렌즈 63. XYZ 스테이지
Claims (6)
- 작업대(1)와;
상기 작업대(1) 위에 설치되되 두께 방향으로 리니어 게이지(23)의 측정자(21)가 통과되도록 제1 측정자 통과홀(3)이 관통된 정반(5);
상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)를 고정시키되 두께 측정 대상 렌즈(7)가 상기 제1 측정자 통과홀(3)과 동심을 이루도록 고정하는 렌즈 고정 지그(9);
상기 정반(5) 상부에서 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 윗면을 마주보도록 설치된 간섭계(11);
상기 작업대(1)에 설치되고 간섭계(11)를 승하강시켜 상기 간섭계(11)의 높이를 조정하는 간섭계 승하강 수단(13);
상기 간섭계(11)가 상기 간섭계 승하강 수단(13)에 의해 승하강될 때 상기 간섭계(11)의 실시간 높이를 산출하는 간섭계 높이 실시간 산출부(15);
상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)가 제거된 상태에서 상기 간섭계(11)의 초점이 정반(5) 표면에 맞춰졌을 때 상기 간섭계 높이 실시간 산출부(15)에 의해 산출된 간섭계(11)의 높이를 '0'으로 조정하는 간섭계 높이 영점값 조정부(17);
상기 간섭계 높이 영점값 조정부(17)에 의해 간섭계(11)의 높이가 영점 조정 완료되고, 상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)가 놓인 상태에서, 상기 간섭계 승하강 수단(13)을 제어하여 상기 간섭계(11)를 단계적으로 상승시키고, 상기 간섭계(11)의 초점이 두께 측정 대상 렌즈(7)의 윗면에 맞춰졌을 때 상기 간섭계 높이 실시간 산출부(15)에 의해 산출된 간섭계(11)의 높이를 저장하여 정반(5) 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 상단까지의 높이 값을 검출하는 렌즈 상부 높이값 검출부(19);
상기 정반(5) 하부에 설치되고 측정자(21)가 상기 제1 측정자 통과홀(3)을 통해 정반(5) 상부로 돌출된 리니어 게이지(23);
상기 리니어 게이지(23)에 갖추어진 측정자(21)의 상단이 상기 정반(5) 윗면과 일치되었을 때 상기 리니어 게이지(23)로부터 검출된 높이값을 '0'으로 조정하는 리니어 게이지 영점값 조정부(25);
상기 리니어 게이지 영점값 조정부(25)에 의해 상기 리니어 게이지(23)의 영점이 조정 완료된 후, 상기 측정자(21)의 상단이 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단과 맞닿을 때 상기 정반(5)의 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단까지의 높이 값을 검출하는 렌즈 하부 단차값 검출부(27);
및 상기 렌즈 상부 높이값 검출부(19)에 의해 검출된 정반(5) 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 상단까지의 높이값과, 상기 렌즈 하부 단차값 검출부(27)에 의해 검출된 정반(5)의 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단까지의 높이 값의 차를 계산하여 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중심 두께를 산출하는 렌즈 중심 두께 산출부(29)를 포함하고,
상기 간섭계 승하강 수단(13)과 상기 작업대(1) 사이에는 상기 간섭계 승하강 수단(13)의 설치 위치를 작업대(1)의 가로 방향과 세로 방향으로 조정하여 상기 간섭계(11)와 상기 리니어 게이지(23)의 접촉자가 동심을 이루도록 하는 XY 스테이지(31)가 장착되며,
상기 작업대(1) 하부에는 상기 리니어 게이지(23)를 Z축 방향으로 승하강시키거나 작업대(1)의 가로 방향과 세로 방향으로 이동시켜 상기 간섭계(11)와 상기 리니어 게이지(23)의 접촉자가 동심을 이루도록 하는 XYZ 스테이지(63)가 부가 장착되고,
상기 간섭계 높이 영점값 조정부(17)는 상기 간섭계(11)로부터 정반(5) 표면으로 간섭 무늬를 검출하기 위한 광원이 발사되고 상기 간섭계(11)에 의해 검출된 간섭 무늬의 평균 명도값이 설정된 기준치 이하일 때 상기 간섭계(11)의 초점이 정반(5) 표면에 맞춰졌음을 감지하며,
상기 렌즈 상부 높이값 검출부(19)는 상기 간섭계(11)로부터 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)로 간섭 무늬를 검출하기 위한 광원이 발사되고 상기 간섭계(11)에 의해 검출된 간섭 무늬의 평균 명도값이 설정된 기준치 이하일 때 상기 간섭계(11)의 초점이 두께 측정 대상 렌즈(7)의 윗면에 맞춰졌음을 감지하고,
상기 렌즈 하부 단차값 검출부(27)에 의해 검출된 정반(5)의 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단까지의 높이 값의 부호를 설정하는 부호 설정부(28)를 더 포함하며,
상기 간섭계 승하강 수단(13)은 이동 스테이지(33)와,
상기 이동 스테이지(33)를 지면의 수직 방향으로 왕복 이송시키는 이동 스테이지 이송 수단(35),
및 상기 이동 스테이지(33)와 상기 간섭계(11)를 연결하는 중간 연결 수단(37)을 포함하고,
상기 중간 연결 수단(37)은 상기 간섭계(11)를 마주보는 이동 스테이지(33)의 일면에 고정 결합된 이동 스테이지 결합판(39)과,
상기 이동 스테이지 결합판(39)으로부터 상기 간섭계(11) 방향으로 나란하게 확장된 한 쌍의 확장판(41),
한 쌍의 상기 확장판(41)의 단부 사이에 고정 결합되되 상기 간섭계(11)와 일체로 결합된 간섭계 결합판(43)을 포함하며,
상기 작업대(1)는 상기 리니어 게이지(23)의 측정자(21)가 통과되도록 상기 제1 측정자 통과홀(3)과 연통된 제2 측정자 통과홀이 관통된 작업판(47)을 포함하고,
상기 간섭계(11)는 단일 파장의 백색광을 조사하는 LED(55)와,
상기 LED(55)로부터 조사된 백색광의 경로상에 배치되고 상기 LED(55)로부터 조사된 백색광이 지향성을 갖도록 하는 지향 렌즈(57),
상기 LED(55)로부터 조사된 백색광의 경로상에 배치되고 상기 지향 렌즈(57)를 거쳐 조사된 백색광을 미러(63)와 정반(5) 또는 미러(63)와 두께 측정 대상 렌즈(7)로 분리하여 내보내는 분광부(59),
상기 분광부(59)를 통해 정반(5) 또는 두께 측정 대상 렌즈(7)로 향하는 백색광을 집속시키는 집속 렌즈(61),
상기 분광부(59)로부터 반사되는 백색광의 이동 방향에 배치되고 상기 분광부(59)로부터 반사된 백색광을 다시 분광부(59) 방향으로 반사시키는 미러(63),
및 상기 분광부(59)를 사이에 두고 상기 미러(63)와 마주보게 배치되며 상기 미러(63)로부터 반사된 다음 분광부(59)를 거쳐 입사된 백색광과, 상기 정반(5) 또는 두께 측정 대상 렌즈(7)로부터 반사된 다음 분광부(59)를 거쳐 입사된 백색광이 만나 발생된 간섭 무늬를 촬영하는 간섭 무늬 측정부(65)를 포함하며,
상기 간섭 무늬 측정부(65)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서가 사용되는 것을 특징으로 하는 간섭계와 리니어 게이지를 이용한 렌즈 두께 측정기.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 작업대(1)와;
상기 작업대(1) 위에 설치되되 두께 방향으로 리니어 게이지(23)의 측정자(21)가 통과되도록 제1 측정자 통과홀(3)이 관통된 정반(5);
상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)를 고정시키되 두께 측정 대상 렌즈(7)가 상기 제1 측정자 통과홀(3)과 동심을 이루도록 고정하는 렌즈 고정 지그(9);
상기 정반(5) 상부에서 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 윗면을 마주보도록 설치된 간섭계(11);
상기 작업대(1)에 설치되고 간섭계(11)를 승하강시켜 상기 간섭계(11)의 높이를 조정하는 간섭계 승하강 수단(13);
상기 간섭계(11)가 상기 간섭계 승하강 수단(13)에 의해 승하강될 때 상기 간섭계(11)의 실시간 높이를 산출하는 간섭계 높이 실시간 산출부(15);
및 상기 정반(5) 하부에 설치되고 측정자(21)가 상기 제1 측정자 통과홀(3)을 통해 정반(5) 상부로 돌출된 리니어 게이지(23)를 포함하는 간섭계와 리니어 게이지를 이용한 렌즈 두께 측정 방법에 있어서,
간섭계 높이 영점값 조정부(17)가 상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)가 제거된 상태에서 상기 간섭계(11)의 초점이 정반(5) 표면에 맞춰졌을 때 상기 간섭계 높이 실시간 산출부(15)에 의해 산출된 간섭계(11)의 높이를 '0'으로 조정하는 단계와;
렌즈 상부 높이값 검출부(19)가 상기 간섭계 높이 영점값 조정부(17)에 의해 간섭계(11)의 높이가 영점 조정 완료되고, 상기 정반(5) 위에 두께 측정 대상 렌즈(7)가 놓인 상태에서, 상기 간섭계 승하강 수단(13)을 제어하여 상기 간섭계(11)를 단계적으로 상승시키고, 상기 간섭계(11)의 초점이 두께 측정 대상 렌즈(7)의 윗면에 맞춰졌을 때 상기 간섭계 높이 실시간 산출부(15)에 의해 산출된 간섭계(11)의 높이를 저장하여 정반(5) 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 상단까지의 높이 값을 검출하는 단계;
리니어 게이지 영점값 조정부(25)가 상기 리니어 게이지(23)에 갖추어진 측정자(21)의 상단이 상기 정반(5) 윗면과 일치되었을 때 상기 리니어 게이지(23)로부터 검출된 높이값을 '0'으로 조정하는 단계;
렌즈 하부 단차값 검출부(27)가 상기 리니어 게이지 영점값 조정부(25)에 의해 상기 리니어 게이지(23)의 영점이 조정 완료된 후, 상기 측정자(21)의 상단이 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단과 맞닿을 때 상기 정반(5)의 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단까지의 높이 값을 검출하는 단계;
렌즈 중심 두께 산출부(29)가 상기 렌즈 상부 높이값 검출부(19)에 의해 검출된 정반(5) 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 상단까지의 높이값과, 상기 렌즈 하부 단차값 검출부(27)에 의해 검출된 정반(5)의 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단까지의 높이 값의 차를 계산하여 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중심 두께를 산출하는 단계를 포함하고,
상기 간섭계 승하강 수단(13)과 상기 작업대(1) 사이에는 상기 간섭계 승하강 수단(13)의 설치 위치를 작업대(1)의 가로 방향과 세로 방향으로 조정하여 상기 간섭계(11)와 상기 리니어 게이지(23)의 접촉자가 동심을 이루도록 하는 XY 스테이지(31)가 장착되며,
상기 작업대(1) 하부에는 상기 리니어 게이지(23)를 Z축 방향으로 승하강시키거나 작업대(1)의 가로 방향과 세로 방향으로 이동시켜 상기 간섭계(11)와 상기 리니어 게이지(23)의 접촉자가 동심을 이루도록 하는 XYZ 스테이지(63)가 부가 장착되고,
상기 간섭계 높이 영점값 조정부(17)는 상기 간섭계(11)로부터 정반(5) 표면으로 간섭 무늬를 검출하기 위한 광원이 발사되고 상기 간섭계(11)에 의해 검출된 간섭 무늬의 평균 명도값이 설정된 기준치 이하일 때 상기 간섭계(11)의 초점이 정반(5) 표면에 맞춰졌음을 감지하며,
상기 렌즈 상부 높이값 검출부(19)는 상기 간섭계(11)로부터 상기 두께 측정 대상 렌즈(7)로 간섭 무늬를 검출하기 위한 광원이 발사되고 상기 간섭계(11)에 의해 검출된 간섭 무늬의 평균 명도값이 설정된 기준치 이하일 때 상기 간섭계(11)의 초점이 두께 측정 대상 렌즈(7)의 윗면에 맞춰졌음을 감지하고,
상기 렌즈 하부 단차값 검출부(27)에 의해 검출된 정반(5)의 윗면으로부터 두께 측정 대상 렌즈(7)의 중앙 하단까지의 높이 값의 부호를 설정하는 부호 설정부(28)를 더 포함하며,
상기 간섭계 승하강 수단(13)은 이동 스테이지(33)와,
상기 이동 스테이지(33)를 지면의 수직 방향으로 왕복 이송시키는 이동 스테이지 이송 수단(35),
및 상기 이동 스테이지(33)와 상기 간섭계(11)를 연결하는 중간 연결 수단(37)을 포함하고,
상기 중간 연결 수단(37)은 상기 간섭계(11)를 마주보는 이동 스테이지(33)의 일면에 고정 결합된 이동 스테이지 결합판(39)과,
상기 이동 스테이지 결합판(39)으로부터 상기 간섭계(11) 방향으로 나란하게 확장된 한 쌍의 확장판(41),
한 쌍의 상기 확장판(41)의 단부 사이에 고정 결합되되 상기 간섭계(11)와 일체로 결합된 간섭계 결합판(43)을 포함하며,
상기 작업대(1)는 상기 리니어 게이지(23)의 측정자(21)가 통과되도록 상기 제1 측정자 통과홀(3)과 연통된 제2 측정자 통과홀이 관통된 작업판(47)을 포함하고,
상기 간섭계(11)는 단일 파장의 백색광을 조사하는 LED(55)와,
상기 LED(55)로부터 조사된 백색광의 경로상에 배치되고 상기 LED(55)로부터 조사된 백색광이 지향성을 갖도록 하는 지향 렌즈(57),
상기 LED(55)로부터 조사된 백색광의 경로상에 배치되고 상기 지향 렌즈(57)를 거쳐 조사된 백색광을 미러(63)와 정반(5) 또는 미러(63)와 두께 측정 대상 렌즈(7)로 분리하여 내보내는 분광부(59),
상기 분광부(59)를 통해 정반(5) 또는 두께 측정 대상 렌즈(7)로 향하는 백색광을 집속시키는 집속 렌즈(61),
상기 분광부(59)로부터 반사되는 백색광의 이동 방향에 배치되고 상기 분광부(59)로부터 반사된 백색광을 다시 분광부(59) 방향으로 반사시키는 미러(63),
및 상기 분광부(59)를 사이에 두고 상기 미러(63)와 마주보게 배치되며 상기 미러(63)로부터 반사된 다음 분광부(59)를 거쳐 입사된 백색광과, 상기 정반(5) 또는 두께 측정 대상 렌즈(7)로부터 반사된 다음 분광부(59)를 거쳐 입사된 백색광이 만나 발생된 간섭 무늬를 촬영하는 간섭 무늬 측정부(65)를 포함하며,
상기 간섭 무늬 측정부(65)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서가 사용하는 것을 특징으로 하는 간섭계와 리니어 게이지를 이용한 렌즈 두께 측정 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210165210A KR102671322B1 (ko) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | 간섭계와 리니어 게이지를 이용한 렌즈 두께 측정기 및 이를 이용한 두께 측정 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210165210A KR102671322B1 (ko) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | 간섭계와 리니어 게이지를 이용한 렌즈 두께 측정기 및 이를 이용한 두께 측정 방법 |
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Patent Citations (2)
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