We have developed a compact and cost-effective camera module on the basis of wafer-scale-replica processing. A multiple-layered structure of several aspheric lenses in a mobile-phone camera module is first assembled by bonding multiple glass-wafers on which 2-dimensional replica arrays of identical aspheric lenses are UV-embossed, followed by dicing the stacked wafers and packaging them with image sensor chips. This wafer-scale processing leads to at least 95% yield in mass-production, and potentially to a very slim phone with camera-module less than 2 mm in thickness. We have demonstrated a VGA camera module fabricated by the wafer-scale-replica processing with various UV-curable polymers having refractive indices between 1.4 and 1.6, and with three different glass-wafers of which both surfaces are embossed as aspheric lenses having $230{\mu}m$ sag-height and aspheric-coefficients of lens polynomials up to tenth-order. We have found that precise compensation in material shrinkage of the polymer materials is one of the most technical challenges, in orderto achieve a higher resolution in wafer-scaled lenses for mobile-phone camera modules.
This paper considers about the tilt measurement of lens module with multiple lenses. The tilt between lenses in lens module and barrel or between image sensor and barrel can be measured precisely with the proposed algorithm. The magnitude and direction of the tilt vector of lens and image sensor can be measured from the best focal surface. The selecting and setting of image sensor, test chart, image sensor centering to lens module, axis align, focus measure method are also explained to get highly precise tilt results. The proposed algorithm is verified with the lens module inspection system we developed, and the experimental results show that the tilt measure proposed in this paper is robust and precise. With the proposed tilt measurement algorithm, the tilt of an image sensor and any other lens which intermediates light can be measured.
In this study, we present a multi-sensor module for snake robot searching survivors in a narrow space. To this end, we integrated five sensor systems by considering the opinions of the first responders: a gas sensor to detect CO2 gases from the exhalation of survivors, a CMOS camera to provide the image of survivors, an IR camera to see in the dark & smoky environment, two microphones to detect the voice of survivors, and an IMU to recognize the approximate location and direction of the robot and survivors. Furthermore, we integrated a speaker into the sensor module system to provide a communication channel between the first responders and survivors. To integrated all these mechatronics systems in a small, compact snake head, we optimized the positions of the sensors and designed a stacked structure for the whole system. We also developed a user-friendly GUI to show the information from the proposed sensor systems visually. Experimental results verified the searching function of the proposed sensor module system.
완전한 2차원 배열을 갖는 중적외선 대역의 $320\times240$ 검출기를 사용하는 3세대 열상 장비의 설계 및 제작은 이차원 배열 검출기 제작 기술의 발달과 영상 신호처리 기술의 진전으로 인해 최근 더욱 더 활발히 이루어지고 있다. 본 논문은 다양한 응용 분야에서 적외선 센서로 사용될 수 있도록 하기 위하여 소형 경량화 제작을 목표로 한 3세대 열상장비의 이중 배율 적외선 카메라의 설계와 Defocus용 셔터 렌즈에 의한 영상기반 불균일 보정 방식에 대해 다룬다.
재귀적 수치 계산법을 적용하여 모바일 폰용 카메라 광학 모듈의 기초 설계를 진행하였다. 38도의 반각 필드에 대한 결상 성능을 높이기 위하여 6개의 비구면 렌즈로 광학계를 구성하였으며, 소형 기기인 모바일 폰에서의 적용성을 높이기 위하여 전체 길이는 5 mm로 제한하였다. 기초설계에서 얻은 데이터를 바탕으로 Zemax 설계 툴을 사용하여 최적화 설계를 진행하였으며, 최적화된 광학계의 결상 성능은 280 lines/mm 패턴에 대한 modulation transfer function (MTF) 값이 19% 이상이고 다파장 광선에 대한 상 왜곡도는 최대 1.0% 이내임을 확인할 수 있었다. 본 논문을 통하여 재귀적 수치 계산법을 사용한 소형 모바일 폰 카메라의 기초설계가 가능함을 검증할 수 있었다.
This study presents a new design method for a zoom lens, in which real lens groups are designed successively to combine to form a lens modules zoom system. The lens modules and aberrations are applied to the initial design for a four-group inner-focus zoom system. An initial design with a focal length range of 4.2 to 39.9 mm is derived by assigning the first-order quantities and third-order aberrations to each module along with the constraints required for optimum solutions. After obtaining the lens module zoom system, the real lens groups are successively, not separately, designed to get a zoom lens system. Compared to the separately designed real lens groups, this approach can give a better starting zoom lens and save time. The successively designed groups result in a zoom system that satisfies the basic properties of the zoom system consisting of the original lens modules. In order to have a slim system, we directly inserted the right-angle prism in front of the first group. This configuration resulted in a compact zoom system with a depth of 12 mm. The finally designed zoom lens has an f-number of 3.5 to 4.5 and is expected to fulfill the requirements for a mobile zoom camera having high zoom ratio of 10x.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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