본 논문에서는 근축광학적인 대수식(algegraic equations)과 설계경험적인 근사조건을 통해 텔레센트릭 렌즈를 구조적으로 이해할 수 있는 일반화된 관계식을 찾는다. 이 관계식은 $f{\theta}$ 공식으로 명명되고, 단매렌즈, 이중가우스렌즈, 쿠크(Cooke)의 삼중렌즈, 쿠크의 삼중렌즈와 이중가우스렌즈가 결합된 복합렌즈의 순서로 단계적으로 적용된다. 그리고 이 공식은 조명광학용으로 사용되는 단매의 플라이아이 렌즈와 집광렌즈, 2매의 플라이아이 렌즈와 집광렌즈에 대해서도 순차적으로 적용된다. 여기서, 집광렌즈는 텔레센트릭 렌즈와 광학적으로 동일한 속성을 가진다. 결론적으로, 본 논문에서 찾은 $f{\theta}$ 공식은 텔레센트릭 렌즈에 대한 구조적인 이해를 이끌어냄과 동시에 직관적인 방식의 설계에도 활용될 수 있음을 보여 준다.
본 연구에서는 다수의 요소렌즈들로 이루어진 렌즈시스템을 단순화 및 구조화할 수 있는, 저자들만의 독창적인 설계기법인, 일반화된 구조설계 방정식을 제안하고 이를 통해 스마트폰 카메라 렌즈와 연동될 수 있는 텔레센트릭 렌즈의 존재 가능성 및 설계방법을 탐구하였다. 결과적으로, 텔레센트릭 렌즈 시스템을 모듈화하고 조립설계 할 수 있는 $f{\theta}$ 공식을 도출 및 검증할 수 있었고, 이 공식으로부터 공장자동화와 같은 머신비전에 효과적으로 활용될 수 있는 스마트폰용 텔레센트릭 렌즈를 설계할 수 있었다.
본 논문에서는 이중 색지움 렌즈와 삼중 색지움 렌즈의 종색수차 보정식을 이용하여 가시광선 전대역에서 수차를 보정할 수 있는 유리 조합을 연구하고 수차가 보정된 두 렌즈를 결합하여 산업 현장에서 광범위하게 이용되고 있는 비전검사용 텔레센트릭 렌즈를 설계하였다. 그 결과 매우 넓은 파장대역 380 nm ~ 780 nm에서 파면수차를 $0.057{\lambda}$ 를 갖는 광학적 성능을 확보하였으며, 이는 기존에 시판중인 486.1 nm ~ 656.2 nm에서 수차가 보정된 텔레센트릭 렌즈들보다 우수하다는 것을 볼 수 있었다.
Kim, Tae Young;Shin, Min-Ho;Chang, Ryungkee;Kim, Young-Joo
Journal of the Optical Society of Korea
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제19권3호
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pp.303-310
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2015
An image-space telecentric lens for an intra-oral 3D scanner was designed and fabricated for dental application. Since a telecentric function can provide the same results regardless of image plane position, it helps to realize a more accurate image for an intra-oral scanner. The performance of the designed lens meets the required properties for HD resolution. In particular, lateral color is corrected within 1 pixel. This system achieves depth of focus of more than 3 mm. For user convenience, the developed system consists of a prism part and an imaging part. Both parts are optimized to reduce the front size and weight of the system. In order to make the parallax sights, parallax angle was determined to be 8 degrees between two optical systems.
International Journal of Advanced Culture Technology
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제8권3호
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pp.260-268
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2020
Currently, it is usually a 3D scanner processing method as a laser method. However, the laser method has a disadvantage of slow scanning speed and poor precision. Although optical scanners are used as a method to compensate for these shortcomings, optical scanners are closely related to the distance and precision of the object, and have the disadvantage of being expensive. In this paper, 3D scanner using variable focus lens-based structured light module with improved measurement precision was designed to be high performance, low price, and usable in industrial fields. To this end, designed a telecentric optical system based on a variable focus lens and connected to the telecentric mechanism of the step motor and lens to adjust the focus of the variable lens. Designed a connection structure with optimized scalability of hardware circuits that configures a stepper motor to form a system with a built-in processor. In addition, by applying an algorithm that can simultaneously acquire high-resolution texture image and depth information and apply image synthesis technology and GPU-based high-speed structured light processing technology, it is also stable for changes to external light. We will designed and implemented for further improving high measurement precision.
본 논문에서는 telecentric 렌즈에 대하여 간략하게 그 성질을 알아보고 기존에 설계된 profile projection lens를 선택하여 광학적 성능을 조사하여 봄으로서 telecentric에 관한 이해를 도모하고자 하였다. 분석한 광학계는 F-no가 2.8이고, 첫 번째 렌즈를-렌즈로 사용하여 물측 초점의 위치를 광학계 안쪽에 위치시킴으로서 aperture stop을 광학계 내부에 설치하게 하여 광학계를 보다 compact하게 하려 하였음을 알 수가 있었다. 시야는 $21^{\circ}$ 정도를 유지하며, entrance pupil이 물측 초점의 위치(FFL)에 놓여짐으로써 exit pupil은 -49404.1mm로 물측 공간쪽으로 무한대로 놓여지게 됨을 확인할 수가 있다. 이로서 본 광학계는 '상측이 텔레센트릭계(image space telecentricity)'의 한 형태라고 할 수 있다.
A collimator refers to an optical system that images a collimated beam at a desired point. A resolution target located at a near distance can be converted into a virtual image located at a long distance. To test the resolution for mobile cameras, a large target is placed at a long distance. If a collimator system is used, the target can be placed at a near distance. The space required for a resolution inspection can thus be drastically reduced. However, to inspect a mobile camera, the exit pupil of the collimator system and the entrance pupil of the mobile camera must match, and the stop of the collimator system must be located on the last surface. Because a collimator system cannot be symmetrical with respect to the stop, the distortion becomes extremely large, which can be corrected by combining the collimator symmetrically with respect to the object plane. A novel system was designed to inspect an optical lens on a mobile phone. After arranging the refractive power, lenses were added using the equivalent lens design method. The distortion was reduced to less than 1%. This optical system satisfies a half-field angle of 45° and an optical performance sufficient for inspection.
엄밀한 기하광학적 광선추적을 이용하여, 2차원 TPHK가 푸리에변환 렌즈로 사용될 때, 표면양각형태에 따른 특성을 분석하였다. 2차원 TPHK(F/8, 초점거리 15 mm)의 기판두께가 0, 50$\mu\textrm{m}$인 두 경우에 있어서, 표면양각형태를 평면-볼록면에서 볼록면-평면까지 51단계로 나누어, 세가지 입사각($0^{\circ},{2.5}^{\circ},5^{\circ}$)에 대한 광선추적을 실시하였다. 광선추적의 결과로 얻은 rms 스폿크기, $f{\sin}{\theta}$위치에 대한 rms편차, 최고점위치, FWHM(full width at half maximum), 추적에서 제외된 광선수 등을 평가 기준으로 사용하였는데, 그 결과, 기판의 유무에 무관하게, 표면양각높이의 80%가 상면 쪽에 존재하는 양볼록 형태를 가지는 TPHK가 푸리에변환 렌즈로서 가장 우수한 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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