등가 삼중 렌즈계를 이용한 몰색화 및 비열화 광학계 설계

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 파장 및 온도 변화로 인한 성능 저하를 최소화하기 위해 등가 삼중 렌즈계를 이용한 몰색화 및 비열화 광학계 설계 방법을 제안한다. 제안된 방법은 다수의 렌즈로 구성된 광학계를 세 개의 렌즈군으로 단순화하고, 행렬 형태로 정리된 몰색화 및 비열화 조건으로부터 이를 만족하기 위해 요구되는 굴절능 비의 해를 도출한다. 도출된 해는 소재 특성을 좌표화한 유리 지도상에서의 기하학적 관계로 시각화되며, 소재 특성 배치의 적합성을 정량적으로 비교하기 위해 ACI(aberration check index)를 도입하였다. 도입된 ACI와 유리 지도상에서 소재 특성 좌표의 기하학적인 관계는 몰색화 및 비열화 광학계 구성을 위한 일차량 재분배와 소재 선정의 기준으로 활용된다. 이후, 제안된 방법을 CODE V의 sample lens(Telephoto lens)에 적용하여 유효성을 검증하였으며, 특허 렌즈 기반의 모바일 카메라 광학계에 적용한 결과 소형화된 시스템에서도 파장 및 온도 변화에 대해 성능이 안정적으로 유지됨을 확인하였다. 또한 동일한 광학계에서 등가 이중 렌즈계의 설계 방법과 비교한 결과, 제안된 방법이 보다 다양한 해를 도출할 수 있는 확장된 설계 자유도를 제공함을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 기하광학 이론 3
• 2.1 광학계의 기호 및 부호 규약 3
• 2.2 광학계의 특이점 5
• 2.3 Gaussian Bracket 정의 및 특성 7
• 2.4 일반화된 굴절 방정식 9
• Ⅲ. 광학 소재의 특성 11
• 3.1 광학 소재의 굴절률 11
• 3.2 광학 소재의 파장 특성 12
• 3.3 광학 소재의 온도 특성 15
• 3.4 광학 소재의 굴절 특성 18
• 3.5 유리 지도 (Glass map) 24
• Ⅳ. 몰색화 및 비열화 광학계 구성 27
• 4.1 파장과 온도에 따른 수차 표현 29
• 4.2 등가 단일 렌즈 (Equivalent single lens) 39
• 4.3 등가 이중 렌즈계의 몰색화 및 비열화 조건 40
• 4.4 등가 이중 렌즈계를 이용한 몰색화 및 비열화 광학계 설계 50
• 4.5 등가 삼중 렌즈계의 몰색화 및 비열화 조건 53
• 4.6 등가 삼중 렌즈계를 이용한 몰색화 및 비열화 광학계 설계 67
• V. 등가 삼중 렌즈계를 이용한 광학계 설계 예제 71
• 5.1 CODE V Telephoto lens 적용 74
• 5.2 특허 렌즈 기반 모바일 카메라 광학계 적용 90
• Ⅵ. 결론 108
• 참고문헌 109
• 외국어초록 113