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초소형 영상 전송 모듈용 DOE(Diffractive optical element)렌즈의 설계 및 평가
이환선,임천석,조재흥,장수,김현규,Lee, Hwan-Seon,Rim, Cheon-Seog,Jo, jae-Heung,Chang, Soo,Lim, Hyun-Kyu 한국광학회 2001 한국광학회지 Vol.12 No.3
IMT2000용 단말기, 휴대용 개인정보단말기(PDA), 노트북 PC 등에 내장이 가능한 고속(f/2.2)의 1/7인치 CMOS칩용 초소형 카메라 렌즈를 설계하였다 설계의 특징으로는 회절소자의 마이너스 고분산특성을 십분 활용하여 단매의 렌즈로도 고속 및 광화각에 걸쳐 고차수가 및 색수차를 충분히 보정한 것이고 동시에 경박단소화(렌즈포함 상거리=3.3mm)도 실현한 것이다. 한편 설계방법으로는 단매로도 최상의 성능을 확보하기 위해 가능한 초기형상을 (Seidel 3차 수차론 활용) 최적설계의 입력치로 두고 다양한 면배치에 대해 최적설계후 상호간의 광학성능 및 기타 특성치를 비교·분석하였다 그리고 성능향상의 한방법으로써 기존 단매 렌즈의 굴절능을 전체 (2매)렌즈의 굴절능으로 하면서 petzval sum이 제로가 되도록 렌즈를 추가 하였고 이로 말미암아 최적설계 후 기존 광학성능을 크게 향상시킬수 있었다. A high speed ultra-compact lens with a diffractive optical element (DOE) is designed, which can be applied to mobile communication devices such as IMT2000, PDA, notebook computer, etc. The designed hybrid lens has sufficiently high performance of less than f/2.2, compact size of 3.3 mm (1st surf. to image), and wide field angle of more than 30 deg. compared with the specifications of a single lens. By proper choice of the aspheric and DOE surface which has very large negative dispersion, we can correct chromatic and high order aberrations through the optimization technique. From Seidel third order aberration theory and Sweatt modeling, the initial data and surface configurations, that is, the combination condition of the DOE and the aspherical surface are obtained. However, due to the consideration of diffraction efficiency of a DOE, we can choose only four cases as the optimization input, and present the best solution after evaluating and comparing those four cases. On the other hand, we also report dramatic improvement in optical performance by inserting another refractive lens (so-called, field flattener), that keeps the refractive power of an original DOE lens and makes the petzval sum zero in the original DOE lens system. ystem.
단매와 대칭 2매로 구성된 DOE 렌즈의 광학성능 비교 및 분석
이환선,임천석,조재홍 한국광학회 2002 한국광학회지 Vol.13 No.3
본 논문에서는 단매와 대칭 2매로 구성된 DOE렌즈를 1/3인치 이미지 센서(크기 4.8mm $\times$ 3.6mm)에 대해 F/2.8, 전장길이(이미지 면 포함 거리) 6.8mm로 최적 설계하였고 그 광학성능 및 각종 특성치들을 비교, 분석하였다. 그 결과 단매 DOE렌즈의 단점으로 여겨지는 유효직경 내의 많은 회절링의 수, 설계차수 외로 파장별 회절되는 광에 의해 화면에 나타나는 플레어 및 색번짐, 큰 왜곡수차 등을 대칭 2매의 렌즈를 사용함에 의해 최소가 되도록 할 수 있었다. In this paper, we design single and symmetrical double lenses with DOE. The specifications are the following : Image area is 4.8 mm $\times$ 3.6 mm, F/# is 2.8 and the overall length (from first lens surface to image plane) is 6.8mm. After comparing the optical performance and characteristic values, we determine that symmetrical double lenses are superior to single lenses. Symmetrical double lenses have the merits of fewer zones, weaker flare, and smaller distortion than single lenses.