선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 이번 절에서는 v′ e의 변화가 가장 큰 경우인 첫 번째 등가 단일렌즈의 굴절능 재분배를 이용한 색수차 보정을 실행하여 굴절능 재분배의 큰 효과를 확인하고 많은 몰색화 설계들에서 이 방법이 적용 가능하다는 것을 보여주고자 한다.
제안 방법
- 11매의 유리소재로 구성된 어안렌즈 특허에 소재선택과 등가 단일렌즈의 굴절능 재분배 방법을 각각 적용한 결과 장파장과 단파장간의 후초점거리 차이가 초기 40.526 µm에서 −3.294 µm와 −0.556 µm로 매우 작은 값을 갖는 두 어안렌즈를 설계하였다. 이 새로운 그래픽 방법은 매우 간단하여 색수차 보정을 위한 광학계 설계 시 유용하게 사용될 것으로 기대된다.
- 광학계의 색수차에 영향을 주는 굴절능과 Abbe 수의 조합을 효과적으로 찾기 위해 색수차 보정 유리 지도상에서 대칭 그래픽 방식을 제시하였다. 여러 매수의 렌즈로 구성되어 있는 광학계일지라도 등가 단일렌즈 개념을 도입하여 이중렌즈 광학계로 간단히 재구성할 수 있다.
- . 그 결과 장파장과 단파장간의 후초점거리 차이가 매우 작은 두 어안렌즈를 설계하였다.
- 하지만 표 3의 9번째 이중 렌즈 광학계처럼 두 Abbe 수사이의 차이가 작다 하더라도 실제 존재하는 소재의 Abbe 수와의 차이가 있으면 이때 발생하는 색수차가 커지기 때문에 선택에 주의해야 한다. 따라서 본 절에서는 유효성이 매우 좋은 6번째 렌즈(L6)의 소재 변경을 통해 색수차 보정을 진행한다.
- 렌즈 사이에 공기간격이 있는 이중 렌즈의 색수차 보정 조건을 k매의 렌즈들로 구성된 임의의 광학계에 확대 적용하기 위해 등가 단일렌즈(equivalent single lens)를 도입하여 전체 광학계를 이중렌즈 광학계로 변환하여 다룬다[2,3]. 이중렌즈 광학계는 광학계의 j번째 특정 렌즈 Lj와 이를 제외한 나머지 렌즈들로 이루어진 등가 단일렌즈 Le로 구성되고, 이중 렌즈 광학계의 전체 굴절능과 색수차 보정 조건은 식 (1)과 식 (2)로부터 각각 다음과 같이 주어진다.
- 본 논문에서는 가시광선 영역의 파장대역에서 11매의 유리소재로 구성된 어안렌즈 특허로부터 대칭 그래픽 방식을 이용하여 소재선택과 굴절능 재분배를 통해 색수차 보정 설계를 진행한다[4]. 그 결과 장파장과 단파장간의 후초점거리 차이가 매우 작은 두 어안렌즈를 설계하였다.
- 본 연구에서는 각 렌즈면에서 근축광선의 상대적인 높이비와 등가 단일렌즈 개념을 도입하여 렌즈간의 공기간격과 렌즈 매수를 고려한 광학계의 색수차 보정을 위해 색수차 보정 유리 지도(achromatic glass map)와 대칭 그래픽 방식(symmetry graphical method)을 새롭게 제시한다. 색수차 보정 유리 지도는 수평축은 Abbe 수(v), 수직축은 굴절능(Φ)으로 구성되어 있으며, 이중렌즈 광학계를 구성하는 특정 렌즈(Lj)와 등가 단일렌즈(Le)가 수평축 또는 수직축 중 하나를 기준으로 서로 대칭 조건을 만족할 때 광학계의 색수차는 보정된다.
- 526 µm이다. 이 광학계의 색수차 보정을 위해 등가 단일렌즈 개념을 이용하여 총 11개의 이중렌즈 광학계들을 구성할 수 있는데, 이들 중 적절한 소재 선택이 가능한 경우는 4.1절에서 소재선택을 이용한 색수차 보정 설계방법을 따라 진행한다. 한편 소재선택 이 불가능한 경우에는 11개의 이중렌즈 광학계 중 하나를 선별하여 4.
- 이번에는 소재선택이 가능한 여섯 번째 경우를 제외한 머지 경우들 중 하나의 이중렌즈 광학계에서 등가 단일렌즈의 굴절능 재분배를 이용한 색수차 보정 방법을 진행한다. 굴절능 재분배를 이용한 색수차 보정은 등가 단일렌즈의 Abbe 수 v′e의 변화가 가장 작아 굴절능 재분배가 용이한 경우를 가장 좋은 대상으로 삼는다.
대상 데이터
- 4매 이상의 렌즈들로 구성된 광학계에 대칭 그래픽 방식을 적용하기 위해 그림 3과 같이 U.S. 특허에 기초한 어안렌즈를 색수차 보정 설계의 예로 선정하였다[4]. 이 어안렌즈는 본 논문에서 제시한 설계방법의 장점을 설명하기에 적절하여 초기 광학계로 선정하였다.
- 따라서 요구되는 Abbe 수와 가장 근접한 값을 갖고 굴절률 변화가 적은 NSF11 (v6=25.680)을 LJ = L6의 새로운 소재로 선택하였다.
성능/효과
- 680)을 LJ = L6의 새로운 소재로 선택하였다. 결과적으로 대칭 그래픽 방식을 이용한 소재 선택으로 모든 렌즈들의 굴절능과 근축광선 높이는 유지된 채 여섯 번째 렌즈만 기존 crown 계열의 NLAF34 (773.496) 소재에서 flint 계열의 NSF11 (785.257) 소재로 변경되는 것을 확인할 수 있다.
- 결과적으로 색수차 보정 지도상에서 두 가지 대칭 그래픽 방식을 통해 색수차 보정 조건을 만족하는 Lj (MA)+Le조합과 Lj (MB)+LE조합을 각각 얻을 수 있고 두 가지 방법은 광학계의 특성에 따라 독립적 또는 상호보완적으로 사용될 수 있다.
- 굴절능 재분배를 통해 색수차가 보정 설계된 어안렌즈(B)의 장파장 대역(C-선)과 단파장 대역(F-선)간의 후초점거리 차이는 그림 9와 같이 −0.556 µm로 크게 줄어들어 색수차가 잘 보정된 것을 확인할 수 있다.
- 그림 8은 등가 단일렌즈의 굴절능을 재분배하여 색수차가 보정된 어안렌즈(B)이다. 대칭 그래픽 방식을 통한 굴절능 재분배로 표 4와 같이 모든 광학계의 소재와 첫 번째 렌즈의 굴절능은 유지된 채 등가 단일렌즈를 구성하는 나머지 렌즈들의 굴절능과 근축광선의 높이가 변경된 것을 확인할 수 있다.
- 이중렌즈를 구성하는 각각의 렌즈들을 색수차 보정 유리 지도상 나타내어 색수차 보정 조건을 만족하는 적절한 소재의 유효성과 기여도에 따라 소재 선택 방법 또는 등가 단일렌즈의 굴절능 재분배를 적용한다. 또한 초기 광학계의 구성변화를 최소화하기 위해 위 두 가지 방법을 모두 적용하여 색수차가 보정된 광학계를 효과적으로 얻을 수 있다.
- 소재변경으로 색수차가 보정 설계된 어안렌즈(A)의 장파 장 대역(C-선)과 단파장 대역(F-선)간의 후초점거리 차이는 초기 40.526 µm에서 그림 6과 같이 −3.294 µm로 줄어든 것을 확인할 수 있다.
후속연구
- 556 µm로 매우 작은 값을 갖는 두 어안렌즈를 설계하였다. 이 새로운 그래픽 방법은 매우 간단하여 색수차 보정을 위한 광학계 설계 시 유용하게 사용될 것으로 기대된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.