목적: 국내에서 시판되는 안경렌즈의 성능을 분석하고 최적화 설계로 수차가 보정된 안경렌즈를 설계하였다. 방법: 굴절률 1.6의 재질을 갖는 4개 회사의 ${\pm}$5.00D의 구면 렌즈와 비구면 렌즈의 중심두께, 곡률반경, 비구면 계수를 측정하였다. Mitutoyo사의 ID-F150으로 중심두께를 측정하였고, Automation Robotics사의 FOCOVISION(SR-2)를 이용하여 곡률반경을 측정하였다. 비구면 계수는 Taylor Hobson사의 PGI 1240S로 측정하였다. 렌즈 후면부터 눈의 회선점까지의 거리 27 mm, 동공직경 4 mm, 중심시야 $30^{\circ}$에서 적은 양의 수차를 갖는 안경렌즈를 설계하였다. 측정 렌즈보다 Axial height를 짧게 함으로써 미용 상의 이점을 높였다. 설계에는 ORA사의 Code V를 이용했다. 결과: -5.00D 비구면 렌즈는 구면 렌즈보다 비점수차와 왜곡수차는 약간 크게 나타났으나 Axial height가 짧고 가장자리 두께가 감소하여 미용 상의 장점이 있다. +5.00D 비구면 렌즈는 왜곡수차의 성능이 향상되고 (-)렌즈와 마찬가지로 Axial height와 중심두께의 감소로 미용 상의 장점을 확인하였다. 최적화 과정을 통한 전면 비구면 렌즈는 비점수차와 왜곡수차가 측정 구면 렌즈보다 좋은 성능과 미용 상의 장점을 확인할 수 있다. 결론: 국내에서 시판되는 비구면 렌즈는 수차의 성능보다는 미용 상의 장점을 키우는 Axial height의 감소와 두께의 감소에 주안점을 둔전면 비구면 설계가 이뤄지고 있다. 최적화 설계이론을 통해 측정렌즈보다 향상된 수차성능과 미용 상의 이점을 모두 갖는 전면 비구면 안경렌즈의 설계를 하였다. 후면 비구면 렌즈의 설계를 통해 전면 비구면 렌즈보다 향상된 성능을 얻을 수 있음을 기대할 수 있다.
제조기술이 발전함에 따라 비구면을 사용한 광학계 설계에 대한 많은 연구가 보고 되고 있다. 본 연구에서는 단일렌즈에서 다양한 렌즈면 조합 중에서 성능이 가장 우수하게 나타난 비구회절면(비구면과 회절면을 동시에 적용)을 사용하여 이군렌즈에 대해 F/l.0인 대구경 광학계를 설계하였다. 사용된 검출기 사양은 픽셀 크기 45um, 픽셀 수 320$\times$240 이며, fill factor 는 무시하였다. 광학계의 유효초점거리는 171.73mm 이며, 사용한 프로그램은 ORA 사의 Code V 이다. (중략)
최근 광 디스크로부터 신호를 검출하고 기록하는 핵심장치인 장 Pick-up이 점차로 고기능화, 소형화, 경량화 되면서 광 기록장치들의 발전에 크게 기여하고 있다. 초소형, 초경량 광 Pick-up을 생산하기 위해서는 광 Pick-up의 무게와 크기에 큰 영향을 미치는 렌즈의 재료를 유리에서 플라스틱으로 전환하고, 비구면 렌즈를 사용하는 것이 필요하다. 플라스틱 비구면 렌즈를 대량 생산하기 위해서 가장 많이 사용되는 방법이 사출성형이고, 소형, 경량, 휴대기능을 강조하는 제품동향으로 인하여 플라스틱 렌즈의 주요 생산기술인 사출성형의 중요성이 날로 부각되고 있다.(중략)
최근에 국내에서도 광학장비개발에 대한 관심이 급속도로 증가하고 있다. 광학장비개발기술의 핵심은 렌즈설계 능력에 달려있다고 해도 과언이 아니다. 더구나 현재 발전추세를 보면 소형 경량화 장비의 개발을 위해 다양한 수단과 방법을 동원하고 있는 실정이다. 특히 렌즈설계에 의한 소형 경량화 목표를 달성하기 위하여 비구면 렌즈 및 회절렌즈의 사용이 불가피하다고 할 수 있다. 본 논문에서는 장파장 적외선 영역에서의 비구면 및 회절면의 사용에 의한 렌즈 성능에 미치는 영향을 분석하여 보았다. (중략)
최근 반도체, 영상정보 및 전자광학 분야 등 첨단 산업분야의 발전과 더불어 광학계의 경량화 요구가 높아짐에 따라 비구면 렌즈에 대한 수요가 급속히 증가하고 있는 실정이다. 일반적으로 비구면으로 구성된 광학계는 넓은시야와 고성능의 화상을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 광학계를 소형, 경량화 시킬 수 있는 장점을 가지고 있어 현재, 종래의 구면 광학계가 비구면 광학계로 대체되고 있는 추세이다.(중략)
최근 고화질 카메라폰이 경박단소화 되는 경향에 따라 Plastic렌즈 또는 구면 Glass렌즈만으로는 요구되는 광학적 성능 구현이 힘들기 때문에 비구면 Glass렌즈에 대한 요구가 증가하고 있다. 이러한 비구면 Glass렌즈는 일반적으로 초경합금 성형용 코어를 이용한 고온압축 성형방식으로 제작되어지기 때문에 코어면의 초정밀 연삭가공 및 코어면 코팅기술 개발이 시급한 상황이다. 한편, 대표적인 난삭재 Silicon Carbide(SiC)는 광학적 특성 및 기계적 특성, 전기적 특성 등 우수한 특성을 가진 재료로서 우주망원경, 레이저 광 및 X선 반사용 미러 등 다종, 다양한 용도로 이용되고 있으며 전기, 전자, 정보, 정밀기기의 급격한 발전으로 SiC의 수요가 급격히 증가하고 있다. 비구면 Glass렌즈 성형용 코어를 SiC소재로 제작할 경우 성형용 코어의 수명향상, 렌즈 생산원가의 절감 및 코팅 과정의 간소화 등의 다양한 장점을 가지므로 SiC를 이용한 성형용 코어의 나노 정밀도급 초정밀 연삭가공기술의 개발이 필요하다. 본 논문에서는 3 메가픽셀, 2.5배 광학 줌 카메라폰 모듈용 비구면 Glass렌즈 개발을 목적으로 실험계획법을 적용하여 초경합금 성형용 코어의 연삭조건을 규명하였다. 초경합금 비구면 성형용 코어의 초정밀 연삭가공조건 및 결과를 바탕으로 난삭재인 Silicon Cabide(SiC)의 연삭가공조건을 구하고 이를 이용하여 비구면 Glass렌즈 성형용 코어를 초정밀 연삭가공하였다.
프로젝션 TV, 비디오 카메라나 CD 등과 같은 전자 광학((Electro-optics) 제품 시장이 확대되고 있다. 이들 제품의 광학 부품을 소형경량화·고성능화·저가격화 하기 위해 각 제조업체에서 독자적인 비구면 가공 기술을 개발하고 있으며, 종전의 유리 렌즈에서 좀더 가벼운 플라스틱 렌즈로 이동하고 있다. 이 광학 부품들의 요구 정밀도는 형상 정밀도, 면 거칠기 모두 요구값이 높아지고 있으며 초정밀 비구면 경면 절삭 기술이 이용되고 있다. 본 고에서는 프로젝션 TV 및 비디오 카메라의 비구면 플라스틱용 금형을 대상으로 무전해 니켈 도금막의 초정밀 경면 절삭 기술에 대해 소개한다.
비구면은 점광원에서 출발한 광이 측정면에서 반사한 후 다시 한 점으로 모이지 않아 일반적인 간섭계로 측정하는데 어려움이 있다. 이 때 비구면이 만들어내는 파면과 반대되는 파면을 생성하는 null compensator를 설치하여 null test를 수행할 수 있다. CGH는 렌즈나 거울과 같은 기계적인 가공을 하지 않고, 이론상 수식적으로 표현이 가능한 모든 파면을 만들 수 있으므로 많이 사용되어 왔다. (중략)
3 Megapixel, 2.5배 Zoom 카메라폰 모듈용 광학계 중 비구면과 평면으로 설계된 평볼록형 비구면 Glass렌즈를 고온압축성형법으로 제작하였다. 제작된 비구면 Glass 성형렌즈의 성능은 성형렌즈의 형상정도(PV) 전사성과 해상도로 평가하였다. Glass렌즈 성형용 몰드의 형상정도(PV)는 비구면의 경우 $0.127\;{\mu}m$, 평면의 경우 $0.168\;{\mu}m$이었고, 성형된 렌즈의 형상정도(PV)는 비구면의 경우 $0.205\;{\mu}m$, 평면의 경우 $0.223\;{\mu}m로 $90{\sim}95%$의 전사정도를 보였다. 성형렌즈의 해상도 평가를 위해 렌즈의 MTF[Contrast]를 측정하였다. 공간주파수 80 lp/mm에서 Contrast가 32.9%을 보였으며, 이 값은 렌즈 광학설계의 전산모사에서 얻어진 Contrast 33%에 근사한 값으로 성형렌즈의 해상도 특성이 우수함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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