Abstract
In this paper, we analysed what effect the design variables, such as refractive index, central thickness and radius of curvature, had on the first order properties and image quality of optical systems when temperature changed. The optical parameters were varied at each temperature, then the coupling and ruler methods were used to design an athermalized lens for a phone camera. This concept was first used to design the lens for a 1/3.2" 5M phone camera. The designed lens satisfies all the specifications for a phone camera, and the variations of the back focal length(${\Delta}BFL$) are reduced to $10{\mu}m$ for a temperature range of $-10^{\circ}C$ to $+60^{\circ}C$. Also, the TTL of 5.5 mm results in a compact system. All design concepts and results discussed in this paper are expected to be useful in development for the phone and CCTV camera.
본 연구에서는 광학계의 굴절률, 중심두께 및 곡률반경에 대한 설계변수가 온도변화에 따라 1차 특성 및 결상성능에 어떠한 영향을 미치는지 분석하고, 이로부터 온도보정 설계를 실시하였다. 광학설계 변수들을 각각의 사용온도에 해당되는 값으로 변경한 후, 기존의 coupling 및 ruler 설계 개념을 폰 카메라용 렌즈설계에 적용하여 온도보정을 고려한 설계방법을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 온도보정 설계개념을 4매 구성의 1/3.2" 5M 렌즈계에 최초로 적용하여 최적 설계한 결과, 폰 카메라용 렌즈에 대한 일반사양을 만족시키는 동시에 사용온도 $-10^{\circ}C{\sim}+60^{\circ}C$에서의 후초점거리 변화량에 대한 요구사양(${\Delta}BFL{\leq}10{\mu}m$)도 만족시켰다. 또한 최적 설계된 렌즈계의 전장(TTL)은 5.5 mm로 매우 컴팩트한 구성이다. 따라서 본 연구의 결과는 휴대폰 카메라 및 감시 카메라용 광학계 개발에 활용이 가능할 것으로 기대된다.
