1매의 구면 SELFOC 렌즈와 1매의 비구면 플라스틱 렌즈로 구성된 카메라폰용 광학계의 설계

Abstract

구면 SELFOC 렌즈와 플라스틱 비구면 렌즈를 사용하여 mobile phone 광학계를 설계하였다. SELFOC 소재는 radial GRIN(gradient index) 분포를 가지며, 이것은 설계에 추가적인 자유도를 제공하므로, 비구면을 구면으로 대치할 수 있다. 두개의 플라스틱 비구면 렌즈로 구성된 통상적인 2P 광학계와 결상특성을 비교 하였다. 이 연구에서는 시판되고 있는 SELFOC 소재를 사용하여 1GRIN 1P 광학계를 설계하였다. 그러나 1GRIN 1P의 성능보다 통상적인 2P 광학계의 성능이 좋았다. 1GRIN 1P 설계에서 성능은 GRIN 소재의 굴절률 구배에 의지하므로 굴절률 구배가 클수록 좋은 성능을 보인다. 그러므로 큰 굴절률 구배를 갖는 가상의 GRIN 소재를 사용하여 광학계를 설계하였다. 현재 시판되는 SELFOC 소재보다 3배 정도 굴절률 구배가 큰 GRIN 소재가 개발된다면, 1GRIN 1P 광학계의 성능이 통상적인 2P 광학계의 성능과 유사하거나 더 좋아 질 것이다. We designed optical systems for a mobile phone camera using a spherical SELFOC lens and an aspherical plastic lens. Since the radial index distribution gives an additional design parameter for optical design, an aspheric lens could be replaced by a spherical lens. The imaging performances of the design were compared with conventional 2P design composed of two aspherical plastic lenses. In the first stage of study, we designed 1GRIN 1P lenses by using commercially available SELFOC materials. But, the conventional 2P lenses had better performance than the 1GRIN 1P lenses. In the 1GRIN 1P designs, the performance depends on index variation of GRIN material, the larger variation gives the better performance. Hence, we tried to design by using fictitious GRIN materials which have large index variation. We found if the index variation could be increased to about 3 times that of currently available SELFOC materials, the 1GRIN 1P lens will have equivalent or better performance than the conventional 2P design.