-1.41 394.312 33.656 483.008
-1.40 395.528 33.535 481.913
-1.30 409.291 31.642 470.044
-1.20 425.965 29.025 455.987
-1.10 445.550 26.437 438.990
-1.00 468.047 24.657 418.273
-0.90 493.455 24.522 393.000
-0.80 521.774 27.012 362.190
-0.70 553.004 33.421 324.551
-0.64 573.140 39.915 297.922
[그림 26] 궤적해석
(4) System의 광학적 성능
1) Seidel 계수
zoom 1, zoom 2, zoom 3의 위치에서 system 전체에 대하여 Seidel 계수 를 구하여 [표 12]에 제시하였고, 각 군별로 별도로 surface에 대하여 구한 후 대략적인 성능을 비교, 분석하였다.
Seidel 계수의 분포에서 특징적인 것은 distortion과 lateral color의 경우 1군 전 영역에 걸쳐 ＋, －로 고르게 분포되어 있음을 알 수 있고, zoom 1, zoom 2, zoom 3에서도 역시 동일함을 확인할 수 있다. 이것은 1군에서 distortion과 lateral color를 보정하기 위해 노력하였음을 예측할 수 있다.
2군에서는 axial color와 구면수차가 큰 수치를 나타냄을 알 수 있다.
1 79.1593 2.3733 325.4807 9.7583 0.2926 3.7228 0.1204 2 -8.5458 -7.3548 0.7304 0.6286 0.5410 -1.4267 -0.7623 3 -21.9637 10.6120 -8.2240 3.9735 -1.9198 -0.1467 0.9985 4 -110.3221 -3.9132 -635.2057 -22.5311 -0.7992 -3.8392 -0.1645 5 106.1673 7.5135 414.2246 29.3149 2.0746 3.0440 0.3623 6 80.5014 -12.0192 226.8830 -33.8745 5.0576 1.6662 -1.0039 7 -145.1802 13.8547 -553.9003 52.8592 -5.0444 -3.3777 0.8037 8 -90.2226 -14.1931 -143.9181 -22.6401 -3.5616 -1.8187 -0.8464 9 22.7322 9.8609 12.0800 5.2401 2.2731 -0.2591 0.8736 10 100.4397 -5.7372 418.8063 -23.9227 1.3665 3.6113 -0.2843 G1 sum 12.7655 0.9969 56.9569 -1.1938 0.2804 1.1762 0.0971 11 -93.8548 7.1568 -144.5812 11.0250 -0.8407 -2.3111 0.2403 12 185.3111 0.7659 1145.0110 4.7327 0.0196 4.1524 0.0172 13 -167.2301 -1.6327 -1075.4576 -10.4998 -0.1025 -4.5731 -0.0456 14 58.6669 -7.4608 38.5357 -4.9007 0.6232 1.9128 -0.3225 G2 sum -17.1069 -1.1708 -36.4921 0.3572 -0.3004 -0.819 -0.1106 total sum -4.3415 -0.1739 20.4647 -0.8365 -0.0200 0.3572 -0.0135
Zoom 2
a b S C A P D
1 66.1500 2.4116 185.1337 6.7493 0.2461 3.1889 0.1252 2 -5.7394 -7.4576 0.3600 0.4677 0.6077 -1.2221 -0.7983 3 -20.4899 10.7463 -6.7932 3.5628 -1.8686 -0.1256 1.0459 4 -91.6613 -3.9586 -362.1148 -0.6754 -3.2886 -0.1712 0.8911 5 87.0372 7.5623 228.9258 19.8905 1.7282 2.6075 0.3767 6 69.2900 -12.0726 150.2029 -26.1704 4.5598 1.4273 -1.0431 7 -122.9006 13.8547 -352.6137 39.7504 -4.4811 -2.8933 0.8313 8 -71.9210 -14.1807 -74.0348 -14.5975 -2.8782 -1.5579 -0.8747 9 16.8316 9.8059 5.1985 3.0286 1.7644 -0.2220 0.8986 10 83.5862 -5.6897 259.2743 -17.6487 1.2013 3.0934 -0.2923 G1 sum 10.1828 1.0216 33.5387 14.3573 -2.409 4.125 1.1604 11 -83.9709 8.5892 -102.6687 10.5017 -1.0742 -1.9797 0.3124 12 163.7227 -2.1613 778.7193 -10.2798 0.1357 3.5569 -0.0487 13 -147.4050 1.0152 -729.0433 5.0212 -0.0346 -3.9172 0.0272 14 52.6547 -8.3039 28.2565 -4.4562 0.7028 1.6385 -0.3692 G2 sum -14.9985 -0.8608 -24.7362 0.7869 -0.2703 -0.7015 -0.0783 total sum -4.8155 0.1608 8.8023 0.1810 -0.0661 0.3059 0.0198
Zoom3
a b S C A P D
1 52.7614 2.4511 86.9589 4.0397 0.1877 2.4797 0.1239 2 -3.4721 -7.5642 0.1233 0.2687 0.5854 -0.9503 -0.7951 3 -18.0114 10.8779 -4.4622 2.6949 -1.6276 -0.0977 1.0420 4 -72.6475 -4.0031 -170.5705 -9.3989 -0.5179 -2.5572 -0.1694 5 68.0767 7.6102 104.5131 11.6833 1.3061 2.0276 0.3727 6 56.7985 -12.1250 81.6392 -17.4279 3.7204 1.1099 -1.0311 7 -99.2259 13.8608 -184.8250 25.8182 -3.6065 -2.2499 0.8181 8 -54.6947 -14.1749 -31.3686 -8.1296 -2.1069 -1.2114 -0.8600 9 11.7730 9.7520 1.7989 1.4901 1.2343 -0.1726 0.8795 10 66.3505 -5.6431 132.3212 -11.2539 0.9571 2.4054 -0.2860 G1 sum 7.7085 1.0417 16.1283 -0.2154 0.1321 0.7835 0.0946 11 -58.1466 5.9263 -42.2277 4.3039 -0.4386 -1.5394 0.2016 12 109.3351 2.5769 283.6425 6.6850 0.1576 2.7659 0.0689 13 -97.7059 -3.2018 -262.9867 -8.6181 -0.2824 -3.0460 -0.1091 14 36.7243 -6.4670 12.6243 -2.2231 0.3915 1.2741 -0.2933 G2 sum -9.7931 -1.1656 -8.9476 0.1477 -0.1719 -0.5454 -0.1319 total sum -2.0847 -0.1241 7.1808 -0.0677 -0.0400 0.2379 -0.0374
2) 유한광선수차
색수차의 경우는 zoom 1, zoom 2, zoom 3 즉, 확대, 등배, 축소로 갈수록 점차 보정된 수차량을 나타냄을 알 수 있다.
구면수차의 경우는 zoom 1에서 큰 수차량을 가지고, zoom 2에서 점차 보정된 수차량을 갖음을 알 수 있다.
비점수차의 경우는 전체 영역을 통하여 외각에서 수차량을 보정하기 위 하여 노력하였음을 알 수 있고, 특히 zoom 1에서 sagittal에 대한 수차량을 보정함으로 전체적인 비점수차를 보정하려 노력하였음을 알 수 있다.
왜곡수차의 경우는 전반적으로 매우 양호한 값을 갖는다. 전 영역에 걸쳐 서 0.2% 이하를 유지하고 있으며 특히, 변배에 따른 수차의 변화가 ＋, －,
＋의 양을 갖음으로써 왜곡수차에 대하여 많은 노력이 있었음을 알 수 있 다.
유한광선수차에 대한 그래프를 [그림 27], [그림 28]에 나타내었다.
zoom 1
zoom 2
zoom 3
[그림 27] 구면수차
zoom 1
zoom 2
zoom 3
[그림 28] 비점수차와 왜곡수차
3) MTF
MTF는 [그림 29]에 나타내었다.
zoom 1
zoom 2
zoom 3
[그림 29] MTF
광학계의 배율은 횡배율로서 -1.41∼-0.64의 확대, 축소된 상을 얻을 수 가 있고, f/12의 값과 약 20˚의 시야를 확보하고 있다. 또한, 1군이 aperture stop을 포함하여 함께 이동함으로써 zooming 동안에 입사광을 일 정하게 하여, pupil의 위치변화가 매우 작게 되어 off-axis 수차가 안정적이 게 하였으며, 보다 compact하게 한 특징을 갖고 있다. 특히, distortion의 경 우 0.2%이하의 낮은 수차를 갖게 되어 복사기의 용도에 적합하게 하려 하 였음을 알 수 있었다.
이 2군 줌 복사기 렌즈계는 카메라 렌즈가 갖는 f/2.8에 비하여 비록 어 둡고 해상력이 떨어진다고 할 수 있으나, 전방 또는 후방에 보조군을 추가 함에 의하여 보다 나은 수차보정과 large aperture를 가능하게 할 수 있는 가능성이 있다. 하지만, 렌즈의 추가로 인한 무게와 가격의 인상은 필수적 이다.
2. 3군 줌 렌즈계
(1) 대칭형 3군 줌 복사기 렌즈계의 제원
3군 줌 복사기 렌즈계는 [표 13]과 [그림 30]에 제시한 것과 같은 형태로 구성되어 있고, zooming에 따른 각 군간의 surface 간격은 [표 14]에 제시 하였다.
aperture stop은 7번째 surface로 2군에 포함되어 있다.
[표 13] 3군 줌 복사기 렌즈계 제원
Group Surf. No. Radius Distance Glass CA
1 1 -85.9250 3.38 626-357 23.145
2 -179.6540 zooming 22.680
2
3 85.8020 7.59 694-532 20.535
4 -94.9930 6.32 19.830
5 -59.4220 3.00 533-459 15.500
6 618.1530 3.00 14.145
7 infinite 3.00 12.860
8 -618.1630 3.00 533-459 13.890
9 59.4220 6.32 15.230
10 94.9930 7.59 694-532 19.525
11 -85.8020 zooming 20.260
3 12 179.6540 3.38 626-357 22.350
13 85.9250 22.780
[표 14] 군간의 간격
Zooming Zoom Position 1 Zoom Position 2 Zoom Position 3
t2 3.0000 4.9500 6.9500
t11 3.3300 5.7300 7.7300
[그림 30] 광학계의 단면도 zoom 1
zoom 3 zoom 2
(2) 기초 자료 조사
Zoom Position 1 Zoom Position 2 Zoom Position 3
EFL 192.646 197.861 188.042
IMD 437.759 373.386 282.194
OBD -307.314 -374.105 -457.277
F-no 16.80 14.00 11.50
VL 57.260 52.910 61.2600
OVL 802.333 800.402 800.731
Stop Dia. 25.719 26.240 25.220
ENT. P. 23.4467 21.8394 25.0734
EXI. P. -24.0837 -22.1129 -25.7018
M -1.400 -1.000 -0.6400
K 5.19087e-03 5.054053e-03 5.317961e-03
OBJ. HT. -107.00 -150.00 -185.00
2) 각 군의 특성
각 군의 기초 자료를 구하여 [표 16]에 나타내었다.
본 system은 －, ＋, － power로 구성된 형태로서 일명 N-P-N형이라 칭한다.
전체 system은 중앙의 stop을 중심으로 대칭형을 이룬 6개의 단일렌즈로 이루어져 있다.
1군과 3군은 동일한 단일렌즈로 구성되어있고, 2군은 stop을 중앙으로 하 는 ＋, － 렌즈의 동일한 대칭구조로 이루어져있다.
[표 16] 각 군의 1차 특성
군 EFL PP1 PP2 Power VL
1 -266.85 -1.9326 -4.0408 -3.7475e-03 3.38
2 90.807 19.056 -19.056 1.1012e-02 39.82
3 -266.85 4.0408 1.9326 -3.7475e-3 3.38
(3) 기초 설계 조건
1) 설계 조건
광학계 설계를 위한 기초 설계 조건은 [표 17]와 [표 18]에 나타내었다.
[표 17] 기초 설계 조건
M fwd z1 z2 bwd T
-1.40 305.3814 28.0468 28.8268 435.8264 798.0814 -1.00 372.1724 26.0968 26.434 371.4534 796.1566 -0.64 455.3444 30.0468 30.8268 280.2614 796.4794
[표 18] 각 군의 power
k1 k2 k3
A -0.00374958 0.01101842 -0.00374955
B -0.00374863 0.01101403 -0.00374864
C 0.02603728 -0.12606442 0.02467992
기초 설계 조건에 따라 각 군의 power를 구한 결과 N-P-N 형을 가지 며, 대칭적인 형태를 띠고 있는 B가 가장 적절하다고 할 수 있겠다.
2) 궤적해석
앞에서 구한 각 군의 power를 이용하여 각 군간의 궤적을 구하고 그 궤 적을 [표 19]와 [그림 31]에 제시하였다.
[표 19] 각 군간의 궤적
M fwd z1 z2 bwd
-1.40 305.381 26.437 28.834 435.826
-1.30 319.551 26.125 27.424 423.380
-1.20 335.406 25.993 26.579 408.502
-1.10 352.946 26.080 26.260 391.193
-1.00 372.172 26.420 26.434 371.453
-0.90 393.084 27.037 27.075 349.283
-0.80 415.682 27.950 28.167 324.681
-0.70 439.965 29.166 29.700 297.648
-0.64 455.344 30.041 30.833 280.261
[그림 31] 궤적해석
본 광학계는 3개의 군이 모두 이동하는 형태를 띄고 있으며 축소에서 등 배, 확대로 갈수록 물체 쪽으로 이동하는 궤적을 나타내고 있다.
(4) System의 광학적 성능
1) Seidel 계수
zoom 1, zoom 2, zoom 3의 위치에서 system 전체에 대하여 Seidel 계수 를 구하고, 각 군에 대하여 별도로 surface에 대한 Seidel sum을 구하여 [표 20]에 나타내고 대략적인 성능을 비교, 분석하였다.
[표 20] System에서의 Seidel 계수 Zoom 1
a b S C A P D
1 -0.014795 0.056809 -0.001373 0.005273 -0.020248 -0.089168 0.420116 2 -0.002336 -0.046864 -0.000138 -0.002759 -0.055346 0.042647 -0.254758 G1 sum -0.017131 0.009945 -0.001511 0.002514 -0.075594 -0.046521 0.165358 3 0.025702 0.023875 0.079370 0.073727 0.068484 0.095021 0.151880 4 0.026831 -0.042338 0.100464 -0.158527 0.250147 0.085828 -0.530152 5 -0.031848 0.037997 -0.162038 0.193322 -0.230645 -0.116442 0.414097 6 -0.002601 -0.033589 -0.000078 -0.001014 -0.013086 -0.011193 -0.313587 7 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 8 -0.001346 0.033673 -0.000002 0.000055 -0.001368 -0.011193 0.314201 9 -0.033450 -0.038551 -0.190341 -0.219363 -0.252809 -0.116442 -0.425553 10 0.028746 0.043124 0.123644 0.185487 0.278263 0.085828 0.546199 11 0.025197 -0.023964 0.069994 -0.066569 0.063312 0.095021 -0.150585 G2 sum 0.037231 0.000227 0.021013 0.007118 0.162298 0.106428 0.006500 12 -0.000637 0.047756 -0.000008 0.000616 -0.046113 0.042647 0.259628 13 -0.017093 -0.058470 -0.003350 -0.011459 -0.039197 -0.089168 -0.439104 G3 sum -0.01773 -0.010714 -0.003358 -0.010843 -0.08531 -0.046521 -0.179476 total sum 0.002369 -0.000543 0.016144 -0.001210 0.001395 0.013386 -0.007616
Zoom 2
a b S C A P D
1 -0.017241 0.068445 -0.002789 0.011074 -0.043963 -0.128845 0.686042 2 -0.001421 -0.057042 -0.000045 -0.001801 -0.072292 0.061624 -0.428107 G1 sum -0.018662 0.011403 -0.002834 0.009273 -0.116255 -0.067221 0.257935 3 0.026466 0.028868 0.080696 0.088019 0.096007 0.137304 0.254484 4 0.028879 -0.051227 0.120577 -0.213885 0.379397 0.124019 -0.892980 5 -0.033937 0.045849 -0.189921 0.256582 -0.346639 -0.168257 0.695620 6 -0.002058 -0.040432 -0.000027 -0.000536 -0.010526 -0.016174 -0.524440 7 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 8 -0.002047 0.040414 -0.000027 0.000525 -0.010371 -0.016174 0.524026 9 -0.033951 -0.046156 -0.190184 -0.258551 -0.351495 -0.168257 -0.706591 10 0.028896 0.051492 0.120793 0.215247 0.383562 0.124019 0.904488 11 0.026462 -0.028634 0.080609 -0.087225 0.094385 0.137304 -0.250706 G2 sum 0.03871 0.000174 0.022516 0.000176 0.23432 0.153784 0.003901 12 -0.001426 0.057013 -0.000045 0.001808 -0.072305 0.061624 0.427079 13 -0.017165 -0.068719 -0.002757 -0.011037 -0.044186 -0.128845 -0.692732 G3 sum -0.018591 -0.011706 -0.002802 -0.009229 -0.116491 -0.067221 -0.265653 total sum 0.001457 -0.000128 0.016879 0.000221 0.001573 0.019343 -0.003816
Zoom3
a b S C A P D
1 -0.016493 0.067836 -0.003261 0.013412 -0.055163 -0.119019 0.716404 2 -0.000438 -0.055284 -0.000004 -0.000478 -0.060261 0.056924 -0.421099 G1 sum -0.016931 0.012552 -0.003265 0.012934 -0.115424 -0.062095 0.295305 3 0.024181 0.028237 0.063653 0.074331 0.086801 0.126832 0.249471 4 0.027934 -0.049337 0.117864 -0.208170 0.367668 0.114561 -0.851706 5 -0.032417 0.043915 -0.180310 0.244259 -0.330890 -0.155424 0.658793 6 -0.001123 -0.038944 0.000000 0.000012 0.000407 -0.014941 -0.503942 7 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 8 -0.002675 0.038736 -0.000094 0.001356 -0.019632 -0.014940 0.500735 9 -0.030436 -0.044485 -0.146610 -0.214285 -0.313199 -0.155424 -0.684940 10 0.025565 0.049354 0.090260 0.174249 0.336392 0.114561 0.870576 11 0.024806 -0.027020 0.074815 -0.081492 0.088765 0.126832 -0.234839 G2 sum 0.035835 0.000456 0.019578 -0.00974 0.216312 0.142057 0.004148 12 -0.002621 0.053613 -0.000183 0.003749 -0.076701 0.056924 0.404575 13 -0.013129 -0.066351 -0.000814 -0.004114 -0.020793 -0.119019 -0.706604 G3 sum -0.01575 -0.012738 -0.000997 -0.000365 -0.097494 -0.062095 -0.302029 total sum 0.003155 0.000272 0.015317 0.002829 0.003392 0.017867 -0.002577
위의 seidel 계수의 분포에서 특징적인 것은 distortion과 coma, lateral color의 경우 stop을 중심으로 대칭적인 seidel 분포를 나타냄으로써 서로
2) 유한광선수차
유한광선수차에 대한 그래프를 [그림 32], [그림 33]에 나타내었다.
구면수차의 경우는 zoom 1에서 zoom 3으로 갈수록 점차 보정된 수차량 을 갖음을 알 수 있으나 광학계의 특성상 낮은 수차 보정치를 나타내고 있 다.
비점수차의 경우는 전체 영역을 통하여 외각에서 수차량을 보정하기 위 하여 노력하였음을 알 수 있고, 특히 tangential에 대한 수차량을 보정함으 로써 전체적인 비점수차를 보정하려 노력하였음을 알 수 있다.
왜곡수차의 경우는 전반적으로 매우 양호한 값을 갖는다. 이는 system을 대칭형으로 선택함으로써 쉽게 수차량을 보정하려 하였고, 전 영역에 걸쳐 서 0.1% 이하의 낮은 수차량을 유지하고 있음을 확인할 수 있다.
zoom 1
zoom 2
zoom 3
[그림 32] 구면수차
zoom 1
zoom 2
zoom 3
[그림 33] 비점수차 및 왜곡수차
3) MTF
MTF 그래프는 [그림 34]에 제시하였다.
zoom 1
zoom 2
zoom 3
[그림 34] MTF 그래프
MTF 그래프를 통하여 광학적 성능을 분석하여 보면 sagittal 보다는 tangential에 대한 보정에 많은 노력이 있었음을 알 수 있고, 이것은 object 가 2차원 평면으로 이루어져 있음에 기인한다고 할 수 있겠다. 또한 외각에 서의 해상도가 중심에서보다 양호한 수치를 나타냄으로써 외각에 대한 가 중치가 높음을 알 수 있다.
제 3 절 무한 물점용 줌 렌즈계의 성능 평가 및 분석
본 절에서는 무한 원거리에 있는 물체를 일정 위치에 결상 시키는 광학 계 즉 사진기나 캠코더, 망원경 등에 사용되는 광학계 중에서 사진기에 사 용되는 2군 줌 광학계와 3군 줌 광학계를 각각 하나씩 선정하여 이들이 갖 는 광학적 성능을 평가하고 분석하였다.
1. 2군 줌 렌즈계
(1) 35mm 카메라 비구면 줌 렌즈계의 제원
35mm 카메라 비구면 줌 렌즈계는 [표 21]과 [그림 35]에 제시한 것과 같 이 2군 비구면 줌 형태로 구성되어 있으며 zooming에 따른 각 군간의 surface 간격 및 비구면 계수는 [표 22], [표 23]에 제시하였다.
aperture stop은 3번째 surface로 1군에 포함되어 있다.
[표 21] 35mm 카메라 비구면 줌 렌즈계 제원
Group Surf. NO. Radius Thickness Glass CA
1
1 -14.3416 5.15700 855-236 10.69
2 -24.1090 0.10000 10.20
3 26.0250 9.74000 489-702 10.26
4 -18.5430 zooming 11.97
2 5 -27.2850 0.70000 776-494 24.53
6 245.7400 27.59
[표 22] 군간의 간격
Zooming Zoom Position 1 Zoom Position 2 Zoom Position 3
t4 28.3200 20.8400 15.7900
[표 23] 비구면 계수
NO. AD(4th) AE(6th) AF(8th) AG(10th) AH(12th) AI(14th) 4 4.2262E-05 3.0449E-07 -2.2329E-08 1.0317E-09 -2.2266E-11 1.7962E-13 5 5.9631E-08 -3.8893E-08 -4.4722E-10 4.0910E-12 1.9795E-14 -1.6238E-16
[그림 35] 35mm 카메라 비구면 줌 렌즈계 단면도 zoom 1
zoom 3 zoom 2
(2) 기초 자료 조사
Zoom Position 1 Zoom Position 2 Zoom Position 3
EFL 35.6998 49.9920 68.5091
BFL 5.91589 21.2984 41.5986
F-no 4.20 5.90 8.00
Stop Dia. 10.094 10.061 10.173
HFOV 28.0° 21.0° 16.0°
FVD 49.9329 57.8354 73.0856
BRL 44.0170 36.5370 31.4870
ENP 2.45821 2.45821 2.45821
EXP -17.2411 -15.4182 -13.9088
Power 2.8011e-02 2.0003e-02 1.4597e-02
2) 각 군의 특성
각 군의 기초 자료를 구하여 [표 25]에 나타내었다. 본 system은 ＋와 － power로 구성된 형태로써 일명 P-N형이라 칭하고 1군은 －, ＋ 2개의 단 일 렌즈로 구성되어있고 2군은 single biconcave 형태의 － 렌즈로 이루어 져 있다.
[표 25] 각 군의 1차 특성
군 EFL PP1 PP2 Power VL
1 29.555 11.067 4.2434 3.3835e-02 14.997
2 -31.603 0.03934 -0.35432 -3.1642e-02 0.700
(3) 기초 설계 조건
1) 설계 조건
본 system은 zoom ratio가 1:2인 3개의 렌즈로 구성되어진 2군 줌 렌즈 계로써, ＋와 － power로 배열되어진 형태를 띠고 있다. 1군은 － ＋로 구 성된 2개의 렌즈로, 2군은 －의 single 렌즈로 구성되어있으며, 1군의 첫 번 째 렌즈를 －렌즈로 놓음으로써 off-axis에 대한 marginal ray를 고려하였 고 1군의 두 번째 주평면을 후미로 이동시키는 중요한 역할을 담당한다. 1 군의 두 번째 렌즈는 강한 ＋ 렌즈를 놓음으로써 전체 power를 ＋로 유지 시킨다. 2군은 상면만곡을 보정하기 위하여 1군과 거의 같은 강한 power
구조를 갖는 － 렌즈로 구성하였으며 variator 역할을 담당하고 있다. 또한 focusing은 1군 또는 1군의 첫 번째 렌즈가 담당하고 있고, 전체적인 수차 보정은 2개의 비구면을 이용하였다. aperture stop은 1군 안에 놓음으로서 zooming 동안에 pupil magnification의 변화를 작게 하여, 왜곡수차의 보정 을 시도하였다.
2) 궤적해석
기초 설계 조건에 따라서 각 군의 굴절능 값을 구하여 [표 26], [표 27]에 나타내고 시스템의 전체 굴절능 변화에 따른 각 군의 궤적 값을 [표 28]과 [그림 36]에 제시하였다.
두 개의 군이 서로 다르게 비선형적으로 움직이고 있으며, 굴절능이 줄어 듦에 따라서 1군은 22.55mm, 2군은 35.08mm 만큼의 왼쪽으로 이동량을 가 지고 있음을 확인할 수 있다.
[표 26] 기초 설계 조건
K z1 bf
0.028011361 24.11597 6.57021
0.020003200 16.63598 21.85274
0.014596601 11.58596 41.65292
[표 27] 각 군의 power
1 군 2 군
굴 절 능 0.033046601 -0.030385468
[표 28] 각 군의 궤적
K z1 bf
0.028011361 24.11597 6.57021
0.026669885 22.86297 8.49031
0.025328409 21.60997 10.6138
0.023986933 20.35697 12.9748
0.022645457 19.10397 15.61553
0.021303981 17.85097 18.58881
0.020003200 16.63598 21.85274
0.018621029 15.34496 25.82059
0.017279553 14.09196 30.27861
0.015938077 12.83896 35.48709
0.014596601 11.58596 41.65292
[그림 36] 궤적해석
(4) System의 광학적 성능
1) Seidel 계수에 의한 수차량 조사
Zoom position 1, 2, 3에서 system 전체에 대한 각 surface의 Seidel 계수 를 구하여 [표 29]에 제시하였고, 각 zoom position별로 별도로 구면으로 이루어진 광학계와 비구면으로 이루어진 광학계의 Seidel 계수 합을 구하여 [표 30]에 제시한 후 대략적인 성능 변화를 비교, 분석하였다.
Seidel 계수 중 구면수차 계수가 전체 zoom position을 통하여 4th surface에서 가장 큰 값으로 나타남으로써 전체 시스템의 성능을 저하시킴 을 알 수 있다.
[표 30]에 정리되어진 구면과 비구면의 Seidel 계수 합을 비교, 분석하여 보면 상면만곡과 색수차는 전체적으로 일정하고, 4면만을 비구면화 함으로 써 전체 시스템에 대하여 구면수차, 코마, 비점수차를 보정하려 하였음을 알 수 있었다. 또한, 왜곡수차는 다소 증감하는 경향을 나타내므로 2차 적 인 수차보정이 필요하다고 예상된다. 5면만을 비구면화 한 경우를 살펴보면 전체 시스템에 큰 영향을 주지는 못하나 최적화 과정을 통하여 수차를 안 정시키는 역할을 한다고 예측할 수 있다. 4면, 5면 모두를 비구면으로 한 경우를 보면 전체 시스템을 통하여 구면수차, 코마, 비점수차, 왜곡수차가 4 면만을 비구면으로 한 경우와 비슷한 Seidel 계수 합을 나타냄으로써 왜곡 수차를 제외한 수차들은 크게 개선됨을 확인할 수 있고, 왜곡수차는 zoom position 2와 3에서 모두 구면인 경우보다 오히려 증가함을 알 수 있다.