KR100404727B1 - 회절 요소 및 비구면 요소를 한 면에 구비하는 렌즈 및이를 구비한 광학 장치 - Google Patents

회절 요소 및 비구면 요소를 한 면에 구비하는 렌즈 및이를 구비한 광학 장치 Download PDF

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Abstract

한 면이 회절 요소 및 비구면으로 이루어진 렌즈 및 이를 구비한 광학 장치에 관해 기재되어 있다. 본 발명은 한 면이 곡면이고, 이에 대향하는 다른 면이 비구면인 렌즈이되, 상기 곡면의 표면을 따라 입사광을 회절시키는 회절 요소가 새겨져 있고, 상기 렌즈의 초점길이(뒷면 초점길이) 및 에프 수(f-number)는 각각 6.15mm(6.63mm) 및 f/2.5인 것을 특징으로 하는 회절 및 굴절 혼합형 렌즈를 제공하고, 광 센서와 상기 광 센서에 임의의 상을 결상시키는 광학계와 상기 광학계에 입사되는 광량을 제한하는 조리개(stop)를 구비하는 광학 장치에서 상기 광학계로써 상기 렌즈 한 개를 이용하는 광학 장치를 제공한다.

Description

회절 요소 및 비구면 요소를 한 면에 구비하는 렌즈 및 이를 구비한 광학 장치{Lens comprising diffractive element and aspheric element on one surface and optical apparatus comprising the same}
본 발명은 광학 렌즈 및 이를 이용한 광학 장치에 관한 것으로서, 자세하게는 회절 광학 요소 및 비구면 요소를 한 면에 구비하는 렌즈 및 이를 구비한 광학 장치에 관한 것이다.
광학 장치에는 다수의 렌즈가 사용되는데, 이는 광학 장치에 나타나는 광 수차를 제거하기 위함이다. 광 수차는 크게 단색 및 색 수차로 나눌 수 있는데, 이와 같은 광 수차는 광 굴절률의 파장 의존성 및 렌즈의 영역별 굴절 양상이 다르기 때문에 나타난다.
광 수차는 수차에 대해 서로 반대적인 양상을 나타내는 렌즈들을 조합함으로써 원하는 범위로 제한할 수 있다. 따라서, 광학계에 사용되는 렌즈 매수는 제한하고자 하는 수차가 많을수록 증가하게 되고, 그 결과 광학계의 부피 및 무게가 증가되게 되었다.
일 예로, 도 1은 종래 기술에 의한 고체 촬상 소자(Charge Coupled Device, 이하, CCD라 함)의 상 센서용 광학계(10)를 나타낸 것인데, 원하는 광학적 성능을 얻기 위해 7매의 구면렌즈(L1 내지 L7)가 사용됨을 알 수 있다. 도 1에서 참조번호 12는 센서를 나타낸다.
비구면 렌즈는 구면렌즈에 비해 사입사 광의 수차 보정이 용이하다. 따라서, 구면렌즈와 비구면렌즈를 함께 사용하는 경우, 구면렌즈만을 사용할 때보다 사용 렌즈 매수를 줄일 수 있는데, 도 2는 이러한 사실을 나타낸다.
도 2는 구면 및 비구면 렌즈로 구성된, 도 1에 도시한 광학계와 같은 광학적 특징, 예컨대 초점거리 및 에프-수(f-number)를 갖는 광학계(14) 및 센서(12)를 구비하는 CCD장치의 일부를 나타낸 것으로써, 종래의 구면 렌즈만을 사용할 때보다 2매 작은 5매의 렌즈(L8 내지 L12)로 구성되어 있다.
도 3 및 도 4을 참조하면, 볼록-평면 굴절렌즈(20)의 색 수차(도 3)와 제1 면(S1)이 평면이고 제2 면(S2) 전체에 회절 요소가 형성된 회절 렌즈(22)의 색 수차(도 4)의 양상이 서로 반대인 것을 알 수 있는데, 상기 두 렌즈들(20, 22)을 조합하는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 색 수차가 제거된 렌즈(24), 곧 제1 면(S3)이 볼록하고 제2 면(S4) 전체에 회절 요소가 형성된 렌즈를 얻을 수 있다.
종래의 구면렌즈 3매를 도 5에 도시된 렌즈 1매로 대체할 수 있고, 비구면 렌즈를 이용한 구면수차, 코마(coma)등과 같은 단색 수차 보정을 고려하더라도 사용되는 렌즈 매수를 3매 정도로 줄일 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같은 렌즈를 사용하는 광학계의 경우, 도 1에 도시된 광학계와 동일한 광학적 성능을 나타내면서도 사용렌즈 수를 4매 정도 줄일 수 있다.
그러나 종래 기술에 의한 광학계는 여전히 2개 이상의 렌즈로 구성된다. 종래와 같이 광학계가 복수개의 렌즈로 구성되는 경우, 렌즈 하나 하나가 소정의 두께를 갖고 있고, 렌즈들은 소정의 간격만큼 이격되어 있으므로, 광학계의 부피 및 무게를 줄이는데는 한계가 있다. 더욱이, 비구면 렌즈가 광학 유리로 제조되는 경우, 제조 단가가 높아져서 제품 가격이 높아질 수 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술이 갖는 문제점을 해소하기 위한 것으로써, 저 비용으로 광학 장치의 경박단소가 가능하고 렌즈의 색수차 뿐만 아니라 단색 수차, 특히 왜곡 수차를 최대 5% 이내로 제한할 수 있는, 특정 초점길이 및 에프 수를 갖는 렌즈를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 렌즈를 구비한 광학 장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 구면렌즈만으로 구성된 광학계의 구성도이다.
도 2는 종래 기술에 의한 구면 및 비구면 렌즈들로 구성된 광학계의 구성도이다.
도 3은 볼록-평면 렌즈의 색 수차를 나타낸 단면도이다.
도 4는 한 면이 평면이고, 다른 면이 회절 요소로 이루어진 회절 렌즈의 색 수차를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 3 및 도 4에 도시한 렌즈들을 조합한 렌즈의 색 수차를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 회절 요소 및 비구면 요소를 한 면에 구비하는 렌즈를 광축을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 렌즈를 포함하는 광학 장치의 광학계 구성도이다.
도 8은 도 7에 도시한 광학계에 대한 제 수차를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 도 7에 도시한 광학계에 입사되는 광의 입사각 및 초점 변화에 따른결상면에서의 상 변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 도 7에 도시한 광학계의 비점수차(a) 및 상 왜곡(b)을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*
80:렌즈 82, 84:제1 및 제2 굴절면(제1 및 제2 면)
90:광학계 92:적외선 필터
94, 96:적외선 필터의 제1 및 제2 면
98:센서 100:조리개
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 한 면이 입사광 또는 출사광의 진행 방향을 변화시키는 곡면이면서 회절 요소를 포함하는 혼합면이고, 상기 한 면에 대향하는 다른 면이 곡면인 회절 및 굴절 혼합형 렌즈에 있어서, 상기 한 면 및 다른 면은 각각 하기 수학식 1 및 2에 의해 결정되는 면이되, 상기 각 수학식의 계수는 하기한 바와 같은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 렌즈를 제공한다.
상기 렌즈의 초점길이 및 에프 수(f-number)는 각각 6.15mm 및 f/2.5이다.
상기 혼합면은 비구면에 회절요소가 혼합된 면이다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 광 센서와 상기 광 센서에 임의의 상을 결상시키는 광학계와 상기 광학계에 입사되는 광량을 제한하는 조리개(stop)를 구비하는 광학 장치에 있어서, 상기 광학계는 상기 렌즈 한 개만으로 구성된 것을 특징으로 하는 광학 장치를 제공한다.
여기서, 상기 광 센서와 상기 렌즈 사이에 상기 렌즈를 통해서 입사되는 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단 필터가 구비되어 있다.
상기 광 센서에 상기 렌즈를 통해서 입사되는 광을 감지하는 사이즈가 7.0미크론(micron) 정도인 복수개의 화소(pixel)가 구비되어 있다.
본 발명은 단색 수차 및 색 수차를 허용범위 내로 낮출 수 있는 단일 렌즈를 제공한다. 이와 같은 렌즈를 특정 광학계, 예컨대 고체 촬상 소자(Charge Coupled Device, 이하 'CCD'라 함)의 센서 광학계에 채용하는 경우, 광학계의 성능을 확보하는데 필요한 렌즈를 상기 렌즈 1매로 줄일 수 있기 때문에 상기 광학계의 부피 및 무게를 줄일 수 있어 결과적으로는 해당 광학 장치를 경박 단소화하는 것이 된다. 아울러, 제조 원가를 대폭 줄일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 홀로그래픽 광학 요소 및 비구면 요소를 한 면에 구비하는 렌즈 및 이를 구비한 광학 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다. 또한, 도면상에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
먼저, 회절 요소 및 비구면이 혼합된 한 면을 구비하는 렌즈에 대해 설명한다.
구체적으로, 도 6에서 참조번호 80은 렌즈를 나타내고, 참조번호 82는 렌즈(80)의 제1 면을, 84는 렌즈(80)의 제2 정점(V2)이 렌즈(80)의 제1 정점(V1)으로부터 소정 거리(d) 만큼 이격된 제2 면을 각각 나타낸다. 제1 면(82)은 입사되는 광을 굴절 또는 회절 시키는 면으로써, 굴절면 또는 회절면이라 칭해도 무방하나, 제1 면(82)의 일부가 입사광을 굴절시키는 곡면 영역임을 고려할 때 굴절면이라 칭하는 것이 바람직할 것이다(입사광은 렌즈(80)의 좌측에서 입사되는 것으로 가정한다). 또, 제2 면(84)은 곡면, 바람직하게는 소정의 곡률 반경을 갖는 비구면으로써 제1 면(82)을 통과하면서 1차적으로 진행 방향이 굴절/회절된 광을 2차로 굴절시킨다. 따라서, 제1 및 제2 면(82, 84)을 이하, 각각 제1 및 제2 굴절면(82, 84)이라 한다. 제1 및 제2 굴절면(82, 84)은 하기의 수학식 1 및 2에 의해 정해진다. 제1 굴절면(82)은 비구면이면서 도면에 도시한 바와 같이 표면에 회절 요소(86)가 형성되어 있다. 도 6에 도시한 회절 요소(86)는 도시 편의를 위해 과장되게 도시한 것이며, 실제로는 육안으로 볼 수 없을 만큼 요소들 간의 간격이 좁고 촘촘하게 형성되어 있다. 회절 요소(86)는 렌즈(80)에 입사되는 광을 회절시키는 역할을 하며, 입사광을 기준광으로 이용하는 홀로그램이 그 일 예가 될 수 있다. 회절 요소(86)는 렌즈(80)가 사용될 광학 장치의 요구에 따라, 즉 렌즈(80)에 요구되는 초점길이, 분해능, 에프-수 등에 따라 약간씩 달라질 수 있다. 이와 같이, 제1 굴절면(82)은 회절 요소 및 굴절 요소가 함께 존재하기 때문에, 제1 굴절면(82)에 입사되는 광은 회절 요소에 의한 회절과 굴절 요소에 의한 굴절을 동시에 겪는다. 제1 및 제2 굴절면(82, 84)의 곡률 반경은 모두 음의 값을 갖는데, 이는 각 면의 곡률 중심이 정점들(V1, V2)의 좌측에 있기 때문이다.
도 6에 도시한 본 발명의 실시예에 의한 렌즈(80)는 그 재질로써 광학 유리를 사용하여 형성할 수도 있으나, 제작이 용이성과 대량 생산성을 감안할 때, 광학 플라스틱을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
다음의 수학식 1 및 2는 각각 렌즈(80)의 제1 및 제2 굴절면(82, 84)을 결정하는 수학식들이다.
여기서, 계수 C1, C2, C3, C4, C5및 C6는 각각 렌즈에 요구되는 성능에 따라 정해지는 값이고, λo는 렌즈(80)에 입사되는 광의 중심 파장이며, r은 HOE 렌즈(80)의 구경에 따라 측정된 렌즈(80)의 좌표이다.
여기서, k는 코닉 계수(conic coefficient)이고, A, B, C, D, E, F, G, H 및 J는 각각 렌즈(80)에 요구되는 성능에 따라 결정되는 상수이다. 또, h는 렌즈(80) 구경에 따라 측정되는 제2 굴절면(84) 상의 임의의 점의 좌표이다. 그리고 대 괄호([]) 안의 c는 제2 굴절면(84)의 정점의 곡률 반경 값의 역수로 정의되는 값이다. 즉, c는 제2 굴절면(84)의 정점의 곡률반경이 'R'인 경우 1/R이 된다.
수학식 1 및 2에 포함된 변수들의 값은 렌즈(80)가 사용되는 광학 장치에 따라 정해진다. 즉, 광학 장치가 정해지면, 해당 광학 장치에 렌즈(80)를 사용하기 위해 렌즈(80)에 요구되는 성능이 결정된다. 그에 따라 수학식 1 및 2에 포함된 변수들의 값이 정해진다.
예컨대, 렌즈(80)는 도 7에 도시한 바와 같이, CCD의 복수개의 화소들로 구성된 광학계(90)에 사용될 수 있는데, 센서(98)를 구성하는 복수개의 각 화소는 7미크론(micron) 정도의 사이즈를 갖는다. 따라서, 렌즈(80)도 이에 상응하는 해상도를 갖는 것이 바람직하다. 또, 광학계(90)는 렌즈(80), 렌즈(80)를 통해 센서(98)에 적외선이 입사되는 것을 방지하기 위한 적외선 필터(92) 및 렌즈(80)에 입사되는 광량의 제한을 통해 광학계(90)의 수차 개선을 도모하기 위한, 렌즈(80)앞에 위치한 조리개(100)로 구성되어 있다. 적외선 필터(92)는 렌즈 역할을 하지 않으므로, 광학계(90)의 성능, 예컨대 상 왜곡(distortion), 구면 수차 등을 포함하는 단색 수차와 색 수차, 분해능 등은 렌즈(80)에 의해 결정된다고 볼 수 있다.
<실험예>
본 발명자는 광학계(90)의 최지근거리, 즉 광학계(90)와 물체를 근접시킬 수있는 최소 거리를 10cm정도로 하면서 광학계(90)의 렌즈(80)의 색수차 및 단색 수차, 특히 왜곡 수차를 5% 이내로 하고, 렌즈(80)의 초점거리(뒷면 초점거리) 및 에프-수를 각각 6.15mm(6.63mm) 및 f/2.5정도가 되게 하였다. 이를 위해, 수학식 1에서 C1, C2, C3, C4, C5및 C6값을 각각 -5.5282E-03(±0.0002), -1.8493E-02(±0.005), 3.5030E-02(±0.001), -3.2249E-02(±0.001), 1.4629E-02(±0.005) 및 -2.6122E-03(±0.0001)으로 하였다. 그리고 수학식 2에서 코닉 계수(k) 값은 -14.004771로 하였고, A, B, C, D, E, F, G, H 및 J값은 각각 -0.544147E-01(±0.002), -0.109304E-02(±0.0005), 0.208577E-01(0.001), -0.148784E-01(±0.005), 0.422008E-02(±0.0002), -0.139194E-03(±0.00005), -0.197979E-03(±0.00005), 0.428988E-04(±0.000002) 및 -0.278307E-05(±0.0000001)로 하였다. 그리고 렌즈(80)의 제1 및 제2 굴절면(82, 84)의 곡률 반경은 각각 -8.49000(±0.3) 및 -2.67700(±0.3)이 되게 하였다. 또한, 제1 및 제2 굴절면(82, 84) 간의 거리(d)는 2.300000mm(±0.1)로 하였다. 렌즈(80)는 중심 파장이 546.1nm정도인 입사광에 대해 굴절률이 1.532260(±0.1)정도인 광학 플라스틱을 사용하여 형성하였다. 또, 조리개(100)와 렌즈(80) 사이의 거리(D1), 렌즈(80)와 적외선 필터(92) 사이의 거리(D2) 및 적외선 필터(92)와 센서(98) 사이의 거리(D3)는 각각 1.520000mm(±0.1), 1.0mm∼1.4mm(바람직하게는 1.0mm) 및 4.836539mm(±0.6)가 되게 하였다. 적외선 필터(92)의 두께(T)는 1.200mm(±0.1)로 하였으며, 재질은 중심 파장이 546.1nm인 입사광에 대해 굴절률이 1.518(±0.1)인 재질을 사용하였다. 적외선 필터(92)는 두께가 균일한 평판이므로, 그 제1 및 제2 면(94, 96)의 곡률 반경은 무한대 값을 갖는다.
한편, 제1 굴절면(82)에 회절 요소를 형성하되, 회절 요소의 최소 사이즈가 19.5㎛정도가 되게 형성하였으며, 회절 요소의 프로 파일(profile)의 깊이(depth)는 입사광의 중심 파장을 546.1nm로하고, 렌즈(80)의 굴절율을 상기 중심 파장에서 1.532260로 하였을 때 1.03㎛가 되게 하였다.
이와 같은 렌즈(80)의 제 수차 정도를 측정하기 위해, 656.3nm, 546.1nm 및 435.8nm의 파장을 갖는 단색광을 4개의 입사각으로 렌즈(80)에 입사시켰다. 이때, 입사각에 관계없이 모든 입사광은 평행하게 입사시켰다. 도 8은 이에 대한 결과를 나타낸 도면으로써, (a)도는 입사각이 0°일 때, 즉 렌즈(80) 정면으로 입사시켰을 때를 나타낸다. 그리고 (b)도, (c)도 및 (d)도는 각각 입사각이 14. 97°, 20.41° 및 29.17°일 때의 결과를 나타낸다.
도 8에서 참조부호 W1 내지 W3은 각각 파장이 656.3nm, 546.1nm 및 435.8nm인 광을 나타낸다.
도 8에서, 각 도의 좌측은 렌즈(30)의 자오면(meridional plane)에서의 수차 변화를 입사광의 파장별, 입사각별로 나타낸 것으로, 입사각이 0°일 때 렌즈(80)의 중심에서는 수차가 나타나지 않으나, 렌즈(80)의 가장자리로 갈수록 수차가 나타남을 알 수 있다. 입사각이 0°보다 클 때는 렌즈(80)의 중심에서도 수차가 나타남을 알 수 있다.
한편, 도 8의 각 도의 우측은 렌즈(30)의 상기 자오면에 수직한구결면(sagittal plane)에서의 수차 변화를 입사광의 파장별, 입사각별로 나타낸 것으로, 렌즈(80)의 가장 자리로 갈수록 수차가 증가함을 알 수 있다.
도 8의 결과에서, 본 발명의 렌즈(80)는 사이즈가 7.0미크론 정도인 복수개의 화소를 내장한 CCD 센서의 해상도에 대응할 수 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 본 발명의 렌즈(80)를 이용하는 경우, 7.0미크론 정도의 화소 사이즈를 갖는 광학계가 요구하는 해상도를 구현할 수 있다.
상기 세 입사광을 상기한 바와 같은 서로 다른 네 입사각으로 입사시키되, 상기 세 입사광이 결상되는 면을 앞 뒤로 조금씩 이동시킴에 따라, 곧 상기 세 입사광에 대해 렌즈(80)를 포함하는 광학계를 디포커싱(defocusing) 시켰을 때, 결상면에서의 스폿 사이즈(spot size)는 증가될 뿐만 아니라, 스폿의 대칭성도 달라진다. 곧, 입사각이 0°일 때는 디포커싱에 따라 결상면에서의 스폿 사이즈는 증가하나 대칭성은 변하지 않는다. 즉, 디포커싱에 관계없이 대칭의 중심은 스폿의 중심이 되나, 입사각이 0°보다 클 때는 대칭의 중심이 스폿의 중심과 같은 한 점이 아니라 스폿을 지나는 하나의 축이 된다. 도 9는 이것을 도시한 것으로써, 편의 상, 파장별 구분은 하지 않고 스폿의 윤곽만을 도시한 것이다. 도 9에서 가로축은 디포커싱 변화를, 세로 축은 상대적인 필드(field)의 세기와 입사각의 변화를 나타낸다.
도 9에서 제1 열은 입사각이 0°인 상태에서 결상면의 위치가 디포커싱 될 때의 스폿 변화를, 제2 열 내지 제4 열은 각각 입사각이 14.97°, 20. 41°, 29.17°일 때의 스폿 변화를 나타낸다.
도 10의 (a)도는 도 7에 도시한 광학계에 대한 상의 비점수차(astigmatism)를 나타낸 것으로써, 참조부호 'X'는 렌즈(80)의 구결면의, 참조부호 'Y'는 자오면의 비 점수차를 각각 나타낸다.
도 10의 (b)도는 도 7에 도시한 광학계에 대한 상의 왜곡(distortion)의 정도를 도시한 것으로써, 결상면에서 광축에 근접한 부분은 상 왜곡을 보이지 않으나, 광축으로부터 멀어짐에 따라 상의 왜곡, 즉 상 변형이 나타남을 알 수 있다. 하지만, 결상면에서 상 왜곡은 최대 5% 이내임을 알 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 수학식 1 및 2에 포함된 계수 값을 조정하는 방법으로 본 발명의 렌즈(80)와 동형의 렌즈이더라도 양 면의 곡면 정도 및 곡면의 상태를 달리하고, 따라서 렌즈의 초점길이 및 에프 수 등이 다른 소기의 목적을 이룰 수 있는 렌즈를 설계하는 것이 가능하다. 또, 본 발명의 렌즈(80)는 CCD 센서 광학계 뿐만 아니라 상보성 금속 산화물 반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 이용한 CMOS 상 센서(image sensor) 광학계에도 사용될 수 있다. 이와 같은 명백한 사실들 때문에, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 단색 수차 및 색 수차를 허용범위 내로 낮출수 있는 단일 렌즈를 제공한다. 이와 같은 렌즈를 광학 장치내 특정 광학계, 예컨대 고체 촬상 소자(Charge Coupled Device, 이하 'CCD'라 함)의 센서 광학계에 채용하는 경우, 광학계의 성능을 확보하는데 필요한 렌즈를 상기 렌즈 1매로 줄일 수 있기 때문에 상기 광학계, 즉 상기 광학 장치의 경박 단소화가 가능하고 제조원가를 대폭 줄일 수 있다.

Claims (12)

  1. 한 면이 곡면이고, 이에 대향하는 다른 면이 비구면인 렌즈이되,
    상기 곡면의 표면을 따라 입사광을 회절시키는 회절 요소가 새겨져 있고,
    상기 렌즈의 앞면 초점길이, 뒷면 초점길이 및 에프 수(f-number)는 각각 6.15mm, 6.63mm 및 f/2.5이며,
    상기 한면은 아래의 수학식 1에 의해 결정되는, C1, C2, C3, C4, C5및 C6가 각각 -5.5282E-03(±0.0002), -1.8493E-02(±0.001), 3.5030E-02(±0.002), -3.2249E-02(±0.002), 1.4629E-02(±0.002) 및 -2.6122E-03(±0.0002)인 비구면에 회절 요소가 혼합된 면인 것을 특징으로 하는 회절 및 굴절 혼합형 렌즈.
    수학식 1
    φ(r) = 2π/λ0(C1r2+ C2r4+ C3r6+ C4r8+ C5r10+ C6r12+...)
    여기서, 계수 C1, C2, C3, C4, C5및 C6는 각각 렌즈에 요구되는 성능에 따라 정해지는 값이고, λo는 렌즈에 입사되는 광의 중심 파장, r은 렌즈의 좌표.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 비구면은 아래의 수학식 2에 의해 결정되는 면이고, 수학식 2에서, A, B, C, D, E, F, G, H 및 J는 -0.544147E-01(±0.002), -0.109304E-02(±0.0002), 0.208577E-01(0.002), -0.148784E-01(±0.002), 0.422008E-02(±0.0002), -0.139194E-03(±0.00002), -0.197979E-03(±0.00002), 0.428988E-04(±0.000002) 및 -0.278307E-05(±0.0000002)인 것을 특징으로 하는 회절 및 굴절 혼합형 렌즈.
    수학식 2
    Z = [ch2/(1-(1+k)c2h2)1/2]+Ah4+ Bh6+ Ch8+ Dh10+ Eh12+ Fh14+ Gh16+ Hh18+ Jh20
    여기서, k는 코닉 계수(conic coefficient)이고, A, B, C, D, E, F, G, H 및 J는 각각 렌즈에 요구되는 성능에 따라 결정되는 상수, h는 렌즈 구경에 따라 측정되는 제2 굴절면 상의 임의의 점의 좌표, 괄호([]) 안의 c는 상기 렌즈의 제2 굴절면의 정점의 곡률 반경 값의 역수로 정의되는 값.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 곡면 및 비구면의 곡률 반경은 각각 -8.49000(±0.3) 및 -2.67700(±0.3)인 것을 특징으로 하는 회절 및 굴절 혼합형 렌즈.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 곡면에 형성된 회절 요소는 최소 사이즈가 19.5㎛정도이고, 그 프로파일(profile)의 깊이(depth)는 1.03㎛인 것을 특징으로 하는 회절 및 굴절 혼합형 렌즈.
  9. 광 센서와 상기 광 센서에 임의의 상을 결상시키는 광학계와 상기 광학계에 입사되는 광량을 제한하는 조리개(stop)를 구비하는 광학 장치에 있어서,
    상기 광학계는 제 1 항의 특징을 갖는 렌즈 한 개만으로 구성된 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 광 센서와 상기 제 1 항의 렌즈 사이에 상기 렌즈를 통해서 입사되는 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단 필터가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 광 센서에 상기 제 1 항의 렌즈를 통해서 입사되는 광을 감지하는 사이즈가 7.0미크론(micron) 정도인 복수개의 화소(pixel)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 광 센서는 CMOS 센서인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
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