Korean Journal of Optics and Photonics (한국광학회지)

Optical Society of Korea (한국광학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

General Numerical Calculation Method for Paraxial Zoom Loci of Zoom Lenses with Finite Object Distance by Using Gaussian Bracket Method

가우스 괄호법을 이용한 유한 물점을 갖는 줌 렌즈에 대한 일반적인 수치해석적 근축광선 줌 궤적 추적

  • Lee, Do-Kyung (Dept. of Applied Optics and Electromagnetics, Hannam University) ;
  • Yoo, Nam-Jun (Dept. of Applied Optics and Electromagnetics, Hannam University) ;
  • Jo, Jae-Heung (Dept. of Applied Optics and Electromagnetics, Hannam University) ;
  • Ryu, Jae-Myung (Lens Development Group, Samsung Digital Imaging Co. Ltd.) ;
  • Kang, Geon-Mo (Lens Development Group, Samsung Digital Imaging Co. Ltd.) ;
  • Lee, Hae-Jin (Lens Development Group, Samsung Digital Imaging Co. Ltd.)
  • 이도경 (한남대학교 이과대학 광.전자물리학과) ;
  • 유남준 (한남대학교 이과대학 광.전자물리학과) ;
  • 조재흥 (한남대학교 이과대학 광.전자물리학과) ;
  • 류재명 (삼성 디지털이미징(주) 개발팀 렌즈개발그룹) ;
  • 이해진 (삼성 디지털이미징(주) 개발팀 렌즈개발그룹) ;
  • 강건모 (삼성 디지털이미징(주) 개발팀 렌즈개발그룹)
  • Published : 2009.06.25
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

We theoretically derive the set of general paraxial zoom locus equations for all zoom lens systems with finite object distance, including the infinite object distance case, by using the Gaussian bracket method and matrix representation of paraxial ray tracing. We make the zoom locus program by means of a numerical calculation method according to these equations in Visual Basic Language. Consequently, the solutions of this method can be consistently and flexibly used in all types of zoom lens in the step of initial design about zoom loci. Finally, in order to verify the justification and usefulness of this method, we show that two examples, such as $M_{4a}$ and $M_{4h}$ types of 4 groups, and one example, $M_{5n}$ type of 5 groups, which are very complicated zoom lens systems, can be rapidly and diversely traced through various interpolations by using this program.

가우스 괄호법을 이용하여 무한 물점을 포함한 모든 유한 물점을 대상으로 하는 모든 복잡한 줌 렌즈에서 사용가능한 일반적인 근축광선 줌 궤적 추적식을 유도하였다. 이를 Visual Basic으로 프로그램화하여 수치해석적으로 줌 궤적을 구하였다. 이 결과 이 식의 해는 물체의 거리에 관계없이 모든 종류의 줌 렌즈에서 줌 궤적에 대한 초기설계에 유연하면서 통합적으로 적용할 수 있다. 이 식의 유용성을 증명하기 위하여 $M_{4a}$와 $M_{4h}$ 형태의 4군 줌 렌즈들과 $M_{5n}$ 형태의 5군 줌 렌즈의 줌 궤적을 유한 물점에 대해서 빠르게 산출할 수 있음을 보였다.

Keywords

References

  1. K. Yamaji, 'Design of Zoom Lenses,' in Progress in optics VI, edited by E. Wolf (North-Holland, Amsterdam, 1971), Chapter. 4
  2. 류재명, 이혁기, 이해진, 강건모, 조재흥, '디지털 카메라용 줌렌즈에서 대칭성 오차요인에 의한 상면변화의 보정과 이에 따른 불량률 예측,' 한국광학회지, 제 17권 5호, pp. 420-429, 2006 https://doi.org/10.3807/KJOP.2006.17.5.420
  3. J. M. Ryu, J. H. Jo, J. H. Jung, Y. S. Chun, and G. M. Kang, 'Design of microscopic system using zoom structure with a fixed magnification and the independency on the vibration of object distance,' Proc. SPIE, vol. 5523, pp. 352-362, 2004 https://doi.org/10.1117/12.558835
  4. 류재명, 임천석, 조재흥, 정진호, 전영세, 이강배, '와이어 본딩(wire-bonding) 검사용 현미경 광학계의 설계,' 한국광학회지, 제 14권 6호, pp. 613-622, 2003 https://doi.org/10.3807/KJOP.2003.14.6.613
  5. 류재명, 김재범, 강건모, 조재흥, 백승선, 정진호, '반도체 부품 검사용 다중배치 현미경 광학계의 공차분석,' 한국광학회지, 제 17권 2호, pp. 149-158, 2006 https://doi.org/10.3807/KJOP.2006.17.2.149
  6. 유남준, 김원섭, 조재흥, 류재명, 이해진, 강건모, '가우스 괄호법을 이용한 무한 물점을 갖는 복잡한 줌 렌즈의 수치해석적인 근축광선 줌 궤적 추적법,' 한국광학회지, 제 18권 6호, pp. 410-420, 2007 https://doi.org/10.3807/HKH.2007.18.6.410
  7. 정진호, 줌 렌즈계의 근축설계와 궤적해석(영남대학교, 대구, 1994) 박사학위청구논문, pp. 3
  8. 정진호, 정해빈, 이상수, '초점거리, 뒷초점거리, 앞초점거리를 만족하는 근축광학적 렌즈설계,' 새물리, 제27권 6호, pp. 576-582, 1987
  9. J.-P. Berrut and L. N. Trefethen, 'Barycentric lagrange interpolation,' Society for Industrial and Applied Mathematics, vol 86, no 3, pp 501-517, 2004
  10. T. H. Cormen, C. E. Leiserson, R. L. Rivest, and C. Stein, Introduction to Algorithms, 2nd ed. (MIT Press and McGraw-Hill, New York, 2001), pp. 735-741
  11. D. H. Bailey, K. L. Horst, and D. Simon, 'Using strassen's algorithm to accelerate the solution of linear systems,' The Journal of Supercomputing, vol. 4, pp. 357-371, 1990 https://doi.org/10.1007/BF00129836
  12. W. J. Smith, Modern Optics Engineering, 3rd ed. (McGraw-Hill, New York, 2000) pp. 291-296
  13. K. Tanaka, 'Zooming components loci of typical types of mechanically compensated zoom lens - Afocal converter, basic type and standard type,' Optik vol. 111, no. 4, pp. 149-156, 2000
  14. K. Tanaka, 'Zooming components loci of a generally constructed medhanically compensated zoom lens,' Optik, vol. 112, no. 6, pp. 232-238, 2001 https://doi.org/10.1078/0030-4026-00050
  15. 정진호, 정해빈, '4군 줌 렌즈계 1;(분류와 궤적해석),' 응용물리, 제 3권 1호, pp. 29-38, 1990
  16. 佐藏 正江, '有限距離用 ズムレンズ', 1994, JP 特開平 8-21952
  17. M. Ohtake, Kawasaki, 'Compact High-Zoom-Ratio Zoom Lens,' U.S. Patent 6,002,527, 1999

Cited by

  1. Analytic Calculation Method of Zoom Loci for Zoom Lens System with Infinite Object Distance vol.24, pp.3, 2013, https://doi.org/10.3807/KJOP.2013.24.3.125
  2. Numerical Calculation for Autofocus of Zoom Lenses by Using Gaussian Brackets vol.20, pp.3, 2009, https://doi.org/10.3807/HKH.2009.20.3.166
  3. Unified Analytic Calculation Method for Zoom Loci of Zoom Lens Systems with a Finite Object Distance vol.18, pp.2, 2014, https://doi.org/10.3807/JOSK.2014.18.2.134