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KR20180037378A - Aspherical lens - Google Patents

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KR20180037378A
KR20180037378A KR1020160127442A KR20160127442A KR20180037378A KR 20180037378 A KR20180037378 A KR 20180037378A KR 1020160127442 A KR1020160127442 A KR 1020160127442A KR 20160127442 A KR20160127442 A KR 20160127442A KR 20180037378 A KR20180037378 A KR 20180037378A
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KR
South Korea
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angle
refracting surface
light
lens
incident
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KR1020160127442A
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Korean (ko)
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KR101936467B1 (en
Inventor
오범환
지병관
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인하대학교 산학협력단
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G02B27/005—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for correction of secondary colour or higher-order chromatic aberrations

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Abstract

본 발명은, 비구면 렌즈에 있어서 렌즈 외부의 광이 제1 입사각으로 입사되어 제1 출사각으로 굴절되는 제1 굴절면; 및 상기 제1 굴절면을 통과한 광이 제2 출사각으로 굴절되어 외부로 출사되는 제2 굴절면을 포함하고, 상기 제1 굴절면으로 입사된 광이 상기 제1 굴절면과 상기 제2 굴절면 사이에서 평행광을 형성하며, 상기 평행광이 지면과 이루는 각도가 상기 제1 입사각과 상기 제1 출사각의 차이각으로 형성되도록 설계된 것을 특징으로 한다. 특히, 상기 평행광과 상기 제2 굴절면으로부터 출사된 광이 이루는 각도가 상기 제1 출사각과 상기 제2 출사각의 합각에 해당되도록 설계된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제1 출사각이 상기 제1 입사각과 상기 제2 출사각의 합을 이등분한 각도에 ±10도의 오차범위 내에 형성되도록 설계된 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 일반적으로 구현되어 있는 타원, 포물선, 쌍곡선 등의 외형을 본따서 만든 비구형 렌즈를 제공하지 않으며, 상면 변이 수차를 최소화 하기 위한 설계변수를 추가적으로 적용하여 렌즈의 굴절면을 제작함으로써 조건에 따른 맞춤형 비구면 렌즈를 제작할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, there is provided an aspheric lens comprising: a first refracting surface, in which light outside the lens is incident at a first incident angle and refracted at a first emitting angle; And a second refracting surface for refracting the light having passed through the first refracting surface to a second emitting angle and emitting the light to the outside, wherein light incident on the first refracting surface is transmitted through the parallel refracting surface between the first refracting surface and the second refracting surface, And the angle formed between the parallel light and the ground surface is formed to be a difference angle between the first incident angle and the first incident angle. In particular, the angle formed between the parallel light and the light emitted from the second refracting surface is designed to correspond to a full angle of the first outgoing angle and the second outgoing angle. The first emission angle is designed to be formed within an error range of +/- 10 degrees with an angle obtained by bisecting the sum of the first emission angle and the second emission angle.
The present invention does not provide a non-spherical lens that is generally made up of outer shapes such as ellipses, parabolic lines, hyperbola, etc., and additionally applies a design parameter to minimize aberration of the image surface, There is an advantage that a customized aspherical lens can be produced.

Description

비구면 렌즈{ASPHERICAL LENS}Aspherical lens {ASPHERICAL LENS}

본 발명은 상면 변이 수차(Extended imaging range aberration)가 최소화된 비구면 렌즈에 관한 것이다.The present invention relates to an aspherical lens having a minimized extended imaging range aberration.

렌즈면의 기본원리는 공간의 굴절률과 빛의 진행결로에 관한 법칙인 스넬의 법칙을 따른다. 렌즈는 두 개의 구면으로 구성되며, 외부공간에서 렌즈 내부로 빛이 입사하며 경유하는 제1 면, 렌즈 내부의 빛이 외부공간으로 출사되며 통과하는 제2 면으로 구분될 수 있다. 제1 면과 제2 면은 일정한 곡률을 가지며 특히 제1 면 입사각 지표인 s와 제1 면 출사각 지표인

Figure pat00001
및 제2 면 출사각 지표인
Figure pat00002
를 이용하여 렌즈의 특성을 도출해낼 수 있다. The basic principle of the lens surface follows the Snell's law, which is the law of spatial refraction and the progressive condensation of light. The lens is composed of two spherical surfaces, and the first surface through which light enters into the lens from the outer space, and the second surface through which the light in the lens exits and passes through the outer space. The first surface and the second surface have a constant curvature. Especially, the first surface incidence angle index s and the first surface exit angle index
Figure pat00001
And the second surface emission index
Figure pat00002
The characteristics of the lens can be derived.

다만, 렌즈 1개의 구면 렌즈로는 광축에 매우 가까운 광선밖에 정확히 한 점으로 수렴하지 못한다(구면 수차의 발생). 때문에, 구면 수차가 존재하지 않는 렌즈를 만들기 위해서 여러 개의 구면 렌즈를 조합하거나 구면 이외의 곡면을 굴절면으로 이용해야 한다.However, with one spherical lens, only a ray very close to the optical axis can converge to exactly one point (occurrence of spherical aberration). Therefore, in order to make a lens having no spherical aberration, it is necessary to use a plurality of spherical lenses or a curved surface other than a spherical surface as a refracting surface.

구면 수차란, 광축 방향으로 렌즈의 근위부(proximal)를 통과하는 빛과, 접선 방향으로 렌즈의 원위부(distal)를 통과하는 빛의 초점위치가 어긋나 있기 때문에, 점 모양의 화상 대신에 작은 원판의 형태로 초점이 맺히는 현상을 의미한다. 따라서, 구면 수차는 수직 수차로 표현된다. 이와 같은 구면 수차를 없애기 위하여 비구면 렌즈를 사용하게 된다. Since spherical aberration is deviated from the focus position of light passing through the proximal of the lens in the optical axis direction and light passing through the distal portion of the lens in the tangential direction, This is a phenomenon that focuses on. Therefore, the spherical aberration is represented by the vertical aberration. In order to eliminate such a spherical aberration, an aspherical lens is used.

비구면 렌즈는 하나 이상의 면에 비구면을 채용한 렌즈이다. 적은 면수로 필요한 수차 보정을 하기 위해 사용된다. 특히, 비구면 렌즈는 유리를 원하는 모양으로 연마하여 제작하는 과정을 통하여 구면 수차를 줄일 수 있는 장점이 있다.The aspherical lens is a lens employing an aspherical surface on at least one surface. It is used to make necessary aberration correction with fewer number of sides. In particular, the aspherical lens has an advantage that the spherical aberration can be reduced through a process of polishing the glass to a desired shape.

비구면 렌즈와 관련된 종래기술로서, 대한민국공개특허 제10-2012-0089613호(이하 '선행기술'이라 약칭함)는 이심률의 정의와 좌표계 상에서의 수치적용에 대한 수학적 원리에 기초하여, 타원과 포물선 그리고 쌍곡선의 좌표를 산출하여 전체 렌즈형상을 설계하는 일련의 과정에 관하여 개시하였다. 상기 선행기술의 실시예에서, 수학적 함수에 의한 타원, 포물선 그리고 쌍곡선의 이차곡선상의 렌즈는 정렬 등의 문제로 그 실제 시스템상 성능에 한계가 있고 보정이 쉽지 않다.As a conventional technique related to an aspherical lens, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0089613 (hereinafter referred to as "prior art") has proposed a method of generating an ellipse, a parabola, and an ellipse based on the definition of eccentricity and the mathematical principle of numerical application on a coordinate system. And a process of designing the entire lens shape by calculating the coordinates of the hyperbola. In the above-described prior art, the quadratic lens of ellipses, parabolic curves and hyperbola by a mathematical function has a limitation in performance in actual system due to problems such as alignment, and correction is not easy.

즉, 비구면 렌즈와 관련된 선행기술은

Figure pat00003
와
Figure pat00004
값이 거의 유사한 값을 가질 수 있는 구조, 다시 말해, 대칭에 가까운 구조를 가질 때는 적절한 설계로 받아들여 진다. 하지만, 동작 범위가 비대칭으로 요구됨에 따라 상면 변이 수차가 심해지는 문제점이 있으며 선행기술은 이러한 문제점에 대한 대안을 제시하지 못했다.That is, prior art relating to aspheric lenses
Figure pat00003
Wow
Figure pat00004
When a value has a structure that can have nearly similar values, that is, a structure that is close to symmetry, it is accepted as an appropriate design. However, as the operating range is asymmetric, there is a problem that the surface aberration becomes wider and the prior art does not provide an alternative to such a problem.

대한민국공개특허 제10-2012-0089613호Korean Patent Publication No. 10-2012-0089613

본 발명의 목적은 동작 범위가 비대칭일지라도, 상면 변이 수차가 발생되지 않는 비구면 렌즈를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide an aspherical lens in which the surface-anomalous aberration is not generated even if the operating range is asymmetric.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 비구면 렌즈에 있어서 렌즈 외부의 광이 제1 입사각으로 입사되어 제1 출사각으로 굴절되는 제1 굴절면; 및 상기 제1 굴절면을 통과한 광이 제2 출사각으로 굴절되어 외부로 출사되는 제2 굴절면을 포함하고, 상기 제1 굴절면으로 입사된 광이 상기 제1 굴절면과 상기 제2 굴절면 사이에서 평행광을 형성하며, 상기 평행광이 지면과 이루는 각도가 상기 제1 입사각과 상기 제1 출사각의 차이각으로 형성되도록 설계된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an aspherical lens comprising: a first refracting surface in which light outside the lens is incident at a first incident angle and refracted at a first emitting angle; And a second refracting surface for refracting the light having passed through the first refracting surface to a second emitting angle and emitting the light to the outside, wherein light incident on the first refracting surface is transmitted through the parallel refracting surface between the first refracting surface and the second refracting surface, And the angle formed between the parallel light and the ground surface is formed to be a difference angle between the first incident angle and the first incident angle.

바람직하게, 상기 제2 굴절면은 상기 평행광과 상기 제2 굴절면으로부터 출사된 광이 이루는 각도가 상기 제1 출사각과 상기 제2 출사각의 합각에 해당되도록 설계될 수 있다.The second refracting surface may be designed such that the angle formed by the parallel light and the light emitted from the second refracting surface corresponds to the angle of incidence of the first emitting angle and the second emitting angle.

바람직하게, 상기 제2 굴절면은 상기 제1 출사각이 상기 제1 입사각과 상기 제2 출사각의 합을 이등분한 각도에 ±10도의 오차범위 내에 형성되도록 설계될 수 있다.Preferably, the second refracting surface may be designed such that the first emitting angle is formed within an error range of +/- 10 degrees with an angle bisecting the sum of the first emitting angle and the second emitting angle.

본 발명에 따르면, 동작 범위가 비대칭으로 요구되어 상면 변이 수차가 나타나는 문제점을 가진 비구면 렌즈에 특정 조건을 가진 설계변수를 적용하여 상면 변이 수차를 최소화 할 수 있다.According to the present invention, a design variable having a specific condition can be applied to an aspherical lens having a problem that an operating range is asymmetric and top-side aberration appears, thereby minimizing the top-surface aberration.

다시 말해, 본 발명에 따르면 일반적으로 구현되어 있는 타원, 포물선, 쌍곡선 등의 외형을 본따서 만든 비구형 렌즈를 제공하지 않으며, 제1 굴절면을 기준으로 상면 변이 수차를 최소화 하기 위한 설계변수를 적용하여 제2 굴절면을 가공하여 동작 조건에 범용적으로 적용시킬 수 있는 맞춤형 비구면 렌즈를 제공할 수 있다.In other words, according to the present invention, a non-spherical lens which is generally made up of outer shapes such as an ellipse, a parabola, and a hyperbola is not provided, and design parameters for minimizing aberration of the image on the basis of the first refractive surface are applied, It is possible to provide a customized aspherical surface lens that can be applied universally to operating conditions by processing a double refracting surface.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제1 굴절면을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제2 굴절면을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비구면 렌즈를 나타낸다.1 shows a first refracting surface according to an embodiment of the present invention.
2 shows a second refracting surface according to an embodiment of the present invention.
3 shows an aspherical lens according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to or limited by the exemplary embodiments. Like reference numerals in the drawings denote members performing substantially the same function.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. The objects and effects of the present invention can be understood or clarified naturally by the following description, and the purpose and effect of the present invention are not limited by the following description. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비구면 렌즈(1)의 제1 굴절면(11)으로 입사되는 입사광(101)과 제1 굴절면(11)에서 굴절되어 출사되는 평행광(103)을 나타낸다.1 shows an incident light 101 incident on a first refracting surface 11 of an aspherical lens 1 and a parallel light 103 refracted and emitted from a first refracting surface 11 according to an embodiment of the present invention.

비구면 렌즈(1)는 제1 굴절면(11)과 제2 굴절면(13, 도 2)을 포함한다.The aspherical lens 1 includes a first refracting surface 11 and a second refracting surface 13 (Fig. 2).

비구면 렌즈(1)는 동작 범위 오차를 최소화 하기위해 설계조건을 가진 제1 굴절면(11)을 가공한 렌즈를 의미한다. 또한, 비구면 렌즈(1)는 상기 제1 굴절면(11)으로부터 형성된 평행광(103)이 상면 변이 수차를 최소화하는 조건으로 출사되도록 제2 굴절면(13)을 가공하게 된다. The aspherical lens 1 refers to a lens obtained by processing the first refractive surface 11 having a design condition in order to minimize an operating range error. The aspheric lens 1 processes the second refracting surface 13 so that the parallel light 103 formed from the first refracting surface 11 is emitted under a condition that minimizes the image surface aberration.

비구면 렌즈(1)는 제1 굴절면(11)으로 입사된 광이 제1 굴절면(11)과 제2 굴절면(13, 도 2) 사이에서 평행광(103)을 형성하며, 평행광(103)이 지면과 이루는 각도(

Figure pat00005
, 도 3)가 제1 입사각(
Figure pat00006
)과 제1 출사각(
Figure pat00007
)의 차이각으로 형성하도록 설계될 수 있다. 다시 말해, 비구면 렌즈(1)의 설계변수는 다음 [수학식 1]을 만족한다.The aspherical lens 1 forms the parallel light 103 between the first refracting surface 11 and the second refracting surface 13 (Fig. 2), and the parallel light 103 is incident on the first refracting surface 11 Angle with the ground (
Figure pat00005
, Fig. 3)
Figure pat00006
) And the first exit angle (
Figure pat00007
). ≪ / RTI > In other words, the design parameter of the aspherical lens 1 satisfies the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00008
Figure pat00008

또한, 비구면 렌즈(1)의 굴절면은 스넬의 법칙을 만족한다. 따라서, 제1 입사각(

Figure pat00009
)과 제1 출사각(
Figure pat00010
)은 공기층 굴절률(
Figure pat00011
)과 비구면 렌즈(1)의 굴절률(
Figure pat00012
)과의 관계식인 다음 [수학식 2]를 만족한다.The refractive surface of the aspherical lens 1 satisfies Snell's law. Therefore, the first incident angle (
Figure pat00009
) And the first exit angle (
Figure pat00010
) Is the refractive index of the air layer
Figure pat00011
) And the refractive index of the aspherical lens 1 (
Figure pat00012
(2) " (2) "

[수학식 2] &Quot; (2) "

Figure pat00013
Figure pat00013

여기서, 일반적인 렌즈설계 방식은

Figure pat00014
인 특성을 기준으로
Figure pat00015
이 되었고, 제1 굴절면(11)과 제2 굴절면(13, 도 2)사이에 형성되는 평행광(103)이 광축과 평행하게 형성되었다. Here, a general lens design method
Figure pat00014
Based on
Figure pat00015
And parallel light 103 formed between the first refracting surface 11 and the second refracting surface 13 (FIG. 2) was formed parallel to the optical axis.

다만, 본 실시예의 렌즈설계 방식은

Figure pat00016
인 특성을 기준으로 설계되어, 제1 굴절면(11)과 제2 굴절면(13, 도 2) 사이에 형성되는 평행광(103)은 도 3에 실시예에 개시된 평행광(103)과 같이 광축과 평행하지 않을 수 있다. 이를 통해, 본 실시예에 따른 비구면 렌즈(1)는 평행광(103)이 광축과 평행한 임의의 선과 형성하는 각도(
Figure pat00017
, 도 3)가 새로운 설계변수로 설정 될 수 있다. 또한, 비구면 렌즈(1)는 평행광(103)이 도 3의 출사광(105)과 형성하는 각도(
Figure pat00018
, 도 3)가 새로운 설계변수로 설정 될 수 있다.However, the lens design method of this embodiment
Figure pat00016
The parallel light 103 formed between the first refracting surface 11 and the second refracting surface 13 (FIG. 2) is designed on the basis of the optical characteristics of the parallel light 103 as shown in FIG. It may not be parallel. As a result, the aspheric lens 1 according to the present embodiment is arranged so that the parallel light 103 forms an arbitrary line parallel to the optical axis and an angle
Figure pat00017
, Fig. 3) can be set as new design variables. In addition, the aspherical lens 1 is arranged so that the angle of the parallel light 103 with the emergent light 105 of FIG. 3
Figure pat00018
, Fig. 3) can be set as new design variables.

제1 굴절면(11)은 렌즈 외부에서 제1 입사각(

Figure pat00019
)으로 입사된 광을 제1 출사각(
Figure pat00020
)으로 굴절시킬 수 있다. 제1 굴절면(11)은 렌즈의 광축상에 위치한 일점
Figure pat00021
에서 출사된 렌즈 외부의 입사광(101)을 제1 입사각(
Figure pat00022
)으로 입사시켜 제1 출사각(
Figure pat00023
)으로 출사시킬 수 있다. 본 실시예의 따른 제1 굴절면(11)은 외부광원에서 출사된 광이 입사되는 면을 의미할 수 있다. 제1 굴절면(11)은 광축상의 임의의 광원
Figure pat00024
에서 출사된 광을 통과시켜 제1 굴절면(11)과 제2 굴절면(13) 사이의 렌즈 내부에 도 3과 같은 평행광(103)을 형성시킬 수 있다. The first refracting surface 11 has a first incident angle
Figure pat00019
) To the first outgoing angle (
Figure pat00020
). The first refracting surface 11 is a point located on the optical axis of the lens
Figure pat00021
The incident light 101 outside the lens emerging from the first incident angle < RTI ID = 0.0 >
Figure pat00022
) So as to form a first outgoing angle (
Figure pat00023
). The first refracting surface 11 according to the present embodiment may mean a surface on which light emitted from an external light source is incident. The first refracting surface 11 is a light-
Figure pat00024
The collimated light 103 as shown in FIG. 3 can be formed inside the lens between the first and second refracting surfaces 11 and 13 by passing the light emitted from the first refracting surface 11 and the second refracting surface 13, respectively.

제1 굴절면(11)은 평행광(103)의 상을

Figure pat00025
에 맺을 수 있다. 제1 굴절면(11)은 제2 굴절면(13, 도 2)과 비대칭일 수 있다. 제1 굴절면(11)은 제2 굴절면(13, 도 2)과 곡률이 다를 수 있다. 본 실시예의 제1 굴절면(11)은 굴절면을 통과한 모든 광의 경로가 평행광(103, 도 3)을 형성하도록 가공됨에 주목한다.The first refracting surface 11 reflects the image of the parallel light 103
Figure pat00025
. The first refracting surface 11 may be asymmetrical with the second refracting surface 13 (Fig. 2). The first refracting surface 11 may have a different curvature from the second refracting surface 13 (Fig. 2). Note that the first refracting surface 11 of this embodiment is processed such that the path of all the light that has passed through the refracting surface forms parallel light 103 (Fig. 3).

본 실시예에서, 입사광(101)은 광축상의 일점

Figure pat00026
에서 출사되어 제1 굴절면(11)으로 입사될 수 있다. 입사광(101)은 광축과 평행한 임의의 선과 제1 입사각(
Figure pat00027
)을 형성할 수 있다. 입사광(101)은 제1 굴절면(11)에서 굴절되어 평행광(103)을 형성할 수 있다.In this embodiment, the incident light 101 is a point on the optical axis
Figure pat00026
And may be incident on the first refracting surface 11. The incident light 101 is incident on an arbitrary line parallel to the optical axis and a first incident angle
Figure pat00027
) Can be formed. The incident light 101 may be refracted by the first refracting surface 11 to form the parallel light 103.

본 실시예로, 제1 입사각(

Figure pat00028
)은 광축상의 일점
Figure pat00029
에서 출사된 입사광(101)과 광축과 평행한 임의의 선에 의해 생성될 수 있다. 본 실시예로, 제1 입사각(
Figure pat00030
)은 후술하게 될 비구면 렌즈(1)의 설계변수인
Figure pat00031
(도 3)과
Figure pat00032
(도 3)의 범위를 한정하는 구성요소로 쓰일 수 있다.In this embodiment, the first incident angle (
Figure pat00028
) Is a point on the optical axis
Figure pat00029
By any line parallel to the optical axis. In this embodiment, the first incident angle (
Figure pat00030
Is a design parameter of the aspherical lens 1 to be described later
Figure pat00031
(Fig. 3) and
Figure pat00032
(Fig. 3). ≪ / RTI >

본 실시예로, 평행광(103)은 제1 굴절면(11)에서 굴절되어 광축 위의 일점

Figure pat00033
으로 상점을 맺을 수 있다. 평행광(103)은 제1 출사각(
Figure pat00034
)을 형성할 수 있다. 평행광(103)은 비구면 렌즈(1)내부에서 진행되어 제2 굴절면(13, 도 2)으로 출사되어 출사광(105, 도 2)을 형성할 수 있다.In the present embodiment, the parallel light 103 is refracted at the first refracting surface 11,
Figure pat00033
You can make a store with. The parallel light 103 has a first outgoing angle (
Figure pat00034
) Can be formed. The parallel light 103 travels inside the aspherical lens 1 and is emitted to the second refracting surface 13 (FIG. 2) to form the emitted light 105 (FIG. 2).

본 실시예로, 제1 출사각(

Figure pat00035
)은 렌즈의 광축과 평행한 임의의 선과 제1 굴절면(11)을 통과한 평행광(103)이 이루는 각도를 의미한다. 렌즈의 광축과 평행한 임의의 선과 제1 출사각(
Figure pat00036
)을 이루는 경로를 가지는 광은 렌즈의 광축 상의 일점
Figure pat00037
에 상점을 갖는다. 본 실시예로, 제1 출사각(
Figure pat00038
)은 후술하게 될 비구면 렌즈(1)의 설계변수인
Figure pat00039
(도 3)과
Figure pat00040
(도 3)의 범위를 한정하는 설계변수로 쓰일 수 있다.In this embodiment, the first outgoing angle (
Figure pat00035
Refers to an angle formed by an arbitrary line parallel to the optical axis of the lens and the parallel light 103 passing through the first refracting surface 11. An arbitrary line parallel to the optical axis of the lens and a first outgoing angle (
Figure pat00036
) Is a point on the optical axis of the lens
Figure pat00037
And stores. In this embodiment, the first outgoing angle (
Figure pat00038
Is a design parameter of the aspherical lens 1 to be described later
Figure pat00039
(Fig. 3) and
Figure pat00040
(Fig. 3).

0점은 제1 굴절면(11)의 위치를 의미한다. 본 실시예에서는 0점을 기준으로 다른 상점의 위치를 정의한다.

Figure pat00041
는 비구면 렌즈(1)의 두께를 의미한다. 또한,
Figure pat00042
는 제1 굴절면(11)과 제2 굴절면(13, 도 2) 사이의 거리를 나타낸다.A point of 0 means the position of the first refracting surface 11. In this embodiment, the position of another shop is defined with reference to the zero point.
Figure pat00041
Means the thickness of the aspherical lens 1. Also,
Figure pat00042
Represents the distance between the first refracting surface 11 and the second refracting surface 13 (Fig. 2).

Figure pat00043
는 입사광(101)의 광원의 위치를 의미한다.
Figure pat00044
는 실시예에 따라 변경될 수 있다. 본 실시예에 따른
Figure pat00045
는 무한대보다 현저히 작은 특정위치를 나타낼 수 있다.
Figure pat00043
Means the position of the light source of the incident light 101.
Figure pat00044
May be changed according to the embodiment. According to this embodiment
Figure pat00045
Lt; RTI ID = 0.0 > infinite < / RTI >

Figure pat00046
은 제1 출사각(
Figure pat00047
)으로 제1 굴절면(11)을 출사한 광원의 상이 맺히는 상점의 위치를 의미한다. 본 발명의 실시예에 따른
Figure pat00048
은 무한대가 아닌 값을 가질 수 있다.
Figure pat00049
은
Figure pat00050
과
Figure pat00051
가 변동됨에 따라 변동될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 비구면 렌즈(1)는 추가적인 설계변수
Figure pat00052
(도 3)과
Figure pat00053
(도 3)에 의해
Figure pat00054
이 조정되어 설계된다.
Figure pat00046
The first outgoing angle (
Figure pat00047
) Of the light source that emits the first refracting surface (11). According to an embodiment of the present invention
Figure pat00048
Can have non-infinite values.
Figure pat00049
silver
Figure pat00050
and
Figure pat00051
As shown in FIG. The aspherical lens 1 according to the embodiment of the present invention has additional design parameters
Figure pat00052
(Fig. 3) and
Figure pat00053
(Figure 3)
Figure pat00054
Is designed to be adjusted.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비구면 렌즈(1)의 제2 굴절면(13)을 투과하는 평행광(103)과 평행광(103)이 굴절되어 출사되는 출사광(105)을 나타낸다.2 shows parallel light 103 transmitted through a second refracting surface 13 of an aspherical lens 1 according to an embodiment of the present invention and emitted light 105 refracted by parallel light 103 and emitted.

제2 굴절면(13)은 제1 굴절면(11)을 통과한 광을 제2 출사각(

Figure pat00055
)으로 굴절시켜 외부로 출사시킬 수 있다. 제2 굴절면(13)은 평행광(103, 도 3)과 제2 굴절면(13)으로부터 출사된 광이 이루는 각도(
Figure pat00056
)를 제1 출사각(
Figure pat00057
)과 제2 출사각(
Figure pat00058
)의 합각에 해당하도록 형성시킬 수 있다. 다시 말해, 제2 굴절면(13)은 다음 [수학식 3]을 만족시키는 설계변수를 형성할 수 있다.The second refracting surface 13 reflects the light that has passed through the first refracting surface 11 at a second exit angle
Figure pat00055
So that it can be outputted to the outside. The second refracting surface 13 has an angle formed by the parallel light 103 (FIG. 3) and the light emitted from the second refracting surface 13
Figure pat00056
) To the first emission angle (
Figure pat00057
) And the second exit angle (
Figure pat00058
) In a direction perpendicular to the first direction. In other words, the second refracting surface 13 can form a design parameter satisfying the following equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00059
Figure pat00059

도 2를 참조하면, 제2 굴절면(13)은 제1 굴절면(11)을 통과한 평행광(103)을 굴절시켜 제2 출사각(

Figure pat00060
)을 형성하는 출사광(105)으로 출사시킬 수 있다. 본 실시예에 따른 제2 굴절면(13)은 제1 굴절면(11)을 통과한 광이 렌즈 외부로 출사되는 면을 의미할 수 있다. 제2 굴절면(13)은 제2 출사각(
Figure pat00061
)으로 출사된 출사광(105)의 상점을 광축상의 일점
Figure pat00062
으로 맺을 수 있다. 제2 굴절면(13)은 제1 굴절면(11)과 비대칭일 수 있다. 제2 굴절면(13)은 제1 굴절면(11)과 곡률이 다를 수 있다. 제2 굴절면(13)은 비구면 렌즈(1)의 상면 변이 수차를 최소화 하기 위해 가공될 수 있다.2, the second refracting surface 13 refracts the parallel light 103 passing through the first refracting surface 11 to form a second outgoing angle
Figure pat00060
To the outgoing light 105 which forms the light-emitting layer. The second refracting surface 13 according to the present embodiment may mean a surface through which the light having passed through the first refracting surface 11 is emitted to the outside of the lens. The second refracting surface 13 has a second outgoing angle (
Figure pat00061
) Of the outgoing light (105) emitted from the light source
Figure pat00062
. The second refracting surface 13 may be asymmetric with respect to the first refracting surface 11. The second refracting surface 13 may have a different curvature from the first refracting surface 11. The second refracting surface 13 can be processed to minimize the aberration of the top surface of the aspherical lens 1.

또한, 제2 굴절면(13)은 제1 출사각(

Figure pat00063
)을 제1 입사각(
Figure pat00064
)과 제2 출사각(
Figure pat00065
)의 합을 이등분한 각도에 ±10도의 오차범위 내에 형성시킬 수 있다. 다시 말해, 제2 굴절면(13)은 설계변수들이 [수학식 4]를 만족하도록 설계될 수 있다.In addition, the second refracting surface 13 has a first outgoing angle (
Figure pat00063
) To the first incident angle (
Figure pat00064
) And the second exit angle (
Figure pat00065
) Can be formed within an error range of +/- 10 degrees with an angle bisecting. In other words, the second refracting surface 13 can be designed so that the design parameters satisfy [Equation 4].

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure pat00066
Figure pat00066

출사광(105)은 제2 굴절면(13)을 통과할 수 있다. 출사광(105)은 광축 위의 일점(

Figure pat00067
)으로 상점을 맺을 수 있다. 출사광(105)은 평행광(103, 도 3)과 제2 출사각(
Figure pat00068
)을 형성할 수 있다. The outgoing light 105 can pass through the second refracting surface 13. The outgoing light 105 passes through a point on the optical axis
Figure pat00067
). The emitted light 105 passes through the parallel light 103 (Fig. 3) and the second exit angle
Figure pat00068
) Can be formed.

제2 출사각(

Figure pat00069
)은 광축과 평행한 임의의 선과 출사광(105) 사이에 형성될 수 있다. 제2 출사각(
Figure pat00070
)은 제2 굴절면(13)의 가공에 의해 그 크기가 변경될 수 있다. 제2 출사각(
Figure pat00071
)은 후술하게 될 비구면 렌즈(1)의 설계변수인
Figure pat00072
(도 3)과
Figure pat00073
(도 3)를 제한하는 설계변수를 형성할 수 있다.Second emission angle (
Figure pat00069
May be formed between the arbitrary line parallel to the optical axis and the outgoing light 105. Second emission angle (
Figure pat00070
Can be changed in size by the processing of the second refracting surface 13. Second emission angle (
Figure pat00071
Is a design parameter of the aspherical lens 1 to be described later
Figure pat00072
(Fig. 3) and
Figure pat00073
(Fig. 3).

Figure pat00074
는 제2 출사각(
Figure pat00075
)으로 제2 굴절면(13)을 출사한 광원의 상이 맺히는 상점의 위치를 의미한다.
Figure pat00076
는 제2 굴절면(13)의 곡률에 따라 변동될 수 있다.
Figure pat00077
는 제2 출사각(
Figure pat00078
)이 변경됨에 따라 그 위치가 변경될 수 있다.
Figure pat00074
The second output angle (
Figure pat00075
) Of the light source emitting the second refracting surface (13).
Figure pat00076
Can be changed according to the curvature of the second refracting surface (13).
Figure pat00077
The second output angle (
Figure pat00078
The position can be changed.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비구면 렌즈(1)의 설계변수를 포함한 모식도이다.3 is a schematic diagram including design parameters of the aspherical lens 1 according to the embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면 설계변수는

Figure pat00079
과
Figure pat00080
를 포함할 수 있다. 본 실시예로, 제1 굴절면(11)과 제2 굴절면(13) 사이에는 평행광(103)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3,
Figure pat00079
and
Figure pat00080
. ≪ / RTI > In this embodiment, parallel light 103 may be formed between the first refracting surface 11 and the second refracting surface 13.

본 실시예로, 평행광(103)은 렌즈의 광축에 위치한 일점

Figure pat00081
에서 출사되어 제1 굴절면(11)과 제2 굴절면(13)을 굴절없이 경유하는 빛의 경로와 평행을 이룬다. 평행광(103)은 비구면 렌즈(1)의 설계변수인
Figure pat00082
과
Figure pat00083
를 정의하는 요소로 쓰일 수 있다. 평행광(103)은 광축을 기준으로 대칭을 이룰 수 있다. In the present embodiment, the parallel light 103 is a point located on the optical axis of the lens
Figure pat00081
And is parallel to the path of light passing through the first refracting surface 11 and the second refracting surface 13 without refraction. The parallel light 103 is a design parameter of the aspherical lens 1
Figure pat00082
and
Figure pat00083
Can be used as an element to define. The parallel light 103 may be symmetrical with respect to the optical axis.

Figure pat00084
은 광축과 나란한 임의의 선과 평행광(103) 사이에 형성될 수 있다. 본 실시예에서
Figure pat00085
은 제1 입사각(
Figure pat00086
)에서 제1 출사각(
Figure pat00087
)을 뺀 값으로 설계됨이 바람직하다. 따라서,
Figure pat00088
은
Figure pat00089
과
Figure pat00090
가 변경됨에 따라 그 크기가 변경될 수 있다.
Figure pat00084
May be formed between the parallel light 103 and any line parallel to the optical axis. In this embodiment,
Figure pat00085
Is a first incident angle (
Figure pat00086
) To the first exit angle (
Figure pat00087
) Is preferably subtracted. therefore,
Figure pat00088
silver
Figure pat00089
and
Figure pat00090
The size can be changed.

본 실시예에서,

Figure pat00091
은 평행광(103)과 출사광(105) 사이에 형성되는 각도이다.
Figure pat00092
은 출사된 출사광(105)의 상을
Figure pat00093
의 위치에 형성할 수 있다. 본 실시예에서,
Figure pat00094
는 제1 출사각(
Figure pat00095
)과 제2 출사각(
Figure pat00096
)의 합에 해당하도록 설계됨이 바람직하다. 제2 출사각(
Figure pat00097
)은 제2 굴절면(13)의 가공에 따라 변동될 수 있다. 그러므로,
Figure pat00098
는 제2 굴절면(13)의 가공에 의하여 그 크기가 변경될 수 있다. 이를 통해, 사용자는
Figure pat00099
가
Figure pat00100
과 유사한 크기를 가지는 렌즈를 설계 및 제작할 수 있다. 바람직하게,
Figure pat00101
가
Figure pat00102
과 동일하도록 제2 굴절면(13)이 설계된다. 상기의 설계조건으로 본 발명의 실시예에 따른 비구면 렌즈(1)는 동작 범위에 관계없이 상면 변이 수차가 최소화 될 수 있다.In this embodiment,
Figure pat00091
Is an angle formed between the parallel light (103) and the outgoing light (105).
Figure pat00092
The phase of the outgoing light 105
Figure pat00093
As shown in Fig. In this embodiment,
Figure pat00094
The first outgoing angle (
Figure pat00095
) And the second exit angle (
Figure pat00096
) Of the first and second regions. Second emission angle (
Figure pat00097
Can be changed in accordance with the processing of the second refracting surface 13. therefore,
Figure pat00098
The size of the second refractive surface 13 can be changed by processing the second refractive surface 13. In this way,
Figure pat00099
end
Figure pat00100
A lens having a size similar to that of a lens can be designed and manufactured. Preferably,
Figure pat00101
end
Figure pat00102
The second refracting surface 13 is designed to be the same as the first refracting surface 13. According to the above design conditions, the aspherical surface lens 1 according to the embodiment of the present invention can minimize the aberration of the top surface irrespective of the operating range.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. will be. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by all changes or modifications derived from the scope of the appended claims and equivalents of the claims.

1: 비구면 렌즈
11: 제1 굴절면
13: 제2 굴절면
101: 입사광
103: 평행광
105: 출사광

Figure pat00103
: 제1 입사각
Figure pat00104
: 제1 출사각
Figure pat00105
: 제2 출사각1: Aspherical lens
11: first refracting surface
13: second refracting surface
101: incident light
103: parallel light
105: Outgoing light
Figure pat00103
: First incident angle
Figure pat00104
: 1st emission angle
Figure pat00105
: Second outgoing angle

Claims (3)

비구면 렌즈에 있어서,
렌즈 외부의 광이 제1 입사각으로 입사되어 제1 출사각으로 굴절되는 제1 굴절면; 및
상기 제1 굴절면을 통과한 광이 제2 출사각으로 굴절되어 외부로 출사되는 제2 굴절면을 포함하고,
상기 제1 굴절면으로 입사된 광이 상기 제1 굴절면과 상기 제2 굴절면 사이에서 평행광을 형성하며, 상기 평행광이 지면과 이루는 각도가 상기 제1 입사각과 상기 제1 출사각의 차이각으로 형성되도록 설계된 것을 특징으로 하는 비구면 렌즈.
In the aspheric lens,
A first refracting surface on which light outside the lens is incident at a first incident angle and refracted at a first emitting angle; And
And a second refracting surface for refracting the light having passed through the first refracting surface to a second emitting angle and emitting the light to the outside,
Wherein light incident on the first refracting surface forms parallel light between the first refracting surface and the second refracting surface and an angle formed between the parallel light and the ground surface is formed by a difference angle between the first incident angle and the first emitting angle Wherein the aspherical lens is designed to be aspherical.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 굴절면은,
상기 평행광과 상기 제2 굴절면으로부터 출사된 광이 이루는 각도가 상기 제1 출사각과 상기 제2 출사각의 합각에 해당되도록 설계된 것을 특징으로 하는 비구면 렌즈.
The method according to claim 1,
And the second refracting surface includes a first refracting surface,
Wherein an angle formed by the parallel light and the light emitted from the second refracting surface is designed to be a positive angle of the first outgoing angle and the second outgoing angle.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 굴절면은,
상기 제1 출사각이 상기 제1 입사각과 상기 제2 출사각의 합을 이등분한 각도에 ±10도의 오차범위 내에 형성되도록 설계된 것을 특징으로 하는 비구면 렌즈.
The method according to claim 1,
And the second refracting surface includes a first refracting surface,
Wherein the first outgoing angle is designed to be formed within an error range of +/- 10 degrees with an angle obtained by bisecting the sum of the first incident angle and the second outgoing angle.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR910001504B1 (en) * 1986-06-13 1991-03-09 다이닛 뽕 스쿠링세이소오 가부시키가이샤 Optical system for parallel light illumination
KR20050041918A (en) * 2003-10-31 2005-05-04 스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤 Aspherical surface homogenizer for decreasing tilt error

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR910001504B1 (en) * 1986-06-13 1991-03-09 다이닛 뽕 스쿠링세이소오 가부시키가이샤 Optical system for parallel light illumination
KR20050041918A (en) * 2003-10-31 2005-05-04 스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤 Aspherical surface homogenizer for decreasing tilt error

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