대구경 등대등을 위한 Fresnel Lens의 설계 및 제작에 관한 연구 (Optical Design and Manufacture of Fresnel Lens for Large-size Lighthouses)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 72권 / 12호 / 959 ~ 965페이지
· 저자명 : 김종태

초록

프레넬(Fresnel) 렌즈는 등대등과 같이 대구경으로 광속을 멀리 전달하는 목적으로 사용하고, 부피를 줄이기 위하여 특수한 형태로 광학계를 구성한 굴절 렌즈의 압축된 형태로 사용할 뿐만 아니라 광학 재질, 초점거리, groove 개수(zone 개수) 및 groove의 기울기 등과 같은 구성 요소들에 의해 광학적 성능을 좌우하는 조명용 광학 렌즈이다. 이와 같은 프레넬 형태의 등대등 광학계의 설계를 근축광학이론을 이용하여 기본적인 layout을 구성하고, 기구적으로 구조적인 사출 성형을 위한 해석적인 방법으로 각 sag별 광학적 요소를 독립적인 도넛 형태의 링 렌즈의 일부분으로 설정하여, 각각의 구속조건을 만족하도록 설계 변수를 결정하였으며, 중심 광점에 대하여 시준빔(collimation beam)이 최적이 되도록 광학계를 설계하였다. 이렇게 설계된 광학계의 조명광 특성은 최대광도에 대하여 ±4° 이내의 발산각을 만족하고 있다.

영어초록

Fresnel lens, the lens used in a lighthouse, is a large-diameter lens used for transmitting the light beam to a distant location. It is a compressed form of a refractive lens with a special optical system to reduce the volume. Factors, such as focal length, optical material, the number of grooves (the number of areas), and inclination of the groove, affect the optical performance of this lens. To design a Fresnel lens for large-size lighthouses, we applied the paraxial optical theory to construct the basic layout of the optical system. Given the use of an analytical method for mechanical structural injection molding, design variables were determined to satisfy each constraint by setting the optical element for each sag as a part of an independent donut-shaped ring lens. In addition, the optical system was designed to optimize the collimation beam for the light source point. The lighting characteristics of the optical system designed in this way satisfy the divergence angle within ±4° with respect to the maximum luminous intensity.

참고자료

· 없음