F/1.4와 30$^{\circ}$ $\sim$ 110$^{\circ}$의 시야각을 갖는 반사굴절식 LWIR 전방위 광학계의 설계 및 공차분석과 비열화 해석

Abstract

전방위 야간 감시 시스템을 위한 8 $\sim$ 12 $\mu$m의 파장 범위에서 F/1.4와 30$^{\circ}$ $\sim$ 110$^{\circ}$의 넓은 시야각을 갖는 반사굴절식 원적외선 (long-wavelength infrared, LWIR) 전방위 광학계를 구면거울과 구면렌즈만 사용하여 설계하였다. 이 광학계는 크게 거울부와 렌즈부로 구성되어 있으며, 거울부는 광각의 물체를 협각의 물체로 만들어 렌즈부로 전송해주는 역할을 하며, 렌즈부는 이를 받아서 촬상 소자에 결상하는 역할을 한다. 먼저 렌즈부의 사양을 고려하여 구면거울인 주경의 곡률반경을 계산하였고, 이에 적합한 기존의 LWIR 결상렌즈를 변형하여 설계하였다. 그리고 최적화 설계된 전체 광학계의 공차분석 및 마지막 렌즈를 보정렌즈군으로 선택하여 궤적이동을 한 비열화 해석 결과, 이 광학계가 LWIR 전방위광학계로 적합함을 확인하였다.