소비용 전자 제품의 발전에 따라 사용자들의 고성능, 소형화된 광학 이미징 시스템에 대한 수요가 더욱 증가하고 있다. 변수 시스템에 있어서 조리부 광도 분포, 운동 곡선 등의 1차 설정 요소가 이미지 성능에 상당한 영향을 미친다. 그러나 1차 설정 방안의 선택은 간단한 해석 방법을 통한 해결이 어렵기에, 가벼운 변수 렌즈의 설계를 어렵게 만든다. 변수 렌즈 1차 설정의 잠재적 성능을 종합적으로 평가하고, 가볍게 변수 렌즈를 설계하기 위해 본 논문은 몬테카를로 탐색 프로그램을 사용하여 변수 시스템의 최적 1차 설정 방안을 찾는다. 먼저, 몬테카를로를 이용하여 다양한 구성 요소의 초점 거리를 생성한 뒤, 변수 제약식을 충족하는 효과적인 분배 방안을 선별한다. 그 다음, 효과적인 방안을 기반으로 렌즈 설계 파일을 생성하여 실제 광선 추적과 빠른 최적화를 통해 방안의 성능을 평가하고, 광도 조합 방안을 선별한다. 마지막으로, 휴대전화 변수 렌즈를 예로 들어, 방안의 우수성이 초기 구조로 사용되어 2.9의 일정 조리, 61~183 mm의 동등 초점 거리, 총 길이 90 mm의 가벼운 변수 렌즈를 설계한다. 변수 렌즈의 곡선은 부드럽고, 모든 시야 및 초점 거리의 MTF는 0.45@80 lp/mm 및 0.15@160 lp/mm을 상회하며, 왜곡은 4% 미만, 상대조도는 20% 이상이며, 일반적인 변수 렌즈와 비교하여 경량화 면에서 명백한 장점을 갖고 있다. 설계 결과는 몬테카를로 생성 1차 설정 및 실제 광선 추적 평가 방법의 효과성을 보여 주며, 가벼운 변수 렌즈 설계에 새로운 해결 방법을 제시한다.

optical design;zoom lenses;Monte Carlo;automatic design