자유로운 이야기

단일면으로 이루어진 광학계가 있다고 하자. 물론 실제할 순 없다. 위 그림과 같이 물체거리가 렌즈로부터 무한대에 위치한다고 가정해보자. 이를 수학적으로 표현하면, 가 된다. 이를 결상방정식에 대입하면, 가 된다. 여기에, '물체거리가 무한할 경우 빛은 초점에 맺힌다'라는 개념을 대입하면 가 된다. 한편, 동일한 방식으로 물체측 초점거리를 대입해보면 가 된다.

[렌즈 면을 수식으로 이루어진 비구면으로 만들기] 방법은 다음과 같다. 먼저, 렌즈를 그려보자. 우측 파레트에서 위와 같이 선택한다. 세번째 스케치 방법에서 필자는 4Pt Lens를 사용했지만, 다른 스케치 방법을 이용해도 무관하다. 스케치 화면에 자유롭게 클릭한다 좌측 탐색기에서 [성분 - Lens_*- 우클릭 - 속성] 으로 들어간다. 비구면 식을 넣기 원하는 Surface를 선택하고 원하는 모양을 선택한다. 반드시 적용(또는, Enter)을 해주어야만, 수식을 넣을 수 있다. 참고사항으로, LightTools에서는 수식이나 설정 등이 적용되지 않았을 경우, 글꼴이 굵게 변한다. 적용을 누르면, 계수를 넣을 수 있는 공간이 새로 생기면서, 값을 넣을 수 있다. 코닉 상수, 계수에 따른 형상 변화는 다..

렌즈를 그릴때, 사용자에 따라서 곡률(혹은 반경)을 쓰고싶은 경우가 있을 것이다. 메인 화면에서 왼쪽으로 가면 [기본 설정 탐색기] - [시스템]을 더블클릭 한다. 필요에 따라, 반경/곡률을 선택한다.

위와 같이 단일면이 존재할 때, 결상방정식을 유도해보려고 한다. 먼저, 기하광학의 특성을 적용해보자 기하광학에서의 각도는 매우 작다. 그러므로 아래와 같이 근사값을 정리할 수 있다. 이 근사값을 스넬(Snell)의 법칙에 적용하면, 이 된다. 이를 기준으로 위 그림을 보면, 는, 삼각형 ACP의 외각이므로, 이다. 여기에 '근사값을 적용한 스넬의 법칙'을 대입하면, 가 된다. 여기에 삼각형 APC의 외각을 정리한 를 대입하면 가 된다. 한편, 앞서 말한 기하광학 전제(각도가 매우 작다)를 위 그림의 각도들에 적용하면 과 같이 근사할 수 있다. 근사값들을 대입하고 정리하면, 과 같이 쓸 수 있다

굴절 방정식에 대해 서술하고자 한다. 기하광학에서는 임의의 광선을 쫓아서 경로를 찾을 수 있다. 이를 광선추적이라고 한다. 광선추적을 하기 위해서는 아래와 같이 굴절이 되는 방정식이 필요하다. 복잡한 광학계에 앞서 단일면부터 살펴보자. 위와 같은 단일면이 있다고 하자. 광선은 n의 굴절률을 가진 매질 내 O에서 출발해, u의 각도를 가지고 h의 높이를 가지며 입사한다. 이때 광선은 n'인 매질에서 u'의 각도로 O'의 위치에 다다른다. 이를 수식으로 나타내면 아래와 같다.위에서 서술한 각각의 기호들은 아래와 같이 정리할 수 있다.n 물체측 굴절률n' 상측 굴절률 u 입사근축각 u' 출사근축각 h 높이 k 면의 굴절능 이다. 굴절능에 대한 설명은 앞선 포스팅( http://nsgull.tistory.com..

앞선 글에서 각종 점들을 찾아봤다면, 이번엔 광학계의 각종 길이들을 살펴보려한다. 임의의 광학계가 있다고 하면, 아래와 같이 4가지의 길이가 존재하게 된다. 이때 임의의 광학계는 단렌즈와 단렌즈들이 조합된 광학계 등을 포함한 것들이다. - BFL(Back Focal Length, 후초점거리) 렌즈나 렌즈 군의 맨 끝단에서 제 2초점까지의 거리이다. - EFL(Effective Focal Length, 유효초점거리) 보통 '초점'이라고 얘기할 때의 길이이다. 이는 직접적으로 잴 수는 없다. 가상의 주요점으로부터의 거리이기 때문이다. - FFL(Front Focal Length, 앞초점거리)BFL의 반대 개념이다. 렌즈 군이든 단렌즈이든 맨 앞 면부터 제 1초점거리까지의 거리이다. - OFL(Object-s..

광학계 특이점 마지막 시리즈로 광심을 살펴보겠다. 광심을 찾기 위한 과정은 간단하다. 앞서 절점에서 봤던 광선을 똑같이 찾는다. (위 그림에서 빨간색 선)그 광선이 광축과 교차하는 점을 찾는다. 그 점이 광심이다.(위 그림에서 점 C) 이미지 출처 - 청주대학교 광공학과, 레이저광정보공학과

이번 글은 광학계의 특이점 중, 절점에 대해 서술하려 한다. 절점 역시, 제1 절점 제2 절점이 존재한다. 초점과 같은 방식으로, 물체 측에서 바라보느냐, 상 측에서 바라보느냐의 차이이다. 아래 그림으로 자세하게 서술하겠다. 절점을 찾기 위해 광선 하나를 찾아야 한다. 비축물체점(非妯, 광축 상에 위치하지 않는 물체 점)에서 광학계로 입사하는 광선 중, 위 그림과 같이 입사각과 출사각이 동일한 광선이다. 이 광로로 바라봤을 때, 광축과 교차한 것처럼 보이는(위 그림에서 파란색 선) 점이 생긴다. 이를 절점(위 그림에서 N)이라고 한다. 주요점과 마찬가지로, 실제 광로와 다르다. 물체 측에서 바라봤을 때 생기는 점을 제1절점이라고 한다. 반대로, 상 측에서 바라봤을 때 광축에서 나오는 것처럼 보이는 점(N..