Paraxial is not Perfect

Paraxial(근축)이라고 해서 광축영역 근처에서 ray tracing할 때를 정의하는 데, 어떤 경우에는 광축영역을 훨씬 벗어나는 경우도 사용합니다.

그것이 참 애매한데, 딱히 설명이 되어 있는 것을 읽어 본 적은 없어 답답했었죠. 그런데, OSLO의 오래된 homepage에서 찾았습니다.

http://www.sinopt.com/

Learning이라는 항목을 찾아가면, design notes에 paraxial is not perfect라는 항목에 있습니다.

 

The paraxial approximation applies strictly to rays that are infinitesimally displaced from the optical axis of a system. Such rays may be called true paraxial rays. In everyday optical design, however, paraxial concepts and terminology are used to describe rays that are far removed from the optical axis.

For example, it is common to describe a lens by its paraxial f-number, defined to be the ratio of the focal length to the diameter, even when this ratio is quite small, e.g. f/2. The rays through the edge of the lens obviously don't satisfy the paraxial requirement. However, if surfaces are replaced by their tangent planes, the equations for true paraxial rays can be applied to rays having large slopes in a self consistent geometry that predicts perfect imagery, as shown below. These rays can be called formal paraxial rays.

 

이렇게 보면 CODE V에서 FIO option이 이해가 되네요.

예로, cooke1.len를 불러내서, FIO하면 marginal ray와 chief ray의 paraxial data가 나옵니다.

Chief ray의 last field가 20도가 되는데, 이게 왜 paraxial이라고 하는 거지? 그리고 marginal ray도 반경이 EPD/2에서 시작하면, 광축하고 엄청 떨어져 있는데?라는 의문이 한 참 들었죠. 이제야 속 시원합니다.

 

같은 홈페이지에 아래 글이 있습니다.

Whither Optical Design?

Douglas C. Sinclair
Optics and Photonics News, June 2000

 

20세기의 광학의 흐름을 알 수 있네요. Laser의 도입으로 광학 설계자의 일거리를 제공한다는 내용이 탁 가슴에 남으면서, 새삼 그 역할을 다시 생각하게 합니다. Today, the laser provides the work for the optical designer, while the computer provides the necessary support. 제가 했던 광학업무는 전부 laser를 이용한 것이었습니다. 석사 논문 주제였던 holographic interferometer를 시작으로 광픽업 그리고 지금 관심갖고 있는 laser pico projector까지.

 

OSLO 홈페이지에서 ORA에 근무하시는 분의 이야기를 보는 것도 재미있습니다.

1998 International Optical Design Conference (IODC)
Winner of Lens Design Problem
John Isenberg

 

아마 global optimization을 이용한 design이었던 것 같습니다. 전에 읽어 본 것 같아요. Global Synthesis®에 대한 소개중에서.

한 번 방문해서 읽어보세요.