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문제 정의
- 본 연구에서는 렌즈설계와 관련하여 제시되고 있는 기존의 광선추적 (Ray tracing)방식", 10) 과 개념을 달리하는 광선 역추적 (Ray reverse tracing)방식을 고안하였다. 또한 광선 역추적방식을 이용하여 구면수차가 제거된 비구면 렌즈의 설계가 가능하다는 사실을 확인하였다.
- 그러나 본 연구에서는 구면 렌즈에서 발생되는 구면수차의 보정과 비구면의 생성을 위하여 광선 역추적 방법을 고안하였다. 이는 렌즈의 광학적 특성에 의하여 형성하고자 하는 가상의상을 만든 후에 모든 광선을 물체에서부터 출발하지 않고 임의의 상에서 출발하여 실제 물체에 연결하는 방법이다.
- 반면, 물체의 위치가 무한 거리에 있다면 물체에서 렌즈를 향하여 입사하는 모든 광선은 평행광선으로 취급되고 상은 하나의 점 즉, 렌즈의 초점을 형성하게 된다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 원리를 이용하고 광선 역추적 방법을 적용하여 구면수차를 제거하는 방법을 제안하였다.
- 본 논문에서는 광선 역추적 방법을 이용한 비구면 형상의 설계 방법을 제시하였으며, 상기의 설계 식을 사용하는 일반적인 설계방법과의 연계성을 고려하여, 비구면 렌즈의 형상 데이터로부터 역으로 정점의 곡률과 비구면 계수를 도출하는 과정의 예를 그림 5 에 나타낸다. 여기서 사용된 비구면은 반경 15mm 를 가지는 임의의 형상을 사용하였다.
- 본 연구에서는 기존의 렌즈 설계방식과는 다른 형태의 광선 역추적 방법을 제안하였다. 연구결과, 광선 역추적 방식을 이용하면 구면 렌즈에서 발생되는 구면수차의 제거는 물론 비구면 렌즈의 설계가 용이하다는 사실을 확인하였으며, 결론을 정리하면 다음과 같다.
- 따라서 스넬의 법칙을 이용하여 구한 입사각과 입사광선이 실제 물체와 정확히 연결되기 위해서는 렌즈면의 형상(곡률)。] 필연적으로 변형되어야 한다. 이러한 광학적 성질을 이용하여본 연구에서는 구면 렌즈의 구면수차를 제거하고, 비구면 렌즈의 형상을 설계하기 위한 목적으로 광선 역추적 방법을 이용하였다.기에 2.
가설 설정
- 1. 물체를 출발하여 렌즈에 평행하게 입사하는 광선①은 F2 를 지난다.
- 3. 물체를 출발해서 렌즈의 중심을 지나는 광선②는 굴절하지 않고 직진한다.
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