렌즈설계의 기초와 응용

이 교재에 대한 기본 틀과 아이디어는 다음과 같이 정리할 수 있다. (1) 실무적 측면에서 현재 사용하는 렌즈설계 프로그램과 접목된 기하광학 개론서이다. (2) 기하광학의 기초이론에서부터 시작하여 렌즈설계의 꽃인 줌렌즈 분야까지 취급하는 실무적 교재이다. (3) 가능하면 실증적으로 현업에 바로 응용할 수 있는 내용으로 기술되었다. (4) 최종적으로 줌렌즈 양산까지 필요한 모든 정보를 담고, 저자들이 10년간 연구한 결과를 충실하게 교재내용에 포함하여 설명한다. 이러한 기본개념에 충실하도록 본 교재는 총 5개의 Part로 구성되어 있다. “Part 1 기초이론”은 제목 그대로 기하광학 기초이론으로, 1절 부호규약에서부터 시작하여 8절 자이델 수차까지는 대부분의 기하광학 교재에 나오는 내용이다. 그러나 9절의 광전달함수, 10절의 최적화 기법, 11절의 조명광학계에 대한 내용은 실무적 측면에서 렌즈설계 시에 필수적인 내용이기에 이를 첨가하고 자세하게 설명하였다. 물론 부분적으로 렌즈설계 프로그램으로 구한 광선수차나 파면수차를 보여주는 것도 잊지 않았다. “Part 2 렌즈설계 실습”은 “Part 3 줌렌즈 설계\\\"를 이해하기 위해서 사전에 필요한 렌즈설계 내용이지만, 렌즈설계 입문자에게는 꼭 필요한 Part이다. 1절 단렌즈설계와 2절 2매 접합렌즈는 기초적인 내용이며, 3절 다중배치 광학계 및 4절 널렌즈는 매우 중요하고 실무적 측면에서 실용적인 렌즈설계이므로 정확한 이해가 필요하다. 보통 렌즈설계에 대한 외국교재에서는 1~4절 정도까지를 취급하지만, 본 교재에서는 실용적 측면에서 6절 Fly-eye 렌즈와 7절 어안렌즈를 추가하여 다루었으며, 각각의 중요한 핵심부분을 상세하게 언급하였다. 특히 Part 1에서 취급한 광선수차와 파면수차의 중요성을 실험적으로 확인하기 위한 5절 구면수차의 측정부분을 새로 추가함으로써 설계와 동시에 평가부분도 중시해야 함을 강조하였다. “Part 3 줌렌즈 이론과 실무”는 Part 1과 Part 2의 내용을 이해한 결과를 가지고 렌즈설계의 꽃인 줌렌즈설계를 이해하고 설계능력을 키우는 과정으로 이해하면 된다. 특히 실무적 측면에서 등가렌즈 설계법을 1절에서 보여주고, 2절과 3절에서 줌궤적을 구하는 방법론을 설명하며, 5절 조출량과 6절 종민감도와 횡민감도를 통하여 실제로 줌렌즈설계 시 중요한 조출량 및 손떨림 보정법을 공부한다. 마지막으로 7절에서 궤적계산의 예를 살펴봄으로써 줌렌즈 설계 시 전체에 대한 내용을 총 복습한다. “Part 4 공차분석 이론”은 전반적으로 공차항목과 분포함수에 대한 이해, 보상자 선택과 보정량 계산, 민감도 계산을 취급한 것이며, “Part 5 광학설계 소프트웨어용 프로그래밍 언어”는 OSLO와 CodeV에서 외부 프로그램들과 연동되어 연산 및 설계를 할 때 데이터베이스나 외부 소프트웨어와의 데이터 연동을 위한 각종 프로그래밍 언어와 문법에 대한 이해로, 이는 매우 고급편에 속한다고 볼 수 있다. 본 저자들은 렌즈설계 입문자나 타전공 출신의 렌즈설계 업무종사자는 Part 1과 Part 2를 집중적으로 공부하기 바라며, 이 분야 입문 후 3~5년 정도이면서 회사에서 과장급 정도의 설계자는 Part 3을 이해해야 한다고 본다. 그리고 대량생산하는 품목이나 공차관리가 매우 까다로운 제품을 생산하는 10년차 정도의 경력자라면 Part 4와 Part 5를 모두 이해하고 실무적으로 처리할 줄 알아야 한다고 생각한다. 어찌되었든 학부에서는 1학기에 Part 1과 Part 2의 내용을 렌즈설계 프로그램 매뉴얼과 같이 학습을 한다면 렌즈설계 실무적 측면에서 좋은 교재가 되리라고 생각한다. 그리고 대학원에서는 Part 3, Part 4, Part 5를 고급편으로 취급하여 학습하면 렌즈설계 시 필요한 모든 내용을 잘 이해할 수 있으리라 생각한다. 그럼에도 불구하고 돌이켜보면 본 교재에서 가장 중요한 도구인 가우스 괄호법에 대한 상세한 설명과 모든 수식의 유도과정이 너무나 과감히 생략되었고, 모든 Part에서 연습문제가 없는 것이 아쉬움으로 남는다. 이는 앞으로 본 교재의 개정판이 나올 때 저자들이 최선을 다해서 해결할 예정이므로 이번에는 독자들의 이해와 아량을 바라는 바이다.

Part 1 기초이론 

조재흥