OSLO가 뭔가?


광학 설계를 위한 프로그램으로, 망원경, 현미경, 헤드 업 디스플레이, 조준경 등의 렌즈 배치 시뮬레이션 및 최적화를 위한 프로그램이다.




한마디로





이런거 만들때 쓴다.



원래는 Ansys의 OpticStudio를 쓰나, 개인용으로 쓰기에는 너무 비싸고 과품질인 관계로 OSLO도 사용법을 익힐 필요가 있어 글을 작성한다.




설치

https://lambdares.com/oslo-edu-download


여기서 사용처랑 이름 등록하면 설치 가능하다.



설치 후 첫화면에서 Start a new lens 누르고 Ok 누르면 된다.






세팅











이렇게 해줘야 내가 원하는 위치에 초점거리가 모이는지 확인하기가 편하다.




렌즈의 배치는 윗칸의 Lens -> Surface Data Spreadsheet.. 를 열면 뜨는 엑셀 창 같은데서 입력이 가능하다.




보통 렌즈의 배치라고 하면 볼록렌즈를 어느 위치에 두고, 오목렌즈를 몇 mm 뒤에 두고.. 이런식이라고 생각할 수 있는데, 조금 비직관적이다.


아래 그림을 보자:




공기도 굴절에 영향을 끼치기 때문에 공기도 "배치"를 해야 한다. 위 그림과 아래 글을 천천히 비교하면서 봐보자.


OBJ는 매우 멀리 있는 물체라고 생각하기 때문에 Radius는 0, Thickness는 1e20, 1x10^20으로 되어 있다. 이건 보통 그대로 둔다.


그 이후부터


1. 빛은 평행하게(R=0 or 무한대), Thickness 1 만큼 이동한다.

2. 빛은 Radius 2 짜리 곡면을 가진 Material 2 (표기 안됨) 를 Thickness 2 만큼 투과한다.

3. 빛은 Radius 3짜리 곡면을 가진 공기(Material 3) 를 Thickness 3만큼 투과한다.

4. 빛은 Radius 4짜리 곡면을 가진 Material 4 를 Thickness 4만큼 투과한다.

5. 빛은 Radius 5짜리 곡면을 가진 공기(Material 5)를 Thickness 5만큼 투과한다.



요약하자면 

빛이 왼쪽에서부터 시작해서 RADIUS의 곡면을 가진 GLASS를 THICKNESS만큼 통과한다

고 생각하면 된다.



그럼 예제로 렌즈를 하나 만들어보자:


Doublet lens 만들어보기





이런 간단한 두 렌즈의 조합을 만들어 볼 거다.


doublet lens를 쓰는 이유는 여러가지가 있겠지만, 주로 단렌즈에서 발생하는 색수차를 줄이기 위해 주로 사용된다.



이런거



아까 연 엑셀 창에서 아래 스펙에 맞는 렌즈를 만들어보자!

입사동 크기: 30mm

STOP 위치: 렌즈 앞면 (AST 위치)

렌즈 곡률: 100mm

렌즈 두께: 왼쪽부터 10mm, 5mm

렌즈 재질: 왼쪽부터 SF3, BK7




1. 우선 Ent beam radius를 15로 해서 입사동 크기를 30mm로 만들자.



2. 



Draw On 을 켜서 렌즈가 어떻게 만들어지고 있는지 보자.






3.  Surface Data에서 OBJ에 한번 클릭을 하고 오른쪽 마우스 클릭으로 창을 띄운 다음 Insert After을 넣어 경로를 하나 만들어주자.


빛이 왼쪽에서부터 시작해서 RADIUS의 곡면을 가진 GLASS를 THICKNESS만큼 통과한다


지금부터는 왼쪽에서 들어오는 평행광이다. 평행광이므로 RADIUS = 0, THICKNESS는 대충 10, GLASS=AIR로 둔다.

이건 빛이 0의 곡면을 가진 공기를 10mm만큼 투과한거다.


지금부터는 계속 Insert After 해가면서 넣으면 되는데, 처음 요구 스펙에서 Stop 위치가 렌즈 앞면이므로, 2번째 경로(SRF 다음, 3번째 행)에서는 추가할 필요 없이 AST에 있는 겂을 수정해주면 된다.


AST에서는 빛이 100mm의 곡면을 가진 SF3을 10mm 만큼 투과한다.

GLASS는 그냥 클릭 후에 sf3이라고 치면 알아먹는다.



그 다음 Surface 추가 후에는

빛이 -100mm 만큼의 곡률을 가진 BK7을 5mm만큼 투과한다.

RADIUS가 양수면 왼쪽 볼록, 음수면 오른쪽 볼록이다.


그 이후 마지막으로 100mm만큼의 곡률을 가진 공기를 투과하면서 끝난다. 여기서 초점거리를 계산하기가 좀 애매할텐데, 그냥 THICKNESS 옆에 있는 네모 버튼을 누르고

Solves -> Axial ray height.. 누르고 0으로 하면 최소 축선, 즉 초점거리를 알아서 계산해준다.




다 만들어진거 




다 만들고 비교해보자!