ASAP에서 열기 (Camera Lens)

Rhino에서 IGES type:Breault Research’s ASAP의 .igs 파일 형식으로 저장하였다면, 이제 ASAP 에서 이 파일을 열어보자. 앞 장에서는 Barrel 만 실행해 보았지만, 내용을 좀 더 충실히 하기 위해서 Lens에 대한 내용을 추가적으로 진행해 놓았다.

ASAP에서 File > Open…을 클릭하면 Open Files 윈도우가 생성된다. Barrel.igs를 선택해서 파일을 열어보자.

Barrel_open
그림 9.5 Rhino에서 저장한 .igs 파일 열기

열기 버튼을 클릭하면 2개의 윈도우가 동시에 생성되는데, IGES Setup Parameters 윈도우가 위에 생성된다. 특별한 변경없이 OK 버튼을 클릭해 보자. 그러면 IGES Setup Parameters 윈도우가 닫히고, IGES/ASAP Translator 윈도우가 활성화 된다. IGES/ASAP Translator 윈도우를 보면 수많은 surface들이 만들어진 것을 확인할 수 있다. 그리고 아래쪽에 Barrel의 형상을 위에서 본 모습도 볼 수 있다. 도면에는 여러가지 색깔들이 섞여있는데 이것은 각 색깔들이 모두 다른 Object(Surface)라는 것을 의미한다.

IGES Setup
그림 9.6 IGES Setup Parameters 설정

Surface는 다르지만 결국은 하나의 Object(Barrel)이기 때문에 하나의 색으로 묶어주면 구분하기가 좋아진다. 그리고, Barrel의 매질 특성도 여기서 흡수층으로 변경해 주어야 한다. .inr 파일이 만들어지고 Script에서 특성들을 변경해도 되지만 그렇게 되면 여기있는 모든 Object들을 일일이 찾아서 변경해 주어야 하기 때문에 여기서 한번에 변경하는 것이 편리하다.  Edit > Modify… 매뉴를 선택해보자.

Edit
그림 9.7 IGES/ASAP Translator 설정

그러면 Modify Object : 윈도우가 생성된다. 이 윈도우는 Barrel의 매질 특성을 설정하는 부분으로써 Coating 콤보박스는 BARE / ABSORB / REFLECT / TRANSMIT / DEFAULT 항목으로 구성되어 있다. Barrel은 흡수 재질 이기 때문에 ABSORB로 설정하자.

Modify Object
그림 9.8 Modify Object 설정

Media 1과 2 콤보박스에는 AIR / DEFAULT 로 구성되어 있다. Media를 모두 AIR로 설정하자.

Media
그림 9.9 Media 추가하기

여기서 자신만의 매질 이름을 만들거나 굴절률이 다른 매질을 추가하고 싶다면 윈도우의 오른쪽에 있는 New Media… 버튼을 눌러 매질을 추가하면 된다.

Coating도 동일한 방법으로 New Coating… 버튼을 눌러 Coating 창에서 Name과 Reflect, Trans-mit 값을 입력하면 된다. 그러면 Coating 매뉴에서 사용자가 추가해준 Coating 값을 선택할 수 있게 된다. Color 항목에서 원하는 색을 지정하고, 모든 설정이 끝났으면 OK 버튼을 눌러 설정을 마무리 하자.

Modify Object : 에서 코팅 특성과 굴절률을 선택하였다면 이번에는 Edit > Materials… 매뉴를 선택해보자. Materials 윈도우에서는 앞의 Coatings 와 Media를 한번에 관리할 수 있게 해 준다.

메모장 모양의 버튼을 누르면 그림 9.9와 같은 윈도우가 생성되고 원하는 값을 입력하고 OK 하면 List Box에 항목이 추가된다. Media를 보면 GLASS가 추가되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이것은 방금 추가한 GLASS가 등록된 것이다. Materials 윈도우에서 Coating이나 Media를 추가하고    Edit > Modify…로 Modify Object : 창을 열어보면 List가 추가되어 있는것을 확인할 수 있을 것이다.

Cancel을 눌러 창을 닫자.

Materials
그림 9.10 Materials 설정 윈도우

Finish
그림 9.11 설정 마무리하기

Barrel에 대한 모든 설정이 끝났다면, File > Finish 버튼을 눌러 설정을 마무리하자.

Finish 버튼을 누르면, Barrel.inr 파일이 자동으로 생성된다. 84개의 Object가 만들어졌고 이것을 하나로 묶기위해 GROUP 명령어를 사용하였다.

inr Window
그림 9.12 Barrel.inr 파일 생성

새로운 .inr 파일을 하나 만들고 아래와 같이 코딩을 작성해보자.

SYSTEM NEW
RESET

$READ BARREL         !! BARREL.INR

PLOT FACETS 73 73
$VIEW
RETURN

$READ BARREL 명령어를 통해서 Barrel.inr 파일을 불러온다. 그리고 PLOT FACTES로 그림을 그리게 된다.

Plot이 되고 난 후, $VIEW에 의해 3D 그림이 그려진다. 형상이 너무 복잡해서 이미지가 조금 깨져 보이지만 광학적으로는 아무런 문제가 없으니 걱정할 필요는 없다.

Input1
그림 9.13 Barrel.inr 불러오기

Barrel_view
그림 9.14 Barrel의 3D 형상

이제 위에서 했던 방법을 그대로 적용해서 Lens 1~4를 불러보자. File > Open… 을 선택해서 Open Files 윈도우를 생성시키자.

Open_Lens
그림 9.15 Lens 파일 열기

그림 9.6과 같은 IGES Setup Parameters 윈도우에서 OK 버튼을 클릭하자. 그리고, IGES/ASAP Translator 윈도우에서 Edit > Modify… 버튼을 클릭해서 Lens에 대한 매질 특성을 설정해보자. 우선, 우리가 사용하려는 PLASTIC 이라는 매질을 추가해 주어야 한다. New Media… 버튼을 클릭해서 Lens의 매질인 PLASTIC을 추가해 주면 된다. Media 윈도우에서 Name은 PLASTIC, Refractive Index는 1.532를 입력하고 OK 하자(현업에서는 현재 사용중인 Lens에 대한 정확한 이름과 굴절률을 알고 있다면 그 값을 입력하면 된다).

Media_Lens
그림 9.16 Lens Media 설정하기

그러면, Media에 PLASTIC이 추가되어 있어서 그림 9.17과 같이 Coating : BARE로, Media 1 : AIR, Media 2 : PLASTIC, Color : LIGHT BLUE로 설정할 수 있다.

모든 설정이 끝났다면 OK를 클릭하자. 그리고 IGES/ASAP Translator 윈도우에서 File > Finish를 클릭하면 Lens1.inr 파일이 생성된다. .inr 파일을 Save하고, Lens2~Lens4 도 똑같은 방법으로 파일을 생성하고 저장하자.

Modify Object_Lens
그림 9.17 Lens 매질 설정

이렇게 하면 Lens1~4.igs 파일이 Lens1~4.inr 파일로 변환되는 것이다. 그리고, 앞에서 만든 Input 1.inr 파일에 아래와 같이 코딩을 추가해보자.

SYSTEM NEW
RESET

$READ BARREL
$READ LENS1
$READ LENS2
$READ LENS3
$READ LENS4

PLOT FACETS  73 73
$VIEW
RETURN

CAD에서 Barrel과 Lens의 위치를 맞추어서 저장했기 때문에 .inr 파일로 변환해도 그 좌표와 위치가 그대도 유지되고, 그림 9.18에서 3D 결과를 확인할 수 있다.

VIEW_ALL
그림 9.18 Barrel과 Lens 3D View

다음으로 Rays를 만들어 보자. 단면을 보기 위해 위의 프로그램을 약간 수정하였다. PIXELS 명령어로 해상력을 높이고, PROFILES로 Lens의 단면 윤곽만 확인한다. PROFILES 명령어를 사용하면 형상이 깨지는것 처럼 보이지만 광학적으로는 아무런 문제가 없으니 걱정하지 않아도 된다. 그리고, RAY 명령어를 통해서 Ray 하나를 비스듬히 생성시키자.

SYSTEM NEW
RESET

$READ BARREL
$READ LENS1
$READ LENS2
$READ LENS3
$READ LENS4

PIXELS 101
PROFILES 0 0 OVERLAY
RAY 0 2 7 0 SIN[30] COS[30]

PLOT

그림 9.19를 보면 Ray가 Lens를 통과하면서 투과/반사 하는 것을 확인할 수 있다. 그리고 Lens3의 뒷면에서 Ray가 반사되고 앞면에서 굴절되어 Barrel의 아래쪽으로 나오는 Ghost도 확인 할 수 있다.

PROFILES
그림 9.19 PROFILES와 RAY로 경로 확인하기

이제까지 .igs 파일을 .inr 파일로 변환하는 방법을 알아보았다. 그리고, Rays를 생성해서 그 결과를 확인하고 ghost가 어디서 발생하는지도 간단히 알아보았다. Rays를 더 많이 생성시켜보면 ghost가 어떻게 발생하는지 좀 더 정확히 알 수 있게 되는데 이것이 Ghost Analysis의 출발점이다. 그리고 좀 더 고급과정으로 들어가면 Lens 면의 무반사 코팅을 설정할 수도 있고, 투과/반사 되는 모든 rays의 광경로를 하나하나 분석할 수 있는 기법들도 활용할 수 있다.

Note…
바로 지금 가장 원시적인 Ghost Analysis를 경험하였다. Lens 설계는 CODE-V나 ZEMAX 프로그램을 통해서 하지만, 설계된 Lens의 Ghost나 Flare 분석은 ASAP이나 LightTools를 통해서 진행된다. 이는 Lens 설계 툴에서는 Ghost Analysis를 정확히 분석할 수 없기 때문이다.

이 과정을 마치고, 좀 더 깊이 있는 Advance 과정을 배우게 되면 현업에서 발생하는 거의 모든 Ghost/Flare를 예측하고 분석할 수 있을 것이다. ASAP의 태생이 Ghost/Flare 분석을 위해 만들어진 프로그램이라는 것을 생각해 본다면, ASAP이 Ghost/Flare 분석에 얼마나 Powerful한 결과를 보여줄지는 기대해도 좋을 것이다.

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