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この記事では、光源がミラーから有限の距離にある場合に軸外し放物面ミラーをモデル化する方法について説明します。
Authored By Sanjay Gangadhara
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はじめに
軸外放物線ミラー（OAP）は、コリメートされたビームを収差なしで焦点を合わせるためによく使用されます。ただし、OAPを使用して点光源（有限共役の光源）から完全にコリメートされたビームを形成することもできます。OpticStudioでこのようなシステムを設定するのは非常に簡単ですが、設定手順を正しい順序で実行することが重要です。この点を説明する簡単な例を説明します。
無限共役でのOAPのモデル化：レビュー
有限共役ケースをモデル化する前に、無限共役（コリメートされたビームが焦点を合わせるシステム）におけるOAPのモデルを確認しましょう。このようなシステムについては、軸外し放物面ミラーをモデル化する方法という記事でも説明しています。
このシステムを表すサンプルファイルが用意されています。「Infinite conjugates.ZMX」です。 この記事に添付されているアーカイブ（ZAR）ファイルから入手可能です。このシステムでは、入射ビームの直径は20mmで、ミラーの焦点距離は100mmです。座標ブレーク面は、入射ビームに対してミラーを10mmディセンタさせるために使用します：
ミラーにはアパチャーも配置されているため、モデルで使用されるOAPの部分は、ビームが相互作用するミラーの部分に対応します：
面4の座標ブレークを使って座標系を復元した後、ミラーの焦点距離である100mmだけ伝搬させます。次に、面5のディセンタYおよびティルトXのパラメータで主光線ソルブを使用して、像面を主光線に合わせるように座標系を調整します：
スポットダイアグラムの結果では、ビームが収差なしに焦点を合わせたことが確認されます：
有限共役でのOAPのモデル化
有限共役でOAPをモデル化するには、無限共役でのミラーのモデル化に使用する手順を逆に実行するだけです。無限共役では、ステップは次のとおりです：
- ミラーの位置に伝播します。
- 座標系をディセンタします。
- ディセンタアパチャーを使用して、ミラーをシステム内に配置します。
- 上記ステップ2に相対する座標系を復元します。
- ミラーの焦点面に伝播します。
- 座標系をディセンタおよびティルトして、像面を主光線に合わせます。
したがって、有限共役におけるOAPをモデル化するには、以下のようになります：
- 主光線がティルトおよびディセンタされるように、座標系をティルトおよびディセンタします。
- ミラーの焦点面からミラー自体に伝播します。
- 主光線がOAPの中心に当たるように、座標系をディセンタします。
- ディセンタアパチャーを使用して、ミラーをシステム内に配置します。
- 上記ステップ3に相対する座標系を復元します。
- 像面の位置に伝播します。
この記事に添付されているアーカイブファイルには、これらのステップに従って設定された例（「Finite conjugates.zmx」）があります。このシステムでは、無限共役の例でモデル化したのと同じOAPをモデル化しています。つまり、同じ焦点距離と同じディセンタアパチャーを持つOAPをモデル化しています。無限共役モデルの結果に基づいて、上記のステップ1で使用するティルトとディセンタの値にもハードコードされています：
無限共役モデルで使用される次数フラグが0だったため、この座標ブレーク面の次数フラグは1に設定されます。次数フラグを反転させる理由の詳細については、OpticStudioヘルプファイルの [設定 (Settings) タブ → エディタ (Editors) グループ → レンズデータ (Lens Data) → シーケンシャル面 (Sequential Surfaces) → 座標ブレーク (Coordinate Break)] を参照してください。
このモデルのパフォーマンスを評価するために、[システムエクスプローラ (System Explore) → アパチャー (Aperture)]に移動し、[アフォーカル像空間 (Afocal Image Space)] 設定を有効にすることで、光学系が像空間でアフォーカルであることをOpticStudioに通知します。
スポットダイアグラムの結果は、コリメートされたビーム（角度半径=0）に対して再度完全な結像を示します。
システムは無限共役の場合と同じように見えます：
どの方向のエネルギーが伝搬しているかを知るには、光線をフレッティングする必要があります。
KA-01695