전통적인 광학 시스템 설계 과정에서 광학 설계자는 이러한 시스템의 완성 성능을 고려하지 않고 광학 시스템의 성능 최적화에 더 중점을 둡니다. 광학 시스템의 공차 요구 사항을 줄이기 위해 본 논문에서는 벡터 수차 이론에 기반한 자유 곡면을 포함한 반사식 망원경의 감도 저감 설계 방법을 제안합니다. 벡터 수차 이론의 국부 좌표 근축 광선 추적 방정식을 기반으로 광공 좌표 변환 관계를 분석하고, 제르니케 다항식의 극좌표 및 직교좌표 표현식과 결합하여 일반적인 편심 기울기 상태에서 제르니케 자유 곡면의 수차 해석식을 유도하였습니다. 그 후, 이 분석 프레임워크를 바탕으로 광학 시스템의 완성 성능 평가 모델을 구축하였습니다. 이 모델을 이용하여 자유 곡면을 포함한 축외 2반사 및 3반사 망원경을 각각 설계하고, 2000회의 몬테카를로 실험을 통해 시스템의 조립 감도를 분석하였습니다. 결과는 약 10분의 최적화 후에 축외 2반사 망원경의 파면 수차 평균값이 26% 감소하였고, 축외 3반사 망원경의 파면 수차 평균값이 14% 감소하여 본 논문에서 제안한 감도 저감 설계 방법의 유효성을 효과적으로 검증하였습니다.

벡터 수차; 감도 저감 설계; 제르니케 자유 곡면; 축외 반사식 시스템