번역글입니다. 원문이 뜻이 불분명한 것도 있고 오타도 있어서
정확한지는 잘 모르겠군요.

참고로 이 글은 TEC 이 APO160 설계를 ED 소재의 F8 에서
플로라이트 소재의 F7 로 바꾸면서 왜 그렇게 바꾸었느냐,
그리고 아스트로피직스는 이번에 160 F7.5 에서 에어스페이스로
갔는데 TEC 은 계속 오일 스페이스를 유지할 건가 등의 질문에
답하는 쓰레드 중에서 나온 것입니다.


Once again about an old question, or oil vs. air.
>
>Each design has its own positive and negative sides, but being not so much
>different in most discussed area - "color correction", the last one could
>be an easy suject for speculation by companies that usually do not involve
>in any aspects of optical production, and being this thiw way can easy
>announce for their airspaced design super correction of "1/100 of the
>conventional apochromats telescope, it has reached the aberration quantity
>which is much smaller than the catadioptric system..."; or the other good
>sample: "The color correction on the XXX 203mm f/7 will be the best possible
>of any existing apochromat design on the market" - we can only smile and
>remind that optics on the computer screen has no limitations:
>- no streas or bubbles, blanks are uniformly annealed from center to edge,
>catalog refractive indexes, no any surface impefections, all surfaces perfectly
>polished, etc. - what a hard work of the computer! Is that same easy easy in
>real life? Lets see.

두 디자인 모두 장점과 단점을 가지고 있지만, 가장 뜨거운 논쟁이 되는 부분,
즉 색수차 교정 능력에서는 큰 차이가 없다.  이 색수차 교정 문제에 대해선
실제로  렌즈를 만들지도 않는 업체에서 말이 많은데, 예를 들면 어떤 에어스페이스
설계 렌즈의 색수차 교정이 "기존의 아포크로매틱 망원경에 비해 1/100 수준으로
카타디옵트릭 시스템보다 훨씬 작은 수차량을 달성했다" 라든가, "XXX 203mm f/7 의
색수차 교정은 현재 시장에 나와 있는 어떤 설계방식보다도 우수하다" 라고 쉽게 말하곤 한다.

(역주: 이 말은 TMB 망원경을 비꼬는 것 같군요. TMB 망원경의 렌즈 제조는 러시아의
LZOS 에서 합니다. 그리고 TMB 를 판매하는 APM 의 마커스 루데스는 자기 망원경의
성능이 좋다고 여기저기 떠들고 다니기로 악명이 높죠)

우리는 이런 말을 들으면 웃을 수밖에 없으며, 컴퓨터 스크린에 보여지는 광학계에는
어떤 제한도 없다는 것을 상기하곤 한다.  유리는 결이나 기포가 없고, 가운데에서
가장자리까지 균일하게 어닐링되어 있고, 카탈로그에 나온 굴절률 수치와 정확히 일치하며,
표면에 흠집이 없고, 모든 면이 완벽하게 연마되었다는 등 - 실제로도 이처럼 쉬울까?
한 번 보기로 하자.

>Both oiled and airspaced designs could be done with very good or near
>prefect correction and not only on the computer screen. What is the difference
>in numbers for color correction? - if talking about eye most sensitive wave
>length of ~ 532nm (green light), the difference is ZERO, since both designs
>optimized for this wave length.

오일과 에어 스페이스 설계는 둘 다 컴퓨터 화면에서 뿐 아니라 실제로도 아주 좋거나
완벽에 가까운 정도의 수차 교정을 달성할 수 있다.  색수차 교정에서 그 차이를 숫자로
표시한다면, 눈이 가장 민감한 532나노미터(녹색광)에서 그 차이는 제로이다.
왜냐하면 두 설계 모두 그 파장에 최적화되기 때문이다.

>Going to polychromatic Strehl, that counts whole visual range from 430nm to
>over 650nm (or slightly wider) the situation becomes a bit better for airspaced
>design, but how much is that "a bit": - sorry to say, but it is only 3 - 5% (!).
>Could this difference be realized, yes; anything behind - yes again - the glass
>measurements and glass internal quality has to be taking in account.

가시영역의 430나노미터에서 650나노미터 이상(혹은 그보다 좀 더 넓은) 영역에서의
성능으로 이야기를 옮겨 보면, 상황은 에어스페이스 설계에 좀 더 유리해진다. 그러나 그
좀이라는 것은 기껏해야 3~5% 에 불과하다.  이 차이가 실제 렌즈 제조시에도 유지될 수
있는가를 따져 보면, 일단은 예스이다. 그러나 다른 문제가 있는 것 또한 사실이다.
유리의 물성 측정과 유리 내부의 품질이 고려되어야 한다.
(역주: 컴퓨터 시뮬레이션으로는 에어스페이스가 유리하지만 실제 제조공정에서
그 차이가 유지되는가가 중요하다고 말하고 있습니다)

>Refractive indexes of the glasses given by manufacturer for standard
>measurements are with in +- 3.0 x10E-5, same time each melt of glass may be
>different from catalog numbers up to 10 x 10E-4, and variations in one melt
>could be a serious issue when going to larger lenses (>150mm dia.)! -
>Counting only these will bring to nought "theoretical" 3-5% advantage of
>airspaced design.

제조회사들이 제시하는 유리의 굴절률 데이타는 표준 측정방법으로 +-3.0x10E-5
(역주: +/-0.00003) 의 오차범위에 있으며, 한 melt (역주: 한 번에 녹여서 만든 유리들을
말하는 것 같은데... 롯트 개념이라고 보면 되겠네요) 안에서도 10x10E-4 (역주: 0.001)
정도의 오차를 가진다. 한 melt 안에서의 오차는 직경이 커질수록 (150mm 이상)
심각한 문제가 된다.  이것만 고려하더라도 에어스페이스 설계의 "이론적인" 3-5% 의
잇점은 무용지물이 되어 버린다.

>After being "surprised" for a few times with melt data given by manufacturers,
>we do our own tests of refractive indexes of each glass on more precision
>level: <1x10E-5, as a result we have the MEASURED correction of
>the final objective be very close or identical to design. That not easy but
>we have to do this for each new melt and if different - we have to do new
>sets of test plates, tooling re-setup, etc. - All of these usually ignored
>by most manufacturers, since requires time, special equipment and test
>methods. For sure that is ignored by all mass production manufacturers (Asia).

제조회사에서 보내온 수치 자료에 몇 번 당하고 나서 (역주: TEC 은 200mm APO 를 만들 때
유리 회사에서 보내온 굴절률 자료가 잘못되어서 렌즈 제작 도중에 전량 폐기하고 처음부터 다시
만든 적이 있습니다) 우리는 직접 각각의 유리의 굴절률을 좀 더 정확하게, 1x10E-5 (역주: 0.00001)
수준으로 측정한다.  그 결과 우리는 최종 대물렌즈의 색수차 보정 능력을 실제로 측정하여
설계치에 매우 가깝거나 일치함을 확인한다. 우리는 이 작업을 매번 melt 가 올 때마다
다시 하는데, 테스트 플레이트와 작업도구를 다시 셋업해야 하므로 쉬운 일이 아니다.
이런 작업들은 시간이 많이 걸리고 특별한 장비와 테스트 방법을 필요로 하기 때문에
대부분의 제조회사들이 제대로 하지 않는다. 물론 대량생산하는 업체(특히 아시아)들은 당연히
안 한다.

>Other aspect in question - coatings. The math is not needed to show
>difference in cost of coating of 2 outer surfaces of oiled objective vs. all
>6 surfaces of airspased objective.
>No math also needed to show the winner in light transmission; light loss on
>reflections from 6 surfaces of airspaced design is ~3% in the middle of visual
>range and 6% and more on the edges of it - and this is in case if we have
>perfect coatings; if it is an average only - the light loss on the on 6 surfaces on
>the blue end of spectrum may exceed >10-20% (deep blue looking coatings),
>that will shift color balance and make background yellowish. In the oiled
>design the light loss on reflections is only 0.5-0.7 %.

다른 문제 - 코팅을 보자. 오일 스페이스 대물렌즈의 두 면을 코팅하는 데
에어 스페이스 대물렌즈의 여섯 면을 코팅하는 것보다 돈이 작게 든다는 것을 증명하기
위해 수학을 동원할 필요는 없을 것이다.  마찬가지로 빛 투과율에서 어느 쪽이 유리한지도
자명하다. 에어스페이스 설계의 여섯 면에서 반사로 인한 빛 손실은 가시영역의 중심부에서
3% 정도이며 변두리에서는 6% 이상이다. 게다가 이 수치는 우리가 완벽한 코팅을 할 수
있다는 가정에서 그러하며, 코팅 품질이 보통이라면 스펙트럼의 청색 끝단에서
여섯면으로 인한 빛 손실은 10% 에서 20% 이상까지 될 수 있고(이것이 짙은 푸른색으로
보이는 코팅의 실체이다)  이것은 컬러 밸런스를 무너뜨려 배경에 노란기가 돌게 만든다.
오일 스페이스 설계에서 빛 손실은 0.5~0.7% 에 불과하다.
(역주: 역시 코팅이 완벽하다고 가정할 경우겠지요?)

>What is next? - Scattering light, on six surfaces three times more than on two -
>where is the higher contrast to be? How about accumulated errors on 6
>surfaces vs. 2 - for sure 6 surfaces has to be done on more precision level to
>reach quality of two outer surfaces of oiled design - that takes more time and
>increases the cost of production. Will accumulated errors affect Strehl - why
>not - in best case same 3-5% or even more of polychromatic Strehl will be lost.
>BTW, the third order spherical aberration of 1/4 PV resulting dramatic Strehl
>lowering to 80%! That is the area of attention - the optical surfaces must be
>done on highest level possible!
>You may see know why we choose and stay with an oiled design in all of our
>APOs.

다음은 뭔가? 난반사는 여섯 면에서는 두 면보다 세 배가 된다. 어느 쪽의 콘트라스트가
더 높겠는가?  또 여섯면과 두면에서 누적된 오차는 어떨까? 당연히 여섯면은
오일 스페이스의 바깥쪽 두 면보다 더 정밀하게 제작되어야 한다.  이것은 오랜 시간을 필요로
하고 제작 코스트를 상승시킨다. 누적된 오차가 스트렐값에 영향을 줄까? 당연하다.
가장 좋은 경우라 하더라도 3~5%, 혹은 그 이상의 다색 스트렐이 손실된다.
PV 1/4 람다의 3차 구면수차는 스트렐 값을 80% 로 떨어뜨린다는 것을 기억하라.
이는 특별히 주의해야 할 점이다. 광학면은 가능한 가장 높은 품질로 제작되어야 한다.
당신은 이제 우리가 제작하는 모든 APO 에서 오일 스페이스 설계를 선택하고 계속 유지하는
이유를 알았을 것이다.

>About glass choices, or in the other words, any advantages for CaF2.
>Even first three APO160 F8 were done with CaF2, we had a plan to produce
>APO160 with ED glass (price difference for blanks for APO140ED vs.
>APO160ED is only $400) and be priced for appr. $8000, but we went to
>Fluorite. Why? Our work experience and testing the ED glasses and CaF2
>blanks in sizes up to 200mm and larger showed us that homogeneity of high
>quality single crystals of CaF2 was better than in ED glasses, same time the
>refractive index of CaF2 is constant up to 5x10E-6, that means no
>measurements are needed; no refractive index variations, as in ED glass
>blanks of sizes over 6" diameter. As being said before, CaF2 by being a
>crystal has near zero internal light scatter and after all the Fluorite design
>gave us possibility to force focal ratio to F7 without compromising color
>correction in wide range including blue end - same level in practical
>realization on the as in the best airspaced lenses.


유리의 종류에 대해, 다시 말해 CaF2 (역주: 플로라이트) 의 장점에 대해 말해 보자.
처음에 APO160 F8 을 시험적으로 세 대 만들었을 때 우리는 CaF2 를 사용했으나,
그 이후 우리는 APO160 을 ED 유리로 생산할 계획이었고, (APO140ED 와 APO160ED 의
경우 ED 유리재료의 가격 차이는 $400에 불과하다) 이 경우 APO160 의 가격은
약 $8000 이 될 예정이었다. 그러나 우리는 플로라이트로 변경했다. (역주: 그리고 가격은
$12000 로 뛰었죠)  왜냐? 우리가 지금까지 200mm까지, 그리고 그 이상의 ED 유리와
CaF2 블랭크로 작업한 경험으로는 고품질 단일 결정의 CaF2 의 균일성이 ED 유리보다
뛰어났으며, 또한 CaF2 의 굴절률은 5x10E-6 오차수준으로 거의 일정하여 우리가
일일이 굴절률을 측정할 필요가 없기 때문이었다. 특히 ED 유리와는 달리 직경 6인치
이상에서도 굴절률의 변동이 없었다. 앞에서도 말했듯이 CaF2 는 단일결정이므로
그 내부에서 빛의 흩어짐이 거의 없으며, 무엇보다도 플로라이트를 사용한 설계는
우리에게 초점비를 F7 로 하면서도 푸른색 끝단을 포함한 넓은 영역에서
색수차 교정을 유지할 수 있게 했기 때문이다 - 이 교정 정도는 가장 뛰어난 에어스페이스
렌즈들이 실현하는 것과 같은 수준이다.