光線追跡

光線追跡（こうせんついせき、ray tracing　レイ・トレーシング）とは、光線を用いて、光の振る舞いをシミュレーションすることである。

概要

光は反射鏡やレンズに対して反射・屈折をするが、その様子を幾何光学的に追いかけて、光がどのようなふるまいをするのかについて知ることができる。普通の場合、反射は正反射を用い、屈折はスネルの法則に従って計算する。またレンズなどの複数の光学素子を組み合わせた場合、光線を追う計算は複雑で面倒なものになってしまうが、1930年代にT,スミスにより行列を用いて容易に計算する方法が見出された。

レンズや反射鏡を用いる光学機器の開発に用いられ、物体の像をつくるときに発生する収差を推定することに用いられる。

コンピュータの出現以前は、手計算によるため膨大な時間がかかったが、コンピュータによって多くの計算が可能になった。コンピュータの進歩に伴い、3次元コンピュータグラフィックスで光のあたり方や物体の見え方のシミュレーションにも用いられる。この場合、乱反射や散乱といった現象も含めて計算される。

関連項目

光線行列