원자력 산업에서는 레이저진동측정기와 같은 원격/비접촉 측정기술이 많이 사용된다. 가동 중인 연구용 원자로의 핵연료 진동측정 같은 경우도 이러한 원격측정기술이 요구되고 있으나, 측정 대상체가 유동하는 유체 안에 있으므로 입사한 레이저의 파면이 변형되어 레이저진동측정기의 적용이 어렵다. 적응광학계(adaptive optics system; 또는 능동광학계)는 유동 층에서 변형된 파면을 파면측정 센서로 측정하고, 변형거울(deformable mirror)등의 파면보정 장치를 사용하여 파면을 보정하는 기술이다. 본 연구에서는 Shack-Hartmann 파면측정센서를 개발하고, 변형거울과 파면측정센서를 컴퓨터에 연결하여 레이저 파면의 왜곡상태를 폐회로(closed-loop)로 보정하는 장치를 개발하였다. (중략)
본 연구에서는 무안경식 3 차원 입체영상 기술에 쓰이는 렌티큘러 렌즈의 제작공정 중 오차(Error)로 작용할 수 있는 몇 가지 변수를 가정하였고 이러한 변수의 오차에 의해 좌우되는 가장 중요한 성능인자인 광학적 상호간섭 (Cross-Talk)을 최소화하도록 연구를 수행하였다. 이를 위해서 초정밀절삭가공과 UV경화법을 사용하였고 광학적 상호간섭 (Cross-Talk)에 가장 큰 영향을 주는 피치공차 (Allowance)를 ${\pm}0.5{\mu}m$내로 줄여서 3차원 입체감을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
항공용 전자 광학 타겟팅 시스템을 위한 중적외선 광학계를 설계하였다. 본 광학계는 이중 시야를 갖도록 설계되었으며, 빔 축소 전단 광학계, 줌 렌즈 그룹, 릴레이 렌즈 그룹, 콜드스탑 공액 광학계 및 냉각 적외선 검출기로 구성된다. 적외선 검출기는 단일 화소의 크기가 $15{\times}15{\mu}m$ 인 $1280{\times}1024$ 화소 배열을 가지며 잡음을 최소화하기 위하여, f/5.3의 냉각 콜드스탑이 적용된 제품으로 선정하였다. 이중 시야 ($1.50^{\circ}{\times}1.20^{\circ}$, $5.40^{\circ}{\times}4.23^{\circ}$)는 두 개의 렌즈를 삽입하는 방식으로 구현했으며, 줌 배율 변경 시 모든 시야에 걸쳐 f/5.3의 콜드스탑의 효율을 유지하도록 설계하였다. 열 효과가 이미지에 미치는 영향을 조사하기 위해 비열화 및 나르시서스 분석을 수행하였으며, 비열화 분석은 $-55{\sim}50^{\circ}C$의 작동 온도를 기준으로 초점 이동과 잔여 고차 파면 수차에 조사하였고 제르니케 다항식을 이용한 민감도 분석을 수행하여 최적의 보상자를 선정하였다. 선정된 보상자의 최적 이동을 고려한 MTF 해상력을 확인한 결과, 작동 온도 전 구간에 걸쳐 요구조건인 33 lp/mm에서 축상 10% 이상의 성능을 유지하는 것을 확인하였으며, 나르시서스 분석 결과, NITD (Narcissus Induced Temperature Difference) 값이 $1.5^{\circ}C$ 이하가 되도록 설계 된 것을 확인하였다.
색본 연구에서는 중심이 차폐된 광학계를 고려하여 중심차폐와 입사광의 가우시안 진폭의 단락된 정도에 따른 광학계의 성능을 평가하기 위해 중심 spot 분포와 에너지 분포를 조사하였다. 광학계에서 중앙 차폐 반경의 크기가 증가함에 따라 상면에서 중심 spot의 반경은 점점 작아지며, 가우시안 진폭의 단락된 정도가 증가할수록 상면에서 중심 spot의 반경은 증가하였다. 또한 광학계의 중앙 차폐된 영역과 가우시안 진폭의 단락된 정도가 증가할수록 초점이동에 따른 초점심도는 증가하였으며, 중심 spot에서의 encircled energy는 감소되었다. 이러한 결과로부터 중앙 차에가 증가할수록 가우시안 인자의 영향이 작음을 알 수 있었다. 이러한 연구결과는 대구경 반사광학계의 개발에 사용될 것이다.
본 논문에서는 기존에 설계된 35mm 카메라 비구면 줌 렌즈계의 구조와 광학적 성능을 조사하여 비구면 패턴을 분석하여 보았다. 이 렌즈계는 무한 물점에 대한 줌 렌즈계로서 viewing system을 갖는 소형 카메라에 사용되어지는 광학계이므로 짧은 back focal length를 허용하여 image plane 가까이에 lens unit을 사용할 수 있게 하였다. 이 광학계의 zoom ratio는 1 : 2이고 +, -의 power 분포를 가지고 있으며, 일반인들이 가장 많이 사용하는 35~70mm 초점거리 영역을 채택함으로써 대중적인 보편화를 고려한 경제성이 있는 광학계라고 할 수 있겠다. 2개의 비구면을 사용함으로써 단지 3장의 렌즈만으로 수차 보정을 이루었고, 렌즈계의 소형, 경량화, 생산단가의 감소효과를 꾀하였다.
Gauss pupil를 이용하는 초분해능 광학계가 .lambda.=0.013.mu.m인 연 X-선영역에서 정밀하게 취급되었다. 회절상의 적분에서 허수축방향의 선적분치가 작은 값이 된다는 것을 증명하고 이것을 무시하여 실수축 위의 선적분 만으로서 회절상을 구하였다. 이 광학게에서 회절상이 분해능에 대한 구경의 공간주파수대폭(2.omega. $_{o}$ )의 제약 조건이 없다. .omega..rarw..inf.일 때의 회절상의 중심의 강도의 e$^{-2}$ 배의 강도를 초분해능 광학계가 지니고 있어야 한다는 추가적인 조건에서 부터 .omega.$_{o}$ .geq.1/2.sigma.(.omega.$_{o}$ =12*$10^{5}$ , 1/2.sigma.=5.0*$10^{5}$ )의 조건을 얻고, 이 조건에서부터 .DELTA.x=1/2(FWHM).geq. 0.26.lambda.=0.0034.mu.의 관계식을 얻었다 (단, NA=0.25, Rayleigh resolution limit=2.lambda.). 본 연구에서 .DELTA.x=0.008.mu.m인 초분해능 연X-선 결상계를 제시하였으며 이 분해능은 Rayleigh의 분해한계 2.lambda.=0.026.mu.m보다 작다.
목적: 본 연구는 조제 가공된 안경의 광학적 중심간 거리와 동공간거리의 일치여부를 알아보고, 안경의 광학적 중심높이와 OH의 일치여부를 분석하여 수평, 수직 차이에 의한 유발 프리즘을 검사하고자 하였다. 방법: 평균 나이21.56세의 96명(192안)을 대상으로 동공거리계(DONGYANG PD-85, Korea)로 동공간거리를 측정하였고, 안경의 광학적 중심간 거리는 투영식 정점 굴절력계(TOPCON CL-200, Japan)로 측정하였다. OH는 펜라이트와 PD자를 이용하여 측정하였다. 마지막으로 현재 착용하고 있는 안경의 착용기간을 조사하였다. 결과: 동공거리계로 측정한 동공간 거리와 투영식 정점 굴절력계로 측정한 안경렌즈의 광학적 중심간 거리는 78.1%(150안)에서 일치하지 않았고, 62.5%(60명)에서 기저내방으로 안경이 조제되었으며, 이 중 58.3%(56명)가 허용오차 범위 외에 있었다. 조제 가공된 안경과 피검사자의 OH를 비교한 결과 수직 유발 프리즘은 단 8명(8.3%)에서만이 유발되지 않았으며, 79명(82.3%)이 1 이상의 프리즘이 유발되었다. 조제후 7개월이 지난 경우에는 통계적인 차이는 없었으나 수직 OH의 차이가 더 컸다. 결론: 안경 착용자에게 양안 시기능을 보다 좋고 편안하게 향상시켜주기 위하여 PD와 OH 측정 및 조제에 더욱 정확성을 기울여야 할 것이다. 정확한 조제 및 가공과 함께 안경원의 정기방문 또한 필요할 것이다.
본 논문에서는 우주의 진공환경에서 반사경 코팅이 흡수한 습기를 방출하면서 나타나는 경면 형상의 변화를 예측하기 위한 새로운 방법론을 제안한다. 직경 50 mm, 두께 1.03 mm의 원형 시편과 간섭계를 통해 진공환경에서 나타나는 시편 형상 변화량을 측정하고 제르니케 프린지 다항식(Zernike fringe polynomial) 곡률항으로 나타내었다. 그 결과 습기 방출에 따른 코팅 스트레스는 152.7 Mpa로 계산되었다. 계산된 스트레스는 1.25 mm 두께 시편의 수치모사 모델에 적용하여 변화된 형상의 곡률항을 측정결과의 표준편차 이내($78.9{\pm}5.9nm$)로 예측할 수 있음을 검증하였다. 이 방법론을 2019년에 발사 예정인 차세대중형위성의 직경 600 mm 쌍곡면경에 적용, 습기 방출에 의한 경면 형상 변화를 계산하여 반사경의 초점거리가 약 $2.005{\mu}m$ 만큼 ?아짐을 예측하였다. 초점거리 변화는 광학 탑재체의 MTF를 한계공간주파수(Nyquist frequency)에서 2.3% 가량 낮추지만, 요구 사양을 만족하여 우주에서도 문제없이 운용 가능함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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