본 연구에서는 물리광학법 (physical optics)과 푸리에 변환 (Fourier transform)을 바탕으로 잠수함과 같이 크고 형상이 복잡한 수중표적의 시간영역 음파 후방산란 신호를 모의하기 위한 수치해석방법을 구현하였다. 키르코프-헬름홀쯔 적분식 (Kirchhoff-Helmholtz integral equation)에 키르코프 근사이론 (Kirchhoff approximation)을 적용하여 유도한 물리광학법을 바탕으로 수중표적의 후방산란 음파에 대한 주파수 응답을 계산하였으며, 시간영역 신호모의를 위해 구해진 주파수응답에 고속 역푸리에 변환 (inverse fast Fourier transform)을 취하였다. 입사 음파의 직접조사 면적을 산정하기 위한 적응 삼각형 빔 방법과 다중반사 효과를 고려하기 위한 가상면 개념을 도입하였다. 평면 음파가 정사각형 평판에 수직으로 입사하는 경우에 대한 수치해석 결과를 시간영역 물리광학법에 근거한 해석해와 비교하여 본 연구에서 구현한 수치해석방법의 정확성을 검증하였으며, 반구형 원통모델에 대한 수치모의 결과를 측정결과와 비교하여 본 연구방법이 거울반사 (specular reflection) 효과가 우세한 경우에 유효한 해를 제공할 수 있으나 작은 표적에 대해서는 오차를 줄 수 있음을 확인하였다. 또한, 이상화된 잠수함 모델에 대한 수치해석을 통해 실제 수중표적에 대한 시간영역 후방산란 해석으로의 적용 가능성을 확인하였다.
Kim, Eugene D.;Park, Young-Wan;Kang, Myung-Seok;Kim, Ee-Eul;Yang, Ho-Soon
한국광학회지
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제15권4호
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pp.391-396
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2004
인공위성용 지구관측 카메라나 우주관측 망원경에는 크기와 무게의 제약 때문에 Cassegrain 방식의 망원경이 많이 쓰인다. 이와 같은 우주광학계의 성공적인 임무수행을 위해서는 망원경부의 정밀한 광학정렬이 매우 중요하다. 본 논문에서는 정렬 정밀도에 따른 Cassegrain 방식 망원경부의 광학정렬 방법 중, 간섭무늬를 이용한 방법, 파면오차를 이용한 방법, 역최적화 광학정렬 방법 등을 모사를 통해 제시하고, 현재 개발 중인 구경 300 mm급 소형 위성용 카메라에 적용한 광학정렬 실험 결과를 정리한다.
본 논문은 과학기술위성2호 핵심우주기술시험용 탑재체인 고 정밀 디지털 태양센서의 개발에 관한 것이다. 고 정밀 디지털 태양센서는 국내 최초의 디지털 태양센서로서 CMOS image sensor를 이용한다. FDSS는 광학부, FPGA(Field Programable Gate Array)부 및 MCU(Micro controller unit)부로 구성되어있다. 본 논문에서는 구경(Aperture)의 설계와 관련된 광학부의 광학특성 분석에 중점을 두어 기술하고자 한다. 또한 CMOS image sensor(CIS) 화소 면에 투사되는 태양광의 광학적 특성도 분석한다.
본 연구에서는 4매의 렌즈로 해상도와 왜곡을 최적화한 렌즈 설계이다. 컴팩트한 광학계를 얻기 위해서 retrofocus 형태의 광학계 대신에 (+)굴절능과 (-)굴절능으로 조합된 telephoto 형태로 구성하였다. 이미지 센서 렌즈계의 설계 사양은 초점거리 8.3mm, F/# 2.8, 그리고 화각은 $54.7^{\circ}$였다. MTF 값은 설계된 물체 높이의 경우 110 lp/mm의 공간주파수에서 0.57 이상으로 나타났다. 설계된 렌즈계는 디지털 스틸 카메라용 광학계에서 요구되는 성능을 충분히 만족하며, 특히 렌즈설계의 간단한 프로파일 특성 때문에 컴팩트한 디지털 카메라와 저비용 설계에 적합하다.
목적: 본 논문은 CCTV 카메라용 렌즈 설계를 triplet형으로 광학 설계를 하였다. 방법: 초점거리를 56 mm, 유효경을 20 mm 그리고 화각을 $5^{\circ}$로 한 망원 렌즈 형태이고, 설계하고자 하는 카메라의 CCD array detector의 크기를 2/3인치로 하였다. 결과: 광학계의 성능은 ray-fan과 spot diagram 그리고 회절 광학적인 MTF를 계산하여 평가하였고, 파장은 Fraunhofer C, d 및 F-line에 대해 achromat 되었으며 MTF 값도 tangential과 sagittal MTF 모두 50 line pairs/mm의 공간 주파수에 70% 정도가 나왔다. 결론: triplet형으로 비교적 저가 보급형 감시용 목적 CCTV 카메라를 설계하였고 충분히 실용적이라 생각된다.
컬러게이트 혼 안테나의 이론적 복사패턴을 벡터적분법과 준 광학모드 이론으로써 각각 구하였다. 혼 개구면에 존재하는 하이브리드 모드의 전자계를 등가 전류원으로 대체하고 포텐셜 이론을 적용하는 벡터 적분법으로 안테나의 복사 전계식을 계산 하였다. 또한, 준 광학모드인 Gaussian-Laguerre 모드를 확장하여 복사 관력식을 유도하였다. 85-115GHz에서 동작하는 컬러게이트 혼 안테나에 대한 복사패턴을 벡터적분법 및 준 광학방법으로 계산하고 비교한 결과 중심 주파수인 100GHz에서는 거의 일치하였으나 85 및 115GHz에서는 다소의 오차가 발생하였다.
비정형(anamorphic) 렌즈가 적용된 적외선 광각 카메라 광학계를 제안하고 제작을 통해 그 유용성을 입증하였다. 개발된 적외선 카메라는 비정형 렌즈를 이용하여 수평방향에 대해서는 100도 이상의 넓은 시계를 제공하면서 수직방향에 대해서는 수평시계보다 큰 배율을 갖게 함으로써 증가된 해상도를 통해 장비의 광역 감시 및 탐지 능력을 동시에 향상시키는 특징을 갖는다. 또한 광기구적 자동 비열화 방법을 제안하고 시스템에 적용하여 그 성능 및 활용성을 확인하였다.
이 논문에서는 변환 광학의 기본 원리를 설명하고 이를 적용하여 공진기 모양이 원형으로부터 크게 변형되어도 속삭임의 회랑 모드(WGM)의 특성을 유지할 수 있는 다양한 변환 공진기 설계 기법을 소개한다. 특정 등각 변환 하에서 다양한 변환 공진기를 얻는 방법으로서 초기 정의역을 평행 이동시키는 방법과, 타원을 정의역으로 잡고 회전시키는 방법을 제시하였고, 이를 통해 설계된 몇 가지의 공진기 모드에 대한 내부 파형 및 원거리장 출력 특성을 수치해석적으로 계산하였다. 이러한 결과로부터, 하나의 주어진 등각 좌표변환과 관련된 다양한 GRIN 공진기가 가능하다는 것을 확인하였다.
본 논문은 OLED 제작 공정에 사용하는 레이저 박리(laser lift-off, LLO) 장비의 실린더 렌즈를 사용하는 선형 빔 광학계의 장축 성능에 대한 연구로서, 실린더 렌즈의 편심을 7가지로 분류하고 정의하였으며, 측정 방법을 제시하였다. 또한 실린더 잠자리 눈 렌즈의 면정밀도와 편심, 사용방식 등이 선형 빔 광학계의 장축 성능에 미치는 영향에 대한 분석 및 실험 결과를 제시하고, 장축 성능을 향상시키기 위한 향후 진행방향을 제시하였다.
재귀반사체(Retro Reflector)는 그 특별한 기능을 살려 도로 교통안전, 특수 블라인드, 광소자 resonator 등 다양한 분야에서 활용 영역이 넓어져 가고 있다. 특히 근래에는 '재귀반사구조체'를 창문의 차양 및 채광 구조물로서 도입하여 조명을 스마트화하는 경우도 제시되고 있다. 이에 본 연구는, 태양광 조절용 구조물로서, 띠구조를 1차원적으로 단순배열한 '주름판형-재귀반사체', St-RR(Strap type-Retro Reflector) 구조를 정의하고, 입사각도에 따라 그 반사광의 특성을 분석하였다. 또한, 이 특성 결과를 용이하게 파악할 수 있도록 시각화한 특성 도표를 고안하였고, 이를 이용하여 각종 태양광 조절 구조물을 보다 정량적으로 설계할 수 있음을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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