• 한국광학회지
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• 제30권2호
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• pp.37-47
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• 2019

야간 감시를 위해 원적외선에서 사용하는 4개의 구면 및 비구면 거울을 갖는 반사식 전방위 비전 시스템 광학계를 제안한다. 이 반사식 전방위 비전 시스템은 유사 카세그레인식 수광부 반사경 시스템과 역 유사 카세그레인식 결상부 반사경 시스템으로 설계되었으며, 그에 따른 설계 과정과 성능 분석을 상세히 제시한다. 이 비전 시스템의 반화각과 F-수는 각각 $40{\sim}110^{\circ}$와 1.56으로 설정하였다. 그리고 원적외선 파장 영역에서 비전 시스템을 사용하기 위해서 상의 크기가 원적외선용 마이크로 볼로미터의 크기와 가능한 같아야 하므로 상의 크기를 $5.9mm{\times}5.9mm$에 맞추어 설계를 진행하였다. 최적화 설계 후 $40{\sim}110^{\circ}$의 반화각 범위에서의 상 크기의 비율은 48.86%이며, 나이퀴스트 주파수인 20 lp/mm의 공간주파수에서 원적외선의 변조전달함수 값이 0.381에 도달하였다. 또한 20 lp/mm의 공간주파수에서 원적외선 영역에 대한 공차의 누적 확률은 99.75%였다. 또한 역 유사 카세그레인식 구조의 결상부 부경을 온도 변화에 따른 변조전달함수 값을 개선시키는 보상자로 선택하여 반사식 전방위 비전 시스템의 운용 온도 범위인 $-32^{\circ}C$에서 $+55^{\circ}C$의 온도 범위에서 비열화 해석 및 보상화 과정을 진행하였다.

• 한국광학회지
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• 제33권6호
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• pp.295-302
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• 2022

FHD급 고해상도 연성 내시경을 설계하기 위한 wedge prism 적용 방법을 연구하였다. 기존의 연성 내시경 광학계의 경우, 넓은 피사계 심도 범위에서 동일한 결상 성능을 얻기 위해 F 넘버를 크게 가져가거나 액체 렌즈를 적용하였다. 하지만 이는 추가적인 light guide와 기구물을 필요로 하여 광학계의 직경이 커진다는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해, 연성 내시경 광학계에 2매의 wedge prism을 적용하여 각 물체거리별로 상거리를 조절하였다. 먼저 설계한 내시경 광학계에 2매의 wedge prism을 대칭으로 배치하고, 각 물체거리별로 목표 결상 성능을 만족하는 상거리 값을 도출하였다. 그 다음, 상거리를 조절하기 위한 wedge prism 디센터 값을 도출하였다. 이 두 가지 데이터를 조합하여, 각 물체거리에서 목표 결상 성능을 만족하는 wedge prism 디센터 값을 다중구성으로 적용하였다. Wedge prism을 적용한 최적 설계 결과, 100 mm-7 mm의 전체 피사계 심도 범위에서, 분해능 178 cycles/mm에 대한 변조전달함수 20% 이상의 목표 결상 성능을 만족하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권4호
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• pp.26-36
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• 2019

고해상도 지구 관측위성에서는 광학 부품간 정밀한 위치 정렬도가 요구된다. 그러나, 가혹한 위성 발사환경 및 우주환경 같은 외부 요인에 의해 광부품의 정렬오차가 발생한다. 이러한 정렬오차에 의해 저하된 영상품질을 보상하기 위해 포커스 메커니즘이 적용된 위성광학계의 설계가 필요하다. 본 논문에서는 위성카메라 정렬오차 보상이 가능한 목표광학계의 제작 및 성능 실험에 대한 연구를 수행하였다. 먼저 설계된 목표광학계를 제작/조립/정렬하였으며, 이 완료된 목표 광학계를 사용하여 영상 촬영 실험을 수행하였다. 영상 촬영 실험은 포커스 메커니즘에 의한 상의 변화를 이미지로 확인하는 실험과 오토콜리메이터를 이용하여 USAF 타깃을 촬영해 MTF를 분석하는 실험을 수행하였다. 실험 결과를 통해 포커스 메커니즘을 통하여 정렬오차를 충분히 보상할 수 있음을 확인하였으며, 궤도상에서 정렬오차를 보상할 수 있는 리포커싱의 기초자료를 확보하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제24권1호
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• pp.79-90
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• 2007

지구와 태양 사이의 중력 평형점에서 혜일로 궤도로 운용되며, 심우주 반사율(albedo)을 측정코자 하는 EARTHSHINE 미션의 과학적 목적에 최적화된 아몬라 가시광 채널의 성능 인증 모델용 광학 시스템 개발을 완료하였다. 아몬라 광학계 설계 요구사항에 부합하는 설계안과 공차분석 결과를 바탕으로 광학 시스템의 설계, 부품 제작, 결합, 정렬, 성능 검증까지의 전 공정을 순수 국내 개발하였으며 특히 측정된 부품들의 광파면 오차를 결합 및 성능 평가 공정에 역투입하는 신 공법에 의하여 성능 검증을 실시하였다. 최종 결합 및 정렬이 완료되어 측정한 아몬라 광학계의 광파면 오차는 중심 시야에서 RMS 0.091 wave(기준 파장: 632.8nin)이며, Ensquared Energy(EE) 성능은 61.7%($14{\mu}m$ 이내), 변조전달함수(MTF) 성능은 35.3%(기준 주파수: $35.7mm^{-1}$)이다. 위 결과들은 아몬라 가시광 채널의 요구사항을 모두 만족시킴으로써 개발된 아몬라 가시광 채널 광학계가 EARTHSHINE 미션의 과학목적을 완수할 수 있음을 증명하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권5호
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• pp.472-482
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• 2008

본 논문에서는 관측위성의 영상성능을 예측하고 해석하기 위하여 영상 성능의 주요 인자인 전체 시스템의 MTF를 산출하기 위한 시스템 MTF 구조도를 제안하였다. MTF 구조도의 각 요소에 해당하는 기본 모델은 우주 환경에서 광-구조, 열 변형, 자세 및 동역학 특성과 MTF간의 수학적인 관계식으로 표현된다. MTF 기본 모델은 중앙차폐가 있는 광학계의 회절한계, 수차, 비촛점, LOS 지터, 선형운동, 검출기 Integration MTF 등으로 구성된다. 가상의 지구관측위성모델에 대해 영상성능 예측모델링 기법을 적용하여 적절한 결과를 얻을 수 있음을 보였다. 각 기본 모델을 바탕으로 관측위성의 전체 영상성능을 해석하고 개념설계 단계에서 영상성능에 영향을 주는 주요한 설계 매개변수를 도출할 수 있다.