• 광학세계
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• 통권150호
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• pp.31-41
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• 2014

현재까지 많은 업체에서 사용되는 비구면 표현식의 단점을 해결하여 직관적이며 예측가능한 면을 표현할 수 있는 새로운 비구면 표현식, 일명 Q Polynomials (또는 Forbes Polynomials, Q-type Polynomials)을 소개한다. Q Polynomials은 기존 quadratic polynomial을 이용한 표현식과 달리 서로 영향을 미치지 않는 유일한 함수 Qm를 기본으로 하는 다항식으로 구성되어 있기 때문에 각 계수는 하나의 비구면에 대해 유일한 계수다. 각 항의 함수의 모양이 이미 정해져 있기 때문에 계수들의 크기를 살펴보면 비구면도, 측정 가능성, 가공 및 생산 가능성에 대한 예측이 가능하다. 따라서 비구면 설계 시점에서부터 시험/검사, 생산이 실질적으로 가능한 비구면 광학요소인지가 판정되므로 설계시부터 설계자, 시험/검사자, 생산자 사이의 합의가 이루어지는 것과 같다. 따라서 생산성과 간섭계 측정을 이용한 초정밀 비구면를 제조할 수 있는 결과에 이르게 된다. 이미 도입한 여러 업체에서 긍정적인 결과를 얻고 있다. Q polynomials은 기존에 현업에서 사용되고 있는 광학 설계 프로그램에도 적용되어 사용 가능하다.

• 한국안광학회지
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• 제17권4호
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• pp.469-476
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• 2012

목적: 본 연구의 목적은 각막의 직경과 방향에 따른 비구면계수 변화를 알아보고자 하였다. 방법: 시력에 영향을 줄 수 있는 안과적 질환이 없고 굴절교정 수술 경험이 없는 성인 57명(평균 $27.0{\pm}4.8$세, 남 20명, 여37명)을 대상으로 각막비구면계측기(Pentacam, Oculus Co., Germany)을 이용하여 각막의 직경과 방향에 따른 비구면계수 변화를 측정하였다. 결과: 각막정점을 기준으로 모든 방향에서 직경이 증가함에 따라 비구면계수가 통계적으로 유의하게 증가하였으며(p<0.05), 측정된 모든 직경에서 방향별 비구면계수의 크기는 상측> 비측> 하측> 이측 순으로 나타났다. 강주경선과 약주경선에 따른 비구면계수와 변화량은 강주경선에서 높게 측정되었으며 이는 통계적으로 유의한 것으로 나타났다(p<0.05). 결론: 각막의 비구면계수는 각막의 직경이 증가함에 따라 유의하게 증가하였고, 각막정점을 기준으로 모든 방향에서 측정된 수치나 증가량이 다르게 나타나므로 각막형상을 이해하는데 도움이 되고 RGP 렌즈 제조와 피팅시 고려되어야 할 부분이라 생각된다.

• 한국안광학회지
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• 제15권4호
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• pp.355-360
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• 2010

목적: 국내에서 시판되는 안경렌즈의 성능을 분석하고 최적화 설계로 수차가 보정된 안경렌즈를 설계하였다. 방법: 굴절률 1.6의 재질을 갖는 4개 회사의 ${\pm}$5.00D의 구면 렌즈와 비구면 렌즈의 중심두께, 곡률반경, 비구면 계수를 측정하였다. Mitutoyo사의 ID-F150으로 중심두께를 측정하였고, Automation Robotics사의 FOCOVISION(SR-2)를 이용하여 곡률반경을 측정하였다. 비구면 계수는 Taylor Hobson사의 PGI 1240S로 측정하였다. 렌즈 후면부터 눈의 회선점까지의 거리 27 mm, 동공직경 4 mm, 중심시야 $30^{\circ}$에서 적은 양의 수차를 갖는 안경렌즈를 설계하였다. 측정 렌즈보다 Axial height를 짧게 함으로써 미용 상의 이점을 높였다. 설계에는 ORA사의 Code V를 이용했다. 결과: -5.00D 비구면 렌즈는 구면 렌즈보다 비점수차와 왜곡수차는 약간 크게 나타났으나 Axial height가 짧고 가장자리 두께가 감소하여 미용 상의 장점이 있다. +5.00D 비구면 렌즈는 왜곡수차의 성능이 향상되고 (-)렌즈와 마찬가지로 Axial height와 중심두께의 감소로 미용 상의 장점을 확인하였다. 최적화 과정을 통한 전면 비구면 렌즈는 비점수차와 왜곡수차가 측정 구면 렌즈보다 좋은 성능과 미용 상의 장점을 확인할 수 있다. 결론: 국내에서 시판되는 비구면 렌즈는 수차의 성능보다는 미용 상의 장점을 키우는 Axial height의 감소와 두께의 감소에 주안점을 둔전면 비구면 설계가 이뤄지고 있다. 최적화 설계이론을 통해 측정렌즈보다 향상된 수차성능과 미용 상의 이점을 모두 갖는 전면 비구면 안경렌즈의 설계를 하였다. 후면 비구면 렌즈의 설계를 통해 전면 비구면 렌즈보다 향상된 성능을 얻을 수 있음을 기대할 수 있다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2009년도 한국우주과학회보 제18권2호
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• pp.33.1-33.1
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• 2009

GMT(Giant Magellan Telescope)는 그레고리안(Gregorian) 방식 망원경이다. 일반적으로 그레고리안 방식은 포물면인 주경과 타원면인 부경으로 구성되어 있으나, GMT의 주경은 비구면계수가 -0.99829인 타원면이다. 부경은 지름 1.063m 7장의 반사경이 3.2m의 부경을 이루며 곡률반경은 4.2058m, 비구면계수는 -0.71087이다. 주경과 부경은 모두 1장의 중앙 반사경과 6장의 비축 반사경으로 이루어져 있다. 따라서 GMT 광학계에서 대구경 비축 비구면 반사경의 가공 및 테스트는 매우 중요하다. 이 발표에서는 GMT 부경을 테스트하기 위하여, 타원면의 기본적인 광학적 특성을 이용한 테스트 방법과 이 방법의 단점을 보완하기 위해 Reference 반사경을 이용하는 방법, 그리고 Null compensator를 이용한 방법 등을 제시한다. Null compensator를 이용한 방법에는 일반적으로 Autostigmatic 방식과 Autocollimation 방식이 있으며 이 발표에서는 이 두 방식을 상호 비교한 연구 결과에 대하여 논의한다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.992-997
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• 2003

Aspherical lens design method named ray reverse tracing method is introduced. Differently from the traditional design method, the ray reverse tracing method traces the shape and location of a real object by use of its virtual image. From the result, it was convinced that spherical aberration free aspherical lens could be designed by use of the ray reverse tracing method. Furthermore, it could reduce the degree of dependence of optical characteristics on designer's ability, because deformation terms and optimization can be eliminated, which has been performed in conventional lens design process.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.806-809
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• 2003

In this paper, extracting design information from arbitrary aspherical lens shape in reverse engineering is introduced. Deformation terms and sphere data equation with various variables compose asphere equation. Aspherical lens shape is expressed with complicated polynomial expression that includes deformation terms and sphere data. Deformation term and vertex curvature have direct influence on a geometric shape and an optical characteristics of aspherical lens. Hence, extracting these information mean that design information could be derived and analyzed from shape data of arbitrary aspherical lens. Furthermore, sharing designer's experience and knowledge for aspherical lens design could be expected.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권10호
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• pp.144-149
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• 2005

This study presents the method of extracting shape design data on any aspheric lens by reverse engineering. The design formula fur aspheric lenses is needed in almost all of the design, manufacture and measuring processes. The difficulty in designing the lens lies in the fact that it uses a complex formula for the aspheric surface, and many of the preliminary design values must be selected before actually inserting them into the formula. If the values could be extracted from an aspheric lens for which the structural design information is unknown and used in designing other lenses of similar characteristics, the difficulties in designing and measuring aspheric lens could be reduced. Therefore, in this study, the concept of reverse engineering was applied to demonstrate the method of extracting shape design information of aspheric lens from an arbitrary aspheric lens.

• 한국정밀공학회지
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• 제20권10호
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• pp.191-198
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• 2003

In this study, aberration free aspherical lens design method named ray reverse tracing method is introduced. Differently from the traditional design method, the ray reverse tracing method traces the shape and location of a real object by use of its virtual image. From the result, especially spherical aberration free aspherical lens could be designed by use of the ray reverse tracing method. Furthermore, it could reduce the degree of dependence of optical characteristics on designer's ability, because deformation terms and optimization can be eliminated, which has been performed in conventional lens design process.

• 한국광학회지
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• 제19권1호
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• pp.31-35
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• 2008

결합효율이 높고 정렬오차 발생 시 결합효율의 저하가 작은 광통신용 비구면 렌즈 시준기를 설계하였다. 비구면 시준 렌즈는 GRIN 렌즈와 작동거리와 두께가 유사하고 외경이 동일한 원통형 막대 형태로 설계해 GRIN 렌즈를 대체할 수 있도록 하였다. 결합효율의 저하는 시준렌즈의 구면수차에 의해 주요하게 발생하므로, 비구면 렌즈 시준기가 볼 렌즈, GRIN 렌즈 및 C-렌즈 시준기보다 높은 결합효율을 가지도록 비구면 계수를 최적화 해 구면수차를 낮추었다. 설계한 비구면 렌즈 시준기의 결합효율은 기존 시준기들보다 높았으며 정렬오차에 따른 결합효율의 감소도 작았다.

• 한국광학회지
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• 제31권6호
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• pp.328-333
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• 2020

본 논문에서는 Q-polynomial을 이용한 Korsch 망원경의 비구면 반사경 공차 분석을 진행하였다. 고해상도 인공위성의 비구면 반사경은 고정밀 제작이 요구되어 품질을 평가하기 위한 공차 분석이 중요하다. 따라서 비구면을 각 계수항들이 독립적인 Q-polynomial로 표현하고 Korsch 망원경 광학계의 공차 분석을 진행하였다. 또한 비구면 반사경에 형상 오차를 Zernike fringe sag로 부여하여 공차 분석하고 두 결과를 비교하여 Q-polynomial으로도 공차 분석할 수 있음을 확인하였다.