• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.24 no.1
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• pp.23-28
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• 2013

In this paper, an optical system was designed for 3D imaging laser radar with optical scanner. In order to make it easy to scan, the system was designed to inscribe the transmitting objective lens in the receiving lens. In transmitting optics, the beam expander was designed to have a zoom mechanism so that the transmitted beam size would be 4.8 m or 6.8 m at 1 km distance, when the laser source's numerical aperture value is between 0.13 and 0.22. The beam diameter at the target 1 km away was confirmed by design program. The receiving optics for the returning beam from the target was designed for the $16{\times}16$ array detector with $100{\mu}m$ pixel width. The spot diameter in every pixel was designed and verified to be less than $55{\mu}m$. The receiving optics' obscuration ratio by transmitting optics was 11%.

• Journal of Korean Ophthalmic Optics Society
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• v.17 no.4
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• pp.441-447
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• 2012

Purpose: This paper is about development and design of the 1x optical path relay adapter for the beam splitting prism by us the day & night scope. Methods: To product the day & night scope by using the beam splitting prism and the commercial zoom optical system with the C-mount lens barrel structure, the optical path relay adapter, which doesn't change the image size of the zoom optical system and can stretch the position of the image-forming surface, is needed. We could design the 1x optical path relay adapter by using the CodeV program in which the Lens Module mode is offered. Results: We could design the optical path relay adapter used in the day&night scope with the beam splitting prism, of which characteristics have the EFL of -56.0 mm, the magnification of +1.0x, the distance from the 1st lens surface to the last lens surface of about 20.4 mm. The resolution of this system is characterized by 30 lp/mm at 40% MTF. This is enough to accommodate the designed optical path relay adapter can overcome the resolution of the 3rd generation of image intesifier tubes. Conclusions: By designing and applying the optical path relay adapter of which optical characteristics have the EFL of -56.0 mm, the magnification of +1.0x, the distance from the 1st lens surface to the last lens surface of about 20.4 mm, and the resolution of 30 lp/mm at 40% MTF, we could develop the new type day&night scope consisting of the beam splitting, the commercial zoom optical system with the C-mount lens barrel structure, and the 3rd generation of image intesifier tubes.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.8 no.2
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• pp.81-87
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• 1997

This paper presents the optimum initial design containing the first and third order properties of the four-group video camera zoom system using lens modules, and its real lens design. The optimum initial design with focal length range of 6.1693 to 58.4065 mm is derived by assigning appropriate first order quantities and third order aberrations to each module along with the specific constraints required for optimization. By scaling the focal length of each lens group, an initial real lens selected for each group has been designed to match its focal length into that of the each lens module, and then combined to establish an actual zoom system by adjusting the air space between the groups at all zoom positions. The combination of the separately designed groups results in a system which satisfies the first order properties of the zoom system consisting of original lens modules. As a result, by residual aberration correction, we could obtain a zoom system useful in video zoom camera employing the rear focus method.

• Journal of Korean Ophthalmic Optics Society
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• v.5 no.2
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• pp.119-125
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• 2000

We analyzed to calculate optical capacity after we chose established 2 component zoom copier lens system in this research. As the lens system is zoom lens system of finite object point, it has moving area limited not like to use generally camera zoom lens of infinite object point because it moves between object and image plane. The magnification of optical system can obtain -1.41~-0.64 i.e., extended or shortened image as transverse magnification, and it acquires f/12 and about $20^{\circ}$ field of view. Although this 2 component zoom copier lens system will be down resolution and dark compared with f/2.8 acquired at camera lens, it will be possibile to be able to make large aperture and it can acquire more better correct aberration with the addition of auxiliary group forward or backward.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.29 no.3
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• pp.110-118
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• 2018

We have designed a mid-infrared optical system for an airborne electro-optical targeting system. The mid-IR optical system is a dual-field-of-view (FOV) optics for an airborne electro-optical targeting system. The optics consists of a beam-reducer, a zoom lens group, a relay lens group, a cold stop conjugation optics, and an IR detector. The IR detector is an f/5.3 cooled detector with a resolution of $1280{\times}1024$ square pixels, with a pixel size of $15{\times}15{\mu}m$. The optics provides two stepwise FOVs ($1.50^{\circ}{\times}1.20^{\circ}$ and $5.40^{\circ}{\times}4.23^{\circ}$) by the insertion of two lenses into the zoom lens group. The IR optical system was designed in such a way that the working f-number (f/5.3) of the cold stop internally provided by the IR detector is maintained over the entire FOV when changing the zoom. We performed two analyses to investigate thermal effects on the image quality: athermalization analysis and Narcissus analysis. Athermalization analysis investigated the image focus shift and residual high-order wavefront aberrations as the working temperature changes from $-55^{\circ}C$ to $50^{\circ}C$. We first identified the best compensator for the thermal focus drift, using the Zernike polynomial decomposition method. With the selected compensator, the optics was shown to maintain the on-axis MTF at the Nyquist frequency of the detector over 10%, throughout the temperature range. Narcissus analysis investigated the existence of the thermal ghost images of the cold detector formed by the optics itself, which is quantified by the Narcissus Induced Temperature Difference (NITD). The reported design was shown to have an NITD of less than $1.5^{\circ}C$.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.20 no.6
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• pp.319-327
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• 2009

We introduce a new design technique by treating a two-group zoom lens system with a wide angle of view. First, the concept of the global optimization is introduced in the initial design stage, and from this, the global design technique is completed by analyzing and summarizing large quantities of modern design data. That is, we define the global structure function to achieve a new conceptual design technique for global optimization. And the function is put in a simple form by referring lots of patent data, manipulated with other algebraic equations, and solved finally such that we obtain the global solution region. The global solution region corresponds to the global optimization and suggests insightful systematized directions for the design of two-group zoom lens systems. These directions are attractive compared to global optimization.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.311-312
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• 2012

본 발표에서는 광학적 분석 시스템에 적용 가능한 발광소자(광원)과 수광소자(광센서)를 집적화시키는 모듈(수 발광 집적모듈) 기술을 제시하고자 한다. 이러한 수-발광 집적모듈은 다양한 응용 분야에 적용 될 수 있다. 예를 들어, 광신호 감지를 위한 광통신용 송-수신 모듈(optical communication), 의료/진단 분야에서 단백질/DNA/박테리아 등의 검출 및 분석에 관한 바이오 센서(bio-sensor), 그리고 대기(가스)/수질 모니터링에 관한 환경센서 등 매우 광범위한 분야에 해당되는 요소 기술이라 할 수 있다. 특히, 이들 분야들 중 바이오 물질을 분석하고 검출하는 광학적 바이오 센서 기술은 높은 경제적 가치와 산업적 성장 잠재력으로 인해 오랫동안 활발한 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 광학적 바이오 센서에서 가장 범용적인 방법 중 하나가 항온-항체 면역반응을 기반으로 하는 형광 검출(fluorescence detection) 기법이다. 이러한 시스템은 전체적으로 광원, 광학계, 그리고 센서로 구성되는데 기존에 일반적으로 사용되고 있는 형광 현미경의 경우는 민감도가 우수하다는 장점은 있으나 상당히 고가이고 부피가 크며 복잡한 광학구성으로 이루어져 있다는 한계점을 가지고 있다. 이러한 맥락에서 고민감도를 확보하면서 휴대성, 고속처리, 저가 등의 특성을 가진 시스템에 대한 요구가 갈수록 증가하고 있다. 이를 해결하기 위한 핵심기술 중의 하나가 수-발광 부분을 집적화 시키는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 바이오 센서 기술의 하나로서 형광을 측정하여 혈액내의 진단 지표인자를 검출할 수 있는 휴대용 혈액진단기기에 적용되는 소형 수 발광 집적 모듈을 개발하였다. 혈액내의 검출 성분의 양에 따라 형광의 세기가 변화하게 됨으로써 정량적인 검출이 가능한 원리이다. 모듈의 구조는 크게 광원(발광소자), 광학계, 그리고 광센서(수광소자) 세 영역으로 나누어 진다. 광원은 635 nm 적색 레이저다이오드로서 형광체(Alexa Fluor 647/발광파장: 668 nm)를 여기 시키는 기능을 하며 장착된 볼렌즈 의해 샘플의 형광체 영역으로 집광된다. 광학계는 크게 시준렌즈(collimating lens)와 광학필터로 구성됨으로써 샘플로부터 발생되는 광을 적절하게 수광소자로 전달하는 기능을 하게 된다. 여기서 광학필터의 경우는 기본적으로 Distributed Bragg's Reflector(DBR) 구조로써 실리콘(Si) 포토다이오드 상부에 모노리식(monolithic)하게 형성되며 검출 샘플로부터 진행되는 레이저 광(잡음의 주원인)은 차단하고 형광(광신호)만 통과 시키는 기능을 하게 된다. 따라서 신호 대 잡음비(S/N ratio)를 향상시키기 위해서는 정밀한 광 필터링 기능이 요구됨으로써 박막의 세밀한 공정 조건과 구조적-광학적 특성 분석이 수행되었다. 마지막으로 포토다이오드 소자는 일반적인 구조 이외에 중앙에 원형 구멍이 형성된 특별한 구조가 적용된다. 이것은 포토다이오드 구조에 변화를 줌으로써 모듈 구조를 효율적으로 응용할 수 있다는 의미를 갖는다. 또한 포토다이오드의 전기적-광학적 측정 분석을 통해 잡음 및 감도 특성이 세부적으로 조사되며 형광신호를 효과적으로 측정할 수 있음을 확인하였다. 최종적으로 제작된 모듈은 약 $1{\times}1{\times}1cm^3$ 내외 정도의 크기를 갖는다. 요약하자면 본 발표에서는 광학적 바이오센서에 적용할 수 있는 소형 수-발광 소자 집적모듈을 소개한다. 전체 모듈 설계는 최소한의 부피를 가짐과 동시에 측정의 정밀성을 향상시키는데 초점을 맞추어 진행하였다. 세부요소인 광학필터와 포트다이오드의 경우 잡음 및 민감도에 미치는 중요성 때문에 세밀한 공정 및 특성분석이 수행되었다. 결론적으로 독자적인 설계 및 공정을 통해 휴대성 및 정밀성 등의 목적에 부합한 경쟁력 있는 수-발광 소자 집적모듈 제작 기술을 확보하였다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.8 no.2
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• pp.161-164
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• 1997

A new hybrid, heterodyne, fiber-optic electric field sensor scheme is presented. In this scheme, a dual polarization, dual frequency, stabilized He-Ne laser is used for the light source of the interferometer, Probe beam is delivered to the sensor head using polarization maintaining fiber. In the sensor head, $LiTaO_3$ electro-optic crystal is used for sensing element. Phase retardation is induced on the dual frquency, dual polarization probe beam due to applied electric field across the crystal. Induced phase retardation is demodulated by in-phase and quadrature demodulation technique. In this way, we can obtain optimum sensitivity for electric field measurement regardless a quasi-static phase difference between two polarization components.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.6 no.4
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• pp.288-295
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• 1995

We have studied about spatial wavefront analysis of a pulsed laser output beam by means of an imaging unstable ring resonator with an infinite Fresnel number. We have constructed a Newtonian telescope type NBUR (Negative Branch Unstable Ring) Nd:YAG laser with 4 plane mirrors. Provided that the NBUR resonator is under self imaging condition, the resonator could be reduced diffraction effects which were occuring to the beam transmitting through the circular aperture of scraper mirror in the resonator. We have observed enhancement in the spatial coherence of wavefronts of laser beam due to the iterative round trips of the self imaging beam inside the ring resonator. The information on the spatial wavefronts was determined by the fringe patterns from Mach-Zehnder interferometer and the fringe analysis by means of the Fourier transform method showed the distortion of wavefronts of less than 0.2), In comparison with a standing wave type resonator, we have confirmed that the spatial coherence of the NBUR Nd:YAG laser output beam was enhanced as much as 75%. s 75%.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1990.11a
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• pp.69-72
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• 1990

최근의 전자및 광학기기 분야에 있어서의 준부신 발전은 다면경 가공기나 초정밀 절삭, 연삭기와 같은 초정밀 가공기계의 개발과 실용화에 힘입은 바 크다. 이러한 초정밀 가공기의 성능을 좌우하는 핵심 요소로서 주축계를 들 수 있으며, 비교적 소형 경량의 공작물을 가공하는 기계의 주축용 베어링으로는 볼 베어링이나 오일 베어링을 대신하여 공기베어링이 점차 널리 사용되고 있다. 일반적으로 주축으로 사용되는 베어링은 원통형 레이디얼 베어링과 원판형 스러스트 베어링이 결합된 형식이 주류를 이루나 이러한 베어링은 스러스트 판과 축의 직가곧 가공오차가 존재하기 때문에 가공하기는 쉬우나 회전시에 의의 영향에 의해 회전 정밀도 유지가 어렵다는 단점을 지니고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 사용되는 베어링에는 원추형(conical) 베어링과 구면형(spherical) 베어링이 쓰이고 있다. 이러한 원추형 베어링과 구면형 베어링은 가공오차를 베어링과 축의 현압 연마로써 없애줄 수 있으며 베어링이 축방향 하중과 경방향 하중을 동시에 지지하여 줌으로써 기계 전체의 부피를 줄이고 회전 정밀도를 향상시켜 주는 것으로 알려져 있다. 그러나 구면의 베어링 간극을 정확히 가공하기 어려운 단점이 있어 축과 베어링을 현압연마하여 가공한 후에 두부품을 중심선상에서 분리시키므로써 요구되는 간극을 얻을 수 있는 원추형 베어링이 많이 쓰이고 있다. 본 연구에서는 직접 수치 해법을 이요하여 원추형 베어링의 유막내의 압력 분포를 계산하고 이 합력인 하중지지 용량이 축방향 하중과 경방향 하중을 지지하는 특성을 이론적으로 검토하여 외부 가압 원추형 베어링으 특성수를 파악하여 설계자료를 제시하고자 한다.