• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제18권3호
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• pp.217-224
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• 2014

A major advantage of wavefront reconstruction based on a series of diffracted intensity images using only single-beam illumination is the simplicity of setup. Here we propose a fast-converging algorithm for wavefront calculation using single-beam illumination. The captured intensity images are resampled to a series of intensity images, ranging from highest to lowest resampling; each resampled image has half the number of pixels as the previous one. Phase calculation at a lower resolution is used as the initial solution phase at a higher resolution. This corresponds to separately calculating the phase for the lower- and higher-frequency components. Iterations on the low-frequency components do not need to be performed on the higher-frequency components, thus making the convergence of the phase retrieval faster than with the conventional method. The principle is verified by both simulation and optical experiments.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제10권4호
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• pp.160-167
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• 2007

In this paper, we presented the development results of high speed wavefront sensor which is used in diagnosing the beam quality of He-Ne laser for adaptive optics system. The beam quality information of laser in AO system is necessarily required for diagnosing the optical components or correcting the distorted wavefront afterward. According to system requirements, normally, it is requested that there are high precision of measurement and real time processing speed. The developed wavefront sensor in this paper achieved maximum 30Hz of measurement rate and ${\lambda}/20(\;{@}\;{\lambda}=0.6328{\mu}m)$ of measurement precision in RMS. We also applied the developed into an experimental adaptive system and verified the performance of it by correcting the aberrated wavefront with a rate of 30Hz and $\lambda$/20 precision using the combination of the developed and PID control algorithm.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제19권1호
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• pp.29-37
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• 2015

The wavefront printer records a volume-reflection hologram as a two-dimensional array of elemental holograms from computer-generated holograms (CGHs) displayed on a spatial light modulator (SLM). The wavefront coming from the object is extracted by filtering in the spatial-frequency domain. This paper presents a method to improve color reproduction in a wavefront printer with spatial division of exposures at primary colors, by adaptive partitioning of the SLM in accordance with the color content encoded in the input CGHs, and by the controllable change of exposure times for the recording of primary colors. The method is verified with a color wavefront printer with demagnification of the object beam. The quality of reconstruction achieved by the proposed method proves its efficiency in eliminating the stripe artifacts that are superimposed on reconstructed images in conventional mosaic recording.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제10권1호
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• pp.16-22
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• 2006

Wavefront sensing using a Shack-Hartmann sensor has been widely used for estimating wavefront errors or distortions. The sensor combines the local slopes, which are estimated from the centroids of each lenslet image, to give the overall wavefront reconstruction. It was previously shown that the pupil-plane irradiance profile effects the centroid estimation. Furthermore, a previous study reported that the reconstructed wavefront from a planar wavefront with a Gaussian pupil irradiance profile contains large focus and spherical aberration terms when there is a focus error. However, it has not been reported yet how seriously the pupil irradiance profiles, which can occur in practical applications, effect the sensing errors. This paper considered two cases when the irradiance profiles are not uniform: 1) when the light source is Gaussian and 2) when there is a partial interference due to a double reflection by a beam splitting element. The images formed by a Shack-Hartmann sensor were simulated through fast Fourier transform and were then supposed to be detected by a noiseless CCD camera. The simulations found that sensing errors, due to the Gaussian irradiance profile and the partial interference, were found to be smaller than RMS ${\lambda}/50$ when ${\lambda}$ is $0.6328\;{\mu}m$, which can be ignored in most practical cases where the reference and test beams have the same irradiance profiles.

• 한국광학회지
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• 제18권6호
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• pp.375-382
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• 2007

샥-하트만 센서는 렌즐릿 배열을 이용하여 파면의 국부적인 기지를 계산하고 이로부터 파면의 왜곡된 정도를 측정하는 파면측정 센서이다. 일반적으로 하나의 점영상에 대한 중심점을 추출하여 기준 점영상의 중심점에 대한 상대적 이동량을 통해 파면의 국부 기울기를 계산, 전체 파면을 복원하는 원리이다. 따라서 하나의 점영상에 대한 정확한 중심점의 추출을 위하여 해당하는 하부개구 내에 점영상이 존재하여야 한다. 하지만 큰 기울기의 파면이 샥-하트만 센서에 입사하게 되면 측정범위를 벗어나게 되어 일반적인 방법으로는 파면의 국부적인 기울기를 계산할 수 없게 되는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 특정 측정시스템에만 국한된 알고리즘이 아닌 모든 파면에 대해 측정 가능하면서도 추가적인 장비 없이 일반적인 샥-하트만 파면 센서가 지니고 있는 측정범위의 한계를 극복할 수 있는 알고리즘이 필요하다. 본 연구에서는 영상처리 기법을 이용하여 각 점영상에 대한 유동적인 탐색영역을 설정하고 이러한 탐색영역 내에서 중심점을 추출하는 방법을 제안하였다. 또 점영상 대응법을 적용하여 측정 점영상과 기준 점영상을 일대일 대응시킴으로써 전체 측정파면을 복원할 수 있는 알고리즘을 제안함으로써 측정범위에 제한 없이 파면왜곡을 측정할 수 있는 측정방법을 제시하였다. 이렇게 제안된 알고리즘을 샥-하트만 파면 센서 시스템을 이용한 초점벗어남 측정실험을 통하여 검증하였다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2000년도 하계학술발표회
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• pp.44-45
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• 2000

Shack-Hartmann 센서로부터 얻어진 기울기 정보로부터 파면을 재구성하고 분석하기 위해서는 각각의 점 영상에 대한 위상 구배로부터 파면의 위상을 재구성할 수 있는 수학적인 알고리즘이 필요하다. 파면의 위상을 재구성하기 위한 알고리즘은 Hudgin, Fried, Southwell이 제시한 세 가지 방법에 대한 연구결과가 가장 많이 알려져 있다. 본 연구에서는 CCD 카메라로부터 전송된 디지털 영상에서 각각의 점 영상의 중심점을 추출하여 점 영상의 이동정보로부터 수평과 수직방향의 기울기를 계산하고, 이를 바탕으로 최소제곱법(least-square fitting)을 사용하여 위상을 재구성하였다. 파면의 기울기 정보로부터 파면을 재구성하기 위해 기존의 이론을 바탕으로 행렬계산법을 사용하여 각각의 경우를 일반화하였고, 위상의 복구와 파면의 보정에 따른 해석적인 오차의 관계를 논의하였다. (중략)

• Current Optics and Photonics
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• 제7권4호
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• pp.325-336
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• 2023

We review recent research related to shearing interferometry, reported over the last two decades. Shearing interferometry is categorized as azimuthal, radial, or lateral shearing interferometers by its fundamental principle to generate interference. In this review the research trends for each technique are provided, with a summary of experimental results containing theoretical background, the optical configuration, analysis, and perspective on its application fields.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2000년도 추계종합학술대회 논문집(1)
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• pp.501-504
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• 2000

The classical image reconstruction for stripmap SAR is the range-Doppler imaging. However, when the spotlight SAR system was envisioned, range-Bowler imaging fumed out to fail rapidly in this SAR imaging modality. What is referred to as polar format processing, which is based on the plane wave approximation, was introduced for imaging from spotlight SAR data. This paper has been studied for the raw data processing schemes in the spotlight-mode synthetic aperture radar. we apply the wavefront reconstruction scheme that does not utilize the approximation in spotlight-mode SAR imaging modelity, and compare the performance of target imaging with the polar format inversion scheme.

• Current Optics and Photonics
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• 제5권4호
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• pp.409-420
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• 2021

We propose a method to synthesize a color non-hogel-based computer-generated-hologram (CGH) from light field data of a three-dimensional scene with a hologram pixel pitch shared for all color channels. The non-hogel-based CGH technique generates a continuous wavefront with arbitrary carrier wave from given light field data by interpreting the ray angle in the light field to the spatial frequency of the plane wavefront. The relation between ray angle and spatial frequency is, however, dependent on the wavelength, which leads to different spatial frequency sampling grid in the light field data, resulting in color aberrations in the hologram reconstruction. The proposed method sets a hologram pixel pitch common to all color channels such that the smallest blue diffraction angle covers the field of view of the light field. Then a spatial frequency sampling grid common to all color channels is established by interpolating the light field with the spatial frequency range of the blue wavelength and the sampling interval of the red wavelength. The common hologram pixel pitch and light field spatial frequency sampling grid ensure the synthesis of a color hologram without any color aberrations in the hologram reconstructions, or any loss of information contained in the light field. The proposed method is successfully verified using color light field data of various test or natural 3D scenes.

• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국퍼지및지능시스템학회 2000년도 추계학술대회 학술발표 논문집
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• pp.463-466
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• 2000

SAR imaging 시스템 전파환경에서 목표물의 정보를 성공적으로 추출해 내기 위해서는 반사된 신호를 수신할 때 Coherent detection이 필수적이다. 수신시 Incoherent detection은 복소 위상오차 형태로 나타나서 실제 목표물의 영상에 심각한 Degradation을 야기시켜 치명적인 결과를 초래하게된다. 본 논문에서는 하나의 목표물에서 수신되는 신호를 파동방정식으로부터 모델링하고 모델링된 신호의 각 주파수대의 조합에 의해 전체 수신신호로부터 위상오차의 기울기를 유도한다. 더욱더 정확한 위상오차를 추정하기 위해 추정된 위상오차로부터 수신신호에 포함된 오차를 제거하고, 오차가 제거된 신호의 대역폭을 추정한다. 추정된 대역폭에 맞도록 알고리즘에 재 적용시켜 교정되지 못한 오차를 추정해 나간다. 이때 반복적인 위상오차 제거기법을 적용하고 Iteration의 종료를 자동으로 결정하기 위해 지능형 대역폭 추정 기법을 제시한다. 컴퓨터의 모의 실험에서, 위상오차를 포함한 수신 신호로부터 알고리즘을 적용하여 오차를 제거하고,, Wavefront Reconstruction 기법에 적용시켜 알고리즘의 성능을 영상으로 확인한다.