• 제목/요약/키워드: Wavefront sensor

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$\beta$ - 분포를 갖는 센서의 방향각 오차로 인한 거리 오차의 통계적 분석 (Statistical Analysis of Ranging Errors by using $\beta$-Density Angular Errors due to Heading Uncertainty)

  • 김종성
    • 한국음향학회:학술대회논문집
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    • 한국음향학회 1984년도 추계학술발표회 논문집
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    • pp.100-106
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    • 1984
  • Traditional methods for estimating the location of underwater target, i.e. the triangulation method and the wavefront curvature method, have been utilized. The location of a target is defined by the range and the bearing, which estimates can be obtained by evaluating the time delay between neighboring sensors. Many components of error occur in estimating the target range, among which the error due to the fluctuation of heading angle is outstanding. In this paper, the wavefront curvature method was used. We considered the error due to the heading fluctuation as the $\beta$-density process, from which we analized the range estimates with $\beta$-density function exist in some finite limits, and its mean value and variation are depicted as a function of true range and heading fluctuation. Given heading angles and sensor separation, maximum estimated heading errors are presented as a function of true range.

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Shack-Hartmann 센서의 파면 재구성 알고리즘 (Algorithms for wavefront reconstruction of Shack-Hartmann wavefront sensor)

  • 서영석;백성훈;박승규;김철중
    • 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)

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하트만 센서를 이용한 정밀 고속 파면측정 알고리즘에 관한 연구 (A Study on a Fast and High Precision Measuring Algorithm of Wavefront Using the Shack-Hartman Sensor)

  • 박승규;백성훈;서영석;김철중;박준식;나성웅
    • 한국광학회:학술대회논문집
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    • 한국광학회 2002년도 하계학술발표회
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    • pp.28-29
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    • 2002
  • 하트만 센서를 이용한 파면 왜곡 측정에서 측정 정밀도와 측정 속도는 왜곡을 실시간으로 보정하고자 하는 적응광학 기술에서 중요한 요소이다. 파면왜곡을 측정하고 보정하는 실제 환경에서 적응광학장치는 전기적으로 안정된 시스템의 구성이 요구된다. 본 논문에서는 하트만 센서를 이용한 파면 측정과정에서 넓은 측정 범위를 가지면서도 고속 정밀한 파면 정보를 추출할 수 있는 알고리즘을 연구하였고 적응광학 부품들을 제어함에 있어 전기적으로 안정된 하드웨어 장치들을 구성하였다. (중략)

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레이저 빔의 파면 측정을 통한 비축 포물 거울의 성능 평가 및 정렬 오차 민감도에 관한 연구 (Measurement of Wavefront Aberrations in Off-Axis Parabolic Mirrors and its Dependence on the Misalignment)

  • 정태문;최일우;고도경;이종민
    • 한국광학회지
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    • 제17권3호
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    • pp.256-261
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    • 2006
  • 본 논문에서는 비축 포물 거울을 통과한 레이저 빔의 파면을 측정하는 방식으로 국내 및 국외에서 제작된 비축 포물 거울을 평가하였으며, 이로부터 비축 포물 거울의 집속 성능 및 정렬 민감도를 측정하였다. 국외에서 제작된 비축 포물 거울은 직경 약 34 mm의 레이저 빔에 대해 고차 파면 수차(higher-order aberration)의 rms 값이 $0.03{\mu}m$ 정도로 작아 광학적으로 좋은 품질을 갖는 것으로 판명되었다. 국내에서 제작된 비축 포물 거울은 같은 34 mm의 레이저 빔에 대해 고차 파면 수차의 rms 값이 $2.01{\mu}m$나 관측되어 아직 개선이 필요한 것으로 보인다. 또한, 비축 포물 거울의 회전 정렬 오차에 대한 비점수차(astigmatism)의 민감도를 측정한 결과 회전 정렬 오차에 대한 비점수차의 민감도는 $0.371{\mu}m/mrad$인 것으로 관측되었다. 이는 광선 추적 소프트웨어를 사용하여 계산한 값과 거의 같은 양으로 이러한 비점수차의 정렬 민감도 측정은 비축 포물 거울을 정렬하는데 도움을 줄 것으로 생각된다.

레이저 파면 획득용 Lenslet Array 점 패턴 검출 알고리즘 (Detection Algorithm of Lenslet Array Spot Pattern for Acquisition of Laser Wavefront)

  • 이재일;이영철;허준
    • 한국군사과학기술학회지
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    • 제8권4호
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    • pp.110-119
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    • 2005
  • In this paper, a new detection algorithm was proposed for finding the position of lenslet array spot pattern used to acquire laser wavefront. Based on the analysis of the required signal processing characteristics, we categorized into and designed four main signal processing functions. The proposed was designed in order to have robust feature against a variation of geometrical form of the spot and also implemented to have semi-automatic thresholding capability based on CCD noise analysis. For performance evaluation, we made qualitative and quantitative comparisons with Carvalho's algorithm which has been published in recent. In the given experimental spot images, the proposed could detect the spots which has 1/3 times lower than the least S/N of which Carvalho's can detect and could reach to a detection precision of 0.1 pixel at the S/N. In functional aspect, the proposed could separate all valid spots locally. From these results, the proposed could have a superior precision of location detection of spot pattern in wider S/N range.

Performance Prediction of a Laser-guide Star Adaptive Optics System for a 1.6 m Telescope

  • Lee, Jun Ho;Lee, Sang Eun;Kong, Young Jun
    • Current Optics and Photonics
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    • 제2권3호
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    • pp.269-279
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    • 2018
  • We are currently investigating the feasibility of a 1.6 m telescope with a laser-guide star adaptive optics (AO) system. The telescope, if successfully commissioned, would be the first dedicated adaptive optics observatory in South Korea. The 1.6 m telescope is an f/13.6 Cassegrain telescope with a focal length of 21.7 m. This paper first reviews atmospheric seeing conditions measured over a year in 2014~2015 at the Bohyun Observatory, South Korea, which corresponds to an area from 11.6 to 21.6 cm within 95% probability with regard to the Fried parameter of 880 nm at a telescope pupil plane. We then derive principal seeing conditions such as the Fried parameter and Greenwood frequency for eight astronomical spectral bands (V/R/I/J/H/K/L/M centered at 0.55, 0.64, 0.79, 1.22, 1.65, 2.20, 3.55, and $4.77{\mu}m$). Then we propose an AO system with a laser guide star for the 1.6 m telescope based on the seeing conditions. The proposed AO system consists of a fast tip/tilt secondary mirror, a $17{\times}17$ deformable mirror, a $16{\times}16$ Shack-Hartmann sensor, and a sodium laser guide star (589.2 nm). The high order AO system is close-looped with 2 KHz sampling frequency while the tip/tilt mirror is independently close-looped with 63 Hz sampling frequency. The AO system has three operational concepts: 1) bright target observation with its own wavefront sensing, 2) less bright star observation with wavefront sensing from another bright natural guide star (NGS), and 3) faint target observation with tip/tilt sensing from a bright natural guide star and wavefront sensing from a laser guide star. We name these three concepts 'None', 'NGS only', and 'LGS + NGS', respectively. Following a thorough investigation into the error sources of the AO system, we predict the root mean square (RMS) wavefront error of the system and its corresponding Strehl ratio over nine analysis cases over the worst ($2{\sigma}$) seeing conditions. From the analysis, we expect Strehl ratio >0.3 in most seeing conditions with guide stars.

SBC 시스템 구성을 위한 단순한 구조를 가지는 고효율 무편광 유전체 다층박막 회절격자 설계 (Design of a Simply Structured High-efficiency Polarization-independent Multilayer Dielectric Grating for Spectral Beam Combining)

  • 조현주;김관하;김동환;이용수;김상인;조준용;김현태;곽영섭
    • 한국광학회지
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    • 제31권4호
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    • pp.169-175
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    • 2020
  • 격자의 구조가 간단하고 격자의 대조비가 낮은 SBC 시스템 구성을 위한 무편광 유전체 다층박막 회절격자를 설계하였다. SBC 방법으로 결합한 빔의 빔 품질을 높게 유지하기 위하여 회절격자의 파면 왜곡이 최소화되는 구조를 제안하였으며, 오염에 의한 흡수가 발생하지 않고 회절격자를 제작할 수 있는 구조로 회절격자를 최적화 설계하였다. 설계된 회절격자는 1055 nm 중심파장에서 Littrow 각도로 입사하는 경우 무편광 -1차 회절 효율이 99.36%이었으며, 96% 이상의 무편광 회절 효율을 나타내는 공정 여분이 확보되어 있음을 확인하였다.

샤크-하트만 센서를 이용한 가시광 및 근적외선 분광기 조립 및 평가 (Assembly and Testing of a Visible and Near-infrared Spectrometer with a Shack-Hartmann Wavefront Sensor)

  • 황성령;이준호;정도환;홍진석;김영수;김연수;김현숙
    • 한국광학회지
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    • 제28권3호
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    • pp.108-115
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    • 2017
  • 본 논문은 400~900 nm 파장 대역을 갖는 가시광 및 근적외선 분광기의 조립 및 성능 평가에 대하여 보고한다. 본 분광기는 이 후 결상 망원경과 함께 시야각 ${\pm}7.68^{\circ}$을 갖는 f/2.5의 영상 분광기를 구성한다. 검출기로는 $24{\times}24{\mu}m$ 피치로 이뤄진 $640{\times}480$ 전하결합소자(CCD)가 적용된다. 분광기는 두 개의 동심 구면으로 구성된 오프터 타입이며, 분광을 위하여 2번째 거울이 회절격자 거울로 교체되어 있다. 본 논문에서 다루는 분광기 광학 설계가 제곱평균제곱근(root mean suqared, RMS) 파면 잔여 수차가 210 nm(파장 600 nm 기준, $0.35{\lambda}$)로 통상 적용되는 간섭계를 이용한 이중 경로 광학 측정법 적용이 어렵고, 또한 측정 및 정렬의 용이성을 고려하여 샤크-하트만 센서를 적용한 단일 경로 파면 측정법을 적용하여 정렬 및 조립 절차를 수립하였다. 최종 조립 후 RMS 파면 오차 변화가 전 시야에 걸쳐 90 nm이내로 정렬되었음을 확인하였다. 이 후 조립 광학 구성을 유지한 채 2개 적층슬릿 지그를 이용하여 생성한 다중 핀 홀의 크립톤 램프 분광 이미지를 획득하였으며, 획득된 이미지의 분석을 통하여 조립 분광기의 분광 분해능, 키스톤 및 스마일이 각 4.32 nm, 0.08 픽셀 및 0.13 픽셀로 요구 사항을 만족하는 것을 확인하였다. 결론적으로 샤크-하트만 센서를 적용한 오프너 분광기의 조립 절차는 유효함을 확인하였다.

비전센서를 사용하는 이동로봇의 골격지도를 이용한 지역경로계획 알고리즘 (Skeleton-Based Local-Path Planning for a Mobile Robot with a Vision System)

  • 권지욱;양동훈;홍석교
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 D
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    • pp.1958-1959
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    • 2006
  • This paper proposes a local path-planning algorithm that enables a mobile robot with vision sensor in a local area.The proposed method based on projective geometry and a wavefront method finds local-paths to avoid collisions using 3-D walls or obstacles map generated using projective geometry. Simulation results show the feasibility of the proposed method

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