• 대한기계학회논문집A
• /
• 제41권5호
• /
• pp.435-442
• /
• 2017

반사 굴절 광학계는 굴절과 반사를 이용하여 영상을 전달한다. 영상의 질을 높이려면 광학계에 있는 부경의 편심과 경사가 작게 발생되고 주경이 광량을 최대로 받도록 부경 지지대의 형상이 결정되어야 한다. 특히 감시 정찰용 광학계는 랜덤 가속도 진동을 심하게 받는다. 이러한 환경하에 최선의 설계를 하기 위하여 표준편차로 표현된 편심과 경사에 대한 제한조건을 만족하면서 부경 지지대의 부피를 최소화하여야 한다. 편심과 경사의 표준편차는 통계적인 표현이므로 이들에 대한 설계민감도를 해석학적으로 유도하기가 어렵다. 그러므로, 이 표준편차들을 반응 표면 분석법을 이용하여 2차 회귀 방정식으로 대체한 후 형상 최적 설계를 수행하였다. 검토 결과 본 논문의 방법이 랜덤 진동을 받는 강건한 부경 지지대의 형상 최적화에 효율적임을 알 수 있다.

• 한국광학회지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.88-97
• /
• 2015

전방위 광학계는 360도의 방위각과 지평선 위와 아래의 수직화각에 대한 상을 동시에 결상이 가능한 광학계이다. 본 논문에서는 제작을 쉽게 하면서 크기가 작아지도록 하기 위해서 가운데에 구멍이 뚫려있는 옵스큐레이션(obscuration)을 갖는 구면거울 1장과 평면거울 1장으로 이루어진 거울계 및 이 거울계에서 반사하여 구면거울의 옵스큐레이션을 통과한 시야각 범위 안의 광을 결상하는 구면렌즈 3개와 하나의 구면 이중렌즈로 구성된 결상렌즈계를 사용하는 가시광용 반사굴절식 전방위 광학계를 설계하고 제작하여 전방위 영상을 실제로 결상하였다. 그리고 자동차 앞, 뒷번호판의 영상을 보고 이 전방위 광학계의 통과 공간주파수를 측정하고, ISO 12233 차트의 영상으로부터 전방위 광학계의 수직화각을 측정하여 광학계의 성능을 평가하였다. 이 결과 전방위 광학계의 수직화각은 $+53^{\circ}{\sim}-17^{\circ}$이며, 방위각은 $360^{\circ}$이고, 3 m 거리에서 자동차 앞번호판의 숫자를 구별할 수 있었는데, 이는 135 lp/mm의 통과 공간주파수에 해당한다.

• 한국광학회지
• /
• 제32권2호
• /
• pp.68-78
• /
• 2021

측면 360° 조명을 위한 6개의 LED (light emitting diode)로 구성된 조명계가 부착된 캡슐내시경용 초소형 반사굴절식 전방위 광학계를 설계하고 성능을 평가하였다. 이 광학계의 총 길이, 전장길이, 반화각(HFOV: half field of view), F-수는 각각 14.3 mm, 8.93 mm, 51°~120°, 3.5로 설계되었다. 이 전방위 광학계는 0.1 megapixels의 CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) 센서를 사용하였으며, LED 조명계는 한 개당 0.25 lm의 LED 6개를 사용하여 광축을 따라 놓여 있는 내장의 내벽을 조명하도록 하였다. 이 결과, 최적화 설계된 광학계의 변조전달함수 0.3에서의 공간주파수, 나이퀴스트 주파수인 44 lp/mm와 0.3의 변조전달함수에서 공차에 따른 누적확률, 초점심도는 각각 130 lp/mm, 95%, -0.097 mm~+0.076 mm이다. 또한 광학계의 시야각 범위 내에서 LED 조명계에 의한 광축으로부터 물체거리가 15 mm인 내장의 내벽에서의 시뮬레이션된 조도는 최소 315 lx~최대 725 lx로 내장의 내벽을 촬영할 수 있는 조도와 가시도임을 알 수 있다.

• 항공우주기술
• /
• 제1권1호
• /
• pp.177-187
• /
• 2002

본 논문에서는 위성탑재용 고해상도 카메라 광학부의 예비설계 내용을 소개하고 차기 위성탑재체 개발에 필요한 기술적 제안사항을 수록하였다. 위성탑재용 고해상도 전자광학카메라 개발을 위한 광학 설계로서, 685㎞ 고도에서 지상 해상도 5m 성능을 가진 카세그레인 응용 Catadioptric 설계와 Unobscured Reflective Triplet 설계를 각각 수행, 그 spot diagram 및 MTF 등을 분석하였으며 이를 제작하는데 필요한 재질과 궤도상 운용조건까지 고려하여 실제 개발에 충분한 성능을 가진 광학설계 임을 입증하였다. 또한 차세대 위성탑재용 분광영상카메라(Hyperspectral Imager) 개발을 위하여 HSI Development Model을 설계하고 제작하였는데 그 설계 내용을 본 논문에 수록하였다. Off-axis 2-mirror 체계인 Telescope 부분과 Collimator-Grating-Reimaging lens cell로 이루어진 항우연 HSI DM의 광학 설계를 소개하고, 약 25%에 이르는 MTF성능을 포함한 설계부터 성능특성까지 주요기술사항을 기록하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
• /
• 제18권5호
• /
• pp.479-486
• /
• 2012

In this paper, a ranging system is proposed that is able to measure 360 degree omnidirectional distances to environment objects. The ranging system is based on the structured light imaging system with catadioptric omnidirectional mirror. In order to make the ranging system robust against environmental illumination, efficient structured light image processing algorithms are developed; sequential integration of difference images with modulated structured light and radial search based on Bresenham line drawing algorithm. A dedicated FPGA image processor is developed to speed up the overall image processing. Also the distance equation is derived in the omnidirectional imaging system with a hyperbolic mirror. It is expected that the omnidirectional ranging system is useful for mapping and localization of mobile robot. Experiments are carried out to verify the performance of the proposed ranging system.

• 제어로봇시스템학회논문지
• /
• 제16권8호
• /
• pp.751-755
• /
• 2010

In this paper, we proposed an omnidirectional ranging system that is able to obtain $360^{\circ}$ all directional distances effectively based on structured light image. The omnidirectional ranging system consists of laser structured light source and a catadioptric omnidirectional camera with a curved mirror. The proposed integro-differential structured light image processing algorithm makes the ranging system robust against environmental illumination condition. The omnidirectional ranging system is useful for map-building and self-localization of a mobile robot.

• Journal of the Optical Society of Korea
• /
• 제20권1호
• /
• pp.64-69
• /
• 2016

A new compact conformal dome optical system was established, and the aberration characteristics of the dome were investigated using Zernike aberration theory. The aberrations induced by the dome at different fields of regard (FORs) from 30° to 100° were effectively balanced by a rotating cylindrical lens. This kind of optical system can be widely used in top-view optical searching devices. A design method was introduced and the optimization results analyzed in detail. The results showed that the Zernike aberrations produced by the conformal dome were decreased dramatically. Also, a complete conformal optical system was designed, to further illustrate the aberration correction effect of the rotating cylindrical lens. Using a cylindrical lens not only provided a large FOR, but also simplified enormously the structure of the conformal optical system.

• Journal of the Optical Society of Korea
• /
• 제9권2호
• /
• pp.68-73
• /
• 2005

When aligning catoptric or catadioptric telescopes for space cameras, it is difficult to align precisely if the field of view is large or there are several reflective surfaces. The quantitative knowledge of mirror misalignments greatly helps align a misaligned telescope precisely, and also reduce the alignment time. This paper describes a generalized reverse-optimization alignment solution algorithm using Zernike sensitivity, and proposes the minimum number of fields to take interferograms. This method was successfully applied on a Cassegrain telescope design for Earth observation from space with arbitrary misalignments and a model including some primary mirror deformation.

• Current Optics and Photonics
• /
• 제1권4호
• /
• pp.336-343
• /
• 2017

A wide field-of-view (FOV) image contains more visual information than a conventional image. This study proposes a new type of hyperbolic mirror for wide FOV image acquisition. The proposed mirror consists of a hyperbolic cylindrical section and a bowl-shaped hyperbolic omnidirectional section. Using an imaging system with this mirror, it is possible to achieve a $213.8^{\circ}$ horizontal and a $126.94^{\circ}$ vertical maximum FOV. Parameters of each section of the mirror are designed to be continuous at the junction of the two parts, and the resultant image is seamless. The image-acquisition model is obtained using ray-tracing optics. To rectify the geometrical distortion of the original image due to the mirror, an image-restoration algorithm based on conformal projection is presented in this study. The performance of the proposed imaging system with the hyperbolic mirror and its image-restoration algorithm are verified by experiments.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보처리학회 2003년도 춘계학술발표논문집 (상)
• /
• pp.679-682
• /
• 2003

카타디옵트릭 카메라는 거울을 이용하여 $360^{\circ}$의 3차원 이미지를 한 장에 촬영할 수 있는 이미지 시스템이다. 본 논문에서는 이 시스템을 사용할 때에 발생하는 이미지 왜곡 문제를 해결하는 구형투영 알고리즘을 제안한다. 흔히 사용하는 실린더형 알고리즘의 경우 계산은 비교적 간단하지만, 거울의 바로 아래에 있는 물체의 경우 전체적인 영상을 볼 수 없다는 단점이 있다. 본 연구에서 사용한 카메라는 포물면 거울을 사용한 카타디옵트릭 카메라이며, 쌍곡면거울을 사용한 카메라에 대해서도 이론적으로 공식을 유도하였다.