Abstract
In this work, the method of acquiring the pupil function of optical system is proposed. The wavefront aberration and the intensity distribution of pupil can be analysed with the pupil function. This system can be adopted to the manufacturing line of optical pickup directly and also has good performance to analysing various property of optical instrument. It is one kind of inverse problem to get pupil functions by 3D beam data. The extended Nijboer-Zernike(ENZ) approach recently proposed by Netherlands research group is adopted to accompany to solve these inverse problem. The ENZ approach is one of a aberration retrieval method for which numerous approaches are available. But this approach is new in the sense that it use the highly efficient representation of pupil functions by means of their Zernike coefficients. These coefficients are estimated by using matching procedure in the focal region the theoretical 3D intensity distribution and measured 3D intensity distribution. The algorithm that can be applied more general circumstance such as high-numerical aperture instrument is developed by modifying original ENZ approach. By these scheme, MS windows based GUI program is developed and the good performance is verified with generated 3D beam data.
확장된 네이보어-제르니케 방법을 이용하여 광학계의 동공함수(pupil function)를 추산하는 알고리즘을 제안한다. 동공함수로부터 광학계가 가진 파면수차를 복원하고 아울러 동공에 비추어지는 빛의 밝기분포를 분석할 수 있다. 이 방법은 브루-레이 광픽업의 생산현장에 적용하여 실시간으로 광학계의 수차를 복원할 수 있다. 아울러 이 방법이 여러 다른 광학계에 널리 이용될 수 있음을 다양하게 수차를 부여해서 생성한 데이터를 분석하여 검증하였다. 초점영역의 빔 데이터로부터 동공함수를 얻는 역변환의 여러 방법 중에서 수차이론에 근거한 기존의 네이보어-제르니케 방법을 최근에 네덜란드 연구진이 개량한 확장된 네이보어-제르니케(extended Nijboer-Zernike: ENZ) 방법을 제안하였다. ENZ 방법은 초점영역의 3차원 빔 데이터로부터 해석적인 접근을 통하여 동공의 제르니케 계수를 효율적으로 계산해 낸다. 그러나 이 방법에서는 개구수(NA)가 큰 경우에는 근사적인 접근을 하도록 되어 있다. 본 연구에서는 보다 일반적인 상황에서 적용할 수 있는 수치해석 알고리즘을 개발하고, 이를 GUI 환경에서 운용할 수 있는 윈도 기반의 프로그램을 작성하여 생성한 빔 데이터에 적용하여 이 알고리즘의 유효성을 검증하여 13개의 복소 수차인자 $\beta_n^m$이 모든 요소가 0.7까지 분석을 하였고, 아울러 광픽업의 3D 빔 데이터를 실측해서 간섭계로 측정한 데이터와 R=0.98 정도의 상관관계를 가지는 것을 확인하였다.
