목적 : 세기변조방사선치료의 정도관리 중 선량 분포의 비교에 관한 새로운 정량적인 방법을 제시하였다. 이 과정 중에서 선량의 기울기가 큰 영역에서의 문제점을 해결하기 위하여 최적화 알고리듬을 사용하였다. 대상 및 방법 : 필름을 통해 측정된 선량분포와 컴퓨터를 통해 구해진 선량분포를 각각 5mm 간격과 lmm 간격의 해상도로 컴퓨터를 이용해 2 차원 선량분포로 구현한다. 그 후 두 선량분포사이의 차이를 각 선량분 포의 원점을 일치시킨 후 구해낸다. 이때 일반적으로 두 선량분포 사이의 차이는 선량의 기울기가 큰 영역에서 상당히 크게 나타나게 되는데 이것은 측정 장비의 원점을 구하는 과정에서 발생되는 이차원 상의 미세한 원점의 불일치 효과로 선량의 차이가 선량의 기울기가 큰 영역에서 더욱 커지기 때문이다. 이 불일치를 보정하기 위해서, 측정된 선량분포를 계산된 선량분포 위에서 lmm 간격으로 이동시켜가면서 선량의 차이를 계산하여 이 값이 최소가 되는 위치를 확인한다. 이때의 이동치는 가속기가 갖는 허용오차 이내에 있어야 하며 이 값은 2mm로 알려져 있다. 이 과정과는 독립적으로 이온 챔버를 통해 측정된 절대선량 값을 이용하여 두 선량분포 사이를 재 규격화한 뒤 차이를 구하게 되면 우리는 5mm 간격의 2 차원 절대선량 분포 비교를 실험상의 오차들 중 가장 크게 작용하는 원점 오차로 인한 오차를 제거한 뒤 수행한 것과 같은 결과를 얻게 된다. 여기서 계산된 선량분포의 해상도는 장비의 허용오차 보다 항상 작아야 한다. 결과 : 머리와 목에 환부를 갖는 여러 환자들에 대한 선량분포 비교 결과를 통해서, 측정된 선량분포와 계산된 선량분포사이의 허용오차 범위에 대한 일시적 기준을 마련하였다. 이 기준은 물론 더 많은 환자들에 대한 선량분포 비교를 통해 개선되어질 수 있다. 결론 : 측정 장비의 원점 불일치의 보정뿐만 아니라 측정 장비의 회전에 의한 오차 보정, 필름의 광학적 밀도에 관한 보정 등 여러 가지 계통적 오차들에 대한 보정들이 선량분포 확인과정의 이해와 그 기준마련에 도움이 되겠지만 우리가 다룬 원점 불일치에 비해서 상대적으로 무시할 수 있었다. 마지막으로 선량분포 확인의 최종목표인 3 차원 선량분포 확인의 실제 적용을 위한 연구가 최적화 알고리듬을 이용하여 실험 중에 있다.
주기적인 홀로그램을 제작하기 위한 일반적인 CGH(computer generated hologram)의 설계 프로그램은 회절각 공간에서 설정한 모델 방정식을 사용하고 있다. 따라서 비교적 큰 회절각을 사용하는 경우 평면에서 관찰되는 이미지는 설계와 큰 차이가 생기게 된다. 이를 보정하기 위하여 이러한 오차의 발생원인을 회절이론 분석을 통하여 모델 방정식을 만들었으며 이를 실험을 통하여 검증하였다. 또한 회절각 기반의 기존 프로그램을 교정하지 않으면서 이러한 오차를 보정하기 위한 설계 방법을 제시한다.
광학 렌즈계의 성능 평가를 위한 OTF(Optical Transfer Function) 측정 방법은 Hopkins$^{(1)}$ 에 의해 기본 이론이 확립된 이래 세계 각국에서 활발하게 연구되어 왔으며, 가장 합리적이고 신뢰도가 높은 평가방법으로 인정되고 있다. OTF 측정 방법은 간섭계를 이용하는 측정 방법$^{(2)}$ 과 광학계에 의해 맺혀진 상을 주사 해석하는 방법$^{(3)}$ 으로 대별될 수 있으며, 세계적으로 20여가지 이상의 측정 장치가 개발되었다. 현재 세계 각국은 다양한 형태의 OTF 측정 장치를 보유하고 있으며, OTF의 정확도를 비교 검토하는 연구가 활발해져서 측정 표준을 확립하였고,$^{(4)}$ 국제적인 측정 비교 오차를 0.02 이하로 줄일 수 있게 되었다.$^{(5)}$ 특히 선진국에서는 측정 장치들 간의 상호 비교를 위해 표준 렌즈를 설계, 제작하였고, 이러한 표준 렌즈를 적절한 측정 조건하에서 측정 오차의 원인과 측정 정확도를 평가하는데 사용하였다. (중략)
지구 관측용 소형 위성카메라의 경우, 중대형 위성에 비해 상대적으로 약한 구조 안정성으로 인해 열악한 발사환경 및 우주환경에서 광부품의 정렬오차가 발생하기 쉽다. 발생한 정렬오차는 위성카메라의 광학 성능 저하를 유발시킨다. 본 연구에서는 소형 위성 카메라의 정렬오차를 보상하기 위하여 3축 포커스 메커니즘을 제안하였다. 이 메커니즘은 3개의 압전 작동기로 구성되어 x-축, y-축 틸트 및 디스페이스(De-space) 보정을 수행할 수 있다. 포커스 메커니즘의 설계 요구조건은 슈미트-카세그레인(Schmidt-Cassegrain) 타입의 목표 광학계 설계에서 도출되었다. 부경 정렬오차 보상을 위하여 부 반사경의 뒤에 포커스 메커니즘을 부착하여 부경의 3축 운동을 제어하였다. 이 때 파면오차로 인한 광학 성능 저하를 최소화하기 위한 플렉셔를 Box-Behnken 실험계획법을 통하여 설계하였으며, ANSYS를 이용하여 파면오차 해석을 수행하였다. 제작된 포커스 메커니즘은 작동기의 수학적 모델링, PID 제어기 설계, 서보 제어실험을 통해 서보성능을 검증하였다.
다중모드간섭을 이용한 소자는 집적광학에서 광신호의 분리와 결합에 있어서 널리 사용되고 있다. 이러한 소자는 편광상태와 파장에 덜 민감하며, 광 대역폭과 제작 허용오차가 크다는 장점을 가진다. 이러한 다중모드간섭기의 설계에 있어서 간섭기의 폭은 주로 출력단에서의 도파로 폭과 도파로간 간격으로부터 정해져왔다. 본 연구에서는 특별히 광신호의 효율적인 분배를 위해 간섭기의 폭과 관련하여 광 분배기의 손실 및 균일도를 최적화하기 위한 방안을 강구하였으며, 근사적인 이론식에 의한 결과와 비교하였다. (중략)
집적 결상에서 기본영상의 이동 또는 크기 변화 등은 재생광학계의 정렬 오차 또는 재생상 개선을 위한 의도적 변환 때문에 나타난다. 기본 영상의 변환이 재생영상에 미치는 영향에 대한 연구는 집적결상계의 성능 평가에 필수적이다. 본 논문에서는 기본영상의 확대와 축소 변환이 재생영상의 크기와 시야각, 깊이감에 미치는 영향에 대해 연구하였다.
본 논문에서 개발된 시뮬레이터는 광학 탑재체의 성능예측에 있어 지배적인 영향을 미치는 MTF인자 및 PSF인자들을 수치해석프로그램인 MATLAB 상에서 계산하였다. 또한 광학해석 프로그램인 ZEMAX를 연동하여 광학계의 가공, 제조 그리고 정렬할 때 발생할 수 있는 오차들을 적용 수 있다. 이를 통하여 광학탑재체의 운용상 발생하는 Jitter, Smear, Detector sampling, Detector diffusion등의 MTF를 쉽게 구할 수 있으며 여기에 광학계 제조상의 문제를 직접 적용할 수 있다. 그 결과 이를 영상에 넣어 가상영상을 생성하여 광학 탑재체 성능 예측을 효율적으로 수행할 수 있게 되었다.
표면 플라즈몬은 금속 표면에 존재하는 자유전자의 밀도파이며, 광자와 결합하여 존재한다. 본 논문에서는 근접장 주사 광학 현미경을 구성하고 이를 이용하여 표면에서 지수함수적으로 감소하는 표면 플라즈몬과 두 표면 플라즈몬에 의한 간섭무늬를 측정하였다. 표면 플라즈몬은 표면의 작은 광학적 분포에도 민감하게 변화하여, 광학 탐침이 금속 표면에 접근함에 따라서 표면 플라즈몬의 공명 조건에 영향을 준다. 이로 인해 광학 탐침이 금속 표면으로부터 약 250nm 떨어진 곳에서 광의 세기가 최대가 됨을 확인하였다.
기존의 LED 광학계의 설계법은 크게 점광원 가정법과 가초점 설계법이 있으나, 이 설계법들은 LED와 광학계간의 거리가 매우 좁아지게 될 경우 큰 오차가 발생하는 단점이 존재하였다. 본 논문에서는 LED를 등간격으로 분할하여 각부분의 배광을 예측하고, 광선의 역추적 기법을 활용하여 이에 대한 결과를 확인한 후 분할된 각 구간에 대하여 세그먼트의 개별적인 설계를 통하여 오차를 감소시키는 새로운 설계법을 제시한다. 설계법의 설명이후에 2종의 예시 광학계를 설계하고 광학 성능 예측 프로그램을 통하여 배광과 광학 효율을 평가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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