• 한국광학회지
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• 제32권6호
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• pp.259-265
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• 2021

최근 렌즈 가공 및 측정 기술의 발전에 따라 렌즈의 제작 조립 기술이 개선되었다. 그럼에도 불구하고 렌즈 제작 조립 기술의 상향에 따른 비용 및 제작 기간의 증가, 온도 및 진동 등의 사용 환경 의존도를 해결하지 못해 이에 따른 불안정해지는 성능 등을 극복하지 못하였다. 또한, 초정밀 광학계에서 효과적으로 민감도를 줄이는 방법은 다수의 보상자를 이용하는 방법인데, 특히 내시경 같은 초소형 렌즈의 경우 렌즈 경통 크기 제약으로 인하여 상거리 보상자 이외 추가적인 보상자 사용에 어려움이 있다. 따라서 렌즈 설계에 있어 공차에 대한 렌즈의 민감도를 최소화하는 것은 무엇보다도 중요한 기술인 바 이를 위한 노력이 필요하며, 렌즈 설계 소프트웨어에서도 민감도를 줄일 수 있는 기능들이 추가되는 추세이다. 본 논문에서는 우선 성능이 최적화된 설계를 도출하고, 이 설계의 민감도를 분석하여 민감도가 높은 요소들을 다중 구성(multi-configuration)에 적용한 뒤 다시 최적화함으로써 렌즈 민감도를 최소화하였으며 사례를 들어 다중 구성 방법이 민감도 저감에 매우 효과적임을 보여주었다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.1-8
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• 2015

본 논문에서는 초광각 무선 내시경을 제안하고 구현하였다. 내시경은 초광각 카메라 모듈과 무선전송 모듈로 구성된다. 162도의 초광광 렌즈와 이미지 센서 및 카메라 프로세서가 $3{\times}3{\times}9cm3$ 크기의 케이스에 함께 패키지 된다. 무선전송 모듈로 UWB 기반 및 WiFi 기반의 플랫폼을 각각 구현한다. UWB 기반 모듈은 의 고화질 영상을 MJPEG로 압축하여, $2048{\times}1536$ (QXGA)의 해상도에서 15 fps의 속도로 영상을 전송하며, 최대 데이터 전송속도는 41.2 Mbps에 달한다. 구현된 내시경은 의료용 내시경의 화각과 해상도 수준을 가지며, 상용 고성능 WiFi 내시경과 비교할 때 ~3X의 화각과 16X의 해상도를 갖는다. WiFi 기반의 모듈은 $640{\times}480$ (VGA)의 해상도에서 30 fps의 속도로 영상을 스마트 기기로 스트리밍 하며, 최대 1.5 Mbps의 데이터 전송속도를 보여준다. 구현된 모듈은 저가격의 의료용 무선 전자 내시경의 구현 가능성을 보여주며, U-헬스케어, 응급처치, 가정의료, 원격진료 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1537_1538
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• 2009

기존의 초소형 렌즈모듈들은 초점 거리 가변을 위한 구동장치가 필요하여 소형화 한계, 큰 전력소모, 부품의 기계적 결함 등 해결해야 할 부가적인 문제점들이 존재하였다. 액체렌즈는 이러한 문제를 해결할 수 있는 유력한 기술로 주목받고 있으며, 특히 부가적인 구동 장치가 필요없고 비교적 간단한 원리로 렌즈 곡률을 조절할 수 있는 일렉트로웨팅 기반의 액체렌즈는 초점 거리 조절 및 줌 조절이 필요한 휴대폰, 캡슐 내시경 등에 적용이 가능하다. 그러나 기존의 일렉트로웨팅 기반의 액체렌즈는 렌즈 캐비티의 크기에서 큰 단점이 있으며, 렌즈모듈구성 시에도 소형화하는데 한계가 존재하였다. 본 연구에서는 렌즈 캐비티를 MEMS 기술을 이용하여 실리콘 기판 상에 제작함으로써 구동회로의 집적이 가능한 액체렌즈를 제작하였다.

• 한국광학회지
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• 제33권6호
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• pp.295-302
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• 2022

FHD급 고해상도 연성 내시경을 설계하기 위한 wedge prism 적용 방법을 연구하였다. 기존의 연성 내시경 광학계의 경우, 넓은 피사계 심도 범위에서 동일한 결상 성능을 얻기 위해 F 넘버를 크게 가져가거나 액체 렌즈를 적용하였다. 하지만 이는 추가적인 light guide와 기구물을 필요로 하여 광학계의 직경이 커진다는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해, 연성 내시경 광학계에 2매의 wedge prism을 적용하여 각 물체거리별로 상거리를 조절하였다. 먼저 설계한 내시경 광학계에 2매의 wedge prism을 대칭으로 배치하고, 각 물체거리별로 목표 결상 성능을 만족하는 상거리 값을 도출하였다. 그 다음, 상거리를 조절하기 위한 wedge prism 디센터 값을 도출하였다. 이 두 가지 데이터를 조합하여, 각 물체거리에서 목표 결상 성능을 만족하는 wedge prism 디센터 값을 다중구성으로 적용하였다. Wedge prism을 적용한 최적 설계 결과, 100 mm-7 mm의 전체 피사계 심도 범위에서, 분해능 178 cycles/mm에 대한 변조전달함수 20% 이상의 목표 결상 성능을 만족하였다.

• 한국광학회지
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• 제32권6호
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• pp.286-295
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• 2021

RGB/NIR CMOS 센서를 사용하여 가시광에서의 정면 시야각과 가시광(RGB) 및 근적외선(near-infrared, NIR)에서의 측면 시야각을 갖는 캡슐 내시경용 개선된 반사굴절식 전방위 광학계(modified catadioptric omnidirectional optical system, MCOOS)를 설계한다. 전방 시야각 내의 영상은 반사굴절식 전방위 광학계(catadioptric omnidirectional optical system, COOS)의 부경 뒤에 배치된 3개의 추가된 렌즈와 COOS의 결상 렌즈계로 구성된 MCOOS의 전방 결상 렌즈계로 결상한다. 측면 영상은 COOS로부터 얻어진다. 이 센서에 대한 가시광과 근적외선에서의 나이퀴스트 주파수는 각각 90 lp/mm와 180 lp/mm이다. 설계 사양에서 전장길이, F-수, 전방과 측면 반화각은 각각 12 mm, 3.5, 70°, 50°-120°로 결정하였다. MCOOS의 COOS에 대한 변조전달함수 0.3에서의 공간주파수, 초점심도, 가시광과 근적외선 영역에서의 공차에 따른 누적 확률은 각각 154 lp/mm, -0.051-+0.052 mm, 99%이다. MCOOS의 정면 결상광학계의 변조전달함수 0.3에서의 공간주파수, 초점 심도, 가시광 영역에서 공차에 따른 누적 확률은 각각 170 lp/mm, -0.035-0.051 mm, 99.9%이다.