• Korean Journal of Optics and Photonics
• /
• v.14 no.4
• /
• pp.369-376
• /
• 2003

We analyzed the aspheric and/or diffractive surface effects to the performance in the long wavelength infrared (8-12 $\mu$m). Also we investigated the dependence of the NA values for the fixed effective focal length 100 mm when the field angle was varied from 5 degrees to 30 degrees stepped by 5 degrees. We chose the merit function as a criteria to compare the performance of the different lenses. Based on the analysis of the aspheric and/or diffractive surface effects, we designed the optical system of F/l.0 for the uncooled thermal imaging system. As for detector the pixel size was 45 $\mu$m square and the number of pixels were a 320${\times}$240 pixels.

• Korean Journal of Optics and Photonics
• /
• v.29 no.3
• /
• pp.110-118
• /
• 2018

We have designed a mid-infrared optical system for an airborne electro-optical targeting system. The mid-IR optical system is a dual-field-of-view (FOV) optics for an airborne electro-optical targeting system. The optics consists of a beam-reducer, a zoom lens group, a relay lens group, a cold stop conjugation optics, and an IR detector. The IR detector is an f/5.3 cooled detector with a resolution of $1280{\times}1024$ square pixels, with a pixel size of $15{\times}15{\mu}m$. The optics provides two stepwise FOVs ($1.50^{\circ}{\times}1.20^{\circ}$ and $5.40^{\circ}{\times}4.23^{\circ}$) by the insertion of two lenses into the zoom lens group. The IR optical system was designed in such a way that the working f-number (f/5.3) of the cold stop internally provided by the IR detector is maintained over the entire FOV when changing the zoom. We performed two analyses to investigate thermal effects on the image quality: athermalization analysis and Narcissus analysis. Athermalization analysis investigated the image focus shift and residual high-order wavefront aberrations as the working temperature changes from $-55^{\circ}C$ to $50^{\circ}C$. We first identified the best compensator for the thermal focus drift, using the Zernike polynomial decomposition method. With the selected compensator, the optics was shown to maintain the on-axis MTF at the Nyquist frequency of the detector over 10%, throughout the temperature range. Narcissus analysis investigated the existence of the thermal ghost images of the cold detector formed by the optics itself, which is quantified by the Narcissus Induced Temperature Difference (NITD). The reported design was shown to have an NITD of less than $1.5^{\circ}C$.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
• /
• v.37 no.2
• /
• pp.203.2-203.2
• /
• 2012

IGRINS는 R=40,000의 해상도를 가지고 130K의 저온과 진공 환경에서, 한 번에 H와 K밴드 영역을 동시에 관측할 수 있도록 설계 된 적외선 분광기이다. 이 분광기에는 망원경 초점을 슬릿에 전달하는 IO (Input relay Optics) 모듈과 슬릿을 이미징하는 SVC (Slit Viewing Camera) 모듈 등 2개의 광학모듈이 있다. 광학모듈은 상온 및 저온(130K) 등 온도 변화와 진공 및 비진공 등 환경의 변화를 겪게 되는데, 이 과정에서 변화하는 광학성능을 시뮬레이션과 실험결과로 추적하였다. 시뮬레이션은 ZEMAX 소프트웨어를 사용하였고, 간섭계는 Phasecam 5030을 사용하였으며, IGRINS test dewar 내에 모듈을 설치하여 1,000 class급 청정도 환경에서 WFE를 측정 하였다. Test dewar는 빛이 통과할 수 있는 2개의 윈도우가 있는데, 윈도우는 test dewar 내부와 외부의 진공 및 온도 등 환경 변화에 따라 물리적인 변화가 발생하여 최종 WFE값에 영향을 준다. 본 연구에서는 IGRINS 광학모듈이 진공 및 냉각 상태에서 WFE가 변화하는 양상을 살펴봄으로써, 환경 변화에 따른 광학적 효과를 정량적으로 살펴본 결과를 소개할 것이며, 이 결과는 IGRINS 전체 광학계의 조립 및 정렬 시 환경 변화의 효과를 미리 예측할 수 있도록 하는 자료로 활용될 것이다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
• /
• v.26 no.4
• /
• pp.209-216
• /
• 2015

A new method is proposed for optimal management of the fabrication and assembly tolerance of optical systems. The practical utility of the method is shown by applying it to a wide-angle anamorphic IR optical system. In this method the wavefront error of an optical system is expressed in terms of Zernike polynomials, and the sensitivity of the expansion coefficients to the variation of design parameters is analyzed. Based on this sensitivity analysis, the optimal tolerances of the fabrication parameters are determined and the best compensators for the assembly process are selected. By using this method, one can accurately predict with good confidence the best possible performance of a completed optical system in practice.

• Korean Journal of Optics and Photonics
• /
• v.33 no.6
• /
• pp.287-294
• /
• 2022

This study presents a method for designing an athermal middle wavelength infrared (MWIR) zoom lens with the iterative selection of material compositions on an athermal glass map. The optical properties of glass for MWIR are generally very sensitive to temperature, compared with visible glass. To compensate for focus error due to temperature change, the non-athermalized zoom system requires a large amount of movement of a compensator, which results in an unstable zoom system. To solve this problem, the material compositions for an athermal zoom lens have effectively been obtained using the thermal aberration correction process analytically on an athermal glass map. An expander lens is used to enlarge the focal lengths of an original main zoom lens two times. Finally, while this expander is attached to an original athermal zoom system, the final zoom system equipped with this expander doubles the focal length ranges and has stable performance over a specified temperature range.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.36 no.7
• /
• pp.680-687
• /
• 2008

This paper presents map creation algorithm and initial attitude estimation method for the proposed optical head tracker system. The optical head tracker system consists of the IR stereo cameras and infrared LEDs as features on the helmet. In order for the stereo camera to track the luminous LEDs, it must take in to account the light radiation from the LEDs to determine the position of the center points. The proposed map creation algorithm makes map data about the position of features center points on the helmet frame. Also, initial attitude estimation method is proposed to estimate the initial attitude and position of a pilot head from the camera frame by the use of the feature pattern on the helmet. Therefore, the head motion can be expressed with respect to the body frame of a flight.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2009.11a
• /
• pp.204-204
• /
• 2009

적외선 광투과 칼코게나이드 유리를 성형온도, 단위공정시간, 서냉 시 가압력등 성형조건을 변화시키면서 고온압축성형하였다. 성형된 칼코게나이드 유리렌즈의 특성평가를 위해 성형조건에 따른 렌즈깨짐 현상, 성형렌즈의 결정성 및 투과도를 측정하였다. 성형과정에서의 내부응력과 소재 자체의 낮은 경도로 인해 성형조건에 따른 렌즈깨짐 현상이 발생하였으며, 고온압축성형시 성형온도 범위 ($330{\sim}340^{\circ}C$)와 단위공정시간(100초~200초) 조건 변화에 따른 성형 렌즈의 광투과도 및 결정성 차이는 나타나지 않았다. 본 연구를 통해 칼코게나이드 유리 소재의 고온압축 성형성을 확인하여 적외선 광학계 렌즈로써의 적용 가능성을 확인 할 수 있었다.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
• /
• 2003.10a
• /
• pp.94-94
• /
• 2003

위성체의 유기오염은 광학계 렌즈 등의 오염 민감 표면에 분자단위로 흡착되어 표면에 층을 이루며 존재하는 것으로 위성의 성능저하 및 임무실패를 야기할 수 있는 주요원인이 된다. 유기오염은 단순히 대기에 노출되는 것만으로도 발생할 수 있으며, 특히 고온 고진공 상태에서는 다른 표면들에서 outgassing된 물질들이 흡착될 수 있기 때문에 그 영향이 극대화 된다. 본 연구에서는 이러한 유기오염을 측정하기 위하여 청정실과 열진공챔버 내에 witness plate를 설치하고 이를 적외선분광장비로 분석하였다. 적외선 분광장비를 이용하여 ESA(European Space Agency) 문서를 기준으로 4가지 물질에 대하여 검교정을 수행하였고, 그 결과를 바탕으로 유기오염물을 정량분석 하였다. 또한 유기오염물질의 분별을 통해 보다 정확한 분석을 수행하기 위하여 GC-MS(Gas Chromatograph - Mass Spectrometer)를 사용하여 분석을 시도하였으며, 이를 국제 기준에 적용하기 위한 방안도 모색하였다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
• /
• v.31 no.1
• /
• pp.22.1-22.1
• /
• 2006

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
• /
• v.33 no.1
• /
• pp.46.2-46.2
• /
• 2008