• 한국광학회지
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• 제22권1호
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• pp.16-22
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• 2011

중적외선 결상용 실리콘 렌즈의 변조전달함수(MTF)를 칼날 주사방식으로 측정하는 적외선 MTF 측정장치를 구성하였다. 이를 위하여 반달형 칼날 물체를 사용하여 초점거리 50 mm, F/4인 실리콘 렌즈에 대한 중적외선 파장대인 $3{\sim}5\;{\mu}m$에서의 축상 자오 방향에 대한 MTF를 측정하였다. 이 때 무한 물체를 만들기 위해서 초점거리가 2.545 m인 비축 포물 반사경을 사용하였다. 측정한 MTF는 렌즈의 설계 자료로부터 구한 MTF와 비교한 결과, 7 lp/mm 이하에서 2 % 이내의 MTF 허용오차를 만족하고 있음을 알 수 있었다.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제20권3호
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• pp.381-388
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• 2016

The performance of a staring infrared imaging system can be characterized based on estimating the modulation transfer function (MTF). The slant edge method is a widely used MTF estimation method, which can effectively solve the aliasing problem caused by the discrete undersampling of the infrared focal plane array. However, the traditional slant edge method has some limitations such as the low precision of the edge angle extraction and using the approximate function to fit the edge spread function (ESF), which affects the accuracy of the MTF estimation. In this paper, we propose a modified slant edge method, including an edge angle extraction method that can improve the precision of the edge angle extraction and an ESF fitting algorithm which is based on the transfer function model of the imaging system, to enhance the accuracy of the MTF estimation. This modified slant edge method presents higher estimation accuracy and better immunity to noise and edge angle than other traditional methods, which is demonstrated by the simulation and application experiments operated in our study.

• 한국광학회지
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• 제26권3호
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• pp.162-167
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• 2015

본 논문에서는 적외선 파장대에서 렌즈의 변조전달함수(MTF)를 칼날 주사방식으로 측정하는 적외선 MTF 측정장치를 구성하고 평가하였다. 측정장치는 물체부, 평행광을 만들어주는 시준부, 형성된 상을 분석하는 분석부로 나뉜다. 광원으로는 텅스텐 필라멘트 광원을 사용하였으며 중적외선 영상을 검출하기 위해 MCT를 사용하였다. 이 장치를 사용하여 ZnSe 재질의 f 수가 5인 표준렌즈의 MTF를 중적외선 파장대인 $3{\sim}5{\mu}m$에서 측정하고 Zemax 프로그램을 통해 계산한 이론값과 측정값 차이를 비교하여 차단주파수(Cut-off frequency)인 50 1/mm까지 전구간에서 ${\pm}0.035$이내임을 확인하였다. 또한 측정값의 신뢰도를 확인하기 위한 A형 측정불확도를 계산한 결과 MTF의 대표 공간 주파수인 20 1/mm에서 0.002으로 동일한 조건 하에서 측정 시 측정값의 변화가 거의 없음을 알 수 있었다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권6호
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• pp.203-207
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• 2018

본 연구는 초점거리가 24mm 인, 대기투과 특성이 좋은 $3{\sim}5{\mu}m$ 파장대역의 적외선의 상을 결상할 수 있는 렌즈계의 설계 개발에 관한 것이다. 설계는 상용 설계 프로그램인 CodeV를 사용하였고, 색수차, 구면수차 및 왜곡 제거에 가중치를 가지는 최적화를 진행하였다. 설계되어진 렌즈계는 Si와 Ge로 구성된 2매의 렌즈로 이루어져 있는데, 각각의 렌즈는 한 면이 비구면으로 이루어져 있다. 그리고 이 광학계는 선폭 20lp/mm에서는 MTF값이 0.40, 선폭 29lp/mm에서는 MTF값이 0.25인 특성의 분해능을 갖게 되었다. 이 광학계는 $25{\mu}m$ pixel의 $206{\times}156$ 어레이 및 $17{\mu}m$ pixel의 $320{\times}240$ 어레이 적외선 검출소자를 사용하는 MWIR용 열화상 카메라에 적용할 수 있는 성능을 가진 것으로 판단된다.

• Current Optics and Photonics
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• 제7권4호
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• pp.354-361
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• 2023

We present the optical design and experimental verification of resolving performance of a 3× long wavelength infrared (LWIR) zoom camera for drones. The effective focal length of the system varies from 24.5 mm at the wide angle position to 75.1 mm at the telephoto position. The design specifications of the system were derived from ground resolved distance (GRD) to recognize 3 m × 6 m target at a distance of 1 km, at the telephoto position. To satisfy the system requirement, the aperture (f-number) of the system is taken as F/1.6 and the final modulation transfer function (MTF) should be higher than 0.1 (10%). The measured MTF in the laboratory was 0.127 (12.7%), exceeds the system requirement. Outdoor targets were used to verify the comprehensive performance of the system. The system resolved 4-bar targets corresponding to the spatial resolution at the distance of 1 km, 1.4 km and 2 km.

• 한국광학회지
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• 제23권4호
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• pp.154-158
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• 2012

본 논문에서는 적외선 광학장비의 가격 경쟁력을 확보하고자 상대적으로 저렴한 비용으로 제작이 가능한 PGM(Precision Glass Molding) 가공 렌즈로 구성된, 비냉각형 검출기용 적외선 광학계를 설계 및 제작하였다. PGM 가공이 가능하도록 광학계의 모든 렌즈에 칼코게나이드 유리(Chalcogenide Glass) 소재를 사용하였으며, 자체 비열화가 구현되도록 설계하였다. 또한 기존 가공법인 SPDT(Single Point Diamond Turning) 방법으로 제작된 렌즈로, 동일한 광학계를 구성하여 PGM 가공 렌즈의 성능 측정에 사용하였다. 제작된 두 광학계의 변조전달함수(MTF) 측정 결과와 실제 영상의 촬영 결과를 비교하여 분석한 결과, 가공 방법에 따른 렌즈의 성능 차이는 그리 크지 않음을 확인할 수 있었다. 따라서 향후 PGM 가공 렌즈의 사용이 증가하면, 적외선 광학장비의 가격 경쟁력이 향상될 것으로 기대된다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제22권11호
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• pp.31-37
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• 2017

In this paper, we propose efficient design and construction of an infrared wide angle optical system with low distortion utilizing a high resolution detector for automobile application. The operational convenience and the recognition ability have been improved significantly by applying the high resolution uncooled thermal detector with wide angle optical design. The active ahtermalization mechanism is implemented so that the adjustment of the optical component of the system is to be made automatically according to the temperature change by motorized control. The modulation transfer function (MTF) is about 50% at the Nyquist frequency close the diffraction limit. The distortion is less than 5% at the edge field. As a result, a high-resolution uncooled thermal optical system with wide field of view (FOV) is assembled, aligned and its performance is tested successfully.

• 한국광학회지
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• 제28권5호
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• pp.241-249
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• 2017

본 논문에서는 $7.7{\mu}m$에서 $12.8{\mu}m$ 파장 대역에 적용 가능한 비냉각 열상장비 광학계를 설계 및 분석 하였다. 최적화 과정을 통하여 설계된 원적외선 광학계의 유효초점거리는 5.44 mm를 가지며, 4면의 비구면과 2면의 회절면을 포함하였다. 광학계의 F/수는 F/1.2로 설정하였고, 시야각은 $90^{\circ}{\times}67.5^{\circ}$가 되도록 하였다. 회절면이 적용된 hybrid 렌즈를 이용하여 보다 효율적으로 고차 수차가 보정되도록 하였고, 이때 발생되는 회절 특성은 scalar 회절 효율을 이용하여 평가하였다. 또한 hybrid 렌즈에서 발생되는 회절 현상에 의한 통합 회절효율을 예측하고 배경잡음에 의한 MTF 저하를 고려하였다. 원적외선 광학계의 온도 변화에 따른 보상은 광학식 비열화를 이용하여 광학계의 MTF 성능이 초점 심도 내에서 유지되도록 하였다. 결론적으로 비냉각 열상장비에 효율적으로 적용 가능한 광학설계 결과를 얻었다.

• 한국광학회지
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• 제32권4호
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• pp.153-162
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• 2021

본 논문에서는 적외선 탐색 및 추적 기능을 수행하는 광각 주사 광학계와 표적의 전자광학 추적 기능을 수행하는 협/중시계 광학계의 기능이 통합된 가변 F/수 삼중 배율 적외선 광학계를 설계하였다. 기존 광각 주사 광학계를 기반으로 무한 초점 광학계를 전단부에 설계하여 협/중시계 기능을 수행할 수 있는 광학계를 구현하였다. 시스템 성능 분석을 통해 성능 목표를 설정하고, 이를 바탕으로 광학계 설계를 위한 설계 사양을 도출하였으며, F/수가 다른 광학계를 추가하기 위해 조리개 크기를 줄여주는 웜 스톱을 적용하였고, 설계된 광학계에 적합하도록 세부 형상을 설계하였다. 설계 완료된 협/중시계 광학계 설계 결과를 분석하여 MTF (modulation transfer function)와 같은 목표 성능을 만족하는 것을 확인하였으며 운용성을 고려하여 비열화와 표적 거리에 따른 초점 렌즈군의 이동량을 분석하였고, 이를 통해 광역 탐색 및 추적 기능과 정밀 추적 및 3차원 정보 획득 기능이 통합된 단일 광학 시스템의 구현이 가능함을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제25권1호
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• pp.8-13
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• 2014

유한광선추적과 곡선적합을 통하여 높은 개구수를 가지는 대물광학계의 비근축 동함수를 계산하는 방법에 대하여 연구하고, 원적외선용 대물렌즈와 무수차 타원경의 축상 상점의 결상에서 비근축 회절효과에 의한 MTF 저하를 분석하였다. 타원경은 원적외선용 대물렌즈와 동일한 근축 사양을 가지도록 구성되었다.