• 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.

• 새물리
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• 제68권11호
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• pp.1268-1274
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• 2018

항공장애등이란 비행 중인 조종사에게 건축물이나 위험물의 존재를 알리기 위해 사용되는 등화를 말한다. 현재 대부분의 항공장애등의 광원은 발광다이오드(light-emitting diode, LED)로 대체되었고, 급격하게 확장 및 보급되었으나, 설치된 항공장애등이 광학적 성능 기준을 충족하지 못하여 항공 수송기기의 충돌 사고를 유발하고 있으며, 이러한 이유로 항공 안전상의 위험에 노출되어 있는 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 $360^{\circ}$ 방향에서 동일한 광도 분포를 가지고, LED 광원에서 나오는 광선을 좁은 빔(beam) 발산각으로 시준할 수 있는 프레넬 렌즈(fresnel lens)를 각각의 비구면 조각의 집합 (array) 형태로 설계를 하였다. 그 후에, 렌즈 기울기(tilt), LED와 프레넬 렌즈 사이의 거리를 최적화하여 중심 광도 20,000 cd, $3^{\circ}$ 이상의 수직 빔 발산각을 구현하는 항공장애등 광학계 설계와 시뮬레이션을 진행하였다.

• 한국광학회지
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• 제26권3호
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• pp.155-161
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• 2015

본 논문에서는 연안 지역 저고도 원격측정을 위한 소형 무인항공기 용 초분광센서 개발의 일환으로 비축 삼반사경 전단광학계의 설계와 성능분석 결과를 제시하였다. 이 광학계는 수 cm의 공간해상도(4cm@500m 운영고도)와 $4^{\circ}$의 시야각, 그리고 신호대 잡음비 100(@660 nm) 이상의 요구사항을 만족시키기 위하여, 70 mm의 입사동 크기와 개구수 5.0으로 설계 사양을 가지는 비구면의 주경과 부경이 포함된 비축 삼반사경 형태로 설계되었다. 본 설계의 광학성능은 $1/15{\lambda}$ 이하 RMS 파면오차 성능과 0.75이상의 MTF 성능(@660 nm)이 기대된다. 제작과 조립 단계를 고려하여 민감도 분석을 통해 3 반사경을 정렬 보상자로 선정하였으며, 경사 공차범위는 요소별로 0.17 mrad 으로 결정되었다. 이 비축 삼반사경 광학설계는 기존 초분광센서의 전단광학계에 비해 높은 광학성능을 보이고, 소형 무인항공기에 맞추어 경량화가 가능하도록 제작 기반을 설정하여, 향후 연안 원격탐사 연구에 활용될 예정이다.

• 한국안광학회지
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• 제14권2호
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• pp.31-34
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• 2009

홍채의 이동이 눈에 미치는 영향을 광학적으로 분석하고자 한다. 방법: 기존에 설계되어진 Radial GRIN과 Spherical GRIN 형태의 수정체를 갖는 실안과 유사한 정밀모형안을 이용하여 홍채의 위치를 코 방향으로 0.5 mm 편심하여 실제의 눈과 동일하도록 하였다. 또한, 홍채의 위치는 동공의 크기가 증가함에 따라 이동하게 됨을 고려하여 귀 방향으로 0.4 mm 편심하여 눈의 광학적 성능 변화를 각각 분석하였다. 결과: 홍채의 위치를 코 방향으로 0.5 mm 편심시킨 정밀모형안에서 구면수차의 감소로 실안과 비교하여 많은 차이를 보여주고 있으며, 홍채의 위치를 귀 방향으로 0.4 mm 편심한 정밀모형안에서의 구면수차는 실안보다 약간 증가된 성능을 나타냈다. 결론: 홍채의 위치를 코 방향으로 0.5 mm 편심시켜 실안과 보다 유사한 모형안을 설계하는 경우에 있어서는, 눈의 광학적 성능변화에 영향을 미치므로 구면수차와 주변부 굴절력 오차, 비점수차 등의 성능 변화를 고려하여 각 굴절면의 비구면 계수 등 광학상수들에 대한 연구가 필요하다고 사료된다.

• 한국안광학회지
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• 제15권3호
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• pp.235-240
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• 2010

목적: 본 연구에서는 조절작용에 있어 유일한 굴절기관인 수정체에 대한 최근의 측정결과들을 고려하여 조절이 포함된 모형안을 제시하고자 한다. 방법: 제안된 수정체는 2개의 비구면으로 구성되었으며, 2개의 면이 만나는 점들은 수직으로 이은 선을 직경이라 하고 광축과 만나는 점을 원점으로 전면부와 후면부로 나누었다. 조절이 진행되는 동안, 굴절률은 균질하고 변화가 없도록 간략화하였으며, 수정체 전면부의 부피와 후면부의 부피는 각각 변화가 없다고 가정하였다. 결과: 본 연구에서는 조절자극량이 커질수록 수정체의 직경이 감소하면서 전면과 후면의 곡률반경이 감소하고 두께는 증가한다. 각 조절단계에서의 곡률반경과 두께를 구할 수 있으며, 계산된 값들로 굴절력 변화를 구하여 조절반응량으로 나타낼 수 있다. 조절자극량에 따른 매개변수 변화량들은 실안의 측정결과와 유사한 움직임을 보였다. 결론: 이와 같은 결과들은 각 조절단계에서 수정체의 부피와 굴절률이 변하지 않는 가정 아래 동적 매개변수의 변화량을 구할 수 있음을 보여준다.

• 한국광학회지
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• 제12권3호
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• pp.240-249
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• 2001

IMT2000용 단말기, 휴대용 개인정보단말기(PDA), 노트북 PC 등에 내장이 가능한 고속(f/2.2)의 1/7인치 CMOS칩용 초소형 카메라 렌즈를 설계하였다 설계의 특징으로는 회절소자의 마이너스 고분산특성을 십분 활용하여 단매의 렌즈로도 고속 및 광화각에 걸쳐 고차수가 및 색수차를 충분히 보정한 것이고 동시에 경박단소화(렌즈포함 상거리=3.3mm)도 실현한 것이다. 한편 설계방법으로는 단매로도 최상의 성능을 확보하기 위해 가능한 초기형상을 (Seidel 3차 수차론 활용) 최적설계의 입력치로 두고 다양한 면배치에 대해 최적설계후 상호간의 광학성능 및 기타 특성치를 비교·분석하였다 그리고 성능향상의 한방법으로써 기존 단매 렌즈의 굴절능을 전체 (2매)렌즈의 굴절능으로 하면서 petzval sum이 제로가 되도록 렌즈를 추가 하였고 이로 말미암아 최적설계 후 기존 광학성능을 크게 향상시킬수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제18권4호
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• pp.256-263
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• 2007

SELFOC 소재를 사용하여 높은 수치구경을 가지는 광픽업용 대물렌즈를 설계하였다. SELFOC 소재는 radial gradient-index 분포를 가지며, 이것은 설계에 추가적인 자유도를 제공하므로, 비구면이 아닌 구면만으로 높은 수치구경의 대물렌즈의 설계가 가능하다. 이 연구에서는 quadratic constant와 광축의 굴절률, 광축 두께, 입사동 직경을 변화시키며 rms 스폿 직경 변화를 조사하였으며, Code V를 사용하여 대물렌즈의 최적화와 결상특성을 평가하였다. 이 분석에서는 quadratic constant와 광축의 굴절률이 클수록, 렌즈가 두꺼워질수록, 입사동 직경은 작을수록 더 좋은 특성을 보임을 알 수 있었다. 이 결과를 바탕으로 2매의 구면 SELFOC 렌즈로 구성된 높은 NA의 DVR용 대물렌즈를 설계하였으며, 2가지 형태의 해 Solution I, II가 존재하였다 Solution I은 두 매 모두 양의 굴절능을 가지며 compact한 광학계를 구성하지만, 비축 수차 보정이 Solution II에 비해 부족하였다. Solution II는 음-양의 굴절능으로 조합된 광학계로 비축 수차가 비교적 잘 보정되었지만, 광학계의 전장길이가 길고 렌즈의 직경이 커지는 문제점이 있었다.

• 한국광학회지
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• 제28권6호
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• pp.281-289
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• 2017

본 연구에서는 한국표준과학연구원(KRISS)에 설치된 대구경 반사경용 광학측정타워를 이용한 광학측정 시 타워에 유입되는 진동과 그로 인해 발생하는 광학측정오차에 대한 분석을 수행하였다. 여러 환경조건에 대해 타워구조물, 간섭계, Null lens의 진동측정을 수행하였으며 동시에 직경 600 mm의 축대칭 비구면 반사경의 광학측정을 수행하여 진동과 광학측정오차간의 연관성을 분석하였다. 진동측정 결과 타워의 상단에 위치한 Null lens 및 간섭계가 외부 진동요인에 매우 취약하여 외부 진동유입 시 광학측정오차가 민감하게 증가됨을 확인할 수 있었다. 특히 간섭계와 Null lens의 각 방향 진동이 서로 다르게 발생하는 경우 광학측정오차가 크게 증가하는 것으로 나타났다. 진동에 의한 간섭계, Null lens, 반사경의 정렬오차를 줄이기 위해 타워 구조 시스템이 저주파 진동에 둔감하도록 구조개선이 필요할 것으로 판단되며 진동 모니터링을 통해 간섭계와 Null lens의 진동이 안정화된 시점에 광학측정을 수행하여야 형상 오차 측정값에 대한 신뢰도를 높일 수 있는 것이라 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.27-36
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• 2019

작은 굴절률 및 높은 굴절률을 갖는 저 분산 렌즈에 대한 요구가 증가함에 따라, 높은 내열성 및 내마모성을 갖는 이형성 보호 필름에 대한 필요성이 증가하고 있다. 그러나 광학 산업은 비구면 유리 렌즈 성형에 사용되는 이형보호 필름의 제조 공정 및 품질 표준에 대한 명확한 표준을 아직 확립하지 못했다. 이 기술은 광학 렌즈를 제조하는 각 회사의 노하우로 취급된다. 본 연구에서는 FCVA (Filtered Cathode Vacuum Arc) 기반 ta-C 박막 코팅의 이온에칭, 각 소스 및 필터부의 마그네트론 및 아크 전류, 바이어스 전압의 최적화에 관한 실험을 수행하였다. 그 결과, 코팅성능 측면에서, 이리듐- 레늄 합금 박막 스퍼터링 제품 대비 필름 두께가 약 50% 얇고, 경도는 약 20%, 박막의 접착강도는 약 40 % 개선된 것으로 측정되었다. 본 연구의 박막 코팅 공정 결과는 금형 이형 박막층의 최소 기계적 특성 및 품질 확립을 위한 유리 렌즈의 개발 및 활용에 크게 기여할 것으로 사료된다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제21권2호
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• pp.141-152
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• 2004

우주망원경용 비구면 반사경 가공 공정은 고정입자 연삭, 자유입자 래핑, 연마의 순서를 따른다. 숙련공에 의한 경험적 공정조절에 의해 목표 비구면을 가공하는 전통적 연삭 공정에서는 수 ${mu}m$ 높이의 표면 밑 손상을 남기며 뒤이은 자유입자 래핑 및 연마 공정에서 이를 제거하며 가공한다. 본 연구는 컴퓨터 수치 제어 연삭 공정진화 모델을 개발하여, 연삭가공을 통해 반사경 표면조도 최소 40nm이하, 가공 예측정확도 20nm급을 이루었다. 구체적인 방법론으로 초정밀가공기의 연삭모듈을 이용하여 연삭 휠 입자의 크기, 이송속도, 공작물 회전선속도 등 연삭 변수를 변화시키며 직경 20, 100mm Zerodur 소재를 초기 연삭하였다. 초기 연삭 변수와 측정된 표면조도와의 관계를 경험적 해석과 다 변수 회귀분석 해석 방법을 통하여 공정조절용 수치 연삭 모델을 구성하였다. 정량적 공정제어는 입력된 연삭변수들로부터 가공 후 표면조도를 예측하고, 측정된 표면조도를 이용하여 수치연삭 모델을 개량한 후 다음 가공에서 측정될 표면조도를 예측하는 순으로 만복 진행되었다. 본 연구에서는 CNC 연삭공정조절로부터 최소 평균 표면조도 36nm, 예측정확도 ${pm}20nm$를 얻었다. 이 연구결과는 정량적 연삭공정제어 모델을 사용하여 자유입자 래핑 공정을 수행할 필요 없이 연삭에서 직접 연마 공정으로 진행할 수 있는 획기적인 공정 효율 향상을 의미한다.