전면반사경 렌즈는 빛의 분산없이 완전히 반사 시키는 성질 때문에 미러전체 또는 일부를 이동하지 않고 초점거리를 변화시킬 수 있는 전면반사렌즈는 마이크로 광학분야 에서 굴절렌즈 보다 더욱 다양한 방면에서 주목 받을 수 있다. 이 학위 논문은 초점을 제어할 수 있는 마이크로미러 공정을 위한 광학적 디자인과 그에 대한 실현 가능성을 제시한다. 마이크로미러는 거시적 광학에서 이미 잘 알려져 있는 카세그레인식 구조에 기반을 둔 두 미러로 구성된 디자인을 채택했다. 이 논문의‘마이크로렌즈’란 아주 작은 반사렌즈를 뜻하며 길이,너비,높이 등 마이크로렌즈 전체의 크기가 수센티미터를 넘지 않는다. 전면반사경 렌즈에서 초점거리 제어를 통해 유효한 광학적 성능과 기술적 요소를 구현하기 위해서 부경인 변형 가능한 가변 초점 볼록 마이크로미러를 미세전자기계시스템 (microelectromechanical systems, MEMS) 기반으로 제작하였다. 제작된 변형 가능한 가변초점 볼록 마이크로미러는 습식 식각된 미러 ...
전면반사경 렌즈는 빛의 분산없이 완전히 반사 시키는 성질 때문에 미러전체 또는 일부를 이동하지 않고 초점거리를 변화시킬 수 있는 전면반사렌즈는 마이크로 광학분야 에서 굴절렌즈 보다 더욱 다양한 방면에서 주목 받을 수 있다. 이 학위 논문은 초점을 제어할 수 있는 마이크로미러 공정을 위한 광학적 디자인과 그에 대한 실현 가능성을 제시한다. 마이크로미러는 거시적 광학에서 이미 잘 알려져 있는 카세그레인식 구조에 기반을 둔 두 미러로 구성된 디자인을 채택했다. 이 논문의‘마이크로렌즈’란 아주 작은 반사렌즈를 뜻하며 길이,너비,높이 등 마이크로렌즈 전체의 크기가 수센티미터를 넘지 않는다. 전면반사경 렌즈에서 초점거리 제어를 통해 유효한 광학적 성능과 기술적 요소를 구현하기 위해서 부경인 변형 가능한 가변 초점 볼록 마이크로미러를 미세전자기계시스템 (microelectromechanical systems, MEMS) 기반으로 제작하였다. 제작된 변형 가능한 가변초점 볼록 마이크로미러는 습식 식각된 미러 멤브레인과 poly-methylmethacrylate (PMMA) 마이크로 구조체를 얇은poly-dimethylsiloxane (PDMS) 멤브레인을 이용해서 접착 시켰다. PMMA구조체는 영구자석과 구리코일이 감긴 마이크로솔레노이드로 이루어진 전자기식 액추에이터를 담는 원통형 모양의 소켓이다. 제작된 소자는 쉬운 작동원리 뿐만 아니라 큰 움직임과 눈에띄는 초점거리의 변화를 보여주었다. 하지만 멤브레인이 불완전하게 변형된 곡률을 보여 주기도 했는데 그 이유는 미러멤브레인의 비대칭적인 모서리 부분이 힘을 고르게 분산 시키지 못 했기 때문이다. 결과적으로 빛의 산란이 일어났고, 넓고 고르지 않은 빔스팟 이미지를 보여주었다. 첫 번째 시도 이후, 고르고 좁은 빔스팟 이미지를 형성하기 위해 대칭적인 반구형태로 수정된 디자인의 변형 가능한 볼록 마이크로미러를MEMS기술을 이용하여 제작하였다. 그와 동시에, 초점이 고정된 구형태의 오목주경을 제작 하였고 표면의 품질과 광학적 특성을 각각 검사 하였다. 마지막으로 구현된 마이크로렌즈 시스템의 반사렌즈 구조와 성능을 입증하였다. 미러들에 의해 몇몇 잡음점이 생겼음에도 불구하고 미러 전체를 이동하지 않고 완전히 빛을 반사 시키는 가변초점 마이크로미러렌즈는 충분한 효용 가능성을 보여주었다.
전면반사경 렌즈는 빛의 분산없이 완전히 반사 시키는 성질 때문에 미러전체 또는 일부를 이동하지 않고 초점거리를 변화시킬 수 있는 전면반사렌즈는 마이크로 광학분야 에서 굴절렌즈 보다 더욱 다양한 방면에서 주목 받을 수 있다. 이 학위 논문은 초점을 제어할 수 있는 마이크로미러 공정을 위한 광학적 디자인과 그에 대한 실현 가능성을 제시한다. 마이크로미러는 거시적 광학에서 이미 잘 알려져 있는 카세그레인식 구조에 기반을 둔 두 미러로 구성된 디자인을 채택했다. 이 논문의‘마이크로렌즈’란 아주 작은 반사렌즈를 뜻하며 길이,너비,높이 등 마이크로렌즈 전체의 크기가 수센티미터를 넘지 않는다. 전면반사경 렌즈에서 초점거리 제어를 통해 유효한 광학적 성능과 기술적 요소를 구현하기 위해서 부경인 변형 가능한 가변 초점 볼록 마이크로미러를 미세전자기계시스템 (microelectromechanical systems, MEMS) 기반으로 제작하였다. 제작된 변형 가능한 가변초점 볼록 마이크로미러는 습식 식각된 미러 멤브레인과 poly-methylmethacrylate (PMMA) 마이크로 구조체를 얇은poly-dimethylsiloxane (PDMS) 멤브레인을 이용해서 접착 시켰다. PMMA구조체는 영구자석과 구리코일이 감긴 마이크로솔레노이드로 이루어진 전자기식 액추에이터를 담는 원통형 모양의 소켓이다. 제작된 소자는 쉬운 작동원리 뿐만 아니라 큰 움직임과 눈에띄는 초점거리의 변화를 보여주었다. 하지만 멤브레인이 불완전하게 변형된 곡률을 보여 주기도 했는데 그 이유는 미러멤브레인의 비대칭적인 모서리 부분이 힘을 고르게 분산 시키지 못 했기 때문이다. 결과적으로 빛의 산란이 일어났고, 넓고 고르지 않은 빔스팟 이미지를 보여주었다. 첫 번째 시도 이후, 고르고 좁은 빔스팟 이미지를 형성하기 위해 대칭적인 반구형태로 수정된 디자인의 변형 가능한 볼록 마이크로미러를MEMS기술을 이용하여 제작하였다. 그와 동시에, 초점이 고정된 구형태의 오목주경을 제작 하였고 표면의 품질과 광학적 특성을 각각 검사 하였다. 마지막으로 구현된 마이크로렌즈 시스템의 반사렌즈 구조와 성능을 입증하였다. 미러들에 의해 몇몇 잡음점이 생겼음에도 불구하고 미러 전체를 이동하지 않고 완전히 빛을 반사 시키는 가변초점 마이크로미러렌즈는 충분한 효용 가능성을 보여주었다.
The fully reflective lens with focal length tunability without translating of any constituent mirrors would be very attractive in many aspects compare with that of refractive lens in micro-optics, since the reflective elements are entirely achromatic. This thesis presents an optical design conce...
The fully reflective lens with focal length tunability without translating of any constituent mirrors would be very attractive in many aspects compare with that of refractive lens in micro-optics, since the reflective elements are entirely achromatic. This thesis presents an optical design concept and feasibility of fabricating a focus controllable micromirror lens with conceiving a well-known design of two-mirror based Cassegrain architecture from macro-optics. 'Micromirror lens' in this report means a miniature reflective lens either in length, width or height of overall lens body size measure no more than a few centimeters. As an attempt of realization, the technical points of view and the effective optical performance by means of focal length control of a microelectromechanical systems (MEMS) based deformable convex micromirror are demonstrated as a prospective driving component secondary mirror in the fully reflective micromirror lens. The fabricated variable focus control deformable convex micromirror was consisted with a wet-etched freestanding mirror membrane, and a thin poly-dimethylsiloxane (PDMS) membrane bonded poly-methyl methacrylate (PMMA) microstructure that was serving as a socket of the electromagnetic actuator components of a cylindrical shaped permanent magnet and a copper coil micro-solenoid. The device has shown many merits in easy operation mechanism as well as larger stroke and noticeable focus variation controllability. However, it had shown imperfectly deformed curvature of membrane due to the asymmetrical cavity corner that led to non-uniform initial stress in the freestanding mirror membrane, and consequently, exhibited a scattered, non-uniform wider beam-spot imaging. After observation of first attempt consequences, an optimize design of symmetric hemispherically deformable convex micromirror was fabricated using MEMS technology in order to ensure uniform narrow beam-spot image focusing. Meanwhile, a fixed-focal spherical concave primary micromirror was also fabricated. The surface quality and optical performances of the micromirrors are examined individually. Finally, the micro-reflective lens formation and subsequent focusing performances of the realized microlens system are demonstrated. Despite some speckles in focused images, which might be induced for the geometry of component mirrors, the varifocal micromirror lens in terms of translation-free and fully reflective is shown as feasible.
The fully reflective lens with focal length tunability without translating of any constituent mirrors would be very attractive in many aspects compare with that of refractive lens in micro-optics, since the reflective elements are entirely achromatic. This thesis presents an optical design concept and feasibility of fabricating a focus controllable micromirror lens with conceiving a well-known design of two-mirror based Cassegrain architecture from macro-optics. 'Micromirror lens' in this report means a miniature reflective lens either in length, width or height of overall lens body size measure no more than a few centimeters. As an attempt of realization, the technical points of view and the effective optical performance by means of focal length control of a microelectromechanical systems (MEMS) based deformable convex micromirror are demonstrated as a prospective driving component secondary mirror in the fully reflective micromirror lens. The fabricated variable focus control deformable convex micromirror was consisted with a wet-etched freestanding mirror membrane, and a thin poly-dimethylsiloxane (PDMS) membrane bonded poly-methyl methacrylate (PMMA) microstructure that was serving as a socket of the electromagnetic actuator components of a cylindrical shaped permanent magnet and a copper coil micro-solenoid. The device has shown many merits in easy operation mechanism as well as larger stroke and noticeable focus variation controllability. However, it had shown imperfectly deformed curvature of membrane due to the asymmetrical cavity corner that led to non-uniform initial stress in the freestanding mirror membrane, and consequently, exhibited a scattered, non-uniform wider beam-spot imaging. After observation of first attempt consequences, an optimize design of symmetric hemispherically deformable convex micromirror was fabricated using MEMS technology in order to ensure uniform narrow beam-spot image focusing. Meanwhile, a fixed-focal spherical concave primary micromirror was also fabricated. The surface quality and optical performances of the micromirrors are examined individually. Finally, the micro-reflective lens formation and subsequent focusing performances of the realized microlens system are demonstrated. Despite some speckles in focused images, which might be induced for the geometry of component mirrors, the varifocal micromirror lens in terms of translation-free and fully reflective is shown as feasible.
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