[논문]케라토미터의 바이프리즘 원리를 이용한 골프거리측정기에 관한 연구

차정원

doi:10.14479/jkoos.2013.18.4.495

케라토미터의 바이프리즘 원리를 이용한 골프거리측정기에 관한 연구
Study on Golf Range Finder by using Biprism Theory of Keratometer 원문보기

한국안광학회지 = Journal of Korean Ophthalmic Optics Society, v.18 no.4 = no.53, 2013년, pp.495 - 501

차정원 (신흥대학교 안경광학과)

초록
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목적: 본 연구는 망원경과 바이프리즘(biprism)을 이용하여 골퍼로부터 깃대까지의 거리를 정확히 측정할 수 있는 골프 거리측정기를 개발하기 위한 것이다. 방법: 망원경내부에 이동 가능한 바이프리즘을 포함시켜 골프거리측정기를 제작하였으며. 20~200 m 거리에서 제작된 거리측정기의 정확도를 분석하였다. 결과: 바이프리즘의 위치에 따라 거리를 계산할 수 있는 방정식을 유도하였으며 개발된 골프거리측정기를 이용하여 성공적으로 거리를 측정할 수 있었다. 2 ${\Delta}$의 바이프리즘이 짧은 거리의 측정에서는 유용했지만 먼 거리의 측정에서는 정확도가 떨어지는 것으로 나타났으며 먼 거리의 측정에는 0.5 ${\Delta}$이 더 유용한 것으로 나타났다. 먼 거리를 측정하기 위하여 바이프리즘이 대물렌즈의 초점부근으로 접근할 때 상이 나빠지는 현상이 나타났으며, 이러한 약점을 보완하기 위하여 다층형 바이프리즘을 개발하였다. 결론: 바이프리즘을 이용하여 손떨림에 구애받지 않고 거리를 잘 측정할 수 있었으며 유도한 거리계산 방정식이 유용함을 확인하였다. 먼 거리를 측정하기 위하여 바이프리즘이 대물렌즈의 초점부근으로 접근했을 때 새로이 고안된 다층형 바이프리즘이 일반적인 바이프리즘보다 유용하다는 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose: This study was to develop golf range finder which could measure exact distance from golfer to flag by using telescope and biprism. Methods: Golf range finder was made that included telescope and biprism which could move in the telescope, and an accuracy of the range finder was analyzed in distance range 20~200 m. Results: An equation was made for measuring distance which was related at position of biprism, and we could measure distance successfully by using developed golf range finder. Biprism of 2 ${\Delta}$ was useful to measure in short distance but it had bad accuracy in long distance, and 0.5 ${\Delta}$ was more useful in long distance. Image got worse when the biprism approch to focal point of objective lens for measurement in long distance, so we developed multi-layer biprism to prevent the weak point. Conclusions: Image stabilization by biprism for measuring distance was confirmed. Even if hand was moving, the distance could be measured well by using biprism, and we could find that the induced equation for distance measurement was useful. We found that multi-layer biprism, which is was new developed, was more useful than general biprism when the biprism approched to focal point of objective lens for measurement in long distance.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

망원경내부에 바이프리즘을 도입하여 거리를 측정하고자 하였으며, 이를 위하여 바이프리즘의 위치에 따른 거리측정 공식을 성공적으로 도출하였다. 또한 망원경 내부에 바이프리즘을 이용함으로서 상을 두 개로 분리하여 진동에 의해 하우징이 흔들리더라도 두 개의 상이 마치 붙어있는 것과 같이 함께 움직이도록 하여 손 떨림과 같은 진동 발생 시에도 깃대와의 거리를 정밀하게 측정할수 있는 바이프리즘을 이용한 골프 거리 측정기를 개발하는 것에 성공하였다. 또한 거리 측정시 2 ∆의 바이프리즘을 이용하였을 때 가까운 거리는 잘 측정 되는 반면 먼 거리에서 오차가 증가하는 현상을 보완하기 위하여 0.
본 연구에서는 대중적으로 쉽게 보급이 가능하면서 골프 깃대까지의 거리를 정확히 측정할 수 있는 거리측정기를 개발하기 위하여 각막곡률계의 원리를 응용하여 적용시켰다. 망원경내부에 바이프리즘을 도입하여 거리를 측정하고자 하였으며, 이를 위하여 바이프리즘의 위치에 따른 거리측정 공식을 성공적으로 도출하였다.
본 연구의 목적은 이와 같이 대중적으로 쉽게 보급이 가능한 망원경 방식을 개선하여 대략적으로 그려진 눈금문제, 손떨림 문제, GPS 방식의 어림짐작으로 거리를 측정 하는 문제, 레이저방식의 비용 문제를 동시에 개선하기 위한 것으로서, 각막곡률계의 이중화프리즘 원리를 이용하여 대중적으로 쉽게 보급이 가능하면서 어림짐작이 아닌 실제 깃대까지의 거리를 측정할 수 있고, 손 떨림과 같은 진동 발생 시에도 깃대와의 거리를 정밀하게 측정할 수있는 거리측정기를 개발하고자 한다.

가설 설정

The extent of doubling image become different along with a position of biprism. (a) When the biprism position is in left, the extent of doubling image is bigger than image size, (b) When the biprism position is in proper position, the extent of doubling image is same with image size. So the distance to the object can be measured by reading biprism position
1(a)와 같이 바이프리즘의 위치가 좌측에 위치하면 상의 이중화 정도가 커지고, Fig. 1(b)와 같이 바이프리즘의 위치가 우측으로 움직이면 상의 이중화 정도가 작아진다. 깃대까지의 거리가 멀면 깃대가 작게 보이고 가까이 있으면 크게 보이므로 거리에 따라 깃대의 크기가 다르게 보인다는 점을 이용하고, Fig.
깃대까지의 거리가 멀면 깃대가 작게 보이고 가까이 있으면 크게 보이므로 거리에 따라 깃대의 크기가 다르게 보인다는 점을 이용하고, Fig. 1(b)와 같이 상의 이중화 정도가 상의 크기와 같아졌을 때 바이프리즘의 위치를 읽으면 깃대까지의 거리로 환산할 수 있을 것이라고 가정한 후 이를 확인할 수있는 연구를 수행하였다.

제안 방법

5 ∆씩 되는 것을 이용하여 2차 실험을 수행하였다. 만들어진 거리 측정기의 정확도를 확인하기 위하여 바람이 불지 않을 때 깃대위의 깃발이 늘어져 있는 길이인 55 cm 의 타겟을 제작한 후 제작된 거리측정기를 이용하여 주시거리 20 m, 30 m, 50 m, 60 m, 75 m, 100 m, 125 m, 150 m, 200 m에서 각각의 거리를 측정하여 오차와 표준편차 값을 계산하였다.
망원경 경통은 바이프리즘을 경통내부에서 왕복가능하게 설치하기 위하여 경통의 주변부에 긴 홈을 잘라낸 후 바이프리즘을 넣어서 외부에서 수동으로 바이프리즘을 움직일 수 있게 제작하였다. 망원경 대물렌즈의 초점거리는 20cm였으며, 접안렌즈는 유효초점거리 25mm의 플뢰슬대칭형 접안렌즈^[10]를 사용하여 8x 배율을 갖도록 하였으며, 바이프리즘은 상하 꼭지각이 각각 2 ∆씩 되는 것으로 1차 실험을 한 후, 다시 상하 꼭지각이 각각 0.
망원경 경통은 바이프리즘을 경통내부에서 왕복가능하게 설치하기 위하여 경통의 주변부에 긴 홈을 잘라낸 후 바이프리즘을 넣어서 외부에서 수동으로 바이프리즘을 움직일 수 있게 제작하였다. 망원경 대물렌즈의 초점거리는 20cm였으며, 접안렌즈는 유효초점거리 25mm의 플뢰슬대칭형 접안렌즈^[10]를 사용하여 8x 배율을 갖도록 하였으며, 바이프리즘은 상하 꼭지각이 각각 2 ∆씩 되는 것으로 1차 실험을 한 후, 다시 상하 꼭지각이 각각 0.5 ∆씩 되는 것을 이용하여 2차 실험을 수행하였다. 만들어진 거리 측정기의 정확도를 확인하기 위하여 바람이 불지 않을 때 깃대위의 깃발이 늘어져 있는 길이인 55 cm 의 타겟을 제작한 후 제작된 거리측정기를 이용하여 주시거리 20 m, 30 m, 50 m, 60 m, 75 m, 100 m, 125 m, 150 m, 200 m에서 각각의 거리를 측정하여 오차와 표준편차 값을 계산하였다.
본 연구에서는 대중적으로 쉽게 보급이 가능하면서 골프 깃대까지의 거리를 정확히 측정할 수 있는 거리측정기를 개발하기 위하여 각막곡률계의 원리를 응용하여 적용시켰다. 망원경내부에 바이프리즘을 도입하여 거리를 측정하고자 하였으며, 이를 위하여 바이프리즘의 위치에 따른 거리측정 공식을 성공적으로 도출하였다. 또한 망원경 내부에 바이프리즘을 이용함으로서 상을 두 개로 분리하여 진동에 의해 하우징이 흔들리더라도 두 개의 상이 마치 붙어있는 것과 같이 함께 움직이도록 하여 손 떨림과 같은 진동 발생 시에도 깃대와의 거리를 정밀하게 측정할수 있는 바이프리즘을 이용한 골프 거리 측정기를 개발하는 것에 성공하였다.
바이프리즘을 이용하여 깃대까지의 거리를 측정하기 위하여 상의 이중화 정도를 깃대까지의 거리측정 눈금으로 환산할 수 있는 계산식을 도출할 필요가 있으므로 아래의 방법을 이용하여 새로운 계산식을 도출하였다.
바이프리즘을 제작하기 위하여 시험렌즈세트용 프리즘을 잘라서 기저방향을 서로 마주보게 부착시켜 바이프리즘을 제작하였다. 프리즘을 자르는 기구로는 Fig.
이렇게 만들어진 거리측정기를 이용하여 바람이 불지 않을 때 깃발의 길이인 높이 55 cm 의 타겟을 제작하여, 주시거리 20 m, 30 m, 50 m, 75 m, 100 m, 125 m, 150 m 에서 각각 거리를 5회씩 측정하고 이를 평균하여 Table 2와 같은 결과를 얻었다. Table 2에 나타난 바와 같이 가까운 거리에서는 거리측정오차와 표준편차가 작게 나타나 정확히 깃대까지의 거리를 측정해야하는 골프 어프로치를 위한 숏게임 용으로는 우수한 성능을 나타내는 것으로 조사되었다.
또한 타겟까지의 거리를 측정하기 위하여 대물렌즈 초점거리 20cm와 바이프리즘 꼭지각 2 ∆을 식 (6)에 대입하여 거리측정용 눈금을 계산하였으며, 계산결과는 Table 1과 같이 나타났다. 이를 근거로 만든 거리측정용 눈금판을 Fig. 4와 같이 망원경의 경통에 부착하여 거리를 측정할 수 있도록 하였다.
이에 대한 보완방법으로 작은 바이프리즘을 여러 층으로 겹쳐서 만들게 되면 작아진 광선다발까지도 이중화 시킬 수 있을 것으로 생각하여 Fig. 8에서와 같은 다층형 바이프리즘을 구상하여 제작하였다.
바이프리즘을 제작하기 위하여 시험렌즈세트용 프리즘을 잘라서 기저방향을 서로 마주보게 부착시켜 바이프리즘을 제작하였다. 프리즘을 자르는 기구로는 Fig. 2와 같이 다이아몬드 블레이드가 느린 속도로 서서히 회전하여 프리즘을 깨끗하게 절단할 수 있도록 자체 제작한 컷팅 머신을 사용하여 컷팅 하였다.

성능/효과

Table 3에서 보는 바와 같이 먼 거리에서의 거리측정오차와 표준편차가 감소하였음을 알 수 있었다. 그러므로 60 m 이하의 짧은 거리에서는 2 ∆의 바이프리즘을 사용하고 60~200 m 의 긴 거리에서는 0.5 ∆의 바이프리즘을 사용하면본 연구에서 목표로 하였던 골프거리측정기 측정범위인 20~200 m 의 범위를 측정할 수 있는 것으로 나타났다. 또 다른 한가지의 문제점으로는 먼 거리를 측정할 때 바이프리즘이 대물렌즈에서 멀어져서 대물렌즈의 초점위치가까이 가게 되면 이중화되어 있는 상 중 한 개는 진하게 보이고 다른 하나는 보이지 않거나 매우 흐려져서 Fig.
또한 망원경 내부에 바이프리즘을 이용함으로서 상을 두 개로 분리하여 진동에 의해 하우징이 흔들리더라도 두 개의 상이 마치 붙어있는 것과 같이 함께 움직이도록 하여 손 떨림과 같은 진동 발생 시에도 깃대와의 거리를 정밀하게 측정할수 있는 바이프리즘을 이용한 골프 거리 측정기를 개발하는 것에 성공하였다. 또한 거리 측정시 2 ∆의 바이프리즘을 이용하였을 때 가까운 거리는 잘 측정 되는 반면 먼 거리에서 오차가 증가하는 현상을 보완하기 위하여 0.5 ∆의 바이프리즘을 추가로 사용하여 먼 거리의 거리측정 또한잘 될 수 있다는 것을 알게 되었으며, 이는 전체거리를 측정하기 위하여는 2 ∆과 0.5 ∆ 두 가지의 바이프리즘을 이용하여야 한다는 것을 알게 되었다. 또한 바이프리즘이 접안렌즈에 가까워 졌을 때 분리된 두 개의 상 중 한 개가 잘 보이지 않게 되는 현상을 보완하기 위하여 다층형 바이프리즘을 구상하고 제작하여 시험한 결과 이러한 단점이 보완됨을 알 수 있었다.
5 ∆ 두 가지의 바이프리즘을 이용하여야 한다는 것을 알게 되었다. 또한 바이프리즘이 접안렌즈에 가까워 졌을 때 분리된 두 개의 상 중 한 개가 잘 보이지 않게 되는 현상을 보완하기 위하여 다층형 바이프리즘을 구상하고 제작하여 시험한 결과 이러한 단점이 보완됨을 알 수 있었다.
7에서와는 다르게 작은 바이프리즘으로 인하여 상이 두 개로 나누어 질 수있어 이중화된다는 사실을 짐작할 수 있다. 또한 이렇게 만들어진 다층형 바이프리즘을 이용하여 실험한 결과 바이프리즘이 대물렌즈의 초점부근에 왔을 때 상 관찰이 더 용이해 짐을 알 수 있었다. Fig.
또한, 망원경으로 타겟을 관찰 할 때 손 떨림에 의하여 타겟이 움직이더라도 이중화 되어있는 두 개의 상이 마치 붙어있는 것처럼 동시에 움직여 이중화된 정도를 관찰하는데 전혀 불편함을 느끼지 않았으므로, 바이프리즘의 적용으로 인하여 손 떨림에 의한 거리측정의 불편함이 제거되었음을 확인할 수 있었다.
5와 같이 타겟이 2개로 이중화 되어 관찰됨을 확인 하였다. 바이프리즘의 위치가 대물렌즈에 가까워지면 타겟의 이중화 정도가 커지는 것을 확인할 수 있었으며 바이프리즘의 위치가 대물렌즈에서 멀어 지면 타겟의 이중화 정도가 작아지는 것도 확인 하였다.

후속연구

5 ∆ 의 다층형 바이프리즘을 이용하여 촬영한 사진이며, 바이 프리즘이 대물렌즈에 가까워지는 70 m 거리와 대물렌즈의 초점에 가까워지는 150 m 거리에서 모두 잘 이중화됨을 볼 수 있다. 아직 조금 부족한 부분은 광학설계 프로그램을 이용하여 렌즈들과 다층형 바이프리즘에 대한 광학 설계를 수행하여 보다 선명하고 정확도 높은 제품을 완성 하는 것이며, 이에 관하여는 추후에 좀 더 심도 있는 연구가 필요할 것으로 생각된다.
이를 해결하기 위해서는 바이프리즘의 꼭지각이 상하 각각 0.5 ∆인 바이프리즘을 추가로 제작 한 후 2 ∆의 바이프리즘과 두 가지를 사용하여, 가까운 거리에서는 2 ∆ 의 바이프리즘을 사용하고, 측정거리가 멀어지면 0.5 ∆의 바이프리즘으로 교환하여 사용하는 프리즘 교환방법을 사용하게 되면 이러한 문제를 해결할 수 있을 것으로 생각 된다. 0.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	망원경식 거리측정기의 단점은?	그러나, 이러한 망원경식 거리측정기는 레티클의 크기가 너무 작아 눈금간격을 매우 대략적으로 그려놓았으므로 거리측정을 대략적으로 밖에 할 수 없다. 또한, 눈금이 새겨져 있는 망원경을 손으로 들고 깃대를 관찰하게 되므로 손의 미세한 떨림에 의해 망원경에 새겨진 눈금과 깃대의 크기를 정확히 일치시키기 힘들어 거리측정에 어려움이 발생하므로 실제 골프경기에서 사용하기에는 제약이 많지만 대중적으로 쉽게 보급이 가능하다는 장점이 있다. 또한 깃대에 레이저를 쏘아서 반사된 광선을 이용하여 거리를 측정하는 레이저 거리 측정장치는 정확도가 높은 장점이 있으나, 가격대가 높다는 단점이 있다.[1,4] 또한 GPS 장치를 이용하여 골퍼와 그린의 중앙 혹은 가장자리까지의 거리를 측정하는 GPS를 이용한 거리 측정장치[3]는 깃대의 위치와 상관없이 거리를 측정하므로 깃대의 위치가 변하게 되면 정확한 거리를 어림으로 짐작해야 하는 것이고, 특히 가까운 거리에서 어프로치샷을 할 때에는 깃대의 위치에 따라 2배 가까이 거리차가 발생할 수도 있다. 새로운 골프장이 생길 때 마다 지속적으로 업그레이드를 해주어야 하는 불편함도 있다. 따라서 대중적으로 쉽게 보급이 가능하면서도 거리측정 정밀도가 높은 골프거리측정기의 개발이 필요한 실정이다.
	망원경식 거리측정기의 측정원리는?	깃대의 크기가 가까이서보면 크게 보이고 멀리서 보면 작게 보인다는 점에 착안하여 케플러식 망원경의 대물렌즈 초점 위치에 레티클을 두고 그 레티클에 깃대의 크기를 측정할 수 있는 눈금을 그려 넣어 접안렌즈로 레티클에 새겨진 눈금과 깃대의 크기를 비교하여 깃대까지의 거리를 측정하는 망원경식 거리측정기가 판매되고 있다.[3]
	골프경기에서 골퍼와 깃대사이의 거리를 측정하는 방법은 무엇이 있는가?	골프경기에서 골퍼와 깃대사이의 거리를 정확히 측정하여야 골퍼가 거리에 맞는 골프채를 선택할 수 있으므로 깃대까지의 거리를 정확히 측정하는 것은 중요한 일이다. 거리를 측정하는 방법은 매우 다양하지만[1] 골프경기용으로 사용되는 것은 망원경방식, GPS를 이용하는 방식, 레이저를 이용하는 방식 등 3종류이다. 깃대까지의 거리를 측정할 수 있는 가장 간단한 거리측정기는 깃대의 높이가 2.

참고문헌 (11)

Yeu BM. Survey Engineering, 5th Ed. Seoul: Pakyoungsa, 2005;48-85, 299-310.
Yu SI. Optical distance measuring device for golf. Korea 20-0192066, 2000.
Hantaro golf.Rangefinders, 2013. http://www.hantaro.co.kr/front/product/product_list.php?pinid14640 (25 October 2013).
Nikon. Laser Rangefinders, 2013. http://www.nikon.com/products/sportoptics/lineup/laser/index.htm (25 October 2013).
Lim SG, Lee MH, Choi SM, Park SH, Kim SR, Park MJ. A relationship between corneal type, corneal astigmatism and lens fitting states and the stable centration of spherical RGP lens. J Korean Oph Opt Soc. 2012;17(2):143-151.
Chio HS, Kim DH. The comparative analysis of male and female of adult on the base curve, power, and astigmatism of the cornea. J Korean Oph Opt Soc. 2000;5(2):27-31.
Kim CS, Sung AY. Study on distribution and change of curvature of the anterior corneal surface with each age in emmetropia. J Korean Oph Opt Soc. 2004;9(2):211-221.
Ophthalmic optics textbook editing committee. Optometric instrument, 2nd Ed. Seoul: Daihaks publishing Co, 2000; 155-164.
Cha JW. The Study about measuring method in radius of eyeglasses lens curvature by using keratometer. J Korean Oph Opt Soc. 2012;17(2):127-133.
Warren JS. Modern Optical Engineering, 4th Ed. New York: McGraw-Hill, 2008;678-679.
Sung PJ. Geometrics for Optician, 3rd Ed. Seoul: Daihaks publishing Co, 1995;70.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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