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나르시서스를 고려한 냉각형 적외선 광학계 설계
Design of Cooled Infrared Optical System Considering Narcissus 원문보기

한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics, v.30 no.6, 2019년, pp.219 - 225  

정수성 (한화시스템 전자광학1팀) ,  김영수 (한화시스템 전자광학1팀) ,  홍진석 (한화시스템 전자광학4팀) ,  이경묵 (한화시스템 전자광학4팀) ,  윤지연 (한국항공우주연구원 위성연구본부)

초록
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냉각형 검출기를 사용하는 열상장비에서 렌즈의 표면 반사율에 의해 발생하는 나르시서스는 검출기의 불균일 보정(non-uniformity correction, NUC)에 의해 제거할 수 있다. 그래서 일반적으로 열상장비에서는 나르시서스를 무시할 수 있다고 가정한다. 그러나 불균일 보정은 시스템의 민감도를 감소시켜 열상장비의 성능인 최소분해능온도차에 영향을 줄 수 있다. 또한 시스템 내부의 온도가 변하면 불균일 보정 후에도 나르시서스에 의해 음영이 발생할 수 있다. 그래서 설계 단계에서 나르시서스를 고려한 설계가 필요하다. 본 논문에서는 중적외선 광학계를 설계하고 렌즈 표면 반사율을 1%로 설정하여 나르시서스 양을 분석하였다. 또한 설계를 초기설계, 개선설계, 최소화설계 단계로 구분하여 나르시서스 양을 초기 설계 대비 약 56% 수준으로 개선하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In an infrared optical system, using a cooled detector generates a phenomenon called a narcissus, in which the focal-plane array cooled to very low temperatures is reflected at the lens surface and detected. The narcissus can be removed by non-uniformity correction of the detector pixel, so narcissu...

주제어

표/그림 (17)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 냉각형 검출기를 사용하는 중적외선 광학계를 설계하여 나르시서스를 개선하고, 최소화할 수 있는 방법을 제안하였다. 이를 위한 과정으로 2장에서는 적외선 광학계의 나르시서스에 대해 설명하였으며, 3장에서는 적외선 광학계를 설계하고 나르시서스를 분석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
나르시서스란 어떤 현상인가? Cold stop은 렌즈의 경통 및 다른 구조물들에서 발생한 복사선을 차단하는 역할을 한다. 하지만 극저온으로 냉각된 검출면은 광학계의 렌즈면에서 반사되어 cold stop을 지나 검출면에 상이 맺히게 되는 현상이 발생한다. 이러한 현상을 나르시서스라고 한다.
일반적으로 열상장비에서는 나르시서스를 무시할 수 있다고 가정하는 이유는? 냉각형 검출기를 사용하는 열상장비에서 렌즈의 표면 반사율에 의해 발생하는 나르시서스는 검출기의 불균일 보정(non-uniformity correction, NUC)에 의해 제거할 수 있다. 그래서 일반적으로 열상장비에서는 나르시서스를 무시할 수 있다고 가정한다.
적외선은 일반적으로 어떻게 구분하는가? 그림 1은 파장에 따른 대기의 투과특성을 보여준다. 파장 중 적외선은 일반적으로 0.77~3 μm를 근적외선, 3~6 μm를 중적외선, 6~15 μm를 원적외선, 15 μm ~ 1 mm를 극원적외선으로 구분한다. 이 적외선은 수증기와 오존, 이산화탄소 등에서 흡수가 된다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (8)

  1. J. M. Lloyd, Thermal Imaging Systems (Plenum, New York, 1975). 

  2. Y. S. Kim, M. S. Thesis, Kookmin University, Seoul (2007), pp. 48-49. 

  3. G. C. Holst, Electro-optical imaging system performance, 5th ed. (SPIE Press, Washington, USA, 2008). 

  4. J. W. Howard and I. R. Abel, "Narcissus: reflections on retroreflections in thermal imaging systems," Appl. Opt. 21, 3393-3397 (1982). 

  5. M. N. Akram, "Simulation and control of narcissus phenomenon using nonsequential ray tracing. I. Staring camera in 3-5 ${\mu}$ m waveband," Appl. Opt. 49, 964-975 (2010). 

  6. Optical Systems Design, "Lesson 27: Understanding the Narcissus Effect", http://www.osdoptics.com/files/27_under standing_the_narcissus_effect.pdf. 

  7. G. B. Ahn, S. H. Kim, J. C. Jung, M. S. Jo, C. W. Kim, and H. S. Kim, "Design of two zoom infrared camera using noise uniformity correction by shutter lens," Korean J. Opt. Photon. 18, 135-141 (2007). 

  8. J. S. Hong and Y. S. Kim, "Narcissus analysis of cooled IR optical system with multi-magnification in wide field of view," Proc. SPIE 8541, 85411G (2012). 

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