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제안 방법
- Shack-Hartmann 파면측정 장치의 성능 평가를 위해 He-Ne 레이저의 잘 정렬된 빔을 사용하였으며, 임의의 왜곡을 가할 수 있도록 하였다. 정렬된 레이저빔이 lenslet-array에 입사하게 되면 작은 렌즈들에 의해 각각의 영역(subaperture)으로 나뉘어지고, 파면의 형태에 따라 초점면에 점 영상의 이동으로 나타나게 된다.
- Lenslet-array의 초점면에서 영상점 위치가 파면의 국소적인 기울기의 양에 비례하여 이동되는 과정을 그림 1에 보였다. 각 영상점의 이동정보는 중심점 추출 알고리즘을 사용하여 sub-pixel 분해능으로 중심점 위치를 추출하였고, 이 값으로부터 변위 𝛥x, 𝛥y 를 계산하였다.
- 본 실험실에서 제작된 Shack-Hartmann 파면 측정장치는 제어용 컴퓨터에 연결하여 위상을 계산하고 파면을 재구성하는 과정을 실시간으로 처리한 뒤 3차원 영상으로 디스플레이 하도록 하였다.
- p data-page="1">능동광학계(adaptive optics system; 또는 적응광학계)의 중요한 구성요소인 파면측정 장치는 보정장치와 제어용 컴퓨터에 폐루프(closed-loop) 방식으로 연결되어 실시간으로 파면의 정보를 제공하는 역할을 한다. 본 실험실에서 제작한 Shack-Hartmann 파면측정 장치는 lenslet-array, 빔 축소 광학계, 영상중계 렌즈 그리고 CCD 카메라 등으로 구성되어 있으며, 측정된 파면의 정보는 영상처리 장치가 내장된 제어용 컴퓨터를 사용하여 분석한 뒤 실시간으로 보정장치를 구동하도록 설계되었다.
- 정렬된 레이저빔이 lenslet-array에 입사하게 되면 작은 렌즈들에 의해 각각의 영역(subaperture)으로 나뉘어지고, 파면의 형태에 따라 초점면에 점 영상의 이동으로 나타나게 된다. 영상중계렌즈를 사용하여 미세 조정한 뒤 CCD 카메라를 통해 영상을 저장하고 영상처리장치로 각각의 영역에 대한 영상점으로부터 기울기를 계산한다. Lenslet-array의 초점면에서 영상점 위치가 파면의 국소적인 기울기의 양에 비례하여 이동되는 과정을 그림 1에 보였다.
이론/모형
- 그리고 A는 X-축과 y-축 방향에 대한 기울기의 모든 정보와 연결되는 행렬이다. 수치계산용 소프트웨어인 Mathematica 를 사용하여 행렬 A 를 구성하였고, 위상 𝜙 를 결정하기 위한 A의 역 행렬 A(-1) 을 singular value decomposition (SVD) 방법을 사용하여 계산하였다. 그러나 A(-1)는 근사적으로 구한 값이므로 A(-1)A ≠ I 가 되고, 따라서 최소제곱법에 의한 해는 임의의 값 𝜙 을 포함하여 다음 식으로 나타낼 수 있으며, 𝜙 = 0 이기 위한 최소-노름 해를 구하여 실제 적용하게 된다.
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