[논문]적외선 줌 광학계 민감도 분석과 그 응용

적외선 줌 광학계 민감도 분석과 그 응용
Sensitivity Analysis for Infrared Zoom Optics and Its Applications 원문보기

최세철 (국방과학연구소) , 김연수 (국방과학연구소) , 김창우 (국방과학연구소) , 김현숙 (국방과학연구소) , 홍석민 (국방과학연구소)

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여기서는 이러한 민감도 분석 기법을 이용하여 적외선 줌 광학계의 광학부품 제작과 조립/조정 공차 도출, 원거리/근거리 전환에 필요한 초점 조절용 파라메타 선정, 비열화 보상을 위한 초점 조절용 파라메타 선정 등에 활용한 결과를 기술하고자 한다.

이것의 가능성을 알아보기 위해 모든 줌 위치에서 각 렌즈의 축상 미소변위에 대한 defocus 민감도를 구하 그림 1. 적외선 20배 줌 광학계고 그 특성을 조사하였다.

. 설계된 줌 광학계는 5군 8매의 Ge, Si 렌즈로 구성되어 있으며, 320x240개의 화소를 갖는 2차원 적외선 검출기로 영상정보를 획득하도록 설계되었다. 배율렌즈와 보상렌즈를 서로 반대방향으로 움직이면 광학계 배율이 변하게 되어 있다.

민감도 분석 기법을 적외선 줌 광학계에 적용하여 초점 조절방안에 대해 자세히 언급하였으며, 렌즈의 제작 및 조립공차 분석 및 비열화 방안 등에 적용하여 매우 효율적인 광학계 제작 및 조립, 초점조절과 같은 파면오차 기능 부여 등을 할 수 있음을 확인하였다.
하지만 8배에서 20배까지는 아주 정확하게 초점조절이 가능함을 알 수 있다. 즉, 8배 이하의 저배율에서 보상렌즈가 원위치로 간다면 모든 줌 위치에 대해서 초점이 잘 맞는 영상을 얻을 수 있다. 따라서 보상렌즈가 초점조절용 렌즈로 적당함을 알 수 있다.

100m 전방의 근거리 물체의 정확한 영상 정보를 획득하기 위해서는 초점조절 기능이 필요한데, 이상적인 경우라면 대물렌즈를 조정하여 모든 줌 위치에서 초점이 정확히 맞게 할 수 있다. 그러나 시스템 측면에서 보면 비교적 큰 렌즈에 조정 메카니즘을 장착하기 보다는 이미 줌 구동을 위해 조장 메카니즘이 장착되어 있는 배율렌즈와 보상렌즈를 사용하면 더욱 효율적일 것이다. 이것의 가능성을 알아보기 위해 모든 줌 위치에서 각 렌즈의 축상 미소변위에 대한 defocus 민감도를 구하 그림 1.

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