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오은송,강혁모,현상원,김건희,박영제,최종국,김석환,Oh, Eunsong,Kang, Hyukmo,Hyun, Sangwon,Kim, Geon-Hee,Park, YoungJe,Choi, Jong-Kuk,Kim, Sug-Whan 한국광학회 2015 한국광학회지 Vol.26 No.3
본 논문에서는 연안 지역 저고도 원격측정을 위한 소형 무인항공기 용 초분광센서 개발의 일환으로 비축 삼반사경 전단광학계의 설계와 성능분석 결과를 제시하였다. 이 광학계는 수 cm의 공간해상도(4cm@500m 운영고도)와 $4^{\circ}$의 시야각, 그리고 신호대 잡음비 100(@660 nm) 이상의 요구사항을 만족시키기 위하여, 70 mm의 입사동 크기와 개구수 5.0으로 설계 사양을 가지는 비구면의 주경과 부경이 포함된 비축 삼반사경 형태로 설계되었다. 본 설계의 광학성능은 $1/15{\lambda}$ 이하 RMS 파면오차 성능과 0.75이상의 MTF 성능(@660 nm)이 기대된다. 제작과 조립 단계를 고려하여 민감도 분석을 통해 3 반사경을 정렬 보상자로 선정하였으며, 경사 공차범위는 요소별로 0.17 mrad 으로 결정되었다. 이 비축 삼반사경 광학설계는 기존 초분광센서의 전단광학계에 비해 높은 광학성능을 보이고, 소형 무인항공기에 맞추어 경량화가 가능하도록 제작 기반을 설정하여, 향후 연안 원격탐사 연구에 활용될 예정이다. We report the design and performance analysis of an off-axis three-mirror telescope as the fore optics for a new hyperspectral sensor aboard a small unmanned aerial vehicle (UAV), for low-altitude coastal remote sensing. The sensor needs to have at least 4 cm of spatial resolution at an operating altitude of 500 m, $4^{\circ}$ field of view (FOV), and a signal to noise ratio (SNR) of 100 at 660 nm. For these performance requirements, the sensor's optical design has an entrance pupil diameter of 70 mm and an F-ratio of 5.0. The fore optics is a three-mirror system, including aspheric primary and secondary mirrors. The optical performance is expected to reach $1/15{\lambda}$ in RMS wavefront error and 0.75 in MTF value at 660 nm. Considering the manufacturing and assembling phase, we determined the alignment compensation due to the tertiary mirror from the sensitivity, and derived the tilt-tolerance range to be 0.17 mrad. The off-axis three-mirror telescope, which has better performance than the fore optics of other hyperspectral sensors and is fitted for a small UAV, will contribute to ocean remote-sensing research.
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로봇팔 타입 삼차원좌표측정기를 이용한 광학계의 비축수차 보정
전호빈,김고은,송인웅,강혁모,이혁교,김영식,양호순,권종훈 한국반도체디스플레이기술학회 2016 반도체디스플레이기술학회지 Vol.15 No.3
Optical system needs to be aligned before its undergoing process, is usually shows coma aberrations, which occurred due to imperfection in the lens or other components results in off-axis point sources, appearing to have a tail like a comet. There are some methods to correct coma aberration. In this paper, to correct coma aberration in optical system, using a robot arm type coordinate measuring machine(CMM). CMMs are widely used to measure the form of accuracy of parts and positioning accuracy of systems. Among them, robot arm type CMM has more advantages than the others, such as its mobility and measuring range. However, robot arm type CMM has lower accuracy than cantilever type CMM. To prove robot arm type CMM’s accuracy, several factors were suggested in this paper and the final measuring results were compared to a commercial cantilever type CMM. Based on this accuracy, a typical optical system was successfully aligned by using our robot arm type CMM.
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Development of an Off-Axis TMA Telescope for Coastal Water Remote Sensing
전민우,현상원,배지용,정병준,오은송,강혁모,박영제,박찬필,김건희 한국정밀공학회 2016 International Journal of Precision Engineering and Vol.17 No.5
A proto-model of an off-axis reflective fore-optics in a new hyperspectral sensor onboard a small unmanned aerial vehicle (UAV) is developed for low-altitude coastal remote sensing. In spite of the substantial advantages of off-axis optics over refractive or on-axis reflective optics, it is difficult to fabricate and align the mirrors in off-axis systems because of their asymmetric configurations. The fore-optics is designed by Korea Institute of Ocean Science & Technology (KIOST) as a three-mirror system including aspheric primary and secondary mirrors, with an entrance pupil diameter of 70 mm and F-ratio of 5.0. The off-axis mirror is fabricated by a single point diamond turning machine (SPDTM) with a form accuracy of 89.3 nm (RMS) and surface roughness of 7.2 nm (Ra). Coarse alignment of this three-mirror off-axis optical system is accomplished by using a designated base plate and a coordinate measuring machine. The optical performance is tested using the point spread function of the returned collimated beam of a Fizeau interferometer.
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오은송 ( Eun Song Oh ),안기범 ( Ki Beomahn ),강혁모 ( Hyuk Mo Kang ),조성익 ( Seong Ick Cho ),박영제 ( Young Je Park ) 대한원격탐사학회 2014 大韓遠隔探査學會誌 Vol.30 No.4
천리안해양관측위성(Geostationary Ocean Color Imager, GOCI)이 2010년 6월에 발사된 이후, 영상 자료의 보정과 검증을 위한 여러 차례의 현장 관측이 한반도 주변에서 수행되었다. 한국해양과학기술원 해양위성센터(Korea Ocean Satellite Center, KOSC)에서는 Analytical Spectral Devices (ASD)사의 분광 광도계 FieldSpec3나 TriOS사의 분광 광도계 RAMSES와 같은 현장관측장비의 특성 변화를 확인하기 위하여 미국국립표준기술원(National Institute of Standards and Technology, NIST)의 표준화 절차를 거친 광원과 표준 분광 광도계를 이용하여 각각의 현장 관측 마다 기기의 성능을 측정하였다. 본 논문에서는 해양위성센터에 구축된 광학 실험실과 현장관측 분광 광도계의 상대적 복사 검교정 방법에 대해서 소개하고 있다. 광학 실험실은 98% 이상의 광원 균질성을 지니는 20인치 적분구(USS-2000S, LabSphere)와 360 nm부터 1100 nm 까지 1.6 nm 파장 간격으로 측정이 가능한 표준 분광 광도계(MCPD9800, Photal), 그리고 ± 0.1 mm의 편평도를 가지는 광학테이블(3600×1500×800 mm3)을 기본으로 구성되어 있다. 실험실 내부는 정확한 검교정 실험을 위하여 일정한 온습도를 유지하고 있으며, 동일한 광원에 동일한 위치에서 표준과 현장관측용 분광 광도계를 동시에 측정하는 방법을 기본으로 한다. 해양위성센터가 보유하고 있는 ASD를 측정한 결과, 현장관측용 분광광도계의 결과가 푸른 가시광 영역에서 미세한 차이가 측정 시 마다 나타나는 것을 확인하였고, 더불어 1년간의 상대 검교정 실험에 따르면 평균적으로 4.41% 정도의 파장별 광특성이 변화하는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 측정 정확도를 유지하고, GOCI 자료의 신뢰도를 확보하기 위하여 지속적인 검교정 실험을 수행해야 하는 이유를 보여주고 있다. After launching the Geostationary Ocean Color Imager (GOCI) on June 2010, field campaigns were performed routinely around Korean peninsula to collect in-situ data for calibration and validation. Key measurements in the campaigns are radiometric ones with field radiometers such as Analytical Spectral Devices FieldSpec3 or TriOS RAMSES. The field radiometers must be regularly calibrated. We, in the paper, introduce the optical laboratory built in KOSC and the relative calibration method for in-situ measurement spectroradiometer. The laboratory is equipped with a 20-inch integrating sphere (USS-2000S, LabSphere) in 98% uniformity, a reference spectrometer (MCPD9800, Photal) covering wavelengths from 360 nm to 1100 nm with 1.6 nm spectral resolution, and an optical table (3600 × 1500 × 800 mm3) having a flatness of ± 0.1 mm. Under constant temperature and humidity maintainance in the room, the reference spectrometer and the in-situ measurement instrument are checked with the same light source in the same distance. From the test of FieldSpec3, we figured out a slight difference among in-situ instruments in blue band range, and also confirmed the sensor spectral performance was changed about 4.41% during 1 year. These results show that the regular calibrations are needed to maintain the field measurement accuracy and thus GOCI data reliability.
DBpia
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