적외선 광학계용 MTF 측정장치 개발

손병호,이회윤,송재봉,양호순,이윤우,Son, Byoung-Ho,Lee, Hoi-Yoon,Song, Jae-Bong,Yang, Ho-Soon,Lee, Yun-Woo 한국광학회 2015 한국광학회지 Vol.26 No.3

본 논문에서는 적외선 파장대에서 렌즈의 변조전달함수(MTF)를 칼날 주사방식으로 측정하는 적외선 MTF 측정장치를 구성하고 평가하였다. 측정장치는 물체부, 평행광을 만들어주는 시준부, 형성된 상을 분석하는 분석부로 나뉜다. 광원으로는 텅스텐 필라멘트 광원을 사용하였으며 중적외선 영상을 검출하기 위해 MCT를 사용하였다. 이 장치를 사용하여 ZnSe 재질의 f 수가 5인 표준렌즈의 MTF를 중적외선 파장대인 $3{\sim}5{\mu}m$에서 측정하고 Zemax 프로그램을 통해 계산한 이론값과 측정값 차이를 비교하여 차단주파수(Cut-off frequency)인 50 1/mm까지 전구간에서 ${\pm}0.035$이내임을 확인하였다. 또한 측정값의 신뢰도를 확인하기 위한 A형 측정불확도를 계산한 결과 MTF의 대표 공간 주파수인 20 1/mm에서 0.002으로 동일한 조건 하에서 측정 시 측정값의 변화가 거의 없음을 알 수 있었다. In this paper, we developed a MTF (Modulation Transfer Function) measurement system using a knife-edge scanning method for infrared optics. It consists of an objective part to generate the target image, a collimator to make the beam parallel, and a detector to analyze the image. We used a tungsten filament as the light source and MCT (Mercury Cadmium Telluride) to detect the mid-infrared(wavelength $3-5{\mu}m$) image. We measured the MTF of a standard lens (f=5, material ZnSe) to test this instrument and compared the result to the theoretical value calculated using the ZEMAX commercial software. It was found that the difference was within ${\pm}0.035$ at the cut-off frequency (50 1/mm). Also, we calculated the A-type measurement uncertainty to check the reliability of the measurement. The result showed only 0.002 at 20 1/mm in spatial frequency, which means very little variation in the MTF measurement under the same conditions.

Contrast 향상 필름 평가를 위한 실시간 검사장치 개발

이혁교,전병혁,이회윤,이윤우,Rhee, Hyug-Gyo,Jeon, Byeong-Hyug,Lee, Hoi-Yun,Lee, Yun-Woo 한국광학회 2008 한국광학회지 Vol.19 No.4

PDP(plasma display panel)를 비롯한 대형 디스플레이는 외부의 광이 디스플레이 내부로 입사될 경우 화질 및 명암이 저하된다. 이 문제를 해결하기 위해서 최근 관련 산업체에서는 $1\;m^2$급의 대형 투명필름 위에 수십${\sim}$수백 ${\mu}m$ 수준의 미세 패턴을 새겨서 외부 광을 차단하는 contrast 향상 필름을 개발 중이다. 이 필름이 디스플레이에 적용되려면 가장 중요한 것이 패턴의 균일도 및 이물 여부이다. 하지만 기존의 검사장비로는 $1\;m^2$급의 대형 광학 필름을 $100\;{\mu}m$ 수준의 분해능으로 짧은 시간 내에 측정할 수 없다. 본 연구에 서는 이것이 가능한 검사장비를 제안, 구축하며 실험을 통해 평가한다. The light from the exterior considerably deteriorates the performance of displays including PDP (plasma display panel). Thus semi-conductor industries have developed a special optical film that can block or absorb the exterior light. In this paper, we propose a new inspection system for tracing the defects of the film. Our system is able to inspect a $1.5\;m\;{\times}\;1\;m$ area for 10 sec with $127\;{\mu}m\;{\times}\;50{\mu}m$ spatial resolution.

비축상 OTF의 정밀측정

조현모,이윤우,이회윤,이인원 한국광학회 1991 한국광학회지 Vol.2 No.3

칼날주사형 OTF 측정장치를 개선하여 비축상 OTF 측정 정확도를 향상시켰으며 SIRA 연구팀이 개발한 50mm 평면-볼록형 표준렌즈를 사용하여 OTF 측정장치의 성능을 평가하였다. 공간 주파수 0~100 cm / mm 영역에서 표준렌즈의 MTF 측정값은 극소수의 공간 주파수를 제외하고 축상에서 $\pm$0.02, 비축상에서 $\pm$0.03 이내에서 SIRA 측정값과 일치하였으며 PTF 측정값은 SIRA 측정값과 $\pm$$5^{\circ}$이내에서 일치하였다. The knife-edge scanning type OTF measuring equipment is improved to enhance the accuracy in off-axis OTF measurement and the accuracy of this equipment of evaluated by measuring the OTF of 50 mm plano-convex standard lens developed by SIRA group. Measured MTF values of the standard lens are in good agreement with SIRA results within $\pm$0.02 on axis and % $\pm$0.03 off-axis in 0-100 clmm frequency range except only a few spatial frequencies. Measured PTF values are good agreement with SIRA results within $\pm$$5^{\circ}$.

Fast MTF Test Using Square Objects for Mass Production of Digital Camera

홍성목,조재흥,이회윤,양호순,이윤우,Moon Whe Hur,조희성 한국물리학회 2009 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.54 No.2

We developed a new modulation transfer function (MTF) test system that is suitable for measuring the performance of zoom digital cameras in mass production. This system used a crossed arm with several square targets placed at predetermined positions. The square target made it possible to measure the tangential and the sagittal MTF simultaneously and the pre-positioned targets reduced the time to move the target to measure the MTF at different fields. The evaluation of this system showed a MTF measurement uncertainty of 0.02, which is acceptable in factory testing. Also, the measurement time for 2 fields with 2 zoom positions was only about one minute, at least 20 times faster than the standard MTF test.

카메라폰 렌즈의 MTF 측정장치 개발

홍성목,조재흥,이윤우,이회윤,양호순,이인원,Hong, Sung-Mok,Jo, Jae-Heung,Lee, Yun-Woo,Lee, Hoi-Yon,Yang, Ho-Soon,Lee, In-Won 한국광학회 2007 한국광학회지 Vol.18 No.1

직경과 초점거리가 수 mm인 카메라폰 렌즈의 성능을 평가하는 변조전달함수(Modulation Transfer Function: MTF) 측정장치를 개발 하였다. 전체 측정장치는 물체부, 상분석부, 렌즈 마운터로 구성되며, 물체부는 비축상 측정을 위하여 회전한다. 렌즈의 정밀한 정렬을 위하여 정밀한 수평형 거치대를 제작하였으며 광축 조정과 렌즈의 기울어짐 등의 문제를 매우 효과적으로 개선하였다. 시험렌즈의 초기정렬이 끝나면 자동으로 MTF를 측정하며 측정시간은 10초 이내이다. In order to evaluate the performance of phone camera lenses, we have developed equipment for measuring the modulation transfer function(MTF) for small size lenses. The equipment is composed of an an image analyzer, object generator, and a lens mount. The object generator is rotated for on and off-axis measurement. The lens mount is of horizontal type and tiltable for precise alignment to the optical axis. After the initial alignment process, the measurement is done within 10 seconds automatically

칼날 주사방식을 이용한 중적외선 렌즈의 변조전달함수 측정 장치

송세용,조재흥,홍성목,이회윤,이윤우,Song, Se-Yong,Jo, Jae-Heung,Hong, Sung-Mok,Lee, Hoi-Youn,Lee, Yun-Woo 한국광학회 2011 한국광학회지 Vol.22 No.1

We fabricate a measuring system to measure the modulation transfer function (MTF) of a mid-infrared imaging silicon lens by using the knife-edge scanning technique. In particular, we measure on-axial tangential MTF of the silicon lens with the focal length of 50 mm and F-number F/4 in the wavelength band of mid-infrared between $3\;{\mu}m$ and $5\;{\mu}m$. In order to obtain the infinite object, the off-axial parabolic reflector with the focal length of 2.545 m is utilized. In the comparison with measured MTF data and designed MTF values curve, we find that the tolerance of measured MTF data below the spatial frequency of 7 lp/mm is within 2%. 중적외선 결상용 실리콘 렌즈의 변조전달함수(MTF)를 칼날 주사방식으로 측정하는 적외선 MTF 측정장치를 구성하였다. 이를 위하여 반달형 칼날 물체를 사용하여 초점거리 50 mm, F/4인 실리콘 렌즈에 대한 중적외선 파장대인 $3{\sim}5\;{\mu}m$에서의 축상 자오 방향에 대한 MTF를 측정하였다. 이 때 무한 물체를 만들기 위해서 초점거리가 2.545 m인 비축 포물 반사경을 사용하였다. 측정한 MTF는 렌즈의 설계 자료로부터 구한 MTF와 비교한 결과, 7 lp/mm 이하에서 2 % 이내의 MTF 허용오차를 만족하고 있음을 알 수 있었다.

LCD 기판 검사 광학계의 MTF 측정장치 제작

홍성목,김희남,조재흥,이윤우,이회윤,양호순,이인원,정진호,Hong, Sung-Mok,Kim, Hee-Nam,Jo, Jae-Heung,Lee, Yun-Woo,Lee, Hoi-Youn,Yang, Ho-Soon,Lee, In-Won,Jung, Jin-Ho 한국광학회 2007 한국광학회지 Vol.18 No.1

LCD(liquid crystal display) 기판의 표면검사용 광학장치의 성능평가를 위한 변조전달함수 측정장치를 설계하고 제작하였다. 이 장치에는 3개의 막대물체 모양의 USAF(United States Air Force) 해상도 물체와 적분구로 구성한 물체발생장치와 2차원 CCD(charge coupled device)의 상분석 장치를 사용하였다. 시험렌즈의 변조전달함수는 물체와 상의 명암비를 나눈 명암전달함수를 구한 후 변조 전달함수로 보정하여 변환시켰다. 제작된 평가장치를 이용하여 배율 2.6배, F/13.65의 시험 광학계를 평가하였으며, 공간주파수 62.5 1p/mm에서 자오면에 대해서 30.6 %, 구결면에 대해서 26.1 %의 값을 얻었다. We developed the equipment to measure the MTF(modulation transfer function) of an optical system for automatically inspecting the surface condition of an LCD substrate. We have made an object generator with USAF(United States Air Force) targets of three bar patterns and an integrating sphere, and an image analyzer with a 2 dimensional CCD(charge coupled device) and a relay lens. The MTF of the lens under test was obtained by correcting the measured CTF(contrast transfer function) which is the ratio of the contrast in the image of the USAF target to the contrast in the object. We have measured an optical system of F/13.65 (2.6x), the MTF are 30.6 % tangential plane and 26.1 % sagittal plane at 62.5 1p/mm.

우주환경에서 대형 반사경의 습기 방출에 의한 형상 변화 예측방법

송인웅,양호순,김학용,김성희,이회윤,김석환,Song, In-Ung,Yang, Ho-Soon,Khim, Hagyong,Kim, Seong-Hui,Lee, Hoi-Yoon,Kim, Sug-Whan 한국광학회 2018 한국광학회지 Vol.29 No.4

본 논문에서는 우주의 진공환경에서 반사경 코팅이 흡수한 습기를 방출하면서 나타나는 경면 형상의 변화를 예측하기 위한 새로운 방법론을 제안한다. 직경 50 mm, 두께 1.03 mm의 원형 시편과 간섭계를 통해 진공환경에서 나타나는 시편 형상 변화량을 측정하고 제르니케 프린지 다항식(Zernike fringe polynomial) 곡률항으로 나타내었다. 그 결과 습기 방출에 따른 코팅 스트레스는 152.7 Mpa로 계산되었다. 계산된 스트레스는 1.25 mm 두께 시편의 수치모사 모델에 적용하여 변화된 형상의 곡률항을 측정결과의 표준편차 이내($78.9{\pm}5.9nm$)로 예측할 수 있음을 검증하였다. 이 방법론을 2019년에 발사 예정인 차세대중형위성의 직경 600 mm 쌍곡면경에 적용, 습기 방출에 의한 경면 형상 변화를 계산하여 반사경의 초점거리가 약 $2.005{\mu}m$ 만큼 ?아짐을 예측하였다. 초점거리 변화는 광학 탑재체의 MTF를 한계공간주파수(Nyquist frequency)에서 2.3% 가량 낮추지만, 요구 사양을 만족하여 우주에서도 문제없이 운용 가능함을 확인하였다. In this paper, we propose a new method to predict a mirror's surface deformation due to the stress of moisture release by a coating in the environment of outer space. We measured the surface deformation of circular samples 50 mm in diameter and 1.03 mm thick, using an interferometer. The results were analyzed using Zernike fringe polynomials. The coating stress caused by moisture release was calculated to be 152.7 MPa. This value was applied to an analytic model of a 1.25 mm thickness sample mirror, confirming that the change of surface deformation could be predicted within the standard deviation of the measurement result ($78.9{\pm}5.9nm$). Using this methodology, we predicted the surface deformation of 600 mm hyperbolic mirror for the Compact Advanced Satellite, which will be launched in 2019. The result is only $2.005{\mu}m$ of focal shift, leading to 2.3% degradation of modulation transfer function (MTF) at the Nyquist frequency, which satisfies the requirement.

후면투사식 CRT 고화질 텔레비전용 광학엔진의 변조전달함수 측정을 위한 후방검사 변조전달함수 측정법

송종섭,조재흥,홍성목,이윤우,송재봉,이회윤,이인원,Song, Jong-Sup,Jo, Jae-Heung,Hong, Sung-Mok,Lee, Yun-Woo,Song, Jae-Bong,Lee, Hoe-Yun,Lee, In-Won 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.1

후면투사방식의 CRT(Cathod Ray Tube) 고화질 텔레비젼용 광학엔진은 큰 화면과 굽은 필드 때문에 일반적인 전방검사 MTF(modulation transfer function)로는 측정이 어렵다. 이러한 광학엔진의 MTF를 측정하기 위하여 광학엔진이 놓인 물체면과 상분석기의 위치를 서로 바꾸는 후방검사 MTF방법을 제안하고 이에 따른 MTF 측정장비를 구성하였다. 이러한 CRT HDTV용 광학엔진을 위한 후방검사 MTF측정법은 작은 수치개구(NA), 낮은 분해능, 긴 초점심도들 때문에 정밀도가 낮아지는 전방검사 MTF 측정법보다 사용하기가 훨씬 더 좋으며, 정렬이 매우 용이하고 측정반복성이 매우 좋다. 이 방법으로 측정한 MTF값과 설계된 MTF를 비교함으로써 이 방법의 신뢰성을 확인하였다. Because of the wide plane and the curved field of CRT rear projection high definition television, its MTF(modulation transfer function) can't be easily measured by the usual forward testing method. Then we propose a backward testing method for the MTF so that the object plane and the image analyzer of forward testing are located at positions opposite each other. We prefer to use the backward testing method because the forward testing method has poor accuracy caused by very small numerical aperture, low spatial resolutions, and long depth of focus. We found that the backward testing method was very easy to align and had high repeatability. We confirmed the confidence of results obtained by the backward testing method in comparison with designed results.

차세대중형위성 광학탑재체 반사경 국산화 개발

양호순(Ho-Soon Yang),김학용(Hak-Yong Kihm),이윤우(Yun-Woo Lee),이회윤(Hoi-Yoon Lee),이재협(Jae-Hyeob Lee),송재봉(Jae-Bong Song),김고은(Go-Eun Kim),송인웅(In-Woong Song),김성희(SeongHui Kim),이덕규(Deoggyu Lee) 한국항공우주학회 2019 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2019 No.11