메탈할라이드와 엘이디 오징어 집어등의 겸용시 배치조건에 따른 수중조도분포 비교분석

정미숙,이기대,고재석,배재현,Jung, Mee Suk,Lee, Ki Dae,Ko, Jae Seok,Bae, Jae Hyun 한국광학회 2014 한국광학회지 Vol.25 No.6

어류를 잡기 위한 기존의 여러 방법 중 하나로, 한국과 일본에서는 광원을 이용해 오징어를 잡는 방법이 주로 행하여져 왔다. 사용된 광원으로는 메탈할라이드를 이용한 방법이 주로 이용되었으나 유가 상승으로 인한 유지비용 상승이 문제로 대두되어져 왔다. 또한 메탈할라이드 광원은 고온으로 인한 화상의 위험과 인체에 유해한 자외선 스펙트럼 방출로 인하여 어업인의 건강을 위협하여 왔다. 이에 반해 엘이디 광원은 저전력, 저발열의 장점을 가지고 있어서 메탈할라이드 광원을 대체하는 연구가 주로 한국과 일본에서 이루어져 왔으나, 메탈할라이드 광원 대비 낮은 광량과 다른 배광특성으로 인해 어획량은 메탈할라이드 집어등 어선 대비 저조한 실정이다. 이러한 문제점을 해결하고자 본 논문에서는 기존의 메탈할라이드 집어등 어선과 가장 유사한 조도 분포를 얻기 위해 메탈할라이드 광원과 엘이디 광원을 조합 배치하였고, 그때의 수심별 조도 분포 시뮬레이션을 하여 최적의 배치조건을 제시하였다. A combination of MHL and LED fish-luring light is used in this study. Its yield, characteristics, and irradiance distribution are evaluated and analyzed. To obtain an irradiance distribution similar to that of an MHL, we suggest the optimal arrangement of MHL and LED.

다중 구성을 이용한 내시경 및 대물렌즈 광학계 공차 민감도 최소화 설계 기술

정미숙,Jung, Mee-Suk 한국광학회 2021 한국광학회지 Vol.32 No.6

Recently, lens manufacturing and assembly technology has greatly improved. However, tight requirements of manufacturing and assembly lead to an increase in cost and manufacturing time, and in some cases the performance of an optical system may deteriorate depending on the operating environment's conditions, such as temperature or vibration. In addition, the use of a compensator is an effective method to reduce sensitivity in an ultra-precision optical system, but in the case of a small lens, such as that in an endoscope, it is difficult to use a compensator due to the size limitation of the lens barrel. Therefore, minimizing lens sensitivity is the most important technology in lens design. For this reason, there have been various attempts to reduce the lens sensitivity, and there is a trend to add functions to reduce the sensitivity in the lens design S/W. In this paper, we introduce a design technology that minimizes lens sensitivity. We first design a lens with quite good performance, then analyze the sensitivity of this lens, make a multi-configuration with high-sensitivity element error, and then reoptimize it. We prove with an example that this design technique is very effective. 최근 렌즈 가공 및 측정 기술의 발전에 따라 렌즈의 제작 조립 기술이 개선되었다. 그럼에도 불구하고 렌즈 제작 조립 기술의 상향에 따른 비용 및 제작 기간의 증가, 온도 및 진동 등의 사용 환경 의존도를 해결하지 못해 이에 따른 불안정해지는 성능 등을 극복하지 못하였다. 또한, 초정밀 광학계에서 효과적으로 민감도를 줄이는 방법은 다수의 보상자를 이용하는 방법인데, 특히 내시경 같은 초소형 렌즈의 경우 렌즈 경통 크기 제약으로 인하여 상거리 보상자 이외 추가적인 보상자 사용에 어려움이 있다. 따라서 렌즈 설계에 있어 공차에 대한 렌즈의 민감도를 최소화하는 것은 무엇보다도 중요한 기술인 바 이를 위한 노력이 필요하며, 렌즈 설계 소프트웨어에서도 민감도를 줄일 수 있는 기능들이 추가되는 추세이다. 본 논문에서는 우선 성능이 최적화된 설계를 도출하고, 이 설계의 민감도를 분석하여 민감도가 높은 요소들을 다중 구성(multi-configuration)에 적용한 뒤 다시 최적화함으로써 렌즈 민감도를 최소화하였으며 사례를 들어 다중 구성 방법이 민감도 저감에 매우 효과적임을 보여주었다.

가시광선 전대역의 색수차보정을 위한 광학유리의 선정과 이를 적용한 텔레센트릭 렌즈의 설계

유승문,정미숙,Yu, Seung Moon,Jung, Mee Suk 한국광학회 2015 한국광학회지 Vol.26 No.4

This paper shows the best selection and combination of glass in lens design, to correct a chromatic aberration using achromatic and apochromatic conditions. Using this research result, we have designed a telecentric lens for machine vision in the full range of visible light. We obtain good optical quality in the form of a quite small RMS wavefront error of $0.057{\lambda}$ in the super-broadband wavelength range 380 nm -780 nm. This result is better than that for a common telecentric lens in the visible wavelength range 486.1-656.2 nm. 본 논문에서는 이중 색지움 렌즈와 삼중 색지움 렌즈의 종색수차 보정식을 이용하여 가시광선 전대역에서 수차를 보정할 수 있는 유리 조합을 연구하고 수차가 보정된 두 렌즈를 결합하여 산업 현장에서 광범위하게 이용되고 있는 비전검사용 텔레센트릭 렌즈를 설계하였다. 그 결과 매우 넓은 파장대역 380 nm ~ 780 nm에서 파면수차를 $0.057{\lambda}$ 를 갖는 광학적 성능을 확보하였으며, 이는 기존에 시판중인 486.1 nm ~ 656.2 nm에서 수차가 보정된 텔레센트릭 렌즈들보다 우수하다는 것을 볼 수 있었다.

광학 성능 및 제작성 향상을 위한 탐조등 렌즈 연구

조예지,정미숙,Jo, Ye-Ji,Jung, Mee-Suk 한국광학회 2020 한국광학회지 Vol.31 No.2

본 연구에서는 좁은 지향각, 높은 최대 중심광도를 갖는 탐조등 광학계 설계 기술 연구를 진행하였다. 기존 탐조등 광원인 할로겐램프와 제논램프는 진동과 충격에 취약하며, 크기가 크고 무거워 운반에 많은 어려움이 있다. 또한 탐조등 후면부에 위치한 포물경은 제작 시 광원과 조립 오차에 따른 성능 저하와 낮은 광 효율의 단점을 지니고 있다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 1 kW 할로겐램프를 150 W급 고출력 COB LED로 대체하고 목표 성능을 만족하기 위한 고효율 TIR 렌즈를 설계하였다. 이후 광학계 사출 시 발생하는 표면 오차를 해결하는 방안으로 TIR 렌즈 어레이를 제시하여 제작 신뢰성을 확보하였다. 설계된 광학계를 바탕으로 시제품을 제작한 후 시중 할로겐램프 탐조등과 성능을 비교하여 광학 성능의 우수함을 확인하였다. This study examines the design technology of searchlight optics featuring narrow beam angles and high luminous intensities. Halogen and xenon lamps, which are conventional searchlight sources, are vulnerable to vibration and shock, and are large and heavy, making them difficult to transport. In addition, the parabolic mirror located at the rear of the searchlight has the disadvantages of poor performance and low light efficiency, due to the assembly error produced during manufacturing. To solve this problem, a 1-kW halogen lamp is replaced by a 150-W high-power COB LED, and a high-efficiency TIR lens is designed to meet the target performance. Afterward, the TIR lens array is proposed to solve the surface error generated during optical injection. After a prototype is manufactured based on the designed optical system, the optical performance is confirmed to be excellent, by comparing it to that of a commercial halogen-lamp searchlight.

빔 확산각 최소화를 통한 장거리 측정용 ToF 레이저 거리센서 광학계 설계 연구

이현화,서재영,정미숙,Lee, Hyun-Hwa,Seo, Jae-Yeong,Jung, Mee-Suk 한국광학회 2021 한국광학회지 Vol.32 No.2

본 논문에서는 빔 확산각 최소화를 통해 장거리에서 측정이 가능하도록 한 ToF 레이저 거리센서 광학계 설계에 대한 연구를 진행하였다. 거리센서는 장거리 측정 시 거리가 멀어질수록 레이저 빔의 확산각으로 인해 물체 표면에 도달하는 빔의 광량이 급격히 저하되며, 이로 인해 센서에 수신되는 광량도 감소되어 측정이 되지 않거나 측정 오차가 발생하게 된다. 일반적으로 빔 확산각을 최소화하는 광학계로 실린더 렌즈가 사용된다. 그러나 실린더 렌즈를 이용한 광학계는 광학계 크기가 커지는 문제뿐만 아니라 조립 공차의 어려움으로 인해 성능이 저하된다는 문제점이 있어 최근 비구면 렌즈를 사용하는 추세가 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 실린더 렌즈를 이용한 광학계와 비구면 렌즈를 이용한 광학계의 광효율과 조립공차를 비교 분석하고자 한다. In this paper, a study is conducted on the design of an optical system of a time-of-flight (TOF) laser distance sensor that can measure long distances by minimizing beam divergence. When measuring a long distance, the amount of light on the object's surface decreases as the distance increases, due to the diffusion angle of the laser beam, and thus the beam at the sensor also decreases, causing measurement errors. In general, a cylindrical lens is used to reduce the divergence beam angle. However, an optical system using a cylindrical lens has the problem of degraded performance due to the difficulty with assembly tolerance, as well as the problem of the increased size of the optical system, and thus the use of aspherical lenses has been increasing recently. Therefore, in this study, the optical efficiencies and assembly tolerances of optical systems using respectively a cylindrical lens and an aspherical lens are compared and analyzed.

365 nm 파장대역 고투과율 실리콘 수지 TIR 렌즈 및 고지향성 노광기 광원모듈 제작

성준호,유순재,정미숙,Sung, Jun Ho,Yu, Soon Jae,Anil, Kawan,Jung, Mee Suk 한국전기전자재료학회 2018 전기전자재료학회논문지 Vol.31 No.4

A high directivity TIR (total internal reflection) lens in the UV-A region was designed using a silicone resin, and a UV light source module with a maximum irradiation density of $150mW/cm^2$ was fabricated. The beam angle of the TIR lens was designed to be $8.04^{\circ}$ and the maximum diameter of the TIR lens was Ø13.5. A silicone resin having a UV transmittance of 93% and a refractive index of 1.4 at a wavelength of 365 nm was used, and the lens was manufactured using an aluminum mold, from which silicone could be easily released. The module was fabricated in a metal printed circuit board of COB (chip on board) type using a $0.75{\times}0.75mm^2$ UV chip. A jig was used to adjust the focal length between lens and chip and to fix the position of the lens. The optical characteristics such as illumination distributions of the lens and module were designed using 'LightTools' optical simulation software. The heat dissipation system was designed to use a forced-air cooling method using a heat-sink and fan.

노광 광학계의 왜곡수차 측정에 관한 연구

주원돈,이지훈,채성민,김혜정,정미숙,Joo, WonDon,Lee, JiHoon,Chae, SungMin,Kim, HyeJung,Jung, Mee Suk 한국광학회 2012 한국광학회지 Vol.23 No.3

일반적으로 왜곡을 측정하는 방법으로 패턴의 전체 이미지를 분석하여 왜곡을 평가하는 방법을 이용하고 있으나 정확도가 높지 않아 카메라 등의 광학계에 많이 적용되고 있다. 1um이하의 정확도를 요구하는 왜곡수차를 측정하는 방법으로는 고가의 정밀 스테이지를 이용하여 마스크의 이미지 위치를 정확히 측정하는 방법이 주로 이용된다. 본 논문에서는 정확도가 요구되지 않는 매뉴얼 스테이지를 이용하여 왜곡을 정확히 측정하는 방법을 연구 하였다. 주요 아이디어로는 CCD나 CMOS를 이용하여 마스크 이미지를 일부 중첩되도록 분할측정하고 인접중첩영역의 이미지를 통합하여 마스크 이미지 위치를 정확히 계산하는 것이다. 마스크 이미지의 정확한 위치정보를 얻기 위해 Canny Edge Detection 기법을 사용하였으며 이렇게 확보된 위치정보로부터 좌표변환과 최소자승법을 사용하여 정확한 왜곡수차를 계산하는 과정을 연구하였다. In general, one of the methods used to measure distortion is to use the full image of the regular pattern. However, because of low accuracy, this method is mainly used for an optical system such as a camera.. In order to measure distortion with high accuracy less than 1um, one can use the method of measuring the exact position of a mask image. In this case, a high accuracy stage with a laser encoder is required. In this paper, we investigate measurement of the distortion of high accuracy with a simple manual stage. The main idea is that we split and measure the mask image with the overlapping area by using CCD or CMOS, and then we get an exact position of the mask image by integrating the adjacent split images. We use the Canny Edge Detection method to get the position information of the mask image and we researched the process to exactly calculate distortion by using coordinate transformations and a least square method.

Korsch 망원경의 열분석을 통한 광학계 성능 평가 방법 및 비열화 구조 연구

김규호,박성우,박승한,이경묵,정미숙,Kim, Kyu-Ho,Park, Seong-Woo,Park, Seung-Han,Lee, Kyoung-Mook,Jung, Mee-Suk 한국광학회 2021 한국광학회지 Vol.32 No.6

본 논문은 Korsch 망원경의 열분석을 통한 광학계 성능 평가 방법 및 비열화 구조를 연구하였다. 비대칭성의 복잡한 구조를 가진 광학계의 경우, 광학 설계 소프트웨어에 열팽창 계수를 적용하여 인공위성 구조를 구현하는데 한계가 있어 온도 변화에 대한 광학계 성능 평가가 이루어지기 어렵다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 기계 설계 소프트웨어를 이용하여 온도에 따라 광학계에 영향을 주는 모든 구조체에 길이 변화를 구현하였고, 온도 변화에 대한 광학 부품 사이의 거리 변화량을 정리하였다. 또한 광학 설계 소프트웨어를 이용하여 온도 변화에 대한 광학 부품의 형상 및 두께 변화량을 정리하였다. 두 소프트웨어에서 도출한 모든 변화량을 광학 소프트웨어에 적용하여 광학계의 성능 평가를 진행하였다. 그 결과 공간 분해능 71.4 cycles/mm에 대한 변조전달함수(MTF)가 9 ℃에서 33 ℃까지의 범위에서 25% 이상 유지되는 것을 확인하였다. 또한 광학계 성능 변화에 가장 영향을 많이 주는 구조체를 찾아, 영향을 줄이도록 비열화 구조를 도출하여 개선된 구조물을 적용한 광학계의 성능 평가를 진행하였다. 그 결과, 분해능 71.4 cycles/mm에 대한 변조전달함수가 9 ℃에서 33 ℃까지의 범위에서 67% 이상 유지되는 것을 확인하였다. In this paper, a method for evaluating optical-system performance and an athermal structure through thermal analysis of the Korsch telescope was studied. In the case of an optical system having a complex asymmetrical structure, there is a limit to implementing the satellite structure by applying the coefficient of thermal expansion (CTE) in the optical-design software, so it is difficult to evaluate the performance of the optical system against temperature changes. To solve this problem, using mechanical design software all length changes were implemented in all structures that affect the optical system according to temperature, and the value of the change in distance between optical components due to temperature change was organized. Also, the values of changes in shape and thickness of the optical components against temperature changes are organized in the optical-design software. All changes derived from both software packages were applied in the optical software to evaluate the performance of the optical system. As a result, it was found that the MTF for a spatial resolution of 71.4 cycles/mm was maintained at more than 25% in the range from 9 ℃ to 33 ℃. In addition, the performance of the optical system applying the improved structure was evaluated, by finding the structure that had the most influence on the optical system's performance change, and deriving an athermal structure to reduce the effect. As a result, it was found that the MTF for a resolution of 71.4 cycles/mm was maintained at over 67% in the range from 9 ℃ to 33 ℃.

지역사회복지시설 이용노인들의 여가활용실태 및 활성화에 관한 연구

김희년(Hee Nyon Kim),정미숙(Mee Suk Jung) 한국노인복지학회 2004 노인복지연구 Vol.0 No.26

본 연구는 노인의 여가문제가 노인 개개인에 국한된 문제가 아니라 지역사회 전체의 관심과 참여를 통해 해결해야 할 중요한 문제로 인식하고, 노인의 여가활용을 활성화하기 위한 방안을 찾기 위한 목적으로 이루어졌다. 2004년 4월 현재 진해시에 거주하고 있는 60세 이상의 남녀 노인 250명을 조사대상으로 하여, 설문지를 기초로 개별 및 직접 면담방식을 이용하여 자료를 수집하였다. 수집된 자료는 SPSS프로그램을 이용하여 분석되었고, 빈도분석, 교차분석, 1-검정, 카이스퀘어 검증, 회귀분석방법 등이 사용되었다. 조사결과를 요약해서 정리하면 다음과 같다. 첫째, 노인들의 여가시설 활용실태를 살펴보면 교육수준과 소득수준이 낮을수록 경로당을 이용하는 비율이 높았다. 둘째, 여가프로그램 중 복리 후생프로그램 이용경험의 경우에는 소득이 없고 연령이 많을수록 경로식당을 이용하는 비율이 높은 것으로 나타났는데, 이는 독거노인의 증가현상과 상관관계가 있는 것으로 판단된다. 셋째, 사회교육프로그램의 경우, 교육수준이 낮을수록 한글교실프로그램의 참여에 높은 관심을 보였다. 그리고 넷째, 가족내 소외감과 여가에 소요되는 비용이 여가활동의 만족에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이상과 같이 노인들의 여가시설 활용실태 및 욕구 등에 대한 조사 결과, 많은 노인들은 스스로의 낮은 교육수준, 경제적 빈곤, 건강약화 등의 신체적 특성, 소외감과 외로움 등의 부정적 심리 특성 등이 여가활동 참여에 소극적인 태도를 갖게 하는 것으로 파악되었다. 또한 여가에 대한 인식 및 여가정보의 부족과 시설에 대한 접근성 제약이 실제로 노인여가활동에 많은 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 이상의 조사결과를 토대로 여가활용 증진을 위한 몇 가지 방안을 제시해 보면 다음과 같다. 첫째, 기존의 경로당 시설 및 장비의 재정비와 운영과 관련한 재정적 지원의 현실화가 요청된다. 둘째, 지역사회에 거주하고 있는 노인들에게 노인여가복지시설과 시설에서 제공하는 여가프로그램에 대해 충분히 알고 이용여부를 결정할 수 있도록 지속적인 홍보를 실시해야한다. 셋째, 노인들의 다양한 특성과 욕구를 충분히 고려하여 노인들에게 실질적으로 필요하고 노인들이 원하는 여가프로그램을 개발 및 운영해야 한다. 그리고 넷째, 여가활동으로서의 노인자원봉사활동프로그램을 개발하고 육성해나가야 할 필요가 크다고 판단된다. The purpose of this study is to examine elderly people`s leisure lives including their unfulfilled needs and problems and to seek ways of improving their leisure activities, as the elderly`s leisure activity was an important issue that should be addressed at a societal level. The subjects of this study were 250 men and women at the age of 60 and over, who resided in Jinhae city in April, 2004. An individual interview was conducted based on structured written questionnaires. For analyzing collected data, SPSS 10.0 program was employed. Frequency distribution, t-test, x²(Chi-square) test, and multiple regression were the analytical methodsutilized. The findings of the study were as follows: In terms of using leisure facilities, those who were less educated or had lower income had tendency to utilize senior citizen centers most. Regarding their use of welfare programs, the low-income elderly utilized free lunch program more often, and this phenomenon indicated that the elderly who lived alone wanted to satisfy their needs for food utilizing free lunch program. As to their intention of participating in leisure programs, the less-educated elderly were more willing to take a Korean language class. In regard to the factors affected their satisfaction with leisure activities, a sense of alienation among family members and the cost of participation had an impact on their satisfaction with leisure life. The findings above suggested that the physical characteristics of elderly, including low educational level, poor economic status, poor health, and psychological characteristics, such as a sense of alienation and loneliness, made them take a passive attitude toward leisure activities. Moreover, their poor awareness of leisure life, lack of relevant information and inconvenience of transportation had a lot of impacts on their leisure activities. Based on the above-mentioned findings, there are some suggestions about how to help elderly people taking advantage of their leisure time. First, existing senior citizen centers should be equipped properly and managed efficiently, and given more financial support from local and central government. Second, leisure and welfare facilities and their programs should be well publicized for the elderly in community. Third, successful leisure programs that could address elderly`s needs and wants should be prepared. And, fourth, elderly volunteer programs should be promoted as part of the efforts to improve their leisure activities.

Microlens Array를 이용한 자동차 커뮤니케이션 램프 설계 방안 연구

서재영,이현화,공미선,최환영,정미숙,Seo, Jae-Yeong,Lee, Hyun-Hwa,Kong, Mi-Seon,Choi, Hwan-Young,Jung, Mee-Suk 한국광학회 2021 한국광학회지 Vol.32 No.3

본 논문에서는 MLA (microlens array)를 이용한 자동차 커뮤니케이션 램프 설계 방안에 대한 연구를 진행하였다. 자율주행기술의 발전으로 보행자와 차량 간의 소통을 위한 커뮤니케이션 램프가 자동차에 필요하게 되었다. 광학계의 크기를 줄이고, 높은 광량을 확보하기 위해 MLA를 사용하여 커뮤니케이션 램프 광학계를 설계하였다. 또한, 기울어진 지면에서 선명한 image를 확보하기 위해 중첩방안을 고려하여 설계를 진행하였다. 이후 중첩 전 MLA 광학계와 성능 비교를 통해 향상된 성능을 확인하였다. In this paper, a study of the design of automotive communication lamps using microlens arrays (MLAs) was conducted. With the development of autonomous driving technology, automobiles need communication lamps to communicate with pedestrians. To reduce the size of the optical system and secure high light intensity, the communication lamp's optical system was designed using an MLA. In addition, to secure a clear image on inclined ground, the design was carried out considering the overlap method. After that, the improved performance was confirmed by comparing it to the MLA optical system before overlapping.