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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 조재흥
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 한남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수5
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전방위 영상은 촬영지점을 기준으로 모든 방향을 촬영한 영상으로 사용자를 중심으로 좌우 360°로 주변의 모든 곳을 볼 수 있음을 의미한다. 이것을 기반으로 광축의 수직 방향을 기준으로 잡아서 그 기준에서 360°를 볼 수 있는 광학계를 전방위 광학계로 정의한다. 본 논문에서는 기존의 가시광 전방위 광학계의 단점인 낮은 해상도를 센서의 종류, 렌즈의 재질과 매수를 통해 극복하였다. 집광부의 전방위 영상을 결상부로 보내기 위하여 수광부의 첫 번째에 위치한 큰 거울(주경)에 구멍을 뚫어서 기존 설계를 진행하였는데 그렇게 되면 거울의 가공과 대한 공차가 커지고 거울 안쪽에 렌즈를 삽입하기 때문에 조립 또한 어려워지며 이로 인하여 저가 생산 및 대량생산이 힘들어진다. 이 문제에 대한 해결방안으로 렌즈 앞면에 투과하는 부분을 제외하고 금속코팅을 입혀 렌즈가 부분적으로 거울 역할이 하게 설계하여 구멍을 없애고 수광부를 밀폐형으로 설계한다. 수광부의 주경을 지나서 위치한 거울(부경)을 평면경으로 설계하여 수광부의 거울 부분을 안정적으로 설계하였다. 또한 최대 단점인 중앙 부분의 왜곡된 이미지를 해결하기 위하여 결상부를 줌렌즈로 설계하였다, 즉 결상부의 렌즈를 군으로 나눠 렌즈군의 이동을 통해 광축에 가까운 범위의 화각에서 생긴 상을 확대하여 압축된 상의 분해능 문제를 해결한다. 또한 온도 변화에 따라서 광학계의 성능이 떨어지는 부분을 광학계 부품의 이동을 동하여 보상화를 진행하였는데 이러한 문제를 렌즈의 재질과 렌즈의 적절한 배치를 통하여 보상화를 진행하지 않아도 온도 변화에 따라 사용 가능한 밀폐형 반사굴절식 전방위 줌 광학계를 설계하였다. 그 결과 최적화 설계한 광학계에서의 줌궤적은 변배자의 렌즈군이 약 10.3 mm 만큼 이동하고 보상자 렌즈군은 0.18 mm 만큼 이동하는 것을 알 수 있다. 변배자와 보상자의 줌 궤적들이 선형적으로 변하기 때문에 기계적으로 줌 군의 이동에 무리가 없음을 알 수 있었고 줌배율의 결과값이 약 1.4배로 나타났다. 또한 MTF 차트를 분석해서 114 lp/mm의 공간 주파수에서 30% 이상의 MTF 값이 나왔다. 그리고 스폿 다이어그램을 통해 센서의 픽셀 크기인 2.2 um 안으로 스폿의 크기가 들어오는 것을 알 수 있다. 공차 분석 결과, 0.3의 MTF에서 98.9%의 누적 확률을 달성하였다.
온도변화에 따라 곡률반경은 최소 0.001 mm에서 최대 0.072 mm까지 변화하고 두께는 경우 최소 0.001 mm에서 최대 0.035 mm까지 변화됨을 확인할 수 있다. 상거리의 경우에는 wide 모드와 middle 모드에서는 상거리의 변화가 없으며, tele 모드에서의 상거리의 변화량은 온도에 따라?30도에서부터 50도까지 변화량은 최대 0.0065 mm만큼 변화한다. 그러나 tele모드에서 이정도의 상거리 변화량은 상의 질적 변화에 거의 영향이 없을 것으로 예상된다. 이러한 상의 질적 변화는 MTF 변화로서 확인할 수 있다.그 결과 MTF 변화량은 최소 0.001에서 최대 0.092까지 변화하므로 온도변화에 큰 무리가 없음을 확인할 수 있었다.
그 결과 가시광용 밀폐형 전방위 줌 광학계의 스펙이 잘 만족된 최적화 설계가 잘 이루어 졌음을 확인할 수 있다. 추후 기구물 설계와 중량을 고려한 연구가 진행될 예정이다.
온도변화에 따라 곡률반경은 최소 0.001 mm에서 최대 0.072 mm까지 변화하고 두께는 경우 최소 0.001 mm에서 최대 0.035 mm까지 변화됨을 확인할 수 있다. 상거리의 경우에는 wide 모드와 middle 모드에서는 상거리의 변화가 없으며, tele 모드에서의 상거리의 변화량은 온도에 따라?30도에서부터 50도까지 변화량은 최대 0.0065 mm만큼 변화한다. 그러나 tele모드에서 이정도의 상거리 변화량은 상의 질적 변화에 거의 영향이 없을 것으로 예상된다. 이러한 상의 질적 변화는 MTF 변화로서 확인할 수 있다.그 결과 MTF 변화량은 최소 0.001에서 최대 0.092까지 변화하므로 온도변화에 큰 무리가 없음을 확인할 수 있었다.
그 결과 가시광용 밀폐형 전방위 줌 광학계의 스펙이 잘 만족된 최적화 설계가 잘 이루어 졌음을 확인할 수 있다. 추후 기구물 설계와 중량을 고려한 연구가 진행될 예정이다.
목차
제1장 전방위 광학계 동향 및 연구목표 1제2장 밀폐형 반사굴절식 전방위 줌 광학계의 설계 31절 광학계 특징 32절 수광 광학계의 초기설계 33절 결상 광학계의 초기설계 84절 줌 광학계 115절 목표 사양 126절 최적화 설계 18제3장 밀폐형 반사굴절식 전방위 줌 광학계의 성능분석 261절 MTF 262절 spot diagram 283절 공차분석 314절 비열화 해석 33제4장 결론 38참고문헌 39요약 42부록 43
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