회절에 기반한 중거리 깊이 측정 시스템 (Diffraction-Based Mid-Range Depth Measurement System)

서지정보

· 발행기관 : 대한시과학회
· 수록지 정보 : 대한시과학회지 / 27권 / 1호 / 1 ~ 9페이지
· 저자명 : 안채연, 임지유, 노주희, 장재영

초록

목적: 본 연구에서는 회절격자가 광원의 깊이에 따라 회절영상을 주기적으로 생성하는 광학적 특성을 이용하여중간 범위의 깊이를 측정할 수 있는 시스템을 연구하였다.
방법: 첫 번째로 회절격자 영상시스템을 기하광학적으로 분석합니다. 두 번째로 회절격자의 주기적인 결상특성을 파동광학적으로 분석하였다. 세 번째로 주기적인 함수사이의 콘볼루션 특성을 이용하여 깊이에 대응하는 공간주기를 도출하였다. 네 번째로 1 m에서 4 m까지 1m마다 타켓을 설치한후 회절격자, 카메라, 레이저로 구성된 회절격자 영상시스템을 이용하여 회절영상을 획득하는 광학실험을 수행하였다. 다섯 번째로 첫 번째 과정에서 세 번째과정까지 수행한 이론적 분석을 네 번째 과정에서 획득된 회절영상에 적용하여 깊이측정을 수행하였다. 마지막으로결과 분석을 통해 시스템의 깊이해상도를 도출하였다.
결과: 깊이 측정 실험을 수행하였고 제안된 방법의 타당성을 검증하였다. 회절영상배열의 공간주기는 타겟물체와 회절격자사이의 거리가 멀어질수록 증가한다, 그러나 그 증가하는 비율은 물체거리에 반비례하였다.
결론: 회절격자의 특성을 응용한 깊이 측정 시스템을 제안하였으며 이론분석과 광학실험을 통해 타당성을 검증하였다.

영어초록

Purpose : We study a system capable of measuring intermediate depths by utilizing the optical characteristics of a diffraction grating that periodically forms diffraction images according to the depth of the light source.
Methods : First, we analyze the diffraction grating imaging system using geometric optics.
Second, we analyze the periodic imaging characteristics of the diffraction grating using wave optics. Third, we derive the spatial period corresponding to the depth by applying the convolution properties of periodic functions Fourth, we perform an optical experiment to capture diffraction images using a diffraction grating imaging system consisting of a diffraction grating, a camera, and a laser with targets placed at intervals of 1 meter, ranging from 1 meter to 4 meters. Fifth, we perform depth measurement by applying the theoretical analysis performed from the first to the third steps to the diffraction images obtained in the fourth step. Finally, we derive the depth resolution of the system through the analysis of the results.
Results : Depth measurement experiments are conducted to verify the validity of the proposed method. The spatial period of the diffraction image array increases as the distance between the target object and the diffraction grating increases. However, the rate of increase is inversely proportional to the object distance.
Conclusion : We propose a depth measurement system that leverages the characteristics of the diffraction grating and verify its validity through theoretical analysis and optical experiments.

참고자료

· 없음