• Current Optics and Photonics
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• 제6권3호
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• pp.313-322
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• 2022

Remote-sensing optical payloads, especially hyperspectral imagers, have particular issues with stray light because they often encounter high-contrast target/background conditions, such as sun glint. While developing an optical payload, we usually apply several stray-light analysis methods, including forward and backward analyses, separately or in combination, to support lens design and optomechanical design. In addition, we often characterize the stray-light response over a full field to support calibration, or when developing an algorithm to correct stray-light errors. For this purpose, we usually use forward analysis across the entire field, but this requires a tremendous amount of computational time. In this paper, we propose a sequence of forward-backward-forward analyses to more effectively investigate the through-field response of stray light, utilizing the combined advantages of the individual methods. The application is an airborne hyperspectral imager for creating hyperspectral maps from 900 to 1700 nm in a 5-nm-continuous band. With the proposed method, we have investigated the through-field response of stray light to an effective accuracy of 0.1°, while reducing computation time to 1/17^th of that for a conventional, forward-only stray-light analysis.

• Current Optics and Photonics
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• 제5권3호
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• pp.220-228
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• 2021

To improve the measurement accuracy of a solar-radiation observer instrument, aiming at the problem of multiorder-stray-light interference caused by the diffraction of the flat-field concave grating in the spectroscopic system, straylight suppression methods for different forms of optical traps are studied. According to the grating surface-scattering distribution-function model, the bidirectional scattering distribution function (BSDF) of a dust-polluted surface and the flat-field concave grating's transition area of the spectroscopic system is calculated, and a Lyot stop with blade baffle is designed to suppress this kind of stray light. For diffraction multiorder stray light, based on the theory of light-energy transmission, a design for precise positioning of the trench optical trap is proposed. The superiority of the method is verified through simulation and actual measurement. The simulation results show that in a spectroscopic system approximately 160 mm × 140 mm × 80 mm in size, the energy of the stray light is reduced by one order of magnitude by means of the trench optical trap and Lyot stop, and the number of beams is reduced from 5664 to 1040. The actual measurements show that the stray-light-suppression efficiency is about 69.4%, which is effective reduction of the amount of stray light.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2008년도 하계학술발표회 논문집
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• pp.129-130
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• 2008

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2006년도 Proceedings of ISRS 2006 PORSEC Volume I
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• pp.274-277
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• 2006

KARI is currently developing a geostationary ocean color imager (GOCI) for COMS. We report the progress in integrated optical modeling and analysis for stray light suppression and the end-to-end instrument performance verification including in-orbit calibration. The Sun is modeled as the emitting light source and the selected area around Korean peninsular as the observation target that scatters the sun light towards GOCI in orbit. The optical ray tracing employing active geometric scaling was then used for precise characterization of the spatial and radiometric performance at the instrument focal plane. The analysis results show positive reduction in the simulated stray light level with the design improvement including baffles. It also indicates that the ray traced in-orbit radiometric performances are effective tools for the independent assessment of more traditional linear and quadratic equation based estimation of water leaving radiance. The concept of integrated GOCI optical model and the computational method are presented.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제15권1호
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• pp.52-55
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• 2011

We discuss the effect of stray light on a high-precision camera in an LEO(Low Earth Orbit) satellite. The critical objects and illumination objects were sorted to discover the stray light sources in the optical system. Scatter modeling was applied to determine a noise effect on the surface of a detector, and the relative flux of a signal and noise were also calculated. The stable range of reflectivity of the beam splitter was estimated for various scattering models.

• 한국광학회지
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• 제20권1호
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• pp.6-15
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• 2009

2매의 비구면 렌즈로 구성된 카메라 폰 렌즈를 설계하고 상면에서 미광의 분포를 분석하였다. 미광분석에서는 렌즈 경통의 내면과 스페이서에서 대부분의 입사광은 흡수하고 일부만 균일하게 산란하는 것으로 가정하였으며, 경통과 스페이서에서 10%가 산란된다고 가정할 때, 미광의 최대치는 이상적인 상의 강도의 7.1%였다. 이 분석을 통하여 대부분의 미광은 렌즈 리브에서의 내부반사에 의하여 발생하며, 경통과 스페이서에 의한 산란의 기여는 상대적으로 작음을 알 수 있었다. 내부반사를 줄이기 위하여 렌즈사이에 얇은 흡광판을 삽입하고 스페이서의 모양을 수정하였으며, 경통의 재설계 후에는 산란광의 최대치가 이상적인 상의 강도의 1.1%로 감소하였다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.218.2-218.2
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• 2012

In the remote sensing researches, the reflected bright source such as snow, cloud have effects on the image quality of wanted signal. Even though those signal from bright source are adjusted in corresponding pixel level with atmospheric correction algorithm or radiometric correction, those can be problem to the nearby signal as one of the stray light source. Especially, in the step and stare observational method which makes one mosaic image with several snap shots, one of target area can affect next to the other snap shot each other. Presented in this paper focused on the stray light analysis from unwanted reflected bright source for geostationary ocean color sensor. The stray light effect for total 16 slot images each other were performed according to 8 band filters. For the realistic simulation, we constructed system modeling with integrated ray tracing technique which realizes the same space time in the remote sensing observation among the Sun, the Earth, and the satellite. Computed stray light effect in the results of paper demonstrates the distinguishable radiance value at the specific time and space.

• 한국광학회지
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• 제23권4호
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• pp.167-171
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• 2012

과학기술위성3호 부탑재체인 COMIS(Compact Imaging Spectrometer)는 무게 4.25 kg의 소형영상분광기로써 지표면 및 대기과학을 연구할 목적으로 개발되었다. COMIS는 지표면, 대기, 수면으로부터 반사되는 태양 에너지를 고도 700 km에서 가시광 및 근적외선 영역(0.4 ~1.05 ${\mu}m$)에서 해상도 27 m, 관측폭 28 km, 파장 분해능 2 ~ 15 nm를 갖도록 결상 광학계와 분광 광학계로 구성된다. 먼저 지상 $27m{\times}28km$의 해당되는 지표면에서 반사된 빛은 COMIS의 결상 광학계에 의하여 상면에 위치한 $11.8{\mu}m{\times}12.1mm$의 선형 슬릿으로 맺히고, 이후 약 1.1배의 배율을 갖는 분광 광학계의 상면에 $1.4mm{\times}13.3mm$의 크기를 갖는 분광 스펙트럼 영상으로 나타난다. 이 때 부분 반사 및 산란 등에 의한 신호대잡음비(SNR, signal to noise ratio) 저하를 방지하기 위하여 렌즈 및 거울 면에 무반사 및 고반사 코팅이 적용되었고, 내부에는 미광 차단 구조물 등이 설치되었다. 미광 차단 설계의 적정성을 확인하기 위하여 미광 모델 수립과 상용 프로그램을 이용한 미광 해석을 수행하였다. 해석 결과 미광의 세기는 정상 결상 대비 무시할 정도의 값($10^{-5}$)으로 영상에는 실질적인 영향이 없음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.612-618
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• 2016

본 연구의 목적은 청색광 차단 렌즈에서 발생하는 미광이 상의 질에 미치는 영향에 대하여 알아보는 것이다. 이상적인 안경 렌즈, 내부 반사가 없는 무반사 안경 렌즈, 내부 반사가 있는 무반사 안경 렌즈, 그리고 내부 반사가 있는 청색광 차단 렌즈를 설계하고 광도 분포 및 미광 분포를 도출하였다. 설계된 안경 렌즈는 굴절능 0.00 D, 굴절률 1.56, 반지름 155.16 mm 인 메니스커스 렌즈이다. 청색광 차단 렌즈의 피크는 430~440 nm 영역 사이에 있으며, 반사율은 5%, 10%, 15%, 20%이 되도록 설계하였다. 분석 결과에 따르면 청색광 차단 렌즈의 반사율이 증가함에 따라 중심부의 광도의 세기는 감소하고 중심-주변부와 주변부의 미광의 세기는 증가하였다. 이러한 현상은 청색광 차단 렌즈의 반사율이 증가할수록 심화되는 것으로 나타났다. 청색광 차단 렌즈의 반사율 증가는 중심-주변부 및 주변부의 미광을 증가시켜 상의 질을 떨어뜨리므로 청색광 차단 렌즈에서의 반사율은 청색광 차단율 및 시감 투과율을 고려하여 시각적으로 불편함이 없는 수준에서 조절할 필요가 있다.

• 천문학회보
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• 제34권1호
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• pp.110.2-110.2
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• 2009