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피측정 중적외선 레이저로부터의 출력 빔을 입사 받아 그것의 공간적 크기를 확대하고 시준광(collimating light)으로 변환하며, 그것을 다시 미리 설정된 빔 크기로 축소하는 레이저빔 확대/축소 광학계;
상기 레이저빔 확대/축소 광학계를 거쳐 입사하는 상기 중적외선 레이저빔을 광학적으로 공간 샘플링하고, 샘플링 위치를 X, Y, Z축방향 및 회전방향으로 광학적으로 정렬하는 배열렌즈 조립체;
상기 광학적으로 공간 샘플링된 중적외선 레이저 영상을 검출하고, 검출된 레이저 영상의 검출 특성의 보정 및 잡음 측정을 수행하여, 영상데이터를 출력하는 중적외선 영상검출부;
상기 중적외선 영상검출부에 의해 검출된 중적외선 레이저 영상을 프레임 단위로 획득 및 저장하며, 프레임 평균처리를 수행하는 파면신호 처리부; 및
상기 레이저빔 확대/축소 광학계, 배열렌즈 조립체, 중적외선 영상검출부 및 파면신호 처리부의 동작을 제어하며, 상기 프레임 평균처리된 중적외선 레이저 영상으로부터 시변 잡음을 추정 및 잡음을 제거하고, 임의의 형상의 기준파면을 구성하기 위한 정보를 추출하며, 추출된 정보를 기반으로 기준파면을 복원하고, 복원된 기준파면 정보를 모니터에 표시하는 시스템 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중적외선 레이저의 기준파면 측정장치
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제1항에 있어서,
상기 레이저빔 확대/축소 광학계는 피측정 중적외선 레이저로부터의 출력 빔을 입사 받아 그것의 공간적 크기를 확대하고 시준광(collimating light)으로 변환하는 빔 확대 렌즈부와, 상기 빔 확대 렌즈부를 거쳐 입사되는 빔을 다시 미리 설정된 빔 크기로 축소하는 빔 축소 렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중적외선 레이저의 기준파면 측정장치
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제2항에 있어서,
상기 빔 확대 렌즈부에는 빔 중앙의 균일한 세기의 영역만을 필터링함으로써 빔 세기의 균일성을 증대시키기 위한 공간 필터가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 중적외선 레이저의 기준파면 측정장치
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제1항에 있어서,
상기 배열렌즈 조립체는 상기 레이저빔 확대/축소 광학계를 거쳐 입사하는 상기 중적외선 레이저빔을 광학적으로 공간 샘플링하기 위한 것으로, 다수의 소형 렌즈들로 이루어진 배열렌즈군과; 상기 배열렌즈군을 지지 및 고정하며, 상기 배열렌즈군에 의한 레이저빔의 공간 샘플링 위치를 X, Y, Z축방향 및 회전방향으로 광학적으로 정렬하는 4방향 위치조정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 중적외선 레이저의 기준파면 측정장치
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제1항에 있어서,
상기 중적외선 영상검출부는, 상기 배열렌즈 조립체를 거쳐 입사하는 레이저빔을 광전 변환에 의해 전기신호로 변환하는 중적외선 검출기; 상기 중적외선 검출기의 전방에 설치되며, 주변 온도의 변경 및 중적외선 검출기 자체의 운용시간 추이에 따른 출력 불균일을 보정하기 위한 광경로 개폐기; 상기 중적외선 검출기에 의해 변환된 전기신호에서 필요한 부분만을 얻기 위한 전처리를 수행하는 전처리기; 상기 전처리기를 거친 전기신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기; 상기 A/D 변환기에 의해 변환된 디지털 신호를 바탕으로 상기 중적외선 검출기의 불균일한 응답 특성을 보정하는 불균일 보정기; 상기 불균일 보정기를 거친 디지털 신호를 처리하는 DSP(Digital Signal Processor); 상기 불균일 보정기를 거친 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기; 및 상기 D/A 변환기에 의해 변환된 아날로그 신호를 화면에 표시하는 모니터를 포함하는 것을 특징으로 하는 중적외선 레이저의 기준파면 측정장치
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제5항에 있어서,
상기 중적외선 영상검출부는 상기 광경로 개폐기를 이용하여 상기 불균일 보정기에 의해 추출된 온도 불균일 보정값을 저장하기 위한 메모리와, 상기 파면신호 처리부 및 상기 시스템 제어부와 각각 통신하기 위한 각각의 통신 채널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중적외선 레이저의 기준파면 측정장치
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제1항에 있어서,
상기 파면신호 처리부는, 상기 시스템 제어부로부터의 기준파면 측정명령에 따라 상기 중적외선 영상검출부로부터의 영상 데이터를 연속적으로 획득하는 영상 획득기; 상기 영상 획득기에 의해 획득된 영상 데이터에 대해 프레임 평균처리를 수행하는 프레임 평균처리기; 상기 영상 획득기에 의해 획득된 영상 데이터를 상기 프레임 평균처리기에 의해 프레임 평균처리를 거친 후 전달되도록 하거나, 상기 프레임 평균처리기에 의해 프레임 평균처리를 거치지 않고 바로 전달되도록 선택적으로 스위칭 동작하는 선택 스위치; 및 상기 선택 스위치의 선택적 스위칭 동작에 따라 상기 프레임 평균처리기에 의해 프레임 평균처리를 거친 영상 데이터 또는 상기 프레임 평균처리기를 거침없이 상기 영상 획득기에 의해 획득된 영상 데이터를 곧바로 상기 시스템 제어부로 전송하는 영상 전송기를 포함하는 것을 특징으로 하는 중적외선 레이저의 기준파면 측정장치
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제7항에 있어서,
상기 프레임 평균처리기 내부에는 상기 영상 획득기에 의해 획득된 영상 데이터 및 프레임 평균처리기에 의해 프레임 평균처리된 영상 데이터의 저장을 위한 대용량 메모리가 설치되는 것을 특징으로 하는 중적외선 레이저의 기준파면 측정장치
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제1항에 있어서,
상기 시스템 제어부는, 상기 파면신호 처리부로부터의 출력 영상을 수신하여 기준파면을 구성하기 위한 정보를 추출 및 처리하는 기준파면 측정기; 상기 기준파면 측정기에 의해 추출 및 처리된 정보를 이용하여 기준파면을 복원하는 기준파면 복원기; 및 상기 기준파면 복원기에 의해 복원된 기준파면을 형상 판단을 위해 화면에 표시하는 기준파면 표시기를 포함하는 것을 특징으로 하는 중적외선 레이저의 기준파면 측정장치
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제9항에 있어서,
상기 기준파면 측정기에 의한 기준파면 구성을 위한 정보는 기준점 좌표, 유효점/무효점 식별표, 활성영역 좌표, 문턱치, 중적외선 검출기의 잡음정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 중적외선 레이저의 기준파면 측정장치
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레이저빔 확대/축소 광학계, 배열렌즈 조립체, 중적외선 영상검출부, 파면신호 처리부 및 시스템 제어부를 구비하는 중적외선 레이저의 기준파면 측정장치를 이용한 중적외선 레이저의 기준파면 측정방법으로서,
a) 피측정 중적외선 레이저로부터의 레이저 영상을 상기 중적외선 영상검출부의 중적외선 검출기에 의해 검출하고, 검출된 레이저 영상에 대하여 불균일 보정기에 의해 상기 중적외선 검출기의 온도 불균일 특성을 보정하는 단계;
b) 상기 온도 불균일 보정 처리된 레이저 영상을 중적외선 영상검출부의 DSP에 의해 획득하고, 획득된 레이저 영상에 대해 시간 잡음 및 공간 잡음을 측정하고, 측정된 값을 상기 시스템 제어부로 전송하는 단계;
c) 상기 중적외선 영상검출부에 의해 검출된 중적외선 레이저 영상을 상기 파면신호 처리부의 영상 획득기에 의해 프레임 단위로 획득하고, 획득된 영상을 프레임 평균처리기에 의해 프레임 평균처리를 수행하여 시간 잡음을 제거하는 단계; 및
d) 상기 프레임 평균처리된 중적외선 레이저 영상을 상기 시스템 제어부에 의해 수신하고, 수신된 레이저 영상에 대해 공간 잡음을 제거하며, 임의의 형상의 기준파면을 구성하기 위한 정보를 추출하며, 추출된 정보를 기반으로 기준파면을 복원하고, 복원된 기준파면 정보를 모니터에 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중적외선 레이저의 기준파면 측정방법
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제11항에 있어서,
상기 단계 d)는, 상기 중적외선 검출기의 시간잡음과 공간잡음의 평균 및 표준편차를 측정하고, 프레임 평균처리하는 단계; 상기 프레임 평균처리된 영상에 대해 PC 마우스 버튼를 이용한 선택과 끌기방법(click-and-drag)으로 마우스의 위치좌표를 검출함으로써 기준영역을 설정하는 단계; 및 상기 파면신호 처리부의 프레임 평균처리기에 의해 추정된 잡음값에 기반한 연성 문턱치 처리(soft thresholding)를 통해 배경잡음을 제거하고, 1차원 X, Y신호로 분리하는 수정 직교 진폭 사영(Modified Orthogonal Amplitude Projection:MOAP)처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중적외선 레이저의 기준파면 측정방법
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제12항에 있어서,
상기 단계 d)는, 상기 수정 직교 진폭 사영처리되어, X, Y 신호로 분리된 1차원 신호의 세기 IX(j), IY(i)에 대해 영교차점(zero crossing point) 좌표를 검출하는 단계; 상기 검출된 영교차점 좌표로부터 임시 활성영역 좌표를 구성하는 단계; 및 상기 구성된 임시 활성영역 좌표 내에서 X, Y 분리된 1차원 신호의 최대값 위치를 탐색하여 피크(peak)점 좌표로 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중적외선 레이저의 기준파면 측정방법
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제13항에 있어서,
상기 단계 d)는, 상기 설정된 임시 활성영역 좌표에 대해 가중 최대값과 연동하여 이진 영상으로 변환하는 단계; 상기 변환된 이진 영상에 대해 점면적 계수처리를 기반으로 유효점/무효점을 검출하는 단계; 상기 검출된 유효점/무효점에 대해 식별표 할당 처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중적외선 레이저의 기준파면 측정방법
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제14항에 있어서,
상기 단계 d)는, 상기 연성 문턱치 처리에 의해 배경잡음이 제거된 영상에 대해 설정된 상기 임시 활성영역 좌표 내의 상기 유효점은 2차원 무게중심(mass centroid) 좌표로 추정하고, 상기 무효점은 X, Y 분리된 1차원 신호 최대값의 좌표로 설정하는 단계; 및 상기 유효점 및 무효점의 좌표를 기준으로 배열렌즈의 형상 값을 가중 처리하여 최종 활성영역을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중적외선 레이저의 기준파면 측정방법
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