In this study, we performed optical simulations for two light sources: internal and external electrode light sources. Based on the optical simulation results, we created a practical design to verify the design validity and extract optimal design factors for each light source. The three key geometric variables in the design of a direct-lit flat panel light source are the distance between the two lamps, the distance between the lamps and the reflector, and the number of lamps. These variables significantly impact the optical design and determine various characteristics of the flat panel light source system. In this study, we used a 26 mm distance between the two lamps, a 4.5 mm distance between the lamps and the reflector, and a total of 20 lamps to derive optimal values for these variables. Under these conditions, we created a practical design and evaluated its performance, achieving an excellent flat panel light source with a central luminance of 6,423 nits and a luminance uniformity of less than 5%. This study demonstrates that optical simulation techniques are an effective method for designing a surface-emitting light source system for medical LCDs, demonstrating the feasibility of achieving high performance while maintaining a low cost.

This study utilized ray tracing and back-ray tracing to optimally design road lighting for optimal visibility for drivers and pedestrians at night. While conventional road lighting focuses on ensuring sufficient brightness, recent developments require diverse characteristics beyond brightness to ensure optimal visibility for drivers and pedestrians, including reduced glare and uniform ground luminance. Existing road lighting was inadequate for drivers and pedestrians due to serious issues such as glare and uneven illumination. To address these issues, moving beyond capacitance-centric design methods and understanding the path light takes to reach the road surface is crucial. Optical simulation, which assumes a sufficient number of rays, is essential for achieving this goal. To achieve these goals, this study explored the application of ray tracing to the design of road lighting reflectors. Design goals such as uniformity of road area per single light, shading angle, and continuous luminance uniformity over long distances were established. Ray tracing was used to design the ideal road lighting conditions. Back-ray tracing was then used to design the road lighting reflectors. By reducing light loss, power consumption was reduced by almost half while achieving the same brightness on the road, and the shading angle was 75 degrees and the brightness uniformity of the road area was 0.6, achieving the ideal design criteria.

목적 : 본 연구는 착용자의 몰입감과 편의성을 고려한 소형·고성능 Head-Mounted Display (HMD) 광학계를 구현하기 위해, 프리즘 기반의 비구면 광학계를 설계하고 그 성능을 분석하였다. 방법 : Code V 소프트웨어를 이용해 광학계를 설계하였으며, 설계 목표는 대각선 시야각 40°, 전체 시스템 두 께 약 11 mm, 조리개 크기 4 mm, ERF 15 mm 조건 하에서 0.01 mm 이하의 RMS 스팟 크기와 50 cycles/mm 에서 0.4 이상의 MTF 값을 확보하는 것이다. 총 10개 면으로 구성된 시스템은 3개의 프리즘과 1개의 디스플레이 로 이루어졌으며, 프리즘은 9개의 광학 면을 형성하고, 10번 면은 디스플레이 면이다. 5개의 비구면 면을 적용하였 으며, 비축 구조와 광로 접힘 기법을 통해 소형화와 고해상도를 동시에 달성하도록 구성되었다. 결과 : 최종 설계된 광학계는 중심부 스팟 크기 0.005 mm, 전체 평균 0.01 mm 이하로 유지되었으며, 50 cycles/mm 기준 MTF는 0.4를 달성하여 고주파 성능이 우수함을 입증하였다. 왜곡률은 최대 +2.8%로 확인되어 기존 연구 대비 향상된 왜곡 특성을 보였다. 광학 성능은 중심부뿐만 아니라 주변 시야에서도 안정적으로 유지되었 으며, 전체 시스템 두께는 11 mm로 소형화가 가능함을 입증하였다. 결론 : 본 연구는 프리즘과 비구면 요소만을 활용해 구조적 단순화와 광학적 고해상도를 동시에 달성한 사례로, 향후 웨어러블 디스플레이 및 초소형 AR 용 HMD 개발에 적용 가능한 경량화 설계 전략으로 활용될 수 있다.

산림지역에서 강우는 수관층을 통과하면서 입자의 크기와 낙하 속도가 변화하게 되며, 이로 인해 수관통과우는 임외우와는 다른 물리적 특성을 나타낸다. 이러한 특성은 산림 내 토양침식 과정에 영향을 미칠 수 있으므로 수관통과우 의 특성에 대해 명확히 이해할 필요가 있다. 본 연구는 광학우적계의 관측 자료를 이용하여 임외우와 수관통과우의 강우입자 크기 분포 및 운동에너지를 비교ㆍ분석하였다. 이를 위해 강원대학교 춘천캠퍼스 내 잣나무림, 참나무림 및 공개지에 각각 1대씩 총 3대의 광학우적계를 설치하여 데이터를 수집하였다. 분석 결과, 중앙부피직경(D50, 평균±표 준편차)은 착엽기의 참나무림(4.20±0.61mm), 잣나무림(3.68±1.04mm) 및 낙엽기의 참나무림(2.32±0.45mm)의 수관통 과우의 순으로, 모두 임외우(1.98±0.76mm)보다 큰 것으로 나타났다. 강우입자의 직경별 부피비는 모든 임분의 수관통 과우가 약 3.0~3.5mm 이상의 직경에서 임외우보다 더 크게 나타났다. 강우운동에너지는 강우입자의 크기 분포와 유사한 경향을 보이며, 동일한 강우강도 대비 착엽기의 참나무림, 잣나무림, 낙엽기의 참나무림 및 임외우의 순서로 크게 나타났다. 이러한 결과는 수관통과우가 잎과 가지에서의 비산과 집적으로 인해 임외우와는 다른 강우입자 크기 분포를 보이며, 임지에 더 강한 운동에너지를 전달할 수 있음을 시사한다. 따라서 산림에서 발생하는 토양침식의 예측 정확도의 제고를 위해 산림의 임분구조에 따른 수관통과우의 입자 분포 특성에 대한 이해가 중요하다고 판단된다.

Quantum dot nanocomposite-based luminescent materials have gained attention for solid-state lighting and optical displays. This study presents a one-step, eco-friendly hydrothermal process to synthesize nitrogen, potassium, and calcium-doped carbon quantum dots (N, K, Ca-doped CQDs) from the flower extract of Mesembryanthemum crystallinum L. (ice plant). The CQDs were characterized using HRTEM, EDX, SAED, XPS, XRD, NMR, FTIR, zeta potential, UV–Vis, and photoluminescence spectroscopy. HRTEM revealed an average particle size of 4.6 nm, with a range of 2 to 7 nm. The CQDs exhibited a quantum yield of 20%, excellent water solubility, photostability, and greenish fluorescence under UV (365 nm). The fluorescence spectra were analyzed using CIE (Commission Internationale de l’Eclairage) chromaticity coordinates to determine the emitted color. The fluorescence emission behavior was influenced by solvent polarity, locally excited (LE) states, intramolecular charge transfer (ICT) processes, and hydrogen bonding. The hydrogen bonds between N, K, Ca-doped CQDs and DI water likely enhanced the stability of the ICT state, resulting in a red shift in fluorescence. Additionally, we developed an eco-friendly wheat-starch-based bioplastic nanocomposite by embedding the CQDs. The effects of CQD concentration and pH sensitivity on luminescent properties were explored. Finally, we demonstrated a practical application by designing a conceptual nameplate-like calligraphy using the optimized CQDs@bioplastic nanocomposite film (CQD concentration: 240 mg/mL, pH: 2.7), highlighting its potential for luminescent film applications.

In this study, a compact 20X magnification optical system was designed for application not only in hospitals and research institutions but also in hair salons and personal hair diagnostic devices. The system was developed with a measurement field diameter of 0.35 mm and a total optical system length of 125 mm to ensure practical usability. Through optical system analysis, it was confirmed that the designed system achieved an MTF of over 0.4 at 20 lp/mm, and the CCD optical axis tolerance exceeded 2 mm, providing sufficient alignment stability. A review of the microscope illumination structure confirmed that coaxial illumination alone was sufficient to observe the cuticle at the central region of the hair. Furthermore, experiments using the fabricated prototype clearly demonstrated structural changes in the cuticle depending on the degree of hair damage. In future research, by acquiring a larger dataset of hair samples with varying degrees of damage and thickness, AI-based analytical techniques could be utilized to quantitatively evaluate hair damage. This system holds significant potential for practical applications in precise, high-resolution hair diagnostics across various fields.

TiO2/Ag/TiO2 (TAT) tri-layer films were deposited using radio frequency (RF) magnetron sputtering and direct current (DC) magnetron sputtering on a glass substrate, and then rapid thermal annealed at 150 and 300 °C for 10 minutes. The influence of annealing temperature on the optical and electrical properties of the films was investigated. As annealing temperature was rapidly increased from room temperature to 300 °C, the grain size of the TiO2 (004), (204) and Ag (200) increased from 36.8, 14.3, 22.1 nm to 43.2, 16.6, 23.4 nm, respectively and the electrical resistivity decreased from 4.64 × 10-5 Ω cm to 2.79 × 10-5 Ω cm. Also, the average visible transmittance increased from 82.7 % to 84.9 %. In addition, the electromagnetic interference shielding effectiveness of TAT films was also increased to 31.7 db after annealing at 300 °C. These results demonstrate that post-deposition rapid thermal annealing is an effective method for enhancing the electrical and optical properties of TAT films.

목적 : 본 연구는 근시에서 굴스트란드 모형안에 편심 렌즈를 적용했을 때의 광학적 효과를 분석하고자 하였다. 방법 : 굴스트란드 모형안은 3D 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 정밀하게 설계하였으며, 근축 근사 없이 정확 한 분석을 제공하는 광선 추적 기술을 적용하여 편심 렌즈로 인한 초점거리와 굴절력의 변화를 정밀하게 조사하 였다. 결과 : 렌즈 중심축의 편심이 초점거리, 굴절력, 광 경로 차이에 미치는 영향을 다양한 편심 조건에서 분석하였 으며, 특히 중심축으로부터 일정 높이에서 평행광선이 입사하는 경우를 집중적으로 조사하였다. 광선의 입사 높이 가 극도로 커짐에 따라 편심의 효과는 감소하고, 출사 광선의 초점은 서로 가까운 지점으로 위치하는 것이 확인되 었다. 렌즈와 눈의 굴절력과 편심에 따른 프리즘 굴절력 효과를 포함하는 전체 굴절력은 광선의 입사 높이가 감소 함에 따라 크게 변화하는 것으로 나타났다. 결론 : 본 연구 결과는 사시 및 사위와 같은 시각적 이상을 교정하기 위해서, 의도적으로 편심된 렌즈를 설계하 고 처방하는 데 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 편심 렌즈 설계 시 발생할 수 있는 비선형적 광학 효과를 최소화하여 사용자에게 최적의 시각적 성능 제공을 보장할 수 있을 것으로 기대된다.

We present optical observations of a nearby Type Ia supernova (SN Ia) 2018kp on January 24 2018, +1.4 days after the estimated first light time. Its host galaxy, NGC 3367, has been under high-cadence monitoring (≲1 day) with the purpose of providing valuable early light curves of supernovae as a primary target of the Intensive Monitoring Survey of Nearby Galaxies (IMSNG; Im et al. 2019). SN 2018kp exhibits the characteristics of a normal SN Ia, with a peak luminosity of MB = −19.0 ± 0.4 mag and Δm15(B) = 1.19 ± 0.03 mag, derived from our long-term light curve analysis. We estimate the host extinction to be high [E(B − V )host = 0.697 ± 0.028 mag], contrasting with its sibling, SN 1986A. We estimate the mass of 56Ni synthesized in the explosion to beMNi = 0.55±0.14M⊙. A single power-law model (tα) describes the rising behavior of the early light curve well, with little evidence of the shock-heated cooling emission. We place upper limits on the radii of the progenitor (Rp ≤ 1.8 R⊙) and the companion star (Rc ≤ 1.9 R⊙ at the optimal or Rc ≤ 19.2 R⊙ at the common viewing angle, respectively) ruling out a large companion such as a red giant. Based on our data, we derive a distance to the host galaxy of 41.38 ± 2.20 Mpc assuming that SN 2018kp follows the Phillips relation.

목적 : 본 연구의 목적은 근적외선 차단 안경렌즈의 광학적 특성을 분석하고, 근적외선 차단 안경렌즈를 이해하는 데 도움이 되는 자료를 제시하는 것이다. 방법 : 근적외선 차단 안경렌즈(소재 방법 및 코팅 방법)와 일반 렌즈를 시감투과율 0, 2, 3등급( 10종)으로 구 분하여, 250∼1,400 nm의 분광 투과율을 측정하였고, 청색광 및 근적외선 차단율을 산출하였다. 또한, 주행 중 교통 신호등 감지에 대한 적합도를 확인하기 위해 상대 시각 감쇄 계수(Q)를 분석하였다. 결과 : 시감투과율 분류 0, 2, 3등급에서 투과율은 일반렌즈가 근적외선 차단 안경렌즈보다 높았다(p<0.05). 410∼470 nm 영역에서 근적외선 차단 안경렌즈와 일반렌즈의 청색광 차단율은 차이가 없었고(p>0.05), 470 nm ∼500 nm 영역의 0, 2, 3등급은 차이가 있었다(p<0.05). 근적외선(780 nm∼1,400 nm) 영역의 차단율은 0, 2, 3등급에서 근적외선 차단 안경렌즈가 일반 렌즈에 비해 높았고(p<0.05), 근적외선 차단 성능이 더 우수함을 입증 하였다. 근적외선의 침투로 인해 영향을 받는 눈과 피부 영역에서 근적외선 차단 안경렌즈는 일반 렌즈보다 차단율 이 높았고(p<0.05), 일반렌즈 보다 근적외선의 침투를 감소시킬 수 있을 것이다. 동일한 차단율의 0등급 근적외선 차단 안경렌즈는 소재 방식보다 코팅방식 차단 렌즈의 차단 성능이 좋았다(p<0.05). 시감투과율 0, 2, 3등급에서 근적외선 차단 안경렌즈는 주행 중 교통 신호등 감지를 위한 색 구별에 적합했다. 결론 : 시감투과율 분류 0, 2, 3등급에서 근적외선 차단 안경렌즈는 일반 렌즈에 비해 높은 차단율을 나타내어 그 성능을 입증하였고, 근적외선의 영향을 받는 눈과 피부의 파장 영역에서도 근적외선의 침투를 감소시킬 수 있을 것이다. 결과적으로, 근적외선 차단 안경렌즈의 광학적 특성에 대해 이해하는데 도움이 되는 자료를 제공하였다.

The results of the measurements using an optical surface roughness meter are shown according to the angle changes of 0, 0.5, 1, 1.5, 2, and 3°. Through the experiment, it can be seen that the measurement value is 3.140 at 0°, 3.148 at 0.5°, 3.140 at 1°, 3.151 at 1.5°, 5.078 at 2°, and 4.790 at 3° setting. In addition, the test statistic (P) value is 0.000, which is smaller than the significance level of 0.005, so it was confirmed through the experiment that a measurement error occurs according to the angle change when measuring the surface roughness.

본 논문에서는 마스크 설계에 다양한 위상 최적설계 기법을 적용하고, 광학 근접 보정 성능을 비교한다. 포토리소그래피 공정 중 포토레지스트에 가해지는 빛의 간섭 효과를 보정하는 광학 근접 보정 기술은 반도체 품질을 결정하는 중요한 요소 중 하나이다. 전통 적인 광학 근접 보정 기술에서는 마스크의 일부 요소를 조정하며 보정 효과를 시뮬레이션과 실험으로 확인하면서 설계를 진행한다. 이러한 경험적 설계를 통해 최적의 마스크 형상을 얻는 데는 한계가 있기 때문에, 위상 최적화 기법을 이용한 마스크 설계의 필요성이 증가하고 있으며, 민감도 기반 알고리듬을 이용한 위상 최적설계가 진행되어 왔다. 본 논문에서는 이진 구조 위상 최적설계(TOBS)와 새롭게 고안한 완화된 이진 구조 위상 최적설계(Continuated TOBS)를 이용하여 기존 최적설계와 비교하고, 더 발전된 최적설계 방향 을 제시한다.