KR0178826B1 - 원추의 투명 보호 돔 및 이 돔을 통해 관측함으로써 발생된 원추 변형을 복구하기 위한 광학 굴절 고정 교정기를 포함하는 광학 영상 시스템 - Google Patents

원추의 투명 보호 돔 및 이 돔을 통해 관측함으로써 발생된 원추 변형을 복구하기 위한 광학 굴절 고정 교정기를 포함하는 광학 영상 시스템 Download PDF

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Abstract

카메라(40)은 미사일(30) 내부의 짐벌(44)상에 장착되고, 투명하고 일반적으로 원추인 전면 돔 또는 오자이브(70)을 통해 전방을 관측한다. 광 굴절 교정기(72)는 그들과 일체로 이동하기 위해 카메라 렌즈(42)의 전면에 장착된다. 교정기(72)는 돔(70)에 의해 발생된 광학적인 원추 변형을 복구하기 위해 형상 및 크기가 조정되는 최소한 하나 이상의 원추 표면 세그먼트(74a 및 74b)를 갖는다. 원추 변형은 돔(70)의 축(38)과 카메라(40) 및 짐벌(44)의 룩 출(look axis: 46)에 의해 정의된 한 평면에서는 굴절능이 없거나 거의 없고, 이 평면에 수직인 평면에서는 굴절은 일차원적으로 점차적으로 변화한다. 표면(74a 및 74b)를 정의하는 원추(76,78)의 꼭지각(α1 및 α2), 원추 (76 및 78)의 축들(76b 및 78b) 사이의 각(α3), 원추(76 및 78)의 정점(76a 및 78a)과 교정기(72)의 중심(74c) 사이의 거리(D1 및 D2), 경사각(α5), 및 교정기(72)의 굴절률을 포함하는 변수들은 돔(70)에 의해 발생된 원추 변형을 실질적으로 복구하는 최적의 해를 가능하게 하는 충분한 자유도를 제공한다.

Description

원추의 투명 보호 돔 및 이 돔을 통해 관측함으로써 발생된 원추 변형을 복구하기 위한 광학 굴절 고정 교정기를 포함하는 광학 영상 시스템
제1도는 일반적은 원추 돔 또는 오자이브를 통해 관측함으로써 발생된 광학적인 원추 변형을 도시한 도면.
제2도는 제1도와 유사하지만, 원추 변형을 복구하기 위한 본 발명을 실시하는 제1교정기를 도시한 도면.
제3도는 제2도의 교정기를 도시한 측면도.
제4도는 교정기의 정면도.
제5도는 제3도의 선 Ⅴ.-Ⅴ.을 따라 절취된 단면을 도시한 도면.
제6도는 제3도의 선 Ⅵ.-Ⅵ.을 따라 절취된 단면을 도시한 도면.
제7도는 제2도와 유사하지만, 본 발명을 실시하는 제2 교정기를 도시한 도면.
제8도는 제7도의 교정기의 설계 변수들을 도시한 단면도.
제9도 및 제10도는 본 발명을 실시하는 제3 및 제4 교정기를 도시한 단면도.
제11도는 본 교정기의 볼록면을 형성하는 방법을 도시한 투시도.
제12도는 제11도와 유사하지만, 교정기의 오목면을 형성하는 방법을 도시한 투시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 70 : 돔 30 : 미사일
40 : 카메라 42 : 카메라 렌즈
44 : 짐벌 48, 72 : 교정기
본 발명은 일반적으로 광학 영상 시스템에 관한 것으로 특히, 투명하고 일반적으로 원추 형태인 돔 또는 오자이브(ogive)를 통해 관측(view)하는 카메라에 의해 생성되는 원추 변형을 교정하는 것에 관한 것이다.
로케트 또는 미사일에는 공기역학적인 끌림항력(drag)을 최소화시키고, 그 추진 시스템의 효율을 최대화시키기 위해서 유선형의 노즈 원추(nose cone) 또는 전면돔이 양호하게 제공된다 .돔은 그 전면 단부를 항하고, 세로축에 수직인 소정의 평면에서 그 단면이 원형이라는 점에서 축대칭(axi-symmetric)이다. 돔은 완전한 원추이거나, 또는 그 세로축을 통과하는 평면에서 점차적으로 만곡된 단면을 갖는 일반적인 원추 오자이브 형태를 가질 수 있다.
카메라는 목표물의 유도, 추적 및 정보 수집을 위해 미사일에 장착된다. 카메라는 지상 또는 공중 타게트를 추적하기 위해 보통 전방을 향해야한다. 카메라가 가변 각에서 돔을 통해 전방을 관측할 수 있도록 돔을 투명하게 만들고 카메라를 미사일 내부의 짐벌(gimbal)상에 장착하는 것이 매우 바람직하다. 그러나, 돔은 그를 통해 관측된 관찰물이 실제 위치로부터 오프셋되어 나타나 보이게 하는 광 수차(aberration)를 발생시킨다.
공지된 폰 카르만(Von Karman) 방정식에 의해 정의된 오자이브 형태를 갖는 돔은 그것이 보다 적은 끌림항력을 생성하기 때문에 완전한 원추 돔보다 바람직하다. 그러나, 폰 카르만 오자이브와 같은 만곡된 돔은 보어사이트 오차(boresight error)라고 알려진 수차가 도입되어, 돔 표면을 통해 통과하는 광선은 입사각(entrance angle)과 평행하지 않는 각으로 출사(exit)한다.
보어사이트 오차는 K.Friednthal에게 1993년 6월 15일 허여된, 발명의 명칭이 축대칭 관측 윈도우용 굴절 교정기(REFRACTION CORRECTION OF AXISYMMETRIC VIEWING WINDOW)인 미합중국 특허 번호 제5,220,159호에 개시된 것과 같이 돔의 내부 표면을 외부 표면과 비평행되게 함으로써 제거될 수 있다.
원추 또는 일반적인 원추 오자이브 돔을 통해 관측함으로써 발생된 수차의 두 번째 형태는 원추 변형(conical deformation)으로 공지된 것이고, 일반적으로 비점수차(astigmatic)이다. 완전한 원추 돔에 있어서, 돔의 세로축과 짐벌 룩 축(look axis)으로 정의된 평면에서 굴절능은 제로이고, 이 평면에 수직인 평면에서는 일차원 발산능(diverging power)을 갖는다. 굴절능은 이론적으로는 돔의 첨점에서 무한값이고, 첨점에서 멀어질수록 점차적으로 감소한다. 만곡된 형태를 갖는 폰 카르만 또는 다른 오자이브에 있어서, 돔과 짐벌 룩 축의 평면에서 발산능 또한 비교적 작은 정도이다.
원추 돔에 의해 발생된 일차원 굴절은 원통형 렌즈에 의해 발생된 굴절과 유사하다. 이러한 이유로 원통형 렌즈를 사용하여 원추 변형을 제거하기 위한 시도가 있어왔다. 변형의 일부가 원통형 렌즈에 의해 복구(제거 또는 교정)될 수 있을지라도, 돔의 굴절능은 원통형 렌즈의 경우처럼 위치에 따라 일정하지는 않고, 돔의 첨점을 향할수록 증가한다. 이러한 이유로, 설계 기하학에 기초하여 가장 절충된 원통형 렌즈의 배율이 결정되더라도, 허용하기 어려울 정도의 과잉 원추 변형이 돔상의 단일 관측 위치를 제외한 모든 부분에서 나타난다.
본 발명에 따르면, 카메라는 미사일 내부의 짐벌상에 장착되고, 투명하고 일반적으로 원추인 전면 돔 또는 오자이브를 통해 전방을 관측한다. 광학적 굴절 교정기는 카메라와 일체로 이동하기 위해 카메라 렌즈의 전면에 장착된다.
교정기는 돔을 통해 관측하는 카메라에 의해 발생된 광학적 원추 변형을 복구하도록 형상 및 크기가 조정되는 최소한 하나의 원추 표면 세그먼트를 갖는다(The corrector has a least one concial surface segment which is dimensioned to reverse optical conical deformation created by camera viewing through the dome). 돔의 원추 변형은 돔의 세로축과 짐벌 룩 축에 의해 정의된 평면에서의 없거나 또는 거의 없는 굴절능 및 이 평면에 수직인 평면에서의 점차적으로 변화하는 일차원 발산능을 포함한다.
완전한 원추 돔에 의해 발생된 원추 변형은 단일 볼록면 및 편평면, 또는 대향 블록 및 오목 표면을 갖는 교정기에 의해 복구(제거 또는 교정)된다. 만곡된 폰카르만 또는 다른 형태의 오자이브에 있어서, 교정기는 돔의 세로축과 짐벌 룩 축에 의해 정의된 평면과 이 평면에 수직인 평면에서의 돔의 굴절능을 교정하기 위해 서로 오프셋된 볼록 및 오목 원추 표면을 가질 수 있다.
원추의 꼭지각, 원추의 축 사이의 각, 원추의 정점과 교정기의 중심 사이의 거리, 교정기의 경사각 및 굴절률을 포함하는 변수는 충분한 자유도를 가져서 돔에 의해 발생된 원추 변형을 실질적으로 제거하는 최적의 해를 제공한다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 특징 및 장점은 동일 부분에 동일 번호를 붙인 첨부한 도면과 함께 후술하는 상세한 설명으로부터 본 분야에 숙련된 자들에게는 명백한 것으로 될 것이다.
제1도는 로케트, 미사일 등을 위한 투명한, 일반적인 원추의 전면 돔 또는 오자이브(10)을 도시한다. 본 발명의 목적을 위해, 일반적인 원추이라는 용어는 파선으로 그려진 완전 원추(12)을 포함하는 형태, 원추(12)과는 약간 다르지만 뾰족하게 된 전면 단부를 갖고 중심의 세로 축(14)에 대해 축대칭인 돔(10)으로 도시된 것과 같은 형태를 포함한다.
돔(10)의 외부 표면은 공지된 폰 카르만 방정식에 의해 양호하게 정의되어 원추(12)보다 더 유선형이어서 원추(12)보다 더욱 낮은 항공역학적인 끌림항력을 제공한다. 보어사이트 오차를 교정하기 위한 Friedenthal의 미합중국 특허 번호 제 5,220, 159호에 개시된 것과 같이 돔(10)의 내부 표면은 양호하게도 돔의 외부 표면에 평행하지 않아서, 돔(10)을 통과하는 광선은 돔의 입사 경로에 평행하게 출사한다.
돔(10)의 전방 및 아래의 장면이 돔(10)의 베이스의 중심(16)에서 축(14)와 교차하는 축(15)를 따라 관측된다고 가정될 것이다. 3차원의 직각 좌표 시스템은 축(15)와 일치하는 Z축 및 Z축에 수직으로 연장되는 X축과 Y축을 포함한다. Y 및 Z축이 도면의 평면에 놓이는 도시된 경우에서, X축은 도면의 평면에 수직이다.
돔(10)은 그것을 통하는 광선의 원추 변형 및 돔(10)을 통해 관측되는 장면의 영상의 왜곡을 발생시킨다. 2개의 평행 광선(17 및 18)의 세트는 광선(17)이 광선(18)보다 축(14)에 더 가깝게, 돔(10)을 통해 왼쪽에서 오른쪽으로 축(15)에 평행하게 통과한다고 가정될 것이다. 광선(17)은 도면의 평면에 수직으로 서로로부터 측면으로 이격된다. 광선(18)은 광선(17)과 유사하다. 광선(17 및18)은 X 및 Z축에 의해 정의된 평면과 평행한 평면에서 발산되도록 돔(10)에 의해 굴절된다. Y 및 Z 축이 도면의 평면에 놓여 있는 도시된 경우에서, 광선(17 및 18)의 발산은 각각 축(15)의 상하에 있고, 도면의 평면에 수직으로 연장되는 평면에서 일어난다.
그러나, 광선(17)이 돔(10)을 통과하는 점(20)에서 X-Y 평면내의 돔(10)의 광학능은 광선(18)이 돔(10)을 통과하는 점(22)에서의 X-Y 평면내의 광학능보다 크다. 이러한 이유로, 광선(17)은 광선(18)보다 더 많이 굴절된다. 돔(10)의 첨점(24)에서의 굴절능은 이론적으로 무한일 수 있고, 첨점(24)에서 멀어질수록 감소한다.
돔(10 또는 12)에 의해 발생된 발산 굴절은 원추 변형으로 공지되어 있으며, 순수한 형태에서 한 평면(Y 및 Z축이 놓이는 도면의 평면)에서는 굴절이 없고, 직교 평면(X/Z평면과 평행 또는 일치하는 도면의 표면에 수직인 평면)에서는 일차원 굴절이 있다는 점에서 일반적으로 비점 수차이다. 원통형 렌즈에 의해 발생된 일차원 굴절과 유사하지만, 원통형 렌즈의 경우에서처럼 일정하지않고, 원추 변형은 렌즈능 또는 굴절량은 돔의 표면을 따르는 위치에 따라 변한다는 점에서 원통형 굴절과 다르다.
완전한 원추(12)의 경우, 모든 발산은 X/Z 평면에서 또는 이에 평행하게 일어나고, Y/Z 평면에서는 발산이 없다. 그러나, Y/Z 평면에서 만곡된 단면을 갖는 돔(10)의 경우, 돔(10)의 곡률에 의존하여 Y/Z 평면에서 비교적 작은 양의 발산이 있을 수도 있다.
본 발명을 구현하는 광학 영상 시스템(32)를 포함하는 미사일(30)은 제2도에 도시된다. 미사일(30)은 그 전면 단부에 장착된 투명 돔(36)을 갖는 본체(34)를 포함한다. 돔(36)은 중심 세로축(38)에 대해 축대칭이고, 제1도의 도면부호 12로 도시된 것과 같은 완전한 원추 형태를 갖는다.
영상 렌즈(42)를 갖는 카메라(40)은 돔(36)을 통해 전방을 관측할 수 있도록 본체(34) 내부의 짐벌(44)상에 장착된다. 짐벌(44)는 지상 또는 공중의 타게트를 추적하도록 서보 시스템(도시되지 않음)에 의해 구동되고, 원하는 소정 각도로 자유롭게 움직일 수 있다. 양호한 실시예에서, 짐벌(44)는 축(38) 주위를 회전하고, 케이지(44a)의 지름에 걸쳐있는 사프트(44b)를 지지하는 원통형 케이지(44a)를 포함하고, 그들과 일체로 회전한다. 카메라(40)는 사프트(44b)에 의해 회전가능하게 지지된 암(44c)상에 장착된다.
제2도에 도시된 위치로 배향된 짐벌(44)에서, 사프트(44b)는 X축(도면의 평면에 수직)과 평행하게 연장하고, 카메라(40)은 X축 주위에서 회전가능하거나 기울어질 수 있다. 도시된 바와 같이, 카메라(40)은 각(θ)만큼 축(38)에 대해 아래로 기울어진다. 짐벌(44)은 카메라(40)이 세로축(38) 주위로 360°의 회전 자유도 및 사프트(44b)의 축 주위로 90°까지의 회전 자유도(0 ≤ θ ≤ 90°)를 가지는 돔(36)의 전방의 전체 시야를 커버하는 것을 가능하게 한다. 짐벌(44)의 어떤 위치에서, 짐벌(44) 및 카메라 렌즈(42)의 룩 축(46)은 돔(36)에 의해 발생된 원추 변형이 (각 θ로) 일차원적으로만 변하도록 축(38)과 동일 평면에 있게 된다.
본 발명에 따르면, 교정기(48)은 일체로 이동하도록 카메라 렌즈(42)의 전면에 장착된다. 제3도 내지 제6도에 잘 알 수 있는 바와 같이, 교정기(48)은 투명한 광 굴절 물질로 이루어진 본체(50)을 포함한다. 제4도에 도시된 바와 같이, 본체(50)은 본 발명이 이에 제한되지 않지만, 축(46)을 따라 보아서 양호하게는 원형이다. 본체(50)은 돔(36)과 면하고 있고 원추(52)에 의해 정의된 볼록 원추 전면(50a) 및 카메라(40)과 면하고 있고 원추(54)에 의해 정의된 오목 원추 후면(50b)를 갖는다.
원추(54)는 원추(52)보다 더 작고 원추(52)에 평행하므로, 원추(52)와 원추(54) 사이의 공간이 고체 물질로 가득채워졌다면, 조합된 원추(52 및 54)는 일반적으로 상향[축(46) 위로 기울어지는] 정점(56a), 중심 축(56b), 베이스(56c) 및 불균일한 두께의 벽(56d)를 갖는 중공 원추(hollow cone:56)을 정의한다. 본체(50)은 원추(56)의 세그먼트 또는 일부가 되고, 표면(50a 및 50b)는 각각 원추(52 및 54)의 원추 표면의 세그먼트이다.
본체(50)은 축(46)상에 있는 중심(50c)를 갖고, 중심(50c)에서 축(46)이 볼록표면(50a) 및 오목 표면(50b)의 법선이 되도록 배향된다. 중심(50c)는 편심(decenter) 거리(D)만큼 원추(56)의 정점(56a)로부터 변위된다. 원추(52,54 및 56)은 공통 꼭지각(α)를 갖는다. 교정기(48)은 돔(36)에 의해 발생된 발산을 복구(제거 또는 교정)하는 수렴 굴절능을 갖는다.
제2도를 다시 참조하면, 제1도에 도시된 광선(17 및 18)과 유사한 광선(60 및 62)의 세트가 각각 축(46)의 상하에 평행하게 돔(36)을 통과한다. 광선(60 및 62)는 교정기(48)을 통해 지나가고, 카메라(40)내에 광학 영상을 형성하기 위해 카메라 렌즈(42)에 의해 집속된다. 광선(60)은 광선(62)보다 돔(36)의 축(38)에 더 가까우므로, 광선(62)보다 원추 변형의 양이 더 크고, 발산 굴절이 더 크다.
그러나, 교정기(48)은 돔(36)을 통해 카메라(40)에 의해 관측되는 장면의 영상이 고해상도를 갖도록 돔(36)에 의해 발생된 원추 변형을 복구 또는 교정하는 방식으로 형상 및 크기가 조정되고, 배향된다. 특히, 광선(60)이 본체(50)을 통과하는 점(64)에서의 X-Y 평면에서 본체(50)의 광학능은 광선(62)가 본체(50)을 통과하는 점(66)에서의 본체(50)의 광학능보다 크다. 제5도 및 제6도는 점(64 및 66)을 통과하는 단면으로, 점(64 및 66)에서의 광학능의 차이를 도시한다.
광선(60)은 돔(36)에 의해 발생된 발산과 거의 동일한 양만큼 X/Z 평면에 평행하게 본체(50)에 의해 수렴된다. 광선(62)는 돔(36)에 의해 발생된 발산과 거의 동일한 양만큼 X/Z 평면에 평행하게 본체(50)에 의해 수렴되고, 광선(60)의 발산 및 수렴량보다 적은 발산 및 수렴량을 갖는다. 돔(36)에 의해 발생된 원추 변형을 복구하는 동일 및 대향 원추 변형을 발생하고 돔(36)을 통해 보이는 고해상도 영상을 생성하도록, 본체(50)의 두께 및 굴절률, 꼭지각(α) 및 편심 거리(D)는 돔(36)의 기하구조에 따라 선택된다.
제2도에 도시된 돔(36)은 완전한 원추이고, X/Z 평면에서 또는 이에 평행한 평면에서만 광학 수차를 발생한다. 수차는 순수한 원추변형으로 되고, 균일한 벽 두께를 갖는 순수한 원추형 교정기 본체(50)에 의해 복구될 수 있다. 제7도는 폰카르만 방정식에 의해 정의된 것과 같은 만곡된 오자이브의 형태인 돔(70)을 도시한다. 상술한 바와 같이, 돔(70)은 X/Z 평면 또는 이와 평행한 평면에서의 발산보다 더 작은 Y/Z 평면에서의 발산을 부가적으로 발생한다.
돔(70)을 통과하는 분해능이 교정기(48)을 사용하여 크게 향상될 수 있더라고, 그것은 개선될 여지가 있고 짐벌 룩 각이 제8도의 수직 단면으로 도시된 교정기(72)에 의해 증가될 수 있다. 교정기(72)는 2개의 오프셋 원추(76 및 78)에 의해 정의되고, 도면에서 빗금으로 표시된 본체(74)를 갖는다. 교정기(72)는 이중 오프셋 원추 교정기로 명명될 수 있다. 원추(76)은 돔(70)과 면하고 있는 볼록 전면(74a)를 정의하고, 원추(78)은 카메라(40)과 면하고 있는 오목 후면(74b)를 정의한다. 본체(74)의 두께는 그것의 상부에서 하부로 갈수록 증가한다.
원추(76)은 정점(76a), 중심축(76b) 및 교정기 본체(74)의 표면(74a)를 정의하는 벽(76c)를 갖는다. 원추(78)은 정점(78a), 중심각(78b) 및 본체(74)의 표면(74b)을 정의하는 벽(78c)을 갖는다. 원추(76)은 원추(78)의 꼭지각(α2)보다 큰 것으로 도시되는 꼭지각(α1)을갖는다. 축들(76b 및 78b)은 도면의 평면에 놓이고, 서로에 대하여 꼭지각(α3)으로 연장된다. 정점들(76a 및 78a)은 일반적으로 90°보다 작고 서로 다른각으로서 [축(46) 위로 기울어지는]위로 향한다.
본체(74)는 축(46)이 통과하는 중심(74c)를 갖는다. 원추(76)의 꼭지각(76a)는 원추(78)의 정점(78a)과 중심(74c) 사이의 편심 거리(D2)보다 크게 도시되는 편심 거리(D1) 만큼 중심(74c)로부터 수직으로 이격된다. 웨지각(α4)는 본체(74)의 표면(74a 및 74b) 사이로 정의된다. 중심(74c)에서 전면(74a)에 대해 법선인 라인(77)은 각(α5)만큼 축(46)으로부터 하향으로 기울어진다. 결과적으로 전면 표면(74a)은 각(α5)만큼 수직으로부터 전방으로 기울어진다.
변수들 사이의 포괄적인 상호작용 때문에, 교정기(48 및 72)의 디멘션(dimension)은 범용 컴퓨터에 상용 가능한 광학 분석 프로그램에 의해 양호하게 결정된다. 대표적인 프로그램은 캘리포니아주 파사데나의 옵티칼 리서치 어소시에이트(Optical Research Associates of Pasadena, CA)에 의한 CodeV로서 시판되고 있다. 진행과정은 돔(36 또는 70)의 기하 구조를 입력하는 과정, 갖아 적절한 절충해가 얻어질 때까지 교정기(48 또는 72)의 디멘션을 개별적으로 변화시키는 과정을 포함한다. 최적의 값은 전형적으로 제곱 평균의 제곱근(RMS) 스포트 크기 및 파면오차(wavwfront error)의 량으로 표현되는 영상 품질과 같은 표준화된 파라미터를 포함한다.
교정기(48)에 대한 변수는 꼭지각(α), 편심 거리(D) 및 본체(50)의 굴절률과 두께를 포함한다. 교정기(72)에 대한 변수는 꼭지각(α1 및 α2) 및 웨지각(α4), 경사각(α5), 편심 거리(D1 및 D2) 및 본체(74)의 굴절률을 조합하여 결정하는 정점(76b와 78b)사이의 각(α3)을 포함한다. 일반적으로, 굴절률은 교정기(48 및 72)의 두께를 최소화하기 위해 가능한 한 크게 된다.
돔(36 또는 70)에 의해 발생된 원추 변형은 제2도를 참조하여 도시한 것과 같은 카메라(40)의 피치 또는 경사각(θ)에 따라 변화한다. 특히, 변형은 각(θ)가 증가할수록 감소한다. 고정된 교정기는 θ의 특정값에서만 원추 변형의 최적 교정을 제공한다. θ가 작은 값인 경우에는 돔(36 또는 70)의 광학능은 매우 커서, 이러한 각에서는 영상화는 실행 불가능하다. 그러므로, 선정된 유용 범위내의 각(θ)는 양호하게는 교정기 기하학용 최적 절충해를 계산하는 변수로서 포함된다.
많은 수의 개별적으로 변화가능한 디멘션은 카메라(40)에 의해 실질적으로 왜곡되지 않은 영상을 가능하게 하도록 돔(36 또는 70)에 의해 발생된 원추 변형을 복구할 수 있는 최적의 절충해를 가능하게 한다. 돔(70)의 경우에서, 원추형으로 왜곡된 파면은 θ의 함수로서 무시할 수 있는 초점의 변화를 일으키면섯 교정기(72)에 의해 명목상인 구형 파면으로 변환된다. 따라서, 카메라(40)은 고정된 초점형일 수 있다.
그러나, 재촛점이 필요하다면, 카메라(40)에 자동촛점 메카니즘이 제공되는 경우 자동적으로 달성될 수 있다. 그렇지 않다면, 재촛점량은 각(θ)의 직접 함수이고, 카메라(40)용 초점 서보 드라이브(도시되지 않음)으로 선정되어 프로그램될 수 있다.
교정기(48 및 72)가 2개의 대향 볼록 및 오목 표면을 갖지만, 교정기를 수렴굴정능을 갖는 임의의 원추 형태로 구성하는 것은 본 발명은 범위내에 있다. 제9도는 볼록 원추 전면(80a) 및 플랙 또는 평면 후면(80b)를 갖는 교정기(80)의 수평 단면을 도시하고, 제10도는 볼록 원추 전면 및 후면(90a 및 90b)를 각각 갖는 교정기(90)을 도시한다.
본 발명을 실시하는 교정기는 양호하게 비교적 높은 굴절률을 갖는 게르마늄(Ge) 또는 실리콘(Si)과 같은 물질로 이루어질 수 있고, 다이아몬드 절삭 공구를 사용하여 선반(lathe)에서 가공될 수 있다. 그러나, 높은 굴절률을 갖는 갈륨 비소(GsAs), 황화 아연(ZnS) 또는 셀렌화 아연(ZnSe)과 같은 다른 물질이 본 발명을 실현하기 위해 사용될 수 있다.
제11도 및 제12도에는 다이아몬드 선반 세공에 의해 교정기(72)를 제조하기 위한 예시적인 방법이 도시된다. 제11도에서, 실리콘 등으로 이루어진 블랭크(100)은 선반 척(104)상에 차례로 장차된 지그(jig)(102)에 고정된다. 지그(102)는 교정기 본체(74)의 볼록 전면(74a)을 정의하는 원추(76)과 동일한 꼭지각을 갖는 원추의 형태인 외부 표면을 갖는다. 블랭크(100)은 척(104) 및 지그(102)와 일체로 회전되고, 다이아몬드 절삭 공구(106)은 블랭크(100)의 노출된 표면을 원추(76)의 형태로 절단하거나 가공하기 위해 피드 암(feed arm)(108)을 통해 이동된다.
그런 후, 제12도에 도시된 바와 같이, 교정기 본체(74)의 후면(74b)를 정의하는 원추(78)과 동일한 꼭지각을 갖는 원추의 형태인 내부 표면을 갖는 지그(110)은 척(104)상에 장착되고, 블랭크(100)은 가공되지 않은 표면을 노출시킨 지그(110)에 고정된다. 공구(106)은 그다음 원추(78)의 형태로 블랭크(100)의 노출된 표면을 절단하기 위해 피드 암(108)에 의해 이동된다.
본 발명의 몇가지 실시예가 도시되고 기술되었지만, 본 분야의 숙련된 자들에게는 많은 변형된 실시예 또는 다른 실시예가 본 발명의 취지 및 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 기술된 특정 실시예에만 제한되는 것이 아니다. 첨부된 특허청구의 범위에 의해 정의된 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형이 고려되고, 이루어질 수 있다.

Claims (10)

  1. 투명하고 일반적으로 원추인 돔에 의해 발생된 광학적 원추 변형(conical deformation)을 교정하기 위한 교정기에 있어서, 돔에 의해 발생된 상기 원추 변형의 실질적으로 역인 반전 원추 변형을 발생하기 위한 하나 이상의 실질적으로 원추인 표면을 갖는 투명한 광 굴절 본체(optical refractive body)를 포함하는 것을 특징으로 하는 교정기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 실질적으로 원추인 표면은 본체상의 한 측사에 형성된 제1 원추 표면 세그먼트 및 상기 본체의 대향 측상에 형성된 제2 원추 표면 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 교정기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및제2 원추 표면 세그먼트는 한 평면내에 있는 회전 축들을 갖는 것을 특징으로 하는 교정기.
  4. 자신을 통해 관측될 때 광학적인 원추 변형을 발생하는 투명하고 일반적으로 원추인 돔, 상기 돔을 통해 관측하기 위한 카메라 및 상기 카메라와 상기 돔 사이에 배치되고, 상기 카메라가 상기 돔을 통해 관측함으로써 발생된 상기 원추 변형의 실질적으로 역인 반전 원추 변형을 발생하기 위한 하나 이상의 실질적으로 원추인 표면을 갖는 투명한 광굴절 본체를 포함하는 교정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 영상 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 카메라는 영상 렌즈를 포함하고, 상기 교정기는 상기 돔에 대해 상기 영상 렌즈의 전면에 장착되고 상기 영상렌즈와 함께 일체로 이동가능한 것을 특징으로 하는 광학 영상 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 하나 이상의 실질적으로 원추인 표면은 상기 본체의 한 측상에 형성된 제1 원추 표면 세그먼트 및 상기 본체의 대향 측상에 형성된 제2 원추 표면 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 영상 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 원추 표면 세그먼트는 한 평면내에 있는 회전 축들을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 영상 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 원추 표면 세그먼트는 상이한 거리 만큼 편심(decenter)되는 것을 특징으로 하는 광학 영상 시스템.
  9. 제4항에 있어서, 상기 하나 이상의 실질적으로 원추인 표면은 상기 본체의 한 측상에 형성된 볼록 원추 표면 세그먼트를 포함하고, 상기 본체는 상기 본체의 대향 측상에 플랫 표면(flat surface)을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 영상 시스템.
  10. 자신을 통해 관측될 때 광학적인 원추 변형을 발생하는 투명하고 일반적으로 원추인 전면 돔, 상기 돔을 통해 관측하기 위해 상기 돔 내부에 장착된 카메라 및 상기 카메라와 상기 돔사이에 배치되고, 상기 카메라가 상기 돔을 통해 관측함으로써 발생된 상기 원추 변형의 실질적으로 역인 반전 원추 변형을 발생하기 위한 하나 이상의 실질적으로 원추인 표면을 갖는 투명한 광 굴절 본체를 포함하는 교정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 미사일.
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