KR100706766B1 - 광역 광학계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CCD(Charge Coupled Device)와 같은 감지장치에 상을 맺히게 하는 광학계를 구성함에 있어서, 가시광선 영역의 빛과 근적외선의 영역의 빛 등을 동시에 받아들 수 있도록 광학계의 광경로 상에 설치되는 색수차 감소용 전방 이중렌즈(볼록렌즈와 오목렌즈의 조합, Doublet); 및 상기 전방 이중렌즈의 후방의 광경로 상에 설치되고, 상기 전방 이중렌즈와 전후면이 서로 대칭이 되도록 배치되는 후방 이중렌즈(오목렌즈와 볼록렌즈의 조합);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하기 때문에 색수차 및 왜곡수차를 감소시킴으로써 가시광선 영역은 물론, 근적외선의 영역까지 폭넓은 광역의 빛을 CCD로 감지할 수 있게 하여 대기나 시계의 상태에 상관없이 넓은 탐지 거리를 갖게 하고, 흐린 날씨에도 비교적 선명하고 안정적인 이미지를 출력할 수 있으며, 대기 중에서 가시광선에 비해 투과력이 좋은 근적외선의 영역을 이용하여 원거리 관측 및 탐지를 가능하게 하는 효과를 갖는다.

Description

광역 광학계{Wide area optical system}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광역 광학계를 나타내는 구성도이다.

(도면의 주요한 부호에 대한 설명)

1: 감지장치 2: 전방렌즈

3: 후방렌즈 4: 필터

10: 전방 이중렌즈 11. 22: 볼록렌즈

12, 21: 오목렌즈 20: 후방 이중렌즈

30: 조리개

본 발명은 광역 광학계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가시광선의 영역은 물론, 인간의 눈으로 탐지할 수 없는 근적외선의 영역까지 CCD의 감응 대역을 광역화하여 대기중의 시계 상태와는 상관없이 시계에 따른 안정적인 이미지 확보를 가능하게 하는 광역 광학계에 관한 것이다.

일반적으로, 인간이 눈으로 탐지할 수 있는 영역을 가시광선 영역이라 칭하 고, 인간이 눈으로 탐지할 수는 없지만 가시광선 영역으로 이어지는 적외선 영역에서 가시광선과 가까운 영역을 근적외선 영역이라고 한다.

통상, 종래의 광학계는, 가시광선의 영역만을 설정하여 CCD(Charge Coupled Device)의 감응 대역을 제한적으로 사용하였다.

이러한, 종래의 광학계는 가시광선의 영역만을 받아들여 이를 CCD가 센싱하도록 하였기 때문에 탐지할 수 있는 거리나 영상의 질 및 선명도가 대기 중의 시계 상태에 따라 크게 좌우되었다.

즉, 종래의 광학계는 비록 인간의 눈으로 탐지할 수 있는 영역을 가감없이 그대로 표현할 수 있는 장점을 가지고 있지만, 비가 오거나 안개가 끼거나 눈이 오는 등 대기 상태에 따른 시계의 변화에 안정적인 이미지 관리로 대응하기가 어려웠었던 문제점이 있었다.

예를 들어, 흐린 날씨에 멀리 있는 타겟을 정확하게 분석하기 어렵거나, 가시광선의 대기 중 투과율에 따라 한계성을 갖는 등 많은 문제점이 있었다.

이러한, 기존의 문제점을 극복하고자 적외선을 이용한 별도의 야시경 등이 사용되었으나, 이러한 야시경은 주간에 활용할 수 없는 등 사용이 매우 번거로우며 제한적이였다.

특히, 가시광선 및 근적외선을 동시에 고려한 광역 광학계를 구성함에 있어서, 렌즈를 통과한 빛의 파장이 광대역일수록 보다 넓게 각도로 광분해되면서 색수차와 왜곡수차가 커지는 광학계의 특성상 그 구성이 더욱 어려웠었던 구조적인 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 이중렌즈를 사용하여 색수차를 감소시키고, 이중렌즈를 조리개를 중심으로 대칭으로 배치하여 왜곡수차를 감소시킴으로써 가시광선 영역은 물론, 근적외선의 영역까지 폭넓은 광역의 빛을 CCD로 감지할 수 있게 하여 대기나 시계의 상태에 상관없이 넓은 탐지 거리를 갖게 하고, 흐린 날씨에도 비교적 선명하고 안정적인 이미지를 출력할 수 있으며, 대기 중에서 가시광선에 비해 투과력이 좋은 근적외선의 영역을 이용하여 원거리 관측 및 탐지를 가능하게 하는 광역 광학계를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광역 광학계는, CCD(Charge Coupled Device)와 같은 감지장치에 상을 맺히게 하는 광학계를 구성함에 있어서, 가시광선 영역의 빛과 근적외선의 영역의 빛 등을 동시에 받아들 수 있도록 광학계의 광경로 상에 설치되는 색수차 감소용 전방 이중렌즈(볼록렌즈와 오목렌즈의 조합, Doublet); 및 상기 전방 이중렌즈의 후방의 광경로 상에 설치되고, 상기 전방 이중렌즈와 전후면이 서로 대칭이 되도록 배치되는 후방 이중렌즈(오목렌즈와 볼록렌즈의 조합);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 본 발명의 광역 광학계는, 상기 전방 이중렌즈와 후방 이중렌즈 사이에 설치되는 조리개;를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따르면, 상기 전방 이중렌즈의 전방에 전방렌즈가 설치되 고, 상기 후방 이중렌즈의 후방에 후방렌즈가 설치되며, 상기 후방렌즈의 후방에 광량을 조절하는 적어도 하나 이상의 필터가 설치되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광역 광학계를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광역 광학계는, CCD(Charge Coupled Device)와 같은 감지장치(1)에 상을 맺히게 하는 광학계로서, 크게 전방 이중렌즈(10)와, 후방 이중렌즈(20) 및 조리개(30)를 포함하여 이루어지는 구성이다.

여기서, 상기 전방 이중렌즈(10)는, 가시광선 영역의 빛과 근적외선의 영역의 빛 등을 동시에 받아들 수 있도록 광학계의 광경로 상에 설치되는 색수차 감소용 이중렌즈인 것으로서, 이러한 이중렌즈는, 도 1에 도시된 바와 같이, 1개의 볼록렌즈(11)와 1개의 오목렌즈(12)의 조합(Doublet)인 것으로서, 여기서 상기 블록렌즈(11)와 오목렌즈(12)의 굴절도는 (+)값과 (-)값이 서로 같아서 광분해된 빛을 다시 합쳐주는 역할을 함으로써 색수차를 줄일 수 있는 것이다.

아울러, 상기 후방 이중렌즈(20)는, 상기 전방 이중렌즈(10)의 후방의 광경로 상에 설치되고, 상기 전방 이중렌즈(10)와 전후면이 서로 대칭이 되도록 배치되는 오목렌즈(21)와 볼록렌즈(22)의 조합으로 이루어진다.

여기서, 상기 전방 이중렌즈(10)의 구조가, 볼록렌즈(11), 오목렌즈(12)의 순서였다면, 상기 후방 이중렌즈(20)의 구조는 상기 전방 이중렌즈(10)의 굴절도와 동일하고, 순서만 역으로 바뀌도록 오목렌즈(21), 볼록렌즈(22)의 순서로 배치한 다.

따라서, 상기 후방 이중렌즈(20)는, 상기 전방 이중렌즈(10)로 인해 발생할 수 있는 색수차를 더욱 감소시켜서 광분해현상을 최대한 억제하여 가시광선은 물론, 근적외선 영역까지 감지 영역을 확대하더라도 충분히 선명한 이미지를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 빛이 상기 전방 이중렌즈(10)와 후방 이중렌즈(20)를 통과하면서 발생될 수 있는 왜곡수차를 줄이기 위하여 상기 전방 이중렌즈(10)와 후방 이중렌즈(20) 사이에 조리개(30)가 설치된다.

따라서, 상기 전방 이중렌즈(10)를 통과한 빛의 양과 초점을 상기 조리개(30)로 조절하여 조절된 빛이 상기 후방 이중렌즈(20)를 통과하면서 왜곡될 수 있는 상을 정위치로 정렬시키는 역할을 하여 왜곡수차를 줄일 수 있는 동시에 전체적인 시스템의 대칭성을 유지할 수 있는 것이다.

한편, 상기 전방 이중렌즈(10)의 전방에 전방렌즈(2)가 설치되는 것도 가능하고, 상기 후방 이중렌즈(20)의 후방에 후방렌즈(3)가 설치될 수 있으며, 상기 후방렌즈(3)의 후방에 광량 조절이나 기타 효과를 위하여 적어도 하나 이상의 필터(4)가 설치되는 것도 가능하다.

그러므로, 본 발명의 광역 광학계는, 기존의 가시광선 영역인 450 nm 내지 700 nm 정도의 빛만 받아들이는 것이 아니라, 650 nm 내지 1050 nm 까지의 빛을 받아들여 감지함으로써 좋은 이미지의 질을 형성할 수 있는 것으로서, 가시광선 영역과 적외선 영역의 장점을 모두 얻을 수 있고, 예를 들어 안개가 낀 날씨에서도 뚜 렷한 이미지를 얻을 수 있는 것이다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

예컨대, 본 발명의 실시예에서 상기 이중렌즈의 볼록렌즈 및 오목렌즈의 배치 순서나, 전방렌즈, 후방렌즈 및 필터의 종류 및 형태나, 조리개의 위치 등에 대한 기술은 해당 분야에 종사하는 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변경이 가능한 것이다.

또한, 이러한 본 발명의 광역 광학계는, 각종 망원경은 물론, 일반 카메라나 디지털 카메라 등 그 적용범위가 매우 광범위한 것이다.

따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 광역 광학계에 의하면, 색수차 및 왜곡수차를 감소시킴으로써 가시광선 영역은 물론, 근적외선의 영역까지 폭넓은 광역의 빛을 CCD로 감지할 수 있게 하여 대기나 시계의 상태에 상관없이 넓은 탐지 거리를 갖게 하고, 흐린 날씨에도 비교적 선명하고 안정적인 이미지를 출력할 수 있으며, 대기 중에서 가시광선에 비해 투과력이 좋은 근적외선의 영역을 이용하여 원거리 관측 및 탐지를 가능하게 하는 효과를 갖는 것이다.

Claims (3)

1. CCD(Charge Coupled Device)와 같은 감지장치에 상을 맺히게 하는 광학계를 구성함에 있어서,

   가시광선 영역의 빛과 근적외선의 영역의 빛 등을 동시에 받아들 수 있도록 광학계의 광경로 상에 설치되는 색수차 감소용 전방 이중렌즈(볼록렌즈와 오목렌즈의 조합, Doublet); 및

   상기 전방 이중렌즈의 후방의 광경로 상에 설치되고, 상기 전방 이중렌즈와 전후면이 서로 대칭이 되도록 배치되는 후방 이중렌즈(오목렌즈와 볼록렌즈의 조합);를 포함하여 이루어지고,

   상기 전방 이중렌즈와 후방 이중렌즈 사이에 설치되는 조리개;를 더 포함하여 이루어지며,

   상기 전방 이중렌즈의 전방에 전방렌즈가 설치되고, 상기 후방 이중렌즈의 후방에 후방렌즈가 설치되며, 상기 후방렌즈의 후방에 광량을 조절하는 적어도 하나 이상의 필터가 설치되는 것을 특징으로 하는 광역 광학계.
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