KR100913218B1 - Ｎｕｃ 렌즈 정렬 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 불균일 보정(NUC) 렌즈를 광 경로상에 위치시키고, 제1영상평균값을 측정하는 과정과, 상기 NUC 렌즈를 미리 설정된 단위로 스텝(step)을 변경시키고, 변경된 스텝 각각에 상응하는 적어도 하나의 제2영상평균값을 측정하는 과정과, 상기 제1영상평균값과 상기 적어도 하나의 제2영상평균값 각각과 비교하는 과정과, 비교 결과에 따라 상기 각각의 제2영상 평균값이 상기 제1영상평균값 대비 미리 설정된 값 범위를 벗어나지 않는 스텝 범위를 결정하는 과정과, 상기 결정된 스텝 범위내에서 상기 NUC 렌즈를 정렬하는 과정을 포함하는 불균일 보정용 렌즈의 정렬 방법에 관한 것이다.

불균일 보정 렌즈, 영상평균값, 스텝 범위

Description

ＮＵＣ 렌즈 정렬 방법{NUC LENS ALIGNMENT METHOD}

본 발명은 영상의 불균일 보정(Non Uniformity Correction, 이하 'NUC'라 칭함)을 위해 사용되는 NUC 렌즈의 정렬 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 빛이 없는 야간에서 표적과 배경이 방출하는 고유한 복사에너지의 차이를 감지하는 적외선 카메라는 열상 장비의 일종으로, 감시 및 의료용 진단 등 여러 분야에서 사용되고 있다. 특히 야간 및 연막과 같은 가혹한 상황에서의 관측성능이 우수하다는 장점으로 인해 1970년대 일부 국가에서는 군사용 열상 장비를 개발하기 시작하였다.

상기 열상 장비의 핵심부품인 검출기는 불균일 특성을 가진다. 상기 불균일 특성이라 함은, 검출 소자의 암전류 및 응답도 같은 특성에 따라 불균일한 영상을 출력함을 의미한다. 상기 NUC는 불균일 특성을 보상하기 위한 방법으로 사용된다.

상기 열상 장비에서 상기 NUC를 사용하기 위한 기구적 구현 방법은 다양하게 존재한다. 일 례로, 냉각형 2차원(2-dimension) 열상 장비의 경우 렌즈의 디포커 싱(defocusing) 방식과 렌즈 삽입 방식을 많이 사용하며, 비냉각형 열상 장비의 경우 셔터 방식을 사용한다. 상기 2차원 열상 장비의 렌즈 삽입 방식은 한국의 차기 전투장갑차 조준경 열상 및 K-1 전차장 열상 등 소형화 및 휴대용 장비에서 사용되고 있다.

상술한 바와 같이 소형화 된 2차원 열상 장비의 렌즈 삽입 방식은 공간적 제약으로 인해 상기 NUC 렌즈를 기구적으로 광 경로의 중앙에 정렬시킬 수 없게 되는 문제점이 있다. 상기 NUC 렌즈가 광 경로의 중앙에 정렬되지 않으면 균일한 영상을 제공하지 못하게 되며, 이는 열상 장비의 성능 저하를 초래한다.

따라서, 본 발명은 기구적으로 NUC 렌즈를 정렬하지 않으면서도 영상의 불균일 특성을 보상할 수 있는 NUC 렌즈 정렬 방법을 제안한다.

본 발명의 방법은; 불균일 보정(NUC: Non Uniformity Correction)용 렌즈의 정렬 방법에 있어서, NUC 렌즈를 광 경로상에 위치시키고, 제1영상평균값을 측정하는 과정과, 상기 NUC 렌즈를 미리 설정된 단위로 스텝(step)을 변경시키고, 변경된 스텝 각각에 상응하는 적어도 하나의 제2영상평균값을 측정하는 과정과, 상기 제1영상평균값과 상기 적어도 하나의 제2영상평균값 각각과 비교하는 과정과, 비교 결과에 따라 상기 각각의 제2영상 평균값이 상기 제1영상평균값 대비 미리 설정된 값 범위를 벗어나지 않는 스텝 범위를 결정하는 과정과, 상기 결정된 스텝 범위내에서 상기 NUC 렌즈를 정렬하는 과정을 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 좁은 공간에서 NUC 렌즈의 기구적 정렬없이도 NUC 렌즈를 광 경로의 중심에 위치할 수 있게 함으로써, 균일한 영상을 획득할 수 있는 이점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 열상 장비의 NUC 렌즈를 영상 평균값을 이용하여 정렬하는 방법을 제안한다. 제안하는 본 발명은 소형화 된 열상 장비와 같이 좁은 공간에서 NUC 렌즈의 기구적 정렬이 필요치 않으며, 기구 조립 및 가공 오차 등으로 인해 NUC 렌즈를 정확하게 광 경로의 중심에 삽입하기 힘든 경우에 유용하게 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 NUC 렌즈가 구비된 열상 장비를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, NUC 렌즈(100)는 NUC 렌즈 하우징(110)의 내부에 체결되어 있으며, 상기 NUC 렌즈 하우징(110)은 열상 장비의 NUC 스텝모터 하우징(120)에 체결되어 있다. 상기 NUC 렌즈(100)는 NUC 스텝모터(130)에 의해 스텝 범위가 변경된다.

한편, 본 발명에서 열상 장비는 최저 온도로 냉각되어야 하며, 냉각이 완료된 후 상기 열상 장비가 정상적으로 운용 가능한 경우 상기 NUC 렌즈가 광 경로상으로 삽입된다. 이 때, 제어기(도시하지 않음)는 열상 제어 콘솔 프로그램을 사용하여 영상평균값이 소정의 화면에 디스플레이 될 수 있도록 제어한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어기의 제어에 따른 NUC 렌즈의 정렬 과정을 도시한 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 202단계에서 제어기는 NUC 렌즈를 광 경로상에 위치시키고, 영상의 초기 영상평균값을 측정하고 204단계로 진행한다. 상기 204단계에서 상기 제어기는 미리 설정된 단위로 스텝(step)을 변경시키고 206단계로 진행한다. 여기서, 상기 스텝은 NUC 스텝모터(130)의 이동량을 나타내며, 1스텝 이동시 모터의 특성에 따라 정해진 각도로 회전한다. 즉, 상기 스텝은 NUC 렌즈의 회전 각도를 의미한다. 이와 같이, 한 스텝씩 이동함으로써 상기 NUC 렌즈는 광 경로의 중심으로 이동할 수 있다. 상기 206단계에서 상기 제어기는 변경된 스텝에 상응하는 영상평균값을 측정하고 208단계로 진행한다. 상기 208단계에서 상기 제어기는 상기 206단계의 해당 스텝에서 측정된 영상평균값이 상기 초기 영상평균값과 대비하여 미리 설정된 값 범위를 벗어나지 않도록 스텝 범위를 결정하고 210단계로 진행한다. 상기 210단계에서 상기 제어기는 상기 결정된 스텝 범위내에서 NUC 렌즈를 운용한다.

도 3a 내지 3e는 본 발명의 실시예에 따른 NUC 렌즈의 스텝 및 영상평균값이 도시된 도면들이다.

도 3a를 참조하면, NUC 렌즈는 광 경로상에 위치하며, 이 때의 영상은 도 3a에 도시한 바와 같이 균일하다. NUC 렌즈의 스텝값은 0이며 영상평균값은 4897이다. 본 발명에서 영상평균값이란, 검출기에서 출력되는 모든 픽셀들에 대한 아날로그 신호(비디오 출력)는 디지털 신호들로 변환되며, 변환된 모든 디지털 신호들을 더한 후, 더해진 결과를 전체 픽셀 수로 평균한 값을 의미한다. 상기 도 3a에서 NUC 렌즈의 스텝값이 0이라는 의미는, 열상 장비가 정상적으로 설계되었을 경우 NUC 렌즈의 위치가 광 경로상의 중심에 있음을 의미한다.

도 3b를 참조하면, 도 3b는 미리 설정된 단위만큼 NUC 렌즈의 스텝값을 증가시키던 중 스텝값이 +6인 경우를 도시하고 있다. 따라서, NUC 렌즈의 스텝값은 +6이며 영상평균값은 4897로 상기 NUC 렌즈의 스텝값이 0일 경우와 동일한 영상평균값을 가짐을 알 수 있다. 상기 도 3a 및 3b에서의 영상은 균일하다.

도 3c를 참조하면, 도 3c는 미리 설정된 단위만큼 NUC 렌즈의 스텝값을 증가시키던 중 스텝값이 +19인 경우를 도시하고 있다. 따라서, NUC 렌즈의 스텝값은 +19이며 영상평균값은 5120이다. 상기 NUC 렌즈의 스텝값이 +19일 경우에는 영상이 불균일하다.

도 3d를 참조하면, 도 3d는 미리 설정된 단위만큼 NUC 렌즈의 스텝값을 증가시키던 중 스텝값이 -4인 경우를 도시하고 있다. 따라서, NUC 렌즈의 스텝값은 -4이며 영상평균값은 4899이다. 비록, 상기 NUC 렌즈의 스텝값이 4일 경우의 영상평균값과 상기 NUC 렌즈의 스텝값 0일 경우의 영상평균값이 서로 다르다 할지라도 영상은 균일하다. 여기서, 균일한 영상이란 NUC 렌즈를 광 경로의 중심에 위치 시킨 후(이론적인 위치) 나오는 영상평균값의 오차가 1% 미만인 경우의 영상을 의미한다. 일 예로 도 3d에서의 영상평균값이 4899이고 도 3a에서 영상평균값이4897인 경우, 2만큼의 오차가 생기며 이는4899의 1% 미만이므로 균일한 영상이라 판별한다.

도 3e를 참조하면, 도 3e는 미리 설정된 단위만큼 NUC 렌즈의 스텝값을 증가시키던 중 스텝값이 20인 경우를 도시하고 있다. 따라서, NUC 렌즈의 스텝값은 20이며 영상평균값은 5111이다. 상기 NUC 렌즈의 스텝값이 20일 경우의 영상은 불균일하다.

도 3a 내지 3e를 참조하여 설명한 바와 같이, 미리 설정된 단위만큼 NUC 렌즈의 스텝값을 변경시켜가게되면, 각 스텝값별로 영상평균값의 증가 여부를 판별할 수 있다. 도 3의 경우에는 NUC 렌즈의 스텝값이 5 이하에서 영상평균값이 증가하고, NUC 렌즈의 스텝값이 +7 이상에서 영상평균값이 증가하는 경우를 나타내고 있다.

따라서 균일한 영상을 가지는 NUC 렌즈의 스텝값의 범위는 4부터 +6임을 알 수 있다. 즉, -4부터 +6 사이의 NUC 렌즈의 스텝값에서는 균일한 영상을 획득할 수 있다. 또한, 실제 설계상의 광 경로 중심값이 스텝값 0인데 반해 상술한 바와 같이 스텝값을 변경시켜가면서 도출된 광 경로 중심값은 스텝값 +1이 된다. 즉, -4 내지 +6의 스텝값 범위 중 중심값에 해당하는 스텝값 +1이 광 경로 중심값이 된다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 NUC 렌즈가 구비된 열상 장비를 도시한 도면

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어기의 제어에 따른 NUC 렌즈의 정렬 과정을 도시한 흐름도

도 3a 내지 3e는 본 발명의 실시예에 따른 NUC 렌즈의 스텝 및 영상평균값이 도시된 도면

Claims (3)

1. 불균일 보정용(NUC: Non Uniformity Correction) 렌즈의 정렬 방법에 있어서,

   NUC 렌즈를 광 경로상에 위치시키고, 제1영상평균값을 측정하는 과정과,

   상기 NUC 렌즈를 미리 설정된 단위로 한 스텝(step)씩 변경시키고, 변경된 스텝 각각에 상응하는 적어도 하나의 제2영상평균값을 측정하는 과정과,

   상기 제1영상평균값과 상기 적어도 하나의 제2영상평균값 각각과 비교하는 과정과,

   비교 결과에 따라 상기 각각의 제2영상 평균값이 상기 제1영상평균값 대비 미리 설정된 값 범위를 벗어나지 않는 스텝 범위를 결정하는 과정과,

   상기 결정된 스텝 범위내에서 상기 NUC 렌즈를 정렬하는 과정을 포함하는 NUC 렌즈 정렬 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 스텝은

   상기 NUC 렌즈의 회전각도를 의미함을 특징으로 하는 NUC 렌즈 정렬 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 미리 설정된 값 범위의 중심값에 해당하는 광 경로 중심값을 결정하는 과정을 더 포함하는 NUC 렌즈 정렬 방법.

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