KR101170140B1 - Optical System for corona discharge detection and apparatus for detecting ultraviolet rays - Google Patents
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Abstract
가시 광선을 집광하는 주간 광학계로 기능하는 제1 광학계와 자외선을 집광하는 자외선 검출 광학계로 기능하는 제2 광학계를 포함하는 코로나 방지 탐지 광학계를 이용하여 자외선을 검출한다. 특히 제1 광학계 및 제2 광학계는 동일한 광축상에 위치되어 있으며, 제1 광학계는 상기 제2 광학계의 전면에 위치되고 제2 광학계로 광이 입사되지 않는 영역에 위치되어 있어서, 소형이면서 광학 성능이 뛰어난 코로나 방전 탐지 광학계의 구현이 가능하다. Ultraviolet rays are detected using a corona-prevention detection optical system including a first optical system serving as a daytime optical system for collecting visible light and a second optical system serving as an ultraviolet detection optical system for collecting ultraviolet light. In particular, the first optical system and the second optical system are located on the same optical axis, and the first optical system is located in the front of the second optical system and is located in an area where no light is incident on the second optical system. Excellent corona discharge detection optics can be implemented.
Description
본 발명은 광학계에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 코로나 방전 탐지 광학계와 이를 이용한 자외선 검출 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an optical system, and more particularly, to a corona discharge detection optical system and an ultraviolet detection device using the same.
일반적으로 코로나 방전을 탐지하는 장치는 탐지 방식에 따라 초음파 방법, 야시 장비를 이용하는 방법, 적외선 및 자외선 센서식 카메라를 이용하는 방법으로 분류될 수 있다. In general, a device for detecting corona discharge may be classified into an ultrasonic method, a method using a night vision device, and a method using an infrared ray and an ultraviolet sensor camera according to a detection method.
초음파 방법을 사용하는 코로나 방전 탐지 장치로는 안테나와 증폭장치 등을 이용하여 집음하는 장치가 있는데, 이 장치는 코로나 방전의 영상을 표시화할 수 없으므로, 대상물의 코로나 발생 위치를 정확하게 분석할 수 없다. 또한 검사자의 주관에 따라 대상물이 벗어난 경우 코로나 검출이 실패할 수도 있는 단점이 있다. Corona discharge detection apparatus using the ultrasonic method is a device for collecting by using an antenna and an amplification device, etc. This device can not display the image of the corona discharge, it is not possible to accurately analyze the corona generation position of the object. In addition, there is a disadvantage that the corona detection may fail when the object is off, depending on the inspector's supervision.
야시 방법을 활용한 코로나 방전 탐지 장치는 영상 증폭관을 이용하는데, 코로나 방전시 방출되는 에너지를 감지하기에는 감도가 낮으며, 코로나 방전 에너지보다 오히려 태양광 또는 인공 광원에 대한 감도가 높아, 주간에는 사용할 수 없는 단점이 있다.The corona discharge detector using the night vision method uses an image amplification tube, which is low in sensitivity to detect energy emitted during corona discharge, and has a high sensitivity to sunlight or artificial light sources rather than corona discharge energy. There is a disadvantage that can not be.
적외선 센서식 카메라를 이용하는 코로나 방전 탐지 장치는 실제 전력 계통에서 적외선 열화상으로의 방사율에 따른 오차 등이 발생하는 문제점이 있다. Corona discharge detection apparatus using an infrared sensor camera has a problem that an error according to the emissivity to the infrared thermal image in the actual power system occurs.
한편, 자외선 센서식 카메라를 이용하는 코로나 방전 탐지 장치는 초기 방전 현상에서 발생되는 자외선을 검출하여 영상으로 보여주는 특징이 있으며, 기존 초음파를 이용한 장치에 비하여 정확한 방전 위치를 검출할 수 있는 장점이 있어서, 현재 많이 사용되고 있다. 이 장치에서 자외선 센서식 카메라가 주간 광학계 모듈과 연동하여, 코로나 방전이 발생되는 고전압 설비의 주변을 영상화하고 이때 발생되는 코로나 방전에 의하여 발생되는 자외선 신호를 자외선 광학계로 집광한 후 이를 UV 증폭관을 사용하여 높은 감도로 검출하고, 고전압 설비 주변 영상과 검출된 자외선 신호에 해당하는 영상을 중첩하여 단일 영상으로 처리한다. On the other hand, the corona discharge detection device using the ultraviolet sensor camera is characterized by detecting the ultraviolet rays generated in the initial discharge phenomenon and showing the image, and has the advantage that can detect the exact discharge position compared to the device using the existing ultrasound, It is used a lot. In this device, the UV sensor-type camera is interlocked with the daytime optical module to image the surroundings of the high voltage equipment where the corona discharge is generated, and condenses the UV signal generated by the corona discharge generated by the ultraviolet optical system to the UV amplifier tube. It detects with high sensitivity, and superimposes the image around the high voltage equipment and the image corresponding to the detected ultraviolet signal into a single image.
이러한 자외선 센서식 카메라를 사용하는 코로나 방전 탐지 장치에서 검출하는 자외선은 UV-C 영역 중 250~280nm 인 태양광 블라인드(Solar Blind)라 불리는 대역으로, 대기의 오존층에서 완벽히 차단되어 지상에서는 자연적으로 존재하지 않는다. 따라서 측정하고자 하는 태양광 블라인드 대역(250~280nm)의 미약한 신호를 집광하는 것이 중요하며, 집광효율이 높은 자외선 광학계와 태양광에 의한 노이즈 신호를 걸러주는 필터를 필요로 한다. Ultraviolet rays detected by the corona discharge detection device using the UV sensor camera are bands called solar blinds, which are 250 to 280 nm in the UV-C region, and are naturally blocked on the ground because they are completely blocked by the ozone layer in the atmosphere. I never do that. Therefore, it is important to collect the weak signal of the solar blind band (250 ~ 280nm) to be measured, and a filter for filtering the noise signal due to the sunlight and the UV optical system with high light collection efficiency.
자외선 센서식 카메라를 이용한 코로나 방전 탐지 장치는 주간 광학계와 자외선 광학계의 위치에 따라 광속 분리기 방식과 반사경 방식으로 나뉜다. 광속 분리기 방식의 코로나 탐지 장치는 물체 측에서 입사되는 자외선-가시광선 대역의 광량을 광속분리기로 분리하여 주간 광학계와 자외선 광학계에 전달되어, 자외선 광학계에 입사되는 광량이 낮아져 검출 감도가 크게 떨어진다. 따라서, 자외선 광학계의 대물 렌즈계 설계시 낮은 조리개 넘버(F 넘버)로 최대한 많은 양의 자외선 신호를 받아들여야 미약한 자외선 신호를 검출할 수 있다. 그러나, 이러한 렌즈계에서 조리개 넘버를 낮추기 위하여 조리개를 넓힐 경우 외곽의 분해능 성능이 저하되는 문제가 있다. Corona discharge detection apparatus using a UV sensor camera is divided into a beam splitter method and a reflector method according to the position of the daytime optical system and the ultraviolet optical system. The corona detection device of the beam splitter method separates the amount of light in the ultraviolet-visible ray band incident from the object side into the beam splitter and transmits the light to the daytime optical system and the ultraviolet optical system. Therefore, when designing the objective lens system of the ultraviolet optical system, the weakest ultraviolet signal can be detected by accepting the maximum amount of ultraviolet signals with the lowest aperture number (F number). However, when the aperture is widened in order to lower the aperture number in such a lens system, there is a problem in that the resolution performance of the outer portion is deteriorated.
이에 반해, 반사경 방식의 코로나 방전 탐지 장치는 물체 측에서 입사되는 자외선-가시광선의 빛 중에서 광학계의 외곽으로 입사되는 빛은 자외선 반사굴절 광학계(catadioptric lens)를 적용하여 검출하고, 반사굴절 광학계의 중앙에 빛이 입사되지 않는 영역에는 반사경 2개를 적용하여 광경로를 변화시켜 빛을 주간 광학계로 전달하는 방식이다. 반사경 방식의 코로나 방전 탐지 장치는 빛이 입사되는 조리개가 커서 자외선 검출 감도가 우수한 장점을 갖고 있으나, 주간 광학계 모듈과 크기가 큰 반사 굴절 광학계를 병렬 구조로 배치하여 부피가 커지는 문제가 있었다.On the contrary, the reflector type corona discharge detection device detects the light incident to the outside of the optical system from the ultraviolet-visible light incident on the object side by applying an ultraviolet catadioptric lens, and at the center of the reflective refraction optical system. In the area where light is not incident, two reflectors are applied to change the light path to deliver light to the daytime optics. Reflector type corona discharge detection device has the advantage that the ultraviolet light detection sensitivity is large because of the large aperture in which light is incident, there is a problem that the volume is arranged by placing the daytime optical module and the large reflection refractive optical system in a parallel structure.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 코로나 방전시 발생하는 자외선 신호 검출 및 발생 위치 확인이 동시에 가능한 광학계 및 이를 이용한 자외선 검출 장치를 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to provide an optical system capable of detecting the ultraviolet signal generated at the time of corona discharge and confirmation of the generation position and the ultraviolet detection device using the same.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광학 성능이 우수한 코로나 방전 탐지 광학계를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a corona discharge detection optical system having excellent optical performance.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 부피가 작으면서 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 코로나 방전 탐지 광학계 및 이를 이용한 자외선 검출 장치를 제공하는 것이다. In addition, the problem to be solved by the present invention is to provide a corona discharge detection optical system and a UV detection device using the same that can utilize the space efficiently while the volume is small.
위의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 자외선 검출 장치는, UV detection device according to a feature of the present invention for achieving the above object,
광이 입사되는 측으로부터 동일 광축상에 순서대로 위치되어 있는 제1 광학계 및 제2 광학계; 상기 제1 광학계에 의하여 집광되는 설정 대역 이외의 광 신호를 수신하여 해당하는 제1 영상 신호를 출력하는 제1 검출부; 상기 제2 광학계 내에 포함되어 있으며, 상기 제2 광학계에 의하여 집광되는 광 신호에서 상기 설정 대역의 자외선 신호를 필터링하여 출력하는 필터; 및 상기 필터로부터 제공되는 상기 설정 대역의 자외선 신호에 해당하는 제2 영상 신호를 출력하는 제2 검출부를 포함한다. A first optical system and a second optical system, which are sequentially located on the same optical axis from the light incident side; A first detector which receives an optical signal other than a set band collected by the first optical system and outputs a corresponding first image signal; A filter included in the second optical system and filtering and outputting an ultraviolet signal of the set band from the optical signal collected by the second optical system; And a second detector configured to output a second image signal corresponding to the ultraviolet signal of the set band provided from the filter.
본 발명의 다른 특징에 따른 코로나 방전 탐지 광학계는, Corona discharge detection optical system according to another feature of the present invention,
광이 입사되는 측으로부터 순서대로, 입사되는 가시 광선을 집광하는 제1 광학계; 및 입사되는 자외선을 집광하여 출력하는 제2 광학계를 포함하며, 상기 제1 광학계 및 제2 광학계는 동일한 광축상에 위치되어 있으며, 상기 제1 광학계는 상기 제2 광학계에 전면에 위치되고 상기 제2 광학계로 광이 입사되지 않는 영역에 위치되어 있다. A first optical system for condensing the visible light incident from the side from which light is incident; And a second optical system for collecting and outputting incident ultraviolet rays, wherein the first optical system and the second optical system are positioned on the same optical axis, and the first optical system is located in front of the second optical system and the second optical system. It is located in an area where no light is incident on the optical system.
기존 장비들보다 소형 및 경량화된 크기이면서, 자외선 검출 감도가 우수하여 미약한 자외선 신호까지 검출이 가능한 자외선 검출 장치를 제공할 수 있다. 특히 자외선 검출 광학계의 중앙에 빛이 입사되지 않는 영역에 주간 광학계를 배치 적용함으로써, 공간을 효율적으로 활용할 수 있고 부피가 작으며 검출감도가 우수한 코로나 방전 탐지 광학계 및 이를 이용한 자외선 검출 장치를 제공할 수 있다. It is possible to provide an ultraviolet detection device which is smaller and lighter in size than existing equipment, and has excellent ultraviolet detection sensitivity and thus detects even weak ultraviolet signals. In particular, by arranging and applying the daytime optical system to the area where the light is not incident in the center of the ultraviolet detection optical system, it is possible to provide a corona discharge detection optical system and an ultraviolet detection device using the same, which can effectively utilize the space and is small in volume and excellent in detection sensitivity. have.
또한 자외선 검출 광학계의 수차를 감소시켜 높은 MTF(modulation transfer function) 값으로 선명한 화질의 영상을 제공할 수 있다. In addition, the aberration of the ultraviolet detection optical system may be reduced to provide a clear image with a high MTF (modulation transfer function) value.
또한 코로나 방전 탐지 광학계의 자외선 검출 광학계는 2개의 반사경에서 UV-C의 자외선만을 검출부로 전달시키고 가시광선은 차단시켜 줌으로써 태양광으로 입사되는 UV-C 이외의 빛에 대한 차단효율이 우수하다.In addition, the UV detection optical system of the corona discharge detection optical system is excellent in blocking efficiency against light other than UV-C incident to the sunlight by transmitting only the UV-C ultraviolet light to the detection unit and blocking visible light from the two reflectors.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자외선 검출 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자외선 검출 장치의 구체적인 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자외선 검출 장치의 구현 예를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 코로나 방전 탐지 광학계의 제2 광학계의 구조를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 코로나 방전 탐지 광학계의 제2 광학계의 변조 전달 함수(modulation transfer function, MTF) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 코로나 방전 탐지 광학계의 제2 광학계의 수차 특성을 나타낸 도이다. 1 is a block diagram of an ultraviolet detection device according to an embodiment of the present invention.
2 is a detailed structural diagram of an ultraviolet detection device according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing an embodiment of an ultraviolet detection device according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the structure of a second optical system of the corona discharge detection optical system according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating a modulation transfer function (MTF) characteristic of a second optical system of a corona discharge detection optical system according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating aberration characteristics of the second optical system of the corona discharge detection optical system according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.
이제, 본 발명의 실시 예에 따른 코로나 방전 탐지 광학계와 이를 이용한 자외선 검출 장치에 대하여, 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Now, a corona discharge detection optical system and an ultraviolet detection device using the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자외선 검출 장치(1)의 블록도이며, 도 2는 자외선 검출 장치(1)의 구체적인 구조도이다. 그리고 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자외선 검출 장치의 구현 예를 나타낸 사시도이다. 1 is a block diagram of an ultraviolet detection device 1 according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a specific structural diagram of the ultraviolet detection device (1). 3 is a perspective view showing an embodiment of an ultraviolet detection device according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도 1에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 자외선 검출 장치(1)는 코로나 방전 탐지 광학계(10), 제1 검출부(20), 자외선 필터(30), 자외선 영상 증폭부(40), 광섬유 테이퍼(50), 제2 검출부(60), 그리고 영상 중첩 처리부(70)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the ultraviolet detection device 1 according to the embodiment of the present invention includes a corona discharge detection
코로나 방전 탐지 광학계(10)는 도 2 및 도 3에서와 같이 물체측 즉, 광이 입사되는 측으로부터 순서대로 위치되는 제1 및 제2 광학계(11,12)를 포함하며, 입사되는 가시 광선을 집광하여 출력하거나 입사되는 광으로부터 자외선을 집광하여 출력한다. 이러한 코로나 방전 탐지 광학계(10)에 대해서는 추후에 보다 구체적으로 설명하기로 한다. The corona discharge detection
자외선 필터(30)는 태양광 블라인드 대역 이외의 파장 대역을 차단시킨다. 즉, 태양광 블라인드 대역의 신호(이하, 자외선 신호라고 명명함)는 투과시키고, 상기 대역 이외 대역의 신호는 차단시킨다. 이러한 기능을 가지는 자외선 필터(30)는 제 2 광학계(12)를 구성하는 렌즈들 사이에 위치된다. The ultraviolet filter 30 blocks wavelength bands other than the solar blind band. That is, signals in the solar blind band (hereinafter referred to as ultraviolet signals) are transmitted, and signals in the band outside the band are blocked. The
자외선 영상 증폭부(40)는 코로나 방전 탐지 광학계(10)에 의하여 집광되면서 자외선 필터(30)를 투과한 자외선 신호를 입력받아 증폭하여 출력한다. 태양광 블라인드 대역(예를 들어, 250~280nm)의 광 즉, 자외선은 오존층에 의하여 완벽하게 차단되어 배경(background) 복사는 지상에서 거의 존재하지 않는다. 그러나 가스터빈의 버너화염, 고압선로의 스파크 등의 코로나 방전시 발생될 수 있는 미약한 세기의 자외선을 검출할 때, 자외선 영상 증폭 소자가 요구된다. 일반적으로 자외선 영상증폭소자는 UV-A ~ UV-C까지 반응하기 때문에, 실외에서 안정적으로 동작시키기 위해서는 태양 복사를 효과적으로 막아야 한다. 본 발명의 실시 예에서는 자외선 필터(30)에 의하여 태양광 블라인드 대역의 광만을 투과시키고 자외선 영상 증폭부(40)를 이용하여 효과적으로 증폭시킨다. The
한편 자외선 영상 증폭부(30)는 태양광 블라인드 대역의 신호 즉, 자외선 신호를 입력받아 증폭하면서 설정 파장의 광신호로 출력할 수 있다. 예를 들어, 540nm의 파장을 가지는 가시광으로 출력할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 자외선 영상 증폭부(40)는 공지된 기술로 이루어진 구조로 이루어짐으로 여기서는 상세한 구조 설명을 생략한다. 일반적인 자외선 영상 증폭부의 증폭 과정을 살펴보면, 빛이 광음극관의 표면에 입사하면 광음극관 안쪽에서 전자가 방출되고 이 전자가 전원 공급기에 의해 고전압이 걸려 축방향으로 MCP(microchannel plate)를 통과하면서 증폭되어 수천~수만 배의 방출 전자를 생성한다. 생성된 전자는 수 나노초(예를 들어, 10-9초) 후에 형광화면에 도달하여 광자형태로 발광되어 출력된다. Meanwhile, the
광섬유 테이퍼(50)는 자외선 영상 증폭부(40)로부터 증폭되어 출력되는 광신호를 제2 검출부(60)로 제공한다. 이러한 광섬유 테이퍼(50)는 증폭된 빛을 제2 검출부(60)의 센서면에 입사시키는 일종의 릴레이 광학계 기능을 한다. 일반적으로 릴레이 광학계는 릴레이 렌즈 결합 방식(relay lens coupling)과 광섬유 테이퍼 결합 방식(fiber optic taper coupling)이 있는데, 릴레이 렌즈 결합 방식은 렌즈의 유효경 이상의 광량에 대한 손실이 크다는 문제점을 지니고 있어, 본 발명의 실시 예에서는 광섬유 테이퍼 결합 방식을 사용하였다. 그러나 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. The
제1 및 제2 검출부(20,60)는 일종의 센서로서 입력되는 광 신호를 수신하여 이에 대응하는 전기적인 신호를 출력한다. 특히 제1 검출부(20)는 제2 광학계(12)의 전면 중앙 측에 위치되어 가시 광선의 광 신호를 수신하여 이에 대응하는 전기적인 신호를 출력하며, 제2 검출부(60)는 자외선 필터(30)를 통과하고 자외선 영상 증폭부(40)를 통하여 증폭된 태양광 블라인드 대역의 신호를 수신하여 이에 대응하는 전기적인 신호를 출력한다. 즉, 제1 검출부(20)는 가시 광선을 검출하여 제1 영상 신호를 출력하고, 제2 검출부(60)는 태양광 블라인드 대역의 광 신호 즉, 자외선 신호를 검출하여 제2 영상 신호를 출력한다. The first and
이러한 제1 및 제2 검출부(60)는 입사되는 광신호에 대응하는 전기적인 신호를 출력하는 다수의 화소들로 이루어지는 화소 모듈과, 화소 모듈로부터 출력되는 전기적인 신호를 처리하여 대응하는 밝기 정보를 가지는 신호를 출력하는 처리 모듈을 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 이 경우 화소 모듈은 화소들이 정사각 형태의 배열 예를 들어, 256:256의 배열로 배치되고, 각 화소들은 PD (photodiode)로 이루어지는 형태로 구현될 수 있다. 또한 처리 모듈은 SIMD(Single-Instruction Multiple Data)의 기능을 가지고 있어, 한 번의 명령어로 하나의 열 즉, 256 개 화소에 해당하는 데이터를 한번에 출력하고, 예를 들어 1초 당 약 4000 프레임을 처리하는 등의 고속 신호 처리가 가능할 수 있다. The first and
한편, 제1 검출부(20)는 소형으로 이루어져 제1 광학계(11)의 크기가 소형화될 수 있도록 할 수 있다. 제1 검출부(20)를 통해 출력되는 신호는 도시하지 않은 장착부의 가이드(guide)를 따라 외부에 위치될 수도 있는 영상 증첩 처리부(70)로 전달될 수 있다. On the other hand, the
영상 중첩 처리부(70)는 제1 검출부(20)로부터 제공되는 제1 영상 신호와 제2 검출부(60)로부터 출력되는 제2 영상 신호를 중첩 처리한다. The
한편 코로나 방전 탐지 광학계(10)는 도 2에서와 같이, 자외선이 입사되는 측으로부터 순서대로 위치되는 제1 광학계(11) 및 제2 광학계(12)를 포함한다. 제1 및 제2 광학계(11,12)는 도 2에서와 같이 동일한 광축상에 위치되어 있으며, 특히 제2 광학계(12)의 전면의 광이 입사되지 않는 영역(Ar)에 제1 광학계(11)가 위치되어 있다. 제1 광학계(11)는 보호 윈도우(80)와 제1 검출부(20) 사이에 위치되어 입사되는 가시 광선을 집광하여 제1 검출부(20)로 출력하며, 주로 주간에 가시 광선을 검출함으로 일명 “주간 광학계”라고도 명명된다. 주간 광학계인 제1 광학계(11)는 주간에, 저조도에서도 충분히 고해상도의 영상이 획득이 가능한 광학 성능을 가지는 렌즈로 이루어질 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 2, the corona discharge detection
제1 광학계(11)의 시계는 제2 광학계(12)의 시계와 동일할 수 있으며, 그 결과, 제1 광학계(11)에 의하여 획득되는 영상과 이후 설명되는 제2 광학계(12)에 의하여 획득되는 자외선 영상의 중첩시, 스케일 조정 없이 영상 중첩이 용이하게 이루어질 수 있다. The field of view of the first
한편 보호 윈도우(80)는 자외선 검출 장치(1)의 구성 요소를 보호하기 위한 윈도우로서, 가시 광선(0.4~0.7㎛)과 태양 블라인드 대역(0.25~0.28㎛)의 광 신호를 모두 투과시킬 수 있는 재질로 이루어진다. 0.25~0.28㎛ 대역의 광 신호를 투과하는 재질은 용융 실리카(fused silica (굴절률 nd=1.4585)), 석영(Quartz(nd=1.4586)), 풀루오린화칼슘(CaF2(nd=1.4338)) 등이 있다. 여기서는 용융 실리카 재질의 보호 윈도우(80)가 사용되었으나 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 보호 윈도우(80)의 태양 블라인드 대역의 광 신호 투과율이 높아야 자외선 검출을 수행하는 제2 광학계(12)에 전달되는 자외선 신호의 전달 효율이 우수해질 수 있다. On the other hand, the
제2 광학계(12)는 태양광 블라인드 대역의 자외선 신호를 집광하여 제2 검출부(60)로 출력하며, 일명 “자외선 검출 광학계”라고도 명명되며, 또는 “자외선 반사 굴절 광학계”라고도 명명된다.The second
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 코로나 방전 탐지 광학계의 제2 광학계의 구조를 나타낸 도이다. 4 is a view showing the structure of a second optical system of the corona discharge detection optical system according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도 4에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 에에 따른 제2 광학계 즉, 자외선 검출 광학계(12)는 제1 렌즈군(I)과 제2 렌즈군(II)을 포함한다. As shown in FIG. 4, the second optical system according to the embodiment of the present invention, that is, the ultraviolet detection
제1 렌즈군(I)은 양의 굴절력을 가지고 자외선이 입사되는 측으로 볼록한 메니스커스 형태의 제1 렌즈(L1), 음의 굴절력을 가지고 센서 측 즉, 제2 검출부(60)측으로 볼록한 메니스커스 형태의 제2 렌즈(L2), 그리고 자외선이 입사되는 측으로 오목한 형태의 반사경(L3)을 포함하며, 전체적으로 양의 굴절력을 가진다. 여기서 제1 렌즈(L1)의 자외선이 입사되는 측으로 조리개(도시되지 않음)가 위치될 수 있으며, 제1 렌즈(L1) 및 제2 렌즈(L2)는 용융 실리카 재질로 이루어지고, 반사경(L3)은 용융 실리카 또는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다. The first lens group I has a meniscus type first lens L1 having a positive refractive power and convex toward the incident side of the ultraviolet ray, and a menisc having a negative refractive power and convex toward the sensor, that is, the
제2 렌즈군(II)은 음의 굴절력을 가지고 센서 측으로 오목한 평오목 형태의 제1 필터 렌즈(FL1), 제2 필터(FL2), 제3 필터(FL3) 및 양의 굴절력을 가지고 양볼록 형태의 제4 필터 렌즈(FL4)를 포함하며, 전체적으로 양의 굴절력을 가진다. The second lens group II has a negative refractive power and has a concave-shaped first filter lens FL1, a second filter FL2, a third filter FL3, and a positive refractive power. It includes a fourth filter lens (FL4) of the overall has a positive refractive power.
이러한 제2 렌즈군(II)이 자외선 필터(30)로 제4 필터 렌즈(FL4)의 상측에 자외선 영상 증폭부(30)가 위치되어 있다. The second lens group II is the
제 1 필터 렌즈(FL1)와 제4 필터 렌즈(FL4)는 가시광선을 차단하는 필터 기능을 갖고 있는 재질을 사용할 수 있다. 제2 필터(FL2)는 UV-C 대역 중 300~360nm의 광신호를 차단하는 필터로서 기능하며, 제3 필터 (FL3)는 370~420nm의 광신호를 차단하는 필터로서 기능할 수 있다.The first filter lens FL1 and the fourth filter lens FL4 may be formed of a material having a filter function to block visible light. The second filter FL2 may function as a filter for blocking an optical signal of 300 to 360 nm in the UV-C band, and the third filter FL3 may function as a filter for blocking an optical signal of 370 to 420 nm.
이러한 제2 렌즈군(II)이 제1 필터 렌즈(FL1), 제2 필터(FL2) 및 제3 필터(FL3), 제4 필터 렌즈(FL4)를 포함하는 것으로 구현될 수 있다. The second lens group II may be implemented to include a first filter lens FL1, a second filter FL2, a third filter FL3, and a fourth filter lens FL4.
위에 기술된 바와 같은 구조로 이루어지는 코로나 방전 탐지 광학계(10)의 작용에 대하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다. The operation of the corona discharge detection
본 발명의 실시 예에서, 주간 광학계인 제1 광학계(11)가 이후에 설명되는 제2 광학계(12)의 광이 입사되는 않는 영역에 위치하면서 제2 광학계(12)와 동일한 광축상에 위치하기 위하여, 다음의 조건을 만족할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the first
여기서 R은 자외선 검출 광학계(12)의 제2 렌즈(L2)에서의 반사 유효경의 크기를 나타내며, A는 주간 광학계(11)의 크기를 나타낸다. Here, R represents the size of the reflecting effective mirror in the second lens L2 of the ultraviolet detection
본 발명의 실시 예에 따른 주간 광학계 즉, 제1 광학계(11)는 보호 윈도우(80)와 제2 광학계(12)의 제1 렌즈군(I) 사이에 위치하면서 위의 수학식 1을 만족하여, 제2 광학계(12)의 전면의 광이 입사되는 않는 영역에 위치하게 된다. 따라서 제1 광학계(11)는 도 2에서와 같이, 제2 광학계(12)와 동일한 광축상에 위치하면서 입사되는 가시 광선을 집광하여 제1 검출부(20)로 출력할 수 있다. Daytime optical system according to an embodiment of the present invention, that is, the first
이와 같이 제1 및 제2 광학계(11,12)가 동일 광축상에 위치되면서, 자외선 검출 광학계인 제2 광학계(12)의 전면에서, 입사되는 광이 광학계의 초점면으로 전달되지 않는 차단 영역에 주간 광학계인 제1 광학계(11)가 위치되어 가시 광선을 집광함으로써, 별도의 광선 분리기나 반사경 등을 적용하지 않고도 자외선 반사 굴절 광학계인 코로나 방전 탐지 광학계(10)를 형성함으로써, 광학계(10) 전체의 무게 및 부피를 감소시킬 수 있으며, 그 결과 코로나 방전 탐지 광학계(10) 및 자외선 검출 장치(1)의 소형화가 용이하다. As such, while the first and second
또한 주간 광학계인 제1 광학계(11)를 자외선 검출 장치(1)의 중앙에 위치하면서 제1 광학계(11)와 제2 광학계(12)가 동일 광축상에 위치됨에 따라, 제1 광학계(11)와 제2 광학계(12) 사이의 시차를 제거할 수 있다.In addition, since the first
또한 본 발명의 실시 예에 따른 자외선 검출 광학계(12)의 제1 렌즈군(I)과 제2 렌즈군(II)은 다음과 같은 조건을 만족하는 형태로 구현되어 최적의 광학 성능을 제공한다. In addition, the first lens group I and the second lens group II of the ultraviolet detection
제1 렌즈군(I)의 유효 초점거리(F1)는 다음의 수학식 2를 만족한다. The effective focal length F1 of the first lens group I satisfies the following expression (2).
여기서 f는 자외선 검출 광학계(12)의 전체 유효초점거리를 나타낸다. Here f denotes the total effective focal length of the ultraviolet detection
또한 제2 렌즈(L2)에서 반사되는 유효경 크기와 조리개 크기는 다음 수학식 3을 만족한다.In addition, the effective mirror size and the aperture size reflected by the second lens L2 satisfy the following equation (3).
여기서 E는 제1 렌즈(1)의 앞에 위치되는 조리개(도시되지 않음)의 크기를 나타내며, M은 제2 렌즈(L2)에서 반사되는 유효경의 크기를 나타낸다. 유효경의 크기는 반사경(L3)에 의하여 반사되어 제2 렌즈(L2)로 입사되는 광이 다시 제2 렌즈(L2)에 의하여 반사되어 제 2 렌즈군(II)으로 입사되는 부분의 직경의 크기를 나타낸다. Here, E represents the size of the aperture (not shown) positioned in front of the first lens 1, and M represents the size of the effective mirror reflected from the second lens (L2) . The size of the effective mirror reflects the size of the diameter of the portion reflected by the reflector L3 and incident on the second lens L2 is reflected by the second lens L2 and incident on the second lens group II. Indicates.
또한 제1 렌즈(L1)의 유효 초점 거리(f1)는 다음 수학식 4를 만족한다. In addition, the effective focal length f1 of the first lens L1 satisfies the following equation (4).
또한 제2 렌즈(L2)의 유효 초점 거리(f2)는 다음 수학식 5를 만족한다. In addition, the effective focal length f2 of the second lens L2 satisfies the following equation (5).
또한 반사경(L3)의 유효 초점 거리(f3)는 다음 수학식 6을 만족한다. In addition, the effective focal length f3 of the reflector L3 satisfies the following expression (6).
또한 소형의 자외선 검출 광학계(12)를 구현하기 위하여, 제2 렌즈(L2)와 반사경(L3) 사이의 거리(D1)은 다음 수학식 7을 만족한다. In addition, in order to implement the compact ultraviolet detection
한편, 자외선 검출 광학계(12)의 제2 렌즈군(II)은 유효 초점 거리(F2)는 다음의 수학식 8을 만족한다.On the other hand, in the second lens group II of the ultraviolet detection
또한 제2 렌즈군(II)의 제1 필터 렌즈(FL1)의 유효 초점 거리(f4)는 다음의 수학식 9를 만족한다. In addition, the effective focal length f4 of the first filter lens FL1 of the second lens group II satisfies the following equation (9).
또한 제2 렌즈군(II)의 제4 필터 렌즈(FL4)의 유효 초점 거리(f5)는 다음의 수학식 10을 만족한다. In addition, the effective focal length f5 of the fourth filter lens FL4 of the second lens group II satisfies the following expression (10).
또한 제1 렌즈군(I)과 제2 렌즈군(II)의 사이의 거리 즉, 제2 렌즈(L2)와 제1 필터 렌즈(FL3) 사이의 거리(D2)는 다음 수학식 11을 만족한다.In addition, the distance between the first lens group I and the second lens group II, that is, the distance D2 between the second lens L2 and the first filter lens FL3 satisfies
이러한 조건을 만족하는 형태로 이루어지는 본 발명의 실시 예에 따른 자외선 검출 광학계(12)를 구현하는 경우의 구체적인 실시 예값은 다음 표 1과 같다. Specific exemplary values in the case of implementing the ultraviolet detection
이러한 본 발명에 따른 실시 예는 다음의 표1과 같다.Such an embodiment according to the present invention is shown in Table 1 below.
(r)Radius of curvature
(r)
또는 두께(D)(mm)Distance from front
Or thickness (D) (mm)
위의 표 1에서 ri(i=1~17)는 굴절면의 곡률 반경, Di(i=1~17)는 렌즈의 두께 또는 렌즈간의 거리를 나타낸다. 그리고 구분은 해당 면의 재질을 나타낸다. 또한, r18 및 r19는 자외선 영상 증폭부(40)의 보호 유리창(41)의 전면 및 후면이다. 이러한 실시 예 값에 따라 구현되는 본 발명의 실시 예에 따른 자외선 검출 광학계(12)로 입사되는 광 신호의 주 파장은 예를 들어, 260nm이며 245~275nm까지 수차를 보정할 수 있다. In Table 1, ri (i = 1 to 17) represents the radius of curvature of the refractive surface, Di (i = 1 to 17) represents the thickness of the lens or the distance between the lenses. The division represents the material of the face. Also, r18 and r19 are front and rear surfaces of the
도 5는 위의 표 1에 따른 실시 예값을 만족하는 본 발명의 실시 예에 따른 자외선 검출 광학계(12)의 변조 전달 함수(modulation transfer function, MTF) 특성을 나타낸 그래프이다. 도 5에서 세로축은 표준화된 변조 전달 함수 값이며, 가로축은 분해능(lp/mm)을 나타낸다. 그리고 T는 자오면 방향 분해능을 나타내며, S는 구결면 방향 분해능에 대한 것을 나타낸다. FIG. 5 is a graph illustrating a modulation transfer function (MTF) characteristic of the ultraviolet detection
또한 위의 표 1에 따른 실시 예값을 만족하는 본 발명의 실시 예에 따른 자외선 검출 광학계(12)의 수차 특성은 도 6에 도시된 바와 같다. In addition, the aberration characteristics of the ultraviolet detection
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자외선 검출 광학계(12)의 왜곡 수차를 나타내는 그래프이다. 도 6은 특히 자외선 검출 광학계의 시야각이 ± 4°일 때 +0.5± 0.5% 이내의 왜곡 수차 특성을 나타냄을 알 수 있다. 6 is a graph showing the distortion aberration of the ultraviolet detection
다음에는 이러한 구조로 이루어지는 자외선 검출 장치(1)를 토대로 그 동작에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. Next, the operation thereof will be described in more detail based on the ultraviolet detection device 1 having such a structure.
보호 윈도우(80)를 통하여 입사되는 광은 코로나 방전 탐지 광학계(10)의 제1 광학계(11)를 통하여 집광되며, 집광되는 광은 제1 검출부(20)로 출력된다. 제1 검출부(20)는 입력되는 광, 특히 가시 광선에 대응하는 전기적인 신호인 제1 영상 신호를 출력하며, 제1 영상 신호는 영상 중첩 처리부(70)로 제공된다. 이때, 제1 광학계(11)는 소형이기 때문에 보호 윈도우(80)의 가운데로 입사되는 광들은 제1 광학계(11)에 의하여 집광되지만 한편, 보호 윈도우(80)의 외곽으로 입사되는 광은 제1 광학계(11)에 입사되지 않으며 제1 광학계(11)의 상측에 위치된 제2 광학계(12)에 의하여 집광되어 제2 검출부(60)로 출력된다. Light incident through the
구체적으로, 제1 광학계(11)에 의하여 집광되지 않은 광들은 제2 광학계(12)의 보호경(L3)에 의하여 반사되어 제1 렌즈군(I)의 제1 및 제2 렌즈(L1, L2)로 입사된 다음에, 제1 및 제2 렌즈(L1, L2)에 의하여 제2 렌즈군(II)인 자외선 필터(30)로 입력된다. 자외선 필터(30)는 입력되는 광에서 자외선 신호만을 필터링하여 출력하며, 나머지 대역의 광 신호들은 차단시킨다. Specifically, the light that is not collected by the first
자외선 필터(30) 즉, 제2 렌즈군(II)을 통하여 필터링된 자외선 신호는 자외선 영상 증폭부(40)로 입사된다. 자외선 영상 증폭부(40)는 입사되는 빛들을 증폭시켜 출력한다. The ultraviolet signal filtered through the
이러한 자외선 영상 증폭부(40)에 의하여 증폭되어 출력되는 자외선 신호는빛은 첨자외선 영상 증폭부(40)의 출력측에 연결되어 있는 광섬유 테이퍼(50)에 의하여 제2 검출부(60)로 입사된다. 제2 검출부(60)는 입사되는 자외선 신호에 대응하는 전기적인 신호인 제2 영상 신호를 출력하며, 제2 영상 신호는 영상 중첩 처리부(70)로 제공된다. The ultraviolet signal amplified and output by the
영상 중첩 처리부(70)는 주간 광학계인 제1 광학계(11) 및 제1 검출부(20)에에 의하여 획득한 제1 영상 신호와 자외선 검출 광학계인 제2 광학계(12) 및 제2 검출부(60)에 의하여 획득한 제2 영상 신호를 중첩 처리하여 해당하는 영상을 출력한다. 따라서 코로나 방전시 발생하는 미약한 자외선 신호를 효과적으로 집광하여 영상으로 출력함으로써, 주간 배경에서, 코로나 방전 위치를 전시기를 통하여 육안으로 효과적으로 관측할 수 있다.The image
코로나 방전 탐지 광학계를 형성하는 자외선 반사 굴절 광학계의 물체측에 자외선 영상 증폭부로 빛이 전달되지 않는 영역을 가시 광선을 집광하기 위한 주간 광학계의 설치 공간으로 사용하고, 또한 주간 광학계 및 제1 검출부에 의하여 획득되는 영상 신호를 매우 얇은 전선을 통하여 외부로 전송할 수 있으므로, 전체 광학계 크기 및 자외선 검출 장치의 크기를 최소화할 수 있다. The area where light is not transmitted to the ultraviolet image amplifying unit on the object side of the ultraviolet reflective refraction optical system forming the corona discharge detection optical system is used as an installation space for the daytime optical system for collecting visible light, and the daytime optical system and the first detection unit Since the obtained image signal can be transmitted to the outside through a very thin wire, it is possible to minimize the size of the overall optical system and the size of the ultraviolet detection device.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.
Claims (15)
상기 제1 광학계에 의하여 집광되는 가시 광선 대역의 광 신호를 수신하여 해당하는 제1 영상 신호를 출력하는 제1 검출부;
상기 제2 광학계 내에 포함되어 있으며, 상기 제2 광학계에 의하여 집광되는 광 신호에서 미리 설정되어 있는 설정 대역의 자외선 신호를 필터링하여 출력하는 필터; 및
상기 필터로부터 제공되는 상기 설정 대역의 자외선 신호에 해당하는 제2 영상 신호를 출력하는 제2 검출부
를 포함하는 자외선 검출 장치.A first optical system and a second optical system, which are sequentially located on the same optical axis from the light incident side;
A first detector for receiving an optical signal in a visible light band collected by the first optical system and outputting a corresponding first image signal;
A filter included in the second optical system and filtering and outputting an ultraviolet signal having a predetermined band from an optical signal collected by the second optical system; And
A second detector configured to output a second image signal corresponding to the ultraviolet signal of the set band provided from the filter
UV detection device comprising a.
상기 제1 광학계는 상기 자외선 검출 장치의 보호 윈도우와 상기 제1 검출부 사이에 위치되어 입사되는 가시 광선을 집광하며, 상기 제2 광학계의 전면에 위치되고 상기 자외선 영상 증폭부로 광이 입사되지 않는 영역에 위치되어 있는, 자외선 검출 장치.The method of claim 1,
The first optical system collects visible light incident between the protective window of the ultraviolet detection device and the first detection unit, and collects visible light incident on the front surface of the second optical system and does not enter light into the ultraviolet image amplifier. Located, the ultraviolet detection device.
상기 제2 광학계는 상기 제1 광학계에 의하여 집광되지 않는 광들을 집광하는적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈군과, 상기 제1 렌즈군에 의하여 집광하는 광들을 반사시키는 반사경; 및
상기 제1 렌즈군에 의하여 집광된 다음에 태양광 블라인드 대역의 자외선 신호만을 출력하는 자외선 필터를 포함하는 제2 렌즈군
을 포함하는, 자외선 검출 장치.The method of claim 1, wherein
The second optical system includes: a first lens group including at least one lens for collecting light not collected by the first optical system; and a reflector reflecting light collected by the first lens group; And
A second lens group including an ultraviolet filter which is focused by the first lens group and then outputs only an ultraviolet signal in a solar blind band
Ultraviolet detection apparatus comprising a.
상기 제2 렌즈군은 가시 광선, UV-A 및 UV-B의 자외선 신호를 차단하는 필터 기능을 갖고 있는 재질로 이루어지는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는, 자외선 검출 장치.The method of claim 3,
And the second lens group includes at least one lens made of a material having a filter function to block ultraviolet signals of visible light, UV-A and UV-B.
상기 제1 광학계 및 제2 광학계는 다음의 조건을 만족하는 자외선 검출 장치.
A/R < 0.8
여기서 R은 제1 광학계의 렌즈에 의한 반사 유효경의 크기를 나타내며, A는 제1 광학계의 크기를 나타냄.The method of claim 3,
The said 1st optical system and the 2nd optical system satisfy | fill the following conditions.
A / R <0.8
Where R represents the size of the effective reflecting mirror by the lens of the first optical system, A represents the size of the first optical system.
상기 필터로부터 자외선 신호를 입력받아 증폭하여 설정 파장의 광신호를 상기 제2 검출부로 출력하는 자외선 영상 증폭부; 및
상기 자외선 영상 증폭부로부터 출력되는 광신호를 상기 제2 검출부로 입사시키는 광섬유 테이퍼
를 더 포함하는, 자외선 검출 장치.The method according to any one of claims 1 to 5,
An ultraviolet image amplifier for receiving an amplified ultraviolet signal from the filter and outputting an amplified optical signal to the second detector; And
An optical fiber taper for injecting an optical signal output from the ultraviolet image amplifier into the second detection unit
Further comprising a ultraviolet detection device.
상기 제1 검출부로부터 제공되는 제1 영상 신호와 상기 제2 검출부로부터 제공되는 제2 영상 신호를 중첩하여 해당하는 영상을 출력하는 영상 중첩 처리부를 더 포함하는, 자외선 검출 장치.The method according to any one of claims 1 to 5,
And an image superimposition processing unit which outputs a corresponding image by superimposing a first image signal provided from the first detection unit and a second image signal provided from the second detection unit.
입사되는 가시 광선을 집광하는 제1 광학계; 및
입사되는 광 중에 자외선만을 필터링하고 집광하여 출력하는 제2 광학계
를 포함하며,
상기 제1 광학계 및 제2 광학계는 동일한 광축상에 위치되어 있으며, 상기 제1 광학계는 상기 제2 광학계에 전면에 위치되고 상기 제2 광학계로 광이 입사되지 않는 영역에 위치되어 있는, 코로나 방전 탐지 광학계.In order from the side where light enters,
A first optical system for collecting incident visible light; And
A second optical system that filters, condenses, and outputs only ultraviolet rays among incident light;
Including;
The first optical system and the second optical system are located on the same optical axis, the first optical system is located in front of the second optical system and located in an area where no light is incident on the second optical system, corona discharge detection Optical system.
상기 제2 광학계는
집광되지 않는 광들을 집광하는적어도 하나의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈군과, 상기 제1 렌즈군에 의하여 집광하는 광들을 반사시키는 반사경; 및
상기 제1 렌즈군에 의하여 집광된 다음에 태양광 블라인드 대역의 자외선 신호만을 출력하는 자외선 필터를 포함하는 제2 렌즈군
을 포함하는, 코로나 방전 탐지 광학계.The method of claim 8, wherein
The second optical system
A first lens group including at least one lens for condensing non-condensed light, and a reflector reflecting light condensed by the first lens group; And
A second lens group including an ultraviolet filter which is focused by the first lens group and then outputs only an ultraviolet signal in a solar blind band
Containing, corona discharge detection optical system.
상기 제1 렌즈군은
양의 굴절력을 가지고 자외선이 입사되는 제1측으로 볼록한 메니스커스 형태의 제1 렌즈;
음의 굴절력을 가지고 자외선이 입사되는 측의 반대측인 제2측으로 볼록한 메니스커스 형태의 제2 렌즈; 및
상기 제1 측으로 오목하고, 입사되는 자외선을 상기 제1 및 제2 렌즈로 반사시키는 반사경
을 포함하는 코로나 방전 탐지 광학계. The method of claim 9
The first lens group is
A first lens of a meniscus shape having positive refractive power and convex toward a first side to which ultraviolet rays are incident;
A second lens of meniscus shape having negative refractive power and convex toward a second side opposite to the side on which the ultraviolet ray is incident; And
Reflector concave to the first side and reflecting the incident ultraviolet rays to the first and second lenses
Corona discharge detection optical system comprising a.
상기 제2 렌즈군은
상기 제1 렌즈군 및 자외선 영상 증폭부 사이에 순서대로 위치되어, 입사되는 자외선을 필터링하여 출력하는 제1 필터 렌즈, 제2 필터, 제3 필터 및 제4 필터 렌즈를 포함하고,
상기 제1 필터 렌즈는 음의 굴절력을 가지고 상기 제2 측으로 오목한 평오목 형태로 이루어지고, 상기 제4 필터 렌즈는 양의 굴절력을 가지고 양볼록 형태로 이루어지는, 코로나 방전 탐지 광학계.The method of claim 9
The second lens group
A first filter lens, a second filter, a third filter, and a fourth filter lens, which are sequentially positioned between the first lens group and the ultraviolet image amplifier and filter the incident ultraviolet rays and output the filtered ultraviolet rays;
And the first filter lens has a negative refractive power and is formed in a concave concave shape concave to the second side, and the fourth filter lens has a positive refractive power and has a biconvex shape.
다음의 조건을 만족하는 코로나 방전 탐지 광학계.
A/R < 0.8
여기서 R은 상기 제2 렌즈에서의 반사 유효경의 크기를 나타내며, A는 상기 제1 광학계의 크기를 나타냄.The method according to claim 10 or 11
Corona discharge detection optical system that satisfies the following conditions.
A / R <0.8
Where R represents the size of the reflecting effective mirror in the second lens, and A represents the size of the first optical system.
다음의 조건을 만족하는 코로나 방전 탐지 광학계.
0.9≤ F1/f ≤1.0
0.6≤E/M≤0.7
여기서 f는 제2 광학계의 전체 유효초점거리, E는 제1 렌즈의 앞에 조리개가 위치되는 경우 상기 조리개의 크기, M은 제2 렌즈에서 반사되는 유효경의 크기를 나타냄.The method according to claim 10 or 11
Corona discharge detection optical system that satisfies the following conditions.
0.9≤ F1 / f ≤1.0
0.6≤E / M≤0.7
Where f is the total effective focal length of the second optical system, E is the size of the aperture when the aperture is located in front of the first lens, and M is the size of the effective mirror reflected from the second lens.
다음의 조건들 중 적어도 하나를 만족하는 코로나 방전 탐지 광학계.
3.4≤ f1/f ≤4.0
-4.0≤ f2/f ≤-3.4
0.4≤ f3/f ≤1.0
0.3≤ D1/f ≤0.4
0.8≤ F2/f ≤0.9
-1.0≤ f4/f ≤-0.4
0.2≤ f5/f ≤0.7
0.2≤ D2/f ≤0.4
여기서 f1은 제1 렌즈의 유효 초점 거리, f2는 제2 렌즈의 유효 초점 거리, f3는 반사경의 유효 초점 거리, D1은 제2 렌즈와 반사경 사이의 거리, F2는 제2 렌즈군의 유효 초점 거리, f4는 제1 필터 렌즈의 유효 초점 거리, f5는 제4 필터 렌즈의 유효 초점 거리, D2는 제1 필터 렌즈와 제4 필터 렌즈 사이의 거리를 나타냄.The method according to claim 10 or 11
A corona discharge detection optical system that satisfies at least one of the following conditions.
3.4≤ f1 / f ≤4.0
-4.0≤ f2 / f ≤-3.4
0.4≤ f3 / f ≤1.0
0.3≤ D1 / f ≤0.4
0.8≤ F2 / f ≤0.9
-1.0≤ f4 / f ≤-0.4
0.2≤ f5 / f ≤0.7
0.2≤ D2 / f ≤0.4
Where f1 is the effective focal length of the first lens, f2 is the effective focal length of the second lens, f3 is the effective focal length of the reflector, D1 is the distance between the second lens and the reflector, and F2 is the effective focal length of the second lens group. , f4 denotes an effective focal length of the first filter lens, f5 denotes an effective focal length of the fourth filter lens, and D2 denotes a distance between the first filter lens and the fourth filter lens.
상기 제2 렌즈군은 가시광선과 UV-A 및 UV-B 대역의 자외선 신호를 차단하는 재질로 이루어지는, 코로나 방전 탐지 광학계.
The method of claim 11,
The second lens group is made of a material that blocks visible light and ultraviolet signals in the UV-A and UV-B bands, corona discharge detection optical system.
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