KR101265436B1 - 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈에 관한 것이다.
본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈은 피사체와 대향하여 피사체에서 발산되는 적외선을 수광하여 상을 포착하도록 한 대물렌즈; 상기 대물렌즈로부터 광축방향으로 후측에 위치하되, 광축방향으로 이동가능하게 설치되어 상의 배율을 변환하도록 한 배율렌즈; 상기 배율렌즈로부터 광축방향으로 후측에 고정되게 위치하며 배율렌즈를 투과한 적외선을 수광하도록 한 고정렌즈; 상기 고정렌즈로부터 광축방향으로 후측에 위치하되, 광축방향으로 이동가능하게 설치되어 상을 디지털 영상신호로 변환하여 출력하는 적외선검출기로 대물렌즈가 수광한 상을 결상하도록 한 결상렌즈를 포함하여 구성되며, 상기 대물렌즈는 전면 80.410, 후면 120.490의 곡률로 이루어지고, 상기 배율렌즈는 전면 190.000, 후면 38.040의 곡률로 이루어지며, 상기 고정렌즈는 전면 -295.580, 후면 -104.220의 곡률로 이루어지고, 상기 결상렌즈은 전면 88.210, 후면 -281.460의 곡률로 이루어진다.
본 발명에 의해, 근거리 또는 원거리의 피사체 촬영시, 배율변환과 온도변화 및 렌즈의 굴절률 변화로 발생하는 초점거리 변화를 최소화함과 아울러, 관측거리의 증가 및 선명한 화상을 얻는 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈을 제공한다.
본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈은 피사체와 대향하여 피사체에서 발산되는 적외선을 수광하여 상을 포착하도록 한 대물렌즈; 상기 대물렌즈로부터 광축방향으로 후측에 위치하되, 광축방향으로 이동가능하게 설치되어 상의 배율을 변환하도록 한 배율렌즈; 상기 배율렌즈로부터 광축방향으로 후측에 고정되게 위치하며 배율렌즈를 투과한 적외선을 수광하도록 한 고정렌즈; 상기 고정렌즈로부터 광축방향으로 후측에 위치하되, 광축방향으로 이동가능하게 설치되어 상을 디지털 영상신호로 변환하여 출력하는 적외선검출기로 대물렌즈가 수광한 상을 결상하도록 한 결상렌즈를 포함하여 구성되며, 상기 대물렌즈는 전면 80.410, 후면 120.490의 곡률로 이루어지고, 상기 배율렌즈는 전면 190.000, 후면 38.040의 곡률로 이루어지며, 상기 고정렌즈는 전면 -295.580, 후면 -104.220의 곡률로 이루어지고, 상기 결상렌즈은 전면 88.210, 후면 -281.460의 곡률로 이루어진다.
본 발명에 의해, 근거리 또는 원거리의 피사체 촬영시, 배율변환과 온도변화 및 렌즈의 굴절률 변화로 발생하는 초점거리 변화를 최소화함과 아울러, 관측거리의 증가 및 선명한 화상을 얻는 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈을 제공한다.
Description
본 발명은 감시용, 산업용, 연구용, 의료용으로 사용되는 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈에 관한 것이다.
열화상카메라는 감시용, 산업용, 연구용, 의료용으로 구분할 수 있으며 감시용의 경우에는 피사체에서 발생되는 적외선 흑백영상을 그대로 사용하고 있으나, 산업용, 연구용, 의료용은 피사체에서 발생되는 적외선 복사에너지를 온도차이로 표현하여 슈도칼라(흑백 영상의 각 화소에 각 명암도별로 색을 할당하여 표시하는방법으로 X선 영상, 초음파 영상 등에서필요한 특징을 잘 볼 수 있도록 하는 데 주로 사용한다)로 영상을 얻게되어 피사체에 대한 이차원 온도분포를 볼 수 있다.
이러한 온도분포는 냉난방 시스템 제작 및 설치시 에너지 손실을 최소화하는데 사용되거나, 제품검사 또는 열분포 최적화 시스템을 구현하기 위한 연구장비 또는 의료용 체열진단기나 공황검색대에서 조류독감 및 신종플루에 감염되어 체온이 올라간 사람을 검색하는데 사용되고 있다.
열화상카메라는 적외선 검출기를 77K로 냉각하여 중적외선과 원적외선 대역에서 사용되는 냉각형과 적외선 검출기를 냉각하지 않고 원적외선 대역에서만 사용되는 비냉각형이 있다.
냉각형 열화상카메라는 적외선 검출기에 냉각기를 붙여서 사용하기 때문에 부피가 크고 약간의 진동과 소음이 있으나, 검출기의 성능이 좋아서 원거리 관측이나 고화질 구현이 가능한 반면, 비냉각형 열화상카메라는 냉각기가 필요없기 때문에 소형경량화가 가능하므로 좁은 공간에 장착하거나 휴대용으로 사용하기에 적합하여 최근 널리 보급되고 있는 대부분의 열화상카메라가 비냉각형으로 되어 있으나 냉각형 열화상카메라에 비해 관측거리, 고화질 구현이 힘들어 많은 연구가 있어왔다.
한국 공개특허공보 제10-2008-0100438호에는 물체측으로부터 차례로 제 1 내지 제 3 렌즈군을 구비하고, 주밍(zooming)시에 상기 제 1 및 제 3 렌즈군이 고정된 상태로, 상기 제 2 렌즈군이 이동되고, 상기 제 1 내지 제 3 렌즈군은 각각 황화 아연에 의해 형성된 적어도 하나의 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 적외선 줌 렌즈 및 적외선카메라가 공개되어 있다.
한국 등록실용신안공보 제20-0393933호에는 물체측에 대하여 볼록면을 갖는 메니스커스형의 음의 배율 렌즈인 제1렌즈와, 물체측과 상측에 대하여 볼록면을 갖는 양의 배율렌즈인 제 2 렌즈와, 물체측과 상측에 대하여 볼록면을 갖는 양의 배율렌즈인 제 3 렌즈와, 물체측에 대하여 오목면을 갖는 메니스커스형의 음의 배율렌즈인 제4렌즈와, 상기 제 1 렌즈와 상기 제 2 렌즈 사이에 배치되는 고정조리개로 구성된 감시카메라용 렌즈에 있어서, 상기 제 1 렌즈, 제 2 렌즈, 제 3 렌즈 및 제 4 렌즈의 굴절율 및 분산계수를 소정 값으로 구성하는 가시광선 및 근적외선 감시카메라 렌즈가 공개되어 있다.
그러나, 상기와 같은 기존의 기술들은 배율변환이 힘들며 렌즈의 특성상 온도변화에 따른 광학계의 초점거리가 많이 변하게 되어 피사체의 화질이 선명하지 못하며 관측거리가 짧은 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 근거리 또는 원거리의 피사체 촬영시, 배율변환과 온도변화 및 렌즈의 굴절률 변화로 발생하는 초점거리 변화를 최소화함과 아울러, 관측거리의 증가 및 선명한 화상을 얻는 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈은 피사체와 대향하여 피사체에서 발산되는 적외선을 수광하여 상을 포착하도록 한 대물렌즈; 상기 대물렌즈로부터 광축방향으로 후측에 위치하되, 광축방향으로 이동가능하게 설치되어 상의 배율을 변환하도록 한 배율렌즈; 상기 배율렌즈로부터 광축방향으로 후측에 고정되게 위치하며 배율렌즈를 투과한 적외선을 수광하도록 한 고정렌즈; 상기 고정렌즈로부터 광축방향으로 후측에 위치하되, 광축방향으로 이동가능하게 설치되어 상을 디지털 영상신호로 변환하여 출력하는 적외선검출기로 대물렌즈가 수광한 상을 결상하도록 한 결상렌즈를 포함하여 구성되며, 상기 대물렌즈는 전면 80.410, 후면 120.490의 곡률로 이루어지고, 상기 배율렌즈는 전면 190.000, 후면 38.040의 곡률로 이루어지며, 상기 고정렌즈는 전면 -295.580, 후면 -104.220의 곡률로 이루어지고, 상기 결상렌즈은 전면 88.210, 후면 -281.460의 곡률로 이루어진다.
상기 배율렌즈와 결상렌즈는 1㎞~의 원거리 피사체의 1배율 촬영시, 배율렌즈는 대물렌즈로부터 8.319㎜, 결상렌즈는 고정렌즈로부터 24.009㎜ 의 거리로 유지하는 것이 바람직하다.
또, 상기 배율렌즈와 결상렌즈는 1㎞~의 원거리 피사체의 2배율 촬영시, 배율렌즈는 대물렌즈로부터 24.303㎜, 결상렌즈는 고정렌즈로부터 23.041㎜ 의 거리로 유지하는 것이 바람직하다.
또, 상기 배율렌즈와 결상렌즈는 1㎞~의 원거리 피사체의 3배율 촬영시, 배율렌즈는 대물렌즈로부터 31.063㎜, 결상렌즈는 고정렌즈로부터 22.960㎜ 의 거리로 유지하는 것이 바람직하다.
또, 상기 배율렌즈와 결상렌즈는 180㎜의 근거리 피사체의 1배율 촬영시, 배율렌즈는 대물렌즈로부터 8.319㎜, 결상렌즈는 고정렌즈로부터 23.754㎜ 의 거리로 유지하는 것이 바람직하다.
또, 상기 배율렌즈와 결상렌즈는 300㎜의 근거리 피사체의 2배율 촬영시, 배율렌즈는 대물렌즈로부터 24.303㎜, 결상렌즈는 고정렌즈로부터 22.387㎜ 의 거리로 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배율렌즈와 결상렌즈는 420㎜의 근거리 피사체의 3배율 촬영시, 배율렌즈는 대물렌즈로부터 31.063㎜, 결상렌즈는 고정렌즈로부터 21.921㎜ 의 거리로 유지하는 것이 바람직하다.
상기 해결수단에 의한 본 발명은 근거리 또는 원거리의 피사체 촬영시, 배율변환과 온도변화 및 렌즈의 굴절률 변화로 발생하는 초점거리 변화를 최소화함과 아울러, 관측거리의 증가 및 선명한 화상을 얻는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 렌즈 개략도.
도 2는 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 1배율의 렌즈 상세도.
도 3은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 2배율의 렌즈 상세도.
도 4는 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 3배율의 렌즈 상세도.
도 5는 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 근거리 1배율의 렌즈 상세도.
도 6은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 근거리 2배율의 렌즈 상세도.
도 7은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 근거리 3배율의 렌즈 상세도.
도 8은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 및 근거리 1배율의 Spot diagram을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 및 근거리 2배율의 Spot diagram을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 및 근거리 3배율의 Spot diagram을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 왜곡수차를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 1배율의 렌즈 상세도.
도 3은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 2배율의 렌즈 상세도.
도 4는 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 3배율의 렌즈 상세도.
도 5는 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 근거리 1배율의 렌즈 상세도.
도 6은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 근거리 2배율의 렌즈 상세도.
도 7은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 근거리 3배율의 렌즈 상세도.
도 8은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 및 근거리 1배율의 Spot diagram을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 및 근거리 2배율의 Spot diagram을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 및 근거리 3배율의 Spot diagram을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 왜곡수차를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 렌즈 개략도, 도 2는 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 1배율의 렌즈 상세도, 도 3은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 2배율의 렌즈 상세도, 도 4는 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 3배율의 렌즈 상세도, 도 5는 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 근거리 1배율의 렌즈 상세도, 도 6은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 근거리 2배율의 렌즈 상세도, 도 7은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 근거리 3배율의 렌즈 상세도, 도 8은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 및 근거리 1배율의 Spot diagram을 나타낸 도면, 도 9는 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 및 근거리 2배율의 Spot diagram을 나타낸 도면, 도 10은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 원거리 및 근거리 3배율의 Spot diagram을 나타낸 도면, 도 11은 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈의 왜곡수차를 나타낸 도면이다.
도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈은 대물렌즈(100)와, 배율렌즈(200)와, 고정렌즈(300)와, 결상렌즈(400)를 포함하여 구성된다.
상기 대물렌즈(100)는 전.후면 모두 구면을 형성하며, 피사체와 대향하여 피사체에서 발산되는 적외선을 수광하여 상을 포착하도록 형성된다.
이때, 대물렌즈(100)는 전면 80.410, 후면 120.490의 곡률을 갖는 구면을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 배율렌즈(200)는 전면은 비구면을 형성하고 후면은 구면을 형성하며 대물렌즈(100)로부터 광축방향으로 후측에 위치하되, 광축방향으로 이동가능하게 설치되어 상의 배율을 변환한다.
이때, 배율렌즈(200)는 전면 190.000, 후면 38.040의 곡률을 갖는 구면을 형성하는 것이 바람직하다.
이러한 배율렌즈는 통상 케이스(미도시)에 결합되어 모터(미도시)의 구동에 의해 이동된다.
상기 고정렌즈(300)는 전면은 구면을 형성하고 후면은 비구면을 형성하며 배율렌즈(200)로부터 광축방향으로 후측에 고정되게 위치하며 배율렌즈(200)를 투과한 적외선을 수광한다.
이때, 고정렌즈(300)는 전면 -295.580, 후면 -104.220의 곡률을 갖는 구면을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 결상렌즈(400)는 전면은 비구면을 형성하고 후면은 구면을 형성하며 고정렌즈(300)로부터 광축방향으로 후측에 위치하되, 광축방향으로 이동가능하게 설치되어 상을 디지털 영상신호로 변환하여 출력하는 적외선검출기(600)로 대물렌즈(100)가 수광한 상을 결상하도록 한다.
이때, 결상렌즈(400)은 전면 88.210, 후면 -281.460의 곡률을 갖는 구면을 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구조에서, 배율렌즈(200)와 결상렌즈(400)는 1㎞~의 원거리 피사체의 1배율 촬영시, 도 2에 도시된 바와 같이, 배율렌즈(200)는 대물렌즈(100)로부터 8.319㎜, 결상렌즈(400)는 고정렌즈(300)로부터 24.009㎜ 의 거리로 유지하는 것이 바람직하다.
또, 상기 배율렌즈와 결상렌즈는 1㎞~의 원거리 피사체의 2배율 촬영시, 도 3에 도시된 바와 같이, 배율렌즈는 대물렌즈로부터 24.303㎜, 결상렌즈는 고정렌즈로부터 23.041㎜ 의 거리로 유지하는 것이 바람직하다.
또, 상기 배율렌즈와 결상렌즈는 1㎞~의 원거리 피사체의 3배율 촬영시, 도 4에 도시된 바와 같이, 배율렌즈는 대물렌즈로부터 31.063㎜, 결상렌즈는 고정렌즈로부터 22.960㎜ 의 거리로 유지하는 것이 바람직하다.
또, 상기 배율렌즈와 결상렌즈는 180㎜의 근거리 피사체의 1배율 촬영시, 도 5에 도시된 바와 같이, 배율렌즈는 대물렌즈로부터 8.319㎜, 결상렌즈는 고정렌즈로부터 23.754㎜ 의 거리로 유지하는 것이 바람직하다.
또, 상기 배율렌즈와 결상렌즈는 300㎜의 근거리 피사체의 2배율 촬영시, 도 6에 도시된 바와 같이, 배율렌즈는 대물렌즈로부터 24.303㎜, 결상렌즈는 고정렌즈로부터 22.387㎜ 의 거리로 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배율렌즈와 결상렌즈는 420㎜의 근거리 피사체의 3배율 촬영시, 도 7에 도시된 바와 같이, 배율렌즈는 대물렌즈로부터 31.063㎜, 결상렌즈는 고정렌즈로부터 21.921㎜ 의 거리로 유지하는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명은 도 8 내지 도 10에 나타난 Spot diagram과 도 11에 나타난 왜곡수차에 표와 같이 근거리 또는 원거리의 피사체 촬영시, 배율변환과 온도변화 및 렌즈의 굴절률 변화로 발생하는 왜곡수차를 최소화함과 아울러, 관측거리의 증가 및 선명한 화상을 얻는 효과가 있다.
본 발명에 의해, 근거리 또는 원거리의 피사체 촬영시, 배율변환과 온도변화 및 렌즈의 굴절률 변화로 발생하는 초점거리 변화를 최소화함과 아울러, 관측거리의 증가 및 선명한 화상을 얻는 비냉각 열화상카메라용 연속줌 렌즈모듈을 제공한다.
100:대물렌즈 200:배율렌즈
300:고정렌즈 400:결상렌즈
600:적외선검출기
300:고정렌즈 400:결상렌즈
600:적외선검출기
Claims (7)
- 피사체와 대향하여 피사체에서 발산되는 적외선을 수광하여 상을 포착하도록 한 대물렌즈(100);
상기 대물렌즈(100)로부터 광축방향으로 후측에 위치하되, 광축방향으로 이동가능하게 설치되어 상의 배율을 변환하도록 한 배율렌즈(200);
상기 배율렌즈(200)로부터 광축방향으로 후측에 고정되게 위치하며 배율렌즈(200)를 투과한 적외선을 수광하도록 한 고정렌즈(300);
상기 고정렌즈(300)로부터 광축방향으로 후측에 위치하되, 광축방향으로 이동가능하게 설치되어 상을 디지털 영상신호로 변환하여 출력하는 적외선검출기(600)로 대물렌즈(100)가 수광한 상을 결상하도록 한 결상렌즈(400)를 포함하여 구성되며,
상기 대물렌즈(100)는 전면 80.410, 후면 120.490의 곡률로 이루어지고,
상기 배율렌즈(200)는 전면 190.000, 후면 38.040의 곡률로 이루어지며,
상기 고정렌즈(300)는 전면 -295.580, 후면 -104.220의 곡률로 이루어지고,
상기 결상렌즈(400)은 전면 88.210, 후면 -281.460의 곡률로 이루어짐을 특징으로 하는 비냉각 열화상카메라용 연속 줌 렌즈모듈. - 제 1항에 있어서, 상기 배율렌즈(200)와 결상렌즈(400)는 1㎞~의 원거리 피사체의 1배율 촬영시, 배율렌즈(200)는 대물렌즈(100)로부터 8.319㎜, 결상렌즈(400)는 고정렌즈(300)로부터 24.009㎜ 의 거리로 유지함을 특징으로 하는 비냉각 열화상카메라용 연속 줌 렌즈모듈.
- 제 1항에 있어서, 상기 배율렌즈(200)와 결상렌즈(400)는 1㎞~의 원거리 피사체의 2배율 촬영시, 배율렌즈(200)는 대물렌즈(100)로부터 24.303㎜, 결상렌즈(400)는 고정렌즈(300)로부터 23.041㎜ 의 거리로 유지함을 특징으로 하는 비냉각 열화상카메라용 연속 줌 렌즈모듈.
- 제 1항에 있어서, 상기 배율렌즈(200)와 결상렌즈(400)는 1㎞~의 원거리 피사체의 3배율 촬영시, 배율렌즈(200)는 대물렌즈(100)로부터 31.063㎜, 결상렌즈(400)는 고정렌즈(300)로부터 22.960㎜ 의 거리로 유지함을 특징으로 하는 비냉각 열화상카메라용 연속 줌 렌즈모듈.
- 제 1항에 있어서, 상기 배율렌즈(200)와 결상렌즈(400)는 180㎜의 근거리 피사체의 1배율 촬영시, 배율렌즈(200)는 대물렌즈(100)로부터 8.319㎜, 결상렌즈(400)는 고정렌즈(300)로부터 23.754㎜ 의 거리로 유지함을 특징으로 하는 비냉각 열화상카메라용 연속 줌 렌즈모듈.
- 제 1항에 있어서, 상기 배율렌즈(200)와 결상렌즈(400)는 300㎜의 근거리 피사체의 2배율 촬영시, 배율렌즈(200)는 대물렌즈(100)로부터 24.303㎜, 결상렌즈(400)는 고정렌즈(300)로부터 22.387㎜ 의 거리로 유지함을 특징으로 하는 비냉각 열화상카메라용 연속 줌 렌즈모듈.
- 제 1항에 있어서, 상기 배율렌즈(200)와 결상렌즈(400)는 420㎜의 근거리 피사체의 3배율 촬영시, 배율렌즈(200)는 대물렌즈(100)로부터 31.063㎜, 결상렌즈(400)는 고정렌즈(300)로부터 21.921㎜ 의 거리로 유지함을 특징으로 하는 비냉각 열화상카메라용 연속 줌 렌즈모듈.
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