KR101882481B1 - 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공통광학계에서 적외선 센서, 전자광학 센서, 레이저조사기에 대한 광학정렬과 동시에 각 센서의 성능을 통합적으로 측정할 수 있는 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템을 제안한다.

Description

공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템{System for simultaneously executing optical alignment and performance of common optical system}

본 발명은 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 공통광학계에서 적외선 센서, 전자광학 센서, 레이저조사기에 대한 광학정렬과 동시에 각 센서의 성능을 통합적으로 측정할 수 있는 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템에 관한 것이다.

타겟용 광학 장치는 항공기에서 지상표적을 탐지하여 정밀 조준을 하고 레이저를 발사하여 레이저 유도폭탄이 정확하게 표적에 명중할 수 있도록 하는 정밀유도무장의 핵심 조준 장치이다. 항공기의 항공전투체계는 일반적으로 임무 통제 체계, 센서/통신 체계, 생존체계, 그리고 무장체계로 구성이 되며 현존 항공전투 체계는 공대공, 공대지 및 공대해 임무를 수행할 수 있도록 기능을 제공한다. 조종사는 상황실, 관제센터, 정찰기, 통제기, 위성 등의 외부 정보원 및 항공기에 탑재된 센서/통신 체계로부터 전술 상황을 판단하고 목표물을 탐지.포착. 추적하면서 위협 또는 표적에 대한 임무를 수행하여야 한다. 항공기가 이러한 임무를 수행하는데 필수적으로 탑재되어야할 장치가 타겟용 광학 장치이다.

타겟용 광학 장치의 핵심 기능인 레이저를 송신하고 표적에서 산란된 광을 수집하는 기능을 위해서는 투과성능이 우수한 광학계의 구성이 필요하다. 특히 항공장치에 사용되는 구성품의 경우 소형과 경량화는 매우 중요한 항목이다.

이를 구현하기 위해 하나의 광학계를 공통으로 사용하는 공통 광학계가 제시된다. 최근에 개발된 타겟용 광학 장치는 소형/경량화의 추세로 공통 광학계를 채택하고 있다. 공통 광학계의 장점으로는 멀티 센서를 각각 배치한 타겟팅 장치에 비해 소형화 경량화가 가능하고, 광학 성능이 우수하다. 또한 센서와 광학계의 분리로 효율적인 배치가 가능하다.

이러한 공통 광학계는 레이저 송신기, 레이저 수신기, 가시광선 카메라(EO 카메라), 적외선 카메라(IR 카메라) 등의 광학 장치들은 동일한 시선 방향으로 정렬되어 있어야 한다. 그러나 공통 광학계의 운영 도중에 기후 변화 등의 다양한 원인으로 인하여 각 광학 장치들의 시선이 정렬되지 않고 서로 다른 시선을 가지는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 공통 광학계의 시선을 동일한 축을 갖도록 정렬해야 한다. 아울러, 공통 광학계를 구성하는 각 센서의 성능을 측정해야 한다.

종래에는 공통광학계에서 적외선 센서, 전자광학 센서, 레이저 조사기 등에 대한 광학 정렬만 수행하고 있으므로, 광학정렬의 실행과 동시에 각 센서의 성능을 통합적으로 측정할 수 있는 기술의 필요성이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 공통광학계에서 적외선 센서, 전자광학 센서, 레이저조사기에 대한 광학정렬과 동시에 각 센서의 성능을 통합적으로 측정할 수 있는 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템을 제안함을 목적으로 한다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 공통광학계를 구성하는 적외선 센서, 전자광학 센서, 레이저 조사기, 레이저 스팟 트래커(Laser Spot Tracker) 및 레이저 레인지 리시버(Laser Range Receiver) 중 적어도 둘 이상의 광학정렬과 동시에 성능측정을 실행하기 위한 시스템에 있어서, 미러, 에너지 미터, 레티클(Reticle), 광감쇠기, 3차원 반사표적, 빔 스플리터, 포토 다이오드, 빔 프로파일러, EO/IR용 광원 및 대기투과 모사장치가 미리 설정된 제1 광경로에 배치되어 구성되는 공통광학계 측정장치; 및 상기 공통광학계의 구성 중 적어도 하나 이상의 광학정렬 및 성능측정에 대한 실행모드 선택에 따라서 상기 공통광학계 측정장치의 각 구성에 대한 온오프 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템을 제안한다.

바람직하게는, 상기 미러는 상기 레티클의 패턴을 상기 공통광학계에 평행하게 수광되도록 하는 오프 액시스 미러(off-axis mirror), 플랫(flat mirror) 및 콜리메이팅 미러(collimating mirror)로 구성되고, 상기 에너지 미터는 상기 레이저 조사기의 출력 에너지를 측정하며, 상기 레티클은 상기 적외선 센서, 전자광학 센서 및 레이저 조사기의 LOS(Line of Sight) 정렬 및 분해능 측정을 위한 광학소자이고, 상기 광 감쇠기는 상기 레이저 조사기의 광량 조절을 위한 소자이며, 상기 3차원 반사표적은 상기 레이저조사기에서 출력되는 광을 반사하는 소자이고,상기 빔스플리터는 상기 레이저조사기의 빔을 반사하고, 상기 EO/IR용 광원에 의한 빔은 투과시키는 소자이며, 상기 포토다이오드는 상기 레이저 조사기의 정렬, 상기 레이저 조사기의 펄스폭 성능 및 레이저 레인지 리시버(Laser Range Receiver)의 거리 측정 정확도를 측정하기 위한 소자이고, 상기 빔 프로파일러는 상기 레이저 조사기를 정렬하고, 상기 레이저 조사기의 발산각 성능을 측정하는 소자이며, 상기 EO/IR용 광원은 가시광에서 적외선까지의 스펙트럼을 갖는 광원 소자이고, 상기 대기투과 모사장치는 파이버 레이저(Fiber laser)를 광원으로 이용하고 진폭 변조기(amplitude modulator), 전기광학 변조기(Elector-Optic modulator), 편광자(Polarizer), FSM을 통하여 대기상태(Atmospheric Turbulence)를 모사하는 소자이다.

바람직하게는, 상기 실행모드는, 상기 적외선 센서와 전자광학 센서의 LOS(Line of sight) 정렬 및 성능측정모드, 상기 레이저 조사기의 LOS 정렬 및 성능측정모드, 상기 레이저 스팟 트래커 및 레이저 레인지 리시버의 정렬 및 상기 레이저 스팟 트래커의 FOV 측정모드, 상기 레이저 레인지 리시버의 거리측정에 대한 정확도 측정모드, 상기 레이저 스팟 트래커 및 레이저 레인지 리시버의 동영역 측정모드, 및 상기 레이저 스팟 트래커 및 레이저 레인지 리시버의 3차원 반사 표적에 대한 성능측정모드를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 적외선 센서 및 전자광학 센서의 LOS 정렬 및 성능측정모드 시, 상기 제1 광경로에서 상기 에너지 미터를 제거시키고, 상기 레티클을 조정하며, 상기 광감쇠기의 감쇠비를 설정기준 최저로 조정하고, 상기 3차원 반사표적을 제거하며, 상기 EO/IR용 광원의 전원을 인가한 뒤, 상기 적외선 센서를 통해 획득한 영상과 상기 전자광학 센서를 통해 획득한 영상을 분석하여 상기 적외선 센서와 상기 전자광학 센서의 정렬 여부를 판단하여, 정렬된 것으로 판단된 경우 상기 적외선 센서와 상기 전자광학 센서의 분해능을 측정한 뒤, 상기 공통광학계 측정장치를 초기화시킨다.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 레이저 조사기의 LOS 정렬 및 성능측정모드 시, 상기 에너지 미터를 상기 제1 광경로에서 제거시키고, 상기 레티클을 조정하며, 상기 광감쇠기의 감쇠비를 임계치보다 높게 조정하며, 상기 3차원 반사표적을 상기 제1 광경로에서 제거시키고, 상기 레이저 조사기를 동작시켜 빔 프로파일러를 통해 상기 레이저 조사기의 정렬 여부를 판단하고, 정렬된 것으로 판단된 경우 상기 포토 다이오드를 이용하여 상기 레이저 조사기의 정렬 여부를 재차 판단하며, 상기 빔 프로파일러로 상기 레이저 빔의 스팟(spot) 크기를 측정하여 상기 레이저 빔의 발산각을 계산하고, 상기 포토 다이오드와 오실로스코프로 레이저 펄스를 측정하여 상기 레이저 펄스의 반치전폭을 계산한 뒤, 상기 레이저 조사기를 전원을 끄고 상기 에너지 미터를 상기 제1 광경로로 재귀시키고, 상기 레이저 조사기를 동작시켜, 상기 에너지 미터로 상기 레이저 조사기의 출력 에너지를 측정한 뒤, 상기 공통광학계 측정장치를 초기화시킨다.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 레이저 스팟 트래커 및 상기 레이저 레인지 리시버의 정렬 및 상기 레이저 스팟 트래커의 FOV 측정모드 시, 상기 에너지 미터, 상기 레티클을 상기 제1 광경로에서 제거시키고, 상기 광감쇠기의 감쇠비를 설정기준 최저로 조정하며, 상기 3차원 반사표적을 제거하고, 상기 FSM을 영점 조정하고, 파이버 레이저(Fiber laser)를 발진시키고, 상기 레이저 레인지 리시버 출력 신호 크기를 확인하고, 상기 레이저 스팟 트래커 및 상기 레이저 레인지 리시버의 정렬 여부를 판단하여, 상기 레이저 레인지 리시버 츨력 신호 크기가 임계치에 해당하고, 상기 레이저 스팟 트래커 및 상기 레이저 레인지 리시버가 정렬된 것으로 판단된 경우, 상기 레이저 스팟 트래커 출력 자료를 확인하고, 상기 레이저 스팟 트래커 및 레이저 레인지 리시버가 정렬된 것으로 판단된 경우, FSM 미러의 Yaw/Pitch 축 각도를 조정하고, 레이저 스팟 트래커 좌표를 측정하고, 좌표 정확도 여부를 판단한 뒤, 상기 공통광학계 측정장치를 초기화시킨다.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 레이저 레인지 리시버의 거리 측정에 대한 정확도 측정모드 시, 상기 에너지 미터, 상기 레티클 및 상기 3차원 반사표적을 상기 제1 광경로에서 제거시키고, 상기 광감쇠기의 감쇠비를 설정기준 최대로 조정하며, 상기 대기투과 모사장치의 시간 지연기에 측정거리를 입력하고, 상기 레이저 조사기를 동작시키고, 상기 파이버 레이저를 발진시켜, 상기 레이저 레인지 리시버의 거리 측정값을 저장하고, 상기 레이저 레인지 리시버의 거리 측정 정확도를 분석하며, 상기 레이저 조사기의 전원을 끈 뒤, 상기 공통광학계 측정장치를 초기화시킨다.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 레이저 스팟 트래커 및 레이저 레인지 리시버의 동영역 측정 모드 시, 상기 에너지 미터, 상기 레티클 및 상기 3차원 반사표적을 상기 제1 광경로에서 제거시키고, 상기 광감쇠기의 감쇠비를 설정기준 최대로 조정하며, 광잡음 인가 여부 모드에 대한 선택을 결정하며, 상기 광잡음 인가 여부 모드를 선택한 경우, 상기 파이버 레이저를 실행(ON)시키고, 상기 파이버 레이저의 광량을 설정기준 최소로 조정하며, 상기 진폭 모듈레이터의 광잡음을 실행시키고, 상기 레이저 스팟 트래커/레이저 레인지 리시버가 설정기준 최소 신호를 측정했는지 여부를 확인하여, 확인된 경우, 상기 일렉터옵틱 변조기 광잡음을 실행시키고, 상기 레이저 스팟 트래커/레이저 레인지 리시버가 설정기준 최소 신호를 측정했는지 여부를 확인하여, 확인된 경우, 상기 FSM 광잡음을 실행시키고, 상기 레이저 스팟 트래커/레이저 레인지 리시버가 설정기준 최소 신호를 측정했는지 여부를 확인하여, 확인된 경우, 상기 일렉터옵틱 변조기, 상기 FSM, 상기 진폭 변조기의 광잡음의 실행을 오프시킨 후, 상기 파이버 레이저의 광량을 설정기준 최대로 조정하고, 상기 진폭 변조의 광잡음을 실행시키고, 상기 레이저 스팟 트래커/레이저 레인지 리시버의 설정기준 최대신호 측정 여부를 확인하여, 확인된 경우, 상기 일렉터옵틱 변조기의 광잡음을 실행시키고,상기 레이저 스팟 트래커/레이저 레인지 리시버의 설정기준 최대신호 측정 여부를 확인하고, 상기 FSM 광잡음을 실행시켜, 상기 레이저 스팟 트래커/레이저 레인지 리시버의 설정기준 최대신호 측정 여부를 확인하고, 확인된 경우, 상기 레이저 스팟 트래커/레이저 레인지 리시버의 동영역을 분석하고, 상기 파이버 레이저를 오프시켜 장비를 초기화함으로써, 상기 레이저 스팟 트래커/레이저 레인지 리시버 동영역의 성능 측정을 완료한다.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 광잡음 인가 여부 모드를 선택하지 않은 경우, 상기 파이버 레이저를 실행시키고, 상기 파이버 레이저에 대해 설정기준 광량을 최소로 조정하며, 상기 레이저 스팟 트래커/레이저 레인지 리시버의 설정기준 최소신호 측정 여부를 확인하고, 확인된 경우, 상기 파이버 레이저의 광량을 설정기준 최대로 조정하고, 상기 레이저 스팟 트래커/레이저 레인지 리시버의 설정기준 최대 신호 측정 여부를 확인하고, 확인된 경우, 상기 레이저 스팟 트래커/레이저 레인지 리시버의 동영역을 분석하고, 상기 파이버 레이저의 실행을 오프시켜 장비를 초기화함으로써, 상기 레이저 스팟 트래커/레이저 레인지 리시버 동영역 성능 측정을 완료한다.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 레이저 스팟 트래커 및 레이저 레인지 리시버의 3차원 반사 표적에 대한 성능측정모드 시, 상기 제1 광경로에서 상기 에너지 미터, 상기 레티클을 제거시키고, 대기감쇠를 고려하여 상기 광감쇠기의 감쇠비를 미리 설정된 레벨로 조정하며, 거리별 표적 크기를 고려하여 3차원 반사표적을 선정하고, 상기 레이저 조사기를 실행시키고, 상기 레이저 스팟 트래커/레이저 레인지 리시버의 신호를 측정한 후, 상기 레이저 조사기의 실행을 오프시키며, 상기 레이저 스팟 트래커/레이저 레인지 리시버의 신호를 분석하여, 상기 3차원 반사 표적 신호의 유효성 여부를 확인하고, 상기 공통광학계 측정장치를 초기화시켜, 상기 레이저 스팟 트래커/레이저 레인지 리시버의 3차원 반사표적 성능 측정을 완료한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 방법은, 적외선 센서, 전자광학 센서, 레이저 조사기, 레이저 스팟 트래커(Laser Spot Tracker) 및 레이저 레인지 리시버(Laser Range Receiver) 중 적어도 둘 이상의 장치를 포함하는 공통 광학계의 광학정렬과 성능측정을 실행하기 위한 방법으로서, 미러, 에너지 미터, 레티클(Reticle), 광감쇠기, 3차원 반사표적, 빔 스플리터, 포토 다이오드, 빔 프로파일러, EO/IR용 광원 및 대기투과 모사장치로 이루어진 군으로부터 선택하여, 미리 설정된 제1 광경로에 공통광학계 측정장치를 구비하는 단계와, 상기 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정에 대한 실행모드 선택을 입력받는 단계 및 상기 선택된 실행모드에 따라 상기 공통광학계 측정장치의 각 구성에 대한 온오프 구동을 제어하는 단계;를 포함한다.

본 발명은 공통광학계에서 적외선 센서, 전자광학 센서, 레이저조사기에 대한 광학정렬과 동시에 각 센서의 성능을 통합적으로 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 항공 촬영용 적외선 광학 장비의 불균일 보정 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1의 장치를 이용한 적외선 영상의 불균일 보정 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선 영상 보정 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 움직임 정보 생성부의 내부 구성을 세부적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선 영상 보정 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 경우 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

이하, 도 1 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 실시 예에 의한 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템을 구성하는 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.

타겟용 광학 장치의 핵심 기능인 레이저를 송신하고 표적에서 산란된 광을 수집하는 기능을 위해서는 투과성능이 우수한 광학계의 구성이 필요하다. 특히 항공장치에 사용되는 구성품의 경우 소형과 경량화는 매우 중요한 항목이다. 이를 구현하기 위해 하나의 광학계를 공통으로 사용하는 공통 광학계가 제시된다. 최근에 개발된 타겟용 광학 장치는 소형/경량화의 추세로 공통 광학계를 채택하고 있다. 공통 광학계의 장점으로는 멀티 센서를 각각 배치한 타겟팅 장치에 비해 소형화 경량화가 가능하고, 광학 성능이 우수하다. 또한 센서와 광학계의 분리로 효율적인 배치가 가능하다.

이러한 공통 광학계(100)는 레이저 송신기, 레이저 수신기, 가시광선 카메라(EO 카메라), 적외선 카메라(IR 카메라) 등의 광학 장치들은 동일한 시선 방향으로 정렬되어 있어야 한다. 아울러, 각 센서는 성능 유지를 위해 성능 측정이 필요하다.

본 발명의 실시 예에서 공통 광학계(100)는 적외선 센서, 전자광학 센서, 레이저 조사기, 레이저 스팟 트래커(Laser Spot Tracker) 및 레이저 레인지 리시버(Laser Range Receiver) 중 적어도 둘 이상의 구성을 포함하는 것을 일예로 드나, 이에 한정하지 않고 다른 센서가 더 추가되거나 변경될 수 있다.

공통광학계 측정장치(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 미리 설정된 제1 광경로에 배치되는 미러(201, 202, 203), 에너지 미터(204), 레티클(Reticle, 205), 광감쇠기(206), 3차원 반사표적(207), 제1 빛살 가르개(208) 제2 빛살 가르개(209), EO/IR용 광원(211), 대기투과 모사장치(220) 및 레이저 센서부(230)를 포함하여 구성된다.

상기 미러는 레티클(205)의 패턴을 공통광학계(100)에 평행하게 수광되도록 하는 비축 반사경(off-axis mirror, 201), 평면 반사경(flat mirror, 202) 및 콜리메이팅 미러(collimating mirror, 203)로 구성된다.

대기투과 모사장치(220)는 FSM(221), 편광자(polarizer, 222), 전기광학 변조기(223), 진폭 변조기(224), 콜리메이팅 렌즈(225), 파이버 레이저(226) 및 시간 지연기(227)를 포함하여 구성된다.

레이저 센서부(230)는 제3 빛살 가르개(231), 제1 렌즈(232), 빔 프로파일러(233), 제2 렌즈(234), 핀 홀(235), 제3 렌즈(236), 포토 다이오드(237) 및 오실로스코프(238)를 포함하여 구성된다.

제어부(300)는 공통광학계의 구성 중 적어도 하나 이상의 광학정렬 및 성능측정에 대한 실행모드 선택에 따라서 상기 공통광학계 측정장치(200)의 각 구성에 대한 온오프 구동을 제어하는 역할을 한다.

에너지 미터(204)는 레이저 조사기의 출력 에너지를 측정한다.

레티클(205)은 적외선 센서, 전자광학 센서 및 레이저 조사기의 LOS(Line of sight) 정렬 및 분해능 측정을 위한 광학 소자이다.

광 감쇠기(206)는 레이저 조사기의 광량 조절을 위한 소자이다.

3차원 반사표적(207)은 레이저 조사기에서 출력되는 광을 반사하는 소자이다.

빔 스플리터(208, 209, 231)는 레이저 조사기의 빔을 반사하고, EO/IR용 광원에 의한 빔은 투과시키는 소자이다.

포토 다이오드(237)는 레이저 조사기의 정렬, 레이저 조사기의 펄스폭 성능 및 레이저 레인지 리시버(Laser Range Receiver)의 거리 측정 정확도를 측정하기 위한 소자이다.

빔 프로파일러(233)는 레이저 조사기를 정렬하고, 레이저 조사기의 발산각 성능을 측정하는 소자이다.

EO/IR용 광원은 가시광에서 적외선까지의 스펙트럼을 갖는 광원 소자이다.

대기투과 모사장치(220)는 파이버 레이저(Fiber laser)를 광원으로 이용하고 진폭 변조기(amplitude modulator), 일렉터옵틱 변조기(Elector-Optic modulator), 편광판(Polarizer), FSM을 통하여 대기상태(Atmospheric Turbulence)를 모사하는 소자이다.

제어부(300)는 공통광학계(100)의 구성 중 적어도 하나 이상의 광학정렬 및 성능측정에 대한 실행모드 선택에 따라서 공통광학계 측정장치(200)의 각 구성에 대한 온오프 구동을 제어한다.

여기서, 실행모드는 적외선 센서와 전자광학 센서의 LOS(Line of sight) 정렬 및 성능측정모드, 레이저 조사기의 LOS 정렬 및 성능측정모드, 레이저 스팟 트래커 및 레이저 레인지 리시버의 정렬 및 레이저 스팟 트래커의 FOV 측정모드, 레이저 레인지 리시버의 거리측정에 대한 정확도 측정모드, 레이저 스팟 트래커 및 레이저 레인지 리시버의 동영역 측정모드, 및 레이저 스팟 트래커 및 레이저 레인지 리시버의 3차원 반사 표적에 대한 성능측정모드로 분류된다. 여기서, 광학정렬 및 성능 측정에 대한 실행모드 선택은 시스템을 이용하는 사용자에 의해 입력될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레티클을 상세히 도시하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 레티클(205)은 적외선 센서, 전자광학 센서 및 레이저조사기의 LOS(Line of Sight)를 정렬하고, 적외선 센서와 전자광학 센서 분해능 성능을 측정하는데 이용한다.

레티클(205)의 운용 방법에 대해 설명하자면, EO/IR용 광원(211)은 가시광에서 적외선까지의 스펙트럼을 갖는 광이 출력되며, 이 광은 콜리메이팅 렌즈(Collimating Lens, 225)를 통해서 평행광이 되어 제1 빛살 가르개 (B/S1, 208), 제2 빛살 가르개(B/S2, 209), 광감쇠기(206)를 통과하여 콜리메이팅 미러(Collimating Mirror, 203)에 입사되며, 콜리메이팅 미러(203)에 입사된 광은 레티클(205)에 집속되어 레티클 패턴에 해당하는 광만 투과한다.

여기서 레티클(205)은 콜리메이팅 미러(203)의 초점거리에 위치한다. 투과된 패턴 광은 플랫 미러(202)와 오프 액시스 미러(201)에 반사되어 공통광학계(100)에 조사된다.

공통광학계(100)의 레이저조사기에서 출력된 레이저 빔은 오프 액시스 미러(201)에 반사되어 레티클(205)에 조사되며, 레이저 패턴에 해당하는 빔만 투과된다. 레이저 패턴 빔은 콜리메이팅 미러(203)에 반사되어 광감쇠기(206)를 거쳐 레이저 출력이 감쇠된 후 제1 빛살 가르개(B/S1, 208)에 의해 반사되어 포토 다이오드(237)와 빔 프로파일러(233)에 입사된다.

그리고, 공통광학계(100)의 적외선 센서와 전자광학 센서 광학정렬 시에는, 레티클(205)의 EO/IR Cross Bar 패턴(D)을 영상으로 확인하면서 정렬을 수행한다.

또한, 공통광학계(100)의 적외선 센서와 전자광학 센서 분해능 측정 시에는, IR Bar 패턴(C)과 EO Bar 패턴(D)을 영상으로 촬영하여 측정한다.

그리고, 레이저 조사기 정렬 시에는, 레이저 패턴 빔은 포토 다이오드(237)와 빔 프로파일러(233)에 입사된다. 우선 빔 프로파일러(233)에서 측정된 레이저 스팟(spot)의 위치를 확인하여 레이저조사기의 위치를 대략적으로 정렬할 수 있으며, 포토 다이오드(237)에서 출력되는 신호의 크기를 통하여 정밀하게 정렬할 수 있다. 제어부(300)는 포토 다이오드(237)의 신호가 가장 높을 때 정렬이 되었다고 판단한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 반사표적을 상세히 도시하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 반사표적(207)은 공통광학계(100)에 장착된 레이저 스팟 트래커(LST)와 레이저 레인지 리시버(LLR)는 레이저조사기와 함께 사용하며, LST와 LRR은 표적 특성에 따라 수신되는 신호가 달라진다. 3차원 반사표적(207)은 표적의 반사율과 크기에 따라 반사되는 특성을 측정하기 위하여 이용한다.

반사표적이 3차원인 이유는 물체에서 반사된 레이저 빔을 측정 시 표적의 형태 및 크기에 따라 반사되는 레이저 빔의 모양이 달라지며, 이는 측정 신호에 영향을 미치기 때문이다. 이러한 3차원 반사표적을 통해서 표적의 형태 및 크기에 따른 측정 신호 특성을 분석할 수 있다.

광감쇠기(206)는 대기상태는 배제하고, 대기 감쇠를 모사하기 위한 목적으로 사용한다.

이하, 3차원 반사표적(207)의 운용 방법에 대해 설명하기로 한다.

공통광학계(100)의 레이저조사기에서 출력되는 레이저 빔은 오프 액시스 미러(201), 플랫 미러(202), 콜리메이팅 미러(203)에 반사된 후 광감쇠기(206)를 통하여 광량이 줄어들어 3차원 반사표적(207)에 입사된다. 3차원 반사표적(207)에서 반사된 광은 콜리메이팅 미러(203), 플랫 미러(202), 오프 애깃스 미러(201)에 반사되어 공통광학계(100)에 입사되어 LST와 LRR에 조사된다. 여기서 레티클(205)은 제거한 상태에서 운용된다.

3차원 반사표적(207)은 반사율에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 휠 1의 반사율 10%에서 휠 2의 반사율 90%까지 10% 단위로 9개의 표적이 적층되어 있다.

3차원 반사 표적(207) 구현하고자 하는 반사율에 따라 N개의 표적이 적층된 구조로 구비되어, 상기 LST와 상기 LRR이 표적특성에 따라 수신되는 신호가 달라지는 현상에 기반하여, 상기 3차원 반사표적의 반사율과 크기에 따라 레이저 빔이 반사되는 특성을 측정하기 위해 이용된다. 여기서, N은 9개를 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 구현하고자 하는 반사율들에 따라 설계, 변경 가능하다.

LST와 LRR의 표적 반사 특성 측정 시, 레티클(205)은 제거한다. 광감쇠기(206)에 대기 감쇠에 해당하는 신호를 전송하여 레이저조사기의 광량이 줄어들도록 설정한다. 설정된 표적에 해당하는 3차원 반사표적(207)이 광경로에 있도록 설정하고, 공통광학계(100)의 레이저 빔을 조사한다. 그리고, 3차원 반사표적(207)에서 반사된 빔을 LST와 LRR로 측정한다.

이하, 레이저 센서부(230)에 대해 설명하기로 한다.

레이저 센서부(230)를 사용하는 목적은 공통광학계(100) 레이저조사기의 LOS(Line of Sight) 정렬 및 레이저 빔 발산각과 레이저 펄스폭을 측정하고, LRR(Laser Range Receiver)의 거리 측정 정확도 성능을 측정하기 위함이다.

다음, 레이저 센서부(230)의 운용 방법에 대해 설명하기로 한다.

공통광학계(100)의 레이저조사기에서 출력된 레이저 빔은 오프 액시스 미러(201)와 플랫 미러(202)에 반사되어 레티클(205)에 조사되며, 레이저 패턴에 해당하는 빔만 투과된다. 레이저 패턴 빔은 콜리메이팅 미러(203)와 제1 빔 스플리터(208)에 의해 반사되어 포토 다이오드(237)와 빔 프로파일러(233)에 입사된다. 포토 다이오드(237)로 레이저 광출력을 확인하고, 빔 프로파일러(233)로 레이저 스팟(spot)을 확인한다.

다음, 레이저조사기 LOS(Line of Sight) 정렬 방법에 대해 설명하기로 한다.

공통광학계(100)의 레이저조사기에서 출사된 레이저 빔은 레티클(205)를 투과하여 레이저 패턴 빔이 되며, 레이저 패턴 빔은 광감쇠기(206)에 의해 광량이 감쇠된 후 포토 다이오드(237)와 빔 프로파일러(233)에 입사된다. 빔 프로파일러(233)에서 측정된 레이저 스팟(spot)의 위치를 확인하여 레이저조사기의 위치를 정렬할 수 있다. 핀홀(235)과 렌즈에 의해 집속된 레이저 스팟(spot)은 포토 다이오드(237)에 입사하게 된다. 포토 다이오드(237)에 정확하게 입사되면 포토 다이오드(237)의 출력신호는 커질 것이며, 그렇지 않을 경우에는 포토 다이오드(237)의 출력신호가 작은 것이므로 포토 다이오드(237)의 출력 신호 크기를 통하여 레이저조사기를 정밀하게 정렬할 수 있다. 즉, 포토 다이오드(237)의 신호가 설정기준으로 가장 높을 때 정렬이 되었다고 판단할 수 있다.

그리고, 레이저조사기의 레이저 빔 발산각을 측정하기 위해서는, 레이저조사기 정렬 후 레티클(205)과 3차원 반사 표적(207)을 광경로에서 제거한다. 레이저 광량을 광감쇠기(206)로 줄인 후 레이저 빔을 빔 프로파일러(233)에 입사 시킨다. 레이저 빔의 스팟(spot) 크기를 측정하여 레이저 빔 발산각을 환산한다.

그리고, 레이저조사기의 레이저 펄스폭을 측정하기 위해서는 레이저조사기 정렬 후 레티클(205)을 광경로에서 제거한다. 공통광학계(100)의 레이저조사기에서 출사된 레이저 빔은 광감쇠기(206)를 통하여 광량을 최소로 줄인 후 포토 다이오드(237)에 입사시킨다. 그리고, 포토 다이오드(237)에 연결된 오실로스코프를 이용하여 레이저 펄스폭을 측정한다.

그리고, LRR(Laser Range Receiver)의 거리 측정 정확도를 측정하기 우해서, 레이저조사기 정렬 후 레티클(205)과 3차원 반사 표적(207)을 광경로에서 제거한다. 대기투과 모사장치(220)의 시간 지연기(227)에 측정하고자 하는 거리를 설정한다. 시간 지연기(227)는 설정된 거리에 해당하는 시간만큼 시간 지연 후 파이버 레이저(226)에 레이저 동작 신호를 전송하여 파이버 레이저(226)에서 레이저 빔이 출력되도록 한다. 즉, 레이저조사기에서 출력된 레이저 빔은 광감쇠기(206)를 통하여 광량이 줄어든 후 포토 다이오드(237)에 입사되면, 광감쇠기(206)는 레이저빔이 최대로 투과되도록 조정되는 동시에 시간지연기(227)는 설정된 거리에 해당하는 시간 후 파이버 레이저(226)가 동작되도록 신호를 보내고, 최종적으로 파이버 레이저(226)의 레이저 빔은 공통광학계(100)에 조사되어 LRR에 레이저 빔이 수신되도록 한다. LRR에 수신된 레이저 빔에 의해 LRR은 설정된 거리 측정을 함으로써 거리 측정 정확도를 분석할 수 있다.

다음 도 4를 참조하여, 대기투과 모사장치(220)에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 4는 진폭 변조기(224), 전기광학 변조기(223) 및 FSM(221)의 광잡음의 일 예를 도시하는 도면이다.

대기투과 모사장치 사용 목적은 LST(Laser Spot Tracker)와 LRR(Laser Range Receiver) 광학정렬과 성능을 측정하는데 이용하기 위함이다.

이하, 대기투과 모사장치(220)의 운용 방법을 설명하기로 한다.

먼저, 파이버 레이저(226)는 1㎛ 파장대역의 레이저 빔이 출력되며, 레이저 빔은 진폭 변조기(224)를 통해 Low Level 광잡음, 전기광학 변조기(223)를 통해 Middle Level의 광잡음, FSM(221)을 통해 High Level의 광잡음이 들어간 레이저 빔으로 변환된다. 여기서, 전기광학 변조기는 편광을 이용하는 광학소자이기 때문에 편광자를 함께 사용한다. 그리고 FSM(221)은 파이버 레이저(226)의 광경로를 조정할 수 있기 때문에 LST의 FOV 성능을 측정할 수 있다.

여기서, 광노이즈가 인가된 레이저 빔을 사용하는 이유는 일반적으로 감시정찰 장비는 실내에서 대기 상태(Atmospheric Turbulence)가 배제된 상태에서 측정하기 때문에 대기 상태에 대한 영향은 야외에서 측정 시 확인할 수 있고, 성능은 대기조건에 따라 변하기 때문에 정량적으로 측정하기 어렵다. 광노이즈를 구현하면 야외에서 공통광학계 운용 시 대기 상태에 따른 LST와 LRR의 성능 변화를 실내에서 예측할 수 있다.

그리고, LST(Laser Spot Tracker)와 LRR(Laser Range Receiver) 의 광학정렬을 위해, 진폭 변조기(224), 전기광학 변조기(223), FSM(221)에 광잡음을 인가하지 않는다. 레티클(205)과 3차원 반사 표적(207)을 광경로에서 제거한다. 파이버 레이저(226)를 동작시켜 레이저 빔을 공통광학계(100)에 입사시킨다. LST의 신호를 확인하면서 광학정렬을 수행한다. LRR의 신호를 확인하면서 광학정렬을 수행한다.

그리고, LST(Laser Spot Tracker)의 FOV(Field of View) 측정 방법 시, 진폭 변조기(224), 전기광학 변조기(223), FSM(221)에 광잡음을 인가하지 않는다. 레티클(205)과 3차원 반사 표적(207)을 광경로에서 제거한다. 광감쇠기(206)는 투과율을 최대로 설정하고, 파이버 레이저(226)를 동작시켜 레이저 빔을 공통광학계(100)에 입사시킨다. FSM(221)이 YAW축 또는 PITCH축으로 1도 또는 2도등 임의 각도로 기울어지도록 FSM(221)에 신호를 인가한다. 공통광학계(100)의 LST에서 출력되는 신호가 FSM(221)에 입력되는 신호와 동일한지 확인한다.

그리고, LRR(Laser Range Receiver)의 거리 측정 정확도를 측정하기 위한 방법은 앞서 설명한 레이저 센서부(230)를 이용하여 LRR의 거리 측정 정확도를 측정하는 방법과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고, LST(Laser Spot Tracker)와 LRR(Laser Range Receiver)의 동영역을 측정하기 위해서, 레티클(205)과 3차원 반사 표적(207)을 광경로에서 제거한다. 광감쇠기(206)는 투과율을 최대로 설정한다.

동영역은 광잡음이 없는 경우와 있는 경우로 나누어서 측정한다.

광잡음이 없는 경우에는 진폭 변조기(224), 전기광학 변조기(223), FSM에는 광잡음을 인가하지 않는다. 파이버 레이저(226)를 동작시켜 레이저 빔이 공통광학계(100)로 조사되도록 한다. 파이버 레이저(226)의 레이저 빔의 광량을 조정하여 LST와 LRR이 최소 그리고 최대로 획득할 수 있는 광량을 확인하여 동영역을 측정한다.

반면, 광잡음이 있는 경우, 진폭 변조기(224), 전기광학 변조기(223), FSM(221)를 이용하여 Low Level/Middle Level/High Level로 제어할 수 있기 때문에 광잡음이 인가된 상태에서 최소 그리고 최대로 획득할 수 광량을 측정하여 동영역을 분석한다.

이하, 도 5 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 공통광학계의 광학정렬 및 성능 측정을 동시에 실행하는 모드들에 대해 설명하기로 한다. 이하 모든 실행 모드들은 앞서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템의 구성을 기반으로 실행되는 것을 전제로 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 센서 및 전자광학 센서의 LOS 정렬 및 성능측정모드를 설명하기 위한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 적외선 센서 및 전자광학 센서의 LOS 정렬 및 성능을 동시에 측정하기 위해 먼저, 시스템(100)이 초기화된 상태에서(S100), 제어부가 적외선 센서 및 전자광학 센서의 LOS 정렬 모드를 선택하면(S101), 미리 설정된 제1 광경로에서 상기 에너지 미터를 제거시키고(S102), 상기 레티클을 조정하며(S102), 상기 광감쇠기의 감쇠비를 설정기준 최저로 조정하고(S104), 상기 3차원 반사표적을 제거시키며(S105), 상기 EO/IR용 광원을 전원을 인가한 뒤(S106), 상기 적외선 센서를 통해 획득한 영상과 상기 전자광학 센서를 통해 획득한 영상을 분석하여 상기 적외선 센서와 상기 전자광학 센서의 정렬 여부를 판단하여(S107), 정렬된 것으로 판단된 경우 상기 적외선 센서와 상기 전자광학 센서의 분해능을 측정한 뒤(S108), 상기 공통광학계 측정장치를 초기화시킴으로써(S109), 적외선 센서 및 전자광학 센서의 LOS 정렬 및 성능 측정을 완료한다(S110).

한편, S107 단계에서, 적외선 센서 및 전자광학에 의한 영상을 확인하여, 정렬이 되지 않았다고 판단된 경우, 적외선 센서 및 전자광학 센서의 정렬을 수행한다(S111).

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 조사기의 LOS 정렬 및 성능측정모드를 설명하기 위한 순서도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 조사기의 LOS 정렬 및 성능측정모드는 먼저, 시스템(100)이 초기화된 상태에서(S200), 제어부가 레이저 조사기의 LOS 정렬 및 성능측정모드를 선택하면(S201), 상기 에너지 미터를 상기 제1 광경로에서 제외시키고(S202), 상기 레티클을 조정하며(S203), 상기 광감쇠기의 감쇠비를 임계치보다 높게 조정하며(S204), 상기 3차원 반사표적을 상기 제1 광경로에서 제외시키고(S205), 상기 레이저 조사기를 동작시켜(S206), 빔 프로파일러로 상기 레이저 조사기의 정렬 여부를 판단하고(S207), 정렬된 것으로 판단된 경우 상기 포토 다이오드를 이용하여 상기 레이저 조사기의 정렬 여부를 재차 판단하며(S208), 상기 빔 프로파일러로 상기 레이저 빔의 스팟(spot) 크기를 측정하여(S211) 상기 레이저 빔의 발산각을 계산하고(S212), 상기 포토 다이오드와 오실로스코프로 레이저 펄스를 측정하여(S213) 상기 레이저 펄스의 반치전폭을 계산한 뒤(S214), 상기 레이저 조사기를 전원을 끄고(S215) 상기 에너지 미터를 상기 제1 광경로로 재귀시키고(S216), 상기 레이저 조사기를 동작하여(S217), 상기 에너지 미터로 상기 레이저 조사기의 출력 에너지를 측정한 뒤(S218), 상기 공통광학계 측정장치를 초기화시켜 시스템을 초기화함으로써(S220), 레이저 조사기의 LOS 정렬 및 성능측정모드를 완료한다(S221).

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 LST(Laser Spot Tracker) 및 상기 LRR(Laser Range Receiver)의 정렬 및 LST의 FOV(Field of view) 측정모드를 설명하기 위한 순서도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 LST 및 상기 LRR의 정렬 및 LST의 FOV 측정모드는 먼저, 시스템(100)이 초기화된 상태에서(S300), 제어부가 LST 및 상기 LRR의 정렬 및 LST의 FOV 측정모드를 선택하면(S301), 상기 에너지 미터, 상기 레티클을 상기 제1 광경로에서 제외시키고(S302, S303), 상기 광감쇠기의 감쇠비를 설정기준 최저로 조정하며(S304), 3차원 반사표적을 제거하고(S305), FSM을 영점 조정하고(S306), 파이버 레이저(Fiber laser)를 발진시키고(S307), LRR 출력 신호 크기를 확인하고, 상기 LST 및 상기 LRR의 정렬 여부를 판단하며(S308), 상기 LRR 츨력 신호 크기가 임계치에 해당하고, 상기 LST 및 상기 LRR이 정렬된 것으로 판단된 경우, 상기 LST 출력 자료를 확인하고, 상기 LST 및 LRR이 정렬된 것으로 판단된 경우(S309), FSM 미러의 Yaw/Pitch 축 각도를 조정하고(S310), LST 좌표를 측정하고, 좌표 정확도 여부를 판단한 뒤(S312), LST 좌표가 설정기준 정확한 것으로 판단된 경우, 시스템을 초기화하여(S312), LST/LRR정렬 및 LST의 FOV 성능 측정을 완료한다(S313).

한편, S308 단계에서 상기 LRR 츨력 신호 크기가 임계치에 해당하지 않고, 상기 LST 및 상기 LRR이 정렬되지 않은 것으로 판단된 경우, LRR의 정렬을 수행한다(S314).

그리고, S309 단계에서 LST 출력 자료를 확인하고 정렬 여부를 판단한 결과, 정렬되지 않은 것으로 판단되면, LST 정렬을 수행한다(S315).

그리고, S311 단계에서 LST 좌표 측정 및 좌표 정확도 여부 판단 결과, LST 좌표가 설정기준 정확하지 않은 것으로 판단되면, FSM 미러의 YAW/PITCH축 각도의 영점을 조정하고(S316), LST 정렬을 수행하여(S315), S309 단계로 회귀한다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 LRR의 거리 측정에 대한 정확도 측정모드를 설명하기 위한 순서도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 LRR의 거리 측정에 대한 정확도 측정모드를 실행하기 위해 먼저, 시스템(100)이 초기화된 상태에서(S400), 제어부가 LRR의 거리 측정에 대한 정확도 측정모드를 선택하면(S401), 상기 에너지 미터, 상기 레티클 및 상기 3차원 반사표적을 상기 제1 광경로에서 제외시키고(S402, S403, S405), 상기 광감쇠기의 감쇠비를 설정기준 최대로 조정하며(S404), 상기 대기투과 모사장치의 시간 지연기에 측정거리를 입력하고(S406), 상기 레이저 조사기를 동작시키고(S407), 상기 파이버 레이저를 발진시켜(S408), 상기 LRR의 거리 측정값을 저장하고(S409), 상기 LRR의 거리 측정 정확도를 분석하며(S410), 상기 레이저 조사기의 전원을 끈 뒤(S411), 시스템을 초기화시킴으로써(S412), LRR 거리 측정 정확도 성능 측정 모드를 완료한다(S413).

도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 LST 및 LRR의 동영역 측정 모드를 설명하기 위한 순서도이다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 LST 및 LRR의 동영역 측정 모드를 실행하기 위해 먼저, 시스템(100)이 초기화된 상태에서(S500), 제어부가 LST 및 LRR의 동영역 측정 모드 선택하면(S501), 상기 에너지 미터, 상기 레티클 및 상기 3차원 반사표적을 상기 제1 광경로에서 제외시키고(S502, S503, S505), 상기 광감쇠기의 감쇠비를 설정기준 최대로 조정하며(S504), 광잡음 인가 여부 모드에 대한 선택을 결정하며(S506), 상기 광잡음 인가 여부 모드를 선택한 경우, 상기 파이버 레이저를 실행(ON)시키고(S507), 상기 파이버 레이저의 광량을 설정기준 최소로 조정하며(S508), 상기 진폭 모듈레이터의 광잡음을 실행시키고(S509), 상기 LST/LRR이 설정기준 최소 신호를 측정했는지 여부를 확인하여(S510), 측정한 것으로 확인된 경우, 상기 일렉터옵틱 변조기 광잡음을 실행시키고(S511), 상기 LST/LRR이 설정기준 최소 신호를 측정했는지 여부를 확인하여(S512), 측정한 것으로 확인된 경우, 상기 FSM 광잡음을 실행시키고(S513), 상기 LST/LRR이 설정기준 최소 신호를 측정했는지 여부를 확인하여(S514), LST/LRR이 설정기준 최소 신호를 측정한 것으로 확인된 경우, 상기 일렉터옵틱 변조기, 상기 FSM, 상기 진폭 변조기의 광잡음의 실행을 오프시킨 후(S515), 파이버 레이저의 광량을 설정기준 최대로 조정하고(S516), 상기 진폭 변조의 광잡음을 실행시키고(S517), 상기 LST/LRR의 설정기준 최대신호 측정 여부를 확인하여(S518), LST/LRR의 설정기준 최대신호를 측정한 것으로 확인된 경우, 상기 일렉터옵틱 변조기의 광잡음을 실행시키고(S519), 상기 LST/LRR의 설정기준 최대신호 측정 여부를 확인하고(S522), 상기 LST/LRR의 설정기준 최대신호를 측정한 것으로 확인된 경우, 상기 FSM 광잡음을 실행시켜, 상기 LST/LRR의 설정기준 최대신호 측정 여부를 확인하고(S522), 상기 LST/LRR의 설정기준 최대신호를 측정한 것으로 확인된 경우, 상기 LST/LRR의 동영역을 분석하고(S523), 상기 파이버 레이저를 오프시켜(S524) 시스템을 초기화함으로써(S525), 상기 LST/LRR 동영역의 성능 측정을 완료한다(S526).

한편, S506 단계에서 광잡음을 인가하지 않는 모드를 선택하면, 파이버 레이저를 실행(ON)시키고(S540), 상기 파이버 레이저의 광량을 설정기준 최소로 조정하며(S541), LST/LRR의 최소 신호 측정 여부를 확인하여(S542), 상기 LST/LRR의 최소 신호를 측정한 것으로 확인된 경우, 파이버 레이저의 광량을 최대로 조정하고(S543), LST/LRR의 최대 신호 측정 여부를 확인하여(S544), 상기 LST/LRR의 최대 신호를 측정한 것으로 확인된 경우, LST/LRR 동영역을 분석하고(S545), 파이버 레이저를 오프시켜(S546), 시스템을 초기화시킴으로써(S547), LST/LRR 동영역 성능의 측정을 완료한다(S548).

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 LST 및 LRR의 3차원 반사 표적에 대한 성능측정모드를 설명하기 위한 순서도이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 LST 및 LRR의 3차원 반사 표적에 대한 성능측정모드는 먼저, 시스템(100)이 초기화된 상태에서(S600), 제어부가 LST 및 LRR의 3차원 반사표적에 대한 성능 측정 모드를 선택하면(S601), 상기 에너지 미터 및 상기 레티클을 제1 광경로에서 제외시키고(S602, S603), 대기감쇠를 고려하여 상기 광감쇠기의 감쇠비를 미리 설정된 레벨로 조정하며(S604), 거리별 표적 크기를 고려하여 3차원 반사표적을 선정하고(S605), 상기 레이저 조사기를 실행시키고(S606), 상기 LST/LRR의 신호를 측정한 후(S607), 상기 레이저 조사기의 실행을 오프시키며(S608), 상기 LST/LRR의 신호를 분석하여(S609), 상기 3차원 반사 표적 신호의 유효성 여부를 확인하고(S610), 상기 시스템을 초기화시켜(S611), 상기 LST/LRR의 3차원 반사표적 성능 측정을 완료한다(S612).

이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.

또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

1. 레이저 스팟 트래커(Laser Spot Tracker; 이하 LST로 표기) 및 레이저 레인지 리시버(Laser Range Receiver; 이하 LRR로 표기)를 포함하는 공통 광학계의 광학정렬과 성능측정을 실행하기 위한 시스템에 있어서,
   파이버 레이저(Fiber laser)를 광원으로 이용하여 상기 LST와 상기 LRR의 광학정렬과 성능을 측정하는 대기투과 모사장치를 포함하여, 미리 설정된 제1 광경로에 배치되는 공통광학계 측정장치; 및 상기 공통광학계 측정장치의 온오프 구동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 공통광학계 측정장치는, 상기 광원을 특정 영역에 조사하는 레이저 조사기; 상기 레이저 조사기에서 출력되는 상기 광원을 반사하는 3차원 반사표적; 및 가시광선에서 적외선까지의 스펙트럼을 갖는 EO/IR용 광원;을 더 포함하며,
   상기 대기투과 모사장치는, 진폭 변조기(amplitude modulator), 전기광학 변조기(Elector-Optic modulator), 편광자(Polarizer) 및 빔 조향 미러(Fast Steering Mirror, 이하 FSM로 표기)를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 공통광학계 측정장치의 온오프 구동을 제어하기 위한 실행모드를 선택하며,
   상기 실행모드는, 상기 공통 광학계의 적외선 센서와 전자광학 센서의 LOS(Line of sight) 정렬 및 성능을 측정하는 제1 실행모드; 상기 레이저 조사기의 LOS(Line of sight) 정렬 및 성능을 측정하는 제2 실행모드; 상기 LST와 상기 LRR의 LOS 정렬 및 상기 LST의 FOV(Field of View)를 측정하는 제3 실행 모드; 상기 LRR의 거리측정에 대한 정확도 측정모드; 상기 LST 및 LRR의 동영역 측정모드; 및 상기 LST 및 LRR의 상기 3차원 반사 표적에 대한 성능 측정 모드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 3차원 반사 표적은,
   구현하고자 하는 반사율에 따라 N개의 표적이 적층된 구조로 구비되어, 상기 LST와 상기 LRR이 표적특성에 따라 수신되는 신호가 달라지는 현상에 기반하여, 상기 3차원 반사표적의 반사율과 크기에 따라 레이저 조사기의 빔이 반사되는 특성을 측정하기 위해 이용되는 것을 특징으로 하는 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 공통광학계 측정장치는,
   상기 적외선 센서, 전자광학 센서 및 상기 레이저 조사기의 LOS(Line of sight) 정렬 및 분해능 측정을 하는 레티클(Reticle); 및
   상기 레티클의 패턴을 상기 공통광학계에 평행하게 수광되도록 하는 미러 모듈;을 더 포함하며,
   상기 미러 모듈은, 비축 반사경(off-axis mirror), 평면 반사경(flat mirror) 및 콜리메이팅 미러(collimating mirror)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템.
4. 삭제
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 공통광학계 측정장치는,
   상기 레이저 조사기의 출력 에너지를 측정하는 에너지 미터; 및
   상기 레이저 조사기의 광량을 조절하는 광감쇠기;를 더 포함하며,
   상기 제어부는, 상기 공통 광학계의 적외선 센서와 전자광학 센서의 LOS(Line of sight) 정렬 및 성능을 측정하는 제1 실행모드 시,
   상기 제1 광경로에서 상기 에너지 미터를 제거시키고, 상기 레티클을 조정하며, 상기 광감쇠기의 감쇠비를 설정기준 최저로 조정하고, 상기 3차원 반사표적을 제거하며, 상기 EO/IR용 광원의 전원을 인가한 뒤, 상기 적외선 센서를 통해 획득한 영상과 상기 전자광학 센서를 통해 획득한 영상을 분석하여 상기 적외선 센서와 상기 전자광학 센서의 정렬 여부를 판단하여, 정렬된 것으로 판단된 경우 상기 적외선 센서와 상기 전자광학 센서의 분해능을 측정한 뒤, 상기 공통광학계 측정장치를 초기화시키는 것을 특징으로 하는 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 공통광학계 측정장치는,
   상기 레이저 조사기를 정렬하는 포토 다이오드; 및
   상기 레이저 조사기의 발산각 성능을 측정하는 빔 프로파일러;를 더 포함하며,
   상기 제어부는, 상기 레이저 조사기의 LOS(Line of sight) 정렬 및 성능을 측정하는 제2 실행모드 시,
   상기 에너지 미터를 상기 제1 광경로에서 제거시키고, 상기 레티클을 조정하며, 상기 광감쇠기의 감쇠비를 임계치보다 높게 조정하며, 상기 3차원 반사표적을 상기 제1 광경로에서 제거시키고, 상기 레이저 조사기를 동작시켜 상기 빔 프로파일러를 통해 상기 레이저 조사기의 정렬 여부를 판단하고, 정렬된 것으로 판단된 경우 상기 포토 다이오드를 이용하여 상기 레이저 조사기의 정렬 여부를 재차 판단하며, 상기 빔 프로파일러로 상기 레이저 조사기의 빔의 스팟(spot) 크기를 측정하여 상기 레이저 조사기의 빔의 발산각을 계산하고, 상기 포토 다이오드와 오실로스코프로 레이저 펄스를 측정하여 상기 레이저 펄스의 반치전폭을 계산한 뒤, 상기 레이저 조사기의 전원을 끄고 상기 에너지 미터를 상기 제1 광경로로 재귀시키고, 상기 레이저 조사기를 동작하여, 상기 에너지 미터로 상기 레이저 조사기의 출력 에너지를 측정한 뒤, 상기 공통광학계 측정장치를 초기화시키는 것을 특징으로 하는 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 LST와 상기 LRR의 LOS 정렬 및 상기 LST의 FOV(Field of View)를 측정하는 제3 실행 모드 시,
   상기 에너지 미터, 상기 레티클을 상기 제1 광경로에서 제거시키고, 상기 광감쇠기의 감쇠비를 설정기준 최저로 조정하며, 상기 3차원 반사표적을 제거하고, 상기 FSM을 영점 조정하고, 상기 파이버 레이저(Fiber laser)를 발진시키고, 상기 LRR 출력 신호 크기를 확인하고, 상기 LST와 상기 LRR의 정렬 여부를 판단하여, 상기 LRR 출력 신호 크기가 임계치에 해당하고, 상기 LST와 상기 LRR가 정렬된 것으로 판단된 경우, 상기 LST 출력 자료를 확인하고, 상기 LST와 상기 LRR가 정렬된 것으로 판단된 경우, FSM 미러의 Yaw/Pitch 축 각도를 조정하고, 상기 LST의 좌표를 측정하고, 좌표 정확도 여부를 판단한 뒤, 상기 공통광학계 측정장치를 초기화시키는 것을 특징으로 하는 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 LRR의 거리측정에 대한 정확도 측정모드 시,
   상기 에너지 미터, 상기 레티클 및 상기 3차원 반사표적을 상기 제1 광경로에서 제거시키고, 상기 광감쇠기의 감쇠비를 설정기준 최대로 조정하며, 상기 대기투과 모사장치의 시간 지연기에 측정거리를 입력하고, 상기 레이저 조사기를 동작시키고, 상기 파이버 레이저를 발진시켜, 상기 LRR의 거리 측정값을 저장하고, 상기 LRR의 거리 측정 정확도를 분석하며, 상기 레이저 조사기를 턴오프시킨 뒤, 상기 공통광학계 측정장치를 초기화시키는 것을 특징으로 하는 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템.
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 LST 및 LRR의 동영역 측정모드 시,
   상기 에너지 미터, 상기 레티클 및 상기 3차원 반사표적을 상기 제1 광경로에서 제거시키고, 상기 광감쇠기의 감쇠비를 설정기준 최대로 조정하며, 광잡음 인가 여부 모드에 대한 선택을 결정하며, 상기 광잡음 인가 여부 모드를 선택한 경우, 상기 파이버 레이저를 발진시키고, 상기 파이버 레이저의 광량을 설정기준 최소로 조정하며, 상기 진폭 변조기의 광잡음을 실행시키고, 상기 LST 및 LRR가 설정기준 최소 신호를 측정했는지 여부를 확인하여, 확인된 경우, 상기 전기광학 변조기 광잡음을 실행시키고, 상기 LST 및 LRR가 설정기준 최소 신호를 측정했는지 여부를 확인하여, 확인된 경우, 상기 FSM 광잡음을 실행시키고, 상기 LST 및 LRR가 설정기준 최소 신호를 측정했는지 여부를 확인하여, 확인된 경우, 상기 전기광학 변조기, 상기 FSM, 상기 진폭 변조기의 광잡음의 실행을 오프시킨 후, 상기 파이버 레이저의 광량을 설정기준 최대로 조정하고, 상기 진폭 변조기의 광잡음을 실행시키고, 상기 LST 및 LRR의 설정기준 최대신호 측정 여부를 확인하여, 확인된 경우, 상기 전기광학 변조기 의 광잡음을 실행시키고, 상기 LST 및 LRR의 설정기준 최대신호 측정 여부를 확인하고, 상기 FSM 광잡음을 실행시켜, 상기 LST 및 LRR의 설정기준 최대신호 측정 여부를 확인하고, 확인된 경우, 상기 LST 및 LRR의 동영역을 분석하고, 상기 파이버 레이저를 오프시켜 장비를 초기화함으로써, 상기 LST 및 LRR 동영역의 성능 측정을 완료하는 것을 특징으로 하는 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 광잡음 인가 여부 모드를 선택하지 않은 경우,
    상기 파이버 레이저를 실행시키고, 상기 파이버 레이저에 대해 설정기준 광량을 최소로 조정하며, 상기 LST 및 LRR의 설정기준 최소신호 측정 여부를 확인하고, 확인된 경우, 상기 파이버 레이저의 광량을 설정기준 최대로 조정하고, 상기 LST 및 LRR의 설정기준 최대 신호 측정 여부를 확인하고, 확인된 경우, 상기 LST 및 LRR의 동영역을 분석하고, 상기 파이버 레이저의 실행을 오프시켜 장비를 초기화함으로써, 상기 LST 및 LRR의 동영역 성능 측정을 완료하는 것을 특징으로 하는 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템.
11. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 LST 및 LRR의 상기 3차원 반사 표적에 대한 성능 측정 모드 시,
    상기 제1 광경로에서 상기 에너지 미터, 상기 레티클을 제거시키고, 대기감쇠를 고려하여 상기 광감쇠기의 감쇠비를 미리 설정된 레벨로 조정하며, 거리별 표적 크기를 고려하여 3차원 반사표적을 선정하고, 상기 레이저 조사기를 실행시키고, 상기 LST 및 LRR의 신호를 측정한 후, 상기 레이저 조사기의 실행을 오프시키며, 상기 LST 및 LRR의 신호를 분석하여, 상기 3차원 반사 표적 신호의 유효성 여부를 확인하고, 상기 공통광학계 측정장치를 초기화시켜, 상기 LST 및 LRR의 3차원 반사표적 성능 측정을 완료하는 것을 특징으로 하는 공통광학계의 광학정렬 및 성능측정을 동시 실행하는 시스템.
    
12. 삭제

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