KR102076224B1

KR102076224B1 - 다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치

Info

Publication number: KR102076224B1
Application number: KR1020180110458A
Authority: KR
Inventors: 이광현; 전용근; 신완순; 이준수
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2020-02-11

Abstract

실시예에 관한 다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치는, 다중 센서 각각에 대응되어 다중 센서 각각을 향하는 방향으로 시준빔을 방출하는 복수 개의 시준장치; 및 복수 개의 시준장치와 다중 센서 사이에 배치되어 복수 개의 시준장치 각각으로부터 방출된 시준빔의 일부를 투과시키고 다른 일부를 시준장치를 향하는 방향으로 반사시키는 광학창을 포함하되, 시준장치는 광학창으로부터 반사된 시준빔을 굴절시키는 렌즈부; 렌즈부로부터 굴절된 시준빔의 일부를 투과시키고 다른 일부를 투과 방향에 대해 수직하는 방향으로 반사시키는 분리부; 및 기준망선을 포함하며, 분리부로부터 반사된 시준빔을 수용하여 점 영상을 일 면에 형성하는 수용부를 포함하고, 시준장치는 점 영상이 기준망선의 중심에 위치하도록 배치되어 복수개의 시준장치 각각으로부터 방출된 시준빔이 모두 광학창을 수직하게 통과할 수 있다.

Description

다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치{Optical boresight device for multiple sensor optical system}

실시예들은 다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치 및 다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중 센서들의 광축을 서로 평행하게 정렬하도록 각각의 센서에 대응하는 서로 평행한 시준빔(Collimated beam)을 방출하는 광축 정렬 장치를 제공하는 장치에 관한 것이다.

정밀 표적 관측 또는 표적 조준 장치는 가시광 망원경, 적외선 망원경, 레이저 거리측정기 등 여러 종류의 센서들을 포함하는 다중 센서를 구비하는 광학 시스템이다. 광학 시스템의 센서들을 통한 목표물의 정확하고 정밀한 측정을 위해서는 원거리에 있는 표적의 영상이 각각의 센서들의 조준점에 위치될 필요가 있다. 즉, 다중 센서들 각각의 광축은 서로에 대하여 평행하게 정렬될 필요성이 있다.

이 때 다중 센서들 각각의 광축을 서로 평행하도록 정렬하기 위하여 종래에는 도 1 에 도시된 비축 반사경(Off-axis mirror)이 사용되었다. 도 1은 다중 센서의 종류가 3 가지인 예시적인 경우를 도시한 도면으로서, 3 가지의 다중 센서의 광축을 정렬하기 위한 목적으로 비축 반사경이 제공되었다. 비축 반사경의 초점에서 출발한 광선들은 서로 평행하게 진행할 수 있다.

따라서 이를 이용하여 비축 반사경의 초점에 설치된 시험 표적의 중심이 각각의 센서의 조준점에서 관측되도록 센서들의 방향을 조정하므로써 광축들이 서로 평행하게 정렬되게 된다.

여러 대의 센서들이 동시에 비축 반사경의 초점에 있는 표적을 관측할 수 있어야 하므로 대구경의 비축 반사경이 사용되어야 한다. 대구경의 비축 반사경을 사용한 정렬 장치는 부피 및 무게가 매우 크며, 긴 초점거리가 필요하므로 정렬 장치, 즉 비축 반사경이 차지하는 공간 또한 매우 넓어야 한다. 또한 고가의 대구경의 비축 반사경을 구비하기 위하여 경제적 비용이 증가할 수 있다.

실시예들은 다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치 및 다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 방법을 제공한다.

본 실시예들이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.

시준장치는 수용부의 일 면에 형성된 점 영상을 관측하기 위한 카메라를 더 포함할 수 있다.

시준장치는 카메라를 통하여 관측된 수용부의 일 면에 형성된 점 영상을 표시하는 모니터를 더 포함할 수 있다.

모니터는 수용부의 일 면에 형성된 각각의 점 영상을 통합하여 표시할 수 있다.

시준장치는 적외선 램프, 가시광 램프 또는 레이저 다이오드를 포함하는 광원을 포함할 수 있다.

광학창은 시준장치 각각으로부터 방출된 시준빔의 일부를 투과시키고 다른 일부를 시준장치를 향하는 방향으로 반사시키도록 시준빔의 직경보다 작은 직경을 갖는 통공을 가질 수 있다.

시준장치 각각으로부터 방출된 시준빔은 서로에 대하여 평행하게 진행할 수 있다.

다중 센서는 가시광 망원경, 레이저 거리측정기 및 적외선 망원경 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 관한 광 시스템은 광축 정렬 장치; 및 광축 정렬 장치에 대응되는 다중 센서;를 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에 관한 다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 방법은 광축 정렬 장치를 통하여 서로에 대하여 평행하게 진행하는 시준빔을 다중 센서 각각에 대하여 방출시키는 단계; 광축 정렬 장치를 통하여 방출된 시준빔 중 광학창을 투과한 시준빔의 일부를 도트 이미지로서 다중 센서 각각의 영상부 상에 형성하는 단계; 도트 이미지가 영상부 상에 표시된 조준선의 중심에 위치하도록 다중 센서 각각을 배열하여 다중 센서 각각의 광축이 서로에 대하여 평행하도록 하는 단계;를 포함할 수 있다.

도 1은 다중 센서들의 광축 정렬 장치의 종래 기술의 일 예시로 비축 반사경을 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 관한 다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 일 예를 도시한 블록도이다.
도 4는 도 2에 나타난 실시예에 관한 다중 센서들의 광축 정렬 장치를 다중 센서를 구비하는 광학 시스템과 함께 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 다른 실시예에 관한 다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 방법을 나타낸 흐름도이다.

실시예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 또는 "포함한다”고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 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 실시예에 한정되지 않는다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 다중 센서(10, 20, 30)들의 광축 정렬 장치의 종래 기술의 일 예시로서 비축 반사경(500)을 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 광학 시스템의 다중 센서(10, 20, 30)의 종류는 3 가지로 도시되었지만 다중 센서(10, 20, 30)의 종류 및 개수는 이에 제한되지 않는다. 광학 시스템은 예를 들어 가시광 망원경, 적외선 망원경, 레이저 거리측정기 등을 표적 조준 장치를 위한 다중 센서(10, 20, 30)로서 구비할 수 있다.

이 때, 상술한 광학 시스템의 다중 센서(10, 20, 30)들을 통한 목적물의 정확하고 정밀한 측정을 위해서는 원거리에 있는 표적의 영상이 다중 센서(10, 20, 30)들 각각의 조준점에 위치될 필요가 있다. 즉, 다중 센서(10, 20, 30)들 각각의 광축은 서로에 대하여 평행하게 정렬될 필요성이 있다.

도 1을 참조하면, 광학 시스템의 다중 센서(10, 20, 30)들의 광축을 서로에 대하여 평행하게 정렬하기 위하여 비축 반사경(500)(Off-axis mirror)이 사용되었다. 비축 반사경(500)의 초점으로부터 진행한 광들은 비축 반사경(500)에 의하여 반사되어 서로 평행한 광들이 될 수 있다. 비축 반사경(500)의 초점에는 시험 표적(550)이 설치될 수 있고, 시험 표적(550)의 일 면에는 십자형상의 조준선(560)이 형성될 수 있다. 실내의 광 또는 별도의 광원에 의하여 조명되어 시험 표적(550)으로부터 진행한 광은 비축 반사경(500)에 반사되어 서로 평행하게 되며 다중 센서(10, 20, 30)에서 상을 형성할 수 있다.

다중 센서(10, 20, 30) 각각에서 관측된 시험 표적(550)의 조준선(560)의 상의 중심이 다중 센서(10, 20, 30) 각각의 광축과 일치하도록 다중 센서(10, 20, 30)의 방향은 각각 조정될 수 있다.

즉 각각의 다중 센서(10, 20, 30)에서 관측된 시험 표적(550)의 조준선(560)의 중심이 다중 센서의 광축과 일치하도록 사용자는 각각의 다중 센서(10, 20, 30)들을 조정할 수 있고 이를 통해 다중 센서(10, 20, 30)들 각각의 광축들이 서로에 대하여 평행하게 정렬될 수 있다.

이를 위하여 여러 대의 다중 센서(10, 20, 30)들이 동시에 비축 반사경(500)의 초점에 있는 시험 표적(550) 및 시험 표적(550)의 일 면에 형성된 조준선(560)을 관측할 수 있어야 하므로 대구경의 비축 반사경(500)이 사용되어야 한다.

대구경의 비축 반사경(500)을 사용한 정렬 장치는 부피 및 무게가 매우 크며, 긴 초점거리가 필요하므로 종래의 기술로서의 비축 반사경(500)을 이용하는 정렬 장치가 차지하는 공간이 넓어야 하는 문제점이 존재한다. 또한 고가의 대구경의 비축 반사경(500)을 구비하기 위하여 경제적 비용이 증가할 수 있는 단점이 존재한다.

도 2는 실시예에 관한 다중 센서(10, 20, 30)를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치(200)를 개략적으로 도시한 블록도이다.

실시예에 관한 다중 센서(10, 20, 30)를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치(200)는, 다중 센서(10, 20, 30) 각각에 대응되어 다중 센서(10, 20, 30) 각각을 향하는 방향으로 시준빔(collimated beam)을 방출하는 복수 개의 시준장치(100), 및 복수 개의 시준장치(100)와 다중 센서(10, 20, 30) 사이에 배치되어 복수 개의 시준장치(100) 각각으로부터 방출된 시준빔의 일부를 투과시키고 다른 일부를 시준장치(100)를 향하는 방향으로 반사시키는 광학창(40)을 포함할 수 있다.

시준장치(100)는 광학창(40)으로부터 반사된 시준빔을 굴절시키는 렌즈부(105); 렌즈부(105)로부터 굴절된 시준빔의 일부를 투과시키고 다른 일부를 투과 방향에 대해 수직하는 방향으로 반사시키는 분리부(110) 및 기준망선(55)을 포함하며, 분리부(110)로부터 반사된 시준빔을 수용하여 점 영상을 일 면에 형성하는 수용부(90)를 포함할 수 있다.

시준장치(100)는 점 영상이 기준망선(55)의 중심에 위치하도록 배치되어 복수개의 시준장치(100) 각각으로부터 방출된 시준빔이 모두 광학창(40)을 수직하게 통과할 수 있다.

도 2에서 시준장치(100)는 3 개로 표시되었지만 시준장치(100)의 개수는 이에 제한되지 않는다.

시준장치(100)의 수용부(90)는 상기 수용부(90)의 일 면에 형성된 점 영상을 관측하기 위한 카메라(80)를 더 포함할 수 있다.

시준장치(100)는 카메라(80)를 통하여 관측된 상기 수용부(90)의 일 면에 형성된 점 영상을 표시하는 모니터(50)를 더 포함할 수 있으며 모니터(50)는 수용부(90)의 일 면에 형성된 각각의 점 영상을 통합하여 표시할 수 있다.

도 2를 참조하여 광학 시스템의 광축 정렬 장치(200)에 대하여 보다 상세히 살펴보면, 광축 정렬 장치(200)는 복수 개의 시준장치(100) 및 광학창(40)을 포함할 수 있다. 시준장치(100)는 다중 센서(10, 20, 30)의 개수와 대응되는 개수일 수 있으며 예를 들어 도 2에 표시된 바와 같이 3 개일 수 있으나 센서(10, 20, 30)의 개수가 증가함에 따라 시준장치(100)의 개수 또한 증가할 수 있다.

시준장치(100)는 내부에 광원(70)을 포함할 수 있으며 광원(70)은 점 광원(70)일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 광원(70)은 적외선 램프, 가시광 램프 또는 레이저 다이오드를 포함할 수 있으나 광원(70)의 종류는 이에 제한되지 않고 다른 종류의 광원(70)을 포함할 수 있다.

시준장치(100)가 내부에 광원(70)을 포함함으로써 시준장치(100)에서 시준빔(collimated beam)을 방출할 수 있다. 시준장치(100)에서 방출된 시준빔은 일 방향으로 진행하여 시준장치(100)를 빠져나갈 수 있다.

시준장치(100)의 외부에는 광학창(40)이 배치될 수 있다. 시준장치(100)의 외부에 배치된 광학창(40)은 복수 개의 시준장치(100) 각각에서 방출된 시준빔을 모두 수용할 수 있는 크기로 형성될 수 있다. 광학창(40)은 시준장치(100)의 일 방향에서 시준장치(100)를 가로지르는 방향으로 연장되어 배치될 수 있으며 이에 따라 시준장치(100)에서 방출된 시준빔이 광학창(40)을 향하여 진행할 수 있다.

광학창(40)을 향하여 방출된 시준빔의 일부인 제 1 시준빔(71)은 광학창(40)을 투과하여 진행할 수 있고 다른 일부인 제 2 시준빔(72)은 광학창(40)에 반사되어 시준장치(100)를 향하는 방향으로 진행할 수 있다. 즉 광학창(40)을 투과한 제 1 시준빔(71)은 시준장치(100)로부터 방출되어 다중 센서(10, 20, 30)를 향하여 진행할 수 있고, 광학창(40)으로부터 반사된 제 2 시준빔(72)은 시준장치(100)를 향하는 방향으로 진행하여 시준장치(100) 내로 입사할 수 있다.

광학창(40)으로부터 반사되어 시준장치(100)를 향해 입사한 제 2 시준빔(72)은 시준장치(100) 내부에 배치된 렌즈부(105)를 향하여 진행될 수 있다. 렌즈부(105)는 대물 렌즈로서, 시준장치(100) 내부로 입사한 제 2 시준빔(72)을 굴절시킬 수 있다.

렌즈부(105)를 통하여 굴절된 제 2 시준빔(72)은 시준장치(100) 내부의 분리부(110)를 향하여 진행할 수 있다. 분리부(110)를 향하여 진행한 제 2 시준빔(72)의 일부는 투과되고 다른 일부는 투과 방향에 대하여 수직하는 방향으로 반사될 수 있다. 즉, 제 2 시준빔(72)의 일부는 분리부(110)를 통과하여 진행하고 다른 일부는 투과 방향과 수직하는 방향으로 진행할 수 있다.

투과 방향과 수직하는 방향으로 진행한 제 2 시준빔(72)의 일부는 시준장치(100)의 수용부(90)에 수용될 수 있다. 수용부(90)는 수용부(90)의 일 면에 기준망선(55)을 포함할 수 있다. 기준망선(55)은 예를 들어 십자형일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

시준장치(100)의 수용부(90)에 수용된 제 2 시준빔(72)의 일부는 수용부(90)의 일 면에 점 영상을 형성할 수 있다. 수용부(90)는 수용부(90)의 일 면에 형성된 점 영상과 기준망선(55)의 중심과의 거리 차이를 표시할 수 있다.

점 영상과 기준망선(55)의 중심과의 거리 차이를 확인하여 점 영상이 기준망선(55)의 중심에 위치하도록 시준장치(100)가 배치될 수 있다. 시준장치(100)의 위치가 조정됨에 따라 수용부(90)의 일 면에 형성된 점 영상이 기준망선(55)의 중심에 위치할 수 있다.

수용부(90)의 일 면에 형성된 점 영상이 기준망선(55)의 중심에 위치하도록 시준장치(100)의 위치를 조정하는 것은 각각의 시준장치(100)에 대하여 개별적으로 수행될 수 있다. 이에 따라 각각의 시준장치(100)는 서로에 대하여 나란하게, 즉 평행하게 배치될 수 있으며 각각의 시준장치(100)로부터 방출된 시준빔은 모두 광학창(40)을 수직하게 통과할 수 있다. 즉 각각의 시준장치(100)로부터 방출된 시준빔은 서로에 대하여 평행하게 진행할 수 있다.

시준장치(100)는 수용부(90)의 일 면에 형성된 점 영상을 관측하기 위한 카메라(80)를 더 포함할 수 있다. 또한 시준장치(100)는 카메라(80)를 통하여 관측된 수용부(90)의 일 면에 형성된 점 영상을 표시하는 모니터(50)를 더 포함할 수 있다.

시준장치(100)는 시준장치(100)의 수용부(90)의 일 면에 형성된 점 영상을 관측하기 위한 카메라(80)를 더 포함할 수 있으며 광축 정렬 장치(200)를 사용하는 사용자는 카메라(80)를 통하여 점 영상을 관측할 수 있다.

시준장치(100)는 카메라(80)를 통한 점 영상을 표시하는 모니터(50)를 더 포함할 수 있는데 카메라(80)를 통하여 관측된 점 영상은 모니터(50)를 통하여 표시될 수 있다. 이 때 모니터(50)는 각각의 시준장치(100)의 수용부(90)의 일 면에 형성된 각각의 점 영상을 통합하여 표시할 수 있다.

예를 들어 도 2를 참조하면 모니터(50)는 각각의 시준장치(100) 내의 수용부(90)의 일 면에 표시된 3개의 점 영상을 통합하여 표시할 수 있다. 이 때 모니터(50)에 표시되는 점 영상의 개수에는 제한이 없으며 모니터(50)는 선택적으로 시준장치(100)의 개별적인 점 영상을 표시할 수도 있다.

이를 통하여 사용자는 시준장치(100)의 수용부(90)의 일 면에 표시된 점 영상 모두를 기준망선(55)의 중심에 위치시킬 수 있으며 보다 용이하고 빠르게 각각의 시준장치(100)는 서로에 대하여 나란하게, 즉 평행하게 배치될 수 있으며 각각의 시준장치(100)로부터 방출된 시준빔은 모두 광학창(40)을 수직하게 통과할 수 있으며 이는 각각의 시준장치(100)로부터 방출된 시준빔이 서로에 대하여 평행하게 진행하는 것을 의미할 수 있다.

광축 정렬 장치(200)의 센서(10, 20, 30)가 가시광 또는 근적외선 파장을 이용할 경우 정렬 장치의 광학창(40) 및 시준장치(100)의 구성요소들의 재료는 일반적인 광학유리를 포함할 수 있다. 시준장치(100)의 카메라(80) 역시 가시광에 반응하는 일반적인 모델이 사용될 수 있다. 일반적인 광학 장치들은 가시광 또는 근적외선 파장에 대하여 반응하도록 설계될 수 있다.

정렬 대상인 다중 센서(10, 20, 30)가 적외선 망원경 등과 같이 일반 광학유리를 통과하지 않는 적외선 파장을 이용할 경우 일반적인 광학유리로 만들어진 광학창(40)에 시준장치(100)에서 나온 광선 중 일부만 통과하도록 통공이 형성될 수 있다.

광학창(40)은 시준장치(100) 각각으로부터 방출된 시준빔의 일부를 투과시키고 다른 일부를 시준장치(100)를 향하는 방향으로 반사시키도록 시준빔의 직경보다 작은 직경을 갖는 통공을 가질 수 있다.

광학창(40)에 통공을 통하여 시준장치(100)로부터 방출된 시준빔의 일부인 제 1 시준빔(71)이 센서(10, 20, 30)들을 향하여 진행할 수 있고, 통공을 통과하지 못하고 광학창(40)으로부터 반사된 제 2 시준빔(72)은 시준장치(100)를 향하여 진행하고 시준장치(100) 내로 입사될 수 있다.

광학창(40)은 또한 적외선과 가시광선이 모두 투과하는 재료를 포함할 수 있다.

적외선 파장의 시준빔을 발생시키기 위한 시준장치(100)의 렌즈부(105)와 분리부(110)는 적외선이 투과될 수 있는 재질로 만들어져야 하며, 광원(70)은 적외선 파장의 점 광원(70)을 포함할 수 있다.

도 3은 다중 센서(10, 20, 30)를 구비하는 광학 시스템의 일 예를 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면 다중 센서(10, 20, 30)를 구비하는 광학 시스템의 일 예를 보다 상세히 알 수 있다. 다중 센서(10, 20, 30)를 구비하는 광학 시스템은 가시광 망원경, 레이저 거리측정기 및 적외선 망원경 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만 다중 센서(10, 20, 30)의 종류 및 개수는 이에 제한되지 않는다.

또한 다중 센서(10, 20, 30)는 도 3과 같이 나란하게 배열될 수 있지만 다중 센서(10, 20, 30) 각각의 위치 및 배열은 이에 제한되지 않는다. 다중 센서(10, 20, 30)는 광축 정렬 장치(200)의 정렬 대상으로 설정될 수 있으며 광축 정렬 장치(200)는 다중 센서(10, 20, 30)의 개수와 대응되는 개수의 시준장치(100)를 포함할 수 있다.

도 4는 도 2에 나타난 실시예에 관한 다중 센서(10, 20, 30)들의 광축 정렬 장치(200)를 다중 센서(10, 20, 30)를 구비하는 광학 시스템과 함께 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 4에 도시된 광학 시스템의 광축 정렬 장치(200)에 대하여 보다 상세히 살펴보면, 광축 정렬 장치(200)는 복수 개의 시준장치(100) 및 광학창(40)을 포함할 수 있다. 시준장치(100)는 센서(10, 20, 30)의 개수와 대응되는 개수일 수 있으며 예를 들어 도 4에 도시된 다중 센서(10, 20, 30)의 개수와 대응되도록 3 개일 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 다중 센서(10, 20, 30)의 개수가 증가함에 따라 시준장치(100)의 개수 또한 증가할 수 있다.

분리부(110)에 반사되어 투과 방향과 수직하는 방향으로 진행하는 제 2 시준빔(72)의 일부를 이용하여 시준장치(100) 각각으로부터 방출된 시준빔이 모두 광학창(40)을 수직으로 통과하는 것은 상술한 내용과 동일하다.

시준장치(100) 각각으로부터 방출된 시준빔이 모두 광학창(40)을 수직으로 통과하므로 시준장치(100) 각각으로부터 방출된 시준빔은 서로에 대하여 평행하게 진행할 수 있다. 시준장치(100)로부터 방출된 시준빔 중 광학창(40)을 투과한 제 1 시준빔(71)은 시준장치(100)로부터 방출되어 다중 센서(10, 20, 30) 각각을 향하여 진행할 수 있다.

다중 센서(10, 20, 30)는 제 1 시준빔(71)을 수용하여 제 1 시준빔(71)을 도트 이미지로 형성할 수 있는 모니터(50)를 포함할 수 있다. 다중 센서(10, 20, 30)의 모니터(50)에는 제 1 시준빔(71)을 수용하여 형성된 도트 이미지와 광축과의 거리를 나타낼 수 있는 조준선(65)이 포함될 수 있다.

광축 정렬 장치(200)를 통하여 방출된 시준빔 중 상기 광학창(40)을 투과한 시준빔의 일부인 제 1 시준빔(71)은 도트 이미지로서 상기 다중 센서(10, 20, 30) 각각의 모니터(50) 상에 형성될 수 있고 사용자는 이를 관측할 수 있다.

다중 센서(10, 20, 30) 각각의 광축과 시준빔의 일부인 제 1 시준빔(71)의 차이를 관측함에 따라 사용자는 다중 센서(10, 20, 30) 각각의 광축과 이에 대응되는 시준장치(100)의 시준빔이 서로 나란하게 정렬되어 있지 않음을 알 수 있다.

모니터(50)에는 제 1 시준빔(71)을 수용하여 형성된 도트 이미지가 다중 센서(10, 20, 30) 각각의 모니터(50)의 조준선(65)의 중심에 위치하도록 각각의 다중 센서(10, 20, 30)가 사용자에 의하여 배열됨에 따라 다중 센서(10, 20, 30) 각각의 광축은 대응되는 시준장치(100)의 제 1 시준빔(71)과 나란하게 배열될 수 있다.

다중 센서(10, 20, 30) 각각의 광축이 모두 대응되는 시준장치(100)의 제 1 시준빔(71)과 나란하게 배열됨에 따라 다중 센서(10, 20, 30) 각각의 광축은 서로 평행하게 배열될 수 있다. 다중 센서(10, 20, 30)의 광축이 서로 평행하게 배열되어 광학 시스템의 다중 센서(10, 20, 30)들을 통한 목적물의 정확하고 정밀한 측정이 가능하다.

다른 실시예에 관한 광 시스템은 광축 정렬 장치(200) 및 광축 정렬 장치(200)에 대응되는 다중 센서(10, 20, 30)를 포함할 수 있다.

광축 정렬 장치(200) 및 광축 정렬 장치(200)에 대응되는 다중 센서(10, 20, 30)의 구성 및 특징에 관하여는 상술한 바와 동일한바 중복되는 범위에서 상세한 설명은 생략된다.

도 5는 다른 실시예에 관한 다중 센서(10, 20, 30)를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 5를 참조하면 다중 센서(10, 20, 30)를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 방법을 보다 상세히 알 수 있다.

다중 센서(10, 20, 30)를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 방법은 광축 정렬 장치(200)를 통하여 서로에 대하여 평행하게 진행하는 시준빔을 다중 센서(10, 20, 30) 각각에 대하여 방출시키는 단계, 광축 정렬 장치(200)를 통하여 방출된 시준빔 중 광학창(40)을 투과한 시준빔의 일부를 도트 이미지로서 다중 센서(10, 20, 30) 각각의 영상부(60) 상에 형성하는 단계, 도트 이미지가 영상부(60) 상에 표시된 조준선(65)의 중심에 위치하도록 다중 센서(10, 20, 30) 각각을 배열하여 상기 다중 센서(10, 20, 30) 각각의 광축이 서로에 대하여 평행하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 시준장치(100) 각각으로부터 방출된 시준빔은 모두 광학창(40)을 수직으로 통과할 수 있다. 시준장치(100) 각각으로부터 방출된 시준빔은 서로에 대하여 평행하게 진행할 수 있다.

시준장치(100)로부터 방출된 시준빔 중 광학창(40)을 투과한 제 1 시준빔(71)은 시준장치(100)로부터 방출되어 다중 센서(10, 20, 30) 각각을 향하여 진행할 수 있다. 다중 센서(10, 20, 30)는 제 1 시준빔(71)을 수용할 수 있다.

다중 센서(10, 20, 30) 각각은 제 1 시준빔(71)을 도트 이미지로 형성할 수 있는 영상부(60)를 포함할 수 있다. 또한 다중 센서(10, 20, 30)의 영상부(60)에는 제 1 시준빔(71)을 수용하여 형성된 도트 이미지와 광축과의 거리를 나타낼 수 있는 조준선(65)이 포함될 수 있다.

광축 정렬 장치(200)를 통하여 방출된 시준빔 중 상기 광학창(40)을 투과한 시준빔의 일부인 제 1 시준빔(71)은 도트 이미지로서 상기 다중 센서(10, 20, 30) 각각의 영상부(60) 상에 형성될 수 있고 사용자는 이를 관측할 수 있다.

사용자는 다중 센서(10, 20, 30) 각각의 영상부(60)를 통하여 형성된 도트 이미지가 다중 센서(10, 20, 30) 각각의 영상부(60)의 조준선(65)의 중심에 위치하도록 각각의 다중 센서(10, 20, 30)를 배열할 수 있다. 다중 센서(10, 20, 30) 각각이 사용자에 의하여 배열됨에 따라 다중 센서(10, 20, 30) 각각의 광축은 대응되는 시준장치(100)의 제 1 시준빔(71)과 나란하게 배열될 수 있다.

종래의 다중 센서(10, 20, 30)를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬을 위하여 대구경의 비축 반사경이 광축 정렬 장치(200)로서 사용되었다. 대구경의 비축 반사경을 사용한 정렬 장치는 부피 및 무게가 매우 크며, 긴 초점거리가 필요하므로 비축 반사경이 차지하는 공간 또한 매우 넓어야 한다. 또한 고가의 대구경의 비축 반사경을 구비하기 위하여 경제적 비용이 증가할 수 있는 단점이 있었다.

실시예에 관한 광축 정렬 장치(200)는 소형의 시준장치(100)를 사용하므로써 정렬장치의 부피 및 무게가 작고, 광축 정렬 장치(200)와 센서(10, 20, 30) 간의 거리는 중요하지 않으므로 설치공간에 대한 제약이 없다. 또한 고가의 대구경의 비축 반사경을 구비하기 위해 소모되는 경제적인 비용을 줄일 수 있는 장점이 존재한다.

본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 제시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10, 20, 30: 센서
40: 광학창
50: 모니터
55: 기준망선
60: 영상부
65: 조준선
70: 광원
71: 제 1 시준빔
72: 제 2 시준빔
80: 카메라
90: 수용부
100: 시준장치
105: 렌즈부
110: 분리부
200: 광축 정렬 장치

Claims

다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치로서,
상기 다중 센서 각각에 대응되어 상기 다중 센서 각각을 향하는 방향으로 시준빔을 방출하는 복수 개의 시준장치; 및
복수 개의 상기 시준장치와 상기 다중 센서 사이에 배치되어 복수 개의 상기 시준장치 각각으로부터 방출된 시준빔의 일부를 투과시키고 다른 일부를 상기 시준장치를 향하는 방향으로 반사시키는 광학창을 포함하되,
상기 시준장치는 상기 광학창으로부터 반사된 시준빔을 굴절시키는 렌즈부; 상기 렌즈부로부터 굴절된 시준빔의 일부를 투과시키고 다른 일부를 투과 방향에 대해 수직하는 방향으로 반사시키는 분리부; 및 기준망선을 포함하며, 상기 분리부로부터 반사된 시준빔을 수용하여 점 영상을 일 면에 형성하는 수용부를 포함하고,
상기 시준장치는 상기 점 영상이 상기 기준망선의 중심에 위치하도록 배치되어 복수개의 상기 시준장치 각각으로부터 방출된 시준빔이 모두 상기 광학창을 수직하게 통과하고,
상기 광학창은 상기 시준장치 각각으로부터 방출된 시준빔의 일부를 투과시키고 다른 일부를 상기 시준장치를 향하는 방향으로 반사시키도록 시준빔의 직경보다 작은 직경을 갖는 통공을 갖는,
다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 시준장치는 상기 수용부의 일 면에 형성된 점 영상을 관측하기 위한 카메라를 더 포함하는,
다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 시준장치는 상기 카메라를 통하여 관측된 상기 수용부의 일 면에 형성된 점 영상을 표시하는 모니터를 더 포함하는,
다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 모니터는 상기 수용부의 일 면에 형성된 각각의 점 영상을 통합하여 표시하는,
다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 시준장치는 적외선 램프, 가시광 램프 또는 레이저 다이오드를 포함하는 광원을 포함하는,
다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 시준장치 각각으로부터 방출된 시준빔은 서로에 대하여 평행하게 진행하는,
다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다중 센서는 가시광 망원경, 레이저 거리측정기 및 적외선 망원경 중 적어도 하나를 포함하는,
다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 장치.
제 1 항 내지 제 5 항, 제 7 항, 및 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 광축 정렬 장치; 및
상기 광축 정렬 장치에 대응되는 다중 센서;를 포함하는 광 시스템
제 1 항 내지 제 5 항, 제 7 항, 및 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 광축 정렬 장치를 통하여 서로에 대하여 평행하게 진행하는 시준빔을 다중 센서 각각에 대하여 방출시키는 단계;
상기 광축 정렬 장치를 통하여 방출된 시준빔 중 상기 광학창을 투과한 시준빔의 일부를 도트 이미지로서 상기 다중 센서 각각의 영상부 상에 형성하는 단계;
상기 도트 이미지가 상기 영상부 상에 표시된 조준선의 중심에 위치하도록 상기 다중 센서 각각을 배열하여 상기 다중 센서 각각의 광축이 서로에 대하여 평행하도록 하는 단계;를 포함하는,
다중 센서를 구비하는 광학 시스템의 광축 정렬 방법.