KR102188701B1 - 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치는 경통의 내주면 일측에 배치되어 도트시표 빔을 제공하는 도트시표 발생부;와, 경통의 내주면 중 한면 측에 배치되어 상기 도트시표 발생부로부터 제공되는 도트시표 빔을 반사시키는 반사경; 및, 도트시표 빔을 반사 또는 투과시키는 경사면이 형성되어 상기 도트시표 발생부와 반사경의 사이공간에 배치되는 빔 스플리터;를 포함하며, 상기 빔 스플리터의 경사면은 반사경에서 반사된 도트시표 빔을 사용자를 향해 반사시키고, 경통 전방의 목표물로부터 제공되는 입사광은 투과시키는 것을 특징으로 한다.

Description

빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치 {DOT SIGHTING DEVICE HAVING A BEAM SPLITTER}

본 발명은 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치에 관한 것으로써, 시차를 개선하면서 자연상태에 가까운 색감을 제공할 수 있는 도트 사이트 장치에 관한 것이다.

종래의 도트 사이트 조준 장치의 경우, 조준경의 반사경의 광축이 경통의 광축과 기울어져 있기 때문에, 조준경의 반사경의 광축이 경통의 광축과 일치하는 광학계에 비해 시차가 크게 때문에 허용 시차 이내의 영역을 확보하기 위해 도트시표와 반사경의 거리를 더 멀게 하거나 유효 반사경의 직경을 더 작게 하여 도트 사이트를 구성해야하는 단점이 있었다.

도 1은 종래 단안시용 도트 사이트 조준 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 도트 사이트 조준 장치(1)는 LED와 같은 발광소자와 상기 발광소자 전방에 위치하는 도트시표 형상의 투광부를 가지는 마스크로 구성되어 경통 내주면 일측에 고정되는 도트시표 발생부(5)와, 도트시표 발생부에서 조사되는 빛을 사용자를 향해 반사시키고 목표물로부터 제공되는 입사광은 투과시키도록 경통의 목표물을 향하는 선단부 내측에 고정되는 반사경(7)과, 도트 사이트 조준 장치(1)를 소총에 고정하는 고정 그릴(11)을 포함하여 구성된다.

이러한 종래의 도트 사이트 조준 장치(1)는 보호창(9)을 통해 무배율로 응시하게 되는 조준 목표물에 반사경(7)을 통해 반사된 도트시표의 허상인 도트(dot)를 일치시키는 것에 의해 조준이 이루어지는 것이므로, 조준 목표물에 대한 명중률을 향상시킬 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 도트 사이트 장치(1)의 내부에 위치한 도트시표 발생부(5)로부터 조사된 도트시표 빔은 반사경(7)에 반사되어 관측자의 눈에 평행하게 입사된다. 이 평행도는 총열의 탄환 발사축과 일치하도록 설정된다. 도트 사이트 장치(1)의 평행도와 총열의 탄환 발사축이 일치하지 않으면 사용자가 도트시표 발생부(5)에서 조사된 도트시표의 허상을 사격 조준 목표물에 일치시키더라도 조준 목표물에 명중하지 않기 때문에 수직 및 수평 조정 기능을 갖는 경통 정렬용 단자(3)를 조작하여 경통의 광축을 총열의 탄환 발사축과 일치시켜야 한다.

도 1과 같이 종래의 도트 사이트는 도트시표 발생부(5)를 경통의 가장자리에 배치하여 경통을 통해 보이는 목표물에 대한 시야가 방해받지 않도록 하고 있다.

반사경(7) 주변부 광선의 시차는 경통(10)의 광축(C1)과 반사경(7)의 광축(C2)이 이루는 각(A1)이 작아질수록 감소한다 (도 2 참조)

따라서, 도 2의 (b)와 같이 경통(10)의 광축(C1)과 반사경(7)의 광축(C2)을 나란하도록(또는 일치하도록) 배치한 구조는 도 2의 (a)와 같이 경통(10)의 광축(C1)과 반사경(7)의 광축(C2)이 일정한 각(A1)으로 기울어진 배치된 구조에 비해 시차 발생량이 훨씬 적기 때문에, 도 2의 (b)의 배치구조는 도 2의 (a)에 비해 도트시표 발생부(5)와 반사경(7) 사이의 거리를 더 짧게 할 수 있으므로 도트 사이트 장비의 소형화가 가능하게 된다.

그러나 도 2의 (b)와 같은 배치구조는 도트시표 발생부(5)가 도트 사이트 경통(10)의 광경로 상의 중앙에 배치되어 외부 목표점의 관측에 방해요소로 작용하게 되므로 채택되지 못하고 있다.

또한, 반사경(7)은 도트시표 발생부의 파장대역의 광선을 반사하도록 코팅되어 있다. 이러한 코팅은 반사경(7)의 바깥쪽 면에서도 도트시표 발생부(5)의 파장대역의 광선을 반사하게 되는데, 이러한 반사광은 주변의 다른 물체의 반사광에 비해 크게 두드러지기 때문에 사용자의 위치가 상대방에게 노출될 수 있는 문제점이 있다. 예를 들어, 도트시표 발생부(5)의 광원을 650nm(빨간색)의 LED를 사용한다면 반사경 바깥쪽 면에 입사되는 외부광중 반사경의 코팅조건에 맞는 광선이 반사되면서, 반사경 전체가 빨간색에 가까운 색으로 보이기 되어 상대방에게 노출되는 것이므로, 사용자의 위치가 쉽게 발각될 우려가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 도트시표 발생부의 광축과 반사경의 광축이 동일선상에 배치되도록 함으로써 시차를 줄이는 것은 물론, 도트 사이트 장치의 소형화를 이룰 수 있는 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치를 제공함에 있다.

또한, 도트시표 발생부로부터 제공되는 도트시표 빔이 목표물 방향으로 반사되는 것을 방지할 수 있는 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치를 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 경통의 내주면 일측에 배치되어 도트시표 빔을 제공하는 도트시표 발생부; 경통의 내주면 중 한면 측에 배치되어 상기 도트시표 발생부로부터 제공되는 도트시표 빔을 반사시키는 반사경; 도트시표 빔을 반사 또는 투과시키는 경사면이 형성되어 상기 도트시표 발생부와 반사경의 사이공간에 배치되는 빔 스플리터;를 포함하며, 상기 빔 스플리터의 경사면은 반사경에서 반사된 도트시표 빔을 사용자를 향해 반사시키고, 경통 전방의 목표물로부터 제공되는 입사광은 투과시키며, 상기 도트시표 발생부의 광축은 반사경의 광축과 동일선상에 배치되는 것을 특징으로 하는 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치에 의해 달성된다.

또한, 상기 도트시표 발생부와 빔 스플리터 사이에 배치되는 제1편광부; 및 상기 빔 스플리터의 목표물과 대면하는 면의 전방에 배치되는 제2편광부;를 포함하며, 상기 제2편광부의 편광방향은, 외부 목표물과 그 주변으로부터 입사되는 광선은 관찰자를 향해 통과시키고, 상기 제1편광부를 통과하여 목표물을 향해 출사되는 광선은 차단하도록 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1편광부와 제2편광부는 편광방향이 서로 직교하는 선편광자(linear polarizers) 또는 편광의 회전방향이 서로 반대인 회전 편광자로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 빔 스플리터와 반사경의 사이에 배치되는 제3편광부; 및 상기 빔 스플리터의 목표물과 대면하는 면의 전방에 배치되는 제2편광부;를 포함하며, 상기 제2편광부의 편광방향은, 목표물과 그 주변으로부터 입사되는 광선은 관찰자를 향해 통과시키고, 상기 제3편광부를 통과하여 목표물을 향해 출사되는 광선은 차단하도록 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제3편광부는 λ/4 파장판(λ/4 plate (Quater wave plate))으로 이루어지고, 상기 제2편광부는 선편광자(linear polarizers)로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 경사면은 도트시표 빔 중 S파 성분의 편광빔은 반사하고 P파 성분의 편광빔은 투과하도록 설정되고, 상기 제2편광부는 S파 성분의 편광빔을 차단하도록 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 도트시표 발생부와 빔 스플리터의 사이에 배치되는 제1편광부; 및 상기 빔 스플리터와 반사경의 사이에 배치되는 제3편광부;를 포함하고, 상기 제1편광부는 도트시표 발생부로부터 제공되는 도트시표 빔이 경사면을 투과할 수 있도록 변환하고, 상기 제3편광부는 반사경에서 반사되어 경사면을 향하는 빔이 경사면에서 반사될 수 있도록 변환하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1편광부는 선편광자로 이루어지고, 상기 제3편광부는 λ/4 파장판(λ/4 plate (Quater wave plate))으로 이루어지고, 상기 경사면은 도트시표 빔 중 S파 성분의 편광빔은 반사하고 P파 성분의 편광빔은 투과하도록 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 빔 스플리터의 외측면 중, 빔의 반사 또는 투과가 이루어지지 않는 외측면은 내부전반사 방지면으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 빔 스플리터의 상기 도트시표 발생부와 마주하는 면 중, 일부 영역에는 상기 빔 스플리터로부터 제공되는 도트시표 빔을 투과할 수 있는 광투과부가 마련되고, 상기 광투과부를 제외한 나머지 영역은 내부전반사 방지면으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 빔 스플리터와 반사경의 사이 공간에 개재되는 렌즈 초자를 포함하고, 상기 렌즈 초자는 상기 빔 스플리터 및 반사경과 발삼접합되는 것이 바람직하다.

본 발명의 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치에 따르면, 도트시표 발생부의 광축과 반사경의 광축이 동일선상에 배치되도록 함으로써 시차를 줄이는 것은 물론, 도트 사이트 장치의 소형화를 이룰 수 있다.

또한, 도트시표 발생부로부터 제공되는 도트시표 빔이 목표물 방향으로 반사되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 단안시용 도트 사이트 조준 장치를 개략적으로 도시한 단면도,
도 2는 종래 도트 사이트 장치의 반사경의 광축과 경통의 광축의 관계를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치의 개략구성도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 도트 사이트 장치의 빔 스플리터의 다른예를 나타내는 개략구성도,
도 5는 본 발명의 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치에 따른 반사경의 다양한 변형예를 나타내는 단면도,
도 6는 본 발명의 제2실시예에 따른 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치의 개략구성도이고,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 빔 스플리터의 구성을 나타내는 개략구성도이고,
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치의 개략구성도이고,
도 9는 내부전반사를 설명하기 위한 도면이고,
도 10는 내부전반사 방지처리의 일예를 설명하기 위한 도면이고,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치의 개략구성도이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

첨부도면 중 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치의 개략구성도이다.

상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치는, 총기류의 상측에서 총열과 나란하게 배치되는 경통(110)과, 경통(110) 내주면 일측에 배치되는 도트시표 발생부(120)와, 경통(110)의 내주면 중 상기 도트시표 발생부(120)의 맞은편에 배치되어 상기 도트시표 발생부(120)로부터 제공되는 도트시표 빔을 반사시키는 반사경(130)과, 상기 도트시표 발생부(120)와 반사경(130)의 사이에 배치되어 도트시표 발생부(120)로부터 제공되는 도트시표의 광을 반사경(130) 방향으로 투과시키고 반사경(130)으로부터 빔 스플리터(140)를 향해 되반사되어 입사되는 도트시표의 광은 반사시키는 코팅면을 가진 경사면(141)이 형성된 빔 스플리터(140, Beam splitter)와, 상기 도트시표 발생부(120)와 빔 스플리터(140) 사이에 배치되는 제1편광부(151)와, 상기 빔 스플리터(140)와 목표물 사이의 경통(110) 내부공간에 배치되는 제2편광부(152)를 포함하여 구성된다.

상기 도트시표 발생부(120)는 LED와 같은 발광소자와, 상기 발광소자 전방에 위치하는 도트시표 형상의 투광부를 가지는 마스크 또는 레티클을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 반사경(130)은 광축이 상기 도트시표 발생부(120)의 광축과 동일선상에 위치하도록 경통(110)의 내주면 중 상기 도트시표 발생부(120)의 맞은편에 배치되는 것으로, 반사경(130)에서 반사되는 도트시표 빔이 사용자에게 허상으로 제공될 수 있도록 구성되며, 본 실시예에서는 단일 반사면을 갖는 마이너스 굴절력의 오목 평렌즈가 적용된 것으로 예를 들어 설명한다.

상기 빔 스플리터(140)는 도트시표 발생부(120)와 반사경(130)의 사이에 배치되어 도트시표 발생부로(120)부터 반사경(130)을 향해 제공되는 도트시표 빔은 투과시키고 반사경(130)에서 되반사되는 도트시표 빔은 사용자를 향해 반사시키는 역할을 한다. 상기 빔 스플리터(140)는 직각 프리즘 2개를 합한 빔 분리 프리즘으로 구성할 수 있다. 즉, 두 직각프리즘의 경계면이 되는 두 경사면(141) 중 하나에 A% 반사 코팅을 하면 빔 스플리터(140)에 제공되는 입사광의 (100-A)%를 투과하고 A%를 반사하는 빔 스플리터(140)가 된다. 예를 들어 50%반사 코팅을 한 후 접합하면 50%를 투과하고 50%를 반사하는 빔 스플리터(140)가 된다.

한편, 상기 빔 스플리터(140)는 도 4에 도시된 바와 같이 적어도 일면에 필요한 빔의 투과량에 따라 투과 및 반사 코팅되어 도트시표 발생부(120)와 반사경(130)의 사이에 배치되는 빔 분리 평판(160)으로 구성하는 것도 가능하다.

상기 제1편광부(151)는 상기 도트시표 발생부(120)와 빔 스플리터(140) 사이에 배치되고, 상기 제2편광부(152)는 상기 빔 스플리터(140)와 목표물 사이의 경통(110) 내부공간에 배치된다. 이때, 상기 제1편광부(151)와 제2편광부(152)는 편광방향이 서로 직교하는 선 편광자(linear polarizers) 또는 편광의 회전방향이 서로 반대인 회전 편광자로 이루어진다.

지금부터는 상술한 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 도트시표 발생부(120)에서 제공되는 도트시표 빔은 도트시표 발생부(120)의 전방에 배치된 빔 스플리터(140)의 경사면(141)의 반사율에 따라 반사 및 투과된다. 상기 경사면(141)을 투과한 도트시표 빔은 도트시표 발생부(120)의 맞은편에 배치된 반사경(130)에서 반사되어 역방향으로 진행하게 되며, 빔 스플리터(140)의 경사면(141)에서 반사되어 사용자의 눈으로 입사된다.

예를 들면, 상기 경사면(141)이 도트시표 발생부(120)에서 제공되는 도트시표 빔의 70%를 투과시키고 30%는 반사시키는 코팅면을 가질 경우, 반사경(13)이 100%를 반사시킨다고 가정할 경우, 도트시표 빔의 약 21%의 빛이 사용자에게 입사하게 된다.

한편, 상기 경사면(141)에서 목표물을 향해 반사되는 반사광은 제1편광부(151)를 통과한 상태이므로, 제1편광부(151)의 편광방향과 직교하거나 반대방향으로 설정되어 빔 스플리터(140)와 목표물 사이에 배치된 제2편광부(152)를 통과하지 못하게 된다. 따라서, 상기 경사면(141)으로부터 목표물을 향해 반사되는 반사광에 의해 전방의 상대방에게 사용자의 위치가 노출될 우려가 없다.

본 발명의 제1실시예에 따르면, 반사경(130)의 광축이 경통(110)의 광축과 직교하도록 배치되고, 반사경(130)의 광축과 경통(110)의 광축이 교차하는 위치에 45도의 각도로 경사배치된 경사면(141)을 갖는 빔 스플리터(140)를 배치함으로써, 반사경(130)에서 반사된 도트시표 빔이 빔 스플리터(140)의 경사면(141)에 의해 경통(110)의 광축과 나란한 방향으로 반사되도록 할 수 있다.

즉, 반사경(130)의 광축이 경통(110)의 광축과 나란하게 배치된 것과 같은 효과를 얻을 수 있으므로 반사경(130)에서의 시차를 최소화할 수 있다. 특히, 사용자와 목표물 사이의 광경로상에서 반사경을 제외시킴으로써, 종래와 같이 목표물로부터 제공되는 입사광이 반사경을 투과하는 것에 의한 광량 손실을 방지할 수 있으며, 반사경에 의한 색감 손상을 방지할 수 있다. 또한, 제1편광부(151)와 제2편광부(152)를 배치함으로써, 반사경(130) 바깥쪽 면에서의 반사에 의해 사용자의 위치가 상대방에게 노출되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 경통(110)의 전체 길이를 짧게 설계할 수 있으므로, 장치의 소형화 및 경량화를 이룰 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 실시예에서는 빔 스플리터(140)와 제1편광부(151) 및 제2편광부(152)가 함께 적용된 것으로 예를 들어 설명하였으나, 도트 사이트 사용자의 위치가 상대방에게 노출되는 상황이 허용되는 경우에는 제1편광부(151)와 제2편광부(152)를 제외한 상태로 사용하는 것도 가능할 것이다.

한편, 본 실시예에서는 상기 반사경(130)이 단일 반사면을 갖는 오목 단렌즈(singlet)인 것으로 예를 들어 설명하였으나, 도 5와 같이 다양한 형태로 구성하는 것도 가능하다. 즉, 도 5의 (a)와 같이 오목면으로 이루어져 도트시표 빔이 입사되는 제1면(131a)과 제2면(132a) 중 어느 하나에 반사코팅이 된 더블렛(doublet)렌즈로 반사경(130a)을 구성하거나, 도 5의 (b)와 같이 도트시표 빔이 입사되는 오목한 제1면(131b)과 볼록한 제2면(132b) 중 어느 하나에 반사코팅이 된 싱글렛(singlet)렌즈로 반사경(130b)을 구성할 수 있다. 또한, 도 5의 (c)와 같이 도트시표 빔이 입사되는 제1면(131c)이 평면이고 제2면(132c)이 볼록면인 싱글렛(singlet)렌즈로 반사경(130c)을 구성하거나, 도 5의 (d)와 같이 도트시표 빔이 입사되는 제1면(131d)이 평면이고, 제2면(132d) 또는 제3면(133d)에는 반사코팅이 된 더블렛(doublet)으로 반사경(130d)을 구성할 수 있다. 아울러, 도 5의 (c), (d)와 같이 도트시표 빔이 입사되는 제1면(131c, 131d)이 평면으로 이루어지는 경우, 반사경(130c, 130d)의 제1면(131c, 131d)과 빔 스플리터(140)의 대향하는 면을 발삼 접합하여 빔 스플리터(140)와 일체로 구성하는 것도 가능할 것이다.

다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치에 대하여 설명한다.

첨부도면 중 도 6는 본 발명의 제2실시예에 따른 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치의 개략구성도이다.

도 6에서 도시하는 바와 같은 본 발명의 제2실시예에 따른 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치는, 빔 스플리터(140')가 편광 빔 분리 프리즘(Polarization beam splitting (PBS) prism)으로 이루어지고, 상기 빔 스플리터(140')와 반사경(130)의 사이에 λ/4 파장판(λ/4 plate (Quater wave plate))로 구성된 제3편광부(153)가 배치되고, 목표물과 대면하는 빔 스플리터(140')의 전방에 선편광자(linear polarizers)로 구성된 제2편광부(152)가 배치되는 점에서 제1실시예와 차이를 갖는다.

여기서, 상기 편광 빔 분리 프리즘으로 이루어지는 빔 스플리터(140')의 경사면(141')은 도 7에 도시된 바와 같이 도트시표 빔(화살표)중 S파 성분의 편광빔은 반사하고 P파 성분의 편광빔은 투과하도록 설정된 코팅면을 가지고, 상기 빔 스플리터(140')의 전방에 배치된 제2편광부(152)는 S파 성분의 편광빔을 차단하도록 설정된다.

상기 경사면(141)의 코팅면은 S파 성분의 일부 (예를 들면, 60%)만을 반사하고 나머지 일부(예를 들면, 40%)를 투과시키고, P파 성분은 100% 투과하도록 설정하여 S파 P파 합해서 전체 투과 광량을 50%이상(예를 들면, 70%)이 되게 할 수도 있다.

지금부터는 상술한 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치의 제2실시예의 작동에 대하여 설명한다.

도 6에서 도시하는 바와 같이, 도트시표 발생부(120)로부터 조사되는 도트시표 빔은 빔 스플리터(140')의 경사면(141')을 향해 제공되며, 편광 빔 분리 프리즘으로 이루어진 빔 스플리터(140')의 경사면(141')은 S파 성분의 편광빔은 반사하고 P파 성분의 편광빔은 투과하도록 설정되어있으므로, 경사면(141')을 향해 제공되는 도트시표 빔 중 P파 성분의 편광빔은 도트시표 발생부(120) 맞은편의 반사경(130)을 향해 투과되고, S파 성분의 편광빔은 목표물을 향해 반사된다.

반사경(130)을 향해 제공되는 P파 성분의 편광빔은 빔 스플리터(140')와 반사경(130)의 사이에 배치된 λ/4 파장판(153, λ/4 파장판)을 통과하면서 우원 편광빔 또는 좌원 편광빔으로 변환되고, 반사경(130)에서 반사되어 역방향으로 진행하는 과정에서 λ/4 파장판(153, λ/4 파장판)을 다시 통과하여 S파 성분의 편광빔으로 변환된다. 이어서, 반사경(130)으로부터 빔 스플리터(140')의 경사면(141')으로 제공되는 S파 성분의 편광빔은 경사면(141')에서 사용자를 향해 반사된다. 따라서, 사용자는 도트시표 발생부(120)로부터 제공되어 반사경(130)에 반사된 도트시표의 허상을 빔 스플리터(140')를 통과하여 관측되는 외부 목표물의 상에 일치시켜 조준할 수 있다.

한편, 상기 도트시표 발생부(120)로부터 제공되는 도트시표 빔은 상기 도트시표 발생부(120)와 목표물 사이에 위치하는 경사면(141')에 의해 목표물을 향해 반사되어 상대방에게 관찰될 우려가 있다. 그러나, 본 실시예에 따르면 상기 경사면(141')에서 목표물을 향해 반사되는 S파 성분의 편광빔은 빔 스플리터(140')의 전방에 배치된 제2편광부(152)에서 모두 차단되므로, 도트시표 빔이 목표물을 향해 제공되어 목표물 주변의 상대방에게 사용자의 위치가 노출되는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 제2실시예에 따르면 빔 스플리터(140')가 편광 빔 분리 프리즘으로 이루어져 빔 스플리터(140')에서 손실되는 광량이 제1실시예에서의 빔스플리터(140)의 경우 보다는 적기 때문에 사용자에게 보다 선명한 도트시표를 제공할 수 있게 된다.

다음으로 본 발명의 제3실시예에 따른 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치에 대하여 설명한다.

첨부도면 중 도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치의 개략구성도이다.

도 8에서 도시하는 바와 같은 본 발명의 제3실시예에 따른 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치는, 빔 스플리터(140')가 편광 빔 분리 프리즘(PBS prism)으로 이루어지고, 상기 도트시표 발생부(120)와 빔 스플리터(140')의 사이에 선편광자(linear polarizer)로 구성된 제1편광부(151)가 배치되고, 상기 빔 스플리터(140')와 반사경(130)의 사이에 λ/4 파장판(153, λ/4 plate:Quater wave plate)가 배치되는 점에서 제1실시예와 차이를 갖는다.

여기서, 상기 편광 빔 분리 프리즘으로 이루어지는 빔 스플리터(140')의 경사면(141')은 S파 성분의 편광빔은 반사하고 P파 성분의 편광빔은 투과하고, 상기 도트시표 발생부(120)와 빔 스플리터(140') 사이에 배치된 제1편광부(151)는 P파 성분의 편광빔만 투과하도록 설정되어 있다.

상기 경사면(141')의 코팅면은 S파 성분의 일부 (예를 들면, 60%)만을 반사하고 나머지 일부(예를 들면, 40%)를 투과시키고, P파 성분은 100% 투과하도록 설정 설정하여 S파 P파 합해서 전체 투과 광량을 50%이상(예를 들면, 70%)이 되게 할 될 수도 있다.

지금부터는 상술한 주시선 방향에 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치의 제3실시예의 작동에 대하여 설명한다.

도 8에서 도시하는 바와 같이, 도트시표 발생부(120)로부터 조사되는 도트시표 빔은 제1편광부(151)를 거치면서 S파 성분의 편광빔은 차단되며, P파 성분의 편광빔은 투과되어 빔 스플리터(140')를 향해 제공된다.

상기 제1편광부(151)를 통과한 P파 성분의 편광빔은 편광 빔 분리 프리즘으로 이루어진 빔 스플리터(140')의 경사면(141')을 투과한 다음, 빔 스플리터(140')와 반사경(130)의 사이에 배치된 λ/4 파장판(153)을 통과하면서 우원 편광빔 또는 좌원 편광빔으로 변환되고, 반사경(130)에서 반사되어 역방향으로 진행하는 과정에서 제3편광부(153)를 다시 통과하여 S파 성분의 편광 빔으로 변환된다. 이어서, 빔 스플리터(140')의 경사면(141')으로 제공되는 S파 성분의 편광 빔은 경사면(141')에서 사용자를 향해 반사된다. 따라서, 사용자는 도트시표 발생부(120)로부터 제공되어 반사경(130)에 반사된 도트시표의 허상을 빔 스플리터(140')를 통과하여 관측되는 외부 목표물의 상에 일치시켜 조준할 수 있다.

상술한 바와 같이, 빔 스플리터(140')의 경사면(141')은 S파를 반사시키고 P파를 투과하는 코팅면을 가지고 있다. 그러나, 도트시표 발생부(120)로부터 빔 스플리터(140')를 향해 제공되는 도트시표 빔이 빔 스플리터(140')의 경사면(141')에 수직방향으로 입사될 경우엔, 경사면(141')의 코팅면이 S파 성분은 차단하고 P파만을 투과시키므로 도트시표 빔이 목표물을 향해 반사되는 것을 방지할 수 있다.

그러나, 도 8에 도시된 바와 같이, 도트시표 발생부(120)로부터 제공되는 도트시표 빔은 소정의 발광각도(예를 들면 약 45도의 각도)를 가지고 빔 스플리터(140')의 경사면(141')에 입사되기 때문에, 제1편광부(151)에 의해 S파와 P파를 완벽히 분리, 즉 S파는 차단하고 P파만을 투과시키기는 어렵다. 즉, P파 성분의 빔 일부가 경사면(141')에 반사되어 목표물을 향하게 되는 경우 사용자의 위치가 노출되게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 실시예에 따른 빔 스플리터(140')는 도트시표 발생부(120)로부터 소정의 발광각도 (예를 들면 약 45도의 각도)를 가지고 빔 스플리터(140')의 경사면(141')에 입사되는 도트시표 빔 중 상기 발광각도보다 같거나 작은 각도 (예를 들면, 수직으로부터 좌우로 약 5도) 내에서 입사된 광에 대해서만 P파와 S파로 분리, 즉 S파는 반사하고 P파는 투과시키는 코팅면을 가지도록 구성함으로써 광의 일부가 목표물을 향하게 되어 사용자의 위치가 노출되는 것을 방지할 수 있다.

상기 코팅면이 도트시표 발생부의 모든 발광각도에 대해서 S파와 P파를 분리하도록 설정되는 경우에는, 광이 빔 스플리터(140')의 경사면(141')에 의해 반사되어 목표물을 향하게 되어 사용자의 위치가 노출되는 것을 확실히 방지 할 수 있다. 그러나, 이러한 구성은 코스트가 증가하고 처리기간이 매우 증가하게 되어 바람직하지 않다. 따라서, 상기 발광각도보다 같거나 작은 각도, 바람직하게는 수직으로부터 좌우로 약 5도(약 10도)의 입사광에 대해서만 P파와 S파로 분리하도록 설정하는 것이 바람직하다.

이때, 목표물로부터 도트 사이트 장치가 가까이 있을 경우엔, 사용자의 위치가 노출되지만, 소정의 거리 밖에서는 사용자의 위치가 노출되지 않게 된다. 즉, 도트 사이트 장치의 용도에 따라 상기 코팅면이 커버할 수 있는 각도범위에 대응하여 P파와 S파로 분리하도록 설정하는 것이 바람직하다.

즉, 도트시표 발생부(120)와 빔 스플리터(140') 사이에 S파 성분의 편광빔을 차단하는 제1편광부(151)를 배치하고, 빔 스플리터(140')의 경사면(141')은 P파 성분의 편광빔은 투과하고 S파 성분의 편광빔은 반사하도록 설정함으로써, 도트시표 빔이 목표물을 향해 반사되는 것을 방지하고, 이로 인해 목표물 주변의 상대방에게 사용자의 위치가 노출되는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 제3실시예에 따르면 빔 스플리터(140')와 목표물의 사이에 편광부재가 배치되지 않기 때문에 목표물로부터 제공되는 입사광이 그대로 사용자에게 제공되므로 보다 선명하게 목표물을 주시할 수 있게 된다.

본 발명의 제2실시예와 제3실시예에서의 편광 빔 분리 프리즘은 두 평판으로 이루어지고, 두 평판 사이에 편광 빔(S파/P파) 분리 코팅을 한 편광 빔 분리 평판으로 대체될 수도 있다.

한편, 외부에서 밝은 빛이 프리즘으로 입사하게 되면 내부전반사(total internal reflection)에 의해 프리즘 측방 4면이 거울처럼 반짝거리게 되어 관찰자가 목표물을 관찰할 때 시야를 확보하는데 많은 장애를 주어 사격을 방해한다. 즉 프리즘을 통해 외부 목표물을 볼 때 프리즘 측방 4면에서 내부전반사 현상이 나타나 태양 등 강한 빛 아래에서는 거울처럼 반짝이는 현상이 나타난다. 따라서 프리즘을 통한 전면 주시의 어려움이 발생할 수도 있다.

이러한 내부전반사는 도 9에서와 같이 굴절률이 높은 매질(프리즘 굴절률 n')에서 굴절률이 낮은 매질 (공기굴절률 n=1)로 빛이 굴절하려고 할 때 일어난다. 이러한 내부전반사를 할 수 있는 입사각을 내부전반사 임계각(

)이라고 하는데 이 임계각은

으로 결정된다.

따라서, 도 9과 같이 임계각 이상의 각으로 프리즘의 측면을 입사하는 광은 모두 내부전반사를 하게 되어 거울 면처럼 반짝거리는 현상이 발생한다.

이러한 문제점을 해결 위해, 도 10과 같이 빔 스플리터(140')를 구성하는 프리즘의 반사 또는 투과가 이루어지지 않는 외측면(142a, 142b, 142c)에는 내부전반사 방지처리를 실시한다.

빔 스플리터(140')의 상면(142a)과, 두 직각프리즘의 접합 경계면이 노출되는 양 측면(142b, 142c)을 샌드 블라스팅 또는 그라인딩 처리하여 미세한 요철이 나타나도록 표면처리를 한 다음, 무광 흑색 칠 또는 코팅을 함으로서 3면에서의 내부전반사 현상을 막을 수 있다. 이때, 상면(122a)의 도트시표 발생부가 부착되는 직경 5mm 정도의 광투과부(143)(형상은 제한되지 않음)는 표면처리를 제외한다. 예를 들면, 단단한 금속판 등으로 구성된 5mm 정도의 원형 보호막을 도트시표 발생부에 대응하는 위치의 광투과부(143)에 분리 가능한 상태로 부착하고, 서로 마주하는 양 측면(142b, 142c)에 정사각형 보호막을 부착한 다음 미세한 모래 알갱이를 표면에 높은 압력으로 뿌려서 표면에 미세한 요철을 만드는 샌드 블라스팅과 같은 처리를 한 다음, 보호막을 벗겨 냄으로써 원하는 부위에 미세요철 처리를 할 수 있다.

또한 상면(142a)과 양 측면(142b, 142c)에 샌드 블라스팅 처리를 한 후 남아있는 하부의 반사경 부착면은 반사경과 빔 스플리터(140') 사이에 공기층을 두는 것이 아니라 렌즈 초자로 채우고 발삼 접합하여 내부전반사가 일어나지 않게 할 수 있다.

또한 빔 스플리터(140')의 상면(142a)과 양 측면(142b, 142c)을 샌드 블라스팅 처리한 다음, 남아있는 반사경 부착면(도면에서 빔 스플리터(140')의 저면부에 해당됨)을 위쪽으로 배치하여 관찰자가 전방시야를 보는데 있어서 내부전반사의 반짝거림을 아래 방향으로 돌려서 본 발명의 도트 사이트 장치 사용에 어려움이 없도록 할 수도 있다.

또한 상면(142a)과 양 측면(142b, 142c)의 샌드 블라스팅 처리 후 남아있는 반사경 부착면에는, 빔 스플리터(140')와 평면 유리 사이의 내부전반사를 방지하기 위해, 어느 정도 두께가 있는 평면 유리로 발삼 접합하고 그 다음에 반사경을 배치하여 관찰자가 전방시야를 보는데 있어서의 내부전반사의 반짝거림을 관찰자의 시야에 나타나지 않게 함으로써 도트 사이트 사용에 어려움이 없도록 할 수도 있다. 이 경우에는 상술한 제2실시예와 제3실시예에서의 λ/4 파장판을 상기 어느 정도 두께가 있는 평면 유리와 반사경 사이에 배치할 수도 있다.

한편, 상기 빔스플리터를 빔 분리 평판 또는 편광 빔 분리 평판으로 구성할 경우, 상기 평판의 측면에 내부전반사 방지처리를 실시할 수 있다.

한편, 상술한 실시예에 따른 도면에서는 반사경(130)이 빔스플리터(140')의 하부에 위치하는 경우를 예를 들어 설명하고 있지만, 반사경(130)은 도트시표 발생부(120)와 서로 마주하는 위치에 배치되는 것에 특징이 있는 것이므로, 본 발명은 상술한 실시예의 형태로만 제한 되는 것은 아니다. 예를 들면, 서로 마주하는 빔 스플리터의 서로 마주하는 양 측면에 반사경(130)과 도트시표 발생부(120)를 배치할 수도 있고, 도 11에 나타낸 바와 같이 반사경(130)을 상부에 두고 도트시표 발생부(120)를 하부에 배치할 수도 있다. 반사경(130)을 상부에 두고 도트시표 발생부(120)를 하부에 배치하는 구성의 경우에는 외부광에 의한 반사나 내부전반사가 더욱 방지되는 효과가 있다.

또한, 상기 도트시표 발생부(120)는 LED로 구성되는 것으로 설명하였으나, 이는 OLED, LCD, LCOS 등의 디스플레이패널로 구성되어 원하는 도트시표의 형상을 표시하는 것도 가능하다.

상술한 본 발명에 따르면, 도트시표 발생부(120)의 광축과 반사경(130)의 광축이 동일선상에 배치되도록 함으로써 시차를 줄이는 것은 물론, 도트 사이트 장치의 소형화를 이룰 수 있는 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치를 제공할 수 있다.

또한, 도트시표 발생부(120)로부터 제공되는 도트시표 빔이 목표물 방향으로 반사되어 사용자의 위치가 노출되는 것을 방지할 수 있는 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치를 제공할 수 있다.

또한, 전방의 주시방향에 반사경이 없기 때문에, 반사경의 코팅에 의해 투과 광량을 감소하는 문제점이 없고, 사용자에게 자연상태의 색감을 제공할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

110:경통, 120:도트시표 발생부,
130:반사경, 140,140':빔 스플리터,
141,141':경사면, 151:제1편광부,
152:제2편광부, 153: λ/4 파장판

Claims (11)

1. 경통의 내주면 일측에 배치되어 도트시표 빔을 제공하는 도트시표 발생부;
   경통의 내주면 중 한면 측에 배치되어 상기 도트시표 발생부로부터 제공되는 도트시표 빔을 반사시키는 반사경;
   도트시표 빔을 반사 또는 투과시키는 경사면이 형성되어 상기 도트시표 발생부와 반사경의 사이공간에 배치되는 빔 스플리터;를 포함하며,
   상기 빔 스플리터의 경사면은 반사경에서 반사된 도트시표 빔을 사용자를 향해 반사시키고, 경통 전방의 목표물로부터 제공되는 입사광은 투과시키며,
   상기 도트시표 발생부의 광축은 반사경의 광축과 동일선상에 배치되는 것을 특징으로 하는 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 도트시표 발생부와 빔 스플리터 사이에 배치되는 제1편광부; 및
   상기 빔 스플리터의 목표물과 대면하는 면의 전방에 배치되는 제2편광부;를 포함하며,
   상기 제2편광부의 편광방향은, 외부 목표물과 그 주변으로부터 입사되는 광선은 관찰자를 향해 통과시키고, 상기 제1편광부를 통과하여 목표물을 향해 출사되는 광선은 차단하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제1편광부와 제2편광부는 편광방향이 서로 직교하는 선편광자(linear polarizers) 또는 편광의 회전방향이 서로 반대인 회전 편광자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 빔 스플리터와 반사경의 사이에 배치되는 제3편광부; 및
   상기 빔 스플리터의 목표물과 대면하는 면의 전방에 배치되는 제2편광부;를 포함하며,
   상기 제2편광부의 편광방향은, 목표물과 그 주변으로부터 입사되는 광선은 관찰자를 향해 통과시키고, 상기 제3편광부를 통과하여 목표물을 향해 출사되는 광선은 차단하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제3편광부는 λ/4 파장판(λ/4 plate (Quater wave plate))으로 이루어지고, 상기 제2편광부는 선편광자(linear polarizers)로 이루어지는 것을 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 경사면은 도트시표 빔 중 S파 성분의 편광빔은 반사하고 P파 성분의 편광빔은 투과하도록 설정되고, 상기 제2편광부는 S파 성분의 편광빔을 차단하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 도트시표 발생부와 빔 스플리터의 사이에 배치되는 제1편광부; 및
   상기 빔 스플리터와 반사경의 사이에 배치되는 제3편광부;를 포함하고,
   상기 제1편광부는 도트시표 발생부로부터 제공되는 도트시표 빔이 경사면을 투과할 수 있도록 변환하고,
   상기 제3편광부는 반사경에서 반사되어 경사면을 향하는 빔이 경사면에서 반사될 수 있도록 변환하는 것을 특징으로 하는 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 제1편광부는 선편광자로 이루어지고,
   상기 제3편광부는 λ/4 파장판(λ/4 plate (Quater wave plate))으로 이루어지고,
   상기 경사면은 도트시표 빔 중 S파 성분의 편광빔은 반사하고 P파 성분의 편광빔은 투과하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 빔 스플리터의 외측면 중, 빔의 반사 또는 투과가 이루어지지 않는 외측면은 내부전반사 방지면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 빔 스플리터의 상기 도트시표 발생부와 마주하는 면 중,
    일부 영역에는 상기 빔 스플리터로부터 제공되는 도트시표 빔을 투과할 수 있는 광투과부가 마련되고,
    상기 광투과부를 제외한 나머지 영역은 내부전반사 방지면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치.
11. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터와 반사경의 사이 공간에 개재되는 렌즈 초자를 포함하고,
    상기 렌즈 초자는 상기 빔 스플리터 및 반사경과 발삼접합되는 것을 특징으로 하는 빔 스플리터를 구비한 도트 사이트 장치.

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