KR102220776B1 - laser transceiver of aircraft for target - Google Patents

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송천호
양윤석
정수성
이한솔
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한화시스템(주)
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Abstract

Disclosed is a laser transceiving device for an aircraft target, which combines the configuration required for the laser transmitting device with the configuration required for the receiving device and the configuration which can be provided in common to the laser transmitting device and receiving device, to create a configuration with no overlap as a whole. Even in such a combined state, a receiving unit driving device and a transmitting unit driving device are installed so that the orientation direction of the receiving device and the transmitting device can be separately aligned, and a configuration which is easy to adjust so that the direction of laser transmission and reception coincide is provided. According to the present invention, through the integrated installation of the transmitting device and the receiving device in the laser transceiving device for an aircraft target, it is possible to solve the problem of an increase in the erroneous measurement rate due to the mismatch of the orientation direction when the transmitting device and the receiving device are separately installed, on the other hand, it is possible to reduce the installation size and weight by simplifying the overall configuration of the laser transceiving device for the aircraft target. According to one aspect of the invention, it is possible to arbitrarily automatically check the orientation direction of the transmitting device and the receiving device to avoid misalignment and perform an accurate function.

Description

항공기 타겟용 레이저 송수신장치{laser transceiver of aircraft for target}Laser transceiver of aircraft for target}

본 발명은 레이저 광을 이용하여 대상물과의 거리를 측정할 수 있는 레이저 송수신장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상물과의 거리가 가시 거리를 훨씬 넘어서는 원거리에서도 쉽게 대상물과의 거리를 측정할 수 있도록 자동적으로 오정렬을 수정할 수 있는 내부 광학 구조를 가진 항공기 타겟용 레이저 송수신장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser transmission/reception device capable of measuring a distance to an object using laser light, and more particularly, to allow easy measurement of the distance to an object even at a long distance where the distance to the object is far beyond the visible distance. It relates to a laser transceiver for aircraft targets having an internal optical structure capable of automatically correcting misalignment.

항공기 타겟용 광학 장치로서 레이저 송수신장치는 항공기에 탑재되며, 주간 야간 상황에서 목표물을 탐지 및 추적하고, 레이저로 목표물까지의 거리 정보를 획득하며, 레이저 유도 폭탄을 연동하는 첨단 항공전자 장치이다.As an optical device for aircraft targets, a laser transceiver is mounted on an aircraft, and it is a high-tech avionics device that detects and tracks targets in daytime and night situations, acquires distance information to targets with lasers, and interlocks laser guided bombs.

상술하면, 항공기 타겟용 광학 장치는 항공기에서 지상표적을 탐지하여 정밀 조준을 하고 레이저를 발사하여 레이저유도폭탄이 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.In detail, the optical device for an aircraft target is a key aiming device of a precision guided armament that detects a ground target in an aircraft, performs precise aiming, and fires a laser so that the laser guided bomb can accurately hit the target. The air combat system of an aircraft is generally composed of a mission control system, a sensor/communication system, a survival system, and an armament system, and the existing air combat system provides functions to perform air-to-air, air-to-ground and air-to-sea missions. Pilots must perform missions against threats or targets while determining tactical situations from external sources such as control rooms, control centers, reconnaissance aircraft, controllers, satellites, and sensors/communication systems mounted on the aircraft and detecting, capturing, and tracking targets. An optical device for a target is an essential device for an aircraft to perform this task.

타겟용 광학 장치의 핵심 기능인 레이저를 송신하고 표적에서 산란된 광을 수집하는 기능을 위해서는 투과성능이 우수한 광학계의 구성인 레이저 송수신장치가 필요하다. In order to transmit a laser, which is a core function of an optical device for a target, and collect light scattered from a target, a laser transmission/reception device, which is a configuration of an optical system with excellent transmission performance, is required.

도1은 레이저 송신장치와 수신장치의 정렬이 달라지는 데에서 오는 종래의 하나의 문제를 개념적으로 설명하는 대비 설명도이다. 1 is a comparative explanatory diagram conceptually illustrating a problem in the related art that arises from a difference in alignment between a laser transmitting device and a receiving device.

종래에는 레이저 거리측정기의 송신부와 수신부가 따로 분리되는 구조이다. 그런데 도 1과 같이 서로 분리된 송신부와 수신부의 시선(지향 방향)이 맞지 않는 경우 일부 거리측정에 대한 오측정률이 발생하게 되며, 먼거리 표적(약 10 km 이상)에 대한 거리 측정이 되지 않는 경우가 발생한다. 가령, 시선 각도가 0.1mrad 발생시 1km 당 0.1m의 위치 오차가 발생하게 되어 오측정율이 증가하게 된다. Conventionally, the transmitting unit and the receiving unit of the laser range finder are separated from each other. However, if the lines of sight (directing direction) of the transmitter and receiver separated from each other as shown in Fig. 1 do not match, an erroneous measurement rate for some distance measurement occurs, and when distance measurement to a distant target (about 10 km or more) is not performed. Occurs. For example, when the gaze angle is 0.1 mrad, a position error of 0.1 m per 1 km occurs, resulting in an increase in the false measurement rate.

한편으로, 항공장치에 사용되는 구성품의 경우 소형과 경량화는 매우 중요한 항목이다. 이를 구현하기 위해 하나의 광학계를 공통으로 사용하는 공통 광학계가 제시된다. On the one hand, in the case of components used in aircraft equipment, miniaturization and weight reduction are very important items. To implement this, a common optical system using one optical system in common is presented.

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.Recently developed optical devices for targets adopt a common optical system in the trend of miniaturization and weight reduction. The advantage of the common optical system is that it is possible to reduce the size and weight compared to the targeting device in which the multi-sensor is disposed, and has excellent optical performance. In addition, the separation of the sensor and optical system enables efficient arrangement.

이러한 공통 광학계에서 레이저 송신장치와 레이저 수신장치같은 광학 장치들이 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 방향으로 정렬할 수단의 필요성이 있다. In this common optical system, optical devices such as a laser transmitting device and a laser receiving device must be aligned in the same line of sight. However, during the operation of the common optical system, due to various causes such as climate change, the eyes of each optical device may not be aligned and may have different views. Therefore, there is a need for a means to align the line of sight of the common optical system in the same direction.

대한민국 공개특허 10-2012-0096941Republic of Korea Patent Publication 10-2012-0096941 대한민국 특허출원 10-2014-44273Korean patent application 10-2014-44273 대한민국 특허등록 10-1522210Korean patent registration 10-1522210

본 발명은 상술한 항공기 타겟용 광학장치에서의 기존의 문제점을 해결할 수 있는 항공기 타겟용 레이저 송수신장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a laser transmission/reception device for an aircraft target capable of solving the existing problems in the above-described optical device for an aircraft target.

보다 구체적으로, 본 발명은 항공기 타겟용 레이저 송수신장치에서 송신장치와 수신장치의 별도 설치시의 지향 방향 불일치로 인한 오측정률 증가의 문제를 해결할 수 있고, 한편으로 항공기 타겟용 레이저 송수신장치에서 전체적인 구성을 간략화하여 설치 크기 및 중량을 줄일 수 있는 항공기 타겟용 레이저 송수신장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. More specifically, the present invention can solve the problem of an increase in erroneous measurement rate due to misalignment in orientation when the transmission device and the reception device are separately installed in the laser transmission/reception device for an aircraft target, while the overall laser transmission/reception device for aircraft targets It is an object of the present invention to provide a laser transmission/reception device for an aircraft target that can reduce the installation size and weight by simplifying the configuration.

본 발명은 또한 정렬 과정을 자동화할 수 있고, 따라서 정렬 효율을 높일 수 있는 구성을 가지는 항공기 타겟용 레이저 송수신장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a laser transmission/reception device for an aircraft target having a configuration capable of automating the alignment process and thus increasing alignment efficiency.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 항공기 타겟용 레이저 송수신장치는 개괄적으로 볼 때, 레이저 송신장치와 수신장치에 공통적으로 구비될 수 있는 구성에 송신장치에 필요한 구성과 수신장치에 필요한 구성을 결합시켜 전체적으로 중복이 없는 구성을 만들고, 이런 결합 상태에서도 수신장치와 송신장치의 지향방향 정렬을 별도로 할 수 있도록 하여 레이저를 송신할 때와 수신할 때의 지향방향이 일치되도록 조절하기에 용이한 구성을 구비하도록 이루어진다. The laser transceiving device for an aircraft target of the present invention for achieving the above object is a combination of the configuration required for the transmitting device and the configuration required for the receiving device in a configuration that can be provided in common with the laser transmitting device and the receiving device. It has a structure that does not overlap as a whole, and even in such a combined state, the orientation direction of the receiver and the transmitter can be aligned separately, so that it is easy to adjust so that the orientation direction when transmitting and receiving the laser coincide with each other. Is made to do.

보다 구체적으로 본 발명의 항공기 타겟용 레이저 송수신장치는, 레이저광을 방출하는 레이저 송신부와 레이저 반사광을 받아 감지하는 레이저 수신부를 가지는 항공기 타겟용 레이저 송수신장치에 있어서, 제1 방향의 레이저 송신부로부터 레이저광을 받아 외부로 보내고 외부에서 입수되는 레이저 반사광을 받아 제2 방향의 레이저 수신부로 보내는 빔스플리터, 레이저 송신부와 빔스플리터 사이에서 레이저광의 방향 정렬을 담당하는 레이저 송신부 구동장치, 빔스플리터를 지나 외부로 가는 광경로에서 레이저광의 집속 상태를 조절하기 위한 렌즈 시스템을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.More specifically, the laser transmission/reception device for an aircraft target of the present invention is a laser transmission/reception device for an aircraft target having a laser transmission unit that emits a laser light and a laser reception unit that receives and detects the laser reflected light, the laser light from the laser transmission unit in the first direction. The beam splitter that receives the received and sends to the outside and sends the reflected laser light from the outside to the laser receiving unit in the second direction, the laser transmission unit driving device in charge of aligning the direction of the laser light between the laser transmission unit and the beam splitter, passing through the beam splitter and going to the outside. It characterized in that it comprises a lens system for adjusting the focusing state of the laser light in the optical path.

본 발명 장치는 빔스플리터로부터 레이저광을 받아 외부로 보내고 외부로부터 입수되는 레이저 반사광을 빔스플리터로 보내는 경로에 위치하며 레이저 수신부 정렬을 담당하는 수신부 구동장치를 구비하며, 수신부 구동장치는 반사경과 반사경을 구동시키는 구동장치를 구비하여 반사경의 방향을 조절할 수 있도록 이루어질 수 있다. The apparatus of the present invention includes a receiving unit driving device that receives laser light from the beam splitter and sends it to the outside and sends the reflected laser light from the outside to the beam splitter, and includes a receiving unit driving device for aligning the laser receiving unit, and the receiving unit driving unit includes a reflector and a reflector. It may be provided with a driving device for driving so that the direction of the reflector can be adjusted.

이때 본 발명 장치에서 빔스플리터는 편광 광속 분리기능을 구비한 제1 평광 광속 분리기이며, 레이저 송신부와 빔스플리터 사이의 광경로에는 반파장 위상차판과 제2 평광 광속 분리기가 설치되고, 빔스플리터에서 외부로 가는 광경로에는 쿼터(1/4) 위상차판이 더 구비될 수 있다. At this time, in the apparatus of the present invention, the beam splitter is a first polarized light beam splitter having a polarization beam splitting function, and a half-wave retardation plate and a second polarized beam splitter are installed in the optical path between the laser transmitter and the beam splitter. A quarter (1/4) retardation plate may be further provided on the optical path going to.

레이저 송신부 구동장치는 리즐리 프리즘으로 이루어질 수 있다. The laser transmission unit driving device may be made of a Risley prism.

본 발명 장치에서 레이저 수신부에는 정렬용 광원이 설치되고, 광원광 및 레이저 반사광 정렬을 위한 시준기가 더 구비되어, 정렬용 광원과 시준기를 가동하고, 시준기에서 감지되는 신호 혹은 시준기에서 얻은 결과 화상 등을 자동정렬 프로그램을 갖춘 컴퓨터 혹은 프로세서에 입력시키고 신호처리 혹은 이미지 프로세싱을 하여 프로그램에 의해 처리 신호를 발생시키고, 이 처리 신호에 따라 수신부 구동장치 및 송신부 구동장치를 자동으로 구동시켜 정렬을 행하는 것도 가능하다. In the apparatus of the present invention, a light source for alignment is installed in the laser receiving unit, and a collimator for aligning the light source and the laser reflected light is further provided, and the alignment light source and the collimator are operated, and the signal detected by the collimator or the result image obtained from the collimator are displayed. It is also possible to perform signal processing or image processing by inputting it to a computer or processor equipped with an automatic alignment program to generate a processed signal by the program, and to automatically drive the receiving unit driving device and the transmitting unit driving unit according to the processed signal to perform alignment. .

한편, 이러한 본 발명의 항공기 타겟용 레이저 송수신장치를 이용하는 정렬 방법은, 레이저 수신부 광원과 시준기를 구비하는 항공기 타겟용 레이저 송수신장치를 이용하는 정렬방법으로서, On the other hand, the alignment method using the laser transmission and reception device for an aircraft target of the present invention is an alignment method using a laser transmission and reception device for an aircraft target having a laser receiver light source and a collimator,

레이저 수신부의 광원을 가동하는 단계, 광원광의 반사광을 레이저 수신부가 받아 그 위치에 따라 광원광의 반사광이 시준기 정위치에 정렬되도록 수신부 구동장치를 구동시키는 단계를 구비하는 레이저 수신부 정렬 단계와, A laser receiving unit alignment step comprising the step of operating a light source of the laser receiving unit, receiving the reflected light of the light source, and driving the receiving unit driving device so that the reflected light of the light source is aligned to the correct position of the collimator according to the position of the laser receiving unit,

레이저 송신부에서 레이저광을 가동하는 단계, 레이저 반사광을 레이저수신부가 받아 그 위치에 따라 레이저 반사광이 시준기 정위치에 정렬되도록 송신부 구동장치를 구동시키는 단계를 구비하는 레이저 송신부 정렬 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. A laser transmission unit alignment step comprising the step of activating the laser light in the laser transmission unit, receiving the laser reflected light from the laser receiving unit and driving the transmission unit driving device so that the laser reflected light is aligned to the correct position of the collimator according to the position. It is done.

이러한 정렬 방법에서 레이저 수신부 정렬 단계와 레이저 송신부 정렬 단계는 시준기의 수신 신호 혹은 화상을 자동정렬 프로그램이 포함된 컴퓨터에 입력하고, 입력된 신호를 처리하여 레이저 수신부 구동장치와 레이저 송신부 구동장치에 필요한 신호를 보냄으로써 자동으로 구동이 이루어지도록 하는 것일 수 있다. In this alignment method, the alignment of the laser receiver and the alignment of the laser transmission unit inputs the received signal or image of the collimator to a computer including an automatic alignment program, and processes the input signal to provide the necessary signals for the laser receiving unit driving unit and the laser transmitting unit driving unit. It may be to automatically drive by sending.

본 발명에 따르면 항공기 타겟용 레이저 송수신장치에서 송신장치와 수신장치의 일체형 설치를 통해 송신장치와 수신장치 별도 설치시의 지향 방향 불일치로 인한 오측정률 증가의 문제를 해결할 수 있고, 한편으로 항공기 타겟용 레이저 송수신장치에서 전체적인 구성을 간략화하여 설치 크기 및 중량을 줄일 수 있다. According to the present invention, it is possible to solve the problem of an increase in erroneous measurement rate due to misalignment of orientation when the transmission device and the reception device are separately installed through the integrated installation of the transmission device and the reception device in the laser transmission/reception device for an aircraft target. By simplifying the overall configuration of the laser transmission and reception device, the installation size and weight can be reduced.

또한 본 발명에서 수신부의 광원과 시준기를 함께 구비하는 본 발명의 일 측면에 따르면, 임의로 송신장치와 수신장치의 지향 방향을 점검하여 상시적으로 오정렬에서 벗어나 정확한 기능 수행이 가능하게 된다. In addition, according to an aspect of the present invention including a light source of a receiver and a collimator together in the present invention, it is possible to perform an accurate function out of misalignment at all times by randomly checking the direction of the transmitter and the receiver.

도1은 종래의 송신부와 수신부가 별도 설치되는 경우의 지향 방향 불일치로 인한 대상물 거리 측정의 어려움을 설명하기 위한 개념적 설명도,
도2는 본 발명의 일 실시예에서의 구성요소 및 배열을 나타내는 구성 개념도,
도3은 시준기에서의 광원광의 반사광이나 레이저 송신광의 반사광 신호의 최대치 위치(반사광 신호가 스폿 형태인 경우 그냥 반사광 위치)가 화상에서의 정중앙, 즉 정확히 정렬된 위치에서 벗어나 불일치가 나타난 상황, 국면을 나타내는 개념적 설명도,
도4는 시준기에서 감지센서가 반사광을 받은 후 시행착오를 통해 반사광 위치가 정위치에 오도록 정렬하는 과정을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예와 같은 장치에서 송신부 구동장치와 수신부 구동장치의 정렬이 이루어지는 방법 혹은 과정을 나타내는 개략적 흐름도이다.
1 is a conceptual explanatory diagram for explaining the difficulty of measuring an object distance due to a mismatch in orientation when a conventional transmitting unit and a receiving unit are separately installed;
2 is a conceptual diagram showing the components and arrangements in an embodiment of the present invention;
3 shows a situation in which a discrepancy appears when the position of the maximum value of the reflected light of the light source light or the reflected light of the laser transmission light in the collimator (if the reflected light signal is a spot type, just the reflected light position) is out of the center of the image, that is, an accurately aligned position. Conceptual explanatory diagram,
4 is a flowchart schematically illustrating a process of aligning the position of the reflected light to the correct position through trial and error after the detection sensor receives the reflected light from the collimator.
5 is a schematic flowchart showing a method or process in which the transmission unit driving device and the receiving unit driving device are aligned in the same device as an embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.

도2는 본 발명의 일 실시예를 이루는 레이저 송수신장치의 구성 요소 및 배열을 개략적으로 나타내는 구성 개념도이다.2 is a conceptual diagram schematically showing components and arrangements of a laser transmission/reception device constituting an embodiment of the present invention.

이 실시예는 레이저광을 방출하는 레이저 송신부(20)와 레이저 반사광을 받아 감지하는 레이저 수신부(10)를 가지는 항공기 타겟용 레이저 송수신장치에서, 제1 방향의 레이저 송신부(20)로부터 레이저광을 받아 외부로 보내고 외부에서 입수되는 레이저 반사광을 받아 제2 방향의 레이저 수신부(10)로 보내는 빔스플리터로서의 제1 편광광속분리기(30), 레이저 송신부와 제1 편광광속분리기(30: 빔스플리터) 사이에서 레이저광의 방향 정렬을 담당하는 레이저 송신부 구동장치(70)로서의 리즐리 프리즘(71) 및 프리즘 구동장치(72), 레이저 수신부(10)에 설치되는 정렬용 광원(101), 광원광 및 레이저 반사광 정렬을 위한 시준기, 제1 편광광속분리(30)기를 지나 외부로 가는 광경로에는 레이저광의 집속 상태를 조절하기 위한 렌즈 시스템을 구비된 것을 개시하고 있다. In this embodiment, in the laser transmission/reception device for an aircraft target having a laser transmission unit 20 for emitting laser light and a laser reception unit 10 for receiving and sensing the reflected laser light, the laser light is received from the laser transmission unit 20 in the first direction. Between the first polarized light beam splitter 30 as a beam splitter that sends to the outside and receives the reflected laser light received from the outside and sends it to the laser receiver 10 in the second direction, the laser transmitter and the first polarized beam splitter (30: beam splitter) The Rizzly prism 71 and the prism driving device 72 as the laser transmission unit driving device 70 in charge of directional alignment of the laser light, the alignment light source 101 installed in the laser receiving unit 10, the light source light and the laser reflected light are aligned. It is disclosed that a lens system for adjusting a focusing state of laser light is provided in an optical path that passes through the collimator for and the first polarized light beam splitter 30 and goes to the outside.

시준기 구성을 위해 렌즈 시스템을 거쳐 방출된 레이저광이나 광원광을 일정 거리 이격된 위치에서 반사시키는 정렬용 타겟(105)과, 레이저 수신부 측에 설치되어 외부로부터 오는 광신호를 감지하여 지향방향의 틀어짐을 감지할 수 있는 감지센서(103)가 구비될 수 있다. 감지센서(103)는 단순한 세기 감지 방식일 수 있지만 일정 영역 내에서 신호강도가 가장 높은 위치를 화상으로 표시하며, 정렬이 완전한 상태에서 화상 중앙에 감지강도가 가장 높은 위치가 놓이도록 구성될 수 있다. Alignment target 105 that reflects the laser light or light source light emitted through the lens system for the collimator configuration at a position separated by a certain distance, and is installed on the side of the laser receiver to detect optical signals coming from the outside, and the orientation direction is twisted. A detection sensor 103 capable of detecting a signal may be provided. Although the detection sensor 103 may be a simple intensity detection method, the position with the highest signal intensity within a certain area is displayed as an image, and may be configured to place the position with the highest detection intensity in the center of the image when the alignment is complete. .

레이저 송신부 구동장치(70)로서 사용되는 리즐리 프리즘(Risley prism: 71)은 같은 형태를 가진 두 개의 씬프리즘(thin prism)을 서로 반대 방향으로 회전시킨 상태로 결합한 것으로, 이렇게 두 개의 씬프리즘이 결합하게 되면 첫번째 프리즘을 통과한 빛이 두번째 프리즘을 통과하면서 편차가 한번 더 생기게 된다. The Risley prism (71) used as the laser transmission unit driving device (70) is a combination of two thin prisms having the same shape in a state in which they are rotated in opposite directions. If so, the light passing through the first prism passes through the second prism, and the deviation occurs once more.

씬프리즘 하나에 의한 편차는 잘 정립된 이론에 의한 수식으로 구해질 수 있으며, 두 씬프리즘에 의한 이들 편차를 합성하여 얻어지는 최종편차는 역시 잘 알려진 수식을 통해 계산활 수 있다. 리즐리 프리즘은 프리즘 특성을 이용하여 FOV(field of view)를 조정함으로써 본 실시에서와 같은 빔방향 조절(beam steering: 빔스트어링)이나 양안 조절(binocular accommadation)에 유용하게 활용될 수 있다. The deviation due to one thin prism can be obtained by an equation based on a well-established theory, and the final deviation obtained by synthesizing these deviations by two thin prisms can also be calculated through a well-known equation. The Risley prism can be usefully used for beam steering or binocular accommadation as in the present embodiment by adjusting the field of view (FOV) using prism characteristics.

또한, 이 실시예에는 제1 편광광속분리기(30)로부터 레이저광을 받아 외부로 보내고 외부로부터 입수되는 레이저 반사광을 제1 편광광속분리기로 보내는 경로에 위치하며 레이저 수신부 정렬을 담당하는 수신부 구동장치(60))도 구비된다. 여기서 수신부 구동장치(60)는 반사경(61)과 반사경을 회전구동시키는 반사경 구동장치(63)를 구비하여 반사경의 방향을 조절할 수 있도록 이루어진다. 반사경 구동장치로는 구동 대상물인 반사경의 회전 구동에 사용되는 스탭모터와 기어 시스템과 같은 다양한 기계적 구동 장치, 미세 각도 변화를 위한 압전소자 등이 사용될 수 있다.In addition, in this embodiment, the receiving unit driving device that receives the laser light from the first polarization beam splitter 30, sends it to the outside, and sends the reflected laser light received from the outside to the first polarization beam splitter, and is in charge of aligning the laser receiver ( 60)) is also provided. Here, the receiving unit driving device 60 includes a reflecting mirror 61 and a reflecting mirror driving device 63 for rotatingly driving the reflecting mirror so that the direction of the reflecting mirror can be adjusted. As the reflector driving device, various mechanical driving devices such as a step motor and a gear system used for rotational drive of the reflector, which is a driving object, and a piezoelectric element for fine angle change may be used.

본 실시예에서 제1 편광광속분리기(30)와 레이저 송신부(20) 사이의 광경로에는 반파장 위상차판(90)과 제2 편광광속분리기(80)가 설치되고, 제1 편광광속분리기(30)에서 외부로 가는 광경로에는 쿼터 위상차판 혹은 1/4파장 위상차판(40)이 더 구비된다.In this embodiment, a half-wavelength retardation plate 90 and a second polarization beam splitter 80 are installed in the optical path between the first polarization beam splitter 30 and the laser transmitter 20, and the first polarization beam splitter 30 A quarter retardation plate or a quarter wavelength retardation plate 40 is further provided on the optical path from) to the outside.

또한 여기서는 렌즈 시스템은 반사경을 전후하여 제1 렌즈부(51))과 제2 렌즈부(53)으로 분할 설치되어 있다. In addition, in this case, the lens system is divided into a first lens unit 51 and a second lens unit 53 before and after the reflector.

이러한 송수신장치 일체형의 항공기 타겟용 레이저 송수신장치 구성에서 레이저 송신부(20)와 레이저 수신부(20)의 동작 혹은 기능을 살펴보면, 먼저, 레이저 송신부가 가동되어 레이저광이 방출된다. 레이저광은 반파장 위상차판(90), 제2 편광광속분리기(80)를 통해 레이저 송신부 구동장치(70)의 리즐리 프리즘(71)으로 입사되고, 리즐리 프리즘을 통과하여 별도의 제1 편광광속분리기(30)로 입사하고, 여기서 입사각과 90도를 이루도록 반사되어 1/4파장 위상차판(40), 제1렌즈부(51), 반사경(61)으로 입사하고, 다시 반사경(61)에서 90도를 이루도록 반사되어 제2렌즈부(53)를 통해 외부 대상물 혹은 타겟(105)을 향해 방출된다. Looking at the operation or function of the laser transmission unit 20 and the laser reception unit 20 in the configuration of the aircraft target laser transmission/reception apparatus integrated with such a transmission/reception device, first, the laser transmission unit is operated to emit laser light. The laser light is incident to the Risley prism 71 of the laser transmission unit driving device 70 through the half-wave retardation plate 90 and the second polarization beam splitter 80, passes through the Risley prism, and a separate first polarization beam splitter. It is incident at 30, and is reflected so as to achieve 90 degrees with the incident angle, and is incident on the 1/4 wavelength retardation plate 40, the first lens unit 51, and the reflecting mirror 61, and then 90 degrees from the reflecting mirror 61. It is reflected so as to achieve a, and is emitted toward an external object or target 105 through the second lens unit 53.

외부 대상물에 부딪혀 반사된 레이저 반사광은 역순으로 제2렌즈부(53), 반사경(61), 제1 렌즈부(51), 1/4파장 위상차판(40)을 거쳐 제1 편광광속분리기(30)로 입사한 후, 이번에는 제1 편광광속분리기(30)를 투과하여 직진하여 레이저 수신부(10)로 입사하게 된다. The reflected laser light hitting and reflected by an external object is passed through the second lens unit 53, the reflector 61, the first lens unit 51, and the 1/4 wavelength retardation plate 40 in the reverse order, and then the first polarized light beam splitter 30. ), this time passes through the first polarized light beam splitter 30 and goes straight to enter the laser receiver 10.

레이저 송신부(20)와 레이저 수신부(10)의 지향 방향이 정확히 지향되는 경우에는, 레이저 수신부는 충분한 반사광 신호를 획득할 수 있고, 미리 알려진 레이저 송신부의 레이저광과 반사광 신호를 대비, 분석하여 필요한 정보를 얻을 수 있다. 가령, 레이저 송신부와 레이저 수신부가 상호 시간연동된 상태에서 레이저광의 방출 시점과 레이저 반사광의 획득 시점 사이의 시간을 검출하고, 대상물까지의 거리를 측정할 수 있다. When the directing directions of the laser transmission unit 20 and the laser reception unit 10 are correctly oriented, the laser reception unit can obtain a sufficient reflected light signal, and necessary information by comparing and analyzing the previously known laser light and reflected light signals of the laser transmission unit. Can be obtained. For example, in a state in which the laser transmitting unit and the laser receiving unit are interlocked with each other in time, the time between the emission point of the laser light and the acquisition point of the laser reflected light may be detected, and the distance to the object may be measured.

이러한 레이저광과 레이저 수신광을 이용한 정보 획득은 기존에 잘 알려진 것이며, 이렇게 얻어지는 정보의 종류, 처리 방법에 대한 구체적 설명은 생략하기로 한다. Acquisition of information using such laser light and laser reception light is well known in the art, and detailed descriptions of the types and processing methods of the information thus obtained will be omitted.

이런 레이저 수발신장치에서 지향 방향이 틀어지면 충분한 레이저 반사광을 수신할 수 없고, 따라서 신호 비교에 의한 정보 획득도 어렵게 된다. 이런 경우, 송신부 지향 방향과 수신부 지향 방향을 일치가 되게 정렬하는 작업이 필요하다. In such a laser receiving/receiving device, if the direction of direction is changed, sufficient laser reflected light cannot be received, and thus it is difficult to obtain information by signal comparison. In this case, it is necessary to align the direction of the transmission unit and the direction of the reception unit so that they are identical.

레이저 수신부의 직진성이 우수한 LED 광원(101)이 설치되고, 시준기가 준비된 장치를 전제로 정렬이 이루어지는 방법을 살펴보면, 먼저, 레이저 수신부의 LED 광원(101)이 구동되어 광원광이 방출된다. 이 LED 광은 제1 편광광속분리기(30)를 투과하고, 1/4파장 위상차판(40), 제1 렌즈부(51), 반사경(61), 제2 렌즈부(53)를 거쳐 일정 거리 이격 설치된 정렬용 타겟(105)에서 반사되어 그 반사광은 역순으로 제2 렌즈 시스템, 반사경, 제1 렌즈 시스템, 1/4 파장 위상차판, 제1 편광광속분리기를 거쳐 레이저 수신부 및 시준기 감지센서(103)로 인입된다. Looking at a method in which the LED light source 101 having excellent linearity of the laser receiving unit is installed and alignment is performed on the assumption that the collimator is prepared, first, the LED light source 101 of the laser receiving unit is driven to emit light from the light source. This LED light passes through the first polarization beam splitter 30, passes through the 1/4 wavelength retardation plate 40, the first lens unit 51, the reflector 61, and the second lens unit 53 at a certain distance. The reflected light is reflected from the spaced-apart alignment target 105, and the reflected light is in reverse order, through a second lens system, a reflector, a first lens system, a 1/4 wavelength retardation plate, a first polarization beam splitter, and a laser receiver and a collimator detection sensor 103 ).

도3과 같은 화면을 형성하는 시준기 감지센서에 의해 처리되어 얻어지는 반사광 화상(105a)은 수직선과 수평선이 교차하는 십자선(103a)을 나타내는 화면 중앙(103b)에서 좌상으로 치우쳐 벗어나 있다. 이 화상신호는 시준기와 연결된 컴퓨터(110)로 입력고, 컴퓨터에서는 이미지 프로세싱에 의해 광학계의 지향방향이 틀어진 것을 감지하고, 반사광 신호 혹은 반사광 화상(105a)이 화면 중앙에 오도록 미리 설정된 프로그램에 의해 조절신호를 발생시킨다. The reflected light image 105a obtained by processing by the collimator detection sensor forming the screen as shown in Fig. 3 is shifted to the left and upper left from the center of the screen 103b indicating the crosshair 103a where the vertical line and the horizontal line intersect. This image signal is input to the computer 110 connected to the collimator, and the computer detects that the direction of the optical system is misaligned by image processing, and the reflected light signal or the reflected light image 105a is adjusted by a preset program so that it is located in the center of the screen. Generate a signal.

조절신호는 레이저 수신부 구동장치(60)를 이루는 반사경(61)에 결합된 스탭모터나 압전장치 등의 반사경 구동장치(63)를 구동시켜 반사광 신호의 최대치 위치가 화면의 중앙부로 오도록 한다. 물론, 이런 조정은 한번에 이루어질 수도 있지만 이상의 과정을 반복하여 가면서 반사광 신호의 최대치가 정확히 화면의 중앙부로 오도록 시행착오(try and error) 방식으로 정위치, 즉 정해진 오차범위 이내의 위치에 올 때까지 수신부 구동장치(60) 구동을 통한 위치 이동이 반복 시행될 수 있다. 도4는 이러한 시행착오를 통한 정렬 과정을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. The control signal drives the reflector driving device 63 such as a step motor or piezoelectric device coupled to the reflector 61 constituting the laser receiving unit driving device 60 so that the maximum position of the reflected light signal is brought to the center of the screen. Of course, such adjustment may be made at once, but by repeating the above process, the receiver unit is in a try and error method so that the maximum value of the reflected light signal is accurately brought to the center of the screen until it reaches the correct position, that is, a position within the specified error range. Position movement through the driving device 60 may be repeatedly performed. 4 is a flowchart schematically showing the alignment process through such trial and error.

이렇게 수신부 구동장치를 통해 수신부 광학계 지향 방향이 정렬된 상태가 되면 이제는 송신부 광학계 지향 방향을 정렬하는 과정이 이루어진다.In this way, when the direction of the optical system of the receiving unit is aligned through the driving device of the receiving unit, a process of aligning the direction of the optical system of the transmitting unit is now performed.

이를 위해 레이저 송신부(20)를 구동시켜 레이저가 방출되도록 한다. 레이저는 거리 확인을 위한 일반 타겟을 지향할 때와 마찬가지로, 반파장 위상차판(90), 제2 편광광속분리기(80), 레이저 송신부 구동장치(70)의 리즐리 프리즘, 제1 편광광속분리기(30)로 입사하고, 여기서 입사각과 90도를 이루도록 반사되어 1/4파장 위상차판(40), 제1렌즈부(51), 반사경(61), 제2렌즈부(53)를 통해 정렬용 타겟(105)에 도달한다. 정렬용 타겟 주변에는 정렬용 타겟에서 산란 반사되는 레이저 반사광을 집광하기 위한 별도의 광학시스템이 구비될 수도 있다. To this end, the laser transmission unit 20 is driven so that the laser is emitted. As in the case of directing the laser to a general target for distance confirmation, the half-wave retardation plate 90, the second polarization beam splitter 80, the Rizzley prism of the laser transmission unit driving device 70, and the first polarization beam splitter 30 ), and reflected so as to form a 90 degree angle of incidence, and the target for alignment through the 1/4 wavelength retardation plate 40, the first lens unit 51, the reflector 61, and the second lens unit 53 ( 105). A separate optical system for condensing the laser reflected light scattered and reflected from the alignment target may be provided around the alignment target.

레이저 반사광은 역순으로 제2렌즈부, 반사경, 제1 렌즈부, 1/4파장 위상차판을 거쳐 제1 편광광속분리기로 입사한 후, 이번에는 제1 편광광속분리기를 투과하여 직진하여 레이저 수신부(10) 및 시준기의 감지센서(103)로 입사하게 된다. The reflected laser light passes through the second lens unit, the reflector, the first lens unit, and the 1/4 wavelength phase difference plate in the reverse order, and then enters the first polarization beam splitter, and this time passes through the first polarization beam splitter and goes straight to the laser receiver ( 10) And it is incident to the detection sensor 103 of the collimator.

이렇게 감지센서에 입사한 레이저 반사광에 대한 처리는 앞서의 LED 광원 반사광에 대한 처리와 비슷하게 이루어질 수 있다. 즉, 도3과 비슷하게 시준기 감지센서에 의해 처리되어 얻어지는 레이저 반사광 최대치가 놓이는 위치가 화상은 수직선과 수평선이 교체하는 화면 중앙에서 좌상으로 치우쳐 벗어나 있으며, 이 화상신호는 시준기와 연결된 컴퓨터로 입력고, 컴퓨터에서는 이미지 프로세싱에 의해 광학계의 지향방향이 틀어진 것을 감지하고, 반사광 신호가 화면 중앙에 오도록 미리 설정된 프로그램에 의해 조절신호를 발생시킨다. 단, 이때에는 수신부 구동장치 대신에 송신부 구동장치인 리즐리 프리즘(71))에 결합된 프리즘 구동장치(72)를 통해 프리즘을 회전시키는 등의 구동을 실시하여 레이저 반사광 신호의 최대치가 놓이는 위치가 화면 중앙과 일치하도록 조절한다. In this way, the treatment of the reflected laser light incident on the detection sensor can be similar to the treatment of the reflected light of the LED light source described above. That is, similar to Fig. 3, the position where the maximum value of the laser reflected light obtained by processing by the collimator detection sensor is placed is shifted from the center of the screen where the vertical line and the horizontal line are replaced, and this image signal is input to a computer connected to the collimator, The computer detects that the direction of the optical system is misaligned by image processing, and generates a control signal by a program set in advance so that the reflected light signal is placed in the center of the screen. However, at this time, instead of the receiving unit driving unit, the prism driving unit 72 coupled to the transmitting unit driving unit, the Rizzley prism 71, performs driving such as rotating the prism, and the position where the maximum value of the laser reflected light signal is placed is displayed on the screen. Adjust to match the center.

한편 이 실시예에서는 시준기가 레이저광 송수신장치에 일체로 형성되는 경우를 상정하고 있지만, 실제로는 항공기 별도 공간에 타 부분과 탈착가능하게 설치될 수 있으며, 이 경우, 공간을 충분히 활용하여 더 정확한 정렬이 이루어지도록 할 수도 있다. On the other hand, in this embodiment, it is assumed that the collimator is integrally formed with the laser light transmitting/receiving device, but in reality it may be installed detachably with other parts in a separate space of the aircraft. In this case, more accurate alignment by utilizing the space sufficiently You can also let this happen.

도5에는 도2에 도시된 실시예와 같은 장치에서 송신부와 수신부의 정렬이 이루어지는 방법 혹은 과정을 정리하여 간단한 흐름도로 나타낸고 있다. 이 흐름도에서는 먼저 레이저 수신부 정렬 단계(S10)가 이루어지고 이어서 레이서 송신부 정렬단계(S20)가 이루어진다. FIG. 5 is a simplified flowchart illustrating a method or process of aligning the transmitting unit and the receiving unit in the same apparatus as the embodiment shown in Fig. 2. In this flowchart, the laser receiver alignment step (S10) is performed first, followed by the racer transmitter alignment step (S20).

그리고, 레이저 수신부 정렬단계(S10)는 레이저 수신부의 LED 광원을 가동하는 단계(S11), LED 광원광의 반사광을 레이저 수신부가 받아 그 위치에 따라 광원광의 반사광이 시준기 감지센서가 만드는 화면의 정위치에 정렬되도록 수신부 구동장치를 구동시키는 단계(S20)를 구비하여 이루어진다. And, in the step of aligning the laser receiver (S10), the step of operating the LED light source of the laser receiver (S11), the reflected light of the LED light source is received by the laser receiver, and the reflected light of the light source is at the correct position of the screen made by the collimator detection sensor. It comprises a step (S20) of driving the receiving unit driving device so as to be aligned.

또한, 레이저 송신부 정렬 단계(S20)는 레이저 송신부에서 레이저광원을 가동하여 레이저광을 방출하는 단계(S21), 레이저 반사광을 레이저수신부가 받아 그 위치에 따라 레이저 반사광이 시준기에 의한 화면의 정위치에 정렬되도록 송신부 구동장치를 구동시키는 단계(S21)를 구비하여 이루어진다. In addition, the laser transmission unit alignment step (S20) is a step of activating a laser light source in the laser transmission unit to emit laser light (S21). It is made with a step (S21) of driving the transmission unit driving device so as to be aligned.

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다.In the above, the present invention has been described through limited embodiments, but this has been illustratively described to aid understanding of the present invention, and the present invention is not limited to these specific embodiments.

따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Therefore, those of ordinary skill in the field to which the present invention belongs may implement various changes or application examples based on the present invention, and it is natural that such modifications or application examples fall within the scope of the appended claims.

10: 레이저 수신부 20: 레이저 송신부
30: 제1 편광광속분리기 40: 1/4파장 위상차판
51: 제1 렌즈부 53: 제2 렌즈부
60: 수신부 구동장치 61: 반사경
63: 반사경 구동장치 70: 송신부 구동장치
71: 리즐리 프리즘 72: 프리즘 구동장치
80: 제2 편광광속분리기 90: 반파장 위상차판
101: 광원 103: 감지센서
105: 타겟 110: 컴퓨터
10: laser receiving unit 20: laser transmitting unit
30: first polarized light beam splitter 40: 1/4 wavelength retardation plate
51: first lens unit 53: second lens unit
60: receiver driving device 61: reflector
63: reflector driving device 70: transmitting unit driving device
71: Risley prism 72: prism drive
80: second polarized light beam splitter 90: half-wave retardation plate
101: light source 103: detection sensor
105: target 110: computer

Claims (5)

레이저광을 방출하는 레이저 송신부와 레이저 반사광을 받아 감지하는 레이저 수신부를 가지는 항공기 타겟용 레이저 송수신장치에 있어서,
제1 방향의 상기 레이저 송신부로부터 레이저광을 받아 반사시켜 외부로 보내고 외부에서 입수되는 레이저 반사광을 받아 투과시켜 제2 방향의 상기 레이저 수신부로 보내는 빔스플리터,
상기 레이저 송신부와 상기 빔스플리터 사이에서 레이저광의 방향 정렬을 담당하는 레이저 송신부 구동장치,
상기 빔스플리터로부터 레이저광을 받아 외부로 보내고 외부로부터 입수되는 레이저 반사광을 상기 빔스플리터로 보내는 경로에 위치하며 레이저 수신부 정렬을 담당하는 레이저 수신부 구동장치,
빔스플리터를 지나 외부로 가는 광경로에서 레이저광의 집속 상태를 조절하기 위한 렌즈 시스템을 구비하여 이루어지는 항공기 타겟용 레이저 송수신장치.
In the aircraft target laser transmission and reception device having a laser transmitter that emits laser light and a laser receiver that receives and senses the laser reflected light,
A beam splitter that receives and reflects laser light from the laser transmitting unit in the first direction, sends it to the outside, receives and transmits the reflected laser light obtained from the outside, and sends it to the laser receiving unit in the second direction,
A laser transmission unit driving device for aligning the direction of laser light between the laser transmission unit and the beam splitter,
A laser receiving unit driving device that receives laser light from the beam splitter, sends it to the outside, and is located in a path that sends the reflected laser light obtained from the outside to the beam splitter, and is responsible for aligning the laser receiving unit,
A laser transceiving device for an aircraft target comprising a lens system for adjusting a focusing state of laser light in an optical path going outside through a beam splitter.
제 1 항에 있어서,
상기 레이저 수신부 구동장치는 반사경과 상기 반사경을 구동시키는 반사경 구동장치를 구비하여 상기 반사경의 방향을 조절할 수 있도록 이루어지고,
상기 레이저 송신부 구동장치는 리즐리 프리즘 및 상기 리즐리 프리즘을 이루는 씬프리즘을 구동시키는 프리즘 구동장치를 구비하여 레이저광의 방향을 조절할 수 있도록 이루어지는 항공기 타겟용 레이저 송수신장치.
The method of claim 1,
The laser receiving unit driving device includes a reflecting mirror and a reflecting mirror driving device for driving the reflecting mirror so as to adjust the direction of the reflecting mirror,
The laser transmission unit driving device includes a Rizzly prism and a prism driving device that drives a thin prism constituting the Rizzly prism to control the direction of laser light.
제 2 항에 있어서,
상기 빔스플리터는 제1 편광광속분리기이며,
상기 레이저 송신부와 상기 빔스플리터 사이의 광경로에는 반파장 위상차판과 제2 편광광속분리기가 설치되고,
상기 상기 빔스플리터에서 외부로 가는 광경로에는 1/4파장 위상차판이 구비되어 이루어지는 항공기 타겟용 레이저 송수신장치.
The method of claim 2,
The beam splitter is a first polarized light beam splitter,
A half-wavelength retardation plate and a second polarization beam splitter are installed in the optical path between the laser transmitter and the beam splitter,
A laser transceiving device for an aircraft target comprising a quarter-wavelength retardation plate in the optical path from the beam splitter to the outside.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 수신부에는 정렬용 광원과 감지센서가 구비되고,
상기 레이저 송신부 구동장치 및 상기 렌즈 시스템을 지난 일정 거리에 상기 광원에서 나온 광을 반사시킬 수 있는 정렬용 타겟이 구비되어 이루어지는 항공기 타겟용 레이저 송수신장치,
The method according to any one of claims 1 to 3,
The laser receiving unit is provided with a light source for alignment and a detection sensor,
A laser transmission/reception device for an aircraft target comprising an alignment target capable of reflecting light emitted from the light source at a predetermined distance past the laser transmission unit driving device and the lens system,
제 4 항에 있어서,
상기 감지센서는 상기 정렬용 타겟에서 오는 반사광 신호 혹은 상기 반사광 신호에 의해 얻어지는 화상을 컴퓨터로 보내고, 상기 컴퓨터는 자동정렬 프로그램에 의해 상기 반사광 신호 혹은 상기 화상을 처리하여 상기 송신부 구동장치 및 상기 수신부 구동장치를 구동시키는 신호를 발생시키도록 이루어진 것을 특징으로 하는 항공기 타겟용 레이저 송수신장치.
The method of claim 4,
The detection sensor sends a reflected light signal coming from the alignment target or an image obtained by the reflected light signal to a computer, and the computer processes the reflected light signal or the image by an automatic alignment program to drive the transmission unit driving device and the reception unit. A laser transmitting and receiving device for an aircraft target, characterized in that configured to generate a signal for driving the device.
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