KR102243446B1 - 다중대역 광학계 검사장치 및 검사방법 - Google Patents

다중대역 광학계 검사장치 및 검사방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인공위성에 설치되는 다중대역 광학계의 광학 성능을 검사할 수 있는 다중대역 광학계 검사장치로서, 적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 상기 다중대역 광학계의 서로 다른 파장의 적외선 이동경로들 각각에 배치되어 적어도 일부가 일방향과 교차하는 타방향으로 이동 가능하게 설치되는 복수개의 적외선 검출기; 가시광선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 상기 다중대역 광학계의 가시광선 이동경로에 배치되어 적어도 일부가 타방향으로 이동 가능하게 설치되는 가시광선 검출기; 상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각이 타방향으로 이동하면서 검출한 라인 형태의 검출 데이터들을 합성하여 합성 데이터를 생성할 수 있는 처리기; 및 상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각의 합성 데이터를 이용하여 광학 성능을 판단할 수 있는 판단기;를 포함하고, 인공위성에 설치되는 다중대역 광학계의 광학 성능을 용이하게 검사할 수 있다.

Description

다중대역 광학계 검사장치 및 검사방법{MULTIBAND OPTICAL SYSTEM INSPECTING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 다중대역 광학계 검사장치 및 검사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인공위성에 설치되는 다중대역 광학계의 광학 성능을 용이하게 검사할 수 있는 다중대역 광학계 검사장치 및 검사방법에 관한 것이다.
일반적으로 광학계는 외부의 물체를 이미지 센서에 상으로 형상화하는 역할을 수행한다. 광학계는 렌즈들의 집합체이기 때문에, 렌즈들의 조립시 오차가 발생하면 상의 형태를 왜곡시키거나 색을 분산시킬 수 있다. 따라서, 광학계를 제작한 후 광학계의 광학 성능을 검사할 필요가 있다.
광학계의 광학 성능을 검사하기 위해, 성능 검사의 기준이 되는 물체에 광을 조사한 후, 물체를 거친 광을 성능 검사 대상인 광학계로 통과시키고, 통과된 광을 검출기로 검출할 수 있다. 따라서, 검출기의 검출결과를 통해 광학계가 정상인지 또는 불량인지 확인할 수 있다.
최근에 인공위성에 설치되는 광학계가 다중대역 파장의 광을 처리할 수 있는 구조를 가지도록 설계되고 있다. 그러나 종래의 검출기는 단일 파장의 광만 검출할 수 있기 때문에, 다중대역 광학계의 성능을 검사하기 어려운 문제가 있다.
KR 10-1219383 B
본 발명은 다중대역 광학계의 광학 성능을 용이하게 검사할 수 있는 다중대역 광학계 검사장치 및 검사방법을 제공한다.
본 발명은 복수개의 검출 데이터를 합성하여 다중대역 광학계의 광학 성능을 정밀하게 검사할 수 있는 다중대역 광학계 검사장치 및 검사방법을 제공한다.
본 발명은 인공위성에 설치되는 다중대역 광학계의 광학 성능을 검사할 수 있는 다중대역 광학계 검사장치로서, 적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 상기 다중대역 광학계의 서로 다른 파장의 적외선 이동경로들 각각에 배치되어 적어도 일부가 일방향과 교차하는 타방향으로 이동 가능하게 설치되는 복수개의 적외선 검출기; 가시광선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 상기 다중대역 광학계의 가시광선 이동경로에 배치되어 적어도 일부가 타방향으로 이동 가능하게 설치되는 가시광선 검출기; 상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각이 타방향으로 이동하면서 검출한 라인 형태의 검출 데이터들을 합성하여 합성 데이터를 생성할 수 있는 처리기; 및 상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각의 합성 데이터를 이용하여 광학 성능을 판단할 수 있는 판단기;를 포함한다.
본 발명은 인공위성에 설치되는 다중대역 광학계의 광학 성능을 검사할 수 있고, 적어도 일부가 일방향과 교차하는 방향으로 이동 가능하게 설치되는 다중대역 광학계 검사장치로서, 장파장의 적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 상기 다중대역 광학계의 장파장의 적외선 이동경로에 배치되어 적어도 일부가 일방향과 교차하는 타방향으로 이동 가능하게 설치되는 제1 적외선 검출기; 중파장의 적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 상기 다중대역 광학계의 중파장의 적외선 이동경로에 배치되어 적어도 일부가 타방향으로 이동 가능하게 설치되는 제2 적외선 검출기; 단파장의 적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 상기 다중대역 광학계의 단파장의 적외선 이동경로에 배치되어 적어도 일부가 타방향으로 이동 가능하게 설치되는 제3 적외선 검출기; 가시광선과 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 상기 다중대역 광학계의 가시광선 이동경로에 배치되어 적어도 일부가 타방향으로 이동 가능하게 설치되는 가시광선 검출기; 상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각이 타방향으로 이동하면서 검출한 라인 형태의 검출 데이터들을 합성하여 합성 데이터를 생성할 수 있는 처리기; 및 상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각의 합성 데이터를 이용하여 광학 성능을 판단할 수 있는 판단기;를 포함한다.
상기 적외선 검출기와 상기 가시광선 검출기 각각은, 검출부재; 타방향으로 연장되고, 상기 검출부재를 타방향으로 이동 가능하게 지지하는 레일부재; 상기 레일부재를 상기 다중대역 광학계에 분리 가능하게 결합해줄 수 있는 결합부재;를 포함한다.
상기 검출부재의 검출 범위의 일방향 길이는 상기 다중대역 광학계의 적외선 이동경로 또는 가시광선 이동경로의 일방향 두께 이상이고, 타방향 길이는 상기 다중대역 광학계의 적외선 이동경로 또는 가시광선 이동경로의 타방향 폭보다 작으며, 상기 레일부재가 타방향으로 연장되는 길이는, 상기 다중대역 광학계의 적외선 이동경로 또는 가시광선 이동경로의 타방향 폭 이상이다.
상기 적외선 검출기와 상기 가시광선 검출기 각각은, 상기 검출부재에 타방향으로 이동하는 구동력을 제공할 수 있도록 설치되는 구동부재를 더 포함한다.
상기 처리기는 상기 검출 데이터들을 시간지연적분하여 합성 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명은 인공위성에 설치되는 다중대역 광학계의 광학 성능을 검사할 수 있는 다중대역 광학계 검사방법으로서, 상기 다중대역 광학계의 서로 다른 파장의 적외선 이동경로들에 복수개의 적외선 검출기를 각각 설치하고, 상기 다중대역 광학계의 가시광선 이동경로에 가시광선 검출기를 설치하는 과정; 적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출하는 상기 적외선 검출기들 각각을 일방향과 교차하는 타방향으로 이동시키면서 스캔하고, 가시광선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출하는 상기 가시광선 검출기를 타방향으로 이동시키면서 스캔하는 과정; 상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각이 스캔하면서 검출한 검출 데이터들을 합성하여 합성 데이터를 생성하는 과정; 및 상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각의 합성 데이터를 이용하여 광학 성능을 판단할 수 있는 판단하는 과정;을 포함한다.
상기 적외선 검출기들을 설치하는 과정은, 상기 다중대역 광학계의 장파장의 적외선 이동경로에 장파장의 적외선을 검출할 수 있는 제1 적외선 검출기를 설치하고, 상기 다중대역 광학계의 중파장의 적외선 이동경로에 중파장의 적외선을 검출할 수 있는 제2 적외선 검출기를 설치하고, 상기 다중대역 광학계의 단파장의 적외선 이동경로에 단파장 적외선을 검출할 수 있는 제3 적외선 검출기를 설치하는 과정을 포함한다.
상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각을 타방향으로 이동시키면서 스캔하는 과정은, 상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각의 검출 데이터들이 서로 중첩되는 영역을 가지도록 스캔하는 과정을 포함한다.
상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각이 스캔하면서 검출한 검출 데이터들을 합성하여 합성 데이터를 생성하는 과정은, 상기 검출 데이터들을 시간지연적분하여 합성 데이터를 생성하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 서로 다른 파장 대역을 검출할 수 있는 복수개의 검출기를 구비한다. 이에, 검출기들을 이용하여 다중대역 광학계의 광학 성능을 용이하게 검사할 수 있다.
또한, 검출기들 각각을 이동시키면서 파장을 검출하여 복수개의 검출 데이터를 생성하고, 생성된 복수개의 검출 데이터를 합성 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 검출 데이터들이 서로 중첩되는 영역을 가지도록 검출기를 이동시키면서 파장을 검출하기 때문에, 합성 데이터의 해상도가 향상될 수 있다. 따라서, 다중대역 광학계의 광학 성능을 정밀하게 검사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중대역 광학계 검사장치가 다중대역 광학계에 설치되는 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 검출기의 작동구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중대역 광학계 검사방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 검출 데이터를 합성하는 과정을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중대역 광학계 검사장치가 다중대역 광학계에 설치되는 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 검출기의 작동구조를 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 다중대역 광학계 검사장치에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중대역 광학계 검사장치는, 인공위성에 설치되는 다중대역 광학계의 광학 성능을 검사할 수 있다. 도 1을 참조하면 다중대역 광학계 검사장치(100)는, 복수개의 적외선 검출기(111), 가시광선 검출기(112), 처리기(120), 및 판단기(130)를 포함한다.
우선, 본 발명을 이해하기 위해 다중대역 광학계(50)의 구조에 대해 설명하기로 한다. 다중대역 광학계(50)는, 입사되는 광의 입사방향으로 개구가 형성되고 서로 평행하게 설치되는 제1 플레이트(51)와 제2 플레이트(52), 광의 입사방향으로 제2 플레이트(52)에 지지되는 제3 플레이트(53)와 제4 플레이트(54)를 포함한다. 플레이트들은 지지바들에 의해 서로 연결될 수 있고, 플레이트들에는 빔 분할기(45)와 반사기(41, 42, 43, 44)들이 설치되어, 서로 다른 파장의 대역의 광들이 이동하는 경로들이 형성될 수 있다. 따라서, 하나의 광학계에서 다중대역(예를 들어, 장파장의 적외선, 중파장의 적외선, 단파장의 적외선, 및 가시광선)을 처리할 수 있다.
적외선 검출기(111)는 적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있다. 적외선 검출기(111)는 다중대역 광학계(50)의 적외선 이동경로에 배치되어 적어도 일부가 일방향과 교차하는 타방향으로 다중대역 광학계(50)의 플레이트에 이동 가능하게 설치될 수 있다. 이에, 적외선 검출기(111)는 다중대역 광학계(50)의 적외선 이동경로를 따라 이동하는 적외선을 스캔할 수 있다. 도 2와 같이 적외선 검출기(111)는, 적외선 검출부재(D), 제1 레일부재(R), 및 제1 결합부재(B)를 포함한다.
적외선 검출부재(D)는 적외선을 검출하는 센서일 수 있다. 적외선 검출부재(D)는 적외선 검출 범위의 일방향 길이가 다중대역 광학계(50)의 적외선 이동경로의 일방향 두께 이상이고, 타방향 길이가 다중대역 광학계(50)의 적외선 이동경로의 타방향 폭보다 작을 수 있다. 이에, 적외선 검출부재(D)는 일방향으로 연장되는 라인 형태로 적외선을 검출할 수 있다.
예를 들어, 적외선 검출부재(D)의 원래 검출 범위는 640픽셀×512픽셀일 수 있고, 윈도우잉(Windowing) 기능을 이용하여 실제 검출 범위를 640픽셀×32픽셀로 조절할 수 있다. 따라서, 적외선 검출부재(D)의 검출 범위가 라인 형태로 형성될 수 있다. 그러나 적외선 검출부재(D)의 검출 범위는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
제1 레일부재(R)는 레일 형태의 프레임일 수 있다. 제1 레일부재(R)는 일방향과 교차하는 타방향으로 연장되어, 타방향으로 적외선 검출부재(D)가 이동하는 경로를 형성할 수 있다. 제1 레일부재(R)는 다중대역 광학계(50)의 플레이트에 설치될 수 있고, 적외선 검출부재(D)를 타방향으로 이동 가능하게 지지해줄 수 있다. 따라서, 일방향으로 연장되는 검출 범위를 가지는 적외선 검출기(111)가 제1 레일부재(R)를 따라 타방향으로 이동하면서, 다중대역 광학계(50)의 적외선 이동경로를 따라 이동하는 적외선을 스캔할 수 있다.
또한, 제1 레일부재(R)가 타방향으로 연장되는 길이는, 다중대역 광학계(50)의 적외선 이동경로의 타방향 폭과 같거나 클 수 있다. 즉, 적외선 검출기(111)가 이동할 수 있는 거리의 길이가, 다중대역 광학계(50)의 적외선 이동경로의 타방향 폭과 같거나 클 수 있다. 이에, 적외선 검출기(111)의 검출 범위의 타방향 길이가 다중대역 광학계(50)의 적외선 이동경로의 타방향 폭보다 작더라도, 적외선 검출기(111)가 제1 레일부재(R)를 따라 이동하면서, 다중대역 광학계(50)의 적외선 이동경로를 따라 이동하는 적외선의 폭 전체를 스캔할 수 있다.
제1 결합부재(B)는 제1 레일부재(R)를 다중대역 광학계(50)의 플레이트에 분리 가능하게 결합해줄 수 있다. 예를 들어, 제1 결합부재(B)는 볼트 형태로 형성되어 제1 레일부재(R)와 다중대역 광학계(50)의 플레이트의 중첩되는 부분을 관통하여 체결될 수 있다. 따라서, 제1 결합부재(B)를 체결하면 제1 레일부재(R)와 다중대역 광학계(50)가 결합되고, 제1 결합부재(B)를 풀어주면 제1 레일부재(R)와 다중대역 광학계(50)가 분리될 수 있다. 이에, 다중대역 광학계(50)의 광학 성능을 검사할 때는 제1 레일부재(R)를 다중대역 광학계(50)에 결합하고, 검사를 종료한 후에는 다중대역 광학계(50)에서 제1 레일부재(R)를 분리할 수 있다.
한편, 적외선 검출기(111)는 제1 구동부재(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 제1 구동부재는 적외선 검출부재(D)에 타방향으로 이동하는 구동력을 제공할 수 있도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 제1 구동부재는 모터일 수 있고, 적외선 검출부재(D)에 연결되어 타방향을 따라 양측으로 적외선 검출부재(D)를 이동시킬 수 있다. 따라서, 제1 구동부재의 작동을 제어하여 적외선 검출부재(D)의 이동을 정밀하게 제어할 수 있다.
만약, 제1 구동부재가 구비되지 않는 경우, 적외선 검출부재(D)를 수동으로 이동시킬 수도 있다. 예를 들어, 작업자가 손으로 적외선 검출부재(D)를 밀어 타방향을 따라 양측으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 적외선 검출부재(D)가 타방향으로 이동하면서, 다중대역 광학계(50)의 적외선 이동경로를 따라 이동하는 적외선을 스캔할 수 있다. 이에, 적외선 검출기(111)가 간단한 구조를 가질 수 있다.
이때, 적외선 검출기(111)로 다중대역 광학계(50)의 적외선 이동경로를 따라 이동하는 적외선을 스캔할 때, 적외선 검출기(111)의 검출 데이터들이 서로 중첩되는 영역을 가지도록 스캔할 수 있다. 따라서, 적외선 검출기(111)를 이동시키면서 획득한 검출 데이터들을 합성하여 합성 데이터를 생성하면, 합성 데이터의 해상도가 향상될 수 있다. 이에, 다중대역 광학계의 적외선 광학 성능을 정밀하게 검사할 수 있다.
또한, 서로 다른 파장의 적외선을 검출하는 복수개의 적외선 검출기(111)가 구비되어, 다중대역 광학계(50)의 서로 다른 파장의 적외선 이동경로들 각각에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 적외선 검출기(111a), 제2 적외선 검출기(111b), 및 제3 적외선 검출기(111c)가 구비될 수 있다.
제1 적외선 검출기(111a)는 8~14μm의 파장 범위를 가지는 장파장의 적외선(LWIR: Long Wavelength Infrared)을 검출할 수 있다. 제1 적외선 검출기(111a)는 다중대역 광학계(50)의 장파장의 적외선 이동경로에 배치될 수 있다. 이에, 제1 적외선 검출기(111a)는 장파장의 적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 적어도 일부가 타방향으로 이동하면서 장파장의 적외선을 스캔할 수 있다.
제2 적외선 검출기(111b)는 3~5μm의 파장 범위를 가지는 중파장의 적외선(MWIR: Mid Wavelength Infrared)을 검출할 수 있다. 제2 적외선 검출기(111b)는 다중대역 광학계(50)의 중파장의 적외선 이동경로에 배치될 수 있다. 이에, 제2 적외선 검출기(111b)는 중파장의 적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 적어도 일부가 타방향으로 이동하면서 중파장의 적외선을 스캔할 수 있다.
이때, 제1 적외선 검출기(111a)와 제2 적외선 검출기(111b)에 구비되는 적외선 검출부재(D)는 냉각형 적외선 검출부재일 수 있다. 냉각형 적외선 검출부재는, 매우 낮은 온도(예를 들어, 액체질소 온도)에서 작동하기 때문에 냉각이 필요하지만, 열적 잡음이 작아 탐지도 및 잡음온도분해능 특성이 우수하다. 장파장과 중파장의 적외선은 상온에서부터 섭씨 1000도 이하의 온도 측정에 사용되며, 영상을 획득할 때에는 물체의 온도에 의해 스스로 복사하는 적외선을 이용한다. 따라서, 상대적으로 정확한 검사가 필요하기 때문에, 제1 적외선 검출기(111a)와 제2 적외선 검출기(111b)에 구비되는 적외선 검출부재로 냉각형 적외선 검출부재를 사용할 수 있다.
제3 적외선 검출기(111c)는 0.9~2μm의 파장 범위를 가지는 단파장의 적외선(SWIR: Short Wavelength Infrared)을 검출할 수 있다. 제3 적외선 검출기(111c)는 다중대역 광학계(50)의 단파장의 적외선 이동경로에 배치될 수 있다. 이에, 제3 적외선 검출기(111c)는 단파장의 적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 적어도 일부가 타방향으로 이동하면서 단파장의 적외선을 스캔할 수 있다.
이때, 제3 적외선 검출기(111c)에 구비되는 적외선 검출부재(D)는 비냉각형 적외선 검출부재일 수 있다. 비냉각형 적외선 검출부재는 열적 잡음이 높지만 냉각이 필요없고 상온에서 작동이 가능하다. 단파장의 적외선은 섭씨 1000도 이상의 온도 측정에 사용되며, 영상을 획득할 때에는 반사되어 온 적외선을 이용한다. 따라서, 상대적으로 러프한 검사를 수행해도 되기 때문에, 제3 적외선 검출기(111c)에 구비되는 적외선 검출부재로 비냉각형 적외선 검출부재를 사용할 수 있다.
가시광선 검출기(112)는 가시광선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있다. 가시광선 검출기(112)는 다중대역 광학계(50)의 가시광선 이동경로에 배치되어 적어도 일부가 일방향과 교차하는 타방향으로 이동 가능하게 다중대역 광학계(50)의 플레이트에 설치될 수 있다. 이에, 가시광선 검출기(112)는 다중대역 광학계(50)의 가시광선 이동경로를 따라 이동하는 가시광선을 스캔할 수 있다. 가시광선 검출기(112)는, 가시광선 검출부재, 제2 레일부재, 및 제2 결합부재를 포함한다.
가시광선 검출부재는 가시광선을 검출하는 센서일 수 있다. 가시광선 검출부재는 가시광선 검출 범위의 일방향 길이가 다중대역 광학계(50)의 가시광선 이동경로의 일방향 두께 이상이고, 타방향 길이가 다중대역 광학계(50)의 가시광선 이동경로의 타방향 폭보다 작을 수 있다. 이에, 가시광선 검출부재는 일방향으로 연장되는 라인 형태로 적외선을 검출할 수 있다.
이때, 가시광선 검출부재는 전자광학(EO: Electronic Optic) 검출부재일 수 있다. 따라서, 가시광선 검출부재는 가시광선 외에 적외선의 일부 영역까지 검출할 수 있다.
제2 레일부재는 레일 형태의 프레임일 수 있다. 제2 레일부재는 일방향과 교차하는 타방향으로 연장되어, 타방향으로 가시광선 검출부재가 이동하는 경로를 형성할 수 있다. 제2 레일부재는 다중대역 광학계(50)의 플레이트에 설치될 수 있고, 가시광선 검출부재를 타방향으로 이동 가능하게 지지해줄 수 있다. 따라서, 일방향으로 연장되는 검출 범위를 가지는 가시광선 검출기(112)가 제2 레일부재를 따라 타방향으로 이동하면서, 다중대역 광학계(50)의 가시광선 이동경로를 따라 이동하는 가시광선을 스캔할 수 있다.
또한, 제2 레일부재가 타방향으로 연장되는 길이는, 다중대역 광학계(50)의 가시광선 이동경로의 타방향 폭과 같거나 클 수 있다. 즉, 가시광선 검출기(112)가 이동할 수 있는 거리의 길이가, 다중대역 광학계(50)의 가시광선 이동경로의 타방향 폭과 같거나 클 수 있다. 이에, 가시광선 검출기(112)의 검출 범위의 타방향 길이가 다중대역 광학계(50)의 가시광선 이동경로의 타방향 폭보다 작더라도, 가시광선 검출기(112)가 제2 레일부재를 따라 이동하면서, 다중대역 광학계(50)의 가시광선 이동경로를 따라 이동하는 가시광선의 폭 전체를 스캔할 수 있다.
제2 결합부재는 제2 레일부재를 다중대역 광학계(50)의 플레이트에 분리 가능하게 결합해줄 수 있다. 예를 들어, 제2 결합부재는 볼트 형태로 형성되어 제2 레일부재와 다중대역 광학계(50)의 플레이트의 중첩되는 부분을 관통하여 체결될 수 있다. 따라서, 제2 결합부재를 체결하면 제2 레일부재와 다중대역 광학계(50)가 결합되고, 제2 결합부재를 풀어주면 제2 레일부재와 다중대역 광학계(50)가 분리될 수 있다. 이에, 다중대역 광학계(50)의 광학 성능을 검사할 때는 제2 레일부재를 다중대역 광학계(50)에 결합하고, 검사를 종료한 후에는 다중대역 광학계(50)에서 제2 레일부재를 분리할 수 있다.
한편, 가시광선 검출기(112)는 제2 구동부재(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 제2 구동부재는 가시광선 검출부재에 타방향으로 이동하는 구동력을 제공할 수 있도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 제2 구동부재는 모터일 수 있고, 가시광선 검출부재에 연결되어 타방향을 따라 양측으로 가시광선 검출부재를 이동시킬 수 있다. 따라서, 제2 구동부재의 작동을 제어하여 가시광선 검출부재의 이동을 정밀하게 제어할 수 있다.
만약, 제2 구동부재가 구비되지 않는 경우, 가시광선 검출부재를 수동으로 이동시킬 수도 있다. 예를 들어, 작업자가 손으로 가시광선 검출부재를 밀어 타방향을 따라 양측으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 가시광선 검출부재가 타방향으로 이동하면서, 다중대역 광학계(50)의 가시광선 이동경로를 따라 이동하는 가시광선을 스캔할 수 있다. 이에, 가시광선 검출기(112)가 간단한 구조를 가질 수 있다.
이때, 가시광선 검출기(112)로 다중대역 광학계(50)의 가시광선 이동경로를 따라 이동하는 가시광선을 스캔할 때, 가시광선 검출기(112)의 검출 데이터들이 서로 중첩되는 영역을 가지도록 스캔할 수 있다. 따라서, 가시광선 검출기(112)를 이동시키면서 획득한 검출 데이터들을 합성하여 합성 데이터를 생성하면, 합성 데이터의 해상도가 향상될 수 있다. 이에, 다중대역 광학계의 가시광선 광학 성능을 정밀하게 검사할 수 있다.
처리기(120)는 적외선 검출기(111)들과 가시광선 검출기(112) 각각에 신호를 주고받을 수 있게 연결될 수 있다. 이에, 처리기(120)는 적외선 검출기(111)들과 가시광선 검출기(112) 각각이 타방향으로 이동하면서 검출한 라인 형태의 검출 데이터들을 합성하여 합성 데이터를 생성할 수 있다. 즉, 제1 적외선 검출기(111a)의 검출 데이터들을 합성하여 제1 합성 데이터를 생성하고, 제2 적외선 검출기(111b)의 검출 데이터들을 합성하여 제2 합성 데이터를 생성하고, 제3 적외선 검출기(111c)의 검출 데이터들을 합성하여 제3 합성 데이터를 생성하고, 가시광선 검출기(112)의 검출 데이터들을 합성하여 제4 합성 데이터를 생성할 수 있다. 따라서, 파장별로 합성 데이터가 생성될 수 있다.
이때, 처리기(120)는 검출 데이터들을 시간지연적분(TDI: Time Deley Integration)하여 합성 데이터를 생성할 수 있다. 즉, 일정 시간 간격으로 검출기를 이동시키면서 획득한 검출 데이터들을 중복시켜 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있다.
판단기(130)는 처리기(120)와 신호를 주고받을 수 있게 연결될 수 있다. 이에, 판단기(130)는 처리기(120)로부터 합성 데이터를 전달받을 수 있다. 판단기(130)는 적외선 검출기(111)들과 가시광선 검출기(112) 각각의 합성 데이터를 이용하여 광학 성능을 판단할 수 있다. 즉, 합성 데이터의 선명도를 확인하여 다중대역 광학계의 광학 성능이 정상인지 또는 불량인지 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중대역 광학계 검사방법을 나타내는 플로우 차트이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 검출 데이터를 합성하는 과정을 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 다중대역 광학계 검사방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중대역 광학계 검사방법으로, 인공위성에 설치되는 다중대역 광학계의 광학 성능을 검사할 수 있다. 도 3을 참조하면, 다중대역 광학계 검사방법은, 다중대역 광학계의 서로 다른 파장의 적외선 이동경로들에 복수개의 적외선 검출기를 각각 설치하고, 다중대역 광학계의 가시광선 이동경로에 가시광선 검출기를 설치하는 과정(S110), 적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출하는 적외선 검출기들 각각을 일방향과 교차하는 타방향으로 이동시키면서 스캔하고, 가시광선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출하는 가시광선 검출기를 타방향으로 이동시키면서 스캔하는 과정(S120), 적외선 검출기들과 가시광선 검출기 각각이 스캔하면서 검출한 검출 데이터들을 합성하여 합성 데이터를 생성하는 과정(S130), 및 적외선 검출기들과 가시광선 검출기 각각의 합성 데이터를 이용하여 광학 성능을 판단할 수 있는 판단하는 과정(S140)을 포함한다.
이때, 본 발명의 실시 예에 따른 다중대역 광학계 검사방법은, 도 1 및 도 2와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 다중대역 광학계 검사장치(100)를 이용하여 수행될 수 있다. 다중대역 광학계(50)는 다중대역의 파장을 처리할 수 있는데, 장파장의 적외선, 중파장의 적외선, 단파장의 적외선, 및 가시광선을 처리할 수 있다.
우선, 다중대역 광학계(50)의 서로 다른 파장의 적외선 이동경로들에 복수개의 적외선 검출기(111)를 각각 설치하고, 다중대역 광학계(50)의 가시광선 이동경로에 가시광선 검출기(112)를 설치할 수 있다(S110). 다중대역 광학계(50)는 다중대역 파장의 광을 처리하기 때문에, 하나의 파장을 측정하는 검출기로 다중대역 파장을 모두 검출하기 어렵다. 따라서, 대역 별로 서로 다른 검출기를 이용하여 전체 대역의 파장을 검출할 수 있다.
예를 들어, 다중대역 광학계(50)의 장파장의 적외선 이동경로에 장파장의 적외선을 검출할 수 있는 제1 적외선 검출기(111a)를 설치하고, 다중대역 광학계(50)의 중파장의 적외선 이동경로에 중파장의 적외선을 검출할 수 있는 제2 적외선 검출기(111b)를 설치하고, 다중대역 광학계(50)의 단파장의 적외선 이동경로에 단파장 적외선을 검출할 수 있는 제3 적외선 검출기(111c)를 설치할 수 있다. 따라서, 서로 다중대역의 파장을 모두 검출할 수 있다.
그 다음, 물체에 광을 조사한 후, 물체를 거친 광을 다중대역 광학계(50)로 통과시킨 후, 적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출하는 적외선 검출기(111)들 각각을 일방향과 교차하는 타방향으로 이동시키면서 스캔하고, 가시광선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출하는 가시광선 검출기(112)를 타방향으로 이동시키면서 스캔할 수 있다(S120). 즉, 일방향으로 연장되는 라인 형태의 검출 범위를 가지는 적외선 검출기(111)들과 가시광선 검출기(112)를 타방향으로 이동시켜 면적을 검출할 수 있다.
이때, 적외선 검출기(111)로 다중대역 광학계(50)의 적외선 이동경로를 따라 이동하는 적외선을 스캔할 때, 적외선 검출기(111)의 검출 데이터들이 서로 중첩되는 영역을 가지도록 스캔할 수 있다. 가시광선 검출기(112)로 다중대역 광학계(50)의 가시광선 이동경로를 따라 이동하는 가시광선을 스캔할 때도, 가시광선 검출기(112)의 검출 데이터들이 서로 중첩되는 영역을 가지도록 스캔할 수 있다.
예를 들어, 다중대역 광학계(50)의 적외선 이동경로의 중심부에 적외선 검출기(111)를 위치시킨 상태에서 적외선을 검출하고, 다중대역 광학계(50)의 가시광선 이동경로의 중심부에서 일측으로 적외선 검출기(111)를 이동시켜 적외선을 검출하고, 다중대역 광학계(50)의 가시광선 이동경로의 중일측에서 타측으로 적외선 검출기(111)를 이동시켜 적외선을 검출할 수 있다. 각 위치에서 적외선 검출기(111)의 검출 범위가 서로 중첩될 수 있다. 가시광선 검출기(112)도 동일한 방식으로 검출 작업을 수행할 수 있다.
또한, 검출기들은 순서에 따라 작동할 수 있다. 예를 들어, 먼저, 제1 적외선 검출기(111a)로 장파장의 적외선을 검출하여 검출 데이터들을 획득하고, 다음으로 가시광선 검출기(112)로 가시광선을 검출하여 검출 데이터들을 획득하고, 다음으로 제3 적외선 검출기(111c)로 단파장의 적외선을 검출하여 검출 데이터들을 획득하고, 마지막으로 제2 적외선 검출기(111b)로 중파장의 적외선을 검출하여 검출 데이터들을 획득할 수 있다. 따라서, 파장별로 검출하는 작업이 순서대로 진행될 수 있다.
그 다음, 적외선 검출기들과 가시광선 검출기 각각이 스캔하면서 검출한 검출 데이터들을 합성하여 합성 데이터를 생성할 수 있다(S130). 시간지연적분 방식으로 적외선 검출기(111)들과 가시광선 검출기(112) 각각이 타방향으로 이동하면서 검출한 라인 형태의 검출 데이터들을 합성하여 합성 데이터를 생성할 수 있다. 즉, 제1 적외선 검출기(111a)의 검출 데이터들을 합성하여 제1 합성 데이터를 생성하고, 제2 적외선 검출기(111b)의 검출 데이터들을 합성하여 제2 합성 데이터를 생성하고, 제3 적외선 검출기(111c)의 검출 데이터들을 합성하여 제3 합성 데이터를 생성하고, 가시광선 검출기(112)의 검출 데이터들을 합성하여 제4 합성 데이터를 생성할 수 있다. 따라서, 파장별로 합성 데이터가 생성될 수 있다.
예를 들어, 도 4와 같이 적외선 검출부재(D)의 검출 범위를 640픽셀×32픽셀로 조절할 수 있다. 적외선 검출부재(D)가 이동하면서 획득한 라인 별 검출 데이터를 시간지연적분 방식으로 합성할 수 있다. 따라서, 합성 데이터가 생성될 수 있다.
그 다음, 적외선 검출기들과 가시광선 검출기 각각의 합성 데이터를 이용하여 광학 성능을 판단할 수 있는 판단할 수 있다(S140). 즉, 제1 합성 데이터, 제2 합성 데이터, 제3 합성 데이터, 및 제4 합성 데이터의 선명도 등을 각각 확인하여, 각 대역 별 광학 성능이 정상인지 또는 불량인지 판단할 수 있다.
이처럼, 다중대역 광학계의 광학 성능을 검사하기 위해, 서로 다른 파장 대역을 검출할 수 있는 복수개의 검출기를 사용한다. 따라서, 검출기들을 이용하여 다중대역 광학계의 파장별 광학 성능을 용이하게 검사할 수 있다.
또한, 검출기들 각각을 이동시키면서 파장을 검출하여 복수개의 검출 데이터를 생성하고, 생성된 복수개의 검출 데이터를 합성 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 검출 데이터들이 서로 중첩되는 영역을 가지도록 검출기를 이동시키면서 파장을 검출하기 때문에, 합성 데이터의 해상도가 향상될 수 있다. 따라서, 다중대역 광학계의 광학 성능을 정밀하게 검사할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하며, 실시 예들 간에 다양한 조합도 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
50: 다중대역 광학계 100: 다중대역 광학계 검사장치
111: 적외선 검출기 112: 가시광선 검출기
120: 처리기 130: 판단기

Claims (10)

  1. 인공위성에 설치되는 다중대역 광학계의 광학 성능을 검사할 수 있는 다중대역 광학계 검사장치로서,
    적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 상기 다중대역 광학계의 서로 다른 파장의 적외선 이동경로들 각각에 배치되어 적어도 일부가 일방향과 교차하는 타방향으로 이동 가능하게 설치되는 복수개의 적외선 검출기;
    가시광선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 상기 다중대역 광학계의 가시광선 이동경로에 배치되어 적어도 일부가 타방향으로 이동 가능하게 설치되는 가시광선 검출기;
    상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각이 타방향으로 이동하면서 검출한 라인 형태의 검출 데이터들을 합성하여 합성 데이터를 생성할 수 있는 처리기; 및
    상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각의 합성 데이터를 이용하여 광학 성능을 판단할 수 있는 판단기;를 포함하는 다중대역 광학계 검사장치.
  2. 인공위성에 설치되는 다중대역 광학계의 광학 성능을 검사할 수 있고, 적어도 일부가 일방향과 교차하는 방향으로 이동 가능하게 설치되는 다중대역 광학계 검사장치로서,
    장파장의 적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 상기 다중대역 광학계의 장파장의 적외선 이동경로에 배치되어 적어도 일부가 일방향과 교차하는 타방향으로 이동 가능하게 설치되는 제1 적외선 검출기;
    중파장의 적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 상기 다중대역 광학계의 중파장의 적외선 이동경로에 배치되어 적어도 일부가 타방향으로 이동 가능하게 설치되는 제2 적외선 검출기;
    단파장의 적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 상기 다중대역 광학계의 단파장의 적외선 이동경로에 배치되어 적어도 일부가 타방향으로 이동 가능하게 설치되는 제3 적외선 검출기;
    가시광선과 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출할 수 있고, 상기 다중대역 광학계의 가시광선 이동경로에 배치되어 적어도 일부가 타방향으로 이동 가능하게 설치되는 가시광선 검출기;
    상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각이 타방향으로 이동하면서 검출한 라인 형태의 검출 데이터들을 합성하여 합성 데이터를 생성할 수 있는 처리기; 및
    상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각의 합성 데이터를 이용하여 광학 성능을 판단할 수 있는 판단기;를 포함하는 다중대역 광학계 검사장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 적외선 검출기와 상기 가시광선 검출기 각각은,
    검출부재;
    타방향으로 연장되고, 상기 검출부재를 타방향으로 이동 가능하게 지지하는 레일부재;
    상기 레일부재를 상기 다중대역 광학계에 분리 가능하게 결합해줄 수 있는 결합부재;를 포함하는 다중대역 광학계 검사장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 검출부재의 검출 범위의 일방향 길이는 상기 다중대역 광학계의 적외선 이동경로 또는 가시광선 이동경로의 일방향 두께 이상이고, 타방향 길이는 상기 다중대역 광학계의 적외선 이동경로 또는 가시광선 이동경로의 타방향 폭보다 작으며,
    상기 레일부재가 타방향으로 연장되는 길이는, 상기 다중대역 광학계의 적외선 이동경로 또는 가시광선 이동경로의 타방향 폭 이상인 다중대역 광학계 검사장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 적외선 검출기와 상기 가시광선 검출기 각각은,
    상기 검출부재에 타방향으로 이동하는 구동력을 제공할 수 있도록 설치되는 구동부재를 더 포함하는 다중대역 광학계 검사장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 처리기는 상기 검출 데이터들을 시간지연적분하여 합성 데이터를 생성할 수 있는 다중대역 광학계 검사장치.
  7. 인공위성에 설치되는 다중대역 광학계의 광학 성능을 검사할 수 있는 다중대역 광학계 검사방법으로서,
    상기 다중대역 광학계의 서로 다른 파장의 적외선 이동경로들에 복수개의 적외선 검출기를 각각 설치하고, 상기 다중대역 광학계의 가시광선 이동경로에 가시광선 검출기를 설치하는 과정;
    적외선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출하는 상기 적외선 검출기들 각각을 일방향과 교차하는 타방향으로 이동시키면서 스캔하고, 가시광선을 일방향으로 연장되는 라인 형태로 검출하는 상기 가시광선 검출기를 타방향으로 이동시키면서 스캔하는 과정;
    상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각이 스캔하면서 검출한 검출 데이터들을 합성하여 합성 데이터를 생성하는 과정; 및
    상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각의 합성 데이터를 이용하여 광학 성능을 판단할 수 있는 판단하는 과정;을 포함하는 다중대역 광학계 검사방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 적외선 검출기들을 설치하는 과정은,
    상기 다중대역 광학계의 장파장의 적외선 이동경로에 장파장의 적외선을 검출할 수 있는 제1 적외선 검출기를 설치하고, 상기 다중대역 광학계의 중파장의 적외선 이동경로에 중파장의 적외선을 검출할 수 있는 제2 적외선 검출기를 설치하고, 상기 다중대역 광학계의 단파장의 적외선 이동경로에 단파장 적외선을 검출할 수 있는 제3 적외선 검출기를 설치하는 과정을 포함하는 다중대역 광학계 검사방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각을 타방향으로 이동시키면서 스캔하는 과정은,
    상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각의 검출 데이터들이 서로 중첩되는 영역을 가지도록 스캔하는 과정을 포함하는 다중대역 광학계 검사방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 적외선 검출기들과 상기 가시광선 검출기 각각이 스캔하면서 검출한 검출 데이터들을 합성하여 합성 데이터를 생성하는 과정은,
    상기 검출 데이터들을 시간지연적분하여 합성 데이터를 생성하는 과정을 포함하는 다중대역 광학계 검사방법.
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