KR102449228B1 - 동축형 레이저무기의 조준 시스템 - Google Patents

Abstract

주반사경과 부반사경을 가지는 반사망원경, 반사망원경에 결합되어 타겟을 지향하도록 광축의 각변위를 담당하는 구동장치, 레이저광을 부반사경에 조사할 수 있는 고출력 레이저 발생기, 외부에서 수집된 광신호 혹은 영상신호를 받는 광센서, 광센서로부터의 신호를 받아 타겟의 위치를 확인하고 반사망원경이 타겟을 정확하고 지속적으로 지향할 수 있도록 구동장치에 구동 신호를 주는 콘트롤러를 구비하며, 반사망원경의 부반사경은 홀을 구비하여 부반사경에 조사되는 레이저광 일부가 홀을 통해 외부로 방출되어 조준용 레이저의 역할을 할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 동축형 레이저무기 조준 시스템이 개시된다.

Description

동축형 레이저무기의 조준 시스템{pointing system for coaxial type laser weapon}

본 발명은 동축형 레이저무기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동축형 반사망원경 구조를 이용하는 동축형 레이저무기에서의 추적 혹은 추적조준 시스템에 관한 것이다.

기존의 포탄은 질량을 가지는 것이므로 필연적으로 중력의 영향을 받게 되며, 곡사 화기는 물론 직사 화기라도 타격 대상까지의 거리를 일정 시간에 걸쳐 도달하게 되므로 중력의 영향을 받는 포탄의 궤적을 고려하여 조준이 이루어지도록 되어 있다.

그런데, 최근 광에너지를 좁은 면적 혹은 크로스섹션에 집약시킨 레이저광을 대상물을 파괴하는 무기로 사용하기 위한 연구 및 개발이 이루어지고 있다. 레이저광은 빛의 속도로 광에너지를 표적에 조사할 수 있어서 실질적으로 중력의 영향을 받지 않게 되며 발사로부터 도달까지 시간 지연도 거의 없다. 이런 레이저광을 이용한 무기를 기존의 포탄을 발사하는 포와 연관시켜 레이저포라 칭하기도 하고, 지향성 에너지 무기로 지칭하기도 한다.

이런 레이저무기는 소규모 분산형 전투, 비 살상전, 비 접적 및 원격대리전, 그리고 우주전과 같은 미래전의 흐름에서 전쟁의 패러다임을 변화시킬 수 있는 신개념의 무기가 될 것으로 예측되고 있다.

그런데, 운동성 에너지무기인 기존의 대다수의 무기는 표적을 탐지하고, 탐지된 표적의 속도, 방향, 그리고 거리를 측정하고 이를 기반으로 표적의 향후 위치를 예측하여 포탄을 발사하는데 반해, 레이저무기는 중력장의 영향을 받지 않고 빛의 속도로 에너지를 전달하기 때문에 표적에 레이저 빔을 조사해야 될 위치(타격점)을 확인한 후 바로 그 위치로 레이저 빔을 발사한다. 한편, 표적을 파괴 또는 무능화시키기 위하여 에너지의 집적이 필요하므로 레이저 빔을 대상 혹은 타격점에 일정 시간 가령 수초 이상 조사해야 한다. 그러므로 레이저무기에서 사용되는 추적조준장치는 기존의 운동성 에너지 무기의 추적조준장치와 상이한 점이 있다.

가령, 레이저광을 대상 물체, 즉 타겟에 조사하는 시스템의 경우, 이동하면서 레이저를 조사하는 경우가 많고, 특정 물체의 특정 부위를 일정한 시간 동안 지속적으로 조사해야 하는 경우가 많다. 그래서 레이저 시스템의 정렬을 유지하기 쉽도록 김벌조립체 형태의 구조를 통해 조준을 유지하기 쉽도록 하고 자세 제어를 하는 기술이 많이 사용되었다.

한편, 김벌조립체 형태의 구조는 타겟을 조준하여 레이저를 조사할 때 조준을 위한 수단으로 카메라 장치(촬상장치)가 필수적으로 요구되는 경우가 많다. 이렇게 타겟을 정확하게 조준하고 있는지 확인하는 조준 보조 시스템을 위해서는 비용과 물리적인 공간 확보가 필요하고, 따라서 카메라 장치와 같은 조준 보조 시스템의 존재는 레이저무기 시스템의 크기 증가와 구조의 복잡화를 초래하게 된다.

또한, 레이저를 이용하여 물체를 요격하는 레이저무기 시스템에서 김벌조립체에 의해 회전변이가 이루어지면서 레이저를 조사하기 위한 여러 구조가 사용될 수 있으나 그 가운데 반사경 타입의 망원경 구조가 많이 적용되고 있다. 반사경 타입의 망원경 구조, 즉, 반사망원경 구조에서는 기본적으로 2개의 반사경을 통해 레이저 발생기에서 투입된 레이저를 받아 일정 광속밀도로 변화시켜 타겟을 지향하면서 외부로 조사하게 된다.

선행기술인 대한민국 특허출원 제10-2010-0081224호에는 레이저무기용 추적조준장치가 개시된다. 여기서는 레이저 빔을 이용하여 공중의 표적을 지속적으로 추적 및 조준할 수 있는 레이저무기용 추적조준장치가 개시된다.

도1 및 도2를 참조하여 이 조준장치를 대략적으로 설명하면, 이 레이저무기용 추적조준장치(1000)는, 고에너지 레이저 빔을 상기 공중의 표적에 집속시키는 빔 집속기(110)와, 고에너지 레이저빔이 공중의 표적을 지향하도록 소정의 회전축을 중심으로 빔 집속기(110)를 회전시키는 김벌조립체 등의 구동장치(120)로 구성되는 빔 디렉터(100)와, 고에너지 레이저 빔 자체의 요동으로 인한 광경로 오차와 빔 디렉터(100)의 구동 및 외란에 의한 광경로 오차를 실시간으로 보정하는 빔 자동정렬장치(210)와, 외란으로 인한 빔 디렉터(100)의 요동(jitter)으로 발생하는 조준선과 시선간의 차이를 실시간으로 보정하는 플랫폼 안정화장치(220)로 구성되는 빔 안정화장치(200)와, 표적탐지정보에 따라 광시야(WFOV: Wide Field Of View) 영상센서를 이용하여 표적의 표적 영상을 최초로 획득하고, 빔 디렉터(100)의 구동장치(120)를 이용하여 표적을 광시야각으로 추적하는 거친 추적기(300)와, 거친 추적기(300)에서 획득된 상기 표적 영상을 협시야(NFOW: Narror Field Of View) 영상장치로 확대하여 고에너지 레이저 빔을 공중의 표적에 조사할 타격점을 선정하고, 고에너지 레이저 빔에 의해 표적이 파괴 또는 무능화될 때까지 고에너지 레이저 빔이 표적의 타격점에 일정시간 동안 지속할 수 있게 추적조준하는 정밀추적기(400), 및 빔 디렉터(100), 빔 안정화장치(200), 거친 추적기(300) 및 정밀 추적기(400)의 구동제어 및 영상을 시현하는 통합시스템제어기(500)를 포함하여 이루어진다.

이때, 통합시스템제어기(500)는 거친 추적기(300)에 의해 획득된 표적 영상과 정밀추적기(400)에 의해 획득된 타격점의 영상을 동시에 볼 수 있도록 구성될 수 있으며, 빔 디렉터(100)는 빔 디렉터(100)의 구동 중에도 고에너지 레이저 빔의 광경로가 변경되지 않도록 쿠데(Coude)식 광경로를 제공하기 위한 연결광학구조를 가질 수 있다.

또한, 제1 표적에 대한 타격점을 선정하고, 제1 표적이 파괴 또는 무능화될 때까지 고에너지 레이저 빔을 표적에 조사하는 동안 제2 표적에 대한 거친 추적을 실시하고 이의 정보를 통합시스템제어기(500)에 전달함으로써 하나 이상의 표적에 대한 추적 조준을 가능하게 하는 제2 거친추적기(600)를 더 포함하여 이루어질 수도 있다.

도2에는 제2 거친 추적기(600)는 표시하지 않았다. 도2에서 빔 디렉터(100)는 방위각 회전축(B)을 중심으로 360도 회전가능하며, 빔 집속기(110)인 망원경은 고저각 회전축(A)을 중심으로 일정각도를 회전가능하게 하였다. 거친 추적기(300)를 구성하는 구성품(310, 320, 330)은 빔 디렉터(100)의 빔 집속기(110)에 직접 부착될 수도 있지만, 거친 추적기(300)와 추적조사 레이저(430)의 크기와 중량과 크기가 큰 경우에는 이들이 빔 디렉터(100)의 빔 집속기(110)의 성능에 영향을 미쳐 레이저무기의 성능을 저하시킬 수 있으므로 빔 디렉터(100)의 빔 집속기(110) 외부에 보강대(160)를 부착하고, 보강대(160)에 거친 추적기(300)의 구성품(310, 320, 330)과 추적조사 레이저(430)를 조립한다. 이 경우에는 이들 부품들의 중량이 빔 집속기(110)에 영향을 미치지 않기 때문에 레이저무기의 성능을 저하시키지 않는다.

도3은 반사망원경 구조를 가지는 레이저무기의 조준 장치 및 방식의 일 실시예에서 고에너지 레이저빔의 경로와 이 경로를 형성하도록 하는 구성으로서의 빔 디렉터(100)의 내부의 미러 구성을 나타내는 구성 개념도이다. 빔 디렉터(100)의 방위각 회전축(B)의 중심부로 고에너지 레이저 빔이 입사되어 다수의 연결 거울(114; relay mirror)을 통해 반사된 후, 빔 집속기(110)의 고저각 회전축(A) 중심부를 통해 빔 집속기(110)에 레이저 빔이 입사되어 고속조종거울(FSM: 113), 부경(112), 그리고 주경(111)을 거쳐 빔이 확대되어(빔 집속기를 빔 확대기라 부를 수도 있음) 표적에 집속된다. 이와 같은 형태의 빔 경로는 쿠데(Coude)형으로서, 빔 디렉터(100) 및 빔 집속기(110)가 회전하더라도 빔의 경로가 변경되지 않는 이점이 있다.

도4는 종래 기술의 일 예에 따른 정밀추적조준장치 개념을 나타내는 광학 계통도이다. 추적조사 레이저(430)는 빔 집속기(110) 외부에 위치하고 있다. 추적조사 레이저(430)를 집속기(110) 내부에 배치하여 빔 집속기(110)와 광축을 공유하는 방법도 있으나, 이런 경우 추적조사 레이저(430) 빔이 감쇄되어 명확한 영상의 구현이 어렵고, 또한 광학계가 복잡해지는 단점이 있다. 따라서 추적조사 레이저(430)는 빔 집속기(110) 외부에 위치하는 것으로 하였다. 추적조사 레이저(430)의 파장은 다양하게 할 수 있으나 시각보호를 위하여 눈에 안전한 파장이 155㎛인 레이저를 채용하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 추적조사 레이저(430) 빔을 표적에 조사하고 표적에서 되반사되는 빔은 빔 디렉터(100)의 빔 집속기(110)를 통해 연결거울(114)을 거쳐 이색성 환형 거울(443; 고에너지 레이저 빔은 반사되고, 추적조사 레이저(430) 빔은 투과함)을 통해 정밀추적조준기 수광 광학장치(수광센서, 촬상장치 등으로 지칭할 수 있음)에 있는 제1 적외선 영상장치(441)에 의해 표적영상이 구현되도록 하였다. 고에너지 레이저 빔도 추적조사 레이저(430) 빔과 마찬가지로 표적의 타격점에서 되반사되어 빔 집속기(110)와 연결거울(114)을 통해 이색성 환형거울(443)의 중심부의 구멍을 통해 정밀추적구동기(440) 수광 광학장치에 있는 적외선 영상센서 2(442)에 의해 표적의 타격점 영상이 구현될 수 있다.

그런데 이러한 종래의 기술은 타겟을 추적 및 조준하기 위해서 추가적인 별도의 비콘 레이저(추적조사 레이저)를 활용하여, 고에너지의 레이저 조준점을 유지하는 구성을 이루고 있다. 추적을 위해 사용되는 비콘 레이저는 고에너지의 레이저 송신 광학계와 별도로 구성된 광학계를 통해서 송신된다.

송신된 비콘레이저는 타겟으로 전송되며, 타겟에서 되반사된 비콘 레이저 신호는 수신용 추적 광학계를 통해서 신호를 감지하며, 감지된 신호의 위치 에러를 보상하는 형태로 고에너지의 레이저 광을 정밀조준하여 방출하게 된다.

따라서, 이러한 종래의 레이저 무기체계 구성은 다음의 몇가지 단점이 있다.

첫째, 종래의 비콘레이저를 활용한 추적/조준 시스템 구성을 위해 비콘레이저만을 위한 별도의 레이저 송신 광학계의 구성이 필요하며, 이에 따라 시스템의 크기와 무게가 증가할 수 있다. 그리고, 만약 레이저 무기체계 구성을 위한 크기와 무게가 제한적인 경우에는 제한된 공간에서 레이저 무기체계를 구성해야하기 때문에 추적/조준 성능적인 측면의 제한이 발생할 수 있다.

둘째, 종래의 비콘레이저는 고에너지 레이저와 공간적인 이격(offset)이 있어서, 타겟이 근거리에 위치할 경우 공간적인 이격에 의한 시선(line of sight) 차이가 발생할 수 있고 따라서 일부 조준 에러의 가능성이 있다.

셋째, 종래의 레이저 무기체계를 위한 동축망원경 시스템은 중심부위의 일부 손실 빔이 발생하게 되며 이 손실 빔은 활용도가 없는 버려지는 부분으로 레이저 무기체계 구성에 있어서 에너지 효율을 저하시키는 작용을 하게 된다.

대한민국 특허출원 제10-2010-0081224호

본 발명은 상술한 종래의 레이저 무기체계 혹은 지향성 무기체계의 기술적인 단점을 해결하기 위한 것으로, 동축망원경을 이용한 레이저 무기체계에서의 고에너지 레이저의 손실 빔을 비콘레이저광으로 활용하는 추적/조준 시스템을 구성을 통해, 레이저 무기체계의 에너지 효율성을 높이고, 기동성과 조준성을 더욱 증가시킬 수 있는 레이저무기 조준 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 소형 기동형 레이저 무기체계에 더 특성화된 이점을 가질 수 있는 것으로, 고에너지 레이저와의 시선 일치 및 공통 광학계의 사용으로 타겟을 더욱 정밀하게 조준할 수 있고, 동축망원경의 손실빔을 조준, 추적용으로 활용하여 에너지 효율성을 제고할 수 있는 레이저무기 조준 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저무기 조준 시스템은,

주반사경과 부반사경을 가지는 반사망원경(빔 집속기), 상기 반사망원경에 결합되어 타겟을 지향하도록 광축의 각변위를 담당하는 김벌조립체(구동장치), 레이저광을 상기 부반사경에 조사할 수 있는 고출력 레이저 발생기, 외부에서 수집된 광신호 혹은 영상신호를 받는 광센서, 상기 광센서로부터의 신호를 받아 타겟의 위치를 확인하고 상기 반사망원경이 타겟을 정확하고 지속적으로 지향할 수 있도록 상기 김벌조립체에 구동 신호를 주는 콘트롤러를 구비하며,

상기 반사망원경의 상기 부반사경은 홀을 구비하여 부반사경에 조사되는 레이저광 일부가 홀을 통해 외부로 방출되어 조준용 레이저의 역할을 할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때 부반사경의 홀의 위치와 면적은 부반사경에서의 주반사경으로의 반사광이 주반사경 앞쪽의 별도 부경에 의해 가려지는 영역에 대응하도록 이루어질 수 있다.

혹은 부반사경의 홀의 위치와 면적은 부반사경에서의 주반사경으로의 반사광이 다시 주반사경에 의해 반사되어 외부로 향할 때 주반사경 앞쪽의 별도 부경이나 부반사경에 의해 가려지는 영역에 대응하도록 이루어질 수 있다.

본 발명에서 부반사경의 홀을 통과한 고에너지 레이저광은 부반사경을 통과하여 만나는 후방의 렌즈 시스템에 의해 집속도가 조절되어 타겟에 닿고, 타겟에서 반사될 수 있도록 후방 렌즈 시스템이 더 구비될 수 있다.

본 발명에서 고에너지 레이저는 빔의 출력을 적어도 2개의 단계로 단계적으로 운영하도록 이루어질 수 있으며, 이를 위해 레이저 출력시 레이저 플럭스의 중앙 부분과 그 주변의 부분을 나누어 운영하도록 이루어질 수도 있다.

본 발명에서 주반사경 반사면 곡률은 부반사경으로부터 투입되어 주반사경에서 반사된 고에너지 레이저는 평행광 기준 빔 중심으로 집속하는 집속광 형태를 이루고, 부반사경 홀을 통해 통과한 고에너지 레이저는 부반사경 후방의 렌즈 어셈블리를 통해 평행광 기준 빔 중심으로부터 미세하게나마 확산되는 확산광 형태를 이룰 수 있다.

본 발명은 종래의 별도의 추가 구성품으로 구성된 비콘레이저를 대신하여, 동축망원경의 손실빔을 비콘레이저로 활용할 수 있으므로, 레이저무기 시스템 구성을 간단하게 하고 이를 통해 레이저무기 시스템을 소형, 경량화 하면서 신속한 조준 추적을 가능하게 하는 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 동축형 망원경을 사용하면서도 구체적 구성을 통해 손실빔을 줄이거나 없애 에너지 효율을 높일 수 있다.

본 발명에 따르면 타겟을 손상시키기 위한 고에너지 레이저빔의 지향 및 진행 방향과 주준용 레이저빔의 지향 및 진행 방향 혹은 시선 방향을 공통화하여 더 정확한 조준 추적을 가능하게 할 수 있다.

도 1은 종래의 레이저무기 시스템의 일 실시예에서의 전반적 구성 계통도
도 2는 종래의 레이저무기 시스템의 다른 실시예에 따른 레이저무기 조준 시스템 주요부의 구성도
도 3은 종래의 레이저무기 조준 시스템 내에서의 고에너지 레이저 빔 경로의 일 예를 나타낸 구성도,
도 4는 종래의 레이저무기 조준 시스템의 정밀추적조준장치에 대한 광학계통도,
도5는 본 발명 레이저무기 조준 시스템의 일 실시예에서의 빔 디렉터 구성 및 수광부 구성을 나타내는 구성 개념도,
도6은 도5의 빔 집속기 부분의 주반사경, 부반사경 및 기타 반사경을 별도로 확대하여 나타내는 구성 개념도,
도7은 도5의 부반사경 후방(외부 타겟측)에 위치하여 조준용 레이저빔의 집속도를 조절하도록 설치된 조준용 렌즈 어셈블리(부속 렌즈) 구성을 별도로 확대하여 나타내는 구성 개념도,
도8은 도5의 수광부 구성을 별도로 확대하여 나타내는 구성 개념도이다.

이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도5 내지 도8을 참조하면, 이 레이저무기 시스템의 실시예에서는 일종의 반사 망원경 구조를 가진 빔 집속기(10)와 외부에서 들어오는 광신호를 수집하기 위한 수광부(20)가 동일한 김발조립체(미도시)와 같은 구동장치 틀에 함께 설치되어 같은 방향(평행한 방향)을 바라보도록 구성된 것을 나타내고 있다.

여기서 빔 집속기(10)는 주레이저 혹은 고에너지 레이저에서 방출된 레이저빔을 반사시키는 제1, 제2, 제3 반사경(12, 13, 14)과, 이들 반사경으로부터 들어오는 레이저빔을 볼록한 자체의 반사표면에서 반사시켜 확산된 상태로 주반사경(11)으로 향하게 하는 부반사경(15)과 부반사경(15)에서 오는 확산된 레이저빔을 다시 집속시켜 평행광에 가까운 상태로 외부 타겟으로 향하도록 하는 주반사경(11)을 구비한다.

부반사경은 중앙에 홀을 가지며, 홀 후방(부반사경 기준으로 타겟을 향하는 방향)에는 홀을 통과하여 타겟을 향해 진행하는 레이저빔 일부가 통과하게 되는 조준용 렌즈 어셈블리가 있다.

조준용 렌즈 어셈블리는 부반사경으로 투입되는 레이저빔 속성에 따라 다를 수 있지만 여기서는 레이저빔을 다소 확산시키면서도 먼 거리까지 평행광에 가깝게 진행하도록 하여 타겟에 충돌시 충분한 세기의 반사광을 발생시키면서 동시에 타겟이 다소간 이동할 때에도 조준 레이저광의 광속(light flux) 범위를 벗어나지 않아 타겟으로부터 반사광이 계속 발생되어 추적을 할 수 있도록 한다. 이를 위해 여기서는 조준용 렌즈 어셈블리를 형성하는 제1 렌즈(16)를 확산용 오목렌즈로, 제2 및 제3 렌즈(17, 18)는 서로 조합된 상태에서 제1 렌즈에서 확산된 레이저빔을 평행광에 가깝게 집속시켜주는 볼록렌즈의 역할을 하도록 배율을 형성하고 있다.

보다 구체적으로는 조준용 레이저광(비콘 레이저빔)은 타겟 위치에서 타겟(30)을 포함하여 타겟이 순간적으로 움직이는 일정 범위를 커버할 수 있도록 평행광에 비해 약간의 확산광의 성격을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이와 관련하여 부언하면, 가령, 부반사경(15)의 홀의 크기나 조준용 렌즈 어셈블리를 디자인할 때 제3 반사경(14)에서 부반사경의 홀 및 조준용 렌즈 어셈블리를 통과한 레이저빔이 동축 반사망원경의 손실빔을 보상하도록 하는 것도 생각할 수 있지만, 조준용 레이저빔(비콘 레이저빔)과 타겟(30)을 타격하는 레이저빔은 목적과 기능이 다른 것이므로 단순히 손실빔 보상용으로 부반사경 홀 및 조준용 렌즈 어셈블리를 디자인하기 보다는 조준용 레이저빔은 손실빔 범위보다 넓은 영역을 커버할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

단, 손실빔의 영역이 너무 커지면 타겟을 타격하는 기능에 문제가 발생하고 에너지 효율이 떨어질 수 있으므로 부반사경(15)의 홀의 크기는 이 홀을 지나는 레이저빔의 광속(FLUX)이 고에너지 레이저빔의 경로 가운데 제3 반사경이나 부반사경에 의해 가려지는 영역, 방해되어 진행하지 못하는 영역에 대응하는 광속(FLUX) 이상이 되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

주반사경(11)의 반사표면인 곡면의 곡율은 부반사경의 반사표면인 곡면의 곡률과 함께 작용하여 부반사경(15)에서 확산된 레이저빔이 주반사경(11)에서 반사되면서 다시 집속되어 타겟이 있는 외부로 평행광에 가깝게 진행될 수 있도록 이루어지며, 여기서는 레이저무기의 유효 타격 거리 내에서 타겟에 고에너지를 집중시킬 수 있도록 빔 중심으로 빔을 다소 집속시키는 형태를 이루도록 형성하고 있다.

타겟(30)에서 반사된 레이저광, 기타 외부에서 들어오는 광신호는 수광부(20)의 수신용 렌즈 어셈블리(23, 24, 25)에서 집속되어 수광센서 혹은 촬상장치(21)에서 타겟 영상 형태로 검출될 수 있고, 이 신호나 영상을 바탕으로 컴퓨터 혹은 콘트롤러는 이미지 프로세서나 기타 내장된 자동조준 프로그램 등의 수단을 통해 레이저빔이 타겟의 일정 부위를 지속하여 조준하도록 빔방향 조절수단인 김발조립체나 FSM(fast steering mirror) 등을 구동시킬 수 있다.

한편, 고에너지 레이저빔을 발생시키는 고에너지 레이저(고에너지 레이저 발생기)에서 레이저빔의 출력은 적어도 2개의 단계로 단계적으로 운영하도록 이루어질 수 있다. 이런 단계적 출력은 레이저 발생기에 투입되는 전력 자체를 단계적으로 운영하는 방법을 사용하는 것도 고려할 수 있다. 또한, 복수의 개별 레이저 발생 소자를 평면상에 다수 배열시켜 레이저 면광원을 이루어 고에너지 레이저를 발생시키는 경우, 중앙부의 레이저 발생 소자와 그 주변부의 레이저 발생 소자를 별도 전원으로 구동하고, 레이저 출력시 레이저 플럭스의 중앙 부분과 그 주변의 부분을 나누어 발생시키도록 운영하는 방법도 사용할 수 있다.

이런 경우, 타겟을 고에너지 레이저로 투사하기 전의 조준, 추적 단계에서는 타겟에 대한 거친 추적을 하면서 조준용 레이저로서 고에너지 레이저를 작은 출력 단계로 운영하거나, 중앙부 레이저 소자만 구동하고, 타겟을 안정적으로 조준, 추적하여 가령 락온(LOCK ON) 상태가 되면 고에너지 레이저를 높은 출력으로 운영하거나, 전체 레이저를 구성하는 모든 레이저 소자를 함께 구동하여 높은 출력이 걸리도록 하는 방식으로 고에너지 레이저를 운영할 수 있다.

이상의 구성에 따르면, 레이더나 GPS 송수신기 등을 통해 초기 타겟 방향을 알아내고 김벌조립체 등의 구동수단으로 빔 집속기 및 수광부가 타겟을 향하도록 한 후, 고에너지 레이저를 저출력 단계로 운영하거나 혹은 중앙부의 레이저 발생 소자만 한정 가동시키는 방식을 통해 고에너지 레이저 발생기를 조준용 레이저로 운용하면서 조준용 레이저빔을 발생시켜 투사하도록 한다.

조준용 레이저빔은 반사경들을 통해 부반사경의 홀을 통과하여 타겟 방향으로 투사되고, 타겟에서 이 조준용 레이저빔의 반사광은 수광부의 수광용 렌즈 어셈블리를 통해 집속되어 촬상장치에서 영상 형태로 나타나 조준용 레이저가 타겟을 잘 조준하고 있는지 상황을 확인할 수 있도록 할 수 있고, 반사광 신호 혹은 촬상장치의 영상 신호가 컴퓨터나 콘트롤러로 입력되어 자체 조준 프로그램을 통해 타겟의 일정 부분을 지속적으로 조준, 추적할 수 있도록 한다.

그리고 안정적 추적, 조준이 이루어지면 컴퓨터나 콘트롤러는 고에너지 레이저를 고출력의 타격 단계로 전환하여 고에너지 레이저빔을 방출하도록 한다. 그러면, 고에너지 레이저빔은 반사경들과 부반사경, 주반사경을 통해 외부로 방출되어 타겟에 투사됨으로써 열에 의해 타겟을 손상시키게 된다. 또한, 그와 동시에 부반사경의 홀을 통해서도 고에너지 레이저빔의 일부분이 외부로 방출되면서 조준용 렌즈 어셈블리를 거쳐 조준용 레이저빔을 타겟 방향으로 투사하여, 그 반사광을 발생시키고 그 반사광을 수광부가 받아 계속적으로 조준, 추적하여 고에너지 레이저빔이 타겟의 특정 부위에 지속적으로 가해져 타겟을 손상시키는 기능을 할 수 있도록 한다.

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. 가령, 이상의 실시예에서는 고에너지 레이저빔이 제1, 제2, 제3 반사경을 통해 부반사경으로 들어오는 경우를 나타내고 있지만, 주반사경의 중앙에도 홀이 형성되고, 이 홀을 통해 주반사경 반사면 후방에서 바로 부반사경 표면으로 레이저빔이 투사되는 카세그레인 방식의 동축 반사망원경을 이용하는 것도 원리상 가능함은 물론이다.

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.

10: 빔 집속기 11: 주반사경
12, 13, 14: 반사경 15: 부반사경
20: 수광부 21: 촬상장치
30: 타겟

Claims (7)

1. 주반사경과 주반사경에 고에너지 레이저빔을 투사하도록 설치되는 부반사경을 가지는 동축형 반사망원경, 상기 동축형 반사망원경에 결합되어 타겟을 지향하도록 광축의 각변위를 담당하는 구동장치(김벌조립체), 레이저빔을 상기 부반사경에 조사할 수 있는 고에너지 레이저 발생기, 외부에서 수집된 광신호 혹은 영상신호를 받는 광센서, 상기 광센서로부터의 신호를 받아 타겟의 위치를 확인하고 상기 동축형 반사망원경이 타겟을 정확하고 지속적으로 지향할 수 있도록 구동장치에 구동 신호를 주는 콘트롤러를 구비하며,
   상기 동축형 반사망원경의 상기 부반사경은 홀을 구비하여 상기 부반사경에 조사되는 레이저빔 일부가 상기 홀을 통해 외부로 방출되어 조준용 레이저(비콘 레이저)의 역할을 할 수 있도록 이루어지고,
   상기 고에너지 레이저 발생기는 방출하는 고에너지 레이저빔의 출력을 적어도 2개의 복수 단계로 단계적으로 운영할 수 있도록 이루어지며,
   상기 고에너지 레이저 발생기는 레이저빔 출력시 중앙 부분의 레이저광 발생 소자와 주변 부분의 레이저광 발생 소자를 나누어 운영하도록 이루어져,
   단순히 타겟을 추적 조준하는 단계에서는 저출력으로 중앙 부분의 레이저광 발생소자를 가동시켜 중앙 부분의 레이저광 플럭스(FLUX)만 형성하여 조준용 레이저빔으로 사용하고, 타겟을 손상시키기 위한 타격 단계에서는 고출력으로 중앙 부분과 주변 부분의 레이저광 발생소자를 모두 가동하면서 전체 고에너지 레이저 플럭스(FLUX)를 운영할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 동축형 레이저무기 조준 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 부반사경의 상기 홀을 통과한 고에너지 레이저빔(고에너지 레이저광)의 집속도를 조절할 수 있도록 상기 부반사경 후방의 조준용 렌즈 어셈블리가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 동축형 레이저무기 조준 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 광센서는 상기 동축형 반사망원경과 별도로 상기 동축형 반사망원경의 지향 방향과 같은 방향을 지향하도록 형성되며,
   외부에서 투입된 광신호 혹은 영상을 집속시키기 위한 수광용 렌즈 어셈블리와 촬상장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동축형 레이저무기 조준 시스템.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 홀의 위치와 크기(면적)는 상기 부반사경에서의 상기 주반사경으로의 반사광이 상기 주반사경 앞쪽의 별도 반사경 또는 상기 부반사경에 의해 가려지는 영역에 대응하거나, 상기 홀에 의해 통과하는 레이저빔이 상기 영역보다 작은 영역에 대응하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 동축형 레이저무기 조준 시스템.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 주반사경 반사면 곡률은 상기 부반사경으로부터 투입되어 상기 주반사경에서 반사된 고에너지 레이저빔이 평행광 혹은 상기 평행광을 기준으로 상기 레이저빔 중심(광축)으로 집속하는 집속광 형태를 이루고,
   상기 부반사경의 상기 홀을 통해 통과한 레이저빔은 상기 부반사경 후방의 상기 조준용 렌즈 어셈블리를 통해 평행광 기준으로 상기 레이저빔 중심으로부터 확산되는 확산광 형태를 이루도록 구성되는 것을 특징으로 하는 동축형 레이저무기 조준 시스템.

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