KR102472291B1 - 광학 장치 및 광 진행 경로 변환 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 광을 진행시키기 위해 적어도 하나의 방향으로 개방된 수용공간을 가지는 프레임부와, 축 회전이 가능하도록 프레임부에 설치되는 축부와, 광이 진행하는 경로를 변환시키기 위해 각도를 조절할 수 있도록 수용공간에 수용되며 축부에 지지되는 렌즈 조립체와, 축부를 축 회전시킬 수 있도록 프레임부에 장착되며 축부와 연결되는 구동부와, 렌즈 조립체의 조절된 각도를 유지시키기 위해 신축 가능하게 형성되며 축부와 프레임부를 연결하도록 설치되는 고정부를 포함하는 광학 장치 및 이에 적용되는 광 진행 경로 변환 방법으로서, 광이 진행하는 경로를 변환시키기 위한 렌즈 조립체의 각도를 안정적으로 조절 및 고정할 수 있는 광학 장치 및 광 진행 경로 변환 방법이 제시된다.

Description

광학 장치 및 광 진행 경로 변환 방법{OPTICAL APPARATUS AND METHOD FOR CONVERTING OPTICAL PATH}

본 발명은 광학 장치 및 광 진행 경로 변환 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광이 진행하는 경로를 변환시키기 위한 렌즈 조립체의 각도를 안정적으로 조절 및 고정할 수 있는 광학 장치 및 이에 적용되는 광 진행 경로 변환 방법에 관한 것이다.

광학계는 군용으로 주로 사용되는 장비이다. 광학계는 함정, 항공기 및 위성 등의 임무 플랫폼에 탑재되고, 감시 영역으로부터 광을 수신하여 이로부터 감시 영역의 영상을 다양한 방식으로 전시한다.

광학계는 일반적으로 광학 장치 및 광학 카메라를 구비한다. 그중 광학 장치는 감시 영역으로부터 광학계를 향하여 진행되는 광을 광학 카메라에 입사시키는 역할을 한다. 한편, 광학계가 수신하는 광의 파장대역이 증가할수록 임무 플랫폼의 관측능력이 향상될 수 있다. 그런데 광학계가 수신하는 광의 파장대역을 증가시키기 위해서는 광학계에 구비되는 광학 카메라의 개수를 증가시켜야 한다.

따라서, 통상적으로 광학계에는 복수개의 광학 카메라가 구비된다. 이때, 광학 카메라의 개수가 증가되는 만큼 광학 장치의 개수도 증가시키면, 광학계의 구조가 복잡해지고, 광학계의 크기 및 무게가 증가되는 문제점이 있다.

이에, 종래의 광학계는 광학 장치의 개수를 광학 카메라의 개수만큼 증가시키는 대신, 광학 장치의 몸체 역할을 하는 프레임의 내부에 광이 진행하는 경로를 변환시키기 위한 렌즈 조립체를 설치하고, 설치된 렌즈 조립체의 각도를 조절하여 원하는 광학 카메라측으로 광을 진행시켰다.

한편, 광학 장치의 렌즈 조립체는 각도 조절이 가능하도록 설치되기 때문에, 진동 및 충격에 약하다. 즉, 임무 플랫폼으로부터 광학 장치로 전달되는 진동 및 충격에 의해, 렌즈 조립체의 각도가 순간적으로 변할 수 있다. 이에, 광이 원하는 광학 카메라측으로 원활하게 진행되지 못할 수 있고, 광학 카메라의 관측능력이 저하될 수 있다. 따라서, 임무 플랫폼으로부터 광학 장치로 진동 및 충격이 전달되어도 렌즈 조립체의 조절된 각도를 유지시킬 수 있는 광학 장치가 필요한 실정이다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.

KR 10-2006-0122390 A KR 10-2019-0117276 A

본 발명은 렌즈 조립체의 각도를 안정적으로 조절 및 고정할 수 있는 광학 장치 및 광 진행 경로 변환 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 광학 장치는, 광을 진행시키기 위해 적어도 하나의 방향으로 개방된 수용공간을 가지는 프레임부; 축 회전이 가능하도록 상기 프레임부에 설치되는 축부; 광이 진행하는 경로를 변환시키기 위해 각도를 조절할 수 있도록 상기 수용공간에 수용되며 상기 축부에 지지되는 렌즈 조립체; 상기 축부를 축 회전시킬 수 있도록 상기 프레임부에 장착되며 상기 축부와 연결되는 구동부; 상기 렌즈 조립체의 조절된 각도를 유지시키기 위해 신축 가능하게 형성되며 상기 축부와 상기 프레임부를 연결하도록 설치되는 고정부;를 포함한다.

상기 렌즈 조립체의 흔들림에 의해 상기 축부에 가해지는 부하를 감지할 수 있도록 상기 구동부와 연결되는 감지부; 상기 감지부의 감지 결과를 이용하여 상기 렌즈 조립체와 결합하여 상기 렌즈 조립체의 각도를 구속할 수 있도록 상기 프레임부에 설치되는 구속부;를 포함할 수 있다.

상기 프레임부는 상부 및 하부가 상기 광이 입사되는 방향으로 개방되고, 후방부가 광이 입사되는 방향과 교차하는 방향으로 개방되며, 상기 렌즈 조립체는 상기 교차하는 방향으로 상기 프레임부의 후방부의 개구와 대향 배치되고, 상기 광이 입사되는 방향으로 각도가 조절될 수 있다.

상기 프레임부는 외면의 일부가 상기 수용공간을 향하는 방향으로 함몰되고, 상기 고정부는 상기 프레임부의 외면의 함몰된 부위에 배치될 수 있다.

상기 고정부는 상기 렌즈 조립체의 각도와 동일한 각도로 회전운동이 가능하도록 상기 프레임부 및 상기 축부와 링크결합될 수 있다.

상기 고정부는 복수개의 링크부재 및 조절 부재를 포함하고, 상기 복수개의 링크부재 중 상기 프레임부와 링크 결합되는 링크부재는 회전운동하는 방향으로 상기 축부에 탄성복원력을 인가할 수 있도록 탄성재질을 포함하고, 상기 조절 부재는 상기 프레임부와 링크 결합되는 링크부재의 탄성복원력의 크기를 조절하기 위해 상기 프레임부와 링크 결합되는 링크 부재의 하단부의 상하 높이를 조절할 수 있도록 설치될 수 있다.

상기 구속부는 상기 프레임부의 내면에 설치되며, 상기 수용공간으로 노출되고, 상기 렌즈 조립체의 각도에 따라 상기 렌즈 조립체와 접촉되거나 이격될 수 있다.

상기 감지부는 상기 렌즈 조립체의 흔들림에 의해 상기 축부가 축 회전하는 방향으로 상기 축부에 가해지는 부하를 감지하여 상기 구속부에 전원을 인가하고, 상기 구속부는 전원을 인가받아서 상기 렌즈 조립체를 구속하기 위한 자력을 생성할 수 있다.

상기 프레임부는, 프레임 바디; 상기 프레임 바디를 상하 방향으로 관통하도록 형성되는 제1 통로; 상기 제1 통로를 상기 프레임 바디의 후방으로 노출시키기 위해 상기 프레임 바디의 후방면을 전후 방향으로 관통하여 상기 제1 통로까지 연장되는 제2 통로; 상기 구동부를 장착시키기 위해 상기 프레임 바디의 우측면 또는 좌측면으로부터 좌우 방향으로 돌출되는 마운트; 상기 고정부를 설치하기 위해 상기 프레임 바디의 좌측면 또는 우측면으로부터 상기 제1 통로를 향하는 방향으로 함몰되는 설치 홈; 상기 축부를 배치하기 위해 상기 마운트 및 상기 프레임 바디를 좌우 방향으로 관통하여 상기 설치 홈까지 연장되는 관통 홀;을 포함할 수 있다.

상기 제1 통로는, 상기 프레임 바디의 상부에 형성되고, 상기 제2 통로와 교차하는 제1 구간; 상기 프레임 바디의 하부에 형성되며, 상기 제1 구간보다 통로 면적이 작고, 상기 관통 홀과 교차하는 제2 구간;을 포함할 수 있다.

상기 렌즈 조립체는 상부가 상기 제1 구간에 위치하고, 하부가 상기 제2 구간에 위치하며, 하부를 중심으로 상부가 회전하여 각도가 조절될 수 있다.

상기 축부는 좌우 방향으로 연장되고, 상기 제2 구간을 가로지르도록 배치되며, 상기 렌즈 조립체의 하부에 장착될 수 있다.

상기 구동부는, 상기 마운트에 장착되며, 상기 감지부가 내장되는 모터; 상기 모터로부터 연장되고, 상기 마운트를 관통하여 상기 수용공간의 내부로 연장되고, 상기 축부의 마운트측 단부와 연결되는 구동축;을 포함할 수 있다.

상기 고정부는, 상하 방향으로 연장되며, 하단이 좌우 방향으로 굴절되어 상기 프레임 바디를 관통하여 상기 축부의 설치 홈측 단부와 연결되는 제1 링크부재; 상기 제1 링크부재와 좌우 방향으로 마주보도록 배치되고, 상하 방향으로 연장되고, 상단이 상기 제1 링크부재의 상단과 연결되는 제2 링크부재; 상기 제1 링크부재의 하측에 배치되고, 상하 방향으로 연장되고, 신축 가능하도록 탄성재질을 포함하며, 상단이 상기 제2 링크부재의 하단과 연결되고, 하단이 상기 축부의 하측에서 상기 프레임부에 연결되는 제3 링크부재; 상기 제3 링크부재를 상기 프레임부에 연결시키도록 상기 프레임부에 설치되는 장착 부재;를 포함할 수 있다.

상기 고정부는, 상하 방향으로 연장되며, 하단이 좌우 방향으로 굴절되어 상기 프레임 바디를 관통하여 상기 축부의 설치 홈측 단부와 연결되는 제1 링크부재; 상기 제1 링크부재와 좌우 방향으로 마주보도록 배치되고, 상하 방향으로 연장되고, 신축 가능하도록 탄성재질을 포함하며, 상단이 상기 제1 링크부재의 상단과 연결되고, 하단이 상기 프레임부에 연결되는 제2 링크부재; 상기 축부의 하측에서 상기 제2 링크부재를 상기 프레임부에 연결시키도록 상기 프레임부에 설치되는 장착 부재;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 광 진행 경로 변환 방법은, 광이 진행하는 경로 상에 렌즈 조립체를 배치하는 과정; 상기 경로를 따라 광을 진행시켜 상기 렌즈 조립체에 입사시키는 과정; 상기 렌즈 조립체에 광이 입사되는 방향과 교차하는 방향으로 상기 렌즈 조립체로부터 광을 반사시켜 광이 진행하는 경로를 조정하는 과정; 상기 경로를 조정하는 과정 동안 상기 렌즈 조립체에 힘을 가하여 상기 렌즈 조립체의 흔들림을 방지하는 과정;을 포함한다.

상기 렌즈 조립체를 배치하는 과정은, 상기 광이 진행하는 경로를 따라 광이 입사되는 방향으로 정렬된 렌즈 조립체의 일측을 중심으로 타측을 회전시키기 위한 회전력을 생성하여, 상기 렌즈 조립체를 회전시켜 광이 입사되는 방향에 대하여 상기 렌즈 조립체를 경사지게 배치하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 렌즈 조립체의 흔들림을 방지하는 과정은, 탄성복원력을 이용하여 회전력을 생성하는 과정; 상기 회전력을 상기 렌즈 조립체의 일측에 가하여, 상기 렌즈 조립체의 각도를 유지하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 렌즈 조립체의 흔들림을 방지하는 과정은, 자력을 생성하는 과정; 상기 자력을 이용하여 상기 렌즈 조립체의 타측을 고정시키는 과정;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 축부 및 구동부를 이용하여 렌즈 조립체의 각도를 안정적으로 조절할 수 있다. 또한, 각도가 조절된 렌즈 조립체를 고정부의 탄성 복원력을 이용하여 안정적으로 고정시킬 수 있다. 이에, 광학 장치로 진동 및 충격이 전달되더라도 렌즈 조립체의 각도를 조절된 각도로 유지할 수 있다. 이로부터 광학 장치를 구비하는 광학계의 관측능력을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치 및 촬상 장치를 포함하는 광학계의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 조립체의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 조립체가 제1각도로 조절된 모습을 보여주는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 조립체가 제2각도로 조절된 모습을 보여주는 개략도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치의 고정부의 탄성 복원력을 조정하는 모습을 설명하기 위한 모식도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명은 광학 장치 및 광 진행 경로 변환 방법에 관한 것으로, 이하에서는 광학 장치가 함정, 항공기 및 위성 등의 임무 플랫폼에 탑재된 광학계에 적용되는 경우를 예시하여, 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 물론, 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치 및 광 진행 경로 변환 방법은 다양한 광학장비에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치 및 촬상 장치를 포함하는 광학계의 개략도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치의 분해 사시도이다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치를 구비하는 광학계를 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 광학계는 임무 플랫폼(미도시)에 부여된 감시 영역(S)을 감시하기 위한 광학계로서, 임무 플랫폼에 설치되고, 촬영 가능한 광의 파장대역이 서로 다른 복수개의 광학 카메라를 구비하는 촬상 장치(C), 감시 영역(S)으로부터 촬상 장치(C)가 설치된 위치로 진행되는 광을 촬상 장치(C)로 입사시키기 위한 광학 장치를 포함한다.

임무 플랫폼은 함정, 항공기 및 위성 등 다양할 수 있다. 감시 영역(S)은 임무 플랫폼이 임무를 수행하도록 부여되는 감시 영역(S)일 수 있다. 감시 영역(S)에는 지형지물과, 각종 구조물 및 타겟이 위치할 수 있다. 이들로부터 방출되는 광의 파장대역은 다양할 수 있다. 예컨대 광의 파장대역은 적색광 파장대역, 청색광 파장대역, 근적외선 파장대역, 중적외선 파장대역, 원적외선 파장대역을 포함하여 다양할 수 있다. 이때, 적색광 파장대역 및 청색광 파장대역을 제1파장대역이라고 지칭할 수 있고, 근적외선 파장대역, 중적외선 파장대역, 원적외선 파장대역을 제2파장대역이라고 지칭할 수 있다. 또한, 광의 파장대역은 제1파장대역 및 제2파장대역 외에도 다양할 수 있다.

촬상 장치(C)는 제1광학 카메라(C1) 및 제2광학 카메라(C2)를 포함할 수 있다. 제1광학 카메라(C1)는 복수개의 파장대역의 광 중에서 선택된 제1파장대역의 광을 촬영하여 감시 영역(S)의 영상을 생성하기 위한 광학 카메라일 수 있다. 제2광학 카메라는 복수개의 파장대역의 광 중에서 선택된 제2파장대역의 광을 촬영하여 감시 영역(S)의 영상을 생성하기 위한 광학 카메라일 수 있다. 물론, 촬상 장치(C)의 개수 및 촬영할 수 있는 광의 파장대역은 다양할 수 있다.

광학 장치는 촬상 장치(C)와 감시 영역(S) 사이에 위치하도록 임무 플랫폼에 설치될 수 있다. 또한, 광학 장치는 감시 영역(S)으로부터 광학 장치로 진행하는 광을 촬상 장치(C)의 복수개의 광학 카메라 중 선택된 광학 카메라로 입사시킬 수 있다.

즉, 임무 플랫폼이 제1파장대역의 광을 이용하여 감시 영역(S)을 감시하고자 하는 경우, 광학 장치는 감시 영역(S)으로부터 진행하는 광을 제1광학 카메라(C1)로 입사시킬 수 있다. 또한, 임무 플랫폼이 제2파장대역의 광을 이용하여 감시 영역(S)을 감시하고자 하는 경우, 광학 장치는 감시 영역(S)으로부터 진행하는 광을 제1광학 카메라(C1)로 입사시킬 수 있다.

이를 위해, 광학 카메라는 광이 진행하는 경로를 변환시키기 위한 렌즈 조립체(300)를 구비하고, 렌즈 조립체(300)의 각도를 조절하여 원하는 광학 카메라측으로 광을 진행시킨다.

한편, 광학 장치가 탑재된 임무 플랫폼은 주어진 임무에 따라 이동을 할 수 있다. 이때, 임무 플랫폼은 이동 중에 진동을 발생시킬 수 있고, 외부로부터 충격을 받을 수 있다. 이에, 광학 장치는 임무 플랫폼으로부터 진동 및 충격을 전달받을 수 있고, 광학 장치의 진동 및 충격에 의해 렌즈 조립체(300)의 각도가 순간적으로 변할 수 있다. 이 경우, 광학 카메라로 광이 정확하게 입사되지 못하여 광학 카메라가 순간적으로 감시 영역(S)을 감시하지 못할 수 있다.

이때, 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치는 진동 및 충격 상황에서도 렌즈 조립체(300)의 조절된 각도를 안정적으로 유지하기 위한 고정부(500)를 구비함으로써 진동 및 충격에 의한 렌즈 조립체(300)의 각도 변화를 방지할 수 있고, 광학 카메라로 광을 정확하게 입사시킬 수 있다. 따라서, 광학 장치에 진동 및 충격이 가해지는 상황에도 광학 카메라로 감시 영역(S)을 안정적으로 감시할 수 있다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치를 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치는, 광을 진행시키기 위해 적어도 하나의 방향으로 개방된 수용공간을 가지는 프레임부(100), 축 회전이 가능하도록 프레임부(100)에 설치되는 축부(200), 광이 진행하는 경로를 변환시키기 위해 각도를 조절할 수 있도록 프레임부(100)의 수용공간에 수용되며 축부(200)에 지지되는 렌즈 조립체(300), 축부(200)를 축 회전시킬 수 있도록 프레임부(100)에 장착되며 축부(200)와 연결되는 구동부(400), 및 렌즈 조립체(300)의 조절된 각도를 유지시키기 위해 신축 가능하게 형성되며 축부(200)와 프레임부(100)를 연결하도록 설치되는 고정부(500)를 포함한다.

또한, 광학 장치는, 렌즈 조립체(300)의 흔들림에 의해 축부(200)에 가해지는 부하를 감지할 수 있도록 구동부(400)와 연결되는 감지부(600), 및 감지부(600)의 감지 결과를 이용하여 렌즈 조립체(300)와 결합하여 렌즈 조립체(300)의 각도를 구속할 수 있도록 프레임부(100)에 설치되는 구속부(700), 및 구속부(700)와 렌즈 조립체(300)가 결합될 수 있도록 구속부(700)의 작동을 제어하는 제어부(800)를 포함할 수 있다.

프레임부(100)는 광학 장치의 몸체 역할을 한다. 프레임부(100)는 광을 진행시킬 수 있고, 광이 진행하는 경로를 변환시킬 수 있도록, 내부에 수용공간을 가질 수 있다. 이때, 프레임부(100)의 수용공간에 렌즈 조립체(300)가 수용될 수 있다.

프레임부(100)의 수용공간은 광이 입사되는 방향 및 광이 입사되는 방향과 교차하는 방향으로 개방될 수 있다. 여기서, 광이 입사되는 방향은 감시 영역(S)으로부터 프레임부(100)로 광이 입사되는 방향일 수 있다. 이때, 광이 입사되는 방향은 프레임부(100)와 감시 영역(S) 간의 위치 관계에 따라 정해질 수 있다.

예컨대 감시 영역(S)은 프레임부(100)의 하측에 위치할 수 있다. 이때, 광이 입사되는 방향은 상하 방향(Z)일 수 있다. 따라서, 프레임부(100)는 상부 및 하부가 광이 입사되는 방향인 상하 방향(Z)으로 개방될 수 있다.

또한, 광이 입사되는 방향과 교차하는 방향은 상하 방향(Z)과 교차하는 방향인 전후 방향(X)과 좌우 방향(Y) 중에서 선택되는 어느 한 방향일 수 있다. 예컨대 상술한 교차하는 방향은 전후 방향(X)일 수 있다. 따라서, 프레임부(100)는 후방부가 전후 방향(X)으로 개방될 수 있다. 물론, 교차하는 방향은 좌우 방향(Y)이 될 수도 있다.

한편, 프레임부(100)에 대한 감시 영역(S)의 위치는 다양할 수 있고, 이로부터 광이 입사되는 방향 및 이와 교차하는 방향도 다양하게 정의될 수 있다.

프레임부(100)는 외면의 일부가 수용공간을 향하는 방향으로 함몰될 수 있다. 이때, 고정부(500)는 프레임부(100)의 외면의 함몰된 부위에 배치될 수 있다. 이에, 프레임부(100)의 함몰된 부위 내에서 고정부(500)를 외부와의 구조적인 충돌 없이 안정적으로 작동시킬 수 있다. 또한, 광학 장치의 전체 크기를 컴팩트하게 줄여줄 수 있다.

도 2를 참조하면, 프레임부(100)는, 프레임 바디(110), 프레임 바디(110)를 상하 방향(Z)으로 관통하도록 형성되는 제1 통로(120), 제1 통로(120)를 프레임 바디(110)의 후방으로 노출시키기 위해 프레임 바디(110)의 후방면을 전후 방향(X)으로 관통하여 제1 통로(120)까지 연장되는 제2 통로(130), 구동부(400)를 장착시키기 위해 프레임 바디(110)의 우측면 또는 좌측면으로부터 좌우 방향(Y)으로 돌출되는 마운트(140), 고정부(500)를 설치하기 위해 프레임 바디(110)의 좌측면 또는 우측면으로부터 제1 통로(120)를 향하는 방향으로 함몰되는 설치 홈(150), 축부(200)를 배치하기 위해 마운트(140) 및 프레임 바디(110)를 좌우 방향으로 관통하여 설치 홈(150)까지 연장되는 관통 홀(160)을 포함할 수 있다.

프레임 바디(110)는 상하 방향(Z)으로 연장되어 소정 길이를 가질 수 있고, 좌우 방향(Y)으로 연장되어 소정 폭을 가질 수 있고, 전후 방향(X)으로 연장되어 소정 두께를 가질 수 있다. 프레임 바디(110)는 상면에 제1 통로(120)의 상부 개구가 형성될 수 있고, 하면에 제1 통로(120)의 하부 개구가 형성될 수 있다. 또한, 프레임 바디(110)는 후방면에 제2 통로(130)의 후방부 개구가 형성될 수 있다. 한편, 프레임 바디(110)의 전방면은 임무 플랫폼과 결합되기 위한 면으로서, 개구가 형성되지 않을 수 있다. 또한, 프레임 바디(110)의 전방면에는 설치 바가 좌우 방향(Y)으로 연장되어 형성될 수 있고, 설치 바에는 복수개의 설치 홀이 구비될 수 있다. 한편, 프레임 바디(110)는 좌측면에 설치 홈(150)이 형성되며, 우측면에 마운드(140)이 형성될 수 있다. 여기서, 설치 홈(150)은 프레임 바디(110)는 좌측면에서 전방 측으로 편중되어 위치할 수 있고, 프레임 바디(110)의 좌측면에서 후방 측으로 편중된 위치에는 임무 플랫폼과 결합되기 위해, 적어도 하나의 플랜지가 돌출 형성될 수 있다.

제1 통로(120)는 횡단면의 형상이 예컨대 사각형 형상일 수 있다. 물론, 제1 통로(120)의 횡단면의 형상은 다양할 수 있다. 제1 통로(120)는 광을 상하 방향(Z)으로 진행시킬 수 있다. 이때, 광은 제1 통로(120)의 하부 개구를 통과하여 상방으로 진행될 수 있고, 제1 통로(120)의 상부 개구를 통과하여 광학 카메라 예컨대 제2광학 카메라(C2)로 입사될 수 있다(도 1 참조).

제1 통로(120)는 프레임 바디(110)의 상부에 형성되며, 제2 통로(130)와 교차하는 제1 구간, 프레임 바디(110)의 하부에 형성되며, 상술한 제1 구간보다 통로 면적이 작고, 관통 홀(160)과 교차하는 제2 구간을 포함할 수 있다. 제1 구간의 통로 면적을 제2 구간의 통로 면적보다 크게하여, 제1 구간 내에서 렌즈 조립체(300)의 각도를 원활하게 조절할 수 있다. 또한, 제2 구간의 통로 면적을 제1 구간의 통로 면적보다 작게 함으로써, 제1 구간과 제2 구간 사이에 단턱을 형성할 수 있고, 으로부터 프레임 바디(110)의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.

제2 통로(130)는 횡단면의 형상이 예컨대 원형 형상일 수 있다. 물론, 제2 통로(130)의 횡단면의 형상은 다양할 수 있다. 제2 통로(130)는 광을 전후 방향(X)으로 진행시킬 수 있다. 이때, 광은 제1 통로(120)의 하부 개구를 통과하여 제2 구간을 통과하고, 제1 구간에서 렌즈 조립체(300)에 의해 진행 경로가 상하 방향(Z)에서 전후 방향(X)으로 변환되어 후방으로 진행될 수 있고, 제2 통로(130)를 통과하여 광학 카메라 예컨대 제1광학 카메라(C1)로 입사될 수 있다(도 1 참조).

마운트(140)는 프레임 바디(110)의 우측면으로부터 돌출될 수 있다. 마운트(140)에는 구동부(400)가 장착될 수 있다. 이때, 구동부(400)로부터 진동이 전달되는 것을 방지하도록, 마운트(140)에는 방진 구조가 내장될 수 있다.

설치 홈(150)은 프레임 바디(110)의 좌측면으로부터 함몰될 수 있다. 설치 홈(150)은 고정부(500)가 작동하는 공간을 확보할 수 있도록 상하 방향(Z)으로 소정 길이 연장될 수 있고, 전후 방향(X)으로 소정 폭 연장될 수 있고, 좌우 방향(Y)으로 소정 깊이 연장될 수 있다. 설치 홈(150)은 상부, 하부, 전방면, 후방면 및 좌측면이 프레임 바디(110)에 의해 보호될 수 있고, 우측면이 우측으로 개방될 수 있다. 설치 홈(150)의 우측면의 개방된 부위를 통하여 고정부(500)에 대한 접근성을 향상시킬 수 있다. 예컨대 개방된 부위를 통하여 고정부(500)에 접근하여 고정부(500)의 탄성 복원력을 간편하게 조절할 수 있다.

관통 홀(160)은 마운트(140)의 우측면으로부터 설치 홈(150)의 좌측면까지 관통하여 좌우 방향(Y)으로 연장될 수 있다. 관통 홀(160)은 제2 통로(130)보다 낮은 높이에서, 제1 통로(120)의 제2 구간과 연통할 수 있다. 또한, 관통 홀(160)에는 축부(200)를 배치할 수 있다. 관통 홀(160)은 축부(200)를 보호하는 역할을 한다.

축부(200)는 좌우 방향(Y)으로 연장될 수 있다. 축부(200)는 제1 통로(120)의 제2 구간을 가로지르도록 배치되며 렌즈 조립체(300)의 하부에 장착될 수 있다. 축부(200)는 구동부(400)에 의해 축 회전될 수 있고 축 회전을 이용하여 렌즈 조립체(300)의 각도를 조절할 수 있다.

축부(200)는 렌즈 조립체(300)와 구동부(400)를 연결시키는 제1축 조립체와, 고정부(500)와 렌즈 조립체(300)를 연결시키는 제2축 조립체를 포함할 수 있다. 예컨대 좌측으로부터 우측으로, 구동부(400), 제1축 조립체, 렌즈 조립체(300), 제2축 조립체, 고정부(500) 순서로 상호 연결될 수 있다.

제1축 조립체는 구동부(400)의 구동축(420)과 연결되는 제1축 커플링(210), 제1축 커플링(210)과 연결되는 제1축 리테이너(220), 제1축 리테이너(220)와 좌측에서 제1축 리테이너(220)와 좌우 방향(Y)으로 나란하게 배치되는 제1축 베이링(230), 좌우 방향(Y)으로 연장되고, 좌측 단부가 제1축 베어링(230)과 제1축 리테이너(220)를 좌우 방향(Y)으로 관통하여 제1축 커플링(210)과 연결되고, 우측 단부가 렌즈 조립체(300)에 장착되는 제1축 부재(240)를 포함할 수 있다.

제2축 조립체는 좌우 방향(Y)으로 연장되고, 좌측 단부가 렌즈 조립체(300)에 장착되고, 우측 단부가 고정부(500)의 제1 링크부재(520)와 연결되는 제2축 부재(250), 렌즈 조립체(300)와 설치 홈(150) 사이에서, 제2축 부재(250)의 우측 단부를 지지하도록 설치되는 제2축 리테이너(260) 및 제2축 베이링(270)을 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 조립체의 개략도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 렌즈 조립체(300)는 전후 방향(X)으로 프레임부(100)의 제2 통로(130)와 대향 배치되고, 축부(200)에 의해 광이 입사되는 방향으로 각도가 조절될 수 있다.

렌즈 조립체(300)는 상부가 제1 통로(120)의 제1 구간에 위치할 수 있고, 하부가 제1 통로(120)의 제2 구간에 위치할 수 있다. 또한, 렌즈 조립체(300)는 하부를 중심으로 상부가 회전하여 각도가 조절될 수 있다.

렌즈 조립체(300)는 상부 몸체(310) 및 하부 몸체(320)를 구비할 수 있다. 상부 몸체(310)는 렌즈 하우징(311), 렌즈 하우징(311)에 장착되는 렌즈(312), 렌즈 하우징(311)의 상단에 장착되는 위치 결정 부재(313)를 포함할 수 있다.

렌즈 하우징(311)은 렌즈(312)의 둘레 및 전방면에 장착될 수 있다. 렌즈 하우징(311)은 렌즈(312)를 보호할 수 있다. 렌즈(312)는 예컨대 원판 형상으로 형성될 수 있다. 물론, 렌즈(312)의 형상은 다양할 수 있다. 렌즈(312)는 단일 렌즈 부재 혹은 복수의 렌즈 부재를 포함할 수 있다. 렌즈(312)는 후방면에 입사되는 광을 반시시킬 수 있다. 렌즈(312)는 축부(200)의 축 회전에 의해 상하 방향(Z)에 대하여 소정 각도로 경사지게 배치될 수 있고, 상하 방향(Z)으로 정렬될 수 있다. 여기서, 렌즈(312)는 상하 방향(Z)에 대하여 소정 각도로 경사지게 배치된 상태에서 제1 통로(120)의 제2 구간을 통과한 광을 제2 통로(130)로 반사시킬 수 있다. 이에, 제1 통로(120)로부터 제2 통로(130)로 광의 진행 경로가 변환될 수 있다. 또한, 렌즈(312)가 상하 방향(Z)으로 정렬된 상태에서는 광과의 접촉이 방지됨으로써, 광이 제1 통로(120)의 제2 구간으로부터 제1 구간으로 진행할 수 있다.

위치 결정 부재(313)는 예컨대 나사 부재를 포함할 수 있다. 위치 결정 부재(313)는 렌즈 하우징(311)의 상단부로부터 후방으로 돌출될 수 있고, 렌즈 하우징(311)의 상단부에 나사 결합될 수 있으며, 나사 결합의 정도를 조절하여 돌출된 길이를 조절하여 렌즈 하우징(311)의 각도를 미세하게 조정함으로써, 광축 오차를 미세 보정할 수 있다.

한편, 렌즈 하우징(311)은 상단부가 자력에 의해 구속부(700)와 결합될 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 렌즈 하우징(311)의 상단부는 렌즈(312)가 상하 방향(Z)에 대하여 소정 각도로 경사지게 배치된 상태에서 구속부(700)와 접촉될 수 있고, 렌즈(312)가 상하 방향(Z)으로 정렬된 상태에서 구속부(700)로부터 이격될 수 있다.

하부 몸체(320)는 렌즈 하우징(311)의 하단으로부터 좌우 방향(Y)으로 돌출되어 형성될 수 있다. 하부 몸체(320)는 제1축 조립체와 결합되는 제1소켓(321) 및 제2축 조립체와 결합된느 제2소켓(322)을 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 구동부(400)는, 마운트(140)에 장착되며, 감지부(600)가 내장되는 모터(410), 모터(410)로부터 연장되고, 마운트(140)를 관통하여 프레임부(100)의 수용공간의 내부로 연장되고, 축부(200)의 마운트측 단부와 연결되는 구동축(420), 모터(410)를 마운트(140)에 결합시키기 위한 결합 부재(430) 예컨대 볼트를 포함할 수 있다. 구동부(400)는 모터(410)를 작동시켜 구동축(420)을 축 회전시킬 수 있다. 구동축(420)의 축 회전은 축부(200)의 제1축 조립체에 의해 렌즈 조립체(300)로 전달될 수 있다. 이에, 렌즈 조립체(300)의 각도가 조절될 수 있다.

이때, 렌즈 조립체(300)가 상하 방향(Z)에 대하여 소정 각도로 경사지게 배치되도록 구동축(420)이 축 회전하는 방향을 정회전 방향이라고 하고, 렌즈 조립체(300)가 상하 방향(Z)으로 정렬되도록 구동축(420)이 축 회전하는 방향을 역회전 방향이라고 한다.

한편, 구동부(400)에는 배터리가 내장될 수 있다. 물론, 구동부(400)는 임무 플랫폼으로부터 전력을 공급받을 수도 있다. 또한, 감지부(600)는 모터(410)에 내장되는 대신에 모터(410)의 외부에 배치되어 모터(410)와 연결될 수도 있다.

고정부(500)는 렌즈 조립체(300)의 각도와 동일한 각도로 회전운동이 가능하도록 설치 홈(150)의 내부에서 프레임부(100) 및 축부(200)와 링크결합될 수 있다. 고정부(500)는 복수개의 링크부재를 포함할 수 있다. 이때, 복수개의 링크부재 중 프레임부(100)와 링크 결합되는 링크부재는 회전운동하는 방향으로 축부(200)에 탄성복원력을 인가할 수 있도록 탄성재질을 포함할 수 있다. 고정부(500)는 탄성복원력을 이용하여 축부(200)의 축 회전을 방지함으로써 렌즈 조립체(300)의 각도를 고정시킬 수 있다.

고정부(500)는, 좌우 방향(Y)으로 연장되며, 설치 홈(150)으로부터 관통 홀(160)로 연장되는 링크 결속 부재(510), 상하 방향(Z)으로 연장되며, 하단이 좌우 방향으로 굴절되어 프레임 바디(110)를 관통하여 관통 홀(160)의 내부로 삽입되고, 링크 결속 부재(510)에 결합됨으로써 축부(200)의 설치 홈측 단부와 연결되는 제1 링크부재(520), 제1 링크부재(520)의 상단에 구비되는 베어링 부재(530), 제1 링크부재(520)와 좌우 방향(Y)으로 마주보도록 배치되고, 상하 방향(Z)으로 연장되고, 상단이 베어링 부재(530)에 장착됨으로써 제1 링크부재(520)의 상단과 연결되는 제2 링크부재(540), 제1 링크부재(520)의 하측에 배치되고, 상하 방향으로 연장되고, 신축 가능하도록 탄성재질을 포함하며, 상단이 제2 링크부재(540)의 하단과 연결되고, 하단이 축부(200)의 하측에서 프레임 바디(110)에 연결되는 제3 링크부재(550), 제3 링크부재(550)를 프레임 바디(110)에 연결시키도록 프레임 바디(110)에 설치되는 장착 부재(560), 장착 부재(560)의 상하 높이를 조절할 수 있도록 장착 부재(560)와 결합되고 프레임 바디(110)와 접촉되는 조절 부재(570)를 포함할 수 있다.

링크 결속 부재(510)는 제1 링크부재(520)를 축부(200)의 제2축 조립체와 결합시킬 수 있다. 이에, 제1 링크부재(520)의 회전 운동과 축부(200)의 축 회전이 연동될 수 있고, 제1 링크부재(520)의 회전 운동을 방지하는 것으로 축부(200)의 축 회전을 방지할 수 있다. 제1 링크부재(520)와 제2 링크부재(540)와 제3 링크부재(550)와 프레임 바디(110)는 4절 링크의 구조를 형성할 수 있다. 이때, 제3 링크부재(550)가 탄성재질을 포함함으로써, 축부(200)가 구동부(400)에 의해 축 회전할 때 제1 링크부재(520)가 사점을 넘어서까지 회전될 수 있다.

또한, 조절 부재(570)는 예컨대 장착 부재(560)와 나사 결합될 수 있고, 회전에 의해 장착 부재(560)의 상하 높이를 조절함으로써, 제3 링크부재(550)의 하단부의 높이를 조절하여, 제3 링크부재(550)의 탄성력 즉, 스프링 장력을 미세 조정함으로써, 링크부재들이 회전 운동되는 각도 및 속도를 조절할 수 있다.

물론, 고정부(500)의 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 예컨대 고정부(500)는, 좌우 방향(Y)으로 연장되며, 설치 홈(150)으로부터 관통 홀(160)로 연장되는 링크 결속 부재(510), 상하 방향(Z)으로 연장되며, 하단이 좌우 방향(Y)으로 굴절되어 프레임 바디(110)를 관통하여 축부(200)의 설치 홈측 단부와 연결되는 제1 링크부재(520), 제1 링크부재(520)와 좌우 방향(Y)으로 마주보도록 배치되고, 상하 방향(Z)으로 연장되고, 신축 가능하도록 탄성재질을 포함하며, 상단이 제1 링크부재(520)의 상단과 연결되고 하단이 프레임 바디(110)에 연결된 제2 링크부재 예컨대 스프링(미도시), 축부(200)의 하측에서 제2 링크부재를 프레임 바디(110)에 연결시키도록 프레임 바디(110)에 설치되는 장착 부재(560), 장착 부재(560)의 상하 높이(Z)를 조절할 수 있도록 장착 부재(560)와 결합되고 프레임 바디(110)와 접촉되는 조절 부재(570)를 포함할 수 있다. 즉, 제2 링크부재를 스프링으로 하여 제3링크부재를 사용하지 않음으로써 링크 구조를 보다 단순화시킬 수 있고, 따라서, 장치 전체의 무게와 부품 개수를 줄여줄 수 있다.

감지부(600)는 엔코더를 포함할 수 있다. 감지부(600)는 렌즈 조립체(300)의 흔들림에 의해 축부(200)가 축 회전하는 방향으로 축부(200)에 가해지는 부하를 감지하여 구속부에 전원을 인가할 수 있다.

구속부(700)는 프레임부(100)의 내면에 설치되며, 수용공간으로 노출될 수 있다. 구속부(700)는 렌즈 조립체(300)의 상단부로부터 후방으로 이격되어 렌즈 조립체(300)의 상단부와 전후 방향(X)으로 대향될 수 있고, 제1 통로(120)의 상부 개구의 내주면에 설치될 수 있다. 구속부(700)는 렌즈 조립체(300)의 각도에 따라 렌즈 조립체와 접촉되거나 이격될 수 있다. 구속부(700)는 예컨대 전자석을 포함할 수 있따. 구속부(700)는 전원을 인가받아서 렌즈 조립체(300)를 구속하기 위한 자력을 생성할 수 있다.

제어부(800)는 구속부(700)와 렌즈 조립체(300)가 결합될 수 있도록 구속부(700)의 작동을 제어할 수 있다. 즉, 감지부(600)가 축부(200)의 축 회전을 감지하면 제어부(800)가 구속부(700)에 전원을 인가할 수 있고, 구속부(700)와 렌즈 조립체(300)를 자력으로 상호 결합시킬 수 있다. 이때, 제어부(800)는 모터(410)에 구비된 배터리로부터 전원을 제공받거나, 임무 플랫폼의 전력 계통으로부터 전원을 제공받을 수 있다. 한편, 제어부(800)는 광학 장치의 전체적인 작동을 제어할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 조립체가 제1각도로 조절된 모습을 보여주는 개략도이다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 렌즈 조립체가 제2각도로 조절된 모습을 보여주는 개략도이다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치의 고정부의 탄성 복원력을 조정하는 모습을 설명하기 위한 모식도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치의 렌즈 조립체 각도 조절 방식을 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 임무 플랫폼이 감시 영역(S)을 촬상 장치(C)의 제2광학 카메라(C2)로 감시하는 경우, 임무 플랫폼으로부터 제어 신호를 입력받아 제어부(800)가 구동부(400)를 작동시키고, 구동부(400)가 축부(200)를 역회전 방향으로 제2각도(θ2)만큼 축 회전시킨다. 이에, 축부(200)에 지지된 렌즈 조립체(300)의 하부를 중심으로 상부가 제2각도(θ2)만큼 회전하게 되고, 이로부터 렌즈 조립체(300)가 상하 방향(Z)으로 정렬되며, 프레임부(100)의 제1 통로를 통과하여 상하 방향(Z)으로 입사되는 광의 입사되는 방향으로의 광축(L1)으로부터 전방으로 이격될 수 있다. 이에, 광을 상하 방향으로 진행시켜 제2광학 카메라(C2)로 입사시킬 수 있다.

이때, 구동부(400)가 축부(200)를 제2각도(θ2)만큼 축 회전시키는 동안에는 축부(200)에 가해지는 토크가 고정부(500)의 제3 링크부재(550)의 탄성복원력을 이기고 고정부(500)의 링크부재들을 제2각도(θ2)만큼 회전시킬 수 있는 정도의 크기로 제어될 수 있다. 이때, 고정부(500)의 링크부재들이 사점을 넘기기 전까지는 토크가 점점 증가하고, 고정부(500)의 링크부재들이 사점을 넘긴 이후부터는 토크가 점점 감소할 수 있다. 이러한 토크의 제어는 제어부(800)가 구동부(400)에 인가하는 전력의 크기를 조절함으로써 수행할 수 있다.

또한, 구동부(400)가 축부(200)를 제2각도(θ2)만큼 축 회전시켜 렌즈 조립체(300)를 상하 방향(Z)으로 정렬시키는 것을 완료한 이후에는, 구동부(400)에 제공되는 전력을 차단하고, 축부(200)에 가해지는 토크를 제거할 수 있다. 이때부터는 고정부(500)의 제3 링크부재(550)의 탄성복원력(f1)을 이용하여 고정부(500)의 링크부재들이 제2각도(θ2)만큼 회전된 상태를 유지시키고, 축부(200)의 제2각도(θ2)만큼 축 회전된 상태를 유지시킬 수 있다.

한편, 렌즈 조립체(300)가 상하 방향(Z)으로 정렬되며, 프레임부(100)의 제1 통로를 통과하여 상하 방향(Z)으로 입사되는 광의 입사되는 방향으로의 광축(L1)으로부터 전방으로 이격된 상태에서는 임무 플랫폼의 진동 및 충격을 무시할 수 있다. 즉, 렌즈 조립체(300)가 상하 방향(Z)으로 정렬된 상태에서 렌즈 조립체(300)가 임무 플랫폼의 진동 및 충격에 의해 제3 링크부재(550)의 탄성복원력(f1)을 넘어서는 힘으로 흔들리더라도, 렌즈 조립체(300)가 광축(L1)에 중첩되어 있지 않기 때문에, 렌즈 조립체(300)의 흔들림에 광의 진행에 영향을 주지 않을 수 있다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 임무 플랫폼이 감시 영역(S)을 촬상 장치(C)의 제1광학 카메라(C1)로 감시하는 경우, 임무 플랫폼으로부터 제어 신호를 입력받아 제어부(800)가 구동부(400)를 작동시키고, 구동부(400)가 축부(200)를 정회전 방향으로 제1각도(θ1)만큼 축 회전시킨다. 여기서, 제1각도(θ1)는 제2각도(θ2)와 크기가 같고 방향이 반대이다. 축 회전에 의해, 축부(200)에 지지된 렌즈 조립체(300)의 하부를 중심으로 상부가 제1각도(θ1)만큼 회전하게 되고, 이로부터 렌즈 조립체(300)가 상하 방향(Z)에 대하여 제1각도(θ1)만큼 경사지게 배치되며, 프레임부(100)의 제1 통로를 통과하여 상하 방향(Z)으로 입사되는 광의 입사되는 방향으로의 광축(L1)과 경사지게 교차함으로써, 광축(L1)을 변환시킬 수 있다. 이에, 광을 변환된 광축(L2)을 따라 전후 방향으로 진행시켜 제1광학 카메라(C1)로 입사시킬 수 있다. 여기서, 렌즈 조립체(300)의 상단부가 프레임부(100)의 제1 통로의 상부 개구의 내측벽의 후방측에 형성된 오목홈에 안착되어 지지될 수 있다.

이때, 구동부(400)가 축부(200)를 제1각도(θ1)만큼 축 회전시키는 동안에는 축부(200)에 가해지는 토크가 고정부(500)의 제3 링크부재(550)의 탄성복원력을 이기고 고정부(500)의 링크부재들을 제1각도(θ1)만큼 회전시킬 수 있는 정도의 크기로 제어될 수 있다. 이때에도, 고정부(500)의 링크부재들이 사점을 넘기기 전까지는 토크가 점점 증가하고, 고정부(500)의 링크부재들이 사점을 넘긴 이후부터는 토크가 점점 감소할 수 있다.

또한, 제어부(800)는 구동부(400)가 축부(200)를 제1각도(θ1)만큼 축 회전시켜 렌즈 조립체(300)를 경사지게 배치하는 것을 완료한 이후, 구동부(400)에 제공되는 전력을 차단하고, 축부(200)에 가해지는 토크를 제거할 수 있다. 이때부터는 고정부(500)의 제3 링크부재(550)의 탄성복원력(f1)을 이용하여 고정부(500)의 링크부재들이 제1각도(θ1)만큼 회전된 상태를 유지시키고, 축부(200)의 제1각도(θ1)만큼 축 회전된 상태를 유지시킬 수 있다.

한편, 렌즈 조립체(300)가 경사지게 배치된 상태에서는 렌즈 조립체(300)가 흔들리게 되면 변환된 광축(L2)이 영향을 받게 되고, 제1광학 카메라(C1)로 광이 입사되는 것이 방해될 수 있다. 이에, 제어부(800)는 감지부(600)를 작동시켜 축부(200)에 부하가 감지되면, 렌즈 조립체(300)가 흔들리는 것으로 판단하고, 구속부(800)에 전력을 인가하여 자력을 생성하여 렌즈 조립체(300)를 구속부(800)에 자력으로 부착시킨다. 이에, 렌즈 조립체(300)가 프레임부(100) 및 프레임부(100)가 탑재된 임무 플랫폼에 대하여 상대적으로 흔들리는 것을 방지할 수 있고, 변환된 광축(L2)을 안정적으로 유지함으로써, 제1광학 카메라(C1)로 광을 안정적으로 입사시킬 수 있다.

한편, 도 6 및 도 7을 참조하면, 제3 링크부재(550)의 하단부의 높이를 제1 높이(D1)에서 제1 높이(D1)보다 낮은 제2 높이(D2)로 조절하여 제3 링크부재(550)의 탄성복원력의 크기를 조절할 수도 있다.

또한, 도 2 및 도 7을 참조하면, 조절 부재(570)가 제어부(800)에 의해 제어되는 구동기(미도시)를 구비하여, 제3 링크부재(550)의 하단부의 높이를 자동으로 제어할 수 있다. 예컨대 구동부(400)가 축부(200)를 축 회전시키는 동안에는 제3 링크부재(550)의 하단부의 높이를 제1 높이(D1)로 조절하여 축부(200)의 축 회전이 원활하도록 하고, 구동부(400)가 축부(200)를 축 회전을 완료시킨 이후에는 제3 링크부재(550)의 하단부의 높이를 제2 높이(D2)로 조절하여 탄성복원력을 증가시킬 수 있다. 구동기는 엑추에이터를 포함할 수 있고, 조절 부재(570)를 회전시켜 조절 부재(570)와 나사 결합되어 있는 장착 부재(560)를 승강시킬 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 광 진행 경로 변환 방법을 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 광 진행 경로 변환 방법은, 광이 진행하는 경로 상에 렌즈 조립체(300)를 배치하는 과정, 광이 진행하는 경로를 따라 광을 진행시켜 렌즈 조립체(300)에 입사시키는 과정, 렌즈 조립체(300)에 광이 입사되는 방향과 교차하는 방향으로 렌즈 조립체(300)로부터 광을 반사시켜 광이 진행하는 경로를 조정하는 과정, 광이 진행하는 경로를 조정하는 과정 동안 렌즈 조립체(300)에 힘을 가하여 렌즈 조립체(300)의 흔들림을 방지하는 과정을 포함한다.

우선, 광이 진행하는 경로 상에 렌즈 조립체를 배치한다. 즉, 프레임부(100)의 제1 통로(120)의 내부에서 광이 진행하는 경로를 따라 광이 입사되는 방향으로 정렬된 렌즈 조립체(300)의 일측을 중심으로 타측을 회전시키기 위한 회전력을 생성할 수 있다. 예컨대 구동부(400)를 작동시켜 축부(200)를 정회전 방향으로 축 회전시킴으로써 회전력을 생성할 수 있다. 이후, 축부(200)의 축 회전을 이용하여 렌즈 조립체(300)를 회전시켜 광이 입사되는 방향 예컨대 상하 방향(Z)에 대하여 렌즈 조립체(300)를 경사지게 배치할 수 있다.

이후, 광이 진행하는 경로를 따라 광을 진행시켜 렌즈 조립체(300)에 입사시킨다. 즉, 프레임부(100)의 제1 통로(120)의 하부 개구에 상하 방향(Z)으로 광을 통과시키고 상부 개구를 향하는 방향으로 광을 진행시켜 제1 통로(120)의 제1 구간에서 경사지게 배치된 렌즈 조립체(300)에 광을 입사시킨다.

이후, 광이 입사되는 방향과 교차하는 방향으로 렌즈 조립체(300)로부터 광을 반사시켜 광이 진행하는 경로를 조정한다. 즉, 렌즈 조립체(300)로부터 후방을 향하는 방향으로, 광을 렌즈 조립체(300)에 반시시켜서 광이 진행하는 경로를 조정할 수 있다.

여기서, 광이 진행하는 경로를 조정하는 과정 동안 렌즈 조립체(300)에 힘을 가하여 렌즈 조립체(300)의 흔들림을 방지한다.

이때, 힘은 회전력 및 자력일 수 있다. 또한, 회전력은 탄성복원력으로부터 생성된 회전력일 수 있다. 즉, 고정부(500)의 제3 링크부재(550)의 탄성복원력(f1)을 이용하여 고정부(500)에 회전력을 생성하고, 고정부(500)와 연결된 축부(200)를 이용하여 고정부(500)의 회전력을 렌즈 조립체(300)의 일측에 전달하여, 렌즈 조립체(300)의 각도를 유지할 수 있다.

또한, 탄성복원력(f1)보다 큰 힘에 의해 렌즈 조립체(300)가 흔들리는 것을 방지할 수 있도록, 렌즈 조립체(300)의 일측에 가해지는 부하를 렌즈 조립체(300)의 일측과 연결된 축부(200)로부터 감시하고, 부하가 감지되면 구속부(700)에 전력을 제공하여 자력을 생성할 수 있다. 또한, 자력을 이용하여 렌즈 조립체(300)의 타측을 구속부(700)에 부착시켜 렌즈 조립체(300)를 고정시킬 수 있다.

상술한 바에 따르면, 본 발명의 실시 예에서는, 축부(200)와 구동부(400)를 이용하여 프레임부(100)의 수용공간 내에서 렌즈 조립체(300)의 각도를 신속하게 변환시킬 수 있고, 이에, 광이 입사되는 광학 카메라를 신속하게 변환시킬 수 있다. 또한, 렌즈 조립체(300)의 각도 조절 전후에, 축부(200)와 연결된 고정부(500)의 탄성복원력을 이용하여 축부(200)의 축 회전을 방지하여, 렌즈 조립체(300)의 각도를 안정적으로 유지할 수 있다. 또한, 렌즈 조립체(300)의 각도 조절 전후에, 탄성복원력보다 큰 힘이 축부(200)에 축 회전되는 방향으로 가해지는 경우, 축부(200)의 부하를 감지하여 신속하게 구속부(700)에 전력을 인가하여 구속부(700)와 렌즈 조립체(300)를 자력으로 결합시킬 수 있고, 렌즈 조립체(300)의 각도를 더욱 안정적으로 유지할 수 있다. 따라서, 진동과 같은 외란에 의해 광축이 흔들리는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 광학 장치가 고품질의 광학 성능을 유지할 수 있다. 또한, 구동부(400)는 렌즈 조립체(300)의 각도를 조절하는 중에 축부(200)에 가해지는 토크의 크기를 조절하여, 렌즈 조립체(300)가 받는 충격량을 최소화시킬 수 있다. 이에, 렌즈 조립체(300)의 피로 파괴를 방지할 수 있다.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 조합 및 변형될 것이고, 이에 의한 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100: 프레임부
200: 축부
300: 렌즈 조립체
400: 구동부
500: 고정부
550: 제3 링크부재
600: 감지부
700: 구속부
800: 제어부

Claims (19)

1. 광을 진행시키기 위해 적어도 하나의 방향으로 개방된 수용공간을 가지는 프레임부;
   축 회전이 가능하도록 상기 프레임부에 설치되는 축부;
   광이 진행하는 경로를 변환시키기 위해 각도를 조절할 수 있도록 상기 수용공간에 수용되며 상기 축부에 지지되는 렌즈 조립체;
   상기 축부를 축 회전시킬 수 있도록 상기 프레임부에 장착되며 상기 축부와 연결되는 구동부;
   상기 렌즈 조립체의 조절된 각도를 유지시키기 위해 신축 가능하게 형성되며 상기 축부와 상기 프레임부를 연결하도록 설치되는 고정부;를 포함하고,
   상기 렌즈 조립체는 상부가 상기 프레임부의 상부의 제1 구간에 위치하고, 하부가 상기 프레임부의 하부의 제2 구간에 위치하며, 하부를 중심으로 상부가 회전하여 각도가 조절되도록, 하부가 상기 축부에 장착되고,
   상기 렌즈 조립체의 상단부에는 광축 오차를 미세 보정하기 위한 위치 결정 부재가 구비되고,
   상기 위치 결정 부재는, 상기 제1 구간 측에서 상기 프레임부의 내면에 접촉될 수 있도록 상기 렌즈 조립체의 렌즈 하우징의 상단부로부터 돌출되며, 상기 렌즈 하우징에 나사 결합되고, 나사 결합의 정도를 조절하여 돌출된 길이를 조절함으로써, 상기 렌즈 조립체의 각도를 미세 조정하는 광학 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 렌즈 조립체의 흔들림에 의해 상기 축부에 가해지는 부하를 감지할 수 있도록 상기 구동부와 연결되는 감지부;
   상기 감지부의 감지 결과를 이용하여 상기 렌즈 조립체와 결합하여 상기 렌즈 조립체의 각도를 구속할 수 있도록 상기 프레임부에 설치되는 구속부;를 포함하는 광학 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 프레임부는 상부 및 하부가 상기 광이 입사되는 방향으로 개방되고, 후방부가 광이 입사되는 방향과 교차하는 방향으로 개방되며,
   상기 렌즈 조립체는 상기 교차하는 방향으로 상기 프레임부의 후방부의 개구와 대향 배치되고, 상기 광이 입사되는 방향으로 각도가 조절되는 광학 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 프레임부는 외면의 일부가 상기 수용공간을 향하는 방향으로 함몰되고,
   상기 고정부는 상기 프레임부의 외면의 함몰된 부위에 배치되는 광학 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정부는 상기 렌즈 조립체의 각도와 동일한 각도로 회전운동이 가능하도록 상기 프레임부 및 상기 축부와 링크결합되는 광학 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 고정부는 복수개의 링크부재 및 조절 부재를 포함하고,
   상기 복수개의 링크부재 중 상기 프레임부와 링크 결합되는 링크부재는 회전운동하는 방향으로 상기 축부에 탄성복원력을 인가할 수 있도록 탄성재질을 포함하고,
   상기 조절 부재는 상기 프레임부와 링크 결합되는 링크부재의 탄성복원력의 크기를 조절하기 위해 상기 프레임부와 링크 결합되는 링크 부재의 하단부의 상하 높이를 조절할 수 있도록 설치되는 광학 장치.
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 구속부는 상기 프레임부의 내면에 설치되며, 상기 수용공간으로 노출되고, 상기 렌즈 조립체의 각도에 따라 상기 렌즈 조립체와 접촉되거나 이격될 수 있는 광학 장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 감지부는 상기 렌즈 조립체의 흔들림에 의해 상기 축부가 축 회전하는 방향으로 상기 축부에 가해지는 부하를 감지하여 상기 구속부에 전원을 인가하고,
   상기 구속부는 전원을 인가받아서 상기 렌즈 조립체를 구속하기 위한 자력을 생성하는 광학 장치.
9. 청구항 2에 있어서,
   상기 프레임부는,
   프레임 바디;
   상기 프레임 바디를 상하 방향으로 관통하도록 형성되는 제1 통로;
   상기 제1 통로를 상기 프레임 바디의 후방으로 노출시키기 위해 상기 프레임 바디의 후방면을 전후 방향으로 관통하여 상기 제1 통로까지 연장되는 제2 통로;
   상기 구동부를 장착시키기 위해 상기 프레임 바디의 우측면 또는 좌측면으로부터 좌우 방향으로 돌출되는 마운트;
   상기 고정부를 설치하기 위해 상기 프레임 바디의 좌측면 또는 우측면으로부터 상기 제1 통로를 향하는 방향으로 함몰되는 설치 홈;
   상기 축부를 배치하기 위해 상기 마운트 및 상기 프레임 바디를 좌우 방향으로 관통하여 상기 설치 홈까지 연장되는 관통 홀;을 포함하는 광학 장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 통로는,
    상기 프레임 바디의 상부에 형성되고, 상기 제2 통로와 교차하는 상기 제1 구간;
    상기 프레임 바디의 하부에 형성되며, 상기 제1 구간보다 통로 면적이 작고, 상기 관통 홀과 교차하는 상기 제2 구간;을 포함하는 광학 장치.
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12. 청구항 10에 있어서,
    상기 축부는 좌우 방향으로 연장되고, 상기 제2 구간을 가로지르도록 배치되며, 상기 렌즈 조립체의 하부에 장착되는 광학 장치.
13. 청구항 9에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 마운트에 장착되며, 상기 감지부가 내장되는 모터;
    상기 모터로부터 연장되고, 상기 마운트를 관통하여 상기 수용공간의 내부로 연장되고, 상기 축부의 마운트측 단부와 연결되는 구동축;을 포함하는 광학 장치.
14. 청구항 9에 있어서,
    상기 고정부는,
    상하 방향으로 연장되며, 하단이 좌우 방향으로 굴절되어 상기 프레임 바디를 관통하여 상기 축부의 설치 홈측 단부와 연결되는 제1 링크부재;
    상기 제1 링크부재와 좌우 방향으로 마주보도록 배치되고, 상하 방향으로 연장되고, 상단이 상기 제1 링크부재의 상단과 연결되는 제2 링크부재;
    상기 제1 링크부재의 하측에 배치되고, 상하 방향으로 연장되고, 신축 가능하도록 탄성재질을 포함하며, 상단이 상기 제2 링크부재의 하단과 연결되고, 하단이 상기 축부의 하측에서 상기 프레임부에 연결되는 제3 링크부재;
    상기 제3 링크부재를 상기 프레임부에 연결시키도록 상기 프레임부에 설치되는 장착 부재;를 포함하는 광학 장치.
15. 청구항 9에 있어서,
    상기 고정부는,
    상하 방향으로 연장되며, 하단이 좌우 방향으로 굴절되어 상기 프레임 바디를 관통하여 상기 축부의 설치 홈측 단부와 연결되는 제1 링크부재;
    상기 제1 링크부재와 좌우 방향으로 마주보도록 배치되고, 상하 방향으로 연장되고, 신축 가능하도록 탄성재질을 포함하며, 상단이 상기 제1 링크부재의 상단과 연결되고, 하단이 상기 프레임부에 연결되는 제2 링크부재;
    상기 축부의 하측에서 상기 제2 링크부재를 상기 프레임부에 연결시키도록 상기 프레임부에 설치되는 장착 부재;를 포함하는 광학 장치.
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