KR102488919B1 - telescopic sight for weapon using far infrared - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 총기와 같은 무기용으로 사용될 수 있는 원적외선 조준경에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학적 대상 확대를 통해 조준 정확성을 높일 수 있는, 무기용 원적외선 조준경에 관한 것이다.The present invention relates to a far-infrared sight that can be used for weapons such as firearms, and more particularly, to a far-infrared sight for weapons that can increase aiming accuracy through optical target magnification.
원적외선 조준경은 야시경 시스템(night vision system)의 일종으로 원적외선 카메라를 이용하여 야간에 대상을 정확히 파악, 조준하기 위한 수단이다. A far-infrared sight is a kind of night vision system and is a means for accurately identifying and aiming at a target at night using a far-infrared camera.
소총과 같은 무기를 사용할 때 무기의 조준 성능을 개선하는 방법이 무기 발달과 함께 지속적으로 탐색되었다. 통상의 소총에는 그 총의 총열(barrel)에 정렬된 가늠자, 가늠쇠와 같은 기계적인 조준기가 구비된다. 총기 사용자는 총열을 응시하면서 그 기계적 조준기를 소정의 목표물에 시각적으로 정렬시킨다.When using weapons such as rifles, ways to improve the aiming performance of weapons have been continuously explored along with the development of weapons. Conventional rifles are equipped with mechanical sights, such as sights, sights aligned with the barrel of the gun. The firearm user visually aligns the mechanical sight with a target while staring at the barrel.
목표를 더욱 정확히 조준하기 위해 총열 방향으로 망원경과 비슷한 구성의 확대 배율 조준경을 설치하여 조준 대상을 확대하여 보고, 보다 정확한 위치를 조준할 수도 있다. 조준의 편의를 위해 이런 경우 렌즈 등에 십자선 눈금을 표시하는 경우가 많다. In order to aim more accurately at the target, a magnification scope similar to a telescope is installed in the direction of the barrel to magnify the target and aim at a more accurate position. For convenience of aiming, in this case, a crosshair scale is often displayed on the lens or the like.
한편, 타겟을 야간에는 정확히 볼 수 없기 때문에, 무기용의 야시 조준경으로서 적외선에 의한 열화상 카메라를 이용한 야시 조준경도 이용되고 있다.On the other hand, since the target cannot be seen accurately at night, a night vision sight using an infrared thermal imaging camera is also used as a night vision sight for weapons.
대한민국 등록특허 제10-0210309호 "무기용 야시 조준경"에는 야시경 시스템의 일 예가 개시된다. 이와 같은 종래의 야시경 시스템에서는, 관측 대상에 의해 반사 또는 방출된 주변의 빛을 증폭시키는 영상 증폭법(image intensification process)을 많이 채택하였다. 통상적으로 영상 증폭법에서는 입사하는 주변의 빛을 대물렌즈를 통해 받아 전자증폭 광전관의 음극에서 빛을 전자로 변환하고, 광전관 내에서 전자를 증폭시키고, 그 증폭된 전자를 형광체 스크린상에 투사하여, 사용자가 볼 수 있는 가시광 영상으로 변환하는 과정을 포함한다. 사용자는 야시경 시스템의 접안부에 마련된 접안 렌즈를 통해서 그 가시광 영상을 관찰한다. Korean Patent Registration No. 10-0210309 "Night Sight Sight for Weapon" discloses an example of a night vision system. In such a conventional night vision goggles system, an image intensification process for amplifying ambient light reflected or emitted by an object to be observed has been widely adopted. In general, in the image amplification method, incident ambient light is received through an objective lens, the light is converted into electrons at the cathode of an electron amplification phototube, electrons are amplified in the phototube, and the amplified electrons are projected onto a phosphor screen, A process of converting the image into a visible light image that can be viewed by a user is included. A user observes the visible light image through an eyepiece provided in the eyepiece of the night vision goggles system.
이런 방식에서는 육안으로 인식하기 어려운 대상과 주변과의 대비(contrast) 효과를 증가시키고, 타겟을 정확히 조준할 수 있도록 한다. 이런 아날로그 야시 조준경에서는 외부에서 입사되는 광량이 많으면 사용자가 볼 수 있는 대상 영상의 품질이 개선될 수 있고, 따라서 대물렌즈 구경을 크게 하는 등 적합한 광학 시스템을 사용하는 것이 바람직하다. In this way, a contrast effect between an object difficult to recognize with the naked eye and the surroundings is increased, and the target can be accurately aimed. In such an analog night vision scope, if the amount of light incident from the outside is large, the quality of a target image that a user can see can be improved. Therefore, it is preferable to use an appropriate optical system such as a large objective lens aperture.
한편, 디지틀 카메라의 일종인 열화상 카메라 혹은 적외선 카메라를 사용하는 야시경 시스템 혹은 야간투시경에서는 외부에서 시스템으로 입사된 영상광이 적외선, 주로 원적외선을 감지하는 CMOS 등 촬상소자 센서에서 광전현상을 이용하여 전자를 발생시켜 전기 신호로 변환되고, 그 전기 신호를 디지털 방식으로 처리하여 디스플레이에서 가시적인 영상 패턴으로 사용자가 볼 수 있도록 변환하는 방식을 주로 사용한다. On the other hand, in a night vision system using a thermal imaging camera or an infrared camera, which is a type of digital camera, or a night vision goggles, image light incident to the system from the outside uses photoelectric phenomena in an imaging device sensor such as CMOS that detects infrared rays, mainly far-infrared rays. is generated and converted into an electrical signal, and the electrical signal is digitally processed and converted into a visible image pattern on a display so that the user can see it.
원적외선광 야시경 장비는 다른 디지털 카메라들보다 화질이 낮은 편으로, 이는 원적외선의 파장(8~14μm)이 가시광선의 파장(400~700nm)보다 길어서 나타나는 현상이다. 파장이 길수록 이를 확실히 감지하기 위해서는 더 넓은 면적의 감지 소자가 필요한데, 센서의 기판 크기는 제한되어 있기에 적당히 낮은 화질로 타협할 수 밖에 없다. 화질을 올리기 위해 한정된 기판에 더 작은 소자를 많이 올리면 각 소자의 감지 능력이 떨어지게 된다. 더 작은 소자를 사용하여 높은 화질을 보여주기 위해서는 감도가 더 민감한 소자를 제작할 수 있는 기술력이 필요하다.Far-infrared night vision equipment has lower image quality than other digital cameras, which is a phenomenon that occurs because the wavelength of far-infrared rays (8~14μm) is longer than the wavelength of visible rays (400~700nm). The longer the wavelength, the larger the area of the sensing element is required to reliably detect it, but since the size of the sensor substrate is limited, it is inevitable to compromise with an appropriately low image quality. If a lot of smaller devices are placed on a limited substrate to increase image quality, the sensing ability of each device is degraded. In order to show high image quality using a smaller device, a technology capable of manufacturing a device with more sensitivity is required.
그리고, 기존의 원적외선광 야시경 장비에서는 종래의 광증폭식과 비교할 때 외부 광을 받아들이는 대물 렌즈 크기가 크다고 상의 품질이 비례해서 좋아지지 않는다. 즉, 센서의 집적도가 낮은 넓은 기판으로 되어있으면 그에 맞춰 F 값이 낮은 지름이 큰 렌즈를 쓸 뿐이고 그 반대도 마찬가지다. 그래서 센서의 감도가 좋으면 F 값이 높은 작은 지름의 렌즈를 쓸 수 있다. In addition, in the conventional far-infrared night vision device, compared to the conventional light amplification type, the size of the objective lens for receiving external light is large, but the quality of the image does not improve proportionally. In other words, if the sensor is made of a wide substrate with a low degree of integration, a lens with a low F value and a large diameter is used accordingly, and vice versa. So, if the sensitivity of the sensor is good, you can use a small diameter lens with a high F value.
이런 상황은 기존의 원적외선 조준경에 있어서 하나의 제약으로 작용할 수 있다. 즉, 원적외선 조준경은 센서에 따른 단일 배율만 지원하도록 제작되고 따라서 배율을 변경하기 위해서는 기존 배율과 다른 새로운 제품을 구매하여 교체, 장착해야 하는 불편함이 있다. 그리고, 이러한 단일배율 시스템은 점차로 향상되는 센서 기술을 충분히 반영하지 못하는 한계가 있다. This situation may act as a limitation in existing far-infrared ray sights. That is, the far-infrared sight is manufactured to support only a single magnification according to the sensor, and therefore, in order to change the magnification, it is inconvenient to purchase, replace, and install a new product different from the existing magnification. In addition, such a single magnification system has a limitation in not fully reflecting the gradually improved sensor technology.
본 발명은 상술한 종래의 기술의 문제점 혹은 불편함을 개선하기 위한 것으로, 활용도를 높일 수 있도록 광학적 기능 확장이 이루어진 무기용 확대배율 원적외선 조준경을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to improve the above-mentioned problems or inconveniences of the prior art, and an object of the present invention is to provide a magnification far-infrared ray sight for weapons in which optical functions are extended to increase utilization.
본 발명은 야간 활용 및 배율 확대를 상황에 맞게 용이하게 적용할 수 있는 무기용 원적외선 확대배율 조준경을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a far-infrared magnification scope for weapons that can be easily applied at night and magnification magnification according to circumstances.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원적외선 감지 센서 혹은 원적외선 촬상소자와, 외부 광을 받아 원적외선 촬상소자를 통해 획득한 열화상 신호를 사용자에게 영상으로 구현하는 디스플레이를 구비하는 야간조준경 모듈과, 야간조준경 모듈의 원적외선 촬상소자의 광경로상 앞쪽에 설치되어 원적외선을 통과시키는 망원조준경 모듈을 구비하여 이루어지는 무기용 확대배율 원적외선 조준경을 제공한다. The present invention for achieving the above object is a night sight module having a far-infrared detection sensor or a far-infrared imaging device, and a display for realizing a thermal image signal acquired through the far-infrared imaging device by receiving external light as an image for a user, and night A far-infrared ray sight with magnification magnification for a weapon is provided, comprising a telescopic sight module that is installed in front of a far-infrared ray imaging device on an optical path of the scope module and transmits far-infrared rays.
본 발명에서 망원조준경 모듈은 기본배율 망원조준경 파트와 추가확대 망원조준경 파트로 구성될 수 있고, 기본 배율 망원조준경 파트의 광경로상 앞쪽에 확대용 망원조준경 파트를 결합시켜 이루어질 수 있다. In the present invention, the telescopic sight module may be composed of a basic magnification telescopic sight part and an additional magnification telescopic sight part, and may be formed by combining a telescopic sight part for magnification on the front side of the optical path of the basic magnification telescopic sight part.
이때, 기본배율 망원조준경 파트는 기본배율용 경통의 광축상으로 배열된 복수 렌즈로 이루어진 렌즈 시스템을 구비하여 이루어지고, 추가확대 망원조준경 파트는 기본배율 망원조준경 파트의 광경로상 앞쪽에 결합되며 추가확대용 경통의 광축상으로 배열된 복수 렌즈로 이루어진 렌즈 시스템을 구비하여 이루어지는 것일 수 있다. At this time, the basic magnification telescopic sight part is provided with a lens system consisting of a plurality of lenses arranged on the optical axis of the barrel for basic magnification, and the additional magnification telescopic sight part is coupled to the front of the basic magnification telescopic sight part on the light path and additional It may be provided with a lens system consisting of a plurality of lenses arranged on the optical axis of the magnifying lens barrel.
이때, 기본배율 망원조준경 파트와 추가확대 망원조준경 파트는 나사결합을 통해 체결될 수도 있고, 복수의 서로 다른 배율을 위한 개별 추가확대 망원조준경 파트를 구비한 상태로 여러 기계적인 방식 가령, 슬라이딩 방식 혹은 회전 방식으로 개별의 추가확대 망원조준경 파트를 번갈아 가면서 기본배율 망원조준경 파트의 앞쪽에 교체 설치, 결합할 수 있도록 이루어진 것일 수 있다.At this time, the basic magnification telescopic sight part and the additional magnification telescopic sight part may be fastened through screw coupling, and various mechanical methods such as sliding or It may be made so that individual additional magnification telescopic sight parts can be alternately installed and combined in front of the basic magnification telescopic sight parts in a rotational manner.
본 발명에서 복수의 서로 다른 배율을 위한 추가확대 망원조준경 파트가 기본배율 망원조준경 파트와 결합될 때, 고배율일수록 개별 추가확대 망원조준경 파트의 대물 렌즈 구경이 커지는 것이 바람직하다. In the present invention, when the additional magnification telescopic sight parts for a plurality of different magnifications are combined with the basic magnification telescopic sight parts, it is preferable that the higher the magnification, the larger the objective lens aperture of the individual additional magnification telescopic sight parts.
이때, 야간조준경 모듈은 복수의 서로 다른 배율을 위한 개별 추가확대 망원조준경 파트 가운데 하나를 선택하여 결합되면 그 선택에 따라 야간조준경 모듈의 원적외선 감지 센서 혹은 원적외선 촬상소자를 이용한 디지털 줌을 연동하여 운영하도록 이루어질 수 있다. 이는 추가확대 망원조준경 파트의 대물측 렌즈 구경이 커지면 전체 조준경 내로 유입되는 광량 및 영상 신호량이 많아지고 따라서 디지틀 줌으로 확대하여도 촬상소자를 통해 얻는 타겟 영상의 품질이 많이 떨어지지는 않을 수 있다는 점을 고려한 것이다. At this time, the night sight module selects and combines one of the individual additional magnification telescopic sight parts for a plurality of different magnifications, and depending on the selection, the far infrared ray detection sensor of the night sight module or a digital zoom using a far infrared image pickup device is interlocked and operated. It can be done. This means that when the lens aperture on the objective side of the additional magnification telescopic sight part increases, the amount of light and image signals flowing into the entire scope increases, and therefore, the quality of the target image obtained through the image pickup device may not deteriorate significantly even when enlarged with digital zoom. it is taken into account
한편, 본 발명에서 망원조준경 모듈과 야간조준경 모듈이 서로 결합되는 경우, 결합시 자동적으로 망원조준경 모듈을 이루는 렌즈 시스템을 통과한 타겟 영상은 원적외선 감지 센서 혹은 원적외선 촬상소자 표면에서 촛점이 맞도록 이루어지는 것이 바람직하다. On the other hand, in the present invention, when the telescopic sight module and the night scope module are combined with each other, the target image passing through the lens system that automatically forms the telescopic sight module when combined is focused on the surface of the far infrared sensor or far infrared image pickup device. desirable.
한편, 본 발명에서 망원조준경 모듈은 원적외선이 통과할 수 있는 재질의 렌즈로 이루어진 것이 필요하며, 가령 원적외선 투과율이 높은 게르마늄 재질의 렌즈를 채택하여 사용할 수 있다. On the other hand, in the present invention, the telescopic sight module needs to be made of a lens made of a material that can pass far infrared rays, and for example, a lens made of germanium material having a high far infrared ray transmittance can be used.
본 발명에 따르면 기존의 단일 배율 원적외선 조준경에 확대배율을 위한 광학적 기능 확장이 이루어져 원적외선 조준경의 활용도를 높이고 편리성을 개선할 수 있다. According to the present invention, the optical function for magnification is extended to the existing single-magnification far-infrared sight, so that the usability of the far-infrared sight can be increased and convenience can be improved.
도1은 본 발명의 조준경의 한 실시예에 대한 개념적 구성도,
도2 내지 도4는 본 발명의 실시예 가운데 망원조준경 모듈에서의 몇 가지 다른 렌즈 시스템에서의 렌즈 배열 및 광경로를 나타내는 구성 개념도,
도5 및 도6은 각각 본 발명의 하나의 실시예의 망원조준경 모듈을 이루는 기본 배율 망원조준경 파트를 나타내는 사시도 및 그 광축 방향으로 수직하게 자른 단면을 나타내는 단면도,
도7은 도6의 실시예에서의 공간주파수(spatial frequency)와 모듈레이션(modulation)사이의 관계를 나타내는 회절 MTF 그래프,
도8은 도6의 실시예에서의 각 수차 발생을 나타내는 그래프들,
도9 및 도10은 각각 본 발명의 다른 실시예의 망원조준경 모듈을 이루는 기본 배율 망원조준경 파트를 나타내는 사시도 및 그 광축 방향으로 수직하게 자른 단면을 나타내는 단면도,
도11은 도10의 실시예에서의 공간주파수(spatial frequency)와 모듈레이션(modulation)사이의 관계를 나타내는 회절 MTF 그래프,
도12는 도10의 실시예에서의 각 수차 발생을 나타내는 그래프들,
도13 및 도14는 각각 본 발명의 또 하나의 실시예의 망원조준경 모듈을 이루는 기본 배율 망원조준경 파트를 나타내는 사시도 및 그 광축 방향으로 수직하게 자른 단면을 나타내는 단면도,
도15는 도14의 실시예에서의 공간주파수(spatial frequency)와 모듈레이션(modulation)사이의 관계를 나타내는 회절 MTF 그래프,
도16은 도14의 실시예에서의 각 수차 발생을 나타내는 그래프들이다.1 is a conceptual configuration diagram of one embodiment of the scope of the present invention;
2 to 4 are structural conceptual diagrams showing lens arrangements and light paths in several different lens systems in a telescopic sight module among embodiments of the present invention;
5 and 6 are a perspective view showing a basic magnification telescopic sight part constituting a telescopic sight module of one embodiment of the present invention and a cross-sectional view showing a cross section perpendicularly cut in the optical axis direction, respectively;
7 is a diffraction MTF graph showing the relationship between spatial frequency and modulation in the embodiment of FIG. 6;
8 are graphs showing the occurrence of each aberration in the embodiment of FIG. 6;
9 and 10 are a perspective view showing a basic magnification telescopic sight part constituting a telescopic sight module of another embodiment of the present invention and a cross-sectional view showing a cross section cut vertically in the optical axis direction, respectively;
11 is a diffraction MTF graph showing the relationship between spatial frequency and modulation in the embodiment of FIG. 10;
12 are graphs showing the occurrence of each aberration in the embodiment of FIG. 10;
13 and 14 are a perspective view showing a basic magnification telescopic sight part constituting a telescopic sight module of another embodiment of the present invention and a cross-sectional view showing a cross section perpendicularly cut in the optical axis direction, respectively;
15 is a diffraction MTF graph showing the relationship between spatial frequency and modulation in the embodiment of FIG. 14;
Fig. 16 is graphs showing the occurrence of each aberration in the embodiment of Fig. 14;
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명의 확대배율 원적외선 조준경 및 이를 구비한 총기를 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a magnification far-infrared ray sight and a firearm equipped with the same will be described in more detail through examples with reference to the drawings.
도1은 본 발명의 조준경의 한 실시예에 대한 개념적 구성도이다.1 is a conceptual configuration diagram of one embodiment of the scope of the present invention.
이 실시예에 따르면 조준경은 크게 볼 때, 원적외선 감지 센서 혹은 원적외선 촬상소자(21)와, 외부 광을 받아 원적외선 촬상소자를 통해 획득한 열화상 신호를 사용자에게 영상으로 구현하는 디스플레이(25)를 구비하는 무기용 야간조준경 모듈(20)과, 원적외선 촬상소자의 광경로상 앞쪽에 원적외선을 통과시키는 망원조준경 모듈(10)의 두 부분을 구비하여 이루어진다. According to this embodiment, the scope has a far-infrared sensor or a far-
여기서 망원조준경 모듈(10)은 광학적으로 타겟 영상을 확대하는 확대 조준경의 기능을 할 수 있다. 이를 위해 망원조준경 모듈은 망원경과 비슷한 구성, 가령 경통과 경통 내의 렌즈 시스템을 가지며, 이 렌즈 시스템은 실질적으로 망원경과 공통적인 종류 및 배열을 가진 렌즈 시스템으로 이루어질 수 있다. Here, the
보다 구체적인 하나의 예시로서, 망원조준경 모듈은 기본배율 망원조준경 파트(13)와 이 기본배율 망원조준경 파트(13)의 앞쪽에 결합되는 추가 부분인 추가확대 망원조준경 파트(11)를 구비하여 이루어질 수 있다. As a more specific example, the telescopic sight module may be provided with a basic magnification
이때 망원조준경 모듈을 구성하는 렌즈 시스템의 각 렌즈는 원적외선이 통과할 수 있는 재질의 렌즈, 가령 원적외선 투과율이 높은 게르마늄 재질의 렌즈를 채택하여 사용한다. At this time, each lens of the lens system constituting the telescopic sight module is used by adopting a lens made of a material through which far-infrared rays can pass, for example, a lens made of germanium having a high transmittance of far-infrared rays.
야간조준경 모듈(20)은 자체로 입사되는 외부 영상 신호 혹은 타겟 영상에 해당하는 광신호를 감지하는 촬상소자(21)와, 이 촬상소자가 감지하여 발생시키는 전기적 신호를 처리하여 디스플레이(25)로 보내는 모든의 하드웨어와 소프트웨어를 포괄하는 영상처리부(23)와, 영상처리부(23)의 신호를 받아 육안으로 볼 수 있는 영상으로 나타내어 주는 디스플레이(25)를 구비하여 이루어진다. 여기서 촬상소자는 야간조준경 모듈에 맞게 열화상 혹은 원적외선을 감지할 수 있는 소자로 이루어진다. 가령, 촬상소자로 원적외선 영역의(8~12㎛) 파장을 사용하는 픽셀 크기 12㎛의 VGA급(640x480) 검출기를 사용할 수 있다.The
광경로상 촬상소자 앞쪽에는 촬상소자로 입사하는 외부 영상을 일정 범위, 일정 시야로 제한하기 위한 별도의 대물렌즈를 둘 수 있지만 여기서는 망원조준경 모듈이 있으므로 별도의 대물렌즈는 고려하지 않는 것으로 한다.A separate objective lens can be placed in front of the imaging device on the light path to limit the external image incident to the imaging device to a certain range and a certain field of view. However, since there is a telescopic sight module here, a separate objective lens is not considered.
이런 구성에서 외부의 타겟과 같은 영상 정보를 포함하는 외부광이 본 발명 조준경의 망원조준경 모듈(10)로 입사하면 타겟 영상은 망원조준경 모듈 내의 렌즈시스템에 의한 배율 확대를 통해 야간조준경 모듈(20)의 일정 면적을 가진 촬상소자(21) 표면에 확대상이 맺히게 되고, 촬상소자는 원적외선광 형태의 영상신호를 전기신호 형태로 바꾼어 영상처리부(23)로 보내고, 영상처리부는 처리된 전기신호 형태의 영상신호를 디스플레이(25)에 사용자가 볼 수 있는 가시적 화면으로 구성하여 보여주게 된다.In this configuration, when external light including image information such as an external target enters the
도2 내지 도4는 망원조준경 모듈에서의 몇 가지 다른 렌즈 시스템을 나타내는 실시예들이다. 2-4 are examples of several different lens systems in a telescopic sight module.
도2는 망원조준경 모듈의 일 실시예로서, 도면상 왼쪽의 대물측의 볼록렌즈와 도면상 오른쪽의 대안측의 볼록렌즈, 이들 두 렌즈가 동일한 광축상에 일정 거리 이격 배열되어 이루어지는 확대배율 2.3배의 기본배율 망원조준경 파트로 이루어지는 망원조준경 모듈을 렌즈 중심으로 개념적으로 나타낸 도면이다. Figure 2 is an embodiment of a telescopic sight module, a convex lens on the object side on the left side of the drawing and a convex lens on the opposite side on the right side of the drawing, and these two lenses are arranged on the same optical axis at a certain distance and have a magnification of 2.3 times. It is a view conceptually showing the telescopic sight module consisting of parts of the basic magnification telescopic sight centered on the lens.
여기서는 별도의 경통은 표시하지 않지만 하나의 경통의 양 단에 렌즈가 각각 하나씩 설치되는 것으로 이해할 수 있으며, 대안측 볼록렌즈를 통과하여 타겟 영상을 구성하는 광은 대안측 볼록렌즈 오른쪽에 위치하는 일정 면적의 촬상소자 표면에 도달하는 것으로 이해할 수 있다. Although a separate lens barrel is not shown here, it can be understood that one lens is installed at both ends of one lens barrel, and the light passing through the convex lens on the alternative side and constituting the target image is a certain area located to the right of the convex lens on the alternative side. can be understood as reaching the surface of the image pickup device.
도3은 망원조준경 모듈의 일 실시예로서 도2와 같은 도면상 왼쪽의 대물측의 볼록렌즈와 도면상 오른쪽의 대안측의 볼록렌즈, 이들 두 렌즈가 동일한 광축상에 일정 거리 이격 배열되어 이루어지는 확대배율 2.3의 기본배율 망원조준경 파트의 왼쪽에 최종 확대 배율이 3.2배가 되도록 하는 별도의 두 렌즈로 이루어지는 제1 추가확대 망원조준경 파트가 설치됨을 볼 수 있다. 제1 추가확대용 망원조준경 파트는 도면상 왼쪽의 구경이 큰 볼록렌즈로 이루어진 대안측 렌즈와 도면상 오른쪽의 오목렌즈로 이루어진 대물측 렌즈를 구비하여 이루어진다. Figure 3 is an embodiment of a telescopic sight module, as in Figure 2, the convex lens on the object side on the left side and the convex lens on the opposite side on the right side on the drawing, magnification achieved by arranging these two lenses at a certain distance apart on the same optical axis. It can be seen that a first additional magnification telescopic sight part consisting of two separate lenses is installed to the left of the basic magnification telescopic sight part of 2.3 to achieve a final magnification of 3.2 times. The first telescopic sight part for additional magnification includes an alternative side lens composed of a convex lens with a large aperture on the left side of the drawing and an objective side lens composed of a concave lens on the right side of the drawing.
여기서는 별도의 경통은 표시하지 않지만 기본 배율 망원조준경 파트와 추가확대용 망원조준경 파트는 각각 하나의 경통의 양 단에 렌즈가 각각 하나씩 설치되는 것으로 이해할 수 있으며, 최종적으로 기본 배율 망원조준경 파트의 대안측 볼록렌즈를 통과하여 타겟 영상을 구성하는 광은 그 오른쪽의 일정 면적의 촬상소자 표면에 도달하는 것으로 이해할 수 있다Although a separate barrel is not shown here, it can be understood that the basic magnification telescopic sight part and the additional magnification telescopic sight part have lenses installed on both ends of one barrel, respectively, and finally, the alternative side of the basic magnification telescopic sight part. It can be understood that the light constituting the target image passing through the convex lens reaches the surface of a certain area of the imaging device on the right side.
여기서는 타겟 영상과 관련하여, 추가확대 망원조준경 파트의 도면상 왼쪽의 구경이 큰 볼록렌즈로 더 많은 외부 광 혹은 영상 정보가 조준경으로 입사하고 촬상장치 표면에 도달할 수 있다. Here, in relation to the target image, more external light or image information can be incident to the scope and reach the surface of the imaging device through the convex lens with a large aperture on the left side of the drawing of the additional magnification telescopic sight part.
이때, 촬상소자의 표면은 면적이 일정하다고 하고, 기본배율 망원조준경 파트와 촬상소자의 상호 거리 등의 결합관계는 도2와 동일하게 유지된다고 할 때, 추가확대 망원조준경 파트를 통해 입사하는 영상의 시야 범위가 촬상소자 면적에 꽉차게 되도록 전체 렌즈 시스템을 이루는 렌즈의 상호 거리, 렌즈 배율을 조절하는 것이 바람직하다. At this time, assuming that the surface of the imaging device has a constant area, and that the coupling relationship such as the mutual distance between the basic magnification telescopic sight part and the imaging device is maintained the same as in FIG. 2, the image incident through the additional magnification telescopic sight part It is preferable to adjust the mutual distance and lens magnification of the lenses constituting the entire lens system so that the field of view is completely filled in the area of the imaging device.
도4는 망원조준경 모듈의 다른 일 실시예로서 도2와 같은 도면상 왼쪽의 대물측의 볼록렌즈와 도면상 오른쪽의 대안측의 볼록렌즈, 이들 두 렌즈가 동일한 광축상에 일정 거리 이격 배열되어 이루어지는 확대배율 2.3의 기본 배율 망원조준경 파트의 왼쪽에 최종 확대 배율이 5.5배가 되도록 하는 별도의 두 렌즈로 이루어지는 제2 추가확대용 망원조준경 파트가 설치됨을 볼 수 있다. 제2 추가확대용 망원조준경 파트는 도면상 왼쪽의 구경이 도3의 것에 비해 더 큰 볼록렌즈로 이루어진 대안측 렌즈와 도면상 오른쪽의 오목렌즈로 이루어진 대물측 렌즈를 구비하여 이루어진다. 4 is another embodiment of a telescopic sight module, in which a convex lens on the object side on the left side and a convex lens on the opposite side on the right side on the drawing as shown in FIG. 2 are arranged at a certain distance apart on the same optical axis. It can be seen that a second additional magnification telescopic sight part consisting of two separate lenses is installed on the left side of the basic magnification telescopic sight part of 2.3 to achieve a final magnification of 5.5 times. The second telescopic sight part for additional magnification includes an alternative side lens composed of a convex lens having a larger aperture than that of FIG. 3 on the left side of the drawing and an objective side lens composed of a concave lens on the right side of the drawing.
앞서 도3에 대한 설명은 도4의 조준경에 대해서도 같은 방식으로 적용될 수 있다. The description of FIG. 3 above may be applied to the scope of FIG. 4 in the same manner.
한편, 이상과 같은 실시예에서 야간조준경 모듈과 망원조준경 모듈이 별도 부분으로 형성되고, 그리고 망원조준경 모듈이 기본배율 망원조준경 파트와 추가확대 망원조준경 파트로 구분되어 형성된다고 할 때, 실제 사용자가 확대배율 야간 조준경으로서 본 발명을 사용하기 위해서는 이들 사이의 상호 결합이 필요하다. On the other hand, in the above embodiment, when the night sight module and the telescopic sight module are formed as separate parts, and the telescopic scope module is formed by being divided into a basic magnification telescopic sight part and an additional magnification telescopic sight part, the actual user is magnified. In order to use the present invention as a magnifying night sight, mutual coupling between them is required.
이런 경우, 망원조준경 모듈을 이루는 케이스의 전단과 망원조준경 모듈을 이루는 경통 혹은 케이스 후단에 서로 결합되는 암나사산과 수나사산을 형성하여 나사결합을 시키는 방법을 사용할 수 있다.In this case, a method of screwing together by forming female and male threads coupled to each other at the front end of the case constituting the telescopic sight module and the rear end of the barrel or case constituting the telescopic sight module may be used.
마찬가지로, 망원조준경 모듈을 이루는 기본배율 망원조준경 파트의 경통 혹은 케이스 전단과 추가확대 망원조준경 파트의 경통 혹은 케이스 후단에 서로 결합되는 암사사산과 수나사산을 형성하여 나사결합을 시키는 방법을 사용할 수 있다.Similarly, a method of screwing together by forming a female thread and a male thread coupled to the front end of the barrel or case of the basic magnification telescopic sight part constituting the telescopic sight module and the rear end of the barrel or case of the additional magnification telescopic sight part can be used.
그런데, 제1 추가확대 망원조준경 파트와 제2 추가확대 망원조준경 파트를 사용, 교체할 필요가 있을 때 매번 기본배율 망원조준경 파트와의 나사결합을 풀고, 다시 새로운 파트와 나사결합을 시키는 조작은 번거롭고, 제한된 시간 내에 조준 발사가 필요한 경우, 시간상 불가능할 수도 있다. 그러므로, 이를 해결하기 위해 복수의 서로 다른 배율을 가진 개별 추가확대 망원조준경 파트를 회전상 혹은 직선상으로 배치한 어셈블리로 구성하고, 이 어셈블리를 기본배율 망원조준경 파트와 상호 회전이나 슬라이딩 가능하게 회전축이나 슬라이딩 가이드 등을 이용하여 기계적으로 결합시키는 방법을 사용할 수 있다. 이 경우, 어셈블리를 회전축을 중심으로 회전시키거나 가이드를 이용하여 선형 이동을 시키는 조작을 하면서 기본 배율 망원조준경 파트 앞쪽의 결합위치에 원하는 개별 추가확대 망원조준경 파트를 짧은 시간 내에 선택하여 배치시킬 수 있을 것이다. However, when it is necessary to use and replace the first additional magnification telescopic sight part and the second additional magnification telescopic sight part, the operation of unscrewing the screw connection with the basic magnification telescopic sight part and screwing it back with the new part is cumbersome , where aiming fire is required within a limited time, which may not be possible due to time constraints. Therefore, in order to solve this problem, a plurality of individual additional magnification telescopic sight parts with different magnifications are configured as an assembly in which rotational or linear arrangement is made, and this assembly is rotated or slidably mutually rotated or sliding with the basic magnification telescopic sight parts. A method of mechanical coupling using a sliding guide or the like may be used. In this case, while rotating the assembly around the axis of rotation or linearly moving it using a guide, desired individual additional magnification telescopic sight parts can be selected and placed in a short time at the combined position in front of the basic magnification telescopic sight part. will be.
한편, 디지틀 카메라에서 흔히 볼 수 있듯이 화소가 행렬을 이루도록 배열된 촬상소자 및 디스플레이를 이용하는 야간조준경 모듈은 디지털 줌 기능을 이용할 수 있다. 이런 디지털 줌 기능은 촬상소자에 충분한 갯수의 화소가 구비되고, 촬상소자의 전기 신호를 처리하여 디스플레이로 보내는 영상처리부(image processing part)에 디지털 줌을 위한 처리 소프트웨어가 구비된다면 충분히 이루어질 수 있다. Meanwhile, as is commonly seen in digital cameras, a night sight module using an imaging device and a display in which pixels are arranged in a matrix may use a digital zoom function. Such a digital zoom function can be performed sufficiently if a sufficient number of pixels are provided in an image pickup device and processing software for digital zoom is provided in an image processing part that processes electrical signals of the image pickup device and sends them to a display.
종래의 경우, 야간조준경으로 입사하는, 영상을 구성하는 광의 한계로 인하여 디지털 줌을 이용하여도 적절한 품질을 타겟 영상을 획득하기 어렵지만 본 발명에서 개별 추가확대 망원조준경 파트를 이루는 대물측 렌즈의 구경이 충분히 크도록 하면 종래의 야간조준경 모듈만을 가지는 경우에 비해 전체적으로 광량이 확대될 수 있으므로 디지털 줌을 이용해 적당한 품질의 타겟 영상을 획득할 수 있다. In the conventional case, it is difficult to obtain a target image of appropriate quality even using a digital zoom due to the limitation of the light entering the night sight and constituting the image. If it is sufficiently large, the total amount of light can be enlarged compared to the case of having only the conventional night sight module, so a target image of appropriate quality can be obtained using digital zoom.
따라서, 망원조준경 모듈을 이용하면서 구경이 큰 대물렌즈를 사용하는 경우, 디지털 줌 기능을 현실적으로 활성화시킬 수 있다. 단, 이런 경우에도 짧은 시간 내에 타겟을 포착하고 사격을 실시해야 하는 현실 적응성을 감안하여 가령, 추가확대 망원조준경 파트를 복수의 서로 다른 배율의 개별 추가확대 망원조준경 파트를 배열시킨 어셈블리로 구성할 때 어셈블리에서 구체적 개별 추가확대 망원조준경 파트를 기본배율 망원조준경 파트와 결합시키는 사용자 조작이 이루어질 때 이와 연동하여 자동으로 디지털 줌 기능도 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. Accordingly, when an objective lens having a large aperture is used while using a telescopic sight module, the digital zoom function can be practically activated. However, even in this case, in view of the adaptability to the reality of capturing and shooting a target within a short time, for example, when constructing an additional magnification telescopic sight part as an assembly in which a plurality of individual additional magnification telescopic sight parts of different magnifications are arranged In the assembly, when a user operation of combining a specific individual additional magnification telescopic sight part with a basic magnification telescopic sight part is performed, it is preferable to automatically perform a digital zoom function in conjunction with this.
디지털 줌의 확대 배율은 이와 결합되는 추가확대 망원조준경을 이루는 대물측의 볼록렌즈의 구경을 고려하여 일정 수준의 영상 품질을 제공할 수 있도록 정해지는 것이 바람직하다. The magnification of the digital zoom is preferably determined to provide a certain level of image quality in consideration of the caliber of the convex lens on the object side constituting the additional magnification telescopic sight coupled thereto.
한편, 본 발명의 확대배율 원적외선 조준경을 구비한 총기는, 총기 본체와, 본 발명의 확대배율 야간 조준경을 구비하여 이루어질 수 있다. 여기서 망원조준경 모듈의 광축은 총기의 총렬과 같은 방향으로 지향되도록 총기에 설치됨이 통상적이다. 즉, 본 발명이 적용된 총기는, 총기 본체와 총기 본체의 총렬 방향으로 설치된 망원조준경 모듈과, 망원조준경 모듈의 광경로상 후방에 설치된 야간 조준경 모듈을 구비하여 이루어질 수 있다. Meanwhile, a firearm equipped with the magnification far-infrared ray sight of the present invention may include a gun body and the magnification night sight. Here, the optical axis of the telescopic sight module is usually installed in the gun so that it is directed in the same direction as the barrel of the gun. That is, a firearm to which the present invention is applied may include a gun body and a telescopic sight module installed in the barrel direction of the gun body, and a night sight module installed in the rear of the telescopic sight module on an optical path.
도5 및 도6은 본 발명의 일 실시예의 망원조준경 모듈을 이루는 기본 배율 망원조준경 파트를 나타내는 사시도 및 그 광축 방향으로 수직하게 자른 단면을 나타내는 단면도이다. 5 and 6 are a perspective view showing a basic magnification telescopic sight part constituting a telescopic sight module of an embodiment of the present invention and a cross-sectional view showing a cross section cut vertically in the optical axis direction.
대물 렌즈의 첫번째 면에서 조리개를 형성할 수 있고, 앞선 예시에서와 달리 촬상소자에 대해 이 파트가 전/후로 이동하며 비 열화 및 초점 조절 역할을 수행할 수도 있다.A diaphragm can be formed on the first surface of the objective lens, and unlike in the previous example, this part can move forward/backward with respect to the imaging device to perform non-deterioration and focus control.
렌즈 시스템을 이루는 렌즈의 광학적 특성과 관련하여, 렌즈 매수의 최소화와 수차를 줄이기 위해 여기서는 비구면 렌즈를 사용한다. 광학계의 성능은 MTF(변조전달함수)를 통해 확인하였고, 그 외의 수차의 발생을 확인하였다. 그 결과는 도7 및 도8을 통해 확인할 수 있다. Regarding the optical characteristics of the lens constituting the lens system, an aspheric lens is used here in order to minimize the number of lenses and reduce aberration. The performance of the optical system was confirmed through MTF (modulation transfer function), and the occurrence of other aberrations was confirmed. The result can be confirmed through FIGS. 7 and 8 .
도9 및 도10은 본 발명의 실시예의 망원조준경 모듈을 이루는 기본 배율 망원조준경 파트에 제1 추가확대 망원조준경 파트가 결합된 상태를 나타내는 사시도 및 그 광축 방향으로 수직하게 자른 단면을 나타내는 단면도이다. 9 and 10 are a perspective view showing a state in which a first additional magnification telescopic sight part is coupled to a basic magnification telescopic sight part constituting a telescopic sight module of an embodiment of the present invention and a cross-sectional view showing a cross section cut vertically in the optical axis direction.
여기서도 렌즈 시스템을 이루는 렌즈의 광학적 특성과 관련하여, 렌즈 매수의 최소화와 수차를 줄이기 위해 비구면 렌즈를 사용한다. 이 실시예에서의 광학계의 성능은 MTF(변조전달함수)를 통해 확인하였고, 그 외의 수차의 발생을 확인하였다. 그 결과는 도11 및 도12를 통해 확인할 수 있다. Here, aspheric lenses are used to minimize the number of lenses and reduce aberrations in relation to the optical characteristics of the lenses constituting the lens system. The performance of the optical system in this embodiment was confirmed through MTF (Modulation Transfer Function), and the occurrence of other aberrations was confirmed. The result can be confirmed through FIGS. 11 and 12 .
도13 및 도14는 본 발명의 또 다른 실시예의 망원조준경 모듈을 이루는 기본 배율 망원조준경 파트에 제 2 추가확대 망원조준경 파트가 결합된 상태를 나타내는 사시도 및 그 광축 방향으로 수직하게 자른 단면을 나타내는 단면도이다. 13 and 14 are a perspective view showing a state in which a second additional magnification telescopic sight part is coupled to a basic magnification telescopic sight part constituting a telescopic sight module of another embodiment of the present invention, and a cross-sectional view showing a cross section cut vertically in the optical axis direction thereof to be.
여기서도 렌즈 시스템을 이루는 렌즈의 광학적 특성과 관련하여, 렌즈 매수의 최소화와 수차를 줄이기 위해 비구면 렌즈를 사용한다. Here, aspheric lenses are used to minimize the number of lenses and reduce aberrations in relation to the optical characteristics of the lenses constituting the lens system.
이와 같이 추가확대 망원조준경 파트에서 구경이 큰 볼록렌즈를 사용하면 그에 따라 광학계의 초점거리가 바뀌고 배율이 증가하며 앞선 실시예의 중배율 확대경보다 더 높은 배율의 영상을 제공할 수 있고, 더 많은 광량을 확보하여 확대된 타겟 영상에서도 높은 품질의 영상을 제공할 수 있다. In this way, when a convex lens with a large aperture is used in the additional magnification telescopic sight part, the focal length of the optical system changes accordingly, the magnification increases, and it is possible to provide an image with a higher magnification than the medium magnification magnifier of the previous embodiment, and to transmit more light. A high-quality image can be provided even in the secured and enlarged target image.
이런 실시예에서의 광학계의 성능은 MTF(변조전달함수)를 통해 확인하였고, 그 외의 수차의 발생을 확인하였다. 그 결과는 도15 및 도16을 통해 확인할 수 있다. The performance of the optical system in this embodiment was confirmed through MTF (Modulation Transfer Function), and the occurrence of other aberrations was confirmed. The result can be confirmed through FIGS. 15 and 16 .
이상에서는 한정적 실시예와 설명을 통해 본 발명을 설명하고 있지만, 지금까지 설명된 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.In the above, the present invention has been described through limited embodiments and descriptions, but the embodiments described so far are only illustrative of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, Various changes, modifications, or substitutions may be made by those skilled in the art within the technical spirit and scope of the present invention, and it should be understood that such embodiments fall within the scope of the present invention.
10: 망원조준경 모듈 11: 추가확대 망원조준경 파트
13: 기본배율 망원조준경 파트 20: 야간조준경 모듈
21: 촬상소자 23: 영상처리부
25: 디스플레이 10: telescopic sight module 11: additional magnification telescopic sight part
13: Basic magnification telescopic sight part 20: Night sight module
21: imaging device 23: image processing unit
25: display
Claims (8)
망원조준경 모듈은 기본배율 망원조준경 파트와 추가확대 망원조준경 파트로 구성되고,
상기 기본배율 망원조준경 파트의 광경로상 앞쪽에 상기 추가확대 망원조준경 파트를 결합시켜 이루어지는 무기용 확대배율 원적외선 조준경. According to claim 1,
The telescopic sight module consists of a basic magnification telescopic sight part and an additional magnification telescopic sight part,
A magnification magnification far-infrared ray sight for weapons formed by combining the additional magnification telescopic sight part in front of the optical path of the basic magnification telescopic sight part.
상기 기본배율 망원조준경 파트는 기본 배율용 경통의 광축상으로 배열된 복수 렌즈로 이루어진 렌즈 시스템을 구비하여 이루어지고,
상기 추가확대 망원조준경 파트는 상기 기본배율 망원조준경 파트의 광경로상 앞쪽에 결합되며 추가확대용 경통의 광축상으로 배열된 복수 렌즈로 이루어진 렌즈 시스템을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무기용 확대배율 원적외선 조준경. According to claim 2,
The basic magnification telescopic sight part includes a lens system composed of a plurality of lenses arranged on the optical axis of the barrel for basic magnification,
The additional magnification telescopic sight part is coupled to the front of the basic magnification telescopic sight part on the optical path and includes a lens system consisting of a plurality of lenses arranged on the optical axis of the barrel for additional magnification. Joonkyung Jo.
상기 기본배율 망원조준경 파트와 상기 추가확대 망원조준경 파트는 나사결합을 통해 체결되거나, 복수의 서로 다른 배율을 위한 추가확대 망원조준경 파트를 구비한 상태로 슬라이딩 방식 혹은 회전 방식으로 개별의 추가확대 망원조준경 파트를 번갈아 가면서 상기 기본 배율 망원조준경 파트의 앞쪽에 교체 설치할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 무기용 확대배율 원적외선 조준경. According to claim 3,
The basic magnification telescopic sight parts and the additional magnification telescopic sight parts are fastened through screw coupling, or separate additional magnification telescopic sights in a sliding or rotational manner with additional magnification telescopic sight parts for a plurality of different magnifications. A magnification far-infrared sight for weapons, characterized in that it is made to be replaced in front of the basic magnification telescopic sight part while alternating parts.
상기 망원조준경 모듈을 이루는 렌즈 시스템을 통과한 타겟 영상은 상기 원적외선 감지 센서 혹은 원적외선 촬상소자 표면에서 촛점이 맞도록 상기 망원조준경 모듈과 상기 야간조준경 모듈이 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 무기용 확대배율 원적외선 조준경. According to claim 1,
The telescopic sight module and the night sight module are coupled to each other so that the target image passing through the lens system constituting the telescopic sight module is focused on the surface of the far infrared ray detection sensor or far infrared ray imaging device. Magnification far infrared for weapons, characterized in that Joonkyung Jo.
상기 복수의 서로 다른 배율을 위한 확대용 망원조준경 파트는 고배율일수록 확대용 망원조준경 파트의 대물측 렌즈 구경이 커지는 것을 특징으로 하는 무기용 확대배율 원적외선 조준경. According to claim 4,
The magnifying telescopic sight parts for the plurality of different magnifications are magnified far-infrared ray sights for weapons, characterized in that the lens aperture on the objective side of the magnifying telescopic sight parts increases as the magnification increases.
상기 망원조준경 모듈은 원적외선이 통과할 수 있는 재질의 렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 무기용 확대배율 원적외선 조준경.According to claim 1,
The telescopic sight module is a magnification far-infrared sight for weapons, characterized in that made of a lens made of a material through which far-infrared rays can pass.
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| KR20200038678A (en) * | 2018-10-04 | 2020-04-14 | 정보선 | Complex optical sighting device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |