KR102614425B1 - 잠수함용 전자광학체계 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따르는 잠수함용 전자광학체계는 전방위 회전이 가능한 상단 회전부와, 상기 상단 회전부의 하단에 연결되며 상기 상단 회전부를 지지하여 위치 고정시키는 하단 고정부를 포함하는 센서헤드, 상기 상단 회전부에 위치하며, 상기 상단 회전부의 회전에 따라 설정 구역 탐색기능을 수행하는 적어도 하나의 제1 카메라센서를 포함하는 고성능 카메라 조립체, 및 상기 하단 고정부에 위치하며, 상기 하단 고정부의 내측에서 회전 없이 올 어라운드 뷰 탐색기능을 수행하도록 상기 하단 고정부의 원주 방향으로 이격 배치되는 복수의 제2 카메라센서를 포함한다.

Description

잠수함용 전자광학체계{Optronic system for submarine}

본 발명은 잠수함용 전자광학체계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하단고정부에 복수의 카메라센서 분할배치를 통한 올 어라운드 뷰 탐색기능을 탑재하고, 고성능카메라조립체의 상단회전부 배치에 따른 독립적 운용과 실시간 전방위 탐색 및 추적 기능의 구현이 가능한 잠수함용 전자광학체계에 관한 것이다.

잠수함은 수중과 수상에서 자체의 추진력으로 이동할 수 있도록 하는 선박으로 주로 군용으로 사용된다. 잠수함은 대부분의 시간 동안 적에게 노출되지 않고 수중에서 작전 수행을 해야 하는 특성을 가지고 있다.

잠수함은 적의 잠수함을 탐색하고 공격하는 대잠전, 기동 전투전대 외곽에 배치하여 적의 수상함을 정찰하고 공격하는 대함전, 전략 핵무기 및 미사일을 탑재하여 전략 임무를 수행하는 대지전, 전쟁시에 상대국의 작전해역에서 전자정보 및 통신정보를 수집하는 정찰 및 감시, 특수전요원을 투입하여 정보수집 및 주요시설 파괴 등의 임무를 수행하는 특수전, 및 기뢰부설 등 중요한 전력 임무를 수행한다.

종래의 잠수함용 전자광학체계는 카메라센서가 센서헤드내부에서 단방향을 탐색하도록 탑재되어 있다. 이로 인하여 전방위 탐색을 위해서는 센서헤드가 최소 1회전 이상을 수행하여야 하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 잠수함용 전자광학체계는 센서헤드의 1회전을 위해서는 최소 3초 이상이 소요되는데, 해당 시간 동안 수면에 노출되어 탐색하여야 함에 따라 피탐 확률이 높아지는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 잠수함용 전자광학체계는 센서헤드의 회전 시 획득한 각 방위별 이미지들을 이미지 처리기술을 통해 전방위로 전시하도록 구성되는데, 특정 방위별 시점에서 획득한 이미지들은 미세하지만 방위별 시간차 발생함에 따라 시간에 따른 왜곡이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 잠수함용 전자광학체계는 회전을 위해서 상부 회전부와 하부 고정부가 존재하게 되는데, 해당 부위 사이에는 수밀이 확보되어야 하며, 수밀이 파괴될 시 소음 및 내부 장비로의 해수유입에 따른 장비 손상 가능성의 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1048441호

본 발명의 목적은 상세하게는 하단고정부에 복수의 카메라센서 분할배치를 통한 올 어라운드 뷰 탐색기능을 탑재하고, 고성능카메라조립체의 상단회전부 배치에 따른 독립적 운용과 실시간 전방위 탐색 및 추적 기능의 구현이 가능한 잠수함용 전자광학체계를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 구조적으로 전방위를 동시에 탐색할 수 있도록 복수의 카메라센서를 센서헤드 하단고정부에 배치할 경우, 별도 회전 없이 탐색이 가능함에 따라 수면에 노출 시간을 단축시켜 종전 대비 피탐 확률을 감소시킬 수 있는 잠수함용 전자광학체계를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 동일한 시간의 방위별 장면을 탐색함에 따라, 시간의 왜곡 발생 최소화로 보다 정확한 탐색에 용이한 잠수함용 전자광학체계를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 전방위 탐색을 위한 회전이 불필요함에 따라, 센서헤드의 고정부와 회전부 사이의 수밀 파괴 등 위험성이 현저히 낮은 잠수함용 전자광학체계를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 잠수함용 전자광학체계는, 전방위 회전이 가능한 상단 회전부와, 상기 상단 회전부의 하단에 연결되며 상기 상단 회전부를 지지하여 위치 고정시키는 하단 고정부를 포함하는 센서헤드; 상기 상단 회전부에 위치하며, 상기 상단 회전부의 회전에 따라 설정 구역 탐색기능을 수행하는 적어도 하나의 제1 카메라센서를 포함하는 고성능 카메라 조립체; 및 상기 하단 고정부에 위치하며, 상기 하단 고정부의 내측에서 회전 없이 올 어라운드 뷰 탐색기능을 수행하도록 상기 하단 고정부의 원주 방향으로 이격 배치되는 복수의 제2 카메라센서를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 잠수함용 전자광학체계는, 상기 센서헤드는, 상기 상단 회전부와 상기 하단 회전부 사이에 연결되며, 상기 상단 회전부와 상기 하단 회전부 간의 틈새를 통한 해수의 유입을 차단하는 씰링부;를 더 포함한다.

제1 카메라센서의 전방에는 제1 윈도우가 구비되고, 상기 제1 윈도우는, 설정 내수압을 견딜 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.

복수의 제2 카메라센서는 상기 하단 고정부의 중심을 기준으로 상기 하단 고정부의 원주 방향으로 60도 중심각을 사이에 두고 이격 배치될 수 있다. 여기서, 60도 중심각은 바람직한 하나의 예시로서, 카메라의 시야각 수준에 따라, 카메라 배치 및 수량, 중심각 등은 변경될 수 있다.

복수의 제2 카메라센서 각각의 전방에는 제2 윈도우가 구비되고, 상기 제2 윈도우는 설정 내수압을 견딜 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.

고성능 카메라 조립체는, 적어도 하나의 레이저거리측정장치를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 잠수함용 전자광학체계는, 상기 센서헤드, 상기 고성능 카메라 조립체 및 상기 복수의 제2 카메라센서를 제어하는 제어부를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 잠수함용 전자광학체계는, 상기 센서헤드, 상기 고성능 카메라 조립체 및 상기 복수의 제2 카메라센서와 상기 제어부 사이를 연결하며 영상 및 제어 신호를 전달하는 케이블을 더 포함하고, 상기 케이블은 함외 수밀형 딥루프 케이블 및 함내 케이블을 포함한다.

본 발명에 의하면, 센서헤드 하단고정부에 복수의 카메라센서를 분할 배치함에 따라 전방위의 탐색 기능 수행 시 이를 위한 회전이 불필요한 장점이 있다. 이와 같이, 하단고정부 운용에 한해 전방위 회전이 불필요해짐에 따라, 지속적 회전에 의한 씰링 마모에 의한 수밀 파괴 가능성이 현저히 낮은 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 동 시각 장면의 이미지 획득이 가능한 장점이 있다. 다시 말해, 방위별 시간차 발생이 없으므로 보다 정확한 탐색에 용이한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 상단회전부 고성능카메라와 하단고정부 복수의 카메라센서가 분할 배치된 독립적 구조로서, 멀티태스킹 운용이 가능한 장점이 있다. 게다가 상시 올 어라운드 뷰로 전방위 탐색을 수행하며, 특정 방위의 세밀한 구역 탐색이 필요시 하단고정부 획득 영상은 유지한 채 상단회전부의 고성능 카메라조립체로 별도 추가 탐색이 구현 가능한 장점이 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 잠수함용 전자광학체계의 센서헤드의 전반적인 구조를 보여주는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 잠수함용 전자광학체계의 개념도를 보여주는 개념도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 잠수함용 전자광학체계에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도면에서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 잠수함용 전자광학체계의 센서헤드의 전반적인 구조를 보여주는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 잠수함용 전자광학체계의 개념도를 보여주는 개념도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르는 잠수함용 전자광학체계는, 전방위 회전이 가능한 상단 회전부(101)와, 상기 상단 회전부(101)의 하단에 연결되며 상기 상단 회전부(101)를 지지하여 위치 고정시키는 하단 고정부(103)를 포함하는 센서헤드(100)를 포함한다.

센서헤드(100)는 수면에 노출되어 내재된 카메라센서를 통해 아날로그(빛) 신호를 전기적 신호(이미지)로 변환해준다. 센서헤드(100)는 올 어라운드 뷰 탐색기능 수행을 위한 하단 고정부(103)와 구역 탐색기능을 수행하도록 회전하는 상단 회전부(101)로 구성될 수 있다.

또한, 센서헤드(100)는 상대 레이더에 의한 레이더반사면적 즉, 피탐율을 낮추기 위한 기하학적 구조(예: 스텔스 구조 등)로 적용될 수 있다.

센서헤드(100)에는, 상기 상단 회전부(101)에 위치하며, 상기 상단 회전부(101)의 회전에 따라 설정 구역 탐색기능을 수행하는 적어도 하나의 제1 카메라센서(111)를 포함하는 고성능 카메라 조립체(110)와, 상기 하단 고정부(103)에 위치하며, 상기 하단 고정부(103)의 내측에서 회전 없이 올 어라운드 뷰 탐색기능을 수행하도록 상기 하단 고정부(103)의 원주 방향으로 이격 배치되는 복수의 제2 카메라센서(140)를 포함한다.

예를 들어, 고성능 카메라 조립체(110)는 4K TV카메라(주간관측) 1개와, MWIR(중적외선 야간관측) 1개 및 SWIR(단적외선 해무환경관측) 1개를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 광학줌(1.5배, 6배, 12배) 및 디지털줌(최대 18배 이상, 광학 및 디지털줌 조합) 기능을 갖는 것을 이용할 수 있다.

예를 들어, 제2 카메라센서(140)는 6개의 중배율 카메라센서일 수 있다. 구체적으로는, 광학줌 6배율 및 디지털줌을 가지며, 6개의 카메라가 동기화되어, 이미지처리기술을 통한 전방위 화면을 전시할 수 있도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 잠수함용 전자광학체계에서, 상기 센서헤드(100)는 씰링부(130)를 더 포함한다.

씰링부(130)는 상기 상단 회전부(101)와 상기 하단 회전부(103) 사이에 연결될 수 있다.

씰링부(130)는 상기 상단 회전부(101)와 상기 하단 회전부(103) 간의 틈새를 통한 해수의 유입을 차단할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르는 잠수함용 전자광학체계에서, 제1 카메라센서(111)의 전방에는 제1 윈도우(120)가 구비될 수 있다.

제1 윈도우(120)는 설정 내수압을 견딜 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.

예를 들어, 제1 윈도우(120)는 50bar에서 최소 1시간 이상 견딜 수 있는 사파이어 재질 등을 이용할 수 있으며, 넓은 대역 투과가 가능한 단일 윈도우 구조를 이용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 전자광학체계에서, 복수의 제2 카메라센서(140)는 상기 하단 고정부(103)의 중심을 기준으로 상기 하단 고정부(103)의 원주 방향으로 60도의 중심각을 사이에 두고 이격 배치될 수 있다. 여기서, 60도 중심각은 바람직한 하나의 예시로서, 카메라의 시야각 수준에 따라, 카메라 배치 및 수량, 중심각 등은 변경될 수 있다.

또한, 복수의 제2 카메라센서(140) 각각의 전방에는 제2 윈도우(150)가 구비될 수 있다.

제2 윈도우(150)는 설정 내수압을 견딜 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.

예를 들어, 제2 윈도우(150)는 50bar에서 최소 1시간 이상 견딜 수 있는 사파이어 재질 등을 이용할 수 있으며, 넓은 대역 투과가 가능한 단일 윈도우 구조를 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르는 잠수함용 전자광학체계에서, 고성능 카메라 조립체(110)는 적어도 하나의 레이저거리측정장치(미도시)를 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 레이저거리측정장치(LRF)는 최소 10km까지 약 10m 이내 오차 성능이 보장되는 레이저거리측정장치를 이용하는 것이 바람직하다.

도 2를 참조하면, 한편, 본 발명의 일 실시예에 따르는 전자광학체계(1000)는 상기 센서헤드(100), 더 구체적으로는 상기 고성능 카메라 조립체 및 상기 복수의 제2 카메라센서를 제어하는 제어부(200)를 더 포함할 수 있다.

제어부(200)는 함 전원(300)을 공급받아 센서헤드(100)의 전원 및 장비를 제어하는 전원 및 장비 제어 모듈(210)과, 이미지 처리 모듈(220)을 더 포함할 수 있으며, 이외에도 영상 획득 및 처리에 관한 다양한 모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르는 전자광학체계(1000)는, 상기 센서헤드(100)와 상기 제어부(200) 사이를 연결하며 영상 및 제어 신호를 전달하는 케이블을 더 포함할 수 있다. 케이블은 함외 수밀형 딥루프 케이블 및 함내 케이블을 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 운용 콘솔(400)은 상부 화면 및 하부 화면 출력이 가능한데, 운용 콘솔의 상부 화면에는 표적 실시간 추적 실행이 전시되고, 운용 콘솔의 하부 화면에는 표적 실시간 추적 실행 후 표적을 중심에 기준 위치시킨 후 표적이 움직일 시 함께 이동하는 것을 전시할 수 있다.

이와 같이 구성됨에 따라 본 발명의 실시예에 따르는 잠수함용 전자광학체계는 종래의 기술과 비교하여 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 운용성 측면에서 유리하다. 센서헤드 상단 회전부와 하단 고정부의 고성능 카메라 조립체 및 카메라 센서의 배치에 따른 독립적인 동시 운용 가능하며, 하단 고정부의 제2 카메라센서에 표적탐지 시 운용자화면에서 표적을 지정하면, 상단 회전부의 고성능 카메라 조립체에서 실시간 표적추적 기능이 수행되는 등 운용 효율성을 향상시킬 수 있다.

둘째, 정확성 측면에서 유리하다. 종래 기술은 회전 수행 후 획득된 영상을 이미지처리기술을 통해 전방위를 전시하게 되는데, 회전 시 방위별 시간차가 발생하나, 본 발명에 따르면 동 시각 전방위 탐색을 통해 정확한 실시간 탐색이 용이해질 수 있다.

셋째, 생존성 측면에서 유리하다. 전방위 실시간 동시 탐색할 수 있도록 카메라센서의 시야각을 고려한 복수의 제2 카메라센서를 센서헤드 하단 고정부에 배치할 경우, 해당 센서들을 단독 운용 시 별도 회전없이 탐색 가능함에 따라 수면 위 센서헤드의 노출시간을 단축할 수 있다. 이에 따라, 종래에 비해 피탐률 감소를 기대할 수 있으며, 이는 잠수함의 생존성 향상에 유리한 장점이 있다.

넷째, 정비성 측면에서 유리하다. 단방향의 카메라 설치 구조의 종래 기술은 지속적인 회전에 의한 씰링 마모에 따른 수밀 파괴 등의 위험성이 있으나, 본 발명의 경우 센서헤드 하단 고정부에 위치한 카메라센서의 구조상 해당 기능에 한해 운용 시에는 회전이 불필요함에 따라, 종래에 비해 수밀 파괴 등의 위험성이 현저히 낮아 교체 정비의 주기가 길어 정비 효율성이 높은 장점이 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 구성 및 작용에 따르면 센서헤드 하단고정부에 복수의 카메라센서를 분할 배치함에 따라 전방위의 탐색 기능 수행 시 이를 위한 회전이 불필요한 장점이 있다. 이와 같이, 하단고정부 운용에 한해 전방위 회전이 불필요해짐에 따라, 지속적 회전에 의한 씰링 마모에 의한 수밀 파괴 가능성이 현저히 낮은 장점이 있다.

또한, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면 동 시각 장면의 이미지 획득이 가능한 장점이 있다. 다시 말해, 방위별 시간차 발생이 없으므로 보다 정확한 탐색에 용이한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면 상단회전부 고성능카메라와 하단고정부 복수의 카메라센서가 분할 배치된 독립적 구조로서, 멀티태스킹 운용이 가능한 장점이 있다. 게다가 상시 올 어라운드 뷰로 전방위 탐색을 수행하며, 특정 방위의 세밀한 구역 탐색이 필요시 하단고정부 획득 영상은 유지한 채 상단회전부의 고성능 카메라조립체로 별도 추가 탐색이 구현 가능한 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

100: 전자광학 센서헤드
101: 상단 회전부
103: 하단 고정부
110: 고성능 카메라 조립체
111: 제1 카메라센서
120: 제1 윈도우
130: 씰링부
140: 제2 카메라센서
150: 제2 윈도우
200: 제어부
210: 전원 및 장비 제어 모듈
220: 이미지 처리 모듈
230: 케이블
300: 함 전원
400: 운용 콘솔
1000: 잠수함용 전자광학체계

Claims (8)

1. 전방위 회전이 가능한 상단 회전부와, 상기 상단 회전부의 하단에 연결되며 상기 상단 회전부를 지지하여 위치 고정시키는 하단 고정부를 포함하는 센서헤드;
   상기 상단 회전부에 위치하며, 상기 상단 회전부의 회전에 따라 설정 구역 탐색기능을 수행하는 적어도 하나의 제1 카메라센서를 포함하는 고성능 카메라 조립체;
   상기 하단 고정부에 위치하며, 상기 하단 고정부의 내측에서 회전 없이 올 어라운드 뷰 탐색기능을 수행하도록 상기 하단 고정부의 원주 방향으로 이격 배치되는 복수의 제2 카메라센서;
   상기 센서헤드, 상기 고성능 카메라 조립체 및 상기 복수의 제2 카메라센서를 제어하는 제어부; 및
   상기 센서헤드, 상기 고성능 카메라 조립체 및 상기 복수의 제2 카메라센서와 상기 제어부 사이를 연결하며 영상 및 제어 신호를 전달하는 케이블;을 포함하며,
   상기 케이블은 함외 수밀형 딥루프 케이블 및 함내 케이블을 포함하고,
   상기 센서헤드는 상기 상단 회전부와 상기 하단 고정부 사이에 연결되며, 상기 상단 회전부와 상기 하단 고정부 간의 틈새를 통한 해수의 유입을 차단하는 씰링부를 포함하고,
   상기 제1 카메라센서의 전방에는 제1 윈도우가 구비되고, 상기 제1 윈도우는 설정 내수압을 견딜 수 있는 재질로 이루어지며,
   상기 복수의 제2 카메라센서는 상기 하단 고정부의 중심을 기준으로 상기 하단 고정부의 원주 방향으로 60도 중심각을 사이에 두고 이격 배치되고,
   상기 복수의 제2 카메라센서 각각의 전방에는 제2 윈도우가 구비되고,
   상기 제2 윈도우는 설정 내수압을 견딜 수 있는 재질로 이루어지며,
   상기 고성능 카메라 조립체는 적어도 하나의 레이저거리측정장치를 구비하는 잠수함용 전자광학체계.
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