KR20000069235A - 교정된 광 화상을 제공하기 위한 광학 시스템 및 방법 - Google Patents

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글렌 에이치. 렌젠, 주니어
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Abstract

광학 시스템은 연장하는 축을 가진 하우징, 및 하우징에 부착된 비구형 윈도우를 포함한다. 양호하게는 투과 재료의 비구형 스트립의 형태에서, 광 교정기는 윈도우의 만곡된 내부면에 인접하게 배치된다. 연장하는 축에 대하여 회전 가능한 광 교정기는 광 교정기 지지대 상에 장착된다. 광학 트레인은, 광 교정기가 윈도우와 광학 트레인의 사이에 놓이도록 배치된다. 광학 트레인은, 입사 광선을 변경시키도록 동작가능한 적어도 하나의 광학 소자, 및 적어도 하나의 광학 소자가 위에 장착된 짐벌을 포함한다. 짐벌은 연장하는 축에 수직인 횡축에 대하여 선회가능하다. 광학 트레인은 광학 트레인 지지대 상에 장착되되, 상기 교정기 지지대에 독립적으로 이동가능하다. 센서는, 윈도우, 광 교정기, 및 광학 트레인을 순차적으로 통과하는 광선을 수신하도록 배치된다.

Description

교정된 광 화상을 제공하기 위한 광학 시스템 및 방법{OPTICAL SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING CORRECTED OPTICAL IMAGES}
광학 센서는 장면(scene)으로부터 복사 에너지를 수신하고 이를 전기적 신호로 변환한다. 전기적 신호가 디스플레이(display)에 제공되거나, 또는 패턴 인식 등을 위해 처리된다. 광학 센서가 다양한 유형으로, 자외선으로부터 가시광선을 거쳐 적외선에 걸친 범위의 파장에 사용될 수 있다. 임의의 응용에서는, 광학 센서가 방향이 고정되고, 다른 임의의 응용에서는, 넓은 시야 각에 걸쳐 감지가 가능하도록 축 선회 및/또는 회전 이동함으로써 광학 센서가 이동가능하다.
일반적으로 광학 센서는 장면을 향하는 감광성 재료를 이용하고, 입사 에너지에 응답하여 전기적 출력을 생성한다. 감광성 재료 및 센서 구조의 나머지는 다소 깨어지기 쉽고, 먼지, 부식, 화학 약품, 또는 고풍속(air velocity)에 의해 쉽게 손상된다. 실제로, 윈도우 뒤에 센서가 위치하되, 센서는 윈도우를 통해서 장면을 보게 되고, 윈도우는 상기 외부의 영향으로부터 센서를 보호한다. 윈도우는 센서의 동작 파장의 복사에 투과되어야 하며, 외부 힘으로부터의 공격에 영향을 받지 않아야 한다. 또한, 윈도우는 센서가 특정 시야에 걸쳐 장면을 볼 수 있게 해야 한다.
특히, 센서가 화상 센서라면, 윈도우는 이상적으로는 시계의 중심에 어떠한 파두 수차도, 구면 수차도 유발하지 않을 것이다. 윈도우가 두꺼울수록, 그리고 극히 만곡할수록, 파두 수차가 현저하게 유발되기 쉽다. 매우 다양한 센서 윈도우가 다양한 항공기 응용에 사용되고 있다. 저속 상업용 헬리콥터와 같은 많은 경우에 있어서, 평탄한 윈도우가 수용될 수 있다. 구면의 세그먼트(segment)로서 형상화된 윈도우가 항공기 및 미사일 응용에 사용되지만, 이러한 윈도우에서는 짐벌(gimbal) 위치가 윈도우의 구면의 중심에 있지 않는다면 파두 수차가 높게 되는 경향이 있다. 상기 모든 윈도우 유형에서, 윈도우가 넓어야 한다거나 큰 시계가 가능하도록 기류 속으로 상당한 거리를 돌출시켜야 한다면, 윈도우에 의해 유발되는 공기역학적 방해가 크게 된다.
고속으로 동작하는 항공기 및 미사일을 포함하는 응용의 경우, 기류로 확장하는 윈도우의 존재가 수용할 수 없이 높고/높거나 비대칭 공기역학적 장애를 장치에 유발시키지 않도록 윈도우가 상대적으로 공기역학적이어야 한다. 그러므로, 비구면 또는 정각(conformal) 윈도우는 장애를 감소시키고 항공기의 속도와 항속 거리(range)를 증가시키는 데 이롭다. 그러나, 이용 가능한 정각 윈도우는 센서 빔, 특히 센서의 높은 방위 지시각에 대해서 큰 파두 수차를 유발시키게 된다.
파두 수차가 계산에 의해 교정될 수 있지만 처리량이 매우 많을 수 있다. 계산량을 감소시키거나 계산의 필요성을 제거하기 위해서는, 광학 처리 소자에서, 또는 윈도우에 특정 형태를 제공함으로써, 화상의 파두 수차가 광학적으로 최소화될 수 있다. 현재의 방법은 이러한 유형의 교정을 달성하는 데 완전히 성공적이지 못하다. 따라서, 비구면 윈도우를 통해서 장면을 보는 광학 시스템에서 교정된 화상을 제공하는 개선된 방법이 필요하다. 본 발명은 이러한 필요성을 만족시키고, 나아가 관련된 이점들을 제공한다.
발명의 요약
본 발명은 광학 시스템을 사용하여 교정된 광 화상을 제공하기 위한 광학 시스템 및 방법을 제공한다. 광학 시스템은 많은 유형의 비구면 윈도우와 함께 사용된다. 광학 시스템 센서의 넓은 범위의 방위 지시각에 걸쳐 최소의 파두 수차를 제공하는 것이 만족될 수 있다.
본 발명에 따르면, 광학 시스템은, 만곡된 외부면과 만곡된 내부면을 가진 윈도우, 윈도우의 만곡된 내부면에 인접하고 비구면 투과 본체를 포함하는 광 교정기(collector), 및 광 교정기가 위에 장착된 가동(movable) 광 교정기 지지대(support)를 포함한다. 시스템은, 광 교정기가 만곡된 윈도우와 광학 트레인(train) 사이에 놓이도록 위치된 광학 트레인을 더 포함한다. 광학 트레인은 위에 입사된 광선(optical ray)을 변경시키도록 동작할 수 있는 적어도 하나의 광학 소자를 포함한다. 광학 트레인이 장착된 가동 광 트레인 지지대와, 윈도우, 광 교정기, 및 광학 트레인을 순차적으로 통과하는 광선을 수신하도록 배치된 센서가 있다.
윈도우는 연장하는 축을 가진 하우징(housing) 내에 양호하게 장착된다. 축 성분이 연장하는 축을 따라 연장하는 투과 재료의 스트립(strip)과 연상하는 축으로부터 외부쪽으로 연장하는 방사 성분을 양호하게 구비하는 광 교정기 지지대가, 연장하는 축에 대하여 양호하게 회전가능하다. 광 교정기 지지대와 광학 트레인 지지대도 또한 각각 다른 하나에 대해 독립된 이동을 하면서 양호하게 연상선의 축에 평행하게 이동가능하다.
따라서, 광학 시스템은, 윈도우를 통해 센서의 지시 각도에 따르는 광선에 수차를 유발시키는 비구면 윈도우와, 유발된 수차를 부분적으로 또는 전체적으로 소거할 수 있는 두 개의 개별적으로 조정 가능한 광학 소자를 포함한다. 광 교정기는, 그 위치가 연장하는 축에 대해 회전되고/회전되거나 연장하는 축에 평행하게 이동가능한 교정 렌즈로서 기능한다. 광학 트레인의 위치도 또한 연장하는 축을 따라 조정될 수 있다. 이들 광학 소자 및 그 조정 가능성은, 윈도우를 통한 광선의 통과에 의해 유발된 수차를 감소시키는 역할을 한다. 그 이동 가능성 특성과 함께 취합된 이들 두 개의 광학 소자의 설계는, 수차 교정을 윈도우의 성질에 따라 고객이 선택하는 것을 가능하게 한다. 센서 지시각의 기능으로서 가장 좋은 화상을 생성하는 광학 소자의 위치가 메모리에 저장되고, 이들 위치가 지시각의 함수로서 광학 시스템의 실전동안 재저장된다.
본 발명의 다른 특성 및 이점은, 예로서 본 발명의 원리를 도시한 첨부한 도면과 관련하여 양호한 실시예에 대한 보다 상세한 설명으로부터 명확할 것이다. 그러나, 본 발명의 범위는 이러한 양호한 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명은 내부에 윈도우를 가진 광학 시스템에 관한 것이며, 좀 더 자세히는, 비구면 윈도우와 함께 사용되는 상기 광학 시스템에 관한 것이다.
도 1은 노우즈-돔(nose-dome) 윈도우를 가진 미사일의 입면도.
도 2는 본 발명에 따른 광학 시스템의 개략도.
도 3A 내지 3C는 광 교정기를 도시한 도면으로, 도 3A는 윈도우에 대한 관계를 도시하는 종단면도, 도 3B는 도 3A의 선 3B-3B를 따른 횡단면도, 도 3C는 도 3A의 선 3C-3C를 따른 횡단면도.
도 4는 광학 시스템을 설계하고, 제조하며, 사용하는 방법을 도시한 블럭 흐름도.
도 1은 동체(22)에 만곡 윈도우(24)가 부착된 초음속 미사일(20)을 도시하는 비행 장치를 도시한다. 윈도우(24)는, 적어도 부분적으로 미사일(20)의 기류로 돌출하는 노우즈 돔(nose dome)이다. 동체는 연장하는 축(25)을 따라 연장되고, 양호한 응용에서, 윈도우(24)는 그 축(25)에 대해 회전가능하게 대칭(rotationally symmetric)이다. 노우즈-돔 윈도우(24)를 가진 미사일(20)은 본 발명의 광학 시스템의 양호한 응용이지만, 여타의 미사일 윈도우 및 유인 항공기상의 윈도우 뿐만 아니라 다른 상황에서도 응용 가능하다.
윈도우(24)는 전체적으로 도 2에 도시된 광학 시스템(26)의 일부이다. 광학 시스템(26)은, 광학 시스템(26)용의 하우징(housing)으로서 역할하는 동체(22)에 부착된 윈도우(24)를 포함한다. 윈도우(24)의 만곡된 내부면(28)은 동체(22)의 내부를 향하는 윈도우(24)의 오목면이다. 윈도우(24)의 만곡된 외부면(30)은, 미사일(20)이 비행함에 따라 외부를 향하고 기류 속으로 돌출하는 윈도우(24)의 볼록면이다. 윈도우(24)는 공간에 따라 변하는 곡률을 가진다.
광 교정기(32)가 윈도우(24)의 내부면(28)에 인접하여 위치한다. 광 교정기(32)는, 광학 시스템(26)과 그 센서에 의해 감지되는 방사를 투과하는 재료의 만곡된 일부이다. 예를 들어, 가시 방사 광학 시스템의 경우, 광 교정기(32)는 유리일 수 있다.
광 교정기(32)는, 그 형태가 연장하는 축(25)을 따라 확장하는 축 성분 Xz(도 2), 연장하는 축(25)으로부터 확장하는 방사 성분 Xτ(도 2), 및 원주 성분 Xθ(도 3B)을 가진 투과 재료의 일부로서 양호하게 형성된다. 도 3A-3C는 광 교정기(32)의 한 형상을 도시한다. 도 3A에 도시된 바와 같이, 광 교정기(32)는 윈도우(24)의 내부면(28)에 인접하게 위치하므로, 연장하는 축(25)(성분 Xτ)으로부터 외부로 확장하고, 광 교정기(32)의 천정(vertex)(34)(성분 Xz)로부터 후위로 확장한다. 광 교정기(32)의 단면은, 도 3B에 도시된 바와 같이, 천정(34)에 근접한 위치에서 연장하는 축(25)에 대해서 원형 대칭이거나 거의 원형 대칭일 수 있다. 천정(34)으로부터 더 후위의 위치에, 광 교정기(32)는 투과 재료의 적어도 하나의 스트립(32a)으로서 형성되고, 양호하게는 그 지지대 상의 부하의 균형을 이루기 위해 도시된 바와 같이 두 개의 스트립(32a)으로서 형성된다. 종단면인 도 3A에서, 스트립(32a)은 일반적으로 윈도우(24)의 만곡부를 따르지만, 그 만곡으로부터 어느 정도 벗어날 수 있다. 연장하는 축(25)에 수직인 횡단면인 도 3C에서, 각 스트립(32a)은 양호하게 대칭인 교정기의 횡축(35)에 대해 두 번 포개진 대칭이고, 연장하는 축(25)에 대해 총 아크 A를 이룬다. 도 3C에 도시된 바와 같이, 연장하는 축(25)에 횡으로 보았을 때, 광 교정기(32)의 스트립 형태를 사용하면 광 교정기가 윈도우(24)의 스트립과는 다른 만곡부 및 두께를 갖게 할 수 있다. 도시된 도 3C의 양호한 경우에, 스트립(32)의 횡단 만곡부 및 두께 변화는 윈도우(24)의 횡단 만곡부 및 두께 변화와 다르다.
광 교정기(32)는, 윈도우(24)를 통과하는 (광원) 광선 속에 유발된 수차를 교정하는 렌즈로서 기능한다. 수차가 광선의 벡터에 공간적으로 의존되기 때문에, 광 교정기(32)도 또한 그 교정이 공간적으로 의존하도록 형성된다. 광선 속에 유발된 수차는 윈도우(24)의 정확한 형태에 의존하므로, 광 교정기(32)의 형태를 위해 어떤 특정 설계도 설정될 수 없다. 그러나, 임의의 일반화가 이루어 질 수는 있다.
도 3A의 종단면도 및 도 3C의 횡단면도에 도시된 바와 같이, 광 교정기(32)의 광학 교정 특성 (즉, 만곡부 및/또는 두께)은 일반적으로 위치의 함수이다. 광 교정기(32)의 광학 교정 특성은, 도 3A에 도시된 바와 같이 연장하는 축(25)을 따르는 위치의 함수, 및/또는 도 3C에 도시된 바와 같이 연장하는 축(25)에 대한 각도의 함수로서 변할 수 있다. 광 교정기(32)의 만곡, 및 두께, 즉 광학 특성은, 광선이 윈도우(24)를 통한 후 광 교정기(32)를 통과할 때 유발된 수차를 교정하도록 선택된다.
광 교정기(32)는 도 2에 도시된 가동 광 교정기 지지대(36) 상에 장착된다. 광 교정기 지지대(36)는, 화살표(38)에 의해 개략적으로 표시된 바와 같이, 연장하는 축(25)에 대해 회전함으로써 양호하게 이동가능하다. 또한, 광 교정기 지지대(36)는 화살표(40)에 의해 개략적으로 표시된 바와 같이, 연장하는 축(25)에 평행하게 선형 이동함으로써 이동가능하다. 회전 및 선형 이동은, 다른 목적으로 공지된 종래의 작동기에 의해 발생된다.
광 교정기 지지대(36) 및 광 교정기(32)의 회전 이동으로 광 교정기(32)의 스트립(32a)이, 광학 트레인에 관련된 회전 각도에 따라 회전 가능하며 배치될 수 있게 된다. 즉, 광학 트레인이 아래를 향하여 바라보도록 위치되면, 광 교정기 지지대(36)는 정상적으로 도 3C에 도시된 바와 같이 회전가능하게 위치되어, 광학 트레인에 진입하는 광선은 광 교정기(32)를 통과해야 한다. 광학 트레인이 왼쪽 또는 오른쪽을 향하도록 90도로 회전되면, 광 교정기 지지대(36)도 또한 정상적으로 도 3C에 도시된 바와 같은 위치로부터 90도로 회전되게 되어 입사 광선이 그것을 통과해야만 한다.
광선 교정기 지지대(36) 및 광선 교정기(32)의 축 이동으로, 광 교정기(32)의 다른 위치가 윈도우(24)에 의해 유발된 수차를 교정하는데 사용될 수 있다.
광학 트레인(42)은, 광 교정기(32)가 윈도우(24)와 광학 트레인(42) 사이에 놓이도록 배치된다. 광학 트레인(42)은, 위에 입사 광선을 변경시키도록 동작가능한 적어도 하나의 광학 소자를 포함한다. 도 2에서, 광학 소자가 굴절 렌즈(44)로 도시되었지만, 거울, 프리즘, 또는 임의의 다른 동작가능한 광학 소자를 포함할 수도 있다. 또한, 광학 소자는 그러한 렌즈, 거울, 및/또는 프리즘의 조합을 포함할 수 있다. 광학 트레인의 상세한 설계는 본 기술 분야에서 공지되었고, 본 발명은 그러한 설계 명세와는 관련이 없다.
광학 트레인(42)은, 먼저 윈도우(24)를 통과하고 그 다음에 광 교정기(32)를 통해 센서(46)로 통과한 입사 광선을 지시한다. 센서(46)는 초점 평면 어레이 센서로서 도시되었지만, 임의의 동작가능한 유형일 수 있다. 센서(46)는 감지될 에너지의 성질에 따라 선택되고, 전형적으로 가시광선 또는 적외선 에너지의 센서이다. 그러한 센서(46)의 설계는 본 기술 분야에서 공지되었다. 센서(46)는 도시되지는 않았으나 본 기술 분야에 공지된 그 출력을 처리 전자 회로로의 전기적 신호로서 제공한다.
광학 트레인(42)은 가동 광학 트레인 지지대(48) 상에 장착된다. 광학 트레인 지지대(48)의 이동 특성은, 광학 트레인(42)이 소정의 방향을 가리키도록 선택되고, 또한 광 교정기(32)의 교정 특성의 장점을 취한다. 광학 트레인(42)이 소정의 방향을 가리키도록 하기 위해서, 롤(roll)/노드(nod) 이동이 도 2에 도시된다. 광학 트레인 지지대(48)는, 화살표(50)로 표시된 바와 같이, 연장하는 축(25)에 대해 회전한다. 짐벌(gimbal)(52)은, 연장하는 축(25) (및 회전 축)에 수직인 횡축(56)에 대하여 화살표(54)로 표시된 노딩(nodding) 이동을 일으킨다. 이동(50 및 54)의 조합으로 광학 트레인(42)이 임의의 소정의 회전 및 방위 방향을 가리키게 될 수 있다. 본 발명의 범위 내의 또 다른 방법에서, 광학 트레인이 X-Y 회전 짐벌 지지대 상에 장착될 수 있어서, 광학 트레인이 두 개의 횡축에 대해 이동할 수 있으므로 회전 이동이 필요하지 않게 된다.
전체 광학 트레인(42)은, 화살표(58)로 표시된 바와 같이, 선형 축 이동에 의해 연장하는 축(25)에 전방으로 또는 후방으로 평행하게 이동될 수 있다. 광학 트레인 지지대(48)의 축 이동(58)으로 광학 트레인(42)이 윈도우(24) 및 광 교정기(32)에 대해 최적의 성능을 위해 배치될 수 있다. 이동(50, 54, 및 58)은 다른 목적으로 공지된 종래의 작동 장치에 의해 발생된다.
광 교정기(32)의 이동(38 및 40) 및, 광학 트레인(42)의 이동(50, 54, 및 58)은 서로가 완전하게 독립적이거나 기계적으로 및/또는 전기적으로 링크될 수 있다. 예를 들어, 광 교정기(32)의 회전 이동(38)이 광학 트레인(42)의 회전 이동(50)과 함께 링크되거나, 심지어는 동일한 작동 장치에 의해 달성될 수 있다. 그러한 경우에, 광학 트레인(42)은, 연장하는 축(25)에 대한 모든 회전 각도로 광 교정기(32)의 동일한 부분을 통해 향하게 된다. 예를 들어, 축 이동(40 및 58)에 대해 유사한 결합이 가능하다.
도 4는 광학 시스템(26)의 설계, 제작, 및 동작에 대한 양호한 접근법을 도시한다. 앞서 기술된 바와 같이, 광학 시스템의 물리적 소자가 제공된다(70). 광 교정기(32)가 설계, 및 제작되고, 이동(38, 40, 50, 54, 및 58)이, 반복하는 절차를 이용하여, 다음의 실전 응용을 위해 상호 관계를 가지며 프로그램된다(72, 74, 76, 및 78).
먼저, 윈도우(24)의 광학 특성이 평가된다(72). 상기 평가는, 모든 관련된 입사 위치 및 각도에 대해, 윈도우(24)를 통과하는 입사 광선의 파두에 유발되는 수차의 성질을 수립한다. 상기 평가는 종래의 광선 분석 및 윈도우(24)의 공지되고/공지되거나 측정된 형태를 이용하여 수행될 수도 있다. 윈도우(24)의 형태는 공기역학적 필요 조건에 의해 다소 규정되지만, 또한 광학적 필요 조건에 따라 미세조정될 수도 있다.
광 교정기(32)의 요구되는 형태와 위치는, 종래의 광선 분석을 이용하여, 그 위치와 입사 광선 위치 및 각도의 함수로써 계산된다. 광 교정기(32)의 형태 및 위치 설정은, 광학 빔이 윈도우(24) 및 광 교정기(32)를 통과한 후, 광학 빔의 선택된 광학 특성을 수립하도록 선택된다. 그러한 특성의 예로는 목표로의 명백한 각도의 편차, 광선 위치 및 각도의 함수로써의 광학 배율 또는 초점 거리, 및 축 대칭 수차를 포함한다. 그 후, 광 교정기(32)의 설계된 형태가 코마 및 비점 수차와 같은 비대칭 수차에 대해 조정하도록 변경된다. 이러한 분석에서, 대칭 수차는 고도 각도가 변화함에 따라 일정하도록 선택되지만, 이에 반하여 고도 각도에 따라 변하는 비대칭 수차는 수용가능하게 작은 값으로 교정된다. 또한, 광학 트레인의 광학(optics)은 대칭 수차를 수용가능하게 작은 값으로 수정하도록 설계될 수 있다. 설계 공정의 마지막 단계에서, 광학 트레인(42)의 광학 소자는 모든 대칭 수차를 수용가능하게 작은 값으로 수정하도록 설계된다. 이러한 수차는 이전 설계 단계에 의해 거의 일정하게 되고 있다. 상기 설계 공정에 기초하여, 광 교정기가 제조된다(74).
윈도우(24), 광 교정기(32), 및 광학 트레인(42)이 각각 동체(22), 광 교정기 지지대(36), 및 광학 트레인 지지대(48) 상에 장착된다(76). 센서(46)에 수신된 테스트 광학 신호가 제조하는 동안 평가된다. 최적의 광학 특성을 산출하는 이동(38, 40, 50, 54, 및 58)들의 관련된 값이 결정되어 저장된다(78). 만일 이러한 수신된 광학 신호 특성이 수용가능하고, 사양 내에 있다면, 제조 및 조립 공정이 완성된다. 또한 오류 및 수차가 결정되고 저장되어, 다른 공정을 위해 사용될 수 있다. 달성된 결과가 수용가능하지 않다면, 단계(72, 74, 76, 및 78)들이 수용가능는 결과가 얻어질 때까지 필요에 따라 반복된다. 전형적으로, 그 특성이 폴리싱(polishing), 연마, 기계 가공, 및 다른 공지된 공작 처리에 의해 수용가능하게 될 때까지 광 교정기(32)를 재가공함으로써 변형이 이루어질 수 있다.
광 교정기(32)의 형태는, 윈도우(24)의 형태 및 광학 특성에 따르므로, 임의의 일반적인 형태로 나타나지 않을 수 있고, 상기 설계 공정에서 결정된다. 그러나, 전형적인 경우, 도 2 및 3A에 도시된 바와 같이, 광 교정기는 윈도우(24)의 형태에 상당히 근접하게 일치하지만, 윈도우 및 광 교정기가 도 3A의 종단면으로 도시될 때 반드시 정확하게 일치하지 않는다. 그러나, 광 교정기(32)는, 도 3C에 도시된 바와 같이, 광 교정기의 스트립 단면에서의 횡단면도로 도시될 때, 전형적으로 윈도우(24)의 형태에 일치하지 않는다.
일단 광 교정기(32)가 제조되고, 수용가능한 광학 특성을 산출하는 이동(38, 40, 50, 54, 및 58)의 위치를 알게 되면, 미사일이 실전에 배치된다(80). 광학 시스템(26)이 실전에 사용될 때, 이동(50 및 54)의 각도 위치는 전형적으로 소정의 시야 선을 따라 광학 트레인(42)를 가리키도록 선택된다. 이동(50 및 54)의 소정의 각도 위치와 관련된, 다른 이동(38, 40, 및 58)의 최적 각도 위치 (총괄하여, "지원 배치")가, 초기 제작 및 측정 동작 (단계 72, 74, 76, 및 78)동안 수립된 메모리로부터 재호출되고, 각각의 구동기를 사용하여 설정된다. 그 결과는 광학 트레인의 모든 소정의 뷰잉(지시)각에 대해 센서(46)에 도달하는 최적의 화상이다.
비록 본 발명의 특정 실시예가 예시의 목적으로 상세히 설명되었지만, 다양한 변형과 향상이 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의한 것을 제외하고는 한정되지 않는다.

Claims (17)

  1. 광학 시스템에 있어서,
    만곡된 외부면 및 만곡된 내부면을 가진 윈도우;
    상기 윈도우의 상기 만곡된 내부면에 인접하며, 비구면 투과 본체를 포함하는 광 교정기;
    상기 광 교정기가 위에 장착된 가동 광 교정기 지지대;
    상기 광 교정기가 상기 만곡된 윈도우 및 광학 트레인 사이에 놓이도록 배치되고, 입사 광선을 변경시키도록 동작가능한 적어도 하나의 광학 소자를 포함하는 광학 트레인;
    상기 광학 트레인이 위에 장착된 가동 광학 트레인 지지대; 및
    상기 윈도우, 상기 광 교정기, 및 상기 광학 트레인을 순차적으로 통과하는 광선을 수신하도록 배치된 센서
    를 포함하는 광학 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 교정기는 상기 윈도우의 만곡부와는 다른 만곡부를 가진 투과 재료의 스트립(strip)을 포함하는 광학 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 윈도우는 연장하는 축을 가진 하우징(housing)에 장착되는 광학 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광 교정기 지지대는 상기 연장하는 축에 평행한 방향으로 이동가능한 광학 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 광 교정기 지지대는 연장하는 축에 대하여 회전가능한 광학 시스템.
  6. 제3항에 있어서, 상기 광학 트레인 지지대는 상기 연장하는 축에 평행한 방향으로 이동가능한 광학 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 광학 트레인 지지대는 상기 광학 소자들 중 적어도 하나가 위에 장착된 짐벌을 포함하는 광학 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광학 소자는, 렌즈, 거울, 및 프리즘으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 광학 시스템.
  9. 광학 시스템에 있어서,
    연장하는 축을 가진 하우징(housing);
    상기 하우징에 고정되고, 윈도우 만곡부와 내부면을 갖는 비구형 투과 윈도우;
    상기 윈도우의 만곡된 내부면에 인접하고, 상기 연장하는 축을 따라 확장하는 축 성분 및 상기 연장하는 축으로부터 외부로 확장하는 방사 성분을 갖는 투과 재료의 스트립, 및 상기 윈도우 만곡부와는 다른 스트립 만곡부를 갖는 광 교정기;
    상기 광 교정기가 위에 장착되고, 상기 연장하는 축에 대하여 회전가능한 광 교정기 지지대;
    상기 광 교정기가 상기 윈도우 및 상기 광학 트레인 사이에 놓여 있도록 배치되고, 입사 광선을 변경하도록 동작가능한 적어도 하나의 광학 소자를 포함하는 광학 트레인;
    상기 광학 트레인이 위에 장작되고, 상기 적어도 하나의 광학 소자가 위에 장착된 짐벌(gimbal)을 포함하는 광학 트레인 지지대; 및
    상기 윈도우, 상기 광 교정기, 및 상기 광학 트레인을 순차적으로 통과하는 광선을 수신하도록 배치된 센서
    를 포함하는 광학 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 광학 트레인 지지대가 상기 연장하는 축에 평행한 방향으로 이동가능한 광학 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 광학 트레인 지지대가 상기 연장하는 축에 대하여 회전가능한 광학 시스템.
  12. 제9항에 있어서, 상기 광 교정기 지지대가 상기 연장하는 축에 대하여 평행한 방향으로 이동가능한 광학 시스템.
  13. 제9항에 있어서, 상기 광학 소자는 렌즈, 거울, 및 프리즘으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 광학 시스템.
  14. 제9항에 있어서, 상기 광학 트레인 지지대가 상기 광 교정기 지지대에 독립적으로 이동가능한 광학 시스템.
  15. 제9항에 있어서, 상기 광 교정기의 만곡부가 상기 윈도우의 상기 내부면의 만곡부와는 다른 광학 시스템.
  16. 교정된 광학 화상을 제공하기 위한 방법에 있어서,
    만곡된 외부면과 만곡된 내부면을 가진 윈도우,
    상기 윈도우의 만곡된 내부면에 인접하며, 비구면 투과 본체를 포함하
    는 광 교정기,
    상기 광 교정기가 위에 장착된 가동 광 교정기 지지대,
    상기 광 교정기가 상기 윈도우 및 상기 광학 트레인 사이에 놓이도록
    배치되고, 입사 광선을 변경시키도록 동작가능한 적어도 하나의 광학 소자를
    포함하는 광학 트레인,
    상기 광학 트레인이 위에 장착된 가동 광학 트레인 지지대, 및
    상기 윈도우, 상기 광 교정기, 및 상기 광학 트레인을 순차적으로 통과
    하는 광선을 수신하도록 배치된 센서
    를 포함하는 광학 시스템을 제공하는 단계;
    상기 광학 트레인의 지시 각도의 함수로서, 센서에 도달하는 수용가능한 광선을 제공하기 위해 상기 윈도우 광학 특성에 응답하는 상기 광 교정기를 설계하고 제조하는 단계;
    상기 광학 트렌인의 각 지시 각도에 대해 상기 센서에 도달하는 최적의 광선을 제공하기 위해, 상기 지시 각도의 함수로서 상기 광 교정기 지지대 및 상기 광학 트레인 지지대에 대한 일단의 지지대 위치를 선택하는 단계; 및
    동작동안 명령된 지시 각도에 응답하여 상기 일단의 지지대 위치를 수립하는 단계를 포함하고, 실전 중인 상기 광학 시스템을 동작시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 설계 및 제조 (tailoring) 단계는 상기 광 교정기의 형태를 변경함으로써 달성되는 교정된 광학 화상을 제공하기 위한 방법.
KR1019997004824A 1997-10-02 1998-10-01 교정된 광 화상을 제공하기 위한 광학 시스템 및 방법 KR100319362B1 (ko)

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