KR20130011038A - Lens for ir-tv used for diagnosing plasma of kstar apparatus - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A relay lens module for an infrared rays television(IR-TV) used for plasma diagnosis of a Korea superconducting tokamak advanced research(KSTAR) device is mounted in the device, thereby increasing a viewing angle. CONSTITUTION: An input lens unit(A) images a phase corresponding to an inside of a KSTAR device. A relay lens unit(B) firstly delivers the imaged phase. An output lens unit(C) secondly delivers the delivered imaged phase. A plane mirror(111k) delivers the imaged phase delivered by the output lens unit to an infrared ray camera with reflection.

Description

KSTAR 장치의 플라즈마 진단에 이용되는 IR-TV를 위한 중계 렌즈 모듈 {LENS FOR IR-TV USED FOR DIAGNOSING PLASMA OF KSTAR APPARATUS}LENS FOR IR-TV USED FOR DIAGNOSING PLASMA OF KSTAR APPARATUS

본 발명의 실시예들은 KSTAR 장치의 플라즈마 진단에 이용되는 IR-TV를 위한 중계 렌즈 모듈에 관한 것이다.
Embodiments of the present invention relate to a relay lens module for an IR-TV used for plasma diagnosis of a KSTAR device.

물질을 수억 도까지 가열하게 되면 분자 상태의 기체에서 전자가 하나 둘씩 떨어져 나가 음전하를 띠는 전자와, 양전하를 띠는 이온으로 분리된다. 이러한 상태를 플라즈마라고 한다. 이처럼 플라즈마가 전하를 띠는 입자들로 이루어졌다는 점을 착안하여, 강력한 자기장을 가해 하전입자들이 그 주위를 맴돌게 함으로써 플라즈마를 공중에 띄워놓고 가열하는 것이 토카막에 적용되는 자기 구속 핵융합 방식이다. When the material is heated to hundreds of millions of degrees, electrons are separated one by one from the molecular gas and separated into negatively charged electrons and positively charged ions. This state is called plasma. Taking into account that the plasma is composed of charged particles, it is a self-constrained nuclear fusion method applied to the tokamak by applying a strong magnetic field to force the charged particles to revolve around them, thus floating the plasma in the air and heating it.

한국형 토카막 장치로는 KSTAR(KOREA SUPERCONDUCTING TOKAMAK ADVANCED RESEARCH) 장치가 있다. 여느 토카막 장치와 마찬가지로, KSTAR 장치 역시 플라즈마 진단이 중요하다. 이를 위해 다양한 플라즈마 진단 장치가 있으며, 그 중 하나로 IR-TV(Infrared Rays Television)가 있을 수 있다. Korean tokamak device is a KSTAR (KOREA SUPERCONDUCTING TOKAMAK ADVANCED RESEARCH) device. As with any Tokamak device, plasma diagnostics are important for KSTAR devices. There are various plasma diagnostic devices for this purpose, and one of them may be an infrared ray television (IR-TV).

IR-TV는 KSTAR 장치의 온도(예를 들어, KSTAR 장치의 구조물 또는 플라즈마 접촉벽 등의 온도)를 모니터링하는 영상 진단 장치의 일종이다. 이 IR-TV는 적외선 카메라를 이용하여 KSTAR 장치의 내부에 형성된 플라즈마를 촬영한다. 그러나 플라즈마 자체의 온도가 매우 높기 때문에 KSTAR 장치에 적외선 카메라를 삽입, 장착 또는 접근시키는 것이 어려우며, 이로 인해 적외선 카메라의 화각이 제한된다. IR-TV is a type of imaging device that monitors the temperature of the KSTAR device (for example, the temperature of a structure or a plasma contact wall of the KSTAR device). This IR-TV photographs the plasma formed inside the KSTAR apparatus using an infrared camera. However, because the temperature of the plasma itself is very high, it is difficult to insert, mount or access an infrared camera in a KSTAR device, which limits the angle of view of the infrared camera.

또한, KSTAR 장치와 같이 고자장에서 핵융합 반응을 하는 경우, 적외선 카메라는 자기장과 핵융합 반응의 결과로 생기는 중성입자에 영향을 많이 받기 때문에 KSTAR 장치로부터 이격 설치되어야 한다. In addition, when the fusion reaction in a high magnetic field, such as the KSTAR device, the infrared camera should be installed away from the KSTAR device because it is affected by the magnetic particles and the neutral particles resulting from the fusion reaction.

따라서, 적외선 카메라를 보호함과 동시에 화각을 증가시키고, KSTAR 장치의 내부를 결상하여 적외선 카메라로 전송하기 위한 별도의 구성이 IR-TV에 구비되는 것이 필요하다.
Therefore, it is necessary to provide a separate configuration in the IR-TV for protecting the infrared camera and simultaneously increasing the angle of view and imaging the inside of the KSTAR device and transmitting it to the infrared camera.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 플라즈마 진단을 위해 KSTAR 장치에 장착되어 화각을 증가시킬 수 있으며, KSTAR 장치의 내부를 결상하고, 결상된 상을 적외선 카메라로 전송하기 위한 중계 렌즈 모듈을 제공하기 위한 것이다.
The present invention is to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention, can be mounted on the KSTAR device for plasma diagnosis to increase the angle of view, to form an image of the interior of the KSTAR device, and to transfer the image to the infrared camera It is to provide a relay lens module for.

본 발명의 일 실시예에 따른 KSTAR 장치의 플라즈마 진단에 이용되는 IR-TV를 위한 중계 렌즈 모듈은, 일측이 상기 KSTAR 장치에 구비된 포트에 장착되고, 타측이 적외선 카메라와 연결되는 하우징, 상기 하우징의 일측에 배치된 텔레센트릭(telecentric) 조리개, 상기 하우징 내부에서, 상기 텔레센트릭 조리개에 인접하여 차례로 배치된 제1 내지 제3 렌즈를 포함하고 상기 KSTAR 장치의 내부에 대응하는 상을 결상하는 입력 렌즈부, 상기 입력 렌즈부의 후단에 차례로 배치된 제4 내지 제6 렌즈를 포함하고 상기 입력 렌즈부에 의해 결상된 상을 1차 전달하는 중계 렌즈부, 상기 중계 렌즈부의 후단에 차례로 배치된 제7 내지 제9 렌즈를 포함하고 상기 중계 렌즈부에 의해 전달된 상기 결상된 상을 2차 전달하는 출력 렌즈부 및 상기 출력 렌즈부의 후단에 배치되고 상기 출력 렌즈부에 의해 전달된 상기 결상된 상을 반사하여 상기 적외선 카메라로 입사시키는 평면 미러를 포함한다.In one embodiment, a relay lens module for an IR-TV used for plasma diagnosis of a KSTAR device includes a housing, one side of which is mounted to a port provided in the KSTAR device and the other side of which is connected to an infrared camera; A telecentric aperture disposed on one side of the lens, including a first to third lenses disposed in sequence adjacent to the telecentric aperture in the housing and forming an image corresponding to the inside of the KSTAR apparatus; A relay lens unit including an input lens unit, fourth to sixth lenses sequentially disposed at the rear end of the input lens unit, and sequentially transmitting the image formed by the input lens unit to the rear end of the relay lens unit; An output lens unit including seventh to ninth lenses and secondly transferring the formed image transmitted by the relay lens unit, and disposed at a rear end of the output lens unit; And a planar mirror which reflects the formed image transmitted by the output lens unit and enters the infrared camera.

일측에 따르면, 상기 제1 내지 제9 렌즈는 플루오르화 칼슘(CaF2)으로 이루어진 구면 렌즈이고, 렌즈 두께가 5mm~30mm이며, 최대 직경이 100mm~150mm일 수 있다. According to one side, the first to ninth lens is a spherical lens made of calcium fluoride (CaF 2 ), the lens thickness is 5mm ~ 30mm, the maximum diameter may be 100mm ~ 150mm.

일측에 따르면, 상기 중계 렌즈 모듈은 화각(Field of View)이 58°이하이고, 전체 길이가 2.6m 이상일 수 있다.
According to one side, the relay lens module has a field of view of 58 ° or less, the total length may be 2.6m or more.

본 발명의 실시예들에 따르면, IR-TV를 구성하는 중계 렌즈 모듈은 플라즈마 진단을 위해 KSTAT 장치에 장착되어 화각을 증가시킬 수 있으며, KSTAR 장치의 내부를 결상하고, 결상된 상을 적외선 카메라로 전송하여 영상 진단을 용이하게 한다.According to embodiments of the present invention, the relay lens module constituting the IR-TV may be mounted on the KSTAT device for plasma diagnosis to increase the angle of view, to form an image of the inside of the KSTAR device, and to form an image as an infrared camera. Transmission to facilitate imaging.

또한, 중계 렌즈 모듈에 의해 적외선 카메라가 KSTAR 장치로부터 이격 설치되어, KSTAR 장치에서의 자기장과 핵융합 반응의 결과로 생기는 중성입자로부터 적외선 카메라를 보호할 수 있다. In addition, the infrared lens module is installed away from the KSTAR apparatus by the relay lens module to protect the infrared camera from the neutral particles generated as a result of the magnetic field and the fusion reaction in the KSTAR apparatus.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중계 렌즈 모듈을 포함하는 IR-TV의 배치 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 중계 렌즈 모듈의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실제의 IR-TV를 촬영한 사진이다.
1 is a diagram illustrating an arrangement structure of an IR-TV including a relay lens module according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a specific configuration of the relay lens module illustrated in FIG. 1.
3 is a picture taken of the actual IR-TV according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Also, terminologies used herein are terms used to properly represent preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, intent of the operator, or custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중계 렌즈 모듈을 포함하는 IR-TV의 배치 구조를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 한국형 토카막 장치인 KSTAR(KOREA SUPERCONDUCTING TOKAMAK ADVANCED RESEARCH) 장치(10)는 자기장을 이용하여 플라즈마를 구속한다. 그러나, 자기장을 이용하더라도, 플라즈마는 불안정한 상태를 유지하려고 한다. 따라서, 플라즈마를 지속적으로 관찰하고, 안정한 상태로 유지시켜줘야 한다. 이를 위해 KSTAR 장치(10)에 다양한 플라즈마 진단 장치를 배치 또는 설치하여 플라즈마를 진단하는 것이 중요하다. 1 is a diagram illustrating an arrangement structure of an IR-TV including a relay lens module according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the KSTAR (KOREA SUPERCONDUCTING TOKAMAK ADVANCED RESEARCH) device 10, which is a Korean-type tokamak device, constrains plasma using a magnetic field. However, even with the use of a magnetic field, the plasma tries to remain unstable. Therefore, the plasma must be continuously observed and maintained in a stable state. To this end, it is important to arrange or install various plasma diagnosis apparatuses in the KSTAR apparatus 10 to diagnose plasma.

다양한 플라즈마 진단 장치가 있으며, 그 중 하나로 도 1에 도시된 바와 같은 IR-TV(Infrared Rays Television)(100)가 있을 수 있다. IR-TV(100)는 KSTAR 장치(10)의 온도를 모니터링하는 영상 진단 장치의 일종이다.There are a variety of plasma diagnostic devices, one of which may be an Infrared Rays Television (IR-TV) 100 as shown in FIG. The IR-TV 100 is a kind of image diagnosis apparatus for monitoring the temperature of the KSTAR apparatus 10.

KSTAR 장치(10)에 형성된 플라즈마를 영상 진단하는 경우, 플라즈마 자체의 온도가 매우 높기 때문에 KSTAR 장치(10)에 영상 촬영을 위한 적외선 카메라(120)를 삽입, 장착 또는 넣는 것이 어렵다. 이로 인해, 적외선 카메라의 화각이 제한된다. When imaging the plasma formed in the KSTAR apparatus 10, since the temperature of the plasma itself is very high, it is difficult to insert, mount, or insert the infrared camera 120 for imaging in the KSTAR apparatus 10. For this reason, the angle of view of the infrared camera is limited.

또한, KSTAR 장치(10)와 같이 고자장에서 핵융합 반응을 하는 경우, 적외선 카메라는 자기장과 핵융합 반응의 결과로 생기는 중성입자에 영향을 많이 받기 때문에 KSTAR 장치(10)로부터 이격 설치되어야 한다In addition, when the fusion reaction in a high magnetic field, such as the KSTAR device 10, the infrared camera should be spaced apart from the KSTAR device 10 because the infrared camera is affected by the neutral particles resulting from the magnetic field and the fusion reaction.

따라서, 본 발명에서 IR-TV(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 적외선 카메라(120) 외에, KSTAR 장치(10) 내부에 대한 상을 결상시켜 적외선 카메라(120)로 전달하는 중계 렌즈 모듈(110)를 포함한다. 이때, 적외선 카메라(120)는 중계 렌즈 모듈(110)에 의해 KSTAR 장치(10)로부터 이격 설치될 수 있다.Accordingly, in the present invention, as shown in FIG. 1, the IR-TV 100 relays the relay lens module to form an image of the inside of the KSTAR device 10 in addition to the infrared camera 120 and to transfer the image to the infrared camera 120. 110. In this case, the infrared camera 120 may be spaced apart from the KSTAR apparatus 10 by the relay lens module 110.

한편, 중계 렌즈 모듈(110)은 KSTAR 장치(10)에 구비된 다수의 포트 중 적어도 하나 이상의 포트(예를 들어, D-포트)에 설치된 카세트(11) 내에 배치되어 KSTAR 장치(10)에 접근할 수 있다. Meanwhile, the relay lens module 110 is disposed in a cassette 11 installed in at least one or more ports (eg, D-ports) among a plurality of ports provided in the KSTAR apparatus 10 to access the KSTAR apparatus 10. can do.

중계 렌즈 모듈(110)은 전체 길이가 2.6mm 이상인 것으로, KSTAR 장치(10)와 적외선 카메라(120)를 연결하는 기능을 한다. 구체적으로, 중계 렌즈 모듈(110)은 KSTAR 장치(10) 내부에 대응하는 상을 결상시키고, 결상된 상을 적외선 카메라(120)에 전달한다. 중계 렌즈 모듈(110)의 구체적인 구성은 도 2를 이용하여 설명한다.
The relay lens module 110 has a total length of 2.6 mm or more, and functions to connect the KSTAR device 10 and the infrared camera 120. In detail, the relay lens module 110 forms an image corresponding to the inside of the KSTAR apparatus 10 and transmits the image to the infrared camera 120. A detailed configuration of the relay lens module 110 will be described with reference to FIG. 2.

도 2는 도 1에 도시된 중계 렌즈 모듈의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 중계 렌즈 모듈(110)은 페리스코프(periscope) 장치로, 하우징(111), 텔레센트릭(telecentric) 조리개(111a), 입력 렌즈부(A), 중계 렌즈부(B), 출력 렌즈부(C) 및 평면 미러(111k)를 포함한다. FIG. 2 is a diagram illustrating a specific configuration of the relay lens module illustrated in FIG. 1. Referring to FIG. 2, the relay lens module 110 is a periscope device, which includes a housing 111, a telecentric aperture 111a, an input lens unit A, and a relay lens unit B. , The output lens portion C and the plane mirror 111k.

하우징(111)은 중계 렌즈 모듈(110)을 구성하는 다른 구성 요소들을 보호하기 위한 케이스이다. 이 하우징(111)은 일측이 KSTAR 장치(10)에 구비된 포트에 장착되고, 타측이 적외선 카메라(120)와 연결된다. 특히, 하우징(111)의 타측은 적외선 카메라(120)와 탈부착이 용이한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 하우징(111)의 타측은 적외선 카메라(120)의 렌즈부(미도시) 크기에 대응하는 개구부를 포함하여, 이 개구부에 적외선 카메라(120)의 렌즈부가 끼워져 부착되는 구조를 가질 수도 있다. The housing 111 is a case for protecting other components constituting the relay lens module 110. One side of the housing 111 is mounted to a port provided in the KSTAR apparatus 10, and the other side thereof is connected to the infrared camera 120. In particular, the other side of the housing 111 may have a structure that is easy to attach and detach from the infrared camera 120. For example, the other side of the housing 111 may include an opening corresponding to the size of a lens unit (not shown) of the infrared camera 120, and may have a structure in which the lens unit of the infrared camera 120 is fitted and attached thereto. have.

텔레센트릭 조리개(111a)는 하우징(111)의 일측에 배치된다. 텔레센트릭 조리개(111a)는 물체(KSTAR 장치(10) 내부)의 크기를 거리에 관계없이 일정하게 유지하여 결상시킨다. The telecentric stop 111a is disposed at one side of the housing 111. The telecentric stop 111a maintains the size of the object (inside the KSTAR apparatus 10) regardless of the distance and forms an image.

입력 렌즈부(A), 중계 렌즈부(B) 및 출력 렌즈부(C)는 하우징(111) 내부에 배치되어 KSTAR 장치(10) 내부에 대응하는 상을 결상하고, 결상된 상을 전달한다. The input lens unit A, the relay lens unit B, and the output lens unit C are disposed in the housing 111 to form an image corresponding to the inside of the KSTAR apparatus 10, and transmit the formed image.

상기 입력 렌즈부(A)에 의해, 상기 조리개를 통해 입력된 상을 역상으로 변환시켜 평행하게 중계 렌즈부(B)로 전달한다. 상기 입력 렌즈부는 입력되는 상의 광을 상기 하우징의 길이 방향과 평행하게 전달하도록 구성된다.By the input lens unit A, the image input through the aperture is converted into an inverted phase and transferred to the relay lens unit B in parallel. The input lens unit is configured to transmit light of an input image in parallel with a longitudinal direction of the housing.

입력 렌즈부(A)는 제1 내지 제3 렌즈(111b, 111c, 111d)를 포함한다. 입력 렌즈부(A)는 텔레센트릭 조리개(111a)에 인접하여 배치되는 것으로, 제1 렌즈(111b)부터 제2 렌즈(111c), 제3 렌즈(111d)가 차례로 배치된다. 제1 내지 제3 렌즈(111b, 111c, 111d)는 텔레센트릭 조리개(111a)에 의해 결상된 광을 입력받아 결상한다. The input lens unit A includes first to third lenses 111b, 111c, and 111d. The input lens unit A is disposed adjacent to the telecentric stop 111a, and the first lens 111b, the second lens 111c, and the third lens 111d are sequentially disposed. The first to third lenses 111b, 111c, and 111d receive light formed by the telecentric stop 111a and form an image.

상기 중계 렌즈부(B)는, 상기 입력 렌즈부를 통해 나오는 상을 다시 역상으로 변화시키고 평행하게 출력 렌즈부(C)로 전달한다.The relay lens unit B changes the image coming out through the input lens unit into reversed phase and transfers the image to the output lens unit C in parallel.

중계 렌즈부(B)는 제4 내지 제6 렌즈(111e, 111f, 111g)를 포함한다. 중계 렌즈부(B)는 입력 렌즈부(A)의 후단에 배치되는 것으로, 제4 렌즈(111e), 제5 렌즈(111f) 및 제6 렌즈(111g)가 차례로 배치된다. 제4 내지 제6 렌즈(111e, 111f, 111g)는 입력 렌즈부(A)에 의해 결상된 상을 1차 전달한다. 즉, 중계 렌즈부(B)는 결상된 상을 적외선 카메라(120)로 1차 전달하는 구성이 될 수 있다. The relay lens part B includes the fourth to sixth lenses 111e, 111f, and 111g. The relay lens portion B is disposed at the rear end of the input lens portion A, and the fourth lens 111e, the fifth lens 111f, and the sixth lens 111g are sequentially disposed. The fourth to sixth lenses 111e, 111f, and 111g primarily transmit an image formed by the input lens unit A. FIG. That is, the relay lens unit B may be configured to primarily transmit an image formed to the infrared camera 120.

상기 출력 렌즈부는 중계 렌즈부를 통해 나오는 상을 모아서 평면 미러로 전달한다. The output lens unit collects the image coming through the relay lens unit and transfers the image to the plane mirror.

출력 렌즈부(C)는 제7 내지 제9 렌즈(111g, 111i, 111j)를 포함한다. 출력 렌즈부(C)는 중계 렌즈부(B)의 후단에 배치되는 것으로, 제7 렌즈(111g), 제8 렌즈(111i) 및 제9 렌즈(111j)가 차례로 배치된다. 제7 내지 제9 렌즈(111g, 111i, 111j)는 중계 렌즈부(B)에 의해 전달된 상을 2차 전달한다. 즉, 출력 렌즈부(C)는 결상된 상을 적외선 카메라(120)로 2차 전달하는 구성이 될 수 있다. The output lens unit C includes seventh to ninth lenses 111g, 111i, and 111j. The output lens portion C is disposed at the rear end of the relay lens portion B, and the seventh lens 111g, the eighth lens 111i, and the ninth lens 111j are disposed in this order. The seventh through ninth lenses 111g, 111i, and 111j secondly transfer an image transmitted by the relay lens unit B. FIG. That is, the output lens unit C may be configured to secondarily transfer an image formed to the infrared camera 120.

평면 미러(111k)는 하우징(111) 내부에서 출력 렌즈부(C)의 후단에 배치되고, 출력 렌즈부(C)에 의해 전달된 상을 반사하여 하우징(111)의 타측에 연결된 적외선 카메라(120)로 입사시킨다. The planar mirror 111k is disposed at the rear end of the output lens unit C in the housing 111, and reflects an image transmitted by the output lens unit C to be connected to the other side of the housing 111. Incident).

하우징(111)을 포함한 중계 렌즈 모듈(110)은 전체 길이가 2.6m 이상이 될 수 있으며, 58°이하의 화각(Field of View)을 가질 수 있다. The relay lens module 110 including the housing 111 may have a total length of 2.6 m or more and may have a field of view of 58 ° or less.

각 입력 렌즈부(A), 중계 렌즈부(B) 및 출력 렌즈부(C)에 포함된 제1 내지 제9 렌즈(111b~111j)는 플루오르화 칼슘(CaF2)으로 이루어진 구면 렌즈가 될 수 있다. 또한, 이들 렌즈 두께는 5mm~30mm이며, 최대 직경은 100mm~150mm가 될 수 있다. 또한, 제1 내지 제9 렌즈(111b~111j)는 작은 입력 동공 크기(input pupil size)를 갖는 것으로, 열(heat) 및 중성자(neutron)로부터 받는 영향이 감소될 수 있다. The first to ninth lenses 111b to 111j included in each of the input lens unit A, the relay lens unit B, and the output lens unit C may be spherical lenses made of calcium fluoride (CaF 2 ). have. In addition, these lens thickness is 5mm ~ 30mm, the maximum diameter can be 100mm ~ 150mm. In addition, since the first to ninth lenses 111b to 111j have a small input pupil size, influences from heat and neutrons may be reduced.

중계 렌즈 모듈(110)과 관련된 구체적인 세부 사양은 표 1과 같다.Specific detailed specifications related to the relay lens module 110 are shown in Table 1.

표면 타입
(surface type)
Surface type
(surface type)
곡률 반경
(radius)
Radius of curvature
(radius)
렌즈 두께
(thickness)
Lens thickness
(thickness)
재질
(material)
material
(material)
구경
(aperture)
caliber
(aperture)
물체object -- -- -- 텔레센트릭 조리개Telecentric aperture -- 55 -- 2.52.5 제1 렌즈First lens 구(sphere)Sphere -22.36-22.36 2525 CaF2 CaF 2 1515 구(sphere)Sphere -24.7-24.7 103103 2020 제2 렌즈Second lens 구(sphere)Sphere -709-709 2525 CaF2 CaF 2 6060 구(sphere)Sphere -114-114 73.573.5 6565 제3 렌즈Third lens 구(sphere)Sphere 442.94442.94 2525 CaF2 CaF 2 7575 구(sphere)Sphere -275.1-275.1 00 7575 갭(앞)Gap (front) 구(sphere)Sphere 267267 제4 렌즈Fourth lens 구(sphere)Sphere 271.8271.8 2525 CaF2 CaF 2 7575 구(sphere)Sphere -566-566 309309 7575 제5 렌즈Fifth lens 구(sphere)Sphere 113.2113.2 1010 CaF2 CaF 2 4545 구(sphere)Sphere 296296 334334 4545 제6 렌즈Sixth lens 구(sphere)Sphere 663.8663.8 2525 CaF2 CaF 2 7070 구(sphere)Sphere -254.7-254.7 183183 7070 제7 렌즈Seventh lens 구(sphere)Sphere 243243 2525 CaF2 CaF 2 7575 구(sphere)Sphere 00 7575 갭(뒤)Gap (back) 구(sphere)Sphere 754754 제8 렌즈Eighth lens 구(sphere)Sphere 116.2116.2 17.517.5 CaF2 CaF 2 5050 구(sphere)Sphere 490490 1212 4545 제9 렌즈Ninth lens 구(sphere)Sphere -178.8-178.8 2525 CaF2 CaF 2 4545 구(sphere)Sphere -456-456 157157 5050 평면 미러Plane mirror 구(sphere)Sphere -300-300 4545

표 1에 나타낸 바와 같은 중계 렌즈 모듈(110)에 대한 세부 사항들은 일 실시예에 불과하다. 특히, 제1 내지 제9 렌즈(111b~111j)에 대한 곡률 반경, 렌즈 두께, 재질 및 구경 등에 대한 값은 달라질 수 있다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실제의 IR-TV를 촬영한 사진이다. 도 3을 참조하면, IR-TV는 중계 렌즈 모듈(210) 및 적외선 카메라(220)를 포함한다. Details of the relay lens module 110 as shown in Table 1 are just one embodiment. In particular, values for the radius of curvature, lens thickness, material, and aperture of the first to ninth lenses 111b to 111j may vary. 3 is a picture taken of the actual IR-TV according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the IR-TV includes a relay lens module 210 and an infrared camera 220.

중계 렌즈 모듈(210)은 도 2에 도시된 중계 렌즈 모듈(210)과 동일한 구성을 가질 수 있다. 중계 렌즈 모듈(210)은 KSTAR 장치에 구비된 포트에 장착되어 KSTAR 내부에 대응하는 상을 결상하고, 결상된 상을 적외선 카메라(220)로 전송한다. The relay lens module 210 may have the same configuration as the relay lens module 210 shown in FIG. 2. The relay lens module 210 is mounted in a port provided in the KSTAR device to form an image corresponding to the inside of KSTAR, and transmit the formed image to the infrared camera 220.

이 같은 중계 렌즈 모듈(210)은 후단에 연결된 적외선 카메라(220)와 호환이 가능하며, 약 19.0741의 유효초점거리(Effective Focal Length), 약 100.3376의 역 초점거리(back focal length), 약 5mm의 입사 동공 직경(entrance pupil diameter), 2.7m의 길이와 3.81의 조리개값(F#)을 갖는다. Such a relay lens module 210 is compatible with the infrared camera 220 connected to the rear end, the effective focal length of about 19.0741, the back focal length of about 100.3376, of about 5mm It has an entrance pupil diameter, a length of 2.7m and an aperture value F # of 3.81.

적외선 카메라(220)는 FLIR SC6000HS 모델로, 640×512(pixels)의 해상도, 1Hz~125Hz의 전체 프레임율(Full Frame Rate), 3~5㎛의 스펙트럼 범위(Spectral Range), 25mK 이하의 온도 분해능(NETD, Noise Equivanlent Temperature Difference), 인듐 안티몬(InSb)로 이루어진 디텍터 타입(Detector Type), 206×143×159(길이×폭×높이)의 물리적 사이즈, 0℃~1500℃의 측정 범위 및 14비트의 데이터 해상도(Data Resolution)를 갖는다. Infrared camera 220 is FLIR SC6000HS model, resolution of 640 × 512 (pixels), full frame rate of 1Hz ~ 125Hz, spectral range of 3 ~ 5㎛, temperature resolution below 25mK (NETD, Noise Equivanlent Temperature Difference), detector type consisting of indium antimony (InSb), physical size of 206 × 143 × 159 (length × width × height), measuring range from 0 ℃ to 1500 ℃, and 14 bit Has a data resolution of (Data Resolution).

도 3에 도시된 IR-TV를 이용하여 KSTAR 장치의 내부에 형성된 플라즈마의 온도를 모니터링한다. 또한, IR-TV는 KSTAR 장치에 구비된 다수의 포트에 장착되어 각 포트 영역에서 플라즈마의 온도를 모니터링할 수 있다. 따라서, IR-TV를 이용한 영상 진단을 통해 고온으로부터 KSTAR 장치의 안전을 보호할 수 있다.The temperature of the plasma formed inside the KSTAR apparatus is monitored using the IR-TV shown in FIG. 3. In addition, the IR-TV may be mounted in a plurality of ports provided in the KSTAR device to monitor the temperature of the plasma in each port area. Therefore, it is possible to protect the safety of the KSTAR device from high temperature through image diagnosis using IR-TV.

도 3에서 설명한 중계 렌즈 모듈(210) 및 적외선 카메라(220)은 일 예에 불과한 것으로, 그 특성들 역시 고정된 것이 아니라 변동될 수 있다.
The relay lens module 210 and the infrared camera 220 described with reference to FIG. 3 are merely examples, and their characteristics may also be changed instead of fixed.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
As described above, although the present invention has been described with reference to the limited embodiments and the drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.

10: KSTAR 장치
100: IR-TV
110, 210: 중계 렌즈 모듈
111: 하우징
111a: 텔레센트릭 조리개
111b~111j: 제1 내지 제9 렌즈
111k: 텔레센트릭 조리개
120, 220: 적외선 카메라
10: KSTAR device
100: IR-TV
110, 210: relay lens module
111: Housing
111a: telecentric aperture
111b to 111j: first to ninth lenses
111k: telecentric aperture
120, 220: infrared camera

Claims (3)

KSTAR 장치의 플라즈마 진단에 이용되는 IR-TV를 위한 중계 렌즈 모듈에 있어서,
일측이 상기 KSTAR 장치에 구비된 포트에 장착되고, 타측이 적외선 카메라와 연결되는 하우징;
상기 하우징의 일측에 배치된 텔레센트릭(telecentric) 조리개;
상기 하우징 내부에서, 상기 텔레센트릭 조리개에 인접하여 차례로 배치된 제1 내지 제3 렌즈를 포함하고, 상기 KSTAR 장치의 내부에 대응하는 상을 결상하는 입력 렌즈부;
상기 입력 렌즈부의 후단에 차례로 배치된 제4 내지 제6 렌즈를 포함하고, 상기 입력 렌즈부에 의해 결상된 상을 1차 전달하는 중계 렌즈부;
상기 중계 렌즈부의 후단에 차례로 배치된 제7 내지 제9 렌즈를 포함하고, 상기 중계 렌즈부에 의해 전달된 상기 결상된 상을 2차 전달하는 출력 렌즈부; 및
상기 출력 렌즈부의 후단에 배치되고, 상기 출력 렌즈부에 의해 전달된 상기 결상된 상을 반사하여 상기 적외선 카메라로 입사시키는 평면 미러
를 포함하는 중계 렌즈 모듈.
In the relay lens module for IR-TV used for plasma diagnosis of the KSTAR device,
A housing having one side mounted to a port provided in the KSTAR apparatus and the other side connected to an infrared camera;
A telecentric aperture disposed on one side of the housing;
An input lens unit including first to third lenses sequentially disposed adjacent to the telecentric stop within the housing and forming an image corresponding to the inside of the KSTAR device;
A relay lens unit including fourth to sixth lenses sequentially disposed at a rear end of the input lens unit, and primarily transferring an image formed by the input lens unit;
An output lens unit including seventh to ninth lenses sequentially arranged at a rear end of the relay lens unit, and secondly transferring the formed image transferred by the relay lens unit; And
A planar mirror disposed at a rear end of the output lens unit and reflecting the formed image transmitted by the output lens unit to enter the infrared camera
Relay lens module comprising a.
제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제9 렌즈는,
플루오르화 칼슘(CaF2)으로 이루어진 구면 렌즈이고, 렌즈 두께가 5mm ~30mm이며, 최대 직경이 100mm~150mm인 것을 특징으로 하는 중계 렌즈 모듈.
The method of claim 1,
The first to ninth lenses,
And a spherical lens made of calcium fluoride (CaF 2 ), having a lens thickness of 5 mm to 30 mm, and a maximum diameter of 100 mm to 150 mm.
제1항에 있어서,
상기 중계 렌즈 모듈은,
화각(Field of View)이 58°이하이고, 전체 길이가 2.6m 이상인 것을 특징으로 하는 중계 렌즈 모듈.
The method of claim 1,
The relay lens module,
Repeating lens module, characterized in that the field of view is less than 58 °, the total length is more than 2.6m.
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