KR20130108564A - 광학 장치의 리모트 포커스용 시스템 및 방법 - Google Patents

광학 장치의 리모트 포커스용 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

포커싱 시스템 및 나이트 비젼 광학 장치 내의 대물 렌즈 조립체의 초점 위치를 원격으로 제어하는 방법이 제공된다. 포커싱 시스템은 포커싱 장치 및 포커스 선택기를 포함한다. 포커싱 장치는 이미징 어레이로의 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중 하나에 위치되는 대물 렌즈 조립체, 및 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중 하나로 이미징 어레이에 대해 대물 렌즈 조립체를 병진운동시키도록 구성되고 대물 렌즈 조립체에 연결되는 포커스 제어기를 포함한다. 포커스 선택기는 선택된 포커스 위치를 포커스 제어기로 무선 송신하도록 구성되고 상기 포커싱 장치로부터 이격된다. 상기 대물 렌즈 조립체는 상기 포커스 선택기에 의해 송신된 선택된 포커스 위치에 응답하여 상기 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중에 하나의 위치로 병진운동 된다.

Description

나이트 비젼 시스템의 리모트 포커스용 시스템 및 방법 {A SYSTEM AND METHOD FOR REMOTE FOCUS IN NIGHT VISION SYSTEMS}
본 발명은 광학 장치에 사용하기 위한, 특히 나이트 비젼 분야에 적합한 리모트 포커싱 시스템에 관한 것이다.
나이트 비젼 시스템들은 어두운 환경에서 볼 수 있게 하기 위해서 군용, 산업용 및 주택용 분야에 폭넓게 사용된다. 예를 들어, 나이트 비젼 시스템들은 야간 비행 중인 군 조종사 또는 지상을 순찰하는 군인에 의해 사용된다. 다른 예로서, 보안 카메라들은 어두운 구역들을 감시하기 위해서 나이트 비젼 시스템들을 사용한다.
종래의 이미지 개선 나이트 비젼 장비는 이미지를 확대하는 이미지 증폭기(I2)를 사용한다. 이미지 증폭기는 인간의 눈에는 인식될 수 없는 어두운 환경에 존재하는 적외선 스펙트럼의 하부 부분을 포함한, 어두운 환경에서 미세량의 광을 수집한다. 이미지 증폭기는 광을 확대하여 인간의 눈이 이미지를 인식할 수 있게 한다. 이미지 증폭기로부터의 광 출력은 카메라, 즉 외부 모니터로 공급되거나 관찰자의 눈들로 직접 공급될 수 있다. 이미지 증폭기 장치들은 관찰자에게 광 출력을 직접적으로 전달하기 위해 사용자의 머리에 착용되는 나이트 비젼 고글들, 즉 모노쿨러(monocular) 또는 바이노쿨러(binocular)에 일반적으로 사용된다.
종래의 나이트 비젼 시스템들과는 달리, 종래의 이미징 시스템들은 통상적으로 최적으로 포커싱된 이미지를 사용자에게 제공하기 위해서 오토포커스 장치를 포함한다. 종래의 오토포커스 장치들은 대물 렌즈, [전하 결합 소자(CCD) 또는 상보적 금속 산화물 반도체(CMOS) 회로와 같은]전자 이미징 장치, 이미징 장치에 대해 대물 렌즈들을 위치시키기 위한 전자-기계식 구동기 및 실시간 이미지 분석을 수행하는 전자 프로세서를 포함한다. 작동시, 전자 프로세서는 실시간 이미지 분석에 기초하여 적합한 포커스 조정을 결정한다. 전자 프로세서는 이미지에 대한 최적 포커싱을 위해 대물 렌즈를 위치시키기 위해서 전자-기계식 구동기에 포커스 명령들을 전송한다.
프로세서는 프로세서에 응답하는 구동기가 광범위한 포커스 위치들에 걸쳐서 대물 렌즈를 조정할 수 있도록 이미지를 연속적으로 분석한다. 따라서, 최적 포커싱을 수행하기 위해서 연속적인 전력이 일반적으로 오토포커스 구성 요소들에 제공된다. 종래의 적용 분야에 있어서, 오토포커싱 구성 요소들에 제공된 전력은 가용 전력의 상당한 부분을 차지한다. 개인이 가지고 있고 배터리에 의해 작동되는 적용 분야를 위해서, 단일 배터리 충전으로부터 제공된 전체 작동 시간은 오토포커스 장치에 의한 전력 소모에 의해 강력한 영향을 받을 수 있다. 또한, 현재의 오토포커스 장치들의 중량, 특히 전자-기계식 구동기 및 배터리 구성 요소들의 중량은 관찰자의 이동성을 감소시키는 경향이 있다. 적어도 이들 이유로, 오토포커스 장치들은 통상적으로 종래의 나이트 비젼 시스템들에 포함되지 않았다.
본 발명은 나이트 비젼 광학 장치에 사용하기 위한 포커싱 시스템에 관한 것이다. 포커싱 시스템은 포커싱 장치 및 포커스 선택기를 포함한다. 포커싱 장치는 이미징 어레이의 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중 하나에 위치되는 대물 렌즈 조립체, 및 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중 하나로 이미징 어레이에 대해 대물 렌즈 조립체를 병진운동시키도록 구성되고 대물 렌즈 조립체에 연결되는 포커스 제어기를 포함한다. 포커스 선택기는 선택된 포커스 위치를 포커스 제어기로 무선 송신하도록 구성되고 상기 포커싱 장치로부터 이격된다. 상기 대물 렌즈 조립체는 상기 포커스 선택기에 의해 송신된 선택된 포커스 위치에 응답하여 상기 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중에 하나의 위치로 병진운동 된다.
본 발명은 또한 나이트 비젼 광학 장치에 관한 것이다. 나이트 비젼 광학 장치는 이미징 어레이의 두 개 또는 세 개 이상의 위치들 중에 하나에 위치되는 대물 렌즈 조립체, 및 상기 대물 렌즈 조립체에 연결되는 포커스 제어기를 포함한다. 상기 포커스 제어기는 포커스 제어기로부터 이격된 포커스 선택기로부터 무선 송신되는 선택된 포커스 위치를 수신하도록 구성되는 수신기, 및 수신된 포커스 위치에 응답하여 상기 대물 렌즈 조립체를 병진운동시키기 위해 대물 렌즈 조립체에 연결되는 렌즈 위치설정기를 포함한다. 상기 포커스 제어기는 수신된 포커스 위치에 응답하여 두 개 또는 세 개 이상의 위치들 중에 하나로 이미지 어레이에 대해 대물 렌즈 조립체를 병진운동시키도록 구성된다.
본 발명은 또한 나이트 비젼 광학 장치의 포커싱 장치 내의 이미징 어레이에 위치되는 대물 렌즈 조립체의 초점 위치를 제어하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 나이트 비젼 광학 장치로부터 이격된 장치로부터 포커싱 장치로 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중 하나를 무선으로 시그널링(signaling) 하는 단계, (b) 상기 포커싱 장치에 의해 시그널된 포커스 위치를 수신하는 단계, 및 (c) 수신된 포커스 위치로 이미징 어레이에 대해 대물 렌즈 조립체를 병진운동시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 첨부 도면과 연관하여 읽을 때 다음의 상세한 설명으로부터 이해될 수 있다.
도 1은 대물 렌즈들로부터 다른 거리들에 있는 물체들에 대해서 대물 렌즈들과 관련한 포커스면의 위치를 도시하는 블록 선도이며,
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 리모트 포커싱 시스템의 횡단면도이며,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른, 먼 물체와 근접 물체 각각에 대한 대물 렌즈 조립체의 위치 선정을 도시하는, 나이트 비젼 광학 장치의 일부로서 도 2에 도시된 리모트 포커싱 시스템의 횡단면도이며,
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른, 도 2에 도시된 리모트 포커싱 시스템에 포함된 포커스 제어기 및 리모트 포커스 선택기의 블록 선도이며,
도 5는 본 발명의 예시적 실시예에 따른, 리모트 포커스 선택기로부터 포커스 위치를 수용하도록 구성된 나이트 비젼 광학 장치의 블록 선도이다.
본 발명은 도면들을 참조하여 이후에서 설명될 것이다. 그와 같은 도면들은 제한적인 것이라기보다는 예시적인 것이며 본 발명의 설명을 용이하게 하기 위해 본 명세서에 포함된 것이다. 도면들은 축적대로 도시된 것이 아니며 공학적 도면들로서의 역할을 하는 것도 아니다.
도 1을 참조하면, 대물 렌즈들로부터 상이한 거리들에 있는 물체(104)(또는 104')에 대한 대물 렌즈(102)와 관련된 포커스면[(FP)FP1(또는 FP2)]의 위치를 도시하는 블록 선도이다. 대물 렌즈(102)들은 일반적인 대물 렌즈들을 나타내며 하나 또는 둘 이상의 광학 렌즈 요소들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 대물 렌즈(102)는 물체(104)(또는 물체(104'))로부터 광선(106)들[또는 광선(108)들]을 통과시키며 FP1(또는 FP2)에서 수렴되는 광선(106')들[또는 광선(108')들]을 생성한다. 포커스 면은 물체의 포커싱된 이미지의 위치를 나타낸다. 통상적으로, 포커스 면은 CCD 검출기, 또는 CMOS 검출기와 같은 이미징 어레이(도시 않음)의 위치를 나타낸다.
도 1에서, 포커싱을 위한 두 개의 상이한 조건들이 도시되어 있다. 제 1 조건은 대물 렌즈(102)로부터 멀리 위치된 물체(104)에 대응한다. 물체(104)는 무한대인 것으로 고려되도록 대물 렌즈(102)로부터 충분히 이격되게 멀리 위치된 것으로서 도시되어 있다. 물체(104)로부터의 광선(106)들은 대물 렌즈(102)들에 도달할 때까지 일반적으로 평행한 광선들이다. 광선(106)들은 FP1에서 수렴되는 광선(106')들을 형성하도록 대물 렌즈(102)들을 통과한다. FP1은 BFD1인 백 포커스 거리(BFD)에 위치된다.
제 2 조건은 대물 렌즈(102) 가까이에 위치된 물체(104')에 대응한다. 물체(104')는 광선들이 대물 렌즈(102)에 도달할 때 분기되는 광선(108)들을 생성하도록 대물 렌즈(102)들에 상대적으로 가까운 (즉, 무한 포커스가 아닌)것으로서 도시되어 있다. 광선(108)들은 FP2에서 수렴되는 광선(108')들을 형성하도록 대물 렌즈(102)를 통과한다. FP2는 BFD2에 위치된다. 제 1 포커스 면(FP1)이 제 2 포커스 면(FP2)에 비해서 대물 렌즈(102)들에 더 가까우며 물체(104,104')들은 대물 렌즈(102)의 이미지 공간 내의 상이한 백 포커스 거리(BFD1,BFD2)에 포커싱되게 함을 이해할 수 있을 것이다.
다음으로 도 2를 참조하면, 도면 부호 200으로 총칭된 포커싱을 제공하기 위한 리모트 포커싱 시스템이 도시되어 있다. 시스템(200)은 포커싱 장치(201) 및 리모트 포커스 선택기(214)를 포함한다. 리모트 포커스 선택기(214)는 유저에 응답하여, 포커스 위치를 포커스 제어기(206)로 무선으로 송신한다. 포커스 제어기(206)는 리모트 포커스 선택기(214)에 응답하여, 다수의 포커스 위치들 중 하나의 위치로 대물 렌즈 조립체(202)를 병진운동시킨다(즉, 연속적인 포커스 조정을 제공하기 위해서). 다른 실시예에 따라서, 대물 렌즈 조립체(202)는 도 3a 및 도 3b와 관련하여 이후에 더 설명되는, 두 개의 위치들 중 하나의 위치, 예를 들어 가까운 위치 또는 먼 위치로 병진 운동될 수 있다. 일반적으로, 리모트 포커스 선택기(214)는 둘 또는 셋 이상의 포커스 위치들 중 어느 하나를 선택함으로써 대물 렌즈 조립체(202)의 포커스 조정을 제공할 수 있다.
리모트 포커스 선택기(214)는 섹션 A로 도시된 장치(218)의 영역 내에 있는 무기와 같은 수동 장치(218)에 연결 된다. 리모트 포커스 선택기(214)는 장치(218)로부터 어느 하나의 손을 옮김이 없이 유저가 포커스 위치를 선택할 수 있도록 장치(218) 상에 바람직하게 위치된다. 예를 들어, 장치(218)가 무기라면, 리모트 포커스 선택기(214)는 유저의 손가락들이 쉽게 도달하지만 무기의 조준 작동이나 다른 작동들을 방해하지 않도록 무기에 위치될 수 있다. 리모트 포커스 선택기(214)는 장치(218)에 영구적으로 또는 임시적으로 연결 될 수 있다. 예를 들어, 리모트 포커스 선택기(214)는 벨크로 스트랩에 의해 장치(218)에 부착될 수 있다. 리모트 포커스 선택기(214)는 도 4와 관련하여 이후에서 더 설명된다.
포커싱 장치(201)는 (도 3a에 도시된)나이트 비젼 광학 장치(300)와 같은 나이트 비젼 광학 장치에 사용될 수 있다. 포커싱 장치(201)는 대물 렌즈 조립체(202), 이미징 어레이(204), 및 포커스 제어기(206)를 포함한다. 이미징 어레이(204)는 하우징(208)에 연결 된다. 대물 렌즈 조립체(202)는 또한 하우징에 연결 되는 렌즈 병진운동 기구(210)에 장착된다. 따라서, 대물 렌즈 조립체(202)는 렌즈 병진 운동 기구(210)을 통해서 이미징 어레이(204)에 대한 병진 운동 방향(T)을 따라서 병진 운동한다.
작동시, 포커스 제어기(206)는 리모트 포커스 선택기(214)로부터 포커스 위치들을 수신하고 다수의 포커스 위치들(즉, 두 개 또는 셋 이상의 위치들) 중의 하나의 위치로 이미징 어레이(204)에 대해 대물 렌즈 조립체(202)를 병진 운동시킨다. 포커스 제어기(206)는 리모트 포커스 선택기(214)에 응답하여, 두 개의 별개의 포커스 위치들 중의 하나의 위치(예를 들어, 가까운 위치 또는 먼 위치)로 이미징 어레이(204)에 대해 대물 렌즈 조립체(202)를 또한 병진 운동시킬 수 있다.
일반적으로, 대물 렌즈 조립체(202)는 전체 대물 렌즈 조립체 내에 서로에 대해 고정된 위치들에 있는 렌즈 요소들 및/또는 미러들과 같은 하나 또는 여러 개의 광 출력 요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 렌즈 병진 운동 기구(210)가 이미징 어레이(204)에 대해 전체 대물 렌즈 조립체(202)를 병진 운동시키는 것으로서 도시된다. 다른 예시적인 실시예에 따라서, 대물 렌즈 조립체(202)는 이미징 어레이(204)에 대한 백 포커스 거리를 조정하기 위해서 다른 광 출력 요소들에 대해 이동하는 하나 또는 둘 이상의 광 출력 요소들을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 렌즈 병진 운동 기구(210)는 이후에 더 설명되는 포커싱을 제공하기 위해서 대물 렌즈 조립체(202) 내에서 다른 광 출력 요소들에 대해 하나 또는 여러 개의 광 출력 요소들을 병진 운동시킬 수 있다.
이미징 어레이(204)는 CCD 검출기 또는 CMOS 검출기와 같은, 물체의 이미지를 얻기 위한 임의의 적합한 장치를 포함할 수 있다. 렌즈 병진 운동 기구(210)는 이미징 어레이(204)에 대해 대물 렌즈 조립체(202)를 병진 운동시키기 위한 캐리지와 같은 임의의 적합한 기구일 수 있다. 포커스 제어기(206)는 도 4와 관련하여 이후에 더 설명된다.
다음으로 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 포커싱 장치(201)의 횡단면도들이 나이트 비젼 광학 장치(300)의 섹션(B)의 일부분으로서 도시된다. 특히, 도 3a는 리모트 포커스 선택기(214)에 응답하여 [백 포커스 거리(D1)에 있는]먼 물체(302)에 대해 대물 렌즈 조립체(202)를 위치 설정하는 것을 도시하며, 도 3b는 리모트 포커스 선택기(214)에 응답하여 [백 포커스 거리(D2)에 있는]가까운 물체(304)에 대해 대물 렌즈 조립체(202)를 위치 설정하는 것을 도시한다. 두 개의 포커스 위치들이 도 3a 및 도 3b에 도시되었지만, 리모트 포커스 선택기(214)는 백 포커스 거리들의 대응하는 수들 중 하나로 대물 렌즈 조립체(202)를 위치시키기 위해서 다수의 포커스 위치들로부터 선택될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 3a에서, 나이트 비젼 광학 장치(300)는 수평 방향(306)에 실질적으로 평행한 시선(LOS)으로 먼 물체(302) 쪽으로 지향되어 있다(즉, 나이트 비젼 광학 장치(300)는 수평의 LOS를 가진다). 이 경우에, 유저는 리모트 포커스 선택기(214)를 통해서 먼 포커스 위치에 대응하는 포커스 위치를 선택하며 그 포커스 위치를 포커스 제어기(206)로 송신한다. 포커스 제어기(206)는 리모트 포커스 선택기(214)에 응답하여, 이미징 어레이(204)에 대해 거리(D1)에 대물 렌즈 조립체(202)를 위치시킨다. 거리(D1)는 대물 렌즈 조립체(202)에 대한 제 1 포커스 위치(즉, 먼 포커스 위치)를 나타낸다.
도 3b에서, 나이트 비젼 광학 장치(300)는 가까운 물체(304)로 지향된 LOS (308')로 지향된다. 이 경우에, 유저는 리모트 포커스 선택기(214)를 통해서 가까운 포커스 위치에 대응하는 포커스 위치를 선택한다. 유저에 응답하여, 리모트 포커스 선택기(214)는 가까운 포커스 위치를 포커스 제어기(206)로 송신한다. 리모트 포커스 선택기(214)에 응답하여, 포커스 제어기(206)는 이미징 어레이(204)에 대해 거리(D2)에 대물 렌즈 조립체(202)를 위치시킨다. 거리(D2)는 제 2 포커스 위치(즉, 대물 렌즈 조립체(202)의 가까운 포커스 위치)를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따라서, 제 1 및 제 2 포커스 위치들은 장치(218)에 직접 연결된 리모트 포커스 선택기(214)를 사용하여 유저에 의해 선택된다. 따라서, 제 1 포커스 위치는 유저가 먼 물체(302)를 관찰할 것을 유저가 결정할 때 리모트 포커스 선택기(214)에 의해 원격으로 선택될 수 있다. 제 2 포커스 위치는 유저가 가까운 물체(304)를 관찰할 것을 유저가 결정할 때 리모트 포커스 선택기(214)를 통해 유저에 의해 선택될 수 있다.
통상적인 시나리오에서, 군인은 먼 물체들을 수평 LOS를 따라 바라볼 때 무한 포커스를 원할 수 있다. 종래의 나이트 비젼 장치들의 무한 포커스 위치는 통상적으로 먼 타겟과 풍경들에 대한 선명한 시야를 허용하며 일반적인 이동성 과제도 지원한다. 그러나 군인이 (이동 중에 통나무나 수로와 같은)가까운 장애물들을 관찰할 필요가 있는 경우에, 가까운 위치와 먼 위치 사이에서 종래의 수동 장치의 포커스를 반복적으로 조정하는 것이 불편하거나 불가능하다. 이들 경우에, 군인은 통상적으로, 종래의 수동 장치의 포커스를 먼 위치에 두며 나이트 비젼 광학 장치가 군인의 발의 정면에 있는 구역에 아래로 순간적으로 조준할 때 가까운 장애물에 대한 아주 촛점이 흐린 이미지를 얻는다. 일반적으로, 약 5 피트의 가까운 포커스는 통상적으로, 장애물 주위 그리고 장애물을 통과하는 조작을 지원하기 위해서 사용된다. 유저는 통상적으로, 즉각적인 요구에 적합한 포커스 조정을 수행하기 위해 무기로부터 손을 옮김으로써 유발되는 시간적 여유 및 방심의 여지가 있을 수 없다.
본 발명은 군인을 위한 두 개 이상의 대물 렌즈 포커스 위치들을 제공한다. 일 실시예에 따라서, 리모트 포커스 선택기(214) 및 포커스 제어기(206)는 수동 장치(218)를 통해서 연속적인 포커싱을 허용한다. 다른 실시예에 따라서, 본 발명은 포커스 조정을 위해 수동 장치로부터 군인이 그의 손을 옮겨야 할 필요없이 두 개의 포커스 위치들 사이에서 리모트 선택을 허용한다. 본 발명의 리모트 포커싱은 먼 타겟들 및 풍경들을 주시하고 가까운 장애물들 여기저기로 조작해야 하는 보병(dismounted soldier)에 유용할 수 있다.
도 4를 참조하면, 예시적인 포커스 제어기(206) 및 리모트 포커스 선택기(214)가 도시되어 있다. 리모트 포커스 선택기(214)는 포커스 위치를 선택하기 위한 포커스 선택기 기구(402) 및 포커스 위치를 포커스 제어기(206)로 송신하기 위한 송신기(404)를 포함한다.
포커스 선택기 기구(402)는 포커스 위치를 선택하기 위한 손잡이 또는 스위치와 같은 임의의 적합한 기구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 포커스 선택기 기구(402)는 대물 렌즈 조립체(202)(도 2)의 연속적인 조정을 제공하기 위해서 다수의 포커스 위치들 중에서 선택하기 위한 손잡이를 포함할 수 있다.
다른 예로서, 포커스 선택기 기구(402)는 먼 포커스 스위치 위치, 가까운 포커스 스위치 위치 및 중립 스위치 위치를 갖는 3-위치 스위치를 포함할 수 있다. 3-위치 스위치가 중립 스위치 위치에 위치될 때, 선택은 이루어지지 않으며 따라서 송신기(404)로부터의 송신은 보내지지 않는다. 스위치가 가까운 포커스 스위치 위치에 위치될 때, 포커스 선택기 기구(402)는 가까운 포커스 위치에 대응하는 신호를 송신기(404)가 송신할 수 있게 한다. 스위치가 먼 포커스 스위치 위치에 위치될 때, 포커스 선택기 기구(402)는 먼 포커스 위치에 대응하는 신호를 송신기(404)가 송신할 수 있게 한다. 따라서, 포커스 선택기 기구(402)는 이미징 어레이(204)에 대한 대물 렌즈 조립체(202)(도 2)의 독립적인 조정을 제공할 수 있다.
또 다른 예로서, 포커스 선택기 기구(402)는 로커 스위치(rocker switch)를 포함할 수 있다. 작동시, 대물 렌즈 조립체(202)(도 2)가 적합한 먼 포커스 위치로 충분히 포커싱되도록 조정될 때까지 유저는 로커 스위치를 제 1 위치에 유지할 수 있다. 이와는 달리, 대물렌즈 조립체(202)(도 2)가 적합한 가까운 포커스 위치에서 충분히 포커싱되도록 조정될 때까지 유저는 로커 스위치를 제 2 위치에 유지할 수 있다. 로커 스위치는 또한, 중립 스위치 위치를 포함할 수 있는데, 이 중립 스위치 위치에서는 스위치가 중립 스위치 위치에 위치될 때 송신기(404)로부터 송신이 보내지지 않는다. 따라서, 포커스 선택기 기구(402)는 이미징 어레이(204)에 대한 대물 렌즈 조립체(202)(도 2)의 연속적인 리모트 조정을 제공할 수 있다.
송신기(404)는 포커스 선택기 기구(402)에 의해 선택된 포커스 위치를 나타내는 신호(410)를 무선으로 전송하기 위한 임의의 적합한 장치를 포함할 수 있다. 송신기(404)는 예를 들어, 적외선(IR) 송신기와 같은, 저전력 무선 주파수(RF) 송신기 또는 광(photonic) 송신기를 포함할 수 있다. 리모트 포커스 선택기(214)는 또한, 포커스 위치를 나타내는 신호(410)의 무선 송신 이전에 적합한 인코딩 프로세스에 의해서 포커스 위치를 인코딩할 수 있다.
포커스 제어기(206)는 수신기(406) 및 렌즈 위치설정기(408)를 포함한다. 수신기(406)는 포커스 위치를 나타내는 신호(410)를 송신기(404)로부터 수신하고 포커스 위치를 렌즈 위치설정기(408)로 제공한다. 수신기(406)는 리모트 포커스 선택기(214)로부터 무선 송신되는 신호(410)를 수신하기 위한 임의의적합한 장치를 포함할 수 있다. 적합한 수신기(406)의 예들은 IR 수신기와 같은, RF 수신기 또는 광 수신기를 포함한다.
예시적인 실시예에 따라서, 신호(410)는 송신기(404)에 의해 인코딩될 수 있다. 수신기(406)는 송신기(404)로부터 인코딩된 신호(410)를 수용하고 선택된 포커스 위치를 얻기 위해 인코딩된 신호를 디코딩할 수 있다. 송신기(404) 및 수신기(406)는 (예를 들어, 다른 유저들과 관련된 추가의 리모트 포커스 선택기(214)들로부터의)추가의 신호들에 의해 포커싱 장치(201)의 포커스를 부적절하게 조정하는 것을 방지하기 위해서 포커스 위치를 나타내는 신호를 각각 인코딩 및 디코딩할 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
렌즈 위치설정기(408)는 수신기(406)를 통해서 포커스 선택기 기구(402)로부터 설정된 포커스 위치를 수용하고 렌즈 병진운동 기구(210)(도 2)를 통해서 대물 렌즈 조립체(202)(도 2)의 병진운동을 제어하기 위한 힘을 제공한다. 렌즈 위치설정기(408)가 대물 렌즈 조립체(202)(도 2)를 병진운동시키기 위한 전기적 및/또는 기계적 구성 요소들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 렌즈 위치설정기(408)는 렌즈 병진운동 기구(210)(도 2)를 구동시키기 위한 압전모터(piezoelectric motor)를 포함할 수 있다. 대물 렌즈 조립체(202)(도 2)의 병진운동은 예를 들어, 예정된 포커스 위치들에 기초하여 참조표(LUT)로부터 결정될 수 있다.
렌즈 위치설정기(408)는 마이크로 제어기(도시 않음)를 포함할 수 있다. 마이크로 제어기는 비-지구성 컴퓨터(non-transitory computer) 판독가능한 매체에 저장된 소프트웨어 프로그램, 또는 집적 회로에 의해 제공된 하드웨어 프로그램에 의해 제공되는 프로세서 실행 능력을 갖는 임의의 형태의 제어기[예를 들어, 마이크로프로세서 또는 현장 프로그램가능한 게이트 어레이(field programmable gate array: FPGA)]일 수 있다. 마이크로 제어기는 리모트 포커스 선택기(214)로부터 수신된 포커스 위치를 렌즈 병진운동 기구(210)(도 2)를 통해서 대물 렌즈 조립체(202)(도 2)의 병진운동을 제어하기 위한 힘으로 변환시킬 수 있다.
다음으로 도 5를 참조하면, 예시적인 나이트 비젼 광학 장치(300)의 블록 선도가 도시되어 있다. 나이트 비젼 광학 장치(300)는 대물 렌즈 조립체(202), 포커스 제어기(206), 이미지 증폭기(502), 이미징 어레이(204), 비디오 디스플레이(503) 및 아이피스 렌즈(506)를 포함한다. 나이트 비젼 광학 장치(300)는 고전압 전원(HVPS)과 같은 다른 구성 요소들을 포함할 수 있다.
대물 렌즈 조립체(202)는 둘 또는 셋 이상의 포커스 위치들 중 하나를 위한 물체(508)로부터의 광선(510)들을 수신하도록 (리모트 포커스 선택기(214)에 응답하여)포커스 제어기(206)에 의해 위치된다. 대물 렌즈 조립체(202)는 HVPS에 의해 전력을 공급받을 수 있는 이미지 증폭기(502)에 저 광량의 풍경에 대한 포커싱 이미지를 제공한다. 이미지 증폭기(502)는 그의 입력에서 희미한 이미지를 증폭하여 그의 출력 표면 상에 이러한 이미지의 보다 밝은 버젼을 재생한다. 이러한 이미지는 이미지 어레이(204)로 일관되게 송신된다. 예를 들어, CMOS 또는 CCD 형태일 수 있는 이미지 어레이(204)는 증폭된 이미지를 감지하여 이미지의 표현 변환(rendition)을 포함하는 실시간 비디오 신호를 형성한다. 실시간 비디오 신호는 비디오 디스플레이(504)로 제공된다. 비디오 디스플레이는 아이피스 렌즈(506)를 통해서 유저에게 제시되는 풍경에 대한 이미지를 생성한다. 비디오 디스플레이(504)는 전자식 디스플레이들(예를 들어, 액정 디스플레이들(LCDs), 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이들, 음극선관(CRT) 디스플레이들, 전계발광 디스플레이들(ELDs), 투명 레티클들(transparent reticles), 또는 릴레이 렌즈에 의해 형성되는 공간 이미지를 제공하는 디스플레이들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명이 특정 실시예들을 참조하여 명세서에 도시되고 설명되었지만, 본 발명은 도시된 세부 사항들에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 본 발명으로부터 이탈함이 없이 특허청구범위의 균등한 사상과 범주 내에서 다수의 변형 예들이 그러한 세부 사항들에서 이루어질 수 있다.

Claims (24)

  1. 나이트 비젼 광학 장치에 사용하기 위한 포커싱 시스템으로서,
    이미징 어레이로의 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중 하나에 위치되는 대물 렌즈 조립체, 및 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중 하나로 이미징 어레이에 대해 대물 렌즈 조립체를 병진운동시키도록 구성되고 대물 렌즈 조립체에 연결되는 포커스 제어기를 포함하는 포커싱 장치, 및
    선택된 포커스 위치를 포커스 제어기로 무선 송신하도록 구성되고 상기 포커싱 장치로부터 이격되는 포커스 선택기를 포함하며,
    상기 대물 렌즈 조립체는 상기 포커스 선택기에 의해 송신된 선택된 포커스 위치에 응답하여 상기 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중에 하나의 위치로 병진운동되는,
    나이트 비젼 광학 장치에 사용하기 위한 포커싱 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들은 제 1 포커스 위치 및 제 2 포커스 위치를 포함하는,
    나이트 비젼 광학 장치에 사용하기 위한 포커싱 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 선택기는 상기 포커싱 장치로부터 이격된 장치에 연결되는,
    나이트 비젼 광학 장치에 사용하기 위한 포커싱 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 선택기는
    유저에 응답하여, 상기 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중에 하나를 선택하도록 구성되는 포커스 선택기 기구, 및
    상기 선택된 포커스 위치를 포커스 제어기로 무선 송신하도록 구성되고 상기 포커스 선택기 기구에 연결되는 송신기를 포함하는,
    나이트 비젼 광학 장치에 사용하기 위한 포커싱 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 송신기는 무선 주파수(RF) 송신기 또는 광(photonic) 송신기 중 하나 이상을 포함하는,
    나이트 비젼 광학 장치에 사용하기 위한 포커싱 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들은 제 1 포커스 위치 및 제 2 포커스 위치를 포함하며,
    상기 포커스 선택기 기구는 제 1 포커스 위치, 제 2 포커스 위치 또는 중립 위치 중 어느 하나를 선택하도록 구성되는 3-위치 스위치를 포함하며, 상기 중립 위치는 상기 제 1 포커스 위치 또는 제 2 포커스 위치의 전송과 무관한,
    나이트 비젼 광학 장치에 사용하기 위한 포커싱 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들은 제 1 세트의 포커스 위치들 및 제 2 세트의 포커스 위치들을 포함하며,
    상기 포커스 선택기 기구는 제 1 스위치 위치 또는 제 2 스위치 위치를 선택하도록 구성되는 로커 스위치를 포함하며,
    상기 제 1 스위치 위치는 제 1 세트의 포커스 위치들 중에서 선택되며 상기 제 2 스위치 위치는 제 2 세트의 포커스 위치들 중에서 선택되는,
    나이트 비젼 광학 장치에 사용하기 위한 포커싱 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 포커스 선택기는 상기 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중에서 선택하도록 구성되는 손잡이를 포함하는,
    나이트 비젼 광학 장치에 사용하기 위한 포커싱 시스템.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 송신기는 선택된 포커스 위치를 인코딩하고 인코딩된 포커스 위치를 송신하도록 구성되는,
    나이트 비젼 광학 장치에 사용하기 위한 포커싱 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 제어기는
    상기 포커스 선택기에 의해 송신되는 선택된 포커스 위치를 수신하도록 구성되는 수신기, 및
    수신된 포커스 위치에 응답하여 대물 렌즈 조립체를 병진운동시키기 위해 대물렌즈 조립체에 연결되는 렌즈 위치설정기를 포함하는,
    나이트 비젼 광학 장치에 사용하기 위한 포커싱 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    송신된 포커스 위치는 인코딩되며 수신기는 인코딩된 포커스 위치를 디코딩하도록 구성되는,
    나이트 비젼 광학 장치에 사용하기 위한 포커싱 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 수신기는 무선 주파수(RF) 송신기 또는 광(photonic) 송신기 중 하나 이상을 포함하는,
    나이트 비젼 광학 장치에 사용하기 위한 포커싱 시스템.
  13. 나이트 비젼 광학 장치로서,
    이미징 어레이의 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중에 하나에 위치되는 대물 렌즈 조립체, 및
    상기 대물 렌즈 조립체에 연결되는 포커스 제어기를 포함하며, 상기 포커스 제어기는
    포커스 제어기로부터 이격된 포커스 선택기로부터 무선 송신되는 선택된 포커스 위치를 수신하도록 구성되는 수신기, 및
    수신된 포커스 위치에 응답하여 상기 대물 렌즈 조립체를 병진운동시키기 위해 대물 렌즈 조립체에 연결되는 렌즈 위치설정기를 포함하며,
    상기 포커스 제어기는 수신된 포커스 위치에 응답하여 두 개 또는 세 개 이상의 위치들 중에 하나로 이미지 어레이에 대해 대물 렌즈 조립체를 병진운동시키도록 구성되는,
    나이트 비젼 광학 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 대물 렌즈 조립체와 이미징 어레이 사이에 위치되는 이미지 증폭기를 더 포함하는,
    나이트 비젼 광학 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들은 제 1 포커스 위치 및 제 2 포커스 위치를 포함하며,
    상기 제 1 포커스 위치는 대물 렌즈 조립체로부터 멀리 위치된 물체와 관련되며 상기 제 2 포커스 위치는 대물 렌즈 조립체에 실질적으로 더 가깝게 위치된 물체와 관련된,
    나이트 비젼 광학 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    선택된 포커스 위치는 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중 하나에 대응하는,
    나이트 비젼 광학 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    아이피스 렌즈 조립체, 및
    상기 이미지 어레이로부터 이미지 데이터를 수신하고 상기 아이피스 렌즈 조립체를 통해서 유저의 눈에 이미지 데이터를 디스플레이하는 비디오 디스플레이를 더 포함하는,
    나이트 비젼 광학 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    선택된 포커스 위치는 인코딩되며 상기 포커스 제어기는 인코딩된 포커스 위치를 디코딩하도록 구성되는,
    나이트 비젼 광학 장치.
  19. 나이트 비젼 광학 장치의 포커싱 장치 내의 이미징 어레이에 위치되는 대물 렌즈 조립체의 초점 위치를 제어하는 방법으로서,
    (a) 나이트 비젼 광학 장치로부터 이격된 장치로부터 포커싱 장치로 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중 하나를 무선으로 시그널링(signaling) 하는 단계,
    (b) 상기 포커싱 장치에 의해 시그널된 포커스 위치를 수신하는 단계, 및
    (c) 수신된 포커스 위치로 이미징 어레이에 대해 대물 렌즈 조립체를 병진운동시키는 단계를 포함하는,
    나이트 비젼 광학 장치의 포커싱 장치 내의 이미징 어레이에 위치되는 대물 렌즈 조립체의 초점 위치를 제어하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들은 제 1 포커스 위치 및 제 2 포커스 위치를 포함하며,
    상기 제 1 포커스 위치를 시그널링하는 것은 대물 렌즈 조립체로부터 멀리 위치된 물체에 대한 대물 렌즈 조립체의 포커싱에 대응하며, 그리고
    상기 제 2 포커스 위치를 시그널링하는 것은 대물 렌즈 조립체에 실질적으로 더 가깝게 위치된 물체에 대한 대물 렌즈 조립체의 포커싱에 대응하는,
    나이트 비젼 광학 장치의 포커싱 장치 내의 이미징 어레이에 위치되는 대물 렌즈 조립체의 초점 위치를 제어하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a1) 제 1 포커스 위치 또는 제 2 포커스 위치를 선택하는 단계, 및
    (a2) 상기 포커싱 장치로 선택된 포커스 위치를 시그널링하는 단계를 포함하는,
    나이트 비젼 광학 장치의 포커싱 장치 내의 이미징 어레이에 위치되는 대물 렌즈 조립체의 초점 위치를 제어하는 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중 다른 하나의 위치를 시그널링함으로써 단계(a) 내지 단계(c)를 반복하는 단계를 포함하는,
    나이트 비젼 광학 장치의 포커싱 장치 내의 이미징 어레이에 위치되는 대물 렌즈 조립체의 초점 위치를 제어하는 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 단계 (a)는
    (a1) 선택된 포커스 위치로서 두 개 또는 세 개 이상의 포커스 위치들 중에 하나를 선택하는 단계와,
    (a2) 선택된 포커스 위치를 인코딩하는 단계, 및
    (a3) 포커싱 장치로 인코딩된 포커스 위치를 무선으로 시그널링하는 단계를 포함하는,
    나이트 비젼 광학 장치의 포커싱 장치 내의 이미징 어레이에 위치되는 대물 렌즈 조립체의 초점 위치를 제어하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    (b1) 단계(a3)에서 무선으로 시그널링된 인코딩된 포커스 위치를 수신하는 단계, 및
    (b2) 단계(b1)에서 수신된 인코딩된 포커스 위치를 디코딩하는 단계를 포함하며,
    상기 대물 렌즈 조립체는 디코딩된 포커스 위치를 사용하여 병진운동 되는,
    나이트 비젼 광학 장치의 포커싱 장치 내의 이미징 어레이에 위치되는 대물 렌즈 조립체의 초점 위치를 제어하는 방법.

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