KR20180035361A - 조준 감시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목표물(target)을 조준 감시할 시 렌즈로부터 눈을 자유롭게 이격할 수 있어 사격 시 격렬한 화기의 반동으로부터 사수의 신체상해를 방지할 수 있도록 충분한 아이릴리프(eye relief)를 제공하는 조준 감시 장치에 관한 것으로서, 화기에 장착되어 영상을 획득하는 카메라로부터 촬영되는 영상을 디스플레이하는 HMD(head mounted display)부; 및 디스플레이되는 영상의 아이릴리프(eye relief)를 사수의 신체상해가 발생하지 않도록 충분히 늘려주는 아이릴리프확장부; 포함하여 구성되는 조준 감시 장치를 제공함으로써, 무게와 크기를 최소화함으로써 전장에서의 사수의 생존율을 크게 높일 수 있고, 충분한 아이릴리프를 제공함으로써 사수의 신체상해 위험을 완전히 제거할 수 있으며, 카메라로 촬영된 영상을 사수에게 제공하면서도 방사되는 빛을 최소한으로 제어함으로써 야간에 더욱 안전한 조준 감시가 이루어질 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

조준 감시 장치{Apparatus for aiming and monitoring target}

본 발명은 조준경에 관한 것으로, 특히 목표물(target)을 조준 감시할 시 렌즈로부터 눈을 자유롭게 이격할 수 있어 사격 시 격렬한 화기의 반동으로부터 사수의 신체상해를 방지할 수 있도록 충분한 아이릴리프(eye relief)를 제공하는 조준 감시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 원거리의 목표물을 확대하여 감시하고 보다 정확한 조준사격을 할 수 있게 화기에 부착하여 사용하는 조준경은 망원경의 원리에 조준선(reticle)이나 점(dot sight)을 부가하여 사수의 명중률을 향상시키는데 이용된다.

이러한 조준경은 사격 시 높은 명중률과 함께 사수의 생존율 향상에 대한 요구가 증대하는 추세에 따라 다양한 환경에서 높은 명중률과 함께 사수의 생존을 고려한 형태로 지속적인 개발이 이루어져 왔다.

특히, 전통적인 조준경의 조준편의성 및 명중률을 높이기 위하여, 광원에 의해 대물렌즈 후방에 조준된 목표물의 상을 형성하여 사수가 이를 이용하여 목표물을 조준, 사격할 수 있도록 개발된 광학식 조준경이 개발되었다. 그러나 종래의 광학식 조준경은 광원에 의해 조준 포인터를 생성하는 경우 야간에 광원의 불빛이 외부로 방사되어 적에게 노출되는 문제점이 있었고, 접안렌즈와 사수의 눈까지의 거리(eye relief, ER)가 매우 짧아서, 사격 시 화기의 반동으로 인해 사수의 눈이 상해를 입을 수 있는 위험이 뒤따르는 문제점이 있었다.

이에 따라, 최근에는 화기에 장착된 조준경에 의해 감시 및 조준 대상이 되는 목표물을 카메라로 촬영하여 투명디스플레이(OLED) 등을 통해 사격에 필요한 정보를 화면에 표시하는 전자 조준경 또는 별도의 디스플레이 장치에 표시하여 사격의 정확도를 높이는 조준경 시스템이 개발되었다. 그러나 이러한 최근의 조준경 시스템 또한 디스플레이 장치의 화면을 통해 방사되는 빛으로 인해 사수 또는 감시자의 위치가 노출되는 문제점이 있고, 화기에 장착되는 광학계가 너무 크고 무거운 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 최근의 조준경 시스템은 화기에 장착할 수 없는 별도의 디스플레이 장치를 통해 목표물을 감시 및 조준하는 방식이기 때문에 휴대가 불편하고 사용이 번거로운 문제점이 있어, 전장에서의 유지 및 생존성 측면에서 매우 불리하다.

KR 10-1598480 B1 (2016.02.23.) KR 10-1440057 B1 (2014.09.03.) KR 20-0398487 Y1 (2005.10.06.) KR 10-0667472 B1 (2007.01.04.) KR 10-1448273 B1 (2014.09.30.) KR 10-1394326 B1 (2014.05.07.)

따라서 상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 주야간 조준 감시를 수행하는 사수의 안전과 생존율을 높일 수 있도록, 작고 가벼우며, 아이릴리프를 충분히 길게 제공할 뿐만 아니라, 야간에 사수의 위치를 노출시킬 수 있는 빛을 최대한 차단할 수 있도록 방광(防光)기능을 갖는 조준 감시 장치를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조준 감시 장치는, 화기에 장착되어 영상을 획득하는 카메라로부터 촬영되는 영상을 디스플레이하는 HMD(head mounted display)부; 및 디스플레이되는 영상의 아이릴리프(eye relief)를 사수의 신체상해가 발생하지 않도록 충분히 늘려주는 아이릴리프확장부; 포함하여 구성됨으로써, 사수가 사격 시 아이릴리프에 구애되지 않고 자유롭게 사격이 가능하도록 충분한 아이릴리프를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 조준 감시 장치에 있어서, 상기 카메라는, 야간 영상을 획득하는 적외선(infrared)카메라로 구비됨으로써, 야간의 감시 및 조준이 더욱 효과적으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 조준 감시 장치에 있어서, 상기 HMD부는 상기 카메라로부터 촬영된 영상을 수신하여 표시하는 마이크로 디스플레이 소자와, 상기 마이크로 디스플레이 소자에 표시되는 영상을 사수의 안구에 결상시키는 광학모듈과, 상기 카메라로부터 촬영된 영상을 수신하여 상기 마이크로 디스플레이소자에 표시하도록 제어하는 보드와, 상기 광학모듈의 위치를 고정하는 제1,2프리즘 커버와, 상기 마이크로 디스플레이 소자, 광학모듈, 보드 및 제1,2프리즘 커버를 내부에 위치시켜 고정하는 제1,2하우징 및 상기 카메라로부터 전송되는 영상 데이터를 수신하는 카메라연결부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 조준 감시 장치에 있어서, 상기 광학모듈은 상기 마이크로 디스플레이소자에 인접한 위치에 설치되는 비구면렌즈와, 상기 마이크로 디스플레이소자에서 방출되는 빛을 굴절시켜 반사시키는 곡면경과, 빔 스플리터 프리즘(beam splitter prism)을 형성하여, 상기 마이크로 디스플레이소자에서 입사되는 빛은 투과시키고, 상기 곡면경에서 반사되어 입사되는 빛은 반사시켜 상기 아이릴리프확장부로 출력하는 제1,2프리즘을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 조준 감시 장치에 있어서, 상기 제1,2프리즘 사이에 편광 반사 필름을 더 구비하고, 상기 제2프리즘과 상기 곡면경 사이에 편광판을 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 조준 감시 장치에 있어서, 상기 아이릴리프확장부는, 상기 HMD부의 출광부에 결합되는 연결부를 일단에 형성한 하우징과, 영상의 결상 거리를 늘려주는 오목렌즈와, 상기 오목렌즈에 의해 늘어난 결상거리를 유지시키는 볼록렌즈와, 상기 오목렌즈와 볼록렌즈의 거리를 결정해주는 스페이서와, 상기 스페이서에 의해 거리가 결정된 상기 오목렌즈 및 볼록렌즈를 상기 하우징내의 정해진 위치에 고정해주는 리테이너로 구성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이 본 발명은 HMD형태의 광학계를 사용하여 무게와 크기를 최소화함으로써 전장에서의 사수의 생존율을 크게 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 충분한 아이릴리프를 제공함으로써 사수의 신체상해 위험을 완전히 제거하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 카메라로 촬영된 영상을 사수에게 제공하면서도 방사되는 빛을 최소한으로 제어함으로써 야간에 더욱 안전한 조준 감시가 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 조준 감시 장치의 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 조준 감시 장치를 구성하는 HMD부의 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 조준 감시 장치를 구성하는 아이릴리프확장부의 분해사시도,
도 4는 도 3의 아이릴리프확장부의 결합단면도,
도 5는 도 2의 HMD부에 구비된 광학모듈의 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 조준 감시 장치의 아이릴리프 확장구조를 설명하기 위한 광경로도.

이하에서는 본 발명에 따른 조준 감시 장치에 대한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시 예는 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것으로, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다.

도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타낸다. 하기의 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것일 뿐, 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

여기서, 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

아울러 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, "부"의 용어에 대한 의미는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위 또는 모듈 형태를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 혹은 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수도 있다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 조준 감시 장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따른 조준 감시 장치의 개념도로서,

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 조준 감시 장치(100)는 영상을 획득하는 카메라(10)와, 상기 카메라(10)로부터 촬영되는 영상을 디스플레이하는 HMD(head mounted display)부(110) 및 디스플레이되는 영상의 아이릴리프(eye relief)를 사수의 신체상해가 발생하지 않도록 충분히 늘려주는 아이릴리프확장부(120, ER확장부)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 카메라(10)는 야간 영상을 획득하는 적외선(infrared, IR)카메라일 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 조준 감시 장치(100)는 HMD부(110)만을 전투용 헬멧에 장착하여 상기 카메라(10)로부터 인가되는 영상을 사수가 조준경을 직접 보지 않고도 사격이 가능한 형태로도 사용이 가능하다.

본 발명에 따른 조준 감시 장치(100)는 카메라(10)를 통해 획득한 영상을 HMD부(110)와 ER확장부(120)를 이용하여 작고 가벼운 형태로 충분히 긴 아이릴리프와 방광기능을 구현함으로써, 사수의 안전성과 전투수행능력을 높이고, 특히 야간에 사수의 인지 능력을 향상시켜 전투시 생존율과 안전성을 크게 확보할 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 조준 감시 장치(100)를 보다 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 조준 감시 장치를 구성하는 HMD부의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 조준 감시 장치를 구성하는 ER확장부의 분해사시도이며, 도 4는 도 3의 ER확장부의 결합단면도이고, 도 5는 도 2의 HMD부에 구비된 광학모듈의 단면도이다. 도 6은 본 발명에 따른 조준 감시 장치의 아이릴리프 확장구조를 설명하기 위한 광경로도이다.

도 2를 참조하면, HMD부(110)는 광학모듈(111), 마이크로 디스플레이소자(112), 보드(113), 제1,2프리즘 커버(114, 115), 제1,2하우징(116, 117) 및 카메라연결부(118)로 구성된다.

HMD부(110)는 카메라(10)를 통해 획득한 영상을 사수의 안구에 결상시키는 영상구현장치로서, 카메라(10)에서 촬영된 영상은 케이블을 통하여 OLED와 같은 마이크로 디스플레이소자(112)로 전송되어 재생되고, 재생되는 영상은 광학모듈(111)에서 반사 및 투과되어 사수의 안구에 결상된다.

도 5를 참조하여, 상기 광학모듈(111)을 상세하게 설명하면, 도시된 바와 같이, 마이크로 디스플레이소자(112)에 인접한 위치에 설치되는 비구면렌즈(1114) 및 제1,2프리즘(1111, 1112)을 포함한다. 제1,2프리즘(1111, 1112) 사이에는 편광 반사 필름이 더 구비될 수 있다. 제1,2프리즘(1111, 1112)는 빔 스플리터 프리즘(beam splitter prism)을 형성하여, 마이크로 디스플레이소자(112)에서 입사되는 빛은 투과시키고, 곡면경(1113)에서 반사되어 입사되는 빛은 반사시켜 하기에서 설명할 ER확장부(120)로 보낸다.

상기 제1,2프리즘(1111, 1112) 하단에 설치되는 곡면경(1114)은 상기 마이크로 디스플레이소자(112)에서 입사되는 영상을 굴절시켜 반사한다. 한편, 상기 프리즘(1112)와 곡면경(1114) 사이에는 편광판이 더 구비될 수 있다.

카메라(10)를 통해 획득된 영상은 마이크로 디스플레이소자(112)에서 재생되고, 재생된 영상은 순차적으로 비구면렌즈(1114), 제1,2프리즘(1111, 1112), 곡면경(1114), 제2프리즘(1112)를 거쳐 사수의 안구(20) 방향으로 반사된다. 이때, 본 발명에 따른 조준 감시 장치(100)의 HMD부(110)에 사용되는 광학모듈(111)은 상술한 구조에 따라 사수에게 마이크로 디스플레이소자(410)에서 재생되는 목표물의 영상과 함께 외부영상을 동시에 제공한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 조준 감시 장치(100)를 구성하는 ER확장부(120)는 HMD부(110)의 출광부에 결합되는 연결부를 일단에 형성한 하우징(125)과, 영상의 결상 거리를 늘려주는 오목렌즈(121)와, 상기 오목렌즈에 의해 늘어난 결상거리를 유지시키는 볼록렌즈(122)와, 오목렌즈(121)와 볼록렌즈(122)의 거리를 결정해주는 스페이서(123, Spacer)와, 스페이서(123)에 의해 거리가 결정된 오목렌즈(121) 및 볼록렌즈(122)를 하우징(125)내의 정해진 위치에 고정해주는 리테이너(124)로 구성된다. 여기서, 상기 스페이서(123)는 오목렌즈(121)와 볼록렌즈(122)의 거리를 필요에 따라 조정할 수 있는 형태로 구비될 수 있으며, 오목렌즈(121)와 볼록렌즈(122)의 거리를 조정함으로써 사수가 필요로 하는 충분한 아이릴리프를 구현한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 조준 감시 장치는 사수가 제한된 아이릴리프에 구애받지 않고 필요한 적정거리에서 사격을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 조준 감시 장치(100)의 전체적인 동작을 설명하기 위한 광경로를 도시한 도 6을 참조하면, HMD부(110)에 구비되는 마이크로 디스플레이이소자(112)에서 재생된 영상은 광학모듈(111)을 거쳐 ER확장부(120)로 입사되며, ER확장부(120)에 구비되는 오목렌즈(121) 및 볼록렌즈(122)의 거리 조정에 따라 아이릴리프의 조정이 가능하며, 사수에게 사격에 필요한 충분한 아이릴리프를 제공한다는 것을 확인할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 조준 감시 장치는 HMD와 릴레이 렌즈의 원리를 이용하여 아이릴리프를 확장함으로써, 사격 시 화기의 반동으로부터 사수의 신체상해를 미연이 방지할 수 있으며, 사수의 눈에 입사되는 영상으로 인한 빛의 발산을 방지(방광)할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 조준 감시 장치는 HMD형태의 영상 디스플레이 장치를 구현함으로써 작고 가벼우며 휴대가 용이한 조준경 시스템을 제공함으로써 전장에서 사수의 생존 확률을 높이고 명중률을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시 예를 중심으로 구체적으로 기술되었으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.

Claims (7)

1. 화기에 장착되어 영상을 획득하는 카메라로부터 촬영되는 영상을 디스플레이하는 HMD(head mounted display)부; 및
   디스플레이되는 영상의 아이릴리프(eye relief)를 사수의 신체상해가 발생하지 않도록 충분히 늘려주는 아이릴리프확장부; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조준 감시 장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 카메라는,
   야간 영상을 획득하는 적외선(infrared)카메라인 것을 특징으로 하는 조준 감시 장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 HMD부는,
   상기 카메라로부터 촬영된 영상을 수신하여 표시하는 마이크로 디스플레이 소자와,
   상기 마이크로 디스플레이 소자에 표시되는 영상을 사수의 안구에 결상시키는 광학모듈과,
   상기 카메라로부터 촬영된 영상을 수신하여 상기 마이크로 디스플레이소자에 표시하도록 제어하는 보드와,
   상기 광학모듈의 위치를 고정하는 제1,2프리즘 커버와,
   상기 마이크로 디스플레이 소자, 광학모듈, 보드 및 제1,2프리즘 커버를 내부에 위치시켜 고정하는 제1,2하우징 및
   상기 카메라로부터 전송되는 영상 데이터를 수신하는 카메라연결부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조준 감시 장치.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 광학모듈은,
   상기 마이크로 디스플레이소자에 인접한 위치에 설치되는 비구면렌즈와,
   상기 마이크로 디스플레이소자에서 방출되는 빛을 굴절시켜 반사시키는 곡면경과,
   빔 스플리터 프리즘(beam splitter prism)을 형성하여, 상기 마이크로 디스플레이소자에서 입사되는 빛은 투과시키고, 상기 곡면경에서 반사되어 입사되는 빛은 반사시켜 상기 아이릴리프확장부로 출력하는 제1,2프리즘을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조준 감시 장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제1,2프리즘 사이에 편광 반사 필름을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조준 감시 장치.
   
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
   상기 제2프리즘과 상기 곡면경 사이에 편광판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조준 감시 장치.
   
7. 제 1항에 있어서, 상기 아이릴리프확장부는,
   상기 HMD부의 출광부에 결합되는 연결부를 일단에 형성한 하우징과,
   영상의 결상 거리를 늘려주는 오목렌즈와,
   상기 오목렌즈에 의해 늘어난 결상거리를 유지시키는 볼록렌즈와,
   상기 오목렌즈와 볼록렌즈의 거리를 결정해주는 스페이서와,
   상기 스페이서에 의해 거리가 결정된 상기 오목렌즈 및 볼록렌즈를 상기 하우징내의 정해진 위치에 고정해주는 리테이너로 구성되는 것을 특징으로 하는 조준 감시 장치.

Images