KR20230009710A - Infrared integrated optical system - Google Patents

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KR20230009710A
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Abstract

The present invention provides an integrated optical system to improve the low-detection capability of a transport body such as a battleship. The integrated optical system comprises: a wide-field-of-view scanning optical system; a front optical system arranged in front of the wide-field-of-view scanning optical system; an aperture control part; and a detector. The aperture control part controls whether to arrange an aperture behind the wide-field-of-view scanning optical system to allow the integrated optical system to function as one optical system between an electro-optical tracking optical system and an infrared search and track optical system.

Description

적외선 통합 광학계{INFRARED INTEGRATED OPTICAL SYSTEM}Infrared integrated optical system {INFRARED INTEGRATED OPTICAL SYSTEM}

본 개시는 적외선 통합 광학계에 관한 것이다.The present disclosure relates to infrared integrating optics.

함정용 적외선 정찰 장비로는 적외선 탐색 및 추적 장비(InfraRed Search and Track system, IRST)와 전자광학 추적 장비(Electro-Optical Tracking System, EOTS)가 사용 된다. 적외선 탐색 및 추적 장비란 전 방위의 다중 표적을 탐지 및 추적하는 장비이며, 전자광학 추적 장비란 특정 표적을 좁은 시야로 정밀 추적하여 표적의 3차원 좌표를 제공 하는 장비이다.Infrared search and track system (IRST) and electro-optical tracking system (EOTS) are used as infrared reconnaissance equipment for ships. Infrared search and tracking equipment is equipment that detects and tracks multiple targets in all directions, and electro-optical tracking equipment is equipment that precisely tracks a specific target with a narrow field of view and provides 3D coordinates of the target.

이 두 장비는 함정에서 필수적인 장비지만 두 장비를 개별 운용해야 하기 때문에 공간적 제약으로 함정 매립이 어려워 적에게 노출되기 쉽다. 이를 개선하여 함정의 저피탐 능력을 향상시키기 위해 적외선 탐색 및 추적 장비와 전자광학 추적 장비를 통합하기 위하여 새로운 통합 광학계의 개발이 요구된다. These two equipment are essential equipment for the ship, but since the two equipment must be operated separately, it is difficult to embed the trap due to space constraints, and it is easy to be exposed to the enemy. In order to improve this and improve the ship's low-visibility capability, the development of a new integrated optical system is required to integrate infrared search and tracking equipment and electro-optical tracking equipment.

적외선 탐색 및 추적 장비는 다중 표적을 한번에 탐지하기 위한 넓은 시야와 높은 SNR(Signal to noise)을 통한 밝고 뚜렷한 영상이 요구되는 반면, 전자광학 추적 장비는 높은 영상 품질보다는 표적 추적을 위한 고배율의 영상을 필요로 한다. 즉, 두 장비의 목적이 다르기 때문에 각 광학계의 요구되는 성능이 다르고 F수(f-number)도 다르게 설정해 주어야한다. 한 개의 검출기로 두 광학계를 통합하기 위해서는 두 장비의 F수를 바꿔주는 기능이 필수적이다. Infrared search and tracking equipment requires bright and clear images with a wide field of view and high signal to noise (SNR) to detect multiple targets at once, whereas electro-optical tracking equipment requires high-magnification images for target tracking rather than high image quality. in need. That is, since the purpose of the two equipments is different, the required performance of each optical system is different and the f-number must be set differently. In order to integrate the two optical systems into one detector, the ability to change the F number of the two devices is essential.

본 발명은 함정 등 운반체의 저피탐 능력을 향상시키기 위하여, 정찰 장비인 적외선 탐색 및 추적 장비와 전자광학 추적 장비를 통합하는 통합 광학계의 실시 예를 포함한다.The present invention includes an embodiment of an integrated optical system integrating an infrared search and tracking device, which is a reconnaissance device, and an electro-optical tracking device in order to improve the low surveillance capability of a carrier such as a ship.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 과제로 한정되지 않으며, 이하의 실시 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above problem, and other technical problems can be inferred from the following embodiments.

일 실시 예에 따라, 통합 광학계는, 광각 주사 광학계(Wide-Field-Of-View Scanning Optical System); 상기 광각 주사 광학계의 전단에 배열된 전단 광학계; 조리개 제어부; 및 검출기를 포함하고, 상기 조리개 제어부는 상기 통합 광학계가 전자광학 추적(Electro-Optical Tracking) 광학계 및 적외선 탐색 및 추적(Infrared Search and Track) 광학계 중 어느 하나의 광학계로 기능하도록 상기 광각 주사 광학계의 후단에 조리개의 배치 여부를 제어할 수 있다.According to an embodiment, the integrated optical system may include a wide-field-of-view scanning optical system; a front optical system arranged in front of the wide-angle scanning optical system; aperture control; and a detector, wherein the aperture control unit functions at a rear end of the wide-angle scanning optical system such that the integrated optical system functions as one of an electro-optical tracking optical system and an infrared search and track optical system. You can control whether or not the aperture is placed in

본 개시에 따르면, 통합 광학계는 조리개 제어부를 이용하여 F수를 변경할 수 있어 서로 다른 두 개의 장비인 적외선 탐색 추적 장비와 전자광학 추적 장비가 통합된 단일 장비를 구현할 수 있다.According to the present disclosure, the integrated optical system can change the f-number using the aperture control unit, so that two different devices, an infrared search and tracking device and an electro-optical tracking device, can be integrated into a single device.

두 장비를 단일 장비로 통합함으로써 하나의 장비로 서로 다른 두 가지 기능을 한 번에 운용할 수 있고, 두 장비를 따로 운용할 때에 비해 탑재 공간의 공간적 제약이 개선되어 장비를 함정 등 운반체 내에 매립할 수 있게 되어 운반체의 저피탐 능력을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. By integrating the two devices into a single device, two different functions can be operated at once with one device, and the spatial limitations of the mounting space are improved compared to operating the two devices separately, so the device can be buried in a carrier such as a ship. It has the advantage of being able to improve the low detection capability of the carrier.

발명의 효과는 이상에서 언급한 효과만으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위 기재로부터 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있다.Effects of the invention are not limited to only the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1 은 일 실시예에 따른 통합 광학계를 나타낸다.
도 2 는 일 실시예에 따른 조리개 제어부를 나타낸다.
도 3 은 일 실시예에 따른 웜 스톱(Warm Stop)의 구조를 나타낸다.
도 4 는 일 실시예에 따라 검출기와 검출기 전단에 배치된 웜 스톱을 나타낸다.
도 5 는 웜 스톱이 전단에 배치되지 않았을 때(좌)와 도 4 에 따라 웜 스톱이 전단에 배치되었을 때(우) 검출기로 입사되는 광량을 나타낸다.
도 6 은 일 실시예에 따라 회전 가능한 축거울을 포함하는 통합 광학계를 나타낸다.
도 7 은 도 6 의 통합 광학계의 회전 가능한 축거울이 회전한 통합 광학계를 나타낸다.
도 8 은 일 실시예에 따른 전단 광학계를 나타낸다.
도 9 는 일 실시예에 따라 축거울을 포함하는 전단 광학계를 나타낸다.
도 10 은 일 실시예에 따른 협시계를 가지는 통합 광학계(상)와 중시계를 가지는 통합 광학계(하)의 개략도를 나타낸다.
도 11 은 도 10 에서의 협시계를 가지는 통합 광학계의 3차원 형상(상)과 도 10 에서의 중시계를 가지는 통합 광학계의 3차원 형상(하)을 나타낸다.1 shows an integrated optical system according to an exemplary embodiment.
2 shows an aperture control unit according to an exemplary embodiment.
3 shows the structure of a warm stop according to an embodiment.
4 shows a detector and a warm stop disposed in front of the detector according to one embodiment.
5 shows the amount of light incident on the detector when the warm stop is not disposed at the front end (left) and when the warm stop is disposed at the front end according to FIG. 4 (right).
6 shows an integrated optical system including a rotatable axis mirror according to an exemplary embodiment.
FIG. 7 shows an integrated optical system in which a rotatable axis mirror of the integrated optical system of FIG. 6 is rotated.
8 shows a front end optical system according to an embodiment.
9 shows a front-end optical system including an axis mirror according to an exemplary embodiment.
10 is a schematic diagram of an integrated optical system having a narrow field of view (top) and an integrated optical system having a central field of view (bottom) according to an exemplary embodiment.
FIG. 11 shows a 3D shape (top) of the integrated optical system having a narrow field of view in FIG. 10 and a 3D shape (bottom) of the integrated optical system having a central field of view in FIG. 10 .

실시예들에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the embodiments have been selected from general terms that are currently widely used as much as possible while considering the functions in the present disclosure, but they may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technologies, and the like. In addition, in a specific case, there are also terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the corresponding description. Therefore, terms used in the present disclosure should be defined based on the meaning of the term and the general content of the present disclosure, not simply the name of the term.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.When it is said that a certain part "includes" a certain component throughout the specification, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

이하에서는 도면을 참조하여 본 개시의 실시예를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

본 개시의 통합 광학계의 일 실시예는 도 1 과 같다. 본 실시예의 통합 광학계(10)는 적외선 탐색 및 추적 장비의 광각 주사 광학계(200)와 검출기(400)를 포함할 수 있다. 본 개시의 통합 광학계(10)는 전자광학 추적 광학계 및 적외선 탐색 및 추적 광학계 중 어느 하나의 광학계로 기능하기 위하여 광각 주사 광학계(200)의 전단에 배치되는 전단 광학계(100)를 포함할 수 있다. 전단 광학계(100)와 광각 주사 광학계(200)는 각 광학계로서 기능하기 위하여 렌즈, 거울, 프리즘, 회절 격자, 조리개 등 알려진 광학계 구성요소 및 그들의 조합을 포함할 수 있다. An embodiment of the integrated optical system of the present disclosure is shown in FIG. 1 . The integrated optical system 10 of this embodiment may include a wide-angle scanning optical system 200 and a detector 400 of an infrared search and tracking device. The integrated optical system 10 of the present disclosure may include a front optical system 100 disposed in front of the wide-angle scanning optical system 200 to function as any one of an electro-optical tracking optical system and an infrared search and tracking optical system. The front optical system 100 and the wide-angle scanning optical system 200 may include known optical system components such as lenses, mirrors, prisms, diffraction gratings, diaphragms, and combinations thereof to function as each optical system.

본 개시의 통합 광학계(10)는 전자광학 추적 광학계 및 적외선 탐색 및 추적 광학계 중 어느 하나의 광학계로 기능하기 위하여 조리개 제어부(300)를 포함할 수 있다. 조리개 제어부(300)는 통합 광학계(10)가 전자광학 추적 광학계로 기능하기 위한 제1F수를 갖거나, 적외선 탐색 및 추적 광학계로 기능하기 위한 제2F수를 갖도록 광축선 상에 조리개를 배치 또는 배치하지 않도록 제어할 수 있다. 보다 상세하게는, 일 실시예에서 조리개 제어부(300)는 통합 광학계(10)의 F수를 변경하는 기능을 수행하기 위해 사용자가 조리개를 직접 삽입 또는 제거할 수 있는 구조를 포함할 수 있다. 다른 일 실시예에서 조리개 제어부(300)는 구동기를 이용하여 조리개의 삽입 또는 제거 여부를 제어할 수 있는 구조를 가질 수 있고, 그 구성요소로 구동기 및 제어부를 포함할 수 있다. The integrated optical system 10 of the present disclosure may include an aperture controller 300 to function as one of an electro-optical tracking optical system and an infrared search and tracking optical system. The aperture control unit 300 arranges or arranges the aperture on the optical axis so that the integrated optical system 10 has a first F number for functioning as an electro-optical tracking optical system or a second F number for functioning as an infrared search and tracking optical system. You can control not to do that. More specifically, in one embodiment, the iris control unit 300 may include a structure in which a user directly inserts or removes an iris in order to perform a function of changing the F number of the integrated optical system 10 . In another embodiment, the iris control unit 300 may have a structure capable of controlling insertion or removal of the iris using an actuator, and may include an actuator and a control unit as components thereof.

도 1 에 도시된 통합 광학계(10)는 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 실시예에 도 1 에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 이해할 수 있다.In the integrated optical system 10 shown in FIG. 1, only components related to the present embodiment are shown. Accordingly, those skilled in the art related to the present embodiment can understand that other general-purpose elements may be further included in the present embodiment in addition to the elements shown in FIG. 1 .

도 2 는 일 실시예에 따른 조리개 제어부(310)를 나타낸다. 조리개 제어부(310)는 구동부(311) 및 조리개 장착부(312)를 포함할 수 있다. 조리개 장착부(312)는 조리개가 위치하는 제1영역(313)과 조리개가 위치하지 않는 제2영역(314)을 포함할 수 있다. 구동부(311)는 모터를 포함할 수 있으며, 모터의 회전을 통해 조리개 장착부(312)를 회전 또는 또는 이동시켜 통합 광학계(10)의 광축선 상에 제1영역(313) 또는 제2영역(314)을 배치하여 조리개의 배치 여부를 결정할 수 있다. 2 shows an aperture controller 310 according to an exemplary embodiment. The iris control unit 310 may include a driving unit 311 and an iris mounting unit 312 . The aperture mounting portion 312 may include a first region 313 where the aperture is located and a second region 314 where the aperture is not located. The driving unit 311 may include a motor, and rotates or moves the aperture mounting unit 312 through rotation of the motor so that the first area 313 or the second area 314 is formed on the optical axis of the integrated optical system 10. ), it is possible to determine whether or not to dispose of the diaphragm.

다른 실시예에 따라, 조리개 장착부(312)는 조리개가 위치하는 영역을 2 이상 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 제2영역(314)은 조리개 장착부(312)가 광축선을 가리지 않게 하여 입사광을 그대로 통과시킬 수 있도록 하는 어떤 중공 영역을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 제2영역은 보정 렌즈, 조리개 등 알려진 광학계 구성요소 또는 그 조합을 포함할 수 있다.According to another embodiment, the aperture mount 312 may include two or more regions where the aperture is located. According to another embodiment, the second region 314 may include a certain hollow region through which the aperture mount 312 does not block the optical axis and allows incident light to pass through as it is. According to another embodiment, the second area may include a known optical system component such as a correction lens and a diaphragm, or a combination thereof.

통합 광학계(10)의 F수를 변경하기 위해서, 조리개 제어부(300)는 일 실시예에 따라 도 3 에 도시된 웜 스톱(323)을 포함할 수 있다. 도 4 는 통합 광학계(10)의 일 실시예에 따른 검출기(401)와 검출기(401) 전단에 배치된 웜 스톱(323)을 나타낸다. 검출기(401)은 윈도우(401a), 콜드 스톱(Cold Stop)(401b) 및 초점면 배열(Focal Plane Array, FPA)(401c)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 통합 광학계(10)가 전자광학 추적 광학계로 기능하도록 하기 위하여 검출기(401)의 전단에 웜 스톱(323)이 배치될 수 있다. 웜 스톱(323)이 검출기 전단에서 제거되면 검출기 내부의 콜드 스톱(401b)이 조리개로 사용될 수 있으며, 콜드 스톱(401b)은 극저온에서 운용되므로 광 경로 외의 빛은 차단되어 원하는 양의 적외선 만을 초점면 배열(401c)로 입사시킬 수 있게 되어, 통합 광학계(10)가 적외선 탐색 및 추적 광학계로 기능할 수 있게 된다. 조리개 제어부(300)는 웜 스톱(323)이 검출기(401)의 전단에 배치 또는 제거되도록 제어하여 통합 광학계(10)가 각각 제1 F수 또는 제2 F수를 갖도록 할 수 있다. In order to change the F number of the integrated optical system 10, the aperture control unit 300 may include a warm stop 323 shown in FIG. 3 according to an embodiment. 4 shows a detector 401 according to an embodiment of the integrated optical system 10 and a warm stop 323 disposed in front of the detector 401 . The detector 401 may include a window 401a, a cold stop 401b, and a Focal Plane Array (FPA) 401c. In this embodiment, a warm stop 323 may be disposed in front of the detector 401 so that the integrated optical system 10 functions as an electro-optical tracking optical system. When the warm stop 323 is removed from the front of the detector, the cold stop 401b inside the detector can be used as an aperture. Since the cold stop 401b is operated at a cryogenic temperature, light outside the optical path is blocked and only a desired amount of infrared rays is emitted into the focal plane. Incident to the array 401c allows the integrated optics 10 to function as an infrared search and tracking optics. The aperture controller 300 controls the warm stop 323 to be disposed or removed at the front end of the detector 401 so that the integrated optical system 10 has a first F number or a second F number, respectively.

웜 스톱(323) 자체의 복사 에너지가 검출기(401)에서 검출되지 않도록 웜 스톱(323)에 높은 반사율을 갖는 반사 코팅이 적용될 수 있다. 높은 반사율을 위해 은, 금, 알루미늄, 산화아연, 산화마그네슘, 산화알루미늄 등이 코팅 재료로 사용될 수 있다.A reflective coating having a high reflectance may be applied to the warm stop 323 so that the radiant energy of the warm stop 323 itself is not detected by the detector 401 . For high reflectance, silver, gold, aluminum, zinc oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, etc. may be used as a coating material.

외부로부터 광 경로가 아닌 다른 경로를 통해 통합 광학계(10)로 입사된 빛이 높은 반사율을 갖도록 코팅 처리된 웜 스톱(323)에 반사되어 검출기(401)의 초점면 배열(401c)에 도달하는 것을 방지하기 위하여, 웜 스톱(323)의 내측면(323a)는 오목면을 가질 수 있다. 본 실시예가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 내측면(323a)이 오목면 대신 구형 오목면과 같이 동일한 기능을 갖는 어떤 다른 곡면도 될 수 있음을 알 수 있다. Light incident from the outside into the integrating optical system 10 through a path other than the optical path is reflected by the warm stop 323 coated to have a high reflectance and reaches the focal plane array 401c of the detector 401 To prevent this, the inner surface 323a of the warm stop 323 may have a concave surface. A person skilled in the art to which this embodiment pertains will know that the inner surface 323a may be any other curved surface having the same function, such as a spherical concave surface instead of a concave surface.

도 5 는 웜 스톱(323) 배치 시의 검출기(401)(우측)와 웜 스톱(323) 미 배치 시의 검출기(401)(좌측)를 나타낸다. 웜 스톱(323) 배치 시, 검출기(401)로 입사되는 광량이 웜 스톱(343) 미 배치 시보다 더 적으므로, F수가 변경된다.5 shows the detector 401 (right) with the warm stop 323 disposed and the detector 401 (left) without the warm stop 323 disposed. When the warm stop 323 is disposed, since the amount of light incident on the detector 401 is smaller than when the warm stop 343 is not disposed, the F number is changed.

도 6 과 도 7 은 일 실시예에 따라 회전 가능한 축거울인 주사거울(510)을 포함하는 통합 광학계(11)를 나타낸다. 도 6 에서 도시된 것과 같이, 주사거울(510)은 통합 광학계(11)가 전자광학 추적 광학계로 기능하도록 전단 광학계(110)를 통과한 입사광을 반사하여 광각 주사 광학계(210)로 입사시킬 수 있다. 광각 주사 광학계(210)를 통과한 빛은 조리개 장착부(332)의 제1영역(333)으로 입사될 수 있다. 제1영역(333)에 입사된 빛은 제1영역(333)에 배치된 조리개를 통과한 다음 검출기(410)로 입사될 수 있다. 조리개 제어부(330)는 통합 광학계(11)가 전자광학 추적 광학계로 기능하도록 하기 위해 광각 주사 광학계(210)를 통과한 빛이 제1영역(333)으로 입사될 수 있도록 조리개 장착부(332)를 구동할 수 있다.6 and 7 show an integrated optical system 11 including a scanning mirror 510 that is a rotatable axis mirror according to an exemplary embodiment. As shown in FIG. 6 , the scan mirror 510 may reflect the incident light passing through the front optical system 110 and make it incident to the wide-angle scanning optical system 210 so that the integrated optical system 11 functions as an electro-optical tracking optical system. . Light passing through the wide-angle scanning optical system 210 may be incident to the first region 333 of the diaphragm mounting unit 332 . Light incident on the first region 333 may pass through an aperture disposed in the first region 333 and then enter the detector 410 . The aperture control unit 330 drives the aperture mounting unit 332 so that light passing through the wide-angle scanning optical system 210 is incident to the first region 333 so that the integrated optical system 11 functions as an electro-optical tracking optical system. can do.

도 7 에서 도시된 것과 같이 주사거울(510)은 통합 광학계(11)가 적외선 탐색 및 추적 광학계로 기능하도록 도 6 의 위치에서 회전하여, 전단 광학계(110)를 통과하지 않은 입사광을 반사하여 광각 주사 광학계(210)로 입사시킬 수 있다. 광각 주사 광학계(210)을 통과한 빛은 조리개 장착부(332)의 제2영역(334)으로 입사될 수 있다. 제2영역(334)에 입사된 빛은 제2영역(334)에 배치된 중공 영역을 통과한 다음 검출기(410)로 입사될 수 있다. 조리개 제어부(330)는 통합 광학계(11)가 적외선 탐색 및 추적 광학계로 기능하도록 하기 위해 광각 주사 광학계(210)를 통과한 빛이 제2영역(334)으로 입사될 수 있도록 조리개 장착부(332)를 구동할 수 있다.As shown in FIG. 7 , the scanning mirror 510 rotates at the position shown in FIG. 6 so that the integrated optical system 11 functions as an infrared search and tracking optical system, and reflects incident light that does not pass through the front optical system 110 for wide-angle scanning. It can be incident to the optical system 210 . Light passing through the wide-angle scanning optical system 210 may be incident to the second region 334 of the diaphragm mounting unit 332 . Light incident to the second region 334 may pass through the hollow region disposed in the second region 334 and then be incident to the detector 410 . The diaphragm control unit 330 is provided with an diaphragm mounting unit 332 so that light passing through the wide-angle scanning optical system 210 can be incident to the second area 334 so that the integrated optical system 11 functions as an infrared search and tracking optical system. can drive

도 8 은 일 실시예에 따른 전단 광학계(101)를 나타낸다. 전단 광학계(101)는 대물렌즈군(111)과 대물렌즈군(111)의 후단에 배치된 접안렌즈군(141)을 포함할 수 있다. 또한, 전단 광학계(101)는 대물렌즈군(111)과 접안렌즈군(141) 사이에 배율 전환부(121) 및 보정렌즈군(131)을 포함할 수 있다. 배율 전환부(121)는 구동기(미표시)와 하나 이상의 배율렌즈군(미표시) 및 중공 영역(미표시)을 포함할 수 있으며, 구동기(미표시)의 구동으로 각 배율렌즈군(미표시) 또는 중공 영역(미표시)을 전단 광학계(101)의 광축선 상에 배치하여 전단 광학계(101)의 배율을 변경할 수 있다. 본 실시예에서 배율 전환부(121)는 대물렌즈군(111)과 접안렌즈군(141) 사이 보정렌즈군(131)의 전단에 배치되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 배율 전환부(121)는 보정렌즈군(131)의 후단에 배치될 수 있다. 대물렌즈군(111), 배율 전환부(121), 보정렌즈군(131) 및 접안렌즈군(141)은 렌즈, 거울, 프리즘 등 알려진 광학계 구성요소 및 그 조합을 포함할 수 있다. 평행광인 입사광은 대물렌즈군(111), 배율전환부(121), 보정렌즈군(131)을 차례로 통과하여 중간초점을 형성한 다음, 접안렌즈군(141)을 통과하여 다시 평행광이 될 수 있다. 결과적으로, 전단 광학계(101)는 평행광인 빛 입력을 받아 별도의 외부 초점을 형성하지 않고 평행광을 출력하는 무한 초점 광학계(Afocal Optical System)가 될 수 있다.8 shows a front end optical system 101 according to an embodiment. The front optical system 101 may include an objective lens group 111 and an eyepiece lens group 141 disposed at a rear end of the objective lens group 111 . In addition, the front optical system 101 may include a magnification conversion unit 121 and a correction lens group 131 between the objective lens group 111 and the eyepiece lens group 141 . The magnification conversion unit 121 may include a driver (not shown), one or more magnification lens groups (not shown), and a hollow area (not shown), and each magnification lens group (not shown) or hollow area (not shown) driven by the driver (not shown). The magnification of the front optical system 101 can be changed by disposing a (not shown) on the optical axis of the front optical system 101 . In this embodiment, the magnification conversion unit 121 is disposed at the front end of the correction lens group 131 between the objective lens group 111 and the eyepiece lens group 141, but is not limited thereto, and the magnification conversion unit 121 It may be disposed at the rear end of the correction lens group 131 . The objective lens group 111, the magnification conversion unit 121, the correction lens group 131, and the eyepiece lens group 141 may include known optical system components such as lenses, mirrors, and prisms, and combinations thereof. The incident light, which is parallel light, passes through the objective lens group 111, the magnification conversion unit 121, and the correction lens group 131 in order to form an intermediate focus, and then passes through the eyepiece group 141 to become parallel light again. there is. As a result, the front optical system 101 may be an afocal optical system that receives parallel light input and outputs parallel light without forming a separate external focus.

도 9 는 일 실시예에 따른 전단 광학계(102)를 나타낸다. 전단 광학계(102)는 대물렌즈군(112)과 대물렌즈군(112)의 후단 광 경로상에 배치된 제1접안렌즈군(142a), 제2접안렌즈군(142b)을 포함할 수 있다. 또한, 전단 광학계(102)는 대물렌즈군(112)과 제1접안렌즈군(142a) 사이 광 경로 상에 배치된 배율 전환부(122) 및 보정렌즈군(132)을 포함할 수 있다. 배율 전환부(122)는 구동기(미표시)와 하나 이상의 배율렌즈군(미표시) 및 중공 영역(미표시)을 포함할 수 있으며, 구동기(미표시)의 구동으로 각 배율렌즈군(미표시) 또는 중공 영역(미표시)을 전단 광학계(102)의 광축선 상에 배치하여 전단 광학계(102)의 배율을 변경할 수 있다. 본 실시예에서 배율 전환부(122)는 대물렌즈군(112)과 제1접안렌즈군(142a) 사이 보정렌즈군(132)의 전단 광 경로상에 배치되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 배율 전환부(122)는 보정렌즈군(132)의 후단 광 경로 상에 배치될 수 있다. 대물렌즈군(112), 배율 전환부(122), 보정렌즈군(132), 제1접안렌즈군(142a) 및 제2접안렌즈군(142b)은 렌즈, 거울, 프리즘 등 알려진 광학계 구성요소 및 그 조합을 포함할 수 있다.9 shows the front optics 102 according to one embodiment. The front optical system 102 may include an objective lens group 112 and a first eyepiece group 142a and a second eyepiece group 142b disposed on the optical path of the rear end of the objective lens group 112 . In addition, the front optical system 102 may include a magnification conversion unit 122 and a correction lens group 132 disposed on an optical path between the objective lens group 112 and the first eyepiece lens group 142a. The magnification conversion unit 122 may include a driver (not shown), one or more magnification lens groups (not shown), and a hollow area (not shown), and each magnification lens group (not shown) or hollow area (not shown) driven by the driver (not shown). The magnification of the front optical system 102 can be changed by disposing a (not shown) on the optical axis of the front optical system 102 . In this embodiment, the magnification conversion unit 122 is disposed on the front optical path of the correction lens group 132 between the objective lens group 112 and the first eyepiece lens group 142a, but is not limited thereto, and magnification conversion The unit 122 may be disposed on the optical path at the rear end of the corrective lens group 132 . The objective lens group 112, the magnification conversion unit 122, the correction lens group 132, the first eyepiece lens group 142a, and the second eyepiece lens group 142b are known optical system components such as lenses, mirrors, and prisms, and may include combinations thereof.

전단 광학계(102)는 제1축거울(152a)와 제2축거울(152b)를 포함할 수 있다. 제1축거울(152a)은 배율 전환부(122)와 보정렌즈군(132) 사이 광축선 상에, 제2축거울(152b)은 제1접안렌즈군(142a)와 제2접안렌즈군(142b) 사이 광축선 상에 배치되어, 제1축거울(152a)와 제2축거울(152b)로 각각 입사되는 빛을 반사하여 광 경로의 방향을 바꿀 수 있다. 이를 이용하면 기존보다 더 밀집된 광학계를 구현할 수 있다. The front optical system 102 may include a first axis mirror 152a and a second axis mirror 152b. The first axis mirror 152a is on the optical axis between the magnification conversion unit 122 and the correction lens group 132, and the second axis mirror 152b is the first eyepiece group 142a and the second eyepiece group ( 142b), the direction of the optical path may be changed by reflecting light incident on the first axis mirror 152a and the second axis mirror 152b, respectively. By using this, it is possible to implement a more dense optical system than before.

도 10 은 전단 광학계(102)와 회전 가능한 축거울인 주사거울(510) 및 광각 주사 광학계(210)를 포함하는 통합 광학계(상단, 하단)의 일 실시예를 나타낸다. 도 10에서, 이해의 편의를 위해, 제1축거울(152a)과 제2축거울(152b)의 반사는 표현은 생략되었다. 본 실시예에서 배율 전환부(122)는 두 개의 배율렌즈 L3 및 L4를 갖는 배율렌즈군과 중공 영역을 포함할 수 있다. 도 10 의 상단은, 배율 전환부(122)가 광축선 상에 중공 영역을 배치하였을 때의 통합 광학계를 나타낸다. 도 10 상단에서 (L3 L4)의 표시는 두 개의 배율렌즈 L3, L4가 모두 배치되지 않았음을 의미한다. 이 경우 통합 광학계는 협시계(Narrow Field-Of-View, Narrow FOV)를 가질 수 있다. 도 10 의 하단은 배율 전환부(122)가 광축선 상에 배율렌즈군을 배치하였을 때의 통합 광학계를 나타낸다. 이에 따라 도 10 의 하단에는 L3와 L4가 광 경로 상에 표현되어 있다. 이 경우 통합 광학계는 중시계(Medium Field-Of-View, Medium FOV)를 가질 수 있다. 10 shows an embodiment of an integrated optical system (top and bottom) including a front optical system 102, a scanning mirror 510 which is a rotatable axis mirror, and a wide-angle scanning optical system 210. In FIG. 10, for convenience of understanding, reflections of the first axis mirror 152a and the second axis mirror 152b are omitted. In this embodiment, the magnification conversion unit 122 may include a magnification lens group having two magnification lenses L3 and L4 and a hollow area. The upper part of FIG. 10 shows the integrated optical system when the magnification conversion unit 122 arranges a hollow region on the optical axis. In the upper part of FIG. 10, the mark (L3 L4) means that neither of the two magnifying lenses L3 and L4 are disposed. In this case, the integrated optical system may have a narrow field-of-view (Narrow FOV). The lower part of FIG. 10 shows the integrated optical system when the magnification conversion unit 122 arranges the magnification lens group on the optical axis. Accordingly, at the bottom of FIG. 10, L3 and L4 are expressed on the light path. In this case, the integrated optical system may have a medium field-of-view (medium FOV).

주사거울(510)은 회전하여 전단 광학계(102)를 통과한 빛 대신 전단 광학계(102)를 통과하지 않은 빛을 반사하여 광각 주사 광학계(210)으로 입사시킬 수 있으며, 이 경우 통합 광학계는 광시계(Wide Field-Of-View, Wide FOV)를 가질 수 있다. The scan mirror 510 rotates to reflect the light that does not pass through the front optical system 102 instead of the light that passes through the front optical system 102 to be incident to the wide-angle scanning optical system 210. In this case, the integrated optical system is a optical clock. (Wide Field-Of-View, Wide FOV).

본 실시예에서 기술한 통합 광학계의 세 가지 시계(Field-Of-View)인 협시계, 중시계 및 광시계는 서로 상대적인 크기를 갖는 개념이며, 다른 실시예에서는 그 절대적인 크기는 물론, 상대적인 크기 순서도 달라질 수 있다. The three fields of view (Field-Of-View) of the integrated optical system described in this embodiment, the narrow field, the medium field, and the light field, are concepts having relative sizes. It can vary.

일 실시예에서 광각 주사 광학계(210)는 제1렌즈군, 제2렌즈군, 제3렌즈군을 포함할 수 있다. 광각 주사 광학계(210)의 집적된 설계를 위하여 제1렌즈군과 제2렌즈군 사이 광 경로에 제1미러가, 및 제2렌즈군과 제3렌즈군 사이 광 경로 제2미러가 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라, 광각 주사 광학계(210)로 입사되는 빛은 제1렌즈군, 제1미러, 제2렌즈군, 제2미러, 제3렌즈군을 순서대로 통과한 다음, 웜 스톱(343)을 통과하여 검출기(410)에 도달할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 광각 주사 광학계(210)로 입사되는 빛은 제1렌즈군, 제1미러, 제2렌즈군, 제2미러, 제3렌즈군을 순서대로 통과한 다음, 웜 스톱(343)을 통과하지 않고 검출기(410)에 도달할 수 있다. 일 실시예에서 제1렌즈군은 적어도 하나의 대물렌즈를 포함하는 대물렌즈군, 제2렌즈군은 적어도 하나의 연결렌즈를 포함하는 연결렌즈군, 제3렌즈군은 적어도 하나의 결상렌즈를 포함하는 결상렌즈군이 될 수 있다. 광각 주사 광학계(210)는 도 10 에 도시되거나 위에 기술된 구성에 한정되지 않으며, 적외선 탐색 및 추적 광학계의 기능을 수행할 수 있는 어떤 렌즈, 거울, 프리즘, 회절 격자, 조리개 등 알려진 광학계 구성요소 및 그들의 조합을 포함할 수 있다.In one embodiment, the wide-angle scanning optical system 210 may include a first lens group, a second lens group, and a third lens group. For the integrated design of the wide-angle scanning optical system 210, a first mirror may be disposed in an optical path between the first and second lens groups, and a second mirror may be disposed in an optical path between the second and third lens groups. there is. According to one embodiment, the light incident to the wide-angle scanning optical system 210 passes through the first lens group, the first mirror, the second lens group, the second mirror, and the third lens group in order, and then the warm stop 343 ) to reach the detector 410. According to another embodiment, the light incident to the wide-angle scanning optical system 210 passes through the first lens group, the first mirror, the second lens group, the second mirror, and the third lens group in order, and then the warm stop 343 ) can reach the detector 410 without passing through. In one embodiment, the first lens group includes an objective lens group including at least one objective lens, the second lens group includes a connecting lens group including at least one connecting lens, and the third lens group includes at least one imaging lens. It can be a group of imaging lenses. The wide-angle scanning optical system 210 is not limited to the configuration shown in FIG. 10 or described above, and any known optical system components such as any lens, mirror, prism, diffraction grating, diaphragm, etc. that can perform the function of an infrared search and tracking optical system, and may include combinations thereof.

도 11 의 상단 통합 광학계는 도 10 의 상단 통합 광학계를 3차원 형상으로 도시한 것이고, 도 11 의 하단 통합 광학계는 도 10 의 하단 통합 광학계를 3차원 형상으로 도시한 것이다. 도 11 에는 제1축거울(152a)과 제2축거울(152b)의 반사에 따른 광 경로가 표현되어 있다. 도 11을 참조하면 제1축거울(152a)과 제2축거울(152b)이 광 경로를 바꿀 수 있으므로, 더 밀집된 광학계가 구현될 수 있음을 알 수 있다. The upper integrated optical system of FIG. 11 is a 3D view of the upper integrated optical system of FIG. 10 , and the lower integrated optical system of FIG. 11 is a 3D view of the lower integrated optical system of FIG. 10 . 11 shows an optical path according to the reflection of the first axis mirror 152a and the second axis mirror 152b. Referring to FIG. 11 , it can be seen that since the first axis mirror 152a and the second axis mirror 152b can change light paths, a more compact optical system can be implemented.

일 실시예에서, 주사거울(510)은 약 25.25도 내지 64.75도의 범위 내에서 회전되도록 구현될 수 있다. 일 실시예는 제1축거울(152a)과 제2축거울(152b)이 통합 광학계의 광 경로를 바꿈으로써, 주사거울(510)이 45도 각도 위치에 있는 경우 광시계인 적외선 탐색 및 추적 기능 사용 시의 입사광 방향과 협/중시계인 전자광학 추적 기능 사용 시의 입사광 방향이 서로 일치 또는 유사하게 되어 적외선 탐색 및 추적 기능과 전자광학 추적 기능의 상호 전환 시 동일한 표적을 탐지하기 용이하도록 구현될 수 있다.In one embodiment, the scan mirror 510 may be implemented to be rotated within a range of about 25.25 degrees to about 64.75 degrees. In one embodiment, the first axis mirror 152a and the second axis mirror 152b change the light path of the integrated optical system, so that when the scanning mirror 510 is at an angular position of 45 degrees, an infrared search and tracking function, which is an optical sight, is performed. The direction of the incident light when used and the direction of the incident light when the narrow/medium field electro-optical tracking function is used are identical or similar to each other, so that it is easy to detect the same target when the infrared search and tracking function and the electro-optical tracking function are switched. there is.

본 실시 예에서 설명하는 특정 예시들은, 어떠한 방법으로도 기술적 범위를 한정하지 않는다. 명세서의 간결함을 위하여, 본 실시예와 관련된 구성들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. Specific examples described in this embodiment do not limit the technical scope in any way. For brevity of the specification, description of other functional aspects of configurations related to the present embodiment may be omitted. In addition, the connection of lines or connecting members between the components shown in the drawings are examples of functional connections and / or physical or circuit connections, which can be replaced in actual devices or additional various functional connections, physical connection, or circuit connections.

본 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 한정되는 것은 아니다. 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다. In this specification (particularly in the claims), the use of the term "the" and similar denoting terms may correspond to both the singular and the plural. In addition, when a range is described, it includes individual values belonging to the range (unless otherwise stated), as if each individual value constituting the range was described in the detailed description. Finally, unless an order is explicitly stated or stated to the contrary for the steps making up the method, the steps may be performed in any suitable order. It is not necessarily limited to the order of description of the steps. The use of all examples or exemplary terms (eg, etc.) is simply for explaining technical ideas in detail, and the scope is not limited by the examples or exemplary terms unless limited by the claims. In addition, those skilled in the art can appreciate that various modifications, combinations and changes can be made according to design conditions and factors within the scope of the appended claims or equivalents thereof.

Claims (10)

통합 광학계에 있어서,
광각 주사 광학계(Wide-Field-Of-View Scanning Optical System):
상기 광각 주사 광학계의 전단에 배열된 전단 광학계;
조리개 제어부; 및
검출기를 포함하고,
상기 조리개 제어부는 상기 통합 광학계가 전자광학 추적(Electro-Optical Tracking) 광학계 및 적외선 탐색 및 추적(Infrared Search and Track) 광학계 중 어느 하나의 광학계로 기능하도록 상기 광각 주사 광학계의 후단에 조리개의 배치 여부를 제어하는, 통합 광학계.In the integrated optical system,
Wide-Field-Of-View Scanning Optical System:
a front optical system arranged in front of the wide-angle scanning optical system;
aperture control; and
a detector,
The aperture control unit determines whether an aperture is disposed at a rear end of the wide-angle scanning optical system so that the integrated optical system functions as one of an electro-optical tracking optical system and an infrared search and track optical system. control, integrated optics. 제1항에 있어서,
상기 조리개 제어부는 상기 통합 광학계가 전자광학 추적 광학계를 위한 제1 F수(F-number)를 갖도록 상기 광각 주사 광학계의 광축선 상에 상기 조리개가 배치되도록 제어하거나, 상기 통합 광학계가 적외선 탐색 및 추적 광학계를 위한 제2 F수를 갖도록 상기 광축선 상에 상기 조리개가 배치되지 않도록 제어하는, 통합 광학계.According to claim 1,
The aperture control unit controls the aperture to be disposed on the optical axis of the wide-angle scanning optical system so that the integrated optical system has a first F-number for an electro-optical tracking optical system, or the integrated optical system searches and tracks infrared rays. Controlling the diaphragm not to be disposed on the optical axis to have a second F number for the optical system, the integrated optical system. 제1항에 있어서,
상기 조리개가 위치하는 제1영역 및 상기 조리개가 위치하지 않는 제2영역을 포함하는 조리개 장착부를 더 포함하고,
상기 조리개 제어부는 상기 조리개 장착부를 구동하여 상기 통합 광학계가 전자광학 추적 광학계를 위한 제1 F수를 갖도록 상기 광각 주사 광학계의 광축선 상에 상기 제1영역을 배치하거나, 상기 통합 광학계가 적외선 탐색 및 추적 광학계를 위한 제2 F수를 갖도록 상기 광축선 상에 상기 제2영역을 배치하는, 통합 광학계.According to claim 1,
An aperture mounting portion including a first region where the aperture is located and a second region where the aperture is not located,
The diaphragm control unit drives the diaphragm mounting unit to dispose the first area on the optical axis of the wide-angle scanning optical system so that the integrated optical system has a first F number for an electro-optical tracking optical system, or the integrated optical system performs infrared search and disposing the second area on the optical axis to have a second F number for a tracking optical system. 제1항에 있어서,
상기 조리개는 웜 스톱(Warm Stop) 조리개이고, 상기 검출기는 콜드 스톱(Cold Stop) 조리개를 포함하는, 통합 광학계.According to claim 1,
Wherein the diaphragm is a warm stop diaphragm, and the detector includes a cold stop diaphragm. 제4항에 있어서,
상기 웜 스톱 조리개는 고반사 코팅처리되고, 상기 웜 스톱 조리개의 내측면은 오목면 형상을 갖는, 통합 광학계.According to claim 4,
The integrated optical system, wherein the warm stop aperture is treated with a high reflection coating, and an inner surface of the warm stop aperture has a concave shape. 제1항에 있어서,
상기 전단 광학계와 상기 광각 주사 광학계 사이에 회전 가능한 축거울을 더 포함하고, 상기 축거울의 회전에 따라 상기 통합 광학계가 전자광학 추적 광학계 및 적외선 탐색 및 추적 광학계 중 어느 하나의 광학계로 기능하는, 통합 광학계.According to claim 1,
Further comprising a rotatable axis mirror between the shear optical system and the wide-angle scanning optical system, and according to the rotation of the axis mirror, the integrated optical system functions as any one of an electro-optical tracking optical system and an infrared search and tracking optical system. optics. 제1항에 있어서,
상기 전단 광학계는 무한 초점 광학계(Afocal Optical System)인, 통합 광학계.According to claim 1,
The front end optical system is an afocal optical system (Afocal Optical System), integrated optical system. 제1항에 있어서, 상기 전단 광학계는
하나 이상의 대물렌즈를 갖는 대물렌즈군;
하나 이상의 접안렌즈를 갖는 접안렌즈군; 및
상기 대물렌즈군과 상기 접안렌즈군 사이에 하나 이상의 보정렌즈를 갖는 보정렌즈군을 포함하는, 통합 광학계.The method of claim 1, wherein the front optical system
an objective lens group having one or more objective lenses;
an eyepiece group having one or more eyepieces; and
Comprising a correction lens group having one or more correction lenses between the objective lens group and the eyepiece lens group, the integrated optical system. 제8항에 있어서,
상기 전단 광학계는 상기 대물렌즈군과 상기 보정렌즈군 사이에 배율 전환부를 더 포함하고, 상기 배율 전환부는 상기 통합 광학계가 협시계(Narrow-Field-Of-View) 또는 중시계(Medium-Field-Of-View)를 갖도록 상기 통합 광학계의 배율을 전환하는, 통합 광학계.According to claim 8,
The front optical system further includes a magnification conversion unit between the objective lens group and the correction lens group, and the magnification conversion unit allows the integrated optical system to use a narrow-field-of-view or a medium-field-of-view. An integrated optical system that converts the magnification of the integrated optical system to have -View. 제8항에 있어서,
상기 전단 광학계는 하나 이상의 축거울을 더 포함하는, 광학계.
According to claim 8,
The front optical system further comprises one or more axis mirrors, the optical system.
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