KR20230108898A - 삼중배율 중적외선 광학계 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 삼중배율 중적외선 광학계는, 고배율에 대한 물체 영상을 수집 및 결상하는 반사광학계(100)와 제1굴절광학계(200); 중배율 또는 저배율에 대한 물체 영상을 수집 및 결상하는 제2굴절광학계(300); 상기 제1굴절광학계(200) 또는 상기 제2굴절광학계(300)에서 결상된 광을 반사하는 회전가능한 변환거울(400); 및 상기 변환거울(400)에서 반사된 광을 상면에 결상하는 연결광학계(500);를 포함하되, 상기 제2굴절광학계(300)는 회전가능한 제4렌즈군(320)을 포함하고, 상기 변환거울(400) 및 상기 제4렌즈군(320)의 회전에 의해 배율을 고배율인 14배, 중배율인 3배, 및 저배율인 1배의 배율로 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 삼중배율 중적외선 광학계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 최적화된 광학 구성품 배치로, 14배율, 3배율, 1배율의 배율 변환이 가능한 삼중배율 중적외선 광학계에 관한 것이다.
종래의 적외선 광학계는 고분해능의 원거리 영상을 획득하려면 대물렌즈의 구경을 가능한한 크게 설계해야 한다.
그러나, 대물렌즈 크기가 커지면 광학계 전체의 부피와 무게가 증가하기 때문에 플랫폼 장착이 제한된다.
즉, 대물렌즈 대신 주경, 부경으로 이루어진 반사광학계를 이용하면 광학계 전체의 부피와 무게를 감소시킬 수 있고, 고배율의 광학계를 만들 수 있다.
그러나, 반사광학계는 시야각을 1도 이상 설계하기 어렵기 때문에 줌 광학계를 구현하려면 별도의 대물렌즈를 갖는 저배율 광학계 설계가 필요하다.
또한, 항공기 탑재의 경우, 일반적으로 구형의 하우징 안에 광학계를 배치해야 하므로 설계 공간의 제약이 매우 크다.
본 발명의 목적은 기존의 제반 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 반사광학계와 제1굴절광학계로 복합 구성된 광학계를 이용하여 고배율의 영상을 획득하고, 제2굴절광학계로 중배율과 저배율의 영상을 획득하며, 최적화된 광학 구성품 배치로, 14배율, 3배율, 1배율의 배율 변환이 가능한 삼중배율 중적외선 광학계를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 삼중배율 중적외선 광학계는, 고배율에 대한 물체 영상을 수집 및 결상하는 반사광학계(100)와 제1굴절광학계(200); 중배율 또는 저배율에 대한 물체 영상을 수집 및 결상하는 제2굴절광학계(300); 상기 제1굴절광학계(200) 또는 상기 제2굴절광학계(300)에서 결상된 광을 반사하는 회전가능한 변환거울(400); 및 상기 변환거울(400)에서 반사된 광을 상면에 결상하는 연결광학계(500);를 포함하되, 상기 제2굴절광학계(300)는 회전가능한 제4렌즈군(320)을 포함하고, 상기 변환거울(400) 및 상기 제4렌즈군(320)의 회전에 의해 배율을 고배율인 14배, 중배율인 3배, 및 저배율인 1배의 배율로 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 반사광학계(100)는 물체면으로부터 상면으로 순차적으로 비구면 주경(110)과 비구면 부경(120)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 제1굴절광학계(200)는 물체면으로부터 상면으로 순차적으로 제1거울(210), 제2거울(220), 광속분리기(230), 제1렌즈군(240), 제3거울(250), 제2렌즈군(260)을 포함하되, 상기 제1렌즈군(240)은 서브렌즈 2매로 이루어지면서 음(-)의 굴절력, 상기 제2렌즈군(260)은 서브렌즈 3매로 이루어지면서 양(+)의 굴절력을 갖는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 제2굴절광학계(300)는 물체면으로부터 상면으로 순차적으로 제3렌즈군(310), 제4렌즈군(320), 제5렌즈군(330)을 포함하되, 상기 제3렌즈군(310)은 서브렌즈 3매로 이루어지면서 양(+)의 굴절력, 상기 제4렌즈군(320)은 서브렌즈 3매로 이루어지면서 양(+)의 굴절력, 상기 제5렌즈군(330)은 서브렌즈 3매로 이루어지면서 양(+)의 굴절력을 갖는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 연결광학계(500)는 물체면으로부터 상면으로 순차적으로 초점렌즈(510), 제6렌즈군(520)을 포함하되, 상기 초점렌즈(510)는 광축에 대해 수평 이동하여 모든 배율의 초점을 조절하면서 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제6렌즈군(520)은 서브렌즈 3매로 이루어지면서 양(+)의 굴절력을 갖는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 변환거울(400)은 상기 연결광학계(500)의 광축에 대해 수평한 축을 기준으로 90도 회전가능하면서 고배율과 중배율 중 하나 또는 고배율과 저배율 중 하나를 선택하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 제4렌즈군(320)은 상기 제2굴절광학계(300)의 광축에 대해 수직한 회전축(324)을 기준으로 90도 회전가능하면서 중배율 또는 저배율을 선택하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 광속분리기(230)는 ZnS(황화아연) 소재의 입방체 형상으로서, 중적외선 파장대역의 광선은 투과하고, 가시광선 또는 근적외선 파장대역의 광선은 90도로 반사하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 제1굴절광학계(200)와 상기 제2굴절광학계(300)와 상기 연결광학계(500)의 렌즈는 Si(규소) 또는 Ge(게르마늄) 소재인 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 제1굴절광학계(200)와 상기 제2굴절광학계(300)와 상기 연결광학계(500)의 렌즈는 비구면의 코닉상수가 0이거나 0에 가까운 값을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 삼중배율 중적외선 광학계는 1배율에서 14배율에 이르는 높은 줌비의 줌 광학계를 제공할 수 있고, 14배율, 3배율, 1배율의 배율 중 선택하여 중적외선 영상을 수집할 수 있다.
또한, 최대배율 14배율에서는 시야각 1.26도를 제공하고, 고배율 줌 광학계는 제1거울, 제2거울, 제3거울을 이용하여 광학계 부피를 최소화하여 16인치 구형 하우징 안에 배치할 수 있으며, 14배율은 반사광학계와 굴절광학계를 결합함으로써 고배율의 영상을 획득할 수 있고, 수차 보정 설계 및 제작 가능한 비구면 설계를 통해 종래의 유사 광학계 대비 매우 높은 MTF 광학성능을 가진다.
또한, 반사광학계와 ZnS(황화아연) 소재의 광속분리기를 통해 가시광선 또는 근적외선 대역의 광을 수집하는 광학계를 추가할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반사광학계와 제1거울의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 반사광학계와 제1굴절광학계의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 제2굴절광학계와 변환거울의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 변환거울, 연결광학계, 검출기의 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 14배율 광학계 전체의 3D 형상 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 제1굴절광학계, 변환거울, 연결광학계, 검출기의 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 3배율 광학계 전체의 구성도 및 제2굴절광학계, 변환거울, 연결광학계, 검출기의 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 1배율 광학계 전체의 구성도 및 제2굴절광학계, 변환거울, 연결광학계, 검출기의 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 광속분리기의 구성도.
도 10은 본 발명에 따른 14배율 광학계의 MTF 광학성능의 그래프.
도 11은 본 발명에 따른 3배율 광학계의 MTF 광학성능의 그래프.
도 12는 본 발명에 따른 1배율 광학계의 MTF 광학성능의 그래프.
도 2는 본 발명에 따른 반사광학계와 제1굴절광학계의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 제2굴절광학계와 변환거울의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 변환거울, 연결광학계, 검출기의 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 14배율 광학계 전체의 3D 형상 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 제1굴절광학계, 변환거울, 연결광학계, 검출기의 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 3배율 광학계 전체의 구성도 및 제2굴절광학계, 변환거울, 연결광학계, 검출기의 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 1배율 광학계 전체의 구성도 및 제2굴절광학계, 변환거울, 연결광학계, 검출기의 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 광속분리기의 구성도.
도 10은 본 발명에 따른 14배율 광학계의 MTF 광학성능의 그래프.
도 11은 본 발명에 따른 3배율 광학계의 MTF 광학성능의 그래프.
도 12는 본 발명에 따른 1배율 광학계의 MTF 광학성능의 그래프.
이하, 본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
본 발명의 실시예에 따른 삼중배율 중적외선 광학계는 반사광학계(100), 제1굴절광학계(200), 제2굴절광학계(300), 변환거울(400), 연결광학계(500), 검출기(600)로 구성된다.
각 배율의 영상 획득 방법에 있어서,
14배율의 영상은 물체면에서 시작한 광선이 반사광학계(100), 제1굴절광학계(200), 변환거울(400), 연결광학계(500), 검출기(600)의 순서로 결상됨으로써 획득된다.
3배율 또는 1배율의 영상은 물체면에서 시작한 광선이 제2굴절광학계(300), 변환거울(400), 연결광학계(500), 검출기(600)의 순서로 결상됨으로써 획득된다.
상기 변환거울(400)은 90도 회전할 수 있고, 회전에 의해 제1굴절광학계(200)에서 투과된 광선을 반사하고, 상기 연결광학계(500)로 입사시킴으로써 14배율 영상을 획득하거나 또는 회전에 의해 상기 제2굴절광학계(300)에서 투과된 광선을 반사하고, 상기 연결광학계(500)로 입사시킴으로써 3배율 또는 1배율의 영상을 획득할 수 있다.
상기 제2굴절광학계(300)는 90도 회전가능한 제4렌즈군(320)을 포함하고, 회전에 의해 제4렌즈군(320)이 광축에서 제거되면 3배율의 영상을 획득하거나 또는 회전에 의해 제4렌즈군(320)이 광축에 놓이면 1배율의 형상을 획득할 수 있다.
광학계의 세부구성에 있어서,
상기 반사광학계(100)는 도 1에 도시한 바와 같이 주경(110), 부경(120)을 포함한다.
상기 물체면에서 시작한 광선은 주경(110)에서 반사된 후, 부경(120)에서 반사된다.
이때, 상기 주경(110)과 부경(120)은 구면수차 및 코마 수차를 최소화하기 위해 쌍곡면인 리치-크레티앙(Ritchey-Chretien) 방식으로 구성되고, 초점거리는 +1444.77mm, 주경(110)의 직경은 166mm, 부경(120)의 직경은 53.2mm이다.
상기 제1굴절광학계(200)는 도 2에 도시한 바와 같이 제1거울(210), 제2거울(220), 광속분리기(230), 제1렌즈군(240), 제3거울(250), 제2렌즈군(260)을 포함한다.
상기 반사광학계(100)에서 나온 광선은 제1거울(210)에서 90도로 반사, 제2거울(220)에서 90도로 반사되고, 광속분리기(230)를 투과하고, 제1렌즈군(240)을 투과하고, 제3거울(250)에서 90도로 반사되고, 제2렌즈군(260)을 투과한다.
여기서, 상기 반사광학계(100)부터 제1굴절광학계(200)까지의 초점거리는 +971.88mm이고, 14배율의 물체 영상을 수집하고, 제1중간상면(270)에서 결상시킨다.
이때, 상기 제1거울(210)과 제2거울(220)은 평면거울이고, 구형 하우징(housing) 안에 광학계를 배치하기 위해 각각 90도로 광선을 반사시키는 역할을 한다.
상기 광속분리기(230)는 도 9에 도시한 바와 같이 ZnS(황화아연) 소재의 입방체 형상이고, 상기 광속분리기(230)에 입사된 광선중 중적외선 대역의 광선은 투과시키고, 가시광선 및 근적외선 대역의 광선은 90도로 반사시키는 역할을 한다.
상기 제1렌즈군(240)은 제1서브렌즈(241)와 제2서브렌즈(242)를 포함한다.
이때, 상기 제1서브렌즈(241)는 Si(규소) 소재의 메니스커스(meniscus)렌즈이고, 앞면과 뒷면이 구면이다.
상기 제2서브렌즈(242)는 Ge(게르마늄) 소재의 메니스커스렌즈이고, 앞면은 비구면이고, 뒷면은 구면이다.
여기서, 상기 제1렌즈군(240)은 초점거리가 -346.67mm으로 음(-)의 굴절력을 갖고, 상기 반사광학계(100)에 의해 수렴하는 광선을 다시 발산시킴과 동시에 수차를 보정하는 역할을 한다.
상기 제3거울(250)은 평면거울이고, 구형 하우징 안에 광학계를 배치하기 위해 광선을 90도로 반사시키는 역할을 한다.
상기 제2렌즈군(260)은 제3서브렌즈(261), 제4서브렌즈(262), 제5서브렌즈(263)를 포함한다.
이때, 상기 제3서브렌즈(261)는 Ge 소재의 메니스커스렌즈이고, 앞면은 비구면이고, 뒷면은 구면이다.
상기 제4서브렌즈(262)는 Ge 소재의 메니스커스렌즈이고, 앞면은 구면이고, 뒷면은 비구면이다.
상기 제5서브렌즈(263)는 Ge 소재의 메니스커스렌즈이고, 앞면은 비구면이고, 뒷면은 구면이다.
여기서, 상기 제2렌즈군(260)은 초점거리가 +119.76mm로 양(+)의 굴절력을 갖고, 발산하는 광선을 다시 수렴시킴과 동시에 수차를 보정하는 역할을 한다.
이때, 상기 제2렌즈군(260)을 투과한 광선은 가상의 면인 제1중간상면(270)에 결상된다.
한편, 상기 제2굴절광학계(300)는 도 3에 도시한 바와 같이 제3렌즈군(310), 제4렌즈군(320), 제5렌즈군(330)을 포함한다.
상기 물체면에서 시작한 광선은 제3렌즈군(310)을 투과하고, 제4렌즈군(320)을 투과하고, 제5렌즈군(330)을 투과하여 가상의 면인 제2중간상면(340)에 결상된다.
이때, 상기 제4렌즈군(320)은 90도 회전할 수 있고, 3배율과 1배율 간의 배율 변환 역할을 한다.
상기 제4렌즈군(320)이 회전하여 광축에서 제거되면, 물체면에서 시작한 광선은 제3렌즈군(310)을 투과하고, 제5렌즈군(330)을 투과하여 제2중간상면(340)에 결상되고, 3배율의 물체 영상을 수집할 수 있다.
이때, 상기 제2굴절광학계(300)의 초점거리는 +203.06mm이다.
여기서, 상기 제4렌즈군(320)이 회전하여 광축(340)에 놓이면, 물체면에서 시작한 광선은 상기 제3렌즈군(310), 제4렌즈군(320), 제5렌즈군(330)의 수순으로 투과하여 제2중간상면(340)에 결상되고, 1배율의 물체 영상을 수집할 수 있으며, 이때 제2굴절광학계(300)의 초점거리는 +67.22mm이다.
상기 제3렌즈군(310)은 제6서브렌즈(311), 제7서브렌즈(312), 제8서브렌즈(313)를 포함한다.
이때, 상기 제6서브렌즈(311)는 Si 소재의 메니스커스렌즈이고, 앞면과 뒷면은 구면이다.
상기 제7서브렌즈(312)는 Ge 소재의 메니스커스렌즈이고, 앞면과 뒷면은 구면이다.
상기 제8서브렌즈(313)는 Ge 소재의 메니스커스렌즈이고, 앞면과 뒷면은 구면이다.
여기서, 상기 제3렌즈군(310)은 초점거리가 +113.75mm로 양(+)의 굴절력을 갖고, 물체에서 시작한 광선을 수렴시키는 대물렌즈의 역할을 한다.
상기 제4렌즈군(320)은 제9서브렌즈(321), 제10서브렌즈(322), 제11서브렌즈(323)를 포함한다.
이때, 상기 제9서브렌즈(321)는 Si 소재의 오목렌즈이고, 앞면은 비구면이고, 뒷면은 구면이다.
상기 제10서브렌즈(322)는 Si 소재의 볼록렌즈이고, 앞면은 비구면이고, 뒷면은 구면이다.
상기 제11서브렌즈(323)는 Si 소재의 플라노-컨벡스(plano-convex)렌즈이고, 앞면은 평면이고, 뒷면은 비구면이다.
상기 제4렌즈군(320)은 초점거리가 +23.00 mm로 양(+)의 굴절력을 갖고, 3배율과 1배율에 대한 배율 변환과 1배율의 광선에 대한 수차 보정 역할을 한다.
상기 제5렌즈군(330)은 제12서브렌즈(331), 제13서브렌즈(332), 제14서브렌즈(333)를 포함한다.
이때, 상기 제12서브렌즈(331)는 Ge 소재의 메니스커스렌즈이고, 앞면은 비구면이고, 뒷면은 구면이다.
상기 제13서브렌즈(332)는 Si 소재의 메니스커스렌즈이고, 앞면과 뒷면은 구면이다.
상기 제14서브렌즈(333)는 Ge 소재의 메니스커스렌즈이고, 앞면은 구면이고, 뒷면은 비구면이다.
여기서, 상기 제5렌즈군(330)은 초점거리가 +118.70mm로 양(+)의 굴절력을 갖고, 수차 보정 및 제2중간상면에 광선을 결상시키는 역할을 한다.
한편, 상기 변환거울(400)은 평면거울이고, 상기 연결광학계(500)의 광축에 평행한 축을 기준으로 90도 회전할 수 있다.
즉, 상기 변환거울(400)은 도 3 내지 도 8에 도시한 바와 같이 90도 회전하여 제1굴절광학계(200)를 투과한 광선을 90도 반사시켜 연결광학계(500)로 입사시키거나, -90도 회전하여 제2굴절광학계(300)를 투과한 광선을 90도 반사시켜 연결광학계(500)로 입사시킴으로써 14배율과 3배율 또는 14배율과 1배율 사이의 배율을 변환하는 역할을 한다.
상기 연결광학계(500)는 도 4 내지 도 8에 도시한 바와 같이 초점렌즈(510), 제6렌즈군(520)을 포함한다.
여기서, 상기 변환거울(400)에서 반사된 광선은 초점렌즈(510)를 투과하고, 제6렌즈군(520)을 투과하고, 상기 검출기(600)에 결상된다.
이때, 상기 연결광학계(500)는 상기 제1굴절광학계(200)에 의해 제1중간상면(270)에 결상된 광선 또는 제2굴절광학계(300)에 의해 제2중간상면(340)에 결상된 광선을 검출기(600)까지 연결하는 역할을 한다.
상기 초점렌즈(510)는 Si 소재의 메니스커스렌즈이고, 앞면은 비구면, 뒷면은 구면이며, 초점거리 +46.28mm로 양(+)의 굴절력을 갖고, 광축에 대해 수평 방향으로 이동함으로써 14배율, 3배율, 1배율의 영상에 대해 초점을 조절하는 역할을 한다.
상기 제6렌즈군(520)은 제15서브렌즈(521), 제16서브렌즈(522), 제17서브렌즈(523)를 포함한다.
즉, 상기 제15서브렌즈(521)는 Ge 소재의 메니스커스렌즈이고, 앞면과 뒷면은 구면이다.
상기 제16서브렌즈(522)는 Si 소재의 메니스커스렌즈이고, 앞면은 구면이고, 뒷면은 비구면이다.
상기 제17서브렌즈(523)는 Si 소재의 메니스커스렌즈이고, 앞면은 비구면이고, 뒷면은 구면이다.
여기서, 상기 제6렌즈군(520)은 +37.89mm로 양(+)의 굴절력을 갖고, 제1중간상면(270) 또는 제2중간상면(340)에 결상된 광선을 검출기(600)에 재결상시킴과 동시에 잔여 수차를 보상하는 역할을 한다.
상기 검출기(600)는 도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이 윈도우(610), 필터(620), 검출면(630)을 포함한다.
즉, 상기 윈도우(610)는 Ge 소재의 평면렌즈이다.
상기 필터(620)는 Ge 소재의 평면필터이고, 3.6~4.9um의 파장대역만 투과시키는 역할을 한다.
상기 검출면(630)은 물체면에서 시작한 광선을 최종 수집하는 면이다.
이 처럼, 본 발명의 삼중배율 중적외선 광학계는 제1굴절광학계(200), 제2굴절광학계(300), 연결광학계(500)에 포함된 렌즈의 비구면의 코닉상수가 0이고, 예외적으로 제2렌즈군(260)에 포함된 제5서브렌즈(263)의 코닉상수가 -0.0021이며, 렌즈 비구면의 코닉상수가 0이거나 0에 가깝게 설계할 수 있기 때문에 비구면이 구면에 가까운 형상을 가지게 할 수 있고, 비구면 렌즈의 제작이 용이하게 설계할 수 있는 장점이 있다.
또한, 삼중배율 중적외선 광학계는 14배율 영상의 경우 도 10에 도시한 그래프와 같이 시야각 1.26도, 초점거리 664mm, 광학 18cy/mm 에서 MTF(Modulation Transfer Fuction) 0.40 이상의 성능을 가지고, 3배율 영상의 경우 도 11에 도시한 그래프와 같이 시야각 6도, 초점거리 139mm, 광학 18 cy/mm에서 MTF 0.56 이상의 성능을 가지며, 1배율 영상의 경우 도 12에 도시한 그래프와 같이 시야각 18도, 초점거리 46mm, 광학 18cy/mm 에서 MTF 0.53 이상의 성능을 가지기 때문에 반사광학계(100)과 제1 및 제2굴절광학계(200)(300)를 결합함으로써 고배율의 영상을 획득할 수 있을 뿐만 아니라, 수차 보정 설계 및 제작 가능한 비구면 설계를 통해 종래의 유사 광학계 대비 매우 높은 MTF 광학성능의 장점이 있다.
또한, 삼중배율 중적외선 광학계는 16인치 구형 하우징 안에 조립가능한 크기와 배치로 설계되었다. 구형 하우징 안에 광학계를 배치하려면 부피를 최소화해야 하는데, 주경(110)과 부경(120)이 가장 큰 부피를 차지한다. 이때 주경(110) 크기는 고배율 영상의 광학성능과 밀접한 관계가 있기 때문에 배치 가능한 최대크기로 설계하고, 주경(110) 및 부경(120)의 크기, 간격, 굴절력을 최적화함으로써 주경(110) 직경 166mm, 부경(120) 직경 53.2mm로 설계할 수 있다.
또한, 제1거울(210), 제2거울(220), 제3거울(250), 변환거울(400)을 이용하여, 광속분리기(230), 제1렌즈군(240), 제2렌즈군(260), 연결광학계(500), 검출기(600)를 주경(110) 뒤쪽에 최대한 조밀하게 배치하고, 14배율, 3배율, 1배율의 초점조절은 연결광학계(500)의 초점렌즈(510) 1매만 이용하고, 초점렌즈(510)가 광축을 따라 수평이동함으로써 작은 공간과 무게만으로 초점조절이 가능한 장점이 있다.
100 : 반사광학계 110 : 주경
120 : 부경 200 : 제1굴절광학계
210 : 제1거울 220 : 제2거울
230 : 광속분리기 240 : 제1렌즈군
241 : 제1서브렌즈 242 :제2서브렌즈
250 : 제3거울 260 : 제2렌즈군
261 : 제3서브렌즈 262 : 제4서브렌즈
263 : 제5서브렌즈 270 : 제1중간상면
300 : 제2굴절광학계 310 : 제3렌즈군
311 : 제6서브렌즈 312 : 제7서브렌즈
313 : 제8서브렌즈 320 : 제4렌즈군
321 : 제9서브렌즈 322 : 제10서브렌즈
323 : 제11서브렌즈 324 : 제4렌즈군 회전축
330 : 제5렌즈군 331 : 제12서브렌즈
332 : 제13서브렌즈 333 : 제14서브렌즈
340 : 제2중간상면 400 : 변환거울
500 : 연결광학계 510 : 초점렌즈
520 : 제6렌즈군 521 : 제15서브렌즈
522 : 제16서브렌즈 523 : 제17서브렌즈
600 : 검출기 610 : 윈도우
620 : 필터 630 : 검출면
120 : 부경 200 : 제1굴절광학계
210 : 제1거울 220 : 제2거울
230 : 광속분리기 240 : 제1렌즈군
241 : 제1서브렌즈 242 :제2서브렌즈
250 : 제3거울 260 : 제2렌즈군
261 : 제3서브렌즈 262 : 제4서브렌즈
263 : 제5서브렌즈 270 : 제1중간상면
300 : 제2굴절광학계 310 : 제3렌즈군
311 : 제6서브렌즈 312 : 제7서브렌즈
313 : 제8서브렌즈 320 : 제4렌즈군
321 : 제9서브렌즈 322 : 제10서브렌즈
323 : 제11서브렌즈 324 : 제4렌즈군 회전축
330 : 제5렌즈군 331 : 제12서브렌즈
332 : 제13서브렌즈 333 : 제14서브렌즈
340 : 제2중간상면 400 : 변환거울
500 : 연결광학계 510 : 초점렌즈
520 : 제6렌즈군 521 : 제15서브렌즈
522 : 제16서브렌즈 523 : 제17서브렌즈
600 : 검출기 610 : 윈도우
620 : 필터 630 : 검출면
Claims (10)
- 고배율에 대한 물체 영상을 수집 및 결상하는 반사광학계와 제1굴절광학계;
중배율 또는 저배율에 대한 물체 영상을 수집 및 결상하는 제2굴절광학계;
상기 제1굴절광학계 또는 상기 제2굴절광학계에서 결상된 광을 반사하는 회전가능한 변환거울; 및
상기 변환거울에서 반사된 광을 상면에 결상하는 연결광학계;를 포함하되,
상기 제2굴절광학계는 회전가능한 제4렌즈군을 포함하고,
상기 변환거울 및 상기 제4렌즈군의 회전에 의해 배율을 고배율인 14배, 중배율인 3배, 및 저배율인 1배의 배율로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 삼중배율 중적외선 광학계. - 청구항 1에 있어서,
상기 반사광학계는 물체면으로부터 상면으로 순차적으로 비구면 주경과 비구면 부경을 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중배율 중적외선 광학계. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1굴절광학계는 물체면으로부터 상면으로 순차적으로 제1거울, 제2거울, 광속분리기, 제1렌즈군, 제3거울, 제2렌즈군을 포함하되,
상기 제1렌즈군은 서브렌즈 2매로 이루어지면서 음(-)의 굴절력,
상기 제2렌즈군은 서브렌즈 3매로 이루어지면서 양(+)의 굴절력을 갖는 것을 특징으로 하는 삼중배율 중적외선 광학계. - 청구항 1에 있어서,
상기 제2굴절광학계는 물체면으로부터 상면으로 순차적으로 제3렌즈군, 제4렌즈군, 제5렌즈군을 포함하되,
상기 제3렌즈군은 서브렌즈 3매로 이루어지면서 양(+)의 굴절력,
상기 제4렌즈군은 서브렌즈 3매로 이루어지면서 양(+)의 굴절력,
상기 제5렌즈군은 서브렌즈 3매로 이루어지면서 양(+)의 굴절력을 갖는 것을 특징으로 하는 삼중배율 중적외선 광학계. - 청구항 1에 있어서,
상기 연결광학계는 물체면으로부터 상면으로 순차적으로 초점렌즈, 제6렌즈군을 포함하되,
상기 초점렌즈는 광축에 대해 수평 이동하여 모든 배율의 초점을 조절하면서 양(+)의 굴절력을 갖고,
상기 제6렌즈군은 서브렌즈 3매로 이루어지면서 양(+)의 굴절력을 갖는 것을 특징으로 하는 삼중배율 중적외선 광학계. - 청구항 1에 있어서,
상기 변환거울은 상기 연결광학계의 광축에 대해 수평한 축을 기준으로 90도 회전가능하면서 고배율과 중배율 중 하나 또는 고배율과 저배율 중 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 삼중배율 중적외선 광학계. - 청구항 1에 있어서,
상기 제4렌즈군은 상기 제2굴절광학계의 광축에 대해 수직한 회전축을 기준으로 90도 회전가능하면서 중배율 또는 저배율을 선택하는 것을 특징으로 하는 삼중배율 중적외선 광학계. - 청구항 3에 있어서,
상기 광속분리기는 ZnS(황화아연) 소재의 입방체 형상으로서,
중적외선 파장대역의 광선은 투과하고,
가시광선 또는 근적외선 파장대역의 광선은 90도로 반사하는 것을 특징으로 하는 삼중배율 중적외선 광학계. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1굴절광학계와 상기 제2굴절광학계와 상기 연결광학계의 렌즈는 Si(규소) 또는 Ge(게르마늄) 소재인 것을 특징으로 하는 삼중배율 중적외선 광학계. - 청구항 9에 있어서,
상기 제1굴절광학계와 상기 제2굴절광학계와 상기 연결광학계의 렌즈는 비구면의 코닉상수가 0이거나 0에 가까운 값을 가지는 것을 특징으로 하는 삼중배율 중적외선 광학계.
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| KR1020220004569A KR20230108898A (ko) | 2022-01-12 | 2022-01-12 | 삼중배율 중적외선 광학계 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160036285A (ko) | 2014-09-25 | 2016-04-04 | 국방과학연구소 | 이중대역 파장 영상을 다중시계로 동시 촬영하는 광학 시스템 |
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2022
- 2022-01-12 KR KR1020220004569A patent/KR20230108898A/ko not_active Application Discontinuation
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