Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR102549284B1 - Aiming optical system for target observation in all-weather environments - Google Patents

Aiming optical system for target observation in all-weather environments Download PDF

Info

Publication number
KR102549284B1
KR102549284B1 KR1020200137713A KR20200137713A KR102549284B1 KR 102549284 B1 KR102549284 B1 KR 102549284B1 KR 1020200137713 A KR1020200137713 A KR 1020200137713A KR 20200137713 A KR20200137713 A KR 20200137713A KR 102549284 B1 KR102549284 B1 KR 102549284B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
splitter
light
wavelength band
optical system
incident
Prior art date
Application number
KR1020200137713A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220053350A (en
Inventor
정호
Original Assignee
엘아이지넥스원 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘아이지넥스원 주식회사 filed Critical 엘아이지넥스원 주식회사
Priority to KR1020200137713A priority Critical patent/KR102549284B1/en
Publication of KR20220053350A publication Critical patent/KR20220053350A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102549284B1 publication Critical patent/KR102549284B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/02Viewing or reading apparatus
    • G02B27/022Viewing apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41GWEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G1/00Sighting devices
    • F41G1/38Telescopic sights specially adapted for smallarms or ordnance; Supports or mountings therefor
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/22Absorbing filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

전천후 환경에서 표적 관측을 위한 조준용 광학계가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조준용 광학계는, 입사되는 광을 서로 다른 파장대역을 갖는 적어도 2 이상의 광으로 분할하는 하나 이상의 스플리터를 갖는 조준용 광학계로서,
- 표적으로부터 반사된 광을 제1 스플리터를 향해 반사하게 배치된 제1 미러
- 제1 스플리터에 의해 반사된 제1 파장대역의 광이 입사되면, 그를 센서부 내부에 위치하는 제2 스플리터로 반사하게 배치된 제2 미러
- 제1 스플리터를 투과하는 제2 파장대역의 광이 입사되는 레이저 검출부;
- 제2 스플리터에 의해 반사되는 제3 파장대역의 광이 입사되는 관측부 및
- 제2 스플리터를 투과하는 제4 파장대역의 광이 입사되는 하나 이상의 이미지 센서
를 포함한다.
An optical system for aiming for target observation in an all-weather environment is disclosed. An aiming optical system according to an embodiment of the present invention is an aiming optical system having one or more splitters for splitting incident light into at least two or more lights having different wavelength bands,
- a first mirror arranged to reflect the light reflected from the target toward the first splitter;
- A second mirror arranged to reflect the light of the first wavelength band reflected by the first splitter to the second splitter located inside the sensor unit when it is incident
- a laser detector into which light of a second wavelength band passing through the first splitter is incident;
- An observation unit into which the light of the third wavelength band reflected by the second splitter is incident, and
- One or more image sensors into which light of the fourth wavelength band passing through the second splitter is incident
includes

Description

전천후 환경에서 표적 관측을 위한 조준용 광학계{AIMING OPTICAL SYSTEM FOR TARGET OBSERVATION IN ALL-WEATHER ENVIRONMENTS}AIMING OPTICAL SYSTEM FOR TARGET OBSERVATION IN ALL-WEATHER ENVIRONMENTS}

본 발명은 전천후 환경에서 표적 관측을 위한 조준용 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to an aiming optical system for target observation in an all-weather environment.

종래 관측장비는 전차의 포탑에 설치되어 외부에 노출된 상태에서 주간 표적의 거리 정보 및 표적영상 정보를 획득하기 위해 주간/레이저거리 측정기와 TV 카메라(센서)가 분리형으로 구성된다. 이러한, 관측장비는 일반적으로 안개, 연무, 미세먼지 등의 전천후 환경에서 원거리 표적 관측이 가능한 SWIR 센서를 구비하지 않는다. Conventional observation equipment is composed of a separate type of day/laser range finder and TV camera (sensor) to obtain distance information and target image information of a daytime target in a state where it is installed in the turret of a tank and exposed to the outside. Such observation equipment generally does not have a SWIR sensor capable of long-distance target observation in all-weather environments such as fog, haze, and fine dust.

이에 따라, 종래에는 주간/레이저거리 측정기와 TV 카메라의 분리된 구조로 인해, 실제 운용환경에서 각각의 센서들에 대한 LOS(line-of-sight)가 틀어지는 문제가 있다. Accordingly, in the prior art, there is a problem in that the line-of-sight (LOS) for each sensor is distorted in an actual operating environment due to the separated structure of the daytime/laser range finder and the TV camera.

또한, 안개, 연무, 미세먼지 등의 운용환경에서 주간 관측장치와 센서부는 안개, 미세먼지 등에 의해 빛 에너지가 투과하지 못하기 때문에 적합한 주간 영상을 획득하는 데 어려움이 있다. CCD 또는 CMOS 형태의 검출기에 의하면 주간 영상을 획득할 수는 있으나, 여기서 획득된 주간 영상은 안개, 미세먼지 등의 환경에서 표적을 탐지하고 인지하는 데 취약하고, 이로 인하여 전차 포를 사격하는 데에 제약을 야기한다.In addition, it is difficult to obtain a suitable daytime image because the daytime observation device and the sensor unit do not transmit light energy due to fog, fine dust, etc. in an operating environment such as fog, haze, and fine dust. Daytime images can be acquired by CCD or CMOS type detectors, but the daytime images obtained here are vulnerable to detecting and recognizing targets in environments such as fog and fine dust, which makes it difficult to shoot tank guns. cause constraints

본 발명은 전술한 필요성 및/또는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to address the aforementioned needs and/or problems.

또한, 본 발명은 레이저거리측정기, 주간관측장치, TV센서는 안정화 거울을 통해 표적의 거리정보 및 영상정보를 공통 광경로를 거치도록 하여 전차의 포탑 상부에 노출 부위를 최소화하고, 실제 운용환경에서 센서 들의 LOS가 틀어짐을 바로 확인하여 소프트웨어 보정을 수행할 수 하는 전천후 환경에서 표적 관측을 위한 조준용 광학계를 구현하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention minimizes the exposed area on the top of the turret of the tank by allowing the laser range finder, daytime observation device, and TV sensor to pass through a common optical path for distance information and image information of the target through a stabilizing mirror, and in an actual operating environment The purpose of this study is to implement an aiming optical system for target observation in an all-weather environment where software correction can be performed by immediately confirming that the LOS of the sensors is distorted.

또한, 본 발명은 대물렌즈 및 TV센서의 광경로 상에 SWIR 센서를 추가하여 전차의 포탑 상부에 노출을 최소화함과 아울러 안개, 미세먼지 등의 전천후 환경에서 원거리 표적을 탐지하고 인지가 가능하고, 신속한 포 사격 대응을 할 수 있는 전천후 환경에서 표적 관측을 위한 조준용 광학계를 구현하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention adds a SWIR sensor on the light path of the objective lens and TV sensor to minimize exposure to the upper part of the turret of the tank, and to detect and recognize distant targets in all-weather environments such as fog and fine dust, Its purpose is to implement an aiming optical system for target observation in an all-weather environment capable of responding to artillery fire quickly.

본 발명의 일 실시예에 따른 조준용 광학계는 입사되는 광을 서로 다른 파장대역을 갖는 적어도 2 이상의 광으로 분할하는 하나 이상의 스플리터를 갖는 조준용 광학계로서, 표적으로부터 반사된 광을 제1 스플리터를 향해 반사하게 배치된 제1 미러; 제1 스플리터에 의해 반사된 제1 파장대역의 광이 입사되면, 그를 센서부 내부에 위치하는 제2 스플리터로 반사하게 배치된 제2 미러; 제1 스플리터를 투과하는 제2 파장대역의 광이 입사되는 레이저 검출부; 제2 스플리터에 의해 반사되는 제3 파장대역의 광이 입사되는 관측부; 및 제2 스플리터를 투과하는 제4 파장대역의 광이 입사되는 하나 이상의 이미지 센서를 포함한다.An aiming optical system according to an embodiment of the present invention is an aiming optical system having one or more splitters for splitting incident light into at least two lights having different wavelength bands, and reflecting the light reflected from a target toward a first splitter. a disposed first mirror; a second mirror arranged to reflect the incident light of the first wavelength band reflected by the first splitter to a second splitter located inside the sensor unit; a laser detector into which light of a second wavelength band passing through the first splitter is incident; an observation unit into which light of a third wavelength band reflected by the second splitter is incident; and one or more image sensors into which light of a fourth wavelength band passing through the second splitter is incident.

본 발명의 일 실시예에 따른 전천후 환경에서 표적 관측을 위한 조준용 광학계의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effect of the aiming optical system for target observation in an all-weather environment according to an embodiment of the present invention will be described below.

본 발명은 레이저거리측정기, 주간관측장치, TV센서는 안정화 거울을 통해 표적의 거리정보 및 영상정보를 공통 광경로를 거치도록 하여 전차의 포탑 상부에 노출 부위를 최소화하고, 실제 운용환경에서 센서 들의 LOS가 틀어짐을 바로 확인하여 소프트웨어 보정을 수행할 수 있다.In the present invention, the laser range finder, the daytime observation device, and the TV sensor pass through a common optical path for distance information and image information of the target through a stabilizing mirror, thereby minimizing the exposed area on the top of the turret of the tank, and You can immediately confirm that the LOS is out of order and perform software calibration.

또한, 본 발명은 대물렌즈 및 TV센서의 광경로 상에 SWIR 센서를 추가하여 전차의 포탑 상부에 노출을 최소화함과 아울러 안개, 미세먼지 등의 전천후 환경에서 원거리 표적을 탐지하고 인지가 가능하고, 신속한 포 사격 대응할 수 있다.In addition, the present invention adds a SWIR sensor on the light path of the objective lens and TV sensor to minimize exposure to the upper part of the turret of the tank, and to detect and recognize distant targets in all-weather environments such as fog and fine dust, It can respond quickly to artillery fire.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. .

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조준용 광학계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조준용 광학계의 센서부 및 관측부를 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 추가적인 제2 실시예에 따른 센서부를 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 조준용 광학계를 설명하기 위한 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included as part of the detailed description to aid understanding of the present invention, provide examples of the present invention and, together with the detailed description, describe the technical features of the present invention.
1 is a view for explaining an optical system for aiming according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining in detail a sensor unit and an observation unit of an optical system for aiming according to a first embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining in detail a sensor unit according to an additional second embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining an optical system for aiming according to an additional embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, the embodiments disclosed in the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar components are given the same reference numerals regardless of reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used together in consideration of ease of writing the specification, and do not have meanings or roles that are distinct from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present invention, the technical idea disclosed in the present invention is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention , it should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.

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 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 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.In this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

표적의 가시광 신호는 안정화 미러에서 반사된 후에 관측부를 통해 직접 육안으로 확인되거나, CCD 또는 CMOS 검출기가 구비된 센서부에 의해 감지된 센싱 정보로 확인될 수 있다. 여기서, 센싱 정보는 전시기를 통해 표적 영상으로 출력되며, 출력된 표적 영상으로 상기 가시광 신호는 확인된다. After being reflected by the stabilization mirror, the visible light signal of the target may be directly identified by the naked eye through an observation unit, or may be confirmed by sensing information sensed by a sensor unit equipped with a CCD or CMOS detector. Here, the sensing information is output as a target image through the display device, and the visible light signal is confirmed by the output target image.

종래의 관측부와 센서부는 서로 분리되어 제작되었다. 이처럼, 분리된 관측부와 센서부를 사용하면, 관측 시 광축의 틀어짐이 발생할 수 밖에 없다. 방위 산업, 특히 포 사격과 관련된 관측장치에서는 이러한 광축의 틀어짐으로 인한 오차는 중대한 문제를 초래할 수 있다. Conventional observation units and sensor units are manufactured separately from each other. As such, when the separate observation unit and sensor unit are used, distortion of the optical axis inevitably occurs during observation. In the defense industry, in particular, an observation device related to artillery shooting, an error due to the distortion of the optical axis may cause a serious problem.

이처럼, 광축의 틀어짐이 발생함에도 불구하고 관측부와 센서부가 서로 분리되는 것은 관측장치의 공간적 제한 때문이다. 보다 구체적으로, 종래의 관측부는 레이저 거리 측정기와 동시에 운용되는 것이 필수적이므로, 관측부는 레이저 거리 측정기와 통합형으로 개발되었다. 이처럼 통합형 구조로 개발된 결과, 관측장치 내부의 공간적 제한은 필연적으로 발생하며 전술한 설명과 같이 관측부와 센서부는 분리형으로 제작될 수 밖에 없었다.As such, the reason why the observation unit and the sensor unit are separated from each other despite the distortion of the optical axis is due to spatial limitations of the observation device. More specifically, since it is necessary for the conventional observation unit to operate simultaneously with the laser range finder, the observation unit has been developed as an integrated type with the laser range finder. As a result of being developed as an integrated structure, spatial limitations within the observation device inevitably occur, and as described above, the observation unit and the sensor unit have to be manufactured in a separate type.

이하에서 상술한 문제점 및/또는 본 발명의 필요성에 기반하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 조준용 광학계를 제시한다.Based on the above problems and/or the necessity of the present invention, an optical system for aiming according to an embodiment of the present invention is presented below.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조준용 광학계를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an optical system for aiming according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 조준용 광학계는 제1 미러(110), 제2 미러(120), 제1 스플리터(130), 레이저 검출부(140), 관측부(150), 및 센서부(160) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. An optical system for aiming according to an embodiment of the present invention includes a first mirror 110, a second mirror 120, a first splitter 130, a laser detection unit 140, an observation unit 150, and a sensor unit 160. may include at least one of them.

미러는 입사되는 빛의 적어도 일부를 반사하는 광학 소자를 말한다. 그리고, 스플리터는 입사되는 광을 서로 다른 파장대역을 갖는 적어도 2 이상의 광으로 분할시키는 광학 소자를 말한다. A mirror refers to an optical element that reflects at least a portion of incident light. And, the splitter refers to an optical element that splits the incident light into at least two or more lights having different wavelength bands.

제1 미러(110)(예를 들어, 안정화 거울)는 표적으로부터 반사된 광을 제1 스플리터(130)를 향해 반사하게 배치된다. 제2 미러(120)(예를 들어, 축 거울)는 제1 스플리터(130)에 의해 반사된 제1 파장대역의 광이 입사되면, 그를 센서부(160) 내부에 위치하는 제2 스플리터(151)로 반사하게 배치된다. 제1 스플리터(130)를 투과하는 제2 파장대역의 광은 레이저 검출부(140)로 입사된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 파장대역은 450 nm 내지 1500 nm 이고, 제2 파장대역은 적어도 1500 nm 일 수 있다. The first mirror 110 (eg, a stabilizing mirror) is disposed to reflect the light reflected from the target toward the first splitter 130 . When the light of the first wavelength band reflected by the first splitter 130 is incident on the second mirror 120 (eg, an axis mirror), the second splitter 151 located inside the sensor unit 160 ) is placed so that it is reflective. The light of the second wavelength band passing through the first splitter 130 is incident to the laser detector 140 . In a preferred embodiment of the present invention, the first wavelength band may be 450 nm to 1500 nm, and the second wavelength band may be at least 1500 nm.

제2 스플리터(151)에 의해 반사되는 제3 파장대역의 광은 관측부(150)로 입사되고, 제2 스플리터(151)를 투과하는 제4 파장대역의 광은 하나 이상의 센서로 입사된다. 제3, 제4 파장대역은 동일하거나 서로 다를 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 450 nm 내지 650 nm 에서 제2 스플리터(151)는 적어도 25%의 투과율, 적어도 75%의 반사율을 가질 수 있다.Light of the third wavelength band reflected by the second splitter 151 is incident to the observer 150, and light of the fourth wavelength band passing through the second splitter 151 is incident to one or more sensors. The third and fourth wavelength bands may be the same or different. In addition, in a preferred embodiment of the present invention, the second splitter 151 may have a transmittance of at least 25% and a reflectance of at least 75% at 450 nm to 650 nm.

레이저 검출부(140)는 레이저 광원(141), 레이저 검출기(142), 그리고 하나 이상의 광학 소자들을 포함한다. 레이저 검출부(140)는 이러한 구성들을 통해서 표적에 대한 거리 정보를 얻을 수 있다. 보다 구체적으로, 레이저 광원(141)은 레이저 빔(즉, 광)을 조사하며, 이 광은 제1 스플리터(130)를 투과하여 제1 미러(110)에 의해 반사된다. 이처럼, 제1 미러(110)에 의해 반사된 광은 외부에서 지정된 표적 표면에 반사되고, 이에 따른 반사광이 조준용 광학계 내부로 다시 입사된다. 이때, 입사되는 반사광은 제1 미러(110), 제1 스플리터(130)를 거쳐 레이저 검출기(142)를 통해 수신된다. 레이저 검출기(142)는 수신된 광으로부터 표적에 대한 거리정보를 얻을 수 있다.The laser detector 140 includes a laser light source 141, a laser detector 142, and one or more optical elements. The laser detector 140 may obtain distance information on the target through these configurations. More specifically, the laser light source 141 emits a laser beam (ie, light), and the light passes through the first splitter 130 and is reflected by the first mirror 110 . In this way, the light reflected by the first mirror 110 is externally reflected on the designated target surface, and the reflected light accordingly is incident again into the aiming optical system. At this time, the incident reflected light passes through the first mirror 110 and the first splitter 130 and is received through the laser detector 142 . The laser detector 142 may obtain distance information about the target from the received light.

표적에서 반사된 가시광은 제1 미러(110), 제1 스플리터(130), 제2 미러(120), 제2 스플리터(151) 순서로 반사되어 관측부(150)로 제공될 수 있다. 관측부(150)는 외부의 관측이 가능한 렌즈를 가질 수 있으며, 관측자는 해당 렌즈를 통해 표적에 대한 비전정보를 눈으로 확인할 수 있다.The visible light reflected from the target may be reflected in the order of the first mirror 110 , the first splitter 130 , the second mirror 120 , and the second splitter 151 and provided to the observation unit 150 . The observation unit 150 may have a lens capable of external observation, and an observer may check vision information about the target through the corresponding lens.

또한, 표적에서 반사된 가시광은 제1 미러(110), 제1 스플리터(130), 제2 미러(120) 순서로 반사되고, 제2 스플리터(151)를 투과하여 하나 이상의 이미지 센서로 제공될 수 있다. 하나 이상의 이미지 센서는 CCD 또는 CMOS 중 적어도 하나를 포함한다. 이미지 센서는 수신된 가시광에 기반한 비전이 디스플레이부에서 표시되도록 수신된 가시광에 상응하는 전기신호를 상기 디스플레이부로 전송한다.In addition, the visible light reflected from the target may be reflected in the order of the first mirror 110, the first splitter 130, and the second mirror 120, transmitted through the second splitter 151, and provided to one or more image sensors. there is. The one or more image sensors include at least one of CCD or CMOS. The image sensor transmits an electrical signal corresponding to the received visible light to the display unit so that a vision based on the received visible light is displayed on the display unit.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조준용 광학계의 센서부 및 관측부를 상세히 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining in detail a sensor unit and an observation unit of an optical system for aiming according to a first embodiment of the present invention.

일 실시예에서, 센서부(160)와 관측부(150)는 하나의 동일한 제2 미러(120)와 대물 렌즈부(OL)를 적어도 일부의 공통구성요소로 가지며, 대물 렌즈부(OL)는 하나 이상의 광학 소자로 구성될 수 있다. 여기서, 하나의 동일한 대물 렌즈부(OL)는 제2 미러(120)와 제2 스플리터(151) 사이에 배치될 수 있다. In one embodiment, the sensor unit 160 and the observation unit 150 have one and the same second mirror 120 and an objective lens unit OL as at least some common components, and the objective lens unit OL has It may consist of one or more optical elements. Here, one and the same objective lens unit OL may be disposed between the second mirror 120 and the second splitter 151 .

광 경로 상에 두 개의 초점면들(F1, F2)이 대물 렌즈부(OL)와 제2 스플리터(151)에 의해 형성되고, 그러한 초점면들(F1, F2) 중 어느 하나는 관측부(150)의 초점면(F1)과 일치되고, 다른 하나는 센서부(160)의 초점면(F2)과 일치될 수 있다. 따라서, 관측자는 관측부(150) 측에서 형성되는 초점면(F1)으로 표적이 위치한 전방을 관측할 수 있으며, 아울러 센서부(160)는 센서부(160) 측에서 형성되는 초점면(F2)으로 하나 이상의 이미지 센서(예: CCD 센서, CMOS 센서)를 통해 비전정보를 얻을 수 있다. 이처럼 얻은 비전정보는 이후에 디스플레이부를 통해 표시될 수 있다.Two focal planes F1 and F2 are formed on the optical path by the objective lens unit OL and the second splitter 151, and one of the focal planes F1 and F2 is the observation unit 150. ) may coincide with the focal plane F1, and the other may coincide with the focal plane F2 of the sensor unit 160. Therefore, the observer can observe the front where the target is located with the focal plane F1 formed on the side of the observation unit 150, and the sensor unit 160 can observe the focal plane F2 formed on the side of the sensor unit 160. Vision information can be obtained through one or more image sensors (e.g. CCD sensor, CMOS sensor). The vision information thus obtained may be subsequently displayed through the display unit.

전술한 구조적 특징에 따라, 대물 렌즈부(OL)를 사용하여 관측부(150)와 센서부(160)는 동일한 광축 상에 배치되며, 대상표적에 대한 관측장비의 외부노출이 최소화될 수 있다. 즉, 적으로부터 관측될 위험성이 감소된다. According to the structural features described above, the observation unit 150 and the sensor unit 160 are disposed on the same optical axis using the objective lens unit OL, and external exposure of the observation equipment to the target can be minimized. That is, the risk of being observed by the enemy is reduced.

또한, 관측부(150)와 센서부(160)를 통해서 하나의 동일한 표적을 관측할 경우, 광축의 틀어짐을 즉각적으로 확인할 수 있다.In addition, when one and the same target is observed through the observation unit 150 and the sensor unit 160, the deviation of the optical axis can be immediately confirmed.

도 3은 본 발명의 추가적인 제2 실시예에 따른 센서부를 상세히 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 조준용 광학계를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the sensor unit according to a further second embodiment of the present invention in detail, and FIG. 4 is a view for explaining an optical system for aiming according to a further embodiment of the present invention.

도 2에서 도시된 제1 실시예와 비교하여 차이점을 위주로 설명한다. 한편, 도 3에서는 관측부를 도시하고 있지 않고 있으나, 해당 구성이 생략된 조준용 광학계로 예시하는 것은 아니며 이는 새로이 추가되는 구성들의 설명의 편의를 위해 생략된 것이다. 다시 말해서, 제2 실시예는 도 4와 같이 실현될 것이다.Differences compared to the first embodiment shown in FIG. 2 will be mainly described. On the other hand, although the observation unit is not shown in FIG. 3, it is not illustrated as an aiming optical system in which the corresponding configuration is omitted, and this is omitted for convenience of description of newly added components. In other words, the second embodiment will be realized as shown in FIG.

종래의 관측부와 센서부는 안개, 연구, 미세먼지에 광투과율이 취약한 450 nm 내지 650 nm 대역의 빛을 사용하여 관측하기 때문에, 안개, 연무, 미세먼지의 전장환경에서는 작정 운용이 제한된다. Since the conventional observation unit and sensor unit observe using light in the 450 nm to 650 nm band, which is vulnerable to light transmittance in fog, research, and fine dust, their operation is limited in battlefield environments of fog, haze, and fine dust.

이를 극복하기 위해 종래에는 원적외선 열상 관측장치를 사용하였거나 사용하고 있으나, 원적외선 열상 관측장치는 적외선 검출기를 극저온(예를 들어, 77 K 이하)으로 냉각하여야 한다. 이를 위해서는, 극저온 냉각기의 사용이 필수적인데, 요구되는 냉각 온도까지 도달하기까지, 즉 약 10분 동안 관측장비의 전방의 비전획득이 불가능한 문제가 있다. 이는, 급변하는 전장환경에서 신속한 포 사격의 판단에 치명적인 제한을 야기한다.In order to overcome this, a far-infrared thermal imaging device has been used or is being used conventionally, but the far-infrared thermal imaging device needs to cool an infrared detector to a cryogenic temperature (eg, 77 K or less). To this end, the use of a cryogenic cooler is essential, but there is a problem in that it is impossible to obtain vision of the front of the observation equipment until it reaches the required cooling temperature, that is, for about 10 minutes. This causes a fatal limitation in the determination of rapid artillery fire in a rapidly changing battlefield environment.

본 발명의 일 실시예에서는, 아래와 같이, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 1, 도 2에서 전술한 실시예들에 추가적인 구성을 더한 제2 실시예를 제시한다.In one embodiment of the present invention, as follows, in order to solve this problem, a second embodiment in which additional configurations are added to the above-described embodiments in FIGS. 1 and 2 is presented.

일 실시예에서, 센서부(260)는 제3 스플리터(262)와 SWIR 센서부(260b)를 더 포함할 수 있으며, 이때 센서부(260)는 SWIR 센서부(260b)와 이미지 센서부(260a)로 구분될 수 있다. SWIR 센서부(260b)는 SWIR 센서(261b) 및 하나 이상의 광학 소자들을 포함할 수 있다. In one embodiment, the sensor unit 260 may further include a third splitter 262 and a SWIR sensor unit 260b, wherein the sensor unit 260 includes the SWIR sensor unit 260b and the image sensor unit 260a. ) can be distinguished. The SWIR sensor unit 260b may include a SWIR sensor 261b and one or more optical elements.

여기서, SWIR 센서(261b)는 안개, 연무, 미세먼지의 전장환경에서도 투과율이 우수한 특성을 갖는다. SWIR 센서(261b)는 제3 스플리터(262)를 투과하는 제5 파장대역의 광이 입사되는 위치에 배치될 수 있다. 그리고, 제3 스플리터(262)에 의해 반사되는 제6 파장대역의 광이 입사되는 위치에는 이미지 센서(261a)가 배치될 수 있다.Here, the SWIR sensor 261b has excellent transmittance even in an electric field environment of fog, haze, and fine dust. The SWIR sensor 261b may be disposed at a position where light of a fifth wavelength band passing through the third splitter 262 is incident. In addition, the image sensor 261a may be disposed at a position where the light of the sixth wavelength band reflected by the third splitter 262 is incident.

이때, 제5 파장대역은 900 nm 내지 1500 nm 이고, 제6 파장대역은 450 nm 내지 650 nm 로 구현될 수 있다. 제5 파장대역에서 제3 스플리터(262)의 투과율은 적어도 95% 이다. 제6 파장대역에서 제3 스플리터(262)의 반사율은 적어도 95%이다. In this case, the fifth wavelength band may be 900 nm to 1500 nm, and the sixth wavelength band may be implemented with 450 nm to 650 nm. Transmittance of the third splitter 262 in the fifth wavelength band is at least 95%. The reflectance of the third splitter 262 in the sixth wavelength band is at least 95%.

센서부(260)는 하나 이상의 광학 소자를 갖는 초점 렌즈부(FL)를 더 포함할 수 있다. SWIR 센서(261b)에 표적에 대한 광이 집중될 수 있도록, 초점 렌즈부(FL)는 제3 스플리터(262)와 SWIR 센서(261b) 사이에 배치될 수 있다. 초점 렌즈부(FL)는 1550 nm 의 파장을 갖는 광이 검출되지 않도록하는 컷-오프 필터(262b)를 포함할 수 있다.The sensor unit 260 may further include a focus lens unit FL having one or more optical elements. The focusing lens unit FL may be disposed between the third splitter 262 and the SWIR sensor 261b so that light for a target can be focused on the SWIR sensor 261b. The focus lens unit FL may include a cut-off filter 262b to prevent light having a wavelength of 1550 nm from being detected.

한편, 본 명세서의 실시예들에서 언급된 제1 내지 제6 파장대역은 각각의 경우에 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 서수에 따라 서로 다른 파장대역으로 단정적으로 결정되지 않는다.Meanwhile, the first to sixth wavelength bands mentioned in the embodiments of the present specification may be identical to or different from each other in each case, and are not conclusively determined as different wavelength bands according to ordinal numbers.

도 4를 참조하면, 도 3의 추가적인 실시예에서 설명한 SWIR 센서부(260b)와 제3 스플리터(262)가 도 1, 도 2에서 설명된 조준용 광학계와 결합된 실시예를 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4 , an embodiment in which the SWIR sensor unit 260b and the third splitter 262 described in the additional embodiment of FIG. 3 are combined with the aiming optical system described in FIGS. 1 and 2 can be confirmed.

도 4에서, 제1, 제2 미러(210, 220), 제1, 제2 스플리터(230, 251), 레이저 검출부(260), 및 관측부(250)는 도 1에서 설명한 제1, 제2 미러(110, 120), 제1, 제2 스플리터(130, 151), 레이저 검출부(160), 및 관측부(150)와 동일한 것으로서 이에 대한 설명은 생략한다.In FIG. 4 , the first and second mirrors 210 and 220 , the first and second splitters 230 and 251 , the laser detector 260 , and the observation unit 250 are the first and second mirrors described in FIG. 1 . Since the mirrors 110 and 120, the first and second splitters 130 and 151, the laser detection unit 160, and the observation unit 150 are the same, a description thereof will be omitted.

그리고, 센서부(260)는 도 3을 참조하여 전술한 구조로 제시되어 도 1, 도 2에서 상술한 실시예와 일부 차이가 있되, 도 3에서 미리 설명하였으므로 이에 대한 설명은 생략한다.In addition, the sensor unit 260 is presented in the structure described above with reference to FIG. 3 and has some differences from the embodiment described in FIGS. 1 and 2, but has been previously described in FIG. 3, so a description thereof will be omitted.

전술한 구조적 특징에 따라, 관측장비의 외부노출을 최소화하며, 안개, 연무, 미세먼지의 전장환경에서도 투과율이 우수한 관측이 가능해진다.According to the above-described structural features, external exposure of the observation equipment is minimized, and observation with excellent transmittance is possible even in a battlefield environment of fog, haze, and fine dust.

본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (13)

입사되는 광을 서로 다른 파장대역을 갖는 적어도 2 이상의 광으로 분할하는 하나 이상의 스플리터를 갖는 조준용 광학계에 있어서,
표적으로부터 반사된 광을 제1 스플리터를 향해 반사하게 배치된 제1 미러;
제1 스플리터에 의해 반사된 제1 파장대역의 광이 입사되면, 그를 센서부 내부에 위치하는 제2 스플리터로 반사하게 배치된 제2 미러;
제1 스플리터를 투과하는 제2 파장대역의 광이 입사되는 레이저 검출부;
제2 스플리터에 의해 반사되는 제3 파장대역의 광이 입사되는 관측부; 및
제2 스플리터를 투과하는 제4 파장대역의 광이 입사되는 하나 이상의 이미지 센서;
를 포함하고,
센서부와 관측부는, 하나의 동일한 제2 미러와 대물 렌즈부를 적어도 일부의 공통구성요소로 가지며, 대물 렌즈부는 하나 이상의 광학 소자로 구성되며,
광 경로 상에 두 개의 초점면들이 상기 대물 렌즈부와 제2 스플리터에 의해 형성되고, 그러한 초점면들 중 어느 하나는 관측부의 초점면과 일치되고, 다른 하나는 센서부의 초점면과 일치되고,
센서부는 제3 스플리터 및 SWIR 센서를 더 포함하고,
제3 스플리터를 투과하는 제5 파장대역의 광이 입사되는 위치에는 SWIR 센서가 배치되고, 제3 스플리터에 의해 반사되는 제6 파장대역의 광이 입사되는 위치에는 이미지 센서가 배치되며,
제1 파장대역은 450 nm 내지 1500 nm 이고, 제2 파장대역은 적어도 1500 nm 이고,
제3, 제4 파장대역은 동일하거나 서로 다르며, 450 nm 내지 650 nm 에서 제2 스플리터는 적어도 25%의 투과율, 적어도 75%의 반사율을 갖고,
제5 파장대역은 900 nm 내지 1500 nm 이고, 제6 파장대역은 450 nm 내지 650 nm 이며,
제5 파장대역에서 제3 스플리터의 투과율은 적어도 95%이고, 제6 파장대역에서 제3 스플리터의 반사율은 적어도 95%이고,
센서부는 하나 이상의 광학 소자를 갖는 초점 렌즈부를 더 포함하고, 초점 렌즈부는 제3 스플리터와 SWIR 센서 사이에 배치되는, 조준용 광학계.
In the optical system for aiming having one or more splitters for splitting incident light into at least two or more lights having different wavelength bands,
a first mirror disposed to reflect the light reflected from the target toward the first splitter;
a second mirror arranged to reflect the incident light of the first wavelength band reflected by the first splitter to a second splitter located inside the sensor unit;
a laser detector into which light of a second wavelength band passing through the first splitter is incident;
an observation unit into which light of a third wavelength band reflected by the second splitter is incident; and
one or more image sensors into which light of a fourth wavelength band passing through the second splitter is incident;
including,
The sensor unit and the observation unit have one and the same second mirror and an objective lens unit as at least some common components, and the objective lens unit is composed of one or more optical elements,
Two focal planes are formed on the light path by the objective lens unit and the second splitter, one of the focal planes coincides with the focal plane of the observation unit and the other coincides with the focal plane of the sensor unit,
The sensor unit further includes a third splitter and a SWIR sensor,
A SWIR sensor is disposed at a position where light of a fifth wavelength band passing through the third splitter is incident, and an image sensor is disposed at a position where light of a sixth wavelength band reflected by the third splitter is incident;
The first wavelength band is 450 nm to 1500 nm, the second wavelength band is at least 1500 nm,
The third and fourth wavelength bands are the same or different, and the second splitter has a transmittance of at least 25% and a reflectance of at least 75% in 450 nm to 650 nm,
The fifth wavelength band is 900 nm to 1500 nm, the sixth wavelength band is 450 nm to 650 nm,
The transmittance of the third splitter in the fifth wavelength band is at least 95%, and the reflectance of the third splitter in the sixth wavelength band is at least 95%;
The optical system for aiming, wherein the sensor unit further includes a focusing lens unit having one or more optical elements, and the focusing lens unit is disposed between the third splitter and the SWIR sensor.
제1항에 있어서,
제1 미러는 안정화 거울인, 조준용 광학계.
According to claim 1,
The optical system for aiming, wherein the first mirror is a stabilizing mirror.
제1항에 있어서,
제2 미러는 축거울인, 조준용 광학계.
According to claim 1,
The optical system for aiming, wherein the second mirror is an axis mirror.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
하나의 동일한 대물 렌즈부는 제2 미러와 제2 스플리터 사이에 배치되는, 조준용 광학계.
According to claim 1,
An optical system for collimation, wherein one and the same objective lens unit is disposed between the second mirror and the second splitter.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
초점 렌즈부는 1550 nm 의 파장을 갖는 광이 검출되지 않도록하는 컷-오프 필터를 포함하는, 조준용 광학계.
According to claim 1,
An optical system for aiming, wherein the focus lens unit includes a cut-off filter that prevents light having a wavelength of 1550 nm from being detected.
KR1020200137713A 2020-10-22 2020-10-22 Aiming optical system for target observation in all-weather environments KR102549284B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200137713A KR102549284B1 (en) 2020-10-22 2020-10-22 Aiming optical system for target observation in all-weather environments

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200137713A KR102549284B1 (en) 2020-10-22 2020-10-22 Aiming optical system for target observation in all-weather environments

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220053350A KR20220053350A (en) 2022-04-29
KR102549284B1 true KR102549284B1 (en) 2023-06-30

Family

ID=81428959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200137713A KR102549284B1 (en) 2020-10-22 2020-10-22 Aiming optical system for target observation in all-weather environments

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102549284B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100480400B1 (en) * 1996-04-01 2005-08-04 록히드 마틴 코포레이션 Combined laser/flir optics system
JP4108749B2 (en) * 1995-09-18 2008-06-25 リットン システムズ インコーポレイテッド Day and night aiming device
KR101529513B1 (en) * 2014-04-14 2015-06-17 국방과학연구소 Apparatus for common optical assembly
JP2020139953A (en) 2019-02-27 2020-09-03 イェーナ・オプトロニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングJena−Optronik Gesellschaft mit beschraenkter Haftung Method and device for detecting incident laser radiation on spacecraft

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4108749B2 (en) * 1995-09-18 2008-06-25 リットン システムズ インコーポレイテッド Day and night aiming device
KR100480400B1 (en) * 1996-04-01 2005-08-04 록히드 마틴 코포레이션 Combined laser/flir optics system
KR101529513B1 (en) * 2014-04-14 2015-06-17 국방과학연구소 Apparatus for common optical assembly
JP2020139953A (en) 2019-02-27 2020-09-03 イェーナ・オプトロニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングJena−Optronik Gesellschaft mit beschraenkter Haftung Method and device for detecting incident laser radiation on spacecraft

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220053350A (en) 2022-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9632304B2 (en) Direct view optical sight with integrated laser system
JP4108749B2 (en) Day and night aiming device
US7545562B2 (en) Common-aperture optical system incorporating a light sensor and a light source
US8421003B2 (en) Optical transceiver built-in test (BIT)
US9593945B2 (en) Optical configuration for a compact integrated day/night viewing and laser range finding system
US10126099B1 (en) Thermal reflex sight
JP2013508655A (en) Off-axis reflective transmission telescope for directed infrared countermeasure (DIRCM) systems
US11835705B2 (en) Optical sensor with Tx/Rx aperture sharing element (ASE) to block detection of the received active signal
US12000676B2 (en) Optical sensor with Tx/Rx aperture sharing element (ASE) for processing passive and active signals
US5025149A (en) Integrated multi-spectral boresight target generator
GB2501818A (en) Zoom objective and camera system
KR102549284B1 (en) Aiming optical system for target observation in all-weather environments
IL256017A (en) Boresight alignment module
US5200622A (en) Self-checked optronic system of infra-red observation and laser designation pod including such a system
RU2617459C1 (en) Multichannel optical-location system
RU2313116C1 (en) Combined sight with laser range-finder
US20200404194A1 (en) Reflex sight incorporating an infrared camera
US6747256B1 (en) System and method for optical alignment of a color imaging system
RU2396573C2 (en) Electro-optical sighting system
US10904460B2 (en) Imaging instrument for checking a target designation
Fritze et al. Innovative optronics for the new PUMA tank
GB2553400A (en) Optronic Sensor Apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant