KR20250070389A - Common optical system to applied to TMA for visible and infrared - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구경 조리개를 빔 스플리터의 후방에 위치시키고 가시광선 채널과 적외선 채널의 유효초점거리를 동일하게 구성함으로써, 적외선의 불용광 영향을 최소화하고 공간 활용을 극대화할 수 있는 공통 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to a common optical system capable of minimizing the dead light effect of infrared rays and maximizing space utilization by positioning the aperture stop at the rear of a beam splitter and configuring the effective focal lengths of a visible light channel and an infrared channel to be the same.
Description
본 발명은 TMA(Three-Mirror Anastigmat) 방식의 가시광선 및 적외선 공통 광학계에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 구경 조리개를 빔 스플리터의 후방에 위치시키고 가시광선 채널과 적외선 채널의 유효초점거리를 동일하게 구성함으로써, 적외선의 불용광 영향을 최소화하고 공간 활용을 극대화할 수 있는 공통 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to a common optical system for visible light and infrared light using a TMA (Three-Mirror Anastigmat) method, and more specifically, to a common optical system capable of minimizing the dead light effect of infrared light and maximizing space utilization by positioning an aperture stop at the rear of a beam splitter and configuring the effective focal lengths of a visible light channel and an infrared channel to be the same.
일반적으로 가시광선과 적외선은 파장 대역이 달라 그 특성이 서로 다르기 때문에, 가시광선 이미지 장치와 적외선 이미지 장치를 하나의 장치로 구성하는 것에 어려움이 있다. 따라서, 가시광선 이미지 장치와 적외선 이미지 장치는 서로 별도로 제작되어 서로 다른 시스템에 탑재되는 것이 일반적이다.In general, since visible light and infrared light have different wavelength bands and thus have different characteristics, it is difficult to configure a visible light image device and an infrared image device as a single device. Therefore, visible light image devices and infrared image devices are usually manufactured separately and installed in different systems.
그러나, 가시광선용 카메라 시스템과 원적외선용 카메라 시스템을 별도로 구비하는 것은 불편하고 공간 활용에 제약이 많으므로, 이 둘을 통합하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.However, it is inconvenient to have separate camera systems for visible light and far-infrared rays and there are many limitations in space utilization, so attempts are being made to integrate the two.
이와 관련하여, 가시광선 및 적외선 채널로 이루어진 이중채널 광학계가 제안되었다. 이러한 가시광선/적외선 이중채널 광학계의 경우, 가시광선과 적외선의 서로 다른 파장에 따른 회절한계(Diffraction limit)를 극복하고 일정 수준의 MTF(Modulation Transfer Function)를 유지하기 위해, 가시광선 채널의 F수에 비해 적외선 채널의 F수를 작게 만드는 것이 일반적이다.In this regard, a dual-channel optical system consisting of visible and infrared channels has been proposed. In the case of such a visible/infrared dual-channel optical system, in order to overcome the diffraction limit according to the different wavelengths of visible and infrared light and to maintain a certain level of MTF (Modulation Transfer Function), it is common to make the F-number of the infrared channel smaller than that of the visible channel.
두 채널을 같은 초점거리로 설계하기 위해서는 가시광선 채널보다 적외선 채널에 큰 주경(Primary Mirror)을 적용해야 하기 때문에, 그보다는 동일한 주경을 사용하고 적외선 채널의 유효초점거리를 가시광선 채널에 비해 크게 줄여 공통 광학계를 설계 제작하는 것이 일반적이다.In order to design both channels with the same focal length, a larger primary mirror must be applied to the infrared channel than to the visible light channel. Therefore, it is more common to design and manufacture a common optical system by using the same primary mirror and significantly reducing the effective focal length of the infrared channel compared to the visible light channel.
그러나, 이와 같이 두 채널의 초점거리를 서로 다르게 제작하는 경우, 적외선 채널에서는 중간상면(Intermideiate Focal Plane)을 지나 새로운 광학모듈을 추가 설계하여 수차를 제거하고 이를 재결상하여야 하는데, 이는 추가적인 무게와 체적을 필요로 하고 광학계의 구성이 복잡해지며, 렌즈가 추가됨에 따라 색수차가 발생하는 등의 문제가 있다.However, when the focal lengths of the two channels are manufactured differently in this way, a new optical module must be additionally designed to remove aberrations and re-image the infrared channel beyond the intermediate focal plane, which requires additional weight and volume, complicates the configuration of the optical system, and causes problems such as chromatic aberration as a result of the additional lens.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 구경 조리개를 빔 스플리터의 후방에 위치시키고 가시광선 채널과 적외선 채널의 유효초점거리를 동일하게 구성함으로써, 적외선의 불용광 영향을 최소화하고 공간 활용을 극대화할 수 있는 공통 광학계를 제공하기 위한 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a common optical system capable of minimizing the dead light effect of infrared rays and maximizing space utilization by positioning the aperture stop at the rear of the beam splitter and configuring the effective focal lengths of the visible light channel and the infrared channel to be the same.
본 발명은 가시광선 채널과 적외선 채널을 포함하는 다중 채널의 공통 광학계로서, 피사체로부터 입사되는 빛을 반사시키는 제1 미러; 상기 제1 미러에서 반사된 빛을 다시 반사시키는 제2 미러; 상기 제2 미러에서 반사된 빛을 다시 반사시키는 제3 미러; 상기 제3 미러에서 반사된 빛을 가시광선과 적외선으로 분리하는 빔 스플리터; 및 구경 조리개;를 포함하고, 상기 구경 조리개는 상기 빔 스플리터의 후방에 위치될 수 있다.The present invention provides a multi-channel common optical system including a visible light channel and an infrared channel, comprising: a first mirror which reflects light incident from a subject; a second mirror which re-reflects the light reflected from the first mirror; a third mirror which re-reflects the light reflected from the second mirror; a beam splitter which separates the light reflected from the third mirror into visible light and infrared light; and an aperture stop; wherein the aperture stop can be positioned behind the beam splitter.
상기 구경 조리개는 상기 가시광선 채널에 적용되는 제1 구경 조리개와, 상기 적외선 채널에 적용되는 제2 구경 조리개를 포함하고, 상기 제1 구경 조리개와 제2 구경 조리개 모두 상기 빔 스플리터의 후방에 위치될 수 있다.The above aperture stop includes a first aperture stop applied to the visible light channel and a second aperture stop applied to the infrared channel, and both the first aperture stop and the second aperture stop can be positioned at the rear of the beam splitter.
상기 빔 스플리터의 후방 일측에 가시광선 초점면이 형성되고, 상기 빔 스플리터의 후방 타측에 적외선 초점면이 형성되며, 상기 제1 구경 조리개는 상기 가시광선 초점면에 위치되고, 상기 제2 구경 조리개는 상기 적외선 초점면에 위치될 수 있다.A visible light focal plane is formed on one rear side of the beam splitter, an infrared focal plane is formed on the other rear side of the beam splitter, the first aperture stop can be positioned in the visible light focal plane, and the second aperture stop can be positioned in the infrared focal plane.
상기 가시광선 초점면은 상기 가시광선 채널의 마지막 광학면이고, 상기 적외선 초점면은 상기 적외선 채널의 마지막 광학면일 수 있다.The above visible light focal plane may be the last optical plane of the visible light channel, and the above infrared focal plane may be the last optical plane of the infrared channel.
상기 빔 스플리터에서 분리된 가시광선을 수신하는 가시광선 이미지 센서; 및 상기 빔 스플리터에서 분리된 적외선을 수신하는 적외선 이미지 센서;를 더 포함하며, 상기 제1 구경 조리개는 상기 빔 스플리터와 상기 가시광선 이미지 센서 사이에 위치되고, 상기 제2 구경 조리개는 상기 빔 스플리터와 상기 적외선 이미지 센서 사이에 위치될 수 있다.The apparatus further includes a visible light image sensor that receives visible light separated from the beam splitter; and an infrared image sensor that receives infrared light separated from the beam splitter; wherein the first aperture stop can be positioned between the beam splitter and the visible light image sensor, and the second aperture stop can be positioned between the beam splitter and the infrared image sensor.
상기 가시광선 채널과 적외선 채널은 서로 동일한 유효초점거리와 유효구경을 가질 수 있다.The above visible light channel and infrared channel can have the same effective focal length and effective aperture.
상기 가시광선 채널과 적외선 채널 각각의 유효초점거리 대 유효구경의 비율은 0.4 내지 0.8의 범위를 만족할 수 있다.The ratio of the effective focal length to the effective aperture of each of the above visible light channel and infrared channel can satisfy a range of 0.4 to 0.8.
상기 가시광선 채널과 적외선 채널은 서로 동일한 F수를 가지고, 상기 가시광선 채널과 적외선 채널 각각의 F수는 4에서 6의 범위를 만족할 수 있다.The above visible light channel and the infrared channel have the same F number, and the F number of each of the visible light channel and the infrared channel can satisfy a range of 4 to 6.
시야 조리개;를 더 포함하고, 상기 제2 미러와 제3 미러 사이에 중간 초점면이 형성되며 상기 시야 조리개는 상기 중간 초점면에 위치될 수 있다.A field stop; further comprising an intermediate focal plane formed between the second mirror and the third mirror, and the field stop can be positioned in the intermediate focal plane.
상기 제1 미러는 양의 굴절능을 가지고, 상기 제2 미러는 음의 굴절능을 가지고, 상기 제3 미러는 양의 굴절능을 가지고, 상기 빔 스플리터는 0의 굴절능을 가질 수 있다.The first mirror may have a positive refractive power, the second mirror may have a negative refractive power, the third mirror may have a positive refractive power, and the beam splitter may have a refractive power of zero.
본 발명은 가시광선 이미지와 적외선 이미지의 동시 획득이 가능한 카메라로서, 제1항의 광학계가 적용될 수 있다.The present invention relates to a camera capable of simultaneously acquiring visible light images and infrared images, to which the optical system of claim 1 can be applied.
본 발명에 의하면, 구경 조리개를 빔 스플리터의 후방에 위치시키고 가시광선 채널과 적외선 채널의 유효초점거리를 동일하게 구성함으로써, 적외선의 불용광 영향을 최소화하고 공간 활용을 극대화할 수 있다.According to the present invention, by positioning the aperture stop at the rear of the beam splitter and configuring the effective focal lengths of the visible light channel and the infrared channel to be the same, the dead light effect of infrared can be minimized and space utilization can be maximized.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 광학계를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 광학계의 구성도이다.FIG. 1 is a drawing showing an optical system according to an example of the present invention.
Figure 2 is a configuration diagram of the optical system of Figure 1.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 광학계를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 광학계의 구성도이다.FIG. 1 is a drawing showing an optical system according to an example of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of the optical system of FIG. 1.
본 발명의 광학계(S)는 가시광선 채널과 적외선 채널을 포함하는 다중 채널의 공통 광학계로서, 일 예로 본 광학계는 가시광선 채널과 적외선 채널로 이루어진 이중채널의 공통 광학계에 해당할 수 있다.The optical system (S) of the present invention is a common optical system of multiple channels including a visible light channel and an infrared channel. For example, the optical system may correspond to a common optical system of dual channels including a visible light channel and an infrared channel.
가시광선 채널은 피사체(O)로부터 입사되어 입구(E)를 지나 광학계를 통과하는 빛 중 가시광선의 광경로 채널에 해당하고, 적외선 채널은 피사체(O)로부터 입사되어 입구(E)를 지나 광학계(S)를 통과하는 빛 중 적외선의 광경로 채널에 해당한다. 즉, 가시광선 채널은 가시광선의 광경로를 구성하는 가시광선 광학계를 의미하고, 적외선 채널은 적외선의 광경로를 구성하는 적외선 광학계를 의미하며, 가시광선 채널과 적외선 채널은 적어도 일부가 서로 중첩될 수 있다.The visible light channel corresponds to an optical path channel of visible light among light incident from a subject (O), passing through an entrance (E), and passing through an optical system, and the infrared channel corresponds to an optical path channel of infrared among light incident from a subject (O), passing through an entrance (E), and passing through an optical system (S). In other words, the visible light channel refers to a visible light optical system that constitutes an optical path of visible light, and the infrared channel refers to an infrared optical system that constitutes an optical path of infrared light, and the visible light channel and the infrared channel may at least partially overlap each other.
본 발명의 광학계는 가시광선 채널과 적외선 채널이 서로 동일한 유효초점거리를 가지도록 구성된다. 즉, 본 발명의 광학계는 한 세트의 광학요소들을 가시광선 채널과 적외선 채널에 공용으로 사용하도록 구성되며, 그에 따라 입구(E)로부터 빔 스플리터(BS) 까지의 가시광선 채널과 적외선 채널이 서로 동일하게 구성된다.The optical system of the present invention is configured so that the visible light channel and the infrared channel have the same effective focal length. That is, the optical system of the present invention is configured so that one set of optical elements are commonly used for the visible light channel and the infrared channel, and accordingly, the visible light channel and the infrared channel from the entrance (E) to the beam splitter (BS) are configured identically.
이는 종래 이중채널 광학계가 가시광선과 적외선의 이중채널을 구현하기 위해 적외선 채널에 가시광 채널과 다른 추가 광학요소를 설치하는 등 가시광선 채널과 적외선 채널이 서로 상이하게 구성되는 것과 비교하여, 광학계의 구조가 단순하고 광학요소들의 수를 감소시킬 수 있으며, 동일한 광학요소들을 공유함으로써 공간 활용을 극대화할 수 있다.Compared to the conventional dual-channel optical system in which the visible light channel and the infrared channel are configured differently from each other by installing additional optical elements different from the visible light channel in the infrared channel to implement the dual channels of visible light and infrared light, the structure of the optical system is simple, the number of optical elements can be reduced, and space utilization can be maximized by sharing the same optical elements.
이하 본 발명의 구체적인 구성에 대해 보다 상세하게 살펴본다.Below, the specific configuration of the present invention will be examined in more detail.
도 1, 2를 다시 참조하면, 본 발명의 광학계(S)는 제1 미러(M1), 제2 미러(M2), 제3 미러(M3), 빔 스플리터(BS), 및 구경 조리개(AS)를 포함하며, 가시광선 이미지 센서(IS-1)와 적외선 이미지 센서(IS-2), 그리고 시야 조리개(FS)를 더 포함할 수 있다.Referring again to FIGS. 1 and 2, the optical system (S) of the present invention includes a first mirror (M1), a second mirror (M2), a third mirror (M3), a beam splitter (BS), and an aperture stop (AS), and may further include a visible light image sensor (IS-1), an infrared image sensor (IS-2), and a field stop (FS).
제1 미러(M1)는 피사체(O)로부터 입사되는 빛을 제2 미러(M2)를 향해 반사시킨다. 빛은 광학계의 입구(E)를 지나 제1 미러(M1)에 평행광으로 입사될 수 있다.The first mirror (M1) reflects light incident from the subject (O) toward the second mirror (M2). The light can pass through the entrance (E) of the optical system and be incident as parallel light on the first mirror (M1).
제2 미러(M2)는 제1 미러(M1)에서 반사되어 제2 미러(M2)로 입사되는 빛을 제3 미러(M3)를 향해 반사시킨다.The second mirror (M2) reflects light reflected from the first mirror (M1) and incident on the second mirror (M2) toward the third mirror (M3).
제3 미러(M3)는 제2 미러(M2)에서 반사되어 제3 미러(M3)로 입사되는 빛을 빔 스플리터(BS)를 향해 반사시킨다.The third mirror (M3) reflects the light reflected from the second mirror (M2) and incident on the third mirror (M3) toward the beam splitter (BS).
이러한 3개의 미러로 이루어진 기본 형태는 TMA(Three-Mirror Anastigmat) 구조로서, 이는 구면, 코마, 비점수차와 같은 주요 수차를 최소화할 수 있으며, 비교적 큰 광시야를 확보할 수 있다.The basic form consisting of these three mirrors is the Three-Mirror Anastigmat (TMA) structure, which can minimize major aberrations such as spherical aberration, coma, and astigmatism, and secure a relatively large field of view.
빔 스플리터(BS)는 제3 미러(M3)에서 반사되어 빔 스플리터(BS)로 입사되는 빛을 가시광선과 적외선으로 분리한다. 빔 스플리터(BS)는 프리즘으로서 빔 스플리터(BS)로 입사되는 빛의 가시광선과 적외선 중 어느 하나는 투과시키고 다른 하나는 반사시키도록 구성될 수 있다.The beam splitter (BS) splits light reflected from the third mirror (M3) and incident on the beam splitter (BS) into visible light and infrared light. The beam splitter (BS) may be configured as a prism to transmit either visible light or infrared light incident on the beam splitter (BS) and reflect the other.
가시광선 이미지 센서(IS-1)는 빔 스플리터(BS)에서 분리된 가시광선을 수신하고, 적외선 이미지 센서(IS-2)는 빔 스플리터(BS)에서 분리된 적외선을 수신한다. 즉, 빔 스플리터(BS)를 지나 분리된 가시광선과 적외선은 각각 가시광선 이미지 센서(IS-1)와 적외선 이미지 센서(IS-2)로 전달되며, 각 이미지 센서를 통해 전기적인 영상신호로 변환될 수 있다.The visible light image sensor (IS-1) receives visible light separated by the beam splitter (BS), and the infrared image sensor (IS-2) receives infrared light separated by the beam splitter (BS). That is, the visible light and infrared light separated by the beam splitter (BS) are transmitted to the visible light image sensor (IS-1) and the infrared image sensor (IS-2), respectively, and can be converted into electrical image signals through each image sensor.
구경 조리개(AS)는 입사되는 빛의 양을 제한한다. 구경 조리개(AS)는 가시광선 채널에 적용되는 제1 구경 조리개(AS-1)와, 적외선 채널에 적용되는 제2 구경 조리개(AS-2)를 포함할 수 있다.The aperture stop (AS) limits the amount of incident light. The aperture stop (AS) may include a first aperture stop (AS-1) applied to the visible light channel, and a second aperture stop (AS-2) applied to the infrared channel.
이때, 구경 조리개(AS)는 빔 스플리터(BS)의 후방에 위치된다. 보다 구체적으로, 제1 구경 조리개(AS-1)와 제2 구경 조리개(AS-2) 각각은 빔 스플리터(BS)의 후방에 위치된다. 빔 스플리터(BS)의 후방은 빛의 진행방향을 기준으로 빔 스플리터(BS)의 다음의 공간을 가르킨다.At this time, the aperture stop (AS) is positioned at the rear of the beam splitter (BS). More specifically, each of the first aperture stop (AS-1) and the second aperture stop (AS-2) is positioned at the rear of the beam splitter (BS). The rear of the beam splitter (BS) refers to the space next to the beam splitter (BS) based on the direction of light propagation.
즉, 일반적으로 가시광선 광학계의 경우에는 주경(Primary mirror)의 크기를 규제하기 위해 구경 조리개를 주경 근처에 배치하고, 적외선 광학계의 경우에는 구경 조리개가 불용광(Straylight)을 억제하기 위해 구경 조리개를 FPA(Focal Plane Array) 근처에 배치하나, 본 발명은 가시광선 광학계와 적외선 광학계 모두 구경 조리개를 빔 스플리터(BS)의 후방, 즉 FPA 근처에 배치함으로써, 적외선의 불용광 영향을 최소화함과 동시에 두 광학계가 동일한 광학요소들을 공유하도록 구성됨으로써 공간 활용성을 극대화할 수 있다.That is, in general, in the case of visible light optical systems, the aperture stop is placed near the primary mirror to regulate the size of the primary mirror, and in the case of infrared optical systems, the aperture stop is placed near the FPA (Focal Plane Array) to suppress stray light. However, the present invention, by placing the aperture stop behind the beam splitter (BS), that is, near the FPA, for both the visible light optical system and the infrared optical system, minimizes the influence of stray light on infrared, and at the same time, maximizes space utilization by configuring the two optical systems to share the same optical elements.
도 1, 2를 다시 참조하면, 본 광학계는 빔 스플리터(BS)의 후방 일측, 예를 들어 도면상 빔 스플리터(BS)의 좌측에 가시광선 초점면(미도시)이 형성되고, 빔 스플리터(BS)의 후방 타측, 예를 들어 도면상 빔 스플리터(BS)의 상부에 적외선 초점면(미도시)이 형성된다. 그리고, 제1 구경 조리개(AS-1)는 해당 가시광선 초점면에 위치되고, 제2 구경 조리개(AS-2)는 해당 적외선 초점면에 위치될 수 있다.Referring back to FIGS. 1 and 2, the optical system has a visible light focal plane (not shown) formed on one rear side of a beam splitter (BS), for example, on the left side of the beam splitter (BS) in the drawing, and an infrared focal plane (not shown) formed on the other rear side of the beam splitter (BS), for example, on the upper side of the beam splitter (BS) in the drawing. In addition, the first aperture stop (AS-1) may be positioned at the visible light focal plane, and the second aperture stop (AS-2) may be positioned at the infrared focal plane.
여기서, 가시광선 초점면은 가시광선 채널의 마지막 광학면에 해당하고, 적외선 초점면은 적외선 채널의 마지막 광학면에 해당할 수 있다. 각 초점면을 지난 가시광선과 적외선은 각각 가시광선 이미지 센서(IS-1)와 적외선 이미지 센서(IS-2)로 전달되어 광학적으로 캡쳐될 수 있다.Here, the visible light focal plane may correspond to the last optical plane of the visible light channel, and the infrared focal plane may correspond to the last optical plane of the infrared channel. Visible light and infrared light passing through each focal plane may be transmitted to the visible light image sensor (IS-1) and the infrared image sensor (IS-2), respectively, and captured optically.
이와 동시에 또는 별개로, 제1 구경 조리개(AS-1)는 빔 스플리터(BS)와 가시광선 이미지 센서(IS-1) 사이에 위치되고, 제2 구경 조리개(AS-2)는 빔 스플리터(BS)와 적외선 이미지 센서(IS-2) 사이에 위치될 수 있다.Simultaneously or separately, the first aperture stop (AS-1) may be positioned between the beam splitter (BS) and the visible light image sensor (IS-1), and the second aperture stop (AS-2) may be positioned between the beam splitter (BS) and the infrared image sensor (IS-2).
한편, 도 1, 2를 다시 참조하면, 본 시스템은 시야 조리개(FS)를 더 포함한다. 시야 조리개(FS)는 특정 시야의 빛을 차단하여 빛의 결상 영역을 제한한다. 본 시스템은 제2 미러(M2)와 제3 미러(M3) 사이에 중간 초점면(미도시)이 형성되며, 해당 중간 초점면에 시야 조리개(FS)가 위치될 수 있다.Meanwhile, referring back to FIGS. 1 and 2, the system further includes a field stop (FS). The field stop (FS) blocks light of a specific field of view to limit the imaging area of light. The system has an intermediate focal plane (not shown) formed between the second mirror (M2) and the third mirror (M3), and the field stop (FS) can be positioned at the intermediate focal plane.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 광학계는 가시광선 채널과 적외선 채널이 서로 동일하게 구성되며, 그에 따라 가시광선 채널과 적외선 채널이 서로 동일한 유효초점거리와 유효구경을 가지고, 서로 동일한 F수를 가지게 된다.As discussed above, the optical system has a visible light channel and an infrared channel configured identically, and accordingly, the visible light channel and the infrared channel have the same effective focal length and effective aperture, and the same F number.
하기의 표 1, 표 2는 각각 본 광학계의 설계 데이터를 나타낸다.Tables 1 and 2 below show the design data of this optical system, respectively.
[표 1] 광학계 특성[Table 1] Optical system characteristics
[표 2] 광학계 치수[Table 2] Optical system dimensions
표와 같이, 제1 미러(M1)는 양의 굴절능을 가지고, 제2 미러(M2)는 음의 굴절능을 가지고, 제3 미러(M3)는 양의 굴절능을 가지고, 빔 스플리터(BS)는 0의 굴절능을 가진다.As shown in the table, the first mirror (M1) has positive refractive power, the second mirror (M2) has negative refractive power, the third mirror (M3) has positive refractive power, and the beam splitter (BS) has zero refractive power.
그리고, 가시광선 채널과 적외선 채널은 서로 동일한 유효초점거리와 유효구경을 가지며, 이때 가시광선 채널과 적외선 채널 각각의 유효초점거리 비율, 즉 유효초점거리 대 유효구경의 비율은 0.4 이상 0.8 이하의 범위를 만족할 수 있다.In addition, the visible light channel and the infrared channel have the same effective focal length and effective aperture, and at this time, the ratio of the effective focal lengths of each of the visible light channel and the infrared channel, that is, the ratio of the effective focal length to the effective aperture, can satisfy a range of 0.4 or more and 0.8 or less.
그리고, 가시광선 채널과 적외선 채널은 서로 동일한 F수를 가지며, 이때 가시광선 채널과 적외선 채널 각각의 F수는 4 이상 6 이하의 범위를 만족할 수 있다.In addition, the visible light channel and the infrared channel have the same F number, and at this time, the F number of each of the visible light channel and the infrared channel can satisfy a range of 4 or more and 6 or less.
본 광학계는 카메라에 적용될 수 있으며, 그에 따른 카메라는 가시광선 이미지와 적외선 이미지를 동시에 획득할 수 있다. 이러한 본 발명의 카메라는 위성용 광학 탑재체나 주야간 감시 정찰 장비 등으로 활용될 수 있다.The present optical system can be applied to a camera, and the camera according to the present invention can simultaneously obtain visible light images and infrared images. The camera of the present invention can be utilized as an optical payload for a satellite or as a day and night surveillance and reconnaissance equipment.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.Above, the embodiments of the present invention have been described with reference to the attached drawings, but those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential features thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
S: 광학계
M1: 제1 미러
M2: 제2 미러
M3: 제3 미러
BS: 빔 스플리터
AS-1: 제1 구경 조리개
AS-2: 제2 구경 조리개
FS: 시야 조리개
IS-1: 가시광선 이미지 센서
IS-2: 적외선 이미지 센서
E: 입구
O: 피사체S: Optical system
M1: 1st mirror
M2: Second Mirror
M3: Third Mirror
BS: Beam Splitter
AS-1: 1st aperture stop
AS-2: Second aperture stop
FS: Field of view aperture
IS-1: Visible light image sensor
IS-2: Infrared Image Sensor
E: Entrance
O: Subject
Claims (11)
피사체로부터 입사되는 빛을 반사시키는 제1 미러;
상기 제1 미러에서 반사된 빛을 다시 반사시키는 제2 미러;
상기 제2 미러에서 반사된 빛을 다시 반사시키는 제3 미러;
상기 제3 미러에서 반사된 빛을 가시광선과 적외선으로 분리하는 빔 스플리터; 및
구경 조리개;를 포함하고,
상기 구경 조리개는 상기 빔 스플리터의 후방에 위치되는,
광학계.
As a common optical system of multiple channels including visible light channels and infrared channels,
A first mirror that reflects light incident from a subject;
A second mirror that re-reflects the light reflected from the first mirror;
A third mirror that re-reflects the light reflected from the second mirror;
A beam splitter that separates the light reflected from the third mirror into visible light and infrared light; and
Includes aperture;
The above aperture diaphragm is located at the rear of the beam splitter.
Optical system.
상기 구경 조리개는 상기 가시광선 채널에 적용되는 제1 구경 조리개와, 상기 적외선 채널에 적용되는 제2 구경 조리개를 포함하고,
상기 제1 구경 조리개와 제2 구경 조리개 모두 상기 빔 스플리터의 후방에 위치되는,
광학계.
In the first paragraph,
The above aperture diaphragm includes a first aperture diaphragm applied to the visible light channel and a second aperture diaphragm applied to the infrared channel,
Both the first aperture diaphragm and the second aperture diaphragm are located at the rear of the beam splitter.
Optical system.
상기 빔 스플리터의 후방 일측에 가시광선 초점면이 형성되고,
상기 빔 스플리터의 후방 타측에 적외선 초점면이 형성되며,
상기 제1 구경 조리개는 상기 가시광선 초점면에 위치되고,
상기 제2 구경 조리개는 상기 적외선 초점면에 위치되는,
광학계.
In the second paragraph,
A visible light focal plane is formed on one side of the rear of the above beam splitter,
An infrared focal plane is formed on the rear side of the above beam splitter,
The above first aperture is positioned in the visible light focal plane,
The above second aperture diaphragm is located in the infrared focal plane,
Optical system.
상기 가시광선 초점면은 상기 가시광선 채널의 마지막 광학면이고,
상기 적외선 초점면은 상기 적외선 채널의 마지막 광학면인,
광학계.
In the third paragraph,
The above visible light focal plane is the last optical plane of the visible light channel,
The above infrared focal plane is the last optical plane of the above infrared channel.
Optical system.
상기 빔 스플리터에서 분리된 가시광선을 수신하는 가시광선 이미지 센서; 및
상기 빔 스플리터에서 분리된 적외선을 수신하는 적외선 이미지 센서;를 더 포함하며,
상기 제1 구경 조리개는 상기 빔 스플리터와 상기 가시광선 이미지 센서 사이에 위치되고,
상기 제2 구경 조리개는 상기 빔 스플리터와 상기 적외선 이미지 센서 사이에 위치되는,
광학계.
In the second paragraph,
A visible light image sensor receiving visible light separated from the beam splitter; and
It further includes an infrared image sensor that receives infrared rays separated from the beam splitter;
The above first aperture is positioned between the beam splitter and the visible light image sensor,
The second aperture diaphragm is positioned between the beam splitter and the infrared image sensor.
Optical system.
상기 가시광선 채널과 적외선 채널은 서로 동일한 유효초점거리와 유효구경을 가지는,
광학계.
In the first paragraph,
The above visible light channel and infrared channel have the same effective focal length and effective aperture.
Optical system.
상기 가시광선 채널과 적외선 채널 각각의 유효초점거리 대 유효구경의 비율은 0.4 내지 0.8의 범위를 만족하는,
광학계.
In Article 6,
The ratio of the effective focal length to the effective aperture of each of the above visible light channel and infrared channel satisfies the range of 0.4 to 0.8.
Optical system.
상기 가시광선 채널과 적외선 채널은 서로 동일한 F수를 가지고,
상기 가시광선 채널과 적외선 채널 각각의 F수는 4에서 6의 범위를 만족하는,
광학계.
In the first paragraph,
The above visible light channel and infrared channel have the same F number,
The F number of each of the above visible light channels and infrared channels satisfies the range from 4 to 6.
Optical system.
시야 조리개;를 더 포함하고,
상기 제2 미러와 제3 미러 사이에 중간 초점면이 형성되며
상기 시야 조리개는 상기 중간 초점면에 위치되는,
광학계.
In the first paragraph,
Including a field of view aperture;
An intermediate focal plane is formed between the second mirror and the third mirror.
The above field of view aperture is located in the intermediate focal plane,
Optical system.
상기 제1 미러는 양의 굴절능을 가지고,
상기 제2 미러는 음의 굴절능을 가지고,
상기 제3 미러는 양의 굴절능을 가지고,
상기 빔 스플리터는 0의 굴절능을 가지는,
광학계.
In the first paragraph,
The above first mirror has a positive refractive power,
The above second mirror has negative refractive power,
The above third mirror has positive refractive power,
The above beam splitter has a refractive power of 0.
Optical system.
제1항의 광학계가 적용된,
카메라.As a camera capable of simultaneously acquiring visible light images and infrared images,
The optical system of Article 1 is applied,
camera.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230156537A KR20250070389A (en) | 2023-11-13 | 2023-11-13 | Common optical system to applied to TMA for visible and infrared |
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| KR1020230156537A KR20250070389A (en) | 2023-11-13 | 2023-11-13 | Common optical system to applied to TMA for visible and infrared |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101441589B1 (en) | 2008-10-07 | 2014-09-29 | 삼성전자 주식회사 | Apparatus for combining visible images and far-infrared images optically |
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2023
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