목적: 본 연구는 BS 프리즘의 반사면을 이용한 주야 조준경의 개발에 관한 것이다. 방법: BS(beam splitting) 프리즘의 반사면의 상하에 도트시표발생부와 LCD 패널을 배치하고, BS 프리즘 전방에는 doublet 형태로 설계된 반사경을 배치하였다. 이렇게 함으로서 도트시표 발생부에서의 도트시표 허상을 관찰자 쪽에 결상시키도록 하는 기능, 외부 목표물 주변부의 정보는 관찰자에게 1배로 보이도록 하는 기능과 LCD 패널의 영상을 직접 관찰자가 볼 수 있게 하는 기능을 가진 새로운 형태의 BS 프리즘을 이용한 주야 조준경을 개발하였다. 결과: BS 프리즘의 반사면이 도트 시표를 반사시키는 도트사이트로서의 역할과 LCD 패널에 디스플레이된 야간 열영상을 관찰자가 관찰할 수 있도록 하는 반사 광학계 역할을 하도록 함으로써 주간에는 도트사이트로서 주간조준경 기능을, 야간에는 열영상 디스플레이 장치로서 야간조준경 기능을 하는 주야 조준경 장치를 개발하였다. 결론: 본 연구에서 우리는 기존의 도트사이트와 기존의 야간조준경을 BS 프리즘을 이용하여 결합함으로서 선택적으로 주야 조준경 역할을 할 수 있는 주야 조준경을 개발하였다. 이렇게 함으로써 우리는 기존의 도트사이트와 야간조준경의 착탈식 조합보다 사격의 신속성을 더욱 높일 수 있으며 총기류에의 장착에 있어서 보다 편리함을 제공해주는 새로운 형태의 BS 프리즘을 이용한 주야 조준경을 설계 개발할 수 있었다.
목적: 본 연구는 BS 프리즘의 반사면을 이용한 주야 조준경의 개발에 관한 것이다. 방법: BS(beam splitting) 프리즘의 반사면의 상하에 도트시표발생부와 LCD 패널을 배치하고, BS 프리즘 전방에는 doublet 형태로 설계된 반사경을 배치하였다. 이렇게 함으로서 도트시표 발생부에서의 도트시표 허상을 관찰자 쪽에 결상시키도록 하는 기능, 외부 목표물 주변부의 정보는 관찰자에게 1배로 보이도록 하는 기능과 LCD 패널의 영상을 직접 관찰자가 볼 수 있게 하는 기능을 가진 새로운 형태의 BS 프리즘을 이용한 주야 조준경을 개발하였다. 결과: BS 프리즘의 반사면이 도트 시표를 반사시키는 도트사이트로서의 역할과 LCD 패널에 디스플레이된 야간 열영상을 관찰자가 관찰할 수 있도록 하는 반사 광학계 역할을 하도록 함으로써 주간에는 도트사이트로서 주간조준경 기능을, 야간에는 열영상 디스플레이 장치로서 야간조준경 기능을 하는 주야 조준경 장치를 개발하였다. 결론: 본 연구에서 우리는 기존의 도트사이트와 기존의 야간조준경을 BS 프리즘을 이용하여 결합함으로서 선택적으로 주야 조준경 역할을 할 수 있는 주야 조준경을 개발하였다. 이렇게 함으로써 우리는 기존의 도트사이트와 야간조준경의 착탈식 조합보다 사격의 신속성을 더욱 높일 수 있으며 총기류에의 장착에 있어서 보다 편리함을 제공해주는 새로운 형태의 BS 프리즘을 이용한 주야 조준경을 설계 개발할 수 있었다.
Purpose: This study relates to the development of the day and night scope using the reflecting surface of a BS (beam splitting) prism. Methods: We have placed the LCD panel and the dot reticle generator to the top and bottom of the reflecting surface of the BS prism, and have placed a reflector, whi...
Purpose: This study relates to the development of the day and night scope using the reflecting surface of a BS (beam splitting) prism. Methods: We have placed the LCD panel and the dot reticle generator to the top and bottom of the reflecting surface of the BS prism, and have placed a reflector, which is designed to doublet type, in the front of the BS prism. Doing so, we have developed a new type of day and night scope, which is able to image the virtual image of dot reticle from the dot reticle generator to the direction of the observer, to make the observer survey the peripheral information of the outside target by 1x magnification, and to make the observer survey the image of the LCD panel directly. Results: We could develope a new type of day and night scope, which has the function of night scope as thermal image display device at night time and the function of day scope as dot sight at day time, by letting the reflective surface of the BS prism have the role of dot sight which reflects the dot reticle and have the role of reflective optical system by which the observer surveys the night thermal image displayed in LCD panel. Conclusions: In this study, we have developed the new type of day and night scope which is able to play the role of the day or night scope selectively, combining the existing dot sight and the existing night scope by using the BS prism. By doing so, we could design and fabricate the new type of day and night scope with the BS prism which can further increase the rapidity of firing and provide more convenience in the mounting of a firearm than the detachable combination of an existing dot sight and an existing night scope.
Purpose: This study relates to the development of the day and night scope using the reflecting surface of a BS (beam splitting) prism. Methods: We have placed the LCD panel and the dot reticle generator to the top and bottom of the reflecting surface of the BS prism, and have placed a reflector, which is designed to doublet type, in the front of the BS prism. Doing so, we have developed a new type of day and night scope, which is able to image the virtual image of dot reticle from the dot reticle generator to the direction of the observer, to make the observer survey the peripheral information of the outside target by 1x magnification, and to make the observer survey the image of the LCD panel directly. Results: We could develope a new type of day and night scope, which has the function of night scope as thermal image display device at night time and the function of day scope as dot sight at day time, by letting the reflective surface of the BS prism have the role of dot sight which reflects the dot reticle and have the role of reflective optical system by which the observer surveys the night thermal image displayed in LCD panel. Conclusions: In this study, we have developed the new type of day and night scope which is able to play the role of the day or night scope selectively, combining the existing dot sight and the existing night scope by using the BS prism. By doing so, we could design and fabricate the new type of day and night scope with the BS prism which can further increase the rapidity of firing and provide more convenience in the mounting of a firearm than the detachable combination of an existing dot sight and an existing night scope.
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문제 정의
본 논문에서는 Fig. 1 방식의 주야조준경의 단점을 알아보고, 이러한 단점을 해결할 수 있는 새로운 형태의 BS(beam splitting) 프리즘을 이용한 주야 조준경 장치의 개발과정을 알아보고자 한다.
본 연구에서 우리는 기존의 도트사이트와 기존의 야간조준경을 결합하여 한 몸체로 하여 선택적으로 주야 조준경 역할을 할 수 있는 BS 프리즘을 이용한 주야 조준경을 개발하였다. Fig.
제안 방법
우리는 상기에 제시된 아이디어를 실현하기 위해 도트 시표 발생부와 반사경의 사이에 빔 스플리터 역할을 하는 BS 프리즘[7]을 배치하되 시차를 최소화하기 위해 반사경의 광축을 BS 프리즘의 반사 또는 투과하는 광축과 일치하도록 하고, BS 프리즘의 상단부에 LCD 패널을 배치함으로서, 착탈식 광학계가 없는 주야 조준경 역할을 할 수 있는 새로운 형태의 주야 조준경을 설계할 수 있었다. 즉 경통의 내측 전방에 배치되는 반사경, 광선을 반사 또는 투과 하는 경사면이 형성되어 경통의 내부에서 상기 반사경의 후방에 배치되는 BS 프리즘, 상기 BS 프리즘과 경통의 내주면 일측에 배치되어 상기 BS 프리즘의 경사면을 향해 도트시표 광선을 제공하는 도트시표 발생부, 경통의 내주면 일측에 배치되어 상기 BS 프리즘의 상기 도트시표 발생부의 반대측 경통의 내주면 일측에 배치되는 LCD 패널 등을 포함하여 주 광학계를 구성하였다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해, 정렬에 어려움이 있는 고정식 3점 조준선을 없애면서 간단하게 조준점(도트) 과 목표점의 비고정식 2점 정렬을 이용하는 광학식 도트 사이트 장치가 제안되었다.[1-5] 이러한 도트 사이트는 조준점이 사이트의 유효 윈도우 내에 어디에 있더라도 조준점 (비고정 조준점)과 목표점을 일치시키는 비고정식 2점 조준선을 가지기 때문에 기존의 고정식 3점 조준선 정렬 방식보다는 사격에 대한 시야를 넓게 할 수 있을 뿐만 아니라 사격에 걸리는 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.
을 배치하되 시차를 최소화하기 위해 반사경의 광축을 BS 프리즘의 반사 또는 투과하는 광축과 일치하도록 하고, BS 프리즘의 상단부에 LCD 패널을 배치함으로서, 착탈식 광학계가 없는 주야 조준경 역할을 할 수 있는 새로운 형태의 주야 조준경을 설계할 수 있었다. 즉 경통의 내측 전방에 배치되는 반사경, 광선을 반사 또는 투과 하는 경사면이 형성되어 경통의 내부에서 상기 반사경의 후방에 배치되는 BS 프리즘, 상기 BS 프리즘과 경통의 내주면 일측에 배치되어 상기 BS 프리즘의 경사면을 향해 도트시표 광선을 제공하는 도트시표 발생부, 경통의 내주면 일측에 배치되어 상기 BS 프리즘의 상기 도트시표 발생부의 반대측 경통의 내주면 일측에 배치되는 LCD 패널 등을 포함하여 주 광학계를 구성하였다. 상기 BS 프리즘의 경사면은, 도트시표 발생부로부터 제공되는 도트시표광선을 반사경을 향해 반사시키고 반사경으로부터 BS프리즘을 향해 되반사되는 도트시표 광선을 관찰자를 향해 투과시키는 것과 동시에, 반사경을 투과한 외부 목표물과 그 주변으로부터의 광선을 관찰자를 향해 투과시킬 수 있도록 하면서 상기 LCD 패널의 영상을 관찰자에게 반사시키도록 하는 다층 박막 코팅으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 BS 프리즘을 갖는 주야조준경을 구성할 수 있었다.
대상 데이터
9은 제작되어진 BS 프리즘을 이용한 주야조준경을 보여주고 있는데, 구동 컨트롤 박스에 가려 보이지 않는 열영상 카메라부를 보여주기 위해 분리하여 배치해서 촬영하였다. 여기에 사용된 열영상 카메라는 비냉각식 microbolometer 방식의 소자를 사용한 영상 디텍터를 사용하였고 결상용렌즈는 Ge, ZnSe 초자를 사용하였다.
이론/모형
광학계 설계는 CodeV 광학 설계 프로그램을 사용하였다.[8]
성능/효과
Table 1은 최적화 설계되어진 새로운 형태의 주야조준경 광학계의 설계 데이터를 보여 주고 있는데, 이 설계에서 반사경의 초자를 BK7으로 했을 때 프리즘의 초자는 NLAF2로 최적화 되었는데 실제 프리즘 초자를 BK7으로 했을 때 보다 100 mm × 56 mm(가로 × 세로)인 주시시야에서 최대 16배 이상 시차량의 감소(13.5분에서 0.82분으로 감소)가 있음을 확인할 수 있었다.
한편 경사면의 코팅을 가시영역에서 70% 투과 30% 반사하는 코팅을 하였고, doublet 반사경의 1면과 3면은 가시영역에서 무반사 코팅을, 2면은 645 nm 파장 대역의 빛이 50% 반사하도록 하여 관찰자가 목표물을 향해 전방을 주시할 때 시야가 어두워지는 정도를 상당히 완화할 수 있었다. 또한 야간 사용 시 LCD 패널에서의 빛이 BS프리즘의 경사면에서 30% 반사하여 관찰자 방향으로 향하게 함으로서 야간 조준경의 역할을 할 수 있도록 하였다. Fig.
즉 경통의 내측 전방에 배치되는 반사경, 광선을 반사 또는 투과 하는 경사면이 형성되어 경통의 내부에서 상기 반사경의 후방에 배치되는 BS 프리즘, 상기 BS 프리즘과 경통의 내주면 일측에 배치되어 상기 BS 프리즘의 경사면을 향해 도트시표 광선을 제공하는 도트시표 발생부, 경통의 내주면 일측에 배치되어 상기 BS 프리즘의 상기 도트시표 발생부의 반대측 경통의 내주면 일측에 배치되는 LCD 패널 등을 포함하여 주 광학계를 구성하였다. 상기 BS 프리즘의 경사면은, 도트시표 발생부로부터 제공되는 도트시표광선을 반사경을 향해 반사시키고 반사경으로부터 BS프리즘을 향해 되반사되는 도트시표 광선을 관찰자를 향해 투과시키는 것과 동시에, 반사경을 투과한 외부 목표물과 그 주변으로부터의 광선을 관찰자를 향해 투과시킬 수 있도록 하면서 상기 LCD 패널의 영상을 관찰자에게 반사시키도록 하는 다층 박막 코팅으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 BS 프리즘을 갖는 주야조준경을 구성할 수 있었다.
10(b))을 할 수 있도록 하였다. 이는 기존의 분리된 도트사이트와 야간조준경을 결합함으로서 보다 사격의 신속성을 높일 수 있으며 기존 방식에서의 야간조준경이 도트사이트 내부에 장착됨으로서 전체적인 광학적 전장길이를 기존 방식에서 보다 축소 시킬 수 있어 총기류에의 장착에 있어서 보다 편리한 새로운 형태의 BS 프리즘을 이용한 주야 조준경을 설계 개발할 수 있었다.
4의 오른쪽에 있는 doublet의 제1렌즈의 2면에 반사되어 다시 왼쪽으로 시차(parallax)[5]가 최소화된 상태로 진행하여 관찰자의 눈에 이르게 되는 것이다. 한편 경사면의 코팅을 가시영역에서 70% 투과 30% 반사하는 코팅을 하였고, doublet 반사경의 1면과 3면은 가시영역에서 무반사 코팅을, 2면은 645 nm 파장 대역의 빛이 50% 반사하도록 하여 관찰자가 목표물을 향해 전방을 주시할 때 시야가 어두워지는 정도를 상당히 완화할 수 있었다. 또한 야간 사용 시 LCD 패널에서의 빛이 BS프리즘의 경사면에서 30% 반사하여 관찰자 방향으로 향하게 함으로서 야간 조준경의 역할을 할 수 있도록 하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
총기류의 특성은 무엇인가?
총기류의 특성은 신속하게 조준 사격을 할 수 있는지와 정확하게 표적을 조준할 수 있는지에 의해 좌우된다. 일반 적으로 총기류의 조준은 가늠자와 가늠쇠의 정렬 선을 사격 목표점에 일치시킴으로서 이루어진다.
BS 프리즘의 반사면을 이용한 주야 조준경의 개발 결과는 어떠한가?
이렇게 함으로서 도트시표 발생부에서의 도트시표 허상을 관찰자 쪽에 결상시키도록 하는 기능, 외부 목표물 주변부의 정보는 관찰자에게 1배로 보이도록 하는 기능과 LCD 패널의 영상을 직접 관찰자가 볼 수 있게 하는 기능을 가진 새로운 형태의 BS 프리즘을 이용한 주야 조준경을 개발하였다. 결과: BS 프리즘의 반사면이 도트 시표를 반사시키는 도트사이트로서의 역할과 LCD 패널에 디스플레이된 야간 열영상을 관찰자가 관찰할 수 있도록 하는 반사 광학계 역할을 하도록 함으로써 주간에는 도트사이트로서 주간조준경 기능을, 야간에는 열영상 디스플레이 장치로서 야간조준경 기능을 하는 주야 조준경 장치를 개발하였다. 결론: 본 연구에서 우리는 기존의 도트사이트와 기존의 야간조준경을 BS 프리즘을 이용하여 결합함으로서 선택적으로 주야 조준경 역할을 할 수 있는 주야 조준경을 개발하였다.
총기류의 조준은 어떻게 이루어 지는가?
총기류의 특성은 신속하게 조준 사격을 할 수 있는지와 정확하게 표적을 조준할 수 있는지에 의해 좌우된다. 일반 적으로 총기류의 조준은 가늠자와 가늠쇠의 정렬 선을 사격 목표점에 일치시킴으로서 이루어진다. 총기 몸체 상부에 위치하는 가늠자와 총열의 끝단에 위치하는 가늠쇠와 사격 목표점의 고정식 3점 조준선에 의한 조준은, 그 총기를 사용하는 사용자의 숙련도에 따라서 정확한 사격을 가능하게 한다.
참고문헌 (10)
Lee DH, Park SH. Development of dot sight with 2X magnification. J Korean Ophthalmic Opt Soc. 2012;17(4): 435-440.
Lee DH. Development of the dot sight device by using the doublet reflector. J Korean Ophthalmic Opt Soc. 2008;13(1): 65-69.
Donald D Morris. OFF AXIS OPTICAL SIGHT SYSTEM FOR A FIREARM. U.S. Patent 4346995, 1982.
Per Montelin Lund. OPTICAL ELEMENT OF A PARALLAX FREE SIGHT. U.S. Patent 5440387, 1995.
Lee DH, Jung BS, Park SH. Development of dot sight with prism beam splitter. J Korean Ophthalmic Opt Soc. 2013;18(4):519-524.
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