KR20000035957A

KR20000035957A - 사각 지대 관찰 장치

Info

Publication number: KR20000035957A
Application number: KR1019997001712A
Authority: KR
Inventors: 게리 제이. 로젠버그
Original assignee: 게리 제이. 로젠버그
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1997-08-23
Publication date: 2000-06-26
Also published as: WO1998009185A1; AU4409297A; AU715504B2; EP0923748A4; BR9711258A; CA2264217A1; IL128713A0; IL128713A; EP0923748A1; CN1228846A; US5815624A

Abstract

묶음의 각각 말단에 위치된, 또는 묶음에 합체(合體)되어서 형성된 렌즈릿 어레이(30)(lenslet array)에 있는 광섬유의 정돈(整頓) 묶음(20)(coherent bundle)의 이용에 의하여, 두 개의 위치 사이에서 광학 영상(映像)(12)(optical image)을 이동시킬 수 있는 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 시스템(10)(blind spot viewing system). 렌즈릿 입력 어셈블리(lenslet input assembly)는 정돈(整頓) 묶음(20)(coherent bundle)에서 각각의 광섬유의 중심으로 광(光)의 초점을 맞춘다. 정돈(整頓) 묶음(20)(coherent bundle)의 출력은 렌즈릿 어레이에 또한 결합될 수 있는데, 여기서 관찰 위치로 향하여 광(光)의 초점을 맞추기 위하여 단일 광섬유에서 방출된 광(光)을 모으도록, 어레이에 있는 각각의 렌즈(32, 34, 36)는 정돈(整頓) 광섬유 묶음(20)(coherent optical fiber bundle)의 출력 말단을 따라서 위치된다. 대신에, 광섬유의 말단은 초점이 맞추어진 렌즈릿을 포함하도록 변경될 수 있다. 비디오 모니터(28)에서 결과로써 일어나는 관찰을 위하여, 관찰 위치(viewing position)는 직접 관찰(direct viewing)이나 전하 결합 소자(CCD) 등으로 이루어질 수 있다.

Description

사각 지대 관찰 장치.{VIEWING APPARATUS}

특별한 위치에서 어떤 영역을 볼 수 없다는 것은 통상적으로 사각(死角) 지대(地帶)(blind spot)라고 일컬어진다. 사각(死角) 지대(地帶)(blind spot)는 세미 트럭이나 경제차와 같은 어떤 형(型)의 수송 수단(vehicle)을 작동시키는 중(中)에 특별하게 위험하다. 사각(死角) 지대(地帶)(blind spot)에서 일어나는 문제를 줄일 목적으로, 종래의 기술(技術)에 있어서, 거울과 같이 간단한 것에서 비디오 카메라의 정교한 이용까지, 많은 수의 장치를 발표한다.

사각(死角) 지대(地帶)(blind spot)는 도로에서 구동되는 수송 수단(vehicle)에 제한되어 있지 않다. 예를 들면, 어쩔 수 없이 큰 사각(死角) 지대(地帶)를 생성시키는 물체를 움직이는 동안에, 포크리프트(fork lift)의 운전자는 4 분의 1 이 닫혀진 위치에서 계속해서 수송 수단을 조정해야만 한다. 운전자가 물체 위치의 방향을 잡아주는 또 하나의 사람에 의존한다면, 이중의 임금이 필요하다. 일반적으로, 운전자는 시야(視野)에 있어서 분명하였던 중(中)의 기억에 의하여 영역을 생각하고, 그 다음에 보이지 않은 상태에서 물체를 적합한 위치에 설정한다. 사각(死角) 지대(地帶)를 통하여 물체를 움직이는 동안에, 영역은 어떤 장애물에 대하여 제거된 상태에 있기를 바란다. 숙련된 포크리프트 운전자는 불의의 사고를 최소화할 수 있지만, 사각(死角) 지대(地帶)를 제거하지 않고 불의의 사고를 없게 하는 것은 불가능하다.

도로에서 구동되는 수송 수단은 보통의 사용자에게 보다 더 쉽게 드러나는 사각(死角) 지대(地帶)(blind spot)를 가지고 있다. 수송 수단의 크기가 증가할 때, 사각(死角) 지대(地帶)는 기하학 모양에 있어서 증가한다. 예를 들면, 버스의 운전자는 버스의 길이로 인(因)하여, 운전자의 위치로 인(因)하여, 극단적으로 제한된 시야(視野)를 가진다. 이러한 이유로 인(因)하여, 종래의 기술(技術)에 있어서, 사각(死角) 지대(地帶)를 관찰하면서, 그렇지 않으면 사각(死角) 지대(地帶)로 나가는 것을 필요 없게 하면서, 운전자를 보조하는 다수의 장치를 발표하였다. 학교 버스에는 보통 크로싱 바(crossing bar)를 공급하는데, 이러한 크로싱 바에 의하여 어린이들이 바(bar)의 주위에서 걷고, 운전자의 시야(視野)에서 어린이들이 걷는 것이다. 바(bar)는 멈춤 위치에서의 이용만을 위한 것이다. 공항 버스는 일반적으로 버스의 뒤쪽에서 사각(死角) 영역을 없앨 목적으로, 비디오 카메라의 이용을 포함한다. 비디오 카메라에서의 문제는 비용과 비디오 카메라와 관련이 있는 유지비 등이다. 덧붙여서, 전자 공학은 습기, 열, 추위, 충격, 그리고 진동, 또는 어느 하나와 같은 다양한 환경 조건에 민감하다. 또한, 다른 장치와 기계 장치, 또는 어느 하나에 의하여 생성되는 외부 전자 잡음 소스(external electronic noise source)에 의하여, 전자 공학에 영향을 미칠 수 있다.

시야(視野)는 볼록 거울(convex mirror)에 의하여 확장될 수 있지만, 렌즈의 왜곡(歪曲)에 의하여 사각(死角) 지대(地帶)의 잘못된 표시를 운전자에게 제공할 수 있기 때문에, 그 도움에 있어서 제한이 따른다. 추가로, 수송 수단의 정상적인 작동에서 잘 견디어 내는 정교한 지탱물을 필요로 하는 물체의 주위에서 관찰될 수 있도록, 거울은 확장된 위치에 놓일 수 있다.

또한, 광섬유(optical fiber)는 사각(死角) 지대(地帶)를 없앨 수 있는 또 하나의 장치이다. 섬유의 하나의 끝에서 투영(投影)되는, 그리고 확대경의 이용에 의하여 다른 끝에서 재(再)-생성되는 영상(映像)을 이동시키는데, 광섬유는 이용된다. 저(低) 비용으로 상업상이나 산업상 이용 가능성에 있어서, 이동되는 영상(映像)의 명확함과 복잡함은 섬유 광학의 이용이 영상(映像) 이동을 위하여 상업적으로 존속 가능한 수단인지 아닌지를 결정하는데 고려될 수 있는 결과로서 생기는 인자(因子)이다.

미국 특허 등록 번호 4,968,124 는 사각(死角) 지대(地帶) 상황에 역점을 두어 다루는데 이용을 위한 광섬유 시스템(optical fiber system)을 발표한다. 상기 기술(技術)에 의하여, 대물(對物) 렌즈 어셈블리에서의 영상(映像)은 영상(映像) 중계 시스템(image relay system)을 통하여 수송 수단에 설치된 뷰어 어셈블리(viewer assembly)까지 움직이는 것이 가능하다. 이미지 중계 시스템은 잠망경(潛望鏡) 어셈블리에 결합된 섬유 광학 케이블을 포함한다. 렌즈 시스템에, 그리고 섬유 광학 케이블의 리셉터 끝에 결합된 유리 구멍을 가지는 하우징(housing)으로 장치는 이루어진다. 잠망경(潛望鏡) 어셈블리에서 섬유 광학 케이블의 이미터 끝에서, 또는 뷰어 어셈블리로 직접적으로 영상(映像)이 나타나도록 섬유 광학 케이블의 끝을 통하여 영상(映像)은 지나간다. 이 특허에서의 발명자는 뷰어 어셈블리를 설치 구멍(mounting aperture)과 관찰 구멍(viewing aperture) 등을 갖춘 하우징(housing)으로서 정의한다. 영상(映像)은 뷰어 어셈블리로 들어가고, 수송 수단 운전자가 관찰되는 물체를 지각(知覺)할 수 있도록 적합한 렌즈를 통하여 영상(映像)은 지나간다. 발표에 의하여 지적된 것처럼, 종래 케이블의 상기 기술(技術)에서 일어나는 문제는, 장치의 효과뿐 아니라 길이를 제한하는 광(光)의 손실이다. 약한 광(光)의 조건에 있어서, 미국 특허 등록 번호 4,968,124 의 장치는 이용하지 못한다. 추가로, 운전자로부터 어떤 거리에 있는 사각(死角) 지대(地帶)를 없애는 것을 필요로 하는 수송 수단에 있어서, 예를 들면, 버스, 세미-트럭, 그리고 커다란 보트 등에 있어서, 미국 특허 등록 번호 4,968,124 의 장치는 심각한 제한을 가지는데, 다수의 상기 응용에 대하여 적합하지 않다. 광(光)의 손실에 관하여 상기 발표에서 논의되었는데, 어셈블리의 영상(映像) 제한은 영상(映像) 이용을 심각하게 제한한다. 덧붙여서, 공간의 긴 길이, 즉, 40 feet 에 대하여 뻗어 있는 케이블을 효과적으로 시스템이 이용하지 못하는 것이 문제이다.

상기 기술(技術)에서 부족한 것은, 광(光) 손실을 최소로 하는 사각(死角) 지대(地帶)를 없애는 장치이다. 잠망경(潛望鏡) 형(型)의 관찰 시스템, 그렇지 않으면 볼록 거울이나 한 세트의 거울 등에서 왜곡(歪曲) 없이, 사각(死角) 지대(地帶)를 없앨 수 있는 장치가 추가적으로 필요하다. 상기 방법에 있어서, 투영(投映)된 입력 영상(映像)과 출력 영상 사이에서 기하학 모양을 유지할 목적으로, 입력 섬유와 출력 섬유 사이에서 뒤범벅으로 만들어지는 관계를 없애는 정돈(整頓) 묶음의 광섬유(coherent bundle of optical fiber)를 제안한다. 추가적으로, 입력 끝에서 정돈(整頓) 묶음으로 광섬유의 중심으로 광(光)의 초점을 적합하게 맞출 목적으로, 렌즈릿 어레이(lenslet array)는 이용된다. 또한, 직접적으로 관찰되거나 수신 장치로 향하는 전송되는 광(光)(transmitted light)의 초점을 다시 맞출 목적으로, 입력의 끝에 있는 렌즈릿 어레이와 유사한 렌즈릿 어레이(lenslet array)는 출력 끝에서 이용될 수 있다. 또한, 내시경에서 상(像)을 만드는 것(endoscopic imaging), 안전을 필요로 하는 것(security), 그리고 감시를 필요로 하는 것(surveillance) 등과 같은 응용에 있어서, 상기 장치는 이용될 수 있다.

본 발명은 일반적으로 수송수단 안전장치(vehicle safety)의 분야에 관한 것이고, 보다 더 상세하게 사각(死角) 지대(地帶)를 위한 영상(映像) 이동(image transfer)을 가능하게 하는 병렬 처리 렌즈(parallel processing lens)를 이용하는 정돈(整頓) 묶음의 광섬유(coherent bundle of optical fiber)의 이용에 관한 것이다.

도 1 은, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus)의 블록 다이어그램을 나타낸다 ;

도 2 는, 광선(光線)이 광로(光路)를 추적하는 것을 포함하면서, PML 어레이의 샘풀 부분에 있어서, 그 절단된 그림을 나타낸다 ;

도 2A 는, PML 어레이를 정면에서 본 그림을 나타낸다 ;

도 3 는, 광섬유 중심으로 응집(凝集)시킨 광(光)의 초점을 맞추는 산업상 이용 가능한 광섬유에 설치되어 있는 렌즈릿(lenslet)을 갖춘 입력 어셈블리 PML (input assembly PML)에 있어서, 그 절단된 그림을 나타낸다 ;

도 4 는, 각각의 광섬유에서 방출(放出)하는 광(光)을 응집(凝集)시키고, 광(光)의 초점을 다시 맞추는 산업상 이용 가능한 광섬유에 설치되어 있는 렌즈릿(lenslet)을 갖춘 출력 어셈블리 PML(output assembly PML)에 있어서, 그 절단된 그림을 나타낸다 ;

도 5 는, CCD 어레이의 요소에서 광(光)의 초점을 맞추는 렌즈릿(lenslet) 각각을 갖춘 PML 의 샘플 부분에 있어서, 그 잘라내 그림을 나타낸다 ;

도 5A 는, PML 의 면(面)에서 광(光)의 초점을 맞추는데 렌즈를 이용하는 입력 어셈블리(input assembly)에 있어서, 그 절단된 그림을 나타낸다 ;

도 6 는, 정상적인 렌즈에 있어서, 그리고 이러한 렌즈를 통하여 지나가는 광선(光線)에서의 효과에 있어서, 그 절단된 그림을 나타낸다 ; 그리고

도 7 은, 그레이디언트 인덱스 렌즈(gradient index lens)에 있어서, 그리고 이러한 렌즈를 통하여 지나가는 광선(光線)에서의 효과에 있어서, 그 절단된 그림을 나타낸다.

*참조 번호 설명

10 : 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus)

14 : 광(光)(light)

16 : 입력 어셈블리 PML(input assembly PML)

18 : 초점을 맞춘 광(光)(focused light)

20 :정돈(整頓) 섬유 광학 케이블(coherent fiber optic cable)

22 : 광(光)(light)

24 : 출력 어셈블리 PML(ouput assembly PML)

26 : 방출된 광(emitted light)

28 : 영상(映像) 뷰어(image viewer)

30 : PML 에레이(PML array)

32, 34, 36 : 렌즈릿(lenslet)

33, 35, 37 : 시야(視野)(field of view, 관찰의 대상)

묶음의 각각 말단에 위치된, 또는 묶음에 합체(合體)되어서 형성된 렌즈릿 어레이(lenslet array)에 있는 광섬유의 정돈(整頓) 묶음(coherent bundle)의 이용에 의하여, 두 개의 위치 사이에서 광학 영상(映像)(optical image)을 이동시킬 수 있는 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus)에 관한 것이다. 상기 렌즈릿 어레이는 평면 마이크로렌즈 어레이(planar microlens array, PML)를 포함한다. 그레이디언트 인덱스(gradient index, GRIN) 렌즈와 GRIN 렌즈의 어레이 등은 또한 이용될 수 있다. SELFOC 렌즈는 방사(放射) 인덱스 그레이디언트(radial index gradient)를 이용한다.

광섬유 각각의 중심 주위에서 클래딩(cladding)은 내부 반사를 포함하는데, 섬유가 구부러지더라도 강도의 손실 없이 섬유를 통하여 광(光)이 움직이는 것이 가능하다. 광섬유에 있어서, 광(光)의 이동은 전체 내부 반사에 의존하는데, 광(光)이 섬유의 내부에서 움직임으로써, 그리고 임계각보다 훨씬 큰 입사각으로 표면 바깥에서 광(光)은 움직임으로써, 모든 광(光)은 강도의 손실 없이 섬유의 내부로 향하여 반사된다. 상기 방식에 있어서, 광(光)은 안쪽으로 반사되는 것에 의하여 긴 거리로 이동될 수 있다. 클래딩(cladding)은 일반적으로 훨씬 낮은 굴절률의 유리 레이어가 된다.

본 발명의 렌즈릿 입력 어셈블리(lenslet input assembly)는 정돈(整頓) 묶음에서 광섬유 각각의 중심에서 광(光)의 초점을 맞춘다. 섬유로 적합하지 않게 들어가는, 그리고 클래딩으로 떨어지는 광(光)은 광섬유 묶음을 따라서 영상(映像)이 이동하는데 기여하지 않기 때문에 상기(上記)는 중요한데, 상기 광(光)은 없어지거나 왜곡(歪曲)된다. 그러므로, 어레이에 있는 각각의 렌즈릿은 단일 광섬유의 중심으로 시야(視野)의 각각에서 광(光)의 초점을 맞춘다. 정돈(整頓) 묶음의 출력은 또한 렌즈릿 어레이에 결합되는데, 여기서 관찰 위치로 향하여 광(光)의 초점을 맞추기 위하여 단일 광섬유에서 방출된 광(光)을 모으도록, 어레이에 있는 각각의 렌즈는 정돈(整頓) 광섬유 묶음의 출력 말단을 따라서 위치된다.

덧붙여서, 시스템에서 광(光)이 모으는 파워를 증가시키도록, 변이형(變異型)은 카메라 렌즈 어셈블리를 이용한다. 상기 방식에 있어서, 카메라 렌즈 어셈블리는 렌즈릿 어레이의 입력 면(面)에서 시야(視野)의 초점을 맞춘다.

또 하나의 변이형(變異型)에 있어서, 픽셀 사이에서 비(非)-흡수 영역(non-absorbing region)을 가지는 CCD 어레이에 섬유 광학 정돈(整頓) 묶음의 출력을 결합하는 것을 포함한다. 개개의 섬유에서 발산 빔(diverging beam)을 모으는데, 그리고 CCD 어레이의 각각의 픽셀 사이트의 활성 영역(active region)에서 빔의 초점을 맞추는데, 마이크로렌즈 어레이(microlens array)는 이용된다.

따라서, 광(光)이 최소로 손실되게, 그리고 정돈(整頓) 섬유 광학 묶음의 이용을 통하여 관찰된 영상(映像)의 왜곡(歪曲) 없게, 영상(映像) 이동(image transfer)을 공급하는 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 시스템(blind spot viewing system)을 발표하는 것이, 본 발명의 목적이다.

섬유 광학 묶음에서 개개의 광섬유의 중심으로 들어오는 광(光)의 초점을 맞추는 입력 어셈블리 렌즈릿(input assembly lenslet)을 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 시스템(blind spot viewing system)에 공급하는 것이, 본 발명의 또 하나의 목적이다.

개개의 광섬유에서 각각 방출된 광(光)을 모으는, 그리고 관찰 위치를 향하여 방출 광(光)의 초점을 모으는 출력 어셈블리 렌즈릿(output assembly lenslet)을 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 시스템(blind spot viewing system)에 공급하는 것이, 본 발명의 또 하나의 목적이다.

CCD 어레이에 결합된 출력 어셈블리(output assembly)를 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 시스템(blind spot viewing system)에 공급하면서, 렌즈릿 어레이는 개개의 섬유에서 발산 빔(diverging beam)을 모으고, 렌즈릿 어레이는 CCD 어레이에서 각각의 픽셀 사이트의 활성 영역에서 발산 빔(diverging beam)의 초점을 맞추는 것은, 본 발명의 또 하나의 목적이다.

입력 어셈블리 렌즈릿 어레이의 면(面)에서 시야(視野)의 초점을 맞추는 것에 의하여, 덧붙여서, 시스템에서 광(光)이 모으는 파워를 증가시키도록, 카메라 렌즈 어셈블리(camera lens assembly)를 이용하는 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 시스템(blind spot viewing system)에 공급하는 것이, 본 발명의 또 하나의 목적이다.

그레이디언트 인덱스 렌즈(gradient index lens)와 그 렌즈 어레이를 dlyd하는, 상기(上記)에서 기술(記述)된 것처럼, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 시스템(blind spot viewing system)에 공급하는 것이, 본 발명의 또 하나의 목적이다.

광섬유 묶음(optical fiber bundle)은 두 개의 묶음으로 분류되는데 ; 광(光)을 비추어서 대상을 관찰하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 제 2 분류 묶음(second sorted bundle)의 제 2 말단에서 상기 대상에 광(光)을 비추기 위하여, 상기 분류 묶음 하나의 제 1 말단은 광원(光源)에 결합되는 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 시스템(blind spot viewing system)에 공급하는 것이, 본 발명의 또 하나의 목적이다.

본 발명의 다른 목적과 다른 이점은 부속된 도면과 관련하여 얻어진 다음의 기술(記述)에서 명백해지는데, 여기서 실례(實例)에 의하여 본 발명의 어떤 실시예(實施例)를 발표한다. 도면은 본 명세서의 하나의 부분을 구성하고, 도면은 본 발명의 실시예(實施例)를 포함하고, 본 발명의 다양한 목적과 특징을 실례(實例)에 의하여 설명한다.

본 발명은 특별한 실시예(實施例)에 관하여 기술(記述)될 것이지만, 본 발명의 사상에서 벗어나지 않으면서 다양한 변경, 재설치, 그리고 대체 등을 할 수 있다는 사실은, 당해 기술 종사 업자에게는 쉽게 분명해진다. 본 발명의 범위는 여기에 부속된 청구항에 의하여 정의된다.

이제 도 1 에 관하여, 블록 다이어그램은 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(10)(blind spot viewing apparatus)를 나타낸다. 블록(12)은 처음에 있는 사각(死角) 지대(地帶) 영상(映像) 원(源)(blind spot imaging source)을 나타낸다. 상기 영상-원(映像-源)은 실제의 영상(映像) 그 자체, 상기 영상(映像)의 투영(投影), 또는 상기 영상(映像)에서 초점이 맞추어진 광(光)의 응집(凝集) 등이 될 수 있다. 광(光)(14)은 초점을 맞추기 위하여 입력 어셈블리 PML(16)(input assembly PML)을 통하여 지나간다. PML 은 이온-교환 기술(技術)과 사진 석판 기술(技術) 등을 합체(合體)한 유일한, 2 차원 렌즈 어레이(lens array)이다. 사진 석판 마스크를 통하여 유리 서브스트레이트로 이온을 확산시키는 것에 의하여, 다수의 현미경 렌즈릿(microscopic lenslet)은 다수의 크기(size)와 패턴(pattern)으로 형성될 수 있다. 필요하다면 구경(口徑)을 증가시키도록 각각의 렌즈릿의 표면에서, 선택적으로 부푼 곡률은 만들어질 수 있다. PML 은 다양한 응용에서 설계된 포맷에서 이용 가능하다. PML 렌즈릿에서 초점을 맞춘 광(光)(18)(focused light)은 정돈(整頓) 섬유 광학 케이블(20)(coherent fiber optic cable)의 각각의 광섬유의 중심으로 초점이 맞추어진다. 광(光)(22)은 각각의 광섬유를 따라서 움직이고, 출력 어셈블리 PML(24)(ouput assembly PML)의 렌즈릿으로 들어간다. 전자 관찰 장치(electronic viewing device)에 연결된 CCD 어레이를 포함할 수 있는 영상(映像) 뷰어(28)(image viewer)에서, 방출된 광(26)(emitted light)의 초점을 맞춘다.

이제 도 2 에 관하여, PML 어레이(30)의 일부분에 있어서, 그 절단된 부분을 나타낸다. 각각의 렌즈릿(32, 34, 36)(lenslet)은 그 각각의 시야(視野)(33, 35, 37)(field of view, 관찰의 대상)에서 광(光)을 응집(凝集)한다. 미리 결정된 베이스 초점 길이(BFL)(40)(base focal length)에서 수렴하도록, 각각의 렌즈릿에 의하여 응집(凝集)된 광(光)의 초점에 맞추는데, 실례(實例)에 의하여 초점 길이는 460 microns 임을 나타내고 있다. 도 2A 는 PML 어레이의 면(面)(38)을 가로지르면서 렌즈릿 기기(器機)(lenslet arrangement)의 정면도이다. 렌즈릿(42)(lenslet )은 벌집 모양으로 설치되는데, 렌즈릿 각각의 중심은 약 114 micrometers 에 의하여 분리된다. 서로 다른 응용에 대하여 필요한 것처럼, 상기 PML 어레이는 다른 레이아웃 기기(layout arrangement), 측정, 및 베이스 초점 길이 등을 이용하면서 구성될 수 있다.

이제, 도 3 에 관하여, 광(光) 입력 어셈블리(44)(light input assembly)의 일부분인 PML 어레이(46)(PML array)의 일부분에 있어서, 그 절단된 그림을 나타낸다. 도 2 와 비슷하게, 정돈(整頓) 섬유 광학 케이블의 섬유로써 구성되는 광섬유(48, 50, 52) 각각의 중심으로 시야(視野)에 의한 광(光)(47, 48, 49)의 초점을 맞추는데, PML 에서 각각의 렌즈릿(32, 34, 36)은 이용된다. 광섬유의 정돈(整頓) 묶음(coherent bundle)은 입력 섬유와 출력 섬유 사이의 관계를 뒤범벅으로 만들지 않는 묶음이다. 그러므로, 예를 들면, 글자 "g" 가 묶음의 입력 말단으로 투영(投映)된다면, 묶음의 출력 말단에서 기하학 모양에서 왜곡(歪曲) 없이 같은 글자 "g" 는 나타날 것이다.

본 발명에 따라서, 어레이에서 각각의 렌즈릿은 광섬유 각각과 일치하도록, 광(光) 입력 어셈블리(44)(light input assembly)는 구성된다. 상기 응용에 있어서, 렌즈릿 어레이에 있는 렌즈는 정돈(整頓) 광학 섬유 묶음(54)(coherent optical fiber bundle)의 빽빽하게 채워지는 구성에 정확하게 일치한다. 본 기술(技術)에 의하여, 상기 렌즈릿 어레이의 구성은 쉽게 가능해진다. 현재에는, 렌즈릿 어레이를 만들기 위하여, 각각으로써 또는 결합으로써 이용되는 세 개 이상의 메커니즘(mechanism)이 존재한다. (1)벌크 물질 내(內)에서 굴절률 변이(變異), 예를 들면, 확산을 이용하는 굴절 렌즈(refractive lens)에 의하여 (2) 아날로그 방식으로 벌크 물질을 성형하는 것에 의하여, 예를 들면, 메워 넣어 성형된 에폭시 수지를 이용하는 굴절 렌즈(refractive lens)에 의하여 (3) 디지털 방식으로 벌크 물질을 성형하는 것에 의하여, 예를 들면, 에칭을 이용하는 회절 렌즈(diffractive lens)에 의하여, 광전력(光電力)은 생성될 수 있다.

이제 도 4 에 관하여, 출력 어셈블리(56)(output assembly)를 나타내는데, PML 어레이(57)(PML array)는 정돈(整頓) 광섬유 묶음(54)(coherent optical fiber bundle)의 출력 말단에 위치된다. 개개의 광섬유(48, 50, 52)는 각각 출력 PML 어레이(57)(output PML array)에 있는 각각의 렌즈릿(58, 60, 62)에 설치된다. 상기 렌즈릿은 각각의 광섬유에서 광(光)을 모으고, 소스나 다른 뷰어에서 수집한 광(光)에 의하여 직접적인 관찰을 위하여, 또는 이용을 위하여 광(光)의 초점을 맞춘다(도 5 를 보라).

이제 도 5 에 관하여, 분리 출력 어셈블리(64)(separate output assembly)를 나타내는데, 출력 PML(57)과 각각의 렌즈릿(58, 60, 62) 등은 도 4 와 같이 위치된다. 출력 PML(57)의 렌즈릿에서 초점이 맞추어진 광(光)을 모으는데 이용되는 전하 결합 소자 어레이(66)(CCD array)를 상기 출력 어셈블리(64)는 덧붙여서 포함한다. 전방(前方)의 흡수 CCD 어레이(66)(front absorbing CCD array)는 활성 영역(68)(active region)이나 픽셀(pixel), 그리고 비(非)-활성 영역(70)(non-active region)이나 비(非)-흡수 영역(70)(non-absorbing region) 등을 포함한다. 상기 비(非)-흡수 영역은 픽셀 각각의 다음에 있는 서브스트레이트에 위치된 시프트 레지스터로 이루어질 수 있다. 상기 출력 PML(57)은 효과적으로 CCD(66)에 연결될 수 있다. 렌즈릿(58, 60, 62)은 개개의 섬유에서 발산 빔(diverging beam)을 각각 모으는데 이용되고, CCD 어레이에 있는 활성 영역(68)이나 픽셀 사이트에 일치하는 개개의 섬유로 발산 빔(diverging beam)의 초점을 맞추는데 이용된다. 픽셀에서 광(光)의 초점을 맞추는 것에 의하여, CCD 어레이나 패널 전체의 가열을 감소시키면서, 보다 더 밝은 영상(映像)은 만들어질 수 있다. 현미경 렌즈릿의 크기나 패턴은 CCD 의 구성을 일치시키도록 조정될 수 있다. 다양한 제조업자는 기술자에게 유용하고, 다양한 제조업자는 서로 다른 크기, 패턴, 및 응용에 걸쳐있는 PML 어레이를 구성한다.

이제 도 5A 에 관하여, 입력 어셈블리(72)(input assembly)를 나타내는데, q보다 많은 양의 영상(映像) 광(光)을 모으기 위하여 볼록 렌즈(74)를 합체(合體)하고 있다. 덧붙여서, 시스템에서 광(光)이 모으는 파워를 증가시키도록, 렌즈(74)는 카메라 어셈블리나 그 유사 장치로 이루어질 수 있다. 그러므로, 렌즈(74)는 렌즈릿 어레이(78)의 면(面)(76)에서 그 시야(視野)의 초점을 맞춘다.

상기(上記)에서 기술(記述)된 것처럼, PML 어레이에서, 또는 대신에 섬유 광학 케이블의 말단에서 "광(光)의 구부러짐(light bending)" 을 생성시키는 다양한 방법을 이용하면서 렌즈릿 어레이(lenslet array)는 구성될 수 있다. 이제 도 6 에 관하여, 종래의 렌즈를 나타내는데, 그 표면에서만 광(光)을 구부릴 수 있다. 공기와 유리 사이의 인터페이스에 있어서, 굴절률에서 가파른 변화에 따라서 광(光)(82)의 선(線)의 방향을 바꿀 수 있다. 렌즈 표면의 모양과 평평함을 조심스럽게 제어하는 것에 의하여, 상기 광선(光線)(81)은 영상(映像)의 초점을 맞추고, 영상(映像)을 형성한다.

대신에, 분리 렌즈릿에 대한 필요 없이, 상기와 같은 기능을 이룩하도록, 정돈(整頓) 섬유 광학 묶음의 말단을 변경하는 것이 가능할 수 있다. 그 다음에, 상기 실시예(實施例)에 있어서, 도 1 에 있는 관찰 장치(10)(viewing apparatus)의 블록 다이어그램은 입력과 출력 PML(16, 24)을 포함하지 않지만, 대신에 광섬유의 말단을 표시하는 단계를 포함하고, 광섬유의 말단에 대한 변경을 포함한다.

이제 도 7 에 관하여, 그레이디언트 인덱스(GRIN) 렌즈(gradient index lens)는 유리 렌즈에 있는 곡률을 연마(硏磨)한 변이형(變異型)을 제공한다. 렌즈 물질(84) 내(內)에서 굴절률을 변화시키는 것에 의하여, 광선(光線)(86)은 초점(88)을 향하여 다시 방향을 잡는다. NSG America 에 의하여 제조된 SELFOC 렌즈는 이온 교환 과정에 의하여 생성된다. 상기 렌즈는 광섬유로 광(光)을 결합하는 것을 가능하게 하고, 그 원통 모양의 기하학 구조에 의하여 본 응용을 위한 어레이에 렌즈를 위치시키는 것이 가능하다.

SELFOC 렌즈는 그 중앙에서 최고의 굴절률을 갖춘 방사(放射) 인덱스 그레이디언트(radial index gradient)를 이용한다. 여기서, 율(率)(index)은 방사(放射) 거리의 2차 함수로써 떨어진다. 결과로써 일어나는 포물선 율(率) 분포는 그레이디언트 상수의 값에 의하여 결정되는 기울기를 가진다. SELFOC 렌즈에 있어서, 렌즈의 뒤쪽 표면에 다다를 때까지, 광선(光線)은 정현파 경로를 따른다. 상기 율(率) "그레이디언트(gradient)" 의 내부 구조는 팽팽하게 제어되는 표면 곡률에 대한 필요를 감소시키고, 단순하고 빽빽한 렌즈의 기하학 모양이라는 결과를 일으킨다. 본 발명에서 응용과 이용을 위하여, 도 2 와 도 2A 에서 나타난 것처럼, 상기 GRIN 렌즈는 또한 비슷한 어레이에 합체(合體)될 수 있다.

발명자인 본인이 본 발명의 어떤 형(型)을 설명하고 기술(記述)하였지만, 여기에서 기술(記述)되고 나타난 부분의 특별한 형(型)이나 장치에 제한되지 않는다는 것은 당연한 사실이다. 본 발명의 사상(思想)에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화는 만들어지고, 도면에서 나타난, 그리고 명세서에서 기술(記述)된 것에 제한되지 않으면서 본 발명은 고려된다는 것은, 당해 기술 종사 업자에게 분명해질 것이다.

Claims

단일 광섬유의 묶음으로 이루어진 정돈(整頓) 광섬유 케이블(coherent optical fiber cable)을 포함하면서, 상기 광섬유 케이블은 제 1 말단과 제 2 말단을 가지고, 상기 각각의 말단은 렌즈릿 어레이 수단(lenslet array means)과 상기 각각의 단일 광섬유로, 또는 밖으로 영상(映像)의 초점을 맞추는 초점 렌즈(focusing lens) 등을 포함하는 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 말단은 두 개의 묶음으로 분류되는데 ; 광(光)을 비추어서 대상을 관찰하는데 이용되는 제 2 분류 묶음(second sorted bundle)의 제 2 말단에서 상기 대상에 광(光)을 비추기 위한 광원(光源)에, 상기 분류 묶음 하나의 제 1 근접 말단이 결합되는 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 1 항에 있어서, 상기 렌즈릿은 평면 마이크로렌즈 어레이(planar microlens array)인 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 1 항에 있어서, 상기 초점 렌즈(focusing lens)는 그레이디언트 인덱스 렌즈(gradient index lens)인 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 1 항에 있어서, 상기 그레이디언트 인덱스 렌즈(gradient index lens)는 selfoc 렌즈인 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 1 항에 있어서, 상기 렌즈릿은 그레이디언트 인덱스 렌즈릿 어레이(gradient index lenslet array)인 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 1 항에 있어서, 그레이디언트 인덱스 렌즈릿 어레이(gradient index lenslet array)는 SELFOC 브랜드 렌즈릿 어레이인 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 1 항에 있어서, 광섬유의 상기 묶음의 출력은 전하 결합 소자(CCD)에 결합되는데, 개개의 활성 영역 픽셀은 상기 개개의 광섬유에 배치됨으로써, 개개의 광섬유의 각각에서 광(光)은 대응하는 상기 픽셀의 위에서 초점이 맞추어지는 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
단일 광섬유의 묶음으로 이루어진 정돈(整頓) 광섬유 케이블(coherent optical fiber cable)을 포함하면서, 상기 광섬유 케이블은 제 1 말단과 제 2 말단을 가지고 ; 입력 어셈블리(input assembly)는 개개의 렌즈릿으로 구성된 제 1 렌즈릿 어레이를 가지고, 상기 제 1 렌즈릿 어레이는 상기 광섬유 케이블의 상기 제 1 말단에 결합되고, 개개의 렌즈릿은 광(光)과 일직선으로 배치되도록, 그리고 상기 광섬유 케이블에서 각각의 단일 광섬유의 중심으로 광의 초점을 맞추도록 상기 제 1 렌즈릿 어레이는 결합되고 ; 그리고 제 2 입력 어셈블리(second input assembly)는 개개의 렌즈릿으로 구성된 제 2 렌즈릿 어레이를 가지고, 상기 어레이는 상기 광섬유 케이블의 상기 제 2 말단에 결합되고, 관찰 위치로 향하여 상기 광(光)의 초점을 맞추는 각각의 단일 광섬유에서 방출하는 광(光)과 일직선으로 배치되도록, 이러한 광을 모으도록, 상기 제 2 렌즈릿 어레이는 결합되는 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 9 항에 있어서, 상기 입력 어셈블리와 출력 어셈블리 렌즈릿 어레이는 평면 마이크로렌즈 어레이(planar microlens array)인 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 9 항에 있어서, 상기 입력 어셈블리는 시야(視野)에서 광(光)을 모으기 위하여, 그리고 상기 제 1 렌즈릿 어레이에서 상기 렌즈 시야(視野)의 초점을 맞추는 렌즈 어셈블리 수단(lens assembly means)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 11 항에 있어서, 상기 렌즈 어셈블리 수단은 그레이디언트 인덱스 렌즈(gradient index lens)인 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 9 항에 있어서, 상기 출력 어셈블리(output assembly)는 상기 관찰 위치에서 개개의 활성 영역 픽셀을 갖춘 전하 결합 소자(CCD) 어레이를 포함하는데, 상기 각각의 픽셀은 상기 제 2 렌즈릿 어레이의 상기 개개의 렌즈릿에 일직선으로 배치됨으로써, 상기 렌즈릿이 상기 픽셀에서 초점이 맞추어지는 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 13 항에 있어서, 상기 CCD 장치는 광학 관찰 장치에 결합되는 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 9 항에 있어서, 상기 제 1 과 제 2 렌즈릿 어레이는 그레이디언트 인덱스 렌즈 어레이(gradient index lens array)인 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 15 항에 있어서, 상기 그레이디언트 인덱스 렌즈릿 어레이(gradient index lenslet array)는 SELFOC 브랜드 렌즈릿 어레이인 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
단일 광섬유의 묶음으로 이루어진 정돈(整頓) 광섬유 케이블(coherent optical fiber cable)을 포함하면서, 상기 광섬유 케이블은 제 1 말단과 제 2 말단을 가지고 ; 상기 각각의 단일 광섬유로 들어가는 광(光)의 초점을 맞추는, 붙어있는 렌즈릿 수단을 포함하도록, 상기 각각의 단일 광섬유의 상기 제 1 말단은 변경되고 ; 관찰 위치 위에서 상기 각각의 단일 섬유에서 방출되는 광(光)의 초점을 맞추는, 붙어있는 렌즈릿 수단을 포함하도록, 상기 각각의 단일 광섬유의 상기 제 2 말단은 변경되는 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 17 항에 있어서, 상기 관찰 위치(viewing position)는 개개의 활성 영역 픽셀을 갖춘 전하 결합 소자(CCD) 어레이를 포함하는데, 상기 각각의 픽셀은 상기 광섬유의 제 2 말단에서 상기 개개의 광섬유 렌즈릿에 일직선으로 배치됨으로써, 상기 렌즈릿이 상기 픽셀에서 초점이 맞추어지는 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 18 항에 있어서, 상기 CCD 장치는 광학 관찰 장치에 결합되는 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 18 항에 있어서, 상기 광섬유의 제 1 과 제 2 말단에서 상기 렌즈릿은 그레이디언트 인덱스 렌즈(gradient index lens)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
단일 광섬유의 묶음으로 이루어진 정돈(整頓) 광섬유 케이블(coherent optical fiber cable)을 포함하면서, 상기 광섬유 케이블은 제 1 말단과 제 2 말단을 가지고 ; 제 2 입력 어셈블리(second input assembly)는 개개의 렌즈릿으로 구성된 제 2 렌즈릿 어레이를 가지고, 상기 어레이는 상기 광섬유 케이블의 상기 제 2 말단에 결합되고, 관찰 위치로 향하여 상기 광(光)의 초점을 맞추는 각각의 단일 광섬유에서 방출하는 광(光)과 일직선으로 배치되도록, 이러한 광을 모으도록, 상기 제 2 렌즈릿 어레이는 결합되는 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).
제 21 항에 있어서, 상기 입력 어셈블리와 출력 어셈블리 렌즈릿 어레이는 평면 마이크로렌즈 어레이(planar microlens array)인 것을 특징으로 하는, 사각(死角) 지대(地帶) 관찰 장치(blind spot viewing apparatus).