줌 광학계를 이용한 원적외선 열상장비의 설계 및 제작

Abstract

[ <TEX>$480{\times}6$</TEX> ] 배열 HgCdTe(MCT) 검출기를 사용하는 고성능의 원적외선(LWIR) 줌 열상센서를 개발하였다. 광학계는 대략 190 mm 직경을 갖는 대물 망원경과 광학적으로 잘 정렬된 주사장치로 구성된다 망원경의 줌 비율은 3:1이며 배율의 변환은 2개의 렌즈 그룹을 이동시킴으로써 수행된다. 이동하는 2개의 렌즈 그룹으로 열상장비의 비열화도 함께 수행한다. 비열화 수행을 통해 광범위한 운용온도 범위에서도 시스템의 성능 저하 없이 활용이 가능하다. 한편 개발된 열상장비는 16:9 양상비를 갖는 고화질 텔레비전(HDTV)에 시현도 가능하다. HDTV 형태의 경우 주사장치는 62만 화소까지 영상 시현이 가능하다. 이 기능은 일반적인 TV 시현의 경우보다 성능의 저하 없이 수평 시계각을 넓혀 주는 역할을 한다. 설계 및 제작된 원적외선 열상장비의 고배율에서 최소분해가능온도차(MRTD)를 측정한 결과, 2 cycles/mrad의 공간주파수에서 0.04 K 이하 및 8 cycles/mrad의 공간주파수에서 0.23 K의 우수한 결과를 보였다. A high performance LWIR(long wavelength infra red) zoom thermal imaging sensor using <TEX>$480{\times}6$</TEX> HgCdTe(MCT) linear detector has been developed by ADD Korea. The optical system consists of zoom telescope having large objective about 190 mm diameter and optically well corrected scanning system. The zoom ratio of the telescope is 3: 1 and its magnification change is performed by moving two lens groups. And also these moving groups are used for athermalization of the system. It is certain that the zoom sensor can be used in wide operating temperature range without any degradation of the system performance. Especially, the sensor image can be displayed with the HDTV(high definition television) format of which aspect ratio is 16:9. In case of HDTV format, the scanning system is able to display 620,000 pixels. This function can make wider horizontal field of view without any loss of performance than the normal TV format image. The MRTD(minimum resolvable temperature difference) of the LWIR thermal imaging sensor shows good results below 0.04 K at spatial frequency 2 cycles/mrad and 0.23 K at spatial frequency 8 cycles/mrad at the narrow field of view.