KR100548744B1 - 촬상장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

촬상장치는 물체를 나타내는 입사광을 반사하기 위한 회전체 형상의 볼록 미러; 상기 볼록 미러로부터의 반사광에 의해 나타내는 화상을 촬상하기 위한 촬상 기구; 및 상기 볼록 미러를 향해 입사광을 안내하고, 상기 촬상 기구를 향해 반사광을 안내하며, 상기 볼록 미러와 밀착되어 있는 광학 부재를 포함한다.

Description

촬상장치 및 그 제조방법{IMAGING DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
도 1a는 본 발명의 실시예 1에 따른 촬상장치의 개략적인 구성을 나타내며, 도 1b는 그 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예 1에 따른 다른 촬상장치의 개략적인 구성을 나타내며, 도 2b는 그 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예 1에 따른 또 다른 촬상장치의 개략적인 구성을 나타내며, 도 3b는 그 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예 2에 따른 촬상장치의 개략적인 구성을 도시하고, 도 4b는 그 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 촬상장치의 개략적인 구성을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 상기 촬상장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 다른 촬상장치의 개략적인 구성을 나타낸 단면도이다.
도 8a는 종래의 촬상장치의 개략적인 구성을 나타내며, 도 8b는 그 단면도이다.
본 발명은, 360°의 전체 방위각내의 물체를 촬상하는 것이 가능하고, 예컨대 감시카메라 등의 시각시스템 분야에서 사용되는 촬상장치, 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 예컨대 감시카메라 등의 시각시스템 분야에서는, 카메라와 컴퓨터를 결합시킴으로써, 종래에는 인간이 자신의 시각으로 행했던 관측 동작을 카메라가 행하도록 여러 가지 시도를 하고 있다.
일반적으로 사용되는 시야각이 한정된 카메라는 이러한 용도에 적합하지 않다. 따라서, 어안 렌즈 또는 다른 광각 렌즈를 사용하는 카메라가 발달되어 왔다. 예컨대, 이동 로봇 분야에서는, (원추형 미러, 구면 미러 등의) 회전체 형상을 갖는 볼록 미러를 사용하는 연구가 활발히 행해지고 있다. (이하, 이러한 볼록 미러를 "볼록형 회전체 미러"로 나타냄) 이 분야에서 연구되는 시스템에 의하면, 360°의 시야각의 광학 화상을 볼록형 회전체 미러에 의해 촬상하여, 그 후 상기 광학 화상을 영상으로 변환하고, 또한 상기 영상을 컴퓨터에 의해 소망의 화상으로 변환시킨다.
도 8a는 종래의 볼록형 회전체 미러를 사용하는 촬상장치(80)의 개략적 구성을 도시하고, 도 8b는 후술하는 볼록형 회전체 미러(93)의 회전축을 포함하는 평면의 단면도이다.
상기 촬상장치(80)는 볼록형 회전체 미러 유닛(91)을 포함한다. 상기 볼록형 회전체 미러 유닛(91)은 일반적인 디스크형 베이스(92) 및 일반적인 원추형의 볼록형 회전체 미러(93)를 포함한다. 상기 촬상장치(80)는 일반적으로 컵 형상인 구면의 광학 부재(94)를 포함한다. 상기 광학 부재(94)는 상기 볼록형 회전체 미러 유닛(91)을 향해 개방되어 있고, 볼록형 회전체 미러(93) 및 베이스(92)의 표면을 커버한다. 상기 광학 부재(94)는 볼록형 회전체 미러 유닛(91)을 지지하며, 투광성 재료로 형성된다. 상기 볼록형 회전체 미러(93)와 상기 광학 부재(94)의 내측 원주면 사이에는 중공형 공간을 삽입한다. 상기 광학 부재(94)는 광학 부재(94)의 외측 원주면에 입사한 광이 광학 부재(94)를 통해 전달될 수 있도록 충분히 얇은 두께를 가지므로, 이로써 상기 광학 부재(94)의 내측 원주면으로부터 상기 볼록형 회전체 미러(93)를 향하는 광에 거의 평행하게 된다.
일반적인 원통형 촬상 기구(98)는 상기 볼록형 회전체 미러 유닛(91)의 반대측상에 제공되며, 그 사이에는 상기 광학 부재(94)가 삽입된다. 상기 촬상 기구(98)는 상기 광학 부재(94)와 연관될 수 있다. 상기 촬상 기구(98)는 상기 볼록형 회전체 미러 유닛(91)의 반대측상에 형성되고 상기 광학 부재(94)의 구멍과 대향하는 렌즈(99), 및 광학 부재(94)의 반대측상에 제공되고 그 사이에 렌즈(99)가 삽입되어 있는 촬상부(90)를 포함한다. 상기 촬상부(90)는 상기 촬상 기구(98)에 의해 촬상한 화상의 왜곡을 조정하기 위해 제공되는 신호처리부(88)에 접속된다.
상기한 바와 같이, 상기 투광성 광학 부재(94)는 볼록형 회전체 미러 유닛(91)을 지지하기 위해 사용되므로, 별도의 지지 부재를 제공하지 않는다. 그 이유는, 만약 별도의 지지 부재가 상기 볼록형 회전체 미러 유닛(91)을 지지하기 위해 제공되면, 상기 지지 부재의 화상 그 자체가 촬상되어, 상기 촬상 기구(98)에 의해 촬상되는 화상의 일부가 되기 때문이다.
상기 볼록형 회전체 미러(93)와 같이, 입사광을 그 표면에서 반사하는 미러는 상기 반사에 의해 형성된 화상이 촬상하려고 하는 화상을 중첩하지 않도록 사용된다. 상기 볼록형 회전체 미러(93)는 금속 재료로 형성된다. 이와 달리, 상기 볼록형 회전체 미러(93)는 예컨대 그 외측 원주면상에 증착 또는 도금된 금속 재료를 가질 수 있다.
상기한 구성을 갖는 촬상장치(80)는 다음과 같이 동작한다.
광(71)은 투광성 광학 부재(94)의 외측 원주면에 입사하여, 상기 광학 부재(94)를 통해 전달된다. 상기 광학 부재(94)를 통해 전달되는 동안, 상기 입사광(71)은 2회 굴절되어, 광(72)이 된다(도시 안됨). 상기 광(72)은 광학 부재(94)의 내측 원주면으로부터 광학 부재(94)와 볼록형 회전체 미러(93) 사이의 중공형 공간을 통해 볼록형 회전체 미러(93)를 향한다. 그 후, 상기 광(72)은 볼록형 회전체 미러(93)에 의해 반사되어, 반사광(81)과 같이 상기 촬상 기구(98)를 향한다. 상기 반사광(81)은 촬상 기구(98)의 렌즈를 통해 전달되어, 상기 촬상부(90)에 입사한다. 상기 촬상부(90)는 상기 반사광(81)을 화상을 나타내는 화상 신호로 변환하여, 그 화상 신호를 신호처리부(88)로 출력한다. 상기 신호처리부(88)는 화상의 왜곡을 조정하기 위해 상기 수신된 화상 신호를 처리한다.
상기 종래의 촬상장치(80)는 다음의 문제점을 갖는다.
(1) 볼록형 회전체 미러(93)의 외측 표면이 광학 부재(94)와 볼록형 회전체 미러(93) 사이의 중공형 공간을 채우는 공기에 노출되어 있다. 따라서, 상기 볼록형 회전체 미러(93)의 표면상의 금속이 산화되거나, 볼록형 회전체 미러(93)의 표면상에 증착 또는 도금된 금속 재료가 박리된다. 그 결과, 상기 볼록형 회전체 미러(93)에 입사한 광의 반사율이 저하된다.
(2) 먼지, 수분 등이 베이스(92)와 광학 부재(94) 사이의 갭을 통해 상기 광학 부재(94)와 볼록형 회전체 미러(93) 사이의 중공형 공간으로 들어가면, 상기 광(72)과 반사광(81)에 노이즈를 야기한다. 따라서, 촬상 기구(98)에 의해 촬상된 화상의 품위가 저하된다.
상기한 문제점을 갖는 촬상장치(80)를 옥외 등에서 장시간동안 사용하면, 온도, 습도 자외선등의 외부 요인이 다음의 문제점을 야기한다. 상기 볼록형 회전체 미러(93)의 금속 재료가 산화되어, 부식된다. 상기 금속 재료가 볼록형 회전체 미러(93)의 표면상에 증착 또는 도금될 때, 이러한 금속 재료가 박리되거나 부식된다. 상기 금속 재료의 박리 및 부식을 방지하고, 또한 먼지 또는 수분이 광학 부재(94)와 볼록형 회전체 미러(93)의 접합부에 들어가는 것을 방지할 필요가 있다.
(3) 상기 광학 부재(94)에는 중공이 있어서, 기계적으로 약하고, 파손되기 쉽다. 실제 사용시에는, 파손을 방지하기 위해 특별한 주의가 요구된다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 촬상장치는 물체를 나타내는 입사광을 반사하기 위한 회전체 형상의 볼록 미러; 상기 볼록 미러로부터의 반사광에 의해 나타내는 화상을 촬상하기 위한 촬상 기구; 및 상기 볼록 미러를 향해 입사광을 안내하고, 상기 촬상 기구를 향해 반사광을 안내하며, 상기 볼록 미러와 밀착되어 있는 광학 부재를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광학 부재는, 상기 볼록 미러를 커버하기 위해 상기 볼록형 미러와 밀착되어 있는 오목부를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 볼록 미러는 경면 효과를 갖는 재료의 박층으로 형성되며, 상기 박층은 오목부상에 제공된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 볼록 미러는 금속 재료로 형성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 볼록 미러는 알루미늄으로 형성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 볼록 미러는 경면 효과를 갖는 재료의 증착, 스퍼터링 또는 도금의 결과로서 형성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 촬상 기구는 상기 반사광을 집광하기 위한 렌즈, 및 상기 렌즈에 의해 집광된 반사광에 의해 나타내는 화상을 촬상하기 위한 촬상부를 포함하며, 상기 렌즈는 상기 광학 부재와 일체로 형성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 촬상 기구는 반사광을 집광하기 위한 렌즈, 및 상기 렌즈에 의해 집광된 반사광에 의해 나타내는 화상을 촬상하기 위한 촬상부를 포함하며, 상기 렌즈는 상기 광학 부재와 밀착되어 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광학 부재는 상기 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광학 부재는 입사광이 외측 원주면에 수직한 방향으로 입사하도록 형성되는 외측 원주면을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광학 부재는 상기 촬상 기구를 향하는 반사광이 반사광 방출면에 수직한 방향으로 입사하도록 형성되는 반사광 방출면을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 반사광 방출면은 반사광이 집광되는 초점을 중심으로 하는 원의 표면의 일부이다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 상기한 촬상장치의 제조 방법은 상기 광학 부재가 상기 볼록 미러를 커버하도록 광학 부재를 볼록 미러와 밀착시키는 단계; 및 상기 반사광이 상기 촬상 기구에 입사하도록 촬상 기구를 광학 부재에 부착시키는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 작용에 대해 설명한다.
본 발명에 의하면, 투광성 재료로 형성된 상기 광학 부재는 볼록형 회전체 미러의 표면과 밀착하여 제공되어, 상기 볼록형 회전체 미러를 커버한다. 따라서, 상기 촬상장치가 외부로부터 열, 자외선 등을 받더라도, 상기 볼록형 회전체 미러의 표면이 산화 등에 의해 열화되지 않고, 증착 또는 도금된 금속 재료가 박리되지 않는다. 따라서, 상기 볼록형 회전체 미러의 반사율이 저하되지 않는다. 상기 볼록형 회전체 미러를 커버하기 위해 상기 광학 부재가 볼록형 회전체 미러와 밀착하여 제공되기 때문에, 먼지, 수분 등이 볼록형 회전체 미러와 광학 부재 사이에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 볼록형 회전체 미러에 입사하는 광에 대한 노이즈 또는 볼록형 회전체 미러에 의해 반사되는 광에 대한 노이즈가 생성되지 않는다. 또한, 상기 광학 부재가 볼록형 회전체 미러와 밀착되어 있는 구성은, 중공형 광학 부재를 갖는 종래의 구성에 비해, 상기 광학 부재의 기계적 강도가 증가하며, 보다 넓은 시야각을 제공한다.
상기 광학 부재가 상기 렌즈보다 굴절율이 작은 재료로 형성되는 구성에서는, 본 발명의 실시예 2에서 후술하는 바와 같이, 광학 부재가 굴절율이 큰 재료로 형성될 필요가 없으므로, 고가일 필요가 없다.
상기 광학 부재와 렌즈가 동일한 재료로 형성되는 구성에서는, 광학 부재와 렌즈가 일체로 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예 1에서 후술하는 바와 같이, 광학 부재에 대해 렌즈를 조정할 필요가 없고, 광학 시스템의 부품수를 감소시킬 수 있다.
상기 촬상 기구를 향하는 반사광이 반사광 방출면에 수직한 방향으로 그에 입사하도록 상기 광학 부재의 반사광 방출면이 형성되는 구성에서는, 본 발명의 실시예 3(도 5 및 도 6)에서 후술하는 바와 같이 광학 시스템을 용이하게 설계할 수 있다. 반사광이 소정의 초점상에 집광되도록 설계하는 경우에, 상기 반사광 방출면은 상기 초점을 중심으로 하는 원의 표면의 일부가 되도록 형성될 수 있다.
경면 효과를 갖는 재료의 박층이 상기 광학 부재의 오목부상에 제공되는 구성에서는, 상기 박층은 볼록형 회전체 미러로서 작용한다. 이 경우, 상기 볼록형 회전체 미러 및 광학 부재가 일체로 제조될 수 있으므로, 상기 촬상장치의 사이즈가 감소된다. 또한, 상기 촬상장치의 제조 공정이 간략화된다.
상기 볼록형 회전체 미러는 금속 재료로 형성된 부재의 볼록 표면으로 형성될 수 있다.
알루미늄, 은, 백금, 니켈-크롬 합금, 금 등이 경면 효과를 생성하는 금속 재료가 적당하다. 알루미늄은 촬상장치의 비용을 감소시키는데 최적이다.
따라서, 여기서 설명하는 본 발명은 (1) 볼록형 회전체 미러상에 입사하는 광의 반사율의 감소를 방지하는 촬상장치 및 그 제조 방법, 및 (2) 먼지, 수분등이 볼록형 회전체 미러와 광학 부재 사이에 들어가는 것을 방지하는 촬상장치 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
첨부 도면을 참조하여, 다음의 상세한 설명을 이해한다면 당업자들에게, 본 발명의 여러 장점이 명백하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부 도면들을 참조하여 설명한다.
(실시예 1)
도 1a는 본 발명의 실시예 1에 따른 촬상장치(100)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 1b는 후술하는 볼록형 회전체 미러(3)의 회전축을 포함하는 평면의 단면도이다.
상기 촬상장치(100)는 볼록형 회전체 미러 유닛(1)을 포함한다. 상기 볼록형 회전체 미러 유닛(1)은 일반적인 디스크형 베이스(2) 및 상기 베이스의 표면에 제공된 볼록형 회전체 미러(3)를 포함한다. 상기 볼록형 회전체 미러(3)는 상기 베이 스(2)의 표면에 대해 수직한 회전축을 가진 회전체 형상을 가진다. 상기 볼록형 회전체 미러(3)의 표면은, 예컨대 쌍곡면으로 된다. 이와 달리, 상기 볼록형 회전체 미러(3)의 표면은 반구면 또는 원추형으로 될 수 있다.
상기 볼록형 회전체 미러(3)는 예컨대 알루미늄 또는 스테인리스 강 등의 금속 재료로 형성된다. 이와 달리, 상기 볼록형 회전체 미러(3)는 그의 표면에 증착되거나, 스퍼터링 또는 도금된 예컨대 알루미늄, 은, 백금, 니켈-크롬 합금 또는 금 등의 경면 효과를 갖는 재료를 가질 수 있다.
상기 촬상장치(100)는 볼록형 회전체 미러(3)와 베이스(2)의 표면을 커버하기 위한 광학 부재(4)를 더 포함한다. 상기 볼록형 회전체 미러 유닛(1)과 대향하는 광학 부재(4)의 표면은 베이스(2)에 대해 반대방향으로 돌출하는 곡면을 가진 오목부(5)를 갖는다. 상기 광학 부재(4)는 아크릴 수지, 폴리카보네이트 등의 투광성이며 수분을 통과시키는 것이 불가능한 수지, 또는 유리등으로 형성된다. 상기 광학 부재(4)는, 광학 부재(94)와 볼록형 회전체 미러(93) 사이에 중공형 공간을 갖는 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명한 상기한 종래의 촬상장치(80)와 달리, 상기 오목부(5)를 따라 볼록형 회전체 미러(3)와 밀착되도록 형성된다.
상기 광학 부재(4)는 볼록형 회전체 미러(3)의 회전축과 일치하는 회전축을 가진 회전체 형상을 갖는 것이 바람직하다. 그 이유는 광학 부재(4)와 볼록형 회전체 미러(3)가 일치하는 회전축을 가지는 경우, 광학 부재(4)의 외측 원주면으로부터 볼록형 회전체 미러(3)의 표면까지의 광로 길이가 360도의 전체 방위각에 걸쳐 동일하기 때문이다. 이것은 볼록형 회전체 미러(3)에 의해 반사되어 피사체의 상을 나타내는 광에 근거하여 얻어진 화상 신호의 처리 동작을 용이하게 한다.
촬상장치(100)는 볼록형 회전체 미러 유닛(1)의 반대측에 일반적인 원통형 촬상 기구(8)를 더 포함하며, 그 사이에는 광학 부재(4)가 삽입된다. 촬상 기구(8)는 볼록형 회전체 미러 유닛(1)의 반대측에 형성된, 광학 부재(4)의 반사광 방출면(7)에 대향하는 렌즈(9)를 포함한다. 상기 렌즈(9)는 그의 광축이 볼록형 회전체 미러(3)의 회전축과 일치하도록 배치된다. 상기 렌즈(9)는 볼록형 회전체 미러(3)에 의해 반사된 광을 집광한다. 또한, 상기 촬상 기구(8)는 광학 부재(4)의 반대측에 제공된 촬상부(10)를 포함하며, 그 사이에는 렌즈(9)가 삽입된다. 상기 촬상부(10)는 CCD 등으로 형성된다. 상기 촬상부(10)는 렌즈(9)에 의해 집광된 반사광에 근거하여 화상을 나타내는 화상 신호를 생성하여, 그 화상 신호를 신호처리부(도시 안됨)로 출력한다. 상기 신호처리부는 촬상부(10)로부터 출력된 화상 신호의 왜곡을 조정한다.
상기한 구조를 갖는 촬상장치(100)는 다음과 같이 동작한다.
광(21)은 광학 부재(4)의 외측 원주면에 입사한다. 입사광(21)은 광학 부재(4)의 외측 원주면에 의해 굴절되어, 광(22)이 된다. 상기 광(22)은 광학 부재(4)를 통과하여 상기 광학 부재(4)와 밀착되어 있는 볼록형 회전체 미러(3)에 도달한다.
상기 광학 부재(4)를 형성하기 위해 사용되는 아크릴 수지, 폴리카보네이트 등의 투광성 수지, 또는 유리는 실온에서 공기보다 큰 굴절율을 갖는다. 예컨대, 투광성 수지는 1.49∼1.71의 굴절율을 갖고, 유리는 1.52∼1.90의 굴절율을 갖는다. 따라서, 촬상장치(100)의 시야각은, 상기 광학 부재(94)와 볼록형 회전체 미러(93) 사이가 공기로 채워진 중공형 공간을 갖는 종래의 촬상장치(80)(도 8a 및 도 8b)보다 넓다.
상기 볼록형 회전체 미러(3)에 입사한 광(22)은 볼록형 회전체 미러(3)의 표면에 의해 반사되어, 반사광(41)이 된다. 상기 반사광(41)은 광학 부재(4)의 반사광 방출면(7)을 통과하여, 촬상 기구(8)의 렌즈(9)에 의해 집광된다. 상기 촬상부(10)는 렌즈(9)에 의해 집광된 반사광(41)에 근거하여 화상을 나타내는 화상 신호를 생성하여, 그 화상 신호를 신호처리부(도시 안됨)로 출력한다. 상기 신호처리부는 촬상부(10)로부터 출력된 화상 신호의 왜곡을 조정한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에서, 상기 광학 부재(4)는 볼록형 회전체 미러(3)와 밀착되어 있다. 따라서, 도 8a 및 도 8b를 참조하여 상기한 종래의 촬상장치(80)와 달리, 광학 부재(4)와 볼록형 회전체 미러(3) 사이에 공기 또는 수분이 존재하지 않는다. 이러한 구성에 의해, 상기 볼록형 회전체 미러(3)의 표면이 수분 또는 공기에 의해 부식되는 것을 방지한다.
다른 구성에서, 경면 효과를 갖는 재료의 박층이 상기 볼록형 회전체 미러 유닛(1) 대신에, 상기 광학 부재(4)의 오목부(5)의 표면에 형성될 수 있다. 상기 광(22)은 박층에 의해 반사된다. 상기 구성에 의해, 상기 촬상장치의 사이즈를 감소시키고 촬상장치의 제조 공정을 간략화할 수 있다. 또한, 수지 또는 다른 투광성 재료의 층은 광(22)을 반사시키는 표면에 대향하는 박층의 표면상에 형성될 수 있다. 따라서, 산화 등에 의해 야기되는 광학 부재(4)의 품질 저하를 방지할 수 있다. 상기 볼록형 회전체 미러(3) 및 광학 부재(4)는 별도로 생성될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 실시예 1에 따른 다른 촬상장치(200)의 개략적인 구성을 도시하고, 도 2b는 상기 볼록형 회전체 미러(3)의 회전축을 포함하는 평면의 단면도이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하여 상기한 소자와 동일한 소자에는 동일한 참조 부호를 부기하고, 그 설명을 생략한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 촬상장치(200)는 일반적으로 원통형인 광학 부재 4A를 포함한다. 이러한 구성은 상기 촬상장치(100)와 실질적으로 동일한 효과를 제공한다.
도 3a는 본 발명의 실시예 1에 따른 또 다른 촬상장치(300)의 개략적인 구성을 도시하고, 도 3b는 상기 볼록형 회전체 미러(3)의 회전축을 포함하는 평면의 단면도이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하여 상기한 소자와 동일한 소자에는 동일한 참조 부호를 부기하고, 그 설명을 생략한다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 촬상장치(300)는 촬상 기구 8B에 포함된 렌즈 9B와 일체로 형성된 광학 부재 4B를 포함한다.
상기 광학 부재 4B가 렌즈 9B와 일체로 형성되면, 다음의 장점이 제공된다. 상기 광학 부재 4B에 대한 형상 및 위치의 관점에서 렌즈 9B를 설계하여 제조함으로써, 상기 제조 공정에서 광학 부재(4B)에 대해 렌즈 9B의 위치를 조정하는 단계를 배제할 수 있고, 또한 광학 시스템의 부품수를 감소시킬 수 있다. 따라서, 생산 효율이 매우 향상된다.
또한, 상기 촬상장치(100,200,300)는 광학 부재 4, 4A, 4B의 내부가 고체로 되어 있기 때문에, 기계적 강도가 보다 높아지는 장점을 갖는다.
(실시예 2)
도 4a는 본 발명의 실시예 2에 따른 촬상장치(400)의 개략적인 구성을 도시하고, 도 4b는 볼록형 회전체 미러(3)의 회전축을 포함하는 평면의 단면도이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하여 상기한 소자와 동일한 소자에는 동일한 참조 부호를 부기하고, 그 설명을 생략한다.
촬상장치(400)는 광학 부재 4C를 포함한다. 상기 광학 부재 4C는 볼록형 회전체 미러 유닛(1)의 반대측에 반사광 방출면 7C를 갖는다. 상기 반사광 방출면 7C는 볼록형 회전체 미러(3)를 향해 돌출한 곡면을 갖는다. 상기 광학 부재 4C는 투광성 재료로 형성된다.
일반적으로 원통형 촬상 기구 8C는 볼록형 회전체 미러 유닛(1)의 반대측에 제공되고, 그 사이에는 상기 광학 부재 4C가 삽입된다. 상기 촬상 기구 8C는 광학 부재 4C의 반사광 방출면 7C를 커버한다. 상기 렌즈 9C는 반사광 방출면 7C와 밀착되어 있다. 상기 렌즈 9C는 투광성 재료로 형성된다. 상기 렌즈 9C를 형성하기 위해 사용되는 투광성 재료는 상기 광학 부재 4C를 형성하기 위해 사용되는 투광성 재료보다 큰 굴절율을 갖는다. 상기 렌즈 9C를 형성하기 위해 사용되는 투광성 재료는 예컨대, 굴절율이 1.92인 납유리 또는 굴절율이 2.42인 다이아몬드로 된다.
상기한 구성을 갖는 촬상장치(400)는 다음과 같이 동작한다.
상기 광학 부재 4C의 외측 원주면에 입사한 광은 외측 원주면에 의해 굴절되어, 광학 부재 4C를 통과하여, 광학 부재 4C와 밀착되어 있는 볼록형 회전체 미러(3)로 향한다. 상기 볼록형 회전체 미러(3)에 입사한 광은 볼록형 회전체 미러(3)의 표면에 의해 반사되어, 반사광으로서 광학 부재 4C의 반사광 방출면 7C를 통과하며, 상기 반사광 방출면 7C와 밀착되어 있는 렌즈 9C에 직접 입사된다. 그 후, 상기 반사광은 렌즈 9C에 의해 집광된다.
촬상부(10)는 렌즈 9C에 의해 집광된 상기 반사광에 근거하여 화상을 나타내는 화상 신호를 생성하여, 그 화상 신호를 신호처리부(도시 안됨)로 출력한다. 상기 신호처리부는 촬상부(10)로부터 출력된 상기 화상 신호의 왜곡을 조정한다.
상기한 바와 같이, 렌즈 9C는 상기 광학 부재 4C와 밀착되어 있다. 따라서, 볼록형 회전체 미러(3)에 의해 반사된 광은 촬상장치(100)(도 1a 및 도 1b)에서와 같이 반사광 방출면(7)과 렌즈(9) 사이에 형성된 공기층을 통하는 대신에 반사광 방출면 7C로부터 렌즈 9C에 직접 입사된다. 상기 촬상장치(400)에 반사광 방출면 7C를 갖는 광학 부재 4C의 굴절율은 상기 촬상장치(100)의 공기층의 굴절율보다 크다. 따라서, 반사광 방출면 7C로부터 입사광을 직접 수광하는 렌즈 9C의 곡률은 공기층을 통해 상기 입사광을 수광하는 렌즈(9)보다 클 필요가 있다. 이것이 상기 렌즈 9C가 상대적으로 굴절율이 큰 납유리, 다이아몬드 등으로 형성되는 이유이다. 굴절율이 큰 재료는 상대적으로 비싸기 때문에, 상기 광학 부재 4C는 굴절율이 작은 재료로 형성되어 상대적으로 저렴하다.
상기 광학 부재 4C의 반사광 방출면 7C가 촬상 기구 8C의 렌즈 9C와 밀착되어 있는 경우에는, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 상기한 촬상장치(300)와 유사한 다음의 장점이 제공된다. 상기 광학 부재 4C에 대한, 형상 및 위치의 관점에서 렌즈 9C를 설계하고 제조함으로써, 제조 공정에서 광학 부재 4C에 대해 렌즈 9C의 위치를 조정하는 단계를 배제할 수 있고, 또한 광학시스템의 부품수를 감소시킬 수 있다. 따라서, 생산 효율이 향상된다.
(실시예 3)
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 촬상장치(500)의 개략적인 구성을 도시한다. 도 1a 및 도 1b를 참조하여 상기한 소자와 동일한 소자에는 동일한 참조 부호를 부기하고, 그 설명을 생략한다. 상기 촬상장치(500)는 촬상장치(500)가 광학 부재(4) 대신에 광학 부재 4D를 포함한다는 점에서 상기 촬상장치(100)(도 1a 및 도 1b)와 상이하다.
상기 광학 부재 4D는 그에 수직한 방향으로 광이 입사하도록 형성된 외측 원주면을 갖는다(도 5). 상기 광학 부재 4D는 상기 볼록형 회전체 미러(3)에 의한 반사광이 그에 수직한 방향으로 통과하도록 형성된 반사광 방출면 7D를 포함한다(도 6).
상기한 구성을 갖는 촬상장치(500)는 다음과 같이 동작한다.
상기 광학 부재 4D의 외측 원주면에 입사한 광(23)은 상기 외측 원주면에 의해 굴절되지 않고 직진하며, 상기 광학 부재 4D를 통과하여, 상기 광학 부재 4D와 밀착되어 있는 상기 볼록형 회전체 미러(3)로 향한다. 그 후, 상기 입사광(23)은 볼록형 회전체 미러(3)의 표면에 의해 반사되어, 반사광(42)이 된다. 상기 반사광(42)은 굴절되지 않고 상기 반사광 방출면 7D를 통해 직진하여, 상기 촬상 기구(8)에 포함된 렌즈(도시 안됨)에 의해 집광된다. 상기 촬상 기구(8)의 촬상부(도시 안됨)는 상기 렌즈에 의해 집광된 반사광(42)에 근거하여 화상을 나타내는 화상 신호를 생성하여, 그 화상 신호를 신호처리부(도시 안됨)로 출력한다. 상기 신호처리부는 상기 촬상부로부터 출력된 화상 신호의 왜곡을 조정한다.
상기한 바와 같이, 광학 부재 4D의 외측 원주면은 그에 수직한 방향으로 광이 입사하도록 형성된다. 따라서, 상기 입사광(23)은 상기 광학 부재 4D를 형성하기 위해 사용된 재료의 굴절율에 관계없이, 외측 원주면에 의해 굴절되지 않고 직진한다. 상기 반사광 방출면 7D는 그에 수직한 방향으로 광이 통과하도록 형성된다. 따라서, 상기 반사광(42)은 상기 광학 부재 4D를 형성하기 위해 사용된 재료의 굴절율에 관계없이, 굴절되지 않고 반사광 방출면 7D를 통해 직진한다. 따라서, 상기 광학 시스템을 입사광 또는 반사광에 대해 광학 부재 4D의 굴절율을 고려하지 않고 설계할 수 있다. 상기 광학 부재 4D에 대한 재료를 굴절율에 관계없이 선택할 수 있기 때문에, 상기 광학 시스템을 보다 용이하게 설계할 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 예에서, 상기 볼록형 회전체 미러(3)는 소정의 초점에 상기 반사광(42)이 집광되도록 설계한다. 이 경우, 상기 반사광 방출면 7D는, 상기 초점을 중심으로 하는 원의 표면의 일부가 되도록 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 다른 촬상장치(600)의 단면도이다. 도 5 및 도 6을 참조하여 상기한 소자와 동일한 소자에는 동일한 참조 부호를 부기하고, 그 설명을 생략한다. 상기 촬상장치(600)는 상기 광학 부재 4D 대신에 광학 부재 4E를 포함한다는 점에서 촬상장치(500)와 상이하다.
상기 광학 부재 4E는 그에 입사한 광을 굴절시키기 위해 형성된 외측 원주면을 갖는다. 상기 광학 부재 4E는 상기 볼록형 회전체 미러(3)에 의해 반사된 광을 굴절시키기 위해 형성된 반사광 방출면 7E를 포함한다.
상기한 구성을 갖는 촬상장치(600)는 다음과 같이 동작한다.
상기 광학 부재 4E의 외측 원주면에 입사한 광(26)은 외측 원주면에 의해 굴절되어, 광(28)이 된다. 상기 광(28)은 광학 부재 4E를 통과하여, 상기 광학 부재 4E와 밀착되어 있는 상기 볼록형 회전체 미러(3)로 향한다. 그 후, 상기 광(28)은 볼록형 회전체 미러(3)의 표면에 의해 반사되어, 반사광(47)이 된다. 상기 반사광(47)은 반사광 방출면 7E에 의해 굴절되어, 상기 반사광 방출면 7E와 촬상 기구(8) 사이의 공기층을 통해 전달되며, 상기 촬상 기구(8)에 포함된 렌즈(도시 안됨)에 의해 집광된다. 상기 촬상 기구(8)의 촬상부(도시 안됨)는 상기 렌즈에 의해 집광된 반사광(47)에 근거하여 화상을 나타내는 화상 신호를 생성하여, 그 화상 신호를 신호처리부(도시 안됨)로 출력한다. 상기 신호처리부는 촬상부로부터 출력된 화상 신호의 왜곡을 조정한다.
도 7에서, 점선(27)은 도 8a 및 도 8b를 참조하여 상기한 종래의 촬상장치(80)의 입사광을 나타낸다. 상기 종래의 촬상장치(80)에서, 상기 광학 부재(94)에 입사한 광과 상기 광학 부재(94)로부터 볼록형 회전체 미러(93)를 향하는 광은 중공형 광학 부재(94)의 두께 때문에 서로 거의 평행하게 된다. 따라서, 상기 입사광(27)은 광(28)으로 된다. 본 발명의 실시예 3의 촬상장치(600)에서, 상기 광학 부재 4E에 입사한 광(26)은 광(27)의 경로 윗쪽의 경로를 따라 광학 부재 4E에 도달한다. 따라서, 상기 촬상장치(600)의 시야각은 종래의 촬상장치(80)보다 넓어진다.
따라서, 상기 광학 부재 4E의 외측 원주면에 의해 광이 굴절되는 구성에서는, 상기 촬상장치의 시야각이 확대될 수 있다.
상기 광학 부재의 외측 원주면이 구면형, 즉 컵 형상인 구성에서는, 상기 광학 부재 내부에서 반사광의 영향이 제거된다. 그 결과, 선명한 화상을 얻을 수 있다. 상기 볼록형 회전체 미러(3)가 쌍곡면 형상인 구성에서는, 상기 촬상 기구에 의해 촬상된 화상을 나타내는 화상 데이터를 투시 화상 또는 파노라마 화상을 나타내는 화상 데이터로 용이하게 변환할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 볼록형 회전체 미러에 입사한 광의 반사율의 감소를 방지하는 촬상장치 및 그 제조 방법, 및 볼록형 회전체 미러와 광학 부재 사이에 먼지, 수분 등이 들어가는 것을 방지하는 촬상장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고 당업자들에 의해 여러 가지 다른 변경이 용이하게 실시될 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 특허 청구의 범위는 본 명세서에서 기술된 내용으로 제한되는 것이 아니라, 더 넓게 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 물체를 나타내는 입사광을 반사하기 위한 회전체 형상의 볼록 미러;
    상기 볼록 미러에서의 반사광에 의해 나타내지는 화상을 촬상하기 위한 촬상 기구; 및
    상기 볼록 미러를 향해 입사광을 안내하고, 상기 촬상 기구를 향해 반사광을 안내하는 광학 부재로서, 상기 볼록 미러 및 그 볼록 미러에 대해 반대측에 배치된 상기 촬상 기구를, 그들 사이에 광학 부재가 삽입되는 상태로, 밀착 접촉하여 보유하며, 상기 볼록 미러 및 촬상 기구 양자를 개별 하우징을 사용하지 않고 보유하게 되는 광학 부재를 포함하며,
    상기 광학 부재의 외측 원주면은 광이 그 외측 원주면에 대해 수직한 방향으로 입사되어 반사되는 형상으로 형성됨으로써, 상기 광학 부재를 형성하도록 이용되는 재료의 굴절율이 상기 입사광 및 반사광에 대해 상관 없게 되는 촬상장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 부재는, 상기 볼록 미러를 커버하기 위해 상기 볼록형 미러와 밀착되어 있는 오목부를 갖는 촬상장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 볼록 미러는 경면 효과를 갖는 재료의 박층으로 형성되며, 상기 박층은 오목부상에 제공되는 촬상장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 볼록 미러는 금속 재료로 형성되는 촬상장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 볼록 미러는 알루미늄으로 형성되는 촬상장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 볼록 미러는 경면 효과를 갖는 재료의 증착, 스퍼터링 또는 도금의 결과로서 형성되는 촬상장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 촬상 기구는 상기 반사광을 집광하기 위한 렌즈, 및 상기 렌즈에 의해 집광된 반사광에 의해 나타내는 화상을 촬상하기 위한 촬상부를 포함하며, 상기 렌즈는 상기 광학 부재와 일체로 형성되는 촬상장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 촬상 기구는 반사광을 집광하기 위한 렌즈, 및 상기 렌즈에 의해 집광된 반사광에 의해 나타내는 화상을 촬상하기 위한 촬상부를 포함하며, 상기 렌즈는 상기 광학 부재와 밀착되어 있는 촬상장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 광학 부재는 상기 렌즈의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 촬상장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 반사광 방출면은 반사광이 집광되는 초점을 중심으로서 갖는 원의 표면의 일부인 촬상장치.
  13. 광학 부재가 볼록 미러 및 그 볼록 미러에 대해 반대 측에 배치된 촬상 기구 양자를, 그들 사이에 상기 광학 부재가 삽입되는 상태로, 밀착 접촉하여 보유함으로써 상기 광학 부재가 개별 하우징을 사용하지 않고 상기 볼록 미러 및 촬상 기구 양자를 보유하도록 하는 단계;
    반사광이 상기 촬상 기구에 입사되도록 촬상 기구를 상기 광학 부재에 부착시키는 단계; 및
    상기 광학 부재의 외측 원주면을 광이 그 외측 원주면에 대해 수직한 방향으로 입사되어 반사되는 형상으로 형성함으로써, 상기 광학 부재를 형성하도록 이용되는 재료의 굴절율이 상기 입사광 및 반사광에 대해 상관 없게 되도록 하는 단계를 포함하는, 청구항 1에 따른 촬상장치의 제조 방법.
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