KR100728376B1 - 무인관측카메라 및 이의 백 포커싱 방법 - Google Patents

무인관측카메라 및 이의 백 포커싱 방법 Download PDF

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박점배
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Abstract

본 발명은 승강, 회전, 기울임이 가능한 무빙플레이트 상에 장착되는 무인관측카메라로서, 상기 무빙플레이트 선단에 고정되어 목표물을 향하는 X축 방향으로 정렬되는 고배율 렌즈모듈과; 상기 고배율 렌즈모듈 후단에서 상기 x축에 수직하고 무빙플레이트와 나란한 Y축 및 상기 x, y축과 수직한 z축에 의한 y-z 평면을 따라 직립되고, 상기 고배율 렌즈모듈에 대응되는 렌즈마운트홀이 관통된 베이스플레이트와; 상기 렌즈마운트홀의 중심을 지나는 y축 선상에 각각의 중심이 놓여지는 제 1 및 제 2 카메라마운트홀이 관통된 상태로 상기 베이스플레이트 후단에 나란히 배치되는 슬라이딩플레이트와; 상기 슬라이딩플레이트 후면의 상기 제 1 및 제 2 카메라마운트홀에 각각 고정 장착되는 제 1 및 제 2 촬상유닛과; 상기 슬라이딩플레이트를 비롯한 상기 제 1 및 제 2 촬상유닛이 상기 고배율 렌즈모듈에 대해 멀거나 가까워지도록 상기 베이스플레이트를 X축 방향으로 이동시키는 제 1 슬라이딩수단과; 상기 제 1 및 제 2 촬상유닛 중 선택된 하나가 상기 렌즈마운트홀 및 고배율 렌즈모듈에 선택적으로 정렬되도록 상기 슬라이딩플레이트를 Y축 방향으로 슬라이딩시키는 제 2 슬라이딩수단을 포함하는 무인관측카메라 및 이의 백 포커싱 방법을 제공한다.

Description

무인관측카메라 및 이의 백 포커싱 방법{Unmanned observation camera and back-focusing method thereof}
도 1은 일반적인 무인관측시스템의 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 무인관측카메라의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 무인관측카메라의 일부 분해사시도.
도 4a 및 도 4b와 도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명에 따른 무인관측카메라의 백 포커싱 방법을 나타낸 작동상태도.
도 6a와 도 6b 및 도 7a와 도 7b는 각각 본 발명에 따른 무인관측카메라의 주야간 전환 촬영 방법을 나타낸 작동상태도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
62 : 무빙플레이트 70 : 고배율 렌즈모듈
64 : 가이드단 80 : 마운트어셈블리
82 : 베이스플레이트 84 : 렌즈마운트홀
86 : 스크류홀 88 : 받침단
92 : 슬라이딩플레이트 94,96 : 제 1 및 제 2 카메라마운트홀
100 : 제 1 슬라이딩수단 102 : 제 1 LM 가이드레일
104 : 제 1 런너블럭 108 : 제 1 모터
106 : 스크류축 110 : 제 2 슬라이딩수단
112 : 제 2 LM 가이드레일 114 : 제 2 런너블럭
116 : 기어열 118 : 렉크
120 : 피니언 122 : 회전축
124 : 제 2 모터 130 : 렌즈마운트
132 : 제 1 플렌지 142,146 : 제 1 및 제 2 카메라마운트
144,148 : 제 2 및 제 3 플렌지 152,154 : 제 1 및 제 2 촬상유닛
본 발명은 무인관측카메라(unmanned observation camera) 및 이의 백 포커싱(back-focusing) 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 고배율 렌즈모듈(lens module)에 의한 원격지(遠隔池)의 목표물에 대한 실시간 관측결과를 주변광량에 따라 주야간 촬상유닛(image sensing unit)으로 전환 촬영하는 고배율 주야간 무인관측카메라로서, 특히 고배율 렌즈모듈의 배율변화에 따른 촬상유닛의 오토 백 포커싱(auto back-focusing)이 가능한 무인관측카메라 및 이의 백 포커싱 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무인관측시스템이란 멀리 떨어진 목표물에 대한 실시간 관측결과 를 디스플레이(display)하고 기록 및 저장함으로써 텔레미터링(telemetering)을 가능케 하는 장비 일체를 일컫는다.
이러한 무인관측시스템의 대표적인 예로는 건물의 내 외부나 도로의 상황파악 등을 위한 무인감시시스템을 꼽을 수 있는데, 이는 일정범위를 촬영하는 촬상유닛(image sensing unit) 및 그 촬영화상을 적절히 처리하여 사용자의 목적에 부합되게 제공하는 모니터유닛(monitor unit)을 포함한다. 이때 촬상유닛은 반도체소자인 CCD(Charge-Coupled Device) 등의 촬상소자가 내장되어 일정범위 내의 촬영화상으로부터 얻어진 광영상신호를 전기신호로 변환하고, 이러한 전기신호는 상황실에 마련된 모니터유닛으로 전송되어 기록 및 저장되거나 디스플레이 된다.
따라서 관측자는 관측지점으로부터 멀리 떨어진 위치에서도 계측목적을 달성할 수 있다.
한편, 무인관측시스템이 군사적 용도로 활용될 경우 적진의 병력상황이나 화력규모 내지는 병력 이동상황 등을 확인할 수 있는 중요한 수단이 되며, 기타 고층건물이나 교량과 같이 접근이 어려운 대형 구조물의 균열 및 이상유무를 확인함에 있어서도 매우 효과적인 방법이 될 수 있다.
하지만 해당 용도로 사용되기 위해서는 멀리 떨어진 원격지(遠隔地)에서도 목표물을 선명하고 정확하게 촬영할 수 있도록 촬상유닛에 고배율의 줌(zoom) 기능이 갖추어져야 함은 물론, 주야간 등의 환경변화, 특히 주변의 광량변화에 적응성이 뛰어나야 하며, 촬상유닛의 원격제어와 함께 신속하고 정확한 제어를 위해 높은 수준의 동작신뢰성을 요구한다.
이를 위한 일반적인 무인관측시스템의 개략적인 구성은 도 1과 같다.
보이는 것처럼 일반적인 무인관측시스템은 카메라부(10)와 모니터부(20)로 구분될 수 있으며, 이중 카메라부(10)에는 일정배율을 구현하도록 복수의 렌즈(lens)가 구비된 렌즈모듈(lens module : 12) 및 이의 초점으로부터 얻어진 화상을 촬영하는 촬상유닛(14)이 갖추어지고, 모니터부(20)에는 촬상유닛(14)으로부터 전송된 전기신호를 적절히 처리하여 기록 저장하는 신호처리유닛(22) 및 이의 처리화상을 디스플레이하는 모니터(24)가 갖추어진다.
아울러 일반적인 무인관측시스템의 모니터부(20)에는 카메라부(10)의 원격 제어를 위한 제어유닛(26)이 구비되는데, 이때 '카메라부(10)의 원격 제어'란, 렌즈모듈(12)을 비롯한 촬상유닛(14)의 물리적 위치를 이동시켜 지향점을 변경하는 '기계적 제어'와, 렌즈모듈(12)의 배율을 조절하는 줌(zoom) 기능 및 이로 인해 변화된 초점에 촬상유닛(14)을 재 정렬시키는 포커싱(focusing) 등의 '광학적 제어'를 포함한다. 그리고 이중 '기계적 제어'는 카메라부(10)를 지지하는 스탠드(stand : 미도시)의 구조 등을 통해 비교적 간단하게 해결 가능한 반면, 렌즈모듈(12)의 배율변화에 따른 촬상유닛(14)의 포커싱과 같은 '광학적 제어'는 매우 까다로운 특징을 보인다.
즉, 전자의 '기계적 제어'를 위해서는, 대한민국등록실용신안 제20-0388474호(출원번호 제20-2005-0005717호), 대한민국공개특허 제10-2005-0119514호(출원번호 제10-2004-0044626호), 대한민국등록특허 제10-2004-0484394호(출원번호 제10-2004-0011055호), 대한민국등록실용신안 제20-377857호(출원번호 제20-2004- 0035491호)호 등에 소개된 것처럼, 카메라부(10)를 지지하는 스탠드(미도시)에 원격제어가 가능한 모터(motor) 및 기어 등의 구동수단을 부설하여 해소할 수 있다.
하지만 후자의 '광학적 제어'를 위해서는, 렌즈모듈(12)의 배율변화에 따라 미세하게 변동되는 초점에 촬상유닛(14)을 정확하게 일치시켜야 하며, 특히 렌즈모듈(12)이 고배율인 경우에 비록 근소한 차이라 할지라도 목적물의 관측자체가 불가능하다. 이에 따라 렌즈모듈(12)의 초점에 촬상유닛(14)을 일치시킬 수 있는 가장 정확한 방법으로서, 렌즈모듈(12)을 고정시킨 상태로 촬상유닛(14)을 이동시키는, 이른바 백 포커싱(back-focusing) 방법이 널리 사용되고 있다. 그러나, 기존의 카메라부(10)는 렌즈모듈(12)과 촬상유닛(14)을 일체로 고정시켜 외부충격 등으로 인한 상대적 위치변동을 방지하였는바, 렌즈모듈(12)의 배율변화에 따라 촬상유닛(14)의 실질적인 위치를 변동시키는 백 포커싱이 사실상 불가능하였다.
때문에 이를 대신할 수 있는 우회적인 방법으로서, 촬상유닛(14)으로부터 전송된 전기신호를 모니터부(20)의 신호처리유닛(22)으로 가공하는 방식을 취해왔지만, 이 경우 신호처리유닛(22)에 복잡한 알고리즘이 요구되는 것은 물론 해상도 저하 등의 여러 가지 문제점을 수반한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 원격지의 목표물을 선명하고 정확하게 촬영하기 위한 고배율 렌즈모듈과 촬상유닛을 갖춘 무인 관측카메라로서, 특히 렌즈모듈의 배율변화에 따른 촬상유닛의 오토 백 포커 싱(auto back focusing)이 가능하고, 주야간 등의 환경변화에 대해 적응성이 뛰어난 무인관측카메라를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 승강, 회전, 기울임이 가능한 무빙플레이트 상에 장착되는 무인관측카메라로서, 상기 무빙플레이트 선단에 고정되어 목표물을 향하는 X축 방향으로 정렬되는 고배율 렌즈모듈과; 상기 고배율 렌즈모듈 후단에서 상기 x축에 수직하고 무빙플레이트와 나란한 Y축 및 상기 x, y축과 수직한 z축에 의한 y-z 평면을 따라 직립되고, 상기 고배율 렌즈모듈에 대응되는 렌즈마운트홀이 관통된 베이스플레이트와; 상기 렌즈마운트홀의 중심을 지나는 y축 선상에 각각의 중심이 놓여지는 제 1 및 제 2 카메라마운트홀이 관통된 상태로 상기 베이스플레이트 후단에 나란히 배치되는 슬라이딩플레이트와; 상기 슬라이딩플레이트 후면의 상기 제 1 및 제 2 카메라마운트홀에 각각 고정 장착되는 제 1 및 제 2 촬상유닛과; 상기 슬라이딩플레이트를 비롯한 상기 제 1 및 제 2 촬상유닛이 상기 고배율 렌즈모듈에 대해 멀거나 가까워지도록 상기 베이스플레이트를 X축 방향으로 이동시키는 제 1 슬라이딩수단과; 상기 제 1 및 제 2 촬상유닛 중 선택된 하나가 상기 렌즈마운트홀 및 고배율 렌즈모듈에 선택적으로 정렬되도록 상기 슬라이딩플레이트를 Y축 방향으로 슬라이딩시키는 제 2 슬라이딩수단을 포함하는 무인관측카메라를 제공한다.
이때 상기 렌즈마운트홀에 유격 있게 삽입 및 추출되는 제 1 플렌지를 제공 하도록 상기 고배율 렌즈모듈 후단에 고정 장착되는 렌즈마운트와; 상기 제 1 및 제 2 카메라마운트홀을 관통해서 상기 제 1 및 2 촬상유닛에 각각 나사 결합되는 제 2 및 제 3 플렌지를 제공하도록 상기 베이스플레이트와 슬라이딩플레이트 사이로 개재되는 제 1 및 제 2 카메라마운트를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 제 1 슬라이딩수단은, 상기 베이스플레이트 하단의 상기 무빙플레이트를 따라 X축 방향으로 배설된 적어도 하나의 제 1 LM 가이드레일과; 상기 각 제 1 LM 가이드레일을 따라 X축 방향으로 슬라이딩 가능하도록 상기 베이스플레이트 저면에 고정되는 적어도 하나의 제 1 런너블럭과; 상기 베이스플레이트에 관통된 스크류홀과; 상기 무빙플레이트에 고정되고, 상기 스크류홀에 관통 삽입되도록 X축을 따라 배열된 스크류축을 제공하는 제 1 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러 이 경우 상기 베이스플레이트 하단에 고정되고, 배면에 상기 제 1 런너블럭이 고정되는 받침단과; 상기 무빙플레이트 상에 고정되어 상기 받침단의 좌우측면을 X축 방향으로 가이드하는 한 쌍의 가이드단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제 2 슬라이딩수단은, 상기 베이스플레이트 후면을 따라 Y축 방향으로 배설된 적어도 하나의 제 2 LM 가이드레일과; 상기 베이스플레이트 후면에 고정되어 Y축 선상의 기어열을 제공하는 랙크와; 상기 각 제 2 LM 가이드레일을 따라 y축 방향으로 슬라이딩 가능하도록 상기 슬라이딩플레이트 전면에 고정되는 적어도 하나의 제 2 런너블럭과; 상기 기어열에 치합되는 피니언이 관통 고정된 X축 선상의 회전축을 제공하도록 상기 슬라이딩플레이트에 고정된 제 2 모터를 포함하는 것 을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 목표물을 향하는 x축 방향으로 정렬되는 고배율 렌즈모듈과, 상기 고배율 렌즈모듈 후단에서 상기 x축에 수직한 y축 및 상기 x,y축에 수직한 y-z 평면을 따라 직립된 마운트어셈블리와, 상기 마운트어셈블리 후면에 고정된 적어도 하나의 촬상유닛을 포함하는 무인관측카메라의 백 포커싱 방법으로서, 상기 고배율 렌즈모듈이 상기 목표물을 향해 정렬되는 단계와; 상기 고배율 렌즈모듈의 배율이 조절되는 단계와; 상기 마운트어셈블리 및 촬상유닛이 상기 x축 방향으로 슬라이딩되어 상기 고배율 렌즈모듈의 초점에 상기 적어도 하나의 촬상유닛 중 하나가 정렬되는 단계를 포함하는 무인관측카메라의 백 포커싱 방법을 제공한다.
이하, 도면을 참조해서 본 발명을 보다 상세하게 살펴본다.
첨부된 도 2는 본 발명에 따른 무인관측카메라(60)의 개략적인 사시도이다.
이때, 보이는 것처럼 본 발명에 따른 무인관측카메라(60)는 지상으로부터 일정높이를 유지하는 스탠드(50)의 무빙플레이트(moving plate : 62) 상에 장착될 수 있는데, 이 경우 스탠드(50)와 무빙플레이트(62)는 무인관측카메라(60)의 안정적인 지지와 더불어 무인관측카메라(60)의 물리적 위치를 변화시켜 지향점 및 목표물을 변경시키는 역할을 한다.
이를 위한 스탠드(50)는, 일명 삼각대(tripod)라 불리는 그것과 유사하게, 난지형(難地形)에서도 설치에 지장이 없도록 지상에 거치되는 세 개 이상의 다리(52) 및 이들의 중심부를 관통하는 승강지주(54)를 갖출 수 있고, 여기에 부설된 무빙플레이트(62)는 무인관측카메라(60)를 지지하는 삼각대머리(tripod head) 역할을 담당하는바, 이중 무빙플레이트(62)는 원격조정이 가능한 모터 및 기어 등의 구동수단(56)을 매개로 승강, 회전, 기울임 등의 3차원 운동이 가능하도록 이루어질 수 있다.
그 결과, 무빙플레이트(62)에 안착된 무인관측카메라(60)는 스탠드(50)를 통해 지상으로부터 일정높이를 유지함은 물론, 구동수단(56)에 의해 무빙플레이트(62)를 따라 승강, 회전 및 기울여 질 수 있고, 따라서 사용자는 무빙플레이트(62)의 움직임을 적절히 조절해서 무빙플레이트(62)의 선단을 비롯한 무인관측카메라(60)의 지향점을 목표물을 향해 정렬시킬 수 있다.
이때 스탠드(50)를 비롯한 구동수단(56)의 세부적인 구성은 통상의 기술내용이 적용될 수 있으므로 구체적이 언급이 없더라도 당업자라면 쉽게 이해될 수 있으며, 필요에 따라 무빙플레이트(62) 상에는 무인관측카메라(60)를 덮는 커버(58)가 결합될 수 있다.
다음으로, 무빙플레이트(62) 상에 안착된 무인관측카메라(60)는 고배율 렌즈모듈(70)을 비롯한 마운트어셈블리(mount assembly : 80)와 적어도 하나의 촬상유닛(152,154)을 포함하며, 이중 고배율 렌즈모듈(70)은 무빙플레이트(62) 선단에 그 길이방향을 따라 고정되고, 마운트어셈블리(80)는 소정규칙에 의한 2축 구동이 가능하도록 고배율 렌즈모듈(70)의 후단의 무빙플레트(62) 상에 부설되며, 적어도 하나의 촬상유닛(152,154)은 각각 고배율 렌즈모듈(70)에 대향되도록 마운트어셈블리(62)에 고정되어 무빙플레이트(62) 후단에 자리잡고 있다.
이들 각 부분을 보다 상세하게 살펴본다.
먼저, 고배율 렌즈모듈(70)은 무빙플레이트(62)의 길이방향을 따라 그 선단에 고정된 원통 내지는 이와 유사한 형태를 나타내는바, 필요하다면 일정배율을 구현하기 위해 복수의 렌즈가 내장된 경통들의 조립으로 이루어질 수 있다. 이때, 무빙플레이트(62)는 구동수단(56)에 통해 목표물을 향해 정렬됨을 확인하였고, 이에 따라 무빙플레이트(62)의 선단에 그 길이방향을 따라 고정된 고배율 렌즈모듈(70) 역시 목표물을 향해 정렬된다. 이하, 편의상 목표물을 향하는 고배율 렌즈모듈(70)의 정렬방향을 X축 방향이라 가정한다.
다음으로, 고배율 렌즈모듈(70) 후단에는 2축 구동이 가능한 마운트어셈블리(80)가 위치한다.
이때 마운트어셈블리(80)는 고배율 렌즈모듈(70) 후단의 y-z 평면, 다시 말해 무빙플레이트(62)에 나란하고 x축에 직교하는 Y축 및 무빙플레이트(62)에 수직하고 x, y축에 직교하는 z축에 의한 y-z 평면을 따라 직립된 베이스플레이트(base plate : 82)와, 이의 후단에 나란히 개재되며 후술하는 적어도 하나의 촬상유닛(152,154)이 고정 장착되는 슬라이딩플레이트(sliding plate : 92)를 포함하며, 그 외에 베이스플레이트(82)를 (±)X축 방향, 다시 말해 고배율 렌즈모듈(70)에 멀거나 가까워지도록 이동시키는 제 1 슬라이딩수단(도 3의 100 참조, 이하 동일하다.)과, 슬라이딩플레이트(92)를 (±)Y축 방향, 다시 말해 베이스플레이트(82)에 대해 좌우로 이동시키는 제 2 슬라이딩수단(도 3의 110 참조, 이하 동일하다.)을 갖추고 있다. 그리고 이 경우 베이스플레이트(82)에는 고배율 렌즈모듈(70)에 대응되는 렌즈마운트홀(도 3의 84 참조, 이하 동일하다)이 관통되고, 슬라이딩플레이트(92)에는 베이스플레이트(82)의 렌즈마운트홀(84) 중심을 지나는 y축 선상에 각각 중심이 놓여진 제 1 및 제 2 카메라마운트홀(도 3의 94,96 참조, 이하 동일하다.)이 관통된다.
마지막으로, 적어도 하나의 촬상유닛(152,154)은 두 개의 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)으로 이루어지며, 이들은 슬라이딩플레이트(92) 후단의 제 1 및 제 2 카메라마운트홀(94,96)에 각각 고정 장착된다. 이때 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)으로는 각각 CCD 등의 촬상소자가 내장된 CCD 카메라가 사용될 수 있으며, 임의의 제 1 촬상유닛(152)은 주간촬영을 위한 주간용 CCD 카메라가, 제 2 촬상유닛(154)는 야간촬영을 위한 야간용 CCD 카메라가 사용될 수 있다.
그 결과, 본 발명에 따른 무인관측카메라(60)는 승강, 회전, 기울임이 가능한 무빙플레이트(62) 상에 고정되어 목표물을 향해 X축 방향으로 정렬되는 고배율 렌즈모듈(70)과, 그 후단에 위치한 마운트어셈블리(80)와, 상기 마운트어셈블리(80) 후단에 고정 장착되는 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)으로 이루어지는바, 이중 마운트어셈블리(80)는 고배율 렌즈모듈(70)에 대응되는 렌즈마운트홀(84)이 관통된 상태로 고배율 렌즈모듈(70) 후단의 y-z 평면을 따라 직립된 베이스플레이트(82)와, 이의 후단에 나란히 배치되며 렌즈마운트홀(84)의 중심을 지나는 Y축 선상에 각각의 중심이 놓여지는 제 1 및 제 2 카메라마운트홀(94,96)이 관통 구비된 슬라이딩플레이트(92)와, 베이스플레이트(82)를 고배율 렌즈모듈(70)에 대해 (±)X 축 방향으로 이동시키는 제 1 슬라이딩수단(100)과, 슬라이딩플레이트(92)를 베이스플레이트(82)에 대해 (±)Y축 방향으로 이동시키는 제 2 슬라이딩수단(110)을 포함한다.
따라서 제 1 슬라이딩수단(100)에 의한 베이스플레이트(82)의 (±)X축 이동을 통해, 슬라이딩플레이트(92)를 비롯한 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)은 고배율 렌즈모듈(70)에 대해 (±)X축 방향으로 이동되고, 제 2 슬라이딩수단(110)에 의한 슬라이딩플레이트(92)의 (±)Y축 이동을 통해, 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)은 베이스플레이트(82)에 대해 (±)Y축 방향으로 이동된다. 이로써 마운트어셈블리(80)는 2축 구동방식을 나타내는바, 해당 부분에서 상세히 살펴보겠지만, 제 1 슬라이딩수단(100)에 의한 베이스플레이트(82)의 (±)X축 방향 이동은 고배율 렌즈모듈(70)에 대한 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)의 백 포커싱을 위한 것이고, 제 2 슬라이딩수단(110)에 의한 슬라이딩플레이트(92)의 (±)Y축 방향 이동은 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)의 주야간 전환 촬영을 위한 것이다.
좀더 자세히, 첨부된 도 3은 본 발명에 따른 무인관측카메라(60)의 일부에 대한 분해사시도로서, 고배율 렌즈모듈(70)과 무빙플레이트(62)의 일부 그리고 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)를 비롯해서 마운트어셈블리(80)의 세부적인 구성요소가 상세히 나타나 있다.
이에 앞서 살펴본 내용으로서, 고배율 렌즈모듈(70)에 대응되는 렌즈마운트홀(84)이 관통된 상태로 고배율 렌즈모듈(70) 후단의 y-z 평면을 따라 직립된 베이 스플레이트(82)와, 이의 후단에 나란히 배치되며 렌즈마운트홀(84)의 중심을 지나는 Y축 선상에 각각의 중심이 놓여지도록 제 1 및 제 2 카메라마운트홀(94,96)이 관통된 슬라이딩플레이트(92)를 확인할 수 있다.
다음으로, 베이스플레이트(82)를 고배율 렌즈모듈(70)에 대해 (±)X축 방향으로 이동시키기 위한 제 1 슬라이딩수단(100)은, 무빙플레이트(62) 상면에 X축 방향으로 배설된 적어도 하나의 제 1 LM 가이드레일(Liner Motion guide rail : 102)과, 이들 각각의 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하도록 베이스플레이트(82) 저면에 고정된 적어도 하나의 제 1 런너블럭(runner block : 104)과, 베이스플레이트(82)의 소정지점을 X축 방향으로 관통하는 스크류홀(screw hole : 86)과, 무빙플레이트(62)에 고정된 상태로 스크류홀(86)에 관통 삽입되는 X축 방향의 스크류축(screw shaft : 106)을 제공하는 제 1 모터(108)를 포함한다. 따라서 무빙플레이트(62)에 고정된 제 1 모터(108)의 스크류축(106)의 회전방향에 따라 베이스플레이트(82) 및 이의 배면에 고정된 제 1 런너블럭(104)은 제 1 LM 가이드레일(102)을 따라 (±)X축 방향으로 함께 이동되고, 그 결과 베이스플레이트(82)의 렌즈마운트홀(84)은 고배율 렌즈모듈(70)과 X축 방향 정렬상태를 유지한 채 고배율렌즈모듈(70)로부터 멀거나 가까워진다.
이 경우 필요하다면, 도면에서와 같이, 베이스플레이트(82) 저면에는 제 1 런너블럭(104)의 안정적인 장착면을 제공하는 별도의 받침단(88)이 갖추어질 수 있고, 무빙플레이트(62)에는 받침단(88)의 좌우 가장자리를 X축 방향으로 가이드하는 한 쌍의 가이드단(64)이 구비될 수 있다.
이어서, 슬라이딩플레이트(92)를 베이스플레이트(82)에 대해 (±)Y축 방향으로 슬라이딩시키기 위한 제 2 슬라이딩수단(110)은, 베이스플레이트(82) 후면에 Y축 방향으로 배설된 적어도 하나의 제 2 LM 가이드레일(112)과, 이들 각각의 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하도록 슬라이딩플레이트(92) 전면에 고정된 적어도 하나의 제 2 런너블럭(114)과, 슬라이딩플레이트(92)의 일면, 바람직하게는 슬라이딩플레이트(92) 후면에 고정되어 Y축 선상의 기어열(116)을 제공하는 랙크(rack : 118)와, 이의 기어열(116)에 치합되는 피니언(pinion : 120) 및 슬라이딩플레이(92)에 고정된 상태로 피니언(120)을 관통하는 X축 선상의 회전축(122)을 제공하는 제 2 모터(124)를 포함한다. 따라서 슬라이딩플레이트(92)에 고정된 제 2 모터(124)의 회전축(122) 및 피니언(120)의 회전방향에 따라 슬라이딩플레이트(92) 및 이의 전면에 고정된 제 2 런너블럭(114)과 제 2 모터(124)는 제 2 LM 가이드레일(112)을 따라 (±)Y축 방향으로 함께 이동되며, 그 결과 슬라이딩플레이트(92)의 제 1 및 제 2 카메라마운트홀(94,96)은 베이스플레이트(82)의 렌즈마운트홀(84)과 선택적으로 연통된다.
한편, 본 발명에 따른 무인관측카메라(60)의 마운트어셈블리(80)에는 특히, 고배율 렌즈모듈(70)에 대한 베이스플레이트(82)의 X축 방향 정렬정밀도를 높이고, 슬라이딩플레이트(92)의 제 1 및 제 2 카메라마운트홀(94,96)에 대한 제 1 및 2 촬상유닛(152,154)의 긴밀한 고정을 위한 복수개의 마운트(mount : 130,142,146)가 동원될 수 있다.
먼저, 전자의 고배율 렌즈모듈(70)에 대한 베이스플레이트(82)의 X축 방향 정렬정밀도를 높이기 위해서는, 고배율 렌즈모듈(70)의 후단에 고정 장착되어 베이스플레이트(82)의 렌즈마운트홀(84)에 유격있게 삽입되는 제 1 플렌지(flange : 132)를 제공하는 렌즈마운트(lens mount : 130)가 사용될 수 있고, 후자의 제 1 및 제 2 카메라마운트홀(94,96)에 대한 제 1 및 2 촬상유닛(152,154)의 긴밀한 고정을 위해서는, 베이스플레이트(82)와 슬라이딩플레이트(92) 사이로 개재되어 제 1 및 제 2 카메라마운트홀(94,96)을 관통함으로써 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)이 각각 결합되도록 슬라이딩플레이트(92) 후단으로 돌출되는 제 2 및 제 3 플렌지(144,148)를 제공하는 제 1 및 제 2 카메라마운트(142,146)가 사용될 수 있다.
이때 렌즈마운트(130)의 제 1 플렌지(132)는 베이스플레이트(82)의 렌즈마운트홀(84) 보다 약간 작은 직경을 나타내어 X축 방향에 한해서 자유롭게 삽입 또는 추출될 수 있고, 제 1 및 제 2 카메라마운트(142,146)의 제 2 및 제 3 플렌지(144,148) 외면에는 각각 나사산이 구비되어 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)의 촬영구가 나사 결합될 수 있다.
그 결과, 고배율 렌즈모듈(70)에 대한 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)의 백 포커싱을 위한 베이스플레이트(82)의 X축 방향 슬라이딩은, 렌즈마운트(130)의 제 1 플렌지(132)와 베이스플레이트(82)의 렌즈마운트홀(84) 사이의 유격있는 삽입 및 추출을 통해 X축 방향으로 안정적으로 가이드되고, 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)은 각각 슬라이딩플레이트(92)의 제 1 및 제 2 카메라마운트홀(94,96)에 관통 삽입된 제 2 및 제 3 플렌지(144,146)와 나사 결합되어 슬라이딩플레이트(92)에 긴밀하게 고정될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 무인관측카메라(60)의 구체적인 작동관계를 살펴본다.
먼저, 고배율 렌즈모듈(70)에 대한 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)의 백 포커싱 동작에 관한 내용이다. 이에 첨부된 도 4a와 도 4b 그리고 도 5a와 도 5b는 각각 본 발명에 따른 무인관측카메라(60)의 백 포커싱 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4a와 도 5a는 각각 마운트어셈블리(80)의 측면도에 해당되고, 도 4b와 도 5b는 각각 마운트어셈블리(80)를 비롯해서 기타 필요부분을 함께 나타낸 사시도에 해당된다.
이러한 백 포커싱이 필요한 예로는, 본 발명에 따른 무인관측카메라(도 2의 60 참조, 이하 동일하다.)의 최초 설치 시(時)는 물론 고배율 렌즈모듈(70)의 배율변화에 따라 변화된 초점에 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)을 정렬시키기 위한 경우를 들 수 있는데, 이를 위해 무빙플레이트(62) 상에 고정된 제 1 모터(108)의 스크류축(106)이 베이스플레이트(82)의 스크류홀(86)에 삽입된 상태로 회전한다.
이때 도 4b에 실선 화살표로 표시된 방향을 따라 스크류축(106)이 회전하면 베이스플레이트(82)는 볼스크류(ball screw)의 구동원리에 따라 도 4a 및 도 4b의 점선화살표 방향, 다시 말해 임의로 +X축 방향으로 이동되고, 그 결과 도 5a 및 도 5b와 같이 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)은 고배율 렌즈모듈(70) 및 그 말단에 고정된 렌즈마운트(130)로부터 멀어진다. 반대로, 도 5b에 실선 화살표로 표시된 방향을 따라 스크류축(106)이 회전하면 베이스플레이트(82)는 도 5a 및 도 5b의 점선화살표 방향, 다시 말해 -X축 방향으로 이동되고, 그 결과 도 4a 및 도 4b와 같이 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)은 고배율 렌즈모듈(70) 및 그 말단에 고정된 렌즈마운트(130)에 가까워진다.
이 과정 중에 무빙플레이트(62)에 고정된 제 1 LM 가이드레일(102)과 베이스플레이트(82) 저면의 받침단(88)에 고정된 제 1 런너블럭(104)은 베이스플레이트(82)의 X축 방향 슬라이딩에 대한 정밀도를 높이고, 받침단(88)의 양 가장자리는 무빙플레이트(62)의 가이드단(64)에 의해 가이드 된다.
이때 특히 베이스플레이트(82)의 (±)X축 방향 슬라이딩은 고배율 렌즈모듈(70) 후단에 고정된 렌즈마운트(130)의 제 1 플렌지(132)가 베이스플레이트(82)의 렌즈마운트홀(84)에 삽입된 상태로 이루어지는 것이 바람직한바, 고배율 렌즈모듈(70)과 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154) 사이의 거리가 최대 근접된 경우, 다시 말해 도 4a 및 도 4b에 나타낸 것처럼 렌즈마운트(130)가 베이스플레이트(82)에 밀착되는 제 1 경우와, 고배율 렌즈모듈(70)과 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154) 사이의 거리가 최대로 멀어진 경우, 다시 말해 도 5a 및 도 5b에 나타낸 제 2 경우에 있어서, 베이스플레이트(82)의 X축 방향 최대 이동거리는 렌즈마운트(130)의 제 1 플렌지(132)의 돌출정도인 d 보다 작은 범위 내에서 이루어지는 것이 바람직하다. 그 이유는 고배율 렌즈모듈(70)과 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)의 X축 방향 정렬상태를 안정적으로 유지시키기 위한 것으로, 백 포커싱을 위한 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)의 이동거리는 매우 미소하므로 해당 범위 내에서도 정확한 백 포커싱이 가능하다.
아울러 제 1 모터(108)를 원격 제어하면 오토 백 포커싱이 가능하다.
다음으로, 주변의 광량변화에 따른 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)의 전환 촬영에 관한 내용이다. 이에 첨부된 도 6a와 도 6b 그리고 도 7a와 도 7b는 각각 본 발명에 따른 무인관측카메라(60)의 전환 촬영 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 6a와 도 7a는 각각 마운트어셈블리(80)를 비롯해서 기타 필요부분을 함께 나타낸 사시도에 해당되고, 도 6b와 도 7b는 각각 마운트어셈블리(80)의 측면도에 해당된다.
이러한 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)의 전환 촬영이 필요한 예로는, 주야간과 같이 주변의 광량이 변화되는 경우를 들 수 있는데, 각각의 광량에 적합한 촬상유닛(152 또는 154)으로 전환 촬영함으로써 보다 정확한 관측이 가능하기 때문이다. 이를 위해 슬라이딩플레이트(92)에 고정된 제 2 모터(124)의 회전축(122) 및 피니언(120)이 베이스플레이트(82) 후면의 랙크(118) 기어열(116)을 따라 회전된다.
이때 도 6a에 실선 화살표로 표시된 방향을 따라 제 1 모터(124)의 회전축(122) 및 피니언(120)이 회전하면 슬라이딩플레이트(92)를 비롯한 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)은 점선화살표 방향, 다시 말해 임의로 +Y축 방향으로 함께 이동되고, 그 결과 도 7a 및 도 7b에 나타낸 것처럼 제 1 촬상유닛(152)이 고배율 렌즈모듈(70)의 일직선상 후단에 위치되어 그 초점에 정렬된다. 반대로, 도 7a에 실선 화살표로 표시된 방향을 따라 제 1 모터(124)의 회전축(122) 및 피니언(120)이 회전하면 슬라이딩플레이트(92)는 점선화살표 방향, 다시 말해 -Y축 방향으로 이동함께 이동되고, 그 결과 도 6a 및 도 6b에 나타낸 것처럼 제 2 촬상유닛(154)이 고 배율 렌즈모듈(70)의 일직선상 후단에 위치되어 그 초점에 정렬된다.
이 과정 중에 베이스프레이트(82) 후면에 고정된 제 2 LM 가이드레일(112)과 슬라이딩플레이트(92) 전면에 고정된 제 2 런너블럭(114)은 슬라이딩플레이트(92)의 Y축 방향 슬라이딩에 대한 정밀도를 높이고, 이를 통해 주야간 내지는 주변의 광량변화에 따라 각각 주야간 전용의 제 1 및 제 2 촬상유닛(152,154)로 목표물을 전환 촬영할 수 있어 보다 정확한 관측이 가능하다.
아울러 제 2 모터(124)를 원격 제어하면 자동으로 주야간 전환 촬영이 가능하다.
이상에서 살펴본 것처럼, 본 발명에 따른 무인관측카메라는 고배율 렌즈모듈의 배율변화에 따른 촬상유닛의 오토 백 포커싱이 가능한 장점을 나타낸다. 따라서 사용자의 의도에 따라 목표물을 자유로이 변경하는 것은 물론 고배율 렌즈모듈의 배율을 변화시켜도 관측자는 정확한 관측결과를 얻을 수 있고, 이를 통해 무인관측에 대한 신뢰성을 크게 향상시키는 잇점을 보인다.
더불어 본 발명에 따른 무인관측카메라는 주야간 등과 같은 주변의 광량변화에 따라 각각에 적합한 촬상유닛으로 변환하는 것이 가능한바, 적응성이 뛰어난 잇점을 보인다.

Claims (6)

  1. 승강, 회전, 기울임 가능한 무빙플레이트 상에 장착된 무인관측카메라로서,
    상기 무빙플레이트 선단에 고정되어 목표물을 향하는 X축 방향으로 정렬되는 고배율 렌즈모듈과;
    상기 고배율 렌즈모듈 후단에서 상기 x축에 수직하고 무빙플레이트와 나란한 Y축 및 상기 x, y축과 수직한 z축에 의한 y-z 평면을 따라 직립되고, 상기 고배율 렌즈모듈에 대응되는 렌즈마운트홀이 관통된 베이스플레이트와;
    상기 렌즈마운트홀의 중심을 지나는 y축 선상에 각각의 중심이 놓여지는 제 1 및 제 2 카메라마운트홀이 관통된 상태로 상기 베이스플레이트 후단에 나란히 배치되는 슬라이딩플레이트와;
    상기 슬라이딩플레이트 후면의 상기 제 1 및 제 2 카메라마운트홀에 각각 고정 장착되는 제 1 및 제 2 촬상유닛과;
    상기 슬라이딩플레이트를 비롯한 상기 제 1 및 제 2 촬상유닛이 상기 고배율 렌즈모듈에 대해 멀거나 가까워지도록 상기 베이스플레이트를 X축 방향으로 이동시키는 제 1 슬라이딩수단과;
    상기 제 1 및 제 2 촬상유닛 중 선택된 하나가 상기 렌즈마운트홀 및 고배율 렌즈모듈에 선택적으로 정렬되도록 상기 슬라이딩플레이트를 Y축 방향으로 슬라이딩시키는 제 2 슬라이딩수단
    을 포함하는 무인관측카메라.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈마운트홀에 유격 있게 삽입 및 추출되는 제 1 플렌지를 제공하도록 상기 고배율 렌즈모듈 후단에 고정 장착되는 렌즈마운트와;
    상기 제 1 및 제 2 카메라마운트홀을 관통해서 상기 제 1 및 2 촬상유닛에 각각 나사 결합되는 제 2 및 제 3 플렌지를 제공하도록 상기 베이스플레이트와 슬라이딩플레이트 사이로 개재되는 제 1 및 제 2 카메라마운트
    를 더 포함하는 무인관측카메라.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 슬라이딩수단은,
    상기 베이스플레이트 하단의 상기 무빙플레이트를 따라 X축 방향으로 배설된 적어도 하나의 제 1 LM 가이드레일과;
    상기 각 제 1 LM 가이드레일을 따라 X축 방향으로 슬라이딩 가능하도록 상기 베이스플레이트 저면에 고정되는 적어도 하나의 제 1 런너블럭과;
    상기 베이스플레이트에 관통된 스크류홀과;
    상기 무빙플레이트에 고정되고, 상기 스크류홀에 관통 삽입되도록 X축을 따라 배열된 스크류축을 제공하는 제 1 모터
    를 포함하는 무인관측카메라.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 베이스플레이트 하단에 고정되고, 배면에 상기 제 1 런너블럭이 고정되는 받침단과;
    상기 무빙플레이트 상에 고정되어 상기 받침단의 좌우측면을 X축 방향으로 가이드하는 한 쌍의 가이드단
    을 더 포함하는 무인관측카메라.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 슬라이딩수단은,
    상기 베이스플레이트 후면을 따라 Y축 방향으로 배설된 적어도 하나의 제 2 LM 가이드레일과;
    상기 베이스플레이트 후면에 고정되어 Y축 선상의 기어열을 제공하는 랙크와;
    상기 각 제 2 LM 가이드레일을 따라 y축 방향으로 슬라이딩 가능하도록 상기 슬라이딩플레이트 전면에 고정되는 적어도 하나의 제 2 런너블럭과;
    상기 기어열에 치합되는 피니언이 관통 고정된 X축 선상의 회전축을 제공하 도록 상기 슬라이딩플레이트에 고정된 제 2 모터
    를 포함하는 무인관측카메라.
  6. 목표물을 향하는 x축 방향으로 정렬되는 고배율 렌즈모듈과, 상기 고배율 렌즈모듈 후단에서 상기 x축에 수직한 y축 및 상기 x,y축에 수직한 y-z 평면을 따라 직립된 마운트어셈블리와, 상기 마운트어셈블리 후면에 고정된 적어도 하나의 촬상유닛을 포함하는 무인관측카메라의 백 포커싱 방법으로서,
    상기 고배율 렌즈모듈이 상기 목표물을 향해 정렬되는 단계와;
    상기 고배율 렌즈모듈의 배율이 조절되는 단계와;
    상기 마운트어셈블리 및 촬상유닛이 상기 x축 방향으로 슬라이딩되어 상기 고배율 렌즈모듈의 초점에 상기 적어도 하나의 촬상유닛 중 하나가 정렬되는 단계
    를 포함하는 무인관측카메라의 백 포커싱 방법.
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