KR101626403B1 - 적외선 필터 교환부를 구비한 감시용 카메라 모듈 - Google Patents

Abstract

핀홀렌즈의 전방에 배치되는 적외선 필터 교환부를 구비한 감시용 카메라 모듈이 개시된다. 감시용 카메라 모듈은 이미지 센서가 실장된 인쇄회로기판; 상기 이미지 센서의 전방에 배치되며 상기 인쇄회로기판에 조립되는 홀더; 상기 홀더에 장착되는 핀홀렌즈; 및 상기 핀홀렌즈의 전방에 배치되어 상기 핀홀렌즈의 구멍으로 투과되는 적외선을 선택적으로 필터링하기 위한 적외선 필터 교환부;를 포함한다.

Description

적외선 필터 교환부를 구비한 감시용 카메라 모듈{MONITORING CAMERA MODULE HAVING INFRARED FILTER CHANGER}

본 발명은 감시용 카메라 모듈에 관한 것으로, 특히 감시용 카메라의 핀홀렌즈의 전방에 적외선 필터 교환부를 구비하는 감시용 카메라 모듈에 관한 것이다.

감시를 목적으로 사용되는 카메라는 가시광선뿐만 아니라 적외선에 대하여도 충분한 감도를 갖는 CCD 방식 이미지 센서나, 빠른 처리속도와 저전력으로도 동작되는 CMOS 방식 이미지 센서가 구비될 수 있다. 감시용 카메라는 일정한 거리에 있는 피사체를 주간과 야간에 지속적으로 촬영을 하여야 한다. 종전에는 CCD 방식이 저조도 환경에서 가장 적합한 이미지 센서였으나, 최근에는 CCD 방식이나 CMOS 방식 모두 저조도 환경에서도 촬영이 가능하다. 상기 이미지 센서는 인쇄회로기판 상에 실장되어, 영상을 전기적 신호로 변환하고 빛의 세기에 따른 전압 변동으로부터 디지털화된 화상 데이터를 기억매체에 저장할 수 있다.

이미지 센서는 불가시광선인 적외선에 대해서도 민감하게 반응하기 때문에, 주간에는 적외선 차단 필터를 통해 적외선을 차단하고 디지털 이미지에서 발생하는 노이즈를 방지할 수 있다. 이러한 적외선 필터는 가시광선만을 투과시켜 올바른 색상을 촬영할 수 있게 하고, 적외선으로 인하여 화면이 실제보다 포화되지 않게 할 수 있다. 한편, 야간에는 적외선을 적극적으로 투과시킴으로써 가시광선이 적은 환경에서도 적외선에 대하여 충분한 감도를 가지는 이미지 센서에 의해 피사체를 촬영할 수 있다.

핀홀 감시 카메라는 작은 구멍인 핀홀(pinhole)을 통해 빛을 통과시켜 이미지 센서에 의해 피사체 정보를 감지하여 영상신호로 변환함으로써 촬영하는 카메라이다. 이러한 핀홀 감시 카메라는 초소형으로 감시 카메라를 제작할 수 있으며 설치 장소에 구애받지 않고 설치 가능한 장점이 있다.

하지만, 핀홀 감시 카메라는 크기가 작고 렌즈의 최종단과 이미지 센서 사이의 거리인 BFL(back focal length)이 매우 짧아, 주야 연속촬영을 위해 필요한 핀홀렌즈와 이미지 센서 사이에 적외선 필터 교환기를 장착이 극히 어려운 문제가 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 적외선 필터 교환부를 핀홀렌즈의 전면에 배치함으로써 BFL(back focal length)이 짧은 핀홀렌즈를 채용한 감시용 카메라에서도 적외선 차단 기능이 용이하게 구현될 수 있는 감시용 카메라 모듈을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이미지 센서가 실장된 인쇄회로기판;상기 이미지 센서의 전방에 배치되며 상기 인쇄회로기판에 조립되는 홀더; 상기 홀더에 장착되는 핀홀렌즈; 및 상기 핀홀렌즈의 전방에 배치되어 상기 핀홀렌즈의 구멍으로 투과되는 적외선을 선택적으로 필터링하기 위한 적외선 필터 교환부;를 포함하는 감시용 카메라 모듈을 포함한다.

상기 적외선 필터 교환부는 광투과공을 구비한 하우징;적외선 차단 필터; 및 상기 하우징에 배치되며, 상기 적외선 차단 필터를 상기 광투과공에 오버랩되는 제1 위치 및 오버랩되지 않는 제2 위치 중 어느 하나로 이동시키기 위한 구동부;를 포함할 수 있다.

상기 구동부는, 상기 적외선 차단 필터를 지지하는 블레이드; 및 상기 블레이드를 시계방향 또는 반 시계방향으로 구동하는 액추에이터;를 포함할 수 있다.

상기 액추에이터는, 서로 간격을 두고 대칭으로 배치되는 제1 및 제2 전자석부; 상기 제1 및 제2 전자석부 사이에 배치되어 상기 제1 및 제2 전자석부에 형성되는 자극에 의해 시계방향 또는 반 시계방향으로 회동하는 마그네트; 및 상기 마그네트와 함께 회동하며, 상기 블레이드의 일단이 고정되는 구동암;을 포함할 수 있다.

상기 핀홀렌즈는 상기 홀더 내부에 위치하도록 형성될 수 있다.

상기 적외선 필터 교환부는 상기 홀더와 일체로 형성되는 것도 물론 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명에 있어서는, 핀홀렌즈를 이용한 감시용 카메라 모듈에 있어서 적외선 필터 교환부가 핀홀렌즈의 전면에 배치됨에 따라 주야 연속촬영이 가능한 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 필터 교환부를 구비한 감시용 카메라 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 필터 교환부를 구비한 감시용 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 교환부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 차단 필터가 광투과공에 오버랩되어 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 차단 필터가 광투과공에 오버랩되지 않는 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 필터 교환부를 구비한 감시용 카메라 모듈의 구성을 설명한다.

도 1 내지 도 2를 참고하면, 본 실시예의 감시용 카메라 모듈은 인쇄회로기판(100), 이미지 센서(110), 홀더(150), 핀홀렌즈(200), 적외선 필터 교환부(300)를 포함한다. 인쇄회로기판(100)은 전선을 사용하지 않고 구리로 된 회로를 통하여 부품 간 회로를 연결할 때 사용되는 얇은 판으로서 강화 섬유유리나 플라스틱으로 만들어진다.

인쇄회로기판(100)에는 이미지 센서(110)가 실장된다. 이미지 센서(image sensor)는 반도체소자의 제조기술을 이용하여 집적회로화된 광전변환소자이다. 이미지 센서는 크게 CCD와 CMOS로 구분된다. CCD는 광전자를 이용하여 빛으로 들어온 신호를 전기적으로 바꾸어 주며, 흑백만 인식하기 때문에 추가적으로 RGB 필터를 사용하는 이미지 센서이고, CMOS는 반도체 소자가 직접 빛을 수용하고 화소마다 엠프가 있어 전하를 전기 신호로 화소마다 변환 & 증폭하여 저장하는 방식이다. 감시 카메라의 경우 저조도 모드에서도 촬영되어야 하는 특성상 최근까지 CCD가 주로 사용되었으나, 최근 CMOS센서의 저조도 특성이 개선되면서 감시 카메라에서는 이미지 센서에 CCD와 CMOS가 구분없이 사용된다.

홀더(150)는 인쇄회로기판(100)에 탈부착 가능하게 조립되며, 이미지 센서(110)를 둘러싸게 된다. 이 경우, 홀더(150)는 핀홀렌즈(200)가 삽입되는 삽입홀(151)이 형성되고, 삽입홀(151) 주변에는 적외선 필터 교환부(300)의 후단부가 분리 가능하게 결합되는 결합돌기(153)가 돌출 형성된다.

핀홀렌즈(200)는 대략 원기둥의 형상과 깔대기 모양의 형상이 결합되어 구성되며, 피사체 부분 즉 전방으로 갈수록 원기둥의 지름은 작아진다. 광투과공(313)에 대응하는 위치에 광이 투과할 수 있도록 작은 구멍인 핀홀(pin hole)이 형성된다. 핀홀렌즈(200)는 추가적인 렌즈 등을 구비하거나 촬상된 이미지를 처리하는 구성 요소를 포함할 수 있다. 한편, 감시 카메라에 사용되는 핀홀렌즈(200)는 바늘구멍에서도 영상을 명확하게 확인할 수 있어, 은행 ATM 기계나 산업현장의 협소한 공간에서 사용된다.

적외선 필터 교환부(300)는 핀홀렌즈(200)의 전방에 배치되어 핀홀렌즈(200)의 구멍으로 투과되는 적외선을 선택적으로 필터링 하기 위하여 사용된다. 필터 교환부(300)는 광투과공(313)이 형성되어 있는 커버(311)와 필터교환부(300)의 부재들을 보호하는 하우징(310)으로 외면을 형성하고, 적외선 차단 필터(320)와 상기 하우징(310)에 배치되며 상기 적외선 차단 필터(320)를 회전 이동시키기 위한 구동부를 더 포함한다.

하우징(310)은 홀더(150)와 일체로 형성되는 것도 물론 가능하다. 이는 감시용 카메라 모듈의 전체적인 부피를 최소화하고 조립공정을 단순하게 하기 위함이다.

커버(311)의 중앙에 원형으로 광투과공(313)이 형성되며, 이러한 광투과공(313)은 핀홀렌즈(200)의 중심과 적외선 차단필터(320)가 오버랩되는 위치에 대응하도록 형성된다. 커버(311)의 일측면에 구동암(347)이 피봇되도록 결합구멍이 형성되고, 구동암(347)은 상기 결합구멍을 중심으로 좌우로 회동운동을 한다.

적외선 차단 필터(320)는 블레이드(330)의 끝단에 설치되어 구동암(347)의 회전운동에 의해 광투과공(313)과 오버랩 되는 제1 위치와 오버랩되지 않는 제2 위치로 회전운동을 하게 된다.

구동부는 블레이드(330) 및 상기 블레이드(330)를 시계방향 또는 반 시계방향으로 구동하게 하는 액추에이터(340)를 더 포함한다.

블레이드(330)는 적외선 차단 필터(320)를 지지하고, 일측에 구동암(347)과 같은 모양의 구멍이 형성되어 구동암(347)과 결합한다.

액추에이터(340)는 시계방향 또는 반 시계방향으로 왕복구동하는 구동력을 발생하며, 제1 및 제2 전자석부(341,343), 마그네트(345) 및 구동암(347)을 포함한다.

제1 및 제2 전자석부(341,343)는 마그네트(345)를 중심으로 서로 간격을 두고 상호 대칭으로 배치된다. 또한, 제1 및 제2 전자석부(341,343)는 각각, 대략 U자형으로 이루어진 요크와 요크의 일측에 권선된 코일을 포함한다. 이 경우 요크는 양단이 마그네트(345)에 인접하게 배치되며, 각 코일에 인가되는 전류의 방향에 따라 양단에 서로 다른 자극의 자기장이 교번하여 형성됨에 따라 마그네트(345)를 시계방향 또는 반 시계방향으로 회동하게 한다.

마그네트(345)는 영구자석으로서 대략 원형으로 이루어지며, 블레이드(330)의 일단이 고정되는 구동암(347)과 함께 회전한다. 이 경우 마그네트(345)는 중앙을 기준으로 양측에 서로 다른 자극(N극, S극)이 각각 착자된다.

구동암(347)은 마그네트(345)와 동일한 형상으로 된 부분이 마그네트(345)의 위에서 고정 설치되며, 켄틸레버보 형상의 암이 블레이드(330)와 결합한다. 마그네트(345)와 동일한 형상인 원형으로 된 부분의 가운데에는 커버(311)에 형성된 결합구멍과 결합한다. 구동암(347)가 마그네트(345)의 회전에 따라 시계방향 또는 반 시계방향으로 선회시, 블레이드(330)에 의해 지지되는 적외선 차단 필터(320)는 광투과공(313)에 오버랩되는 제1위치 및 오버랩되지 않는 제2 위치 중 어느 하나로 이동된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일시예에 따른 적외선 필터 교환부(300)의 작동을 도 3 및 도 4를 참고하여 설명한다.

도 1 내지 도 2와 같이 이미지 센서(110)가 실장된 인쇄회로기판(100)의 전면에 핀홀렌즈(200)가 구비되는 홀더(150)가 장착되며, 적외선 필터 교환부(300)는 핀홀렌즈(200)의 전방에 배치된다. 도 4는 적외선 차단 필터(320)가 광투과공(313)에 오버랩되는 제1위치를 나타내며, 도 5는 적외선 차단 필터(320)가 광투과공(313)에 오버랩되지 않는 제2위치를 나타낸다.

본 실시예의 적외선 필터 교환부(300)는 주로 주간에 도 4와 같이, 적외선 차단 필터(320)가 광투과공(313)에 오버랩되는 위치에 놓이게 함으로써 적외선을 차단하고 디지털 이미지에서 발생하는 노이즈를 방지하여 올바른 색상을 촬영하고 양질의 촬상된 화질을 얻을 수 있다.

적외선 차단 필터(320)과 광투과공(313)이 오버랩되는 위치에 놓이게 하기 위해 다음과 같이 동작한다. 제1 및 제2 전자석부(341,343)의 각 코일에 일방향으로 전류가 인가되면, 전자석부(341,343)의 요크와 마그네트(345) 간에 발생하는 전자기력에 의해 마그네트(345)는 시계방향으로 소정 각도 회전한다. 이러한 마그네트(345)의 회전력은 블레이드(330)로 전달되며, 블레이드(330)의 끝단에 설치되어 지지되는 적외선 차단 필터(320)는 광투과공(313)에 오버랩된다.

본 실시예의 적외선 필터 교환부(300)는 야간에 도 5와 같이, 적외선 차단 필터(320)가 광투과공(313)에 오버랩되지 않는 위치에 놓이게 함으로써 적외선을 적극적으로 이미지 센서(110)로 투과하게 하여 가시광선이 적은 환경에서도 적외선에 대하여 충분한 감도를 가지는 이미지 센서(110)에 의해 피사체를 연속적으로 촬영할 수 있다.

적외선 차단 필터(320)과 광투과공(313)이 오버랩되지 않는 위치에 놓이게 하기 위해 다음과 같이 동작한다. 제1 및 제2 전자석부(341,343)의 각 코일에 역방향으로 전류가 인가되면, 전자석부(341,343)의 요크와 마그네트(345) 간에 발생하는 전자기력에 의해 마그네트(345)는 반 시계방향으로 소정 각도 회전한다. 이러한 마그네트(345)의 회전력은 블레이드(330)로 전달되며, 블레이드(330)의 끝단에 설치되어 지지되는 적외선 차단 필터(320)는 광투과공(313)에 오버랩되지 않는다.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 필터(320)의 동작은 사용자가 직접 적외선 필터 교환부(300)를 조작하여 수동으로 설정할 수 있으며 또는 공지의 광센서를 이용하여 빛의 조도를 감지함으로써 자동으로 적외선 차단 필터(320)가 광투과공(313)에 오버랩되거나 오버랩되지 않는 위치로 동작시키는 것도 가능하다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 일시예에 따른 적외선 필터 교환부(300)를 구비한 감시용 카메라 모듈(1)은 핀홀렌즈(200)와 같은 크기와 BFL이 매우 작아 필터교환장치를 설치할 수 없었던 종래의 문제점을 해결한 것으로, 핀홀렌즈(200)의 전방에 동작이 간편하고 콤팩트한 적외선 필터 교환부(300)를 설치하여 점차 소형화되어 가는 감시용 핀홀 카메라에서 요구하는 기능과 사이즈를 충족시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

100: 인쇄회로기판 110: 이미지 센서
150: 홀더 151: 삽입홀
153: 결합돌기 200: 핀홀렌즈
300: 적외선 필터 교환부 310: 하우징
311: 커버 313: 광투과공
320: 적외선 차단 필터 330: 블레이드
340: 액추에이터 341: 제1 전자석부
343: 제2 전자석부 345: 마그네트
347: 구동암

Claims (6)

1. 이미지 센서가 실장된 인쇄회로기판;
   상기 이미지 센서의 전방에 배치되며 상기 인쇄회로기판에 조립되는 홀더(Holder);
   상기 홀더에 장착되는 피사체측으로 갈수록 지름이 작아지는 원기둥 형상의 핀홀렌즈; 및
   상기 핀홀렌즈의 전방에 배치되어 상기 핀홀렌즈의 구멍으로 투과되는 적외선을 선택적으로 필터링하기 위한 적외선 필터 교환부;를 포함하며,
   상기 적외선 필터 교환부는,
   광투과공을 구비한 하우징;
   적외선 차단 필터; 및
   상기 하우징에 배치되며, 상기 적외선 차단 필터를 상기 광투과공에 오버랩되는 제1 위치 및 오버랩되지 않는 제2 위치 중 어느 하나로 이동시키기 위한 구동부;를 포함하고,
   상기 구동부는,
   상기 적외선 차단 필터를 지지하는 블레이드; 및
   상기 블레이드를 시계방향 또는 반 시계방향으로 구동하는 액추에이터;를 포함하며,
   상기 액추에이터는,
   서로 간격을 두고 대칭으로 배치되는 제1 및 제2 전자석부;
   상기 제1 및 제2 전자석부 사이에 배치되어 상기 제1 및 제2 전자석부에 형성되는 자극에 의해 시계방향 또는 반 시계방향으로 회동하는 마그네트; 및
   상기 마그네트와 함께 회동하며, 상기 블레이드의 일단이 고정되는 구동암;을 포함하고,
   상기 핀홀렌즈는 상기 홀더 내부에 위치하며,
   상기 적외선 필터 교환부는 상기 홀더와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 감시용 카메라 모듈.
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