KR101809211B1 - 적외선 카메라 및 적외선 카메라의 광학 정렬 방법 - Google Patents

적외선 카메라 및 적외선 카메라의 광학 정렬 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적외선 카메라 및 적외선 카메라의 광학 정렬 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적외선 카메라를 광학적으로 정렬하기 위한 적외선 카메라 및 적외선 카메라의 광학 정렬 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 적외선 카메라의 광학 정렬 방법은 광학계를 통하여 검출기에 결상되는 적외선 영상을 촬영하기 위한 적외선 카메라의 광학 정렬 방법으로서, 상기 적외선 영상을 중심 영역과 상기 중심 영역을 둘러싸는 복수 개의 주변 영역으로 구획하는 과정; 상기 중심 영역과 상기 복수 개의 주변 영역에서 각각 초점 위치 값을 산출하는 과정; 상기 복수 개의 주변 영역에서 각각 상기 중심 영역과의 초점 위치 차이 값을 산출하는 과정; 및 상기 중심 영역과의 초점 위치 차이 값에 따라 상기 광학계와 검출기 사이의 상대 각도를 조절하는 과정;을 포함한다.

Description

적외선 카메라 및 적외선 카메라의 광학 정렬 방법{INFRARED CAMERA AND METHOD FOR OPTICAL ALIGNMENT OF THE SAME}
본 발명은 적외선 카메라 및 적외선 카메라의 광학 정렬 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적외선 카메라를 광학적으로 정렬하기 위한 적외선 카메라 및 적외선 카메라의 광학 정렬 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 모든 물체는 절대 온도 0도(섭씨 -273.16도) 이상에서 복사 에너지를 방출한다. 열상 검출기(Thermal Image Detector)는 소정의 물체로부터 방출되는 복사 에너지에 의해 발생하는 물체와 물체의 주변 배경 간의 온도 차이를 검출한다. 그리고 검출된 온도 차이에 의해 물체의 영상 신호를 구성하고, 구성된 영상 신호에 의해 물체의 형상을 모니터 할 수 있도록 구현된 시스템을 말한다.
이러한 열상 검출기는 물체의 온도와 주변 온도의 차이를 검출하는 시스템이므로 야간에도 관측이 가능하다. 이렇기 때문에, 군용과 민간 또는 산업용으로 활용된다. 먼저, 군용으로는 야간 감시용 및 야간 작전용으로 사용되고 있으며, 민간용 및 산업용으로는 야간 감시, 작동 중인 전자 시스템의 비파괴검사 혹은 의료 진단 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 즉, 건물의 열 손실 탐지, 탱크 내부의 저장량 측정, 송전 선로의 결함 확인, 침입자 탐지 등에 많이 이용되고 있다. 이와 같이, 빛이 없는 야간에서 목표물을 감시하거나 촬영하기 위해서 적외선 카메라를 이용하며, 적외선 카메라는 야간에서 표적과 배경이 방출하는 고유한 복사에너지의 차이를 감지한다. 또한, 적외선 카메라는 열상 장비의 일종으로서, 감시 및 의료용 진단 등 여러 분야에서 사용되고 있다. 특히 야간 및 연막과 같은 가혹한 상황에서의 관측성능이 우수하다는 장점으로 인해 1970년대 일부 국가에서는 군사용 열상 장비를 개발하기 시작하였다.
이러한 적외선 카메라는 제작 중에 광학계와 검출기 사이에 필연적으로 광학적인 오차가 발생하게 된다. 즉, 적외선 카메라는 검출기 제작에 따른 공차, 렌즈의 본딩 및 제작에 따른 공차, 그 외 검출기 및 렌즈를 설치하기 위한 기구물의 공차에 따라 광학적인 오차가 발생하게 되고, 이러한 공차들은 누적되어 적외선 카메라의 초점이 흐려지게 되는 문제점을 야기한다.
따라서, 이러한 적외선 카메라의 광학적인 오차 값들을 설계 값에 맞추기 위하여 광학 정렬 과정이 수행된다. 그러나, 종래에는 이러한 적외선 카메라의 광학 정렬 과정이 작업자의 수작업과 경험에 의하여 수행되어, 작업자의 능력에 지나치게 의존될 뿐 아니라, 광학계의 정렬 포인트를 찾아내고 적절한 보상 과정을 통하여 정확한 초점 위치를 찾기 위하여 많은 시간 및 노력이 소요되는 문제점이 있었다.
KR 10-0177091 B1
본 발명은 적외선 카메라를 자동으로 광학 정렬할 수 있는 적외선 카메라 및 적외선 카메라의 광학 정렬 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 적외선 카메라의 광학 정렬 방법은 광학계를 통하여 검출기에 결상되는 적외선 영상을 촬영하기 위한 적외선 카메라의 광학 정렬 방법으로서, 상기 적외선 영상을 중심 영역과 상기 중심 영역을 둘러싸는 복수 개의 주변 영역으로 구획하는 과정; 상기 중심 영역과 상기 복수 개의 주변 영역에서 각각 초점 위치 값을 산출하는 과정; 상기 복수 개의 주변 영역에서 각각 상기 중심 영역과의 초점 위치 차이 값을 산출하는 과정; 및 상기 중심 영역과의 초점 위치 차이 값에 따라 상기 광학계와 검출기 사이의 상대 각도를 조절하는 과정;을 포함한다.
상기 적외선 영상을 구획하는 과정은, 상기 적외선 영상을 제1 방향 및 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라 각각 균일한 간격으로 분할할 수 있다.
상기 초점 위치 값을 산출하는 과정은, 상기 중심 영역과 상기 복수 개의 주변 영역에 촬영 대상물을 순차적으로 위치시켜, 상기 중심 영역과 상기 복수 개의 주변 영역에서 각각 초점 위치 값을 산출할 수 있다.
상기 초점 위치 값을 산출하는 과정은, 상기 적외선 영상의 윤곽선을 필터링하는 과정; 및 상기 윤곽선의 필터 값이 최대가 될 때의 상기 광학계와 검출기 사이의 간격 값을 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 적외선 영상의 윤곽선을 필터링하는 과정은, 상기 적외선 영상의 윤곽선을 강조하는 라플라시안 필터(Laplacian Filter)에 의하여 이루어질 수 있다.
상기 광학계와 검출기의 상대 각도를 조절하는 과정은, 상기 중심 영역과의 초점 위치 차이 값에 비례하도록 상기 상대 각도를 조절할 수 있다.
상기 광학계와 검출기의 상대 각도를 조절하는 과정은, 상기 중심 영역과의 초점 위치 차이 값의 절대 평균 값이 최소가 되도록 상대 각도를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 카메라는 촬영 대상물의 적외선 에너지를 결상시키는 광학계; 상기 광학계로부터 결상된 적외선 에너지를 검출하는 검출기; 상기 검출기로부터 검출된 적외선 에너지를 중심 영역과 상기 중심 영역을 둘러싸는 복수 개의 주변 영역으로 구획되는 적외선 영상으로 출력하는 출력부; 상기 복수 개의 주변 영역에서 중심 영역과의 초점 위치 차이 값에 따른 상기 광학계와 검출기 사이의 상대 각도를 결정하는 상대 각도 결정부; 및 상기 결정된 상대 각도에 따라 상기 광학계와 검출기 중 적어도 하나를 회전시키는 각도 조절부;를 포함한다.
상기 각도 조절부는, 상기 광학계와 검출기 중 적어도 하나를 중심부를 기준으로 회전시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 적외선 카메라 및 적외선 카메라의 광학 정렬 방법에 의하면, 각 주변 영역에서 산출된 초점 위치 차이 값으로부터 광학계와 검출기의 오정렬 위치를 예측하여 이를 보정함으로써, 작업자의 수작업에 의하여 반복적으로 수행되는 광학 정렬 작업을 단순화할 수 있다.
또한, 각 영역의 초점 위치 값으로부터 중심 영역과의 초점 위치 차이 값을 자동으로 산출할 수 있게 되어, 광학적 정렬 위치를 자동으로 추출할 수 있을 뿐만 아니라, 광학적 정렬 정도 또한 자동으로 추출할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 카메라의 구성 요소를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 카메라의 광학 정렬 방법을 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 초점 위치를 나타내는 도면.
도 4는 중심 영역과 복수 개의 주변 영역에서 초점 위치 값이 산출되는 모습을 나타내는 도면.
도 5는 중심 영역과 복수 개의 주변 영역에서 초점 위치 차이 값이 산출되는 모습을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 적외선 카메라가 광학적으로 정렬되는 모습을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 카메라의 구성 요소를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 카메라는 촬영 대상물의 적외선 에너지를 결상시키는 광학계(100); 상기 광학계(100)로부터 결상된 적외선 에너지를 검출하는 검출기(200); 상기 검출기(200)로부터 검출된 적외선 에너지를 중심 영역과 상기 중심 영역을 둘러싸는 복수 개의 주변 영역으로 구획되는 적외선 영상으로 출력하는 출력부(300); 상기 복수 개의 주변 영역에서 중심 영역과의 초점 위치 차이 값에 따른 상기 광학계(100)와 검출기(200) 사이의 상대 각도를 결정하는 상대 각도 결정부(400); 및 상기 결정된 상대 각도에 따라 상기 광학계(100)와 검출기(200) 중 적어도 하나를 회전시키는 각도 조절부(500);를 포함한다.
광학계(100)는 촬영 대상물의 적외선 에너지를 결상시키는 광학적 구성 요소이다. 즉, 광학계(100)는 촬영 대상물로부터 방출되는 적외선 에너지를 광학적으로 처리하며 예를 들어 줌 렌즈, 포커스 렌즈 등으로 구성되는 단일 또는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다.
검출기(200)는 상기 광학계(100)로부터 결상된 적외선 에너지를 검출한다. 즉, 검출기(200)는 광학계(100)에 의하여 입사면에 결상되는 적외선 에너지를 검출하여 전기적인 영상 신호로 변환하며, CMOS(Complimentary Metal Oxide Semiconductor) 또는 CCD(Charge Coupled Device)로 구현될 수 있다.
출력부(300)는 상기 검출기(200)로부터 검출된 적외선 에너지를 적외선 영상으로 출력한다. 즉, 출력부(300)는 검출기(200)로부터 검출되어 변환된 전기적인 영상 신호로부터 적외선 영상을 출력하며, 출력되는 적외선 영상은 사용자에게 제공된다.
여기서, 출력부(300)로부터 출력되는 적외선 영상은 중심 영역과 상기 중심 영역을 둘러싸는 복수 개의 주변 영역으로 구획된다. 즉, 중심 영역과 복수 개의 주변 영역은 제1 방향, 예를 들어 종 방향으로 적외선 영상을 복수 개의 영역으로 분할하고, 제1 영역과 교차하는 제2 방향, 예를 들어 횡 방향으로 복수 개의 영역을 재분할하여 구획될 수 있다. 또한, 출력부(300)는 적외선 영상을 제1 방향으로 균일한 간격으로 분할하고, 제2 방향으로 균일한 간격으로 분할할 수 있으며, 이 경우 적외선 영상은 균일한 면적을 가지는 중심 영역과 복수 개의 주변 영역으로 구획될 수 있다.
상대 각도 결정부(400)는 출력부(300)에 의하여 중심 영역과 복수 개의 주변 영역으로 구획된 적외선 영상의 초점 위치 차이 값을 산출하고, 상기 초점 위치 차이 값에 따라 광학계(100)와 검출기(200) 사이의 상대 각도를 결정한다. 일반적으로 광학계(100)와 검출기(200)는 적외선 카메라 내에서 설계 상의 설정된 상대 각도, 예를 들어 광학계(100)와 검출기(200)가 평행하게 배치되어 0°의 각도를 이루도록 설치된다. 그러나, 검출기 제작에 따른 공차, 렌즈의 본딩 및 제작에 따른 공차, 그 외 검출기 및 렌즈를 설치하기 위한 기구물의 공차에 따라 광학계(100)와 검출기(200) 사이의 상대 각도가 틀어지는 등의 광학적인 오차가 발생하게 된다. 이에, 상대 각도 결정부(400)는 이러한 광학적인 오차를 해소할 수 있는 광학계(100)와 검출기(200) 사이의 정확한 상대 각도를 결정하게 된다.
각도 조절부(500)는 상기 상대 각도 결정부(400)에 의하여 결정된 상대 각도로 광학계(100)와 검출기(200)가 위치하도록 상기 광학계(100)와 검출기(200) 중 적어도 하나를 회전시킨다. 이는 광학계(100)와 검출기(200) 중 적어도 하나에 정렬용 쉼(shim)을 설치하거나, 설치된 정렬용 쉼을 제거하여 수동적으로 이루어질 수 있으며, 광학계(100)와 검출기(200) 중 적어도 하나를 VCM(Voice Coil Motor), MEMS(Micro-ElectroMechanical Systems), 스테핑 모터(Stepping Motor) 등에 의하여 중심부를 기준으로 회전시켜 자동으로 이루어질 수도 있다.
상기한 출력부(300)에 의하여 적외선 영상을 구획하는 과정, 상대 각도 결정부(400)에 의하여 광학계(100)와 검출기(200) 사이의 상대 각도를 결정하는 과정 및 각도 조절부(500)에 의하여 광학계(100)와 검출기(200) 중 적어도 하나를 회전시키는 과정에 대하여는 후술하는 적외선 카메라의 광학 정렬 방법과 관련하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 카메라의 광학 정렬 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 초점 위치를 나타내는 도면이고, 도 4는 중심 영역과 복수 개의 주변 영역에서 초점 위치 값이 산출되는 모습을 나타내는 도면이며, 도 5는 중심 영역과 복수 개의 주변 영역에서 초점 위치 차이 값이 산출되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 카메라의 광학 정렬 방법은 광학계를 통하여 검출기에 결상되는 적외선 영상을 촬영하기 위한 적외선 카메라의 광학 정렬 방법으로서, 상기 적외선 영상을 중심 영역과 상기 중심 영역을 둘러싸는 복수 개의 주변 영역으로 구획하는 과정(S100); 상기 중심 영역과 상기 복수 개의 주변 영역에서 각각 초점 위치 값을 산출하는 과정(S200); 상기 복수 개의 주변 영역에서 각각 상기 중심 영역과의 초점 위치 차이 값을 산출하는 과정(S300); 및 상기 중심 영역과의 초점 위치 차이 값에 따라 상기 광학계와 검출기 사이의 상대 각도를 조절하는 과정(S400);을 포함한다.
적외선 영상을 구획하는 과정(S100)은 출력부(300)로부터 출력되는 적외선 영상을 중심 영역과 상기 중심 영역을 둘러싸는 복수 개의 주변 영역으로 구획한다. 여기서, 중심 영역은 적외선 영상의 중심부를 포함하는 영역을 의미하며, 주변 영역은 중심부를 제외한 중심 영역의 주변에 위치하는 영역을 의미한다. 여기서, 적외선 영상을 구획하는 과정(S100)은 적외선 영상을 제1 방향 및 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라 각각 균일한 간격으로 분할할 수 있으며, 제1 방향은 출력되는 적외선 영상의 종 방향이고, 제2 방향은 출력되는 적외선 영상의 횡 방향일 수 있다. 또한, 적외선 영상은 제1 방향 및 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라 동일한 개수로 구획되어 중심 영역과 복수 개의 영역을 합한 전체 영역의 수가 (2n-1)2 개로 구획될 수 있다. 이 경우, 중심 영역을 중심으로 주변 영역이 중심 영역과 동일한 면적을 가지도록 배치시킬 수 있으며, 후술하는 각 영역의 초점 위치 차이 값에 따라 광학계와 검출기 사이의 상대 각도를 동일한 조건에서 영역 별로 조절할 수 있게 된다. 이하에서는, 적외선 영상이 3개의 행과 3개의 열로 구성되어 3×3 배열의 9개 영역으로 구획되는 경우를 예로 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 5×5 또는 7×7 배열 등 다양한 구성이 적용될 수 있음은 물론이다.
초점 위치 값을 산출하는 과정(S200)은 중심 영역과 상기 중심 영역을 둘러싸는 복수 개의 주변 영역으로 구획된 적외선 영상에 대하여 각 영역의 초점 위치 값을 산출한다. 여기서, 초점 위치 값은 도 3에 도시된 바와 같이 광학계(100)의 초점이 조절되어 적외선 영상이 가장 선명하게 나타나는 경우의 광학계(100)와 검출기(200) 사이의 간격 값(S)을 의미한다.
여기서, 초점 위치 값을 산출하는 과정(S200)은 중심 영역과 상기 복수 개의 주변 영역에 촬영 대상물을 순차적으로 위치시켜, 상기 중심 영역과 상기 복수 개의 주변 영역에서 각각 초점 위치 값을 산출할 수 있다. 즉, 중심 영역과 주변 영역 각각에 대하여 초점 위치 값을 산출하기 위하여는 해당 영역의 중심부에 촬영 대상물을 위치시킬 필요가 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 적외선 영상이 중심 영역과 제1 주변 영역 내지 제8 주변 영역을 포함하는 9개의 영역으로 구획되는 경우, 먼저 중심 영역 내에 촬영 대상물을 위치시켜 중심 영역의 초점 위치값을 산출하고, 이후 제1 주변 영역 내지 제8 주변 영역 내에 각각 촬영 대상물을 위치시켜 각 영역의 초점 위치 값을 산출할 수 있다.
또한, 초점 위치 값을 산출하는 과정(S200)은 적외선 영상의 윤곽선을 필터링하는 과정; 및 상기 윤곽선의 필터 값이 최대가 될 때의 상기 광학계와 검출기 사이의 간격 값을 산출하는 과정;을 포함할 수 있다. 즉, 초점 위치 값을 산출하는 과정(S200)은 윤곽선 검출 알고리즘을 이용하여 적외선 영상의 윤곽선을 필터링을 통하여 추출하고, 적외선 영상의 윤곽선 필터 값이 최대가 될 때 상기 적외선 영상이 가장 선명하게 나타나는 경우로 보아 이 때의 광학계(100)와 검출기(200) 사이의 간격 값(S)을 측정하여 이를 각 영역의 초점 위치 값으로 결정할 수 있다.
보다 상세하게는, 먼저 촬영 대상물을 중앙 영역에 위치시키고, 적외선 영상의 윤곽선 필터 값이 작아지는 방향, 즉 적외선 영상이 흐려지는 위치로 광학계(100) 또는 검출기(200)의 위치를 변경시킨다. 그리고, 그 위치에서부터 적외선 영상의 윤곽선 필터 값이 커지는 방향, 즉 적외선 영상이 선명해지는 위치로 광학계(100) 또는 검출기(200)의 위치를 다시 이동시키고, 이전 적외선 영상과 이동 후에 적외선 영상의 윤곽선 필터 값을 계속하여 비교하면서 광학계(100) 또는 검출기(200)를 이동시키다가 적외선 영상의 윤곽선 필터 값이 가장 큰 순간 광학계(100) 또는 검출기(200)를 이동을 중지하여 광학계(100)와 검출기(200) 사이의 간격 값(S)을 측정할 수 있다. 이러한 과정은 촬영 대상물을 제1 주변 영역 내지 제2 주변 영역으로 각각 순차적으로 위치시켜 반복적으로 이루어지며, 그 결과, 도 4에 도시된 바와 같이 각 영역에 대한 윤곽선 필터 값 및 이에 따른 초점 위치 값을 산출할 수 있게 된다. 이와 같이 적외선 영상의 윤곽선을 필터링하는 과정은 계수 값을 공간 필터 연산하여 적외선 영상의 윤곽선을 강조하는 라플라시안 필터(Laplacian Filter)에 의하여 이루어질 수 있으며, 라플라시안 필터는 해당 영역 내에서 이동하여 적외선 영상의 윤곽선을 필터링하여 필터 값을 산출하게 된다.
초점 위치 차이 값을 산출하는 과정(S300)은 복수 개의 주변 영역에서 각각 상기 중심 영역과의 초점 위치 차이 값을 산출한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 각 영역에 대하여, 해당 영역의 초점 위치 값에서 중심 영역의 차이 값을 빼 초점 위치 차이 값을 산출한다. 예를 들어, 중심 영역의 초점 위치 값이 a로 산출되고, 제1 주변 영역의 초점 위치 값이 b로 산출된 경우, 제1 주변 영역의 초점 위치 차이 값은 b-a로 산출된다. 또한, 제2 주변 영역의 초점 위치 값이 c로 산출된 경우, 제2 주변 영역의 초점 위치 차이 값으 c-a로 산출되며, 이는 다른 주변 영역에 대하여도 동일한 과정으로 산출된다. 여기서, 중심 영역의 초점 위치 차이 값은 항상 0의 값으로 산출되므로 중심 영역의 초점 위치 차이 값을 산출하는 과정은 생략될 수 있다. 또한, 도 5에서는 복수 개의 주변 영역의 각 초점 위치 값에서 중심 영역의 초점 위치 값을 뺀 값을 초점 위치 차이 값으로 산출하는 구성을 예로써 도시하였으나, 중심 영역의 초점 위치 값에서 복수 개의 주변 영역의 각 초점 위치 값을 뺀 값을 초점 위치 차이 값으로 산출할 수도 있음은 물론이며, 이 경우 초점 위치 차이 값은 부호만이 변환된 형태로 산출된다.
광학계(100)와 검출기(200)의 상대 각도를 조절하는 과정(S400)은 중심 영역과의 초점 위치 차이 값에 비례하도록 광학계(100)와 검출기(200)의 상대 각도를 조절한다. 즉, 중심 영역과의 초점 위치 차이 값이 상대적으로 큰 값으로 산출되는 경우 광학계(100)와 검출기(200) 중 적어도 하나를 상대적으로 큰 각도로 회전시키며, 중심 영역과의 초점 위치 차이 값이 상대적으로 작은 값으로 산출되는 경우 광학계(100)와 검출기(200) 중 적어도 하나를 상대적으로 작은 각도로 회전시킬 수 있다. 이에 의하여, 적외선 영상의 중심 영역과 복수 개의 주변 영역에서 초점 위치 차이 값을 감소시킬 수 있으며, 광학계(100)와 검출기(200)의 상대 각도를 조절하는 과정(S400)은 중심 영역과의 초점 위치 차이 값의 절대 평균 값이 최소가 되도록 광학계(100)와 검출기(200) 사이의 상대 각도를 조절할 수 있다. 여기서, 절대 평균 값이란 각 영역의 초점 위치 차이 값을 양의 부호를 가지는 절대 값으로 환산하여 평균한 값을 의미한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 적외선 카메라가 광학적으로 정렬되는 모습을 나타내는 도면이다. 여기서, 도 6(a)는 적외선 영상을 중심 영역과 복수 개의 주변 영역으로 구획하여 각 영역의 초점 위치 차이 값을 나타내는 도면이고, 도 6(b)는 도 6(a)에서의 초점 위치 차이 값에 따라 광학계를 회전시켜 적외선 카메라를 광학적으로 정렬하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따라 적외선 카메라가 광학적으로 정렬되는 모습을 예시적으로 설명하면, 전술한 과정에 의하여 제1 주변 영역의 초점 위치 차이 값이 0.1mm, 제2 주변 영역의 초점 위치 차이 값이 0.3mm, 제3 주변 영역의 초점 위치 차이 값이 0.1mm로 산출되고, 제6 주변 영역의 초점 위치 차이 값이 -0.1mm, 제7 주변 영역의 초점 위치 차이 값이 -0.3mm, 제8 주변 영역의 초점 위치 차이 값이 -0.1mm로 산출되는 경우, 광학적인 오차에 의하여 광학계(100)는 검출기에 대하여 상부와 하부 측이 일정 각도로 틀어진 형태라고 예측될 수 있다. 이에, 광학계(100)를 상부와 하부에서 일정 각도로 회전시켜 적외선 카메라를 광학적으로 정렬할 수 있다. 이와 같이 광학계(100)를 상부와 하부에서 일정 각도로 회전시키는 경우 각 주변 영역의 초점 위치 차이 값은 0의 값과 근사한 값으로 보정되며, 이에 따라 각 주변 영역의 초점 위치 차이 값의 절대 평균 값이 0으로 수렴하여 최소 값이 되도록 상대 각도가 조절될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 카메라 및 적외선 카메라의 광학 정렬 방법에 의하면, 각 주변 영역에서 산출된 초점 위치 차이 값으로부터 광학계와 검출기의 오정렬 위치를 예측하여 이를 보정함으로써, 작업자의 수작업에 의하여 반복적으로 수행되는 광학 정렬 작업을 단순화할 수 있다.
또한, 각 영역의 초점 위치 값으로부터 중심 영역과의 초점 위치 차이 값을 자동으로 산출할 수 있게 되어, 광학적 정렬 위치를 자동으로 추출할 수 있을 뿐만 아니라, 광학적 정렬 정도 또한 자동으로 추출할 수 있게 된다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100: 광학계 200: 검출기
300: 출력부 400: 상대 각도 결정부
500: 각도 조절부

Claims (9)

  1. 광학계를 통하여 검출기에 결상되는 적외선 영상을 촬영하기 위한 적외선 카메라의 광학 정렬 방법으로서,
    상기 적외선 영상을 중심 영역과 상기 중심 영역을 둘러싸는 복수 개의 주변 영역으로 구획하는 과정;
    상기 중심 영역과 상기 복수 개의 주변 영역에서 각각 초점 위치 값을 산출하는 과정;
    상기 복수 개의 주변 영역에서 각각 상기 중심 영역과의 초점 위치 차이 값을 산출하는 과정; 및
    상기 중심 영역과의 초점 위치 차이 값에 따라 상기 광학계와 검출기 사이의 상대 각도를 조절하는 과정;을 포함하는 적외선 카메라의 광학 정렬 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적외선 영상을 구획하는 과정은,
    상기 적외선 영상을 제1 방향 및 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라 각각 균일한 간격으로 분할하는 적외선 카메라의 광학 정렬 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 초점 위치 값을 산출하는 과정은,
    상기 중심 영역과 상기 복수 개의 주변 영역에 촬영 대상물을 순차적으로 위치시켜, 상기 중심 영역과 상기 복수 개의 주변 영역에서 각각 초점 위치 값을 산출하는 적외선 카메라의 광학 정렬 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 초점 위치 값을 산출하는 과정은,
    상기 적외선 영상의 윤곽선을 필터링하는 과정; 및
    상기 윤곽선의 필터 값이 최대가 될 때의 상기 광학계와 검출기 사이의 간격 값을 산출하는 과정;을 포함하는 적외선 카메라의 광학 정렬 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 적외선 영상의 윤곽선을 필터링하는 과정은,
    상기 적외선 영상의 윤곽선을 강조하는 라플라시안 필터(Laplacian Filter)에 의하여 이루어지는 적외선 카메라의 광학 정렬 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학계와 검출기의 상대 각도를 조절하는 과정은,
    상기 중심 영역과의 초점 위치 차이 값에 비례하도록 상기 상대 각도를 조절하는 적외선 카메라의 광학 정렬 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학계와 검출기의 상대 각도를 조절하는 과정은,
    상기 중심 영역과의 초점 위치 차이 값의 절대 평균 값이 최소가 되도록 상대 각도를 조절하는 적외선 카메라의 광학 정렬 방법.
  8. 촬영 대상물의 적외선 에너지를 결상시키는 광학계;
    상기 광학계로부터 결상된 적외선 에너지를 검출하는 검출기;
    상기 검출기로부터 검출된 적외선 에너지를 중심 영역과 상기 중심 영역을 둘러싸는 복수 개의 주변 영역으로 구획되는 적외선 영상으로 출력하는 출력부;
    상기 복수 개의 주변 영역에서 중심 영역과의 초점 위치 차이 값에 따른 상기 광학계와 검출기 사이의 상대 각도를 결정하는 상대 각도 결정부; 및
    상기 결정된 상대 각도에 따라 상기 광학계와 검출기 중 적어도 하나를 회전시키는 각도 조절부;를 포함하는 적외선 카메라.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 각도 조절부는, 상기 광학계와 검출기 중 적어도 하나를 중심부를 기준으로 회전시키는 적외선 카메라.
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