KR102169289B1 - 무인 비행체의 조명장치 - Google Patents

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KR102169289B1
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camera
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aerial vehicle
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오재용
주재영
조홍현
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한국광기술원
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Abstract

본 발명은 무인 비행체의 조명장치를 개시한다. 본 발명은 무인 비행체에 설치된 카메라의 동작과 연동하여 카메라의 촬영방향으로 조명이 출력되도록 동작하여 카메라 촬영에 필요한 조명을 제공할 수 있

Description

무인 비행체의 조명장치{LIGHTING DEVICE OF UNMANNED AIR VEHICLE}
본 발명은 무인 비행체의 조명장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 무인 비행체에 설치된 카메라의 동작과 연동하여 카메라의 촬영방향으로 조명이 출력되도록 동작하는 무인 비행체의 조명장치에 관한 것이다.
무인 비행체 또는 드론은 여러 개의 프로펠러를 이용하여 비행체를 구성한 것으로서, 레져, 항공 촬영 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
이러한 무인 비행체를 쉽고 편하게 조종하기 위하여 호버링 기능, 원점 회귀 기능 등 다양한 기술이 개발되고 있다.
최근에는, 무인 비행체를 이용한 택배 배달 서비스, 무인 비행체를 이용한 무인 감시 등 다양한 분야에 무인 비행체를 활용하기 위해 기술 개발이 이루어지고 있다.
무인 비행체를 이용한 기술 중에서, 무인 비행체에 조명 장치를 달아 수색 작업시 활용하거나 또는 야간 촬영시 부족한 광량을 확보하려는 시도가 계속되어 왔다.
그러나, 상공으로부터 빛을 조사하여 충분한 광량을 확보하기 위해서는 높은 광량의 조명 장치가 필요하고, 이러한 고출력의 조명 장치는 필연적으로 많은 열이 발생하는 문제점이 있고, 또한 조명 장치를 동작시키기 위해 충분한 전력 공급이 필요한 문제점이 있다.
한국 공개특허공보 공개번호 제10-2018-0009218호(발명의 명칭: 비행형 조명 장치)에는 무인 비행체의 프로펠러로부터 발생된 기류를 이용하여 조명부의 방열판에서 발생되는 열이 방출되도록 구성하여 방열판의 크기를 작게 형성해도 충분한 냉각효과를 제공할 수 있는 구성이 개시되어 있다.
그러나, 종래기술에 따른 조명장치는 방열의 문제를 개선한 효과를 제공하지만, 조명 장치를 동작시키기 위한 전력을 무인 비행체의 전원장치로부터 공급받도록 구성되어 조명 장치의 동작시 무인 비행체의 비행시간이 감소하는 문제점이 있다.
또한, 최근의 무인 비행체는 설치된 카메라를 이용한 야간 촬영이 이루어지고 있지만, 종래기술에 따른 조명 장치는 무인 비행체에 고정되어 카메라의 촬영방향과 조명 장치의 조사방향이 서로 달라 야간 촬영시 충분한 조명을 제공하지 못하는 문제점이 있다.
한국 공개특허공보 공개번호 제10-2018-0009218호(발명의 명칭: 비행형 조명 장치)
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 무인 비행체에 설치된 카메라의 동작과 연동하여 카메라의 촬영방향으로 조명이 출력되도록 동작하는 무인 비행체의 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는 무인 비행체의 조명장치로서, 조명용 빛을 출력하는 광원부가 광원 구동부를 통해 무인 비행체에 회전 가능하게 설치되고, 상기 무인 비행체에 배치된 카메라의 동작 제어신호를 수신하여 상기 카메라의 촬영 방향 정보를 분석하며, 상기 분석된 카메라의 촬영 방향 정보를 이용하여 상기 광원부의 조사 방향이 상기 카메라의 촬영 방향과 일치되도록 제어하는 조명장치를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 조명장치는 카메라와 접속하여 상기 카메라로로 입력되는 동작 제어신호를 분기하여 출력하는 접속부; 상기 조명장치로 전원을 공급하는 전원부; 상기 광원부의 온/오프 동작 신호를 출력하고, 상기 접속부가 분기한 카메라의 동작 제어신호로부터 상기 카메라의 촬영 방향 정보를 분석하며, 상기 분석된 촬영 방향 정보에 따라 상기 광원부의 조사 방향을 변경하는 변경 제어신호를 출력하는 제어부; 상기 제어부의 온/오프 동작 신호에 따라 동작하는 광원부; 및 상기 제어부의 변경 제어신호에 따라 상기 광원부가 임의의 방향으로 회전하도록 동작하는 광원 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 조명장치는 상기 광원부에서 출력되는 빛의 배광각이 가변되도록 동작하는 FOV 가변부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 카메라의 동작 제어신호로부터 상기 카메라의 줌인/줌아웃 정보를 분석하며, 상기 분석된 줌인/줌아웃 정보에 따라 상기 FOV 가변부로 배광각 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 FOV 가변부는 상기 광원부로부터 출력되는 빛이 임의의 배광각을 형성하도록 변환하는 렌즈; 및 상기 배광각 제어신호에 따라 상기 렌즈가 임의의 위치에 위치되도록 동작하는 렌즈 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 전원부는 무인 비행체의 전원장치와 독립되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 광원부는 서로 다른 파장범위의 빛을 출력하는 복수의 광원; 및 상기 광원으로부터 발생된 열이 냉각되도록 하는 방열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 광원은 자외선 파장범위, 가시광선 파장범위 및 적외선 파장범위의 빛을 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 광원부는 상기 방열부를 냉각하는 방열팬을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 무인 비행체에 설치된 카메라의 동작과 연동하여 카메라의 촬영방향으로 조명이 출력되도록 동작하여 카메라 촬영에 필요한 조명을 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 카메라가 다양한 형광 이미지를 촬영할 수 있도록 형광(fluorescence) 유도가 가능한 다양한 파장범위의 빛을 조명으로 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 조명장치의 배광각 조절을 통해 카메라의 FOV(field of view)에 대응하는 조명을 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 조명장치를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에 따른 무인 비행체 조명장치를 설치한 상태를 나타낸 사시도.
도 3은 도 1에 따른 무인 비행체 조명장치의 구성을 나타낸 블록도.
도 4는 도 1에 따른 무인 비행체 조명장치의 광원부 구성을 나타낸 블록도.
도 5는 도 1에 따른 무인 비행체 조명장치의 광원 구동부 구성을 나타낸 블록도.
도 6은 도 1에 따른 무인 비행체 조명장치의 FOV 가변구 구성을 나타낸 블록도.
도 7은 도 1에 따른 무인 비행체 조명장치의 동작을 설명하기 위한 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 무인 비행체의 조명장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다는 표현은 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, "‥부", "‥기", "‥모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 그 둘의 결합으로 구분될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 조명장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 무인 비행체 조명장치를 설치한 상태를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 1에 따른 무인 비행체 조명장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 도 1에 따른 무인 비행체 조명장치의 광원부 구성을 나타낸 블록도이며, 도 5는 도 1에 따른 무인 비행체 조명장치의 광원 구동부 구성을 나타낸 블록도이고, 도 6은 도 1에 따른 무인 비행체 조명장치의 FOV 가변구 구성을 나타낸 블록도이며, 도 7은 도 1에 따른 무인 비행체 조명장치의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 1 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체의 조명장치(100)는 무인 비행체(200)에 설치되고, 상기 무인 비행체(200)에 설치된 카메라(300)의 동작과 연동하여 상기 카메라(300)의 촬영방향으로 광원부(140)의 조명이 출력되도록 제어한다.
즉, 상기 조명장치(100)는 조명용 빛을 출력하는 광원부(140)가 광원 구동부(150)를 통해 무인 비행체(200)에 회전 가능하게 설치되고, 상기 무인 비행체(200)에 배치된 카메라(300)의 동작 제어신호를 수신하여 상기 카메라(300)의 촬영 방향 정보를 분석하며, 상기 분석된 카메라(300)의 촬영 방향 정보를 이용하여 상기 광원부(140)의 조사 방향이 상기 카메라(300)의 촬영 방향과 일치되도록 제어하는 구성으로서, 접속부(110)와, 전원부(120)와, 제어부(130)와, 광원부(140)와, 광원 구동부(150)와, FOV 가변부(160)를 포함하여 구성된다.
상기 접속부(110)는 카메라(300)와 접속하여 상기 카메라로(300)로 입력되는 동작 제어신호를 분기하여 출력하는 구성으로서, 바람직하게는 커넥터 등의 접속부재를 통해 이루어지며, 일측이 상기 카메라(300)와 연결되어 상기 카메라(300)로 입력되는 동작 제어신호를 분기하고, 상기 분기된 카메라(300)의 동작 제어신호를 타측에 연결된 상기 제어부(130)로 입력되도록 한다.
상기 전원부(120)는 조명장치(100)로 전원을 공급하는 구성으로서, 바람직하게는 상기 무인 비행체(200)의 비행을 위해 전원을 공급하는 전원장치(미도시)와 독립적으로 구성되어 상기 조명장치(100)의 동작에 필요한 전원을 공급하도록 구성된다.
즉, 상기 전원부(120)는 무인 비행체(200)와는 구별되는 별도 전원을 조명장치(100)로 공급하여 광원부(140)가 충분한 조명을 제공할 수 있도록 한다.
상기 제어부(130)는 조명장치(100)의 동작을 제어하는 구성으로서, 광원부(140)의 온/오프 동작 제어 신호를 출력하고, 상기 접속부(110)가 분기한 카메라(300)의 동작 제어신호로부터 상기 카메라(300)의 촬영 방향 정보를 분석하며, 상기 분석된 촬영 방향 정보에 따라 상기 광원부(140)의 조사 방향을 변경하는 변경 제어신호를 출력한다.
즉, 상기 제어부(130)는 카메라(300)의 동작을 위해 입력되는 카메라(300) 동작 제어신호로부터 상기 카메라(300)의 촬영 방향 변경을 위해 카메라 구동부(미도시)로 공급되는 출력 방향 제어용 신호를 추출하여 상기 카메라(300)의 촬영 방향 정보를 분석한다.
또한, 상기 제어부(130)는 상기 분석된 카메라(300)의 촬영 방향 정보를 이용하여 광원부(140)의 조사 방향이 변경되도록 상기 광원부(140)를 회전시키는 광원 구동부(150)로 변경 제어신호를 출력한다.
또한, 상기 제어부(130)는 상기 카메라(300)의 동작 제어신호로부터 상기 카메라(300)의 FOV(Field of view)에 따른 줌인/줌아웃 제어용 신호를 추출하여 상기 카메라(300)의 줌인/줌아웃 정보를 분석한다.
또한, 상기 제어부(130)는 상기 분석된 줌인/줌아웃 정보에 따라 FOV 가변부(160)로 배광각 제어신호를 출력한다.
상기 광원부(140)는 제어부(130)의 온/오프 동작 신호에 따라 온/오프 동작을 수행하고, 복수의 광원(141a, 141b, 141c)과, 방열부(142)와, 방열팬(143)을 포함하여 구성된다.
상기 광원(141a, 141b, 141c)은 서로 다른 파장범위의 빛을 출력하는 구성으로서, 제1 광원(141a), 제2 광원(141b), 제3 광원(141c)인 3개의 광원으로 구성되며, 레이저 다이오드(LD), LED 등의 발광소자로 이루어진다.
즉, 상기 광원(141a, 141b, 141c)은 형광(fluorescence) 유도가 가능하도록 예를 들면, 280㎚~400㎚의 자외선 파장범위의 빛, 780㎚~980㎚의 적외선 파장범위의 빛, 450㎚~700㎚의 가시광선 파장범위의 빛을 각각 출력할 수 있도록 구성하여, 카메라(300)가 가시광선에 의한 일반적인 이미지 외에 자외선에 의한 형광 이미지, 적외선에 의한 적외선 이미지 등 다양한 이미지를 촬영할 수 있도록 조명을 제공한다.
또한, 광원(141a, 141b, 141c)은 프레임(101)을 통해 하나의 광원처럼 일체형으로 구성될 수 있다.
상기 방열부(142)는 광원(141a, 141b, 141c)의 일측에 설치되어 상기 광원(141a, 141b, 141c)으로부터 발생된 열을 전도를 통해 흡수하여 냉각되도록 한다.
상기 방열팬(143)은 방열부(142)의 일측에 설치되어 상기 방열부(142)가 신속하게 냉각되도록 한다.
상기 광원 구동부(150)는 제어부(130)의 변경 제어신호에 따라 광원부(140)가 임의의 방향으로 회전하도록 동작하는 구성으로서, 지지 프레임(210)을 통해 무인 비행체(200)에 설치되고, 상기 광원부(140)를 수평방향으로 회전시키는 제1 구동부(151)와, 상기 광원부(140)를 수직방향으로 회전시키는 제2 구동부(152)를 포함하여 구성되며, 상기 제1 및 제2 구동부(151, 152)는 모터 등의 액추에이터로 구성될 수 있다.
상기 FOV 가변부(160)는 광원부(140)에서 출력되는 빛의 배광각이 가변되도록 동작하는 구성으로서, 상기 광원부(140)의 출력단에 설치되고, 렌즈(161)와 렌즈 구동부(162)를 포함하여 구성된다.
상기 렌즈(161)는 광원부(140)로부터 출력되는 빛이 임의의 배광각을 형성하도록 변환하는 구성으로서, 요구되는 배광 패턴에 따라 볼록형상의 렌즈, 오목형상의 렌즈 또는 상기 볼록형상의 렌즈 및 오목형상의 렌즈를 복수개 조합하여 구성한 렌즈군으로 구성될 수 있다.
상기 렌즈 구동부(162)는 제어부(130)에서 출력된 배광각 제어신호에 따라 상기 렌즈(161)를 임의의 위치에 위치되도록 동작하여 상기 렌즈(161)의 초점 거리 변경을 통해 광원부(140)에서 출력된 빛이 상기 렌즈(161)를 통해 다양한 배광각을 형성할 수 있도록 하고, 모터 등의 액추에이터로 구성될 수 있다.
따라서, 상기 조명장치(100)는 무인 비행체(200)에 마련된 지지 프레임(210)을 통해 카메라(300)와 분리된 위치에 설치되고, 제어부(130)가 분석한 카메라(300)의 촬영 방향 정보를 이용하여 광원부(140)의 조사 방향이 상기 카메라(300)의 촬영 방향과 동기화되도록 제어함으로써, 야간 촬영시 충분한 조명을 제공할 수 있도록 한다.
또한, 상기 조명장치(100)는 제어부(130)가 분석한 카메라(300)의 FOV에 따른 줌인/줌아웃 정보를 이용하여 FOV 가변부(160)의 동작을 제어함으로써, 상기 카메라(300)의 FOV에 따른 광원부(140)의 빛의 배광각을 동기화시킬 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 도면번호는 설명의 명료성과 편의를 위해 기재한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
100 : 조명장치 101 : 프레임
110 : 접속부 120 : 전원부
130 : 제어부 140 : 광원부
141a : 제1 광원 141b : 제2 광원
141c : 제3 광원 142 : 방열부
143 : 방열팬 150 : 광원 구동부
151 : 제1 구동부 152 : 제2 구동부
160 : FOV 가변부 161 : 렌즈
162 : 렌즈 구동부 200 : 무인 비행체
210 : 지지 프레임 300 : 카메라

Claims (8)

  1. 조명용 빛을 출력하는 광원부(140)가 광원 구동부(150)를 통해 무인 비행체(200)에 회전 가능하게 설치되고, 상기 무인 비행체(200)에 배치된 카메라(300)의 동작 제어신호를 수신하여 상기 카메라(300)의 촬영 방향 정보를 분석하며, 상기 분석된 카메라(300)의 촬영 방향 정보를 이용하여 상기 광원부(140)의 조사 방향이 상기 카메라(300)의 촬영 방향과 일치되도록 제어하는 조명장치(100)를 포함하되,
    상기 조명장치(100)는 카메라(300)의 동작 제어신호로부터 카메라(300)의 줌인/줌아웃 정보를 분석하며, 상기 분석된 줌인/줌아웃 정보에 따라 광원부(140)에서 출력되는 빛의 배광각이 가변되도록 동작하는 FOV 가변부(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체의 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명장치(100)는 카메라(300)와 접속하여 카메라로(300)로 입력되는 동작 제어신호를 분기하여 출력하는 접속부(110);
    상기 조명장치(100)로 전원을 공급하는 전원부(120);
    상기 광원부(140)의 온/오프 동작 신호를 출력하고, 상기 접속부(110)가 분기한 카메라(300)의 동작 제어신호로부터 카메라(300)의 촬영 방향 정보를 분석하며, 상기 분석된 촬영 방향 정보에 따라 상기 광원부(140)의 조사 방향을 변경하는 변경 제어신호를 출력하는 제어부(130);
    상기 제어부(130)의 온/오프 동작 신호에 따라 동작하는 광원부(140); 및
    상기 제어부(130)의 변경 제어신호에 따라 상기 광원부(140)가 임의의 방향으로 회전하도록 동작하는 광원 구동부(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체의 조명장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 FOV 가변부(160)는 상기 광원부(140)로부터 출력되는 빛이 임의의 배광각을 형성하도록 변환하는 렌즈(161); 및
    상기 배광각 제어신호에 따라 상기 렌즈(161)가 임의의 위치에 위치되도록 동작하는 렌즈 구동부(162)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체의 조명장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 전원부(120)는 무인 비행체(200)의 전원장치와 독립되어 이루어진 것을 특징으로 하는 무인 비행체의 조명장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 광원부(140)는 서로 다른 파장범위의 빛을 출력하는 복수의 광원(141a, 141b, 141c); 및
    상기 광원(141a, 141b, 141c)으로부터 발생된 열이 냉각되도록 하는 방열부(142)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체의 조명장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광원(141a, 141b, 141c)은 자외선 파장범위, 가시광선 파장범위 및 적외선 파장범위의 빛을 출력하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체의 조명장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광원부(140)는 상기 방열부(142)를 냉각하는 방열팬(143)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체의 조명장치.
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