KR102243358B1 - 복합 윈도우를 갖는 모니터링 카메라 - Google Patents

Abstract

카메라 하우징의 프레임에 배열된 복합 윈도우 및 상기 하우징 내부에 배열된 카메라 헤드를 갖는 모니터링 카메라가 개시된다. 상기 복합 윈도우는 상기 카메라 헤드에 가장 가까운 내부 반투명 플레이트 및 상기 반투명 플레이트와 평행한 평면에 배열된 외부 보호 윈도우를 가지며, 상기 복합 윈도우는 상기 반투명 플레이트의 주변 영역에 열 에너지를 공급하도록 배열된 가열 장치를 더 포함한다. 상기 반투명 플레이트는 상기 보호 윈도우보다 큰 열 전도도를 가지며 상기 보호 윈도우에 가까이 배치되어, 열 에너지가 상기 가열 장치에서 상기 반투명 플레이트로 전달된 다음 효과적으로 상기 보호 윈도우로 전달된다.

Description

복합 윈도우를 갖는 모니터링 카메라{A MONITORING CAMERA HAVING A COMPOUND WINDOW}

본 발명은 윈도우 어셈블리, 특히 카메라의 실외 하우징을 위한 내충격성의 윈도우 어셈블리에 관한 것이다.

모니터링 카메라는 개인적인 설치뿐만 아니라 상업용으로도 점점 인기를 얻고 있다. 가장 간단한 응용분야에서 모니터링 카메라의 목적은 그것이 나타내는 장면 내에서 발생하는 이벤트를 식별하여 알고리즘이나 운영자가 평범하지 않은 일이 발생하는지 추론할 수 있도록 하는 것이다. 추론은 모니터링 카메라로부터 실시간 스트림으로 실시간으로 수행될 수 있거나, 추론은 기록된 자료에 기초할 수 있다. 다른 응용분야는 대중 교통용 차량과 같은 차량에 배치된 모니터링 카메라일 수 있다. 이러한 응용분야에서 모니터링 카메라는 운전자가 차량 내부 및 주변 상황을 이해하는 데 도움을 주기 위해 사용될 수 있으며, 어떤 일이 발생한 불행한 상황에서 녹화된 비디오 자료를 사용하여 실제로 발생한 일을 명확히 할 수 있다.

응용분야에 관계없이 모니터링 카메라로 획득한 재료의 유용성을 위해서는 카메라 시야가 방해 받지 않아야 하며 실외 환경에 배치된 카메라의 경우 이 문제를 고려해야 한다. 먼지와 같은 대기 오염은 시간이 지남에 따라 점차 시야를 방해할 수 있지만 정상적인 상황에서 이러한 원인의 영향은 적절한 서비스 간격을 보장함으로써 처리될 수 있다. 개별 스프레이로 카메라에 페인트를 칠하는 것과 같은 파손 행위는 또한 시야의 급격한 저하를 초래하며, 이러한 활동이 발생하면 카메라 시스템은 운영자에게 경고하여 문제를 지적할 수 있다. 파손 행위는 처리하기 어려울 수 있지만 모니터링 카메라 또는 모니터링 카메라를 수용하는 하우징은 충격의 형태인 최소한 어느 정도의 파손 행위를 견딜 수 있는 구조적 보호물을 가질 수 있다. 더 자주 반복되는 장애물은 날씨이다. 추운 온도에서 눈과 얼음은 모니터링 카메라의 시야를 차단하는 재료의 빠른 축적을 생성할 수 있다.

본 발명은 가혹하고 추운 환경에 배치되고 격렬한 충격을 받을 수 있는 카메라에 사용될 수 있는 개선된 카메라 윈도우 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

미국 특허출원공개공보 US2019/0056643 (2019.02.21) 유럽 특허출원공개공보 EP 1626583 (2006.02.15) 미국 특허출원공개공보 US2016/261829 (2016.09.08)

제1 측면에 따르면, 본 발명은 모니터링 카메라로 구현된다. 상기 카메라는 카메라 하우징의 프레임에 배치된 복합 윈도우 및 하우징 내부에 배치된 카메라 헤드를 가지며, 상기 복합 윈도우는 상기 카메라 헤드에 가장 가까운 내부 투명 플레이트 및 외부에서 상기 투명 플레이트와 평행한 평면으로 배치된 외부 보호 윈도우를 가지며, 상기 복합 윈도우는 상기 투명 플레이트의 주변 영역에 열 에너지를 공급하도록 구성되고 배치된 가열 장치를 더 포함하며, 상기 투명 플레이트는 상기 보호 윈도우보다 더 큰 열전도성을 가지며, 상기 가열 장치로부터 상기 투명 플레이트로 전달되는 열 에너지가 상기 보호 윈도우로 효율적으로 전달될 수 있도록 상기 보호 윈도우에 근접하여 배치된다. 상기 투명 플레이트의 열전도성이 높아지면 주변 가장자리를 따라 가해지는 열이 플레이트 전체에 분산되어 보호 윈도우로 전달된다.

하나 이상의 실시예에서, 상기 투명 플레이트는 탄성 프로파일에 배치되고, 상기 탄성 프로파일은 상기 프레임에 배열되고, 상기 탄성 프로파일의 탄성은 상기 프레임과 관하여 움직일 수 있게 하고, 따라서 상기 투명 플레이트에 대해 동일한 기능을 제공한다.

또한, 상기 보호 윈도우는 상기 탄성 프로파일 내에 또는 상기 탄성 프로파일 상에 배열되어, 상기 보호 윈도우의 변위가 상기 탄성 프로파일에 대한 편향력(biasing force)으로 변환된다. 상기 탄성 프로파일을 상기 보호 윈도우와 상기 투명 플레이트 사이의 완충제(buffer)로 사용하면 두 구성 요소들 사이에 힘을 추가로 분배하는 데 도움이 될 수 있으며, 힘이 상기 투명 플레이트에 도달하지 않고, 상기 보호 윈도우에서 상기 탄성 프로파일로 직접 전달될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 상기 탄성 프로파일은 상기 투명 플레이트와 상기 프레임 사이에 위치된 구조적 안정성이 감소된 영역을 가질 수 있어서, 상기 프레임과 상기 탄성 프로파일 사이의 상대 운동을 야기하는 임의의 변형이 이 영역에 집중되고, 상기 투명 플레이트는 파손 없이 상기 카메라 헤드의 방향으로 상기 프레임을 향해 아래쪽으로 강제될 수 있다. 상기 탄성 프로파일은 물론 탄성을 갖는 재료의 고유 특성에 의해서 만으로도 쿠션 효과를 제공할 수 있지만, 그 기하학적 디자인에 의해 그 효과가 더욱 향상될 수 있다. 일부 예는 상세한 설명에서 제공될 것이지만, 물론 원하는 특성을 얻는 수많은 다른 방법이 존재한다. 특히, 그것이 상기 투명 플레이트로 전달되기 전에 상기 보호 윈도우로부터의 힘을 흡수한다는 측면에서 그 효과는 완화되지 않는다. 오히려, 상기 투명 플레이트가 멀어지도록 하여 전달되는 충격을 감소시킨다.

하나 이상의 실시예에서, 상기 가열 장치는 바람직하게는 상기 보호 윈도우와 관련하여 상기 탄성 프로파일의 리세스에 배치될 수 있다. 상기 리세스는 상기 가열 장치를 확실하게 위치시킬 것이고, 상기 탄성 프로파일의 탄성은 상기 가열 장치와 상기 투명 플레이트 사이의 양호한 열 접촉을 달성하는데 도움을 줄 수 있으며, 이는 상세한 설명에서 언급된 예시를 관찰함으로써 쉽게 이해된다. 또한, 상기 리세스의 개방 단부가 상기 투명 플레이트를 향하게 하는 것이 열 에너지를 상기 투명 플레이트를 향하게 하여 효율적으로 사용될 수 있게 한다.

상기 탄성 프로파일은 또한 복합 윈도우의 구성 요소들 사이에 밀봉(seal)을 제공하여 주변 환경으로부터 모니터링 카메라를 보호하도록 설계될 수 있다. 그러나, 보다 우수한 밀봉을 얻기 위해 가스켓이 상기 상기 보호 윈도우 상에 배치되고 커버 플레이트에 의해 제자리에 유지될 수 있다. 상기 커버 플레이트를 상기 프레임쪽으로 조이는 것에 의해 또는 다른 구조적 구성 요소에 의해 상기 가스켓이 압축되어 밀봉을 제공한다. 관련 실시예에서, 상기 가스켓은 상기 프레임 내에 배치되어, 상기 커버 플레이트의 적용에 의한 상기 가스켓의 압축은 상기 가스켓을 상기 프레임을 향해 방사상 외측으로 확장시키고, 따라서 하나 이상의 방향으로 밀봉을 달성한다. 이 실시예는 도 1 및 대응하는 설명을 보면 쉽게 이해될 것이다.

하나 이상의 실시예들에서, 상기 프레임은 상기 카메라 하우징의 일부, 바람직하게는 상기 카메라 하우징의 커버 부분에 의해 형성될 수 있다. 이것은 별도의 구성 요소를 제공하지 않고도 상기 프레임의 기능을 제공하는 편리한 방법이다.

상기 보호 윈도우는 폴리카보네이트 수지, 또는 광학 용도에 적합하고 내충격성이 높은 다른 재료로 제조된다. 결과적으로, 상기 투명 플레이트는 우수한 광학 특성 및 유사한 광학 특성을 갖는 많은 다른 재료보다 큰 열전도성을 갖는 합성 사파이어로 제조된다. 여전히, 다른 재료가 상기 투명 플레이트에 사용될 수 있다.

상기 가열 장치로 돌아가서, 이는 모니터링 카메라의 전원에 의해 구동되는 가요성 인쇄 회로 또는 고무 가열 밴드에 의해 구현될 수 있다. 두 예들 모두 원하는 가열 효과를 제공하기 위한 견고하고 간단한 대안을 제공한다.

상기 탄성 프로파일은, 임의의 실시예에서, 탄성 재료로부터 일체로 형성되거나, 원하는 탄성이 탄성 재료 또는 스프링과 같은 탄성 부분에 의해 제공되고 상기 투명 플레이트를 위치시키는 부분은 덜 탄성적인 재료로 이루어진 다수의 부분들로 형성될 수 있다. 상기 탄성 프로파일을 제공하기 위해 사용될 수 있는 몇 가지 합성 고무 재료 또는 엘라스토머가 있지만, 정확한 특성은 복합 윈도우의 다른 구성 요소들 및 내충격성 측면에서 모니터링 카메라의 원하는 성능에 따라 달라질 수 있다. 기술된 실시예들에서, 상기 탄성 프로파일은 실리콘 고무로 제조될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에서 사용될 수 있는 복합 윈도우의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 윈도우 어셈블리의 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 카메라의 단면도이다.
도 4는 도 3의 모니터링 카메라의 사시도이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 복합 윈도우(100)의 개략적인 단면도이다. 복합 윈도우(100)의 구성 요소는 제안된 디자인이 아니라 기능을 명확하게 하기 위해 표현된다. 도 3에서, 본 발명의 다른 실시예의 복합 윈도우를 포함하는 실제 카메라 어셈블리의 단면도는 실제 응용의 더 가까운 표현을 제공한다.

도 1의 복합 윈도우(100)는 이미징을 위한 광이 통과할 수 있는 중앙 개구(104)를 형성하는 프레임(102)을 갖는다. 프레임(102)은 별도의 정의된 구성 요소로서 도시되어 있지만, 모니터링 카메라에서 프레임(102)은 보호 하우징의 일부분을 형성할 수 있다.

탄성 프로파일(resilient profile)(106)은 상기 프레임에 놓여 있다. 상기 탄성 프로파일은 고무 또는 임의의 적합한 중합체 재료로 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 탄성 프로파일은 2개의 조각들로 형성되며, 여기서 탄성은 코일 스프링과 같은 스프링에 의해 제공된다. 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예의 상기 탄성 프로파일은 여러 목적을 달성할 것이다. 다른 실시예에서, 각각 또는 일부 목적은 복합 구조의 개별 구성 요소들 또는 부분들에 의해 제공될 수 있고, 본 탄성 프로파일의 설명이 주어지면, 이러한 구조는 통상의 기술자에 의해 용이하게 생성된다. 임의의 실시예에서, 상기 탄성 프로파일은 상기 투명 플레이트와 상기 프레임 사이에 구조적 안정성이 감소된 영역(107)(예를 들어, 도 1에서 상기 프로파일과 접촉하는 "다리(leg)")을 가질 수 있다. 이는 나머지 탄성 프로파일이 본질적으로 변하지 않고 유지될 수 있지만, 상기 투명 플레이트 또는 상기 보호 윈도우와 같은 다른 구성 요소가 장착되는 영역에서 구조적 일체성(structural integrity)을 가지면서 탄성 특성이 제공될 수 있음을 의미한다. 도시되지 않은 다른 실시예에서, 상기 탄성 프로파일은 상기 투명 플레이트가 훨씬 더 용이하게 변위되는 솔루션을 제공하기 위해 중심 개구(104)에 가장 가까운 방사상의 내부 다리 없이 형성될 수 있다.

가열 장치(108)는 탄성 프로파일(106)의 리세스(109)에 위치되고, 투명 플레이트(110)는 가열 장치(108)의 상부에 배치되고 탄성 프로파일(106)의 플랜지/리세스(111)에 의해 제자리에 유지된다. 상기 투명 플레이트는 복합 윈도우가 배치된 카메라의 이미지 센서로 전파되도록 허용되어야 하는 파장에 대한 적절한 투과율을 갖는 재료로 형성되어야 한다. 이것은 일반적으로 가시광선과 근적외선에 해당하며, 응용 분야에 따라 다를 수 있다. 또한, 본 발명의 목적을 위해 투명 플레이트는 높은 열전도성을 가져야 한다. 적합한 재료의 예는 (합성)사파이어 유리(Corundum 또는 Al₂O₃)이다.

보호 윈도우(112)은 투명 플레이트(110) 위에 그리고 투명 플레이트(110)의 근처에 배치된다. 보호 윈도우(112)은 또한 프레임(102) 및 탄성 프로파일(106)의 상부 표면(113) 위에 놓인다. 보호 윈도우(112)는 본질적으로 투명 플레이트(110)과 동일한 요구 사항을 갖지만, 열전도 대신에, 상기 보호 윈도우는 높은 내충격성(impact resistance)을 가져야 한다. 적합한 재료의 예는 폴리카보네이트 수지일 수 있다.

가스켓(114) 및 커버 플레이트(116)는 보호 윈도우(112) 위에 배치되어, 윈도우 어셈블리(100)의 일체성(integrity)을 보장할 수 있게 한다. 가스켓(114)은 보호 윈도우(112)와 커버 플레이트(116) 사이에 밀봉(seal)을 제공할 것이며, 바람직하게는 밀봉을 제공하기 위해 압축 동안에 프레임(102)을 향하여 외측으로 확장할 것이다. 이로써, 상기 복합 윈도우가 보호 밀봉뿐만 아니라 밀봉 기능을 제공할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 윈도우를 갖는 모니터링 카메라 어셈블리(118)의 단면도이다. 도 3의 실시예의 주요 차이점은, 프레임(102)의 기능이 이전에 가능성으로서 언급된 바와 같이 카메라 하우징(120)에 의해 제공된다는 것이다. 간단하게 하기 위해, 동일한 구성 요소에 대해 동일한 참조 번호가 사용될 것이다. 이전 도면들과 관련하여 설명되지 않은 도 3의 추가 구성 요소들은 렌즈 홀더(126)에 배치되는 렌즈 어셈블리(124), 및 이미지 획득을 위한 이미지 센서를 포함하는 관련 센서 PCB(128)를 갖는 이동 가능한(팬 및 틸트) 카메라 헤드(122)이다. 상기 어셈블리는 제어 PCB(130), 및 전원(132)을 더 포함한다. 상기 모니터링 카메라의 기능은 기존의 모니터링 카메라와 동일할 수 있으며, 이는 본 발명의 일부가 아니므로 어떠한 것도 논의하지 않을 것이다. 본 설명의 맥락 내에서 더 상세히 설명된다. 또한, 상기 모니터링 카메라 하우징은 상기 복합 윈도우가 배치되는 커버부(120), 및 카메라 헤드와 전자 기기가 배치될 수 있는 베이스 플레이트(134)를 포함한다. 다른 카메라 구성이 본 발명의 요지를 벗어나지 않고 적용될 수 있다.

사용 중인 상기 복합 윈도우의 기능으로 돌아간다. 첫 번째 측면은 예를 들어 얼음이나 이슬을 제거할 목적으로 보호 윈도우를 가열하는 것이다. 적절한 충격 방지는 공공 장소에 배치된 모니터링 카메라에 대한 일반적인 요구 사항이며, 내충격성과 충분히 높은 열전도율을 가진 재료를 찾기가 어렵다. 충분히 높은 열전도율을 가진 재료는 종종 부서지기 쉬우므로 필요한 내충격성이 부족하다. "충분히 높은"은 윈도우의 일부에 배치된 가열원으로부터의 열이 윈도우의 표면에 충분히 신속하고 완전하게 퍼질 수 있을 정도로 충분히 높은 것으로 해석되어야 한다. 분명히, 가열 요소들을 배치하여 시야를 가로 막는 것은 바람직하지 않으므로 일반적으로 가열 요소들은 윈도우의 둘레를 따라 배치된다. 또한, 언급된 재료는 광학 부품에 적합해야 하며, 그렇지 않으면 적합한 재료를 찾는 작업은 대단치 않을 수 있다. 이미지 센서의 과도한 가열(기본적으로 열이 증가하지만 더 증가할수록 더 열악함)이 획득된 이미지의 노이즈 수준에 해로울 수 있다는 문제도 있다.

본 발명에 따른 솔루션은 도시된 실시예에서 제시된다. 비효율적인 가열 요소를 보호 윈도우(112)에 추가하는 대신에, 가열 장치(108)는 투명 플레이트(110)의 투과율을 방해하지 않도록 투명 플레이트(110)의 주변 에지 영역에 근접하게, 바람직하게는 직접 접촉하여 배열된다. 가열 장치(108)는 예를 들어 가요성 인쇄 회로(FPC) 또는 제어 PCB에 전기적으로 연결된 고무 히터일 수 있다. 열이 가해질 때, 상기 가열 장치는 상기 투명 플레이트의 주변 에지 영역을 가열할 것이고, 상기 투명 플레이트의 특성으로 인해 열은 투명 플레이트(110)의 표면에 효율적으로 퍼질 것이다. 이러한 방식으로 열 에너지가 분산되고, 보호 윈도우(112)에 근접하게 되고, 보호 윈도우(112)의 전체 영역에 걸쳐 투명 플레이트(110)로부터 보호 윈도우(112)로 쉽게 전달될 것이다. 이에 의해 본 발명의 첫 번째 효과가 달성된다.

본 발명의 두 번째 효과는 복합 윈도우의 내충격성에 관한 것이다. 언급했듯이 상기 투명 플레이트는 부서지기 쉬운 경향이 있으므로 충격 폭력을 받아서는 안 된다. 보호 윈도우(112)에 충격이 있는 경우, 투명 플레이트(110)로 직접 전달되는 대신, 탄성 프로파일(106)의 하부가 탄력적으로-내부로 붕괴되어, 투명 플레이트(110)은 상기 보호 윈도우에서 멀리 떨어지게 되고, 이로써 그 충격에도 해를 입지 않고 견딜 수 있다. 따라서 상기 보호 윈도우는 제품의 내충격성을 결정하며 폴리카보네이트는 이 목적에 매우 적합하다. 상기 투명 플레이트와 보호 윈도우 사이의 거리는 기본적으로 가능한 짧다. 이미지 아티팩트(artifact)의 위험으로 인해 선호되지는 않지만 직접 접촉할 수도 있다. 따라서, 상기 보호 윈도우가 아래쪽으로 강제될 때, 비스듬히 뾰족한 가장자리로 상기 투명 플레이트에 닿기 쉽지 않다. 오히려, 접촉 표면이 있을 것이고, 상기 탄성 프로파일이 제공됨에 따라 그 접촉 표면이 더 증가할 수 있다. 대체로, 상기 복합 윈도우는 파손되지 않고 상당한 충격을 견딜 수 있으며, 상기 투명 플레이트가 상기 보호 윈도우에 비해 취성일 수 있더라도, 상기 복합 윈도우의 내구성은 복합 윈도우의 내구성에 대한 제한 요소일 수 있다.

Claims (13)

1. 카메라 하우징의 프레임에 배치된 복합 윈도우 및 하우징 내부에 배치된 카메라 헤드를 갖는 모니터링 카메라로서,
   상기 복합 윈도우는 상기 카메라 헤드에 가장 가까운 내부 투명 플레이트 및 외부에 상기 투명 플레이트와 평행한 평면으로 배치된 외부 보호 윈도우를 가지며, 상기 복합 윈도우는 상기 투명 플레이트의 주변 영역에 열 에너지를 공급하도록 구성되고 배치된 가열 장치를 더 포함하고,
   상기 투명 플레이트는 상기 보호 윈도우에 근접하여 배치되고 상기 가열 장치의 상부에 배치되고, 상기 투명 플레이트는 상기 보호 윈도우보다 더 큰 열전도성을 가져서 상기 가열 장치로부터 상기 투명 플레이트로 전달된 열 에너지는 효과적으로 보호 윈도우로 전달될 수 있고,
   상기 투명 플레이트는 탄성 프로파일에 배치되고, 상기 탄성 프로파일은 차례로 상기 프레임에 배치되고, 상기 탄성 프로파일의 탄성은 상기 프레임과 관하여 움직일 수 있게 하고, 상기 투명 플레이트에 대해 동일한 기능을 제공하는 모니터링 카메라.
2. 제1 항에 있어서, 상기 보호 윈도우는 또한 상기 탄성 프로파일 내에 또는 상기 탄성 프로파일 상에 배치되어, 상기 보호 윈도우의 변위는 상기 탄성 프로파일에 대한 편향력으로 변환되는 모니터링 카메라.
3. 제1 항에 있어서, 상기 탄성 프로파일은 상기 투명 플레이트와 상기 프레임 사이에 위치된 구조적 안정성이 감소된 영역을 가지며, 상기 프레임과 상기 탄성 프로파일 사이의 상대 운동을 야기하는 임의의 변형이 이 영역에 집중되어, 상기 투명 플레이트는 파손 없이 카메라 헤드 방향으로 상기 프레임을 향해 아래쪽으로 강제되는 모니터링 카메라.
4. 제1 항에 있어서, 상기 가열 장치는 그 탄성 프로파일의 리세스에, 상기 보호 윈도우에 관하여 그 반대 편에 배치되는 모니터링 카메라.
5. 제1 항에 있어서, 가스켓이 상기 보호 윈도우 상에 배치되고 커버 플레이트에 의해 제자리에 유지되는 모니터링 카메라.
6. 제5 항에 있어서, 상기 가스켓은 상기 프레임 내에 배치되고, 상기 커버 플레이트의 적용에 의한 상기 가스켓의 압축은 상기 가스켓을 상기 프레임을 향하여 방사상 외측으로 확장시켜 밀봉을 달성하는 모니터링 카메라.
7. 제1 항에 있어서, 상기 프레임은 상기 카메라 하우징의 일부에 의해 형성되는 모니터링 카메라.
8. 제1 항에 있어서, 상기 보호 윈도우는 폴리카보네이트 수지로 이루어진 모니터링 카메라.
9. 제1 항에 있어서, 상기 투명 플레이트는 합성 사파이어로 이루어진 모니터링 카메라.
10. 제1 항에 있어서, 상기 가열 장치는 모니터링 카메라의 전원에 의해 구동되는 가요성 인쇄 회로 또는 고무 가열 밴드인 모니터링 카메라.
11. 제1 항에 있어서, 상기 탄성 프로파일은 탄성 재료로 일체로 형성되거나, 원하는 탄성이 탄성 재료 또는 스프링과 같은 탄성 부분에 의해 제공되고 상기 투명 플레이트를 위치시키는 부분은 덜 탄성적인 재료로 이루어진 다수의 부분들로 형성되는 모니터링 카메라.
12. 삭제
13. 삭제

Images