KR20020078211A

KR20020078211A - 촬영시스템

Info

Publication number: KR20020078211A
Application number: KR1020010018249A
Authority: KR
Inventors: 김재호; 김재형; 이부희
Original assignee: 주식회사 엠아이
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2002-10-18
Also published as: KR100419790B1

Abstract

본 발명은, 본체와; 상기 본체의 전면에 부착되며 물체의 화상을 입사하는 렌즈부와; 상기 본체 내부에 상기 렌즈부의 광축 상에 설치되고 상기 렌즈부에 의해 입사된 상기 물체의 화상이 결상되는 촬상센서를 구비한 촬상센서부와; 상기 촬상센서부의 센서설치평면과 상기 렌즈부의 광축과의 각도로 조절하기 위한 각도조절수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 카메라의 렌즈부의 광축에 수직이 아닌 평면에 놓인 물체에 대하여 초점 형성이 잘된 선명한 화상을 얻을 수 있다.

Description

촬영시스템{Photographing system}

본 발명은, 촬영시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각도 조절 가능한 촬상센서부를 구비한 촬영시스템에 관한 것이다.

종래의 촬영시스템은 다수의 기기 부품을 수용하는 본체와, 본체의 일영역에 설치되어 임의의 물체의 화상을 입사하는 렌즈부와, 본체의 내부에 설치되고 렌즈부의 광축과 동일 축선 상에 마련되어 렌즈부에 의해 촬영된 물체의 화상을 제공받는 촬상센서부로 구성된다.

도8을 참조하여 보면, 이러한 종래의 촬영시스템에 대한 구조는 초점형성 영상대상 평면(100)과 렌즈부의 렌즈설치 평면(110)과 센서설치평면(120)이 광축(C)상에 평행으로 마련되어 있다.

이와 같은 구성에 의하여, 렌즈부를 통해 임의의 물체의 화상이 입사되면, 입사된 화상이 촬상센서부로 전달되며 이에 전달된 화상이 외부의 출력장치를 통해 확인할 수 있다.

이때, 렌즈부의 렌즈설치 평면(120)과 촬상센서부의 센서설치평면(120)이 평행을 이루고 있어 상기 렌즈부의 렌즈설치 평면(120)에 평행한 초점형성 영상대상 평면(100) 위에 있는 물체만 정확하게 촬상센서부에 초점이 맺혀 선명한 화상을 얻을 수 있다.

따라서, 이러한 종래의 촬영시스템에 있어서는, 촬영하고자 하는 물체가 초점형성 영상대상 평면(100) 위에 위치하지 않는 부분은, 정확하게 촬상센서부에 초점이 맺히지 않으므로 그 화상을 선명하게 촬상할 수 없다는 문제점을 가지고 있다.

이와 같이 종래의 촬영시스템에는 광축(C)에 센서 설치 평면(120)이 수직으로 형성되어 있어, 카메라 외부에서 광축(C)에 수직인 평면의 물체만이 초점이 잘 형성되었다.

한편, 보통의 광학계에서 조리개를 매우 작게 열면 비교적 초점이 잘 형성되는 데 이는 바늘 구멍 사진기의 원리로 설명된다.

즉, 바늘구멍 사진기는 물체와 바늘구멍과의 거리에 상관없이 모든 물체가 다 초점이 잘 잡힌다. 그러나, 이때에는 센서로 들어 오는 광량은 매우 작아서 Noise의 문제가 야기된다.

그래서, 센서로 들어오는 광량을 증가 시키기 위해 조리개를 더욱 많이 열어야 한다.

그러나, 이때에는 원하는 평면, 즉 초점형성 영상대상 평면(100)에 놓인 물체의 초점은 잘 형성되나 초점형성 영상대상 평면(100)에서 벗어난 물체의 영상은 흐려진다.

또한, 이러한 영상 흐려짐은 조리개를 크게 열면 열수록 심해진다.

따라서, 카메라에서 광량의 증가를 위해 조리개를 크게 열어야 하는 데, 그 경우 초점형성 영상대상 평면에서 물체가 멀어지면 매우 흐려지므로, 촬영하고자 하는 물체가 이동 중이거나, 광축에 수직으로 놓여 있지 않은 경우에는 종래 카메라로는 원하는 평면에 놓인 물체의 초점을 동시에 다 잡을 수 없다는 문제점이 있었다.

특히, 촬영하고자 하는 물체가 소정의 속도를 가지고 이동을 하는 물체인 경우에 있어서는, 이동하는 물체의 화상촬영을 위해서는 물체의 이동경로 상의 초점형성 영상대상 평면에 해당되는 지점에 물체 감지용 센서를 마련해야 하는 번거로움을 가지고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 촬상센서부의 설치각도를 조절하여 광축과 수직을 이루지 않는 원하는 초점형성 영상대상 평면에 있는 물체를 선명하게 촬상할 수 있도록 하는 촬영시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 일정 속도를 가지고 운동하는 물체를 촬상하기 위해 센서를 설치하는 번거로움을 줄일 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 촬영시스템의 설치사시도,

도 2a 및 도2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 촬영시스템의 측면도,

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 촬영시스템의 부분사시도,

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 촬영시스템의 부분사시도,

도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 촬영시스템의 측면도,

도 6은 본 발명에 따른 촬상센서부의 각도조절을 위한 계산방법을 도출하기 위한 도면,

도 7a 내지 도 7c는 도 6의 계산방법에 따라 정확한 각도조절이 이루어진 상태와, 각도조절이 이루어지지 않은 상태의 화상도이다.

도8은 종래의 촬영시스템에 대한 구조도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 촬영시스템 3 : 본체

10 : 렌즈부20 : 촬상센서부

21 : 촬상센서23 : PCB기판

30,50,60,70 : 각도조절수단

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상에 따른 촬영시스템은 본체와; 상기 본체의 전면에 부착되며 물체의 화상을 입사하는 렌즈부와; 상기 본체 내부에 상기 렌즈부의 광축 상에 설치되고 상기 렌즈부에 의해 입사된 상기 물체의 화상이 결상되는 촬상센서를 구비한 촬상센서부와; 상기 촬상센서부의 센서설치평면과 상기 렌즈부의 광축과의 각도로 조절하기 위한 각도조절수단을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 각도조절수단은, 상기 본체에 조작 가능하도록 마련되고 상기촬상센서부의 일측에 힘을 가하여 상기 촬상센서부의 센서설치평면과 상기 렌즈부의 광축과의 소정의 각도를 조절하는 조절나사를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 각도조절수단은, 상기 본체내에 마련되어 상기 촬상센서부의 타측에 상기 조절나사가 가하는 힘에 대항하는 힘을 가하여 상기 촬상센서부의 위치를 잡아주는 탄성수단을 더욱 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 각도조절수단는 상기 촬상센서부의 일측에 힌지결합되고 선형적으로 동작되는 축을 구비한 구동수단일 수도 있다.

또한, 상기 각도조절수단은, 상기 촬상센서부를 회전 가능하게 지지하는 회전축의 일단에 결합되어 상기 회전축을 회전시키는 조절노브일 수도 있다.

또한, 상기 각도조절수단은, 상기 촬상센서부를 회전 가능하게 지지하는 회전축의 일단에 결합된 제1기어와, 상기 제1기어와 상호 맞물림 결합되는 제2기어와, 상기 제2기어의 회전축상에 마련되어 상기 촬상센서부를 구동시키는 구동모터를 포함하여 구성될 수도 있다.

여기서, 상기 렌즈부에서 입사된 상기 물체의 화상에 기초하여 상기 촬상센서부의 센서설치평면이 상기 광축으로부터 소정의 각도를 유지할 수 있도록 상기 각도조절수단을 조절하는 제어부를 더욱 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 촬영시스템의 설치사시도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 촬영시스템(1)은 지면으로부터 소정 높이를 가지도록 설치되어 지면의 물체(5), 즉 차량을 촬영하도록 설치된 설치도이다.

물론, 본 발명에 따른 촬영시스템(1)은 사용자가 필요로 하는 장소 및 위치에 적절하게 설치할 수 있다.

여기서, A로 도시된 평면은 기존 카메라를 설치했을 시의 초점형성 영상대상 평면이다. 즉, 기존 카메라는 물체(5)가 일정한 거리에 왔을 때, 그 물체(5)가 차량이라면 그 번호판에 초점을 맞추어 설치된다.

한편, B로 도시된 평면은 본 발명에 따른 촬영시스템이 초점을 형성하는 새로운 초점형성 영상대상 평면이다. 즉, 본 발명의 촬영시스템은 물체(5)가 이동하는 평면에 초점형성 영상대상 평면이 설정되어 물체(5)가 기존 카메라에서와 같이 일정한 거리에 도달하지 않더라도 선명하게 촬상이 가능하게 할 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 촬영시스템에서는 물체(5)의 화상이 결상되는 촬상센서부의 센서설치평면의 각도를 임의로 조절하도록 구성된다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 촬영시스템의 개략적인 측면도이다.

도시된 바와 같이, 본 촬영시스템(1)은 도시 않은 다수의 기기부품을 수용하는 본체(3)와, 본체(3)의 전면에 부착되며 물체(5)의 화상을 입사하는 렌즈부(10)를 갖는다.

상기 본체(3)의 내부에는 렌즈부(10)의 광축(C) 상에 마련되고 렌즈부(10)에 의해 입사된 물체(5)의 화상이 결상되는 촬상센서부(20)가 마련되어 있다.

본 촬영시스템(1)에는 촬상센서부(10)의 센서설치평면과 렌즈부(10)의 광축(C)을 소정의 각도로 조절하기 위해 촬상센서부(20)를 조절하는 각도조절수단 (30)이 설치되어 있다.

상기 촬상센서부(20)에는 렌즈부(10)를 통해 입사된 물체(5)의 화상을 촬상하는 촬상센서(21)와, 촬상센서(21)가 설치되며 촬상센서(21)로부터 전달받은 화상을 전기적신호로 제공하는 PCB기판(23)이 마련되어 있다.

여기서, 촬상센서(21)와 PCB기판(23)을 상기 본체에 회전 가능하게 지지하기 위해 회전축(51)이 마련되어 있다.

상기 회전축(51)은 상기 촬상센세부(20)를 도면상 좌우로 회전 가능하도록 하는 것이면 어떤 위치에서 어떠한 형태로 구성되어도 무관하다.

한편, 각도조절수단(30)은 도 2에 도시된 바와 같이, 촬상센서부(20)의 일측에 힘을 가하여 촬상센서부(20)의 센서설치평면과 렌즈부(10)의 광축(C)과의 각도를 조절하는 조절나사(31)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 각도조절수단(30)은 상기 촬상센서부(20)의 타측에 조절나사(31)가 가하는 힘에 대항하는 힘을 가하여 촬상센서부(20)의 위치를 제어하는 탄성수단 (37)을 더욱 구비하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 탄성수단(37)은 조절나사(31)가 촬상센서부(20)의 각조절시 각이동을 완만하게 하며 각조절부(31)에 대항하는 힘을 가하여 촬상센서부(20)가 고정이 가능하도록 마련된 스프링(39)과 상기 스프링(39)을 지지하고 경로이탈을 방지하기 위한 지지부재(41)로 구성되어 있다.

이러한 탄성수단(37)을 구비함으로서 조절나사(31)를 도면상 우측으로 이동시켰을 때, 상기 탄성수단(37)의 복원력에 의해 촬상센서부(20)의 상부를 좌측으로 밀어 촬상센서부(20)의 각도를 조절할 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 촬영시스템의 부분확대사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 촬영시스템(1)은 촬상센서부(20)와, 촬상센서부 (20)의 일측에 설치되어 촬상센서부(20)의 센서설치평면과 광축(C) 사이의 각도를 조절하는 각도조절수단(50)을 갖는다.

상기 촬상센서부(20)는 촬상센서(21)와, 촬상센서(21)를 지지하며 촬상센서 (21)로부터 전달받은 화상을 전기적신호로 제공하는 PCB기판(23)을 갖는다.

본 실시예에서의 각도조절수단(50)은 상기 촬상센서부(20)를 회전 가능하게 지지하는 회전축(51)의 일단에 결합되어 상기 회전축(51)을 회전시키는 조절노브 (53)이다.

이때, 상기 회전축(31)은 촬상센서(21)의 중심 축선 상에 마련하는 것이 바람직하며, 조절노브(53)의 외표면에는 촬상센서부(20)의 보다 정확한 각도조절을 위해 눈금표시부(55)가 마련될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 촬영시스템의 부분사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 촬영시스템(1)은 촬상센서부(20)와, 촬상센서부 (20)의 일측에 마련된 각도조절수단(60)을 갖는다. 촬상센서부(20)는 전술한 실시예와 동일한 구성을 가지고 있으므로 그 설명은 생략한다.

본 제3실시예에서의 각도조절수단(60)은 촬상센서부(20)의 일측에 힌지결합(61)되고 선형적으로 동작되는 축(67)을 구비한 구동수단(65)으로 구성된다.

여기서 상기 구동수단(65)은 축(67)을 선형적으로 이동시키는 구동모터이다.

도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 각도조절수단의 측면도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서의 각도조절수단(70)은 공기 또는 액상의 작동유체를 유동시킬 수 있는 유동구(73)를 구비한 실린더(71)와, 실린더(71)의 내부에 왕복 운동 가능한 피스톤(77)을 갖는다.

이와 같은 구성에 따라, 실린더(71)의 내부에 채워지는 공기 또는 액상의 작동유체의 조절로 피스톤(77)이 왕복운동을 하게 되면 촬상센서부의 일단에 힌지결합(79)되고 피스톤에 설치된 축(75)이 이동됨으로써, 촬상센서부(20)의 각도를 조절할 수 있다.

또한, 도면으로 개시되어 있지 않지만, 상기 각도조절수단은 본체(3) 내부의 일영역에 래크를 마련하고 래크와 맞물림되어 래크를 이동시키는 피니언기어를 회전시킴으로써, 상기 래크가 촬상센서부(20)의 각도를 조절할 수 있도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 각도조절수단은, 회전축의 일측에 마련된 제1기어(미도시)와, 제1기어와 상호 맞물림 결합되는 제2기어(미도시)와, 제2기어의 회전축상에 마련되어 촬상센서부(10)를 구동시키는 구동모터(미도시)를 가질 수 있다.

또한, 상기 각도조절수단은, 캠을 마련하여 캠의 회전운동을 직선운동을 전환하여 촬상센서부(20)의 각을 조절할 수 있음은 물론이다.

한편, 도 2 내지 도 5의 실시예에 도시된 각각의 촬영시스템(1)에는, 각도조절수단(30,30,60,70)을 조절하여 렌즈부(10)에서 입사된 물체(5)의 화상에 기초하여 촬상센서부(20)의 광축(C)선으로부터 소정의 각도를 유지할 수 있도록 촬상센서부(20)를 제어하는 도시 않은 제어부를 더 마련할 수 있음은 물론이다.

이와 같은 제어부를 마련하는 경우, 사용자가 렌즈부(10)를 통해 입사된 물체(5)의 화상을 확인한 후, 영상처리하여 센서의 기울어짐의 각도를 조절하여 보다 더 만족스러운 화상을 얻을 낼 수 있다. 또한, 통신 수단을 구비한다면, 먼 거리에서의 원격조정 또한 용이하게 할 수 있음은 재론의 여지가 없다.

이하에서는 본 발명에 따른 촬상센서부의 각도조절을 위한 계산방법을 도출하기 위하여, 도 6을 참조하여 촬상센서부(20)의 조절각도를 계산하는 방법을 보다 구체적으로 설명한다.

우선, 물체(5)와 렌즈부(10)에 의해 맺혀진 상의 위치는 렌즈공식에 의해 다음과 같이 주어진다.

[식1]

여기서s는 물체(5)와 렌즈부(10)간의 거리,s'은 렌즈부(10)와 상(25)까지의 거리,f는 렌즈(5)의 초점거리이다.

도 6에 도시된 물체(5)와 렌즈부(10)간의 거리, 렌즈부(10)와 상(25)까지의 거리 및 렌즈(5)의 초점거리에 [식1]을 적용하여s ₁ '과s ₂ '를 구하면 다음 식들과 같다.

→[식2]

→[식3]

또한, 물체(5)의 수직높이h와 렌즈부(10)에 의해 형성된 상(25)의 높이h'은 다음과 같은 거리의 비에 의해 결정된다.

h : h'~ = s₁~: s₁'

∴

여기서이므로

∴[식4]

[식4]를 통하여 렌즈부(10)의 광축(C)과 평행한 광선이 렌즈부(10)를 통과하여 형성된 상(25)이 어느 정도 기울어져 있는지, 즉 theta값을 구할 수 있다.

도 6의 부분확대도에서 나타난 바와 같이,

⇒[식5]

여기서, x = s₁' - s₂'

기울어진 각 θ_t= 90- θ' [식6]

[식7]

전술한 바와 같이, 도 6과 렌즈공식을 통해 촬상센서부(10)의 기울어진 각도[식7]을 구할 수 있다.

이들 도면에서 나타난 바와 같이, 도 7a는 촬상센서부와 물체가 이루는 각도를 정확하게 조절했을 때 물체를 촬상한 상태도이며, 도 7b는 촬상센서부와 물체가 정확한 각을 이루지 못해 물체의 뒤쪽에 초점이 맞은 상태이며, 도 7c는 물체의 앞쪽에 초점이 맞은 상태이다.

이와 같이, 본체와, 본체의 전면에 부착되며 물체의 화상을 입사하는 렌즈부와, 본체 내부에 설치되고 상기 렌즈부의 광축과 소정의 각도를 이루고 상기 렌즈부에 의해 입사된 상기 물체의 화상이 결상되는 촬상센서부와, 촬상센서부의 센서설치평면과 상기 렌즈부의 광축과의 소정의 각도로 조절하기 위해 상기 촬상센서부를 조절하는 각도조절수단을 마련함으로써, 촬상센서부의 각도조절을 용이하게 할수 있으며, 이에 의해 물체를 정확한 화상을 얻을 수 있다.

전술한 실시예에서는 촬상센서부의 각도를 조절하는 것으로 물체의 화상을 정확하게 촬상하는 것에 관한 것이지만, 렌즈부를 조절하거나 촬상센서부 및 렌즈부를 동시에 조절함으로써 물체의 정확한 화상을 촬영할 수 있음은 재론의 여지가 없다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 촬상센서부의 센서설치평면의 각도조절을 용이하게 할 수 있으며, 이에 의해 초점형성 영상대상 평면을 임의로 조절 가능하여 물체를 선명한 화상을 얻을 수 있다.

또한, 물체의 정확한 촬상을 위해 물체의 이동경로상에 물체감지용 센서를 설치하는 번거로움을 줄일 수 있어, 설치비용 및 설치시간을 줄일 수 있다. 또한 물체 평면에 수직으로 카메라를 설치할 수 없는 경우에 매우 유용하다.

Claims

본체와;

상기 본체의 전면에 부착되며 물체의 화상을 입사하는 렌즈부와;

상기 본체 내부에 상기 렌즈부의 광축 상에 설치되고 상기 렌즈부에 의해 입사된 상기 물체의 화상이 결상되는 촬상센서를 구비한 촬상센서부와;

상기 촬상센서부의 센서설치평면과 상기 렌즈부의 광축과의 각도로 조절하기 위한 각도조절수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 촬영시스템.
제1항에 있어서,

상기 각도조절수단은,

상기 본체에 조작 가능하도록 마련되고 상기 촬상센서부의 일측에 힘을 가하여 상기 촬상센서부의 센서설치평면과 상기 렌즈부의 광축과의 소정의 각도를 조절하는 조절나사를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 촬영시스템.
제2항에 있어서,

상기 각도조절수단은,

상기 촬상센서부의 타측에 상기 조절나사가 가하는 힘에 대항하는 힘을 가하여 상기 촬상센서부의 위치를 잡아주는 탄성수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 촬영시스템.
제1항에 있어서,

상기 각도조절수단는 상기 촬상센서부의 일측에 힌지결합되고 선형적으로 동작되는 축을 구비한 구동수단인 것을 특징으로 하는 촬영시스템.
제1항에 있어서,

상기 각도조절수단은,

상기 촬상센서부를 회전 가능하게 지지하는 회전축의 일단에 결합되어 상기 회전축을 회전시키는 조절노브인 것을 특징으로 하는 촬영시스템.
제1항에 있어서,

상기 각도조절수단은,

상기 촬상센서부를 회전 가능하게 지지하는 회전축의 일단에 결합된 제1기어와, 상기 제1기어와 상호 맞물림 결합되는 제2기어와, 상기 제2기어의 회전축상에 마련되어 상기 촬상센서부를 구동시키는 구동모터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 촬영시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 렌즈부에서 입사된 상기 물체의 화상에 기초하여 상기 촬상센서부의 센서설치평면이 상기 광축으로부터 소정의 각도를 유지할 수 있도록 상기 각도조절수단을 조절하는 제어부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영시스템.