KR20030068907A - 고체 촬상 소자를 이용한 환경 친화성 내방사선성 카메라 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사선 환경에서 사용할 수 있는 카메라에 있어 이미지 센서로 고체 촬상 소자인 CMOS를 사용하고 내방사성을 개선하기 위한 광학구조 및 내부구조와 환경친화성,내방사성 물질을 사용한 방사선 차폐에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 팬 기능을 가지는 회전 45도 반사경으로부터 반사된 광선이 광학 줌 렌즈에 의해서 형성되는 상은 고정 45도 반사경에 의해 90도 반사되어 1차 광학 렌즈계에 의해서 연장되고, 2차 광학 렌즈계를 통과하면서 CMOS 이미지 센서에 상을 결상하여 CMOS의 방사선 직접 노출을 방지하고, 팬 기능의 회전 가능한 45도 반사경은 기존 팬기능에 의한 이미지 센서의 방향성에 따른 방사선 영향 즉 센서면이 방사선 방출 방향과 직각 방향에 위치하여 평행한 경우에 비하여 손상 가능성을 한층 더 줄이고, CMOS와 외부 하우징 사이의 공간을 ECOMASS사의 환경 친화성 방사선 차폐제 Ecomass

Description

고체 촬상 소자를 이용한 환경 친화성 내방사선성 카메라{A environmental friendly radiation hardened camera using solid state image sensor}

본 개발은 방사선 환경에서 사용할 수 있는 카메라에 있어 이미지 센서로 CMOS를 사용하고 내방사선성을 개선하기 위한 광학적 기계적구조와 환경친화성,내방사선성 물질을 사용한 방사선 차폐에 관한 것이다.

일반적인 CMOS 카메라 구조는 도 2의 A에 도시한 바와 같이 광학 렌즈계(11)가 직접 이미지 센서(12) 전면부의 C 마운트 상 거리(14)에 광학계가 위치하고 도 3은 이에 관련된 광학 구조 사시도 이다.

도 2의 A에 도시한 바와 같은 종래 카메라 광학 구조를 방사선 환경에 적용 시 이미지 센서의 방사선 직광을 피할수 없고, 전자회로부(13)를 일체형으로 구성 시 방사선 피폭으로 인한 피해를 줄일 수 없으며 방사선 차폐제인 납(Lead)의 사용은 환경 친화성를 충족 시키기에 한계가 있다.

일부의 경우 도 2의 B와 같이 90도 굴절용 반사경을 장착한 예가 있으나 이 경우 원하는 차폐 효과가 커질 경우 모든 방향에서 카메라의 차폐 두께가 상당히 두꺼워 지게 되어 상당히 무게가 무거워 지는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 차폐 두께의 최소화 내지는 차폐의 외부 장착을 통해 방사선의 센서 직광을 방지하기 위해서 반사경의 빛 굴절을 이용하고 팬의 영향으로 인한 방향성에 따른 방사선 영향을 방지하기 위해서 반사경 자체를 회전함으로 센서가 방향에 따라 항상 일정한 고정위치를 구현하여 팬기능에 의한 방사선 피폭을 줄이고 차폐에 있어서도 항상 일정 방향에 대한 차폐만을 고려함으로 차폐제의 무게를 줄일 수 있다.

본 개발의 목적은 내방사선 카메라의 광학 구조를 종래의 방식에서 탈피하여 도 1에 도시한 바와 같이 C 마운트 광학 렌즈계(5) 전면에 45도 반사경(6)을 설치하여 방사선의 직접노출을 방지하고, 45도 반사경에 모터(7)를 부착, 별도의 팬 기능을 부여하여 회전 방향성(22)으로 인한 측면 및 정면에서의 방사선 피폭 가능성을 제거하고, 반사경 크기의 최소화를 위해서 C 마운트 줌 광학 렌즈계를 수직으로 세워 반사경(6)과 보다 근접시키고 C 마운트 광학 렌즈계(5)를 통과한 광선은 1차 광학 렌즈(3)에 의해서 연장되고, 고정 45도 반사경(4)에 의해 2차 광학 렌즈(2)를 통과하면서 CMOS(1) 이미지 센서에 상을 결상하고, 영상 처리를 위한 전자부분 중 필수요소(8)만 내부에 상치하여 방사선 피폭으로 인한 피해를 감소시키고, CMOS(1)와 외부 하우징(10) 사이의 공간을 ECOMASS사의 환경 친화성 방사선 차폐제(9) EcomassCompound NJ-96TP/000를 사용하여 내방사성이 개선된 카메라를 발명에 있다.

이와 같은 내방사성 구조를 도 5에 도시한 바와 같이 종래 CCD 카메라(20)에 적용하여 제한된 FOV(19)에서 사용 가능한 카메라 구성를 제공하고,팬과 틸트의 부하 용량에 관계없이 차폐벽을 외부에 장착하여 두께를 증대 시킬 수 있도록 틸트회전축(25)을 카메라 전자 회로부에 두어 외부차폐에 엄폐되어지도록 한다. 이와 같이 하면 차폐 두께가 상대적으로 두껴워 질수 있어 어느 정도 방사선에 취약한 부품들도 여타 부품들과 혼용이 가능해져 카메라 전자회로을 단일 패키지화 시킬수 있다.

도 1은 내방사성 카메라 조립구성 개략도

도 2는 종래 CMOS 카메라 구조 개략도

도 3은 종래 CMOS 카메라 광학 사시도

도 4는 내방사선 카메라 광학 사시도

도 5는 종래 CMOS 카메라를 이용한 방사선 차폐 사시도

도 6는 팬기능을 자체 구현한 내방사선 카메라 사시도

도 7은 필수 영상 처리회로부만 독립한 내방사선 카메라 사시도

도 8은 방사선 차폐제로 채워진 내방사선 카메라 단면도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1. CMOS 2. 2차 광학 렌즈계

3. 1차 광학 렌즈계 4. 고정 45도 반사경

5. C 마운트 줌 광학 렌즈계 6. 회전 45도 반사경

7. 모터 8. 필수 영상 획득 회로부

9. 방사선 차폐제 10. 외부 하우징

21. 팬 틸트 22. 팬 회전방향성

23. 잔여 영상 처리 회로부 24. 신호선

25. 회전축

본 발명에 따르면, 360도 회전하면서 물체를 감지하는 45도 회전반사경(6), 이를 회전시키는 모터(11), 45도 회전 반사경으로부터 반사된 광선이 이미지 결상을 위한 C 마운트 줌 광학 렌즈계(5)와 이를 통과한 이미지를 90도 반사하는 45도 고정 반사경(4),이미지를 연장하기 위한 1차 광학 렌즈계(3),이미지 재결성을 위한 2차 광학 렌즈계(2),CMOS(1),필수 영상 신호 처리부(8),이를 보호하기 위한 외부 하우징(10)과 방사선 차폐제(9)로 도 8에 도시한 바와 같이 내부가 채워 지고,도 5에 도시한 바와 같이 종래의 카메라를 이용한 외부 차폐가 가능하여 모든 전자 회로의 통합이 가능하도록 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 내방사선 카메라의 이와 같은 조립 구성을 설명한다.

도 2와 도 3은 종래의 카메라 구조와 광학 구조를 설명한다.

도 4는 내방사선 카메라 광학 구조에 대해서 설명한다.

도 5는 도 4의 내방사선 카메라 광학 구조를 종래 CCD,CMOS 이미지 센서를 이용한 카메라에 적용하여 차폐부의 외부 장착이 가능하여 전자회로가 분리되지 않는 사례를 설명한다.

도 6는 내방사선 카메라 팬기능 구현에 대한 도식도이고 이를 구동하기 위해서 모터를 채용하였다.

도 7은 전자회로부의 방사선 피폭 손실을 줄이기 위한 필수 영상 획득 회로부만 내부에 상치한 설명도이다.

도 8은 내방사선 카메라의 외부 하우징과 필수 영상 획득 회로부 사이를 방사선 차폐 물질로 채워진 단면도이다

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 방사선 환경에서 내방사성이 강화된 카메라의 사용이 가능하며 기존 카메라를 이용한 내 방사성 구현도 가능하고 납을 사용하지 않으므로 환경 친화성을 가질 수 있다.

Claims (8)

1. 고방사선 방출 지역인 원자력 발전소에 적용된 CMOS 카메라
2. 방사선 차폐제로 납을 사용하지 않고 환경 친화성 물질인 ECOMASS사의 방사선 차폐 물질을 내방사선 카메라에 적용한 구조
3. 방사선 카메라에 45도 회전 반사경을 이용한 팬 내지는 틸트 기술
4. 방사선 카메라 광학 구조를 회전 내지는 고정형 반사경을 이용한 광선 전송 기술
5. 청구항 3과 청구항 4가 복합 적용된 기술
6. 청구항 3에 의거 방사선환경에서 이미지 센서면과 평행 방향에 대한 방사선성이 극복되는 것을 특징으로 하는 구조
7. 내 방사선성이 떨어지는 전자회로부의 방사선 피폭 손실을 줄이기 위해 영상 획득에 반드시 필요한 전자 회로부만 내부에 상치하고, 내방사선이 떨어지는 회로는 팬, 틸트부에 부하를 주지 않는 외곽에 설치하고, 차폐 두께를 무한정 늘일 수있는 방법
8. 청구항 5에 의해서 동일 광학계를 사용하거나 광경로를 연장하는 광학계를 이용하여 이미지 센서를 포함한 전자회로 전부를 내부에 상치한 기존 CCD 카메라에 적용하여 전자 회로부의 카메라 자체 차폐와 더불어 차폐벽을 도 5에 의거 외부에 설치 가능하고 차폐벽의 두께 증가를 가능케 하는 구조