KR20040062302A - Charge-coupled-device camera using infrared - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 적외선을 이용한 씨씨디(CHARGE COUPLED DEVICE) 카메라에 관한 것으로, 특히 적외선을 이용하여 야간에도 영상의 추출이 가능한 카메라의 촬상 가능 거리를 증가시키고, 주간에는 컬러화면, 야간에는 흑백화면으로 자동절환 되는 촬상된 영상을 표시할 수 있는 적외선을 이용한 씨씨디 카메라에 관한 것이다.The present invention relates to a CD (CHARGE COUPLED DEVICE) camera using infrared rays, in particular, to increase the imageable distance of the camera that can extract the image at night using infrared rays, automatically in the daytime color screen, black and white screen at night The present invention relates to a CD camera using infrared rays capable of displaying a captured image to be switched.
일반적으로, 적외선을 사용하는 IR 카메라는 주간과 야간에 관계없이 흑백영상만을 촬상 하여 표시하는 시스템에 적용된다.In general, an IR camera using infrared rays is applied to a system that captures and displays only black and white images regardless of day and night.
또한, 종래의 IR 카메라는 적외선 파장이 940nm로 제한되어 있으며, 조사되는 적외선의 조사각이 15도로 한정되어 있어, 10m미만의 근거리 촬상용으로만 사용할 수 있다.In addition, the conventional IR camera is limited to the infrared wavelength of 940nm, the irradiation angle of the irradiated infrared ray is limited to 15 degrees, can be used only for near-field imaging of less than 10m.
이는 주된 감시영역이 넓을 경우 IR 카메라를 최대 20m 이내에 설치해야만 감시가 되지 않는 영역이 생기지 않게 되며, 이에 따라 IR 카메라의 설치대수가 많아지게 된다.This means that if the main surveillance area is wide, the IR camera should be installed within 20m at the maximum, so that the unmonitored area does not occur, thus increasing the number of IR cameras installed.
또한, 종래 IR 카메라는 모니터에만 연결할 수 있으며, 컴퓨터와 연결하여 사용하기 위해서는 별도의 비디오 카드, DVR, TV수신카드, MPEG카드 등의 하드웨어 인터페이스를 구비해야만 했다.In addition, the conventional IR camera can be connected only to the monitor, and had to be provided with a hardware interface such as a separate video card, DVR, TV receiving card, MPEG card in order to use it with a computer.
즉, 종래 IR 카메라는 가시거리의 확보가 용이하지 않고, 촬상된 영상을 판별하기 위한 장치로 일반 모니터만을 사용할 수 있어, 그 설치비용의 증가와 아울러 표시장치의 호환성이 저하되는 문제점이 있었다.That is, the conventional IR camera is not easy to secure the viewing distance, and can use only a general monitor as a device for discriminating the captured image, which increases the installation cost and decreases the compatibility of the display device.
이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 완전한 암흑 속에서도 촬상 가능한 거리를 보다 증가시킬 수 있는 적외선을 이용한 CCD 카메라를 제공함에 그 목적이 있다.In view of the above problems, the present invention has an object to provide a CCD camera using infrared rays that can further increase the imageable distance even in full darkness.
또한, 본 발명은 별도의 하드웨어 구성없이 컴퓨터를 이용하여 촬상된 영상을 표시 및 저장함이 가능한 적외선을 이용한 CCD 카메라를 제공함에 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a CCD camera using infrared rays capable of displaying and storing an image captured by a computer without any hardware configuration.
그리고 사용자가 별도의 조작을 하지 않아도 주간과 야간의 조도변화를 감지하여 주간에는 컬러영상을 촬상 하며, 야간에는 흑백영상을 자동으로 촬상 할 수 있도록 하는 적외선을 이용한 CCD 카메라를 제공함에 그 목적이 있다.Its purpose is to provide a CCD camera that uses infrared rays to detect color changes during the day and night, and to automatically capture black and white images at night by detecting changes in illuminance during the day and night without any additional manipulation by the user. .
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부의 조도를 검출하는 광센서를 포함하여 외부의 조도에 따라 적외선 엘이디의 구동 및 CCD 카메라부의 동작을 제어하도록 구성됨에 그 특징이 있다.The present invention for achieving the above object is characterized by being configured to control the operation of the infrared LED and the operation of the CCD camera unit according to the external illumination, including an optical sensor for detecting the external illumination.
또한, 본 발명은 촬상된 영상을 디지털 포트를 통해 출력하거나, 그 디지털 영상신호를 아날로그 신호로 변환하여 아날로그 케이블을 통해 출력할 수 있도록 구성됨에 그 특징이 있다.In addition, the present invention is characterized in that it is configured to output the captured image through a digital port, or to convert the digital image signal to an analog signal to output through an analog cable.
본 발명의 또 다른 특징은 가시광과 파장이 인접한 880nm의 파장을 가지는 적외선 엘이디를 100개 이상 사용하고, 그 조사각을 30도 까지 확대 변경함이 가능하도록 하여, 어두운 곳에서의 촬상 범위를 확대시키도록 구성됨에 그 특징이있다.Another feature of the present invention is to use more than 100 infrared LEDs having a wavelength of 880nm adjacent to visible light and to change the irradiation angle up to 30 degrees, thereby expanding the imaging range in the dark It is characterized by its configuration.
도 1은 본 발명 적외선을 이용한 씨씨디 카메라의 내부 구성도.1 is an internal configuration diagram of a CD camera using the infrared ray of the present invention.
도 2는 본 발명 적외선을 이용한 씨씨디 카메라의 외부 구성도.Figure 2 is an external configuration of the CD camera using the present invention infrared.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1:렌즈홀 2:유리판1: lens hole 2: glass plate
3:유리판 케이스 4:C/CS렌즈 마운트3: Glass case 4: C / CS lens mount
5:적외선 엘이디 6:CCD 카메라부5: infrared LED 6: CCD camera
7:제어보드 8:광센서7: Control board 8: Light sensor
9:DC어댑터부 10:팬구동부9: DC adapter part 10: fan drive part
11:냉각팬 12:케이스11: Cooling fan 12: case
13:팬 에어홀 14:브라켓 홀13: Fan air hole 14: Bracket hole
15:C/CS 렌즈 16:사이드 브라켓15: C / CS lens 16: Side bracket
17:USB포트 18:A/V RCA17: USB port 18: A / V RCA
19:플러그 20:파워 엘이디19: Plug 20: power LED
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings an embodiment of the present invention configured as described above are as follows.
도 1은 본 발명 적외선을 이용한 CCD 카메라의 내부 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 중앙에 렌즈홀(1)을 구비하는 유리판(2)과; 상기 유리판(2)을 지지하는 유리판 케이스(3)와; 상기 렌즈홀(1)에 대향하는 내측에 위치하는 C/CS렌즈 마운트(4)와; 상기 C/CS렌즈 마운트(4)의 주변부에 위치하여 상기 유리판(2)을 통해 적외선을 발산하는 다수의 적외선 엘이디(IR-LED, 5)와; 상기 C/CS렌즈를 통해 외부의 영상을 촬상 하는 CCD 카메라부(6)와; 상기 CCD 카메라부(6) 및 적외선 엘이디(5)를 제어하는 제어보드(7)와; 외부의 조도를 검출하여 그 결과를 상기 제어보드(7)에 인식시키는 광센서(8)와; 상기 각 부에 직류전압을 공급하는 DC어댑터부(9)와; 상기 DC어댑터부(9)의 전압을 인가받아 냉각팬(11)을 구동하는 팬구동부(10)를 포함하여 구성된다.1 is an internal configuration diagram of a CCD camera using infrared light of the present invention, and as shown therein, a glass plate 2 having a lens hole 1 in the center thereof; A glass plate case (3) for supporting the glass plate (2); A C / CS lens mount (4) located on the inner side opposite to the lens hole (1); A plurality of infrared LEDs (IR-LEDs) 5 positioned at the periphery of the C / CS lens mount 4 and emitting infrared rays through the glass plate 2; A CCD camera unit 6 for capturing an external image through the C / CS lens; A control board 7 for controlling the CCD camera unit 6 and the infrared LED 5; An optical sensor 8 for detecting external illuminance and recognizing the result on the control board 7; A DC adapter part 9 for supplying a DC voltage to each part; It is configured to include a fan driver 10 for driving the cooling fan 11 is applied to the voltage of the DC adapter (9).
상기 도 1에서 미설명 부호 12는 케이스이며, 13은 팬 에어홀, 14는 브라켓 홀(BRAKET HOLE)을 나타낸다.In FIG. 1, reference numeral 12 denotes a case, 13 denotes a fan air hole, and 14 denotes a bracket hole.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 구성과 동작 및 그에 따른 효과에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention configured as described above and the effects thereof will be described in more detail.
먼저, 상기 제어보드(7)는 외부의 제어신호 또는 외부의 조도 검출결과에 따라 CCD 카메라부(6), 적외선 엘이디(5)를 제어하며, 그 CCD 카메라부(6)에서 촬상된 영상신호를 USB 포트, A/V RCA 등을 통해 출력하여, 컴퓨터 또는 모니터를 통해 촬상된 영상을 확인할 수 있도록 한다.First, the control board 7 controls the CCD camera unit 6 and the infrared LED 5 according to an external control signal or an external illuminance detection result, and controls the image signal captured by the CCD camera unit 6. Output via USB port, A / V RCA, etc., so that you can check the image captured by computer or monitor.
또한, 상기 제어보드(7)는 광센서(8)의 외부 조도 변화를 감지한 결과에 따라 상기 CCD 카메라부(6)와 적외선 엘이디(5)를 제어한다.In addition, the control board 7 controls the CCD camera unit 6 and the infrared LED 5 according to the result of detecting the change in the external illuminance of the optical sensor 8.
즉, 광센서(8)에서 검출한 외부의 조도가 설정값보다 높으면, 그 다수의 적외선 엘이디(5)의 작동을 중단하고, CCD 카메라부(6)가 컬러로 촬상 할 수 있도록 하며, 검출한 외부의 조도가 설정값보다 낮으면 그 다수의 적외선 엘이디(5)를 작동시키고, 그 적외선을 이용하여 CCD 카메라부(6)에서 흑백의 영상을 촬상 할 수 있도록 제어한다.That is, when the external illuminance detected by the optical sensor 8 is higher than the set value, the operation of the plurality of infrared ray LEDs 5 is stopped, and the CCD camera unit 6 can image in color, and the detected When the external illuminance is lower than the set value, the plurality of infrared ray LEDs 5 are operated to control the CCD camera unit 6 to capture black and white images using the infrared rays.
상기 적외선 엘이디(5)는 100개 이상이며, 상기 렌즈홀(1)을 제외한 유리판(2)을 통해 적외선을 조사할 수 있도록 균일하게 원형으로 배치된다.The infrared LEDs 5 are 100 or more, and are uniformly arranged in a circular shape so as to irradiate infrared rays through the glass plate 2 except for the lens hole 1.
본 발명에서 적용한 적외선 엘이디(5)는 그 파장이 가시광선과 근접하는 880nm이며, 30도의 범위 내에서 가변적인 조사각 변화가 가능한 특징이 있다.The infrared LED 5 applied in the present invention is 880 nm whose wavelength is close to visible light, and has a characteristic that a variable irradiation angle can be changed within a range of 30 degrees.
이처럼 적외선 엘이디(5)의 수를 증가시키고, 그 조사각도를 보다 향상시키면 종래에 비하여 보다 먼 거리에 위치하는 피사체를 확인할 수 있으며, 이에 따라 CCD 카메라부(6)의 촬상 범위를 보다 증가시킬 수 있게 된다.Increasing the number of infrared LEDs 5 and improving the irradiation angle further makes it possible to check a subject located at a farther distance than in the related art, thereby increasing the imaging range of the CCD camera unit 6 more. Will be.
상기 유리판(2)은 적외선 엘이디(5)에서 발산되는 적외선이 직광이 아닌 분광이 되도록 하여 보다 고른 분포를 가지는 광으로 변환시켜 주는 역할을 한다.The glass plate 2 serves to convert the infrared rays emitted from the infrared LEDs 5 into light having a more even distribution by making spectral rather than direct light.
이처럼 100개 이상의 적외선 엘이디(5)를 사용하면 완전한 암흑 속에서도 약 30m 이내의 범위 내의 물체를 명확하게 촬상 할 수 있으며, 가로등이 설치되어 저조도의 환경에서는 그 촬상 범위가 보다 증대되어 200m이내의 촬상 범위를 가지게 된다.Using 100 or more infrared LEDs 5 can clearly capture objects within a range of about 30m even in full darkness.In the low-light environment, the image range is further increased in a low-light environment. Will have
도 2는 본 발명 적외선을 이용한 CCD 카메라의 외부 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 상기 렌즈홀(1)을 통해 C/CS 렌즈(15)가 삽입되어 C/CS 렌즈 마운트(4)에 고정된다.2 is an external configuration diagram of the CCD camera using the infrared light of the present invention, and as shown therein, the C / CS lens 15 is inserted through the lens hole 1 and fixed to the C / CS lens mount 4. .
또한, 광센서(8)는 CCD 카메라의 외부로 노출되어 있다. 상기 도 2에서는 케이스(3)의 아랫부분에 위치하도록 표시하였으나, 그 위치는 외부의 조도를 검출할 수 있는 위치이면 그 위치에 제한되지 않는다.In addition, the optical sensor 8 is exposed to the outside of the CCD camera. In FIG. 2, although the bottom portion of the case 3 is marked, the position is not limited to the position where the external illuminance can be detected.
그리고, 상기 CCD 카메라는 원통형이며, 그 원통의 중앙부에는 사이드 브라켓(16)이 위치한다. 상기 사이드 브라켓(16) 또는 상기 도 1에서의 브라켓 홀(13)은 본 발명 적외선을 이용한 CCD 카메라를 외부에 고정시키기 위한 것이다.The CCD camera is cylindrical, and a side bracket 16 is located at the center of the cylinder. The side bracket 16 or the bracket hole 13 in FIG. 1 is for fixing the CCD camera using infrared light of the present invention to the outside.
또한, DC어댑터(9)에 교류전원을 공급하기 위한 플러그(19)가 돌출되어 있으며, 전원의 공급 상태를 표시하는 파워 엘이디(20)가 노출되어 있다.Moreover, the plug 19 for supplying AC power to the DC adapter 9 protrudes, and the power LED 20 which displays the power supply state is exposed.
그리고, 컴퓨터 또는 모니터에 직접 연결하기 위한 A/V RCA(18)와 USB 포트(17)가 연결되어 있다.In addition, an A / V RCA 18 and a USB port 17 are directly connected to a computer or a monitor.
상기와 같은 구성에서 A/V RCA(18)와 USB 포트(17)는 CCD 카메라부(6)에서 촬상한 디지털 데이터를 각각 모니터나 컴퓨터의 본체로 인가하여 촬상한 영상이 표시되도록 하는 수단이다.In the above configuration, the A / V RCA 18 and the USB port 17 are means for applying the digital data captured by the CCD camera unit 6 to the monitor or the main body of the computer to display the captured image.
이와 같이 본 발명은 제어보드(7)에서 USB 포트(17)를 통해 영상데이터를 직접 출력함이 가능하도록 하여, 컴퓨터 본체에 별도의 하드웨어를 구비하지 않고도,적당한 소프트웨어를 설치하여 촬상된 영상을 확인하거나, 제어보드(7)를 제어하는 것이 가능하게 된다.As described above, the present invention enables the control board 7 to directly output the image data through the USB port 17, so that a proper software is installed without the need for additional hardware in the main body of the computer, thereby confirming the captured image. Or to control the control board 7.
상기 케이스(12)의 외부로 돌출된 광센서(8)를 사용하여, 밤과 낮을 구분할 수 있으며, 이는 조도를 검출하여 변환되는 것으로 낮이라도 우천시 등 조도가 설정값보다 낮은 경우에도 적외선 엘이디(5)를 사용하고, CCD 카메라부(6)를 사용하여 흑백의 영상으로 촬상한다.By using the optical sensor 8 protruding to the outside of the case 12, it is possible to distinguish between night and day, which is converted by detecting the illumination, even if the illumination is lower than the set value even during rainy weather (5) ), And the CCD camera unit 6 is used to capture a black and white image.
상기 광센서(8)는 일정한 광량에 도달할 경우에만 전휴를 흐르게 하는 광전자센서(CdS Sensor)를 사용할 수 있으며, 기준 조도는 카메라의 설치환경이나 상황에 따라 변경할 수 있으며, 통상 10LUX 정도로 설정한다.The optical sensor 8 may use a photoelectric sensor (CdS Sensor) that flows the electric power only when reaching a constant amount of light, the reference illuminance can be changed according to the installation environment or the situation of the camera, it is usually set to about 10LUX.
이와 같이 기준 조도를 10LUX로 설정한 경우에, 상기 광센서(8)에서 검출된 광량이 10LUX 이상인 경우에는 상기 제어보드(7)에서 적외선 엘이디(5)들을 오프시키고, CCD 카메라부(6)에서 컬러로 영상을 촬상 하도록 제어하여 고화질의 영상을 촬상한다.When the reference illuminance is set to 10 LUX as described above, when the amount of light detected by the optical sensor 8 is 10 LUX or more, the infrared LEDs 5 are turned off in the control board 7 and the CCD camera unit 6 is turned off. It controls to capture the image in color to capture a high quality image.
이때 촬상된 영상은 디지털 신호이며, USB포트(17)를 통해 컴퓨터의 본체에 직접 전송된다.At this time, the captured image is a digital signal, and is directly transmitted to the main body of the computer through the USB port 17.
또한, 컴퓨터 본체를 통하지 않고, 직접 아날로그 모니터에 영상을 표시하기 위해서는 상기 촬상된 영상신호를 아날로그로 변환하여, TV-RCA케이블(18)을 통해 전송하여 모니터에 영상신호를 표시한다.In addition, in order to display an image on an analog monitor directly without going through the main body of the computer, the captured image signal is converted into an analog and transmitted through a TV-RCA cable 18 to display the image signal on the monitor.
이처럼, 본 발명 적외선을 이용한 CCD 카메라는 조도가 기준조도 보다 낮을 때에는 조사각이 보다 넓은 적외선을 이용하여 흑백영상을 촬상 하고, 조도가 기준조도 보다 높을 때에는 가시광선을 이용하는 컬러영상을 촬상 할 수 있도록 자동으로 그 설정이 변경됨으로써, 사용자가 설정을 변경하지 않고도 주변의 조도에 따라 적당한 감시 영상을 획득할 수 있게 된다.As such, the CCD camera using the infrared light of the present invention can capture a black and white image using a wider irradiation angle when the illuminance is lower than the reference illuminance, and a color image using visible light when the illuminance is higher than the reference illuminance. By automatically changing the setting, the user can obtain a suitable surveillance image according to the ambient illumination without changing the setting.
상기 도 1에서 제어보드(7)와 DC 어댑터(9)의 사이에 보여지는 선들은 전원선과 접지선, 제어선, USB포트를 각각 나타낸다.The lines shown between the control board 7 and the DC adapter 9 in FIG. 1 represent a power supply line, a ground line, a control line, and a USB port, respectively.
상기 C/CS렌즈 마운트(4)는 줌렌즈나 표준렌즈를 부착할 수 있도록 부착 수단을 제공한다.The C / CS lens mount 4 provides attachment means for attaching a zoom lens or a standard lens.
이와 같이 구성되는 본 발명의 또 다른 특징은 상기 구성의 범용성에 그 특징이 있다.Another feature of the present invention configured as described above is its versatility.
즉, 카메라가 아날로그 또는 디지털 방식에 관계없이 적용할 수 있으며, 컬러 또는 흑백 카메라에도 관계없이 적용할 수 있다.That is, the camera can be applied regardless of analog or digital method, and can be applied regardless of color or monochrome camera.
또한, 인터페이스로 USB포트를 사용하는 예를 들었으나, 제어보드에서 IEEE 1394를 지원하거나, RS232C 방식을 지원하도록 하여, 하드웨어 인터페이스를 보다 다양화 할 수 있게 된다.In addition, although the example of using the USB port as an interface, the control board supports IEEE 1394 or RS232C method, so that the hardware interface can be more diversified.
상기 도 1에서 팬구동부(10)를 구비하여, 냉각 팬(11)을 구동시킴으로써, 장시간 사용에 의해 내부에서 발생하는 열에 의해 카메라가 손상되는 것을 방지한다.In FIG. 1, the fan driving unit 10 is provided to drive the cooling fan 11, thereby preventing the camera from being damaged by heat generated therein by long time use.
상기한 바와 같이 본 발명 적외선을 이용한 CCD 카메라는 880nm의 파장을 가지는 적외선을 방출하는 100개 이상의 적외선 엘이디를 사용하여 야간 촬상 범위를 확대시킴으로써, 동일 면적의 주요 감시지역을 감시하기 위해 필요한 카메라의 수를 줄여 설치비용을 절감하는 효과가 있다.As described above, the CCD camera using the infrared light of the present invention uses the 100 or more infrared LEDs emitting infrared rays having a wavelength of 880 nm to expand the night-time imaging range, so that the number of cameras required for monitoring the main surveillance area of the same area This reduces the installation cost.
또한, 적외선 CCD 카메라에 외부 조도를 센싱할 수 있는 수단을 두어, 외부조도가 설정값보다 큰 경우에는 컬러로 촬상을 하고, 외부조도가 설정값보다 작은 경우에는 흑백으로 촬상 하도록 자동 절환 됨으로써, 외부조도의 변화에 따라 적합한 상태의 촬상을 지원하여 최적의 영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.In addition, the infrared CCD camera is provided with a means for sensing external illuminance, and when the external illuminance is larger than the set value, the image is captured in color. In accordance with the change in the illumination, it is possible to obtain an optimal image by supporting imaging in a suitable state.
그리고 냉각팬을 구비하고 그 냉각팬을 구동시켜 열을 방출함으로써, 카메라 내부에서 발생하는 열에 의해 고장이 발생하거나 오동작하는 것을 방지하는 효과가 있다.And by providing a cooling fan and driving the cooling fan to release heat, there is an effect of preventing the failure or malfunction by the heat generated inside the camera.
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