KR20060002046A - 열전소자를 이용한 온도조절수단을 갖는 특수 차량용카메라 및 온도제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탱크나 장갑차, 중장비 차량 등 전,후방 시야가 양호하지 않은 특수차량의 전후방 감시를 위해 장착되는 특수차량용 카메라의 내부 온도가 항상 일정하게 유지되도록 하는 온도센서와 온도조절수단을 특수차량용 카메라에 구비된 이미지 센서에 일체로 형성시켜 이미지 센서의 온도를 정확하게 감지하여 항상 일정한 온도로 유지시키기 위한 열전소자를 이용한 온도조절수단을 갖는 특수 차량용 카메라 및 온도제어방법에 관한 것으로서, 이미지 센서 상에 구비되어, 이미지 센서의 현재 온도를 감지하여 출력하는 온도감지부; 상기 이미지 센서 상에 구비되어 외부로부터 공급되는 전류에 의해 냉각 또는 발열되는 온도조절부; 비디오 카메라 이미지 신호처리보드 상에 구비되어, 상기 온도감지부에서 입력되는 이미지 센서의 현재온도가 미리 설정된 기준 온도범위 내에 있는지 판단하고, 벗어나는 경우 이미지 센서의 현재 온도가 기준 온도의 하한온도보다 낮은지를 판단하여 낮은 경우 히팅제어신호를 출력하고, 이미지 센서의 현재 온도가 기준온도 상한온도보다 높은 경우 냉각제어신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제어부의 히팅제어신호 또는 냉각제어신호에 응하여 PWM 방식으로 전류의 크기를 제어하여 상기 온도조절부로 공급하는 PWM 전류 제어부를 포함한다.

Description

열전소자를 이용한 온도조절수단을 갖는 특수 차량용 카메라 및 온도제어방법{Camera for monitoring using tank having temperature controlling means using thermo electric device and temperature controlling method}

도 1 은 특수차량에 카메라가 설치되는 개념을 보인 개념도이고,

도 2 는 종래 기술에 따른 카메라 내부 온도 조절장치에 대해 설명하기 위한 도면,

도 3 은 본 발명에 따른 카메라 내부 온도 조절장치의 설치 구조를 설명하기 위한 도면,

도 4 는 본 발명에 따른 카메라 내부 온도 조절장치의 구성 블록도,

도 5 는 본 발명에 따른 카메라 내부 온도 조절방법을 설명하기 위한 동작흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 카메라 110 : 비디오 카메라

120 : 이미지 센서 130 : 온도감지부

140 : 온도조절부 150 : 비디오 카메라 이미지 신호처리보드

160 : 제어부 170 : PWM 전류제어부

180 : 증폭부 190 : 전류감지부

본 발명은 열전소자를 이용한 온도조절수단을 갖는 특수 차량용 카메라 및 온도제어방법에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 탱크나 장갑차, 중장비 차량 등 전,후방 시야가 양호하지 않은 특수차량의 전후방 감시를 위해 장착되는 특수차량용 카메라의 내부 온도가 항상 일정하게 유지되도록 하는 온도센서와 온도조절수단을 특수차량용 카메라에 구비된 이미지 센서에 일체로 형성시켜 이미지 센서의 온도를 정확하게 감지하여 항상 일정한 온도로 유지시키기 위한 열전소자를 이용한 온도조절수단을 갖는 특수 차량용 카메라 및 온도제어방법에 관한 것이다.

첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 탱크나 장갑차 혹은 중장비 차량 등 특수목적의 차량은 윈드실드 글라스에 의해 제공되는 전방 및 후방 시야각이 일반 차량에 비해 매우 부족한 실정이며 후방 시야각은 더욱 그러하다.

더욱이 탱크나 장갑차와 같은 전투용 특수 차량은 운전자의 시야위치가 높이 위치하여 육중한 크기의 앞바퀴 혹은 무한궤도로 인해 차체 바로 앞에 근접거리의 시야를 확보할 수 없는 문제점을 갖고 있다.

이에, 차체 구조 또는 차체 목적 상 윈드실드 글라스의 시야각을 넓게 하기 어려워 전후방 확보를 위해 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이 특수차량의 바퀴 윗쪽인 차량 전후방에 장착하여 전후방시야를 확보하여 차량 내부로 영상정보를 전송할 수 있는 특수차량용 카메라(100)를 구비하기에 이르렀다.

상기와 같은 특수차량용 카메라(100)는 차량 외부에 노출 설치되는 관계로 더운 여름이나 추운겨울 높은 온도나 낮은 온도로 인해 특수차량용 카메라 내부에 구비되는 전자회로가 오동작을 하게 될 우려가 있을 뿐만 아니라 특정온도 범위를 벗어날 경우 동작을 아주 안하거나 부품의 파괴가 유발 수 있어, 이를 해결하기 위해 특수 차량용 카메라는 현재 온도를 측정하여 카메라 내부의 온도를 항상 일정하게 유지시키는 내부온도 조절장치가 구비되어 있다.

상기 특수 차량용 카메라의 내부온도 조절장치는 첨부 도면 도 2에 도시된 바와 같이 상기 카메라(10)의 외측 일정 부위에 부착시켜 카메라의 온도를 감지하는 온도센서(20)와, 상기 온도센서(20)로부터 입력되는 카메라의 온도를 미리 설정된 기준온도와 비교하여 기준온도보다 높을 경우 냉각제어신호를 출력하고, 기준온도보다 낮을 경우 히팅제어신호를 출력하는 제어부(30)와, 상기 제어부(30)의 냉각제어신호에 응하여 작동되는 팬(50)과, 상기 제어부(30)의 히팅제어신호에 응하여 작동되는 히터(40)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 특수차량용 카메라의 내부 온도 조절장치의 제어부(30)는 온도센서(20)의 출력신호를 지속적으로 체크하여 카메라(10)의 내부 온도가 미리 설정된 온도보다 높아지는 지 또는 낮아지는 지를 판단한다.

만약 카메라(10)의 내부 온도가 미리 설정된 온도보다 높아지는 경우 제어부(30)는 냉각제어신호를 출력하여 팬(50)이 작동되도록 하고, 팬(50)이 작동됨에 따라 카메라 하우징(60) 내부의 뜨거운 열기를 밖으로 배출되고 카메라(10)의 내부 온도가 미리 설정된 온도만큼 낮아지게 된다.

한편, 카메라(10)의 내부 온도가 미리 설정된 온도보다 낮아지는 경우 제어부(30)는 히팅제어신호를 출력하여 히터(40)가 작동되도록 하고, 이에 카메라 하우징(60)의 내부 온도가 미리 설정된 온도만큼 높아지게 된다.

그러나, 상기와 같은 특수 차량용 카메라 내부 온도조절장치는 이미지 센서 자체의 온도를 검출하여 제어하는 것이 아니기 때문에 정밀 제어가 곤란하다는 문제점이 있다.

또한, 실제 이미지 센서의 온도와 상관없이 제어되기 때문에 전력의 사용이 효율적이지 못하며, 비디오 카메라 케이스의 온도 검출을 위하여 별도의 접촉식 온도 센서 및 온도 제어 회로를 구성해야 하는 관계로 시스템 비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 시스템 전체의 크기가 커진다는 문제점이 있다.

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 탱크나 장갑차, 중장비 차량 등 전,후방 시야가 양호하지 않은 특수차량의 전후방 감시를 위해 장착되는 특수차량용 카메라의 내부 온도가 항상 일정하게 유지되도록 하는 온도센서와 온도조절수단을 특수차량용 카메라에 구비된 이미지 센서에 일체로 형성시켜 이미지 센서의 온도를 정확하게 감지하여 항상 일정한 온도로 유지시키기 위한 열전소자를 이용한 온도조절수단을 갖는 특수 차량용 카메라 및 온도제어방법을 제공하는데 제1 목적을 두고 있다.

또, 본 발명은 온도조절수단으로 열전소자를 이용하여 이미지 센서의 현재온도에 따라 열전소자로 공급되는 전류의 방향을 변경시켜 열전소자가 냉각수단 또는 히팅수단으로 동작될 수 있도록 하는 열전소자를 이용한 온도조절수단을 갖는 특수 차량용 카메라 및 온도제어방법을 제공하는데 제2 목적을 두고 있다.

또한, 본 발명은 이미지 센서의 현재 온도를 조절하는데 있어 조절할 온도의 차에 따라 PWM 방식으로 전류의 크기를 제어하여 전력 효율을 높일 수 있도록 하는 열전소자를 이용한 온도조절수단을 갖는 특수 차량용 카메라 및 온도제어방법을 제공하는데 제3 목적을 두고 있다.

상술한 본 발명의 1 목적은

탱크나 장갑차 등 전,후방 시야가 양호하지 않은 특수차량의 전,후방 감시를 위해 차량 전,후방에 장착되는 카메라에 있어서,

이미지 센서 상에 구비되어, 이미지 센서의 현재 온도를 감지하여 출력하는 온도감지부;

상기 이미지 센서 상에 구비되어 외부로부터 공급되는 전류에 의해 냉각 또는 발열되는 온도조절부;

비디오 카메라 이미지 신호처리보드 상에 구비되어, 상기 온도감지부에서 입력되는 이미지 센서의 현재온도가 미리 설정된 기준 온도범위 내에 있는지 판단하 고, 벗어나는 경우 이미지 센서의 현재 온도가 기준 온도의 하한온도보다 낮은지를 판단하여 낮은 경우 히팅제어신호를 출력하고, 이미지 센서의 현재 온도가 기준온도 상한온도보다 높은 경우 냉각제어신호를 출력하는 제어부; 및

상기 제어부의 히팅제어신호 또는 냉각제어신호에 응하여 PWM 방식으로 전류의 크기를 제어하고, 상기 전류를 상기 온도조절부로 공급하는 PWM 전류 제어부;

를 포함하는 열전소자를 이용한 온도조절수단을 갖는 특수 차량용 카메라와,

그리고, 탱크나 장갑차 등 전,후방 시야가 양호하지 않은 특수차량의 전,후방 감시를 위해 차량 전,후방에 장착되는 카메라의 내부 온도를 조절하는 방법에 있어서,

제어부는, 사용자에 의해 작동이 개시되었는지를 판단하는 개시판단과정;

작동이 개시된 경우 상기 제어부는, 이미지 센서의 현재 온도를 감지하는 온도감지과정;

상기 제어부는, 상기 현재온도가 미리 설정된 기준 온도 범위 내에 있는지를 판단하고, 기준 온도 범위 내에 있는 경우 이미지 센서의 현재온도를 감지하는 과정을 반복 수행하고, 상기 현재 온도가 미리 설정된 기준 온도의 하한온도보다 낮은 경우 온도조절부가 발열되어 이미지 센서의 현재 온도가 상승되도록 하는 한편, 상기 현재 온도가 미리 설정된 기준 온도의 상한온도보다 높은 경우 온도 조절부가 냉각되어 이미지 센서의 현재 온도가 하락되도록 하는 온도조절과정;

으로 이루어진 열전소자를 이용한 온도조절수단을 갖는 특수 차량용 카메라 의 온도제어방법에 의해 달성될 것이다.

상술한 본 발명의 제2 목적은

상기 온도조절부는,

전류의 방향에 따라 냉각 또는 발열되는 열전소자인 것에 의해 달성될 것이다.

상술한 본 발명의 제3 목적은

상기 온도조절부로 공급되는 전류를 제어부로 피드백하는 전류감지부를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 전류감지부를 통해 피드백되는 전류의 크기가 미리 설정된 전류의 크기와 같은지를 체크하여 상기 PWM 전류 제어부로 출력되는 히팅제어신호 및 냉각제어신호를 발생시키는 것에 의해 달성될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3 은 본 발명에 따른 카메라 내부 온도 조절장치의 설치 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 4 는 본 발명에 따른 카메라 내부 온도 조절장치의 구성 블록도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 반도체 소자로 이루어진 온도감지부(130)와 열전소자로 이루어진 온도조절부(140)는 이미지 센서(120) 상에 구비된다. 그리고, 제어부(160)와 PWM 전류 제어부(170)는 비디오 카메라 이미지 신호처리보드(150) 상에 구비된다.

본 발명에 의해 구현된 온도제어장치의 구성에 대해 첨부 도면 도 4를 참조하여 좀더 구체적으로 설명하면, 이미지 센서(120)의 현재 온도를 감지하여 출력하는 온도감지부(130)와, 상기 온도 감지부(130)로부터 출력되는 신호를 증폭하는 증폭부(180)와, 후술하는 PWM 전류 제어부(170)로부터 공급되는 전류에 의해 냉각 또는 발열되는 온도조절부(140)와, 상기 증폭부(180)를 통해 입력되는 이미지 센서(120)의 현재온도가 미리 설정된 기준 온도범위 내에 있는지 판단하고, 벗어나는 경우 이미지 센서(120)의 현재 온도가 기준 온도의 하한온도보다 낮은지를 판단하여 낮은 경우 히팅제어신호를 출력하고, 이미지 센서의 현재 온도가 기준온도 상한온도보다 높은 경우 냉각제어신호를 출력하며, 후술하는 전류감지부(190)를 통해 피드백되는 전류의 크기가 미리 설정된 전류의 크기와 같은지를 체크하여 상기 PWM 전류 제어부(170)로 출력되는 히팅제어신호 및 냉각제어신호를 발생시키는 제어부(160)와, 상기 제어부(160)의 히팅제어신호 또는 냉각제어신호에 응하여 PWM 방식으로 전류의 크기를 제어하고, 상기 전류를 상기 온도조절부(140)로 공급하는 PWM 전류 제어부(170)와, 상기 온도조절부(140)로 공급되는 전류를 제어부(160)로 피드백하는 전류감지부(190)로 구성된다.

상기 온도조절부(140)는 전류의 방향에 따라 냉각 또는 발열되는 열전소자이다. 상기 열전소자는 서로 다른 두 도체간에 전류가 흐를 때 Peltier효과에 의해서 냉각과 발열현상이 발생하게 된다. 전압이 서로 다른 재질의 양단에 걸리면 온도 차이가 발생하고, 이 온도차이에 따라 열이 한쪽에서 다른 한쪽으로 이동하게 되면 서 냉각 또는 발열되는 것이다.

그리고 상기 온도감지부(130)는 반도체 소자로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 열전소자를 이용한 온도조절수단을 갖는 특수 차량용 카메라의 온도제어방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 5 는 본 발명에 따른 카메라 내부 온도 조절방법을 설명하기 위한 동작흐름도이다.

첨부 도면 도 5에 도시된 바와 같이 제어부(160)는 사용자에 의해 카메라 작동이 개시되었는지를 판단(S110)한다.

상기 S110 과정의 판단 결과 카메라 작동이 개시된 경우 온도감지부(130)는 이미지 센서(120)의 현재 온도를 지속적으로 감지(S120)하여 증폭부(180)로 출력하고, 증폭부(180)는 온도감지부(130)로부터 입력되는 신호를 증폭시켜 제어부(160)로 출력한다.

제어부(160)는 온도감지부(130)에 의해 감지된 이미지 센서(120)의 현재 온도를 감지하고, 상기 현재온도가 미리 설정된 기준 온도 범위에서 하한온도보다 낮은지를 판단(S130)한다. 판단 결과 현재 온도가 미리 설정된 기준 온도의 하한온도보다 낮은 경우 히팅제어신호를 PWM 전류 제어부(170)로 출력하여 대응하는 전류가 온도조절부(130)로 공급되어 온도조절부(130)가 발열되도록 한다(S140). 즉, 상기 온도조절부(130)가 발열되면 이미지 센서(120)의 현재 온도가 상승된다.

한편, 상기 S130 과정의 판단 결과 상기 현재 온도가 미리 설정된 기준 온도 의 하한온도보다 높은 경우 상기 현재 온도가 미리 설정된 기준 온도의 상한온도보다 높은지를 판단한다(S150). 판단 결과 현재 온도가 미리 설정된 기준 온도의 상한온도보다 높은 경우 냉각제어신호를 PWM 전류 제어부(170)로 출력하여 대응하는 전류가 온도조절부(130)로 공급되어 온도조절부(130)가 냉각되도록 한다(S160). 즉, 상기 온도조절부(130)가 냉각되면 이미지 센서(120)의 현재 온도가 떨어지게 된다.

상기 S140 과정 및 S160과정에서 온도조절부(130)가 발열 또는 냉각되도록 하는 제어부(160)는 온도조절부(130)로 공급되는 전류를 전류감지부(190)를 통해 피드백받아 전류의 크기가 미리 설정된 전류의 크기와 같은지를 체크하여 온도조절부(130)로 공급되는 전류의 크기가 변경되도록 히팅제어신호 또는 냉각제어신호를 발생시킨다.

상기 S150과정에서 이미지 센서(120)의 현재 온도가 기준 온도 범위의 상한온도보다 높지 않은 경우 현재 온도가 기준 온도 범위 내에 있다고 인식하고 상기 S120 과정을 반복 수행한다.

이때, 온도조절부(130)는 열전소자로서, 전류의 방향에 따라 발열되거나 냉각된다.

상기 과정들은 사용자가 카메라 작동을 중지시킬 때까지 반복적으로 수행되면서 이미지 센서(120)가 항상 일정온도가 유지되도록 하여 오동작이나 동작이 정지되는 현상이 일어나지 않도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 탱크나 장갑차, 중장비 차량 등 전,후방 시야가 양호하지 않은 특수차량의 전후방 감시를 위해 장착되는 특수차량용 카메라의 내부 온도가 항상 일정하게 유지되도록 하는 온도센서와 온도조절수단을 특수차량용 카메라에 구비된 이미지 센서에 일체로 형성시켜 이미지 센서의 온도를 정확하게 감지하여 항상 일정한 온도로 유지시켜 이미지 센서가 오동작하거나, 동작이 정지되거나 파괴되지 않도록 하는 효과가 있다.

또, 본 발명은 온도조절수단으로 열전소자를 이용하여 이미지 센서의 현재온도에 따라 열전소자로 공급되는 전류의 방향을 변경시켜 열전소자가 냉각수단 또는 히팅수단으로 동작할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 이미지 센서의 현재 온도를 조절하는데 있어 조절할 온도의 차에 따라 PWM 방식으로 전류의 크기를 제어하여 전력 효율을 높일 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 탱크나 장갑차 등 전,후방 시야가 양호하지 않은 특수차량의 전,후방 감시를 위해 차량 전,후방에 장착되는 카메라에 있어서,

   이미지 센서 상에 구비되어, 이미지 센서의 현재 온도를 감지하여 출력하는 온도감지부;

   상기 이미지 센서 상에 구비되어 외부로부터 공급되는 전류에 의해 냉각 또는 발열되는 온도조절부;

   비디오 카메라 이미지 신호처리보드 상에 구비되어, 상기 온도감지부에서 입력되는 이미지 센서의 현재온도가 미리 설정된 기준 온도범위 내에 있는지 판단하고, 벗어나는 경우 이미지 센서의 현재 온도가 기준 온도의 하한온도보다 낮은지를 판단하여 낮은 경우 히팅제어신호를 출력하고, 이미지 센서의 현재 온도가 기준온도 상한온도보다 높은 경우 냉각제어신호를 출력하는 제어부; 및

   상기 제어부의 히팅제어신호 또는 냉각제어신호에 응하여 PWM 방식으로 전류의 크기를 제어하여 상기 온도조절부로 공급하는 PWM 전류 제어부;

   를 포함하는 열전소자를 이용한 온도조절수단을 갖는 특수 차량용 카메라.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 온도조절부로 공급되는 전류를 제어부로 피드백하는 전류감지부를 더 포함하되,

   상기 제어부는 상기 전류감지부를 통해 피드백되는 전류의 크기가 미리 설정된 전류의 크기와 같은지를 체크하여 상기 PWM 전류 제어부로 출력되는 히팅제어신호 및 냉각제어신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 온도조절수단을 갖는 특수 차량용 카메라.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 온도조절부는,

   전류의 방향에 따라 냉각 또는 발열되는 열전소자인 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 온도조절수단을 갖는 특수 차량용 카메라.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 온도감지부는,

   반도체 소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 온도조절수단을 갖는 특수 차량용 카메라.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 온도감지부에서 출력되는 신호를 증폭하는 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 온도조절수단을 갖는 특수 차량용 카메라.

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