KR20090107661A - 라인스캔 카메라에 균일한 조도를 주기 위한 라인 레이저광원 생성장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 라인스캔 카메라에 균일한 조도를 조사하기 위한 광원 생성장치 및 방법에 있어서, 피사체 방향으로 조사되어 라인스캔 카메라에 조명을 제공하는 레이저 광원과; 상기 레이저 광원이 관통하여 투과되며, 투과된 레이저 광원이 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 조사되도록 상기 레이저 광원을 분산시키는 평요원통형 렌즈; 및 상기 레이저 광원이 관통하여 투과되며, 투과된 레이저 광원의 광량밀도가 전체적으로 균일한 상태로 조사되도록, 입사되는 상기 레이저 광원의 광량밀도 분포에 따라, 적외선 차단율이 다르게 형성된 적외선 차단코팅이 구비된 광학필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 라인 레이저 광원 생성장치 및 방법이 개시된다.

개시된 라인 레이저 광원 생성장치 및 방법에 의하며, 기존의 라인스캔 카메라에 일정한 조도를 주기 위해 다수의 광원체를 일렬로 설치하여야 하는 번거로움이 없으며, 한 지점에서 선형으로 일정한 조도가 생성됨으로써, 조명 제공장치의 운용이 기존 방식에 비해 매우 수월한 장점이 있다.

라인스캔 카메라, 레이저 광원, 조명장치, 광학필터, 평요렌즈

Description

라인스캔 카메라에 균일한 조도를 주기 위한 라인 레이저 광원 생성장치 및 방법{Apparatus For Generation of Line Laser Light And Method For Thereof}

본 발명은 라인 레이저 광원 생성장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 에너지 효율이 높은 적외선 레이저를 광원으로 하고, 균일한 조도를 얻기 위해 상기 레이저 광원의 전면에 투과율이 다른 광학필터를 적용함으로써, 종래 기술과 비교하여 좀 더 단순하고 간소한 구성을 통해 라인스캔 카메라에 균일한 조도의 조명을 제공하는 효과를 제공하는 라인 레이저 광원 생성장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 도로의 노면포장 상태를 신속히 조사하기 위해서 도로노면의 영상을 촬영하고, 획득된 영상자료를 분석하여 노면포장 상태를 조사하게 되며, 이러한 도로노면의 영상을 촬영하는 방법은 촬영방식에 따라 크게 2가지로 나뉜다.

첫 번째 방법은, 일반적인 영상촬영 방식으로 일반적인 아날로그 또는 디지털 카메라를 이용하며, 촬영대상 구역을 상기 카메라로 1회 촬영하여 획득할 수 있는 일정영역(Area Scan)으로 촬영간격을 나누어 구분하여, 구분된 일정영역별로 촬영하여 노면영상을 획득하는 방법이 있다.

두 번째 방법으로는, 일차원 선형 구조의 센서, 즉 라인스캔 카메라를 이용하여 라인(Line) 단위로 피사체의 영상을 스캔(Scan)하여 이차원 이미지를 가진 노면영상을 획득하는 방법이 있다.

도 1a는 도로의 노면포장 상태를 촬영하기 위한 영상획득 장치를 장착한 차량의 구조를 나타낸 개략도이며, 도 1b는 도 1a의 영상획득을 위한 동작원리를 나타낸 흐름도이다.

도 1a를 참조하면, 도로의 노면포장상태를 촬영하기 위해 영상획득 장치를 이동가능한 차량에 장착하는데, 상기 영상획득 장치는 영상을 획득하는 카메라부(a), 노면에 일정한 조도를 제공하기 위한 조명부(b), 촬영하여 획득한 영상자료를 저장하는 데이터 저장부(c) 및 차량의 이동거리에 따라 일정간격의 촬영신호를 발생시키는 트리거부(Trigger Unite;d)를 포함하여 구성된다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 영상획득 장치를 장착한 차량은 차량의 구동부분(바퀴축 또는 엔진축)에 의해 이동시 일정량의 트리거가 누적되면 트리거부(d)는 카메라부(a)에 촬영신호를 전송하여, 피사체가 촬영됨으로써 특정영역의 노면 이미지를 획득하게 되고, 획득된 노면이미지는 데이터저장부(c)에 저장되며, 조명부(b)는 필요에 따라 조명을 제공한다.

여기서, 상기 카메라부(a)에서 이용되는 촬영카메라가 Area Scan 카메라인 경우, 촬영면적과 동일한 면적에 조명이 제공되어야 하는데 반하여, Line Scan 카메라의 경우에는, 1차원적인 라인의 조명이 요구되므로 간소화된 조명장치가 사용된다.

도 2a는 Area Scan 카메라가 촬영하는 면적과 요구되는 조명면적을 나타낸 도면이며, 도 2b는 Line Scan 카메라가 촬영하는 면적과 요구되는 조명면적을 나타낸 도면이다.

도 2a와 도 2b를 참조하면, Area Scan 카메라를 이용하여 촬영하는 경우, 촬영면적과 동일한 크기 이상의 면적에 일정한 조명이 제공되어야만 전체적으로 균일한 밝기를 가진 영상을 얻을 수 있으므로, 촬영면적에 균일한 조도를 제공하기 위해서는 조명장치의 크기가 상대적으로 거대해지고, 이에 따라 취급이 불편해지며 많은 전력을 공급해야 하는 문제점이 유발된다.

이와 달리, Line Scan 카메라를 이용하여 촬영하는 경우, 1차원의 촬영라인에만 균일한 조도를 형성하기 위해 비교적 간소한 조명장치를 구성하여 일정한 조도의 영상이미지가 획득되도록 구비된다.

하지만, Line Scan 촬영방식에 일정한 조명을 형성하기 위해서는 상기 Area Scan 촬영방식의 조명보다는 다소 간소화되지만 다수의 할로겐 램프 등을 이용한 광원들을 필요로 하게 되는 문제점이 있다.

또한, 상기 다수의 할로겐 광원이 노면에 조사(照射)됨에 있어서, 하나의 할로겐 램프가 빛을 조사하는 범위 내에는 상기 할로겐 램프의 우측 또는 좌측에 구비된 다른 하나의 할로겐 램프의 빛의 일부가 조사되어, 노면에는 하나의 할로겐 램프의 광원이 조사되는 부분과 두 개의 할로겐 램프의 광원이 조사되는 부분이 발생하게 된다.

이때, 상기 각각의 부분에 조사되는 광원의 조도가 서로 상이하여 결국, 촬 영되는 이미지의 영상이 불균일해지는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 기존의 Line Scan 촬영장치에 조명을 조사하는 방식과 달리 일반적인 광원램프에 비하여 상대적으로 높은 에너지효율을 구비하는 적외선 레이저를 광원으로 이용하여, 일반적인 광원을 사용하는 방식에 비하여 상대적으로 간소화된 조명장치의 구성이 가능하다.

또한, 광량(에너지)밀도가 중심부는 높고 외곽부는 낮은 형태로 광원이 조사되는 레이저 광원을, 외곽부에서 중심부로 갈수록 적외선레이저 차단율이 높아지는 방식으로 코팅처리된 광학필터에 투과시킴으로써, 피사체에는 균일한 조도의 광원이 조사되도록 하여 균질한 영상이미지를 획득하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 라인스캔 카메라에 균일한 조도를 조사하기 위한 라인 레이저 광원 생성장치는, 피사체 방향으로 조사되어 라인스캔 카메라에 조명을 제공하는 레이저 광원과; 상기 레이저 광원이 관통하여 투과되며, 투과된 레이저 광원이 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 조사되도록 상기 레이저 광원을 분산시키는 평요원통형 렌즈; 및 상기 레이저 광원이 관통하여 투과되며, 투과된 레이저 광원의 광량밀도가 전체적으로 균일한 상태로 조사되도록, 입사되는 상기 레이저 광원의 광량밀도 분포에 따라, 적외선 차단율이 다르게 형성된 적외선레이저 차단코팅이 구비된 광학필터를 포함한다.

여기서, 상기 레이저 광원은, 상기 평요원통형 렌즈에 투과되어 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 분산되고, 이어서 상기 광학필터에 투과되어 광원의 광량밀도가 전체적으로 균일해짐으로써, 촬영하고자 하는 피사체에 광량밀도가 전체적으로 균일하며 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 조사되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 레이저 광원은, 상기 광학필터에 투과되어 광원의 광량밀도가 전체적으로 균일해지고, 이어서 상기 평요원통형 렌즈에 투과되어 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 분산됨으로써, 촬영하고자 하는 피사체에 광량밀도가 전체적으로 균일하며 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 조사되는 것을 특징으로 할 수 있다.

게다가, 상기 레이저 광원은, 중심부에서 외곽부로 갈수록 레이저의 광량밀도가 낮아지도록 구비되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 광학필터는, 중심부에서 외곽부로 갈수록 상기 레이저 광원의 차단율이 낮아지도록 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

더불어, 상기 평요원통형 렌즈는, 적어도 두 대 이상의 라인스캔 카메라에 조명이 제공되도록 상기 레이저 광원의 전면부에 위치되어, 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 광원을 분산시키며, 상기 광학필터는, 상기 각각의 라인스캔 카메라의 렌즈 전면 또는 라인스캔 카메라 내부의 CCD(charge coupled device) 전면부에 위치되어, 균일한 광량밀도의 상기 레이저 광원이 라인스캔 카메라에 수광되도록 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 라인스캔 카메라에 균일한 조도를 조사하기 위한 라인 레이저 광원 생 성 방법에 있어서, 레이저 광원부에서 발광된 제 1 레이저 광원이 피사체를 향하여 조사되도록 하는 레이저 광원 조사 단계와; 제 1 레이저 광원이 평요원통형 렌즈에 투과되어, 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 제 2 레이저 광원이 조사되도록 하는 레이저 광원 분산단계와; 제 2 레이저 광원의 광량밀도 분포에 따라 적외선 레이저의 차단율이 다르게 형성된 적외선 차단코팅이 구비된 광학필터에 투과되어, 광량밀도가 전체적으로 균일한 상태로 제 3 레이저 광원이 조사되도록 하는 레이저 광원 필터링 단계를 포함한다.

여기서, 상기의 방법에 있어서, 제 1 레이저 광원은 중심부에서 외곽부로 갈수록 레이저의 광량밀도가 낮아지도록 구비될 수 있다.

또한, 상기의 방법에 있어서, 상기 광학필터는 중심부에서 외곽부로 갈수록 상기 제 1 레이저 광원의 차단율이 낮아지도록 구비되는 바람직하다.

게다가, 상기의 방법에 있어서, 상기 평요원통형 렌즈는 적어도 두 대 이상의 라인스캔 카메라에 조명이 제공되도록 레이저 광원부의 전면부에 위치되어, 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 광원을 분산시키며, 상기 광학필터는, 상기 각각의 라인스캔 카메라의 렌즈 전면 또는 라인스캔 카메라 내부의 CCD 전면부에 위치되어, 균일한 광량밀도의 레이저 광원이 라인스캔 카메라에 수광되도록 구비될 수 있다.

본 발명의 라인 레이저 광원 생성장치 및 방법에 의하면,

첫째, 라인스캔 카메라를 이용한 촬영방식을 채택하여, 1차원적인 라인에만 광원이 조사되도록 조명장치가 구성되므로, 영역촬영 면적의 크기 이상으로 조명을 제공해야 하는 기존의 Area Scan 카메라를 이용한 촬영방식과 달리, 조명해야 할 조명면적이 현저히 축소되어, 조명 생성장치의 간소한 구성으로도 충분한 조명제공이 가능하여 조명생성장치의 취급이 용이하며 상대적으로 적은 수의 광원이 사용되므로 전력소모가 비교적 적은 장점이 있다.

둘째, 다수의 일반적인 광원을 일렬로 설치하여 피사체에 조명을 제공하는 종래의 조명방식과 달리, 에너지 효율이 상대적으로 높은 적외선레이저를 광원으로 사용하므로, 비교적 적은 수의 광원으로도 조명제공이 가능하여 광원으로 사용되는 램프의 사용량 및 설치량을 축소시킬 수 있다.

셋째, 다수의 일반적인 광원이 일렬로 설치되어 각 광원에서 조사되는 조명범위가 중첩되어 불균일한 조도로 피사체에 조명이 제공되는 종래기술과 달리, 본 발명의 조명 생성장치는 점 형태의 레이저 광원을 일정한 폭을 가진 하나의 라인형태로 변형시켜 피사체에 균일한 조도의 조명이 조사되도록 구비되므로, 획득된 영상이미지가 균질한 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되 어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

먼저, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 라인 레이저 광원 생성장치를 설명한다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 라인 레이저 광원 생성장치의 구조와 레이저 광원의 광량밀도 및 적외선레이저 차단율을 나타낸 개략도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 라인 레이저 광원 생성장치는 레이저 광원부(120), 평요원통형 렌즈(110) 및 광학필터(100)를 포함한다.

상기 레이저 광원부(120)는 일반적인 광원으로 사용되는 백열램프, 아크램프 및 방전식 램프 등에 비하여 상대적으로 에너지 효율이 월등히 높은 적외선레이저 램프가 사용되며, 상기 레이저 광원부(120)에서 조사된 제 1 레이저 광원(121)은 외곽부에서 중심부로 갈수록 광량(에너지)밀도가 높은 형태로 촬영하고자 하는 피사체(130) 방향으로 조사된다.

여기서, 상기 레이저 광원부(120)에서 조사되는 상기 제 1 레이저 광원(121)과 후술될 제 2 레이저 광원(122) 및 제 3 레이저 광원은, 상기 레이저 광원부(120)에서 조사되는 동일한 적외선 레이저 광원을 의미하며, 레이저 광원의 분산되는 형태와 광량밀도의 분포 정도에 따라, 본 발명의 레이저 광원을 설명하기 용이하도록 구분한 것임을 알아야 한다.

한편, 상기 피사체(130) 방향으로 조사된 제 1 레이저 광원(121)은 상기 레이저 광원부(120)와 피사체(130)의 사이에 위치한 평요원통형 렌즈(110)(Plano-Concave Cylindrical Lens)의 중앙부를 중심으로 관통하여 투과하게 된다.

여기서, 상기 평요원통형 렌즈(110)는 원통형의 형태로 형성되며, 일측면은 평평한 평면이고 타측면은 중앙이 반구형상으로 오목한 홈이 형성된 형태로 구비된다.

이러한 형태로 구비된 평요원통형 렌즈(110)를 투과하여 조사되는 제 2 레이저 광원(122)은, 상기 평요원통형 렌즈(110)를 거치면서 광원이 고르게 분산되어, 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 변형되어 피사체(130) 방향으로 조사된다.

여기서, 상기 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 변형된 제 2 레이저 광원(122)은, 본 발명의 라인 레이저 광원 생성장치가 조명을 제공하는 라인스캔 카메라의 촬영라인의 폭과 길이를 고려하여, 조사되는 광원의 폭과 길이가 정해지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 평요원통형 렌즈(110)를 거치면서 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 변형된 제 2 레이저 광원(122)는, 상기 평요원통형 렌즈(110)와 피사 체(130)의 사이에 위치한 광학필터(100)를 관통하여 투과하게 된다.

상기 광학필터(100)는 입사되는 상기 제 2 레이저 광원(122)의 광량밀도 분포에 따라 적외선 차단율이 다르게 형성된 적외선 차단코팅이 구비된다.

여기서, 상기 적외선 차단코팅이 구비된 상기 광학필터(100)의 중심부는 상대적으로 적외선레이저 차단율이 높고, 중심부에서 외곽부로 갈수록 적외선 차단율이 낮아지도록 구비되어, 가장 외곽의 테두리부의 적외선 차단율은 '0'으로서, 상기 광학필터(100)의 가장 외곽의 테두리부를 통과하는 상기 제 2 레이저 광원(122)의 외곽부의 광원은 차단되지 않고 완전히 투과되도록 구비되는 것이 바람직하다.

여기서, 도 3의 [그래프 A, B, C]를 인용하여 상기 광학필터(100)에 입사되는 제 2 레이저 광원(122)의 광량밀도에 따른 광학필터(100)의 위치별 레이저 차단율을 설명한다.

[그래프 A]는 광학필터의 위치별 입사되는 레이저 광원의 레이저 차단율을 나타낸 그래프, [그래프 B]는 광학필터의 위치별 레이저 광원의 광량밀도와 광학필터의 레이저 차단율을 나타낸 그래프 및 [그래프 C]는 피사체에 조사되는 레이저 광원의 광량밀도를 나타낸 그래프이다.

[그래프 A, B, C]를 참조하면, 상기 평요원통형 렌즈(110)를 투과하여 상기 광학필터(100)의 중심부를 향하여 조사되는 제 2 레이저 광원(122)은 [그래프 B]의 곡선 a와 같이 중심부는 광량밀도가 가장 크며, 중심부에서 외곽부로 갈수록 광량밀도는 감소하여 외곽부의 끝단에 이르러서는 광량밀도가 가장 작은 형태로 광원이 조사되는 것을 알 수 있다.

또한, 상기 광학필터(100)의 적외선레이저 차단율은 곡선 a의 형태와 유사한 형태의 곡선 b와 같이, 중심부는 적외선레이저 차단율이 가장 크며, 중심부에서 외곽부로 갈수록 적외선레이저 차단율은 감소하여 외곽부의 끝단에 이르러서는 적외선레이저 차단율이 가장 작은 형태로 분포되어 있음을 알 수 있다.

따라서, 상기 제 2 레이저 광원(122)의 외곽부 끝단에서 조사되는 광원의 광량밀도를 기준으로 하여, 제 2 레이저 광원(122)의 외곽부에서 중심부로 갈수록 광량밀도가 증가되는 만큼, 상기 광학필터(100)의 외곽부에서 중심부로 갈수록 레이저차단율을 증가시켜, 상기 제 2 레이저 광원(122)의 중심부에서 외곽부로 갈수록 증가되는 광량밀도가 상쇄되도록 구비되는 것이 바람직하다.

결국, [그래프 C]에 도시된 바와 같이 피사체(130)에 조사되는 제 3 레이저 광원(123)의 전체 광량밀도는 상기 제 2 레이저 광원(122)의 외곽부 끝단에서 조사되는 광원의 광량밀도와 동일하게 일정해지는 것이며, 피사체(130)에 직접 조사되는 제 3 레이저 광원(123)은, 조사되는 범위 전체의 조도가 균일하며 일정한 폭을 가진 하나의 선의 형태로 조사되게 되는 것이다

다음으로는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 라인 레이저 광원 생성장치에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 라인 레이저 광원 생성장치의 구조와 광학필터의 구비 여부에 따른 카메라의 영상밝기를 나타낸 개략도이고, 도 5는 도 4의 광학필터 A의 레이저 차단율을 나타낸 도면이며, 또한, 도 5의 [그래프 D, E, F]는 레이저 광량밀도에 따른 광학필터 A의 레이저 차단율을 도시한 그래프이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이저 광원 생성장치는, 평요원통형 렌즈(미도시)를 내장하여 라인형태의 적외선레이저 광원을 피사체에 조사하는 적외선 Line광원과 라인형태로 영상이미지가 촬영되는 라인스캔 카메라(A, B) 및 상기 라인스캔 카메라의 전면에 위치하며 라인스캔 카메라에 제공되는 레이저 광원의 광량밀도에 따라 레이저차단율이 일측부에 편중된 광학필터(A, B)를 포함한다.

상기 적외선Line광원의 내부 전면부에는 평요원통형 렌즈가 구비되어, 하나의 점의 형태로 조사되는 레이저 광원은 상기 평요원통형 렌즈에 투과되어 일정한 폭을 갖는 선(Line)의 형태로 변형되어 광원이 조사되도록 구비된다.

여기서, 상기 평요원통형 렌즈가 구비되는 위치는 상기한 적외선Line광원의 내부의 전면부에 위치하여 조명장치를 간소화되도록 구비되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않고 상기 적외선레이저 광원의 전면에 위치될 수 있다.

또한, 상기 적외선Line광원의 좌측과 우측에는 라인스캔 카메라 A와 B가 각각 위치하여 촬영하고자하는 영역을 일정하게 분할하여 영상이미지를 획득한다.

그리고, 상기 라인스캔 카메라 A와 B의 전면부에는 각각 광학필터 A와 B가 각각 위치하며, 상기 광학필터 A와 B는 라인스캔 카메라 A와 B에 각각 제공되는 레이저 광원의 광량밀도에 따라 레이저차단율이 다르게 형성된 적외선 차단코팅이 구비된다.

이와 같은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 라인 레이저 광원 생성장치는, 영상이 수광되는 라인스캔 카메라(A, B)의 렌즈 전면부나 내부의 CCD(charge coupled device)의 전면부에 광학렌즈(A, B)를 위치시켜, 수광되는 빛을 균질하게 하는 방법으로 활용될 수 있다.

이는 도로포장과 같이 비교적 넓은 면적을 촬영하기 위해 2대의 라인스캔 카메라(A, B)를 일렬로 배열하여 도로 폭을 1/2씩 분할하여 촬영하며, 라인스캔 카메라(A, B)의 각 영상을 합성하여 1개의 이미지로 생성할 수 있다.

여기서, 각각의 라인스캔 카메라(A, B)에 수광되는 빛은 일정해야 하는데, 도 4의 도 a에 도시된 바와 같이, 광학필터가 구비되지 않은 채 영상을 촬영하게 되면, 적외선Line광원이 피사체에 대하여 수직으로 조사되는 전체 조명범위의 중심부에는 가장 많은 레이저 광량으로 광원이 조사되어, 라인스캔 카메라에 의해 촬영된 영상의 밝기는 가장 밝게 촬영되며, 전체 조명범위의 중심부에서 양측단의 외곽부로 갈수록 레이저 광량이 적어지는 형태로 광원이 조사되어, 양측단으로 갈수록 어두워지는 형태로 영상이미지가 생성될 것이다.

그러나, 도 4의 도 b에 도시된 바와 같이, 각각의 라인스캔 카메라(A, B)의 전면에 적외선레이저 차단율이 다른 레이저 차단코팅을 적용한 광학필터(A, B)가 각각 구비됨으로써, 전체 조명범위에 균일한 조도의 광원이 조사되어 전체적으로 균일한 밝기의 영상이미지를 획득할 수 있다.

또한, 라인스캔 카메라에 균일한 영상이 형성되기 위해서는 균일한 광량을 갖는 레이저 광원이 형성되거나, 라인스캔 카메라의 영상이 맺히는 CCD에 균일한 광량이 수광되야 한다.

도 4의 도a와 도 5를 참조하면, 적외선Line광원에서 조사되는 조명범위의 위 치별 레이저 광원의 광량밀도는, 도 5의 [그래프 D]에 도시된 바와 같이, 우단부가 상기 적외선Line광원의 중앙부에 해당하므로, 가장 높은 광량밀도의 광원이 조사되고, 우단부에서 좌단부로 갈수록 광량밀도는 낮아지게되며, 좌단부는 상기 적외선Line광원의 외곽부에 해당하므로, 가장 낮은 광량밀도의 광원이 조사된다.

그리고, 광학필터(A)의 레이저 광원 차단율은 도 5의 [그래프 E]에 도시된 바와 같이, 조사되는 레이저 광원의 광량밀도와 비례하여 우단부의 레이저 광원 차단율이 가장 높고, 우단부에서 좌단부로 갈수록 레이저 광원 차단율이 낮아지게 되며, 좌단부는 가장 낮은 레이저차단율이 구비된다.

따라서, 라인스캔 카메라(A)에 수광되는 조명의 위치별 밝기는, 도 5의 [그래프 F]에 도시된 바와 같이, 라인스캔 카메라(A)가 촬영하고자 하는 영역에 균일한 광량밀도를 가진 적외선Line광원이 조사됨으로써, 위치별 조명의 밝기도 모두 균일한 상태로 조명이 제공되는 것이다.

이하에서는 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 라인 레이저 광원 생성장치를 이용한 라인 레이저 광원 생성방법에 관하여 도 6과 도 7을 참고로 하여 상세히 설명하고자 한다.

도 6은 본 발명의 라인 레이저 광원 생성방법을 나타낸 흐름도이며, 도 7은 도 6의 라인 레이저 광원 분산 단계와 레이저 광원 필터링 단계의 순서가 변형된 라인 레이저 광원 생성방법을 나타낸 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 먼저, 외곽부에서 중심부로 갈수록 광량(에너지)밀도가 높은 형태로 발광되는 레이저 광원부(120)가 조명을 제공하고자 하는 피사체를 향하 여 조사되도록 한다(S100).

여기서, 상기 레이저 광원부(120)에서 직접 조사되는 적외선 레이저 광원을 제 1 레이저 광원(121)이라 한다.

다음으로, 상기 제 1 레이저 광원(121)이 고르게 분산되어 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 조사되도록, 제 1 레이저 광원(121)을 평요원통형 렌즈(110)에 투과되도록 한다(S110).

여기서, 상기 평요원통형 렌즈(110)를 투과한 적외선 레이저 광원을 제 2 레이저 광원(122)이라 한다.

이후, 외곽부와 중심부의 광량밀도가 다르게 조사되는 상기 제 2 레이저 광원(122)의 광량밀도 분포에 대응하여, 외곽부에서 중심부로 갈수록 적외선 차단율이 높아지도록 적외선 차단코팅이 구비된 상기 광학필터(100)에 상기 제 2 레이저 광원(122)이 투과되도록 한다.

따라서, 상기 광학필터(100)를 투과한 적외선 레이저의 광량밀도는 일측으로 편중되지 않으며 전체적으로 균일하게 조사되는 것이다(S130).

여기서, 상기 광학필터(100)를 투과한 적외선 레이저 광원을 제 3 레이저 광원(123)이라 한다.

결국, 상기 제 3 레이저 광원(123)은 전체적으로 균일한 광량밀도로 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 피사체에 조사된다(S130).

여기서, 상기 제 3 레이저 광원(123)은 조명을 제공받는 라인스캔 카메라의 촬영라인의 폭과 길이 또는 피사체의 규격(폭과 길이)를 고려하여, 조사되는 광원 의 폭과 길이가 정해지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 3 레이저 광원(123)은, 상기 라인스캔 카메라의 셔터가 개방되는 시간 즉, 라인스캔 카메라의 렌즈를 통과한 광선이 감광 재료에 조사(照射)되는 시간 동안만 조사될 수 있다.

한편, 본 발명의 라인 레이저 광원 생성방법은 도 7에 도시된 바와 같이, 도 6에서의 레이저 광원 분산 단계와 레이저 광원 필터링 단계의 순서가 바뀌어도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 먼저, 상기 제 1 레이저 광원(121)이 피사체를 향하여 조사되도록 한다.(S200)

다음으로, 상기 제 1 레이저 광원(121)이 상기 광학필터(100)에 먼저 투과되도록 하여, 투과된 레이저 광원(제 2' 레이저 광원)의 광량밀도가 전체적으로 균일해지도록 한다.(S210)

다음으로, 상기 광학필터(100)를 투과한 레이저 광원이 평요원통형 렌즈(110)에 투과되도록 하여, 투과된 레이저 광원(제 3' 레이저 광원)이 고르게 분산되어 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 조사되도록 한다.(S220)

따라서, 피사체에 제공되는 조명은, 광량밀도가 전체적으로 균일하게 분사되며, 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 피사체에 조사되는 것이다(S230).

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1a는 도로의 노면포장상태를 촬영하기 위한 영상획득 장치를 장착한 차량의 구조를 나타낸 개략도,

도 1b는 도 1a의 영상획득을 위한 동작원리를 나타낸 흐름도,

도 2a는 Area Scan 카메라가 촬영하는 면적과 요구되는 조명면적을 나타낸 도면,

도 2b는 Line Scan 카메라가 촬영하는 면적과 요구되는 조명면적을 나타낸 도면,

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 라인 레이저 광원 생성장치의 구조와 레이저 광원의 광량밀도를 나타낸 개략도,

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 라인 레이저 광원 생성장치의 구조와 광학필터의 구비 여부에 따른 카메라 영상밝기를 나타낸 개략도,

도 5는 도 4의 광학필터 A의 적외선레이저 차단율을 나타낸 그래프,

도 6은 본 발명의 라인 레이저 광원 생성방법을 나타낸 흐름도,

도 7은 도 6의 라인 레이저 광원 분산 단계와 레이저 광원 필터링 단계의 순서가 변형된 라인 레이저 광원 생성방법을 나타낸 흐름도이다.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...광학필터 110...평요원통형 렌즈

120...적외선레이저 광원부 121...제 1 레이저 광원

122...제 2 레이저 광원 123...제 3 레이저 광원

S100,S200...레이저광원 조사 단계 S110,S220...레이저광원 분산 단계

S120,S210...레이저광원 필터링 단계 S130,S230...피사체 조명 단계

Claims (10)

1. 라인스캔 카메라에 균일한 조도를 조사하기 위한 광원 생성장치에 있어서,

   피사체 방향으로 조사되어 라인스캔 카메라에 조명을 제공하는 레이저 광원;과

   상기 레이저 광원이 관통하여 투과되며, 투과된 레이저 광원이 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 조사되도록 상기 레이저 광원을 분산시키는 평요원통형 렌즈; 및

   상기 레이저 광원이 관통하여 투과되며, 투과된 레이저 광원의 광량밀도가 전체적으로 균일한 상태로 조사되도록, 입사되는 상기 레이저 광원의 광량밀도 분포에 따라, 적외선 차단율이 다르게 형성된 적외선 차단코팅이 구비된 광학필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 라인 레이저 광원 생성장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 레이저 광원은,

   상기 평요원통형 렌즈에 투과되어 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 분산되고, 이어서 상기 광학필터에 투과되어 광원의 광량밀도가 전체적으로 균일해짐으로써, 촬영하고자 하는 피사체에 광량밀도가 전체적으로 균일하며 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 조사되는 것을 특징으로 하는 라인 레이저 광원 생성장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 레이저 광원은,

   상기 광학필터에 투과되어 광원의 광량밀도가 전체적으로 균일해지고, 이어서 상기 평요원통형 렌즈에 투과되어 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 분산됨으로써, 촬영하고자 하는 피사체에 광량밀도가 전체적으로 균일하며 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 조사되는 것을 특징으로 하는 라인 레이저 광원 생성장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 레이저 광원은,

   중심부에서 외곽부로 갈수록 레이저의 광량밀도가 낮아지도록 구비되는 것을 특징으로 하는 라인 레이저 광원 생성장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 광학필터는,

   중심부에서 외곽부로 갈수록 상기 레이저 광원의 차단율이 낮아지도록 구비되는 것을 특징으로 하는 라인 레이저 광원 생성장치.
6. 제 1항 내지 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 평요원통형 렌즈는,

   적어도 두 대 이상의 라인스캔 카메라에 조명이 제공되도록 상기 레이저 광원의 전면부에 위치되어, 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 광원을 분산시키며,

   상기 광학필터는,

   상기 각각의 라인스캔 카메라의 렌즈 전면 또는 라인스캔 카메라 내부의 CCD 전면부에 위치되어, 균일한 광량밀도의 상기 레이저 광원이 라인스캔 카메라에 수광되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 라인 레이저 광원 생성장치.
7. 라인스캔 카메라에 균일한 조도를 조사하기 위한 라인 레이저 광원 생성 방법에 있어서,

   (a)레이저 광원부에서 발광된 제 1 레이저 광원이 피사체를 향하여 조사되도록 하는 레이저 광원 조사 단계; 및

   (b 1)상기 제 1 레이저 광원이 평요원통형 렌즈에 투과되어, 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 제 2 레이저 광원이 조사되도록 하는 레이저 광원 분산 단계와 (c 1)상기 제 2 레이저 광원의 광량밀도 분포에 따라 적외선 레이저의 차단율이 다르게 형성된 적외선 차단코팅이 구비된 광학필터에 투과되어, 광량밀도가 전체적으로 균일한 상태로 제 3 레이저 광원이 조사되도록 하는 레이저 광원 필터링 단계를 포함하는 제 1 분산 및 필터링 단계;

   또는, (b 2)상기 제 1 레이저 광원의 광량밀도 분포에 따라 적외선 레이저의 차단율이 다르게 형성된 적외선 차단코팅이 구비된 광학필터에 투과되어, 광량밀도 가 전체적으로 균일한 상태로 제 2' 레이저 광원이 조사되도록 하는 레이저 광원 필터링 단계와 (c 2)상기 제 2' 레이저 광원이 평요원통형 렌즈에 투과되어, 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 제 3' 레이저 광원이 조사되도록 하는 레이저 광원 분산단계를 포함하는 제 2 분산 및 필터링 단계;

   중의 어느 하나의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라인 레이저 광원 생성방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 제 1 레이저 광원은,

   중심부에서 외곽부로 갈수록 레이저의 광량밀도가 낮아지도록 구비되는 것을 특징으로 하는 라인 레이저 광원 생성방법.
9. 제 7항에 있어서, 상기 광학필터는,

   중심부에서 외곽부로 갈수록 상기 제 1 레이저 광원의 차단율이 낮아지도록 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저 광원 생성방법.
10. 제 7항 내지 제 9항 중의 어느 한 항에 있어서,

    상기 평요원통형 렌즈는,

    적어도 두 대 이상의 라인스캔 카메라에 조명이 제공되도록 상기 레이저 광원부의 전면부에 위치되어, 일정한 폭을 갖는 하나의 라인 형태로 광원을 분산시키며,

    상기 광학필터는,

    상기 각각의 라인스캔 카메라의 렌즈 전면 또는 라인스캔 카메라 내부의 CCD 전면부에 위치되어, 균일한 광량밀도의 상기 레이저 광원이 라인스캔 카메라에 수광되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 라인 레이저 광원 생성장치.

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