KR20130116139A - 안개 투시 기능을 가지는 근적외선 카메라 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존에는 CCTV 카메라로 볼 수 없었던 안개 등의 상황에서도 근적외선 영역의 파장만을 선별하여 영상을 획득하여 기후와 상관없이 영상획득이 가능하도록 함으로써 보다 안정적인 감시활동이 이루어지도록 하는 근적외선 카메라에 관한 발명이다.
본 발명은 렌즈연결부의 후면에 CCD 소자부가 구비되는 카메라에 있어서, 상기 렌즈연결부와 CCD 소자부의 CCD 사이에는 칼라필터, 흑백필터 및 근적외선필터가 구비된 필터회전판이 필터선택모터에 의해 회전 가능하도록 더 결합되어, 기후상황에 따라 필터를 선택할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 안개 등 영상획득을 방해하는 요소에 상관없이 양질의 영상획득이 가능하여 안정적인 감시활동이 가능한 효과가 있다.

Description

안개 투시 기능을 가지는 근적외선 카메라{camera with function of clairvoyant}

본 발명은 안개 투시 기능을 가지는 근적외선 카메라에 관한 것으로서, 기존에는 CCTV 카메라로 볼 수 없었던 안개 등의 상황에서도 근적외선 영역의 파장만을 선별하여 영상을 획득하여 기후와 상관없이 영상획득이 가능하도록 함으로써 보다 안정적인 감시활동이 이루어지도록 하는 근적외선 카메라에 관한 발명이다.

일반적으로, CCTV용 카메라는 일정한 공간에서 발생되는 상황을 촬영하여 원격지에 설치된 모니터로 전송 및 표시하는데 사용되고 있다. 즉, 관리자는 일정한 거리를 두고 설치된 감시용 CCTV용 카메라에 의해 촬영된 영상을 모니터를 통해서 확인 및 관찰하고 있다. 그 결과, 관리자는 원격지에서 발생되는 상황을 현장을 방문하지 않고도 확인할 수 있어, 빌딩이나 주차장 및 아파트, 군부대 등에서 많이 사용된다.

이러한 기존에 사용되는 CCTV용 카메라는 가시광 영역에서만 반응하는 CCD를 채용하여 눈에 보이는 것만을 영상으로 표현하였다. 그 원리는 사물에서 반사되는 빛을 렌즈를 통하여 카메라에 장착된 촬상소자에 촬상시켜 광 에너지를 전기신호로 바꾼 뒤 모니터에 영상으로 표현하는 방식이다.

대기 중에 존재하는 먼지 입자 및 부유물질과 공기 입자 등에 의해 태양복사 에너지는 확산, 산란 된다. 산란은 입사 태양에너지의 파장이 충돌하는 입자보다 큰 경우에 일어나는데, 산란되는 광 에너지의 강도는 파장의 4승에 반비례한다.

기존의 카메라는 대기중 입자와 태양에너지의 산란에 의한 산란광 에너지를 그대로 표현하는데, 안개, 연기 등이 뿌옇게 백색계열 형태로 표현되는 것은 태양에너지의 색이 백색이기 때문이다. 입자가 태양에너지의 파장보다 크게 되면 이때는 산란보다는 반사가 일어나게 된다. 지구상의 물질들이 색을 가지고 있고 카메라나 우리 눈으로 사물의 존재를 볼 수 있는 것은 이 반사의 원리이다.

그러나, 이러한 기존의 감시용 CCD 카메라는 주간에는 주차장이나 아파트 등 CCD 카메라가 설치된 장소를 선명하게 촬영할 수 있지만, 도 1에서와 같이 야간이나 안개, 강우, 강설, 연무, 박무, 황사, 연기 등 영상획득을 방해하는 요소로 인해 이들 장소의 촬영에 어려움을 겪고 있다.

본 발명은 안개 등 영상획득을 방해하는 요소에 상관없이 양질의 영상획득이 가능하여 안정적인 감시활동이 가능한 근적외선 카메라를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 필터를 교체 시 각각의 필터에 따라 필터와 CCD와의 사이 초점이 자동으로 조절되도록 하는데 다른 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 해결하기 위한 구성으로서 렌즈연결부의 후면에 CCD 소자부가 구비되는 카메라에 있어서, 상기 렌즈연결부와 CCD 소자부의 CCD 사이에는 칼라필터, 흑백필터 및 근적외선필터가 구비된 필터회전판이 필터선택모터에 의해 회전 가능하도록 더 결합되어, 기후상황에 따라 필터를 선택할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 CCD 소자부를 전후 이동이 가능하도록 CCD 소자부의 하단과 카메라 본체의 사이에 리니어가이드가 마련되고, 상기 CCD 소자부에는 CCD와 렌즈연결부 사이 간격을 조절하는 포커스조절수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 포커스조절수단은, 스프링걸림대가 축설된 포커스조절모터가 구비되고, 상기 카메라 본체의 전면에 구비된 전면탄지대와 상기 포커스조절모터의 스프링걸림대의 사이에는 제1스프링이 탄지되며, 상기 카메라 본체의 후면에 구비된 후면탄지대와 상기 포커스조절모터의 스프링걸림대의 사이에는 제2스프링이 탄지되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 카메라의 본체 일측에는 주제어부가 더 구비되고, 상기 필터회전판에서 선택되어지는 필터에 따라 상기 주제어부가 포커스조절모터를 전,후 회전시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 안개 등 영상획득을 방해하는 요소에 상관없이 양질의 영상획득이 가능하여 안정적인 감시활동이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 필터를 선택 시 각각의 필터에 따라 필터와 CCD와의 사이 초점이 자동으로 조절되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 카메라에 의한 촬영 및 촬영에 의해 획득된 영상의 디스플레이 상태를 보여주기 위한 예시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라에 의한 촬영 및 촬영에 의해 획득된 영상의 디스플레이 상태를 보여주기 위한 예시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라에 의해 촬영하기 전의 상태와 촬영된 상태의 영상 예시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라에 전면에 설치되는 필터의 예시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라에 의해 촬영되는 상태를 도시한 개념도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라의 내부를 보여주기 위한 일부 예시도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라의 내부를 보여주기 위해 일부를 절개한 상태의 예시도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라의 렌즈와 CCD 사이가 좁아진 상태의 예시도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라의 렌즈와 CCD 사이가 넓어진 상태의 예시도

이하, 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하며, 본 발명은 이하 설명되는 실시예를 통해 더욱 명확하게 설명될 것이다.

본 발명의 근적외선 카메라는 종래의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 카메라로 평상시 대기 조건이 청명할 때는 칼라로 영상을 획득하며, 대기중의 환경적인 요인으로 인하여 영상 획득이 불가능할 때에는 근적외선을 이용하여 영상을 획득하는 원리이다.

일반적으로 근적외선(NIR: Near Infra-Red) 이란 가시광선(Visual Radiation)보다 파 장이 길며 근적외선(IR- Ashort wave), 중적외선(IR-B medium wave), 원적외선(IR-C long wave)으로 구분된다. 특히 근적외선이란 적외선중 가시광선과 가장 근접 한 0.8㎛~1.4㎛의 파장을 가진 광선대를 말한다.

Ex-Veiw CCD 또는 EM-Veiw CCD가 장착된 본 발명의 근적외선 필터의 경우 파장 대역을 0.74㎛~1.4㎛ 대역으로 적용함으로써, 최상의 근적외선 영상 획득이 되도록 구성하였고, 컬러 및 흑백 영상에서는 오직 가시광대역인 0.45㎛~0.72㎛ 대역만 투과되도록 하였다

본 발명의 가장 큰 특징은 적외선 조명에 의한 근적외선 영상 획득이 아닌, 아무런 조명 없이 영상을 획득할 수 있으며, 특히 단일 카메라에 의해 컬러,흑백,근적외선 영상을 구현할 수 있다.

이러한 본 발명에 의한 카메라의 안개투시 기능은 지구상 물질들이 반사하는 태양에너지 중에 대기중, 즉 입자가 태양에너지의 파장보다 커서 반사되는 사물들만 영상으로 표현하는 기능이라고 할 수 있다. 반사되는 태양에너지 중에 산란을 일으키는 파장의 에너지가 없어 그만큼 영상의 선명도와 감도가 줄어든다. 그러나 반사된 정보만으로 선명도와 감도를 증폭하고 디지털 신호를 보정 처리하는 하드웨어 엔진에 의해 선명한 영상을 구현하였다

즉, 근적외선으로 촬영된 영상의 경우 윤곽이 선명하지 않아 촬영된 피사체의 정확한 분석이 어려운데, 이를 극복하기 위하여 카메라 내부에 롬(Rohm)사의 BU6520KV 칩셋을 적용하여 영상복원회로를 구현하였다.

이를 위한 본 발명의 근적외선 카메라(100)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 카메라본체(110)의 전면에는 렌즈연결부(120)가 마련되고, 카메라본체(110)의 내부에는 CCD 소자부(130)가 설치될 수 있다.

CCD 소자부(130)의 전측에는 CCD(131)가 구비되고, CCD(131)와 소정의 간격으로 이격되어 필터회전판(410)이 결합된다. 필터회전판(410)에는 칼라필터, 흑백필터, 근적외선필터 등의 필터(141)가 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 필터회전판(410)은 카메라본체(110)의 상부에 결합된 필터선택모터(142)의 축에 축설되고, 핀터회전판(410)의 회전에 의해 일체로 회전하도록 구성되는 것이 바람직하다.

CCD 소자부(130)의 하단에는 카메라본체(110)와 결합되어 전후 자유롭게 슬라이딩 가능하도록 리니어가이드(150)가 구비된다.

카메라본체(110)의 내부에는 렌즈연결부(120)에 연결되는 렌즈와 CCD 소자부(130)의 CCD(131) 사이의 거리를 조절하기 위한 포커스조절수단(160)이 구비될 수 있다.

이를 위한 포커스조절수단(160)은 포커스조절모터(161)가 구비되고, 포커스조절모터(161)에는 스프링걸림대(162)가 돌출된다. 또한, 스프링걸림대(162)와 카메라본체(110)의 전면에 형성된 전면탄지대(111) 사이에는 제1스프링(163)이 결합되고, 스프링걸림대(162)와 카메라본체(110)의 후면에 형성된 후면탄지대(112) 사이에는 제2스프링(164)이 결합될 수 있다.

또한, 카메라본체(110)의 일측에는 주제어부(170)를 구비함으로써, 필터회전판(140)의 회전에 의해 선택되어 지는 필터(141)에 따라, CCD 소자부(130)에 구비된 포커스조절수단(160)의 포커스조절모터(161)를 미리 설정한 각도로 전후 회전시킨다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 근적외선 카메라의 작동관계를 설명한다.

본 발명의 근적외선 카메라(100)는 카메라본체(110)의 전면에 구비된 렌즈연결부(120)에 렌즈가 결합되고, 필터선택모터(142)의 회전에 의해 필터(141) 중 칼라필터, 흑백필터, 근적외선필터 중의 어느 하나를 선택한다.

이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 일반적인 가시광선인 경우는 파장대역이 단파장이라 CCD(131)에 맺히는 상의 거리가 짧아지며, 근적외선의 경우는 파장대역이 장파장이라 CCD(131)에 맺히는 거리가 상대적으로 길어진다.

따라서, 본 발명의 근적외선 카메라(100)는 가시광선 또는 근적외선에 따라 CCD 소자부(130)를 전후 이동시켜 렌즈와 CCD(131) 사이의 거리를 조절한다.

즉, 필터(141)가 칼라 또는 흑백필터가 선택되어지는 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이, 제어부(170)가 미리 설정된 대로 포커스조절모터(161)를 반시계방향으로 회전시킨다. 포커스조절모터(161)의 회전에 의해 스프링걸림대(162)가 후측으로 움직이며 제1스프링(163)을 당긴다. 제1스프링(163)은 전면탄지대(111)에 걸려 탄지되어 있으므로, CCD 소자부(130)가 리니어가이드(150)에 의해 슬라이딩되며 전측으로 당겨진다. 그러므로, 렌즈와 CCD(131) 사이의 거리는 짧아지게 된다.

또한, 필터(141)가 근적외선 필터가 선택되어지는 경우에는 도 9에 도시된 바와 같이, 제어부(170)가 포커스조절모터(161)를 미리 설정된 대로 시계방향으로 회전시킨다. 포커스조절모터(161)의 회전에 의해 스프링걸림대(162)가 전측방향으로 움직이며 제2스프링(164)을 당긴다. 제2스프링(164)은 후면탄지대(112)에 걸려 탄지되어 있으므로, CCD 소자부(130)가 리니어가이드(150)에 의해 슬라이딩되며 후측으로 당겨진다. 그러므로, 렌즈와 CCD(131) 사이의 거리는 길어지게 된다.

따라서, 본 발명의 근적외선 카메라는 안개, 강우, 강설, 연무, 박무, 황사, 연기 등의 영상획득을 방해하는 요소에서는 근적외선 필터에 의해 양질의 영상획득이 가능하다.

본 명세서의 상세한 설명 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 것이므로, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 할 것이다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100 : 카메라 110 : 카메라본체
111 : 전면탄지대 112 : 후면탄지대
120 : 렌즈연결부 130 : CCD 소자부
131 : CCD 140 : 필터회전판
141 : 필터 142 : 필터선택모터
150 : 리니어가이드 160 : 포커스조절수단
161 : 포커스조절모터 162 : 스프링걸림대
163 : 제1스프링 164 : 제2스프링
170 : 주제어부

Claims (4)

1. 렌즈연결부의 후면에 CCD 소자부가 구비되는 카메라에 있어서,
   상기 렌즈연결부와 CCD 소자부의 CCD 사이에는 칼라필터, 흑백필터 및 근적외선필터가 구비된 필터회전판이 필터선택모터에 의해 회전 가능하도록 더 결합되어, 기후상황에 따라 필터를 선택할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 안개 투시 기능을 가지는 카메라.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 CCD 소자부를 전후 이동이 가능하도록 CCD 소자부의 하단과 카메라 본체의 사이에 리니어가이드가 마련되고,
   상기 CCD 소자부에는 CCD와 렌즈연결부 사이 간격을 조절하는 포커스조절수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 안개 투시 기능을 가지는 카메라.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 포커스조절수단은,
   스프링걸림대가 축설된 포커스조절모터가 구비되고,
   상기 카메라 본체의 전면에 구비된 전면탄지대와 상기 포커스조절모터의 스프링걸림대의 사이에는 제1스프링이 탄지되며,
   상기 카메라 본체의 후면에 구비된 후면탄지대와 상기 포커스조절모터의 스프링걸림대의 사이에는 제2스프링이 탄지되는 것을 특징으로 하는 안개 투시 기능을 가지는 카메라.
   
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 카메라의 본체 일측에는 주제어부가 더 구비되고, 상기 필터회전판에서 선택되어지는 필터에 따라 상기 주제어부가 포커스조절모터를 전,후 회전시키는 것을 특징으로 하는 안개 투시 기능을 가지는 카메라.

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