KR20160056113A - 카메라 모듈 및 이를 이용한 차량의 외부 모니터링 시스템 - Google Patents

카메라 모듈 및 이를 이용한 차량의 외부 모니터링 시스템 Download PDF

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KR20160056113A
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홍병윤
이창묵
서용주
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에이테크솔루션(주)
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Abstract

본 발명은 카메라 모듈 및 이를 이용한 차량 전방 모니터링 시스템에 관한 것으로, 특히 본 발명에 따른 카메라 모듈은, 외부로부터의 광을 결상하기 위한 렌즈부; 렌즈부의 하부에 결합되고 적어도 2매의 상이한 필터를 포함하는 필터 어셈블리; 필터 어셈블리의 하부에 위치되는 이미지 소자를 포함하고, 필터 어셈블리는 적어도 2매의 상이한 필터 중 하나의 필터를 렌즈부와 이미지 소자 사이의 광축에 정렬시키도록 필터 전환부를 포함한다.

Description

카메라 모듈 및 이를 이용한 차량의 전방 모니터링 시스템{CAMERA MODULE AND FORWARD MONITORING SYSTEM OF A VEHICLE USING THE SAME}
본 발명은 카메라 모듈 및 이를 이용한 차량 전방 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 주간 또는 야간에 차량의 전방의 상태를 모니터에 정확하게 디스플레이할 수 있도록 지원하는 카메라 모듈 및 이를 이용한 차량 전방 모니터링 시스템에 관한 것이다.
종래 자동차에 이용되는 차량의 전방 모니터링 시스템이 알려져 있다. 차량 전방 모니터링 시스템은 주간에 차량의 전방을 주시하기 위한 주간용 모니터링 시스템과 야간에 차량의 전방을 주시하기 위한 야간용 모니터링 시스템(일명 나이트비전 시스템)으로 구별된다.
나이트비전 시스템은 적외선 카메라로 포착한 이미지를 디스플레이에 표시하여 운전자가 차량을 야간에 운전할 때 운전자에게 야간 시계를 확보할 수 있게 함으로써 운전자의 안전주행을 도모하도록 기능한다.
통상적으로 나이트비전 시스템은 원적외선 카메라를 이용하여 열원을 포착하고 모니터에 디스플레이하는 원적외선 타입의 나이트비전 시스템과, 근적외선을 조사하고 반사된 근적외선을 이용하여 모니터에 디스플레이하는 근적외선 타입의 나이트비전 시스템이 알려있다.
원적외선 타입의 나이트비전 시스템의 경우 원적외선 카메라를 통해 열원으로부터의 열을 감지하기 때문에 근적외선 타입의 나이트비전 시스템에 비해 별도의 조명이 필요없다는 이점이 있지만 근적외선 타입의 나이트비전 시스템에 비해 매우 고가라는 단점이 있고, 또한 원적외선 타입의 나이트 비전 시스템의 경우 열원으로부터의 열을 감지하고 이를 디스플레이하기 때문에 고해상도의 화면을 구현하는 것은 불가능하다는 단점이 있다.
한편 근적외선 타입의 나이트비전 시스템의 경우 원적외선 타입의 나이트비전 시스템에 비해 비용이 저렴하기 때문에 최근 활발한 연구/개발이 진행되고 있는 추세에 있다.
도 5는, 종래의 근적외선 타입의 나이트비전 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 종래 근적외선 타입의 나이트비전 시스템은 적외선 발생부(940), 차량의 전방을 촬영하는 카메라 모듈(910), 카메라 모듈(910)로부터의 촬영 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이(930), 및 이들 구성요소를 제어하기 위한 제어부(940)를 포함한다. 또한 카메라 모듈(910)은 외부의 이미지를 결상하기 위한 렌즈부(911) 및 결상된 이미지를 이미지 데이터로 변환하기 위한 이미지 소자(912)를 포함하고, 이미지 데이터는 제어부(920)의 제어하에서 디스플레이(930)에 표시된다.
이와 같이 구성되는 종래의 근적외선 타입의 나이트비전 시스템은, 차량의 전방에 적외선 램프를 설치하고 근적외선을 차량의 전방에 발산함으로써 전방의 장애물로부터 반사되는 근적외선을 렌즈를 통해 집광하고, 집광된 근적외선을 이미지 소자에서 감지하고 이를 디스플레이함으로써 운전자에게 운전자에게 제공된다.
그러나 이러한 종래의 근적외선 타입의 나이트비전 시스템은, 적외선 램프를 통해 근적외선을 발산하여 장애물을 인지하고 다시 수신하는 반사식 방식이므로, 가시광선 범위의 빛 반사 부분도 인지가 가능하기 때문에, 전방 차량에서 조사되는 램프 등에 의한 눈부심(이하 플레어(flare) 현상이라고 함)도 디스플레이 상에 그대로 반영되어 운전자가 육안으로 보는 것에 비해 크게 효율적이지 못하다는 단점이 있다.
또한 이러한 종래의 근적외선 타입의 나이트비전 시스템은 사용자가 나이트비전 시스템을 온 시키기 위해서는 차량 내부에 마련된 나이트비전 시스템 전용의 온/오프 스위치를 작동시켜야만 하기 때문에 사용자가 나이트비전 시스템을 사용함에 있어 불편하다는 문제점이 있었다.
또한 최근 차량에는 나이트비전 시스템 이외에도 운전자의 편의 및 안전을 도모하기 위해 주간에도 전방의 상태를 살펴볼 수 있는 주간용 전방 모니터링 시스템이 설치되고 있다. 그러나 주간에 사용되는 전방 모니터링 시스템의 경우 가시광선 대역의 빛의 파장을 이용하여 이미지를 형성하여 디스플레이하는 한편, 나이트비전 시스템의 경우 근적외선 파장 대역을 이용하여 이미지를 형성하고 디스플레이를 수행하기 때문에, 주간 및 야간에 전방 모니터링을 위해서는 별도의 카메라 모듈과 모니터를 설치해야만 하거나, 하나의 카메라 모듈을 이용하는 경우에는 주간 또는 야간에 이용되는 빛의 파장대역이 상이하기 때문에 디스플레이되는 화질이 열화되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로 본 발명은 야간에 차량의 전방의 상태를 모니터에 정확하게 디스플레이할 수 있는 차량의 나이트비전 시스템에 이용되는 카메라 모듈을 제공하는 동시에 주간에도 차량의 전방 상태를 모니터링할 수 있는 차량의 전방 관측용 시스템에 이용되는 카메라 모듈 및 이를 이용한 차량 전방 관측용 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 사용자가 직접 스위치를 온/오프하지 않고 차량의 전방 관측용 시스템을 주간/야간 환경에 맞게 동작할 수 있는 차량의 전방 관측용 시스템에 이용되는 카메라 모듈 및 이를 이용한 차량 전방 관측용 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 야간에 전방 차량에서 조사되는 램프 등에 의한 플레어 현상을 제거할 수 있는 차량의 전방 관측용 시스템에 이용되는 카메라 모듈 및 이를 이용한 차량 전방 관측용 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 발명으로, 본 발명의 양태에 따르면 차량의 전방 관측 모니터링 시스템에 이용되는 카메라 모듈이 제공되고, 이 카메라 모듈은, 외부로부터의 광을 결상하기 위한 렌즈부; 상기 렌즈부의 하부에 결합되고 적어도 2매의 상이한 필터를 포함하는 필터어셈블리; 상기 필터 어셈블리의 하부에 위치되는 이미지 소자를 포함하고, 상기 필터 어셈블리는 적어도 2매의 상이한 필터 중 하나의 필터를 상기 렌즈부와 상기 이미지 소자 사이의 광축에 정렬시키도록 필터 전환부를 포함하는 것을 특징적 구성으로 포함한다.
상기 양태에서 필터 어셈블리의 적어도 2매의 상이한 필터는, 적외선 차단막이 코팅된 제1 필터; 및 가시광 차단막이 코팅된 제2 필터를 포함하며, 바람직하게 제1 필터는 400nm 내지 650nm 범위의 파장 대역의 광만을 통과시키는 대역 통과 필터이고, 상기 제2 필터는 830nm 내지 950nm 범위의 파장 대역의 광만을 통과시키는 대역 통과 필터이다.
또한 필터 어셈블리는 렌즈부를 설치하기 위한 렌즈 홀더부, 상기 적어도 2매의 필터를 내장하기 위한 상부케이스 및 하부케이스를 포함하고, 상기 상부 케이스와 하부 케이스 내에 상기 필터 전환부가 형성되고, 상기 필터 전환부는, 미리 정해진 범위 내에서 회전하는 회전 모터부, 상기 적어도 2매의 필터가 장착되는 필터 프레임부, 상기 회전 모터부로부터 연장되어 필터 프레임부의 일단부에 연결된 회전암부를 포함하고, 상기 회전 모터부의 회전에 의해 상기 회전 암부가 회전함에 따라 필터 프레임부가 상기 상부 케이스 및 하부 케이스 내에서 길이방향을 따라 직선 운동하여 적어도 2매의 필터 중 하나의 필터를 광축에 선택적으로 정렬시키도록 구성된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 이미지를 촬상하기 위한 카메라 모듈, 외부로 적외선 광을 공급하기 위한 적외선 광원부, 외부의 조도를 측정하기 위한 조도 측정부, 및 상기 카메라 모듈로부터 촬상된 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이부를 포함하는 차량의 전방 관측 모니터링 시스템이 제공되고, 여기서 카메라 모듈은, 외부로부터의 광을 결상하기 위한 렌즈부; 상기 렌즈부의 하부에 결합되고 적어도 2매의 상이한 필터를 포함하는 필터어셈블리; 상기 필터 어셈블리의 하부에 위치되는 이미지 소자를 포함하고, 상기 필터 어셈블리는 적어도 2매의 상이한 필터 중 하나의 필터를 상기 렌즈부와 상기 이미지 소자 사이의 광축에 정렬시키도록 필터 전환부를 포함한다.
상기 양태에서 필터 어셈블리의 적어도 2매의 상이한 필터는 적외선 차단막이 코팅된 제1 필터; 및 가시광 차단막이 코팅된 제2 필터를 포함하고, 바람직하게 제1 필터는 400nm 내지 650nm 범위의 파장 대역의 광만을 통과시키는 대역 통과 필터이고, 상기 제2 필터는 830nm 내지 950nm 범위의 파장 대역의 광만을 통과시키는 대역 통과 필터이다.
또한 필터 어셈블리는 렌즈부를 설치하기 위한 렌즈홀더부, 상기 적어도 2매의 필터를 내장하기 위한 상부케이스 및 하부케이스를 포함하고, 상기 상부 케이스와 하부 케이스 내에 상기 필터 전환부가 형성되고, 상기 필터 전환부는, 미리 정해진 범위 내에서 회전하는 회전 모터부, 상기 적어도 2매의 필터가 장착되는 필터 프레임부, 상기 회전 모터부로부터 연장되어 필터 프레임부의 일단부에 연결된 회전암부를 포함하고, 상기 회전 모터부의 회전에 의해 상기 회전 암부가 회전함에 따라 필터 프레임부가 상기 상부 케이스 및 하부 케이스 내에서 길이방향을 따라 직선 운동하여 적어도 2매의 필터 중 하나의 필터를 광축에 선택적으로 정렬시키도록 구성된다.
또한 상기 양태에서 제어부는 조도 측정부로부터 측정된 조도값을 수신하고,
수신된 조도값이 미리정해진 기준값에 비교하여 수신된 조도값이 미리 정해진 기준값 보다 크면 상기 제1 필터를 상기 광축에 정렬시키도록 회전 모터부를 제어하고, 수신된 조도값이 미리정해진 기준값에 비교하여 수신된 조도값이 미리 정해진 기준값 보다 작으면, 상기 적외선 광원부를 온시키는 동시에 상기 제2 필터를 상기 광축에 정렬시키도록 회전 모터부를 제어하도록 구성된다.
본 발명에 따르면 주간 및 야간에 차량의 전방의 상태를 모니터에 정확하게 디스플레이할 수 있는 카메라 모듈 및 이를 이용한 차량 전방 관측용 시스템을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 사용자가 직접 스위치를 온/오프하지 않고 차량의 전방 관측용 시스템을 주간/야간 환경에 맞게 동작시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 야간에 전방 차량에서 조사되는 램프 등에 의한 플레어 현상을 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 전방 모니터링 시스템의 일례를 도시한 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 전방 모니터링 시스템에 이용되는 카메라 모듈을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈에 이용되는 필터 전환부의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 필터들을 나타낸 도면으로 (a)는 적외선 차단 필터의 층구조를 나타낸 도면, (b)는 가시광 차단 필터의 층구조를 나타낸 도면, (c)는 적외선 차단 필터의 파장 대역에 따른 투과율을 도시한 도면, (d)는 가시광 차단 필터의 파장 대역에 따른 투과율을 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 전방 모니터링 시스템을 도시한 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 전방 모니터링 시스템은 차량 전방의 이미지를 형성하기 위한 적어도 2개의 동작 모드를 가진 이미지 취득부(또는 카메라 모듈)(100), 전방으로 광을 조사하고 발광부(410), 외부의 조도 환경을 측정하기 위한 조도 측정부(420), 상기 이미지 취득부로부터 취득된 이미지를 디스플레이(300)로 전송하고, 조도 측정부(420)의 측정값에 기반하여 발광부(410)의 온/오프를 수행하고 상기 이미지 취득부(100)의 동작 모드를 결정하는 제어부(200), 제어부(200)의 제어하에 이미지 취득부(100)로부터의 영상을 표시하는 디스플레이(300)를 포함한다.
먼저 본 발명에 따른 이미지 취득부(100)에 대해 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 이미지 취득부(100)를 보다 구체적으로 도시한 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 이미지 취득부(100)는 외부의 광을 후단의 이미지소자(131)에 결상하기 위한 렌즈부(110), 렌즈부(110)로부터 입사되는 광 중 특정 파장을 통과시키기 위한 2매의 필터를 포함하는 필터 어셈블리(120), 필터 어셈블리(120)를 통과한 광을 이미지 데이터로 변환하기 위한 이미지 소자(131)를 포함한다.
렌즈부(110)는 한매 또는 복수의 렌즈들로 이루어져 있으며 렌즈의 재질은 광 투과성의 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 렌즈의 매수 및 렌즈의 재질등은 카메라를 설치 목적, 구현하고자 하는 이미지의 해상도에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
렌즈부(110)의 하부에는 복수의 필터를 포함하는 필터 어셈블리(120)가 배치된다. 필터 어셈블리(120)는 렌즈부(110)를 설치하기 위한 렌즈홀더부(121), 필터를 내장하기 위한 상부케이스(122) 및 하부케이스(123), 하부케이스 아래에 배치되는 이미지 형성 모듈(130)을 포함한다.
렌즈 홀더부(120)는 렌즈부(110)를 탑재하기 위한 렌즈 탑재부(121a)와 상부 케이스(122)에 고정하기 위한 제1 고정면(121b)를 포함한다. 도 2에 도시하지는 않았지만 렌즈 탑재부(121a)의 내주면에는 렌즈와의 결합을 위한 암나사선이 더 형성되어 있을 수도 있고, 이 경우 렌즈부(110)의 외부부에 형성된 수나사선을 통해 단단하게 나가결합될 수도 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 렌즈부(110)의 외표면을 러버와 같은 탄성재료로 감싼 뒤 렌즈 탑재부(121a)의 내주면에 강제끼움하여 장착할 수도 있다.
렌즈 홀더부(120)의 하면에는 제1 고정면(121b)이 형성된다. 제1 고정면(121b)은 상부 케이스(122)의 표면에 형성된 제2 고정면(122b)과 결합된다. 제1 고정면(121b)과 제2 고정면(122b)의 결합은 나사, 접착제, 테이프와 같은 방식으로 접착 수단을 사용하거나 상부 케이스(122)의 제2 고정면(122b)를 하부로 단차지게하여 강제 까움방식, 또는 용융접착 방식을 이용하여 결합할 수도 있다.
또한 도시하지는 않았지만 렌즈 홀더부(120)의 렌즈 탑재부(121a)와 제1 고정면(121b)의 중앙에는 렌즈를 통과한 광이 투과될 수 있도록 광축(z)을 중심으로 한 개구부가 더 형성되어 있어야 하는 것은 당업자에게 자명하다.
필터 어셈블리(120)의 상부 케이스(122)에는 전술한 바와 같이 제1 고정면(121b)와 결합되기 위한 제2 고정면(122b)가 형성되고 그 중앙에는 상기 렌즈와 렌즈 홀더부(120)의 개구부를 통과한 빛을 통과시키기 위한 상부 윈도우(122a)가 형성된다. 상부 윈도우(122a)의 크기는 렌즈로부터 입사된 광을 방해하지 않는 정도에서 선택될 수 있다. 그러나 상부 윈도우(122a)가 너무 큰 경우 렌즈로부터 입사되는 유효광선이외에 주변의 미광(불필요한 광)이 들어올 수 있기 때문에 적당한 크기로 선택되어야만 한다.
다음으로 필터 어셈블리(120)의 하부 케이스(123)에는 외부의 전원으로부터 전력을 입력받아 일정범위 내에서 회전하는 회전 모터부(123a), 적어도 두장의 필터를 포함하는 필터부(124), 필터부가 장착되는 필터 프레임부(123c), 상기 회전모터부(123a)로부터 연장되어 필터 프레임부의 일단부에 연결된 회전암부(123b)를 포함한다.
도 2에 도시한 바와 같이 회전 모터부(123a)의 일단부에서 연장된 회전암부(123b)는 필터 프레임(123c)의 일단부에 결합됨에 따라 필터 전환부로서 동작하게 된다. 필터 전환부 중 회전 모터부(123a)가 회전하면 회전암부(123b)가 회전되고 회전암부(123b)에 연결된 필터프레임(123c)이 화살표로 나타낸 방향으로 직선 운동하게 되고, 그에 따라 필터 프레임부(123c)에 장착된 2개의 필터(124a,124b)가 위치 전환되어 광축에 배치된다.
즉, 도 2를 참조하면, 회전 모터부(123b)가 시계방향으로 회전하는 경우 제1 필터(124a)가 광축(z)에 정렬되는 반면 제2 필터(124b)는 광축의 외측에 위치되고, 회전 모터부(123b)가 반시계방향으로 회전하는 경우 제2 필터(124b)가 광축(z)에 정렬되는 반면 제1 필터(124a)는 광축의 외측에 위치됨에 따라 설치된 2개의 필터 중 하나의 필터만이 광축에 정렬되어 정렬된 필터에 대응하여 빛의 특정 파장 대역만을 통과시킬 수 있다.
상기 실시예에서는 2개의 필터 중 하나의 필터만을 광축에 정렬시키는 것으로 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 모터의 회전을 2단으로 제어하는 경우 3개의 필터 중 하나만을 광축에 정렬시킬 수도 있다. 또한 전술한 실시예에서 회전 모터부(123a), 회전암부(123b), 필터 프레임(123c)로 이루어진 필터 전환부를 이용하여 2개 또는 그 이상의 필터 중 하나만을 광축에 정렬시킨 구성에 대해 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 도 3에 도시된 바와 같이 필터 전환부를 회전 모터축(R)에 원판 부재를 설치하고 원판 부재에 2개 또는 그 이상의 필터를 설치한 후 모터의 회전을 시계 또는 반시계 방향으로 단계적으로 제어함에 따라 필요한 필터가 선택되도록 구성될 수도 있다.
또한 상기 실시예에서 회전 모터부(123a), 회전암부(123b), 필터프레임(123c)로 이루어진 필터 전환부가 하부 케이스(123)에 수납 또는 실장된 것으로 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상부 케이스(122) 내부에 고정되어 설치될 수도 있다.
다시 도 2를 참조하면 상기 하부 케이스(123)에는, 광축(z) 상에서 상부 케이스(122)의 상부 윈도우(122a)에 대응하는 위치에 하부 윈도우가 더 형성되어 복수의 필터 중 하나의 필터를 통과한 광이 이미지 형성 모듈(130) 상의 이미지 소자(131)로 입사된다.
이미지 소자(131)는 기판(132) 상에 형성되어 있으며 기판(132)에는 하부 케이스와 결합을 위한 결합공이 더 형성고, 이 경우 하부 케이스(123)의 배면에 결합 돌기를 설치하여 양자의 결합이 이루어질 수 있고, 하부 케이스와 상부 케이스를 관통하는 관통공을 형성하고 케이스에 형성된 관통공과 기판(132)에 형성된 결합공을 정렬한 후 결합핀(미도시)을 통해 결합하여도 좋다.
다만 이 경우 렌즈부(110)를 통한 광 이외의 주변의 미광이 이미지 소자(131)로 입사되는 경우 디스플레이되는 이미지의 콘트라스트가 악화되는 등의 문제가 발생될 수 있기 때문에 조립시 주변의 미광이 이미지 소자(131)로 입사되는 것을 최대한 방지하는 것이 더욱 바람직하다.
다음으로 도 4를 참조하여 본 발명의 필터부(124)에 대해 설명한다. 본 발명에 따른 필터부(124)는 도시된 바와 같이 적어도 두개의 필터(124a,124b)를 포함한다. 두개의 필터(124a,124b)는 필터 프레임(123c)에 각각 고정되거나, 두개의 필터(124a,124b)를 접합하여 필터 프레임(123c)에 고정될 수도 있다. 본 실시예에서는 두개의 필터(124a,124b)가 사용되었는데, 제1 필터(124a)는 적외선을 차단하고 동시에 가시광을 통과시키는 대역 통과 필터(이하 적외선 차단 필터)로서 차량이주간에 운전될 때 광축(z)에 배치되어 전방 카메라의 렌즈(110)로부터 입사되는 광으로부터 적외선 대역의 광을 차단한다.
제2 필터(124b)는 가시광을 차단하는 동시에 적외선을 통과시키는 대역 통과 필터(이하 가시광 차단 필터)로서 차량이 야간에 운전될 때 전방 카메라의 렌즈(110)로부터 입사되는 광으로부터 가시광 대역의 광을 차단한다.
도 4의 (a)는 제1 필터(적외선 차단 필터)(124a)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 필터(124a)는 중앙부에 수정 굴절체(124a-2)가 배치되고 수정 굴절체(124a-2)의 상부에 적외선 차단막(124a-3)이 코팅되고 수정 굴절체(124a-2)의 하부에 난반사 방지막(124a-1)이 코팅된다. 이와 같은 제1 필터(124a)에 따르면 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이 가시광에 해당하는 400nm~650nm 사이의 광만이 필터를 통과하고 그 이외의 파장 대역의 광이 차단되기 때문에, 차량의 주간 주행시 적외선으로 인한 화질 저하가 방지되어 선명한 이미지가 얻어질 수 있다.
도 4의 (b)는 제2 필터(가시광 차단 필터)(124b)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 제2 필터(124b)는 중앙부에 수정 굴절체(124b-2)가 배치되고 수정 굴절체(124b-2)의 상부에 가시광 차단막(124b-3)이 코팅되고 수정 굴절체(124b-2)의 하부에 난반사 방지막(124b-1)이 코팅된다. 이와 같은 제2 필터(124b)에 따르면 도 4의 (d)에 도시한 바와 같이 적외선에 해당하는 830nm~950nm 사이의 광만이 필터를 통과하고 그 이외의 가시광을 포함하는 파장 대역의 광이 차단되기 때문에, 차량의 야간 주행시 전방 차량의 헤드 램프 또는 전방에 위치된 가시광 광원으로부터 입사되는 가시광 대역의 광이 차단되기 때문에 플레어 현상이 방지될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면 본 발명에 따른 차량의 전방 모니터링 시스템은 전술한 바와 같은 이미지 취득부 또는 카메라 모듈(100)이외에 전방으로 광을 조사하고 발광부(410), 외부의 조도 환경을 측정하기 위한 조도 측정부(420), 상기 이미지 취득부로부터 취득된 이미지를 디스플레이(300)로 전송하고, 조도 측정부(420)의 측정값에 기반하여 발광부(410)의 온/오프를 수행하고 상기 이미지 취득부(100)의 동작 모드를 결정하는 제어부(200), 제어부(200)의 제어하에 이미지 취득부(100)로부터의 영상을 표시하는 디스플레이(300)를 포함하고 있다.
이와 같은 구성에서 이미지 취득부(100) 내의 필터들(124a,124b)의 전환은 다음과 같이 수행된다. 먼저, 제어부(200)는 조도 측정부(420)로부터 측정된 조도값을 수신한다. 수신된 조도값이 기준값 보다 큰 경우 제어부는 현재 차량의 외부 환경이 밝은 상태인 것으로 판단하여 이미지 취득부(100) 내의 필터들(124a,124b) 중 적외선 차단 필터인 제1 필터(124a)가 광축(z)에 배치되도록 미리정해진 간격만큼 우측으로 회전하고 이미지 소자(131)로부터 취득된 이미지를 디스플레이(300)에 표시한다.
반면 수신된 조도값이 기준값 보다 작은 경우 제어부는 현재 차량의 외부 환경이 어두운 상태인 것으로 판단하여 적외선 광원(또는 IR 헤드 램프)(410)를 온시키는 동시에 이미지 취득부(100) 내의 필터들(124a,124b) 중 가시광 차단 필터인 제2 필터(124b)가 광축(z)에 배치되도록 미리정해진 간격만큼 좌측으로 회전하고 이미지 소자(131)로부터 취득된 적외선 이미지를 디스플레이(300)에 표시한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 이미지 취득부 또는 카메라 모듈(100)은 주간/야간에 따라 이용되는 필터를 자동으로 전환되도록 함으로써 차량의 전방의 상태를 주간/야간에 관계 없이 정확하게 촬영하여 디스플레이부를 통해 디스플레이할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 조도 센서로부터 취득된 조도값을 차량의 제어부에서 판독하고 판독된 조도값에 따라 제어부에서 카메라 모듈의 필터를 자동으로 전환하는 동시에 적외선 램프를 점등함으로써 사용자가 직접 스위치를 온/오프하지 않고도 차량의 전방 관측용 시스템을 주간/야간 환경에 맞게 동작시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 차량의 야간 주행시 차량의 이미지 취득부 또는 카메라 모듈에 가시광 차단 필터가 삽입됨에 따라 전방 차량에서 조사되는 램프 등에 의한 플레어 현상이 제거될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 의해 제한되기 보다는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 이미지 취득부(카메라 모듈) 110: 렌즈
121: 렌즈 홀더부 122: 상부 케이스
123: 하부 케이스 130: 이미지 형성 모듈
124: 필터부 123a: 모터부
123b: 회전 아암 200: 제어부
300: 디스플레이부 410: 적외선 광원(IR 헤드 램프)
420: 조도 측정부

Claims (9)

  1. 차량의 전방 관측 모니터링 시스템에 이용되는 카메라 모듈에 있어서,
    외부로부터의 광을 결상하기 위한 렌즈부;
    상기 렌즈부의 하부에 결합되고 적어도 2매의 상이한 필터를 포함하는 필터어셈블리;
    상기 필터 어셈블리의 하부에 위치되는 이미지 소자를 포함하고,
    상기 필터 어셈블리는 적어도 2매의 상이한 필터 중 하나의 필터를 상기 렌즈부와 상기 이미지 소자 사이의 광축에 정렬시키도록 필터 전환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전방 관측 모니터링 시스템에 이용되는 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터 어셈블리의 적어도 2매의 상이한 필터는,
    적외선 차단막이 코팅된 제1 필터; 및
    가시광 차단막이 코팅된 제2 필터를 포함하는 차량의 전방 관측 모니터링 시스템에 이용되는 카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 필터는 400nm 내지 650nm 범위의 파장 대역의 광만을 통과시키는 대역 통과 필터이고, 상기 제2 필터는 830nm 내지 950nm 범위의 파장 대역의 광만을 통과시키는 대역 통과 필터인 것을 특징으로 하는 차량의 전방 관측 모니터링 시스템에 이용되는 카메라 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 필터 어셈블리는 렌즈부를 설치하기 위한 렌즈홀더부,
    상기 적어도 2매의 필터를 내장하기 위한 상부케이스 및 하부케이스를 포함하고,
    상기 상부 케이스와 하부 케이스 내에 상기 필터 전환부가 형성되고,
    상기 필터 전환부는, 미리 정해진 범위 내에서 회전하는 회전 모터부, 상기 적어도 2매의 필터가 장착되는 필터 프레임부, 상기 회전 모터부로부터 연장되어 필터 프레임부의 일단부에 연결된 회전암부를 포함하고, 상기 회전 모터부의 회전에 의해 상기 회전 암부가 회전함에 따라 필터 프레임부가 상기 상부 케이스 및 하부 케이스 내에서 길이방향을 따라 직선 운동하여 적어도 2매의 필터 중 하나의 필터를 광축에 선택적으로 정렬시키는 것을 특징으로 하는 차량의 전방 관측 모니터링 시스템에 이용되는 카메라 모듈.
  5. 이미지를 촬상하기 위한 카메라 모듈,
    외부로 적외선 광을 공급하기 위한 적외선 광원부,
    외부의 조도를 측정하기 위한 조도 측정부, 및
    상기 카메라 모듈로부터 촬상된 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이부를 포함하는 차량의 전방 관측 모니터링 시스템에 있어서,
    상기 카메라 모듈은,
    외부로부터의 광을 결상하기 위한 렌즈부;
    상기 렌즈부의 하부에 결합되고 적어도 2매의 상이한 필터를 포함하는 필터어셈블리;
    상기 필터 어셈블리의 하부에 위치되는 이미지 소자를 포함하고,
    상기 필터 어셈블리는 적어도 2매의 상이한 필터 중 하나의 필터를 상기 렌즈부와 상기 이미지 소자 사이의 광축에 정렬시키도록 필터 전환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전방 관측 모니터링 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 필터 어셈블리의 적어도 2매의 상이한 필터는,
    적외선 차단막이 코팅된 제1 필터; 및
    가시광 차단막이 코팅된 제2 필터를 포함하는 차량의 전방 관측 모니터링 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 필터는 400nm 내지 650nm 범위의 파장 대역의 광만을 통과시키는 대역 통과 필터이고, 상기 제2 필터는 830nm 내지 950nm 범위의 파장 대역의 광만을 통과시키는 대역 통과 필터인 것을 특징으로 하는 차량의 전방 관측 모니터링 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 필터 어셈블리는 렌즈부를 설치하기 위한 렌즈홀더부,
    상기 적어도 2매의 필터를 내장하기 위한 상부케이스 및 하부케이스를 포함하고,
    상기 상부 케이스와 하부 케이스 내에 상기 필터 전환부가 형성되고,
    상기 필터 전환부는, 미리 정해진 범위 내에서 회전하는 회전 모터부, 상기 적어도 2매의 필터가 장착되는 필터 프레임부, 상기 회전 모터부로부터 연장되어 필터 프레임부의 일단부에 연결된 회전암부를 포함하고, 상기 회전 모터부의 회전에 의해 상기 회전 암부가 회전함에 따라 필터 프레임부가 상기 상부 케이스 및 하부 케이스 내에서 길이방향을 따라 직선 운동하여 적어도 2매의 필터 중 하나의 필터를 광축에 선택적으로 정렬시키는 것을 특징으로 하는 차량의 전방 관측 모니터링 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 조도 측정부로부터 측정된 조도값을 수신하고,
    수신된 조도값이 미리정해진 기준값에 비교하여 수신된 조도값이 미리 정해진 기준값 보다 크면 상기 제1 필터를 상기 광축에 정렬시키도록 회전 모터부를 제어하고,
    수신된 조도값이 미리정해진 기준값에 비교하여 수신된 조도값이 미리 정해진 기준값 보다 작으면, 상기 적외선 광원부를 온시키는 동시에 상기 제2 필터를 상기 광축에 정렬시키도록 회전 모터부를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 전방 관측 모니터링 시스템.
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