KR20170071010A - 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈 및 이를 이용한 주변감시용 전방위 카메라 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주변 전방위의 앵글을 확보하면서 주변 측방 및 하방 화각을 갖도록 광학 설계하여 주변 사각지대 360°전체를 효율적으로 영상 촬영하도록, 반사굴절형 전방위 광학렌즈에 있어서, 주변 측 방향 또는 하 방향으로부터 입사되는 입사광을 투과하여 굴절투과시키는 측면굴절부와; 내측 하방으로 오목한 곡면을 형성하고 상기 측면굴절부에서 굴절된 입사광을 반사할 수 있게 내면에 반사면을 코팅 형성하는 반사미러부와; 상기 반사미러부에 대향하여 형성되고, 상기 반사미러부에서 반사된 입사광을 결상방향으로 굴절투과시키는 중앙굴절부;를 포함하는 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈를 제공한다.
상기 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈는 주변감시용 전방위 카메라 시스템에 활용할 수 있는 효과가 있다.
상기 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈는 주변감시용 전방위 카메라 시스템에 활용할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주변 전방위의 앵글을 확보하면서 주변 측방 및 하방 화각을 갖도록 광학 설계하여 주변 사각지대 360°전체를 효율적으로 결상시키는 것이 가능한 주변 측방 및 하방 화각 확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈 및 이를 이용한 주변감시용 전방위 카메라 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 주변 경관이나 관광지 등에서 좌우 360°방향의 모든 화상을 포착한다는 원리로서, 관찰자의 위치에서 바라볼 수 있는 모든 방향의 경치를 한 장의 이미지에 포착하기 위한 전방위 영상시스템(omnidirectional imaging system)을 사용하고 있다.
이러한 전방위 영상시스템은 건축물, 자연 경관, 천체 등의 촬영과 같은 전통적인 분야뿐만 아니라, CCD(charge-coupled device)나 CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor) 카메라를 이용한 보안·감시 시스템, 부동산이나 호텔, 관광지 등의 가상 여행, 또는 이동 로봇이나 무인 비행기 등의 분야에 적용하기 위한 많은 연구와 개발이 이루어지고 있다.
이와 같은 전방위 영상시스템의 경우 대표적으로 거울과 렌즈를 결합한 반사굴절식(catadioptric) 전방위 영상시스템이 있으며, 그 구조는 단면의 모양이 쌍곡선(hyperbola)에 가까운 회전 대칭형의 전방위 거울 및 이 거울을 바라보는 방향으로 배치된 렌즈를 구비한 반사굴절식(catadioptric) 렌즈를 구성하여 카메라로부터 영상을 획득할 수 있게 구성되어 있다.
최근에는 버스와 같은 대형차량에 실내 보안은 물론 주위의 안전을 확인하기 위한 목적으로 감시카메라를 설치하고 있는바, 차량 실내의 경우 주로 차량의 천정에 설치하되 상기한 전방위 영상시스템이 적용된 감시카메라를 설치하고, 차량 외부의 경우 전후방 및 좌우측에 각각 적용된 단방향 감시구조를 갖는 감시카메라를 설치하며, 개개의 감시카메라에 포착된 화상을 출력할 수 있게 표시 및 저장 가능한 구조로 구성하게 된다.
그러나, 종래 주위감시를 위한 전방위 영상시스템의 경우에는 좌우 360°방향을 향하는 반사굴절식 렌즈의 화상 화각이 상방으로만 가능하기 때문에 건물이나 차량의 실내에서 천정과 같은 벽면에 거꾸로 장착적용될 뿐 기기를 외부에 적용하기 어렵고, 복수 개의 기기를 개개의 방향마다 적용해야만 한다는 문제가 있었다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 개시되어 있었던 종래기술로써, 대한민국 등록특허공보 제650121호(2006.11.20.)에는 이동체의 주위를 감시하기 위한 이동체의 주위감시장치에 있어서, 2엽 쌍곡면 중 한쪽의 쌍곡면 형상을 갖는 쌍곡면미러를 포함하고, 상기 쌍곡면미러의 광축이 촬상렌즈의 광축에 일치하고 상기 촬상렌즈의 주점이 상기 쌍곡면미러의 초점들 중 어느 하나의 위치에 위치하고, 그 주위 영역의 영상을 광학상으로 중심사영변환하는 광학계; 촬상렌즈를 갖고 상기 중심사영변환된 광학상을 화상 데이터로 변환하는 촬상부를 포함하는 적어도 하나의 전방위 시각센서; 촬상부의 화상 데이터를 극좌표로부터 직교좌표로의 좌표변환을 행하여 파노라마 화상 데이터 및 투시화상 데이터 중 적어도 하나를 얻는 화상처리부; 상기 화상처리부에서 얻은 파노라마 화상데이터에 대응하는 파노라마 화상 및 투시화상 데이터에 대응하는 투시화상 중 적어도 하나를 표시하는 표시부; 상기 표시부를 제어하는 표시 제어부; 및 상기 이동체의 주위온도를 측정하는 온도측정부를 구비하고, 상기 온도측정부가 측정한 주위온도가 소정 온도 이하인 경우, 상기 이동체가 이동가능상태로 되는 때에 상기 표시부는 상기 이동체 전체의 주위를 조망하는 투시 화상을 표시하는 이동체 주위를 감시하기 위한 이동체의 주위 감시 시스템이 공지되어 있다.
또한, 등록특허공보 제1065960호(2011.09.09.)에는 이동체를 구동시키는 구동부; 상기 구동부를 제어하기 위한 제어 정보를 제공하는 센서부; 천정/벽면 전방위 영상을 촬상하도록 바닥면으로부터 수직한 방향으로 설치된 천정/벽면 전방위 영상 입력장치; 및 상기 천정/벽면 전방위 영상 입력부에 의해 촬상된 천정/벽면 전방위 영상의 특징 정보를 이용하여 상기 이동체의 위치를 추정하고, 상기 추정된 위치 정보를 이용하여 상기 구동부를 제어하는 이동체 제어부를 포함하고, 상기 천정/벽면 전방위 영상 입력 장치는, 중앙에 구멍이 뚫린 볼록형 반사 거울과, 상기 반사 거울의 중앙 구멍에 장착되는 광각 렌즈와, 상기 반사 거울을 카메라로부터 일정한 거리상에 위치시키는 렌즈 지지대로 구성되는 렌즈 어댑터; 및 상기 렌즈 어댑터가 전방에 장착되고, 상기 천정/벽면 전방위 영상을 촬상하는 카메라를 포함하고, 상기 바닥면과 수직한 방향으로 상기 이동체의 상단에 설치됨에 따라 천정 영상과 함께 벽면 전방위 영상을 동시에 입력받을 수 있는 이동 시스템이 공지되어 있다.
그러나, 상기한 종래기술 중 등록특허공보 제650121호 및 제1065960호의 경우에는 양자 모두 주위 360°의 전방위 영상을 취득할 수는 있으나 촬영 화각이 상측 방향의 범위로만 한정되기 때문에 기기주변의 측방 및 하방에 대한 사각지대를 촬영할 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 영상의 감시위치에서 입사광이 굴절 및 반사 경로로 굴절, 반사 및 투과되어 주변 측방은 물론 하방을 촬영할 수 있게 구성하므로 주변 측방 및 하방 사각지대까지 감시촬영 폭을 광범위하게 확대할 수 있는 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈를 제공하는데, 그 목적이 있다.
본 발명이 제안하는 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈는 반사굴절형 전방위 광학렌즈에 있어서, 주변 측 방향 또는 하 방향으로부터 입사되는 입사광을 투과하여 굴절투과시키는 측면굴절부와; 내측 하방으로 오목한 곡면을 형성하고 상기 측면굴절부에서 굴절된 입사광을 반사할 수 있도록 내면에 반사면을 코팅 형성하는 반사미러부와; 상기 반사미러부에 대향하여 형성되고 상기 반사미러부에서 반사된 입사광을 결상방향으로 굴절투과시키는 중앙굴절부;를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 중앙굴절부에 인접하여 구비되고 상기 중앙굴절부에서 굴절된 입사광을 결상방향으로 1차 투과하는 비구면렌즈와, 상기 비구면렌즈로부터 간격을 두고 위치하며 상기 비구면렌즈를 통과한 입사광을 결상방향으로 2차 투과하는 복수 개의 릴레이렌즈를 포함하여 이루어진다.
상기 반사미러부를 향한 입사광의 입사각도는 좌우 360°, 상하 60°인 것이 바람직하다.
상기 비구면렌즈는 플라스틱 재질로 형성한다.
상기 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈는 주변감시용 전방위 카메라 시스템에 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈에 의하면 주변 감시영역의 측방을 포함한 하방을 감시촬영할 수 있게 입사광을 1 굴절 및 1 반사 형태로 구성하므로, 간단한 구조로 전반적인 부피 및 무게를 줄여 다목적활용(예를 들면, 자동차 블랙박스 등)을 도모하고, 주변 사각지대와 같은 실질적인 감시 영상을 취득가능하여 제품의 실효성을 보다 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 예시도.
본 발명은 반사굴절형 전방위 광학렌즈에 있어서, 주변 측 방향 또는 하 방향으로부터 입사되는 입사광을 투과하여 굴절투과시키는 측면굴절부와; 내측 하방으로 오목한 곡면을 형성하고 상기 측면굴절부에서 굴절된 입사광을 반사할 수 있도록 내면에 반사면을 코팅 형성하는 반사미러부와; 상기 반사미러부에 대향하여 형성되고 상기 반사미러부에서 반사된 입사광을 결상방향으로 굴절투과시키는 중앙굴절부;를 포함하여 이루어지는 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 중앙굴절부에 인접하여 구비되고 상기 중앙굴절부에서 굴절된 입사광을 결상방향으로 1차 투과하는 비구면렌즈와, 상기 비구면렌즈로부터 간격을 두고 위치하며 상기 비구면렌즈를 통과한 입사광을 결상방향으로 2차 투과하는 복수 개의 릴레이렌즈를 포함하여 이루어지는 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈를 기술구성의 특징으로 한다.
상기 반사미러부를 향한 입사광의 입사각도는 좌우 360°, 상하 60°인 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈를 기술구성의 특징으로 한다.
상기 비구면렌즈는 플라스틱 재질로 형성되는 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈를 기술구성의 특징으로 한다.
상기 주변 측방 및 하방 화각 확보를 위한 반사 굴절형 전방위 광학렌즈를 이용한 주변 감시용 전방위 카메라 시스템을 기술구성의 특징으로 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈의 일실시예는 [도 1]에 나타낸 바와 같이, 측면굴절부(10)와, 반사미러부(20)와, 중앙굴절부(30)를 포함하여 구성하므로, 상기 측면굴절부(10)에서 주변 측방 및 하방의 입사광이 입사 굴절되어 상기 반사미러부(20)에서 입사광이 반사되며 상기 반사미러부(20)에서 반사된 입사광이 상기 중앙굴절부(30)에서 굴절 투과되어 결상계로 향하도록 구성된다.
상기 측면굴절부(10)는 주변 측 방향 또는 하 방향으로부터 입사광을 투과하여 상기 반사미러부(20)를 향해 입사광을 1차 굴절투과시키도록 형성한다.
상기 반사미러부(20)는 상기 중앙굴절부(30)에 대향하여 형성되고, 주변 측 방향 또는 하 방향으로부터 입사되고 상기 측면굴절부(10)에서 굴절된 입사광을 상기 중앙굴절부(30)를 향해 반사할 수 있도록 형성된다.
상기 반사미러부(20)는 상기 측면굴절부(10)를 거친 입사광이 접하는 내면에 반사면(R1)을 코팅 형성하되, 상기 반사면(R1)은 상기 반사미러부(20)의 내측 표면에 미러코팅하여 적용한다.
상기 반사미러부(20)는 내측 하방(상기 중앙굴절부(30)가 위치한 방향)으로 오목한 곡면의 형상을 적용하여 구성한다.
상기 반사미러부(20)를 향해 입사될 수 있는 입사광의 입사각도(α)는 좌우 360°의 전방위 형태를 이루되 상기 반사미러부(20)의 일단을 기준으로 상하 60°(측방 0°~하측 60°)까지 입사가능하게 형성한다.
즉, 상기 반사미러부(20)에서 접하는 입사광을 상기 중앙굴절부(30)를 향해 바로 반사시키는 1 반사 원리를 적용한다는 특성상, 상기 반사미러부(20)를 향한 입사광의 입사각도(α)는 상기 반사미러부(20)의 한쪽 끝단을 기준으로 측방 0°~하측 60°를 이루도록 형성한다.
상기와 같이 반사미러부(20)를 구성하게 되면, 주변 감시영역의 측 방향 또는 하 방향에 이르기까지 폭 넓은 화각을 형성하여 감시촬영범위를 확장하는 것이 가능하다.
상기 중앙굴절부(30)는 상기 반사미러부(20)에서 반사된 입사광을 결상방향으로 굴절투과시키는 기능을 수행한다.
또한, 본 발명에 따른 반사굴절형 전방위 광학렌즈는 [도 1]에 나타낸 바와 같이, 상기 중앙굴절부(30)에 대응하여 입사광을 투과토록 안내하는 비구면렌즈(40) 및 릴레이렌즈(50)를 포함하여 구성한다.
상기 비구면렌즈(40) 및 릴레이렌즈(50)는 광학계의 구성들로부터 입사된 입사광을 결상시킬 수 있도록 구성한다.
즉, 상기 측면굴절부(10)와 상기 반사미러부(20) 및 상기 중앙굴절부(30)로 구성된 하나의 광학렌즈로부터 입사된 입사광을 결상 센서에 결상가능하게 중계하는 기능을 수행한다.
상기 비구면렌즈(40)는 상기 중앙굴절부(30)에 인접하여 구비되고 광학렌즈로부터 반사 및 굴절된 입사광을 결상시키도록 1차 투과하므로, 상의 왜곡을 줄여 깨끗한 화상의 고 해상도의 성능으로 높이도록 구성한다.
상기 비구면렌즈(40)는 플라스틱 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 비구면렌즈(40)는 입사광의 진행방향으로 복수 개를 배치하는 것도 가능하나, 일반적인 비구면렌즈가 고가인 특성상 [도 1]에서와 같이 1매의 비구면렌즈(40)만을 적용하여 생산단가를 최소화하는 것이 바람직하다.
상기 릴레이렌즈(50)는 상기 비구면렌즈(40)로부터 간격을 두고 위치하고 상기 비구면렌즈(40)를 통과한 입사광을 2차 투과하여 결상 센서를 향해 결상을 중계한다.
[도 1]에서는 상기 릴레이렌즈(50)를 4매를 적용하여 구성하였지만, 상기 릴레이렌즈(50)는 입사광의 결상 진행방향으로 복수 개를 배치토록 구성하여 해당 선명도를 얻을 수 있게 설계하는 것도 가능하다.
상기와 같은 본 발명에 따른 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈(L)는 [도 2]에 나타낸 바와 같이, 자동차 등의 상부에 각각 설치되어 주변 측방 및 하방의 영상을 전방위로 감시할 수 있게 적용 가능하다.
즉, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈에 의하면, 주변 감시영역의 측방을 포함한 하방을 감시촬영할 수 있도록 입사광을 1 굴절 및 1 반사 형태로 구성하므로, 간단한 구조로 전반적인 부피 및 무게를 줄여 다목적활용(예를 들면, 자동차 등)을 도모하고, 주변 사각지대와 같은 실질적인 감시 영상의 취득가능하여 제품의 실효성을 보다 향상시키는 것이 가능하다.
아울러, 본 발명에 따른 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈를 이용하여 주변감시용 전방위 카메라 시스템을 구성하는 것도 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
10 : 측면굴절부
20 : 반사미러부
30 : 중앙굴절부 40 : 비구면렌즈
50 : 릴레이렌즈 R1 : 반사면
α : 입사광 상하 입사각도
30 : 중앙굴절부 40 : 비구면렌즈
50 : 릴레이렌즈 R1 : 반사면
α : 입사광 상하 입사각도
Claims (5)
- 반사굴절형 전방위 광학렌즈에 있어서, 주변 측 방향 또는 하 방향으로부터 입사되는 입사광을 투과하여 굴절투과시키는 측면굴절부와; 내측 하방으로 오목한 곡면을 형성하고 상기 측면굴절부에서 굴절된 입사광을 반사할 수 있도록 내면에 반사면을 코팅 형성하는 반사미러부와; 상기 반사미러부에 대향하여 형성되고 상기 반사미러부에서 반사된 입사광을 결상방향으로 굴절투과시키는 중앙굴절부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈
- 청구항 1에 있어서,
상기 중앙굴절부에 인접하여 구비되고 상기 중앙굴절부에서 굴절된 입사광을 결상방향으로 1차 투과하는 비구면렌즈와, 상기 비구면렌즈로부터 간격을 두고 위치하며 상기 비구면렌즈를 통과한 입사광을 결상방향으로 2차 투과하는 복수 개의 릴레이렌즈를를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈
- 청구항 1에 있어서,
상기 반사미러부를 향한 입사광의 입사각도는 좌우 360°, 상하 60°인 것을 특징으로 하는 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈.
- 청구항 2에 있어서,
상기 비구면렌즈는 플라스틱 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈.
- 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 따른 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈를 이용하는 것을 특징으로 하는 주변감시용 전방위 카메라 시스템
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| KR1020150178832A KR20170071010A (ko) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | 주변 측방 및 하방 화각확보를 위한 반사굴절형 전방위 광학렌즈 및 이를 이용한 주변감시용 전방위 카메라 시스템 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20210010794A (ko) | 2019-07-20 | 2021-01-28 | 한남대학교 산학협력단 | 주간과 야간에 동시에 사용할 수 있으며 배율변화가 가능한 전방위 줌 광학계 |
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2015
- 2015-12-15 KR KR1020150178832A patent/KR20170071010A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210010794A (ko) | 2019-07-20 | 2021-01-28 | 한남대학교 산학협력단 | 주간과 야간에 동시에 사용할 수 있으며 배율변화가 가능한 전방위 줌 광학계 |
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