KR20180133683A - 선박의 광학 장치 - Google Patents

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Abstract

선박의 광학 장치는 회동축을 포함하는 회동부, 상기 회동축에 연결되어 회동하며 서로 다른 경사 각도를 가지는 복수의 경사 미러들을 포함하는 미러 블록, 회동하는 상기 미러 블록의 상기 복수의 경사 미러들 각각의 일 영역을 설정된 화각 및 설정된 주기로 촬영하여 복수의 영상들을 획득하는 카메라, 및 회동하는 상기 미러 블록의 상기 복수의 경사 미러들 각각으로 레이저 빔을 조사하는 레이저 조명을 포함한다.

Description

선박의 광학 장치{OPTICAL APPARATUS FOR SHIP}
본 기재는 선박의 광학 장치에 관한 것이다.
선박의 광학 장치는 선박의 주변을 촬영하기 위해 선박에 장착되는 광학 장치이다.
종래의 선박의 광학 장치는 선박의 주변을 촬영하기 위해 카메라를 이용하였다.
일반적인 카메라의 렌즈의 화각보다 넓은 영역을 촬영할 경우, 선박의 복수의 위치 각각에 복수의 카메라 각각을 설치하여 촬영하였다.
일 실시예는, 설정된 화각을 촬영하는 하나의 카메라를 포함하더라도, 상기 설정된 화각 대비 넓은 영역을 촬영할 수 있는 선박의 광학 장치를 제공하고자 한다.
일 측면은 회동축 및 상기 회동축에 연결된 모터를 포함하는 회동부, 상기 회동축에 연결되어 회동하며, 서로 다른 경사 각도를 가지는 복수의 경사 미러들을 포함하는 미러 블록, 상기 미러 블록과 이격되어 있으며, 회동하는 상기 미러 블록의 상기 복수의 경사 미러들 각각의 일 영역을 설정된 화각 및 설정된 주기로 촬영하여 복수의 영상들을 획득하는 카메라, 및 상기 미러 블록과 이격되어 있으며, 회동하는 상기 미러 블록의 상기 복수의 경사 미러들 각각으로 레이저 빔을 조사하는 레이저 조명을 포함하는 선박의 광학 장치를 제공한다.
상기 레이저 빔은 상기 복수의 경사 미러들 중 하나의 경사 미러를 제외한 나머지 경사 미러들 각각의 상기 일 영역으로 조사될 수 있다.
상기 카메라는 상기 복수의 경사 미러들로부터 상기 회동축의 연장 방향인 제1 방향으로 이격되어 있으며, 상기 제1 방향으로 상기 복수의 경사 미러들 각각을 촬영할 수 있다.
상기 레이저 조명은 상기 복수의 경사 미러들로부터 상기 제1 방향과 수직하는 제2 방향으로 이격되어 있으며, 상기 제2 방향으로 상기 복수의 경사 미러들 각각에 상기 레이저 빔을 조사할 수 있다.
설정된 화각을 촬영하는 하나의 카메라를 포함하더라도, 상기 설정된 화각 대비 넓은 영역을 촬영할 수 있는 선박의 광학 장치가 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치에 포함된 미러 블록의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치에 포함된 미러 블록의 다른 예를 나타낸 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치가 취득한 영상들을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치가 취득한 영상들에서, 영상 취득수에 따른 레이저 빔의 밝기 및 영상 취득수에 따른 레이저 빔의 Y축 방향 위치를 나타낸 그래프들이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치를 설명한다. 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치는 선박의 설정된 위치에 장착될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 위치에 장착될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치는 회동부(100), 미러 블록(200), 카메라(300), 레이저 조명(400)을 포함한다.
회동부(100)는 회동축(110) 및 모터(120)를 포함한다.
회동축(110)은 수직 방향일 수 있는 제1 방향(Y)으로 연장되어 있다.
모터(120)는 회동축(110)에 연결되어 있다. 모터(120)는 회동축(110)을 회동시킨다. 모터(120)는 공지된 다양한 형태를 가질 수 있다. 모터(120)는 회동축(110)을 등속으로 회전시킨다.
미러 블록(200)은 회동축(110)에 연결되며, 회동축(110)의 회동에 따라 회동한다. 미러 블록(200)은 서로 다른 경사 각도를 가지는 복수의 경사 미러들을 포함한다.
복수의 경사 미러들은 제1 경사 미러(210) 및 제2 경사 미러(220)를 포함한다. 제1 경사 미러(210)는 제1 방향(Y)을 기준으로 제1 경사 각도를 가지는 제1 경사판(211)을 포함한다. 제1 경사 각도는 일례로 45도일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 경사 미러(220)는 제1 방향(Y)을 기준으로 제1 경사 각도와 다른 제2 경사 각도를 가지는 제2 경사판(221)을 포함한다. 제2 경사 각도는 제1 경사 각도 대비 작을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제2 경사 각도는 일례로 30도일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 2는 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치에 포함된 미러 블록의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치에 포함된 미러 블록(200)의 일례는, 제1 경사 미러(210), 제2 경사 미러(220), 제3 경사 미러(230), 제4 경사 미러(240)를 포함한다. 제1 경사 미러(210), 제2 경사 미러(220), 제3 경사 미러(230), 제4 경사 미러(240) 각각은 서로 다른 경사 각도를 가지는 경사판 각각을 포함한다.
일례로, 제1 경사 미러(210), 제2 경사 미러(220), 제3 경사 미러(230), 제4 경사 미러(240) 각각은 회동축의 연장 방향을 기준으로 1도 내지 89도의 서로 다른 경사 각도를 가지는 경사판 각각을 포함할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치에 포함된 미러 블록의 다른 예를 나타낸 사시도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치에 포함된 미러 블록(200)의 다른 예는, 제1 경사 미러(210), 제2 경사 미러(220), 제3 경사 미러(230)를 포함한다. 제1 경사 미러(210), 제2 경사 미러(220), 제3 경사 미러(230) 각각은 서로 다른 경사 각도를 가지는 경사판 각각을 포함한다.
일례로, 제1 경사 미러(210), 제2 경사 미러(220), 제3 경사 미러(230) 각각은 회동축의 연장 방향을 기준으로 1도 내지 89도의 서로 다른 경사 각도를 가지는 경사판 각각을 포함할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 카메라(300)는 미러 블록(200)과 이격되어 있다. 카메라(300)는 미러 블록(200)으로부터 제1 방향(Y)으로 이격되어 있다. 카메라(300)는 회동하는 미러 블록(200)의 복수의 경사 미러들인 제1 경사 미러(210) 및 제2 경사 미러(220) 각각의 일 영역을 촬영한다. 카메라(300)는 회동하는 미러 블록(200)의 제1 경사 미러(210) 및 제2 경사 미러(220) 각각의 일 영역을 설정된 화각 및 설정된 주기로 촬영하여 복수의 영상들을 획득한다.
카메라(300)는 회동하는 미러 블록(200)의 제1 경사 미러(210)의 제1 경사판(211) 및 제2 경사 미러(220)의 제2 경사판(221) 각각으로부터 회동축(110)의 연장 방향인 제1 방향(Y)으로 이격되어, 제1 경사판(211) 및 제2 경사판(221) 각각의 일 영역을 제1 방향(Y)으로 촬영한다.
레이저 조명(400)은 미러 블록(200)과 이격되어 있으며, 회동하는 미러 블록(200)의 제1 경사 미러(210)의 제1 경사판(211) 및 제2 경사 미러(220)의 제2 경사판(221) 각각으로 레이저 빔(LB)을 조사한다.
레이저 조명(400)은 제1 경사 미러(210) 및 제2 경사 미러(220)로부터 제1 방향(Y)과 수직하는 제2 방향(X)으로 이격되어 있다. 레이저 조명(400)은 제2 방향(X)으로 제1 경사 미러(210) 및 제2 경사 미러(220) 각각에 레이저 빔(LB)을 조사한다.
레이저 빔(LB)은 복수의 경사 미러들 중 하나의 경사 미러를 제외한 나머지 경사 미러의 일 영역으로 조사될 수 있다.
구체적으로, 레이저 빔(LB)은 제1 경사 미러(210) 및 제2 경사 미러(220) 중 제1 경사 미러(210)의 제1 경사판(211)의 일 영역을 제외한 나머지 경사 미러인 제2 경사 미러(220)의 제2 경사판(221)의 일 영역으로 조사된다. 여기서, 제1 경사판(211)의 일 영역 및 제2 경사판(221)의 일 영역은 상술한 설정된 화각을 가지는 카메라(300)가 촬영하는 제1 경사판(211)의 일 영역 및 제2 경사판(221)의 일 영역이다.
이하, 도 4를 참조하여 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치의 효과를 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (A)는 카메라(300)가 미러 블록(200)의 제1 경사 미러(210)의 제1 경사판(211)의 일 영역을 촬영하는 것을 나타낸 도면이다. 도 4의 (B)는 카메라(300)가 미러 블록(200)의 제2 경사 미러(220)의 제2 경사판(221)의 일 영역을 촬영하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4의 (A) 및 (B)를 참조하면, 카메라(300)가 설정된 화각을 가지고 제1 방향(Y)으로 회동하는 미러 블록(200)의 서로 다른 경사 각도를 가지는 제1 경사 미러(210)의 제1 경사판(211) 및 제2 경사 미러(220)의 제2 경사판(221)을 촬영한다.
여기서, 제1 경사 미러(210)의 제1 경사판(211)이 45도의 경사 각도를 가지고, 제2 경사 미러(220)의 제2 경사판(221)이 30도의 경사 각도를 가지며, 카메라(300)가 설정된 화각으로 미러 블록(200)의 제1 경사판(211) 및 제2 경사판(221) 각각의 일 영역을 촬영함으로써, 회동하는 미러 블록(200)에 의해 카메라(300)의 화각이 확대되기 때문에, 카메라(300) 자체의 설정된 화각 대비 넓은 영역을 촬영할 수 있다.
즉, 설정된 화각을 촬영하는 하나의 카메라(300)를 포함하더라도, 회동하는 미러 블록(200)을 포함함으로써, 상기 설정된 화각 대비 넓은 영역을 촬영할 수 있는 선박의 광학 장치가 제공된다.
이때, 모터(120)가 등속으로 회전하고, 카메라(300)가 회동하는 미러 블록(200)의 제1 경사 미러(210)의 제1 경사판(211) 및 제2 경사 미러(220)의 제2 경사판(221) 각각의 일 영역을 촬영하고, 레이저 조명(400)의 레이저 빔(LB)이 제1 경사 미러(210) 및 제2 경사 미러(220) 중 제1 경사 미러(210)의 제1 경사판(211)의 일 영역을 제외한 나머지 경사 미러인 제2 경사 미러(220)의 제2 경사판(221)의 일 영역으로만 조사됨으로써, 엔코더(encoder) 등의 별도의 변환 장치가 필요 없이, 카메라(300)가 취득한 영상에서, 레이저 빔(LB)의 밝기 및 레이저 빔(LB)의 Y축 방향의 위치를 확인하여, 취득된 영상에서 카메라(300)의 화각을 계산할 수 있다. 이를 이하에서 설명한다.
이하, 도 5 및 도 6를 참조하여, 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치가 촬영한 영상들을 이용해, 취득된 영상에서 카메라의 화각을 계산하는 방법을 설명한다.
도 5는 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치가 취득한 영상들을 나타낸 도면이다.
도 5는 제1 경사 미러, 제2 경사 미러, 제3 경사 미러, 제4 경사 미러를 포함하는 상술한 일례에 따른 미러 블록을 포함하는 선박의 광학 장치가 취득한 영상들을 나타낸다.
우선, 모터(120)에 의해 회동하는 회동축(110)에 연결된 미러 블록(200)은 등속도로 회전 운동을 하게 되는데, 미러 블록(200)의 제1 경사 미러, 제2 경사 미러, 제3 경사 미러, 제4 경사 미러의 회전 각도를 찾아야 할 필요가 있다.
도 5의 (A), (B), (C), (D)와 같이, 제1 경사 미러, 제2 경사 미러, 제3 경사 미러, 제4 경사 미러 각각에서 취득된 영상에서, 레이저 빔(LB)의 밝기 값이 변화하는 특징을 이용하여 제1 경사 미러, 제2 경사 미러, 제3 경사 미러, 제4 경사 미러 각각의 회전 각도를 측정한다.
또한, 제1 경사 미러, 제2 경사 미러, 제3 경사 미러, 제4 경사 미러 각각에서 취득된 영상에서, 제1 경사 미러, 제2 경사 미러, 제3 경사 미러 각각의 서로 다른 경사 각도에 따라 레이저 빔(LB)이 조사된 위치가 Y축 방향으로 변한다. 여기서, 제1 경사 미러, 제2 경사 미러, 제3 경사 미러 각각에서 취득된 영상에서는 레이저 빔(LB)이 보이나, 제4 경사 미러에서 취득된 영상에서는 레이저 빔이 보이지 않는다. 즉, 카메라가 취득한 영상에서, 레이저 빔(LB)의 Y축 방향으로의 위치에 따라 제1 경사 미러, 제2 경사 미러, 제3 경사 미러, 제4 경사 미러 각각에서 취득된 영상임을 확인할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 선박의 광학 장치가 취득한 영상들에서, 영상 취득수에 따른 레이저 빔의 밝기 및 영상 취득수에 따른 레이저 빔의 Y축 방향 위치를 나타낸 그래프들이다. 도 6의 (A)는 영상 취득수에 따른 레이저 빔의 밝기를 나타내며, (B)는 영상 취득수에 따른 레이저 빔의 Y축 방향 위치를 나타낸다.
도 6의 (A)를 참조하면, 카메라는 일정한 주기로 제1 경사 미러에서 영상을 취득하고, 제1 경사 미러에서 취득된 영상에서, 레이저 빔의 밝기가 가장 밝은 일 영상을 찾고, 그 다음 레이저 빔의 밝기가 가장 밝은 타 영상이 N번째이면, 일 영상으로부터 타 영상까지의 순서를 반비례인 1/N하여 제1 경사 미러의 회전 각도를 계산할 수 있다.
일례로, 상술한 레이저 빔의 밝기가 가장 밝은 제1 영상으로부터 제2 영상까지 8개의 영상이 취득되었고, 제1 영상과 제2 영상 사이에 위치하는 제3 영상이 제1 영상으로부터 4번째 영상이라면, 1회전인 360도에 4/8를 단순히 곱하여 제3 영상이 취득된 제1 경사 미러의 회전 각도가 180도임을 확인할 수 있다.
도 6의 (B)를 참조하면, 영상 취득수에 따른 레이저 빔의 Y축 방향 위치를 확인하여, 각 영상이 제1 경사 미러, 제2 경사 미러, 제3 경사 미러, 제4 경사 미러 각각에서 취득된 영상임을 확인하여 각 영상에 대응하는 경사 각도를 확인할 수 있다.
즉, 엔코더(encoder) 등의 별도의 변환 장치가 필요 없이, 카메라가 취득한 영상에서 레이저 빔의 밝기 및 레이저 빔의 Y축 방향으로의 위치를 확인하여, 취득된 영상에서 카메라의 화각을 계산할 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
회동부(100), 미러 블록(200), 카메라(300), 레이저 조명(400)

Claims (4)

  1. 회동축 및 상기 회동축에 연결된 모터를 포함하는 회동부;
    상기 회동축에 연결되어 회동하며, 서로 다른 경사 각도를 가지는 복수의 경사 미러들을 포함하는 미러 블록;
    상기 미러 블록과 이격되어 있으며, 회동하는 상기 미러 블록의 상기 복수의 경사 미러들 각각의 일 영역을 설정된 화각 및 설정된 주기로 촬영하여 복수의 영상들을 획득하는 카메라; 및
    상기 미러 블록과 이격되어 있으며, 회동하는 상기 미러 블록의 상기 복수의 경사 미러들 각각으로 레이저 빔을 조사하는 레이저 조명
    을 포함하는 선박의 광학 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 레이저 빔은 상기 복수의 경사 미러들 중 하나의 경사 미러를 제외한 나머지 경사 미러들 각각의 상기 일 영역으로 조사되는 선박의 광학 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 카메라는 상기 복수의 경사 미러들로부터 상기 회동축의 연장 방향인 제1 방향으로 이격되어 있으며, 상기 제1 방향으로 상기 복수의 경사 미러들 각각을 촬영하는 선박의 광학 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 레이저 조명은 상기 복수의 경사 미러들로부터 상기 제1 방향과 수직하는 제2 방향으로 이격되어 있으며, 상기 제2 방향으로 상기 복수의 경사 미러들 각각에 상기 레이저 빔을 조사하는 선박의 광학 장치.
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