KR20210157368A

KR20210157368A - Thermal imaging camera

Info

Publication number: KR20210157368A
Application number: KR1020210080412A
Authority: KR
Inventors: 정우철; 송기범; 이정재; 유영훈; 박소현; 윤경수
Original assignee: (주)이오시스템
Priority date: 2020-06-19
Filing date: 2021-06-21
Publication date: 2021-12-28

Abstract

Disclosed is a thermal imaging camera, which comprises: a thermal image detector for detecting information on the temperature of an object through incident infrared rays; a thermal imaging optical system for focusing infrared rays to be incident on the thermal image detector; and a case including the thermal image detector and the thermal imaging optical system, and formed with a front window opened toward the object. The case includes a shutter for opening and closing the front window in an opening and closing manner, and a shutter driving unit for rotating the shutter to open and close the front window. Also, a shutter driving unit includes an electric motor for providing power for opening and closing the shutter, a shutter connecting shaft for fixedly supporting one end of the shutter, and rotatable around an axis perpendicular to an optical axis of the thermal imaging optical system, and a plurality of gears for transmitting rotational force of a motor shaft of the electric motor to the shutter connecting shaft. The gears include: a worm gear rotated around an axis perpendicular to the axis of the shutter connecting shaft; and a worm wheel formed with a spiral gear tooth meshed with the worm gear on an outer peripheral surface, and rotated around an axis perpendicular to the axis of the worm gear. Therefore, the reliability of a shutter opening/closing operation is improved.

Description

Thermal imaging camera

본 발명은 열영상 카메라에 관한 것으로, 상세하게는 열상 검출기로 입사하는 적외선을 선택적으로 차단하는 셔터(shutter)를 구비한 열영상 카메라에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal imaging camera, and more particularly, to a thermal imaging camera having a shutter that selectively blocks infrared rays incident to a thermal image detector.

열영상 카메라는 사물의 표면에서 방출되는 복사 에너지에 의한 온도 차이를 검출하여 상기 사물의 형상을 시각적으로 인식 가능하게 출력하는 장치이다. 열영상 카메라는 주로 군사용으로 야간에 전방을 감시하거나 발칸포와 같은 화기에 장착되어 사용되고, 민간용으로도 사용될 수 있다. 열영상 카메라는 사물의 표면에서 방출되는 복사열, 즉 적외선을 검출하는 열상 검출기를 구비한다. A thermal imaging camera is a device that detects a temperature difference due to radiant energy emitted from the surface of an object and outputs the shape of the object in a visually recognizable way. Thermal imaging cameras are mainly used for military purposes, monitoring the front at night or mounted on firearms such as Vulcan cannons, and can also be used for civilian purposes. A thermal imaging camera includes a thermal image detector that detects radiant heat emitted from the surface of an object, that is, infrared rays.

열상 검출기는 픽셀(pixel) 단위로 적외선을 검출하는 픽셀 검출기들을 포 함하며, 각각의 픽셀 검출기로부터 검출된 정보를 통해 열영상이 재구성된다. 각각의 픽셀 검출기에서는 동일한 사물 표면의 온도에 대해서 동일한 정보가 검출되어야 한다. 그러나 각각의 픽셀 검출기들 사이에 감도 오차가 존재할 수 있으며, 픽셀 검출기들 사이에 감도 오차가 크면 사물에 대한 정확한 열영상이 출력되지 않을 수 있다. 다시 말해, 사물의 형상에 정확히 대응되지 않는 비균일한 열영상이 얻어진다.The thermal image detector includes pixel detectors that detect infrared rays in units of pixels, and a thermal image is reconstructed through information detected from each pixel detector. In each pixel detector, the same information must be detected for the temperature of the same object surface. However, a sensitivity error may exist between the pixel detectors, and if the sensitivity error between the pixel detectors is large, an accurate thermal image of an object may not be output. In other words, a non-uniform thermal image that does not exactly correspond to the shape of an object is obtained.

그러므로, 열영상 카메라의 사용자가 필요하다고 생각하는 때, 또는 일정한 시간 간격으로 자동적으로 각 픽셀 검출기들 간의 감도 오차가 보정된다. 이와 같은 각 픽셀 검출기에서 감도 오차를 보정하는 것을 비균일 보정(non-uniformity correction)이라 한다. Therefore, the sensitivity error between the pixel detectors is automatically corrected when the user of the thermal imaging camera deems it necessary or at regular time intervals. Correcting such a sensitivity error in each pixel detector is called non-uniformity correction.

열영상 카메라의 픽셀 검출기의 감도 오차는 균일한 온도 분포를 가지는 사물의 열영상을 검출하여 구성되는 영상을 이용하여 각 픽셀 검출기의 출력의 신호레벨을 동일한 수준으로 맞춰 줌으로써 보정할 수 있다. 구체적으로, 픽셀 검출기의 감도 오차를 보정하기 위하여 셔터(shutter)를 이용하여 열상 검출기로 입력되는 온도 정보, 즉 상기 열상 검출기로 입사되는 적외선을 차단하는 방법이 적용될 수 있다. The sensitivity error of the pixel detector of the thermal imaging camera can be corrected by adjusting the signal level of the output of each pixel detector to the same level using an image formed by detecting a thermal image of an object having a uniform temperature distribution. Specifically, in order to correct the sensitivity error of the pixel detector, a method of blocking temperature information input to the thermal image detector, ie, infrared rays incident to the thermal image detector, using a shutter may be applied.

한편, 군사용으로 사용되는 열영상 카메라는 예상치 못한 외부 충격이나 강한 진동에 빈번하게 노출될 수 있다. 그런데, 등록특허공보 제10-1797132호에 개시된 열영상 카메라의 셔터는, 강한 충격이나 진동이 가해져서 개방 상태 및 폐쇄 상태가 신뢰성 있게 유지되지 않을 수 있다. 또한, 셔터를 닫을 때 셔터가 완전히 폐쇄되지 않거나, 셔터를 열 때 셔터가 완전히 개방되지 않는 경우도 있다. 반대로, 셔터를 닫거나 열 때, 셔터가 완전히 폐쇄되거나 개방되었는데도 모터가 조금씩 더 작동하는 경우가 반복되어서 과부하로 인해 모터가 쉽게 고장날 수도 있다. On the other hand, thermal imaging cameras used for military purposes may be frequently exposed to unexpected external shocks or strong vibrations. However, the shutter of the thermal imaging camera disclosed in Korean Patent No. 10-1797132 may not be reliably maintained in an open state and a closed state because a strong shock or vibration is applied. Also, there are cases in which the shutter is not completely closed when the shutter is closed, or the shutter is not fully opened when the shutter is opened. Conversely, when the shutter is closed or opened, the motor is repeatedly operated little by little even though the shutter is completely closed or opened, so the motor may easily fail due to overload.

등록특허공보 제10-1797132호(공고일: 2017.11.13.)Registered Patent Publication No. 10-1797132 (Announcement Date: 2017.11.13.)

본 발명은 강한 충격이나 진동에 불구하고 개방 상태 및 폐쇄 상태가 신뢰성 있게 유지되는 셔터를 구비한 열영상 카메라를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a thermal imaging camera having a shutter that reliably maintains an open state and a closed state despite strong impact or vibration.

본 발명은, 입사되는 적외선을 통해 사물의 온도에 대한 정보를 검출하는 열상 검출기, 상기 적외선이 상기 열상 검출기로 입사되도록 집속하는 열상 광학계, 및 상기 열상 검출기 및 열상 광학계를 내포하는 것으로, 상기 사물을 향해 개방된 전방창(front window)이 형성된 케이스(case)를 구비하고, 상기 케이스는, 상기 전방창을 여닫이 방식으로 개폐하는 셔터(shutter), 및 상기 전방창이 개폐되도록 상기 셔터를 회전시키는 셔터 구동부를 구비하고, 상기 셔터 구동부는, 상기 셔터를 개폐하는 동력을 제공하는 전동 모터, 상기 셔터의 일 측 단부를 고정 지지하며 상기 열상 광학계의 광축에 직교하는 축선을 중심으로 회전 가능한 셔터 연결 샤프트, 상기 전동 모터의 모터 샤프트의 회전력을 상기 셔터 연결 샤프트에 전달하는 복수의 기어(gear)를 구비하고, 상기 복수의 기어는, 상기 셔터 연결 샤프트의 축선에 직교하는 축선을 중심으로 회전하는 웜기어(worm gear)와, 상기 웜기어에 치합되는 스파이럴 기어치(spiral gear teeth)가 외주면에 형성되며 상기 웜기어의 축선에 대해 직교하는 축선을 중심으로 회전하는 웜휠(worm wheel)을 포함하는 열영상 카메라를 제공한다. The present invention includes a thermal image detector that detects information on the temperature of an object through incident infrared rays, a thermal image optical system that focuses the infrared rays to be incident on the thermal image detector, and the thermal image detector and thermal image optical system. A case comprising a case having a front window opened toward the side, the case comprising: a shutter for opening and closing the front window in an opening and closing manner; and a shutter driving unit for rotating the shutter to open and close the front window In which the shutter driving unit includes an electric motor providing power to open and close the shutter, a shutter connection shaft that fixedly supports one end of the shutter and is rotatable about an axis orthogonal to the optical axis of the thermal imaging system, the shutter connection shaft, the and a plurality of gears for transmitting the rotational force of the motor shaft of the electric motor to the shutter connection shaft, wherein the plurality of gears rotate about an axis orthogonal to the axis of the shutter connection shaft. ), and spiral gear teeth (spiral gear teeth) meshed with the worm gear are formed on an outer peripheral surface and provide a thermal imaging camera comprising a worm wheel rotating about an axis orthogonal to the axis of the worm gear.

상기 웜기어와 축선과 상기 모터 샤프트의 축선은 동일하고, 상기 복수의 기어는 상기 웜휠의 축선과 동일한 축선을 중심으로 회전하는 웜휠 동축 기어, 및 상기 셔터 연결 샤프트의 축선과 동일한 축선을 중심으로 회전하는 셔터 연결 샤프트 동축 기어를 더 포함할 수 있다. The worm gear and the axial line and the axis of the motor shaft are the same, and the plurality of gears rotate about the same axis as the axis of the worm wheel. The shutter connection shaft may further include a coaxial gear.

상기 웜기어의 축선은 상기 열상 광학계의 광축과 평행하고, 상기 웜휠의 축선은 상기 셔터 연결 샤프트의 축선과 평행할 수 있다. An axis of the worm gear may be parallel to an optical axis of the thermal imaging system, and an axis of the worm wheel may be parallel to an axis of the shutter connection shaft.

상기 셔터 구동부는 상기 셔터 연결 샤프트의 회전 각도를 측정하는 엔코더(encoder)를 더 구비할 수 있다. The shutter driving unit may further include an encoder for measuring a rotation angle of the shutter connection shaft.

상기 셔터 연결 샤프트가 상기 열상 검출기 및 열상 광학계보다 높은 위치에 위치하며, 상기 셔터 연결 샤프트가 일 방향으로 회전하면서 상기 셔터 연결 샤프트에서 가장 먼 셔터의 말단이 위에서 아래로 하강 회동하여 상기 전방창이 폐쇄되고, 상기 셔터 연결 샤프트가 상기 일 방향의 반대 방향으로 회전하면서 상기 셔터 연결 샤프트에서 가장 먼 셔터의 말단이 아래에서 위로 상승 회동하여 상기 전방창이 개방될 수 있다.The shutter connection shaft is located at a higher position than the thermal image detector and the thermal image optical system, and as the shutter connection shaft rotates in one direction, the end of the shutter furthest from the shutter connection shaft rotates downward from top to bottom to close the front window, , As the shutter connection shaft rotates in the opposite direction to the one direction, the end of the shutter furthest from the shutter connection shaft rotates upward from the bottom to open the front window.

본 발명의 열영상 카메라는, 셔터 구동부가 셔터 연결 샤프트의 축선과 직교하는 웜기어를 포함하여서, 강한 외부 충격이나 진동에 불구하고 셔터의 개방 상태 및 폐쇄 상태가 변경되지 않고 신뢰성 있게 유지된다. 또한, 셔터의 개폐 동작 신뢰성이 향상된다. In the thermal imaging camera of the present invention, the shutter drive unit includes a worm gear perpendicular to the axis of the shutter connection shaft, so that the open state and the closed state of the shutter remain unchanged despite strong external shocks or vibrations. In addition, the reliability of the opening/closing operation of the shutter is improved.

본 발명의 열영상 카메라에서는, 열상 검출기의 온도 보정을 위해 열상 검출기로 입사되는 적외선을 차단하는 셔터가 열상 광학계의 전방에 배치되며, 상기 셔터의 어떤 부분도 개폐 과정에서 상기 열상 검출기와 열상 광학계가 수용된 케이스의 내부 공간으로 진입하지 않으며, 항상 상기 케이스의 내부 공간 밖에 배치된다. 따라서, 강한 외부 충격이나 진동에 불구하고 상기 셔터가 열상 광학계 또는 열상 검출기와 충돌하여 상기 열상 광학계 또는 열상 검출기를 손상시키지 않는다. 이에 비하여, 셔터가 열상 광학계와 열상 검출기 사이에 배치되는 종래의 열영상 카메라의 경우에는 외부 충격과 진동으로 인해 셔터가 열상 광학계 또는 열상 검출기를 충돌하여 손상시키는 경우가 빈번하고, 케이스의 내부 구조도 복잡해진다. In the thermal imaging camera of the present invention, a shutter that blocks infrared rays incident to the thermal image detector for temperature correction of the thermal image detector is disposed in front of the thermal imaging system, and any part of the shutter is opened and closed in the process of opening and closing the thermal image detector and the thermal imaging optical system It does not enter the inner space of the accommodated case, and is always disposed outside the inner space of the case. Accordingly, the shutter does not collide with the thermal optical system or thermal image detector in spite of strong external shock or vibration to damage the thermal optical system or thermal image detector. In contrast, in the case of a conventional thermal imaging camera in which the shutter is disposed between the thermal optical system and the thermal detector, the shutter frequently collides and damages the thermal optical system or thermal image detector due to external shock and vibration, and the internal structure of the case is also It gets complicated.

셔터 연결 샤프트의 회전 각도를 측정하는 엔코더를 구비하는 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 셔터가 완전히 폐쇄되고 활짝 개방되는 등 셔터의 개폐 동작이 정확하게 수행되고, 모터의 반복적인 과부하로 인한 고장이 예방된다.According to a preferred embodiment of the present invention having an encoder for measuring the rotation angle of the shutter connection shaft, the opening and closing operations of the shutter, such as completely closed and wide open, are accurately performed, and failure due to repeated overload of the motor is prevented. do.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열영상 카메라의 사시도로서, 도 1은 케이스의 셔터가 개방된 상태를 도시한 그림이고, 도 2는 케이스의 셔터가 폐쇄된 상태를 도시한 그림이다.
도 3은 도 1의 케이스의 셔터와 셔터 구동부를 발췌 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 케이스의 내부와 셔터 구동부 커버의 내부를 도시한 그림으로서, 도 4는 케이스의 셔터가 개방된 상태를 도시한 그림이고, 도 5는 케이스의 셔터가 폐쇄된 상태를 도시한 그림이다.1 and 2 are perspective views of a thermal imaging camera according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram illustrating a state in which the shutter of the case is opened, and FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the shutter of the case is closed. to be.
FIG. 3 is a perspective view showing an excerpt of a shutter and a shutter driving unit of the case of FIG. 1 .
4 and 5 are diagrams illustrating the inside of the case and the shutter driving unit cover of FIG. 1 . FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the shutter of the case is opened, and FIG. 5 is a state in which the shutter of the case is closed. is a picture showing

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 열영상 카메라를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a thermal imaging camera according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Terms used in this specification are terms used to properly express preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of a user or operator or customs in the field to which the present invention belongs. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열영상 카메라의 사시도로서, 도 1은 케이스의 셔터가 개방된 상태를 도시한 그림이고, 도 2는 케이스의 셔터가 폐쇄된 상태를 도시한 그림이고, 도 3은 도 1의 케이스의 셔터와 셔터 구동부를 발췌 도시한 사시도이고, 도 4 및 도 5는 도 1의 케이스의 내부와 셔터 구동부 커버의 내부를 도시한 그림이다.1 and 2 are perspective views of a thermal imaging camera according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram illustrating a state in which the shutter of the case is opened, and FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the shutter of the case is closed. 3 is a perspective view showing an excerpt of the shutter and the shutter driving unit of the case of FIG. 1 , and FIGS. 4 and 5 are views showing the inside of the case of FIG. 1 and the inside of the shutter driving unit cover.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시에에 따른 열영상 카메라(10)는 열상 검출기(50)와, 열상 광학계(55)와, 상기 열상 검출기(50) 및 열상 광학계(55)를 내포하는 케이스(11)를 구비한다. 1 to 5 , a thermal imaging camera 10 according to an embodiment of the present invention includes a thermal image detector 50 , a thermal optical system 55 , and the thermal image detector 50 and thermal imaging optical system 55 . A case (11) to be contained is provided.

열상 검출기(50)는 사물의 표면에서 발산되어서 광축(LX)을 따라 입사되는 적외선을 통해 상기 사물의 온도에 대한 정보를 검출한다. 열상 광학계(55)는 상기 적외선이 광축(LX)을 따라 상기 열상 검출기로 입사되도록 집속한다. 상기 열상 광학계(55)는 광축(LX)을 따라 배열된 복수의 렌즈(lens)를 포함할 수 있다. 케이스(11)는 베이스(base)(12)와, 상측판(16)과, 셔터(shutter)(17)와, 셔터 구동부(25)를 구비한다. The thermal image detector 50 detects information about the temperature of the object through infrared rays emitted from the surface of the object and incident along the optical axis LX. The thermal imaging optical system 55 focuses the infrared rays to be incident on the thermal image detector along the optical axis LX. The thermal imaging optical system 55 may include a plurality of lenses arranged along the optical axis LX. The case 11 includes a base 12 , an upper plate 16 , a shutter 17 , and a shutter driving unit 25 .

베이스(12)는 바닥판, 전면판, 배면판, 좌측판, 및 우측판이 조립되어 상측이 개방된 육면체 형상의 상자로서, 상기 열상 검출기(50)와 열상 광학계(55)가 수용되는 내부 공간이 마련된다. 상기 베이스(12)의 전면판에는 상기 사물을 향해 개방된 전방창(front window)(14)이 형성된다. 상기 전방창(14)은 전자기파는 투과하지만 공기의 유동이나 이물질의 침투는 차단되되도록 투명한 유리판이나 플라스틱판으로 막혀져 있을 수 있다. 상측판(16)은 상기 베이스(12)의 개방된 상측을 폐쇄한다. The base 12 is a hexahedral box with an open upper side in which a bottom plate, a front plate, a rear plate, a left plate, and a right plate are assembled. will be prepared A front window 14 open toward the object is formed on the front plate of the base 12 . The front window 14 may be blocked with a transparent glass plate or plastic plate so that electromagnetic waves are transmitted, but air flow or penetration of foreign substances is blocked. The upper plate 16 closes the open upper side of the base 12 .

셔터(17)는 상기 전방창(14)을 여닫이 방식으로 개폐하는 것으로, 전자기파가 투과하지 못하는 불투명한 소재로 형성되고 상기 전방창(14)을 전부 가릴 수 있는 크기 및 형상을 갖는 셔터판(18)과, 상기 셔터판(18)의 일 측 모서리에서 바깥으로 연장된 연결부(19)를 구비한다. 셔터 구동부(25)는 상기 셔터(17)를 셔텨 연결 샤프트(36)를 중심으로 회동시켜 상기 전방창(14)을 개폐시킨다. 상기 셔터 연결 샤프트(36)는 열상 검출기(50) 및 열상 광학계(55)보다 높은 위치에 위치한다. The shutter 17 opens and closes the front window 14 in an opening and closing manner. The shutter plate 18 is made of an opaque material that does not transmit electromagnetic waves and has a size and shape that can completely cover the front window 14 . ) and a connecting portion 19 extending outwardly from one edge of the shutter plate 18 . The shutter driving unit 25 opens and closes the front window 14 by rotating the shutter 17 about the shutter connection shaft 36 . The shutter connection shaft 36 is positioned higher than the thermal image detector 50 and the thermal image optical system 55 .

부연하면, 상기 상측판(16) 위에 셔터 구동부 지지판(22)이 겹쳐지게 고정 결합되고, 상기 셔터 구동부 지지판(22)에 상기 셔터 구동부(25)에 속한 부재들이 지지되며, 상기 셔터 구동부(25)가 외부에 노출되지 않도록 셔터 구동부 커버(23)가 상기 셔터 구동부 지지판(22)에 고정 결합된다. 이에 따라 상기 셔터(17)의 작동 이상이 발생하였을 때 또는 셔터 구동부(25)를 점검해야 할 때 상기 셔터 구동부 커버(23)를 셔터 구동부 지지판(22)에서 분리하는 것만으로 작업자가 상기 셔터 구동부(25)에 쉽게 접근할 수 있다. In other words, the shutter driver supporting plate 22 is fixedly coupled to overlap on the upper plate 16 , and members belonging to the shutter driving unit 25 are supported by the shutter driving unit supporting plate 22 , and the shutter driving unit 25 . The shutter driver cover 23 is fixedly coupled to the shutter driver support plate 22 so that the shutter driver is not exposed to the outside. Accordingly, when an operation abnormality of the shutter 17 occurs or when the shutter driving unit 25 needs to be checked, the operator simply removes the shutter driving unit cover 23 from the shutter driving unit support plate 22 to allow the operator to operate the shutter driving unit ( 25) is easily accessible.

상기 셔터 구동부(25)는 상기 셔터(17)를 개폐하는 동력을 제공하는 전동 모터(26), 상기 전동 모터(26)의 구동을 위한 전기 신호를 생성하여 상기 전동 모터(26)의 동작을 제어하는 모터 드라이브(45), 상기 셔터(17)의 일 측 단부, 구체적으로 셔터(17)의 연결부(19)를 고정 지지하며 상기 열상 광학계(55)의 광축(LX)에 직교하는 축선(AX3)을 중심으로 회전 가능한 셔터 연결 샤프트(36), 및 상기 전동 모터(26)의 모터 샤프트의 회전력을 상기 셔터 연결 샤프트(36)에 전달하는 복수의 기어(gear)를 구비한다. 상기 셔터 연결 샤프트(36)는 전방창(14)의 상측에 X축과 평행한 축선(AX3)을 따라 연장되게 배치된다. The shutter driver 25 controls the operation of the electric motor 26 by generating an electric signal for driving the electric motor 26 and the electric motor 26 providing power to open and close the shutter 17 . An axis AX3 that is perpendicular to the optical axis LX of the thermal imaging optical system 55 and fixedly supports the motor drive 45, one end of the shutter 17, specifically the connection part 19 of the shutter 17. A shutter connection shaft 36 rotatable around the , and a plurality of gears for transmitting the rotational force of the motor shaft of the electric motor 26 to the shutter connection shaft 36 . The shutter connection shaft 36 is disposed on the upper side of the front window 14 to extend along an axis AX3 parallel to the X axis.

상기 복수의 기어는, 상기 셔터 연결 샤프트(36)의 축선(AX3)에 직교하며 열상 광학계(55)의 광축(LX)과 평행한, 다시 말해 Y축과 평행한 축선(AX1)을 중심으로 회전하는 웜기어(worm gear)(28)와, 상기 웜기어(28)에 치합되는 스파이럴 기어치(spiral gear teeth)가 외주면에 형성되며 상기 웜기어(28)의 축선(AX1)에 대해 직교하고 상기 셔터 연결 샤프트(36)의 축선(AX3)과 평행한, 다시 말해 X축과 평행한 축선((AX2)을 중심으로 회전하는 웜휠(worm wheel)(30)을 포함한다. The plurality of gears rotate about an axis AX1 perpendicular to the axis AX3 of the shutter connection shaft 36 and parallel to the optical axis LX of the thermal imaging optical system 55 , that is, parallel to the Y axis. A worm gear 28 and spiral gear teeth meshed with the worm gear 28 are formed on the outer circumferential surface and are orthogonal to the axis AX1 of the worm gear 28 and the shutter connection shaft and a worm wheel 30 rotating about an axis AX2 parallel to the axis AX3 of 36 , ie parallel to the X axis.

웜기어(28)의 축선(AX1)과 전동 모터(26)의 모터 샤프트의 축선은 동일하다. 구체적으로는, 상기 모터 샤프트에 웜기어(28)가 동축 결합된다. 상기 복수의 기어는 웜휠(30)의 축선(AX2)과 동일한 축선을 중심으로 회전하도록 상기 웜휠(30)에 동축 연결된 웜휠 동축 기어(32), 상기 셔터 연결 샤프트(36)의 축선(AX3)과 동일한 축선을 중심으로 회전하도록 상기 셔터 연결 샤프트(36)에 동축 연결된 셔터 연결 샤프트 동축 기어(40), 및 상기 웜휠 동축 기어(32)와 셔터 연결 샤프트 동축 기어(40) 사이에 개재되고 상기 웜휠 동축 기어(32)와 셔터 연결 샤프트 동축 기어(40)에 치합된 연결 기어(34)를 더 포함한다. The axis line AX1 of the worm gear 28 and the axis line of the motor shaft of the electric motor 26 are the same. Specifically, the worm gear 28 is coaxially coupled to the motor shaft. The plurality of gears are a worm wheel coaxial gear 32 coaxially connected to the worm wheel 30 so as to rotate about the same axis as an axis AX2 of the worm wheel 30, an axis AX3 of the shutter connection shaft 36 and A shutter connecting shaft coaxial gear 40 coaxially connected to the shutter connecting shaft 36 to rotate about the same axis, and interposed between the worm wheel coaxial gear 32 and the shutter connecting shaft coaxial gear 40 and coaxial with the worm wheel It further includes a connecting gear 34 meshed with the gear 32 and the shutter connecting shaft coaxial gear 40 .

상기 웜휠 동축 기어(32), 연결 기어(34), 및 셔터 연결 샤프트 동축 기어(40)는 예컨대, 평기어(plain gear) 또는 스파이럴 기어(spiral gear)일 수 있다. 상기 웜기어(28), 웜휠(30), 웜휠 동축 기어(32), 연결 기어(34), 셔터 연결 샤프트(36), 및 셔터 연결 샤프트 연결 기어(40)는 셔터 구동부 지지판(22)에 고정된 복수의 브라켓에 회전 가능하게 지지된다. The worm wheel coaxial gear 32 , the connecting gear 34 , and the shutter connecting shaft coaxial gear 40 may be, for example, a plain gear or a spiral gear. The worm gear 28, the worm wheel 30, the worm wheel coaxial gear 32, the connecting gear 34, the shutter connecting shaft 36, and the shutter connecting shaft connecting gear 40 are fixed to the shutter drive support plate 22. It is rotatably supported by a plurality of brackets.

도 1에 도시된 바와 같이 셔터(17)가 위로 열려 개방된 상태에서 전동 모터(26)의 모터 샤프트가 일 방향으로 회전하면 셔터 연결 샤프트(36)가 자신의 축선(AX3)을 중심으로 도 1에 도시된 화살표 방향으로 회전하면서 셔터 연결 샤프트(36)에서 가장 먼 셔터(17)의 말단(20)이 위에서 아래로 하강 회동하여 전방창(14)이 폐쇄된다. 반대로, 도 2에 도시된 바와 같이 셔터(17)가 전방창(14)을 폐쇄한 상태에서 전동 모터(26)의 모터 샤프트가 상기 일 방향의 반대 방향으로 회전하면 셔터 연결 샤프트(36)가 자신의 축선(AX3)을 중심으로 도 2에 도시된 화살표 방향으로 회전하면서 셔터 연결 샤프트(36)에서 가장 먼 셔터(17)의 말단(20)이 아래에서 위로 상승 회동하여 전방창(17)이 개방된다. As shown in FIG. 1 , when the motor shaft of the electric motor 26 rotates in one direction in the state in which the shutter 17 is opened upward and opened, the shutter connection shaft 36 rotates around its own axis line AX3 in FIG. 1 . The distal end 20 of the shutter 17 furthest from the shutter connection shaft 36 rotates downward from top to bottom while rotating in the direction of the arrow shown in , and the front window 14 is closed. Conversely, as shown in FIG. 2 , when the motor shaft of the electric motor 26 rotates in the opposite direction to the one direction in a state in which the shutter 17 closes the front window 14, the shutter connection shaft 36 becomes itself While rotating in the direction of the arrow shown in FIG. 2 about the axis AX3 of do.

상기 열영상 카메라(10)는, 셔터 구동부(25)가 셔터 연결 샤프트(36)의 축선(AX3)과 직교하는 웜기어(28)를 포함한다. 이에 따라, 강한 외부 충격이나 진동에 불구하고 셔터(17)의 개방된 상태 및 폐쇄된 상태가 변경되지 않고 신뢰성 있게 유지되며, 셔터(17)의 개폐 동작의 신뢰성이 향상된다. The thermal imaging camera 10 includes a worm gear 28 in which the shutter drive unit 25 is orthogonal to the axis AX3 of the shutter connection shaft 36 . Accordingly, the open state and the closed state of the shutter 17 are not changed and reliably maintained despite strong external shock or vibration, and the reliability of the opening and closing operation of the shutter 17 is improved.

이때, 셔터 구동부(25)의 구동에 의하여 셔터(17)의 개폐 동작이 이루어질 수 있으나, 셔터(17)에 외력이 가해지는 경우에도 웜기어의 역회전방지 특성에 의하여 셔터(17)의 개폐 동작이 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 셔터에 가해지는 외부 충격 등에도 셔터(17)의 개방된 상태 또는 폐쇄된 상태가 안정적으로 유지될 수 있다. At this time, the shutter 17 can be opened and closed by the operation of the shutter driver 25 , but even when an external force is applied to the shutter 17 , the opening and closing operation of the shutter 17 is not performed due to the reverse rotation prevention characteristic of the worm gear. may not be done Accordingly, the open or closed state of the shutter 17 may be stably maintained even in the event of an external impact applied to the shutter.

또한, 상기 열영상 카메라에서는, 열상 검출기(50)의 온도 보정을 위해 열상 검출기(50)로 입사되는 적외선을 차단하는 셔터(17)가 열상 광학계(55)의 전방에, 구체적으로는 케이스(11)의 베이스(12) 바깥에 배치된다. 상기 셔터(17)의 셔터판(18)은 전방창(14)을 전부 가릴 수 있도록 상기 전방창(14)보다 크기 때문에, 상기 셔터(17)의 어떤 부분도 개폐 과정에서 상기 열상 검출기(50)와 열상 광학계(55)가 수용된 케이스(11)의 내부 공간, 구체적으로는 베이스(12)의 내부 공간으로 진입하지 않으며, 항상 상기 케이스(11)의 내부 공간 밖에 배치된다. 따라서, 강한 외부 충격이나 진동에 불구하고 상기 셔터(17)가 열상 광학계(55) 또는 열상 검출기(50)와 충돌하여 상기 열상 광학계(55) 또는 열상 검출기(50)를 손상시키지 않는다. In addition, in the thermal imaging camera, a shutter 17 that blocks infrared rays incident to the thermal image detector 50 for temperature correction of the thermal image detector 50 is installed in front of the thermal imaging optical system 55 , specifically the case 11 ) is disposed on the outside of the base 12. Since the shutter plate 18 of the shutter 17 is larger than the front window 14 so as to completely cover the front window 14, no part of the shutter 17 is opened and closed by the thermal image detector 50 The thermal imaging optical system 55 does not enter the internal space of the case 11 accommodated, specifically, the internal space of the base 12 , and is always disposed outside the internal space of the case 11 . Accordingly, the shutter 17 does not collide with the thermal optical system 55 or the thermal image detector 50 in spite of a strong external shock or vibration to damage the thermal imaging optical system 55 or the thermal image detector 50 .

이에 비하여, 셔터가 열상 광학계와 열상 검출기 사이에 배치되는 종래의 열영상 카메라의 경우에는 외부 충격과 진동으로 인해 셔터가 열상 광학계 또는 열상 검출기를 충돌하여 손상시키는 경우가 빈번하고, 케이스의 내부 구조도 복잡해진다.In contrast, in the case of a conventional thermal imaging camera in which the shutter is disposed between the thermal optical system and the thermal detector, the shutter frequently collides and damages the thermal optical system or thermal image detector due to external shock and vibration, and the internal structure of the case is also It gets complicated.

케이스(11)는 전방창(14)의 외주 경계 주변에 전방으로, 즉 Y축 음(-)의 방향과 평행하게 돌출되며 상기 전방창의 외주를 에워싸도록 연장된 전방창 주변 돌기(15)를 더 구비한다. 상기 전방창 주변 돌기(15)는 탄성이 큰 고무 소재로 형성되는 것이 바람직하지만, 베이스(12)와 동일한 소재로 형성될 수도 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 셔터(17)가 전방창(14)을 폐쇄한 때 상기 전방창 주변 돌기(150가 셔터판(18)의 내측면에 탄성 밀착되므로, 상기 셔터(17)와 전방창(14) 사이에 적외선이 베이스(12)의 내부 공간으로 침투할 수 있는 틈새가 형성되지 않는다. 따라서, 열상 검출기(50)의 온도 보정의 정확도 및 신뢰성이 향상된다. The case 11 has protrusions 15 around the front window that protrude forward around the outer periphery of the front window 14, that is, parallel to the negative (-) direction of the Y-axis, and extend to surround the outer periphery of the front window. have more The protrusion 15 around the front window is preferably formed of a rubber material having high elasticity, but may be formed of the same material as the base 12 . As shown in FIG. 2 , when the shutter 17 closes the front window 14 , the protrusions 150 around the front window are in elastic contact with the inner surface of the shutter plate 18 , so the shutter 17 and the front window A gap is not formed between (14) through which infrared rays can penetrate into the inner space of the base 12. Accordingly, the accuracy and reliability of the temperature correction of the thermal image detector 50 are improved.

상기 셔터 구동부(25)는 상기 셔터 연결 샤프트(36)의 회전 각도를 측정하는 엔코더(encoder)(42)를 더 구비한다. 상기 엔코더(42)는 셔터 구동부 지지판(22)에 고정 지지된다. 엔코더(42)에 의해 측정된 셔터 연결 샤프트(36)의 회전 각도 측정값은 전동 모터(26)의 동작을 제어하는 열영상 카메라(10)의 콘틀롤러(controller)(미도시)에 전달된다. 상기 콘트롤러는 상기 엔코더(42)의 회전 각도 측정값에 기초하여 전동 모터(26)의 모터 샤프트가 계속 회전하도록 하거나, 상기 모터 샤프트의 회전을 정지시킨다. The shutter driving unit 25 further includes an encoder 42 for measuring the rotation angle of the shutter connection shaft 36 . The encoder 42 is fixedly supported on the shutter driver support plate 22 . The measured rotation angle of the shutter connection shaft 36 measured by the encoder 42 is transmitted to a controller (not shown) of the thermal imaging camera 10 that controls the operation of the electric motor 26 . The controller continues to rotate the motor shaft of the electric motor 26 or stops the rotation of the motor shaft based on the measured rotation angle of the encoder 42 .

전동 모터(26)로서 서보 모터(servo motor)를 적용하여 셔터 연결 샤프트(36)의 회전 각도를 제어하는 방법보다, 엔코더(42)로 셔터 연결 샤프트(36)의 회전 각도를 직접 측정하고 상기 회전 각도 측정값에 기초하여 전동 모터(26)의 동작을 제어하여 셔터 연결 샤프트(36)의 회전 각도를 제어하는 방법이 동작 제어의 정확도가 더 높다. 그러므로, 엔코더(42)를 구비한 열영상 카메라(10)는 셔터(17)가 완전히 폐쇄되고 활짝 개방되는 등 셔터(17)의 개폐 동작이 정확하게 수행된다. Rather than controlling the rotation angle of the shutter connection shaft 36 by applying a servo motor as the electric motor 26, the encoder 42 directly measures the rotation angle of the shutter connection shaft 36 and the rotation The method of controlling the operation of the electric motor 26 based on the angle measurement to control the rotation angle of the shutter connection shaft 36 has a higher accuracy of operation control. Therefore, in the thermal imaging camera 10 having the encoder 42 , the opening and closing operation of the shutter 17 is precisely performed, such as the shutter 17 being completely closed and wide open.

한편, 셔터(17)가 완전히 개방된 상태이거나 완전히 폐쇄된 상태임에도 전동 모터(26)가 계속 작동하면 과부하 상태가 되고 이러한 과부하가 반복되면 전동 모터(26)가 쉽게 고장날 수 있다. 상기 엔코더(42)를 구비한 열영상 카메라(10)는 셔터 연결 샤프트(36)의 회전 각도가 정확하게 측정되므로 전동 모터(26)의 반복적인 과부하로 인한 고장이 예방된다. On the other hand, if the electric motor 26 continues to operate even when the shutter 17 is in a fully open state or in a completely closed state, an overload state occurs, and if such overload is repeated, the electric motor 26 may easily fail. In the thermal imaging camera 10 having the encoder 42 , the rotation angle of the shutter connection shaft 36 is accurately measured, so that the failure due to repeated overload of the electric motor 26 is prevented.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is only exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

10: 열영상 카메라 11: 케이스
17: 셔터 23: 셔터 구동부 커버
25: 셔터 구동부 26: 모터
28: 웜기어 30: 웜휠
36: 셔터 연결 샤프트 42: 엔코더
50: 열상 검출기 55: 열상 광학계10: thermal imaging camera 11: case
17: shutter 23: shutter driver cover
25: shutter driving unit 26: motor
28: worm gear 30: worm wheel
36: shutter connection shaft 42: encoder
50: thermal image detector 55: thermal imaging optical system

Claims

a thermal image detector detecting information on the temperature of an object through incident infrared rays; a thermal optical system for focusing the infrared rays to be incident on the thermal image detector; and a case containing the thermal image detector and the thermal imaging optical system, in which a front window opened toward the object is formed;
The case includes a shutter for opening and closing the front window in an opening and closing manner, and a shutter driving unit for rotating the shutter to open and close the front window,
The shutter driving unit includes an electric motor providing power to open and close the shutter, a shutter connection shaft that is rotatable about an axis that fixedly supports one end of the shutter and is orthogonal to the optical axis of the thermal imaging system, the motor of the electric motor A plurality of gears for transmitting the rotational force of the shaft to the shutter connection shaft,
The plurality of gears, a worm gear rotating about an axis perpendicular to the axis of the shutter connection shaft, and spiral gear teeth meshed with the worm gear are formed on an outer circumferential surface of the worm gear. Thermal imaging camera comprising a worm wheel.

According to claim 1,
The worm gear and the axis line and the axis line of the motor shaft are the same,
The plurality of gears further comprises a worm wheel coaxial gear rotating about the same axis as the axis of the worm wheel, and a shutter connecting shaft coaxial gear rotating about the same axis as the axis of the shutter connecting shaft. video camera.

According to claim 1,
The axis of the worm gear is parallel to the optical axis of the thermal imaging optical system,
A thermal imaging camera, characterized in that the axis line of the worm wheel is parallel to the axis line of the shutter connection shaft.

According to claim 1,
The shutter drive unit thermal imaging camera, characterized in that it further comprises an encoder for measuring the rotation angle of the shutter connection shaft.

5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The shutter connection shaft is located at a higher position than the thermal image detector and the thermal imager,
As the shutter connection shaft rotates in one direction, the end of the shutter farthest from the shutter connection shaft rotates downward from top to bottom to close the front window,
The thermal imaging camera, characterized in that while the shutter connection shaft rotates in the opposite direction to the one direction, the end of the shutter farthest from the shutter connection shaft rotates upward from the bottom to open the front window.