(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2013년01월09일
(11) 등록번호 10-1218771
(24) 등록일자 2012년12월28일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
G03B 5/00 (2006.01) H04N 5/232 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2012-0051318
(22) 출원일자 2012년05월15일
심사청구일자 2012년05월15일
(56) 선행기술조사문헌
KR100965678 B1*
US05668593 A*
WO2001077627 A1
US4954837 A
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
삼성탈레스 주식회사
경북 구미시 공단2동 259
(72) 발명자
안정훈
경상북도 구미시 공단2동 259
백운혁
경상북도 구미시 공단2동 259
박재영
경상북도 구미시 공단2동 259
(74) 대리인
고영갑, 임상엽
전체 청구항 수 : 총 1 항 심사관 : 송병준
(54) 발명의 명칭 조향 거울에 의한 상번짐 방지 항공 촬영 시스템
(57) 요 약
광이 입사되는 광학창과, 이미지 센서와, 광학창을 통해 입사되는 광의 반사 방향을 조정하여 상기 이미지 센서
에 조영하는 조향 거울(steering mirror)과, 상기 조향 거울의 움직임 또는 떨림에 의함 위치를 감지하기 위한
근접 센서 모듈(proximity sensor module)과, 상기 조향 거울의 롤축 방향 구동을 위한 롤축 구동 모듈과, 상기
조향 거울을 틸팅(tilting)하기 위한 BSM 구동 모듈과, 상기 근접 센서 모듈에 의해 감지되는 위치에 따라 상기
롤축 구동 모듈 및 상기 BSM 구동 모듈을 제어하여 상기 이미지 센서의 노출 시간 동안 LOS(light of sight)가
고정되도록 하는 제어 모듈을 구성한다. 상기와 같은 조향 거울에 의한 상번짐 방지 항공 촬영 시스템에
의하면, 높은 분해능 및 정밀도의 근접 센서 모듈을 이용하여 조향 거울의 위치를 감지하고 정밀하게 구동기를
제어함으로써, 수 μrad 정도의 시선 변화를 보상하는 효과가 있다. 즉, 고속 비행하는 항공 정찰기에서 시선
흐름을 보상하여 이미지의 상 번짐을 방지할 수 있게 된다.
대 표 도 - 도2
등록특허 10-1218771
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특허청구의 범위
청구항 1
광이 입사되는 광학창;
이미지 센서;
광학창을 통해 입사되는 광의 반사 방향을 조정하여 상기 이미지 센서에 조영하는 조향 거울(steering mirror);
상기 조향 거울의 움직임 또는 떨림에 의함 위치를 감지하기 위한 근접 센서 모듈(proximity sensor module);
상기 조향 거울의 롤축 방향 구동을 위한 롤축 구동 모듈;
상기 조향 거울을 틸팅(tilting)하기 위한 BSM 구동 모듈;
상기 근접 센서 모듈에 의해 감지되는 위치에 따라 상기 롤축 구동 모듈 및 상기 BSM 구동 모듈을 제어하여 상
기 이미지 센서의 노출 시간 동안 LOS(light of sight)가 고정되도록 하는 제어 모듈을 포함하고,
상기 제어 모듈은,
1 μrad 이하의 정밀도로 LOS를 제어하는 것을 특징으로 하는 조향 거울에 의한 상번짐 방지 항공 촬영 시스템.
청구항 2
삭제
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 상번짐 방지 항공 촬영 시스템 에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 조향 거울에 의한 상번짐 방지[0001]
항공 촬영 시스템에 관한 것이다.
배 경 기 술
광학 장비에는 고품질의 이미지를 획득하기 위해서 시선(line of sight, LOS) 안정화 장치가 이용된다. 종래의[0002]
시선 안정화 장치는 흔히 알려진 손떨림 방지 기능을 구현하는 장치로서, 렌즈를 보정하여 손떨림을 방지하거나
또는 이미지 센서를 움직여 보정하는 방식이 있다. 이러한 방식들은 카메라의 흔들림이 발생하였을 때 내부의
센서를 통해 흔들림을 감지하고, 카메라의 다음 흔들림을 예측하여 렌즈 또는 이미지 센서를 움직여 보정한다.
여기에서, 카메라 흔들림을 안정적으로 보정하기 위한 카메라 시야각(field of view, FOV)에 대해 설명하면, 동[0003]
영상 장비의 경우 광학 장비의 배율을 고려하여 하나의 픽셀에 해당하는 시야각(field of view, FOV)의 1/2 이
하의 시선 안정화 정확도를 만족하게 되면 안정된 영상을 얻을 수 있다. 그런데, 항공기에 탑재되는 고배율의
전자 광학 장비는 16 메가픽셀(megapixels)의 화소수를 갖고 80 배율 이상의 고배율로 동작하므로, 기존의 렌즈
보정 방식 또는 이미지 센서 보정 방식으로는 상 번짐을 해결할 수 없다는 문제점이 있다. 특히, 초당 수장의
빠른 속도로 촬영하면서 관성 모멘트가 큰 EO/IR 카메라 조립체를 구동하려면 고성능, 고출력의 구동기가 필요
하다.
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명의 목적은 조향 거울에 의한 상번짐 방지 항공 촬영 시스템을 제공하는 데 있다.[0004]
과제의 해결 수단
상술한 본 발명의 목적에 따른 조향 거울에 의한 상번짐 방지 항공 촬영 시스템은, 광이 입사되는 광학창과, 이[0005]
미지 센서와, 광학창을 통해 입사되는 광의 반사 방향을 조정하여 상기 이미지 센서에 조영하는 조향 거울
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(steering mirror)과, 상기 조향 거울의 움직임 또는 떨림에 의함 위치를 감지하기 위한 근접 센서 모듈
(proximity sensor module)과, 상기 조향 거울의 롤축 방향 구동을 위한 롤축 구동 모듈과, 상기 조향 거울을
틸팅(tilting)하기 위한 BSM 구동 모듈과, 상기 근접 센서 모듈에 의해 감지되는 위치에 따라 상기 롤축 구동
모듈 및 상기 BSM 구동 모듈을 제어하여 상기 이미지 센서의 노출 시간 동안 LOS(light of sight)가 고정되도록
하는 제어 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 제어 모듈은 1 μrad 이하의 정밀도로 LOS를 제
어하도록 구성될 수 있다.
발명의 효과
상기와 같은 조향 거울에 의한 상번짐 방지 항공 촬영 시스템에 의하면, 높은 분해능 및 정밀도의 근접 센서 모[0006]
듈을 이용하여 조향 거울의 위치를 감지하고 정밀하게 구동기를 제어함으로써, 수 μrad 정도의 시선 변화를 보
상하는 효과가 있다. 즉, 고속 비행하는 항공 정찰기에서 시선 흐름을 보상하여 이미지의 상 번짐을 방지할 수
있게 된다.
도면의 간단한 설명
도 1은 항공 정찰기의 정지 영상 촬영에 대한 개념도이다.[0007]
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 거울에 의한 상번짐 방지 항공 촬영 시스템의 블록 구성도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 거울의 구동을 통한 시선 흐름 보상에 대한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 거울 및 근접 센서 모듈의 구성에 대한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤축 김발 스캔 및 조향 거울 구동 프로파일의 그래프이다.
도 6a는 본 발명에 따른 조향 거울이 구동되지 않는 경우 영상 예시도이다.
도 6b는 본 발명에 따른 조향 거울이 구동되는 경우 영상 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 거울에 의한 상번짐 방지 항공 촬영 방법의 흐름도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하[0008]
고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형
태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을
포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였
다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어[0009]
들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만
사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있
고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항
목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에[0010]
직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이
해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있
다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가[0011]
아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포
함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을
조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소,
부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이[0012]
속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는
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의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식
적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.[0013]
도 1은 항공 정찰기의 정지 영상 촬영에 대한 개념도이다.[0014]
도 1을 참조하면, 항공기가 고속 비행하면서 미리 구획된 영역 별로 정지 영상을 촬영하는 것을 알 수 있다.[0015]
이와 같이 고속 비행하는 경우에는 정지 영상 촬영 시 카메라 렌즈가 노출되는 짧은 시간 동안에는 카메라의 시
선(line of sight, LOS)이 변화되어 상번짐이 발생하게 된다. 이에, 항공 촬영에서는 종래의 렌즈 보정 방식이
나 이미지 보정 방식에 따른 상번짐 방지는 한계가 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 거울에 의한 상번짐 방지 항공 촬영 시스템의 블록 구성도이다.[0016]
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 거울에 의한 상번짐 방지 항공 촬영 시스템(100)(이하, '항[0017]
공 촬영 시스템'이라 함)은 광학창(110), 이미지 센서(120), 조향 거울(130)(steering mirror), 근접 센서 모
듈(140)(proximity sensor module), 롤축 구동 모듈(150), BSM(balance shaft module) 구동 모듈(160) 및 제어
모듈(170)을 포함하도록 구성될 수 있다.
항공 촬영 시스템(100)은 높은 분해능 및 정밀도의 근접 센서 모듈(140)을 이용하여 조향 거울(130)의 움직임과[0018]
떨림을 측정하여, 조향 거울(130)의 LOS(line of sight)를 고정한다. 이에, 고속 비행하는 항공 정찰기에서 이
미지의 상 번짐을 방지할 수 있다. 이하, 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
조향 거울(130)은 이미지 센서(120)에서 검출하기 위해 광학창(110)을 통해 입사되는 광의 반사 방향을 조정하[0019]
기 위한 구성이다. 여기에서, LOS(line of sight)는 광학창(110), 조향 거울(130)을 거쳐 이미지 센서(120)로
이어진다.
근접 센서 모듈(140)은 조향 거울(130)의 움직임 또는 떨림에 의함 위치를 감지하기 위한 구성이다. 근접 센서[0020]
모듈(140)은 정밀도와 분해능이 높은 고성능의 센서로서 조향 거울(130)의 진동에 의한 떨림이나 움직임을 감지
한다.
롤축 구동 모듈(150)은 조향 거울(130)의 롤축 방향 구동을 위한 구성이다. 롤축 구동 모듈(150)은 김발 구조[0021]
의 하나로서, 조향 거울(130)의 롤축 방향으로의 조향(steering)을 한다.
BSM 구동 모듈(160)은 조향 거울을 틸팅(tilting)하기 위한 구성이다.[0022]
본 발명에서는 롤축 구동 모듈(150)와 BSM 구동 모듈(160)을 조합하여 구동함으로써, LOS를 고정시킬 수 있다.[0023]
제어 모듈(170)은 근접 센서 모듈(140)에 의해 감지되는 위치에 따라 롤축 구동 모듈(150) 및 BSM 구동 모듈[0024]
(160)을 제어하여 이미지 센서(120)의 노출 시간 동안 LOS(light of sight)가 고정되도록 하는 것으로
구성된다. 항공 촬영의 경우 이미지 센서(120)의 해상도가 16 메가픽셀(mega pixels) 정도로 매우 높고, 항공
카메라의 확대도가 80 배율 정도로 높은 경우, 1 μrad 이하의 정밀도로 LOS를 제어하도록 구성될 수 있다. 그
정도의 정밀도여야 픽셀 단위의 LOS 고정이 가능하여 상번짐 방지가 가능하다. 종래의 렌즈 보정 방식이나 이
미지 센서 보정 방식에 의해서는 이러한 정밀도의 LOS 제어가 불가능하다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 거울의 구동을 통한 시선 흐름 보상에 대한 개념도이다.[0025]
좀 더 구체적으로는, 도 3a는 롤축 구동에 의한 LOS 흐름 보정을 나타내고, 도 3b는 BSM 구동에 의한 LOS 흐름[0026]
보정을 나타낸다. 그리고 도 3c는 롤축 구동과 BSM 구동을 조합하여 LOS 흐름을 보정하는 개념을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 거울 및 근접 센서 모듈의 구성에 대한 개념도이다.[0027]
도 4에서는, 조향 거울(130)의 떨림이나 진동을 근접 센서 모듈(140)이 센싱하는 것을 나타낸다. 그리고 BSM[0028]
구동 모듈(160)의 구성인 회전 모터(161)는 조향 거울(130)을 틸팅 구동하도록 구성된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤축 김발 스캔 및 조향 거울 구동 프로파일의 그래프이다.[0029]
도 5에 따르면, 시선 이동에 따른 롤축 각도와 조향 거울의 구동 각도의 관계를 나타낸다. 구동 시간은 카메라[0030]
의 촬영 시간 동안에만 구동되고, LOS가 고정되도록 구동됨을 알 수 있다.
도 6a는 본 발명에 따른 조향 거울이 구동되지 않는 경우 영상 예시도이고, 도 6b는 본 발명에 따른 조향 거울[0031]
이 구동되는 경우 영상 예시도이다.
등록특허 10-1218771
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도 6a와 도 6b에서 보듯이, 고속 비행하면서 넓은 지역을 촬영하는 경우, 조향 거울의 구동이 없는 경우에는 픽[0032]
셀의 번짐이 발생하고, 조향 거울의 구동이 있는 경우에는 LOS 보정에 의해 상번짐이 방지됨을 알 수 있다.
도 7은 조향 거울 제어에 의한 EO/IR 장비의 LOS 보상 방법의 흐름도이다.[0033]
도 7을 참조하면, 먼저 근접 센서 모듈(140)이 이미지 센서(120)의 노출 시간 동안 조향 거울(130)의 움직임 또[0034]
는 떨림에 의함 위치를 감지한다(S110).
다음으로, 제어 모듈(170)이 카메라 노출 시간 동안 광학창(110)으로부터 조향 거울(130)을 경유하여 이미지 센[0035]
서(120)에 이르는 LOS가 고정될 수 있도록 하기 위하여, 감지된 위치를 이용하여 조향 거울(130)을 조향 제어한
다(S120). 이때, 항공 촬영과 같이 이미지 센서(120)의 해상도가 16 메가픽셀 이상이고, 항공 카메라의 확대도
가 80 배율 이상인 경우에는 1 μrad 이하의 정밀도로 조향 거울(130)을 조향한다.
그리고 롤축 구동 모듈(150) 및 BSM 구동 모듈(160)이 조향 제어에 의해 조향 거울(130)을 롤축 방향 구동 및[0036]
틸팅 구동한다(S130). 이에, LOS가 고정된다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발[0037]
명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할
수 있을 것이다.
도면
도면1
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도면2
도면3a
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도면3b
도면3c
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도면4
도면5
등록특허 10-1218771
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도면6a
도면6b
등록특허 10-1218771
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도면7
등록특허 10-1218771
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