KR20030083950A - A Night Photographing Device Using An Image Intensifier Tube And An Image Sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 야간 촬영장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세한 빛을 수만배로 증폭해주는 광증폭관(Image Intensifier Tube)에 소형 광학렌즈들을 조합하고 CCD 이미지 센서나 CMOS 이미지 센서로 이루어진 촬상소자에 영상을 투영함으로써 일반시각으로는 관측이 어려운 야간에 사물을 관측하고 감시할 수 있도록 안정적이고 선명한 아날로그 또는 디지털 영상을 얻을 수 있는 광증폭관과 촬상소자를 조합한 야간 촬영장치에 관한 것이다.The present invention relates to a night photographing apparatus, and more particularly, a combination of small optical lenses in an image intensifier tube that amplifies fine light tens of thousands of times, and captures an image in an imaging device consisting of a CCD image sensor or a CMOS image sensor. The present invention relates to a night photographing apparatus that combines an optical amplifier and an image pickup device capable of obtaining a stable and clear analog or digital image so as to observe and monitor an object at night, which is difficult to observe by general vision.
종래의 야간 촬영장치들은 주로 감시카메라에 적용되고 있는 적외선 발광다이오드(LED) 방식으로, 적외선 주사를 통해 반사되는 적외선을 적외선 렌즈코팅이나 IRIS렌즈(조리개가 구비된 렌즈)를 채택하여 저조도용 촬상소자로 관측함으로서 관측거리나 화질에 한계가 있어 근거리 관측에 주로 사용되어 왔다.Conventional night photographing apparatuses are infrared light emitting diodes (LEDs), which are mainly applied to surveillance cameras, and adopt infrared lens coating or IRIS lens (aperture-mounted lens) to reflect infrared rays through infrared scanning. Observation by means of observation has limited the viewing distance and image quality, so it has been mainly used for near field observation.
이러한 종래의 저조도 야간 촬영장치는 적외선 LED를 이용하므로 관측거리가 짧고 낮은 조도에서의 관측성능이 저조하여 원거리의 피사체는 식별이 곤란하여 사용상의 한계가 있었다.Since the conventional low-light nighttime photographing apparatus uses infrared LEDs, the observation distance is short and the performance of observation at low illumination is low, and thus, the long-distance subject is difficult to identify and has limitations in use.
또한, 장치의 성능이 적외선 발광다이오드의 출력에 의존함으로서 소형화하기가 어려웠으며, 아주 어두운 조명상태에서는 관측 성능이 급격히 저하되는 문제점이 있었다.In addition, since the performance of the device depends on the output of the infrared light emitting diode, it is difficult to miniaturize, and there is a problem that the observation performance is drastically deteriorated in a very dark illumination state.
더구나, 전력의 소비가 높은 단점이 있었으며, 특히 동영상 전송에 있어서는 더욱 곤란한 어려움이 있었다.In addition, there was a drawback of high power consumption, especially in video transmission, more difficult.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1목적은 미세광 증폭 영상출력 장치인 광증폭관에 렌즈가 조합된 연결부를 이용하여 촬상소자를 결합함으로써 선명한 영상신호를 출력할 수 있는 광증폭관과 촬상소자를 조합한 야간 촬영장치를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and a first object of the present invention is to combine an image pickup device using a connection portion in which a lens is combined with an optical amplifier which is a micro-light amplified image output device. The present invention provides a night photographing apparatus combining an optical amplifier and an image pickup device capable of outputting a clear image signal.
그리고, 본 발명의 제 2목적은 야간 감시나 관측, 촬영을 목적으로 하는 촬영수단에 적용함으로서 원거리 관측 및 극한의 낮은 조명상태에서도 자료의 수집이 가능한 광증폭관과 촬상소자를 조합한 야간 촬영장치를 제공하는 것이다.The second object of the present invention is a night photographing apparatus combining an optical amplifier and an image pickup device capable of collecting data even in long distance observation and extreme low lighting conditions by applying to a photographing means for the purpose of night monitoring, observing or photographing. To provide.
이러한 본 발명의 목적들은, 주간에 비해 상대적으로 적은 양의 광자를 전면의 대물렌즈를 통해 수광하여 증폭 처리하는 야간영상촬영부;The object of the present invention, the night image taking unit for receiving amplified by receiving a relatively small amount of photons through the front objective lens compared to the daytime;
상기 야간영상촬영부에 전기적으로 연결되어 증폭 처리된 광자 신호를 영상 처리하는 영상처리보드; 및An image processing board electrically connected to the night image photographing unit to image process the amplified photon signal; And
배터리로부터 인가되는 전원을 상기 야간영상촬영부 및 영상처리보드에서 소요되는 요구전원량에 따라 전원을 제어하는 전원처리보드;가 케이스에 내장되어 포함하며,A power processing board controlling power according to the amount of power required by the night image capturing unit and the image processing board;
상기 야간영상촬영부는 상기 대물렌즈로부터 입사되는 광자를 광음극판에서 전자로 전환하고 광섬유로 제작되어 행렬형태로 배열된 다수개의 전자 미세증폭관(MCP : Micro Channel Plate)이 전환된 전자를 증폭하며 증폭된 전자를 형광화면에서 다시 광자로 방출하여 광증폭하는 광증폭관과,The night image photographing unit converts photons incident from the objective lens into electrons in the photocathode plate and amplifies and amplifies the electrons in which a plurality of electron micro amplification tubes (MCPs), which are made of optical fibers and arranged in a matrix form, are converted. An optical amplification tube that emits the electrons to the photon by fluorescence screen,
상기 광증폭관의 중심과 동일 직선상에서 일치되도록 제 1렌즈 및 제 2렌즈가 순차적으로 내장되는 고정렌즈유닛과,A fixed lens unit in which the first lens and the second lens are sequentially embedded so as to coincide with the center of the optical amplifier in the same straight line;
상기 제 1렌즈 및 제 2렌즈에 대해 중심이 동일 직선상에서 일치되도록 제 3렌즈 및 제 4렌즈가 순차적으로 내장되어 상기 고정렌즈유닛에 대해 연속 설치되는 이동렌즈유닛과,A moving lens unit in which a third lens and a fourth lens are sequentially embedded so that the centers thereof coincide with each other on the same straight line with respect to the first lens and the second lens;
상기 고정렌즈유닛의 타측이 일측을 통해 내설되며 상기 이동렌즈유닛의 일측이 타측에 유입되어 축선방향을 따라 소정간격만큼의 이동이 강제될 수 있도록 결합되는 연결부와,A connecting part coupled to the other side of the fixed lens unit through one side and one side of the moving lens unit introduced to the other side such that movement of the fixed lens unit is forced by a predetermined interval along the axial direction;
상기 고정렌즈유닛에 대해 상기 이동렌즈유닛이 축선방향을 따라 직선이동 가능하게 상기 연결부의 외주연에 내주연이 나선 결합되어 회전에 따라 상기 이동렌즈유닛의 이동을 강제하도록 상기 연결부의 타측에 연속 설치되는 촛점조절기와,Continuously installed on the other side of the connecting portion to force the movement of the moving lens unit in accordance with the rotation is coupled to the inner circumference spirally coupled to the outer periphery of the connecting portion to the linear movement of the movable lens unit in the axial direction with respect to the fixed lens unit Focus adjuster,
소자결합기 및 촬상소자보호대가 구비되어 상기 촛점조절기의 타측에 연속 설치되고 상기 촬상소자보호대의 내측 중심부에 촬상소자가 부착되는 촬상소자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광증폭관과 촬상소자를 조합한 야간 촬영장치에 의하여 달성된다.An optical amplifier and an image capturing device comprising an image capturing device unit including an image capturing device which is provided on the other side of the focus controller and is attached to the inner center of the image capturing device. Achieved by the photographing apparatus.
그리고, 상기 촬상소자는 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서인 것을 특징으로 한다.The imaging device may be a charge coupled device (CCD) image sensor or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor.
또한, 상기 광증폭관과 고정렌즈유닛이 부착되는 사이에는 기밀 유지 및 외부 충격으로부터 보호를 위한 연결용 가스캣트가 구비되는 것이 특징이고, 상기 이동렌즈유닛에 장착되는 렌즈는 하나 이상의 다수개를 구비하여 짝수 배열이거나 홀수 배열의 렌즈군을 형성할 수 있는 것이 특징이다.In addition, between the optical amplifier and the fixed lens unit is attached is characterized in that the gas gasket for maintaining the airtightness and protection from external shock is provided, the lens mounted on the mobile lens unit is provided with one or more. Therefore, it is possible to form a lens group of even or odd array.
아울러, 상기 케이스의 외측에는 상기 영상처리보드에서 처리된 영상신호를 출력하는 출력단자가 구비되는 것이 특징이고, 상기 케이스의 외측에는 촬영대상을 조명하는 적외선 조명기가 부착되는 것이 특징이다.In addition, the outer side of the case is characterized in that the output terminal for outputting the image signal processed by the image processing board is provided, the outer side of the case is characterized in that the infrared illuminator for illuminating the subject to be attached.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 광증폭관과 촬상소자를 조합한 야간 촬영장치의 전체적인 사시도,1 is an overall perspective view of a night photographing apparatus combining the optical amplifier and the image pickup device according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 광증폭관과 촬상소자를 조합한 야간 촬영장치의 단면도,2 is a cross-sectional view of a night photographing apparatus combining the optical amplifier and the image pickup device according to the present invention;
도 3은 본 발명을 구성하는 야간영상촬영부의 사시도,3 is a perspective view of a night image photographing unit constituting the present invention;
도 4는 본 발명을 구성하는 야간영상촬영부의 분해사시도,4 is an exploded perspective view of a night image photographing unit constituting the present invention;
도 5는 본 발명을 구성하는 야간영상촬영부의 정면도,5 is a front view of a night image photographing unit constituting the present invention;
도 6은 본 발명을 구성하는 야간영상촬영부의 단면도,6 is a cross-sectional view of the night image photographing unit constituting the present invention;
도 7은 본 발명에 구성되는 광증폭관의 기본원리를 설명하기 위한 개념도이다.7 is a conceptual view for explaining the basic principle of the optical amplifier configured in the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100 : 야간 촬영장치 110 : 케이스100: night photographing device 110: case
120 : 영상처리보드130 : 전원처리보드120: image processing board 130: power processing board
135 : 배터리140 : 대물렌즈135: battery 140: objective lens
150 : 적외선 조명기160 : 가스캣트150: infrared illuminator 160: gas cat
170 : 출력단자200 : 야간영상촬영부170: output terminal 200: night video recording unit
300 : 광증폭관310 : 전자 미세증폭관300: optical amplifier tube 310: electron micro amplifier tube
320 : 광음극판330 : 형광화면320: photocathode plate 330: fluorescent screen
400 : 고정렌즈유닛410 : 제 1렌즈400: fixed lens unit 410: first lens
420 : 제 2렌즈500 : 이동렌즈유닛420: second lens 500: moving lens unit
510 : 제 3렌즈520 : 제 4렌즈510: third lens 520: fourth lens
600 : 연결부700 : 촛점조절기600: connection part 700: focus controller
800 : 촬상소자부810 : 촬상소자800: imaging device section 810: imaging device
820 : 소자결합기830 : 촬상소자보호대820: Device combiner 830: Image pickup device protector
이하에서 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 광증폭관과 촬상소자를 조합한 야간 촬영장치의 전체적인 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 광증폭관과 촬상소자를 조합한 야간 촬영장치의 단면도이다.1 is an overall perspective view of a night photographing apparatus combining an optical amplifier and an imaging device according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a night photographing apparatus combining an optical amplifier and an imaging device according to the present invention.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광증폭관(300)과 촬상소자(810)를 조합한 야간 촬영장치(100)는 야간 화상 촬영을 위한 장치로서 대물렌즈(140)를 통해 수광하는 야간의 어두운 영상을 밝게 증폭 처리하는 야간영상촬영부(200)가 케이스(110)의 내부에 구비된다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the night photographing apparatus 100 combining the optical amplifier 300 and the image capturing device 810 according to the present invention uses the objective lens 140 as a device for photographing night images. The night image capturing unit 200 for brightly amplifying a dark image of the night received through the light is provided inside the case 110.
그리고, 상기 야간영상촬영부(200)에 전기적으로 연결되어 증폭 처리된 광자 신호를 영상 처리하는 영상처리보드(120)와 배터리(135) 또는 외부전원으로부터 인가되는 전원을 상기 야간영상촬영부(200) 및 영상처리보드(120)에서 소요되는 전원량에 따라 제어하는 전원처리보드(130)가 상기 케이스(110)에 내장되어 구성된다.In addition, the night image photographing unit 200 may be electrically connected to the night image photographing unit 200 and may receive power from an image processing board 120 and a battery 135 or an external power source. ) And a power processing board 130 for controlling according to the amount of power required by the image processing board 120 are built in the case 110.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 야간 촬영장치(100)는 소정형상을 갖는 상기 케이스(110)내에 야간영상촬영부(200)가 구비되며 상기 야간영상촬영부(200)의 동일 축선상의 상기 케이스(110) 외측에 대물렌즈(140)가 구비된다. 상기 대물렌즈(140)는 촬영대상에 대한 원근을 조절할 수 있도록 줌 기능을 부가할 수 있는 것이 특징이다.Night photographing apparatus 100 of the present invention configured as described above is provided with a night image photographing unit 200 in the case 110 having a predetermined shape and the case on the same axis of the night image photographing unit 200 ( 110, the objective lens 140 is provided on the outside. The objective lens 140 may add a zoom function to adjust the perspective of the object to be photographed.
주간에 비해 상대적으로 적은 양의 광자를 갖는 야간영상이 상기 대물렌즈(140)를 통해 수광되고, 이때의 야간영상은 상기 야간영상촬영부(200)의 광증폭관(300)을 통하여 광증폭된다. 광증폭된 영상은 상기 야간영상촬영부(200)에 구비된 촬상소자(810)에 비춰지게 되고, 상기 촬상소자(810)와 전기적으로 연결된 영상처리보드(120)에서 디지털 영상 또는 아날로그 영상으로 처리하게 된다.Compared with the daytime, a night image having a relatively small amount of photons is received through the objective lens 140, and the night image is amplified through the optical amplifier 300 of the night image capturing unit 200. . The optically amplified image is reflected by the image pickup device 810 included in the night image capturing unit 200, and is processed as a digital image or an analog image by the image processing board 120 electrically connected to the image pickup device 810. Done.
이러한 특징은 상기 영상처리보드(120)에는 아날로그 디지털 변환수단이 구비됨으로써 가능하고, 상기 영상처리보드(120)에서 처리되는 영상 데이터를 아날로그 또는 디지털 영상 데이터로 출력 할 수 있는 특징이 있다.This feature is possible because the image processing board 120 is provided with an analog-to-digital converting means, and the image data processed by the image processing board 120 may be output as analog or digital image data.
이 때 필요한 전원은 상기 케이스(110)에 내장된 배터리(135)나 외부 공급방법인 외부전원으로 제공하게 되며 소요되는 전원량에 따라 상기 전원처리보드(130)에서 제어하게 된다.At this time, the necessary power is provided by the battery 135 built in the case 110 or an external power supply method, which is controlled by the power processing board 130 according to the amount of power required.
이하에서 본 발명에 따른 야간 영상촬영장치의 야간영상촬영부(200)에 대한 구성을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the night image capturing unit 200 of the night image capturing apparatus according to the present invention will be described in detail.
도 3은 본 발명을 구성하는 야간영상촬영부의 사시도이고, 도 4는 본 발명을 구성하는 야간영상촬영부의 분해사시도이며, 도 5는 본 발명을 구성하는 야간영상촬영부의 정면도이고, 도 6은 본 발명을 구성하는 야간영상촬영부의 단면도이다.FIG. 3 is a perspective view of a night image capturing unit constituting the present invention, FIG. 4 is an exploded perspective view of a night image capturing unit constituting the present invention, FIG. 5 is a front view of a night image capturing unit constituting the present invention, and FIG. It is sectional drawing of the night image photographing part which comprises this invention.
도 3, 4, 5 및 6에 도시된 바와 같이, 상기 야간영상촬영부(200)는 미세한 빛(광자)를 받아 전자로 전환하여 광섬유의 전자 미세증폭관(310)(MCP : Micro Channel Plate)을 통해 수만배의 밝기로 증폭하는 광증폭관(300)과 빛 에너지를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서인 촬상소자(810)와 결합하여 구성한다.As shown in FIGS. 3, 4, 5, and 6, the night image photographing unit 200 receives minute light (photons) and converts the electrons into electrons to form an electron micro-amplification tube 310 (MCP: Micro Channel Plate) of the optical fiber. It is configured by combining with the optical amplifier 300 to amplify to tens of thousands of brightness through the image sensor 810 which is an image sensor for converting light energy into an electrical signal.
상기 야간영상촬영부(200)는 광량을 증폭하는 광증폭관(300)과 다수개의 렌즈가 조합되며 촬상소자부(800)가 구성된다.The night image capturing unit 200 includes an optical amplifying tube 300 that amplifies the amount of light and a plurality of lenses, and an image capturing device unit 800 is configured.
여기서, 상기 광증폭관(300)은 상기 대물렌즈(140)로부터 영상이 입사될 수 있도록 상기 케이스(110) 내측의 상기 대물렌즈(140)와 동일직선상에 구비된다. 사람의 눈은 어두운 밤의 경우 색분별 능력을 완전히 상실하고 다만 밝기의 차이로흐릿하게 피사체를 감지 할 수 있을 뿐이다. 따라서, 상기 광증폭관(300)은 보통 인간의 눈으로 감지할 수 없는 강도 및 파장의 빛을 눈으로 볼 수 있도록 미광을 증폭하는 장치이다.Here, the optical amplifier 300 is provided on the same line as the objective lens 140 inside the case 110 so that an image can be incident from the objective lens 140. In the dark night, the human eye completely loses its ability to discriminate color, but can only perceive the subject blurly due to the difference in brightness. Therefore, the optical amplifier 300 is a device for amplifying stray light so that the eyes of the light and the intensity and wavelengths that are not usually detectable by the human eye.
그리고, 상기 광증폭관(300)의 일측에는 광증폭관(300)의 중심과 동일 직선상에 일치되도록 고정렌즈유닛(400)이 구비되며, 상기 고정렌즈유닛(400)에는 제 1렌즈(410) 및 제 2렌즈(420)가 순차적으로 내장되어 있다.In addition, a fixed lens unit 400 is provided at one side of the optical amplification tube 300 so as to coincide with the center of the optical amplification tube 300 on the same straight line, and the fixed lens unit 400 has a first lens 410. ) And the second lens 420 are sequentially embedded.
또한, 상기 제 1렌즈(410) 및 제 2렌즈(420)에 대해 중심이 동일 직선상에서 일치되도록 제 3렌즈(510) 및 제 4렌즈(520)가 순차적으로 내장된 이동렌즈유닛(500)이 상기 고정렌즈유닛(400)에 대해 연속 설치되어 있다.In addition, the moving lens unit 500 in which the third lens 510 and the fourth lens 520 are sequentially installed so that the center of the first lens 410 and the second lens 420 coincide with each other on the same straight line is provided. The fixed lens unit 400 is continuously installed.
여기서, 상기 고정렌즈유닛(400)과 이동렌즈유닛(500)은 연결부(600)에 의하여 결합되며 이 때, 상기 고정렌즈유닛(400)의 타측이 상기 연결부(600)의 일측을 통해 내설되며 상기 이동렌즈유닛(500)의 일측이 상기 연결부(600)의 타측에 유입되어 축선방향을 따라 소정간격만큼의 이동이 강제될 수 있도록 구성된다.Here, the fixed lens unit 400 and the moving lens unit 500 are coupled by the connecting portion 600, wherein the other side of the fixed lens unit 400 is imparted through one side of the connecting portion 600 One side of the moving lens unit 500 is configured to flow into the other side of the connection part 600 to be forced by a predetermined interval along the axial direction.
아울러, 상기 제 1, 2, 3, 4렌즈의 재료는 광학렌즈(GLASS), 플라스틱렌즈 또는 크리스탈(QUARTZ)렌즈로 제작되며, 일반적으로 구면렌즈를 사용한다. 그리고, 상기 고정렌즈유닛(400) 및 이동렌즈유닛(500)에 각 렌즈의 조립은 몰딩(MOLDING) 방법을 주로 이용하여 내부가 방수되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the material of the first, second, third, and fourth lenses is made of an optical lens (GLASS), a plastic lens or a crystal (QUARTZ) lens, a spherical lens is generally used. In addition, the assembly of each lens to the fixed lens unit 400 and the moving lens unit 500 is preferably made to be waterproof inside by using a molding method.
또한, 촛점조절기(700)가 상기 연결부(600)의 타측에 연속 설치되어 상기 고정렌즈유닛(400)에 대해 상기 이동렌즈유닛(500)이 축선방향을 따라 직선이동 가능하게 상기 연결부(600)의 외주연에 촛점조절기(700)의 내주연이 나선 결합된다. 따라서, 상기 촛점조절기(700)의 회전에 따라 상기 이동렌즈유닛(500)의 이동이 구현되며 상기 이동렌즈유닛(500)과 촛점조절기(700)는 회전결합으로 상기 촛점조절기(700)의 회전에 대해 상기 이동렌즈유닛(500)은 직선이동되는 것이 특징이다.In addition, a focus controller 700 is continuously installed on the other side of the connection part 600 so that the movable lens unit 500 can be linearly moved along the axial direction with respect to the fixed lens unit 400 of the connection part 600. The inner circumference of the focus controller 700 is spirally coupled to the outer circumference. Accordingly, the movement of the moving lens unit 500 is implemented according to the rotation of the focus controller 700, and the moving lens unit 500 and the focus controller 700 are rotated to the rotation of the focus controller 700. The moving lens unit 500 is characterized in that the linear movement.
상기와 같이 동작되는 촛점조절기(700)를 이용하여 촛점거리를 조정하여 촬상소자(810)에 투영되는 영상의 선명도를 조절 할 수 있다.The focus distance may be adjusted using the focus controller 700 operated as described above to adjust the sharpness of the image projected on the image pickup device 810.
상기 촛점조절기(700)의 타측에는 촬상소자부(800)가 연속 설치되고, 상기 촬상소자부(800)에 소자결합기(820)가 결합되어 상기 촛점조절기(700)와 상호 연결되며 상기 소자결합기(820)의 일측에 촬상소자보호대(830)가 구비되어 상기 촬상소자보호대(830)의 내측 중심부에 촬상소자(810)가 부착된다.On the other side of the focus controller 700, the image pickup device portion 800 is continuously installed, the device coupler 820 is coupled to the image pickup device portion 800 is connected to the focus controller 700 and the device combiner ( An imaging device protector 830 is provided at one side of the 820 so that the imaging device 810 is attached to an inner center of the imaging device protector 830.
도 7은 본 발명에 구성되는 광증폭관의 기본원리를 설명하기 위한 개념도이다.7 is a conceptual view for explaining the basic principle of the optical amplifier configured in the present invention.
도 7에 도시된 바와같이, 상기 광증폭관(300)은 상기 대물렌즈(140)로부터 입사되는 광자를 광음극판(320)에서 전자로 전환하고 광섬유로 제작되어 행렬형태로 배열된 다수개의 전자 미세증폭관(310)(MCP : Micro Channel Plate)이 전환된 전자를 증폭하며 증폭된 전자를 형광화면(330)에서 다시 광자로 방출하여 광증폭한다.As shown in FIG. 7, the optical amplification tube 300 converts photons incident from the objective lens 140 into electrons in the photocathode plate 320 and is made of optical fibers and arranged in a matrix form. The amplification tube 310 (MCP: Micro Channel Plate) amplifies the converted electrons and emits the amplified electrons back to the photon on the fluorescent screen 330 to optically amplify.
즉, 빛의 광자가 상기 광음극판(320) 표면에 입사하면 상기 광음극판(320) 안쪽에서 초기전자가 방출되고 상기 초기전자는 고전압에 의해 상기 전자 미세증폭관(310)(MCP : Micro Channel Plate)을 통과하면서 증폭되어 수천 ~ 수만배의 방출전자를 생성한다. 그리고, 생성된 상기 방출전자는 10E-9초 후에 형광화면(330)에 도달하여 광자형태로 발광시켜 사람이 볼 수 있게 된다.That is, when photons of light enter the surface of the photocathode plate 320, initial electrons are emitted from the inside of the photocathode plate 320, and the initial electrons are amplified by the electron micro-amplification tube 310 (MCP: Micro Channel Plate) by a high voltage. Amplifies and generates thousands of tens of thousands of emission electrons. The generated electrons reach the fluorescent screen 330 after 10E-9 seconds to emit light in the form of a photon so that a person can see it.
상기 전자 미세증폭관(310)은 전류증폭의 기능을 담당하며 광섬유로 제작되어 수백만개가 행렬형태로 배열된 튜브의 형태이다.The electron micro-amplification tube 310 is in the form of a tube that is responsible for the current amplification and made of optical fibers, millions of which are arranged in a matrix form.
상기와 같은 원리로 광증폭된 야간 영상은 상기 각 렌즈들을 통하여 상기 촬상소자(810)에 비추어지게 된다.The optically amplified nighttime image is reflected on the imaging device 810 through the lenses.
상기 촬상소자(810)는 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서(Image Sensor) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서(Image Sensor)가 주로 사용되는 것이 특징이다.The imaging device 810 is characterized in that a Charge Coupled Device (CCD) Image Sensor or a Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) Image Sensor is mainly used.
상기 CCD 이미지 센서는 고체 촬상소자중의 하나로서 빛 에너지를 전기적인 신호로 변환하는 수천만 화소를 포함하는 집적회로가 내장된 이미지 센서이다. 즉, 원화상을 광학계를 이용해 고체소자에 결상시켜 그 상을 고체소자 내에서 전자적으로 주사하여 전기신호로 변환해 출력하는 소자이다.The CCD image sensor is an image sensor having an integrated circuit including tens of millions of pixels for converting light energy into an electrical signal as one of solid state image pickup devices. That is, it is an element that forms an original image on a solid element using an optical system, scans the image electronically in the solid element, converts the image into an electrical signal, and outputs the same.
그리고, 상기 CMOS 이미지 센서는 높은 전압의 클럭(Clock) 신호가 필요하지 않고, 표준 CMOS공정을 사용하여 저렴한 가격으로 신호처리 회로까지를 같은 칩에 구현할 수 있는 저전력 영상 소자인 것이 특징이다.In addition, the CMOS image sensor does not need a clock signal of a high voltage, it is a low-power video device that can implement a signal processing circuit on the same chip at a low price using a standard CMOS process.
아울러, 상기 광증폭관(300)과 고정렌즈유닛(400)이 부착되는 사이에는 연결용 가스캣트(160)를 구비하여 기밀 유지 및 외부 충격으로부터 보호를 한다. 상기 연결용 가스캣트(160)는 고무나 실리콘 또는 우레탄과 같은 탄성재질인 것이 특징이다.In addition, between the optical amplification tube 300 and the fixed lens unit 400 is provided with a connecting gas cat 160 to protect the airtightness and external shock. The connecting gas cat 160 is characterized in that the elastic material such as rubber, silicon or urethane.
또한, 상기 이동렌즈유닛(500)은 제 3렌즈(510)와 제 4렌즈(520)를 동시에 장착하는 짝수 배열이거나 선택되는 어느 하나를 장착하는 홀수 배열로 구비할 수 있다. 뿐만 아니라 상기 이동렌즈유닛(500)에 장착되는 렌즈는 하나 이상의 다수개를 구비하여 짝수 배열이거나 홀수 배열의 렌즈군을 형성할 수 있는 것이 특징이다.In addition, the moving lens unit 500 may be provided in an even arrangement in which the third lens 510 and the fourth lens 520 are mounted at the same time or in an odd arrangement in which any one selected is mounted. In addition, the lens mounted on the mobile lens unit 500 may include one or more plurality of lenses to form an even or odd array of lens groups.
이러한 특징은 상기 광증폭관(300)의 특성에 따라 달라지는 영상의 뒤집힘을 조정하여 상기 촬상소자(810)에 맺히는 상이 정상적으로 결상되게 하기 위한 것이다. 즉, 상기 이동렌즈유닛(500)에 장착되는 렌즈가 홀수 배열일 때와 짝수배열일 때의 상이 서로 반대로 되는 특징을 이용하는 것이고, 더욱 선명한 영상을 위하여 다수의 렌즈가 이용될 수 있다.This feature is to adjust the inversion of the image according to the characteristics of the optical amplification tube 300 so that the image formed on the image pickup device 810 is normally imaged. That is, when the lenses mounted on the mobile lens unit 500 are in an odd array and in an even array, the images are reversed from each other, and a plurality of lenses may be used for a clearer image.
이상과 같은 구성으로 상기 촬상소자(810)에 결상된 영상은 영상처리보드(120)에서 처리된 영상신호로 출력단자(170)를 통하여 출력된다. 상기 출력단자(170)는 상기 케이스(110)의 외측에 구비되어 외부의 모니터나 영상을 기록할 수 있는 영상기록장치 및 영상편집장비등과 연결된다.The image formed on the image pickup device 810 with the above configuration is output through the output terminal 170 as an image signal processed by the image processing board 120. The output terminal 170 is provided on the outside of the case 110 and connected to an image recording apparatus and an image editing apparatus capable of recording an external monitor or image.
또한, 상기 케이스(110)의 외측에는 촬영대상을 조명하는 적외선 조명기(150)가 부착되어 더욱 선명한 영상을 얻을 수 있도록 하는 역할을 한다. 미약한 달빛이나 별빛에 비춰지는 자연빛에 더하여 인위적으로 상기 적외선 조명기(150)를 이용하면 더욱 선명한 영상을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 달빛이나 별빛이 없는 경우에도 상기 적외선 조명기(150)의 조명만으로도 충분한 영상을 얻을 수 있는 특징이 있다.In addition, the outside of the case 110 is attached to the infrared illuminator 150 for illuminating the photographing object serves to obtain a more clear image. In addition to the weak moonlight or starlight natural light artificially using the infrared illuminator 150 to obtain a clearer image, even if there is no moonlight or starlight, the illumination of the infrared illuminator 150 is sufficient image There is a feature to get.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 광증폭관(300)과 촬상소자(810)를 조합한 야간 촬영장치(100)에 의하면, 미세광증폭 영상출력 장치인 광증폭관(300)에 렌즈가 조합된 연결부(600)를 이용하여 촬상소자(810) 및 영상처리보드를 결합함으로써 선명한 영상신호를 출력할 수 있는 광증폭관(300)과 촬상소자(810)를 조합한 야간 촬영장치를 제공할 수 있게 되었다.As described above, according to the night photographing apparatus 100 in which the optical amplifier 300 and the imaging device 810 are combined according to the present invention, a lens is combined with the optical amplifier 300 which is a micro optical amplifier. By combining the image pickup device 810 and the image processing board by using the connection unit 600 can provide a night photographing device that combines the optical amplifier tube 300 and the image pickup device 810 that can output a clear image signal It became.
그리고, 상기 광증폭관(300)과 촬상소자(810)를 조합한 야간 촬영장치(100)를 야간 감시나 관측, 촬영을 목적으로 하는 촬영수단에 적용함으로서 원거리 관측 및 극한의 낮은 조명상태에서도 자료의 수집이 가능하게 되었다.In addition, by applying the night photographing apparatus 100 combining the optical amplification tube 300 and the image pickup device 810 to a photographing means for the purpose of night monitoring, observation, or photographing, the data can be recorded in a long distance and in an extremely low lighting condition. Can be collected.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, various other modifications and variations may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is intended that the appended claims cover such modifications and variations as fall within the true scope of the invention.
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