이전 글에서 IR 카메라를 만들기 위한 요소 부품들을 조사해 보았습니다. 이번에는 일반 웹캠을 적외선 카메라로 개조하는 방법에 대해 소개합니다. 먼저 T9T9 PLANET 블로그를 참고바랍니다: http://t9t9.com/361. 블로그에서 시중에서 구하기 쉬운 재료들로 적외선 카메라를 만드는 방법에 대해서 설명하고 있습니다. 본 블로그에서는 웹캠 중에서 나름 고가의 제품인 "Logitech HD 프로 웹캠 C910" 모델로 개조를 진행해 보겠습니다. 이 모델을 선택한 이유는 먼저 CMOS 이미지 센서 소자가 다른 웹캠에 비해 크고 물리적으로 렌즈를 움직여 초점 거리 조절을 하기 때문에 입력 이미지의 품질이 우수하고 카메라의 다양한 특성들을 조절할 수 있기때문입니다.
먼저 카메라를 분해합니다. 양쪽 사이드의 마이크 입력부분을 떼어내면 뒤쪽에 나사가 보입니다. 나사를 풀고 분해하면 카메라 부품이 케이스에서 떨어져 나오는데, 여기서 또 나사를 풀어 CCD와 렌즈가 붙은 모듈을 분리해 냅니다.
그러면 다음과 같이 CCD가 있는 기판과 렌즈 사이에 나사로 고정되어 있고 납땜이 되어있는 부분이 있는데, 나사를 풀고 납을 녹여 CCD 기판과 렌즈를 분리합니다.
이제 렌즈 부에 붙어있는 갈색을 띄는 IR Cut Filter가 보입니다. IR Cut Filter가 본드로 단단히 고정되어 있어 깨끗하게 떼어내기가 쉽지 않습니다. 그래서 다른 렌즈들이 손상되지 않도록 조심하여 깨기로 결정하였습니다. (http://t9t9.com/360 참조)
IR Cut Filter를 제거하였다면 분해한 과정에 대한 기억을 살려 역순으로 조립합니다. 조립이 완료되면, 웹캠에 IR 대역만 통과시키는 필터와 850nm 파장대의 IR LED를 붙이면 됩니다.
이제 들어오는 영상을 보겠습니다. 먼저 IR cut filter를 제거한 상태에서 영상입니다. 제 눈으로 보기에는 IR cut filter가 있을 때와 큰 차이는 못느끼겠습니다.
다음은 IR 대역만 통과시키는 필터를 장착하였을 때의 영상입니다.
이제 IR LED를 켜 보겠습니다. 이미지 센서가 반사지에서 반사된 IR 빛을 받아들여 밝게 빛나는 것을 볼 수 있습니다.
카메라 컨트롤러를 열어 카메라의 설정을 조정하면 카메라에서 반사지만 보이도록 조정할 수 있습니다. Logitech C910 모델은 다음 그림과 같이 설정을 조정할 수 있도록 되어있습니다.
설정을 잘 조정하면 실외의 밝은 자연광은 어쩔 수 없지만 실내의 형광등과 같은 조명의 영향은 대부분 제거하여 반사지만 볼 수 있도록 조정 가능합니다.
이제 IR 카메라를 로봇에 달고 반사지를 천정이나 벽, 바닥에 붙여 로봇의 위치인식에 활용하는 과제가 남았습니다.