KR101957353B1 - Multiscale Imaging system with mirror rotation - Google Patents

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KR101957353B1
KR101957353B1 KR1020170153464A KR20170153464A KR101957353B1 KR 101957353 B1 KR101957353 B1 KR 101957353B1 KR 1020170153464 A KR1020170153464 A KR 1020170153464A KR 20170153464 A KR20170153464 A KR 20170153464A KR 101957353 B1 KR101957353 B1 KR 101957353B1
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임천석
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한남대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an optical system of a camera. More specifically, the present invention relates to an imaging system which can rotate a mirror generating a high-resolution image by using a low-resolution image sensor array. Furthermore, the present invention provides an imaging system which can easily obtain a gigapixel image while being miniaturized. In addition, the present invention provides a gigapixel lens system capable of being miniaturized by combining a plurality of image sensor arrays and two bi-axial driving actuators. Moreover, a division image can be generated in a second image plane by enabling a main ray to be incident in parallel with a second central axis of a second lens even if the main ray is incident from any position at any angle by rotating at least two mirrors at a predetermined angle according to a main ray incident position.

Description

미러의 회전이 가능한 멀티스케일 이미징 시스템 {Multiscale Imaging system with mirror rotation} [0001] Multiscale Imaging System with Mirror Rotation [0002]
본 발명은 카메라의 광학 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해상도가 낮은 이미지 센서 어레이를 사용하여 고해상도의 이미지를 생성하는 미러의 회전이 가능한 멀티스케일 이미징 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical system of a camera, and more particularly, to a rotatable multi-scale imaging system for a mirror that generates a high resolution image using a low resolution image sensor array.
기가픽셀 이미지란 109 개의 픽셀 이상으로 구성된 초고해상도의 디지털 이미지를 말한다. Group refers to a digital image of a second resolution pixel image is composed of 10 9 or more pixels.
기가픽셀 이미지는 메가픽셀 급의 이미지 센서로부터 얻은 수백에서 수천 장의 요소사진들을 하나의 사진으로 합성하여 만들어진다.Gigapixel images are created by compositing hundreds to thousands of elementary photographs from a megapixel image sensor into a single photograph.
구체적으로는, 메가픽셀 급의 이미지 센서로부터 촬영되는 인접한 요소사진들을 일정부분 서로 중첩시키고 중첩된 영역들을 이어 붙임으로써 전체적으로 거대한 스케일의 픽셀사진이 완성되는 것이다. Concretely, the neighboring element pictures photographed from the megapixel image sensor are superimposed on each other and the superimposed regions are connected to each other, thereby completing a large-scale pixel photograph as a whole.
수백 또는 수천 장의 메가픽셀 급의 요소사진들을 한 장의 기가픽셀 급의 사진으로 변환시키는 과정은 소위 이미지 스티칭(image stitching)이라고 부르는 디지털 합성기술에 의하여 중첩영역을 이음새가 드러나지 않게 합성하여 하나의 이미지로 만들어 내는 공정이다. The process of converting hundreds or even thousands of megapixel element photos into a single gigabyte-class photo is a process of synthesizing overlapping areas in a way that does not reveal the seams by means of so-called image stitching, It is a process to produce.
듀크대의 연구팀은 미국 공개특허 US 2013-2242060호를 통하여 멀티스케일 이미징 시스템을 제안하였다(도 1). The research team of Duke University proposed a multi-scale imaging system through US patent publication US 2013-2242060 (FIG. 1).
이 시스템의 주요 특징으로는 볼모양의 6cm 공심 대물렌즈와 98개의 마이크로스코픽 카메라가 하나의 세트로 구성된다. The main features of this system are a ball-shaped 6cm air-core objective lens and a set of 98 micro-scopic cameras.
이 카메라는 사진을 찍을 때 어느 한 부분에 포커스를 맞출 필요가 없고 전체 장면을 찍은 후, 나중에 특정 부분을 줌인(zoom-in)하여 확대하는 방식이다. This camera does not need to focus on one part when taking a picture, but zooms in on a specific part after taking the whole scene.
줌인으로 확대된 부분은 일반사진과는 달리 픽셀이 깨지지 않고 선명한 화질을 그대로 보여줄 정도로 극도의 해상도를 가지며, 한 번의 촬영으로 전체 이미지를 찍은 다음에 마음대로 줌인하여 원하는 사진영역을 고를 수 있다.Unlike ordinary photographs, the enlarged portion of the zoom-in has an extremely high resolution that does not break a pixel and shows sharp image quality. Once the entire image is taken in one shot, the user can zoom in freely to select a desired image area.
듀크대 기술은 기가픽셀 영상을 획득하기 위해 공심렌즈라는 공통의 렌즈를 사용하여 시야각(Field of view; FOV)을 분할시키며, 분할된 시야각은 인접한 마이크로스코픽카메라에서 서로 중첩적으로 20~30 퍼센트 정도 공유되면서 개개의 요소 영상이 만들어진다. Duke technology divides the field of view (FOV) using a common lens called an air-core lens to obtain gigapixel images, and the divided viewing angles are shared by adjacent micro-scopic cameras by 20 to 30 percent As a result, an individual element image is created.
결국, 메가픽셀 급의 마이크로스코픽카메라에서 얻어진 요소 영상들은 인접한 영상들끼리 서로 합성되어 하나의 거대한 스케일의 기가픽셀 영상으로 재탄생하게 된다.As a result, the elemental images obtained from the megapixel-level micro-scopic camera are synthesized with each other and re-created as one gigantic pixel image.
듀크대 기술은 세계최초로 공심의 대물렌즈와 98개의 마이크로스코픽카메라 렌즈를 사용하여 기가픽셀의 렌즈시스템을 구성하였고, 이로부터 1.2 기가픽셀 영상을 획득하였다(카메라명: AWARE 1). 최근의 보고에 의하면, AWARE 40 카메라까지 개발되었고 AWARE 40 카메라 3대로 구성된 어레이 시스템으로 100°× 60° 시야각 범위에서 10 기가픽셀의 해상도를 얻고 있다(참조: Patrick Llull, Lauren Bange, Zachary Phillips, Kyle Davis, Daniel L. Marks, and David J. Brady, "Characterization of the AWARE 40 wide-field-of-view visible imager," Optica 2, 1086-1089 (2015)).The Duke technology was the first in the world to construct a gigapixel lens system using an objective lens of eccentricity and 98 micro-scopic camera lenses, and obtained 1.2 gigapixel images (camera name: AWARE 1). According to a recent report, an AWARE 40 camera has been developed up to three AWARE 40 cameras and has a resolution of 10 gigapixels in a 100 ° × 60 ° viewing angle range (see Patrick Llull, Lauren Bange, Zachary Phillips, Kyle Davis, Daniel L. Marks, and David J. Brady, "Characterization of the AWARE 40 wide-field-of-view visible imager," Optica 2, 1086-1089 (2015)).
듀크대 기술은 렌즈만을 사용하는 순수한 광학방식이라는 점이 특징이 될 수 있으나, 이 기술은 98개의 마이크로스코픽카메라를 사용해야 하기 때문에 전체 카메라시스템의 부피는 크질 수밖에 없다는 단점이 발생한다. 결과적으로 전체 카메라시스템의 부피는 소형냉장고 크기가 되고 무게도 매우 무거운 45kg에 육박하게 된다.Dukes technology can be characterized as pure optical system using only lenses, but the disadvantage of this technology is that it requires the use of 98 micro-scopic cameras, which means that the volume of the entire camera system is inevitably large. As a result, the volume of the entire camera system is close to 45 kg, which is the size of a small refrigerator and the weight is very heavy.
그러므로 이러한 방식으로 수 기가픽셀의 영상을 획득하기 위해서는 98개보다 훨씬 더 많은 수백 개의 마이크로스코픽 카메라가 요구되기 때문에 체적도 소형냉장고의 몇 배가 될 수밖에 없다. Therefore, in order to acquire images of several gigabytes of pixels in this way, the volume is also several times smaller than that of a miniature refrigerator, as hundreds of microscopic cameras are required, far more than 98.
듀크대 기술은 세계최초라는 상징적인 면에서는 큰 의의를 가지게 되겠지만 실용성과 경제적인 측면에서는 많은 한계를 가지고 있다.The Duke University technology will have great significance in the symbolic aspect of being the first in the world, but it has many limitations in terms of practicality and economics.
따라서 경제적이며 작은 부피를 제공할 수 있는 기가픽셀 영상장치가 요구된다.Therefore, there is a need for a gigapixel imaging device that is economical and capable of providing a small volume.
한국등록특허 제10-1402449호Korean Patent No. 10-1402449 한국공개특허 제10-2013-7006685호Korean Patent Publication No. 10-2013-7006685 한국공개특허 제10-2013-0141462호Korean Patent Publication No. 10-2013-0141462
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소형화가 가능하면서 기가픽셀 영상을 쉽게 얻을 수 있는 멀티스케일 이미징 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다. It is an object of the present invention to provide a multi-scale imaging system capable of miniaturization and easily obtaining gigapixel images.
또한 본 발명은 2개의 2축 구동 엑츄에이터(actuator) 및 복수의 이미지 센서 어레이를 조합하여 소형화가 가능한 기가픽셀 렌즈 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a gigapixel lens system capable of downsizing by combining two biaxial driving actuators and a plurality of image sensor arrays.
아울러 본 발명은 주광선의 입사 위치에 따라 미리 정해진 각도로 2개의 미러를 회전함으로써, 주광선이 어떠한 각도 및 위치에서 입사하더라도 제2 렌즈의 제2 중심축과 평행하게 입사시켜 제2 이미지 평면에 분할 이미지를 생성할 수 있는 멀티스케일 이미징 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, according to the present invention, the two mirrors are rotated at a predetermined angle according to the incident position of the principal ray, so that even if the main ray enters at any angle and position, it is incident parallel to the second central axis of the second lens, And to provide a multi-scale imaging system capable of generating a multi-scale imaging system.
본 발명은 물체 평면의 촬상 대상을 제1 이미지 평면의 전체 이미지로 전환하는 제1 렌즈;The present invention relates to an image pickup apparatus comprising a first lens for converting an object of an object plane into an entire image of a first image plane;
상기 제1 렌즈의 제1 중심축에서 이격되어 배치되고 제2 중심축을 가지는 제2 렌즈;A second lens disposed at a distance from the first central axis of the first lens and having a second central axis;
상기 제1 렌즈의 제1 중심축에서 상기 제1 이미지 평면에 배치되고, 상기 제1 이미지 평면의 상기 전체 이미지를 매트릭스 형태의 복수의 분할 이미지로 분할하고, 상기 분할 이미지 중에서 하나를 선택하여 반사시키는 메인 2-자유도 미러; A first lens disposed on the first image plane at a first central axis of the first lens and dividing the entire image of the first image plane into a plurality of divided images in the form of a matrix, Main 2-Degree-of-Freedom Mirror;
상기 제2 렌즈의 제2 중심축에 배치되고 상기 메인 2-자유도 미러에서 반사된 분할 이미지를 그 중심으로 제공받아 상기 제2 렌즈에 제공하는 보조 2-자유도 미러; 및 A second two-degree-of-freedom mirror disposed at a second central axis of the second lens and providing a divided image reflected by the main two-degree-of-freedom mirror as a center thereof to the second lens; And
상기 메인 2-자유도 미러 및 상기 보조 2-자유도 미러가 반사시킨 분할 이미지를 상기 제2 렌즈의 제2 이미지 평면에 생성하고, 생성된 분할 이미지를 촬상하는 이미지 센서 어레이를 포함하며,And an image sensor array that generates a split image that is reflected by the main 2-DOF mirror and the auxiliary 2-DOF mirror on a second image plane of the second lens, and captures the generated split image,
상기 보조 2-자유도 미러는 제공받은 분할 이미지를 제2 렌즈에 전달하기 위하여 상기 제2 렌즈의 제2 중심축 상의 가상 물체 평면에 가상 분할 이미지를 형성하며, The auxiliary two-degree of freedom mirror forms a virtual split image on a virtual object plane on a second central axis of the second lens to transfer the provided split image to a second lens,
상기 가상 분할 이미지는 상기 제2 렌즈의 가상 물체 평면에 배치되고, 상기 제2 렌즈의 촬상 대상으로 기능하고,The virtual divided image is arranged in a virtual object plane of the second lens, and functions as an image pickup target of the second lens,
상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈의 분할 이미지를 가상 분할 이미지로 취급하여 분할 이미지를 결상하는 것을 특징으로 하며, And the second lens treats the divided image of the first lens as a virtual divided image to image the divided image,
메인 2-자유도 미러의 회전각도가
Figure 112017114196374-pat00001
이고, 보조 2-자유도 미러의 회전각도가
Figure 112017114196374-pat00002
일 때,
The rotation angle of the main 2-
Figure 112017114196374-pat00001
, And the rotation angle of the auxiliary two-degree-of-freedom mirror is
Figure 112017114196374-pat00002
when,
주광선이 메인 2-자유도 미러의 중심으로 입사하는 경우,
Figure 112017114196374-pat00003
이고, 주광선이 메인 2-자유도 미러의 중심으로부터 벗어나서 입사하는 경우 메인 2-자유도 미러의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00004
의 궤도는 좌우 대칭인 동심원 형상을 나타내고, 메인 2-자유도 미러의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00005
의 궤도는 상하로 사선 형상이고 좌우 플러스, 마이너스 대칭을 나타내고,
When the principal ray enters the center of the main 2-DOF mirror,
Figure 112017114196374-pat00003
Degrees-of-freedom mirror, and when the principal ray deviates from the center of the main 2-
Figure 112017114196374-pat00004
The orbit of the main two-degree-of-freedom mirror is a symmetrical concentric circle,
Figure 112017114196374-pat00005
The orbit of which is a diagonal line in the up and down direction, represents the left and right plus and minus symmetry,
주광선이 메인 2-자유도 미러의 중심으로 입사하는 경우,
Figure 112017114196374-pat00006
이고, 주광선이 메인 2-자유도 미러의 중심으로부터 벗어나서 입사하는 경우 보조 2-자유도 미러의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00007
의 궤도는 좌우 대칭인 동심원 형상을 나타내고, 보조 2-자유도 미러의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00008
의 궤도는 상하로 사선 형상이고 좌우 플러스, 마이너스 대칭을 나타내는 것을 특징으로 하는 이미징 시스템을 제공한다.
When the principal ray enters the center of the main 2-DOF mirror,
Figure 112017114196374-pat00006
Degree mirror, and when the principal ray is incident while deviating from the center of the main two-degree-of-freedom mirror,
Figure 112017114196374-pat00007
The orbit of the auxiliary two-degree-of-freedom mirror is in the form of concentric circles which are bilaterally symmetrical,
Figure 112017114196374-pat00008
Wherein the trajectory of the imaging lens is a diagonal line in the upper and lower directions and represents left and right plus and minus symmetry.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 이미지 센서 어레이는 복수 개이고, 상기 이미지 센서 어레이는 상기 제2 렌즈의 제2 이미지 평면에 배치되고, 상기 분할 이미지를 스캐닝함에 따라, 상기 분할 이미지는 순차적으로 상기 이미지 센서 어레이에 촬상되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the image sensor array is a plurality of image sensor arrays, and the image sensor array is disposed in a second image plane of the second lens, and the divided images are scanned sequentially, And is imaged onto the image sensor array.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 이미징 시스템은 상기 보조 2-자유도 미러를 상기 제2 중심축 방향으로 이동시키는 선형 운동부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In one embodiment of the present invention, the imaging system further comprises a linear motion part for moving the auxiliary two-degree-of-freedom mirror in the second central axis direction.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 이미징 시스템은 상기 보조 2-자유도 미러와 상기 제2 렌즈 사이에 배치된 조리개를 더 포함하고, 이웃한 분할 이미지들은 서로 중첩되는 영역을 가지는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, the imaging system further comprises a diaphragm disposed between the auxiliary two-degree of freedom mirror and the second lens, wherein neighboring divided images have areas overlapping with each other .
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1 렌즈는 입사동과 출사동이 서로 다른 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다. 그러나 상기 제 1 렌즈가 볼렌즈 타입인 경우는 입사동과 출사동과 구경조리개의 위치가 동일할 수 도 있다.In one embodiment of the present invention, the first lens is characterized in that the incoming and outgoing are formed at different positions. However, when the first lens is of the ball lens type, the positions of the entrance pupil, the exit pupil, and the aperture stop may be the same.
본 발명은 소형화가 가능하면서 기가픽셀 영상을 쉽게 얻을 수 있는 멀티스케일 이미징 시스템을 제공할 수 있다. The present invention can provide a multi-scale imaging system capable of miniaturization and easily obtaining gigapixel images.
또한 본 발명은 2개의 2축 구동 엑츄에이터(actuator) 및 복수의 이미지 센서 어레이를 조합하여 소형화가 가능한 기가픽셀 렌즈 시스템을 제공할 수 있다. Further, the present invention can provide a gigapixel lens system capable of miniaturization by combining two biaxial driving actuators and a plurality of image sensor arrays.
아울러 본 발명은 주광선의 입사 위치에 따라 미리 정해진 각도로 2개의 미러를 회전함으로써, 주광선이 어떠한 각도 및 위치에서 입사하더라도 제2 렌즈의 제2 중심축과 평행하게 입사하여 제2 이미지 평면에 분할 이미지를 생성할 수 있다. In addition, according to the present invention, by rotating the two mirrors at a predetermined angle in accordance with the incident position of the principal ray, even when the main ray is incident at any angle and position, it is incident parallel to the second central axis of the second lens, Lt; / RTI >
도 1은 일반적인 이미징 시스템의 일실시예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 분할 이미지를 설명하는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이미징 시스템을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이미징 시스템을 설명하는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 회전 가능한 미러를 갖는 이미징 시스템을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 회전 가능한 미러를 갖는 이미징 시스템의 광선구조도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 제1 렌즈의 다양한 실시예를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 미러 시스템의 회전방향에 따른 부호를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 미러 시스템의 회전각도 계산을 위한 모델을 나타낸다.
도 10 및 11은 본 발명의 이미징 시스템에서 입사하는 주광선의 수평(가로축) 및 수직방향(세로축) 입사각도에 따른 미러의 회전각도를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 이미징 시스템에서 입사하는 주광선의 수평(가로축) 및 수직방향(세로축) 입사각도에 따른 미러의 회전각도의 궤도를 나타낸다.
1 shows an embodiment of a general imaging system.
2 is a conceptual diagram illustrating a divided image according to an embodiment of the present invention.
3 shows an imaging system according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram illustrating an imaging system according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 illustrates an imaging system with a rotatable mirror according to one embodiment of the present invention.
6 shows a light beam structure of an imaging system having a rotatable mirror according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 shows various embodiments of the first lens of the present invention.
8 is a view showing the sign of the direction of rotation of the mirror system according to an embodiment of the present invention.
9 shows a model for calculating the rotation angle of the mirror system of the present invention.
10 and 11 show the rotation angle of the mirror according to the horizontal (horizontal axis) and vertical (vertical axis) incident angles of principal rays incident on the imaging system of the present invention.
12 shows the trajectory of the rotational angle of the mirror according to the horizontal (horizontal axis) and vertical (vertical axis) incidence angles of principal rays incident on the imaging system of the present invention.
이하 실시예를 바탕으로 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명에 사용된 용어, 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고 통상의 기술자의 이해를 돕기 위하여 예시된 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 권리범위 등이 이에 한정되어 해석되어서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. It is to be understood that the terminology, examples and the like used in the present invention are merely illustrative of the present invention in order to more clearly explain the present invention and to facilitate understanding of the ordinary artisan, and should not be construed as being limited thereto.
본 발명에 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 나타낸다.Technical terms and scientific terms used in the present invention mean what the person skilled in the art would normally understand unless otherwise defined.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 분할 이미지를 설명하는 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a divided image according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 제1 렌즈(110)는 카메라의 대물렌즈이다. 상기 제1 렌즈(110)는 한 장 이상의 복수의 렌즈로 구성될 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 제1 중심축을 가진다. 물체 평면은 촬상 대상이 존재하는 평면이다. 주광선(principal ray)은 상기 제1 렌즈의 중심을 지나는 광선이다. 제1 이미지 평면은 상기 제1 렌즈(110)의 이미지가 형성되는 평면이다. 상기 제1 렌즈(110)의 중심에서 상기 제1 이미지 평면까지의 거리는 상기 제1 렌즈의 초점거리보다 크거나 작을 수 있다. 상기 주광선들은 이미지 평면에서 매트릭스 형태로 표시될 수 있다. 통상적으로, 충분히 먼 거리에 있는 촬상 대상은 상기 제1 렌즈의 초점 거리에 근접한 위치에서 배치된 이미지 평면의 이미지로 전환될 수 있다.Referring to the drawings, the first lens 110 is an objective lens of a camera. The first lens 110 may be composed of one or more lenses. The first lens 110 has a first central axis. The object plane is a plane on which an object to be imaged exists. The principal ray is a ray passing through the center of the first lens. The first image plane is a plane on which the image of the first lens 110 is formed. The distance from the center of the first lens 110 to the first image plane may be larger or smaller than the focal length of the first lens 110. The principal rays may be displayed in a matrix form in the image plane. Typically, an object to be imaged which is at a sufficiently long distance can be converted to an image of an image plane disposed at a position close to the focal length of the first lens.
큰 사이즈의 이미지를 얻기 위하여, 상기 이미지 평면에 큰 사이즈의 이미지센서 어레이가 배치되면, 큰 사이즈의 이미지가 구현될 수 있다. 그러나 큰 사이즈의 이미지센서 어레이를 구현하는 것은 물리적으로 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하고 큰 사이즈의 이미지를 구현하기 위하여, 전체 이미지는 이미지 평면에 매트릭스 형태로 배열된 주광선 점을 기준으로 일정한 크기로 분할되어 분할 이미지를 형성할 수 있다. 분할 이미지들은 5×5 매트릭스로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 다양한 구조로 변형될 수 있다.In order to obtain a large size image, if a large size image sensor array is disposed in the image plane, a large size image can be realized. However, implementing a large-sized image sensor array is physically limited. In order to overcome these limitations and implement a large size image, the entire image may be divided into a predetermined size based on the principal ray point arranged in a matrix form on the image plane to form a divided image. The divided images are shown as a 5x5 matrix, but the present invention is not limited thereto and can be modified into various structures.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 분할 이미지 각각을 메인 2-자유도 미러 및 보조 2-자유도 미러로 반사하여 제2 이미지 평면에서 분할 이미지를 생성한다. 제2 이미지 평면에 생성된 상기 분할 이미지는 통상적인 메가픽셀급의 이미지 센서 어레이를 통하여 촬상되며, 상기 촬상된 분할 이미지를 변경하면 고해상도의 이미지가 얻어질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, each of the split images is reflected by a main 2-DOF mirror and an auxiliary 2-DOF mirror to produce a split image in a second image plane. The divided image generated in the second image plane is captured through a typical megapixel image sensor array, and a high resolution image can be obtained by changing the captured divided image.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이미징 시스템을 나타낸다. 3 shows an imaging system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 회전이 가능한 이미징 시스템은, 물체 평면의 촬상 대상을 제1 이미지 평면의 전체 이미지로 전환하는 제1 렌즈(110); 상기 제1 렌즈(110)의 제1 중심축에서 이격되어 배치되고 제2 중심축을 가지는 제2 렌즈(140); 상기 제1 렌즈(110)의 제1 중심축에서 상기 제1 이미지 평면에 배치되고, 상기 제1 이미지 평면의 상기 전체 이미지를 매트릭스 형태의 복수의 분할 이미지로 분할하고, 상기 분할 이미지 중에서 하나를 선택하여 반사시키는 메인 2-자유도 미러(120); 상기 제2 렌즈(140)의 제2 중심축에 배치되고 상기 메인 2-자유도 미러(120)에서 반사된 분할 이미지를 그 중심으로 제공받아 상기 제2 렌즈(140)에 제공하는 보조 2-자유도 미러(130); 및 상기 메인 2-자유도 미러(120) 및 상기 보조 2-자유도 미러(130)가 반사시킨 분할 이미지를 상기 제2 렌즈(140)의 제2 이미지 평면에 생성하고, 생성된 분할 이미지를 촬상하는 이미지 센서 어레이(150)를 포함한다. A rotatable imaging system of the present invention comprises: a first lens (110) for converting an object of an object plane into an entire image of a first image plane; A second lens 140 disposed at a distance from the first central axis of the first lens 110 and having a second central axis; A first lens disposed on the first image plane at a first central axis of the first lens and dividing the entire image of the first image plane into a plurality of divided images in a matrix form, A main two-degree-of-freedom mirror 120 for reflecting the light beam; Two-degree-of-freedom, which is disposed at the second central axis of the second lens 140 and serves as a center of the divided image reflected by the main 2-degree-of-freedom mirror 120 and provides the split image to the second lens 140 A mirror 130; And a split image that is reflected by the main 2-DOF mirror (120) and the auxiliary 2-DOF mirror (130) in a second image plane of the second lens (140) The image sensor array 150 includes a plurality of image sensor arrays 150a and 150b.
상기 제1 렌즈는 볼록 혹은 오목렌즈로서 한 장 이상의 복수의 렌즈로 구성될 수 있다. The first lens may be a convex or concave lens and may be composed of one or more lenses.
상기 제1 렌즈는 상기 물체 평면의 촬상 대상을 제1 이미지 평면의 전체 이미지로 전환한다. The first lens converts the object of the object plane into an entire image of the first image plane.
상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈의 제1 중심축에서 이격되어 배치되고 제2 중심축을 가진다. 상기 제2 렌즈는 상기 메인 2-자유도 미러 및 상기 보조 2-자유도 미러가 반사시킨 분할 이미지를 상기 제2 렌즈의 제2 이미지 평면에 분할 이미지를 생성한다. The second lens is disposed apart from the first central axis of the first lens and has a second central axis. And the second lens produces a segmented image on the second image plane of the second lens reflected by the main 2-DOF mirror and the auxiliary 2-DOF mirror.
상기 제1 렌즈는 제1 중심축을 가지고, 제2 렌즈는 제2 중심축을 가지며, 상기 제1 중심축과 제2 중심축은 일직선에 배치될 수 있다. The first lens has a first central axis, the second lens has a second central axis, and the first central axis and the second central axis can be arranged in a straight line.
상기 메인 2-자유도 미러는 상기 제1 렌즈의 제1 중심축에서 상기 제1 이미지 평면에 배치되고, 상기 제1 이미지 평면의 상기 전체 이미지를 매트릭스 형태의 복수의 분할 이미지로 분할하고, 상기 분할 이미지 중에서 하나를 선택하여 반사시킨다. Wherein the main 2-DOF mirror is disposed in the first image plane at a first central axis of the first lens, and divides the entire image of the first image plane into a plurality of split images in the form of a matrix, Select one of the images to reflect.
상기 보조 2-자유도 미러는 상기 제2 렌즈의 중심축에 배치되고 상기 메인 2-자유도 미러에서 반사된 분할 이미지를 그 중심으로 제공받아 상기 제2 렌즈에 제공한다. The auxiliary two-degree-of-freedom mirror is disposed at the center axis of the second lens and provides a divided image reflected by the main two-degree-of-freedom mirror as a center thereof to the second lens.
이미지 센서 어레이는 상기 메인 2-자유도 미러 및 상기 보조 2-자유도 미러가 반사시킨 분할 이미지를 제2 이미지 평면에 분할 이미지를 촬상한다. The image sensor array captures a split image on the second image plane in a split image that is reflected by the main 2-DOF mirror and the auxiliary 2-DOF mirror.
상기 제1 이미지 평면의 전체 이미지를 메가픽셀 수준의 이미지 센서로 촬상하는 경우, 영상 해상도는 낮다. 따라서 메가픽셀 수준의 이미지 센서로 고해상도의 영상을 얻기 위해서는, 각각의 분할 이미지를 메가픽셀 수준의 이미지 센서로 차례대로 촬상할 필요가 있다. When imaging the entire image of the first image plane with a megapixel level image sensor, the image resolution is low. Therefore, in order to obtain a high resolution image with a megapixel level image sensor, it is necessary to sequentially capture each divided image with a megapixel level image sensor.
복수의 이미지 센서 어레이는 제2 렌즈의 제2 이미지 평면에 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 이미지 센서 어레이는 스캐닝 순서에 따라 차례로 촬상할 수 있으며, 상기 분할 이미지를 스캐닝함에 따라, 상기 확대 분할 이미지는 순차적으로 상기 이미지 센서 어레이에 촬상된다. The plurality of image sensor arrays may be arranged in a matrix form on the second image plane of the second lens. The image sensor array can be sequentially picked up in accordance with the scanning order, and the enlarged divided image is sequentially picked up by the image sensor array as the divided image is scanned.
본 발명은 전체 이미지를 한꺼번에 촬상하는 것이 아니고, 각각의 분할 이미지를 메인 2-자유도 미러 및 보조 2-자유도 미러를 통하여 제2 이미지 평면에 생성된 분할이미지를 촬상한 후, 이를 중첩하여 고해상도의 이미지를 얻는다. The present invention does not capture the whole image at a time but captures the divided images generated in the second image plane through the main two-degree-of-freedom mirror and the auxiliary two-degree-of-freedom mirror, .
즉, 메가픽셀 급의 이미지 센서에서 촬상된 각각의 분할 이미지들은 이미지 스티칭이라는 영상합성기법에 의해 다시 하나의 영상으로 합성되어 기가픽셀영상이 된다.That is, each divided image imaged by a megapixel image sensor is synthesized into a single image by the image synthesis technique called image stitching, and becomes a gigapixel image.
또한 본 발명은 제1 렌즈 및 제2 렌즈 사이에 2개의 미러를 상하로 배치함으로써 시스템의 부피나 두께를 크게 증가시키지 않더라도 고해상도의 이미지를 얻을 수 있다. Further, according to the present invention, by arranging the two mirrors vertically between the first lens and the second lens, a high-resolution image can be obtained without greatly increasing the volume or thickness of the system.
따라서 본 발명은 메가픽셀 급의 이미지 센서를 사용하더라도 부피나 두께의 증가 없이 고해상도의 이미지를 쉽게 얻을 수 있다.  Therefore, even if a megapixel image sensor is used, high resolution images can be easily obtained without increasing volume or thickness.
제1 렌즈(110)의 중심을 통과한 제1 내지 제3 주광선(a,b,c)은 제1 이미지 평면에서 각각 주광선 점을 형성한다. 전체 이미지는 상기 주광선 점을 기준으로 동일한 크기의 분할 이미지들로 분할될 수 있다. The first through third principal rays (a, b, c) passing through the center of the first lens 110 form respective principal ray points in the first image plane. The entire image can be divided into divided images of the same size based on the principal ray point.
메인 2-자유도 미러(120)는 상기 제1 렌즈(110)의 제1 중심축에서 제1 이미지 평면에 배치된다. 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 제1 중심축에 대하여 비스듬하게 배치되고, 배치 평면(x′y′ 평면) 내에서 수직한 한 쌍의 좌표축(x′축과 y′축)을 기준으로 회전하여 기울기를 제공할 수 있다. 이에 따라, 선택된 하나의 분할 이미지(2b)는 상기 메인 2-자유도 미러(120)에 의하여 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달된다.The main 2-DOF mirror 120 is disposed in the first image plane at the first central axis of the first lens 110. The main two-degree-of-freedom mirror 120 is arranged obliquely with respect to the first central axis, and a pair of coordinate axes (x 'axis and y' axis) perpendicular to the arrangement plane (x'y 'plane) To provide a tilt. Accordingly, the selected one divided image 2b is transmitted to the center of the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 by the main two-degree of freedom mirror 120. [
선택되지 않은 분할 이미지(a,c)는 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달되지 못하므로, 상기 제2 렌즈(140)에 의한 분할 이미지를 형성하지 못한다.The unselected divided images a and c are not transmitted to the center of the auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130, so that a divided image formed by the second lens 140 can not be formed.
상기 보조 2-자유도 미러(130)는 x축 방향으로 상기 메인 2-자유도 미러(120)와 정렬될 수 있다. 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 제2 렌즈(140)의 제2 중심축에 배치될 수 있다. 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 전달된 분할 이미지(2b)를 상기 제2 렌즈(140)에 전달하기 위하여 상기 제2 렌즈(140)의 제2 중심축 상의 왼쪽에 가상 분할 이미지(2b′)를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 그 배치평면(x″y″평면) 내에서 수직한 한 쌍의 좌표축(x″축과 y″축)을 기준으로 회전하여 기울기를 제공할 수 있다. The auxiliary 2-DOF mirror 130 may be aligned with the main 2-DOF mirror 120 in the x-axis direction. The auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 may be disposed on the second central axis of the second lens 140. The auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 is arranged on the left side of the second center axis of the second lens 140 to transmit the transferred divided image 2b to the second lens 140, '). To this end, the secondary two-degree of freedom mirror 130 rotates about a pair of coordinate axes (x "and y" axes) perpendicular to its plane of placement (x "y" .
상기 가상 분할 이미지(2b′)는 상기 제2 렌즈(140)의 가상 물체 평면에 배치되고, 상기 제2 렌즈(140)의 촬상 대상으로 기능할 수 있다.The virtual divided image 2b 'is disposed in a virtual object plane of the second lens 140 and can function as an image pickup object of the second lens 140. [
상기 제1 렌즈(110)의 제1 중심축을 지나는 주광선(b)의 경우, 주광선(b)을 기준으로 하는 분할 이미지(2b)는 상기 보조 2-자유도 미러(120)에 의하여 가상 분할 이미지(2b′)로 전달된다. 상기 가상 분할 이미지(2b′)는 상기 제2 렌즈(140)에 의하여 분할 이미지(3b)로 전달된다.In the case of the principal ray b passing through the first central axis of the first lens 110, the divided image 2b based on the principal ray b is divided into the virtual division image 2b '. The virtual divided image 2b 'is transmitted to the divided image 3b by the second lens 140. [
상기 메인 2-자유도 미러(120)의 중심에서 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심까지의 거리는 MD 이다. 또한, 가상 분할 이미지(2b′)와 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심까지의 거리도 MD 이다.The distance from the center of the main 2-DOF mirror 120 to the center of the auxiliary 2-DOF mirror 130 is MD. Also, the distance from the virtual divided image 2b 'to the center of the auxiliary 2-DOF mirror 130 is also MD.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이미징 시스템을 나타낸다. Figure 4 illustrates an imaging system in accordance with an embodiment of the present invention.
상기 제1 렌즈(110)는 단일 렌즈 또는 복수의 렌즈로 구성될 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 볼록 렌즈 또는 오목렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1 렌즈(110)는 그 중심을 관통하는 제1 중심축을 가진다. 상기 제1 렌즈(110)는 결상렌즈이고, 시야각을 정의할 수 있다.The first lens 110 may be a single lens or a plurality of lenses. The first lens 110 may include a convex lens or a concave lens. The first lens 110 has a first central axis passing through the center thereof. The first lens 110 is an imaging lens, and a viewing angle can be defined.
상기 제1 렌즈(110)의 중심을 지나는 주광선은 상기 제1 렌즈의 제1 이미지 평면에서 매트릭스 형태의 주광선 점을 형성한다. 시야각의 범위 내에 주광선 점들의 집합은 전체 이미지를 형성한다.A principal ray passing through the center of the first lens 110 forms a principal ray spot in the form of a matrix in the first image plane of the first lens. The set of principal ray points within the range of viewing angles form the entire image.
상기 전체 이미지를 메가 픽셀 수준의 이미지센서로 촬상하는 경우,When the whole image is imaged by a megapixel level image sensor,
영상 해상도는 낮다. 따라서 메가 픽셀 수준의 이미지센서로 고해상도의 영상을 얻기 위해서는, 각각의 분할 이미지를 메가 픽셀 수준의 이미지 센서에 차례대로 촬상할 필요가 있다. 각각의 분할 이미지를 새로운 제2 렌즈(140)의 제2 이미지 평면에 전달하기 위하여, 광전달 구조가 요구된다. 이를 위하여, 한 쌍의 2-자유도 미러가 사용될 수 있다.Video resolution is low. Therefore, in order to obtain a high-resolution image with a megapixel level image sensor, it is necessary to sequentially image each divided image to a megapixel level image sensor. In order to transfer each split image to the second image plane of the new second lens 140, a light transmission structure is required. To this end, a pair of 2-DOF mirrors may be used.
상기 제2 렌즈(140)는 상기 메인 2-자유도 미러(120) 및 상기 보조 2-자유도 미러(130)가 반사시킨 분할 이미지를 상기 제2 렌즈(140)의 제2 이미지 평면에 분할 이미지를 생성한다.The second lens 140 splits the divided image reflected by the main 2-degree of freedom mirror 120 and the auxiliary 2-degree of freedom mirror 130 into a second image plane of the second lens 140, .
제2 렌즈(140)는 상기 제2 렌즈(110)의 분할 이미지(2b)를 가상 물체 이미지로 취급하여 분할 이미지(3b)를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 가상 물체 이미지는 가상 분할 이미지 2b′이다. 상기 제1 렌즈(110)의 제1 중심축과 상기 제2 렌즈(140)의 상기 제2 중심축은 서로 평행할 수 있다. The second lens 140 can treat the split image 2b of the second lens 110 as a virtual object image to generate the divided image 3b. Here, the virtual object image is a virtual divided image 2b '. The first central axis of the first lens 110 and the second central axis of the second lens 140 may be parallel to each other.
상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈는 포커스 링에 의하여 렌즈간 거리를 조절함으로써 포커스 조절 기능을 가질 수 있다.The first lens and the second lens can have a focus adjustment function by adjusting the distance between lenses by a focus ring.
상기 메인 2-자유도 미러(120)는 상기 메인 2-자유도 미러의 배치평면에서 서로 수직한 2개의 축에 대하여 독립적으로 회전할 수 있다. 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 각각의 분할 이미지를 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달하는 기능을 수행한다. 따라서 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 그 배치 평면 내의 수직한 두 개의 수직한 축(x′, y′)을 기준으로 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 선택된 분할 이미지를 상기 보조 2-자유도 미러(130)의 중심으로 전달할 수 있다. 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 기울기를 제공하는 메인 2-자유도 미러 구동부(122)를 포함할 수 있다.The main 2-DOF mirror 120 can independently rotate about two axes perpendicular to each other in the arrangement plane of the main 2-DOF mirror. The main 2-DOF mirror 120 transmits each divided image to the center of the auxiliary 2-DOF mirror 130. Thus, the main two-degree-of-freedom mirror 120 can rotate based on two vertical axes (x ', y') perpendicular to the plane of its arrangement. Thus, the main 2-DOF mirror 120 can transmit the selected split image to the center of the auxiliary 2-DOF mirror 130. [ The main 2-DOF mirror 120 may include a main 2-DOF mirror driver 122 that provides a tilt.
상기 보조 2-자유도 미러(130)는 상기 보조 2-자유도 미러의 배치 평면에서 서로 수직한 2개의 축에 대하여 독립적으로 회전될 수 있다. 상기 보조 2-자유도 미러의 중심으로 전달된 분할 이미지는 상기 제2 렌즈(140)의 제2 이미지 평면으로 전달되어야 한다. 이를 위하여, 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 그 배치 평면 내에서 수직한 두 개의 축(x″, y″)을 기준으로 회전할 수 있다. 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 기울기를 조절할 수 있는 보조 2-자유도 미러 구동부(132)를 포함할 수 있다.The auxiliary two-degree of freedom mirror 130 can be independently rotated about two axes perpendicular to each other in the arrangement plane of the auxiliary two-degree of freedom mirror. The split image transmitted to the center of the auxiliary 2-DOF mirror must be transmitted to the second image plane of the second lens 140. For this purpose, the auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 may rotate about two vertical axes (x ", y ") in its arrangement plane. The auxiliary 2-DOF mirror 130 may include an auxiliary 2-DOF mirror driver 132 capable of adjusting the tilt.
본 발명에서 상기 메인 2-자유도 미러(120)는 제1 중심축에 대하여 45° 기울어져 있고, 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 제2 중심축에 대하여 45° 기울어져 배치된다. In the present invention, the main 2-DOF mirror 120 is inclined at 45 ° with respect to the first central axis, and the auxiliary 2-DOF mirror 130 is disposed at an angle of 45 ° with respect to the second center axis.
따라서 메인 2-자유도 미러의 중심으로 입사하는 주광선(b)은 메인 2-자유도 미러의 회전 없이 보조 2-자유도 미러의 중심으로 전달되고, 또한 보조 2-자유도 미러의 회전 없이 제2 렌즈의 중심으로 입사할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈(110)의 제1 중심축에 평행하게 입사한 주광선(b)은 2개 미러의 회전 없이 제2 렌즈의 제2 중심축에 평행하게 진행할 수 있다.Thus, the principal ray (b) incident on the center of the main 2-degree of freedom mirror is transmitted to the center of the auxiliary 2-degree of freedom mirror without rotation of the main 2-degree of freedom mirror, It can be incident on the center of the lens. That is, the principal ray (b) incident parallel to the first central axis of the first lens 110 can travel parallel to the second central axis of the second lens without rotation of the two mirrors.
그러나 제1 렌즈의 제1 중심축과 일정 각도를 이루면서 입사하는 주광선(a,c)은 메인 2-자유도 미러의 중심에서 벗어난 지점으로 입사하고, 입사된 주광선을 보조 2-자유도 미러의 중심으로 전달하기 위해서는 메인 2-자유도 미러를 일정 각도 회전해야 한다. 또한 메인 2-자유도 미러의 회전을 통하여 보조 2-자유도 미러의 중심으로 입사하는 주광선을 제2 렌즈의 중심으로 전달하기 위해서는 보조 2-자유도 미러를 일정 각도 회전해야 한다. 즉, 상기 제1 렌즈(110)의 제1 중심축에 평행하게 입사하지 않는 주광선(a,c)은 2개 미러의 회전을 통하여 제2 렌즈의 제2 중심축에 평행하게 진행할 수 있다. However, principal rays (a, c) incident at a certain angle with the first central axis of the first lens are incident at a position deviated from the center of the main two-degree-of-freedom mirror, and the incident principal ray is focused on the center It is necessary to rotate the main two-degree-of-freedom mirror by a certain angle. Also, in order to transmit the principal ray incident on the center of the auxiliary 2-DOF mirror through the rotation of the main 2-DOF mirror to the center of the second lens, the auxiliary DOF mirror must be rotated by a certain angle. That is, principal rays a and c which are not incident parallel to the first central axis of the first lens 110 can travel parallel to the second central axis of the second lens through rotation of the two mirrors.
상기 보조 2-자유도 미러(130)가 상기 분할 이미지(또는 가상 분할 이미지)를 그 기울기만을 조절하여 제2 이미지 평면에 전달하는 경우, 상기 제2 렌즈(140)와 가상 분할 이미지(2b′) 사이의 물체 거리가 분할 이미지마다 다를 수 있다. 모든 분할 이미지에 대하여, 동일한 물체 거리를 확보하기 위하여, 상기 보조 2-자유도 미러(130)는 제2 렌즈의 제2 중심축 방향으로 선형 운동할 수 있다.When the auxiliary two-degree-of-freedom mirror 130 adjusts the slope of the divided image (or the virtual divided image) to transmit the divided image to the second image plane, the second lens 140 and the virtual divided image 2b ' The object distance may be different for each divided image. For all the divided images, the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 can linearly move in the second central axis direction of the second lens so as to secure the same object distance.
선형 운동부(134)는 상기 보조 2-자유도 미러(130)를 상기 제2 중심축 방향으로 이동시킬 수 있다. 상기 선형 운동부(134)는 분할 이미지 별로 기하학적 구조에 의하여 계산된 거리를 이동시킬 수 있다. 빠른 스캐닝을 위하여, 상기 선형 운동부(134)는 고속의 보이스-코일 모터(voice coil motor) 등을 사용하여 고속 동작을 수행할 수 있다.The linear motion unit 134 can move the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 in the second central axis direction. The linear motion unit 134 may move the distance calculated by the geometric structure for each divided image. For fast scanning, the linear motion unit 134 can perform a high-speed operation using a high-speed voice-coil motor or the like.
조리개(142)는 상기 보조 2-자유도 미러(130)와 상기 제2 렌즈(140) 사이에 배치되고, 이웃한 분할 이미지들은 상기 조리개(142)에 의하여 서로 중첩되는 영역을 가질 수 있다. 상기 조리개(142)는 개구부의 크기를 조절할 수 있다.A diaphragm 142 is disposed between the auxiliary two-degree of freedom mirror 130 and the second lens 140, and neighboring divided images may have areas overlapping with each other by the diaphragm 142. The diaphragm 142 can adjust the size of the opening.
이미지 센서 어레이(150)는 상기 제2 렌즈(140)의 제2 이미지 평면에 배치되어 상기 분할 이미지(3b)를 촬상한다. 상기 이미지 센서 어레이(150)는 메가 픽셀급의 2차원 이미지 센서일 수 있다.The image sensor array 150 is disposed in the second image plane of the second lens 140 to capture the divided image 3b. The image sensor array 150 may be a megapixel-level two-dimensional image sensor.
상기 이미지 센서 어레이(150)는 복수 개이고, 상기 분할 이미지의 개수는 상기 이미지 센서 어레이(150)의 개수의 정수배일 수 있다. 상기 이미지 센서 어레이 각각은 공간적으로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 분할 이미지를 스캐닝함에 따라, 상기 분할이미지는 순차적으로 상기 이미지 센서 어레이에 촬상될 수 있다.The number of the image sensor arrays 150 may be a plurality, and the number of the divided images may be an integer multiple of the number of the image sensor arrays 150. Each of the image sensor arrays may be disposed spaced apart. As the segmented image is scanned, the segmented image may be sequentially captured in the image sensor array.
메가픽셀 급의 이미지 센서에서 촬상된 각각의 분할 이미지들은 이미지 스티칭이라는 영상합성기법에 의해 다시 하나의 영상으로 합성되어 기가픽셀영상이 된다. 그런데, 여기서 개개의 분할 이미지들이 상호 스티칭 되기 위해 인접한 분할 상들끼리 보통 10~30 퍼센트 정도 중첩되는 영역을 가진다.Each divided image captured by a mega pixel class image sensor is synthesized into one image again by image synthesis technique called image stitching, and becomes a gigapixel image. Here, in order to stitch each of the divided images into one another, adjacent divided images usually have an overlapping area of 10 to 30 percent.
처리부(160)는 상기 메인 2-자유도 미러 및 상기 보조 2-자유도 미러를 제어할 수 있다. 또한, 상기 처리부(160)는 각각의 분할 이미지들을 이미지 스티칭이라는 영상합성기법에 의해 다시 하나의 영상으로 합성할 수 있다.The processing unit 160 may control the main 2-DOF mirror and the auxiliary 2-DOF mirror. In addition, the processing unit 160 may combine the divided images into one image again by an image synthesis technique called image stitching.
도 5 및 6은 본 발명의 일실시예에 따른 회전 가능한 미러를 갖는 이미징 시스템을 나타낸다. Figures 5 and 6 illustrate an imaging system with a rotatable mirror in accordance with one embodiment of the present invention.
도면에서 PR(Principal Ray)은 주광선을 의미하며, En(Entrance Pupil)은 입사동, Ex(Exit Pupil)은 출사동, M1은 메인 2-자유도 미러, M2는 보조 2-자유도 미러를 나타낸다. In the drawing, PR denotes a main ray, En (Entrance Pupil) denotes an entrance pupil, Ex (Exit Pupil) denotes an exit pupil, M1 denotes a main 2-degree freedom mirror, and M2 denotes an auxiliary 2-degree freedom mirror .
본 발명에서 상기 M1(메인 2-자유도 미러)은 제1 중심축에 대하여 45° 기울어져 있고, 상기 M2(보조 2-자유도 미러)는 제2 중심축에 대하여 45° 기울어져 배치된다. In the present invention, the M1 (main 2-DOF mirror) is inclined by 45 ° with respect to the first central axis, and the M2 (auxiliary 2-DOF mirror) is inclined by 45 ° with respect to the second center axis.
입사되는 주광선은 입사동을 통과하면서 경로가 변경되고, 최종적으로 출사동을 지나면서 다양한 경로로 진행하게 된다. The incident main beam changes its path while passing through the incident beam, and finally proceeds through various paths as it passes through the beam.
출사동을 나온 주광선은 M1에 입사하게 되는데, 제1 렌즈의 제1 중심축에 평행하게 입사하는 주광선은 M1의 중심에 입사하지만, 제1 렌즈의 제1 중심축에 평행하게 입사하지 않는 주광선은 M1의 중심으로부터 벗어난 위치에 입사하게 된다. A principal ray incident on the first central axis of the first lens is incident on the center of M1 while a principal ray not incident on the first central axis of the first lens in a direction parallel to the first central axis It is incident at a position deviated from the center of M1.
M1의 중심으로 입사하는 주광선은 M1의 회전 없이 M2의 중심으로 전달되고, 또한 M2의 회전 없이 제2 렌즈의 중심으로 입사할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈의 제1 중심축에 평행하게 입사한 주광선은 2개 미러의 회전 없이 제2 렌즈의 제2 중심축에 평행하게 진행함으로써 각각의 분할 이미지를 생성할 수 있다. The principal ray incident on the center of M1 is transmitted to the center of M2 without rotation of M1 and can enter the center of the second lens without rotation of M2. That is, the main ray incident parallel to the first central axis of the first lens can travel in parallel to the second central axis of the second lens without rotation of the two mirrors, thereby generating respective divided images.
그러나 제1 렌즈의 제1 중심축과 일정 각도를 이루면서 입사하는 주광선은 M1의 중심에서 벗어난 지점으로 입사하고, 입사된 주광선을 M2의 중심으로 전달하기 위해서는 M1을 일정 각도 회전해야 한다. 또한 M1의 회전을 통하여 M2의 중심으로 입사하는 주광선을 제2 렌즈의 중심으로 전달하기 위해서는 M2를 일정 각도 회전해야 한다. 즉, 상기 제1 렌즈의 제1 중심축에 평행하게 입사하지 않는 주광선은 2개 미러의 회전을 통하여 제2 렌즈의 제2 중심축에 평행하게 진행할 수 있다. However, the principal ray incident at a predetermined angle with respect to the first central axis of the first lens is incident at a position deviated from the center of M1, and M1 must be rotated by a certain angle in order to transmit the incident principal ray to the center of M2. Further, in order to transmit the principal ray incident on the center of M2 through the rotation of M1 to the center of the second lens, M2 must be rotated by a certain angle. That is, the principal ray which is not incident parallel to the first central axis of the first lens can travel parallel to the second central axis of the second lens through the rotation of the two mirrors.
만일 2개 미러의 회전을 통하여 입사되는 주광선을 제2 렌즈의 제2 중심축과 평행하게 진행시키지 못하면, 각각의 분할 이미지를 생성할 수 없으므로, 고해상도의 이미지를 획득할 수 없다. If the principal ray incident through the rotation of the two mirrors can not be advanced in parallel with the second central axis of the second lens, it is not possible to generate a respective divided image, so that a high resolution image can not be obtained.
따라서 주광선의 입사 위치에 따라 메인 2-자유도 미러와 보조 2-자유도 미러의 회전을 조절하여, 주광선이 어떠한 각도 및 위치에서 입사하더라도 제2 렌즈의 제2 중심축에 평행하게 진행시켜, 제2 이미지 평면에 분할 이미지를 생성할 수 있도록 하는 것이 매우 중요하다. Accordingly, the main two-degree-of-freedom mirror and the auxiliary two-degree-of-freedom mirror are controlled in accordance with the incident position of the principal ray to advance parallel to the second central axis of the second lens at any angle and position, 2 It is very important to be able to create a split image on the image plane.
도 7은 본 발명의 제1 렌즈의 다양한 실시예를 나타낸다. Figure 7 shows various embodiments of the first lens of the present invention.
도면에서 En(Entrance Pupil)은 입사동을 나타내고, Ex(Exit Pupil)은 출사동을 나타낸다. In the drawing, En (Entrance Pupil) denotes an entrance pupil, and Ex (Exit Pupil) denotes an exit pupil.
상기 제1 렌즈로는 볼록렌즈, 오목렌즈, 평면유리창 등이 제한 없이 사용될 수 있다. The first lens may be a convex lens, a concave lens, a flat glass window, or the like without limitation.
또한 상기 제1 렌즈는 일반적으로 입사동과 출사동을 각각 다른 위치에 구비하며, 입사동과 출사동의 위치는 렌즈 내부, 렌즈 외부 등 다양한 위치에 존재할 수 있다. In addition, the first lens generally has an entrance pupil and an exit pupil at different positions, and the entrance pupil and the exit pupil position may exist at various positions such as inside the lens and outside the lens.
상기와 같이 입사동과 출사동을 서로 다른 위치에 구비하는 경우, 입사되는 주광선은 입사동의 중심을 통과하도록 되어 있고 최종적으로 출사동의 중심을 지나면서 M1 미러를 향해 다양한 경로로 진행하게 된다. When the incident and emerging beams are provided at different positions as described above, the incident main beam is made to pass through the center of the incident mirror, and ultimately travels along various paths toward the M1 mirror while passing through the center of the exit mirror.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 미러 시스템의 회전방향에 따른 부호를 나타낸다. 8 is a view showing the sign of the direction of rotation of the mirror system according to an embodiment of the present invention.
도면에서 M1은 메인 2-자유도 미러, M2는 보조 2-자유도 미러를 나타내고,
Figure 112017114196374-pat00009
Figure 112017114196374-pat00010
는 yz 평면에서 미러가 회전하는 각도를 나타내며,
Figure 112017114196374-pat00011
Figure 112017114196374-pat00012
는 xz 평면에서 미러가 회전하는 각도를 나타낸다. 이때
Figure 112017114196374-pat00013
,
Figure 112017114196374-pat00014
,
Figure 112017114196374-pat00015
Figure 112017114196374-pat00016
는 시계 방향으로 회전하는 경우 양의 값을 나타내고 반시계 방향으로 회전하는 경우 음의 값을 나타낸다.
In the figure, M1 denotes a main 2-degree freedom mirror, M2 denotes an auxiliary 2-degree freedom mirror,
Figure 112017114196374-pat00009
And
Figure 112017114196374-pat00010
Represents the angle at which the mirror rotates in the yz plane,
Figure 112017114196374-pat00011
And
Figure 112017114196374-pat00012
Represents the angle at which the mirror rotates in the xz plane. At this time
Figure 112017114196374-pat00013
,
Figure 112017114196374-pat00014
,
Figure 112017114196374-pat00015
And
Figure 112017114196374-pat00016
Indicates a positive value when rotating clockwise, and a negative value when rotating counterclockwise.
본 발명에서 미러의 초기 위치로 M1
Figure 112017114196374-pat00017
은 M1(45°, 45°)이고, M2
Figure 112017114196374-pat00018
은 M2(45°, 45°)이다.
In the present invention, M1
Figure 112017114196374-pat00017
(45 DEG, 45 DEG), M2
Figure 112017114196374-pat00018
Is M2 (45 deg., 45 deg.).
따라서 M1의 중심으로 입사하는 주광선은 M1의 회전 없이 M2의 중심으로 전달되고, 또한 M2의 회전 없이 제2 렌즈의 중심으로 입사할 수 있다. 즉, 상기 제1 렌즈의 제1 중심축에 평행하게 입사한 주광선은 2개 미러의 회전 없이 제2 렌즈의 제2 중심축에 평행하게 진행함으로써 각각의 분할 이미지를 생성할 수 있다. Therefore, the principal ray incident on the center of M1 is transmitted to the center of M2 without rotation of M1, and can enter the center of the second lens without rotation of M2. That is, the main ray incident parallel to the first central axis of the first lens can travel in parallel to the second central axis of the second lens without rotation of the two mirrors, thereby generating respective divided images.
그러나 제1 렌즈의 제1 중심축과 일정 각도를 이루면서 입사하는 주광선은 M1의 중심에서 벗어난 지점으로 입사하고, 입사된 주광선을 M2의 중심으로 전달하기 위해서는 M1을 일정 각도 회전해야 한다. 또한 M1의 회전을 통하여 M2의 중심으로 입사하는 주광선을 제2 렌즈의 중심으로 전달하기 위해서는 M2를 일정 각도 회전해야 한다. However, the principal ray incident at a predetermined angle with respect to the first central axis of the first lens is incident at a position deviated from the center of M1, and M1 must be rotated by a certain angle in order to transmit the incident principal ray to the center of M2. Further, in order to transmit the principal ray incident on the center of M2 through the rotation of M1 to the center of the second lens, M2 must be rotated by a certain angle.
따라서 주광선의 입사 위치에 따라 메인 2-자유도 미러와 보조 2-자유도 미러의 회전 각도를 미리 계산하여, 이를 바탕으로 2개의 미러의 회전 각도를 조절함으로써 주광선이 어떠한 각도 및 위치에서 입사하더라도 제2 렌즈의 제2 중심축에 평행하게 진행시킬 수 있다. Therefore, the rotational angles of the main 2-DOF mirror and the auxiliary 2-DOF mirror are calculated in advance according to the incident position of the principal ray, and the rotation angle of the two mirrors is adjusted based on the rotation angle. 2 parallel to the second central axis of the lens.
도 9는 본 발명의 미러 시스템의 회전각도 계산을 위한 모델을 나타낸다. 9 shows a model for calculating the rotation angle of the mirror system of the present invention.
출사동을 나온 주광선은 M1에 입사하게 되는데, 출사동을 나온 주광선이 제1 렌즈의 제1 중심축과 이루는 각도가 클수록 입사하는 주광선은 M1의 중심으로부터 더 먼 거리에 입사하게 된다. The principal ray emerging from the exit pupil is incident on M1. As the angle formed by the principal ray emerging from the exit pupil with the first central axis of the first lens is larger, incident principal rays enter the farther from the center of M1.
따라서 주광선의 입사 각도에 따라 메인 2-자유도 미러와 보조 2-자유도 미러의 회전 각도를 계산하여 미러의 회전각도의 궤도를 고찰하는 것은 매우 중요하다. Therefore, it is very important to consider the trajectory of the rotation angle of the mirror by calculating the rotation angle of the main 2-DOF mirror and the auxiliary 2-DOF mirror according to the angle of incidence of the principal ray.
도 10 내지 12는 본 발명의 이미징 시스템에서 입사하는 주광선의 수평(가로축) 및 수직방향(세로축) 입사각도에 따른 미러의 회전각도를 나타낸다. 10 to 12 show the rotation angle of the mirror according to the horizontal (horizontal axis) and vertical (vertical axis) incident angles of principal rays incident on the imaging system of the present invention.
본 발명에서 미러의 초기 위치로 M1
Figure 112017114196374-pat00019
은 M1(45°, 45°)이고, M2
Figure 112017114196374-pat00020
은 M2(45°, 45°)이다.
In the present invention, M1
Figure 112017114196374-pat00019
(45 DEG, 45 DEG), M2
Figure 112017114196374-pat00020
Is M2 (45 deg., 45 deg.).
M1 미러의 경우, M1의 중심으로 입사하는 주광선은 M1의 회전 없이 M2의 중심으로 전달되므로, 회전각도
Figure 112017114196374-pat00021
Figure 112017114196374-pat00022
는 0°이다(도 10).
In the case of the M1 mirror, the principal ray incident on the center of M1 is transmitted to the center of M2 without rotation of M1,
Figure 112017114196374-pat00021
And
Figure 112017114196374-pat00022
Is 0 [deg.] (Fig. 10).
그러나 제1 렌즈의 제1 중심축과 일정 각도를 이루면서 입사하는 주광선은 M1의 중심에서 벗어난 지점으로 입사하고, 입사된 주광선을 M2의 중심으로 전달하기 위해서는 M1을 일정 각도 회전해야 한다. However, the principal ray incident at a predetermined angle with respect to the first central axis of the first lens is incident at a position deviated from the center of M1, and M1 must be rotated by a certain angle in order to transmit the incident principal ray to the center of M2.
주광선이 M1 미러의 중심으로부터 벗어나서 입사하는 경우, M1의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00023
의 값은 M1의 중심으로부터 좌우 영역에서는 그 수치가 대칭이며, M1의 중심으로부터 멀어질수록 그 수치가 증가한다. 한편 M1의 중심으로부터 상하 영역에서는 그 수치가 위로 갈수록 음의 값을 나타내고, 아래로 갈수록 양의 값을 나타내며, M1의 중심으로부터 멀어질수록 그 수치의 절대값도 증가한다(도 10).
When the principal ray deviates from the center of the M1 mirror and enters, the rotation angle of M1
Figure 112017114196374-pat00023
The values of the values are symmetrical in the left and right regions from the center of M1, and the values increase as the distance from the center of M1 increases. On the other hand, in the upper and lower regions from the center of M1, the numerical values indicate a negative value as the numerical value increases, and as the numerical value increases toward the bottom, the absolute value of the numerical value increases as the distance from the center of M1 increases (FIG.
M1의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00024
의 값을 색지수(color index)로 나타내면, M1(메인 2-자유도 미러)의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00025
의 궤도는 좌우 대칭인 동심원 형상을 나타낸다(도 12).
The rotation angle of M1
Figure 112017114196374-pat00024
Is represented by a color index, the rotation angle of M1 (main 2-degree of freedom mirror)
Figure 112017114196374-pat00025
(Fig. 12).
한편, M1의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00026
의 값은 M1의 중심으로부터 좌우 영역에서는 그 수치가 플러스, 마이너스 대칭이며, M1의 중심으로부터 멀어질수록 그 수치의 절대값이 증가한다. 한편 M1의 중심으로부터 상하 영역에서는 아래로 갈수록 그 수치의 절대값이 감소한다(도 10).
On the other hand,
Figure 112017114196374-pat00026
The values of the positive and negative symmetries in the right and left regions from the center of M1 are increased as the distance from the center of M1 is increased. On the other hand, in the upper and lower regions from the center of M1, the absolute value of the value decreases as it goes down (Fig. 10).
M1의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00027
의 값을 색지수로 나타내면, M1(메인 2-자유도 미러)의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00028
의 궤도는 상하로 사선 형상이고 좌우 플러스, 마이너스 대칭을 나타낸다(도 12).
The rotation angle of M1
Figure 112017114196374-pat00027
Is represented by the color index, the rotation angle of M1 (main 2-
Figure 112017114196374-pat00028
The orbit of which is diagonally up and down, and shows left and right plus and minus symmetry (Fig. 12).
또한 M2 미러의 경우, M1의 중심으로 입사하는 주광선은 M2의 회전 없이 제2 렌즈의 중심으로 전달되므로, 회전각도
Figure 112017114196374-pat00029
Figure 112017114196374-pat00030
는 0°이다(도 11).
In the case of the M2 mirror, the principal ray incident on the center of M1 is transmitted to the center of the second lens without rotation of M2,
Figure 112017114196374-pat00029
And
Figure 112017114196374-pat00030
Is 0 [deg.] (Fig. 11).
M2의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00031
의 값은 M1의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00032
의 값과 동일한 경향을 나타내고, M2의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00033
의 궤도는 M1의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00034
의 궤도의 동일한 경향을 나타낸다.
The rotation angle of M2
Figure 112017114196374-pat00031
The value of the rotation angle of M1
Figure 112017114196374-pat00032
, And the rotation angle of M2
Figure 112017114196374-pat00033
The orbit of the < RTI ID = 0.0 > M1 &
Figure 112017114196374-pat00034
The same tendency of the trajectory of the trajectory.
아울러 M2의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00035
의 값은 M1의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00036
의 값과 동일한 경향을 나타내고, M2의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00037
의 궤도는 M1의 회전각도
Figure 112017114196374-pat00038
의 궤도의 동일한 경향을 나타낸다.
Furthermore,
Figure 112017114196374-pat00035
The value of the rotation angle of M1
Figure 112017114196374-pat00036
, And the rotation angle of M2
Figure 112017114196374-pat00037
The orbit of the < RTI ID = 0.0 > M1 &
Figure 112017114196374-pat00038
The same tendency of the trajectory of the trajectory.
본 발명은 주광선의 입사 각도에 따라 메인 2-자유도 미러와 보조 2-자유도 미러의 회전을 조절하여, 주광선이 어떠한 각도 및 위치에서 입사하더라도 제2 렌즈의 제2 중심축과 일치하면서 평행하게 진행시켜, 제2 이미지 평면에 분할 이미지가 효과적으로 생성될 수 있어 고해상도의 이미지를 쉽게 획득할 수 있다. According to the present invention, the rotation of the main two-degree-of-freedom mirror and the auxiliary two-degree-of-freedom mirror are adjusted according to the angle of incidence of the principal ray so that the principal ray is parallel to the second central axis of the second lens So that the divided image can be effectively generated in the second image plane, so that a high-resolution image can be easily obtained.
110: 제1 렌즈
120: 메인 2-자유도 미러 122: 메인 2-자유도 미러 구동부
130: 보조 2-자유도 미러 132: 보조 2-자유도 미러 구동부
134: 선형 운동부
140: 제2 렌즈 142: 조리개
150: 이미지 센서 어레이 160: 처리부
110: first lens
120: Main 2-DOF mirror 122: Main 2-DOF mirror driver
130: auxiliary 2-DOF mirror 132: auxiliary 2-DOF mirror driver
134: Linear motion part
140: second lens 142: diaphragm
150: image sensor array 160:

Claims (5)

  1. 물체 평면의 촬상 대상을 제1 이미지 평면의 전체 이미지로 전환하는 제1 렌즈;
    상기 제1 렌즈의 제1 중심축에서 이격되어 배치되고 제2 중심축을 가지는 제2 렌즈;
    상기 제1 렌즈의 제1 중심축에서 상기 제1 이미지 평면에 배치되고, 상기 제1 이미지 평면의 상기 전체 이미지를 매트릭스 형태의 복수의 분할 이미지로 분할하고, 상기 분할 이미지 중에서 하나를 선택하여 반사시키는 메인 2-자유도 미러;
    상기 제2 렌즈의 제2 중심축에 배치되고 상기 메인 2-자유도 미러에서 반사된 분할 이미지를 그 중심으로 제공받아 상기 제2 렌즈에 제공하는 보조 2-자유도 미러; 및
    상기 메인 2-자유도 미러 및 상기 보조 2-자유도 미러가 반사시킨 분할 이미지를 상기 제2 렌즈의 제2 이미지 평면에 생성하고, 생성된 분할 이미지를 촬상하는 이미지 센서 어레이를 포함하며,
    상기 보조 2-자유도 미러는 제공받은 분할 이미지를 제2 렌즈에 전달하기 위하여 상기 제2 렌즈의 제2 중심축 상의 가상 물체 평면에 가상 분할 이미지를 형성하며,
    상기 가상 분할 이미지는 상기 제2 렌즈의 가상 물체 평면에 배치되고, 상기 제2 렌즈의 촬상 대상으로 기능하고,
    상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈의 분할 이미지를 가상 분할 이미지로 취급하여 분할 이미지를 결상하는 것을 특징으로 하며,
    메인 2-자유도 미러의 회전각도가
    Figure 112017114196374-pat00039
    이고, 보조 2-자유도 미러의 회전각도가
    Figure 112017114196374-pat00040
    일 때,
    주광선이 메인 2-자유도 미러의 중심으로 입사하는 경우,
    Figure 112017114196374-pat00041
    이고, 주광선이 메인 2-자유도 미러의 중심으로부터 벗어나서 입사하는 경우 메인 2-자유도 미러의 회전각도
    Figure 112017114196374-pat00042
    의 궤도는 좌우 대칭인 동심원 형상을 나타내고, 메인 2-자유도 미러의 회전각도
    Figure 112017114196374-pat00043
    의 궤도는 상하로 사선 형상이고 좌우 플러스, 마이너스 대칭을 나타내고,
    주광선이 메인 2-자유도 미러의 중심으로 입사하는 경우,
    Figure 112017114196374-pat00044
    이고, 주광선이 메인 2-자유도 미러의 중심으로부터 벗어나서 입사하는 경우 보조 2-자유도 미러의 회전각도
    Figure 112017114196374-pat00045
    의 궤도는 좌우 대칭인 동심원 형상을 나타내고, 보조 2-자유도 미러의 회전각도
    Figure 112017114196374-pat00046
    의 궤도는 상하로 사선 형상이고 좌우 플러스, 마이너스 대칭을 나타내는 것을 특징으로 하는 이미징 시스템.
    A first lens that converts the object of the object plane into an entire image of the first image plane;
    A second lens disposed at a distance from the first central axis of the first lens and having a second central axis;
    A first lens disposed on the first image plane at a first central axis of the first lens and dividing the entire image of the first image plane into a plurality of divided images in a matrix form, Main 2-Degree-of-Freedom Mirror;
    A second two-degree-of-freedom mirror disposed at a second central axis of the second lens and providing a divided image reflected by the main two-degree-of-freedom mirror as a center thereof to the second lens; And
    And an image sensor array that generates a split image that is reflected by the main 2-DOF mirror and the auxiliary 2-DOF mirror on a second image plane of the second lens, and captures the generated split image,
    The auxiliary two-degree of freedom mirror forms a virtual split image on a virtual object plane on a second central axis of the second lens to transfer the provided split image to a second lens,
    The virtual divided image is arranged in a virtual object plane of the second lens, and functions as an image pickup target of the second lens,
    And the second lens treats the divided image of the first lens as a virtual divided image to image the divided image,
    The rotation angle of the main 2-
    Figure 112017114196374-pat00039
    , And the rotation angle of the auxiliary two-degree-of-freedom mirror is
    Figure 112017114196374-pat00040
    when,
    When the principal ray enters the center of the main 2-DOF mirror,
    Figure 112017114196374-pat00041
    Degrees-of-freedom mirror, and when the principal ray deviates from the center of the main 2-
    Figure 112017114196374-pat00042
    The orbit of the main two-degree-of-freedom mirror is a symmetrical concentric circle,
    Figure 112017114196374-pat00043
    The orbit of which is a diagonal line in the up and down direction, represents the left and right plus and minus symmetry,
    When the principal ray enters the center of the main 2-DOF mirror,
    Figure 112017114196374-pat00044
    Degree mirror, and when the principal ray is incident while deviating from the center of the main two-degree-of-freedom mirror,
    Figure 112017114196374-pat00045
    The orbit of the auxiliary two-degree-of-freedom mirror is in the form of concentric circles which are bilaterally symmetrical,
    Figure 112017114196374-pat00046
    Wherein the trajectory of the imaging element is a diagonal line in the upper and lower directions and represents a left-right plus or minus symmetry.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서 어레이는 복수 개이고,
    상기 이미지 센서 어레이는 상기 제2 렌즈의 제2 이미지 평면에 배치되고,
    상기 분할 이미지를 스캐닝함에 따라, 상기 분할이미지는 순차적으로 상기 이미지 센서 어레이에 촬상되는 것을 특징으로 하는 이미징 시스템.
    The method according to claim 1,
    The image sensor array includes a plurality of image sensors,
    Wherein the image sensor array is disposed in a second image plane of the second lens,
    And wherein, as the scanning of the segmented image, the segmented image is sequentially imaged onto the image sensor array.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이미징 시스템은
    보조 2-자유도 미러를 상기 제2 중심축 방향으로 이동시키는 선형 운동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미징 시스템.
    The method according to claim 1,
    The imaging system
    Further comprising a linear motion portion for moving the auxiliary 2-DOF mirror in the second central axis direction.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이미징 시스템은
    상기 보조 2-자유도 미러와 상기 제2 렌즈 사이에 배치되는 조리개를 더 포함하고,
    이웃한 분할 이미지들은 서로 중첩되는 영역을 가지는 것을 특징으로 하는 이미징 시스템.
    The method according to claim 1,
    The imaging system
    Further comprising a diaphragm disposed between the auxiliary 2-DOF mirror and the second lens,
    Wherein the neighboring divided images have areas overlapping each other.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 입사동과 출사동이 서로 다른 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 이미징 시스템.

    The method according to claim 1,
    Wherein the first lens is formed at a different position from the entrance pupil and the exit pupil.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20130141462A (en) 2010-09-15 2013-12-26 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 Imaging optical system
KR101402449B1 (en) 2006-05-05 2014-06-03 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 Optical lens system
KR101689534B1 (en) * 2015-11-06 2016-12-26 한남대학교 산학협력단 Multiscale Imaging System

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101402449B1 (en) 2006-05-05 2014-06-03 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 Optical lens system
KR20130141462A (en) 2010-09-15 2013-12-26 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 Imaging optical system
KR101689534B1 (en) * 2015-11-06 2016-12-26 한남대학교 산학협력단 Multiscale Imaging System

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