KR102135177B1 - 능동형 이미징 시스템 구현 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

능동형 이미징 시스템 구현 방법 및 장치가 개시되어 있다. 능동형 이미징 시스템에서 이미지를 획득하는 방법은 이미징 영역을 분할하여 복수의 분할 이미징 영역을 결정하는 단계, 레이저를 기반으로 복수의 분할 이미징 영역 각각에 대한 스캐닝을 수행하는 단계, 복수의 분할 이미징 영역 각각에 대한 반사광을 수집하여 이미지 센서에서 복수의 분할 이미지를 생성하는 단계와 복수의 분할 이미지를 기반으로 이미징 영역에 대한 전체 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

능동형 이미징 시스템 구현 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR IMPLEMETING ACTIVE IMAGING SYSTEM}
본 발명은 이미징 시스템에 관한 것으로써 보다 상세하게는 능동형 이미징 시스템을 구현하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이미징 시스템은 일반적으로 능동형(active imaging)과 수동형(passive imaging)으로 구분할 수 있다. 수동형은 자연광 등을 이용하여 카메라로 영상을 촬영하는 반면, 능동형은 추가로 레이저와 같은 광원을 사용하고 이 광원의 빛이 물체에 의해 반사되는 것을 촬영하게 된다. 능동형 이미징의 경우 야간에 강한 자동차의 헤드라이트 빛, 나쁜 날씨에도 불구하고 이미징이 가능한 장점이 있다. 특히 레이저 레이다 시스템에서는 펄스 광을 물체에 조사하고 돌아오는 펄스의 시간 지연(TOF: time of flight)을 측정함으로써 물체의 위치 정보까지 알 수 있는 삼차원 영상을 획득 할 수 있다.
이러한 이미징 시스템 기술은 국방, 차량, 보안 분야 등과 같은 다양한 산업분야에서 활용이 가능하다.
예를 들어, 국방 분야에서 3차원 레이저 영상 센서에 기반한 이미징 시스템은 국경 및 해안선 경계 감시를 용이하게 해줄 뿐 아니라, 전차, 항공기, 헬기, 미사일 등의 군 무기 체계에 장착되어 장거리 목표물 감시 및 추적에 활용될 수 있다. 현행 국방분야에서 탐지 및 감시용으로 주로 사용되고 있는 적외선(IR: Infrared Ray) 방식 대비하여 레이저를 기반으로 한 이미징 시스템은 열이 발생하지 않은 물체 식별이 용이하여 대체 기술로 각광을 받고 있다.
또한, 이미징 시스템 기술은 차량 분야와 관련해서는 구글이 주도하고 있는 무인 자율 주행 차량 개발에 핵심적으로 활용될 수 있다. 구글 본사가 있는 미국 캘리포니아 주는 무인 자율 주행 차량에 대한 도로 사용을 승인했으며, 노약자, 장애인, 음주자 등을 위한 본격적인 무인 주행 차량의 시대가 개막됐다. 이 무인 주행 차량의 핵심 센서 또한 3차원 레이저 영상 센서다.
이 밖에도 3차원 레이저 레이더 영상 시스템은 주요 지형 및 건물의 보안 시스템 구축, 지능형 로봇 개발 등과 같은 다양한 분야에 활용될 수 있다.
본 발명의 제1 목적은 능동형 이미징 시스템 구현 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 능동형 이미징 시스템을 구현하는 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 능동형 이미징 시스템에서 이미지를 획득하는 방법은 이미징 영역을 분할하여 복수의 분할 이미징 영역을 결정하는 단계, 레이저를 기반으로 상기 복수의 분할 이미징 영역 각각에 대한 스캐닝을 수행하는 단계, 상기 복수의 분할 이미징 영역 각각에 대한 반사광을 수집하여 이미지 센서에서 복수의 분할 이미지를 생성하는 단계와 상기 복수의 분할 이미지를 기반으로 상기 이미징 영역에 대한 전체 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 복수의 분할 이미징 영역은 제1 분할 이미징 영역, 제2 분할 이미징 영역 및 제3 분할 이미징 영역을 포함하고, 상기 복수의 분할 이미지는 상기 제1 분할 이미징 영역에 대한 제1 분할 이미지, 상기 제2 분할 이미징 영역에 대한 제2 분할 이미지, 상기 제3 분할 이미징 영역에 대한 제3 분할 이미지를 포함하고, 상기 제1 분할 이미지는 상기 레이저가 상기 제1 분할 이미징 영역에 대응되는 복수개의 각도로 상기 레이저를 조사하고 반사된 빛을 프리즘 및 렌즈를 통해 이미지 센서로 수광하여 생성될 수 있고, 상기 제2 분할 이미지는 상기 레이저가 상기 제2 분할 이미징 영역에 대응되는 복수개의 각도로 상기 레이저를 조사하고 반사된 빛을 상기 프리즘 및 상기 렌즈를 통해 상기 이미지 센서로 수광하여 생성될 수 있고, 상기 제3 분할 이미지는 상기 레이저가 상기 제3 분할 이미징 영역에 대응되는 복수개의 각도로 상기 레이저를 조사하고 반사된 빛이 상기 프리즘 및 상기 렌즈를 통해 상기 이미지 센서로 수광하여 생성될 수 있다. 상기 복수의 분할 이미징 영역은 복수의 빔 스팟이고, 상기 복수의 빔 스팟은 이미지 생성부에서 얻고자 하는 이미지의 화소수와 배치에 따라 결정될 수 있다. 상기 복수의 분할 이미징 영역은 복수의 빔 스팟이고, 상기 복수의 빔 스팟 각각에 대한 분할 이미지는 제1 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이, 제2 렌즈 및 상기 이미지 센서를 통해 획득될 수 있고, 상기 제1 렌즈를 통해 입사되는 빛은 굴절되어 상기 마이크로 렌즈 어레이에 포함되는 하나의 마이크로 렌즈로 입사되고, 상기 마이크로 렌즈는 입사된 빛을 상기 능동형 이미지 시스템의 중심축과 평행하도록 굴절시키고, 상기 제2 렌즈는 상기 마이크로 렌즈로부터 굴절된 빛을 상기 이미지 센서로 포커싱할 수 있다. 상기 이미지 센서는 복수의 화소로 이루어지고 상기 레이저의 상기 스캐닝 각도에 따라 상기 이미징 영역으로부터 상기 분할 이미지를 획득할 수 있다.
상술한 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 능동형 이미징 시스템은 이미징 영역을 분할하여 복수의 분할 이미징 영역을 결정하는 이미지 분할부, 상기 복수의 분할 이미징 영역 각각에 대한 스캐닝을 수행하는 레이저와 상기 복수의 분할 이미징 영역 각각에 대한 반사광을 수집하여 이미지 센서에서 복수의 분할 이미지를 생성하고 상기 복수의 분할 이미지를 기반으로 상기 이미징 영역에 대한 전체 이미지를 생성하도록 구현될 수 있다. 상기 복수의 분할 이미징 영역은 제1 분할 이미징 영역, 제2 분할 이미징 영역 및 제3 분할 이미징 영역을 포함하고, 상기 복수의 분할 이미지는 상기 제1 분할 이미징 영역에 대한 제1 분할 이미지, 상기 제2 분할 이미징 영역에 대한 제2 분할 이미지, 상기 제3 분할 이미징 영역에 대한 제3 분할 이미지를 포함하고, 상기 제1 분할 이미지는 상기 레이저가 상기 제1 분할 이미징 영역에 대응되는 복수개의 각도로 상기 레이저를 조사하고 반사된 빛을 프리즘 및 렌즈를 통해 이미지 센서로 수광하여 생성될 수 있고, 상기 제2 분할 이미지는 상기 레이저가 상기 제2 분할 이미징 영역에 대응되는 복수개의 각도로 상기 레이저를 조사하고 반사된 빛을 상기 프리즘 및 상기 렌즈를 통해 상기 이미지 센서로 수광하여 생성될 수 있고, 상기 제3 분할 이미지는 상기 레이저가 상기 제3 분할 이미징 영역에 대응되는 복수개의 각도로 상기 레이저를 조사하고 반사된 빛이 상기 프리즘 및 상기 렌즈를 통해 상기 이미지 센서로 수광하여 생성될 수 있다. 상기 복수의 분할 이미징 영역은 복수의 빔 스팟이고, 상기 복수의 빔 스팟은 이미지 생성부에서 얻고자 하는 이미지의 화소수와 배치에 따라 결정될 수 있다. 상기 복수의 분할 이미징 영역은 복수의 빔 스팟이고, 상기 복수의 빔 스팟 각각에 대한 분할 이미지는 제1 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이, 제2 렌즈 및 상기 이미지 센서를 통해 획득되고, 상기 제1 렌즈를 통해 입사되는 빛은 굴절되어 상기 마이크로 렌즈 어레이에 포함되는 하나의 마이크로 렌즈로 입사되고, 상기 마이크로 렌즈는 입사된 빛을 상기 능동형 이미지 시스템의 중심축과 평행하도록 굴절시키고, 상기 제2 렌즈는 상기 마이크로 렌즈로부터 굴절된 빛을 상기 이미지 센서로 포커싱할 수 있다. 상기 이미지 센서는 복수의 화소로 이루어지고 상기 레이저의 상기 스캐닝 각도에 따라 상기 이미징 영역으로부터 상기 분할 이미지를 획득할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템 구현 방법 및 장치를 사용하는 경우, 관심 영역을 분할하고 분할된 영역들을 프리즘이나 마이크로 렌즈 어레이를 사용하여 하나의 이미지 센서에서 이미징되게 함으로써 이미지 센서를 작고 간단하게 구현할 수 있다. 즉, 스캔 방식의 레이저 조사 이미징 시스템에서 넓은 FOV(field of view)를 제공하고 수광되는 광출력의 세기를 감소시키지 않으면서 이미지 센서를 작고 간단하게 만드는 데 있다.
도 1은 능동형 이미징 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템에서 레이저의 조사 방법을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템에서 레이저의 조사 방법을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 빔 스팟을 기반으로 이미지를 생성하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템으로 입사되는 광을 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템의 이미지 센서에 도달하는 광의 세기를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템에서 이미지를 획득하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미지 시스템을 나타낸 개념이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 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 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 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 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 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 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이미징 시스템은 일반적으로 능동형 이미징 시스템(active imaging system)과 수동형 이미징 시스템(passive imaging system)으로 구분할 수 있다. 수동형 이미징 시스템은 자연 광 등을 이용하여 카메라로 영상을 촬영하는 반면 능동형 이미징 시스템은 추가로 레이저와 같은 광원을 사용하고 이 광원의 빛이 물체에 의해 반사되는 것을 촬영하게 된다. 능동형 이미징 시스템의 경우 야간에 강한 자동차의 헤드라이트 빛, 나쁜 날씨에도 불구하고 이미징이 가능한 장점이 있다. 특히 레이저 레이다 시스템에서는 펄스 광을 물체에 조사하고 돌아오는 펄스의 시간 지연(time of flight, TOF)을 측정함으로써 물체의 위치 정보까지 알 수 있는 삼차원 영상을 획득할 수 있다.
도 1은 능동형 이미징 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 1의 능동형 이미징 시스템은 레이저 레이다(또는 레이저)와 이미지 생성부를 포함할 수 있다. 레이저 레이더는 빔을 이미징 영역(이미지를 생성하고자 하는 영역)에 조사할 수 있다. 이미지 생성부는 카메라 렌즈 및 이미지 센서 등을 포함할 수 있다. 이미지 생성부의 카메라 렌즈 및 이미지 센서는 레이저 빔의 반사광을 수광하여 이미지를 생성할 수 있다.
레이저(110)는 펄스 광(120)을 생성할 수 있다. 레이저(110)에서 생성되는 펄스 광(120)은 이미징 영역(130)을 조사할 수 있다. 예를 들어, 레이저(110)에서 생성되는 펄스 광(120)은 이미징 영역에서 반사되어 반사광을 생성할 수 있다. 반사 광은 카메라 렌즈(140)에 의해 이미지 센서(150)로 집광되어 검출될 수 있다.
이러한 능동형 이미징 시스템이 사용되는 특정 구현예(예를 들어, 차량용 레이저 레이다)에서는 이미지 생성부의 넓은 시야각(FOV, field of view)을 요구할 수 있다. FOV는 카메라 렌즈에 포착되는 장면의 시야로 카메라 렌즈로 촬상 가능한 객체의 범위일 수 있다.
카메라 렌즈의 FOV(
Figure 112014060785465-pat00001
,160)는 렌즈의 초점 거리(f,170), 이미지 센서의 크기(H,180)에 의해 결정되며 아래의 수학식 1로 정의될 수 있다.
<수학식 1>
Figure 112014060785465-pat00002
이미지 생성부가 큰 값의 FOV를 가지기 위해서는 짧은 초점 거리 및 상대적으로 많은 화소수를 가지는 큰 이미지 센서를 사용할 수 있다. 그러나, 레이저 레이더 기반의 능동형 이미징 시스템의 이미지 생성부에서 큰 값의 FOV를 가지는 이미지를 생성하기 위해서는 우선 레이저(110)가 큰 값의 FOV에 해당하는 넓은 영역을 레이저(110)의 펄스광(120)으로 조사해야 한다.
사용할 수 있는 레이저의 빔(120)의 최고 출력은 비용, 열 문제 등으로 한계가 있다. 일정 출력의 레이저 빔을 넓은 면적에 조사하게 되면 단위 면적 당 광의 세기는 낮아지며 이미징 영역에 반사되어 이미지 센서에서 검출되는 광의 세기는 매우 작아지게 된다. 따라서, 큰 값의 FOV에 해당하는 넓은 영역에 대해 레이저 빔을 조사함에 있어 기술적, 비용적인 측면에 어려움이 있다.
또한, 이미지 센서에서 검출되는 빔의 세기를 증가시키기 위해서는 카메라 렌즈의 에퍼처(aperture ,D,190)의 크기가 커야 하는 데 다음과 같은 문제점이 있다. 렌즈의 f number는 초점 거리를 에퍼처의 크기로 나눈 값이다
Figure 112014060785465-pat00003
. f#가 작을수록 동일 초점 거리에서 에퍼처의 크기가 커서 수광되는 광의 세기가 커지게 된다. 그러나 렌즈의 f#를 1.2 이하로 만들기는 상당히 어려우며 따라서, 큰 값의 FOV를 가지기 위하여 짧은 초점 거리를 가지는 렌즈는 작은 에퍼처(190)의 크기를 가지기 때문에 수광되는 광의 세기는 매우 낮아지게 된다.
자연광을 사용하는 수동형 이미징에 비해 능동형 이미징의 경우 광원 출력은 매우 중요하다. 일반적으로 멀리 떨어져 있는 물체에서 반사되어 오는 광 출력의 세기는 거리의 제곱에 비례하여 감소하게 된다. 따라서 멀리 위치한 물체를 이미징하기 위해서는 높은 출력의 레이저를 필요로 하게 된다. 레이저의 출력을 높이기에는 비용 및 소모 전력, 열 문제 등으로 한계가 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 레이저 출력을 높이지 않고도 능동형 이미징 시스템에서 넓은 FOV를 제공하는 방법에 대해 개시한다. 또한, 이미지 생성부에서 수광되는 반사광의 세기를 감소시키지 않으면서 이미지 센서를 작고 간단하게 만드는 방법에 대해 개시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템에서 레이저의 조사 방법을 나타낸 개념도이다.
도 2 (a)는 영상 생성부(250)에서 능동형 이미징 시스템에서 이미지를 획득하고자 하는 이미징 영역(210, 220, 230, 240)으로부터 반사된 반사광을 수광하는 방법을 나타낸다. 레이저는 모든 이미징 영역(210, 220, 230, 240)에 대해 빔을 조사할 수 있다. 능동형 이미지 시스템의 이미지 생성부는 레이저가 빔을 조사한 모든 이미징 영역(210, 220, 230, 240)으로부터 반사광을 수신할 수 있다. 전술한 바와 같이 레이저의 출력이 일정 범위로 한정된 경우, 이미징 영역이 넓어질수록 레이저 빔의 탐색 영역 당 광 세기(또는 단위 면적 당 광 세기)가 작아질 수 있다. 이러한 경우, 이미징 영역에서 반사되어 이미징 생성부의 이미지 센서에서 획득되는 광의 세기(도는 빔의 세기) 역시 작아지게 되어 능동형 이미징 시스템의 성능이 감소할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 실시예에서는 이미징 영역을 분할하여 분할 이미징 영역으로 레이저 빔을 조사하는 방법을 사용할 수 있다.
도 2 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 분할 이미징 영역으로 레이저 빔을 조사하는 능동형 이미징 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2 (b)를 참조하면, 전체 이미징 영역(210, 220, 230, 240) 중 일부의 이미징 영역(분할 이미징 영역)(210)에만 레이저 빔(200)을 조사하여 단위 면적 당 빔의 세기가 증가시킬 수 있다.
레이저(200)가 회전을 하면서 각각의 분할 이미징 영역(210, 220, 230, 240)에 대해 순차적으로 빔을 조사하여 이미징 영역에 대한 스캐닝을 수행할 수 있다. 이미지 생성부(250)는 레이저가 회전을 수행하면서 빔을 조사하는 모든 이미징 영역(210, 220, 230, 240)을 볼 수 있는 넓은 FOV를 가질 수 있다. 이미지 생성부(250)는 모든 영역을 볼 수 있으므로 레이저(200)가 회전을 하면서 조사하는 방향에 따라 기계적으로 움직일 필요가 없다. 즉, 이미지 생성부(250)는 각각의 분할 이미징 영역에 대해 레이저(200)가 빔을 조사할 경우, 각각의 분할 이미징 영역에서 반사된 반사광을 획득하여 전체 이미징 영역(210, 220, 230, 240)에 대한 영상을 획득할 수 있다. 레이저(200)는 다양한 방법으로 전체 이미징 영역(210, 220, 230, 240)에 대한 분할 이미징 영역을 설정하여 이미징 영역에 대한 영상을 획득할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템에서 레이저를 조사하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 3에서는 레이저가 이미징 영역(300)에 대해 빔 스팟(350)을 설정하고 빔 스팟(350)에 대해 빔을 조사하여 이미지 생성부(340)에서 이미지를 획득하는 방법에 대해 개시한다.
도 3을 참조하면, 레이저(320)는 이미지 생성부(340)에서 얻고자 하는 이미지에 따라 빔 스팟(350)을 설정할 수 있다. 예를 들어, 레이저(320)는 이미지 생성부(340)에서 얻고자 하는 이미지의 화소수와 배치에 따라 이미징 영역(300)에 대한 빔 스팟(350)을 설정할 수 있다. 도 3에서는 레이저(320)가 이미징 영역(300)에 대한 4x4 빔 스팟(350)을 설정한 경우를 예시적으로 나타낸다.
레이저(320)는 순차적으로 각각의 빔 스팟(350)에 대해 빔을 조사할 수 있고, 이미지 생성부(340)는 각각의 빔 스팟(350)으로부터 반사된 반사광을 수신하여 이미징 영역(300)에 대한 전체 이미지를 생성할 수 있다. 이러한 방법을 사용함으로써 비교적 낮은 출력으로도 멀리 떨어진 물체를 이미징할 수 있다. 여기에서도 이미지 생성부의 FOV는 이미징 영역(300)을 전부 볼 수 있도록 커서 레이저(320)의 분할 이미징 영역(빔 스팟)에 대한 스캐닝에 따라 이미지 생성부가 기계적으로 움직일 필요가 없다.
Etendue 보존 법칙에 의하여 광학 시스템에서 에퍼처의 크기와 방사각의 곱은 일정하게 유지된다. 즉 에퍼처의 크기와 FOV의 반 각의 코사인(cosine) 함수 값의 곱은 광학 시스템을 지나면서 일정하게 유지된다. 이미지 센서 자체의 FOV를 180도라고 하면 Etendue 보존 법칙에 따라 렌즈 에퍼처 크기(D), 렌즈의 FOV(
Figure 112014060785465-pat00004
)와 이미지 센서의 크기(H)사이에는 아래의 수학식 2와 같은 관계가 성립한다.
<수학식 2>
Figure 112014060785465-pat00005
도 2 및 도 3과 같이 이미징 시스템에서 가용한 FOV보다 작은 영역을 레이저로 스캐닝하는 경우, 이미지 생성부는 레이저의 빔이 조사되는 부분에서 반사되는 반사광만을 획득하면 되므로 요구되는 수광 광학계의 실질적인 FOV는 훨씬 작아지게 된다. 따라서, 동일 에퍼처 크기(D)에서 같은 세기의 빛을 받을 때 이미지 센서의 크기(H)가 훨씬 작아도 된다. 예를 들어, 도 2와 같이 이미징 영역을 4분할하여 부분 이미징 영역을 결정한 경우, 이미지 센서의 크기는 1/4 크기로 생성할 수 있다. 도 3과 같이 이미징 영역에 대한 빔 스팟을 설정한 경우 (하나의 빔 스팟 면적/ 빔 스팟들의 총면적) 또는 (1/ 전체 빔 스팟들의 개수)를 기반으로 이미지 센서의 크기를 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 4에서는 분할 이미징 영역에 대한 레이저의 스캔을 기반으로 이미지를 생성하는 방법에 대해 개시한다. 도 4에서는 전체 이미징 영역을 3개의 분할 이미징 영역으로 나눈 경우를 예시적으로 개시한다.
도 4를 참조하면, 레이저 빔은 세개의 분할 이미징 영역(410, 420, 430)으로 레이저 빔을 스캔 방식으로 조사할 수 있다. 예를 들어, 각각의 분할 이미징 영역(410, 420, 430)에 대해 순차적으로 레이저 빔을 조사하여 스캐닝할 수 있다.
이미지 생성부는 각각의 분할 이미지 영역(410, 420, 430)에서 반사되는 반사광을 수광하여 전체 이미지 영역에 대한 이미지를 생성할 수 있다.
제1 분할 이미징 영역(예를 들어, 우측 영역(410))으로 레이저를 조사하는 경우, 세 개의 각도(410-1, 410-2, 410-3)로 제1 분할 이미징 영역(410)으로부터 반사되어 들어오는 빛은 프리즘(460)을 거치고 렌즈(470)을 통해 이미지 생성부의 이미지 센서(480)의 화소들(480-1, 480-2, 480-3)에 의해 감지될 수 있다.
이미지 센서의 중앙에 있는 화소(480-2)는 제 3 분할 이미징 영역(예를 들어, 좌측 영역(430))과 제2 분할 이미징 영역(예를 들어, 중앙 영역(420))의 중심 각도(420-2, 430-2)에서 들어오는 빛들도 감지할 수 있다. 하지만, 레이저가 제1 분할 이미징 영역(410)만을 조사하는 경우, 제2 분할 이미징 영역(420) 및 제3 분할 이미징 영역(430)으로부터 들어오는 신호는 제1 분할 이미징 영역(410)으로부터 반사되는 반사광에 비해 매우 미약하다. 따라서, 레이저가 제1 분할 이미징 영역(410)만을 조사하는 경우, 이미지 생성부에서는 제1 분할 이미징 영역(410)에 대한 이미지만을 획득할 수 있다. 제1 분할 이미징 영역(410)에 대한 이미지를 제1 분할 이미지라는 용어로 표현할 수 있다. 제1 분할 이미지는 영상 생성부의 메모리에 저장될 수 있다.
위와 같은 방식으로 능동형 이미징 시스템에서 레이저는 제2 분할 이미징 영역(420)을 조사할 수 있다. 제2 분할 이미징 영역(420)에 대한 반사광이 영상 생성부로 전송되어 제2 분할 이미지가 생성되어 메모리에 저장될 수 있다. 마찬가지로 능동형 이미징 시스템에서 레이저는 제3 분할 이미징 영역(430)을 조사할 수 있다. 제3 분할 이미징 영역(430)에 대한 반사광이 영상 생성부로 전송되어 제3 분할 이미지가 생성되어 메모리에 저장될 수 있다.
획득된 제1 분할 이미지, 제2 분할 이미지 및 제3 분할 이미지를 기반으로 하나의 전체 이미지로 생성될 수 있다. 각각의 분할 이미지를 기반으로 전체 이미지를 생성하기 위한 방법으로 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 각각의 분할 이미징 영역은 다른 분할 이미징 영역과 일부의 영역이 겹치도록 분할될 수 있다. 이러한 방식으로 획득된 제1 분할 이미지, 제2 분할 이미지 및 제3 분할 이미지는 상호 겹치는 영역이 존재할 수 있고, 분할 이미지간에 겹치는 부분에 대한 데이터 중첩을 통해서 전체 이미지를 획득할 수 있다. 데이터의 중첩은, 예를 들어, 복수의 픽셀의 화소값에 대한 평균값을 산출하는 방식에 의해 수행될 수 있다. 또는 각 분할 이미지의 에지에 대한 정보와 같은 이미지 별 정보의 연속성을 고려하여 복수의 분할 이미지를 합쳐서 하나의 전체 이미지를 생성할 수 있다. 또는 통계적인 화소값 분석을 통해 각 분할 이미지 간의 합성을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템을 기존의 이미징 시스템과 비교하면, 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템에서 획득된 전체 이미지는 동일 FOV를 가지는 이미지이지만, 실제적으로 능동형 이미징 시스템에서 사용되는 FOV는 기존의 1/3만 사용하게 된다. 따라서, 기존의 이미징 시스템에서 세 개의 이미지 센서가 필요하였으나 본 발명의 실시예에 따른 이미징 획득 방법을 사용하는 경우, 하나의 이미지 센서 즉 1/3 크기의 이미지 센서만을 사용하여 이미지를 획득할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 빔 스팟을 기반으로 이미지를 생성하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 5에서는 도 3과 같이 획득하기 위한 이미지에 대한 빔 스팟을 설정하고 빔 스팟에 대해 레이저를 조사하여 영상을 획득하는 방법에 대해 개시한다. 빔 스팟은 하나의 분할 이미지 영역으로 볼 수도 있다.
도 5를 참조하면, 제1 렌즈(540)에 의해서 일정 각도로 입사되는 빛은 제1 렌즈의 초점 면(550)에 초점을 형성할 수 있다. 마이크로 렌즈 어레이(560)의 개별 마이크로 렌즈들은 마이크로 렌즈의 초점 거리만큼 제1 렌즈(540)의 초점면(550)에서 떨어져 위치할 수 있다. 제1 렌즈(540)를 통해 입사된 빛은 마이크로 렌즈를 통해 이미징 시스템의 중심축과 평행하도록 굴절될 수 있다.
마이크로 렌즈에 의해 이미징 시스템의 중심축(590)과 수평 방향으로 진행되는 빛은 제2 렌즈(570)에 의해 이미징 센서로 포커싱될 수 있다. 제2 렌즈(570)의 초점면에는 이미지 센서(580)가 위치할 수 있다. 제1 렌즈(540)에 입사되는 빛이 이미지 센서(580)까지 도달하기 위해서는 제1 렌즈(540)에 의해 생성되는 초점이 각각의 마이크로 렌즈의 중심과 같은 높이로 형성되어야 한다. 마이크로 렌즈의 중심과 다른 높이로 초점이 맺히도록 각도를 가지고 제1 렌즈(540)로 입사되는 광들은 제2 렌즈(570)에 의해 이미지 센서로 들어오지 못하게 된다.
따라서, 도 5에 나타낸 이미징 시스템은 제1 렌즈(540)로 입사되는 FOV 안의 모든 각도의 광을 받는 것이 아니라 선택적으로 특정 각도의 광만을 수광하게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템은 레이저의 빔 스팟들의 각도에 맞추어 마이크로 렌즈들을 배열하여 구현될 수 있다. 또는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템은 마이크로 렌즈 어레이(560)의 선택적 수광 광각에 따라 레이저 빔 스팟의 위치를 설정하여 이미지 영역을 스캔함으로써 이미지를 획득할 수 있다.
능동형 이미징 시스템은 반사되어 들어오는 광의 각도 정보는 레이저 빔 스팟의 위치 정보로부터 알 수 있다. 따라서, 능동형 이미징 시스템의 이미지 센서(580)는 여러 화소들로 이루어질 필요가 없으며 단일 검출기만을 사용하여도 된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템으로 입사되는 광을 나타낸 개념도이다.
도 6에서는 도 5에서 개시한 능동형 이미징 시스템으로 입사되는 광의 궤적을 추적한 것(ray tracing)을 나타낸다.
제1 렌즈(600)는 35mm 초점 거리와 12.5mm의 에퍼처 크기를 가지는 경우를 가정한다. 복수개의 마이크로 렌즈를 포함하는 마이크로 렌즈 어레이(610)는 곡률 반경인 60um인 렌즈들이 0.1mm 간격으로 배열되어 있고, 제2 렌즈 (620)는 초점 거리 2 mm 이며 이미지 센서의 지름 2mm으로 가정한다.
도 6을 참조하면, 제1 빔 스팟으로부터 반사되어 입사되는 광은 제1 렌즈(600)를 통해 제1 마이크로 렌즈로 포커싱될 수 있다. 제1 빔 스팟으로부터 반사되어 입사되는 광은 제1 렌즈(600)를 통해 제1 마이크로 렌즈로 포커싱되기 위해서는 제1 렌즈(600)에 의해 생성되는 초점이 각각의 마이크로 렌즈의 중심과 같은 높이로 형성되어야 한다. 제1 마이크로 렌즈에 의해 이미징 시스템의 중심축과 수평 방향으로 진행되는 빛은 제2 렌즈(620)에 의해 이미징 센서(630)로 포커싱될 수 있다. 제1 마이크로 렌즈를 기반으로 이미지 생성부의 이미지 센서(630)가 획득한 이미지를 제1 분할 이미지라고 할 수 있다. 제1 분할 이미지는 이미지 생성부의 메모리에 저장될 수 있다.
또한, 제2 빔스팟으로부터 반사되어 입사되는 광은 제1 렌즈(600)를 통해 제2 마이크로 렌즈로 포커싱될 수 있다. 제2 빔스팟으로부터 반사되어 입사되는 광은 제1 렌즈(600)를 통해 제2 마이크로 렌즈로 포커싱되기 위해서는 제1 렌즈(600)에 의해 생성되는 초점이 각각의 마이크로 렌즈의 중심과 같은 높이로 형성되어야 한다. 제2 마이크로 렌즈에 의해 이미징 시스템의 중심축과 수평 방향으로 진행되는 빛은 제2 렌즈(620)에 의해 이미징 센서(630)로 포커싱될 수 있다. 제2 마이크로 렌즈를 기반으로 이미지 생성부의 이미지 센서(630)가 획득한 이미지를 제2 분할 이미지라고 할 수 있다. 제2 분할 이미지는 이미지 생성부의 메모리에 저장될 수 있다.
능동형 이미지 시스템은 제3 빔 스팟 및 제4 빔 스팟으로부터 반사되어 입사되는 광을 기반으로 제3 분할 이미지 및 제4 분할 이미지를 생성할 수 있다. 제1 분할 이미지 내지 제4 분할 이미지는 하나의 전체 이미지를 생성할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 복수개의 빔 스팟을 스캐닝하여 이미지 센서의 크기를 증가시키지 않고도 전체 이미지를 획득할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템의 이미지 센서에 도달하는 레이저의 빔의 세기를 나타낸다.
도 7에서는 능동형 이미징 시스템의 제1 렌즈에서 지름 0.2mm 이미지 센서까지 도달되는 광의 세기를 입사 각도 별로 계산한 것을 나타낸다. 도 7의 그래프를 참조하면, 30도까지 영역에 대하여 이미징을 수행할 수 있음을 알 수 있다.
기존의 능동형 이미징 시스템의 경우, 30도의 FOV를 가지기 위해서는 35mm 초점거리를 가지는 경우에 18mm 정도 크기의 이미지 센서가 필요하였다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템에서는 동일한 FOV의 이미지를 획득하기 위하여 이미지 센서의 크기를 매우 작게 할 수 있다. 또한, 단일 화소를 사용할 수 있음으로 시스템을 매우 간단하게 구성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템에서 이미지를 획득하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8을 참조하면, 이미징 영역을 분할하여 분할 이미징 영역을 결정한다(단계 S800).
분할 이미징 영역은 능동형 이미징 시스템에서 영상을 획득하고자 하는 이미징 영역에 대한 분할을 수행한 영역이거나, 능동형 이미징 시스템에서 획득하고자 하는 영상에 따라 설정된 빔 스팟 영역일 수 있다.
예를 들어, 능동형 이미징 시스템에 포함되는 영상 생성부에서 획득하고자 하는 전체 이미징 영역을 판단하고 전체 이미징 영역에 대한 분할을 수행할 수 있다. 영상 생성부가 움직일 수 없는 경우, 레이저의 빔이 스캐닝할 수 있는 빔의 범위를 고려하여 분할 이미징 영역을 결정할 수 있다. 또 다른 예로, 빔 스팟을 기반으로 이미지를 생성할 경우, 능동형 이미징 시스템에 포함된 마이크로 렌즈들의 배열, 마이크로 렌즈 어레이의 선택적 수광 광각 등을 고려하여 빔 스팟의 위치를 결정할 수 있다. 능동형 이미징 시스템에서는 분할 이미징 영역에 대한 정보를 레이저로 전송할 수 있다. 분할 이미징 영역에 대한 정보는 레이저가 회전과 같은 움직임을 통해 레이저 빔을 조사해야 하는 위치에 대한 정보 또는 레이저의 회전각에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
레이저 빔을 기반으로 분할 이미징 영역에 대한 스캐닝을 수행한다(단계 S810).
예를 들어, 단계 S800에 따라 분할된 분할 이미징 영역에 대한 정보는 레이저로 전송될 수 있다. 레이저는 분할 이미징 영역에 대한 정보를 기반으로 각각의 분할 이미징 영역에 대한 스캐닝을 수행할 수 있다. 레이저는 각각의 분할 이미징 영역에 대해 일정 시간 동안 레이더 빔을 조사할 수 있다.
각각의 분할 이미징 영역에 대한 반사광을 수집하여 분할 이미지를 생성한다(단계 S820).
예를 들어, 영상 생성부는 레이더에 의해 조사된 빔을 기반으로 각각의 분할 이미징 영역에 대한 분할 이미지를 생성할 수 있다. 생성된 분할 이미지는 메모리에 저장될 수 있다.
분할 이미지를 기반으로 전체 이미지를 생성한다(단계 S830).
각각의 분할 이미징 영역에서 획득된 분할 이미지는 메모리에 저장될 수 있고, 메모리에 저장된 분할 이미지를 기반으로 전체 이미지를 생성할 수 있다.
각각의 분할 이미지를 기반으로 전체 이미지를 생성하기 위한 방법으로 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 각각의 분할 이미징 영역은 다른 분할 이미징 영역과 일부의 영역이 겹치도록 분할될 수 있다. 이러한 방식으로 각각의 분할 이미지에는 상호 겹치는 영역이 존재할 수 있다. 분할 이미지 간에 겹치는 부분에 대한 데이터 중첩을 통해서 전체 이미지를 획득할 수 있다. 데이터의 중첩은, 예를 들어, 복수의 픽셀의 화소값에 대한 평균값을 산출하는 방식에 의해 수행될 수 있다. 또는 각 분할 이미지의 에지에 대한 정보와 같은 이미지 별 정보의 연속성을 고려하여 복수의 분할 이미지를 합쳐서 하나의 전체 이미지를 생성할 수 있다. 또는 통계적인 화소값 분석을 통해 각 분할 이미지 간의 합성을 수행할 수 있다.
이러한 관심 영역을 다수의 작은 영역으로 분할하고 레이저 빔으로 작은 영역들을 스캔하는 레이저 조사 이미징 방법에서는 물체의 위치 정보의 일부분 또는 전체는 레이저의 스캔 각도에서 알 수 있어 이미지 센서의 화소수는 감소할 수 있으면 이미지 센서의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 레이저 빔이 조사되는 작은 영역들의 이미지들을 프리즘이나 마이크로 렌즈 어레이를 사용하여 하나의 이미지 센서에 통합되어 중첩되게 함으로써 이미지 센서의 화소수는 감소시키고 이미지 센서의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 레이저 레이다와 같은 응용에서는 이미지 센서의 검출기는 매우 짧은 펄스 폭을 가지는 광 출력을 감지하여야 하므로 빠른 속도로 동작하기 위하여 낮은 콘덴서 용량을 요구하게 된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 이미지 센서의 검출기의 크기를 작게 할 수 있어 빠른 속도의 동작이 가능하게 된다.
즉, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미징 시스템을 사용함으로써 관심 영역을 다수의 작은 영역으로 분할하고, 레이저 빔으로 작은 영역들을 스캔할 수 있다. 따라서, 이미지 센서가 각 작은 영역에 대하여 분할되지 않고 통합되어 이미지 센서를 작고 간단하게 구현할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미지 시스템을 나타낸 개념이다.
도 9에서는 설명의 편의상 능동형 이미지 시스템에서 레이저와 이미지 생성부가 하나의 구성부로 구현된 것을 가정하여 개시한다. 레이저와 이미지 생성부는 서로 분리되어 구현될 수도 있다.
레이저와 이미지 생성부는 도 2 내지 도 8에서 개시한 본 발명의 실시예에 따른 능동형 이미지 시스템의 동작을 수행할 수 있다. 각 구성부의 동작을 예시적으로 개시하면 아래와 같다.
도 9를 참조하면, 능동형 이미지 시스템은 레이저와 이미지 생성부를 포함할 수 있고, 영상 생성부는 레이저(905), 반사광 수신부(900), 이미지 분할부(910), 이미지 센서(920), 분할 이미지 합성부(930), 메모리(940), 프로세서(950) 등을 포함할 수 있다.
레이저(905)는 이미징 영역에 펄스광을 조사할 수 있다. 레이저(905)는 각각의 분할 이미지 영역에 펄스광을 조사하여 전체 이미징 영역에 대한 스캐닝을 수행할 수 있다. 예를 들어, 레이저(905)는 후술할 이미지 분할부(910)로부터 분할 이미징 영역에 대한 정보를 획득하고 각각의 분할 이미징 영역에 대해 펄스광을 조사할 수 있다. 분할 이미징 영역에 대한 정보는 각각의 분할 이미징 영역에 대한 위치 정보 및/또는 레이저(905)가 움직여야 하는 이동에 대한 정보(예를 들어, 회전각), 스캐닝 시간에 대한 정보 등을 포함할 수도 있다.
반사광 수신부(900)는 레이저(905)가 분할 이미징 영역에 대해 조사한 빛에 대한 반사광을 수신하기 위해 구현될 수 있다.
이미지 분할부(910)는 이미징 영역을 분할하여 분할 이미징 영역(예를 들어, 빔 스팟)을 설정할 수 있다. 이미지 생성부가 움직일 수 없는 경우, 이미지 분할부(910)는 레이저(905)의 빔이 스캐닝할 수 있는 빔의 범위를 고려하여 분할 이미징 영역을 결정할 수 있다. 또 다른 예로, 빔 스팟을 기반으로 이미지를 생성할 경우, 이미지 분할부(910)는 능동형 이미징 시스템에 포함된 마이크로 렌즈들의 배열, 마이크로 렌즈 어레이의 선택적 수광 광각 등을 고려하여 빔 스팟의 위치를 결정할 수 있다.
이미지 분할부(910)는 이미징 영상을 분할한 후 분할 이미징 영역에 대한 정보를 레이저(905)로 전송할 수 있다. 분할 이미징 영역에 대한 정보는 레이저(905)가 회전과 같은 움직임을 통해 레이저 빔을 조사해야 하는 위치에 대한 정보 또는 레이저의 회전각에 대한 정보 등이 포함될 수 있다. 만약, 이미지 생성부와 레이저(905)가 서로 다른 구성부로 구현되는 경우, 통신부가 구현되어 이미지 생성부와 레이저(960) 사이의 통신을 통해 분할 이미징 영역에 대한 정보를 전송할 수 있다.
이미지 센서(920)는 반사광 수신부(900)를 통해 수신한 각각의 분할 이미징 영역에서의 반사광 정보를 기반으로 분할 이미지를 생성할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 레이저(905)는 스캐닝을 수행하는 각각의 분할 이미징 영역에 대해 빔을 전송할 수 있고, 이미지 센서(920)는 각각의 분할 이미징 영역에 대한 반사광을 획득할 수 있다. 각각의 분할 이미징 영역에 대한 반사광 정보를 기반으로 각각의 분할 이미징 영역에 대한 분할 이미지를 생성할 수 있다.
분할 이미지 합성부(930)는 각각의 분할 이미지를 합성하여 이미징 영역에 대한 전체 이미지를 생성할 수 있다. 전술한 바와 같이 분할 이미지를 합성하여 전체 이미지를 생성하기 위해서는 다양한 방법이 사용될 수 있다.
메모리(940)는 각각의 분할 이미징 영역에 대한 분할 이미지를 저장하기 위해 구현될 수 있다.
프로세서(950)는 레이저(905), 반사광 수신부(900), 이미지 분할부(910), 이미지 센서(920), 분할 이미지 합성부(930), 메모리(940)의 동작을 제어하기 위해 구현될 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 이미지 센서를 포함하는 이미지 생성 장치 및 레이저를 포함하는 능동형 이미징 시스템에서 이미지를 획득하는 방법에 있어서,
    이미징 영역의 복수의 부분에 순차적으로 상기 레이저의 빔을 조사하는 단계;
    기계적 움직임 없이 상기 이미지 생성 장치를 사용하여 상기 이미징 영역의 상기 복수의 부분으로부터 순차적으로 반사된 빛을 굴절시키고, 그리고 순차적으로 굴절된 빛을 수신하는 단계;
    상기 이미지 생성 장치를 사용하여, 상기 순차적으로 굴절된 빛에 기초하여 복수의 순차적인 이미지를 생성하는 단계; 및
    상기 이미지 생성 장치를 사용하여 상기 복수의 순차적인 이미지 및 상기 빔의 순차적인 각도 정보에 기반하여 상기 이미징 영역에 대한 전체 이미지를 생성하는 단계를 포함하되,
    상기 복수의 순차적인 이미지는 상기 이미징 영역의 상기 복수의 부분에 각각 복수의 각도로 상기 빔을 순차적으로 조사함으로써 생성되고,
    상기 반사된 빛은 프리즘을 통해 굴절되는 능동형 이미징 시스템에서 이미지를 획득하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이미징 영역의 상기 복수의 부분은 복수의 빔 스팟에 대응하고,
    상기 복수의 빔 스팟은 이미지 생성부에서 얻고자 하는 상기 이미징 영역의 화소수와 배치에 따라 결정되는 능동형 이미징 시스템에서 이미지를 획득하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이미징 영역의 상기 복수의 부분은 복수의 빔 스팟에 대응하고,
    상기 이미지 생성 장치는 제1 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이, 및 제2 렌즈를 더 포함하고
    상기 제1 렌즈를 통해 입사되는 빛은 굴절되어 상기 마이크로 렌즈 어레이에 포함되는 하나의 마이크로 렌즈로 입사되고,
    상기 하나의 마이크로 렌즈는 입사된 빛을 상기 능동형 이미징 시스템의 중심축과 평행하도록 굴절시키고,
    상기 제2 렌즈는 상기 하나의 마이크로 렌즈로부터 굴절된 빛을 상기 이미지 센서로 포커싱하는 능동형 이미징 시스템에서 이미지를 획득하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 복수의 화소로 이루어지고 상기 레이저의 스캐닝 각도에 따라 상기 이미징 영역으로부터 상기 복수의 순차적인 이미지를 획득하는 능동형 이미징 시스템에서 이미지를 획득하는 방법.
  6. 능동형 이미징 시스템에 있어서, 상기 능동형 이미징 시스템은,
    이미징 영역의 복수의 부분에 순차적으로 빔을 조사하는 레이저; 및
    이미지 센서를 포함하는 이미지 생성부를 포함하되,
    상기 이미지 생성부는 기계적 움직임 없이,
    상기 이미징 영역의 상기 복수의 부분으로부터 순차적으로 반사되는 빛을 굴절하고,
    상기 순차적으로 반사되는 빛을 수신하고,
    상기 굴절된 빛에 기반하여 복수의 순차적인 이미지를 생성하고, 그리고
    상기 복수의 순차적인 이미지 및 상기 레이저의 순차적인 각도 정보에 기반하여 상기 이미징 영역에 대한 전체 이미지를 생성하되,
    상기 레이저는 상기 이미징 영역의 상기 복수의 부분에 각각 복수의 각도로 상기 빔을 순차적으로 조사하고,
    상기 이미지 생성부는 상기 순차적으로 반사되는 빛이 굴절되는 프리즘을 더 포함하는 능동형 이미징 시스템.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 이미징 영역의 상기 복수의 부분은 복수의 빔 스팟에 대응하고,
    상기 복수의 빔 스팟은 상기 이미지 생성부에서 얻고자 하는 이미지의 화소수와 배치에 따라 결정되는 능동형 이미징 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 이미징 영역의 상기 복수의 부분은 복수의 빔 스팟에 대응하이고,
    상기 이미지 생성부는 제1 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이, 및 제2 렌즈를 더 포함하고,
    상기 제1 렌즈를 통해 입사되는 빛은 굴절되어 상기 마이크로 렌즈 어레이에 포함되는 하나의 마이크로 렌즈로 입사되고,
    상기 하나의 마이크로 렌즈는 입사된 빛을 상기 능동형 이미징 시스템의 중심축과 평행하도록 굴절시키고,
    상기 제2 렌즈는 상기 하나의 마이크로 렌즈로부터 굴절된 빛을 상기 이미지 센서로 포커싱하는 능동형 이미징 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 복수의 화소로 이루어지고 상기 레이저의 상기 빔의 스캐닝 각도에 따라 상기 복수의 순차적인 이미지를 획득하는 능동형 이미징 시스템.
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