KR102369792B1 - 촬영 장치 및 촬영 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 빔을 조사하는 광원; 상기 광원의 전방에 배치되며, 상기 광원으로부터 방출된 레이저 빔을 이차원적으로 배치된 복수 개의 빔으로 분할하는 광학계; 및 상기 광원의 광축에 대하여 소정의 각도로 기울어져 있는 광축을 포함하며, 상기 피사체로부터 반사된 복수 개의 빔을 수광하는 이미지 센서를 포함하는 촬영 장치;를 포함하는, 거리 측정 장치를 개시한다.

Description

촬영 장치 및 촬영 방법{Photographing apparatus and photographing method}
본 발명은 촬영 장치 및 촬영 방법에 관한 것으로, 상세하게는 한번에 넓은 영역에 걸쳐 대상물의 깊이(depth) 정보를 획득할 수 있는 촬영 장치 및 촬영 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 대상물까지의 거리를 측정하기 위하여 광을 이용하는 방식이 널리 이용되고 있으며, 광을 이용하여 거리를 측정하는 방식에는, 삼각측량(triangulation) 방식, TOF(Time of Flight) 방식 및 위상차(phase-shift)를 이용한 방식 등이 있다.
삼각측량 방식은 삼각측량법을 이용하여 거리를 측정하는 방법이며, TOF 방식은 거리 측정 장치로부터 광을 방출한 시간과 피사체로부터 반사되어 거리 측정 장치로 광이 되돌아온 시간의 차이를 이용하여 거리를 계산하는 방법이다. 위상차를 이용한 방식은 일정한 주파수를 가진 광을 피사체에 조사하여, 기준광과 피사체로부터 반사되어 거리 측정 장치로 되돌아온 광 사이의 위상차로부터 거리를 계산하는 방법이다.
최근, 상술한 방식 등을 이용하여 대상물의 삼차원 형상을 측정하는 촬영 장치에 대한 연구가 이루어지고 있다.
한국 등록특허 0378490 (2003.03.19)
그러나, 종래의 촬영 장치는 한번에 좁은 영역 내에 배치된 대상물의 삼차원 형상만을 측정할 수 있다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 한번에 넓은 영역에 걸쳐 대상물의 삼차원 형상을 측정할 수 있는 촬영 장치 및 촬영 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 어안 렌즈, 상기 어안 렌즈에 인접하도록 배치되며, 상기 어안 렌즈의 광축에 대하여, 서로 다른 각도로 광을 방출하는 복수 개의 발광 소자, 및 상기 복수 개의 발광 소자로부터 방출되어, 피사체로부터 반사된 광을 수광하여 전기 신호로 변환하는 이미지 센서를 포함하는, 촬영 장치를 개시한다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 발광 소자는 상기 어안 렌즈의 중심으로부터 상기 어안 렌즈로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 배치되며, 상기 어안 렌즈의 중심으로부터 멀어질수록 상기 어안 렌즈의 광축과 광이 방출되는 방향이 이루는 각도가 커질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 어안 렌즈를 지지하는 하우징을 더 포함하며, 상기 복수 개의 발광 소자는, 상기 하우징의 표면에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 하우징은 방사형 표면을 포함하며, 상기 복수 개의 발광 소자는, 상기 방사형 표면에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 이미지 센서는, 상기 하우징 내에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 어안 렌즈는 180도 이상의 화각을 갖을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 발광 소자는 적외광을 방출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 발광 소자는, 순차적으로 광을 방출하는 제1 발광 소자부 및 제2 발광 소자부를 포함하며, 상기 제1 발광 소자부 및 상기 제2 발광 소자부는 각각 복수 개의 발광 소자를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 발광 소자 사이에 배치되며, 상기 복수 개의 발광 소자 중 적어도 하나의 발광 소자로부터 방출된 광의 일부를 차단하는 차단 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 복수 개의 발광 소자를 이용하여, 서로 다른 각도로 광을 방출하는 단계, 상기 복수 개의 발광 소자로부터 방출되어 피사체로부터 반사된 후 상기 복수 개의 발광 소자와 인접하게 배치된 어안 렌즈를 통과한 광을, 이미지 센서를 이용하여 전기 신호로 변환하는 단계, 상기 전기 신호를 기반으로, 상기 피사체의 거리를 계산하는 단계, 및 계산된 상기 피사체의 거리를 기반으로, 상기 피사체의 삼차원 형상을 복원하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 발광 소자는 상기 어안 렌즈의 중심으로부터 상기 어안 렌즈로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 배치되며, 상기 어안 렌즈의 중심으로부터 멀어질수록 상기 어안 렌즈의 광축과 광이 방출되는 방향이 이루는 각도가 커질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 어안 렌즈는 180도 이상의 화각을 갖을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 발광 소자는 적외광을 방출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 발광 소자는 제1 발광 소자부 및 제2 발광 소자부를 포함하며, 상기 광을 방출하는 단계는, 상기 제1 발광 소자부 및 상기 제2 발광 소자부를 순차적으로 온(on) 시킴으로써, 순차적으로 광을 방출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 피사체로부터 상기 어안 렌즈를 통과한 후 상기 이미지 센서에 입사된 외부 가시광으로부터, 상기 피사체의 색 정보를 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 특허청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 한번에 넓은 영역에 걸쳐 대상체의 삼차원 형상을 측정할 수 있는 촬영 장치 및 촬영 방법을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 일 실시예에 따른 촬영 장치를 개략적으로 나타낸 단면도 및 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 제1 발광 소자부 및 제2 발광 소자부로부터 방출되는 광의 경로를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 촬영 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 촬영 방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 도 5의 S110 단계를 순차적으로 나타낸 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하의 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, "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.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 촬영 장치(100)는 어안 렌즈(110), 어안 렌즈(110)에 인접하도록 배치되며 어안 렌즈(110)의 광축(OA)에 대하여 서로 다른 각도로 광을 방출하는 복수 개의 발광 소자(120) 및 복수 개의 발광 소자(120)로부터 방출되어 피사체(1)로부터 반사된 광을 수광하여 전기 신호로 변환하는 이미지 센서(130)를 포함할 수 있다.
상기 어안 렌즈(110)는, 180도 이상의 화각(FOV; field of view)을 갖는 초광각 렌즈일 수 있으며, 화각이 크기 때문에 한번에 넓은 영역을 촬영할 수 있다. 촬영 장치(100) 외부의 배경으로부터 입사된 광은 어안 렌즈(110)를 통과하여 이미지 센서(130)에 입사되며, 이미지 센서(130)에 의해 수광된 광은 전기 신호로 변환된 후 신호 처리 과정을 통해 이차원 이미지로 복원될 수 있다. 그러나, 이러한 어안 렌즈(110)만으로는 삼차원 이미지를 얻을 수 없다.
일 실시예에 따른 촬영 장치(100)는 삼차원 이미지를 얻기 위하여, 어안 렌즈(110)에 인접하게 배치된 발광 소자(120)를 포함할 수 있다. 발광 소자(120)로부터 방출된 광은 피사체(1)에 의해 반사되며, 피사체(1)에 의해 반사된 광은 어안 렌즈(110)를 통과하여 이미지 센서(130)에 입사될 수 있다.
상기 발광 소자(120)는 복수 개일 수 있으며, 어안 렌즈(110)의 화각 범위 내에 있는 복수 개의 피사체(1)들에 광을 조사하기 위해 어안 렌즈(110)의 광축(OA)에 대하여 서로 다른 각도로 광을 방출할 수 있다. 이때, 복수 개의 발광 소자(120)로부터 방출된 광들은 서로 발산하는 방향으로 진행(propagation)하며, 서로 다른 피사체(1)들에 조사될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 발광 소자(120)는 어안 렌즈(110)의 중심으로부터 어안 렌즈(110)로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 배치되며 어안 렌즈(110)의 중심으로부터 멀어질수록 어안 렌즈(110)의 광축(OA)과 광이 방출되는 방향이 이루는 각도(θ1, θ2, θ3, θ4)가 커질 수 있다. 상기 발광 소자(120)로부터 방출된 광의 방향은, 방출된 광의 중심선의 방향으로 정의될 수 있다.
복수 개의 발광 소자(120)로부터 방출된 광은 각각 서로 다른 피사체(1)에 의해 반사된 후 이미지 센서(130)에 입사될 수 있다. 촬영 장치(100)로부터 피사체(1)까지의 거리는 TOF(time of flight) 방식을 통해 측정될 수 있다. TOF는 피사체(1)에 광이 조사된 후 피사체(1)로부터 다시 반사되어 돌아온 시간을 측정하여 거리를 계산하는 방식으로, 이를 통해 피사체(1)의 깊이(depth) 정보, 즉 피사체(1)의 삼차원 이미지를 얻을 수 있다.
도 1에서는, 피사체(1)를 복수 개의 사물로 표현하였지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 상기 피사체(1)는 특정 사물이 아니라 주변 배경 등일 수 있으며, 복수 개의 피사체(1)는 주변 배경의 각각 다른 영역에 대응될 수 있다.
상기 발광 소자(120)는 레이저 다이오드(laser diode) 또는 LED(light-emitting diode)일 수 있으며, 발광 소자(120)는 강도가 조절된(intensity-modulated) 근적외선(near infrared) 광을 방출할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 피사체(1)까지의 거리(d)는 하기의 계산식을 통해 얻어질 수 있다.
Figure 112015022005515-pat00001
여기서, c는 광의 속도, fmod는 조절된 주파수(modulated frequency) 및 φd는 발광 소자(120)로부터 방출된 광과 반사되어 되돌아온 광의 위상 편이(phase shift)를 의미한다.
즉, 복수 개의 발광 소자(120) 각각으로부터 방출되어 피사체(1)에 의해 반사된 광은 이미지 센서(130)에 입사된 후, 소정의 신호 처리를 거쳐 삼차원 형상으로 복원될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 어안 렌즈(110)은 180도 이상의 화각(FOV; field of view)을 갖으므로, 광축(OA)에 대하여 약 90도 이내의 범위에 배치된 피사체(1)로부터 반사된 광을 모두 수광할 수 있으므로, 넓은 영역에 배치된 피사체(1)의 삼차원 형상, 즉 피사체(1)의 깊이(depth) 정보를 한번에 획득할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 각각 일 실시예에 따른 촬영 장치를 개략적으로 나타낸 단면도 및 평면도이고, 도 3a 및 도 3b는 각각 제1 발광 소자부 및 제2 발광 소자부로부터 방출되는 광의 경로를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 일 실시예에 따른 촬영 장치(200)는 어안 렌즈(210), 어안 렌즈(210)에 인접하도록 배치되며 어안 렌즈(210)의 광축에 대하여 서로 다른 각도로 광을 방출하는 복수 개의 발광 소자(220) 및 복수 개의 발광 소자(220)로부터 방출되어 피사체(도 1, 1)로부터 반사된 광을 수광하여 전기 신호로 변환하는 이미지 센서(230)를 포함할 수 있다. 상기 어안 렌즈(210)는 하우징(240)에 의해 지지될 수 있으며, 복수 개의 발광 소자(220)는 하우징(240)의 표면(241)에 배치될 수 있다.
상기 하우징(240)은 방사형 표면(241)을 포함할 수 있으며, 복수 개의 발광 소자(220)은 방사형 표면(241)에 배치될 수 있으며, 이미지 센서(230)는 하우징(240)의 내부에 배치될 수 있다.
상기 방사형 표면(241)에 복수 개의 발광 소자(220)를 배치함으로써, 복수 개의 발광 소자(220)는 각각 서로 다른 방향을 향해 광을 조사할 수 있다. 복수 개의 발광 소자(220)는 하우징(240)에 의해 지지된 어안 렌즈(210)를 중심으로 도 2b에 도시된 바와 같이 여러 방향에 배치될 수 있으며, 배치된 형태는 규칙적일 수도 있고 불규칙적일 수도 있다.
상기 복수 개의 발광 소자(220)는 어안 렌즈(110)의 중심으로부터 어안 렌즈(210)로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 배치되며 어안 렌즈(210)의 중심으로부터 멀어질수록 어안 렌즈(210)의 광축(OA)과 광이 방출되는 방향이 이루는 각도가 커질 수 있다. 복수 개의 발광 소자(220)로부터 방출된 광은, 어안 렌즈(210)의 화각 범위 내에 있는 복수 개의 피사체(1)에 각각 조사된 후, 피사체(1)에 의해 반사되어 어안 렌즈(210)을 통과한 후 이미지 센서(230)에 입사될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수 개의 발광 소자(220)는 제1 발광 소자부(221) 및 제2 발광 소자부(222)를 포함할 수 있으며, 제1 발광 소자부(221)와 제2 발광 소자부(222)는 순차적으로 광을 방출할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 하우징(240)의 방사형 표면(241) 상에는 복수 개의 발광 소자(220)가 배치되며, 복수 개의 발광 소자(220)는 순차적으로 광을 방출하는 제1 발광 소자부(221) 및 제2 발광 소자부(222)를 포함할 수 있으며, 제1 발광 소자부(221) 및 제2 발광 소자부(222)는 각각 복수 개의 발광 소자(221a, 222a)를 포함할 수 있다.
도 3a은 일 시점(t1)에서 제1 발광 소자부(221)로부터 방출되는 광을 개략적으로 도시한 것이며, 도 3b는 다른 시점(t2)에서 제2 발광 소자부(222)로부터 방출되는 광을 개략적으로 도시한 것이다. 제1 발광 소자부(221) 및 제2 발광 소자부(222)에 포함된 복수 개의 발광 소자(221a, 222a)는 각각 소정의 발산각을 갖을 수 있다.
제1 발광 소자부(221)에 포함된 복수 개의 발광 소자(221a)로부터 방출된 광은, 측정하고자 하는 피사체(1)의 일 점(P1, P2)까지의 거리(r)를 기준으로 서로 중첩되지 않을 수 있으며, 마찬가지로 제2 발광 소자부(222)에 포함된 복수 개의 발광 소자(222a)로부터 방출된 광 또한 서로 중첩되지 않을 수 있다. 즉, 동시에 방출되는 복수 개의 광은 소정의 거리 내에서 서로 중첩되지 않을 수 있다.
이러한 구성에 의해, 일 시점(t1)에 방출되어 피사체(1)에 의해 반사된 후 이미지 센서(230)에 수광된 복수 개의 광이 이미지 센서(230)의 동일 영역으로 수광되지 않도록 하여, 복수 개의 발광 소자(221a, 222a) 각각에 대응되는 피사체(1)의 깊이(depth)를 정밀하게 계산할 수 있다.
그러나, 제1 발광 소자부(221)로부터 방출된 광과 제2 발광 소자부(222)로부터 방출된 광은 서로 중첩되는 영역(OP)을 포함할 수 있으며, 이에 의해 촬영 장치(200)에 의해 측정이 되지 않는 영역이 없도록 할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 촬영 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 촬영 장치(300)는 어안 렌즈(310), 어안 렌즈(310)에 인접하도록 배치되며 어안 렌즈(310)의 광축에 대하여 서로 다른 각도로 광을 방출하는 복수 개의 발광 소자(320) 및 복수 개의 발광 소자(320)로부터 방출되어 피사체(도 1, 1)로부터 반사된 광을 수광하여 전기 신호로 변환하는 이미지 센서(330)를 포함할 수 있다. 상기 어안 렌즈(310)는 하우징(340)에 의해 지지될 수 있으며, 복수 개의 발광 소자(320)는 하우징(340)의 방사형 표면(341)에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 촬영 장치(300)는, 복수 개의 발광 소자(320)의 사이에 배치되어, 복수 개의 발광 소자(320) 중 적어도 하나로부터 방출된 광의 일부를 차단하는 차단 부재(350)를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 동시에 방출되는 복수 개의 광은 소정의 거리 내에서 서로 중첩되지 않을 수 있으며, 일 시점에 방출되어 피사체(도 1, 1)에 의해 반사된 후 이미지 센서(330)에 수광된 복수 개의 광이 이미지 센서(330)의 동일 영역으로 수광되지 않도록 하여 복수 개의 발광 소자(320) 각각에 대응되는 피사체(1)의 깊이(depth)를 정밀하게 계산할 수 있다.
상기 복수 개의 발광 소자(320) 각각은 소정의 발산각을 갖으며, 따라서 동시에 방출되는 복수 개의 발광 소자(320) 중 인접한 발광 소자(320)에서 방출된 광이 서로 중첩될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수 개의 발광 소자(320) 사이에 복수 개의 발광 소자(320) 중 적어도 하나로부터 방출된 광의 일부를 차단하는 차단 부재(350)를 배치할 수 있으며, 이를 통해 원하지 않는 광의 중첩을 방지할 수 있다.
도 4에서는, 차단 부재(350)가 각각의 발광 소자(320) 사이에 모두 배치된 구성을 도시하고 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 다른 실시예에서는 차단 부재(350)가 일부의 발광 소자(320) 사이에만 배치될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 서로 다른 시점에 방출되는 광은 서로 중첩되는 영역을 포함할 수 있으며, 이를 고려하여 차단 부재(350)를 적절히 배치할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 촬영 방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 촬영 방법은, 복수 개의 발광 소자(120)를 이용하여, 서로 다른 각도로 광을 방출하는 단계(S110), 복수 개의 발광 소자(120)로부터 방출되어 피사체(1)로부터 반사된 후 복수 개의 발광 소자(120)와 인접하게 배치된 어안 렌즈(110)를 통과한 광을 이미지 센서(130)를 이용하여 전기 신호로 변환하는 단계(S120), 전기 신호를 기반으로 피사체(1)의 거리를 계산하는 단계(S130) 및 계산된 피사체(1)의 거리를 기반으로 피사체(1)의 삼차원 형상을 복원하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
상기 발광 소자(120)는 복수 개일 수 있으며, 어안 렌즈(110)의 화각 범위 내에 있는 복수 개의 피사체(1)들에 광을 조사하기 위해 어안 렌즈(110)의 광축(OA)에 대하여 서로 다른 각도로 광을 방출할 수 있다. 이때, 복수 개의 발광 소자(120)로부터 방출된 광들은 서로 발산하는 방향으로 진행(propagation)하며, 서로 다른 피사체(1)들에 조사될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 발광 소자(120)는 어안 렌즈(110)의 줌심으로부터 어안 렌즈(110)로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 배치되며 어안 렌즈(110)의 중심으로부터 멀어질수록 어안 렌즈(110)의 광축(OA)과 광이 방출되는 방향이 이루는 각도(θ1, θ2, θ3, θ4)가 커질 수 있다.
복수 개의 발광 소자(120)로부터 방출된 광은 각각 서로 다른 피사체(1)에 의해 반사된 후 이미지 센서(130)에 입사될 수 있다. 촬영 장치(100)로부터 피사체(1)까지의 거리는 TOF(time of flight) 방식을 통해 측정될 수 있다. TOF는 피사체(1)에 광이 조사된 후 피사체(1)로부터 다시 반사되어 돌아온 시간을 측정하여 거리를 계산하는 방식으로, 이를 통해 피사체(1)의 깊이(depth) 정보, 즉 피사체(1)의 삼차원 이미지를 얻을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 발광 소자(120)는 적외광을 방출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 어안 렌즈(110)은 180도 이상의 화각(FOV; field of view)을 갖으므로, 광축(OA)에 대하여 약 90도 이내의 범위에 배치된 피사체(1)로부터 반사된 광을 모두 수광할 수 있으므로, 넓은 영역에 배치된 피사체(1)의 삼차원 형상, 즉 피사체(1)의 깊이(depth) 정보를 한번에 획득할 수 있다.
일 실시예에 따른 촬영 방법은, 피사체(1)로부터 어안 렌즈(110)를 통과한 후 이미지 센서(130)에 입사된 외부 가시광으로부터, 피사체(1)의 색 정보를 추출하는 단계(S140)를 더 포함할 수 있다.
외부 가시광은 촬영 장치(100) 주변의 자연광일 수 있으며, 피사체(1)는 피사체(1) 주변을 광을 사방으로 반사시킬 수 있다. 피사체(1)로부터 반사된 광의 일부는 상기 어안 렌즈(110)를 통과한 후 이미지 센서(130)에 입사될 수 있으며, 이로부터 피사체(1)의 이차원 형상 및 색 정보를 추출할 수 있다.
상기 색 정보로부터, 복수 개의 발광 소자(120)를 이용하여 얻어진 삼차원 형상에 색 정보를 결합시킬 수 있으며, 이를 통해 색을 포함하는 삼차원 형상을 복원할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 도 5의 S110 단계를 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 도 5의 S110 단계는, 제1 발광 소자부(도 2a, 221)를 온(on) 시킴으로써 광을 방출하는 단계(S111) 및 제2 발광 소자부(도 2a, 222)를 온(on) 시킴으로써 광을 방출하는 단계(S112)를 포함할 수 있다.
도 2a, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 일 실시예에 따른 촬영 장치(200)에 포함된 복수 개의 발광 소자(220)는 제1 발광 소자부(221) 및 제2 발광 소자부(222)를 포함할 수 있으며, 제1 발광 소자부(221)와 제2 발광 소자부(222)는 순차적으로 광을 방출할 수 있다.
제1 발광 소자부(221)에 포함된 복수 개의 발광 소자(221a)로부터 방출된 광은, 측정하고자 하는 피사체(1)의 일 점(P1, P2)까지의 거리(r)를 기준으로 서로 중첩되지 않을 수 있으며, 마찬가지로 제2 발광 소자부(222)에 포함된 복수 개의 발광 소자(222a)로부터 방출된 광 또한 서로 중첩되지 않을 수 있다. 즉, 동시에 방출되는 복수 개의 광은 소정의 거리 내에서 서로 중첩되지 않을 수 있다.
이러한 구성에 의해, 일 시점(t1)에 방출되어 피사체(1)에 의해 반사된 후 이미지 센서(230)에 수광된 복수 개의 광이 이미지 센서(230)의 동일 영역으로 수광되지 않도록 하여, 복수 개의 발광 소자(221a, 222a) 각각에 대응되는 피사체(1)의 깊이(depth)를 정밀하게 계산할 수 있다.
그러나, 제1 발광 소자부(221)로부터 방출된 광과 제2 발광 소자부(222)로부터 방출된 광은 서로 중첩되는 영역(OP)을 포함할 수 있으며, 이에 의해 촬영 장치(200)에 의해 측정이 되지 않는 영역이 없도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시예들에 따른 촬영 장치 및 촬영 방법은, 한번에 넓은 영역에 걸쳐 대상체의 삼차원 형상을 측정할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100, 200, 300: 촬영 장치
110, 210, 310: 어안 렌즈
120, 220, 320: 발광 소자
130, 230, 330: 이미지 센서
240, 340: 하우징
350: 차단 부재

Claims (15)

  1. 어안 렌즈;
    상기 어안 렌즈에 인접하도록 배치되며, 상기 어안 렌즈의 광축에 대하여, 서로 다른 각도로 광을 방출하는 복수 개의 발광 소자; 및
    상기 복수 개의 발광 소자로부터 방출되어, 피사체로부터 반사된 광을 수광하여 전기 신호로 변환하는 이미지 센서;를 포함하며,
    상기 복수 개의 발광 소자는 서로 교대로 배치된 복수의 제1 발광 소자부 및 복수의 제2 발광 소자부를 포함하며,
    상기 복수의 제1 발광 소자부는 제1시점에 동시에 광을 방출하며 상기 복수의 제2 발광 소자부는 상기 제1시점과 다른 제2시점에 동시에 광을 방출하며,
    상기 복수의 제1 발광 소자부 각각으로부터 상기 제1시점에 동시에 방출되어 피사체에 의해 반사된 후 상기 이미지 센서에 수광되는 복수 개의 광은 상기 이미지 센서에서 서로 중첩되지 않고 수광되는, 촬영 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 발광 소자는 상기 어안 렌즈의 중심으로부터 상기 어안 렌즈로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 배치되며, 상기 어안 렌즈의 중심으로부터 멀어질수록 상기 어안 렌즈의 광축과 광이 방출되는 방향이 이루는 각도가 커지는, 촬영 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 어안 렌즈를 지지하는 하우징을 더 포함하며,
    상기 복수 개의 발광 소자는, 상기 하우징의 표면에 배치된, 촬영 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 하우징은 방사형 표면을 포함하며,
    상기 복수 개의 발광 소자는, 상기 방사형 표면에 배치된, 촬영 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는, 상기 하우징 내에 배치된, 촬영 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 어안 렌즈는 180도 이상의 화각을 갖는, 촬영 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 발광 소자는 적외광을 방출하는, 촬영 장치.
  8. 삭제
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 발광 소자 사이에 배치되며, 상기 복수 개의 발광 소자 중 적어도 하나의 발광 소자로부터 방출된 광의 일부를 차단하는 차단 부재를 더 포함하는, 촬영 장치.
  10. 복수 개의 발광 소자를 이용하여, 서로 다른 각도로 광을 방출하는 단계;
    상기 복수 개의 발광 소자로부터 방출되어 피사체로부터 반사된 후 상기 복수 개의 발광 소자와 인접하게 배치된 어안 렌즈를 통과한 광을, 이미지 센서를 이용하여 전기 신호로 변환하는 단계;
    상기 전기 신호를 기반으로, 상기 피사체의 거리를 계산하는 단계; 및
    계산된 상기 피사체의 거리를 기반으로, 상기 피사체의 삼차원 형상을 복원하는 단계;를 포함하며,
    상기 복수 개의 발광 소자는 서로 교대로 배치된 복수의 제1 발광 소자부 및 복수의 제2 발광 소자부를 포함하며,
    상기 복수의 제1 발광 소자부는 제1시점에 동시에 광을 방출하며 상기 복수의 제2 발광 소자부는 상기 제1시점과 다른 제2시점에 동시에 광을 방출하며,
    상기 복수의 제1 발광 소자부 각각으로부터 상기 제1시점에 동시에 방출되어 피사체에 의해 반사된 후 상기 이미지 센서에 수광되는 복수 개의 광은 상기 이미지 센서에서 서로 중첩되지 않고 수광되는, 촬영 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 복수 개의 발광 소자는 상기 어안 렌즈의 중심으로부터 상기 어안 렌즈로부터 멀어지는 방향으로 순차적으로 배치되며, 상기 어안 렌즈의 중심으로부터 멀어질수록 상기 어안 렌즈의 광축과 광이 방출되는 방향이 이루는 각도가 커지는, 촬영 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 어안 렌즈는 180도 이상의 화각을 갖는, 촬영 방법.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 복수 개의 발광 소자는 적외광을 방출하는, 촬영 방법.
  14. 삭제
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 피사체로부터 상기 어안 렌즈를 통과한 후 상기 이미지 센서에 입사된 외부 가시광으로부터, 상기 피사체의 색 정보를 추출하는 단계를 더 포함하는, 촬영 방법.
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