KR20150089281A - 모바일 3d 카메라 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패턴광을 피사체에 출사하는 디지털 디스플레이; 상기 패턴광에 의해 피사체에 반사되는 입사광에 의해 형성되는 2차원 영상을 센싱하는 이미지 센서; 상기 디지털 디스플레이로부터 피사체에 출사되는 패턴광 중 렌즈 표면에서 반사되어 입사되는 렌즈면 반사광을 제거하는 렌즈면 반사광 제거 광학계; 상기 디지털 디스플레이로부터 피사체에 출사되는 패턴광의 균일도를 증가시키는 휘도 균일화 광학계; 상기 디지털 디스플레이로부터 피사체에 출사되는 패턴광을 제어하여 상기 패턴광의 직진성을 향상시키는 무한초점 광학계; 상기 디지털 디스플레이에 소정의 패턴 정보를 전송하고, 디지털 디스플레이 및 이미지 센서를 제어하며, 상기 이미지 센서에 의해 센싱된 2차원 영상 정보를 수신하는 처리부; 및 상기 디지털 디스플레이, 이미지 센서, 렌즈면 반사광 제거 광학계, 휘도 균일화 광학계, 무한초점 광학계 및 처리부를 수용하는 하우징을 포함하는 모바일 3D 카메라를 제공한다.

Description

모바일 3D 카메라{Mobile 3D camera}

본 발명은 모바일 3D 카메라에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용이 간편하고, 정밀한 3차원 영상정보를 획득할 수 있는 모바일 3D 카메라에 관한 것이다.

3D 카메라(3D camera)는 피사체를 촬영하여 얻어지는 2차원 영상정보로부터 3차원 영상을 도출하여 피사체의 실제 이미지와 동일한 영상 정보를 획득하기 위한 카메라로, 산업디자인, 광고, 의료, 제조업 등 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다.

종래에는 특정 피사체에 대한 3차원 이미지(3-Dimensional image)를 획득하기 위하여 3D 카메라의 렌즈부에 패턴 마스크(Pattern mask)를 사용하였다. 상기 패턴 마스크는 유리판의 일면에 특정 패턴이 인쇄된 마스크로, 3차원 영상 정보를 얻기 위해서는 상기 패턴 마스크를 좌우로 이동하면서 3D 카메라로 피사체를 촬영하여 다수의 2차원 영상 정보를 획득하고, 상기 다수의 2차원 영상 정보를 수집하여 3차원 이미지를 도출하는 것이 일반적이었다. 그러나, 상기 종래의 3D 카메라는 유리판으로 구성된 패턴 마스크를 이용하기 때문에 3차원 영상 정보를 얻기 위해서는 원하는 패턴을 가지는 마스크를 별도로 제작하여야 하고, 패턴 마스크를 사용하여 획득된 3차원 영상 정보의 정확도가 낮다는 문제점이 있었다.

이러한, 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 발명자는 대한민국 등록특허 제10-1176770호 "치과용 3차원 스캐너 및 이를 이용한 스캐닝 방법"을 제안한바 있다. 상기 등록특허 제10-1176770호는 광원으로부터 출사되는 광에 소정의 패턴을 형성하여 패턴광을 구강내 피사체에 조사하는 디지털 프로젝터; 상기 패턴광에 의해 구강내 피사체에 반사되는 반사광에 의해 형성되는 2차원 영상을 센싱하는 카메라; 상기 디지털 프로젝터로부터 구강내 피사체에 출사되는 패턴광 및 상기 패턴광에 의해 구강내 피사체에 반사되는 반사광을 제어하는 광학계; 상기 디지털 프로젝터에 소정의 패턴 정보를 전송하고, 디지털 프로젝터 및 카메라를 제어하며, 상기 카메라에 센싱된 2차원 영상 정보를 수신하는 처리부; 및 상기 디지털 프로젝터, 카메라, 광학계 및 처리부를 수용하는 하우징을 포함하는 치과용 3차원 스캐너 및 이를 이용한 스캐닝 방법을 개시하고 있다.

그러나, 상기 등록특허 제10-1176770호의 치과용 3차원 스캐너는 별도의 패턴 마스크를 사용할 필요가 없고, 패턴을 원하는 형태에 따라 다양하게 구성할 수 있으며, 다양하고 미세한 패턴 영상을 획득할 수 있고, 3차원 영상의 정밀도가 우수하다는 이점은 있으나, 사용이 불편하다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명자는 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 사용이 간편하고, 획득하고자 하는 영상의 유효영역을 넓혀주고 영상의 가용성을 향상시키며, 영상의 균일도를 증가시키고, 정밀한 3차원 영상 정보를 획득할 수 있는 모바일 3D 카메라를 개발하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 사용이 간편한 모바일 3D 카메라를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 획득하고자 하는 영상의 유효영역을 넓혀주고 영상의 가용성을 향상시킬 수 있는 모바일 3D 카메라를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 영상의 균일도를 증가시키고, 정밀한 3차원 영상 정보를 획득할 수 있는 모바일 3D 카메라를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명에 일실시예에 따른 모바일 3D 카메라는, 패턴광을 피사체에 출사하는 디지털 디스플레이; 상기 패턴광에 의해 피사체에 반사되는 입사광에 의해 형성되는 2차원 영상을 센싱하는 이미지 센서; 상기 디지털 디스플레이로부터 피사체에 출사되는 패턴광 중 렌즈 표면에서 반사되어 입사되는 렌즈면 반사광을 제거하는 렌즈면 반사광 제거 광학계; 상기 디지털 디스플레이로부터 피사체에 출사되는 패턴광의 균일도를 증가시키는 휘도 균일화 광학계; 상기 디지털 디스플레이로부터 피사체에 출사되는 패턴광을 제어하여 상기 패턴광의 직진성을 향상시키는 무한초점 광학계; 상기 디지털 디스플레이에 소정의 패턴 정보를 전송하고, 디지털 디스플레이 및 이미지 센서를 제어하며, 상기 이미지 센서에 의해 센싱된 2차원 영상 정보를 수신하는 처리부; 및 상기 디지털 디스플레이, 이미지 센서, 렌즈면 반사광 제거 광학계, 휘도 균일화 광학계, 무한초점 광학계 및 처리부를 수용하는 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 모바일 3D 카메라는 렌즈면 반사광 제거 광학계, 휘도 균일화 광학계 및 무한초점 광학계를 동시에 회전시킬 수 있는 회전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 모바일 3D 카메라는 화면표시장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 화면표시장치는 각도 조정이 가능한 것을 특징으로 한다.

상기 화면표시장치는 터치 패널을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 화면표시장치는 음성인식장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 모바일 3D 카메라는 상기 디지털 디스플레이에 전송하는 패턴 정보 및 상기 처리부에 수신된 2차원 영상 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 모바일 3D 카메라는 외부 기기와 데이터 전송이 가능한 데이터 전송장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 모바일 3D 카메라는 촬영용 버튼을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 사용이 간편하고, 획득하고자 하는 영상의 유효영역을 넓혀주고 영상의 가용성을 향상시키며, 영상의 균일도를 증가시키고, 정밀한 3차원 영상 정보를 획득할 수 있는 모바일 3D 카메라를 제공하는 발명의 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 3D 카메라의 모습을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 모바일 3D 카메라의 모습을 개략적으로 나타낸 설명도이다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모바일 3D 카메라를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 3D 카메라의 모습을 개략적으로 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 모바일 3D 카메라의 모습을 개략적으로 나타낸 설명도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 3D 카메라는 디지털 디스플레이(10), 이미지 센서(20), 렌즈면 반사광 제거 광학계(30), 휘도 균일화 광학계(40), 처리부(40) 및 하우징(50)을 포함하여 구성된다.

디지털 디스플레이(10)는 패턴광을 피사체(S)에 출사하는 장치로, 광원을 포함하는 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 디지털 디스플레이뿐만 아니라 광원을 포함하지 않는 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등의 디지털 디스플레이를 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 디지털 디스플레이(10)는 패턴광을 외부로 출사할 수 있는 디지털 방식의 모든 디스플레이 장치를 포함한다고 할 것이다.

이미지 센서(20)는 상기 디지털 디스플레이(10)에서 피사체(S)로 출사된 패턴광이 상기 피사체(S)에 의해 반사되어 모바일 3D 카메라 방향으로 입사되는 입사광에 의해 형성되는 2차원 영상을 센싱하는 장치로, CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconsuctor) 등의 이미지 센서를 사용할 수 있다.

렌즈면 반사광 제거 광학계(31)는 디지털 디스플레이(10)로부터 피사체(S)에 출사되는 패턴광 중 광학계의 렌즈 표면에서 반사되어 입사되는 렌즈면 반사광을 제거하는 광학계로, 보다 상세하게는 디지털 디스플레이(10)에서 출사되는 빛의 일부가 렌즈면 반사광 제거 광학계(31), 휘도 균일화 광학계(32) 및 무한초점 광학계(33)를 통과하는 과정에서 상기 광학계의 렌즈 표면에 반사되어 이미지 센서(20)에 입사되는 렌즈면 반사광을 제거하여 획득하고자 하는 영상의 유효 영역을 넓혀주고 영상의 가용성을 향상시키는 기능을 한다.

휘도 균일화 광학계(32)는 디지털 디스플레이(10)로부터 피사체(S)에 출사되는 패턴광의 균일도를 증가시키는 광학계로, 보다 상세하게는 디지털 디스플레이(10)로부터 피사체(S)에 출사되는 빛의 밝기를 균일하게 하여 이미지 센서(20)에 의해 생성되는 영상의 대비를 공간적으로 선명하게 함으로써 영상의 품질을 향상시키고 측정유효영역을 넓게 하며, 3차원 높이 정보의 정확도를 제고하는 기능을 한다.

무한초점 광학계(33)는 디지털 디스플레이(10)로부터 피사체(S)에 출사되는 패턴광을 제어하여 상기 패턴광의 직진성을 향상시키는 광학계로, 보다 상세하게는 방사형으로 퍼져나가는 빛의 기본적 성질을 광학적으로 제어하여 일정 공간 내에서 직진하게 하고, 물체의 높이 정보를 빛의 파동 정보로 유지시킴으로써 3차원 높이 정보를 보다 정확하게 측정하는 것을 가능하게 한다.

처리부(40)는 디지털 디스플레이(10)에 소정의 패턴 정보를 전송하고, 디지털 디스플레이(10) 및 이미지 센서(20)를 제어하며, 상기 이미지 센서(20)에 의해 센싱된 2차원 영상 정보를 수신한다.

하우징(50)은 상기 디지털 디스플레이(10), 이미지 센서(20), 렌즈면 반사광 제거 광학계(31), 휘도 균일화 광학계(32), 무한초점 광학계(33) 및 처리부(40)를 수용한다.

본 발명의 모바일 3D 카메라는 렌즈면 반사광 제거 광학계(31), 휘도 균일화 광학계(32) 및 무한초점 광학계(33)를 동시에 회전시킬 수 있는 회전장치(34)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 회전장치(34)는 광학계를 360° 범위 내에서 수평 회전시킬 수 있는 장치로, 피사체(S)의 다양한 방향에서의 표면을 장치 전체를 회전시키는 것 없이 간편하게 광학계만을 회전시켜 측정할 수 있도록 함으로써 모바일 3D 카메라의 사용을 편리하게 하고, 영상의 정확성을 향상시켜 정밀한 3차원 영상 정보를 획득하는 것을 가능하게 한다.

또한, 본 발명의 모바일 3D 카메라는 화면표시장치(60)를 더 포함할 수 있다. 상기 화면표시장치(60)는 본 발명의 모바일 3D 카메라로 피사체(S)를 촬영하는 과정에서 실시간 영상 정보를 사용자에게 제공하기 때문에 사용자에게 사용상 편리함을 제공할 수 있다. 상기 화면표시장치(60)는 각도 조정이 가능하도록 설계될 수 있다. 즉, 각도 조정이 가능한 화면표시장치(60)는 장치, 피사체(S) 및 사용자의 시야의 방향을 일치시킴으로써 영상을 정확하게 촬영할 수 있기 때문에 정밀한 3차원 영상 정보를 획득하는 것이 가능하다. 또한, 화면표시장치는 사용자의 편리성을 제고하기 위해 터치 패널(미도시)을 더 포함하거나, 음성인식장치(미도시)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 음성인식장치는 사용자가 피사체(S)를 촬영하는 과정에서 음성으로 모바일 3D 카메라를 작동시킬 수 있기 때문에 사용자의 편리성을 더욱 제고할 수 있다.

본 발명의 모바일 3D 카메라는 디지털 디스플레이(10)에 전송하는 패턴 정보 및 처리부(40)에 수신된 2차원 영상 정보를 저장하는 저장부(70)를 더 포함할 수 있으며, 상기 저장부(70)는 처리부(40)와 함께 하우징(50)에 내장되거나 모바일 3D 카메라와 착탈 가능한 장치로 구성할 수 있다.

또한, 모바일 3D 카메라는 외부 기기와 데이터 전송이 가능한 데이터 전송장치(80)를 더 포함하도록 구성되는 것이 바람직하고, 촬영용 버튼(90)을 별도로 구성할 수 있다. 예를 들어, 촬영용 버튼(90)은 하우징(50)의 소정의 위치에 설치하여 구성할 수도 있으나, 화면표시장치(60)의 터치 패드를 이용하여 촬영용 버튼으로 활용하는 것도 가능하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10: 디지털 디스플레이 20: 이미지 센서
31: 렌즈면 반사광 제거 광학계 32: 휘도 균일화 광학계
33: 무한초점 광학계 34: 회전장치
40: 처리부 50: 하우징
60: 화면표시장치 70: 저장부
80: 데이터 전송장치 90: 촬영용 버튼

Claims (9)

1. 패턴광을 피사체에 출사하는 디지털 디스플레이;
   상기 패턴광에 의해 피사체에 반사되는 입사광에 의해 형성되는 2차원 영상을 센싱하는 이미지 센서;
   상기 디지털 디스플레이로부터 피사체에 출사되는 패턴광 중 렌즈 표면에서 반사되어 입사되는 렌즈면 반사광을 제거하는 렌즈면 반사광 제거 광학계;
   상기 디지털 디스플레이로부터 피사체에 출사되는 패턴광의 균일도를 증가시키는 휘도 균일화 광학계;
   상기 디지털 디스플레이로부터 피사체에 출사되는 패턴광을 제어하여 상기 패턴광의 직진성을 향상시키는 무한초점 광학계;
   상기 디지털 디스플레이에 소정의 패턴 정보를 전송하고, 디지털 디스플레이 및 이미지 센서를 제어하며, 상기 이미지 센서에 의해 센싱된 2차원 영상 정보를 수신하는 처리부; 및
   상기 디지털 디스플레이, 이미지 센서, 렌즈면 반사광 제거 광학계, 휘도 균일화 광학계, 무한초점 광학계 및 처리부를 수용하는 하우징;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 3D 카메라.
2. 제1항에 있어서, 상기 모바일 3D 카메라는 렌즈면 반사광 제거 광학계, 휘도 균일화 광학계 및 무한초점 광학계를 동시에 회전시킬 수 있는 회전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 3D 카메라.
3. 제1항에 있어서, 상기 모바일 3D 카메라는 화면표시장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 3D 카메라.
4. 제3항에 있어서, 상기 화면표시장치는 각도 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 모바일 3D 카메라.
5. 제3항에 있어서, 상기 화면표시장치는 터치 패널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 3D 카메라.
6. 제3항에 있어서, 상기 화면표시장치는 음성인식장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 3D 카메라.
7. 제1항에 있어서, 상기 모바일 3D 카메라는 상기 디지털 디스플레이에 전송하는 패턴 정보 및 상기 처리부에 수신된 2차원 영상 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 3D 카메라.
8. 제1항에 있어서, 상기 모바일 3D 카메라는 외부 기기와 데이터 전송이 가능한 데이터 전송장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 3D 카메라.
9. 제1항에 있어서, 상기 모바일 3D 카메라는 촬영용 버튼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 3D 카메라.

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