KR20150093267A - 다각도 디퓨저 조합장치 및 3ｄ 카메라 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서로 다른 확산각도를 가지는 복수의 디퓨저를 구비하여 이들 중 하나를 선택하여 사용할 수 있도록 하는 다각도 디퓨저 조합장치 및 3Ｄ 카메라를 개시(introduce)한다. 상기 다각도 디퓨저 조합장치는, 일렬로 설치되어 있는 적어도 2개의 디퓨저를 포함하는 디퓨저홀더를 구비하거나, 카메라에 고정된 디퓨저 및 상기 디퓨저와 일정 거리 떨어져 설치되며 일렬로 설치되어 있는 적어도 2개의 디퓨저를 포함하는 디퓨저홀더를 구비하거나, 각각 일렬로 설치되어 있는 적어도 2개의 디퓨저를 포함하는 제1디퓨저홀더 및 제2디퓨저홀더를 구비한다. 상기 3Ｄ 카메라는, 제1항, 제2항 및 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 다각도 디퓨저 조합장치가 설치되어 있다.

Description

다각도 디퓨저 조합장치 및 3Ｄ 카메라 {Multi angle diffuser combine unit and 3Ｄ camera using the combine unit}
본 발명은 디퓨저에 관한 것으로, 특히, 서로 다른 확산각도를 가지는 복수의 디퓨저를 구비하며, 이들 중 하나를 선택하여 사용할 수 있도록 하는 다각도 디퓨저 조합장치 및 상기 조합장치를 사용하는 3Ｄ 카메라에 관한 것이다.
3D 카메라의 동작 방식으로는, 카메라의 광원으로부터 발사되는 레이저나 적외선이 피사체에 반사되어 되돌아 오는 시간을 이용하여 피사체의 거리/깊이를 측정할 수 있는 TOF(Time Of Flight) 방식과 3차원으로 배열된 적어도 3대의 카메라로 입사되는 빛을 이용하여 3차원 영상을 생성하는 SL(Structure Light) 방식으로 크게 구분할 수 있으며, 두 방식 모두 광원(light source)으로는 적외선(Infra Red)을 공통적으로 사용한다.
광원으로 사용되는 적외선은 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)를 이용하거나 레이저 다이오드(Laser Diode)를 이용하여 생성하는 것이 일반적이다. 최근에는 카메라에 대한 고성능(high performance) 및 빠른 응답(quick response) 특성에 대한 요구에 따라 발광다이오드보다는 레이저 다이오드의 사용이 빈번해지고 있다.
레이저 다이오드를 이용하여 생성하는 적외선 빔(Beam)은 직진성을 가지고 있기 때문에, 적외선 빔을 피사체에 골고루 퍼지게 하기 위해서는 빛을 확산시키는 디퓨저(Diffuser)가 필요하다. 기본적으로 디퓨저를 통해 방사된 빛이 피사체에 반사되어 되돌아 오는 빛을 3D 렌즈로 수신하여 깊이(depth) 값을 판별하게 되므로, 디퓨저를 선택하는 기준으로 디퓨저의 확산각도가 중요하다.
도 1은 굴절각도에 따른 종래의 디퓨저들을 나열한 것이다.
도 1을 참조하면, 레이저 다이오드(10)로부터 방출되는 직진하는 적외선 빔은 각각 바디(20)에 장착된 확산각이 서로 다른 3개의 디퓨저(30-1, 30-2, 30-3)에서 일정한 각도로 확산된다. 확산각도는 도 1(a), 도 1(b) 및 도 1(c) 순서(θ1<θ2<θ3)로 커진다.
도 1에 도시한 바와 같이, 레이저 다이오드로부터 방출되는 직진성의 빔이 디퓨저를 통과하면서 디퓨저에 설정된 확산각에 따라 확산되는데, 확산각이 작을 수록 빛의 분포가 집중되어 전력(power)이 높게 형성되므로 상대적으로 원거리의 피사체를 인식하는데 장점이 있다. 그러나 이 경우 확산각이 좁아지므로 근거리의 넓은 범위의 피사체에는 적합하지 않다는 단점이 있다. 반대로 확산각이 넓은 경에는 근거리의 넓은 범위의 피사체에는 적합하지만 원거리의 피사체에는 적합하지 않으며, 이 경우 원거리 촬영을 위해서는 레이저 다이오드로부터 방출되는 빔의 전력을 높여야 하는 단점이 있다.
상술한 바와 같이, 각각의 장점 및 단점이 있기 때문에, 원거리의 촬영에 적합한 디퓨저와 근거리의 촬영에 적합한 디퓨저를 그대로 사용하는 것 보다는 중간 정도의 확산각을 가지는 표준 디퓨저를 사용하는 것을 선호하는 편이다. 이 경우 원거리 또는 근거리의 검출을 위해서 별도의 외부전원을 추가로 공급하거나 설치되어 있는 디퓨저의 전면 외부에 다른 디퓨저를 추가로 설치하여 사용하고 있어 사용에 큰 불편이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 서로 다른 확산각도를 가지는 복수의 디퓨저를 구비하여 이들 중 하나를 선택하여 사용할 수 있도록 하는 다각도 디퓨저 조합장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 다각도 디퓨저 조합장치를 사용하는 3Ｄ 카메라를 제공하는 것에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 다각도 디퓨저 조합장치는, 디퓨저홀더 및 상기 디퓨저홀더에 일렬로 설치되어 있는 적어도 2개의 디퓨저를 포함하며, 상기 디퓨저홀더는 3Ｄ 카메라의 레이저 다이오드의 빔이 방출되는 면에서 일정한 거리 떨어져 설치된다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 따른 일 면에 따른 다각도 디퓨저 조합장치는, 디퓨저, 상기 디퓨저와 일정 거리 떨어져 설치되는 디퓨저홀더 및 상기 디퓨저홀더에 일렬로 설치되어 있는 적어도 2개의 디퓨저를 포함하며, 상기 디퓨저는 3Ｄ 카메라의 레이저 다이오드의 빔이 방출되는 면에서 일정한 거리 떨어져 고정된다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 일 면에 따른 다각도 디퓨저 조합장치는, 제1디퓨저홀더, 상기 제1디퓨저홀더와 일정한 거리 떨어져 설치되는 제2디퓨저홀더 및 상기 제1디퓨저홀더와 상기 제2디퓨저홀더에 각각 일렬로 설치되어 있는 적어도 2개의 디퓨저를 포함하며, 상기 제1디퓨저홀더는 3Ｄ 카메라의 레이저 다이오드의 빔이 방출되는 면에 설치된다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 3Ｄ 카메라는, 제1항, 제2항 및 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 다각도 디퓨저 조합장치가 설치되어 있다.
본 발명에 따른 다각도 디퓨저 조합장치 및 3Ｄ 카메라는, 적어도 2개의 다채널 광학적 방사 디퓨저를 선택하여 사용할 수 있으므로, 피사체의 심도나 검출 범위에 따라 좁은 각에서부터 넓을 각에 이르기까지 조절할 수 있으며, 동시에 근거리부터 원거리에 이르기까지 설정범위 내에서 모든 영역대의 위치검출이 가능한 장점이 있다.
도 1은 굴절각도에 따른 종래의 디퓨저들을 나열한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 다각도 디퓨저 조합장치의 구성을 나타낸다.
도 3은 다각도 디퓨저 조합장치의 일 실시 예를 나타낸다.
도 4는 다각도 디퓨저 조합장치의 다른 일 실시 예를 나타낸다.
도 5는 서로 다른 확산각을 가지는 디퓨저의 광학적 특성을 나타낸다.
도 6은 동일한 확산각을 가지는 2개의 디퓨저를 중첩하여 사용하는 경우의 광학적 특성을 나타낸다.
도 7은 서로 다른 확산각을 가지는 2개의 디퓨저를 중첩하여 사용하는 경우의 광학적 특성을 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 다각도 디퓨저 조합장치의 구성을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 다각도 디퓨저 조합장치(200)는, 레이저 다이오드(10)의 적외선 빔이 방출되는 방향에 설치되어 레이저 다이오드(10)로부터 방출되는 직진성의 적외선 빔을 일정하게 굴절시키는 기능을 수행하며, 디퓨저 홀더(20) 및 디퓨저 홀더(20)에 직렬로 배열된 확산각이 서로 다른 3개의 디퓨저(30-1 ~ 30-3)를 포함한다.
도 3은 다각도 디퓨저 조합장치의 일 실시 예를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 다각도 디퓨저 조합장치(200)는 디퓨저 홀더(20)에 직렬로 배열되어 있어, 슬라이드 방식으로 즉 좌우로 이동(화살표 방향)하여 필요한 디퓨저를 선택하여 사용할 수 있다.
도 4는 다각도 디퓨저 조합장치의 다른 일 실시 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 다각도 디퓨저 조합장치(200)는 중심축(401)을 중심으로 회전(화살표 방향)하는 다이얼 형태로 제작될 수 있으며, 각각의 디퓨저(30-1 ~ 30-3)는 중심축(401)으로부터 동일한 거리 떨어져 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 실시 예는 수동으로 필요한 디퓨저를 선택할 수도 있지만, 자동으로 선택하게 할 수도 있다. 여기서 자동으로 선택한다는 것은 손으로 조작하되 간접적인 조작으로 선택하는 구성 이외에 카메라가 피사체의 거리를 감지하여 사용자의 선택 없이 카메라 스스로가 선택하는 기술을 포함한다. 이 분야의 통상의 지식을 가진 기술자는 상기의 설명으로부터 상기의 기술을 쉽게 구현할 수 있으므로, 여기서는 자세한 내용은 기재하지 않는다.
상술한 바와 같이 레이저 다이오드(10)의 적외선 빔이 방출되는 면에 선택된 하나의 디퓨저를 설치하는 실시 예도 가능하지만, 아래에서 설명하는 바와 같이 적어도 2개의 디퓨저를 중복으로 설치하는 실시 예도 가능하다.
이하에서는 본 발명에 따른 다각도 디퓨저 조합장치의 또 다른 실시 예에 대해 설명한다.
도 5는 서로 다른 확산각을 가지는 디퓨저의 광학적 특성을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 설명의 편의를 위해 확산각이 θ4인 제1디퓨저(50-1)와 확산각이 θ5인 제2디퓨저(50-2)인 2개의 디퓨저 만 도시하였으며, 제2디퓨저(50-2)의 확산각(θ5)이 제1디퓨저(50-1)의 확산각(θ4) 보다 크다고 가정한다.
도 6은 동일한 확산각을 가지는 2개의 디퓨저를 중첩하여 사용하는 경우의 광학적 특성을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 동일한 확산각(θ4)을 가지는 2개의 디퓨저(50-1)를 중첩시켰을 경우, 최종 확산각(θ6)은 디퓨저(50-1) 하나의 확산각(θ4)에 비해 크게 된다. 이는 디퓨저(50-1)가 직선으로 입사되는 빛을 일정한 각도로 확산시키므로, 직선으로 입사되는 것이 아니라 이미 일정한 각도를 가지고 입사되고 있는 적외선 빔에 대해서는 확산각이 더 넓게 되는 것은 광학적으로 당연하다.
도 7은 서로 다른 확산각을 가지는 2개의 디퓨저를 중첩하여 사용하는 경우의 광학적 특성을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 서로 다른 확산각(θ4, θ5)을 가지는 2개의 디퓨저(50-1, 50-2)를 중첩시켰을 경우의 최종 확산각(θ7)은, 두 개의 디퓨저 중 확산각이 상대적으로 큰 디퓨저(50-2)의 확산각(θ5)에 비해 크게 된다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 적어도 2개의 디퓨저를 중첩하여 사용하고자 하는 경우, 하나의 디퓨저 홀더에 적어도 2개의 디퓨저가 설치되고, 또 다른 하나의 디퓨저 홀더에 적어도 2개의 디퓨저가 설치되며, 상기 2개의 디퓨저 홀드는 카메라의 레이저 다이오드의 빔이 방출되는 면에 중첩되도록 설치한다. 이 때, 각각의 디퓨저 홀드는 각각 슬라이드 방식 또는 다이얼 방식으로 이동이 가능하도록 하여, 중첩되는 디퓨저도 선택할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 8은 2개의 디퓨저 홀더를 사용하는 다각도 디퓨저 조합장치의 실시 예를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 제1디퓨저홀더(20-1) 및 제2디퓨저홀더(20-2)에는 각각 3개씩의 디퓨저(30-1 ~ 30-3, 30-4 ~ 30-6)를 포함하고 있으며, 각각 화살표 방향으로 독자적으로 이동할 수 있어, 다양한 조합의 확산각을 얻을 수 있다.
도 8에는 슬라이딩 방식의 실시 예에 대해서 도시하였지만, 이를 확장하면 다이얼 방식도 쉽게 구현할 수 있다. 또한 도 8에는 각각의 디퓨저홀더에 적어도 2개의 디퓨저가 설치되어 있고, 2개의 디퓨저홀더가 모두 이동이 가능하지만, 하나의 디퓨저는 카메라(미도시)에 고정되어 있고, 하나의 디퓨저홀더가 고정된 디퓨저에 중첩되도록 하는 실시 예도 가능하다.
종래의 디퓨저는 카메라의 전면부에 고정되어 있어 이를 교체하지 않고는 다른 확산각을 가지는 디퓨저를 사용할 수 없었다는 불편함이 있었다.
그러나 본 발명에 따른 다각도 디퓨저 조합장치는 레이저 다이오드의 전면에 설치되는 것은 종래의 경우와 동일하지만, 슬라이드 방식으로 또는 다이얼 식으로 디퓨저의 교체가 가능하므로, 보다 다양한 방사범위를 선택하여 사용할 수 있다. 따라서 전력의 추가 소비나 디퓨저의 전면 외부에 다른 디퓨저를 추가로 설치하는 불편함이 없다는 장점이 있다.
카메라에 본 발명에 따른 다각도 디퓨저 조합장치를 설치하는 방법도 다양한데, 예를 들면, 슬라이드 방식으로 원하는 디퓨저를 선택할 수 있는 도 3에 도시된 실시 예의 경우에는 일정한 좌우 공간을 두고 카메라의 앞단에 끼워넣는 방식의 구현이 가능하다. 또한 다이얼식으로 원하는 디퓨저를 선택할 수 잇는 도 4에 도시된 실시 예의 경우에는 중심축(401)이 카메라의 전면에 설치되어 있어야 하며, 중심축(401)을 중심으로 홀더(20)가 회전할 수 있는 공간이 마련되도록 하면 될 것이다.
다시 말하면, 본 발명에 따른 다각도 디퓨저 조합장치를 종래의 카메라에 설치되어 있는 디퓨저와 일 대 일로 대체할 수는 없고, 다각도 디퓨저 조합장치의 형태에 따라 새로운 형태의 카메라가 제작되어야 할 것이다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.
10: 레이저 다이오드
20, 20-1, 20-2: 디퓨저 홀더
30, 30-1 ~30-6: 디퓨저

Claims (5)

  1. 디퓨저홀더; 및
    상기 디퓨저홀더에 일렬로 설치되어 있는 적어도 2개의 디퓨저;를 포함하며,
    상기 디퓨저홀더는 3Ｄ 카메라의 레이저 다이오드의 빔이 방출되는 면에서 일정한 거리 떨어져 설치되는 것을 특징으로 하는 다각도 디퓨저 조합장치.
  2. 디퓨저;
    상기 디퓨저와 일정 거리 떨어져 설치되는 디퓨저홀더; 및
    상기 디퓨저홀더에 일렬로 설치되어 있는 적어도 2개의 디퓨저;를 포함하며,
    상기 디퓨저는 3Ｄ 카메라의 레이저 다이오드의 빔이 방출되는 면에서 일정한 거리 떨어져 고정되는 것을 특징으로 하는 다각도 디퓨저 조합장치.
  3. 제1디퓨저홀더;
    상기 제1디퓨저홀더와 일정한 거리 떨어져 설치되는 제2디퓨저홀더; 및
    상기 제1디퓨저홀더와 상기 제2디퓨저홀더에 각각 일렬로 설치되어 있는 적어도 2개의 디퓨저;를 포함하며,
    상기 제1디퓨저홀더는 3Ｄ 카메라의 레이저 다이오드의 빔이 방출되는 면에 설치되는 것을 특징으로 하는 다각도 디퓨저 조합장치.
  4. 제1항, 제2항 및 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 디퓨저홀더, 상기 제1디퓨저홀더 및 상기 제2디퓨저홀더 각각은,
    상기 카메라의 전면에서 카메라의 좌우로 슬라이딩하거나, 상기 카메라의 전면에서 일정한 중심축을 중심으로 다이얼방식으로 회전하는 것을 특징으로 하는 다각도 디퓨저 조합장치.
  5. 제1항, 제2항 및 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 다각도 디퓨저 조합장치가 설치된 3Ｄ 카메라.
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