KR20160144006A - 복수의 반도체 광원을 이용한 휴대용 고분광 카메라 장치 - Google Patents

복수의 반도체 광원을 이용한 휴대용 고분광 카메라 장치 Download PDF

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Abstract

고분광 카메라가 개시된다. 개시된 고분광 카메라는 피사체를 조명하는 서로 다른 파장인 복수의 반도체 광원, 상기 반도체 광원이 조명한 피사체의 영상을 획득하는 이미지 센서, 상기 이미지 센서 앞에 구비되어 센서에 입사하는 빛의 파장범위를 선택적으로 제한하는 적어도 하나 이상의 광학필터를 포함한다.

Description

복수의 반도체 광원을 이용한 휴대용 고분광 카메라 장치 {PORTABLE HYPER-SPECTRAL CAMERA APPARATUS HAVING SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICES}
본 발명은 고분광 카메라(Hyper-spectral Camera) 장치에 관한 것으로 좀더 구체적으로는 복수의 반도체 광원을 사용한 소형의 휴대용 고분광 카메라 장치의 구현에 관한 것이다. 휴대용 고분광 카메라는 일상생활 속에서 채소나 과일의 영양 및 농약잔류물 검사, 피부상태 검사, 위조수표 감별, 화초성장 검사 등 다양한 응용분야에 활용할 수 있는 장치이다.
고분광 카메라(Hyper-spectral Camera)는 카메라에 분광학(Spectroscopy)을 도입하여, 일반 디지털 칼라 카메라(Digital Color Camera)로는 불가능한 피사체의 화학적 특성정보를 포함하는 영상을 획득하는 장치이다. 더욱 상세하게 설명하면, 고분광 카메라는 피사체를 좁은 스펙트럼폭의 빛으로, 파장을 바꿔가며 다수의 사진 영상(Spatial Image)을 획득하는 장치이다. 이때 영상을 획득하는 빛의 스펙트럼폭을 밴드폭(Bandwidth), 영상을 획득하는 파장 범위를 파장대역(Spectral Range), 영상을 획득하는 파장의 수를 밴드수(Band Number)라고 한다. 서로 다른 파장으로 획득한 영상들을 중첩하면 3차원의 하이퍼큐브(Hypercube)가 만들어 지는데 이것을 분석하여 피사체의 특성을 알게 된다. 고분광 카메라에 대한 구체적인 구성 및 동작은 참고문헌 Y. Garini, I. T. Young and G. McNamara, "Spectral Imaging: Principles and Applications Cytometry" Part A 69A:735-747 (2006) 에 상세히 개시되어 있으므로 여기서는 상세한 설명은 생략 하기로 한다. 또한 그 응용분야에 대해서는 참고문헌 Hui Huang, Li Liu and Michael O. Ngadi, "Recent Developments in Hyperspectral Imaging for Assessment of Food Quality and Safety", Sensors, 14, 7248-7276 (2014) 을 참조할 수 있다.
3차원 하이퍼큐브를 얻는 방식은 크게 공간주사(Spatial Scanning), 파장주사(Spectral Scanning), 및 비 주사(Non-scanning 또는 스냅샷)방식으로 나뉜다.
공간주사 방식은 1차원 어레이 센서를 이용하며 카메라 또는 피사체를 이동하며 2차원 영상을 획득하고 파장을 바꿔가면서 다시 2차원 영상획득을 반복하는 방식이다. 파장주사 방식은 2차원 어레이 센서를 사용하며 카메라 또는 피사체의 움직임 없이 빛의 파장을 바꿔가면서 영상을 획득해 나가는 방식이다. 비 주사 방식은 한번에 서로 다른 파장에 의한 다수의 영상, 즉 하이퍼큐브를 획득하는 방식이다.
공간주사 및 파장주사 방식에서는 파장을 바꿔가며 영상을 획득하기 위해 특정파장의 빛만 투과시키는 다수의 파장필터(Spectral Filter)를 교체해 사용하며 영상을 획득하거나 투과시키는 파장을 변화시킬 수 있는 가변파장필터(Tunable Spectral Filter)를 사용할 수 있다. 따라서 이들 방식은 기계적인 움직임이 필요하거나 고가의 가변파장필터를 사용해야 하는 단점이 있다. 비주사 방식에 사용되는 이미지 센서는 하나의 공간정보를 획득하는 화소(Pixel)가 서로 다른 파장필터가 구비된 다수의 더 작은 화소(Sub Pixel)로 나누어져 있어 한번에 여러 파장에 의한 영상 획득이 가능하나 밴드수가 늘어남에 따라 이미지 센서의 크기가 크게 증가하고 가격이 매우 비싸지는 단점이 있다. 고분광 카메라용 이미지 센서에 대해서는 참고문헌 Andy Lambrechts, Pilar Gonzalez, Bert Geelen, Philippe Soussan, Klaas Tack and Murali Jayapala, "A CMOS-compatible, integrated approach to hyper- and multispectral imaging" Electron Devices Meeting (IEDM), 10.5.1 - 10.5.4 (2014)에 상세히 개시되어 있다.
통상 고분광 카메라의 광원으로는 실외에서는 태양광을, 실내에서는 백열전구, 삼파장 형광등(Compact Fluorescent Lamp(CFL)), 백색 LED(Light Emitting Diode)와 같은 조명등이 이용된다. 태양광의 스펙트럼은 자외선에서부터 적외선까지 연속적인 파장을 내기 때문에 넓은 파장대역에 걸친 고분광 영상 획득이 가능하다. 백열전구는 파장이 대략 300nm부터 시작하여 2000nm 이상까지 분포되어 있어 역시 넓은 파장대역의 고분광 영상 획득에 적합하나 에너지 효율이 낮아 최근에는 실내조명으로 사용되지 않는 추세이다. 반면 널리 사용되는 삼파장 전구 또는 백색 LED 전구는 스펙트럼이 가시광선에 집중되어 있는데 이러한 조명의 실내에서는 자외선이나 적외선 파장의 고분광 영상 획득이 어려운 문제가 있다.
1. 미국 등록특허 US8233148 Hyperspectral imaging systems 2. 미국 등록특허 US7835002 System for multi- and hyperspectral imaging 3. 미국 등록특허 US8913241 Hyperspectral imaging systemand method for imaging a remote object 4. 대한민국 등록특허 KR 10-0848763 멀티 스펙트럼 화상 촬영 장치 및 어댑터렌즈 5) 대한민국 등록특허 KR 10-0915204 변환 렌즈 및 이를 이용하는 초다중분광 영상시스템
1. Y. Garini, I. T. Young and G. McNamara, "Spectral Imaging: Principles and Applications Cytometry" Part A 69A:735-747 (2006) 2. Hui Huang, Li Liu and Michael O. Ngadi, "Recent Developments in Hyperspectral Imaging for Assessment of Food Quality and Safety", Sensors, 14, 7248-7276 (2014) 3. Andy Lambrechts, Pilar Gonzalez, Bert Geelen, Philippe Soussan, Klaas Tack and Murali Jayapala, "A CMOS-compatible, integrated approach to hyper- and multispectral imaging" Electron Devices Meeting (IEDM), 10.5.1 - 10.5.4 (2014)
본 발명의 실시 예들은 종래기술의 문제점인 다수의 파장필터 교환과 같은 기계적 움직임, 고가의 가변파장필터, 또는 고가의 비주사 방식용 이미지 센서의 사용을 배제하여 종래기술에 의한 제품보다 매우 작고 저렴하여 손쉽게 휴대할 수 있는 고분광 카메라를 제공한다. 또한 본 발명의 실시 예들은 반도체 광원을 사용하여 실내에서도 적외선이나 자외선 영역의 고분광 영상 획득을 가능하게 한다
본 발명의 실시 예에 따른 고분광 카메라는 피사체를 조명하는 서로 다른 파장을 내는 복수의 반도체 광원, 상기 반도체 광원이 조명한 피사체의 영상을 획득하는 이미지 센서, 상기 이미지 센서 앞에 구비되어 센서에 입사하는 빛의 파장범위를 선택적으로 제한하는 적어도 하나 이상의 광학필터를 포함한다.
본 발명은 파장필터가 없는 일반 이미지 센서로 파장주사방식을 구현하기 위해 상기 복수의 반도체 광원을 순차적으로 점멸하면서 피사체 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예들에 의한 고분광 카메라는 고가의 가변파장필터가 장착된 이미지 센서 사용을 배제하고 카메라 모듈을 단순화하며 저렴한 소형 카메라 제작이 가능하다. 또한 반도체 광원을 사용함으로써 빛이 부족한 실내에서 고분광 영상획득이 가능하다.
도 1은 본 발명에 의한 고분광 카메라 장치의 구성 일례를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 구성요소인 복수의 반도체 광원의 스펙트럼 모양을 나타내는 도면
도 3a는 본 발명에서 2개의 광학필터를 사용하는 방법을 설명하는 도면
도 3b는 본 발명에서 3개 이상의 광학필터를 사용하는 방법을 설명하는 도면
도 4는 삼파장 형광등으로 조명되는 실내에서 본 발명에 의해 적외선 영역의 고분광 영상을 획득하는 원리를 설명하는 도면
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 고분광 카메라 장치의 구조를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 고분광 카메라 장치의 구조를 나타내는 도면.
도 7a는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 고분광 카메라 장치의 구조를 나타내는 도면.
도 7b는 본 발명의 제4 실시 예에 의한 고분광 카메라 장치의 구조를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 제5 실시 예에 의한 고분광 카메라 장치의 구조를 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 작용을 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고분광 카메라(10)는 피사체를 조명하는 서로 다른 파장을 내는 복수의 반도체 광원(110), 상기 반도체 광원이 조명한 피사체의 영상을 획득하는 이미지 센서(120), 상기 이미지 센서(120) 앞에 구비되어 센서에 입사하는 빛의 파장범위를 선택적으로 제한하는 적어도 하나 이상의 광학필터(130) 및 상기 이미지 센서(120) 앞에 구비되어 센서에 입사하는 빛을 모아주는 광학렌즈(140)를 포함한다.
상기 반도체 광원(110)은 전류주입으로 동작하며 LED(Light Emitting Diode)또는 LD(Laser Diode)일 수 있다. 반도체 광원(110)의 파장 반치폭(FWHM: Full Width Half Maximum)은 0.1nm 에서 100nm 까지의 범위를 가질 수 있으며 바람직하게는 수nm 에서 십 수nm 범위를 가질 수 있다. 이와 같이 바람직한 파장의 반치폭은 적절한 파장필터를 사용하거나 RC(Resonant Cavity) LED로 얻어 질 수 있다. 반도체 광원의 파장은 응용분야에 따라 200nm 부터 3000nm 범위에서 선택될 수 있으며 이에 따라 반도체 재료도 200~600nm 파장 범위는 GaN계 물질(InGaAlN, AlGaN, InGaN 등 포함), 600~1200nm 파장범위는 GaAs 계 물질(InGaAlP, InGaP, InGaAs, InGaAsP 등 포함), 1200nm 이상의 파장은 InP계 물질(InGaAsP, InGaAs, InGaAlAs 등 포함)중에서 선택될 수 있다.
도 2를 참조하여 좀더 상세한 설명을 하면, 상기 복수의 반도체 광원(110)의 파장은 적어도 2개 이상 서로 다른 파장을 가질 수 있으며 각각의 스펙트럼은 도 2의 (210)과 같은 형태를 갖는데 파장간의 간격은 서로 완전히 분리될 수도 있으며 일부가 서로 중첩될 수도 있다. 각각의 반도체 광원의 스펙트럼은 종래기술에 의한 고분광 카메라에서 이미지 센서가 파장필터를 거쳐 받아 들이는 밴드폭에 해당하며 반도체 광원의 수는 밴드수(Band Number)에 해당한다. 주어진 파장대역(Spectral Range)내에서 반도체 광원이 많을수록 고분광 카메라의 정밀도는 향상된다. 일 실시 예에 따른 상기 복수의 반도체 광원(110)은 파장을 변화시킬 수 있는 가변파장(Tunable Wavelength) 소자일 수 있다.
도 1에 도시된 고분광 카메라(10)는 이미지 센서(120)를 포함할 수 있다. 상기 이미지 센서(120)는 CCD(Charge Coupled Device), CIS(CMOS Image Sensor), 또는 포토다이오드 어레이(Photodiode Array)중 하나일 수 있으며 수광부의 빛을 흡수하는 재료는 Si, SiGe, Ge 등 IV족 반도체 원소, In(Ga)As, InSb 등 III-V족 화합물 반도체, HgCdTe 등 II-VI족 화합물 반도체, PdS 와 같은 IV-VI족 화합물 반도체일 수 있다.
도 1에 도시된 고분광 카메라(10)는 광학필터(130)를 포함할 수 있다. 상기 광학필터(130)는 특정파장 이상의 긴 파장만 투과시키는 장파장 투과필터(Longpass Filter), 특정파장 이하의 짧은 파장만 투과시키는 단파장 투과필터(Shortpass Filter) 또는 특정범위의 파장만 투과시키는 밴드패스 필터(Bandpass Filter)중 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 상기 광학필터(130)는 서로 다른 굴절률을 가진 유전막(Dielectric Film)을 교대로 적층 하여 제작할 수도 있으며 특정 파장을 선택적으로 흡수 또는 투과시키는 유기 또는 무기물질일 수 있고, Fabry Perot 필터일 수 있다. 도 1에는 상기 광학필터(130)의 위치가 광학렌즈(140)와 이미지 센서(120) 사이에 위치하나 광 경로 상 이미지 센서(120) 앞에 위치하면 여기에 제한되지는 않는다.
상기 광학필터(130)는 2개 이상이 구비될 수 있다. 도 3a에 설명된 바와 같이 서로 다른 종류인 2개의 광학필터(130)가 직선으로 왕복운동 하는 홀더(310)에 구비되어 용도에 따라 교대로 사용될 수 있다. 예를 들어 장파장 투과 필터와 단파장 투과필터가 교대로 사용될 수도 있으며 서로 다른 투과 파장을 가지는 장파장 필터가 교대로 사용될 수 있다. 사용되는 광학필터의 조합에는 제한이 없다. 또는 도 3b에 예시된 바와 같이 3개 이상의 광학필터가 회전운동하는 홀더(320)에 구비되어 교대로 사용될 수도 있다.
도 1에 도시된 고분광 카메라(10)에는 광학렌즈(140)가 구비될 수 있다. 상기 광학렌즈(140)는 1개 또는 복수의 렌즈로 구성될 수 있으며 빛을 모아 이미지 센서에 전달하는 역할을 수행한다. 상기 광학렌즈(140)는 광학적으로 투명한 유리, 플라스틱과 같은 재료로 만들어질 수 있다. 상기 광학렌즈(140) 한쪽 면에 서로 다른 굴절률을 가진 유전막을 교대로 적층 하여 광학필터(130)의 기능을 결합할 수 있다.
이하 도1에 예시한 본 발명의 실시 예의 간단한 동작원리를 설명한다. 먼저 반도체 광원(110)을 모두 소등하고 피사체의 기준(Reference)영상을 획득한다. 이후 반도체 광원을 순차적으로 점멸하며 각각의 파장에 따른 영상을 획득한다. 즉 다른 반도체 광원은 모두 소등한 상태에서 파장 1만 점등하고 한 장의 영상을 획득하고, 다시 다른 반도체 광원은 모두 소등한 상태에서 파장 2만 점등하고 한 장의 영상을 획득하는 식이다. 본 발명에서 사용하는 이미지 센서(120)는 화소(Pixel)앞에 특정 파장만 투과시키는 파장필터를 구비하고 있지 않다. 따라서 반도체 광원을 점등하고 영상을 획득할 때 각 화소에는 주변조명의 빛도 함께 흡수되므로 반도체 광원을 점등하고 획득한 영상 신호에서 반도체 광원을 모두 소등하고 획득한 기준영상 신호를 빼 주어야 순수하게 반도체 광원, 즉 특정파장으로 획득한 영상이 된다. 이와 같은 방식으로 가변파장필터 없는 일반 이미지 센서로도 하이퍼큐브(HyperCube)를 얻을 수 있다.
이 방식의 한가지 문제점은 상대적으로 반도체 광원에 비해 주변광의 밝기가 매우 강할 경우 신호대 잡음비(Signal to Noise ratio)가 낮아질 수 있는 것이다. 이와 같은 문제점을 본 발명에서는 광학필터를 적절히 사용하여 해결한다. 즉, 자외선 영역의 고분광 영상을 만들 경우에는, 예를 들어 400nm 이상의 파장을 차단하는 단파장 투과필터(Shortpass Filter)를 사용하면 실내조명의 빛을 대부분 차단할 수 있으며 반대로 적외선 영역의 고분광 영상을 만들 경우에는, 예를 들어 750nm 또는 800nm 이하의 파장을 차단하는 장파장 투과필터(Longpass Filter)를 사용하여 실내 조명의 빛을 대부분 차단하여 신호대 잡음비를 높일 수 있다. 가시광선 영역의 고분광 영상을 만들 경우에는 가시광선 영역을 적절하게 분할하여 특정 파장대역만 투과하는 밴드투과 필터(Bandpass Filter)를 사용하여 신호대 잡음비를 높일 수 있다.
이해를 돕기 위해 도 4를 참조하여 삼파장 형광등이 점등되어 있는 실내에서 적외선 고분광 영상을 획득하는 일 예를 상세히 설명한다. 삼파장 형광등의 스펙트럼은 도 4의 (410)과 같은데 예를 들어 750nm 이상의 파장만 투과시키는 장파장 투과필터를 사용할 경우 750nm 이하 파장의 빛은 모두 차단되므로 이미지 센서는 삼파장 형광등의 스??트럼(410)중 (410a)로 표시된 파장 750nm 이상의 매우 약한 빛만 흡수하게 된다. 따라서 반도체 광원을 소등한 상태에서 생성하는 기준 영상은 (410a)로 표시된 빛으로만 생성된다. 이때 예를 들어 파장이 800nm 인 반도체 광원을 점등하면 이미지 센서는 (410a)로 표시된 빛 외에 (420)로 표시된 반도체 광원의 빛을 추가로 흡수하여 영상을 생성한다. 이 영상 신호에서 (410a)로 표시된 빛으로만 생성된 기준영상 신호를 빼게 되면 오로지 반도체 광원의 빛 (420)만으로 획득한 영상을 얻게 된다.
이하 도 5~8을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예들을 설명한다.
본 발명은 도 5와 같이 독립된 장치로서의 고분광 카메라(20)로 제작될 수 있다. 고분광 카메라(20)의 전면부에는 광학렌즈(140)가 구비되어 있을 수 있으며 도 5에 표시되지는 않았으나 광학렌즈(140) 뒤쪽으로 도 1의 광학필터(130), 이미지 센서(120)가 포함될 수 있다. 이때 광학필터(130)는 하나일 수 있으며 또는 복수의 광학필터가 교대로 사용될 수 있다. 광학필터는 광학렌즈(140)에 포함되어 구비될 수 있다. 독립된 고분광 카메라(20)의 전면부에는 복수의 반도체 광원(110)이 위치할 수 있다. 반도체 광원(110)의 위치는 특별히 제한되지 않는다. 독립된 고분광 카메라(20)의 상단부에는 셔터(510)가 위치할 수 있으며 후면부에는 디스플레이(520) 및 조작버튼(530)이 구비되어 사진을 찍을 때 피사체를 보거나 획득한 사진 영상을 볼 수 있다. 본 실시 예에는 이 밖에도 획득한 영상, 이를 중첩한 하이퍼큐브(Hypercube)영상 및 각종 피사체의 참조 데이타 라이브러리 등을 저장할 수 있는 메모리 소자, 카메라의 구동 및 이미지 프로세싱등을 담당할 반도체 프로세서와 이를 구동하는 소프트웨어 프로그램 등이 포함될 수 있다.
도 6을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시 예를 설명하면, 본 발명은 일반 디지털 카메라에 병합된 형태(30)로 제작될 수 있다. 본 실시 예 에서는 일반 카메라용 광학렌즈(60)와 그 안쪽에 도 6에 표시되지는 않았으나 일반 영상을 획득하는 이미지 센서가 구비될 수 있다. 같은 면에 고분광 카메라용 광학렌즈(140)가 구비되어 있을 수 있고 그 안쪽에 도 6에 표시되지는 않았으나 광학필터(130), 이미지 센서(120)가 포함될 수 있다. 또한 같은 면에 복수의 반도체 광원(110)이 위치할 수 있다.
도 7a를 참조하여 본 발명의 또다른 실시 예를 설명하면, 본 발명은 스마트폰(710)과 같은 휴대용 전자기기와 결합하여 사용할 수 있도록 탈, 부착이 가능한 형태의 고분광 카메라(40)로 제작될 수 있다. 본 실시 예의 고분광 카메라(40)의 한쪽 면에는 고분광 카메라용 광학렌즈(140)가 구비되어 있을 수 있으며 그 안쪽에 도 7a에 표시되지는 않았으나 광학필터(130), 이미지 센서(120)가 포함될 수 있다. 또한 고분광 카메라용 광학렌즈(140)가 있는 면에는 복수의 반도체 광원(110)이 위치할 수 있다. 고분광 카메라(40)와 스마트폰(710)은 도 7a에는 표시되지 않았으나 데이터를 주고받을 수 있는 커넥터로 연결될 수 있으며 기계적으로 탈,부착이 가능하도록 할 수 있다. 스마트폰(710)과 고분광 카메라(40)는 도 7a에서 예시한 바와 같이 서로 반대방향으로 결합 되는 것이 스마트폰(710)의 디스플레이(720)를 보면서 사진을 찍을 수 있어 편리할 수 있다. 도 7a 의 실시 예 에서는 고분광 카메라(40)가 스마트폰(710)하단부에 결합 되어 있으나 상단부 또는 후면부 등에 위치할 수도 있다. 도 7a에서 미 설명된 참조부호 (730)은 스마트폰의 일반카메라용 광학렌즈이며 (740)은 후래쉬 이다.
도 7b의 또다른 실시 예에 따르면 스마트폰(710)과 고분광 카메라(40)는 도 7b에 예시된 바와 같이 기계적으로는 결합 되지 않고 데이터를 주고 받을 수 있는 케이블(750)로 연결되어 사용될 수 있다.
도 8을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시 예를 설명하면, 본 발명은 스마트폰(810)과 같은 휴대용 전자기기에 내장된 형태로 사용될 수 있다. 본 실시 예 에서 스마트폰(810)의 한쪽 면에 일반 카메라용 광학렌즈(830)와는 별도로 고분광 카메라용 광학렌즈(140)가 구비되어 있을 수 있으며 그 안쪽에 도 8에 표시되지는 않았으나 광학필터(130), 이미지 센서(120)가 포함될 수 있다. 또한 같은 면에는 복수의 반도체 광원(110)이 위치할 수 있다. 도 8에서 미 설명된 참조부호 (820)은 스마트폰의 디스플레이 화면이며 (840)은 후래쉬 이다.
도 7, 8의 실시 예 에서는 간편한 설명을 위해 스마트폰을 예로 설명했으나 본 발명의 실시 예는 노트북, 타블렛 PC등 다른 휴대용 전자기기와도 동일한 수단으로 적용되어 사용할 수 있음은 자명하다.
본 발명의 실시 예에 따른 고분광 카메라는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 본 발명의 실시 예 에 따른 고분광 카메라 구성도
20: 본 발명의 구체적인 일 실시 예 에 따른 고분광 카메라
30: 본발명의 구체적인 다른 일 실시 예 에따른 고분광 카메라
40: 본발명의 구체적인 또 다른 일 실시 예 에따른 고분광 카메라
110: 복수의 반도체 광원 120: 이미지 센서
130: 광학필터 140: 광학렌즈

Claims (10)

  1. 피사체를 조명하는 서로 다른 파장을 내는 복수의 반도체 광원, 상기 반도체 광원이 조명한 피사체의 영상을 획득하는 이미지 센서, 상기 이미지 센서 앞에 구비되어 센서에 입사하는 빛의 파장범위를 선택적으로 제한하는 적어도 하나 이상의 광학필터를 포함하는 고분광 카메라 장치
  2. 피사체를 조명하는 서로 다른 파장을 내는 복수의 반도체 광원, 상기 반도체 광원이 조명한 피사체의 영상을 획득하는 이미지 센서, 상기 이미지 센서 앞에 구비되어 센서에 입사하는 빛의 파장범위를 선택적으로 제한하는 적어도 하나 이상의 광학필터, 상기 이미지 센서에서 획득한 영상 정보 및 전기적신호를 주고받을 수 있는 연결장치를 포함하는 고분광 카메라 장치; 및
    상기 고분광 카메라 장치와 휴대용 전자기기를 연결하여 연결된 전자기기를 통해 고분광 카메라를 제어하고 고분광 영상을 획득하는 방법.
  3. 휴대용 전자기기에 피사체를 조명하는 서로 다른 파장을 내는 복수의 반도체 광원, 상기 반도체 광원이 조명한 피사체의 영상을 획득하는 이미지 센서, 상기 이미지 센서 앞에 구비되어 센서에 입사하는 빛의 파장범위를 선택적으로 제한하는 적어도 하나 이상의 광학필터를 포함하는 고분광 카메라를 내장하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 1~3항에서 상기 복수의 반도체 광원의 구조는 LED(Light Emitting Diode), RC(Resonant Cavity)LED, LD(Laser Diode)중 적어도 하나인 장치.
  5. 4항에서 상기 복수의 반도체 광원은 파장이 고정된 소자 또는 파장을 변화시킬 수 있는 가변파장 소자인 장치.
  6. 4항에서 상기 복수의 반도체 광원의 파장은 범위는 200nm 부터 3000nm 까지이며 파장에 따라 반도체 광원의 재료는 GaN계(InGaAlN, AlGaN, InGaN등 포함), GaAs계(InGaAlP, InGaP, InGaAs, InGaAsP등 포함), InP계(InGaAsP, InGaAs, InGaAlAs등 포함) 물질을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 1~3항에서 상기 이미지 센서는 CCD(Charge Coupled Device), CIS(CMOS Image Sensor)또는 Photodiode array 일 수 있으며 이들 센서 수광부의 재료는 Si, SiGe, Ge등 IV족 반도체 원소, In(Ga)As, InSb등 III-V족 화합물 반도체, HgCdTe등, II-VI족 화합물 반도체, PdS와 같은 IV-VI족 화합물 반도체중 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 1~3항에서 상기 광학필터는 특정파장 이상의 긴 파장만 투과시키는 장파장 투과필터(Longpass Filter), 특정 파장 이하의 짧은 파장만 투과시키는 단파장 투과필터(Shortpass Filter) 또는 특정 범위의 파장만 투과시키는 밴드패스 필터(Bandpass Filter)중 적어도 하나인 장치.
  9. 2, 3항에서 상기 휴대용 전자기기는 디지털 카메라, 스마트폰, 노트북 컴퓨터, 타블렛 컴퓨터중 하나인 것.
  10. 1~3항에서 상기 반도체 광원을 순차적을 점멸하며 고분광 영상을 획득하는 방법 및 상기 고분광 영상신호에서 반도체 광원을 모두 소등하고 획득한 기준영상 신호를 빼서 신호대 잡음비를 높이는 방법.
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