KR20180130378A - 산란매질 신호처리 기능이 탑재된 라이트필드 카메라 어뎁터 - Google Patents

산란매질 신호처리 기능이 탑재된 라이트필드 카메라 어뎁터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 어뎁터몸체부(200)의 양측에 렌즈결합부(230)와 카메라결합부(220)가 일체화되어 형성되며, 상기 어뎁터몸체부(200) 내부에 2D 영상을 3D 영상으로 변환하는 렌즈어레이부(210)가 설치되는 것으로, 상기 렌즈결합부(230)는 카메라렌즈(310)가 설치된 카메라렌즈부(300)를 분리 또는 결합이 가능하고, 상기 카메라결합부(220)는 이미지센서(110)가 설치된 카메라(100)를 분리 또는 결합이 가능한 것으로,
본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터는 분리 또는 결합이 가능한 어뎁터로써, 어뎁터를 사용가능한 카메라에 부착되어 3D 영상획득 기능을 가지도록 하며, 적외선 방식, 레이저 방식 등의 특수카메라가 아닌 일반적인 카메라에 장착하여 사용할 수 있어 가격이 저렴하며, 분리 및 결합에 따라 일반적인 카메라의 영상획득 시 획득영상을 2차원과 3차원으로 쉽게 전환 할 수 있게 됨으로써, 가격과 분리 및 결합과 3차원 영상 획득을 동시에 만족하는 현저한 효과가 있다.

Description

산란매질 신호처리 기능이 탑재된 라이트필드 카메라 어뎁터{LIGHT FIELD CAMERA ADAPTER WITH SCATTERING MEDIUM SIGNAL PROCESSING FUCNTION}
본 발명은 산란매질 신호처리 기능이 탑재된 라이트필드 카메라 어뎁터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분리 또는 결합이 가능한 어뎁터로써, 어뎁터를 사용가능한 카메라에 부착되어 3D 영상획득 기능을 가지도록 하며, 적외선 방식, 레이저 방식 등의 특수카메라가 아닌 일반적인 카메라에 장착하여 사용할 수 있어 가격이 저렴하며, 분리 및 결합에 따라 일반적인 카메라의 영상획득 시 획득영상을 2차원과 3차원으로 쉽게 전환 할 수 있게 됨으로써, 가격과 분리 및 결합과 3차원 영상 획득을 동시에 만족하는 라이트필드 카메라 어뎁터에 관한 것이다.
최근 정보기술 기술의 발달과 더불어 디지털 일안 반사식 (DSLR) 카메라와 미러리스 카메라로 양분되어 왔던 카메라시장에 새로운 입체적인 3차원(3D) 영상 카메라에 대한 수요가 크다. 3차원 카메라로는 스테레오 방식, 적외선 방식, 라이트필드 방식 등이 있다. 이중에서 라이트필드 카메라는 렌즈어레이를 카메라 내부에 장착하여 3차원 영상을 획득하는 최신 기술이지만, 고가의 장비이다.
종래기술로서 공개특허공보 공개번호 제10-2014-0122574호의 미러리스 카메라와 렌즈 인터페이스용 디지털 어뎁터에 있어서, 디지털 어뎁터로서 상기 미러리스 카메라 본체에서 선택렌즈에 디지털어뎁터을 통한 상기 선택렌즈가 탈착가능하게 장착된 미러리스 카메라 본체와 선택렌즈를 제어통신할 수 있는 것을 특징으로 하는 디지털 어뎁터라고 기재되어 있다.
다른 종래기술로서 등록특허공보 등록번호 제10-1473768호의 편광 라이트 필드 카메라를 이용한 스페큘러 및 디퓨즈 영상 생성 장치 및 그것의 제어방법에 있어서, 초점면에 피사체에 대한 광학적 영상을 형성하는 메인 렌즈; 상기 피사체에 일방으로 진동하는 제1 편광을 투사하는 광원부; 상기 초점면에 배치되며, 서로 직교하는 제1 및 제2 편광 필터를 이용하여 상기 광학적 영상을 필터링하는 편광필터부; 상기 광학적 영상을 전기적 영상신호로 변환하는 광센서; 상기 편광 필터부 및 상기 광센서 사이에 배치되고, 상기 초점면에 초점을 맞춘 다수의 마이크로렌즈들을 구비하는 마이크로렌즈 어레이; 및 상기 전기적 영상신호를 이용하여 하나의 영상을 생성하고, 상기 생성된 영상으로부터 피사체의 서로 다른 반사특성을 반영하는 정반사(specular) 영상 및 난반사(diffuse) 영상을 추출하는 제어부를 포함하고, 상기 제1 편광 필터는 상기 제1 편광을 통과시키고, 상기 제2 편광 필터는 상기 일방에 수직인 방향으로 진동하는 제2 편광을 통과시키는 것을 특징으로 하는 영상 생성 장치라고 기재되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 발명들은 적외선, 레이저 방식 등의 특수카메라에 일체로 형성되어 매우 고가이거나, 또는 어뎁터를 사용할 수 있는 일반적인 카메라에서 2D 영상획득만 획득 가능하여 3D 영상획득 기능을 사용하지 못함으로써, 결합 및 분리와 3D 영상 획득을 동시에 만족시키지 못하는 단점이 있었다.
따라서 본 발명 산란매질 신호처리 기능이 탑재된 라이트필드 카메라 어뎁터를 통하여, 분리 또는 결합이 가능한 어뎁터로써, 어뎁터를 사용가능한 카메라에 부착되어 3D 영상획득 기능을 가지도록 하며, 적외선 방식, 레이저 방식 등의 특수카메라가 아닌 일반적인 카메라에 장착하여 사용할 수 있어 가격이 저렴하며, 분리 및 결합에 따라 일반적인 카메라의 영상획득 시 획득영상을 2차원과 3차원으로 쉽게 전환 할 수 있게 됨으로써, 가격과 분리 및 결합과 3차원 영상 획득을 동시에 만족하는 라이트필드 카메라 어뎁터를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 어뎁터몸체부(200)의 양측에 렌즈결합부(230)와 카메라결합부(220)가 일체화되어 형성되며, 상기 어뎁터몸체부(200) 내부에 2D 영상을 3D 영상으로 변환하는 렌즈어레이부(210)가 설치되는 것으로, 상기 렌즈결합부(230)는 카메라렌즈(310)가 설치된 카메라렌즈부(300)를 분리 또는 결합이 가능하고, 상기 카메라결합부(220)는 이미지센서(110)가 설치된 카메라(100)를 분리 또는 결합이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명 산란매질 신호처리 기능이 탑재된 라이트필드 카메라 어뎁터는 분리 또는 결합이 가능한 어뎁터로써, 어뎁터를 사용가능한 카메라에 부착되어 3D 영상획득 기능을 가지도록 하며, 적외선 방식, 레이저 방식 등의 특수카메라가 아닌 일반적인 카메라에 장착하여 사용할 수 있어 가격이 저렴하며, 분리 및 결합에 따라 일반적인 카메라의 영상획득 시 획득영상을 2차원과 3차원으로 쉽게 전환 할 수 있게 됨으로써, 가격과 분리 및 결합과 3차원 영상 획득을 동시에 만족하는 현저한 효과가 있다.
도 1은 종래의 라이트필드 카메라의 구성 및 개념도
도 2는 본 발명 산란매질 신호처리 기능이 탑재된 라이트필드 카메라 어뎁터의 구성 및 개념도
도 3은 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터의 수식을 나타내는 개념도
도 4는 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터의 렌즈어레이의 위치와 이미지센서의 위치관계를 나타내는 개념도
도 5는 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터의 사시도
도 6은 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터를 결합한 예시도
도 7은 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터를 결합한 빔스플리터, 디퓨저, 및 분광센서가 설치된 카메라의 예시도
본 발명은 어뎁터몸체부(200)의 양측에 렌즈결합부(230)와 카메라결합부(220)가 일체화되어 형성되며, 상기 어뎁터몸체부(200) 내부에 2D 영상을 3D 영상으로 변환하는 렌즈어레이부(210)가 설치되는 것으로, 상기 렌즈결합부(230)는 카메라렌즈(310)가 설치된 카메라렌즈부(300)를 분리 또는 결합이 가능하고, 상기 카메라결합부(220)는 이미지센서(110)가 설치된 카메라(100)를 분리 또는 결합이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 렌즈결합부(230)가 카메라렌즈부(100)에 결합되며, 카메라결합부(220)가 카메라(100)에 결합된 상태에서, 상기 어뎁터몸체부(200)의 내부에 설치된 렌즈어레이부(210)는 카메라렌즈부(300)의 카메라렌즈(310)를 통해 들어오는 영상의 각 요소영상을 굴절하여 카메라(100)의 이미지센서(110)로 전달함으로써, 상기 이미지센서(110)에서 3D영상을 획득하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 렌즈어레이부(210)의 각각의 렌즈어레이(211)는 이미지센서(110)로부터 사이의 거리(b)만큼 떨어지는 것이며, 상기 렌즈어레이부(210)는 각각의 렌즈어레이(211)에서 굴절되는 요소영상이 이미지센서(110)의 한 점에서 모일 수 있도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 첨부 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 라이트필드 카메라의 구성 및 개념도, 도 2는 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터의 구성 및 개념도, 도 3은 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터의 수식을 나타내는 개념도, 도 4는 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터의 렌즈어레이의 위치와 이미지센서의 위치관계를 나타내는 개념도, 도 5는 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터의 사시도, 도 6은 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터를 결합한 예시도, 도 7은 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터를 결합한 빔스플리터, 디퓨저, 및 분광센서가 설치된 카메라의 예시도이다.
본 발명에 대해 구체적으로 기술하면, 도 1은 종래의 일체형으로 제작된 라이트필드 카메라의 구성도이다. 카메라 렌즈와 이미지센서 사이에 렌즈어레이이 위치한다. 그러면 3차원 물체는 카메라 렌즈와 렌즈어레이을 통과하여 이미지센서에 기록된다. 이때 렌즈어레이에 의해서 3차원 물체의 서로 다른 모습이 카메라에 기록되게 된다. 종래의 방법에서는 렌즈어레이이 카메라 내부에 장착되어 있다.
도 2는 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터의 개념도이다. 본 발명은 어뎁터몸체부(200)의 양측에 렌즈결합부(230)와 카메라결합부(220)가 일체화되어 형성되며, 상기 어뎁터몸체부(200) 내부에 2D 영상을 3D 영상으로 변환하는 렌즈어레이부(210)가 설치되는 것으로, 상기 렌즈결합부(230)는 카메라렌즈(310)가 설치된 카메라렌즈부(300)를 분리 또는 결합이 가능하고, 상기 카메라결합부(220)는 이미지센서(110)가 설치된 카메라(100)를 분리 또는 결합이 가능한 것이다.
상기 렌즈결합부(230)는 링 형상으로써, 링의 외부 원 지름이 어뎁터몸체부(200)의 외부 원 지름보다 작으며, 카메라렌즈부(300)에 결합할 수 있다.
상기 렌즈결합부(230)와 카메라렌즈부(300)는 회전결합 될 수 있는 것으로, 상기 렌즈결합부(230)의 외주연에는 나사산이 형성되고, 상기 렌즈결합부(230)의 나사산이 회전결합 될 수 있도록 카메라렌즈부(300)의 일측 내부에 나사면이 형성된 것으로 회전결합을 통해 일체로 결합할 수 있다.
그리고 상기 카메라결합부(220)는 링 형상으로써, 외부 원 지름이 어뎁터몸체부(200)의 외부 원 지름보다 작으며, 카메라(100)에 결합할 수 있다.
상기 카메라결합부(220)와 카메라(100)는 회전결합 될 수 있는 것으로, 상기 카메라결합부(220)의 외주연에는 나사산이 형성되고, 상기 카메라결합부(220)의 나사산이 회전결합 될 수 있도록 카메라(100)의 입구측 내주연을 따라 나사면이 형성된 것으로 회전결합을 통해 일체로 결합할 수 있다.
그리고 상기 어뎁터몸체부(200), 렌즈결합부(230), 및 카메라결합부(220)는 원형파이프 형상으로, 상기 어뎁터몸체부(200), 렌즈결합부(130), 및 카메라결합부(220)는 각각의 외부 원이 동심원을 이루도록 형성된다.
상기 어뎁터몸체부(200), 렌즈결합부(230), 및 카메라결합부(220)에는 내부에 빛이 통과할 수 있도록 길이방향으로 관통한 관통홀이 형성되되, 상기 관통홀은 렌즈결합부(230) 또는 카메라결합부(230)의 외부 원의 지름보다 작은 지름을 가지도록 형성된다.
상기 어뎁터몸체부(200)에 형성된 관통홀에는 빛이 통과하는 경로를 막을 수 있도록 다수의 렌즈어레이(211)로 이루어진 렌즈어레이부(210)가 설치되는 것이다.
또한, 상기 렌즈결합부(230)가 카메라렌즈부(100)에 결합되며, 카메라결합부(220)가 카메라(100)에 결합된 상태에서, 상기 어뎁터몸체부(200)의 내부에 설치된 렌즈어레이부(210)는 카메라렌즈부(300)의 카메라렌즈(310)를 통해 들어오는 영상의 각 요소영상을 굴절하여 카메라(100)의 이미지센서(110)로 전달함으로써, 상기 이미지센서(110)에서 3D영상을 획득하도록 하는 것이다.
상기 카메라렌즈부(300)의 카메라렌즈(310)에서 외부의 영상의 각 요소영상을 굴절하여 내부로 받아들이고, 내부를 통과하는 영상의 각 요소영상은 초점면을 기준으로 180 회전되고, 상기 초점면에서 회전된 영상의 각 요소영상이 렌즈어레이부(210)의 각 렌즈어레이(211)를 통해 굴절되고, 굴절된 영상요소 영상이 이미지센서(110)에 입력되는 것이다.
이때, 상기 렌즈어레이부(210)에서 동일한 렌즈어레이(211)에 입력되는 영상의 각 요소영상은 이미지센서(110)의 같은 위치에 신호로 입력된다.
그리고 상기 이미지센서(100)에 입력된 신호는 카메라(100)의 신호처리부(130)에서 연산되고, 상기 신호처리부(130)에서 연산된 신호는 저장매체에 저장, 전송매체를 통해 외부매체로 전송, 또는 카메라(100)의 디스플레이부를 통해 디스플레이 할 수 있는 것이다.
도 3은 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터의 영상 획득에서 기하광학적 관계를 나타내는 개념도이다. 렌즈어레이부(210)의 각각의 렌즈어레이(211)는 이미지센서(110)로부터 사이의 거리(b)만큼 떨어진다.
(1)
Figure pat00001
도 3에 도시된 바와 같이, 수식 1에 대해 설명하면, a는 렌즈어레이부(210)와 초점면의 거리이며, b는 렌즈어레이(211)와 이미지센서(110) 사이의 거리이며, f는 렌즈어레이부(210)의 렌즈어레이(211)에서 요소렌즈의 초점거리이다.
상기 렌즈어레이부(210)는 각각의 렌즈어레이(211)에서 굴절되는 요소영상이 이미지센서(110)의 한 점에서 모일 수 있도록 설치되어야 하는 것이며, 즉, 상기 렌즈어레이(211)와 이미지센서(110) 사이의 거리(b)을 결정하기 위해 수식 1을 통해 위치를 결정할 수 있다.
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, f≒b를 가지게 되는 것으로, 즉, f와 b는 차이가 거의 없도록 영상의 초점면 위치와, 렌즈어레이(210)의 굴절정도 및 위치와, 카메라(100)의 이미지센서(110)의 위치를 통해 연산된 위치에 설치되는 것이다.
상기 렌즈어레이부(210)의 렌즈어레이(211)에서 요소렌즈의 초점거리(f)와 렌즈어레이(211)와 이미지센서(110) 사이의 거리(b)은 유사한 정도가 되는 것이 좋으나, f와 b의 차이를 없애기 위해 f=b로 연산할 경우에는 수식 1에 따라
Figure pat00002
이 되어야함으로, f=b는 만족하지 못하게 된다.
도 5는 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터의 사시도이다. 렌즈어레이는 어덥테와 일체형으로 제작되어진다.
도 6은 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터를 종래의 카메라에 결합한 예시도를 나타낸다. 미러리스 카메라에서 카메라렌즈와 카메라 본체 사이에 어뎁터형으로 상입할 수 있다.
또한 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터는 분광카메라에도 적용이 가능하다. 도 7은 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터를 결합한 빔스플리터, 디퓨저, 및 분광센서가 설치된 카메라의 예시도이다. 도 7에서 상기 카메라(100)는 어뎁터몸체부(200)가 결합될 수 있도록 전면에 개구된 홀이 형성된 카메라몸체(101)와, 상기 카메라몸체(101)의 개구된 홀을 통해 들어오는 영상을 통과 및 반사하는 빔스플리터(150)와, 상기 빔스플리터(150)에서 통과한 영상을 입력받는 이미지센서(110)와, 상기 빔스플리터(150)에서 반사된 영상의 파장이미지를 섞는 디퓨저(121)와, 상기 디퓨저(121)를 통과한 영상을 입력받는 분광센서(120)와, 상기 이미지센서(110) 또는 분광센서(120)의 신호를 입력받아 처리하는 신호처리부(130), 상기 신호처리부(130)의 신호를 출력, 저장, 또는 전송하는 신호처리장치로 이루어지는 것이다.
상기 신호처리장치는 디스플레이부, 저장장치, 전송장치를 포함하는 것이다.
더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 카메라(100)에는 외부의 영상이 들어오는 입구와 이미지센서(110) 사이에 빔스플리터(150)가 설치되고, 상기 빔스플리터(150)는 통과하는 영상과 동일한 영상을 일정각도(예를 들면 45)각도로 반사하여 반사한 방향에 설치된 분광센서(120)에 투영시키되, 상기 분광센서(120)와 빔스플리터(150)의 사이에는 디퓨저(121)가 설치된다.
상기 빔스플리터(150)는 외부의 영상을 통과 및 반사를 동시에 적용하는 반투명 거울인 것으로, 상기 빔스플리터(150)는 영상의 일부를 이미지센서 방향으로 통과시키고, 동일한 영상의 다른 일부를 반사함으로써, 상기 반사된 영상은 디퓨저(121)를 통과하여 분광센서(120)에 입력된다.
상기 디퓨저(121)는 영상의 전체 파장에너지를 섞어주는 기능을 하여, 전체 파장에너지가 섞인 영상을 분광센서(120)에서 입력받아 신호처리부(130)에서 분광분포를 측정한다.
즉, 상기 빔스플리터(150), 디퓨저(121), 및 분광센서(120)를 통과한 영상을 통해 신호처리부(130)에서 분과분포를 측정하고, 상기 신호처리부(130)는 측정한 분광분포 신호를 통해 이미지센서(110)에서 입력된 영상신호의 컬러를 보정한다.
상기 보정된 신호는 저장매체에 저장, 전송매체를 통해 외부매체로 전송, 또는 카메라(100)의 디스플레이부를 통해 디스플레이 할 수 있는 것이다.
따라서 본 발명 라이트필드 카메라 어뎁터는 분리 또는 결합이 가능한 어뎁터로써, 어뎁터를 사용가능한 카메라에 부착되어 3D 영상획득 기능을 가지도록 하며, 적외선 방식, 레이저 방식 등의 특수카메라가 아닌 일반적인 카메라에 장착하여 사용할 수 있어 가격이 저렴하며, 분리 및 결합에 따라 일반적인 카메라의 영상획득 시 획득영상을 2차원과 3차원으로 쉽게 전환 할 수 있게 됨으로써, 가격과 분리 및 결합과 3차원 영상 획득을 동시에 만족하는 현저한 효과가 있다.
100 : 카메라
101 : 카메라몸체
110 : 이미지센서
120 : 분광센서 121 : 디퓨져
130 : 신호처리부
150 : 빔스플리터
200 : 어뎁터몸체부
210 : 렌즈어레이부 211 : 렌즈어레이
220 : 렌즈결합부
230 : 카메라결합부
300 : 카메라렌즈부
310 : 카메라렌즈

Claims (3)

  1. 어뎁터몸체부(200)의 양측에 렌즈결합부(230)와 카메라결합부(220)가 일체화되어 형성되며, 상기 어뎁터몸체부(200) 내부에 2D 영상을 3D 영상으로 변환하는 렌즈어레이부(210)가 설치되는 것으로, 상기 렌즈결합부(230)는 카메라렌즈(310)가 설치된 카메라렌즈부(300)를 분리 또는 결합이 가능하고, 상기 카메라결합부(220)는 이미지센서(110)가 설치된 카메라(100)를 분리 또는 결합이 가능한 것을 특징으로 하는 산란매질 신호처리 기능이 탑재된 라이트필드 카메라 어뎁터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈결합부(230)가 카메라렌즈부(100)에 결합되며, 카메라결합부(220)가 카메라(100)에 결합된 상태에서, 상기 어뎁터몸체부(200)의 내부에 설치된 렌즈어레이부(210)는 카메라렌즈부(300)의 카메라렌즈(310)를 통해 들어오는 영상의 각 요소영상을 굴절하여 카메라(100)의 이미지센서(110)로 전달함으로써, 상기 이미지센서(110)에서 3D영상을 획득하도록 하는 것을 특징으로 하는 산란매질 신호처리 기능이 탑재된 라이트필드 카메라 어뎁터.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈어레이부(210)의 각각의 렌즈어레이(211)는 이미지센서(110)로부터 사이의 거리(b)만큼 떨어지는 것이며, 상기 렌즈어레이부(210)는 각각의 렌즈어레이(211)에서 굴절되는 요소영상이 이미지센서(110)의 한 점에서 모일 수 있도록 설치되는 것을 특징으로 하는 산란매질 신호처리 기능이 탑재된 라이트필드 카메라 어뎁터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110913098A (zh) * 2019-10-28 2020-03-24 香港理工大学深圳研究院 高清深度信息获取系统、系统制备方法及系统测距方法
WO2024090134A1 (ja) * 2022-10-27 2024-05-02 富士フイルム株式会社 光学部材、処理装置、処理方法、及びプログラム

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