KR20140061234A - Image generating apparatus and method for generating imgae - Google Patents
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Abstract
이미지 생성 장치를 개시한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 생성 장치는, 입사광을 편광시키는 편광 필터와, 상기 입사광의 편광 특성을 변화시키는 편광 로테이터와, 상기 입사광을 투과시키는 메인 렌즈와, 상기 메인 렌즈를 투과한 상기 입사광을 재투과시키는 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array)와, 상기 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 상기 입사광을 감지하는 이미지 센서(Image Sensor)와, 상기 이미지 센서가 감지한 센싱 값을 처리하여 이미지를 생성하는 제어부를 포함한다.An image generating apparatus is disclosed. According to another aspect of the present invention, there is provided an image generating apparatus including a polarizing filter for polarizing incident light, a polarizing rotator for changing polarization characteristics of the incident light, a main lens for transmitting the incident light, An image sensor for sensing the incident light transmitted through the microlens array, and a control unit for processing the sensed value sensed by the image sensor to generate an image, .
Description
본 발명은 이미지 생성 장치에 대한 것으로, 보다 상세하게는, 집적 영상 기술과 마이크로 렌즈 어레이를 이용하여 전통적인 이미지 생성과 집적 영상을 함께 얻을 수 있는 이미지 생성 장치 및 이미지 생성 방법에 대한 것이다.The present invention relates to an image generating apparatus, and more particularly, to an image generating apparatus and an image generating method capable of simultaneously obtaining a conventional image and an integrated image using an integrated image technology and a micro lens array.
집적 영상 기술(Integral Photography)은 마이크로 렌즈 어레이(MLA : Micro Lens Array)를 이용하여 하나의 샷으로 복수의 뷰를 얻는 기술이다. 집적 영상 기술의 역사는 길지만, 최근에야 상업화가 이루어지는 추세이다. 집적 영상 기술은 카메라에 새로운 기능을 추가함으로써 잠재적인 혁신을 가져다 주고 있다. 집적 영상 기술 중에 흥미로운 것으로 촬영 영상에서 높은 품질의 뎁스 정보를 얻을 수 있는 것이 있다. Integral Photography is a technique for obtaining multiple views in one shot using a micro lens array (MLA). Although the history of integrated imaging technology is long, commercialization has only recently taken place. Integrated imaging technology brings potential innovations by adding new features to the camera. What is interesting in the integrated imaging technology is that high-quality depth information can be obtained from a photographed image.
그러나, 현재 활용될 수 있는 집적 영상 카메라는 전통적인 카메라와 비교했을 때, 그 한계를 뛰어넘을 만큼의 장점을 보여주지 못하고 있다. 집적 영상 카메라의 문제점으로는 다음과 같은 것들이 있다. However, integrated video cameras that can be used today do not show the merit of surpassing the limits of conventional cameras. Problems of the integrated video camera include the following.
첫째, 공간 해상도가 낮다. 현재 집적 영상 카메라는 1.2 메가 픽셀 해상도를 갖 반면, 전통적인 저가의 카메라만 해도 20 메가 픽셀 해상도를 갖는다.First, spatial resolution is low. Currently, integrated video cameras have a resolution of 1.2 megapixels, while conventional low-cost cameras have a resolution of 20 megapixels.
둘째, 줌과 조리개 제어의 한계를 갖는다. 플레놉틱(plenoptic) 집적 영상 카메라는 F 수치 매칭 조건을 만족해야 하는데, 집적 영상 카메라는 F 수치가 고정되어 있다. Second, it has limitations of zoom and iris control. A plenoptic integrated image camera must meet the F-number matching condition, and the integrated image camera has a fixed F-number.
셋째, 얻어진 이미지는 지터 엣지(jittering edge)와 패턴 노이즈(pattern noise)를 갖는다. Third, the obtained image has jittering edge and pattern noise.
현재의 집적 영상 카메라의 단점을 보완하기 위해 전통 카메라와 집적 영상 카메라 기술을 결합하는 하이브리드 카메라를 고려할 수 있다. 본 발명은 이러한 기술에 대해서 제시할 것이다. 본 명세서에서 동일한 광학 시스템을 사용하여 여러 하드웨어 구조를 이용하여 집적 영상과 종래 영상을 연속적으로 또는 동시에 얻는 여러 하드웨어 시스템을 소개할 것이다. 또한, 상기 하이브리드 카메라를 자동적으로 보정하는 소프트웨어 패키지를 제공하고, 상기 하이브리드 카메라에 의해 얻어진 집적 영상을 이용하여 고품질의 뎁스 맵을 계산할 것이다. 제안된 하이브리드 카메라의 하드웨어 구조로 인해 출력되는 뎁스 맵은 종래의 풀 해상도 영상과 함께 사용될 수 있다. 따라서, 뎁스 맵은 종래의 카메라 영상을 수정하거나 향상시키는데 사용될 수 있다. In order to overcome the shortcomings of the current integrated image camera, a hybrid camera combining traditional camera and integrated image camera technology can be considered. The present invention will present this technique. In the present specification, various hardware systems will be introduced that use the same optical system to obtain integrated images and conventional images continuously or simultaneously using various hardware structures. Also, a software package for automatically correcting the hybrid camera is provided, and a high-quality depth map is calculated using the integrated image obtained by the hybrid camera. Due to the hardware structure of the proposed hybrid camera, the output depth map can be used with conventional full resolution images. Thus, the depth map can be used to modify or enhance conventional camera images.
도 1과 2는 종래 플레놉틱 카메라 기술 구성을 도시한 도면이다. 1 and 2 are diagrams showing a conventional technology of a plenoptic camera.
대체로 두 가지 MLA를 이용한 플레놉틱 카메라 기술이 알려져 있다. 그 중 하나는 도 1에 도시된 것으로 카메라 센서 방향으로 기계적으로 MLA를 이동시키는 것이다. MLA가 센서 방향으로 이동하면 카메라는 종래의 전통적인 풀 해상도 카메라와 같이 동작한다. 반면, MLA가 센서로부터 멀어지게 되면 카메라는 집적 영상 카메라와 같이 동작한다. 그 이유는 도 1에 도시된 것처럼 MLA가 센서로부터 멀어지면 센서에 다초점이 형성되는 반면, MLA가 센서에 가까워지면 단일 초점으로 수렴되기 때문이다. 그러나, 이러한 기술 구현은 전환 시간이 소요되며 신뢰성 문제를 갖고 있다. Plenoptic camera technology using two MLAs is generally known. One of them is shown in Fig. 1 and mechanically moves the MLA in the camera sensor direction. When the MLA moves in the direction of the sensor, the camera behaves like a traditional full resolution camera. On the other hand, when the MLA moves away from the sensor, the camera operates like an integrated video camera. This is because, as shown in FIG. 1, when the MLA moves away from the sensor, multiple focuses are formed on the sensor, whereas when the MLA approaches the sensor, it converges to a single focus. However, such a technology implementation is time consuming and has reliability problems.
또 다른 구현은 도 2와 같이 액티브 복굴절(birefringent) MLA를 이용하는 것이다. 도 2에 도시된 것처럼 메인 렌즈 앞에는 편광 필터가 놓여진다. 먼저 편광 필터를 통해 특정 편광 성분을 갖는 광은 차단된다. 액티브 복굴절 MLA는 외부 전위값에 따라 턴온 또는 턴오프 된다. 이러한 원리에 대해서는 뒤에서 자세히 설명한다. MLA가 턴-오프인 경우 카메라는 전통적인 풀 해상도 카메라로 동작한다. 반면, MLA가 턴-온 되면, 카메라는 집적 영상 카메라와 같이 동작한다. 도 2와 같은 실시 예는 액티브 MLA를 이용하므로 스위칭 시간이 소요되며, 주변 온도에 민감한 문제가 있다. 더구나 편광 필터로 인해 전통적인 카메라에 비해 빛의 양이 줄어 들게 되는 문제가 있다. Another implementation is to use an active birefringent MLA as in FIG. A polarizing filter is placed in front of the main lens as shown in Fig. First, light having a specific polarization component is blocked through a polarizing filter. The active birefringence MLA is turned on or off according to the external potential value. These principles are explained in detail later. If the MLA is turned off, the camera operates with a traditional full resolution camera. On the other hand, when the MLA is turned on, the camera operates like an integrated video camera. The embodiment as shown in FIG. 2 uses an active MLA, which requires a switching time and is susceptible to ambient temperature. Moreover, there is a problem that the amount of light is reduced compared to a conventional camera due to the polarization filter.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, MLA를 이용하여 충분한 광량을 제공하면서 집적 영상과 전통적인 풀 해상도 영상을 모두 촬영할 수 있고, 이미지 생성 장치 및 이미지 생성 방법을 제공하기 위함이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an image generating apparatus and an image generating method capable of capturing both an integrated image and a traditional full resolution image while providing a sufficient amount of light using the MLA .
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 생성 장치는, 입사광을 편광시키는 편광 필터와, 상기 입사광의 편광 특성을 변화시키는 편광 로테이터와, 상기 입사광을 투과시키는 메인 렌즈와, 상기 메인 렌즈를 투과한 상기 입사광을 재투과시키는 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array)와, 상기 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 상기 입사광을 감지하는 이미지 센서(Image Sensor)와, 상기 이미지 센서가 감지한 센싱 값을 처리하여 이미지를 생성하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus including a polarizing filter for polarizing incident light, a polarizing rotator for changing polarization characteristics of the incident light, a main lens for transmitting the incident light, A microlens array for retransmitting the incident light transmitted through the main lens; an image sensor for sensing the incident light transmitted through the microlens array; To generate an image.
이때 상기 편광 필터 및 편광 로테이터는, 상기 메인 렌즈 뒤에 위치할 수 있다. At this time, the polarizing filter and the polarization rotator may be positioned behind the main lens.
이때 상기 편광 필터 및 편광 로테이터는, 상기 마이크로 렌즈 어레이 뒤에 위치할 수 있다. At this time, the polarizing filter and the polarizing rotator may be positioned behind the microlens array.
이때 상기 편광 필터 및 편광 로테이터는, 상기 이미지 센서의 적어도 일부에 결합되어 위치할 수 있다. The polarizing filter and the polarization rotator may be coupled to at least a part of the image sensor.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이미지 생성 장치는, 메인 렌즈와, 상기 메인 렌즈를 투과한 입사광을 투과시키는 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이와, 상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 입사광을 재투과시키는 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이와, 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 입사광을 감지하는 이미지 센서와, 상기 이미지 센서가 감지한 센싱 값을 처리하여 이미지를 생성하는 제어부를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an image generating apparatus including a main lens, a first active birefringent microlens array for transmitting incident light transmitted through the main lens, A second active birefringent microlens array for retransmitting the incident light transmitted through the lens array; an image sensor for detecting incident light transmitted through the second active birefringent microlens array; and an image sensor for processing the sensed value sensed by the image sensor, And a control unit for generating the control signal.
또한, 상기 이미지 생성 장치는, 입사광을 편광시키는 편광 필터를 더 포함할 수 있다. The image generating apparatus may further include a polarizing filter for polarizing the incident light.
또한, 상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈와 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈 각각은 렌즈 모양, 포커스, 조리개값 중 적어도 하나가 상이할 수 있다. The microlenses constituting the first active birefringent microlens array and the microlenses constituting the second active birefringent microlens array may differ in at least one of a lens shape, a focus and a diaphragm value.
상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이는, 전위차가 생기는 경우 복굴절이 일어날 수 있다. In the first active birefringent microlens array and the second active birefringent microlens array, birefringence may occur when a potential difference is generated.
상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈와 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈 각각은, 개별적으로 전압 인가가 가능할 수 있다. The microlenses constituting the first active birefringent microlens array and the microlenses constituting the second active birefringent microlens array may be individually voltage-impressed.
상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈와 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈 각각은, 상이한 광축을 갖을 수 있다.The microlenses constituting the first active birefringent microlens array and the microlenses constituting the second active birefringent microlens array may have different optical axes.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 이미지 생성 방법은, 입사광을 편광시키는 단계, 상기 입사광의 편광 특성을 변화시키는 단계, 상기 입사광을 투과시키는 단계, 상기 메인 렌즈를 투과한 상기 입사광을 재투과시키는 단계, 상기 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 상기 입사광을 감지하는 단계 및 상기 이미지 센서가 감지한 센싱 값을 처리하여 이미지를 생성하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of generating an image, the method comprising: polarizing incident light; varying polarization characteristics of the incident light; transmitting the incident light; Retransmitting the incident light, sensing the incident light transmitted through the microlens array, and processing an image sensed by the image sensor to generate an image.
이때, 상기 편광 필터 및 편광 로테이터는, 상기 메인 렌즈 뒤에 위치할 수 있다.At this time, the polarizing filter and the polarization rotator may be positioned behind the main lens.
또한, 상기 편광 필터 및 편광 로테이터는, 상기 마이크로 렌즈 어레이 뒤에 위치할 수 있다. The polarizing filter and the polarizing rotator may be positioned behind the microlens array.
또한, 상기 편광 필터 및 편광 로테이터는, 상기 이미지 센서의 적어도 일부에 결합되어 위치할 수 있다. In addition, the polarizing filter and the polarizing rotator may be positioned and coupled to at least a part of the image sensor.
또한, 본 발명의 일 예에 따른 이미지 생성 방법은,메인 렌즈를 통해 입사광을 투과시키는 단계, 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 통해 상기 메인 렌즈를 투과한 입사광을 투과시키는 단계, 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 통해 상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 입사광을 재투과시키는 단계, 이미지 센서를 통해 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 입사광을 감지하는 단계, 상기 이미지 센서가 감지한 센싱 값을 처리하여 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of generating an image, comprising: transmitting incident light through a main lens; transmitting incident light transmitted through the main lens through a first active birefringent microlens array; Refracting the incident light transmitted through the first active birefringent microlens array through the lens array, sensing incident light transmitted through the second active birefringent microlens array through the image sensor, And processing the value to generate an image.
또한, 상기 이미지 생성 방법은, 편광 필터를 통해 상기 입사광을 편광시키는 단계를 더 포함할 수 있다. The image generating method may further include polarizing the incident light through a polarizing filter.
또한, 상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈와 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈 각각은 렌즈 모양, 포커스, 조리개값 중 적어도 하나가 상이할 수 있다. The microlenses constituting the first active birefringent microlens array and the microlenses constituting the second active birefringent microlens array may differ in at least one of a lens shape, a focus and a diaphragm value.
또한, 상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이는, 전위차가 생기는 경우 복굴절이 일어날 수 있다. Further, in the first active birefringent microlens array and the second active birefringent microlens array, birefringence may occur when a potential difference is generated.
또한, 상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈와 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈 각각은, 개별적으로 전압 인가가 가능할 수 있다. In addition, the microlenses constituting the first active birefringent microlens array and the microlenses constituting the second active birefringent microlens array may be individually voltage-impressed.
또한, 상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈와 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈 각각은, 상이한 광축을 갖을 수 있다. The microlenses constituting the first active birefringent microlens array and the microlenses constituting the second active birefringent microlens array may have different optical axes.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 본 발명은, MLA를 이용하여 충분한 광량을 제공하면서 집적 영상과 전통적인 풀 해상도 영상을 모두 촬영할 수 있고, 이미지 생성 장치 및 이미지 생성 방법을 제공하기 위함이다.According to various embodiments of the present invention as described above, it is possible to capture both an integrated image and a conventional full resolution image while providing a sufficient amount of light using the MLA, and to provide an image generating apparatus and an image generating method .
도 1과 2는 종래 플레놉틱 카메라 기술 구성을 도시한 도면,
도 3 내지 6은 본 발명에 따른 이미지 생성 장치의 MLA 구조를 설명하기 위한 참고도,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 생성 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 8 내지 10은 상술한 이미지 생성 장치의 구성을 갖는 프로토타입을 나타낸 도면,
도 11 및 12는 복수의 층을 갖는 MLA 구조를 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이미지 생성 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 14 내지 17은 상술한 이미지 생성 장치의 구성을 갖는 프로토타입을 나타낸 도면,
도 18은 이종의 마이크로 렌즈로 구성된 마이크로 렌즈 어레이를 나타낸 도면,
도 19는 본 발명의 소프트웨어 패키지의 전체적인 스키마를 도시한 도면, 그리고,
도 20 및 21은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 이미지 생성 방법의 흐름도이다.Figures 1 and 2 illustrate a prior art plenoptik camera technology configuration,
3 to 6 are reference views for explaining the MLA structure of the image generating apparatus according to the present invention,
7 is a block diagram showing the configuration of an image generating apparatus according to an embodiment of the present invention;
8 to 10 are views showing a prototype having the configuration of the above-described image generating apparatus,
Figures 11 and 12 show an MLA structure having a plurality of layers,
13 is a block diagram showing the configuration of an image generating apparatus according to another embodiment of the present invention;
14 to 17 are views showing a prototype having the configuration of the above-described image generating apparatus,
18 is a view showing a microlens array composed of different kinds of microlenses,
Figure 19 is a diagram showing the overall schema of the software package of the present invention,
20 and 21 are flowcharts of image generation methods according to various embodiments of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시 예를 좀더 상세하게 설명한다.Various embodiments of the present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 3 내지 6은 본 발명에 따른 이미지 생성 장치의 MLA 구조를 설명하기 위한 참고도이다.3 to 6 are reference views for explaining the MLA structure of the image generating apparatus according to the present invention.
본원 발명에 따른 카메라의 프로토타입을 디자인하기 위해 두 가지의 물리적인 현상을 이용하는데, 이는 스위칭이 가능한 2D-3D 수정체 디스플레이의 제작자에 의해 일반적으로 이용된다. To design the prototype of a camera according to the present invention, two physical phenomena are used, which is commonly used by the makers of switchable 2D-3D lens displays.
첫 번째 현상은 복굴절이다. 복굴절은 물질의 광축의 기울어짐에 대해 광의 편광의 기울어짐에 의존하는 굴절 지수(refractive index)를 갖는 물질의 광학적인 특성이다. 물질의 광축에 평행 편광을 갖는 빛에 대한 복굴절 물질의 굴절 지수를 광축 평행이라 일컫는다. 반면, 물질의 광축에 수직 편광을 갖는 빛에 대한 복굴절 물질의 굴절지수는 보통 광축을 나타낸다. 도 3은 복굴절 현상을 도시하며, 보통 광선과 이상 광선을 도시하고 있다. The first phenomenon is birefringence. Birefringence is an optical property of a material having a refractive index that depends on the tilt of the polarization of light relative to the tilting of the optical axis of the material. The refractive index of the birefringent material for light with parallel polarization on the optical axis of the material is called the parallel axis of the optical axis. On the other hand, the refractive index of a birefringent material for light with vertical polarization at the optical axis of the material usually represents the optical axis. FIG. 3 shows the birefringence phenomenon, and shows ordinary rays and extraordinary rays.
두 번째 현상은 액정(LC)의 특별한 전기 광학적 특성이다. 외부 전위는 복굴절이일어나는 액정의 광축을 회전시킬 수 있으므로, 굴절 지수를 제어할 수 있다. 이러한 액정을 사용하면 액정에 적용되는 전위의 조절에 의해 턴-오프 또는 턴-온을 효과적으로 하는 액티브 MLA를 제조하는 것이 가능하다. The second phenomenon is the special electro-optical properties of liquid crystals (LC). Since the external potential can rotate the optical axis of the liquid crystal in which birefringence occurs, the refractive index can be controlled. When such a liquid crystal is used, it is possible to manufacture an active MLA which effectively turns on or off by adjusting the electric potential applied to the liquid crystal.
도 4는 패시브 방식의 MLA 구조를 도시한다. 패시브 방식의 MLA는 복굴절을 일으키는 물질로 MLA가 구성된다. MLA를 투과하는 광은 보통 광선과 이상 광선으로 분리된다. 그러나, 패시브 방식이므로 투과 광을 변경할 수 없다. 4 shows a passive MLA structure. Passive MLA is a material that causes birefringence. The light transmitted through the MLA is usually split into a light beam and an extraordinary ray. However, since it is passive, the transmitted light can not be changed.
도 5는 액티브 방식의 MLA 가 턴-온 된 경우를 도시하고 있다. 구현에 따라 달라질 수 있으나, 액정의 전위차가 0인 경우, 입사광은 서로 다른 방향의 보통 광선과 이상 광선으로 나뉘어 투과될 수 있다. 5 shows a case where the active MLA is turned on. However, when the potential difference of the liquid crystal is zero, the incident light can be divided into ordinary light and abnormal light in different directions and transmitted.
도 6은 액티브 방식의 MLA 가 턴-오프 된 경우를 도시하고 있다. 구현에 따라 달라질 수 있으나, 액정의 전위차가 기 설정된 값인 경우(>0), 입사광은 서로 동일한 방향의 보통 광선으로 투과될 수 있다. 6 shows a case where the active MLA is turned off. However, if the potential difference of the liquid crystal is set to a predetermined value (> 0), the incident light can be transmitted through ordinary rays in the same direction.
전술한 현상에 기초하여 다양한 성질을 갖는 하이브리드 2D-3D 플레놉틱 카메라를 제작하는데 사용될 수 있는 다양한 구조가 제안될 수 있다.Based on the above-described phenomenon, various structures that can be used to fabricate a hybrid 2D-3D plenoptic camera having various properties can be proposed.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 생성 장치의 구성을 도시한 블록도이다.7 is a block diagram showing the configuration of an image generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 생성 장치(100)는 편광 필터(110), 편광 로테이터(120), 메인 렌즈(130), 마이크로 렌즈 어레이(140), 이미지 센서(150), 제어부(160)를 포함한다.7, an
편광 필터(110)는 기 설정된 방향의 편광축을 갖고 동일한 방향의 편광된 광을 통과시킨다. 예를 들어, 수평 편광된 광을 투과하거나 수직 편광된 광을 투과할 수 있다. The
편광 로테이터(120)는 편광된 광의 편광 특성을 변화시킨다. 여기서 편광의 특성이란, 편광의 위상이나 방향이 될 수 있다. 즉, 편광된 광이 입사되는 경우 입사광의 파장을 지연시키는 역할을 한다. 선형 편광된 광의 편광 방향을 바꾸는 경우 원형 편광이 되며, 원형 편광의 위상을 바꾸는 경우 원형 편광의 방향이 반대로 바뀐다. The
메인 렌즈(130)는 피사체로부터 반사되는 반사광을 투과시킨다. 메인 렌즈(130)는 일반적인 범용 렌즈나 광각 렌즈 등으로 구현될 수 있다. The
마이크로 렌즈 어레이(140)는, 상기 메인 렌즈(130)를 통해 입사된 광을 투과시키는 구성이다. 마이크로 렌즈 어레이(140)는 복수 개의 마이크로 렌즈가 수평으로 연결되어 마이크로 렌즈 어레이를 형성할 수 있다. 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 각 마이크로 렌즈는 개별적으로 메인 렌즈(130)를 투과한 광을 재투과시킨다. 재투과된 광은 이미지 센서(150)로 입사된다. The
이미지 센서(150)는 상기 마이크로 렌즈 어레이(140)를 투과한 광을 감지하는 구성이다. 이미지 센서(150)는 상보성 금속 산화물 반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor: CMOS) 또는 전하결합소자(Charge Coupled Device: CCD)로 구성될 수 있다. 이미지 센서(150)는 픽셀 어레이의 포토 다이오드(PD)를 통해 광을 축적하고 축적된 광량에 따라 전기 신호를 출력한다. The
이미지 센서(150)는 포토 다이오드(PD), 전송 트랜지스터(TX), 리셋 트랜지스터(RX), 플로우팅 확산 노드(FD)를 포함할 수 있다. 포토 다이오드(PD)는 피사체의 광학상에 대응하는 광전하를 생성하여 축적한다. 전송 트랜지스터(TX)는 전송 신호에 응답하여 포토 다이오드(PD)에 생성된 광전화를 플로우팅 확산 노드(FD)로 전송한다. 리셋 트랜지스터는 리셋 신호에 응답하여 플로우팅 확산 노드(FD)에 저장된 전하를 배출한다. 리셋 신호가 인가되기 전에 플로우팅 확산 노드(FD)에 저장된 전하가 출력되는데, CDS 이미지 센서의 경우 CDS(Correlated Double Sampling) 처리를 수행한다. 그리고, ADC가 CDS 처리가 수행된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.The
제어부(160) 는 이미지 생성 장치(100)의 동작 전반을 제어하며, 상기 이미지 센서(150)가 감지한 센싱 값을 처리하여 이미지를 생성한다. 제어부(160)는 CPU, 캐쉬 메모리 등의 하드웨어 구성과, 운영체제, 특정 목적을 수행하는 어플리케이션의 소프트웨어 구성을 포함한다. 시스템 클럭에 따라 후술하는 동작을 위한 각 구성요소에 대한 제어 명령이 메모리에서 읽혀지며, 읽혀진 제어 명령에 따라 전기 신호를 발생시켜 하드웨어의 각 구성요소들을 동작시킨다. The
피사체를 반사하여 메인 렌즈(130)로 입사한 광은 다시 마이크로 렌즈(150)로 입사되고, 마이크로 렌즈(150)를 투과한 광은 이미지 센서(160)에서 감지되어 전기 신호로 출력된다. 각 마이크로 렌즈(150)를 투과한 광은 이미지 센서(170)의 센싱 영역에서 감지된다. 아래에서 이러한 구성을 갖는 프로토타입에 대해서 설명한다.The light reflected by the subject and incident on the
도 8 내지 10은 상술한 이미지 생성 장치의 구성을 갖는 프로토타입을 나타낸 도면이다.8 to 10 are views showing a prototype having the configuration of the above-described image generating apparatus.
도 8의 프로토타입은 고정된 복굴절 MLA를 사용하고 있는데, 이는 특정 편광 방향을 갖는 광에 대해서만 광 에너지를 투과시킨다. 편광 필터와 MLA를 턴-온 시키고 턴-오프 시킬 수 있는 편광 로테이터(rotator)가 사용될 수 있다. 도 8의 실시 예에서 메인 렌즈 앞에 편광 필터와 편광 로테이터가 위치하고 있으나, 메인 렌즈 뒤 또는 MLA 뒤에 위치하는 것도 무방하다. 편광 로테이터는 편광 필터나 트위스트 된 네마틱(nematic) 액정 스위치를 기계적으로 회전시키는 것과 유사한 역할을 한다. 제1 프로토타입 구조는 집적 영상과 전통적인 풀 해상도 영상을 시간순으로 캡쳐링하는 것이 가능하게 한다.The prototype of FIG. 8 uses a fixed birefringence MLA, which transmits light energy only for light having a specific polarization direction. A polarizing filter and a polarizing rotator that can turn on and turn off the MLA can be used. In the embodiment of FIG. 8, the polarizing filter and the polarizing rotator are disposed in front of the main lens, but may be located behind the main lens or behind the MLA. The polarizing rotator is analogous to mechanically rotating polarizing filters or twisted nematic liquid crystal switches. The first prototype architecture enables capturing the integrated images and the traditional full resolution images in chronological order.
도 9에 도시된 제2 프로토타입은 편광 필터가 카메라 센서에 결합되어 있는 점을 제외하고는 제1 프로토타입과 유사하다. 상기 센서의 여러 픽셀들이 상이한 편광 필터를 갖으므로, 센서의 일부 픽셀들은 집적 영상 포토 카메라의 픽셀처럼 동작하는 반면, 다른 픽셀들은 전통적인 카메라의 픽셀들처럼 동작한다. 결과적으로 제2 프로토타입은 집적 영상과 전통적인 영상을 하나의 샷으로 동시에 얻을 수 있게 된다. 베이어 패턴과 제2 프로토타입의 편광 필터의 패턴은 다른 방법으로 선택된다는 점을 주목할 필요가 있다. The second prototype shown in Figure 9 is similar to the first prototype except that the polarizing filter is coupled to the camera sensor. Since several pixels of the sensor have different polarization filters, some pixels of the sensor act like pixels of an integrated video camera, while others behave like pixels of a conventional camera. As a result, the second prototype can simultaneously acquire integrated images and traditional images in one shot. It should be noted that the pattern of the polarizing filter of the Bayer pattern and the second prototype is selected in a different way.
도 10에 도시된 제3 프로토타입은 이미지 센서의 모든 픽셀은 편광 로테이터와 편광 필터에 결합된다. 편광 필터와 결합된 편광 로테이터는 특정 편광 방향을 갖는 빛만을 투과시키는 밸브와 같이 동작한다. 모든 카메라 센서에 대해서 개별적으로 그러한 벨브를 제어하는 것이 가능하므로, 픽셀이 집적 영상이나 전통적인 영상을 얻을 것인지를 다이나믹하게 결정하는 것이 가능하다. 그러므로, 제3 프로토타입은 집적 영상을 얻을 수 있으며, 전통적인 풀 해상도 영상을 설정값에 따라 연속적으로 또는 동시에 얻을 수 있다.In the third prototype shown in Fig. 10, all pixels of the image sensor are coupled to a polarization rotator and a polarization filter. The polarization rotator combined with the polarizing filter operates like a valve that transmits only light having a specific polarization direction. Since it is possible to control such valves individually for all camera sensors, it is possible to dynamically determine whether a pixel will acquire an integrated image or a traditional image. Therefore, the third prototype can obtain the integrated image, and can obtain the conventional full resolution image continuously or simultaneously according to the set value.
제1, 2, 3 프로토타입들은 공통적인 문제를 갖고 있는데,각 픽셀들이 전통적인 카메라와 비교하여 최대 절반의 광량을 수신하는 것이다. 그 이유는 이러한 모든 프로토타입이 편광 필터를 포함하고 있기 때문이다. 그러나, 액티브 복굴절 MLA를 복수 개 이상 사용하는 경우 편광 필터의 사용을 피하는 것이 가능하게 된다. The first, second, and third prototypes have a common problem: each pixel receives up to half the amount of light compared to a traditional camera. This is because all of these prototypes include polarizing filters. However, when a plurality of the active birefringence MLA are used, it becomes possible to avoid the use of the polarizing filter.
도 11 및 12는 복수의 층을 갖는 MLA 구조를 도시한 도면이다.11 and 12 are diagrams showing an MLA structure having a plurality of layers.
복수 개의 광학 에너지를 갖는 MLA에서 액정은 상호 광축이 수직이어야 한다. 결과적으로 MLA가 활성화되지 않은 경우, 싱글 MLA와 동등한 광학 시스템을 형성한다. 반면, MLA가 활성화되면, 광학 에너지를 갖지 않는 시스템을 형성한다. In an MLA having a plurality of optical energies, the liquid crystal has to have a vertical optical axis mutually. As a result, if the MLA is not activated, it forms an optical system equivalent to a single MLA. On the other hand, when the MLA is activated, it forms a system without optical energy.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이미지 생성 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 13 is a block diagram showing the configuration of an image generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이미지 생성 장치(100’)는, 메인 렌즈(130), 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이(140-1), 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이(140-2), 이미지 센서(150), 제어부(160)를 포함한다. 13, an image generating apparatus 100 'according to another embodiment of the present invention includes a
각 구성에 대해서는 전술한 바와 같으므로 중복 설명은 생략한다. Since each configuration is the same as described above, a duplicate description will be omitted.
제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이(140-1)은 메인 렌즈(130)를 투과한 입사광을 투과시키며, 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이(140-2)는 상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이(140-1)를 투과한 입사광을 재투과시킨다. The first active birefringent microlens array 140-1 transmits incident light transmitted through the
또한, 이미지 센서(150)는 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 입사광을 감지한다. Also, the
도 14 내지 17은 상술한 이미지 생성 장치의 구성을 갖는 프로토타입을 나타낸 도면이다.14 to 17 are views showing a prototype having the configuration of the above-described image generating apparatus.
제4 프로토타입은 편광 필터를 사용하지 않는다. 제4 프로토타입은 집적 영상과 전통적인 풀 해상도 영상을 연속적으로 얻을 수 있다. 제4 프로토타입은 두 개 이상의 복굴절 액티브 MLA를 연결하여 MLA 셋트를 형성한다. 전압이 모두 인가되는 경우 MLA 셋트는 턴-온 상태가 되며, 전압이 모두 인가되지 않는 경우 MLA 셋트는 턴-오프 상태가 된다. MLA 셋트가 턴-온 상태에서는 집적 영상 모드로 동작하고, 턴-오프 상태에서는 전통적인 풀 해상도 카메라로 동작한다.The fourth prototype does not use a polarizing filter. The fourth prototype can continuously acquire integrated images and traditional full resolution images. The fourth prototype connects two or more birefringence active MLAs to form an MLA set. When the voltage is applied, the MLA set is turned on, and when the voltage is not applied, the MLA set is turned off. The MLA set operates in the integrated video mode in the turn-on state, and the traditional full-resolution camera in the turn-off state.
도 15에 도시된 제5 프로토타입은 여러 집적 영상을 생성하는 동작 모드를 갖는다. 동작 모드 각각은 공간적인 해상도와 각 해상도 사이에서 상이한 트레이드 오프를 표현한다. 상기 프로토타입은 메인 렌즈와 센서 사이에 여러 결과로 나타나는 액티브한 복굴절을 나타내는 MLA를 갖는다. 각 MLA는 마이크로 렌즈 모양과 같은 고유한 파라미터, 포커스 길이, 어레인지먼트, 조리개 수치를 갖는다. 카메라를 특정 집적 영상 모드로 전환하기 위해 단 한 개를 제외한 모든 MLA를 턴-오프 해야 한다. 반면, 카메라를 풀 해상도의 전통적인 카메라 모드로 전환하기 위해서는 모든 MLA를 턴-오프 해야 한다.The fifth prototype shown in Fig. 15 has an operation mode for generating various integrated images. Each of the modes of operation represents a trade-off between the spatial resolution and the respective resolution. The prototype has an MLA that exhibits active birefringence that results in multiple results between the main lens and the sensor. Each MLA has a unique parameter such as a microlens shape, a focus length, an arrangement, and an aperture value. To switch the camera to a specific integrated imaging mode, all MLAs except one should be turned off. On the other hand, to switch the camera to full resolution traditional camera mode, all MLA must be turned off.
도 16에 도시된 제6 프로토타입은 액티브 복굴절 MLA의 모든 마이크로 렌즈가 턴-오프와 턴-온을 독립적으로 할 수 있다. 이는 모든 MLA의 앞에 개별 콘트롤 모듈이 설치됨으로써 가능해진다. 그러한 프로토타입 픽셀 그룹은 집적 영상 모드에서 다른 그룹이 동작 중에 전통적인 모드에서 동작한다.The sixth prototype shown in FIG. 16 can independently turn-on and turn-on all microlenses of the active birefringence MLA. This is made possible by installing individual control modules in front of every MLA. Such a prototype pixel group operates in the conventional mode while the other group is operating in the integrated image mode.
도 17에 도시된 제7 프로토타입은 패시브 복굴절 MLA에 기초한다는 점을 제외하고는 기능적으로 이전의 프로토타입과 유사하다. 각 마이크로 어레이는 개별 편광 로테이터에 의해 제어되며, 모든 마이크로 렌즈 앞에 위치한다.The seventh prototype shown in Fig. 17 is functionally similar to the previous prototype except that it is based on a passive birefringence MLA. Each microarray is controlled by a separate polarizing rotator and is located in front of all microlenses.
모든 MLA의 프로토타입은 순수하게 턴-오프와 턴-온 모드에서 동작해야 하지 않는다. 대신에, MLA 는 상이한 광학 에너지를 갖는다. 그러한 경우 상이한 모드에서의 프로토타입은 공간과 각도상의 해상도 사이에서 상이한 트레이드 오프를 갖을 모드에 있을 것이다.All MLA prototypes should not operate in purely turn-off and turn-on mode. Instead, the MLA has different optical energies. In such a case, the prototype in a different mode would be in a mode with a different tradeoff between spatial and angular resolution.
도 18은 이종의 마이크로 렌즈로 구성된 마이크로 렌즈 어레이를 나타낸 도면이다.18 is a view showing a microlens array composed of different kinds of microlenses.
한편, 도면에서는 MLA가 동종의 마이크로 렌즈로 구성되어 있으나, 도 18에 도시된 것처럼 이종의 마이크로 렌즈로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 동일한 MLA의 이종의 마이크로 렌즈가 상이한 포커스 길이, 조리개, 사이즈, 모양, 다른 파라미터를 갖을 수 있다. 또한, 이들은 다른 물질로 이루어질 수 있다. In the drawing, the MLA is made up of microlenses of the same kind, but it may be composed of different kinds of microlenses as shown in FIG. For example, different micro lenses of the same MLA may have different focus lengths, apertures, sizes, shapes, and other parameters. In addition, they may be made of different materials.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 플렙토닉 포토 카메라에 대한 소프트웨어를 고려할 수 있다. Also, software for the hybrid floptronic photo camera according to the present invention can be considered.
도 19는 본 발명의 소프트웨어 패키지의 전체적인 스키마를 도시한 도면이다.19 is a diagram showing the overall schema of the software package of the present invention.
본 발명의 소프트웨어 패키지는 3 개의 모듈로 구성된다. 즉, 본 발명의 소프트웨어 패키지는 캘리브레이션 모듈, 뎁스 평가 모듈, 이미지 퓨전 모듈을 포함한다. The software package of the present invention consists of three modules. That is, the software package of the present invention includes a calibration module, a depth evaluation module, and an image fusion module.
캘리브레이션 모듈은 여러 화이트 이미지의 평균을 이용하여 하이브리드 카메라의 광학 시스템의 캘리브레이션을 수행한다. 제1 단계에서 상기 모듈은 픽셀 방식의 비넷(vigneting) 보상 계수를 계산한다. 다음에 상기 모듈은 그리드 회전, 기간, 시프트와 같은 마이크로 렌즈 그리드의 전역 파라미터를 계산한다. 마지막으로 상기 모듈은 서브 픽셀의 정확성과 함께 마이크로 렌즈의 로컬 계산을 수행한다. 그리고, 뎁스 평가 모듈에 의해 계속 사용을 위해 출력된 캘리브레이션 파라미터를 저장한다.The calibration module performs the calibration of the optical system of the hybrid camera using the average of the various white images. In a first step, the module calculates a vignetting compensation factor in a pixel way. The module then calculates the global parameters of the microlens grid, such as grid rotation, duration, and shift. Finally, the module performs local calculations of the microlenses with the subpixel accuracy. Then, the calibration parameter output for continuing use is stored by the depth evaluation module.
뎁스 평가 모듈은 하이 퀄리티, 얻어진 플레놉틱 영상으로부터 연속된 뎁스 맵을 계산한다. 새로운 플레놉틱 영상이 들어오면, 상기 모듈은 우선 캘리브레이션 데이터를 사용하여 상기 영상을 노멀라이즈 한다. 상기 비넷을 제거하고 마이크로 센터를 찾는다. 그리고, 스무딩을 계산하고 뎁스 맵을 찾는데 사용되는 목표 이차 함수의 데이터 조건을 계산한다. 마지막으로 상기 모듈은 리니어(linear) 함수를 풀어 뎁스 맵을 평가함으로써 목표 함수를 최소화한다. 상기 모듈은 이미지 퓨전 모듈의 사용을 위해 뎁스 맵을 출력한다.The depth evaluation module computes a continuous depth map from the resulting plenotic image of high quality. When a new plenoptic image arrives, the module first normalizes the image using calibration data. The bnet is removed and the microcentre is searched. Then, it calculates the smoothing and calculates the data condition of the target quadratic function used to find the depth map. Finally, the module minimizes the target function by evaluating the depth map by solving the linear function. The module outputs a depth map for use of the image fusion module.
이미지 퓨전 모듈은 뎁스 맵을 사용하여 전통적인 고화질 영상을 향상시키거나 수정한다. 뎁스와 컬러 영상이 동일한 광학 시스템을 이용하여 얻어지므로 아무런 사전 이미지 등록도 필요하지 않다. 이미지 퓨전 모듈에는 3 가지 타입의 알고리즘이 있다. 제1 타입은 아웃포커스 블러(blur)와 뎁스-의존성 콘트라스트와 같은 하이-엔드(high-end) 카메라의 사진 효과를 모방하는 것이다. 제2 타입은 디지털 리포커싱(refocusing)과 오브젝트 레벨 에디팅(editing)과 같은 새로운 인터렉티브 (interative)기능을 갖춘 카메라이다. 제3 타입은 객체 인식과 텍스처 매핑(mapping)과 같은 하이 레벨 이미지 프로세싱을 수행하는 류의 카메라이다. The Image Fusion module uses a depth map to enhance or modify the traditional high-definition image. Since depth and color images are obtained using the same optical system, no prior image registration is required. There are three types of algorithms in the image fusion module. The first type is to mimic the photographic effects of high-end cameras such as out-focus blur and depth-dependent contrast. The second type is a camera with new interactive features such as digital refocusing and object level editing. The third type is a camera that performs high-level image processing such as object recognition and texture mapping.
본 발명에서 제안된 하이브리드 카메라 시스템은 여러 디바이스에 적용이 가능하다. 예를 들어, 컴팩트 카메라, 스마트 폰, 태블릿 PC,와 같은 장치에서 적용될 수 있다. 하이브리드 카메라는 하이-엔드 카메라 뿐 아니라, 인터렉티브 기능을 제공할 수 있다. 또한, 의료분야, 의학 분야에서도 다양하게 사용될 수 있다. The hybrid camera system proposed in the present invention can be applied to various devices. For example, devices such as compact cameras, smart phones, tablet PCs, and the like. Hybrid cameras can provide high-end cameras as well as interactive functions. In addition, it can be used variously in the medical field and the medical field.
이하에서는 전술한 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 이미지 생성 방법을 설명한다. Hereinafter, an image generating method according to various embodiments of the present invention will be described.
도 20 및 21은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 이미지 생성 방법의 흐름도이다.20 and 21 are flowcharts of image generation methods according to various embodiments of the present invention.
도 20을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 이미지 생성 방법은, 입사광을 편광시키는 단계(S2010), 상기 입사광의 편광 특성을 변화시키는 단계(S2020), 상기 입사광을 투과시키는 단계(S2030), 상기 메인 렌즈를 투과한 상기 입사광을 재투과시키는 단계(S2040), 상기 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 상기 입사광을 감지하는 단계(S2050) 및 상기 이미지 센서가 감지한 센싱 값을 처리하여 이미지를 생성하는 단계(S2060)를 포함한다. Referring to FIG. 20, an image forming method according to an exemplary embodiment of the present invention includes polarizing incident light (S2010), changing polarization characteristics of the incident light (S2020), transmitting the incident light (S2030) (S2040) of retransmitting the incident light transmitted through the main lens (S2040), sensing the incident light transmitted through the microlens array (S2050), and generating an image by processing a sensed value sensed by the image sensor (S2060).
이때, 상기 편광 필터 및 편광 로테이터는, 상기 메인 렌즈 뒤에 위치할 수 있다.At this time, the polarizing filter and the polarization rotator may be positioned behind the main lens.
또한, 상기 편광 필터 및 편광 로테이터는, 상기 마이크로 렌즈 어레이 뒤에 위치할 수 있다. The polarizing filter and the polarizing rotator may be positioned behind the microlens array.
또한, 상기 편광 필터 및 편광 로테이터는, 상기 이미지 센서의 적어도 일부에 결합되어 위치할 수 있다. In addition, the polarizing filter and the polarizing rotator may be positioned and coupled to at least a part of the image sensor.
도 21을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 이미지 생성 방법은,메인 렌즈를 통해 입사광을 투과시키는 단계(S2110), 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 통해 상기 메인 렌즈를 투과한 입사광을 투과시키는 단계(S2120), 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 통해 상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 입사광을 재투과시키는 단계(S2130), 이미지 센서를 통해 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 입사광을 감지하는 단계(S2140), 상기 이미지 센서가 감지한 센싱 값을 처리하여 이미지를 생성하는 단계(S2150)를 포함한다.21, an image generating method according to an exemplary embodiment of the present invention includes: transmitting incident light through a main lens (S2110); transmitting incident light transmitted through the main lens through a first active birefringent microlens array (S2120), retransmitting the incident light transmitted through the first active birefringent microlens array through the second active birefringent microlens array (S2130), transmitting the second active birefringent microlens array through the image sensor A step S2140 of detecting the incident light, and a step S2150 of processing an image sensed by the image sensor to generate an image.
또한, 상기 이미지 생성 방법은, 편광 필터를 통해 상기 입사광을 편광시키는 단계를 더 포함할 수 있다. The image generating method may further include polarizing the incident light through a polarizing filter.
또한, 상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈와 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈 각각은 렌즈 모양, 포커스, 조리개값 중 적어도 하나가 상이할 수 있다. The microlenses constituting the first active birefringent microlens array and the microlenses constituting the second active birefringent microlens array may differ in at least one of a lens shape, a focus and a diaphragm value.
또한, 상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이는, 전위차가 생기는 경우 복굴절이 일어날 수 있다. Further, in the first active birefringent microlens array and the second active birefringent microlens array, birefringence may occur when a potential difference is generated.
또한, 상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈와 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈 각각은, 개별적으로 전압 인가가 가능할 수 있다. In addition, the microlenses constituting the first active birefringent microlens array and the microlenses constituting the second active birefringent microlens array may be individually voltage-impressed.
또한, 상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈와 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈 각각은, 상이한 광축을 갖을 수 있다. The microlenses constituting the first active birefringent microlens array and the microlenses constituting the second active birefringent microlens array may have different optical axes.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
100, 100’ : 이미지 생성 장치
110 : 편광 필터 120 : 편광 로테이터
130 : 메인 렌즈 140 : MLA
150 : 이미지 센서 160 : 제어부100, 100 ': Image generating device
110: Polarization filter 120: Polarization rotator
130: main lens 140: MLA
150: image sensor 160:
Claims (20)
입사광을 편광시키는 편광 필터;
상기 입사광의 편광 특성을 변화시키는 편광 로테이터;
상기 입사광을 투과시키는 메인 렌즈;
상기 메인 렌즈를 투과한 상기 입사광을 재투과시키는 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array);
상기 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 상기 입사광을 감지하는 이미지 센서(Image Sensor); 및
상기 이미지 센서가 감지한 센싱 값을 처리하여 이미지를 생성하는 제어부;를 포함하는 이미지 생성 장치.An image generating apparatus comprising:
A polarizing filter for polarizing incident light;
A polarization rotator changing a polarization characteristic of the incident light;
A main lens that transmits the incident light;
A microlens array for retransmitting the incident light transmitted through the main lens;
An image sensor for sensing the incident light transmitted through the microlens array; And
And a controller for processing the sensing value sensed by the image sensor to generate an image.
상기 편광 필터 및 편광 로테이터는,
상기 메인 렌즈 뒤에 위치하는 것을 특징으로 하는 이미지 생성 장치.The method according to claim 1,
The polarizing filter and the polarizing rotator may comprise:
And the second lens is located behind the main lens.
상기 편광 필터 및 편광 로테이터는,
상기 마이크로 렌즈 어레이 뒤에 위치하는 것을 특징으로 하는 이미지 생성 장치.The method according to claim 1,
The polarizing filter and the polarizing rotator may comprise:
Wherein the micro-lens array is located behind the micro-lens array.
상기 편광 필터 및 편광 로테이터는,
상기 이미지 센서의 적어도 일부에 결합되어 위치하는 것을 특징으로 하는 이미지 생성 장치.The method according to claim 1,
The polarizing filter and the polarizing rotator may comprise:
Wherein the image sensor is coupled to at least a portion of the image sensor.
메인 렌즈;
상기 메인 렌즈를 투과한 입사광을 투과시키는 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이;
상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 입사광을 재투과시키는 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이;
상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 입사광을 감지하는 이미지 센서; 및
상기 이미지 센서가 감지한 센싱 값을 처리하여 이미지를 생성하는 제어부;를 포함하는 이미지 생성 장치.An image generating apparatus comprising:
A main lens;
A first active birefringent microlens array for transmitting incident light transmitted through the main lens;
A second active birefringent microlens array retransmitting the incident light transmitted through the first active birefringent microlens array;
An image sensor for sensing incident light transmitted through the second active birefringent microlens array; And
And a controller for processing the sensing value sensed by the image sensor to generate an image.
입사광을 편광시키는 편광 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 생성 장치.6. The method of claim 5,
And a polarizing filter for polarizing the incident light.
상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈와 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈 각각은 렌즈 모양, 포커스, 조리개값 중 적어도 하나가 상이한 것을 특징으로 하는 이미지 생성 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the microlens constituting the first active birefringent microlens array and the microlenses constituting the second active birefringent microlens array differ in at least one of a lens shape, a focus and a diaphragm value.
상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이는,
전위차가 생기는 경우 복굴절이 일어나는 것을 특징으로 하는 이미지 생성 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the first active birefringent microlens array and the second active birefringent microlens array comprise:
And a birefringence occurs when a potential difference is generated.
상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈와 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈 각각은,
개별적으로 전압 인가가 가능한 것을 특징으로 하는 이미지 생성 장치.6. The method of claim 5,
The microlenses constituting the first active birefringent microlens array and the microlenses constituting the second active birefringent microlens array are arranged such that,
Wherein the image forming apparatus is capable of applying a voltage separately.
상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈와 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈 각각은,
상이한 광축을 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 생성 장치.6. The method of claim 5,
The microlenses constituting the first active birefringent microlens array and the microlenses constituting the second active birefringent microlens array are arranged such that,
And has different optical axes.
입사광을 편광시키는 단계;
상기 입사광의 편광 특성을 변화시키는 단계;
상기 입사광을 투과시키는 단계;
상기 메인 렌즈를 투과한 상기 입사광을 재투과시키는 단계;
상기 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 상기 입사광을 감지하는 단계; 및
상기 이미지 센서가 감지한 센싱 값을 처리하여 이미지를 생성하는 단계;를 포함하는 이미지 생성 방법.In the image generating method,
Polarizing incident light;
Changing a polarization characteristic of the incident light;
Transmitting the incident light;
Retransmitting the incident light transmitted through the main lens;
Sensing the incident light transmitted through the microlens array; And
And processing the sensing value sensed by the image sensor to generate an image.
상기 편광 필터 및 편광 로테이터는,
상기 메인 렌즈 뒤에 위치하는 것을 특징으로 하는 이미지 생성 방법.12. The method of claim 11,
The polarizing filter and the polarizing rotator may comprise:
Wherein the second lens is located behind the main lens.
상기 편광 필터 및 편광 로테이터는,
상기 마이크로 렌즈 어레이 뒤에 위치하는 것을 특징으로 하는 이미지 생성 방법.12. The method of claim 11,
The polarizing filter and the polarizing rotator may comprise:
Wherein the micro-lens array is located behind the micro-lens array.
상기 편광 필터 및 편광 로테이터는,
상기 이미지 센서의 적어도 일부에 결합되어 위치하는 것을 특징으로 하는 이미지 생성 방법.12. The method of claim 11,
The polarizing filter and the polarizing rotator may comprise:
Wherein the image sensor is located in at least a portion of the image sensor.
메인 렌즈를 통해 입사광을 투과시키는 단계;
제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 통해 상기 메인 렌즈를 투과한 입사광을 투과시키는 단계;
제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 통해 상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 입사광을 재투과시키는 단계;
이미지 센서를 통해 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 투과한 입사광을 감지하는 단계; 및
상기 이미지 센서가 감지한 센싱 값을 처리하여 이미지를 생성하는 단계;를 포함하는 이미지 생성 방법.In the image generating method,
Transmitting the incident light through the main lens;
Transmitting the incident light transmitted through the main lens through the first active birefringent microlens array;
Retransmitting the incident light transmitted through the first active birefringent microlens array through the second active birefringent microlens array;
Detecting an incident light transmitted through the second active birefringent microlens array through an image sensor; And
And processing the sensing value sensed by the image sensor to generate an image.
편광 필터를 통해 상기 입사광을 편광시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 생성 방법.16. The method of claim 15,
And polarizing the incident light through a polarizing filter.
상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈와 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈 각각은 렌즈 모양, 포커스, 조리개값 중 적어도 하나가 상이한 것을 특징으로 하는 이미지 생성 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the microlens constituting the first active birefringent microlens array and the microlenses constituting the second active birefringent microlens array are different from each other in at least one of a lens shape, a focus and a diaphragm value.
상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이는,
전위차가 생기는 경우 복굴절이 일어나는 것을 특징으로 하는 이미지 생성 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the first active birefringent microlens array and the second active birefringent microlens array comprise:
And a birefringence occurs when a potential difference is generated.
상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈와 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈 각각은,
개별적으로 전압 인가가 가능한 것을 특징으로 하는 이미지 생성 방법.16. The method of claim 15,
The microlenses constituting the first active birefringent microlens array and the microlenses constituting the second active birefringent microlens array are arranged such that,
And a voltage can be separately applied.
상기 제1 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈와 상기 제2 액티브 복굴절 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 마이크로 렌즈 각각은,
상이한 광축을 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 생성 방법.16. The method of claim 15,
The microlenses constituting the first active birefringent microlens array and the microlenses constituting the second active birefringent microlens array are arranged such that,
And having different optical axes.
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