WO2019142992A1 - 실시간 입체 촬영장치 - Google Patents

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WO2019142992A1
WO2019142992A1 PCT/KR2018/009664 KR2018009664W WO2019142992A1 WO 2019142992 A1 WO2019142992 A1 WO 2019142992A1 KR 2018009664 W KR2018009664 W KR 2018009664W WO 2019142992 A1 WO2019142992 A1 WO 2019142992A1
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light
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image sensor
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표도연
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Yeon Systems Co Ltd
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Yeon Systems Co Ltd
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    • G02B21/18—Arrangements with more than one light path, e.g. for comparing two specimens
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    • G02B21/18—Arrangements with more than one light path, e.g. for comparing two specimens
    • G02B21/20—Binocular arrangements
    • G02B21/22—Stereoscopic arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a real-time stereoscopic image capturing apparatus, and more particularly, to a real-time stereoscopic image capturing apparatus that is installed on a path of a light transmitted from a light source to a pair of light sources spaced a predetermined distance from each other,
  • a stereoscopic image of a subject can be observed in real time by at least one polarizing filter and stereoscopic images of an image formed by binocular parallax through an image sensor by alternately blinking a pair of light sources formed on the left and right sides of the subject
  • a real-time stereoscopic imaging apparatus To a real-time stereoscopic imaging apparatus.
  • a photographing device for photographing the shape of an object using light is being studied and utilized in various industrial fields such as electronic and medical fields.
  • an optical microscope is an apparatus for observing or recording a microscopic portion of an object magnified using light. It is an indispensable experimental instrument that is used for a variety of purposes ranging from biology to various scientific fields, such as semiconductor, medical, and material science, as well as advanced education in schools.
  • the structure of a general microscope uses an objective lens and an alternative lens, and usually has a magnification of 50X to 1000X.
  • an object image is first enlarged with an objective lens to make a 20 mm intermediate image, and then an alternative lens is used to make a virtual image of 200 mm in size at a distance of 250 mm from the eye to make it visible .
  • the alternative lens is usually 10X magnification, and the objective lens has 5X, 10X, 20X, 50X, 100X, and the like.
  • resolution or resolution
  • an image is obtained by changing the structure of an optical microscope.
  • the objective of the optical microscope is to reduce the image of the enlarged image by using a camera again.
  • the digital image sensor has a sensor of about 5 X 4 mm Surface area. That is, an intermediate lens having a size of 20 mm is reduced using an optical system of a camera to form an image on the sensor surface without using an alternative lens having a 10X magnification function.
  • the photographing apparatus including the microscope of the related art
  • the image in the process of obtaining a digital image, the image must be enlarged using a lens, and then reduced again using a camera. Therefore, since the lens is used in such a process, it is large in size, expensive, and has a limitation in resolution due to optical aberration.
  • Korean Patent Registration No. 10-0764003 discloses a technique of using light transmitted perpendicularly to an image sensor rather than using a lens to transmit light transmitted through the sample to each pixel of the image sensor through a structure
  • a lensless photographing apparatus for obtaining an image by projecting one-on-one is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0039151, wherein a sample inside a sample holder disposed adjacent to an image sensor is illuminated at a plurality of different angles And obtaining a three-dimensional tomographic image by reconstructing a three-dimensional image of the sample based on images obtained from illumination at the plurality of different angles using a digital processor.
  • Korean Patent No. 10-0764003 has a merit that a digital image can be directly obtained without enlarging / reducing an image using a lens, but it has a disadvantage that a stereoscopic image of a subject can not be obtained.
  • Korean Patent Registration No. 10-0764003 has a problem in that it can generate only 2D digital images of high resolution, which limits the use.
  • Korean Patent Publication No. 10-2014-0039151 has an advantage in that a stereoscopic image can be acquired with only an image sensor and an illumination source without a lens using images obtained from illumination at a plurality of different angles,
  • This relates to optical coherence tomography using partially coherent or coherent light wherein a plurality of images obtained from illumination at the plurality of different angles produce low resolution subpixel images from which a single high resolution solid
  • a subject such as a tissue cell in real time because an additional process of reconstructing the low-resolution images in a digital manner through a separate processor is required to obtain an image.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0039151 requires an additional process of reconstructing a plurality of low-resolution subpixel images in order to obtain a high-resolution single stereoscopic image, For example, observation of a cell of a tissue having a very short survival period or operation of a specific cell in real time in genetic engineering, etc.).
  • the present inventors have conducted various studies to solve the above problems.
  • the inventors of the present invention have developed an image sensor for detecting and illuminating light irradiated to a subject, A pair of light sources alternately blinking and at least one polarizing filter provided on the path of light transmitted from the light source to the image sensor, so that the polarized light in one direction is incident on the object, The image is prevented from being blurred due to scattering, reflection, etc., and the left and right images formed with the binocular parallax are alternately generated in succession by the alternately blinking light source, so that a high-resolution stereoscopic image can be observed in real time And completed the present invention.
  • a method of detecting an object by irradiating light onto the object, detecting light passing through processes such as transmission, refraction, reflection, scattering, and phase change according to the characteristics of the object A pair of light sources spaced apart from each other with respect to a center axis of the image sensor and at least one polarizing filter provided on a path of light transmitted from the light source to the image sensor, The pair of light sources provides a real-time stereoscopic imaging apparatus in which left and right light sources are alternately flickered with respect to the central axis of the image sensor to form a binocular parallax.
  • the present invention solves the problems of increasing the size of a photographing apparatus, increasing the price, and having a limit in resolution due to optical aberration in using a lens in generating an existing digital image, It is possible to generate a high-resolution digital image without using a lens.
  • the present invention can generate and observe a high-resolution stereoscopic image in real time with a simple configuration of an image sensor, a pair of light sources alternately blinking and a polarizing filter, observe a subject in real time and apply a specific operation
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a real-time stereoscopic imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration in which a polarizing filter is added between a subject and an image sensor in the real-time stereoscopic imaging apparatus of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a view showing a configuration in the case where the real-time stereoscopic image pickup apparatus of FIG. 1 includes a plurality of light sources.
  • FIGS. 4 and 5 are views showing a configuration in which a focusing optical system and a microscopic optical system are additionally provided in a real-time stereoscopic image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a schematic configuration of a real-time stereoscopic imaging apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 and 8 are side cross-sectional views of a real-time stereoscopic imaging apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a structure of a short polarization according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view illustrating a structure of a composite polarized light according to another embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a real-time stereoscopic image capturing apparatus, and more particularly to a real-time stereoscopic image capturing apparatus and method which are arranged such that a subject to be observed is disposed adjacent to the subject and light is irradiated onto the subject, A pair of light sources which are provided at left and right sides of the center axis of the image sensor and are spaced apart from each other by a predetermined distance and are flickered alternately in left and right directions to form a binocular parallax, There is provided a real-time stereoscopic imaging apparatus including a polarizing filter provided on a path of light to be transmitted.
  • the real-time stereoscopic image pickup apparatus includes a pair of light sources provided on both left and right sides of the center axis of the image sensor and alternately blinking, It is possible to generate an image of a subject to be observed in real time without a lens, in addition to a general image pickup apparatus, and also to generate left and right images of a subject alternately and continuously to form a binocular parallax
  • the stereoscopic image of the subject can be generated in real time.
  • the polarized light filter provided on the path of the light transmitted from the pair of light sources to the image sensor, The reason why the light incident on the subject is scattered or reflected So that it is possible to observe high-resolution stereoscopic images in real time.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a real-time stereoscopic image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a configuration in which a polarized light filter is added between a subject and an image sensor in the real-
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration in which a plurality of light sources are provided in the real-time stereoscopic image taking apparatus of the present invention shown in FIG. 1, and FIGS. 4 and 5 are cross- In which the imaging optical system and the microscope optical system are additionally provided, respectively.
  • a real-time stereoscopic imaging apparatus includes an image sensor 110, a pair of light sources 120, and a polarization filter 130.
  • the image sensor 110 detects subject information and converts it into an electrical image signal.
  • the image sensor 110 detects light irradiated to a subject A disposed adjacent to the image sensor 110, and images the light.
  • a subject can be detected through an image sensor through light, including, but not limited to, a human body, a tissue of a human body, microorganisms, microcells, and objects.
  • the light detected by the image sensor 110 includes light that has been transmitted, refracted, reflected, scattered, and phase-changed according to the intrinsic characteristics of the subject as the light irradiated from the light source passes through the subject, It corresponds to image information.
  • CMOS image sensor CMOS image sensor
  • electromagnetic wave sensor X-ray detection sensor
  • the real-time stereoscopic photography apparatus includes a pair of light sources 120 for detecting light irradiated to a subject A and imaging the images.
  • the pair of light sources includes a device for irradiating light, such as a device for irradiating visible light, ultraviolet light, infrared light, X-rays, gamma rays, and the like.
  • one light source 121 of the pair of light sources 120 is disposed on the left side of the center axis C of the image sensor 110, and the other light source 122 is disposed on the left side of the image sensor 110
  • the two light sources 120 are spaced apart from each other by a predetermined distance to be symmetrical with respect to the center axis C of the image sensor 110.
  • the right light source 122 is turned on when the left light source 121 is turned on.
  • the right light source 122 is repeatedly turned on.
  • the left light source 121 illuminates the image sensor 110
  • the image of the subject A illuminated by the left light source 121 and the image of the subject illuminated by the right light source 122 A) are successively generated in succession.
  • the image frame of the image sensor 110 and the pair of light sources 120 are synchronized with each other to generate an image in each frame every time the pair of light sources 120 are alternately flickered.
  • the left image is formed as the left image and the right image is formed as the image generated while the right light source 122 is emitting light.
  • the stereoscopic image of the subject A having the binocular parallax can be observed in real time.
  • a pair of light sources 120 are synchronized to be alternately blinked in synchronization with 30 frames per second.
  • the present invention is not limited thereto.
  • each frame may be synchronized to produce a flickering cycle that is alternately blinking.
  • a stereoscopic image of a subject A having a more natural stereoscopic effect may be generated by synchronizing image frames of the pair of light sources 120 and the image sensor 110 so that each frame is generated in accordance with the stereoscopic image.
  • the cycle in which the pair of light sources 120 are alternately blinked can be appropriately adjusted in consideration of the resolution of stereoscopic images generated and the fatigue due to stereoscopic observation, and the image frame is divided into a pair of light sources 120, So that each frame is synchronized with the blinking period of each frame.
  • the pair of light sources 120 may be configured to adjust the distance between the left and right light sources 121 and 122 so as to adjust the binocular parallax.
  • the stereoscopic feeling is decreased, but the stereoscopic fatigue is decreased. If the difference between the left and right images is large, the stereoscopic feeling is increased. Which varies depending on the size and type of the subject to be observed and the characteristics of the individual observer.
  • the real-time stereoscopic image capturing apparatus may be configured such that the left and right light sources 121 and 122 are moved left and right respectively so that binocular disparity can be controlled according to the size and type of a subject to be observed, So that the distance between the left and right light sources 121 and 122 can be adjusted.
  • the distance between the left and right light sources 121 and 122 is not particularly limited. As described above, it is possible to adjust the binocular disparity within a range in which the binocular disparity can be adjusted according to the size and type of the subject, Lt; / RTI >
  • the image sensor 110 includes a plurality of light sources 220 (see FIG. 3) that are symmetrical on both sides of the center axis C of the image sensor 110,
  • the light sources having the same distance from each other with reference to the center axis C of the light source are configured to be alternately turned on and off by only a selected one of the pair of light sources, And the binocular parallax can be adjusted by selectively blinking the light source pairs of the light source pairs. A detailed description thereof will be given later with reference to FIG.
  • light is oscillated in an arbitrary plane perpendicular to the traveling direction of light.
  • the scattered light and the reflected light are detected through the image sensor 110 together with the transmitted light transmitted through the object, thereby causing a phenomenon that the image is blurred.
  • a blurred image due to scattered light and reflected light as described above may generate an image in which a three-dimensional effect is not properly formed
  • the real-time stereoscopic imaging apparatus of the present invention is a microscope
  • a real-time stereomicroscope for observing precise stereoscopic microstructure of a subject such as discrimination of abnormality of specific cells or manipulation of specific cells, There is a problem that can not be applied.
  • the polarization direction of polarized light can be controlled by disposing the polarization filter 130 on the path of light transmitted from the light source 120 to the image sensor. That is, when the polarizing filter 130 according to one embodiment of the present invention is disposed on the path of light transmitted from the pair of light sources 120 to the subject A, , Light having only waves in a specific direction among the light consisting of waves oscillating in all directions is incident on the object (A).
  • the polarized light that has passed through the polarizing filter 130 and is incident on the subject A is minimized in scattering or reflected from the surface of the subject to illuminate the subject A, Or refracted light or reflected shadows are detected through the image sensor 110, a high-resolution stereoscopic image can be generated in real time.
  • the polarizing filter 130 is disposed in a path of light transmitted from the left light source 121 and the right light source 122 to the object, And the light generated from the left light source 121 and the light from the right light source 122 and passing through the polarization filter 130 may be polarized light having the same direction as the polarized light.
  • the light source 121 and the right light source 122 are provided separately on the path of light transmitted to the subject, thereby generating polarized light of the same direction, May be configured to generate polarized light.
  • the light source 130 is installed on the path of light transmitted from the left light source 121 to the subject A through the left polarization filter 131 and the right light source 122 provided on the path of light transmitted to the subject A.
  • the left polarizing filter 131 and the right polarizing filter 132 may be constituted by a polarizing filter for generating polarized light in the same direction or may be constituted by a polarizing filter for generating polarized light in the same direction, Polarized light generated by the polarizing filter.
  • the left and right polarizing filters 131 and 132 are constituted by polarizing filters that generate polarized light in the same direction, the polarized light of the same direction of the waves is incident on the subject A
  • the polarizing plates 131 and 132 are constituted by polarizing filters that generate polarized light in mutually different directions, polarized light composed of waves in mutually different directions is incident on the subject A.
  • the control is performed such that the user rotates the left and right polarizing filters 131 and 132 provided at this time with the center axis C of the image sensor 110 as the rotation axis, can do. Also, an electric / electronic polarization control system for controlling polarization by an external electrical signal may be used.
  • the real-time stereoscopic imaging apparatus may further include a transparent substrate 140 and a color filter 150, as shown in FIG. 1 (b).
  • the transparent substrate 140 is disposed adjacent to the image sensor 110 for supporting an object A disposed adjacent to the image sensor 110 and is provided between the image sensor 110 and the object A Thereby preventing the image sensor 110 from being contaminated by the object A by preventing the image sensor 110 from directly contacting the object A with the image sensor 110.
  • the color filter 150 is provided between the pair of light sources 120 and the polarizing filter 130 and generates a stereoscopic image in which the color of a specific wavelength is emphasized in the stereoscopic image of the subject A by passing only light of a specific wavelength So that the specific region of the subject A to be observed can be more easily observed.
  • the transparent substrate 140 for supporting the subject A when the transparent substrate 140 for supporting the subject A is additionally provided, there arises a problem that the resolution of the stereoscopic image of the subject A is lowered due to scattering or reflection of light by the transparent substrate 140
  • the image sensor 110 may be contaminated by the subject A when the subject A is directly disposed adjacent to the image sensor 110 without the transparent substrate 140 as shown in FIG. , It may be difficult to continuously observe various types of objects.
  • one unit is formed by modulating the image sensor 110, the pair of light sources 120, and the polarization filter 130, and a plurality of the modularized units are arranged in a predetermined form, And can be configured so that different types of subjects are arranged for each unit and can be continuously observed.
  • the image sensor 110, the pair of light sources 120, and the polarizing filter 130 modulate one unit in a horizontal direction and a vertical direction
  • a total of 25 objects are arranged in one set and 25 different objects to be observed are arranged adjacent to each of the 25 image sensors 110 constituting each of the modular units so that a total of 25 So that different objects can be observed continuously.
  • the image sensor 110 is placed on the subject A by directly placing the subject A on the image sensor 110 without the transparent substrate 140 It is preferable that each of the modularized units is made as a single unit for this purpose.
  • the pair of light sources 120, the polarizing filter 130, and the image sensor 110 are modularized to form one unit, and the image sensor 110 can be detachably attached using a connection terminal or the like So that only the image sensor 110 is replaced and connected to the module so that the image sensor 110 can be used in a single use.
  • one image sensor 110 and one subject A are corresponded to each other so that only one image sensor 110 is used for one subject A, so that the contamination problem of the image sensor 110 by the subject A And the scattering of light by the transparent substrate 140 can be simultaneously solved.
  • a plurality of modules may be arranged in a predetermined form so that the image sensor 110 can be detachably attached thereto, and a plurality of objects can be simultaneously viewed through the unit.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration in which a polarizing filter 133 is added between a subject and an image sensor in the real-time stereoscopic imaging apparatus of FIG.
  • a polarizing filter 133 When the polarized light having passed through the polarizing plate 130 is projected onto the subject A, polarization characteristics such as transmission, refraction, diffraction, reflection, scattering, and phase change disappear according to the characteristics of the subject. The resolution of the stereoscopic image may be lowered when reaching the sensor.
  • a polarizing filter 133 may be additionally disposed between the subject A and the image sensor 110 as shown in FIG. 2A.
  • the polarizing filter 133 By additionally arranging the polarizing filter 133, it is possible to acquire an image of a sharp and high-resolution subject by blocking or controlling a part of the light incident on the image sensor 110.
  • the direction of the polarized light can be adjusted by controlling the rotation of the center axis C of the image sensor with the rotation axis of the image sensor, so that the contrast and darkness of the image can be controlled or noise can be removed, And a stereoscopic image of the subject A having a high resolution can be obtained.
  • the waves of the polarized light having passed through the polarization filters 130 and 133 are controlled so as to be mutually perpendicular, a sharp, high resolution stereoscopic image of the subject A can be obtained.
  • the method of controlling the polarization direction using the polarization filters 130 and 133 includes a method of rotating a polarization filter as well as a method of controlling an electronic polarization.
  • FIG. 2B is a view showing a configuration in which a polarizing filter 133 is added between the transparent substrate 140 and the image sensor 110.
  • the transparent substrate 140 can prevent the image sensor from being contaminated, while scattering or reflecting light may be generated, resulting in a problem that the resolution of the stereoscopic image is lowered.
  • a polarizing filter 133 may be additionally disposed between the transparent substrate 140 and the image sensor 110 as shown in FIG. 2 (b), thereby solving the problem of resolution degradation of the stereoscopic image.
  • it is also possible to control polarization and contrast by rotating one of the polarization filters 130 and 133 with the central axis C of the image sensor as a rotation axis.
  • FIG. 3 is a view showing a configuration in which a plurality of light sources are provided in the real-time stereoscopic imaging apparatus according to the present invention shown in FIG. 1, and includes an image sensor 110 and a polarization filter 130 And a plurality of light sources 220 are provided in place of the pair of light sources 120 shown in FIG. 1, that is, the structure in which the transparent substrate 140 and the color filter 150 are further included. .
  • a plurality of light sources (for example, two light sources) are arranged symmetrically on both sides of the center axis C of the image sensor 110, A pair of light sources 221a and 222a or 221b and 222b having the same distance with respect to the central axis C of the image sensor 110 are paired and a selected one of the pair of light sources Only the light sources of the pair are alternately turned on and off so that the binocular parallax can be controlled by selectively blinking a plurality of light source pairs having different distances from each other.
  • the plurality of light sources 220 are arranged on the basis of the center axis C of the image sensor 110 and the plurality of left light sources 221 arranged on the left side with respect to the center axis C of the image sensor 110 And the left light source 221 and the right light source 222 are symmetrical with respect to the center axis C in the left and right direction.
  • the left and right light sources 221a and 222a correspond to each other on the same distance from the center axis C of the image sensor 110.
  • the left and right light sources 221a and 222a correspond to the center axis C
  • Left and right light sources 221 and 222 corresponding to each other on the same distance form a pair and a plurality of light source pairs 221a and 222a, 221b and 222b having different distances from each other exist.
  • the plurality of light source pairs 221a and 222a, 221b and 222b are for controlling the binocular parallax, and only a selected pair of light sources are alternately blinked. For example, from the initial center axis C When a pair of light sources 221a and 222a disposed on the closest distance is selected, only the selected pair of light sources 221a and 222a are alternately blinked to generate a stereoscopic image of the subject A having binocular parallax The other pair of light sources 221b and 222b located farther from the center axis C than the pair of light sources 221a and 222a are selected and selected when the stereoscopic effect of the observed stereoscopic image is somewhat small The binocular parallax can be adjusted by alternately blinking only the other pair of light sources 221b and 222b.
  • the degree of the binocular parallax can be adjusted according to the size and type of the subject, It is a matter of course that various adjustments can be made within the range.
  • the real-time stereoscopic image photographing apparatus includes a separate driving device (not shown) for individually moving the pair of light sources 121 and 122 (see FIG. 1)
  • a separate driving device for individually moving the pair of light sources 121 and 122 (see FIG. 1)
  • the plurality of light sources 220 may be arranged symmetrically with respect to the central axis C in the left and right directions, i.e., the Y axis direction, but the present invention is not limited thereto, And may be arranged to be symmetrical with respect to the axis C in the '+' shape, that is, the Y axis and the Z axis, respectively, and may be arranged in a radial manner.
  • the real-time stereoscopic imaging apparatus may further include an imaging optical system 160 and a microscopic optical system 170, as shown in FIGS.
  • the imaging optical system 160 is disposed between the image sensor 110 and the transparent substrate 140 to converge light incident on the image sensor 110 through the object A as shown in FIG.
  • the imaging optical system 160 is installed so as to be exchangeable.
  • a suitable lens can be selected and installed in consideration of the observation purpose, the type of the subject, the distance to the subject, and the like, and includes a zoom lens can do.
  • Such an imaging optical system 160 can adjust the angle of view according to the magnification by enlarging / reducing the subject A, and by adjusting the focus range of the subject A, it is possible to generate a higher-resolution stereoscopic image.
  • the microscope optical system 170 may be disposed between the image sensor 110 and the transparent substrate 140 as shown in Fig.
  • the microscope optical system 170 may include an image-forming lens 171, an eyepiece 172 and an objective lens 173 and may include a subject A (see FIG. 1) formed by left and right light sources 221 and 222, The left side image and the right side image of the subject are further enlarged and detected through the image sensor 110, thereby making it possible to generate a more precise stereoscopic image of a subject such as a cell having a fine structure.
  • the objective lens 173 is configured to be replaceable so that the magnification of the subject A can be adjusted.
  • the real-time stereoscopic imaging apparatus which further includes the microscopic optical system 170, the eyepiece lens 172 and the objective lens 171 without the image-forming lens 171 constituting the image sensor 110 and the microscope optical system 170, It is also possible to provide a stereoscopic image of the subject A by observing only the lens 173 directly.
  • the stereoscopic image taking apparatus when the image sensor 110 and the image-forming lens 171 are removed, the stereoscopic image taking apparatus according to the present invention has the same structure as that of a general transmissive- And the microscope optical system 172 and 173 from which the image-forming lens 171 is removed, the image of the subject A can be observed directly in a single eye.
  • the stereoscopic photographing apparatus differs from the conventional stereoscopic photographing apparatus in that a pair of light sources selected in comparison with a general transmissive photographing apparatus includes a plurality of light sources 220 and a polarizing filter 130 alternately flickering,
  • the light generated from the left light source 221 and the right light source 222 passes through the object A and is transmitted through the objective lens 173 and the eyepiece lens 172 to the observer's eye To form a left image and a right image.
  • the left image and the right image formed on the observer's eye are alternately and continuously generated according to a cycle in which the pair of light sources 221 and 222 are alternately blinked, and the blinking cycle of the pair of light sources is appropriately
  • the left image and the right image are overlapped by the afterimage effect to generate a stereoscopic image in which the binocular parallax is formed, so that the stereoscopic image of the subject A can be observed even in a single view.
  • a polarizing filter may be additionally disposed between the subject A and the image sensor 110. [ 2 and 3. Specifically, in the case of FIGS. 4 and 5, for example, a polarizing filter may be disposed between the subject A and the image sensor 110. In this case,
  • FIG. 6 is a view showing a schematic configuration of a real-time stereoscopic imaging apparatus according to another embodiment of the present invention
  • FIGS. 7 and 8 are side cross-sectional views of a real-time stereoscopic imaging apparatus according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 10 illustrates a structure of a polarized light according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates a structure of a composite polarized light according to another embodiment of the present invention, and only differences from FIGS. 1 and 3 will be described.
  • the real-time stereoscopic image capturing apparatus includes an image sensor 310, a first light source 320, a second light source 330, a polarization filter 340, A half mirror H, and may further include a color filter 350.
  • the configuration of the image sensor 310, the first light source 320, the polarization filter 340, and the color filter 350 of the real-time stereoscopic imaging apparatus according to another embodiment of the present invention is the same as that of the image sensor 110
  • the real time stereoscopic image capturing apparatus may include a second light source 330 disposed vertically to the first light source 320 and may include a second light source 330 disposed between the first light source 320 and the second light source 330 And a half mirror (H) disposed in the half mirror (H).
  • the first light source 320 includes a first left light source 321 and a second left light source 321, which are installed to be symmetrical with respect to the center axis C of the image sensor 310, 1 light source 322 and the optical axes of the first left light source 321 and the first right light source 322 are installed parallel to the central axis C of the image sensor 310.
  • the second light source 330 is installed at right angles to the first light source 320.
  • the second light source 330 is also disposed at the second left side light source 321 corresponding to the first left light source 321 and the first right light source 322,
  • the light source 331 and the second right light source 332 are installed such that the optical axes of the second left light source 331 and the second right light source 332 are orthogonal to the central axis C of the image sensor 310 do.
  • the second light source 330 is further included to solve the problem that the amount of light decreases as the light generated from the first light source 320 passes through the polarizing filter 340,
  • a half mirror H is provided between the light source 320 and the second light source 330.
  • the half mirror H passes light generated from the first light source 320 and reflects light generated from the second light source 330 so that the light emitted from the first light source 320 and the light emitted from the second light source 330, So that the light paths of the light beams generated from the half mirror H coincide with each other.
  • the light generated from the first light source 320 passes through the half mirror H, is incident on the subject A through the polarizing filter 340, and the light generated from the second light source 330 passes through the half mirror H, The light is incident on the subject A along the same path as the light path of the light generated from the first light source 320 by being reflected by the light source H and being bent at a right angle.
  • the half mirror H is disposed on the center axis C of the image sensor 310 to match the light path of the light generated from the first light source 320 and the light path of the light generated from the second light source 330, And the half mirror H may be set at an angle of 45 degrees. If necessary, the installation angle of the half mirror H may be varied in order to match the light paths of the lights emitted from the two light sources Of course.
  • the first light source 320 includes a pair of first left light sources 321 symmetrical with respect to the central axis C of the image sensor 310 and a second right light source 322 symmetrical with respect to the center axis C of the image sensor 310, A plurality of first left light sources 321 and a first right light source 322 symmetrical with respect to the central axis C of the image sensor 310 for controlling the binocular disparity, And each of the light sources on the same distance from the center axis C may be composed of a plurality of light source pairs forming one pair.
  • the second light source 330 is disposed at a right angle to the first light source 320 and is disposed at a position corresponding to the pair of the first left light source 321 and the first right light source 322, A plurality of first left light sources 331 and a second right light source 332 or a plurality of second left light sources 332 disposed at positions corresponding to the first left light sources 321 and the first right light sources 322, A first right light source 331 and a second right light source 332.
  • the plurality of second left light sources 331 and the second right light sources 332 also form one pair of light sources on the same distance from the central axis C,
  • a pair of light sources disposed at positions corresponding to the second light sources 330 are also selected among the first light sources 320
  • a pair of light sources alternately flickers according to a cycle in which they alternately flicker.
  • a first left light source 321, a first right light source 322, a second left light source 331, and a second right light source 322 are disposed on the same distance from the center axis C of the image sensor 310, The first left light source 321 and the first right light source 322 form one pair and the second left light source 331 and the second right light source 332 form one pair Respectively.
  • the first left light source 321 When the first left light source 321 is turned on, the second left light source 331 corresponding to the first left light source 321 is simultaneously lit, and the light generated from the first and second left light sources 321 and 331 is reflected by the half mirror
  • the first right light source 322 and the second right light source 332 are simultaneously illuminated at the same time when the first and second left light sources 321 and 331 are turned off
  • the light generated from the first and second right light sources 322 and 332 is incident on the subject A on the same optical path through the half mirror H to increase the amount of light, Thereby generating a stereoscopic image in which the stereoscopic image is formed.
  • the polarizing filter 340 is included to prevent the image of the stereoscopic image from being blurred by the reflected light and the scattered light generated by reflecting or scattering the light incident on the subject A.
  • the polarized light filter 340 may be installed on the optical path through which light generated from the first and second light sources 320 and 330 passes through the half mirror H and is incident on the subject A.
  • a first polarizing filter 341 is disposed on a light path where light generated from the first light source 320 is incident on the half mirror H
  • a second polarizing filter 341 is disposed on the second light source 330
  • the second polarizing filter 342 may be provided on the optical path in which the light generated from the half mirror H is incident.
  • a further third polarizing filter may be further disposed between the subject A and the image sensor 310. In this case,
  • the first polarizing filter 341 and the second polarizing filter 342 are configured to generate polarized light that vibrates in different directions so that two kinds of polarized light vibrating in different directions are incident on the half mirror H So that the composite polarized light can be made incident on the subject A.
  • the composite polarized light can be made incident on the subject A.
  • the first light source 320 and the second light source 330 may be provided with light sources having different characteristics. For example, when a minute cell is photographed, the first light source 320 and the second light source 330 irradiate The wavelengths of light are different from each other, but the wavelength of any one of the light sources can be made shorter. Also, in the illumination method of irradiating light, the first light source 320 and the second light source 330 having different wavelengths are used together to add two kinds of illumination, or the first light source 320 and the second light source 330 330 may be selected and used.
  • the real-time stereoscopic image pickup apparatus is a real-time stereoscopic image capturing apparatus according to the present invention, in which left and right images alternately generated by the image sensors 110 and 310 are displayed in a 3D viewer (i.e., A 3D monitor, a 3D TV, a 3D screen, etc.), or may be used in conjunction with a device capable of storing, transmitting, and analyzing stereoscopic images in a digital form.
  • a 3D viewer i.e., A 3D monitor, a 3D TV, a 3D screen, etc.
  • the image generated while the left light source emits light constitutes a left image with the left image
  • the image generated while the right light source emits light forms a right image with the right image
  • the real-time stereoscopic image capturing apparatus can be mounted on an apparatus for capturing a stereoscopic image of a subject, and can be used for a camera, a microscope, an X-ray photographing apparatus, a CCTV, a navigation system, A test device, a smartphone camera, an endoscope, a laparoscope, and the like, but is not limited thereto.
  • imaging optical system 170 microscope optical system

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Abstract

본 발명은 실시간 입체 촬영장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피사체를 중심으로 피사체의 좌우에 일정거리 이격되며 서로 쌍을 이루는 한 쌍의 광원과 광원으로부터 이미지 센서에 전달되는 빛의 경로 상에 설치된 적어도 하나 이상의 편광필터를 구비하고, 피사체의 좌측 및 우측에 형성된 한 쌍의 광원을 교대로 점멸되게 하여 양안 시차가 형성된 이미지를 이미지 센서를 통해 입체 영상화함으로써, 실시간으로 피사체의 입체 형상을 관찰할 수 있는 렌즈 없는 구조의 실시간 입체 촬영장치에 관한 것이다.

Description

실시간 입체 촬영장치
본 출원은 2018년 1월 22일자 한국 특허 출원 제10-2018-0007452호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함한다.
본 발명은 실시간 입체 촬영장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피사체를 중심으로 피사체의 좌우에 일정거리 이격되며 서로 쌍을 이루는 한 쌍의 광원과 광원으로부터 이미지 센서에 전달되는 빛의 경로 상에 설치되는 적어도 하나 이상의 편광필터를 구비하고, 피사체의 좌측 및 우측에 형성된 한 쌍의 광원을 교대로 점멸되게 하여 양안 시차가 형성된 이미지를 이미지 센서를 통해 입체 영상화함으로써, 실시간으로 피사체의 입체 형상을 관찰할 수 있는 실시간 입체 촬영장치에 관한 것이다.
빛을 이용하여 물체의 형태를 촬영하는 촬영장치는 전자 및 의료분야 등 다양한 산업분야에서 연구 및 활용되고 있다. 예를 들면, 광학 현미경은 물체의 미세한 부분을 빛을 이용하여 확대하여 관찰 또는 기록하는 장치이다. 생물학을 비롯하여 여러 과학 분야, 즉 반도체, 의학, 재료과학뿐만 아니라 학교의 선진화 교육에까지 다양한 목적으로 활용되는 필수적인 실험기구이다. 일반적인 현미경의 구조는 대물렌즈와 대안렌즈를 사용하며, 보통 50X ~ 1000X의 배율을 갖는다. 사람 눈으로 관찰할 경우에는, 먼저 대물렌즈로 피사체의 상을 확대하여 20mm 크기의 중간상을 만든 다음, 대안렌즈를 사용하여 이것을 눈에서 250mm 떨어진 위치에 크기 200mm의 허상을 만들어 눈으로 볼 수 있게 만든다. 대안렌즈는 보통 10X 배율이며, 대물렌즈는 5X, 10X, 20X, 50X, 100X 등을 갖는다.
피사체의 구조를 자세히 볼 수 있는 능력을 해상력(혹은 분해능)이라 한다. 이것은 현미경의 성능을 좌우하는 요소로써, 대물렌즈의 성능에 의하여 결정된다. 따라서 대물렌즈와 접안렌즈와의 조합에 의하여 배율을 증가시키더라도 대물렌즈의 성능이 나쁘면 흐릿한 상이 단순히 확대될 뿐으로, 미세한 구조의 식별은 되지 않는다.
또한, 현재의 현미경은 실시간으로 피사체의 2D 이미지를 획득하여 디스플레이에 표시하는 것이 대부분이고, 보다 정밀한 피사체의 입체적 구조를 분석하기 위해서는 3D 입체 이미지를 실시간으로 촬영하여 디스플레이할 수 있는 현미경 개발이 필요하며, 최근 이와 관련된 연구 개발이 진행되고 있다.
한편, 최근 컴퓨터기술의 발달로 인해 현미경에서 얻은 영상정보의 디지털화 작업이 이루어지고 있는데, 현재 디지털 영상을 받아들이기 위해서는 광학현미경의 구조에 변경을 가하여 영상을 얻는다. 바로 광학현미경의 대물렌즈로 확대된 상을 카메라를 이용하여 다시 축소하는 방법을 사용하고 있는데, 그 이유는 250mm 거리의 200mm 영상에 적합한 사람의 눈과는 달리 디지털 이미지 센서는 5 X 4mm 정도의 센서 표면적을 갖기 때문이다. 즉 10X 확대 기능을 갖는 대안렌즈를 사용하지 않고, 20mm 크기의 중간상을 카메라의 광학계를 이용하여 축소하여 센서 표면에 상을 맺게 하는 것이다.
이와 같이 종래기술의 현미경을 포함한 촬영장치는 디지털 영상이미지를 얻는 과정에 있어서, 렌즈를 사용하여 상을 확대한 다음, 카메라를 사용하여 다시 이를 축소해야 한다. 따라서 이러한 과정에서 렌즈를 사용하기 때문에 크기가 크고 가격이 비싸며, 또한 광학 수차 때문에 해상도에 있어 한계점을 갖는 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 대한민국등록특허공보 제10-0764003호에는 렌즈를 사용하지 않고, 이미지 센서와 수직으로 들어온 빛만 통과시키는 구조물을 이용하여 시료를 투과한 빛이 구조물을 통해 이미지 센서의 각 화소로 일대일 사영되도록 함으로써 영상을 얻는 렌즈 없는 촬영장치가 개시되어 있으며, 대한민국공개특허공보 제10-2014-0039151호에는 이미지 센서에 인접하게 배치된 샘플 홀더 내부의 샘플을 조명 소스를 이용하여 복수의 상이한 각도에서 조명하도록 구성하고, 디지털 프로세서를 이용하여 상기 복수의 상이한 각도에서의 조명으로부터 획득된 이미지들을 기초로 샘플의 삼차원 이미지를 재구성함으로써, 3차원 단층 촬영 이미지를 획득하는 장치에 대해 개시되어 있다.
그러나 상기 대한민국등록특허 제10-0764003호의 경우 렌즈를 이용하여 상을 확대/축소하지 않고 바로 디지털 영상을 얻을 수 있는 장점이 있기는 하나, 피사체의 입체 영상을 얻을 수 없다는 단점이 있다.
즉, 예를 들어 난자의 인공 수정 등과 같이 해당 세포를 관찰함과 동시에 특정한 조작을 가해야 하는 경우, 보다 정밀한 세포 조작을 위해서는, 해당 피사체의 입체적인 미세구조를 실시간으로 관찰할 수 있는 촬영장치가 필요하나, 상기 대한민국등록특허 제10-0764003호는 단순히 고해상도의 2D 디지털 영상만을 생성할 수 있어, 사용 상에 제약이 있는 문제점이 있다.
또한, 디지털 영상을 얻기 위해 수직으로 들어온 빛만 통과시키는 구조물을 추가로 구비해야 하는 단점이 있으며, 상기 구조물은 피사체에서 여러 방향으로 산란된 빛을 제거하고, 이미지 센서의 각 화소로 일대일 사영이 되도록 하기 위해 빛을 투과하지 않는 재료로 이미지 센서의 각각의 화소에 대응하는 여러 개의 미세한 직선 구멍을 가지도록 제작되어야 하기에 제조 상의 어려움이 있는 문제점이 있다.
한편, 대한민국공개특허 제10-2014-0039151호의 경우에는, 복수의 상이한 각도에서의 조명으로부터 획득된 이미지들을 이용하여 렌즈 없이 이미지 센서와 조명 소스 만으로 입체 영상을 획득할 수 있는 장점이 있기는 하나, 이는 부분 간섭성 광 또는 간섭성 광을 이용하는 광 간섭성 단층촬영에 관한 것으로, 상기 복수의 상이한 각도에서의 조명으로부터 획득된 다수의 이미지들은 저해상도의 서브픽셀 이미지들을 생성하며, 이로부터 고해상도의 단일 입체영상을 얻기 위해 별도의 프로세서를 통해 디지털 방식으로 상기 저해상도의 이미지들을 재구성하는 추가 과정이 필요하기 때문에 조직 세포 등과 같은 피사체를 실시간으로 관측할 수 없다는 문제점이 있다.
즉, 상기 대한민국공개특허 제10-2014-0039151호는, 고해상도의 단일 입체 영상을 얻기 위해 다수의 저해상도 서브픽셀 이미지들을 재구성해야 하는 추가 과정이 필요함으로써, 실시간으로 입체영상을 관찰해야 하는 경우(예를 들어, 생존 기간이 매우 짧은 조직의 세포를 관찰하거나, 유전 공학 등에서 특정 세포를 실시간으로 조작해야 되는 등의 경우)에는 적용하기 힘든 문제점이 있다.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위해 다각적으로 연구를 수행한 결과, 피사체에 조사된 빛을 검출하여 이미지화하는 이미지 센서와, 이미지 센서의 중심축을 기준으로 좌우에 배치되며 양안 시차를 형성하기 위하여 교대로 점멸되는 한 쌍의 광원 및 상기 광원으로부터 이미지 센서에 전달되는 빛의 경로 상에 설치되는 적어도 하나 이상의 편광필터를 구비하여 한 방향의 파동으로 이루어진 편광을 피사체에 입사시킴으로써, 피사체에 입사된 빛이 산란되거나 반사되는 등의 이유로 이미지가 흐려지는 현상을 방지함과 동시에, 상기 교대로 점멸되는 광원에 의해 양안 시차가 형성된 좌측 및 우측 이미지를 번갈아 연속으로 생성함으로써 실시간으로 고해상도의 입체 영상을 관찰할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 렌즈 없이 고해상도의 디지털 영상을 생성할 수 있는 입체 촬영장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 관찰 대상 피사체의 고해상도 삼차원 입체 영상을 실시간으로 관찰할 수 있는 실시간 입체 촬영장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 피사체가 인접하게 배치되며, 상기 피사체에 빛이 조사되고, 피사체의 특성에 따라 투과, 굴절, 반사, 산란 및 위상변화 등의 과정을 거친 빛을 검출하여 이미지화하는 이미지 센서, 상기 이미지 센서의 중심축을 기준으로 양측으로 이격되게 설치되는 한 쌍의 광원, 및 상기 광원으로부터 이미지 센서에 전달되는 빛의 경로 상에 설치되는 적어도 하나 이상의 편광필터를 포함하되, 상기 한 쌍의 광원은, 양안 시차를 형성하기 위하여 상기 이미지 센서의 중심축을 기준으로 좌측 및 우측의 광원이 교대로 점멸되는 실시간 입체 촬영장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 기존의 디지털 영상을 생성함에 있어, 렌즈를 사용함에 따라 촬영장치의 크기가 커지고 가격이 비싸며, 또한 광학 수차 때문에 해상도에 있어 한계점을 가지는 등의 문제점을 해결함으로써, 렌즈 없이도 고해상도의 디지털 영상을 생성할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 이미지 센서와, 교대로 점멸되는 한 쌍의 광원 및 편광필터의 단순한 구성만으로도 고해상도의 입체 영상을 실시간으로 생성하고, 관찰할 수 있으며, 피사체를 실시간으로 관찰하는 동시에 특정한 조작을 가할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 실시간 입체 촬영장치에서 피사체와 이미지 센서의 사이에 편광필터를 추가한 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 따른 본 발명의 실시간 입체 촬영장치에서 복수의 광원을 구비한 경우의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치에서 결상 광학계 및 현미경 광학계를 각각 추가로 구비한 경우의 구성을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치의 측단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단 편광의 구조를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 편광의 구조를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다. 이러한 도면은 본 발명을 설명하기 위한 일 구현예로서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서 상기 도면에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였고, 명세서 전체를 통해 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 사용하였다. 또한, 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 실제 축척과 무관하며, 설명의 명료성을 위해 축소되거나 과장된 것일 수 있다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 실시간 입체 촬영장치에 관한 것으로서, 관찰 대상이 되는 피사체가 인접하게 배치되며, 피사체에 빛이 조사되고, 피사체의 특성에 따라 투과, 굴절, 반사, 산란 및 위상변화 등의 과정을 거친 빛을 검출하여 이미지화 하는 이미지 센서, 이미지 센서의 중심축을 기준으로 좌우 양측으로 일정간격 이격되게 설치되며, 양안 시차를 형성하기 위하여 좌우 교대로 점멸되는 한 쌍의 광원 및 상기 한 쌍의 광원으로부터 이미지 센서에 전달되는 빛의 경로 상에 설치되는 편광필터를 포함하는 실시간 입체 촬영장치를 제공한다.
즉, 본 발명에 따른 실시간 입체 촬영장치는 이미지 센서의 중심축을 기준으로 좌우 양측에 설치되어 교대로 점멸되는 한 쌍의 광원을 통해, 이미지 센서의 중앙부에 인접하게 배치되는 피사체에 조사된 빛이 이미지 센서를 통해 직접 검출되도록 함으로써, 일반적인 촬영장치와 달리 렌즈 없이도 관찰 대상이 되는 피사체의 이미지를 실시간으로 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 피사체의 좌측 및 우측 이미지가 번갈아 연속적으로 생성되도록 하여 양안 시차를 형성함으로써 상기 피사체의 입체 영상을 실시간으로 생성할 수 있으며, 특히, 상기 한 쌍의 광원으로부터 이미지 센서에 전달되는 빛의 경로 상에 설치되는 편광필터를 이용하여 제어된 파동으로 이루어진 편광을 피사체에 입사시킴으로써, 피사체에 입사된 빛이 산란되거나 반사되는 등의 이유로 이미지가 흐려지는 현상을 방지하여 고해상도의 입체 영상을 실시간으로 관찰할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 실시간 입체 촬영장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면이며, 도 2는 도 1의 실시간 입체 촬영장치에서 피사체와 이미지 센서의 사이에 편광필터를 추가한 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 도 1에 따른 본 발명의 실시간 입체 촬영장치에서 복수의 광원을 구비한 경우의 구성을 보여주는 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치에서 결상 광학계 및 현미경 광학계를 각각 추가로 구비한 경우의 구성을 보여주는 도면이다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치는 이미지 센서(110), 한 쌍의 광원(120) 및 편광필터(130)를 포함한다.
이미지 센서(110)는 피사체 정보를 감지하여 전기적인 영상신호로 변환하는 장치로써, 이미지 센서(110)에 인접하게 배치되는 피사체(A)에 조사된 빛을 검출하여 이미지화 한다. 피사체는 빛을 매개로 이미지 센서를 통해 감지될 수 있는 것으로써, 예컨대 인체, 인체의 조직, 미생물, 미세 세포, 사물을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 아울러, 이미지 센서(110)가 검출하는 빛은 광원으로부터 조사된 빛이 피사체를 거치면서 피사체의 고유 특성에 따라 투과, 굴절, 반사, 산란 및 위상변화 등이 이루어진 빛을 포함하며, 이는 피사체의 입체영상 정보에 해당한다.
이미지 센서(110)에는 빛을 검출하여 이미지화할 수 있는 다양한 종류의 센서가 제한 없이 사용될 수 있으며, 대표적으로 CCD(Charge Coupled Device) 및 CMOS 이미지 센서, 전자기파 감지 센서, X선 감지 센서 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치에는 피사체(A)에 조사된 빛을 검출하여 이미지화하기 위하여 한 쌍의 광원(120)이 구비되는데, 한 쌍의 광원(120)은 이미지 센서(110)의 중심축(C)을 기준으로 양측으로 이격되게 설치된다. 한 쌍의 광원은 빛을 조사하되, 가시광선, 자외선, 적외선, X선, 감마선 등을 조사하는 장치를 포함한다.
즉, 한 쌍의 광원(120) 중, 하나의 광원(121)은 이미지 센서(110)의 중심축(C)을 기준으로 좌측 부위에 배치되며, 다른 하나의 광원(122)은 이미지 센서(110)의 중심축(C)을 기준으로 우측 부위에 배치된다.
이때, 상기 쌍을 이루는 두 광원(120)은 서로 일정 간격 이격되게 설치되어 이미지 센서(110)의 중심축(C)을 기준으로 좌우대칭을 이루게 된다.
한 쌍의 광원(120)은 양안 시차가 형성된 이미지를 생성하기 위하여 교대로 점멸되게 구성되는데, 예를 들어 한 쌍의 광원(120) 중, 좌측 광원(121)이 점등되면 우측 광원(122)은 소등되고, 다시 좌측 광원(121)이 소등되면 우측 광원(122)이 점등되는 것을 반복하게 된다.
이에 따라, 이미지 센서(110)에는 좌측 광원(121) 점등시, 좌측 광원(121)에 의해 비춰진 피사체(A)의 이미지와 우측 광원(122) 점등시, 우측 광원(122)에 의해 비춰진 피사체(A)의 이미지가 교대로 연속하여 생성되게 된다.
그리고 이미지 센서(110)의 영상 프레임과 한 쌍의 광원(120)은 상호 동기화되어, 한 쌍의 광원(120)이 교대로 점멸되는 순간마다 각각의 프레임에 이미지를 생성하게 되는데, 좌측 광원(121)이 발광하는 동안 생성된 이미지는 좌측 이미지로 하여 좌측 영상을 이루고, 우측 광원(122)이 발광하는 동안 생성된 이미지는 우측 이미지로 하여 우측 영상을 이루게 된다.
예를 들어 설명하면, 일반적인 이미지 센서에 의해 생성되는 영상 프레임의 경우, 초당 약 30프레임이 생성되며, 이때, 상기 영상 프레임과 상호 동기화된 한 쌍의 광원(120)이 초당 30개의 프레임이 생성되는 순간에 맞추어 교대로 점멸됨으로써, 초당 약 15개의 좌측 영상 및 우측 영상이 각각 교대로 연속하여 생성되게 되고, 이에 따라 양안 시차가 형성된 피사체(A)의 입체 영상을 실시간으로 관찰할 수 있게 된다.
본 실시예에서는 초당 30프레임에 맞추어 한 쌍의 광원(120)이 교대로 점멸되도록 동기화된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 반대로, 한 쌍의 광원(120)이 교대로 점멸되는 점멸주기에 맞추어 각각의 프레임이 생성되도록 동기화될 수 있음은 물론이다.
즉, 일반적으로 초당 프레임수가 높을수록 사람의 눈은 더욱 자연스러운 입체감을 느끼게 되므로, 필요에 따라 한 쌍의 광원(120)의 점멸 주기를 조절할 수 있도록 구성하고, 한 쌍의 광원(120)의 점멸 주기에 맞추어 각각의 프레임이 생성되도록, 한 쌍의 광원(120) 및 이미지 센서(110)의 영상 프레임을 동기화 시킴으로써 보다 자연스러운 입체감이 형성된 피사체(A)의 입체 영상이 생성되도록 할 수 있음은 물론이다.
이때, 한 쌍의 광원(120)이 교대로 점멸되는 주기는 생성되는 입체 영상의 해상도나 입체 영상 관찰에 따른 피로도 등을 고려하여 적절하게 조절 가능하며, 상기 영상 프레임은 한 쌍의 광원(120)의 점멸 주기에 맞추어 각각의 프레임이 생성되도록 동기화 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 한 쌍의 광원(120)은 양안 시차를 조절하기 위하여 좌측 및 우측 광원(121, 122) 사이의 이격거리를 조절 가능하도록 구성될 수 있다.
일반적으로 입체 영상을 형성하는 좌측 영상 및 우측 영상의 차이가 작으면 입체감은 떨어지나 입체시에 의한 피로도는 감소하게 되고, 좌측 영상 및 우측 영상의 차이가 크면 입체감이 증가함에 따라 입체시에 의한 피로도 역시 증가하게 되는데, 이는 관찰 대상이 되는 피사체의 크기 및 종류나 관찰자 개인의 특성에 따라 편차가 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치는 관찰 대상이 되는 피사체의 크기 및 종류나 관찰자 개인 특성에 따라 양안 시차를 조절할 수 있도록 좌측 및 우측 광원(121, 122)이 각각 좌우로 이동 가능하도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 좌측 및 우측 광원(121, 122) 사이의 이격거리를 조절할 수 있게 된다.
이때, 좌측 및 우측 광원(121, 122) 사이의 이격거리에는 특별한 제한이 없으며, 상술한 바와 같이 피사체의 크기 및 종류나 관찰자 개인 특성에 맞도록 양안 시차를 조절할 수 있는 정도의 범위 내로 조절 가능하도록 구성될 수 있다.
여기서, 좌측 및 우측 광원(121, 122)을 각각 좌우로 이동 가능하도록 구성하기 위해서는 별도의 구동장치를 마련해야 하는 번거로움이 있으며, 이러한 구동장치의 추가로 인해 촬영장치의 전체적인 크기가 커지게 되는 문제점이 있을 수 있다.
이에 본 실시예에서는 이미지 센서(110)의 중심축(C)을 기준으로 좌우 양측이 대칭되며, 일정 간격으로 이격되도록 배치되는 다수개의 광원(220, 도 3 참조)을 구비하고, 이미지 센서(110)의 중심축(C)을 기준으로 동일한 거리에 있는 광원이 쌍을 이루되, 상기 쌍을 이루는 광원들 중 선택된 어느 한 쌍의 광원만이 교대로 점멸되도록 구성하여, 서로 상이한 이격거리를 가지는 다수의 광원 쌍들의 선택적인 점멸을 통해 양안 시차를 조절할 수 있도록 구성될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
한편, 일반적으로 빛은 빛의 진행방향에 수직인 임의의 평면에서 사방으로 진동하게 되는데, 이러한 모든 방향으로의 진동을 포함하는 빛을 관찰 대상이 되는 피사체(A)에 입사시킬 경우 피사체(A)에 입사된 빛이 산란되거나 반사되는 등의 현상이 발생하게 되며, 이러한 산란광 및 반사광 등이 피사체를 투과한 투과광과 함께 이미지 센서(110)를 통해 검출됨으로써 이미지가 흐려지는 현상이 발생된다.
특히, 본 발명에서와 같이 양안 시차를 이용하여 입체 이미지를 생성하는 경우에는 상술한 바와 같은 산란광 및 반사광 등에 의한 흐린 이미지로 인해 입체감이 제대로 형성되지 않은 이미지가 생성되거나, 고 해상도의 입체 영상을 제대로 생성하지 못하게 되는 문제점이 있으며, 예컨대 본 발명의 실시간 입체 촬영장치가 현미경일 경우, 특정 세포의 이상 유무를 판별하거나 특정 세포를 조작하는 등 피사체의 정밀한 입체 미세구조 관찰을 목적으로 하는 실시간 입체 현미경에는 적용할 수 없는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 점광원을 사용하거나 높은 조리개 수치를 갖는 렌즈를 통과한 빛을 사용할 수는 있으나, 점광원을 사용하는 경우, 세포 크기보다 작은 점광원을 사용해야 하기에 제조상의 어려움이 따르는 문제가 있으며, 높은 조리개 수치를 갖는 렌즈를 통과한 빛을 사용하는 경우, 본 발명에 따른 실시예 중 후술할 다수개의 광원(220, 도 3참조)을 설치하는 경우에는 각각의 광원마다 상기 높은 조리개 수치를 갖는 렌즈를 설치하여야 하기에 촬영장치의 부피가 매우 커지는 문제가 발생한다.
따라서, 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 광원(120)으로부터 이미지 센서에 전달되는 빛의 경로 상에 편광필터(130)를 배치하여, 편광의 파동 방향성을 제어할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광필터(130)가 한 쌍의 광원(120)으로부터 피사체(A)에 전달되는 빛의 경로 상에 배치될 경우, 한 쌍의 광원(120)으로부터 발생되는, 사방으로 진동하는 파동으로 이루어진 빛 중 특정 방향의 파동만을 가진 빛이 피사체(A)에 입사된다.
이에 따라, 편광필터(130)를 통과하여 피사체(A)에 입사된 편광은 피사체의 표면으로부터 산란되거나 반사되는 등의 현상이 최소화되어 상기 피사체(A)를 비추게 되고, 피사체(A)를 투과하거나 굴절된 빛 또는 반사된 그림자가 이미지 센서(110)를 통해 검출됨으로써 고해상도의 입체 영상을 실시간으로 생성할 수 있게 된다.
여기서, 상기 편광필터(130)는, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 하나의 편광필터(130)를 좌측 광원(121) 및 우측 광원(122)으로부터 피사체에 전달되는 빛의 경로 상에 설치하여, 좌측 광원(121) 및 우측 광원(122)으로부터 발생되어 편광필터(130)를 통과한 빛이 서로 동일한 방향의 파동으로 이루어진 편광이 되도록 구성될 수 있으며, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 좌측 광원(121) 및 우측 광원(122)으로부터 피사체에 전달되는 빛의 경로 상에 각각 개별적으로 설치함으로써 서로 동일한 방향의 파동으로 이루어진 편광을 발생시키거나, 또는 서로 다른 방향의 파동으로 이루어진 편광을 발생시키도록 구성될 수도 있다.
즉, 도 1의 (b)에 나타난 바와 같이, 좌측 광원(121) 및 우측 광원(122)으로부터 피사체에 전달되는 빛의 경로 상에 각각 개별적으로 편광필터(130)을 구비하는 경우, 상기 편광필터(130)는 좌측 광원(121)으로부터 피사체(A)에 전달되는 빛의 경로 상에 설치되는 좌측 편광필터(131) 및 우측 광원(122)으로부터 피사체(A)에 전달되는 빛의 경로 상에 설치되는 우측 편광필터(132)로 구성될 수 있으며, 좌측 편광필터(131) 및 우측 편광필터(132)를 동일한 방향의 편광을 발생시키는 편광필터로 구성하거나, 서로 편광 방향이 직각을 이루는 등 서로 다른 방향의 편광을 발생시키는 편광필터로 구성할 수도 있다.
이에 따라 좌측 및 우측 편광필터(131, 132)가 동일한 방향의 편광을 발생시키는 편광필터로 구성되는 경우에는 동일한 방향의 파동으로 이루어진 편광이 피사체(A)에 입사되게 되며, 상기 좌측 및 우측 편광필터(131, 132)가 서로 다른 방향의 편광을 발생시키는 편광필터로 구성되는 경우에는 서로 다른 방향의 파동으로 이루어진 편광이 피사체(A)에 입사되게 된다.
이때 설치된 좌측 및 우측 편광필터(131, 132)를 이미지 센서(110)의 중심축(C)을 회전축으로 하여 회전시키는 등의 제어를 통해 사용자가 특정 파동의 방향성을 갖는 빛만을 피사체에 조사하도록 제어할 수 있다. 또한, 외부에서 입력되는 전기적 신호에 의해 편광을 제어하는 전기/전자적 편광 제어방식도 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치에는 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 투명 기판(140) 및 색 필터(150)가 추가로 포함될 수 있다.
투명 기판(140)은 이미지 센서(110)에 인접하게 배치되는 피사체(A)를 지지하기 위한 것으로, 이미지 센서(110)에 인접하게 배치되며, 이미지 센서(110)와 피사체(A) 사이에 구비되어 피사체(A)를 지지하는 동시에, 이미지 센서(110)와 피사체(A)가 직접 접촉되는 것을 방지함으로써 피사체(A)에 의해 이미지 센서(110)가 오염되는 것을 방지한다.
색 필터(150)는 한 쌍의 광원(120) 및 편광 필터(130) 사이에 구비되며, 특정 파장의 빛만을 통과시킴으로써 피사체(A)의 입체 영상에서 특정 파장의 색상이 강조된 입체 영상을 생성할 수 있도록 하여, 관찰 대상이 되는 피사체(A)의 특정 부위를 보다 용이하게 관찰할 수 있도록 한다.
여기서, 피사체(A)를 지지하기 위한 투명 기판(140)이 추가로 구비되는 경우, 투명 기판(140)에 의한 빛의 산란 또는 반사 등에 의해 피사체(A)의 입체 영상 해상도가 낮아지는 문제가 발생 될 수 있으며, 도 1의 (a)에서와 같이 투명 기판(140) 없이 피사체(A)를 이미지 센서(110)에 인접하도록 직접 배치하는 경우 이미지 센서(110)가 피사체(A)에 의해 오염됨으로써, 다양한 종류의 피사체를 연속하여 관찰하기 힘든 문제점이 있을 수 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 이미지 센서(110), 한 쌍의 광원(120) 및 편광필터(130)를 모듈화하여 하나의 단위를 형성하도록 하고, 상기 모듈화된 하나의 단위를 일정한 형태로 복수개 배열함으로써, 상기 각각의 단위마다 서로 다른 종류의 피사체를 배치하여 연속적으로 관찰할 수 있도록 구성될 수 있다.
즉, 예를 들어 설명하면, 총 25개의 서로 다른 피사체를 관찰하고자 하는 경우, 이미지 센서(110), 한 쌍의 광원(120) 및 편광필터(130)가 모듈화된 하나의 단위를 가로, 세로 각각 5개씩 총 25개를 배열하여 하나의 세트로 제공하고, 관찰 대상이 되는 서로 다른 25개의 피사체를 상기 모듈화된 각각의 단위를 구성하는 총 25개의 이미지 센서(110) 각각에 인접하도록 배치함으로써 총 25개의 서로 다른 피사체를 연속적으로 관찰할 수 있게 된다.
따라서, 상술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 실시간 입체 촬영장치는 투명 기판(140) 없이 피사체(A)를 이미지 센서에(110) 인접하도록 직접 배치함으로써 이미지 센서(110)가 피사체(A)에 의해 오염되는 경우에도 다양한 종류의 피사체를 연속적으로 관찰할 수 있는 장점이 있으며, 이를 위해 상기 모듈화된 각각의 단위들은 1회용으로 제작되는 것이 바람직하다.
상기 모듈화된 각각의 단위들의 배열 형태나 개수에 있어 특별한 제한이 없으며, 필요에 따라 다양한 형태 및 개수로 배열할 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명에서는 한 쌍의 광원(120), 편광필터(130) 및 이미지 센서(110)를 모듈화하여 하나의 단위를 형성하도록 하되, 접속단자 등을 이용하여 상기 이미지 센서(110)를 탈부착 가능하도록 구성함으로써, 이미지 센서(110)만을 교체하여 상기 모듈에 접속시켜 1회용으로 사용하게 할 수도 있다.
이때, 이미지 센서(110) 하나와 피사체(A) 하나는 일대일 대응되어 하나의 피사체(A)에 하나의 이미지 센서(110)만을 사용하도록 함으로써 피사체(A)에 의한 이미지 센서(110)의 오염 문제와 투명 기판(140)에 의한 빛의 산란 문제를 동시에 해결할 수도 있다.
여기서, 상기 이미지 센서(110)를 탈부착 가능하도록 모듈화된 하나의 단위는 일정한 형태로 복수개 배열하여 제공될 수 있으며, 이를 통해 다수개의 피사체를 동시에 관찰 가능하도록 구성될 수 있음은 물론이다.
도 2는 도 1의 실시간 입체 촬영장치에서 피사체와 이미지 센서의 사이에 편광필터(133)를 추가한 구성을 보여주는 도면이다. 편광판(130)을 통과한 편광이 피사체(A)에 투영되면 피사체의 특성에 따라 투과, 굴절, 회절, 반사, 산란 및 위상변화와 같은 편광특성이 소멸되는 현상이 발생하는데, 이러한 빛이 그대로 이미지 센서에 도달할 경우 입체 영상의 해상도가 낮아지는 문제가 발생 될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 도 2의 (a)와 같이 피사체(A)와 이미지 센서(110)의 사이에 편광필터(133)를 추가로 배치할 수 있다.
편광필터(133)를 추가 배치하면, 이미지 센서(110)에 입사되는 빛 중 일부분을 차단하거나 제어함으로써, 선명하고 해상도 높은 피사체의 이미지를 획득할 수 있는데 예를 들어, 편광필터(130, 133) 중 어느 하나를 이미지 센서의 중심축(C)을 회전축으로 하여 회전시키는 등의 제어를 통해 편광의 방향을 조정할 수 있어 이미지의 명암을 제어하거나 잡광(Noise)을 제거할 수 있고, 이에 따라 보다 선명하고 해상도 높은 피사체(A)의 입체 영상을 획득할 수 있다. 바람직하게는 편광필터(130, 133)를 통과한 편광의 파동이 서로 수직하도록 제어할 경우, 피사체(A)의 선명하고 해상도 높은 입체 영상을 획득할 수 있다. 이때 편광필터(130, 133)를 이용해 편광의 방향을 제어하는 방법에는 편광필터를 회전하는 방법뿐만 아니라 전자적인 편광의 제어 방법을 포함한다.
도 2의 (b)는 투명 기판(140)과 이미지 센서(110)의 사이에 편광필터(133)를 추가한 구성을 보여주는 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 투명 기판(140)은 이미지 센서의 오염을 방지할 수 있는 반면, 빛의 산란 또는 반사 등을 발생시켜 입체 영상의 해상도가 낮아지는 문제가 발생 될 수 있다. 이 경우, 도 2의 (b)와 같이 투명 기판(140)과 이미지 센서(110)의 사이에 편광필터(133)를 추가 배치하여 입체 영상의 해상도 저하 문제를 해결할 수 있다. 물론, 편광필터(130, 133) 중 어느 하나를 이미지 센서의 중심축(C)을 회전축으로 하여 회전시킴으로써 편광 및 명암을 제어할 수도 있다. 한편, 도 3은 도 1에 따른 본 발명의 실시간 입체 촬영장치에서 복수의 광원을 구비한 경우의 구성을 보여주는 도면으로, 도 1에서 설명한 바와 같이 이미지 센서(110) 및 편광필터(130)를 포함하고, 투명 기판(140) 및 색 필터(150)를 추가로 더 포함할 수 있는 구성에 있어서는 동일하며, 도 1의 한 쌍의 광원(120)을 대신하여 다수개의 광원(220)이 구비된다는 점에 있어서 차이가 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시간 입체 촬영장치에는 이미지 센서(110)의 중심축(C)을 기준으로 좌우 양측이 대칭되며, 일정 간격으로 이격되도록 배치되는 다수개의 광원(220)을 구비하고, 이미지 센서(110)의 중심축(C)을 기준으로 동일한 거리에 있는 광원(221a, 222a 또는 221b, 222b)이 쌍을 이루되, 상기 쌍을 이루는 광원들 중 선택된 어느 한 쌍의 광원만이 교대로 점멸되도록 구성하여, 서로 상이한 이격거리를 가지는 다수의 광원 쌍들의 선택적인 점멸을 통해 양안 시차를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
다시 말해, 다수개의 광원(220)은 이미지 센서(110)의 중심축(C)을 기준으로 좌측에 배치되는 다수개의 좌측 광원(221)과 이미지 센서(110)의 중심축(C)을 기준으로 우측에 배치되는 다수개의 우측 광원(222)을 포함하며, 좌측 광원(221) 및 우측 광원(222)은 중심축(C)을 기준으로 좌우 대칭을 이룬다.
따라서, 이미지 센서(110)의 중심축(C)을 기준으로 좌우로 동일한 거리상에는 서로 대응되는 각각 하나의 좌측 및 우측 광원(221a, 222a)이 존재하고, 중심축(C)을 기준으로 좌우로 동일 거리상에서 서로 대응되는 좌측 및 우측 광원(221, 222)들이 하나의 쌍을 이루며, 서로 상이한 이격거리를 갖는 다수개의 광원 쌍(221a 및 222a, 221b 및 222b)이 존재하게 된다.
여기서, 상기 다수개의 광원 쌍(221a 및 222a, 221b 및 222b)은 양안 시차를 조절하기 위한 것으로, 선택된 어느 한 쌍의 광원만이 교대로 점멸되게 되는데, 예를 들어, 초기 중심축(C)으로부터 가장 가까운 거리상에 배치되는 한 쌍의 광원(221a, 222a)이 선택되는 경우, 선택된 한 쌍의 광원(221a, 222a)만이 교대로 점멸되어 양안 시차가 형성된 피사체(A)의 입체 이미지를 생성하게 되고, 관찰된 입체 이미지의 입체감이 다소 적을 경우에는 상기 한 쌍의 광원(221a, 222a)보다 중심축(C)으로부터 더 먼 거리상에 배치되어 있는 다른 한 쌍의 광원(221b, 222b)을 선택하여 선택된 다른 한 쌍의 광원(221b, 222b)만을 교대로 점멸시킴으로써 양안 시차를 조절할 수 있게 된다.
이때, 상기 다수개의 광원(220)의 개수나 각각의 광원(220) 사이의 이격 거리에 있어서는 특별한 제한이 없으며, 피사체의 크기 및 종류나 관찰자의 개인 특성에 맞도록 양안 시차를 조절할 수 있는 정도의 범위 내로 다양하게 조절 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같은 구성으로 인해, 본 발명에 따른 실시간 입체 촬영장치는 도 1에서와 같이 양안 시차 조절을 위해 한 쌍의 광원(121, 122, 도 1 참조)을 개별적으로 이동시키기 위한 별도의 구동장치 없이도 중심축(C)을 기준으로 대칭되게 배치되며 서로 쌍을 이루는 다수개의 광원(220)을 선택적으로 점멸시킴으로써 보다 간단한 구성만으로도 양안 시차의 조절이 용이한 장점이 있다.
한편, 다수개의 광원(220)은 도 3에 도시된 바와 같이 중심축(C)을 기준으로 좌우 양측, 즉, Y축 방향으로 대칭되게 배치될 수도 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 중심축(C)을 기준으로 '+'형상, 즉, Y축 및 Z축 방향으로 각각 대칭되도록 배치될 수 있으며, 방사상 형태로도 배치될 수 있음은 물론이다.
다수개의 광원(220)이 '+' 형상 또는 '방사상' 형상으로 배치되는 경우에도 중심축(C)을 기준으로 동일한 거리상에 배치되어 서로 대칭되는 한 쌍의 광원만을 선택적으로 점멸되도록 구성함으로써, 양안 시차를 조절하거나 다양한 각도에서의 피사체(A)의 입체 이미지를 생성할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 결상 광학계(160) 및 현미경 광학계(170)를 추가로 더 포함할 수 있다.
결상 광학계(160)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 이미지 센서(110)와 투명 기판(140) 사이에 배치되며, 피사체(A)를 거쳐 이미지 센서(110)로 입사되는 빛을 수렴한다.
결상 광학계(160)는 교환이 가능하도록 설치되는데, 관찰 목적, 피사체의 종류, 피사체까지의 거리 등을 고려하여 적합한 렌즈를 선택하여 설치할 수 있으며, 확대 배율을 조절할 수 있는 줌(Zoom) 렌즈를 포함할 수 있다.
이와 같은 결상 광학계(160)는 피사체(A)를 확대/축소함으로써 배율에 따른 화각을 조절할 수 있으며, 피사체(A)의 초점 범위를 조절함으로써 보다 고해상도의 입체 이미지를 생성할 수 있도록 한다.
현미경 광학계(170)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 이미지 센서(110)와 투명 기판(140) 사이에 배치될 수 있다.
이러한 현미경 광학계(170)는 결상 렌즈(171), 접안 렌즈(172) 및 대물렌즈(173)를 포함할 수 있으며, 교대로 점멸되는 좌측 및 우측 광원(221, 222)에 의해 형성되는 피사체(A)의 좌측 이미지 및 우측 이미지를 보다 더 확대하여 이미지 센서(110)를 통해 검출되도록 함으로써 미세구조의 세포 등과 같은 피사체의 보다 정밀한 입체 영상을 생성할 수 있도록 한다. 이때 상기 대물렌즈(173)는 교환 장착 가능하도록 구성되어 피사체(A)의 확대배율을 조절할 수 있도록 한다.
여기서, 현미경 광학계(170)를 추가로 더 포함하는 본 발명의 실시간 입체 촬영장치의 경우, 이미지 센서(110)와 현미경 광학계(170)를 구성하는 결상 렌즈(171)없이 접안 렌즈(172) 및 대물렌즈(173) 만을 구비하여 피사체(A)의 입체 영상을 직접 관찰할 수 있도록 구성될 수도 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같은, 본 발명에 따른 입체 촬영장치에서, 이미지 센서(110)와 결상 렌즈(171)를 제거하게 되면 일반적인 투과식 촬영장치와 동일한 구조를 가지게 되며, 이미지 센서(110) 및 결상 렌즈(171)가 제거된 상기 현미경 광학계(172, 173)를 통해 단안으로 직접 피사체(A)의 이미지를 관찰할 수 있게 된다.
다만, 본 발명에 따른 입체 촬영장치는 일반적인 투과식 촬영장치와 비교하여 선택된 한 쌍의 광원이 교대로 점멸되는 다수개의 광원(220) 및 편광필터(130)를 포함하고 있다는 점에서 차이가 있는데, 선택된 한 쌍의 광원이 교대로 점멸되게 되면 좌측 광원(221) 및 우측 광원(222)에서 발생된 빛은 피사체(A)를 투과하여 대물렌즈(173) 및 접안 렌즈(172)를 통해 관찰자의 눈에 전달되어 좌측 이미지 및 우측 이미지를 형성하게 된다.
이때, 관찰자의 눈에 형성되는 좌측 이미지 및 우측 이미지는 한 쌍의 광원(221, 222)이 교대로 점멸되는 주기에 따라 교대로 연속적으로 생성되게 되며, 상기 한 쌍의 광원의 점멸 주기를 적절하게 조절하게 되면 잔상 효과에 의해 좌측 이미지 및 우측 이미지가 하나로 겹쳐져 양안 시차가 형성된 입체 이미지를 생성할 수 있게 됨으로써, 단안으로도 피사체(A)의 입체 영상을 관찰할 수 있게 된다.
또 다른 예로써, 피사체(A)와 이미지 센서(110)의 사이에 추가적으로 편광필터가 배치될 수 있다. 이에 대한 예는 앞서 도 2에서 설명한 바와 동일하며, 구체적으로 예로써 도 4 및 5의 경우, 편광필터가 피사체(A)와 이미지 센서(110)의 사이에 배치될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치의 구성에 대해 도 6 내지 도 10을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치의 측단면도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단 편광의 구조를 보여주는 도면이며, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 편광의 구조를 보여주는 도면으로서, 도 1 및 도 3과의 차이점만을 설명한다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치는 이미지 센서(310), 제1 광원(320), 제2 광원(330), 편광필터(340) 및 하프 미러(H)를 포함할 수 있으며, 색 필터(350)를 추가로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치의 이미지 센서(310), 제1 광원(320), 편광필터(340) 및 색 필터(350)의 구성은, 도 1에 도시된 이미지 센서(110), 한 쌍의 광원(120), 편광필터(130) 및 색 필터(150)의 구성과 각각 동일 또는 유사할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 실시간 입체 촬영장치는 제1 광원(320)에 수직하게 배치되는 제2 광원(330)을 포함할 수 있으며, 제1 광원(320)과 제2 광원(330) 사이에 배치되는 하프 미러(H)를 포함한다.
즉, 제1 광원(320)은 본 발명의 일 실시예에서와 같이 이미지 센서(310)의 중심축(C)을 기준으로 일정거리 이격되어 좌우 대칭되도록 설치되는 제1 좌측 광원(321) 및 제1 우측 광원(322)을 포함하며, 제1 좌측 광원(321) 및 제1 우측 광원(322)의 광축이 이미지 센서(310)의 중심축(C)과 평행하게 설치된다.
제2 광원(330)은 제1 광원(320)과 서로 직각이 되도록 설치되는데, 제2 광원(330) 역시 제1 좌측 광원(321) 및 제1 우측 광원(322)에 각각 대응되는 제2 좌측 광원(331) 및 제2 우측 광원(332)을 포함하며, 제2 좌측 광원(331) 및 제2 우측 광원(332)의 광축이 이미지 센서(310)의 중심축(C)과 직각이 되도록 설치된다.
여기서, 제2 광원(330)은 제1 광원(320)으로부터 발생된 빛이 편광필터(340)를 통과하면서 광량이 감소하는 문제를 해결하기 위해 추가로 포함되는 것으로, 제1 광원(320)으로부터 발생된 빛의 광 경로와, 제1 광원(320)과 서로 직각이 되도록 배치되며 제1 광원(320)에 각각 대응되는 제2 광원(330)으로부터 발생된 빛의 광 경로를 일치시키기 위하여 제1 광원(320)과 제2 광원(330) 사이에는 하프 미러(H)가 설치된다.
구체적으로, 하프 미러(H)는 제1 광원(320)으로부터 발생된 빛은 통과시키고, 제2 광원(330)으로부터 발생된 빛은 반사시킴으로써, 제1 광원(320) 및 제2 광원(330)으로부터 발생된 빛의 광 경로가 하프 미러(H)를 통과하면서 서로 일치되도록 구성된다.
다시 말해, 제1 광원(320)으로부터 발생된 빛은 하프 미러(H)를 통과하여 편광필터(340)를 거쳐 피사체(A)에 입사되고, 제2 광원(330)으로부터 발생된 빛은 하프 미러(H)에 의해 반사되어 그 경로가 직각으로 굴절됨으로써, 제1 광원(320)으로부터 발생된 빛의 광 경로와 동일한 경로를 따라 피사체(A)에 입사되게 된다.
따라서, 편광필터(340)에 의해 피사체(A)로 입사되는 광량이 감소되더라도 상술한 제1 및 제2 광원(320, 330)에 의해 편광필터(340)로 입사되는 광량이 2배가 됨으로써 피사체(A)에 입사되는 광량을 증가시킬 수 있는 효과가 있으며, 이는, 편광필터(340)를 사용하더라도 편광필터 없이 하나의 광원에 의해 발생되어 피사체(A)로 입사되는 광량과 동등한 수준의 광량을 발생시킬 수 있는 장점이 있다.
여기서, 상기 하프 미러(H)는 제1 광원(320)으로부터 발생된 빛의 광 경로와 제2 광원(330)으로부터 발생된 빛의 광 경로를 일치시키기 위해 이미지 센서(310)의 중심축(C)과 하프 미러(H)의 일면과의 각도가 45°가 되도록 설치되는 것이 바람직하며, 필요에 따라 상기 두 광원으로부터 발생되는 빛의 광 경로를 일치시키기 위해 하프 미러(H)의 설치 각도를 다양하게 조절할 수 있음은 물론이다.
한편, 제1 광원(320)은 본 발명의 일 실시예에서와 같이 이미지 센서(310)의 중심축(C)을 기준으로 좌우 대칭을 이루는 한 쌍의 제1 좌측 광원(321) 및 제1 우측 광원(322)으로 구성될 수 있으며, 양안 시차 조절을 위해 이미지 센서(310)의 중심축(C)을 기준으로 좌우 대칭을 이루는 다수개의 제1 좌측 광원(321) 및 제1 우측 광원(322)으로 구성되어, 상기 중심축(C)으로부터 동일 거리 상에 있는 각각의 광원들이 하나의 쌍을 이루는 다수개의 광원 쌍으로 구성될 수 있다.
그리고 제2 광원(330)은 제1 광원(320)과 서로 직각이 되도록 설치되되, 상기 한 쌍의 제1 좌측 광원(321) 및 제1 우측 광원(322)과 대응되는 위치에 배치되는 제2 좌측 광원(331) 및 제2 우측 광원(332)으로 구성되거나, 상기 다수개의 제1 좌측 광원(321) 및 제1 우측 광원(322)들 각각에 대응되는 위치에 배치되는 다수개의 제2 좌측 광원(331) 및 제2 우측 광원(332)으로 구성될 수 있다.
이때, 다수개의 제2 좌측 광원(331) 및 제2 우측 광원(332) 역시 중심축(C)으로부터 동일 거리 상에 있는 각각의 광원들이 하나의 쌍을 이루게 되며, 다수개의 광원 쌍으로 구성되는 제1 광원(320)들 중 선택된 어느 한 쌍의 광원이 교대로 점멸되게 되면 제2 광원(330)들 중 이에 대응되는 위치에 배치되어 있는 한 쌍의 광원 역시 상기 제1 광원(320)들 중 선택된 한 쌍의 광원이 교대로 점멸되는 주기에 맞추어 교대로 점멸되게 된다.
즉, 예를 들어 설명하면, 이미지 센서(310)의 중심축(C)으로부터 동일한 거리 상에는 각각 하나의 제1 좌측 광원(321), 제1 우측 광원(322), 제2 좌측 광원(331) 및 제2 우측 광원(332)이 존재하며, 제1 좌측 광원(321)과 제1 우측 광원(322)이 하나의 쌍을 이루고, 제2 좌측 광원(331)과 제2 우측 광원(332)이 하나의 쌍을 이루게 된다.
그리하여, 제1 좌측 광원(321)이 점등되면 이와 대응되는 위치에 있는 제2 좌측 광원(331)이 동시에 점등되어, 제1 및 제2 좌측 광원(321, 331)으로부터 발생된 빛이 하프 미러(H)를 통해 동일한 광 경로 상으로 피사체(A)에 입사되며, 제1 및 제2 좌측 광원(321, 331)이 소등되면, 제1 우측 광원(322) 및 제2 우측 광원(332)이 동시에 점등되어, 제1 및 제2 우측 광원(322, 332)으로부터 발생된 빛이 하프 미러(H)를 통해 동일한 광 경로 상으로 피사체(A)에 입사됨으로써 광량의 증대로 인해 보다 밝고 선명한, 양안 시차가 형성된 입체 이미지를 생성할 수 있게 된다.
여기서, 본 발명에서는 피사체(A)에 입사된 빛이 반사되거나 산란됨으로써 생성되는 반사광 및 산란광 등에 의해 입체 영상의 이미지가 흐려지는 것을 방지하기 위해 편광필터(340)를 포함하고 있는데, 본 실시예에서는 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 광원(320, 330)으로부터 발생된 빛이 하프 미러(H)를 통과하여 피사체(A)에 입사되는 광 경로상에 편광필터(340)를 설치할 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 광원(320)으로부터 발생된 빛이 하프 미러(H)로 입사되는 광 경로상에 제1 편광필터(341)를 설치하고, 제2 광원(330)으로부터 발생된 빛이 하프 미러(H)로 입사되는 광 경로상에 제2 편광필터(342)를 설치할 수 있다. 또한, 앞서 도 2에서 설명한 바와 같이, 추가로 제3 편광필터가 피사체(A)와 이미지 센서(310)의 사이에 더 배치될 수 있다.
이때, 편광필터(340)가 제1 및 제2 광원(320, 330)으로부터 발생된 빛이 하프 미러(H)를 통과하여 피사체(A)에 입사되는 광 경로상에 설치되는 경우에는, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 광원(320) 및 제2 광원(330)으로부터 발생된 빛이 동일한 편광필터(340)를 통과함에 따라 서로 동일한 하나의 방향으로 진동하는 파동으로 이루어진 단편광 만을 피사체(A)에 입사시킬 수 있다.
반면에, 편광필터(340)가 제1 및 제2 광원(320, 330)으로부터 발생된 빛이 하프 미러(H)로 입사되는 광 경로상에 각각 개별적으로 설치되는 경우에는, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 편광필터(341) 및 제2 편광필터(342)를 서로 다른 방향으로 진동하는 편광을 발생시키도록 구성하여, 서로 다른 방향으로 진동하는 두 종류의 편광이 하프 미러(H)를 통해 하나로 합쳐지도록 함으로써, 복합편광이 피사체(A)에 입사되도록 구성할 수 있다.
이러한 경우, 복합편광에 의해 보다 밝은 고해상도의 입체 영상을 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 피사체(A)로 입사되는 빛의 방향에 상관없이 선명한 화질의 입체 영상을 생성할 수 있는 장점이 있다.
또한, 제1 광원(320)과 제2 광원(330)은 서로 다른 특성을 갖는 광원을 설치할 수 있는데, 예컨대 미세한 세포를 촬영할 경우, 제1 광원(320)과 제2 광원(330)이 조사하는 빛의 파장을 각각 다르게 하되, 어느 하나의 광원의 파장을 짧은 것으로 구성할 수 있다. 또한, 빛을 조사하는 조명 방식도 서로 다른 파장을 갖는 제1 광원(320)과 제2 광원(330)을 함께 사용하여 두 가지 특성의 조명을 더하거나, 제1 광원(320)과 제2 광원(330) 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있음은 물론이다.
한편, 본 발명에 따른 실시간 입체 촬영장치는, 이미지 센서(110, 310)가 번갈아 생성한 좌우측 이미지를 3D 뷰어(즉, 좌측의 영상과 우측의 영상을 사람의 좌우 눈에 각각 따로 비출 수 있도록 고안된 3D 모니터, 3D TV, 3D 스크린 등을 포함하는)에 디스플레이하거나, 입체 영상을 디지털 형태로 저장, 전송, 분석할 수 있는 장치와 연동하여 사용할 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명에 따른 실시간 입체 촬영장치는, 좌측 광원이 발광하는 동안 생성된 이미지는 좌측 이미지로 하여 좌측 영상을 이루고, 우측 광원이 발광하는 동안 생성된 이미지는 우측 이미지로 하여 우측 영상을 이루도록 하고 있는데, 이때, 좌측 이미지와 우측 이미지를 서로 바꾸어 디스플레이함으로써 피사체를 바라보는 방향을 아래에서 위로 바라보거나 위에서 아래로 내려다보는 형태로 변경할 수 있으며, 이에 따라, 피사체를 뒤집는 등의 특별한 조작 없이도 피사체의 관찰 방향을 용이하게 변경할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 실시간 입체 촬영장치는 피사체의 입체 영상을 촬영하기 위한 장치에 탑재될 수 있고, 예를 들면 카메라, 현미경, X-ray 촬영장치, CCTV, 네비게이션, 차량용 블랙박스, 산업용 검사장비, 비파괴 검사장치, 스마트폰 카메라, 내시경, 복강경 등에 탑재될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
[부호의 설명]
A : 검체 C : 중심축
H : 하프 미러 110, 310 : 이미지 센서
120, 220, 320, 330 : 광원 130, 340 : 편광필터
140 : 투명 기판 150 : 색 필터
160 : 결상 광학계 170 : 현미경 광학계

Claims (24)

  1. 피사체를 입체로 촬영하는 실시간 입체 촬영장치에 있어서,
    상기 피사체가 인접하게 배치되며, 상기 피사체에 조사된 빛을 검출하여 이미지화 하는 이미지 센서;
    상기 이미지 센서의 중심축을 기준으로 좌측 및 우측으로 이격되어 설치되는 좌측 및 우측 광원; 및
    상기 좌측 및 우측 광원으로부터 이미지 센서에 전달되는 빛의 경로 상에 설치되는 적어도 하나 이상의 편광필터;를 포함하되,
    상기 좌측 및 우측 광원은,
    양안 시차를 형성하기 위하여 교대로 점멸되며, 상기 좌측 광원과 우측 광원 사이의 이격 거리는 조절 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편광필터는
    좌측 및 우측 광원과 피사체 사이, 피사체와 이미지 센서의 사이 중 적어도 하나 이상이 배치되는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원은,
    상기 이미지 센서의 중심축을 기준으로 좌측 및 우측으로 일정간격 이격되어 설치되는 다수개의 광원으로 이루어지되, 상기 다수개의 광원은 상기 이미지 센서의 중심축을 기준으로 좌측 광원 및 우측 광원이 서로 대칭되게 배치되며,
    상기 이미지 센서의 중심축으로부터 동일한 거리에 있는 좌측 광원 및 우측 광원이 쌍을 이루되, 상기 쌍을 이루는 광원들 중 선택된 어느 한 쌍의 좌측 및 우측 광원이 교대로 점멸되는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다수개의 광원은,
    상기 이미지 센서의 중심축을 기준으로 '+'형상 또는 '방사상'형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 이미지 센서로부터 획득되는 영상 프레임과 상기 좌측 및 우측 광원은 상호 동기화되어, 상기 좌측 및 우측 광원이 교대로 점멸되는 순간 마다 각각의 프레임에 이미지를 생성하되,
    상기 좌측 광원이 발광하는 동안 생성된 이미지는 좌측 이미지로 하여 입체 영상의 좌측 영상을 이루고,
    상기 우측 광원이 발광하는 동안 생성된 이미지는 우측 이미지로 하여 입체 영상의 우측 영상을 이루는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 영상 프레임과 상기 좌측 및 우측 광원은 동기화되고,
    상기 좌측 및 우측 광원의 점멸 주기는 조절 가능하며,
    상기 좌측 및 우측 이미지가 번갈아 연속으로 생성되는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 편광필터는,
    상기 좌측 광원 및 우측 광원으로부터 피사체에 전달되는 빛의 경로 상에 각각 설치되어 서로 동일한 방향의 파동으로 이루어진 편광을 발생시키거나, 서로 다른 방향의 파동으로 이루어진 편광을 발생시키는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 이미지 센서와 편광필터 사이에는,
    상기 피사체를 지지하도록 설치되는 투명 기판이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  9. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 좌측 및 우측 광원과 편광필터 사이에는,
    색필터가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 이미지 센서와 투명 기판 사이에는,
    결상 광학계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 이미지 센서와 투명 기판 사이에는,
    현미경 광학계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 좌측 및 우측 이미지는,
    좌측의 영상과 우측의 영상을 사람의 좌우 눈에 각각 따로 비출 수 있도록 고안된 3D 모니터, 3D TV, 3D 스크린을 포함하는 3D 뷰어에 디스플레이 되거나,
    입체 영상을 디지털 형태로 저장, 전송, 분석할 수 있는 장치와 연동되는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 좌측 이미지 및 우측 이미지를 서로 바꾸어 디스플레이 함으로써, 상기 피사체의 관찰 방향을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  14. 피사체를 입체로 촬영하는 촬영장치에 있어서,
    상기 피사체가 인접하게 배치되며, 상기 피사체에 조사된 빛을 검출하여 이미지화 하는 이미지 센서;
    상기 이미지 센서의 중심축을 기준으로 좌측 및 우측으로 이격되어 설치되며, 상기 중심축을 기준으로 좌우 대칭을 이루는 제1 광원;
    상기 이미지 센서의 중심축을 기준으로 좌측 및 우측으로 이격되어 설치되며, 상기 중심축을 기준으로 좌우 대칭을 이루되, 상기 제1 광원과 서로 직각을 이루도록 배치되는 제2 광원;
    상기 제1 광원 및 제2 광원 사이에 배치되어, 상기 제1 광원으로부터 발생되는 빛을 통과시켜 상기 피사체에 입사되도록 하고, 상기 제2 광원으로부터 발생되는 빛을 반사시켜 상기 피사체에 입사되도록 하는 하프 미러; 및
    상기 하프 미러를 통과하거나 반사된 빛이 피사체에 입사되는 빛의 경로 상에 설치되는 편광필터;를 포함하되,
    상기 제1 광원 및 제2 광원은,
    양안 시차를 형성하기 위하여 상기 이미지 센서의 중심축을 기준으로 좌측 광원 및 우측 광원이 교대로 점멸되며, 상기 좌측 광원 및 우측 광원 사이의 이격 거리는 조절 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 광원은,
    상기 이미지 센서의 중심축을 기준으로 일정거리 이격되어 좌우 대칭되도록 설치되는 다수의 제1 좌측 광원 및 제1 우측 광원;을 포함하고,
    상기 제2 광원은,
    상기 이미지 센서의 중심축을 기준으로 일정거리 이격되어 좌우 대칭되도록 설치되며, 상기 다수의 제1 좌측 광원 및 제1 우측 광원 각각에 대응되되 서로 직각을 이루도록 배치되는 제2 좌측 광원 및 제2 우측 광원;을 포함하되,
    상기 중심축으로부터 동일한 거리 상에 위치하는 제1 좌측 광원 및 제2 좌측 광원과 제1 우측 광원 및 제2 우측 광원이 쌍을 이루며,
    상기 쌍을 이루는 다수의 광원 쌍 중, 선택된 어느 한 쌍의 좌측 및 우측 광원이 좌우 교대로 점멸되는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 광원으로부터 발생되어 하프 미러를 통과한 빛과 상기 제2 광원으로부터 발생되어 하프 미러에 의해 반사된 빛은 동일한 광 경로를 통해 상기 피사체에 입사되는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 편광필터는,
    상기 제1 광원으로부터 발생되어 상기 하프 미러에 입사되는 빛의 경로 상에 설치되며,
    상기 제2 광원으로부터 발생되어 상기 하프 미러에 입사되는 빛의 경로 상에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 광원으로부터 발생되어 상기 하프 미러에 입사되는 빛의 경로 상에 설치되는 제1 편광필터;와,
    상기 제2 광원으로부터 발생되어 상기 하프 미러에 입사되는 빛의 경로 상에 설치되는 제2 편광필터;는,
    서로 동일하거나 서로 다른 방향의 파동으로 이루어진 편광을 발생시키는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  19. 제1항, 제3항 또는 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 센서, 광원 및 편광필터는 모듈화되어 하나의 모듈을 이루되,
    다수개의 상기 모듈이 일정한 간격으로 배열되어 제공됨으로써, 다수의 피사체를 동시에 관찰하거나 다수의 피사체 이미지를 동시에 생성하여 기록 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 모듈에는,
    상기 이미지 센서를 탈부착 가능하도록 접속단자가 구비되어, 상기 이미지 센서를 교체하여 사용 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 피사체는,
    상기 이미지 센서와 각각 일대일 대응되도록 상기 이미지 센서와 인접하게 배치되고, 상기 피사체가 인접하게 배치된 이미지 센서를 상기 모듈에 부착하여 상기 피사체를 관찰할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 실시간 입체 촬영장치는
    피사체와 이미지 센서의 사이에 제3 편광필터가 추가로 배치된 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  23. 제1항, 제2항, 제14항, 제17항, 제18항 및 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    편광필터, 제1 편광필터, 제2 편광필터 및 제3 편광필터 중 적어도 어느 하나는 회전하여 편광 및 명암이 제어되는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
  24. 제1항 또는 제14항에 있어서,
    좌측 광원과 우측 광원은 서로 다른 파장 대역의 빛을 피사체에 조사하거나, 제1 광원과 제2 광원은 서로 다른 파장 대역의 빛을 피사체에 조사하는 것을 특징으로 하는 실시간 입체 촬영장치.
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